JP3595087B2 - Electrolyzed water generator - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続してアルカリ性水と酸性水を電解生成する電解槽と、水道原水やその浄水、あるいは電解槽で生成されたアルカリ性や酸性の電解水などの水質を電気化学的に測定する水質測定装置とを設けて形成される電解水生成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電解槽2と電気化学的水質測定装置20とを設けた電解水生成装置として、図3に示す構造のものが従来から知られている。図3に示す電解水生成装置は電解槽2、浄水装置3、電解質供給装置4などから構成されるいわゆるアルカリイオン整水器であり、電解槽2は隔膜5により、電極6が配置された電極室7と、電極8が配置された電極室9とに槽内部を区画して形成してある。
【0003】
そして水道水が一般に使用される原水は、まず浄水装置3を通して浄化される。浄水装置3は原水に含まれる有機物、無機物あるいは次亜塩素酸などの臭気成分を除去するものであり、通常、抗菌活性炭フィルタ及び中空糸膜などのマイクロフィルターにて構成されている。次に、浄水装置3から流出した浄水は、電極室9に直接連通した流入路11と、電極室7に連通した流入路10とに分流されて電解槽2に流入される。このように電解槽2に流入される水には、電極室7,9の上流において接続された電解質供給装置4から電解を促進する電解質が連続的に供給されるようになっている。電解質としては乳酸カルシウムまたはグリセロリン酸カルシウムなどのカルシウム塩が使用される。
【0004】
上記のように電解槽2に水を連続的に流しながら、電極6に陽極の電解電圧を印加すると共に電極8に陰極の電解電圧を印加して電気分解することによって、電極室9にアルカリ性水(いわゆるアルカリイオン水)が、電極室7に酸性水(いわゆる酸性イオン水)が生成される。このように生成されたアルカリ性水は流出路12から、酸性水は流出路13から別々の流路を通って吐出される。
【0005】
上記のようにして電解槽2で電気分解して得られたアルカリ性や酸性の電解水の水質は、電解槽2の下流側に位置する電気化学的水質測定装置20によって測定されるようにしてある。図8のシステムでは、アルカリ性水の流出路12や酸性水の流出路13に水質測定装置20を設け、各電解水の水質を測定するようにしてある。電気化学的測定原理を利用したこの水質測定装置20は、作用電極を通過する検水溶液に直接接触して水質測定を行なうことが可能であり、電解水生成装置における水質測定用として最も適しており、このような電気化学的水質測定装置20を用いてpH、酸化還元電位、各種イオン濃度を測定することが従来から行なわれている。例えば、実開昭56−172391号公報に記載されている電解水生成装置には、電気化学的水質測定装置としてpHセンサを設け、生成された電解水のpH値を表示するようにしてある。また、特開平5−64785号公報に記載されている電解水生成装置では、電気化学的水質測定装置としてpHセンサを設け、pHセンサの出力信号に基いて、目標設定pH値に対するその偏差pHに対応した電解電圧や流量を増減させるフイードバック制御を行うようにしている。
【0006】
電気化学的測定原理を利用した水質測定装置20は、作用電極(検知電極)28と比較電極21で構成される電極を具備して形成されるものであり、水質変化による作用電極28と比較電極1の間の電位差あるいは電流変化を検知することによって、水質を測定するようにしたものであり、電気化学的水質測定装置20の概略の構造を図4〜図6に示す。
【0007】
図4はpHセンサ、図5は酸化還元電位センサを示すものであり、飽和もしくは3.3M(mol/L)の塩化カリウム溶液等の内部溶液16を封入する封入部18と、電解水が通水される検水部17との間に液絡部保持部材24が設けてあり、液絡部保持部材24にアルミナ系セラミックスなどの多孔質材で形成される液絡部(塩橋)22を保持させてある。尚、内部溶液16には塩化カリウムの安定な溶出及び結晶化防止のためにカルボキシメチルセルロースやヒドロキシエチルセルロースなどのセルロース系増粘剤を添加することもある。比較電極部21の電極には銀/塩化銀電極が通常使用され、比較電極部21は内部溶液16に浸漬してある。図4及び図5において14は検知された電位差を増幅する電位差増幅用のアンプ部、15は内部溶液補充口、30は流入口、31は流出口であり、検水である電解水は流入口30から検水部17に入り、流出口31から流出するように検水部17内を流れるようになっている。
【0008】
また検知用作用電極部28としては、図4のpHセンサでは内部電極26aをガラス感応膜27内に封入したものとして形成してあり、また図5の酸化還元電位センサでは白金又は金などの不反応性金属電極26bを用い、白金線等のリード線44を被覆した熱収縮テフロンチューブ又はガラスなどの絶縁被覆部29の先端にこの電極26bをリード線44と接続して取り付けたものとして形成してある。この作用電極部28はその下部を液絡部保持部材24を通して検水部17内に臨ませてある。
【0009】
図6はpHセンサと酸化還元電位センサとを一体化させた構造のものであり、比較電極21をpHセンサと酸化還元電位センサとで共通して用い、pHと酸化還元電位の両方を測定することができるようにしたタイプのものである。
ここで、上記のような電解水生成装置は、台所の流しの近くなど湿気の多いところで使用されることが多く、またガスレンジの近くの高温多湿雰囲気で使用されることもあり、このような電解水生成装置に組み込まれる電気化学的水質測定装置20は湿気による影響を受け易い。特に、作用電極部28と比較電極部21の間に検知された電位差を増幅するアンプ部14は湿気に対する絶縁不良対策が必要である。
【0010】
そこで、各種のチップ部品など実装部品を実装したプリント基板45をポッティング剤による絶縁層48で覆ってアンプ部14を形成し、ポッティング剤の絶縁層48でアンプ部14の絶縁性が確保されるようにしてある。そしてこの絶縁層48を構成するポッティング剤としては、絶縁抵抗が1×1015Ω以上の高い絶縁性能を有するものが使用されいてる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、一般に絶縁抵抗が高いポッティング剤は硬度も高い。従って、温度の上昇・下降が繰り返されるヒートサイクルの環境で使用され、ポッティング剤による絶縁層48が膨張収縮を繰り返すと、硬度の高いこの絶縁層48の膨張収縮でプリント基板45の表面の実装部品が繰り返して応力を受け、ついには半田割れしてプリント基板45から実装部品が剥がされたりするおそれがあり、電気化学的水質測定装置20による計測が不能になるおそれがあった。
【0012】
