JP4092047B2

JP4092047B2 - 電解水生成装置

Info

Publication number: JP4092047B2
Application number: JP19392699A
Authority: JP
Inventors: 喜則紙谷; 昌浩藤田
Original assignee: Hoshizaki Electric Co Ltd
Current assignee: Hoshizaki Electric Co Ltd
Priority date: 1999-07-08
Filing date: 1999-07-08
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2019-07-08
Also published as: JP2001017974A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電解水生成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電解水生成装置の一形式として、特開平９−２２５４６５号公報に示されているように、電解槽と、被電解水である食塩水を調製する食塩水調製槽と、陽イオン交換樹脂を収容し前記被電解水の調製用の原水をイオン交換処理するイオン交換槽を備えた形式の電解水生成装置がある。当該電解水生成装置においては、イオン交換槽にてイオン交換処理されて生成した軟水や、イオン成分のほとんど含有しない水を用いて被電解水を調製し、調製された被電解水を電解槽に供給して、同被電解水を設定電解電流値にて電解して電解水を生成するもので、所望の特性（ｐＨ、酸化還元電位等）の電解水を得るべく、その特性に応じて電解電流値が所定の値に設定される。
【０００３】
設定された電解電流値は、被電解水中のイオン成分量により変動するもので、電解電流値が変動すると設定された特性の電解水を生成し得なくなる。被電解水中のイオン成分量の変動は主として被電解水を調製する原水中のＣａ²⁺、Ｍｇ²⁺等の金属イオンのイオン成分量に起因するもので、当該形式の電解水生成装置においては、この変動要因を除去すべく、原水を陽イオン交換樹脂を収容したイオン交換槽を透過させてイオン交換処理して、軟水またはイオン成分をほとんど含有しない水に生成する手段を採っている。
【０００４】
この場合、原水をイオン交換処理するためのイオン交換槽には、当然のことながらイオン交換能力に限界があることから、原水を所定量イオン交換処理した後には、イオン交換樹脂のイオン交換能力を再生するためにイオン交換再生処理を行わなければならない。このイオン交換能力の再生処理には、再生液として、置換しているＣａ²⁺、Ｍｇ²⁺等の金属イオンをナトリウムイオンや水素イオンに置換すべく塩化ナトリウム水溶液または塩酸水溶液等の酸性水溶液が採用される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、当該形式の電解水生成装置においては、イオン交換槽内のイオン交換樹脂のイオン交換能力を再生することが重要であり、また、イオン交換能力を再生するためのタイミング（以下イオン交換槽の再生タイミングということがある）が重要である。従来では、電解運転時の電解電流値を設定した後に、電解運転時間または電解水の生成量を一応の指標として、電解運転時間が設定された一定時間になった時点、または電解水の生成量が設定された一定量になった時点で、イオン交換槽を再生する手段が採られている。
【０００６】
このようなイオン交換槽の再生タイミングの基準値は、電解運転時間または電解水の生成量で決まる固定値であって、被電解水の調製用の原水の水質を無視したもので、使用する原水の水質に応じてイオン交換槽のイオン交換能力および寿命を最大限発揮するものとはいえない。従って、本発明の目的は、かかる問題に対処することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は電解水生成装置に関するもので、特に、電解槽と、被電解水である食塩水を調製する食塩水調製槽と、陽イオン交換樹脂を収容し前記被電解水の調製用の原水をイオン交換処理するイオン交換槽を備え、前記イオン交換槽にてイオン交換処理された原水を用いて調製された被電解水を前記電解槽に供給して同被電解水を設定電解電流値にて電解して電解水を生成する形式の電解水生成装置を適用対象とするものである。
