JPS6070195A - 塩素‐アルカリセル装置の操作を制御する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は連続的に操作する化学反応器を自動善する方法
および装置に関する。

エネルギー集約的なプロセス、例えば、換型塩素−アル
カリセル中で苛性ソーダ溶液、塩素および水素ガスを電
解生成する場合においては。

もしも市場での競争力を保持するのであれば。

綜合的な操作効率を継続的に高めることが極めて重要で
ある。これを行うために、新規の改良されたセルの構造
１寸法的に安定した陽極、触媒接触低過電圧陰極および
高性能膜（これらのすべてが電力消費を低減する作用を
する）を設計しかつ製造するために多大な努力が払われ
てきた。しかしながら、このようなセルの操作の１８− すべての局面にわたって周到な制御がなされない限り、
このような改善により得られたコスト面での利益が全く
失われることになる。

この技術分野においては、生成された苛性アルカリの単
位量あたり必要とされるキロワット数によって測定され
るような模型塩素−アルカリセルの綜合効率はいくつか
の要因の相互作用の結果であることが知られている。こ
れらの要因は、なかんずく、セルの基本設計、使用され
る陽極および陰極の性質および構造、膜の水および陽イ
オン輸送特性、セルの内部の陽極液ブラインおよび陰極
液苛性溶液の濃度、　ｐＨ、温度。

および流量または滞留時間ならびにセル電流およびセル
電圧を包含している。いったんセルが組み立てられて操
作されると、これらの要因のいくつかは基本的には決定
されるが、主として電流および流体の流れの局面に関す
るその他の要因はセルの操作中にすくなからぬしかも時
には予測もつかない変化を生ずることがある。このよう
な変化が起こる場合には常に、もしもそのシステムを最
小の費用で以前に得られた効率のレベルに戻すのであれ
ば５通常これらの要因を極力早く修正することが必要で
ある。

過去の経験からしばしばいかなる措置をどの程度域るべ
きであるかＫついての目安が得られるけれども５最近の
大型の多重セル装置の操作特性として「かく乱状態」が
検出される前に乱れの原因または影響が通常可成り重い
状態に進んでいると考えられる。その結果、どのような
変更措置をとるにしても、完全な効果が得られるまでに
通常可成り長い時間が必要になる。従って、オ啄レータ
にとってこのような問題を検出し、その重要性を分析し
１次いで可能な限り最短の時間で問題を修正するために
最も適切な仕方でシステムにかかわりあうことは不可能
ではないＫしても困難である。そのうえに、システムを
その完全な効率レベルに回復するまでにいくつかの試み
が必要であるかもしれない。これは製品生産量を高める
ために多数のセルが相互に接続されているプラントの場
合に特にあてはまることである。さらに、操作上の問題
が起こらないとしてもかかるシステムの綜合的な複雑さ
のために、オはレータにとりて個々のユニットとシステ
ム全体の両方が任意の正確な時点で最高の効率をあげて
操作されているか否かを決定することは極めて困難にな
りがちである。

これはいかなる変化が起ころうともシステム構成部分の
一つまたはそれ以上が緩まんに連続して劣化した結果で
ある場合に特にあてはまることである。

発明の目的 ２１一 本発明の主な目的は脱型塩素−アルカリ電解槽の中のプ
ロセスの流れの流量および温度を制御するだめの最適化
された設定点を与えかつ前記電解槽の操作を前記設定点
の付近の所定の公差範囲内に維持するだめの高速自動制
御システムを提供することである。

本発明のさらに一つの目的は、流量および温度を制御す
るための前記最適化された設定点が質量平衡により確立
される高速自動制御システムを提供することである。

本発明の付加的な目的は前記設定点により確立された操
作状態からの許容しえない変動を検出しかつ前記の最適
化された操作状態を復旧するだめの修正措置をとるため
に複数個のセンサが看視される高速自動制御システムを
提供することである。

本発明のさらに一つの目的はコンソールター２２− ミナルから操作指令を入力することができる高速自動制
御システムを提供することである。

本発明のこれらおよびその他の目的は特許請求の範囲お
よび以下の説明から明らかとなろう。

前記の目的は内部に陽極を有する陽極液区画室と、内部
に陰極を有する陰極液区画室とからなる塩素−アルカリ
電解槽装置の操作を制御する装置および方法であり、前
記陽極液区画室および陰極液区画室がそれらの間に装着
された選択透過膜により密封分離され、前記電解槽が前
記陽極液区画室中のアルカリ金属ハロゲン塩ブラインと
前記陰極液区画室中の水とからなるプロセスの流れを受
け入れ、前記電解槽が前記陽極から前記陰極に流れる電
流に刺激されて陽イオンを前記膜に通して前記陰極液区
画室中に苛性溶液および水素ガスを形成しかつ前記陽極
液区画室中にブラインの消耗を生じそしてそこから流出
する製品の流れとして遊離ハロゲンを形成するように作
用する前記制御装置および制御方法であって、前記制御
方法が（ａ）中央自動制御装置の中に前記プロセスの流
れおよび製品の流れの温度、濃度および流量を含む変数
に比例する複数個のセンサからの一連の第一電気信号を
定期的に受け入れ、（ｂ）前記中央自動制御装置中で前
記一連の第一電気信号を前記信号の各々に対して確定さ
れた目標値の付近の所定の公差帯域と比較し、（Ｃ）前
記一連の第一電気信号の一つまたはそれ以上がその公差
帯域を超えた場合に前記中央自動制御装置中で一連の第
二電気信号を計算しそして前記一連の第二電気信号を前
記制御装置に戻し、そして（ｄ）前記一連の第一電気信
号がすべてそれらの公差帯域以内に入るまで前記プロセ
スの流れおよび製品の流れの前記変数を調節することを
含んでいる前記装置および方法によって達成される。

１、定義 以下の説明および特許請求の範囲において。

「質量」なる用語はいかなる有機物質、無機物質まだは
それらの混合物をも包含するものとして使用されている
。

本明細書において、「導管」なる用語は素材を搬送し５
収納し、配向しまたは分流させるいかなる装置をも包含
するものとして使用されている。導管は全閉し、部分的
に開口しまたは穿孔することができる。導管の例には、
パイプ。

ヘッダー、キャナル（導管）、チューブ、プロセス管系
等が含まれる。

本明細書において、「自動制御装置」なる用語はミニコ
ンピユータ、マイクロコンピュータ。

マイクロプロセッサ、テイジタルコンピュータ。

＝２５− トランジスタ回路、真空管回路、アナログ回路等を包含
するものとして使用されている。

本明細書において、「制御装置」なる用語はモータ速度
制御装置、弁位置決め装置、アクチュエータ等を包含す
るものとして使用されている。

本明細書において、「動力供給源」なる用語は交流およ
び直流電力、真空、圧力（空気動力）等を包含するもの
として使用されている。

本明細書において５「信号」なる用語は電気信号、圧力
信号等に基づく出力を包含するものとして使用されてい
る。

本明細書において、「センサ」なる用語はプロセス成分
または流れの圧力、温度、密度またはその他の測定可能
な変数に応答して前記変数を表わした特定の信号を発生
する変換器およびその他の装置を包含するものとして使
用されて−２６＝ いる。

本明細書において、「公差帯域」なる用語は所定の測定
可能なプロセス変数のだめの制御設定点付近の所定範囲
の許容値を定義するものとして使用されている。

本明細書において、「ポテンシャル」なる用語は交流ま
たは直流電圧、空気流体または気体圧力を包含するもの
として使用されている。

第１図は本発明の一実施態様に使用することができる制
御システムの種々の主構成部分の代表的な機構を示した
一般化したグラフ表示図である。制御システム１０の中
央には自動制御装置（ＡＣＵ）１２が設けられている。

この自動制御装置は現場の計装の操作を管理しかつ結果
を表に作成して提供するために必要なすべての操作を行
うようＫなったディジタルコンピュータテする。この点
については、コンソールステーション１３がＡＣＵ　１
２と組み合わされている。このコンソールステーション
１３けキーボード１４および表示装置１５を備えており
、最も一般的には、陰極線管（ＣＲＴ）を備えている。

また、制御システム１０には、　ＡＣＵ１２によりその
タスクの実行において使用される操作データおよびパッ
クグラウンドプログラムの両方を記憶する周辺記憶装置
１６と、記録、プログラムリスト、日計５週計および必
要なその他の情報のハード・コピーを出力する周辺プリ
ンタ１８とが組み合わされている。このような構成にお
いては、システムオペレータは制御システム１０により
ＡＣＵ１２に情報を送信しかつ作業データ、日報。

週報および月報、警報信号およびその他の情報を受け取
ることを容易に行うことができる。

セル装置との接触は分散型制御サブシステム（ＤＣ’８
）２０を介して維持される。この分散型制御ザブシステ
ム（ＤＣ８）２０は各々がプロセス入力情報（ブライン
の濃度、温度、　ｐＨ等）、プロセスの状態に関する情
報（セル電圧およびセル電流）および生成物に関する情
報（苛性アルカリの濃度および温度、水素の流れの水分
等）を受け取るようになった個々の双方向アナログおよ
びディジタルマルチプレクサならびにプログラミング可
能な制御器の回路網を備えている。ＤＣ’Ｓ２０はさら
にＡＣＵ　１２から制御信号例えば流量および温度調整
器の設定点を受け取りそしてこれらを翻訳しかつ個々の
プロセス制御装置例えば模型セル中のプラインおよび水
導管中の流量制御器および加熱器に伝送するようになっ
ている。

第１図の実施態様に設定されているように。

ＡＣＵ　Ｌ２との種々のセンサ構成部分の相互接続は慣
用のデータ伝送回線を介して維持される。

２９− しかしながら、ＤＣ８２０を含む個々のユニットはイン
ターフェース通信に関する必要な条件という観点からす
るとＡＣＵ　１２に対して必ずしも相容性を持っておら
ず、かつこれが起こったときに一つまたはそれ以上のモ
ード相互間の適応技術を使用しなければならないことが
判明した。

このような技術はこの技術分野においてよく知られてい
る。データ伝送速度はＡＣＵ１２およびＤＣ８２０のた
めに使用される個々のユニットの如何により左右され、
特定の要求を満足するために適応しうるハードウェアが
広く使用されている。

換型セル４０は選択透過膜４ｏによシ分離された別個の
陽極液区画室および陰極液区画室と。

種々の送入導管および製品送出導管とを備えている。Ｄ
Ｃ８２０の個々のセンサは膜セル本体およびそれと組み
合わされた種々のプロセスの流３０− れの送入用導管および送出用導管の両方に適用されてい
る。以下の説明は単一セルの制御について述べているが
、大部分の商業用セル装置が複数個のこのようなセルを
備えており、かつ本発明の方法をこのような複数個の集
約的なセルまたは個別のセルを形成するすべてのセルを
制御するために容易に適応することができることを理解
すべきである。

