JP3431982B2 - 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
水を電解槽にて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】特開平５−１３８１７２号公報には、電
解槽にて電気分解される原水に炭酸（水中で一部が炭酸
イオンや炭酸水素イオンとなっている）が含まれている
と、この炭酸と電気分解によって得られたイオン水が反
応してＰＨ変化が抑制され、電解効率が低下する問題が
ある旨の記載があり、これを解決する手段として、電解
槽の流入側に上記したイオンを減ずるイオン交換樹脂を
配設している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電解槽の一
方（流入側）にのみイオン交換樹脂を設けた場合には、
一定流量のイオン交換処理がなされた後にイオン交換樹
脂の効力が急激に低下するため、上記公報では電解槽の
両方（流入側と流出側）にイオン交換樹脂を設けるとと
もに、電解槽の流入側と流出側を切り換える複雑な通水
路及び多数の弁装置を設けている。かかる構成によれ
ば、弁装置の開閉によって電解槽の流入側と流出側を定
期的に切り換えることができて、イオン交換樹脂の効力
を流出側で常に再生できるとともに流入側で再使用で
き、炭酸を長期間安定して除去することができるといっ
た利点があるものの、当該装置が大がかりとなって高価
になるばかりか、定期的に多数の弁装置を開閉させる必
要があって煩雑である。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、その目的はシンプルな構成
で安価に実施できて貯水タンクの原水から炭酸を長期間
安定して除去することが可能な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、本発明は、水または食塩水等の原水を貯留する
貯水タンクと、この貯水タンクから電動ポンプによって
供給される原水を電気分解してアルカリ性イオン水と酸
性イオン水を生成する電解槽を備えた電解イオン水生成
装置において、前記貯水タンクに貯えられた原水を汲み
出して同貯水タンク内の原水の水面上に噴出して撹拌さ
せる原水の撹拌手段と、前記貯水タンク内にて前記原水
の水面上の空間を負圧にして同空間に生じた炭酸ガスを
外部に排出する負圧発生手段とを設けたことを特徴とす
る電解イオン水生成装置を提供するものである。この電
解イオン水生成装置の実施にあたっては、前記撹拌手段
として、前記貯水タンクの底部にその一端を接続し他端
を同貯水タンク内に供給される原水の水面に向けて開口
して配設した循環パイプに介装した電動循環ポンプを採
用し、前記負圧発生手段をとして、前記貯水タンクの上
端開口を気密的に覆蓋する上蓋に組付けた電動吸引ファ
ンを採用するのが適している。

【０００５】

【作用】本発明による電解イオン水生成装置において
は、上記の電動循環ポンプを作動させると、貯水タンク
内の原水が攪拌されて原水に溶解している炭酸の一部が
炭酸ガス化して原水から放出除去され、原水に溶解して
いる炭酸の溶存量が減少する。また、上記の電動吸引フ
ァンを作動させると、貯水タンク内に貯えられる原水か
ら発生する炭酸ガスが外部に放出されて、原水に溶解し
ている炭酸の溶存量が減少する。

【０００６】

【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に設けた電磁開閉弁Ｖ１が開閉されて貯水タンク１
０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３１
ａ，３１ｂに分岐して接続される接続管１３が取付けら
れていて、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３１
ａ，３１ｂに供給されるように構成されている。なお、
給水管１９は浄水器１８を介して水道（図示省略）に接
続されている。

