JPH0732864B2 - Salt water electrolysis device - Google Patents

Salt water electrolysis device

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JPH0732864B2
JPH0732864B2 JP1288772A JP28877289A JPH0732864B2 JP H0732864 B2 JPH0732864 B2 JP H0732864B2 JP 1288772 A JP1288772 A JP 1288772A JP 28877289 A JP28877289 A JP 28877289A JP H0732864 B2 JPH0732864 B2 JP H0732864B2
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JP
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ion exchange
voltage
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current
exchange membranes
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誠一 公文
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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、海水濃縮製塩に使用する塩水電解装置に関
するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a saltwater electrolysis device used for saltwater concentration salt production.

特に、塩水電解槽に電力を供給する直流電源に関するも
のである。
In particular, the present invention relates to a direct current power supply that supplies electric power to a salt water electrolyzer.

[従来の技術] 従来例の構成を第2図を参照しながら説明する。[Prior Art] The configuration of a conventional example will be described with reference to FIG.

第2図は、例えば「富士時報」1973年第46巻第12号第24
頁〜第28頁に示された従来の塩水電解装置を示すブロッ
ク図である。
Figure 2 shows, for example, "Fuji Jiho", Vol. 46, No. 12, No. 24, 1973.
FIG. 29 is a block diagram showing a conventional salt water electrolysis device shown in pages 28 to 28.

第2図において、従来の塩水電解装置は、交流電源
(1)と、この交流電源(1)に接続されたサイリスタ
整流器(2)と、このサイリスタ整流器(2)の一端に
接続された電流センサ(3)と、サイリスタ整流器
(2)の一端に接続された電圧センサ(4)と、入力側
が電流センサ(3)及び電圧センサ(4)に接続されか
つ出力側がサイリスタ整流器(2)に接続されたサイリ
スタ制御回路(5)と、塩水電解槽(6)と、この塩水
電解槽(6)に設けられかつ電流センサ(3)に接続さ
れたイオン交換膜(7)と、このイオン交換膜(7)に
接続された2番目のイオン交換膜(8)と、一端がこの
イオン交換膜(8)に接続されかつ他端がサイリスタ整
流器(2)の他端及び電圧センサ(4)に接続された3
番目のイオン交換膜(9)とから構成されている。な
お、塩水電解層(6)の中には海水が注入される。
Referring to FIG. 2, the conventional salt water electrolysis apparatus includes an AC power supply (1), a thyristor rectifier (2) connected to the AC power supply (1), and a current sensor connected to one end of the thyristor rectifier (2). (3), the voltage sensor (4) connected to one end of the thyristor rectifier (2), the input side is connected to the current sensor (3) and the voltage sensor (4), and the output side is connected to the thyristor rectifier (2). A thyristor control circuit (5), a salt water electrolysis cell (6), an ion exchange membrane (7) provided in the salt water electrolysis cell (6) and connected to a current sensor (3), and an ion exchange membrane (7). A second ion exchange membrane (8) connected to 7), one end connected to this ion exchange membrane (8) and the other end connected to the other end of the thyristor rectifier (2) and the voltage sensor (4). 3
The second ion-exchange membrane (9). In addition, seawater is injected into the salt water electrolysis layer (6).

つぎに、上述した従来例の動作を説明する。Next, the operation of the above-mentioned conventional example will be described.

交流電源(1)の電力は、サイリスタ整流器(2)によ
って整流され直流電力となり、塩水電解槽(6)へ供給
されて、直流電圧がイオン交換膜(7)〜(8)と海水
に加わる。そうすると、海水中の塩素イオン(Cl-)と
ナトリウムイオン(Na+)がイオン交換膜(7)〜
(9)を通じて海水中を移動し、高濃度の海水が得られ
る。
The power of the AC power supply (1) is rectified by the thyristor rectifier (2) to become DC power, which is supplied to the salt water electrolysis tank (6), and a DC voltage is applied to the ion exchange membranes (7) to (8) and seawater. Then, the chlorine ions in seawater (Cl -) and sodium ions (Na +) ion-exchange membrane (7) -
High-concentration seawater is obtained by moving in seawater through (9).

海水中に流れる電流により、高濃度海水の生産スピード
をコントロールすることができるので、電流センサ
(3)によって検出した電流値をサイリスタ制御回路
(5)へ与え、サイリスタ整流器(2)をコントロール
して一定電流が流れるようにしている。
Since the production speed of high-concentration seawater can be controlled by the current flowing in the seawater, the current value detected by the current sensor (3) is given to the thyristor control circuit (5) to control the thyristor rectifier (2). A constant current flows.

