JPH1015557A - 無隔膜型電解槽 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無隔膜型電解槽の電極板の層流が乱されるこ
とを防止することを目的とする。 【解決手段】 本発明は、陽極側と陰極側からなる電
解板を、隔膜を介在させることなく互いに近接して平行
に対向配置することにより、電解板の対向面に層流とし
て生じたイオンリッチ水を取り出すようにした無隔膜型
電解槽において、電解板の一面側から他面側に部材を貫
通させるための貫通穴を有するとともに、この貫通穴
を、対向面側から反対側にプレスすることにより形成さ
れる形状としたことにより、対向面の貫通穴近傍で層流
が乱されることがなくなり、電極板の電解効率低下が防
止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、陽極側と陰極側か
らなる電極板を、隔膜を介在させることなく互いに近接
して平行に対向配置した無隔膜型電解槽に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、陽極側と陰極側からなる電極板
を、隔膜を介在させることなく互いに近接して平行に対
向配置することにより、電極板の対向面に層流として生
じたイオンリッチ水を取り出すようにした無隔膜型電解
槽として、例えば特開８−１９７８１号に示されるもの
が知られている。このものは、一方の電極板を貫通して
他方の電極板に給電する給電部材や、電極板をケースに
取付けるために電極板を貫通する取付部材等を備えてお
り、これらの部材を貫通させるための貫通穴を電極板に
形成していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この貫通穴は、電極の
一面側から他面側へプレスすることにより形成されるも
のであるため、他面側にバリが生じてしまい、このバリ
により対向面の層流が乱され、電極板の電解効率が低下
するおそれがあった。

【０００４】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明は、陽極側と陰極側からなる電解板を、隔膜を介在
させることなく互いに近接して平行に対向配置すること
により、電解板の対向面に層流として生じたイオンリッ
チ水を取り出すようにした無隔膜型電解槽において、電
解板の一面側から他面側に部材を貫通させるための貫通
穴を各電極板に設け、これらの貫通穴を、電極板の対向
面側から反対側にプレスすることにより形成される形状
としたことにより、対向面の貫通穴近傍で層流が乱され
ることがなくなり、電極板の電解効率低下が防止でき
る。

【０００５】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例に係る水
処理装置を示す。この水処理装置１は例えば流し３を備
えた台所カウンター５上に載置して使用するようになっ
ている。図示した使用例では、流しにはシングルレバー
型の湯水混合栓９が設置してあり、この湯水混合栓９に
は給湯パイプ１１を介して給湯器（図示せず）からの湯
が供給され、水道管（図示せず）に接続された給水パイ
プ１３から上水が供給されるようになっている。

【０００６】湯水混合栓９のスパウト１５には切り替え
弁機構を内蔵した蛇口アダプタ１７が取付けてあり、こ
のアダプタ１７は上水供給ホース１９と処理水吐出ホー
ス２１とにより水処理装置１に接続されている。

【０００７】アダプタ１７のハンドル２３を所定位置に
回すと、水栓９からの上水は上水供給ホース１９により
水処理装置１に送られ、処理された水は吐出ホース２１
からアダプタ１７へ送り返され、その出口２５から吐出
される。ハンドル２３を他の位置に回すと、水栓９から
の未処理の上水（又は湯水混合水）は水処理装置１を経
由することなくアダプタ１７の出口２５からそのまま吐
出される。

【０００８】水処理装置１には更に捨て水ホース２７が
接続されており、水処理装置内で生じた不要な水や熱水
や水蒸気を流し３に排出させるようになっている。この
水処理装置１は、電気コード２９を介して商用電源に接
続することによってその機能を働かせ、水道水に浮遊す
る赤錆や微生物などの粒子成分を予めフィルターの濾過
作用により除去し、次に、水道水中に溶存する残留塩素
やトリハロメタンや臭気物質のような有害な或いは不本
意な物質を、活性炭の吸着作用により除去し、浄化され
た浄水を使用者の要求に応じて更に電気分解して酸性水
やアルカリ性水を生成するようになっている。

