JP2016135459A - Functional water generator - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、機能水生成装置に関し、詳しくは、イオン吸着電極を用いた機能水生成装置に関する。 The present invention relates to a functional water generator, and more particularly to a functional water generator using an ion adsorption electrode.
従来、機能水生成装置としては、イオン透過性の隔膜を挟んで2つの電極を配置し、塩水を電気分解して酸性水とアルカリ性水とを調製するものがある(例えば、特許3291054号(特許文献1)参照)。この機能水生成装置は、電極間を流れる水を電気分解することによって、アルカリ性水の層流と酸性水の層流とを形成し、それらを別々に取り出すことによって、アルカリ性水および酸性水を得る。 Conventionally, as a functional water generating apparatus, there is an apparatus in which two electrodes are arranged with an ion-permeable diaphragm interposed therebetween, and salt water is electrolyzed to prepare acidic water and alkaline water (for example, Patent 3291504 (Patent Reference 1)). This functional water generator forms a laminar flow of alkaline water and a laminar flow of acidic water by electrolyzing the water flowing between the electrodes, and obtains alkaline water and acidic water by taking them out separately. .
ところが、上記従来の機能水生成装置は、pHメータを用いて正確な機能水の生成を行うものであって、機能水を効率よく生成するものではない。また、上記従来の機能水生成装置は、アノードにおける酸素ガスおよび水素イオン生成反応と、カソードにおける水素ガスおよび水酸イオン生成反応とが同時に行われるため、アノードおよびカソードの両方に、高価な白金等で覆われた電極が用いられていた。また、上記従来の機能水生成装置では、イオン透過性の隔膜を用いてpHが調整された水溶液の塩濃度が高くなって装置自体が腐食しやすいという問題がある。 However, the above-described conventional functional water generating apparatus generates accurate functional water using a pH meter, and does not efficiently generate functional water. In addition, since the conventional functional water generation device performs the oxygen gas and hydrogen ion generation reaction at the anode and the hydrogen gas and hydroxide ion generation reaction at the cathode at the same time, expensive platinum or the like is used for both the anode and the cathode. The electrode covered with was used. In addition, the above-described conventional functional water generating device has a problem that the salt concentration of the aqueous solution whose pH is adjusted using an ion-permeable diaphragm is high and the device itself is easily corroded.
そこで、電気二重層理論を用いたイオン吸着電極で水溶液中のイオンの吸脱着することによりpHなどの調整を行う機能水生成装置が提案されている。この機能水生成装置は、イオン吸着時に水溶液中のイオンが少なくなると、イオン吸着を効率よく処理できなくなったり、イオン脱離時にイオン吸着電極に吸着していたイオンが少なくなると、イオン脱離を効率よく処理できなくなったりするという問題がある。 In view of this, a functional water generating apparatus that adjusts pH and the like by adsorbing and desorbing ions in an aqueous solution with an ion adsorption electrode using an electric double layer theory has been proposed. This functional water generating device cannot efficiently handle ion adsorption when the number of ions in the aqueous solution decreases during ion adsorption, or ion desorption efficiency when the number of ions adsorbed on the ion adsorption electrode during ion desorption decreases. There is a problem that it cannot be processed well.
そこで、この発明の課題は、イオンの吸脱着効率の低下を検知でき、水溶液中のイオン量やイオン吸着電極の吸着イオン量に応じてイオンの吸脱着を効率よく処理することが可能な機能水生成装置を提供することにある。 Therefore, the problem of the present invention is to detect a decrease in the adsorption / desorption efficiency of ions, and functional water that can efficiently handle the adsorption / desorption of ions according to the amount of ions in the aqueous solution and the amount of ions adsorbed by the ion adsorption electrode. It is to provide a generation device.
上記課題を解決するため、この発明の機能水生成装置は、
水溶液が収容される容器と、
上記容器内に配置され、上記水溶液中のイオンの吸着および脱離が可能なイオン吸着電極と、
上記容器内に上記イオン吸着電極と間隔をあけて対向するように配置された対極と、
上記イオン吸着電極と上記対極との間に電圧を印加する電圧印加手段と、
上記電圧印加手段により上記イオン吸着電極と上記対極との間に電圧を印加することにより上記イオン吸着電極に上記水溶液中のイオンを吸着させる吸着工程または上記イオン吸着電極から上記水溶液中にイオンを脱離させる脱離工程において、上記水溶液の導電率の変化率が変わる変化点を判定する変化点判定部と
を備えたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the functional water generator of the present invention is
A container for containing an aqueous solution;
An ion adsorption electrode disposed in the container and capable of adsorbing and desorbing ions in the aqueous solution;
A counter electrode disposed in the container so as to face the ion-adsorbing electrode with a space therebetween;
Voltage application means for applying a voltage between the ion adsorption electrode and the counter electrode;
The voltage application means applies a voltage between the ion adsorption electrode and the counter electrode to adsorb ions in the aqueous solution to the ion adsorption electrode, or removes ions from the ion adsorption electrode into the aqueous solution. In the desorption step of separating, a change point determination unit for determining a change point at which the change rate of the conductivity of the aqueous solution changes is provided.
また、一実施形態の機能水生成装置では、
上記変化点は、上記水溶液の導電率が線形変化する線形変化期間の後に上記水溶液の導電率が非線形変化する変化点である。
Moreover, in the functional water generator of one embodiment,
The change point is a change point at which the conductivity of the aqueous solution changes nonlinearly after a linear change period in which the conductivity of the aqueous solution changes linearly.
また、一実施形態の機能水生成装置では、
上記イオン吸着電極と上記対極との間に印加された電圧および上記イオン吸着電極と上記対極との間に流れる電流に基づいて、上記水溶液の導電率を算出する導電率算出部を備え、
上記変化点判定部は、上記導電率算出部により算出された上記水溶液の導電率に基づいて、上記導電率が非線形変化する変化点を判定する。
Moreover, in the functional water generator of one embodiment,
A conductivity calculator that calculates the conductivity of the aqueous solution based on the voltage applied between the ion adsorption electrode and the counter electrode and the current flowing between the ion adsorption electrode and the counter electrode;
The change point determination unit determines a change point at which the conductivity changes nonlinearly based on the conductivity of the aqueous solution calculated by the conductivity calculation unit.
また、一実施形態の機能水生成装置では、
上記イオン吸着電極と上記対極との間に電圧が印加されてから上記水溶液の導電率が線形変化する線形変化期間が始まる開始点を判定する開始点判定部を備えた。
Moreover, in the functional water generator of one embodiment,
A starting point determination unit that determines a starting point at which a linear change period in which the conductivity of the aqueous solution linearly changes after a voltage is applied between the ion adsorption electrode and the counter electrode is provided.
また、一実施形態の機能水生成装置では、
上記電圧印加手段が定電流源であって、
上記変化点判定部は、上記イオン吸着電極と上記対極との間に印加された電圧が線形変化する線形変化期間の後に上記電圧が非線形変化する変化点を上記水溶液の導電率が非線形変化する変化点とする。
Moreover, in the functional water generator of one embodiment,
The voltage applying means is a constant current source,
The change point determination unit is a change point in which the conductivity of the aqueous solution changes in a nonlinear manner at a change point in which the voltage changes in a nonlinear manner after a linear change period in which the voltage applied between the ion adsorption electrode and the counter electrode changes in a linear manner. Let it be a point.
また、一実施形態の機能水生成装置では、
上記電圧印加手段により上記イオン吸着電極と上記対極との間に電圧を印加することにより上記イオン吸着電極に上記水溶液中のイオンを吸着させる吸着工程において、上記イオン吸着電極と上記対極との間に流れた電流量に基づいて、上記水溶液から上記イオン吸着電極に吸着したイオン量を算出するイオン量算出部を備えた。
Moreover, in the functional water generator of one embodiment,
In an adsorption step of adsorbing ions in the aqueous solution to the ion adsorption electrode by applying a voltage between the ion adsorption electrode and the counter electrode by the voltage application means, between the ion adsorption electrode and the counter electrode. An ion amount calculation unit is provided that calculates the amount of ions adsorbed from the aqueous solution to the ion adsorption electrode based on the amount of current flowing.
以上より明らかなように、この発明によれば、電圧印加手段によりイオン吸着電極と対極との間に電圧を印加してイオン吸着電極に水溶液中のイオンを吸着させる吸着工程(またはイオン吸着電極から水溶液中にイオンを脱離させる脱離工程)において、変化点判定部により、水溶液の導電率が線形変化する線形変化期間の後に導電率が非線形変化する変化点を判定することによって、イオンの吸脱着効率の低下を検知でき、水溶液中のイオン量やイオン吸着電極の吸着イオン量に応じてイオンの吸脱着を効率よく処理することができる機能水生成装置を実現することができる。 As is clear from the above, according to the present invention, an adsorption step (or from an ion adsorption electrode) in which a voltage is applied between the ion adsorption electrode and the counter electrode by voltage application means to adsorb ions in an aqueous solution to the ion adsorption electrode. In the desorption step in which ions are desorbed from the aqueous solution), the change point determination unit determines the change point at which the conductivity changes nonlinearly after the linear change period during which the conductivity of the aqueous solution changes linearly. It is possible to realize a functional water generating apparatus that can detect a decrease in desorption efficiency and can efficiently handle the adsorption and desorption of ions according to the amount of ions in the aqueous solution and the amount of ions adsorbed by the ion adsorption electrode.
以下、この発明の機能水生成装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。 Hereinafter, the functional water generating apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
〔第1実施形態〕
図1はこの発明の第1実施形態の機能水生成装置の基本構成を示している。
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a basic configuration of a functional water generator according to a first embodiment of the present invention.
