JP2004223310A - Apparatus for generating electrolytic water - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水道水などの飲用に適した水を、対向する陰陽電極とその間に不織布、イオン交換膜などを配置した構造を有する電解槽に導き入れ、電気的エネルギーの付加(電気分解)により、アルカリイオン水と酸性水を生成する電解水生成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、電解水を生成する電解水生成装置が用いられている。電解水とは、水を電解処理して得られる水溶液の総称で、電解水生成装置は水を電気分解する機能を持つ、飲用のアルカリ性電解水(アルカリイオン水)、及び外用の酸性電解水を生成する装置をいう(例えば特許文献1参照)。
【0003】
電解水生成装置としては、貯水タンク内に電極板や隔膜を設けて電解槽を形成し、この貯水タンク(電解槽)に原水を溜めて一定時間電圧を印加することにより電解水を生成する貯水式と、装置本体の給水経路を水道蛇口等に直結して水道水を供給することにより連続的に電解水を生成する連続式の二方式に大別される。以下、貯水式と連続式の電解水生成装置についてそれぞれ説明する。
【0004】
貯水式の電解水生成装置は、図25に示すように、電解槽を貯水タンクと兼ねたもので、電解槽内を隔膜33によって陽極室31と陰極室32とに隔離し、陽極室32に陽極34Aを配置するとともに、陰極室31に陰極34Bを配置してある。電解槽における電解水の生成について説明する。
【0005】
水道水等のカルシウムイオンを含む飲用可能な水(以下、原水という)を、電解槽の陽極室32、陰極室31にそれぞれ貯水して、一定時間直流電圧を印加することにより電解槽内に貯水された原水に直流電流を流すと、原水に含まれる陽イオン(Mn+)は陰極に、陰イオン(X−)は陽極に引き寄せられ、陰極34Bと陽極34Aの表面において接触している原水は電気分解されて下記に示した反応が生じる。
即ち、電気分解によって陰極室31では、水酸化物イオン、水素ガス、カルシウムイオン及び水酸化カルシウムを含有したpH値がアルカリ性のアルカリイオン水を生成し、陽極室32では、酸素ガス及び次亜塩素酸を含有したpH値が酸性の酸性電解水をそれぞれ生成する。
【0006】
なお、原水の電気伝導率が低い場合には、所定のpH値のアルカリイオン水を生成するために電解補助剤としてカルシウム化合物を添加する必要がある。
【0007】
次に、連続式の電解水生成装置について図26に基づいて説明する。連続式の電解水生成装置は、電解槽2を隔膜5によって陽極室18と陰極室14とに区画し、陰極室14に陰極12Aを配置するとともに、陽極室18に陽極12Bを配置してある。
【0008】
この連続式の電解水生成装置は、水道水を原水とするもので、水道蛇口を装置本体の給水経路に直結してある。給水経路からの水道水は、浄水装置3を通して電解槽2の陰極室14と陽極室18とに導入される。浄水装置3は、水道水中にふくまれる有機物、無機物あるいは次亜塩素酸などの臭気成分を除去するものであり、通常、抗菌活性炭フィルタ及び中空糸膜などのマイクロフィルタ−にて構成されている。
【0009】
また、浄水装置3から下流へ流出した浄水は、通水路4及び分岐路7を経て、陰極室14に直接連通した流入路22と、陽極室18に連通した流入路20とに分流される。通水路4の電極室(陰極室14及び陽極室18)の上流側には、電極室上流においた電解質供給装置6により連続的に電解質が供給される。電解質としては、一般的に乳酸カルシウムやグリセロリン酸カルシウム等のカルシウム塩が使用される。なお、電解質を陰極室14に供給すると電解槽2から吐出されるアルカリイオン水に電解質がそのまま混入するので、陽極室18に流入する水にのみ電解質を供給するようにしてもよい。
【0010】
電解槽2に通水された原水は、陰極12Aと陽極12Bに電流を流して電気分解することにより、陰極室14にアルカリイオン水が、陽極室18に酸性イオン水が生成する。生成した電解水は、アルカリイオン水は流出路23から、酸性イオン水は流出路21からそれぞれ別々の経路を通って吐出される。
【0011】
【特許文献1】
特開平9−122645号公報
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の貯水式の電解水生成装置、連続式の電解水生成装置においては、以下のような問題がある。
【0013】
貯水式の電解水生成装置においては、電解水を生成するのに電解槽に貯水してから一定時間を要するもので、必要時にすぐに電解水を得られない場合があるものであった。
【0014】
さらに、貯水タンク内に電極板(陽極34A及び陰極34B)や隔膜33を設けて電解槽を構成していて電極板が電解槽(貯水タンク)の上側に露出してしまい、使用者が電極板に直接触れて感電する惧れがあり、また、手指が電解槽に貯水されている原水に触れると手の汚れ等が電極板表面に付着して電解性能が低下してしまう惧れがあるため、電解槽内の電極板や原水等が露出しないように対策を実施する必要があるものであった。
【0015】
連続式の電解水生成装置においては、水道蛇口等に直結して連続的に電解水を生成することが可能なため、生成所要時間が短く、電解槽を開放する必要が無いので電解槽内の電極板及び原水に直接触れない構造にすることが可能であるが、給水経路と水道蛇口を接続する必要があるため、水道蛇口周辺しか設置する事ができないものであった。
【0016】
さらに、連続的に電解水を得られるように水道蛇口に直結してあるので、ミネラルウォーター等の好みの硬度の水を原水として用いることが不可能であった。また、冷えたアルカリイオン水を飲みたいような場合、生成したアルカリイオン水を冷蔵庫等で冷やすことが一般的であるが、アルカリイオン水は溶存成分やpH値の観点からも、生成直後が最も性状が安定しており、経時的に原水方向に戻る性質があるため、特に夏場では水温の低い生成直後のアルカリイオン水を得ることは困難であった。
【0017】
そして更に、このような電解水生成装置においては、二枚の電極板をそれぞれ常に陰極42Aと陽極42Bを固定して使用していると、陰極42Aでは水道水中に含まれる炭酸成分とカルシウム等の金属イオンが反応し、炭酸カルシウム等として析出し陰極42A表面に付着してしまい、付着した炭酸カルシウムにより電極板の有効面積が減少し、残された有効な電極板表面にのみ電流が流れるため、電極の劣化が早くなってしまうものであった。
