JP3411095B2

JP3411095B2 - 電解イオン水生成装置

Info

Publication number: JP3411095B2
Application number: JP11148794A
Authority: JP
Inventors: 安夫原
Original assignee: Hoshizaki Electric Co Ltd
Current assignee: Hoshizaki Electric Co Ltd
Priority date: 1994-05-25
Filing date: 1994-05-25
Publication date: 2003-05-26
Anticipated expiration: 2018-05-26
Also published as: JPH07313975A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水または食塩水等の原
水を電気分解して酸性イオン水とアルカリ性イオン水を
生成する電解イオン水生成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の装置においては、両電極に印加
される直流電圧の正逆を切り換えないで正電状態にて長
時間使用していると、マイナス側電極の表面にカルシウ
ム，ナトリウム等が層状に付着して通電率を低下させ、
所望の電解イオン水が得られなくなる。かかる問題は、
例えば実公平２−７６７５号公報に示されているよう
に、電解槽への給水停止と同時に両電極に印加される直
流電圧の正逆を切り換えて逆電状態とし、電解槽の残水
が排出されるまで逆電洗浄する（上記した付着物を電極
から剥離させる）ことにより解消することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した公
報の電解イオン水生成装置においては、電解槽への給水
停止から電解槽の残水が排出されるまでの時間に逆電洗
浄が行われるものであり、逆電洗浄を十分に行うことが
できない。本発明は、上記した問題に対処すべくなされ
たものであり、その目的は逆電洗浄を十分に行い得る電
解イオン水生成装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、当該電解イオン水生成装置
を、水または食塩水等の原水を貯溜する貯水タンクと、
第１及び第２の電極を内部に対向配設するとともにこれ
ら両電極間に隔膜を配設して各電極を収容する第１及び
第２の電極室を形成しこれら両電極室に原水が流入・流
出するようにした電解槽と、前記貯水タンクの原水を前
記電解槽の両電極室に給水する電動ポンプと、前記貯水
タンクの水面より上方に立ち上がる立上部と大気に連通
可能な開口を有して前記第１の電極室に接続され同電極
室にて生成された電解イオン水を排出する第１排出管
と、前記第２の電極室に接続され同電極室にて生成され
た電解イオン水を排出する第２排出管と、この第２排出
管から前記第２の電極室への逆流を制限する逆流制限手
段と、電源回路から前記両電極に印加される直流電圧の
正逆を切り換える電極切換手段と、前記電動ポンプ及び
前記電極切換手段の作動を制御して、生成運転時に前記
電動ポンプを駆動状態に維持するとともに前記電極切換
手段を正電状態に維持して前記第１の電極室内の電極に
負電圧が印加されるようにし、また運転停止時に前記電
動ポンプを停止させるとともに前記第１排出管内に残留
する残留水の前記貯水タンクへの逆流時に前記電極切換
手段を逆電状態に切り換える作動制御手段を備える構成
とした。

【０００５】

【発明の作用・効果】本発明による電解イオン水生成装
置においては、生成運転時、作動制御手段によって電動
ポンプが駆動状態に維持され、また電極切換手段が正電
状態に維持されるため、貯水タンク内の原水が接続管を
通して電解槽の両電極室に供給されるとともに、電解槽
の両電極には電源回路からの直流電圧が正電状態にて印
加される。このため、電動ポンプによって貯水タンクか
ら電解槽の両電極室に供給された原水は電解槽内で電気
分解されて、プラス側電極の電極室からは水素イオンが
増加した酸性イオン水が生成排出され、またマイナス側
電極の電極室からは水酸イオンが増加したアルカリ性イ
オン水が生成排出され、各イオン水が各排出管を通して
所望の箇所に導かれる。

【０００６】また、運転停止時には、作動制御手段によ
って電動ポンプが停止されて、第１排出管内に残留する
残留水が貯水タンクに向けて逆流し、このときに作動制
御手段によって電極切換手段が逆電状態に切り換えら
れ、電解槽の両電極には電源回路からの直流電圧が逆電
状態にて印加される。このため、第１排出管内に残留す
る残留水の貯水タンクへの逆流時に逆電洗浄が行われ、
負電圧が印加される第１の電極室内の電極に付着してい
る付着物が剥離除去される。

