JP3757352B2 - Electrolyzer - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医療用具、食器・食材、手指等の殺菌洗浄のために、ハロゲンイオンを含有する水溶液を電気分解し、殺菌洗浄水を生成することの出来る電解方法と、その電解装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の方法では、殺菌洗浄力のある電解水を生成する電極、特に強酸性で強酸化性の環境となる陽極には白金めっきチタン電極板が使用されていた、しかし長期間の使用には耐えないという問題があり、東京電気化学工業株式会社が開発したニッケルフェライト電極(特願昭51−83246)が耐蝕性がよい事から、代わって用いているが、殺菌洗浄効果を上げるため電流値を上げると端子部分が発熱し、フェライトは熱的なひずみを受けて破損したり、電解反応装置のプラスチックケースが熱膨張変形したりするという問題があった。
【0003】
上記フェライト電極に関し、本発明者は下記の特許出願をしている。
(1) 特願平 9−369487「電解装置」
(2) 特願平10−134509「電解装置」
これらの発明に於いて、これまでの手洗い殺菌水装置で、同じ条件では白金めっきチタン電極の場合の3ないし5倍の長時間耐久性能を得ることが出来た。しかし更に高い殺菌洗浄効果を上げるため電流値を上げると端子部分が発熱する問題がある。また家庭内、病室など狭い場所でも簡単に取り付けられる為には更に小型でコンパクトな殺菌洗浄水生成装置が求められている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
これらの課題を解決するために、この発明では電極面積あたりの通電量を上げても長時間耐久性能の良い小型で電解効率の高い電解装置を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、この発明では電解装置を小型、コンパクトにするとともに長期間使用しても、電極の過熱によりプラスチックケースが熱膨張変形し、液漏れが起きないようにする為、ニッケルフェライト陽極の端子結合を改良すると共に丈夫な構造をとり易いように、全体を円筒形にした。
【0006】
陽極と陰極を交互に複数個、同心円状に極間距離をとり、重ねて配置して、その極間にあるハロゲンイオンを含有する水溶液を電気分解して、殺菌洗浄水を生成するようにしたが、陽極としては白金より価格が安く、白金についで耐食性の高いニッケルフェライト電極を用いることにした。
【0007】
陽極に於いてはハロゲンイオンが塩素または臭素となって析出して、直ちに水と反応して生成する塩酸などによる強酸性と、陽極の強い酸化性環境において陽極には高い耐食性の電極が要求され、是までの実績から選択したフェライトは通常の金属と違って電気伝導度が高くないこと、セラミックである為硬く脆いため、従来の方法で端子を溶接などで結合することが困難であり、本発明では端子とフェライト電極との接触面積を十分にとり、接触部分の導電性を高めるように工夫した。
また、筒形の陽極としてフェライトのパイプを用いる際に長いパイプの端末に端子をつけただけでは、電気伝導が不十分である為、外径が1ないし5mm異なる2本のフェライトのパイプとその中間の径の1mm前後の厚さの導電性金属のパイプを同軸に重ね、これらの間の隙間に加熱溶解した低融点金属を注入浸透させ、この導電性金属のパイプを端子本体として通電すると、その内側、外側の陽極フェライトのパイプに低い抵抗で電気を流すことが出来る。
この場合陰極としてはこの2枚重ね陽極フェライトのパイプの内側、外側に0.5〜5.0mmの極間距離をおいて、耐食性のある導電性金属管を陰極として配すると効率の良い電解を行うことが出来る。同じことを繰り返すことにより更に何層もの同軸多層の円筒形電解装置を製作することが出来る。
【0008】
本発明では、円筒構造の最中央にある陽極(1)はその中心軸方向に長い孔があるフェライトの丸棒、または丸管として、その孔径より僅かに小さい導電性の金属棒を端子本体(5)として挿入し、その金属棒端子本体の外周と孔の間に軟らかな導電性の低融点金属結合部(6)が全面に挟み込まれるように構成される陽極と、その長い陽極の外側に0.5〜5.0mmの極間距離をおいて耐食性金属管を陰極(2)として同心に配置することが好ましい。
【0009】
金属棒端子本体(5)としては、銅、砲金、真鍮、鉄、ステンレス、チタンなど通常用いられるものを使用し、陽極フェライトの丸棒(1)の中心軸方向に削孔された長孔(7)に予め軟らかな導電性の低融点金属結合部(6)を挿入しておき、その外周にねじが切られた導電性の前記金属棒端子本体(5)をねじ込むことにより長いフェライトと長い金属棒端子が広い面積で接触し、しかもこの間に低融点の軟らかな導電性の金属管が挿入されているので、金属棒端子本体をねじ込むことにより、端子とフェライトの隙間を埋め尽くし、端子からフェライトへの電気伝導が非常に良くなり電流値を上げても電圧が上がらない。即ち端子部分での異常な発熱を抑えることが出来る。
【0010】
導電性の金属棒端子本体(5)をねじ込む際に低融点の軟らかな導電性の金属、例えば融点が80〜180℃の低融点合金を流動性が出るくらいに加熱するか、常温で液体である水銀を用いることにより更に端子からフェライトへの電気伝導が非常に良くなる。
【0011】
