JP7002305B2

JP7002305B2 - 電解水生成装置

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Publication number: JP7002305B2
Application number: JP2017228740A
Authority: JP
Inventors: 進一加賀; 昌浩藤田; 恭一郎吉田
Original assignee: HOSHIZAKI KABUSHIKI KAISHA
Current assignee: HOSHIZAKI KABUSHIKI KAISHA
Priority date: 2017-11-29
Filing date: 2017-11-29
Publication date: 2022-01-20
Anticipated expiration: 2037-11-29
Also published as: JP2019099840A

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電解注出運転を実行すると、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、電解槽に供給された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、ｐＨ５．０～６．５、有効塩素濃度１０～８０ｐｐｍの要求特性を満たした微酸性電解水となって注出される。

特開平５－２３７４７８号公報

上述した特許文献１の電解水生成装置においては、電解注出運転により電解槽内で連続的に被電解水を電気分解して微酸性電解水を生成したときに、電極に微小な気泡が付着すること等に起因して、生成される微酸性電解水が上述したｐＨの要求特性を満たさなくなるときがある。本発明は、連続的に注出される微酸性電解水がｐＨの要求特性を満たさなくなるのを防ぐことを目的とする

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無隔膜の電解槽と、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、電解槽内にて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生成した微酸性電解水を注出する電解注出運転を実行する電解水生成装置であって、制御装置は、電解注出運転によって微酸性電解水を生成する連続運転時間が生成される微酸性電解水のｐＨの要求特性を満たさなくなる前の所定時間以上となると、電解注出運転を一定時間停止するように制御し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。

上記のように構成した電解水生成装置においては、電解注出運転によって微酸性電解水を生成する連続運転時間が生成される微酸性電解水のｐＨの要求特性を満たさなくなる前の所定時間以上となると、生成される微酸性電解水のｐＨが要求特性を満たさなくなるおそれがあるが、制御装置は、電解注出運転によって微酸性電解水を生成する連続運転時間が生成される微酸性電解水のｐＨの要求特性を満たさなくなる前の所定時間以上となると、電解注出運転を一定時間停止するように制御したので、一定時間停止後に生成される微酸性電解水が再びｐＨの要求特性を満たすようになり、ｐＨの要求特性を満たさない微酸性電解水が注出されるのを防ぐことができた。

上記のように構成した電解水生成装置においては、制御装置は、被電解水の電気分解を一定時間停止させているときに、原水供給管路から電解槽に原水を供給するように制御するのが好ましい。また、他の実施形態では、制御装置は、被電解水の電気分解を一時停止する前に、原水供給管路から電解槽に原水を供給するように制御するのが好ましい。

上記課題を解決するために、本発明の他の実施形態においては、一対の電極を配設した無隔膜の電解槽と、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、電解槽内にて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生成した微酸性電解水を注出する電解注出運転を実行する電解水生成装置であって、制御装置は、電解注出運転によって微酸性電解水を生成する連続運転時間が生成される微酸性電解水のｐＨの要求特性を満たさなくなる前の所定時間以上となると、電解注出運転を実行するときの設定電流と設定電圧の少なくとも一方を上昇させるように制御し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。

上記のように構成した電解水生成装置においては、電解注出運転によって微酸性電解水を生成する連続運転時間が生成される微酸性電解水のｐＨの要求特性を満たさなくなる前の所定時間以上となると、生成される微酸性電解水が要求特性を満たさなくなるおそれがあるが、制御装置は、電解注出運転によって微酸性電解水を生成する連続運転時間が生成される微酸性電解水のｐＨの要求特性を満たさなくなる前の所定時間以上となると、電解注出運転を実行するときの設定電流と設定電圧を上昇させるように制御したので、設定電流と設定電流を上昇させた状態で生成した微酸性電解水がｐＨの要求特性を満たすようになり、ｐＨの要求特性を満たさない微酸性電解水が注出されるのを防ぐことができた。

