JP3557331B2

JP3557331B2 - Ion concentration calculation method, ion concentration calculation device, and electrolyzed water generation device

Info

Publication number: JP3557331B2
Application number: JP24048797A
Authority: JP
Inventors: 良城辰己; 和彦長谷川
Original assignee: グローリー機器株式会社
Priority date: 1997-08-20
Filing date: 1997-08-20
Publication date: 2004-08-25
Anticipated expiration: 2017-08-20
Also published as: JPH1164274A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水溶液を電解（電気分解）して、酸性水とアルカリ性水とからなる電解水を得る電解水生成装置と、この電解水の水素イオン濃度を測定する方法及び装置に関する。
【０００２】
【発明の属する技術分野】
従来、水素イオン濃度の測定装置としては、例えば特開平８−２９２１７２号公報に開示されているようなものがある。これは、基準溶液室に供給されている基準溶液に比較電極を接触させ、検水溶液室に供給されている試験水（水素イオン濃度を測定しようとする水）に作用電極を接触させ、両室間を繋ぐ液絡部を設け、比較電極と作用電極との電位差を検出して、イオン濃度を測定するものである。
【０００３】
また、別の水素イオン濃度の測定装置としては、特開平６−６３５５０号公報に開示されているようなものもある。これは、電解水の流量と電解電流値、または原水の導電率と電解電流値とを測定し、予め蓄積したｐＨ判定基準に基づいてｐＨ（水素イオン濃度）を求めるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特開平８−２９２１７２号公報に開示されているような測定装置では、電極表面の洗浄や、基準溶液室への基準液の補充等のメンテナンスが頻繁に必要であるという問題がある。また、水溶液に電極を接触させるので、電極の寿命が短いという問題がある。
【０００５】
また、特開平６−６３５５０号公報に開示されているような測定装置では、電解水の流量と電解電流値との関係、または原水の導電率と電解電流値との関係のみで、ｐＨを求めている。しかし、電解水のｐＨは、上記の他に、電解槽の大きさや形状、電極の大きさ、形状、材質、電解により発生する物質の溶存度、電解時の温度等によっても変化するので、流量と電解電流値との関係または導電率と電解電流値との関係のみでは、高精度にｐＨを測定することができないという問題点がある。
【０００６】
本発明は、高寿命で、なおかつメンテナンスが容易で、高精度に水素イオン濃度を測定することができる水素イオン濃度測定方法及び装置を提供することを目的とする。また、このような測定方法または装置によって測定された水素イオン濃度に基づいて水素イオン濃度を所定値に維持する電解水生成装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
請求項１記載の発明は、水溶液を電解して電解水を得ているときの電解条件を検出する段階と、前記検出された電解条件に対応する前記水溶液の酸化による水素イオンの生成反応比率を決定する段階と、前記反応比率を変数とする水素イオン濃度算出式に、前記決定された反応比率と電解条件を代入し、前記電解水の水素イオン濃度を算出する段階とを、備えるものである。
【０００８】
電解条件としては、例えば水溶液を電解するために供給されている電解電圧、同じく電解電流、水溶液が供給されている流速、水溶液への添加物の濃度、水溶液の温度等がある。電解条件としては、これらの一部、例えば請求項２記載の発明のように、少なくとも、電解電圧値と、電解電流値と、前記水溶液の電解質濃度のいずれかを使用することができる。また、これらに加えて、請求項３記載の発明のように前記水溶液の流量を使用することもできる。また、電解電圧値と、電解電流値と、前記水溶液の電解質濃度に、請求項４記載の発明のように、水溶液の温度を加えて使用することもできる。無論、上述した全ての条件を使用することもできる。
【０００９】
水素濃度の算出式は、後述するように、電解槽及び電解の現象をモデル化し、電解により生成される各種イオンの物質流束を定式化し、電解槽の陽極室、陰極室におけるイオンの物質収支を定式化し、定式化された物質流束と物質収支とから、電解によって発生する各種イオンの移動に関する基礎式を導き、ラプラス変換により求めたものである。この水素濃度の算出式には、水溶液の酸化による水素イオンの生成反応比率が、変数として含まれている。また、各電解条件も変数として、この算出式に含まれている。
【００１０】
この反応比率は、電解条件によって値が変化する。そこで、種々の電解条件に対応した各反応比率を予め決定しておく。例えば、種々の電解条件において、実際のイオン濃度を測定し、これらイオン濃度を得るために必要な各反応比率を、イオン濃度の算出式に実際のイオン濃度と電解条件とを代入して求めておく。そして、実際に水溶液の電解が行われているときに、電解条件を検出し、この電解条件に対応する反応比率を決定し、この反応比率と電解条件とを水素濃度の算出式に代入し、水素イオン濃度を算出している。
【００１１】
請求項５記載の発明は、電解槽に水溶液供給手段から水溶液を供給し、前記電解槽に電解電力を電源手段から供給して、前記水溶液を電解する電解水生成装置において、前記水溶液の電解時の電解条件を検出する電解条件検出手段と、複数パターンの電解条件における前記水溶液の酸化による水素イオンの生成反応比率と、これらに対応する前記電解条件とを記憶している記憶手段と、前記電解条件検出手段によって検出された電解条件に相当する前記生成反応比率を前記記憶手段の記憶値に基づいて決定し、前記生成反応比率を変数とする水素イオン濃度算出式に、前記決定された生成反応比率を代入して、水素イオン濃度を算出する演算手段とを、具備するものである。
【００１２】
電解槽は、例えば２つの電極を有するものとでき、これら電極が接触するように水溶液が、水溶液供給手段によって供給される。これら電極に電源手段から電解電力が供給され、電解が行われる。
【００１３】
電解条件検出手段としては、請求項６記載の発明のように、少なくとも、電解電圧値の検出手段と、電解電流値検出手段と、電解槽内の水溶液の電解質濃度の検出手段のいずれかを使用することができる。また、これに加えて、請求項７記載の発明のように、前記電解槽内の水溶液の流量測定手段を使用することもできる。また、請求項８記載の発明のように、電解電圧値の検出手段と、電解電流値検出手段と、電解槽内の水溶液の電解質濃度の検出手段のいずれかに加えて、前記電解槽内の水溶液の温度測定手段を使用することもできる。さらに、請求項９記載の発明のように、前記演算手段によって算出した水素イオン濃度を表示する手段を備えることもできる。
【００１４】
この発明でも、請求項１記載の発明と同様に、水素イオン濃度算出式と、電解条件と実際のイオン濃度とを使用して、水素イオンの生成反応比率を決定する。この水素イオンの生成反応比率は、様々な電解条件に対応付けられて、記憶手段に記憶されている。演算手段は、電解条件検出手段によって検出された電解条件を入力するが、入力された電解条件が記憶手段に記憶されている電解条件に一致する場合には、一致する電解条件に対応する水素イオンの生成反応比率を記憶手段から読み出す。また、一致しない場合には、入力された電解条件に近いものを読み出すか、或いは補間演算等を行って入力された電解条件に対応する水素イオンの生成反応比率を決定する。決定された水素イオンの生成反応比率と、検出された電解条件とを、水素イオン濃度の算出式に代入して、水素イオン濃度を算出する。
【００１５】
請求項１０記載の発明は、水溶液供給手段から水溶液が供給される電解槽と、この電解槽に電解電力を供給して、前記水溶液を電解する電源手段と、前記水溶液の電解時の電解条件を検出する電解条件検出手段と、複数パターンの電解条件における前記水溶液の酸化による水素イオンの生成反応比率と、これらに対応する前記電解条件とを記憶している記憶手段と、前記電解条件検出手段によって検出された電解条件に相当する前記生成反応比率を前記記憶手段の記憶値に基づいて決定し、前記生成反応比率を変数とする水素イオン濃度算出式に、前記決定された生成反応比率を代入して、水素イオン濃度を算出する演算手段と、前記電解槽で生成すべき電解水の水素イオン濃度が設定されている設定手段と、設定された水素イオン濃度と、前記演算手段により算出した水素イオン濃度とを比較する比較手段と、この比較手段による比較結果によって、前記電源手段が供給する電解電圧または電解電流または前記水溶液供給手段からの流量を制御する制御手段とを、具備している。
【００１６】
請求項１０記載の発明では、電解槽と電源手段とを備える電解水生成装置に、請求項５記載の発明と同様な水素イオン濃度の測定装置を設け、測定された水素イオン濃度と、予め設定された水素イオン濃度とを比較し、その比較結果に基づいて、制御手段が、実際の水素イオン濃度が設定された水素イオン濃度に等しくなるように、電解電圧、電解電流または水溶液の流量を制御している。
【００１７】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の基礎となる水の電解反応とイオンの物質移動について考える。図２に示すような電解槽では、それの内部に、互いに対向するように正の板状の電極（陽電極）２と、負の板状の電極（陰電極）４が配置され、これら電極２、４の中間にイオンのみを通過させる膜６が配置されている。膜厚はδで、膜６と電極２、４との間の距離はそれぞれｄ／２である。両電極２、４に接触するように、水溶液、例えば食塩水が電解槽内に連続的に供給されている。両電極２、４に直流電源が供給されて、電解が行われ、生成された酸性水とアルカリ性水とが電解槽から吐出されている。即ち、流水式の電解水生成装置である。
【００１８】
この電解槽で電解を行うと、図２内に示す反応式で示すように、水素イオン、水酸化物イオン、ナトリウムイオン、塩素イオンのような各種イオンが発生する。これらイオンの濃度は、ｘ方向、即ち電極２、４の方向に一定で、ｚ方向、即ち電極２、４の高さ方向のみの関数とする。またｘ方向のイオンの濃度及び電位勾配は、膜６内のみで存在するとする。また、イオンの速度分布は一様であると考える。
【００１９】
図２において、正電極２での水の酸化による水素イオンの生成反応は比率ｆ１で、同水酸化物イオンの酸化反応は比率ｆ２で、塩素イオンの還元による塩素ガスの発生反応は比率（１−ｆ１−ｆ２）で、それぞれ発生するものとする。また、正電極２側では、この反応に加えて、塩素の加水分解により次亜塩素酸が生成される。負電極４では、水の還元による水酸化物イオンの生成反応は比率ｇ１で、水素イオンの酸化による水素ガスの発生は比率（１−ｇ１）で発生するものとする。
【００２０】
各種イオンは、化学ポテンシャル（濃度）と電位の勾配を推進力として移動する。従って、各種イオンの物質流束は、数１で示される。
【００２１】
【数１】