筒形の陽極と陰極を交互に、同心円状に極間距離をとり、重ねて配置して、電解装置が構成されるが、最も中央にある陽極(1)はその中心軸に長い孔(7)があるフェライトの丸棒、または丸管で、予め軟らかな導電性のある厚さ0.5〜1mmの低融点金属管をその長い孔に挿入しておき、孔径より僅かに小さく、その外周にねじが切られた導電性の金属棒を端子本体(5)として挿入すると、その金属棒端子本体が捻じ込まれ、その端子本体の外周と孔の間に軟らかな導電性金属が全面に挟み込まれ、その長い棒状の陽極の内部に長い端子が広い面積でフェライトに接触し電極に対し低い電圧で十分に通電することが出来る。この長い陽極の外側に0.5〜5.0mmの極間距離をおいて耐食性金属管を陰極として同心に配置して、その極間にハロゲンイオンを含有する水溶液を送り込み、電気分解することにより、殺菌洗浄水を生成する電解装置を長寿命、小型化することが出来る。
【0012】
導電性の金属棒端子本体を挿入する際に低融点の軟らかな導電性の金属を流動性が出るくらいに加熱するか、常温で液体である水銀を用いることにより端子からフェライトへの電気伝導が更に良くなり電流値を上げても電圧が上がらないために端子部分での異常な発熱を抑えることが出来るので、加工が簡単で、寿命の長い電解装置を作ることが出来る。
【0015】
筒形の陽極と陰極を交互に、同心円状に組み合わせ(20)、その部分が垂直になるように容器(15)の中に設置しその極間にハロゲンイオンを含有する水溶液を供給し、所定の残留ハロゲン濃度に成るように電気分解を行う時に、極間反応部(10)では電気分解反応が行われ、主に次亜ハロゲン酸と活性酸素が生成すると共に、電極面から副生する水素、酸素が発生して激しくあわ立って上昇する。この気泡の上昇、所謂エヤ−リフトにより電解装置の下にある入口(8)からハロゲンイオンを含有する水溶液が自然に吸い込まれ極間反応部で電解反応が行われて、生成した殺菌洗浄水は容器の出口(9)から外部に送りだされる。
【0016】
容器(16)の中にハロゲンイオンを含有する水を張り込み、前述の電解装置を端子カバー(15)だけ水面上になるように浸漬して電気分解を行うと容器内の水は反応装置の下の入り口(8)からエヤ−リフトにより電解装置の下にある入口(8)からハロゲンイオンを含有する水溶液が自然に吸い込まれ、極間反応部で電解反応が行われて生成した殺菌洗浄水は容器の出口(9)から外部に送りだされ、是が繰り返され、容器内の残留ハロゲン濃度は逐次上昇してゆくので、残留ハロゲン濃度センサー(21)により容器内の水の残留ハロゲン濃度が設定された濃度になるように、電気分解を制御すると共に生成した殺菌洗浄水を取り出し、同時にハロゲンイオンを含有する水溶液を補給する自動制御機構を備えているので常に希望する残留ハロゲン濃度の殺菌洗浄水を作ることが出来る。
【0017】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を実施例にもとづき図面を参照して説明する。
(実施例1)図1において、陽極(1)はニッケルフェライトの丸管(有効長さ280mm、外径28mm、電極面積2.6dm2、陰極(2)はチタンの丸管(有効長さ280mm、内径36mm、電極面積2.6dm2)であり、端子(3,4)は電極管を電極固定部品(14)に固定する止めボルトと兼用していて、陽極端子も陰極端子も夫々管の両端に上下2箇所合計4箇所で1本の管を抑えている。
【0018】
この実施例では陽極(1)にニッケルフェライトの丸管、陰極(2)にチタンの丸管を使っているが、小容量で小電流(5Amp 以下)の場合は陽極に白金めっきチタンと陰極にチタンの通常の組み合わせでも良く、筒形の陽極(1)と陰極(2)を交互に複数個、同心円状に極間距離をとり、重ねて配置するような場合にはニッケルフェライトを用いるより装置の組み立てが容易である。
【0019】
図1でハロゲンイオンを含有する水は入口(8)から極間反応部に注入され電気分解を受けて、殺菌洗浄水となって出口(9)から外部に供給され、是に電解質水溶液の添加部と制御部をつければ小型で簡易な殺菌洗浄水生成装置とする事が出来て、水平または垂直に配置することも出来るので、水道の蛇口に直結して狭い場所でも使うことが出来る。
【0020】
陽極(1)としてのニッケルフェライト丸管の電気伝導度を調べてみると図5、表1に示すように5Amp.ではニッケルフェライトの長手方向2点間の抵抗値は100mmで8.3Ω、200mmで12.0Ω、300mmでは 16.0Ωであり、かなり抵抗が大きくなる。図1に示すようにニッケルフェライト電極の両端近く円周にそって4箇所合計8箇所に固定ねじをかねて8本の端子を取り付けることにより5Amp.300mm、で10Ω の通電を行うことが出来た。
【0021】
(実施例2)図2において、陽極(1)は外径28mm、厚さ8mm、長さ280mmのニッケルフェライトの筒で、極間距離4mmを隔て、その外側の陰極(2)は外径42.7mm、厚さ3mm、電極部長さ280mm、全長325.1mmのSUS316Lパイプであって、その底部の非電導性材質から成る電極固定部1(13)にはハロゲンイオンを含有する水溶液を極間反応部(10)に供給する入り口(8)があり、最上部の電極固定部2(14)には電解殺菌洗浄水出口(9)がある。
【0022】
この実施例で、陽極(1)に押し出し成型後、焼結したフェライト管を用い、この管内に軟らかな導電性の低融点金属結合部(6)を事前に挿入しておき、そこに、上端に陽極端子(3)の取り付けられた端子本体(5)を押し込んで固定する。低融点金属としては鉛(mp327℃)、ウッド合金(mp73℃、Bi50、Pb25、Sn13、Cd12)と水銀(常温で液体)を用いたが、これらの電気抵抗率は、鉛20.8×10−6Ω・cm、ウッド合金31.3×10−6Ω・cm、水銀98.4×10−6Ω・cmであったが、ニッケルフェライトは0.25Ω・cmと非常に高いものであった。
【0023】
鉛とウッド合金は1mm厚さの薄板を巻いたものをニッケルフェライトの筒の内側に貼り付けるように挿入し、融点近くまでニッケルフェライトの筒を加熱して軟らかくしてから予熱したSUS304の端子本体(5)をゆっくりと回すように挿入し、固定した。SUS304の電気抵抗率は72×10−6Ω・cmであった。
