JP6620321B2 - 電解水生成器 - Google Patents
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Description
また、被処理水の導電率をモニターすることにより、ポンプの寿命低下を防ぎ、不均一な電解水を抽出し続けない電解水生成装置が知られている(例えば、特許文献2参照)。この装置では、電解前の水と塩水の混合水の導電率(電流値)に基づいて塩水供給ポンプの作動をフィードバック制御を行い、測定する導電率が目標値導電率となるように塩水供給ポンプの吐出量を変更し、導電率(電流値)のモニターによりポンプ系統の異常や電解水が不均一となる状態であるかを判定し、異常を検出すると電解水の生成を停止させる。
一方、塩化ナトリウムを添加した水と塩酸を添加した水を混合し、これを無隔膜電解槽で電気分解する殺菌水製造方法が知られている(例えば、特許文献3参照)。なお、塩酸などの酸性物質を含まない塩水を無隔膜電解槽で電解分解し次亜塩素酸塩を含む電解水を生成すると、電解水のpHが大きくなり、電解水の除菌効果が低下する場合がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、早期に異常を検出することができ、安全性の高い電解水生成器を提供する。
本発明の電解水生成器では、アルカリ金属塩化物と酸性物質とを溶質として含む水溶液である電解液を電気分解し電解水を生成するため、次亜塩素酸類を含みpHの調整された電解水を生成することができる。例えばpH6.5〜8.0の電解水を生成することができる。このため、人肌にやさしく、除菌効果の高い電解水を生成することができる。なお、電解液がアルカリ金属塩化物と酸性物質とを溶質として含む水溶液であるため、本発明の電解水生成器では、電解に伴う電解液の導電率の変化が複雑になる。
このため、従来の設定値判定よりも電解水生成器の異常を早期にかつ正確に検出することが可能になる。また、環境や製品誤差による異常検出処理への影響を少なくすることができる。また、電解液がアルカリ金属塩化物と酸性物質とを溶質として含む水溶液である場合、電解液に濃度ムラがある場合などであっても、電解水生成器の異常を早期に検出することが可能になる。さらに、電解水生成器を製造する製造ライン内での製品の個別チューニングを省略することが可能になり、製造コストを低減することが可能になる。
また、制御部は、異常検出処理により異常を検出すると電解水生成器による電解水生成を停止させるように電解水生成器を制御するため、電解水生成器の異常の発生から短期間で電解水生成を停止させることができ、電解水生成器の異常に起因する事故や故障を未然に防ぐことができる。このことにより、電解水生成器の安全性を向上させることができる。また、品質の低下した電解水を生成することを抑制することができる。
このことにより、電解水の生成を開始した後の電圧値の初期変動を異常として検出することを防止することができ、起動時、吐出開始時又は電解液タンクの電解液交換時に誤検出が発生することを防止することができる。
本発明の電解水生成器に含まれる制御部は、異常検出処理により、電圧値又は電流値の変化量が所定の値より大きい状態が第1所定時間以上継続しているときに異常を検出するように設けられることが好ましい。
このことにより、ノイズなどの一時的な変化量の増加を異常として検出することを防止することができ、誤検出の発生を防止することができる。また、電解水の生成を開始した後の電圧値の初期変動時の最大値付近などで、瞬間的に発生する変化量の小さい区域において、誤って異常検出処理が開始されるのを防止する事ができる。
このような構成によれば、制御部は、変化量、上限値および下限値により異常を検出することができるため、様々な態様の異常を早期に検出することが可能になる。
本発明の電解水生成器において、第1、第2及び第3所定時間は、それぞれ長さが異なることが好ましい。
電解水生成器は、電気信号だけではなく、液体、化学反応を扱っているため、反応に若干時間がかかる場合が考えられる。このため、第1〜第3設定時間を重み付け設定し、安全に電解水生成器を停止すること可能になる。
