JP2001062456A - 電解水生成装置 - Google Patents

電解水生成装置

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JP2001062456A JP23871199A JP23871199A JP2001062456A JP 2001062456 A JP2001062456 A JP 2001062456A JP 23871199 A JP23871199 A JP 23871199A JP 23871199 A JP23871199 A JP 23871199A JP 2001062456 A JP2001062456 A JP 2001062456A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】原水温に関らず所定値以上の安定した濃度の有
効塩素を含む電解水を得られる電解水生成装置を提供す
る。 【解決手段】原水供給手段9,10,11と、隔膜3を
介して対向配置される電解室4,5と、各電解室4,5
に設けられた電極板6,7と、生成する電解水に含まれ
る有効塩素が所定濃度以上となる電流を両電極板6,7
に通電する通電制御装置22とを備える。原水供給手段
11に原水温を検出する水温検出手段13を設ける。通
電制御装置22は原水温が上昇したときには、電解水に
含まれる有効塩素が所定濃度以上となるように、両電極
板6,7に通電される電流を増加させ、原水温が低下し
たときには、両電極板6,7に通電される電流を減少さ
せる。水温検出手段13は各電解室4,5に供給される
前の原水温を検出する。通電制御装置22は、前記電流
を、そのときの原水温で生成する電解水に含まれる有効
塩素が所定濃度となる電流よりも大きな値に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、殺菌、消毒等に用
いられる電解水を製造する電解水生成装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来、イオン透過性の隔膜を介して陽極
板と陰極板とを設けた電解室に、電解質として塩化ナト
リウム(NaCl)、塩化カリウム(KCl)等の塩化
物を含む原水を供給して電解することにより、殺菌、消
毒等に用いられる電解水を製造する電解水生成装置が知
られている。
【0003】前記電解水生成装置によれば、前記電解室
の陽極側に、前記塩化物を含む原水の電解生成物とし
て、塩素(Cl2 )、次亜塩素酸(HClO)等の有効
塩素を含む電解水が得られる。前記電解水は、前記有効
塩素の作用により強い殺菌性を示すが、殺菌、消毒等に
有効であるためには所定以上の濃度の有効塩素を含むこ
とが望ましい。
【0004】前記電解水生成装置では、前記電解水中の
有効塩素の濃度は、前記原水に含まれる塩化物の濃度を
一定とすれば、前記陽極板と陰極板との間に通電される
電流の大きさに依存する。例えば、特開平7−1950
80号公報には、前記電解水生成装置に水道水等を供給
して電解するときに、前記陽極板と陰極板との間に通電
される電流を大きくすると、前記水道水に含まれる塩素
イオンから生成する塩素の量が増加し、有効塩素濃度が
高く、殺菌力の強い電解水が得られることが記載されて
いる。従って、前記電解水生成装置では、一般に前記電
解水中の有効塩素濃度を所定以上にするために、所定の
電流を前記陽極板と陰極板との間に通電することが行わ
れている。
【0005】しかしながら、前記従来の電解水生成装置
では、前記原水に含まれる塩化物の濃度と、前記陽極板
と陰極板との間に通電される電流とを一定として所定濃
度以上の有効塩素を含む電解水が得られるように設定し
ても、環境条件により、特に原水の水温の上昇により、
有効塩素濃度が低減し、所定の濃度が得られないことが
あるとの不都合がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる不都
合を解消して、原水の水温の変動に関らず所定以上の濃
度の有効塩素を含む電解水を得ることができる電解水生
成装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、原水の水