この第1実施形態の機能水生成装置は、図1に示すように、水溶液が収容される容器の一例としての処理槽10と、処理槽10内に配置されたイオン吸着電極1と、処理槽10内にイオン吸着電極1と間隔をあけて対向するように配置された対極2と、イオン吸着電極1と対極2との間に直流電圧を印加する直流電源Eと、処理槽10内の水溶液の導電率を検出する導電率計11とを備えている。ここで、直流電源Eは、定電流源または定電圧源とする。
As shown in FIG. 1, the functional water generating apparatus according to the first embodiment includes a
上記イオン吸着電極1は、多孔質の炭素材料(例えば活性炭)からなり、対極2は、溶解しない電極部材であればよく、カーボンなどでもよいが、水の電気分解が生じやすい金属(例えばPt,Au,Pd,Rh,Irの少なくとも1つの金属(または合金))が好適であり、例えばTiからなる電極の表面をPtで被覆したものでもよい。また、この実施の形態では、イオン吸着電極1および対極2は平板状としているが、電極材料や容器の形状に応じて適宜設定すればよい。
The ion-adsorbing
また、上記機能水生成装置は、直流電源Eの正極側が切替スイッチSW1を介してイオン吸着電極1と対極2に接続され、直流電源Eの負極側が切替スイッチSW2を介してイオン吸着電極1と対極2に接続されている。上記切替スイッチSW1,SW2を切り替えることにより、イオン吸着電極1が陽極(または陰極)になるように、かつ、対極2が陰極(または陽極)になるように、イオン吸着電極1と対極2との間に電圧を印加する。上記直流電源Eと切替スイッチSW1,SW2で電圧印加手段を構成している。
In the functional water generator, the positive electrode side of the DC power supply E is connected to the
また、上記機能水生成装置は、マイクロコンピュータと入出力回路などからなる制御装置20を備えている。この制御装置20は、導電率計11により検出された水溶液の導電率に基づいて、切替スイッチSW1,SW2を制御することにより機能水生成処理を行う。
The functional water generating apparatus includes a
また、制御装置20は、処理槽10内の水溶液の導電率が線形変化する線形変化期間の後に水溶液の導電率が非線形変化する変化点を判定する変化点判定部20aと、イオン吸着電極1と対極2との間に電圧が印加されてから水溶液の導電率が線形変化する線形変化期間が始まる開始点を判定する開始点判定部20bを有する。ここで、導電率が線形変化する線形変化期間とは、導電率の変化率(単位時間あたりの変化)がほぼ一定である期間のことである。
In addition, the
この発明が適用される水溶液中のイオン濃度を制御可能な機能水生成装置は、水溶液中のイオンをイオン吸着電極1の表面とイオンとの間で電気二重層キャパシタを形成することにより、イオンをイオン吸着電極1の表面に吸着させることで、吸着させたイオン量に相当するイオンを水溶液中から減少させる。また、この機能水生成装置は、イオン吸着電極1の表面とイオンとの電気二重層キャパシタの形成を解消させることにより、イオン吸着電極1に吸着したイオンを水溶液中に放出して、水溶液中のイオン量を増加させることが可能である。
The functional water generating apparatus capable of controlling the ion concentration in an aqueous solution to which the present invention is applied, forms ions in the aqueous solution by forming an electric double layer capacitor between the surface of the
この機能水生成装置では、電気二重層キャパシタの形成時にイオン吸着電極1の内部では分極により、キャパシタ形成時の電荷が作られるが、この分極では逆電荷も生成される。この逆電荷は、処理電流として電極間に流れるために、この機能水生成装置では、設置されている電極は、カソード電極やアノード電極として構成されることになる。このため、これらの電極の一方がイオンの吸脱着が可能な電極で構成されることになるが、イオンの吸脱着を行う場合には、電極の極性反転を行う必要があり、対象とするイオンによって電極間に印加する電圧の極性が変化する。イオンの極性(プラスイオン、マイナスイオン)とイオンの吸脱着によるイオン吸着電極1の状態(カソードまたはアノード)を次の表1に示す。
In this functional water generating device, when the electric double layer capacitor is formed, the charge at the time of capacitor formation is created by polarization inside the
上記表1に示すように、イオンの吸着時と脱着時においてイオン吸着電極1の極性が反転する必要がある。また、処理するイオンの電荷によって同じ吸着処理であってもイオン吸着電極1の極性は反転することになる。このため、どちらの電極をカソードにするかは、処理する内容やイオンの電荷により選択すると共に、印加する処理電圧を最適に選択する回路(SW1,SW2を含む)が必要である。
As shown in Table 1 above, it is necessary to reverse the polarity of the ion-adsorbing
イオン吸着電極1に吸着されるイオンは、電極間に印加された電圧に応じて電極間を移動し、イオン吸着電極1近傍にて電気二重層を形成する。このため、水溶液中にイオンが十分存在する場合は、イオン吸着電極1の周辺にイオンが多く存在するため、電気二重層の形成が効率よく行われる。このとき、電気二重層を形成するエネルギーが、水の電気分解エネルギーより小さいために、処理電流に対しては電気二重層の形成が優先的に行われる。
Ions adsorbed on the
イオン吸着電極1の周辺のイオン量が減少してくると、電気二重層の形成量も減少する。このため、電極間に流れる電流量に対して電気二重層の形成で消費される電流量が減少する。
As the amount of ions around the
このような電流量に対して電気二重層の形成で消費される電極間に一定の電流を流す定電流制御では、その減少分の電流量は水の電気分解で消費されるためにイオン吸着効率は低下する。また、電極間に一定の電圧を印加する定電圧制御でも、イオン吸着によるpH変化に比例して、水溶液の導電率が変化するために、水溶液全体の処理電流が増加することも相まって、イオン吸着効率が減少する。このため、電力効率のよい処理時間は、水溶液中のイオン濃度により異なることになる。 In constant current control in which a constant current is passed between the electrodes that are consumed by the formation of the electric double layer for such an amount of current, the reduced amount of current is consumed by water electrolysis, so that the ion adsorption efficiency Will decline. In addition, even in constant voltage control where a constant voltage is applied between the electrodes, the conductivity of the aqueous solution changes in proportion to the pH change due to ion adsorption. Efficiency is reduced. For this reason, the processing time with good power efficiency varies depending on the ion concentration in the aqueous solution.
従来の機能水生成装置においては、生成する機能水のpH値等の仕様を一定に合わせるために、未処理の水溶液において一定以上のイオン濃度であれば、中性からのpH等の変動量は、イオン吸着量とは相関しているために処理電圧または処理電流を一定にするように、定電圧制御または定電流制御にて処理している。 In conventional functional water generators, in order to keep the specifications such as the pH value of the functional water to be generated constant, if the ion concentration is above a certain level in the untreated aqueous solution, the amount of fluctuation such as pH from neutrality is Since it is correlated with the amount of adsorbed ions, processing is performed by constant voltage control or constant current control so that the processing voltage or processing current is constant.
このため、水溶液中のイオン濃度が高ければ、イオン吸脱着処理を終了した水溶液であっても、まだ処理効率の良い状態でイオン吸脱着処理を行うことが可能であった。また、水溶液中のイオン濃度が低ければ、処理後の水溶液は指定したイオン濃度の機能水として処理することができないため、pHメータを設置して生成した機能水が目的のイオン濃度になるように電圧または電流や流量を調整することにより、機能水生成時のイオン濃度を検出しつつ処理を行うものもあった。 For this reason, if the ion concentration in the aqueous solution is high, it is possible to perform the ion adsorption / desorption treatment in a state where the treatment efficiency is still good even if the aqueous solution has been subjected to the ion adsorption / desorption treatment. Also, if the ion concentration in the aqueous solution is low, the treated aqueous solution cannot be treated as functional water with the specified ion concentration, so that the functional water generated by installing a pH meter will have the target ion concentration. Some have performed processing while detecting the ion concentration at the time of generating functional water by adjusting the voltage, current, or flow rate.
この発明の目的は、最終的に必要な機能水のイオン濃度を測定することが目的ではなく、電力効率のよい状態でイオン吸脱着処理を行う機能水生成装置を提供することである。 The object of the present invention is not to measure the ion concentration of the functional water that is finally required, but to provide a functional water generating device that performs ion adsorption / desorption treatment in a power efficient state.
機能水の生成において、pHおよび導電率の変化は水素イオンおよび水酸化イオンのイオン濃度と相関関係があり、中性から水素イオン濃度が高くなる(水酸化イオン濃度が低くなる)とpHは減少し、導電率は増加する一方、中性から水酸化イオン濃度が高くなる(水素イオン濃度が低くなる)とpHと導電率は増加する。 In the generation of functional water, changes in pH and conductivity correlate with the ion concentrations of hydrogen ions and hydroxide ions, and the pH decreases as the hydrogen ion concentration increases from neutral (the hydroxide ion concentration decreases). However, while the conductivity increases, the pH and conductivity increase when the hydroxide ion concentration increases from neutrality (hydrogen ion concentration decreases).
ここで、導電率はイオン量に比例し(但しpH7からの何れの方向に対しても導電率は増加)、この導電率の変動はイオン移動度に依存するため、水素イオンや水酸化イオンの量が多くなるほど導電率の変動は大きくなる。 Here, the conductivity is proportional to the amount of ions (however, the conductivity increases in any direction from pH 7), and the variation in conductivity depends on the ion mobility. The greater the amount, the greater the variation in conductivity.
また、電気二重層を用いたイオン吸脱着では、吸脱着したイオンの電荷の極性および電価数に応じて、プラスイオンなら水素イオンの量が増減し、マイナスイオンなら水酸化イオンの量が増減する。 Also, in ion adsorption / desorption using an electric double layer, the amount of hydrogen ions increases / decreases for positive ions and the amount of hydroxide ions increases / decreases for negative ions according to the charge polarity and valence of the adsorbed / desorbed ions. To do.