【０００７】ところで、上記した逆電洗浄は第１排出管
内に残留する残留水の貯水タンクへの逆流時に行われる
ものであり、電極全体が水没した状態で行われるため、
また第１排出管の立上部を大きくして第１排出管内に残
留する残留水を多くすることにより逆電洗浄時間を長く
することができるため、第１の電極室内の電極の逆電洗
浄を十分に行うことができる。また、このときには、逆
流規制手段によって第２排出管から第２の電極室への逆
流が規制されるため、逆電洗浄の初期においては第２の
電極室に残存している水素イオンが第２の電極室内の電
極に吸着されるものの、上記した水素イオンは逆電印加
によって第２の電極室に発生する水酸イオンと結合して
水になって短時間で消滅する。したがって、上記した水
素イオンが第２の電極室内の電極に吸着されて生じる水
素脆性反応が抑制され、同電極の損傷が抑制される。

【０００８】

【実施例】以下に、本発明の各実施例を図面に基づいて
説明する。図１は本発明による電解イオン水生成装置の
第１実施例を示していて、この電解イオン水生成装置は
原水（水道水）を所要量貯える貯水タンク１０を備えて
いる。貯水タンク１０は、制御装置１００に接続された
水位センサ１１（上限水位と下限水位を検出するもの）
を内部に備えていて、この水位センサ１１からの信号に
より給水管１９（水道に接続されている）に設けた電磁
開閉弁Ｖ１が開閉されて貯水タンク１０内の水位が所定
の範囲に維持されるように構成されている。また、貯水
タンク１０にはオーバーフローパイプ１２が設けられる
とともに、電解槽３０の両流入口３１ａ，３１ｂに分岐
して接続される接続管１３が取付けられており、接続管
１３には制御装置１００によって作動を制御される電動
ポンプＰ１と手動で調整可能な流量調整バルブＶ２，Ｖ
３がそれぞれ介装されていて、略同量の原水が接続管１
３を通して電解槽３０の両流入口３１ａ，３１ｂに供給
されるように構成されている。また、流量調整バルブＶ
３の電解槽３０側には、電解槽３０側への流通を許容し
貯水タンク１０側への逆流を規制するオリフィス付逆止
弁Ｖ４（逆流を全く許容しないオリフィス無しの逆止弁
を採用して実施することも可能である）が介装されてい
る。

【０００９】電解槽３０は、一対の流入口３１ａ，３１
ｂを下部に有しかつ一対の流出口３１ｃ，３１ｄを上部
に有する樹脂製（過熱によって変形する）の槽本体３１
と、この槽本体３１内に対向配設した一対の電極３２，
３３と、これら両電極３２，３３間に配設されて各電極
３２，３３を収容する各電極室３４，３５を形成する隔
膜３６によって構成されていて、各電極３２，３３とし
てはチタン基材の表面に白金メッキ或いは白金イリジウ
ムを焼成してなるものが採用され、また左方の電極室３
４には流入口３１ａと流出口３１ｃが連通し、右方の電
極室３５には流入口３１ｂと流出口３１ｄが連通してい
る。また、各流出口３１ｃ，３１ｄには各排出管３７，
３８が接続されていて、各排出管３７，３８は上方に立
ち上がる立上部３７ａ，３８ａを有して図２にて示した
ように各イオン水の使用場所であるシンクＴの配設位置
まで延出配管されており、排出管３７の立上部３７ａに
は貯溜タンク部３７ｂが形成されている。また、各排出
管３７，３８の中間部位に設けた各立上部３７ａ，３８
ａは上端が各通気細管３７ｃ，３８ｃを通して大気に連
通開口していて、各排出管３７，３８の流出端部がシン
クＴ内にて水没しても、不具合（例えば、当該装置の停
止時におけるサイフォン現象の発生）が生じないように
機能する。また、本実施例においては、電解槽３０の底
部が貯水タンク１０に設けたオーバーフローパイプ１２
の上端より所定量Ｌ１上方に位置するように配置されて
いて、図示のごとき当該装置の停止時には各排出管３
７，３８および電解槽３０内に水が溜まらない構成とな
っている。

