JP2019093327A

JP2019093327A - 電解水生成装置

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Publication number: JP2019093327A
Application number: JP2017223363A
Authority: JP
Inventors: 加賀　進一; Shinichi Kaga; 進一加賀; 藤田　昌浩; Masahiro Fujita; 昌浩藤田; 恭一郎吉田; Kyoichiro Yoshida
Original assignee: Hoshizaki Corp
Current assignee: Hoshizaki Corp
Priority date: 2017-11-21
Filing date: 2017-11-21
Publication date: 2019-06-20
Anticipated expiration: 2037-11-21
Also published as: JP6917280B2

Abstract

【課題】被電解水に勘や経験に頼ることなく適切な電圧と電流を流すようにして要求特性を満たした微酸性電解水を生成する。【解決手段】電解水生成装置１０は、原水供給管路２０から供給される原水と電解質水溶液供給管路３０から供給される電解質水溶液とを混合した被電解水を、電源装置４０によって電極１２ａ，１２ｂに直流電圧を印加することで電気分解して微酸性電解水を生成する電解制御プログラムを有し、電解制御プログラムは被電解水を電気分解するときの設定電流と設定電圧が微酸性電解水の要求特性を満たすように原水のアルカリ度と電解質水溶液の塩酸濃度とに応じて設定されている。【選択図】図３

Description

本発明は、電解水を生成する電解水生成装置に関し、特に微酸性電解水を生成する電解水生成装置に関する。

特許文献１には、微酸性電解水を生成する電解水生成装置の発明が開示されている。この電解水生成装置は、一対の電極を配設した電解槽と、水道等の給水源から供給される原水を電解槽に供給する原水供給管路と、電解槽に供給される原水に塩化ナトリウム水溶液貯蔵タンクから塩化ナトリウム水溶液を供給する塩化ナトリウム水溶液添加ポンプと、原水に塩酸水溶液貯蔵タンクから塩酸水溶液を供給する塩酸水溶液ポンプと、一対の電極に直流電圧を印加する電源装置とを備えている。この電解水生成装置では、原水供給管路から供給される原水に塩化ナトリウム水溶液添加ポンプと塩酸水溶液ポンプとから供給される塩化ナトリウム水溶液と塩酸水溶液を混合した被電解水が電解槽に供給され、被電解水は電源装置から一対の電極に印加された直流電圧によって電気分解されて微酸性電解水となる。

特開平５−２３７４７８号公報

上述した特許文献１の電解水生成装置では、生成する微酸性電解水の特性をｐＨ５．０〜６．５で、有効塩素濃度を１０〜８０ｐｐｍとする必要がある。この電解水生成装置においては、原水供給管路に供給される原水に塩化ナトリウム水溶液と塩酸水溶液とを添加した被電解水を電気分解しているが、上述した特性となるように被電解水を電気分解するときの電流や電圧を勘や経験に基づいて調節している。しかし、原水の性質や温度によって電流や電圧を調節しても微酸性電解水が上述した特性となりにくいことがあり、電流や電圧を勘や経験だけで設定するのが面倒であった。本発明は、被電解水に勘や経験に頼ることなく適切な電圧と電流を流すようにして要求特性を満たした微酸性電解水を生成すること目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、一対の電極を配設した電解槽と、給水源から供給される原水を電解槽に供給する原水供給管路と、電解槽に供給される原水に少なくとも塩酸を含む電解質水溶液を供給する電解質水溶液供給管路と、電極に直流電圧を印加する電源装置と、電源装置の作動を制御する制御装置とを備え、制御装置は、原水供給管路から供給される原水と電解質水溶液供給管路から供給される電解質水溶液とを混合した被電解水を、電源装置によって電極に直流電圧を印加することで電気分解して微酸性電解水を生成する電解制御プログラムを有した電解水生成装置であって、電解制御プログラムは被電解水を電気分解するときの設定電流と設定電圧が微酸性電解水の要求特性を満たすように原水のアルカリ度と電解質水溶液の塩酸濃度とに応じて設定されていることを特徴とする電解水生成装置を提供するものである。

