CN108633269B - 水处理装置、透析液制备用水的制造装置以及富氢水供给器 - Google Patents

Abstract

适用于电解水透析的电解水生成装置1具备配置有第1馈电体(41)的第1电极室(40A)和配置有第2馈电体(42)的第2电极室(40B)被隔膜(43)进行划分的电解槽(4)、用于向第1馈电体(41)及第2馈电体(42)供给用于电解的电流的电源部(5)、以及控制第1馈电体(41)及第2馈电体(42)的极性的控制单元(6)。当未被加热的水向电解槽(4)供给时，控制单元(6)将第1馈电体(41)设为阴极，当被加热的热水向电解槽(4)供给时，控制单元(6)将第1馈电体(41)设为阳极。

Description

水处理装置、透析液制备用水的制造装置以及富氢水供给器

技术领域

本发明涉及一种对水进行电解而生成电解氢水的电解水生成装置等。

背景技术

以往，已知有具备包括由固体高分子电解质膜进行分隔的阳极室和阴极室的电解槽并对流入电解槽内的原水进行电解的电解水生成装置。

在电解水生成装置的阴极室生成溶解有氢气的电解氢水。而且，近年来，由电解水生成装置生成的溶解氢水，在去除血液透析治疗时产生的活性氧、适于减轻患者的氧化应激方面受到关注(例如，参见专利文献1)。使用了电解水的血液透析被称为电解水透析。

在原水中，含有微量的钙离子、镁离子等金属离子。这些金属离子难以被过滤器等彻底去除，在进入电解槽时，就会在包括馈电体的阴极室的内部或在与阴极室连接的水管的内部作为水垢而被析出。

在水垢在馈电体的表面大量附着时，施加于馈电体上的用于电解的电压将上升，电解水生成装置的消耗电力将增大。另外，在水垢在出水管的内部大量附着时，存在出水管堵塞而电解氢水的排出量降低的可能。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-137421号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明是鉴于以上这样的实际情况而做出的，其主要目的在于提供一种能够去除附着在馈电体的表面等的水垢的电解水生成装置等。

用于解决课题的技术方案

本发明的第1方面是对水进行电解而生成电解氢水的电解水生成装置，其特征在于，具备：配置有第1馈电体的第1电极室和配置有第2馈电体的第2电极室被隔膜进行划分的电解槽；向所述第1馈电体及所述第2馈电体供给用于电解的电流的电源部；以及控制所述第1馈电体及所述第2馈电体的极性的控制单元，当未被加热的水向所述电解槽供给时，所述控制单元将所述第1馈电体设为阴极并将所述第2馈电体设为阳极，当被加热的热水向所述电解槽供给时，所述控制单元将所述第1馈电体设为阳极并将所述第2馈电体设为阴极。

本发明的第2方面的水处理装置的特征在于，具备所述电解水生成装置、以及生成所述热水并向所述电解水生成装置供给的前处理装置。

本发明的第3方面的透析液制备用水的制造装置的特征在于，具备所述水处理装置，所述前处理装置能够使原水软水化并向所述电解水生成装置供给。

优选地，在本发明的所述制造装置，还具备对所述电解氢水进行净化的后处理装置、以及使所述热水在所述前处理装置、所述电解水生成装置及所述后处理装置之间循环的循环水路。

本发明的第4方面的富氢水供给器具备所述电解水生成装置、以及储存所述电解氢水的水箱，该富氢水供给器特征在于，还具备对所述水箱内的水进行加热的加热器、以及使所述热水在所述水箱及所述电解水生成装置之间循环的循环水路。

发明效果

在本发明的第1方面的电解水生成装置，当未被加热的水向电解槽供给时，控制单元将第1馈电体设为阴极并将所述第2馈电体设为阳极，进行电解电流的控制。由此，在第1电极室生成适用于电解水透析或饮用的电解氢水。另一方面，当被加热的热水向电解槽供给时，控制单元将第1馈电体设为阳极并将所述第2馈电体设为阴极，进行电解电流的控制。上述热水在对电解槽等进行杀菌时被向电解槽供给。在本发明中，在基于热水所进行的电解槽等的杀菌的同时，通过使各馈电体极性反转并对电解槽内的水进行电解，能够去除附着在第1馈电体的表面等的水垢。

