(57)【要約】【課題】安全な電解槽の運転を可能にする電解槽制御方法、およびこれを実現するための、小型・省電力で携帯性に富み、低コストの電解槽制御装置を提供する。【解決手段】本発明の電解槽制御方法は、電解槽１０の他、ＣＰＵ１、ＳＥＰＩＣ（ＤＣ−ＤＣのシングルエンド型一次インダクタンス・コンバータ）２、電流平滑化手段３、ローパスフィルタ４，５、ＲＯＭ６、ＲＡＭ７、表示手段８、および接地抵抗Ｒ６を含み構成された装置によって実現される。【選択図】　　　　　図１
2004091833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に陽極と陰極を備え、前記両極間に電解質水溶液を供給すると共に、前記両極間に電流を流して前記電解質水溶液を電解する電解槽の制御方法であって、
前記電解槽を定電流制御するための最適な電流値データ、および前記電解槽を定電流制御するための最適な前記電解槽の両極間電位差データを取得する第１の工程と、
前記第１の工程で取得した電流値データに基づき前記電解槽の定電流制御を行う第２の工程と、
前記電解槽の両極間電位差を実測し、この実測値と前記第１の工程で取得した前記電解槽の両極間電位差データとを比較し、前記電解槽の障害発生を検出する第３の工程と、
を含むことを特徴とする電解槽制御方法。
【請求項２】
前記第３の工程は、
前記電解槽の両極間電位差の実測値が、前記第１の工程で取得した前記電解槽の両極間電位差データの最小値を下回った場合には、前記電解槽に短絡状態が発生したことを検出し、
また、前記電解槽の両極間電位差の実測値が、前記第１の工程で取得した前記電解槽の両極間電位差データの最大値を上回った場合には、前記電解槽にオープン状態が発生したことを検出することを特徴とする請求項１に記載の電解槽制御方法。
【請求項３】
前記電解槽にオープン状態が発生した場合は、前記電解槽の定電流制御を停止した後、前記電解槽の定電圧制御を開始し、
前記電解槽の両極間電位差の実測値が前記第１の工程で取得した前記電解槽の両極間電位差データの最大値以下になった場合に、前記第１の工程で取得した電流値データに基づく前記電解槽の定電流制御を再開することを特徴とする請求項２に記載の電解槽制御方法。
【請求項４】
内部に陽極と陰極を備え、前記両極間に電解質水溶液を供給すると共に、前記両極間に電流を流して前記電解質水溶液を電解する電解槽の制御装置であって、
前記電解槽に電流を供給するコンバータと、
前記電解槽を流れる電流を検出するための抵抗と、
前記コンバータの動作を制御する矩形波を発振し、かつ、前記電解槽の両極間電位差を測定しこの測定値に基づき前記コンバータを介して前記電解槽の運転を制御するＣＰＵと、
を備えたことを特徴とする電解槽制御装置。
【請求項５】
前記コンバータと前記電解槽との間にリプル電流を除去する電流平滑化手段を設けたことを特徴とする請求項４に記載の電解槽制御装置。
【請求項６】
内部に陽極と陰極を備え、前記両極間に電解質水溶液を供給すると共に、前記両極間に電流を流して前記電解質水溶液を電解する電解槽の制御装置であって、
前記電解槽に電流を供給する第１のコンバータと、
前記電解槽を流れる電流を検出するための抵抗と、
前記電解槽の両極間電位差を検出する電位比較手段と、
前記第１のコンバータの動作を制御する矩形波を発振し、かつ、前記電位比較手段の検出結果に基づき前記第１のコンバータを介して前記電解槽の運転を制御する第２のコンバータと、
を備えたことを特徴とする電解槽制御装置。
【請求項７】
前記電位比較手段は、前記電解槽の両極間電位差が所定領域値から外れた場合に、前記第２のコンバータに対しその動作を停止させる信号を送信することを特徴とする請求項６に記載の電解槽制御装置。
【請求項８】
前記第１のコンバータと前記電解槽との間にリプル電流を除去する電流平滑化手段を設けたことを特徴とする請求項６または７に記載の電解槽制御装置。
【請求項９】
前記電解槽がオープンの場合に、前記第１のコンバータに供給する電流を停止する供給電流停止手段を備えたことを特徴とする請求項６ないし８の何れかに記載の電解槽制御装置。
【請求項１０】
請求項１ないし３の何れかに記載の電解槽制御方法を実行可能なプログラムが記憶された記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解質水溶液を電解して、陽極電解水、陰極電解水を生成する電解槽の制御方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
イオン交換樹脂を膜状にした荷電膜やマイクロポーラス構造を有する非荷電膜の隔膜や、白金合金等からなる不活性電極を内部に配置した電解槽を用いて、電解質の希薄水溶液を電解し、陽極側で電解生成されるｐＨ値の低い陽極電解水を取り出し、これを消毒等に利用する技術は既によく知られている。特に、陽極電解水はその中に次亜塩素酸が生成されることから、その強力な酸化作用と塩素化作用がよく利用される。
