JP4092047B2 - Electrolyzed water generator - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は電解水生成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電解水生成装置の一形式として、特開平9−225465号公報に示されているように、電解槽と、被電解水である食塩水を調製する食塩水調製槽と、陽イオン交換樹脂を収容し前記被電解水の調製用の原水をイオン交換処理するイオン交換槽を備えた形式の電解水生成装置がある。当該電解水生成装置においては、イオン交換槽にてイオン交換処理されて生成した軟水や、イオン成分のほとんど含有しない水を用いて被電解水を調製し、調製された被電解水を電解槽に供給して、同被電解水を設定電解電流値にて電解して電解水を生成するもので、所望の特性(pH、酸化還元電位等)の電解水を得るべく、その特性に応じて電解電流値が所定の値に設定される。
【0003】
設定された電解電流値は、被電解水中のイオン成分量により変動するもので、電解電流値が変動すると設定された特性の電解水を生成し得なくなる。被電解水中のイオン成分量の変動は主として被電解水を調製する原水中のCa2+、Mg2+等の金属イオンのイオン成分量に起因するもので、当該形式の電解水生成装置においては、この変動要因を除去すべく、原水を陽イオン交換樹脂を収容したイオン交換槽を透過させてイオン交換処理して、軟水またはイオン成分をほとんど含有しない水に生成する手段を採っている。
【0004】
この場合、原水をイオン交換処理するためのイオン交換槽には、当然のことながらイオン交換能力に限界があることから、原水を所定量イオン交換処理した後には、イオン交換樹脂のイオン交換能力を再生するためにイオン交換再生処理を行わなければならない。このイオン交換能力の再生処理には、再生液として、置換しているCa2+、Mg2+等の金属イオンをナトリウムイオンや水素イオンに置換すべく塩化ナトリウム水溶液または塩酸水溶液等の酸性水溶液が採用される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従って、当該形式の電解水生成装置においては、イオン交換槽内のイオン交換樹脂のイオン交換能力を再生することが重要であり、また、イオン交換能力を再生するためのタイミング(以下イオン交換槽の再生タイミングということがある)が重要である。従来では、電解運転時の電解電流値を設定した後に、電解運転時間または電解水の生成量を一応の指標として、電解運転時間が設定された一定時間になった時点、または電解水の生成量が設定された一定量になった時点で、イオン交換槽を再生する手段が採られている。
【0006】
このようなイオン交換槽の再生タイミングの基準値は、電解運転時間または電解水の生成量で決まる固定値であって、被電解水の調製用の原水の水質を無視したもので、使用する原水の水質に応じてイオン交換槽のイオン交換能力および寿命を最大限発揮するものとはいえない。従って、本発明の目的は、かかる問題に対処することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は電解水生成装置に関するもので、特に、電解槽と、被電解水である食塩水を調製する食塩水調製槽と、陽イオン交換樹脂を収容し前記被電解水の調製用の原水をイオン交換処理するイオン交換槽を備え、前記イオン交換槽にてイオン交換処理された原水を用いて調製された被電解水を前記電解槽に供給して同被電解水を設定電解電流値にて電解して電解水を生成する形式の電解水生成装置を適用対象とするものである。
【0008】
しかして、本発明における第1の発明は、上記した形式の電解水生成装置において、前記イオン交換槽の再生タイミングの基準を、前記設定電解電流値に対して可変値としたことを特徴とするものである。本発明においては、前記イオン交換槽の再生タイミングの基準を、前記設定電解電流値に対して反比例の関係にした可変値を指標とし、また、前記設定電解電流値に電解時間を乗じた値を指標として設定することができる。
【0009】
【発明の作用・効果】
本発明に係る電解水生成装置においては、イオン交換槽の再生タイミングの基準値を前記設定電解電流値に対して可変値とし、例えば、設定電解電流値に対して反比例する可変値を指標として設定し、または、設定電解電流値に電解時間を乗じた値を指標として設定しているため、これらの基準値は被電解水の調製用の原水の水質をも考慮した値となり、使用する原水の水質に応じてイオン交換槽のイオン交換能力および寿命を最大限発揮することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。図1は本発明に係る電解水生成装置の一例を概略的に示すもので、当該電解水生成装置は、電解槽11、被電解水に使用する食塩水を貯溜する食塩水貯溜槽12、原水を軟水化処理する陽イオン交換樹脂を収容したイオン交換槽13、および、制御装置14を備えている。電解槽11と食塩水貯溜槽12とは第1供給管路15により接続され、食塩水貯溜槽12とイオン交換槽13とは第2供給管路16により接続され、かつイオン交換槽13と水源(図示省略)とは第3供給管路17により接続されている。
【0011】
電解槽11は、槽本体11aの内部をイオン透過能を有する隔膜11bにて区画形成された一対の隔室を備えており、一方の隔室には陽極11cが配設されて陽極室11dに形成され、かつ他方の隔室には陰極11eが配設されて陰極室11fに形成されている。なお、陽極11cおよび陰極11eは直流電源18の正極および負極に接続されている。
