(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
食塩水、希塩酸あるいは、食塩水と希塩酸の混合液を電解液として、弱酸性電解水を製造するための連続式無隔膜電解装置において、
定電圧の電力がＯＮ−ＯＦＦ操作により、かつＯＦＦ時間が２０秒以上であるサイクルで供給される電解槽内の白金メッキされたチタン板製の電極を備え、そして電解槽内における電流値の減衰率を電極の寿命に換算して表示する電極の寿命表示器を備えてなることを特徴とする電極の寿命表示器を備えた弱酸性電解水を製造するための連続式無隔膜電解装置。
【請求項２】
電極の寿命表示器が、電流値の減衰率に相関性を有する電極の寿命を、（ａ）使用領域、（ｂ）要注意領域、（ｃ）使用不可領域に区分して表示されるものであることを特徴とする請求項１に記載の電極の寿命表示器を備えた弱酸性電解水を製造するための連続式無隔膜電解装置。
【請求項３】
電極の寿命表示器が記憶回路を備え、経時的に（ａ）使用領域、（ｂ）要注意領域、（ｃ）使用不可領域のいずれかにあることが表示されるものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の電極の寿命表示器を備えた弱酸性電解水を製造するための連続式無隔膜電解装置。
【請求項４】
電極の寿命表示が（ｂ）要注意領域に至ると、電解装置の電解水の生成モードが高濃度モードに切り替わるものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電極の寿命表示器を備えた弱酸性電解水を製造するための連続式無隔膜電解装置。
【請求項５】
電極の寿命表示が（ｃ）使用不可領域に至ると、警報を発するものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電極の寿命表示器を備えた弱酸性電解水を製造するための連続式無隔膜電解装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電極の寿命表示器を備えた連続式無隔膜電解装置に係り、特に電極の電流値の減衰に基づく電極の寿命表示器を備えた連続式無隔膜電解装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電解装置の電極の寿命の判定は、生成された電解水のサンプルテストを、ｐＨ試験紙、試薬、残留塩素濃度計、電気伝導度計等で測定して行い、その結果から推定するもの、あるいは電極に印加した電力のＯＮ、ＯＦＦのサイクル数をカウントし、一定回数を超過すると表示、警報を発する等の手段により行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記サンプルを抽出し試験紙、試薬によるテストは面倒であって適時に行われず、また残留塩素濃度計や、電気伝導度計は高価であり、そして、ＯＮ、ＯＦＦのサイクルの回数は、使用時のサイクル比、原水の水質等が異なるため、電極の寿命との相関性にばらつきがあり、それぞれ実用面に問題があった。
本発明は、上記の課題を解決する簡明な電極の寿命表示器を備えた連続式無隔膜電解装置を提供する。
【０００４】
【課題を解決しようとするための手段】
上記に鑑み本発明者等は鋭意実験研究の結果、電極の摩耗が、定電圧の電力がＯＮ−ＯＦＦ操作により、かつＯＦＦ時間が２０秒以上であるサイクルで供給される電解槽内の白金メッキされたチタン板製の電極において、同電極に係る電流値の減衰率と相関関係にあることを知見して、前記課題を下記構成の本発明により解決した。