【０００９】このような水処理装置１について図２を用
いて説明すると、上水供給ホース１９と、中空糸膜フィ
ルターのようなフィルター（図示せず）が内蔵された濾
過段３１と、流量センサ３３と、ホース３５と、活性炭
素繊維或いは粒状活性炭が収容され、電気ヒータ３７を
具備する活性炭カートリッジ３９と、切り換え弁４１
と、ホース４３と、酸性水やアルカリ性水を生成するた
めの電解槽４５と、電解槽４５から流出する２種の電解
水（酸性水とアルカリ性水）の方向切り換えを行うバル
ブユニット４７と、処理水吐出ホース２１と、を順次接
続することによって処理水の供給経路を形成している。

【００１０】この中で、バルブユニット４７は、制御弁
４９と、減速ギア付きモータ５１と、制御弁から供給さ
れる処理水を処理水吐出ホースに送出させる逆止弁５３
と、を備えており、逆止弁５３は、装置外部から取り外
し自在に構成されている。

【００１１】また、このような処理水の供給経路とは別
に、活性炭カートリッジ３９で発生した熱水や水蒸気
を、熱水排出ホース５５を介して捨て水ホース２７に送
出する排水経路も形成されている。排水経路は、さら
に、Ｔ継手５７を介してバルブユニット４７の排出出口
からの排水が合流するように構成されている。

【００１２】水処理装置のこれらの構成要素は、底板５
９つきのベース６１に支持され、外側ケース６３によっ
て囲われている。ベース６１は、操作表示部６５と、水
処理装置１内の各種電気的負荷を制御するための制御装
置（図示せず）と、を備えている。

【００１３】以上の水処理装置の各構成要素の内必要な
ものについて、順次詳細に説明する。活性炭カートリッ
ジ３９は、図３に示すように、ステンレス鋼板の巻き締
め製缶により形成された容器１０１からなり、ホース３
５が接続される入口１０３から流入した上水は、活性炭
エレメント１０５外周の環状の空間１０７に分配され、
活性炭エレメント１０５を通過しながら浄化され、容器
の出口１０９から流出する。

【００１４】活性炭エレメント１０５は、活性炭素繊維
を耐熱性バインダーで成型したものであり、容器１０１
の中央に配置されたスケレトン状の芯枠１１１によって
固定してある。

【００１５】活性炭カートリッジ３９の底部には、電気
ヒータ３７が固定してあり、ヒータへの通電時にカート
リッジ３９を底部から加熱することにより、活性炭エレ
メント１０５を煮沸滅菌するとともに、エレメントに吸
着された塩素やトリハロメタンを脱着させ、活性炭を再
生するようになっている。

【００１６】電気ヒータ３７は、発熱体１１３と伝熱板
１１５により構成され、上板１１７と下板１１９との間
に挾持されるとともに、電気コード１２１により外部か
ら電源供給されている。

【００１７】この電気ヒータ３７の取付け方法について
は、ロウ付けにより上板１１７を容器の底板１２３に接
着した後、電気コード１２１を取付けた上で、発熱体１
１３と伝熱板１１５を載置した下板１１９を上板１１７
下方に配置し、下板に１１９形成された爪部１２５を、
図３、図４に示すように折り返し加締めることにより、
ヒータ３７が容器の底板１２３に接触するようになされ
るのである。

【００１８】すなわち、上板１１７に対する下板１１９
の取付けが、両者を貫通するネジ締めによってなされる
ならば、上板のネジ締め位置が下方に変形し、下板１１
９のネジ締め位置が上方に変形するため、ネジ締め位置
以外では下板１１９に載置されたヒータ３７と上板１１
７とが接触むらを起こし、活性炭エレメント１０５にも
再生むらが生じるのであるが、本実施形態では、下板１
１９の固定時に上板１１７には下方への力が働かず、下
方へは変形しないため、接触むらが小さくなるのであ
る。

【００１９】また下板１１９の上方への変形による接触
むらを低減するため、なるべく複数の箇所で下板１１９
を上方に押圧する力をかけたほうが良いが、本実施形態
のように、上板１１７周縁に立設した爪部１２５を折り
曲げることにより、下板１１９の縁部を上方に押圧する
ようにすれば、特別な取付け具を用いることなく、容易
に取付けることができるのである。

