(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を電気分解する電解部と、前記電解部に電力を供給する電源部とを備えた電解水生成装置であって、
前記電解部は、水路として互いに並列に接続された複数の電解槽を含み、
前記各電解槽は、電気分解される水が流入する電解室と、前記電解室内で互いに対向して配置された陽極給電体及び陰極給電体と、前記陽極給電体と前記陰極給電体との間に配されかつ前記電解室を前記陽極給電体側の陽極室と前記陰極給電体側の陰極室とに区分する隔膜とを有し、
各陽極給電体及び各陰極給電体は、それぞれ電気的に並列に接続され、
前記各電解槽は、同一の容積を有すると共に、前記各電解槽に配される前記陽極給電体は、同一の表面積であり、前記各電解槽に配される前記陰極給電体も、同一の表面積であり、
前記各電解槽の前記給電体に供給される電流を検出するための複数の電流検出手段と、前記各電流検出手段によって検出された各電流に基づいて、前記各電解槽への電力の供給を制御する制御部とをさらに備え、
前記制御部は、前記各電流検出手段によって検出された各電流のいずれかが予め定められた第１範囲にあるか否かを判定し、前記各電解部の異常を監視することを特徴とする電解水生成装置。
【請求項２】
前記各電流検出手段によって検出された各電流のいずれかが、前記第１範囲から外れたとき、前記制御部は、その電流検出手段が接続されている電解槽への電力の供給を停止する請求項１記載の電解水生成装置。
【請求項３】
前記電源部は、互いに直列に接続された複数の同一仕様の直流電源装置を有し、
前記各直流電源装置の出力電圧を検出するための複数の電圧検出手段をさらに備え、
前記制御部は、前記電圧検出手段によって検出された各電圧のいずれかが、予め定められた第２範囲にあるか否かを判定し、前記各電源部の異常を監視する請求項１又は２記載の電解水生成装置。
【請求項４】
前記電圧検出手段によって検出された各電圧のいずれかが、予め定められた第２範囲から外れたとき、前記制御部は、前記電源部の運転を停止する請求項３記載の電解水生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水を電気分解することにより電解水を生成する電解水生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水を電気分解して水素ガスが溶け込んだアルカリ性の電解還元水を生成できる電解水生成装置が知られている。近年では、農業分野への電解水生成装置の使用が研究されている。
【０００３】
商用野菜の栽培に電解還元水を用いる場合、大量の電解還元水が必要とされる。電解水生成装置を用いて大量の電解還元水を生成するためには、大容量の電解部が必要とされる。大容量の電解部は、例えば、特別に製造された大容量の単一の電解槽によって、又は、複数の汎用の電解槽が並列に接続されることによって実現可能である。
【０００４】
電解水生成装置の製造コストを低減する観点では、後者の複数の汎用の電解槽が並列に接続される構成が有利である。このような電解水生成装置では、所望の水素濃度及びｐＨ値の電解水を容易に得るために、それぞれの電解槽によって同一の水素濃度及び同一のｐＨ値の電解水が生成されるのが望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、電解水生成装置では、電解部に異常が発生すると、所望の水素濃度及びｐＨ値の電解水が生成されなくなるおそれがある。例えば、各電解槽に設けられている給電体（電極）が寿命を迎えると、抵抗値が増大して電解電流が低下し、その結果、溶存水素濃度及びｐＨ値が低下する。また、上記給電体の表面に過度のスケールが付着すると、短絡のおそれがある。
【０００６】
上述した電解部の異常は、電解部に供給される電解電流を監視することで早期に発見できる。
【０００７】
しかしながら、単に複数の電解槽が並列に接続されて電解部が構成される電解水生成装置では、電解部の全体に供給される電流値が大きいため、その僅かな変動からいずれかの電解槽に異常の兆候が生じていることを早期に発見することが困難である。また、異常の兆候が生じた電解槽を特定できないため、さらなる改良が望まれている。
