JP2004313977A

JP2004313977A - Water reformer

Info

Publication number: JP2004313977A
Application number: JP2003113206A
Authority: JP
Inventors: Kenji Nakamura; 賢治中村
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-04-17
Filing date: 2003-04-17
Publication date: 2004-11-11

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a water reformer capable of enhancing dissolved hydrogen concentration in alkaline reformed water and to provide a water reformer capable of suppressing gaseous chlorine production. <P>SOLUTION: By switching the polarity of voltage applied to a first electrode 3 and a second electrode 4, Mg<SP>2+</SP>ions are solved out from the first electrode 3 and water in an electrolyte chamber 2 is reformed to alkalinity. At the same time, H<SB>2</SB>is successively produced during operation of an alkaline ionized water apparatus 1 and the dissolved hydrogen concentration in the reformed water can be efficiently enhanced. Otherwise, by forming the second electrode 4 with material having a chlorine overvoltage higher than that of platinum, malfunction in the case of using platinum for the second electrode, that is, such a failure that chlorine is produced around the second electrode, chlorine odor is generated or harmful trihalomethane is produced by reaction of the chlorine can be prevented. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水道水等の原水を電気分解によりアルカリ性に改質する水改質装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水道水等を原水としてアルカリ性の改質水を生成する水改質装置としては、たとえば、電解槽内に配置されるマグネシウム製電極および貴金属あるいは貴金属合金、たとえば白金製電極により水を電気分解し、マグネシウム電極から溶解したマグネシウムイオン（Ｍｇ^２＋）と（ＯＨ⁻）とによりをＭｇ（ＯＨ⁻）_２を生成して原水をアルカリ性に改質するものがある（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１９１０７８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、アルカリ改質水における溶存水素濃度を高めることにより、アルカリ改質水の効果を高められることが言われている。
【０００５】
しかしながら、上述の水改質装置において、マグネシウム電極と対になる電極として用いられる白金電極の場合、白金電極において発生する水素量が、上述の効果を得るには十分でない。
【０００６】
また、水道水中に含まれる塩素が、白金電極において析出し気体となって放出されて、水改質装置から塩素臭が発生する、という問題がある。
【０００７】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、アルカリ改質水における溶存水素濃度を高めることのできる水改質装置を提供することである。また、もう一つの目的は、気体塩素発生を抑制可能な水改質装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、以下の技術的手段を採用する。
本発明の請求項１に記載の水改質装置は、水道水等を電解槽へ導入する給水管と、電解槽から外部へ水を流出させる排水管と、電解槽内に配されるマグネシウムから形成される第１電極と、電解槽内に配される塩素過電圧が白金の塩素過電圧よりも高い材質から形成される第２電極と、第１電極および第２電極に電圧を印加する制御手段とを備え、制御手段により第１電極および第２電極に電圧を印加して第１電極からＭｇ^２＋イオンを溶出させて電解槽内の水をアルカリ性に改質する水改質装置であって、制御手段は、第１電極に高電位電圧を印加すると同時に第２電極に低電位電圧を印加する第１通電モードと、第１電極に低電位電圧を印加すると同時に第２電極に高電位電圧を印加する第２通電モードとを交互に切替える構成とした。
【０００９】
マグネシウムから成る第１電極に高電位電圧を印加するとともに、第２電極に低電位電圧を印加すると、第１電極の表面からＭｇ^２＋イオンが溶出し、水の電気分解で発生した（ＯＨ⁻）と反応してＭｇ（ＯＨ）_２が析出し、これにより原水がアルカリ性に改質される。そして、第１電極の表面にＭｇ（ＯＨ）_２が析出し、この析出物質のために第１電極表面におけるＭｇ^２＋イオンの溶出が不均等となり、第１電極表面に亀裂、あるいは荒れ（凹凸状態）が発生する。この状態が続くと、第１電極表面からの微小なマグネシウム片の剥離が発生して電極の寿命が短縮される。そこで、第１電極および第２電極への印加電圧の極性を入れ換える、つまり、今度は、第１電極に低電位電圧を印加するとともに、第２電極に高電位電圧を印加する。このとき、第１電極の表面に析出したＭｇ（ＯＨ）_２が水中に溶解されて第１電極の表面が復元される。これにより、第１電極の表面の荒れを防止し、第１電極の寿命を長期化することができる。同時に、第１電極近傍から水素が発生する。マグネシウムは、低電位電圧が印加される場合、つまり陰極として作用する場合に水素を効率良く発生するので、第１電極の復元時においても、アルカリ改質中、つまり第１電極が陽極として作用中と同様に水素を発生させて、改質水中の溶存水素濃度を高めることができる。
【００１０】
ところで、従来の水改質装置においては、第２電極として白金が用いられている。白金は、具体的には、チタン製の基材の表面に白金メッキを施して、あるいはチタン製の基材の表面に白金粒子を焼着したものが用いられている。この場合、第１電極の復元時、つまり白金から成る第２電極に高電位電圧が印加され第２電極が陽極として作用すると、第２電極周辺に塩素が発生し、塩素臭が発生するという問題があった。
【００１１】
これに対して、本発明の請求項１に記載の水改質装置においては、第２電極を塩素過電圧が白金の塩素過電圧よりも高い材質から形成している。
【００１２】
ここで、塩素過電圧は、水を電気分解する際の電極として用いたときに、塩素が析出する最低電圧である。
【００１３】
第２電極を塩素過電圧が白金の塩素過電圧よりも高い材質から形成することにより、従来の水改質装置に比較して、塩素の発生量を抑えることができる。
【００１４】
本発明の請求項２に記載の水改質装置は、水道水等を電解槽へ導入する給水管と、電解槽から外部へ水を流出させる排水管と、電解槽内に互いに対向して複数個配置され、塩素過電圧が白金の塩素過電圧よりも高い材質から形成される第２電極と、電解槽内において２つの第２電極間に配置され、マグネシウムから形成される第１電極と、第１電極に電圧を印加する制御手段とを備え、制御手段により第１電極に電圧を印加して第１電極からＭｇ２＋イオンを溶出させて電解槽内の水をアルカリ性に改質する水改質装置であって、制御手段は、互いに対向する第２電極の一方に高電位電圧を印加すると同時に他方に低電位電圧を印加する第３通電モードと、互いに対向する第２電極の一方に低電位電圧を印加すると同時に他方に高電位電圧を印加する第４通電モードとを交互に切替える構成としている。
【００１５】
この場合、２つの第２電極間に配置され、マグネシウムから形成される第１電極においては、低電位電圧が印加される第２電極に対向する表面は陽極として作用し、Ｍｇ^２＋イオンが溶出し、水の電気分解で発生した（ＯＨ⁻）と反応してＭｇ（ＯＨ）_２が析出し、これにより原水がアルカリ性に改質される。一方、高電位電圧が印加される第２電極に対向する表面は陰極として作用し、その表面周辺に水素が発生すると同時に、析出したＭｇ（ＯＨ）_２によりＭｇ^２＋イオンの溶出が不均等となり、亀裂、あるいは荒れ（凹凸状態）が発生した第１電極表面が元に復元される。
【００１６】
そして、所定時間経過後に、２つの第１電極への印加電圧の極性を入れ換える、つまり、低電位電圧が印加されていた第２電極に高電位電圧を印加し、高電位電圧が印加されていた第２電極に低電位電圧を印加することにより、第１電極において、その両面の極性を反転させることができる。これにより、第１電極の両面をほぼ均等に消耗させて、第１電極の寿命を延長することができる。
【００１７】