【0012】
電解槽11と食塩水貯溜槽12を接続する第1供給管路15は、主管路15aと、同主管路15aから分岐する一対の分岐管路15b,15cにて構成されている。主管路15aは、その上流側端が食塩水貯溜槽12に接続されて食塩水貯溜槽12の底部にて開口し、一方の分岐管路15bは、その下流側端が電解槽11の陽極室11dに接続されて陽極室11dの底部にて開口し、かつ他方の分岐管路15cは、その下流側端が電解槽11の陰極室11fに接続されて陰極室11fの底部にて開口している。第1供給管路15においては、主管路15aに供給ポンプ15dと流量センサ15eが介装され、各分岐管路15b,15cには手動式の流量調整弁15f,15gが介装されている。なお、流量センサ15eは、流量の異常を検出するために設けられていて、各流量調整弁15f,15gの下流側にそれぞれ設けて実施することも可能である。
【0013】
これにより、食塩水貯溜槽12内で調製された所定濃度の希薄食塩水が第1供給管路15を介して電解槽11の各電極室11d,11fに供給され、電解槽11内にて有隔膜電解がなされ、陽極室11dでは次亜塩素酸を主要成分とする酸性水が生成され、かつ陰極室11fでは水酸化ナトリウムを主要成分とするアルカリ性水が生成される。生成された酸性水およびアルカリ性水は各流出管路11g,11hを介して外部へ流出される。
【0014】
食塩水貯溜槽12とイオン交換槽13を接続する第2供給管路16は、軟水供給管路16aと、食塩水供給管路16bの2本の管路にて構成されている。軟水供給管路16aおよび食塩水供給管路16bは共に、食塩水貯溜槽12とイオン交換槽13とに接続されている。軟水供給管路16aは、その上流側端がイオン交換槽13の頂部にて開口し、かつ下流側端が食塩水貯溜槽12における食塩水の貯溜面より上方にて開口している。一方、食塩水供給管路16bは、その下流側端がイオン交換槽13の頂部にて開口し、かつ上流側端が食塩水貯溜槽12における食塩水の貯溜面より下方にて開口している。食塩水供給管路16bには供給ポンプ16cが介装されている。
【0015】
イオン交換槽13は、ナトリウムイオン交換型の陽イオン交換樹脂を収容した筒状のもので、上下両端部は閉塞されていて、上端部には上記したごとく第2供給管路16を構成する軟水供給管路16aの上流側端と、食塩水供給管路16bの下流側端とが接続されている。また、イオン交換槽13の底部には、水源に接続された第3供給管路17の下流側端が接続されている。第3供給管路17は、原水供給管路17aと排出管路17bとにより構成されており、原水供給管路17aには供給ポンプ17cが介装され、かつ排出管路17bには手動式の開閉弁17dおよび流量センサ17eが介装されている。なお、流量センサ17eは、排出管路17bを通して排出される排出量を検出するために設けられていて、この流量センサ17eを設けずに実施することも可能である。
【0016】
第3供給管路17においては、原水供給管路17aと排出管路17bの分岐部に三方切替弁17fが介装されている。三方切替弁17fは切替動作により、原水のイオン交換槽13への供給を許容するとともにイオン交換槽13からの水の排出を規制する機能と、原水のイオン交換槽13への供給を規制するとともにイオン交換槽13からの水の排出を許容する機能を有する。
【0017】
制御装置14は、マイクロコンピュ−タおよび各駆動回路を主要構成部品とするもので、流量センサ15e,17e、各供給ポンプ15d,16c,17c、三方切替弁17f、および直流電源18にそれぞれ接続されている。制御装置14は、各供給ポンプ15d,16c,17cの駆動、三方切替弁17fの切替動作、および各電極11c,11eに付与する電気量を制御して被電解水の電解運転を行うとともに、所定時間または所定量の電解がなされた後に電解運転を停止すべく機能する。また、制御装置14は、電解運転停止後に供給ポンプ16cの駆動、および三方切替弁17fの切替動作を制御して、イオン交換槽13に収容されている陽イオン交換樹脂の再生運転を行うとともに、所定時間または再生液の排出量が所定量に達した後に再生運転を停止すべく機能する。
【0018】
このように構成した電解水生成装置においては、電解運転に先だって、電解運転中の電解電流値が設定され、また、食塩水貯溜槽12にて被電解水に使用する所定の濃度の希薄食塩水が調製され、この希薄食塩水が電解槽11に供給されて、設定された電解電流値を保持した状態で電解が行われる。この場合、希薄食塩水の調製用の原水は、供給ポンプ17cにより三方切替弁17fを通してイオン交換槽13に供給され、供給された原水はイオン交換槽13にて軟水化されて軟水供給管路16aを介して食塩水貯溜槽12に至り、希薄食塩水の調製用の軟水として使用される。なお、希薄食塩水の調製用の軟水とは別に、食塩または濃塩水が食塩水貯溜槽12に適宜手段にて所定量供給されて、所定の濃度の希薄食塩水が調製される。なお、電解電流値は、生成すべき電解水の所望の特性(pH、酸化還元電位等)に応じて設定される。
【0019】
調製された希薄食塩水は、食塩水貯溜槽12から供給ポンプ15dにより各分岐管路15b,15cを介して、各流量調整弁15f,15gを通して電解槽11の陽極室11dおよび陰極室11fに供給される。電解槽11では有隔膜電解が行われ、陽極室11dでは酸性水が生成されて流出管路11gから流出され、陰極室11fではアルカリ性水が生成されて流出管路11hから流出される。この有隔膜電解は制御装置14にて制御され、所定時間経過後または電解生成水が所定量に達した後電解運転が停止され、陽イオン交換樹脂の再生運転が行われる。
