JPH11309456A - 電解液検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 誤動作が生じたり、検出信号が伝送されなか
ったりする不具合が生じることなく、且つ、低コストの
電解液検出装置を提供する。 【解決手段】 コントローラ３５は、電圧検出部と、記
憶部と、電圧閾値選定部と、判定部とを備える。電圧検
出部は電解電流を電極端子２７ａ、２７ｂへ供給するこ
とで電極端子２７ａ、２７ｂ間に生じる電圧（端子間電
圧）を検出して判定部に出力する。記憶部には食塩水濃
度、食塩水の電気伝導度、食塩水の液抵抗、端子間電
圧、電極電圧等の関係を示すデータのテーブルが格納さ
れている。電圧閾値選定部は食塩水を生成するための原
水の水温及び電気伝導度に応じた端子間電圧値を記憶部
から読出し、タンク１７内の食塩水の有無を判定するた
めの電圧閾値として判定部に与える。判定部は電圧検出
部からの電圧検出値と、電圧閾値選定部からの電圧閾値
とを比較し、電圧検出値が電圧閾値を超えたときタンク
１７内の食塩水が無くなったと判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電解槽内の電解液
を検出する装置に関し、特に食塩水の電気分解により次
亜塩素酸を生成する酸性水生成装置に適用される電解液
検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上述した酸性水生成装置において
は、図１に示すように、食塩水タンク１内に設けたフロ
ートセンサ３からの出力信号を、信号線５を通じてコン
トロール部７が読込んで所定の演算処理を行うことによ
り、タンク１内の食塩水の残量の有無を検出する方法が
採用されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記方法で
は、タンク１内の食塩水の残量検出にフロートセンサ３
を用いるため、装置価格が高くなるという問題がある。
また、センサ３は、浮き子及び浮き子の保持機構が、タ
ンク１内の食塩水中に全部或いは一部を浸漬した状態に
長時間置かれるために、上記浮き子や保持機構がタンク
１内の空気に触れると、浮き子や保持機構に付着する食
塩水中の塩分が結晶化して上記付着部分に固着する。そ
の結果、浮き子が食塩水の水位の変動に伴って正常に上
下動しなくなるという問題も生じる。更に、信号線５が
センサ３からタンク１を介してコントロール部７にまで
配線されているために、既存のタンク１を新たなタンク
１と交換するときに断線したり、或いは、食塩水の腐食
に起因して断線する等の問題も生じていた。

【０００４】従って本発明の目的は、誤動作が生じた
り、検出信号が伝送されなかったりする不具合が生じる
ことなく、且つ、低コストの電解液検出装置を提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に従う電解液検出
装置は、タンクに、電解槽へ供給するための電解液が貯
留されているか否かを検出するもので、電解液を電気分
解するための給電によって電解槽内の一対の電極間に生
じる電圧を検出する手段と、検出された電圧と所定の電
圧閾値との比較結果に基づき、タンク内の電解液の有無
を判定する手段とを備える。

【０００６】上記構成によれば、検出された電圧と所定
の電圧閾値との比較結果に基づき、電解槽内の電解液の
有無を判定することとしたので、従来のように、電解槽
内にフロートセンサを設けなくても電解槽内の電解液の
有無を検出できる。そのため、センサに付着した電解液
の成分が結晶化してセンサが誤動作するというような不
具合を防止できる。

【０００７】本発明に係る好適な実施形態では、電圧閾
値は、少なくとも電解液の濃度、電解液を生成するため
の原水の温度、及びその原水の電気伝導度に夫々対応し
て設定される、電極間に生じる電圧値データ中から選定
される。判定手段は、検出された電圧が電圧閾値を超え
たとき、タンク内の電解液が無くなったと判定する。電
解液としては、例えば食塩水が用いられる。この食塩水
は、水温が5℃から40℃までの間で、電気伝導度が5ms／
sから50ms／sまでの間である原水と、濃度20％の食塩水
とを混合することによって生成される。この食塩水を電
気分解に使用するときの濃度範囲は、800ppmから1500pp
mの間の領域に設定されている。

