KR20160003285A

KR20160003285A - 전력 제어 장치, 및 전력 제어 장치의 제어 방법

Info

Publication number: KR20160003285A
Application number: KR1020157034743A
Authority: KR
Inventors: 고키 마쓰야마; 시게히로 고바야시
Original assignee: 모리나가 뉴교 가부시키가이샤
Priority date: 2013-06-10
Filing date: 2014-06-09
Publication date: 2016-01-08
Also published as: EP3009406A4; CN105339309B; KR101647326B1; JPWO2014199950A1; TWI509110B; WO2014199950A1; JP5728626B1; TW201512459A; US20160115047A1; CN105339309A; US9944543B2; EP3009406A1

Abstract

전력 제어 장치는, 양극과 음극과의 사이에 통전되는 전류에 의해 원료수를 전기 분해하여 전해수를 제조하기 위한 전해조에 대하여, 입력되는 직류 전력에 기초하여, 전해 전압 및 전해 전류를 공급한다. 이 전력 제어 장치는, 정전류 제어 모드에 있어서, 상기 전해 전류가, 상기 전해조를 구성하는 단위 셀의 정격 전류에 따라 미리 설정되는 기준 전류의 전류값을 초과하지 않도록 제어하면서 상기 전해 전류를 상기 전해조에 공급하고, 정전압 제어 모드에 있어서, 상기 전해 전압이, 상기 전해조를 구성하는 단위 셀의 정격 전압 및 개수에 따라 미리 설정되는 기준 전압의 전압값을 초과하지 않도록 제어하면서 상기 전해 전압을 상기 전해조에 공급하는 전압 전류 제어 회로를 구비한다. 전압 전류 제어 회로는, 상기 전해조 내의 피전해액의 농도에 따라, 상기 정전류 제어 모드와 상기 정전압 제어 모드를 전환한다.

Description

전력 제어 장치, 및 전력 제어 장치의 제어 방법{POWER CONTROL DEVICE AND CONTROL METHOD FOR POWER CONTROL DEVICE}

본 발명은, 원료수를 전기 분해함으로써 살균수 등에 사용하는 전해수를 제조하기 위한 전해조(電解槽)에 대하여 전력을 공급하는, 전력 제어 장치, 및 전력 제어 장치의 제어 방법에 관한 것이다. 본원은, 2013년 6월 10일자에 일본에 출원된 특허출원 제2013―121626호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

종래, 염소 이온을 함유하는 원료수를 전해수 제조 장치에 의해 전기 분해하여 얻어지는 전해수는, 저염소 농도이면서, 높은 살균 효과를 가지고, 또한 사람에 대한 안전성이 높은 등의 유리한 성질을 가지는 것을 알려져 있다. 그러므로, 식품 관련 분야 등에 있어서는, 전해수는, 식품 또는 이것을 가공하는 기기(機器)를 살균하는 것 등에 널리 사용되고 있다. 특히, 최근에는, 식품 또는 식품을 취급하는 사람의 위생 관리에 대한 의식이 높아져 있으므로, 일반 가정용, 및 업무용으로서, 간단하게 이용 및 유지보수할 수 있는 전해수 제조 장치의 개발이 기대되고 있다.

이 전해수 제조 장치의 구성으로서, 직류 전원과 전해조와의 사이에 전력 제어 장치를 배치하고, 직류 전원이 공급하는 직류 전력에 기초하여 전력 제어 장치에 의해 원하는 전류를 전해조에 통전하고, 전해조에서는 통전되는 전류에 의해 원료수를 전기 분해하는 구성을 생각할 수 있다. 예를 들면, 하기의 특허 문헌 1에는, 전해조(1)의 본체 내에 유통되는 해수(海水)를 전기 분해하기 위해, 직류 전원(41)의 직류 전력에 기초하여, 원하는 정전류(定電流)를 전해조(1)에 공급하는 정전류 제어 회로(42)가 개시되어 있다(특허 문헌 1의 단락 「0032」∼「0033」, 「0049」∼「0051」, 및 도 2 참조).

일본 공개특허 제2012―246553호 공보

그러나, 특허 문헌 1에 기재된 전력 제어 장치[정전류 제어 회로(42)]에서는, 전해조를 구성하는 셀의 정격 전류, 정격 전압 및 개수가 상이한 경우에서의 전력 제어 장치의 구성은 기재되어 있지 않다. 즉, 종래, 전해수 제조 장치를 제조하는 경우, 셀 구성이 상이한 전해조를 사용할 때, 전해조의 각각에 따른 전용(專用)의 전력 제어 장치를 제조할 필요가 있다.

본 발명은, 상기한 점을 감안하여 이루어진 것이며, 셀 구성이 상이한 전해조에 대해서도 공통으로 이용할 수 있는, 범용성이 높은 전력 제어 장치, 및 전력 제어 장치의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 제1 태양(態樣)은, 양극과 음극과의 사이에 통전되는 전류에 의해 원료수를 전기 분해하여 전해수를 제조하기 위한 전해조에 대하여, 입력되는 직류 전력에 기초하여, 전해 전압 및 전해 전류를 공급하는 전력 제어 장치이다. 이 전력 제어 장치는, 정전류 제어 모드에 있어서, 전해 전류가, 전해조를 구성하는 단위 셀의 정격 전류에 따라 미리 설정되는 기준 전류의 전류값을 초과하지 않도록 제어하면서 전해 전류를 전해조에 공급하고, 정전압(定電壓) 제어 모드에 있어서, 전해 전압이, 전해조를 구성하는 단위 셀의 정격 전압 및 개수에 따라 미리 설정되는 기준 전압의 전압값을 초과하지 않도록 제어하면서 전해 전압을 전해조에 공급하는 전압 전류 제어 회로를 구비한다. 전압 전류 제어 회로는, 전해조 내의 피전해액의 농도에 따라, 정전류 제어 모드와 정전압 제어 모드를 전환한다.

또한, 본 발명의 제2 태양은, 상기 제1 태양의 전력 제어 장치에 있어서, 전압 전류 제어 회로의 출력 단자에 접속되고, 자신의 양단 간에 생기는 전압을 검출하는 전류 검출부와, 기준 전류를 생성하는 전류 제한부와, 출력 단자의 전압을 검출하고, 검출한 검출 전압을 분압(分壓)함으로써 피드백 전압을 발생하는 전압 분할부를 더 구비한다. 또한, 전압 전류 제어 회로는, 전류 검출부의 양단 간 전압과 전류 검출부의 저항값으로부터 전해조에 흐르는 전해 전류를 산출하는 전압 전류 검출 회로와, 전해 전류와 전류 제한부에 의해 생성되는 기준 전류를 비교하고, 비교 결과를 나타내는 전류 비교 결과 신호를 출력하고, 피드백 전압과 기준 전압을 비교하고, 비교 결과를 나타내는 전압 비교 결과 신호를 출력하는 비교기 회로와, 전류 비교 결과 신호에 기초하여, 전해 전류가 기준 전류를 초과하지 않도록 제어하면서 출력 단자로부터 전해 전류를 전해조에 공급하는 동시에, 전압 비교 결과 신호에 기초하여, 피드백 전압이 기준 전압을 초과하지 않도록 제어하면서 전해 전압을 전해조에 공급하는 전압 제어 회로를 가진다.

