JP2005131445A - イオン整水器 - Google Patents

Abstract

【課題】イオン整水器において、低電流で酸性度やアルカリ度の強い電解水を生成するイオン整水器を提供することを目的とする。
【解決手段】原水を連続的に電気分解する連続式の電解槽７と、電解槽７の排水側に配置され、電解層７から排出された水を電気分解するバッチ式の電解槽２４と、塩水が貯留される塩水タンク３２と、塩水タンク３２内の塩水を電解槽２４に送る添加装置２３とを有し、電解層７で電気分解された水に塩を添加して電解層２４で電気分解して強酸性イオン水および強アルカリイオン水を生成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、水道水等の原水を電気分解して、飲用や医療用などとして利用されるアルカリイオン水、および化粧水や殺菌洗浄水などとして利用される酸性イオン水を生成するイオン整水器に関する。

近年、連続電解方式のイオン生成器としてイオン整水器が普及している。このイオン整水器は電解槽内で水道水等を電気分解して、陽極側に酸性イオン水を生成し、陰極側にアルカリイオン水を生成するものである。

以下、従来の連続電解方式のイオン整水器について説明する。

図２は従来のイオン整水器の概略構成を示す説明図である。

このイオン整水器は、水道水等の原水が流れる原水管１と、原水管１に設置された水栓２と、水栓２を介して原水管１と接続された整水器本体３とを有している。整水器本体３は、内部に原水中の残留塩素やトリハロメタン、カビ臭等を吸着する活性炭及び一般細菌や不純物を精度よく取り除く中空糸膜等を備えた浄水部４と、通水を確認し、後述する制御手段１９に制御指示する流量センサ５と、グリセロリン酸カルシウムや乳酸カルシウム等のカルシウムイオンを原水中に付与し原水導伝率を高めるカルシウム供給部６と、流量センサ５を経由してきた水を電気分解してアルカリイオン水、酸性イオン水を生成する電解槽７と、電解槽７を二分して電極室７ａ，７ｂを形成する隔膜８と、隔膜８で二分されて形成された各電極室７ａ，７ｂに配置された電極板９，１０と、電極板１０側の水（電極板１０が陽極の場合は酸性イオン水）を排出する排水管１１と、電解槽７と排水管１１の接続部付近に配設されてアルカリイオン水を効率よく生成するために設けられた吐水流量調節用の流量調節部１２と、電極板９側の水（電極板９が陰極の場合はアルカリイオン水）を吐出する吐水管１３と、電解槽７内の滞留水や電極板洗浄時のカルシウム、マグネシウム等からなるスケールが溶出した洗浄水を排出するために流路を開閉する電磁弁１４と、排水管１１を介して電極板１０側の水（電極板１０が陽極の場合は酸性イオン水）や電解槽７の滞留水や洗浄水を排水する放水管１５と、浄水部４の有無を検知する浄水部検知センサ１６と、電源投入用プラグ１７と、電源投入用プラグ１７からの交流電源を直流電源に変換する電源部１８と、整水器本体３の動作を制御する制御手段１９と、整水器本体３の操作状態を表示する操作表示部２０と、浄水モード時において弁を閉じることにより排水をカットし、アルカリイオン水及び酸性イオン水生成時には弁を開き排水する電磁弁２１と、アルカリイオン水および酸性イオン水生成時に電極板９と電極板１０との間に流れる電流量を検出する電解電流検出部２２を備えている。

次に、以上の各構成要素で構成された従来のイオン整水器について、イオン水を生成する際の動作を説明する。

利用者は操作表示部２０のモード選択ボタンを押圧してアルカリイオン水生成モード、酸性イオン水生成モード、または浄水モードを選択設定するとともに、アルカリイオン水生成モードまたは酸性イオン水生成モードにおいては操作表示部２０のｐＨ強度ボタンにて所望のｐＨ強度を選択し、水栓２を開く。

すると、水栓２から通水された原水は、浄水部４で原水中の残留塩素、トリハロメタン、カビ臭、一般細菌等の不純物が取り除かれ、流量センサ５を経てカルシウム供給部６に
てグリセロリン酸カルシウムや乳酸カルシウム等が溶解されて電気分解容易な水に処理された後、電解槽７に通水される。

一方、電源投入用プラグ１７からはたとえばＡＣ１００Ｖが供給され、電源部１８内のトランス及び制御用直流電源で電気分解に必要な直流電圧電流が発生され、制御手段１９を介して電解槽７の電極板９及び電極板１０に電気分解に必要な電力が給電される。このとき、相対的にプラス電圧を印加する電極板を陽極、マイナス電圧を印加する電極板を陰極とすると、電解槽７内に隔膜８で仕切られた陽極室と陰極室とが形成される。なお、アルカリイオン水生成モード時においては電極板１０が陽極となり、電極板９が陰極となる。また酸性イオン水生成モード時においては電極板９が陽極となり、電極板１０が陰極となる。

