JP2003247092A - 電極の寿命表示器を備えた連続式無隔膜電解装置 - Google Patents

電極の寿命表示器を備えた連続式無隔膜電解装置

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JP2003247092A
JP2003247092A JP2002044056A JP2002044056A JP2003247092A JP 2003247092 A JP2003247092 A JP 2003247092A JP 2002044056 A JP2002044056 A JP 2002044056A JP 2002044056 A JP2002044056 A JP 2002044056A JP 2003247092 A JP2003247092 A JP 2003247092A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】従来の電解装置の電極の寿命測定法であるサン
プルを抽出し試験紙、試薬によるテストは面倒で適時に
行われず、残留塩素濃度計や電気伝導度計は高価であ
り、またON、OFFのサイクル回数によるものは、使
用時のサイクル比、原水の水質等が異なるため電極の寿
命との相関性にばらつきがあり、共に実用面に問題があ
った。上記の課題を解決する簡明な電極の寿命表示器を
提供する。 【解決手段】食塩水、希塩酸あるいは、食塩水と希塩酸
の混合液を電解液として、弱酸性電解水を製造するため
の連続式無隔膜電解装置において、電解槽の電極へ供給
される電力中の電流値の減衰率を電極の寿命に換算して
表示する電極の寿命表示器を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電極の寿命表示器を
備えた連続式無隔膜電解装置に係り、特に電極の電流値
の減衰に基づく電極の寿命表示器を備えた連続式無隔膜
電解装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電解装置の電極の寿命の判定は、
生成された電解水のサンプルテストを、pH試験紙、試
薬、残留塩素濃度計、電気伝導度計等で測定して行い、
その結果から推定するもの、あるいは電極に印加した電
力のON、OFFのサイクル数をカウントし、一定回数
を超過すると表示、警報を発する等の手段により行われ
ていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記サ
ンプルを抽出し試験紙、試薬によるテストは面倒であっ
て適時に行われず、また残留塩素濃度計や、電気伝導度
計は高価であり、そして、ON、OFFのサイクルの回
数は、使用時のサイクル比、原水の水質等が異なるた
め、電極の寿命との相関性にばらつきがあり、それぞれ
実用面に問題があった。本発明は、上記の課題を解決す
る簡明な電極の寿命表示器を備えた連続式無隔膜電解装
置を提供する。
【0004】
【課題を解決しようとするための手段】上記に鑑み本発
明者等は鋭意実験研の結果、電極の摩耗が、該電極への
供給電力中その電流値の減衰率と相関関係にあることを
知見して、前記課題を下記構成の本発明により解決し
た。 (1)食塩水、希塩酸あるいは、食塩水と希塩酸の混合
液を電解液として、弱酸性電解水を製造するための連続
式無隔膜電解装置において、電解槽の電極へ供給される
電力中の電流値の減衰率を電極の寿命に換算して表示す
る電極の寿命表示器を備えてなることを特徴とする電極
の寿命表示器を備えた連続式無隔膜電解装置。 (2)電極の寿命表示器が、電流値の減衰率に相関性を
有する電極の寿命を、(a)使用領域、(b)要注意領
域、(c)使用不可領域に区分して表示されるものであ
