電解水生成器的製作方法
2023-09-21 23:46:55 3
專利名稱：電解水生成器的製作方法
技術領域：
本發明涉及在電解槽對管道水等的原水進行電氣分解、連續地生成陰極水(鹼離子水)和陽極水(酸性水)的電解水生成器，特別涉及施加在電解槽內的陰、陽電極上的直流電壓供給用電源裝置，用於電解水的pH的穩定化、防止電極的劣化和維持電極表面的穩定狀態的逆洗裝置，以及電解水的導電率的測定裝置的改進。
電解水生成裝置是利用隔膜將電解槽內分開成陰極室和陽極室、在各自室內插入電極、並藉助於利用電極間的通電對供給極室內的原水進行電解、在陰極室中電解生成陰極水並在陽極室中電解生成陽極水的裝置。
在食品、醫療的領域中，將電解原水的前述陽極水，按包含在陽極水中的各種離子的組成和用pH等規定的水質的電解度和性狀，作為洗淨用水、消毒水以及殺菌水使用。陰極水作為飲用水等使用。
為得到所要電解度的電解水，使用控制施加在陰、陽極間上的電解電壓的方法等，得到所要的電解度的電解水。
作為供給以往的電解槽中的電流電壓的電源，在獲得施加於電解槽的陰、陽極間的直流電壓的電源變壓器的次級上，設置用於可變輸出電壓的規定的抽頭，用設置選擇其抽頭的手段、得到所要的電壓並施加在陰、陽極間。
除此之外，有使用控制對應於脈衝寬度的直流電壓的脈衝寬度控制型開關調整器(PWM)。例如，在日本特開平5-115875號公告中，包括產生無級變化的輸出信號的電解調節開關和使連接於電源電路中的PWM動作的控制單元。並且，利用導通/斷開PWM的驅動器和信號發生裝置以及電解調節開關的輸出信號，所述控制單元按比例地設定脈衝寬度、並將其脈衝信號輸出到驅動器中。
在圖6所示的前述裝置中，施加在電解槽1的陰、陽極3、2上的直流電源的電源電路，通過電源變壓器12的過載保護的雙金屬熱電偶13，將交流電源11送入到整流電路14中，通過濾波電容器15，將其輸出側的正極和負極連接到PWM16中。並且，通過電源切斷開關17和極性反轉開關18，將PWM16的輸出側分別連接到陰、陽極3、2上。
為了得到控制用的電力，通過整流電路19和濾波電容器20，將電源變壓器12的另一個次級側連接到穩壓電路21中，這種穩壓電路21連接到控制單元22中並提供規定的電壓。
控制單元22接收在向未圖示的電解槽提供原水的水流路徑中的流量傳感器的信號，並利用繼電器24、對電源切斷開關17進行導通/斷開。由逆洗指示並利用繼電器、將極性反轉開關18切換到逆連接位置、逆轉陰、陽極3、2的施加電壓並去除電解槽的水垢。
控制單元22具有振蕩裝置26和輸入來自振蕩裝置26的規定頻率的脈衝信號的脈衝寬度控制裝置27，並將電解調節開關口8的輸出電壓輸入到該脈衝寬度控制裝置中。並且，對於輸出電壓、無極地調節脈衝寬度，通過構成PWM16的一部分的驅動器29、對於整流電路14出口的脈流不考慮過零點地一直斷續地輸出。
然而，前述以往的電解水生成器的電解電源裝置存在以下的課題。
(1)使用兩個繼電器作為極性反轉開關18，大型且價高。因是有接點方式，所以不適合於防爆設計。
(2)因與變壓器12連接的電路多，需要很多來自變壓器12的引導線，所以布線複雜。
(3)因施加在電極上的直流電壓的控制單元22的結構複雜而且設置變壓器12的次級側，所以成為(2)的原因。
(4)整流電路14採用全波整流方式，為了切換前述直流電壓的極性、不得不取兩極切換方式，由於使用雙極的極性反轉開關18，所以成為產生(1)的原因。由於是常時驅動四個二極體的全波整流方式，所以發熱量多。
因此，本發明者為解決前述以往裝置中課題、在日本特開平7-266145號公報中，建議了結構簡單、高性能而且無接點方式、並且廉價的電解水生成器用電源。
圖4表示前述電解水生成器用電源的一例。在圖4中，AC是100V交流電源、30是雙向可控矽、31是其相位控制電路、32是電源變壓器、在其次級側具有中心抽頭，33是二極體電橋電路、將其一對端子33a連接到電源變壓器32的次級側並將其另一對端子33b連接到開關元件34、35的一端。分別將開關元件34、35的另一端的連接點38連接到電解槽36的一方的電極36a上並將電源變壓器32的中心抽頭32a連接到另一方的電極36b上。
