(57)【要約】【課題】電解質溶液供給装置の小型化を図るとともに、メンテナンスを容易にする。【解決手段】電解質の飽和溶液を生成する飽和溶液タンク１と、飽和溶液タンク１内の飽和溶液８を希釈した希釈溶液１０を貯留する希釈溶液タンク９と、希釈溶液タンク９の液位を検出するレベルセンサ１１と、飽和溶液タンク１内の飽和溶液８を一定流量で希釈溶液タンク９に送るポンプ１２と、飽和溶液８を希釈する水を一定流量で希釈溶液タンク９に送るバルブ１４と、レベルセンサ１１からの信号に基づいてポンプ１２及びバルブ１４の動作を制御する制御部１６とを設けて電解質溶液供給装置を構成し、電解質の飽和溶液８を希釈して電解槽２０に供給する。飽和溶液８を希釈して電解槽２０に供給するので、飽和溶液タンク１の容量が小さくて済み、また電解質の結晶化による配管詰まりも減少する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質の飽和溶液を生成する飽和溶液タンクと、この飽和溶液タンク内の前記飽和溶液を希釈した希釈溶液を貯留する希釈溶液タンクと、この希釈溶液タンクの液位の上限及び下限を検出するレベルセンサと、前記飽和溶液タンク内の前記飽和溶液を一定流量で前記希釈溶液タンクに送る送液機構と、前記飽和溶液を希釈する水を一定流量で前記希釈溶液タンクに送る送水機構と、前記レベルセンサからの信号に基づいて前記送液機構及び送水機構の起動・停止を制御する制御手段とを設けたことを特徴とする電解質溶液供給装置。
【請求項２】
前記希釈溶液の濃度を標準濃度から変える場合、この濃度の変化に応じて前記送液機構又は送水機構の一方の起動を遅らせるようにしたことを特徴とする請求項１記載の電解質溶液供給装置。
【請求項３】
前記送液機構で送る前記飽和溶液の流量を計測する流量センサを設け、この流量センサで計測した前記飽和溶液の流量が設定流量からずれた場合、この流量のずれに応じて、前記送液機構及び送水機構の一方の停止を早めるようにしたことを特徴とする請求項１記載の電解質溶液供給装置。
【請求項４】
前記希釈溶液を供給する電解槽の電解電圧を計測する電圧センサを設け、この電圧センサで計測した前記電解電圧が設定範囲から外れた場合、前記送液機構及び送水機構の一方を随時作動させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の電解質溶液供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、食塩などの電解質を溶解した溶液を電解槽に供給するための電解質溶液供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
容器内に食塩と水とを投入して飽和食塩水を生成する飽和食塩水生成機については、例えば特許文献１に記載されている。また、飽和食塩水を電気分解して電解水を生成する電解水供給装置については、例えば特許文献２に記載されている。
【特許文献１】特開平１１−３４４３７２号公報
【特許文献２】特開２０００−２４６２４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、電解質溶液、例えば食塩水を電解水生成装置に供給する場合、従来は飽和溶液を電解槽に直接供給している。そのため、従来は電解水生成装置で生成する電解水と同じ量の電解質溶液が必要で、電解質溶液を貯えるタンクの容量が大きくなり、結果として電解質溶液供給装置が大型化していた。更に、飽和溶液は結晶化しやすいため、配管などに電解質の結晶が詰まりやすくてメンテナンスが厄介であり、また大量の電解質を使用するため、ランニングコストが高いという問題があった。
【０００４】