ウッド合金はもちろん鉛の場合も、端子にねじ切りがしてあれば、加熱することなく十分に密着性のある端子本体(5)の挿入結合が可能であったが、加熱するとよりよい結果が得られた。
【0024】
水銀は常温で液体であるので、電極固定部1(13)と0リング(12)で底部を封じたフェライトの長孔(7)の中に予め15mlの水銀を入れ、そこに上から 陽極端子(3)付の端子本体(5)を静かに挿入すると、水銀は端子本体とフェライトの隙間に十分浸透して余った分が上に出てくるが、電極固定部2(14)のOリング(12)と端子本体の上端にある、スペースにこの水銀は貯留される。この陽極の上の部分を電極固定部2(14)とOリングで密閉して、実施例1と同じように陽極に対する通電抵抗を測定した。
【0025】
図3に示すように、▲2▼は導電性、低融点金属として鉛、ウッド合金、水銀を夫々にニッケルフェライト陽極(1)と端子本体(5)の間に挟みこみ、図5に示すようにニッケルフェライト陽極(1)の表面の2点と電源装置とを電線で繋ぎ端の1点を固定し他の1点は100〜300mmの通電距離が取れるように位置を変えて5Amp.の電流を流しその抵抗値を測定した。
【0026】
表1において、フェライトのみではその電気抵抗が大きい為、通電距離が長くなるほど通電抵抗が大きくなり、電解が困難になる 。鉛、ウッド合金、水銀を用いた場合いずれもその抵抗は大きく低減し、通電距離の影響は少なくなる。また融点近く加熱してから端子本体を挿入した場合はさらに良くなり、水銀は液体である為加熱することなく狭い隙間に浸透するのでこれらのテストの中では最も良い結果が得られた
【0027】
この外側に陰極(2)としてSUS316Lのパイプを極間距離4mmを隔て取り付け電極固定部2(14)によって陽極と陰極とを固定すると、電解装置本体が出来上がる。
【0028】
(実施例3)図4は実施例2で組み立てられた電解装置を用いて残留塩素濃度の高い殺菌洗浄水を作る装置の実施例を示すもので、の殺菌洗浄水容器(16)の中に4セットの電解装置を設置し、ハロゲンイオンを含有する水として2.5%の食塩水溶液(電気伝導度49,000μ S/cm)を所定のWL(設定水位)(24)まで16リッター入れ15Amp.で電解を行った。15分毎に電流、電圧、残留塩素濃度を測定し、この結果を表2と図6に示す。
【0029】
本実施例は、医療用具、病院のシーツなどを殺菌洗浄する為に残留塩素濃度の高い殺菌洗浄水16リッターを短時間で生成させることを目的として実施したもので、陽極面積2.6dm2の電解装置を1セットだけ運転した場合と4セット同時に運転した場合の結果で、1セット30分では630p.p.m.4セットでは2510p.p.m.であった。
【0030】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されていて、以下に記載されるような効果を奏する。
【0031】
(a) 請求項1の発明によれば、電極が筒型で陽極、陰極が交互に同軸に重ねて配置され、小型、コンパクトであり丈夫な構造である上に、通常用いられる塩化ビニール樹脂製のケースも円筒型で簡単な構造で丈夫なものとする事が出来、長期間使用しても、電解装置からの液漏れがない。また図2に示すように端子を全て上端に取り付け端子カバー(5)の部分を水面上になるように電解装置を固定すれば、丈夫なケースに収めることなく直接目的とする水の容器の中に設置する事が出来、電極部の発熱は容器の水に吸収、冷却される。一方容器の水は極間反応部(10)で発生する気体の発泡、上昇によるエヤ−リフトにより電解装置に吸入、電解され、排出されてポンプなしでも、容器内の水は自動的に循環し電解され残留塩素濃度を上げてゆくことが出来る。
(e)筒形の陽極を複数同軸に用いる場合、最中央にある陽極(1)は端子を結合できるが、それより外側になるニッケルフェライト陽極は、それと同じようには出来ないので、径の異なるニッケルフェライト陽極を2本重ねにして、その間に円筒形の導電性金属の端子本体(5)を挿入し、導電性の低融点金属または水銀でニッケルフェライト陽極と端子本体とを結合し一体化した円筒形の陽極を構成し、その内と外側にそれぞれ0.5〜5.0mmの極間距離をおいて円筒形の陰極を配置する。このように陽極を構成する事により、更に広い面積で端子結合を確実に行うこと出来るだけでなく、この陽極を裏表使うことが出来る。
【0032】
(b) 請求項2の発明によれば、端子本体(5)と低融点金属結合部(6)をニッケルフェライトの広い面積で接触、結合させることにより導電性を高めることが出来たので、耐食性は高いが、比抵抗が0.25Ω・cmであり、普通、電極に使う銅、白金、鉛などの10−6Ω・cmのオーダーと比べ著しく高いため、容量の大きな電極としては使用し難いという、ニッケルフェライトの欠陥を克服することが出来た。又低融点合金は組成により融点を任意に選ぶことが出来、ウッド合金は73℃であり通常固体であるが、万一フェライトとの間に隙間が生じ電圧が高くなるとその部分で発熱し合金は溶融しその隙間を埋め電気抵抗が下がり、正常な電解が継続するという効果がある。
【0033】
(c) 請求項3の発明によれば、フェライトの丸棒の中心軸方向に削孔された長孔(7)、またはフェライトのパイプの中に予め低融点の金属管(6)を挿入しておき、外周にねじが切られた導電性の金属棒端子本体(5)をねじ込むことにより軟らかな低融点金属が端子本体とフェライトの隙間を埋めて結合を良くする。
【0034】
(d) 請求項4の発明によれば、加熱して液体になった導電性の低融点金属、またはすでに液体である水銀が端子本体とニッケルフェライトの隙間に浸透して端子本体からニッケルフェライトへの導電性はさらに良くなる。