さて、通水後、制御手段１９は流量センサ５の信号を読み取り、流量レベルが一定量を越えると、この状態を通水中と判断する。このとき、操作表示部２０の生成モード選択ボタンの押圧によりすでに電気分解条件が設定されているので、制御手段１９は電解槽７にて電気分解を行うため電極板９及び電極板１０に所定の電圧が印加されるように動作命令の出力を行う。これにより、アルカリイオン水生成モード時においては電極板９が陰極、電極板１０が陽極となり、吐水管１３よりアルカリイオン水が吐出され、酸性イオン水生成モード時においては電極板９が陽極、電極板１０が陰極となり、吐水管１３より酸性イオン水が吐出される。

水栓２により原水が止水されると、流量センサ５で制御手段１９は止水と判断し、その電圧印加制御部より電解槽７の電極板９及び電極板１０への電圧印加を停止する。

また、浄水モード時においては電極板９及び電極板１０には電圧が印加されず、かつ、電磁弁２１を閉じることにより排水がカットされ、吐水管１３より浄水が吐出される。

浄水部４は、原水中の残留塩素やトリハロメタン、カビ臭、一般細菌等の不純物を取り除くため、徐々に目詰まりを起こし電解性能を低下させる。そこで、制御手段１９は流量センサ５の信号を読み取って通水量をカウントし、所定の通水量に達すると浄水部４の交換時期であることを操作表示部２０により表示する。また、原水の水質により所定の通水量に達する前に目詰まりが進行することがあるが、これについては流量センサ５の信号の変動を制御手段１９で監視することにより、浄水部４の交換時期であることを操作表示部２０により表示する。浄水部４が着脱されると、浄水部検知センサ１６により制御手段１９は浄水部４の有無を検知し、新しい浄水部４が装着されたものとし、通水量のカウントおよび通水状態を初期状態にする。または、操作表示部２０の操作によっても通水量のカウントおよび通水状態を使用者が任意に初期状態にすることができる。

ここで、アルカリイオン水生成モード時および酸性イオン水生成モード時に、制御手段１９は、電源部１８内で発生する直流電圧を電解槽７の電極板９，１０に供給する。一定の直流電圧を電極板９，１０に供給した場合、水道水の水質および通水路を通る水道水の流量によって、電極板９と電極板１０との間に流れる電流が変化し、生成されるｐＨ値も変化する。

利用者にて操作表示部２０のｐＨ強度ボタンで所望のｐＨ強度が選択されると、そのｐＨ強度に応じて制御手段１９は電源部１８内で発生する直流電圧を一定周期内で電極板９および電極板１０に供給する時間を変化させることにより、アルカリイオン水または酸性イオン水を生成する。導電率の高い水道水であると大電流が流れるため、制御手段１９は、電解電流検知部２２により電極板９と電極板１０との間に流れる電流を監視することにより、一定電流以上流れないよう供給時間を制御する。

生成されるｐＨ値については、吐水管１３より吐水される生成水をｐＨ試薬等で測定し、ｐＨ強度ボタンで調整を行うことができる。
特開平１０−２６３５４２号公報

このような連続電解方式のイオン整水器において酸性度の強い電解水およびアルカリ度の強い電解水を生成するためには、原水に塩を添加し電解槽に高い電流を流す必要がある。

そして、酸性度の強い電解水およびアルカリ度の強い電解水を生成した後に飲用可能な電解水を生成するためには、通水路に残る塩が添加された水を洗い流す必要があり、捨て水が増大して使用効率が悪くなる。

そこで、本発明は、低電流で酸性度やアルカリ度の強い電解水を生成することのできるイオン整水器を提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明のイオン整水器は、水を電気分解してアルカリイオン水および酸性イオン水を生成するイオン整水器であって、原水を連続的に電気分解する第１の電解槽と、前記第１の電解槽の排水側に配置され、前記第１の電解層から排出された水を電気分解する第２の電解槽と、塩水が貯留される塩水タンクと、前記塩水タンク内の塩水を前記第２の電解槽に送る添加装置とを有し、前記第１の電解層で電気分解された水に塩を添加して前記第２の電解層で電気分解するものである。

本発明の好ましい形態において、前記第１の電解槽から前記第２の電解槽内に至る流路および前記第２の電解層から排水される流路に電磁弁を備えている。

本発明のさらに好ましい形態において、通水および止水を検知、前記電磁弁の開閉、塩水の添加、水の電気分解の開始終了を制御する制御手段を備えている。

本発明によれば以下の効果を奏することができる。

すなわち、本発明によれば、第１の電解層で電解された水に塩を添加して前記第２の電解層で電気分解しているので、低電流で酸性度やアルカリ度の強い電解水を生成することが可能になるという有効な効果が得られる。