イオン吸着電極1にて1価のイオンが吸脱着した場合には、対極2では吸着したイオンの極性による電子のやり取りが発生し、以下のいずれかの反応が起こる。
When monovalent ions are adsorbed and desorbed at the ion-adsorbing
プラスイオンがイオン吸着電極1に吸着した場合の対極2では、
OH− → 1/2 H2O + 1/4 O2 + e− …… (1)
1/2 H2O → H+ + 1/4 O2 + e− …… (1)’
となり、マイナスイオンがイオン吸着電極1に吸着した場合の対極2では、
H+ + e− → 1/2 H2 …… (2)
1/2 H2O + e− → 1/2 H2 + OH− …… (2)’
となる。
In the
OH − → 1/2 H 2 O + 1/4 O 2 + e − (1)
1/2 H 2 O → H + + 1/4 O 2 + e − (1) ′
In the
H + + e − → 1/2 H 2 (2)
1/2 H 2 O + e − → 1/2 H 2 + OH − (2) ′
It becomes.
例えば、2価のプラスイオンがイオン吸着電極1に吸着した場合には、イオン吸着電極1内部の分極によりプラスイオンの電荷量に相当する2価分の電荷によりキャパシタを形成する。このときに残った電荷は、処理電流として流れる。この処理電流は、対極2の水の電気分解にて生成される。この時には、酸素(O2)が発生するために水酸化イオン(OH−)が消費されるが、水素イオン(H+)が生成される。水酸化イオン(OH−)が1個消費する時には、電子が1個生成されるため、2価分の処理電流に対して2個の水素イオン(H+)が生成されることになる。
For example, when divalent positive ions are adsorbed on the
一方、マイナスイオンの場合は、水素イオン(H+)が消費され、水酸化イオン(OH−)が生成されることとなり、水素イオン(H+)が1個消費される時には電子が1個必要となるために、処理電流の電荷量に応じて水酸化イオン(OH−)が生成される。 On the other hand, in the case of negative ions, hydrogen ions (H + ) are consumed and hydroxide ions (OH − ) are generated. When one hydrogen ion (H + ) is consumed, one electron is required. Therefore, hydroxide ions (OH − ) are generated according to the charge amount of the processing current.
このために、吸脱着したイオンの電荷の極性および電価数に応じて、プラスイオンなら水素イオン(H+)が、マイナスイオンなら水酸化イオン(OH−)の量が増減する。イオン脱着の場合にも、対極2での水の電気分解の反応は吸着の場合と異なるが、電荷量と生成される水素イオン(H+)または水酸化イオン(OH−)の量は同電荷量となるので、同じように増減が発生することになる。このため、導電率は、プラスイオンやマイナスイオンのイオン吸着電極1への吸脱着電荷量と相関関係があることになる。
For this reason, the amount of hydrogen ions (H + ) increases or decreases in the case of positive ions, and the amount of hydroxide ions (OH − ) increases or decreases in the case of negative ions, depending on the charge polarity and valence number of adsorbed and desorbed ions. Even in the case of ion desorption, the electrolysis reaction of water at the
ここで、処理する水溶液中に十分なイオンが存在する場合は、イオン吸着電極1に吸脱着するイオンの量は、処理電流に比例する。このため、イオンの吸脱着の状況に応じて水溶液中のイオン量は一様な増減が行われることになる。ただし、水溶液中のイオン量またはイオン吸着電極1に吸着しているイオン量は有限であるために、一定量のイオン吸脱着処理を継続して行った場合には、処理に必要なイオンが不足する状況になる。このようなイオンが不足した状況では、図2に示す水道水のように、イオン吸脱着量も減少するために導電率の変化点が現れることになる。
Here, when sufficient ions are present in the aqueous solution to be treated, the amount of ions adsorbed to and desorbed from the
図2はイオン濃度が異なる水道水(黒菱形◆)と食塩水(黒四角■)によるイオン吸着量の変化を示しており、図2において、横軸は処理時間[分]、縦軸はイオン吸着量[mol]を表す。 Fig. 2 shows changes in the amount of adsorbed ions by tap water (black diamond ◆) and saline (black square ■) with different ion concentrations. In Fig. 2, the horizontal axis represents the treatment time [minutes], and the vertical axis represents the ions. The amount of adsorption [mol] is expressed.
また、図2における処理条件は次のとおりである。 The processing conditions in FIG. 2 are as follows.
水道水の容量 : 80mL(硬度50mg/L)
食塩水の容量 : 80mL(濃度0.01mol/L、上記水道水に食塩を溶かしたもの)
定電流制御 : 90mA、電極間距離18mm
活性炭電極 : 活性炭電極シート(関西熱化学製:MSP−20、重量含有率92%、50×50×0.45mm)
図2において、食塩水は、イオン量が十分にあるので、変化点は現れていないのに対して、水道水は、処理時間が1〜3分の期間でイオン吸着量が線形変化した後に非線形変化する変化点が現れている。
Capacity of tap water: 80mL (hardness 50mg / L)
Saline capacity: 80 mL (concentration 0.01 mol / L, salt dissolved in the above tap water)
Constant current control: 90 mA, 18 mm distance between electrodes
Activated carbon electrode: Activated carbon electrode sheet (manufactured by Kansai Thermochemical: MSP-20, weight content 92%, 50 × 50 × 0.45 mm)
In FIG. 2, since the salt solution has a sufficient amount of ions, the change point does not appear, whereas the tap water is nonlinear after the ion adsorption amount changes linearly in a treatment time of 1 to 3 minutes. A changing point of change appears.
このため、このイオン吸着量の変化点を検出することにより、水溶液中のイオンの吸脱着処理が効率良く行われているか否かを判別することが可能となる。 For this reason, it is possible to determine whether or not the adsorption / desorption treatment of ions in the aqueous solution is performed efficiently by detecting the change point of the ion adsorption amount.
実際のイオンの吸脱着時においては、水の特性を変化させるイオンは、水素イオン(H+)および水酸化イオン(OH−)以外となる。なぜならば、これら水素イオンと水酸化イオンの吸脱着では、対極2側で同じイオンの発生が起こるために、吸脱着による変化は、見掛け上、平衡状態になるためである。このため、ある程度イオンの吸脱着処理が進むと、吸脱着されるイオンの極性によって、水素イオンまたは水酸化イオンのその極性のイオンにおける構成比が徐々に増加するために、イオンの吸脱着効率は徐々に低下する傾向となる。水溶液中のイオン量を消費した場合の導電率の変化と比較すると、水素イオンと水酸化イオンに起因する導電率の変化率が小さいために、こちらの変化により導電率の変化点が見えなくなることはない。
During actual ion adsorption / desorption, ions that change the characteristics of water are other than hydrogen ions (H + ) and hydroxide ions (OH − ). This is because, in the adsorption / desorption of these hydrogen ions and hydroxide ions, the same ions are generated on the
また、水溶液中のイオンの吸脱着処理で、プラスイオンを吸着させる処理では、水素イオン(H+)のイオン移動度が他のイオンと比較して非常に大きいために、他のプラスイオン吸着よりも水素イオンの吸着が優先されるために、イオン吸着電極1周辺の水素イオンの吸着がある程度行われてから他のプラスイオンの吸着が行われる。このため、導電率の変動が非常に小さい期間ができるので、この導電率の平衡状態の期間を除いて導電率が非線形変化する変化点を検出することにより、イオン吸脱着が効率よく行われているかをより精度よく行うことができる。この平衡期間が存在するのは、図3に示すプラスイオンの吸着時と、図4に示すマイナスイオンの脱着時であるため、この場合には、導電率が非線形変化する変化点の判定において上記平衡期間を除く必要がある。
In addition, in the process of adsorbing and desorbing ions in an aqueous solution, the ion mobility of hydrogen ions (H + ) is much higher than that of other ions in the process of adsorbing positive ions. Since the adsorption of hydrogen ions is given priority, the adsorption of other positive ions is performed after the adsorption of hydrogen ions around the
また、上記以外に導電率が非線形変化する要因としては、溶液中に含まれる炭酸イオンによる緩衝作用および溶液中に含まれる塩化物イオンによる影響も考えられる。炭酸イオンによる緩衝作用の場合においては、水素イオンと炭酸イオンとの結合により水中のイオンが減少する方向であるため、イオンの増加による導電率の増加減少は派生しないので、導電率が非線形変化する原因となる。また、溶液中の塩化物イオンは、水酸化イオンよりイオン化傾向が小さいため、溶液の電気分解を行った場合に水酸化イオンより先に塩素ガスを発生させる。塩素ガスは、溶液に溶存するとpHにより次亜塩素酸と塩酸に分離するが、この場合も、緩衝作用により大きくpHの変化が起きないため、溶液中のイオンの増加の割合も水酸化イオンが電気分解した場合に比べて小さく、導電率の変動も小さくなるので、同様に導電率が非線形変化する原因となる。 In addition to the above, other factors that cause nonlinear changes in the conductivity may include a buffering action caused by carbonate ions contained in the solution and an influence caused by chloride ions contained in the solution. In the case of buffering action by carbonate ions, since the ions in water decrease due to the combination of hydrogen ions and carbonate ions, the increase or decrease in conductivity due to the increase in ions does not derive, so the conductivity changes nonlinearly. Cause. In addition, since chloride ions in the solution have a lower ionization tendency than hydroxide ions, chlorine gas is generated prior to the hydroxide ions when the solution is electrolyzed. When chlorine gas is dissolved in the solution, it is separated into hypochlorous acid and hydrochloric acid by pH. In this case, since the pH does not change greatly due to the buffering action, the rate of increase of ions in the solution is also increased by hydroxide ions. Since it is smaller than that in the case of electrolysis and the variation in conductivity is also small, the conductivity similarly causes a nonlinear change.
図3,図4の処理条件は次のとおりである。 The processing conditions of FIGS. 3 and 4 are as follows.