【００２２】
ここで、Ｃ_ｉ ^（Ａ）、Ｃ_ｉ ^（Ｂ）は、イオン種ｉの濃度、Ｋ_ｉ ^（Ａ）、Ｋ_ｉ ^（Ｂ）は係数を表し、これらにおいて、Ａは酸性側（正電極２側）、Ｂはアルカリ側（負電極４側）を示す。またω_ｉはモル移動度、Ｒは気体定数、Ｔは温度、Ｆはファラデー定数、ｚ_ｉは電荷数、Δφ^ｆは電位差を表す。
【００２３】
図３は、酸性側、アルカリ側におけるイオンの移動の模式図で、同図に示すＮ_ｉは、イオンｉのｚ方向での物質流束で、Ｎ_ｉ ^（０）、Ｎ_ｉ ^（ｄ）は、それぞれ負電極４、正電極２でのイオンの発生流束である。Ｎ_ｉ ^（ｆ）は膜６を通過するイオンの流束である。
【００２４】
酸性側、アルカリ側におけるイオンｉの物質収支式は、数２、数３によって示される。
【００２５】
【数２】

【数３】

【００２６】
ここで、ｖは食塩水の流速、ｂは、電極２、４の幅である。数２、数３を整理し、Ｑ＝ｖｄ／２と置くと、数４、数５が得られる。
【００２７】
【数４】

【数５】

【００２８】
なお、境界条件は、Ｃ_ｉ ^（Ａ）＝Ｃ_ｉ ^（Ｂ）＝Ｃ_ｉ ^（０）である。Ｃ_ｉ ^（０）は、電解開始前の食塩水の濃度である。数１を数４、数５に代入して、整理すると、各種イオンの移動に対する基礎式として数６乃至数１３が得られる。
【００２９】
【数６】

【数７】

【数８】

【数９】

【数１０】

【数１１】

【数１２】

【数１３】

【００３０】
数６、数７、数８、数９、数１２、の第２項に含まれるＪｅは、電流密度で、この電流密度に比例して、水素イオン、水酸化物イオン、塩素イオンが発生している。その比例定数が上述したｆ１、（１−ｇ１）、ｆ２、ｇ１、（１−ｆ１−ｆ２）、である。即ち、これら第２項が、食塩水が電解されることによって発生する各種イオンの発生流束Ｎ_ｉ ^（ｄ）、Ｎ_ｉ ^（０）をそれぞれ表している。数６乃至数１３の連立微分方程式は、ラプラス変換によって容易に解くことができる。酸性側における水素イオンの濃度と、アルカリ側における水素イオンの濃度は数１４、数１５によって表される。
【００３１】
【数１４】

【数１５】

【００３２】
同様に酸性側における水酸化物イオンの濃度と、アルカリ側における水酸化物イオンの濃度は数１６、数１７によって表される。
【００３３】
【数１６】

【数１７】

【００３４】
同様に酸性側におけるナトリウムイオンの濃度と、アルカリ側におけるナトリウムイオンの濃度は、数１８、数１９によって表される。
【００３５】
【数１８】

