WO2017006912A1 - 電解槽及び電解水生成装置 - Google Patents

電解槽及び電解水生成装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2017006912A1
WO2017006912A1 PCT/JP2016/069789 JP2016069789W WO2017006912A1 WO 2017006912 A1 WO2017006912 A1 WO 2017006912A1 JP 2016069789 W JP2016069789 W JP 2016069789W WO 2017006912 A1 WO2017006912 A1 WO 2017006912A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cathode
feeder
anode
power supply
chamber
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/069789
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
孝士 橘
Original Assignee
株式会社日本トリム
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社日本トリム filed Critical 株式会社日本トリム
Publication of WO2017006912A1 publication Critical patent/WO2017006912A1/ja

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods

Definitions

  • the present invention relates to an electrolytic cell that electrolyzes water to generate electrolytic hydrogen water, and an electrolyzed water generating apparatus including the same.
  • an electrolyzed water generating apparatus that includes an electrolyzer having an anode chamber and a cathode chamber partitioned by a diaphragm and electrolyzes raw water such as tap water introduced into the electrolyzer to generate electrolyzed hydrogen water is known.
  • an electrolyzer having an anode chamber and a cathode chamber partitioned by a diaphragm and electrolyzes raw water such as tap water introduced into the electrolyzer to generate electrolyzed hydrogen water.
  • Reduced electrolyzed water generated in the cathode chamber of the electrolyzed water generator is expected to exhibit excellent effects in improving gastrointestinal symptoms.
  • electrolytic hydrogen water in which hydrogen gas generated in the cathode chamber by the electrolysis is dissolved has been attracting attention as being suitable for removal of active oxygen.
  • the first convex portion disposed on the inner surface of the first case piece of the electrolytic cell is in contact with the anode feeder, and is disposed on the inner surface of the second case piece.
  • the second convex portion thus brought into contact with the cathode power supply body.
  • the first convex portion and the second convex portion sandwich the laminate composed of the anode power feeder, the diaphragm, and the cathode power feeder.
  • the anode power supply body and the cathode power supply body, which are arranged to face each other across the diaphragm, are provided with power supply terminals for applying a DC electrolytic voltage.
  • the amount of hydrogen gas generated depends on the electrolysis current supplied to each power feeder. Therefore, in order to uniformly generate hydrogen gas in the entire electrolytic cell, it is desirable to make the distribution of the electrolytic voltage applied between the anode power supply and the cathode power supply arranged opposite to each other uniform.
  • FIG. 6 shows a conventional anode feeder 141 and cathode feeder 142 disclosed in Patent Document 1 and the like.
  • the power supply terminal 141a is on the one end 141F (upper end in FIG. 6) side of the anode power supply 141
  • the power supply terminal 142a is on the one end 142F side of the cathode power supply 142.
  • the feed terminal 141a on the anode feed body 141 side and the feed terminal 142a on the cathode feed body 142 side are arranged to face each other on the upper end side of the electrolytic cell.
  • the electrolytic voltage at the point P1 at a distance L1 from the one end portion 141F of the anode power supply 141 and the one end portion 42F of the cathode power supply 142 is calculated as follows.
  • the voltage drop generated from one end portion 141F of the anode power supply 141 to the point P1 is I ⁇ ⁇ L1
  • the voltage drop generated from one end portion 142F of the cathode power supply 142 to the point P1 is I ⁇ ⁇ L1.
  • the resistivity per unit length of the anode power supply 141 and the cathode power supply 142 is denoted by ⁇ (hereinafter, the same unless otherwise specified), and here, only one dimension in the vertical direction V is considered. And Therefore, when the voltage between the power supply terminal 141a and the power supply terminal 142a is V, the electrolytic voltage at the point P1 is V-2I ⁇ ⁇ L1.
  • the electrolytic voltage at the point P2 at a distance L2 (L2> L1) from the one end portion 141F of the anode power supply 141 and the one end portion 142F of the cathode power supply 142 is calculated as follows.
  • the voltage drop generated from one end 141F of the anode power supply 141 to the point P2 is I ⁇ ⁇ L2
  • the voltage drop generated from the one end 142F of the cathode power supply 142 to the point P2 is I ⁇ ⁇ L2. Therefore, the electrolytic voltage at the point P2 is V-2I ⁇ ⁇ L2.
  • the electrolytic voltage at an arbitrary point on the conventional anode power feeder 141 and the cathode power feeder 142 is The distribution is uneven according to the distance from each power supply terminal. More specifically, the electrolysis voltage in the upper part where the distance from each power supply terminal is small is high, and the electrolysis voltage in the lower part where the distance from each power supply terminal is large. For this reason, the amount of hydrogen gas generated becomes uneven depending on the location in the electrolytic chamber, and it may be difficult to efficiently dissolve the hydrogen gas into the electrolyzed water.
  • the present invention has been devised in view of the above situation, and an electrolytic cell and an electrolytic cell that can easily increase the concentration of dissolved hydrogen by uniformizing the distribution of the electrolytic voltage applied to each power feeder.
  • the main purpose is to provide a water generator.
  • an electrolysis chamber to which water to be electrolyzed is supplied, and the anode power supply body and the cathode power supply body arranged to face each other in the electrolysis chamber, the anode power supply body, and the An electrolytic cell sandwiched by a cathode power supply and mounted with a diaphragm that divides the electrolysis chamber into an anode chamber on the anode power supply side and a cathode chamber on the cathode power supply side, wherein the anode power supply And each of the cathode power feeders is provided with a power feeding section for applying a DC voltage between the anode power feeder and the cathode power feeder, the power feeding section on the anode power feeder side and the power feeding on the cathode power feeder side.
  • the portions are provided at positions that do not face each other.
  • the anode feeder and the cathode feeder are formed in a rectangular shape that is long in the longitudinal direction along the flow of water in the electrolytic chamber, as viewed from the thickness direction of the diaphragm,
  • the feeding part on the anode feeding body side is provided on one end side in the vertical direction of the anode feeding body, and the feeding part on the cathode feeding body side is provided on the other end side in the longitudinal direction of the cathode feeding body. It is desirable that
  • the power feeding part on the anode power feeder side is provided on one end side in the lateral direction perpendicular to the longitudinal direction of the anode power feeder, and the power feeding part on the cathode power feeder side is the cathode It is desirable that the feeder is provided on the other end side in the lateral direction.
  • the power feeding unit includes power feeding terminals provided on the anode power feeding body and the cathode power feeding body.
  • the anode feeder and the cathode feeder are formed in a sheet shape.
  • the anode power supply body and the cathode power supply body are made of a mesh metal.
  • the second invention of the present invention is an electrolyzed water generating apparatus comprising the electrolyzer, the anode feeder, the cathode feeder and the diaphragm.
  • the diaphragm is sandwiched between an anode feeder and a cathode feeder that are arranged opposite to each other, and the anode feeder and the cathode feeder are respectively connected to the anode feeder and the cathode feeder.
  • a power feeding unit for applying a DC voltage between the body and the body is provided. Then, the power feeding part on the anode power feeding side and the power feeding part on the cathode power feeding side are provided at positions that do not face each other.
  • the electrolysis voltage at any position facing each other in the anode power supply and the cathode power supply is made uniform, and the distribution of the generated hydrogen gas is made uniform. Therefore, hydrogen gas can be efficiently dissolved in the electrolyzed water in the entire electrolytic cell, and the dissolved hydrogen concentration can be easily increased.