在本发明的第2方面的水处理装置，前处理装置生成热水并向电解水生成装置供给。因此，电解水生成装置的结构被简化。例如可以使用未搭载生成热水功能的以往结构的电解水生成装置来廉价地构成水处理装置。

在本发明的第3方面的透析液制备用水的制造装置，前处理装置具有使原水软水化的功能。由此，能够容易地制造适用于透析液制备用的电解氢水。另外，在基于热水进行的制造装置内的水路的杀菌的同时，通过使各馈电体极性反转并对电解槽内的水进行电解，能够去除附着在馈电体的表面等的水垢。

在本发明的第4方面的富氢水供给器，具备电解水生成装置、储存电解氢水的水箱、对水箱内的水进行加热的加热器、以及使热水在水箱及电解水生成装置之间循环的循环水路。由此，在基于热水所进行的富氢水供给器内的水路的杀菌的同时，通过使各馈电体极性反转并对电解槽内的水进行电解，能够去除附着在馈电体的表面等的水垢。

附图说明

图1是表示包括本发明的电解水生成装置的透析液制备用水的制造装置的一个实施方式的概略结构的框图。

图2是表示包括图1的电解水生成装置的水处理装置的电气结构的框图。

图3是表示在图1的制造装置，当未被加热的水向电解槽供给时的电解水生成装置等的动作的框图。

图4是表示在图1的制造装置中，当被加热的水向电解槽供给时的电解水生成装置等的动作的框图。

图5是表示包括本发明的电解水生成装置的富氢水供给器的一个实施方式的概略结构的框图。

图6是表示在图5的富氢水供给器，未被加热的水向电解槽供给时的电解水生成装置等的动作的框图。

图7是表示在图5的富氢水供给器，当被加热的水向电解槽供给时的电解水生成装置等的动作的框图。

具体实施方式

(第1实施方式)

下面，基于附图对本发明的一个实施方式进行说明。

图1表示包括本实施方式的电解水生成装置1的透析液制备用水的制造装置100(以下，仅记作制造装置100)的概略结构。制造装置100包括前处理装置200、电解水生成装置1以及后处理装置300。电解水生成装置1能够不与前处理装置200以及后处理装置300组合而单独实施，也能够与除前处理装置200以及后处理装置300之外的装置组合而实施。

水处理装置250由前处理装置200和电解水生成装置1构成。水处理装置250由原水生成电解氢水并向后处理装置300供给。水处理装置250能够不与后处理装置300组合而单独实施，也能够与除后处理装置300之外的装置组合而实施。

前处理装置200设置在电解水生成装置1的上游侧。前处理装置200包括水箱201、软水化装置202、活性炭处理装置203、以及加热器204。

水箱201储存从前处理装置200的外部供给的原水。原水一般使用自来水，但除此之外，例如也可以使用井水、地下水等。软水化装置202从原水中去除钙离子以及镁离子等硬度成分进行软水化。活性炭处理装置203使用微细的多孔物质即活性炭从软水中去除吸附、去除氯等。通过前处理装置200处理后的水经由水路501被向电解水生成装置1供给。此外，在水路501配置有用于将在上游侧的连接目的地切换为活性炭处理装置203或加热器204的阀510。

加热器204将从水箱201供给的水加热到例如75℃以上，生成热水。

电解水生成装置1对从前处理装置200供给的水进行电解，生成电解氢水。电解水生成装置1具备配置有第1馈电体41的第1电极室40A和配置有第2馈电体42的第2电极室40B被隔膜43进行划分的电解槽4。

第1馈电体41与第2馈电体42的极性不同。即，第1馈电体41以及第2馈电体42中的一方被用作阳极馈电体，另一方被用作阴极馈电体。通过向电解室40的第1电极室40A以及第2电极室40B双方供给水，并向第1馈电体41以及第2馈电体42施加直流电压，在电解室40内发生水的电解。

关于隔膜43，例如适宜使用包括由具有磺酸基的氟类的树脂组成的固体高分子膜等。在隔膜43的双面，形成有由铂组成的镀层。隔膜43的镀层与第1馈电体41以及第2馈电体42抵接并电连接。隔膜43使由电解产生的离子通过。第1馈电体41与第2馈电体42经由隔膜43电连接。

