JP2011050807A

JP2011050807A - 電解水生成装置及びそれを備えた電解水噴霧装置

Info

Publication number: JP2011050807A
Application number: JP2009199507A
Authority: JP
Inventors: Toru Kameyama; 徹亀山
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Consumer Electronics Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2009-08-31
Filing date: 2009-08-31
Publication date: 2011-03-17

Abstract

【課題】電気分解用の電極及び水位検知用の電極の両方の電極へのスケールの付着を抑制することで、電気分解性能と水位検出精度とを低下させることなく、長期間安定して使用できる電解水生成装置を提供することである。
【解決手段】水を貯めることができる貯水部と、貯水部に貯められた水を電気分解するための電解電極と、貯水部の水位を検知するための水位検知電極とを備えた電解水生成装置１１において、電解電極と水位検知電極とになり得る第１〜第３電極１８〜２０が、所定時間毎に、切替スイッチ１７の切り替えにより入れ替わる構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、水道水を電気分解して電解水を生成する電解水生成装置及び該装置を備え電解水を噴霧する電解水噴霧装置に関する。

空気清浄機、加湿器、エアコンなどの空気調和機には、殺菌機能や消臭機能を備えているものがある。この殺菌消臭機能を実現する手法の一つとして、水道水を電気分解した電解水を噴霧する方法が提案されている（特許文献１参照）。

水道水は塩素を含んでいるので、電気分解すれば次亜塩素酸を含んだ電解水が生成される。次亜塩素酸には殺菌消臭作用があるので、次亜塩素酸を含んだ電解水を噴霧することで、周囲の空気を殺菌消臭することができる。

特許文献１の電解水噴霧装置には、水を電気分解するための１対の電極板と、貯水タンクの水位を検出する水位検知用電極とを有する電解水生成装置が備えられている。そして、電解水生成装置は１対の電極板に互いに逆電極となるように所定の電圧を印加することで次亜塩素酸を含んだ電解水を生成している。

その際、陽極と陰極を固定したままであると、時間とともに水道水に含まれる不純物が電極表面にスケールとし析出する。そこで特許文献１では、１対の電極板への通電が１回行われる毎に、これらの電極板に印加する電圧の極性を切り替えることで、電極板へのスケールの付着を抑制している。

特開２００５−３０５１００号公報

上記の電解水生成装置によれば、１対の電極板へのスケールの付着は抑制されるが、水位検知用電極へのスケールの付着を防ぐことはできない。なぜなら、水位検知用電極と１対の電極板のうちの一方との通電状態によって渇水状態か否かを検知しているので、１対の電極板に印加する電圧極性の切り替えに関わらず、水位検知用電極には１対の電極間に掛かる電圧の間のほぼ一定の電圧が掛かることになるからである。

そのため、水位検知用電極にのみスケールが付着しやすく、時間とともにスケールの付着量が増し通電しにくくなって水位の検出精度が低下する。そして最終的には、常時、渇水状態渇と判定してしまい、満水であっても電気分解を停止してしまい、使用できなくなる。

本発明は、電気分解用の電極及び水位検知用の電極の両方の電極へのスケールの付着を抑制することで、電気分解性能と水位検出精度とを低下させることなく、長期間安定して使用できる電解水生成装置を提供することを目的とする。また、その電解水生成装置を備えた電解水噴霧装置を提供することも目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、水を貯めることができる貯水部と、前記貯水部に貯められた水を電気分解するための電解電極と、前記貯水部の水位を検知するための水位検知電極とを備えた電解水生成装置において、前記電解電極と前記水位検知電極とが、所定時間毎に、電気回路の切り替えにより入れ替わることを特徴とする。

この構成によれば、各電極が所定時間毎に入れ替わるので、各電極へのスケールの付着を抑制できる。

上記の電解水生成装置において、各電極の鉛直方向に長短がある場合、下端が最も高い位置にある電極が前記水位検知電極となるときのみ水位を検知し、下端が最も高い位置にある電極が前記電解電極となるときは、下端が最も高い位置にある電極が水位検知電極となるときよりも電解時間を短くすることが望ましい。

この構成によれば、下端が最も高い位置にある電極が離水した状態で通電してしまい電極が劣化することを防止できる。

また上記の電解水生成装置において、前記貯水部に水道水を貯めることで、電気分解した際に殺菌消臭作用のある次亜塩素酸を生成することができる。

また上記の電解水生成装置において、電気分解は断続的に行うことが望ましい。これは、貯水部内の次亜塩素酸の濃度が高くなりすぎないようにするためである。次亜塩素酸の濃度が高すぎると、発生したミストから塩素臭がして不快に感じる。