作為開關元件34、35，可使用例如功率MOSFET元件，將各自的柵極34G、35G連接到電極反轉控制電路37中。
利用電極反轉控制電路37並藉助於導通/斷開開關元件34或者35，將以從二極體電橋電路33輸出的前述中心抽頭32a為基準的兩波整流了的+或者-的直流電壓E+或者E-施加在電極36b、36a上。也就是說，二極體電橋電路33的二極體D1-D4每二個同極性地使用，以中心抽頭32a為基準、+、-兩電路構成兩波整流電路。
圖5表示前述相位控制電路31和電極反轉控制電路37的具體結構的例子。在圖5中，相位控制電路31由例如並聯連接的三個雙向可控矽光電耦合器39a、39b、39c，滯後降低電路40和雙向開關元件41等構成。
通過例如微型計算機、將pH控制信號A、B、C分別給與雙向可控矽光電耦合器39a、39b、39c的輸入中，應答於各信號、藉助於任一雙向可控矽光電耦合器39a、39b、39c導通，通過雙向開關元件41，將不同的電流給與雙向可控矽30的柵極30G、進行觸發。也就是說，通過並聯連接的電阻R1、R2、R3和R4，將雙向可控矽光電耦合器39a、39b、39c的各輸出側的輸入端連接到電源變壓器32的初級側、將各輸出側的輸出端連接到滯後降低電路40和雙向開關元件41並連接在雙向可控矽30的柵極上。pH控制信號A、B、C的任何一個給與雙向可控矽光電耦合器39a、39b、39c中時，在由電阻R1、R2、R3和滯後降低電路40內的電容器C組成的相位延遲電路中、充電或者放電電流就流動，在其上升沿或者下降沿時間，有由於對應於各時間常數的相位差而有不同，因此，因在前述電流中觸發的雙向可控矽30的通電相位不同，所以能變化前述直流電壓。
接著，電極反轉控制電路37由例如光電耦合器42a、42b、電晶體43a、43b，二極體D5-D8構成，在光電耦合器42a、42b的輸入的一端上給與控制電壓，在另一端上給與來自前述微型計算機等的酸度或者鹼度信號。例如，當給與酸度信號時，光電耦合器42a的輸出就導通、開關元件34a被觸發，並將前述+直流電壓E+施加在電解槽36的電極36a，當施加鹼度信號時，光電耦合器42b的輸出就導通、開關元件35被觸發，並將前述一直流電壓E-施加在電解槽36的電極36a和36b。
採用前述的電解水生成器，雖然可解決前述以往的課題，但在實用上還在下述點上有改進的餘地。
(1)藉助於對於三組可控矽光電耦合器、給與控制信號A-C，pH的控制只能做到7個級的控制。特別在對應於在供給電解槽內的原水的流量、連續可變控制電解水的pH值的場合，不能對應於流量的變化、對pH值變動進行抑制。
(2)因使用三組雙向可控矽光電耦合器，所以整體上零件個數多、費用上升。
(3)因進行pH值的連續的可變控制，所以如一般被使用的相位控制電路(調光電路等)那樣、如採用電位器進行電阻值的控制，則即使取基於微型計算機等的電子電路的控制方式，與驅動電路的絕緣也絕對必要。為此，如果使用通常的光電耦合器，則只能作為開關的代用品使用，相應於能分解的使用零件個數增多。
本發明的第1個目的是提供具備能進行pH值的連續的可變控制、也能前述絕緣、並且零件個數少的廉價的電解電壓用電源的電解水生成器。
管道水等的原水基本上來自於河流等的地表水，是海水蒸發成為雨水浸漬在地面中的水。因此，在蒸發過程中海水中包含的物質，在蒸發的同時、或者由於飛散而混入並包含在前述原水中。可以想像也包含由地面中巖石等溶出的成分。在管道水等中包含這樣起因的各種離子、例如氯離子和硫酸離子等的陰離子以及鈉和鐵等的陽離子。常知的還添加用於殺菌的氯。被添加的氯的一部分分離、生成氯離子和次亞鹽酸離子。這些物質也溶解在原水中。
電解水生成裝置的溶解於原水中的離子作為電解質進行通電，在陰極室生pH高的鹼性水、在陽極室生成pH低的酸性水，但利用電解，原水、例如管道水中包含的鈣離子和與其不同用於補充鈣添加的鈣離子失去電荷，在陰極、陽極室隔膜和陰極室出水口中，作為碳酸鈣和氫氧化鈣堆積、阻礙陰、陽電極間的通電。在必須使用硬水的狀態，對電極的附著物更多，促使電極的劣化，與此同時，在長期使用中閉塞出水口、使電解水生成裝置的功能停止。