ることを特徴とする前項(1)に記載の電極の寿命表示
器を備えた連続式無隔膜電解装置。 (3)電極の寿命表示器が記憶回路を備え、経時的に
(a)使用領域、(b)要注意領域、(c)使用不可領
域のいずれかにあることが表示されるものであることを
特徴とする前項(1)又は(2)に記載の電極の寿命表
示器を備えた連続式無隔膜電解装置。 (4)電極の寿命表示が(b)要注意領域に至ると、電
解装置の電解水の生成モードが高濃度モードに切り替わ
るものであることを特徴とする前項(1)〜(3)のい
ずれか1項に記載の電極の寿命表示器を備えた連続式無
隔膜電解装置。 (5)電極の寿命表示が(c)使用不可領域に至ると、
警報を発するものであることを特徴とする前項(1)〜
(4)のいずれか1項に記載の電極の寿命表示器を備え
た連続式無隔膜電解装置。
【0005】
【発明の実施の形態】以下に発明の実施の形態を記述す
る。一般に電解装置の電解槽の電極は、白金被膜、フェ
ライト、炭素、ステンレス、チタン等が使用されるが、
本件ではチタン板に白金をメッキ(メッキ厚0.45μ
m)して被膜を形成したものを事例とする。電極の寿命
は、白金膜の厚さと有効単位面積当たりの電流量、使用
時のON、OFFの頻度、逆電圧洗浄時の頻度、原水の
地域差による水質等、多くの要因が影響するが、実験に
よれば、中でも、使用時のON、OFFのサイクルにお
いて、ON(通電)の時間が短く、OFF(停止)時間
が長い組み合わせが、大きく残存メッキ厚(電極の寿
命)に関係し、電流量の減衰率と相関性が高いことが判
明した。なお、電極の寿命は、メッキ面光沢の喪失、摩
耗・剥落によるメッキの不均一(地金が露出しあばた
状)等は、膜厚計による計測の他、目視的にも所見で
き、この状態になると、前記電解水の残留塩素濃度は低
下する。
【0006】
【実施例】図により実験結果を以下に説明する。図1
は、本実験に使用した電解装置(除菌洗浄水生成器)の
外観斜視図、図2は電解装置の基本構成と使用測定器の
ブロック図であり、図において、1は電解装置、2は操
作スイッチ類、3は給水管、4は吐出管、5は塩素濃度
設定器、6は電流計(表示器)、7は電源コード、8は
警報器、9は定電圧電源、10は電源ライン、11は直
流電源切り替え器、12は制御部、13は電圧計、14
は電解水、14’は電解槽、15、15’は電極、16
は原水混合注入口、17は添加液注入口、18は添加
液、18’は添加液槽、19は注入ポンプ、20は流量
調整用電磁弁、21は添加液用電磁弁、22は吐水用電
磁弁、23は電解液送出口、24は希釈混合液、24’
は希釈混合液槽、26はメッキ厚計測器(膜厚計)、2
7は残留塩素濃度計測器、28は洗浄水、43は原水混
合口を示す。
【0007】図1に示した電解装置1は、前記食塩水と
希塩酸を混合して電解液として使用する連続式1槽型の
無隔膜電解装置であり、電解装置1の表面には、操作ス
イッチ類2、給水管3、洗浄水吐出管4、塩素濃度設定
器5、電流計(表示器)6、電源コード7及び警報器8
が配設されており、吐出管4からは洗浄用の弱酸性水
(有効塩素濃度約30〜50ppm、pH値5〜7)が
約2〜3L/min吐出される。
【0008】次に、図2に示した電解装置の基本構成と
使用測定器のブロック図により、当該実験機の諸要素
と、それに基づく電解槽14’の電極15、15’の寿
命試験とそのデータについて説明する。構成は図示した
ように、電解水14には、添加液(電解液:食塩水+希
塩酸)18が、注入ポンプ19により送出されかつ、原
水混合口43にて約30分の1の濃度に希釈されて添加
液注入口17から供給される。また、電解槽には前記電
極15、15’(横65×縦130×厚さ1mm)2枚
が、平行間隔5mmで配設されており、各電極には定電