【０００８】また、電圧閾値は、水温5℃、電気伝導度5
ms／sの原水を用いて生成した食塩水に対しては略4．9V
に、水温40℃、電気伝導度50ms／sの原水を用いて生成
した食塩水に対しては略3．2Vに、夫々設定される。一
対の電極に電解電流として供給される直流電流は、例え
ば7Aに設定されている。

【０００９】更に、本実施形態に係る電解液検出装置で
は、原水の水温及び電気伝導度の変動に応じて、電極間
に生じる電圧値データ中から水温及び電気伝導度に対応
する電圧値データを電圧閾値として選定する手段を備え
る。この場合、判定手段は、検出された電圧が選定され
た電圧閾値を超えたとき電解槽内の電解液が無くなった
と判定する。なお、本実施形態では、上記各手段は、一
対の電極への給電制御、及びタンクから電解槽に電解液
を供給する系統に設けられる各部の制御を行うコントロ
ーラに内蔵される。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面により詳細に説明する。

【００１１】図２は、本発明の一実施形態に係る電解液
検出装置を適用した酸性水生成装置の全体構成を示すブ
ロック図である。

【００１２】上記装置は、食塩水から次亜塩素酸を含ん
だ酸性水を生成して手洗用水栓等に供給するためのもの
で、図示のように、上水配管１１と、水量センサ１３
と、サーミスタ１５と、タンク１７と、食塩水供給配管
（供給配管）１９と、食塩水供給ポンプ（ポンプ）２１
と、混合部２３とを備える。上記装置は、上述した各部
に加えて、更に、食塩水注入管（注入管）２５と、電解
槽２７と、流路切換機構（切換機構）２９と、アルカリ
水排出用水栓（排出用水栓）３１と、酸性水供給用水栓
（供給用水栓）３３と、コントローラ３５をも備える。

【００１３】上水配管１１は、給水源（図示しない）か
ら供給される原水を、混合部２３に導くもので、水量セ
ンサ１３及びサーミスタ１５が取付けられる。水量セン
サ１３は、給水源（図示しない）から供給される原水の
流量Ｑを検出してコントローラ３５に出力する。サーミ
スタ１５は、給水源（図示しない）から供給される原水
の温度ＴＨを検出してコントローラ３５に出力する。

【００１４】本実施形態では、一定量（例えば、4L／mi
n）の原水が混合部２３に供給されるよう、上水配管１
１の適宜箇所に設置される給水量調整弁（例えば、弁開
度の可変調整により給水量を制御する構成の弁機構。図
示しない）が、水量センサ１３からの流量検出信号Ｑに
基づいてコントローラ３５により制御される。

【００１５】タンク１７には、例えば、濃度が２０％に
設定された食塩水が貯留されている。この食塩水は、コ
ントローラ３５の制御下に置かれるポンプ２１の駆動に
より、供給配管１９を通じて混合部２３に供給される。
本実施形態では、ポンプ２１に、ステッピングモータ
（パルスモータ）を備えるチューブポンプが用いられて
おり、一定量（例えば、18cc／min）の食塩水が混合部
２３に供給されるよう、上記ステッピングモータがコン
トローラ３５によって制御される。

【００１６】混合部２３は、上水配管１１を通じて給水
源（図示しない）から供給される一定量の原水と、供給
配管１９及びポンプ２１を通じてタンク１７から供給さ
れる所定濃度の一定量の食塩水とを混合することによ
り、所定濃度（例えば、濃度1000ppm）の食塩水を生成
する。そして、その生成した食塩水を、注入管２５を通
じて電解槽２７に供給する。

