JPH11197668A - 電解水生成装置及びｐＨ値推定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電解水生成装置の生成する電解水のｐＨ値を、
低コストで且つ精度良く推定する。 【解決手段】 電解水生成装置は、隔膜１１で区画され
た陽極室１２及び陰極室１３を有し、連続的に供給され
る塩水を電気分解する。陽極室１２からは生成されたＨ
Ｃｌと未電解のまま残存したＮａＣｌが注出され、陰極
室１３からは生成されたＮａＯＨと未電解のまま残存し
たＮａＣｌが注出される。制御回路４０は、陽極室１２
及び陰極室１３から注出される電解水の電気伝導度を、
それぞれ第１，第２電気伝導度検出器２５，２６により
検出し、両検出値の差△ＥＣを求める。制御回路４０
は、差△ＥＣと電気分解された物質（ＨＣｌ，ＮａＯ
Ｈ）のモル数の関係を予め記憶していて、求められた差
△ＥＣと記憶している関係とからモル数、即ち実際のｐ
Ｈ値を推定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電解促進剤を溶解
してなる被処理水を電解槽内で電気分解する電解水生成
装置及び同電解水生成装置により生成される電解水のｐ
Ｈ値を推定する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、イオン透過能を有する隔膜で
区画された陽極室及び陰極室からなる電解槽に所定濃度
の塩水を連続的に供給するとともに、陽極室及び陰極室
に収容された電極間に電圧を印加して同塩水を電気分解
する電解水生成装置が知られている。この種の電解水生
成装置においては、所望の電解水を生成するために生成
された電解水のｐＨ値を測定し、測定したｐＨ値に基づ
いて塩水の濃度や電極間への印加電圧等を制御すること
が行われる。また、電解水生成装置の作動を監視（モニ
ター）可能とするため、電解水のｐＨ値を測定して外部
に表示する電解水生成装置も知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した制御又は表示
を行うには電解水のｐＨ値を精度良く測定することが重
要であり、従来においては、ガラス電極、参照電極、増
幅回路からなっていてガラス電極の電位を増幅してｐＨ
値を測定する等の市販のｐＨ計が用いられている。しか
しながら、市販のｐＨ計は高価であるため、結果として
電解水生成装置のコストが上昇してしまうという問題点
がある。

【０００４】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、隔膜で区画された陽極室と陰極室
で生成された電解水の電気伝導度を各々検出してその差
を求めることにより、電解水のｐＨ値を低コストであっ
て且つ精度良く得ることができる電解水生成装置及びｐ
Ｈ値の推定方法を提供することにある。

【０００５】

【発明の概要】本発明に係る電解水生成装置は、隔膜
（イオン透過能を有する）によって電解槽内を陽極室と
陰極室に区画していて、両電極室内に収容された電極間
に直流電圧を印加することによって電解槽に供給される
被処理水を電気分解する。被処理水は原水に電解促進剤
を溶解して生成されたものである。原水に溶解される電
解促進剤とは溶媒である原水に溶かして電気伝導度を上
昇させるものであって、食塩（塩化ナトリウム）や塩化
カリウムなどがある。

【０００６】塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）の水溶液中に
は塩素イオンとナトリウムイオンが存在している。これ
に電圧を印加すると、塩素イオンは隔膜を通過して陽極
室に吸引されて塩化水素（ＨＣｌ）を生成する。即ち、
陽極室では酸性水が生成される。ナトリウムイオンは隔
膜を通過して陰極室に吸引され、水と反応して水酸化ナ
トリウム（ＮａＯＨ）を生成する。即ち、陰極室ではア
ルカリ性水が生成される。ＨＣｌとＮａＯＨは電離度が
高い（電離度が１に近い）強電解質であり、水溶液中で
イオンとなっている。また、ＨＣｌとＮａＯＨは各１価
の正・負イオンからなっているため、理論的には陽極室
と陰極室において同じモル数だけ生成されていると考え
られる。従って、ＨＣｌ又はＮａＯＨの水溶液中のモル
数（イオン数）が判れば水素イオンのモル数が判るの
で、電解水のｐＨ値を得ることができる。一般には、Ｈ
Ｃｌ又はＮａＯＨの水溶液中のモル数は、それぞれの電
気伝導度から求めることができる。