（１）食塩水、希塩酸あるいは、食塩水と希塩酸の混合液を電解液として、弱酸性電解水を製造するための連続式無隔膜電解装置において、定電圧の電力がＯＮ−ＯＦＦ操作により、かつＯＦＦ時間が２０秒以上であるサイクルで供給される電解槽内の白金メッキされたチタン板製の電極を備え、そして電解槽内における電流値の減衰率を電極の寿命に換算して表示する電極の寿命表示器を備えてなることを特徴とする電極の寿命表示器を備えた弱酸性電解水を製造するための連続式無隔膜電解装置。
（２）電極の寿命表示器が、電流値の減衰率に相関性を有する電極の寿命を、（ａ）使用領域、（ｂ）要注意領域、（ｃ）使用不可領域に区分して表示されるものであることを特徴とする前項（１）に記載の電極の寿命表示器を備えた弱酸性電解水を製造するための連続式無隔膜電解装置。
（３）電極の寿命表示器が記憶回路を備え、経時的に（ａ）使用領域、（ｂ）要注意領域、（ｃ）使用不可領域のいずれかにあることが表示されるものであることを特徴とする前項（１）又は（２）に記載の電極の寿命表示器を備えた弱酸性電解水を製造するための連続式無隔膜電解装置。
（４）電極の寿命表示が（ｂ）要注意領域に至ると、電解装置の電解水の生成モードが高濃度モードに切り替わるものであることを特徴とする前項（１）〜（３）のいずれか１項に記載の電極の寿命表示器を備えた弱酸性電解水を製造するための連続式無隔膜電解装置。
（５）電極の寿命表示が（ｃ）使用不可領域に至ると、警報を発するものであることを特徴とする前項（１）〜（４）のいずれか１項に記載の電極の寿命表示器を備えた弱酸性電解水を製造するための連続式無隔膜電解装置。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下に発明の実施の形態を記述する。
一般に電解装置の電解槽の電極は、白金被膜、フェライト、炭素、ステンレス、チタン等が使用されるが、本件ではチタン板に白金をメッキ（メッキ厚０．４５μｍ）して被膜を形成したものを事例とする。
電極の寿命は、白金膜の厚さと有効単位面積当たりの電流量、使用時のＯＮ、ＯＦＦの頻度、逆電圧洗浄時の頻度、原水の地域差による水質等、多くの要因が影響するが、実験によれば、中でも、使用時のＯＮ、ＯＦＦのサイクルにおいて、ＯＮ（通電）の時間が短く、ＯＦＦ（停止）時間が長い組み合わせが、大きく残存メッキ厚（電極の寿命）に関係し、電流量の減衰率と相関性が高いことが判明した。
なお、電極の寿命は、メッキ面光沢の喪失、摩耗・剥落によるメッキの不均一（地金が露出しあばた状）等は、膜厚計による計測の他、目視的にも所見でき、この状態になると、前記電解水の残留塩素濃度は低下する。
【０００６】
【実施例】
図により実験結果を以下に説明する。
図１は、本実験に使用した電解装置（除菌洗浄水生成器）の外観斜視図、図２は電解装置の基本構成と使用測定器のブロック図であり、図において、１は電解装置、２は操作スイッチ類、３は給水管、４は吐出管、５は塩素濃度設定器、６は電流計（表示器）、７は電源コード、８は警報器、９は定電圧電源、１０は電源ライン、１１は直流電源切り替え器、１２は制御部、１３は電圧計、１４は電解水、１４’は電解槽、１５、１５’は電極、１６は原水混合注入口、１７は添加液注入口、１８は添加液、１８’は添加液槽、１９は注入ポンプ、２０は流量調整用電磁弁、２１は添加液用電磁弁、２２は吐水用電磁弁、２３は電解液送出口、２４は希釈混合液、２４’は希釈混合液槽、２６はメッキ厚計測器（膜厚計）、２７は残留塩素濃度計測器、２８は洗浄水、４３は原水混合口を示す。
【０００７】
図１に示した電解装置１は、前記食塩水と希塩酸を混合して電解液として使用する連続式１槽型の無隔膜電解装置であり、
電解装置１の表面には、操作スイッチ類２、給水管３、洗浄水吐出管４、塩素濃度設定器５、電流計（表示器）６、電源コード７及び警報器８が配設されており、吐出管４からは洗浄用の弱酸性水（有効塩素濃度約３０〜５０ｐｐｍ、ｐＨ値５〜７）が約２〜３Ｌ／ｍｉｎ吐出される。