【０００３】
図５は、従来技術による電解槽制御装置の回路構成を示す図である（例えば、特許文献１に記載の回路に特許文献２に記載の電解槽を組み込んだ構成）。この電解槽制御装置は、電解槽４０の他、ＤＣ−ＤＣコンバータ４１と、抵抗Ｒ１１、インダクタＬ１１、コンデンサＣ１１、トランジスタＱ１１、ダイオードＤ１１からなるＳＥＰＩＣ（ＤＣ−ＤＣのシングルエンド型一次インダクタンス・コンバータ）４２と、コンデンサＣ１２、抵抗Ｒ１２，Ｒ１３からなるローパスフィルタ４３と、コンデンサＣ１３と、接地抵抗Ｒ１４と、抵抗Ｒ１５と、を備えて構成される。
この電解槽制御装置は、まず、ＤＣ−ＤＣコンバータ４１からＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）矩形波を発振し、トランジスタＱ１１をスイッチング駆動する。このスイッチング駆動によってインダクタＬ１１に蓄積されたエネルギーは、トランジスタＱ１１、ダイオードＤ１１がターンオフすると、コンデンサＣ１１に蓄積される。コンデンサＣ１１に電位が発生すると、電流が電解槽４０と接地抵抗Ｒ１４を介して接地に流れる。接地抵抗Ｒ１４は電流検出抵抗で、電解槽４０を流れる電流に比例した電圧を発生する。この電圧は、ローパスフィルタ４３を介してＤＣ−ＤＣコンバータ４１のＦ．Ｂ（フィールドバック）端子に印加される。なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ４１は、内部に基準電圧発生器を備えており、Ｆ．Ｂ端子に印加される電圧が常に一定になるように、トランジスタＱ１１に対し供給するＰＷＭ矩波形のパルス幅を制御する。
ここでは詳細な数値は省略するが、接地抵抗Ｒ１４のみがＰＷＭ制御の負荷となり、接地抵抗Ｒ１４の抵抗値は電解槽４０のインピーダンスとは無関係になる。また、インダクタＬ１１、コンデンサＣ１１，Ｃ１２の容量は、ＰＷＭ矩波形の周波数を決めるＣ／Ｒ（クロックレジスタ）端子に接続する抵抗Ｒ１５の抵抗値、コンデンサＣ１３の容量に依存する。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−６６０１７号公報（図１）
【特許文献２】
特公第２９９０９９３号公報（第４〜６頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の電解槽制御装置は、電解水を使用する場所に固定されるタイプのものが多く、比較的大型であるうえ、以下の問題点がある。
（１）電源電圧値ＶＣＣが、次式を満足する状態になければ、電解槽４０の定電流制御ができない。
（接地抵抗Ｒ１４の抵抗値＋電解槽４０のインピーダンス）×電解槽４０の制御電流値＋ダイオードＤ１１の入出力端の電位差≧電源電圧値ＶＣＣ
（２）（１）に関連して、電解槽４０がなんらかの原因で短絡した場合の対策として、接地抵抗Ｒ１４の許容損失が大きくなるようにしなければならない。
（３）さらに、電解槽４０がなんらかの原因でオープンとなった場合に電解槽４０の両極間電位差が過大となることに備えて、コンデンサＣ１１の許容耐圧電圧を大きくする必要がある。
以上を原因とする装置全体の消費電力が大きくなる。
【０００６】
本発明は、上記のような従来技術の有する問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、安全な電解槽の運転を可能にする電解槽制御方法、およびこれを実現するための小型・省電力で携帯性に富む電解槽制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１にかかる電解槽制御方法は、内部に陽極と陰極を備え、前記両極間に電解質水溶液を供給すると共に、前記両極間に電流を流して前記電解質水溶液を電解する電解槽の制御方法であって、前記電解槽を定電流制御するための最適な電流値データ、および前記電解槽を定電流制御するための最適な前記電解槽の両極間電位差データを取得する第１の工程と、前記第１の工程で取得した電流値データに基づき前記電解槽の定電流制御を行う第２の工程と、前記電解槽の両極間電位差を実測し、この実測値と前記第１の工程で取得した前記電解槽の両極間電位差データとを比較し、前記電解槽の障害発生を検出する第３の工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項２にかかる電解槽制御方法は、請求項１に記載の電解槽制御方法において、前記第３の工程が、前記電解槽の両極間電位差の実測値が前記第１の工程で取得した前記電解槽の両極間電位差データの最小値を下回った場合には、前記電解槽に短絡状態が発生したことを検出し、また、前記電解槽の両極間電位差の実測値が前記第１の工程で取得した前記電解槽の両極間電位差