CN108541251B - 电解水生成装置 - Google Patents

Abstract

电解水生成装置(1)具备：电解室(40)，其由固体高分子膜等隔膜(43)划分为配置有第一供电体(41)的第一极室(40A)和配置有第二供电体(42)的第二极室(40B)，通过对水进行电解而生成电解水；第一供水路径(11a)，其与第一极室(40A)连接，向第一极室(40A)供给要被电解的水；第一出水路径(12)，其与第一极室(40A)连接，将被电解后的电解水从第一极室(40A)送出；第二供水路径(11b)，其与第二极室(40B)连接，向第二极室(40B)供给要被电解的水；第二出水路径(13)，其与第二极室(40B)连接，将被电解后的电解水从第二极室(40B)送出。在第二出水路径(13)设置有检测第二出水路径(13)内的水位的水位检测单元(26)。

Description

电解水生成装置

技术领域

本发明涉及生成通过电解生成的电解水的电解水生成装置。

背景技术

目前，已知有通过电解生成溶入了氢的电解水的电解水生成装置(例如，参照专利文献1)。在上述专利文献1所公开的电解水生成装置中，通常，在利用在第一极室生成的电解水的情况下，在第二极室附带生成的电解水作为废水被废弃到污水等中。

然而，由于某些情况，在向第二极室供给被电解的水的供水路径或将电解水从第二极室送出的出水路径上发生堵塞的情况下，在第二极室40B没有移动的水流，因此，在第二极室通过电解生成的气体滞留在第二极室。该情况下，向第二供电体的表面供给的水减少，因此，电解室中的电解可能被显著抑制。

另外，向第一极室及第二极室供给的水具有冷却隔膜的作用。于是，在与第二极室连接的供水路径上发生了堵塞的情况下，停止从上述供水路径向第二极室的供水。当在该状态下电解进行时，第二极室内的水被逐渐消耗，第二极室内的水位下降。其结果，因向隔膜的第二极室侧的表面供给的水减少，所以隔膜可能因过热而受损。

另一方面，在与第二极室连接的出水路径发生了堵塞的情况下，所生成的气体不再从出水路径排出，因此，不久，从出水路径的堵塞部位一直到第二极室几乎充满上述气体，进而第二极室内的水位下降。其结果，与在供水路径发生堵塞的情况相同，向隔膜的第二极室侧的表面供给的水减少，因此，隔膜可能因过热而受损。如上述，因为在第二极室生成的电解水多被废弃，所以用户难以发现第二极室侧的供水路径或出水路径的堵塞，因此，存在上述的问题容易发生的趋势。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015－213868号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

本发明是鉴于以上的实际情况而做出的，其主要目的在于，提供高效地进行电解室内的电解，提高溶解氢浓度，并能够抑制隔膜的损伤的电解水生成装置。

用于解决问题的技术方案

本发明第一方面提供一种电解水生成装置，其特征在于，具备：电解室，其由隔膜划分为配置有第一供电体的第一极室和配置有第二供电体的第二极室，且通过对水进行电解而生成电解水；第一供水路径，其与所述第一极室连接，向所述第一极室供给要被电解的水；第一出水路径，其与所述第一极室连接，将被电解后的电解水从所述第一极室送出；第二供水路径，其与所述第二极室连接，向所述第二极室供给要被电解的水；第二出水路径，其与所述第二极室连接，将被电解后的电解水从所述第二极室送出，在所述第二出水路径设置有检测所述第二出水路径内的水位的水位检测单元。

在本发明的所述电解水生成装置中，优选所述水位检测单元具有：照射部，其照射光；受光部，其检测从所述照射部照射且透过了所述第二出水路径的光并输出电信号。

在本发明的所述电解水生成装置中，优选所述水位检测单元还具备判定单元，所述判定单元基于从所述受光部输出的电信号，判定所述第二供水路径及所述第二出水路径的堵塞。

在本发明的所述电解水生成装置中，优选所述第二出水路径从所述第二极室的上端部向上方延伸。

在本发明的所述电解水生成装置中，优选在所述第二供水路径设置有限制向所述第二极室的供水的供水限制单元。

发明效果

在本发明的电解水生成装置中，具备具有隔膜、第一极室及第二极室的电解室、与第一极室连接的第一供水路径及第一出水路径、与第二极室连接的第二供水路径及第二出水路径。通过第一极室内的电解生成的气体溶入电解水中，与电解水一起经由第一出水路径从第一极室送出，用户能够利用溶解气体的电解水。