  • hydrogen gas can be efficiently dissolved in the electrolyzed water in the entire electrolytic cell, and the dissolved hydrogen concentration can be easily increased. Is possible.
  • FIG. 1 shows the 1st case piece and 2nd case piece of FIG.
  • FIG. 2nd case piece shows the anode electric power feeder and cathode electric power feeder of FIG.
  • FIG. 4 shows the modification of the anode electric power feeding body of FIG. 4, and a cathode electric power feeding body.
  • FIG. 4 shows the conventional anode feeder and cathode feeder.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of an electrolyzed water generating apparatus 1 of the present embodiment.
  • the electrolyzed water generating apparatus 1 may be used for generating water for domestic beverages and cooking and for generating dialysate for hemodialysis.
  • the electrolyzed water generating apparatus 1 includes an electrolysis tank 4 in which an electrolysis chamber 40 to which water to be electrolyzed is supplied, and an anode power supply 41 and a cathode power supply 42 that are disposed to face each other in the electrolysis chamber 40. And a diaphragm 43 disposed between the anode power supply 41 and the cathode power supply 42.
  • Another electrolytic cell may be provided upstream or downstream of the electrolytic cell 4. Further, another electrolytic cell may be provided in parallel with the electrolytic cell 4. A configuration equivalent to that of the electrolytic cell 4 can also be applied to the electrolytic cell provided separately.
  • the diaphragm 43 divides the electrolysis chamber 40 into an anode chamber 40A on the anode feeder 41 side and a cathode chamber 40B on the cathode feeder 42 side. Water is supplied to both the anode chamber 40 ⁇ / b> A and the cathode chamber 40 ⁇ / b> B of the electrolysis chamber 40, and water is electrolyzed in the electrolysis chamber 40 by applying a DC voltage to the anode feeder 41 and the cathode feeder 42.
  • the diaphragm 43 allows ions generated by electrolysis to pass therethrough, and the anode feeder 41 and the cathode feeder 42 are electrically connected through the diaphragm 43.
  • a solid polymer material made of a fluorine-based resin having a sulfonic acid group is used for the diaphragm 43.
  • the electrolyzed water generating apparatus 1 further includes a control means 6 for controlling the electrolyzer 4, a water inlet 7 provided on the upstream side of the electrolyzer 4, and a water outlet 8 provided on the downstream side of the electrolyzer 4. ing.
  • the control means 6 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) that executes various arithmetic processes and information processing, a program that controls the operation of the CPU, and a memory that stores various information.
  • a CPU Central Processing Unit
  • a program that controls the operation of the CPU
  • a memory that stores various information.
  • Current detection means 44 is provided on the current supply line between the anode power supply 41 and the control means 6.
  • the current detection unit 44 may be provided in a current supply line between the cathode power supply 42 and the control unit 6.
  • the current detection unit 44 detects the electrolytic current supplied to the power feeding bodies 41 and 42 and outputs a signal corresponding to the value to the control unit 6.
  • the control means 6 performs feedback control of the voltage applied between the anode power supply 41 and the cathode power supply 42 based on the signal input from the current detection means 44. For example, when the electrolysis current is excessive, the control unit 6 decreases the voltage, and when the electrolysis current is excessive, the control unit 6 increases the voltage. Thereby, the electrolysis current supplied to the power feeding bodies 41 and 42 can be appropriately controlled.
  • the water inlet 7 has a water supply pipe 71, a flow rate sensor 72, a branching portion 73, a flow rate adjustment valve 74, and the like.
  • the water supply pipe 71 is connected to, for example, a water purification cartridge (not shown), and guides water supplied with water purified by the water purification cartridge to the electrolysis chamber 40.
  • the flow rate sensor 72 is provided in the water supply pipe 71. The flow rate sensor 72 periodically detects the flow rate per unit time of water supplied to the electrolysis chamber 40 (hereinafter sometimes simply referred to as “flow rate”) F, and outputs a signal corresponding to the value F to the control means 6. Output to.
  • the branch part 73 branches the water supply pipe 71 into two directions of the water supply pipes 71a and 71b.
  • the flow rate adjusting valve 74 connects the water supply pipes 71a and 71b to the anode chamber 40A or the cathode chamber 40B.
  • the flow rate of water supplied to the anode chamber 40A and the cathode chamber 40B is adjusted by the flow rate adjusting valve 74 under the control of the control means 6.
  • the flow rate adjusting valve 74 adjusts the flow rate of water supplied to the anode chamber 40A and the cathode chamber 40B in order to increase the use efficiency of water. This may cause a pressure difference between the anode chamber 40A and the cathode chamber 40B.
  • the flow rate sensor 72 is provided on the upstream side of the branching portion 73, the sum of the flow rate of water supplied to the anode chamber 40A and the flow rate of water supplied to the cathode chamber 40B, that is, A flow rate F of water supplied to the electrolysis chamber 40 is detected.
  • the water outlet 8 includes a flow path switching valve 81, a water discharge pipe 82, a drain pipe 83, and the like.
  • the flow path switching valve 81 selectively connects the anode chamber 40A and the cathode chamber 40B to the water discharge pipe 82 or the drain pipe 83.
  • the electrolyzed hydrogen water generated in the cathode chamber 40B dilutes the reverse osmosis membrane module for filtration and the dialysate stock solution through the water discharge pipe 82. Supplied to a dilution device or the like.
  • the control means 6 controls the polarity of the DC voltage applied to the anode power supply 41 and the cathode power supply 42.
  • the control means 6 integrates the flow rate F of water supplied to the electrolysis chamber 40 based on a signal input from the flow sensor 72, and when it reaches a predetermined integrated value, the anode power supply 41 and the cathode power supply 42.
  • the polarity of the DC voltage applied to is switched.
  • the control means 6 operates the flow rate adjustment valve 74 and the flow path switching valve 81 in synchronization. Thereby, the cathode chamber 40B and the water discharge pipe 82 are always connected, and the electrolytic hydrogen water generated in the cathode chamber 40B is discharged from the water discharge pipe 82.
  • FIG. 2 is a perspective view before the electrolytic cell 4 is assembled.
  • the electrolytic cell 4 includes a first case piece 50 on the anode power supply 41 side and a second case piece 60 on the cathode power supply 42 side.
  • the first case piece 50 and the second case piece 60 arranged to face each other are fixed to each other, so that the electrolysis chamber 40 (see FIG. 1) is formed therein.
  • the electrolytic cell 4 accommodates a laminated body 45 in which an anode power supply 41, a diaphragm 43 and a cathode power supply 42 are stacked in an electrolysis chamber 40.
  • the anode feeder 41 and the cathode feeder 42 are each formed in a sheet shape.
  • water can be electrolyzed in a large area, and the generation efficiency of hydrogen gas is increased.
  • the anode power supply body 41 and the cathode power supply body 42 are configured such that water can travel back and forth in the thickness direction.
  • a net-like metal such as an expanded metal can be applied.
  • Such a net-like anode power supply 41 and cathode power supply 42 can distribute water to the surface of the diaphragm 43 while sandwiching the diaphragm 43, and promote electrolysis in the electrolytic chamber 40.
  • the net-like anode power supply body 41 and the cathode power supply body 42 are flexibly deformed together with the diaphragm 43 to suppress damage to the diaphragm 43.
