JP2009028598A - 電解水生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】確実に精度良く電極寿命を判断し得る電解水生成装置を提供する。
【解決手段】隔膜８により分割された陰極室と陽極室に各々電極板９，１０が挿入され、通水された原水を電気分解してイオン水を生成する電解槽７と、電極間に印加する電解電圧を制御する制御部１５と、を備える電解水生成装置において、制御部１５に、電極板９，１０間に流れる電解電流を検出する電解電流検出手段１７と、原水を電気分解するために電極板９，１０間に電解電圧を印加したときの電解電流検出手段１７による正電解電流値と、電極間９，１０に印加する電解電圧の極性を反転させたときの電解電流検出手段１７による逆電解電流値との差を求める正電解逆電解電流比較手段１８と、を備えて、正電解電流値と逆電解電流値の差に基づき電極板９，１０の劣化状態を判別する。
【選択図】図１

Description

本発明は原水を電気分解してイオン水を生成する電解水生成装置に係り、特に、原水の水質の違いや電気伝導度の変化がある場合でも誤った判断をすることなく、確実に精度良く電極寿命を判断し得る電解水生成装置に関する。

近年の安全な水や健康に対する関心の高まりに伴って、水道水等を原水としてこれを電解槽内で電気分解することでアルカリイオン水と酸性イオン水を生成すると共に、このアルカリイオン水と酸性イオン水の一方を吐出管から利用可能に吐出し、他方を排出管から排出する構成の電解水生成装置が一般家庭にも広く普及するに至っている。

このような電解水生成装置では、電解槽内を隔膜によって陰極および陽極の電極室に分割し、それぞれに配置された電極板（陰極および陽極）間に直流電圧を印加して原水を電気分解し、電解イオン水を連続的に供給するが、電気分解する電極板の表面には水に含まれる不純物（カルシウム等のスケール）が析出して堆積するようになり、電気分解が次第に困難となる。この電気分解によって付着する不純物を除去するために、電極板間に印加する直流電圧の極性を反転させて一定時間印加し、電極板表面の不純物を溶出させ洗浄除去することが行われている。

この洗浄により電気分解能力は回復するものの、電解および洗浄の繰り返しにより電極板が徐々に劣化して行きイオン水が生成できなくなることから、例えば特開平６−３１２７５号公報に開示された「イオン水生成器の電解槽の電極の寿命表示方法」では、図６に示すように、積算された洗浄回数が８０００回以上であり（ステップＳ１０１）、積算された電解時間が１０年以上であり（ステップＳ１０２）、且つ、電極洗浄時の電解電流が使用開始時の電極洗浄電解電流（初期電流値）と比較して５０％以下になったとき、電極寿命と判断して、電極が寿命に達している旨の表示を行うようにしている。
特開平６−３１２７５号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示された技術においては、原水の水質の違い、特に電気伝導度の違いにより電極が劣化していないにもかかわらず電極寿命と判断してしまい、また同一の使用場所においても時間の経過による電気伝導度の変化により電極が劣化していないにもかかわらず電極寿命と判断してしまい、或いは、電極が劣化しているにもかかわらず電極寿命と判断しない場合もあるという事情があった。例えば、使用開始時にのみ原水の電気伝導度が高く、その後、電気伝導度が低く推移した場合には、電極が劣化していないにもかかわらず電極寿命の条件を満たして電極寿命と判断してしまうことが考えられる。また、これとは反対に、使用開始時にのみ原水の電気伝導度が低く、その後、電気伝導度が高く推移した場合には、電極が劣化しているにもかかわらず電極寿命の条件を満たさず電極寿命と判断されないことが考えられる。

本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、原水の水質の違いや電気伝導度の変化がある場合でも誤った判断をすることなく、確実に精度良く電極寿命を判断し得る電解水生成装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係る電解水生成装置は、隔膜により分割された陰極室と陽極室に各々電極が挿入され、通水された原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電解槽と、前記電解槽の電極間に印加する電解電圧を制御する制御部と、を備え、前記電解槽内で生成されたアルカリイオン水および酸性イオン水の一方を吐出管から吐出し、他方を排出管から排出する電解水生成装置において、前記制御部は、前記電極間に流れる電解電流を検出する電解電流検出手段と、前記原水を電気分解するために前記電極間に電解電圧を印加したときの前記電解電流検出手段による正電解電流値と、前記電極間に印加する電解電圧の極性を反転させたときの前記電解電流検出手段による逆電解電流値との差を求める正電解逆電解電流比較手段と、を備え、前記正電解電流値と前記逆電解電流値の差に基づき前記電極の劣化状態を判別することを第１の特徴とする。