【０００７】しかしながら、電気分解後の各電極室で生
成された溶液（電解水）中には未電解のＮａＣｌ（電離
して塩素イオンとナトリウムイオンとなっている）が残
存していて、各溶液の電気伝導度に影響を与える。換言
すれば、ＨＣｌ又はＮａＯＨのモル数は、溶液の電気伝
導度が同じでも含まれるＮａＣｌのモル数に依存して異
なる。このため、いずれかの溶液（酸性水又はアルカリ
性水）の電気伝導度のみに基づいてＨＣｌ又はＮａＯＨ
のモル数を知ることはできない。

【０００８】そこで本発明においては、ＮａＣｌは各溶
液中で同量であるので各溶液の電気伝導度に対するＮａ
Ｃｌの寄与分は等しいと考えられること、及びＨＣｌ自
体とＮａＯＨ自体の電気伝導度は互いに異なっているこ
とに着目した。即ち、各電極室内で生成された電解水の
電気伝導度を個別に検出（測定）し、両検出値の差を求
めることによってＮａＣｌの電気伝導度への寄与分を相
殺し、以てＨＣｌ又はＮａＯＨの量のみに比例した値
（ｐＨ値に応じた値）を得ることとした。以上は電解促
進剤として塩化ナトリウムを用いた場合について説明し
たが、塩化カリウムなどの電解促進剤についても同様に
説明しうるものである。

【０００９】このような原理を用いた本発明の第１の構
成上の特徴は、隔膜で区画された陽極室及び陰極室を有
する電解槽に連続的に供給される電解促進剤を溶解して
なる被処理水を電気分解する電解水生成装置において、
陽極室内にて生成された電解水の電気伝導度を検出する
第１検出手段と、陰極室内にて生成された電解水の電気
伝導度を検出する第２検出手段と、第１検出手段及び第
２検出手段の各々により検出された電気伝導度の差を求
める伝導度差演算手段とを備えたことにある。

【００１０】この特徴によれば、第１及び第２検出手段
によって各電極室内に生成された電解水の電気伝導度が
検出される。電気伝導度の検出には特別な電極や装備は
不要であり、従って、第１及び第２検出手段のコストを
低く抑えることができる。また、各電極室内の溶液の電
気伝導度の差を求める伝導度差演算手段についても、マ
イクロコンピュータで演算処理したり単純な差分回路に
より求めることができるのでコストの上昇は抑制され
る。この結果、本発明は安価で且つ高精度のｐＨ値測定
（推定）を可能とした電解水生成装置を提供する。

【００１１】伝導度差演算手段で得た電気伝導度の差は
ｐＨ値に応じた値となっているので、第２の特徴のよう
に同差に基づいて電解水生成の制御要素である被処理水
の電解促進剤の濃度、電極間に印加される電圧又は電解
電流のうちの少なくとも一つを変更してもよく、また、
電解水生成装置の作動の監視（モニター）用として外部
に表示してもよい。

【００１２】本発明の第３の構成上の特徴は、上記した
電解水生成装置によって生成される電解水のｐＨ値推定
方法であって、陽極室にて生成された電解水の電気伝導
度を検出し、陰極室にて生成された電解水の電気伝導度
を検出し、検出された両電気伝導度の差を求めて同差に
基づいてｐＨ値を推定することにある。この方法によれ
ば、第１の特徴と同様の理由により、安価に精度良く生
成電解水のｐＨ値を推定できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１に示された本発明の実施形態
に係る電解水生成装置は、原水に食塩を電解促進剤とし
て添加（混入）された被処理水、即ち、希塩水（食塩
水，塩化ナトリウム水溶液）を電気分解する電解槽１
０、電解槽１０に希塩水を供給するための給水管２０、
電解槽１０内の電極間に直流電圧を印加する電源３０、
制御回路４０及び表示パネル５０等を備えている。電解
槽１０は通水式のもの（連続的に希塩水を電気分解する
もの）であって、イオン透過能を有する隔膜１１により
陽極室１２と陰極室１３に区画されている。各電極室１
２，１３は陽極１４，陰極１５を対向して収容してい
る。

【００１４】給水管２０は、図示しない外部給水源から
原水が供給されるとともに同原水に濃塩水を所定量だけ
混合して濃度の調整された希塩水を生成する塩濃度調整
手段２１と接続されていて、更に、電動ポンプ２２を介
装している。給水管２０は電動ポンプ２２の下流にて二
股状に分岐し、端部が電解槽１０の電極室１２，１３の
入口に各々接続されている。電解槽１０の陽極室１２の
出口には第１注出管２３が接続され、同様に陰極室１３
の出口には第２注出管２４が接続されている。第１及び
第２注出管２３，２４は、管内に流れる電解水の電気伝
導度を検出（計測）する第１，第２電気伝導度検出器２
５，２６をそれぞれ介装している。

