WO2007129727A1

WO2007129727A1 - 電解水生成装置およびそれに用いられる隔膜付き電極セット

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Publication number: WO2007129727A1
Application number: PCT/JP2007/059581
Authority: WO
Inventors: Mikihiko Hase; Saburo Okuda
Original assignee: Cocoroca Corp
Current assignee: Cocoroca Corp
Priority date: 2006-05-09
Filing date: 2007-05-09
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2008-11-09
Also published as: CN101437762A; JP4246780B2; JPWO2007129727A1

Abstract

　電気分解を長期間安定に行うことができる電解水生成装置を提供する。電解水生成装置の隔膜付き電極セット１００は、隔膜保持板１０５ａ、１０５ｂでイオン透過性の隔膜１０３を固定し、隔膜１０３の両側に２つの電極１０２ａ、１０２ｂを配置する。そして、クリップで２つの電極１０２ａ、１０２ｂを隔膜保持板１０５ａ、１０５ｂの開口部に配置された間隔保持部に押しつけて固定する。その結果、２つの電極１０２ａ、１０２ｂ間の距離が一定に保たれるため、繰り返し電解水を１００回生成してもその電解水特性の低下は認められなかった。

Description

明細書

電解水生成装置およびそれに用いられる隔膜付き電極セット

技術分野

[0001] 本発明は、イオン透過性隔膜の両側に陽極と陰極とを配置した電解槽に電解質を含む水溶液を供給し電気分解して電解水を生成するバッチ式の電解水生成装置およびそれに用レ、られる隔膜付き電極セットに関する。

背景技術

[0002] 電解水生成装置は、水に少量の塩素系電解物質を溶かした水溶液 (被電解水）を電気分解することにより、酸性の電解水とアルカリ性の電解水とを生成する装置である。電解水生成装置を用いて電解水を生成するには、まず、電解槽内を隔膜で仕切ることにより陽極槽と陰極槽とに分け、陽極槽内に陽極板を配置し、陰極槽に陰極板を配置する。そして、陽極槽及び陰極槽内に少量の塩素系電解物質を溶かした水溶液水を供給した後、陽極と陰極との間に直流を流す。すると、被電解水が電気分解されて、陽極槽から有効塩素を含む酸性の電解水を、陰極槽から水酸化ナトリウムを含むアルカリ性の電解水を得ることができる（例えば、特許文献 1参照）。このとき、電解条件にもよるが、 pH (水素イオン濃度）が 2. 0〜3. 5の酸性電解水を、水素イオン濃度が 10. 5〜： 12. 0のアルカリ性電解水を得ることができる。なお、有効塩素とは、殺菌効果のある塩素系物質をいい、酸性電解水中には、 HCIO (次亜塩素酸）、 Cl〇 (次亜塩素酸イオン)などの有効塩素が含まれてレ、る。

[0003] ここで、被電解水として水に 0. 2%以下の NaClを溶力た水溶液を用レ、、生成した酸性電解水の pHが 2. 2〜2. 7で、有効塩素濃度 20〜60mgZkgを含む場合には、生成した強酸性電解水は厚生労働省から食品添加物として認可される。

[0004] ところで、従来の電解水生成装置の中には、小型で可搬型に構成され、どこでも手軽に電解水を生成することができるバッチ式電解水生成装置も知られている。例えば、特開 2003— 159591号公報（特許文献 1)には、電解槽内にイオン透過性の隔膜を固定する隔膜固定板を配置し、この隔膜固定板で電解槽を 2つの槽に仕切った各槽内にそれぞれ電極（陽極板、陰極板）を配置した電解水生成装置が記載されている。

[0005] 電解槽を仕切る隔膜固定板は、例えば、ポリフエ二レンサルファイド素材を用いて射出成形法により製造されている。この理由は、ポリフエ二レンサルファイドが耐熱性、耐薬品に優れる材料であり、かつ強度、剛性が高いため、射出成形法で寸法安定性に優れる隔膜固定板を製造できるからである。また、ポリフエ二レンサルファイドにガラス繊維を添加した素材 (ガラス繊維強化ポリフエ二レンサルファイド）を用いて、射出成形法により、更に高強度、高剛性、寸法安定性に優れた (変形しにくい）隔膜固定板も製造されている。

[0006] また、従来の電解水生成装置では、電極板の極性をそのまま固定して電気分解を継続すると陰極側の電極板に炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムなどの塩基性化合物の析出物からなるスケールが付着し、次第に電解効率が低減する。このため、電解効率が低減した場合には電極板の極性を切り替えてから電気分解を行う洗浄モードにより電極板に付着したスケールを溶解させて電極を洗浄し、低下した電気分解効率を回復している（例えば、特許文献 2)。

特許文献 1 :特開 2003 159591号公報

特許文献 2 :特開平 11 314089号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] し力ながら、ガラス繊維強化ポリフエ二レンサルファイド素材を用いて射出成形法により製造された隔膜固定板の使用や洗浄モードの使用には以下の問題がある。

[0008] 射出成形法の問題は、射出成形の難しさと成形費用がかさむ点である。ガラス繊維強化ポリフエ二レンサルファイド素材を用いて製造された隔膜固定板は、優れた特性 (高強度、高剛性、寸法安定性)を有するが、その特性を実現するためには、射出成形時に、ガラス繊維を隔膜固定板中に均質に分散させること、緻密な射出成形体を作製すること力 S条件となる。この条件を満足するためには、高度な射出成形技術が必要となる。そのため、射出成形法で隔膜固定板を製造する製造メーカは限られてしまう。また、高強度、高剛性のガラス繊維強化ポリフエ二レンサルファイド素材を用いると、金型や成型機の摩耗劣化が早くなる。そのため金型の寿命が短くなり成型機のメンテナンスも頻繁に行う必要があるため、隔膜固定板の製造価格が上昇する。従って、ガラス繊維強化ポリフエ二レンサルファイド素材を用いる場合には、製造メーカが限定され、製造価格が上昇するため、手軽で安価に隔膜固定板の製造委託をすることができなくなる。また、ガラス繊維強化ポリフエ二レンサルファイド素材を用いて射出成形法で製造された隔膜固定板は長期安定性に欠ける場合がある。これは、ガラス繊維は強酸性の電解水に侵されるため、この隔膜固定板を長期間使用するとガラス繊維が徐々に溶解し、隔膜固定板中にクラックが入って損傷する場合があるからである。

