JP2005177537A - 電解イオン水生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 水質の悪い水道水を使用しても、電極の寿命を著しく長くできるようにする。
【解決手段】電解イオン水生成装置は、電解槽１に対向して配設している一対の電極２に正負の直流電圧を印加して、電解槽１からアルカリ水と酸性水とに分離されたイオン水を排出する。ここで、本発明の電解イオン水生成装置は、電解槽１の吸入側に、水に含まれる硝酸性窒素を除去する陰イオン交換樹脂１３を充填している浄水器１０を連結している。そして、浄水器１０の陰イオン交換樹脂１３で硝酸性窒素の濃度を低下させてなる浄水を電解槽１に流入してアルカリ水と酸性水とに分離する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、水を電解してアルカリ水と酸性水を生成できる電解イオン水生成装置に関し、特に、電極の耐久性を向上できる電解イオン水生成装置の洗浄方法に関する。

水道水などの水をアルカリ水と酸性水とに電解する装置は既に市販されている。この種の装置では、正極の近傍に酸性水を、負極の近傍にアルカリ水を集めることができ、また、正極と負極の近傍から排水することで、装置外に酸性水とアルカリ水とを排水することができる。そして、この種の装置により、アルカリ水は飲料水として、酸性水は殺菌効果のある水として使用される。

ここで、このような電解イオン水生成装置では、使用するにしたがってアルカリ水と酸性水のｐＨが変化する。これは、電解槽に内蔵している電極の表面に異物が吸着して析出し、この異物によって水との接触抵抗が増加することにより電極間に流れる電流が減少するからである。尚、このように電極表面に付着する異物は、電極に反対の電圧を印加することにより除去可能である。

ここで、この種の電解イオン水生成装置においては、電極に電圧を加えてイオン水を排出するとき、さらに、電極に逆電圧を加えて電極を洗浄するときに、正極側となる電極が消耗するといった不都合が生じる。これは、正極の金属が金属イオンとなって水に溶解し、溶解された金属イオンが負極の表面に析出される、いわゆる電気メッキの状態となるからである。

そこで、このような電極の消耗については、下記先行技術文献に開示されているように、金属板の表面を耐腐食性の金属でコーティングすることによって消耗を少なくすることができるため、電解イオン水生成装置の電極は、これ等の金属をコーティングする際に膜厚を適宜調整することにより、通常の使用状態で数千時間の寿命となるように設計される。そして、このように表面を耐腐食金属でコーティングされた電極は、その寿命を数千時間とするために、多くの家庭の電解イオン水生成装置に使用されている。尚、コーティングする金属には、白金、金、イリジウム、二酸化イリジウム等の金属が使用される。
特開平９−１１４７号公報

しかしながら、各家庭において使用される水道水の水質によっては、電極の寿命が数分の一と極めて著しく短くなることがあった。そこで本発明者らは、このような弊害が、各家庭における水道水の導電率の違いに原因があるとして、電極間に流れる電流を一定に制御する定電流回路を内蔵する電解イオン水生成装置を試作した。これは、電気メッキにおいて、一方の電極の金属がイオンの状態に溶解されて、他方の電極に析出する量は電流に比例する点、すなわち、電極に９６５００クーロンの電気を流すと、１ｇ当量の金属が析出されるという点に着目したためである。しかしながら、電極に流す電流の大きき、すなわち電気量は電極の寿命に影響を与えるが、電極に流す電流を一定に制御しても、水道水の水質によって電極の寿命は相当に変化し、著しい場合は通常の数分の一に低下してしまうという弊害は解消されなかった。

そこで本発明者らは、さらに水道水の水質に原因があるとの考えにたち、電解槽に流入させる水道水を活性炭で濾過する装置を試作した。この装置は、水道に含まれる種々の物質を活性炭に吸着させて電解槽に流入させるようにしたものである。このため、電解槽には、活性炭により濾過された清澄な水道水が流入されることとなる。しかしながら、この装置によっても電極の寿命を長くすることができなかった。

そこで本発明者は、電極の寿命を長くするために、種々の装置を試作して膨大な実験を繰り返した。その結果、イオン交換樹脂を使用して、水道水に含まれる硝酸性窒素を除去した水道水を電解槽に流入することにより、電極の寿命を数倍にも延長できることを見出し、本発明を完成させた。