【0035】
(e) 請求項5の発明によれば、筒形の陽極を複数同軸に用いる場合、最中央にある陽極(1)は請求項1の発明によって端子を結合できるが、それより外側になるニッケルフェライト陽極は、それと同じようには出来ないので、径の異なるニッケルフェライト陽極を2本重ねにして、その間に円筒形の導電性金属の端子本体(5)を挿入し、導電性の低融点金属または水銀でニッケルフェライト陽極と端子本体とを結合し一体化した円筒形の陽極を構成し、その内と外側にそれぞれ0.5〜5.0mmの極間距離をおいて円筒形の陰極を配置する。このように陽極を構成する事により、更に広い面積で端子結合を確実に行うこと出来るだけでなく、この陽極を裏表使うことが出来る。
【0036】
(f) 請求項5の発明によれば、フェライトの丸棒または丸管は押し出し成型加工により30cm以上、1mを越すような長いものも製作可能であり、この発明により端子本体の長さを長くすれば長い大きな電極を製作することも出来て、これを縦にして使えば非常に設置面積の小さな電解装置を設計することが出来、病院の集中治療室等の殺菌洗浄水生成装置として有用である。
また、筒形の陽極を複数同軸に用いる場合、最中央にある陽極(1)は端子を結合できるが、それより外側になるニッケルフェライト陽極は、それと同じようには出来ないので、径の異なるニッケルフェライト陽極を2本重ねにして、その間に円筒形の導電性金属の端子本体(5)を挿入し、導電性の低融点金属または水銀でニッケルフェライト陽極と端子本体とを結合し一体化した円筒形の陽極を構成し、その内と外側にそれぞれ0.5〜5.0mmの極間距離をおいて円筒形の陰極を配置する。このように陽極を構成する事により、更に広い面積で端子結合を確実に行うこと出来るだけでなく、この陽極を裏表使うことが出来る。
【0037】
(g) 請求項6の発明によれば、前項のように長大なフェライト電極においては更に端子本体と長大なフェライト電極との間の導電性の良い結合が求められるのでさらに効果が大きい。
【0038】
(h) 請求項7の発明によれば、電解装置を直接殺菌洗浄水容器(16)の中に設置することが出来るので、余分な配管がなく、狭いところにも設置することが出来、エヤ−リフトを利用して殺菌洗浄水容器(16)の中の水は容器と電解装置の間をポンプなしでも循環し、繰り返し電解処理を受け、効率よくその残留ハロゲン濃度を高めてゆくことが出来る、この場合、ハロゲンイオンを含有する水として水道水や井水だけでなく、風呂水、プール水、養魚水槽水、汚水の合併処理水にハロゲンイオンを適宜添加したものを供給して、用水を浄化殺菌する事も出来る。
【0039】
(i) 請求項8の発明によれば、残留ハロゲン濃度の測定を、残留ハロゲン濃度センサー(21)により行い、制御装置により電気分解を制御しているので、常に一定濃度の殺菌洗浄水を医療用具の殺菌洗浄や、院内感染防止対策のために安全に使用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】円筒形の陽極と陰極で構成された電解装置の断面図である。
【図2】円筒形の陽極と陰極で構成された電解装置の陽極の内側に端子本体と低融点金属結合部を挿入した状態を示す断面図である。
【図3】実施例1においてニッケルフェライト陽極と端子の位置と結合の仕方で通電の電圧が変わる様子を調べる実験の方法を示す図である。
▲1▼ ニッケルフェライト陽極円筒表面の2点間に電流5Amp.を流し電圧を測定する。
▲2▼ ニッケルフェライト陽極円筒の内側に低融点金属結合部(6)と端子本体(5)を装着し円筒表面の2点間に電流5Amp.を流し電圧を測定する。
▲3▼ ニッケルフェライト陽極円筒の内側に水銀15mlを先に入れてから、端子本体(5)を装着し円筒表面の2点間に電流5Amp.を流し電圧を測定する。
【図4】図2に示す電解装置を殺菌洗浄水容器(16)の中に4セット装着した殺菌洗浄水生成装置の断面図である。
【図5】図4に示す殺菌洗浄水生成装置の上から見た平面図である。
【図6】2.6dm2電解装置1セットと4セット装着殺菌洗浄水生成装置の電解時間と残留ハロゲン濃度の測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
1 陽極
2 陰極
3 陽極端子
4 陰極端子
5 端子本体
6 低融点金属結合部
7 フェライトの長孔
8 ハロゲンイオンを含有する水溶液の入り口
9 電解殺菌洗浄水出口
10 極間反応部
11 シール部
12 0リング
13 電極固定部 1
14 電極固定部 2
15 端子カバー
16 電解殺菌洗浄水容器
17 蓋部
18 底部
19 ハロゲンイオンを含有する水溶液の供給口
20 電解殺菌洗浄水の送出口
21 残留ハロゲン濃度センサー
22 電解装置
23 電解装置固定部
24 殺菌洗浄水水位(WL)
25 テスト用端子(+)
26 テスト用端子(−)
【表1】
ニッケルフェライト電極通電5Amp.の電圧 V
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrolysis method capable of electrolyzing an aqueous solution containing halogen ions to produce sterilized washing water for sterilizing and washing medical tools, tableware / food, fingers, etc., and an electrolysis apparatus therefor. is there.
[0002]
[Prior art]