【数１９】

【００３６】
酸性側における塩化物イオンの濃度と、アルカリ側における塩化物イオンの濃度は数２０、数２１によって表される。
【００３７】
【数２０】

【数２１】

【００３８】
数１４乃至数２１に現れるＤ^＋、Ｄ⁻は、数２２、数２３に定義される定数である。
【００３９】
【数２２】

【数２３】

【００４０】
数２２、数２３から明らかなようにＤ^＋、Ｄ⁻には、温度Ｔ、電位差Δφ^ｆ、Ｑが含まれ、Ｑには食塩水の流速ｖが含まれている。また、Ｄ^＋、Ｄ⁻が含まれている数１４、数１５が、水素イオンの濃度を表しているが、これには、電流密度Ｊｅ、初期の水溶液の濃度Ｃｉ ^（０）、水素イオンの発生比率ｆ１、水酸化物の発生比率ｇ１が含まれている。但し、負電極４における水素イオンの還元反応が起こりにくいことを考慮すると、ｇ１＝１と見なせる。従って、温度Ｔ、電位差Δφ^ｆ、食塩水の流速ｖ、初期の水溶液の濃度Ｃｉ ^（０）、電流密度Ｊｅ、水素イオンの発生比率ｆ１が分かれば、数１４によって、酸性側における水素イオンの濃度を決定できる。
【００４１】
温度Ｔ、電位差Δφ^ｆ、食塩水の流速ｖ、初期の水溶液の濃度Ｃｉ ^（０）、電流密度Ｊｅは、電解が行われているときに、測定可能な電解条件である。しかし、ｆ１は、測定不能である。そこで、電極２、４間を流れる電流値と、実際に測定したイオン濃度とから、水素イオンの発生比率ｆ１を決定している。即ち、電極２、４間を流れる電流値Ｉは、数２４によって表される。
【００４２】
【数２４】