또한, 본 발명의 제3 태양은, 상기 제2 태양의 전력 제어 장치에 있어서, 외부로부터 입력되는 듀티비가 제어된 펄스 신호가 온 상태인 것에 따라 기준 전류를 전류 제한부에 생성시키고, 펄스 신호가 오프 상태인 것에 따라 기준 전류보다 낮고, 제로보다 큰 값을 가지는 저측(低側) 기준 전류를, 전류 제한부에 생성시키는 전류 제한 전환 회로를 더 구비한다. 비교기 회로는, 전해 전류와 전류 제한부에 흐르는 저측 기준 전류를 비교하고, 비교 결과를 나타내는 전류 비교 결과 신호를 출력하고, 전압 제어 회로는, 전류 비교 결과 신호에 기초하여, 전해 전류가 저측 기준 전류를 하회하지 않도록 제어하면서 출력 단자로부터 전해 전류를 전해조에 공급한다.

또한, 본 발명의 제4 태양에 있어서, 상기 제3 태양의 전력 제어 장치의 전압 제어 회로는, 펄스 신호의 온 상태 및 오프 상태에 대응하도록 펄스폭 변조된 출력 전압 신호를 상기 출력 단자로부터 출력한다.

또한, 본 발명의 제5 태양은, 상기 제2 또는 제3 태양의 전력 제어 장치에 있어서, 전해 전류의 전류값을 나타내는 아날로그 데이터와, 전해 전압의 전압값을 나타내는 아날로그 데이터와, 전해 전류의 전류값이 기준 전류를 하회한 것을 나타내는 전류 검출 신호를, 외부로 출력하는 전압 전류 모니터 회로를 더 구비한다.

또한, 본 발명의 제6 태양은, 상기 제1∼제3 태양 중 어느 하나의 전력 제어 장치에 있어서, 전해조의 온도를 검출하는 온도 검출부를 더 구비한다. 전압 전류 제어 회로는, 온도 검출부의 검출 온도가, 미리 설정되는 정격 온도 범위 밖으로 되면, 전해 전압 및 전해 전류의 공급을 정지한다. 전압 전류 제어 회로는, 온도 검출부의 검출 온도가, 정격 온도 범위 내로 돌아오면, 전해 전압 및 전해 전류의 공급을 재개한다.

또한, 본 발명의 제7 태양은, 양극과 음극과의 사이에 통전되는 전류에 의해 원료수를 전기 분해하여 전해수를 제조하기 위한 전해조에 대하여, 입력되는 직류 전력에 기초하여, 전해 전압 및 전해 전류를 공급하는 전력 제어 장치의 제어 방법이다. 이 전력 제어 장치의 제어 방법은, 전해 전류가, 전해조를 구성하는 단위 셀의 정격 전류에 따라 미리 설정되는 기준 전류의 전류값을 초과하지 않도록 제어하면서 전해 전류를 전해조에 공급하는 정전류 제어 단계와, 전해 전압이, 전해조를 구성하는 단위 셀의 정격 전압 및 개수에 따라 미리 설정되는 기준 전압의 전압값을 초과하지 않도록 제어하면서 전해 전압을 전해조에 공급하는 정전압 제어 단계를 포함하고, 전해조 내의 피전해액의 농도에 따라, 정전류 제어 단계와 정전압 제어 단계를 전환한다.

본 발명의 전력 제어 장치는, 전해조를 구성하는 단위 셀의 정격 전류, 정격 전압 및 개수에 따라 미리 설정되는 기준값에 기초하여, 전해조에 전류, 및 전압을 공급한다. 그러므로, 본 발명에 의하면, 셀 구성이 상이한 전해조에 대해서도 공통으로 이용할 수 있는, 범용성이 높은 전력 제어 장치, 및 전력 제어 장치의 제어 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 실시형태에 관한 전해조 정전압 정전류 전원 회로의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 나타낸 스위칭 CVCC 전원 회로의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 전해조 정전압 정전류 전원 회로에 의한 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3에 나타낸 정전류 제어로부터 정전압 제어로의 전환 부분을 확대한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 있어서의 전류 제어 패턴을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예의 실험 결과를 나타내는 도면이다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다.

통상의 정전압 전기 분해에서는, 전원으로부터 일정 전압을 피전해액이 충전된 전해조에 인가하면, 전해 초기에 큰 전류가 흘러 점차로 전류가 감쇠(減衰)한다. 그러므로, 일정한 전류에 유지하기 위해서는, 피전해액의 농도 조정이 필요로 한다. 한편, 통상의 정전류 전기 분해에서는, 피전해액의 농도 조정에 의한 전압 조정, 또는 전원 자신의 온(ON) 또는 오프(OFF) 제어에 의해 전류를 조정하고 있다.

이에 대하여, 본 발명의 실시형태에 의한 전력 제어 장치를 이용한 전기 분해는, 자세한 것은 후술하지만, 정전류·정전압 전기 분해 방식으로 행하고 있다. 이 방식에서는, 전해 전압이 낮을(전류가 설정값을 넘어 전압 하강이 일어났을) 때는, 전류를 일정하게 제한하고, 전해 전압이 설정 전압으로 된 이후는, 최대 전해 전압으로 전기 분해하는 방식이다.

그리고, 최대 전해 전압(정격 전압)은, 전해조의 설계(셀 구성)에 의해, 1셀 근처 2.0V(1.5∼2.5V)로 설계하는 것이 바람직하다. 또한, 최대 전해 전류(정격 전류)는, 전극의 촉매능(觸媒能)에 따른 전극 면적당의 전류값(전류 밀도)으로 설계하는 것이 바람직하다. 그러나, 이들 정격 전류, 및 정격 전압에 한정되지 않고, 전력 제어 장치는, 전해조의 셀 구성에 관계되지 않고, 정전류·정전압 전기 분해를 행할 수 있다.

이하, 먼저, 도 1, 및 도 2를 참조하면서, 전해조 정전압 정전류 전원 회로(10)(전력 제어 장치)의 구성에 대하여 설명한다. 도 1은, 본 실시형태에 관한 전해조 정전압 정전류 전원 회로(10)의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다. 또한, 도 2는, 도 1에 나타낸 스위칭 CVCC(Constant Voltage Constant Current; 정전압 정전류) 전원 회로(20)(전압 전류 제어 회로)의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.