【００１７】電解槽２７は、一対の電極端子２７ａ、２
７ｂを備えている。電解槽２７において、コントローラ
３５から電極端子２７ａ、２７ｂを通じて供給される所
定の大きさの直流電流（電解電流）により、混合部２３
から注入管２５を通じて供給された食塩水が電気分解さ
れる。この結果、強い殺菌力を有する次亜塩素酸を含ん
だ酸性水が生成される。電解槽２７において、各電極端
子２７ａ、２７ｂには、極性を反転した電流が夫々コン
トローラ３５から供給される。これにより、食塩水から
次亜塩素酸を含んだ酸性水を生成する過程で生じる不純
物が、各電極端子２７ａ、２７ｂに付着するのが防止さ
れる。

【００１８】本実施形態では、コントローラ３５が、電
解槽２７へ通電される積算時間が所定値に達すると、上
記各電極端子２７ａ、２７ｂへ供給する電流の極性を反
転させる。

【００１９】切換機構２９は、一端側が対応する電極端
子２７ａに向けて開口し、他端側が供給用水栓３３に連
通する第１流路２９ａと、一端側が対応する電極端子２
７ｂに向けて開口し、他端側が排出用水栓３１に連通す
る第２流路２９ｂと、コントローラ３５の制御下で第１
流路２９ａを開／閉する開閉弁２９ｃとを備える。本実
施形態では、開閉弁２９ｃとして、ディスクバルブが用
いられる。開閉弁２９ｃは、電極端子２７ａの極性が正
のとき、即ち、上記酸性水生成装置が酸性水供給モード
のとき第１流路２９ａを開き、電極端子２７ａの極性が
負のとき、即ち、上記酸性水生成装置が電極端子洗浄モ
ードのとき第１流路２９ａを閉じるよう、コントローラ
３５によって制御される。つまり、第１流路２９ａは、
対応する電極端子２７ａの極性が正のときのみ一端側と
他端側とが連通し、第２流路２９ｂは、対応する電極端
子２７ｂの極性如何に拘らず常時開放状態に置かれる。

【００２０】ここで、上記酸性水生成装置が、図示のよ
うに電極端子２７ａの極性が正で電極端子２７ｂの極性
が負である酸性水供給モードのときには、電極端子２７
ａ側に次亜塩素酸を含んだ酸性水が生成され、電極端子
２７ｂ側にナトリウムを含んだアルカリ水が生成され
る。上記酸性水は、開閉弁２９ｃが開いているために電
解槽２７から第１流路２９ａを通って水栓３３に供給さ
れ、上記アルカリ水は、電解槽２７から常時開放状態に
置かれている第２流路２９ｂを通って水栓３１に供給さ
れる。

【００２１】一方、上記酸性水生成装置が、図示とは逆
に電極端子２７ａの極性が負で電極端子２７ｂの極性が
正である電極端子洗浄モードのときには、電極端子２７
ａ側にナトリウムを含んだアルカリ水が生成され、電極
端子２７ｂ側に次亜塩素酸を含んだ酸性水が生成され
る。しかし、上記アルカリ水は、第１流路２９ａが開閉
弁２９ｃによって閉じられているために、電解槽２７か
ら水栓３３へ供給されることはない。これに対して、上
記酸性水は、第２流路２９ｂが常時開放状態に置かれて
いるために、電解槽２７から水栓３１へ供給されること
になる。

【００２２】排出用水栓３１は、専用のシンク（図示し
ない）に臨ませて設けられており、上記酸性水生成装置
が酸性水供給モードのときにはアルカリ水を、上記酸性
水生成装置が電極端子洗浄モードのときには酸性水を、
夫々上記専用のシンク（図示しない）へ排出する。

【００２３】供給用水栓３３も上記排出用水栓３１と同
様、専用のシンク（図示しない）に臨ませて設けられて
おり、次亜塩素酸を含んだ酸性水の専用水栓になってい
る。つまり、上記水栓３３から排出されるのは上記酸性
水のみであり、上記酸性水生成装置が電極端子洗浄モー
ドのときに電極端子２７ａ側で生成されるアルカリ水は
上述した理由により排出しない。

