TW201629277A - 整合裝置及整合裝置的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種整合裝置及整合裝置的控制方法，而前述整合裝置整合有電解槽，及可壓低電解槽溫度上升以抑制電極使用壽命縮短的電力控制裝置。整合裝置整合電解槽，及可壓低電解槽溫度上升以抑制電極使用壽命縮短的電力控制裝置。電力控制裝置備有：電壓電流控制電路，於定電流控制模式下，一面控制電解電流，使其不超過因應構成電解槽之單位胞(cell)的額定電流而預先設定的基準電流之電流值，一面將電解電流供給至電解槽；及溫度檢測部，檢測一溫度，該一溫度為整合裝置內側的溫度，且為電解槽外側的環境溫度；電壓電流控制電路是當溫度檢測部的檢測溫度，超出預先設定的額定溫度範圍外時，停止電解電流的供給，當溫度檢測部的檢測溫度回到額定溫度範圍內時，再開始電解電流的供給。

Description

整合裝置及整合裝置的控制方法 發明領域
本發明是關於一種整合裝置及整合裝置的控制方法，前述整合裝置整合有：電解槽，藉由電解原料水來製造用於殺菌水等之電解水；及電力控制裝置，對於該電解槽供給電力。本申請案根據2014年11月11日，在日本申請的特願2014-228806號主張優先權，在此引用其內容。
發明背景
以往，電解槽及電力控制裝置是作為單一裝置(電分解模組)而流通於市面上，對於既有裝置或系統的整合，例如對於洗衣機、空調機、餐具洗淨機、照護用浴器等需要殺菌水的裝置(整合裝置)的整合受到矚目。
在電解槽電解的情況，發生連續運轉時電解槽發熱的問題，鉑或銥等之燒成電極板若溫度超過60℃，會引起塗層剝離，電極使用壽命顯著降低。到目前為止，電解槽冷卻的案例，包括如專利文獻1所記載的電解槽，於電解槽的外側，設有流通冷卻水的冷卻套。
先行技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特許第3986820號公報
發明概要
然而，冷卻水極端變冷或為溫水，或因外部空氣溫度而變化時等，不只無法進行穩定的電分解，而且反而可能縮短電極使用壽命。此情況下，必須測定溫度，採取冷卻手段，但難以測定電解槽的中心溫度，又為將電解槽溫度保持在一定，使溫度不上升，需要組裝複雜的系統。
又，於整合裝置整合有電解槽時，由於整合裝置內側、電解槽外側的部分的溫度(環境溫度)，是由整合裝置的發熱來決定，因此可能因環境溫度而發生電解槽的溫度上升。
本發明是有鑑於上述問題點而完成，提供一種整合裝置及整合裝置的控制方法，而前述整合裝置整合有電解槽，及可壓低電解槽溫度上升以抑制電極使用壽命縮短的電力控制裝置。
為了解決上述課題，本發明的整合裝置整合有：電解槽，藉由於陽極與陰極之間通電的電流，電解原料水用以製造電解水；及電力控制裝置，對於前述電解槽，根據輸入的直流電供給電解電流；前述電力控制裝置備有：電壓電流控制電路，於定電流控制模式下，一面控制前述 電解電流，使其不超過因應構成前述電解槽之單位胞(cell)的額定電流而預先設定的基準電流之電流值，一面將前述電解電流供給至前述電解槽；及溫度檢測部，檢測一溫度，該一溫度為前述整合裝置內側的溫度，且為前述電解槽外側的環境溫度；前述電壓電流控制電路是當前述溫度檢測部的檢測溫度，超出預先設定的額定溫度範圍外時，停止前述電解電流的供給，當前述溫度檢測部的檢測溫度回到前述額定溫度範圍內時，再開始前述電解電流的供給。
又，本發明的的整合裝置是前述電力控制裝置進一步備有：電流檢測部，連接於前述電壓電流控制電路的輸出端子，檢測於自身兩端間產生的電壓；及電流限制部，生成前述基準電流；前述電壓電流控制電路包括：電壓電流檢測電路，從前述電流檢測部的兩端間電壓及前述電流檢測部的電阻值，算出流入前述電解槽的前述電解電流；及比較器電路，比較前述電解電流與由前述電流限制部生成的前述基準電流，並輸出表示比較結果的電流比較結果訊號；及電壓控制電路，根據前述電流比較結果訊號，一面控制前述電解電流，使其不超過前述基準電流，一面從前述輸出端子，將前述電解電流供給至前述電解槽。
又，本發明的整合裝置是前述電力控制裝置進一步備有：電壓電流監視電路，將表示前述電解電流的電流值的類比資料，對外部輸出。