전해조 정전압 정전류 전원 회로(10)는, 스위칭 CVCC 전원 회로(20), 전류 검출 저항(30)(전류 검출부), 전류 제한 저저항(40)(전류 제한부), 전압 분할 저항(50)(전압 분할부), 전류 제한 전환 회로(60), 및 서미스터(thermister) 저항기(70)(온도 검출부)를 포함하고 있다.

스위칭 CVCC 전원 회로(20)는, 각각의 전원에 정해진 범위 내에 있어서, 자세한 것은 후술하는, 미리 설정한 기준 전압값·기준 전류값의 범위 내에서 부하 상태[전해조(1) 내의 피전해액의 농도]에 따라, 자동적으로 정전압 또는 정전류 동작을 전해조(1)에 대하여 행한다. 그러므로, 스위칭 CVCC 전원 회로(20)는, 도 1에 나타낸 각각의 회로, 및 전해조(1)와 접속하기 위한 단자로서의 1번 핀(20_1)∼19번 핀(20_19)을 구비하고 있다. 또한, 스위칭 CVCC 전원 회로(20)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 전압 전류 제어 회로(21), 전압 전류 모니터 회로(25)를 포함하고 있다. 이 중, 전압 전류 제어 회로(21)는, 전압 제어 회로(22), 전압 전류 검출 회로(23), 및 앰프·비교기 회로(24)(이하 단지, 비교기 회로라고 함)를 포함하고 있다. 비교기 회로(24)는, 입력된 신호를 증폭하는 기능을 가진다.

1번 핀(20_1)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 전류 검출 저항(30)을 통하여, 전해조(1)의 양극(1a)에 접속된다. 또한, 1번 핀(20_1)은, 도 2에 나타낸 전압 제어 회로(22)의 1번 핀(22_1)에 접속된다.

스위칭 CVCC 전원 회로(20)의 전압 제어 회로(22)는, 1번 핀(20_1)으로부터 전해조(1)의 양극(1a)에 전력(전해 전압, 전해 전류)을 공급하는 회로이다. 전압 제어 회로(22)는, 후술하는 바와 같이, 정전류 모드에서는 기준 전류값을 초과하지 않도록(즉, 정전류에 의해), 또한 정전압 모드에서는 기준 전압값을 초과하지 않도록(즉, 정전압에 의해), 전해조(1)에 대하여 전력의 공급을 행한다.

2번 핀(20_2)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 전류 검출 저항(30)(자신의 양단 간의 저항값을 저항값 Rs라고 함)의 일단에 접속되는 동시에, 도 2에 나타낸 전압 전류 검출 회로(23)의 1번 핀(23_1)에 접속된다.

또한, 3번 핀(20_3)은, 전류 검출 저항(30)의 타단에 접속되는 동시에, 도 2에 나타낸 전압 전류 검출 회로(23)의 2번 핀(23_2)에 접속된다.

여기서, 전압 전류 검출 회로(23)는, 전류 검출 저항(30)의 양단 간에 생기는 전압(자신의 양단 간 전압)을, 전해조(1)를 흐르는 전해 전류의 전류값으로 변환하고(양단 간 전압과 저항값 Rs로부터 산출하고), 변환 후의 전류값을 3번 핀(23_3)으로부터 비교기 회로(24)의 1번 핀(24_1)에 대하여 출력한다.

4번 핀(20_4)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 전해조(1)의 음극(1b)에 접속된다. 또한, 4번 핀(20_4)은, GND(그라운드) 단자이며, 접지된다. 또한, 도 2에 나타낸 바와 같이, 4번 핀(20_4)에 접속되는 13번 핀(20_13)은, 4번 핀(20_4)과 동일하게, GND(그라운드) 단자이며, 0V에 접속된다.

5번 핀(20_5)은, 전해조(1)의 양극(1a)에 접속된다. 또한, 5번 핀(20_5)은, 도 2에 나타낸 전압 전류 모니터 회로(25)의 1번 핀(25_1)에 접속된다. 전압 전류 모니터 회로(25)는, 1개의 기능으로서, 전해조(1)에 인가되는 전압(전해 전압)의 전압값을 나타내는 아날로그 데이터를 외부로 출력한다.

전류 제한 저저항(40)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 전류 제한 저저항(40a)(저항값 RP1이라고 함)과 전류 제한 저저항(40b)(저항값 RP2라고 함)과의 직렬 저항으로 구성된다.

6번 핀(20_6)은, 전류 제한 저저항(40a)의 일단에 접속된다. 또한, 6번 핀(20_6)은, 비교기 회로(24)의 2번 핀(24_2)에 접속된다.

7번 핀(20_7)은, 전류 제한 저저항(40a)의 타단과 전류 제한 저저항(40b)의 일단과의 공통 접속점에 접속된다. 7번 핀(20_7)은, 도 1, 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 14번 핀(20_14)을 통하여 전류 제한 전환 회로(60)의 1번 핀(60_1)에 접속된다.

8번 핀(20_8)은, 전류 제한 저저항(40b)의 타단과 접속된다. 또한, 8번 핀(20_8)은, 비교기 회로(24)의 3번 핀(24_3)에 접속된다.

여기서, 전류 제한 저저항(40)은, 전해조(1)에 흐르는 전류를 결정하는 저항이다. 여기서, 6번 핀(20_6)과 7번 핀(20_7)과의 사이에 설정되는 저항(저항값 Rprog라고 함)과 전해 전류 Ielectrolytic와의 관계는, 비교기 회로(24)가 가지는, 예를 들면, 전류 오차 앰프의 전류 비교용 기준 전압 Vref, 전류 검출 저항(30)의 저항값 Rs를 사용하여, 하기 식(1)에 나타낸 설정 전류식(電流式)에 의해 표현된다.

식(1) Rprog= Vref(V)×상수(常數) k/(Rs(mΩ)×Ielectrolytic)

이로써, 전류 제한 저저항(40)의 각각의 저항값 RP1, RP2는, 전해 전류와의 비교에 사용하는 기준 전압(이하, 전류 비교용 기준 전압이라고 함)과, 전해조(1)에 흐르게 하고자 하는 전류값[각각 고측(高側) 기준 전류값, 저측 기준 전류값이라고 함]과, 비교기 회로(24)의 내부 오프셋 전압을 이용하여, 하기 식(2) 및 (3)에 기초하여 설정된다.

