JP2015213868A - 電解水生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素かつ安価な構成で強還元水を生成できる電解水生成装置を提供する。
【解決手段】電解水生成装置１は、電気分解される水が供給される電解室３が形成された電解槽４と、電解室３内で、互いに対向して配置された第１給電体６及び第２給電体７と、第１給電体６と第２給電体７との間に配され、かつ、電解室３を第１給電体６側の第１極室３Ａと、第２給電体７側の第２極室３Ｂとに区分する隔膜８とを備え、第２極室３Ｂからの水の流出を制御するための流量制御弁２１を有する。流量制御弁２１により第２極室３Ｂからの水の流出を抑えて第２極室３Ｂ内の水を電気分解することより強還元水ＳＡが生成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、水を電気分解して電解水を生成する電解水生成装置に関する。

従来、隔膜で仕切られた陽極室と陰極室とを有する電解槽を備え、電解槽に供給される水道水等を電気分解する電解水生成装置が知られている。近年、電解水生成装置の陰極室にて生成される還元水の洗浄作用に着目し、その還元率を高めて洗浄用水として使用する提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１６０５２１号公報

上記特許文献１には、電解槽を直列に配置することにより、ｐＨの高い強還元水を生成する電解水生成装置が開示されている。

しかしながら、上記特許文献１に示される電解水生成装置は、複数の電解槽を必要とするために、構成が複雑化し製造コストが高くなるという問題がある。

一方、強還元水は、電解槽に設けられた陽極給電体及び陰極給電体に印加する電圧を高めることによっても生成可能である。しかしながら、陽極給電体及び陰極給電体に高電圧を印加するための駆動回路の出力を高める必要があるため、上記と同様に製造コストが高くなるという問題がある。

とりわけ、家庭用の電解水生成装置では、コストダウンが強く要求されると共に、規格上、陽極給電体及び陰極給電体に高電圧を印加するのが困難でもある。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、簡素かつ安価な構成で強還元水を生成できる電解水生成装置を提供することを主たる目的としている。

本発明は、電気分解される水が供給される電解室が形成された電解槽と、前記電解室内で、互いに対向して配置された陽極給電体及び陰極給電体と、前記陽極給電体と前記陰極給電体との間に配され、かつ、前記電解室を前記陽極給電体側の陽極室と、前記陰極給電体側の陰極室とに区分する隔膜とを備えた電解水生成装置であって、前記陰極室からの水の流出を制御するための流量制御弁を有し、前記流量制御弁により前記陰極室からの水の流出を抑えて前記陰極室内の水を電気分解することより強還元水を生成することを特徴とする。

本発明に係る前記電解水生成装置において、前記流量制御弁は、前記陰極室からの水の流出を完全に止め、前記陰極室内に水を留まらせることが望ましい。

本発明に係る前記電解水生成装置において、前記強還元水は、ｐＨ１２以上であることが望ましい。

本発明に係る前記電解水生成装置において、前記流量制御弁は、前記陰極室で電気分解された還元水が流出する前記陰極室の下流側の流路に設けられていることが望ましい。

本発明に係る前記電解水生成装置において、一端が前記陰極室に連通し他端が前記還元水が吐出される吐水口をなす第１流路と、一端が前記陽極室に連通し他端が前記陽極室で電気分解された酸性水が排出される排水口をなす第２流路と、前記第１流路を切り替えて、前記陰極室と前記排水口とを接続する流路切替弁とをさらに備えることが望ましい。

本発明に係る前記電解水生成装置において、前記流量制御弁は、前記陰極室と前記流路切替弁との間に設けられていることが望ましい。

本発明に係る前記電解水生成装置において、時間を計数するタイマーと、前記タイマーが計数する時間に基づいて前記流量制御弁を制御する制御部をさらに備えることが望ましい。

本発明に係る前記電解水生成装置において、前記制御部は、前記タイマーが計数する時間に基づいて前記流路切替弁を制御することが望ましい。

本発明に係る前記電解水生成装置において、前記流量制御弁により水の流出が抑えられた後、予め定められた時間が経過したとき、前記制御部は、前記流路切替弁を制御して、前記陰極室と前記排水口とを接続させた後に、前記流量制御弁を開くことにより、前記陰極室で生成した強還元水を前記排水口から排出させることが望ましい。