  • the anode power supply body 41 and the cathode power supply body 42 be formed of a net-like metal having a small thickness and a small strand width.
  • the anode power supply body 41 and the cathode power supply body 42 one in which a platinum plating layer is formed on the surface of a titanium expanded metal is applied. The platinum plating layer prevents the oxidation of titanium.
  • the anode power supply body 41 is provided with a power supply section 41z
  • the cathode power supply body 42 is provided with a power supply section 42z.
  • the power feeding unit 41z and the power feeding unit 42z constitute a part of the current supply line, and apply a DC voltage between the anode power feeding body 41 and the cathode power feeding body 42.
  • the anode power supply body 41 is provided with a power supply terminal 41 a that passes through the first case piece 50 and protrudes outside the electrolytic cell 4.
  • the power supply unit 41z of the present embodiment includes a power supply terminal 41a.
  • a terminal 41f is attached to the power supply terminal 41a via a sealing member 41b, a bush 41c, and nuts 41d and 41e.
  • the cathode power supply body 42 is also provided with a power supply terminal 42 a that penetrates the second case piece 60 and protrudes outside the electrolytic cell 4.
  • the power feeding unit 42z includes a power feeding terminal 42a.
  • a terminal 42f is attached to the power supply terminal 42a via a sealing member 42b, a bush 42c, and nuts 42d and 42e.
  • the terminals 41f and 42f are connected to the control means 6 shown in FIG. A DC voltage is applied to the anode power supply 41 and the cathode power supply 42 via the power supply terminals 41a and 42a and the terminals 41f and 42f.
  • the conductors of the current supply line are directly connected to the anode power supply body 41 and the cathode power supply body 42 by, for example, soldering, etc., so that the power supply portions 41z, 42z May be configured.
  • the electrolytic cell 4 having the diaphragm 43 using a solid polymer material neutral electrolyzed water is generated.
  • electrolytic hydrogen water in which hydrogen gas is dissolved is obtained in the cathode chamber 40B
  • electrolytic oxygen water in which oxygen gas is dissolved is obtained in the anode chamber 40A.
  • plating layers 43a made of platinum are formed on both surfaces of the diaphragm 43. The plating layer 43a, the anode power supply 41, and the cathode power supply 42 are in contact with each other and are electrically connected.
  • the diaphragm 43 is sandwiched between the anode power supply 41 and the cathode power supply 42 in the electrolysis chamber 40. Therefore, the shape of the diaphragm 43 is held by the anode power supply 41 and the cathode power supply 42. According to such a structure for holding the diaphragm 43, most of the stress caused by the pressure difference generated between the anode chamber 40A and the cathode chamber 40B is borne by the anode feeder 41 and the cathode feeder 42. The stress on 43 decreases.
  • the diaphragm 43 is sandwiched between the anode power feeding body 41 and the cathode power feeding body 42, the contact between the plating layer 43 a and the anode power feeding body 41 of the diaphragm 43 and between the plating layer 43 a and the cathode power feeding body 42.
  • the resistance is reduced and the voltage drop is suppressed.
  • electrolysis in the electrolysis chamber 40 is promoted by a sufficient electrolysis current I, and electrolytic hydrogen water having a high dissolved hydrogen concentration can be generated.
  • the outer sides of the outer periphery of the anode power supply 41 and the cathode power supply 42 are sealed to prevent water leakage from the mating surfaces of the first case piece 50 and the second case piece 60.
  • a stop member 46 is provided. The outer peripheral portion of the diaphragm 43 is sandwiched by the sealing member 46.
  • the case pieces 50 and 60 are made of, for example, a synthetic resin.
  • Each case piece 50 and 60 is formed in a rectangular shape that is long in the longitudinal direction V along the flow of water in the electrolysis chamber 40.
  • the electrolytic chamber 40 is formed in a rectangular shape that is long in the vertical direction V.
  • Such a vertically long electrolytic chamber 40 makes the flow path in the electrolytic cell 4 long.
  • the hydrogen gas generated in the cathode chamber 40B is easily dissolved in the water in the cathode chamber 40B, and the dissolved hydrogen concentration can be increased.
  • FIG. 3A is a perspective view of the first case piece 50 viewed from the inner surface side facing the electrolysis chamber 40 side
  • FIG. 3B is a second case viewed from the inner surface side facing the electrolysis chamber 40 side
  • 3 is a perspective view of a piece 60.
  • Alignment surfaces 51 and 61 for fixing the first case piece 50 and the second case piece 60 are formed on the outer edge portions of the inner surfaces of the first case piece 50 and the second case piece 60. Inside the mating surfaces 51, 61, the inner walls are recessed from the mating surfaces 51, 61 in the thickness direction of the first case piece 50 and the second case piece 60, so that the electrolysis parts 52, 62 are provided.
  • the electrolysis unit 52 configures the anode chamber 40A
  • the electrolysis unit 62 configures the cathode chamber 40B.
  • a plurality of first convex portions 53 are disposed on the inner surface of the first case piece 50. Each first convex portion 53 is arranged side by side in the horizontal direction H perpendicular to the vertical direction V, with the electrolysis portion 52 extending in the vertical direction V.
  • a plurality of second convex portions 63 are arranged on the inner surface of the second case piece 60. Each of the second convex portions 63 is arranged side by side in the horizontal direction H with the electrolysis portion 62 extending in the vertical direction V.
  • Such first convex portion 53 and second convex portion 63 do not hinder the movement of water flowing in the vertical direction V in the electrolysis chamber 40.
  • Each first convex portion 53 is in contact with the anode power feeding body 41 in the anode chamber 40A, and presses the anode power feeding body 41 toward the second case piece 60 side.
  • the shape and arrangement of the first convex portion 53 and the second convex portion 63 are arbitrary.
  • first convex portions 53 and the second convex portions 63 are alternately arranged in the lateral direction of the electrolysis chamber with the laminate interposed therebetween as shown in FIG.
  • they may be arranged so as to face each other with the laminate interposed therebetween.
  • the 1st convex-shaped part 53 and the 2nd convex-shaped part 63 may be the form provided discretely in the vertical direction, as FIG. 9 and 10 of the said patent document 1 shows.
  • a through hole 58 is formed in the first case piece 50 so that the power supply terminal 41 a protrudes outside the first case piece 50.
  • a through hole 68 is formed in the second case piece 60 so that the power supply terminal 42 a protrudes outside the second case piece 60.
  • the electrolytic cell 4 is provided with L-shaped joints 91, 92, 93, 94.
  • the joints 91 and 92 are attached to the lower part of the first case piece 50 and the second case piece 60 and connected to the flow rate adjusting valve 74.
  • the joints 93 and 94 are attached to the upper portions of the first case piece 50 and the second case piece 60 and connected to the flow path switching valve 81.
  • the hydrogen gas generated in the cathode chamber 40B moves as a minute bubble above the cathode chamber 40B.
  • the movement direction of hydrogen gas and the direction in which water flows generally coincide with each other, so that hydrogen molecules easily dissolve in water and the dissolved hydrogen concentration is increased.
  • FIG. 4 shows an anode feeder 41 and a cathode feeder 42.
  • the feed terminal 41a on the anode feed body 41 side and the feed terminal 42a on the cathode feed body 42 side are provided at positions that do not face each other. That is, the power supply terminal 41 a and the power supply terminal 42 a are provided at positions that do not overlap each other when viewed from the thickness direction of the diaphragm 43.