[0009] 一方、洗浄モードを用いて低下した電解効率を回復するときの問題は、スケールの付着と共に得られる電解水の性能が徐々に低下することや、洗浄モードでスケールを溶解する期間は電解水を生成することができないことなどがあげられる。そのためスケールの付着を低減することによる電解水性能の低下の低減や洗浄モードの使用回数を減らすことが望まれる。

[0010] 本発明は、上記説明した従来技術の問題点を解決することを出発点としてなされたものであり、その目的は、繰り返し電気分解水を製造する場合において安定した特性の電解水を長期間にわたって得ることができる電解水生成装置およびそれに用いられる隔膜付き電極セットを提供することである。

課題を解決するための手段

[0011] 上記目的を達成するための本発明の電解水生成装置は、以下の構成を有する。すなわち、電解質を含む水溶液を電気分解して酸性電解水とアルカリ性電解水とを生成する電解水生成装置であって、電解槽を陽極部と陰極部とに分離するイオン透過性の隔膜と、前記隔膜を固定する隔膜保持板と、前記隔膜の両側に離れてそれぞれ配置されている 2つの電極と、前記隔膜保持板上の両側に配置されている、前記隔膜と前記電極との間隔を予め決められた間隔に保持するための間隔保持手段であって、第 1表面で前記隔膜と接触し前記第 1表面と反対側の第 2表面で前記 2つの電極に接触する間隔保持手段と、前記隔膜の両側に離れてそれぞれ配置されている 2つの電極を前記間隔保持手段にそれぞれ弾性により押しつけて固定するクリップと、を有することを特徴とする。 [0012] ここで例えば、前記隔膜保持板は、前記隔膜の周囲部分を保持する隔膜保持枠と

、前記間隔保持手段が配置されている開口部とを有することが好ましい。

[0013] ここで例えば、前記間隔保持手段は、前記開口部に格子目状に配置されているリブであることが好ましい。

[0014] ここで例えば、前記リブの格子目状の交差部には予め決められた高さを有するボスが配置され、前記隔膜と前記電極との間隔は、前記リブから前記ボスまでの高さによつて決められることが好ましレ、。

[0015] ここで例えば、前記リブの前記電極に接触する部分の面積の割合が前記電極の面積の 15%以下となるように設定されていることが好ましい。

[0016] ここで例えば、前記隔膜保持板と前記間隔保持手段とは耐蝕性のポリプロピレン素材を用いる成形加工により一体に作製されることが好ましい。

[0017] ここで例えば、前記隔膜保持板は前記クリップを固定するためのクリップ固定溝を有し、前記クリップは、クリップ基部とテーパ形状のクリップ先端部とを有し、前記クリツプは前記クリップ基部を前記クリップ固定溝にはめ込むことによって前記間隔保持手段に固定されることが好ましい。

[0018] ここで例えば、前記隔膜と、前記隔膜保持板と、前記 2つの電極と、前記クリップとがー体にされて、前記電解槽を陽極部と陰極部に分離する隔膜付き電極セットが形成されることが好ましい。

[0019] ここで例えば、前記隔膜付き電極セットはテーパ形状を有し、前記電解槽は、前記テーパー形状の隔膜付き電極セットを固定するテーパ形状の溝を有する第 1固定部と、前記クリップ先端部を固定するテーパ形状の溝を有する第 2固定部とを有することが好ましい。

[0020] ここで例えば、前記隔膜付き電極セットの前記第 1固定部と接触する部分には、前記陽極部と陰極部の電解水が互いに混合しなレ、ように密閉する耐蝕性のパッキンが配置されてレ、ることが好ましレ、。

[0021] ここで例えば、前記クリップが複数使用されていることが好ましい。

[0022] ここで例えば、前記パッキンは三元フッ素ゴムを含むフッ素化合物によって形成されていることが好ましい。 [0023] また、本発明の電解水生成装置に用いる隔膜付き電極セットは、電解質を含む水溶液を電気分解して酸性電解水とアルカリ性電解水とを生成する電解水生成装置に用いる隔膜付き電極セットであって、電解槽を陽極部と陰極部とに分離するイオン透過性の隔膜と、前記隔膜を固定する隔膜保持板と、前記隔膜の両側に離れてそれぞれ配置されている 2つの電極と、前記隔膜保持板上の両側に配置されている、前記隔膜と前記電極との間隔を予め決められた間隔に保持するための間隔保持手段であって、第 1表面で前記隔膜と接触し前記第 1表面と反対側の第 2表面で前記 2つの電極に接触する間隔保持手段と、前記隔膜の両側に離れてそれぞれ配置されてレ、る 2つの電極を前記間隔保持手段にそれぞれ弾性により押しつけて固定するクリツプと、を有し、前記隔膜と、前記隔膜保持板と、前記 2つの電極と、前記クリップとが一体となって、電解槽を陽極部と陰極部に分離する隔膜付き電極セットが形成されてレ、ることを特徴とする。

発明の効果

[0024] 本発明によれば、繰り返し電気分解水を製造する場合において安定した特性の電解水を長期間にわたって得ることができる電解水生成装置およびそれに用いられる隔膜付き電極セットを提供することができる。

