JP7061171B1 - 電解制御方法及び電解水生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】省電力で運転効率を容易に高められる電解水生成装置を提供する。【解決手段】電解制御方法は、電解槽への蓋の装着状態を検出する第１ステップＳ１と、電解槽内の水位を検出する第２ステップＳ２と、蓋が電解槽に装着され、かつ、水位が予め定められた基準水位よりも高いとき、電解槽で電解を開始する第３ステップＳ３と、電解の時間を測定する第４ステップＳ４と、電解中の蓋の装着状態を検出する第５ステップＳ５と、電解の時間が予め定められた時間Ｔ１以上経過したとき、又は、蓋が電解槽から外されたとき、電解を停止する第６ステップＳ６を含んでいればよい。【選択図】図４

Description

本発明は、電解制御方法及び電解水生成装置に関する。

従来、電気分解によって次亜塩素酸ソーダを発生させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

上記特許文献１では、水位がセンサーの位置よりも低くなった場合、制御部は警報を発して、電解部の作動を停止する。

実登３０６９２９６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された装置では、水位を常時確認する必要があるため、水を容器に注入して電解を開始した直後など、明らかに水位が満たされているであろう状況であっても、水位センサーへの通電・判定を繰り返す必要があり、余計な電力を消費する。また、電解水の生成と水位の検出とが排他的に実行される構成にあっては、電解水の生成が中断し、装置の運転効率が低下する。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、省電力で運転効率を容易に高められる電解水生成装置を提供することを主たる目的としている。

本発明は、水を電気分解するための電解槽と、前記電解槽に装着される蓋とを備えたバッチ式の電解水生成装置の電解制御方法であって、前記電解槽への前記蓋の装着状態を検出する第１ステップと、前記電解槽内の水位を検出する第２ステップと、前記蓋が前記電解槽に装着され、かつ、前記水位が予め定められた基準水位よりも高いとき、前記電解槽で電解を開始する第３ステップと、前記電解の時間を測定する第４ステップと、前記電解中の前記蓋の装着状態を検出する第５ステップと、前記電解の時間が予め定められた時間Ｔ１以上経過したとき、又は、前記蓋が前記電解槽から外されたとき、前記電解を停止する第６ステップを含む。

本発明に係る前記電解制御方法において、前記第６ステップは、前記電解中に前記蓋が外された時間が連続して予め定められた時間Ｔ２以上のとき、前記電解を停止する、ことが望ましい。

本発明に係る前記電解制御方法において、前記第６ステップで前記電解を停止した後、前記蓋が装着されたとき、前記電解を再開する第７ステップを含む、ことが望ましい。

本発明に係る前記電解制御方法において、前記第３ステップで前記電解を開始した後、前記第６ステップで前記電解を停止するまでの時間を一次電解時間Ｔ３としたとき、前記時間Ｔ１から前記一次電解時間Ｔ３を差し引いて新たな前記時間Ｔ１を算出し、前記電解を再開する、
ことが望ましい。

本発明に係る前記電解制御方法において、前記第３ステップから前記第６ステップまでの前記電解によって、次亜塩素酸水を生成する、ことが望ましい。

本発明は、バッチ式の電解水生成装置であって、水を電気分解するための電解槽と、前記電解槽に装着される蓋と、前記電解槽への前記蓋の装着状態を検出する蓋検出部と、前記電解槽内の水位を検出する水位検出部と、時間を計数する計数部と、前記電解槽内での電解を制御する電解制御部とを備え、前記電解制御部は、前記蓋が前記電解槽に装着され、かつ、前記水位が予め定められた基準水位よりも高いとき、前記電解を開始し、前記電解の時間が予め定められた時間Ｔ１以上、又は、前記蓋が前記電解槽から外されたとき、前記電解を停止する。

本発明に係る前記電解水生成装置において、前記電解槽には、電解水を生成するための第１電極対と、前記電解槽内の前記水位を検出するための第２電極対とが、配されている、ことが望ましい。