為此，在使用之前和供水停止期間中使施加在電解槽的電極上的電壓的極性反轉，也就是說具有逆洗功能進行電解，能在陰極室內生成陽極水並能在陽極室內生成陰極水，在前述陰極室內具有生成的酸性的陽極水，使堆積的鈣溶解，在再生電極表面的同時，防止電極的劣化，成為耐受長期使用結構。這種逆轉時的出水不出示規定的鹼性，但因包含溶解的鈣鹽，所以不希望作為不要的水進行排放。
圖10所示的日本特開平7-828287號公報中所示的電解水生成裝置，由具有利用電極的施加電壓的逆轉、積極地排出包含產生的水垢水的閥門構成。也就是說，在包含排出在電解槽56中生成的陰極水的陰極水排出口73、排出陽極水的陽極水排出口74和排出電解槽中滯留水的排水排出口75的電解水生成裝置中，在電解槽56的下流中設置具有控制信號進行動作的方向切換閥76、77、78，對包含電解槽56的極性切換後的水垢的電解液、通過方向切換閥77向排水排出口75側排水、直到pH穩定為至。
然而，這種機構不僅複雜，而且因將逆洗時產生的排水原樣排出、所以不經濟。
細胞對於pH反應敏感，因此，例如從供給飲料的電解水生成裝置排水的鹼性水的pH，在將規定的原水供給電解槽中時，按指示pH在電解槽中有一定的電流流動並期望經常有一定的pH的鹼性水排出。然而，由於前述鈣的堆積，因在陰、陽極間流動的通電量向著暫時減少的方向，所以作為也指示pH的被排出水的pH，不會不穩定的將一定的水排出。
本發明的第2個目的是利用在正常運轉中重複進行短時間的周期的逆洗，防止電極的劣化、保持電極表面的穩定狀態並謀得排水的pH的穩定化。如前所述，這時，在以往的逆洗機器中，在對陰、陽極的逆洗電壓的施加之際，不能使用從陰極室排出的水，而且必須排放該排水。為此，裝置經濟性低，本發明在正常排水運轉期間將規定的佔空比的逆洗電壓加在正常動轉的陰、陽極間，而且也與該期間正常運轉相同、藉助於分別從陽、陽極室進行排水，也有效地利用逆洗期間的排水。因此，能提供不排放該排水的經濟性高的連續式電解水生成裝置。
本發明要提供，藉助於不拘於電源頻率以前述與空比作為一定值，即使電源頻率不同的地方使用電解水生成裝置時，也能獲得經常穩定的一定的pH的排水的電解水生成裝置。
此外，由於前述鈣的堆積，不僅流入電解槽的原水的電傳導度變動，而且因電解槽本體的電解條件變化，所以即使將施加在電解槽上的電流成為恆常狀態，也不限於不斷能得到所要的pH的鹼性水或者酸性水。另一方面，電解水生成裝置使用者將前述鹼性水主要提供給飲料用，因細胞對pH反應敏感，所以能期望不斷得到規定pH的排水。
為此，使用離子交換樹脂等、去除流入電解槽中的原水中包含的特定溶解成分，一邊穩定流入電解槽中的原水的導電率，一邊使在使用之前期間和供水停止期間中施加在電解槽的電極上的電壓的極性反轉，也就是說，頻繁地發生逆洗並進行電解，溶解堆積的鈣，在再生電極表面的同時，防止電極的劣化，並按指定的pH設法在電極上不斷流過同一電流。
與此不同的還有對來自電解槽排水的陰、陽極水的電傳導度和pH等進行測定，在排水口前通過方向切換閥將所要以外的排水在排水口進行排水，僅有用地提供所要的排水的電解水生成裝置。
為提供這種測定，有在水流路經上相鄰的設置二塊金屬板，並作為電極，在前述電極間施加電壓並通電，對流過前述電極間的水的導電率進行測定的測定裝置。
以往，在這種測定裝置中，例如施加交流電壓對導電率進行測定，測定的水一發生分極，因分解能力過於好，所以難以在流水中適應，產生對於電極的附著物等，不能在兩電極間流過穩定的電流，測定值變動不能使用。為解決這些問題，如在測定裝置中設置附加電路，則電路結構變得複雜並且經濟性降低。
本發明的第3個目的是提供為了不斷得到一定的pH的電解水而對電解槽中供給的原水的導電率進行測定的測定裝置。
為達到前述第1個目的，本發明的第1發明的電解水生成器，利用隔膜將電解槽分開成陰極室和陽極室、並在各自的室內設置電極，在前述電極間設置施加規定直流電壓的電解電源、利用前述電極間的通電對前述電解槽內供給的原水進行電解、並在陰極室中內生成陰極水、在陽極室內生成陽極水，其特徵在於，該生成器包括由插入具有前述電源的電源變壓器初級側的雙向可控矽和控制該雙向可控矽的通電相位的相位控制電路組成的前述直流電壓的控制裝置，前述相位控制電路包括應答於在前述電解槽內供給的原水的流量傳感器、變換該傳感器的輸出脈衝的佔空比的佔空比變換電路、將該佔空比變換電路的輸出脈衝的頻率變換成對應的電壓的頻率/電壓變換電路和由應答於該頻率/電壓變換電路的輸出電壓的發光二極體以及應答於該發生二極體並與前述雙向可控矽連接的光傳導單元組成的光電耦合器。