在电解室40内，通过使水被电解而产生氢气以及氧气。例如，在第1馈电体41被用作阴极馈电体的情况下，在第1电极室40A产生氢气，生成溶解有氢气的富氢水。这样的伴随着电解生成的富氢水被称为“电解氢水”。另一方面，在第2电极室40B，产生氧气，生成溶解有氧气的“电解氧水”。在第1馈电体41被用作阳极馈电体的情况下，在第1电极室40A产生氧气，生成溶解有氧气的电解氧水。另一方面，在第2电极室40B产生氢气，生成溶解有氢气的电解氢水。

图2示出了包括电解水生成装置1的水处理装置250的电气结构。电解水生成装置1具备上述第1馈电体41以及第2馈电体42、向第1馈电体41及第2馈电体42供给用于电解的电流的电源部5、以及对电源部5进行控制的控制单元6。

除第1馈电体41以及第2馈电体42之外，电源部5还向的电解水生成装置1的各部分供给电力。除了电源部5以外，控制单元6还进行对电解水生成装置1的各部分的控制。

控制单元6例如具有执行各种运算处理、信息处理等的CPU(Central ProcessingUnit)、管理CPU的动作的程序、以及存储各种信息的存储器等。在第1馈电体41与电源部5之间的电流供给线，设置有电流检测单元44。电流检测单元44也可以设置在第2馈电体42与电源部5之间的电流供给线上。电流检测单元44检测向第1馈电体41、第2馈电体42供给的电解电流I，并将与其的值相当的电信号向控制单元6输出。

控制单元6例如基于从电流检测单元44输出的电信号，对电源部5向第1馈电体41以及第2馈电体42施加的直流电压进行控制。更具体而言，控制单元6根据预先设定的溶解氢浓度，对电源部5向第1馈电体41以及第2馈电体42施加的直流电压进行反馈控制，以使由电流检测单元44所检测到的电解电流I成为期望的值。例如，在电解电流I过大的情况下，控制单元6使上述电压减少，在电解电流I过小的情况下，控制单元6使上述电压增加。由此，电源部5向第1馈电体41及第2馈电体42供给的电解电流I被适当地进行控制。

如图1所示，后处理装置300设置在电解水生成装置1的下游侧。后处理装置300经由水路502与电解水生成装置1的第1电极室40A连接。因此，在第1电极室40A生成的电解氢水向后处理装置300供给。此外，在第2电极室40B附加地生成的电解氧水作为排水经由水路503被向电解水生成装置1的外部排出。

后处理装置300包括反渗透膜处理装置301和水箱302。反渗透膜处理装置301使用反渗透膜(未图示)对电解氢水进行净化。通过反渗透膜进行了净化处理的电解氢水，满足例如透析液制备用水的净化基准即ISO13959的基准，作为透析液制备用水被用于透析基础试剂的稀释等。

水箱302储存通过反渗透膜处理装置301净化的电解氢水(RO电解水)。储存于水箱302的电解氢水经由水路504向稀释装置(未图示)供给。

水箱302与加热器204通过水路505而连接。通过水路501、502以及505等，在前处理装置200、电解水生成装置1以及后处理装置300之间构成使热水循环的循环水路506。此外，在水路505，配置有用于驱动热水的泵(未图示)。

控制单元6(参见图2)根据电解水生成装置1的动作模式，对第1馈电体41及第2馈电体42的极性进行控制。在电解水生成装置1的动作模式中，包括在第1电极室40A生成电解氢水的“富氢水生成模式”、以及利用在循环水路506循环的热水对电解槽4等进行杀菌的“杀菌模式”。

图3示出了在富氢水生成模式下的制造装置100的动作。在图3中，以浅阴影表示充满水的结构以及水路。另外，图4示出了杀菌模式下的制造装置100的动作。在图4中，以浅阴影表示充满热水的结构以及水路。此外，在水路的重要部位上水或者热水的流动利用图中的箭头进行表示(在图6以及图7中也一样)。

当未被加热的水向电解槽4供给时，电解水生成装置1在富氢水生成模式下动作，当被加热的热水向电解槽4供给时，电解水生成装置1在杀菌模式下动作。关于向电解槽4供给的水是否被加热，例如可以通过控制单元6基于从前处理装置200输入的电信号进行判断。另外，也可以构成为：在水路501设置水温传感器，通过控制单元6基于该水温传感器的输出信号进行判断。