本発明に係る前記電解水生成装置において、前記第２電極対は、前記第１電極対よりも上方に配されている、ことが望ましい。

本発明の電解制御方法及び電解水生成装置は、前記蓋が前記電解槽に装着され、かつ、前記水位が予め定められた基準水位よりも高いとき、前記電解槽で電解を開始する。そして、前記電解の時間が予め定められた時間Ｔ１以上経過したとき、又は、前記蓋が前記電解槽から外されたとき、前記電解を停止する。従って、前記電解の開始直後は、前記水位の検出及び前記電解の中断が生じないため、前記電解水生成装置の省電力化を図りつつ、運転効率を容易に高めて、短時間で電解水を生成することが可能となる。

本発明の電解水生成装置の概略構成を示す図である。 図１の電解水生成装置の電気的構成を示すブロック図である。 図１の電解水生成装置の蓋検出部及び水位検出部を示す断面図である。 図１の電解水生成装置の電解制御方法の手順を示すフローチャートである。 図４の電解制御方法の変形例の手順を示すフローチャートである。 図４の電解制御方法の別の変形例の手順を示すフローチャートである。 図６の電解制御方法の変形例の手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は、本実施形態の電解水生成装置１の構成を示している。電解水生成装置１は、水を電気分解するための電解槽２と、電解槽２に装着される蓋３とを備える。電解水生成装置１は、電解水を生成する度に、電解槽２内の水を入れ替えるバッチ式の電解水生成装置である。

電解槽２は、電解室２１と、電解室２１に水を補給または電解室２１から電解水を取り出すための開口２２を有する。開口２２は、電解槽２の上端に形成されている。

電解室２１には、電気分解によって電解水を生成するための第１電極対２３が配されている。電解室２１に水が充填され、第１電極対２３に電解電圧が印加されると、電極間に電解電流が流れ、電解水が生成される。なお、本実施形態では、電解室２１に第１電極対２３をカバーするカバー部材９が設けられている。

蓋３は、電解槽２の開口２２を閉鎖するように、電解槽２の上端部に装着される。蓋３が装着されることにより、電解室２１へのアクセスが制限される。

図２は、電解水生成装置１の電気的構成を示している。電解水生成装置１は、電解槽２への蓋３の装着状態を検出する蓋検出部４と、電解槽２内の水位を検出する水位検出部５と、時間を計数する計数部６と、電解水生成装置１の各部の制御を司る制御部７とを備えている。

図３は、電解水生成装置１の蓋検出部４及び水位検出部５等を示している。蓋検出部４は、蓋３の装着状態に応じた信号を制御部７に出力する。本実施形態の蓋検出部４は、蓋３に設けられたマグネット４１と、蓋３の近傍の磁束密度を検出する磁気センサー４２とを含んでいる。

マグネット４１は、例えば、蓋３の内部に埋設されている。磁気センサー４２は、蓋３が電解槽２に装着されたとき、マグネット４１に対向する位置に設けられ、磁束密度に応じた信号を制御部７に出力する。磁気センサー４２によって検出される磁束密度は、マグネット４１と磁気センサー４２との距離に依存するため、制御部７は、蓋検出部４から入力された信号に基づいて、蓋３の装着状態を判定する。

水位検出部５は、電解槽２内の水位を検出するための第２電極対５１とを含んでいる。水位検出の際には、第２電極対５１に水位検出用の電圧が印加される。第２電極対５１に印加される電圧は、第１電極対２３に印加される電解電圧よりも小さく、電解槽２内での電解を意図するものではない。

電解槽２内の水位が第２電極対５１よりも高いとき、第２電極対５１が水に浸かっているため、電圧が印加される第２電極対５１に電流が流れる。水位検出部５は、第２電極対５１を流れる電流を検出する電流検出部５２を有する。制御部７は、電流検出部５２から入力される信号に基づいて、電解槽２内の水位を検出する。

なお、本実施形態では、磁気センサー４２及び電流検出部５２は、センサーカバー５５の内部に配されている。第２電極対５１は、センサーカバー５５の外部であって、電解室２１又は電解室２１と連通する位置に配されている。

第２電極対５１は、第１電極対２３よりも上方に配されている。これにより、水位検出部５によって第１電極対２３よりも高い水位が検出される。本実施形態の第２電極対５１は、後述する基準水位の高さに配されている。

なお、蓋検出部４及び水位検出部５の形態は、上述したものに限られず、適宜変形可能である。

計数部６は、クロック信号を発生し制御部７は、電解槽２の下方に配される底ケース８の内部に収容されている。計数部６は、クロック信号を発生し制御部７に出力する。

制御部７は、例えば、各種の演算処理、情報処理等を実行するＣＰＵ７１（Central Processing Unit）及びＣＰＵの動作を司るプログラム及び各種の情報を記憶するメモリ７２等を有している。ＣＰＵ７１及びメモリ７２は、基板７３に実装されている。