データの最大値を上回った場合には、前記電解槽にオープン状態が発生したことを検出することを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項３にかかる電解槽制御方法は、請求項２に記載の電解槽制御方法において、前記電解槽にオープン状態が発生した場合は、前記電解槽の定電流制御を停止した後、前記電解槽の定電圧制御を開始し、前記電解槽の両極間電位差の実測値が前記第１の工程で取得した前記電解槽の両極間電位差データの最大値以下になった場合に、前記第１の工程で取得した電流値データに基づく前記電解槽の定電流制御を再開することを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項４にかかる電解槽制御装置は、内部に陽極と陰極を備え、前記両極間に電解質水溶液を供給すると共に、前記両極間に電流を流して前記電解質水溶液を電解する電解槽の制御装置であって、前記電解槽に電流を供給するコンバータと、前記電解槽を流れる電流を検出するための抵抗と、前記コンバータの動作を制御する矩形波を発振し、かつ、前記電解槽の両極間電位差を測定しこの測定値に基づき前記コンバータを介して前記電解槽の運転を制御するＣＰＵと、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項５にかかる電解槽制御装置は、請求項４に記載の電解槽制御装置において、前記コンバータと前記電解槽との間にリプル電流を除去する電流平滑化手段を設けたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項６にかかる電解槽制御装置は、内部に陽極と陰極を備え、前記両極間に電解質水溶液を供給すると共に、前記両極間に電流を流して前記電解質水溶液を電解する電解槽の制御装置であって、前記電解槽に電流を供給する第１のコンバータと、前記電解槽を流れる電流を検出するための抵抗と、前記電解槽の両極間電位差を検出する電位比較手段と、前記第１のコンバータの動作を制御する矩形波を発振し、かつ、前記電位比較手段の検出結果に基づき前記第１のコンバータを介して前記電解槽の運転を制御する第２のコンバータと、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項７にかかる電解槽制御装置は、請求項６に記載の電解槽制御装置において、前記電位比較手段は、前記電解槽の両極間電位差が所定領域値から外れた場合に、前記第２のコンバータに対しその動作を停止させる信号を送信することを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項８にかかる電解槽制御装置は、請求項６または７に記載の電解槽制御装置において、前記第１のコンバータと前記電解槽との間にリプル電流を除去する電流平滑化手段を設けたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項９にかかる電解槽制御装置は、請求項６ないし８の何れかに記載の電解槽制御装置において、前記電解槽がオープンの場合に、前記第１のコンバータに供給する電流を停止する供給電流停止手段を備えたことを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項１０にかかる記憶媒体は、請求項１ないし３の何れかに記載の電解槽制御方法を実行可能なプログラムが記憶されたものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図示した一実施の形態に基づき、本発明を詳細に説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
本実施の形態は、請求項４および５にかかる電解槽制御装置に関する。図１は、本実施の形態にかかる電解槽制御装置の構成を示す図である。本実施の形態の電解槽制御装置は、電解槽１０の他、ＣＰＵ１、ＳＥＰＩＣ（ＤＣ−ＤＣのシングルエンド型一次インダクタンス・コンバータ）２、電流平滑化手段３、ローパスフィルタ４，５、ＲＯＭ６、ＲＡＭ７、表示手段８、および接地抵抗Ｒ６を含み構成される。
【００１９】
ＣＰＵ１はＳＥＰＩＣ２の動作を制御するＰＷＭ矩形波を発振し、かつ、電解槽１０の両極間電位差を測定しこの測定値に基づきＳＥＰＩＣ２を介して電解槽１０の運転を制御する。また、ＣＰＵ１は内部に少なくとも２つのＡ／Ｄ変換手段を備えている。
【００２０】
ＳＥＰＩＣ２は、コンデンサＣ１，Ｃ２、ダイオードＤ１、インダクタＬ１，Ｌ２、ＦＥＴＱ１、および抵抗Ｒ１を含み構成され、電解槽１０に印加する電圧の昇圧・降圧を行う。