第２図は塩素−アルカリ電解槽に対する制御システム１
０の適用を例示した構成図である。

この図には、陽極液区画室４２および陰極液区画室４４
を有する典型的な塩素−アルカリ電解槽４０を示してあ
り、前記区画室４２．４４はそれらの間に取りつけられ
た選択透過膜４６により密封状態に分離されている。外
部の直流電源（図示せず）から電解槽４０に供給された
電力は陽極液区画室４２の中の陽極４８から透過膜４６
を介して陰極液区画室４４の中の陰極５０に供給される
。このセル装置のだめの電極および膜の選択は必らずし
も重要ではない。特定のどれを選択するかを通常示す各
々の特定のセル装置のために経済的な配慮および設計上
の配慮をすることにより多数の種々の電極および膜が利
用される。

セルの操作において１通常（必らずしもではないが）塩
化ナトリウムからなる精製されたアルカリ金属ハロゲン
化物ブラインがブライン導管５１．ブラインヘッドタン
ク５２およびブライン送入口５３を通して陽極液区画室
４２の中に循環せしめられる。通常の方法では、流入す
るブラインはブライン処理設備のサイズを最小限にとど
めかつセルを通しての電力の伝達効率を最大限にすると
いう両方の目的のために基本的には飽和している。（塩
化ナトリウムが使用される場合には１リツトルにつき約
３００−３１５グラム）セルシステムにブラインを送入
する都度、目標生成速度を達成するために個別の量の塩
を除去し、！たは「減損」させなければならない。大部
分の最近のセルにおいては、吐出すれた陽極液ブライン
中のＮａＣ２の濃度は１リツトルあたり約２００グラム
ないし約２６０グラムの範囲であり１選択される実際の
減損レベルは経済的な配慮と電気に関する配慮との実際
のかね合いによって決まってくる。この減損レベルはセ
ルの内部での特定の滞留時間を決定するようにブライン
の流量を調節することにより得られる。前記の特定の滞
留時間中にブラインの塩分が選択された値の範囲に到達
する。

使用されていない塩に加えて、約３ないし約５のｐＨに
おいて溶解した塩素ガスおよび次亜塩３３− 素酸塩および塩素酸塩を含む減損した陽極液溶液が陽極
液ブライン導出口５４を通して減損ブライン導管５５の
中に放出せしめられる。陽極液溶液は再使用のためにセ
ルに戻される前に減損ブライン導管５５から脱塩素、再
飽和および精製操作を介して循環せしめられる。

ブラインのｐＨは１通常、システムのブライン処理装置
においてなかんずく処理されたブラインがセルに戻され
る前にブライン中に残留する塩素酸塩および炭酸塩イオ
ン値をより低く保つように設定される。最近のセル装置
においては。

ブラインのｐＨ値は約２から約１０までの範囲に保つこ
とができ、約４ないし約９のｐＨが最も一般的に使用さ
れている。しかしながら、ある膜についてはブラインの
ｐＨがさらに重要であり。

従ってこの因子をさらに正確に設定するためにさらに調
節することが必要になる場合もある。

３４− このような調節は一般的には必要なときにＨＣｌをヘッ
ドタンク５２に添加することによって行われる。もしも
その他のプラインに関する因子。

例えば、有機汚染または炭酸塩、塩素酸塩、硫酸塩、カ
ルシウム、マグネシウムまたは第二鉄イオン成分を看視
しかつ／または調整することが必要であれば、システム
にこのような能力を付加的に与えることができる。

陰極液区画室４４には尚初通常約２０−約２５重量−の
範囲のＮａＯＨ濃度を有する苛性溶液が充填される。電
解プロセスが進むにつれて、苛性アルカリの濃度が約３
０％−約４０チの範囲の通常のレベルまで増大する。清
水が水導管５６および水導入口５７を通して陰極液区画
室４４の中に電解プロセス中に妥尚な時間で陰極液溶液
中の苛性アルカリの濃度を所望の値に到達させるために
十分な速度で導入される。前記溶液は後程回収するため
に苛性アルカリ導出口５８および苛性アルカリ導管５９
を通して放出せしめられる。

陽極に生成された塩素は塩素導出口６０および導管６１
を通して除去され、一方陰極に生成された水素は水素導
入口６２および導管６５を通して放出せしめられる。

本発明においては、基本的な制御は質量平衡計算を反復
して行うことによりなされる。これはシステムの入力お
よび出力の両方５例えば。

塩をベースとした塩素−アルカリセルの場合には、水ま
たはナトリウムイオンとして現われる任意の因子に基づ
いて行うことができる。本発明の一実施態様においては
陰極液の流量および陽極液の流量の両方が使用される。

水の質量平衡は制御システム１０により陰極液部分の制
御のだめの基準として使用されるが。

その最も簡単な次式に基づいている。

Ｗｉｎ　””　Ｗｃａｕｓｔｉｃ　＋Ｗ８２−　”ｍｅ
ｍｂｒａｎｅ　（１）式中。

Ｗｉｎは流入する水のプロセス流れの質量流量を表わす
信号値であり、前記の流れは生成された苛性ソーダのだ
めの溶媒と電解プロセスのための水素イオン供給源の両
方を提供する作用をなし、そして発生する任意のその他
の操作中の減損を補充する作用をする。

Ｗｃａｕｓｔｉｅは流出する水の減損のだめの目標製品
設定点を表わす値であり、前記減損は流出するアルカリ
金属苛性製品の流れの中の水の濃度と、前記流出する流
れの流量と、前記陰極液区画室において遊離水素ガスお
よびヒドロキシルイオンを生成する電解反応によシ前記
陰極において失われた水との合計である。

３７− ＷＨ２は前記水素製品の流れの中の前記陰極液区画室か
ら出る水の質量を表わす値であり、前記質量は前記水素
製品の流れの湿度と流量との積である。

Ｗｍｅｍｂｒａｎｅは前記膜の水輪率性によって決定さ
れる電解中に前記陽極液区画室から前記陰極液区画室に
送られる水の質量を表わす値であり。

前記質量は陽極液ブライン濃度、セル電流およびセル温
度の合成関数である。

この式において−Ｗｉｎは苛性溶液と共に放出されかつ
水素の流れと共に失われる水からＷｍｅｍｂｒａｎｅの
値を差し引いた値と丁度等しくならない。Ｗｉｎはまた
次式で示されるように生成された苛性アルカリ１モルの
ために必要な水１モルを供給するだめの補充量を含んで
いなければならない。

ｅ ２（Ｈ＋ＯＨ）　＋２Ｎａ→２（Ｎａ＋ＯＨ）＋Ｈ２↑
　（２）３８− そのうえ、その他の因子の各々もまたいくつかのシステ
ム変数の一つの関数であることが判明した。例えば、こ
のような制御の出発点であるＷ。ａｕｓｔｉ。は陰極液
溶液中の水の濃度および前記溶液がセルから塗膜される
割合の両方の関数であり、このような因子は内部セルの
設計と。

外部の経済的な配慮事項との合成関数である。

ｗＨ２は電解中に水素ガスが生成される量および割合を
確定するセル電流と、ガスの流れの湿度を決定する陰極
液の温度との関数である。セルの通常の操作温度では、
水の高い水蒸気圧力のために流出するガスの流れの中に
有意な分圧が発生する。ガスがセルの付近から放出され
るときにガスの温度が迅速に降下するためにこの水分の
ある部分は完全に凝縮してシステムに戻るが、大部分の
水分は失われる。

その結果、水素の流れの中で失われる水のおよその目安
は得られるが、その値に関係なく。

平衡状態が保たれているために、この減損を妥当な一定
の値に保とうとする傾向を生ずる。計算上、水素の流れ
の中の水の減損は当初に計算された総量の１００％と設
定する。真の値を過大に見積ったために必然的に起こる
いかなるシステムの変更も流出する苛性アルカリの濃度
を適正な限度以内に保つために必要な流入する水の流量
をわずかに調整することによって行われる。ＡＣＵ　１
２の一定の高速度の操作にょシこのような調節をかなシ
簡単化することができる。

Ｗｍｅｍｂｒａｎｅは膜の基本的な水透過性の関数であ
る。これはセルの温度、セルの中の電圧降下。

セル電流、膜の老化および電解液の濃度によって影響を
受ける。このような輸送のための機構は極めて複雑であ
るが１通常セルを通過するナトリウムイオンと関連する
水和水を増大する浸透作用および電気泳動作用の組合わ
せと考えられる。正確さが必要な場合には＊　ｗｍｅｍ
ｂｒａ、ｎｅ　は米国オハイオ州りリープランド市所在
のケースウェスターンリザーブ大学において１９８２年
５月１７日に開催された膜および電子用導電性重合体に
関するｋＣＢシンポジウムの議事録にイーガー氏等によ
シ記載された「過弗素化アイオノマー膜におけるナトリ
ウムイオンの拡散」という論文にみられるような手続お
よび装置により実験的に決定することができる。このよ
うな装置は膜における陽イオンおよび水の移送の両方の
だめの計算された「応答面」が得られるデータを作成す
る。これらの応答面を表わすデータは、いったん決定さ
れると１周辺記憶装置１６のデータパンクの中に入力し
て後程綜合的な水質量平衡を計算する場合に使用するこ
とができる。

４１− しかしながら、これらのデータは使用される膜のために
良いだけであって、膜の老化または例えば、プラインの
不純物による閉塞などのような種々の問題から生ずる膜
の劣化を生ずる変化に起因する輸率性の変化を正確に予
報することができない。それ故にｗＨの値に固有の不確
突柱を考慮すると、膜の特性を極めて詳細に式で表わす
ことは必らずしも必要でないかもしれない。多くの場合
に、以前の操作経験に基づくこれらの特性の近似式を使
用することができる。

本発明の制御システムの操作において、このようＫする
ことにより妥当な精密な操作値を得ることができ、この
操作値をＡＣＵ　１２の連続看視および調節能力により
常に実質的に最適化された操作状態が得られるように迅
速に調節することができることが判明した。

同様に、制御システム１ｏにょシ陽極液部分４２− を制御するだめの基礎として使用される水質量平衡は次
式に基づいている。

Ｗｂｒｉｎｅ　”　Ｗａｎｏｌｙｔｅ　＋　ＷＣｌ２　
＋”ｍｅｍｂｒａｎｅ　（３）式中。

Ｗｂｒｉｎｅは流入するブラインのプロセス流れの中の
水の総質量流速を表わす値であり、前記の流れは前記陰
極液区画室の中に生成された苛性ソーダのだめのアルカ
リ金属供給源と、電解プロセスのためのハロゲン化物イ
オンの供給源とを提供する作用をする。

Ｗａｎｏｌｙｔｅは流出する陽極液ブラインの流れの中
の水の減損を表わす値であり、前記減損は流出する陽極
液ブラインの流れの中の水の濃度と前記流出する流れの
流量との積である。

ＷＣｌ２は流出する前記ハロゲンの流れの中の前記陽極
液区画室から出る水の質量を表わす値であり、前記質量
は前記のハロゲン製品の流れの中の水の濃度と、その流
量との積である。

Ｗｍｅｍｂｒａｎｅは前記膜の水輪率性により決定され
る前記電流の刺激により前記陽極液区画室から前記陰極
液区画室に送られる水の質量を表わす値であり、前記質
量は陽極液ブラインの濃度。