本発明の電解水生成装置は、電気分解される水が供給される電解室が形成された電解槽と、電解室内で、互いに対向して配置された陽極給電体及び陰極給電体と、陽極給電体と陰極給電体との間に配され、電解室を陽極室と陰極室とに区分する隔膜とを備える。陰極室から流出する水は、流量制御弁によって制御される。これにより、陰極室内の水が滞留するので、陰極室内の水を高い還元率で電気分解することができ、強還元水が生成される。これにより、複数の電解槽を直列に設けたり、陽極給電体及び陰極給電体に高電圧を印加することなく、簡素かつ安価な構成でｐＨの高い強還元水を生成することが可能になる。

本発明の電解水生成装置の一実施形態の概略構成を示すブロック図である。 図１の電解水生成装置にて、強還元水を生成し、排出する工程を示すフローチャートである。 図１の電解水生成装置にて、強還元水を生成している様子を示すブロック図である。 図３の酸性水を排水口から排出する様子を示すブロック図である。 図３の強還元水を排水口から排出する様子を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は、本実施形態の電解水生成装置１の概略構成を示している。本実施形態では、電解水生成装置１として、例えば、家庭の飲用水の生成に用いられる家庭用電解水生成装置が示されている。図１では、飲用の還元水を生成している状態の電解水生成装置１が示されている。

電解水生成装置１は、水道水を浄化する浄水カートリッジ２と、浄化された水が供給される電解室３が形成された電解槽４と、電解水生成装置１各部の制御を司る制御部５とを備えている。

浄水カートリッジ２によって浄化された水は、電解室３で電気分解される。電解室３には、互いに対向して配置された第１給電体６及び第２給電体７と、第１給電体６と第２給電体７との間に配された隔膜８とが設けられている。

隔膜８は、電解室３を第１給電体６側の第１極室３Ａと、第２給電体７側の第２極室３Ｂとに区分する。隔膜８は、電気分解で生じたイオンを通過させ、隔膜８を介して第１給電体６と、第２給電体７とが電気的に接続される。第１給電体６と第２給電体７との間に電圧が印加されると、電解室３内で水が電気分解され、電解水が得られる。

例えば、図１では、第１給電体６には正の電荷が帯電し、第１極室３Ａは、陽極室として機能している。一方、第２給電体７には負の電荷が帯電し、第２極室３Ｂは、陰極室として機能している。すなわち、第２極室３Ｂでは還元水が、第１極室３Ａでは酸性水がそれぞれ生成される。

第１給電体６及び第２給電体７の極性及び印加される電圧は、制御部５によって制御される。例えば、制御部５には、第１給電体６及び第２給電体７の極性を切り替えるための極性切替回路が設けられている。

制御部５には、時間を計数するタイマー５ａが接続されている。なお、制御部５の内部にタイマー５ａが設けられていてもよい。制御部５は、タイマー５ａが計数する時間に基づいて、第１給電体６及び第２給電体７の極性を切り替える。以下、本明細書では、特に断りのない限り、第１給電体６が陽極給電体として、第２給電体７が陰極給電体として、それぞれ機能している場合が説明される。この場合、第１極室３Ａが陽極室として、第２極室３Ｂが陰極室として、それぞれ機能している。

電解室３で電気分解される水が流入する電解室３の上流側には、第１流路切替弁１１が設けられている。第１流路切替弁１１は、浄水カートリッジ２と電解槽４とを連通する給水路１５に設けられている。浄水カートリッジ２によって浄化された水は、給水路１５の第１給水路１５ａ及び第２給水路１５ｂを介して第１流路切替弁１１に流入し、第１極室３Ａ又は第２極室３Ｂに供給される。

本発明の電解水生成装置１は、第２極室３Ｂからの水の流出を制御するための流量制御弁２１をさらに有している。流量制御弁２１は、第２極室３Ｂで電気分解された還元水が流出する第２極室３Ｂの下流側の流路に設けられている。

第２極室３Ｂから流出する水は、流量制御弁２１によって制御される。これにより、第２極室３Ｂ内に水を滞留させることが可能になる。この場合、第２極室３Ｂ内の水を高い還元率で電気分解することで、強還元水が生成される。これにより、複数の電解槽４を直列に設けたり、第１給電体６及び第２給電体７に高電圧を印加することなく、簡素かつ安価な構成でｐＨの高い強還元水を生成することが可能になる。

流量制御弁２１は、例えば、第２極室３Ｂからの水の流出量を多段階に絞るような流量調整弁や第２極室３Ｂからの水の流れを完全に止めることが可能な開閉弁等が望ましい。開閉弁には、例えば、ソレノイドの駆動によって動作する電磁弁などを適用することができる。開閉弁を閉じて第２極室３Ｂ内に水を留まらせることにより、第２極室３Ｂ内の水の還元率がより一層高まり、強還元水が生成される。従って、例えば、第１給電体６及び第２給電体７に高電圧を印加するのが困難な家庭用の電解水生成装置１であっても、強還元水を低コストで生成することが可能となる。