このように第２の電解槽内の水に塩を添加して強酸性イオン水および強アルカリイオン水を生成しているので、飲用側に影響を与えず使用効率を高めることが可能になるという有効な効果が得られる。

本発明の請求項１に記載の発明は、水を電気分解してアルカリイオン水および酸性イオン水を生成するイオン整水器であって、原水を連続的に電気分解する第１の電解槽と、前記第１の電解槽の排水側に配置され、前記第１の電解層から排出された水を電気分解する第２の電解槽と、塩水が貯留される塩水タンクと、前記塩水タンク内の塩水を前記第２の電解槽に送る添加装置とを有し、前記第１の電解層で電気分解された水に塩を添加して前記第２の電解層で電気分解するイオン整水器であり、第１の電解層で電解された水に塩を
添加して前記第２の電解層で電気分解しているので、低電流で酸性度やアルカリ度の強い電解水を生成することが可能になるという作用を有する。

本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１の電解槽から前記第２の電解槽内に至る流路および前記第２の電解層から排水される流路に電磁弁を備えたイオン整水器であり、止水時に第１の電解層の排水を第２の電解層内に滞留させるという作用を有する。

本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、通水および止水を検知、前記電磁弁の開閉、塩水の添加、水の電気分解の開始終了を制御する制御手段を備えたイオン整水器であり、制御手段により最適な電気分解が行えるという作用を有する。

（実施の形態１）
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。

図１は本発明の一形態によるイオン整水器の概略構成を示す説明図である。ここで、図１においては、既に説明した図２と同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。

本形態のイオン整水器においては、放水管１５に接続されたバッチ式の電解槽（第２の電解層）２４と、バッチ式の電解槽２４を二分して電極室２４ａ，２４ｂを形成する隔膜２７と、隔膜２７で二分されて形成された各電極室２４ａ，２４ｂに配置された電極板２５，２６と、電極板２６側の水（電極板２６が陽極の場合は酸性イオン水）を排出する放水管３１と、電極板２５側の水（電極板２５が陰極の場合はアルカリイオン水）を排出する放水管３０と、放水管３０を開閉する電磁弁２８と、放水管３１を開閉する電磁弁２９と、塩水が貯蔵される塩水タンク３２と、塩水タンク３２内の塩水をバッチ式の電解槽２４に送る添加装置２３を備えている。

以上の構成を有する本形態のイオン整水器において、連続式の電解槽（第１の電解層）７でアルカリイオン水および酸性イオン水を生成する場合、水栓２を開いて原水を浄水部４に導入する。浄水部４で不純物が取り除かれた原水は流量センサ５を通過し、制御手段１９は流量センサ５の信号を読み取り、流量レベルが所定量を超えるとこの状態を通水中と判断する。このとき、操作表示部２０によりアルカリイオン水生成モードまたは酸性イオン水生成モードが選択設定されていると、制御手段１９は電極板９および電極板１０へ電源部１８より直流電源を供給してアルカリイオン水の生成または酸性イオン水の生成を開始する。生成が開始されると、連続式の電解槽７の排水は放水管１５を通ってバッチ式の電解槽２４内へ通水され、制御手段１９により電磁弁２８，２９が開かれて電解層２４内の水が放水管３０，３１より排出される。

水栓２により原水が止水されると、流量センサ５で制御手段１９は止水と判断し、その電圧印加制御部より電解槽７の電極板９および電極板１０への電圧印加を停止し、電磁弁２８，２９を閉じてバッチ式の電解槽２４内に排水を滞留させる。この状態で利用者より操作表示部２０のモード選択ボタンの押圧により強アルカリイオン水生成モード、強酸性イオン水モードが選択設定されると、添加装置２３により塩水が所定量だけバッチ式の電解槽２４内に添加される。添加が終了すると、制御手段１９は電極板２５および電極板２６へ電源部１８より直流電源を供給してイオン水の生成を開始する。このとき、電極板２５が陽極となり電極板２６が陰極である場合は、電極板２５側は陽極室となり強酸性イオ
ン水が、電極板２６側は陰極室となり強アルカリイオン水が生成される。イオン水の生成が終了すると操作表示部より利用者へ示され、制御手段１９が電磁弁２８，２９を開いてそれぞれの放水管３０，３１より必要なイオン水が取水される。

