TWM498017U - 具自動校準電解效能之殺菌水產製裝置 - Google Patents

Description

具自動校準電解效能之殺菌水產製裝置

本創作係關於一種具自動校準電解效能之殺菌水產製裝置，尤指一種適用於電解製備方式之殺菌水產製裝置。

電解殺菌水的生成泛指利用電極通電，針對含有鹽類之電解質水溶液於裝置中進行電解作用所得之產物。其中，在陽極產生高自由氯之產物，內容物包括了氯氣、次氯酸分子、次氯酸根離子、鹽酸等具有微生物活性抑制能力等。各種物質在水中分佈比率隨酸鹼度pH值而改變。而陰極則是產生鹼性產物，內容則包括了氫氣、氫氧化鈉等元素。

然而，除了在殺菌水系統控制餘氯濃度(殺菌濃度，另稱自由氯)的技術需改善之外，在使用的過程中我們也發現到，殺菌水產製裝置之電極係屬於消耗材，需在特定時間進行更換，否則整體的電解效能會大打折扣。以往此類耗材之更換頻率多以流量、時間固定量作為更換的基準，但台灣各地的水質差異大，極板在大電流的運作下，使用壽命差異很大，若以固定時數的方式判別極板壽命，常會造成耗材 過早更換，甚至常有產出濃度差異，造成廠區的品質不良問題發生。

此外，電極消耗的速率通常與電解液中鹽水濃度(鹽度)呈正相關，當電解液中鹽度提高時，表示極板開始出現缺陷且表面出現耗損，需要利用更高的電解液濃度才能得到相同之餘氯濃度。然而，現有市面上之鹽度感測器所偵測範圍大多介於0%至5%之間，用於養殖業偵測海水鹽度，且鹽度感測器售價均不斐，所要花費的成本高。且若要搭配一套穩定輸出餘氯的系統，如何將鹽度的感測與原系統做結合也是個急需解決的課題。

創作人緣因於此，本於積極創作之精神，亟思一種可以解決上述問題之具自動校準電解效能之殺菌水產製裝置，幾經研究實驗終至完成本創作。

本創作之主要目的係在提供一種具自動校準電解效能之殺菌水產製裝置，藉由鹽度偵測槽的設置及電流的偵測，並透過電流與鹽度之線性轉換關係，俾能判定出極板的使用狀況，提供更換極板之最佳時機，以增進電解效能。

為達成上述目的，本創作之具自動校準電解效能之殺菌水產製裝置包括有一鹽水泵浦、一清水泵浦、一鹽度偵測槽、一電解槽、一偵測電源、一電解電源以及一控制單元。

在電解液供給方面，主要利用鹽水泵浦及清水泵浦頻率的改變，控制電解液之濃度變化，鹽水泵浦包括有一鹽水泵浦入口及一鹽水泵浦出口；清水泵浦包括有一清水泵浦入口及一清水泵浦出口。藉此，分別提供清水及鹽水之電解液輸入。

在鹽度偵測上，透過鹽度偵測槽的設置，有效掌握電解液鹽度之即時資訊，在本創作中針對鹽度偵測槽主要有兩種配置方式，其一為設置於電解槽之前方，其二為設置於電解槽之後方，兩者皆可達到本創作之創作目的。

當鹽度偵測槽設置於電解槽之前方時，鹽度偵測槽包括有一與鹽水泵浦出口連通之偵測槽鹽水進水端、一與清水泵浦出口連通之偵測槽清水進水端以及一鹽度偵測槽出水端；當鹽度偵測槽設置於電解槽之後方時，鹽度偵測槽包括有一與電解槽出水端連通之鹽度偵測槽進水端、一鹽度偵測槽出水端。偵測電源係電連接鹽度偵測槽，提供一偵測電流，其與鹽度偵測槽內之鹽度呈線性關係，係作為等效之鹽度判斷基準。藉此，利用量測鹽度偵測槽中之電流變化，可得知目前電解液之鹽度高低，作為電解效能之判斷基礎。