【0018】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、設置場所が制約されず、原水の水質や水温が制限されることなく飲用可能な水であれば全て使用可能で、電解槽内の電極板や原水等に直接触れる惧れが無く、必要な時にすぐに電解水を得ることができるうえ、一対の電極板を陰極及び陽極を固定することによる劣化を抑制することができて電解槽を長寿命化することができる電解水生成装置を提供するにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係る電解水生成装置は、電解槽42内に配設された陰極42Aと陽極42Bに電圧を印加することにより、電解水を生成する電解水生成装置であって、原水給水用の原水貯水タンク44Aと、ポンプ45Aと止水弁45Bから成る原水供給手段と、前記電解槽42で生成された電解水を吐水させる吐水経路48,49とを設けた電解水生成装置において、前記原水貯水タンク44A内の水量を検出する検出手段と、水量が一定量以下になったとき陰極42A及び陽極42Bへの印加電圧を逆転する制御手段とを設けて成ることを特徴とするものである。このような構成とすることで、電極板(42A,42B)表面に付着した汚れ等を除去し、電解槽42を長寿命化することができる。
【0020】
また、前記原水貯水タンク44A内の原水の有無を検出する検出手段を設けたとともに、前記電解槽42内に水が満たされている状態で且つ前記検出手段により原水がなくなったことを検出したとき、陰極42A及び陽極42Bへの印加電圧を逆転する制御手段を設けることが好ましい。このような構成とすることで、より多くの酸性イオン水、アルカリイオン水を供給することができる。
【0021】
また、前記原水貯水タンク44A内の検出手段は、水位センサであることが好ましい。このような構成とすることで、水位を検出することで原水貯水タンク44A内の水量や水の有無を検出させることができ、印加電圧の逆転制御を行うことができる。
【0022】
また、前記原水供給手段がポンプ45Aであり、前記検出手段はポンプ45Aの電気的変量の検出値に基づいて間接的に原水貯水タンク44A内の水量の検出を行うことが好ましい。このような構成とすることで、水位センサを用いることなく、水量を検出することができるものである
また、原水供給後の一定時間経過後に、電解槽42内に水が存在しているか否かを検出した後、陰極42A及び陽極42Bへの印加電圧を逆転することが好ましい。このような構成とすることで、水位センサを用いることなく、水量を検出することができるものである。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電解水生成装置の一実施形態について添付図面に基づいて説明する。まず、電解水生成装置の全体概略について図1乃至図8に基づいて説明する。
【0024】
電解水生成装置は、図1,図2に示すように、内部に電解槽42等の機器を収納した電解水生成装置本体(以下、装置本体41)と、電解水を生成するための電解槽42と、電解槽42への供給電圧を制御する制御回路43A及び操作回路43Bと、原水供給用の開口部を有して装置本体41に対して着脱自在となった原水貯水タンク44Aと、原水貯水タンク44A内の原水を前記電解槽42へ供給するポンプ45Aと、前記電解槽42で生成された電解水を吐水させる吐水経路48,49とで主体が構成される。ポンプ45Aは、水の落差により直ちにポンプ45A内に水を送り込むことが可能となるよう、原水貯水タンク44Aより下方に配置してある。
【0025】
原水貯水タンク44Aの開口部と装置本体41の接合部には、フィルタ50A及び弁50Bが配設してある。フィルタ50Aは、図3(a)及び(b)に示すように、弁50Bに内蔵されており、止水ゴム50Cの下方に設置されている。フィルタ50Aは錆が発生しないステンレス製であり、下流にあるポンプ45Aの最小隙間以上の異物が流れ込んでポンプをロックさせないように配慮したものである。本実施形態では、0.5mm以上の異物を除去できるようなメッシュ径に設定している。フィルタ50Aは取り外しが出来ない位置となっているため、メンテナンスの際は軸50Eを指で押し込んだ状態ですすぐ必要がある。フィルタ50Aは取り外しが出来ない位置となっているため、メンテナンスの際は軸50Eを指で押し込んた状態ですすぐ必要がある。なお、フィルタ50Aは、図2に示すように、弁50Bの上方、すなわち、止水ゴム50Cに被さるように設置しても良く、この位置の場合は、フィルターを使用者が取り外してメンテナンスが出来る等のメリットがある。弁50Bは原水貯水タンク44Aを装置本体に装着した状態時のみ開となるもので、その開閉については図3及び図4に示した。
【0026】
即ち、図3(a)においては、原水貯水タンク44Aを装置本体41に接合した状態であるが、弁50B中に配置してある軸50Eが装置本体41側に配置してあるリブ50Fによって上部に移動し、止水ゴム50Cが開状態となる。また、図3(b)は、原水貯水タンク44Aを装置本体41より離脱させた状態であるが、このときに軸50Eに配設したバネ50Dにより、軸50Eは下部に移動し、止水ゴム50Cは閉状態となる。
【0027】
なお、この弁50Bは図4(a)に示すように、リブ50Fの代わりに操作レバー50Gによって手動で開閉させるものであってもよい。或いは、図4(b)及び図4(c)に示すように、開閉自在のスライド弁50Hを、操作レバー50Gにより手動で開閉させるものであってもよい。原水の供給は、原水貯水タンク44Aが装置本体41に装着した状態に限らず、取り外した状態(例えば、原水貯水タンク44Aのみを水道蛇口の下に置き、直接水道水を注入するなど)でも可能である。
【0028】
原水貯水タンク44Aを受ける受部59(原水貯水タンク44Aの装置本体41への装着部装置本体41側)は図2に示すように、凹型に形成し、原水貯水タンク44Aを装置本体41へ装着した状態では、原水貯水タンク44Aの下部外側面と原水貯水タンク受部59の間に隙間を設けた。これは、冷水を原水貯水タンク44Aに入れた場合に原水貯水タンク44Aの外側に結露水が発生した場合、結露水を溜取ることを目的とするものであり、更に後述する電解水貯水タンク44Bに導出する排水経路55により、溜まった結露水を排水として導出することをも可能とした。
【0029】
電解槽42内には、隔膜42Cが配設されて陰極室42Dと陽極室42Eとに区画され、陰極室42Dに陰極42Aが配設されるとともに陽極室42Eに陽極42Bが配設されており、電圧を印加することにより、陽極42Bにて酸性水、陰極42Aにてアルカリイオン水を生成することができるものである。この電解槽42は、内部の電極板(即ち陽極42B及び陰極42A)、隔膜42C、貯えらえる水に使用者が直接触れることのないよう閉鎖したセル構造としている。
【0030】