[0025] 本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。

図面の簡単な説明

[0026] 添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。

[図 1A]隔膜付き電極セットの全体構成を説明する斜視図である。

[図 1B]図 1Aの隔膜付き電極セットの正面図と断面図である。

[図 1C]図 1Bの断面図の中央付近の部分拡大図である。

[図 2A]第 2隔膜保持板に O—リングを取り付ける工程を説明する図である。

[図 2B]第 2隔膜保持板に隔膜を取付けた後、第 2隔膜保持板に第 1隔膜保持板を重ねる工程を説明する図である。園 2C]第 1隔膜保持板と第 2隔膜保持板とを重ね合わせた状態を説明する図である園 2D]第 1隔膜保持板と第 2隔膜保持板とを重ねた状態で、電極槽との接触部に電解水漏止用のパッキングを設置した状態を説明する図である。

[図 2E]2つの隔膜保持板の両側に陰極板と陽極板を設置後、陰極板と陽極板をタリップで固定する工程を説明する図である。

園 3]隔膜付き電極セットを設置する前の電解槽の構成を説明する図である。

園 4]隔膜付き電極セットを設置した電解槽の構成を説明する図である。

[図 5]電解水生成装置の全体構成を説明する図である。

園 6]電解水生成装置内部の電解槽とピッチャーの位置関係を説明する図である。園 7]電解槽と駆動部の接続関係および電解槽で生成した電解水を駆動部が取り出す動作を説明する図であり、駆動部が多段中空パイプを伸ばして電解槽の開閉弁とピッチャー開閉部を開いた状態（陽極部）と、駆動部が多段中空パイプを縮めて電解槽の開閉弁とピッチャー開閉部を閉じた状態（陰極部）を説明する図である。

園 8]駆動部とピッチャーとの接続関係および電解槽で生成した電解水を各ピッチャ一に移送する動作を説明する図であり、駆動部が多段中空パイプを伸ばして電解槽の開閉弁とピッチャー開閉部とを開いた状態（陰極部）と、駆動部が多段中空パイプを縮めて電解槽の開閉弁とピッチャー開閉部を閉じた状態（陽極部)を説明する図である。

符号の説明

10 電解水生成装置

11 - 1 ピッチャー（陰極水)

11 - 2 ピッチャー（陽極水)

12 本体上蓋

13 目盛

14 固定部

15 電解槽陰極部

筐体部

クリップ固定部

電解水取出口

電解水取出口の開閉弁

多段中空パイプ (ピッチャ -開閉部の開閉パイプ) 多段中空パイプ (ピッチャ -開閉部の開閉パイプ) 駆動部

第 1シャフト

第 2シャフト

第 3シャフト

第 4シャフト

隔膜付き電極セット

クリップ

a 陽極板

b 陰極板

隔膜

パッキン

a 第 1隔膜保持板

b 第 2隔膜保持板

a 陽極端子

b 陰極端子

- 1, 109-2 格子目状リブ

逆止弁

球溝

- 1， 112-2 ボス 113 溝

114 1 , 114- 2 電極支持台

115 〇一リング

117 テフロン (登録商標)精密球

118 逆止弁カバー

発明を実施するための最良の形態

[0028] 本実施形態の隔膜付き電極セット及びそれを用いる電解水生成装置について説明する。以下の説明では、電解水生成装置の一例として、 2リットルの原料水溶液 (水に少量の NaClを溶力た被電解水）を電解槽で電気分解し、陽極部から有効塩素を含む強酸性電解水（陽極水）を、陰極部から強アルカリ性電解水（陰極水）を生成するバッチ式の電解水生成装置を用いて説明する。

[0029] しかし、本発明はこれに限定されるものではなレ、。例えば、本発明の電解槽の隔膜付き電極セットを用いて電気分解するものであれば、連続式の電解水生成装置であつてもよレ、。また、以下に示す構成は一例であり、本発明の技術的思想を満足するものであれば、その構成や配置は適時変更が可能である。

[0030] [特徴]

まず、本実施形態の隔膜付き電極セットの特徴について説明する。隔膜付き電極セットの一例を図 1A (斜視図）、図 1B (正面図、断面図）図 1C (部分拡大図）に示す

[0031] 本実施形態の隔膜付き電極セットは、電解槽に設置して、電解槽を陽極部と陰極部に分離するものであり、電解槽を陽極部と陰極部とに分離するイオン透過性の隔膜を両側から挟んで固定する隔膜保持板に、隔膜の両側に離れてそれぞれ配置されている 2つの電極を弾性素材で作られたクリップでその弾性により押しつけて電極間の距離を一定に保ちながら固定する点が特徴である。

[0032] 隔膜保持板は、隔膜の周囲部分を保持する隔膜保持枠と隔膜保持枠以外の部分である開口部とからなり、開口部には、隔膜と電極との間隔を予め決められた間隔に保持する間隔保持部が配置されている。隔膜保持板の開口部に形成された間隔保持部は、図 1Cに示すように格子目状リブ（109— 1， 109— 2)と格子目状リブの交差部の上に形成されたボス（112— 1 , 112— 2)と力なり、クリップ 101が 2つの電極（ 102a, 102b)をクリップで挟んで隔膜保持板に弾性により押しつける構造となっている。そのため、クリップで 2つの電極を挟んで隔膜保持板に押しつけると、各電極が対応するボスと接触し、格子目状リブが対応する隔膜表面に接触する。その結果、 2つの電極は隔膜保持板の間隔保持部と隔膜とを介して互いに固定されるため、 2つの電極間の距離は一定に保たれる。

[0033] 本実施形態の隔膜付き電極セットを用いる電解水生成装置は、上記の構成にしたことで、 2つの電極間の距離が電気分解の間に安定して一定に保持され、電極間の距離が不安定な場合に発生するスケールの付着を抑制することができるため、電解水を繰り返し製造しても常に安定した性能の電解水を得ることができ、電解効率を回復するための洗浄モードを行うまでの期間（時間間隔）を長くすることができる。例えば、 2リットルの電解水の製造を洗浄モード無しに 100回繰り返し行っても、得られる酸性電解水の有効塩素量は、 40〜60ppmと常に安定しており、電解水の性能劣化は認められなかった。