식(2) RP1= (전류 비교용 기준 전압×상수 k)/(Rs×고측 기준 전류＋내부 오프셋 전압)

식(3) RP1＋RP2=(전류 비교용 기준 전압×상수 k/(Rs×저측 기준 전류＋내부 오프셋 전압)

그리고, 고측 기준 전류는, 전해조(1)에 공급하는 전해 전류의 상한값이며, 저측 기준 전류는, 전해조(1)에 공급하는 전해 전류의 하한값(고측 기준 전류보다 전류값이 작고, 0보다 큰 전류값)이다. 또한, 이들 각 기준 전류는, 비교기 회로(24)의 2번 핀(24_2)과 3번 핀(24_3)과의 사이를 흐르는 전류이다.

상기 각 기준 전류의 전환은, 전류 제한 전환 회로(60)에 의해 제어된다. 전류 제한 전환 회로(60)에 있어서는, 도 1, 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 1번 핀(60_1)이, 스위칭 CVCC 전원 회로(20)의 14번 핀(20_14), 및 7번 핀(20_7)을 통하여, 전류 제한 저저항(40a)의 타단과 전류 제한 저저항(40b)의 일단과의 공통 접속점에 접속된다. 또한, 2번 핀(60_2)는, 스위칭 CVCC 전원 회로(20)의 13번 핀(20_13)을 통하여, 0V에 접속된다. 또한, 3번 핀(60_3)에는, ON/OFF 제어 신호(듀티비가 제어된 펄스 신호)가 외부로부터 입력된다. 전류 제한 전환 회로(60)는, ON/OFF 제어 신호의 온 상태(펄스 신호가 H 레벨 상태)에 따라, 전류 제한 저저항(40)에 전술한 고측 기준 전류를 생성시키는 제어를 행한다. 또한, 전류 제한 전환 회로(60)는, ON/OFF 제어 신호의 오프 상태(펄스 신호가 L 레벨 상태)에 따라, 전류 제한 저저항(40)에 전술한 저측 기준 전류를 생성시키는 제어를 행한다.

전압 분할 저항(50)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 전압 분할 저항(50a)(저항값 R1이라고 함)과 전압 분할 저항(50b)(저항값 R2라고 함)과의 직렬 저항으로 구성된다.

9번 핀(20_9)은, 전압 분할 저항(50a)의 일단에 접속된다. 또한, 9번 핀(20_9)은, 예를 들면, 1번 핀(20_1)에 접속되고, 전해조(1)에 인가되는 전해 전압(모니터 전압 Vmoni; 검출 전압)이 입력된다. 또한, 9번 핀(20_9)은, 도 2에 나타낸 비교기 회로(24)의 4번 핀(24_4)에 접속된다.

10번 핀(20_10)은, 전압 분할 저항(50a)의 타단과 전압 분할 저항(50b)의 일단과의 공통 접속점에 접속된다. 이 공통 접속점은, 10번 핀(20_10)을 통하여, 비교기 회로(24)의 5번 핀(24_5)에 접속된다. 이 공통 접속점에 발생하는 분압 전압을, 이하에서는 피드백 전압 VFB라고 한다.

11번 핀(20_11)은, 전압 분할 저항(50b)의 타단과 접속된다. 또한, 11번 핀(20_11)은, GND 단자이며, 0V에 접속된다. 11번 핀(20_11)은, 비교기 회로(24)의 6번 핀(24_6)에 접속된다.

여기서, 전압 분할 저항(50)은, 전해조(1)에 인가되는 최대 전압을 결정하는 저항이다.

전압 분할 저항(50)의 각각의 저항값 R1, R2는, 비교기 회로(24)가 가지는, 예를 들면, 귀환 오차 앰프에 있어서, 전해 전압과의 비교에 사용하는 기준 전압(전압 비교용 기준 전압이라고 함)과, 전해조(1)에 그 이상은 인가하고 싶지 않은 전압값(전해조의 최대 전압값으로 함)을 사용하여, 하기 식(4)에 기초하여 설정된다.

식(4) 전해조의 최대 전압값= 전압 비교용 기준 전압×(1＋R1/R2)

즉, 전압 분할 저항(50)은, 9번 핀(20_9)에 있어서, 1번 핀(20_1)(제어 단자)의 전압을 모니터 전압 Vmoni로서 검출한다. 전압 분할 저항(50)은, 이 검출한 모니터 전압 Vmoni를 분압함으로써 피드백 전압 VFB를, 10번 핀(20_10)에 발생시킨다. 전압 분할 저항(50)은, 피드백 전압 VFB를 비교기 회로(24)의 5번 핀(24_5)에 대하여 출력한다. 비교기 회로(24)는, 이 피드백 전압 VFB가 입력되고, 피드백 전압 VFB와 상기한 전압 비교용 기준 전압을 비교한다.

도 1로 돌아와, 12번 핀(20_12), 및 13번 핀(20_13)은, 각각 전해조 정전압 정전류 전원 회로(10)의 외부에 있는 직류 전원(도 1에 있어서 도시하지 않음)의 플러스극 단자, 및 마이너스극 단자에 접속되고, DC 전력이 입력된다. 이 입력되는 입력 전력(전압 및 전류)은, 전해조(1)의 정격, 즉 전해조(1)를 구성하는 셀의 정격 전류, 정격 전압 및 개수에 따라 설정된다. 예를 들면, 본 실시형태에서는, 전해조(1)를 구성하는 셀의 1셀당의 정격 전압이, 예를 들면, 1.5V에서 2.5V의 사이의 값인 2V로서, 거기에 셀의 개수를 곱한 값이 입력 전압으로서 설정된다. 그리고, 정격 전압의 값은, 상기 값의 폭에 한정되지 않고, 1셀당의 이론상의 전해 전압과, 과전압(過電壓)과, 용액 저항에 의한 전압 하강분과의 합계의 값으로 된다.

15번 핀(20_15)∼17번 핀(20_17)은, 각각 전해조 전압 모니터, 전해조 전류 모니터, 전류 검출 신호를, 외부의 제어 장치에 출력하기 위한 단자이다.

이들 15번 핀(20_15)∼17번 핀(20_17)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 전압 전류 모니터 회로(25)의 출력 단자인 3번 핀(25_3)∼5번 핀25_5에 각각 접속된다.

전압 전류 모니터 회로(25)에 있어서, 1번 핀(25_1)은, 전술한 바와 같이 스위칭 CVCC 전원 회로(20)의 5번 핀(20_5)에 접속된다. 또한, 2번 핀(25_2)은, 비교기 회로(24)의 8번 핀(24_8)에 접속된다.

전압 전류 모니터 회로(25)는, 전해조(1)에 인가되어 있는 전압을 나타내는 아날로그 데이터를, 3번 핀(25_3)으로부터 스위칭 CVCC 전원 회로(20)의 15번 핀(20_15)을 통하여, 외부로 출력한다.