【０００８】
しかして、本発明における第１の発明は、上記した形式の電解水生成装置において、前記イオン交換槽の再生タイミングの基準を、前記設定電解電流値に対して可変値としたことを特徴とするものである。本発明においては、前記イオン交換槽の再生タイミングの基準を、前記設定電解電流値に対して反比例の関係にした可変値を指標とし、また、前記設定電解電流値に電解時間を乗じた値を指標として設定することができる。
【０００９】
【発明の作用・効果】
本発明に係る電解水生成装置においては、イオン交換槽の再生タイミングの基準値を前記設定電解電流値に対して可変値とし、例えば、設定電解電流値に対して反比例する可変値を指標として設定し、または、設定電解電流値に電解時間を乗じた値を指標として設定しているため、これらの基準値は被電解水の調製用の原水の水質をも考慮した値となり、使用する原水の水質に応じてイオン交換槽のイオン交換能力および寿命を最大限発揮することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る電解水生成装置の一例を概略的に示すもので、当該電解水生成装置は、電解槽１１、被電解水に使用する食塩水を貯溜する食塩水貯溜槽１２、原水を軟水化処理する陽イオン交換樹脂を収容したイオン交換槽１３、および、制御装置１４を備えている。電解槽１１と食塩水貯溜槽１２とは第１供給管路１５により接続され、食塩水貯溜槽１２とイオン交換槽１３とは第２供給管路１６により接続され、かつイオン交換槽１３と水源（図示省略）とは第３供給管路１７により接続されている。
【００１１】
電解槽１１は、槽本体１１ａの内部をイオン透過能を有する隔膜１１ｂにて区画形成された一対の隔室を備えており、一方の隔室には陽極１１ｃが配設されて陽極室１１ｄに形成され、かつ他方の隔室には陰極１１ｅが配設されて陰極室１１ｆに形成されている。なお、陽極１１ｃおよび陰極１１ｅは直流電源１８の正極および負極に接続されている。
【００１２】
電解槽１１と食塩水貯溜槽１２を接続する第１供給管路１５は、主管路１５ａと、同主管路１５ａから分岐する一対の分岐管路１５ｂ，１５ｃにて構成されている。主管路１５ａは、その上流側端が食塩水貯溜槽１２に接続されて食塩水貯溜槽１２の底部にて開口し、一方の分岐管路１５ｂは、その下流側端が電解槽１１の陽極室１１ｄに接続されて陽極室１１ｄの底部にて開口し、かつ他方の分岐管路１５ｃは、その下流側端が電解槽１１の陰極室１１ｆに接続されて陰極室１１ｆの底部にて開口している。第１供給管路１５においては、主管路１５ａに供給ポンプ１５ｄと流量センサ１５ｅが介装され、各分岐管路１５ｂ，１５ｃには手動式の流量調整弁１５ｆ，１５ｇが介装されている。なお、流量センサ１５ｅは、流量の異常を検出するために設けられていて、各流量調整弁１５ｆ，１５ｇの下流側にそれぞれ設けて実施することも可能である。
【００１３】
これにより、食塩水貯溜槽１２内で調製された所定濃度の希薄食塩水が第１供給管路１５を介して電解槽１１の各電極室１１ｄ，１１ｆに供給され、電解槽１１内にて有隔膜電解がなされ、陽極室１１ｄでは次亜塩素酸を主要成分とする酸性水が生成され、かつ陰極室１１ｆでは水酸化ナトリウムを主要成分とするアルカリ性水が生成される。生成された酸性水およびアルカリ性水は各流出管路１１ｇ，１１ｈを介して外部へ流出される。
【００１４】