上記のように構成した電解水生成装置においては、電解制御プログラムは被電解水を電気分解するときの設定電流と設定電圧が微酸性電解水の要求特性を満たすように原水のアルカリ度と電解質水溶液の塩酸濃度とに応じて設定されているので、被電解水を勘や経験で設定した電流や電圧ではなく、原水のアルカリ度と電解質水溶液の塩酸濃度とに応じた設定電流と設定電圧で電気分解することで、生成される微酸性電解水の要求特性を満たすことができるようになった。また、このように構成した電解水生成装置においては、電解質水溶液供給管路には電解質水溶液を電解槽に送出する送出手段を備え、制御装置は送出手段により送出される電解質水溶液の流量を変えることで設定電流となるように制御するのが好ましい。

上記のように構成した電解水生成装置においては、電解制御プログラムの設定電流と設定電圧との少なくとも一方を、生成される微酸性電解水の性質に応じて変更可能とするのが好ましい。このようにしたときには、電極の特性等によって生成される微酸性電解水の性質が要求特性から外れたときでも、電解制御プログラムの設定電流と設定電圧の少なくとも一方を変更することで、生成される微酸性電解水はその要求特性を満たすようにすることができる。

上記のように構成した電解水生成装置においては、電解制御プログラムの設定電流と設定電圧は原水のアルカリ度と前記電解質水溶液の塩酸濃度に加え、原水または被電解水の温度に応じて設定されているのが好ましい。このようにしたときには、原水または被電解水の温度にも応じた設定電流と設定電圧で被電解水を電気分解して、要求特性を満たした微酸性電解水を生成することができるようになった。

上記のように構成した電解水生成装置においては、電解制御プログラムの設定電流と設定電圧との少なくとも一方を、生成される微酸性電解水の性質に応じて変更可能としたものであり、原水または被電解水の任意の温度で設定電流と設定電圧との少なくとも一方を変更したときに、原水または電解水の他の温度での設定電流と設定電圧との少なくとも一方を、任意の温度で変更した設定電流と設定電圧との少なくとも一方と相関的に変更するのが好ましい。このようにしたときには、任意の温度の設定電流と設定電圧の少なくとも一方を変更するだけで、他の温度の設定電流と設定電圧の少なくとも一方が変更されるので、他の温度での設定電流と設定電圧の少なくとも一方を変更する操作をしなくてよくなり、電解制御プログラムの設定電流と設定電圧の変更する操作の利便性が向上した。

電解水生成装置の概略図である。制御装置のブロック図である。電解質水溶液の塩酸濃度と、原水のＭアルカリ度と、原水の水温により設定した電流と電圧を示す表である。

以下に、本発明の電解水生成装置の一実施形態を添付図面を参照して説明する。本発明の電解水生成装置１０は、被電解水を無隔膜の電解槽１１内で電気分解することによって微酸性電解水を生成するものであり、特にｐＨ５．０〜６．５、有効塩素濃度１０〜８０ｐｐｍの微酸性電解水を生成するものである。電解水生成装置１０は、電解槽１１と、電解槽１１に原水を供給する原水供給管路２０と、原水に塩酸を含む電解質水溶液を供給する電解質水溶液供給管路３０と、電解槽１１の電極１２ａ，１２ｂに直流電圧を印加する電源装置４０とを備えている。

電解槽１１は被電解水を電気分解するものである。電解槽１１は一室型の無隔膜電解槽であり、電解槽１１には一対の電極１２ａ，１２ｂが配設されている。電解槽１１には水道等の給水源から原水を供給する原水供給管路２０と、電解槽１１で生成された微酸性電解水を注出する注出管路１３とが接続されている。