【００２４】コントローラ３５は、水量センサ１３から
の流量検出信号Ｑや、サーミスタ１５からの温度検出信
号ＴＨを読込み、上水配管１１に設置される給水量調整
弁や、ポンプ２１のステッピングモータや、切換機構２
９の切換弁（いずれも図示しない）等を制御する。コン
トローラ３５は、また、電解槽２７へ通電される積算時
間が所定値に達したことを認識したときに、上記各電極
端子２７ａ、２７ｂへ供給する所定の大きさの電解電流
の極性を反転させる。

【００２５】本実施形態では、コントローラ３５は、タ
ンク１７内の食塩水の有無を検出する電解液検出装置と
しても機能するように構成されている。即ち、コントロ
ーラ３５は、電解液検出機能を果たすために必要な要素
として、電圧検出部と、記憶部と、電圧閾値選定部と、
判定部（いずれも図示しない）とを備える。

【００２６】電圧検出部は、上記電解電流を電極端子２
７ａ、２７ｂへ供給することによって電極端子２７ａ、
２７ｂ間に生じる電圧（以下、「端子間電圧」という）
を検出して判定部に出力する。

【００２７】記憶部には、食塩水濃度、食塩水の電気伝
導度、食塩水の液抵抗、端子間電圧、電極電圧等の関係
を示すデータのテーブルが格納されており、電圧閾値選
定部からのデータ読出し要求に応じて上記端子間電圧の
値を出力する。本実施形態では、食塩水を生成するため
に用いた原水の温度や電気伝導度等に応じて複数の端子
間電圧値が記憶部に格納されている。

【００２８】電圧閾値選定部は、上述した食塩水を生成
するための原水の水温、及び電気伝導度に応じた端子間
電圧値を記憶部から読出し、これをタンク１７内の食塩
水の有無を判定するための電圧閾値として判定部に与え
る。原水の水温は、電圧閾値選定部がサーミスタ１５か
らの水温検出信号ＴＨを読込むことにより取得する。ま
た、原水の電気伝導度は、ポンプ２１を駆動停止し、上
水管１１、混合部２３及び注入管２５を通じて電解槽２
７内に原水だけを通水して、そのときの端子間電圧の検
出値と、電極端子２７ａ、２７ｂへ供給する電解電流の
値と、上記流量検出信号Ｑとに基づき算出される。

【００２９】判定部は、電圧検出部から与えられる電圧
検出値と、電圧閾値選定部から電圧閾値として与えられ
る上記端子間電圧値とを比較した結果、電圧検出値が上
記端子間電圧値（電圧閾値）を超えたと判断したときタ
ンク１７内の食塩水が無くなったと判定する。この判定
結果は、例えば、コントローラ３５の表示部（図示しな
い）に画面情報として表示されたり、或いはコントロー
ラ３５に内蔵されるスピーカ（図示しない）を通じて音
声情報として作業者等に報知される。

【００３０】図３は、上記記憶部にテーブルとして記憶
される上述したデータの一実施例を示す説明図である。

【００３１】上記データは、次亜塩素酸を含んだ酸性水
を生成するための材料物質である食塩水の濃度（ppm）
と、その食塩水の電気伝導度（ms／s）と、その食塩水
の液抵抗（Ω）と、上記端子間電圧（V）と、電極電圧
（V）との関係を示している。

【００３２】上記データを適用する実施例では、水温が
5℃から40℃までの間で、電気伝導度が5ms／sから50ms
／sまでの間である原水と、濃度20％の食塩水とを混合
することにより生成される食塩水であって、濃度範囲が
800ppm〜1500ppmの食塩水を7Aの電解電流により電気分
解して次亜塩素酸を含んだ酸性水を生成する。図３に示
すように、水温5℃で電気伝導度5ms／sの原水により生
成した食塩水の場合、混合部２３から電解槽２７に供給
され、電解槽２７内で電気分解により濃度が徐々に低下
して800ppmになると、そのときの端子間電圧は4.93Vに
なる。一方、水温40℃で電気伝導度50ms／sの原水によ
り生成した食塩水の場合では、濃度が800ppmになったと
きの端子間電圧は3.20Vになる。