【０００８】
本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、複数の電解槽が並列に接続されて電解部が構成される電解水生成装置で、いずれかの電解槽に異常の兆候が生じたことを早期に発見すると共に、異常の兆候が生じた電解槽を特定できる電解水生成装置を提供することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、水を電気分解する電解部と、前記電解部に電力を供給する電源部とを備えた電解水生成装置であって、前記電解部は、互いに並列に接続された複数の電解槽を含み、前記各電解槽は、電気分解される水が流入する電解室と、前記電解室内で互いに対向して配置された陽極給電体及び陰極給電体と、前記陽極給電体と前記陰極給電体との間に配されかつ前記電解室を前記陽極給電体側の陽極室と前記陰極給電体側の陰極室とに区分する隔膜とを有し、前記各電解槽の前記給電体に供給される電流を検出するための複数の電流検出手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る前記電解水生成装置において、前記各電流検出手段によって検出された各電流のいずれかが、予め定められた第１範囲から外れたときに、前記電解部への電力の供給を停止することが望ましい。
【００１１】
本発明に係る前記電解水生成装置において、前記電源部は、互いに直列に接続された複数の直流電源装置を有し、前記各直流電源装置の出力電圧を検出するための複数の電圧検出手段をさらに備えることが望ましい。
【００１２】
本発明に係る前記電解水生成装置において、前記電圧検出手段によって検出された各電圧のいずれかが、予め定められた第２範囲から外れたとき、前記電源部の運転を停止することが望ましい。
【００１３】
本発明に係る前記電解水生成装置において、前記各電解槽は、同一の容積を有することが望ましい。
【００１４】
本発明に係る前記電解水生成装置において、前記各電解槽に配される前記陽極給電体は、同一の表面積であることが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の電解水生成装置は、水を電気分解する電解部と、電解部に電力を供給する電源部とを備えた電解水生成装置であって、電解部は、互いに並列に接続された複数の電解槽を含む。これにより、安価な汎用の電解槽を用いながらも、大容量の電解部を構成できる。
【００１６】
各電解槽は、電気分解される水が流入する電解室と、電解室内で互いに対向して配置された陽極給電体及び陰極給電体と、電解室を陽極室と陰極室とに区分する隔膜とを有する。そして、各電解槽の給電体に供給される電流を検出するための複数の電流検出手段によって、各電解槽の並列接続に伴い分岐されたそれぞれの電流が検出される。従って、各電流検出手段によって検出された電流を監視することにより、いずれかの電解槽に異常の兆候が生じたことを早期に発見することが可能となる。また、異常の兆候が生じた電解槽を特定できるので、電解水生成装置のメンテナンス等が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の電解水生成装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の制御部によって各電解槽の異常を監視し各電解槽を制御する処理手順を示すフローチャートである。
【図３】図１の制御部によって各電解槽及び各直流電源装置の異常を監視し各電解槽及び各直流電源装置を制御する処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
【００１９】
図１は、本実施形態の電解水生成装置１の構成を示している。本実施形態の電解水生成装置１は、水を電気分解する電解部２と、電解部２に直流電力を供給する電源部３とを備えている。
【００２０】
電解部２は、複数の電解槽２１、２２、２３、…を含んでいる。本実施形態では、電解部２は、３つの電解槽２１、２２、２３を含んでいる。これらの電解槽２１、２２、２３には、それぞれ汎用の電解槽が適用されている。汎用の電解槽とは、例えば、飲用の電解水を生成する電解水生成装置に装備されている通常の仕様の電解槽である。そして、各電解槽２１、２２、２３は、同一の仕様である。