또한, 전압 전류 모니터 회로(25)는, 비교기 회로(24)로부터 입력되는 전해조에 흐르는 전류[전압 전류 검출 회로(23)에 의한 변환 후의 전류]를 나타내는 아날로그 데이터를, 4번 핀(25_4)으로부터 스위칭 CVCC 전원 회로(20)의 16번 핀(20_16)을 통하여, 외부로 출력한다.

또한, 전압 전류 모니터 회로(25)는, 비교기 회로(24)로부터 입력되는 비교 결과[전압 전류 검출 회로(23)에 의한 변환 후의 전류가 상기 고측 기준 전류를 하회(下回)하고 있는 결과]에 기초하여, 스위칭 CVCC 전원 회로(20)가 정전류를 전해조(1)에 공급하고 있지 않은 것을 나타내는 전류 검출 신호를, 5번 핀(25_5)으로부터 스위칭 CVCC 전원 회로(20)의 17번 핀(20_17)을 통하여, 외부로 출력한다. 그리고, 이 전류 검출 신호의 형식은, 이상(異常)을 나타내는 경우에 접점(핀)을 ON하는(예를 들면, H 레벨로 하는) 형식이라도 되고, 또한 페일 세이프(fail safe)의 관점에서 통상 시에 H 레벨로 하고, 이상 시에 L 레벨로 하는 형식이라도 된다.

도 1로 돌아와, 18번 핀(20_18), 및 19번 핀(20_19)은, 각각 서미스터 저항기(70)의 양단에 접속된다. 서미스터 저항기(70)의 타단은, 19번 핀(20_19)을 통하여, 비교기 회로(24)의 6번 핀(24_6)과 접속되고, 11번 핀(20_11)과 마찬가지로 접지된다. 한편, 서미스터 저항기(70)의 일단은, 18번 핀(20_18)을 통하여, 비교기 회로(24)의 7번 핀(24_7)과 접속된다.

비교기 회로(24)는, 서미스터 저항기(70)에 의해 검출하는 온도(검출 온도)가, 전해조(1)의 미리 설정되는 정격 온도의 범위 밖으로 되면, 전기 분해를 일시 정지하는 것을 지시하는 제어 신호를 전압 제어 회로(22)에 대하여 출력한다. 전압 제어 회로(22)는, 이 제어 신호가 입력되면 전해조(1)에 대한 전압 공급을 정지하고, 전해조(1)는 전기 분해를 정지한다. 또한, 비교기 회로(24)는, 서미스터 저항기(70)의 검출 온도가, 정격 온도의 범위 내로 돌아오면, 전기 분해를 재개하는 것을 지시하는 제어 신호를 전압 제어 회로(22)에 대하여 출력한다. 전압 제어 회로(22)는, 이 제어 신호가 입력되면 전해조(1)에 대한 전압 공급을 재개하고, 전해조(1)는 자동적으로 전기 분해를 개시한다.

도 2에 나타낸 비교기 회로(24)는, 전술한 바와 같이, 8개의 입력 단자인 1번 핀(24_1)∼8번 핀(24_8), 및 출력 단자인 9번 핀(24_9)을 가지고 있다.

비교기 회로(24)는, 1번 핀(24_1)에 입력되는 전압 전류 검출 회로(23)에 의한 변환 후의 전류(전해 전류)와, 1번 핀(24_1)과 3번 핀(24_3)과의 사이에 흐르는 전류[전류 제한 저저항(40)에 흐르는 고측 기준 전류, 및 저측 기준 전류]를 비교하고, 비교 결과를 나타내는 전류 비교 결과 신호를 9번 핀(24_9)으로부터 출력한다.

또한, 비교기 회로(24)는, 5번 핀(24_5)에 입력되는 피드백 전압 VFB와 전압 비교용 기준 전압(미리 설정되는 기준 전압)을 비교하고, 비교 결과를 나타내는 전압 비교 결과 신호를 9번 핀(24_9)으로부터 출력한다.

전압 제어 회로(22)는, 전술한 입력 단자인 3번 핀(22_3), 및 4번 핀(22_4)과, 출력 단자인 1번 핀(22_1)과, 비교기 회로(24)의 9번 핀(24_9)과 접속되는, 입력 단자인 2번 핀(22_2)을 가지고 있다.

전압 제어 회로(22)는, 2번 핀(22_2)으로부터 입력되는 전류 비교 결과 신호에 기초하여, 전압 전류 검출 회로(23)에 의한 변환 후의 전류(전해 전류)가 고측 기준 전류를 초과하지 않도록, 1번 핀(22_1)으로부터 스위칭 CVCC 전원 회로(20)의 1번 핀(20_1)을 통하여, 전해 전류를 전해조(1)에 공급한다. 즉, 전압 제어 회로(22)는, 정전류를 전해조(1)에 공급한다. 또한, 전압 제어 회로(22)는, 전류 비교 결과 신호에 기초하여, 전해 전류가 저측 기준 전류를 하회하지 않도록, 1번 핀(22_1)으로부터 스위칭 CVCC 전원 회로(20)의 1번 핀(20_1)을 통하여, 전해 전류를 전해조(1)에 공급한다.

또한, 전압 제어 회로(22)는, 전압 비교 결과 신호에 기초하여, 피드백 전압 VFB가 기준 전압을 초과하지 않도록, 전해 전압을 전해조(1)에 공급한다. 즉, 전해조(1)에 인가되는 전압이 최대 전해 전압을 초과하지 않도록, 정전압을 전해조(1)에 인가한다.

전해조 정전압 정전류 전원 회로(10)(전력 제어 장치)는, 전술한 회로 구성을 가지고 있다. 그러므로, 전해조(1)에서의 피전해액의 농도의 변화에 따라, 정전류 제어 모드와 정전압 제어 모드를 전환하여, 전해조(1)에 인가 전압을 공급할 수 있다. 이하, 정전류 제어 모드와 정전압 제어 모드에 대하여 설명한다.

(정전류 제어 모드)

전해조(1)에서의 전해 전류의 제어는, 전류 검출 저항(30)에 의해 검출된 전해 전류가, 설정된 최대 전해 전류(고측 기준 전류)를 초과하지 않도록 제어하여, 행해진다. 예를 들면, 피전해액이 충전된 전해조(1)에, 스위칭 CVCC 회로(20)의 1번 핀(20_1)으로부터 출력 전압 Vout를 인가하면, 전류 검출 저항(30)이, 전해조(1)에 대한 출력 전류를 감지한다. 전류 검출 저항(센스 저항)은, 양단의 전압을 측정하고, 예를 들면, 전압 전류 검출 회로(23)에서의 전류 앰프에 의해 전압을 전류 신호로 변환하고, 그 전류 신호를 비교기 회로(24)에 대하여 출력한다.

