JP2005270927A

JP2005270927A - アルカリ水生成器とその生成方法

Info

Publication number: JP2005270927A
Application number: JP2004092172A
Authority: JP
Inventors: Masashi Kasuya; 昌司粕谷; Kiyoshi Sato; 浄佐藤
Original assignee: Mikuni Corp
Current assignee: Mikuni Corp
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2005-10-06

Abstract

【課題】生成したアルカリ水がコンク液側に浸透圧で移動することが無いようにしたアルカリ水生成器を提供するものである。
【解決手段】容器本体１０の内部の貯蔵室２２に、コンク液を収容する陽極室２４を形成したタンク部１２とポンプ１４と水の循環通路１６とを備える。タンク部１２の壁面の一部をイオン交換膜３０で構成し、そのイオン交換膜３０で循環通路１６と陽極室２４とを区画する。タンク部１２の内部の陽極室２４内に陽極３６を備え、循環通路１６内に陰極３８を備える。ポンプ１４を作動させて陽極３６と陰極３８とに通電することで、貯蔵室２２の飲料水はポンプ１４によって循環通路１６を通過し、イオン交換膜３０に接する位置でアルカリ水となって貯蔵室２２に戻される。ポンプ１４を停止させると、循環通路１６内のイオン交換膜３０位置に水が存在しなくなり、陽極室２４内のコンク液に浸透圧によって水が入り込む不具合を防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は水を電気分解することによってアルカリ水を生成するためのアルカリ水生成器とその生成方法に関する。

水を電気分解することでアルカリ水と酸性水を生成する電解水生成器が従来から知られている。電解水生成器は一般に、イオン交換膜と、そのイオン交換膜で区画される陰極室並びに陽極室と、陰極室内に収容される陰極と、陽極室内に収容される陽極とを有しており、陰極室内でアルカリ水が生成され、陽極室内で酸性水が生成される。アルカリ水は健康増進に適した飲料水として認められているため、アルカリ水を専用に作るためのアルカリ水生成器が従来から開発されている。

アルカリ水生成器には、水道水を大型のタンク（容器）に直接連続的に導いて大量のアルカリ水を生成する大型のもの（流水式のもの）と、小型のタンク（容器）内に例えば水道水等の水のみを入れて、アルカリ水を生成する小型携帯用のもの（バッチ式のもの）がある。水道水等の水を使用してアルカリ水と酸性水とを生成するものでは、供給した水の半分が酸性水となるため、生成した水の半分しか飲料水として使用することができない。特に、バッチ式のものでは、タンクの容量が小さいため、生成できるアルカリ水の量が少ないという欠点がある。このため、バッチ式のものでは、生成するアルカリ水の量を多くするためとアルカリ水の生成効率を高めるために、陽極室内に電解を促進するための電解質濃度の高い電解質水溶液（以下“コンク液”とする）を投入する場合が多い。このコンク液の電解質としては、塩化ナトリウムや塩化カリウム等の１−１価電解質や、塩化カルシウムや塩化マグネシウム等の２−１価電解質が知られている。

コンク液を使用する場合には、コンク液を陽極室に入れ、陰極室に水道水等の水（アルカリ水に生成するための飲料水）を入れて電気分解し、陰極室内の水をアルカリ水に生成する。コンク液を使用すれば、陽極室の容積に比べて陰極室の容積を相対的に大きくすることができるので、水のみを使用するものと比べて、アルカリ水の生成量を多くすることができる。

バッチ式のものは手軽でどのような場所においてもアルカリ水を生成できるという利点はあるが、大型の連続給水式のものに比べて容器内に水垢が溜まり易く、容器内の清掃回数を多くしなければならないという欠点がある。また、バッチ式のものは、清掃をしなければならない陰極室内が狭いため、清掃がしにくいという欠点があった。