又，本發明的整合裝置的控制方法是前述整合裝置整合有：電解槽，藉由於陽極與陰極之間通電的電流， 電解原料水以製造電解水；及電力控制裝置，對於前述電解槽，根據輸入的直流電供給電解電流；前述電力控制裝置備有：電壓電流控制電路，於定電流控制模式下，一面控制前述電解電流，使其不超過因應構成前述電解槽之單位胞(cell)的額定電流而預先設定的基準電流之電流值，一面將前述電解電流供給至前述電解槽；及溫度檢測部，檢測一溫度，該一溫度為前述整合裝置內側的溫度，且為前述電解槽外側的環境溫度；前述電壓電流控制電路是當前述溫度檢測部的檢測溫度，超出預先設定的額定溫度範圍外時，停止前述電解電流的供給，當前述溫度檢測部的檢測溫度回到前述額定溫度範圍內時，再開始前述電解電流的供給。
於整合於本發明的整合裝置的電力控制裝置，電壓電流控制電路是當環境溫度超出預先設定的額定溫度範圍外時，停止電解電流的供給，當環境溫度回到額定溫度範圍內時，再開始電解電流的供給。藉此，不測量電解槽的溫度，即可壓低電解槽的溫度上升。因此，若依據本發明，可提供一種整合裝置及整合裝置的控制方法，而前述整合裝置整合有電解槽，及可壓低電解槽溫度上升以抑制電極使用壽命縮短的電力控制裝置。
1‧‧‧電解槽
1a‧‧‧陽極
1b‧‧‧陰極
10‧‧‧電解槽定電壓定電流電源電路
20‧‧‧交換CVCC電源電路
20_1~20_19‧‧‧交換CVCC電源電路的1號插腳~19號插腳
21‧‧‧電壓電流控制電路
22‧‧‧電壓控制電路
22_1~22_3電壓控制電路的1號插腳~3號插腳
23‧‧‧電壓電流檢測電路
23_1‧‧‧電壓電流檢測電路的1號插腳
23_2‧‧‧電壓電流檢測電路的2號插腳
24‧‧‧放大器‧比較器電路、比較器電路
24_1~24_9‧‧‧比較器電路的1號插腳~9號插腳
25‧‧‧電壓電流監視電路
25_1~25_5‧‧‧電壓電流監視電路的1號插腳~5號插腳
30‧‧‧電流檢測電阻
40‧‧‧電流限制電阻
40a、40b‧‧‧電流限制電阻
50、50a、50b‧‧‧電壓分割電阻
60‧‧‧電流限制切換電路
60_1~60_3‧‧‧電流限制切換電路的1號插腳~3號插腳
70‧‧‧熱敏電阻器
100‧‧‧整合裝置
Ielectrolytic‧‧‧電解電流
k‧‧‧常數
R1、R2、RP1、RP2、Rprog、Rs‧‧‧電阻值
VFB‧‧‧回授電壓
Vmoni‧‧‧監視電壓
Vout‧‧‧輸出電壓
Vref‧‧‧電流比較用基準電壓
圖1是表示本實施形態之電解槽定電壓定電流電源電路10的概略構成圖。
圖2是表示圖1所示交換CVCC電源電路20的概略構成圖。
圖3是用以說明由電解槽定電壓定電流電源電路10所進行的控制的圖。
圖4是放大表示圖3所示從定電流控制對定電壓控制的切換部分的圖。
圖5是表示整合有電解槽及定電流控制基板的整合裝置100的構成圖。
圖6是表示在環境溫度30℃之電流值的時間變化圖。
圖7是表示在環境溫度35℃之電流值的時間變化圖。
圖8是表示在環境溫度40℃之電流值的時間變化圖。
圖9是表示在環境溫度42.5℃之電流值的時間變化圖。
圖10是表示在環境溫度45℃之電流值的時間變化圖。
圖11是表示在環境溫度47.5℃之電流值的時間變化圖。
圖12是表示在環境溫度50℃之電流值的時間變化圖。
圖13是表示對於環境溫度之平均電流值、有效氯濃度、及電解槽溫度的變化圖。
圖14是表示平均電流值與有效氯濃度的關係圖。
用以實施發明之形態
以下一面參考圖式，一面詳細說明有關本發明的實施形態。
於一般的定電壓電分解，若從電源，將一定電壓施加 於填充有被電解液的電解槽，則於電解初期流有較大電流，電流逐漸衰減。因此，為了保有一定電流，需要被電解液的濃度調整。另，於一般的定電流電分解，藉由利用被電解液的濃度調整的電壓調整，或電源本身的開啟(ON)或關閉(OFF)控制，來調整電流。
相對於此，利用本發明的實施形態的電力控制裝置的電分解，詳細有待後述，其以定電流‧定電壓電分解方式進行。該方式是於電解電壓低(電流超過設定值，引起電壓下降)時，將電流限制在一定，電解電壓成為設定電壓以後，以最大電解電壓進行電分解的方式。
再者，最大電解電壓(額定電壓)是依據電解槽的設計(胞構成)，宜設計為每1胞(cell)為2.0V(1.5~2.5V)。又，最大電解電流(額定電流)宜設計為與電極的催化活性相應之每電極面積的電流值(電流密度)。然而，不限於該等額定電流及額定電壓，電力控制裝置不受限於電解槽的胞構成，均可進行定電流‧定電壓電分解。