【０００８】
次に、図２に示した電解装置の基本構成と使用測定器のブロック図により、
当該実験機の諸要素と、それに基づく電解槽１４’の電極１５、１５’の寿命試験とそのデータについて説明する。
構成は図示したように、電解水１４には、添加液（電解液：食塩水＋希塩酸）１８が、注入ポンプ１９により送出されかつ、原水混合口４３にて約３０分の１の濃度に希釈されて添加液注入口１７から供給される。
また、電解槽には前記電極１５、１５’（横６５×縦１３０×厚さ１ｍｍ）２枚が、平行間隔５ｍｍで配設されており、各電極には定電圧電源９（８０ＶＡ：定電圧４、５Ｖ）から電力が供給され電解水１４が生成される。
そして、前記電解水１４は、給水管３より注入され流量調整電磁弁２０を経由した原水（水道水）と、原水混合注入口１６で混合され、希釈混合槽２４’において約３００分の１の希釈混合液２４となる。
その後、吐水用電磁弁２２を経由し吐出管４から洗浄水２８として、外部に吐出される。
【０００９】
上記構成による実験機における電極１５、１５’の寿命試験のための計測方法を以下に記載する。
電極１５、１５’への、印加電圧を電圧計１３、電流量を電流計６、洗浄水２８の残留塩素量を沃素滴定法（ＪＩＳ  ｋ−０１０２）によって、また残存メッキ厚は膜厚計によりそれぞれ計測し、また、電極１５、１５’への印加電圧のＯＮ、ＯＦＦのサイクル時間を設定し、その回数をカウントした。
【００１０】
次図に、上記計測方法における、電極に印加する電圧のＯＮ、０ＦＦのサイクル（ＯＮとＯＦＦの時間比率）並びにサイクルの回数を横軸とし、電流値と残存メッキ厚及び残留塩素濃度とを縦軸としたグラフを示す。
図３はＯＮ、ＯＦＦサイクルをＯＮ７秒、ＯＦＦ５秒とし、サイクル回数を０〜１２５，０００回とした電圧、電流、残存メッキ厚及び残留塩素濃度の相関を示すグラフ図である。
図３から分かるように、本サイクルの設定値とサイクル回数においては、電流値Ａと、残留塩素濃度Ｐ及び残存メッキ厚ｔとの間には相関関係はみられず、従って、電流値によって電極の寿命は推定できない。
【００１１】
次に図４は、ＯＮ、ＯＦＦサイクルをＯＮ７秒、ＯＦＦ２０秒とし、サイクル回数を０〜２０，０００回とした電圧、電流、残存メッキ厚及び残留塩素濃度の相関を示すグラフ図である。
本グラフにおいては、電流値Ａと、残留塩素濃度Ｐ及び残存メッキ厚ｔとの間には、明らかに相関関係があり、電流値の減衰率を電極の寿命に置き換えることが可能である。（ただしＶは定電圧）
即ち、サイクル数の増加につれて電流値Ａは減衰してゆき、残留塩素濃度Ｐ（標準：３０ｐｐｍ）も減衰して２０ｐｐｍ（要注意）に至る時点では、電極のメッキ厚ｔ（標準０．４５μｍ）は２分の１の、０．２μｍまで減少している。
さらに、残留塩素濃度Ｐが１３ｐｐｍ以下（使用不可領域）では、電流は当初（８．５Ａ）より６．７Ａまで１．８Ａも直線的に減衰し、そして、この時の電極のメッキ厚ｔは０．０８μｍ（使用不可、寿命領域）まで減少している。
また、上記により、サイクル回数は１２，０００で（要注意）１７，５００で（使用不可）に至る。
【００１２】
また、前記図３と図４との差異について考察するために下記の試験を行いグラフとした。
図５は電解停止後の電圧の推移を示すグラフ図で、横軸を経過時間、縦軸を電圧とした。
図示したように、電極に印加するＯＮの時間を、電圧４．２Ｖで５秒間持続し、その後ＯＦＦとすると、ＯＦＦ後５秒間は電圧は２Ｖ以下にはならない。
これは、前記５ｍｍ間隔で平行している電極板１５、１５’間は電解水が満されており、１種のコンデンサとして作用するため、電源０ＦＦ後電圧は半減値強辺りまでは急激に低下するが、その後の放電時定数は長く、５秒後ではまだ半減値が保たれている。
その後の放電時間は、特に１３秒以降は長く緩やかであり、５０秒後でもまだ約０．３Ｖ残っている。