この欠点を解消するものとして、容器本体の内部の清掃をし易くしたバッチ式のアルカリ水生成器が特許文献１に示されている。この特許文献１のアルカリ水生成器は、容器本体の内部空間は陰極室とし、その容器本体の上部を蓋部で開閉するようにし、その蓋部にバッテリーと容器本体の内部空間に挿入するための陽極室とイオン交換膜と陽極と陰極とを取付けたものである。蓋部を容器本体から外すと、容器本体の内部空間は遮るものが無くなるため、容器本体の内部の清掃がし易くなる。

特開平１１−３１９８２９号（第３−４頁、図１）

特許文献１では、容器本体を覆う蓋にバッテリーを備えているので、アルカリ水生成器を冷蔵庫に入れると、バッテリーに結露が生じて電気的不具合を引き起こすおそれがある。更に、電源と接続する際には、電源コードが蓋部から下方に垂れ下がって安定性に欠けるという欠点があった。

この特許文献１の欠点を解消するものとして、図４に示すアルカリ水生成器が考えられる。図４のアルカリ水生成器は、容器本体６０と電源制御部６２とを分離し、下方の電源制御部６２の上に容器本体６０を着脱自在に取付けるものである。容器本体６０はその内部にコンク液収容タンク部６４を形成し、そのタンク部６４の内部を陽極室６６とし、容器本体６０の内部においてタンク部６４以外の箇所はアルカリ水を貯蔵する陰極室６８とする。タンク部６４の壁面の一部をイオン交換膜７０で構成し、そのイオン交換膜７０で陽極室６６と陰極室６８とを区画する。陽極室６６内においてイオン交換膜７０に近い位置でイオン交換膜７０に平行に陽極７２を備えると共に、陰極室６８内においてイオン交換膜７０に近い位置でイオン交換膜７０に平行に陰極７４を備える。

容器本体６０の底部に、前記陽極７２と接続する陽極端子７６を外部に露出した状態で取り付けると共に、前記陰極７４と接続する陰極端子７８を外部に露出した状態で取り付ける。容器本体６０の上部には板状の蓋８０が取り付けられ、タンク部６４の上部には板状の蓋８２が取り付けられる。電源制御部６２は、ハウジング８４と、そのハウジング８４の内部に備えるバッテリー８６並びに制御基板８８と、ハウジング８４の外部に至る電源アダプタ９０とを有する。電源制御部６２には更に、ハウジング８４の上面に露出するように、前記陽極端子７６と接続するための陽極端子９２と、前記陰極端子７８と接続するための陰極端子９４とを備えている。このアルカリ水生成器でアルカリ水を作るには、電源制御部６２の上面に容器本体６０を載せ、容器本体６０の陽極端子７６と電源制御部６２の陽極端子９２とを接続し、容器本体６０の陰極端子７８と電源制御部６２の陰極端子９４とを接続し、陽極７２と陰極７４とに通電して電気分解を行う。

図４に示したアルカリ水生成器は、アルカリ水を貯蔵する陰極室６８を形成した容器本体６０と、バッテリー８６と電源アダプタ９０とを備えた電源制御部６２とを分離接続可能とする。これによって、アルカリ水生成後は容器本体６０のみを冷蔵庫に保管し、バッテリー８６を含む電源制御部６２を冷蔵庫に入れないようにして、バッテリー８６を結露から保護することができる。また、電源制御部６２は容器本体６０と分離できるので、電源制御部６２と容器本体６０とのメンテナンス性を向上させることができる。

図４に示したアルカリ水生成器において、陽極室６６にコンク液を入れる場合には、陽極室６６内のコンク液は陰極室６８の水（アルカリ水に生成されるための飲料水）とはイオン交換膜７０を介して区画されている。コンク液には電解促進目的でＮａＣｌ等の溶媒が溶けているため、コンク液は陰極室６８で生成される飲料水より高濃度になっている。このため、生成したアルカリ水をそのまま陰極室６８内で放置した場合、濃度の低い陰極室６８側のアルカリ水が濃度の高いコンク液側にイオン交換膜７０を介して浸透圧によって移動する現象が発生する。これによって、コンク液の濃度が変化し、電解条件が変化するという不具合が発生する。また、放置状態を長く続ければ、陰極室６８側の飲料水からコンク液側への移動が増え続けて、図５に示すように、陽極室６６内の水位が上昇して、薄められたコンク液が陰極室６８内に流入し、購入者からの苦情が発生するおそれがある。