本発明の請求項２に記載の水改質装置においても、本発明の請求項１に記載の水改質装置と同様に、印加電圧の極性切替えに関係なく水素を発生させて、改質水中の溶存水素濃度を高めることができる。さらに、第２電極を塩素過電圧が白金の塩素過電圧よりも高い材質から形成することにより、従来の水改質装置に比較して、塩素の発生量を抑えることができ、塩素臭の発生を防止することができる。
【００１８】
本発明の請求項３に記載の水改質装置は、給水管の途中に、電解槽に導入する水にカルシウムを添加するカルシウム添加手段を設ける構成としている。これにより、第２電極の材質としてマグネシウムを、あるいはマグネシウムとカルシウムの合金を用いた従来の水改質装置と比較して、より豊富にカルシウムを含有する改質水を生成することができる。
【００１９】
本発明の請求項４に記載の水改質装置は、カルシウム添加手段は、水を濾過する濾過手段を備える構成としている。これにより、カルシウム添加手段内のカルシウム製剤やその細片が電解槽に導入されることを防止できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による水改質装置を、主として飲料用水をアルカリ性に改質するアルカリ整水器に適用した場合を例に図面に基づいて説明する。
【００２１】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による水改質装置であるアルカリ整水器１の構成を示す説明図である。
【００２２】
図２は、本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１におけるカルシウム添加装置７の構成を示す説明図である。
【００２３】
図３は、本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１の電気回路構成図である。
【００２４】
アルカリ整水器１は、外部の上水道管に接続された蛇口１２の下流側に、切替え弁１０を介して接続されている。この切替え弁１０を操作することにより、水道水をそのまま放水管１３から流出させる、あるいはアルカリ整水器１に流入させて改質水を吐水管９から流出ることを必要に応じて切替えることができる。
【００２５】
アルカリ整水器１は、大きくは、図１に示すように、第１電極３および第２電極４を備える電解槽２と、第１電極３および第２電極４へ電圧を印加する制御手段である制御装置５と、外部の上水道管１４に接続された蛇口１２からの水を電解室２に導入する給水管６と、給水管６の途中に設けられたカルシウム添加手段であるカルシウム添加装置７と、電解室２内の改質水を外部へ流出させる排水管である吐水管９とを備えている。このような構成により、上水道水を、外部の上水道管１４から蛇口１２を介して電解室２へ導入する途中において、カルシウム添加装置７を通過させて上水道水中にカルシウムを添加し、続いて、電解槽２内においてマグネシウムで形成された第１電極３を用いて電気分解してアルカリ性に改質するものである。
【００２６】
電解槽２は、耐腐食性に富む材料、たとえばプラスチックなどの材料で形成されている。また、電解槽２には、図１に示すように、２種類の電極、すなわちマグネシウムから形成される第１電極３と塩素過電圧が白金の塩素過電圧よりも高い材質から形成される第２電極４とが互いに対向して配置されている。また、第１電極３、第２電極４は、後述する制御装置５に電気的に接続されている。
【００２７】
ここで、第１電極３は、本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１においてはマグネシウムの鋳造材を用いているが、他の製法によるマグネシウム材、たとえば圧延材、焼結材、押出し材等を用いてもよい。
【００２８】
電解槽２の下部には、図１に示すように、蛇口１２からの水を電解槽２に導入する給水管６が接続されている。また、給水管６の途中には後述するカルシウム添加装置７が設置されている。さらに、給水管６のカルシウム添加装置７より上流側には、給水管６の水流を検出する流水センサ８が取付けられている。この流水センサ８は、後述する制御装置５に検出信号を出力可能に電気的に接続されている。一方、電解槽２の上部には、電解槽２から外部へ水を流出させる排水管である吐水管９が接続されている。
【００２９】
また、給水管６の途中、つまり蛇口１２と電解槽２との中間には、図１に示すように、電解槽２に導入する水にカルシウムを添加するカルシウム添加装置７が設けられている。カルシウム添加装置７は、図２に示すように、給水管６に接続されるベース部７２およびカルシウム製剤等を内蔵するカートリッジ部７１とから構成されている。
【００３０】
ベース部７２は、樹脂等から形成され、カートリッジ部７１を固定するためのボス部７２ａを備えている。ボス部７２ａの外周には雄ねじ（図示せず）が設けられ、これと螺合することによりカートリッジ部７１がベース部７２に固定される。また、ベース部７２には、カートリッジ部７１へ水を導入する通路である給水路７２ｂ、カートリッジ部７１からの水を排出する通路である排水路７２ｃが形成されている。
【００３１】
カートリッジ部７１は、図２に示すように、樹脂等から形成されたケース７１ａ内に、カルシウムである、たとえばペレット状（比較的均一な寸法を有する成形材）に形成されたカルシウム製剤７１ｂと、水を濾過する濾過手段であるフィルタ７１ｃとを収容保持している。カルシウム製剤７１ｂとしては、乳酸カルシウム、グリセロリン酸カルシウム等が用いられている。一方、フィルタ７１ｃとしては、カルシウム製剤７１ｂより小さい直径の小孔を多数設けた板材と中空糸膜等を積層したものが用いられている。したがって、フィルタ７１ｃによりカルシウム製剤７１ｂがカートリッジ部７１から下流側へ流出し電解槽２へ侵入することを防止できる。さらに、蛇口１２からの水に含まれる種々の異物も、フィルタ７１ｃにより捕集除去することができる。カートリッジ部７１は、ボス部７２ａにねじ込むことによりベース部７２に固定される。また、カートリッジ部７１、ベース部７２間の気密はＯ−リング７３により保たれている。
【００３２】
カルシウム添加装置７を上述のような構成としたことにより、アルカリ整水器１の使用過程においてカルシウム製剤７１ｂが消耗し補給が必要となった場合、カートリッジ７１を交換するという簡単な作業でカルシウム製剤７１ｂを補給することができる。
【００３３】
蛇口１２からの水は、カルシウム添加装置７の内部を、図２中において矢印で示す方向に流れ、この間にカルシウム製剤７１ｂの表面からカルシウムイオン（Ｃａ^２＋）が水中に溶出する。これにより、電解槽２により生成される改質水に、Ｃａ^２＋、すなわちミネラル成分を豊富に含有させることができる
次に、本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１の電気回路構成について説明する。
【００３４】
本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１は、一般的な家庭用電源である１００Ｖの交流電源１１から電力の供給を受けて作動する。
【００３５】
第１電極３、第２電極４への電圧印加を制御する制御装置５は、図３に示すように、１００Ｖの交流電源１１からの交流電力を所定電圧の直流に変換する電源部５１と、電源部５１からの直流電力により作動し駆動部５３に対して第１電極３、第２電極４への電圧印加・印加停止制御信号を出力する制御部５２と、制御部５２からの電圧印加・印加停止制御信号にしたがって第１電極３、第２電極４への電圧印加、あるいは電圧印加停止を行う駆動部５３とを備えている。また、制御装置５の制御部５２には、流水センサ８が接続されている。
【００３６】
本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１においては、電源部５１は、制御部５２へ直流５Ｖを、駆動部５３へ直流２４Ｖを、それぞれ供給している。
【００３７】
制御部５２は、駆動部５３に対して第１電極３、第２電極４への電圧印加・印加停止制御信号を出力する。すなわち、駆動部５３に対して、第１電極３に高電位電圧として２４Ｖを印加すると同時に第２電極４に低電位電圧として０Ｖを印加する第１通電モードと、第１電極３に低電位電圧として０Ｖを印加すると共に第２電極４に高電位電圧として２４Ｖを印加する第２通電モードとを交互に繰返させるように制御信号を出力している。
【００３８】
ここで、本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１においては、第１通電モードの通電時間と第２通電モードの通電時間とは等しくなるように設定されており、本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１においては、それぞれ３分間に設定されている。また、制御部５２には、流水センサ８が接続されている。流水センサ８により給水管６内に水が流れている、つまり、電解槽２へ水道水が流入していることを検出すると、制御部５２は、駆動部５３に対して、両電極３、４に電圧印加するように制御信号を出力する。一方、流水センサ８により給水管６内に水が流れていない、つまり、電解槽２へ水道水が流入していないことを検出すると、制御部５２は、駆動部５３に対して、両電極３、４への電圧印加を停止するように制御信号を出力する。
【００３９】
次に、本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１の作動について説明する。
【００４０】
使用者が、蛇口１２および切替え弁１０を操作して、水道水が給水管６に流入すると、流水センサ８がこれを検出し、この流水センサ８からの検出信号に基づいて、制御装置５の制御部５２は、駆動部５３に対して、両電極３、４に電圧印加するように制御信号を出力する。この制御信号に基づいて、駆動部５３は両電極３、４に電圧を印加する。
【００４１】
すなわち、第１電極３に高電位電圧として２４Ｖを印加すると同時に第２電極４に低電位電圧として０Ｖを印加する第１通電モードと、第１電極３に低電位電圧として０Ｖを印加すると共に第２電極４に高電位電圧として２４Ｖを印加する第２通電モードとを３分間毎に繰返す。