電解水を生成するには、先ず使用者により原水貯水タンク44Aに原水を供給し、操作銘板43D上の動作スイッチ43Cを作動させると、止水弁45B(本実施形態では電磁弁を用いており、以下電磁弁45Bと記述する)を開いた後にポンプ45Aが作動する。
【0031】
フィルタ50Aで不純物が除去された原水は、ポンプ45Aの作動により、吐水経路46,47を経て電解槽42に流入し、電解槽42内で電気分解されることにより、原水に含まれる陽イオン(Mn +)は陰極42Aに、陰イオン(X−)は陽極42Bに引き寄せられ、電極の表面において接触している水は電気分解されて下式(a)〜(e)に示した反応が生じる。
陰極反応:
2H2O + 2e− → H2 + 2OH− ・・・(a)
Mn+ + nOH− → M(OH)n ・・・(b)
陽極反応:
H2O → 1/2O2 + 2H+ + 2e− ・・・(c)
2Cl− → Cl2 + 2e− ・・・(d)
Cl2(aq) + H2O → HCl + HOCl ・・・(e)
即ち、電気分解によって陰極室42Dでは水酸化物イオン、水素ガス、カルシウムイオン及び水酸化カルシウムを含有したpH値がアルカリ性のアルカリイオン水を生成し、陽極室42Eでは酸素ガス及び次亜塩素酸を含有したpH値が酸性の酸性水をそれぞれ生成する。
【0032】
なお本実施形態では、制御回路43Aによるポンプ45A及び電磁弁45Bの作動及び電解槽42への電解電圧の印加は、ポンプ45A及び電磁弁45Bの作動後に電解電圧印加としたが、これらを同時に行うことも可能であり、詳細は後述する。図7に操作銘板43Dを示す。操作回路43Bには、ポンプ45Aの作動と電解槽42への電圧印加の両方を兼ねた動作スイッチ43Cを配置している。
【0033】
そして、生成されたそれぞれの電解水は、所定の経路を通って吐出される。
【0034】
即ち、陰極42Aが配置してある陰極室42Dで生成されたアルカリイオン水は、吐水経路48を経てアルカリイオン水吐水口51より吐水される。
【0035】
ここにおいてアルカリイオン水吐水口51は装置本体41下面より、ある程度高い位置に配置することで、使用者が直接、コップ等で受け取れるように配慮した。
【0036】
なお本実施形態においては、動作スイッチ43Cは手動操作を行うスイッチとしたが、赤外線を用いた非接触スイッチとし、使用者がコップなどの容器をアルカリイオン水吐水口51の下に配置することで、原水供給及び電解槽42への電圧印加を開始するものとしてよい。
【0037】
一方、陽極42Bが配置してある陽極室42Eで生成された酸性水は、吐水経路49を経て酸性水吐水口52より吐水される。
【0038】
ここにおいて、酸性水吐水口52は電解水貯水タンク44Bに臨ませてある。電解水貯水タンク44Bは、上方に開口する箱状に形成されて装置本体41の下端部に設けられるもので、前記のようにその開口の上方に酸性水吐水口52を配置することで、酸性水吐水口52から下方に向けて吐出される酸性水が電解水貯水タンク44Bに貯水される。
【0039】
本実施形態では図5及び図6に示すように、電解水貯水タンク44Bは装置本体41との接合部にガイド61Aを設け、装置本体41側には電解水貯水タンク44Bとの接合部にガイド61Bを設けた。
【0040】
図8に示すように、ガイド61A及び61Bに沿って電解水貯水タンク44Bを装置本体41に装着した状態から外す方向へスライド移動させることにより、アルカリイオン水吐水口51と酸性水吐水口52の両方を電解水貯水タンク44Bに臨ませる位置に配置する(即ち、電解水貯水タンク44Bの上開口の上方に配置する)ことが可能である。
【0041】
この電解水貯水タンク44Bの配置は、例えば、通水開始の初期の段階では電解水が安定するまでに多少の初期捨て水が必要であり、また、メンテナンスとして装置本体41の通水経路を、洗浄剤などを用いて通水洗浄する場合もあるため、アルカリイオン水吐水口51と酸性水吐水口52の両方を捨て水として電解水貯水タンク44Bに吐水させる時に有効である。
【0042】
なお、使用者が供給する原水は、水道水に限らず市販されているミネラルウォーターや冷水等を用いることも可能で、使用原水の水質や水温が制限されず、飲用可能な水であれば全て使用できるものである。反面、例えばジュースや牛乳水以外の液体や塩水等の飲用不適な液体を誤って原水に入れる可能性もあるが、これらが原水として供給されたことを検出した場合、電気分解を停止するようにしており、詳細は後述する。
【0043】
更に、従来の連続式電解水生成装置のように水道蛇口に接続する必要はなく、また生成された酸性水は電解水貯水タンク44Bに貯水されるため、装置本体41をシンク等の排水設備周辺に設置する必要がなく、設置場所は制約されない。
【0044】
また、原水供給に関しても水道等の水廻りに持ち込むものは取り外した原水貯水タンク44Aのみで対応可能のため、装置本体41の水かかりの危険性もなく、また、電解槽42は閉鎖したセル構造のため、電極板等に直接触れる心配もない等、各種トラブルの回避面でもメリットは多い。
【0045】
なお、本実施形態では、動作スイッチ43Cの作動により電気分解の開始を指示したが、電源プラグ58の投入時に同時に電気分解を開始させたり、一定重量以上の圧力が加えられた時に開となる弁50Bを用いることで原水貯水タンク44A内に一定量以上の原水があると認識したときに自動的に電気分解を開始させるなど、動作スイッチ43Cの作動を削除することも可能である。
【0046】
また、本実施形態では、電源プラグ58は装置本体41と分離可能なマグネット式プラグを採用しており、これは、電源コードを引っ掛けた場合も装置本体41が転倒して危害を与えることはないよう配慮したものである。
【0047】
次に、本実施形態におけるポンプ45A及び電磁弁45Bの作動及び電解槽42への電解電圧の印加に関し、図9の制御フロー図を用いて述べる。
【0048】
動作スイッチ43Cを作動させると、ポンプ45Aの空回りや、エアがみのトラブルを回避する目的で先ず、電磁弁45Bが開となり、その後にポンプ45Aを作動させる。
【0049】
前記動作スイッチ43Cは、本実施形態では、動作スイッチ43Cを指等で押し続けている間は作動し、動作スイッチ43Cから指等を離すと動作が解除されるようにしている。なお、一旦動作スイッチ43Cを押すと作動し、再度動作スイッチ43Cを押すと動作が解除されるようにしたり、一旦動作スイッチ43Cを押すと作動し、一定時間後や一定流量後に自動停止するようにしても良い。
【0050】
ポンプ45Aを作動させた後、一定時間経過した後に、電解槽42への電圧印加を行うものとしたが、これはポンプ45A作動から電解槽42内に原水が供給されるまで、幾らかのタイムラグがあることを加味したもので、給水開始後、より確実に電解槽42内に原水が到達してから電気分解を行い、不必要な電圧印加を行わないようにした。なお、このタイムラグの対処としては、一定流量の原水が通過した後としてもよい。