[0034] また、隔膜保持板は、ガラス繊維強化ポリフエ二レンサルファイド素材に比べて、耐薬品性および成形性に優れるポリプロピレン素材を用レ、て射出成形法により一体成形されたものであるので、成形加工が容易となり、金型や成型機の損傷を低減することができる。また、製造メーカの委託先を増やすこともできる。なお、弾性を有するポリプロピレン素材は、ガラス繊維強化ポリフエ二レンサルファイド素材に比べてやや強度、剛性が低い（柔らかい）が、本実施形態の隔膜付き電極セットでは、クリップを用レ、て 2つの電極を間隔保持部に弾性により押しつけて一定間隔に固定する構造および隔膜保持板を伸縮自在のパッキンを介して隔膜保持板に押しつけて固定する構造とすることで隔膜保持板の変形を低減してレヽる。

[0035] [隔膜付き電極セット：図 1A、図 1B、図 1C]

以下、本実施形態の隔膜付き電極セットについて説明し、次に、本実施形態の隔膜付き電極セットを用いる電解水生成装置について説明する。

[0036] 図 1A、図 IBに、本実施形態の隔膜付き電極セット 100の全体構成の一例を示す。図 1Aは、隔膜付き電極セット 100の全体構成を説明する斜視図であり、図 1Bは、図 1Aの隔膜付き電極セットの正面図と断面図である。なお、図 1Bの断面図では、図を見やすくするため隔膜は省略してある（図 1C参照）。隔膜付き電極セット 100は、後述の電解槽 15の固定部 14に設置して、電解槽 15を陽極部 16と陰極部 17に分離するものであり、クリップ 101、陽極端子 107aを有する陽極板 102a、陰極端子 107b を有する陰極板 102b、隔膜 103、パッキン 104、第 1隔膜保持板 105a，第 2隔膜保持板 105bなどから構成されている。

[0037] 第 1隔膜保持板 105a (図 2B参照）と第 2隔膜保持板 105b (図 2A参照）は、類似の形状を有するものであり、隔膜 103の周囲部分を保持する隔膜保持枠 120— 1、 120 —2と開口部 121— 1， 121— 2と力、らなる。第 1および第 2隔膜保持板 105a、 105b は、耐薬品性および成形性に優れるポリプロピレン素材を用いて射出成形法により一体成形されたものであり、その間に隔膜 103を挟んで組み合わることにより隔膜 10 3が固定される。開口部 121— 1 , 121— 2には、隔膜 103間と各電極との間隔を予め決められた間隔に保持する間隔保持部 122— 1、 122— 2が配置されてレ、る。

[0038] 図 1Cは、図 1Bの断面図の隔膜付き電極セット 100の中央付近の部分拡大図である。間隔保持部 122— 1、 122— 2は、図 1Cに示すように格子目状リブ 109— 1、 10 9— 2と格子目状リブの交差部（図 2B参照）の上に形成されたボス 112— 1 , 112 - 2 と力なる。クリップ 101で挟んで 2つの電極を挟むと 2つの電極 102a、 102bがクリツプ 101のバネ機構により隔膜保持板 105a、 105bに押しつけられ、電極 102a、 102 bは対応するボス 112— 1 , 112— 2と接触し、格子目状リブ 109— 1、 109— 2が隔膜 103と接触する。その結果、 2つの電極 102a、 102bは、間隔保持部 122— 1、 12 2— 2と隔膜 103とを介してクリップ 101により押しつけられて固定されるため、 2つの電極間の距離は一定に保たれる。

[0039] 図 1Cの例では、隔膜 103、陽極板 102aおよび陰極板 102bの厚さは 0. 5mmであり、電極間の距離が 5. 5mmに一定に保たれている。隔膜 103は、隔膜付き電極セット 100の中央部に配置され、隔膜 103の周辺部に配置される 0—リング 115 (図 2A 参照）によって平面状にかつ隙間から電解水が漏れないように保持されている。

[0040] 次に、上記説明した隔膜付き電極セット 100を構成する各部品について説明する。

[0041] [隔膜保持板図 2A、図 2B] 第 1および第 2隔膜保持板 105a、 105bは、図 2Aおよび図 2Bに示す類似する形状を有するものであり、互いに重ね合わることにより隔膜付き電極セット 100が形成される。各隔膜保持板の大きさは、 2リットルの原料水溶液を電気分解する場合、例えば、縦（電極槽の深さ方向）が約 100mm、横（電極槽の幅方向）が約 130mmである。各隔膜保持板は、耐薬品性および成形性に優れるポリプロピレン素材を用いて射出成形法により一体成形される。

[0042] 第 2隔膜保持板 105bは、図 2Aに示すように、隔膜を保持する枠 120— 1、〇_リング 115,〇_リングを保持する溝 113,電極を支持する電極支持台 114一 1、隔膜を保持する帯状の格子目状リブ 109— 1、格子目状リブ 109— 1の交差部の電極に接触する側に配置されるボス 112— 1、陰極部上方から供給される原料水溶液を陽極部に供給する逆止弁 110 ,テフロン (登録商標）精密球 117を保持する球溝 111より構成される。第 1隔膜保持板 105aは、図 2Bに示すように、隔膜を保持する枠 120— 2、電極を支持する電極支持台 114 2、隔膜を保持する帯状の格子目状リブ 109 2、格子目状リブ 109— 2の交差部の電極に接触する側に配置されるボス 112— 2 、逆止弁カバー 118,テフロン (登録商標）精密球 117より構成される。