【００４２】
上述のような電圧印加により、電解槽２内においては、水の電気分解が進行する。なお、図１は、第１通電モード、すなわち第１電極３に２４Ｖ、第２電極４に０Ｖが印加されている状態を示している。第１通電モード時には、図１に示すように、２４Ｖが印加される第１電極３が＋極、０Ｖが印加される第２電極４が−極として作用する。したがって、電解室２において、＋極として作用する第１電極３の表面３ａからＭｇ^２＋イオンが溶出し、−極として作用する第２電極４の表面４ａからＨ_２が発生する。そのため、下記（化１）〜（化４）式に示すような反応が生じ、電解室２内の水がアルカリ性に改質される。
【００４３】
【化１】２Ｈ_２Ｏ→２Ｈ^＋＋２ＯＨ⁻
【００４４】
【化２】２Ｈ^＋＋２ｅ⁻→Ｈ_２↑
【００４５】
【化３】Ｍｇ→Ｍｇ^２＋＋２ｅ⁻
【００４６】
【化４】Ｍｇ^２＋＋２ＯＨ^―→Ｍｇ（ＯＨ）_２
上述の第１通電モードが３分間経過すると、こんどは、制御装置５により第２通電モードに切替えられて、第１電極３に０Ｖ、第２電極４に２４Ｖが印加され、第１電極３が−極、第２電極４が＋極として作用する。このとき、第１電極３では、表面３ａからＨ_２が発生するとともに、表面３に生成されたＭｇ（ＯＨ）_２が水中に溶解されてＭｇ^２＋が表面に付着する、つまり第１電極の表面が復元される。また、第２電極４の表面４ａからＯ_２が発生する。この第２通電モードが３分間経過すると、再び第１通電モードに切替えられる。
【００４７】
そして、使用者が、切替え弁１０を放水管１３側に切替える、あるいは蛇口１２を閉じることにより給水管６内の水流が停止する、言い換えると電解槽２内への水道水の流入が停止すると、流水センサ８はこれを検知し、この流水センサ８からの検出信号に基づいて、制御装置５の制御部５２は、駆動部５３に対して両電極３、４に電圧印加を停止するように制御信号を出力する。この制御信号に基づいて、駆動部５３は両電極３、４への電圧印加を停止する。
【００４８】
以上説明した、本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１においては、その作動中において、第１通電モードのときは、第１電極３からはＭｇ^２＋イオンが溶出して電解室２内の水がアルカリ性に改質され、第２電極４からはＨ_２が発生する。一方、第２通電モードのときは、第１電極３からはＨ_２が発生するとともに、表面３に生成されたＭｇ（ＯＨ）_２が水中に溶解されてＭｇ^２＋が表面に付着する、つまり第１電極の表面が復元され、第２電極からはＯ_２が発生する。
【００４９】
これにより、第１通電モードにおいて第１電極３からＭｇ^２＋イオンを溶出させて電解室２内の水をアルカリ性に改質しつつ、第１通電モードおよび第２通電モードにおいて、言い換えると、アルカリ整水器１の作動中は連続してＨ_２を発生させて、改質水中における溶存水素濃度を効率よく高めることができる。
【００５０】
また、第２通電モードにおいて、第１電極３の表面３状態を良好に復元して、第１電極３の表面の荒れを防止し、第１電極３の寿命を長期化することができる。
【００５１】
また、第２電極４として、塩素過電圧が白金の塩素過電圧よりも高い材質から形成することにより、第２電極に白金を用いた場合における不具合、すなわち第２電極周辺で塩素が発生し、塩素臭が発生する不具合を防止することができる。さらに、第２電極からＯ_２を発生させることができるので、改質水のｐＨが過度に高くなることを効果的に抑制することができる。
【００５２】
さらに、本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１においては、給水管６の途中にカルシウム添加装置７を設け、電解槽２に導入する水中にカルシウムを添加している。これにより、第１電極としてマグネシウムとカルシウムとの合金を用いた従来の水改質装置の場合と比較して、より豊富にカルシウムを含有する改質水を生成することができる。
【００５３】
なお、以上説明した本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１においては、第１通電モードと第２通電モードの通電時間をそれぞれ３分間としているが、３分間に限る必要は無く、必要に応じて増減してよい。
【００５４】
また、第１通電モードと第２通電モードの通電時間を等しくしているが、両者の通電時間が異なる構成としてもよい。
【００５５】
図４は、本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１の変形例における電解槽２内の各電極配置を示す説明図である。
【００５６】
この変形例においては、第１電極３を２個、第２電極４を１個設け、図４に示すように、２個の第１電極３を並列接続して同電位の電極として作動させている。
【００５７】
なお、この場合、図４において、第１電極３と第２電極４を入れ替える、つまり、第１電極３を１個、第２電極４を２個設け、２個の第２電極４を並列接続して同電位の電極として作動させてもよい。
【００５８】
（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態による水改質装置であるアルカリ整水器１の構成を示す説明図である。
【００５９】
本発明の第２実施形態によるアルカリ整水器１は、先に説明した、本発明の第１実施形態にアルカリ整水器１に対して、電解槽２内における、第１電極および第２電極４の構成を変更したものである。なお、本発明の第２実施形態によるアルカリ整水器１において、第１電極３、第２電極４の材質は、第１実施形態の場合と同様である。
【００６０】
したがって、以下に、本発明の第２実施形態によるアルカリ整水器１の特徴である電解槽２内における両電極３、４の構成、特に第１電極および第２電極４の配置方法および制御装置５との電気的接続方法とその作動について説明し、本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１と同一構成部分については説明を省略する。
【００６１】
本発明の第２実施形態によるアルカリ整水器１においては、図５に示すように、電解槽２内には、２つの第２電極４１、４２が対向して配置され、且つこれらの第２電極４の間には第１電極３が２つ配置されている。すなわち、４つの電極が等間隔で重なるように配置されている。そして、２つの第２電極４１、４２は、それぞれ制御装置５に電気的に接続されており、両電極４１、４２間に制御装置５により電圧が印加される。一方、２つの第１電極３は、制御装置５に接続されていない。
【００６２】
制御装置５の構成、作動は、本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１の場合と同様であるが、制御装置５が電圧を印加する２つの電極が第１実施形態とは異なっている。
【００６３】
すなわち、互いに対向する第２電極４１、４２の一方である第２電極４１に高電位電圧として２４Ｖを印加すると同時に第２電極４１、４２の他方である第２電極４２に低電位電圧として０Ｖを印加する第３通電モードと、互いに対向する第２電極４１、４２の一方である第２電極４１に低電位電圧として２４Ｖを印加すると同時に第２電極４１、４２の他方である第２電極４２に高電位電圧として０Ｖを印加する第４通電モードとを交互に繰返している。また、両通電モードの通電時間は、本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１の場合と同様に、等しく且つそれぞれ３分間に設定されている。
【００６４】
次に、本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１の作動、特に両電極４１、４２への電圧印加時における電解槽２内の反応について説明する。
【００６５】
なお、図５は、第３通電モード、すなわち第２電極４１に２４Ｖ、第２電極４２に０Ｖが印加されている状態を示している。
【００６６】
蛇口１２あるいは切替え弁１０が使用者により操作され、水道水が電解槽２に導入されると、制御装置５は、両電極４１、４２への電圧印加制御を開始する。電圧給水管６に流入すると、流水センサ８がこれを検出し、この流水センサ８からの検出信号に基づいて、制御装置５の制御部５２は、駆動部５３に対して、両電極３、４に電圧印加するように制御信号を出力する。この制御信号に基づいて、駆動部５３は両電極３、４に電圧を印加する。
【００６７】
先ず、第３通電モードとして第２電極４１に高電位電圧として２４Ｖが、第２電極４２に低電位電圧として０Ｖが３分間印加される。つまり、第２電極４１が＋極、第２電極４２が−極として作用する。
【００６８】
この場合、隣合う各電極間の隙間長さは等しくなるように設定されているので、隣合う２つの電極間の電位差は８Ｖ（２４Ｖ／３）となっている。
【００６９】
また、＋極である第２電極４１と−極である第２電極４２との間に介在する２つの第１電極３では、図５に示すように、＋極である第２電極４１側の表面３ａが−極として、−極である第２電極４２側の表面３ｂが＋極として作用する。したがって、電解室２内において、＋極として作用する各第１電極３の表面３ｂからＭｇ^２＋イオンが溶出し、−極として作用する各第１電極３の表面３ａからＨ_２が発生する。そして、（化１）〜（化４）式に示すような反応が生じ、電解室２内の水がアルカリ性に改質される。
【００７０】
さらに、＋極として作用する第２電極４１の表面からはＯ_２が発生し、−極として作用する第２電極４２の表面からはＨ_２が発生する。
【００７１】
上述の第３通電モードが実施されて３分間経過すると、制御装置５により第４通電モードに切替えられる。
【００７２】