【００２１】
各電解槽２１、２２、２３は、水路として互いに並列に接続されている。従って、電解槽２１、２２、２３のそれぞれの容量を足し合わせたものが電解部２の容量となる。これにより、安価な汎用の電解槽２１、２２、２３を用いながらも、大容量の電解部２を構成できる。
【００２２】
各電解槽２１、２２、２３は、電気分解される水が供給される電解室４０を有している。電解室４０には、原水が供給される。原水には、一般的には水道水が利用されるが、その他、例えば、井戸水、地下水等を用いることができる。各電解槽２１、２２、２３は、水路として互いに並列に接続されているので、各電解室４０には、原水が供給される。
【００２３】
電解室４０の内部には、陽極給電体４０ａ及び陰極給電体４０ｂが互いに対向して配置されている。陽極給電体４０ａと陰極給電体４０ｂとの間には隔膜４０ｅが配設されている。隔膜４０ｅは、電解室４０を陽極給電体４０ａ側の陽極室４０ｃと陰極給電体４０ｂ側の陰極室４０ｄとに区分する。
【００２４】
既に述べたように、各電解槽２１、２２、２３は、水路として互いに並列に接続されているので、各電解槽２１、２２、２３の陽極室４０ｃは、実質的に同一の水圧であり、各電解槽２１、２２、２３の陰極室４０ｄは、実質的に同一の水圧である。
【００２５】
電解室４０の陽極室４０ｃ及び陰極室４０ｄの両方に水が供給され、陽極給電体４０ａ及び陰極給電体４０ｂに直流電圧が印加されることにより、電解室４０内で水の電気分解が生ずる。
【００２６】
各電解槽２１、２２、２３は、電気的にも互いに並列に接続されている。従って、各電解槽２１、２２、２３の陽極給電体４０ａ及び陰極給電体４０ｂに印加される電圧は、実質的に等しい。
【００２７】
隔膜４０ｅは、電気分解で生じたイオンを通過させる。隔膜４０ｅを介して陽極給電体４０ａと、陰極給電体４０ｂとが電気的に接続される。電解室４０内で水が電気分解されることにより、陰極室４０ｄで電解還元水が得られ、陽極室４０ｃで電解酸性水が得られる。
【００２８】
陰極室４０ｄでは、電気分解によって水素ガスが発生し、陰極室４０ｄ内の水に溶け込む。このため、陰極室４０ｄで得られた電解還元水は、電解水素水とも称され、活性酸素の除去に有効とされる。
【００２９】
各電解槽２１、２２、２３の各陽極給電体４０ａには、各陽極給電体４０ａに電流を供給する電流供給ライン５１、５２、５３が接続されている。そして、各電流供給ライン５１、５２、５３には、電流検出手段６１、６２、６３が設けられている。すなわち、電流供給ライン５１を介して、電解槽２１の陽極給電体４０ａと電流検出手段６１とが接続されている。同様に電流供給ライン５２を介して、電解槽２２の陽極給電体４０ａと電流検出手段６２とが接続され、電流供給ライン５３を介して、電解槽２３の陽極給電体４０ａと電流検出手段６３とが接続されている。
【００３０】
電流検出手段６１は電解槽２１の陽極給電体４０ａに供給される電流Ｉ1を検出する。同様に、電流検出手段６２は電解槽２２の陽極給電体４０ａに供給される電流Ｉ2を検出し、電流検出手段６３は電解槽２３の陽極給電体４０ａに供給される電流Ｉ3を検出する。
【００３１】
各電解槽２１、２２、２３は、同一の仕様であり、かつ電気的にも互いに並列に接続されているので、各電解槽２１、２２、２３に何らかの異常が生じない限り、電流検出手段６１、６２、６３によって検出される電流Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3の値は、実質的に同一である。従って、各電流検出手段６１、６２、６３によって検出された電流Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3を監視することにより、いずれかの電解槽に異常の兆候が生じたことを早期に発見することが可能となる。また、異常の兆候が生じた電解槽を特定できるので、電解水生成装置１のメンテナンス等が容易となる。
【００３２】
電解水生成装置１は、電解部２及び電源部３等の制御を司る制御部７を備えている。例えば、制御部７は、電源部３の動作を制御することにより、電解部２によって生成される電解還元水のｐＨ値及び溶存水素濃度等を制御する。