原水供給管路２０には減圧弁２１と通水弁２２が介装されている。給水源から送られる原水は減圧弁２１によって圧力が下げられ、通水弁２２の開放によって電解槽１１に供給される。また、原水供給管路２０には温度センサ２３と流量計２４が介装されており、温度センサ２３は原水供給管路２０を通過する原水の温度を検出し、流量計２４は原水供給管路２０を通過する原水の流量を検出する。なお、この原水供給管路２０にはアルカリ度測定器を設け、アルカリ度測定器により原水のＭアルカリ度を計測するようにしてもよい。

原水供給管路２０には電解質水溶液供給管路３０が接続されている。電解質水溶液供給管路３０は電解質水溶液タンク３１から電解質水溶液を原水供給管路２０に供給するものである。電解質水溶液タンク３１内に貯えた電解質水溶液は少なくとも塩酸を含むものであり、この実施形態では飽和塩化ナトリウム水溶液に塩酸を所定濃度となるように調製したものである。電解質水溶液供給管路３０には送出ポンプ（送出手段）３２が介装されており、電解質水溶液タンク３１内の電解質水溶液は送出ポンプ３２の作動によって電解質水溶液供給管路３０を通って原水供給管路２０に送られる。送出ポンプ３２は流量可変型のポンプであり、パルス信号によるポンプのストローク数によって流量が調節されるようになっている。電解質水溶液タンク３１内の電解質水溶液は原水のＭアルカリ度によって異なる塩酸濃度の電解質水溶液が用いられる。具体的には、原水のＭアルカリ度が２０〜４０ｐｐｍのときには塩酸濃度が０．８ｗｔ％の電解質水溶液を用い、原水のＭアルカリ度が４０〜６０ｐｐｍのときには塩酸濃度が１．０ｗｔ％の電解質水溶液を用い、原水のＭアルカリ度が６０〜８０ｐｐｍのときには塩酸濃度が１．２ｗｔ％の電解質水溶液を用いるようにしている。

電源装置４０は電解槽１１内の電極１２ａ，１２ｂに直流電圧を印加して、電解槽１１内の被電解水を電気分解するものである。電源装置４０と電極１２ａとの間には電流計４１が接続されており、電流計４１は電源装置４０から電極１２ａを接続する配線を流れる電流を計測することで、電解槽１１を流れる電解電流を計測するものである。電極１２ａ，１２ｂの間には電圧計４２が接続されており、電圧計４２は電極１２ａ，１２ｂに印加される電圧を計測することで、電解槽１１の電解電圧を計測するものである。

電解水生成装置１０は操作パネル５０を備えており、操作パネル５０には表示パネルと操作ボタン（何れも図示省略）が設けられている。表示パネルには温度センサ２３により検出した原水の水温、電流計４１により計測した電流及び電圧計４２により計測した電圧等を表示可能としている。また、各種操作ボタンは微酸性電解水の注出操作、表示パネルによる表示の切り替え、原水のＭアルカリ度及び電解質水溶液の塩酸濃度の入力等をするものである。

図２に示したように、電解水生成装置１０は制御装置６０を備えており、制御装置６０は、通水弁２２、温度センサ２３、流量計２４、送出ポンプ３２、電源装置４０、電流計４１、電圧計４２及び操作パネル５０に接続されている。制御装置６０はマイクロコンピュータ（図示省略）を有しており、マイクロコンピュータは、バスを介してそれぞれ接続されたＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びタイマ（いずれも図示省略）を備えている。制御装置６０は、ＲＯＭに微酸性電解水を生成する際の電解制御プログラムを備えており、図３に示したように、電解制御プログラムは被電解水を電気分解するときの設定電流と設定電圧が微酸性電解水の要求特性を満たすように原水のＭアルカリ度（アルカリ度）と電解質水溶液の塩酸濃度とに応じて設定されている。また、電解制御プログラムの設定電流と設定電圧は、原水のアルカリ度と電解質水溶液の塩酸濃度だけでなく、原水の温度にも応じて設定されている。なお、図３に示した電解質水溶液の塩酸濃度、原水のアルカリ度及び温度で記載されていない設定電流と設定電圧は記載されている両側の値の線形補間値が用いられている。