温、陽極板と陰極板との間に通電される電流の値、生成
される電解水に含まれる有効塩素の濃度の3者の関係に
ついて検討し、前記電流が一定(定電流)の条件下で
は、有効塩素の濃度が原水の水温の上昇に従って直線的
に減少する一方、原水の水温の低下に従って直線的に増
加することを見出した。前記のように有効塩素の濃度が
変動する理由としては、原水の水温の変化により通電し
た電荷に対するイオンや水分子における電気化学反応量
の割合が変化し、プロトン(H+ )や塩素等の生成量が
変化すること、前記水温によって前記電解水に溶解する
塩素等の溶解度が変化すること等が考えられる。
【0008】前記知見に基づいて、本発明者らは、原水
の水温が上昇したときには、陽極板と陰極板との間に通
電される電流を大きくすることにより、生成量の変動に
対する塩素溶解の低下分を補償できるものと考えて、更
に検討を重ね、本発明に到達した。
【0009】そこで、本発明の電解水生成装置は、電解
質として所定濃度の塩化物を含む原水を供給する原水供
給手段と、イオン透過性の隔膜を介して対向配置され該
原水供給手段から供給される原水を収容する第1及び第
2の電解室と、各電解室に設けられた第1及び第2の電
極板と、両電極板に通電して該原水を電解して電解水を
生成せしめるときに、生成する電解水に含まれる有効塩
素が所定以上の濃度となる電流を両電極板に通電する通
電制御装置とを備える電解水生成装置において、該原水
供給手段に各電解室に供給される原水の水温を検出する
水温検出手段を設け、該通電制御装置は該水温検出手段
により検出される原水の水温の上昇に応じて、生成する
電解水に含まれる有効塩素が所定以上の濃度となるよう
に、両電極板に通電される電流を増加させ、該水温検出
手段により検出される原水の水温の低下に応じて、生成
する電解水に含まれる有効塩素が所定以上の濃度となる
範囲内で、両電極板に通電される電流を減少させること
を特徴とする。
【0010】本発明の電解水生成装置は、前記原水供給
手段により各電解室に供給される原水の電解を行うとき
に、前記通電制御手段により、生成する電解水に含まれ
る有効塩素が所定以上の濃度となる電流を両電極板に通
電するように設定されている。しかし、前記のように設
定しても、原水の水温が変化すると、前述のように生成
する電解水に含まれる有効塩素濃度が変動する。
【0011】そこで、本発明の電解水生成装置では、前
記原水供給手段により各電解室に供給される原水の水温
を前記水温検出手段により検出し、前記通電制御手段が
該水温検出手段により検出される水温の変化に応じて、
両電極板に通電される電流を増減させる。
【0012】前記通電制御手段の作動を具体的に述べる
と、まず、前記水温が上昇したときには、前記上昇に応
じて生成する電解水に含まれる有効塩素が所定以上の濃
度となるように、両電極板に通電される電流を増加させ
る。この結果、前記原水の電解により生成する塩素、次
亜塩素酸等の有効塩素が増加し、原水の水温上昇によ
る、前記電解水中の有効塩素量の低下分が補償され、所
定以上の濃度の有効塩素を含む電解水を得ることができ
る。
【0013】次に、前記水温が低下したときには、前述
の現象とは逆に前記電解水中の塩素等が過剰になる。そ
こで、前記水温の低下に応じて、生成する電解水に含ま
れる有効塩素が所定以上の濃度となる範囲内で、両電極
板に通電される電流を減少させることにより、前記原水
の電解による塩素、次亜塩素酸等の有効塩素の生成が抑
制され、所定量の安定した濃度の有効塩素を含むように
調整された電解水を得ることができる。
【0014】従って、本発明の電解水生成装置によれ
ば、原水の水温の変動に関らず、常に、所定以上の安定
した濃度の有効塩素を含む電解水を得ることができる。
【0015】尚、前記通電制御装置による前記電流の増
減は、前記電流の値を前記水温の関数として、変化した
水温に1:1で対応する電流の値を算出することにより
行ってもよく、前記水温の所定間隔毎、例えば5℃毎に
電流の値を設定しておくようにして行ってもよい。
【0016】前記原水を電解して電解水を生成せしめる
ときには、生起する化学反応により水温が上昇する。そ