制御部７は、蓋検出部４、水位検出部５及び計数部６から入力された信号に基づいて、電解槽内での電解を制御する。より具体的には、制御部７は、電解槽２における電解の時間及び電解中に蓋３が外された時間を計数し、電解槽２内での電解を制御する。すなわち、制御部７は、電解制御部として機能する。

図４は、電解水生成装置１の電解制御方法１００を示している。電解制御方法１００は、第１ステップＳ１ないし第６ステップＳ６を含んでいる。

第１ステップＳ１では、蓋検出部４が、電解槽２への蓋３の装着状態を検出し、蓋３の装着状態に応じた信号を制御部７に出力する。制御部７は、例えば、蓋検出部４から入力された信号を予め定められた閾値と比較することにより、蓋３の装着状態を判定する。第１ステップＳ１で蓋３が装着されていることが確認されたとき（Ｓ１においてＹ）、第２ステップＳ２に移行する。

第２ステップＳ２では、水位検出部５が、電解槽２内の水位を検出し、水位に応じた信号を制御部７に出力する。制御部７は、例えば、水位検出部５から入力された信号に基づいて、電解槽２内の水位が基準水位を超えているか否かを判定する。第２ステップＳ２で電解槽２内の水位が基準水位を超えていることが確認されたとき（Ｓ２においてＹ）、第３ステップＳ３に移行する。

第３ステップＳ３では、蓋３が電解槽２に装着され（Ｓ１においてＹ）、かつ、水位が予め定められた基準水位よりも高いとき（Ｓ２においてＹ）、制御部７が、第１電極対２３に電解電流を供給し、電解槽２で電解を開始する。

第２ステップＳ２で検出される水位は、電解を開始する前の電解槽２内の初期水位である。しかしながら、電解を開始した直後の電解槽２内の水位が検出されてもよい。この場合、蓋３が電解槽２に装着されていることが確認されたとき（Ｓ１においてＹ）、第３ステップＳ３に移行して、電解槽２で電解を開始し、所定時間の経過後に第２ステップＳ２に戻って電解槽２内の水位が検出される。検出された水位が基準水位より高いとき、電解が継続され、検出された水位が基準水位より低いとき、電解が停止される。

第４ステップＳ４では、制御部７が、計数部６から入力されるクロック信号に基づいて、電解電流を供給している時間、すなわち電解の時間の測定を開始する。

第５ステップＳ５では、蓋検出部４が、電解中の電解槽２への蓋３の装着状態を検出する。第５ステップＳ５は、第１ステップＳ１と同等の要領にて実行される。

ステップＳ５．１では、電解の時間が予め定められた時間Ｔ１と比較される。

第６ステップＳ６では、蓋３が電解槽２から外されたとき（Ｓ５においてＮ）、又は、電解の時間が予め定められた時間Ｔ１以上経過したとき（Ｓ５．１においてＹ）、制御部７が、第１電極対２３への電解電流を遮断し、電解槽２での電解を停止する。電解槽２に対して蓋３の装着が継続されている場合には（Ｓ５においてＹ）、電解の時間が時間Ｔ１以上になるまで電解を継続する（Ｓ５．１においてＮ）。

第３ステップＳ３での電解の開始後において、電解の進行具合は、電解電流と電解の時間との積分に依存する。電解電流が一定値になるように、制御部７が電解電圧を制御する場合、電解の進行具合は電解の時間から推定でき、十分な電解が得られる時間Ｔ１を定めることができる。例えば、電解によって、次亜塩素酸水を生成する場合、ウィルスに対して有効な塩素濃度の次亜塩素酸水を生成するための時間Ｔ１を定めることができる。

電解槽２での電解によって消費される水は、微量である。従って、第２ステップＳ２で電解槽２内の水位が基準水位を超えていることが確認された場合、時間Ｔ１にわたる電解によって、電解槽２内の水位が第１電極対２３の上端を下回らないように、上記基準水位が設定される。