【００４３】
数２４において、ｚ_ｉは電荷数、Ｆはファラデー定数、Ｎ_ｉは各イオンの流束である。数２２と電流の実測値が一致するように、ｆ１を決定している。図４は、他の電解条件を一定として（例えば初期濃度Ｃ_ｉ ^（０）＝０．０５ｗｔ％、流速ｖ＝３．７ｌ／ｍｉｎ、温度Ｔ＝２５°Ｃ）、電位差Δφ^ｆを変化させた場合の水素イオンの発生比率ｆ１の変化を示したものである。ｆ１は、電位差Δφ^ｆが１０Ｖ以下の低電圧域では０．１以下の小さい値を示し、この電圧域では電力の９９％以上が塩素イオンの酸化（塩素ガスの発生）に費やされている。ｆ１は１０Ｖ以上２０Ｖ以下の電圧域では急激に増加しており、塩素の酸化過程から水の電解過程に移行していることを示している。２０Ｖを超える高電圧域では、ｆ１はほぼ０．８に漸近している。この電圧域では、水素イオンの発生と塩素イオンの酸化とは、８対２の比率で進行していることを示している。
【００４４】
従って、電位差Δφ^ｆ以外の電解条件を一定に保って、電位差Δφ^ｆを変化させたときのｆ１を、電位差Δφ^ｆと対応させて記憶させておき、実際に電解を行い、電位差Δφ^ｆを測定し、この測定値に対応するｆ１を求め、このｆ１と電位差Δφ^ｆを含む電解条件を数１４に代入することによって、実際の水素イオンの濃度を算出することができる。記憶させるｆ１のデータを少なくさせる場合には、例えば適当な間隔ごとに電位差Δφ^ｆを測定し、これら電位差Δφ^ｆに対応するｆ１を記憶させ、測定されていない電位差Δφ^ｆに対応するｆ１は、例えば記憶されている電位差Δφ^ｆとｆ１とを用いて、補間演算等を行うことによって求めてもよい。
【００４５】
また、上記の説明では、電位差Δφ^ｆを変化させたが、これに代えて電解電流、水溶液の初期濃度のいずれか１つの電解条件を変化させ、これら変化させられた電解条件に対応させてｆ１を記憶し、実際に水素イオン濃度を測定する場合、電解電流、水溶液の初期濃度を測定し、この測定値に対応するｆ１を求め、他の電解条件と共に数１４に代入することによって、水素イオン濃度を決定してもよい。
【００４６】
上記の説明では、電解条件のうち変化させているのは１つだけである。しかし、複数の電解条件を変化させて、ｆ１を決定してもよい。例えば、電位差Δφ^ｆ、電解電流、水溶液の初期濃度のうちいずれか１つと、温度Ｔまたは水溶液の流速（流量）とを変化させ、これらに対応してｆ１を記憶させ、実際に電解が行われているときに、電位差Δφ^ｆ、電解電流、水溶液の初期濃度のうちいずれか１つと、温度Ｔまたは水溶液の流速（流量）とを測定し、これら両測定値に対応するｆ１を求めて、上述したのと同様にして水素イオン濃度を算出してもよい。無論、全ての電解条件を変化させてもよいし、適切に選択した３以上の電解条件を変化させてもよい。
【００４７】
図１に、上述した水素イオン濃度の測定方法を実施した水素イオン濃度測定装置を備えた電解水生成装置を示す。この電解水生成装置は流水式のもので、電解槽１０を有している。この電解槽１０は、その内部に対向配置された陽電極１２と陰電極１４とを有している。これら陽電極１２と陰電極１４との中間に、イオンのみを通過させる隔膜１６が配置され、電解槽１０内を陽極室１８と陰極室２０とに分離している。電解槽１０は、後述するように供給された水溶液を電解し、陽極室１８に酸性水を、陰極室２０にアルカリ性水をそれぞれ生成する。生成された酸性水を吐出するための酸性水吐出管２２が陽極室１８に設けられ、生成されたアルカリ性水を吐出するためのアルカリ性水吐出管２４が、陰極室２０に設けられている。電解するために、陽電極１２が、直流電源２６の正極に接続され、陰電極１４が直流電源２６の負極に接続されている。
【００４８】
電解槽１０には、電解される水溶液が水溶液供給手段２８によって供給されている。水溶液供給手段２８は、原水、例えば水道水を導入するための原水導入管３０を有し、さらに例えば塩水タンク３２から塩水を導入するための塩水導入管３４も有している。これら原水と塩水とは、混合部３６に供給される。混合部３６は、例えばベンチュリー効果を利用したエゼクターで、原水に塩水を混合した水溶液を生成し、この水溶液を給水管３８を介して電解槽１０に供給する。無論、陽電極１２、陰電極１４それぞれに水溶液が接触するように、電解槽１０に水溶液が供給されている。
【００４９】
原水導入管３０には、原水の流量を調整するための流量調整弁３９と、原水の混合部３６への供給開始、停止を行うための開閉弁４０とが設けられている。同様に、塩水導入管３４にも流量調整弁４２と開閉弁４４とが設けられている。これら流量調整弁３９、４２によって原水及び塩水の流量を調整することにより、水溶液の流量や濃度を調整することができる。
【００５０】
原水導入管３０には、原水の流量を検出する原水流量センサ４６が設けられている。給水管３８には、水溶液の流量を検出するための流量計４８と、水溶液の濃度を検出するための濃度計５０が設けられている。また、電解槽１０には、水溶液の温度を検出するための温度計５２が設けられている。さらに、電解槽１０の両電極１２、１４間に印加されている電圧を検出するための電圧計５４が設けられ、両電極１２、１４を流れる電流を検出するための電流計５６も設けられている。
【００５１】
これら原水流量センサ４６、流量計４８、濃度計５０、温度計５２、電圧計５４、電流計５６からの各検出信号は、演算部５８に供給されている。演算部５８は、供給された各検出信号と、水素イオンの発生比率ｆ１とを用いて、上述した水素イオン濃度の算出を行うように、構成されている。
【００５２】
演算部５８には、記憶部６０が接続されており、これには上述したように、特定の電解条件、例えば電解電圧を一定の間隔ごとに変化させ、各電解電圧とこれら電解電圧に対応するｆ１とを記憶させてある。従って、電圧計５４によって検出された電圧を表す検出信号が演算部５８に供給されたとき、演算部５８は、これに対応するｆ１を記憶部６０から読み出す。電圧検出信号が、記憶されている電圧に対応しないときには、演算部５８は、補間法等を用いて、供給された電圧検出信号に対応するｆ１を算出する。この算出したｆ１と、そのときの流量計４８、濃度計５０、温度計５２、電圧計５４、電流計５６の各検出信号とを、水素イオン濃度算出式に代入して、そのときの水素イオン濃度を算出する。
【００５３】
算出された水素イオン濃度は、制御部６２に供給される。制御部６２には、電解水生成装置から吐出する酸性水の水素イオン濃度（ｐＨ）がｐＨ設定器６４によって設定されている。制御部６２は、この設定された水素イオン濃度と、演算部５８から供給された実際の水素イオン濃度とが一致するように、電源２６から電解槽１０に供給している電解電圧または電解電流の値を調整するか、或いは、流量調整弁３９、４２を調整して、混合部３６から供給されている水溶液の流量を調整する。従って、この電解水生成装置から吐出される酸性水の水素イオン濃度は、ｐＨ設定器６４によって設定された水素イオン濃度となる。水素イオン濃度を調整するために、他の電解条件を変更することも考えられるが、電解電圧、電解電流または流量を調整するのが最も容易である。また、算出された水素イオン濃度は、ｐＨ表示器６６に表示される。
【００５４】
なお、演算部５８、制御部６２は、例えばマイクロコンピュータによって構成することができる。その場合、演算部５８及び制御部６２としてマイクロコンピュータを機能させるためのプログラムは、記憶部６０に記憶されている。また、電解電圧とｆ１との関係を記憶部６０に記憶させたが、電解電流とｆ１との関係または水溶液の濃度とｆ１との関係を記憶させてもよいし、電解電圧、電解電流または水溶液の濃度と、電解槽内の水溶液の温度または水溶液の流量と、ｆ１との関係を、記憶部６０に記憶させてもよい。或いは、各電解条件のうち３つ以上のものとｆ１との関係を、記憶部６０に記憶させてもよい。
【００５５】
【発明の効果】
以上のように、本発明の測定方法及び装置によれば、単に電解条件のみを考慮して水素イオンの濃度を決定するのではなく、電解条件に加えて水素イオンの生成反応比率も考慮して、水素イオンの濃度を決定しているので、あらゆる水質の水溶液であっても、水素イオンの濃度を高精度に測定することができる。また、本発明の電解水生成装置によれば、水素イオンの濃度を高精度に測定し、その結果に基づいて、電解条件を変更しているので、設定した濃度に水素イオンの濃度を高精度に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電解水生成装置の１実施の形態のブロック図である。
【図２】電解槽における電解反応のモデルを示す図である。
【図３】電解槽におけるイオンの移動の模式図である。
【図４】電解槽における電位差と水素イオン生成反応比率との関係を示す図である。
【符号の説明】
１０電解槽
１２陽電極
１４陰電極
１６隔膜
２６直流電源
２８水溶液供給手段
４８流量計
５０濃度計
５２温度計
５４電圧計
５６電流計
５８演算部
６０記憶部
６２制御部
６４ｐＨ設定器
６６ｐＨ表示器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrolyzed water generator for electrolyzing (electrolyzing) an aqueous solution to obtain electrolyzed water composed of acidic water and alkaline water, and a method and an apparatus for measuring the hydrogen ion concentration of the electrolyzed water.
[0002]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
2. Description of the Related Art Conventionally, as an apparatus for measuring the hydrogen ion concentration, for example, there is an apparatus disclosed in JP-A-8-292172. In this method, the reference electrode is brought into contact with the reference solution supplied to the reference solution chamber, and the working electrode is brought into contact with the test water (water whose hydrogen ion concentration is to be measured) supplied to the test solution chamber. A liquid junction is provided to connect the electrodes, and the potential difference between the reference electrode and the working electrode is detected to measure the ion concentration.
[0003]
Another example of a hydrogen ion concentration measuring device is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-63550. In this method, the flow rate and electrolysis current value of electrolyzed water or the conductivity and electrolysis current value of raw water are measured, and the pH (hydrogen ion concentration) is obtained based on a previously stored pH determination standard.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The measuring device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-292172 has a problem that maintenance such as cleaning of the electrode surface and replenishment of the reference solution into the reference solution chamber is frequently required. Further, since the electrode is brought into contact with the aqueous solution, there is a problem that the life of the electrode is short.
[0005]
Further, in a measuring device as disclosed in JP-A-6-63550, the pH is determined only by the relationship between the flow rate of the electrolytic water and the electrolytic current value or the relationship between the conductivity of the raw water and the electrolytic current value. ing. However, in addition to the above, the pH of the electrolyzed water varies depending on the size and shape of the electrolytic cell, the size and shape of the electrode, the material, the solubility of the substance generated by electrolysis, the temperature during electrolysis, and the like. There is a problem that the pH cannot be measured with high accuracy only by the relationship between the pH and the electrolytic current value or the relationship between the conductivity and the electrolytic current value.
[0006]
An object of the present invention is to provide a hydrogen ion concentration measuring method and apparatus which have a long service life, are easy to maintain, and can measure the hydrogen ion concentration with high accuracy. It is another object of the present invention to provide an electrolyzed water generator that maintains the hydrogen ion concentration at a predetermined value based on the hydrogen ion concentration measured by such a measuring method or device.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The invention according to claim 1 includes a step of detecting electrolysis conditions when electrolyzing an aqueous solution to obtain electrolyzed water, and a step of generating a hydrogen ion generation reaction ratio by oxidation of the aqueous solution corresponding to the detected electrolysis conditions. Determining, and substituting the determined reaction ratio and electrolysis conditions into a hydrogen ion concentration calculation formula using the reaction ratio as a variable, and calculating the hydrogen ion concentration of the electrolyzed water. .
[0008]