【００３３】そのため、電圧閾値選定部は、水温検出信
号ＴＨ、及び上述した算出方法で求めた原水の電気伝導
度に基づき、電解槽２７内の食塩水が、水温5℃、電気
伝導度5ms／sの原水を用いた食塩水であると判断したと
きは上記端子間電圧4.93V、若しくはその近似値を電圧
閾値として選定することになる。同様に、電解槽２７内
の食塩水が、水温40℃、電気伝導度50ms／sの原水を用
いた食塩水であると判断したときは上記端子間電圧3.20
V若しくはその近似値を電圧閾値として選定する。そし
て、これら選定した端子間電圧値を、電圧閾値として判
定部に与えることになる。

【００３４】図４は、図３で示したデータのうちの端子
間電圧（V）と、食塩水濃度（ppm）との関係を示す特性
図である。

【００３５】本実施例では、上記説明から明らかなよう
に、図４においてハッチングで示す領域Ｘ内の食塩水
が、次亜塩素酸を含んだ酸性水を生成する材料物質とし
て用いられることになる。そのため、電圧閾値選定部
が、仮に上記電圧閾値を5Vに選定しておけば、水温5
℃、電気伝導度5ms／sの原水を用いた食塩水では、曲線
Ａで示すように、濃度800ppmのときの端子間電圧が略4.
9Vであり、濃度が800ppm未満になったときに端子間電圧
は5Vを超えるので、判定部はタンク１７内に食塩水無し
と判定する。一方、水温40℃、電気伝導度50ms／sの原
水を用いた食塩水では、曲線Ｂで示すように、濃度が80
0ppmのときの端子間電圧が3.2Vであり、濃度が800ppm未
満になったときに端子間電圧は3.2Vを超える。そのた
め、電圧閾値を3．2V程度に選定しておけば、濃度が800
ppm未満になったときに判定部はタンク１７内に食塩水
無しと判定することになる。

【００３６】なお、曲線Ｂで示す食塩水の場合にも、曲
線Ａで示す食塩水の場合と同様、電圧閾値を5Vに選定し
ておけば、濃度が100ppm未満になったときに端子間電圧
は5Vを超えるので、判定部はタンク１７内に食塩水無し
と判定することになる。また、曲線Ａで示す食塩水、曲
線Ｂで示す食塩水のいずれの場合でも、電圧閾値を5．9
Vに選定しておけば、曲線Ａで示す食塩水の場合には濃
度が550ppm未満になったとき、曲線Ｂで示す食塩水の場
合には濃度が0ppmになったとき、判定部は夫々タンク１
７内に食塩水無しと判定することになる。

【００３７】なお、電圧閾値選定部が、上述した電圧閾
値の選定をより細密に行えば、それによって電解槽２７
内での食塩水の低濃度異常検出及びタンク１７内の食塩
水の空検出の精度を向上させることができる。

【００３８】上述した内容は、あくまで本発明の一実施
形態に関するものであって、本発明が上記内容のみに限
定されることを意味するものでないのは勿論である。例
えば、上述した実施形態では、一定量の原水を混合部２
３に供給するために、上水配管１１に設置した給水量調
整弁を、水量センサ１３からの流量検出信号Ｑに基づい
てコントローラ３５が制御しているが、給水量調整弁に
代えて定流量弁を用いることとしても良い。また、流路
切換機構２９についても、上述した構成のみに限定され
るものではない。更に、上述した実施形態では、電解液
として食塩水を例に挙げたが、本発明は食塩水以外の電
解液に対しても適用可能であるのは勿論である。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
誤動作が生じたり、検出信号が伝送されなかったりする
不具合が生じることなく、且つ、低コストの電解液検出
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の電解液検出方法を適用した酸性水生成装
置を示すブロック図。