另一方面，在第二极室通过电解生成的气体经由第二出水路径从第二极室送出。假设在上述第二供水路径或第二出水路径发生了堵塞的状态下继续使用电解水生成装置的情况下，不久，在第二出水路径充满在第二极室生成的气体，第二出水路径内的水位下降。在本发明中，通过设置于第二出水路径的水位检测单元，检测第二出水路径内的水位，因此，能够得知第二供水路径或第二出水路径的堵塞。由此，能够高效地进行电解室内的电解，提高溶解氢浓度，并通过第二极室内的电解水冷却隔膜，抑制隔膜的损伤。

附图说明

图1是表示本发明第一方面的电解水生成装置的一实施方式的概略结构的框图。

图2是表示图1的电解水生成装置的电气结构的框图。

图3是表示图1的水位检测单元的概略结构的图。

图4是表示从图2的液面传感器输出的信号的图。

具体实施方式

以下，基于附图说明本发明的一实施方式。

图1表示本发明实施方式的电解水生成装置1的概略结构。电解水生成装置1生成作为饮用或烹饪用等的水、或用于透析治疗的电解氢水。电解水生成装置1具备电解槽4、供水路径11、出水路径12及13。

电解槽4通过将所供给的水进行电解，生成电解氢水。电解槽4具有电解室40、第一供电体41、第二供电体42、隔膜43。电解室40被隔膜43划分为第一供电体41侧的第一极室40A、第二供电体42侧的第二极室40B。

在第一供电体41及第二供电体42，例如应用在由钛等构成的多孔金属等网状金属的表面形成有铂镀层的供电体。这种网状的第一供电体41及第二供电体42夹着隔膜43，并且能够使水遍布隔膜43的表面，促进电解室40内的电解。

第一供电体41及第二供电体42的一方被作为阳极供电体应用，另一方被作为阴极供电体应用。通过向电解室40的第一极室40A及第二极室40B双方供水，且对第一供电体41及第二供电体42施加直流电压，在电解室40内发生水的电解。

在隔膜43，例如适宜使用由具有磺酸基的氟树脂构成的固体高分子膜等。在隔膜43的两面形成有由铂构成的镀层。隔膜43的镀层和第一供电体41及第二供电体42抵接且电连接。隔膜43使通过电解而生成的离子通过。第一供电体41和第二供电体42经由隔膜43电连接。在应用由固体高分子材料构成的隔膜43的情况下，能够不使电解氢水的pH值上升而提高溶解氢浓度。这种电解氢水例如适于透析治疗中的患者的氧化应激的降低。

通过在电解室40内将水进行电解，产生氢气及氧气。例如，在将第一供电体41作为阴极供电体应用的情况下，在第一极室40A内产生氢气，生成溶入有氢气的电解氢水。另一方面，在第二极室40B内产生氧气，生成溶入有氧气的电解氧水。在将第一供电体41作为阳极供电体应用的情况下，在第一极室40A内产生氧气，生成溶入有氧气的电解氧水。另一方面，在第二极室40B内产生氢气，生成溶入有氢气的电解氢水。

在供水路径11供给被电解的原水。在供水路径11的上游适当设置有净化原水的净水筒(未图示)。

供水路径11被分支为第一供水路径11a及第二供水路径11b，与电解槽4连接。第一供水路径11a与第一极室40A连接。第一供水路径11a向第一极室40A供给要被电解的水。第二供水路径11b与第二极室40B连接。第二供水路径11b向第二极室40B供给要被电解的水。