本実施形態では、流量制御弁２１は、制御部５によって制御される。制御部５は、タイマー５ａが計数する時間に基づいて、流量制御弁２１の開閉動作を制御する。流量制御弁２１は、ユーザーの操作によって手動で開閉される構成であってもよい。

電解水生成装置１として、第１給電体６及び第２給電体７に高電圧を印加できる構成を適用できる場合、又は、強還元水の還元率がそれほど高く要求されない場合は、上記のように第２極室３Ｂからの水の流出を完全に止める必要はない。従って、流量制御弁２１の形態は、第２極室３Ｂからの水の流出量を調整できる機能を有するものであればよい。

強還元水のｐＨは、１２以上であるのが望ましい。このような強還元水は、優れた洗浄力を発揮する。

本実施形態では、流量制御弁２１は、第２極室３Ｂで電気分解された還元水が流出する第２極室３Ｂの下流側の流路に設けられている。第２極室３Ｂの上流側の流路（例えば、第１流路切替弁１１と第２極室３Ｂとの間）に流量制御弁２１が設けられている構成であっても、流量制御弁２１を閉じることにより第２極室３Ｂへの水の供給を停止し、第２極室３Ｂからの水の流出を止めることは可能である。しかしながら、このような構成にあっては、吐水口３１ｂから第２極室３Ｂに空気が侵入すると共に、還元水が吐水口３１ｂから流出するおそれがある。従って、流量制御弁２１は、第２極室３Ｂで電気分解された還元水が流出する第２極室３Ｂの下流側の流路に設けられているのが望ましい。

電解室３の下流側には、第２流路切替弁２２と、第２極室３Ｂで生成された飲用の還元水が流出する第１流路３１と、第１極室３Ａで生成された酸性水が流出する第２流路３２とが設けられている。飲用の還元水とは、図１に示される動作状態で第２極室３Ｂで生成されるｐＨ９前後の還元水である。第２流路切替弁２２は、第１流路３１及び第２流路３２の流路内に設けられている。

第１流路３１は、第２極室３Ｂに連通する一端３１ａと、第２極室３Ｂで生成された還元水を吐出する吐水口３１ｂとを有する。吐水口３１ｂは、第１流路３１の他端に設けられ、例えば、キッチンの水道蛇口に設けられた分岐水栓（図示せず）に接続される。吐水口３１ｂから吐出される還元水は、飲用として利用される。

一方、第２流路３２は、第１極室３Ａに連通する一端３２ａと、第１極室３Ａで生成された酸性水を排出する排水口３２ｂとを有する。排水口３２ｂは、第２流路３２の他端に設けられ、例えば、吐水口３１ｂと比べて飲用し難い位置に設けられる。

飲用の還元水を生成する場合、流量制御弁２１が開放されると共に、第２流路切替弁２２によって、第２極室３Ｂと吐水口３１ｂとが接続される。これにより、図１でハッチングにて示されるように、第２極室３Ｂで生成された還元水が吐水口３１ｂから吐出される。このとき、第２流路切替弁２２によって、第１極室３Ａと排水口３２ｂとが接続される。これにより、第１極室３Ａで生成された酸性水が排水口３２ｂから排出される。

本実施形態では、第２流路切替弁２２は、制御部５によって制御される。制御部５は、タイマー５ａが計数する時間に基づいて、第２流路切替弁２２の切替動作を制御する。第２流路切替弁２２は、ユーザーの操作によって手動で流路を切り替える構成であってもよい。

流量制御弁２１は、第２極室３Ｂと流路切替弁２２との間に設けられているのが望ましい。流量制御弁２１が第２極室３Ｂと流路切替弁２２との間に設けられることにより、第２極室３Ｂから流量制御弁２１に至る流路が短くなるので、第２極室３Ｂから流量制御弁２１までに滞留している水が少量となる。従って、短時間で強還元水が生成可能となる。

本実施形態の電解水生成装置１は、還元水を生成する還元水生成モード、酸性水を生成する酸性水生成モード及び強還元水を生成する強還元水生成モードにて運転可能である。各モードの切替は、例えば、ユーザがモード切替スイッチを操作することによって実行される。還元水生成モード及び酸性水生成モードに関しては、従来の電解水生成装置と同様であるので、その説明は省略される。