【0020】
陽イオン交換樹脂の再生運転では、三方切替弁17fが切替動作されるとともに開閉弁17dが開放された状態で、第2供給管路16における供給ポンプ16cの駆動により、食塩水貯溜槽12内の希薄食塩水が食塩水供給管路16bを介してイオン交換槽13へ供給される。これにより、イオン交換槽13に収容されているナトリウムイオン交換型の陽イオン交換樹脂が再生される。再生に使用された希薄食塩水は三方切替弁17fと第3供給管路17における排出管路17b(開閉弁17d及び流量センサ17eが介装されている)を通して排出される。
【0021】
このように、当該電解水生成装置においては、電解運転終了後等の電解運転停止時に、イオン交換槽13に収容されている陽イオン交換樹脂を再生することができるが、この場合、陽イオン交換樹脂の再生液として食塩水貯溜槽12内の被電解水に使用する希薄食塩水が使用される。このため、陽イオン交換樹脂の再生専用の食塩水を収容するための容器が不要であり、同容器を装備した市販の軟水器を採用する場合に比較して、当該電解水生成装置が小型となって設置すべき占用空間が小さくなり、またコストの低減を図ることができる。
【0022】
また、当該電解水生成装置においては、電解を制御する制御装置14を電解運転と再生運転の両者の制御に兼用して使用することができるため、制御装置14を共通にして一層のコストの低減を図ることができる。さらにまた、当該電解水生成装置においては、陽イオン交換樹脂の再生専用の食塩水の収容容器、および再生専用の制御機構を省略することにより、イオン交換槽13を装置に一体的に組込むことができ、占用空間の縮小と関連して装置をすっきりした外観に形成することができる。
【0023】
しかして、当該電解水生成装置においては、イオン交換槽13内の陽イオン交換樹脂の再生タイミング時点の基準値が下記の表1に示すごとく設定されている。この基準値は、電解運転中の設定電解電流値に対して反比例の関係にした可変値を指標として設定しているものである。この基準値は、被電解水の調製用の原水の水質をも考慮した値となり、使用する原水の水質に応じてイオン交換槽のイオン交換能力および寿命を最大限発揮することができるものである。
【0024】
【表1】
【0025】
なお、陽イオン交換樹脂の再生タイミング時点の基準値は、設定電解電流値と電解運転時間の積算量を指標とすることもできる。また、このようなイオン交換樹脂の再生については、ナトリウムイオン型の陽イオン交換樹脂を収容しCa2+、Mg2+等の金属イオンをナトリウムイオンに置換して軟水処理するイオン交換槽に限らず、水素型の陽イオン交換樹脂を収容し金属イオンを水素イオンに置換して水処置をするイオン交換槽にも適用される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一例に係る電解水生成装置の全体を示す概略的構成図である。
である。
【符号の説明】
11…電解槽、12…食塩水貯溜槽、13…イオン交換槽、14…制御装置、15…第1供給管路、16…第2供給管路、16a…軟水供給管路、16b…食塩水供給管路、16c…供給ポンプ、16d…開閉弁、17…第3供給管路、17a…原水供給管路、17b…排出管路、17f…三方切替弁。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrolyzed water generator.
[0002]
[Prior art]
As one type of electrolyzed water generating device, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-225465, an electrolyzer, a salt water preparation tank for preparing saline to be electrolyzed, and a cation exchange resin are accommodated. In addition, there is an electrolyzed water generating device of a type provided with an ion exchange tank that performs ion exchange treatment of raw water for preparing the electrolyzed water. In the electrolyzed water generating apparatus, electrolyzed water is prepared using soft water generated by ion exchange treatment in an ion exchange tank or water containing almost no ionic components, and the prepared electrolyzed water is supplied to the electrolyzer. Supplying and electrolyzing the water to be electrolyzed at a set electrolysis current value to generate electrolyzed water. In order to obtain electrolyzed water having desired characteristics (pH, oxidation-reduction potential, etc.), electrolysis is performed according to the characteristics. The current value is set to a predetermined value.