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を介して電解槽１１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回転速度を変えることで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、電解質水溶液タンク３１内の電解質水溶液の液切れ状態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（注出ボタン）、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に電気分解により微酸性電解水を連続的に電気分解により生成して注出する電解注出運転を実行する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。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。制御装置６０は、電解制御プログラムの電解注出運転を実行すると、電解槽１１内には通水弁２２の開放によって原水供給管路２０から供給される原水と送出ポンプ３２により送り出される電解質水溶液とを混合した被電解水が供給され、電源装置４０により電解槽１１内の電極１２ａ，１２ｂ間に設定電圧を印加した状態で、電流計４１の計測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が制御され、被電解水は電気分解されて微酸性電解水となって注出管路１３から注出される。

この電解水生成装置１０における微酸性電解水の注出をするための電解制御プログラムの電解注出運転について説明する。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の原水の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，１２ｂ間の電圧の印加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の回転速度を変えて電解質水溶液の流量を制御している。

電解槽１１内に連続的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で連続的に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。

この電解水生成装置１０においては、電解注出運転により電解槽１１内で連続的に被電解水を電気分解して微酸性電解水を生成したときに、電極１２ａ，１２ｂに微小な気泡が付着すること等に起因して、生成される電解水のｐＨが要求特性を満たさなくなることがある。この電解水生成装置１０においては、制御装置６０は、電解注出運転によって電解水を生成する連続運転時間が所定時間として２０分以上となると、電解注出運転を一定時間として例えば１０秒停止するように制御した。これにより、電解注出運転によって生成される電解水が要求特性を満たすようになり、要求特性を満たさない電解水が注出されるのを防ぐことができた。

また、このような電解水生成装置１０においては、制御装置６０は、電解注出運転によって電解水を生成する連続運転時間が所定時間として２０分以上となって、電解注出運転を一定時間停止させているときに、通水弁２２を一定時間として例えば３分間開放して、原水供給管路２０から電解槽１１に原水を供給するように制御してもよい。この場合には、電解注出運転を停止させているときに通水弁２２を一定時間開放するのと、電解注出運転を実行するのを繰り返すようにしてもよい。

また、この他の実施形態の電解水生成装置１０においては、制御装置６０は、電解注出運転を一定時間停止させる前に、通水弁２２を一定時間として５秒間開放して、原水供給管路２０から電解槽１１に原水を供給し、電解注出運転を一定時間として１０秒間停止させるように制御してもよい。この場合には、電解注出運転を一定時間停止させる前に、通水弁２２を一定時間として５秒間開放して、原水供給管路２０から電解槽１１に原水を供給するのと、電解注出運転を一定時間として１０秒間停止させるのを繰り返し実行するようにしてもよい。

さらに、連続的に注出される電解水が要求特性を満たさなくなるのを防ぐことを目的とした電解水生成装置１０の他の実施形態は、上述した実施形態と同様に、一対の電極１２ａ，１２ｂを配設した電解槽１１と、給水源から供給される原水を電解槽１１に供給する原水供給管路２０と、電解槽１１に供給される原水に電解質水溶液を供給する電解質水溶液供給管路３０と、電極１２，１２ｂに直流電圧を印加する電源装置４０と、電源装置４０の作動を制御する制御装置６０とを備え、制御装置６０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、電解槽１１内にて電源装置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生成した電解水を注出する電解注出運転を実行するものである。この電解水生成装置１０においては、制御装置６０は、電解注出運転によって電解水を生成する連続運転時間が所定時間以上となると、電解注出運転を実行するときの設定電流と設定電圧の少なくとも一方として、設定電圧を１時間後に１割上昇させるように制御した。このように制御することで、生成した電解水が要求特性を満たすようになり、要求特性を満たさない電解水が注出されるのを防ぐことができた。なお、設定電圧を所定時間として１時間後に所定の割合として１割上昇させるものに限られるものでなく、設定電圧の代わりに設定電流を所定時間として１時間後に所定の割合として１割上昇させるものであってもよく、また、設定電圧と設定電流の両方を所定時間として１時間後に所定の割合として１割上昇させるように制御したものであってもよい。また、時間及び上昇率は上記に限られるものでない。

