專利名稱：電解水生成器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在電解槽對管道水等的原水進(jìn)行電氣分解、連續(xù)地生成陰極水(堿離子水)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(nèi)的陰、陽電極上的直流電壓供給用電源裝置，用于電解水的pH的穩(wěn)定化、防止電極的劣化和維持電極表面的穩(wěn)定狀態(tài)的逆洗裝置，以及電解水的導(dǎo)電率的測定裝置的改進(jìn)。
電解水生成裝置是利用隔膜將電解槽內(nèi)分開成陰極室和陽極室、在各自室內(nèi)插入電極、并借助于利用電極間的通電對供給極室內(nèi)的原水進(jìn)行電解、在陰極室中電解生成陰極水并在陽極室中電解生成陽極水的裝置。
在食品、醫(yī)療的領(lǐng)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(guī)定的水質(zhì)的電解度和性狀，作為洗凈用水、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，在獲得施加于電解槽的陰、陽極間的直流電壓的電源變壓器的次級上，設(shè)置用于可變輸出電壓的規(guī)定的抽頭，用設(shè)置選擇其抽頭的手段、得到所要的電壓并施加在陰、陽極間。
除此之外，有使用控制對應(yīng)于脈沖寬度的直流電壓的脈沖寬度控制型開關(guān)調(diào)整器(PWM)。例如，在日本特開平5-115875號公告中，包括產(chǎn)生無級變化的輸出信號的電解調(diào)節(jié)開關(guān)和使連接于電源電路中的PWM動作的控制單元。并且，利用導(dǎo)通/斷開PWM的驅(qū)動器和信號發(fā)生裝置以及電解調(diào)節(jié)開關(guān)的輸出信號，所述控制單元按比例地設(shè)定脈沖寬度、并將其脈沖信號輸出到驅(qū)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(hù)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(cè)的正極和負(fù)極連接到PWM16中。并且，通過電源切斷開關(guān)17和極性反轉(zhuǎn)開關(guān)18，將PWM16的輸出側(cè)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(gè)次級側(cè)連接到穩(wěn)壓電路21中，這種穩(wěn)壓電路21連接到控制單元22中并提供規(guī)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，并利用繼電器24、對電源切斷開關(guān)17進(jìn)行導(dǎo)通/斷開。由逆洗指示并利用繼電器、將極性反轉(zhuǎn)開關(guān)18切換到逆連接位置、逆轉(zhuǎn)陰、陽極3、2的施加電壓并去除電解槽的水垢。
控制單元22具有振蕩裝置26和輸入來自振蕩裝置26的規(guī)定頻率的脈沖信號的脈沖寬度控制裝置27，并將電解調(diào)節(jié)開關(guān)口8的輸出電壓輸入到該脈沖寬度控制裝置中。并且，對于輸出電壓、無極地調(diào)節(jié)脈沖寬度，通過構(gòu)成PWM16的一部分的驅(qū)動器29、對于整流電路14出口的脈流不考慮過零點(diǎn)地一直斷續(xù)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(gè)繼電器作為極性反轉(zhuǎn)開關(guān)18，大型且價(jià)高。因是有接點(diǎn)方式，所以不適合于防爆設(shè)計(jì)。
(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(dǎo)線，所以布線復(fù)雜。
(3)因施加在電極上的直流電壓的控制單元22的結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且設(shè)置變壓器12的次級側(cè)，所以成為(2)的原因。
(4)整流電路14采用全波整流方式，為了切換前述直流電壓的極性、不得不取兩極切換方式，由于使用雙極的極性反轉(zhuǎn)開關(guān)18，所以成為產(chǎn)生(1)的原因。由于是常時(shí)驅(qū)動四個(gè)二極管的全波整流方式，所以發(fā)熱量多。
因此，本發(fā)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(bào)中，建議了結(jié)構(gòu)簡單、高性能而且無接點(diǎn)方式、并且廉價(jià)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是雙向可控硅、31是其相位控制電路、32是電源變壓器、在其次級側(cè)具有中心抽頭，33是二極管電橋電路、將其一對端子33a連接到電源變壓器32的次級側(cè)并將其另一對端子33b連接到開關(guān)元件34、35的一端。分別將開關(guān)元件34、35的另一端的連接點(diǎn)38連接到電解槽36的一方的電極36a上并將電源變壓器32的中心抽頭32a連接到另一方的電極36b上。
作為開關(guān)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(zhuǎn)控制電路37中。
