JPH0146163B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電気透析等被処理液に直流を通電し
て該処理液を処理する処理装置に用いる電源装置
に関し、更に詳しくは該処理液の直流抵抗の変化
に応じて通電電流の電流値を連続的に制御するよ
うにした電源装置に関する。

電気透析、電解透析等において、被処理液に直
流を通電して処理する際処理の進行に伴つて次第
に処理液の直流抵抗が変化する。一方装置の処理
効率の点からは通電直流量を特定の値、いわゆる
限界電流密度を越えない範囲でなるべくそれに近
い値に保つことが望ましい。

限界電流密度は透析液の電導性に依存し、一般
には透析液の電導度又は塩濃度にほゞ比例した変
化をする。従つて透析液の電導度又は塩濃度を検
出しそれに従つて通電電流を制御して出来るだけ
限界電流密度に近い電流を印加して装置を運転す
ることが望ましい。このような運転方法は電導度
追従電流制御と称され、特に大型の電気透析又は
電解透析等に利用されている。しかし電導度追従
電流制御を行うには高価な電導度計を必要とする
ばかりでなく、複雑な制御方式を採用しなければ
ならない欠点がある。従つて、小型電槽にあつて
はコスト面から採用されることは稀で、透析装置
の能力を犠牲にした定電圧電源装置が広く採用さ
れている。

一方海水或は塩を含む溶液を脱塩して飲食水を
製造する電気透析装置、特に家庭用、船舶用等の
小型脱塩電気透析装置或いは電解反応を実施する
と共に不必要な不純成分を除去する電解透析装置
等は近年多方面の需要のため増々大量に販売され
ているが上述のような理由で多くは定電圧電源装
置を用い、処理の進行に伴つて使用者が散発的に
電流調整抵抗等を手動で加減して通電電流を調整
するいわゆる階段状の電流調整を行なつている。

本発明の目的は上記のような背景にかんがみ、
大型電槽は勿論、小型電槽に於いても安価で、簡
素化された電導度追従電流制御が出来る電源装置
を提供することである。

上述の目的を達成するため、本発明による電源
装置は電気透析等の被処理液に直流電流を通電し
て被処理液を処理する処理装置に用いるものであ
つて、被処理液に直流電流を通電するための直流
発生回路と、該直流発生回路に接続され制御入力
端子を有する双方向性スイツチング回路と、処理
液を回路の一部とする制御信号発生回路であつて
被処理液の抵抗値の変化に応じて変化する制御信
号を発生し該制御信号を双方向性スイツチング回
路の制御端子に印加する制御信号発生回路とを含
んで構成される。

以下、本発明に係る電源装置を添附図面に基づ
き説明する。第１図は本発明電源装置の一実施例
の原理的構成を示す電気回路図である。交流電源
１は単相交流電源であり、整流器２の一端に接続
される。整流器２の直流出力端子はその一端が電
気透析装置３の陽極４にその他端が陰極５にそれ
ぞれ接続される。整流器２の他端は制御電極６を
有する双方向性スイツチング素子、たとえばトラ
イアツク７の一方の電極８に接続される。トライ
アツク７の制御電極６には、双方向性スイツチン
グ素子９（単に「SSS」と記す。）の一端が接続
される。SSS９の他端は被処理液電導度検出電極
１０とコンデンサ１１との直列回路の接続点に接
続される。検出電極１０とコンデンサ１１との直
列回路はトライアツク７の両電極８および１２と
並列に接続される。

第１図の電源装置を電気透析槽３で被処理液と
して、塩溶液の脱塩に用いた場合の動作について
説明する。後で詳述するように電源スイツチを投
入すると電気透析槽３のポンプが起動され検出電
極１０の極間に塩溶液が満され電気回路が形成さ
れる。検出電極１０の極間に電気回路が形成され
るとコンデンサ１１は充電され、コンデンサ１１
の充電電圧はSSS９を経てトライアツク７の制御
電極６に印加される。コンデンサ１１の充電電圧
がトライアツク７のブレイクオーバ電圧に達する
と、トライアツク７は点弧され交流位相制御され
る。トライアツク７の点弧により整流器２は直流
出力を発生し電気透析槽３に直流電流が流れる。
この場合、脱塩初期においては検出電極１０の極
間抵抗は小さくしたがつてコンデンサ１１に印加
される充電電圧が高くなり短時間でブレイクオー
バ電圧に達するのでトライアツク７の位相制御角
は小さい。従つて整流器２の直流出力電圧は高く
なり電気透析槽３に流れる直流電流は大きい。電
気透析槽３の脱塩が進むにつれて塩溶液の電導度
は低下していき検出電極１０の極間抵抗は増大す
る。即ちトライアツク７の位相制御角は大きくな
り整流器２の出力電圧は低下し電気透析槽への電
流は小さくなる。したがつて電気透析槽に通電さ
れる直流電流は被処理液の電導度に依存した値と
して連続的に制御される。実際にはこの直流電流
値を前述の限界電流密度になるべく近い値として
制御することが望まれるのでそのための制御回路
が附加されることとなる。以下そのような実施例
について説明する。