図２は、強還元水生成モードでの電解水生成装置１の制御部５の処理手順を示すフローチャートである。図３には、電解水生成装置１にて、強還元水ＳＡが生成される様子が示される。

強還元水生成モードでは、図２、３に示されるように、まず、制御部５は、第２流路切替弁２２を制御して、第２流路３２を介して第１極室３Ａと排水口３２ｂとを接続させた後（＃１）。流量制御弁２１を閉じる（＃２）。これにより、第２極室３Ｂ内で水が滞留する。

浄水カートリッジ２から電解室３に浄水が供給されると、制御部５は、第１給電体６及び第２給電体７に電圧を印加することにより、電解室３内で水の電気分解を開始させる（＃３）。これにより、第１極室３Ａにて生成された酸性水は、排水口３２ｂから排出される（＃４）。一方、第２極室３Ｂ内の水は滞留しているので、その還元率は徐々に高まる。

次に、制御部５は、予め定められた時間Ｔが経過したか否かを判断し（＃５）、時間Ｔが経過していない場合（＃５においてＮＯ）、浄水カートリッジ２から第１極室３Ａに新たな浄水を供給させると共に、第１極室３Ａにて生成された酸性水を排水口３２ｂから排出させる（＃４）。これにより、第１極室３Ａにて生成される酸性水は排水口３２ｂから排出され、隔膜８の損傷が防止される。一方、流量制御弁２１は閉じられているので、吐水口３１ｂからは還元水が吐出されることがない。

制御部５は、電解室３で電気分解を開始した後、時間Ｔが経過したと判断すると（＃５においてＹＥＳ）、第２極室３Ｂ内で強還元水ＳＡが生成されたとみなして、第１給電体６及び第２給電体７への電圧の印加を停止し、電解室３内での電気分解を停止させる（＃６）。時間Ｔは、第２極室３Ｂの容積、第１給電体６及び第２給電体７に印加する電圧、及び第２極室３Ｂ内で生成される強還元水ＳＡのｐＨに応じて設定することができる。なお、第２極室３ＢにｐＨセンサーが設けられ、制御部５が、ｐＨセンサーによって検知された強還元水ＳＡのｐＨに基づいて、電解室３内での電気分解を停止させるように構成されていてもよい。

図４には、第１極室３Ａで生成された酸性水が排水口３２ｂから排出される様子が示される。制御部５が、電解室３内での電気分解を停止させた直後、第１極室３Ａには、酸性水が充填されている。従って、制御部５は、浄水カートリッジ２から第１極室３Ａへの浄水の供給を継続させることにより、排水口３２ｂから酸性水を排出させる（＃７）。

図５には、第２極室３Ｂで生成された強還元水ＳＡが排水口３２ｂから排出される様子が示される。強還元水ＳＡの排出にあたって、制御部５は、まず、第２流路切替弁２２を制御して、第１流路３１の他端と第２流路３２の他端とを切り替えて、第２極室３Ｂと排水口３２ｂとを接続させ（＃８）、その後、流量制御弁２１を開放する（＃９）。これにより、浄水カートリッジ２から第２極室３Ｂに新たな浄水が供給され、第２極室３Ｂ内に滞留していた強還元水ＳＡは、排水口３２ｂから排出される（＃１０）。このとき、第１極室３Ａと吐水口３１ｂとが接続されているので、吐水口３１ｂから浄水が吐水される。強還元水ＳＡが排水口３２ｂから排出されると、処理を終了する。

以上のような構成を有する本実施形態の電解水生成装置１によれば、電気分解される水が供給される電解室３が形成された電解槽４と、電解室３内で、互いに対向して配置された第１給電体６及び第２給電体７と、第１給電体６と第２給電体７との間に配され、電解室３を第１極室３Ａと第２極室３Ｂとに区分する隔膜８とを備える。第２極室３Ｂから流出する水は、流量制御弁２１によって制御される。これにより、第２極室３Ｂ内の水が滞留するので、第２極室３Ｂ内の水を高い還元率で電気分解することができ、強還元水ＳＡが生成される。これにより、複数の電解槽４を直列に設けたり、第１給電体６及び第２給電体７に高電圧を印加することなく、簡素かつ安価な構成でｐＨの高い強還元水ＳＡを生成することが可能になる。