また、本発明に係る電解水生成装置は、前記制御部は、前記電極間に電解電圧を印加してから所定時間が経過したときに検出した前記正電解電流値と前記逆電解電流値の差に基づき前記電極の劣化状態を判別することを第２の特徴とする。

さらに、本発明に係る電解水生成装置は、前記制御部は、前記原水の通水が停止しているときに検出した前記正電解電流値と前記逆電解電流値の差に基づき前記電極の劣化状態を判別することを第３の特徴とする。

本発明に係る第１の特徴の電解水生成装置では、原水の水質の違いや電気伝導度の変化がある場合でも誤った判断をすることなく、確実に精度良く電極寿命を判断することができる。

また、本発明に係る第２の特徴の電解水生成装置では、電極からのスケールの溶出による過渡的な電解電流の変化を判別対象から除外して、より精度良く電極寿命を判断することができる。

さらに、本発明に係る第３の特徴の電解水生成装置では、使用の度毎に流量が変化する場合でも、より精度良く電極寿命を判断し得る電解水生成装置を提供することができる。

以下、本発明の電解水生成装置の実施例について、〔実施例１〕、〔実施例２〕、〔実施例３〕の順に図面を参照して詳細に説明する。

〔実施例１〕
図１は本発明の実施例に係る電解水生成装置の構成図である。同図において、本実施例の電解水生成装置は、隔膜８により分割された陰極室と陽極室に各々電極板９，１０が挿入され、通水された原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電解槽７と、電解槽７の電極間に印加する電解電圧を制御する制御部１５と、を備え、電解槽７内で生成されたアルカリイオン水および酸性イオン水の一方を吐出管１２から吐出し、他方を排出管１１から排出するものである。

また、図１において、水栓２を介して水道水等の原水管１と接続された電解水生成装置本体３は、浄水部４、流量検知手段５、カルシウム供給部６、電解槽７、排出管１１、吐出管１２、電源部１４、制御部１５および操作表示部１６を備えて構成されている。

ここで、浄水部４は、内部に原水中に含まれる残留塩素やトリハロメタン、カビ臭等を吸着する活性炭および一般細菌や不純物を精度良く取り除く中空糸膜等を備えている。また流量検知手段５は、通水を確認して制御部１５に制御指示するものである。またカルシウム供給部６は、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て原水の電気伝導度を高めるものである。

また、電解槽７では、流量検知手段５を経由してきた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。図中、８は電解槽７を２分して電解室を形成する隔膜であり、９および１０は隔膜８で２分されて形成された各電極室に配置された電極板である。なお、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こととなる。なお、後述の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。

また、排出管１１は電極板１０が挿入された電解室の水（電極板１０が陽極の場合は酸性イオン水）を排出し、吐出管１２は電極板９が挿入された電解室の水（電極板９が陰極の場合はアルカリイオン水）を吐出する。

また、電源部１４は、電源投入用プラグ１３からの交流電源を直流電源に変換して制御部１５に供給する。また操作表示部１６は、利用者がイオン水の水質やｐＨ強度、或いは各種機能の選択設定を行うものであり、操作表示部を介して設定された内容は制御部１５に通知される。

さらに、制御部１５は、当該電解水生成装置の動作を制御するが、本実施例では特に、電極板９，１０間に流れる電解電流を検出する電解電流検出手段１７と、原水を電気分解するために電極板９，１０間に電解電圧を印加したときの電解電流検出手段１７による正電解電流値と、電極間９，１０に印加する電解電圧の極性を反転させたときの電解電流検出手段１７による逆電解電流値との差を求める正電解逆電解電流比較手段１８と、を備えて、正電解電流値と逆電解電流値の差に基づき電極板９，１０の劣化状態を判別する点に特徴がある。

次に、以上の構成を備えた本実施例の電解水生成装置における動作について説明する。利用者は、まず操作表示部１６に配してあるモード選択ボタン（図示せず）を操作して、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等の所望の水質モードを選択し、さらに操作表示部１６に配してあるｐＨ調節ボタン（図示せず）を操作して所望のｐＨ値を適宜設定し、その後に水栓２を開いて通水する。