第２図は本発明電源装置を電気透析槽を用いる
塩溶液の脱塩に使用した場合の詳細な電気回路図
である。第１図と同一の参照番号は同一部分を示
す。

電源スイツチ１３を投入すると、希釈液ポンプ
３６、濃縮液ポンプ３７および電極液ポンプ３８
用の各モーター１５，１６，１７が起動される。
希釈液ポンプ３６は希釈液タンク３９の希釈液
を、および濃縮液ポンプ３７は濃縮液タンク４０
の濃縮液を配管を経てそれぞれ電気透析装置３に
循環させる。電極液ポンプ３８は電極板タンク４
１の電極液を電気透析槽３の両電極４，５に配管
を経て循環させる。希釈液タンク３９には、希釈
液電導度検出電極１０が、濃縮液タンク４０には
濃縮液量検出電極４２が、電極液ポンプ３８には
電極液量検出電極４３がそれぞれ設けられる。各
検出電極１０，４２，４３は相互に直列に接続さ
れ、各ポンプ３６，３７，３８の起動により各タ
ンク３９，４０，４１に充満された各液を通して
電気回路が形成される。この電気回路および抵抗
２５を通してコンデンサ１１が充電される。コン
デンサ１１の充電電圧がSSS９を経てトライアツ
ク７のゲート電極６に印加される。コンデンサ１
１の充電電圧がトライアツク７のブレイクオーバ
電圧に達するとトライアツク７はトリガされる。
コンデンサ２３はトライアツク７の両端に接続さ
れたサージ吸収用コンデンサである。交流位相制
御されたトライアツク７によりダイオード１９，
２０，２１，２２よりなるブリツジ整流器２は直
流出力信号を発生する。コンデンサ２８は整流器
２の出力端子に接続された平滑用コンデンサであ
る。整流器２の交流入力側には変圧器１８が接続
されている。変圧器１８の使用は整流器２の直流
出力電圧が大幅に高い場合や逆に低い場合等に有
利であるが、必ずしも必要ではない。整流器２の
直流電流はヒユーズ２４を経て透析槽３を流れ始
める。第１図において述べたように、脱塩初期に
おいては希釈液電導度検出電極１０の極間抵抗は
小さくトライアツク７の位相制御角も小さくな
る。従つて、整流器２の直流出力電圧は高くなり
透析槽３に流れる透析電流は大きくなる。抵抗２
６，２９の直列回路が整流器２の出力側に並列接
続され、直流出力電圧を分圧する。分圧された比
較検出電圧はオープンコレクタ出力型比較器３１
の反転入力端子に印加される。コンデンサ２７は
比較検出電圧のリツプルを除去するフイルターコ
ンデンサである。トランジスタ３４とそのベース
電極に接続されたツエナーダイオード３０、その
ベース電極とコレクタ電極に接続された抵抗３５
は定電圧回路を構成する。定電圧回路の出力から
比較器３１の非反転入力端子に比較基準電圧が印
加される。比較器３１の出力端子とトランジスタ
３４のエミツタ電極間にメイク接点１４を有する
リレー３３が接続される。リレー３３の両端には
サージ抑圧用ダイオード３２が接続される。