水道水の容量 : 80mL(硬度50mg/L)
定電流制御 : 90mA、電極間距離18mm
活性炭電極 : 活性炭電極シート(関西熱化学製:MSP−20、重量含有率92%、50×50×0.45mm)
図3において、点線で示すプラスイオンの吸着時の導電率の線形変化期間T1は、処理時間2分〜4分の間である。また、図4において、実線で示すマイナスイオンの吸着時の導電率の線形変化期間T2は、処理時間2分〜5分の間である。
Capacity of tap water: 80mL (hardness 50mg / L)
Constant current control: 90 mA, 18 mm distance between electrodes
Activated carbon electrode: Activated carbon electrode sheet (manufactured by Kansai Thermochemical: MSP-20, weight content 92%, 50 × 50 × 0.45 mm)
In FIG. 3, the linear change period T1 of conductivity at the time of adsorption of positive ions indicated by a dotted line is between the processing time of 2 minutes and 4 minutes. Moreover, in FIG. 4, the linear change period T2 of the electric conductivity at the time of adsorption | suction of the negative ion shown as a continuous line is between
上記構成の機能水生成装置によれば、直流電源Eによりイオン吸着電極1と対極2との間に電圧を印加することによりイオン吸着電極1に水溶液中のイオンを吸着させる吸着工程(またはイオン吸着電極1から水溶液中にイオンを脱離させる脱離工程)において、水溶液の導電率の変化率が変わる変化点を変化点判定部20aにより判定することによって、イオンの吸脱着効率の低下を検知できる。したがって、イオンの吸脱着効率が低下し始めたらイオンの吸脱着を終了することで、イオンの吸脱着効率が悪くなった状態で電極間に電流を流し続けることがなくなり、水溶液中のイオン量やイオン吸着電極の吸着イオン量に応じてイオンの吸脱着を効率よく処理することができる。
According to the functional water generating apparatus having the above configuration, an adsorption step (or ion adsorption) in which ions in an aqueous solution are adsorbed to the
また、上記吸着工程(または脱離工程)において、水溶液の導電率が線形変化する線形変化期間の後に上記水溶液の導電率が非線形変化する変化点を変化点判定部20aにより判定することによって、イオンの吸脱着効率の低下を確実に検知できる。
In the adsorption step (or desorption step), the change
また、直流電源Eが定電流源であるときにイオン吸着電極1と対極2との間に電圧が印加されてから水溶液の導電率が線形変化するまでの間、イオン吸着電極1へのプラスイオンの吸着時とイオン吸着電極1からのマイナスイオンの脱着時に導電率の変動が非常に小さい期間ができ、開始点判定部30cによりこの水溶液の導電率が線形変化する線形変化期間の開始点を判定する。この期間は、変化点判定部20aが水溶液の導電率の変化点の判定を行わないことによって、水溶液の導電率が線形から非線形に変化する点を正確に判定することできる。
In addition, when the DC power source E is a constant current source, positive ions are applied to the
上記第1実施形態では、導電率を検出する導電率計11を用いたが、導電率と相関を有するpHを検出するpHメータを用いてもよい。この場合、pHメータにより検出された水溶液のpHに基づいて導電率の変化を求めて、変化点判定部により導電率が非線形変化する変化点を判定してもよい。 In the first embodiment, the conductivity meter 11 that detects conductivity is used. However, a pH meter that detects pH having a correlation with the conductivity may be used. In this case, the change in conductivity may be obtained based on the pH of the aqueous solution detected by the pH meter, and the change point at which the conductivity changes nonlinearly may be determined by the change point determination unit.
また、イオンの吸脱着を行うイオン極性の違いにより、時系列での導電率の変化の推移が異なるため、処理するイオンにより判定方法を最適化して精度の良いイオンの吸脱着処理を行うことができる。 In addition, since the transition of the change in conductivity in time series varies depending on the ion polarity for ion adsorption / desorption, it is possible to optimize the determination method according to the ion to be processed and perform accurate ion adsorption / desorption treatment it can.
特に、電圧印加手段で定電流制御を行った場合には、導電率計を設けることなく、印加電圧により導電率を同定することが可能となるため、定電圧制御の場合に必要な演算処理を行う必要が無くなる。 In particular, when the constant current control is performed by the voltage application means, it is possible to identify the conductivity by the applied voltage without providing a conductivity meter. There is no need to do it.
さらに、通常では水溶液中のイオン量以上を吸着できないが、イオン吸着電極に複数回連続して吸着させれば、水溶液中にあるイオン量以上のイオンを吸着させることができる。ただし、水溶液中のイオン量は場所によって一定ではないので、最適な印加電圧の制御は決めることができないため、最適な吸着条件で複数回の吸着を行うことが可能となる。また、イオン吸着電極へのイオン吸着処理が単独でも処理条件の最適化や、水溶液中から効率よくイオンを除去するという処理が容易に実現可能になる。 Furthermore, normally, it is not possible to adsorb more than the amount of ions in the aqueous solution, but if the ions are adsorbed to the ion adsorption electrode a plurality of times, ions larger than the amount of ions in the aqueous solution can be adsorbed. However, since the amount of ions in the aqueous solution is not constant depending on the location, it is not possible to determine the optimum control of the applied voltage, and it is possible to perform adsorption multiple times under optimum adsorption conditions. Further, even if the ion adsorption treatment to the ion adsorption electrode is performed alone, the treatment conditions can be optimized and the treatment for efficiently removing ions from the aqueous solution can be easily realized.
〔第2実施形態〕
次に、この発明の第2実施形態の機能水生成装置について説明する。上記第1実施形態の機能水生成装置では、導電率計を用いて導電率が非線形変化する変化点を判断したが、この第2実施形態の機能水生成装置では、導電率計を用いずに導電率が非線形変化する変化点を検出する。
[Second Embodiment]
Next, a functional water generating apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described. In the functional water generator of the first embodiment, the change point at which the conductivity changes nonlinearly using the conductivity meter is determined. However, in the functional water generator of the second embodiment, the conductivity meter is not used. A change point where the conductivity changes nonlinearly is detected.
処理する水溶液中に十分イオンが存在する場合は、イオン吸着電極1に吸着するイオン吸着量は処理電流量に比例する。ただし、処理電流量がイオン吸着量を超えた値に設定された場合には、イオン吸着のみでは処理電流量を確保することができないために、イオン吸着電極1の表面で水の電気分解反応が起こることにより、不足分の電子の生成や電子の消費が行われ、処理電流の不足分が生成されることになる。このため、処理電流とイオン吸着量は以下の関係となる。
When sufficient ions are present in the aqueous solution to be treated, the amount of ion adsorption adsorbed on the
(イオン吸着処理電流)+(水の電気分解電流) = 処理電流 …… (3)
上記式(3)の関係において、水溶液中のイオン濃度が十分高い場合は、水の電気分解電流の項は、両電極にて酸素(O2)および水素(H2)が水の構成比に比例して生成されるために、イオン濃度の増減は発生しない定数項となる。イオン吸着処理電流の項は、イオン吸着によりイオン濃度が変動する水素イオン(H+)もしくは水酸化イオン(OH−)以外のイオン吸着処理電流と、イオン濃度が変動しない水素イオン(H+)もしくは水酸化イオン(OH−)によるイオン吸着処理電流から構成されるため、上記式(3)は次の式(4)となる。
(Ion adsorption treatment current) + (Water electrolysis current) = Treatment current (3)
In the relationship of the above formula (3), when the ion concentration in the aqueous solution is sufficiently high, the term of water electrolysis current is such that oxygen (O 2 ) and hydrogen (H 2 ) are in the composition ratio of water at both electrodes. Since it is generated in proportion, it becomes a constant term that does not increase or decrease the ion concentration. The term of the ion adsorption treatment current includes an ion adsorption treatment current other than hydrogen ions (H + ) or hydroxide ions (OH − ) whose ion concentration varies due to ion adsorption, and hydrogen ions (H + ) or ion ions whose concentration does not vary. Since it is composed of an ion adsorption treatment current with hydroxide ions (OH − ), the above equation (3) becomes the following equation (4).
(イオン濃度変動に関与するイオン吸着処理電流)
+(イオン濃度変動に関与しないイオン吸着処理電流)
+(水の電気分解電流) = 処理電流 …… (4)
上記式(4)のうちイオン濃度の変動に関与しない項は、定数項と仮定できるため、この式(4)は次の式(5)に同定できる。
(Ion adsorption treatment current related to ion concentration fluctuation)
+ (Ion adsorption treatment current not related to ion concentration fluctuation)
+ (Water electrolysis current) = Treatment current …… (4)
Since the term which does not participate in the fluctuation | variation of ion concentration among said Formula (4) can be assumed to be a constant term, this Formula (4) can be identified to following Formula (5).
イオン濃度変動に関与するイオン吸着処理電流 = 処理電流の変動 …… (5)
このため、イオン濃度変動は、処理電流量の変動として検出可能となる。また、イオン濃度が変動することにより、水溶液の導電率も変動することとなる。この変化の割合は一定であるために、水溶液の導電率と処理電流から求まる処理電圧の変動でもイオン濃度の変動を検出することが可能となる。
Ion adsorption treatment current related to ion concentration fluctuation = fluctuation of treatment current ...... (5)
For this reason, the ion concentration variation can be detected as a variation in the processing current amount. Moreover, when the ion concentration varies, the conductivity of the aqueous solution also varies. Since the rate of this change is constant, it is possible to detect variations in ion concentration even with variations in the processing voltage obtained from the conductivity of the aqueous solution and the processing current.
次に、直流電源Eを定電流源とした場合について説明する。 Next, a case where the DC power source E is a constant current source will be described.
図5はこの発明の第2実施形態の機能水生成装置の基本構成を示しており、この第2実施形態の機能水生成装置は、導電率計の代わりに電圧計,電流計を備えた点と制御装置の動作を除いて第1実施形態の機能水生成装置と同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付している。 FIG. 5 shows a basic configuration of a functional water generator of the second embodiment of the present invention. The functional water generator of the second embodiment includes a voltmeter and an ammeter instead of the conductivity meter. Except for the operation of the control device, the functional water generating device of the first embodiment has the same configuration, and the same components are denoted by the same reference numerals.