したがって、本発明の重要な目的は、水質の悪い水道水を使用しても電極の寿命を著しく長くすることができる電解イオン水生成装置を提供することにある。

本発明の電解イオン水生成装置は、電解槽１に対向して配設している一対の電極２に正負の直流電圧を印加して、電解槽１からアルカリ水と酸性水とに分離されたイオン水を排出する。さらに、電解イオン水生成装置は、電解槽１の吸入側に、水に含まれる硝酸性窒素を除去する陰イオン交換樹脂１３を充填している浄水器１０を連結している。この電解イオン水生成装置は、浄水器１０の陰イオン交換樹脂１３で硝酸性窒素の濃度を低下させてなる浄水を電解槽１に流入してアルカリ水と酸性水とに分離している。

浄水器１０は、陰イオン交換樹脂１３と活性炭１４とを内蔵することができる。陰イオン交換樹脂１３は、水に含まれる硝酸性窒素を選択的に除去する選択性の陰イオン交換樹脂１３とし、活性炭１４は、粉砕活性炭をバインダーで多孔質な粒状に圧縮成形している圧縮活性炭１４とすることができる。この浄水器１０は、陰イオン交換樹脂１３で硝酸性窒素を除去し、活性炭１４で水に含まれる塩素と細菌を除去して電解槽１に流入させることができる。

電極２は、白金、金、イリジウム、二酸化イリジウムの少なくともいずれかでコーティングしている金属板とすることができる。さらに、電解イオン水生成装置は、電極２の正負を反転させて、電極２を洗浄する切換回路８を備えることができる。

選択性の陰イオン交換樹脂１３は、平均粒径を０．２〜０．４ｍｍとすることができる。陰イオン交換樹脂１３と活性炭１４とを内蔵する浄水器１０は、選択性の陰イオン交換樹脂１３と圧縮活性炭１４とを、別々のカートリッジに収納することができる。選択性の陰イオン交換樹脂１３と圧縮活性炭１４は一つのカートリッジに収納することもできる。

本発明の電解イオン水生成装置は、水質の悪い水道水を使用しても電極の寿命を著しく長くできる優れた特長がある。それは、本発明の電解イオン水生成装置が、電解槽の吸入側に、水に含まれる硝酸性窒素を除去する陰イオン交換樹脂を充填している浄水器を連結しており、この浄水器の陰イオン交換樹脂で硝酸性窒素の濃度を低下させてなる浄水を電解槽に流入してアルカリ水と酸性水とに分離しているからである。電解イオン水生成装置に使用される電極は、水道水に含まれる硝酸性窒素が増加すると寿命が短くなる傾向があるが、本発明の電解イオン水生成装置は、浄水器の陰イオン交換樹脂で水に含まれる硝酸性窒素を除去し、硝酸性窒素濃度を低下させるので、水質の悪い水道水を使用しても電極の寿命を著しく長くすることができる。

さらに、本発明の請求項２の電解イオン水生成装置は、浄水器が陰イオン交換樹脂と活性炭とを内蔵しているので、陰イオン交換樹脂で硝酸性窒素を除去し、活性炭で水に含まれる塩素と細菌とを除去して電解槽に流入させることができる。特に陰イオン交換樹脂には、水に含まれる硝酸性窒素を選択的に除去する選択性の陰イオン交換樹脂を使用しているので、多量の水を通過させて、より効率良く硝酸性窒素を除去して寿命を長くすることができる。さらに、活性炭には、粉砕活性炭をバインダーで多孔質な粒状に圧縮成形している圧縮活性炭を使用しているので、水をより広い面積で有効に粉砕活性炭に接触させて、水に含まれる細菌や塩素イオン、さらには鉛イオン等も有効に除去することができる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。尚、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電解イオン水生成装置を例示するものであって、本発明は電解イオン水生成装置を下記のものに特定するものではない。また、この明細書は、特許請求の範囲を理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。但し、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。

図１の電解イオン水生成装置は、水道等の蛇口１６に、切換弁１７を介して接続されている。前記切換弁１７は、水道水を直接に排出する直接排水位置と、水道水を電解イオン水生成装置に供給し、この電解イオン水生成装置で電離されたアルカリ水または酸性水を排水するイオン水排水位置とに切り換え可能となっている。そして、イオン水排水位置に切り換えることにより、水道水が電解イオン水生成装置に供給され、電解イオン水生成装置からイオン水が排水口７から排水されるように構成されている。

本実施例の電解イオン水生成装置は、前記切換弁１７を介して蛇口１６に接続される浄水器１０と、この浄水器１０から供給される水をアルカリ水と酸性水とに電離する電解槽１と、当該電解槽１の電極２に電圧を加える電源３と、前記電解槽１を水が通過していることを検出する流量センサー１５と、前記電解槽１の洗浄状態を制御する制御回路４と、制御回路４の制御により電極２を洗浄していることや前記浄水器１０の交換時期を音声で知らせる音声回路２０と、を備えている。

