JP3611846B1 - アルカリイオン整水器 - Google Patents

Abstract

【課題】 電解槽内に停留したアルカリイオン水が酸性イオン水に変化することを防止することができるアルカリイオン整水器を提供する。
【解決手段】 イオン交換膜１６を有すると共にそのイオン交換膜１６のアルカリイオン水側１２ｂ及び酸性イオン水側１２ａにそれぞれ導入された水道水からアルカリイオン水及び酸性イオン水を生成する電解槽１２と、その電解槽１２内に水道水を供給する水道水供給路１１ａと、上記電解槽１２からアルカリイオン水を吐水するアルカリイオン水吐水路１１ｂと、上記電解槽１２から酸性イオン水を排出する酸性イオン水排出路１１ｃとを具備するアルカリイオン整水器１０において、上記アルカリイオン水吐水路１１ｂからのアルカリイオン水の吐水を停止する際、上記電解槽１２の少なくとも酸性イオン水側１２ａの水を水道水と置換するようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、水道から供給される水道水を電離してアルカリイオン水及び酸性イオン水を供給可能なアルカリイオン整水器に関し、特に、電解槽内にイオン交換膜等を介在させてアルカリイオン水と酸性イオン水とを分離生成するタイプのアルカリイオン整水器に関する。

水道水からアルカリイオン水及び酸性イオン水を生成するアルカリイオン整水器としては、正負の電極間にイオン交換膜を介在させ、水の電気分解作用を利用して、アルカリイオン水と酸性イオン水とに分離生成するものがある。また、このようなアルカリイオン整水器としては、水道のカラン（蛇口）から取水し、専用吐水口からアルカリイオン水、酸性イオン水を吐水する、シンク上へ本体を設置するタイプのものや、取水、吐水を行う専用のカランを設け、アンダーシンク内へ本体を設置する、いわゆるビルトインタイプのものがあるが、これは取水及び吐水を行う専用のカランを有し、水道のカランとは別の専用吐水口からアルカリイオン水を吐水するものである。

このビルトインタイプのアルカリイオン整水器（例えば、特許文献１参照）は、利用者がアルカリイオン整水器へ接続された原水管の水栓を開くことによって原水管から水道水が通水されて電解槽に供給され、この電解槽でアルカリ水と酸性水とが生成される。そして、電解槽で生成されたアルカリ水が吐水管を経て吐水されると共に、酸性水が酸性水排出管を経て排出される。また、利用者が水栓を閉じることによって原水管からの通水が停止されることによってアルカリ水の吐水が停止する。

このようなアルカリイオン整水器では、水栓の開閉によってアルカリイオン水の吐水が停止されると共に電極に対する電圧の印加も停止され、酸性イオン水側の水の流れも停止する。その際、電解槽内には、イオン交換膜を隔ててアルカリイオン水と酸性イオン水とが各々停留する。

上述のようなイオン交換膜等を介在させてアルカリイオン水と酸性イオン水とを分離生成するアルカリイオン整水器では、アルカリイオン水の吐水を停止すると、電解槽内に残されている酸性イオン水がイオン交換膜を超えてアルカリイオン水側に流出し、アルカリイオン水を酸性イオン水に変化させてしまう。すなわち、アルカリイオン水側と酸性イオン水側とでは水素イオン濃度が異なっており、その濃度差によって生じる濃度勾配を安定化させるために、時間が経過すると共に水素イオン濃度の高い酸性イオン水側から水素イオン濃度の低いアルカリイオン水側へと水素イオンが移動する。そして、再度アルカリイオン水が利用される場合に、電解槽内で酸性イオン水に変化した水が吐水してしまうという問題がある。

このような利用の停止などにより電解槽内に残る電解水の取り扱いに着目した技術としては、例えば、電解槽への給水停止に応じて電解槽内の滞留水を排出させるもの（特許文献２参照）、また、電解終了により通水が停止された場合に、電解槽内にある残水を排出させるもの（特許文献３参照）が提案されている。