また、アンプ部14には作用電極部28や比較電極部21のリード線37が中継用プリント基板49を介して接続されるが、アンプ部14をポッティング剤による絶縁層48で被覆しても、リード線37とポッティング剤による絶縁層48の界面から湿気が浸透するおそれがあり、湿気の浸透による絶縁不良によって作用電極部28の電位が干渉し、正確な計測ができなくなるおそれがあった。この問題は、特に図6のように作用電極28を複数持つものの場合に起こり易い。
【0013】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、アンプ部のプリント基板の実装部品の半田割れを防止することができる電解水生成装置を提供し、またアンプ部の湿気の浸透による絶縁不良を防止することができる電解水生成装置を提供することを目的とするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電解水生成装置は、水を電気分解することによりアルカリ性水と酸性水を生成し、この生成されたアルカリ性と酸性の電解水を流出させる電解槽と、電解槽の下流側に配設され、電解槽で生成された電解水の水質を電気化学的に測定する水質測定装置とを具備して形成される電解水生成装置において、電解水が通水される検水部に配設される作用電極部、内部溶液を封入する封入部、封入部に配設される比較電極部、検水部と封入部の間の多孔質の液絡部、作用電極部と比較電極部の間の電圧を増幅して出力するアンプ部を具備して水質測定装置を形成し、プリント基板の表面に絶縁抵抗1×1012Ω以上で且つ硬度60度以下のポッティング剤による実装部品を覆う高さの緩衝層を設けると共に絶縁抵抗1×1015Ω以上のポッティング剤による絶縁層を設けてアンプ部を形成して成ることを特徴とするものである。
【0015】
また請求項2の発明は、前記アンプ部、アンプ部に接続される作用電極部や比較電極部のリード線等を絶縁抵抗1×1015Ω以上のポッティング剤による充填層で被覆すると共にこれらの各部材を充填層で一体化して成ることを特徴とするものである。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図2は電解水生成装置の一例を示すものであり、電解槽2、浄水装置3、電解質供給装置4、水路切換弁32、及び電気化学的水質測定装置20等をハウジング33に納めたものとして構成されている。浄水装置3は抗菌活性炭からなる濾過材34と中空糸膜からなる濾過材35とを備えたものであり、この2種類の濾過材34,35はそれぞれ単一のカートリッジに納めてあって、カートリッジごと交換することができるようにしてある。
【0017】
電解槽2内は、電極6が設置された電極室7と、電極8が設置された電極室9とに隔膜5で区画されており、底部側に流入路10,11を、上部側に流出路12,13を備えている。これら流出路12,13は、水路切換弁32を介して吐出管36,37に接続されている。ここにおいて、流入路10と流出路13は一方の電極6を囲む隔膜5内の電極室7に連通し、流入路11と流出路12は他方の電極8を囲む電極室9に連通しているのであるが、流入路10は流入路11よりも細くされていて、電極7側に流れ込む流量が電極8側に流れ込む流量より1:3乃至1:4位の比率で少なくなるように調整されている。また上記水路切換弁32は、流出路12と吐出管36とを連通させる時、流出路13と吐出管37とを連通させ、流出路12と吐出管37とを連通させる時、流出路13と吐出管36とを連通させるように電磁ロータリー弁もしくはモータ式切換弁で構成されている。
【0018】
また、水道蛇口42に接続した切り替えレバーユニット43と浄水装置3の間にはサーミスタ39と定流量弁41が接続され、また、浄水装置3と電解槽2の間には流量検知センサ38と電磁弁40とが配置されており、電磁弁40と上記流入路10、11を個別に接続する配管のうち、流入路10に至る管の途中に電解質供給装置4(カルシウム剤添加筒)が配置されている。電磁弁40は排水口44につながっており、流量検知センサ38により通水を止めて一定時間すると開いて、電解槽2内やその他の配管系内の残留水を排出口44から排出するようにしてある。前記の吐出管37の途中には、電気化学的水質測定装置20が配置されている。この電気化学的水質測定装置20については後で詳述する。
【0019】
次に水道水から電解水を生成させるときの水の流れについて説明する。水道蛇口42に接続した切り扱えレバーユニット43を、浄水装置3側に水が流れるように切り換えると、浄水装置3及び電解質供給装置4を通して流入路10、11から電解槽2内に水が導入され、電気分解されるわけであるが、電解槽2内の電解電圧の印加は流量検知センサ38により検知された場合に開始される。
【0020】
そして、アルカリ性水を得たい旨の指示がなされているならば、電解槽2内の電極6が陽極に、電極8が陰極となるように電解電圧が印加され、流出路12側にアルカリ性水が、流出路13側に酸性水が得られる。この時水路切換弁32は流出路12と吐出管37とを連通させると共に流出路13と吐出管36とを連通させる状態に設定されており、アルカリ性水が吐出管37側に、酸性水が吐出管36側に吐出される。
【0021】
また酸性水が得たい旨の指示がなされているときは、指示された酸性水の電解度合に応じて次の2つの水の流れとなる。先ず、弱酸性水の場合には、電解槽2の電極6が陰極に、電極8が陽極になるように電解電圧が印加され、流出路13側にアルカリ性水、流出路12側に(弱)酸性水が得られる。この時、水路切換弁32は上記と状態と同じに設定されており、(弱)酸性水が吐出管37に、アルカリ性水が吐出管36側に吐出される。
【0022】
強酸性イオン水の場合は、電解槽2内の電極6が陽極に、電極8が陰極となるように電解電圧が印加され、流出路12側にアルカリ性水が、流出路13側に酸性水が得られる。この時、水路切替弁32は流出路12と吐出管36とを連通させると共に流出路13と吐出管37とを連通させる状態に切り替えられており、(強)酸性水が吐出管37に、アルカリ性水が吐出管36側に吐出される。このように、強酸性水を吐出管37から吐出させる場合に、電極6を陽極とするのは、前述のように、電極6側への流入路10を電極8側の流入路11より絞って流入量を少なくしているために、強酸性水を得ることが容易となっているためである。
【0023】
上記のように電解槽2で生成されて吐出管37より吐出される電解水は、電解槽2と吐出管37との間に配置される電気化学的水質測定装置20によって水質が測定される。
電気化学的水質測定装置20として、図1(a)に示すような電解水のpHと酸化還元電位を測定するものについて説明する。この電気化学的水質測定装置20は電位差検出方式の電気化学センサであって、電極が作用電極(検知電極)28と比較電極21、及び液絡部22で構成され、水質変化による作用電極28と比較電極21の電位差や電流変化を検出するものであり、内部電極26aをガラス感応膜27内に封入したガラス電極で形成されるpH測定用の作用電極部28と、白金線等のリード線44を被覆した熱収縮テフロンチューブ又はガラスなどの絶縁被覆部29の先端に、白金又は金などの不反応性金属電極26bをリード線44と接続して取り付けることによって形成される酸化還元電位測定用の作用電極部28とを具備している。