そして、前記音声回路２０は、電極２の洗浄中であることを知らせる音声信号および前記浄水器１０の交換時期であることを知らせる音声信号を記憶しているメモリ２１と、このメモリ２１に記憶される音声を増幅して音で知らせるアンプ２２と、このアンプ２２の出力側に接続しているスピーカー２３と、を備えている。

まず、本発明の電解イオン水生成装置が装備する浄水器１０について説明する。前記浄水器１０は、陰イオン交換樹脂１３を収納している第１カートリッジ１１と、活性炭１４を収納している第２カートリッジ１２とを備え、前記第１カートリッジ１１と前記第２カートリッジ１２とを電解イオン水生成装置のケーシングに内蔵している。そして、水道水は第１カートリッジ１１を通過した後に第２カートリッジ１２を通過して排出されるように構成されている。

尚、前記第１カートリッジ１１に内蔵される陰イオン交換樹脂１３は、通過する水に含まれる硝酸性窒素を選択的に除去する選択性の陰イオン交換樹脂である。ここで、陰イオン交換樹脂は、通過する全ての陰イオンを除去するものと、効率よく除去する陰イオンを特定して、全ての陰イオンを同じように除去しない選択性の陰イオン交換樹脂とがあるが、本発明の電解イオン水生成装置では、特に、選択性の陰イオン交換樹脂を使用するものとする。

これは次のような理由による。陰イオン交換樹脂に、全ての陰イオンを均一に除去するものを使用した場合、硝酸性窒素のみでなく塩素イオンも除去するので、陰イオン交換樹脂の寿命が短くなる。これに対し、選択性の陰イオン交換樹脂１３を使用した場合、主として硝酸性窒素を除去するように設計しているので、塩素イオンの除去効率が低く、この選択性の陰イオン交換樹脂１３において効率良く塩素イオンが除去されることはない。このため、選択性の陰イオン交換樹脂１３は、多量の水を通過させることで、より効率良く硝酸性窒素を除去することができる。さらに、この選択性の陰イオン交換樹脂１３で塩素が除去されないので、この陰イオン交換樹脂１３を通過した水の殺菌力が低下することもなく、次に水が通過する活性炭１４において細菌が繁殖するのを有効に防止できる。

ここで、この選択性の陰イオン交換樹脂１３は、平均粒径を０．２〜０．４ｍｍとする小さい粒径のものである。これは、この粒径の遇択性の陰イオン交換樹脂１３は、寿命が長く、より多くの水を通過させて硝酸性窒素を効率よく除去するためである。尚、これより大きい粒径の選択性の陰イオン交換樹脂を使用することもでき、また、これより小さい粒径のものを使用することもできるが、これより小さい粒径の選択性の陰イオン交換樹脂については、寿命がさらに長くなるが、水の通過抵抗が大きくなる欠点があることから、水道圧の大きいところに適している。

そして本実施形態では、前記第１カートリッジ１１に約５００ｃｃの選択性の陰イオン交換樹脂１３を収納している。尚、この第１カートリッジ１１は、例えば約３ｐｐｍの硝酸性窒素を含む水を３０００リットル通過させて、硝酸性窒素の濃度を０．３ｐｐｍ以下にできる能力を有するものである。

図２は、電解イオン水生成装置の電解槽１に流入させる水道水の硝酸性窒素の濃度に対する電極２の相対寿命を示している。但し、この図のデータを取得した電解イオン水生成装置には、チタンの表面を白金メッキしてコーティングしてなる電極２を使用している。ここで、日本の水道水は、地域によって大幅に変動するが、約２〜１０ｐｐｍの硝酸性窒素を含有しており、田舎の水道水は、都会に比較してより高い濃度で硝酸性窒素を含有するが、図２から明らかなように、電解槽１に流入する水道水の硝酸性窒素が２ｐｐｍから１０ｐｐｍに増加すると、電極２の寿命は約１／３と著しく短くなる。そして、このように硝酸性窒素の濃度が高くなると電極２の寿命が急激に短くなる傾向は、電極２の表面をコーティングする金属を、例えば金、イリジウム、ニ酸化イリジウム等の耐腐食性の金属に変更しても同じである。

つまり、水道水を浄水器１０に通過させ、高濃度の硝酸性窒素を含有する水道水の硝酸性窒素を減少させることにより、電極２の寿命を長くすることができる。そこで、電極２の寿命を長くするために、浄水器１０では、例えば、排出される水道水の硝酸性窒素濃度を、５ｐｐｍ以下、好ましくは３ｐｐｍ以下、さらに好ましくは２ｐｐｍ以下に減少させるようにする。因みに、２００ｃｃ以上の選択性の陰イオン交換樹脂１３を第１カートリッジ１１に充填している浄水器１０では、１０ｐｐｍの硝酸性窒素を含有する水道水を通過させると、その通過後の水の硝酸性窒素濃度を１ｐｐｍ以下に低下させることができる。