再者，關於電解槽之電解控制，當鹽度偵測槽設置於電解槽之前方時，電解槽包括有一與鹽度偵測槽出水端連通之電解槽進水端、一電解槽出水端以及二極板；當鹽度偵測槽設置於電解槽之後方時，電解槽包括有一與鹽水泵浦 出口連通之電解槽鹽水進水端、一與清水泵浦出口連通之電解槽清水進水端、一電解槽出水端以及二極板，其中，電解槽係以電解之方式透過氧化還原反應來製備殺菌水。電解電源係電連接電解槽，提供一電解電流。控制單元包括有至少一電流比例儀器、至少一類比數位轉換器以及一控制器，控制單元電連接鹽度偵測槽、電解槽、鹽水泵浦、清水泵浦以及一警示燈。其中，透過控制單元之控制器之判斷機制，當偵測電流大於一偵測電流上限值，且電解電流小於一電解電流預設值時，控制器輸出一訊號至警示燈。所以，當警示燈亮起時，電解液之鹽度已超過一高標值，且電解電流無法校調回到預設值，故表示極板已嚴重損耗，電解電流將持續下降，此時提供再高的鹽度將無法達到所需之餘氯濃度，因此，透過警示燈提醒使用者更換極板。

上述偵測電流上限值可為一偵測電流值預設值之1.4倍，當二者之比值超過此倍率，且如前所述電解電流無法回到電解電流預設值時，可利用警示燈提醒使用者更換極板，上述警示燈可以紅燈顯示。

同樣的，當偵測電流介於偵測電流預設值與偵測電流上限值之間，此時電解電流雖微幅下降，但將自動校調至電解電流預設值，控制器輸出一訊號至警示燈。上述警示燈可以黃燈顯示。藉此，表示電解液之鹽度雖偏高，但尚處於可接受之範圍內，此時二極板呈現輕微損耗，故提醒使用 者應注意極板之使用狀態。

而在正常情況下，當偵測電流小於偵測電流預設值，且電解電流等於電解電流預設值時，控制器輸出一訊號至警示燈，上述警示燈可以綠燈顯示。藉此，表示不論電解液之鹽度或二極板之使用狀況皆為預設狀態，電解效能良好，可提供穩定之餘氯濃度。

本創作之具自動校準電解效能之殺菌水產製裝置可更包括一自動停機開關，其電連接控制器，當紅色警示燈顯示超過一特定時間時，控制器可輸出一訊號至自動停機開關，關閉系統電源，以避免二極板之低電解效能影響整體殺菌水之餘氯濃度。

本創作所採用之二極板可為鉑族或鈦金屬材質，俾能提供穩定之電傳導性及抗酸鹼腐蝕性，以提高極板電解之工作壽命。

以上概述與接下來的詳細說明皆為示範性質是為了進一步說明本創作的申請專利範圍。而有關本創作的其他目的與優點，將在後續的說明與圖示加以闡述。

1‧‧‧殺菌水產製裝置

10‧‧‧殺菌水產製裝置

2‧‧‧鹽水泵浦

21‧‧‧鹽水泵浦入口

22‧‧‧鹽水泵浦出口

3‧‧‧清水泵浦

31‧‧‧清水泵浦入口

32‧‧‧清水泵浦出口

4‧‧‧鹽度偵測槽

40‧‧‧鹽度偵測槽

401‧‧‧鹽度偵測槽進水端

402‧‧‧鹽度偵測槽出水端

41‧‧‧偵測槽鹽水進水端

42‧‧‧偵測槽清水進水端

43‧‧‧鹽度偵測槽出水端

5‧‧‧電解槽

50‧‧‧電解槽

501‧‧‧電解槽鹽水進水端

502‧‧‧電解槽清水進水端

503‧‧‧電解槽出水端

504‧‧‧極板

51‧‧‧電解槽進水端

52‧‧‧電解槽出水端

53‧‧‧極板

61‧‧‧偵測電源

62‧‧‧電解電源

7‧‧‧控制單元

71‧‧‧電流比例儀器

72‧‧‧電流比例儀器

73‧‧‧類比數位轉換器

74‧‧‧類比數位轉換器

75‧‧‧控制器

81‧‧‧警示燈

82‧‧‧自動停機開關

83‧‧‧清水輸入端

84‧‧‧軟水單元

85‧‧‧鹽水桶

86‧‧‧穩水壓單元

87‧‧‧殺菌水儲存桶

圖1係本創作一第一實施例之整體架構圖。

圖2係本創作一第一實施例之管線結構流程圖。

圖3係本創作一第二實施例之整體架構圖。

圖4係本創作一第二實施例之管線結構流程圖。

圖5係本創作第一及第二實施例之電路控制架構流程圖。

圖6係本創作第一及第二實施例之偵測電流-鹽度折線圖。

請參閱圖1及圖2，係為本創作一第一實施例之整體架構圖以及管線結構流程圖。圖中出示一種具自動校準電解效能之殺菌水產製裝置1，包括有一清水輸入端83、一軟水單元84、一鹽水泵浦2、一清水泵浦3、一鹽度偵測槽4、一電解槽5以及一殺菌水儲存桶87。其中，圖中之箭頭方向即為溶液之流動方向。