また本発明の電解水噴霧装置は、上記の電解水生成装置と、電解水を噴霧するための噴霧装置とを備えた構成とする。

この構成によれば、次亜塩素酸を含んだ電解水が噴霧されることになるので、周囲の空気を殺菌消臭することができる。

本発明によると、各電極へのスケールの付着を抑制することができるので、電解水生成装置の電気分解性能と水位検出精度とを低下させることなく、長期間安定して使用できる。

本発明の電解水噴霧装置の概略構成を示すブロック図である。本発明の電解水生成装置における電極の配置を示す斜視図である。本発明の電解水生成装置における電極の配置を示す側断面図である。本発明の切替スイッチの回路図である。本発明の電解水噴霧装置の動作を示すフローチャートである。第１〜第３電極の切り替え順序を説明する図である。

図１は、本発明の電解水噴霧装置の概略構成を示すブロック図であり、図２は、電解水生成装置における電極の配置を示す斜視図、図３は、電解水生成装置における電極の配置を示す側断面図である。

図１に示すように、電解水噴霧装置１０は、水道水の電気分解により電解水を生成する電解水生成装置１１と、電解水を噴霧するための噴霧装置１２とを備えている。

電解水生成装置１１は、マイコン１３と、電圧電源１４と、プラス電圧電源１５と、マイナス電圧電源１６と、切替スイッチ１７と、第１電極１８と、第２電極１９と、第３電極２０とを備えている。

マイコン１３は、電解水噴霧装置１０全体を制御するものであり、切替スイッチ１７や噴霧装置１２を制御する。電圧電源１４は、電解水噴霧装置１０全体の電源であり、電解電極や噴霧装置１２へ電圧を供給する。その際、プラス電圧電源１５はプラス電圧を電解電極へ供給し、マイナス電圧電源１６はマイナス電圧を電解電極へ供給する。

第１〜第３電極１８〜２０は、水を電気分解するための陽極及び陰極からなる電解電極か、水位を検知するための水位検知電極かになり得る電極であり、どの電極となるかは電気回路（切替スイッチ１７）の切り替えにより入れ替わる。

図２又は図３に示すように、第１〜第３電極１８〜２０は、貯水部２１に貯められた水道水に浸かるように配設されている。第１及び第２電極１８、１９は同じ大きさであり所定の間隔で対向している。第３電極２０は、第２電極１９に所定の間隔で対向しており、第１及び第２電極１８、１９よりも鉛直方向に短く、その下端は第１及び第２電極１８、１９の下端よりも高くなるように配設されている。

水位検知は水位検知電極の通電状態で判別できる。具体的には、電解電極に所定の電圧（例えば、陽極に２４Ｖ、陰極に０Ｖ）を印加したときに、水位検知電極に電解電極に掛かる電圧の間のほぼ一定の電圧（例えば７〜９Ｖ）が掛かるか否かで検知できる。水位検知電極に電圧が掛かればその電極が水没しているということなので、渇水状態ではないと判別でき、一方、水位検知電極に電圧が掛からなければその電極が水没していないということなので、渇水状態であると判別できる。

第１〜第３電極１８〜２０は、例えば、チタン又はルテニウム系材料に白金をコーティングし、その外側にイリジウムをコーティングすることにより形成されている。

切替スイッチ１７は、プラス電圧電源１５とマイナス電圧電源１６とマイコン１３とが第１〜第３電極１８〜２０の何れかにそれぞれ接続するように切り替えるスイッチである。図４に、切替スイッチ１７の回路図を示す。３つのスイッチ１７a〜１７ｃをそれぞれ適切に切り替えることにより、３つの電極が電解電極（陽極及び陰極）と水位検知電極とに振り分けられる。

このような構成の電解水生成装置１１に水道水を入れて電解電極に通電すると、陽極、陰極及び電極間において以下のような化学反応が起こる。
（陽極側）
４Ｈ₂Ｏ−４ｅ^-→４Ｈ⁺＋Ｏ₂↑＋２Ｈ₂Ｏ
２Ｃｌ^-→Ｃｌ₂＋２ｅ^-
２Ｈ₂Ｏ＋Ｃｌ₂⇔ＨＣｌＯ＋Ｈ⁺＋Ｃｌ^-
（陰極側）
４Ｈ₂Ｏ＋４ｅ^-→２Ｈ₂↑＋４ＯＨ^-
（電極間）
Ｈ⁺＋ＯＨ^-→Ｈ₂Ｏ
このような化学反応により、殺菌消臭作用のある次亜塩素酸を生成することができる。この生成された電解水を噴霧装置１２でミスト状にして機外へ放出することにより、次亜塩素酸を含んだ電解水が噴霧されることになるので、周囲の空気を殺菌消臭することができる。