第一出水路径12与第一极室40A连接。第一出水路径12将在第一极室40A被电解后的电解水从第一极室40A送出。

在本实施方式中，第一供水路径11a与第一极室40A的下端部连通，第一出水路径12与第一极室40A的上端部连通。由此，从第一极室40A的下部向上部产生整体上的水的流动。而且，在第一极室40A通过电解产生的气体变成微小的气泡并向第一极室40A的上部移动。因此，在第一极室40A，气体的移动方向和整体水流动的方向一致，因此，气体容易溶入水中，溶解气体的浓度容易提高。

第二出水路径13与第二极室40B连接。第二出水路径13将在第二极室40B被电解后的电解水从第二极室40B送出。

在本实施方式中，第二供水路径11b与第二极室40B的下端部连通，第二出水路径13与第二极室40B的上端部连通。由此，从第二极室40B的下部向上部产生整体上的水的流动。而且，在第二极室40B通过电解产生的气体成为微小的气泡并向第二极室40B的上部移动。因此，在第二极室40B，气体的移动方向和整体水流动的方向一致，因此，气体容易从第二极室40B被送出。由此，抑制气体滞留在第二供电体42的表面，向在第二供电体42的表面供给足够的水，促进在电解室40的电解，因此容易提高溶解氢浓度。

图2表示用于向供电体41、42供给电解电流的电路。向供电体41、42供给的电解电流I通过控制部6进行控制。

控制部6管理供电体41、42等各部的控制。控制部6具有例如执行各种运算处理、信息处理等的CPU(Central Processing Unit)及存储管理CPU的动作的程序及各种信息的存储器。

控制部6例如控制第一供电体41及第二供电体42的极性。控制部6通过相互变更第一供电体41及第二供电体42的极性，可以将电解氢水或电解氧水中希望的电解水从第一极室40A经由第一出水路径12送出并进行利用。

以下，只要没有特别说明，对将第一供电体41作为阴极供电体应用的情况进行说明，但对于将第一供电体41作为阳极供电体应用的情况也同样。

在第一供电体41和控制部6之间的电流供给线上设置有电流检测单元44。电流检测单元44也可以设置于第二供电体42和控制部6之间的电流供给线上。电流检测单元44检测向供电体41、42供给的电解电流I，将相当于该值的电信号输出到控制部6。

控制部6例如基于从电流检测单元44输出的电气信号，控制施加于第一供电体41及第二供电体42的直流电压。更具体而言，控制部6根据预先设定的溶解氢浓度，对施加于第一供电体41及第二供电体42的直流电压进行反馈控制，以使通过电流检测单元44检测的电解电流I成为希望的值。例如，在电解电流I过大的情况下，控制部6使上述电压减少，在电解电流I过小的情况下，控制部6使上述电压增加。由此，适当控制向第一供电体41及第二供电体42供给的电解电流I。

在第二供水路径11b设置有限制向第二极室40B的供水的供水限制单元25。本实施方式中，作为供水限制单元25，例如应用流量控制阀。供水限制单元25也可以由一部分或整体的流路截面积被设定得较小的第二供水路径11b构成。通过在第二供水路径11b设置供水限制单元25，能够消减在第二极室40B附带生成的电解水，实现水的有效利用。此外，在通过供水限制单元25显著限制了向第二极室40B的供水的情况下，在第二极室40B生成的氧气O的一部分没有溶入到第二极室40B内的电解水中，而以微小的气泡状态与电解水一起从第二出水路径13送出。

在第二出水路径13中设置有检测第二出水路径13内的水位的水位检测单元26。水位检测单元26例如包括光学式的液面传感器28(参照图2)。

图3表示液面传感器28。液面传感器28具有照射光的照射部28a、接收从照射部28a照射的光的受光部28b。

照射部28a例如由发光二极管等构成。照射部28a由控制部6控制，朝向受光部28b照射红外线光。受光部28b例如由光检测器等受光元件等构成。受光部28b将透过了第二出水路径13的红外线光进行光电转换，向控制部6输出相当于该值的电信号。液面传感器28以第二出水路径13位于照射部28a和受光部28b之间的光路上的方式配置。第二出水路径13至少在液面传感器28面对的部位具有透光性。