水栓３から導入された原水は、浄水部４により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が取り除かれ、流量検知手段５を経て、カルシウム供給部６により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、各分岐管を通じて電解槽７内の排出側電解室（電極板１０が挿入された電解室）および吐出側電解室（電極板９が挿入された電解室）にそれぞれ供給される。

一方、電源投入用プラグ１３からはＡＣ１００Ｖの交流電圧が供給されており、電源部１４内のトランスおよび制御用電流電源で電気分解に必要な直流電圧電流を発生させ、制御部１５を介して電解槽７内の電極板９，１０間に電気分解に必要な電力が給電される。

制御部１５は、通水後に流量検知手段５からの出力信号を読み取り、単位時間当たりに電解水生成装置本体３に流れる流量レベルが一定量を超えたときにその状態が通水中であると判断する。この時、操作表示部１６のモード選択ボタン及びｐＨ調節ボタンの操作に応じて既に電気分解条件は設定されており、制御部１５はこの条件で電気分解を行わせるように電極板９，１０への電力供給を制御する。

すなわち、アルカリイオン水生成モード時においては、アルカリ水生成モードにおいては電極板９を陰極、電極板１０を陽極として、吐出側電解室から吐出管１２を通じてアルカリイオン水を吐出させると共に、排出側電解室から排出管１１を通じて酸性イオン水を排出させるように制御し、また、酸性イオン水生成モードにおいては電極板９を陽極、電極板１０を陰極として、吐出側電解室から吐出管１３を通じて酸性イオン水を吐出させると共に、排出側電解室から排出管１１を通じてアルカリイオン水を排出させるように制御する。

その後、単位時間当たりに電解水生成装置本体３に流れる流量レベルが一定量を下回ると、この状態を止水と判断し、電解槽７への電力の供給を終了する。このとき、止水直前の水質モードがアルカリイオン水生成モードであった場合には、止水後一定時間、電極板９に相対的にプラス電圧を印加すると共に電極板１０にマイナス電圧を印加することにより、電極板９に付着したカルシウム等のスケールを洗浄除去する。また、止水直前の水質モードが酸性イオン水生成モードであった場合には、止水後一定時間、電極板９に相対的にマイナス電圧を印加すると共に電極板１０にプラス電圧を印加することにより、電極板１０に付着したカルシウム等のスケールを洗浄除去する。

このような動作を繰り返すことにより、電極板９，１０が徐々に劣化して行き、イオン水が生成できなくなるため、電極寿命を判断して利用者に知らせる必要があるが、従来のように、単に使用時間や電極洗浄回数での寿命判断では、原水の水質の違い（特に、電気伝導度の違い）等により電解電流が大きく変動するため、寿命の判断を誤る可能性がある。

そこで本実施例では、通常の正電解時（アルカリイオン水生成モード時）の電解電流と、逆電解時（酸性イオン水生成モード時）の電解電流とを逐次比較して、一定以上の差が生じたときに電極寿命と判断するようにしている。これにより、使用場所の違いによる原水の水質の違い（特に、電気伝導度の違い）があっても、また、同一の場所において時間の経過による電気伝導度の変化が生じても誤った判断をすることなく、確実に精度良く電極寿命を判断することができる。

図２には、本実施例の電解水生成装置において、電極板９の方が電極板１０に対して先に寿命となった場合の正電解時（アルカリイオン水生成モード時）の電解電流と、逆電解時（酸性イオン水生成モード時）の電解電流の総電解時間の経過に対する変化を例示している。図２に例示した特性から、逆電解時の陽極（電極板９）の劣化が先に来て、逆電解時の電解電流が相対的に大きく低下していることが分かる。

また、図３には、本実施例の電解水生成装置において、電極板１０の方が電極板９に対して先に寿命となった場合の正電解時（アルカリイオン水生成モード時）の電解電流と、逆電解時（酸性イオン水生成モード時）の電解電流の総電解時間の経過に対する変化を例示している。図３に例示した特性から、正電解時の陽極（電極板１０）の劣化が先に来て、正電解時の電解電流が相対的に大きく低下していることが分かる。

つまり、逆電解時の陽極（電極板９）の劣化と正電解時の陽極（電極板１０）の劣化の速さが完全に一致することはなく、何れか一方の電極板が相対的に早く劣化して正電解時（アルカリイオン水生成モード時）の電解電流と、逆電解時（酸性イオン水生成モード時）の電解電流とに差が生じて来ることとなる。