【0024】
そして、筒状に形成されるセンサ本体1の下部内には、封入部18と検水部17とを仕切るように液絡部保持部材24が設けてあり、液絡部保持部材24にアルミナ系セラミックスなどの多孔質材で形成される液絡部(塩橋)22を保持させてある。液絡部保持部材24はシリコンなどの絶縁材料によって形成してある。封入部18には飽和もしくは3.3M(mol/L)の塩化カリウム(KCl)溶液等の内部溶液16が封入してあり、この内部溶液16にはKClの安定な溶出のために溶液が4000cps以上(通常は10000cps程度が好ましい)となるようにカルボキシメチルセルロースやヒドロキシエチルセルロースなどのセルロース系増粘剤が添加してある。比較電極部21は電極として銀/塩化銀電極などを用いて形成してあり、内部溶液16に浸漬してある。図1(a)において15は内部溶液補充口、30は検水部17の下部に設けた流入口、31は検水部17の上部に設けた流出口であり、電解層2で生成された電解水は流入口30から検水部17の下部内に入り、上部の流出口31から流出するよう、検水部17内を流れるようになっている。
【0025】
また、作用電極部28と比較電極部21で検知された電位差を増幅して出力するアンプ部14がセンサ本体1の上部に設けたアンプケーシング53内に配設してある。アンプ部14は図1(b)に示すように、チップ部品等の実装部品46を実装したプリント基板45の表面に緩衝層47を被覆し、この緩衝層47の上から絶縁層48を被覆すると共に絶縁層48で複数枚のプリント基板45を積層した多層構造に形成してある。図1(b)の実施の形態では、プリント基板45を絶縁層48で覆うと共にさらにこれをアンプケース54内に収容して、アンプ部14を形成するようにしてある。図1(b)において55はアンプ部14から突出させた端子である。
【0026】
ここで、上記の緩衝層47は、シリコン樹脂など、硬化後の性能が絶縁抵抗1×1012Ω以上で且つ硬度60度以下のポッティング剤を成形することによって形成することができるものであり、プリント基板45に実装した実装部品46を覆う高さ(厚み)で緩衝層47を形成するようにしてある。ポッティング剤は絶縁抵抗が高いと一般に硬度が高くなる傾向があるので、緩衝層47を形成するポッティング剤としてはこのような絶縁抵抗1×1012Ω以上と比較的低く、硬度が60度以下の性能を示すものを用いるものである。勿論、絶縁抵抗は高い程望ましいので、その上限は特に設定されない。尚、本発明において硬度は、スプリング式ゴム硬度計A型によるJIS A標記(JIS K 9301参照)で示すものであり、硬度が60度以下の緩衝層47を形成することによって、後述の実装部品50の半田割れの防止の効果を有効に得ることができるものである。緩衝層47の硬度は絶縁性能を考慮すると15度以上であることが好ましい。
【0027】
また絶縁層48は、ウレタン樹脂など、硬化後の性能が絶縁抵抗1×1015Ω以上の高い電気絶縁性を有するポッティング剤を成形することによって形成してある。この絶縁層48の絶縁抵抗は高い程望ましいので、上限は特に設定されない。
絶縁層48の下の緩衝層47は絶縁抵抗が1×1012Ω以上であるが、このように絶縁層48でプリント基板45を覆って多層構成のアンプ部14を形成することによって、絶縁抵抗が1×1015Ω以上と高い絶縁層48でアンプ部の絶縁性能を確保することができるものであり、また絶縁層48は絶縁抵抗が1×1015Ω以上と高いために硬度も高いが、絶縁層48の下の緩衝層47は硬度が60度以下と低いために、絶縁層48が膨張収縮を繰り返しても、絶縁層48の膨張収縮は緩衝層47で緩衝されて実装部品46に応力が作用することを防止することができるものであり、実装部品46の半田割れが生じることを防ぐことができるものである。
【0028】
そして、アンプ部14の端子55には、作用電極部28や比較電極部21のリード線37が、中継用プリント基板49を介して接続されているが、このアンプ部14やリード線37、中継用プリント基板49等を充填層50によって覆い、これら各部材は充填層50によって一つのブロック状に一体化されるようにして、これをアンプケーシング53に収容するようにしてある。充填層50は硬化後の性能が絶縁抵抗1×1015Ω以上のポッティング剤を成形することによって形成されるものであり、上記の絶縁層48のポッティング剤と同じ材料を用いることができる。
【0029】
このように、アンプ部14やリード線37、中継用プリント基板49等を充填層50で被覆して一体化することによって、アンプ部14やリード線37、中継用プリント基板49等を充填層50内に埋入させることができる。従って、リード線37と前記絶縁層48の界面から湿気がアンブ部14に浸透することを防ぐことができ、湿気の浸透による絶縁不良が発生することを防ぐことができるものである。
【0030】
ここで、アンプ部14やリード線37、中継用プリント基板49等を予め充填層50で被覆して一体化した後に、これらをアンプケーシング53内に組み込むようにする他に、アンプ部14やリード線37、中継用プリント基板49等をアンプケーシング53内に組み込んだ後に、アンプケーシング53内に絶縁抵抗1×1015Ω以上のポッティング剤を注入充填して硬化させることによって、アンプケーシング53内でアンプ部14やリード線37、中継用プリント基板49等を充填層50で被覆して一体化するようにしてもよい。
【0031】
【発明の効果】
上記のように本発明に係る電解水生成装置は、水を電気分解することによりアルカリ性水と酸性水を生成し、この生成されたアルカリ性と酸性の電解水を流出させる電解槽と、電解槽の下流側に配設され、電解槽で生成された電解水の水質を電気化学的に測定する水質測定装置とを具備して形成される電解水生成装置において、電解水が通水される検水部に配設される作用電極部、内部溶液を封入する封入部、封入部に配設される比較電極部、検水部と封入部の間の多孔質の液絡部、作用電極部と比較電極部の間の電圧を増幅して出力するアンプ部を具備して水質測定装置を形成し、プリント基板の表面に絶縁抵抗1×1012Ω以上で且つ硬度60度以下のポッティング剤による実装部品を覆う高さの緩衝層を設けると共に絶縁抵抗1×1015Ω以上のポッティング剤による絶縁層を設けてアンプ部を形成するようにしたので、絶縁抵抗が1×1015Ω以上と高い絶縁層でアンプ部の絶縁性能を確保することができると共に、この絶縁層は絶縁抵抗が高いために硬度も高いが、絶縁層の下の緩衝層は硬度が60度以下と低く、絶縁層が膨張収縮を繰り返してもこの膨張収縮は緩衝層で緩衝されて実装部品に応力が作用することを防ぐことができるものであり、実装部品の半田割れが生じることを防止することができるものである。
【0032】