图3的(a)表示第二出水路径13内的水位低于液面传感器28的检测区域(即，在与液面传感器28的检测区域对应的第二出水路径13内没有水)的情况，图3的(b)表示第二出水路径13内的水位高于液面传感器28的检测区域(即，在与液面传感器28的检测区域对应的第二出水路径13内充满水)的情况。

如图3的(a)所示，在第二出水路径13内的水位低于液面传感器28的检测区域的情况下，从照射部28a照射的光在第二出水路径13的内面折射，入射到受光部28b被进行检测。该情况下，从受光部28b向控制部6输出接收到光的消息的信号(高信号)。

另一方面，如图3的(b)所示，在第二出水路径13内的水位高于液面传感器28的检测区域的情况下，从照射部28a照射的光直进到第二出水路径13的内面，其结果，没有入射到受光部28b而不会被检测。该情况下，从受光部28b向控制部6输出未接收到光的消息的信号(低信号)。

控制部6基于从受光部28b输出的电信号，控制电解槽4的动作。例如，在第二出水路径13内的水位低于液面传感器28的检测区域的情况下，控制部6停止向第一供电体41及第二供电体42的电解电流I的供给。由此，停止在电解室40的电解，抑制第二出水路径13内的水位的进一步降低，可抑制隔膜43的损伤。也可以构成为在第二出水路径13内的水位低于液面传感器28的检测区域的情况下，控制部6发出督促电解水生成装置1的检查及修理的警告。

图4表示从受光部28b输出至控制部6的信号的推移。图4的(a)是电解水生成装置1的各部正常动作(即，将供给至电解槽4的水进行电解，生成电解氢水和电解氧水)时的从受光部28b输出的信号。图4的(b)是在第二供水路径11b或第二出水路径13发生了堵塞的异常时从受光部28b输出的信号。

在正常动作时，通过在第二极室40B的电解而产生的氧气在维持小的气泡状态的同时，随着在第二极室40B移动的水流从第二极室40B送出，并通过液面传感器28的检测区域。如图3的(b)所示，在第二出水路径13内充满水的情况下，受光部28b输出表示未接收到光的消息的低信号L1的输出，但检测到微小的气泡的受光部28b输出宽度小的高信号H1。因此，在正常动作时，如图4的(a)所示，宽度小的脉冲信号P1随机且频繁地被输出。这种信号是正常动作时的脉冲信号P1。

另一方面，在第二供水路径11b发生了堵塞的异常动作时，在第二极室40B没有移动的水流，因此，通过电解产生的氧气滞留在第二极室40B。因此，在液面传感器28的检测区域未通过小的气泡而依旧充满水，因此，如图4的(b)所示，从受光部28b继续输出低信号L2。而且，滞留于第二极室40B的氧气的气泡成长为块状时，通过浮力从第二极室40B向上方移动，通过液面传感器28的检测区域。这时，如图4的(b)所示，从检测出块状的气泡的受光部28b单个输出宽度大的高信号H2带来的脉冲信号P2。这种信号是异常动作时的脉冲信号P2。

在与第二极室连接的第二供水路径11b发生了堵塞的情况下，停止从第二供水路径11b向第二极室40B的供水。如果在该状态下进行电解，则第二极室40B内的水被逐渐消耗，随着上述的块状的氧气的气泡向上方移动，第二出水路径13内的水位降低。其结果，当水位低至液面传感器28的检测区域时，如图4的(b)所示，从受光部28b继续输出高信号H3。

另一方面，在第二出水路径13发生了堵塞的情况下，生成的气体也不会从第二出水路径13排出，因此，不久，从第二出水路径13的堵塞部位一直到第二极室40B充满氧气，进而第二极室40B内的水位降低。其结果，与在上述的第二供水路径11b发生了堵塞的情况相同，输出图4的(b)所示的信号。