[0043] 間鬲保持咅 122— 1、 122— 2は、格子目状リブ 109— 1、 109— 2とボス 112— 1、

112— 2により構成され、図 2A、 2Bに示すように開口部 121— 1 , 121— 2に配置され、隔膜 103を平面上に保持し、かつ、 2つの電極（陽極板と陰極板） 102a、 102b 間の距離を一定に保つ。ただし、間隔保持部 122— 1、 122— 2が対応する電極（陽極板と陰極板） 102a, 102bに接触する部分の面積の割合が大きいと電極の実際に利用できる有効面積が減少し、各電極で発生した水素や塩素ガスが格子目状リブ上に滞留する割合が増加して電気分解の効率が低下する。そのため、本実施形態では、リブ部の全面積は、電極の全面積の 15%以下となるように設定して、電気分解を高効率としている。一例を示せば、格子目状リブ 109— 1、 109— 2は、図に示すような格子目状の形状で開口部 121— 1， 121— 2に配置され、その幅は lmm程度、高さは 1. 5mm程度であり、ボス 112— 1、 112— 2は、円柱状の形状を有し、直径と高さは、例えば、約 lmmである。

[0044] 逆止弁 110、球溝 111、テフロン (登録商標）精密球 117および逆止弁カバー 118 は陰極部から供給される原料供給水を陽極部に一定方向に供給するものであり、供給された原料供給水の逆流を防止するものである。すなわち、逆止弁 110の球溝 11 1はテフロン (登録商標）精密球 117を保持し、その上に逆止弁カバー 118を配置することによってテフロン (登録商標）精密球 117の動きを制御している。電極支持台 11 4- 1 , 114- 2はそれぞれ陰極板 102bと陽極板 102aを保持する台である。

[0045] [0—リング]

0—リング 115は、図 2Aに示す形状を有し、耐蝕性の三元フッ素ゴムによって作製されたものである。〇_リング 115は 0—リング用の溝 113に設置され、第 1および第 2隔膜保持板 105a， 105bを組み合わせて隔膜付き電極セット 100が形成されたときに隔膜 103を密閉保持する。

[0046] [隔膜]

隔膜 103は、不織布よりなるイオン透過性の薄膜である。隔膜 103の大きさは、 2リットルの原料水溶液を電気分解する場合、例えば、縦が 100mm、横が 130mm、厚さが 0. 5mmである。

[0047] [陽極板と陰極板]

陽極板 102aと陰極板 102bは、図 1Aに示すような陽極端子 107aと陰極端子 107 bを有するチタン製の薄板である。陽極板 102aと陰極板 102bの電極部分の大きさは、それぞれ 2リットルの原料水溶液を電気分解する場合、例えば、縦 (電解水の深さ方向）が約 90mm、横が約 100mm (電解水の幅方向）、厚さが 0. 5mmである。なお本実施形態の例は、電極間の間隔が 5. 5mm、電極と隔膜との間隔がそれぞれ 2 . 75mmとなるように配置される。

[0048] [クリップ]

クリップ 101は図 2Eに示すようなクリップ基部 101aとクリップ先端部 101bを有し、クリップ基部 101aの幅は電極間の距離と同じあるいはやや短めであることが好ましい。クリップ 101は弾性材料であるポリプロピレン素材を用いて射出成形法により形成される。クリップ 101は弾性を有するため 2つの電極間の距離を一定に保持するものである。すなわち、クリップ 101は隔膜の両側に離れてそれぞれ配置されている 2つの電極を間隔保持部にそれぞれクリップの弾性により押しつけて固定することができる。また、クリップ 101は後述する図 3のクリップ固定部 19にはめ込められることにより、 2つの電極を間隔保持部により強く押しつけて固定することができる。なお、図 2Eに示すクリップ 101の数およびその形状は一例であり、電解槽 15の大きさによりその数とその形状を適時変化することができる。

[0049] [隔膜付き電極セットの製造工程：図 2A〜2E]

次に、上記説明した各部品を用いて隔膜付き電極セット 100を製造する工程について図 2A〜2Eを用いて説明する。

[0050] まず、図 2Aに示すように、第 2隔膜保持板 105bの 0—リング用の溝 113に〇—リング 115をはめ込む。次に、図 2Bに示すように、第 2隔膜保持板 105bに隔膜 103を図に示すように取付ける。続いて、テフロン (登録商標）精密球 117を球溝 111にのせてから第 2隔膜保持板 105bに第 1隔膜保持板 105aを図の矢印方向に移動して重ねて図 2Cに示すように隔膜付き電極セット 100を組み立てる。次に、図 2Dに示すように第 1隔膜保持板 105aと第 2隔膜保持板 105bとを組み合わせた状態で電解槽と接触する部分に電解水漏止用のパッキン 104を設置する。次に、図 2Eに示すように第 1隔膜保持板 105aと第 2隔膜保持板 105bの両側に陰極板 102bと陽極板 102a を電極支持台 114— 1、 114— 2上に配置する。その後、クリップ 101で 2つの電極を挟んで隔膜保持板に弾性により押しつけて固定する。すなわち、クリップ基部 101a をクリップ固定溝 120a、 120bにはめ込み、陰極板 102bと陽極板 102aにクリップ先端部 101bを弾性により押しつけて固定する。その結果、図 1Aに示す隔膜付き電極セット 100を製造することができる。

[0051] [電解槽の構造：図 3、 4]

次に、上記説明した隔膜付き電極セット 100を電解槽 15に配置する方法について図 3,図 4を用いて説明する。

[0052] 図 3は隔膜付き電極セット 100を設置する前の電解槽 15の構成を説明する図であり、図 4は、隔膜付き電極セット 100を設置した電解槽 15の構成を説明する図である。なお、以下の説明では、電解槽 15の大きさに一例として、電解槽 15の大きさが 2リットノレ、陽極部 16が 1750ml、陰極部が 250mlの場合を例に説明する。ここで、電解槽 15の大きさの一例を示せば、長さが約 140mm、高さが約 100mm、幅が約 130m m (陽極部）、約 37mm (陽極部）である。