この第1実施形態の機能水生成装置は、図5に示すように、水溶液が収容される容器の一例としての処理槽10と、処理槽10内に配置されたイオン吸着電極1と、処理槽10内にイオン吸着電極1と間隔をあけて対向するように配置された対極2と、イオン吸着電極1と対極2との間に直流電圧を印加する直流電源Eと、直流電源Eからイオン吸着電極1と対極2との間に印加される電圧を検出する電圧計21と、イオン吸着電極1と対極2との間に流れる処理電流を検出する電流計22とを備えている。ここで、直流電源Eが定電流源である場合は、電流計22は無くてもよく、また、直流電源Eが定電圧源である場合は、電圧計21は無くてもよい。
As shown in FIG. 5, the functional water generating apparatus according to the first embodiment includes a
また、上記機能水生成装置は、直流電源Eの正極側が切替スイッチSW1を介してイオン吸着電極1と対極2に接続され、直流電源Eの負極側が切替スイッチSW2を介してイオン吸着電極1と対極2に接続されている。上記切替スイッチSW1,SW2を切り替えることにより、イオン吸着電極1が陽極(または陰極)になるように、かつ、対極2が陰極(または陽極)になるように、イオン吸着電極1と対極2との間に電圧を印加する。上記直流電源Eと切替スイッチSW1,SW2で電圧印加手段を構成している。
In the functional water generator, the positive electrode side of the DC power supply E is connected to the
また、上記機能水生成装置は、マイクロコンピュータと入出力回路などからなる制御装置30を備えている。この制御装置30は、電圧計21により検出された直流電源Eの出力電圧および電流計22により検出された処理電流に基づいて、切替スイッチSW1,SW2を制御することにより機能水生成処理を行う。
In addition, the functional water generator includes a control device 30 including a microcomputer and an input / output circuit. The control device 30 performs functional water generation processing by controlling the changeover switches SW1 and SW2 based on the output voltage of the DC power source E detected by the
また、制御装置30は、イオン吸着電極1と対極2との間に流れた電流量に基づいて水溶液の導電率を算出する導電率算出部30aと、処理槽10内の水溶液の導電率が線形変化する線形変化期間の後に導電率が非線形変化する変化点を判定する変化点判定部30bと、イオン吸着電極1と対極2との間に電圧が印加されてから水溶液の導電率が線形変化する線形変化期間が始まる開始点を判定する開始点判定部30cと、イオン吸着電極1に吸着したイオン量を算出するイオン量算出部30dとを有する。
In addition, the control device 30 includes a conductivity calculating unit 30a that calculates the conductivity of the aqueous solution based on the amount of current flowing between the
直流電源Eを定電流源とすることにより、水溶液中にイオンが十分存在すれば、一定の処理電流に対して一定のイオン吸脱着が行われる。このとき、イオン吸脱着により水溶液中のイオン濃度は変動することにより、水溶液の導電率が変動するので、定電流源の直流電源Eからの印加電圧が水溶液の導電率の変動と同じ挙動を示すことになる。このため、定電流制御では、印加電圧の変動に基づいて導電率の変動を検出することが可能となる。 By using the DC power source E as a constant current source, if sufficient ions are present in the aqueous solution, constant ion adsorption / desorption is performed for a constant processing current. At this time, the ion concentration in the aqueous solution fluctuates due to ion adsorption / desorption, so that the electric conductivity of the aqueous solution fluctuates. Therefore, the applied voltage from the DC power source E of the constant current source shows the same behavior as the fluctuation of the electric conductivity of the aqueous solution. It will be. For this reason, in the constant current control, it is possible to detect a change in conductivity based on a change in applied voltage.
上記構成の機能水生成装置によれば、イオン吸着電極1に水溶液中のイオンを吸着させる吸着工程(またはイオン吸着電極1から水溶液中にイオンを脱離させる脱離工程)において、水溶液の導電率が線形変化する線形変化期間の後に導電率が非線形変化する変化点を変化点判定部30bにより判定することによって、イオンの吸脱着効率が低下し始めたらイオンの吸脱着を終了することで、イオンの吸脱着効率が悪くなった状態で電極間に電流を流し続けることがなくなり、イオンの吸脱着を効率よく処理することができる。
According to the functional water generating apparatus having the above-described configuration, in the adsorption process for adsorbing ions in the aqueous solution to the ion adsorption electrode 1 (or the desorption process for desorbing ions from the
また、水溶液の導電率は、プラスイオンまたはマイナスイオンのイオン吸着電極1への吸脱着電荷量と相関関係を有するので、直流電源Eによりイオン吸着電極1と対極2との間に印加された電圧およびイオン吸着電極1と対極2との間に流れる電流に基づいて、導電率算出部30aにより水溶液の導電率を容易に算出することができる。
In addition, since the conductivity of the aqueous solution has a correlation with the amount of charge / desorption to the
また、開始点判定部30cによりこの水溶液の導電率が線形変化する線形変化期間の開始点を判定して、電圧印加から開始点までの間は、水溶液の導電率が非線形変化する変化点の判定を変化点判定部30bが行わないことによって、水溶液の導電率の変化点を正確に判定することできる。 Further, the start point determination unit 30c determines the start point of the linear change period in which the conductivity of the aqueous solution changes linearly, and determines the change point at which the conductivity of the aqueous solution changes nonlinearly between the voltage application and the start point. Is not performed by the change point determination unit 30b, the change point of the conductivity of the aqueous solution can be accurately determined.
また、上記イオン吸着電極1と対極2との間に一定の処理電流を流す定電流制御とすることにより、水溶液中にイオンが十分存在すれば処理電流に対して一定のイオン吸脱着が行われ、処理電流が変動することなく、イオン吸脱着により水溶液中のイオン濃度は変動して水溶液の導電率が変動するので、イオン吸着電極1と対極2との間に印加された電圧が導電率の変動と同じ挙動を示す。これにより、定電流制御では、印加電圧の変動に基づいて導電率の変動を検出することが可能となり、変化点判定部30bは、イオン吸着電極1と対極2との間に印加された電圧が線形変化する線形変化期間の後に電圧が非線形変化する変化点を導電率の変化点とする。したがって、イオン吸着電極1と対極2との間に印加された電圧に基づいて、水溶液の導電率が線形変化期間から非線形変化するときの変化点を容易に判定することができる。
In addition, by performing constant current control in which a constant processing current is passed between the
また、直流電源Eによりイオン吸着電極1と対極2との間に電圧を印加することによりイオン吸着電極1に水溶液中のイオンを吸着させる吸着工程において、直流電源からイオン吸着電極1と対極2との間に流れた電流量に基づいて、イオン吸着電極1に吸着したイオン量をイオン量算出部30dで正確に算出することができる。
Further, in the adsorption process in which ions in the aqueous solution are adsorbed to the
ここで、直流電源Eが一定電流を出力する定電流源であるので、イオン量算出部30dによって、イオン吸着電極1と対極2との間に流す一定電流と通電時間(水溶液の導電率の線形変化期間)との積である処理電流量を求めることにより、イオン吸着電極1に吸着したイオン量をより正確に算出することができる。
Here, since the DC power source E is a constant current source that outputs a constant current, the ion amount calculation unit 30d causes the constant current to flow between the
同様に、直流電源Eによりイオン吸着電極1と対極2との間に電圧を印加することによりイオン吸着電極1から水溶液中にイオンを脱離させる脱離工程において、直流電源Eによりイオン吸着電極1と対極2との間に印加された電圧およびイオン吸着電極1と対極2との間に流れる電流に基づいて、イオン吸着電極1から脱離したイオン量をイオン量算出部30dで正確に算出することができる。
Similarly, in the desorption process in which ions are desorbed from the
上記直流電源Eが一定電圧を出力する定電圧源であるので、イオン量算出部30dによって、イオン吸着電極1と対極2との間に流す平均電流量と通電時間(水溶液の導電率の線形変化期間)との積である処理電流量を求めることにより、イオン吸着電極1に吸着したイオン量をより正確に算出することができる。
Since the DC power source E is a constant voltage source that outputs a constant voltage, the ion amount calculation unit 30d causes the average current amount to flow between the
〔第3実施形態〕
次に、この発明の第3実施形態の機能水生成装置について説明する。
[Third Embodiment]
Next, a functional water generating apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described.
従来の機能水生成装置は、イオン濃度が高い水溶液中において使用目的のpH等の仕様になった時点で一意に吸脱着処理を終了していた。これに対して、この発明の第3実施形態の機能水生成装置では、処理効率が高い状態で継続可能ならば、高効率を維持できる範囲で吸脱着処理を継続処理する。このようにして、吸脱着処理が継続された水溶液では、目的の機能水の仕様よりイオン量が大きく変動しているため、このままでは直接使用することはできない。 The conventional functional water generator uniquely ends the adsorption / desorption treatment at the time when the specification of the intended pH or the like is reached in an aqueous solution having a high ion concentration. On the other hand, in the functional water generating apparatus according to the third embodiment of the present invention, if the processing efficiency can be continued in a state where the processing efficiency is high, the adsorption / desorption processing is continued within a range where high efficiency can be maintained. In this way, in the aqueous solution in which the adsorption / desorption treatment is continued, the amount of ions greatly fluctuates from the specification of the target functional water, so that it cannot be used directly as it is.
しかしながら、この第3実施形態の機能水生成装置では、吸脱着処理された水溶液に未処理の水溶液を加えて希釈することにより、目的のイオン濃度に調整することが可能であるため、処理槽10から水溶液を取水する際に未処理の水溶液と混合して使用する機構を備える。 However, in the functional water generating apparatus of the third embodiment, it is possible to adjust the target ion concentration by adding and diluting the untreated aqueous solution to the absorbed and desorbed aqueous solution. When the aqueous solution is taken from, a mechanism is used that is mixed with an untreated aqueous solution.