こで、本発明の電解水生成装置は、前記原水供給手段に
より前記原水を各電解室に連続的に供給しつつ、各電解
室で前記電解により生成した電解水を連続的に取出すよ
うに構成することが好ましい。前記のようにするときに
は、前記原水は前記各電解室に滞留することなく、各電
解室内を移動しながら電解を受けることになるので、前
記電解反応による水温上昇の影響を低減することがで
き、所定以上の安定した濃度の有効塩素を含む電解水を
容易に得ることができる。
【0017】またこのとき、前記水温検出手段は、各電
解室に供給される前の原水の水温を検出することが好ま
しい。電解において発生するジュール熱は電流値によっ
て異なるが、このように電解前の原水の温度を検出する
ことによって、これらの影響を受けることなく連続的に
供給される原水の水温の変動を早期に検出することがで
きる。従って、水温の急激な変化に対しても、有効塩素
濃度が所定値を下回らないように安定した制御が行え
る。
【0018】また、本発明の電解水生成装置では、前記
通電制御装置は、前記両電極板に通電する電流を、前記
水温検出手段により検出される水温の条件下における電
解により生成する電解水に含まれる有効塩素が所定濃度
となる電流よりも、前記両電解室における電解に伴うジ
ュール熱による水温上昇に相当する分を含んだ値に設定
することを特徴とする。
【0019】本発明の電解水生成装置では、前述のよう
に電解反応によって水温が上昇するので、前記両電極板
に通電する電流を前記のように設定することにより、前
記電解反応による水温の上昇分を補償して、前記所定濃
度以上の有効塩素を含む電解水を確実に得ることができ
る。
【0020】
【発明の実施の形態】次に、添付の図面を参照しながら
本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図
1は本実施形態の電解水生成装置のシステム構成図であ
り、図2は図1示の装置で原水の水温により電流の設定
値を変更することなく電解を行ったときの水温と生成す
る電解水中の有効塩素濃度との関係を示すグラフであ
り、図3は図1示の装置で生成する電解水中の有効塩素
濃度が一定になるようにして電解を行ったときの原水の
水温と電流の値との関係を示すグラフである。
【0021】また、図4は図1示の装置の作動の一態様
を示すフローチャートであり、図5は図1示の装置で、
原水の水温により電流を増減して電解を行うときの水温
と電流の値との関係の一態様を示すグラフであり、図6
は他の態様を示すグラフである。
【0022】図1示のように、本実施態様の電解生成水
装置1は電解槽2を備え、電解槽2はイオン透過性の隔
膜3を介して対向する電解室4,5にそれぞれ電極板
6,7を備えると共に、電極板6,7は電源装置8に接
続されている。各電解室4,5には、それぞれ所定濃度
の食塩水(塩化ナトリウム水溶液)を原水として供給す
る原水供給導管9,10が接続され、原水供給導管9,
10は、上流側で合して導管11となっており、導管1
1と共に原水供給手段を構成している。導管11は原水
の供給量を一定に維持するために電磁弁12を介して図
示しない水道管等の原水供給源に接続され、電磁弁12
の下流側に導管11により供給される原水の水温を検出
するサーミスタ等の水温センサ13を備えている。ま
た、導管11には食塩水タンク14からメータリングポ
ンプ15により所定量の食塩水が供給され、導管11内
で混合された所定濃度の食塩水が原水供給導管9,10
から各電解室4,5に供給される。
【0023】また、各電解室4,5には前記食塩水の電
解により生成する酸性またはアルカリ性の電解水を取出
す電解水取出導管16,17が接続され、各電解水取出
導管16,17には、酸性電解水取出導管18と、アル
カリ性電解水取出導管19とが、それぞれ三方弁20,
21を介して接続されている。
【0024】22は制御装置であり、CPU、ROM、
RAM等を備えるマイクロコンピュータからなる。制御
装置22は、水温センサ13により検出される原水の水
温に応じて電源装置8を制御し、電極板6,7に通電さ
れる電流を増減するとともに、各温度では前記電流が定
電流となるようにする通電制御手段として作用する。ま