【００３３】
上述した各電流検出手段６１、６２、６３によって検出された電流Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3の監視は、制御部７によってなされる。本実施形態では、各電流検出手段６１、６２、６３は、定期的に（例えば、２秒毎に）電流Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3を検出し、その値に相当する信号を制御部７に出力する。制御部７は、各電流検出手段６１、６２、６３から出力された信号に基づいて、各電解槽２１、２２、２３の異常を監視・検出する。
【００３４】
図２は、制御部７によって各電解槽２１、２２、２３の異常を監視・検出する処理手順の一例を示している。制御部７は、各電流検出手段６１、６２、６３から出力された信号の入力を受け、電流Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3を取得する（Ｓ１）。さらに制御部７は、取得した電流Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3をメモリ（図示せず）等に格納する（Ｓ２）。これにより、各電解槽２１、２２、２３の状態の履歴が記録され、電解水生成装置１のメンテナンス等が容易となる。
【００３５】
そして、制御部７は、各電流Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3が予め定められた第１範囲内にあるかを判定する（Ｓ３）。制御部７は、Ｓ１乃至Ｓ３を繰り返すことにより、各電解槽２１、２２、２３の異常を継続的に監視・検出する。
【００３６】
ここで、第１範囲とは、例えば、正常な電解槽において検出される電流のばらつきや検出誤差が生ずることにより電流値が分布する範囲より広く設定される。第１範囲を適切に設定することにより、いずれかの電解槽に異常の兆候が生じたことを早期に発見可能となる。具体的には、電解槽２１、２２、２３のうち、例えば、電解槽２２の電流Ｉ2だけが電解槽２１、２３の電流Ｉ1、Ｉ3と比較して大きくことなっている（すなわち、各電解槽に供給される電流に有意差が生じている）場合、電解槽２２に異常の兆候が生じていると判断できる。
【００３７】
各電流Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3が予め定められた第１範囲内にある場合（Ｓ４においてＹ）、制御部７は、各電解槽２１、２２、２３が正常であると判断して、Ｓ１に戻り、各電解槽２１、２２、２３の異常を継続的に監視・検出する。
【００３８】
一方、各電流Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3のいずれかが予め定められた第１範囲内から外れたとき（Ｓ４においてＮ）、制御部７は、各電解槽２１、２２、２３のいずれかに異常が生じていると判断し、電解部２への電力の供給を停止する（Ｓ５）。電解部２への電力供給の停止は、電源部３の運転を停止してもよいし、電源部３から電解部２に至る電流供給ラインを遮断してもよい。これにより、いずれかの電解槽に異常の兆候が生じた場合であっても、電解部２への電力供給が早期に停止され、電解槽の異常の進行を抑制できる。
【００３９】
電源部３から電解部２に至る電流供給ラインを遮断する場合は、各電流供給ライン５１、５２、５３のうち、異常な電流を検出した電流検出手段が接続されている電流供給ラインを遮断する構成としてもよい。この場合、正常な電解槽によって継続して電解水を生成することができる。
【００４０】
図１に示されるように、電源部３は、複数の直流電源装置３１、３２、…を有している。本実施形態では、電源部３は、２つの直流電源装置３１、３２を有している。各直流電源装置３１、３２は、制御部７によって制御され、直流電圧を出力する。
【００４１】
各直流電源装置３１、３２には、それぞれ汎用の直流電源装置が適用されている。汎用の直流電源装置とは、例えば、飲用の電解水を生成する電解水生成装置に装備されている通常の仕様の直流電源装置である。そして、各直流電源装置３１、３２は、同一の仕様である。
【００４２】