  • the power supply terminal 41a is on the one end 41F (upper end in FIG. 4) side of the anode power supply 41, and the power supply terminal 42a is on the other end 42G (lower end in FIG. 4) side of the cathode power supply 42. Is provided.
  • the electrolytic voltage at the point P1 at a distance L2 from 42G is calculated as follows. Assuming that a uniform current I flows in the vertical direction V of the anode power supply 41 and the cathode power supply 42, and considering only in the vertical direction V, it occurs from one end 41F of the anode power supply 41 to the point P1.
  • the voltage drop is I ⁇ ⁇ L1
  • the voltage drop generated from the other end 42G of the cathode power supply 42 to the point P1 is I ⁇ ⁇ L2. Therefore, when the voltage between the power supply terminal 41a and the power supply terminal 42a is V, the electrolytic voltage at the point P1 is V ⁇ I ⁇ ⁇ (L1 + L2).
  • the point P2 is located at a distance L2 from one end 41F of the anode power supply 41 and one end 42F of the cathode power supply 42, and at a distance L1 from the other end 41G of the anode power supply 41 and the other end 42G of the cathode power supply 42.
  • the electrolytic voltage is calculated as follows. The voltage drop generated from one end 41F of the anode power supply 41 to the point P2 is I ⁇ ⁇ L2, and the voltage drop generated from the other end 42G of the cathode power supply 42 to the point P2 is I ⁇ ⁇ L1. Therefore, the electrolysis voltage at the point P2 is V ⁇ I ⁇ ⁇ (L1 + L2).
  • L1 + L2 is the distance from the one end 41F to the other end 41G of the anode power supply 41 and the distance from the one end 42F to the other end 42G of the cathode power supply 42.
  • the electrolysis voltage at any position on the cathode power supply 42 is equal and is V ⁇ I ⁇ ⁇ (L1 + L2).
  • the electrolysis voltage at any position facing each other is made uniform, and the distribution of the generated hydrogen gas becomes uniform. Therefore, hydrogen gas can be efficiently dissolved in the electrolyzed water in the entire electrolytic cell 4, and the dissolved hydrogen concentration can be easily increased.
  • FIG. 5 shows an anode feeder 41X and a cathode feeder 42X, which are modifications of the anode feeder 41 and the cathode feeder 42.
  • the anode feeder 41X and the cathode feeder 42X are different from the anode feeder 41 and the cathode feeder 42 in the ratio of the length in the vertical direction V to the length in the horizontal direction H, that is, the aspect ratio of the feeder.
  • the power feeding terminal 41 a is preferably provided on one end side in the lateral direction H of the anode power feeding body 41, and the power feeding terminal 42 a is preferably provided on the other end side in the lateral direction H of the cathode power feeding body 42. That is, for example, the power supply terminal 41a and the power supply terminal 42a are preferably arranged on a diagonal line of the rectangular anode power supply 41 and cathode power supply 42 as shown in FIG.
  • the electrolytic cell 4 includes at least an electrolysis chamber 40 to which water to be electrolyzed is supplied, and an anode power feeding body 41 and a cathode power feeding body 42 that are disposed to face each other in the electrolysis chamber 40, and an anode A diaphragm 43 sandwiched between the power feeding body 41 and the cathode power feeding body 42 and dividing the electrolysis chamber 40 into an anode chamber 40A on the anode power feeding body 41 side and a cathode chamber 40B on the cathode power feeding body 42 side is mounted.