The electrolysis conditions include, for example, an electrolysis voltage supplied for electrolyzing the aqueous solution, an electrolysis current, a flow rate at which the aqueous solution is supplied, a concentration of an additive to the aqueous solution, and a temperature of the aqueous solution. As the electrolysis conditions, a part of these, for example, at least one of an electrolysis voltage value, an electrolysis current value, and an electrolyte concentration of the aqueous solution can be used as in the second aspect of the invention. In addition, the flow rate of the aqueous solution can be used as in the third aspect of the invention. Further, the temperature of the aqueous solution may be added to the electrolytic voltage value, the electrolytic current value, and the electrolyte concentration of the aqueous solution as described above. Of course, all the conditions described above can also be used.
[0009]
The formula for calculating the hydrogen concentration, as described later, models the electrolytic cell and the phenomenon of electrolysis, formulates the material flux of various ions generated by electrolysis, and calculates the material balance of ions in the anode chamber and the cathode chamber of the electrolytic cell. Is derived from the formulated material flux and mass balance, and a basic expression relating to the movement of various ions generated by electrolysis is obtained by Laplace transform. The formula for calculating the hydrogen concentration includes, as a variable, the reaction rate of the production of hydrogen ions by the oxidation of the aqueous solution. In addition, each electrolysis condition is also included as a variable in this calculation formula.
[0010]
The value of the reaction ratio changes depending on the electrolysis conditions. Therefore, each reaction ratio corresponding to various electrolysis conditions is determined in advance. For example, under various electrolysis conditions, the actual ion concentrations are measured, and the respective reaction ratios required to obtain these ion concentrations are obtained by substituting the actual ion concentrations and the electrolysis conditions into the ion concentration calculation formula. deep. Then, when the electrolysis of the aqueous solution is actually being performed, the electrolysis conditions are detected, the reaction ratio corresponding to the electrolysis conditions is determined, and the reaction ratio and the electrolysis conditions are substituted into a hydrogen concentration calculation formula, The hydrogen ion concentration is calculated.
[0011]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an electrolyzed water generating apparatus for supplying an aqueous solution to an electrolytic bath from an aqueous solution supply unit, supplying electrolytic power to the electrolytic bath from a power supply unit, and electrolyzing the aqueous solution. Electrolysis condition detection means for detecting the electrolysis conditions of the electrolytic solution, storage means for storing a hydrogen ion generation reaction ratio by oxidation of the aqueous solution under a plurality of patterns of electrolysis conditions, and the electrolysis conditions corresponding thereto, The production reaction ratio corresponding to the electrolysis condition detected by the condition detection means is determined based on the value stored in the storage means, and the hydrogen ion concentration calculation formula using the production reaction ratio as a variable is used to calculate the determined production reaction. Calculating means for calculating the hydrogen ion concentration by substituting the ratio.
[0012]
The electrolytic cell may have, for example, two electrodes, and an aqueous solution is supplied by an aqueous solution supply means so that the electrodes are in contact with each other. Electrolysis power is supplied to these electrodes from a power supply means to perform electrolysis.
[0013]
As the electrolysis condition detection means, at least one of the electrolysis voltage value detection means, the electrolysis current value detection means, and the electrolyte concentration detection means of the aqueous solution in the electrolysis tank is used. can do. In addition to this, a flow rate measuring means for the aqueous solution in the electrolytic cell can be used as in the invention of claim 7. Further, as in the invention according to claim 8, in addition to any one of the detecting means of the electrolytic voltage value, the electrolytic current value detecting means, and the detecting means of the electrolyte concentration of the aqueous solution in the electrolytic cell, Means for measuring the temperature of the aqueous solution can also be used. Further, as in the ninth aspect of the present invention, a means for displaying the hydrogen ion concentration calculated by the arithmetic means may be provided.
[0014]
Also in this invention, the hydrogen ion generation reaction ratio is determined using the hydrogen ion concentration calculation formula, the electrolysis conditions and the actual ion concentration, as in the first embodiment. The hydrogen ion generation reaction ratio is stored in the storage unit in association with various electrolysis conditions. The calculation means inputs the electrolysis conditions detected by the electrolysis condition detection means. If the input electrolysis conditions match the electrolysis conditions stored in the storage means, the hydrogen ion corresponding to the matching electrolysis conditions is used. Is read out from the storage means. If they do not match, a value close to the input electrolysis condition is read out, or an interpolation operation or the like is performed to determine a production reaction ratio of hydrogen ions corresponding to the input electrolysis condition. The hydrogen ion concentration is calculated by substituting the determined hydrogen ion generation reaction ratio and the detected electrolysis conditions into a hydrogen ion concentration calculation formula.
[0015]
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided an electrolytic cell to which an aqueous solution is supplied from an aqueous solution supply means, a power supply means for supplying electrolytic power to the electrolytic cell to electrolyze the aqueous solution, and an electrolysis condition for electrolyzing the aqueous solution. An electrolysis condition detecting means for detecting, a hydrogen ion generation reaction ratio by oxidation of the aqueous solution under a plurality of patterns of electrolysis conditions, and a storage means for storing the electrolysis conditions corresponding thereto, and the electrolysis condition detection means The production reaction ratio corresponding to the detected electrolysis condition is determined based on the value stored in the storage means, and the determined production reaction ratio is substituted into a hydrogen ion concentration calculation formula using the production reaction ratio as a variable. Computing means for calculating the hydrogen ion concentration, setting means for setting the hydrogen ion concentration of the electrolytic water to be generated in the electrolytic cell, and the set hydrogen ion concentration; Comparing means for comparing the hydrogen ion concentration calculated by the calculating means, and control means for controlling the electrolytic voltage or electrolytic current supplied by the power supply means or the flow rate from the aqueous solution supplying means according to the comparison result by the comparing means. Is provided.
[0016]
According to a tenth aspect of the present invention, an electrolyzed water generating apparatus including an electrolytic cell and a power supply unit is provided with a hydrogen ion concentration measuring device similar to the fifth aspect of the present invention. The control means controls the electrolysis voltage, electrolysis current or flow rate of the aqueous solution such that the actual hydrogen ion concentration becomes equal to the set hydrogen ion concentration based on the comparison result. are doing.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
First, the electrolytic reaction of water and the mass transfer of ions, which are the basis of the present invention, will be considered. In the electrolytic cell as shown in FIG. 2, a positive plate-like electrode (positive electrode) 2 and a negative plate-like electrode (negative electrode) 4 are arranged inside thereof so as to face each other. A membrane 6 that allows only ions to pass is disposed between the