したがって、正電解時の電解電流と逆電解時の電解電流との差が所定値に達したときに、制御部１５は、何れか一方の電極板が電極寿命に至ったと判断して、例えば、操作表示部１６の表示画面上に電極寿命に至った旨のメッセージを表示するか、或いは、予め設定されている電極寿命に至った旨を示す警告灯を点灯することにより、使用者に報知する。

以上説明したように、本実施例の電解水生成装置では、隔膜８により分割された陰極室と陽極室に各々電極板９，１０が挿入され、通水された原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電解槽７と、電解槽７の電極間に印加する電解電圧を制御する制御部１５と、を備え、電解槽７内で生成されたアルカリイオン水および酸性イオン水の一方を吐出管１２から吐出し、他方を排出管１１から排出する電解水生成装置において、制御部１５に、電極板９，１０間に流れる電解電流を検出する電解電流検出手段１７と、原水を電気分解するために電極板９，１０間に電解電圧を印加したときの電解電流検出手段１７による正電解電流値と、電極間９，１０に印加する電解電圧の極性を反転させたときの電解電流検出手段１７による逆電解電流値との差を求める正電解逆電解電流比較手段１８と、を備えて、正電解電流値と逆電解電流値の差に基づき電極板９，１０の劣化状態を判別する。

このように、正電解電流値と逆電解電流値の差に基づき電極板９，１０の劣化状態を判別するので、使用場所の違いによる原水の水質の違い（特に、電気伝導度の違い）があっても、また、同一の場所において時間の経過による電気伝導度の変化が生じても従来のように誤った判断をすることなく、確実に精度良く電極寿命を判断することができる。

〔実施例２〕
次に、実施例２に係る電解水生成装置について説明する。本実施例の電解水生成装置の構成は、実施例１（図１参照）と同等であり、各構成要素の詳細な説明を省略する。

なお、本実施例においても、実施例１と同様に、制御部１５において、電極板９，１０間に流れる電解電流を検出する電解電流検出手段１７と、原水を電気分解するために電極板９，１０間に電解電圧を印加したときの電解電流検出手段１７による正電解電流値と、電極間９，１０に印加する電解電圧の極性を反転させたときの電解電流検出手段１７による逆電解電流値との差を求める正電解逆電解電流比較手段１８と、を備え、正電解電流値と逆電解電流値の差に基づき電極板９，１０の劣化状態を判別するが、本実施例では、電極間に電解電圧を印加してから所定時間が経過したときに検出した正電解電流値と逆電解電流値の差に基づき電極板９，１０の劣化状態を判別する点に特徴がある。

図４には、本発明の実施例に係る電解水生成装置において、電極板９，１０にカルシウム等のスケールが付着している場合に、電解開始直後の時間経過に対する電解電流の変化を例示している。電極板９または１０にカルシウム等のスケールが付着している場合には、図４に示すように、電解開始直後に一時的により大きな電流が流れ、その後徐々に低下して一定の電解電流値に落ち着くといった過渡的変化を持つ。これは、陽極に付着していたカルシウム等のスケールが電解開始と共に急激に溶出し、一時的に大きな電流が流れるためである。

したがって、カルシウム等のスケールの溶出による過渡的な電解電流の変化を除外し、電極間に電解電圧を印加してから所定時間が経過して電解電流が安定状態に至ったときに検出した正電解時の電解電流と逆電解時の電解電流の差に基づき電極寿命を判定するようにすれば、より精度良く電極寿命を判断することができる。

以上説明したように、本実施例の電解水生成装置では、電極間に電解電圧を印加してから所定時間が経過したときに検出した正電解電流値と逆電解電流値の差に基づき電極板９，１０の劣化状態を判別するので、電極板９または１０からのスケールの溶出による過渡的な電解電流の変化を判別対象から除外して、より精度良く電極寿命を判断し得る電解水生成装置を提供することができる。

〔実施例３〕
次に、実施例３に係る電解水生成装置について説明する。本実施例の電解水生成装置の構成は、実施例１（図１参照）と同等であり、各構成要素の詳細な説明を省略する。