[0053] 図 3に示すように、電解槽 15の両端部の壁側にはテーパ形状を有する固定部 14 がそれぞれ配置され、電解槽 15の中央部の底部にはクリップ固定部 19が 2つの配置されている。なお、クリップ固定部 19の数はクリップの数に応じて変更することができる。そこで、固定部 14に隔膜付き電極セット 100をはめ込むことにより電解槽 15は陽極部 16と陰極部 15とに分割される。

[0054] 図 4は、電解槽 15を隔膜付き電極セット 100で陽極部 16と陰極部 17に仕切った状態を示している。隔膜付き電極セット 100は、 2つの固定部 14の間に耐蝕性の三元フッ素ゴム製のパッキン 104を介して固定される。このとき、パッキン 104は収縮して隔膜付き電極セット 100を固定部 14に密着固定するため、その隙間からの電解水の漏れを防止する。また、電解槽 15内には図 3に示すようにクリップ固定部 19が配置され、 2つの電極間の距離を一定に保持するクリップ固定部 19を動かないように固定する。この結果、隔膜付き電極セット 100は固定部 14とクリップ固定部 19によって位置ずれしないように固定されているため、隔膜付き電極セット 100に外部から力が働いても電極間の距離はほぼ一定に保持される。

[0055] なお、陽極部 16と陰極部 17の底部にはそれぞれ電解水取出口 20、 21が配置されている。電解水取出口 20、 21は電解槽 15に原料水溶液が供給され、電解槽 15 で原料水溶液を電気分解して電解水を生成する際には、電解水取出口の開閉弁 22 , 23 (図 7参照）によって閉じられている。また、電解槽 15において供給された原料水溶液の電気分解によって電解水の生成が終了すると、生成した電解水は、電解水取出口の開閉弁 22, 23を開くことにより陽極水用ピッチャー 11— 2と陰極水用ピッチャ -11 - 1に供給される。この生成した電極水を陽極水用ピッチャー 11 - 2と陰極水用ピッチャー 11— 1に供給する方法にっレ、ては後述する。

[0056] 上記説明した方法により製造された隔膜付き電極セット 100を図 3に示す固定部 14 とクリップ固定部 19にはめ込むことにより、図 4に示す電解槽 15が完成する。次に、上記説明した隔膜付き電極セット 100を用いた電解水の製造方法について説明する

[0057] [電解水生成装置：図 5、図 6] 図 5は、電解水生成装置 10の全体構成を説明する図であり、図 6は、電解水生成装置内部の電解槽とピッチャーの位置関係を説明する図である。図 6に示されるように電解水生成装置 10の上部の本体上蓋 12の下には電解槽 15が配置され、電解槽 15の下部に陰極水用と陽極水用ピッチャー 11— 1， 11— 2が配置されている。目盛 13は電解槽 15中の電解水量を示す。

[0058] 本電解水生成装置 10で電解水を生成する場合には、まず、図 4の電解槽 15の陰極部 17に原料水溶液が供給される。すると、陰極部 17から逆止弁 110 (図 2A)を経由して陽極部 16に原料水溶液が供給される。

[0059] 次に、電解槽 15内で電気分解により各種用途に応じた pHや有効塩素量の異なる電解水を生成する。本電解水生成装置で所望の pHや有効塩素量を得るためには、例えば、電気分解時間を変化させて行えばよい。一例を示せば、 pHが 3. 5の酸性電解水を製造する場合には、電解槽に 2リットルの原料水溶液 (少量の塩化ナトリウムを含む）を入れて、 2分間電気分解を行えばよぐ pHが 2. 5のより強酸性電解水を製造する場合には、 10分間電気分解を行えばよい。

[0060] 電気分解終了後に、生成した陽極水と陰極水の混合を防ぐため、ただちに駆動部

(ACソレノイド）が作動して、電解水取出口 20, 21に設置された電解水取出口の開閉弁 22, 23が開くとともにピッチャー開閉部に開閉パイプ 24, 25が伸びてピッチャ — 11— 1 , 11— 2の各ピッチャー開閉部を開く。そして、生成した各電解水を密閉性の良い各ピッチャーに移送して保持する。この詳細は図 7, 8を用いて後述する。

[0061] [電解槽からピッチャーへの電解水の供給：図 7、 8]

次に、図 7と図 8を用いて電解槽 15で生成した電極水（陽極水と陰極水）を陽極水用ピッチャー 11 _ 2と陰極水用ピッチャー 11 _ 1とに供給する工程について説明する。

[0062] 図 7は、電解槽 15と駆動部 26との接続関係および電解槽 15で生成した電解水（陽極水と陰極水）を駆動部 26が取り出す動作を説明する図である。なお図 7では説明をわ力やすくするため隔膜付き電極セット 100を除いている。

[0063] 図 7の陰極部（左側）は、駆動部 26が多段中空パイプを縮めて開閉弁 23を電解槽 15の下方向に移動し電解水取出口 21が閉じた状態を示している。この状態において、多段中空パイプ (ピッチャー開閉部の開閉パイプ） 25はピッチャー 11— 1の上方に保持されているためピッチャー開閉部 2 (図 8の陽極部参照）は閉じた状態となっている。そこで、多段中空パイプ 24, 25を縮めた状態にして、原料水溶液が電解槽 15 内に注入される。続いて、電解槽 15で電気分解が行われ、陽極部 16と陰極部 17で各電解水が生成する。一方、図 7の陽極部 16 (右側）は、駆動部 26が多段中空パイプを伸ばして開閉弁 22を電解槽 15の上方向に移動して電解水取出口 20を開いた状態を示している。この状態において、ピッチャー 11 _ 2の上方に配置される多段中空パイプ (ピッチャー開閉部の開閉パイプ） 24は、下方向に移動しピッチャー開閉部 2 (図 8の陰極部参照）を開いた状態にする。このように駆動部が多段中空パイプを伸ばす状態において、電解槽 15で生成した陽極水は電解水取出口 20からピッチャー開閉部 2を介してピッチャー 11 - 2に供給される。