また請求項2の発明は、前記アンプ部、アンプ部に接続される作用電極部や比較電極部のリード線等を絶縁抵抗1×1015Ω以上のポッティング剤による充填層で被覆すると共にこれらの各部材を充填層で一体化するようにしたので、アンプ部やリード線等を充填層内に埋入して一体化させることができるものであり、リード線と前記絶縁層の界面から湿気がアンプ部に浸透することを防ぐことができ、湿気の浸透による絶縁不良が発生することを防ぐことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示すものであり、(a)は水質測定装置の一例の断面図、(b)は水質測定装置に組み込んで使用されるアンプ部の一例を示す断面図である。
【図2】本発明に係る電解水生成装置の実施の形態の一例の概略構成を示す断面図である。
【図3】従来の電解水生成装置の一例の概略構成を示す断面図である。
【図4】従来の水質測定装置(pHセンサ)の一例の断面図である。
【図5】従来の水質測定装置(酸化還元電位センサ)の一例の断面図である。
【図6】従来の水質測定装置(pHセンサと酸化還元電位センサの一体化タイプ)の一例の断面図である。
【符号の説明】
2 電解槽
14 アンプ部
16 内部溶液
17 検水部
18 封入部
20 水質測定装置
21 比較電極部
22 液絡部
28 作用電極部
37 リード線
45 プリント基板
46 実装部品
47 緩衝層
48 絶縁層
49 中継プリント基板
50 充填層
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides an electrolytic cell for continuously producing alkaline water and acidic water electrolytically, and a water quality for electrochemically measuring water quality such as tap water or purified water, or alkaline or acidic electrolytic water generated in the electrolytic cell. The present invention relates to an electrolyzed water generation device formed by providing a measurement device.
[0002]
[Prior art]
As an electrolyzed water generation device provided with the electrolysis tank 2 and the electrochemical water quality measurement device 20, a device having a structure shown in FIG. 3 is conventionally known. The electrolytic water generating apparatus shown in FIG. 3 is a so-called alkali ion water purifier composed of an electrolytic cell 2, a water purification apparatus 3, an electrolyte supply apparatus 4, and the like. The inside of the tank is divided into a chamber 7 and an electrode chamber 9 in which the electrodes 8 are arranged.
[0003]
Raw water in which tap water is generally used is first purified through the water purification device 3. The water purification device 3 removes organic substances, inorganic substances, or odor components such as hypochlorous acid contained in the raw water, and is usually composed of a microfilter such as an antibacterial activated carbon filter and a hollow fiber membrane. Next, the purified water flowing out of the water purification device 3 is divided into an inflow path 11 that is directly connected to the electrode chamber 9 and an inflow path 10 that is connected to the electrode chamber 7 and flows into the electrolytic cell 2. As described above, the electrolyte flowing from the electrolyte supply device 4 connected upstream of the electrode chambers 7 and 9 is continuously supplied to the water flowing into the electrolytic cell 2. As the electrolyte, a calcium salt such as calcium lactate or calcium glycerophosphate is used.
[0004]
As described above, while continuously flowing water in the electrolytic cell 2, an electrolytic voltage of an anode is applied to the electrode 6, and an electrolytic voltage of a cathode is applied to the electrode 8 to perform electrolysis. Acid water (so-called acidic ion water) is generated in the electrode chamber 7 (so-called alkaline ion water). The alkaline water thus generated is discharged from the outflow path 12 and the acidic water is discharged from the outflow path 13 through separate flow paths.