尚、第１カートリッジ１１に充填する陰イオン交換樹脂１３の量をさらに多くすれば、浄水器１０と電極２の寿命を長くすることは可能であるが、選択性の陰イオン交換樹脂１３は相当に高価であるので、第１カートリッジ１１に充填する陰イオン交換樹脂１３の量は、硝酸性窒素の除去効率と電極２の寿命を考慮して、例えば２００〜１０００ｃｃ、好ましくは２００〜５００ｃｃとする。

以上のように、前記浄水器１０には、陰イオン交換樹脂１３で効率よく硝酸性窒素を除去しながらも塩素イオンを除去しないように、選択性の陰イオン交換樹脂１３を使用している。そして、前記陰イオン交換樹脂１３において塩素イオンを除去すると当該陰イオン交換樹脂１３の寿命が短くなるため、前記陰イオン交換樹脂１３では硝酸性窒察を選択的に除去し、塩素イオンを第２カートリッジ１２に充填している活性炭１４で除去するようにしている。具体的には、この浄水器１０では、陰イオン交換樹脂１３では塩素イオンを通過させ、活性炭１４で塩素イオンを吸着する。そして、第２カートリッジ１２の活性炭１４では、塩素イオンを効率よく除去するため、活性炭１４における細菌の繁殖を防止する効果も得られる。続いて、この活性炭１４について説明する。

第２カートリッジ１２に充填している活性炭１４には、圧縮活性炭を使用する。これは、細菌を有効に除去すると共に、陰イオン交換樹脂１３を通過して流入する水に含まれる塩素イオンで、除去した細菌を効果的に殺菌するためである。この圧縮活性炭１４は、やしがらや竹等を加熱して活性炭にしたものでなく、活性炭を破砕した粉砕活性炭をバインダーで多孔質な粒状に圧縮成形したものである。よって、圧縮活性炭は、活性炭を破砕した粉砕活性炭を多孔質に結合しているので、結合された粉砕活性炭の間に、活性炭自体の空隙よりも大きな隙間が存在する。

元来、活性炭は、内部に無数の空隙があって、ここに塩素イオン等を吸着して除去する性質がある。しかし、これら活性炭の空隙は極めて小さく、通過する水をこの空隙に流すことが極めて難しい。このため、水は活性炭の表面に沿って流れ、内部に効率よく流れ込むようにはできない。これに対して、圧縮活性炭１４は、粉砕活性炭の平均粒径と結合する密度を調整して粉砕活性炭の間にできる空隙の大きさを調整でき、粉砕活性炭の間の隙間を活性炭自体の空隙に比して相当に大きくすることができる。このため、水を活性炭の内部に流すことができ、水に含まれる細菌や塩素イオンを有効に除去することが可能となる。さらに、この圧縮活性炭１４は、水がより広い面積で有効に粉砕活性炭に接触するため、水に含まれる鉛イオン等も有効に除去できる。

このように塩素イオンと細菌の両方を除去する圧縮活性炭１４は、水に含まれる細菌を効率よく除去すると共に、一緒に吸着する塩素イオンで、吸着した細菌を殺菌する。このため、圧縮活性炭１４で細菌が繁殖することがない。

以上のように、本発明の電解イオン水生成装置の浄水器１０は、塩素イオンを、最初に通過する第１カートリッジ１１に充填している陰イオン交換樹脂１３で除去するのではなく、この陰イオン交換樹脂１３を通過させた後に第２カートリッジ１２に充填している圧縮活性炭１４で効率よく除去する構成となっている。さらに、この圧縮活性炭１４は、細菌も効率よく除去するので、除去した細菌を吸着した塩素イオンで殺菌し、この圧縮活性炭１４での細菌の繁殖を有効に阻止できるようになっている。

尚、この圧縮活性炭１４は、平均粒径が２〜８ｍｍ、好ましくは約３〜５ｍｍとなる球形に成形される。ここで、圧縮活性炭１４の平均粒径を大きくすると、通過する水の圧力損失を小さくでき、反対に圧縮活性炭１４の平均粒径を小さくすると、含有される細菌と塩素イオンを有効に除去できる。したがって、圧縮活性炭１４の平均粒径は、細菌と塩素イオンの除去効率と、通過する水の圧力損失とを考慮して前述の範囲とするのが好ましい。