電解液の導電率は、電解液の温度により変化する。このため、無隔膜電解セルに供給する電解液の温度により電解用電極対間の電気抵抗は変化し、測定部により測定する電圧値又は電流値も変化する。その為、電解液の温度を測定し、異常の検出に用いる上限値及び下限値をその温度に適した上限値及び下限値に変更することで、正常動作域をより狭い範囲とすることができ、異常検出処理により異常をより正確に早期に検出することができる。この結果、電解水生成器の安全性を向上させることができる。
本発明の電解水生成器は、電解液を貯留する電解液タンクと、電解液タンクに貯留した電解液を無隔膜電解セルに供給するポンプとに備えることが好ましく、制御部は、異常検出処理により異常を検出すると、電解用電極対への電圧印加を停止するように電源回路を制御し、無隔膜電解セルへの電解液の供給が停止するようにポンプを制御することが好ましい。
このような構成によれば、異常検出処理により異常を検出した場合に電解水生成器による電解水の生成を停止させることができ、電解水生成器の安全性を向上させることができる。
このような構成によれば、電解液タンクが空になること、電解液漏れが生じることなどの異常を早期に検出することができる。
本発明の電解水生成器は、電解用電極対の発熱を感知し電圧印加回路を遮断する過熱防止部を備えることが好ましく、制御部は、過熱防止部による電圧印加回路の遮断に基づき異常を検出するように設けられることが好ましい。
このような構成によれば、電解用電極対の発熱により電解水生成器が故障することを防止することができる。また、電圧印加回路の遮断と共に電解水の生成を停止することが可能になり、生成する電解水の品質が低下することを防止することができる。
このような構成によれば、電解用電極対に一定の電流を流すことができ、濃度の安定した電解水を生成することができる。また、測定部により電解用電極対間の電圧値を測定することにより、電解状態をモニターすることができ、異常検出処理により異常を正確に検出することが可能になる。
本発明の電解水生成器は、無隔膜電解セルにより生成された電解水を希釈用水で希釈する希釈部と、希釈部に希釈用水を供給する水供給部とを備えることが好ましく、水供給部及び希釈部は、希釈部に供給する希釈用水の量を調整することにより希釈された電解水の濃度を調整するように設けられることが好ましい。
このような構成によれば、所望の濃度の電解水を吐出口から吐出することができる。また、無隔膜電解セルに希釈用水が流入することを抑制することができ、希釈用水に含まれるミネラルが電解用電極対に析出することを抑制することができる。
このような構成によれば、蛇口の開け忘れ、蛇口と電解水生成器との接続不良、電磁弁の故障、水漏れなどの異常を検出することができる。
本発明の電解水生成器は、内圧上昇防止機構を備えることが好ましく、制御部は、内圧上昇防止機構の起動に基づき異常を検出するように設けられることが好ましい。
このような構成によれば、電解水生成器が内圧の上昇により故障することを防止することができる。また、内圧上昇防止機構の起動と共に電解水の生成を停止することができ、電解水が無駄に放出されることや高濃度の電解水が電解水生成器の部品を腐食することなどを防止することができる。
このような構成により、電解水の吐出口を用途に応じて切り換えることができる。また、吐出口を複数設けることで、ユーザーにより広い使用環境を提案できる。
また、本発明は、電解用電極対を有する無隔膜電解セルと、前記電解用電極対間に電圧を印加する電源回路と、測定部と、記憶部と、制御部とを備えた電解水生成器の制御方法であって、前記無隔膜電解セルは、前記電解用電極対間の流路を流れる電解液を電気分解し次亜塩素酸類を含む電解水を連続的に生成するように設けられ、前記電解液は、アルカリ金属塩化物と酸性物質とを溶質として含む水溶液であり、前記測定部は、前記電解用電極対間の電圧値又は電流値を測定するように設けられ、前記記憶部は、前記測定部により測定された電圧値又は電流値を記憶するように設けられ、前記制御部は、前記測定部により測定された電圧値又は電流値、あるいは前記記憶部に記憶した電圧値又は電流値から電圧値又は電流値の変化量を算出し、算出された変化量に基づき異常検出処理を行うように設けられ、かつ、前記異常検出処理により異常を検出すると前記電解水生成器による電解水生成を停止させるように前記電解水生成器を制御する制御方法も提供する。