【０００７】また、貯水タンク１０には同タンク内の原
水に混入している炭酸を除去するための撹拌手段Ａと負
圧手段Ｂと加熱手段Ｃが設けられている。撹拌手段Ａ
は、貯水タンク１０に組付けた循環パイプ１４と、同パ
イプ１４中に介装されて制御装置１００によって作動を
制御される電動循環ポンプＰ２によって構成されてい
て、循環パイプ１４は貯水タンク１０の底部から導出さ
れて上端開口が貯水タンク１０内の水面より上方にて水
面に向けて開口するように設けられており、電動循環ポ
ンプＰ２の作動によって循環パイプ１４の上端開口から
原水が水面に向けて噴射されて撹拌されるようになって
いる。負圧手段Ｂは、貯水タンク１０の上蓋１０ａ（気
密的かつ脱着可能に取付けられている）に組付けられて
制御装置１００によって作動を制御される電動吸引ファ
ン１５によって構成されていて、同ファン１５の作動に
よって貯水タンク１０の水面上に形成される空間Ｒｏが
負圧とされるようになっている。加熱手段Ｃは、貯水タ
ンク１０内に組付けられて制御装置１００によって作動
を制御される電熱ヒーター（シーズヒーター）１６によ
って構成されていて、同ヒーター１６の作動によって貯
水タンク１０内の原水が加熱されるようになっている。

【０００８】電解槽３０は、一対の流入口３１ａ，３１
ｂと一対の流出口３１ｃ，３１ｄを有する槽本体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には同一径の各導出
管３７，３８が接続されていて、各導出管３７，３８は
上端にて上方に配設した各貯溜タンク４０，５０の底壁
にそれぞれ接続されている。なお、各導出管３７，３８
は図１では長さが異なるが、実際には略同じ長さに設定
されている。

【０００９】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。

【００１０】左方の貯溜タンク４０は、アルカリ性イオ
ン水を所要量貯える小容量タンクであり、水位センサ４
１（上限水位と下限水位を検出するもの）とオーバーフ
ローパイプ４２（図示省略の排水路に接続されている）
が設けられるとともに手動で開閉可能な排水弁４３とオ
ーバーフローパイプ４２に接続された排水管４４が設け
られている。また、貯溜タンク４０には、導出管３７よ
り通路径が大径で上端部を貯溜タンク４０内の水面下か
ら上部空間Ｒ１に向けて突出させてなる大径導管４５が
導出管３７の上端開口に対応して配設されて導出管３７
の上端に連通接続されるとともに、大径導管４５の上端
開口に対応して水流検出センサとして機能するフロート
スイッチ４６が配設されている。また、貯溜タンク４０
の底壁には連通管４７の一端が接続されていて、この連
通管４７は本体９０の外側に取付けた手動で開閉可能な
止水弁４８と連通管４９を通して補助タンク６０に接続
されている。

【００１１】一方、右方の貯溜タンク５０は、酸性イオ
ン水を所要量貯える小容量タンクであり、水位センサ５
１（上限水位と下限水位を検出するもの）とオーバーフ
ローパイプ５２（図示省略の排水路に接続されている）
が設けられるとともに手動で開閉可能な排水弁５３とオ
ーバーフローパイプ５２に接続された排水管５４が設け
られている。また、貯溜タンク５０には、導出管３８よ
り通路径が大径で上端部を貯溜タンク５０内の水面下か
ら上部空間Ｒ２に向けて突出させてなる大径導管５５
（大径導管４５と同一径）が導出管３８の上端開口に対
応して配設されて導出管３８の上端に連通接続されると
ともに、大径導管５５の上端開口に対応して水流検出セ
ンサとして機能するフロートスイッチ５６が配設されて
いる。また、貯溜タンク５０の底壁には連通管５７の一
端が接続されていて、この連通管５７は本体９０の外側
に取付けた手動で開閉可能な止水弁５８と連通管５９を
通して補助タンク７０に接続されている。

【００１２】各貯溜タンク４０，５０に設けた各水位セ
ンサ４１，５１と各フロートスイッチ４６，５６は、各
タンク４０，５０の上蓋４０ａ，５０ａ（脱着可能で図
示省略の通気孔を有する）に取付けられていて、本体９
０の脱着可能な上蓋９０ａを外しかつ各タンク４０，５
０の上蓋４０ａ，５０ａを外すことにより、容易に保守
点検できるように構成されている。また、各水位センサ
４１，５１と各フロートスイッチ４６，５６は制御装置
１００にそれぞれ接続されていて、各水位センサ４１，
５１と各フロートスイッチ４６，５６からの信号に基づ
いて電動ポンプＰ１、電極切換器１１０、電源回路１２
０等の作動が制御されるように構成されている。