利用電極反轉(zhuǎn)控制電路37并借助于導(dǎo)通/斷開開關(guān)元件34或者35，將以從二極管電橋電路33輸出的前述中心抽頭32a為基準(zhǔn)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，二極管電橋電路33的二極管D1-D4每二個(gè)同極性地使用，以中心抽頭32a為基準(zhǔn)、+、-兩電路構(gòu)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(zhuǎn)控制電路37的具體結(jié)構(gòu)的例子。在圖5中，相位控制電路31由例如并聯(lián)連接的三個(gè)雙向可控硅光電耦合器39a、39b、39c，滯后降低電路40和雙向開關(guān)元件41等構(gòu)成。
通過例如微型計(jì)算機(jī)、將pH控制信號A、B、C分別給與雙向可控硅光電耦合器39a、39b、39c的輸入中，應(yīng)答于各信號、借助于任一雙向可控硅光電耦合器39a、39b、39c導(dǎo)通，通過雙向開關(guān)元件41，將不同的電流給與雙向可控硅30的柵極30G、進(jìn)行觸發(fā)。也就是說，通過并聯(lián)連接的電阻R1、R2、R3和R4，將雙向可控硅光電耦合器39a、39b、39c的各輸出側(cè)的輸入端連接到電源變壓器32的初級側(cè)、將各輸出側(cè)的輸出端連接到滯后降低電路40和雙向開關(guān)元件41并連接在雙向可控硅30的柵極上。pH控制信號A、B、C的任何一個(gè)給與雙向可控硅光電耦合器39a、39b、39c中時(shí)，在由電阻R1、R2、R3和滯后降低電路40內(nèi)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(shí)間，有由于對應(yīng)于各時(shí)間常數(shù)的相位差而有不同，因此，因在前述電流中觸發(fā)的雙向可控硅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(zhuǎn)控制電路37由例如光電耦合器42a、42b、晶體管43a、43b，二極管D5-D8構(gòu)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(jì)算機(jī)等的酸度或者堿度信號。例如，當(dāng)給與酸度信號時(shí)，光電耦合器42a的輸出就導(dǎo)通、開關(guān)元件34a被觸發(fā)，并將前述+直流電壓E+施加在電解槽36的電極36a，當(dāng)施加堿度信號時(shí)，光電耦合器42b的輸出就導(dǎo)通、開關(guān)元件35被觸發(fā)，并將前述一直流電壓E-施加在電解槽36的電極36a和36b。
采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(shí)用上還在下述點(diǎn)上有改進(jìn)的余地。
(1)借助于對于三組可控硅光電耦合器、給與控制信號A-C，pH的控制只能做到7個(gè)級的控制。特別在對應(yīng)于在供給電解槽內(nèi)的原水的流量、連續(xù)可變控制電解水的pH值的場合，不能對應(yīng)于流量的變化、對pH值變動進(jìn)行抑制。
(2)因使用三組雙向可控硅光電耦合器，所以整體上零件個(gè)數(shù)多、費(fèi)用上升。
(3)因進(jìn)行pH值的連續(xù)的可變控制，所以如一般被使用的相位控制電路(調(diào)光電路等)那樣、如采用電位器進(jìn)行電阻值的控制，則即使取基于微型計(jì)算機(jī)等的電子電路的控制方式，與驅(qū)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(guān)的代用品使用，相應(yīng)于能分解的使用零件個(gè)數(shù)增多。
本發(fā)明的第1個(gè)目的是提供具備能進(jìn)行pH值的連續(xù)的可變控制、也能前述絕緣、并且零件個(gè)數(shù)少的廉價(jià)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于河流等的地表水，是海水蒸發(fā)成為雨水浸漬在地面中的水。因此，在蒸發(fā)過程中海水中包含的物質(zhì)，在蒸發(fā)的同時(shí)、或者由于飛散而混入并包含在前述原水中。可以想象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。常知的還添加用于殺菌的氯。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(zhì)也溶解在原水中。
電解水生成裝置的溶解于原水中的離子作為電解質(zhì)進(jìn)行通電，在陰極室生pH高的堿性水、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于補(bǔ)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(tài)，對電極的附著物更多，促使電極的劣化，與此同時(shí)，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(zhuǎn)，也就是說具有逆洗功能進(jìn)行電解，能在陰極室內(nèi)生成陽極水并能在陽極室內(nèi)生成陰極水，在前述陰極室內(nèi)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(shí)，防止電極的劣化，成為耐受長期使用結(jié)構(gòu)。這種逆轉(zhuǎn)時(shí)的出水不出示規(guī)定的堿性，但因包含溶解的鈣鹽，所以不希望作為不要的水進(jìn)行排放。