次に、電解水生成装置１１の制御について詳しく説明する。図５は、電解水噴霧装置１０の動作を示すフローチャートであり、図６は、第１〜第３電極１８〜２０の切り替え順序を説明する図である。

まず、電解水噴霧装置１０の電源がオンにされると、ステップＳ１０において、電極を切り替えるための内部変数Ｎを０にリセットする。そして、ステップＳ１１へ進んで貯水部２１内が渇水状態か否かを判別する。これには、第３電極２０が水位検知電極に、第１及び第２電極１８、１９が電解電極になるように、マイコン１３で切替スイッチ１７を制御し、短時間だけ通電し、第３電極２０に電圧が掛かれば渇水状態ではないと判別し、電圧が掛からなければ渇水状態であると判別する。第３電極２０の下端の位置が最も高く、第３電極２０が最も早く水没しなくなくなるので、ここでは水位検知電極として第３電極２０を割り当てるのが望ましい。

ステップＳ１１において、渇水状態であると判別した場合には、ステップＳ１２へ進んで噴霧装置１２を停止状態にし、処理を終了する。電源がオンにされた直後であれば、噴霧装置１２は運転されないことになる。なお、渇水状態と判別した場合には、その旨をユーザに報知するために、ランプ（不図示）を点灯したり、警告音を鳴らすなどの動作を行うことが望ましい。

一方、ステップＳ１１において、渇水状態でないと判別した場合には、ステップＳ１３へ進んで噴霧装置１２を運転状態にする。続いて、ステップＳ１４へ進んでＮ＝０か否かを判別する。Ｎ＝０であれば、ステップＳ１５へ進んで、切替スイッチ１７を制御し、第１〜第３電極１８〜２０を図６に示す第１状態にする。第１状態とは、第１電極１８を電解電極の陽極、第２電極１９を電解電極の陰極、第３電極２０を水位検知電極に割り当てた状態である。そしてステップＳ１６へ進んで通電して電気分解を開始し、電解水を生成する。これにより、次亜塩素酸を含んだ電解水が噴霧される。

ステップＳ１６からはステップＳ１７へ進んで電気分解を所定時間（ここでは５分間）継続する。５分経過すると、ステップＳ１８へ進んで貯水部２１内が渇水状態か否かを判別する。ここでの渇水状態の判別は、現在の電極の割り当ての状態のまま水位検知電極となっている第３電極２０の通電状態を検出すればよい。

そして、ステップＳ１８において渇水状態であると判別した場合には、ステップＳ１９へ進んで電解水生成装置１１及び噴霧装置１２を停止し、処理を終了する。一方、ステップＳ１８において渇水状態でないと判別した場合には、ステップＳ２４へ進んで電解水生成装置１１を停止し、ステップＳ２５へ進んで内部変数Ｎに１加算する。

続いてステップＳ２６へ進んで、Ｎ＞３であるか否かを判別する。Ｎ≦３であれば、ステップＳ２７へ進んで、この状態（電解水生成装置１１が停止状態、噴霧装置１２が運転状態）を１０分間継続する。これにより、次亜塩素酸を含んだ電解水が噴霧される。一方、ステップＳ２６においてＮ＞３であれば、ステップＳ２８へ進んでＮ＝０とした後、ステップＳ２７へ進む。ステップＳ２７からはステップＳ１１に戻る。

そして、ステップＳ１１において渇水状態でないと判別した場合はステップＳ１３を介してステップＳ１４へ進み、ステップＳ１４においてＮ＝０でない場合は、ステップＳ２０へ進んでＮ＝１か否かを判別する。Ｎ＝１であれば、ステップＳ２１へ進んで切替スイッチ１７を制御し、第１〜第３電極１８〜２０を図６に示す第２状態にする。第２状態とは、第１電極１８を水位検知電極、第２電極１９を電解電極の陽極、第３電極２０を電解電極の陰極に割り当てた状態である。そしてステップＳ２２へ進んで通電して電気分解を開始し、電解水を生成する。これにより、次亜塩素酸を含んだ電解水が噴霧される。

ステップＳ２２からはステップＳ２３へ進んで電気分解を所定時間（ここでは３０秒間）継続する。３０秒経過すると、ステップＳ２４へ進んで電解水生成装置１１を停止し、ステップＳ２５へ進む。

第２状態では、貯水部２１の水が減った場合に最も早く水没しなくなる第３電極２０を電解電極の陰極に割り当てているので、通電時間を短くすることによって、第３電極２０が離水した状態で通電してしまい電極が劣化する状態を防止している。