[0003]
The set electrolysis current value varies depending on the amount of ionic components in the water to be electrolyzed. When the electrolysis current value varies, electrolyzed water having the set characteristics cannot be generated. The fluctuation of the amount of ionic components in the electrolyzed water is mainly caused by the amount of ionic components of metal ions such as Ca 2+ and Mg 2+ in the raw water for preparing the electrolyzed water. In order to remove this variation factor, the raw water is permeated through an ion exchange tank containing a cation exchange resin and subjected to an ion exchange treatment to generate soft water or water containing almost no ionic components.
[0004]
In this case, since the ion exchange tank for ion exchange treatment of raw water has a limit in ion exchange capacity as a matter of course, after a predetermined amount of ion exchange treatment of raw water, the ion exchange capacity of the ion exchange resin is reduced. In order to regenerate, an ion exchange regeneration process must be performed. In the regeneration treatment of this ion exchange capacity, an acidic aqueous solution such as a sodium chloride aqueous solution or a hydrochloric acid aqueous solution is used as a regenerating solution to replace substituted metal ions such as Ca 2+ and Mg 2+ with sodium ions and hydrogen ions. Adopted.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, in the electrolyzed water generating apparatus of this type, it is important to regenerate the ion exchange capacity of the ion exchange resin in the ion exchange tank, and the timing for regenerating the ion exchange capacity (hereinafter referred to as the ion exchange tank). (Sometimes called playback timing). Conventionally, after setting the electrolysis current value at the time of electrolysis operation, the electrolysis operation time or the amount of electrolyzed water generated as a temporary index, the time when the electrolysis operation time reaches a set time, or the amount of electrolyzed water generated When the predetermined amount is reached, a means for regenerating the ion exchange tank is employed.