圖10所示的日本特開平7-828287號公報(bào)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(zhuǎn)、積極地排出包含產(chǎn)生的水垢水的閥門構(gòu)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(shè)置具有控制信號進(jìn)行動作的方向切換閥76、77、78，對包含電解槽56的極性切換后的水垢的電解液、通過方向切換閥77向排水排出口75側(cè)排水、直到pH穩(wěn)定為至。
然而，這種機(jī)構(gòu)不僅復(fù)雜，而且因?qū)⒛嫦磿r(shí)產(chǎn)生的排水原樣排出、所以不經(jīng)濟(jì)。
細(xì)胞對于pH反應(yīng)敏感，因此，例如從供給飲料的電解水生成裝置排水的堿性水的pH，在將規(guī)定的原水供給電解槽中時(shí)，按指示pH在電解槽中有一定的電流流動并期望經(jīng)常有一定的pH的堿性水排出。然而，由于前述鈣的堆積，因在陰、陽極間流動的通電量向著暫時(shí)減少的方向，所以作為也指示pH的被排出水的pH，不會不穩(wěn)定的將一定的水排出。
本發(fā)明的第2個(gè)目的是利用在正常運(yùn)轉(zhuǎn)中重復(fù)進(jìn)行短時(shí)間的周期的逆洗，防止電極的劣化、保持電極表面的穩(wěn)定狀態(tài)并謀得排水的pH的穩(wěn)定化。如前所述，這時(shí)，在以往的逆洗機(jī)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(jīng)濟(jì)性低，本發(fā)明在正常排水運(yùn)轉(zhuǎn)期間將規(guī)定的占空比的逆洗電壓加在正常動轉(zhuǎn)的陰、陽極間，而且也與該期間正常運(yùn)轉(zhuǎn)相同、借助于分別從陽、陽極室進(jìn)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(jīng)濟(jì)性高的連續(xù)式電解水生成裝置。
本發(fā)明要提供，借助于不拘于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(shí)，也能獲得經(jīng)常穩(wěn)定的一定的pH的排水的電解水生成裝置。
此外，由于前述鈣的堆積，不僅流入電解槽的原水的電傳導(dǎo)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恒常狀態(tài)，也不限于不斷能得到所要的pH的堿性水或者酸性水。另一方面，電解水生成裝置使用者將前述堿性水主要提供給飲料用，因細(xì)胞對pH反應(yīng)敏感，所以能期望不斷得到規(guī)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(wěn)定流入電解槽中的原水的導(dǎo)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(zhuǎn)，也就是說，頻繁地發(fā)生逆洗并進(jìn)行電解，溶解堆積的鈣，在再生電極表面的同時(shí)，防止電極的劣化，并按指定的pH設(shè)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(dǎo)度和pH等進(jìn)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(jìn)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(jīng)上相鄰的設(shè)置二塊金屬板，并作為電極，在前述電極間施加電壓并通電，對流過前述電極間的水的導(dǎo)電率進(jìn)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(dǎo)電率進(jìn)行測定，測定的水一發(fā)生分極，因分解能力過于好，所以難以在流水中適應(yīng)，產(chǎn)生對于電極的附著物等，不能在兩電極間流過穩(wěn)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(shè)置附加電路，則電路結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜并且經(jīng)濟(jì)性降低。
本發(fā)明的第3個(gè)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(dǎo)電率進(jìn)行測定的測定裝置。
為達(dá)到前述第1個(gè)目的，本發(fā)明的第1發(fā)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、并在各自的室內(nèi)設(shè)置電極，在前述電極間設(shè)置施加規(guī)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(nèi)供給的原水進(jìn)行電解、并在陰極室中內(nèi)生成陰極水、在陽極室內(nèi)生成陽極水，其特征在于，該生成器包括由插入具有前述電源的電源變壓器初級側(cè)的雙向可控硅和控制該雙向可控硅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(yīng)答于在前述電解槽內(nèi)供給的原水的流量傳感器、變換該傳感器的輸出脈沖的占空比的占空比變換電路、將該占空比變換電路的輸出脈沖的頻率變換成對應(yīng)的電壓的頻率/電壓變換電路和由應(yīng)答于該頻率/電壓變換電路的輸出電壓的發(fā)光二極管以及應(yīng)答于該發(fā)生二極管并與前述雙向可控硅連接的光傳導(dǎo)單元組成的光電耦合器。