【0051】
電解槽42への電圧印加時より、制御回路43Aにて電解電流を連続的或いは定期的に読み込みを行うが、所定量以上の電流が検知されない場合は電解槽42への電圧印加を停止するものとした。
【0052】
これは、電解槽42内に十分に原水が供給されていない状態では、電解電流値がゼロか或いは極めて低くなることを利用したもので、電解槽42内の水の存在を確実に判断し、供給されていない場合には不必要な電圧印加を行わないようにした。
【0053】
なお、図10に示すように、電圧印加の停止に引き続いて電磁弁45B、ポンプ45Aも停止するように制御するものとしたが、電磁弁45B、ポンプ45Aの停止順序については後述する。尚、電圧印加停止は必ずしも電磁弁45B、ポンプ45Aより先に行わなくても、数秒程度(本実施形態では0.5秒)であれば、電磁弁45B、ポンプ45Aの後になっても良いものとする。また、電磁弁45Bやポンプ45Aの停止前に、一定時間経過毎に1回、或いは複数回、再度電圧を印加し、電解電流を読み込み直すことで原水の存在を再確認するようにしてもよい。
【0054】
なお、これらのフローは動作スイッチ43Cを作動している間においてのみ、制御が行われるものとした。
【0055】
次に、使用者が使用終了動作を行ったときの制御に関して述べる。
【0056】
図20に示すように、上記のように動作スイッチ43Cを作動している間は、ポンプ45A及び電磁弁45Bが作動し、電解槽42への電解電圧が印加されているが、使用者は使用を終了すると動作スイッチ43Cの作動を解除する。この時、アルカリイオン水吐水口51からの水がすばやく停止することが望ましく、使用終了後、アルカリイオン水吐水口51からの水切れが悪いと使い勝手が悪くなる。このため、本実施形態では、動作スイッチ43Cの作動が解除されると、すぐに電磁弁45Bの作動を停止し、電磁弁45Bを閉止させるようにしている。その後、ポンプ45Aの作動を停止させる。電磁弁45Bはポンプ45Aより下流側に位置するため、電磁弁45Bを閉止すれば、水が供給されなくなるため、アルカリイオン水吐水口51からの水切れが良くなる。なお、図21に示すように、動作スイッチ43Cの作動が解除されると、すぐにポンプ45Aを駆動させるための電圧極性を反転させ、ポンプ45Aを逆回転させ、一定時間後に電磁弁45Bを閉止することで、アルカリイオン水吐水口51からの水切れを良くする方法もある。
【0057】
次に、制御回路43Aの詳細に関して述べる。
【0058】
図22に示すように、本実施形態では、電解槽42内の陰極42Aと陽極42Bへの電圧印加を行うための電源回路として、定電流制御方式を採用している。この方式は、電解槽42内に流れる電解電流値が一定電流以上にならないよう、印加電圧を変動させるものであり、電気分解しやすい水質であれば、印加電圧は低く、電気分解しにくい水であれば印加電圧が高くなる。印加電圧の上限値(本実施形態では約40V)まで達しても、一定電流が流れない場合は、電圧上限値での定電圧制御となるので、電解槽42内に水が供給されていない場合などは電解電流値がゼロ或いは極めて低くなる。前述に述べたように電流値がゼロ或いは極めて低い場合は電解槽42への電圧印加を停止するものとしている。
【0059】
ジュースや牛乳等の水以外の液体や塩水等の飲用不適な液体を誤って原水として供給された場合、電気分解しやすくなるため、一般的な水質以上に印加電圧が低くなることになる。
【0060】
これら水以外の液体での電気分解を継続しないために、所定値以下まで印加電圧が低下した場合を検出して電気分解を停止するように制御する。合わせて、ポンプ45A及び電磁弁45Bも前述の順番で停止するよう制御する。この動作を行うことで、機器の故障を防止すると共に、これら水以外の液体をさらに電気分解したことによる飲用不適な液体を使用者に誤飲させないようにすることが出来るのである。
【0061】
他の実施形態として、図23に示すように、定電流制御方式以外の回路を使用する場合について述べる。ある所定の電圧を印加し、そのときに流れる電流値を監視し、その電流値が所定値以上流れることを検出する。ジュースや牛乳等の水以外の液体や塩水等の飲用不適な液体を誤って原水として供給された場合は、電気分解しやすくなるため、一般的な水質以上に電流値が高くなることになる。これら水以外の液体での電気分解を継続しないために、所定値以上まで電解電流が高くなった場合を検出して電気分解を停止するように制御するのである。
【0062】
次に、逆電洗浄の制御に関して述べる。水道水を電気分解すると、陰極42A側では水道水中に含まれる炭酸成分とカルシウム等の金属イオンが反応し、炭酸カルシウム等として析出し陰極42A表面に付着する。逆電洗浄の制御に関して述べる。
【0063】
付着した炭酸カルシウムにより電極板の有効面積が減少すると、残された有効な電極板表面にのみ電流が流れるため、電極の劣化が早くなる。この対策として、印加電圧を逆転させて通常の逆反応を起こすことにより、付着した炭酸カルシウム等を金属イオンと炭酸成分に分離し除去することが一般的である。
【0064】
図11において、水量センサ56は原水貯水タンク44A内の水量或いは電解水貯水タンク44Bの水量を検出できるものであるが、ここでは前者を検出するフロート式のセンサとし、図12に示すように、水量センサ56により、水量が一定量以下になったとき陰極42A及び陽極42Bへの印加電圧を逆転させることにより、電極板表面に付着した汚れ等を除去し、電解槽42を長寿命化することができるものとした。
【0065】
また図13に示すように、水量センサ56により、電解槽42内に水が満たされている状態で且つ原水貯水タンク44A内の原水が無くなった状態を検出させることもでき、これにより、印加電圧逆転に使用する水量を抑制することができるため、できるだけ多くの酸性水、アルカリイオン水を供給することができる。
【0066】
なお、水量センサ56として水の浮力により動作するフロートスイッチを用いたが、図14のように、電極2本を用いて電気的導通の有無により水位を検出する電気伝導率センサ62のように直接水位を検出することができるもの、図15のように原水貯水タンク44Aの下に重量計を設置して水量による重量の変化から水位を検出する重量センサ63を用いて間接的に水位を検出するものを用いることもできる。
【0067】
また、原水貯水タンク44Aへの給水量の把握方法として、ポンプ45Aの動作時間(タイマー等を利用)や、ポンプ45Aの電気的変量(動作電圧又は動作電流の関係)の検出値に基づいて間接的に水量の検出を行うこともできる。
【0068】