【００１３】
上記の現象を、前記３図及び４図に示したグラフと対比して、実験記録したものが図６及び図７である。
図６は、ＯＮ、ＯＦＦのサイクルを、７秒ＯＮ、５秒ＯＦＦとした時の電圧観測波形図で、サイクルは前記図３と同じである。
電圧は２Ｖと４．２Ｖ間（差２．２Ｖ）の繰り返しである。
図７は、ＯＮ、ＯＦＦのサイクルを、７秒ＯＮ、２０秒ＯＦＦとした時の電圧観測波形図で、サイクルは前記図４と同じである。
電圧は０．６Ｖと４．２Ｖ間（差３．６Ｖ）の繰り返しである。
【００１４】
上記より、図６と図７の電圧観測波形の差異は、電解停止後の波形と、放電電位の大小にあることが分かる。
即ち、ＯＮ、ＯＦＦ時の電位差が少ないとＯＮに至る立ち上がりは緩やかで、電位差が大きいと急峻となる。図６の立ち上がり２．２Ｖ対図７の立ち上がり３．６Ｖとの比は１：１．６である。
ＯＦＦからＯＮに移行時には、前記電極間をコンデンサとみなすと、立ち上がり時間に最大電圧まで充電され、短時間に大きな尖頭電流が流れる。
しかし、図６と図３とを対比すると、図６の電位差２．２Ｖ程度のサイクルでは、前記尖頭電流の影響は少なく、図３のサイクル数１２５，０００回でも、残存メッキ厚ｔの減少は僅少であり、従って電流Ａとの相関性もみられない。
【００１５】
一方、図７は前記図６の場合に比べると、電位差は１．６倍と大きいために、前記尖頭電流もかなり大きく、電極のメッキに対する損傷即ち、前記メッキ面光沢の喪失、摩耗・剥落によるメッキの不均一（地金が露出しあばた状）等に至る経時的な影響が大となり、
図７と図４とを対比してみると、図４のサイクル数は１７，５００回で残存メッキ厚ｔは、０．０７μｍまで減衰する。またそれに伴って電流は６．７Ａまで相関性をもって減衰する。そして残留塩素濃度Ｐも同じく相関性を持って減衰する。
上記から、実用上は、前記サイクルのＯＦＦ時間は２０秒よりさらに長くなっている場合が多いが、実際に近くかつ、相関性を示すグラフとして、図４を採用した。
【００１６】
以上述べた計測データに基づき、電極寿命の表示器について事例により説明する。
図８は各種表示器の表示部分の正面図である。表示器は電解装置１の表面パネル上に配設される（図１）。
なお、図８の（イ）図は、角形電極寿命表示器の正面図、（ロ）図は、横スライド形電極寿命表示器の正面図、（ハ）図は、ランプ点灯形電極寿命表示器の正面図、（ニ）図は、記憶回路を備えた電極寿命表示器の正面図を示す。
図において、６は表示器（角形寿命表示器）、２９は指針、３０は使用領域、３１は要注意領域、３２は使用不可領域、３３は横スライド形電極寿命表示器、３４はランプ点灯形電極寿命表示器、３５は表示ランプ、３６は記憶回路を備えた電極寿命表示器の正面図、３７は可逆カウンタメカ表示部を示す。
【００１７】
（イ）図は、角形直流電流計の指示値を電極の寿命に置き換えて、指針２９が指示する領域を、使用領域３０、要注意領域３１、使用不可領域３２に区分して表示し、
（ロ）図は、横スライド形直流電流計の指示値を電極の寿命に置き換えて、指針２９が指示する領域を、使用領域３０、要注意領域３１、使用不可領域３２に区分して表示し、
（ハ）図は、直流電流計の指示値を順次表示ランプ３５の点灯に置き換えて、電極の寿命を同上区域に区分表示し、
（ニ）図は、直流電流値により可逆カウンタの表示がメカ機構による記憶回路を備え経時的に常時同上区分表示するものである。
なお、上記区分領域を色分け表示、例えば使用領域３０を白、要注意領域３１を黄色、使用不可領域３２を赤等に区分すると見やすい。
【００１８】
図９は記憶回路を備えた電極寿命表示器の構成を示すブロック図である。
図において、３８は電流ライン、３９は電流検知器、４０ａ〜４０ｃは可逆カウンタ、４１ａ〜４１ｃは検知回路、４２ａ〜４２ｃは信号ライン切り替え器を示す。