為達到前述第2個目的，本發明的第2發明的電解水生成器，利用隔膜將電解槽分開成陰極室和陽極室、並在各自的室內設置陰電極和陽電極，在前述陰、陽電極間設置施加規定陰、陽直流電壓的電解電源、利用前述陰、陽電極間的通電對前述電解槽內供給的原水進行電解、並在陰極室內生成陰極水、在陽極室內生成陽極水，其特徵在於，設置反轉施加在前述陰、陽極上的電壓極性並進行逆洗的機構，在前述陰、陽電極間施加陰、陽直流電壓期間的一部分上，在陰、陽電極間設置施加陽、陰直流電壓的期間，在施加該陽、陰直流電壓的期間也繼續與前述陰、陽電極間施加陰、陽直流電壓期間相同的排水。
為達到前述第3個目的，本發明的第3發明的電解水生成器，利用隔模將電解槽分開成陰極室和陽極室、並在各自的室內設置電極，在前述電極間設置施加規定直流電壓的電解電源、利用前述電極間的通電對前述電解槽內供給的原水進行電解、並在陰極室內生成陰極水、在陽極室內生成的陽極水，其特徵在於，設置在水流路徑中相鄰設置二塊金屬板作為電極、在前述電極間施加電壓進行通電、測定流動前述電極間的水的導電率的測定裝置，在該裝置中，將前述兩電極的一方與輸出單觸發脈衝的電路連接，與此同時，將由電容器組成的充電電路、該充電電路的放電復位電路和控制輸出電路連接在另一方的電極上，並在電解槽的原水流入側或者排水側設置前述測定裝置。
圖1表示第1發明的實施例的電路圖。
圖2A-圖2C表示對與陰極水的流量相對的流量傳感器的輸出脈衝進行例示的波形圖。
圖3表示Cds光電耦合器的Cds輸出阻抗-LED正方向電流特性的特性圖。
圖4表示在先申請發明的電解水生成器用電源的方框圖。
圖5表示前述電源的具體電路結構的電路圖。
圖6表示以往的電解水生成器用電源的一例的方框圖。
圖7表示與第2發明相關的電解水生成器用電源裝置及其逆洗機構的一實施例的方框圖。
圖8表示採取圖7中裝置的陰極水的動作的時間圖的一例。
圖9表示基於圖8中時間圖的微型計算機動作例子的流程圖。
圖10表示以往的逆洗機構和排水機構的圖。
圖11表示在第3發明中使用的導電率測定裝置的方框圖。
圖12表示圖11中裝置的動作說明用時間圖。
圖13A-圖13C表示變化圖11中裝置的單觸發脈衝寬度時的控制輸出電路中輸入的電壓變化的測定例。
圖14表示將圖11中裝置用於電解水生成器的實施例的電路圖。
圖15表示將圖11中裝置配置在電解水生成器的電解槽的原水流入側的實施例。
圖16表示將圖11中裝置配置在電解水生成器的電解槽的電解水流出側的實施例。
下面，參照附圖對本發明的實施例進行說明。
實施例圖1表示本發明的電解水生成器用電源的一實施例，與圖4相同符號表示相同或者相似的電路。在本實施例中，為控制雙向可控矽30的通電相位角，使用由發光二極體(LED)和應答於該LED光傳導單元(Cds)組成的Cds光電耦合器42，代替前述三組的可控矽光電耦合器。
44是流量傳感器，45是佔空比變換電路，46是頻率/電壓(F/V)轉換電路。
流量傳感器44應答於在電解槽36中供給的原水並輸出對應於其流量的脈衝，通過佔空比變換電路45將其輸出脈衝送到頻率/電壓轉換電路46中，該電路46輸出對應於前述流量的直流電壓、作作為正向電壓送到發光二極體LED上，光傳導單元Cds的電阻對應於前述流量、並將對應於其的觸發電流送到雙向可控矽30上進行觸發。
因此，藉助於F/V變換流量傳感器44的輸出脈衝，以得到的直流電壓用作Cds光電耦合器42LED正向電壓，因對應於流量控制施加在電解槽36內的電極36a、36b上的直流電壓，所以能進行流量變化場合的pH變化量的穩定化。這種場合，利用佔空比變換電路45、能變化流量傳感器44的輸出脈衝的佔空比，並由此能實現基本的電力控制。
圖2表示對應於電解槽36的陰極水流量(排水量)的流量傳感器44的輸出脈衝，a表示在流量(2l/min)時為33Hz左右的輸出脈衝、b表示在流量(3l/min)時為50Hz左右的輸出脈衝、C表示在流量(4l/min)時為62Hz左右的輸出脈衝。
圖3表示Cds的輸出電阻-LED正向電流特性。