本発明の電解水生成装置１の電解制御方法１００では、蓋３が電解槽２に装着され、かつ、水位が予め定められた基準水位よりも高いとき、電解槽２で電解を開始する。そして、電解の時間が予め定められた時間Ｔ１以上経過したとき、又は、蓋３が電解槽２から外されたとき、電解を停止する。従って、電解の開始直後は、水位の検出及び電解の中断が生じないため、電解水生成装置１の省電力化を図りつつ、運転効率（運転時間に対する電解の時間の割合）を容易に高めて、短時間で電解水を生成することが可能となる。

また、電解中に蓋３が電解槽２から外されたとき（Ｓ５においてＮ）、制御部７が電解槽２での電解を停止させるので（Ｓ６）、電解水生成装置１の安全性が高められる。

図５は、図４の電解制御方法１００の変形例である電解制御方法１００Ａを示している。電解制御方法１００Ａのうち、以下で説明されてない部分については、上述した電解制御方法１００の構成が採用されうる。

電解制御方法１００Ａでは、Ｓ５１において、電解中に蓋３が外された時間が連続して予め定められた時間Ｔ２以上のとき（ステップＳ５．２においてＹ）、第６ステップＳ６に移行して電解を停止する。一方、蓋３が外された時間が時間Ｔ２未満のときは、（ステップＳ５．２においてＮ、Ｓ５においてＹ）、ステップＳ５．１に移行する。電解制御方法１００Ａによれば、短時間での蓋３の開放が電解の動作に及ぼす影響を抑制できる。

図６は、図４の電解制御方法１００の別の変形例である電解制御方法１００Ｂを示している。電解制御方法１００Ｂのうち、以下で説明されてない部分については、上述した電解制御方法１００又は１００Ａの構成が採用されうる。

電解制御方法１００Ｂでは、電解中に蓋３が電解槽２から外されたとき（Ｓ５においてＮ）、ステップＳ５．３で電解を停止した後、蓋３が装着されたとき（ステップＳ５．４においてＹ）、電解を再開する第７ステップＳ７を含んでいる。電解制御方法１００Ｂによると、電解中に一時的に蓋３が外された場合であっても、その後、蓋３が装着されたとき、自動的に電解が再開され、電解水生成装置１の使い勝手が高められる。

図７は、図６の電解制御方法１００Ｂの変形例である電解制御方法１００Ｃを示している。電解制御方法１００Ｂのうち、以下で説明されてない部分については、上述した電解制御方法１００Ｂの構成が採用されうる。

電解制御方法１００Ｃでは、制御部７は、第３ステップＳ３で電解を開始した後、電解時間の測定を開始し（Ｓ４）、ステップＳ５．３で電解を停止するまでの一次電解時間Ｔ３を計数する。一次電解時間Ｔ３は、第３ステップＳ３で電解を開始した後、ステップＳ５．３で電解を停止するまでの時間である。ステップＳ５．３～ステップ５．５、第７ステップＳ７が複数回にわたってループする場合には、その合計時間である。

そして、電解制御方法１００Ｃでは、元の時間Ｔ１から一次電解時間Ｔ３を差し引いて新たな時間Ｔ１を算出し（ステップＳ５．５）、電解を再開する（第７ステップＳ７）。電解制御方法１００Ｃでは、電解を開始した後、蓋３が電解槽２から外されるまでの一次電解時間Ｔ３を考慮して、電解が再開されるので、蓋３の開放が電解の時間に及ぼす影響を抑制できる。

以上、本発明の電解水生成装置１及び電解制御方法１００等が詳細に説明されたが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施される。すなわち、本発明の電解水生成装置１は、少なくとも、水を電気分解するための電解槽２と、電解槽２に装着される蓋３と、電解槽２への蓋３の装着状態を検出する蓋検出部４と、電解槽２内の水位を検出する水位検出部５と、時間を計数する計数部６と、電解槽２内での電解を制御する制御部７とを備え、制御部７は、蓋３が電解槽２に装着され、かつ、水位が予め定められた基準水位よりも高いとき、電解を開始し、電解の時間が予め定められた時間Ｔ１以上、又は、蓋３が電解槽２から外されたとき、電解を停止する、ように構成されていればよい。