苛性アルカリの濃度、セル電流およびセル温度の合成関
数である。この値は陰極液部分の制御に使用されるよう
なＷｍｅｍｂｒａｎｅの値に実質的に等しい。

陰極液制御の場合のように、これらの因子の各々もまだ
いくつかの陽極液システム変数の関数であることが判明
した。例えば、このような制御の出発点として、ブライ
ンの流量を再び構成した目標とするＷａｎｏｌｙｔｅけ
陽極液溶液中の水の濃度および前記減損したブラインが
セルから除去される割合の両方の関数であυ、このよう
な因子は内部のセルの設計および外部の経済上の考慮事
項の両方の関数である。

ＷＣｌ２は電解中に生成されるハロゲン（通常。

塩素ガス）の量および割合を確定するセル電流と、ガス
の流れの湿度を決定する陰極液の温度との関数である。

セルの通常の操作温度において、水の水蒸気圧力が高い
ために流出するガスの流れの中に有意な分圧が発生する
。塩素ガスがセルの極く付近から出るときの塩素ガス温
度の迅速な降下のために、この水分のいくらかの量は完
全に凝縮してセルシステムに戻るが、その大部分は失わ
れる。

その結果、流出するハロゲンの流れの中に失われる水の
およその目安のみを得ることができるが、その値の如何
に関係なく平衡状態が保たれているためにこの減損を妥
当な一定値に保つ傾向が生ずる。計算上、塩素ガスの流
れの中の水の減損は当初に計算された総量の約１００％
４５− であると推定される。真の値を過大に推定することによ
シ必然的に生ずるいかなるシステムの変更も流出する苛
性アルカリ濃度を所定の限度以内に保つために必要なと
きに流入する水の流量をわずかに調節することにより行
われる。一定の高速度で操作されるＡＣ’Ｕ　１２によ
りこのような調節がかなり簡単に行われる。

大多数の商業用セル装置においては、その中のすべての
セルのために単一のブライン供給源が設けられている。

通常のプラント操作においては、このブラインの塩濃度
はセル管系に供給される前に一定に設定される。従って
、ＡＣＵ１２によりブラインの流量を制御することはで
きるが、実際の問題としてブライン塩の濃度を制御する
ことはできない。

ナトリウムの質量平衡は次式に基づいている。

８ｉｎ　−”’ａｎｏｌｙｔｅ　＋　Ｓｍｅｍｂｒａｎ
ｅ　（４）４６− 式中。

Ｓｉｎは流入するブライン製品の流れの中に入るアルカ
リ金属イオンの質量のための目標製品公差帯域を表わす
値である。

”ａｎｏｌｙｔｅは前記陽極液製品の流れの中の前記陽
極液区画室から流出するアルカリ金属イオンの質量を表
わす値であシ、そして ”ｍｅｍｂｒａｎｅは前記陰極液区画室から苛性アルカ
リ製品の流れのアルカリ金属含有量のだめの基準として
の作用をするように前記膜を通過するアルカリ金属イオ
ンの質量を表わす値である。

前述した水質量平衡制御機構の場合のように。

これらの因子の各々についてはある程度の説明が必要で
ある。Ｓ１ｎはブライン導管５１の中の濃度計８９−１
によって測定される流入するブライン中の塩の濃度から
得られる。

５ａｎｏｌｙｔｅは減損ブライン導管５５の中に放出さ
れる陽極液ブライン中の使用していない塩から主として
得られる。しかしながら、ある割合の次亜塩素酸塩およ
び塩素酸塩イオンが存在しているので、濃度計８９−３
に決定されるような陽極液の濃度に基づくす）　ＩＪウ
ム分析は完全に正確にはならない。セルの操作が妥当な
ばらつきのない状態にある場合に、このような不正確さ
は好適な修正率により補正することができる。

しかしながら、セル装置に計画された変動と、さらに特
定的には、計画されていない変動との両方が起こる場合
には、精度を改善するために化学分析が必要になる場合
がある。これをオンラインとオフラインの両方で行うた
めの装置が広く利用されている。

Ｓｍｅｍｂｒａｎｅは濃度計８９−２により測定される
ような苛性アルカリ導管５９の中にある苛性溶液中のナ
トリウムの質量に基本的には等しい。水の移送の場合の
ように、ナトリウムの移送は適当な応答面により定義す
ることができ、従って。

このような測定により実際の応答を予知した応答に対し
て照合するだめの手段もまた得られる。

実質的な差異がある場合には、これは修正措置を必要と
するかもしれない膜の問題の存在を表わしている。

本発明のプロセスにおいて、ナトリウムの質量平衡は水
の質量平衡と共に行われたときにブラインプラントの精
度の重要な目安となる。

上記の分析は流入物質と流出物質とが大幅に分離された
模型セルに本発明の制御システムを使用することに基づ
いている。ダイヤスラム型塩素・アルカリセルの場合の
ようなその他の状況の下では、塩化ナトリウムが流出す
る陽極液および陰極液の両方に存在する。このような状
況では計装化の複雑さがさらに増すことになる４９− が、基本的な制御機構は式（１）、（Ｓ）または（４）
を適宜好適に変更した後は同一に保たれる。

塙素−アルカリ電解槽または塩素酸塩電解槽の中のその
他の種素材例えば塩素を本発明の制御機構のための付加
的な基礎材料として使用できることを理解すべきである
。質量流れを看視しかつ定量することができる限りは、
このような使用は本発明の範囲内にあろう 本発明の制御システムを模型セルに応用する場合には、
二つの操作モード、すなわち、安定操作モードおよび不
安定操作モードを考慮しなければならない。安定操作は
制御された起動のサプオはレーション、すなわち、「通
常操作」と制御された休止とを含んでいる。不安定操作
はシステムの混乱状態５例えば、停電およびカルシウム
のサージのように復旧操作を必要とす５０− る状態を含んでいる。

制御システムの起動操作にあたり、セルに先づ陽極液溶
液および陰極液溶液を充填した後、セルを比較的に低い
温度および（電解面積１平方米あたりのキロアンはアで
表わした）電流負荷の値で「オン」にし、温度および電
流負荷を漸次通常の操作しくルに上昇させる。これらの
温度および電流負荷の上昇は１通常、使用中の特定のセ
ルおよび膜の組合わせによる従来の操作経験により通常
確立されたプログラム計画に基づいてなされる。通常の
慣行では、操作状態に到達するには最終電流値の如何に
より左右されるが、約１時間ないし約４時間を要する。

１個のセルのみまたは一連のセル全部な一グループとし
て操作開始すべきである場合には５このような慣行はか
なシ簡単である。電流および温度が漸次低下せしめられ
るようなセルを制御しながら休止する場合には同様な操
作方式が行われる。

しかしながら、既に操作されている一群のセルの中に１
個のセルを挿入しまたは前記一群のセルから１個のセル
を除去することが必要である場合には、操作方式をかな
り複雑に調節しなければならない。一連の電解槽のうち
の１個のセルを制御しながら起動しかつ休止するだめの
一つの方法および装置は米国特許第４，２５１，３５４
号明細書に記載されている。この米国特許の中で本発明
に関連する部分をこの明細書に包含しである。

第２図に示した実施態様においては１次のようなセルの
中およびセルの周囲の２２の別個の因子を看視するよう
になっている。

１、　セル電圧 ２、セル電流 ３、　プラインの入口温度＊ ４、陽極液の出口温度 ５、　水の入口温度 ６、　苛性アルカリの出口温度 ２　水素ガスの温度 ａ　塩素ガスの温度 ９　セル本体の温度 １０、ブラインＮａＣＡの濃度 １１、陽極液ＮａＣ４の濃度 １２、苛性ＮａＯＨの濃度 １３、Ｃ１２中の０２の濃度 １４、Ｃ１０中のＮ２の濃度 １５、Ｃ１２中のＣＯ２の濃度 １６、Ｎ２中のＮ２０（７）濃度 １ス　プラインのｐＨ １ａ　陽極液のｐＨ １９流入するブラインの流量＊ ５３− ２０、流出する陽極液の流量 ２１、流入する水の流量＊ ２２、流出する苛性アルカリの流量 ＊を付した因子は直接に制御される。このリストは単に
例示のために記載したものであり、以下に述べる項にお
いて、このような調節を行なうだめの特定の変数の測定
または特定のセンサ装置の使用に関する説明は特定の制
御用途に対する本発明の実施に関する限りは限定的でな
いと考えるべきである。

前述したように、制御システム１０は予め設定された「
設定点」付近で動作する複数個の個々の制御器を介して
操作される。それ故に、これらの設定点の各々は看視さ
れる各々の変数に対して所定範囲の許容値としての公差
帯域を有することができる。これらの設定点が設定され
る手順は放出された陰極液溶液のための目標苛５４− 性アルカリ濃度を設定することから始まる。この因子は
屡々外部の制約条件例えば販売上の必要条件によって左
右されるので１時々変更することが予想される。この変
更が起こるとき、変更した値はシステムオペレータによ
りコンソールステーション１４から手操作で入力される
。

定常状態の操作では、これは通常本発明の制御方法を実
施するだめに必要な唯一の手操作である。しかしながら
、前述したように、陽極液の濃度、セル温度および／ま
だはプラインのｐＨを変更することが所望される場合が
起こるかもしれない。本発明の制御システムは必要なと
きにこれらの因子についてこのような積極的な介入を行
うことができるようになっている。

この因子の介入に基づいて、プロセス流れの組成、流量
、システムのパワーレベルおよび温度に対する相応した
一組の特定の操作設定点がＡＣ’Ｕ　１２により周辺記
憶装置１６のデータバンク内に記憶された通常のプロセ
スの状態に関するデータおよび一組の特定のアルゴリズ
ムを使用して計算される。これらの値はＤＣ８２０の個
々の制御器およびマルチプレクサに送られ、その結果セ
ルの操作に必要な任意の制御設定点の調節がなされる。

通常の操作では、ＡＣＵ　１２は殆どのマルチプレクサ
に定期的に１通常、数分毎に１回質関する。データが確
実に得られるようにするだめに。

マルチプレクサははるかに短い時間間隔１通常。

約０．１秒ないし約２０秒の範囲の時間間隔で新しい情
報を反復して受けとる。このような手順は安全である。

その理由は流体をベースとした大きいシステムに固有の
通常の慣性作用が一般的にシステムの変化がさらに迅速
に発生することを阻止するからである。塩素の流れのガ
スクロマトグラフ法の場合のようなその他の状況では、
データを発生するだめに必要な時間がさらに長くなる。

このような場合には、センサはＡＣＵ１２にデータの準
備が完了していることを知らせる作用をする低い優先割
込みを表明するようになっている。ＡＣＵ１２は現在の
構成ではより高い優先操作が行われていないときは何時
でも割込みに応答する。