食塩水貯溜槽１２とイオン交換槽１３を接続する第２供給管路１６は、軟水供給管路１６ａと、食塩水供給管路１６ｂの２本の管路にて構成されている。軟水供給管路１６ａおよび食塩水供給管路１６ｂは共に、食塩水貯溜槽１２とイオン交換槽１３とに接続されている。軟水供給管路１６ａは、その上流側端がイオン交換槽１３の頂部にて開口し、かつ下流側端が食塩水貯溜槽１２における食塩水の貯溜面より上方にて開口している。一方、食塩水供給管路１６ｂは、その下流側端がイオン交換槽１３の頂部にて開口し、かつ上流側端が食塩水貯溜槽１２における食塩水の貯溜面より下方にて開口している。食塩水供給管路１６ｂには供給ポンプ１６ｃが介装されている。
【００１５】
イオン交換槽１３は、ナトリウムイオン交換型の陽イオン交換樹脂を収容した筒状のもので、上下両端部は閉塞されていて、上端部には上記したごとく第２供給管路１６を構成する軟水供給管路１６ａの上流側端と、食塩水供給管路１６ｂの下流側端とが接続されている。また、イオン交換槽１３の底部には、水源に接続された第３供給管路１７の下流側端が接続されている。第３供給管路１７は、原水供給管路１７ａと排出管路１７ｂとにより構成されており、原水供給管路１７ａには供給ポンプ１７ｃが介装され、かつ排出管路１７ｂには手動式の開閉弁１７ｄおよび流量センサ１７ｅが介装されている。なお、流量センサ１７ｅは、排出管路１７ｂを通して排出される排出量を検出するために設けられていて、この流量センサ１７ｅを設けずに実施することも可能である。
【００１６】
第３供給管路１７においては、原水供給管路１７ａと排出管路１７ｂの分岐部に三方切替弁１７ｆが介装されている。三方切替弁１７ｆは切替動作により、原水のイオン交換槽１３への供給を許容するとともにイオン交換槽１３からの水の排出を規制する機能と、原水のイオン交換槽１３への供給を規制するとともにイオン交換槽１３からの水の排出を許容する機能を有する。
【００１７】
制御装置１４は、マイクロコンピュ−タおよび各駆動回路を主要構成部品とするもので、流量センサ１５ｅ，１７ｅ、各供給ポンプ１５ｄ，１６ｃ，１７ｃ、三方切替弁１７ｆ、および直流電源１８にそれぞれ接続されている。制御装置１４は、各供給ポンプ１５ｄ，１６ｃ，１７ｃの駆動、三方切替弁１７ｆの切替動作、および各電極１１ｃ，１１ｅに付与する電気量を制御して被電解水の電解運転を行うとともに、所定時間または所定量の電解がなされた後に電解運転を停止すべく機能する。また、制御装置１４は、電解運転停止後に供給ポンプ１６ｃの駆動、および三方切替弁１７ｆの切替動作を制御して、イオン交換槽１３に収容されている陽イオン交換樹脂の再生運転を行うとともに、所定時間または再生液の排出量が所定量に達した後に再生運転を停止すべく機能する。
【００１８】
このように構成した電解水生成装置においては、電解運転に先だって、電解運転中の電解電流値が設定され、また、食塩水貯溜槽１２にて被電解水に使用する所定の濃度の希薄食塩水が調製され、この希薄食塩水が電解槽１１に供給されて、設定された電解電流値を保持した状態で電解が行われる。この場合、希薄食塩水の調製用の原水は、供給ポンプ１７ｃにより三方切替弁１７ｆを通してイオン交換槽１３に供給され、供給された原水はイオン交換槽１３にて軟水化されて軟水供給管路１６ａを介して食塩水貯溜槽１２に至り、希薄食塩水の調製用の軟水として使用される。なお、希薄食塩水の調製用の軟水とは別に、食塩または濃塩水が食塩水貯溜槽１２に適宜手段にて所定量供給されて、所定の濃度の希薄食塩水が調製される。なお、電解電流値は、生成すべき電解水の所望の特性（ｐＨ、酸化還元電位等）に応じて設定される。
【００１９】
調製された希薄食塩水は、食塩水貯溜槽１２から供給ポンプ１５ｄにより各分岐管路１５ｂ，１５ｃを介して、各流量調整弁１５ｆ，１５ｇを通して電解槽１１の陽極室１１ｄおよび陰極室１１ｆに供給される。電解槽１１では有隔膜電解が行われ、陽極室１１ｄでは酸性水が生成されて流出管路１１ｇから流出され、陰極室１１ｆではアルカリ性水が生成されて流出管路１１ｈから流出される。この有隔膜電解は制御装置１４にて制御され、所定時間経過後または電解生成水が所定量に達した後電解運転が停止され、陽イオン交換樹脂の再生運転が行われる。
【００２０】