そこで、この発明の課題は、電解質溶液供給装置の小型化を図るとともに、メンテナンスを容易にし、またランニングコストを抑えることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、この発明は、電解質の飽和溶液を希釈して電解槽に供給するものとする。すなわち、請求項１の発明に係る電解質溶液供給装置は、電解質の飽和溶液を生成する飽和溶液タンクと、この飽和溶液タンク内の前記飽和溶液を希釈した希釈溶液を貯留する希釈溶液タンクと、この希釈溶液タンクの液位の上限及び下限を検出するレベルセンサと、前記飽和溶液タンク内の前記飽和溶液を一定流量で前記希釈溶液タンクに送る送液機構と、前記飽和溶液を希釈する水を一定流量で前記希釈溶液タンクに送る送水機構と、前記レベルセンサからの信号に基づいて前記送液機構及び送水機構の起動・停止を制御する制御手段とを設けて構成するものである。
【０００６】
請求項１の発明によれば、一定流量の飽和溶液及び水を希釈溶液タンクに送って混合することにより、飽和溶液と水の流量比に応じた一定濃度（標準濃度）の希釈溶液を得ることができる。飽和溶液を希釈した希釈溶液を電解槽に供給するので、同一量の電解水の生成に必要な飽和溶液の量が少なくなり、従って飽和溶液タンクの容量が小さくて済むとともに、電解質の使用量も減少する。また、希釈液タンクは液位が下がれば飽和溶液と水とを供給して補充すればよいので、大量の希釈溶液を貯留しておく必要がなく希釈液タンクも小型でよい。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記希釈溶液の濃度を標準濃度から変える場合、この濃度の変化に応じて、前記送液機構又は送水機構の一方の起動を遅らせるようにするものとする。標準濃度の場合は、レベルセンサからの下限検出信号により、送液機構と送水機構とを同時に起動させるが、希釈濃度を標準濃度から変えたい場合には、いずれか一方の起動を遅らせ、飽和溶液又は水の送り量を減少させる。これにより、送液機構あるいは送水機構の流量調整を行うことなく、制御動作だけで希釈濃度を変えることができる。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記送液機構で送る前記飽和溶液の流量を計測する流量センサを設け、この流量センサで計測した前記飽和溶液の流量が設定流量からずれた場合、この流量のずれに応じて、前記送液機構及び送水機構の一方の停止を早めるようにするものとする。送液機構の流量は一定に調整しておくが、何らかの理由で流量が基準からずれた場合、流量センサでこれを検出し、ずれに応じて送液機構又は送水機構をレベルセンサによる上限レベルの検出前に早めに停止させ、飽和溶液又は水の送り量を減少させる。これにより、送液機構に流量変化が生じても希釈溶液の濃度を一定に維持することができる。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記希釈溶液を供給する電解槽の電解電圧を計測する電圧センサを設け、この電圧センサで計測した前記電解電圧が設定範囲から外れた場合、前記送液機構及び送水機構の一方を随時作動させるようにするものとする。電解槽の電解電圧は、電解質溶液の濃度が低くなると高くなり、濃度が高くなると低くなる。そこで、希釈溶液の標準濃度における電解電圧を把握しておき、電解電圧がこの範囲から外れたら、偏差に応じて送液機構及び送水機構の一方を随時作動させ、飽和溶液又は水を補給する。これにより、希釈溶液の濃度を常に一定に維持することができる。
【発明の効果】
【００１０】