いま、抵抗器２６，２９の抵抗値をそれぞれ
R₁，R₂とし、ツエナーダイオード３０のツエナ
ー電圧をV_Zとし、脱塩終止電圧をV_Eとするとき、
｛R₂／（R₁＋R₂）｝・V_E＝V_Zとなるよう抵抗器２
６，２９の抵抗値を選んでおく。そうすれば、脱
塩初期では直流出力電圧V_Oは脱塩終止電圧V_Eよ
り高いのでコンパレータ３１は作動してリレー３
３は付勢される。リレー３３はメイク接点１４を
閉路し、リレー３３は自己保持され、電源スイツ
チ１３が復帰しても脱塩動作が継続される。脱塩
が進むにつれて希釈液の電導度が低下してゆき希
釈液電導度検出電極１０の極間抵抗が増加する。
従つて、トライアツク７の位相制御角が大きくな
り整流器２の直流出力電圧が低下してゆく。直流
出力電圧V_Oが脱塩終止電圧V_Eより低下したとき
コンパレータ３１が作動しなくなり、リレー３３
が消勢され、メイク接点１４が開路される。この
とき整流器２の直流出力電圧が無電圧となりモー
タ１５，１６，１７が停止し脱塩動作が停止され
る。

上記方式では、濃縮液または電極液の電導度変
化により濃縮液量検出電極４２または電極液量検
出電極４３の極間抵抗が変化し、この結果希釈液
電導度および透析電圧特性が変化する恐れがある
と考えられる。この点に関しては希釈液電導度検
出電極１０に較べて濃縮液量検出電極４２と電極
液量検出電極４３のセル定数を充分小さくしてお
くか、濃縮液と電極液の電導度を希釈液より充分
大きくしておけば問題はない。また、特に必要で
なければ濃縮液量検出電極４２と電極液量検出電
極４３は省いてもよい。また、第２図の如く構成
された透析装置を運転中に希釈液ポンプ３６、濃
縮液ポンプ３７または電極液ポンプ３８のポンプ
故障や各液の配管破損あるいは電動機故障等によ
り、各液のうちのいずれが流れなくなつても極間
抵抗が極めて大きくなりトライアツク７の位相制
御角が大きくなるので、直流出力電圧が脱塩終止
電圧V_Eより低くなり比較器３１が作動しなくな
る。従つてリレー３３が消勢されて透析装置の運
転は自動的に停止される。このことはイオン交換
膜の損傷やスケール析出あるいはポンプの空転の
防止ができ、極めて良好である。また、もし、各
液の検出電極を各液のタンク底部に設ければ、上
述の理由で各液のタンクの液面の異常低下により
本装置を自動的に停止できる利点もある。

本発明に於ける希釈液の電導度と直流出力電圧
との相関関係は変圧器１８の二次側およびトライ
アツク７の位相制御角の範囲を検出電極１０のセ
ル定数と抵抗２５を勘案して適当に選ぶことによ
り実用上問題なく任意の特性が得られる。

以上本発明の電源装置を電気透析装置において
塩溶液を処理する場合について説明したが、本発
明はそれに制限されることなく、同様の処理装置
すなわち被処理液に直流を通電して処理しその処
理の進行に伴い被処理液の直流抵抗値（電導度）
が次第に変化し、一方処理効率上その通電電流を
被処理液の電導度に応じて制御することが望まれ
るような処理装置に対して全て適用されることは
当業者には容易に理解されるであろう。

上述のように、本発明により電気透析処理等に
おいて被処理液に流す直流電流を被処理液の電導
度に追従連続制御するようにした電源装置が簡素
化された回路構成により安価に提供される。従つ
て、従来定電圧制御方式が採用されてきた小型処
理装置にあつても容易に本発明の電源装置が利用
でき、処理装置の性能を増大することができる利
用価値の高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電源装置の原理的構成を
示す電気回路図であり、第２図は本発明の電源装
置の詳細な構成を示す電気回路図である。 １……交流電源、２……整流器、３……電気透
析槽、７……トライアツク、９……SSS、１０…
…希釈液電導度検出電極、１１……コンデンサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電気透析等の被処理液に直流電流を通電して
   該処理液を処理する処理装置に用いる電源装置に
   おいて、 前記被処理液に直流電流を通電するための直流
   発生回路と、 前記直流発生回路に接続され制御端子を有する
   双方向性スイツチング回路と、 前記処理液を回路の一部とし前記被処理液の抵
   抗値の変化に応じて変化する制御信号を発生し該
   制御信号を前記双方向性スイツチング回路の制御
   端子に印加する制御信号発生回路であつて、前記
   被処理液に通電するための通電電極と該通電電極
   に接続されたコンデンサを含み、該コンデンサと
   前記通電電極との接続点から前記制御信号を発生
   する前記制御信号発生回路とから成る電源装置。