【００１３】左方の補助タンク６０は、左方の貯溜タン
ク４０と同様にアルカリ性イオン水を貯えるものであ
り、上蓋６０ａに通気孔（図示省略）を有していて、左
方の貯溜タンク４０の許容上限水位、すなわちオーバー
フローパイプ４２の上端より所要量上方まで貯溜可能と
なるように配置されており、底壁には電動ポンプＰ３を
介装した供給管６１と手動で開閉可能な排水弁６２を介
装した排水管６３が取付けられている。一方、右方の補
助タンク７０は、右方の貯溜タンク５０と同様に酸性イ
オン水を貯えるものであり、上蓋７０ａに通気孔（図示
省略）を有していて、左方の貯溜タンク５０の許容上限
水位、すなわちオーバーフローパイプ５２の上端より所
要量上方まで貯溜可能となるように配置されており、底
壁には電動ポンプＰ４を介装した供給管７１と手動で開
閉可能な排水弁７２を介装した排水管７３が取付けられ
ている。各電動ポンプＰ３，Ｐ４は、各供給管６１，７
１の供給側端部に設けた各スイッチ（図示省略）に連動
して作動するように構成されている。なお、各電動ポン
プＰ３，Ｐ４と各供給管６１，７１と各排水弁６２，７
２と各排水管６３，７３は仮想線にて示したように各連
通管４９，５９に接続することも可能であり、かかる場
合には各補助タンク６０，７０に設けるポートを単一と
してシンプルな構成とすることができる。

【００１４】上記のように構成した本実施例において
は、補助タンク６０内のアルカリ性イオン水または補助
タンク７０内の酸性イオン水が使用により減少して各補
助タンク６０，７０内の水位が低下すると、各貯溜タン
ク４０，５０内の水位も同様に低下し、その水位が下限
水位に至ると各水位センサ４１，５１からの信号に基づ
いて制御装置１００が電動ポンプＰ１と電極切換器１１
０と電源回路１２０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に正電圧印加される。

【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の各電解室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
たアルカリ性イオン水が導出管３７と大径導管４５を通
して貯溜タンク４０内に貯えられ、またプラス側電極３
３の電極室３５からは水素イオンが増加した酸性イオン
水が導出管３８と大径導管５５を通して貯溜タンク５０
内に貯えられる。

【００１６】ところで、各大径導管４５，５５では、各
イオン水の流速が遅くされてゆっくりと上昇し、アルカ
リ性イオン水に含まれる水素ガスと酸性イオン水に含ま
れる酸素ガスが各イオン水から分離されて各大径導管４
５，５５の上端から各貯溜タンク４０，５０の上部空間
Ｒ１，Ｒ２に放出され、また各イオン水は各大径導管４
５，５５の上端開口から溢れて管の周囲を水幕状に流下
し波立ちのない静かな状態で各貯溜タンク４０，５０内
の各イオン水中に流れ込む。したがって、各貯溜タンク
４０，５０内の各イオン水の撹拌による劣化が抑制され
る。

【００１７】また、各大径導管４５，５５の上端開口か
ら各貯溜タンク４０，５０内に流れる水流は各フロート
スイッチ４６，５６により検出され、電動ポンプＰ１が
駆動を開始されかつ両電極３２，３３への正電圧印加が
開始された後、設定時間経過しても両フロートスイッチ
４６，５６が作動しない場合には、両イオン水が正常に
流れていないと判断して制御装置１００が電動ポンプＰ
１の駆動を停止させるとともに両電極３２，３３への正
電圧印加を停止させるようになっている。なお、両イオ
ン水が正常に流れていない原因としては、例えば導管３
７，４５の内壁にカルシウム、シリカ等のイオンが付着
堆積して管路を狭くしたこと、或いは各導管３７，４５
または３８，５５で損傷（水漏れ等）が生じたこと等が
挙げられる。