以上のように、図１に示す浄水器１０は、第１カートリッジ１１に選択性の陰イオン交換樹脂１３を充填して、第２カートリッジ１２に圧縮活性炭１４を充填している。この浄水器１０は、カートリッジに多量の選択性の陰イオン交換樹脂１３と圧縮活性炭１４を充填できるので、多量の水から効率よく硝酸性窒素と細菌と塩素イオンを除去できる特長がある。また、圧縮活性炭１４と選択性の陰イオン交換樹脂１３とを別々に交換できる特長もある。そこで、水に含まれる硝酸性窒素と塩素イオンの濃度にもよるが、一般的には選択性の陰イオン交換樹脂１３の寿命が圧縮活性炭１４よりも短いため、硝酸性窒素の除去効率が低下すると第１カートリッジ１１の選択性の陰イオン交換樹脂１３を交換し、塩素イオンの除去効率が低下すると第２カートリッジ１２の圧縮活性炭１４を交換することとなる。

尚、本発明の電解イオン水生成装置が装備する浄水器１０は、図示しないが、一つのカートリッジに、選択性の陰イオン交換樹脂と圧縮活性炭とを充填することもできる。このような構成の浄水器では、最初に水が通過する部分に選択性の陰イオン交換樹脂を充填し、陰イオン交換樹脂を通過した水が通過する部分に圧縮活性炭を充填することとなる。

次に、本発明の電解イオン水生成装置が装備する電解槽１について説明する。この電解槽１は、浄水器１０を通過した水を電解し、プラスのイオンを含むアルカリ水と、マイナスのイオンを含む酸性水とに分離するものである。そして、この電解槽１で電離されたイオン水は、メイン排水路５とサブ排水路６とから排水される。ここで、図１の装置では、電解槽１は、下端部にて浄水器１０と連結され、且つ上端部にてメイン排水路５とサブ排水路６とが連結されており、メイン排水路５とサブ排水路６の排水ロ７からイオン水を排水している。尚、メイン排水路５については、切換弁を介して蛇口に接続することで、蛇口からアルカリ水と酸性水の何れかを排水するようにすることもできる。

また、前記電解槽１は、流入する水をアルカリ水と酸性水に電解する一対の電極２を備えている。この一対の電極２は、第１電極２Ａと第２電極２Ｂからなり、第１電極２Ａと第２電極２Ｂとは、互いに対向して配設されると共に、切換回路８を介して電源３に接続されている。

ここで、第１電極２Ａと策２電極２Ｂには、水に通電するときに、塩素イオンや硝酸性窒素等のマイナスイオンに対して充分な耐腐食性を奏する材質が使用される。そこで第１電極２Ａと第２電極２Ｂには、例えば、チタン等の金属板の表面を、白金、金、イリジウム、あるいは二酸化イリジウムでコーティングしたものが使用できる。

また、第１電極２Ａと第２電極２Ｂは、端部を絶縁して電解槽１の外部に突出させている。そして、第１電極２Ａと第２電極２Ｂとは、切換回路８を介して直流の電源３に連結されている。ここで、電源３の出力電圧、すなわち、両電極２間の電圧は、アルカリ水および酸性水の流量、電極２の面積、アルカリ水と酸性水とに含まれる要求イオン濃度とを考慮して決定されるが、通常、両電極２間の電圧は、２０〜１００ボルトの範囲に調整される。

電解槽１で電離されるイオンの含有量は電極２間の電流に比例する。そして、電極２間の電流は電圧にほぼ比例する。従って、アルカリ水と酸性水のイオン濃度を最適値とするように、電極２間の電圧が設定されるのである。ここで、電極２間の電圧を高くすると、アルカリ水と酸性水とに含まれるイオン濃度は高くなるが、アルカリ水と酸性水のイオン濃度は、用途によって最適値が異なる。そこで、電極２間の電圧を調整することで、用途に最適のイオン水が得られるようになるのである。

また、前記電解槽１は、第１電極２Ａと第２電極２Ｂの間に、鎖線で示すように、多孔板９を配設している。この多孔板９は、第１電極２Ａと第２電極２Ｂとで分離された酸性水とアルカリ水とが混合するのを防止するものである。そして、多孔板９と第１電極２Ａとの間はメイン排水路５に連結され、多孔板９と第２電極２Ｂとの間はサブ排水路６に連結されている。

尚、片方のイオン水のみを排水すると、他方のイオン水濃度が次第に高くなるため、アルカリ水と酸性水の何れか片方のみを排出するのは好ましくない。よって、電解槽１から排出されるアルカリ水と酸性水は、互いに分離されて別々に排出される。具体的には、アルカリ水排水モードにおいては、メイン排水路５を通過してアルカリ水が排水され、サブ排水路６を通過して酸性水が排水されることとなり、酸性水排水モードにおいては、メイン排水路５を通過して酸性水が排水され、サブ排水路６を通過してアルカリ水が排水されることとなる。