In conventional methods, platinum-plated titanium electrode plates have been used for electrodes that produce electrolyzed water with sterilizing and detergency, especially anodes that are strongly acidic and highly oxidative, but they can withstand long-term use. The nickel ferrite electrode (Japanese Patent Application No. 51-83246) developed by Tokyo Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd. has good corrosion resistance and is used instead. When it is raised, the terminal portion generates heat, and the ferrite is damaged due to thermal strain, and the plastic case of the electrolytic reaction device is thermally expanded and deformed.
[0003]
The inventor has applied for the following patent regarding the ferrite electrode.
(1) Japanese Patent Application No. 9-369487 “electrolysis device”
(2) Japanese Patent Application No. 10-134509 “Electrolysis Device”
In these inventions, the conventional hand-washing sterilizing water apparatus can achieve a long-term durability performance of 3 to 5 times that of a platinum-plated titanium electrode under the same conditions. However, there is a problem that the terminal portion generates heat when the current value is increased in order to increase the sterilizing and cleaning effect. Further, there is a demand for a more compact and compact sterilized washing water generator for easy installation in a small place such as a home or hospital room.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In order to solve these problems, an object of the present invention is to provide a small electrolyzer having high long-term durability performance and high electrolysis efficiency even when the amount of current per electrode area is increased.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, a nickel ferrite is used in order to prevent the plastic case from being thermally expanded and deformed due to overheating of the electrode even if the electrolysis apparatus is made compact and compact and used for a long time. The whole was made cylindrical so that the terminal connection of the anode was improved and a strong structure was easily obtained.
[0006]
A plurality of anodes and cathodes are arranged alternately, concentrically spaced apart from each other, and arranged to overlap, and an aqueous solution containing halogen ions between the electrodes is electrolyzed to produce sterilized washing water. However, we decided to use a nickel ferrite electrode that is cheaper than platinum and has high corrosion resistance after platinum.