更に、イオン交換膜７０のスケール析出も問題となる。例えば、電解補助剤としてＣａをコンク液に添加した場合には、イオン交換膜７０にＣａが析出することが確認されており、機能上問題を起こすおそれもある。コンク液を使用したバッチ式では、陰極７４やイオン交換膜７０が飲料水に漬かっているだけで流れが滞留しやすく、これがイオン交換膜７０にＣａの析出の増大を引き起こす。こうしたＣａ析出等のスケールの洗浄は、一般には酸による浸漬しかないが、ユーザーに定期的洗浄を依頼することになり、ユーザーに洗浄等を要求する負担増となる欠点があった。一方、流水式の場合には、スケール除去のための洗浄方法については、ユーザーが洗浄を実施することのない様々な工夫がなされているが、その方法はバッチ式には応用ができないものであった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、生成したアルカリ水がコンク液側に浸透圧で移動することが無いようにしたアルカリ水生成器を提供することを目的とするものである。

本発明に係るアルカリ水生成器は、内部に飲料水を貯蔵するための貯蔵室を形成した容器本体と、内部に電解質水溶液を収容するための陽極室を形成したタンク部と、前記貯蔵室内の水を吸い上げるポンプと、前記ポンプから吸い上げた水を通過させるものであってその水を前記貯蔵室内の水の液面より上方から前記貯蔵室内に流入させるための循環通路と、前記陽極室と前記循環通路とを区画するためのイオン交換膜と、前記陽極室内に備えられる陽極と、前記循環通路内に備えられるものであって前記イオン交換膜を中心として前記陽極の反対側に備えられる陰極とを有し、前記ポンプの作動によって前記貯蔵室内の水を循環通路を経由して再び前記貯蔵室内に戻すと共に、前記陰極と前記陽極との通電によって前記循環通路を通過する水のｐＨ値を上昇させ、前記ポンプの作動停止時に前記イオン交換膜に対向する前記循環通路の位置に水を存在させないようにしたものである。本発明は、前記容器本体における前記ポンプの吸入口位置よりも高い位置に、前記貯蔵室内に入れる水の最下限位置を示す下限目印を設けるようにしたものである。本発明は、前記容器本体における前記イオン交換膜の下端位置よりも低い位置に、前記貯蔵室内に入れる水の最上限位置を示す上限目印を設けようにしたものである。本発明は、前記循環通路を循環パイプの内部に形成し、前記タンク部と前記ポンプと前記循環パイプとを保持部材で保持し、その保持部材を前記容器本体に着脱自在に取付けるようにしたものである。本発明は、前記循環通路の途中に健康補助剤を収容するための副室を備えるようにしたものである。本発明は、前記循環通路の途中にフィルタを収容するためのフィルタ室を備えるようにしたものである。

本発明に係るアルカリ水生成方法は、本体容器の貯蔵室に入れる水の高さをポンプの吸入口より上位位置と循環通路と電解質水溶液を収容する陽極室とを区画するイオン交換膜の下端位置より下位位置との間とし、前記ポンプによって前記貯蔵室に入れた水を前記循環通路に導入し、前記循環通路内に備えた陰極と前記陽極室内に備えた陽極との通電によって前記イオン交換膜と接触する位置における前記循環通路を通過する水のｐＨ値を上昇させ、ｐＨ値を上昇させた水を前記循環通路から前記貯蔵室内に再び混合させるようにしたものである。本発明は、前記容器本体における前記ポンプの吸入口位置よりも高い位置に、前記貯蔵室内に入れる水の最下限位置を示す下限目印を設けるようにしたものである。
本発明は、前記容器本体における前記イオン交換膜の下端位置よりも低い位置に、前記貯蔵室内に入れる水の最上限位置を示す上限目印を設けるようにしたものである。