【００１５】陽極１４及び陰極１５は発生電圧が調整可
能に構成された電源３０と接続され、同電源３０から直
流電圧が印加される。電源３０と両電極１４，１５を結
ぶ回路には、両電極１４，１５間を流れる電流（電解電
流）を計測するための電流計３１が直列に介装されてい
る。制御回路４０は、マイクロコンピュータを含んで構
成されていて、塩濃度調整手段２１、電動ポンプ２２、
第１，第２電気伝導度検出器２５，２６、電流計３１及
び表示パネル５０と電気的に接続されている。

【００１６】図２に一例として示された上述の第１電気
伝導度検出器２５は、管径が拡大された第１注出管２３
の拡径部２５ａ内に所定の間隔を隔てて配置された正電
極２５ｂ及び負電極２５ｃを有している。正電極２５ｂ
及び負電極２５ｃは、白金又はチタン等からなってい
て、前述した制御回路４０に接続されている。又、負電
極は抵抗Ｒを介して接地されている。電気伝導度の測定
（検知）は、正電極２５ｂに所定の一定電圧が与えられ
て負電極２５ｂとの間に電流が流れ、この電流による抵
抗Ｒの両端に生ずる電圧降下が制御回路４０に入力され
ることにより達成される。即ち、正・負電極２５ｂ，２
５ｃ間に一定電圧を与えたときの電流値を検知すること
により、第１注出管２３内に流れる電解水の電気伝導度
が測定される。尚、第２電気伝導度検出器２６は第１電
気伝導度検出器２５と同一の構造をしている。

【００１７】以上のように構成された電解水生成装置
は、塩濃度調整手段２１によって所定の濃度に調整され
た希塩水を、電動ポンプ２２により給水管２０を介して
電解槽１０へ供給する。このとき、塩濃度調整手段２１
は制御回路４０から指示をうけて、電解槽１０に供給さ
れる希塩水の濃度を所定の値になるように調整する。具
体的には、この濃度調整は、予め一定の高濃度に調整さ
れている濃塩水タンクと外部給水源から原水が供給され
る希塩水タンクとを結ぶ管路に電磁バルブを配設してお
き、電磁バルブを制御回路４０からの指示に応じて作動
して希塩水タンク内の原水に所定量の濃塩水を加えるこ
とで達成される。一方、電源３０は制御回路４０からの
指示に応じた所定の電圧を発生し、これを両電極１４，
１５に印加する。以上により、電解槽１０内にて希塩水
が電気分解される。

【００１８】図３（Ａ）は、陽極室１２で生成された電
解水（第１電気伝導度検出器２５が検出対象とする電解
水）中に含まれる正又は負イオンのモル数と電気伝導度
との関係を示している。第１電気伝導度検出器２５が検
出する電気伝導度（ラインＡ）は、陽極室１２にて生成
された電解水であるＨＣｌと陽極室１２内に未電解のま
ま残ったＮａＣｌの各量（モル数）が反映された値（両
者の和）である。尚、同図においてＮａＣｌの電気伝導
度への寄与分はラインＢ１で示されるので、ＨＣｌの電
気伝導度への寄与分は、ラインＡとラインＢ１の差とし
て表されている。

【００１９】同様に図３（Ｂ）は、陰極室１３で生成さ
れた電解水（第２電気伝導度検出器２６が検出対象とす
る電解水）中に含まれるイオンのモル数と電気伝導度と
の関係を示している。第２電気伝導度検出器２６が検出
する電気伝導度（ラインＣ）は、陰極室１３にて生成さ
れた電解水であるＮａＯＨと陰極室１３内に未電解のま
ま残ったＮａＣｌの各量（モル数）が反映された値（両
者の和）である。同図においては、ＮａＣｌの電気伝導
度への寄与分はラインＢ２で示されるので、ＮａＯＨの
電気伝導度への寄与分は、ラインＣとラインＢ２の差と
して表されている。