為達(dá)到前述第2個(gè)目的，本發(fā)明的第2發(fā)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、并在各自的室內(nèi)設(shè)置陰電極和陽電極，在前述陰、陽電極間設(shè)置施加規(guī)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(nèi)供給的原水進(jìn)行電解、并在陰極室內(nèi)生成陰極水、在陽極室內(nèi)生成陽極水，其特征在于，設(shè)置反轉(zhuǎn)施加在前述陰、陽極上的電壓極性并進(jìn)行逆洗的機(jī)構(gòu)，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(shè)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(xù)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(dá)到前述第3個(gè)目的，本發(fā)明的第3發(fā)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、并在各自的室內(nèi)設(shè)置電極，在前述電極間設(shè)置施加規(guī)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(nèi)供給的原水進(jìn)行電解、并在陰極室內(nèi)生成陰極水、在陽極室內(nèi)生成的陽極水，其特征在于，設(shè)置在水流路徑中相鄰設(shè)置二塊金屬板作為電極、在前述電極間施加電壓進(jìn)行通電、測定流動前述電極間的水的導(dǎo)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(fā)脈沖的電路連接，與此同時(shí)，將由電容器組成的充電電路、該充電電路的放電復(fù)位電路和控制輸出電路連接在另一方的電極上，并在電解槽的原水流入側(cè)或者排水側(cè)設(shè)置前述測定裝置。
圖1表示第1發(fā)明的實(shí)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沖進(jìn)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(fā)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(jié)構(gòu)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(fā)明相關(guān)的電解水生成器用電源裝置及其逆洗機(jī)構(gòu)的一實(shí)施例的方框圖。
圖8表示采取圖7中裝置的陰極水的動作的時(shí)間圖的一例。
圖9表示基于圖8中時(shí)間圖的微型計(jì)算機(jī)動作例子的流程圖。
圖10表示以往的逆洗機(jī)構(gòu)和排水機(jī)構(gòu)的圖。
圖11表示在第3發(fā)明中使用的導(dǎo)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(shí)間圖。
圖13A-圖13C表示變化圖11中裝置的單觸發(fā)脈沖寬度時(shí)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中裝置用于電解水生成器的實(shí)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(cè)的實(shí)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(cè)的實(shí)施例。
下面，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。
實(shí)施例圖1表示本發(fā)明的電解水生成器用電源的一實(shí)施例，與圖4相同符號表示相同或者相似的電路。在本實(shí)施例中，為控制雙向可控硅30的通電相位角，使用由發(fā)光二極管(LED)和應(yīng)答于該LED光傳導(dǎo)單元(Cds)組成的Cds光電耦合器42，代替前述三組的可控硅光電耦合器。
44是流量傳感器，45是占空比變換電路，46是頻率/電壓(F/V)轉(zhuǎn)換電路。
流量傳感器44應(yīng)答于在電解槽36中供給的原水并輸出對應(yīng)于其流量的脈沖，通過占空比變換電路45將其輸出脈沖送到頻率/電壓轉(zhuǎn)換電路46中，該電路46輸出對應(yīng)于前述流量的直流電壓、作作為正向電壓送到發(fā)光二極管LED上，光傳導(dǎo)單元Cds的電阻對應(yīng)于前述流量、并將對應(yīng)于其的觸發(fā)電流送到雙向可控硅30上進(jìn)行觸發(fā)。
因此，借助于F/V變換流量傳感器44的輸出脈沖，以得到的直流電壓用作Cds光電耦合器42LED正向電壓，因?qū)?yīng)于流量控制施加在電解槽36內(nèi)的電極36a、36b上的直流電壓，所以能進(jìn)行流量變化場合的pH變化量的穩(wěn)定化。這種場合，利用占空比變換電路45、能變化流量傳感器44的輸出脈沖的占空比，并由此能實(shí)現(xiàn)基本的電力控制。
圖2表示對應(yīng)于電解槽36的陰極水流量(排水量)的流量傳感器44的輸出脈沖，a表示在流量(2l/min)時(shí)為33Hz左右的輸出脈沖、b表示在流量(3l/min)時(shí)為50Hz左右的輸出脈沖、C表示在流量(4l/min)時(shí)為62Hz左右的輸出脈沖。
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、占空比變換電路45和F/V轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)。