本発明では、ポンプは作動停止時にその入口と出口とを連通するものとし、貯蔵室内に入れる飲料水の液面の高さを、ポンプの吸入口より高い位置とイオン交換膜の下端位置より低い位置との間とする。これによって、ポンプの運転停止時に循環通路内にはイオン交換膜の下端位置より上方に水が溜まることがなくなり、飲料水が陽極室内のコンク液に浸透圧によって混合することが無くなる。この結果、コンク液の濃度が変化して電解条件が変化するという不具合を防止することができる。また、陽極室内のコンク液が溢れてコンク液が陰極室内の飲料水に混入する不具合も防止することができる。更に、イオン交換膜の飲料水側に水が無いので、イオン交換膜へのスケールの析出が従来のものと比べて少なくなり、清掃の回数を減少させることができる。

本発明では、本体容器に飲料水を入れる下限目印を付けることで、ユーザーがその下限目印より上方に飲料水を入れることで、ポンプが確実に働くようにすることができる。本発明では更に、本体容器に飲料水を入れる上限目印を付けることで、その上限目印より上方に飲料水を入れないようにすることによって、ポンプ停止時に陽極室内のコンク液に飲料水がイオン交換膜を通して浸透圧でしみ込むことを防止することができる。

次に本発明を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係るアルカリ水生成器の断面図である。アルカリ水生成器は容器本体１０を有し、その容器本体１０の内部にコンク液用タンク部１２とポンプ１４とそのポンプ１４から吐出される水の循環通路１６を形成する循環パイプ１８とを備えている。ポンプ１４は作動停止時にその入口と出口とを連通するもの（作動停止時にその内部の水位が外部の液面の水位と同じになるもの）、例えばインペラ型ポンプやベーン型ポンプを使用する。タンク部１２とポンプ１４と循環パイプ１８とは保持部材２０に取付けられ、その保持部材２０は容器本体１０に着脱自在に取付けられる。容器本体１０の内部におけるタンク部１２やポンプ１４や循環通路１６以外の空間を飲料水貯蔵用の貯蔵室２２とし、タンク部１２のコンク液を入れる空間を陽極室２４とする。

容器本体１０の上部に貯蔵室２２を覆う蓋２６が取り付けられ、タンク部１２の上部に陽極室２４を覆う蓋２８が取り付けられる。蓋２８はコンク液をタンク部１２の陽極室２４内に密閉できるものとする。即ち、容器本体１０を傾斜させても、蓋２８によってコンク液が陽極室２４から貯蔵室２２に漏れ出ないようになっている。タンク部１２の壁面の一部はイオン交換膜３０で構成されており、そのイオン交換膜３０は循環通路１６と陽極室２４とを区画している。循環通路１６は、その入口３２から出口３４に至るまで外部と遮断されており、その入口３２はポンプ１４と接続されており、その出口３４は貯蔵室２２内に開口している。

コンク液が入れられる陽極室２４内において、イオン交換膜３０に対面する位置にイオン交換膜３０と平行に陽極３６が備えられる。前記循環通路１６内におけるイオン交換膜３０を中心として陽極３６の反対側の位置に、イオン交換膜３０と平行に陰極３８が備えられる。即ち、陰極３８が備えられる循環通路１６が一般のアルカリ水生成器の陰極室に相当する。イオン交換膜３０や陽極３６や陰極３８は、それらの長手方向が鉛直方向となるよう配置する。また、循環通路１６の入口３２はイオン交換膜３０の下端よりも低く、循環通路１６の出口３４はイオン交換膜３０の上端よりも高い位置になるように設定する。