電解質の飽和溶液を希釈して電解槽に供給することにより、飽和溶液タンクの容量を小さくして装置の小型化が図れるとともに、飽和溶液の結晶化による配管などの目詰まりを抑え、また電解質の使用量を減らして装置の維持管理費やランニングコストを低減することができる。一方、飽和溶液の送液機構及び希釈水の送水機構の制御動作で希釈溶液の濃度の維持あるいは変更を行うことにより、希釈濃度の維持・変更の自動化による電解質溶液の安定的な供給が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、この発明の実施の形態を示す電解質溶液供給装置のシステム構成図である。図１において、１は飽和溶液タンクで、タンク１は仕切壁２により食塩などの電解質を溶解させる溶解室３と、電解質が溶解して生じる飽和食塩水などの飽和溶液を溜める貯蔵室４とに分けられている。溶解室３と貯蔵室４とは、仕切壁２の下部に設けられた小穴５を通して連通するように構成されている。飽和溶液タンク１において飽和溶液を生成するには、溶解室３に電解質（粒子状の食塩など）６を適宜のレベルまで投入し、次いで電解質６の量に見合う量の水をバルブ７を開いて入れて電解質６を水中に沈ませる。すると、小穴５を通して飽和溶液８が流れ出し、貯蔵室４に溜まる。ここで、十分に時間をとると、溶解室３と貯蔵室４の水位は同じになる。
【００１２】
９は、飽和溶液タンク内１の飽和溶液８を希釈した希釈溶液を貯留する希釈溶液タンクで、希釈溶液１０の液位の上限及び下限を検出するレベルセンサ１１を備えている。飽和溶液タンク１内の飽和溶液８は送液機構としてのポンプ１２により、流量センサ１３を介して希釈溶液タンク９に送られる。ポンプ１２は定流量ポンプで、飽和溶液８は一定流量Ｓ（ｍ3／分）で希釈溶液タンク９に送られる。一方、飽和溶液８を希釈する水は、送水機構としての図示しない水道管及びバルブ１４から定流量弁１５を介して一定流量Ｗ（ｍ3／分）で希釈溶液タンク９に送られる。ポンプ１２及びバルブ１４は、レベルセンサ１１からの信号に基づいて、制御部１６により起動・停止及び開・閉制御される。１７は操作パネルで、飽和溶液８の希釈割合に応じて「薄い」,「標準」,「濃い」の３種類のボタンが設けられている。
【００１３】
希釈溶液タンク９内の希釈溶液は、ポンプ１８により流量センサ１９を介して電解槽２０に供給され、電極２１,２１間に直流電圧が印加されることにより電気分解される。電解槽２０には、電極２１,２１間の電解電圧を検出する電圧センサ２２が設けられている。
【００１４】
図２（Ａ）〜（Ｄ）は、図１の電解質溶液供給装置の制御動作を説明するタイムチャートで、まず図２（Ａ）は通常の運転を示すものである。図１及び図２（Ａ）において、操作パネル１７の「標準」ボタンが押されている場合、制御部１６は希釈溶液タンク９の液位が下限まで低下すると、レベルセンサ１１からのＬ信号によりポンプ１２を起動し、同時にバルブ１４を開く。これにより、一定流量Ｓ及びＷの飽和溶液８及び水が希釈溶液タンク９に送られる。その場合、希釈溶液１０の希釈率は、Ｗ／（Ｗ＋Ｓ）により定められる。その後、希釈溶液タンク９の液位が上限まで上昇すると、制御部１６はレベルセンサ１１からのＨ信号によりポンプ１２を停止させ、同時にバルブ１４を閉じる。常時はこの繰り返しにより、標準濃度の希釈溶液が生成される。
【００１５】
次に、図２（Ｂ）は、希釈溶液１０の濃度を標準濃度から変える場合の制御動作を示すものである。操作パネル１６の「薄い」ボタンが押されている場合、図１及び図２（Ｂ）において、制御部１６はレベルセンサ１１からのＬ信号により、水のバルブ１４は直ちに開くが、飽和溶液のポンプ１２は濃度に見合う時間Ｔ１だけ遅らせて起動する。これにより、希釈率が高くなり希釈溶液の濃度は標準濃度より薄くなる。レベルセンサ１１からのＨ信号があると、制御部１６はポンプ１２を停止させ、同時にバルブ１４を閉じる。
【００１６】
また、操作パネル１６の「濃い」ボタンが押されている場合、図２（Ｂ）において、制御部１６はレベルセンサ１１からのＬ信号により、飽和溶液のポンプ１２は直ちに起動させるが、水のバルブ１４は濃度に見合う時間Ｔ２だけ遅らせて開く。これにより、希釈率が低くなり希釈溶液の濃度は標準濃度より濃くなる。レベルセンサ１１からのＨ信号があると、制御部１６はポンプ１２を停止させ、同時にバルブ１４を閉じる。図２（Ｂ）の制御動作によれば、ポンプ１２あるいは定流量弁１５の設定流量を機械的に調整することなく、希釈溶液の濃度を制御動作のみで自動調整することができる。