因此，控制部6通过监视从液面传感器28输出的信号，能够检测第二供水路径11b及第二出水路径13的堵塞。即，控制部6具有作为判定第二供水路径11b及第二出水路径13有无堵塞的判定单元的功能。

例如，控制部6对在预先设定的时间T(参照图4的(a)及(b))之间从液面传感器28输出的脉冲数进行计数，并与预先设定的第一阈值比较。其结果，如图4的(a)所示，在脉冲数大于第一阈值的情况下，能够判定电解槽4及第二供水路径11b及第二出水路径13的状态为正常。另一方面，如图4的(b)所示，在脉冲数小于第一阈值的情况下，能够判定电解槽4及第二供水路径11b及第二出水路径13的状态为异常(第一方法)。

另外，控制部6计算从液面传感器28输出的脉冲的宽度w(参照图4的(a)及(b))，并与预先设定的第二阈值比较。其结果，如图4的(a)所示，在脉冲的宽度w小于第二阈值的情况下，能够判定电解槽4及第二供水路径11b及第二出水路径13的状态为正常。另一方面，如图4的(b)所示，在脉冲的宽度w大于第二阈值的情况下，能够判定电解槽4及第二供水路径11b及第二出水路径13的状态为异常(第二方法)。

控制部6通过使用上述第一方法或第二方法，在第二出水路径13内的水位低至液面传感器28的检测区域之前，能够检测第二供水路径11b或第二出水路径13的异常。控制部6也可以将上述第一方法和第二方法组合，判定第二供水路径11b及第二出水路径13的堵塞。该情况下，能够更正确地判定第二供水路径11b及第二出水路径13的堵塞。

本发明中，通过设置于第二出水路径13的水位检测单元26，检测第二出水路径13内的水位，因此，可以得知第二供水路径11b或第二出水路径13的堵塞。由此，可以高效地进行在电解室40的电解，提高溶解氢浓度，并且通过第二极室40B内的电解水冷却隔膜43，抑制隔膜43的损伤。在本实施方式中，第二供水路径11b的供水量以上的水从第一供水路径11a供给到第一极室40A，因此，通过第一极室40A及第二极室40B内的电解水从两面冷却隔膜43整体，能够更进一步抑制隔膜43的损伤。

另外，在使用透过第二出水路径13的红外线光检测第二出水路径13内的水位的光学式(非接触)的液面传感器28中，不在第二出水路径13内配置传感器等，因此，能够抑制第二出水路径13内的杂菌的产生、繁殖。

此外，在电解水生成装置1中，也可以从第二供水路径11b中省略供水限制单元25。该情况下，由于从第二供水路径11b向第二极室40B的供水量增加，所以在第二极室40B生成的氧气容易溶入第二极室40B内的电解水中。由此，氧气的气泡变得更微小或氧气完全溶入电解水中，在正常动作时，根据从液面传感器28输出的信号，可能检测不到图4的(a)所示的脉冲。即使在该情况下，当在第二供水路径11b或第二出水路径13发生堵塞时，也能够检测到图4的(b)所示的异常的脉冲信号P2。因此，控制部6通过使用上述第二方法，能够检测第二供水路径11b或第二出水路径13的异常。

第二出水路径13从第二极室40B的上端部向上方延伸。由此，在第二供水路径11b及第二出水路径13等状态为正常时，通过在第二极室40B的电解产生的氧气容易随着在第二极室40B移动的水流从第二极室40B送出。因此，根据从液面传感器28输出的信号，容易检测图4的(a)所示的正常的脉冲信号P1，能够更进一步正确地判定第二供水路径11b及第二出水路径13的堵塞等异常。

此外，在隔膜43因某些情况而发生破损的情况下，第二极室40B的水流入第二极室40B，第二出水路径13内的水位降低。本实施方式中，即使在发生这种异常的情况下，液面传感器28也会检测第二出水路径13内的水位降低，在水位降低至第二极室40B的上端部之前，控制部6使电解槽4的动作停止。