また、電極板２５，２６へ印加する直流電源の極性は電極板へのスケールの付着を防止するため、生成のたびに反転させる。すなわち、前回の電解で電極板２５が陽極、電極板２６が陰極であった場合は、次回の電解では電極板２５が陰極、電極板２６が陽極が印加される。このとき、それぞれの放水管３０，３１からは前回とは逆のイオン水が放水されるためＬＥＤ等の表示により利用者にイオン水の種類が明確に示される。

水栓２から通水されたとき、操作表示部２０により浄水モードが選択設定された場合は、電磁弁１４，２１が閉じられてバッチ式の電解槽２４には通水されないが、水栓２により原水が止水されると電磁弁１４，２１が開いて連続式の電解槽７内の水が放水管１５よりバッチ式の電解槽２４内へ通水される。このとき、制御手段１９は電磁弁２８，２９を閉じてバッチ式の電解槽２４内に排水を滞留させ、前述と同じように制御を行う。

ここで、水の電気分解の原理について簡単に説明を行う。

水中に一対の電極をいれ、電極と電極との間に水中のイオン性物質は自由に通過するが、液体の水自身の自由な往来を阻害する程度の微細な孔を有する隔膜を設ける。この一方の電極をプラス極に、他方をマイナス極に接続すると、電解槽の陽極には塩化物イオンなどの陰イオンが引き寄せられ、逆に陰極にはマグネシウムイオンやカルシウムイオンなどの陽イオンが引き付けられる。このとき、両極間に十分な電圧がかけられると水の電気分解が起きる。陽極からは酸素ガスや塩素ガスなどが発生すると同時にＨイオンが水中に放出され、陰極からは水素ガスなどが発生すると同時にＯＨイオンが水中に放出される。その結果として陽極側の水は酸性サイドに片寄った塩化物イオンなどの陰イオンが相対的に増加した水となり、陰極側の水はアルカリサイドに片寄ったナトリウムイオンやカルシウムイオンなどの陽イオンが相対的に増加した水となる。これらの水を個別に取り出し利用するのが電気分解イオン水の基本的な原理である。

このとき、各電極の表面で起こる反応は下記の通りである。

陽極側 ２Ｈ₂Ｏ → ４Ｈ⁺＋Ｏ₂＋４ｅ^-
２ＣＩ^- → ＣＩ₂＋２ｅ^-
陰極側 ６Ｈ₂Ｏ＋６ｅ^- → ６ＯＨ^-＋３Ｈ₂
このように本形態のイオン整水器によれば、連続式の電解槽７の排水に塩水を添加した滞留水をバッチ式の電解層２４で電気分解しているので、酸性度やアルカリ度の強い電解水を生成することが可能になる。これにより、連続式の電解槽７の通水路に影響を及ぼさないために通水路を洗浄する必要がなく、使用効率を高めることができる。

本発明のイオン整水器は、連続電解方式によるアルカリイオン水、酸性イオン水の生成とバッチ式電解方式による強酸性イオン水、強アルカリイオン水を生成できるため、飲用、医療用、化粧水、殺菌洗浄用と幅広い用途に適用できる。

本発明の一実施の形態によるイオン整水器の概略構成を示す説明図 従来のイオン整水器の概略構成を示す説明図

符号の説明

１ 原水管
２ 水栓
３ 整水器本体
４ 浄水部
５ 流量センサ
６ カルシウム供給部
７ 電解槽（第１の電解層）
８ 隔膜
９ 電極板
１０ 電極板
１１ 排水管
１２ 流量調整部
１３ 吐水管
１４ 電磁弁
１５ 放水管
１６ 浄水部検知センサ
１７ 電源投入用プラグ
１８ 電源部
１９ 制御手段
２０ 操作表示部
２１ 電磁弁
２２ 電解電流検知部
２３ 塩水添加装置
２４ 電解槽（第２の電解層）
２５ 電極板
２６ 電極板
２７ 隔膜
２８ 電磁弁
２９ 電磁弁
３０ 放水管
３１ 放水管
３２ 塩水タンク

Claims (3)

1. 水を電気分解してアルカリイオン水および酸性イオン水を生成するイオン整水器であって、
   原水を連続的に電気分解する第１の電解槽と、
   前記第１の電解槽の排水側に配置され、前記第１の電解層から排出された水を電気分解する第２の電解槽と、
   塩水が貯留される塩水タンクと、
   前記塩水タンク内の塩水を前記第２の電解槽に送る添加装置とを有し、
   前記第１の電解層で電気分解された水に塩を添加して前記第２の電解層で電気分解することを特徴とするイオン整水器。
2. 前記第１の電解槽から前記第２の電解槽内に至る流路および前記第２の電解層から排水される流路に電磁弁を備えたことを特徴とする請求項１記載のイオン整水器。
3. 通水および止水を検知、前記電磁弁の開閉、塩水の添加、水の電気分解の開始終了を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１または２記載のイオン整水器。

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