本発明の電解水生成器に含まれる制御部は、無隔膜電解セルが電解水の生成を開始した後、電圧値又は電流値の変化量を算出し、変化量、電圧値、電流値又は経過時間が所定の範囲内に該当した際に、異常検出処理を開始するように設けられることが好ましい。ここでの所定の範囲内とは、先述した変化量が所定の値より小さくなる場合に限定せず、あらかじめ変化量、電圧値、電流値又は経過時間によって設定された範囲であってもよい。
このような構成により、電圧値又は電流値が波形形状(振幅する)となる不安定な系であっても本発明の電解水生成器に含まれる制御部を使用する事ができる。
図1は本実施形態の電解水生成器の概略断面図である。図2は、本実施形態の電解水生成器の制御システムの構成図である。
本実施形態の電解水生成器30は、電解用電極対1を有する無隔膜電解セル5と、電解用電極対1間に電圧を印加する電源回路8と、測定部9と、記憶部10と、制御部11とを備えた電解水生成器30であって、無隔膜電解セル5は、電解用電極対1間の流路を流れる電解液14を電気分解し次亜塩素酸類を含む電解水を連続的に生成するように設けられ、電解液14は、アルカリ金属塩化物と酸性物質とを溶質として含む水溶液であり、測定部9は、電解用電極対1間の電圧値又は電流値を測定するように設けられ、記憶部10は、測定部9により測定された電圧値又は電流値を記憶するように設けられ、制御部11は、測定部9により測定された電圧値又は電流値、あるいは記憶部10に記憶した電圧値又は電流値から電圧値又は電流値の変化量を算出し、算出された変化量に基づき異常検出処理を行うように設けられ、かつ、異常検出処理により異常を検出すると電解水生成器30による電解水生成を停止させるように電解水生成器30を制御することを特徴とする。
以下、本実施形態の電解水生成器30について説明する。
無隔膜電解セル5は、陽極3と陰極4とを含む電解用電極対1を備える。また、陽極3と陰極4は、その間に流路が形成されるように設けられる。また、電解液供給部は、アルカリ金属塩化物と酸性物質とを溶質として含む水溶液である電解液14を無隔膜電解セル5の前記流路に供給するように設けられる。また、電源回路8は、陽極3と陰極4との間に電圧を印加するように設けられる。これらの構成により、電解用電極対1間の流路を流れる電解液14を電気分解し次亜塩素酸類を含む電解水を連続的に生成することができる。
ポンプ16は、一定送液量で電解液14を無隔膜電解セル5に供給するように設けることができる。このことにより、電解用電極対1により安定して電解液14を電解処理することができ、電解用電極対1間の電圧値又は電流値を安定化することができる。また、希釈部18への希釈用水の供給量を調整することにより、希釈された電解水の濃度を調整することが可能になる。ポンプ16は、例えばチューブポンプとすることができる。
電解液タンク15は、電解水生成器30に内蔵されてもよく、電解水生成器30に外付けされてもよい。電解液タンク15が電解水生成器30に外付けされる場合、電解水生成器30は、電解液流入口を有することができる。
なお、電解液タンク15を無隔膜電解セル5よりも高い部分に配置し、重力により電解液14を無隔膜電解セル5に供給できる場合、ポンプ16の代わりに弁を設けることができる。
なお、アルカリ金属塩化物を含む水溶液を電気分解すると次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カリウムなどの次亜塩素酸塩が生じ電解水がアルカリ性となる場合があるが、本実施形態では電解液14が酸性物質を含むため、電解水は弱酸性〜中性とする事ができる。このことにより、電解水の除菌性を高くすることができる。
例えば、無隔膜電解セル5にNaClとHClを含む水溶液を供給する電解処理では、化学反応式(1)〜(3)のような電解反応が進行すると考えられる。従って、無隔膜電解セル5で電解液から電解生成された電解水は、HClOを含む。また、生成した電解水のHClO濃度が高くなると、化学式(4)のような反応が進行しHClOは平衡状態になる。
2Na++2Cl-→2Na++Cl2+2e-・・・(1)
2H++2Cl-→H2+Cl2・・・(2)
Cl2+H2O→HClO+H++Cl-・・・(3)
2HClO→2HCl+O2・・・(4)
電解用電極対1は、一枚の陽極3と一枚の陰極4とが対向するように設けられてもよく、陽極3と陰極4とが交互に間隔をおいて積層されるように設けられてもよく、複数の電極が積層され中間の電極の一方の面が陽極3となり他方の面が陰極4となるように設けられてもよい。