  • Each of the anode power supply 41 and the cathode power supply 42 is provided with power supply terminals 41 a and 42 a for applying a DC voltage between the anode power supply 41 and the cathode power supply 42.
  • the terminal 41a and the power supply terminal 42a on the cathode power supply 42 side may be provided at positions that do not face each other.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

電解水生成装置の電解槽４は、電解室４０内で、互いに対向して配置された陽極給電体４１及び陰極給電体４２と、陽極給電体４１と陰極給電体４２との間に配され、電解室４０を陽極室４０Ａと、陰極室４０Ｂとに区分する隔膜４３とを備える。隔膜４３は、陽極給電体４１及び陰極給電体４２で挟持される。陽極給電体４１及び陰極給電体４２のそれぞれには、各給電体４１、４２の間に直流電圧を印加するための給電端子４１ａ、４２ａが設けられる。給電端子４１ａと給電端子４２ａとは、互いに対向しない位置に設けられている。これにより、各給電体４１に印加される電解電圧の分布が均一化され、発生する水素ガスの分布が均一化される。従って、電解槽４の全体で水素ガスが効率よく電解水に溶け込む。

Description

電解槽及び電解水生成装置
　本発明は、水を電気分解して電解水素水を生成する電解槽及びそれを備えた電解水生成装置に関する。
　従来から、隔膜で仕切られた陽極室と陰極室を有する電解槽を備え、電解槽内に導入された水道水等の原水を電気分解して電解水素水を生成する電解水生成装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
　電解水生成装置の陰極室で生成される還元性の電解水は、胃腸症状の改善に優れた効果を発揮することが期待されている。また、近年、上記電気分解により陰極室で生成された水素ガスが溶け込んだ電解水素水は、活性酸素の除去に適しているとして注目されている。
特許第５６３９７２４号公報
　上記特許文献１に記載された電解水生成装置では、電解槽の第１ケース片の内面に配設された第１凸状部が陽極給電体と当接し、第２ケース片の内面に配設された第２凸状部が陰極給電体と当接する。第１凸状部及び第２凸状部によって、陽極給電体、隔膜及び陰極給電体からなる積層体が挟持される。隔膜を隔てて互いに対向して配置された陽極給電体及び陰極給電体には、直流の電解電圧を印加するための給電端子が設けられている。
　ところで、電解水素水の溶存水素濃度を高めるためには、電解槽での水素ガスの発生量を多くすること、及び、発生した水素ガスを効率よく電解水に溶け込ませることが必要とされる。水素ガスを効率よく電解水に溶け込ませるためには、電解槽の全体で水素ガスを均一に発生させることが重要である。
　水素ガスの発生量は、各給電体に供給される電解電流に依存する。従って、電解槽の全体で水素ガスを均一に発生させるためには、互いに対向して配置された陽極給電体及び陰極給電体間に印加される電解電圧の分布を均一化するのが望ましい。
　図６は、上記特許文献１等に開示されている従来の陽極給電体１４１及び陰極給電体１４２を示している。従来の陽極給電体１４１及び陰極給電体１４２では、給電端子１４１ａは、陽極給電体１４１の一端部１４１Ｆ（図６では上端部）側に、給電端子１４２ａは、陰極給電体１４２の一端部１４２Ｆ側に、それぞれ設けられている。すなわち、陽極給電体１４１側の給電端子１４１ａと陰極給電体１４２側の給電端子１４２ａとが、電解槽の上端部側で互いに対向して配置されている。
　陽極給電体１４１及び陰極給電体１４２において、陽極給電体１４１の一端部１４１Ｆ及び陰極給電体１４２の一端部４２Ｆから距離Ｌ１にある点Ｐ１での電解電圧は、以下の通り計算される。陽極給電体１４１の一端部１４１Ｆから点Ｐ１までに生ずる電圧降下は、Ｉ×ρＬ１であり、陰極給電体１４２の一端部１４２Ｆから点Ｐ１までに生ずる電圧降下は、Ｉ×ρＬ１である。ただし、陽極給電体１４１及び陰極給電体１４２の単位長さあたりの抵抗率をρとし（以下、特に断りのない限り、同様とする。）、ここでは、縦方向Ｖのみの一次元で考えるものとする。従って、給電端子１４１ａと給電端子１４２ａとの間の電圧をＶとすると、点Ｐ１での電解電圧は、Ｖ－２Ｉ×ρＬ１である。
　同様に、陽極給電体１４１の一端部１４１Ｆ及び陰極給電体１４２の一端部１４２Ｆから距離Ｌ２（Ｌ２＞Ｌ１とする。）にある点Ｐ２での電解電圧は、以下の通り計算される。陽極給電体１４１の一端部１４１Ｆから点Ｐ２までに生ずる電圧降下は、Ｉ×ρＬ２であり、陰極給電体１４２の一端部１４２Ｆから点Ｐ２までに生ずる電圧降下は、Ｉ×ρＬ２である。従って、点Ｐ２での電解電圧は、Ｖ－２Ｉ×ρＬ２である。
　このように、各給電体１４１、１４２に電解電流が流れるとき、給電体自体の電気抵抗によって電圧降下が生ずるため、従来の陽極給電体１４１及び陰極給電体１４２上の任意の点における電解電圧は、各給電体端子からの距離に応じた不均一な分布となる。より具体的には、各給電体端子からの距離が小さい上部での電解電圧は高く、各給電体端子からの距離が大きい下部での電解電圧は低くなる。このため、電解室内の場所によって水素ガスの発生量が不均一となり、水素ガスを効率よく電解水に溶け込ませることが困難となるおそれがある。
　特に、陽極給電体１４１及び陰極給電体１４２に柔軟に変形可能な薄手の網状金属を適用する場合、上記抵抗率ρが大きくなるため、上述した水素ガスの発生量の分布が不均一となる傾向は顕著に現れる。
　本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、各給電体に印加される電解電圧の分布を均一化することにより、溶存水素濃度を容易に高めることができる電解槽及び電解水生成装置を提供することを主たる目的としている。
　本発明の第１発明は、電気分解される水が供給される電解室が形成され、前記電解室内で、互いに対向して配置された陽極給電体及び陰極給電体と、前記陽極給電体と前記陰極給電体とによって挟持され、かつ、前記電解室を前記陽極給電体側の陽極室と、前記陰極給電体側の陰極室とに区分する隔膜とが装着される電解槽であって、前記陽極給電体及び前記陰極給電体のそれぞれには、前記陽極給電体と前記陰極給電体との間に直流電圧を印加するための給電部が設けられ、前記陽極給電体側の給電部と前記陰極給電体側の給電部とは、互いに対向しない位置に設けられていることを特徴とする。
　本発明に係る前記電解槽において、前記陽極給電体及び前記陰極給電体は、前記隔膜の厚さ方向から視て、前記電解室内での水の流れに沿う縦方向に長い矩形状に形成され、前記陽極給電体側の給電部は、前記陽極給電体の前記縦方向の一端部側に設けられ、前記陰極給電体側の給電部は、前記陰極給電体の前記縦方向の他端部側に設けられていることが望ましい。
　本発明に係る前記電解槽において、前記陽極給電体側の給電部は、前記陽極給電体の前記縦方向に垂直な横方向の一端部側に設けられ、前記陰極給電体側の給電部は、前記陰極給電体の前記横方向の他端部側に設けられていることが望ましい。
　本発明に係る前記電解槽において、前記給電部は、前記陽極給電体及び前記陰極給電体に設けられた給電端子を含むことが望ましい。
　本発明に係る前記電解槽において、前記陽極給電体及び前記陰極給電体は、シート状に形成されていることが望ましい。
　本発明に係る前記電解槽において、前記陽極給電体及び前記陰極給電体は、網状金属によって構成されていることが望ましい。
　本発明の第２発明は、前記電解槽、前記陽極給電体、前記陰極給電体及び前記隔膜を備えたことを特徴とする電解水生成装置である。
　本発明の第１発明の電解槽は、隔膜が、互いに対向して配された陽極給電体及び陰極給電体によって挟持され、陽極給電体及び陰極給電体のそれぞれには、陽極給電体と陰極給電体との間に直流電圧を印加するための給電部が設けられている。そして、陽極給電体側の給電部と陰極給電体側の給電部とは、互いに対向しない位置に設けられている。これにより、陽極給電体及び陰極給電体で互いに対向する任意の位置での電解電圧が均一化され、発生する水素ガスの分布が均一化される。従って、電解槽の全体で水素ガスを効率よく電解水に溶け込ませることができ、溶存水素濃度を容易に高めることが可能となる。