以下首先參考圖1及圖2，說明有關電解槽定電壓定電流電源電路10(電力控制裝置)的構成。圖1是表示本實施形態之電解槽定電壓定電流電源電路10的概略構成圖。又，圖2是表示圖1所示交換CVCC(Constant Voltage Constant Current；定電壓定電流)電源電路20的概略構成圖。
電解槽定電壓定電流電源電路10包含交換CVCC電源電路20、電流檢測電阻30(電流檢測部)、電流限制電阻40(電 流限制部)、電壓分割電阻50(電壓分割部)、電流限制切換電路60、及熱敏電阻器70(溫度檢測部)。
交換CVCC電源電路20是於就各個電源所決定的範圍內，詳細有待後述，於預先設定的基準電壓值‧基準電流值的範圍內，因應負載狀態(電解槽1內的被電解液的濃度)，自動對於電解槽1進行定電壓或定電流動作。因此，交換CVCC電源電路20備有1號插腳20_1~19號插腳20_19，作為用以與圖1所示各電路及電解槽1連接的端子。又，交換CVCC電源電路20如圖2所示，包含電壓電流控制電路21、電壓電流監視電路25。其中，電壓電流控制電路21包含電壓控制電路22、電壓電流檢測電路23及放大器‧比較器電路24(以下僅稱比較器電路)。比較器電路24具有放大輸入訊號的功能。
1號插腳20_1如圖1所示，經由電流檢測電阻30連接於電解槽1的陽極1a。又，1號插腳20_1連接於圖2所示電壓控制電路22的1號插腳22_1。
交換CVCC電源電路20的電壓控制電路22是從1號插腳20_1，對電解槽1的陽極1a供給電力(電解電壓、電解電流)的電路。電壓控制電路22如後述，以在定電流模式下，不超過基準電流值(亦即，依據定電流)，又於定電壓模式下，不超過基準電壓值(亦即，依據定電壓)的方式，對於電解槽1進行電力供給。
2號插腳20_2如圖1所示，連接於電流檢測電阻30(自身兩端間的電阻值設為電阻值Rs)的一端，並且連接於 圖2所示電壓電流檢測電路23的1號插腳23_1。
又，3號插腳20_3連接於電流檢測電阻30的另一端，並且連接於圖2所示電壓電流檢測電路23的2號插腳23_2。
在此，電壓電流檢測電路23將電流檢測電阻30的兩端間產生的電壓(自身的兩端間電壓)，轉換為流於電解槽1的電解電流的電流值(從兩端間電壓及電阻值Rs算出)，將轉換後的電流值從3號插腳23_3，對於比較器電路24的1號插腳24_1輸出。
4號插腳20_4如圖1所示，連接於電解槽1的陰極1b。又，4號插腳20_4為GND(GROUND)端子，接地。又，如圖2所示，連接於4號插腳20_4的13號插腳20_13與4號插腳20_4同為GND(GROUND)端子，連接於0V。
5號插腳20_5連接於電解槽1的陽極1a。又，5號插腳20_5連接於圖2所示電壓電流監視電路25的1號插腳25_1。電壓電流監視電路25的一種功能，是將表示施加於電解槽1的電壓(電解電壓)之電壓值的類比資料，對外部輸出。
電流限制電阻40如圖1所示，由電流限制電阻40a(設為電阻值RP1)及電流限制電阻40b(設為電阻值RP2)之串聯電阻所構成。
6號插腳20_6連接於電流限制電阻40a的一端。又，6號插腳20_6連接於比較器電路24的2號插腳24_2。
7號插腳20_7連接於電流限制電阻40a的另一端與電流限制電阻40b的一端的共通連接點。7號插腳20_7如圖1、圖2所示，經由14號插腳20_14連接於電流限制切換電路60的1 號插腳60_1。
8號插腳20_8連接於電流限制電阻40b的另一端。又，8號插腳20_8連接於比較器電路24的3號插腳24_3。
在此，電流限制電阻40是決定流入電解槽1的電流的電阻。在此，設於6號插腳20_6與7號插腳20_7之間的電阻(設為電阻值Rprog)與電解電流Ielectrolytic之間的關係，是利用比較器電路24所具有的例如電流誤差用放大器的電流比較用基準電壓Vref、電流檢測電阻30的電阻值Rs，藉由下述式(1)所示之設定電流式來表示。
式(1)Rprog=Vref(V)×常數k/(Rs(mΩ)×Ielectrolytic)
據此，電流限制電阻40的各電阻值RP1、RP2是利用用於與電解電流比較的基準電壓(以下設為電流比較用基準電壓)、欲流入電解槽1的電流值(分別設為高側基準電流值、低測基準電流值)、及比較器電路24的內部偏移電壓，根據下述式(2)及(3)設定。
式(2)RP1=(電流比較用基準電壓×常數k)/(Rs×高側基準電流+內部偏移電壓)
式(3)RP1+RP2=(電流比較用基準電壓×常數k)/(Rs×低側基準電流+內部偏移電壓)