た、制御装置22は電源装置8を制御して、電極板6,
7の極性を定期的に切替え、該極性の切替に対応して、
三方弁20,21の接続方向を制御すると共に、電磁弁
12、メータリングポンプ15の作動を制御する。
【0025】次に、電解水生成装置1で、水温センサ1
3により検出される原水の水温に関わり無く、制御装置
22により電極板6,7に通電される電流を7.0Aに
一定に維持して電解を行ったときの、原水の水温と、酸
性電解水取出導管18から取出される電解水の有効塩素
濃度との関係を図2に示す。図2から、電極板6,7に
通電される電流が一定であるときには、前記電解水に含
まれる有効塩素の濃度は、原水の水温の上昇に伴って、
直線的に低下することが明らかである。
【0026】次に、電解水生成装置1で、水温センサ1
3により検出される原水の水温が変化したときに、5
℃、10℃、15℃、20℃、25℃、33℃の各温度
で、前記電解水に含まれる有効塩素の濃度が60ppm
となるようにするために、電極板6,7に通電が必要で
ある電流の値を測定した。結果を図3に示す。
【0027】図3から、電解水生成装置1の酸性電解水
取出導管18から取出される電解水の有効塩素濃度を一
定に維持するためには、電極板6,7に通電される電流
の値は、原水の水温の上昇に伴って、直線的に増加する
必要があることが明らかである。
【0028】そこで、電解水生成装置1では、水温セン
サ13により検出される原水の水温に関わらず、酸性電
解水取出導管18から取出される電解水に含まれる有効
塩素を常に所定以上の濃度とするために、前記水温が上
昇したときには電極板6,7に通電される電流を増加さ
せ、前記水温が低下したときには電極板6,7に通電さ
れる電流を減少させるようにした。次に、図4を参照し
て前記作動をさらに詳しく説明する。
【0029】まず、電解水生成装置1が作動されると、
制御装置22は図4のSTEP1でフラグf1 を初期化
し、f1 =0とする。次に、制御装置22はSTEP2
で電磁弁12を開くと共に、メータリングポンプ15を
作動させる。この結果、導管11内を流通する原水に、
メータリングポンプ15により食塩水タンク14から供
給される食塩水が混合され、所定濃度の食塩水(塩化ナ
トリウム水溶液)が原水として原水供給導管9,10か
ら電解室4,5に連続的に導入される。
【0030】次に、制御装置22は、STEP3で水温
センサ13により検出される原水の水温Tを検知し、次
いでSTEP4でフラグf1 の値を判定する。そして、
フラグf1 =0のときには、STEP5で次式(1)に
より、出力電流Ioutの初期値を水温Tの関数として算
出する。
【0031】 Iout=aT+b ・・・(1) ここで、式(1)中のa,bは、酸性電解水取出導管1
8から取出される電解水に含まれる有効塩素を所望の濃
度とする定数であり、例えばaは図3示の直線の傾き、
bは切片に相当する。
【0032】次に、制御装置22は、STEP6で電源
装置8をONにして、前記出力電流Ioutの初期値を電
極板6,7に通電することにより、前記原水の電解を開
始する。このとき、電解水生成装置1の陽極側電解室
(例えば電解室4)では、主として水の電解によりプロ
トンが(H+ )が生成する。同時に原水中の塩素イオン
(Cl- )の酸化により塩素(Cl2 )が生成し、さら
に水と生成した塩素との反応により、次亜塩素酸(HC
lO)が生成する。また、陰極側電解室(例えば電解室
5)では、主として水の電解により水酸イオン(O
- )が生成する。
【0033】この結果、陽極側電解室4では、塩素、次
亜塩素酸等の有効塩素を含む酸性電解水が得られ、陰極
側電解室5ではアルカリ性電解水が得られる。電解水生
成装置1では、電解室4,5がイオン透過性の隔膜3で
仕切られているため、前記酸性電解水、アルカリ性電解
水の両者が混合されることなく、前記有効塩素を含む酸
性電解水は電解水取出導管16、三方弁20を介して酸
性電解水取出導管18から、アルカリ性電解水は電解水
取出導管17、三方弁21を介してアルカリ性電解水取
出導管19から、それぞれ連続的に取出される。
【0034】尚、電解室4,5がイオン透過性の隔膜3
で仕切られていない場合には、前記酸性電解水、アルカ