電流検知器３９からの信号は、信号ライン切り替え器４２ａを経由して可逆カウンタ４０ａを駆動し、表示部３７ａで使用領域３０を表示する。
前記電流検知器３９からの信号が経時的に減少してゆき、使用領域３０の下限に至ると、その値を検知回路４１ａが検知し、該信号により前記信号ライン切り替え器４２ａをＯＦＦとし、前記表示部３７ａをリセットして０とすると共に、信号ライン切り替え器４２ｂをＯＮとし、次段の可逆カウンタ４０ｂを駆動し、表示部３７ｂで要注意領域３１を表示する。
【００１９】
前記電流検知器３９からの信号がさらに経時的に減少してゆき、要注意領域３１の下限に至ると、その値を電流検知器４１ｂが検知し、該信号により前記信号ライン切り替え器４２ｂをＯＦＦとし、前記表示部３７ｂをリセットして０とすると共に、信号ライン切り替え器４２ｃをＯＮとし、次段の可逆カウンタ４０ｃを駆動し、表示部３７ｃで使用不可領域３２を表示する。
そして、電極交換のため電源をＯＦＦにすると検知器４１ｃが検知し、前記信号ライン切り替え器４２ｃをＯＦＦにし、寿命表示器は再起動準備状態となる。
上記、表示部３７ａ〜３７ｃを例えば、メカの表示保持型を採用すれば、主電源のＯＦＦ時でも、領域表示を行うことができる。
【００２０】
次に自動残留塩素濃度の切り替えについて記述する。
実験機における有効濃度の設定は、一定濃度の電解水１４に希釈する原水（水道水）の混合量を調整することにより行っている。
例えば、標準モード時  約３０ｐｐｍ（給水量３．２Ｌ／ｍｉｎ）、高濃度モード時  約５０ｐｐｍ（給水量２．３Ｌ／ｍｉｎ）としており、塩素濃度設定器５（図１、図２）により、流量調節用電磁弁２０の調節を制御部１２を介して手動で行っている。
従って、常時は標準モードで使用し、前記電極１５、１５’の寿命が要注意領域３１（図８）になった時点で、その信号を検出し制御部１２を介して自動的に高濃度モードに流量調節用電磁弁２０を切り替えると、残留塩素濃度Ｐは一旦上昇するので、その分洗浄水を長期間使用することができる。
ただし、電極の摩耗は切り替えた時点でもすでに発生しており残存メッキ厚ｔの数値は変わらず、例えば限界値を、残留塩素濃度Ｐを２０ｐｐｍとすれば、その時の残存メッキ厚ｔは０．２５μｍまで減少している（図４）。
このため以降は塩素濃度を上げても、残存メッキ厚ｔの厚さが寿命の限界値となる。
図４のグラフからその点の残存メッキ厚ｔは０．０８μｍ程度と推察される。
なお、前述したように、メッキの損傷は、メッキ面光沢の喪失、摩耗・剥落によるメッキの不均一（地金が露出しあばた状）等によるため、特に極薄まで均一的に厚さが減少してゆくことはない。
【００２１】
さらに、前記電極寿命表示器６の表示が使用不可領域３２に至ると表示部による報知と連動して、制御器１２を介して警報ランプの点灯、音声による告知等、警報器８（図２）により警報を発し、交換時期を明確に使用者に伝達することができる。
【００２２】
【発明の効果】
本願発明によれば次のような優れた効果を発揮することができる。
１．本発明の請求項１の発明によれば、
食塩水、希塩酸あるいは、食塩水と希塩酸の混合液を電解液として、弱酸性電解水を製造するための連続式無隔膜電解装置において、電解槽の電極へ供給される電力中の電流値の減衰率を電極の寿命に換算して表示する電極の寿命表示器を備えてなるため、従来行われている洗浄水のサンプルを抽出し試験紙、試薬によるテストは面倒であり、また適時に行われず、さらに残留塩素濃度計や、電気伝導度計は高価であり、そしてＯＮ、ＯＦＦサイクルの回数による推定は電極の寿命との相関性にばらつきがあったが、簡明な手段により使用電極の寿命を測定表示することができる。
２．請求項２の発明によれば、
電極の寿命表示器が、電流の減衰率を相関性を有する電極の寿命に置き換えて、使用領域、要注意領域、使用不可領域に区分して表示するため、一見して現在どの領域にあるか知ることができる。