また、この機能水生成装置は、未処理の水溶液との混合機能部分を装置内部に持たないで、装置外部にある未処理の水溶液の流路(または保持槽)に対して放出する機能のみを有するものでもよい。ただし、処理した水溶液と未処理の水溶液を混合する時の容量は、目的の水溶液の仕様により一意に決まるため、未処理の水溶液の容量を管理する装置を持つ必要がある。 In addition, this functional water generating device does not have a mixing function part with the untreated aqueous solution inside, and only has a function of discharging to the flow path (or holding tank) of the untreated aqueous solution outside the device. You may have. However, since the capacity when mixing the treated aqueous solution and the untreated aqueous solution is uniquely determined by the specifications of the target aqueous solution, it is necessary to have a device for managing the volume of the untreated aqueous solution.
以下に、pH4の機能水が必要な場合の一例を示す。
Below, an example when functional water of
pH7の1L(リットル)の水道水中には、1×10−7mol/Lの水素イオン(H+)が存在する。最終的にpH4の1Lの機能水が欲しい場合には、100mLの処理槽10にてpH3の酸性水を生成して未処理の水道水900mLと混ぜることにより、pH4の1Lの機能水が生成できる。
In 1 L (liter) of tap water at
ここで、
pH3の処理水の水素イオン濃度 : 1×10−3mol/L
pH4の機能水の水素イオン濃度 : 1×10−4mol/L
pH7の水道水の水素イオン濃度 : 1×10−7mol/L
であるから、
pH4の機能水の水素イオン濃度 =
{(1×10−3mol/L × 100mL/1L)+(1×10−7mol/L × 900mL/1L)}÷1L ≒ 1×10−4mol/L
となり、目的のイオン濃度の機能水を生成できる。これは、アルカリ水のpH調整や、硬水や軟水といった硬度調整に関しても、イオン濃度または容量当たりのイオン量が決まれば同様に生成可能である。
here,
Hydrogen ion concentration of treated water of pH 3: 1 × 10 −3 mol / L
Hydrogen ion concentration of functional water at pH 4: 1 × 10 −4 mol / L
Hydrogen ion concentration of tap water of pH 7: 1 × 10 −7 mol / L
Because
Hydrogen ion concentration of functional water at
{(1 × 10 −3 mol / L × 100 mL / 1 L) + (1 × 10 −7 mol / L × 900 mL / 1 L)} ÷ 1 L≈1 × 10 −4 mol / L
Thus, functional water having a target ion concentration can be generated. This can be similarly generated with respect to pH adjustment of alkaline water and hardness adjustment such as hard water and soft water if the ion concentration or the amount of ions per volume is determined.
上記の場合は、水素イオン(H+)に注目しているが、イオン吸脱着においては、水素イオン(H+)または水酸化イオン(OH−)以外のイオンが増減すれば、そのイオンの総電荷量に比例して、プラスイオンなら水素イオン(H+)が、マイナスイオンなら水酸化イオン(OH−)が増減するため、イオンの総電荷量つまり処理電流量で計算可能となる。 In the above case, attention is focused on hydrogen ions (H + ), but in ion adsorption / desorption, if ions other than hydrogen ions (H + ) or hydroxide ions (OH − ) increase or decrease, the total number of ions is increased. In proportion to the amount of charge, hydrogen ions (H + ) increase and decrease in the case of positive ions, and hydroxide ions (OH − ) in the case of negative ions.
図6はこの発明の第3実施形態の機能水生成装置を用いた機能水生成システムの基本構成を示すブロック図である。 FIG. 6 is a block diagram showing a basic configuration of a functional water generation system using the functional water generation apparatus according to the third embodiment of the present invention.
この発明の機能水生成システムは、図6に示すように、未処理水溶液の分岐部101と、イオン吸着電極1(図1,図5に示す)による水溶液のイオンの吸脱着を行う処理槽102と、処理槽102で処理された水溶液と分岐部101からの未処理の水溶液を混合するための混合部103を設け、処理槽102,分岐部101,処理槽102および混合部103の制御を行う処理制御部110から構成されている。上記未処理水溶液の分岐部101は、未処理の水溶液を処理槽102と混合部103に流す。
As shown in FIG. 6, the functional water generating system of the present invention is a
上記処理槽102は、第1,第2実施形態の機能水生成装置のいずれかと同様の構成をしている。
The said
また、機能水生成装置内に設置された異なった極性の電極の一方がイオン吸着電極1であり、他方が対極2であり、対極2側はPt電極で構成される。ただし、各電極は1枚構成の必要はなく、複数に分割を行う場合もある。また、各電極は、処理槽102内に入れられた水溶液(水道水や水道水に助剤を溶かしたもの、または専用液)の中に全体が沈み込むように設置する。電極全体が沈み込まなくても問題ないが、この場合はイオン吸着電極1の面積が小さくなる。
Moreover, one of the electrodes of different polarities installed in the functional water generator is the
水溶液として各地域の水道水を使用する場合など、地域の水道水ごとにイオン濃度が異なる。したがって、水溶液中に含まれるイオン量が地域ごとに異なるので、イオン量に応じて、効率よく処理できる処理時間は地域ごとに異なる。このため、地域のイオン量に応じた処理時間で、処理槽102内の水溶液を処理により機能水の生成を行う。
When using local tap water as an aqueous solution, the ion concentration differs for each local tap water. Therefore, since the amount of ions contained in the aqueous solution varies from region to region, the treatment time that can be efficiently processed varies depending on the region. For this reason, functional water is generated by treating the aqueous solution in the
処理槽102にて生成された機能水は、目標のイオン制御量より多いイオン量の変動があるため、最終的には目標イオン量となるように、未処理の水溶液を混合部103で混合して希釈し、目標仕様の機能水の生成を行う。
Since the functional water generated in the
図6に示す構成図は、取り出したときの機能水の仕様を一定に保つための構造であるが、使用時に別の槽に溜めた状態で処理を行うことが可能なシステムでは、混合部103をなくした構造や、処理槽102を通して未処理の水溶液を排出する構造にすることで、システム構成を簡略化させることができる。
The configuration diagram shown in FIG. 6 is a structure for keeping the specifications of the functional water when taken out, but in a system capable of performing processing in a state where it is stored in another tank at the time of use, the
この発明の機能水生成装置において、最終的に必要な水溶液の量が決まっている場合には、処理槽102に水溶液を必要以上に保持して処理する必要はないため、機能水生成装置にイオン濃度測定機能を設けることにより、水溶液中のイオン量を検出することが可能となる。水溶液中のイオン量が検出できれば、最小限必要な水溶液量が逆計算可能となるため、余分な量の水溶液に対してイオン吸脱着処理を行う必要がなくなる。
In the functional water generating device of the present invention, when the amount of the aqueous solution finally required is determined, it is not necessary to hold the aqueous solution in the
〔第4実施形態〕
図7はこの発明の第4実施形態の機能水生成装置を用いた機能水生成システムの基本構成を示すブロック図である。この第4実施形態の機能水生成システムは、排水部104を除いて第3実施形態の機能水生成システムと同一の構成をしている。また、処理槽102には、イオン量を算出する機能を備えた第2実施形態の機能水生成装置と同様の構成とする。
[Fourth Embodiment]
FIG. 7: is a block diagram which shows the basic composition of the functional water production | generation system using the functional water production | generation apparatus of 4th Embodiment of this invention. The functional water generation system of the fourth embodiment has the same configuration as the functional water generation system of the third embodiment except for the
水溶液のイオン濃度が低い場合には、水溶液のイオン濃度を薄くする方には有利に働くが、イオン量を増加させようとしても、水溶液中のイオン量以上のイオンを吸着することができないため、吸着したイオン以上の量を脱着してイオン制御することはできない。しかし、1回の処理で水溶液から吸着できるイオン量が少ない場合でも、吸着処理のみを水溶液を交換しながら複数回処理することにより、イオン濃度制御に必要なイオン量をイオン吸着電極1に吸着することができる。
When the ion concentration of the aqueous solution is low, it works favorably for reducing the ion concentration of the aqueous solution, but even if trying to increase the amount of ions, it is not possible to adsorb more ions than the amount of ions in the aqueous solution, It is not possible to control ions by desorbing more than the adsorbed ions. However, even when the amount of ions that can be adsorbed from the aqueous solution in a single treatment is small, the amount of ions necessary for ion concentration control is adsorbed to the
そこで、この第4実施形態の機能水生成装置では、まず未処理の水溶液を処理槽102に入れ、水溶液中のイオン吸着処理を行う。イオン濃度が高い水溶液では、1回の吸着処理で必要なイオン量以上の吸着が可能であるが、イオン濃度が低い場合はこのイオン吸着処理だけでは必要なイオン量を吸着することはできない。通常の処理では、処理した水溶液を排出後に未処理の水溶液と交換し、交換した水溶液に対してイオンの脱着を行うが、このまま処理を行うと、吸着したイオン量が少ないため、目標仕様の機能水の生成を行うことができない。
Therefore, in the functional water generating apparatus according to the fourth embodiment, an untreated aqueous solution is first placed in the
このため、上記第4実施形態の機能水生成装置では、イオン脱離処理を行なわずに、連続してイオン吸着処理を行うことで、前回のイオン吸着量に加算してイオン吸着電極1に吸着するイオン量を増やすことが可能となる。このイオン吸着処理を、必要なイオン量が吸着するまで複数回行う。必要なイオン量が吸着した時点でイオン吸着処理を終了し、処理済みの水溶液を処理槽102から排水部104を介して排出して、処理槽102に未処理の水溶液を入れて交換する。この交換した水溶液に対して、再びイオン吸着電極1に吸着したイオンを脱着させると、処理後の水溶液は目的の仕様の機能水となる。
For this reason, in the functional water generating apparatus of the fourth embodiment, the ion adsorption process is continuously performed without performing the ion desorption process, so that it is added to the previous ion adsorption amount and adsorbed on the
この機能水生成装置では、連続したイオン吸着処理の際に発生した処理済みの水溶液が必要な場合は、混合部103に対して流路を開き、不必要な場合は排水部104に流路を開いて排出する構成としている。
In this functional water generating device, when the treated aqueous solution generated during the continuous ion adsorption treatment is necessary, the flow channel is opened to the
処理済みの水溶液に対して希釈を行う未処理の水溶液は、機能水生成装置の取出口で一定仕様にする必要がなければ、機能水生成装置内を経由する必要が無くなる。特に未処理の水溶液を単体で使用するシステム等に取り付ける場合は、処理槽102で処理された水溶液を必要な量だけ投入できるシステムであれば問題ないので、処理の水溶液を混合する機能や、混合比率を計算して混合量の制御機能を外部に設けることによりシステムの小型化が可能になる。
The untreated aqueous solution for diluting the treated aqueous solution does not need to pass through the functional water generating device unless it is required to have a constant specification at the outlet of the functional water generating device. In particular, when attaching to a system or the like that uses an untreated aqueous solution alone, there is no problem if it is a system that can input the required amount of the aqueous solution treated in the
上記第1〜第4実施形態の機能水生成装置では、導電率が非線形変化する変化点を検出したが、pHメータを用いて水溶液のpHを検出して、導電率と相関を有するpHが非線形変化する変化点を検出するようにしてもよい。 In the functional water generators of the first to fourth embodiments, the change point at which the conductivity changes nonlinearly is detected, but the pH of the aqueous solution is detected using a pH meter, and the pH having a correlation with the conductivity is nonlinear. You may make it detect the changing point which changes.
