JP5367580B2 - 電解水生成装置 - Google Patents
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Description
本発明は、電解水生成装置に関し、特に、給水源から電解槽に供給される原水に濃塩水を混入した希釈塩水を同電解槽内の電極に所定の電圧を印加して電気分解することにより電解水を生成する電解水生成装置に関するものである。
従来、下記の特許文献１においては、電解槽の電極間に印加した所定の電圧により給水源から供給される原水に濃塩水を混入した希釈塩水に生じる電解電流が所定の基準電流値になるように、前記原水に混入される濃塩水の基準供給量をフィードバック制御により調整するようにした電解水生成装置が開示されている。
特開平成１１−１２８９３１号公報 この種の電解水生成装置においては、原水として水道水や天然水が使用されるが、これらの原水は地域、周囲の環境等によって電解質の含有量が異なりその電気伝導度が相違する。 例えば、原水として一般の水道水を使用する電解運転では、当該水道水の電気伝導度が１００ms/cm2程度であって、この電気伝導度に基づいて原水に混入する濃塩水の基準供給量が調整される。
このため、原水の電気伝導度が高い地域では、原水に混入される濃塩水の供給量を上記の基準供給量とした場合には、濃塩水の供給量が過剰になって電解電流が過剰になり、所望特性の電解水を生成できないことになる。 例えば、離島や海外の地域では、原水の電気伝導度が５００〜１５００ms/cm2程度であるため、電解槽内の電極に過剰な電解電流が発生して、当該電解水生成装置の構成部品の故障の原因となったり、塩水の無駄な消費をまねくことになる。
かかる問題に関して、上述した原水に混入される濃塩水の供給量のフィードバック制御によれば、電解電流が所定の基準電流値になるように原水の電気伝導度に応じて濃塩水の供給量が調整されるので、過剰な電解電流の発生に起因する故障を防止することができる。 しかしながら、原水に混入される濃塩水の供給量は、電解運転中のフィードバック制御によって調整されるに過ぎないため、電解運転の開始からフィードバック制御によって電解電流が所定の基準電流値になるまでは、濃塩水の過剰な供給に起因する問題を解消することはできない。
本発明の目的は、上記の問題に対処するため、電解運転の開始時に原水に混入される濃塩水の初期供給量を当該原水の電気伝導度に応じて調整して、過剰な濃塩水の供給に起因する過剰な電解電流の発生なくすことにある。
上記の目的を達成するため、本発明は、給水源から供給される原水に濃塩水を混入した希釈塩水が被電解水として導入される電解槽と、該電解槽の電極間に印加した所定の電圧により生じる前記希釈塩水の電解電流を検出する電流検出手段とを備え、該電流検出手段により検出された前記希釈塩水の電解電流が予め設定した所定の基準電流値になるように前記原水に混入される濃塩水の供給量をフィードバック制御により調整するようにした電解水生成装置において、
前記電解槽の電極間に所定の電圧を印加した状態にて前記原水の電気伝導度に応じて生じる電解電流値を示す制御マップを記憶する記憶手段と、予め検出した前記原水の電気伝導度に対応して生じる電解電流値を前記記憶手段の制御マップに基づいて算出し、算出した電解電流値を前記基準電流値から減算する算出手段と、前記フィードバック制御における前記希釈塩水の電解電流が前記算出手段により減算して補正された電解電流値になるように前記原水に混入される前記濃塩水の供給量を調整する制御手段とを設けた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。
前記電解槽の電極間に所定の電圧を印加した状態にて前記原水の電気伝導度に応じて生じる電解電流値を示す制御マップを記憶する記憶手段と、予め検出した前記原水の電気伝導度に対応して生じる電解電流値を前記記憶手段の制御マップに基づいて算出し、算出した電解電流値を前記基準電流値から減算する算出手段と、前記フィードバック制御における前記希釈塩水の電解電流が前記算出手段により減算して補正された電解電流値になるように前記原水に混入される前記濃塩水の供給量を調整する制御手段とを設けた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。
本発明の一実施形態においては、前記原水の電気伝導度を予め検出するため、電解運転の開始時に前記希釈塩水の電解に先立って前記原水のみを前記電解槽に導入して同原水の電気伝導度を検出する検出手段を採用してもよい。この場合には、前記原水に混入される濃塩水の供給量が上記のフィードバック制御によって調整されるのに先立って、同原水の電気伝導度に応じて濃塩水の供給量が前記制御手段により自動的に調整される利点がある。