【００２３】
３．請求項３の発明によれば、
電極の寿命表示器が記憶回路を備え、経時的に使用領域、要注意領域、使用不可領域のいずれかにあることを表示するため、主電源がＯＦＦになっても現在の領域を知ることができる。
４．請求項４の発明によれば、
電極の寿命表示が要注意領域に至ると、電解装置の電解水の生成が高濃度モードに切り替わるため、洗浄水の使用期間を延長することができる。
５、電極の寿命表示が使用不可領域に至ると、表示と連動してランプ点灯、音声告知等の警報を発するため、交換時期を明確に使用者に伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実験に使用した電解装置の外観斜視図、
【図２】電解装置の基本構成と使用測定器のブロック図、
【図３】ＯＮ、ＯＦＦサイクルをＯＮ７秒、ＯＦＦ５秒とし、サイクル回数を０〜１２５，０００回とした電圧、電流、残存メッキ厚及び残留塩素濃度の相関を示すグラフ図、
【図４】ＯＮ、ＯＦＦサイクルをＯＮ７秒、ＯＦＦ２０秒とし、サイクル回数を０〜２０，０００回とした電圧、電流、残存メッキ厚及び残留塩素濃度の相関を示すグラフ図、
【図５】電解停止後の電圧の推移を示すグラフ図、
【図６】ＯＮ、ＯＦＦのサイクルを、７秒ＯＮ、５秒ＯＦＦとした時の電圧観測波形図、
【図７】ＯＮ、ＯＦＦのサイクルを、７秒ＯＮ、２０秒ＯＦＦとした時の電圧観測波形図、
【図８】各種表示器の表示部分の正面図、
【図９】記憶回路を備えた電極寿命表示器の構成を示すブロック図、
【符号の説明】
１：電解装置                        ２：操作スイッチ類
３：給水管                          ４：吐出管
５：塩素濃度設定器                  ６：電流計（表示器）
７：電源コード                      ８：警報器
９：定電圧電源                      １０：電源ライン
１１：直流電源切り替え器            １２：制御部
１３：電圧計                        １４：電解水
１４’：電解槽                      １５、１５’：電極
１６：原水混合注入口                １７：添加液注入口
１８：添加液                        １８’：添加液槽
１９：注入ポンプ                    ２０：流量調整用電磁弁
２１：添加液用電磁弁                ２２：吐水用電磁弁
２３：電解液送出口                  ２４：希釈混合液
２４’：希釈混合液槽                ２６：メッキ厚計測器
２７：残留塩素濃度計測器            ２８：洗浄水
２９：指針                          ３０：使用領域
３１：要注意領域                    ３２：使用不可領域
３３：横スライド形電極寿命表示器    ３４：ランプ点灯形電極寿命表示器
３５：表示ランプ
３６：記憶回路を備えた電極寿命表示器の正面図
３７：可逆カウンタメカ表示部  ３８：電流ライン
３９：電流検知器                    ４０ａ〜４０ｃ：可逆カウンタ
４１ａ〜４１ｃ：検知回路            ４２ａ〜４２ｃ：信号ライン切り替え器
４３：原水混合口
【図１】
0003843450.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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