[0007]
At the anode, halogen ions are precipitated as chlorine or bromine and immediately react with water to produce a strong acid such as hydrochloric acid. In addition, the anode is required to have an electrode with high corrosion resistance in a strong oxidizing environment. The ferrite selected from the past achievements is not high in electrical conductivity unlike ordinary metals, and since it is ceramic, it is hard and brittle, so it is difficult to join the terminals by welding etc. by conventional methods. In the invention, the contact area between the terminal and the ferrite electrode is sufficiently increased and the conductivity of the contact portion is improved.
In addition, when using a ferrite pipe as a cylindrical anode, simply attaching a terminal to the end of a long pipe results in insufficient electrical conduction, so two ferrite pipes with different outer diameters of 1 to 5 mm and their When a conductive metal pipe having a thickness of about 1 mm with an intermediate diameter is coaxially stacked, a low melting point metal melted by heating and melting is injected into the gap between them, and the conductive metal pipe is energized as a terminal body. Electricity can flow with low resistance through the inner and outer anodic ferrite pipes.
In this case, efficient electrolysis can be achieved by arranging a corrosion-resistant conductive metal tube as the cathode with a distance of 0.5 to 5.0 mm between the inside and outside of the two-layered anode ferrite pipe as the cathode. Can be done. By repeating the same process, it is possible to manufacture more layers of coaxial multilayer cylindrical electrolyzers.
[0008]
In the present invention, the anode (1) at the center of the cylindrical structure is a ferrite round bar or a round tube having a long hole in the central axis direction, and a conductive metal bar slightly smaller than the hole diameter is used as the terminal body ( 5), inserted into the entire surface of the metal rod terminal body and the hole between the outer periphery of the metal rod terminal body and the soft, low melting point metal joint (6), and the outside of the long anode It is preferable to arrange the corrosion-resistant metal tubes concentrically as the cathode (2) with a distance between the electrodes of 0.5 to 5.0 mm.
[0009]
As the metal rod terminal body (5), a commonly used material such as copper, gun metal, brass, iron, stainless steel, titanium, etc. is used, and a long hole drilled in the central axis direction of the anodic ferrite round rod (1) ( 7) A soft conductive low melting point metal joint (6) is inserted in advance, and the conductive metal bar terminal body (5) threaded on its outer periphery is screwed into a long ferrite and a long Since the metal bar terminal contacts in a wide area, and a soft conductive metal tube with a low melting point is inserted between them, the metal bar terminal body is screwed in to fill the gap between the terminal and the ferrite, and from the terminal The electrical conduction to the ferrite is very good and the voltage does not increase even if the current value is increased. That is, abnormal heat generation at the terminal portion can be suppressed.
[0010]
When the conductive metal bar terminal body (5) is screwed, a soft conductive metal having a low melting point, for example, a low melting point alloy having a melting point of 80 to 180 ° C. is heated to a fluid level or is liquid at room temperature. The use of some mercury further improves the electrical conduction from the terminal to the ferrite.
[0011]
The cylindrical anode and cathode are alternately arranged concentrically with a distance between the poles and overlapped to form an electrolysis apparatus. The anode (1) at the center has a long hole (7 ) A ferrite round bar or round tube with a soft conductive low-melting-point metal tube with a thickness of 0.5 to 1 mm inserted in the long hole, and slightly smaller than the hole diameter. When a conductive metal rod threaded is inserted as a terminal body (5), the metal rod terminal body is screwed in and a soft conductive metal is sandwiched between the outer periphery of the terminal body and the hole. In addition, a long terminal contacts the ferrite in a wide area inside the long rod-shaped anode, and the electrode can be sufficiently energized at a low voltage. By arranging a corrosion-resistant metal tube concentrically as a cathode at a distance of 0.5 to 5.0 mm outside the long anode, feeding an aqueous solution containing halogen ions between the electrodes, and electrolyzing the tube The electrolyzer that produces sterilized washing water can have a long life and can be miniaturized.
[0012]
When inserting the conductive metal rod terminal body, the low-melting point soft conductive metal is heated to the extent that fluidity is obtained, or by using mercury, which is liquid at room temperature, electrical conduction from the terminal to the ferrite can be achieved. Further, even if the current value is increased, the voltage does not increase, so that abnormal heat generation at the terminal portion can be suppressed. Therefore, it is possible to manufacture an electrolytic device that is easy to process and has a long life.
[0015]
A cylindrical anode and cathode are alternately combined concentrically (20), placed in a container (15) so that the portion is vertical, and an aqueous solution containing halogen ions is supplied between the electrodes. When the electrolysis is performed so as to obtain a residual halogen concentration of 1, an intercalation reaction portion (10) undergoes an electrolysis reaction, mainly generating hypohalous acid and active oxygen, and generating hydrogen as a by-product from the electrode surface. Oxygen is generated and rises violently. As a result of the rising of the bubbles, so-called air lift, an aqueous solution containing halogen ions is naturally sucked from the inlet (8) under the electrolyzer, and an electrolytic reaction is performed in the interelectrode reaction section. It is sent to the outside from the outlet (9) of the container.