上記で通電時間は、例えば３０秒間としたが、貯水部２１の水位がほとんど変わらない時間であれば電極が離水する心配がないので、貯水部２１の形状や大きさによって適宜設計すればよい。

一方、ステップＳ２０においてＮ＝１でない場合は、ステップＳ２９へ進んでＮ＝２か否かを判別する。Ｎ＝２であれば、ステップＳ３０へ進んで、切替スイッチ１７を制御し、第１〜第３電極１８〜２０を図６に示す第３状態にする。第３状態とは、第１電極１８を電解電極の陰極、第２電極１９を電解電極の陽極、第３電極２０を水位検知電極に割り当てた状態である。そしてステップＳ１６へ進んで通電して電気分解を開始し、電解水を生成する。これにより、次亜塩素酸を含んだ電解水が噴霧される。ステップＳ１６からはステップＳ１７へ進んで第１状態の場合と同様の処理を行う。

一方、ステップＳ２９においてＮ＝２でない場合、つまりＮ＝３である場合は、ステップＳ３１へ進んで切替スイッチ１７を制御し、第１〜第３電極１８〜２０を図６に示す第４状態にする。第４状態とは、第１電極１８を水位検知電極、第２電極１９を電解電極の陰極、第３電極２０を電解電極の陽極に割り当てた状態である。そしてステップＳ２２へ進んで通電して電気分解を開始し、電解水を生成する。これにより、次亜塩素酸を含んだ電解水が噴霧される。ステップＳ２２からはステップＳ２３へ進んで第２状態の場合と同様の処理を行う。

上記の電解水噴霧装置１０の動作によると、電解電極と水位検知電極とが、所定時間毎に、切替スイッチ１７の切り替えにより入れ替わるので、第１〜第３電極１８〜２０へのスケールの付着を抑制することができる。その結果、電気分解性能と水位検出精度とを低下させることなく、長期間安定して使用できる。

また、下端が最も高い位置にある第３電極２０が水位検知電極となるときのみ水位を検知し、第１及び第２電極１８、１９が電解電極となるときは、それらの電極が水位検知電極となるときよりも電解時間を長くしている。換言すれば、下端が最も高い位置にある第３電極２０が水位検知電極とならないときは、第３電極２０が水位検知電極となるときよりも電解時間を短くしている。この制御により、第３電極２０が離水した状態で通電してしまい電極が劣化する状態を防止している。

また、渇水状態にならない限り噴霧装置１２は運転を継続しているが、電気分解は断続的に行っている。この制御により、貯水部２１内の次亜塩素酸の濃度が高くなりすぎないようにしている。次亜塩素酸の濃度が高すぎると、発生したミストから塩素臭がして不快に感じるからである。

なお、上記の実施形態においては、図６に示した順で電極を入れ替えているが、その順序に特に限定はなく、どのような順序で入れ替えても同様の効果が得られる。また、第１電極１８を電解電極の陽極、第２電極１９を水位検知電極、第３電極２０を電解電極の陰極に割り当てる第５状態と、第１電極１８を電解電極の陰極、第２電極１９を水位検知電極、第３電極２０を電解電極の陽極に割り当てる第６状態とを追加し、６つの状態間で電極の入れ替えを行ってもよい。

本発明の電解水噴霧装置又は電解水生成装置は、空気清浄機、加湿器、エアコンなどの空気調和機をはじめ、電気機器や自動車など様々な製品に付加的に搭載することができる。特に、本発明の電解水生成装置は水位検知のために電極を用いているので、フロートを採用するスペースのない小型の装置に有効に利用することができる。

１０電解水噴霧装置
１１電解水生成装置
１２噴霧装置
２１貯水部

Claims

水を貯めることができる貯水部と、
前記貯水部に貯められた水を電気分解するための電解電極と、
前記貯水部の水位を検知するための水位検知電極とを備えた電解水生成装置において、
前記電解電極と前記水位検知電極とが、所定時間毎に、電気回路の切り替えにより入れ替わることを特徴とする電解水生成装置。
各電極の鉛直方向に長短がある場合、
下端が最も高い位置にある電極が前記水位検知電極となるときのみ水位を検知し、
下端が最も高い位置にある電極が前記電解電極となるときは、下端が最も高い位置にある電極が水位検知電極となるときよりも電解時間を短くすることを特徴とする請求項１記載の電解水生成装置。
前記貯水部に貯められた水道水を電気分解して次亜塩素酸を生成することを特徴とする請求項１又は２記載の電解水生成装置。
電気分解は断続的に行うことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の電解水生成装置。
請求項１〜４の何れかに記載の電解水生成装置と、
電解水を噴霧するための噴霧装置とを備えた電解水噴霧装置。