JP2015182003A - 電解水生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水質抵抗値を簡易的な回路構成でかつ、高精度に検出することを可能とした電解水生成装置を提供する。
【解決手段】対向した一対の電極を有する電解槽１と、前記一対の電極への電解電流を制御する制御部１００と、を備え、前記制御部１００は、前記一対の電極のうち一方の電極に直列に接続された第１の抵抗７と、前記第１の抵抗７と直列に接続されたスイッチ６と、前記一方の電極に直列に接続され、前記第１の抵抗７と並列に接続され、前記第１の抵抗の抵抗値より１０倍以上大きい抵抗値である第２の抵抗８と、を有し、前記スイッチ６をオンした状態で第２の抵抗８に発生する電圧および前記スイッチ６をオフした状態で第２の抵抗８に発生する電圧に基づいて、前記電解槽１に通水される水の水質抵抗値を測定し、前記測定した水質抵抗値に基づいて前記一対の電極への電解電流を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、対向した一対の電極に電解電圧および電解電流を印加して水を電気分解する電解水生成装置に関する。

従来から、例えば、特許文献１に記載の電解水生成装置のように、電極に電解電流を流すことで電解水を生成する電解水生成装置が提供されている。このような電解水生成装置においては、例えば、アルカリ飲料水生成や除菌水生成などに電解水を使用する場合、単に一定の電解電流を流して電解水を生成するだけでなく、用途に応じて、生成する電解水を狙いのｐＨ値に設定することが求められる。
そのために、例えば、特許文献２に記載の電解水生成装置においては、電極に印加される電解電圧と電解電流を計測し、計測された電解電圧と電解電流に基づいて得られる電気伝導度（電気伝導度ＥＣ＝電極間距離Ｌ/電極面積Ａ/水質抵抗値Ｒから算出）の値によって、電極に通電する電力を調整し、電解水のｐＨ値を制御する手段がある。

特開２０１１−２０６６２２ 特開２００３−０２７５５６

しかしながら、特許文献２のように直流電圧で電気伝導度を測定する場合においては、水の電気分解により発生するイオンが、例えば陽イオンであればマイナス電極側へ、陰イオンであればプラス電極側へ移動する。このことにより、電極内に電気二重層コンデンサ（大容量コンデンサ）が形成されてしまう。電気二重層コンデンサの形成過程において、電解電圧、電解電流が変動してしまうため、水質抵抗値が正確に測定できないという課題がある。

本発明は上記課題を解決するものであり、水質抵抗値を簡易的な回路構成でかつ、高精度に検出することを可能とした電解水生成装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、対向した一対の電極を有する電解槽と、前記一対の電極への電解電流を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記一対の電極のうち一方の電極に直列に接続された第１の抵抗と、前記第１の抵抗と直列に接続されたスイッチと、前記一方の電極に直列に接続され、前記第１の抵抗と並列に接続され、前記第１の抵抗の抵抗値より１０倍以上大きい抵抗値である第２の抵抗と、を有し、前記スイッチをオンした状態で第２の抵抗に発生する電圧および前記スイッチをオフした状態で第２の抵抗に発生する電圧に基づいて、前記電解槽に通水される水の水質抵抗値を測定し、前記測定した水質抵抗値に基づいて前記一対の電極への電解電流を制御することを特徴とする電解水生成装置である。

本発明によれば、水質抵抗値を簡易的な回路構成でかつ、高精度に検出することを可能とした電解水生成装置を提供することができる。これにより、水の電気伝導度をより正確に把握することができ、生成する電解水をより狙いに近いｐＨ値に設定することが可能となる。

本発明に係わる実施形態の電解水生成装置を例示する回路ブロック図である。 本発明に係わる実施形態を説明するタイムチャートである。

以下、本発明に係わる実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係わる実施形態の電解水生成装置を例示する回路ブロック図である。

図１に示すように、制御部１００は、電解槽１と、マイコン部２と、電解電流制御回路部３と、水質抵抗値検出回路部４と、第１のスイッチ５と、第２のスイッチ６と、第１の抵抗７と、第２の抵抗８と、第３の抵抗９と、を備える。

電解槽１は、水（またはお湯）が流れる通水路中に対向した一対の電極を有している。

マイコン部２は、電解電流制御回路部３と、水質抵抗値検出回路部４を制御することができる。

電解電流制御回路部３は、マイコン部２の制御により、電解槽１に電解電流を供給することができる。なお、電解電流はマイコン部２より制御される信号により、その電流量を調整することができる。