上記第3,第4実施形態の機能水生成システムは、静水型であるため、イオン吸着性能がよく、最終的に必要な容量以上の処理槽を持つ必要がなく、処理槽で機能水を生成している場合においても、洗浄などの処理槽にてある程度処理時間を必要とする処理にいても、並行して機能水を生成することができる。また、電気二重層を用いてイオン濃度を調整する装置においては、電気二重層を形成する電流以上の処理電流を流した場合には、水の電気分解が発生してしまうために電力効率が落ちる。このため、処理時間を早くするために処理電流を増やすと処理効率が低下するという問題があるが、処理タンクを用いたバッチ処理にて並列処理を行えるために、効率良く処理することが可能となる。 Since the functional water generation system of the third and fourth embodiments is a hydrostatic type, it has good ion adsorption performance and does not need to have a treatment tank of a capacity that is more than the final capacity, and generates functional water in the treatment tank. Even in the case of processing that requires a certain amount of processing time in a processing tank such as cleaning, functional water can be generated in parallel. In addition, in an apparatus that adjusts the ion concentration using an electric double layer, when a processing current equal to or higher than the current that forms the electric double layer is passed, water electrolysis occurs, resulting in a decrease in power efficiency. . For this reason, there is a problem that the processing efficiency decreases when the processing current is increased in order to speed up the processing time, but since parallel processing can be performed in batch processing using a processing tank, it is possible to perform processing efficiently. Become.
水道水等の水溶液中のイオン濃度が比較的低い水溶液において、電気二重層によるイオン吸着を行う場合に、電気二重層の形成に必要なイオン濃度が十分あれば、処理電流と吸着イオン量には相関関係が存在する。イオン濃度が低下した場合には、相関直線より傾きが離れるため、相関直線から乖離した時点までの総電流量、もしくは、平均処理電流量と処理時間により水溶液中のイオン濃度が測定可能となる。 When ion adsorption by an electric double layer is performed in an aqueous solution having a relatively low ion concentration in an aqueous solution such as tap water, if the ion concentration necessary for forming the electric double layer is sufficient, the treatment current and the amount of adsorbed ions are Correlation exists. When the ion concentration decreases, the slope is separated from the correlation line, so that the ion concentration in the aqueous solution can be measured based on the total current amount or the average processing current amount and the processing time until the point of departure from the correlation line.
また、水素イオンが電気二重層の形成に影響がある場合には、電極周辺のイオン移動度の高い水素イオンの吸着が先行し、その後にイオン移動度の低い水素イオン以外のイオンの吸着が行われた時点で、通常のイオン濃度の変化が行われる。このため、水素イオン吸着時の平衡状態の処理時間を除いて測定することで、水溶液中のイオン濃度が測定可能となる。 If hydrogen ions affect the formation of the electric double layer, adsorption of hydrogen ions with high ion mobility around the electrode precedes, followed by adsorption of ions other than hydrogen ions with low ion mobility. At the point of time, normal ion concentration changes are made. For this reason, the ion concentration in the aqueous solution can be measured by performing measurement except for the processing time in the equilibrium state at the time of hydrogen ion adsorption.
機能水の生成において、導電率の変化は水素イオンおよび水酸化イオンのイオン濃度と相関関係がある。電気二重層を用いたイオンの吸脱着では、吸脱着したイオンの電荷の極性および電価数に応じて、プラスイオンなら水素イオンが、マイナスイオンなら水酸化イオンの量が増減する。このため、導電率は、プラスイオンまたはマイナスイオンのイオン吸着電極1への吸脱着電荷量と相関関係があることになる。例えば、イオン吸着電極1と対極2との間に流す処理電流を一定にすれば、処理電流量とイオンの吸脱着量は相関関係があるため、水溶液中にイオンが十分存在すればイオン吸着量は一定となり、イオン吸着電極1にイオンが十分存在すればイオン脱着量は一定となる。また、導電率とイオンの吸脱着量と相関関係があることから、導電率の変化も一定となる線形変化期間において、処理電流を一定にして変化する電圧からイオンの吸脱着電荷量を計算することが容易にできる。
In the generation of functional water, the change in conductivity correlates with the ion concentration of hydrogen ions and hydroxide ions. In the adsorption / desorption of ions using the electric double layer, the amount of hydrogen ions for positive ions and the amount of hydroxide ions for negative ions increase / decrease according to the charge polarity and valence of the adsorbed / desorbed ions. For this reason, the conductivity has a correlation with the amount of charge / desorption charges to the
また、イオン吸着が効率よく行われているか否かの判定は、イオン吸着電極1周辺のイオン濃度が高い状況では、イオン吸着量/入力電流量の変数値がほぼ一定となるが、イオン濃度が低下すると変数値が小さくなるため、この値の変動を監視することでイオンの吸脱着状態の効率を検出できる。イオン吸着量と導電率は相関関係があるので、導電率の変化を監視することで、吸着効率を監視することが可能となる。
In addition, whether or not ion adsorption is performed efficiently is determined in the situation where the ion concentration around the
また、定電流制御にてイオンの吸脱着処理を行うと、導電率の変化がイオン吸着電極と対極との間に印加された電圧の変動と同じ変化となるために、その電圧の変化を監視することにより、イオン濃度の監視を行うことが可能となる。 Also, when ion adsorption / desorption treatment is performed under constant current control, the change in conductivity is the same as the change in voltage applied between the ion adsorption electrode and the counter electrode, so the change in voltage is monitored. By doing so, it becomes possible to monitor the ion concentration.
この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。 Although specific embodiments of the present invention have been described, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention.
この発明の機能水生成装置は、
水溶液が収容される容器10と、
上記容器10内に配置され、上記水溶液中のイオンの吸着および脱離が可能なイオン吸着電極1と、
上記容器10内に上記イオン吸着電極1と間隔をあけて対向するように配置された対極2と、
上記イオン吸着電極1と上記対極2との間に電圧を印加する電圧印加手段(E,SW1,SW2)と、
上記電圧印加手段(E,SW1,SW2)により上記イオン吸着電極1と上記対極2との間に電圧を印加することにより上記イオン吸着電極1に上記水溶液中のイオンを吸着させる吸着工程または上記イオン吸着電極1から上記水溶液中にイオンを脱離させる脱離工程において、上記水溶液の導電率の変化率が変わる変化点を判定する変化点判定部20a,30bと
を備えたことを特徴とする。
The functional water generator of this invention is
A
An ion-adsorbing
A
Voltage application means (E, SW1, SW2) for applying a voltage between the
An adsorption step in which ions in the aqueous solution are adsorbed to the
上記構成によれば、電圧印加手段(E,SW1,SW2)によりイオン吸着電極1と対極2との間に電圧を印加することによりイオン吸着電極1に水溶液中のイオンを吸着させる吸着工程(またはイオン吸着電極1から水溶液中にイオンを脱離させる脱離工程)において、水溶液の導電率の変化率が変わる変化点を変化点判定部20a,30bにより判定することによって、イオンの吸脱着効率の低下を検知できる。したがって、イオンの吸脱着効率が低下し始めたらイオンの吸脱着を終了することで、イオンの吸脱着効率が悪くなった状態で電極間に電流を流し続けることがなくなり、水溶液中のイオン量やイオン吸着電極1の吸着イオン量に応じてイオンの吸脱着を効率よく処理することができる。
According to the above configuration, the adsorption step (or the step of adsorbing ions in the aqueous solution to the
また、一実施形態の機能水生成装置では、
上記変化点は、上記水溶液の導電率が線形変化する線形変化期間の後に上記水溶液の導電率が非線形変化する変化点である。
Moreover, in the functional water generator of one embodiment,
The change point is a change point at which the conductivity of the aqueous solution changes nonlinearly after a linear change period in which the conductivity of the aqueous solution changes linearly.
上記実施形態によれば、吸着工程(または脱離工程)において、水溶液の導電率が線形変化する線形変化期間の後に上記水溶液の導電率が非線形変化する変化点を変化点判定部20a,30bにより判定することによって、イオンの吸脱着効率の低下を確実に検知できる。
According to the above embodiment, in the adsorption process (or desorption process), the change
また、一実施形態の機能水生成装置では、
上記イオン吸着電極1と上記対極との間に印加された電圧および上記イオン吸着電極1と上記対極との間に流れる電流に基づいて、上記水溶液の導電率を算出する導電率算出部30aを備え、
上記変化点判定部30bは、上記導電率算出部30aにより算出された上記水溶液の導電率に基づいて、上記導電率が非線形変化する変化点を判定する。
Moreover, in the functional water generator of one embodiment,
A conductivity calculating unit 30a that calculates the conductivity of the aqueous solution based on the voltage applied between the
The change point determination unit 30b determines a change point at which the conductivity changes nonlinearly based on the conductivity of the aqueous solution calculated by the conductivity calculation unit 30a.