[0064] [駆動部とピッチャーの接続関係：図 8]

図 8は、駆動部 26とピッチャー 11— 1, 11— 2との接続関係および電解槽 15で生成した電解水を各ピッチャーに移送する動作を説明する図である。

[0065] 図 8の陽極部（右側）は、駆動部 26が多段中空パイプを縮め開閉弁 22を電解槽 15 の下方向に移動し電解水取出口 20を閉じた状態を示している。この状態において、多段中空パイプ (ピッチャー開閉部の開閉パイプ） 24はピッチャー 1の上方に保持されているためピッチャー開閉部 2を閉じた状態にする。このように駆動部が多段中空パイプを縮めて電解水取出口 20を閉じた状態（電解水取出口 20も同様に閉じた状態）にした後で、原料水溶液が電解槽 15に注入される。続いて、電解槽 15で電気分解が行われ、陽極部と陰極部で各電解水が生成する。一方、図 8の陰極部 17 (左側 )は、電解水生成後に駆動部 26が多段中空パイプを伸ばして開閉弁 23を電解槽 15 の上方向に移動して電解水取出口 21を開いた状態を示している。この状態において、ピッチャー 11 - 2の上方に配置されるピッチャー開閉部の開閉パイプ（多段中空パイプ） 25は、下方向に移動しピッチャー開閉部 2を開いた状態にする。その結果、電解槽 15で生成した電解水（陰極水）は、開かれた電解水取出口 21からピッチャー開閉部 2を介してピッチャー 11— 1に供給される。なお、電解槽 15で生成した電解水 (陽極水)も、同様の方法により、ピッチャー 11— 2に供給される。 [0066] 次に、図 7及び図 8で説明した駆動部 26について詳しく説明する。駆動部 26は図 8 に示すように陰極水の制御と陽極水の制御を行う同じ構造の 2系統（多段中空パイプ 24, 25)がある力以下の説明では、主に陰極水の制御（多段中空パイプ 25)を例に取り説明する。駆動部 26は、駆動部 26,多段中空パイプ 25、第 1シャフト 27，第 2 シャフト 28,第 3シャフト 29，第 4シャフト 30から構成されている。多段中空パイプ 25 は第 1端部 25aと反対側の第 2端部 25bとを有し、第 1端部 25aは開閉弁 23に接続されており、駆動部は第 1端部 25aと第 2端部 25b間の長さを変更可能である。また、多段中空パイプの第 1端部 25aは第 3シャフト 29と接続され、多段中空パイプの第 2端部 25b (ピッチャー開閉部の開閉パイプ）は第 4シャフト 30と接続され、第 3シャフト 29 は第 2シャフト 28と接続され、第 2シャフト 28は第 1シャフト 27と接続され、第 1シャフト 27は駆動部 26と接続されている。駆動部 26は、第 3シャフト 29と第 4シャフト 30との距離を変えることにより多段中空パイプ 25の長さを変更することができる。なお、電解水取出口の開閉弁 23とピッチャー開閉部の開閉パイプ 25とは同一直線上に配置されている。

[0067] このため、駆動部 26力 S図 7の左側のように第 3シャフト 29と第 4シャフト 30とを互レヽに接触させる（多段中空パイプを縮める）ように駆動すると電解水取出口の開閉弁 23 は下部方向に移動し、同時に、ピッチャー開閉部の開閉パイプ 25が上部方向に移動するため、電解水取出口 21とピッチャー開閉部 2とは閉じた状態となる。一方、図 7 の右側のように駆動部 26が第 3シャフト 29と第 4シャフト 30とを互いに離れる（多段中空パイプを伸ばす）ように駆動すると電解水取出口の開閉弁 22は上部方向に移動し、同時に、ピッチャー開閉部の開閉パイプ 24が下部方向に移動するため、電解水取出口 20とピッチャー開閉部 2とは開いた状態となる。

[0068] 次に、図 8を用いて駆動部 26が電解槽 15で生成した電解水をピッチャに供給する動作について説明するが、その前に図 8の陽極部を用いて、駆動部 26が原料水溶液を電解槽に注入する前に行う動作を説明する。駆動部 26は、第 3シャフト 29と第 4 シャフト 30とを互いに接するまで駆動（多段中空パイプを縮める）する。この動作により電解水取出口の開閉弁 22とピッチャー開閉部の開閉パイプ 24は最も接近し、電解水取出口の開閉弁 22は電解槽 15の下方向に移動して電解水取出口 20を閉じ、開閉パイプ 24はピッチャー開閉部 2の上方向に移動して開口部 3を閉じる。

[0069] 次に、図 8の陰極部を用いて、駆動部 26が電解槽 15の陰極部で生成した電解水をピッチャー 11—1に供給する際に行う動作を説明する。駆動部 26は、第 3シャフト 2 9と第 4シャフト 30とを互いに最も離れるまで移動（多段中空パイプを伸ばす）する。この動作より電解水取出口の開閉弁 23とピッチャー開閉部の開閉パイプ 25とは最も離れ、電解水取出口の開閉弁 23は電解槽 15の上方向に移動して電解水取出口 21を開き、ピッチャー開閉部の開閉パイプ 25は下方向に移動しピッチャー開閉部 2の連結部 2bに接触して開口部 3を開く。そこで、陰極部と陽極部に接続された各駆動部が電解槽 15への原料水溶液の供給前に多段中空パイプを縮める動作を行い、陰極部と陽極部で生成した陰極水と陽極水とを各ピッチャーに供給する前に多段中空パイブを伸ばす動作を行うことにより、電解水生成装置で電解水を生成し、生成した電解水をピッチャーで貯水することができる。

[0070] [隔膜付き電極セットの性能]