由前述說明可知，采用第1發(fā)明的電解水生成器用電源的結(jié)構(gòu)，則在實(shí)用上能得到以下的出色的效果。
(1)對應(yīng)于電解槽內(nèi)供給的原水的流量，能連續(xù)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(gè)Cds光電耦合器控制雙向可控硅的通電相位，所以能謀得整體上零件個(gè)數(shù)少且費(fèi)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(cè)流動的正向電流變化。為此，能良好絕緣電源單元并能容易地控制前述連續(xù)變化。
圖7表示與第2發(fā)明相關(guān)的電解水生成電源裝置及其逆洗機(jī)構(gòu)的實(shí)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(cè)上包括中心抽頭52a，53是二極管電橋電路、一對的元件53a和53b的一端連接在電源變壓器52的次級側(cè)上，另一端與固態(tài)繼電器54、55的各一端相連接。固態(tài)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(tài)繼電器54、55，使用例如功率MOSFET元件，并將各自的柵極54G、55G連接到微型計(jì)算機(jī)57上。
利用微型計(jì)算機(jī)57，提供導(dǎo)通/斷開固態(tài)繼電器54或者55的柵極電流，將以從二極管電橋電路53輸出的前述中心抽頭52a作為基準(zhǔn)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(gè)同極性地使用二極管電橋電路58的二極管D1-D4，并以中心抽頭52a為基準(zhǔn)、+、-兩個(gè)電路構(gòu)成兩波整流電路。
從電源變壓器52的初級側(cè)形成與前述整流電路不同的半波整流電路60，并通過限幅器61、光電耦合器62將其輸出信號輸入到微型計(jì)算機(jī)57中?；谕ㄟ^限幅器61的50或者60Hz的半波整流波形、微型計(jì)算機(jī)57對用其頻率規(guī)定的斷續(xù)波進(jìn)行計(jì)數(shù)，并成為決定由導(dǎo)通/斷開微型計(jì)算機(jī)57輸出的固態(tài)繼電器54或者55的信號及其輸出時(shí)間和輸出電壓組成的占空比的基準(zhǔn)脈沖。
也就是說，微型計(jì)算機(jī)基于前述基準(zhǔn)脈沖、決定由電解→反轉(zhuǎn)停止→逆洗→反轉(zhuǎn)停止組成的一個(gè)周期的周期動作的占空比，借助于連續(xù)地重復(fù)這種周期、在排水中進(jìn)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(shè)置反轉(zhuǎn)停止、用于固態(tài)繼電器54、55的逆耐電壓的保護(hù)，借助于設(shè)置反轉(zhuǎn)停止時(shí)間，在高頻操作一個(gè)周期的場合，也能在長期使用中穩(wěn)定使用固態(tài)繼電器54、55。
用于電解運(yùn)轉(zhuǎn)的例如在固態(tài)繼電器54中供給的二極管電橋電路53供給的兩波整流的脈流、在通常的電解操作中以最大75％程度的占空比在電極中供給。對此，在逆洗中提供的固態(tài)繼電器55中供給的脈流、將其電力實(shí)行值設(shè)定在前述值或者前述值以上。其結(jié)果，在逆洗中供給等于或者大于電解運(yùn)轉(zhuǎn)的電力。也就是說，因相對于正常運(yùn)轉(zhuǎn)、比較短地設(shè)定逆洗運(yùn)轉(zhuǎn)，所以逆洗期間排水的pH也不會急劇地變化、并在基本穩(wěn)定的狀態(tài)下排出堿性水。
在前述中，雖然對用來自固態(tài)繼電器54的輸入電力進(jìn)行電解運(yùn)轉(zhuǎn)、用來自固態(tài)繼電器55的輸出電力進(jìn)行逆洗運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行了說明，但相反地也可以用來自固態(tài)繼電器55的輸出電力進(jìn)行電解運(yùn)轉(zhuǎn)、用來自固態(tài)繼電器54的輸出電力進(jìn)行逆洗運(yùn)轉(zhuǎn)。
通過限幅器61、光電耦合器62輸入到微型計(jì)算機(jī)57的信號，對市電頻率50或者60Hz的不同進(jìn)行檢測，并進(jìn)行占空比的校正。也就是說，從前述二極管電橋電路53向電極56a、56b供給電力，在相同操作中基于市電頻率的不同、其占空比變化并且電解效力變動。為此，檢測前述頻率，對于頻率的變化量的占空比進(jìn)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(dāng)然也可以用全波整波電路。
圖8表示采取與圖7中所示的本發(fā)明相關(guān)的電解水生成電源裝置的陰極水的動作的時(shí)間圖的一例，是設(shè)定一個(gè)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(jì)算機(jī)中動作的基準(zhǔn)脈沖，分頻市電頻率、設(shè)定與前述一個(gè)周期的周期動作相當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)脈沖，與此同時(shí)，按未圖示的電解槽的動作、即規(guī)定用于獲得所要的pH的陰極水的電力的操作信號，規(guī)定周期動作的占空比。例如由70m秒的電解和然后繼續(xù)10m秒的停止期間、10m秒的逆洗期間和然后繼續(xù)10m秒的停止期間，設(shè)定一個(gè)周期。并且，在裝置的動作中重復(fù)這種一個(gè)周期。按前述一個(gè)周期的基準(zhǔn)脈沖，輸出使②所示的固態(tài)繼電器54、55動作的開關(guān)信號。其結(jié)果，由固態(tài)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(gè)周期的周期動作的動作例進(jìn)行了說明，但當(dāng)然也能設(shè)定100m秒以外的周期動作。