第４通電モードにおいては、第２電極４１に低電位電圧として０Ｖが、第２電極４２に高電位電圧として２４Ｖが３分間印加される。つまり、今度は、第２電極４１が−極、第２電極４２が＋極として作用する。これにより、両第１電極３においては、第３通電モード時とは両表面３ａ、３ｂの極性が反転する。すなわち、第３通電モード時に−極として作用した表面３ａが＋極として作用し、表面３ａからＭｇ^２＋イオンが溶出する。一方、第３通電モード時に＋極として作用した表面３ｂが−極として作用し、表面３ｂからＨ_２が発生する。
【００７３】
さらに、−極として作用する第２電極４１の表面からはＨ_２が発生し、＋極として作用する第２電極４２の表面からはＯ_２が発生する。
【００７４】
以上説明した、本発明の第２実施形態によるアルカリ整水器１においては、第３通電モードおよび第４通電モード時、つまり改質作動中において、Ｍｇ^２＋イオンの溶出、Ｈ_２の発生、Ｏ_２の発生するが連続して行われる。これにより、Ｍｇ^２＋イオンを溶出させて電解室２内の水をアルカリ性に改質しつつ、アルカリ整水器１の作動中は連続してＨ_２を発生させて、改質水中における溶存水素濃度を効率よく高めることができる。さらに、発生したＯ_２により、改質水のｐＨが過度に高くなることを効果的に抑制することができる。
【００７５】
また、第２電極４として、塩素過電圧が白金の塩素過電圧よりも高い材質から形成することにより、本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１の場合と同様に、第２電極に白金を用いた場合における不具合、すなわち第２電極周辺で塩素が発生し、塩素臭が発生するという不具合を防止することができる。
【００７６】
また、本発明の第２実施形態によるアルカリ整水器１においても、第３通電モードと第４通電モードを繰返すことで、マグネシウムから成る第１電極３の両面３ａ、３ｂにおいて、Ｍｇ^２＋イオンの溶出〜Ｍｇ（ＯＨ）_２の析出と、析出したＭｇ（ＯＨ）_２の溶解および表面の復元を繰返すことができるので、第１電極３の表面３ａ、３ｂの荒れを防止し、第１電極３の寿命を長期化することができる。
【００７７】
なお、以上説明した本発明の第２実施形態によるアルカリ整水器１においては、第３通電モードと第４通電モードの通電時間をそれぞれ３分間としているが、３分間に限る必要は無く、必要に応じて増減してよい。
【００７８】
また、第３通電モードと第４通電モードの通電時間を等しくしているが、両者の通電時間が異なる構成としてもよい。
【００７９】
また、以上説明した、本発明の第２実施形態によるアルカリ整水器１においては、第１電極３の個数を２個としているが、２個に限る必要は無く、１個あるいは３個以上としてもよい。
【００８０】
図６には、本発明の第２実施形態によるアルカリ整水器１の変形例による電解槽２内の各電極配置を示す。
【００８１】
この変形例においては、図６に示すように、３個の第２電極４１、４２、４３を設けるとともに、両端に位置する第２電極４１、４３を並列接続して同電位の電極として作動させている。そして、第２電極４１、４２間、第２電極４２、４３間にそれぞれ２つの第１電極３を配置している。
【００８２】
この変形例の電極構成によっても、上述の本発明の第２実施形態によるアルカリ整水器１の場合と同様にアルカリ性改質水を生成することができる。この場合、第２電極４１、４２間、第２電極４２、４３間に配置する第１電極３の枚数を、１枚、あるいは３枚以上としてもよい。
【００８３】
なお、以上説明した本発明の第１実施形態および第２実施形態によるアルカリ整水器１においては、制御装置５の電源を１００Ｖの交流電源１１としているが、他の電源、たとえば、２００Ｖの交流電源、あるいは蓄電池、太陽電池等の直流電源を用いてもよい。
【００８４】
また、以上説明した本発明の第１実施形態および第２実施形態によるアルカリ整水器１においては、第１電極３、第２電極４を板形状としているが、板形状に限定されるものではなく他の形状であってもよい。たとえば螺旋形状としてもよい。
【００８５】
また、以上説明した本発明の第１実施形態および第２実施形態によるアルカリ整水器１においては、給水管６の途中にカルシウム添加装置７を設けているが、このカルシウム添加装置７を省略してもよい。
【００８６】
また、以上説明した本発明の第１実施形態および第２実施形態は、本発明による水改質装置を、主として飲料用水をアルカリ性に改質するアルカリ整水器１に適用した場合を例に説明してきたが、本発明による水改質装置の用途は飲料水改質用に限定されるものではなく、他の用途、たとえば浴水改質用、あるいは栽培作物に散布する農業用水改質用等に用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による水改質装置であるアルカリ整水器１の構成を示す説明図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１におけるカルシウム添加装置７の構成を示す説明図である。
【図３】本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１の電気回路構成図である。
【図４】本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１の変形例における電解槽２内の各電極配置を示す説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態による水改質装置であるアルカリ整水器１の構成を示す説明図である。
【図６】本発明の第２実施形態によるアルカリ整水器１の変形例による電解槽２内の各電極配置を示す説明図である。
【符号の説明】
１アルカリ整水器（水改質装置）
２電解槽
３第１電極
３ａ、３ｂ表面
４第２電極
４１、４２、４３第２電極
５制御装置（制御手段）
５１電源部
５２制御部
５３駆動部
６給水管
７カルシウム添加装置（カルシウム添加手段）
７１カートリッジ部
７１ａケース
７１ｂカルシウム製剤（カルシウム）
７１ｃフィルタ（濾過手段）
７２ベース部
７２ａボス部
７２ｂ給水路
７２ｃ排水路
７３Ｏ−リング
８流水センサ
９吐出管（排水管）
１０切替え弁
１１交流電源
１２蛇口
１３放水管
１４上水道管[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a water reforming apparatus for reforming raw water such as tap water to be alkaline by electrolysis.
[0002]
[Prior art]
Examples of the water reforming apparatus that generates alkaline reformed water from tap water or the like as raw water include, for example, a magnesium electrode and a noble metal or a noble metal alloy arranged in an electrolytic cell, for example, electrolyzing water with a platinum electrode, Magnesium ions dissolved from the magnesium electrode (Mg²⁺) And (OH⁻) And Mg (OH⁻)₂Is produced to reform raw water to alkaline (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2001-191078 A
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in recent years, it is said that the effect of the alkali reformed water can be enhanced by increasing the dissolved hydrogen concentration in the alkali reformed water.
[0005]
However, in the case of a platinum electrode used as an electrode paired with a magnesium electrode in the above-described water reforming apparatus, the amount of hydrogen generated at the platinum electrode is not sufficient to obtain the above-described effects.
[0006]
Further, there is a problem that chlorine contained in tap water precipitates on a platinum electrode and is released as a gas, and chlorine odor is generated from the water reformer.
[0007]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a water reforming apparatus capable of increasing the concentration of dissolved hydrogen in alkaline reformed water. Another object is to provide a water reforming apparatus capable of suppressing generation of gaseous chlorine.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following technical means to achieve the above object.