最後に、上記説明した隔膜付き電極セット 100を用いる電解水生成装置 10の性能について説明する。

[0071] 本電解水生成装置 10の性能は、電気分解を繰り返し行ったときの得られる電解水の特性から評価した。具体的には、電解槽に 2リットルの原料水溶液を入れ、 10分間の電気分解を行って電解水を生成した。そして、得られた陽極電解水の有効塩素量を調べた。本条件では、本電解水生成装置 10が正常に動作すると、酸性電解水の p Hは 2. 4〜2. 6、有効塩素量は 40〜60ppmが得られる。そこで、上記 pHと有効塩素量を目標値に設定し、上記目標値に達しない場合、例えば、 pH = 2. 7以上、有効塩素量 =40ppm未満に低下した場合を、本電解水生成装置 10の性能が低下したと判断し、この低下するまでに何回、電解水を繰り返して製造することができるか否か調べた。

[0072] その結果、上記条件で 100回連続して電解水を生成しても上記目標値を達成する電解水が得られることがわかった。また、電極には、スケールの付着が見られなかつた。以上の結果から、上記説明した隔膜付き電極セット構造を有する本電解水生成装置は、繰り返し電解水を生成しても所望の特性を有する電解水を安定に製造できること力 s分力つた。なお、本電解水生成装置 10では電解水の性能が低下したと判断された場合には、洗浄モードにて電極に付着したスケールを除去すれば電解水の性能を回復することができる。ここで、洗浄モードとは、電解効率が低減した場合には電極板の極性を切り替えてから電気分解を行うことにより電極板に付着したスケールを溶解させて電極を洗浄し、低下した電気分解効率を回復する処理のことである。

[0073] なお、上記説明で使用した構成は、一例であり、本発明の技術的思想を満足するものであれば、その構成や配置は適時変更が可能である。例えば、開閉弁の代わりに逆止弁などを使用してもよい。また、吸着剤の形状は、適時、変更することができる

[0074] 本発明は上記実施の形態に制限されるものではなぐ本発明の精神及び範囲から離脱することなぐ様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。

Claims

請求の範囲

[1] 電解質を含む水溶液を電気分解して酸性電解水とアルカリ性電解水とを生成する電解水生成装置であって、

電解槽を陽極部と陰極部とに分離するイオン透過性の隔膜と、

前記隔膜を固定する隔膜保持板と、

前記隔膜の両側に離れてそれぞれ配置されている 2つの電極と、

前記隔膜保持板上の両側に配置されている、前記隔膜と前記電極との間隔を予め決められた間隔に保持するための間隔保持手段であって、第 1表面で前記隔膜と接触し前記第 1表面と反対側の第 2表面で前記 2つの電極に接触する間隔保持手段と前記隔膜の両側に離れてそれぞれ配置されている 2つの電極を前記間隔保持手段にそれぞれ弾性により押しつけて固定するクリップと、

を有することを特徴とする電解水生成装置。

[2] 前記隔膜保持板は、前記隔膜の周囲部分を保持する隔膜保持枠と、前記間隔保持手段が配置されてレ、る開口部とを有することを特徴とする請求項 1に記載の電解水生成装置。

[3] 前記間隔保持手段は、前記開口部に格子目状に配置されているリブであることを特徴とする請求項 2に記載の電解水生成装置。

[4] 前記リブの格子目状の交差部には予め決められた高さを有するボスが配置され、前記隔膜と前記電極との間隔は、前記リブから前記ボスまでの高さによって決められることを特徴とする請求項 3に記載の電解水生成装置。

[5] 前記リブの前記電極に接触する部分の面積の割合が前記電極の面積の 15%以下となるように設定されていることを特徴とする請求項 4に記載の電解水生成装置。

[6] 前記隔膜保持板と前記間隔保持手段とは耐蝕性のポリプロピレン素材を用いる成形加工により一体に作製されることを特徴とする請求項 1に記載の電解水生成装置。

[7] 前記隔膜保持板は前記クリップを固定するためのクリップ固定溝を有し、前記クリツプは、クリップ基部とテーパ形状のクリップ先端部とを有し、前記クリップは前記クリツプ基部を前記クリップ固定溝にはめ込むことによって前記間隔保持手段に固定されることを特徴とする請求項 1に記載の電解水生成装置。

[8] 前記隔膜と、前記隔膜保持板と、前記 2つの電極と、前記クリップとが一体に組み立てられて、前記電解槽を陽極部と陰極部に分離する隔膜付き電極セットが形成されることを特徴とする請求項 1に記載の電解水生成装置。

[9] 前記隔膜付き電極セットはテーパ形状を有し、前記電解槽は、前記隔膜付き電極セットを固定するテーパ形状の溝を有する第 1固定部と、前記クリップ先端部を固定するテーパ形状の溝を有する第 2固定部とを有することを特徴とする請求項 8に記載の電解水生成装置。

[10] 前記隔膜付き電極セットの前記第 1固定部と接触する部分には、前記陽極部と陰極部の電解水が互いに混合しなレ、ように密閉する耐蝕性のパッキンが配置されてレヽることを特徴とする請求項 9に記載の電解水生成装置。

[11] 前記クリップが複数使用されていることを特徴とする請求項 1に記載の電解水生成装置。

[12] 前記パッキンは三元フッ素ゴムを含むフッ素化合物によって形成されていることを特徴とする請求項 10に記載の電解水生成装置。

[13] 電解質を含む水溶液を電気分解して酸性電解水とアルカリ性電解水とを生成する電解水生成装置に用いる隔膜付き電極セットであって、

前記隔膜を固定する隔膜保持板と、

を有し、

前記隔膜と、前記隔膜保持板と、前記 2つの電極と、前記クリップとが一体に組み立てられて、電解槽を陽極部と陰極部に分離する前記隔膜付き電極セットが形成されることを特徴とする電解水生成装置に用いる隔膜付き電極セット。