電解用電極対1は、電極対間に球状または小円状のスペーサーを備えてもよい。このことにより、陽極3又は陰極4に反りが生じることによるショートを防止することができる。
また、電源回路8は、測定部9を介して電解用電極対1に電圧を印加してもよい。このことにより、測定部9により電解用電極対1間の電圧値及び電流値を測定することが可能になる。
希釈部18は、水供給部20から供給された希釈用水により無隔膜電解セル5で生成された電解水を希釈するように設けられる。このことにより、無隔膜電解セル5で生成された高濃度の電解水を希釈用水で希釈することができ、適切な濃度の電解水を生成することができる。なお、希釈された電解水は、吐出口27から吐出されそれぞれの用途に用いられる。
また、無隔膜電解セル5により生成した電解水を希釈部18で希釈することにより、製造する電解水の量を多くすることができる。即ち少量の電解液14を原液として、無隔膜電解セル5で高濃度の電解水を生成したのち、希釈用水によって所望の濃度の電解水を得る事ができる。これにより、効率よく電解水を生成する事ができる。また、無隔膜電解セル5に希釈用水が流入しない構成にすることができ、電解用電極対1にミネラル成分が析出することを抑制することができる。
希釈用水に水道水を用いる場合、蛇口26に接続した水流入口25から流入する水道水を減圧弁22及び電磁弁23を介して希釈部18に供給することができる。また、希釈用水に水槽の貯水を用いる場合、汲み上げポンプにより水槽から貯水を汲み上げ、汲み上げた水を希釈部18に供給することができる。なお、水槽は、浴槽であってもよく、雨水槽であってもよい。
なお、吐出口27から吐出する希釈された電解水の濃度の調整は、ポンプ16が無隔膜電解セル5に供給する電解液14の送液量を一定にし、電解用電極対1間に定電流を流し、水供給部20が希釈部18に供給する希釈用水の量を調整することにより行うことができる。例えば、水供給部20は、流量調節弁や汲み上げポンプにより希釈用水の流量を調整することができる。また、このような構成にすることにより、吐出口27から吐出する電解水の濃度を安定化することができる。
また、希釈部18は、無隔膜電解セル5で生成した電解水及び希釈用水が流入する希釈槽において希釈するように設けられてもよい。
測定部9は、電解用電極対1間の電圧値又は電流値を測定するように設けられる。測定部9は、電解用電極対1間の電圧値及び電流値の両方を測定するように設けられてもよく、一方を測定するように設けられてもよい。また、測定部9は、電解用電極対1間の電圧値を測定する部分と、電解用電極対1間の電流値を測定する部分とを有してもよい。また、測定部9は、電源回路8が電解用電極対1に電圧を印加する配線に接続するように設けることができる。測定部9をこのように設けることにより、電解用電極対1間の電圧値又は電流値を測定することができる。また、測定部9は、図2のように、制御基板35の一部に設けられてもよい。
なお、電解液14の導電率は電解液14の温度により変化するため、電解用電極対1間の電圧値又は電流値は、環境温度の変化により変化する。
制御部11は、測定部9により測定された電圧値又は電流値、あるいは記憶部10に記憶した電圧値又は電流値から電圧値又は電流値の変化量を算出し、算出された変化量に基づき異常検出処理を行うように設けられる。
制御部11は、例えば、測定部9で測定した電圧値又は電流値と記憶部10に記憶した電圧値又は電流値と測定時間とから電圧値又は電流値の変化量を算出することができる。なお、異常検出処理については後述する。
制御部11は、例えば、マイクロコントローラ38であってもよく、CPUであってもよく、これらに含まれる制御部であってもよい。また、制御部11は、駆動回路36を介して電源回路8、電磁弁23、又はポンプ16を制御することができる。また、制御部11は演算部を含んでもよい。
異常検出処理は、電解水生成器30の異常を検出するように行われる。
電解水生成器30の異常は、例えば、電解液の送液不足、電解液の誤送液、電解用電極対1間の過電流などである。これらの電解水生成器30の異常は、電解用電極対1間の電圧値又は電流値を大きく変動させる。