【００２０】図３に戻って、容器１０１の中央部は下げ
底１２７になっており、この中央下げ底にはその温度検
出するためのサーミスタ１２９が接触させてある。

【００２１】このような下げ底１２７にしたのは、以下
の理由による。すなわち、もし上げ底ならば、図５に示
すように容器への流入水に含まれるＣａ等の析出物等
が、容器底部の被加熱部分１３１（上板１１７を介して
ヒータ３７と間接的に接触する部分）に堆積し、ヒータ
による熱効率の低下をきたすおそれがあるが、本実施形
態では、固形物は下げ底１２７に堆積しやすく、被加熱
部分１３１には堆積しにくくなるため、ヒータ３７によ
る熱効率の低下が低減されるのである。

【００２２】次に、電解槽４５は、図６に示されるよう
に無隔膜型の構成を有しており、樹脂性の耐圧ケース２
０１の凹みに対して、第１パッキン２０３、第１電極板
２０５、樹脂性スペーサー２０７、第２電極板２０９、
第２パッキン２１１、カバー２１３を順次配置するとと
もに、図６、図７に示されるように、耐圧ケース２０１
〜カバーに形成される第１の貫通孔２１４に第１のボル
ト２１５を貫通させた後、ケース２０１外部からナット
２１７により締めつけることによって液密に固定され
る。

【００２３】図６、図７に示されるように、耐圧ケース
２０１〜樹脂性スペーサー２０７には第２の貫通孔２１
９が形成され、これを第２のボルト２２１が貫通すると
ともに、耐圧ケース２０１、第１パッキン２０３には第
３の貫通孔２２３が形成され、これを第３のボルト２２
５が貫通している。

【００２４】この第２、第３のボルト２２１、２２５の
内側先端部は、各々第２、第１電極板２０９、２０５に
溶接されており、ケース２０１外部から第２、第１電極
板２０９、２０５に対して電源供給できるようになって
いる。

【００２５】第１、第２の電極板２０５、２０９は、チ
タン金属板に白金を被覆することにより形成されてお
り、第１電極板２０５が陽極となり第２電極板２０９が
陰極となるように直流電圧が印加されている。また、第
１の電極板２０５にはスリット２２７が形成してある。

【００２６】図６に戻って、ケース２０１には、浄水入
口を含む流入口２２９と、外周にメッシュ２３１を備え
たカルシウムカートリッジ２３３と、アルカリ性水出口
２３５と、酸性水出口２３７と、が形成されており、図
面左側のカルシウムカートリッジ２３３から流入した浄
水が、図面右側の第１、第２の電極板２０５、２０９の
端２３９、２４１に達するまでの間に、電極板の作用に
より酸性水とアルカリ性水が各々生成するように構成さ
れている。

【００２７】すなわち、電極間隔を十分に狭くすれば、
電極間隙を水平方向に流れる水流は層流となるため、電
極板間に隔膜を設けなくても、電解により電極板表面に
沿って夫々生成した酸性水とアルカリ性水とを別々に回
収することができるのであり、第１電極板２０５の表面
に沿って生成した酸性水は、スリット２２７を経て第１
電極板２０５の裏面２４３に流入した後に酸性水出口２
３７に至り、第２電極板２０９の表面に沿って生成した
アルカリ性水は、図面における電極の右端２４１に達し
た後にアルカリ性水出口２３５に至るのである。

【００２８】ここで、第１、第２の貫通孔２２３、２１
９、スリット２２７は、電極板をプレス加工することに
より形成されるが、このような加工を行うと図８に示す
ように、プレスした側にダレ面を生じ、反対側にバリを
生じてしまう。

【００２９】このバリが電極板間隙側に面したならば、
層流が乱されることにより、生成した酸性水とアルカリ
性水が混ざりやすくなり、電極板の電解効率が低下する
のであるが、図８に示すようにダレ面の方を電極板間隙
に面しさせることにより、このような電解効率の低下は
なくなるのである。