points

2 and 4. The film thickness is δ, and the distance between the film 6 and the

electrodes

2, 4 is d / 2. An aqueous solution, for example, a saline solution is continuously supplied into the electrolytic cell so as to come into contact with both

electrodes

2 and 4. DC power is supplied to both

electrodes

2 and 4 to perform electrolysis, and the generated acidic water and alkaline water are discharged from the electrolytic cell. That is, it is a flowing water type electrolyzed water generating apparatus.
[0018]
When electrolysis is performed in this electrolytic cell, various ions such as hydrogen ions, hydroxide ions, sodium ions, and chloride ions are generated as shown by the reaction formula shown in FIG. The concentration of these ions is constant in the x direction, that is, in the direction of the

electrodes

2, 4, and is a function only in the z direction, that is, the height direction of the

electrodes

2, 4. Further, it is assumed that the ion concentration and the potential gradient in the x direction exist only in the film 6. Also, it is considered that the ion velocity distribution is uniform.
[0019]
In FIG. 2, the generation reaction of hydrogen ions by oxidation of water at the positive electrode 2 is a ratio f1, the oxidation reaction of the hydroxide ions is a ratio f2, and the generation reaction of chlorine gas by reduction of chloride ions is a ratio (1). −f1−f2). On the positive electrode 2 side, in addition to this reaction, hydrolysis of chlorine generates hypochlorous acid. At the negative electrode 4, it is assumed that the reduction reaction of water generates hydroxide ions at a ratio g1 and the oxidation of hydrogen ions generates hydrogen gas at a ratio (1−g1).
[0020]
Various ions move using the chemical potential (concentration) and the gradient of the potential as driving forces. Therefore, the mass flux of various ions is shown by Equation 1.
[0021]
(Equation 1)

[0022]
Here, C _i ^(A) and C _i ^(B) represent the concentration of ionic species i, and K _i ^(A) and K _i ^(B) represent coefficients. In these, A is the acid side (positive electrode 2 side). ) And B indicate the alkali side (negative electrode 4 side). Also, ω _i is the molar mobility, R is the gas constant, T is the temperature, F is the Faraday constant, z _i is the number of charges, and Δφ ^f is the potential difference.
[0023]
3, acidic side, schematic views of the movement of the ions in the alkaline side, _{N i} shown in the figure, a material flux in the z direction of the ion _{^{_{i, N i (0),}}} N i (d) is Are the generated fluxes of ions at the negative electrode 4 and the positive electrode 2, respectively. N _i ^(f) is the flux of ions passing through the membrane 6.
[0024]
The material balance formula of the ion i on the acidic side and the alkaline side is represented by Expressions 2 and 3.
[0025]
(Equation 2)

(Equation 3)

[0026]
Here, v is the flow rate of the saline solution, and b is the width of the

electrodes

2 and 4. By rearranging Equations 2 and 3, and setting Q = vd / 2, Equations 4 and 5 are obtained.
[0027]
(Equation 4)

(Equation 5)

[0028]
Incidentally, the boundary condition _is a ^{_{^{C i (A) = C i}}} (B) = C i (0). C _i ⁽⁰⁾ is the concentration of the saline solution before the start of electrolysis. By substituting Equation 1 into Equations 4 and 5, and rearranging, Equations 6 to 13 are obtained as basic equations for the movement of various ions.
[0029]
(Equation 6)

(Equation 7)

(Equation 8)

(Equation 9)

(Equation 10)

(Equation 11)

(Equation 12)

(Equation 13)

[0030]
Je included in the second term of

Equations

6, 7, 8, 9, and 12 is a current density, and hydrogen ions, hydroxide ions, and chloride ions are generated in proportion to the current density. ing. The proportional constants are f1, (1-g1), f2, g1, and (1-f1-f2) described above. That is, these second terms respectively represent the generated fluxes _Ni ^(d) and _Ni ⁽⁰⁾ of various ions generated by electrolysis of the saline solution. The simultaneous differential equations of Equations 6 to 13 can be easily solved by Laplace transform. The concentration of hydrogen ions on the acidic side and the concentration of hydrogen ions on the alkaline side are represented by Equations 14 and 15.
[0031]
[Equation 14]

(Equation 15)

[0032]
Similarly, the concentration of hydroxide ion on the acidic side and the concentration of hydroxide ion on the alkaline side are expressed by Expressions 16 and 17.
[0033]
(Equation 16)

[Equation 17]

[0034]
Similarly, the concentration of sodium ions on the acidic side and the concentration of sodium ions on the alkaline side are represented by Expressions 18 and 19.
[0035]
(Equation 18)

[Equation 19]

[0036]
The chloride ion concentration on the acidic side and the chloride ion concentration on the alkaline side are represented by Equations 20 and 21.
[0037]
(Equation 20)

(Equation 21)

[0038]
D ⁺ and D ⁻ appearing in Equations 14 to 21 are constants defined in Equations 22 and 23.
[0039]
(Equation 22)

(Equation 23)

[0040]
As is apparent from Equations 22 and 23, D ⁺ and D ⁻ include the temperature T and the potential difference Δφ ^f and Q, and Q includes the flow rate v of the saline solution. Equations 14 and 15 containing D ⁺ and D ⁻ represent the concentration of hydrogen ions, which include the current density Je, the initial aqueous solution concentration Ci ⁽⁰⁾ , and the hydrogen ion concentration. The generation ratio f1 and the generation ratio g1 of the hydroxide are included. However, considering that the reduction reaction of hydrogen ions at the negative electrode 4 is unlikely to occur, it can be considered that g1 = 1. Therefore, if the temperature T, the potential difference Δφ ^f , the flow rate v of the saline solution, the initial aqueous solution concentration Ci ⁽⁰⁾ , the current density Je, and the generation ratio f1 of hydrogen ions are known, the concentration of hydrogen ions on the acidic side can be calculated by Expression 14. Can be determined.
[0041]
The temperature T, the potential difference Δφ ^f , the flow velocity v of the saline solution, the initial concentration Ci ⁽⁰⁾ of the aqueous solution, and the current density Je are electrolysis conditions that can be measured during electrolysis. However, f1 cannot be measured. Therefore, the generation ratio f1 of hydrogen ions is determined from the value of the current flowing between the

electrodes

2 and 4 and the actually measured ion concentration. That is, the current value I flowing between the

electrodes

2 and 4 is represented by Expression 24.
[0042]
(Equation 24)