The water reforming apparatus according to claim 1 of the present invention includes a water supply pipe for introducing tap water or the like into an electrolytic cell, a drain pipe for flowing water out of the electrolytic cell to the outside, and magnesium disposed in the electrolytic cell. A first electrode formed; a second electrode formed of a material having a chlorine overvoltage higher than that of platinum disposed in the electrolytic cell; and control means for applying a voltage to the first electrode and the second electrode. A voltage is applied to the first electrode and the second electrode by the control means, and Mg is applied from the first electrode to the second electrode.²⁺A water reforming apparatus for eluting ions to reform water in an electrolytic cell to alkaline, wherein the control means applies a high potential voltage to a first electrode and simultaneously applies a low potential voltage to a second electrode. The configuration is such that the one energization mode and the second energization mode in which a low potential voltage is applied to the first electrode and a high potential voltage is simultaneously applied to the second electrode are alternately switched.
[0009]
When a high potential voltage is applied to the first electrode made of magnesium and a low potential voltage is applied to the second electrode, Mg is applied from the surface of the first electrode.²⁺The ions elute and are generated by the electrolysis of water (OH⁻) And react with Mg (OH)₂Are precipitated, whereby the raw water is reformed to be alkaline. Then, Mg (OH) is applied to the surface of the first electrode.₂Is deposited, and Mg is deposited on the surface of the first electrode due to the deposited substance.²⁺The elution of ions becomes uneven, and cracks or roughening (irregularities) occur on the surface of the first electrode. When this state continues, minute magnesium pieces are separated from the surface of the first electrode, and the life of the electrode is shortened. Therefore, the polarities of the voltages applied to the first electrode and the second electrode are switched, that is, a low potential voltage is applied to the first electrode and a high potential voltage is applied to the second electrode. At this time, Mg (OH) deposited on the surface of the first electrode₂Is dissolved in water to restore the surface of the first electrode. Thereby, the surface of the first electrode can be prevented from being roughened, and the life of the first electrode can be extended. At the same time, hydrogen is generated from the vicinity of the first electrode. Magnesium efficiently generates hydrogen when a low potential voltage is applied, that is, when it acts as a cathode, and therefore, during restoration of the first electrode, it is undergoing alkali reforming, that is, the first electrode is acting as an anode. In the same manner as described above, hydrogen can be generated to increase the concentration of dissolved hydrogen in the reforming water.
[0010]
By the way, in the conventional water reforming apparatus, platinum is used as the second electrode. Specifically, platinum is used in which platinum is plated on the surface of a titanium base material or platinum particles are baked on the surface of a titanium base material. In this case, when the first electrode is restored, that is, when a high potential voltage is applied to the second electrode made of platinum and the second electrode acts as an anode, chlorine is generated around the second electrode and a chlorine odor is generated. was there.
[0011]
On the other hand, in the water reforming apparatus according to the first aspect of the present invention, the second electrode is formed of a material having a chlorine overvoltage higher than that of platinum.
[0012]
Here, the chlorine overvoltage is the lowest voltage at which chlorine is precipitated when water is used as an electrode when electrolyzing water.
[0013]
By forming the second electrode from a material having a chlorine overvoltage higher than that of platinum, the amount of generated chlorine can be suppressed as compared with a conventional water reformer.
[0014]
The water reforming apparatus according to claim 2 of the present invention includes a water supply pipe for introducing tap water or the like into the electrolytic cell, a drain pipe for flowing water from the electrolytic cell to the outside, and a plurality of water pipes opposed to each other in the electrolytic cell. A second electrode formed of a material having a chlorine overvoltage higher than that of platinum, a first electrode formed of magnesium and disposed between two second electrodes in the electrolytic cell, Control means for applying a voltage to the electrode, wherein the control means applies a voltage to the first electrode to elute Mg2 + ions from the first electrode to reform the water in the electrolytic cell to alkaline. The control means includes a third conduction mode in which a high potential voltage is applied to one of the second electrodes facing each other and a low potential voltage is simultaneously applied to the other, and a low potential voltage is applied to one of the second electrodes facing each other. While applying a high potential voltage to the other It has a configuration for switching between the fourth drive mode in which pressurized alternately.
[0015]
In this case, in the first electrode formed of magnesium and disposed between the two second electrodes, the surface facing the second electrode to which the low potential voltage is applied acts as an anode,²⁺The ions elute and are generated by the electrolysis of water (OH⁻) And react with Mg (OH)₂Are precipitated, whereby the raw water is reformed to be alkaline. On the other hand, the surface facing the second electrode to which the high potential voltage is applied acts as a cathode, and hydrogen is generated around the surface, and at the same time, Mg (OH)₂By Mg²⁺The elution of ions becomes uneven, and the cracked or roughened (uneven state) first electrode surface is restored to its original state.
[0016]
Then, after a lapse of a predetermined time, the polarities of the voltages applied to the two first electrodes are exchanged, that is, the high potential voltage is applied to the second electrode to which the low potential voltage has been applied, and the high potential voltage has been applied. By applying a low potential voltage to the second electrode, the polarity of both surfaces of the first electrode can be inverted. Thereby, both surfaces of the first electrode are almost uniformly consumed, and the life of the first electrode can be extended.
[0017]
In the water reforming apparatus according to claim 2 of the present invention, similarly to the water reforming apparatus according to claim 1 of the present invention, hydrogen is generated irrespective of the polarity switching of the applied voltage, and the water is reformed. Of dissolved hydrogen can be increased. Furthermore, by forming the second electrode from a material having a chlorine overvoltage higher than that of platinum, the amount of chlorine generated can be suppressed as compared with a conventional water reformer, thereby preventing the generation of chlorine odor. can do.
[0018]
The water reforming apparatus according to claim 3 of the present invention has a configuration in which a calcium adding means for adding calcium to water introduced into the electrolytic cell is provided in the middle of a water supply pipe. As a result, compared with a conventional water reforming apparatus using magnesium or an alloy of magnesium and calcium as the material of the second electrode, it is possible to generate reformed water containing calcium more abundantly.
[0019]
The water reforming apparatus according to claim 4 of the present invention is configured such that the calcium adding means includes a filtering means for filtering water. Thereby, it is possible to prevent the calcium preparation in the calcium adding means and the small pieces thereof from being introduced into the electrolytic cell.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a water reforming apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings, taking as an example a case where the water reforming apparatus is mainly applied to an alkaline water conditioner that reforms drinking water to be alkaline.
[0021]
(1st Embodiment)
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of an alkaline water conditioner 1 which is a water reforming device according to a first embodiment of the present invention.
[0022]
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the configuration of the calcium addition device 7 in the alkaline water conditioner 1 according to the first embodiment of the present invention.
[0023]
FIG. 3 is an electric circuit configuration diagram of the alkaline water conditioner 1 according to the first embodiment of the present invention.
[0024]
The alkaline water conditioner 1 is connected via a switching valve 10 to a downstream side of a faucet 12 connected to an external water supply pipe. By operating this switching valve 10, it is possible to switch the tap water out of the water discharge pipe 13 as it is, or to switch the flow of the reformed water out of the water discharge pipe 9 as needed into the alkaline water regulator 1. it can.
[0025]
As shown in FIG. 1, the alkaline water conditioner 1 is mainly composed of an electrolytic cell 2 having a first electrode 3 and a second electrode 4, and a control means for applying a voltage to the first electrode 3 and the second electrode 4. A control device 5, a water supply pipe 6 for introducing water from a faucet 12 connected to an external water supply pipe 14 into the electrolysis chamber 2, and a calcium addition device 7 provided in the water supply pipe 6 as calcium addition means And a water discharge pipe 9 which is a drain pipe for discharging the reformed water in the electrolytic chamber 2 to the outside. With such a configuration, while introducing tap water from the external tap pipe 14 into the electrolytic chamber 2 via the faucet 12, calcium is added to tap water through the calcium addition device 7, and then, The first electrode 3 made of magnesium in the tank 2 is electrolyzed to make it alkaline.