システムの要求の如何により、マルチプレクサは質問を
受けたときに最後の読取り、すなわち、最後の質問以降
なされたすべての読取シを合計した積分値またはＡＣＨ
の質問のための時間間隔にわたってとった個々の読取り
の計算平均値のいずれかに応答するようにプ四グラミン
グ可能である。現在の計装化によシ、このような情報は
アナ四グ交流または直流電圧、直流電流またはパルス化
されたディジタル信号として出５７− 現させることができる。アナログ信号が受信された場合
、これらのアナログ信号は後程ＡＣＵ１２に伝送するた
めにディジタル信号に変換しなければならない。これは
、通常、慣用のアナログ・ディジタル（Ａ／Ｄ　）回路
を使用したマルチプレクサの内部の回路により行われる
が、ＡＣＵとして使用するために好適な多くのユニット
もまた必要なときにこのような変換を行う能力を備えて
いる。パルス化した信号は５通常、特定の時間間隔の間
パルスを計数することにより直接に取り扱うことができ
る。得られたデータは、通常、各々のマルチプレクサの
内部に収納された緩衝レジスタの中に保留され、そして
規則的に計画された要請が到達したときに単ＫＡＣＵ１
２に送られる。

非常事態１例えば、停電が起こった場合には。

マルチプレクサがＡＣＵ１２の内部で高い優先割５８− 込みをめることが可能である。実際には、このために機
能不良が検出されて通常１０秒以内で警報信号を鳴らし
、そして修正措置が直ちに開始される。このような迅速
な応答は本発明の高速ディジタル制御システムの固有の
利点の一つである。

ＤＯ８２０の構成部分として使用するために利用し得る
別の型式のユニットはプログラミング可能な制御器であ
る。これは受け一入れた値がＡＣＵ　１２により当初設
定された設定点付近の公差帯域限度内にあるか否かを決
定するために受信した信号を分析する能力を有して込る
。もしもその値がこれらの限度外であれば、この制御器
は必要なときに制御室中の適尚な警報装置を作動させる
ことができる。仕様外の値の修正が比較的に小規模のシ
ステムの変更例えばシステムヒータの出力の変更を包含
している場合には。

この制御器は警報を鳴らしたり捷たはＡＣＵ　１２から
の特定の命令を待つ必要なくこのような修正措置を開始
する付加的な能力を有している。

システムがいったん多少安定した操作状態になれば、情
報管理機構が操作データをＡＣ’Ｕ　１２に送り戻して
システムの状態に関する連続データを供給するように調
節動作を行う。状態が変化したときに新しい設定点が必
要になるかもしれず、そしてこれらの設定点は計算され
、必要なときに制御器に戻される。この連続管理により
セル装置を円滑にしかも最高の効率で操作することがで
きる。必要なときに連続管理により。

起動状態またはシステムの機能不良の状態から通常の操
作状態までの遷移を円滑にかつ迅速に行うことが可能に
なる。

第３図は本発明の一実施態様に使用される制御機構のブ
ロック線図である。この制御機構は。

図示したように、陽極液組成物、プラインの流量、ブラ
インの温度、水の流量、陰極液の温度および組成を直□
接にまたは間接に制御するようになった相互に接続され
た三ループ制御システムである。参考のために１図示し
た合計点○および操作ブロック口の符号はデイステファ
ノ氏等による「フィードバックおよび制御システム」に
示されてｂるような制御システム線図のだめの標準の定
義に合致させである。操作ブロックのだめに使用した特
定のアルゴリズムを表Ｉに記載した。これらのアルゴリ
ズムは特定的でありかつ特定の模型塩素−アルカリセル
装置において観察されるような質量流れ関係を説明し°
ている。また、これらのアルゴリズムはこの特定の模型
塩素−アルカリセル装置のために開発されたものである
。その他の操作システムが使用６１− される場合には、これらのアルゴリズムの付加的なぞし
て／まだは変更されたものが特定のプロセスおよびこれ
らのアルゴリズムを適用する制御システムの如何により
必要になるかもしれない。

第３図のループ！は陰極液の濃度の制御に関するもので
ある。合計点■において、陰極液濃度設定点変換アルゴ
リズムＮ１２を介してＡＣＵ１２により以前に決定され
たような製品陰極液の流れの所望の水分を表わす信号が
挿入される。これはフィードバック信号ＦＢＩで差によ
り計算される。フィードメック信号ＦＢＩは第２図の導
管５９中の濃度計８９−２により測定されかつ水平衡ア
ルゴリズムＮ１１により変換されるような製品陰極液の
流れの実際の水分を表わしている。

この計算により得られた示差信号または脈差侶号はさら
にアルゴリズムＮ１３．すなわち−Ｗｍｅｍｂｒａｎｅ
６２− に対する値により水の総流量を補正する作用をする水輪
率調節アルゴリズムによってさらに処理される。前述し
たように、システム制御のこの局面のために使用される
アプローチは使用された膜に関する過去の経験に基づい
た膜の水輪率の厳密な近似値を使用することである。

Ｗｍｅｍｂｒａｎｅのこの値は伝達関数として表わされ
る。

この伝達関数は第３図に符号「Ｘ」で示しである。

Ｘの関数はループ■との関連で以下に説明する。

Ｅｍにおいて、この値は合計点■において確定された誤
差に基づいて再び計算される。次いで、この値は水の修
正流量を計算するための成分としてロコに送られる。

設定点の値により表わされた目標とする水の流量はＡＣ
Ｕ１２によシ第２図の水流量制御器１１８により使用す
るためにＡＣＵ１２により下流側に負荷され、そして符
号ロコで示しである。

この値は回路負荷検出器７０により測定されたセル電流
、第２図の苛性アルカリ導管５９中の位置Ｔ４において
温度センサ７７−４により測定された陰極液の温度およ
び水輪率Ｗｍｅｍｂｒａｎｅ　の予め決定された修正値
のだめの測定値を使用して水流量アルゴリズムＥｍによ
り決定される。

■における匡■口からの上記の比較信号が陰極液の濃度
が苛性アルカリの濃度の近くの公差帯域集合以内にある
ことを示す場合には、修正アクションをとる必要はない
。しかしながら。

もしも公差帯域の誤差を超えると、第５図に示したよう
に従制御ループ！ａのだめの新しい水の流量の設定点を
確定するために修正アクションがとられる。

これは従ループｌａの近くのフィードバック信号ＦＢ２
によシアルゴリズムＮ１４からの調節された水信号値を
■において差によシ合計するととにより行われる。従ル
ープｌ　ａ（仕ｚＲドルホイール流量モニタ１１６．ロ
ロとして示した流量制御器１１８および該制御器と組み
合わせた口］コとして示した水流量制御弁１２０を備え
ている。四と区コのインターアクションは実際のＨ２Ｃ
の平衡と目標とするＨ２Ｃの平衡との差の値が公差帯域
以内に入るまで合計点■のための設定点比較値を反復し
て供給し続ける。先づ必要なデータを確保し次いでその
データを処理するＡＣＵ１２の迅速な動作によりこれを
最小数のサイクルで行うことができることを保証してい
る。

本発明の一実施態様においては、水制御フィードバック
信号ＦＢ２は可変アナログ信号であり。

従って、アルゴリズムＮ１４　Ｋより計算された値が■
における一つの差の比較から次の差の比較までの通常の
間隔中に一定に保たれている間に従ループＩａの近くの
水流量制御が水流量制御器６５− １１８により連続して調節される。これにより流量の小
さい変動を多少とも瞬間的に修正することが可能になる
。ディジタルユニットが同じ結果を達成することができ
従ってアナログ装置か或いはディジタル装置かの選択は
技術的でなく経済上の必要条件の一つであることは理解
されよう。

ＦＢ２は弁１２０を通して測定された水の流量に比例す
る信号でふり、ｔた匡コへの入力の一つである。口コに
おいては、信号ＦＢ２は口からの陰極液の温度、［１か
らのＷｍｅｍｂｒａｎｅの実際の値およびセル負荷に対
する値と結合されて苛性アルカリ導管５９の中の濃度計
８９−２によりＦＢＩと呼ばれる出力を発生する。これ
は水平衡アルゴリズムＮ１１により実際の水平衡を計算
するために使用される。

ループ■■はセルの内部およびセルの周辺の温６６一 度制御に関係している。第３図に示したように。

ループ■け陰極液濃度の制御のためのループＩおよび陽
極液濃度の制御のだめのループＴＴＩの両方に相互接続
されている。塩素−アルカリセル装置においては、一般
的には二つの主な熱源。

すなわち、流入す石プラインの熱およびセルにおける抵
抗熱のみがある。熱は主にガスの流れおよび液状製品の
流れの両方の中に運び出される。名目上の操作において
は、熱平衡は約８５℃ないし約１００℃の総合的な温度
を与えるように多少とも一定に保たれる。これを行うた
めＫ。

セルの操作の熱に関する局面の精密な制御が必要である
。

本発明の制御システムにおいては、このような制御は合
計点■忙おいて開始される。合計点■においては、オス
レータによりコンソールステーション１３から下流側に
負荷された陰極液温度目標設定点信号は第２図に示した
ように陰極液流出部５９の中の位置Ｔ４において温度セ
ンサ７７−４により測定される実際の陰極液の温度を表
わすフィードバック信号であるＦＢ３と差により合計さ
れる。陰極液の温度は基準として使用される。その理由
はもしも最大の効率が得られかつ急激な劣化を避けるの
であるならば、膜の操作上の必要条件として膜の陰極側
が温度のやや狭い帯域に曝されることになるからである
。

セルの内部のＩＲ降下の大きさおよび反応熱が多少一定
に保たれるので、プライン供給温度の制御はなんらかの
熱の調節を行う手段として慣習的に使用されている。

制御ループ■においては、制御ループＩの場合と同様に
、■の出力はもしもプライン温度の制御が必要であれば
ＡＣＵ　１２が決定する標準比例積分誘導（ＰＺＤ）ア
ルゴリズムであるＮ２２により処理される。このような
■の出力の処理が必要である場合には、ブラインの温度
のための設定点をリセットする作用をする出力信号が■
に送られる。■において、前記出力信号が第２図に示し
たようなブライン導管５１の中の位置Ｔ１において温度
センサ７７−１により測定される従ループＩｌａの付近
のフィードバック温度であるＦＢ４と比較されて差を測
定する。制御ループＩのＦＢ２の場合と同様に、ＦＢ４
はアナログ信号であり、従って、「コとして示したプラ
イン温度制御器８０および匡コとして示した加熱／冷却
サブシステム８２が連続して作動して出力温度を■にお
いてＡＣＵ　１２により確定された設定点の付近の公差
帯域内に維持するために必要ないかなる調節をも行なう
。ＦＢ４はまたロコを通過する。［ｉにおいて、ＦＢ４
は第２図に示したような減損プライン流出管系５５の中
の位置Ｔ２６９− において温度センサ７７−２により測定されたセル内の
ＩＲ降下により生じた抵抗性の温度と統合される。

この統合値はアルゴリズムＮ３４および匡］に送られ、
［Ｅ］において、該統合値け■におけるブライン流量制
御のために第２図のブライン導管５１中の濃度計８９−
Ｉ　Ｋより測定されたセル負荷および供給ブラインの濃
度の作用と統合される。