強還元水ＳＡは、高い洗浄力を有しているので、その取り扱いには注意が必要である。例えば、強還元水ＳＡを拭き掃除等に用いた場合、汚れだけでなく、めっき、塗装又はコーティング等をも剥離してしまう虞がある。本実施形態では、強還元水ＳＡの排出にあたって、制御部５が、第２流路切替弁２２の切替動作を制御することにより、第２極室３Ｂと排水口３２ｂとを接続する。これにより、掃除等に用いられる強還元水ＳＡは、飲用の還元水が吐水される吐水口３１ｂとは異なる排水口３２ｂから排出される。この排水口３１ｂから排水される水は、通常、ユーザによって使用されることがないため、ユーザーが強還元水ＳＡを誤用するおそれが低減される。なお、この強還元水ＳＡの排出の際には、その旨の警告表示や警告音を出力して、ユーザーに注意を喚起するように構成されていてもよい。

以上、本発明の電解水生成装置１が詳細に説明されたが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施される。すなわち、電解水生成装置１は、少なくとも、電気分解される水が供給される電解室３が形成された電解槽４と、電解室３内で、互いに対向して配置された第１給電体６及び第２給電体７と、第１給電体６と第２給電体７との間に配され、かつ、電解室３を第１給電体６側の第１極室３Ａと、第２給電体７側の第２極室３Ｂとに区分する隔膜８とを備え、第２極室３Ｂからの水の流出を制御するための流量制御弁２１を有し、流量制御弁２１により第２極室３Ｂからの水の流出を抑えて第２極室３Ｂ内の水を電気分解することより強還元水ＳＡを生成するように構成されていればよい。

本実施形態では、制御部５が第１給電体６及び第２給電体７の極性と、第２流路切替弁２２の切替動作とを同期して制御することにより、第１極室３Ａを陰極室として、第２極室３Ｂを陽極室として動作させることも可能である。第１極室３Ａにて強還元水ＳＡを生成する場合は、第１極室３Ａで生成された還元水が流出する第１極室３Ａの下流側に流量制御弁２１が設けられていればよい。

１ 電解水生成装置
３ 電解室
３Ａ 第１極室（陽極室）
３Ｂ 第２極室（陰極室）
４ 電解槽
５ 制御部
５ａ タイマー
６ 第１給電体（陽極給電体）
７ 第２給電体（陰極給電体）
８ 隔膜
２１ 流量制御弁
２２ 流路切替弁
３１ 第１流路
３１ａ 一端
３１ｂ 吐水口
３２ 第２流路
３２ａ 一端
３２ｂ 排水口
ＳＡ 強還元水

Claims (9)

1. 電気分解される水が供給される電解室が形成された電解槽と、
   前記電解室内で、互いに対向して配置された陽極給電体及び陰極給電体と、
   前記陽極給電体と前記陰極給電体との間に配され、かつ、前記電解室を前記陽極給電体側の陽極室と、前記陰極給電体側の陰極室とに区分する隔膜とを備えた電解水生成装置であって、
   前記陰極室からの水の流出を制御するための流量制御弁を有し、
   前記流量制御弁により前記陰極室からの水の流出を抑えて前記陰極室内の水を電気分解することより強還元水を生成することを特徴とする電解水生成装置。
2. 前記流量制御弁は、前記陰極室からの水の流出を完全に止め、前記陰極室内に水を留まらせる請求項１記載の電解水生成装置。
3. 前記強還元水は、ｐＨ１２以上である請求項１又は２に記載の電解水生成装置。
4. 前記流量制御弁は、前記陰極室で電気分解された還元水が流出する前記陰極室の下流側の流路に設けられている請求項１乃至３のいずれかに記載の電解水生成装置。
5. 一端が前記陰極室に連通し他端が前記還元水が吐出される吐水口をなす第１流路と、
   一端が前記陽極室に連通し他端が前記陽極室で電気分解された酸性水が排出される排水口をなす第２流路と、
   前記第１流路を切り替えて、前記陰極室と前記排水口とを接続する流路切替弁とをさらに備える請求項１乃至４のいずれかに記載の電解水生成装置。
6. 前記流量制御弁は、前記陰極室と前記流路切替弁との間に設けられている請求項５記載の電解水生成装置。
7. 時間を計数するタイマーと、前記タイマーが計数する時間に基づいて前記流量制御弁を制御する制御部をさらに備える請求項１乃至６のいずれかに記載の電解水生成装置。
8. 前記制御部は、前記タイマーが計数する時間に基づいて前記流路切替弁を制御する請求項７記載の電解水生成装置。
9. 前記流量制御弁により水の流出が抑えられた後、予め定められた時間が経過したとき、
   前記制御部は、前記流路切替弁を制御して、前記陰極室と前記排水口とを接続させた後に、前記流量制御弁を開くことにより、前記陰極室で生成した強還元水を前記排水口から排出させる請求項８記載の電解水生成装置。

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