また、本発明の電解制御方法１００は、少なくとも、水を電気分解するための電解槽２と、電解槽２に装着される蓋３とを備えたバッチ式の電解水生成装置１の電解制御方法１００であって、電解槽２への蓋３の装着状態を検出する第１ステップＳ１と、電解槽２内の水位を検出する第２ステップＳ２と、蓋３が電解槽２に装着され、かつ、水位が予め定められた基準水位よりも高いとき、電解槽２で電解を開始する第３ステップＳ３と、電解の時間を測定する第４ステップＳ４と、電解中の蓋３の装着状態を検出する第５ステップＳ５と、電解の時間が予め定められた時間Ｔ１以上経過したとき、又は、蓋３が電解槽２から外されたとき、電解を停止する第６ステップＳ６を含んでいればよい。

１ 電解水生成装置
２ 電解槽
３ 蓋
４ 蓋検出部
５ 水位検出部
６ 計数部
７ 制御部
２３ 第１電極対
５１ 第２電極対
１００ 電解制御方法
１００Ａ 電解制御方法
１００Ｂ 電解制御方法
１００Ｃ 電解制御方法
Ｓ１ 第１ステップ
Ｓ２ 第２ステップ
Ｓ３ 第３ステップ
Ｓ４ 第４ステップ
Ｓ５ 第５ステップ
Ｓ６ 第６ステップ
Ｓ７ 第７ステップ

Claims (5)

1. 水を電気分解するための電解槽と、前記電解槽に装着される蓋とを備えたバッチ式の電解水生成装置の電解制御方法であって、
   前記電解槽への前記蓋の装着状態を検出する第１ステップと、
   前記電解槽内の水位を検出する第２ステップと、
   前記蓋が前記電解槽に装着され、かつ、前記水位が予め定められた基準水位よりも高いとき、前記電解槽で電解を開始する第３ステップと、
   前記電解の時間を測定する第４ステップと、
   前記電解中の前記蓋の装着状態を検出する第５ステップと、
   前記電解の時間が予め定められた時間Ｔ１以上経過したとき、又は、前記蓋が前記電解槽から外されたとき、前記電解を停止する第６ステップと、
   前記第６ステップで前記電解を停止した後、前記蓋が装着されたとき、前記電解を再開する第７ステップを含み、
   前記第６ステップは、前記電解中に前記蓋が外された時間が連続して予め定められた時間Ｔ２以上のとき、前記電解を停止し、
   前記電解中に前記蓋が外された時間が前記時間Ｔ２未満のとき、前記電解を継続するステップをさらに含み、
   前記第３ステップで前記電解を開始した後、前記第６ステップで前記電解を停止するまでの時間を一次電解時間Ｔ３としたとき、
   前記時間Ｔ１から前記一次電解時間Ｔ３を差し引いて新たな前記時間Ｔ１を算出し、前記電解を再開する、
   電解制御方法。
2. 前記第３ステップから前記第６ステップまでの前記電解によって、次亜塩素酸水を生成する、請求項１に記載の電解制御方法。
3. バッチ式の電解水生成装置であって、
   水を電気分解するための電解槽と、
   前記電解槽に装着される蓋と、
   前記電解槽への前記蓋の装着状態を検出する蓋検出部と、
   前記電解槽内の水位を検出する水位検出部と、
   時間を計数する計数部と、
   前記電解槽内での電解を制御する電解制御部とを備え、
   前記電解制御部は、
   前記蓋が前記電解槽に装着され、かつ、前記水位が予め定められた基準水位よりも高いとき、前記電解を開始し、
   前記電解の時間が予め定められた時間Ｔ１以上、又は、連続して予め定められた時間Ｔ２以上にわたって前記蓋が前記電解槽から外されたとき、前記電解を停止し、
   その後、前記蓋が装着されたとき、
   前記電解を開始した後、前記蓋が前記電解槽から外されて前記電解を停止するまでの時間を一次電解時間Ｔ３としたとき、
   前記時間Ｔ１から前記一次電解時間Ｔ３を差し引いて新たな前記時間Ｔ１を算出し、前記電解を再開し、
   前記電解中に前記蓋が外された時間が前記時間Ｔ２未満のとき、前記電解を継続する、
   電解水生成装置。
4. 前記電解槽には、電解水を生成するための第１電極対と、前記電解槽内の前記水位を検出するための第２電極対とが、配されている、請求項３に記載の電解水生成装置。
5. 前記第２電極対は、前記第１電極対よりも上方に配されている、請求項４に記載の電解水生成装置。

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