ポンプ45Aの電気的変量とは即ち、一定電圧を印加したときのポンプは、原水貯水タンク44Aに水がある場合(負荷時)に流れる電流に比べ、原水貯水タンク44Aに水がない場合(無負荷時)に流れる電流は少なくなることを変量とするものである。
【0069】
その制御フローは図16に示したが、負荷量による電流値の違いを検出させることにより水位センサを用いることなく、原水貯水タンク44Aの水量や水の有無を検出させることができる。
【0070】
一方、図17に示したように、水量センサ56が電解水貯水タンク44Bの水量を検出できるものとした場合では、水量センサ56により、水量が一定量貯まったことを検知して、ポンプ45Aの駆動を休止或いは停止させることにより、電解水貯水タンク44Bのオーバーフローを防止することとした。
【0071】
ここで、一定量の水が貯まったことを検知した際に、使用者に知らしめる報知手段を設けたものとすれば、電解水貯水タンク44Bのオーバーフローに至る前に、使用者に電解水貯水タンク44B内の水を処分する等の対処をせしめることもできる。
【0072】
本実施形態において、報知手段は図7中で示した報知ランプ43E(満水ランプ)とした。この報知ランプ43Eは、動作スイッチ43Cと関係なく、動作スイッチ43Cが作動していない時でも表示させるようにした。
【0073】
また、図18に示したように、容器検出スイッチ57は重量検知スイッチであり、電解水貯水タンク44Bが装着されたか否かを検出し、装着されたことを検知した時のみポンプ45Aを駆動可能にするようにした。
【0074】
具体的には図19に示すように、容器検出スイッチ57は電解水貯水タンク44Bの水量検出手段と装着検出手段を兼ね、電解水貯水タンク44Bの重量以上でかつ電解水貯水タンク44B満水時の重量未満の場合にのみ、ポンプ45Aの駆動を可能にし、電解水貯水タンク44B内の水量がオーバーフローすることの防止と、電解水貯水タンク44Bの未装着時の給水による漏水を防止できるものとした。
【0075】
電解水貯水タンク44Bの重量未満或いは電解水貯水タンク44B満水時重量以上の場合の、少なくとも何れか一方の場合、使用者に知らしめる報知手段を設けたものとすれば、電解水貯水タンク44B内の水量がオーバーフローすることと、電解水貯水タンク44Bの未装着であることを使用者にしらしめて、適切な対処を実施せしめることとした。
【0076】
報知手段は図7で示した報知ランプ43F(確認ランプ)とした。
【0077】
この報知ランプ43Fは、動作スイッチ43Cと関係なく、動作スイッチ43Cが作動していない時でも表示させるようにした。
【0078】
図中に記載の、空気取込口53及び空気取込経路54については、図24により述べる。
【0079】
図24(a)では、空気取込口53と空気取込経路54で構成される空気取込部は、吐水経路48の電解槽42からアルカリイオン水吐水口51に至るまでの間に配置し、空気取込経路54の一部を吐水経路46,47,48,49と空気取込経路54の分岐路よりも上に位置させた。
【0080】
これにより、給水停止時に空気取込部より速やかにエアが進入することにより、装置本体41内部の吐水経路46,47,48,49並びに電解槽42内の残存水を速やかに排出でき、残存水の微生物繁殖などの経時的劣化を防止できる。
【0081】
なお、吐水経路48の電解槽42からアルカリイオン水吐水口51に至る吐水経路48においては、水は自重により落下して吐出されるもので、この吐水経路48に対して前記の空気取込経路54は逆方向に設けてあり、且つ空気取込経路54は吐水経路48より内径が細いかあるいは同等で、圧損が高くなるようにしている。本実施形態の場合は、吐水経路48の内径を3φ、空気取込経路54の内径を3φに設定している。このため、ポンプ45Aの作動により水が流れてきても空気取込経路54側を水が逆流することはない。
【0082】
更に、より確実かつ速やかに、装置本体41内部の吐水経路46,47,48,49並びに電解槽42内の残存水を排出させるために、空気取込経路54の一部を、図24(b)の如く電解槽42上部よりも上に配置させてもよい。
【0083】
更に、空気取込口53を電解水貯水タンク44Bに臨ませる(即ち、電解水貯水タンク44Bの上開口の上方に配置する)ことにより、高流量の水量で、万一、水が空気取込経路54を逆流することがあれば、漏水することなく電解水貯水タンク44Bに溜水させる。この空気取込口53はなるべく酸性水吐水口52と近い位置になるように配置しており、電解水貯水タンク44Bを前述のように用事(吐水開始初期の捨て水、或いは逆電洗浄時)にスライドさせた状態で使用した場合も、漏水することなく電解水貯水タンク44Bに溜水させることが出来る。
【0084】
また図24(c)では、より確実に空気取込経路54を水が逆流することを防止するために、空気取込経路内54に遮蔽板60を配設した実施形態である。
【0085】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項1記載の発明にあっては、電解槽内に配設された陰極と陽極に電圧を印加することにより、電解水を生成する電解水生成装置であって、原水給水用の原水貯水タンクと、ポンプと止水弁から成る原水供給手段と、前記電解槽で生成された電解水を吐水させる吐水経路とを設けた電解水生成装置において、前記原水貯水タンク内の水量を検出する検出手段と、水量が一定量以下になったとき陰極及び陽極への印加電圧を逆転する制御手段とを設けたものであるが、これにより、電極板表面に付着した汚れ等を除去し、電解槽を長寿命化することができる。
【0086】
また請求項2記載の発明にあっては、上記請求項1記載の発明の効果に加えて、前記貯水タンク内の原水の有無を検出する検出手段と、前記電解槽内に水が満たされている状態で且つ前記検出手段により原水がなくなったことを検出したとき、陰極及び陽極への印加電圧を逆転する制御手段とを設けたものであるが、これにより、より多くの酸性イオン水、アルカリイオン水を供給することができる。
【0087】
また請求項3記載の発明にあっては、上記請求項1又は2記載の発明の効果に加えて、前記検出手段を水位センサとしたものであるが、これにより、水位を検出することで原水貯水タンク内の水量や水の有無を検出させることができ、印加電圧の逆転制御を行うことができる。
【0088】
また請求項4記載の発明にあっては、上記請求項1又は2記載の発明の効果に加えて、前記検出手段はポンプの電気的変量の検出値に基づいて間接的に前記の検出を行うのであるが、これによって水位センサを用いることなく、水量を検出することができるものである。
【0089】