【００１０】各電極３２，３３は電極切換器１１０を介
して電源回路１２０に接続されている。電極切換器１１
０は、制御装置１００からの信号に応じて両電極３２，
３３に印加される直流電圧の正逆を切り換えるものであ
り、図１の仮想線で示した状態にて制御装置１００から
正電信号を受けたとき実線の状態に切り替わって電源回
路１２０のマイナス電極を電極３２に接続するとともに
プラス電極を電極３３に接続し、また図１の実線で示し
た状態にて制御装置１００から逆電信号を受けたときに
仮想線の状態に切り替わって電源回路１２０のマイナス
電極を電極３３に接続するとともにプラス電極を電極３
２に接続するようになっている。電源回路１２０は交流
電圧を所定値の直流電圧に変換するものであり、制御装
置１００からＯＦＦ信号を受けたときにはマイナス電極
とプラス電極間の直流電圧がゼロとなるように、また制
御装置１００からＯＮ信号を受けたときにはマイナス電
極とプラス電極間に所定値の直流電圧が印加されるよう
になっている。

【００１１】制御装置１００は、図２に示したようにシ
ンクＴに近接して配設した起動スイッチ１０１と停止ス
イッチ１０２の各操作と水位センサ１１からの信号に基
づいて電磁開閉弁Ｖ１、電動ポンプＰ１、電極切換器１
１０、電源回路１２０等の作動を制御するようになって
おり、各スイッチ１０１，１０２を操作することにより
以下に説明する作動が得られるようになっている。

【００１２】上記のように構成した本実施例において
は、起動スイッチ１０１が操作されると、制御装置１０
０が電動ポンプＰ１と電極切換器１１０と電源回路１２
０を制御し、電動ポンプＰ１が駆動されるとともに、電
極切換器１１０が実線状態に維持され電源回路１２０が
ＯＮ信号を受けてマイナス電極とプラス電極間に所定値
の直流電圧が印加されて電解槽３０の両電極３２，３３
に正電状態にて直流電圧が印加される。

【００１３】このため、貯水タンク１０内の原水が電動
ポンプＰ１と接続管１３と各流量調整バルブＶ２，Ｖ３
及び逆止弁Ｖ４を通して電解槽３０の各電解室３４，３
５に供給されるとともに、原水が電解槽３０内で電気分
解されて、マイナス側電極３２の電極室３４からは水酸
イオンが増加したアルカリ性イオン水が排出管３７を通
してシンクＴに導かれ、またプラス側電極３３の電極室
３５からは水素イオンが増加した酸性イオン水が排出管
３８を通してシンクＴに導かれる。

【００１４】上記した正電圧印加によるイオン水生成作
動により貯水タンク１０内の水位が設定範囲の下限に達
すると、水位センサ１１が作動しこれに基づいて制御装
置１００から電磁開閉弁Ｖ１に開弁信号が出力され、電
磁開閉弁Ｖ１が開かれて水道水が給水管１９を通して貯
水タンク１０に補給される。かかる水道水の補給により
貯水タンク１０内の水位が設定範囲の上限に達すると、
水位センサ１１が作動しこれに基づいて制御装置１００
から電磁開閉弁Ｖ１に閉弁信号が出力され、電磁開閉弁
Ｖ１が閉じられ水道水の補給が止まる。

【００１５】また、停止スイッチ１０２が操作される
と、これに基づいて制御装置１００が電動ポンプＰ１と
電極切換器１１０と電源回路１２０を制御し、電動ポン
プＰ１が停止されるとともに、電極切換器１１０にて電
極の接続が実線状態から仮想線状態に切り換えられて電
解槽３０の電極３２が電源回路１２０のプラス電極に接
続されるとともに電極３３がマイナス電極に接続され
て、電解槽３０の両電極３２，３３に逆電状態にて直流
電圧が印加される。この状態は制御装置１００により電
動ポンプＰ１の停止後所定時間維持され、その所定時間
の経過時には電源回路１２０が制御装置１００からＯＦ
Ｆ信号を受けてマイナス電極とプラス電極間の直流電圧
をゼロとした後、制御装置１００により電極切換器１１
０にて電極の接続が仮想線状態から実線状態に切り換え
られて電解槽３０の電極３２が電源回路１２０のマイナ
ス電極に接続されるとともに電極３３がプラス電極に接
続される。

【００１６】このため、排出管３７内のイオン水が電極
室３４に落差により自動的に逆流供給されかつ逆止弁Ｖ
４の機能によって排出管３８内のイオン水が電極室３５
への逆流を規制された状態にて、いわゆる逆電洗浄がな
され電極３２からカルシウム，ナトリウム等付着物が剥
離されて逆流水とともに貯水タンク１０に向けて電解槽
３０外に排出される。