예를 들면, 비교기 회로(24)에 있는 전류 오차 앰프는, 이 전류 신호를 전류 제한 저저항(40)(프로그래밍 가능한 저항)으로 설정되는 기준 전류와 비교하여, 전압 제어 회로(22)의 2번 핀(22_2)에 출력 전류의 수정을 지시하는 신호(비교 결과 신호)를 출력한다. 그리고, 전술한 바와 같이, 저측 기준 전류와 고측 기준 전류가 있으므로, 전압 제어 회로(22)는, 펄스 신호(ON/OFF 제어 신호)의 온 상태 및 오프 상태에 대응하도록 펄스폭 변조된 출력 전압 신호(출력 전압 Vout)를 1번 핀(20_1)(제어 단자)으로부터 출력하는 기능을 포함한다.

(정전압 제어 모드)

전해조(1)에 있어서 피전해액의 농도가 엷어지면, 정전류를 유지하기 위해 전압이 상승한다. 최대 전해 전압에 도달하면, 전술한 바와 같이 전압 레귤레이트(regulate) 기능이 작용하여, 정전압의 제어로 전환한다. 최대 전해 전압 레벨은, 비교기 회로(24)에 미리 설정된 전압 비교용 기준 전압과, 비교기 회로(24)에 있다, 예를 들면, 귀환 오차 앰프의 입력과의 사이에 설치되는 전압 분할 저항(50)(귀환 저항 분할)을 사용하여, 설정되어 있다. 이 전압 분할 저항(50)의 피드백 전압 VFB는, 전술한 바와 같이 비교기 회로(24) 내의 전압 귀환 오차 앰프에 의해, 기준 전압과 비교되어 전압 제어 회로(22)의 1번 핀(20_1)으로부터의 출력 전압을 제어한다.

(실시형태의 설명)

이어서, 전해조(1)에서의 피전해액의 농도의 변화에 따라, 정전류 제어 모드와 정전압 제어 모드를 전환하여 전해조(1)에 인가 전압을 공급하는 전해조 정전압 정전류 전원 회로(10)의 동작에 대하여, 도 3, 및 도 4를 참조하여 설명한다. 도 3은, 전해조 정전압 정전류 전원 회로(10)에 의한 제어를 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 4는, 도 3에 나타낸 정전류 제어로부터 정전압 제어로의 전환 부분을 확대한 도면이다. 그리고, 도 3과 도 4에 있어서는, 가로축의 시간이 상이하지만, 이들 도면은, 상이한 일시에 있어서 행한, 동일 조건 하에서의 제어를 나타내고 있다.

도 3은, 본 발명의 일 실시형태에 의한 전해조 정전압 정전류 전원 회로(10)를 사용한 전해조(1)에서의 전기 분해를 나타내고 있다. 도 3에 나타낸 그래프는, 가로축을 시간으로 하고, 좌측의 세로축에 전해 전류(전해 전류), 우측의 세로축에 전해조의 전압을 작성한(plot) 것이다.

도 3에서는, 시간에 따른 전해조의 전압 변화를 상단(上段)에 나타내고, 전해조로의 전류 변화를 하단(下段)에 나타내고 있다. 이 도 3에 나타낸 예는, 피전해액으로서 염산이 충전된 전해조(1)를 전기 분해하는 전해 사이클을 나타내고 있다. 그리고, 전해조(1)에 충전되는 피전해액은, 염산에 한정되지 않는다.

전해조(1)에 있어서는, 정전류 제어(Δt1)의 영역과 정전압 제어(Δt2)의 영역의 2종류의 제어로 염산이 전기 분해된다.

그리고, 도 3에 나타낸 예에서는, 전해조(1)의 셀수는 12셀로, 회로의 최대 전류값이 2.94A로, 최대 전압이 24V로 되도록 설계되어 있다. 전해조(1)에 염산이 과잉으로 충전되어 있으므로, 통상, 돌입(突入; inrush) 전류(과전류)가 발생하지만, 전술한 정전류 제어에 의해 일정한 전류에 유지할 수 있으므로, 돌입 전류를 방지할 수 있다.

도 3을 참조하여, 전해조(1)의 전압이 최대값에 도달하면[도 3에서는 480 sec 무렵(頃)], 전해조 정전압 정전류 전원 회로(10)는, 정전류 제어로부터 정전압 제어로 이행한다. 이와 같이, 자동적으로 전해조(1)에 일정 전압(전술한 미리 설정된 전압 비교용 기준 전압)을 공급하도록 된다. 전해조 정전압 정전류 전원 회로(10)가 정전압 제어로 되면, 전해조(1)에 대한 전류는, 전기 분해의 진행에 의해 염산의 농도가 감소하므로, Δt2의 영역에 나타낸 바와 같이, 점차로 감소한다.

이 때, 전해조(1)가 배치식(batch type)의 전해조이면, 최소 임계값의 전류에 도달한 후에, 17번 핀(20_17)으로부터 출력되는 전류 검출 신호를 이용하여, 전기 분해의 종료를 나타낼 수 있어, 전기 분해의 사이클을 종료할 수 있다.

한편, 전기 분해의 사이클을 끝내지 않고 전류 검출 신호를 전해조(1)에 염산을 공급하는 염산 펌프의 가동 신호로서, 정전압 시에 전해조(1)에 염산을 공급하면, 전류가 전해 전류값까지 상승하고, 다시 정전류 제어로 이행한다. 이 정전류 제어와 정전압 제어와의 사이클을 반복함으로써 연속식 전기 분해를 행하는 것이 가능해진다(도 4에 나타낸 ΔA의 범위).

또한, 전해조(1)의 전압이 증가할 때(도 4에 나타낸 ΔV의 범위), 전류가 일정하게 유지된다. 그것을 이용하여, 적당량의 염산을 전해조(1)에 공급함으로써, 정전류의 연속식 전기 분해를 행하는 것도 가능하다.

(실시예)

전해조 정전압 정전류 전원 회로(10)를 사용하여, 유효 염소 농도의 제어를 행한 실시예에 대하여, 도 5 및 6 및 표 1을 참조하여 이하에 설명한다.

직류 전원으로서, 전류값이 1A와 3A로 전환 가능한 정전류 기판을 사용하였다. 전해조(1)로서, 셀의 수가 6개의 전해조를 사용하였다. 전해조(1) 중에 9% 염산을 공급함으로써, 스위칭 CVCC 전원 회로(20)에 3A의 전해 전류를 인가했을 때의 전해 전압이 10V가 되도록 조정하였다. 1사이클 중에서의 전해 전류의 전류값이 3A의 기간과 1A의 기간의 비율을 변화시킴으로써 평균 전류값을 제어하였다. 1사이클의 길이는 1초이다. 전기 분해에 의해 발생한 염소 가스를, 매시 20L의 유량(流量)의 물에 주입하였다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 전류 제어로서 5패턴의 듀티비의 펄스 제어를 행하였다. 스위칭 CVCC 전원 회로(20)에는, 펄스가 온 상태에 있어서, 3A의 전류가 정전류 기판으로부터 입력되었다. 또한, 스위칭 CVCC 전원 회로(20)에는, 펄스가 오프 상태에 있어서, 1A의 전해 전류가 정전류 기판으로부터 입력되었다.