また、電圧センサ(4)によって検出した電圧値によ
り、サイリスタ制御回路(5)を動作させてサイリスタ
整流器(2)を一定電圧でコントロールし、高濃度海水
の生産スピードを調整することも可能である。
It is also possible to operate the thyristor control circuit (5) to control the thyristor rectifier (2) at a constant voltage by the voltage value detected by the voltage sensor (4) to adjust the production speed of high-concentration seawater. .

ところで、毎水の状態が濃度、温度等により日々変化す
るために、この変化に合わせ電流をコントロールしない
で電流を流し過ぎた場合には、イオン交換膜(7)〜
(9)にマグネシウム(Mg)などの不純物が付着し、イ
オン交換膜(7)〜(9)の能力を劣化させてしまう。
By the way, since the state of each water changes day by day depending on the concentration, temperature, etc., if too much current is passed without controlling the current according to this change, the ion exchange membrane (7)-
Impurities such as magnesium (Mg) adhere to (9) and deteriorate the performance of the ion exchange membranes (7) to (9).

[発明が解決しようとする課題] 上述したような従来の海水電解装置では、イオン交換膜
(7)〜(9)に不純物が付着したことを検出すること
ができないので、イオン交換膜の能力を劣化させるとい
う問題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional seawater electrolysis apparatus as described above, it is not possible to detect that impurities are attached to the ion exchange membranes (7) to (9), so that the ability of the ion exchange membrane is improved. There was a problem of deterioration.

この発明は、上述した問題点を解決するためになされた
もので、イオン交換膜の劣化を防止することができる海
水電解装置を得ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to obtain a seawater electrolysis device capable of preventing deterioration of an ion exchange membrane.

[課題を解決するための手段] この発明に係る海水電解装置は、以下に述べるような手
段を備えたものである。
[Means for Solving the Problem] The seawater electrolysis device according to the present invention is provided with the following means.

(i).海水電解槽中に直列に接続されて設けられた複
数のイオン交換膜の各々の両端間の電圧を検出する複数
の電圧センサ。
(I). A plurality of voltage sensors for detecting a voltage across each of a plurality of ion exchange membranes connected in series in the seawater electrolyzer.

(ii).上記複数のイオン交換膜に流れる電流を検出す
る電流センサ。
(Ii). A current sensor for detecting a current flowing through the plurality of ion exchange membranes.

(iii).上記複数の電圧センサにより検出された電圧
及び上記電流センサにより検出された電流に基づいて上
記複数のイオン交換膜の各々のインピーダンスを算出
し、このインピーダンスの変化率に基づいて上記複数の
イオン交換膜に流れる電流を制御する制御手段。
(Iii). The impedance of each of the plurality of ion exchange membranes is calculated based on the voltage detected by the plurality of voltage sensors and the current detected by the current sensor, and the plurality of ion exchange membranes is calculated based on the change rate of the impedance. Control means for controlling the electric current flowing through.

[作用] この発明においては、複数の電圧センサによって、塩水
電解槽中に直列に接続されて設けられた複数のイオン交
換膜の各々の両端間の電圧が検出される。
[Operation] In the present invention, the plurality of voltage sensors detect the voltage across each of the plurality of ion exchange membranes connected in series in the salt water electrolytic cell.

また、電流センサによって、上記複数のイオン交換膜に
流れる電流が検出される。
Moreover, the current flowing through the plurality of ion exchange membranes is detected by the current sensor.

そして、制御手段によって、上記複数の電圧センサによ
り検出された電圧及び上記電流センサにより検出された
電流に基づいて、上記複数のイオン交換膜の各々のイン
ピーダンスが算出され、このインピーダンスの変化率に
基づいて上記複数のイオン交換膜に流れる電流が制御さ
れる。
Then, the control means calculates the impedance of each of the plurality of ion exchange membranes based on the voltage detected by the plurality of voltage sensors and the current detected by the current sensor, and based on the rate of change of the impedance. The current flowing through the plurality of ion exchange membranes is controlled.

[実施例] この発明の実施例の構成を第1図を参照しながら説明す
る。
[Embodiment] The configuration of an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

第1図は、この発明の一実施例を示すブロック図であ
り、交流電源(1)〜イオン交換膜(9)は上記従来装
置のものと全く同一である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, in which an AC power source (1) to an ion exchange membrane (9) are exactly the same as those of the conventional device.