[0043]
In Equation 24, _{z i} is the charge number, F is the Faraday constant, _{N i} is the flux of the ions. F1 is determined so that the equation 22 and the measured current value match. FIG. 4 shows that the potential difference Δφ ^f was changed while keeping other electrolysis conditions constant (for example, initial concentration C _i ⁽⁰⁾ = 0.05 wt%, flow rate v = 3.7 l / min, temperature T = 25 ° C.). FIG. 6 shows a change in the generation ratio f1 of hydrogen ions in the case. f1 is the potential difference [Delta] [phi ^f the following low voltage region 10V shows a small value of 0.1 or less, more than 99% of the power in the voltage range is spent for the oxidation of chloride ion (generation of chlorine gas) . f1 sharply increases in a voltage range of 10 V or more and 20 V or less, indicating that the process is shifting from the chlorine oxidation process to the water electrolysis process. In a high voltage range exceeding 20 V, f1 is asymptotically close to 0.8. In this voltage range, the generation of hydrogen ions and the oxidation of chloride ions proceed at a ratio of 8 to 2.
[0044]
Therefore, while the electrolysis conditions other than the potential difference Δφ ^f are kept constant, f1 when the potential difference Δφ ^f is changed is stored in association with the potential difference Δφ ^f, and the actual electrolysis is performed, and the potential difference Δφ ^f is measured. and obtains the f1 corresponding to this measured value, by substituting the electrolytic conditions including the f1 and a potential difference [Delta] [phi ^f to the number 14, it is possible to calculate the concentration of the actual hydrogen ion. To reduce the data of f1 to be stored, for example, the potential difference Δφ ^f is measured at appropriate intervals, f1 corresponding to these potential differences Δφ ^f is stored, and f1 corresponding to the potential difference Δφ ^f that has not been measured is: for example by using the potential difference [Delta] [phi ^f and f1 stored may be obtained by performing interpolation calculation or the like.
[0045]
Further, in the above description, the potential difference Δφ ^f was changed. However, instead of this, one of the electrolysis conditions of the electrolysis current and the initial concentration of the aqueous solution was changed, and f1 was changed in accordance with these changed electrolysis conditions. When the hydrogen ion concentration is actually measured, the electrolysis current and the initial concentration of the aqueous solution are measured, f1 corresponding to the measured value is obtained, and it is substituted into Equation 14 together with other electrolysis conditions to obtain hydrogen ion concentration. The concentration may be determined.
[0046]
In the above description, only one of the electrolysis conditions is changed. However, f1 may be determined by changing a plurality of electrolysis conditions. For example, any one of the potential difference Δφ ^f , the electrolysis current, and the initial concentration of the aqueous solution, and the temperature T or the flow rate (flow rate) of the aqueous solution are changed, and f1 is stored in accordance with these, and electrolysis is actually performed. , One of the potential difference Δφ ^f , the electrolytic current, and the initial concentration of the aqueous solution, and the temperature T or the flow rate (flow rate) of the aqueous solution are measured, and f1 corresponding to both of these measured values is obtained. The hydrogen ion concentration may be calculated in the same manner as described above. Of course, all the electrolysis conditions may be changed, or three or more appropriately selected electrolysis conditions may be changed.
[0047]
FIG. 1 shows an electrolyzed water generating apparatus provided with a hydrogen ion concentration measuring device that implements the above-described method for measuring a hydrogen ion concentration. This electrolyzed water generating apparatus is a flowing water type, and has an electrolyzer 10. The electrolytic cell 10 has a positive electrode 12 and a negative electrode 14 that are arranged inside and facing each other. Between the positive electrode 12 and the negative electrode 14, a diaphragm 16 that allows only ions to pass is disposed, and separates the inside of the electrolytic cell 10 into an anode chamber 18 and a cathode chamber 20. The electrolytic cell 10 electrolyzes the supplied aqueous solution as described later, and generates acidic water in the anode chamber 18 and alkaline water in the cathode chamber 20, respectively. An acidic water discharge pipe 22 for discharging the generated acidic water is provided in the anode chamber 18, and an alkaline water discharge pipe 24 for discharging the generated alkaline water is provided in the cathode chamber 20. For electrolysis, the positive electrode 12 is connected to the positive electrode of the DC power supply 26, and the negative electrode 14 is connected to the negative electrode of the DC power supply 26.
[0048]
An aqueous solution to be electrolyzed is supplied to the electrolytic cell 10 by an aqueous solution supply unit 28. The aqueous solution supply means 28 has a raw water introduction pipe 30 for introducing raw water, for example, tap water, and further has a salt water introduction pipe 34 for introducing, for example, salt water from a salt water tank 32. These raw water and salt water are supplied to the mixing unit 36. The mixing unit 36 is, for example, an ejector utilizing the Venturi effect, generates an aqueous solution in which raw water is mixed with salt water, and supplies the aqueous solution to the electrolytic cell 10 through a water supply pipe 38. Of course, the aqueous solution is supplied to the electrolytic cell 10 so that the aqueous solution contacts the positive electrode 12 and the negative electrode 14, respectively.
[0049]
The raw water introduction pipe 30 is provided with a flow control valve 39 for adjusting the flow rate of the raw water, and an open / close valve 40 for starting and stopping the supply of the raw water to the mixing section 36. Similarly, the salt water introduction pipe 34 is provided with a flow control valve 42 and an on-off valve 44. The flow rate and concentration of the aqueous solution can be adjusted by adjusting the flow rates of the raw water and the salt water using the flow

rate adjustment valves

39 and 42.
[0050]
The raw water introduction pipe 30 is provided with a raw water flow rate sensor 46 for detecting the flow rate of raw water. The water supply pipe 38 is provided with a flow meter 48 for detecting the flow rate of the aqueous solution and a concentration meter 50 for detecting the concentration of the aqueous solution. Further, the electrolytic cell 10 is provided with a thermometer 52 for detecting the temperature of the aqueous solution. Further, a voltmeter 54 for detecting a voltage applied between the

electrodes

12 and 14 of the electrolytic cell 10 is provided, and an ammeter 56 for detecting a current flowing through the

electrodes

12 and 14 is also provided. I have.
[0051]
The respective detection signals from the raw water flow sensor 46, the flow meter 48, the concentration meter 50, the thermometer 52, the voltmeter 54, and the ammeter 56 are supplied to an arithmetic unit 58. The arithmetic unit 58 is configured to calculate the above-described hydrogen ion concentration using the supplied detection signals and the hydrogen ion generation ratio f1.
[0052]
The arithmetic unit 58 is connected to the storage unit 60, which, as described above, changes specific electrolysis conditions, for example, the electrolysis voltage at regular intervals, and corresponds to each electrolysis voltage and these electrolysis voltages. f1 is stored. Therefore, when the detection signal indicating the voltage detected by the voltmeter 54 is supplied to the calculation unit 58, the calculation unit 58 reads the corresponding f1 from the storage unit 60. When the voltage detection signal does not correspond to the stored voltage, the calculation unit 58 calculates f1 corresponding to the supplied voltage detection signal using an interpolation method or the like. The calculated f1 and the respective detection signals of the flow meter 48, the densitometer 50, the thermometer 52, the voltmeter 54, and the ammeter 56 at that time are substituted into a hydrogen ion concentration calculation formula to obtain the hydrogen ion concentration at that time. Calculate the concentration.
[0053]
The calculated hydrogen ion concentration is supplied to the control unit 62. In the control unit 62, the hydrogen ion concentration (pH) of the acidic water discharged from the electrolyzed water generator is set by a pH setting device 64. The control unit 62 adjusts the electrolysis voltage or electrolysis current supplied from the power source 26 to the electrolytic cell 10 so that the set hydrogen ion concentration matches the actual hydrogen ion concentration supplied from the calculation unit 58. The flow rate of the aqueous solution supplied from the mixing section 36 is adjusted by adjusting the value or adjusting the flow