　本発明の第２発明の電解水生成装置によれば、上記第１発明と同様に、電解槽の全体で水素ガスを効率よく電解水に溶け込ませることができ、溶存水素濃度を容易に高めることが可能となる。
本発明の電解水生成装置の一実施形態の概略構成を示すブロック図である。 図１の電解槽の組み立て前の斜視図である。 図２の第１ケース片及び第２ケース片を示す斜視図である。 図２の陽極給電体及び陰極給電体を示す斜視図である。 図４の陽極給電体及び陰極給電体の変形例を示す斜視図である。 従来の陽極給電体及び陰極給電体を示す斜視図である。
　以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
　図１は、本実施形態の電解水生成装置１の概略構成を示している。電解水生成装置１は、家庭の飲料用及び料理用の水の生成や血液透析の透析液の生成に用いられてもよい。
　電解水生成装置１は、電気分解される水が供給される電解室４０が形成された電解槽４と、電解室４０内で、互いに対向して配置された陽極給電体４１及び陰極給電体４２と、陽極給電体４１と陰極給電体４２との間に配された隔膜４３とを備えている。電解槽４の上流側又は下流側に、別の電解槽が設けられていてもよい。また、電解槽４と並列に、別の電解槽が設けられていてもよい。別に設けられた電解槽についても、電解槽４と同等の構成が適用されうる。
　隔膜４３は、電解室４０を陽極給電体４１側の陽極室４０Ａと、陰極給電体４２側の陰極室４０Ｂとに区分する。電解室４０の陽極室４０Ａ及び陰極室４０Ｂの両方に水が供給され、陽極給電体４１及び陰極給電体４２に直流電圧が印加されることにより、電解室４０内で水が電気分解される。
　隔膜４３は、電気分解で生じたイオンを通過させ、隔膜４３を介して陽極給電体４１と、陰極給電体４２とが電気的に接続される。隔膜４３には、例えば、スルホン酸基を有するフッ素系樹脂からなる固体高分子材料等が用いられている。
　電解水生成装置１は、電解槽４を制御する制御手段６と、電解槽４の上流側に設けられた入水部７と、電解槽４の下流側に設けられた出水部８とをさらに備えている。
　制御手段６は、例えば、各種の演算処理、情報処理等を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）及びＣＰＵの動作を司るプログラム及び各種の情報を記憶するメモリ等を有している。
　陽極給電体４１と制御手段６との間の電流供給ラインには、電流検出手段４４が設けられている。電流検出手段４４は、陰極給電体４２と制御手段６との間の電流供給ラインに設けられていてもよい。電流検出手段４４は、給電体４１、４２に供給する電解電流を検出し、その値に相当する信号を制御手段６に出力する。
　制御手段６は、電流検出手段４４から入力される信号に基づいて、陽極給電体４１と陰極給電体４２との間に印加する電圧をフィードバック制御する。例えば、電解電流が過大である場合、制御手段６は、上記電圧を減少させ、電解電流が過小である場合、制御手段６は、上記電圧を増加させる。これにより、給電体４１、４２に供給する電解電流が適切に制御されうる。
　入水部７は、給水管７１と、流量センサー７２と、分岐部７３と、流量調整弁７４等を有している。給水管７１は、例えば、浄水カートリッジ（図示せず）に接続され、浄水カートリッジによって浄化された水が供給された水を電解室４０に導く。流量センサー７２は、給水管７１に設けられている。流量センサー７２は、電解室４０に供給される水の単位時間あたりの流量（以下、単に「流量」と記すこともある）Ｆを定期的に検出し、その値に相当する信号を制御手段６に出力する。
　分岐部７３は、給水管７１を給水管７１ａ、７１ｂの二方に分岐する。流量調整弁７４は、給水管７１ａ、７１ｂを陽極室４０Ａ又は陰極室４０Ｂに接続する。陽極室４０Ａ及び陰極室４０Ｂに供給される水の流量は、制御手段６の管理下で、流量調整弁７４によって調整される。流量調整弁７４は、水の利用効率を高めるために、陽極室４０Ａ及び陰極室４０Ｂに供給される水の流量を調整する。これにより、陽極室４０Ａと陰極室４０Ｂとの間で圧力差が生ずる場合がある。
　本実施形態では、流量センサー７２は、分岐部７３の上流側に設けられているので、陽極室４０Ａに供給される水の流量と陰極室４０Ｂに供給される水の流量との総和、すなわち、電解室４０に供給される水の流量Ｆを検出する。
　出水部８は、流路切替弁８１と、吐水管８２と、排水管８３等を有している。流路切替弁８１は、陽極室４０Ａ、陰極室４０Ｂを吐水管８２又は排水管８３に選択的に接続する。電解水生成装置１が血液透析の透析液の生成に用いられる場合、陰極室４０Ｂで生成された電解水素水が吐水管８２を介して、濾過処理用の逆浸透膜モジュール及び透析原液を希釈する希釈装置等に供給される。
　制御手段６は、陽極給電体４１及び陰極給電体４２に印加する直流電圧の極性を制御する。例えば、制御手段６は、流量センサー７２から入力される信号に基づいて、電解室４０に供給される水の流量Ｆを積算し、所定の積算値に達すると陽極給電体４１及び陰極給電体４２に印加する直流電圧の極性を切り替える。これに伴い、陽極室４０Ａと陰極室４０Ｂとが相互に入れ替わる。直流電圧の極性の切り替えにあたっては、制御手段６は、流量調整弁７４及び流路切替弁８１を同期して動作させる。これにより、陰極室４０Ｂと吐水管８２とが常に接続され、陰極室４０Ｂで生成された電解水素水が吐水管８２から吐出される。
　図２は、電解槽４の組み立て前の斜視図である。電解槽４は、陽極給電体４１側の第１ケース片５０と、陰極給電体４２側の第２ケース片６０とを有している。互いに対向して配置された第１ケース片５０と第２ケース片６０とが固着されることにより、その内部に電解室４０（図１参照）が形成される。
　電解槽４は、電解室４０内に、陽極給電体４１、隔膜４３及び陰極給電体４２が重ねられてなる積層体４５を収容している。
　陽極給電体４１及び陰極給電体４２は、それぞれ、シート状に形成されている。このような陽極給電体４１及び陰極給電体４２によって、大きな面積で水を電気分解することができ、水素ガスの発生効率が高められる。
　陽極給電体４１及び陰極給電体４２は、それぞれ、その厚さ方向で水が行き来可能に構成されている。陽極給電体４１及び陰極給電体４２には、例えば、エクスパンドメタル等の網状金属が適用されうる。このような、網状の陽極給電体４１及び陰極給電体４２は、隔膜４３を挟持しながら、隔膜４３の表面に水を行き渡らせることができ、電解室４０内での電気分解を促進する。また、網状の陽極給電体４１及び陰極給電体４２は、隔膜４３と共に柔軟に変形することにより、隔膜４３の損傷を抑制する。このため、陽極給電体４１及び陰極給電体４２は、厚さ及びストランド幅の小さい網状金属から形成されるのが望ましい。本実施形態では、陽極給電体４１及び陰極給電体４２として、チタニウム製のエクスパンドメタルの表面に白金のめっき層が形成されたものが適用されている。白金のめっき層は、チタニウムの酸化を防止する。
　陽極給電体４１には給電部４１ｚが、陰極給電体４２には給電部４２ｚがそれぞれ設けられている。給電部４１ｚ及び給電部４２ｚは、上記電流供給ラインの一部を構成し、陽極給電体４１と陰極給電体４２との間に直流電圧を印加する。
　陽極給電体４１には、第１ケース片５０を貫通して電解槽４の外部に突出する給電端子４１ａが設けられている。本実施形態の給電部４１ｚは、給電端子４１ａを含む。給電端子４１ａには、例えば、封止部材４１ｂ、ブッシュ４１ｃ、ナット４１ｄ、４１ｅを介して端子４１ｆが装着される。同様に、陰極給電体４２にも、第２ケース片６０を貫通して電解槽４の外部に突出する給電端子４２ａが設けられている。給電部４２ｚは、給電端子４２ａを含む。給電端子４２ａには、例えば、封止部材４２ｂ、ブッシュ４２ｃ、ナット４２ｄ、４２ｅを介して端子４２ｆが装着される。端子４１ｆ、４２ｆは、図１に示される制御手段６に接続されている。給電端子４１ａ、４２ａ及び端子４１ｆ、４２ｆを介して、陽極給電体４１及び陰極給電体４２に直流電圧が印加される。給電端子４１ａ、４２ａ等の替わりに、上記電流供給ラインの導体が、陽極給電体４１及び陰極給電体４２に、例えば、はんだ付け等により、直接的に接続されることにより、給電部４１ｚ、４２ｚが構成されていてもよい。
　固体高分子材料を用いた隔膜４３を有する電解槽４では、中性の電解水が生成される。電解室４０内で水が電気分解されることにより、陰極室４０Ｂでは、水素ガスが溶け込んだ電解水素水が得られ、陽極室４０Ａでは酸素ガスが溶け込んだ電解酸素水が得られる。隔膜４３の両面には、白金からなるめっき層４３ａが形成されている。めっき層４３ａと陽極給電体４１及び陰極給電体４２とは、当接し、電気的に接続される。