電解液14の送液不足は、例えば、電解液タンク15が空になること、無隔膜電解セル5に電解液14を送液する流路で電解液漏れが生じること、ポンプ16が故障することなどにより発生する。電解液14の送液不足が発生すると、無隔膜電解セル5の異常発熱、吐出口27から吐出する電解水の品質低下などを引き起こす場合がある。
図3は、無隔膜電解セル5への電解液14の供給を停止し電解液14の送液不足を発生させた場合の電解用電極対1間の電圧値の変化を示したグラフである。具体的には、経過時間0秒において塩酸と塩化ナトリウムを溶質として含む電解液14を無隔膜電解セル5に供給し電解用電極対1に電流を流すことにより電解水の生成を開始しており、一点破線で示した時間において無隔膜電解セル5への電解液14の供給を停止している。
電解水の生成を開始すると、図3のように、開始直後に電圧値は上昇しその後下降し徐々に安定化していく。電圧値が安定した後、無隔膜電解セル5への電解液14の供給を停止すると、電圧値は一度下降してその後上昇する。
具体的には、異常検出処理は、電解用電極対1間の電圧値の変化量が設定値よりも小さいか否かを判断し、変化量が設定値よりも大きい場合に異常を検出することができる。このことにより、早期に送液不足を検出することができる。なお、異常を検出する設定値は、実験結果などに基づきあらかじめ設定することができる。また、他の設定値などについても同様である。
例えば、図3のように電解用電極対1間の電圧値が変化した場合、本実施形態の異常検出処理では、電解液14の送液を停止した後の電圧値の下降により異常を検出することができ、早期に異常を検出することができる。
なお、アルカリ金属塩化物と酸性物質とを溶質として含む水溶液(電解液14)から電解水を生成する場合、電解液温度などの使用環境、電解用電極対1の間隔のばらつき、電解液濃度のばらつきなどにより、電解用電極対1間の電圧値はシフトする。このため、電圧値の上限値及び下限値により異常検出処理を行う場合、誤検出を防止するために上限値と下限値の幅をある程度広くする必要がある。
また、電源回路8が定電圧源であり、測定部9が電解用電極対1間の電流値を測定する場合、電圧値の代わりに電流値を用いて上記の異常検出処理を行うことができる。
例えば、図3のように電解用電極対1間の電圧値が変化した場合、電解水の生成開始後の電圧値の初期変動により電圧値の変化量は大きくなるが、この段階では変化量に基づく異常検出処理は開始しない。電圧値の初期変動が小さくなり電圧値の変化量が所定の値より小さくなると変化量に基づく異常検出処理を開始することができる。
なお、変化量に基づく異常検出処理を開始する前であっても、電圧値の上限値及び下限値に基づく異常検出処理を行うことができる。
このように測定電圧値が上限値よりも低いか否かを判断することにより、電解水生成器30の異常を検出することができる。また、設定時間Aを超えて継続しているか否かを判断することにより、ノイズなどの一時的な電圧の上昇を異常として検出することを防止することができ、誤検出の発生を防止することができる。
このように測定電圧値が下限値よりも高いか否かを判断することにより、電解水生成器30の異常を検出することができる。
また、設定時間Bを超えて継続しているか否かを判断することにより、ノイズなどの一時的な電圧の低下を異常として検出することを防止することができ、誤検出の発生を防止することができる。
このように電圧値の変化量が設定値よりも小さいか否か判断することにより、電解水生成器30の異常を検出することができる。
また、設定時間Cを超えて継続しているか否かを判断することにより、ノイズなどの一時的な変化量の増加を異常として検出することを防止することができ、誤検出の発生を防止することができる。
このような異常検出処理を繰り返し行うことにより、電解水生成器30の異常を早期に検出することができる。
図5は、第2〜第5実施形態の電解水生成器30の概略断面図である。図6は、第2〜第5実施形態の電解水生成器30の制御システムの構成図である。
第2実施形態の電解水生成器30は、無隔膜電解セル5に供給する電解液14の流量を測定する第1流量計42を備え、制御部11は、第1流量計42により測定された流量に基づき異常を検出するように設けられる。他の構成は、第1実施形態の電解水生成器30と同様である。
第1流量計42は、例えば微少流量センサーとすることができる。また、第1流量計42は、無隔膜電解セル5とポンプ16との間に設けられてもよく、図5に示した電解水生成器30のように電解液タンク15とポンプ16との間に設けられてもよい。