上記のように構成した電解水生成装置においては、給水源から供給される原水の電気伝導度を予め検出して、検出した同原水の電気伝導度に対応して生じる電解電流値を基準電流値から減算することにより上記の基準電流値が補正され、前記フィードバック制御における前記希釈塩水の電解電流が前記補正電流値になるように前記原水に混入される濃塩水の供給量が調整されるので、電解運転の開始時に前記原水に濃塩水が過剰に混入されることがなく、電解槽内にての過剰な電解電流の発生をなくして常に所定特性の電解水を生成することができる。
図１に示したように、本発明の適用対象となる電解水生成装置は、有隔膜電解槽１０、希釈塩水調整装置２０および制御装置３０を備えている。電解槽１０はそれ自体公知のもので、その槽本体１１は隔膜１２にて一対の電解室Ｒ１，Ｒ２に区画されており、これらの電解室には電極１３ａ，１３ｂがそれぞれ配設されている。電解槽１０の電解室Ｒ1，Ｒ2の上流側部位には希釈塩水を供給する導管１４の分岐管路部がそれぞれ接続され、同電解室Ｒ1，Ｒ2の下流側部位には電解生成水を導出する上流側導管１５ａ1，１５ｂ1がそれぞれ接続されている。これらの上流側導出管路１５ａ1，１５ｂ1は、流路切換弁１６を介して下流側導管１５ａ2，１５ｂ2に接続されている。
この電解水生成装置の電解運転においては、制御装置３０の制御下にて、電解室Ｒ1，Ｒ2の各電極１３ａ，１３ｂの極性が定期的に反転されるときそれに同期して流路切換弁１６が切換制御されて、上流側導出管路１５ａ1，１５ｂ1の下流側導出管路１５ａ2，１５ｂ2に対する接続が切換えられる。この切換により、一方の下流側導出管路１５ａ2又は１５ｂ2が電解酸性水の導出管路となり、他方の下流側導出管路１５ｂ2又は１５ｂ２が電解アルカリ性水の導出管路となる。
上記の電解運転中に、制御装置３０の制御下にて電源３１から電極１３ａ，１３ｂに印加された所定の電圧により生じる電解電流によって、電解槽１０の電解室Ｒ1，Ｒ2内に供給された希釈塩水が電気分解される。この電解運転において電極１３aの極性が正となり電極１３bの極性が負となった場合には、電解室Ｒ1にて生成される電解酸性水が上流側導出管１５a１と下流側導出管１５ａ2を通して導出され、電解室Ｒ２にて生成される電解アルカリ性水が上流側導出管１５b１と下流側導出管１５b２を通して導出される。また、制御装置３０の制御下にて電極１３ａ，１３ｂの極性が反転されるとともに流路切換弁１６が切替えられたときには、電解室Ｒ1にて生成される電解アルカリ性水が上流側導出管１５a１と下流側導出管１５ｂ2を通して導出され、電解室Ｒ2にて生成される電解酸性水が上流側導出管１５b１と下流側導出管路１５a2を通して導出される。
上記の電解運転中に電解槽１０内で発生する希釈塩水の電解電流値は、電源３１と電極１３ｂを接続する配線の途中に介装した分流器３２に接続された電流計３３により計測される。この場合、電流計３３で計測される希釈塩水の電解電流値は電解槽１０内に供給された希釈塩水の電気伝導度と等価であって同電気伝導度に応じて変化する。
電解槽１０に供給される希釈塩水の濃度を調整する希釈塩水調整装置２０は、飽和塩水等の高濃度の塩水を収容する塩水タンク２１と、塩水タンク２１内の濃塩水を供給する塩水供給導管２２に介装した吐出量可変型の塩水ポンプ２３により構成されていて、塩水供給導管２２は給水源に接続した給水導管１７に接続されている。塩水ポンプ２３は制御装置３０の制御下にて駆動されて塩水タンク２１内の濃塩水を給水導管１７に供給する。給水源から給水導管１７に供給される水道水は、給水導管１７に介装した軟水器１８aにて軟水化処理され、フィルター１８ｂにより濾過処理されて、原水として希釈塩水供給導管１４に導入される。 塩水ポンプ２３の作動によって給水導管１７に供給された濃塩水は給水導管１７を通して供給される原水に混合されて所定濃度に希釈された希釈塩水として希釈塩水導管１４を通して電解槽１０の電解室Ｒ１とＲ２に供給される。 電解室Ｒ１，Ｒ２内にて電気分解される希釈塩水の電気伝導度は、後述する原水の電気伝導度と原水に混合される濃塩水の供給量に応じて変化する。
制御装置３０はマイクロコンピュータからなるコントローラであって、電源から電解槽１０内の電極１３aと１３ｂに所定の電圧を印加し、同電圧の極性を定期的に反転させる機能を果たす。また、制御装置３０は、図４に示したように、電解槽１０の電極１３a、１３ｂ間に所定の電圧を印加した状態にて原水の電気伝導度に応じて生じる電解電流値を示す制御マップを記憶する記憶手段を備え、電流計３３によって検出される希釈塩水の電解電流値を表す検出信号を入力して同希釈塩水の電解電流が予め設定した所定の基準電流値（例えば、１０Ａ）になるように塩水ポンプ２３の作動を制御して給水導管１７からの原水に混合される濃塩水の供給量をフィードバック制御する。