此外，流量傳感器44、佔空比變換電路45和F/V轉換電路46可以用其自身公知的電路，不必使用特別限定的結構。
由前述說明可知，採用第1發明的電解水生成器用電源的結構，則在實用上能得到以下的出色的效果。
(1)對應於電解槽內供給的原水的流量，能連續可變的控制電解水的pH值。因此，即使用在流量變化的場合、也能抑制pH值的變動。
(2)因能利用1個Cds光電耦合器控制雙向可控矽的通電相位，所以能謀得整體上零件個數少且費用下降。
(C)因使用Cds光電耦合器，所以Cds單元的電阻值按在LED側流動的正向電流變化。為此，能良好絕緣電源單元並能容易地控制前述連續變化。
圖7表示與第2發明相關的電解水生成電源裝置及其逆洗機構的實施例的方框圖。在圖7中，AC是例如市電100V的交流電源、52是電源變壓器、在其次級側上包括中心抽頭52a，53是二極體電橋電路、一對的元件53a和53b的一端連接在電源變壓器52的次級側上，另一端與固態繼電器54、55的各一端相連接。固態繼電器54、55的另一端相互連接，其連接58連接在電解槽56的一方的電極56a上，另一方的電極56b連接在電源變壓器52的中心抽頭52a上。
作為固態繼電器54、55，使用例如功率MOSFET元件，並將各自的柵極54G、55G連接到微型計算機57上。
利用微型計算機57，提供導通/斷開固態繼電器54或者55的柵極電流，將以從二極體電橋電路53輸出的前述中心抽頭52a作為基準的兩波整流的+或者-的直流電壓E+或者E-施加在電極56a、56b上。也就是說，每兩個同極性地使用二極體電橋電路58的二極體D1-D4，並以中心抽頭52a為基準、+、-兩個電路構成兩波整流電路。
從電源變壓器52的初級側形成與前述整流電路不同的半波整流電路60，並通過限幅器61、光電耦合器62將其輸出信號輸入到微型計算機57中。基於通過限幅器61的50或者60Hz的半波整流波形、微型計算機57對用其頻率規定的斷續波進行計數，並成為決定由導通/斷開微型計算機57輸出的固態繼電器54或者55的信號及其輸出時間和輸出電壓組成的佔空比的基準脈衝。
也就是說，微型計算機基於前述基準脈衝、決定由電解→反轉停止→逆洗→反轉停止組成的一個周期的周期動作的佔空比，藉助於連續地重複這種周期、在排水中進行在電解槽中的電解電源的供給和逆洗電源的供給。此外，設置反轉停止、用於固態繼電器54、55的逆耐電壓的保護，藉助於設置反轉停止時間，在高頻操作一個周期的場合，也能在長期使用中穩定使用固態繼電器54、55。
用於電解運轉的例如在固態繼電器54中供給的二極體電橋電路53供給的兩波整流的脈流、在通常的電解操作中以最大75％程度的佔空比在電極中供給。對此，在逆洗中提供的固態繼電器55中供給的脈流、將其電力實行值設定在前述值或者前述值以上。其結果，在逆洗中供給等於或者大於電解運轉的電力。也就是說，因相對於正常運轉、比較短地設定逆洗運轉，所以逆洗期間排水的pH也不會急劇地變化、並在基本穩定的狀態下排出鹼性水。
在前述中，雖然對用來自固態繼電器54的輸入電力進行電解運轉、用來自固態繼電器55的輸出電力進行逆洗運轉進行了說明，但相反地也可以用來自固態繼電器55的輸出電力進行電解運轉、用來自固態繼電器54的輸出電力進行逆洗運轉。
通過限幅器61、光電耦合器62輸入到微型計算機57的信號，對市電頻率50或者60Hz的不同進行檢測，並進行佔空比的校正。也就是說，從前述二極體電橋電路53向電極56a、56b供給電力，在相同操作中基於市電頻率的不同、其佔空比變化並且電解效力變動。為此，檢測前述頻率，對於頻率的變化量的佔空比進行校正。
作為前述整流電路，雖然示出了半波整流電路60，但當然也可以用全波整波電路。
圖8表示採取與圖7中所示的本發明相關的電解水生成電源裝置的陰極水的動作的時間圖的一例，是設定一個周期的周期動作在100m秒(10Hz)場合的圖。
在圖8中，①表示在微型計算機中動作的基準脈衝，分頻市電頻率、設定與前述一個周期的周期動作相當的基準脈衝，與此同時，按未圖示的電解槽的動作、即規定用於獲得所要的pH的陰極水的電力的操作信號，規定周期動作的佔空比。例如由70m秒的電解和然後繼續10m秒的停止期間、10m秒的逆洗期間和然後繼續10m秒的停止期間，設定一個周期。並且，在裝置的動作中重複這種一個周期。按前述一個周期的基準脈衝，輸出使②所示的固態繼電器54、55動作的開關信號。其結果，由固態繼電器54、55輸出③所示的兩波整流電解電流。