このような異常検出処理より、電解液タンク15が空になること、電解液漏れが生じることなどの異常を検出することができる。
なお、第1実施形態の電解水生成器30についての上述の説明は、矛盾がない限り第2実施形態の電解水生成器30についても当てはまる。
第3実施形態の電解水生成器30では、水供給部20が希釈部18に供給する希釈用水の流量を測定する第2流量計43を備え、制御部11は、第2流量計43により測定された流量に基づき異常を検出するように設けられる。
第2流量計43は、例えば、電磁弁23と希釈部18との間に設けることができる。
制御部11は、例えば、第2流量計43の測定値が電磁弁23の開閉に対応するか否かを判断することにより、異常検出処理を行うことができる。このような異常検出処理より、蛇口26の開け忘れ、蛇口26と電解水生成器30との接続不良、電磁弁23の故障、水漏れなどの異常を検出することができる。
なお、第1及び第2実施形態の電解水生成器30についての上述の説明は、矛盾がない限り第3実施形態の電解水生成器30についても当てはまる。
第4実施形態の電解水生成器30は内圧上昇防止機構47を備え、制御部11は内圧上昇防止機構47の起動に基づき異常を検出するように設けられる。
内圧上昇防止機構47は、例えば、圧力スイッチ、逃がし弁などである。内圧上昇防止機構47は、例えば、電磁弁23と吐出口27との間に設けることができる。電解水生成器30が内圧上昇防止機構47を備えることにより、電解水生成器30が内圧の上昇により故障することを防止することができる。
内圧が上昇する原因としては、例えば、吐出口27に接続したホースに折れ曲がりが生じることや、吐出口27に接続した配管が詰まることなどが考えられる。
圧力スイッチは、例えば、内圧が上昇した場合に電磁弁23が閉じるように設けることができる。また、逃がし弁は、例えば、内圧が上昇した場合に水又は電解水を外部へ放出するように設けることができる。
なお、第1〜第3実施形態の電解水生成器30についての上述の説明は、矛盾がない限り第4実施形態の電解水生成器30についても当てはまる。
第5実施形態の電解水生成器30は、電解用電極対1の発熱を感知し電圧印加回路を遮断する過熱防止部45を備え、制御部11は、過熱防止部45による電圧印加回路の遮断に基づき異常を検出するように設けられる。
過熱防止部45は、例えば温度ヒューズである。この温度ヒューズは、電解用電極対1の発熱を感知できるように、無隔膜電解セル5に近接して設けることができる。また、温度ヒューズは、電解用電極対1への電圧印加回路を遮断できるように、電源回路8と電解用電極対1とを接続する配線に接続するように設けることができる。
このように過熱防止部45を設けることにより、電解用電極対1の発熱により電解水生成器30が故障することを防止することができる。なお、温度ヒューズが切れると、温度ヒューズを交換する必要がある。
なお、第1〜第4実施形態の電解水生成器30についての上述の説明は、矛盾がない限り第5実施形態の電解水生成器30についても当てはまる。
図7は、第6及び第7実施形態の電解水生成器30の概略断面図である。
第6実施形態の電解水生成器30は、希釈用水で希釈された電解水を吐出する複数の吐出口27、28と、流路切換部52とを備え、流路切換部52は、希釈された電解水が吐出される吐出口27、28を切り換えるように設けられる。このような構成により、電解水の吐出口27、28を用途に応じて切り換えることができる。また、吐出口を複数設けることで、ユーザーにより広い使用環境を提案できる。
第6実施形態の電解水生成器30が備える吐出口27、28は、2個以上であれば特に限定されないが、図7に示した電解水生成器30は、第1吐出口27と第2吐出口28とを備える。流路切換部52は、例えば、電動三方弁、2連電磁弁などである。
このように1つの吐出口を洗濯機などの専用の吐出口とし、もう一方の吐出口に電解水を多様な用途に使用できるように注ぎ口部材を接続することができる。
なお、第1〜第5実施形態の電解水生成器30についての上述の説明は、矛盾がない限り第6実施形態の電解水生成器30についても当てはまる。