【００３０】尚、第１、第２電極板２０５、２０９の成
型から組立までは、図１５に示される２通りの方法を用
いることができる。

【００３１】続いて、カルシウムカートリッジ２３３に
ついて図９を用いて詳説すれば、このカルシウムカート
リッジ２３３は、前述した電極板による電解作用を促進
するためのカルシウムを蓄積するものであり、ケース２
０１内部から取り外し自在に構成されており、図に示す
ように外周のメッシュ２３１表面積に関して、上側の表
面積が下側に比べて大きくなるように構成されている。

【００３２】すなわち、図１０に示すように、メッシュ
表面積が上下均等ならば、カルシウムカートリッジの入
れ替え後の経過時間が長くなるにつれて、カートリッジ
下部のカルシウムが固化することによりカルシウム濃度
が低下し、電極板の電解効率が低下するが、図９のよう
に構成すればカートリッジ内部での対流が促進されるた
め、カルシウムが固化しにくくなり、カートリッジの入
れ替え後の経過時間が長くなってもカルシウム濃度を略
一定に保つことができるのである。

【００３３】次に、制御弁４７の詳細構成を図１１に示
すと、制御弁４７は、ハウジング３０１と、ハウジング
３０１内に位置決めされた静止部材３０３と、回転ディ
スク３０５と、モータ５１の回転を回転ディスク３０５
に伝達するためのシャフト３０７と、ケース３０９とか
ら構成されており、シャフト３０７は、モータ５１の回
転軸と係合する係合部３１１と、上側パッキン３１３
と、回転突起３１５と、下側パッキン３１７とを具備し
ている。

【００３４】ハウジング３０１は、前述したアルカリ性
水出口２３５、酸性水出口２３７に各々連通するアルカ
リ性水入口３１９、酸性水入口３２１と、排出出口３２
２を有するとともに、図のように静止部材３０３を組み
つけた状態で、アルカリ流出開口３２３、排水開口３２
５を形成している。

【００３５】アルカリ性水入口３１９から流入するアル
カリ性水は、ハウジング内壁に形成されたアルカリ流入
開口３２７から、回転ディスク３０５と静止部材３０３
の間隙に形成されるアルカリ室３２９へ導入され、回転
ディスク３０５の切り欠き部３３１の回転位置によっ
て、アルカリ流出開口３２３又は排水開口３２５からア
ルカリ室３２９外部へと吐出される。

【００３６】一方、酸性水入口３２１から流入する酸性
水は、ハウジング３０１上面に形成された酸性水通水孔
３３３、ケース３０９下面からケース３０９内壁まで形
成された酸性流路３３５を経て、ケース内壁に形成され
た酸性水流入孔３３７から、上部パッキン３１３と下部
パッキン３１７の間隙に形成される酸性室３３９へ導入
され、酸性室３３９外周に形成される酸性水流出開口３
４１から酸性室３３９外部へと吐出される。

【００３７】ここで、回転突起３１５の回転度合いによ
って、回転突起３１５が酸性水流入孔３３７を開放する
位置にあるときは、酸性水は酸性室３３９へ流入後、酸
性水流出開口３４１から吐出されるが、回転突起３１５
が酸性水流入孔３３７を塞ぐ位置にあるときは、酸性水
は酸性室３３９へ流入せず、したがって酸性水流出開口
３４１からも吐出されない。

【００３８】尚、この酸性水流入孔３３７が塞がれた状
態とは、酸性水流入孔３３７の上流側に位置する、図６
における酸性水出口２３７が塞がれたことと同じである
から、図６に示す電解槽４５における流体出口は、アル
カリ性水出口２３５のみとなるのである。