再者，高側基準電流是供給至電解槽1的電解電流的上限值，低側基準電流是供給至電解槽1的電解電流的下限值(電流值比高側基準電流小，且比0大的電流值)。又，該各基準電流是流於比較器電路24的2號插腳24_2與3號插腳24_3之間的電流。
上述各基準電流的切換是藉由電流限制切換電路60來控制。於電流限制切換電路60，如圖1及圖2所示，1號插腳60_1經由交換CVCC電源電路20的14號插腳20_14及7號插腳20_7，連接於電流限制電阻40a的另一端與電流限制電阻40b的一端的共通連接點。又，2號插腳60_2經由交換CVCC電源電路20的13號插腳20_13，連接於0V。又，於3號插腳60_3，從外部輸入ON/OFF控制訊號(負載率經控制的脈衝訊號)。電流限制切換電路60因應ON/OFF控制訊號的開狀態(脈衝訊號為H位準的狀態)，進行令電流限制電阻40生成上述高側基準電流的控制。又，電流限制切換電路60因應ON/OFF控制訊號的關狀態(脈衝訊號為L位準的狀態)，進行令電流限制電阻40生成上述低側基準電流的控制。
電壓分割電阻50如圖1所示，由電壓分割電阻50a(設為電阻值R1)及電壓分割電阻50b(設為電阻值R2)之串聯電阻所構成。
9號插腳20_9連接於電壓分割電阻50a的一端。又，9號插腳20_9連接於例如1號插腳20_1，輸入有施加於電解槽1的電解電壓(監視電壓Vmoni；檢測電壓)。又，9號插腳20_9連接於圖2所示比較器電路24的4號插腳24_4。
10號插腳20_10連接於電壓分割電阻50a的另一端與電壓分割電阻50b的一端的共通連接點。該共通連接點經由10號插腳20_10連接於比較器電路24的5號插腳24_5。於該共通連接點發生的分壓電壓，以下稱為回授電壓VFB。
11號插腳20_11連接於電壓分割電阻50b的另一端。又，11號插腳20_11為GND端子，連接於0V。11號插腳20_11連接於比較器電路24的6號插腳24_6。
在此，電壓分割電阻50是決定施加於電解槽1的最大電壓的電阻。
電壓分割電阻50的各電阻值R1、R2是於比較器電路24所具有的例如回歸誤差放大器，利用與電解電壓比較所用之基準電壓(電壓比較用基準電壓)、及不施加於電解槽1之其值以上的電壓值(設為電解槽的最大電壓值)，根據下述式(4)來設定。
式(4)電解槽的最大電壓值=電壓比較用基準電壓×(1+R1/R2)
總言之，電壓分割電阻50是於9號插腳20_9，檢測1號插腳20_1(控制端子)的電壓作為監視電壓Vmoni。電壓分割電阻50藉由將該檢測的監視電壓Vmoni予以分壓，以令10號插腳20_10產生回授電壓VFB。電壓分割電阻50將回授電壓VFB，對於比較器電路24的5號插腳24_5輸出。比較器電路24輸入有該回授電壓VFB，比較回授電壓VFB與上述電壓比較用基準電壓。
回到圖1，12號插腳20_12及13號插腳20_13分別連接於，位於電解槽定電壓定電流電源電路10外部的直流電源(於圖1不圖示)的正極端子及負極端子，輸入有DC電力。該輸入的輸入電力(電壓及電流)是因應電解槽1的額定，亦即構成電解槽1之胞(cell)的額定電流、額定電壓及個數來設 定。例如於本實施形態，構成電解槽1之胞的每1胞的額定電壓為例如1.5V至2.5V之間的值2V，對其乘以胞的個數後之值設定作為輸入電壓。再者，額定電壓之值不限定於上述值的範圍，其為每1胞在理論上的電解電壓、過電壓、及溶液電阻所造成的電壓下降部分的合計值。
15號插腳20_15~17號插腳20_17分別是用以將電解槽電壓監視、電解槽電流監視、電流檢測訊號，輸出至外部的控制裝置的端子。
該15號插腳20_15~17號插腳20_17如圖2，分別連接於作為電壓電流監視電路25的輸出端子的3號插腳25_3~5號插腳25_5。
於電壓電流監視電路25，1號插腳25_1如上述連接於交換CVCC電源電路20的5號插腳20_5。又，2號插腳25_2連接於比較器電路24的8號插腳24_8。
電壓電流監視電路25是將表示施加於電解槽1的電壓的類比資料，從3號插腳25_3，經由交換CVCC電源電路20的15號插腳20_15對外部輸出。
又，電壓電流監視電路25是將從比較器電路24輸入、表示流入電解槽的電流(由電壓電流檢測電路23轉換後的電流)的類比資料，從4號插腳25_4，經由交換CVCC電源電路20的16號插腳20_16對外部輸出。