[0005]
The quality of the alkaline or acidic electrolyzed water obtained by electrolysis in the electrolytic cell 2 as described above is measured by the electrochemical water quality measuring device 20 located on the downstream side of the electrolytic cell 2. . In the system shown in FIG. 8, a water quality measuring device 20 is provided in the outflow path 12 of the alkaline water and the outflow path 13 of the acidic water to measure the quality of each electrolyzed water. This water quality measurement device 20 utilizing the principle of electrochemical measurement can perform water quality measurement by directly contacting the test solution passing through the working electrode, and is most suitable for water quality measurement in an electrolyzed water generation device. Measurement of pH, oxidation-reduction potential, and various ion concentrations using such an electrochemical water quality measuring device 20 has been conventionally performed. For example, the electrolyzed water generating apparatus described in Japanese Utility Model Laid-Open Publication No. 56-172391 is provided with a pH sensor as an electrochemical water quality measuring device, and displays the pH value of the generated electrolyzed water. Further, in the electrolyzed water generating apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-64785, a pH sensor is provided as an electrochemical water quality measuring apparatus, and based on an output signal of the pH sensor, a deviation pH from a target set pH value is determined. Feedback control for increasing and decreasing the corresponding electrolysis voltage and flow rate is performed.
[0006]
The water quality measuring device 20 using the principle of electrochemical measurement is formed by including an electrode composed of a working electrode (detection electrode) 28 and a comparison electrode 21. The water quality is measured by detecting a potential difference or a current change between the two, and a schematic structure of the electrochemical water quality measuring device 20 is shown in FIGS.
[0007]
FIG. 4 shows a pH sensor, and FIG. 5 shows an oxidation-reduction potential sensor, in which a sealed portion 18 for sealing an internal solution 16 such as a saturated or 3.3 M (mol / L) potassium chloride solution or the like and an electrolytic water flow. A liquid junction holding member 24 is provided between the water detecting portion 17 to be watered, and a liquid junction (salt bridge) 22 formed of a porous material such as alumina ceramics is provided on the liquid junction holding member 24. It is kept. Incidentally, a cellulose-based thickener such as carboxymethylcellulose or hydroxyethylcellulose may be added to the internal solution 16 in order to stably elute potassium chloride and prevent crystallization. A silver / silver chloride electrode is usually used as the electrode of the comparison electrode unit 21, and the comparison electrode unit 21 is immersed in the internal solution 16. 4 and 5, reference numeral 14 denotes an amplifier for amplifying the detected potential difference, 15 denotes an internal solution replenishing port, 30 denotes an inlet, and 31 denotes an outlet. Electrolyzed water as a sample is supplied to the inlet. The water enters the water detecting unit 17 from 30 and flows through the water detecting unit 17 so as to flow out from the outlet 31.
[0008]
The working electrode 28 for detection is formed by enclosing the internal electrode 26a in the glass sensitive film 27 in the pH sensor of FIG. 4, and is formed of platinum or gold in the oxidation-reduction potential sensor of FIG. Using the reactive metal electrode 26b, this electrode 26b is formed by connecting the lead wire 44 to the tip of an insulating coating portion 29 such as a heat-shrinkable Teflon tube or glass coated with a lead wire 44 such as a platinum wire. It is. The working electrode portion 28 has a lower portion facing the inside of the water detecting portion 17 through the liquid junction holding member 24.
[0009]
FIG. 6 shows a structure in which a pH sensor and an oxidation-reduction potential sensor are integrated, and a reference electrode 21 is commonly used for the pH sensor and the oxidation-reduction potential sensor, and both the pH and the oxidation-reduction potential are measured. It is of a type that can be used.
Here, the electrolyzed water generation device as described above is often used in a humid place such as near a kitchen sink, and may also be used in a high-temperature and high-humidity atmosphere near a gas range. The electrochemical water quality measuring device 20 incorporated in the electrolyzed water generator is easily affected by moisture. In particular, the amplifier section 14 that amplifies the potential difference detected between the working electrode section 28 and the comparison electrode section 21 needs a measure against insulation failure against moisture.
[0010]
Accordingly, the printed circuit board 45 on which various mounted components such as chip components are mounted is covered with an insulating layer 48 made of a potting agent to form the amplifier section 14, and the insulating property of the amplifier section 14 is ensured by the insulating layer 48 of the potting agent. It is. As the potting agent constituting the insulating layer 48, a material having a high insulating performance with an insulating resistance of 1 × 10 15 Ω or more is used.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, potting agents having high insulation resistance generally have high hardness. Therefore, when the insulating layer 48 is repeatedly used in a heat cycle environment in which the temperature is repeatedly increased and decreased, and the insulating layer 48 is repeatedly expanded and contracted by the potting agent, the insulating layer 48 having high hardness expands and contracts, and the mounting components on the surface of the printed circuit board 45 are hardened. May be repeatedly applied with stress, eventually causing solder cracking and peeling of the mounted component from the printed circuit board 45, and the measurement by the electrochemical water quality measuring device 20 may become impossible.
[0012]
Also, the lead wire 37 of the working electrode section 28 and the comparison electrode section 21 is connected to the amplifier section 14 via the relay printed circuit board 49. However, even if the amplifier section 14 is covered with an insulating layer 48 made of a potting agent, Moisture may permeate from the interface between the lead wire 37 and the insulating layer 48 due to the potting agent, and the potential of the working electrode 28 may interfere due to insulation failure due to the permeation of moisture, and accurate measurement may not be possible. This problem is likely to occur particularly in a case where a plurality of working electrodes 28 are provided as shown in FIG.
[0013]
The present invention has been made in view of the above points, and provides an electrolyzed water generating apparatus capable of preventing solder cracks of a mounted component of a printed circuit board of an amplifier section, and has an insulation failure due to moisture penetration of the amplifier section. It is an object of the present invention to provide an electrolyzed water generating apparatus capable of preventing the occurrence of water.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The electrolyzed water generating apparatus according to the present invention generates an alkaline water and an acidic water by electrolyzing water, and distributes the generated alkaline and acidic electrolyzed water to a downstream side of the electrolytic bath. And a water quality measuring device configured to electrochemically measure the quality of the electrolyzed water generated in the electrolyzer. Working electrode part, sealing part for sealing the internal solution, reference electrode part arranged in the sealing part, porous liquid junction part between water sampling part and sealing part, between working electrode part and comparison electrode part A water quality measurement device is formed with an amplifier section that amplifies and outputs the voltage of the substrate, and a height at which the surface of the printed circuit board covers a component mounted with a potting agent having an insulation resistance of 1 × 10 12 Ω or more and a hardness of 60 degrees or less. insulation resistance 1 × 10 15 or more Ω provided with a buffer layer Providing an insulating layer of potting material is characterized in that by forming a amplifier unit.