rate adjusting valves

39 and 42. Therefore, the hydrogen ion concentration of the acidic water discharged from the electrolyzed water generator becomes the hydrogen ion concentration set by the pH setting device 64. Although it is conceivable to change other electrolysis conditions in order to adjust the hydrogen ion concentration, it is easiest to adjust the electrolysis voltage, electrolysis current or flow rate. The calculated hydrogen ion concentration is displayed on the pH display 66.
[0054]
Note that the arithmetic unit 58 and the control unit 62 can be configured by, for example, a microcomputer. In this case, a program for causing the microcomputer to function as the arithmetic unit 58 and the control unit 62 is stored in the storage unit 60. Further, although the relationship between the electrolytic voltage and f1 is stored in the storage unit 60, the relationship between the electrolytic current and f1 or the relationship between the concentration of the aqueous solution and f1 may be stored, or the electrolytic voltage, the electrolytic current, or the aqueous solution may be stored. May be stored in the storage unit 60. The relationship between f1 and the temperature of the aqueous solution in the electrolytic cell or the flow rate of the aqueous solution and f1. Alternatively, the relationship between three or more of the electrolysis conditions and f1 may be stored in the storage unit 60.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, according to the measurement method and apparatus of the present invention, the hydrogen ion concentration is determined not only by simply considering the electrolysis conditions but also by considering the hydrogen ion generation reaction ratio in addition to the electrolysis conditions. Since the concentration of hydrogen ions is determined, the concentration of hydrogen ions can be measured with high accuracy even in aqueous solutions of any water quality. In addition, according to the electrolyzed water generation apparatus of the present invention, the concentration of hydrogen ions is measured with high accuracy, and the electrolysis conditions are changed based on the result. Can be controlled.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of an electrolyzed water generation device according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a model of an electrolytic reaction in an electrolytic cell.
FIG. 3 is a schematic view of the movement of ions in an electrolytic cell.
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a potential difference and a hydrogen ion generation reaction ratio in an electrolytic cell.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 10 electrolytic cell 12 positive electrode 14 negative electrode 16 diaphragm 26 DC power supply 28 aqueous solution supply means 48 flow meter 50 concentration meter 52 thermometer 54 voltmeter 56 ammeter 58 arithmetic unit 60 storage unit 62 control unit 64 pH setting unit 66 pH display

Claims

Detecting the electrolysis conditions when electrolyzing the aqueous solution to obtain electrolyzed water,
Determining a production reaction ratio of hydrogen ions by oxidation of the aqueous solution corresponding to the detected electrolysis conditions,
Substituting the determined reaction ratio and the electrolysis conditions into a hydrogen ion concentration calculation formula using the reaction ratio as a variable, and calculating the hydrogen ion concentration of the electrolyzed water,
Ion concentration calculation method provided.

2. The ion concentration calculation method according to claim 1, wherein the electrolysis conditions include at least one of an electrolysis voltage value, an electrolysis current value, and an electrolyte concentration of the aqueous solution.

3. The ion concentration calculation method according to claim 2, wherein the electrolysis conditions include a flow rate of the aqueous solution.

3. The ion concentration calculation method according to claim 2, wherein the electrolysis conditions include a temperature of the aqueous solution.

An electrolytic solution for supplying an aqueous solution from an aqueous solution supply unit to an electrolytic tank, and supplying electrolytic power to the electrolytic bath from a power supply unit to electrolyze the aqueous solution. Detecting means;
A storage means for storing a hydrogen ion production reaction ratio by oxidation of the aqueous solution under a plurality of patterns of electrolysis conditions, and the electrolysis conditions corresponding thereto.
The production reaction ratio corresponding to the electrolysis condition detected by the electrolysis condition detection means is determined based on the stored value of the storage means, and the hydrogen ion concentration calculation formula using the production reaction ratio as a variable is determined. Calculating means for calculating the hydrogen ion concentration by substituting the production reaction ratio and the electrolysis conditions,
A hydrogen ion concentration calculator provided.

6. The hydrogen ion concentration calculating device according to claim 5, wherein the electrolysis condition detecting means is at least one of an electrolysis voltage value detecting means, an electrolysis current value detecting means, and an electrolyte concentration detecting means of an aqueous solution in the electrolytic cell. A hydrogen ion concentration calculation device comprising:

7. The hydrogen ion concentration calculating apparatus according to claim 6, wherein said electrolysis condition detecting means includes a flow rate measuring means of an aqueous solution in said electrolytic cell.

7. The hydrogen ion concentration measuring apparatus according to claim 6, wherein the electrolysis condition detecting means includes a temperature measuring means for measuring an aqueous solution in the electrolytic cell.

6. The hydrogen ion concentration calculating apparatus according to claim 5, further comprising: means for displaying the hydrogen ion concentration calculated by said calculating means.

An electrolytic cell to which an aqueous solution is supplied from an aqueous solution supply means,
Power supply means for supplying electrolysis power to the electrolysis tank to electrolyze the aqueous solution;
Electrolysis condition detection means for detecting electrolysis conditions during electrolysis of the aqueous solution,
A storage means for storing a hydrogen ion production reaction ratio by oxidation of the aqueous solution under a plurality of patterns of electrolysis conditions, and the electrolysis conditions corresponding thereto.
The production reaction ratio corresponding to the electrolysis condition detected by the electrolysis condition detection means is determined based on the stored value of the storage means, and the hydrogen ion concentration calculation formula using the production reaction ratio as a variable is determined. A calculating means for calculating the hydrogen ion concentration by substituting the production reaction ratio and the electrolysis conditions,
Setting means for setting the hydrogen ion concentration of the electrolytic water to be generated in the electrolytic cell,
Comparison means for comparing the set hydrogen ion concentration with the hydrogen ion concentration calculated by the calculation means,
Control means for controlling the electrolytic voltage or electrolytic current supplied by the power supply means or the flow rate from the aqueous solution supply means,
An electrolyzed water generator provided.