しかしながら、このように電解槽内の滞留水を排出してしまうと、次の始動時にアルカリイオン水が始めから出ないという不都合があり、また、アルカリイオン水の吐水口にカランを設けて常に水道水の水圧を受けるタイプでは、滞留水を出し難いという問題もある。

特開平１０−１９２８５８号公報 特開平０６−２６２１７４号公報 実開平０６−０２９６９２号公報

本発明はこのような事情に鑑み、電解槽内に停留したアルカリイオン水が酸性イオン水に変化することを防止することができるアルカリイオン整水器を提供することを課題とする。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、イオン交換膜を有すると共に当該イオン交換膜のアルカリイオン水側及び酸性イオン水側にそれぞれ導入された水道水からアルカリイオン水及び酸性イオン水を生成する電解槽と、該電解槽内に水道水を供給する水道水供給路と、前記電解槽からアルカリイオン水を吐水するアルカリイオン水吐水路と、前記電解槽から酸性イオン水を排出する酸性イオン水排出路とを具備するアルカリイオン整水器において、前記アルカリイオン水吐水路からのアルカリイオン水の吐水を停止する際、前記電解槽への電圧印加を停止した後、前記水道水供給路から前記電解槽内のアルカリイオン水側への水道水の導入を停止する一方、酸性イオン水側のみへ所定量の水道水を導入して当該酸性イオン水側の酸性イオン水を水道水と置換する水道水置換手段を具備することを特徴とするアルカリイオン整水器にある。

かかる第１の態様では、アルカリイオン水の吐水が停止すると、電解槽内のアルカリイオン水側への水道水の導入が停止される一方、酸性イオン水側へのみ所定量の水道水が導入されて酸性イオン水側にある水だけが水道水に置換される。このため、電解槽内に残された酸性イオン水がアルカリイオン水側に流出することがなくなり、アルカリイオン水が酸性イオン水に変化することを防止することができる。

本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記アルカリイオン水の吐水量の調整は、前記水道水供給路に設けられた水栓により行うものであり、前記水道水置換手段は、前記水栓が停止された際に、当該水道水供給路からの水道水の前記アルカリイオン水側への導入を停止すると共に前記酸性イオン水側への導入を所定量導入した後に停止することを特徴とするアルカリイオン整水器にある。

かかる第２の態様では、水道水供給路に設けられた水栓によりアルカリイオン水側への水道水の導入が停止された後、酸性イオン水側へ水道水を所定量導入するので、酸性イオン水側の水が置換される。

本発明の第３の態様は、第２の態様において、前記水道水置換手段は、前記水道水供給路に設けられた水栓の閉動作による当該水道水供給路に流れる水道水の停止を検出する流量検出手段を含み、前記流量検出手段の停止の検出により前記酸性イオン水側へのみ水道水を所定量導入した後に停止するものであることを特徴とするアルカリイオン整水器にある。

かかる第３の態様では、水道水供給路に設けられた水栓の閉動作により水道水が停止した後、酸性イオン水側へのみ水道水を所定量導入した後に停止するので、酸性イオン水側の水が置換される。

本発明の第４の態様は、第１の態様において、前記アルカリイオン水の吐水量の調整は、前記アルカリイオン水吐水路に設けられた水栓と、前記酸性イオン水排出路に設けられた電磁バルブとにより行うものであり、前記水道水置換手段は、前記アルカリイオン水吐水路からの吐水の停止を検出してから前記酸性イオン水排出路からの排出が所定量となるまで前記電磁バルブを閉にする動作を遅延させることを特徴とするアルカリイオン整水器にある。

かかる第４の態様では、アルカリイオン水吐水路に設けられた水栓が閉じられた後、酸性イオン水の排出が所定量となるまで電磁バルブの動作を遅延するので、酸性イオン水側の水が置換される。

本発明の第５の態様は、第４の態様において、前記水道水置換手段は、前記アルカリイオン水吐水路からの吐水の停止を検出する流量検出手段を含み、前記流量検出手段の停止を検出した後、前記酸性イオン水排出路からの排出が所定量となった後、前記電磁バルブを閉にすることを特徴とするアルカリイオン整水器にある。