[0015]
Further, according to the invention of claim 2, the amplifier section, the lead wire of the working electrode section connected to the amplifier section, the lead wire of the comparison electrode section and the like are covered with a filling layer made of a potting agent having an insulation resistance of 1 × 10 15 Ω or more. It is characterized in that each member is integrated with a filling layer.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 2 shows an example of an electrolyzed water generating apparatus, in which an electrolytic cell 2, a water purification device 3, an electrolyte supply device 4, a water channel switching valve 32, an electrochemical water quality measuring device 20, and the like are housed in a housing 33. It is configured. The water purification device 3 includes a filter member 34 made of antibacterial activated carbon and a filter member 35 made of a hollow fiber membrane. The two types of filter members 34 and 35 are housed in a single cartridge, respectively. So that they can be exchanged.
[0017]
The electrolytic cell 2 is divided by a diaphragm 5 into an electrode chamber 7 in which the electrode 6 is installed and an electrode chamber 9 in which the electrode 8 is installed, and the inflow passages 10 and 11 are at the bottom and the outflow is at the top. Roads 12 and 13 are provided. These outflow passages 12 and 13 are connected to discharge pipes 36 and 37 via a water passage switching valve 32. Here, the inflow channel 10 and the outflow channel 13 communicate with the electrode chamber 7 in the diaphragm 5 surrounding one electrode 6, and the inflow channel 11 and the outflow channel 12 communicate with the electrode chamber 9 surrounding the other electrode 8. However, the inflow path 10 is narrower than the inflow path 11, and is adjusted so that the flow rate flowing into the electrode 7 side is smaller than the flow rate flowing into the electrode 8 side by a ratio of 1: 3 to 1: 4. I have. Further, the above-mentioned water channel switching valve 32 connects the outflow channel 13 and the discharge tube 37 when the outflow channel 12 communicates with the discharge pipe 36, and connects the outflow channel 13 with the outflow channel 12 and the discharge pipe 37 when the outflow channel 12 communicates with the discharge pipe 37. It is constituted by an electromagnetic rotary valve or a motor type switching valve so as to communicate with the discharge pipe 36.
[0018]
A thermistor 39 and a constant flow valve 41 are connected between the switching lever unit 43 connected to the water tap 42 and the water purification device 3, and a flow detection sensor 38 and an electromagnetic sensor are provided between the water purification device 3 and the electrolytic cell 2. A valve 40 is disposed, and an electrolyte supply device 4 (calcium agent addition cylinder) is disposed in the middle of a pipe that reaches the inflow path 10 among pipes that individually connect the electromagnetic valve 40 and the inflow paths 10 and 11. ing. The solenoid valve 40 is connected to the drain port 44, and is opened after a certain period of time after the flow of water is stopped by the flow rate detection sensor 38 so that residual water in the electrolytic cell 2 and other piping systems is discharged from the drain port 44. It is. In the middle of the discharge pipe 37, the electrochemical water quality measuring device 20 is arranged. The electrochemical water quality measuring device 20 will be described later in detail.
[0019]
Next, the flow of water when generating electrolyzed water from tap water will be described. When the handle lever unit 43 connected to the tap faucet 42 is switched so that water flows to the water purification device 3 side, water is introduced into the electrolytic cell 2 from the inflow passages 10 and 11 through the water purification device 3 and the electrolyte supply device 4. The application of the electrolytic voltage in the electrolytic cell 2 is started when the flow rate sensor 38 detects the electrolytic voltage.
[0020]
If an instruction to obtain alkaline water is given, an electrolytic voltage is applied so that the electrode 6 in the electrolytic cell 2 serves as an anode and the electrode 8 serves as a cathode, and the alkaline water is supplied to the outflow channel 12 side. Thus, acidic water is obtained on the outflow path 13 side. At this time, the water channel switching valve 32 is set so that the outflow channel 12 and the discharge pipe 37 communicate with each other and the outflow channel 13 and the discharge pipe 36 communicate with each other. It is discharged to the pipe 36 side.
[0021]
When an instruction to obtain acidic water is given, the flow of the following two waters is performed according to the indicated degree of electrolysis of acidic water. First, in the case of weakly acidic water, an electrolytic voltage is applied so that the electrode 6 of the electrolytic cell 2 serves as a cathode and the electrode 8 serves as an anode, and alkaline water is supplied to the outflow channel 13 side, and (weak) to the outflow channel 12 side. An acidic water is obtained. At this time, the water channel switching valve 32 is set in the same state as described above, and the (weak) acidic water is discharged to the discharge pipe 37 and the alkaline water is discharged to the discharge pipe 36 side.
[0022]
In the case of strongly acidic ionic water, an electrolysis voltage is applied such that the electrode 6 in the electrolytic cell 2 serves as an anode and the electrode 8 serves as a cathode, and alkaline water is supplied to the outflow channel 12 side and acid water is supplied to the outflow channel 13 side. can get. At this time, the water path switching valve 32 is switched to a state in which the outflow path 12 communicates with the discharge pipe 36 and the outflow path 13 communicates with the discharge pipe 37. Water is discharged to the discharge pipe 36 side. As described above, when the strongly acidic water is discharged from the discharge pipe 37, the electrode 6 is used as the anode by narrowing the inflow path 10 toward the electrode 6 from the inflow path 11 toward the electrode 8 as described above. This is because it is easy to obtain strongly acidic water because the inflow is reduced.
[0023]
The water quality of the electrolytic water generated in the electrolytic cell 2 and discharged from the discharge pipe 37 as described above is measured by the electrochemical water quality measuring device 20 arranged between the electrolytic tank 2 and the discharge pipe 37.