また請求項5記載の発明にあっては、上記請求項1又は2記載の発明の効果に加えて、原水供給後の一定時間経過後に、電解槽内に水が存在しているか否かを検出した後、陰極及び陽極への印加電圧を逆転するものであるが、これによって水位センサを用いることなく、水量を検出することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の電解水生成装置の構成図である。
【図2】同上の実施形態の電解水生成装置の概略全体側断面図である。
【図3】同上の実施形態の原水貯水タンクと装置本体との取付部分の拡大図を示し、(a)は原水貯水タンクを装置本体に取付けた状態を示す側断面図であり、(b)は原水貯水タンクを装置本体から取外した状態を示す側断面図である。
【図4】(a)は原水貯水タンクの他例の操作部を取付けた部分の側断面図であり、(b)は原水貯水タンクの更に他例の操作部を取付けた部分の側断面図であり、(c)は(b)の操作部の平面図である。
【図5】同上の実施形態の電解水貯水タンクを示し、(a)は側断面図であり、(b)は側面図であり、(c)は平面図であり、(d)は正面図である。
【図6】同上の実施形態の装置本体を示し、(a)は正面図であり、(b)は側面図である。
【図7】同上の実施形態の電解水生成装置の操作部を示す図である。
【図8】同上の実施形態の電解水貯水タンクの装置本体への装着を説明する図であり、(a)は電解水貯水タンクを装置本体へ装着した状態を示し、(b)は電解水貯水タンクの装置本体への装着を解除した状態を示す。
【図9】同上の実施形態の電解水生成装置の制御フロー図である。
【図10】同上の実施形態の電解水生成装置の制御フロー図の他例である。
【図11】他の実施形態の電解水生成装置の構成図である。
【図12】同上の実施形態の電解水生成装置の制御フロー図である。
【図13】同上の実施形態の電解水生成装置の制御フロー図の他例である。
【図14】更に他の実施形態の電解水生成装置の構成図である。
【図15】更に他の実施形態の電解水生成装置の構成図である。
【図16】同上の実施形態の電解水生成装置の制御フロー図である。
【図17】更に他の実施形態の電解水生成装置の構成図である。
【図18】更に他の実施形態の電解水生成装置の構成図である。
【図19】更に他の実施形態の電解水生成装置の構成図である。
【図20】本発明の実施形態の電解水生成装置の制御フロー図である。
【図21】本発明の実施形態の電解水生成装置の制御フロー図である。
【図22】本発明の実施形態の電解水生成装置の制御フロー図である。
【図23】本発明の実施形態の電解水生成装置の制御フロー図である。
【図24】(a)(b)(c)はそれぞれ電解槽の部分の説明図である。
【図25】従来の貯水式電解水生成装置の説明図である。
【図26】従来の連続式電解水生成装置の説明図である。
【符号の説明】
42 電解槽
42A 陰極
42B 陽極
44A 原水貯水タンク
45A ポンプ
45B 止水弁
48 吐水経路
49 吐水経路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention introduces water suitable for drinking, such as tap water, into an electrolytic cell having a structure in which a non-woven fabric, an ion-exchange membrane, and the like are arranged between opposing negative and positive electrodes, and by adding electric energy (electrolysis). The present invention relates to an electrolyzed water generator for generating alkaline ionized water and acidic water.
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND ART Conventionally, an electrolyzed water generation device that generates electrolyzed water has been used. Electrolyzed water is a general term for aqueous solutions obtained by electrolyzing water. An electrolyzed water generator has a function of electrolyzing water, and is composed of alkaline electrolyzed water for drinking (alkaline ionized water) and acidic electrolyzed water for external use. It refers to a device that generates the data (for example, see Patent Document 1).
[0003]
An electrolyzed water generator is an electrolyzed water storage tank in which an electrode plate and a diaphragm are provided in an electrolyzer, an electrolyzer is formed, raw water is stored in the electrolyzer, and a voltage is applied for a certain period of time to generate electrolyzed water. The system is roughly classified into two types: a continuous type in which the water supply path of the apparatus body is directly connected to a water tap or the like and tap water is supplied to continuously generate electrolytic water. Hereinafter, the water storage type and the continuous type electrolyzed water generators will be described respectively.