在采取陽極水的場合，也可以與前述的場合相反、用兩個(gè)固態(tài)繼電器54、55的導(dǎo)通時(shí)間。
圖9表示基于圖8所示的時(shí)間圖的微型計(jì)算機(jī)的一動作的流程圖。
當(dāng)裝置一導(dǎo)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(zhǔn)脈沖101并開始電解動作，所要的是堿性水103則固態(tài)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(yùn)轉(zhuǎn)，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(tài)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(jìn)行了說明，但也能從各別設(shè)備的各個(gè)排水口排水。
一開始前述正常運(yùn)轉(zhuǎn)，就具有基準(zhǔn)脈沖并對電解時(shí)間105開始計(jì)數(shù)。然后，基于微型計(jì)算機(jī)57中存儲電路中設(shè)定時(shí)間，超過規(guī)定的電解時(shí)間、例如70m秒的SSR1、SSR2停止動作。然后，進(jìn)行由施加的電壓的停止、施加電壓的反轉(zhuǎn)和施加電壓的停止107組成的逆洗108。逆洗一結(jié)束、就進(jìn)行正常運(yùn)轉(zhuǎn)111/逆洗112的確認(rèn)，在正常運(yùn)轉(zhuǎn)111的場合，SSR2、112動作，在酸性水112的場合，SSR1、113動作，規(guī)定的一個(gè)周期結(jié)束。然后，繼續(xù)這種周期、直至裝置的動作結(jié)束時(shí)刻115。
采用第2發(fā)明的電解水生成裝置及其逆洗裝置，借助于具有市電頻率、具有得到的基準(zhǔn)脈沖、在正常運(yùn)轉(zhuǎn)中重復(fù)短時(shí)間的周期的逆洗，則能使對電極的附著物難于附著、防止電極的劣化、穩(wěn)定狀態(tài)地保持電極表面、并能謀得排出的pH的穩(wěn)定化。這時(shí)，如前所述，在以往的逆洗機(jī)構(gòu)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(jīng)濟(jì)性低。但借助于設(shè)置具有規(guī)定占空比的逆電壓施加期間，不僅可以謀得不同機(jī)種的洗凈方法的標(biāo)準(zhǔn)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(jīng)濟(jì)性高的連續(xù)式電解水生成裝置。
借助于將第2發(fā)明的前述占空比做成不拘于電源頻率的一定值，在電源頻率不同的場合所使用電解水生成器，也能不斷穩(wěn)定得到一定pH的電解水。
圖11表示與第3發(fā)明相關(guān)的測定裝置的方框圖，圖12表示其動作時(shí)間圖。
在圖12中，在水流路徑81中相鄰設(shè)置二根例如耐腐蝕性的金屬條作為電極82、83。這里，稱電極82為一方的電極、稱電極83為另一方的電極。用規(guī)定的大小加工不銹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(fā)脈沖輸出電54連接，同時(shí)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(fù)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管。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)，是用于對充電電路87不產(chǎn)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(shù)秒(例如5秒)重復(fù)輸出來自單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)沖脈輸出電路84的脈沖。因此，這種場合，5秒為一個(gè)周期。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)脈沖的寬度是幾十msec，較佳選擇的適當(dāng)?shù)臅r(shí)間常數(shù)是10msec-20msec。
在圖12(b)中，這種單觸發(fā)脈沖到來之前，將促使來自前述充電電路87的放電的復(fù)位信號輸入到復(fù)位電路88中，并在該復(fù)位時(shí)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(jié)果因在從單觸發(fā)脈沖輸出時(shí)刻到復(fù)位脈沖的輸入時(shí)刻之間在電容器85上保持導(dǎo)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(fù)位電路88、一旦放電連接于另一方的電極83的充電電路87的充電后，在水流路徑81中水流動的狀態(tài)、將特定單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)脈沖的脈沖寬度加到另一方的電極82上時(shí)，在水流路徑81中流動的水，因含有電解質(zhì)、具有某種電阻，脈沖產(chǎn)生與該電阻相當(dāng)量的電壓降低并對充放電電路87充電。因?qū)щ娐逝c前述電阻相當(dāng)量大約成正例，所以借助于測定控制電壓輸出，能得知導(dǎo)電率。