このＳＥＰＩＣ２は、ＣＰＵ１から発振されるＰＷＭ矩波形によりＦＥＴＱ１をスイッチング駆動する。ＦＥＴＱ１がスイッチング駆動されると、インダクタＬ１に蓄積されたエネルギーがインダクタＬ２に蓄積される。そして、ダイオードＤ１を介してコンデンサＣ２に電位を発生させる。このため、電源電圧値ＶＣＣが、次式を満足しなくても、電解槽１０の定電流制御が可能になる。
（接地抵抗Ｒ６の抵抗値＋電解槽１０のインピーダンス）×電解槽１０の制御電流値＋ダイオードＤ１の入出力端の電位差≧電源電圧値ＶＣＣ
また、このＳＥＰＩＣ２で電解槽１０に印加する電圧の昇圧・降圧を行うことができるため、接地抵抗Ｒ６の許容損失を考慮する必要はなく、接地抵抗Ｒ６に比較的抵抗値の小さいものを採用できる。
また、このＳＥＰＩＣ２で電解槽１０に印加する電圧の昇圧・降圧を行うことができるため、例えばなんらかの原因で電解槽１０にオープン状態が発生し電解槽１０の両極間電位差が過大となることに備えて、コンデンサＣ２の許容耐圧電圧を大きくする必要はない。
本実施の形態の装置では、このようなＳＥＰＩＣ２を設けたため、消費電力の小さい部材を使用でき、装置全体の消費電力の低減化が可能になる。
【００２１】
電流平滑化手段３はＳＥＰＩＣ２からの電流に含まれるリプル電流を低減するためのものであり、インダクタＬ３からなる。電流平滑化手段３を挿入すると、交流動作には抵抗として作用し、電解槽１０へ流れるリプル電流を低減できる。
なお、一般的には接地抵抗に対し並列にコンデンサを挿入してもリプル電流の低減が可能である。しかし、本実施の形態の装置ではＳＥＰＩＣ２を採用しているため、接地抵抗Ｒ６に比較的抵抗値の小さいものを用いることができる。このため、本実施の形態の場合、接地抵抗Ｒ６に対し並列にコンデンサを挿入しても、このコンデンサではリプル電流の低減はあまり期待できないので、ＳＥＰＩＣ２と電解槽１０との間に電流平滑化手段３を挿入することが好ましい。
【００２２】
電解槽１０は、内部に陽極と陰極を備えている。前記陽極、陰極は電気化学的に不活性な金属材料で形成されている。電極材料としては、白金、白金合金等が好ましい。そして、電解槽１０は、前記陽極と陰極との間に隔膜を介在させることなく両極を近接させて平行に配置し、陽陰両極間に電解質水溶液を連続的に供給すると共に、両極間に電流を流して電解質水溶液を電解し、陽極の下流側で陽極電解水を連続的に取り出す構造となっている。この電解槽１０には、例えば、特開平６−２４６２７２号公報に示されているもの等を用いることができる。
【００２３】
ローパスフィルタ４は、抵抗Ｒ２，Ｒ３とコンデンサＣ３からなる。また、ローパスフィルタ５は、抵抗Ｒ４，Ｒ５とコンデンサＣ４からなる。ローパスフィルタ４，５は、それぞれＣＰＵ１のＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル変換手段への入力端子）１，Ａ／Ｄ２へ入力される遮断周波数以上の周波数の信号を減衰させるものである。
【００２４】
ＲＯＭ６は、本実施の形態の電解槽制御装置を動作させる所定のプログラムが格納されている記憶媒体である。ＲＡＭ７は、本実施の形態の電解槽制御装置の動作により取得される各種データを格納しておくための記憶媒体である。また、表示手段８は、電解槽１０の運転状況を表示し、装置の使用者に知らせるためのものであり、ＬＥＤ、液晶等が用いられる。
【００２５】
次に、図２を参照して、本実施の形態の電解槽制御装置を用いた電解槽の制御方法を説明する。この方法は、請求項１〜３に関するものである。図２は、この方法を実行するための手順を示すフローチャートである。
【００２６】
１）まず、本実施の形態の装置では、ＣＰＵ１が、ＲＯＭ６に格納されているプログラムに基づき、ＰＭＷ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）矩波形を発振し，ＳＥＰＩＣ２を構成するＦＥＴＱ１をスイッチング駆動する。ＦＥＴＱ１がスイッチング駆動されると、インダクタＬ１に蓄積されたエネルギーがインダクタＬ２に蓄積される。そして、ダイオードＤ１を介してコンデンサＣ２に電位を発生させる。コンデンサＣ２に電位が発生すると、電流が電解槽１０と接地抵抗Ｒ６を介して接地に流れる。接地抵抗Ｒ６は、電解槽１０を流れる電流を検出するための抵抗で、電解槽１０を流れる電流に比例した電圧を発生する。このようにして電解槽１０が運転を開始した後、ＣＰＵ１は前記プログラムに基づき所定の時間ごとに、電解槽１０の両極の電圧値と、電解槽１０を流れる電流値を取得する。電解槽１０の陽極側の電圧値はＣＰＵ１のＡ／Ｄ１から取得し、電解槽１０の陰極側の電圧値はＣＰＵ１のＡ／Ｄ２から取得する。また、電解槽１０を流れる電流値はＣＰＵ１のＡ／Ｄ２から取得する。そして、ＣＰＵ１はそのようにして取得した各値のうち、電解槽１０に障害（短絡・オープン）が発生しなかった場合のもののみをＲＡＭ７に記憶する。これにより、電解槽１０を正常な状態で定電流制御することが可能な電解槽１０の両極の電圧値、および電解槽１０を流れる電流値の範囲が得られる。