リ性電解水の両者が電解槽2内で混合されるため、陽極
側ではpHが上昇して前記次亜塩素酸が活性の無い塩素
酸イオン(ClO- )となり、有効塩素濃度が低減する
ことになってしまう。
【0035】次に、制御装置22は、STEP7でフラ
グf1 の値をf1 =1として、STEP3に戻る。そし
て、STEP3で新たに水温センサ13により検出され
る原水の水温Tを検知する。制御装置22は、次に、S
TEP4でフラグf1 の値を判定するが、前記STEP
7の操作により今度はf1 =1となっているので、ST
EP8に進み、新たな水温Tを前回の水温Tと比較し
て、温度が変化しているか否かを判定する。
【0036】STEP8で温度が変化しているときに
は、制御装置22はSTEP9で前出の式(1)によ
り、新たな出力電流Ioutの値を変化後の水温Tの関数
として算出する。そして、STEP10で出力電流I
outの値をSTEP9で算出した値に変更したのち、S
TEP3に復帰し、STEP4、STEP8〜10の操
作を繰り返す。また、STEP8で温度の変化が認めら
れないときには、制御装置22は出力電流Ioutの値を
変更することなく直ちにSTEP3に復帰し、STEP
4、STEP8〜10の操作を繰り返す。
【0037】本実施形態では、式(1)のa,bを定め
るために、電解水生成装置1で、水温センサ13により
検出される原水の水温が10〜30℃である範囲の5点
で、前記電解水に含まれる有効塩素の濃度が30ppm
となるために電極板6,7に通電される電流の値を測定
した。そして、前記測定結果から、前記電解水に含まれ
る有効塩素の濃度が30ppmとなるための電流の値を
水温Tの関数として求めた。結果を図5に破線で示す。
【0038】次に、図5の破線で示される直線と同一の
傾きを備え、該直線より切片の大きな直線を式(1)と
して設定した。この場合、前記切片の大きさは、電解室
4,5における電解反応による水温Tの上昇を補償し
て、所定以上の濃度の有効塩素を含む電解水が得られる
ように設定される。該直線を図5に実線で示す。
【0039】図5に実線で示される直線からa,bを定
めた。この結果、本実施形態では、式(1)において、
傾きa=1/8、切片b=5となった。
【0040】次に、電解水生成装置1で、導管11の流
量2リットル/分、塩化ナトリウムの添加量1.6g/
リットルとし、前記傾きa、切片bを用いて制御装置2
2により、電極板6,7に通電される電流の値を制御し
て、電解水を生成させた。このとき、酸性電解水取出導
管18から取出された酸性の電解水に含まれる有効塩素
は、原水の水温Tが11℃のときに31ppm、9.7
℃のときに31.7ppmであった。従って、本実施形
態によれば、原水の水温に関わらず所定濃度(30pp
m)以上の有効塩素を含む電解水を得ることができるこ
とが明らかである。
【0041】本実施形態では、制御装置22は図5に実
線で示される直線から求めた式(1)により、原水の水
温Tに対して、電極板6,7に通電される電流が1:1
の関係で算出されるようにして連続的に制御している
が、原水の水温Tの所定間隔毎、例えば5℃毎に電極板
6,7に通電される電流の値を設定しておき、段階的に
制御するようにしてもよい。
【0042】次に、原水の水温Tに対する電極板6,7
に通電される電流を段階的に制御する例を図6に示す。
【0043】図6において、破線で示される直線は、図
5に破線で示される直線と同一である。そして、前記電
流の制御を段階的に行う場合には、それぞれの温度の範
囲における電流の値が、その温度に対し図6示の破線の
直線により求められる電流の値よりも大きくなるように
設定される。
【0044】前記電流の制御を段階的に行う場合には、
マイクロプロセッサなどによる電子制御を必要とせず、
リレー等により制御することができるとの利点がある。
【0045】前記実施形態は、いずれも原水供給導管
9,10から電解室4,5に連続的に導入される原水を
電解し、生成する電解水を酸性電解水取出導管18、ア
ルカリ性電解水取出導管19から連続的に取出すという
方式(所謂流水式)である。しかし、原水供給導管9,
10から電解室4,5に所要の原水を供給した後、三方