[0004]
As shown in FIG. 25, the water storage type electrolyzed water generating apparatus also serves as an electrolyzer serving as a water storage tank, and separates the inside of the electrolyzer into an
[0005]
Potable water containing calcium ions such as tap water (hereinafter referred to as raw water) is stored in the
That is, in the
[0006]
When the electric conductivity of raw water is low, it is necessary to add a calcium compound as an electrolysis auxiliary in order to generate alkaline ionized water having a predetermined pH value.
[0007]
Next, a continuous-type electrolyzed water generator will be described with reference to FIG. In the continuous type electrolyzed water generating apparatus, the
[0008]
This continuous type electrolyzed water generator uses tap water as raw water, and a tap is directly connected to a water supply path of the device body. Tap water from the water supply path is introduced into the
[0009]
Further, the purified water flowing downstream from the water purification device 3 is divided into an
[0010]
The raw water passed through the
[0011]
[Patent Document 1]
JP-A-9-122645
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional storage-type electrolyzed water generator and the continuous electrolyzed water generator described above have the following problems.
[0013]
In the water storage type electrolyzed water generator, it takes a certain time after storing the electrolyzed water in the electrolysis tank to generate the electrolyzed water, and sometimes the electrolyzed water cannot be obtained immediately when necessary.
[0014]
Further, an electrode plate (anode 34A and
[0015]
In the continuous type electrolyzed water generator, since it is possible to continuously generate electrolyzed water by directly connecting to a water tap or the like, the generation time is short, and there is no need to open the electrolyzer. Although it is possible to have a structure that does not directly touch the electrode plate and the raw water, it is necessary to connect the water supply path and the water tap, so that only the vicinity of the water tap can be installed.
[0016]
Further, since water is directly connected to a tap so that electrolyzed water can be continuously obtained, it is impossible to use water having a desired hardness such as mineral water as raw water. In addition, when it is desired to drink cold alkaline ionized water, it is common to cool the generated alkaline ionized water in a refrigerator or the like.Although alkaline ionized water is the most suitable immediately after generation from the viewpoint of dissolved components and pH value. Is stable and has a property of returning to the raw water direction over time, so it was difficult to obtain alkali ionized water immediately after generation, particularly at a low water temperature in summer.
[0017]
Further, in such an electrolyzed water generating apparatus, when the two electrode plates are always used with the
[0018]
The present invention has been made in view of the above points, and the object thereof is that the installation place is not restricted, and any water can be used as long as the water is drinkable without limiting the quality and temperature of the raw water. Thus, there is no possibility of directly touching the electrode plate or raw water in the electrolytic cell, and the electrolyzed water can be obtained immediately when needed, and furthermore, the deterioration due to fixing the cathode and anode to the pair of electrode plates is suppressed. It is an object of the present invention to provide an electrolyzed water generating apparatus capable of prolonging the life of an electrolytic cell.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, an electrolyzed water generation apparatus according to the present invention is an electrolyzed water generation apparatus that generates electrolyzed water by applying a voltage to a
[0020]
In addition, a detection unit for detecting the presence or absence of raw water in the raw
[0021]
Preferably, the detecting means in the raw
[0022]
Preferably, the raw water supply means is a
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the electrolyzed water generating apparatus of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. First, the overall outline of the electrolyzed water generation device will be described with reference to FIGS.
[0024]
As shown in FIGS. 1 and 2, the electrolyzed water generation device includes an electrolyzed water generation device main body (hereinafter, device main body 41) in which devices such as an
[0025]
A
[0026]
That is, in FIG. 3A, the raw
[0027]
As shown in FIG. 4A, the
[0028]
As shown in FIG. 2, the receiving
[0029]
In the
[0030]
In order to generate the electrolyzed water, first, the user supplies raw water to the raw
[0031]
The raw water from which impurities have been removed by the
Cathodic reaction:
2H 2 O + 2e − → H 2 + 2OH − (a)
M n + + nOH - → M (OH) n ··· (b)
Anodic reaction:
H 2 O → 1 / 2O 2 + 2H + + 2e - ··· (c)
2Cl - → Cl 2 + 2e - ··· (d)
Cl 2 (aq) + H 2 O → HCl + HOCl (e)
In other words, in the
[0032]
In the present embodiment, the operation of the
[0033]
Then, each generated electrolyzed water is discharged through a predetermined path.
[0034]
That is, the alkali ion water generated in the
[0035]
Here, the alkaline ionized
[0036]
In the present embodiment, the
[0037]
On the other hand, the acidic water generated in the
[0038]
Here, the acidic
[0039]
In this embodiment, as shown in FIGS. 5 and 6, the electrolyzed
[0040]
As shown in FIG. 8, by sliding the electrolytic
[0041]
The arrangement of the electrolyzed
[0042]
In addition, the raw water supplied by the user is not limited to tap water, and it is also possible to use commercially available mineral water or cold water, and the quality and temperature of the raw water used is not limited. It can be used. On the other hand, for example, liquids other than juice and milk water and unsuitable liquids such as salt water may be mistakenly put into raw water, but if it is detected that these are supplied as raw water, electrolysis should be stopped. The details will be described later.
[0043]
Further, unlike the conventional continuous electrolyzed water generator, there is no need to connect to a water tap, and the generated acidic water is stored in the electrolyzed
[0044]
In addition, since the raw water supply can be brought only around the water supply such as tap water only by removing the raw
[0045]
In the present embodiment, the start of the electrolysis is instructed by the operation of the
[0046]
Further, in the present embodiment, the
[0047]
Next, the operation of the
[0048]
When the
[0049]
In the present embodiment, the
[0050]
After a certain period of time has elapsed after the operation of the
[0051]
From the time of voltage application to the
[0052]
This utilizes that the electrolysis current value is zero or extremely low in a state where the raw water is not sufficiently supplied into the
[0053]
Note that, as shown in FIG. 10, the
[0054]
Note that these flows are controlled only while the
[0055]
Next, control when the user performs the use end operation will be described.