この電解水生成装置１０における電解制御プラグラムを用いた微酸性電解水の生成について説明する。電解水生成装置１０を設置したときには、制御装置６０の電解制御プログラムに設置場所で測定した原水のＭアルカリ度と、原水のＭアルカリ度に対応した電解質水溶液の塩酸濃度を各種操作ボタンの操作によって入力しておく。操作パネル５０の注出用の操作ボタンを押動動作すると通水弁２２が開放され、給水源の原水が原水供給管路２０を通って電解槽１１に供給される。また、上述したように、微酸性電解水の要求特性を満たすために、予め入力した原水のＭアルカリ度と電解質水溶液の塩酸濃度と、温度センサ２３による検出水温に基づいた設定電流と設定電圧となるように、制御装置６０は電圧計４２により計測される電圧が設定電圧となるように電源装置４０による電極１２ａに対する電圧の印可を制御するとともに、電流計４１により計測される電流が設定電流となるように送出ポンプ３２による電解質水溶液の流量を制御している。

電解槽１１内に供給される被電解水は電源装置４０から電極１２ａ，１２ｂの間を流れる直流電流により電気分解され、アノード側で塩素イオンが次亜塩素酸となり、カソード側ではナトリウムイオンと水の反応で水酸化ナトリウムと水素ガスが発生する。また、カソード側で発生した水酸化ナトリウムは被電解水に含まれる塩酸によって中和され、生成された電解水は全体としてｐＨが５．０〜６．５となる。このように、電解水生成装置１０で生成される電解水は、ｐＨが５．０〜６．５で有効塩素濃度が１０〜８０ｐｐｍの要求特性を満たした微酸性電解水となっている。

電解制御プログラムの設定電流と設定電圧で被電解水を電気分解しても、電解槽１１に配設される電極１２ａ，１２ｂの電極特性により、生成される微酸性電解水の性質が上述した要求特性を満たさないときがある。この場合には、生成される微酸性電解水の性質が上述した要求特性を満たすように、図３にて示した設定電流と設定電圧を操作ボタンにより変更可能としている。また、実際に使用しているときの原水の温度で設定電流と設定電圧を変更したときには、他の温度での設定電流と設定電圧が相関的に変更されるようになっている。電送内１１内の被電解水を電気分解するときの設定電流と設定電圧は、原水のＭアルカリ度と電解質水溶液の塩酸濃度に応じて設定されているが、原水のＭアルカリ度は殆ど変動せず、電解質水溶液の塩酸濃度は原水のＭアルカリ度に応じて調製されたものである。これに対し、温度センサ２３の検出水温は季節や時間に応じて変動するものであるので、実際に使用しているときの原水の温度で設定電流と設定電圧を変更するだけで、他の温度での設定電流と設定電圧も相関的に変更されため、あらゆる温度で適切な設定電流と設定電圧で被電解水を電気分解できるようになった。

上記のように構成した電解水生成装置１０においては、電解制御プログラムは被電解水を電気分解するときの設定電流と設定電圧が微酸性電解水の要求特性を満たすように原水のＭアルカリ度（アルカリ度）と電解質水溶液の塩酸濃度とに応じて設定されている。これにより、被電解水を勘や経験で設定した電流や電圧ではなく、原水のアルカリ度と電解質水溶液の塩酸濃度とに応じた設定電流と設定電圧で電気分解することで、生成される微酸性電解水の要求特性を満たすことができるようになった。なお、原水のＭアルカリ度をアルカリ度測定器により計測するようにして、計測されたＭアルカリ度と入力した塩酸濃度とに応じた設定電流と設定電圧で被電解水を電気分解するようにしてもよい。