다음에, 전류 제어 패턴(1)∼(5)에 대하여 설명한다.

전류 제어 패턴(1)에 있어서, 1사이클당에서의 입력 전류가 3A의 기간이 0%이며, 입력 전류가 1A의 기간이 100%이다(듀티비가 0%). 따라서, 전류 제어 패턴(1)에서의 평균 전류값은 1A이다.

전류 제어 패턴(2)에 있어서, 1사이클당에서의 입력 전류가 3A의 기간이 25%이며, 입력 전류가 1A의 기간이 75%이다(듀티비가 25%). 따라서, 전류 제어 패턴(2)에서의 평균 전류값은 1.5A이다.

전류 제어 패턴(3)에 있어서, 1사이클당에서의 입력 전류가 3A의 기간이 50%이며, 입력 전류가 1A의 기간이 50%이다(듀티비가 50%). 따라서, 전류 제어 패턴(3)에서의 평균 전류값은 2A이다.

전류 제어 패턴(4)의 전류 제어에 있어서, 1사이클당에서의 입력 전류가 3A의 기간이 75%이며, 입력 전류가 1A의 기간이 25%이다(듀티비가 75%). 따라서, 전류 제어 패턴(4)에서의 평균 전류값은 2.5A이다.

전류 제어 패턴(4)의 전류 제어에 있어서, 1사이클당에서의 입력 전류가 3A의 기간이 100%이며, 입력 전류가 1A의 기간이 0%이다(듀티비가 100%). 따라서, 전류 제어 패턴(4)에서의 평균 전류값은 3A이다.

하기의 표 1은, 전류 제어 패턴(1)∼(5) 각각에 의한 전류 제어의 개시로부터 10 분후에 채취한 데이터를 나타낸다.

[표 1]

도 6은, 표 1에 나타낸 데이터를 그래프로 나타내고 있다. 도 6에 있어서, 삼각표는, 염소 농도(ppm)를 나타내고 있다. 또한, 사각표(□)는, pH 값을 나타내고 있다.

표 1 및 도 6으로부터 명백한 바와 같이, 평균 전류값과 유효 염소 농도 및 pH값에는 비례 관계가 인정되었다. 즉, 평균 전류값이 높을수록, 유효 염소 농도가 높아지고 또한 pH 값이 낮아졌다. 이상의 실험 결과로부터, 평균 전류값을 제어함으로써, 유효 염소 농도를 제어할 수 있는 것이 확인되었다.

이와 같이, 본 발명의 실시형태의 전해조 정전압 정전류 전원 회로(10)는, 양극(1a)과 음극(1b)과의 사이에 통전되는 전류에 의해 원료수를 전기 분해하여 전해수를 제조하기 위한 전해조(1)에 대하여, 입력되는 직류 전력에 기초하여, 전해 전압 및 전해 전류를 공급하는 전력 제어 장치이다. 전해조 정전압 정전류 전원 회로(10)는, 전해 전류가, 전류 비교용 기준 전류[전해조(1)를 구성하는 단위 셀의 정격 전류에 따라 미리 설정되는 기준 전류]의 전류값을 초과하지 않도록 제어하여, 전해 전류를 전해조(1)에 공급하는 정전류 제어 모드를 가진다. 또한, 전해조 정전압 정전류 전원 회로(10)는, 전해 전압이, 전압 비교용 기준 전압[전해조(1)를 구성하는 단위 셀의 정격 전압 및 개수에 따라 미리 설정되는 기준 전압]의 전압값을 초과하지 않도록 제어하여, 전해 전압을 전해조에 공급하는 정전압 제어 모드를 가진다. 그리고, 전해조 정전압 정전류 전원 회로(10)는, 전해조 내의 피전해액의 농도에 따라, 정전류 제어 모드와 정전압 제어 모드를 전환하여 전해조(1)에 대하여 통전한다.

본 발명의 실시형태의 전해조 정전압 정전류 전원 회로(10)에 의하면, 전류 비교용 기준 전압 및 전압 비교용 기준 전압[전해조(1)를 구성하는 단위 셀의 정격 전류, 정격 전압 및 개수에 따라 미리 설정되는 기준값]에 기초하여, 전해조에 전류 및 전압을 공급한다. 그러므로, 본 발명의 실시형태에 따르면, 셀 구성이 상이한 전해조에 대해서도 공통으로 이용할 수 있는 전력 제어 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시형태에서는, 전류 제한 전환 회로(60)를 구비함으로써, 듀티비 제어된 펄스 신호의 ON(H 레벨) 시에는, 전류 제한 저저항(40)(프로그래밍 저항)을 RP1으로 설정하고, 설정 전류값(고측 기준 전류)에 비교기 회로(24)를 제어한다. 한편, 듀티비 제어된 펄스 신호의 OFF(L 레벨) 시에는, 전류 제한 저저항(40)을 RP1＋RP2로 설정하여, 전해조(1)에 흐르는 전류값을, 0(제로)A를 초과하는 설정 전류값(저측 기준 전류) 이상의 값이며 또한 가능한 한 0A에 가까운 값으로 제어할 수 있다.

종래, ON/OFF 제어에서는, OFF 시의 전해조(1)에 대한 전류값이 0A로 되어 있었다. 그러나, OFF 상태에서는, 피전해질이 전극과의 사이에서 전지 작용을 일으키므로, 전극[특히 소성(燒成) 전극]에서는 코팅의 박리(剝離)가 일어나, 전극의 수명이 현저하게 저하되고 있었다.

한편, 본 발명의 실시형태에서는, 전류 제한 전환 회로(60)를 구비함으로써, OFF 시에 전류를 흐르게 함으로써, 역기(逆起) 전력이 발생하는 경우가 없게 된다. 그러므로, 전극에 대한 부하를 저감함으로써, 전해조(1)의 수명을 연장시키는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명의 실시형태의 전해조 정전압 정전류 전원 회로(10)는, 전술한 바와 같이 최소한의 전자 부품(저항, 전압 전류 변환 회로, 비교기 등)에 의해 구성할 수 있다. 그러므로, 저비용, 또한 컴팩트한 전해수 제조 장치의 부품으로서, 본 발명의 실시형태의 전해조 정전압 정전류 전원 회로(10)를 공급할 수 있다.

이상, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시형태에 대하여 상세하게 설명했으나, 구체적인 구성은 전술한 것에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에 있어서 다양한 설계 변경 등을 할 수 있다.