雖然前述對以100m秒作為一個周期的周期動作的動作例進行了說明，但當然也能設定100m秒以外的周期動作。
在採取陽極水的場合，也可以與前述的場合相反、用兩個固態繼電器54、55的導通時間。
圖9表示基於圖8所示的時間圖的微型計算機的一動作的流程圖。
當裝置一導通，就通過半波整流電路60、限幅器61和光電耦合器62、具有輸入的基準脈衝101並開始電解動作，所要的是鹼性水103則固態繼電器(SSR1)104動作，在裝在電解槽的陰極室中的陰電極上施加陰電壓、在裝在陽極室中的陽電極上施加陽電壓，作為正常運轉，從陰極室排出陰極水、從陽極室排出陽極水。此外，所要的是酸性水109則固態繼電器(SSR2)109動作，在裝在電解槽的陰極室中的陰電極上施加陽電壓、在裝在陽極室中的陽極電極上施加陰電壓，從陰極室排出陽極水、從陽極室排出陰極水。在前述操作中，雖然對不斷從同一排水口排出所要的水進行了說明，但也能從各別設備的各個排水口排水。
一開始前述正常運轉，就具有基準脈衝並對電解時間105開始計數。然後，基於微型計算機57中存儲電路中設定時間，超過規定的電解時間、例如70m秒的SSR1、SSR2停止動作。然後，進行由施加的電壓的停止、施加電壓的反轉和施加電壓的停止107組成的逆洗108。逆洗一結束、就進行正常運轉111/逆洗112的確認，在正常運轉111的場合，SSR2、112動作，在酸性水112的場合，SSR1、113動作，規定的一個周期結束。然後，繼續這種周期、直至裝置的動作結束時刻115。
採用第2發明的電解水生成裝置及其逆洗裝置，藉助於具有市電頻率、具有得到的基準脈衝、在正常運轉中重複短時間的周期的逆洗，則能使對電極的附著物難於附著、防止電極的劣化、穩定狀態地保持電極表面、並能謀得排出的pH的穩定化。這時，如前所述，在以往的逆洗機構中，在施加對陰、陽極的逆電電壓之際，不能使用從陰極室排出的排水，而且必須排出該排水，裝置的經濟性低。但藉助於設置具有規定佔空比的逆電壓施加期間，不僅可以謀得不同機種的洗淨方法的標準化，而且在逆洗期間也能使用排水，且能得到不排放該排水的經濟性高的連續式電解水生成裝置。
藉助於將第2發明的前述佔空比做成不拘於電源頻率的一定值，在電源頻率不同的場合所使用電解水生成器，也能不斷穩定得到一定pH的電解水。
圖11表示與第3發明相關的測定裝置的方框圖，圖12表示其動作時間圖。
在圖12中，在水流路徑81中相鄰設置二根例如耐腐蝕性的金屬條作為電極82、83。這裡，稱電極82為一方的電極、稱電極83為另一方的電極。用規定的大小加工不鏽鋼和白金做的圓棒和板做成這種金屬條。該兩電極的一方的電極82與單觸發脈衝輸出電54連接，同時另一方的電極83與由電容器85和電阻86組成的充電電路87、該充電電路87的放電用復位電路88和控制輸出電路89連接。90、91是防止來自電極82、83和充電電路87的放電電流的逆流的二極體。電容器92在電解槽中通電之際，去除載在原水上的交流電流(脈動)，是用於對充電電路87不產生影響的濾波電路。
在圖12(a)中，在電解中電極82、83上每隔數秒(例如5秒)重複輸出來自單穩態觸發衝脈輸出電路84的脈衝。因此，這種場合，5秒為一個周期。單穩態觸發脈衝的寬度是幾十msec，較佳選擇的適當的時間常數是10msec-20msec。
在圖12(b)中，這種單觸發脈衝到來之前，將促使來自前述充電電路87的放電的復位信號輸入到復位電路88中，並在該復位時間中放電儲存在充電電中87的電容器88中的電荷。
在圖12(c)中，前述結果因在從單觸發脈衝輸出時刻到復位脈衝的輸入時刻之間在電容器85上保持導電率檢測電壓，所以取出該電壓作為控制電壓輸出。
如前所述，在具有復位電路88、一旦放電連接於另一方的電極83的充電電路87的充電後，在水流路徑81中水流動的狀態、將特定單穩態觸發脈衝的脈衝寬度加到另一方的電極82上時，在水流路徑81中流動的水，因含有電解質、具有某種電阻，脈衝產生與該電阻相當量的電壓降低並對充放電電路87充電。因導電率與前述電阻相當量大約成正例，所以藉助於測定控制電壓輸出，能得知導電率。