圧電源9(80VA:定電圧4、5V)から電力が供給
され電解水14が生成される。そして、前記電解水14
は、給水管3より注入され流量調整電磁弁20を経由し
た原水(水道水)と、原水混合注入口16で混合され、
希釈混合槽24’において約300分の1の希釈混合液
24となる。その後、吐水用電磁弁22を経由し吐出管
4から洗浄水28として、外部に吐出される。
【0009】上記構成による実験機における電極15、
15’の寿命試験のための計測方法を以下に記載する。
電極15、15’への、印加電圧を電圧計13、電流量
を電流計6、洗浄水28の残留塩素量を沃素滴定法(J
IS k−0102)によって、また残存メッキ厚は膜
厚計によりそれぞれ計測し、また、電極15、15’へ
の印加電圧のON、OFFのサイクル時間を設定し、そ
の回数をカウントした。
【0010】次図に、上記計測方法における、電極に印
加する電圧のON、0FFのサイクル(ONとOFFの
時間比率)並びにサイクルの回数を横軸とし、電流値と
残存メッキ厚及び残留塩素濃度とを縦軸としたグラフを
示す。図3はON、OFFサイクルをON7秒、OFF
5秒とし、サイクル回数を0〜125,000回とした
電圧、電流、残存メッキ厚及び残留塩素濃度の相関を示
すグラフ図である。図3から分かるように、本サイクル
の設定値とサイクル回数においては、電流値Aと、残留
塩素濃度P及び残存メッキ厚tとの間には相関関係はみ
られず、従って、電流値によって電極の寿命は推定でき
ない。
【0011】次に図4は、ON、OFFサイクルをON
7秒、OFF20秒とし、サイクル回数を0〜20,0
00回とした電圧、電流、残存メッキ厚及び残留塩素濃
度の相関を示すグラフ図である。本グラフにおいては、
電流値Aと、残留塩素濃度P及び残存メッキ厚tとの間
には、明らかに相関関係があり、電流値の減衰率を電極
の寿命に置き換えることが可能である。(ただしVは定
電圧)即ち、サイクル数の増加につれて電流値Aは減衰
してゆき、残留塩素濃度P(標準:30ppm)も減衰
して20ppm(要注意)に至る時点では、電極のメッ
キ厚t(標準0.45μm)は2分の1の、0.2μm
まで減少している。さらに、残留塩素濃度Pが13pp
m以下(使用不可領域)では、電流は当初(8.5A)
より6.7Aまで1.8Aも直線的に減衰し、そして、
この時の電極のメッキ厚tは0.08μm(使用不可、
寿命領域)まで減少している。また、上記により、サイ
クル回数は12,000で(要注意)17,500で
(使用不可)に至る。
【0012】また、前記図3と図4との差異について考
察するために下記の試験を行いグラフとした。図5は電
解停止後の電圧の推移を示すグラフ図で、横軸を経過時
間、縦軸を電圧とした。図示したように、電極に印加す
るONの時間を、電圧4.2Vで5秒間持続し、その後
OFFとすると、OFF後5秒間は電圧は2V以下には
ならない。これは、前記5mm間隔で平行している電極
板15、15’間は電解水が満されており、1種のコン
デンサとして作用するため、電源0FF後電圧は半減値
強辺りまでは急激に低下するが、その後の放電時定数は
長く、5秒後ではまだ半減値が保たれている。その後の
放電時間は、特に13秒以降は長く緩やかであり、50
秒後でもまだ約0.3V残っている。
【0013】上記の現象を、前記3図及び4図に示した
グラフと対比して、実験記録したものが図6及び図7で
ある。図6は、ON、OFFのサイクルを、7秒ON、
5秒OFFとした時の電圧観測波形図で、サイクルは前
記図3と同じである。電圧は2Vと4.2V間(差2.
2V)の繰り返しである。図7は、ON、OFFのサイ
クルを、7秒ON、20秒OFFとした時の電圧観測波
形図で、サイクルは前記図4と同じである。電圧は0.
