JP3421127B2 - 電解イオン水生成装置 - Google Patents

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、残水の排水に伴って電極が順
次露呈するため、逆電洗浄を十分に行うことができな
い。また、逆電洗浄の初期においては正電圧から負電圧
に切り換えられた電極にこれを収容する電極室に残存し
ている水素イオンが吸着されて、同電極にて水素脆性反
応が生じ同電極が損傷を受けることがある。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
的は電極での水素脆性反応を抑制しつつ逆電洗浄を十分
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、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並びに
前記電源回路から前記両電極に印加される直流電圧を制
御して、生成運転時に前記直流電圧を所定値に維持し前
記電動ポンプを駆動状態に維持し前記電極切換手段を正
電状態に維持するとともに、運転停止時に停止信号によ
って前記直流電圧をゼロまたは微小値にしかつ前記電動
ポンプを設定時間継続駆動させたのち停止させ、その後
に前記電極切換手段を逆電状態に切り換えまた前記直流
電圧を所定値にして設定時間維持する作動制御手段を備
える構成とした。この場合において、前記接続管とし
て、前記貯水タンクに接続される基部が１本で前記各電
極室に接続される先端部が２本に分岐された接続管を採
用し、この接続管の基部に前記電動ポンプを介装するの
が望ましい。

【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源
回路から電解槽の両電極に印加される直流電圧が所定値
に維持され、電動ポンプが駆動状態に維持され、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所定ＰＨの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
が増加した所定ＰＨの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、停止信号により作
動制御手段によって直流電圧がゼロまたは微小値にさ
れ、かつ電動ポンプが設定時間継続駆動させたのち停止
され、その後に電極切換手段が逆電状態に切り換えられ
るとともに直流電圧が所定値とされて設定時間維持され
る。このため、電動ポンプが停止されるときには、電解
槽の両電極室は勿論のこと両排出管の立上部にまで未電
解または僅かに電解された原水が圧送される。また、電
動ポンプが停止された後には、各排出管内に残留する残
留水が貯水タンクに向けて逆流する作用と、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ると
ともに直流電圧が所定値とされる作用によって、各排出
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
浄が行われる。

【０００７】ところで、上記した逆電洗浄は各排出管内
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、両電極全体が水没した状態で行われるため、
また両排出管の立上部を大きくして両排出管内に残留す
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、逆電洗浄を十分に行うことができ
る。また、上記した逆電洗浄は未電解または僅かに電解
された原水内での電解反応によって行われるものである
ため、水素イオンが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】また、接続管として、貯水タンクに接続さ
れる基部が１本で各電極室に接続される先端部が２本に
分岐された接続管を採用し、この接続管の基部に電動ポ
ンプを介装する構成を採用した場合には、上記した逆電
洗浄によって生成される酸性イオン水とアルカリ性イオ
ン水が接続管の基部にて合流混合して中性化され、これ
が電動ポンプを介して貯水タンクに戻る。したがって、
電動ポンプに耐触性は要求されず、安価な一般的な電動
ポンプを使用することができる。

【０００９】

【実施例】以下に、本発明の一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，Ｖ３がそれぞ
れ介装されていて、略同量の原水が接続管１３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。

【００１０】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。

【００１１】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、各排出管３７，３８
の立上部３７ａ，３８ａには貯溜タンク部３７ｂ，３８
ｂ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，３８ａ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Ｌ
１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３７，３８および電解槽
３０内に水が溜まらない構成となっている。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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
Ａの直流電圧が印加されて電解槽３０の両電極３２，３
３に正電状態にて直流電圧が印加される（図３のＴ１参
照）。

【００１５】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
を通して電解槽３０の各電極室３４，３５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
た所定ＰＨの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所定ＰＨの酸性イオン水が
排出管３８を通してシンクＴに導かれる。

【００１６】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。

【００１７】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、電源回路
１２０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（図３のＴ２〜Ｔ３）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３
３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（図３のＴ３参照）。この状態は制御装置１００によ
り電動ポンプＰ１の停止後設定時間（図３のＴ３〜Ｔ
４）維持され、その設定時間の経過時には電源回路１２
０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後、制御装置
１００により電極切換器１１０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３
２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。

