JPH07195078A - 電解装置の電流検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電解電流を高精度に検出し得るとともに、製
作コストが低廉となる電解装置の電流検出回路を提供す
る。 【構成】 被電解水を導入する電解室２５ａ内に電解隔
膜２６を挟んで陽電極２７と陰電極２８とを配した電解
槽２５と、前記両電極２７，２８に電解電圧を印加する
電解電源３０と、この電解電源３０の負極側と前記陰電
極２８との間に介設された抵抗体３と、この抵抗体３の
両端に入力側が接続された電圧増幅器４と、この電圧増
幅器４から出力されるアナログ電圧をデジタル値に変換
するＡ／Ｄ変換器５と、このＡ／Ｄ変換器５からの電圧
値と前記抵抗体３の抵抗値とから、この抵抗体３を流れ
る電流値を算出する演算手段１とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被電解水を電気分解し
てアルカリイオン水および強酸性水を生成する電解装置
に係り、特に、電解槽の負荷電流により電解電源側の異
常を検出する電解装置の電流検出回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】水道水等を原水として電解槽により電気
分解すると、この電解槽の陰極側からアルカリイオン水
が、陽極側から酸性水が生成されるが、原水に塩水を添
加して強く電気分解すると、殺菌力を有する強酸性水を
生成することができる。このような電解装置は、アルカ
リイオン水を飲用する場合にアルカリイオン水生成装置
として知られ、また、強酸性水を医療に利用する場合に
は強酸性水生成装置として知られている。

【０００３】この種の電解装置は、通常、電解槽、電解
電源および制御部等を主要部として備えている。前記電
解槽は、隔膜によって隔てられた陽極室と陰極室とから
なり、陽極室に陽極を配置する一方、陰極室に陰極を対
向して配置している。前記電解電源は、陽電極と陰電極
とに接続され、制御部からの制御信号に基づいてこの両
電極に直流電圧を印加し、電解槽に導入される水の電気
分解を行う構成になっている。

【０００４】また、この電解装置は、電解槽に供給され
る電流を検出して電解状態を知るため、電流計および分
流器を備えている。この分流器は、電流計の内部抵抗と
の分流抵抗であって、一般にシャント抵抗として知られ
ており、電解槽と電解電源との間に介設されている。

【０００５】このシャント抵抗は、例えば、電解電流が
０〜５０Ａの範囲で使用される一般普及型の機種にあっ
ては、内部抵抗との分流比の関係から抵抗値１ｍΩ程度
のものを使用し、電解時の供給電流によってシャント抵
抗の両端電圧が０〜５０ｍＶの出力となるようにしてい
る。この出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器によりデジタル信号
に変換されてから前記制御部に与えられる。この制御部
においては、デジタル信号の電圧値と既知であるシャン
ト抵抗の抵抗値とによって電流値が算出される。これに
より、電解中における電解電流が検出されて、電解状態
を知ることができるものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の電
解装置は、電流検出に用いる内部抵抗に対する分流比の
関係からシャント抵抗が１ｍΩと比較的大きく、精度も
高いものを使用しなければならない。このため、従来よ
りマンガンを素材にした抵抗器を使用しているが、この
マンガンは高価なものであるため電解装置の製作費を低
廉にできないという難点があった。