在本實施例中，清水由清水輸入端83進入後，會先經過軟水單元84的過濾處理，再分流進入兩部分，其一經由鹽水桶85調製為一鹽水，進入鹽水泵浦2。另一分流路徑，清水受穩水壓單元86控制後，使水量始終保持在一定值，以穩定之水壓輸出而進入清水泵浦3。

鹽水由一鹽水泵浦入口21進入鹽水泵浦2，經加壓並調整輸出頻率後，鹽水由鹽水泵浦出口22進入鹽度偵測槽4；清水由一清水泵浦入口31進入清水泵浦3，經加壓並調整輸出頻率後，清水由清水泵浦出口32進入鹽度偵測槽 4。

上述之鹽水及清水分別由一與鹽水泵浦出口22連通之偵測槽鹽水進水端41及一與清水泵浦出口32連通之偵測槽清水進水端42進入鹽度偵測槽4，在槽內主要進行即時鹽度之判定，其偵測方式會在後續文中詳加說明。

接著，混和後之電解液從一鹽度偵測槽出水端43連接至電解槽進水端51，進入電解槽5進行電解反應，其中，在二極板53上導入電解電流，利用陽極氧化、陰極還原之作用，而獲得次氯酸、次氯酸根等殺菌目標產物。最終，反應產物經收集過後，將會由電解槽出水端52進入殺菌水儲存桶87，其用以存放經電解反應完成後之殺菌水。

請參閱圖3及圖4，係為本創作一第二實施例之整體架構圖以及管線結構流程圖。圖中出示另一種具自動校準電解效能之殺菌水產製裝置10之配置方式，其中，本實施例與第一實施例之主要差異點在於電解槽50與鹽度偵測槽40之設置順序，提供不同的配置方式。故在後續文中僅針對電解槽50與鹽度偵測槽40作詳加描述，重複部分將不再贅述。

如圖3所示，當鹽水及清水分別由鹽水泵浦出口22及清水泵浦出口32流出後，分別以管線連通至一電解槽鹽水進水端501及一電解槽清水進水端502，使電解液在上述電解槽50中相混合以進行電解反應，其中，在二極板504 上導入電解電流，利用陽極氧化、陰極還原之作用，而獲得次氯酸、次氯酸根等殺菌目標產物。

經由電解作用後，所得到之餘氯殺菌生成水主要將微幅的氯離子與次氯酸離子作置換，故並不影響到鹽度的測量，再加上本創作係以量測電流大小來換算出輸入鹽度之高低，因此，經微幅置換之殺菌生成水也不會影響到偵測電流的大小，故將鹽度偵測槽設置於電解槽之後方係為可行的。因此，當電解殺菌水由電解槽出水端503流出後，連通一鹽度偵測槽40，其包括有一鹽度偵測槽進水端401及一鹽度偵測槽出水端402，進行即時鹽度之判定。最終，反應產物將會由電解槽出水端402進入殺菌水儲存桶87，用以存放經電解反應完成後之殺菌水。

請參閱圖5，係本創作第一及第二實施例之電路控制架構流程圖。圖中出示本創作殺菌水產製裝置1之電路控制架構，除了上述之鹽度偵測槽4,40、電解槽5,50、鹽水泵浦2及清水泵浦3之外，另包括有一偵測電源61、一電解電源62、一控制單元7、一警示燈81以及一自動停機開關82。

偵測電源61係電連接鹽度偵測槽4,40，提供一偵測電流，其與鹽度偵測槽4,40內之鹽度呈線性關係，係作為等效之鹽度判斷基準，將鹽度透過線性等比關係轉換為偵測電流值，表1係為鹽度與偵測電流之對應表。