As the electrochemical water quality measuring device 20, a device for measuring the pH and the oxidation-reduction potential of electrolyzed water as shown in FIG. 1A will be described. The electrochemical water quality measuring device 20 is an electrochemical sensor of a potential difference detection type, and its electrodes are composed of a working electrode (detection electrode) 28, a reference electrode 21, and a liquid junction 22, and the working electrode 28 is formed by a change in water quality. It detects a potential difference and a current change of the reference electrode 21. A working electrode portion 28 for pH measurement formed by a glass electrode having an internal electrode 26a sealed in a glass sensitive film 27, and a lead wire 44 such as a platinum wire. For the measurement of oxidation-reduction potential formed by connecting an inactive metal electrode 26b such as platinum or gold to the lead wire 44 and attaching it to the tip of an insulating coating portion 29 such as a heat-shrinkable Teflon tube or glass coated with And a working electrode unit 28.
[0024]
A liquid junction holding member 24 is provided in a lower portion of the cylindrical sensor body 1 so as to partition the sealing portion 18 from the water detecting portion 17. A liquid junction (salt bridge) 22 formed of a porous material such as ceramics is held. The liquid junction holding member 24 is formed of an insulating material such as silicon. A sealed or internal solution 16 such as a 3.3 M (mol / L) potassium chloride (KCl) solution is sealed in the sealing portion 18. The internal solution 16 contains 4000 cps for stable elution of KCl. Cellulose-based thickeners such as carboxymethylcellulose and hydroxyethylcellulose are added so as to achieve the above (usually about 10,000 cps is preferable). The comparative electrode section 21 is formed using a silver / silver chloride electrode or the like as an electrode, and is immersed in the internal solution 16. In FIG. 1A, reference numeral 15 denotes an internal solution replenishing port, reference numeral 30 denotes an inflow port provided in a lower portion of the water detecting section 17, and reference numeral 31 denotes an outflow port provided in an upper portion of the water detecting section 17, which is generated in the electrolytic layer 2. The electrolyzed water enters the lower part of the water detecting part 17 from the inflow port 30 and flows through the water detecting part 17 so as to flow out from the upper outlet 31.
[0025]
Further, the amplifier section 14 for amplifying and outputting the potential difference detected by the working electrode section 28 and the comparison electrode section 21 is provided in an amplifier casing 53 provided on the upper portion of the sensor main body 1. As shown in FIG. 1B, the amplifier unit 14 covers a surface of a printed circuit board 45 on which a mounting component 46 such as a chip component is mounted with a buffer layer 47, and covers an insulating layer 48 from above the buffer layer 47. In addition, a plurality of printed circuit boards 45 are laminated with an insulating layer 48 to form a multilayer structure. In the embodiment shown in FIG. 1B, the printed circuit board 45 is covered with an insulating layer 48 and is further housed in an amplifier case 54 to form the amplifier section 14. In FIG. 1B, reference numeral 55 denotes a terminal protruding from the amplifier unit 14.
[0026]
Here, the buffer layer 47 can be formed by molding a potting agent, such as a silicone resin, having a cured performance of 1 × 10 12 Ω or more and a hardness of 60 degrees or less, such as a silicone resin. The buffer layer 47 is formed at a height (thickness) covering the mounted component 46 mounted on the printed board 45. Since the potting agent generally has a high hardness when the insulation resistance is high, the potting agent for forming the buffer layer 47 is relatively low in insulation resistance of 1 × 10 12 Ω or more and has a hardness of 60 degrees or less. What shows performance is used. Of course, the higher the insulation resistance, the better, so the upper limit is not particularly set. In the present invention, the hardness is indicated by JIS A (see JIS K9301) using a spring-type rubber hardness tester type A, and by forming a buffer layer 47 having a hardness of 60 degrees or less, a mounting component described later is formed. 50 can effectively obtain the effect of preventing solder cracking. The hardness of the buffer layer 47 is preferably 15 degrees or more in consideration of insulation performance.
[0027]
The insulating layer 48 is formed by molding a potting agent such as urethane resin having a high electrical insulation property having a cured property of 1 × 10 15 Ω or more after curing. Since the higher the insulation resistance of the insulating layer 48 is, the more desirable, the upper limit is not particularly set.
The buffer layer 47 below the insulating layer 48 has an insulation resistance of 1 × 10 12 Ω or more. By forming the multi-layered amplifier section 14 by covering the printed circuit board 45 with the insulation layer 48 as described above, the insulation resistance is reduced. There are those capable of ensuring the insulation performance of the amplifier unit at a high insulating layer 48 1 × 10 15 Ω or more, the insulating layer 48 is higher hardness for high and the insulation resistance is 1 × 10 15 Ω or more Since the hardness of the buffer layer 47 below the insulating layer 48 is as low as 60 degrees or less, even if the insulating layer 48 repeats expansion and contraction, the expansion and contraction of the insulating layer 48 is buffered by the buffer layer 47 and This prevents stress from acting, and prevents solder cracking of the mounted component 46.
[0028]
The lead wire 37 of the working electrode unit 28 and the comparison electrode unit 21 is connected to the terminal 55 of the amplifier unit 14 via the relay printed circuit board 49. The printed circuit board 49 and the like are covered with a filling layer 50, and these members are integrated into one block by the filling layer 50, and are accommodated in the amplifier casing 53. The filling layer 50 is formed by molding a potting agent whose performance after curing has an insulation resistance of 1 × 10 15 Ω or more. The same material as the potting agent of the insulating layer 48 can be used.
[0029]
As described above, the amplifier section 14, the lead wires 37, the relay printed circuit board 49, and the like are covered with the filling layer 50 and integrated, so that the amplifier section 14, the lead wires 37, the relay printed circuit board 49, and the like are integrated. Can be implanted inside. Therefore, it is possible to prevent moisture from penetrating into the embed portion 14 from the interface between the lead wire 37 and the insulating layer 48, and to prevent insulation failure due to moisture penetration.