なお、本実施例においても、実施例１と同様に、制御部１５において、電極板９，１０間に流れる電解電流を検出する電解電流検出手段１７と、原水を電気分解するために電極板９，１０間に電解電圧を印加したときの電解電流検出手段１７による正電解電流値と、電極間９，１０に印加する電解電圧の極性を反転させたときの電解電流検出手段１７による逆電解電流値との差を求める正電解逆電解電流比較手段１８と、を備え、正電解電流値と逆電解電流値の差に基づき電極板９，１０の劣化状態を判別するが、本実施例では、原水の通水が停止しているときに検出した正電解電流値と逆電解電流値の差に基づき電極板９，１０の劣化状態を判別する点に特徴がある。

図５には、本発明の実施例に係る電解水生成装置において、通水時の流量変化に対する電解電流の変化を例示している。図５に示すように、通水時の流量が少ないほど電解電流が流れ易く相対的に大きな電流が流れ、また流量が多いほど電解電流が流れ難く相対的に小さい電流となることが分かる。また、実際の使用に際しては、水圧の変動や浄水部４の目詰まり等により流量が変動する場合もある。

しかしながら、本実施例のように、原水の通水が停止しているとき、即ち止水時の電極洗浄時に検出した正電解時の電解電流と逆電解時の電解電流の差に基づき電極寿命を判定するようにすれば、水圧の変動や浄水部４の目詰まり等による流量変動の影響を受けることが無くなり、安定した電解電流の検出により、より精度良く電極寿命を判断することができる。

以上説明したように、本実施例の電解水生成装置では、原水の通水が停止しているときに検出した正電解電流値と逆電解電流値の差に基づき電極板９，１０の劣化状態を判別するので、使用の度毎に流量が変化する場合でも、より精度良く電極寿命を判断し得る電解水生成装置を提供することができる。

本発明の実施例に係る電解水生成装置の構成図である。 実施例１の電解水生成装置において電極板９の方が電極板１０に対して先に寿命となった場合の正電解時の電解電流と逆電解時の電解電流の総電解時間の経過に対する変化を例示する説明図である。 実施例１の電解水生成装置において電極板１０の方が電極板９に対して先に寿命となった場合の正電解時の電解電流と逆電解時の電解電流の総電解時間の経過に対する変化を例示する説明図である。 実施例２の電解水生成装置において電極板９，１０にスケールが付着している場合に電解開始直後の時間経過に対する電解電流の変化を例示する説明図である。 実施例３の電解水生成装置において通水時の流量変化に対する電解電流の変化を例示する説明図である。 従来の電解水生成装置における電極寿命の判定処理を説明するフローチャートである。

符号の説明

１ 原水管
２ 水栓
３ 電解水生成装置本体
４ 浄水部
５ 流量検知手段
６ カルシウム供給部
７ 電解槽
８ 隔膜
９，１０ 電極板
１１ 排出管
１２ 吐出管
１３ 電源投入用プラグ
１４ 電源部
１５ 制御部
１６ 操作表示部
１７ 電解電流検出手段
１８ 正電解逆電解電流比較手段

Claims (3)

1. 隔膜により分割された陰極室と陽極室に各々電極が挿入され、通水された原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電解槽と、前記電解槽の電極間に印加する電解電圧を制御する制御部と、を備え、前記電解槽内で生成されたアルカリイオン水および酸性イオン水の一方を吐出管から吐出し、他方を排出管から排出する電解水生成装置において、
   前記制御部は、
   前記電極間に流れる電解電流を検出する電解電流検出手段と、
   前記原水を電気分解するために前記電極間に電解電圧を印加したときの前記電解電流検出手段による正電解電流値と、前記電極間に印加する電解電圧の極性を反転させたときの前記電解電流検出手段による逆電解電流値との差を求める正電解逆電解電流比較手段と、を有し、
   前記正電解電流値と前記逆電解電流値の差に基づき前記電極の劣化状態を判別することを特徴とする電解水生成装置。
2. 前記制御部は、前記電極間に電解電圧を印加してから所定時間が経過したときに検出した前記正電解電流値と前記逆電解電流値の差に基づき前記電極の劣化状態を判別することを特徴とする請求項１に記載の電解水生成装置。
3. 前記制御部は、前記原水の通水が停止しているときに検出した前記正電解電流値と前記逆電解電流値の差に基づき前記電極の劣化状態を判別することを特徴とする請求項１または請求項２の何れか１項に記載の電解水生成装置。

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