又，電壓電流監視電路25根據從比較器電路24輸入的比較結果(結果由電壓電流檢測電路23轉換後的電流，低於上述高側基準電流)，將表示交換CVCC電源電路20不供給 定電流至電解槽1的電流檢測訊號，從5號插腳25_5，經由交換CVCC電源電路20的17號插腳20_17對外部輸出。再者，該電流檢測訊號的形式，採用表示異常時開啟(ON)接點(插腳)(設為例如H位準)的形式，或從故障保安觀點考量，採用正常時設為H位準，異常時設為L位準的形式均可。
回到圖1，18號插腳20_18及19號插腳20_19分別連接於熱敏電阻器70的兩端。熱敏電阻器70的另一端經由19號插腳20_19而與比較器電路24的6號插腳24_6連接，與11號插腳20_11同樣接地。另，熱敏電阻器70的一端經由18號插腳20_18而與比較器電路24的7號插腳24_7連接。
比較器電路24是當由熱敏電阻器70檢測的溫度(檢測溫度)，超過電解槽1的預先設定額定溫度的範圍外時，將指示暫時停止電分解的控制訊號，對於電壓控制電路22輸出。若該控制訊號輸入，電壓控制電路22停止對電解槽1供給電壓，電解槽1停止電分解。又，比較器電路24是當熱敏電阻器70的檢測溫度回到額定溫度的範圍內時，將指示再開始電分解的控制訊號，對於電壓控制電路22輸出。若該控制訊號輸入，電壓控制電路22再開始對電解槽1供給電壓，電解槽1自動開始電分解。
圖2所示比較器電路24如上述包括8個輸入端子之1號插腳24_1~8號插腳24_8及輸出端子之9號插腳24_9。
比較器電路24比較輸入於1號插腳24_1的電壓電流檢測電路23的轉換後電流(電解電流)、與流於1號插腳24_1與3 號插腳24_3之間的電流(流入電流限制電阻40的高側基準電流及低測基準電流)，將表示比較結果的電流比較結果訊號，從9號插腳24_9輸出。
又，比較器電路24比較輸入於5號插腳24_5的回授電壓VFB與電壓比較用基準電壓(預先設定的基準電壓)，將表示比較結果的電壓比較結果訊號，從9號插腳24_9輸出。
電壓控制電路22包括：上述輸入端子之3號插腳22_3及4號插腳22_4；輸出端子之1號插腳22_1；及與比較器電路24的9號插腳24_9連接之輸入端子之2號插腳22_2。
電壓控制電路22根據從2號插腳22_2輸入的電流比較結果訊號，使電壓電流檢測電路23之轉換後電流(電解電流)不超過高側基準電流，從1號插腳22_1經由交換CVCC電源電路20的1號插腳20_1，將電解電流供給至電解槽1。亦即，電壓控制電路22將定電流供給至電解槽1。又，電壓控制電路22根據電流比較結果訊號，使電解電流不低於低測基準電流，從1號插腳22_1經由交換CVCC電源電路20的1號插腳20_1，將電解電流供給至電解槽1。
又，電壓控制電路22根據電壓比較結果訊號，使回授電壓VFB不超過基準電壓，將電解電壓供給至電解槽1。亦即，使施加於電解槽1的電壓不超過最大電解電壓，將定電壓施加於電解槽1。
電解槽定電壓定電流電源電路10(電力控制裝置)具有上述電路構成。因此，可因應電解槽1中被電解液的濃度變化，切換定電流控制模式與定電壓控制模式，對電解 槽1供給施加電壓。以下說明有關定電流控制模式及定電壓控制模式。
(定電流控制模式)
電解槽1的電解電流控制，是控制由電流檢測電阻30檢測的電解電流，不超過設定的最大電解電流(高側基準電流)而進行。例如於填充有被電解液的電解槽1，從交換CVCC電源電路20的1號插腳20_1施加輸出電壓Vout，則電流檢測電阻30感測對電解槽1的輸出電流。電流檢測電阻(感測電阻)測定兩端電壓，以例如電壓電流檢測電路23的電流放大器，轉換為電流訊號，將該電流訊號對於比較器電路24輸出。
例如位於比較器電路24的電流誤差放大器，將該電流訊號，與設定於電流限制電阻40(可程式化電阻)的基準電流比較，對電壓控制電路22的2號插腳22_2，輸出指示修正輸出電流的訊號(比較結果訊號)。再者，如上述，由於存在有低測基準電流及高側基準電流，因此電壓控制電路22具有如下功能：將對應脈衝訊號(ON/OFF控制訊號)的開狀態及關狀態，而受到脈衝寬調變後的輸出電壓訊號(輸出電壓Vout)，從1號插腳20_1(控制端子)輸出。
(定電壓控制模式)
於電解槽1，若被電解液的濃度變薄，則為了維持定電流，電壓上升。若達到最大電解電壓，如上述電壓調整功能發揮功能，切換為定電壓控制。最大電解電壓位準是使用預先設定於比較器電路24的電壓比較用基準電壓，及位 於比較器電路24、設於例如回歸誤差放大器的輸入之間的電壓分割電阻50(回歸電阻分割)來設定。該電壓分割電阻50的回授電壓VFB如上述藉由比較器電路24內的電壓回授誤差放大器，與基準電壓比較，控制來自電壓控制電路22的1號插腳20_1的輸出電壓。