【００１８】このため、停止スイッチ１０２が操作され
た時点（図３のＴ２）から電動ポンプＰ１が停止される
時点（図３のＴ３）までに電解槽３０と各排出管３７，
３８内には未電解の原水が圧送され、その後に各排出管
３７，３８に残留する残留水が各電極室３４，３５に落
差により自動的に供給される逆流状態にて、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接続管１３と電動ポ
ンプＰ１を通して貯水タンク１０に向けて電解槽３０外
に排出される。

【００１９】ところで、上記した逆電洗浄は各排出管３
７，３８内に残留する残留水の貯水タンク１０に向かう
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、また各排出管３７，３８の
立上部３７ａ，３８ａに形成した各貯溜タンク部３７
ｂ，３８ｂに残留する残留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、上
記した逆電洗浄は未電解の原水内での電解反応によって
行われるものであるため、水素イオンが電極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。また、本実施例においては、上記した
逆電洗浄によって生成される酸性イオン水とアルカリ性
イオン水が接続管１３の基部にて合流混合して中性化さ
れ、これが電動ポンプＰ１を介して貯水タンク１０に戻
る。したがって、電動ポンプＰ１に耐触性は要求され
ず、安価な一般的な電動ポンプを使用することができ
る。

【００２０】なお、上記した設定時間（逆電洗浄時間）
は、上記した逆流水の発生する時間（図３のＴ３〜Ｔ
５）を基にして設定されていて、本実施例においては逆
流水を生じさせる水面が各貯溜タンク部３７ｂ，３８ｂ
の下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。このため、本実施例においては、逆流終了
時に接続管１３の両分岐部には未電解の水が溜まること
となり、次回の生成運転開始時に電極３２が水素イオン
と反応することがない。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。

【００２１】上記実施例においては、生成運転の停止時
（図３のＴ２）から逆電洗浄の開始時（図３のＴ３）ま
での間に電極３２，３３への印加電圧をゼロとしたが、
図３の仮想線にて示したように、生成運転の停止時から
逆電洗浄の開始時までの間に電極３２，３３に微小電圧
を印加して本発明を実施することも可能である。また、
上記実施例においては、各排出管３７，３８の立上部３
７ａ，３８ａに貯溜タンク部３７ｂ，３８ｂを形成し
て、上下方向の寸法を小さくしながら十分な逆流水を確
保するようにしたが、立上部３７ａ，３８ａにて十分な
逆流水を確保することができる場合には貯溜タンク部３
７ｂ，３８ｂを無くして実施することも可能である。ま
た、上記実施例においては、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したが、接続管１
３の基部がオーバーフローパイプ１２の上端と略同位置
となるように配置した場合には、逆電洗浄によって生じ
た各イオン水が接続管１３にて全て合流混合して中性化
されるため、逆流水を生じさせる水面が電解槽３０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する
ことができ、逆流水を無駄なく利用することができる。
また、上記実施例においては、電動ポンプＰ１の停止と
略同時に逆電洗浄が開始されるようにしたが、電動ポン
プＰ１の停止から所定時間遅れて逆電洗浄が開始される
ようにして実施することも可能である。

【００２２】また上記実施例においては、水道水を原水
として本発明を実施したが、例えば特開平４−７５５７
６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。

【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一実施
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及び図２に示した電解イオン水生成装置
の作動説明図である。

【符号の説明】

１０…貯水タンク、１３…接続管、３０…電解槽、３
２，３３…電極、３４，３５…電極室、３６…隔膜、３
７…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、１０
０…制御装置、Ｐ１…電動ポンプ。

───────────────────────────────────────────────────── 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 (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【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、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
   動並びに前記電源回路から前記両電極に印加される直流
   電圧を制御して、生成運転時に前記直流電圧を所定値に
   維持し前記電動ポンプを駆動状態に維持し前記電極切換
   手段を正電状態に維持するとともに、運転停止時に停止
   信号によって前記直流電圧をゼロまたは微小値にしかつ
   前記電動ポンプを設定時間継続駆動させたのち停止さ
   せ、その後に前記電極切換手段を逆電状態に切り換えま
   た前記直流電圧を所定値にして設定時間維持する作動制
   御手段を備えた電解イオン水生成装置。
2. 【請求項２】 前記接続管として、前記貯水タンクに接
   続される基部が１本で前記各電極室に接続される先端部
   が２本に分岐された接続管を採用し、この接続管の基部
   に前記電動ポンプを介装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。