圖13A-13C表示調(diào)查輸入到變化單觸發(fā)脈沖寬度時(shí)的控制輸出電路中的電壓變化的測定結(jié)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(shè)置電極82、83。這種場合的兩個(gè)電極距離為8mm，電極長l為5mm。
用這種電極結(jié)構(gòu)，在水溫23℃、Vcc固定在5V時(shí)，單觸發(fā)脈沖的時(shí)間常數(shù)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(dǎo)電率之間關(guān)系的圖。
圖13B表示以10msec為單觸發(fā)脈沖的時(shí)間常數(shù)的場合的圖，圖13c為22msec場合的圖。這樣，采用規(guī)定的時(shí)間常數(shù)，則能得到在電極間控制電壓輸出和導(dǎo)電率之間基本直線部分的關(guān)系，借助于測定電極間控制電壓輸出，能容易地得知導(dǎo)電率。
也就是說，借助于特定脈沖寬度，能從控制輸出電路取出以線性電壓變化作為水的導(dǎo)電率的變化。
圖14表示將與圖11所示的第3發(fā)明相關(guān)的測定裝置適用于電解水生成裝置的場合的圖。在與圖11中作用相同的構(gòu)件上附以相同標(biāo)號，同時(shí)省略重復(fù)的說明。
在圖14中，通過對來自信號發(fā)生器的信號進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器93、規(guī)定一個(gè)周期的時(shí)間，從計(jì)數(shù)器93的Q0、向設(shè)定單觸發(fā)脈沖時(shí)間常數(shù)的定時(shí)器94輸出信號。R1、C1是決定其時(shí)間常數(shù)的電阻和電容器。另一方面，從Q6向設(shè)定復(fù)位電路88的脈沖時(shí)間常數(shù)的定時(shí)器95輸出信號。它們按圖2所示的動作時(shí)間圖動作。通過開關(guān)96和二極管90將定時(shí)器14的輸出通電到另一方的電極2上。另一方面，將定時(shí)器15的輸出輸出到復(fù)位電路的開關(guān)17上，通過二極管91、對在充電電路87中充電的電荷進(jìn)行放電。
圖15表示將與第3發(fā)明相關(guān)的測定裝置配置在電解水生成裝置的電解槽流入側(cè)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并施加電壓，對連續(xù)流進(jìn)電解槽125的原水進(jìn)行電解。
這種場合，將與本發(fā)明相關(guān)的測定裝置119設(shè)置在電解槽的流入側(cè)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凈水器。在第3發(fā)明中基于凈水器129的存在，測定裝置119的測定值不受影響。
其結(jié)果，因具有前述測定裝置、具有測定的導(dǎo)電率、并控制直流電壓供給電路125，所以能得到穩(wěn)定的pH的排水。
圖16表示將與第3發(fā)明相關(guān)的測定裝置配置在電解水生成裝置的電解槽排水側(cè)場合的圖。在與圖15中說明相同的構(gòu)件上附以相同標(biāo)號，同時(shí)省略重復(fù)的說明。
在圖16中，將與本發(fā)明相關(guān)的測定裝置119設(shè)置在電解槽的排水側(cè)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(jié)果，因具有前述測定裝置、具有測定的導(dǎo)電率、并控制直流電壓供給電路125，所以能得到穩(wěn)定的pH的排水。
在圖16中，雖然測定裝置119僅設(shè)置在電解槽的陰極室側(cè)，他也可以設(shè)置在陽極室側(cè)，此外，也可以設(shè)置在陰、陽極室兩側(cè)。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，用于控制電解槽的供給電壓。
第3發(fā)明的導(dǎo)電率測定裝置，在必要的限度內(nèi)測定電解槽中供給的原水的導(dǎo)電率，為了使從電解槽排水的陰、陽極水穩(wěn)定并供給所要的pH的水，在電解槽前側(cè)或者電解槽排水側(cè)的水流路經(jīng)中相鄰設(shè)置二根金屬條作為電極，在前述電極間施加電壓并通電，測定流過前述電極間的水的導(dǎo)電率。借助于以脈沖作為該導(dǎo)電率測定裝置的施加電壓，同時(shí)在電極的另一方設(shè)置存儲脈沖電流的電容電路，能測定穩(wěn)定的導(dǎo)電率。