一般に、電解槽１０が短絡状態になると電解槽１０の両極間電位差は低下し、電解槽１０がオープン状態になると電解槽１０の両極間電位差は上昇する。そこで、この工程では、先に収集した電解槽１０の両極の電圧値から電解槽１０を正常状態で定電流制御が可能な電解槽１０の両極間電位差データを取得する。そして、この両極間電位差データから電解槽１０を正常状態で定電流制御が可能な電解槽１０の両極間電位差の限界値（最大値、最小値）を抽出し、これをＲＡＭ７に記憶させ、後述する電解槽１０に生じる短絡・オープンの検出に備える。
次に、ＣＰＵ１が前記プログラムに基づき、ＲＡＭ７に記憶した電流値の平均値を求め、この値とあらかじめＲＯＭ６に記憶されている電解槽制御のための目標とする電流値（例えば、１００ｍＡ）との差分をとり、所定の演算によって電解槽１０を定電流制御するための最適な電流値データを取得する。この電流値データは、例えば次のような演算を行うことにより求められる。
Ｅ（ｚ−１）＝Ｒ（ｚ−１）−Ｙ（ｚ−１）　・・・（１）
Ｕ（ｚ−１）＝ｋ（１＋ｂｚ−１）・Ｅ（ｚ−１）／（１・ｚ−１）　・・・（２）
ただし、ｚ−１は離散時間系の演算子（連続時間系のｓ（ラプラス演算子）に相当）、Ｒ（ｚ−１）は目標とする電流値、Ｙ（ｚ−１）は実測した電流値の平均値、Ｕ（ｚ−１）は最適な電解槽１０の定電流制御を行うための電流値、Ｅ（ｚ−１）は制御エラー、ｋ，ｂは比例定数を示す。
そして、このようにして取得した電流値データをＣＰＵ１のＰＷＭポートに書き込む。（以上、ステップＳ１）
【００２７】
２）ＣＰＵ１は、ステップＳ１においてＰＷＭポートに書き込まれた電流値データに基づき、この電流値を発生させることが可能なパルス幅のＰＷＭ矩波形を発振し、ＳＥＰＩＣ２を構成するＦＥＴＱ１をスイッチング駆動する。ＦＥＴＱ１がスイッチング駆動されると、インダクタＬ１に蓄積されたエネルギーがインダクタＬ２に蓄積される。そして、インダクタＬ２に蓄積されたエネルギーはダイオードＤ１を介してコンデンサＣ２に電位を発生させる。コンデンサＣ２に電位が発生すると、電流が電解槽１０と接地抵抗Ｒ６を介して接地に流れる。加えて、万一、電解槽１０のインピーダンスが変化しても電解槽１０の定電流制御を続行可能にするため、ＣＰＵ１は、ＲＯＭ６に格納されているプログラムにより、Ａ／Ｄ２の電圧が一定になるように制御する。このようにすることで、電解槽１０の定電流制御が開始される（以上、ステップＳ２）。
【００２８】
３）ＣＰＵ１は電解槽１０が定電流制御されているときには、Ａ／Ｄ１への入力電圧を常時監視する。そして、ＣＰＵ１はＡ／Ｄ１のＡ／Ｄ２に対する電位差とステップＳ１で取得した電位差データの最小値とを比較する。Ａ／Ｄ１のＡ／Ｄ２に対する電位差がステップＳ１で取得した電位差データの最小値を下回った場合、ＣＰＵ１は電解槽１０に短絡状態が発生したことを検出する（以上、ステップＳ３）。電解槽１０に短絡状態が発生した場合は、ステップＳ４へ進む。電解槽１０に短絡状態が発生していない場合には、ステップＳ５へ進む。
【００２９】
４）電解槽１０に短絡状態が発生した場合、ＣＰＵ１はＰＷＭ制御を停止し、電解槽１０の運転を停止させる。あわせて、ＣＰＵ１は、表示手段８に所定のパタンを発生させ、電解中止を使用者に知らせる。（以上、ステップＳ４）。
【００３０】
５）電解槽１０に短絡状態が発生していない場合、ＣＰＵ１はＡ／Ｄ１のＡ／Ｄ２に対する電位差とステップＳ１で取得した電位差データの最大値とを比較する。Ａ／Ｄ１のＡ／Ｄ２に対する電位差がステップＳ１で取得した電位差データの最大値を上回った場合、ＣＰＵ１は電解槽１０にオープン状態が発生したことを検出する。あわせて、ＣＰＵ１は、表示手段８に所定のパタンを発生させ、電解槽１０にオープン状態が発生したことを使用者に知らせる（以上、ステップＳ５）。電解槽１０にオープン短絡状態が発生した場合は、ステップＳ６へ進む。電解槽１０にオープン状態が発生していない場合には、ステップＳ３へ戻り、処理を続行する。
【００３１】
６）電解槽１０にオープン状態が発生した場合、ＣＰＵ１は、ＲＯＭ６に格納されているプログラムに基づき、Ａ／Ｄ１の電圧が一定になるようにフィードバック制御を開始する。例えば、不感帯をもたせたバング・バング制御により、Ａ／Ｄ１の電圧が１２±０．５Ｖになるように、ＣＰＵ１は発振するＰＷＭ矩波形のパルス幅を制御する（±０．５Ｖが不感帯で、１２．５Ｖを上回った場合ＣＰＵ１は発振するＰＷＭ矩波形のパルス幅を縮小し、１２．５Ｖを下回った場合ＣＰＵ１は発振するＰＷＭ矩波形のパルス幅を拡大する）。このようにすることで、コンデンサＣ２−ＧＮＤ間の電圧を一定にし、電解槽１０の定電圧制御を開始する。あわせて、ＣＰＵ１は、表示手段８に所定のパタンを発生させ、電解槽１０の定電圧制御に移行したことを使用者に知らせる（以上、ステップＳ６）。
【００３２】