さらに、前記電解槽１の流入側には、流量センサー１５が連結されている。この流量センサー１５では、電解槽１を水が通過しているかどうかが検出されると共に、浄水器１０と電解槽１とを通過する水の流量をも検出される。そして、流量センサー１５の信号は、コントローラ１８に入力される。

このコントローラ１８は、前記流量センサー１５の信号を演算し、浄水器１０を通過した水のトータル水量を積算するものである。そして、このコントローラ１８で積算された浄水器１０の通過水量が設定値になると、該コントローラ１８から音声回路２０に「浄水器の交換時期であることを知らせる」信号が出力される。こうしてこの信号が音声回路２０に入力されると、該音声回路２０が、例えば「浄水器を交換して下さい」等といった音声メッセージを出し、浄水器１０の交換時期であることを外部に音声で知らせることができるようになる。

尚、図１の電解イオン水生成装置は、陰イオン交換樹脂１３を第１カートリッジ１１に充填して、活性炭１４を第２カートリッジ１２に充填しており、この浄水器１０は、第１カートリッジ１１と第２カートリッジ１２を別々に交換して、陰イオン交換樹脂１３と活性炭１４とを最後まで有効に使用することができる。すなわち、陰イオン交換樹脂１３と活性炭１４の寿命を全く同じように設計することなく、例えば活性炭１４の寿命を陰イオン交換樹脂１３の寿命より長くすることもできる。但し、陰イオン交換樹脂１３と活性炭１４を同じ寿命として両方を一緒に交換するように設計すると、便利に使用できる。ここで、陰イオン交換樹脂１３と活性炭１４の寿命が異なる電解イオン水生成装置では、流量センサー１５からの信号で、陰イオン交換樹脂１３と活性炭１４の寿命をコントローラ１８で別々に検出することもできる。そして、陰イオン交換樹脂１３の交換時期になると、「陰イオン交換樹脂を交換して下さい」等と音声メッセージで交換時期を知らせ、活性炭１４の交換時期になると、「活性炭を交換して下さい」等との音声メッセージで交換時期を知らせるようにすることができる。

また、浄水器１０を通過する水は電解槽１を通過することから、浄水器１０を通過する水量を演算して、電解槽１を通過する水量を検出することもできる。さらには、電解糟１に流入する水は、一定の比率で、メイン排水路５とサブ排水路６とに分離して排水されることから、流量センサー１５で電解槽１に流入する水量を検出して、メイン排水路５の排水量を検出することもできる。例えば、電解槽１に流入する水の８０％がメイン排水賂５から排水されるときには、メイン排水路５の排水量は流量センサー１５が検出する流量の８０％となるといった具合である。さらにまた、メイン排水路５はアルカリ水と酸性水の何れかを排水するので、流入センサーで電解槽１の水の流量を検出して、メイン排水路５から排水されるアルカリ水と酸性水の流量を検出することもできる。

次に、本発明の電解イオン水生成装置が装備する制御回路４について説明する。前記制御回路４は、電源３を制御するコントローラ１８と、このコントローラ１８に接続しているタイマー１９とを備えている。前記コントローラ１８は、流量センサー１５から入力される信号から、アルカリ水と酸性水の排水量の差を算出する。このアルカリ水と酸性水の流量差は、電極２を洗浄してリセットした後から排水されるアルカリ水と酸性水との流量の差として算出される。一般には、電解イオン水生成装置は酸性水排水モードよりもアルカリ水排水モードで使用される頻度が高いため、アルカリ水の流量から酸性水の流量を減算して、アルカリ水と酸性水の排水量の差を演算する。

また、前記コントローラ１８は、アルカリ水と酸性水の排水量の差に係数を掛けて、電極２を洗浄する洗浄時間間隔を算出する。さらに前記コントローラ１８は、アルカリ水排水モードと酸性水排水モードの時間差から、電極２を洗浄する洗浄時間間隔を演算することもできる。この方法で洗浄時間間隔を算出する際には、前記コントローラ１８は、アルカリ水排水モードの使用時間から、酸性水排水モードの使用時間を減算して時間差を検出し、検出した時間差に係数を掛けて電極２を洗浄する洗浄時間間隔を算出する。さらに、前記コントローラ１８は、アルカリ水排水モードと酸性水排水モードの時間差を演算するとき、アルカリ水排水モードの時間に電極電流を掛けた値から、酸性水排水モードの時間に電極電流を掛けた値を減算して演算し、演算値に係数を掛けて電極２の洗浄時間間隔を算出することもできる。

