JPH02156099A - 直流電源回路 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、電解オゾン発生装置やメツキ装置等の電解装
置に使用し、停電時等主電源が遮断された場合に電解槽
等の出力側に保護電圧電流を供給して前記電解装置を保
護することのできる直流電源回路に関する。

（従来技術とその問題点） 電解用直流電源としてセレンやシリコン等の整流素子を
使用した回路が知られている。しかしこれらの回路は停
電時等電源が遮断された状態では起電力を有せず、更に
電源の被供給側のプラス極とマイナス極が電気的に接続
されていて、水電解やメツキ用等の電源回路においては
、電解槽側が電池となって該回路を通して逆電流が流れ
て電極の劣化特にその上に被覆された電橿活性物賞の失
活を招来するとともにその直流電源回路自体にも悪影響
を及ぼしている。更に電解槽の種類によっては常に保護
電流を供給する必要のあるものかありこの場合には別図
路に接続損えすることが必要である。

例えば前記逆電流防止用としては直流電源の二次側に停
電を感知して生ずる逆電流を遮断するための整流素子を
接続したり、物理的に電源を遮断する機能等を附加した
附加設備を設置したりしている。又前記逆電流から電解
槽等を保護する保護電流発生のためには二次電池を予め
用意しておき電源遮断を感知した際に該二次電池を回路
に接続する等の作業を必要としている。該作業の電源遮
断を自動的に感知し前記二次電池を接続する装置も開発
されているが、時間的な遅れが生じたり装置が複雑にな
ったりするという問題点がある。又使用する二次電池は
常に充電しておく必要があるが、そのためには別の電源
を用意しておく必要があるため装置自体が複雑化するだ
けでなく作業性も悪化するという問題点がある。咳逆電
流による不都合を解消するために整流器電源を利用する
ことも可能であるが、前記した装置と同様に接続を切り
換えるための手段を必要とするという欠点がある。

（発明の目的） 本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
、電源遮断時に出力側に保護電流を自動的に供給するこ
とができる構造の簡単な直流電源回路を提供することを
目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、トランス、該トランスからの交流電流を整流
する整流器、及び該整流器で整流された直流電流により
動作する出力側電解槽を有する直流電源回路において、
前記整流器と並列に該整流器電圧より低い電圧を有する
二次電池を接続し、前記整流器電圧により前記二次電池
を充電するとともに前記電解槽に電流を供給することを
特徴とする直流電源回路であり、該回路には前記整流器
及び二次電池に直列に定電圧ダイオードを接続してもよ
い。

以下本発明の詳細な説明する。

後述する通り、電解反応における電解槽を流れる電流値
は電圧に比例するのではなく、電流変化に伴う電圧変化
はかなり小さ（、例えば電圧値を２〜３割減少させるこ
とにより電流値は百分の一程度に減少することが多い。

本発明は、この現象を利用して停電時等の主電源遮断時
に補助電源である二次電池により前記電解槽に保護電圧
電流を流して特に該電解槽の電極を保護しようとするも
のである。

通常の電解装置における電圧Ｖは、 Ｖ＝Ｖ、（分解電圧）＋Ｖｚ（過電圧）＋ｔＲ（電解抵
抗）で表される。該式中分解電圧は同一電解系では一定
であり、過電圧は特に陰陽極合わせて１００ｍＶ／デイ
ケード程度であり、電流密度をＩＡ／ｄａ＋”から１０
０Ａ／ｄｍ！まで変化させても２００ｍＶ程度の差であ
る。又電解抵抗は直流電流値に正比例し電流変動に伴う
摺電圧変動の大部分は該電解抵抗による電圧に基づくも
のである。

例えば前記ＳＰＥ型水電解装置の場合、ＳＰＥ材の種類
にもよるが、スルホン酸基陽イオン交換膜である商品名
ナフィオンでは前記電解抵抗に基づく電圧値は０．５〜
ＩＶ程度であり、ＯＡ／ｄｍ”から１００Ａ／ｄｌｌ”
まで電流を変動させた際の電圧変化は約１ｖである。つ
まり電解装置では電流値は電圧値に正比例するのではな
（電流値が大幅に変動してもそれに対応する電圧値変化
は小さい。

例えば二酸化鉛電極を陽極とし白金を陰極とした水電解
装置では前記分解電圧は約１．２４Ｖ、過電圧が約ｏ、
ｓｖであり、１００　Ａ　／　ｄｍ”　７：（７）電解
テハ更に電解抵抗約１ｖが加わって摺電圧は全体で約３
Ｖとなる。この摺電圧を３ＶからＩＶ落として約２ｖと
するとその電流値は百分の一以下となるが正負の方向は
変化しない。