かかる第５の態様では、アルカリイオン水の吐水の停止を検出した後、酸性イオン水の排出が所定量となった後に電磁バルブを閉じるので、酸性イオン水側の水が置換される。

本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様において、前記電解槽の少なくとも前記イオン交換膜に対向する領域の一部を可撓膜によって形成すると共に当該電解槽を整水器本体内に配置し、前記電解槽内に供給する水道水を前記電解槽と前記整水器本体との間の空間にも供給して、前記電解槽を水道水中に保持するようにしたことを特徴とするアルカリイオン整水器にある。

かかる第６の態様では、電解槽内で生じる水圧差が電解槽の一部を構成する可撓膜が変形することで実質的に吸収されるため、イオン交換膜が変形することによる破損が防止される。したがって、電解槽に供給する水道水の水圧を上昇させることができ、アルカリイオン水の吐水量を増加させることができる。

本発明の第７の態様は、第６の態様において、前記空間の前記電解槽とは接触しない領域の少なくとも一部に空気が残留している空気部を有することを特徴とするアルカリイオン整水器にある。

かかる第７の態様では、空気部を設けておくことで、可撓膜が変形しやすくなり、電解槽内で生じる水圧差がより確実に吸収される。

本発明の第８の態様は、第６又は７の態様において、前記電解槽の全面が前記可撓膜で構成されていることを特徴とするアルカリイオン整水器にある。

かかる第８の態様では、電解槽内で生じる水圧差が、可撓膜が変形することで確実に吸収される。

本発明の第９の態様は、第６〜８の何れかの態様において、前記整水器本体内には、複数の前記電解槽が、隣接する電解槽と接触することなく所定間隔で保持されていることを特徴とするアルカリイオン整水器にある。

かかる第９の態様では、複数の電解槽を設けることによりアルカリイオン水の流量を増加させることができる。

本発明のアルカリイオン整水器によれば、アルカリイオン水の吐水が停止すると、電解槽内の少なくとも酸性イオン水側にある水だけを水道水に置換している。したがって、電解槽内に停留したアルカリイオン水が酸性イオン水に変化することを防止することができると共に、電解槽内のアルカリイオン水を安定的に保持することが可能となる。

以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、本実施形態の説明は例示であり、本発明の構成は以下の説明に限定されない。

《実施形態１》
図１は、本発明の実施形態１に係るアルカリイオン整水器の概略側面図である。

図示するように、本発明のアルカリイオン整水器１０は、外枠を構成する整水器本体１１内部で、水道水が電離されてアルカリイオン水と酸性イオン水とが生成される電解槽１２が保持されている。また、整水器本体１１には、原水管１１０Ａに接続されて原水管１１０Ａからの水道水を内部に導入する水道水供給路１１ａを有する水道水供給パイプ１３と、電解槽１２内で生成されたアルカリイオン水を吐水するアルカリイオン水吐水路１１ｂを有するアルカリイオン水吐水パイプ１４と、電解槽１２内で生成された酸性イオン水を排出する酸性イオン水排出路１１ｃを有する酸性イオン水排出パイプ１５とを具備する。

具体的には、整水器本体１１の水道水供給路１１ａを有する水道水供給パイプ１３が電解槽１２の下端部側に接続され、また、電解槽１２の上端部側には、アルカリイオン水吐水路１１ｂを有するアルカリイオン水吐水パイプ１４と、酸性イオン水を排出する酸性イオン水排出路１１ｃを有する酸性イオン水排出パイプ１５とがそれぞれ接続されている。そして、これらの各パイプ１３、１４、１５が整水器本体１１に固定されることで、電解槽１２が整水器本体１１内に保持されている。

電解槽１２内には、イオン交換膜１６が固定されており、このイオン交換膜１６によって電解槽１２内が２つの空間１２ａ、１２ｂに区画されている。また、電解槽１２内のイオン交換膜１６に対向する領域には、一対の電極１７ａ、１７ｂが設けられており、各電極１７ａ、１７ｂは、図示しない制御部に接続されている。