陽イオン交換樹脂の再生運転では、三方切替弁１７ｆが切替動作されるとともに開閉弁１７ｄが開放された状態で、第２供給管路１６における供給ポンプ１６ｃの駆動により、食塩水貯溜槽１２内の希薄食塩水が食塩水供給管路１６ｂを介してイオン交換槽１３へ供給される。これにより、イオン交換槽１３に収容されているナトリウムイオン交換型の陽イオン交換樹脂が再生される。再生に使用された希薄食塩水は三方切替弁１７ｆと第３供給管路１７における排出管路１７ｂ（開閉弁１７ｄ及び流量センサ１７ｅが介装されている）を通して排出される。
【００２１】
このように、当該電解水生成装置においては、電解運転終了後等の電解運転停止時に、イオン交換槽１３に収容されている陽イオン交換樹脂を再生することができるが、この場合、陽イオン交換樹脂の再生液として食塩水貯溜槽１２内の被電解水に使用する希薄食塩水が使用される。このため、陽イオン交換樹脂の再生専用の食塩水を収容するための容器が不要であり、同容器を装備した市販の軟水器を採用する場合に比較して、当該電解水生成装置が小型となって設置すべき占用空間が小さくなり、またコストの低減を図ることができる。
【００２２】
また、当該電解水生成装置においては、電解を制御する制御装置１４を電解運転と再生運転の両者の制御に兼用して使用することができるため、制御装置１４を共通にして一層のコストの低減を図ることができる。さらにまた、当該電解水生成装置においては、陽イオン交換樹脂の再生専用の食塩水の収容容器、および再生専用の制御機構を省略することにより、イオン交換槽１３を装置に一体的に組込むことができ、占用空間の縮小と関連して装置をすっきりした外観に形成することができる。
【００２３】
しかして、当該電解水生成装置においては、イオン交換槽１３内の陽イオン交換樹脂の再生タイミング時点の基準値が下記の表１に示すごとく設定されている。この基準値は、電解運転中の設定電解電流値に対して反比例の関係にした可変値を指標として設定しているものである。この基準値は、被電解水の調製用の原水の水質をも考慮した値となり、使用する原水の水質に応じてイオン交換槽のイオン交換能力および寿命を最大限発揮することができるものである。
【００２４】
【表１】

【００２５】
なお、陽イオン交換樹脂の再生タイミング時点の基準値は、設定電解電流値と電解運転時間の積算量を指標とすることもできる。また、このようなイオン交換樹脂の再生については、ナトリウムイオン型の陽イオン交換樹脂を収容しＣａ²⁺、Ｍｇ²⁺等の金属イオンをナトリウムイオンに置換して軟水処理するイオン交換槽に限らず、水素型の陽イオン交換樹脂を収容し金属イオンを水素イオンに置換して水処置をするイオン交換槽にも適用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例に係る電解水生成装置の全体を示す概略的構成図である。
である。
【符号の説明】
１１…電解槽、１２…食塩水貯溜槽、１３…イオン交換槽、１４…制御装置、１５…第１供給管路、１６…第２供給管路、１６ａ…軟水供給管路、１６ｂ…食塩水供給管路、１６ｃ…供給ポンプ、１６ｄ…開閉弁、１７…第３供給管路、１７ａ…原水供給管路、１７ｂ…排出管路、１７ｆ…三方切替弁。

Claims

電解槽と、被電解水である食塩水を調製する食塩水調製槽と、陽イオン交換樹脂を収容し前記被電解水の調製用の原水をイオン交換処理するイオン交換槽を備え、前記イオン交換槽にてイオン交換処理された原水を用いて調製された被電解水を前記電解槽に供給して同被電解水を設定電解電流値にて電解して電解水を生成する電解水生成装置において、前記イオン交換槽の再生タイミング時点の基準を、前記設定電解電流値に対して可変値としたことを特徴とする電解水生成装置。
請求項１に記載の電解水生成装置において、前記イオン交換槽の再生タイミング時点の基準を、前記設定電解電流値に対して反比例する可変値を指標として設定することを特徴とする電解水生成装置。
請求項１に記載の電解水生成装置において、前記イオン交換槽の再生タイミング時点の基準を、前記設定電解電流値に電解時間を乗じた値を指標として設定することを特徴とする電解水生成装置。