圖13A-13C表示調查輸入到變化單觸發脈衝寬度時的控制輸出電路中的電壓變化的測定結果的一例。
圖13A中表示前述測定中使用的電極的一例，沿水中的流動、SUS304的φ1.6的棒相鄰設置電極82、83。這種場合的兩個電極距離為8mm，電極長l為5mm。
用這種電極結構，在水溫23℃、Vcc固定在5V時，單觸發脈衝的時間常數一變化，就能得到如圖13B、圖13C所示的電極間控制電壓輸出和導電率之間關係的圖。
圖13B表示以10msec為單觸發脈衝的時間常數的場合的圖，圖13c為22msec場合的圖。這樣，採用規定的時間常數，則能得到在電極間控制電壓輸出和導電率之間基本直線部分的關係，藉助於測定電極間控制電壓輸出，能容易地得知導電率。
也就是說，藉助於特定脈衝寬度，能從控制輸出電路取出以線性電壓變化作為水的導電率的變化。
圖14表示將與圖11所示的第3發明相關的測定裝置適用於電解水生成裝置的場合的圖。在與圖11中作用相同的構件上附以相同標號，同時省略重複的說明。
在圖14中，通過對來自信號發生器的信號進行計數的計數器93、規定一個周期的時間，從計數器93的Q0、向設定單觸發脈衝時間常數的定時器94輸出信號。R1、C1是決定其時間常數的電阻和電容器。另一方面，從Q6向設定復位電路88的脈衝時間常數的定時器95輸出信號。它們按圖2所示的動作時間圖動作。通過開關96和二極體90將定時器14的輸出通電到另一方的電極2上。另一方面，將定時器15的輸出輸出到復位電路的開關17上，通過二極體91、對在充電電路87中充電的電荷進行放電。
圖15表示將與第3發明相關的測定裝置配置在電解水生成裝置的電解槽流入側場合的圖。
在圖15中，用離子穿透性隔膜120分開電解水生成裝置，在插入陰極電121的陰極室122和插入陽電極123的陽極室124的陰、陽電極之間具有供給直流電壓電路125並施加電壓，對連續流進電解槽125的原水進行電解。
這種場合，將與本發明相關的測定裝置119設置在電解槽的流入側線127上，通過控制電路和128、將該輸出輸入到直流電壓供給電路125中，控制該直流電壓供給電路125中，控制該直流電壓供給電路125。此外，129是充填活性碳和中空絲的淨水器。在第3發明中基於淨水器129的存在，測定裝置119的測定值不受影響。
其結果，因具有前述測定裝置、具有測定的導電率、並控制直流電壓供給電路125，所以能得到穩定的pH的排水。
圖16表示將與第3發明相關的測定裝置配置在電解水生成裝置的電解槽排水側場合的圖。在與圖15中說明相同的構件上附以相同標號，同時省略重複的說明。
在圖16中，將與本發明相關的測定裝置119設置在電解槽的排水側線130上，通過控制電路128、將該輸出輸入到直流電壓供給電路125中，控制該直流電壓供給電路125。
其結果，因具有前述測定裝置、具有測定的導電率、並控制直流電壓供給電路125，所以能得到穩定的pH的排水。
在圖16中，雖然測定裝置119僅設置在電解槽的陰極室側，他也可以設置在陽極室側，此外，也可以設置在陰、陽極室兩側。無論在那一種場合，通過控制電路128將其輸出輸入到直流電壓供給電路125中，用於控制電解槽的供給電壓。
第3發明的導電率測定裝置，在必要的限度內測定電解槽中供給的原水的導電率，為了使從電解槽排水的陰、陽極水穩定並供給所要的pH的水，在電解槽前側或者電解槽排水側的水流路經中相鄰設置二根金屬條作為電極，在前述電極間施加電壓並通電，測定流過前述電極間的水的導電率。藉助於以脈衝作為該導電率測定裝置的施加電壓，同時在電極的另一方設置存儲脈衝電流的電容電路，能測定穩定的導電率。因在電解槽中流動基於這種測定結果的電流，所以能按使用者的指定pH、從電解槽不斷排出一定pH的電解水。
權利要求