6Vと4.2V間(差3.6V)の繰り返しである。
【0014】上記より、図6と図7の電圧観測波形の差
異は、電解停止後の波形と、放電電位の大小にあること
が分かる。即ち、ON、OFF時の電位差が少ないとO
Nに至る立ち上がりは緩やかで、電位差が大きいと急峻
となる。図6の立ち上がり2.2V対図7の立ち上がり
3.6Vとの比は1:1.6である。OFFからONに
移行時には、前記電極間をコンデンサとみなすと、立ち
上がり時間に最大電圧まで充電され、短時間に大きな尖
頭電流が流れる。しかし、図6と図3とを対比すると、
図6の電位差2.2V程度のサイクルでは、前記尖頭電
流の影響は少なく、図3のサイクル数125,000回
でも、残存メッキ厚tの減少は僅少であり、従って電流
Aとの相関性もみられない。
【0015】一方、図7は前記図6の場合に比べると、
電位差は1.6倍と大きいために、前記尖頭電流もかな
り大きく、電極のメッキに対する損傷即ち、前記メッキ
面光沢の喪失、摩耗・剥落によるメッキの不均一(地金
が露出しあばた状)等に至る経時的な影響が大となり、
図7と図4とを対比してみると、図4のサイクル数は1
7,500回で残存メッキ厚tは、0.07μmまで減
衰する。またそれに伴って電流は6.7Aまで相関性を
もって減衰する。そして残留塩素濃度Pも同じく相関性
を持って減衰する。上記から、実用上は、前記サイクル
のOFF時間は20秒よりさらに長くなっている場合が
多いが、実際に近くかつ、相関性を示すグラフとして、
図4を採用した。
【0016】以上述べた計測データに基づき、電極寿命
の表示器について事例により説明する。図8は各種表示
器の表示部分の正面図である。表示器は電解装置1の表
面パネル上に配設される(図1)。なお、図8の(イ)
図は、角形電極寿命表示器の正面図、(ロ)図は、横ス
ライド形電極寿命表示器の正面図、(ハ)図は、ランプ
点灯形電極寿命表示器の正面図、(ニ)図は、記憶回路
を備えた電極寿命表示器の正面図を示す。図において、
6は表示器(角形寿命表示器)、29は指針、30は使
用領域、31は要注意領域、32は使用不可領域、33
は横スライド形電極寿命表示器、34はランプ点灯形電
極寿命表示器、35は表示ランプ、36は記憶回路を備
えた電極寿命表示器の正面図、37は可逆カウンタメカ
表示部を示す。
【0017】(イ)図は、角形直流電流計の指示値を電
極の寿命に置き換えて、指針29が指示する領域を、使
用領域30、要注意領域31、使用不可領域32に区分
して表示し、(ロ)図は、横スライド形直流電流計の指
示値を電極の寿命に置き換えて、指針29が指示する領
域を、使用領域30、要注意領域31、使用不可領域3
2に区分して表示し、(ハ)図は、直流電流計の指示値
を順次表示ランプ35の点灯に置き換えて、電極の寿命
を同上区域に区分表示し、(ニ)図は、直流電流値によ
り可逆カウンタの表示がメカ機構による記憶回路を備え
経時的に常時同上区分表示するものである。なお、上記
区分領域を色分け表示、例えば使用領域30を白、要注
意領域31を黄色、使用不可領域32を赤等に区分する
と見やすい。
【0018】図9は記憶回路を備えた電極寿命表示器の
構成を示すブロック図である。図において、38は電流
ライン、39は電流検知器、40a〜40cは可逆カウ
ンタ、41a〜41cは検知回路、42a〜42cは信
号ライン切り替え器を示す。電流検知器39からの信号
は、信号ライン切り替え器42aを経由して可逆カウン
タ40aを駆動し、表示部37aで使用領域30を表示
する。前記電流検知器39からの信号が経時的に減少し
てゆき、使用領域30の下限に至ると、その値を検知回
路41aが検知し、該信号により前記信号ライン切り替
え器42aをOFFとし、前記表示部37aをリセット
して0とすると共に、信号ライン切り替え器42bをO
Nとし、次段の可逆カウンタ40bを駆動し、表示部3
7bで要注意領域31を表示する。
【0019】前記電流検知器39からの信号がさらに経
時的に減少してゆき、要注意領域31の下限に至ると、
その値を電流検知器41bが検知し、該信号により前記
信号ライン切り替え器42bをOFFとし、前記表示部