【０００７】本発明は上記課題を解決すべく創案された
ものであり、その目的は、電解電流を高精度に検出し得
るとともに、製作コストが低廉となる電解装置の電流検
出回路を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る電解装置の電流検出回路は、被電解水
を導入する電解室内に電解隔膜を挟んで陽電極と陰電極
とを配した電解槽と、前記両電極に電解電圧を印加する
電解電源と、この電解電源の負極側と前記陰電極との間
に介設された抵抗体と、この抵抗体の両端に入力側が接
続された電圧増幅器と、この電圧増幅器から出力される
アナログ電圧をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器と、
このＡ／Ｄ変換器からの電圧値と前記抵抗体の抵抗値と
から、この抵抗体を流れる電流値を算出する演算手段と
を備えたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】上記構成により、電解槽に被電解水を導入し電
解電源から電解槽の両電極に電解電圧を印加すると、被
電解水の電解が開始される。このとき、電解電源の負極
側と陰電極との間に接続された抵抗体に電解電流が流
れ、この抵抗体の両端に電圧が現れる。このアナログ電
圧は、電圧増幅器によって増幅された後、Ａ／Ｄ変換器
によりデジタル信号に変換され、演算手段に与えらる。
この演算手段は、デジタル信号の示す電圧値と既知であ
る前記抵抗体の抵抗値とから電流値を算出する。このた
め、電解電流が検出されて電解の状態を知ることができ
る。このように電圧増幅器を用いると、抵抗体の両端電
圧を増幅することによって電解電流を検出できるので、
抵抗体は可能な限り抵抗値の小さい導電材料を使用し得
る。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。図１は、本発明に係る電解装置が適
用される強酸性水生成装置の概要構成図である。

【００１１】この電解装置は、水道水に塩水を添加した
混合水を電解して腸炎ビブリオ菌、耐性ブドウ球菌（Ｍ
ＲＳＡ）等の殺菌液に用いる強酸性水を生成する強酸性
水生成装置に適用され、図示しない装置本体に混合液貯
蔵タンク２０、定量パルスポンプ２２、電解槽２５、電
解電源３０、生成水貯蔵タンク３６、生成水吐出ポンプ
３８、電流検出回路２およびコントロール部１等の主要
部を収容して構成されている。

【００１２】水道管から水道水を導入する給水管１２
に、電磁給水弁１３および流量計１６が設けられてい
る。この流量計１６の出口側には、温度計１９を介して
電解槽２５が接続されるとともに、逆止弁２３を介して
混合液貯蔵タンク２０からの排出管２４が接続されてい
る。前記混合液貯蔵タンク２０は、強酸性水を生成する
ために必要な高濃度の食塩水を貯蔵しており、この食塩
水は吐出量を調節する定量パルスポンプ２２によって水
道水に混入されるようになっている。

【００１３】前記電解槽２５は、隔膜２６によって隔て
られた陽極室２５ａと陰極室２５ｂとからなり、陽極室
２５ａに陽極２７を配置する一方、陰極室２５ｂに陰極
２８を対向して配置している。この電解槽２５は、下部
側流入口に接続された前記給水管１２より水道水または
混合水が導入される。また、前記陽極室２５ａおよび陰
極室２５ｂの上部側流出口には、排水管３１，３２がそ
れぞれ接続されており、混合水の電解により生成される
強酸性水が排水管３１を介して電磁三方弁３３側に送水
される一方、アルカリイオン水は排水管３２、外部排水
管３４を介して排水される。

【００１４】前記陽極２７は電解電源３０の正側端子
に、陰極２８は抵抗体３を介して電解電源３０の負側端
子にそれぞれ接続されている。この電解電源３０は、直
流の定電圧を電解電圧として電解槽２５の両電極２７，
２８に印加するようになっている。なお、抵抗体３は、
アンプ４およびＡ／Ｄ変換器５とともに電流検出回路２
を構成する。

【００１５】前記電磁三方弁３３は、出口側の一方が外
部排水管３４に接続され、出口側の他方が排水管３５を
介して生成水貯蔵タンク３６に延出している。この電磁
三方弁３３は、通常、強酸性水を生成水貯蔵タンク３６
に送水する流路とされており、電解槽２５からの強酸性
水を生成水貯蔵タンク３６に貯蔵するようにしている。

【００１６】この生成水貯蔵タンク３６は、生成水の貯
蔵量を検出する液量検出センサ３７と吐出ポンプ３８と
を備えている。この吐出ポンプ３８は、生成水貯蔵タン
ク３６の生成水を吐出し排水管３９を介して蛇口８，９
側に送水するようになっている。