陽極液温度はロロに送られる。口口の出方はＷＢ２の一
部分として水素の流れの中に失われた回収不可能な水の
量を推定する助けをする。この０口においては、セル装
置の近くの周囲温度により決定されるある不凝縮による
減損が起こる。陰極液の温度は水素の中の水の分圧、す
なわち、陰極液溶液から実際に蒸発したＨ２Ｏの総量を
決定する。この水の少くともある量は理論７０− 的にはセルの水素離脱装置（図示せず）の中で凝縮せし
められてセル装置に戻されるべきである。しかしながら
、このような凝縮水の測定が困難であるために５凝縮水
が戻されないものと想定する。この想定にもとづくいか
なる誤差も製品の濃度の変化として現われる。この製品
濃度の変化は１本発明の制御システムにおいては。

水の流入する流れの流量が相応して変化することによっ
て修正される。このＷＨ２の値はアルゴリズム１４（Ｃ
）を使用１〜て匡コおよびＩＩＩにおいて決定される。

前述したように、ロロの値はまた「ｘ」の現在の値すな
わち実際の膜の水輪率を決定する因子である。上記の応
答面は陽極液の濃度および陰極液システムの温度の関数
としてのＷ、１１゜ｍｂｒａｎｅの値を多少とも正確に
確立するために使用することができるが、このような値
は膜が老化するにつれてますます不正確になる傾向があ
る。システムの制御を簡素化するだめに、本発明は従来
のシステムの実施から確立された水の公称輸率性に基づ
いたＷｍｅｍｂｒａｎｅ　の値を挿入する。図示したよ
うに、この値が匡コの中に挿入されて数値の集合（匡コ
、ｗＨ２およびＷｍｅｍｂｒａｎｅを通しての水の流量
）を完成し＊　Ｗｃａｕｓｔｉｃの大きさを表示する。

次いで＊　ＷｃａｕｓｔｉｃはＦＢｌを経て匡コに戻さ
れる。

ループ■け陽極液の制御に関係し、そして基本的制御機
構に関する限りはループ■に類似している。陽極液濃度
設定点は図示のように■において陽極液濃度フィードバ
ック信号ＦＢ５で合計される。ＦＢ５は第２図に示した
ような陽極液プライン導管５５の中の濃度計８９−３お
よびマルチプレクサ１０２により発生せしめられる。そ
の結果はＡＣＵ１２によりアルゴリズムＩＩｍで使用さ
れる。また、公差帯域外の状態が偶発する場合には、誤
差調節プライン流量信号が区口および口ｌで使用した場
合と同様に先づＦＦで、次いで回で発生せしめられて信
号を発生する。この信号は■においてプラインの流量の
真の値との差を合計してこのような流量を調節する。こ
れはループ■のループＩａの付近に使用されている態様
と同様な態様で区口およびｎの付近のＦｆ３６を含むル
ープＨａにおいてなされる。

このプラインの流量の修正された値は［ｉにおいてさら
に処理されて総合的な陽極液の濃度の値を発生する。こ
の陽極液の濃度の値は合計点■においてＩｌｍＫよシ確
定された目標とするＨ２０平衡との差を合計する一成分
として四を経て［ｉに戻される。これは合計点■におい
て行われる水平衡合計のために使用される方７３− 法と同じ方法で行われる。ＦＦで得られた値は前述した
式（４）により与えられたナトリウム質量平衡を行うた
めにループＩにおいて発生した苛性アルカリ製品濃度デ
ータと組み合わせたときにすべての必要なデータを提供
する。

表　Ｉ　制御アルゴリズムの要約 ９＆５ Ｎｏ−（４０）Ｙ アルゴリズムＮ１２−目標水平衡計算苛性アルカリルー
プ ７４− アルゴリズムＮ１３−輸率の調節苛性アルカリループ ’ＦＷｏ−ＴＶｏ＋ＤＴＷ。

（ａ）　ＷＲ−（１８）Ｙ （ｂ）　Ｗｍｅｍｂｒａｎｅ　−ＷＲ’　ＴＷｃＷｉｎ
　＋ａｔ　ｗＣａｕ　８　ｔＩＣ＋ＷＨ２＋ＷＲ−Ｗｍ
ｅ　ｍｂｒａｎｅアルゴリズムＮ３１−実際の水平衡計
算陽極液ＳＭ　＝（５ａ５）ｙ Ｓｏ　寓８ニーＳＭ アルゴリズムＮ３２−目標水平衡計算陽極液ループ ＴＷＡ−ＴＷＡ＋ＤＴＷＡ ”ｍｅｍｂｒａｎｅ　ｍ　ｗ、　°’ｒｗム記号： （１Ｂ）−Ｈ２Ｏの分子量 （４ｏ）　−ＮａＯＨの分子量 （５１１５）　−ＮａＣｔの分子量 ＡＦ−陽極液中のＮｅ、Ｃ１の重量分率Ａｏ−陽極液の
濃度 Ａ、−目標陽極液塩濃度 ＢＦＩＩＩ＋供給プライン中のＮａＣ１の重量分率Ｂ１
ｎ−ブライン流入量 ＣＦｉ−電流効率 Ｃｏ−苛性アルカリの実際の濃度 Ｃ，＝目標苛性アルカリ濃度 ＤＴＷＡ−陽極液側の水輪率の賢化 ＤＴＷｏ−苛性アルカリ側の水輪率の変化ＫＡ−セル電
流（負荷） ７７− Ｎｏ一単位時間あたりのセルから出る苛性アルカリの重
量 ＰＡ−陽極液上の水の分圧 ｐｃ−所定温度における苛性アルカリ上の水の分圧 Ｓニ一単位時間あたりにセルに入る塩の重量８Ｍ−分解
し庭塩の重量 Ｓｏ一単位時間あたシにセルから出る塩の重量ＴＷＡ−
陽極液陽極水側輸率 ＴＷｏ−苛性アルカリ側の水の輸率 Ｗｉｎ−水の流入量 ＷＲ−反応によシ消費される水 ２　（Ｈ”＋　０Ｈ−）　＋　２Ｎａ＋」二Ｈ２↑＋２
　（Ｎａ＋＋ＯＨ−）Ｗｔａｒｇｅｔ　一単位時間あた
りに苛性アルカリ液の流れの中に出る水の目標重量 ”ｔａｒｇｅｔ一単位時間あたりに陽極液の流れの中に
出る水の目標重量 ７８− Ｙ−膜を横切って輸送されたナトリウ ムの当量数 上記の制御機構によれば、下記は本発明による模型塩素
−アルカリセルを制御するために適用しうるアクティビ
ティのステップノ２イステップリスト作成である。

Ａ、陰極液の制御 １゜　３分毎にＫＡ（セル電流）およびナトリウム１モ
ルあたりの水のモル単位の輸率に基づいた膜を通過する
水を計算する。

２、ＫＡおよび９５ｑ６の電流効率に基づいたセルから
出るＮａＯＨを計算する。

五　目標濃度でのＫＡおよび苛性アルカリにおける水の
蒸気圧力に基づいて水素と共に陰極液区画室から出る水
を計算する。（ＷＨ２）４、　目標苛性アルカリ濃度を
め、そして苛性アルカリと共に流出する水を計算する。

（ｗｃａｕｓｔｉｃ　） ５、必要な水の流入量を計算する。（Ｗｉｎ）６、　誤
差を計算する。

誤差＝必要な流量−実際の（測定された）流量 Ｚ　必要な水流量設定点に対する調節を計算する。

逆流量制御器に信号を送る。

ａ　最も新しいＧＰＬ値（または読み）から苛性アルカ
リチを計算する。

９、　セル電流からＮａＯＨの流量を計算する。

ＩＱ、ＮａＯＨの流量および濃度（４）に基づいた実際
の水の流量を計算する。　□ １１、目標濃度に基づいた目標とする水の流量を計算す
る。

１２、以前に得られた値から輸率の変化を計算する。

１３、輸率を調節する。

１．３分毎にブラインの比重を決定しかつブライン中の
Ｎａ０４０分率を計算する。

２、ＫＡ（セル電流）に基づいた膜を通過するＮａを計
算する。

３、ＫＡおよび現在の水輪率に基づいて膜を通過８１− する水を計算する。（”ｍｅｍｂｒａｎｅ　）４、陽極
液および塩素の流量中の濃度でのブラインにおける水の
温度および蒸気圧力に基づいて塩素と共に流出する水を
計算する。（Ｗｃ１２）５、物質平衡に基づいて必要な
ブラインの流量を計算する。

流量＝　（ＡＰ”ＭＮａ−ＭＮａ＋ＷＭ＋ＡＦ＋Ｗ。ｊ
２”ＡＦ’）／（ＡＦ−Ｂｌ？’）ここで、 ＡＦ＝＝陽極液中のＮａ０４０分率 （１−”＝　”ａｎｏ１７ｔｅ　） ＭＮａ＝電解により除去されたＮａＣ６のモル数ＷＭ−
膜を通過する水 Ｗｏ１２＝塩素と共に流出する水 ＢＦ＝＝プライン中のＮａ０４０分率 ６、　ブラインの流量を決定する。（Ｗｂｒｉｎｅ　）
Ｚ　流量の誤差を計算する。

誤差＝計算された流量−実際の（測定された）８２− 流量 ａ　必要な流量設定点の変化を計算しかつ逆流量制御器
に信号を送る。

９　プラインの濃度（１リツトルあたりのグラム数）を
決定する。

１０、陽極液の濃度（測定されるかまたオペレータが入
力した）を決定する。

１１、陽極液区画室から出る水を計算する。流出ＮａＣ
４＝電解により除去されたＮａＣ４中のＮａＣｚ・陽極
液中のＮａ０４０分率を計算する。

流出水＝流出ＮａＣｔ＊（１−Ｎａ０４分率）／（Ｎａ
Ｃｚ分率）＋Ｗｏ１２ １２、以前に得られた値から輸率の変化を計算する。

デルタＴＷ＝（目標流出水−実際の流出水）／（膜を通
過する水） １５、輸率をリセットする。

この手順では、前述したように、陽極液および陰極液の
制御がある程度同時に行われる。

ＡＣＵ１２の高速動作によりこのような方法を極めて容
易に実施することができる。

本発明の基本的な操作方法内での特定の操作上の必要を
満たすために別の計画および異々る数の操作ステップが
必要になるかもしれないことを理解すべきである。

ａ　システム構成部分 上記のシステムを適用する場合には、個々の操作構成部
分は塩素−アルカリプラントに代表されるかなり厳しい
環境の中で必要な情報を入手しかつ十分な機能を発揮す
るために種々の必要条件を満たさなければならない。

本発明の制御システムを塩素−アルカリセル装置に適用
する場合に重要であることが判明した一般的な制約条件
を以下に記載した。

以下の説明において、以下に記載したセル装置の内部に
使用される特定の装置の公称位置についてＦｉ第２図を
参照されたい。

Ａ、電力の測定 ａ、電圧 塩素−アルカリセルの内部に起こる公称の低電圧値（約
２ボルトから約５ボルトまでの直流電圧）を測定するに
は、正負の母線から電圧変換マルチプレクサ６９に至る
一組のリード線のみが必要である。この信号はアナログ
・ディジタル（Ａ／Ｄ）変換後に要求があったときにＡ
ＣＵ１２に送られる。与えられる値は最も最近に得られ
た測定値である。この測定のためには、おそらくは、整
流器により惹き起こされたいかなるＡＣ電圧をも除去す
る低域ろ波器以外は、ラインシールディングまたは特殊
の計装化を行う必要はない。しかしながら、この信号は
大地お８５− よびＡＣＵ１２からの数百ボルトの共通モードオフセッ
トを有することができる。それ故に、ＡＣＵ　１２から
セルライン電位を絶縁するためにある絶縁方法例えば光
結合が必要である。