容器本体１０には、貯蔵室２２に入れる水の高さを示す上限目印４０と下限目印４２とを形成する。この容器本体１０の上限目印４０の高さと下限目印４２の高さとの間に、飲料水としての水（例えば水道水）を入れる。上限目印４０の高さは、イオン交換膜３０の最下位位置（貯蔵室２２の底からの高さＨｃ）より低い位置とする。即ち、貯蔵室２２に入れる水の液面４４の高さが、ポンプ１４の作動停止時にイオン交換膜３０の下端に至らないようにし、循環通路１６の出口３４は液面４４より高い位置となるように設定する。一方、下限目印４２の高さは、ポンプ１４の吸入口４６（貯蔵室２２の底からの高さＨｗ）より高い位置とし、ポンプ１４は貯蔵室２２の水を確実に吸い上げることができるようにする。

図１は、貯蔵室２２の上限目印４０と下限目印４２との間の高さに水を入れ、陽極室２４内にコンク液を入れ、ポンプ１４を作動させていない状態を示す。この図１のポンプ停止状態では、循環通路１６内の液面５０はイオン交換膜３０の下端よりも低い位置にあり、循環通路１６内におけるイオン交換膜３０に対面する位置には水は存在しない。この図１の状態からポンプ１４を作動させると、ポンプ１４は貯蔵室２２内の水を吸い上げて循環通路１６に導入し、循環通路１６に導入された水はその後循環通路１６の出口３４から貯蔵室２２内に再び戻される（図２に示す状態）。

ポンプ１４を作動させると共に陽極３６と陰極３８に通電する。これによって、循環通路１６を通る水と陽極室２４内のコンク液との間でイオン交換が行われ、循環通路１６を通る水が陰極３８とイオン交換膜３０とに挟まれた位置でｐＨが上昇してアルカリ水となり、そのアルカリ水が循環通路１６の出口３４から貯蔵室２２内に混合される。ポンプ１４の作動を続けることで、循環通路１６を通過する水が順次アルカリ水に変わるため、貯蔵室２２内の水のｐＨ値が徐々に高くなって、貯蔵室２２内の水が飲料水として適したアルカリ水に変化する。

貯蔵室２２内の水を所定のｐＨのアルカリ水に変化させた後、ポンプ１４の作動を停止すると共に陽極３６と陰極３８への通電を遮断する。これによって、循環通路１６内の水の高さは貯蔵室２２内の水の液面４４と同じ高さになる（図１）。ポンプ１４の停止時には、循環通路１６内の液面４８の高さは貯蔵室２２内の液面４４の高さになるので、イオン交換膜３０に対面する循環通路１６の位置には水は存在しなくなる。この図１の状態で長時間放置しても、水が陽極室２４内のコンク液側へ移動するという現象は発生することはない。よって、コンク液の濃度が変化して電解条件が変化するという不具合を防止することができる。また、陽極室２４内からコンク液が貯蔵室２２内に溢れ、コンク液が貯蔵室２２内のアルカリ水に混入するという不具合を防止することができる。更に、イオン交換膜３０の循環通路１６側に水が無いので、イオン交換膜３０へのスケールの析出が従来より少なくなり、清掃の回数を減少させることができる。

本発明では、コンク液収容タンク部１２とポンプ１４と水の循環通路１６を形成する循環パイプ１８とを保持部材２０に取付け、その保持部材２０を容器本体１０に着脱自在に取付けるようにしたので、保持部材２０を容器本体１０から外せば、保持部材２０の内部の清掃を容易に行うことができる。また、循環パイプ１８をタンク部１２から簡単に取り外せるようにしておけば、タンク部１２やポンプ１４や循環パイプ１８のメンテナンスも容易に行うことができる。

次に、図３に示すように、循環通路１６におけるイオン交換膜３０や陰極３８の設置位置より下流側（出口３４側）に、通路断面積の大きい副室５０を設け、その副室５０内にミネラルやビタミン等の健康補助剤を粉末や錠剤の形で収容し、アルカリ水をミネラルやビタミン等の健康補助剤に通過させても良い。なお、副室５０は、循環通路１６におけるイオン交換膜３０や陰極３８の設置位置より上流側（入口３２側）に設けるようにしても良い。