[산업 상의 이용 가능성]

1…전해조, 10…전해조 정전압 정전류 전원 회로, 20…스위칭 CVCC 전원 회로, 21…전압 전류 제어 회로, 22…전압 제어 회로, 23…전압 전류 검출 회로, 24…앰프·비교기 회로, 25…전압 전류 모니터 회로, 30…전류 검출 저항, 40…전류 제한 저항, 50…전압 분할 저항, 60…전류 제한 전환 회로, 70…서미스터 저항기

Claims

양극과 음극 사이에 통전되는 전류에 의해 원료수를 전기 분해하여 전해수를 제조하기 위한 전해조(電解槽)에 대하여, 입력되는 직류 전력에 기초하여, 전해 전압 및 전해 전류를 공급하는 전력 제어 장치로서,
정전류(定電流) 제어 모드에 있어서, 상기 전해 전류가, 상기 전해조를 구성하는 단위 셀의 정격 전류에 따라 미리 설정되는 기준 전류의 전류값을 초과하지 않도록 제어하면서 상기 전해 전류를 상기 전해조에 공급하고,
정전압(定電壓) 제어 모드에 있어서, 상기 전해 전압이, 상기 전해조를 구성하는 단위 셀의 정격 전압 및 개수에 따라 미리 설정되는 기준 전압의 전압값을 초과하지 않도록 제어하면서 상기 전해 전압을 상기 전해조에 공급하는 전압 전류 제어 회로를 포함하고,
상기 전압 전류 제어 회로는, 상기 전해조 내의 피전해액의 농도에 따라, 상기 정전류 제어 모드와 상기 정전압 제어 모드를 전환하는,
전력 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 전압 전류 제어 회로의 출력 단자에 접속되고, 자신(自身)의 양단 간에 생기는 전압을 검출하는 전류 검출부;
상기 기준 전류를 생성하는 전류 제한부; 및
상기 출력 단자의 전압을 검출하고, 상기 검출한 전압을 분압(分壓)함으로써 피드백 전압을 발생하는 전압 분할부;를 더 포함하고,
상기 전압 전류 제어 회로는,
상기 전류 검출부의 양단 간 전압과 상기 전류 검출부의 저항값으로부터 상기 전해조에 흐르는 상기 전해 전류를 산출하는 전압 전류 검출 회로;
상기 전해 전류와 상기 전류 제한부에 의해 생성되는 상기 기준 전류를 비교하고, 비교 결과를 나타내는 전류 비교 결과 신호를 출력하는 동시에, 상기 피드백 전압과 상기 기준 전압을 비교하고, 비교 결과를 나타내는 전압 비교 결과 신호를 출력하는 비교기 회로; 및
상기 전류 비교 결과 신호에 기초하여, 상기 전해 전류가 상기 기준 전류를 초과하지 않도록 제어하면서 상기 출력 단자로부터 상기 전해 전류를 상기 전해조에 공급하는 동시에, 상기 전압 비교 결과 신호에 기초하여, 상기 피드백 전압이 상기 기준 전압을 초과하지 않도록 제어하면서 상기 전해 전압을 상기 전해조에 공급하는 전압 제어 회로;를 구비하는, 전력 제어 장치.
제2항에 있어서,
외부로부터 입력되는 듀티비가 제어된 펄스 신호가 온(ON) 상태인 것에 따라 상기 기준 전류를 상기 전류 제한부에 생성시키고, 상기 펄스 신호가 오프(OFF) 상태인 것에 따라 상기 기준 전류보다 낮고, 제로보다 큰 값을 가지는 저측(低側) 기준 전류를, 상기 전류 제한부에 생성시키는 전류 제한 전환 회로를 더 포함하고,
상기 비교기 회로는, 상기 전해 전류와 상기 전류 제한부에 흐르는 상기 저측 기준 전류를 비교하고, 비교 결과를 나타내는 상기 전류 비교 결과 신호를 출력하고,
상기 전압 제어 회로는, 상기 전류 비교 결과 신호에 기초하여, 상기 전해 전류가 상기 저측 기준 전류를 하회하지 않도록 제어하면서 상기 출력 단자로부터 상기 전해 전류를 상기 전해조에 공급하는, 전력 제어 장치.
제3항에 있어서,
상기 전압 제어 회로는, 상기 펄스 신호의 온 상태 및 오프 상태에 대응하도록 펄스폭 변조된 출력 전압 신호를 상기 출력 단자로부터 출력하는, 전력 제어 장치.
제2항에 있어서,
상기 전해 전류의 전류값을 나타내는 아날로그 데이터와, 상기 전해 전압의 전압값을 나타내는 아날로그 데이터와, 상기 전해 전류의 전류값이 상기 기준 전류를 하회한 것을 나타내는 전류 검출 신호를, 외부로 출력하는 전압 전류 모니터 회로를 더 포함하는, 전력 제어 장치.
제3항에 있어서,
상기 전해 전류의 전류값을 나타내는 아날로그 데이터와, 상기 전해 전압의 전압값을 나타내는 아날로그 데이터와, 상기 전해 전류의 전류값이 상기 기준 전류를 하회한 것을 나타내는 전류 검출 신호를, 외부로 출력하는 전압 전류 모니터 회로를 더 포함하는, 전력 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 전해조의 온도를 검출하는 온도 검출부를 더 포함하고,
상기 전압 전류 제어 회로는, 상기 온도 검출부의 검출 온도가, 미리 설정되는 정격 온도 범위 밖으로 되면, 전해 전압 및 전해 전류의 공급을 정지하고,
상기 전압 전류 제어 회로는, 상기 온도 검출부의 검출 온도가, 상기 정격 온도 범위 내로 돌아오면, 전해 전압 및 전해 전류의 공급을 재개하는, 전력 제어 장치.
양극과 음극 사이에 통전되는 전류에 의해 원료수를 전기 분해하여 전해수를 제조하기 위한 전해조에 대하여, 입력되는 직류 전력에 기초하여, 전해 전압 및 전해 전류를 공급하는 전력 제어 장치의 제어 방법으로서,
상기 전해 전류가, 상기 전해조를 구성하는 단위 셀의 정격 전류에 따라 미리 설정되는 기준 전류의 전류값을 초과하지 않도록 제어하면서 상기 전해 전류를 상기 전해조에 공급하는 정전류 제어 단계; 및
상기 전해 전압이, 상기 전해조를 구성하는 단위 셀의 정격 전압 및 개수에 따라 미리 설정되는 기준 전압의 전압값을 초과하지 않도록 제어하면서 상기 전해 전압을 상기 전해조에 공급하는 정전압 제어 단계;
를 포함하고,
상기 전해조 내의 피전해액의 농도에 따라, 상기 정전류 제어 단계와 상기 정전압 제어 단계를 전환하는,
전력 제어 장치의 제어 방법.