ｂ、電流の測定 多くの最新の脱型セルにおいては、電極面１平方米あた
り約２キロアンはアないし約１５キロアンペアの電流が
必要である。この大きさの電流値は直接に測定すること
ができず、従ってこの目的のためには、間接回路負荷検
出器７０が通常使用される。このような用途に好適な一
つの型式を第４図に示しである。この検出器７０はシス
テムに至る母線を囲繞する直流磁界を使用している。母
線７１を対向したホール効果センサ７６を内蔵したヨー
ク７２で囲繞することによシ、この磁界の強さに比例し
た定常状態の空電流が発生せしめられる。このようなセ
ンサ８６− は感度が極めて優れておシかっ１％程度の小さいライン
電流の変化によって生ずる磁界の強さの変化に迅速に応
答する。発生した空電流は好適な抵抗器（図示せず）を
通るように導くことによシ低振幅電圧に変換することが
でき、そして本発明のシステムにおいては、電流１ＫＡ
あたり約１ミリボルト（直流）程度の信号が発生する。

第２図に示したように、このアナログミリボルト信号は
電流マルチプレクサ７４に送られる。

マルチプレクサ７４において、アナログミリボルト信号
はセル電圧測定のだめの電圧信号と全く同じ方法で処理
される。特定のシステムの如何によシ、個々の値は電力
消費分析のだめのプロダクト（キロワットで表示）と同
様に報告される。この比較的に低い振幅の信号に対して
は測定センサからのコンジットを遮蔽してそれによりシ
ステムの内部の漂遊磁界からの電圧がピックアップされ
ないで所望の信号と共に読み取られるようにすべきであ
る。

電流の測定は簡単な電力消費測定以外の目的のために使
用される。従って、本発明のシステムは生成された塩素
および水素の量の理論的な目安を与えることができる。

これらの二つの生成物、すなわち、塩素および水素は共
に理想的な状況下ではグラムモルあたり約９６５００ク
ーロン（アンはア秒）を必要とする。得られた実際の値
とこの理想的な値との差異の程度はセルの綜合的なエネ
ルギ効率の目安である。このような分析は塩素−アルカ
リセル装置の効呆的なコスト管理のために重要である。

Ｂ、熱の測定 温度の測定は依然として綜合的なシステムの性能を看視
するための手段である。多数の最新式の模型塩素−アル
カリセルにおいては、約８５℃から約１００℃までの範
囲内の定常状態の操作温度に達したときに多少とも「最
適の」性能が得られることが判明している。温度値が上
記の範囲よりも高い場合には、セル中で望ましくない沸
騰を惹き起すことがあシ、また温度値が上記の範囲より
も低い場合には、綜合的な効率の低下をもたらす。通常
の電気工Ｒ損失はセル中に熱として現われるので、流入
するブラインはセル装置を熱平衡状態に保つためにこの
値以下の温度に保たれる。ブラインについては、その流
入温度範囲は、セルの設計の如何により左右されるが、
通常約２５℃から約７０℃までの範囲内に保持される。

流入水については、周囲温度が通常使用される。高い苛
性アルカリ濃度においては、定常状態に到達するために
比較的に少量の水が必要で８９− あり、そしてセル装置中にその他の加熱冷却源が設けら
れれば、これは綜合的なシステムの温度に比較的影響が
少ない。しかしながら、前述したように最終的に到達し
た苛性アルカリの濃度はブライン温度制御が適切である
か否かを決定する出発点であり、従って苛性アルカリの
最終温度はプロセス最適化のための正しい信号を与える
ように精密に看視されなければならない。

プロセスの流れの温度を測定するために種々の装置が利
用される。本発明のシステムにおいては、ブライン溶液
および苛性アルカリ溶液の両方からの作用に対して優れ
た化学抵抗と結合した熱係数との特に良好な組合わせを
有するプラチナ電線を備えた抵抗温度装置（ＲＴＤ）検
出要素を使用することが好ましい。

センサ７７の各々はサーモウェル７８の中に個々に取り
つけられている。また、サーモウニ　９０− ルア８は看視される特定のプロセスの流れの中に挿入さ
れている。必要々場合には、センサ要素をサーモウェル
７８の底部に例えばばね負荷による偏位により良好々接
触を維持することができる。通常、この目的に対しては
使用される作秦環境に対して相容性を有する任意のサー
モウェルで十分である。しかしながら、温度変化に対し
て最も早い応答時間を得るためには、良好な熱伝導性を
有する材料で構成された比較的に短い（代表的には１０
．２ｃｆＩＬ（４インチ）ないし１５、２ｃｍ　（’６
インチ）の長さの）サーモウェルを使用すべきである。

サーモウェル７８に使用される的確な構成材料は該当す
る用途の如何により左右される。ブラ゛イン、陽極液お
よびＣ６２の温度測定のためにはチタンが好ましい。水
、苛性アルカリおよび水素（Ｈ２）の温度測定には３１
６ステンレススチールまたはニッケル合金が好ましい。

現在のシステムにおいては、センサの各々に対する電力
は該センサと組み合わされた温度マルチプレクサ７９に
より供給される。温度マルチプレクサ７９は定電流にお
ける抵抗の変化をミリボルトの変化としてできるだけ直
接に測定する。このようなシステムにおいては、システ
ムがいったん校正されると、外部に照会する必要はない
。これを行うための技術は計装技術の分野においてよく
知られている。

第２図に示したように、温度はＴ−１からＴ−７までの
部位として固定されるシステムの７つの異方る個所で記
録される。ブライン入口（Ｔ−１）、ブライン出口（Ｔ
−２）、水入口（Ｔ−３）、苛性アルカリ出口（Ｔ−４
）、塩素出口（Ｔ−５）、水素出口（Ｔ−６）の温度お
よび周囲温度（Ｔ−７）が記録される。このような温度
の記録を行なうことにより、システムの完全な熱的プロ
フィルが容易に得られる。

ブライン導管５１の中には、温度制御器８０がブライン
温度モニタと組み合わされている。

供給原料が公称の温度範囲外にある場合には、熱マルチ
プレクサ７９は状況を修正するために加熱／冷却サブシ
ステム８２を作動させるための信号を受信して伝送する
ようになっている。

プログラミング可能な制御器が使用される場合には、こ
のような信号を該制御器の中で直接に発生させるように
なっている。陰極液区画室４４の中に流入する水の流量
が比較的に少ないために、Ｗｉｎを加熱する必要はなく
、それ故に水導管５６の中には加熱／冷却装置は設けら
れていない。

９３− ブラインおよび苛性アルカリに対する組成の値は採取さ
れた試料に適用する標準的な分析技術によシ容易に決定
することができるが、このような技術は当然かなり緩慢
であり連続して流れるプロセスの要求に適していない。

本発明においては、この問題はこのような分析の基準と
してこれらのプロセスの流れの濃度とそれらの組成物の
間の既知の相関関係を使用することによυ解決される。

両方のプロセスの流れは最小量の不純物を含んだ化学物
質の比較的に純粋な溶液であるので、分析は簡単化され
ている。

この目的のために使用しうる濃度計８９の代表的な一例
を第５図に示しである。この濃度計８９はバイパス接続
した試料の流れ９１が流れる検出室９０と、センサから
受信した電気信号および温度信号を結合する隔離して装
着された積分器９２とを備えている。検出室９０は全体
９４− が液中に没したフロート９３を内蔵している。

フロート９３は鉄心（図示せず）を有しかつ所定の基準
点に取りつけられたチェノ９４によシ保持されている。

フロート、チェノおよび検出室の構成材料はその用途の
如何によシ左右される。これらの構成部分は苛性アルカ
リに対しては、一般的に３１６ステンレススチールで構
成され、またブラインに対してはチタンで構成されてい
る。フロート９３はチェノ９４により安定せしめられて
おりそれにより流れの校正点の真中においてフロート９
３は該フロートおよび検出室９０の底部により実質的に
等分に支持された校正チェノ９４の重量により平衡位置
を占めるようになっている。フロート９３は濃度の変化
により新しい平衡位置まで上下動せしめられる。フロー
ト９３がこのように上下動するときに、チェンリンクは
新しい平衡位置に到達してチェ７９４の重量がフロート
９６の浮力と再び釣り合うまで検出室９ｏの底部に向か
うがまだは該底部から離れるように移動せしめられる。

従って、フロート／チェノ組立体の範囲内の任意の与え
られた濃度に対してフロート９５は一定の平衡位置を占
める。フロート９３およびそれと組み合わされた鉄心の
これらの垂直位置の変化は線形可変差動変圧器（ＬＤＶ
Ｔ）９６により検出される。差動変圧器９６は前記鉄心
の位置に比例した低電圧の交流信号をケーブル１０１を
経て積分器９２に送る。また、温度補正が検出室９０の
中に配置された抵抗温度計１００によって行われる。抵
抗温度計１００の出力はまたケーブル１０１によシ積分
器９２に送られる。

積分器９２において、抵抗温度計１００の出力が濃度信
号と結合されて積分された温度補正ミリボルト出力を発
生する。第２図に示したよりに、この信号はアナログ・
ディジタル変換後にマルチプレクサ１０２を介してＡＣ
Ｕ１２に送られてプラインおよび苛性アルカリのフィー
ドバック信号、すなわち、第５図のＦＢＩおよびＦＢ、
５を決定するために使用される。

この原理で作動するいくつかの装置を使用することがで
きる。選択される個々の装置は精度、作動範囲および流
量等の能力に対する個々の要求によって左右される。

多数の塩素−アルカリセルの環境の付近テノ磁界の強さ
が高いために、検出室９ｏを遮蔽してＬＶＤＴ　９６の
中で不正確な信号の発生を防止することが時折必要であ
る。第６図に示したこのために十分満足な設計は炭素鋼
製の箱形部材１０３を備えている。箱形部材１０３それ
自体は検出室９０の周囲に結合される鋼板製の右側部分
１０４および左側部分１０５からなってい９７− る。本発明においては、約６．３ｔａｘ　（１／４イン
チ）の厚さの鋼板で十分に遮蔽できることが判明した。

完全々遮蔽が維持される限りは、任意の取付は装置を使
用することができる。図示したように、二つの部分１０
４および１０５は他方の部分に形成したねじ穴１０７の
位置に適合した一方の部材に設けたタブ１０６により一
緒に保持されそれにより検出室９０に強固に締めつけら
れることができるようになっている。

ｂ、塩素ガス分析 塩素ガス分析それ自体はセルの操作を制御する場合に一
般的に考慮される因子ではないが、セル装置の陽極側の
全般的な「健康」状態の目安を与える。現在構成されて
いるように、三つのこのよう々分析が行われる。これら
の分析のすべてはインライン装置例えばガスクロマドグ
ラフィックユニット（ＧＣＵ）によりまたはシス９８− テムオペレータによりコンソールステーション１４から
周辺記憶装置のデータパンクの中に入力されるデータに
よる個々の試料の定期的なオフライン分析により連続し
て行うことができる。