(實施形態說明)
接下來，參考圖3及圖4，說明有關因應電解槽1中被電解液的濃度變化，切換定電流控制模式與定電壓控制模式而對電解槽1供給施加電壓的電解槽定電壓定電流電源電路10的動作。圖3是用以說明由電解槽定電壓定電流電源電路10所進行的控制的圖。又，圖4是放大表示圖3所示從定電流控制對定電壓控制的切換部分的圖。再者，於圖3及圖4，橫軸的時間不同，該圖表示於不同日時進行之同一條件下的控制。
圖3表示使用本發明一實施形態的電解槽定電壓定電流電源電路10的電解槽1中之電分解。圖3所示圖形是以時間作為橫軸，於左縱軸標繪電解電流(電解電流)，於右縱軸標繪電解槽的電壓。
於圖3，於上段表示因應時間的電解槽的電壓變化，於下段表示流往電解槽的電流變化。於該圖3所示範例是表示電解循環，其電分解填充有鹽酸作為被電解液的電解槽1。再者，填充於電解槽1的被電解液不限於鹽酸。
於電解槽1，以定電流控制(△t1)區域及定電壓控制(△t2)區域之2種控制，電分解鹽酸。
再者，於圖3所示範例，設計如電解槽1的胞(cell)數為12胞，電路的最大電流值為2.94A，最大電壓為24V。若於電解槽1過量填充氯，則一般會發生湧入電流(過電流)，但藉由上述定電流控制，可維持在一定電流，因此可防止湧入電流。
參考圖3，當電解槽1的電壓達最大值(於圖3，480sec時)時，電解槽定電壓定電流電源電路10從定電流控制轉移到定電壓控制。如此，自動對電解槽1供給一定電壓(上述預先設定的電壓比較用基準電壓)。若電解槽定電壓定電流電源電路10成為定電壓控制，由於流往電解槽1的電流會因電分解進展，氯濃度減少，因此如△t2區域所示逐漸減少。
此時，若電解槽1為批次式電解槽，則於達最小臨限值的電流後，可利用從17號插腳20_17輸出的電流檢測訊號，表示電分解結束，可結束電分解的循環。
另，若不結束電分解的循環，將電流檢測訊號，作為對電解槽1供給鹽酸的鹽酸泵的作動訊號，於定電壓時，對電解槽1供給鹽酸，電流會上升至電解電流值，再次轉移到定電流控制。藉由重複該定電流控制及定電壓控制的循環，可進行連續式電分解(圖4所示△A範圍)。
又，電解槽1的電壓增加時(圖4所示△V範圍)，電流保持在一定。利用此，供給適量的鹽酸至電解槽1，藉此亦可進行定電流的連續式電分解。
如此，本發明的實施形態的電解槽定電壓定電流 電源電路10，是對於藉由在陽極1a與陰極1b之間通電的電流，電分解原料水，用以製造電解水的電解槽1，根據輸入的直流電力，供給電解電壓及電解電流的電力控制裝置。電解槽定電壓定電流電源電路10具有定電流控制模式，其控制電解電流，使其不超過電流比較用基準電流(因應構成電解槽1的單位胞的額定電流而預先設定的基準電流)的電流值，將電解電流供給至電解槽1。又，電解槽定電壓定電流電源電路10具有定電壓控制模式，其控制電解電壓，使其不超過電壓比較用基準電壓(因應構成電解槽1的單位胞的額定電壓及個數而預先設定的基準電壓)的電壓值，將電解電壓供給至電解槽。然後，電解槽定電壓定電流電源電路10因應電解槽內的被電解液濃度，切換定電流控制模式與定電壓控制模式而對於電解槽1通電。
若依據本發明實施形態的電解槽定電壓定電流電源電路10，根據電流比較用基準電流及電壓比較用基準電壓(因應構成電解槽1的單位胞的額定電流、額定電壓及個數而預先設定的基準值)，對電解槽供給電流及電壓。因此，若依據本發明的實施形態，可提供一種電力控制裝置，即便對於胞構成不同的電解槽，亦可共通地利用。
又，於本發明的實施形態，藉由備有電流限制切換電路60，於受到負載率控制的脈衝訊號ON(H位準)時，將電流限制電阻40(程式化電阻)設定為RP1，於設定電流值(高側基準電流)，控制比較器電路24。另，於受到負載率控制的脈衝訊號OFF(L位準)時，將電流限制電阻40設定為 RP1+RP2，可將流入電解槽1的電流值，控制為超過0(零)A的電流值(低測基準電流)以上的值，且儘可能接近0A的值。
又，本發明實施形態的電解槽定電壓定電流電源電路10如上述，可藉由最小限度的電子零件(電阻、電壓電流轉換電路、比較器等)來構成。因此，可作為低成本且小型的電解水製造裝置的零件，提供本發明實施形態的電解槽定電壓定電流電源電路10。
(第2實施形態說明)