【図２】本発明の一実施形態に係る電解液検出装置を適
用した酸性水生成装置の全体構成を示すブロック図。

【図３】図２のコントローラに内蔵されるデータの一実
施例としての食塩水濃度、食塩水の電気伝導度、食塩水
の液抵抗、端子間電圧、電極電圧の関係を示す説明図。

【図４】図３に記載したデータのうちの端子間電圧と食
塩水濃度との関係を示す特性図。

【符号の説明】

１１ 上水配管 １３ 水量センサ １５ サーミスタ １７ タンク １９ 食塩水供給配管（供給配管） ２１ 食塩水供給ポンプ（ポンプ） ２３ 混合部 ２５ 食塩水注入管（注入管） ２７ 電解槽 ２９ 流路切換機構（切換機構） ３１ アルカリ水排出用水栓（排出用水栓） ３３ 酸性水供給用水栓（供給用水栓） ３５ コントローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熊本 保弘 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 久保園 茂 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 高松 博 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 武藤 健二 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タンクに、電解槽へ供給するための電解
   液が貯留されているか否かを検出する装置において、 前記電解液を電気分解するための給電によって前記電解
   槽内の一対の電極間に生じる電圧を検出する手段と、 前記検出された電圧と所定の電圧閾値との比較結果に基
   づき、前記タンク内の電解液の有無を判定する手段と、 を備えることを特徴とする電解液検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電解液検出装置におい
   て、 前記電圧閾値が、少なくとも前記電解液の濃度、前記電
   解液を生成するための原水の温度、及びその原水の電気
   伝導度に夫々対応して設定される、前記電極間に生じる
   電圧値データ中から選定されることを特徴とする電解液
   検出装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の電解液検出装置におい
   て、 前記判定手段が、前記検出された電圧が前記電圧閾値を
   超えたとき、前記タンク内の電解液が無くなったと判定
   することを特徴とする電解液検出装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれか１項記
   載の電解液検出装置において、 前記電解液が、食塩水であることを特徴とする電解液検
   出装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の電解液検出装置におい
   て、 前記食塩水が、水温が5℃から40℃までの間で、電気伝
   導度が5ms／sから50ms／sまでの間である原水と、濃度2
   0％の食塩水とを混合することによって生成されること
   を特徴とする電解液検出装置。
6. 【請求項６】 請求項４記載の電解液検出装置におい
   て、 前記食塩水を電気分解に使用するときの濃度範囲が、80
   0ppmから1500ppmの間の領域に設定されていることを特
   徴とする電解液検出装置。
7. 【請求項７】 請求項１乃至請求項６のいずれか１項記
   載の電解液検出装置において、 前記電圧閾値が、水温5℃、電気伝導度5ms／sの原水を
   用いて生成した食塩水に対しては略4．9Vに、水温40
   ℃、電気伝導度50ms／sの原水を用いて生成した食塩水
   に対しては略3．2Vに、夫々設定されることを特徴とす
   る電解液検出装置。
8. 【請求項８】 請求項１記載の電解液検出装置におい
   て、 前記一対の電極に電解電流として供給される直流電流
   が、7Aに設定されていることを特徴とする電解液検出装
   置。
9. 【請求項９】 請求項１乃至請求項８のいずれか１項記
   載の電解液検出装置において、 前記原水の水温及び電気伝導度の変動に応じて、前記電
   極間に生じる電圧値データ中から前記水温及び前記電気
   伝導度に対応する電圧値データを前記電圧閾値として選
   定する手段を更に備えることを特徴とする電解液検出装
   置。
10. 【請求項１０】 請求項１乃至請求項９のいずれか１項
    記載の電解液検出装置において、 前記判定手段が、前記検出された電圧が前記選定された
    電圧閾値を超えたとき前記電解槽内の電解液が無くなっ
    たと判定することを特徴とする電解液検出装置。
11. 【請求項１１】 請求項１乃至請求項１０のいずれか１
    項記載の電解液検出装置において、 前記各手段が、前記一対の電極への給電制御、及び前記
    タンクから電解槽に電解液を供給する系統に設けられる
    各部の制御を行うコントローラに内蔵されることを特徴
    とする電解液検出装置。