【００１７】
次に、図２（Ｃ）は、飽和溶液の流量が設定流量からずれた場合の制御動作を示すものである。図１及び図２（Ｃ）において、制御部１６は流量センサ１３からの流量信号により、飽和溶液１０の計測流量ｓを設定流量Ｓと常時比較し、計測流量ｓが設定流量Ｓからずれた場合、この流量のずれ量（ｓ−Ｓ）に応じて、ポンプ１２及びバルブ１４の一方の停止を早める。
【００１８】
すなわち、図２（Ｃ）において、計測流量ｓが設定流量Ｓより多い場合（ｓ＞Ｓ）、ずれ量（ｓ−Ｓ）に応じてポンプ１２をバルブ１４よりも時間Ｔ３だけ早めに停止させる。ここで、レベルセンサ１１からのＬ信号によりバルブ１４が開いてから、同じくＨ信号により閉じるまでの時間Ｔは予め計測により把握可能である。そこで、ポンプ１２はバルブ１４の開と同時に起動してから、時間（Ｔ−Ｔ３）後に停止させる。その後、バルブ１４は時間Ｔ３後にＨ信号により閉じる。
【００１９】
また、計測流量ｓが設定流量Ｓより少ない場合（ｓ＜Ｓ）、ずれ量（ｓ−Ｓ）に応じてバルブ１４をポンプ１２の停止よりも時間Ｔ４だけ早めに閉じる。その後、ポンプ１２はＨ信号により停止する。図２（Ｃ）の制御動作によれば、ポンプ１２の流量のバラツキに関わらず、常に所定濃度の希釈溶液１０を電解槽２０に供給することができる。なお、制御部１６はポンプ１２の流量が極端に低い一定値以下に低下した場合には、ポンプ故障とみなして装置を停止させる。
【００２０】
ところで、電解槽２０での電解電圧は電解質溶液の濃度によって変化し、濃度が低くなれば高くなり、濃度が高くなれば低くなる。そこで、制御部１６は電圧センサ２２により電解電圧を監視し、電解電圧が設定範囲を外れるとポンプ１２を動作させ、又はバルブ１４を開く。すなわち、図２（Ｄ）に示すように、制御部１６は電解電圧が設定範囲より高くなると、つまり希釈溶液１０の濃度が設定範囲よりも低くなると、レベルセンサ１１のＬ信号がなくてもポンプ１２を動作させて飽和溶液８のみを送り、電解電圧が設定範囲内になれば停止させる。また、制御部１６は電解電圧が設定範囲より低くなると、つまり希釈溶液１０の濃度が設定範囲よりも高くなると、レベルセンサ１１のＬ信号がなくてもバルブ１４を開いて水のみを送り、電解電圧が設定範囲内になれば閉じる。
【００２１】
これにより、希釈溶液１０の濃度をリアルタイムに適正範囲に保つことができる。なお、電解電圧が設定範囲から外れた場合、次回のＬ信号による作動の際に、図２（Ｂ）と同様の制御により希釈溶液１０の濃度を適正にすることも可能である。なお、この発明は、電解質として食塩を用いた場合のみならず、塩化カリウムや塩化カルシウムなど、他の電解質を用いた場合についても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の実施の形態を示す電解質溶液生成装置のシステム構成図である。
【図２】図１の装置の制御動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００２３】
１    飽和溶液タンク
６    電解質
８    飽和溶液
９    希釈溶液タンク
１０    希釈溶液
１１    レベルセンサ
１２    ポンプ
１３    流量センサ
１４    バルブ
１５    定流量弁
１６    制御部
１７    操作パネル
２０    電解槽
２２    電圧センサ
【図１】
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【図２】
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