37bをリセットして0とすると共に、信号ライン切り
替え器42cをONとし、次段の可逆カウンタ40cを
駆動し、表示部37cで使用不可領域32を表示する。
そして、電極交換のため電源をOFFにすると検知器4
1cが検知し、前記信号ライン切り替え器42cをOF
Fにし、寿命表示器は再起動準備状態となる。上記、表
示部37a〜37cを例えば、メカの表示保持型を採用
すれば、主電源のOFF時でも、領域表示を行うことが
できる。
【0020】次に自動残留塩素濃度の切り替えについて
記述する。実験機における有効濃度の設定は、一定濃度
の電解水14に希釈する原水(水道水)の混合量を調整
することにより行っている。例えば、標準モード時 約
30ppm(給水量3.2L/min)、高濃度モード
時 約50ppm(給水量2.3L/min)としてお
り、塩素濃度設定器5(図1、図2)により、流量調節
用電磁弁20の調節を制御部12を介して手動で行って
いる。従って、常時は標準モードで使用し、前記電極1
5、15’の寿命が要注意領域31(図8)になった時
点で、その信号を検出し制御部12を介して自動的に高
濃度モードに流量調節用電磁弁20を切り替えると、残
留塩素濃度Pは一旦上昇するので、その分洗浄水を長期
間使用することができる。ただし、電極の摩耗は切り替
えた時点でもすでに発生しており残存メッキ厚tの数値
は変わらず、例えば限界値を、残留塩素濃度Pを20p
pmとすれば、その時の残存メッキ厚tは0.25μm
まで減少している(図4)。このため以降は塩素濃度を
上げても、残存メッキ厚tの厚さが寿命の限界値とな
る。図4のグラフからその点の残存メッキ厚tは0.0
8μm程度と推察される。なお、前述したように、メッ
キの損傷は、メッキ面光沢の喪失、摩耗・剥落によるメ
ッキの不均一(地金が露出しあばた状)等によるため、
特に極薄まで均一的に厚さが減少してゆくことはない。
【0021】さらに、前記電極寿命表示器6の表示が使
用不可領域32に至ると表示部による報知と連動して、
制御器12を介して警報ランプの点灯、音声による告知
等、警報器8(図2)により警報を発し、交換時期を明
確に使用者に伝達することができる。
【0022】
【発明の効果】本願発明によれば次のような優れた効果
を発揮することができる。 1.本発明の請求項1の発明によれば、食塩水、希塩酸
あるいは、食塩水と希塩酸の混合液を電解液として、弱
酸性電解水を製造するための連続式無隔膜電解装置にお
いて、電解槽の電極へ供給される電力中の電流値の減衰
率を電極の寿命に換算して表示する電極の寿命表示器を
備えてなるため、従来行われている洗浄水のサンプルを
抽出し試験紙、試薬によるテストは面倒であり、また適
時に行われず、さらに残留塩素濃度計や、電気伝導度計
は高価であり、そしてON、OFFサイクルの回数によ
る推定は電極の寿命との相関性にばらつきがあったが、
簡明な手段により使用電極の寿命を測定表示することが
できる。 2.請求項2の発明によれば、電極の寿命表示器が、電
流の減衰率を相関性を有する電極の寿命に置き換えて、
使用領域、要注意領域、使用不可領域に区分して表示す
るため、一見して現在どの領域にあるか知ることができ
る。
【0023】3.請求項3の発明によれば、電極の寿命
表示器が記憶回路を備え、経時的に使用領域、要注意領
域、使用不可領域のいずれかにあることを表示するた
め、主電源がOFFになっても現在の領域を知ることが
できる。 4.請求項4の発明によれば、電極の寿命表示が要注意
領域に至ると、電解装置の電解水の生成が高濃度モード
に切り替わるため、洗浄水の使用期間を延長することが
できる。 5、電極の寿命表示が使用不可領域に至ると、表示と連
動してランプ点灯、音声告知等の警報を発するため、交
換時期を明確に使用者に伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実験に使用した電解装置の外観斜視図、
【図2】電解装置の基本構成と使用測定器のブロック
図、
【図3】ON、OFFサイクルをON7秒、OFF5秒
とし、サイクル回数を0〜125,000回とした電
圧、電流、残存メッキ厚及び残留塩素濃度の相関を示す
グラフ図、