更に図３に示すように、循環通路１６におけるポンプ１４に近い位置にフィルタ室５２を設け、そのフィルタ室５２内にカルキやトリハロメタンなどの有害物質を除去するためのフィルタ５４を備えても良い。なお、循環通路１６の途中に副室５０とフィルタ室５２の両方を備える場合には、フィルタ室５２を副室５０よりポンプ１４に近い位置に備えるようにする。

本発明に係るアルカリ水生成器の断面図である。ポンプが作動して循環通路内を飲料水が通過した状態を示す図１相当図である。図１の変形例を示す断面図である。従来のアルカリ水生成器の応用例である。図４のアルカリ水生成器において浸透圧で飲料水が陰極室側に溢れている状態を示す断面図である。

符号の説明

１０容器本体
１２タンク部
１４ポンプ
１６循環通路
１８循環パイプ
２２貯蔵室
２４陽極室
３０イオン交換膜
３４出口
３６陽極
３８陰極
４０上限目印
４２下限目印
４４液面
４６吸入口
４８液面
５０副室
５２フィルタ室
５４フィルタ

Claims

内部に飲料水を貯蔵するための貯蔵室を形成した容器本体と、内部に電解質水溶液を収容するための陽極室を形成したタンク部と、前記貯蔵室内の水を吸い上げるポンプと、前記ポンプから吸い上げた水を通過させるものであってその水を前記貯蔵室内の水の液面より上方から前記貯蔵室内に流入させるための循環通路と、前記陽極室と前記循環通路とを区画するるためのイオン交換膜と、前記陽極室内に備えられる陽極と、前記循環通路内に備えられるものであって前記イオン交換膜を中心として前記陽極の反対側に備えられる陰極とを有し、前記ポンプの作動によって前記貯蔵室内の水を循環通路を経由して再び前記貯蔵室内に戻すと共に、前記陰極と前記陽極との通電によって前記循環通路を通過する水のｐＨ値を上昇させ、前記ポンプの作動停止時に前記イオン交換膜に対向する前記循環通路の位置に水を存在させないようにしたことを特徴とするアルカリ水生成器。
前記容器本体における前記ポンプの吸入口位置よりも高い位置に、前記貯蔵室内に入れる水の最下限位置を示す下限目印を設けたことを特徴とする請求項１記載のアルカリ水生成器。
前記容器本体における前記イオン交換膜の下端位置よりも低い位置に、前記貯蔵室内に入れる水の最上限位置を示す上限目印を設けたことを特徴とする請求項１記載のアルカリ水生成器。
前記循環通路を循環パイプの内部に形成し、前記タンク部と前記ポンプと前記循環パイプとを保持部材で保持し、その保持部材を前記容器本体に着脱自在に取付けるようにしたことを特徴とする請求項１記載のアルカリ水生成器。
前記循環通路の途中に健康補助剤を収容するための副室を備えたことを特徴とする請求項１記載のアルカリ水生成器。
前記循環通路の途中にフィルタを収容するためのフィルタ室を備えたことを特徴とする請求項１記載のアルカリ水生成器。
本体容器の貯蔵室に入れる水の高さをポンプの吸入口より上位位置と循環通路と電解質水溶液を収容する陽極室とを区画するイオン交換膜の下端位置より下位位置との間とし、前記ポンプによって前記貯蔵室に入れた水を前記循環通路に導入し、前記循環通路内に備えた陰極と前記陽極室内に備えた陽極との通電によって前記イオン交換膜と接触する位置における前記循環通路を通過する水のｐＨ値を上昇させ、ｐＨ値を上昇させた水を前記循環通路から前記貯蔵室内に再び混合させることを特徴とするアルカリ水の生成方法。
前記容器本体における前記ポンプの吸入口位置よりも高い位置に、前記貯蔵室内に入れる水の最下限位置を示す下限目印を設けたことを特徴とする請求項７記載のアルカリ水の生成方法。
前記容器本体における前記イオン交換膜の下端位置よりも低い位置に、前記貯蔵室内に入れる水の最上限位置を示す上限目印を設けたことを特徴とする請求項７記載のアルカリ水の生成方法。