因在電解槽中流動基于這種測定結(jié)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(quán)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、并在各自的室內(nèi)設(shè)置電極，在所述電極間設(shè)置施加規(guī)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(nèi)供給的原水進(jìn)行電解、并在陰極室內(nèi)生成陰極水、在陽極室內(nèi)生成陽極水，其特征在于，該生成器包括由插入具有所述電源的電源變壓器初級側(cè)的雙向可控硅和控制該雙向可控硅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(yīng)答于在所述電解槽內(nèi)供給的原水的流量傳感器、變換該傳感器的輸出脈沖的占空比的占空比變換電路、將該占空比變換電路的輸出脈沖的頻率變換成對應(yīng)的電壓的頻率/電壓變換電路和由應(yīng)答于該頻率/電壓變換電路的輸出電壓的發(fā)光二極管以及應(yīng)答于該發(fā)光二極管并與所述雙向可控硅連接的光傳導(dǎo)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、并在各自的室內(nèi)設(shè)置陰電極和陽電極，在所述陰、陽電極間設(shè)置施加規(guī)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(nèi)供給的原水進(jìn)行電解、并在陰極室內(nèi)生成陰極水、在陽極室內(nèi)生成陽極水，其特征在于，設(shè)置反轉(zhuǎn)施加在所述陰、陽極上的電壓極性并進(jìn)行逆洗的機(jī)構(gòu)，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(shè)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(xù)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(quán)利要求2所述的電解水生成器，其特征還在于，在施加所述陽、陰直流電壓期間的前后、設(shè)置電解停止期間。
4.如權(quán)利要求1和3所述的電解水生成器，其特征還在于，在所述陰、陽電極間施加的陽、陰直流電壓等于或者大于在所述陰、陽電極間施加的陰、陽直流電壓。
5.如權(quán)利要求2至4任一項(xiàng)所述的電解水生成器，其特征還在于，即使電源頻率變化、在所述陰、陽電極間施加的陽、陰直流電流的占空比也是一定。
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、并在各自的室內(nèi)設(shè)置電極，在所述電極間設(shè)置施加規(guī)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(nèi)供給的原水進(jìn)行電解、并在陰極室內(nèi)生成陰極水、在陽極室內(nèi)生成陽極水，其特征在于，設(shè)置在水流路徑中相鄰設(shè)置兩塊金屬板作為電極、在所述電極間施加電壓進(jìn)行通電、測定流過所述電極間的水的導(dǎo)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(fā)脈沖的電路連接。與此同時(shí)，將由電容器組成的充電電路、該充電電路的放電復(fù)位電路和控制輸出電路連接在另一方的電極上，并在電解槽的原水流入側(cè)設(shè)置所述測定裝置。
7.如權(quán)利要求6所述的電解水生成器，其特征還在于，所述單觸發(fā)脈沖的脈沖寬度為10m-20msec，以從所述控制輸出電路線性電壓變化、取作水的導(dǎo)電率的變化部分。
8.如權(quán)利要求6所述的電解水生成器，其特征還在于，在到達(dá)另一方電極的充電電路的二極管的電極側(cè)上連接電容器的一端、并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、并在各自的室內(nèi)設(shè)置電極，在所述電極間設(shè)置施加規(guī)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(nèi)供給的原水進(jìn)行電解、并在陰極室內(nèi)生成陰極水、在陽極室內(nèi)生成陽極水，其特征在于，設(shè)置在水流路徑中相鄰設(shè)置兩塊金屬板作為電極、在所述電極間施加電壓進(jìn)行通電、測定流過所述電極間的水的導(dǎo)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(fā)脈沖的電路連接，與此同時(shí)，將由電容器組成的充電電路、該充電電路的放電復(fù)位電路和控制輸出電路連接在另一方的電極上，并在電解槽的排水側(cè)設(shè)置所述測定裝置。
10.如權(quán)利要求9所述的電解水生成器，其特征還在于，所述單觸發(fā)脈沖的脈沖寬度為10m-20msec，以從所述控制輸出電路線性電壓變化、取作水的導(dǎo)電率的變化部分。
11.如權(quán)利要求9所述的電解水生成器，其特征還在于，在到達(dá)另一方電極的充電電路的二極管的電極側(cè)上連接電容器的一端、并將該電容器的另一端接地。
全文摘要
本發(fā)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、并在各自的室內(nèi)設(shè)置電極，借助于在電極間施加規(guī)定直流電壓、對電解槽內(nèi)供給的原水進(jìn)行電解，從陰極室得到堿離子水、從陽極室得到酸性水。其特征在于，能連續(xù)可變控制電解水pH值構(gòu)成直流電壓供給用電源，具有逆洗機(jī)構(gòu)、將正常排水運(yùn)轉(zhuǎn)期間中規(guī)定的占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(shè)置導(dǎo)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(yōu)先權(quán)日1995年12月27日
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