これを前記構成を有する本発明に適用すると、主電源が
遮断されて前記整流器に印加されるトランスからの電圧
が零になった場合に、該整流器電圧より約１ｖ小さい電
圧を前記電解槽に印加することができると、該電解槽に
は通常の電解反応を生じさせるための電流の約百分の−
の同一方向の電流が流れ、前記電解反応は停止するが保
護電圧電流が流れて逆方向電流の発生による電極特に該
電極に被覆された電極活性物質の劣化が効果的に防止さ
れる。

このような回路を構成するために本発明では、前記整流
器と前記二次電池を並列に接続するとともに、該二次電
池電圧を前記整流器電圧より小さく例えば約１ｖ小さく
するようにしている。このように接続された直流電源回
路に通電すると、トランスからの交流電圧が前記整流器
により直流電圧に変換され、該直流電圧が前記電解槽に
電流を流して所定の電解反応を行わせるとともに、該整
流器に並列に接続された前記二次電池の充電を行う、な
お通常約１ｖ程度の電圧差では前記二次電池に過充電の
可能性は少ないが、該過充電防止のための回路を形成し
ておいてもよい。

これによりトランスからの通電が停電等により遮断され
た場合には前述の通り充電された前記二次電池から通常
より約１ｖ程度低い電圧を前記電解槽に印加することに
より該電解槽に逆電流が流れることを防止するとともに
極めて微小な保護電流を流すことが可能になる。

一般に前記整流器電源及び二次電池からの電圧を前記電
解装置に供給する場合、該供給電圧と該電解装置の電解
電圧とが完全に一致することは極めて稀であり、又完全
に一致する場合でも前記電圧装置側の状況によっては余
剰電圧を取っておくことが必要であることが多い、つま
り前記いずれかの電源からの電圧と前記電解電圧の差を
何等かの方法で消去しておくことが好ましく、この目的
のために本発明ではシリコンドロッパー等の定電圧ダイ
オードや抵抗等を使用することができる。

該シリコンドロッパーは１個で電流値に殆ど依存せずに
約０．６ｖの電圧降下を生じさせるという特徴を存し、
電流比例による電圧変化を最小にするため使用すること
が望ましく、該定電圧ダイオードの個数を増減させるこ
とにより電解用電流の量を調節することができる。なお
微小な電流調節用としてこれに直列に可変抵抗を接続し
てもよい。

添付図面は、本発明の直流電源回路の一例を示す回路図
である。

図中ＴＲはトランス、１は該トランスＴＲからの交流電
流を直流に変換するための整流器、Ｒ４は・前記整流器
１に接続された抵抗であり、Ｒｔは該抵抗Ｒ１に接続さ
れた可変抵抗、又Ｒ３は該抵抗Ｒ２に接続された可変抵
抗であり、・該可変抵抗Ｒ８及びＲ１はスイッチにより
接続及び切断自在とされ、後述する電解装置を流れる電
流量を変化させることができるようになっている。ＣＤ
は前記可変抵抗Ｒ３に接続されたシリコンドロンバーで
あり、Ｚは該シリコンドロッパー〇Ｄに接続された電解
装置であり、該電解装置２は前記整流器ＴＲに接続され
ている。ＢＴは、前記可変抵抗Ｒ１及びＲｓ間の結線間
と前記電解装置２及び前記整流器１間の結線間を連結す
る結線に接続された二次電池である。

該構成からなる回路に通常のコンセント等から電圧を掛
けると、印加される交流電圧が前記整流器ｌにより前記
二次電池ＢＴで発生する電圧より好ましくは約１ｖ高い
直流電圧に変換されて抵抗Ｒ１（場合によっては可変抵
抗Ｒ３及びＲｉを通り、前記シリコンドロッパーＣＤに
より電圧降下を起こして所望の電解電圧とほぼ等しくさ
れた電圧が前記電解装置２に印加され〔電流の経路はｌ
＝　ＲＩ（−Ｒ！　＝　Ｒｓ　）−〇〇−２→１）、所
定の電解反応により電解生成物を得ることができる。