第1図において、この発明の一実施例は、上述した従来
装置のものと全く同一のものと、イオン交換膜(7)に
並列接続された電圧センサ(10)と、イオン交換膜
(8)に並列接続された電圧センサ(11)と、イオン交
換膜(9)に並列接続された電圧センサ(12)と、電圧
センサ(10)及び電流センサ(3)に接続された割算器
(13)と、電圧センサ(11)及び電流センサ(3)に接
続された割算器(14)と、電圧センサ(12)及び電流セ
ンサ(3)に接続された割算器(15)と、割算器(13)
に接続された微分回路(16)と、割算器(14)に接続さ
れた微分回路(17)と、割算器(15)に接続された微分
回路(18)と、微分回路(16),(17)及び(18)に接
続されイオン交換膜(7)〜(9)に対応して設けられ
た表示装置を有する分別回路(19)と、入力側がこの分
別回路(19)に接続されかつ出力側がサイリスタ制御回
路(5)に接続されたリミッター回路(20)とから構成
されている。
In FIG. 1, an embodiment of the present invention is the same as that of the conventional device described above, a voltage sensor (10) connected in parallel to an ion exchange membrane (7), and an ion exchange membrane (8). Voltage sensor (11) connected in parallel to the voltage sensor, voltage sensor (12) connected in parallel to the ion exchange membrane (9), and a divider (13 connected to the voltage sensor (10) and the current sensor (3). ), A divider (14) connected to the voltage sensor (11) and the current sensor (3), a divider (15) connected to the voltage sensor (12) and the current sensor (3), Calculator (13)
Differentiating circuit (16) connected to, a differentiating circuit (17) connected to a divider (14), a differentiating circuit (18) connected to a divider (15), and a differentiating circuit (16) , (17) and (18) connected to the ion exchange membranes (7) to (9) and having a display device having a display device, and the input side is connected to this separation circuit (19). The output side is composed of a limiter circuit (20) connected to the thyristor control circuit (5).

ところで、この発明の制御手段は、上述したこの発明の
一実施例では交流電源(1)、サイリスタ整流器
(2)、サイリスタ制御回路(5)、割算器(13)〜
(15)、微分回路(16)〜(18)、分別回路(19)、及
びリミッター回路(20)から構成されている。
By the way, the control means of the present invention is, in the above-described embodiment of the present invention, an AC power source (1), a thyristor rectifier (2), a thyristor control circuit (5), and a divider (13).
(15), differentiating circuits (16) to (18), a sorting circuit (19), and a limiter circuit (20).

つぎに、上述した実施例の動作を説明する。Next, the operation of the above-described embodiment will be described.

交流電源(1)、サイリスタ整流器(2)、電流センサ
(3)及び電圧センサ(4)の働きにより、塩水電解槽
(6)に流れる電流をコントロールすることは従来と同
じである。
Controlling the current flowing through the salt water electrolytic cell (6) by the functions of the AC power supply (1), the thyristor rectifier (2), the current sensor (3) and the voltage sensor (4) is the same as in the conventional case.

この発明のポイントとなるイオン交換膜(7)〜(9)
のインピーダンスの変化によりリミッター回路(20)を
働かせる点について以下説明する。
Ion exchange membranes (7) to (9), which are the key points of this invention
The point at which the limiter circuit (20) is activated by the change in impedance of is explained below.

塩水電解槽(6)に電流が流れると、イオン交換膜
(7)〜(9)に電圧が発生し、電圧センサ(10)〜
(12)により検出される。この検出電圧を電流センサ
(3)の検出電流で割ることにより、イオン交換膜
(7)〜(9)のインピーダンスを求めることができ、
この計算を割算器(13)〜(15)が行っている。
When a current flows through the salt water electrolysis cell (6), a voltage is generated in the ion exchange membranes (7) to (9), and the voltage sensor (10) to
Detected by (12). By dividing this detected voltage by the detected current of the current sensor (3), the impedance of the ion exchange membranes (7) to (9) can be obtained,
This calculation is performed by the dividers (13) to (15).

割算器(13)〜(15)の出力を微分回路(16)〜(18)
に入力することにより、インピーダンスの変化率が検出
できる。インピーダンスの変化率が大きいイオン交換膜
(7)〜(9)は、劣化が進んでいるということであ
り、インピーダンスの変化率が最も大きいイオン交換膜
を分別回路(19)により選出して、リミッター回路(2
0)にインピーダンス変化率信号を入力する。
The outputs of the dividers (13) to (15) are differentiating circuits (16) to (18).
By inputting into, the rate of change of impedance can be detected. The ion exchange membranes (7) to (9) having a large impedance change rate are being deteriorated, and the ion exchange membrane having the largest impedance change rate is selected by the sorting circuit (19) and the limiter is selected. Circuit (2
Input the impedance change rate signal to 0).

リミッター回路(20)は、あらかじめ設定されたインピ
ーダンス変化率を超えるインピーダンス変化率信号が入
力された場合、サイリスタ制御回路(5)に電流が増加
したのと同等の信号を与え、サイリスタ整流器(2)の
出力電流を下げるように動作させる。
The limiter circuit (20), when an impedance change rate signal that exceeds a preset impedance change rate is input, gives a signal equivalent to that when the current has increased to the thyristor control circuit (5), and the thyristor rectifier (2). It operates so as to reduce the output current of.