　隔膜４３は、電解室４０内で、陽極給電体４１及び陰極給電体４２によって挟持されている。従って、隔膜４３の形状は陽極給電体４１及び陰極給電体４２によって保持されている。このような、隔膜４３の保持構造によれば、陽極室４０Ａと陰極室４０Ｂとの間に生ずる圧力差に起因する応力の大部分は、陽極給電体４１及び陰極給電体４２によって負担され、隔膜４３にかかる応力は減少する。これにより、陽極室４０Ａと陰極室４０Ｂとの間で大きな圧力差が生ずる状態で電解水生成装置１が動作する場合であっても、隔膜４３には大きな応力が生じない。従って、隔膜４３の損傷を抑制し、水の利用効率を容易に高めることが可能となる。
　また、隔膜４３が陽極給電体４１及び陰極給電体４２で挟持されているので、隔膜４３のめっき層４３ａと陽極給電体４１との間及びめっき層４３ａと陰極給電体４２との間での接触抵抗が減少し、電圧降下が抑制される。これにより、十分な電解電流Ｉによって電解室４０内での電気分解が促進され、高い溶存水素濃度の電解水素水が生成可能となる。
　図２に示されるように、陽極給電体４１及び陰極給電体４２の外周縁の外側には、第１ケース片５０と第２ケース片６０との合わせ面からの水漏れを防止するための封止部材４６が設けられている。隔膜４３の外周部は、封止部材４６によって挟持されている。
　各ケース片５０及び６０は、例えば、合成樹脂によって形成されている。各ケース片５０及び６０は、電解室４０内での水の流れに沿う縦方向Ｖに長い矩形状に形成されている。これに伴い、電解室４０は、縦方向Ｖに長い矩形状に形成されている。このような縦長形状の電解室４０によって、電解槽４内での流路が長くなる。その結果、陰極室４０Ｂで発生した水素ガスが、陰極室４０Ｂ内の水に溶け込みやすくなり、溶存水素濃度を高めることができる。
　図３（ａ）は、電解室４０側を向く内面側から視た第１ケース片５０の斜視図であり、図３（ｂ）は、電解室４０側を向く内面側から視た第２ケース片６０の斜視図である。
　第１ケース片５０及び第２ケース片６０の内面の外縁部には、第１ケース片５０と第２ケース片６０とを固着するための合わせ面５１、６１が形成されている。合わせ面５１、６１の内側には、内壁が合わせ面５１、６１から第１ケース片５０、第２ケース片６０の厚さ方向に陥没することにより、電解部５２、６２が設けられている。電解部５２は陽極室４０Ａを構成し、電解部６２は陰極室４０Ｂを構成する。
　第１ケース片５０の内面には、複数の第１凸状部５３が配設されている。各第１凸状部５３は、電解部５２を縦方向Ｖにのび、縦方向Ｖに垂直な横方向Ｈに並べて配設されている。一方、第２ケース片６０の内面には、複数の第２凸状部６３が配設されている。各第２凸状部６３は、電解部６２を縦方向Ｖにのび、横方向Ｈに並べて配設されている。このような第１凸状部５３及び第２凸状部６３は、電解室４０内を縦方向Ｖに流れる水の移動を阻害しない。
　各第１凸状部５３は、陽極室４０Ａで陽極給電体４１と当接し、陽極給電体４１を第２ケース片６０の側に押圧する。一方、各第２凸状部６３は、陰極室４０Ｂで陰極給電体４２と当接し、陰極給電体４２を第１ケース片５０の側に押圧する。従って、各第１凸状部５３及び各第２凸状部６３によって、積層体４５は、その両面から挟持される。第１凸状部５３及び第２凸状部６３の形状及び配置は、任意である。例えば、各第１凸状部５３及び各第２凸状部６３は、上記特許文献１の図４に示されるように、積層体を挟んで電解室の横方向に交互に配設されていてもよく、上記特許文献１の図８に示されるように、積層体を挟んで対向するように配設されていてもよい。また、第１凸状部５３及び第２凸状部６３は、上記特許文献１の図９及び１０に示されるように、縦方向に離散的に設けられた形態であってもよい。
　第１ケース片５０には、給電端子４１ａを第１ケース片５０の外部に突出させるため貫通孔５８が形成されている。同様に、第２ケース片６０には、給電端子４２ａを第２ケース片６０の外部に突出させるため貫通孔６８が形成されている。
　図２、３に示されるように、電解槽４には、Ｌ字状の継手９１、９２、９３、９４が設けられている。継手９１、９２は、第１ケース片５０、第２ケース片６０の下部に装着され、上記流量調整弁７４と接続される。継手９３、９４は、第１ケース片５０、第２ケース片６０の上部に装着され、上記流路切替弁８１と接続される。電解水生成装置１への通水を開始することにより、陽極室４０Ａ及び陰極室４０Ｂの下部から上部に向かって、大局的な水の流れが生ずる。
　陰極室４０Ｂにて発生した水素ガスは、微小な気泡となって陰極室４０Ｂの上方に移動する。本実施形態では、水素ガスの移動方向と大局的に水が流れる方向が一致するため、水素分子が水に溶け込み易くなり、溶存水素濃度が高められる。
　図４は、陽極給電体４１及び陰極給電体４２を示している。本発明では、陽極給電体４１側の給電端子４１ａと陰極給電体４２側の給電端子４２ａとは、互いに対向しない位置に設けられている。すなわち、給電端子４１ａと給電端子４２ａとは、隔膜４３の厚さ方向から視て、互いに重複しない位置に設けられている。好ましい態様では、給電端子４１ａは、陽極給電体４１の一端部４１Ｆ（図４では上端部）側に、給電端子４２ａは、陰極給電体４２の他端部４２Ｇ（図４では下端部）側に設けられている。
　陽極給電体４１及び陰極給電体４２において、陽極給電体４１の一端部４１Ｆ及び陰極給電体４２の一端部４２Ｆから距離Ｌ１、陽極給電体４１の他端部４１Ｇ及び陰極給電体４２の他端部４２Ｇから距離Ｌ２にある点Ｐ１での電解電圧は、以下の通り計算される。陽極給電体４１及び陰極給電体４２の縦方向Ｖに一様な電流Ｉが流れると仮定し、縦方向Ｖのみの一次元で考えると、陽極給電体４１の一端部４１Ｆから点Ｐ１までに生ずる電圧降下は、Ｉ×ρＬ１であり、陰極給電体４２の他端部４２Ｇから点Ｐ１までに生ずる電圧降下は、Ｉ×ρＬ２である。従って、給電端子４１ａと給電端子４２ａとの間の電圧をＶとすると、点Ｐ１での電解電圧は、Ｖ－Ｉ×ρ（Ｌ１＋Ｌ２）である。
　同様に、陽極給電体４１の一端部４１Ｆ及び陰極給電体４２の一端部４２Ｆから距離Ｌ２、陽極給電体４１の他端部４１Ｇ及び陰極給電体４２の他端部４２Ｇから距離Ｌ１にある点Ｐ２での電解電圧は、以下の通り計算される。陽極給電体４１の一端部４１Ｆから点Ｐ２までに生ずる電圧降下は、Ｉ×ρＬ２であり、陰極給電体４２の他端部４２Ｇから点Ｐ２までに生ずる電圧降下は、Ｉ×ρＬ１である。従って、点Ｐ２での電解電圧は、Ｖ－Ｉ×ρ（Ｌ１＋Ｌ２）である。
　ここで、Ｌ１＋Ｌ２は、陽極給電体４１の一端部４１Ｆから他端部４１Ｇまでの距離であると共に、陰極給電体４２の一端部４２Ｆから他端部４２Ｇまでの距離であるため、陽極給電体４１及び陰極給電体４２上の任意の位置における電解電圧は、等しく、Ｖ－Ｉ×ρ（Ｌ１＋Ｌ２）である。
　従って、陽極給電体４１及び陰極給電体４２上で、互いに対向する任意の位置での電解電圧が均一化され、発生する水素ガスの分布が均一となる。従って、電解槽４の全体で水素ガスを効率よく電解水に溶け込ませることができ、溶存水素濃度を容易に高めることが可能となる。
　図５は、陽極給電体４１及び陰極給電体４２の変形例である陽極給電体４１Ｘ及び陰極給電体４２Ｘを示している。陽極給電体４１Ｘ及び陰極給電体４２Ｘは、陽極給電体４１及び陰極給電体４２とは、縦方向Ｖの長さと横方向Ｈの長さの比、すなわち給電体の縦横比が異なる。
　図４に示されるような、陽極給電体４１及び陰極給電体４２の横方向Ｈの長さが縦方向Ｖの長さに対して十分に小さい場合は、縦方向Ｖの電圧降下に対して横方向Ｈの電圧降下は無視できるレベルである。
　しかしながら、図５に示されるような、陽極給電体４１及び陰極給電体４２の縦方向Ｖの長さが、相対的に横方向Ｈの長さに近づく場合にあっては、横方向Ｈの電圧降下も考慮するのが望ましい。例えば、給電端子４１ａは、陽極給電体４１の横方向Ｈの一端部側に設けられ、給電端子４２ａは、陰極給電体４２の横方向Ｈの他端部側に設けられているのが望ましい。すなわち、例えば、給電端子４１ａ及び給電端子４２ａは、図５に示されるように、矩形状の陽極給電体４１及び陰極給電体４２の対角線上に配置されるのが望ましい。