【００１７】前記コントロール部１は、図示しないＣＰ
Ｕ、ＲＯＭおよびＲＡＭを備えたマイクロコンピュータ
であって、装置全体の動作制御を行うとともに、電流検
出回路２からの出力信号に基づいて電解槽２５の電解状
態や電解電源３０の異常等をモニタする構成になってい
る。このコントロール部１のＣＰＵには、Ａ／Ｄ変換器
５、電流計１０、表示ランプ１１、電磁給水弁１３、流
量計１６、温度計１９、液量センサ２１、定量パルスポ
ンプ２２、電解電源３０、電磁三方弁３３、液量センサ
３７、吐出ポンプ３８等がそれぞれの機能に応じて一方
向または双方向に接続されている。

【００１８】図２は、電流検出回路の電気的ブロック線
図である。この電流検出回路２は、前記抵抗体３の両端
接続点ａ，ｂにアンプ４の入力側を接続し、このアンプ
４の出力側がＡ／Ｄ変換器５を介して前記コントロール
部１に接続され、通電時に抵抗体３を流れる電流を検出
する構成となっている。

【００１９】抵抗体３は、素材として電流負荷が増加す
る強電解水の電解時に大電流が流れても容易に発熱せ
ず、所定の安定した抵抗値Ｒａを維持するワイヤを用い
ている。このワイヤは、市販されている銅線等を適当な
長さに切断したものでよい。

【００２０】また、アンプ４は、前記電解槽２５および
電解電源３０の極性に一致する入力側の信号電圧が出力
側で反転しない非反転電圧増幅器であって、抵抗体３の
両端電圧を大きく増幅させる構成になっている。

【００２１】すなわち、このアンプ４は、反転入力端子
が接続点ａを介して前記電解電源３０の負側端子に、非
反転入力端子が接続点ｂを介して前記陰極２８の端子部
にそれぞれ接続されている。そして、非反転入力端子側
の接続点ｃに、一端がアースされた入力抵抗６が接続さ
れるとともに、アンプ４の出力側端子ｄに他端が接続さ
れたフィードバック抵抗７の一端が接続されている。

【００２２】これにより、電解電源３０から電解槽２５
に直流の定電圧を供給したとき、抵抗体３を介して電解
電源３０の負側端子と電解槽２５の陰極２８側との間に
電解電流が流れると、前記抵抗体３の両端には抵抗値Ｒ
ａと電流値Ｉとの積である電圧Ｖｉが現れて、アンプ４
の入力側に与えられる。

【００２３】このアンプ４は、前記抵抗体３の抵抗値Ｒ
ａとフィードバック抵抗７の抵抗値Ｒｆとによって増幅
率が決まるので、アンプ４の出力側からは入力電圧Ｖｉ
のＲｆ／Ｒａ倍となった電圧Ｖｏが出力される。このア
ナログの出力電圧Ｖｏは、Ａ／Ｄ変換器５によりデジタ
ル信号に変換され、前記コントロール部１に送出され
る。

【００２４】このコントロール部１においては、出力電
圧Ｖｏおよび既知の抵抗値Ｒａ，Ｒｆに基づき、電流値
を演算して電解電流Ｉを導出する。本例では、前記抵抗
体３の抵抗値Ｒａを１ｍΩとしており、この両端電圧Ｖ
ｉが０〜５０ｍＶの範囲で出力されるときは、アンプ４
の出力電圧Ｖｏが０〜５Ｖに増幅される設定としてい
る。よって、このコントロール部１により、抵抗体３に
流れる電解電流を０〜５０Ａで正確に算出することがで
きる。

【００２５】なお、コントロール部１は、検出電流値を
前記電流計１０に送出して現在値を表示させる。また、
５０Ａを超える電流を検出したときは、過電流と判断し
て電解電源３０をＯＦＦにするとともに、異常警報信号
を前記表示ランプ１１に送出し、このランプを点滅させ
る等により異常を報知する。さらに、コントロール部１
は、電解を開始してから前述の出力電圧が０Ｖか５Ｖか
を判定し、０Ｖのときは電解電源３０の異常として、前
記表示ランプ１１を点滅させるようにしている。