上記のように構成した電解水生成装置１０では、電源装置４０により電解槽１１内の電極１２ａ，１２ｂに直流電圧を印加しているときに、過電流等の異常状態によって電源装置４０から電極１２ａ，１２ｂに直流電圧を印加しなくなったときに、制御装置６０は電流計４１の計測電流が設定電流となるように送出ポンプ３２の流量を増加するように制御することになる。過電流等の異常状態が解消した後で、電源装置４０により電極１２ａ，１２ｂに直流電圧を印加すると、電解槽１１内の被電解水には上述したように送出ポンプ３２によって電解質水溶液が多く送られた後で電解質が多く含まれているために、電解槽１１内の電極１２ａ，１２ｂ間に過電流が流れることになり、過電流が流れる異常を繰り返すことになる。このため、過電流等の異常状態によって電源装置４０から電極１２ａ，１２ｂに直流電圧を印加しなくなったときに、制御装置６０は送出ポンプ３２の作動を停止させ、過電流等の異常状態が解消した後で、電源装置４０により電極１２ａ，１２ｂに直流電圧を印加するときに、送出ポンプ３２の流量が少ない状態から作動させるように制御している。これによって、過電流が流れる異常を繰り返すことがなくなる。また、制御装置６０は、過電流を検知してから所定時間として２分経過後に電源装置４０から再び電極１２，１２ｂに直流電圧を印加するように制御しているが、２分経過後に電圧計４２の計測電圧が所定の圧力まで上昇しない場合は、制御装置６０は電源装置４０の故障と判断して操作パネル５０の表示パネルに電源装置４０の故障であることを表示する。

なお、この実施形態の電解水生成装置１０においては、被電解水の電気分解をするときの設定電圧と設定電流は、原水のＭアルカリ度と電解質水溶液の塩酸濃度だけでなく、原水の温度に応じて設定されているが、図３に示したように、原水の温度が５℃より低いときと３０℃より高いときには、設定電圧と設定電流が規定されてなく、原水の温度が５℃より低いときと３０℃より高いときに被電解水を電気分解しても要求特性を満たした電解水が生成されないおそれがある。また、この電解水生成装置１０では、原水の流量が設定流量より低いまたは高いときに、設定電圧と設定電流で被電解水を電気分解しても、要求特性を満たした電解水が生成されないおそれがある。このように、温度センサ２３により検出される原水の温度が設定範囲外で被電解水を電気分解により生成したとき、または、流量計２４により検出される原水の流量が設定範囲外で被電解水を電気分解により生成したときには、表示パネルにて要求特性を満たさない可能性がある警告をした状態で注出するようにしている。

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、３１…電解質水溶液タンク、４０…電源装置、６０…制御装置。

Claims

一対の電極を配設した無隔膜の電解槽と、
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、前記電解槽内にて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生成した微酸性電解水を注出する電解注出運転を実行する電解水生成装置であって、
前記制御装置は、前記電解注出運転によって前記微酸性電解水を生成する連続運転時間が生成される微酸性電解水のｐＨの要求特性を満たさなくなる前の所定時間以上となると、前記電解注出運転を一定時間停止するように制御した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、
前記制御装置は、前記電解注出運転を一定時間停止させているときに、前記原水供給管路から前記電解槽に原水を供給す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に記載の電解水生成装置において、
前記制御装置は、前記電解注出運転を一定時間停止させる前に、前記原水供給管路から前記電解槽に原水を供給するように制御したことを特徴とする電解水制御装置。
一対の電極を配設した無隔膜の電解槽と、
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、前記電解槽内にて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生成した微酸性電解水を注出する電解注出運転を実行する電解水生成装置であって、
前記制御装置は、前記電解注出運転によって前記微酸性電解水を生成する連続運転時間が生成される微酸性電解水のｐＨの要求特性を満たさなくなる前の所定時間以上となると、前記電解注出運転を実行するときの設定電流と設定電圧の少なくとも一方を上昇させるように制御したことを特徴とする電解水生成装置。