各直流電源装置３１、３２は、互いに直列に接続されている。従って、各直流電源装置３１、３２の各出力電圧を足し合わせたものが電源部３の出力電圧となる。これにより、安価な汎用の直流電源装置３１、３２を用いながらも、高出力の電源部３を構成できる。
【００４３】
直流電源装置３１の出力端には、電圧検出手段８１が設けられている。電圧検出手段８１は、定期的に（例えば、２秒毎に）直流電源装置３１の出力電圧Ｖ1を検出し、その値に相当する信号を制御部７に出力する。同様に、直流電源装置３２の出力端には、電圧検出手段８２が設けられている。電圧検出手段８２も、定期的に直流電源装置３２の出力電圧Ｖ2を検出し、その値に相当する信号を制御部７に出力する。
【００４４】
直流電源装置３１、３２の出力電圧Ｖ1、Ｖ2は、制御部７によって監視される。すなわち、制御部７は、各電圧検出手段８１、８２から出力された信号に基づいて、各直流電源装置３１、３２の異常を監視・検出する。制御部７は、出力電圧Ｖ1、Ｖ2を監視することにより、いずれかの直流電源装置に異常の兆候が生じたことを早期に発見することが可能となる。また、異常の兆候が生じた直流電源装置を特定できるので、電解水生成装置１のメンテナンス等が容易となる。
【００４５】
図３は、制御部７によって各電解槽２１、２２、２３及び各直流電源装置３１、３２の異常を監視・検出する処理手順の一例を示している。Ｓ１１乃至Ｓ１４は、各電解槽２１、２２、２３の異常を監視・検出するステップであり、図２のＳ１乃至Ｓ４と同等であるので、その説明を省略する。
【００４６】
Ｓ１５乃至Ｓ１９は、各直流電源装置３１、３２の異常を監視・検出し、直流電源装置３１、３２の運転を制御するステップである。Ｓ１４において、各電流Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3が予め定められた第１範囲内にある場合（Ｓ１４においてＹ）、制御部７は、各電圧検出手段８１、８２から出力された電圧Ｖ1、Ｖ2の値に相当する信号を取得する（Ｓ１５）。さらに制御部７は、取得した信号をメモリ等に格納する（Ｓ１６）。これにより、各直流電源装置３１、３２の状態の履歴が記録され、電解水生成装置１のメンテナンス等が容易となる。
【００４７】
そして、制御部７は、各電圧Ｖ1、Ｖ2が予め定められた第２範囲内にあるかを判定する（Ｓ１７）。制御部７は、後述するＳ１８においてＹのとき、Ｓ１１に戻ってＳ１１乃至Ｓ１７の処理を再度実行する。こうしてＳ１５乃至Ｓ１７を繰り返すことにより、各直流電源装置３１、３２の異常を継続的に監視・検出する。
【００４８】
ここで、第２範囲とは、例えば、正常な直流電源装置において検出される電圧のばらつきや検出誤差が生ずることにより電圧値が分布する範囲より広く設定される。第２範囲を適切に設定することにより、いずれかの直流電源装置に異常の兆候が生じたことを早期に発見可能となる。具体的には、直流電源装置３１、３２のうち、例えば、直流電源装置３２の電圧Ｖ2だけが直流電源装置３１の電圧Ｖ1と比較して大きくことなっている（すなわち、各直流電源装置の出力電圧に有意差が生じている）場合、直流電源装置３２に異常の兆候が生じていると判断できる。
【００４９】
各電圧Ｖ1、Ｖ2が予め定められた第２範囲内にある場合（Ｓ１８においてＹ）、制御部７は、Ｓ１１に戻って、各電解槽２１、２２、２３及び各直流電源装置３１、３２の異常を継続的に監視・検出する。
【００５０】
各電圧Ｖ1、Ｖ2のいずれかが予め定められた第２範囲内から外れた場合（Ｓ１８においてＮ）、制御部７は、電源部３の運転を停止する。これにより、いずれかの直流電源装置に異常の兆候が生じた場合であっても、直流電源装置の運転が早期に停止され、直流電源装置の異常の進行を抑制できる。
【００５１】
一方、Ｓ１４において、各電流Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3のいずれかが予め定められた第１範囲内から外れたとき（Ｓ１４においてＮ）、制御部７は、電解部２への電力の供給を停止する（Ｓ２０）。これにより、いずれかの電解槽に異常の兆候が生じた場合であっても、電解部２への電力供給が早期に停止され、電解槽の異常の進行を抑制できる。
【００５２】