[0006]
The reference value for the regeneration timing of such an ion exchange tank is a fixed value determined by the electrolysis operation time or the amount of electrolyzed water generated, ignoring the quality of raw water for preparing electrolyzed water, and the raw water used Depending on the water quality, it cannot be said that the ion exchange capacity and life of the ion exchange tank are maximized. The object of the present invention is therefore to address such problems.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to an electrolyzed water generating device, and in particular, an electrolyzer, a salt water preparing tank for preparing saline to be electrolyzed, and a raw water for preparing the electrolyzed water containing a cation exchange resin. An ion exchange tank for ion exchange treatment is provided, and electrolyzed water prepared using raw water ion-exchanged in the ion exchange tank is supplied to the electrolyzer and the electrolyzed water is set at a set electrolysis current value. An electrolyzed water generating device of a type that generates electrolyzed water by electrolysis is an application target.
[0008]
Thus, according to a first aspect of the present invention, in the electrolyzed water generating device of the above-described type, the regeneration timing reference of the ion exchange tank is a variable value with respect to the set electrolysis current value. Is. In the present invention, the reference value for the regeneration timing of the ion exchange tank is an index of a variable value that is inversely proportional to the set electrolysis current value, and a value obtained by multiplying the set electrolysis current value by electrolysis time. It can be set as an index.
[0009]
[Operation and effect of the invention]
In the electrolyzed water generating apparatus according to the present invention, the reference value of the regeneration timing of the ion exchange tank is set to a variable value with respect to the set electrolysis current value, for example, set as an index a variable value that is inversely proportional to the set electrolysis current value. However, since the value obtained by multiplying the set electrolysis current value by the electrolysis time is set as an index, these reference values take into account the quality of the raw water used for the preparation of the electrolyzed water. The ion exchange capacity and life of the ion exchange tank can be maximized according to the water quality.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows an example of an electrolyzed water generating apparatus according to the present invention. The electrolyzed water generating apparatus includes an
[0011]
The
[0012]
The
[0013]
As a result, dilute saline solution having a predetermined concentration prepared in the saline
[0014]
The
[0015]
The
[0016]
In the
[0017]
The
[0018]
In the electrolyzed water generating apparatus configured as described above, an electrolysis current value during electrolysis operation is set prior to electrolysis operation, and a dilute saline solution having a predetermined concentration used for electrolyzed water in the
[0019]
The prepared diluted saline solution is supplied from the saline
[0020]
In the regeneration operation of the cation exchange resin, the three-
[0021]
As described above, in the electrolyzed water generating apparatus, the cation exchange resin accommodated in the
[0022]
Further, in the electrolyzed water generating apparatus, since the
[0023]
Therefore, in the electrolyzed water generating apparatus, the reference value at the regeneration timing point of the cation exchange resin in the
[0024]
[Table 1]
[0025]
In addition, the reference value at the time of regeneration timing of the cation exchange resin can also use the integrated amount of the set electrolytic current value and the electrolytic operation time as an index. In addition, the regeneration of such an ion exchange resin is limited to an ion exchange tank in which a sodium ion type cation exchange resin is accommodated and metal ions such as Ca 2+ and Mg 2+ are replaced with sodium ions for soft water treatment. Furthermore, the present invention is also applied to an ion exchange tank that contains a hydrogen-type cation exchange resin and replaces metal ions with hydrogen ions to perform water treatment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an entire electrolyzed water generating apparatus according to an example of the present invention.
It is.
[Explanation of symbols]
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