表1係為本實施例在二極板面積為4×8cm2、鹽度偵測槽4,40體積為500ml的情況下所得之鹽度與電流之對應表，根據表1所繪製之本創作一較佳實施例之偵測電流-鹽度折線圖，如圖6所示，係本創作第一及第二實施例之偵測電流-鹽度折線圖，圖中將偵測電流與鹽度之對應關係以折線圖來表示，該圖形趨近於一線性關係，因此，使用者可利用量測電流值來推定目前之鹽度大小。圖中各點係以平均偵測電流來表示。

另外，電解電源62係電連接電解槽5,50，提供二極板53,504一電解電流，本實施例中二極板53,504係為鉑族或鈦金屬材質。其中，電解電流係為電解時量測二極板 53,504所得之電流值，當二極板53,504因長時間使用而產生損耗時，所能提供之電解電流值也會隨著二極板53,504表面之耗損情況而開始降低，在本創作中雖然設有自動校調之機制，但當二極板53,504損耗情形過於嚴重時，電解電流將無法維持在一預設電解電流值。藉此，作為更換電極時機之另一項參考基準。

量測得到上述之偵測電流及電解電流後，將電流訊號輸入一控制單元7中，其包括有二電流比例儀器71,72、二類比數位轉換器73,74以及一控制器75，電流比例儀器71,72，在本實施例中係為一種電流電壓轉換器，分別接收由鹽度偵測槽4,40及電解槽5,50傳送之電流訊號，並同時將電流轉換成微電壓以擴大其量測範圍，接著分別將電壓類比訊號經由類比數位轉換器73,74轉換成數位訊號。主要因為後段之控制器75僅能判讀數位訊號才能做出回應動作，而控制器75係為一種可程式邏輯控制器(Programmable logic controllers,PLC)，主要是利用積體電路替代機械設備達成程序控制功能。控制器75係電連接鹽水泵浦2、清水泵浦3、一警示燈81、及一自動停機開關82，控制器75除了根據所需之餘氯濃度，前授控制鹽水泵浦2之輸出頻率及清水泵浦3之輸出頻率之外；另一部分可根據偵測電流及電解電流值之對應關係，提供警示及自動停機之功能，詳細說明如下所述。

請參閱表2，係為極板電解效能狀態之參考表，透過控制器75判斷出二極板當下之使用狀態。

如表2所示，偵測電流值係線性對應於鹽度偵測值，故表中偵測電流值與鹽度偵測值兩欄位係為相對應之關係。因此，控制器75僅需接收電解電流及偵測電流之電訊號，即可判斷目前極板之使用狀態。

在此針對正常使用之預設狀態下定義出一電解電流預設值及一偵測電流預設值，本實施例中電解電流預設值係為60A、偵測電流預設值係為16.65A；在此針對可接受鹽度之極限值也定義出一偵測電流值上限值，本實施例中偵測電流上限值係為20.88A，其中，偵測電流上限值亦可設定為偵測電流預設值之固定倍率，例如可設定偵測電流上限值為偵測電流值預設值之1.4倍以上，以增進控制器75判讀之便利性。

二極板在表2中第一種情況下，當偵測電流小於偵測電流預設值16.65A，且電解電流等於電解電流預設值 60A時，控制器75輸出一訊號至警示燈81，使其以綠燈顯示，告知使用者二極板53,504效能良好，表面損耗量低於25%，可安心使用。

同樣的，二極板在表2中第二種情況下，當偵測電流介於偵測電流預設值16.65A與偵測電流上限值20.88之間，此時電解電流雖微幅下降，但將自動校調至電解電流預設值60A，控制器75輸出一訊號至警示燈81，使其以黃燈顯示，提醒使用者二極板53,504雖可繼續使用，但表面損耗量約達25%~50%，需留意其使用狀態。

再者，二極板53,504在表2中第三種情況下，當偵測電流大於一偵測電流上限值20.88A，且電解電流小於一電解電流預設值60A時，控制器75輸出一訊號至警示燈81使其以紅燈顯示，警告使用者二極板53,504已過度耗損，表面損耗量已超過50%，須進行更換作業。若當警示燈紅燈閃爍超過一特定時間時，控制器75輸出一訊號觸發自動停機開關，使其關閉機台之供應電源，以避免二極板53,504之低電解效能影響整體殺菌水之餘氯濃度。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本創作所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