[0026]
The electrolytic cell 2 is formed of a material having high corrosion resistance, for example, a material such as plastic. As shown in FIG. 1, the electrolytic cell 2 has two types of electrodes, namely, a first electrode 3 formed of magnesium and a second electrode 4 formed of a material having a chlorine overvoltage higher than that of platinum. Are arranged to face each other. Further, the first electrode 3 and the second electrode 4 are electrically connected to a control device 5 described later.
[0027]
Here, the first electrode 3 uses a cast material of magnesium in the alkali water purifier 1 according to the first embodiment of the present invention, but uses a magnesium material by another manufacturing method, for example, a rolled material, a sintered material, or an extruded material. A material or the like may be used.
[0028]
As shown in FIG. 1, a water supply pipe 6 for introducing water from the faucet 12 into the electrolytic cell 2 is connected to a lower portion of the electrolytic cell 2. In addition, a calcium adding device 7 described later is provided in the middle of the water supply pipe 6. Further, a water flow sensor 8 for detecting a water flow in the water supply pipe 6 is attached to the water supply pipe 6 upstream of the calcium addition device 7. The running water sensor 8 is electrically connected so as to output a detection signal to a control device 5 described later. On the other hand, a water discharge pipe 9 which is a drain pipe for discharging water from the electrolytic tank 2 to the outside is connected to an upper part of the electrolytic tank 2.
[0029]
A calcium addition device 7 for adding calcium to water introduced into the electrolytic bath 2 is provided in the middle of the water supply pipe 6, that is, between the faucet 12 and the electrolytic bath 2 as shown in FIG. As shown in FIG. 2, the calcium adding device 7 includes a base 72 connected to the water supply pipe 6 and a cartridge 71 containing a calcium preparation and the like.
[0030]
The base 72 is formed of resin or the like, and has a boss 72a for fixing the cartridge 71. A male screw (not shown) is provided on the outer periphery of the boss portion 72a, and the cartridge portion 71 is fixed to the base portion 72 by screwing with the male screw. The base 72 has a water supply passage 72b as a passage for introducing water into the cartridge 71, and a drainage passage 72c as a passage for discharging water from the cartridge 71.
[0031]
As shown in FIG. 2, the cartridge portion 71 includes, in a case 71a formed of a resin or the like, a calcium preparation 71b formed of, for example, pellets (a molding material having relatively uniform dimensions), which is calcium. A filter 71c, which is a filtering means for filtering water, is housed and held. As the calcium preparation 71b, calcium lactate, calcium glycerophosphate, or the like is used. On the other hand, as the filter 71c, a filter obtained by laminating a plate material provided with many small holes having a smaller diameter than the calcium preparation 71b and a hollow fiber membrane or the like is used. Therefore, the filter 71c can prevent the calcium preparation 71b from flowing out of the cartridge section 71 to the downstream side and entering the electrolytic cell 2. Further, various foreign substances contained in the water from the faucet 12 can also be collected and removed by the filter 71c. The cartridge part 71 is fixed to the base part 72 by screwing into the boss part 72a. The airtightness between the cartridge 71 and the base 72 is maintained by an O-ring 73.
[0032]
Since the calcium adding device 7 is configured as described above, when the calcium preparation 71b is consumed in the use process of the alkaline water purifier 1 and needs to be replenished, the calcium preparation is replaced by a simple operation of replacing the cartridge 71. 71b can be supplied.
[0033]
Water from the faucet 12 flows inside the calcium addition device 7 in the direction indicated by the arrow in FIG. 2, and during this time, calcium ions (Ca²⁺) Elutes in water. Thereby, Ca is added to the reformed water generated by the electrolytic cell 2.²⁺That is, it can be rich in mineral components
Next, an electric circuit configuration of the alkaline water conditioner 1 according to the first embodiment of the present invention will be described.
[0034]
The alkaline water conditioner 1 according to the first embodiment of the present invention operates by receiving power supply from a 100 V AC power supply 11, which is a general household power supply.
[0035]
As shown in FIG. 3, the control device 5 that controls the application of voltage to the first electrode 3 and the second electrode 4 includes a power supply unit 51 that converts AC power from the AC power supply 11 of 100 V into DC of a predetermined voltage. A control unit 52 that operates by the DC power from the power supply unit 51 and outputs a voltage application / application stop control signal to the first electrode 3 and the second electrode 4 to the drive unit 53; A drive unit 53 for applying a voltage to the first electrode 3 and the second electrode 4 or stopping the voltage application in accordance with the application stop control signal. The running water sensor 8 is connected to the control unit 52 of the control device 5.
[0036]
In the alkaline water conditioner 1 according to the first embodiment of the present invention, the power supply unit 51 supplies DC 5 V to the control unit 52 and DC 24 V to the drive unit 53, respectively.
[0037]
The control unit 52 outputs a voltage application / application stop control signal to the first electrode 3 and the second electrode 4 to the drive unit 53. That is, a first energizing mode in which 24 V as a high potential voltage is applied to the first electrode 3 and a 0 V as a low potential voltage is applied to the second electrode 4 to the driving unit 53, and a low potential voltage is applied to the first electrode 3. And a second energization mode in which 24 V is applied to the second electrode 4 as a high potential voltage is alternately repeated.
[0038]
Here, in the alkaline water conditioner 1 according to the first embodiment of the present invention, the energizing time in the first energizing mode and the energizing time in the second energizing mode are set to be equal. In the alkaline water conditioner 1 according to the embodiment, each is set to 3 minutes. The running water sensor 8 is connected to the control unit 52. When the flowing water sensor 8 detects that water is flowing into the water supply pipe 6, that is, that tap water is flowing into the electrolytic cell 2, the control unit 52 sends a signal to the driving unit 53 to the two electrodes 3, 4. And outputs a control signal so as to apply a voltage. On the other hand, when the running water sensor 8 detects that water is not flowing into the water supply pipe 6, that is, that tap water is not flowing into the electrolytic cell 2, the control unit 52 sends a signal to the driving unit 53 to the two electrodes 3. , And outputs a control signal so as to stop the voltage application to.
[0039]
Next, the operation of the alkaline water purifier 1 according to the first embodiment of the present invention will be described.
[0040]
When the user operates the faucet 12 and the switching valve 10 and the tap water flows into the water supply pipe 6, the running water sensor 8 detects this and based on the detection signal from the running water sensor 8, the control device 5 The control unit 52 outputs a control signal to the driving unit 53 so as to apply a voltage to both the electrodes 3 and 4. The drive unit 53 applies a voltage to both the electrodes 3 and 4 based on the control signal.
[0041]
That is, a first energizing mode in which 24 V as a high potential voltage is applied to the first electrode 3 and 0 V as a low potential voltage is simultaneously applied to the second electrode 4, and a 0 V as a low potential voltage is applied to the first electrode 3 and The second energizing mode of applying 24 V as a high potential voltage to the two electrodes 4 is repeated every three minutes.
[0042]
By the voltage application as described above, the electrolysis of water proceeds in the electrolytic cell 2. FIG. 1 shows a first energization mode, that is, a state in which 24 V is applied to the first electrode 3 and 0 V is applied to the second electrode 4. In the first energization mode, as shown in FIG. 1, the first electrode 3 to which 24 V is applied acts as a positive pole, and the second electrode 4 to which 0 V is applied acts as a negative pole. Therefore, in the electrolytic chamber 2, Mg is applied from the surface 3a of the first electrode 3 acting as a positive electrode.²⁺The ions are eluted and H is discharged from the surface 4a of the second electrode 4 acting as a negative electrode.₂Occurs. Therefore, a reaction as shown in the following chemical formulas (1) to (4) occurs, and the water in the electrolytic chamber 2 is reformed to alkaline.
[0043]
Embedded image 2H₂O → 2H⁺+ 2OH⁻
[0044]
Embedded image 2H⁺+ 2e⁻→ H₂↑
[0045]
Embedded image Mg → Mg²⁺+ 2e⁻
[0046]
Embedded image Mg²⁺+ 2OH^―→ Mg (OH)₂
After the elapse of the first energization mode for 3 minutes, the controller 5 switches to the second energization mode, and 0 V is applied to the first electrode 3 and 24 V is applied to the second electrode 4. The negative electrode and the second electrode 4 function as a positive electrode. At this time, in the first electrode 3, H is applied from the surface 3a.₂And Mg (OH) generated on the surface 3₂Is dissolved in water and Mg²⁺Adhere to the surface, that is, the surface of the first electrode is restored. In addition, the surface 4a of the second electrode 4₂Occurs. After the elapse of three minutes in the second energization mode, the mode is switched again to the first energization mode.