また、電極電流を検出する制御回路４は、図１に示すように、電極２と直列に接続している電流検出抵抗２４と、この電流検出抵抗２４の両端の電圧を増幅するアンプ２５とを備えている。このアンプ２５の出力は電極２に流れる電流に比例することから、アンプ２５の出力をＡＤコンバータ（図示せず）でデジタル値に変換して、電極電流を検出することができる。そして、この方法を利用することで、電極２を綺麗に洗浄することができるようになる。これは、電極２に異物が付着する量が、電極電流を多くすると増加するからである。したがって、本明細書において、アルカリ水と酸性水の排水量の差には、アルカリ水排水モードと酸性水排水モードの各々の時間に、各々の電流を掛けた減算値を含む意味に使用する。

前記コントローラ１８は、アルカリ水と酸性水の排水時間の差を検出し、あるいは排水量の差を検出した際、アルカリ水の排水時間が酸性水の使用時間よりも長く、あるいはアルカリ水の排水量が酸性水の排水量よりも多いときに限り、タイマー１９の設定時間になると、酸性水排水モードの状態に電解槽１の電極２に電圧を印加して電極２を洗浄する。これに対し、酸性水の排水時間がアルカリ水の使用時間よりも長く、あるいは酸性水の排水量がアルカリ水の排水量よりも多いときには、前記コントローラ１８は、設定時間になっても電極洗浄を行わない。

さらに、前記コントローラ１８には、切換回路８の切換スイッチ８Ａを、アルカリ水排水モードと酸性水排水モードとに切り換えるためのアルカリ水スイッチ２６及び酸性水スイッチ２７が接続されており、前記コントローラ１８は、アルカリ水スイッチ２６が操作されると電極２に供給する電圧をアルカリ水排水モードとし、酸性水スイッチ２７が繰作されると酸性水排水モードとする。また、前記コントローラ１８は、電極２を洗浄するときには、アルカリ水スイッチ２６及び酸性水スイッチ２７の操作を無視して、切換スイッチ８を強制的に酸性水排水モードとする。

さらに、この制御回路４では、前記コントローラ１８に一時停止スイッチ２８が接続されている。そして、この一時停止スイッチ２８により、以下のような動作が実現可能となる。

電解イオン水生成装置は、タイマー１９の設定時間になって電極２を洗浄しているときに、蛇口１６が開かれて電解槽１に水が流入することがある。この状態になると、コントローラ１８は、洗浄中であることを表示して洗浄を停止しない。そこで、この状態で一時停止スイッチ２８が繰作されることにより、洗浄を中断してアルカリ水または酸性水を排水して電解槽１の水の流入が停止した後に、電極２の洗浄が再開する。そして、その後の所定時間、電極２を洗浄した後、電極２の洗浄を停止する。このように、この状態で使用できる電解イオン水生成装置においては、電極２を洗浄しているときに、アルカリ水や酸性水を排水できるといった特長がある。

さらに、この制御回路４には、電極２の洗浄時間を記憶するタイマー１９が備えられている。前記タイマー１９は、日本標準時間で時間をカウントする２４時間タイマーで、電極２の洗浄時間を記憶している。また、図１のタイマー１９には、電極２の洗浄時間を変更するためのテンキー２９が接続されており、このテンキー２９からの入力により、洗浄時間を変更することができる。また、このタイマー１９は電極洗浄時間になると洗浄信号を出力するようになっている。

また、この電解イオン水生成装置においては、電極２を洗浄しているときに電解槽１に水が流入すると、コントローラ１８が、音声回路２０を制御して音声回路２０のメモリ２１に記憶している音声、例えば「洗浄中です」等の音声信号をアンプ２２に出力し、このアンプ２２が、入力される音声信号を増幅して、スピーカー２３から音声として発声するようになっている。

以上のような構成の電解イオン水生成装置において、次の手順で電極２の洗浄が行われる。
(1) 流量センサー１５の信号を制御回路４が演算し、電解槽１の洗浄時期であると判断されると、制御回路４は洗浄信号を出す。
(2) 洗浄信号によって、メモリ２１に記憶される音声メッセージ、「洗浄スイッチを押して下さい」の音声がアンプ２２に出力される。そしてアンプ２２により増幅されたこの音声が、スピーカー２３から発声される。
(3) 洗浄スイッチを押すと、電源３の切換スイッチ８Ａが図１の鎖線位置に切り換えられて電源スイッチがオンされる。この状態で、第１電極２Ａは電源３のプラス側に、第２電極２Ｂは電源３のマイナス側に接続される。こうして両電極２が電源３に逆の極性で接続された状態で、電気的な反発カによる表面の付着物の除去処理が行われる。
(4) 切換スイッチ８Ａが鎖線位置に切り換えられた状態で、制御回路４は流量センサー１５からの信号により、水を流しているかどうかを検出する。
(5) ここで、電解槽１に水が供給されない場合には、メモリ２１に記憶される「水を流して下さい」の音声がアンプ２２に出力され、スピーカー２３から発声される。
(6) 一方、電解槽１に水が供給される場合には、電解槽１に水が流されて電極２が洗浄される。洗浄時間を制御回路４がカウントし、洗浄が完了すると、切換スイッチ８Ａを実線位置に切り換えて電源スイッチをオフにする。これと共に、メモリ２１に記憶される「洗浄が完了しました、水を止めて下さい」の音声信号を、アンプ２２からスピーカー２３に伝送する。