【００３９】以上の構成を有する制御弁４７の動作につ
いて、図１２に示す模式図を用いて整理する。すなわ
ち、本実施形態に示される水処理装置１は、電解槽４５
を作動させずに、濾過段３１と活性炭カートリッジ３８
の働きにより生成される浄水を蛇口１７に供給し、捨て
水ホース２７による捨て水を行わない［清水モード］
と、電解槽４５を作動させるとともに、アルカリ性水を
蛇口１７へ供給し、捨て水ホース２７を介して酸性水を
捨てる［アルカリモード］と、アルカリモードと電極の
極性を入れ替えて電解槽４５を作動させるとともに、捨
て水ホース２７を介して、アルカリ性水及び酸性水を共
に捨てる［全排水モード１］と、活性炭カートリッジ３
９の再生時に、電解槽４５を作動させずに、全流入水を
捨て水ホース２７を介して排水する［全排水モード２］
とを有しており、各モードにおける制御弁４７の動作を
順次説明する。

【００４０】［清水モード］回転突起３１５により酸性
水流入孔３３７がシールされているため、中性水（電解
槽４５が作動していないため、酸性水でない）は、酸性
室３３９へ流入せず酸性水流出開口３４１からも吐出さ
れないため、捨て水ホース２７への排出は行われない。
一方、アルカリ流入開口３２７からアルカリ室３２９へ
流入した中性水（同様にアルカリ性水でない）は、排水
開口３２５が回転ディスク３０５の凸部により閉じられ
ているため、アルカリ流出開口３２３より流出し、逆止
弁５３、処理水吐出ホース２１を介して蛇口１７へと供
給される。

【００４１】［アルカリモード］清水モードよりシャフ
ト３０７が若干角度回転した状態であり、酸性水流入孔
３３７が回転突起３１５から開放されているため、酸性
室３３９へ流入した酸性水は、酸性水流出開口３４１か
ら排出出口３２２を経て、捨て水ホース２７へ排出され
る。一方、清水モードと同様に、アルカリ流入開口３２
７から流入したアルカリ性水は、アルカリ流出開口３２
３より蛇口１７へ供給される。

【００４２】［全排水モード１］アルカリモードより更
にシャフト３０７が回転した状態であり、アルカリモー
ドと同様に、酸性水流入孔３３７から酸性室３３９へ流
入したアルカリ性水（電極の極性が反転しているため、
酸性水ではない）は、酸性水流出開口３４１から排出出
口３２２を経て、捨て水ホース２７へ排出される。一
方、アルカリ流入開口３２７からアルカリ室３２９へ流
入した酸性水（電極の極性が反転しているため、アルカ
リ性水ではない）は、アルカリ流出開口３２３が回転デ
ィスク３０５の凸部により閉じられているため、排水開
口３２５より吐出される。ここで、制御弁４７内に形成
された連絡流路（図示せず）によって、排水開口３２５
下流側は、酸性水流出開口３４１下流側と連通している
ため、排水開口３２２から吐出される酸性水は、酸性水
流出開口３４１から吐出されるアルカリ性水と合流した
後、排出出口３２２に至って捨て水ホース２７へ排出さ
れるのである。尚、［全排水モード２］については、酸
性水、アルカリ性水の区別がなく、全て中性水である点
が異なるだけで、全排水モード１と同様である。

【００４３】以上のように、アルカリ性水は、アルカリ
室３２９内壁のアルカリ流入開口３２７から流入後、ア
ルカリ室３２９下壁のアルカリ水流出開口３２３を介し
て流出する流路構成であり、酸性水は、酸性室３３９内
壁の酸性水流入孔３３７から流入後、酸性室３３９内壁
の酸性水流出開口３４１から流出する流路構成を有して
おり、共に回転ディスク３０５を貫通する流路構成を取
っていない。

【００４４】したがって、回転ディスク３０５の径を小
さくして、回転トルクを小さくすることができるため、
回転ディスク３０５にスケールが付着して回転トルクが
大きくなったとしても、モータの最大駆動トルクを越え
てモータがロックすることがない。

【００４５】次に、アルカリ水流出開口３２３と処理水
吐出ホース２１の間に介在し、取り外し自在な逆止弁５
２について、図１３を用いて説明する。

【００４６】すなわち、逆止弁５２は、ケーシング４０
１と、バネ４０２と、弁体４０３と、ケーシング４０５
に螺着される蓋４０７とから構成されており、ケーシン
グ４０１は、処理水吐出ホース２１を嵌め込むための流
出口４０９を有しており、蓋４０７は、アルカリ水流出
開口３２３の下流側に位置する流入口４１１を有してい
る。