於第2實施形態，說明不直接測定電解槽內部及表層溫度，藉由因應環境溫度，將電分解進行節流控制，來防止電解槽溫度上升的定電流控制基板。
圖5是表示整合有電解槽及定電流控制基板的整合裝置100的構成圖。
電解槽與上述說明的電解槽1等同，定電流控制基板與上述說明的電解槽定電壓定電流電源電路10(電力控制裝置)等同。整合裝置100是使用由電解槽1製造的電解水的裝置，整合有電解槽1及電解槽定電壓定電流電源電路10。
再者，於圖5，關於交換CVCC電源電路20(電壓電流控制電路)，表示有關圖1及圖2所示的一部分。於圖5，省略部分是已利用圖1及圖2說明的部分，因此省略說明。
如圖5所示，電解槽定電壓定電流電源電路10包含上述說明的熱敏電阻器70(溫度檢測器)。其中，於第2實施形態，熱敏電阻器70配置於檢測環境溫度的位置。在此，環境溫 度是整合電解槽1及電解槽定電壓定電流電源電路10，使用電解水的整合裝置100內側的溫度，且是電解槽1外側的溫度。亦即，熱敏電阻器70檢測環境溫度，不直接測定電解槽1的內部及表層溫度。再者，不使用熱敏電阻，換用恆溫器等其他溫度感測器亦可。
節流控制是相當於電解槽定電壓定電流電源電路10因應環境溫度，隔一定時間，令定電流控制發生亦或停止的間歇控制。
亦即，比較器電路24是當由熱敏電阻器70檢測的環境溫度，成為電解槽1的預先設定額定溫度的範圍內時，將指示暫時停止電分解的控制訊號，對於電壓控制電路22輸出。若輸入該控制訊號，電壓控制電路22停止對電解槽1的定電流供給，電解槽1停止電分解。又，比較器電路24是當由熱敏電阻器70檢測的環境溫度回到額定溫度的範圍內時，將指示再開始電分解的控制訊號，對於電壓控制電路22輸出。若輸入該控制訊號，電壓控制電路22再開始對電解槽1的定電流供給，電解槽1自動開始電分解。
再者，於此，定電流控制的定電流值是在脈衝訊號開狀態時為100%，關狀態時為0%，由電流限制切換電路60決定的高側基準電流值。又，於停止定電流控制的狀態下，對電解槽1，不流有電流限制切換電路60決定的低測基準電流值，由於電解槽定電壓定電流電源電路10及電流限制切換電路60被斷開，因此流有0A的電流。亦即，電解槽定電壓定電流電源電路10可進行若環境溫度超過額定溫度，則 停止定電流控制，若停止定電流控制後，環境溫度回到額定溫度，則再開始定電流控制的節流控制。
(實驗例)
參考圖6~圖14，於以下說明有關利用電解槽1、電解槽定電壓定電流電源電路10、及整合該等之恆溫槽(整合裝置100)，進行節流控制的實驗例。圖6~圖12分別表示額定溫度設為30℃~50℃時的各額定溫度之電流值的時間變化。
電解槽1是使用胞(cell)數6個的電解槽。藉由於電解槽1中供給9%鹽酸，調整為對交換CVCC電源電路20，施加3A的電解電流時的電解電壓會成為10V。將因電分解而產生的氯氣，注入於流量每小時20L的水。
圖6是表示在環境溫度30℃之電流值的時間變化圖。又，圖7是表示在環境溫度35℃之電流值的時間變化圖。又，圖8是表示在環境溫度40℃之電流值的時間變化圖。
如圖6~圖8所示，於40℃以下，連續藉由定電流控制模式進行電分解。
圖9是表示在環境溫度42.5℃之電流值的時間變化圖。又，圖10是表示在環境溫度45℃之電流值的時間變化圖。又，圖11是表示在環境溫度47.5℃之電流值的時間變化圖。又，圖12是表示在環境溫度50℃之電流值的時間變化圖。
如圖9~圖12所示，環境溫度越上升，越頻繁發生節流。
圖13是表示對於環境溫度之平均電流值、有效氯濃度、及電解槽溫度的變化圖。又，圖14是表示平均電流值與有效氯濃度的關係圖。
隨著環境溫度上升，頻繁發生節流，因此如圖13所示，平均電流值減少。如圖14所示，有效氯濃度與平均電流值成比例降低。如圖13所示，節流的發生會取得發熱與冷卻的均衡，最後即便於環境溫度50℃，電解槽的溫度仍不會升高到50℃以上。
連續運轉時電解槽的發熱問題，到目前為止是重大的課題。若電極板的溫度高於60℃，塗層材料容易發生剝離，對電解槽的使用壽命造成影響。
電解槽的發熱不僅受到季節影響，亦受到設置場所等之使用環境溫度所影響，而藉由將電分解進行節流控制，可確實壓低由對於環境溫度的電解槽發熱所造成的電解槽溫度上升。到目前為止，冷卻仍無法壓低電解槽溫度上升時，為了保護電解槽而須停止電分解。然而，於本實施形態，藉由將電分解進行節流控制，可壓低電解槽溫度上升，電分解可繼續到環境溫度超過額定溫度=上限(50℃)為止。藉此，於整合有電解槽、及可壓低電解槽溫度上升以抑制電極使用壽命縮短的電力控制裝置的整合裝置，可抑制電解槽溫度上升，抑制電極劣化。