1.一種電解水生成器，利用隔膜將電解槽分開成陰極室和陽極室、並在各自的室內設置電極，在所述電極間設置施加規定直流電壓的電解電源、利用所述電極間的通電對所述電解槽內供給的原水進行電解、並在陰極室內生成陰極水、在陽極室內生成陽極水，其特徵在於，該生成器包括由插入具有所述電源的電源變壓器初級側的雙向可控矽和控制該雙向可控矽的通電相位的相位控制電路組成的所述直流電壓的控制裝置；所述相位控制電路包括應答於在所述電解槽內供給的原水的流量傳感器、變換該傳感器的輸出脈衝的佔空比的佔空比變換電路、將該佔空比變換電路的輸出脈衝的頻率變換成對應的電壓的頻率/電壓變換電路和由應答於該頻率/電壓變換電路的輸出電壓的發光二極體以及應答於該發光二極體並與所述雙向可控矽連接的光傳導單元組成的光電耦合器。
2.一種電解水生成器，利用隔膜將電解槽分開成陰極室和陽極室、並在各自的室內設置陰電極和陽電極，在所述陰、陽電極間設置施加規定陰、陽直流電壓的電解電源、利用所述陰、陽電極間的通電對所述電解槽內供給的原水進行電解、並在陰極室內生成陰極水、在陽極室內生成陽極水，其特徵在於，設置反轉施加在所述陰、陽極上的電壓極性並進行逆洗的機構，在所述陰、陽電極間施加陰、陽直流電壓期間的一部分上，在陰、陽電極間設置施加陽、陰直流電壓的期間，在施加該陽、陰直流電壓的期間也繼續與所述陰、陽電極間施加陰、陽直流電壓期間相同的排水。
3.如權利要求2所述的電解水生成器，其特徵還在於，在施加所述陽、陰直流電壓期間的前後、設置電解停止期間。
4.如權利要求1和3所述的電解水生成器，其特徵還在於，在所述陰、陽電極間施加的陽、陰直流電壓等於或者大於在所述陰、陽電極間施加的陰、陽直流電壓。
5.如權利要求2至4任一項所述的電解水生成器，其特徵還在於，即使電源頻率變化、在所述陰、陽電極間施加的陽、陰直流電流的佔空比也是一定。
6.一種電解水生成器，利用隔膜將電解槽分開成陰極室和陽極室、並在各自的室內設置電極，在所述電極間設置施加規定直流電壓的電解電源、利用所述電極間的通電對所述電解槽內供給的原水進行電解、並在陰極室內生成陰極水、在陽極室內生成陽極水，其特徵在於，設置在水流路徑中相鄰設置兩塊金屬板作為電極、在所述電極間施加電壓進行通電、測定流過所述電極間的水的導電率的測定裝置，在該裝置中，將所述兩電極的一方與輸出單觸發脈衝的電路連接。與此同時，將由電容器組成的充電電路、該充電電路的放電復位電路和控制輸出電路連接在另一方的電極上，並在電解槽的原水流入側設置所述測定裝置。
7.如權利要求6所述的電解水生成器，其特徵還在於，所述單觸發脈衝的脈衝寬度為10m-20msec，以從所述控制輸出電路線性電壓變化、取作水的導電率的變化部分。
8.如權利要求6所述的電解水生成器，其特徵還在於，在到達另一方電極的充電電路的二極體的電極側上連接電容器的一端、並將該電容器的另一端接地。
9.一種電解水生成器，利用隔膜將電解槽分開成陰極室和陽極室、並在各自的室內設置電極，在所述電極間設置施加規定直流電壓的電解電源、利用所述電極間的通電對所述電解槽內供給的原水進行電解、並在陰極室內生成陰極水、在陽極室內生成陽極水，其特徵在於，設置在水流路徑中相鄰設置兩塊金屬板作為電極、在所述電極間施加電壓進行通電、測定流過所述電極間的水的導電率的測定裝置，在該裝置中，將所述兩電極的一方與輸出單觸發脈衝的電路連接，與此同時，將由電容器組成的充電電路、該充電電路的放電復位電路和控制輸出電路連接在另一方的電極上，並在電解槽的排水側設置所述測定裝置。
10.如權利要求9所述的電解水生成器，其特徵還在於，所述單觸發脈衝的脈衝寬度為10m-20msec，以從所述控制輸出電路線性電壓變化、取作水的導電率的變化部分。
11.如權利要求9所述的電解水生成器，其特徵還在於，在到達另一方電極的充電電路的二極體的電極側上連接電容器的一端、並將該電容器的另一端接地。
全文摘要
本發明揭示一種電解水生成器，包括利用隔膜將電解槽分開成陰極室和陽極室、並在各自的室內設置電極，藉助於在電極間施加規定直流電壓、對電解槽內供給的原水進行電解，從陰極室得到鹼離子水、從陽極室得到酸性水。其特徵在於，能連續可變控制電解水pH值構成直流電壓供給用電源，具有逆洗機構、將正常排水運轉期間中規定的佔空比的逆電壓加在電極上能有效利用逆洗期間排水的電解水，設置導電率測定裝置能得到一定的pH的電解水。
文檔編號C02F1/461GK1156125SQ9611797
公開日1997年8月6日 申請日期1996年12月27日 優先權日1995年12月27日
發明者田中進 申請人:日本恩迪克股份有限公司