[0016]
When water containing halogen ions is put in the container (16) and the above-mentioned electrolysis device is immersed in the terminal cover (15) so that it is on the water surface, electrolysis is performed. The aqueous solution containing halogen ions is naturally sucked from the inlet (8) under the electrolyzer by the air lift from the inlet (8) of the sterilization, and the sterilized washing water generated by the electrolytic reaction in the interelectrode reaction section is Since it is sent to the outside from the outlet (9) of the container, the correction is repeated, and the residual halogen concentration in the container gradually increases, so the residual halogen concentration sensor (21) sets the residual halogen concentration of water in the container. It is always desired because it has an automatic control mechanism that controls the electrolysis and removes the generated sterilized washing water and replenishes an aqueous solution containing halogen ions so that the concentration is adjusted. It is possible to make the sterilizing and washing water of distillate halogen concentration.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described based on examples with reference to the drawings.
Example 1 In FIG. 1, the anode (1) is a nickel ferrite round tube (
[0018]
In this example, a nickel ferrite round tube is used for the anode (1) and a titanium round tube is used for the cathode (2). However, in the case of a small capacity and a small current (5 Amp or less), the anode is platinum-plated titanium and the cathode. Ordinary combinations of titanium may be used, and in the case where a plurality of cylindrical anodes (1) and cathodes (2) are alternately arranged in a concentric circle with a distance between the poles, the apparatus is used rather than using nickel ferrite. Is easy to assemble.
[0019]
In FIG. 1, water containing halogen ions is injected from the inlet (8) into the interelectrode reaction section, undergoes electrolysis, is supplied as sterilized washing water to the outside from the outlet (9), and the addition of an aqueous electrolyte solution If the unit and the control unit are attached, it can be a small and simple sterilized washing water generator, and can be arranged horizontally or vertically, so that it can be used directly in a narrow place directly connected to a tap.
[0020]
When the electrical conductivity of the nickel ferrite round tube as the anode (1) is examined, as shown in FIG. 5 and Table 1, at 5 Amp., The resistance value between the two longitudinal points of the nickel ferrite is 8.3Ω, 200 mm at 100 mm. It is 12.0Ω at 300mm and 16.0Ω at 300mm. As shown in FIG. 1, a current of 10 Ω was able to be applied at 5 Amp. 300 mm by attaching 8 terminals along the circumference near the both ends of the nickel ferrite electrode by attaching 8 terminals with a total of 8 fixing screws.
[0021]
(Example 2) In FIG. 2, the anode (1) is a nickel ferrite cylinder having an outer diameter of 28 mm, a thickness of 8 mm, and a length of 280 mm, and the outer cathode (2) has an outer diameter of 42 with a distance of 4 mm between the electrodes. SUS316L pipe with a thickness of 7 mm, a thickness of 3 mm, an electrode part length of 280 mm, and a total length of 325.1 mm, and an electrode fixing part 1 (13) made of a non-conductive material at the bottom of the electrode fixing part 1 (13). There is an inlet (8) for supplying to the reaction part (10), and the uppermost electrode fixing part 2 (14) has an electrolytic sterilization washing water outlet (9).
[0022]
In this embodiment, a sintered ferrite tube after extrusion molding to the anode (1) is used, and a soft conductive low melting point metal joint (6) is inserted in advance into the tube, The terminal body (5) to which the anode terminal (3) is attached is pushed into and fixed. As the low melting point metal, lead (mp 327 ° C), wood alloy (mp 73 ° C, Bi50, Pb25, Sn13, Cd12) and mercury (liquid at room temperature) were used. -6 Ω · cm, wood alloy 31.3 × 10 −6 Ω · cm, mercury 98.4 × 10 −6 Ω · cm, but nickel ferrite was very high at 0.25 Ω · cm. It was.
[0023]
SUS304 terminal body with pre-heated lead and wood alloy with a 1mm-thick thin plate inserted to be attached inside the nickel ferrite tube, and the nickel ferrite tube is softened by heating it to near the melting point (5) was slowly inserted and fixed. The electrical resistivity of SUS304 was 72 × 10 −6 Ω · cm.
In the case of lead as well as wood alloy, if the terminal is threaded, the terminal body (5) with sufficient adhesion could be inserted and bonded without heating, but better results were obtained when heated. It was.
[0024]
Since mercury is a liquid at room temperature, 15 ml of mercury is put in advance in the ferrite long hole (7) sealed at the bottom with the electrode fixing part 1 (13) and 0 ring (12), and the anode terminal (3) When the attached terminal body (5) is gently inserted, mercury penetrates sufficiently into the gap between the terminal body and the ferrite, and the excess part comes out, but the O-ring of the electrode fixing part 2 (14) (12) This mercury is stored in a space at the upper end of the terminal body. The upper part of the anode was sealed with the electrode fixing part 2 (14) and an O-ring, and the energization resistance to the anode was measured in the same manner as in Example 1.
[0025]
As shown in FIG. 3, (2) is a conductive, low melting metal lead, wood alloy and mercury sandwiched between the nickel ferrite anode (1) and the terminal body (5), respectively, as shown in FIG. Two points on the surface of the nickel ferrite anode (1) and the power supply unit are connected by electric wires, and one end is fixed, and the other one is changed in position so that a conducting distance of 100 to 300 mm can be obtained. The resistance value was measured.