既に述べたように、図１において、電解部２は、同一仕様の電解槽２１、２２、２３、…等によって構成されているのが望ましい。すなわち、各電解槽２１、２２、２３、…の容積は、同一であることが望ましい。また、各電解槽２１、２２、２３、…に配される陽極給電体４０ａは、同一の表面積であることが望ましい。さらには、各電解槽２１、２２、２３、…に配される陰極給電体４０ｂは、同一の表面積であることが望ましい。このような電解槽２１、２２、２３、…を用いることにより、生成される電解還元水のｐＨ値や溶存水素濃度が実質的に同等となり、所望の電解還元水を容易かつ大量に生成可能となる。
【００５３】
各電解槽２１、２２、２３、…の容積、各陽極給電体４０ａの表面積、各陰極給電体４０ｂの表面積が異なる場合、各電解槽毎に電解電流を制御するための電流制御部を設けることにより、各電解槽２１、２２、２３、…から同一のｐＨ値及び溶存水素濃度の電解還元水を生成することが可能となる。
【００５４】
以上のような構成を有する本実施形態の電解水生成装置１によれば、電解部２は、互いに並列に接続された複数の電解槽２１、２２、２３、…を含む。これにより、安価な汎用の電解槽２１、２２、２３、…を用いながらも、大容量の電解部２を構成できる。
【００５５】
各電解槽２１、２２、２３、…は、電気分解される水が流入する電解室４０と、電解室内で互いに対向して配置された陽極給電体４０ａ及び陰極給電体４０ｂと、電解室４０を陽極室４０ｃと陰極室４０ｄとに区分する隔膜４０ｅとを有する。そして、各電解槽２１、２２、２３、…の陽極給電体４０ａに供給される電流Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3、…を検出するための複数の電流検出手段６１、６２、６３、…によって、各電解槽２１、２２、２３、…の並列接続に伴い分岐されたそれぞれの電流Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3、…が検出される。従って、各電流検出手段６１、６２、６３、…によって検出された電流Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3、…を監視することにより、いずれかの電解槽２１、２２、２３、…に異常の兆候が生じたことを早期に発見することが可能となる。また、異常の兆候が生じた電解槽２１、２２、２３、…を特定できるので、電解水生成装置１のメンテナンス等が容易となる。
【００５６】
以上、本発明の電解水生成装置１が詳細に説明されたが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施される。すなわち、電解水生成装置１は、少なくとも、水を電気分解する電解部２と、電解部２に電力を供給する電源部３とを備え、電解部２は、互いに並列に接続された複数の電解槽２１、２２、２３、…を含み、各電解槽２１、２２、２３、…は、電気分解される水が流入する電解室４０と、電解室４０内で互いに対向して配置された陽極給電体４０ａ及び陰極給電体４０ｂと、陽極給電体４０ａと陰極給電体４０ｂとの間に配されかつ電解室４０を陽極室４０ｃと陰極室４０ｄとに区分する隔膜４０ｅとを有し、各電解槽２１、２２、２３、…の陽極給電体４０ａに供給される電流Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3、…を検出するための複数の電流検出手段６１、６２、６３、…をさらに備えていればよい。
【００５７】
また、本発明の電解水生成装置１は、農業分野での使用に限られることなく、大量の電解水（電解酸性水を含む）を必要とする用途に広く適用可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１    電解水生成装置
２    電解部
３    電源部
２１、２２、２３    電解槽
４０    電解室
４０ａ    陽極給電体
４０ｂ    陰極給電体
４０ｃ    陽極室
４０ｄ    陰極室
４０ｅ    隔膜
６１、６２、６３    電流検出手段
【図１】
0006027636.tif 000002
【図２】
0006027636.tif 000003
【図３】
0006027636.tif 000004