７）電解槽１０の定電圧制御に移行すると、ＣＰＵ１はＡ／Ｄ２端子を介して接地抵抗Ｒ６における電圧降下の監視を開始する。そして、ＣＰＵ１は、この値とステップＳ１において取得した電解槽１０の両極間電位差データの最大値（ＲＡＭ７に記憶されている）とを比較する。接地抵抗Ｒ６における電圧降下がステップＳ１において取得した電解槽１０の両極間電位差データの最大値以下になると、ＣＰＵ１は電解槽１０のオープン状態が解消したと判断し、ステップＳ２へ戻り、電解槽１０の定電流制御を再開する。あわせて、ＣＰＵ１は、表示手段８に表示された電解槽１０が定電圧制御中であることを示すパタンを消す。ＲＯＭ６に格納されているプログラムに規定された時間が経過しても、接地抵抗Ｒ６における電圧降下がステップＳ１において取得した電解槽１０の両極間電位差データの最大値以下にならない場合、ステップＳ８へ進む（以上、ステップＳ７）。
【００３３】
８）ＲＯＭ６に格納されているプログラムに規定された時間が経過しても、接地抵抗Ｒ６における電圧降下がステップＳ１において取得した電解槽１０の両極間電位差データの最大値以下にならない場合、ＣＰＵ１は電解槽１０の定電圧制御を停止し、電解槽１０の運転を停止する（以上、ステップＳ８）。
【００３４】
本実施の形態の電解槽制御装置は、以上のような工程を経ることにより、電解槽１０の障害発生（短絡・オープン）を容易に検出できる。電解槽１０に障害が発生した場合には、自動的に電解槽１０の運転を停止する。ただ、電解槽１０のオープン状態発生時には、プログラムに規定された時間内にかかる障害が解消された場合に限り、電解槽１０の定電流制御を自動的に再開する。このようにすることで、本実施の形態の電解槽制御装置は、電解槽１０の安全な運転を担保している。
本実施の形態の電解槽制御装置は、電解槽１０の運転開始時に、まず、最適な電解槽１０の定電流制御を実行するための電解槽１０に特有の諸条件（電流値データ、電解槽１０の両極間電位差データの最大最小値等）を取得できる、いわゆる学習機能を備えている。したがって、特定の性質を備えた電解槽に限らず、各種電解槽に適用可能である。
本実施の形態の電解槽制御装置は、ＳＥＰＩＣ２と電解槽１０との間に電流平滑化手段３を設けたことにより、電解槽１０へ流れるリプル電流を低減し、電解槽１０の良好な運転を可能にする。
本実施の形態の電解槽制御装置は、ＳＥＰＩＣ２を備えることにより、従来消費電力増大の原因となっていたコンデンサＣ２や接地抵抗Ｒ６に消費電力の小さいものを用いることができ、装置全体の消費電力の低減化が可能になる。
本実施の形態の電解槽制御装置は、小規模で単純な回路構成ながらも電解槽の短絡・オープン状態を容易に検出できることから、装置の小型化、製造工程の簡略化に資するものであり、製造コストの低減化を促進するものである。
【００３５】
（実施の形態２）
本実施の形態は、請求項６ないし９にかかる電解槽制御装置に関する。図３は、本実施の形態にかかる電解槽制御装置の構成を示す図である。以下、実施の形態１に示した装置に用いた部材と同一の部材については同一の符号を付して説明する。本実施の形態の電解槽制御装置は、電解槽１０の他、ＳＥＰＩＣ２（第１のコンバータ）、電流平滑化手段３、ローパスフィルタ４，５、表示手段８、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１（第２のコンバータ）、電位比較手段１２、供給電流停止手段１３、電解槽運転遅延手段１４、電源スイッチ１５、トランジスタＱ４、および接地抵抗Ｒ６を含み構成される。
【００３６】
ＤＣ−ＤＣコンバータ１１は、ＳＥＰＩＣ２の動作を制御するＰＷＭ矩形波を発振し、かつ、電位比較手段１２の検出結果に基づきＳＥＰＩＣ２を介して電解槽１０の運転を制御する。
ＳＥＰＩＣ２、電流平滑化手段３、ローパスフィルタ４，５、表示手段８、電解槽１０、および接地抵抗Ｒ６は、実施の形態１の装置のものと同様である。
電位比較手段１２は、電解槽１０の両極間電位差が所定領域値から外れた場合に、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１に対しその動作を停止させる信号を送信する。
供給電流停止手段１３は、トランジスタＱ２、コンデンサＣ５、ダイオードＤ２、抵抗Ｒ７，Ｒ８により構成されており、電解槽１０がオープン状態となった場合に、ＳＥＰＩＣ２に供給する電流を停止する。
電解槽運転遅延手段１４は、トランジスタＱ３、抵抗Ｒ９，Ｒ１０により構成されており、電源スイッチ１５がＯＮの時、あらかじめ設定した時間を経過させた後にＳＥＰＩＣ２へ電流を供給しＳＥＰＩＣ２への突入電流を低減する。
【００３７】
次に、本実施の形態の電解槽制御装置の動作を説明する。本実施の形態の電解槽制御装置は、実施の形態１のものとは異なり、ＣＰＵを用いず、あらかじめ電解槽１０の定電流制御に最適な電流値、およびこのときの電解槽１０の両極間電位差の範囲（最大値、最小値）が明確である場合に、適用が可能なものである。