これによりイオン交換膜(7)〜(9)に流れる電流が
減少するため、インピーダンスの増加がなくなり、イオ
ン交換膜(7)〜(9)の劣化が防止できるようにな
る。
As a result, the current flowing through the ion exchange membranes (7) to (9) is reduced, so that the impedance is not increased and the deterioration of the ion exchange membranes (7) to (9) can be prevented.

また、分別回路(19)は、インピーダンス変化率の最も
大きい信号がどれであるか外部へ表示する回路も備えて
いるので、どのイオン交換膜の劣化が進んでいるのかも
判別することができる。
Further, since the classification circuit (19) also includes a circuit for externally displaying which signal has the largest impedance change rate, it is possible to determine which ion exchange membrane is deteriorated.

この発明の一実施例は、上述したように、塩水電解用直
流電源にイオン交換膜インピーダンスの増加リミッター
を内蔵したので、イオン交換膜の劣化を防止でき、また
どのイオン交換膜の劣化が進行しているのか判定できる
ので、塩水電解槽のメンテナンスを省力化することがで
きるという効果を奏する。
In one embodiment of the present invention, as described above, the DC power supply for salt water electrolysis has a built-in limiter for increasing the ion-exchange membrane impedance, so that deterioration of the ion-exchange membrane can be prevented, and which ion-exchange membrane will deteriorate. Since it can be determined whether or not the maintenance is required, the maintenance of the salt water electrolysis tank can be saved.

[発明の効果] この発明は、以上説明したとおり、塩水電解槽中に直列
に接続されて設けられた複数のイオン交換膜の各々の両
端間の電圧を検出する複数の電圧センサと、上記複数の
イオン交換膜に流れる電流を検出する電流センサと、上
記複数の電圧センサにより検出された電圧及び上記電流
センサにより検出された電流に基づいて上記複数のイオ
ン交換膜の各々のインピーダンスを算出し、このインピ
ーダンスの変化率に基づいて上記複数のイオン交換膜に
流れる電流を制御する制御手段とを備えたので、イオン
交換膜の劣化を防止することができるという効果を奏す
る。
[Effects of the Invention] As described above, the present invention includes a plurality of voltage sensors for detecting the voltage between both ends of a plurality of ion exchange membranes connected in series in a salt water electrolysis cell, and a plurality of the voltage sensors. A current sensor for detecting a current flowing through the ion exchange membrane, calculating the impedance of each of the plurality of ion exchange membranes based on the voltage detected by the plurality of voltage sensors and the current detected by the current sensor, Since the control means controls the current flowing through the plurality of ion exchange membranes based on the rate of change of the impedance, it is possible to prevent deterioration of the ion exchange membranes.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第2図
は従来の塩水電解装置を示すブロック図である。 図において、 (1)……交流電源、 (2)……サイリスタ整流器、 (3)……電流センサ、 (4)……電圧センサ、 (5)……サイリスタ制御回路、 (6)……塩水電解槽、 (7)、(8)、(9)……イオン交換膜、 (10)、(11)、(12)……電圧センサ、 (13)、(14)、(15)……割算器、 (16)、(17)、(18)……微分回路、 (19)……分別回路、 (20)……リミッター回路である。 なお、各図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a conventional salt water electrolysis device. In the figure, (1) ... AC power supply, (2) ... thyristor rectifier, (3) ... current sensor, (4) ... voltage sensor, (5) ... thyristor control circuit, (6) ... salt water Electrolyzer, (7), (8), (9) ... Ion exchange membrane, (10), (11), (12) ... Voltage sensor, (13), (14), (15) .. Calculator, (16), (17), (18) …… differential circuit, (19) …… sorting circuit, (20) …… limiter circuit. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】塩水電解槽中に直列に接続されて設けられ
た複数のイオン交換膜の各々の両端間の電圧を検出する
複数の電圧センサ、上記複数のイオン交換膜に流れる電
流を検出する電流センサ、並びに上記複数の電圧センサ
により検出された電圧及び上記電流センサにより検出さ
れた電流に基づいて上記複数のイオン交換膜の各々のイ
ンピーダンスを算出し、このインピーダンスの変化率に
基づいて上記複数のイオン交換膜に流れる電流を制御す
る制御手段を備えたことを特徴とする塩水電解装置。
1. A plurality of voltage sensors for detecting a voltage across each of a plurality of ion exchange membranes connected in series in a salt water electrolysis cell, and detecting a current flowing through the plurality of ion exchange membranes. The impedance of each of the plurality of ion exchange membranes is calculated based on the current sensor and the voltage detected by the plurality of voltage sensors and the current detected by the current sensor, and the plurality of impedances are calculated based on the rate of change of the impedance. 2. A salt water electrolysis device comprising control means for controlling the electric current flowing through the ion exchange membrane.
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