これを行うための技術はよく知られている。

データの受入れおよび報告に関して基本的には瞬間的に
行われる温度および流れの濃度のような因子のために使
用されるセンサと異なり、ガスクロマドグラフィックユ
ニット（ＧＣＵ）においては、これらの分析のために必
要な試料を受け入れ、次いで分析するために別々の時間
間隔が必要である。その結果、報告作成を制御するのは
ＡＣＵ１２よりもむしろＧＣＵ　ＩＱ９である。

通常これはＧＣＵ１０８によりこのような信号のために
設定された優先度レベルの如伺により応答するＡＣＵ１
２と共に「準備完了状態」を示すフラッグを設定するこ
とにより行われる。本発明のこの実施態様においては、
塩素ガスの測定が主要な制御因子ではないので、このよ
う々機構から特別の問題は起こらない。準備が完了した
ときに、データはマルチプレクサ１１０によシＡＣＵ１
２に送られる。

（１）酸素−水の電解により陽極に酸素が発生する。塩
を含有するブラインが電解されるときに、塩素の過電圧
がより低いために塩素が優先的に発生するので、良好に
維持されたセルにおいては、通常ガスの流れの中に極め
て少量の酸素が存在する。０２含有量の増大はシステム
中への空気の漏入、陽極面の崩壊または膜を通してのヒ
ドロキシル（ＯＨ−）イオンの過大な逆移行に帰因して
いる。空気の漏洩はＮ２の測定によシ確認することがで
き、逆移行は適正な陽極液ｐＨ制御によシ阻止される。

これらの因子を原因として排除できると陽極の崩壊が確
認される。

（２０窒素−空気の漏洩はガスの窒素含有量によシ決定
される。常にある量の空気がブラインの中に溶解しかつ
セル中に放出されているが、このために、塩素の流れの
中にある低いレベルのＮ２が単に存在することになる。

Ｎ２がこのレベルから有意な量だけ増加すると、システ
ム中への空気の漏入が確認される。

（５）二酸化炭素−ブラインの流れが無機汚染物を除去
するために広範囲の前処理をうける間、カルシウムおよ
びマグネシウムを除去するための前処理後に、プライン
中にある量のＮａ２Ｃｏ、を残すことが可能である。酸
性プラインを必要とする操作状態の場合には、塩化水素
酸がヘッドタンク５２の中のブラインに添加されそして
発生したいかなるＣＯ２をも分離しかつ放出させるため
にある期間だけ塩化水素酸を保持する。ブラインがあま
り酸性化されていない場合には、１０１− 約６ないし約５の通常の陽極液のｐＨで００２を発生さ
せることができる。それ故に、塩素の中のあるＣｏ２は
通常のレベルであると予期される一方でＣｏ２の量が過
剰になると、陽極液区画室の中に望ましくない発泡が起
こることがありうる。

殊にもしもブラインが岩塩でない供給源から供給される
場合、有機汚染もまた発生することがあシうる。もしも
十分な量の有機汚染が存在するとすれば、このような汚
染は膜を侵蝕する７ｂνさもなければ崩壊することがち
シうる。また、苛酷な化学的、電気的かつ熱的状態に遭
遇すると、この汚染物の少くともある部分が陽極液区画
室４２の中で酸化する傾向を生じ、その結果、塩素の流
れの中に００２が発生する。従ってＣＯ２の測定によシ
、必要であれば、流入するブラインの品質およびブライ
ン処理の適切さを共に保証するだめの付加的な手段を提
供することかで１０２− きる。

Ｃ１水素の水分 水素の流れの中の水分の決定は温度の測定により行われ
、また前記第６項中でこの測定に関して記載Ｅ〜だ注釈
は同様な関連性をもって適用される。

ｐＨの測定は多くのプロセスの流れに使用される規則的
な制御手段である。しかしながら、使用済みのプライン
系の苛酷な環境にある期間耐えることができるセンサは
過去では容易に得られなかった。しかしながら、この目
的のための一つの好適々変換器が米国特許第４１１２８
．４６８号明細書に記載されており、その内容を参考の
ためにこの明細書に包含しである。

陽極液のｐＨは操作されているセルの中のプライン側の
性能の特に良好な目安になる。ｐＨ値がが約２ないし約
４のｐＨ範囲内にあるかぎり一貫した操作特性が得られ
る。ｐＨ値が上記範囲よりも高ければ、陰極液室から膜
を通して陽極液室中への過剰量のヒドロキシルイオンの
逆流を生ずる問題が起っていることを示す場合がある。

ｅ、流量の測定 プロセスの流れの流量を看視するための種々の装置が現
在使用されている。本発明のこの実施例の目的のために
、第２図のパドルホイール流量モニタ１１６はパイプ中
の流体の流量または流速に比例した信号を発生するよう
になっている。このような装置の一実施例においては、
パドルホイールはコイルを越えて回転して流量に比例し
た周波数を有する交流電流を発生させる複数個の磁石を
備えている。前述したように。

このような信号は水流量制御器１１８および弁１２０を
備えた制御ループＩａＯ付近でまたプライン流量制御器
１２２およびプライン弁１２４（７）だめのループ■Ｉ
ａの中でフィードバックの目的のために使用することが
できる。

別の実施態様では、パドルは好適な検出器を越えて流量
に比例した速度で回転する１個の磁石のみを備えている
。この磁石はパルス化した信号を発生する。このパルス
化した信号はまた前述したようにこの目的のために使用
することができる。両方の型式のセンサからのデータ′
はこのような目的のためにマルチプレクサ１２６により
処理される。