【００２０】ここで、未電解のＮａＣｌ分に着目する
と、生成されたＨＣｌ、ＮａＯＨが多い程（電解電流が
大きい程）ＮａＣｌは減少するが、その残存量は各電極
室１２，１３内で同じである（ラインＢ１＝ラインＢ
２）。そこで本実施形態においては、先ず制御回路４０
が第１，２電気伝導度検出器２５，２６を用いて各電解
水の電気伝導度を検出する。次いで、両電気伝導度の差
△ＥＣを求める。この差は、図３（Ｃ）に示されるよう
に、ＮａＣｌの電気伝導度に対する寄与分が相殺された
ものとなる。従って、ＮａＣｌの電気伝導度に対する寄
与分が判らなくても、電解水中に存在するＨＣｌ又はＮ
ａＯＨのモル数は差△ＥＣから一義的に決定される。制
御回路４０は、図３（Ｃ）の関係を予めメモリーに記憶
保持していて、上記求められた差△ＥＣとメモリーに記
憶している関係とからＨＣｌ又はＮａＯＨのモル数Ｍ、
即ちｐＨ値を推定する。尚、実際には陽極室１２におい
て塩素イオンの一部が塩素ガスとなるため、実測値は図
３（Ｃ）の破線となるが、実線で示す理論線との差は無
視できる程度に小さい。

【００２１】続いて制御回路４０は、別途設定されてい
る（外部から変更可能である）目標ｐＨ値と差△ＥＣに
基づいて推定されたｐＨ値とを比較し、推定ｐＨ値（実
際のｐＨ値）が目標ｐＨ値と等しくなるように、塩濃度
調整手段２１に指示を与えて塩濃度を変更（調整）す
る。また、ｐＨ値は両電極１４，１５間に印加する電圧
や両電極１４，１５間に流れる電流（電解電流）によっ
ても調整可能であるので、制御回路４０は作動条件等に
応じて電源３０に印加電圧変更の指示を与え、推定され
るｐＨ値と目標ｐＨ値を等しくするように制御する。一
方、制御回路４０は数値表示が可能な表示パネル５０に
対し、推定したｐＨ値を表示するよう指示を与える。こ
れにより、推定されたｐＨ値が表示パネル５０に数値表
示されて、作業者による電解水生成装置のモニターに供
される。

【００２２】以上説明したように、本実施形態において
は、陽極室１２で生成された酸性水と陰極室１３で生成
されたアルカリ性水の電気伝導度をそれぞれ簡易な電気
伝導度検出器２５，２６で検出し、両電気伝導度の差△
ＥＣを求めてｐＨ値を推定する。従って、従来のように
高価なｐＨ計を用いる必要がなくコスト上昇を抑制しう
る。また、電気伝導度検出器２５，２６は従来のｐＨ計
に比べて耐久性にも優れ、メンテナンスフリーとなる利
点も有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態に係る電解水生成装置の全
体図である。

【図２】 図１に示した電気伝導度検出器の断面図であ
る。

【図３】 図１の電解水生成装置により生成された電解
水中に含まれる、電気分解により生成された物質及び食
塩のモル数と電気伝導度の関係を示す図である。

【符号の説明】

１０…電解槽、１２…陽極室、１３…陰極室、１４…陽
極、１５…陰極、２０…給水管、２１…塩濃度調整手
段、２５…第１電気伝導度検出器、２６…第２電気伝導
度検出器、３０…電源、４０…制御回路、５０…表示パ
ネル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】隔膜で区画された陽極室及び陰極室を有す
   る電解槽に対し原水に電解促進剤を溶解してなる被処理
   水を連続的に供給するとともに前記陽極室及び陰極室に
   収容された電極間に電圧を印加して電解電流を流すこと
   により前記被処理水を電気分解する電解水生成装置にお
   いて、 前記陽極室にて生成された電解水の電気伝導度を検出す
   る第１検出手段と、 前記陰極室にて生成された電解水の電気伝導度を検出す
   る第２検出手段と、 前記第１検出手段及び前記第２検出手段の各々により検
   出された電気伝導度の差を求める伝導度差演算手段とを
   備えたことを特徴とする電解水生成装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の電解水生成装置におい
   て、前記伝導度差演算手段が求めた電気伝導度の差に応
   じて前記被処理水の電解促進剤濃度、前記電極間に印加
   される電圧又は前記電解電流のうちの少なくとも一つを
   変更する調整手段を具備したことを特徴とする電解水生
   成装置。
3. 【請求項３】隔膜で区画された陽極室及び陰極室を有す
   る電解槽に対し原水に電解促進剤を溶解してなる被処理
   水を連続的に供給し前記電解槽内で前記被処理水を電気
   分解する電解水生成装置によって生成される電解水のｐ
   Ｈ値推定方法であって、 前記陽極室にて生成された電解水の電気伝導度を検出
   し、 前記陰極室にて生成された電解水の電気伝導度を検出
   し、 前記検出された両電気伝導度の差を求め、 生成された電解水のｐＨ値を前記求められた電気伝導度
   の差に基づいて推定するｐＨ値推定方法。