【００１７】ところで、上記した逆電洗浄は第１排出管
３７内に残留するイオン水の貯水タンク１０への逆流時
に行われるものであり、電極３２，３３全体が水没した
状態で行われるため、また第１排出管３７の立上部３７
ａに形成した貯溜タンク部３７ｂに残留するイオン水を
利用するものであるため逆電洗浄時間を長くすることが
でき、電極室３４内の電極３２の逆電洗浄を十分に行う
ことができる。また、このときには、逆流規制手段であ
る逆止弁Ｖ４によって第２排出管３８から電極室３５へ
の逆流が規制されるため、逆電洗浄の初期においては電
極室３５に残存している水素イオンが電極室３５内の電
極３３に吸着されるものの、上記した水素イオンは逆電
印加によって電極室３５に発生する水酸イオンと結合し
て水になって短時間で消滅する。したがって、上記した
水素イオンが電極室３５内の電極３３に吸着されて生じ
る水素脆性反応が抑制され、同電極３３の損傷が抑制さ
れる。

【００１８】なお、上記した所定時間（逆電洗浄時間）
は、電極室３４側にて上記した逆流水の発生する時間を
基にして設定されていて、逆流水を生じさせる水面が電
極室３４の上端に下降した時点で逆電洗浄が終了するよ
うに設定されている。また、本実施例においては、逆流
規制手段としてオリフィス付逆止弁Ｖ４が採用され、ま
た電解槽３０の底部が貯水タンク１０に設けたオーバー
フローパイプ１２の上端より所定量Ｌ１上方に位置する
ように配置されているため、逆流の終了時に電解槽３０
内から水を完全に排出することができて、仮に逆電洗浄
終了後に電解槽３０の両電極が逆電状態にて印加される
ことがあっても、両電極３２，３３間を電流は流れず止
水状態での通電による電解槽３０の過熱は発生しない。

【００１９】上記実施例においては、逆流規制手段とし
てオリフィス付逆止弁Ｖ４を採用して、当該装置が長時
間停止されている場合には、第２排出管３８と電極室３
５に残留する水が逆止弁Ｖ４のオリフィスを通して貯水
タンク１０に向けて逆流排出されて図１の状態となるよ
うにしたが、図３にて示したように、隔膜３６の下部に
微小通路３６ａを設けて上記実施例と同様の作動が得ら
れるように構成することも可能である。この場合には、
逆流規制手段としてオリフィス無しの逆止弁Ｖ４を採用
する。

【００２０】また、上記実施例においては、停止スイッ
チ１０２の操作後直ちに逆電洗浄が行われるようにした
が、停止スイッチ１０２が操作されたとき、電源回路１
２０が制御装置１００からＯＦＦ信号を受けてマイナス
電極とプラス電極間の直流電圧をゼロとした状態で電動
ポンプＰ１の駆動が設定時間維持され、設定時間後に電
動ポンプＰ１が停止されるとともに、電極切換器１１０
にて電極の接続が実線状態から仮想線状態に切り換えら
れて電解槽３０の電極３２が電源回路１２０のプラス電
極に接続されるとともに電極３３がマイナス電極に接続
され、また電源回路１２０が制御装置１００からＯＮ信
号を受けてマイナス電極とプラス電極間に所定値の直流
電圧が印加されて、電解槽３０の両電極３２，３３に逆
電状態にて直流電圧が印加されるようにして実施するこ
とも可能である。この場合には、電気分解されない原水
が電解槽３０及び両排出管３７，３８に圧送されるた
め、原水の逆流状態で逆電洗浄が行われる。

【００２１】図４は本発明による電解イオン水生成装置
の第２実施例を示していて、この電解イオン水生成装置
においては、電解槽として流入口３１ｂを備えず隔膜３
６の下端部に両電極室３４，３５の下部を連通させる連
通路Ｓを有する電解槽３０Ａが採用され、また貯水タン
ク１０と電解槽３０を接続する接続管として分岐部の無
い接続管１３Ａが採用されていて、これら電解槽３０Ａ
と接続管１３Ａによって逆流規制手段が構成されてい
る。その他の構成は上記第１実施例と同じであるため、
同一符号を付してその説明は省略する。