水溶液の導電率は、プラスイオンまたはマイナスイオンのイオン吸着電極1への吸脱着電荷量と相関関係を有するので、上記実施形態によれば、電圧印加手段(E,SW1,SW2)によりイオン吸着電極1と対極2との間に印加された電圧およびイオン吸着電極1と対極2との間に流れる電流に基づいて、導電率算出部30aにより水溶液の導電率を容易に算出することができる。
Since the electrical conductivity of the aqueous solution has a correlation with the amount of positive and negative ions adsorbed and desorbed on the
また、一実施形態の機能水生成装置では、
上記イオン吸着電極1と上記対極2との間に電圧が印加されてから上記水溶液の導電率が線形変化する線形変化期間が始まる開始点を判定する開始点判定部30cを備えた。
Moreover, in the functional water generator of one embodiment,
A starting point determination unit 30c for determining a starting point at which a linear change period in which the conductivity of the aqueous solution linearly changes after a voltage is applied between the
上記実施形態によれば、電圧印加手段(E,SW1,SW2)が定電流源であるときにイオン吸着電極1と対極2との間に電圧が印加されてから水溶液の導電率が線形変化する線形変化期間が始まるまでの間、イオン吸着電極1へのプラスイオンの吸着時とイオン吸着電極1からのマイナスイオンの脱着時にpHおよび導電率の変動が非常に小さい期間ができる。上記開始点判定部30cによりこの水溶液の導電率が線形変化する線形変化期間の開始点を判定して、イオン吸着電極1と対極2との間に電圧が印加されてから水溶液の導電率が線形変化する線形変化期間が始まるまでの間、変化点判定部20a,30bが水溶液の導電率の変化点の判定を行わないようにすることによって、水溶液の導電率の変化点を正確に判定することできる。
According to the above embodiment, when the voltage application means (E, SW1, SW2) is a constant current source, the conductivity of the aqueous solution changes linearly after the voltage is applied between the
また、一実施形態の機能水生成装置では、
上記電圧印加手段(E,SW1,SW2)が定電流源であって、
上記変化点判定部20a,30bは、上記イオン吸着電極1と上記対極2との間に印加された電圧が線形変化する線形変化期間の後に上記電圧が非線形変化する変化点を上記水溶液の導電率が非線形変化する変化点とする。
Moreover, in the functional water generator of one embodiment,
The voltage applying means (E, SW1, SW2) is a constant current source,
The change
上記実施形態によれば、イオン吸着電極1と対極2との間に一定の処理電流を流す定電流制御とすることにより、水溶液中にイオンが十分存在すれば処理電流に対して一定のイオン吸脱着が行われ、処理電流が変動することなく、イオン吸脱着により水溶液中のイオン濃度は変動して水溶液の導電率が変動するので、イオン吸着電極1と対極2との間に印加された電圧が導電率の変動と同じ挙動を示す。これにより、定電流制御では、印加電圧の変動に基づいて導電率の変動を検出することが可能となり、変化点判定部20a,30bは、イオン吸着電極1と対極2との間に印加された電圧が線形変化する線形変化期間の後に上記電圧が非線形変化する変化点を、水溶液の導電率が非線形変化する変化点とする。したがって、イオン吸着電極1と対極2との間に印加された電圧に基づいて、水溶液の導電率が線形変化期間から非線形変化するときの変化点を容易に判定することができる。
According to the above-described embodiment, constant current control is performed so that a constant processing current flows between the
また、一実施形態の機能水生成装置では、
上記電圧印加手段(E,SW1,SW2)により上記イオン吸着電極1と上記対極2との間に電圧を印加することにより上記イオン吸着電極1に上記水溶液中のイオンを吸着させる吸着工程において、上記イオン吸着電極1と上記対極2との間に流れた電流量に基づいて、上記水溶液から上記イオン吸着電極1に吸着したイオン量を算出するイオン量算出部30dを備えた。
Moreover, in the functional water generator of one embodiment,
In the adsorption step of adsorbing ions in the aqueous solution to the
上記実施形態によれば、電圧印加手段(E,SW1,SW2)によりイオン吸着電極1と対極2との間に電圧を印加することによりイオン吸着電極1に水溶液中のイオンを吸着させる吸着工程において、電圧印加手段(E,SW1,SW2)からイオン吸着電極1と対極2との間に流れた電流量に基づいて、イオン吸着電極1に吸着したイオン量をイオン量算出部30dで正確に算出することができる。
According to the above-described embodiment, in the adsorption step of adsorbing ions in the aqueous solution to the
1…イオン吸着電極
2…対極
10…処理槽
11…導電率計
20…制御装置
20a…変化点判定部
20b…開始点判定部
21…電圧計
22…電流計
30…制御装置
30a…導電率算出部
30b…変化点判定部
30c…開始点判定部
30d…イオン量算出部
101…未処理溶液の分岐部
102…処理槽
103…混合部
104…排水部
110…処理制御部
E…直流電源
SW1,SW2…切替スイッチ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
上記容器内に配置され、上記水溶液中のイオンの吸着および脱離が可能なイオン吸着電極と、
上記容器内に上記イオン吸着電極と間隔をあけて対向するように配置された対極と、
上記イオン吸着電極と上記対極との間に電圧を印加する電圧印加手段と、
上記電圧印加手段により上記イオン吸着電極と上記対極との間に電圧を印加することにより上記イオン吸着電極に上記水溶液中のイオンを吸着させる吸着工程または上記イオン吸着電極から上記水溶液中にイオンを脱離させる脱離工程において、上記水溶液の導電率の変化率が変わる変化点を判定する変化点判定部と
を備えたことを特徴とする機能水生成装置。 A container for containing an aqueous solution;
An ion adsorption electrode disposed in the container and capable of adsorbing and desorbing ions in the aqueous solution;
A counter electrode disposed in the container so as to face the ion-adsorbing electrode with a space therebetween;
Voltage application means for applying a voltage between the ion adsorption electrode and the counter electrode;
The voltage application means applies a voltage between the ion adsorption electrode and the counter electrode to adsorb ions in the aqueous solution to the ion adsorption electrode, or removes ions from the ion adsorption electrode into the aqueous solution. A functional water generating apparatus, comprising: a change point determination unit that determines a change point at which the change rate of the conductivity of the aqueous solution changes in the separation step.
上記変化点は、上記水溶液の導電率が線形変化する線形変化期間の後に上記水溶液の導電率が非線形変化する変化点であることを特徴とする機能水生成装置。 In the functional water generating apparatus according to claim 1,
The functional water generating device, wherein the change point is a change point where the conductivity of the aqueous solution changes nonlinearly after a linear change period in which the conductivity of the aqueous solution changes linearly.
上記イオン吸着電極と上記対極との間に印加された電圧および上記イオン吸着電極と上記対極との間に流れる電流に基づいて、上記水溶液の導電率を算出する導電率算出部を備え、
上記変化点判定部は、上記導電率算出部により算出された上記水溶液の導電率に基づいて、上記導電率が非線形変化する変化点を判定することを特徴とする機能水生成装置。 In the functional water generating apparatus according to claim 1 or 2,
A conductivity calculator that calculates the conductivity of the aqueous solution based on the voltage applied between the ion adsorption electrode and the counter electrode and the current flowing between the ion adsorption electrode and the counter electrode;
The function water generating device, wherein the change point determination unit determines a change point where the conductivity changes nonlinearly based on the conductivity of the aqueous solution calculated by the conductivity calculation unit.
上記イオン吸着電極と上記対極との間に電圧が印加されてから上記水溶液の導電率が線形変化する線形変化期間が始まる開始点を判定する開始点判定部を備えたことを特徴とする機能水生成装置。 In the functional water generating apparatus according to any one of claims 1 to 3,
A functional water comprising a start point determination unit for determining a start point at which a linear change period in which the conductivity of the aqueous solution changes linearly after a voltage is applied between the ion adsorption electrode and the counter electrode Generator.
上記電圧印加手段が定電流源であって、
上記変化点判定部は、上記イオン吸着電極と上記対極との間に印加された電圧が線形変化する線形変化期間の後に上記電圧が非線形変化する変化点を上記水溶液の導電率が非線形変化する変化点とすることを特徴とする機能水生成装置。 In the functional water generating apparatus according to claim 1 or 2,
The voltage applying means is a constant current source,
The change point determination unit is a change point in which the conductivity of the aqueous solution changes in a nonlinear manner at a change point in which the voltage changes in a nonlinear manner after a linear change period in which the voltage applied between the ion adsorption electrode and the counter electrode changes in a linear manner. A functional water generator characterized by a point.
上記電圧印加手段により上記イオン吸着電極と上記対極との間に電圧を印加することにより上記イオン吸着電極に上記水溶液中のイオンを吸着させる吸着工程において、上記イオン吸着電極と上記対極との間に流れた電流量に基づいて、上記水溶液から上記イオン吸着電極に吸着したイオン量を算出するイオン量算出部を備えたことを特徴とする機能水生成装置。 In the functional water generating apparatus according to any one of claims 1 to 5,
In an adsorption step of adsorbing ions in the aqueous solution to the ion adsorption electrode by applying a voltage between the ion adsorption electrode and the counter electrode by the voltage application means, between the ion adsorption electrode and the counter electrode. A functional water generating apparatus comprising an ion amount calculation unit that calculates the amount of ions adsorbed to the ion adsorption electrode from the aqueous solution based on the amount of current that flows.
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