該電解装置２に電圧を印加すると同時に、前記整流器１
の電圧は該整流器１電圧より電圧の低い並列接続された
前記二次電池の充電を行う、これにより例えば停電によ
り前記トランスＴＲからの電圧の印加が停止された場合
には、前記充電された二次電池ＢＴの起電力による前記
整流器１電圧より１ｖ程度低い電圧が前記電解装置２に
印加され〔電流の経路はＢＴ→ＣＲｓ→）ＣＤ→２→Ｂ
ＴＬ前記電解装置２内に通常の場合と同一方向で百分の
一程度の微小な保護電流を流し、停電時における前記電
解装置２特に該装置の電極活性物質の劣化を効果的に抑
制する。

（実施例） 以下本発明の実施例を記載するが、該実施例は本発明を
限定するものではない。

叉立皿 整流器（シリコン接合型ダイオード）、３Ωの抵抗Ｒ，
，０〜５Ωの範囲で変動可能な可変抵抗Ｒ１及び０〜５
０Ωの範囲で変動可能な可変抵抗Ｒ８及びシリコンドロ
ンパー、及び後述する電解槽、及び未充電で充電時の起
電力が１３．５Ｖである硫酸鉛型二次電池を使用して添
付図面に示す直流電源回路を構成した。前記電解槽は、
その両面にそれぞれ面積が３−であるβ−二酸化鉛（陽
極側）及び白金（陰極、側）層を形成したイオン交換膜
（ナフィオン＃１１７）を装着しイオン交換水を満たし
た容量３００ｍ１の電解槽とした。

該回路に、実験室のコンセントからプラグにより交流電
圧を印加し、整流器電圧が約１４．５Ｖとなるようにし
、該電圧を前記電解槽に印加してイオン交換水の電解に
よるオゾン製造を行った。

電解時の電解電圧は１０．３〜１０．７Ｖ、電流密度は
９０〜１１０　Ａ／ｄａ”であり、陽極室で１０％のオ
ゾンを含有する酸素ガスが０．６１７時の割合で得られ
た。

２４時間経過後、前記プラグをコンセントから引き抜い
たところ、酸素ガスの発生は停止し電流密度は１．５〜
２．５Ａ／ｄｍ”に減少したが、電流の方向は電解時と
同一であった。

（発明の効果） 本発明は、電解反応に使用する直流電源回路に整流器と
二次電池を並列に接続しかつ前記整流器の電圧より前記
二次電池の電圧が小さくなるようにしである。

従って通常の電解反応時は、前記整流器電圧が電解反応
を行う電解装置に印加されて所望の電解生成物が得られ
るとともに、前記二次電池が充電不十分の場合には該二
次電池の充電を行う。

停電等により前記整流器からの前記電解装置への電圧印
加が生じなくなった場合は、充電された前記二次電池が
動作して前記電解装置へ前記整流器電圧より低い電圧好
ましくは１ｖ程度低い電圧を印加する。これにより該電
解装置内を流れる電流量は極度に減少し、電解反応を継
続させるには不十分であるが逆電流が流れることによる
電極等の劣化を防止するには十分な量の保護電圧電流が
流れ、停電時等の整流器電圧が印加されない場合におけ
る前記電解装置に生じ易い不都合を解消する。

又前記整流器及び二次電池と直列に定電圧ダイオードや
抵抗を接続することにより電解電圧や電流調節をより容
易に行うことが可能になる。

更に前記二次電池の充電用として附加的な回路を設置す
ることが必須ではなく、該回路を省略することにより全
体の回路の小型化及び回路素子の数の減少を達成するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

添付図面は、本発明に係わる直流電源回路の一例を示す
回路図である。 １・・・整流器　２・・・電解槽 ＴＲ・・・トランス　Ｒ，・・・抵抗 Ｒｔ、Ｒｓ　　・・・可変抵抗 ＣＤ・・・シリコンドロンバー ＢＴ・・・二次電池

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）トランス、該トランスからの交流電流を整流する
   整流器、及び該整流器で整流された直流電流により動作
   する出力側電解槽を有する直流電源回路において、前記
   整流器と並列に該整流器電圧より低い電圧を有する二次
   電池を接続し、前記整流器電圧により前記二次電池を充
   電するとともに前記電解槽に電流を供給することを特徴
   とする直流電源回路。
2. （２）トランス、該トランスからの交流電流を整流する
   整流器、及び該整流器で整流された直流電流により動作
   する出力側電解槽を有する直流電源回路において、前記
   整流器と並列に該整流器電圧より低い電圧を有する二次
   電池を接続しかつ前記整流器及び該二次電池と直列に定
   電圧ダイオードを接続し、前記整流器電圧により前記二
   次電池を充電するとともに前記電解槽に電流を供給する
   ことを特徴とする直流電源回路。