【００２２】この第２実施例においては、電解槽３０Ａ
と接続管１３Ａによって得られる流路抵抗の差によっ
て、第１排出管３７から電極室３４に逆流する流量に比
して第２排出管３８から電極室３５に逆流する流量を少
なくすることができて、第２排出管３８から電極室３５
への逆流を規制した状態にて逆電洗浄を行うことがで
き、上記第１実施例と実質的に同じ作動が得られる。ま
た、この第２実施例においては、逆止弁Ｖ４を用いるこ
となく実施できるため、上記第１実施例に比して安価に
実施できるといった利点がある。

【００２３】上記各実施例においては、水道水を原水と
して本発明を実施したが、例えば特開平４−７５５７６
号公報に示されている装置によって得られる食塩水を原
水として本発明を実施することも可能である。また、上
記第１実施例において分岐した接続管１３と単一の電動
ポンプＰ１により電解槽３０の各電極室３４，３５に原
水がそれぞれ供給されるように構成して本発明を実施し
たが、一対の接続管とこれら各接続管にそれぞれ介装し
た電動ポンプにより電解槽３０の各電極室３４，３５に
原水がそれぞれ供給されるように構成して本発明を実施
することも可能である。

【００２４】また、上記各実施例においては、逆電洗浄
時にも電極３２，３３に所定値の電圧が付与されるよう
に構成したが、この逆電洗浄時の電圧を低く設定して実
施して、電極の水素脆性を更に効果的に抑制することも
可能である。また、電極切換器１１０を正逆の二位置切
換としたが、正逆と中間位置（電源回路１２０の各電極
と電解槽３０の各電極３２，３３の接続を断つ位置）の
三位置切換として本発明を実施することも可能である。
この場合には、電源回路１２０の電圧を常時所定値とし
ておくことも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電解イオン水生成装置の第１実
施例を示す全体構成図である。

【図２】図１に示した電解イオン水生成装置の使用状
態を概略的に示す図である。

【図３】図１に示した電解イオン水生成装置の変形例
を示す全体構成図である。

【図４】本発明による電解イオン水生成装置の第２実
施例を示す全体構成図である。

【符号の説明】

１０…貯水タンク、３０…電解槽、３２，３３…電極、
３４，３５…電極室、３６…隔膜、３７…第１排出管、
３８…第２排出管、３７ａ，３８ａ…立上部、１１０…
電極切換器、１２０…電源回路、１００…制御装置、Ｐ
１…電動ポンプ、Ｖ４…逆止弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C02F 1/46

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】水または食塩水等の原水を貯溜する貯水
タンクと、第１及び第２の電極を内部に対向配設すると
ともにこれら両電極間に隔膜を配設して各電極を収容す
る第１及び第２の電極室を形成しこれら両電極室に原水
が流入・流出するようにした電解槽と、前記貯水タンク
の原水を接続管を通して前記電解槽の両電極室に圧送す
る電動ポンプと、前記貯水タンクの水面より上方に立ち
上がる立上部と大気に連通可能な開口を有して前記第１
の電極室に接続され同電極室にて生成された電解イオン
水を排出する第１排出管と、前記第２の電極室に接続さ
れ同電極室にて生成された電解イオン水を排出する第２
排出管と、この第２排出管から前記第２の電極室への逆
流を規制する逆流規制手段と、電源回路から前記両電極
に印加される直流電圧の正逆を切り換える電極切換手段
と、前記電動ポンプ及び前記電極切換手段の作動を制御
して、生成運転時に前記電動ポンプを駆動状態に維持す
るとともに前記電極切換手段を正電状態に維持して前記
第１の電極室内の電極に負電圧が印加されるようにし、
また運転停止時に前記電動ポンプを停止させるとともに
前記第１排出管内に残留する残留水の前記貯水タンクへ
の逆流時に前記電極切換手段を逆電状態に切り換える作
動制御手段を備えた電解イオン水生成装置。
【請求項２】前記接続管として前記各電極室にそれぞ
れ原水を供給する接続管を採用し、また前記逆流規制手
段として前記第２の電極室に原水を供給する接続管に設
けられて前記貯水タンクへの逆流を規制する逆止弁を採
用した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。
【請求項３】前記電解槽として、前記各電極室の上部
に前記各排出管の接続口を有しかつ前記第１の電極室の
下部に前記接続管の接続口を有しまた前記両電極室の下
部を連通させてなる電解槽を採用し、この電解槽と前記
接続管によって前記逆流規制手段が構成されるようにし
た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。