【図4】ON、OFFサイクルをON7秒、OFF20
秒とし、サイクル回数を0〜20,000回とした電
圧、電流、残存メッキ厚及び残留塩素濃度の相関を示す
グラフ図、
【図5】電解停止後の電圧の推移を示すグラフ図、
【図6】ON、OFFのサイクルを、7秒ON、5秒O
FFとした時の電圧観測波形図、
【図7】ON、OFFのサイクルを、7秒ON、20秒
OFFとした時の電圧観測波形図、
【図8】各種表示器の表示部分の正面図、
【図9】記憶回路を備えた電極寿命表示器の構成を示す
ブロック図、
【符号の説明】
1:電解装置 2:操作スイッ
チ類 3:給水管 4:吐出管 5:塩素濃度設定器 6:電流計(表
示器) 7:電源コード 8:警報器 9:定電圧電源 10:電源ライ
ン 11:直流電源切り替え器 12:制御部 13:電圧計 14:電解水 14’:電解槽 15、15’:
電極 16:原水混合注入口 17:添加液注
入口 18:添加液 18’:添加液
槽 19:注入ポンプ 20:流量調整
用電磁弁 21:添加液用電磁弁 22:吐水用電
磁弁 23:電解液送出口 24:希釈混合
液 24’:希釈混合液槽 26:メッキ厚
計測器 27:残留塩素濃度計測器 28:洗浄水 29:指針 30:使用領域 31:要注意領域 32:使用不可
領域 33:横スライド形電極寿命表示器 34:ランプ点
灯形電極寿命表示器 35:表示ランプ 36:記憶回路を備えた電極寿命表示器の正面図 37:可逆カウンタメカ表示部 38:電流ライン 39:電流検知器 40a〜40
c:可逆カウンタ 41a〜41c:検知回路 42a〜42
c:信号ライン切り替え器 43:原水混合口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C25B 9/04 C25B 11/00 11/00 9/00 D Fターム(参考) 4C058 AA01 BB02 BB07 CC06 DD01 DD13 DD16 JJ06 4D061 DA03 DB07 EA02 EB01 EB14 EB17 EB19 EB30 EB37 EB38 ED13 GA12 GA14 GB30 4K011 AA06 AA21 AA31 BA07 CA04 DA01 4K021 AA03 BA03 BA04 BB03 BC03 CA13 DA15 EA05

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】食塩水、希塩酸あるいは、食塩水と希塩酸
    の混合液を電解液として、弱酸性電解水を製造するため
    の連続式無隔膜電解装置において、電解槽の電極へ供給
    される電力中の電流値の減衰率を電極の寿命に換算して
    表示する電極の寿命表示器を備えてなることを特徴とす
    る電極の寿命表示器を備えた連続式無隔膜電解装置。
  2. 【請求項2】電極の寿命表示器が、電流値の減衰率に相
    関性を有する電極の寿命を、(a)使用領域、(b)要
    注意領域、(c)使用不可領域に区分して表示されるも
    のであることを特徴とする請求項1に記載の電極の寿命
    表示器を備えた連続式無隔膜電解装置。
  3. 【請求項3】電極の寿命表示器が記憶回路を備え、経時
    的に(a)使用領域、(b)要注意領域、(c)使用不
    可領域のいずれかにあることが表示されるものであるこ
    とを特徴とする請求項1又は2に記載の電極の寿命表示
    器を備えた連続式無隔膜電解装置。
  4. 【請求項4】電極の寿命表示が(b)要注意領域に至る
    と、電解装置の電解水の生成モードが高濃度モードに切
    り替わるものであることを特徴とする請求項1〜3のい
    ずれか1項に記載の電極の寿命表示器を備えた連続式無
    隔膜電解装置。
  5. 【請求項5】電極の寿命表示が(c)使用不可領域に至
    ると、警報を発するものであることを特徴とする請求項
    1〜4のいずれか1項に記載の電極の寿命表示器を備え
    た連続式無隔膜電解装置。
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