[0047]
Then, when the user switches the switching valve 10 to the water discharge pipe 13 side or closes the faucet 12, the water flow in the water supply pipe 6 stops, in other words, when the flow of tap water into the electrolytic tank 2 stops, The running water sensor 8 detects this, and based on the detection signal from the running water sensor 8, the control unit 52 of the control device 5 controls the drive unit 53 to stop applying voltage to both electrodes 3 and 4. Output a signal. Based on this control signal, the drive unit 53 stops applying voltage to both electrodes 3 and 4.
[0048]
In the alkaline water purifier 1 according to the first embodiment of the present invention described above, during operation, in the first energizing mode, Mg is supplied from the first electrode 3.²⁺Ions are eluted, the water in the electrolytic chamber 2 is reformed to alkaline, and H₂Occurs. On the other hand, in the second conduction mode, H₂And Mg (OH) generated on the surface 3₂Is dissolved in water and Mg²⁺Adheres to the surface, that is, the surface of the first electrode is restored, and O₂Occurs.
[0049]
As a result, in the first energization mode, Mg²⁺In the first energizing mode and the second energizing mode, in other words, during the operation of the alkaline water conditioner 1, H is continuously released while eluting ions to reform the water in the electrolytic chamber 2 to alkaline.₂And the concentration of dissolved hydrogen in the reformed water can be efficiently increased.
[0050]
Further, in the second energization mode, the state of the surface 3 of the first electrode 3 can be satisfactorily restored, the surface of the first electrode 3 can be prevented from being roughened, and the life of the first electrode 3 can be prolonged.
[0051]
Further, by forming the second electrode 4 from a material having a chlorine overvoltage higher than the chlorine overvoltage of platinum, a problem occurs when platinum is used for the second electrode, that is, chlorine is generated around the second electrode and chlorine odor is generated. Can be prevented from occurring. Furthermore, O₂Can be generated, so that the pH of the reforming water can be effectively prevented from becoming excessively high.
[0052]
Further, in the alkaline water conditioner 1 according to the first embodiment of the present invention, a calcium addition device 7 is provided in the middle of the water supply pipe 6 to add calcium to the water introduced into the electrolytic cell 2. This makes it possible to generate reformed water containing calcium more abundantly than in the case of a conventional water reforming apparatus using an alloy of magnesium and calcium as the first electrode.
[0053]
In the alkaline water purifier 1 according to the first embodiment of the present invention described above, the energizing time in each of the first energizing mode and the second energizing mode is set to 3 minutes. However, it is not necessary to limit the energizing time to 3 minutes. May be increased or decreased according to
[0054]
Further, the energizing times of the first energizing mode and the second energizing mode are made equal, but the energizing times of both may be different.
[0055]
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the arrangement of each electrode in the electrolytic cell 2 in a modification of the alkaline water conditioner 1 according to the first embodiment of the present invention.
[0056]
In this modification, two first electrodes 3 and one second electrode 4 are provided. As shown in FIG. 4, two first electrodes 3 are connected in parallel and operated as electrodes having the same potential. I have.
[0057]
In this case, in FIG. 4, the first electrode 3 and the second electrode 4 are exchanged, that is, one first electrode 3 and two second electrodes 4 are provided, and two second electrodes 4 are connected in parallel. Then, the electrodes may be operated as electrodes having the same potential.
[0058]
(2nd Embodiment)
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a configuration of an alkaline water conditioner 1 which is a water reforming device according to a second embodiment of the present invention.
[0059]
The alkaline water conditioner 1 according to the second embodiment of the present invention is different from the alkaline water conditioner 1 according to the first embodiment of the present invention described above in that the first electrode and the second electrode in the electrolytic cell 2 are provided. 4 is modified. In the alkaline water purifier 1 according to the second embodiment of the present invention, the materials of the first electrode 3 and the second electrode 4 are the same as those in the first embodiment.
[0060]
Therefore, the configuration of the two electrodes 3 and 4 in the electrolytic cell 2, which is a feature of the alkaline water purifier 1 according to the second embodiment of the present invention, in particular, the arrangement method and the control device of the first electrode and the second electrode 4 will be described below. 5 and its operation will be described, and description of the same components as those of the alkaline water purifier 1 according to the first embodiment of the present invention will be omitted.
[0061]
In the alkaline water purifier 1 according to the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5, two second electrodes 41 and 42 are arranged in the electrolysis tank 2 so as to face each other. Two first electrodes 3 are arranged between the electrodes 4. That is, the four electrodes are arranged so as to overlap at equal intervals. The two second electrodes 41 and 42 are electrically connected to the control device 5, respectively, and a voltage is applied between the two electrodes 41 and 42 by the control device 5. On the other hand, the two first electrodes 3 are not connected to the control device 5.
[0062]
The configuration and operation of the control device 5 are the same as those of the alkaline water purifier 1 according to the first embodiment of the present invention, but the two electrodes to which the control device 5 applies a voltage are different from those of the first embodiment. I have.
[0063]
That is, 24 V as a high potential voltage is applied to the second electrode 41 which is one of the second electrodes 41 and 42 facing each other, and at the same time, 0 V is applied to the second electrode 42 which is the other of the second electrodes 41 and 42 as the low potential voltage. In the third energization mode to be applied, 24 V is applied as a low potential voltage to the second electrode 41 which is one of the second electrodes 41 and 42 facing each other, and at the same time, the second electrode 42 which is the other of the second electrodes 41 and 42 is applied to the second electrode 41. The fourth energization mode in which 0 V is applied as the high potential voltage is alternately repeated. In addition, the energization time in the dual energization mode is set to be equal and 3 minutes each as in the case of the alkaline water conditioner 1 according to the first embodiment of the present invention.
[0064]
Next, the operation of the alkaline water conditioner 1 according to the first embodiment of the present invention, in particular, the reaction in the electrolytic cell 2 when a voltage is applied to both electrodes 41 and 42 will be described.
[0065]
FIG. 5 shows the third conduction mode, that is, a state in which 24 V is applied to the second electrode 41 and 0 V is applied to the second electrode 42.
[0066]
When the faucet 12 or the switching valve 10 is operated by the user and the tap water is introduced into the electrolytic cell 2, the control device 5 starts controlling the voltage application to both the electrodes 41 and 42. When flowing into the voltage water supply pipe 6, the flowing water sensor 8 detects this, and based on the detection signal from the flowing water sensor 8, the control unit 52 of the control device 5 sends the driving unit 53 the two electrodes 3, 4 And outputs a control signal so as to apply a voltage. The drive unit 53 applies a voltage to both the electrodes 3 and 4 based on the control signal.
[0067]
First, 24 V as a high potential voltage is applied to the second electrode 41 in the third conduction mode, and 0 V as a low potential voltage is applied to the second electrode 42 for 3 minutes. That is, the second electrode 41 functions as a positive pole, and the second electrode 42 functions as a negative pole.
[0068]
In this case, since the gap length between the adjacent electrodes is set to be equal, the potential difference between two adjacent electrodes is 8 V (24 V / 3).
[0069]
In addition, as shown in FIG. 5, the two first electrodes 3 interposed between the second electrode 41 that is a positive electrode and the second electrode 42 that is a negative electrode have, as shown in FIG. The surface 3a acts as a negative pole, and the surface 3b on the second electrode 42 side, which is a negative pole, acts as a positive pole. Therefore, in the electrolysis chamber 2, Mg is applied from the surface 3b of each first electrode 3 acting as a positive electrode.²⁺The ions are eluted, and H is discharged from the surface 3a of each first electrode 3 acting as a negative electrode.₂Occurs. Then, the reactions shown in the formulas (1) to (4) occur, and the water in the electrolytic chamber 2 is reformed to be alkaline.