【００３８】
本実施の形態の電解槽制御装置では、供給電流停止手段１３のトランジスタＱ３と電解槽運転遅延手段１４のトランジスタＱ４とがワイヤードＯＲになっている。トランジスタＱ３は、電源スイッチ１５がＯＮされると、電解槽１０の状態にかかわらず一定時間ＯＮの状態となる。すると必然的にトランジスタＱ４もＯＮとなり、ＳＥＰＩＣ２に電流が供給される。
【００３９】
ＤＣ−ＤＣコンバータ１１から発振されたＰＷＭ矩形波によって、ＳＥＰＩＣ２のＦＥＴＱ１がスイッチング駆動される。ＦＥＴＱ１がスイッチング駆動されると、インダクタＬ１に蓄積されたエネルギーがインダクタＬ２に蓄積される。そして、インダクタＬ２に蓄積されたエネルギーはダイオードＤ１を介してコンデンサＣ２に電位を発生させる。コンデンサＣ２に電位が発生すると、電流が電解槽１０と接地抵抗Ｒ６を介して接地に流れる。ＤＣ−ＤＣコンバータ１１から発振されるＰＷＭ矩形波は、電解槽１０を最適な状態で定電流制御できる電流値をＳＥＰＩＣ２から発生させることが可能なパルス幅を有するものである。
接地抵抗Ｒ６は、電解槽１０を流れる電流を検出するための抵抗で、電解槽１０を流れる電流に比例した電圧を発生する。この電圧は、ローパスフィルタ５を介してＤＣ−ＤＣコンバータ１１のＦ．Ｂ（フィールドバック）端子に印加される。なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１は内部に基準電圧発生器を備えており、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１はＦ．Ｂ端子に印加される電圧が常に一定になるように、ＦＥＴＱ１に供給されるＰＷＭ矩波形のパルス幅を制御する。
電解槽１０の定電流制御が行われている状態では、常時電解槽１０の陽極側の電圧値と陰極側の電圧値はそれぞれローパスフィルタ４，５を介して電位比較手段１２へ供給される。
【００４０】
電位比較手段１２は、入力された電解槽１０の両極間電位差が所定値（電解槽１０を定電流制御することが可能な電解槽１０の両極間電位差の最小値）を下回った（電解槽１０に短絡状態が発生した）場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１のＣＮＴＲＬ端子へその動作を停止させる信号を送信し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１を停止させる。同時に、電位比較手段１２は、表示手段８に所定のパタンを発生させ、電解中止を使用者に知らせる。
一方、電位比較手段１２は、入力された電解槽１０の両極間電位差が所定値（電解槽１０を定電流制御することが可能な電解槽１０の両極間電位差の最大値）を上回った（電解槽１０にオープン状態が発生した）場合も、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１のＣＮＴＲＬ端子へその動作を停止させる信号を送信し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１を停止させる。同時に、電位比較手段１２は、表示手段８に所定のパタンを発生させ、電解中止を使用者に知らせる。また、このとき、トランジスタＱ４がＯＦＦになり、さらに一定時間後に供給電流停止手段１３のトランジスタＱ３もＯＦＦになる。この結果、ＳＥＰＩＣ２に供給される電流が停止し、電解槽１０への電流供給も停止する。
【００４１】
本実施の形態の電解槽制御装置は、実施の形態１に示した装置のような電解槽１０の定電流制御に最適な諸条件を自動的に取得する学習機能は備えていない。しかし、使用する電解槽の定電流制御に最適な諸条件をあらかじめ把握しているような場合には、本実施の形態の電解槽制御装置でも十分である。
本実施の形態の電解槽制御装置は、実施の形態１に示した装置のように、ＣＰＵを備えていないことから、電位比較手段１２、供給電流停止手段１３、電解槽運転遅延手段１４等を備える必要がある分だけ装置の回路規模が大きくなる。それでも、１つの回路構成で２種類の電解槽の障害検出が可能なことを考慮すれば、装置の小型化は十分達成できている。
【００４２】
次に、本発明の電解槽制御装置の適用例を示す。図４は、本発明の電解槽制御装置の一適用例を示す図である。これは、本発明の電解槽制御装置を電解水噴霧器に適用したものである。この電解水噴霧器は、電解質水溶液タンク２１、電解質水溶液供給管２２、ポンプ２３、電解槽１０、陽極電解水取出管２４、噴霧器２５、陰極電解水取出管２６、廃液タンク２７、電解水量設定部２８、電解槽制御装置２９、および電源３０を含み構成されている。電解槽制御装置２９は、図１または３に示した電解槽制御装置である。本発明の電解槽制御装置をこのような電解水噴霧器に適用すれば、小型・省電力で携帯性に富み、低コストで安全な電解水噴霧器を実現できる。