図２のグラフは、通常原水として使用される水道水の電気伝導度（Ａ１）が１００μｓ／ｃｍ2であって、電解運転の開始時に原水に混入される濃塩水の初期供給量（Ｂ）がフィードバック制御により調整される状態にて、電解槽１０内に生じる電解電流値（Ａ）の変化を経時的に示している。この場合、電解槽１０内に供給される希釈塩水の電解電流は、電解運転の開始時から時間ｔ１が経過したとき所定の基準電流値Ｌ１になる。上記のように原水に混入される濃塩水の供給量がフィードバック制御により調整された当該電解水生成装置において、原水として使用される水道水、地下水等の水の電気伝導度（A２）が５００〜１５００１００μｓ／ｃｍ2である場合には、図３に示したように、電解運転の開始時に電解槽１内に供給される希釈塩水の電解電流は図２に示した基準電流値Ｌ１よりも高くなり、時間ｔ２が経過したとき基準電流値Ｌ１に制御される。この場合、原水の電気伝導度（A２）が上記の基準となる原水の電気伝導度（A１）より高いため濃塩水の初期供給量が上記の基準となる初期供給量（Ｂ）と同じであると、電解槽１０内にて電気分解される希釈塩水の電気伝導度が過剰となり、電解運転の初期に過剰な電解電流が生じて電解槽１０内にて生成される電解水の特性が変化する。このため、当該電解水生成装置の構成部品に支障をきたしたり、濃塩水を無駄に消費することになる。
上記の問題に対処するため、本発明の電解水生成装置においては、給水源から給水導管１７に供給される原水の電気伝導度を予め検出して、検出した同原水の電気伝導度を記憶する第１記憶手段と、電解槽１０の電極１３aと１３ｂに所定の電圧（１１Ｖ、１２Ｖ或いは１３Ｖ）を印加した状態にて原水の電気伝導度に応じて変化する電解電流を確認して図４に示した制御マップを作成し、この制御マップを記憶する第２記憶手段を制御装置３０に設けると共に、電解槽１０内に生じる電解電流を検出するため電流計３３を設けた。
しかして、この電解水生成装置における制御装置３０は、上記の第２記憶手段に記憶した制御マップに基づいて第１記憶手段に記憶した原水の電気伝導度に対応して生じる電解電流を算出し、算出した電解電流を上述した所定の基準電流値Ｌ１から減算する。これにより、制御装置３０は、電解運転の開始時に電解槽１０に供給される希釈塩水の電解電流が、先に基準電流値Ｌ１から原水の電気伝導度に対応して生じる電解電流を減算して補正された電解電流値になるように塩水ポンプ２３の作動を制御して原水に混入される濃塩水の供給量を調整する。この結果、電解運転の開始時に濃塩水が原水に過剰に混入されることがなく、電解槽内にての過剰な電解電流の発生をなくして常に所定特性の電解水を生成することができる。
なお、本発明の実施にあたって、給水導管１７から供給される原水の電気伝導度を検出するため、電解運転の開始時に塩水ポンプ２３を停止させて濃塩水の供給を遮断した状態にて給水導管１７から供給される原水のみを電解槽１０に導入して同原水の電解電流を電流計３３により検出し、その電流値に基づいて同原水の電気伝導度を検出して上記の第１記憶手段に記憶させてもよい。この場合には、原水に混入される濃塩水の供給量がフィードバック制御によって調整されるのに先立って、同原水の電気伝導度に応じて濃塩水の供給量が自動的に調整される利点がある。
１０・・電解槽、２０・・希釈塩水調整装置、２３・・塩水ポンプ、
３０・・コントローラ、３１・・電源、３３・・電流計、
３０・・コントローラ、３１・・電源、３３・・電流計、
Claims (2)
- 給水源から供給される原水に濃塩水を混入した希釈塩水が被電解水として導入される電解槽と、該電解槽の電極間に印加した所定の電圧により生じる前記希釈塩水の電解電流を検出する電流検出手段とを備え、該電流検出手段により検出された前記希釈塩水の電解電流が予め設定した所定の基準電流値になるように前記原水に混入される濃塩水の供給量をフィードバック制御により調整するようにした電解水生成装置において、
前記電解槽の電極間に所定の電圧を印加した状態にて前記原水の電気伝導度に応じて生じる電解電流値を示す制御マップを記憶する記憶手段と、
予め検出した前記原水の電気伝導度に対応して生じる電解電流値を前記記憶手段の制御マップに基づいて算出し、算出した電解電流値を前記基準電流値から減算する算出手段と、
前記フィードバック制御における前記希釈塩水の電解電流が前記算出手段により減算して補正された電解電流値になるように前記原水に混入される前記濃塩水の供給量を調整する制御手段とを設けたことを特徴とする電解水生成装置。 - 前記原水の電気伝導度を予め検出するため、電解運転の開始時に前記希釈塩水の電解に先立って前記原水のみを前記電解槽に導入して同原水の電気伝導度を検出する検出手段を採用したことを特徴とする請求項１に記載の電解水生成装置。
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