【００４７】その動作について図１３、図１４を用いて
説明すると、通水時には、バネ４０２力に抗して流体圧
により弁体４０３が押し下げられ、蓋４０７内壁と弁体
４０３外周の間隙を通過した流体が吐出口４０９へと至
るのであり、止水時には、バネ４０２力により押し上げ
られた弁体４０３が蓋４０７内壁と当接することによ
り、流路を遮断して流出口下４０９流側から流入口４１
１上流側への逆流を防止しているのである。

【００４８】ここで、前述したように、元々カルシウム
を含有している水道水に対して、電解槽４５に備えられ
たカルシウムカートリッジ２３３により、さらにカルシ
ウムが供給されるため、電解槽４５下流側では、Ｃａイ
オンがＣａＣＯ_３，Ｃａ（ＯＨ）_２として析出して、流
路の目詰まりを起こす可能性があり、水処理装置下１流
側の蛇口アダプタ１７等が目詰まりを起こし、蛇口アダ
プタ１７を交換しなければならなくなっていた。

【００４９】そこで、本実施形態では、流路中途に蓋４
０７内壁と弁体４０３外周の間隙からなる絞り部４１３
を設け、ここに析出物を積極的に滞留させることによ
り、水処理装置１下流側の蛇口アダプタ１７等に析出物
が滞留することを防止できるとともに、この絞り部４１
３を水処理装置１から取り外し可能としたため、析出物
の除去が容易に行われるのである。

【００５０】また、この絞り部４１３は、弁体４０３の
ように可動部材で形成されているため、絞り部４１３の
流路面積が固定されているものに比べれば析出物の除去
が行いやすく、さらに、弁体４０３自体が逆止弁５２か
ら取り外し可能であるため、析出物の除去がより確実に
なるのである。

【００５１】尚、本実施形態のように、絞り部４１３を
逆止弁５２の一部に形成すれば、逆止弁５２と別体に絞
り部４１３を設ける必要がなくなるが、バルブユニット
４７内部への析出を防止するために、電解槽４５とバル
ブユニット４７との間に、取り外し自在な絞り部４１３
を設けるようにしてもよい。

【００５２】以上、本発明の実施形態を説明してきた
が、本実施形態と電解槽４５の電極の極性を反転させた
構成をとることにより、酸性水を蛇口１７に供給し、ア
ルカリ性水を排出するような形態をとってもよいことは
言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される水処理装置の使用例

【図２】図１に示した水処理装置の分解斜視図

【図３】水処理装置の活性炭カートリッジの一部切り欠
き断面図

【図４】同じく活性炭カートリッジの底面図

【図５】同じく活性炭カートリッジにおける容器内部の
固形物の状態を示す図

【図６】水処理装置の無隔膜型電解槽の分解斜視図

【図７】同じく無隔膜型電解槽の取付状態を示す断面図

【図８】同じく無隔膜型電解槽における電極板の穴の状
態を示す断面図

【図９】同じく無隔膜型電解槽におけるカルシウムカー
トリッジの正面図、側面図

【図１０】同じくカルシウムカートリッジのカルシウム
の状態を示す図

【図１１】水処理装置の制御弁の分解斜視図

【図１２】同じく制御弁の動作状態を示す模式図

【図１３】水処理装置の逆止弁の分解斜視図

【図１４】同じく逆止弁の動作状態を示す図

【図１５】水処理装置の無隔膜型電解槽における電極板
の成型から組立までを示す図

【符号の説明】

２０５ 第１電極板 ２０９ 第２電極板 ２２７ スリット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】陽極側と陰極側からなる電極板を、隔膜を
   介在させることなく互いに近接して平行に対向配置する
   ことにより、電極板の対向面に層流として生じたイオン
   リッチ水を取り出すようにした無隔膜型電解槽におい
   て、 電極板の一面側から他面側に部材を貫通させるための貫
   通穴を各電極板に設け、これらの貫通穴を、電極板の対
   向面側から反対側にプレスすることにより形成される形
   状としたことを特徴とした無隔膜型電解槽