【００４３】
電解質水溶液タンク２１の内部には、電解質水溶液３１が貯留される。電解質水溶液３１は、水溶性電解質を０．１〜０．５質量％程度含有している。このような電解質水溶液３１は、市水や、蒸留水、脱イオン水等の精製水（純水）に、水溶性電解質を前記濃度範囲溶解させることにより調整される。電解質水溶液３１は、電解質水溶液供給管２２に介装されたポンプ２３の駆動により電解質水溶液供給管２２通って電解槽１０に送られる。
【００４４】
電解槽１０において電解されて生成した陽極電解水は陽極電解水取出管２４を通って噴霧器２５に送られ、ここから装置外に噴霧される。噴霧器２５には特に制限は無く、種々のものが使用可能である。また、電解槽１０で生成した陰極電解水は陰極電解水取出管２６を通って廃液タンク２７に溜められる。
【００４５】
電解水量設定部２８はポテンショメータ等を含み構成されており、ポンプ２３の送液量を任意に設定する。電解槽制御装置２９は、電解槽１０に電力等を供給し制御を行う。特に、電解槽制御装置２９に実施の形態１の装置を用いれば、電解水量設定部２８で設定されたポンプ送液量の設定値に最適な電解槽１０の定電流制御のための諸条件（電流値データ、電解槽１０の両極間電位差データの最大最小値）を自動的に求めることが可能である。電源３０は、電解水噴霧器に電力を供給するものである。電源３０としては、特に制限はない。ただし、携帯に資するためには、繰返し使用可能な充電式の電池が好ましい。
【００４６】
なお、この電解水噴霧器では、陽極電解水取出管２４に噴霧器２５を取付け、陰極電解水取出管２６に廃液タンク２７を取付けているが、これらを逆に取付け、陰極電解水が噴霧されるようにしてもよい。さらに、噴霧器２５を取付けることなく直接各管２４，２６からそれぞれの電解水を採取できるようにすれば、電解水生成器として用いることができる。
また、陽極電解水と陰極電解水とを分離することなく、これらを一緒に取り出し、滅菌、殺菌等の各種用途に利用することもできる。
【００４７】
以上、本発明の一実施形態を図面に沿って説明した。しかしながら本発明はこの実施の形態に示した事項に限定されず、特許請求の範囲の記載に基づいてその変更、改良等が可能であることは云うまでもない。
例えば、前述の電解槽１０は内部に隔膜のない構造のものを用いたが、隔膜が設けられた構造のものを使用してもよい。隔膜は陽極電解水と陰極電解水とが混合するのを防止する役割を果たすものであり、かつ電解電流が伝わる材料で構成されている。電解槽１０の隔膜としては、イオン交換膜や、無電荷膜等、電解隔膜として従来使用されているものが適宜使用できる。
また、実施の形態１に示した電解槽制御装置では、ＲＯＭ６，ＲＡＭ７をＣＰＵ１とは別体のものとしているが、これらを一体的に構成することも可能である。
【００４８】
【発明の効果】
上述のように、本発明によれば、電解槽の障害発生を容易に検出し、安全な電解槽の運転が可能な電解槽制御方法を提供できる。また、その方法を実現するための、小型・省電力で携帯性に富み、低コストの電解槽制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１にかかる電解槽制御装置の回路構成を示す図である。
【図２】実施の形態１の電解槽制御装置における電解槽の制御方法の手順を示すフローチャートである。
【図３】実施の形態２にかかる電解槽制御装置の回路構成を示す図である。
【図４】本発明の電解槽制御装置の一適用例を示す図である。
【図５】従来の電解槽制御装置の回路構成を示す図である。
【符号の説明】
１　ＣＰＵ
２、４２　ＳＥＰＩＣ（ＤＣ−ＤＣのシングルエンド型一次インダクタンス・コンバータ）
３　電流平滑化手段
４、５、４３　ローパスフィルタ
６　ＲＯＭ
７　ＲＡＭ
８　表示手段
１０、４０　電解槽
１１、４１　ＤＣ−ＤＣコンバータ
１２　電位比較手段
１３　供給電流停止手段
１４　電解槽運転遅延手段
１５　電源スイッチ
２１　電解質水溶液タンク
２２　電解質水溶液供給管
２３　ポンプ
２４　陽極電解水取出管
２５　噴霧器
２６　陰極電解水取出管
２７　廃液タンク
２８　電解水量設定部
２９　電解槽制御装置
３０　電源
３１　電解質水溶液
Ｃ１〜Ｃ５、Ｃ１１〜Ｃ１３　コンデンサ
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ１１　ダイオード
Ｌ１〜Ｌ３、Ｌ１１　インダクタ
Ｑ１　ＦＥＴ
Ｑ２〜Ｑ４、Ｑ１１　トランジスタ
Ｒ１〜Ｒ１５　抵抗
【図１】
2004091833.tif 000003
【図２】
2004091833.tif 000004
【図３】
2004091833.tif 000005
【図４】
2004091833.tif 000006
【図５】
2004091833.tif 000007