【００１８】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浄水器１８と給水管１
９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。
また、上記した電磁開閉弁Ｖ１が開くのと同時に電動循
環ポンプＰ２と電動吸引ファン１５と電熱ヒーター１６
に制御装置１００から作動信号がそれぞれ出力されてこ
れらが共に設定時間作動され、これによって貯水タンク
１０内の原水に溶解している炭酸の一部が炭酸ガス化し
て原水から放出除去されて貯水タンク１０外に排出され
る。

【００１９】また、上記した正電圧印加によるイオン水
生成作動により両方の貯溜タンク４０，５０内の水位が
設定範囲の上限に達して両水位センサ４１，５１が作動
すると、これに基づいて制御装置１００が両電極３２，
３３への正電圧印加を停止させるものの、電動ポンプＰ
１の駆動を所定時間維持した後に停止させる。このた
め、電動ポンプＰ１が停止するときには各大径導管４
５，５５の上端部位にまで電気分解されていない原水が
供給されることとなる。ところで、電動ポンプＰ１の停
止後には、制御装置１００により電極切換器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６０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
所定時間印加されて、電解槽３０の両電極３２，３３に
逆電圧印加され、各大径導管４５，５５と各導出管３
７，３８から各電極室３４，３５に落差により原水が自
動的に供給される状態にて、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
れて原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。なお、上記した電動ポンプＰ１の停止後
所定時間経過したときには、制御装置１００により電源
回路１２０のマイナス電極とプラス電極間の直流電圧が
ゼロとされるとともに電極切換器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３２が電源回路６０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、再作動に備
える。

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【発明の効果】以上要するに、本発明においては、当該
装置が予め備える貯水タンクに撹拌手段，負圧手段また
は加熱手段を設けて貯水タンクの原水から炭酸を除去す
るものであるため、炭酸を除去するための構成がシンプ
ルであり安価に実施することができる。また、貯水タン
ク内の原水を電動で撹拌する、貯水タンクの水面上に形
成される空間を電動で負圧とする、或いは貯水タンク内
の原水を電熱で加熱するといった電気・機械的手段で炭
酸除去を行うものであるため、撹拌手段，負圧手段また
は加熱手段の作動制御を容易に行うことができるととも
に、経時的変化は殆どなくて長期間安定した作用を期待
することができ、また各手段を重畳的に実施することも
可能であって、貯水タンク内の原水から炭酸を長期間安
定して除去することができる。

【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。

【符号の説明】

１０…貯水タンク、１４…循環パイプ、Ｐ２…電動循環
ポンプ、１５…電動吸引ファン、１６…電熱ヒーター、
３０…電解槽、１１０…電極切換器、１２０…電源回
路、１００…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 - 1/469 C02F 1/20 B01D 19/00 - 19/02

Claims (3)

(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留する貯水
   タンクと、この貯水タンクから電動ポンプによって供給
   される原水を電気分解してアルカリ性イオン水と酸性イ
   オン水を生成する電解槽を備えた電解イオン水生成装置
   において、 前記貯水タンクに貯えられた原水を汲み出して同貯水タ
   ンク内の原水の水面上に噴出して撹拌させる原水の撹拌
   手段と、 前記貯水タンク内にて前記原水の水面上の空間を負圧に
   して同空間に生じた炭酸ガスを外部に排出する負圧発生
   手段と を設けたことを特徴とする電解イオン水生成装
   置。
2. 【請求項２】 前記撹拌手段を、前記貯水タンクの底部
   にその一端を接続し他端を同貯水タンク内に供給される
   原水の水面に向けて開口して配設した循環パイプと、該
   循環パイプに介装した電動循環ポンプとにより構成した
   請求項１に記載の電解イオン水生成装置。
3. 【請求項３】 前記負圧発生手段を、前記貯水タンクの
   上端開口を気密的に覆蓋する上蓋に組付けた電動吸引フ
   ァンによって構成した請求項１に記載の電解イオン水生
   成装置。