[0026]
In Table 1, since the electrical resistance of ferrite alone is large, the energization resistance increases as the energization distance becomes longer, and electrolysis becomes difficult. When lead, wood alloy, or mercury is used, the resistance is greatly reduced and the influence of the energization distance is reduced. In addition, when the terminal body is inserted after heating near the melting point, the result is even better. Since mercury is a liquid, it penetrates into a narrow gap without heating, and the best results were obtained in these tests.
When an SUS316L pipe is attached to the outside as a cathode (2) with a distance of 4 mm between the electrodes, and the anode and the cathode are fixed by the electrode fixing portion 2 (14), the electrolytic device main body is completed.
[0028]
(Embodiment 3) FIG. 4 shows an embodiment of an apparatus for producing sterilized washing water having a high residual chlorine concentration using the electrolyzer assembled in Example 2, in the sterilized washing water container (16). Four sets of electrolyzers are installed, and a 2.5% saline solution (electric conductivity 49,000 μS / cm) is added as halogen-containing water to a predetermined WL (set water level) (24) of 16 liters and 15 Amps Electrolysis was performed at. Current, voltage, and residual chlorine concentration were measured every 15 minutes, and the results are shown in Table 2 and FIG.
[0029]
The present embodiment was carried out for the purpose of generating 16 liters of sterilized washing water having a high residual chlorine concentration in a short time in order to sterilize medical equipment, hospital sheets, etc., and has an anode area of 2.6 dm 2 . As a result of operating only one set of electrolyzer and simultaneously operating four sets, 630 p. p. m. In 4 sets, 2510p. p. m. Met.
[0030]
【The invention's effect】
The present invention is configured as described above, and has the following effects.
[0031]
(A) According to the invention of
(E) When a plurality of cylindrical anodes are used coaxially, the anode (1) at the center can be connected to the terminal, but the nickel ferrite anode on the outer side cannot be formed in the same manner as that. Two different nickel ferrite anodes are stacked, a cylindrical conductive metal terminal body (5) is inserted between them, and the nickel ferrite anode and the terminal body are joined together with a conductive low melting point metal or mercury. The cylindrical anode is constructed, and cylindrical cathodes are arranged on the inside and outside thereof with an inter-electrode distance of 0.5 to 5.0 mm. By configuring the anode in this way, not only can terminal bonding be reliably performed in a wider area, but also this anode can be used on both sides.
[0032]
(B) According to the invention of
[0033]
(C) According to the invention of
[0034]
(D) According to the invention of
[0035]
(E) According to the invention of
[0036]
(F) According to the invention of
In addition, when a plurality of cylindrical anodes are used coaxially, the anode (1) at the center can be connected to the terminal, but the nickel ferrite anode outside the same can not be formed in the same way, so the diameters are different. Two nickel ferrite anodes are stacked, a cylindrical conductive metal terminal body (5) is inserted between them, and the nickel ferrite anode and the terminal body are joined and integrated with a conductive low melting point metal or mercury. A cylindrical anode is formed, and cylindrical cathodes are arranged on the inner and outer sides with a distance of 0.5 to 5.0 mm between the electrodes. By configuring the anode in this way, not only can terminal bonding be reliably performed in a wider area, but also this anode can be used on both sides.
[0037]
(G) According to the invention of
[0038]
(H) According to the invention of
[0039]
(I) According to the invention of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an electrolysis apparatus composed of a cylindrical anode and a cathode.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state where a terminal body and a low-melting-point metal joint are inserted inside the anode of an electrolysis apparatus composed of a cylindrical anode and a cathode.
FIG. 3 is a diagram showing an experimental method for investigating how the energization voltage changes depending on the position of the nickel ferrite anode and the terminal and how they are coupled in Example 1;
(1) A current of 5 Amp. Is applied between two points on the surface of the nickel ferrite anode cylinder, and the voltage is measured.
(2) A low melting point metal joint (6) and a terminal body (5) are mounted inside the nickel ferrite anode cylinder, and a current of 5 Amp. Is applied between two points on the cylinder surface to measure the voltage.
(3) First, 15 ml of mercury is put inside the nickel ferrite anode cylinder, then the terminal body (5) is mounted, and a current of 5 Amp. Is applied between two points on the cylinder surface to measure the voltage.
4 is a cross-sectional view of a sterilizing / cleaning water generating apparatus in which four sets of the electrolysis apparatus shown in FIG. 2 are mounted in a sterilizing / cleaning water container (16). FIG.
5 is a plan view seen from above of the sterilizing / cleaning water generating apparatus shown in FIG. 4. FIG.
FIG. 6 is a graph showing the measurement results of the electrolysis time and residual halogen concentration of 1 set of 2.6 dm 2 electrolyzer and 4 sets of sterilized washing water generator.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
14
15 Terminal cover 16 Electrolytic sterilization
25 Test terminal (+)
26 Test terminal (-)
[Table 1]
Nickel
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