水質抵抗値検出回路部４は、第１のスイッチ５を介して、電解槽１の電極の一方に電源を供給する。他方の電極には、第１の抵抗７と、第２のスイッチ６が直列に接続される。第１の抵抗７の抵抗値より１０倍以上大きい抵抗値である第２の抵抗８が第１の抵抗７と並列に接続されている。第１の抵抗７の抵抗値より１０倍以上大きい抵抗値である第３の抵抗９が、第２の抵抗８と直列に接続されている。なお、第３の抵抗９は、マイコン部２の保護用の抵抗であるため、第１の抵抗７と第２の抵抗８のみでもよい。

第１のスイッチ５は、水（またはお湯）の水質抵抗値を検出する場合に、マイコン出力信号４５を介してオンされる。

第２のスイッチ６は、水（またはお湯）の水質抵抗値を検出する場合に、第１のスイッチ５がオンしている状態で、マイコン出力信号４６を介してオン、オフされる。

第１のスイッチ５をオンした状態で、第２のスイッチ６をオンすることにより、第２の抵抗８に第１の入力電圧が発生する。また、第１のスイッチ５をオンした状態で、第２のスイッチ６をオフすることにより、第２の抵抗８に第２の入力電圧が発生する。
第１の入力電圧および第２の入力電圧は、マイコン入力電圧信号９４を介してマイコン部２に入力され、第１の入力電圧および第２の入力電圧を演算することにより、電解槽１に通水された水（またはお湯）の水質抵抗値を求めることができる。

マイコン部２は、演算により求められた水質抵抗値（もしくは水質抵抗値から得られる電気伝導度）に基づいて、電解電流制御回路部３を制御し、電解槽１に供給する電解電流を調整することで、電解水のｐＨ値を制御することができる。

以下、水質抵抗値の演算方法を述べる。
図２は、本発明に係わる実施形態を説明するタイムチャートである。図２（ａ）は、第１のスイッチ５のオン、オフのタイミングを表している。図２（ｂ）は、第２のスイッチ６のオン、オフのタイミングを表している。図２（ｃ）は、マイコン入力信号９４に入力される入力電圧波形を表している。

本発明によれば、第１のスイッチ５および第２のスイッチ６がともにオンのときに得られるマイコン入力電圧を第１の入力電圧Ｖ１、第１のスイッチ５がオン、第２のスイッチ６がオフのときに得られるマイコン入力電圧を第２の入力電圧Ｖ２とした場合、このＶ１、Ｖ２はマイコン入力信号９４を介してマイコン部２に数値情報として取り込まれる。

ここで、第１のスイッチ５を介して電解槽１の電極の一方に印加されている電圧をＶｉｎ、電解槽１に通水された水（またはお湯）の水質抵抗値をＲｘ、第１の抵抗７をＲ１、第２の抵抗８をＲ２、第３の抵抗９をＲ３とすると、Ｖ１、Ｖ２はそれぞれ次式で表せる。

ただし、ＲｓはＲ１、Ｒ２、Ｒ３の合成抵抗値とする。

(１)、（２）式より、水質抵抗値Ｒｘは次式で表せる。

なお、電極に形成される二重層コンデンサの容量ばらつきの影響を受けないようにするため、Ｖ１を取り込むタイミングをＴ１、Ｖ２を取り込むタイミングをＴ２とした場合、Ｔ１とＴ２の間隔はできる限り短くする（例えば、１秒以内とする）ことが望ましい。

また、Ｖｉｎは、電源より供給される電圧Ｖｃｃ５から、第１のスイッチ５のオン抵抗による電圧降下分、第１のスイッチ５に直列に接続した逆流防止用ダイオードの順電圧による電圧降下分、電極に電気二重層コンデンサが形成されることでの電圧降下分を全て差引いた電圧であり、Ｖ１およびＶ２を取り込む際のＶｉｎは同じ値とみなすことができるものとする。なお、Ｖ１およびＶ２を取り込む際のＶｉｎをより等しい値とするために、前記電圧降下分を補正する回路を構成してもよい（図示せず）。

１…電解槽
２…マイコン部
３…電解電流制御回路部
４…水質抵抗値検出回路部
５…第１のスイッチ
６…第２のスイッチ
７…第１の抵抗
８…第２の抵抗
９…第３の抵抗
１００…電解水生成装置

Claims (1)

1. 対向した一対の電極を有する電解槽と、
   前記一対の電極への電解電流を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記一対の電極のうち一方の電極に直列に接続された第１の抵抗と、
   前記第１の抵抗と直列に接続されたスイッチと、
   前記一方の電極に直列に接続され、前記第１の抵抗と並列に接続され、前記第１の抵抗の抵抗値より１０倍以上大きい抵抗値である第２の抵抗と、を有し、
   前記スイッチをオンした状態で第２の抵抗に発生する電圧および前記スイッチをオフした状態で第２の抵抗に発生する電圧に基づいて、前記電解槽に通水される水の水質抵抗値を測定し、前記測定した水質抵抗値に基づいて前記一対の電極への電解電流を制御することを特徴とする電解水生成装置。

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