第7実施形態の電解水生成器30は、電解液14の温度を測定する温度センサー50を備える。温度センサー50は、電解液タンク15に貯留した電解液14の温度を測定するように設けられてもよく、電解液タンク15に貯留した電解液14を無隔膜電解セル5に供給する流路を流れる電解液14の温度を測定するように設けられてもよく、無隔膜電解セル5内の電解液14の温度を測定するように設けられてもよい。
制御部11は、温度センサー50により測定した電解液14の温度に対応させて、上記異常検出処理に用いる電圧値又は電流値の上限値及び下限値を変更するように設けられる。また、制御部11は、この変更した上限値及び下限値を用いて、図4に示したフローチャートのように異常検出処理を行うことができる。
電解液の導電率は、電解液の温度により変化する。このため、無隔膜電解セル5に供給する電解液14の温度により電解用電極対1間の電気抵抗は変化し、測定部9により測定する電圧値又は電流値も変化する。その為、電解液14の温度を測定し、異常検出に用いる上限値及び下限値をその温度に適した上限値及び下限値に変更することで、正常動作域をより狭い範囲とすることができ、異常検出処理により異常をより正確に検出することができる。この結果、電解水生成器30の安全性を向上させることができる。
なお、第1〜第6実施形態の電解水生成器30についての上述の説明は、矛盾がない限り第7実施形態の電解水生成器30についても当てはまる。
図1に示したような電解水生成器を用いて、電源回路8を定電流源として電解水を生成した際の、電解用電極対1間の電圧値を測定部9により測定した。また、無隔膜電解セル5への電解液の供給を停止した後の電圧値も測定した。また、純水にNaClを溶かしたNaCl電解液、純水に塩酸を溶かしたHCl電解液及び純水にNaClと塩酸とを溶かしたNaCl+HCl電解液の3種類の電解液を用いて、それぞれ電圧値測定を行った。
図8(a)は、NaCl電解液を用いて電解水を生成した際の電圧値の変化の模式図である。NaCl電解液を用いると、電解水生成開始後の初期変動が少なく、電圧値は最初から安定していた。また、電解液の送液を停止すると、電圧値は一度大きく低下し、その後上昇した。送液停止後の電圧値の低下は、無隔膜電解セル内の電解液の温度の上昇に起因すると考えられる。その後の電圧値の上昇は、電解液の沸騰によるセル内の電解液の減少に起因すると考えられる。
図8(c)は、NaCl+HCl電解液を用いて電解水を生成した際の電圧値の変化の模式図である。NaCl+HCl電解液を用いると、電解水生成開始後に電圧値は大きく上昇しその後低下し徐々に安定した。また、電解液の送液を停止すると、電圧値は一度大きく低下し、その後上昇した。電圧値の初期変動は、HClの電気分解に起因していると考えられ、電解液の送液停止後の挙動は、電解液の温度上昇及び電解液の減少に起因していると考えられる。このように、NaCl+HCl電解液を用いて電解水を生成した場合の電圧値挙動は、NaCl電解液を用いて電解水を生成した場合の電圧値挙動と、HCl電解液を用いて電解水を生成した場合の電圧値挙動との両方の特徴を持つことがわかった。
以上から、NaCl+HCl電解液を用いて電解水を生成すると、測定する電圧値の変動は、NaCl電解液又はHCl電解液を用いた場合に比べより複雑になることがわかった。
図1に示したような電解水生成器を用いて、電源回路8を定電流源としてNaCl+HCl電解液から電解水を生成した際の、電解用電極対1間の電圧値を測定部9により測定した。また、電解液の温度を5℃、25℃、40℃に変えてそれぞれ電圧値測定を行った。
図9は、電圧値測定実験2の測定結果を示すグラフである。電圧値は、電解液の温度が低いほど高くなった。これは、電解液の温度が低いと電解液の導電率が低下するためと考えられる。
また、5℃の電解液を用いた場合の電圧値の初期変動は、25℃又は40℃の電解液を用いた場合に比べ大きくなることがわかった。
Claims (14)
- 電解用電極対を有する無隔膜電解セルと、前記電解用電極対間に電圧を印加する電源回路と、測定部と、記憶部と、制御部とを備えた電解水生成器であって、
前記無隔膜電解セルは、前記電解用電極対間の流路を流れる電解液を電気分解し次亜塩素酸類を含む電解水を連続的に生成するように設けられ、
前記電解液は、アルカリ金属塩化物と酸性物質とを溶質として含む水溶液であり、
前記測定部は、前記電解用電極対間の電圧値又は電流値を測定するように設けられ、