　以上、本実施形態の電解水生成装置１及び電解槽４が詳細に説明されたが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施される。すなわち、電解槽４は、少なくとも、電気分解される水が供給される電解室４０が形成され、電解室４０内で、互いに対向して配置された陽極給電体４１及び陰極給電体４２と、陽極給電体４１と陰極給電体４２とによって挟持され、かつ、電解室４０を陽極給電体４１側の陽極室４０Ａと、陰極給電体４２側の陰極室４０Ｂとに区分する隔膜４３とが装着され、陽極給電体４１及び陰極給電体４２のそれぞれには、陽極給電体４１と陰極給電体４２との間に直流電圧を印加するための給電端子４１ａ、４２ａが設けられ、陽極給電体４１側の給電端子４１ａと陰極給電体４２側の給電端子４２ａとは、互いに対向しない位置に設けられていればよい。
　　１　　電解水生成装置
　　４　　電解槽
　４０　　電解室
　４０Ａ　陽極室
　４０Ｂ　陰極室
　４１　　陽極給電体
　４１ａ　給電端子
　４２　　陰極給電体
　４２ａ　給電端子
　４３　　隔膜

Claims (7)

  1. 　電気分解される水が供給される電解室が形成され、
    　前記電解室内で、互いに対向して配置された陽極給電体及び陰極給電体と、
    　前記陽極給電体と前記陰極給電体とによって挟持され、かつ、前記電解室を前記陽極給電体側の陽極室と、前記陰極給電体側の陰極室とに区分する隔膜とが装着される電解槽であって、
    　前記陽極給電体及び前記陰極給電体のそれぞれには、前記陽極給電体と前記陰極給電体との間に直流電圧を印加するための給電部が設けられ、
    　前記陽極給電体側の給電部と前記陰極給電体側の給電部とは、互いに対向しない位置に設けられていることを特徴とする電解槽。
  2. 　前記陽極給電体及び前記陰極給電体は、前記隔膜の厚さ方向から視て、前記電解室内での水の流れに沿う縦方向に長い矩形状に形成され、
    　前記陽極給電体側の給電部は、前記陽極給電体の前記縦方向の一端部側に設けられ、
    　前記陰極給電体側の給電部は、前記陰極給電体の前記縦方向の他端部側に設けられている請求項１記載の電解槽。
  3. 　前記陽極給電体側の給電部は、前記陽極給電体の前記縦方向に垂直な横方向の一端部側に設けられ、
    　前記陰極給電体側の給電部は、前記陰極給電体の前記横方向の他端部側に設けられている請求項２記載の電解槽。
  4. 　前記給電部は、前記陽極給電体及び前記陰極給電体に設けられた給電端子を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電解槽。
  5. 　前記陽極給電体及び前記陰極給電体は、シート状に形成されている請求項１乃至４のいずれかに記載の電解槽。
  6. 　前記陽極給電体及び前記陰極給電体は、網状金属によって構成されている請求項５記載の電解槽。
  7. 　請求項１乃至６のいずれかに記載の前記電解槽、前記陽極給電体、前記陰極給電体及び前記隔膜を備えたことを特徴とする電解水生成装置。
PCT/JP2016/069789 2015-07-07 2016-07-04 電解槽及び電解水生成装置 WO2017006912A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015-136174 2015-07-07
JP2015136174A JP6190424B2 (ja) 2015-07-07 2015-07-07 電解槽及び電解水生成装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017006912A1 true WO2017006912A1 (ja) 2017-01-12

Family

ID=57685681

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/069789 WO2017006912A1 (ja) 2015-07-07 2016-07-04 電解槽及び電解水生成装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6190424B2 (ja)
WO (1) WO2017006912A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7289077B2 (ja) * 2018-07-13 2023-06-09 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電解水生成装置
CN112313178A (zh) 2018-07-13 2021-02-02 松下知识产权经营株式会社 电解水生成装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06126283A (ja) * 1992-10-16 1994-05-10 Osamu Miyake 電解イオン水生成器
JP2003033765A (ja) * 2001-07-26 2003-02-04 Matsushita Electric Works Ltd 電解水生成装置
JP2006150153A (ja) * 2004-11-25 2006-06-15 Honda Motor Co Ltd 電解水生成装置の電解槽
JP2006152318A (ja) * 2004-11-25 2006-06-15 Honda Motor Co Ltd 電解水生成装置の電解槽
JP5702885B1 (ja) * 2014-10-20 2015-04-15 株式会社日本トリム 電解水生成装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06126283A (ja) * 1992-10-16 1994-05-10 Osamu Miyake 電解イオン水生成器
JP2003033765A (ja) * 2001-07-26 2003-02-04 Matsushita Electric Works Ltd 電解水生成装置
JP2006150153A (ja) * 2004-11-25 2006-06-15 Honda Motor Co Ltd 電解水生成装置の電解槽
JP2006152318A (ja) * 2004-11-25 2006-06-15 Honda Motor Co Ltd 電解水生成装置の電解槽
JP5702885B1 (ja) * 2014-10-20 2015-04-15 株式会社日本トリム 電解水生成装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP6190424B2 (ja) 2017-08-30
JP2017018853A (ja) 2017-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5639724B1 (ja) 電解水生成装置及びその製造方法
JP5702885B1 (ja) 電解水生成装置
CN107108281B (zh) 电解水生成装置
TWI639562B (zh) Electrolyzed water generating device
WO2017010372A1 (ja) 電解槽及び電解水生成装置
WO2017006911A1 (ja) 電解槽及び電解水生成装置
TW201506204A (zh) 電解電極元件及具有該電解電極元件之電解水生成裝置
WO2017006912A1 (ja) 電解槽及び電解水生成装置
CN107531519B (zh) 电解槽及电解水生成装置
JP6132234B2 (ja) 電解水生成装置
JP6190427B2 (ja) 電解槽及び電解水生成装置
CN108473344B (zh) 电解水生成装置和使用其的透析液制备用水的制造装置
EP2814779B1 (en) Electrodialysis machine for desalinating water with a high concentration of dissolved salts
JP5134153B1 (ja) オゾン水生成装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16821381

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16821381

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1