[0070]
Further, O is applied from the surface of the second electrode 41 acting as a positive electrode.₂Is generated, and H is generated from the surface of the second electrode 42 acting as a negative electrode.₂Occurs.
[0071]
When three minutes elapse after the above-described third energization mode is performed, the control device 5 switches to the fourth energization mode.
[0072]
In the fourth conduction mode, 0 V as a low potential voltage is applied to the second electrode 41 and 24 V as a high potential voltage is applied to the second electrode 42 for 3 minutes. That is, this time, the second electrode 41 acts as a negative pole, and the second electrode 42 acts as a positive pole. As a result, in the first electrodes 3, the polarities of both surfaces 3a and 3b are inverted from those in the third conduction mode. That is, the surface 3a acting as a negative pole in the third energization mode acts as a positive pole, and Mg²⁺The ions elute. On the other hand, the surface 3b acting as a positive pole in the third conduction mode acts as a negative pole, and H₂Occurs.
[0073]
Further, the surface of the second electrode 41 acting as the₂Is generated, and O is generated from the surface of the second electrode 42 acting as a positive electrode.₂Occurs.
[0074]
As described above, in the alkaline water conditioner 1 according to the second embodiment of the present invention, in the third energizing mode and the fourth energizing mode, that is, during the reforming operation, Mg²⁺Elution of ions, H₂Occurs, O₂Occur continuously. Thereby, Mg²⁺While eluting ions to reform the water in the electrolysis chamber 2 to alkaline, the H is continuously maintained during the operation of the alkali water regulator 1.₂And the concentration of dissolved hydrogen in the reformed water can be efficiently increased. In addition, the generated O₂Thereby, it can be effectively suppressed that the pH of the reforming water becomes excessively high.
[0075]
Also, by forming the second electrode 4 from a material having a chlorine overvoltage higher than that of platinum, platinum is applied to the second electrode as in the case of the alkaline water purifier 1 according to the first embodiment of the present invention. It is possible to prevent a problem in the case of use, that is, a problem that chlorine is generated around the second electrode and a chlorine odor is generated.
[0076]
Also, in the alkaline water purifier 1 according to the second embodiment of the present invention, by repeating the third energizing mode and the fourth energizing mode, Mg is applied to both surfaces 3a and 3b of the first electrode 3 made of magnesium.²⁺Elution of ions-Mg (OH)₂And Mg (OH) deposited₂Can be repeated and the surfaces 3a and 3b of the first electrode 3 can be prevented from being roughened, and the life of the first electrode 3 can be prolonged.
[0077]
In the alkaline water purifier 1 according to the second embodiment of the present invention described above, the energization time in each of the third energization mode and the fourth energization mode is set to 3 minutes. May be increased or decreased according to
[0078]
Further, the energizing times of the third energizing mode and the fourth energizing mode are equal, but the energizing times of the two may be different.
[0079]
Further, in the alkaline water purifier 1 according to the second embodiment of the present invention described above, the number of the first electrodes 3 is two, but it is not necessary to limit the number to two, and one or three or more may be used. Is also good.
[0080]
FIG. 6 shows an arrangement of electrodes in an electrolytic cell 2 according to a modification of the alkaline water conditioner 1 according to the second embodiment of the present invention.
[0081]
In this modification, as shown in FIG. 6, three second electrodes 41, 42, 43 are provided, and the second electrodes 41, 43 located at both ends are connected in parallel to operate as electrodes of the same potential. ing. Then, two first electrodes 3 are arranged between the second electrodes 41 and 42 and between the second electrodes 42 and 43, respectively.
[0082]
Even with the electrode configuration of this modified example, alkaline reformed water can be generated in the same manner as in the case of the above-described alkaline water purifier 1 according to the second embodiment of the present invention. In this case, the number of the first electrodes 3 disposed between the second electrodes 41 and 42 and between the second electrodes 42 and 43 may be one, or three or more.
[0083]
In the alkaline water conditioner 1 according to the first and second embodiments of the present invention described above, the power supply of the control device 5 is the AC power supply 11 of 100 V. However, another power supply, for example, an AC power supply of 200 V A power supply or a DC power supply such as a storage battery or a solar cell may be used.
[0084]
Further, in the alkali water purifier 1 according to the first and second embodiments of the present invention described above, the first electrode 3 and the second electrode 4 have a plate shape, but are not limited to the plate shape. Instead, other shapes may be used. For example, a spiral shape may be used.
[0085]
Further, in the alkaline water conditioner 1 according to the first and second embodiments of the present invention described above, the calcium addition device 7 is provided in the middle of the water supply pipe 6, but the calcium addition device 7 is omitted. You may.
[0086]
In the first and second embodiments of the present invention described above, the water reforming apparatus according to the present invention is mainly described as an example in which the water reforming apparatus is applied to an alkaline water purifier 1 that reforms drinking water to alkaline. However, the use of the water reforming apparatus according to the present invention is not limited to drinking water reforming, but may be used for other purposes such as bath water reforming or agricultural water reforming applied to cultivated crops. May be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of an alkaline water conditioner 1 which is a water reforming device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a configuration of a calcium addition device 7 in the alkaline water conditioner 1 according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an electric circuit configuration diagram of the alkaline water conditioner 1 according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an arrangement of electrodes in an electrolytic cell 2 in a modified example of the alkaline water conditioner 1 according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a configuration of an alkaline water conditioner 1 which is a water reforming device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the arrangement of electrodes in an electrolytic cell 2 according to a modification of the alkaline water conditioner 1 according to the second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Alkaline water conditioner (water reformer)
2 Electrolyzer
3 First electrode
3a, 3b surface
4 Second electrode
41, 42, 43 2nd electrode
5 control device (control means)
51 Power supply section
52 control unit
53 drive unit
6 water pipe
7 Calcium addition device (Calcium addition means)
71 Cartridge section
71a case
71b Calcium preparation (calcium)
71c filter (filtration means)
72 Base
72a boss
72b Water supply channel
72c drainage channel
73 O-ring
8 Running water sensor
9 Discharge pipe (drain pipe)
10 Switching valve
11 AC power supply
12 faucet
13 Water pipe
14 Water pipe

Claims

A water supply pipe for introducing tap water etc. into the electrolytic cell,
A drain pipe for allowing water to flow out of the electrolytic cell to the outside,
A first electrode formed of magnesium disposed in the electrolytic cell;
A second electrode formed of a material having a chlorine overvoltage higher than a chlorine overvoltage of platinum disposed in the electrolytic cell;
Control means for applying a voltage to the first electrode and the second electrode, wherein the control means applies a voltage to the first electrode and the second electrode to elute Mg2 + ions from the first electrode. A water reformer for reforming the water in the electrolytic cell to be alkaline,
The control means includes: a first energizing mode in which a high potential voltage is applied to the first electrode and a low potential voltage is applied to the second electrode at the same time; and a low potential voltage is applied to the first electrode and the second electrode simultaneously. And a second energization mode for applying a high potential voltage to the water reformer.

A water supply pipe for introducing tap water etc. into the electrolytic cell,
A drain pipe for allowing water to flow out of the electrolytic cell to the outside,
A second electrode formed of a material having a chlorine overvoltage higher than the chlorine overvoltage of platinum, and
A first electrode formed of magnesium, disposed between the two second electrodes in the electrolytic cell;
Control means for applying a voltage to the second electrode, wherein the control means applies a voltage to the second electrode to elute Mg2 + ions from the first electrode to convert water in the electrolytic cell to alkaline. A water reforming unit,
The control means includes a third energizing mode in which a high potential voltage is applied to one of the second electrodes facing each other and a low potential voltage is simultaneously applied to the other, and a low potential voltage is applied to one of the second electrodes facing each other. A water reformer characterized by alternately switching between the application and a fourth energization mode for applying a high potential voltage to the other at the same time.

The water reforming apparatus according to any one of claims 1 to 2, wherein a calcium adding means for adding calcium to water introduced into the electrolytic cell is provided in the middle of the water supply pipe.

The said calcium addition means is provided with the filtration means which filters water, The water reforming apparatus of Claim 3 characterized by the above-mentioned.