また、電解制御プログラムの設定電流と設定電圧は原水のアルカリ度と電解質水溶液の塩酸濃度に加え、原水の温度に応じて設定され、被電解水は原水のアルカリ度と電解質水溶液の塩酸濃度とともに温度センサ２３による検出水温によって設定された設定電流と設定電圧で電気分解されて微酸性電解水となっている。これにより、季節や時間により変動しやすい原水の温度にも応じた設定電流と設定電圧で被電解水を電気分解して、要求特性を満たした微酸性電解水を生成することができるようになった。なお、この実施形態では、電解制御プログラムの設定電流と設定電圧を原水の温度に応じて設定しているが、本発明はこれに限られるものでなく、電解制御プログラムの設定電流と設定電圧を原水に電解質水溶液を混ぜた被電解水の温度に応じて設定したものであってもよい。

また、電極１２ａ，１２ｂの特性によって生成される微酸性電解水の性質が要求特性から外れるときがある。これに対応するため、操作パネル５０の各種操作ボタンを操作することで、電解制御プログラムの設定電流と設定電圧との少なくとも一方を、生成される微酸性電解水の性質に応じて変更可能とした。これにより、電極１２ａ，１２ｂの特性によって生成される微酸性電解水の性質が要求特性から外れたときでも、生成される微酸性電解水の性質はその要求特性を満たすようにすることができる。さらに、電解制御プログラムの設定電流と設定電圧の少なくとも一方を実際に使用しているときの原水の温度（任意の温度）で変更したときに、原水の他の温度での設定電流と設定電圧との少なくとも一方を、実際に使用しているときの原水の温度で変更した設定電流と設定電圧との少なくとも一方と相関的に変更するようにしている。これにより、他の温度での設定電流と設定電圧の少なくとも一方を変更する操作をしなくてよくなり、電解制御プログラムの設定電流と設定電圧の変更する操作の利便性が向上した。

１０…電解水生成装置、１１…電解槽、１２ａ，１２ｂ…電極、２０…原水供給管路、３０…電解質水溶液供給管路、４０…電源装置、６０…制御装置。

Claims

一対の電極を配設した電解槽と、
給水源から供給される原水を前記電解槽に供給する原水供給管路と、
前記電解槽に供給される原水に少なくとも塩酸を含む電解質水溶液を供給する電解質水溶液供給管路と、
前記電極に直流電圧を印加する電源装置と、
前記電源装置の作動を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記原水供給管路から供給される原水と前記電解質水溶液供給管路から供給される電解質水溶液とを混合した被電解水を、前記電源装置によって前記電極に直流電圧を印加することで電気分解して微酸性電解水を生成する電解制御プログラムを有した電解水生成装置であって、
前記電解制御プログラムは前記被電解水を電気分解するときの設定電流と設定電圧が微酸性電解水の要求特性を満たすように前記原水のアルカリ度と前記電解質水溶液の塩酸濃度とに応じて設定されていることを特徴とする電解水生成装置。
請求項１に記載の電解水生成装置において、
前記電解質水溶液供給管路には電解質水溶液を前記電解槽に送出する送出手段を備え、
前記制御装置は前記送出手段により送出される電解質水溶液の流量を変えることで前記設定電流となるように制御したことを特徴とする電解水制御装置。
請求項１または２に記載の電解水生成装置において、
前記電解制御プログラムの前記設定電流と設定電圧との少なくとも一方を、生成される微酸性電解水の性質に応じて変更可能としたことを特徴とする電解水生成装置。
請求項１〜３の何れか１項に記載の電解水生成装置において、
前記電解制御プログラムの前記設定電流と設定電圧は前記原水のアルカリ度と前記電解質水溶液の塩酸濃度に加え、前記原水または前記被電解水の温度に応じて設定されていることを特徴とする電解水生成装置。
請求項４に記載の電解水生成装置において、
前記電解制御プログラムの前記設定電流と設定電圧との少なくとも一方を、生成される微酸性電解水の性質に応じて変更可能としたものであり、
前記原水または被電解水の任意の温度で前記設定電流と設定電圧との少なくとも一方を変更したときに、前記原水または電解水の他の温度での前記設定電流と設定電圧との少なくとも一方を、前記任意の温度で変更した前記設定電流と設定電圧との少なくとも一方と相関的に変更するようにしたことを特徴とする電解水生成装置。