本発明はその精神または基本的な特性から逸脱すること
なくその他の形態で実施するととができる。従って、上
記の本発明の実施態様はすべての点で例示のためであり
かつこれらに限定するものではガいと考えるべきである
。本発明の範囲は上記の説明よりもむしろ特許請求の範
−１０５− 囲に示してあり、そして本発明の特許請求の範囲と同等
の意味および範囲に該当するすべての変更は本発明の特
許請求の範囲内に包含されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制御システムの基本的な構成部分の関
係を示した一般化した図式で示した図、第２図は本発明
の制御システムの配置図、第６図は本発明の制御システ
ムの構成を示したブロック線図、第４図はセルの電力用
母線に設置された本発明のセンサの等角投影図、第５図
は本発明のプロセスの流れのために使用される代表的な
濃度モニタ装置の略図、第６図は第５図のモニタ装置と
共に使用される典型的な磁気遮蔽体の設計を示した図で
ある。 １０・・・制御システム、１２・・・自動制御装置、１
３・・・コンソールステーション、１５・・・表示装−
１０６− 置、１６・・・周辺記憶装置、２０・・・制御サブシス
テム、４０・・・模型塩素−アルカリセル、４２・・・
陽極液区画室、４４・・・陰極液区画室、４６・・・選
択透過膜、４８・・・陽極、５０・・・陰極、５１・・
・ブライン導管、５５・・・減損ブライン導管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）内部に陽極を有する陽極液区画室と、内部に陰極を
   有する陰極液区画室とからなる塩素−アルカリセル装置
   の操作を制御する制御方法であυ、前記陽極液区画室お
   よび陰極液区画室がそれらの間に装着された選択透過膜
   によシ密封状態に分離され、前記セルが前記陽極液区画
   室中のアルカリ金属ハロゲン塩ブラインと、前記陰極液
   区画室中の水とを含むプロセスの流れを受け入れ、前記
   セルが前記陽極から前記陰極に流れる電流の刺激をうけ
   て正のイオンを前記膜に通して製品の流れが前記セルか
   ら流出するときに前記陰極液区画室中に苛性溶液および
   水素ガスを形成しかつ前記陰極液区画室中に減損したプ
   ライ／および遊離ハロゲンを形成するように作用する堪
   素−アルカリセル装置の操作を制御する制御方法であっ
   て、（ａ）中央自動制御装置中に複数個のセンサから前
   記プロセスの流れおよび製品の流れの温度、濃度および
   流量を含む変数に比例した一連の第１電気信号を定期的
   に受け入れ、伽）前記中央自動制御装置中の前記一連の
   第１電気信号を前記信号の各々のために確立された目標
   値付近の所定の公差帯域と比較し、（Ｃ）前記一連の第
   １電気信号の一つまたはそれ以上の信号がその公差帯域
   を超えた場合に前記中央自動制御装置中の一連の第２電
   気信号を計算しそして前記一連の第２電気信号を前記制
   御器に戻し、かつ（ｄ）前記一連の第１電気信号がすべ
   てそれらの公差帯域内に入るまで前記プロセスの流れお
   よび製品の流れの前記変数を調節することを含んでいる
   ことを特徴とする塩素−アルカリセル装置の操作を制御
   する制御方法。 ２）塩素−アルカリセルの操作を制御する方法であり、
   前記セルが内部に陽極を有する陽極液区画室と、内部に
   陰極を有する陰極液区画室とからなシ、前記陽極液区画
   室および陰極液区画室がそれらの間に装着された選択透
   過膜により密封状態に分離され、前記セルが前記陽極液
   区画室中のアルカリ金属ハロゲン壇ブライ／と、前記陰
   極液区画室中の水とからなるプロセスの流れを受け入れ
   、前記セルが前記陽極から前記陰極に流れる電流の刺激
   をうけて前記アルカリ金属の正のイオンを前記膜に通し
   て製品の流れが前記セルから流出するときに前記陰極液
   区画室中にアルカリ金属苛性溶液および水素を形成しか
   つ前記陰極液区画室中に減損したプラインおよび遊離ハ
   ロゲンを形成するように作用し、前記セルがさらに前記
   プロセスの流れおよび製品の流れの温度１組成および流
   量を含む変数を看視するようになったセンサ装置と、前
   記変数を制御するようになった制御装置と、＃ｒ記セン
   サ装置および前記制御装置と一体に構成された中央制御
   装置を備えている塩素−アルカリセルの操作を制御する
   方法であって、（ａ）流出する水の減損のための目標製
   品設定点を表わす値を決定し、前記減損は流出するアル
   カリ金属苛性製品の流れの中の水の濃度と、前記流出す
   る流れの流量と、前記陰極液区画室中に遊離水素ガスお
   よびヒドロキシルイオンを形成する電解反応により前記
   陰極において失われる水との合計であシ、前記値はＷ。 ａｕｓｔｉＱで表わし、（ｂ）前記膜の水輪率性により
   決定される電解中に前記陽極液区画室から前記陰極液区
   画室に送られる水の質量を表わす初期の値を決定し、前
   記質量は陽極液プライン濃度と。 苛性アルカリ濃度と、セル電流と、セル温度との合成関
   数でありかつＷｍｅｍｂｒａｎｅで表わし。 （Ｃ）前記水素製品の流れの中の前記陰極液区画室から
   流出する水の質量を表わす値を決定し。 前記質量は前記水素製品の流れの湿度と流量との積であ
   りかつＷＢ２で表わし、（ｄ）前記工程（ａ）ないしく
   Ｃ）において決定した値を使用して流入する水のプロセ
   スの流れのために必要な質量流量を表わす目標値を計算
   し、前記の流れは次式によシ計算されるＷｉｎで表わし
   。 Ｗｉｎ　”　Ｗｃａｕｓｔｉｃ　＋　ＷＢ２−　Ｗｍｅ
   ｍｂｒａｎｅさらに、（ｅ）セル装置中に流入する水の
   実際の質量流量を測定し、（ｆ）前記の計算された目標
   水質量流量を前記の水の実際の流量と比較し　５− てこれらの二つの流量の差を表わす誤差信号を発生させ
   、（ｇ）前記誤差信号の大きさが所定の公差帯域の範囲
   外であるときにＷｍｅｍｂｒａｎｅの新しい値を再び計
   算し、前記の再計算値は前記誤差信号の大きさに基づい
   ており、前記再計算値は前記誤差信号の大きさを減少さ
   せるように前記の水の実際の質量流量を調節する制御信
   号を発生するために使用され、さらに、（ｈ）前記制御
   信号を前記流入する水の流れのための流量制御器に送り
   、（１）前記の流入する水の流れの流量を前記流量制御
   器で調節し。 そして（ｊ）前記（ｃ）から（１）までの工程を繰り返
   すことを含んでいることを特徴とする塩素−アルカリセ
   ルの操作を制御する方法。 ３）さらに、（ａ）流出する陽極液ブラインの流れの水
   の減損を表わす値を決定し、前記減損は流出する陽極液
   ブラインの流れの中の水の濃　６− 度と前記流出するブラインの流れの流量との積でありか
   っＷａｎｏｌｙｔｅで表わし、（ト））前記流出するハ
   ロゲンの流れの中の前記陽極液区画室から出る水の質量
   を表わす値を決定し＊＃１記質骨質量記ハロゲン製品の
   流れの中の水の濃度とその流量との積でありかつｗｃｔ
   ２で表わし。 （Ｃ）前記膜の水輪率性で決定された前記電流に刺激さ
   れて前記陽極液区画室から前記陰極液区画室に流れる水
   の質量を表わす値を決定し。 前記質量は陽極液プラインの濃度、苛性アルカリの濃度
   、セル電流およびセル温度の合成関数でありかつ”ｍｅ
   ｍｂｒａｎｅで表わし、（ｄ）前記（ａ）から（Ｃ）−
   １での工程で決定された値を利用して流入するプライン
   のプロセス流れのだめの質量流量を表わす目標値を計算
   し、前記の流れは前記陰極液区画室中に生成された苛性
   アルカリ製品のだめのアルカリ金属供給源と電解プロセ
   スのだめのハロゲン化物イオン供給源とを提供する作用
   をなし、前記目標値を次式によシ計算されたｗｂｒｉｎ
   ６で表わし。 Ｗｂｒｉｎｅ　”　Ｗａｎｏｌｙｔｅ　＋ＷＣｌ２−１
   −　Ｗ’Ｂ。ｍｂｒａｎｅさらに、（ｅ）セル装置の中
   に流入するブラインの実際の質量流れを測定し、（ｆ）
   前記の計算された目標ブライン質量流量を前記のブライ
   ンの実際の流量と比較してこれらの二つの流量の差を表
   わす誤差信号を発生し、（ｇ）前記誤差信号の大きさが
   所定の公差帯域の範囲外にあるときに”ｍ＠ｍｂｒａｎ
   ｅの新しい値を再計算し。 前記再計算値は前記誤差信号の大きさに基づいており、
   前記再計算値は前記誤差信号の大きさを減少させるよう
   に前記のプラインの実際の質量流量を調節する制御信号
   を発生するために使用され５（ｈ）前記制御信号を前記
   流入するプラインの流れのだめの流量制御器に送り、（
   １）前記流入するブラインの流れの流量を前記誤差信号
   に従って前記流量制御器で調節し、そして（ｊ）工程（
   ａ）　Ｋ戻ることを含んでいることを特徴とする特許請
   求の範囲第２項に記載の方法。 ４）　（ａ）流入するプライン製品の流れの中に入るア
   ルカリ金属イオンの質量のための目標製品公差帯域を表
   わす値を決定し、前記質量を８１ｎで表わし、（＋））
   前記陽極液製品の流れの中の前記陽極液区画室から流出
   するアルカリ金属イオンの質量を表わす値を決定し、前
   記質量を５ａｎｏｌｙｔｅで表わし、（Ｃ）前記陽極液
   区画室からの苛性アルカリ製品のアルカリ金属含有量の
   だめの基準として作用するように前記膜を通過するアル
   カリ金属イオンの質量を表わす値を決定し、前記質量を
   Ｓｍｅｍｂｒａｎｅで表わし。 （ｄ）前記工程（ｂ）および（ｃ）において決定した値
   を　９　− 利用して次式によって計算された前記セルを通過するア
   ルカリ金属イオンの目標質量流量を表わす値を計算し。 ｉｎ　ａｎｏｌｙｔｅ　＋”ｍｅｍｂｒａｎｅ（ｅ）セ
   ル装置の陽極液の流量および陰極液の流量から決定され
   たアルカリ金属の実際の質量流量を測定し、（ｆ）前記
   実際の値と前記目標値とを比較してこれらの二つの値の
   差を表わす誤差信号を発生させ、前記誤差信号の大きさ
   が所定の公差帯域範囲外にある場合に（ｇ）前記差の大
   きさに基づく制御信号を発生しそして前記制御信号を流
   入するブラインのプロセス流れの中の流量制御器に送シ
   、前記制御信号は必要なときに＠記陽極液区画室中に流
   入するプラインの流量を変更して前記アルカリ金属の質
   量流量を平衡状態に保つように作用し。 前記制御信号はさらに前記ブラインのプロセ１０− ス流れの中のアルカリ金属ハロゲン化物の濃度を修正で
   きるように警報信号を発生させる作用をなし、そして（
   ｈ）システムの状態を前記工程（ａ）に戻すことを含ん
   でいることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の
   方法。 ５）前記アルカリ金属がナトリウムであシかつ前記ハロ
   ゲン化物が塩素であることを特徴とする特許請求の範囲
   第２項に記載の方法。 ６）さらに、（ａ）前記中央自動制御装置に不純物を表
   わす信号と、前記塩素製品の流れの許容限度を表わす信
   号とを送り、（ｂ）前記中央自動制御装置の指令によシ
   定期的に前記塩素のプロセス流れから試料を採取しそし
   て前記不純物の値に対して分析し、（Ｃ）前記分析値の
   少くとも一つの値が許容限度を超えたときに前記超過値
   を表わす適当な警報信号を発生し、そして（ｄ）システ
   ムの状態を前記工程（ｂ）に戻すことを含んでいること
   を特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の方法。 ７）さらに、（ａ）前記中央自動制御装置に前記流入す
   るプラインのプロセス流れのｐＨ範囲の目標公差帯域を
   表わす信号を送シ、（ｂ）前記中央自動制御装置の指令
   によυ前記流入するプラインのプロセス流れのｐＨに関
   する信号を定期的に受け入れ、（Ｃ）前記ｐＨ値が前記
   目標公差帯域の範囲外にある場合に制御信号を前記セル
   のための酸送入ライン中の流量制御器に送り。 前記制御信号は前記流量制御器を作動させて前記プライ
   ンのｐＨを前記目標公差帯域以内に保つように前記ｐＨ
   を調節するために使用される酸の量を変更し、そして（
   ｄ）システムの状態を工程（ｂ）に戻すことを含んでい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の方法
   。 ８）さらに、　（ａ）前記中央制御装置に前記の流入す
   るプラインのプロセス流れの温度の目標公差帯域を表わ
   す信号を送り、（ｂ）前記中央自動制御装置の指令によ
   り前記センサを作動させて前記の流入するプラインのプ
   ロセス流れの温度に関する信号を定期的に送！り、（Ｃ
   ）前記温度の値が前記目標公差帯域の範囲外である場合
   に制御信号を前記プラインの内部の前記流入するプライ
   ンのプロセス流れの中に配置された加熱／冷却装置のた
   めの制御装置に送ってプラインの温度を必要に応じて変
   更し、そして（ｄ）システムの状態を工程（ｂ）に戻す
   ことを含んでいることを特徴とする特許請求の範囲第２
   項に記載の方法。 ９）前記目標公差帯域の値が前記中央自動制御装置の中
   に手操作で入力されることを特徴とする特許請求の範囲
   第２項〜第８項のいずれか１項に記載の方法。 １３− １０）塩素−アルカリセルの操作を制御する制御装置で
   あって、前記セルが内部に陽極を有する陽極液区画室と
   、内部に陰極を有する陰極液区画室とからなり、前記陽
   極液区画室および陰極液区画室がそれらの間に装着され
   た選択透過膜によシ密封状態に分離され、前記セルが前
   記陽極液区画室中のアルカリ金属ハロゲン塩プラインと
   、前記陰極液区画室中の水とを含むプロセスの流れを受
   け入れ、前記セルは電解中に製品の流れがセルから流出
   するときに前記陰極液区画室中にアルカリ金属苛性溶液
   および水素を生成しかつ前記陽極液区画室中に減損プラ
   インおよび遊離ハロゲンを生成するようになっており、
   前記プロセスの流れおよび製品の流れの温度１組成およ
   び流量を含む変数を看視するようになったセンサ装置と
   、前記変数を制御するようになった制御１４− 装置と、前記センサ装置および前記制御装置と一体に構
   成された中央制御装置とを備えていることを特徴とする
   塩素−アルカリセルの操作を制御する制御装置。 １１）さらに、前記製品の流れおよびプロセスの流れの
   だめの目標公差帯域値を手操作で入力することができる
   コンソールシステムを備えていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の装置。 １２）さらに、前記中央自動制御装置が適当な指令を受
   けたときにシステムの操作状態を表わす種々の値を表示
   することができるような可視表示装置を備えていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１１項に記載の装置。 １３）前記中央自動制御装置がシステム操作状態の予め
   プ四グラミングされた定期的な更新を表示する装置を備
   えていることを特徴とする特許請求の範囲第１２項に記
   載の装置。 １４）前記中央自動制御装置が前記物理的な変数および
   化学的な変数の実際の値を表わす信号を受け入れかつ表
   示しかつ前記変数と共に存在するいかなる公差帯域外の
   状況をも表示する警報信号を鳴らす装置を備えているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１０項に記載の装置。 １５）前記中央自動制御装置がプログラミング可能な制
   御器であることを特徴とする特許請求の範囲第１０項に
   記載の装置。 １６）前記中央自動制御装置がディジタルコンピュータ
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１０項に記載
   の装置。 １７）前記受信装置が前記中央自動制御装置に送られる
   信号および該中央自動制御装置から送られる信号を処理
   するようＫなりたマルチプレクサ装置であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１０項に記載の装置。 １８）前記中央自動制御装置がさらに非常事態が起こっ
   たときに通常の操作を中断することができる割込み装置
   を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第１０項
   に記載の装置。 １１−