前記記憶部は、前記測定部により測定された電圧値又は電流値を記憶するように設けられ、
前記制御部は、前記測定部により測定された電圧値又は電流値、あるいは前記記憶部に記憶した電圧値又は電流値から電圧値又は電流値の変化量を算出し、算出された変化量が設定値よりも大きい場合に異常検出処理を行うように設けられ、かつ、前記異常検出処理により異常を検出すると前記電解水生成器による電解水生成を停止させるように前記電解水生成器を制御し、
前記制御部は、前記無隔膜電解セルが電解水の生成を開始した後、前記変化量を算出し算出した変化量が所定の値より小さくなると前記異常検出処理を開始するように設けられた電解水生成器。 - 前記制御部は、前記異常検出処理により、前記変化量が所定の値より大きい状態が第1所定時間以上継続しているときに異常を検出するように設けられた請求項1に記載の電解水生成器。
- 前記制御部は、前記異常検出処理により、前記測定部により測定された電圧値又は電流値が所定の上限値より高い状態が第2所定時間以上継続しているとき及び前記測定部により測定された電圧値又は電流値が所定の下限値より低い状態が第3所定時間以上継続しているとき異常を検出するように設けられた請求項2に記載の電解水生成器。
- 第1、第2及び第3所定時間は、それぞれ長さが異なる請求項3に記載の電解水生成器。
- 電解液の温度を測定する温度センサーをさらに備え、
前記制御部は、前記温度センサーにより測定された温度に対応させて前記上限値と前記下限値とを、前記温度センサーにより測定された温度に適した上限値と下限値とに変更して異常を検出するように設けられた請求項3又は4に記載の電解水生成器。 - 電解液を貯留する電解液タンクと、前記電解液タンクに貯留した電解液を前記無隔膜電解セルに供給するポンプとをさらに備え、
前記制御部は、前記異常検出処理により異常を検出すると、前記電解用電極対への電圧印加を停止するように前記電源回路を制御し、前記無隔膜電解セルへの電解液の供給が停止するように前記ポンプを制御する請求項1〜5のいずれか1つに記載の電解水生成器。 - 前記無隔膜電解セルに供給する電解液の流量を測定する第1流量計をさらに備え、
前記制御部は、第1流量計により測定された流量が前記ポンプの出力電圧に対応しない場合に異常を検出するように設けられた請求項6に記載の電解水生成器。 - 前記電解用電極対の発熱を感知し電圧印加回路を遮断する過熱防止部をさらに備え、
前記制御部は、前記過熱防止部による電圧印加回路の遮断に基づき異常を検出するように設けられた請求項1〜7のいずれか1つに記載の電解水生成器。 - 前記電源回路は、定電流源であり、
前記測定部は、前記電解用電極対間の電圧値を測定するように設けられた請求項1〜8のいずれか1つに記載の電解水生成器。 - 前記無隔膜電解セルにより生成された電解水を希釈用水で希釈する希釈部と、前記希釈部に希釈用水を供給する水供給部とをさらに備え、
前記水供給部及び前記希釈部は、前記希釈部に供給する希釈用水の量を調整することにより希釈された電解水の濃度を調整するように設けられた請求項1〜9のいずれか1つに記載の電解水生成器。 - 前記水供給部は、前記希釈部への希釈用水の供給を制御する電磁弁と、前記希釈部に供給する希釈用水の流量を測定する第2流量計とを備え、
前記制御部は、第2流量計により測定された流量が、前記電磁弁の開閉に対応しない場合に異常を検出するように設けられた請求項10に記載の電解水生成器。 - 内圧上昇防止機構をさらに備え、
前記制御部は、前記内圧上昇防止機構の起動に基づき異常を検出するように設けられた請求項10又は11に記載の電解水生成器。 - 希釈用水で希釈された電解水を吐出する複数の吐出口と、流路切換部とをさらに備え、
前記流路切換部は、希釈された電解水が吐出される吐出口を切り換えるように設けられた請求項10〜12のいずれか1つに記載の電解水生成器。 - 前記制御部は、前記無隔膜電解セルが電解水の生成を開始した後、前記変化量を算出し、算出した変化量、電圧値、電流値又は経過時間が、変化量、電圧値、電流値又は経過時間によって設定された所定の範囲に該当した際に、前記異常検出処理を開始するように設けられた請求項1〜13のいずれか1つに記載の電解水生成器。
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