如图3所示，活性炭处理装置203与电解槽4连接，当未被加热的水向电解槽4供给时，控制单元6将第1馈电体41设为阴极，进行电解电流I的控制。由此，在第1电极室40A生成适于电解水透析的电解氢水。

另一方面，如图4所示，加热器204与电解槽4连接，当被加热器204加热的热水向电解槽4供给时，控制单元6将第1馈电体41设为阳极，进行电解电流I的控制。上述热水在对电解槽4等进行杀菌时向电解槽4供给。在本发明中，在基于热水所进行的电解槽4等的杀菌的同时，通过使各馈电体41、42极性反转并对电解槽4内的水进行电解，从而能够去除附着在第1馈电体41的表面等的水垢。在该杀菌模式中，由于热水经由循环水路506在加热器204、电解槽4、反渗透膜处理装置301以及水箱302循环，因此水路501、502、电解槽4、反渗透膜处理装置301以及水箱302等通过热水被杀菌。

在本实施方式的水处理装置250，配置于前处理装置200的加热器204生成热水并向电解水生成装置1供给。因此，电解水生成装置1的结构被简化。例如可以使用未配备生成热水功能的以往结构的电解水生成装置1而廉价地构成水处理装置250。

此外，在制造装置100，可以省略水路505。在该情况下，在杀菌模式下，储存于水箱201的水通过加热器204被加热而成为热水，并通过制造装置100的各部分，并从水路503及504被排出。

(第2实施方式)

图5示出了包括本发明的实施方式即电解水生成装置1的富氢水供给器600的结构。富氢水供给器600具备电解水生成装置1、过滤器601、水箱602、以及加热器603。电解水生成装置1也可适用于除富氢水供给器600之外的装置。

过滤器601将从富氢水供给器600的外部供给的原水过滤后向水箱602供给。水箱602向电解水生成装置1供给用于电解的水。

电解水生成装置1的结构与上述制造装置100所包括的电解水生成装置1相同。即，电解水生成装置1具备配置有第1馈电体41的第1电极室40A与配置有第2馈电体42的第2电极室40B被隔膜43进行划分的电解槽4，图2示出了电解水生成装置1的电气结构。

水箱602与电解槽4通过水路701、702、703连接。水路701分支为水路701A和水路701B。水路701A在电解槽4的上游侧与第1电极室40A连接。水路701B在电解槽4的上游侧与第2电极室40B连接。在本实施方式中，在水路701B，设置有用于限制向第2电极室40B供给的水的节流阀704。

另外，水路702在电解槽4的下游侧与第1电极室40A连接。水路703在电解槽4的下游侧与第2电极室40B连接。通过水路701、702、以及703在水箱602和电解水生成装置1之间构成使水循环的循环水路706。

在第1电极室40A生成的电解氢水经由水路702返回水箱602。通过使储存于水箱602的水循环的同时利用电解槽4进行电解，能够提高水箱602内的电解氢水的溶解氢浓度。

水路707与水箱602连接。电解氢水经由水路707被取出到富氢水供给器600的外部。代替水路707，也可以将用于取出电解氢水的水路与第1电极室40A或水路702连接。在储存于水箱602的电解氢水被消耗时，利用过滤器601过滤的原水被向水箱602供给。

加热器603对水箱602内的水进行加热。加热器603例如设置于水箱602的侧壁。加热器603也可以设置在循环水路706上。

控制单元6(参见图2)根据电解水生成装置1的动作模式来控制第1馈电体41以及第2馈电体42的极性。在电解水生成装置1的动作模式中，包括在第1电极室40A生成电解氢水的“富氢水生成模式”和利用在循环水路706循环的热水对电解槽4等进行杀菌的“杀菌模式”。

图6示出了富氢水生成模式下的富氢水供给器600的动作。在图6中，以浅阴影表示充满水的结构以及水路。另外，图7示出了杀菌模式下的富氢水供给器600的动作。在图7中，以浅阴影表示充满热水的结构以及水路。

在未被加热的水向电解槽4供给时，电解水生成装置1在富氢水生成模式下动作，在被加热的热水向电解槽4供给时，电解水生成装置1在杀菌模式下动作。关于向电解槽4供给的水是否被加热，例如可以通过控制单元6管理加热器603的动作来进行判断。