このように、図１に示す装置では、電極２に逆の電圧を加えて洗浄している。ただ、本発明の電解イオン水生成装置は、電極２を電気的に洗浄する構造を、図１に示す構造に特定するものでない。図示しないが、洗浄電極を設け、この洗浄電極に電圧を加えて電極を洗浄することも可能である。尚、この場合における洗浄電極は、電極を洗浄する時、第１電極にプラスの電圧を加え、第２電極にマイナスの電圧を加えるようにする。

そして、電極２を洗浄した電解イオン水生成装置において、図１において切換スイッチ８Ａを実線位置とし、弁を開いて水を供給すると、電極２に電圧を印加してイオン水を排水するようになる。

本発明の電解イオン水生成装置は、以上のような構成となっているため、水質の悪い水道水を使用しても電極の寿命を著しく長くする、という効果を奏することができるのである。

本発明の一実施例に係る電解イオン水生成装置の概略構成図である。 水道水の硝酸性窒素の濃度に対する電極の相対寿命を示すグラフである。

符号の説明

１…電解槽
２…電極
２Ａ…第１電極
２Ｂ…第２電極
３…電源
４…制御回路
５…メイン排水路
６…サブ排水路
７…排水口
８…切換回路
８Ａ…切換スイッチ
９…多孔板
１０…浄水器
１１…第１カートリッジ
１２…第２カートリッジ
１３…陰イオン交換樹脂
１４…活性炭
１５…流量センサー
１６…蛇口
１７…切換弁
１８…コントローラ
１９…タイマー
２０…音声回路
２１…メモリ
２２…アンプ
２３…スピーカー
２４…電流検出抵抗
２５…アンプ
２６…アルカリ水スイッチ
２７…酸性水スイッチ
２８…一時停止スイッチ
２９…テンキー

Claims (7)

1. 電解槽（１）に対向して配設している一対の電極（２）に正負の直流電圧を印加して、電解槽（１）からアルカリ水と酸性水とに分離されたイオン水を排出する電解イオン水生成装置において、
   電解槽（１）の吸入側に、水に含まれる硝酸性窒素を除去する陰イオン交換樹脂（１３）を充填している浄水器（１０）を連結しており、浄水器（１０）の陰イオン交換樹脂（１３）で硝酸性窒素の濃度を低下させてなる浄水を電解槽（１）に流入してアルカリ水と酸性水とに分離することを特徴とする電解イオン水生成装置。
2. 前記浄水器（１０）は、陰イオン交換樹脂（１３）と活性炭（１４）とを内蔵しており、前記陰イオン交換樹脂（１３）は水に含まれる硝酸性窒素を選択的に除去する選択性の陰イオン交換樹脂（１３）であり、前記活性炭（１４）は、粉砕活性炭をバインダーで多孔質な粒状に圧縮成形している圧縮活性炭（１４）であり、前記陰イオン交換樹脂（１３）が硝酸性窒素を除去し、しかる後に前記活性炭（１４）が水に含まれる塩素と細菌を除去して電解槽（ｌ）に流入させることを特徴とする請求項１に記載の電解イオン水生成装置。
3. 前記電極（２）は、白金、金、イリジウム、二酸化イリジウムの少なくともいずれかでコーティングしている金属板であることを特徴とする請求項１に記載の電解イオン水生成装置。
4. 前記電極（２）の正負を反転させて当該電極（２）を洗浄する切換回路（８）を有することを特徴とする請求項１に記載の電解イオン水生成装置。
5. 選択性の陰イオン交換樹脂（１３）の平均粒径が０．２〜０．４ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の電解イオン水生成装置。
6. 選択性の陰イオン交換樹脂（１３）と圧縮活性炭（１４）を、別々のカートリッジに収納していることを特徴とする請求項２に記載の電解イオン水生成装置。
7. 選択性の陰イオン交換樹脂（１３）と圧縮活性炭（１４）を一つのカートリッジに収納していることを特徴とする請求項２に記載の電解イオン水生成装置。
   

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