【００２６】つまり、この電解装置は、コントロール部
１から電解電源３０に対して制御信号を送出し、この電
解電源３０を駆動させて電解槽２５に直流の電解電圧を
供給する構成となっているが、何らかの原因により電解
電源３０のブレーカがＯＦＦとなったり、開閉器の場合
にヒューズが熔断したような場合は、制御信号が正しく
送出されているにもかかわらず電解電源３０が駆動しな
い。従って、電解槽２５には、電解電圧が供給されてお
らず、電解は開始されていない状態にある。

【００２７】しかし、本実施例の電流検出回路２によ
り、出力電圧を常時監視することによって、電解電圧の
供給状態を知ることができるので、従来の問題が回避さ
れ、長時間にわたって故障等が放置されるといった不具
合が解消される。また、電流検出回路２は非反転電圧増
幅器を用いて微小電圧を増幅するので、前記抵抗体３の
抵抗値を１ｍΩと相当に小さくすることができ、前述の
如く構成が簡単で安価ながらも信頼性のあるワイヤを使
用できるものである。

【００２８】なお、上記電解装置を使用する場合につい
て説明すると、まず、利用者が図示しない操作部を起動
操作する。すると、コントロール部１が電磁給水弁１３
をオン作動させて水道水の導入を開始し、電解電源３０
を駆動させる。これに伴って、電解電源３０から電解槽
２５の両電極２７，２８に直流電圧が印加される。

【００２９】つぎに、コントロール部１は、パルスモー
タを回転駆動し、定量パルスポンプ２２により混合液貯
蔵タンク２０の塩水を混合器１７側に送水して水道水に
添加させる。この混合水が電解槽２５に流入すると、強
い電解処理がなされる。本例では、電解処理前のＰＨが
７前後で、残留塩素濃度が０．３〜０．８ｐｐｍの水道
水では、電解処理後のＰＨが２前後となり、酸化還元電
位が１１００〜１４００ｍＶ及び残留塩素濃度が２０〜
５０ｐｐｍとなった。

【００３０】この後、陽極室２５ａ側に生成された強酸
性水は、電磁三方弁３３側に排出され、陰極室２５ｂ側
で生成されたアルカリイオン水は外部排水管３５を経て
図示しない蛇口に送水される。一方、強酸性水は前記電
磁三方弁３３から生成水貯蔵タンク３６側に導かれ、生
成水貯蔵タンク３６に送水されて順次貯蔵される。そし
て、蛇口８，９が開けられると、コントロール部１は、
吐出ポンプを駆動して生成水貯蔵タンク３６の生成水を
吐出し、蛇口８，９から排出させる。これにより、利用
者はアルカリイオン水および強酸性水の何れも取水し得
て無駄なく利用できるものである。

【００３１】

【発明の効果】本発明に係る電解装置の電流検出回路
は、電解電源と電解槽との間に介設した抵抗体の両端電
圧を増幅し、この出力電圧から電解電流を検出するの
で、電解状態を適正に知ることができる。また、抵抗体
は可能な限り抵抗値の低い導電材料を採用し得るから、
この種の電解装置においては高精度で高価なものを使用
する必要なく、構成が簡単で廉価な電解装置を提供でき
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る電解装置の全体構成を示
す説明図である。

【図２】同電解装置の電流検出回路の電気的ブロック線
図である。

【符号の説明】

１ 演算手段 ３ 抵抗体 ４ 電圧増幅器 ５ Ａ／Ｄ変換器 ２５ 電解槽 ２５ａ 陽極室 ２６ 電解隔膜 ２７ 陽電極 ２８ 陰電極 ３０ 電解電源

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被電解水を導入する電解室内に電解隔膜
   を挟んで陽電極と陰電極とを配した電解槽と、前記両電
   極に電解電圧を印加する電解電源と、この電解電源の負
   極側と前記陰電極との間に介設された抵抗体と、この抵
   抗体の両端に入力側が接続された電圧増幅器と、この電
   圧増幅器から出力されるアナログ電圧をデジタル値に変
   換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器からの電圧値
   と前記抵抗体の抵抗値とから、この抵抗体を流れる電流
   値を算出する演算手段とを備えたことを特徴とする電解
   装置の電流検出回路。