在电解水生成装置1中，通过应用第一供电体41作为阳极供电体，能够检测与阴极室即第二极室40B连接的第二出水路径13的水垢等附着引起的堵塞。这种功能通过控制部6相互切换第一供电体41及第二供电体42的极性而容易实现。与阴极室连接的第二出水路径13的因水垢等附着引起的堵塞的检测对隔膜43例如由聚四氟乙烯(PTFE)亲水膜构成的形式尤为有效。

以上，详细说明了本实施方式的电解水生成装置1，但本发明不限定于上述的具体的实施方式，而被变更为各种方式来实施。即，电解水生成装置1至少具备：电解室40，其由隔膜43划分为配置有第一供电体41的第一极室40A和配置有第二供电体42的第二极室40B，且通过对水进行电解而生成电解水；第一供水路径11a，其与第一极室40A连接，向第一极室40A供给要被电解的水；第一出水路径12，其与第一极室40A连接，将被电解后的电解水从第一极室40A送出；第二供水路径11b，其与第二极室40B连接，向第二极室40B供给要被电解的水；第二出水路径13，其与第二极室40B连接，将被电解后的电解水从第二极室40B送出，在第二出水路径13设置有检测第二出水路径13内的水位的水位检测单元26即可。

符号说明

1 电解水生成装置

4 电解槽

6 控制部(判定单元)

11a 第一供水路径

11b 第二供水路径

12 第一出水路径

13 第二出水路径

25 供水限制单元

26 水位检测单元

40 电解室

40A 第一极室

40B 第二极室

41 第一供电体

42 第二供电体

43 隔膜

Claims (4)

1.一种电解水生成装置，其特征在于，具备：

电解室，其由隔膜划分为配置有第一供电体的第一极室和配置有第二供电体的第二极室，且通过对水进行电解而生成电解水；

第一供水路径，其与所述第一极室连接，向所述第一极室供给要被电解的水；

第一出水路径，其与所述第一极室连接，将被电解后的电解水从所述第一极室送出；

第二供水路径，其与所述第二极室连接，向所述第二极室供给要被电解的水；以及

第二出水路径，其与所述第二极室连接，将被电解后的电解水从所述第二极室送出，

在所述第二出水路径设置有检测所述第二出水路径内的水位的水位检测单元，

所述水位检测单元具有：

照射部，其照射光；

受光部，其检测从所述照射部照射且透过了所述第二出水路径的光并输出电信号；以及

判定单元，所述判定单元基于从所述受光部输出的电信号，判定所述第二供水路径及所述第二出水路径的堵塞；

所述判定单元对所述电信号的脉冲数进行计数，并与预先设定的第一阈值比较，由此判定所述堵塞。

2.一种电解水生成装置，其特征在于，具备：

电解室，其由隔膜划分为配置有第一供电体的第一极室和配置有第二供电体的第二极室，且通过对水进行电解而生成电解水；

第一供水路径，其与所述第一极室连接，向所述第一极室供给要被电解的水；

第一出水路径，其与所述第一极室连接，将被电解后的电解水从所述第一极室送出；

第二供水路径，其与所述第二极室连接，向所述第二极室供给要被电解的水；以及

第二出水路径，其与所述第二极室连接，将被电解后的电解水从所述第二极室送出，

在所述第二出水路径设置有检测所述第二出水路径内的水位的水位检测单元，

所述水位检测单元具有：

照射部，其照射光；

受光部，其检测从所述照射部照射且透过了所述第二出水路径的光并输出电信号；以及

判定单元，所述判定单元基于从所述受光部输出的电信号，判定所述第二供水路径及所述第二出水路径的堵塞；

所述判定单元计算所述电信号的脉冲宽度，并与预先设定的第二阈值比较，由此判定所述堵塞。

3.根据权利要求1或2所述的电解水生成装置，其中，

所述第二出水路径从所述第二极室的上端部向上方延伸。

4.根据权利要求1或2所述的电解水生成装置，其中，

在所述第二供水路径设置有限制向所述第二极室的供水的供水限制单元。

Images