如图6所示，当未被加热的水向电解槽4的第1电极室40A及第2电极室40B供给时，控制单元6将第1馈电体41设为阴极并将所述第2馈电体设为阳极，进行电解电流I的控制。由此，在第1电极室40A生成适于饮用的电解氢水。此外，在富氢水生成模式下，由于向第2电极室40B供给的水通过节流阀704被限制，因此抑制了在第2电极室40B生成的电解氧水返回水箱602的情况。由此，有效地提高了水箱602内的电解水的溶解氢浓度。

另一方面，如图7所示，当被加热的热水向电解槽4的第1电极室40A及第2电极室40B供给时，控制单元6将第1馈电体41设为阳极并将所述第2馈电体设为阴极，进行电解电流I的控制。为了对电解槽4等进行杀菌，上述热水向电解槽4供给。此时，节流阀704被开放，热水也向第2电极室40B供给。即，通过使热水经由循环水路706在加热器603、电解槽4、以及节流阀704循环，利用热水对水路701、702、703、电解槽4以及节流阀704等进行杀菌。而且，在本发明中，在基于热水所进行的富氢水供给器600内的杀菌的同时，通过使各馈电体41、42极性反转并对电解槽4内的水进行电解，能够去除附着在第1馈电体41的表面等的水垢。

以上，对本实施方式的电解水生成装置1等进行了详细说明，但是，本发明并不限于上述具体的实施方式，而是可以变更为各种方式实施。也就是说，电解水生成装置1只要以如下方式构成即可，即，至少具备配置有第1馈电体41的第1电极室40A和配置有第2馈电体42的第2电极室40B被隔膜43进行划分的电解槽4、向第1馈电体41以及第2馈电体42供给用于电解的电流的电源部5、以及控制第1馈电体41以及第2馈电体42的极性的控制单元6，在未被加热的水向电解槽4供给时，控制单元6将第1馈电体41设为阴极，并将所述第2馈电体设为阳极，当被加热的热水向电解槽4供给时，控制单元6将第1馈电体41设为阳极，并将所述第2馈电体设为阴极。

符号说明

1 电解水生成装置

4 电解槽

5 电源部

6 控制单元

7 出水管

40A 第1电极室

40B 第2电极室

41 第1馈电体

42 第2馈电体

43 隔膜

100 制造装置

200 前处理装置

250 水处理装置

300 后处理装置

506 循环水路

600 富氢水供给器

602 水箱

603 加热器

706 循环水路

Claims (4)

1.一种水处理装置，其具备：

电解水生成装置，其对水进行电解而生成电解氢水；以及

生成热水并向所述电解水生成装置供给的前处理装置，

其特征在于，

所述电解水生成装置具备：

配置有第1馈电体的第1电极室和配置有第2馈电体的第2电极室被隔膜进行划分的电解槽；

向所述第1馈电体及所述第2馈电体供给用于电解的电流的电源部；以及

控制所述第1馈电体及所述第2馈电体的极性的控制单元，

所述控制单元基于从所述前处理装置输入的电信号来判断向所述电解槽供给的水是否被加热，

当未被加热的水向所述电解槽供给时，所述控制单元将所述第1馈电体设为阴极并将所述第2馈电体设为阳极，

当被加热的热水向所述电解槽供给时，所述控制单元将所述第1馈电体设为阳极并将所述第2馈电体设为阴极。

2.一种透析液制备用水的制造装置，其特征在于，

具备权利要求1所述的水处理装置，

所述前处理装置能够使原水软水化并向所述电解水生成装置供给。

3.根据权利要求2所述的透析液制备用水的制造装置，其特征在于，还具备：

对所述电解氢水进行净化的后处理装置；以及

使所述热水在所述前处理装置、所述电解水生成装置及所述后处理装置之间循环的循环水路。

4.一种富氢水供给器，

其特征在于，

所述富氢水供给器具备：

权利要求1所述的电解水生成装置；

储存所述电解氢水的水箱；

对所述水箱内的水进行加热的加热器；以及

使所述热水在所述水箱及所述电解水生成装置之间循环的循环水路，

在所述循环水路中包括在所述电解槽的上游侧与所述第1电极室连接的第1水路和在所述电解槽的上游侧与所述第2电极室连接的第2水路，在所述第2水路设置有用于限制向所述第2电极室供给的水的节流阀，

当未被加热的水向所述电解槽供给时，所述节流阀限制向所述第2电极室供给的水，

当被加热的所述热水向所述电解槽供给时，所述节流阀被开放。

Images