弁20,21を閉じて、電解室4,5に収容された原水
を所定時間電解し、しかる後に三方弁20,21を開い
て生成した電解水を酸性電解水取出導管18、アルカリ
性電解水取出導管19から取出すというように、回分式
で行ってもよい。
【0046】また、前記実施形態では、塩化物として塩
化ナトリウムを用いているが、塩化カリウム等、他の塩
化物を用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電解水生成装置のシステム構成
図。
【図2】図1示の装置で原水の水温により電流の設定値
を変更することなく電解を行ったときの水温と生成する
電解水中の有効塩素濃度との関係を示すグラフ。
【図3】図1示の装置で生成する電解水中の有効塩素濃
度が一定になるようにして電解を行ったときの原水の水
温と電流の値との関係を示すグラフ。
【図4】図1示の装置の作動の一態様を示すフローチャ
ート。
【図5】図1示の装置で、原水の水温により電流を増減
して電解を行うときの水温と電流の値との関係の一態様
を示すグラフ。
【図6】図1示の装置で、原水の水温により電流を増減
して電解を行うときの水温と電流の値との関係の他の態
様を示すグラフ。
【符号の説明】 1…電解水生成装置、 3…隔膜、 4,5…電解室、
6,7…電極板、9,10,11…原水供給手段、
13…水温検出手段、 22…通電制御手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武藤 剛 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 田中 豪 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 Fターム(参考) 4D050 AB06 BB06 BD04 BD08 CA10 4D061 DA03 DB07 DB08 DB10 EA02 EB01 EB02 EB04 EB12 EB19 EB37 EB39 ED13 GA09 GC12

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電解質として所定濃度の塩化物を含む原水
    を供給する原水供給手段と、イオン透過性の隔膜を介し
    て対向配置され該原水供給手段から供給される原水を収
    容する第1及び第2の電解室と、各電解室に設けられた
    第1及び第2の電極板と、両電極板に通電して該原水を
    電解して電解水を生成せしめるときに、生成する電解水
    に含まれる有効塩素が所定以上の濃度となる電流を両電
    極板に通電する通電制御装置とを備える電解水生成装置
    において、 該原水供給手段に各電解室に供給される原水の水温を検
    出する水温検出手段を設け、該通電制御装置は該水温検
    出手段により検出される原水の水温の上昇に応じて、生
    成する電解水に含まれる有効塩素が所定以上の濃度とな
    るように、両電極板に通電するされる電流を増加させ、
    該水温検出手段により検出される原水の水温の低下に応
    じて、生成する電解水に含まれる有効塩素が所定以上の
    濃度となる範囲内で、両電極板に通電される電流を減少
    させることを特徴とする電解水生成装置。
  2. 【請求項2】前記原水供給手段により前記原水を各電解
    室に連続的に供給しつつ、各電解室で前記電解により生
    成した電解水を連続的に取出すと共に、前記水温検出手
    段は各電解室に供給される前の原水の水温を検出するこ
    とを特徴とする請求項1記載の電解水生成装置。
  3. 【請求項3】前記通電制御装置は、前記両電極板に通電
    する電流を、前記水温検出手段により検出される水温の
    条件下における電解により生成する電解水に含まれる有
    効塩素が所定の濃度となる電流よりも、前記両電解室に
    おける電解に伴うジュール熱による水温上昇に相当する
    分を含んだ値に設定することを特徴とする請求項1また
    は請求項2記載の電解水生成装置。
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