又，若因環境溫度，微酸性電解水的溫度超過40℃時，會有主成分的次氯酸分子遭分解，使用於電解槽管路或整合裝置之金屬或樹脂遭腐蝕的問題的顧慮。然而， 於本實施形態，若電解槽溫度上升，環境溫度超過額定溫度=40℃，發生節流，藉由與該溫度上升成比例，令有效氯濃度降低，亦可對應由電解水所造成腐蝕的抑制。
又，節流發生時，亦可對於使用者，通知溫度異常的程度(有效氯濃度因應溫度降低的程度)。表示流入電解槽的電流的類比資料，是經由交換CVCC電源電路20的16號插腳20_16對外部輸出。藉由該類比資料，可得知與各個額定溫度相應的定電流值、流有定電流的時間及0A的時間，因此藉由算出平均電流值，可得知與各個額定溫度相應的環境溫度及有效氯濃度。
以上，參考圖式詳細說明了本發明一實施形態，但具體構成不限於上述說明，可於不脫離本發明要旨的範圍內，施以各種設計變更等。
產業上之可利用性
於本發明的整合裝置的電力控制裝置，電壓電流控制電路是當環境溫度成為預先設定的額定溫度範圍外時，停止電解電流的供給，當環境溫度回到額定溫度範圍內時，再開始電解電流的供給。藉此，不測量電解槽的溫度，即可壓低電解槽的溫度上升。因此，若依據本發明，可提供一種整合裝置及整合裝置的控制方法，而前述整合裝置整合有電解槽，及可壓低電解槽溫度上升以抑制電極使用壽命縮短的電力控制裝置。
1‧‧‧電解槽
1a‧‧‧陽極
1b‧‧‧陰極
10‧‧‧電解槽定電壓定電流電源電路
20‧‧‧交換CVCC電源電路
20_1‧‧‧交換CVCC電源電路的1號插腳
20_4‧‧‧交換CVCC電源電路的4號插腳
20_18‧‧‧交換CVCC電源電路的18號插腳
20_19‧‧‧交換CVCC電源電路的19號插腳
70‧‧‧熱敏電阻器
100‧‧‧整合裝置

Claims (4)

  1. 一種整合裝置，整合有：電解槽，藉由於陽極與陰極之間通電的電流，電解原料水用以製造電解水；及電力控制裝置，對於前述電解槽，根據輸入的直流電供給電解電流；前述電力控制裝置備有：電壓電流控制電路，於定電流控制模式下，一面控制前述電解電流，使其不超過因應構成前述電解槽之單位胞(cell)的額定電流而預先設定的基準電流之電流值，一面將前述電解電流供給至前述電解槽；及溫度檢測部，檢測一溫度，該一溫度為前述整合裝置內側的溫度，且為前述電解槽外側的環境溫度；前述電壓電流控制電路是當前述溫度檢測部的檢測溫度，超出預先設定的額定溫度範圍外時，停止前述電解電流的供給，當前述溫度檢測部的檢測溫度回到前述額定溫度範圍內時，再開始前述電解電流的供給。
  2. 如請求項1之整合裝置，其中前述電力控制裝置進一步備有：電流檢測部，連接於前述電壓電流控制電路的輸出端子，檢測於自身兩端間產生的電壓；及電流限制部，生成前述基準電流；前述電壓電流控制電路包括：電壓電流檢測電路，從前述電流檢測部的兩端間電 壓及前述電流檢測部的電阻值，算出流入前述電解槽的前述電解電流；及比較器電路，比較前述電解電流與由前述電流限制部生成的前述基準電流，並輸出表示比較結果的電流比較結果訊號；及電壓控制電路，根據前述電流比較結果訊號，一面控制前述電解電流，使其不超過前述基準電流，一面從前述輸出端子，將前述電解電流供給至前述電解槽。
  3. 如請求項2之整合裝置，其中前述電力控制裝置進一步備有：電壓電流監視電路，將表示前述電解電流的電流值的類比資料，對外部輸出。
  4. 一種整合裝置的控制方法，前述整合裝置整合有：電解槽，藉由於陽極與陰極之間通電的電流，電解原料水用以製造電解水；及電力控制裝置，對於前述電解槽，根據輸入的直流電供給電解電流；前述電力控制裝置備有：電壓電流控制電路，於定電流控制模式下，一面控制前述電解電流，使其不超過因應構成前述電解槽之單位胞(cell)的額定電流而預先設定的基準電流之電流值，一面將前述電解電流供給至前述電解槽；及溫度檢測部，檢測一溫度，該一溫度為前述整合裝置內側的溫度，且為前述電解槽外側的環境溫度； 前述電壓電流控制電路是當前述溫度檢測部的檢測溫度，超出預先設定的額定溫度範圍外時，停止前述電解電流的供給，當前述溫度檢測部的檢測溫度回到前述額定溫度範圍內時，再開始前述電解電流的供給。
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