2‧‧‧鹽水泵浦

3‧‧‧清水泵浦

4‧‧‧鹽度偵測槽

40‧‧‧鹽度偵測槽

5‧‧‧電解槽

50‧‧‧電解槽

61‧‧‧偵測電源

62‧‧‧電解電源

7‧‧‧控制單元

71‧‧‧電流比例儀器

72‧‧‧電流比例儀器

73‧‧‧類比數位轉換器

74‧‧‧類比數位轉換器

75‧‧‧控制器

81‧‧‧警示燈

82‧‧‧自動停機開關

Claims (10)

1. 一種具自動校準電解效能之殺菌水產製裝置，包括有：一鹽水泵浦，包括有一鹽水泵浦入口及一鹽水泵浦出口；一清水泵浦，包括有一清水泵浦入口及一清水泵浦出口；一鹽度偵測槽，包括有一與該鹽水泵浦出口連通之偵測槽鹽水進水端、一與該清水泵浦出口連通之偵測槽清水進水端以及一鹽度偵測槽出水端；一電解槽，包括有一與該鹽度偵測槽出水端連通之電解槽進水端、一電解槽出水端以及二極板；一偵測電源，係電連接該鹽度偵測槽，提供一偵測電流，該偵測電流與該鹽度偵測槽內之鹽度呈線性關係，係作為等效之鹽度判斷基準；一電解電源，係電連接該電解槽，提供一電解電流；以及一控制單元，包括有至少一電流比例儀器、至少一類比數位轉換器以及一控制器，該控制單元電連接該鹽度偵測槽、該電解槽、該鹽水泵浦、該清水泵浦以及一警示燈；其中，當該偵測電流大於一偵測電流上限值，且該電解電流小於一電解電流預設值時，該控制器輸出一訊號至該警示燈。
2. 一種具自動校準電解效能之殺菌水產製裝置，包括有：一鹽水泵浦，包括有一鹽水泵浦入口及一鹽水泵浦出口；一清水泵浦，包括有一清水泵浦入口及一清水泵浦出口；一電解槽，包括有一與該鹽水泵浦出口連通之電解槽鹽水進水端、一與該清水泵浦出口連通之電解槽清水進水端、一電解槽出水端以及二極板；一鹽度偵測槽，包括有一與該電解槽出水端連通之鹽度偵測槽進水端、一鹽度偵測槽出水端；一偵測電源，係電連接該鹽度偵測槽，提供一偵測電流，該偵測電流與該鹽度偵測槽內之鹽度呈線性關係，係作為等效之鹽度判斷基準；一電解電源，係電連接該電解槽，提供一電解電流；以及一控制單元，包括有至少一電流比例儀器、至少一類比數位轉換器以及一控制器，該控制單元電連接該鹽度偵測槽、該電解槽、該鹽水泵浦、該清水泵浦以及一警示燈；其中，當該偵測電流大於一偵測電流上限值，且該電解電流小於一電解電流預設值時，該控制器輸出一訊號至該警示燈。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之具自動校準電解效能之殺菌水產製裝置，其中，該偵測電流上限值係為一偵測電流值預設值之1.4倍以上。
4. 如申請專利範圍第3項所述之具自動校準電解效能之殺菌水產製裝置，其中，該警示燈係以紅燈顯示。
5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之具自動校準電解效能之殺菌水產製裝置，其中，當該偵測電流介於該偵測電流預設值與該偵測電流上限值之間，此時該電解電流雖微幅下降，但將自動校調至該電解電流預設值，該控制器輸出一訊號至該警示燈。
6. 如申請專利範圍第5項所述之具自動校準電解效能之殺菌水產製裝置，其中，該警示燈係以黃燈顯示。
7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之具自動校準電解效能之殺菌水產製裝置，其中，當該偵測電流小於該偵測電流預設值，且該電解電流等於該電解電流預設值時，該控制器輸出一訊號至該警示燈。
8. 如申請專利範圍第7項所述之具自動校準電解效能之殺菌水產製裝置，其中，該警示燈係以綠燈顯示。
9. 如申請專利範圍第3項所述之具自動校準電解效能之殺菌水產製裝置，其中，更包括一自動停機開關，其電連接該控制器，以避免該二極板之低電解效能影響整體殺菌水之餘氯濃度。
10. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之具自動校準電解效能之殺菌水產製裝置，其中，該二極板係為鉑族或鈦金屬材質。