[0056]
As shown in FIG. 20, while the
[0057]
Next, details of the
[0058]
As shown in FIG. 22, in the present embodiment, a constant current control method is employed as a power supply circuit for applying a voltage to the
[0059]
If a liquid other than water, such as juice or milk, or an unsuitable liquid, such as salt water, is erroneously supplied as raw water, electrolysis is likely to occur, and the applied voltage will be lower than that of general water quality.
[0060]
In order not to continue the electrolysis with a liquid other than water, a control is performed so as to stop the electrolysis by detecting a case where the applied voltage decreases to a predetermined value or less. At the same time, the
[0061]
As another embodiment, a case where a circuit other than the constant current control method is used as shown in FIG. 23 will be described. A predetermined voltage is applied, a current value flowing at that time is monitored, and it is detected that the current value flows at a predetermined value or more. If a liquid other than water, such as juice or milk, or an unsuitable liquid such as salt water is erroneously supplied as raw water, electrolysis is likely to occur, and the current value will be higher than general water quality. In order not to continue the electrolysis with a liquid other than water, it is controlled to stop the electrolysis by detecting a case where the electrolytic current has increased to a predetermined value or more.
[0062]
Next, the control of the backwashing will be described. When tap water is electrolyzed, a metal ion such as calcium reacts with a carbonic acid component contained in the tap water on the
[0063]
When the effective area of the electrode plate is reduced by the attached calcium carbonate, the current flows only to the remaining effective electrode plate surface, so that the deterioration of the electrode is accelerated. As a countermeasure, it is general to separate applied calcium carbonate and the like into metal ions and carbonic acid components by inverting the applied voltage to cause a normal reverse reaction, and remove it.
[0064]
In FIG. 11, the
[0065]
Also, as shown in FIG. 13, the
[0066]
Although a float switch operated by buoyancy of water was used as the
[0067]
In addition, as a method of grasping the amount of water supplied to the raw
[0068]
The electric variable of the
[0069]
Although the control flow is shown in FIG. 16, the amount of water in the raw
[0070]
On the other hand, as shown in FIG. 17, when it is assumed that the
[0071]
Here, if a notifying means for notifying the user is provided when it is detected that a certain amount of water has been stored, the user can receive the electrolyzed water before the overflow of the electrolyzed
[0072]
In the present embodiment, the notification means is the
[0073]
Also, as shown in FIG. 18, the
[0074]
Specifically, as shown in FIG. 19, the
[0075]
In the case where at least one of the case where the weight is less than the weight of the electrolyzed
[0076]
The notification means was the
[0077]
The
[0078]
The
[0079]
In FIG. 24A, an air intake portion composed of an
[0080]
By this, when the water supply is stopped, the air quickly enters from the air intake section, whereby the water remaining in the
[0081]
In the
[0082]
Further, in order to discharge the
[0083]
Further, by making the
[0084]
FIG. 24C shows an embodiment in which a
[0085]
【The invention's effect】
As described above, the invention according to
[0086]
Further, in the invention according to
[0087]
According to the third aspect of the present invention, in addition to the effects of the first or second aspect of the present invention, the detecting means is a water level sensor. The amount of water in the water storage tank and the presence or absence of water can be detected, and reverse control of the applied voltage can be performed.
[0088]
According to the invention of
[0089]
In the invention according to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an electrolyzed water generation device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic overall side sectional view of the electrolyzed water generation device of the embodiment.
FIG. 3 is an enlarged view of an attachment portion between the raw water storage tank and the apparatus main body according to the same embodiment, (a) is a side sectional view showing a state where the raw water storage tank is mounted on the apparatus main body, and (b). FIG. 3 is a side sectional view showing a state where a raw water storage tank is detached from the apparatus main body.
FIG. 4A is a side cross-sectional view of a portion of the raw water storage tank to which an operation unit according to another example is attached, and FIG. 4B is a side cross-sectional view of a portion of the raw water storage tank to which another operation unit is mounted. (C) is a plan view of the operation unit of (b).
FIGS. 5A and 5B show an electrolyzed water storage tank of the above embodiment, wherein FIG. 5A is a side sectional view, FIG. 5B is a side view, FIG. 5C is a plan view, and FIG. It is.
6A and 6B show an apparatus main body according to the embodiment, in which FIG. 6A is a front view and FIG. 6B is a side view.
FIG. 7 is a view showing an operation unit of the electrolyzed water generation device according to the embodiment.
8A and 8B are diagrams illustrating the installation of the electrolyzed water storage tank of the embodiment in the apparatus main body, wherein FIG. 8A illustrates a state in which the electrolyzed water storage tank is mounted to the apparatus main body, and FIG. This shows a state in which the attachment of the water storage tank to the apparatus main body has been released.
FIG. 9 is a control flow chart of the electrolyzed water generator of the embodiment.
FIG. 10 is another example of a control flow chart of the electrolyzed water generation device of the embodiment.
FIG. 11 is a configuration diagram of an electrolyzed water generation device of another embodiment.
FIG. 12 is a control flow chart of the electrolyzed water generator of the embodiment.
FIG. 13 is another example of a control flow chart of the electrolyzed water generator of the embodiment.
FIG. 14 is a configuration diagram of an electrolyzed water generation device according to still another embodiment.
FIG. 15 is a configuration diagram of an electrolyzed water generation device according to still another embodiment.
FIG. 16 is a control flow chart of the electrolyzed water generator of the embodiment.
FIG. 17 is a configuration diagram of an electrolyzed water generation device according to still another embodiment.
FIG. 18 is a configuration diagram of an electrolyzed water generation device according to still another embodiment.
FIG. 19 is a configuration diagram of an electrolyzed water generation device of still another embodiment.
FIG. 20 is a control flow chart of the electrolyzed water generation device of the embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a control flow chart of the electrolyzed water generation device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a control flow chart of the electrolyzed water generation device of the embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a control flow chart of the electrolyzed water generation device of the embodiment of the present invention.
FIGS. 24 (a), (b) and (c) are explanatory views of an electrolyzer.
FIG. 25 is an explanatory view of a conventional water storage type electrolyzed water generating apparatus.
FIG. 26 is an explanatory diagram of a conventional continuous electrolytic water generation device.
[Explanation of symbols]
42
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