[0030]
Here, after the amplifier portion 14, the lead wires 37, the relay printed circuit board 49, and the like are previously covered with the filling layer 50 and integrated, the components are incorporated into the amplifier casing 53. After assembling the wire 37, the relay printed circuit board 49, and the like into the amplifier casing 53, the amplifier casing 53 is filled with a potting agent having an insulation resistance of 1 × 10 15 Ω or more and hardened, so as to be hardened. The amplifier section 14, the lead wires 37, the printed circuit board 49 for relay, and the like may be covered with the filling layer 50 to be integrated.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, the electrolyzed water generating apparatus according to the present invention generates an alkaline water and an acidic water by electrolyzing water, and an electrolytic cell for flowing out the generated alkaline and acidic electrolyzed water, and an electrolytic cell. A water quality measuring device disposed downstream and comprising a water quality measurement device for electrochemically measuring the quality of the electrolyzed water generated in the electrolysis tank; Working electrode part, sealing part for sealing the internal solution, comparison electrode part in the sealing part, porous liquid junction between the water sampling part and sealing part, and comparison with the working electrode part A water quality measurement device is formed by including an amplifier unit for amplifying and outputting a voltage between the electrode units, and a mounting component formed of a potting agent having an insulation resistance of 1 × 10 12 Ω or more and a hardness of 60 degrees or less on the surface of the printed circuit board. A buffer layer high enough to cover Since so as to form an amplifier portion provided with the insulating layer by 15 Omega more potting agent, it is possible to insulation resistance to ensure the insulation performance of the amplifier unit at 1 × 10 15 Ω or more and a high insulating layer, the The insulating layer has high hardness due to high insulation resistance, but the buffer layer below the insulating layer has a low hardness of 60 degrees or less. Even if the insulating layer repeatedly expands and contracts, this expansion and contraction is buffered by the buffer layer and mounted. This can prevent stress from acting on the component, and can prevent the occurrence of solder cracks in the mounted component.
[0032]
Further, according to the invention of claim 2, the amplifier section, the lead wire of the working electrode section connected to the amplifier section, the lead wire of the comparison electrode section and the like are covered with a filling layer made of a potting agent having an insulation resistance of 1 × 10 15 Ω or more. Since each member is integrated with the filling layer, it is possible to embed the amplifier section and the lead wire in the filling layer and integrate them, and moisture is generated from the interface between the lead wire and the insulating layer. It is possible to prevent the permeation into the amplifier section and prevent the occurrence of insulation failure due to the permeation of moisture.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, in which (a) is a cross-sectional view of an example of a water quality measuring device, and (b) is a cross-sectional view of an example of an amplifier unit used by being incorporated in the water quality measuring device. It is.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an example of an embodiment of an electrolyzed water generation device according to the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an example of a conventional electrolyzed water generating apparatus.
FIG. 4 is a cross-sectional view of an example of a conventional water quality measurement device (pH sensor).
FIG. 5 is a cross-sectional view of an example of a conventional water quality measuring device (oxidation-reduction potential sensor).
FIG. 6 is a cross-sectional view of an example of a conventional water quality measuring device (an integrated type of a pH sensor and an oxidation-reduction potential sensor).
[Explanation of symbols]
2 Electrolyzer 14 Amplifier 16 Internal solution 17 Water detector 18 Enclosure 20 Water quality measuring device 21 Reference electrode 22 Liquid junction 28 Working electrode 37 Lead wire 45 Printed circuit board 46 Mounting component 47 Buffer layer 48 Insulating layer 49 Relay print Substrate 50 Filling layer

Claims (2)

水を電気分解することによりアルカリ性水と酸性水を生成し、この生成されたアルカリ性と酸性の電解水を流出させる電解槽と、電解槽の下流側に配設され、電解槽で生成された電解水の水質を電気化学的に測定する水質測定装置とを具備して形成される電解水生成装置において、電解水が通水される検水部に配設される作用電極部、内部溶液を封入する封入部、封入部に配設される比較電極部、検水部と封入部の間の多孔質の液絡部、作用電極部と比較電極部の間の電圧を増幅して出力するアンプ部を具備して水質測定装置を形成し、プリント基板の表面に絶縁抵抗1×1012Ω以上で且つ硬度60度以下のポッティング剤による実装部品を覆う高さの緩衝層を設けると共に絶縁抵抗1×1015Ω以上のポッティング剤による絶縁層を設けてアンプ部を形成して成ることを特徴とする電解水生成装置。Electrolysis of water to produce alkaline water and acidic water, and an electrolytic cell for discharging the generated alkaline and acidic electrolyzed water, and an electrolytic cell disposed downstream of the electrolytic cell to generate electrolytic water. A working electrode unit disposed in a water detecting unit through which the electrolytic water flows, and an internal solution is sealed in the electrolyzed water generating device formed including a water quality measuring device for electrochemically measuring the water quality of water. Sealing section, comparison electrode section disposed in the sealing section, porous liquid junction between the water detecting section and the sealing section, and amplifier section for amplifying and outputting the voltage between the working electrode section and the comparison electrode section. To form a water quality measuring device, and to provide a buffer layer having a height of covering a mounted component by a potting agent having an insulation resistance of 1 × 10 12 Ω or more and a hardness of 60 degrees or less on the surface of the printed circuit board and an insulation resistance of 1 × 10 15 Omega over an insulating layer of potting agent Only electrolytic water generation apparatus characterized by comprising forming the amplifier unit. 前記アンプ部、アンプ部に接続される作用電極部や比較電極部のリード線等を絶縁抵抗1×1015Ω以上のポッティング剤による充填層で被覆すると共にこれらの各部材を充填層で一体化して成ることを特徴とする請求項1に記載の電解水生成装置。The amplifier section, the lead wire of the working electrode section connected to the amplifier section, the lead wire of the comparison electrode section, etc. are covered with a filling layer of a potting agent having an insulation resistance of 1 × 10 15 Ω or more, and these members are integrated with the filling layer. The electrolyzed water generation device according to claim 1, wherein
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