また、アルカリイオン整水器１０のアルカリイオン水吐水パイプ１４は、蛇口１００側の水道管１１０Ｂに接続され、酸性イオン水排出パイプ１５は、電解槽１２によって生成された酸性イオン水が排出される排出口１２０と接続されている。なお、酸性イオン水排出パイプ１５の途中には電磁バルブ３０が設けられ、酸性イオン水の排出量は、この電磁バルブ３０の開閉によって制御されている。

また、アルカリイオン水吐水パイプ１４と水道管１１０Ｂとの接続部分には、流量スイッチ４０が設けられており、この流量スイッチ４０からの信号に基づいて電磁バルブ３０が開閉されるようになっている。このような流量スイッチ４０及び電磁バルブ３０の制御、あるいは電極槽１２内の電極に供給する電圧の制御等は、図示しない制御部によって制御されている。

以下、このようなアルカリイオン整水器の動作について説明する。

上述したように、アルカリイオン整水器１０は水道管１１０の途中に配設されているため、電解槽１２内には水道水供給パイプ１３から水道水が常に所定の圧力で供給されている。そして、利用者が蛇口１００部分に設けられた水栓１０１を開くと、電解槽１２内で生成されたアルカリイオン水がアルカリイオン水吐水パイプ１４を介して蛇口１００から所定の流量で供給され始める。また同時に、アルカリイオン水吐水パイプ１４と水道管１１０Ｂとの間に設けられた流量スイッチ４０が、アルカリイオン水が流れ始めたことを検出し、この流量スイッチ４０からの信号に基づいて、電解槽１２内の電極１７ａ、１７ｂ間には所定の電圧が印加される。さらに、酸性水排出パイプ１５に設けられた電磁バルブ３０が開放されて排出口１２０から酸性イオン水が排出される。

ここで、水道水供給パイプ１３を介して電解槽１２の下端部側から電解槽１２内に供給された水道水は、イオン交換膜１６で区切られた両側の空間１２ａ、１２ｂにそれぞれ流れ込む。そして、両電極１７ａ、１７ｂ間には所定の電圧が印加されているため、電解槽１２内、すなわち、イオン交換膜１６と電極１７ａ、１７ｂとの間を通過する際に、水道水は水素イオンＨ^＋と水酸イオンＯＨ⁻とに電離し、水素イオンＨ^＋がイオン交換膜１６を介して一方の空間に集まることで、アルカリイオン水と酸性イオン水とが生成される。すなわち、２つの空間のうちの−電極（陰極）１７ｂ側の空間１２ｂでは、イオン交換膜１６を通過して水素イオンＨ^＋が集まり、水道水（２Ｈ_２Ｏ）は、電子（２ｅ^-）によりＨ_２＋２ＯＨ^-に整水され、アルカリイオン水が生成される。一方、＋電極（陽極）１７ａ側の空間１２ａでは、水道水（２Ｈ_２Ｏ）は、Ｏ_２＋４Ｈ^＋＋４ｅ^-に整水され、酸性イオン水が生成される。このように水道水は、この電解槽１２を通過する際に連続的に電離され、これにより生成されたアルカリイオン水が蛇口１００から吐水されると共に、酸性イオン水が排出口１２０から排出される。

また、利用者が水栓１０１を閉めることでアルカリイオン水の供給が停止され、これに伴いアルカリイオン水吐水パイプ１４内の流れが止まると共に電解槽１２内への各電極１７ａ、１７ｂに対する電圧印加も停止する。そして、アルカリイオン水の吐水の停止を検出した流量スイッチ４０からの信号を契機に排出口１２０から排出される酸性イオン水を直ぐに停止せずに、その後の流量が所定量となるまで電磁バルブ３０を開放しておく。すなわち、アルカリイオン水の吐水の停止からある程度の時間だけ遅延させて電磁バルブ３０を閉じることにより、アルカリイオン水の吐水が停止した際に電解槽１２内の酸性イオン水側１２ａに残された電解水を排出させると共に水道水供給パイプ１３から供給される水道水で酸性イオン水側１２ａを充填させることができる。例えば、本実施形態では、酸性イオン水側１２ａの停留量が約０．４５リットルあり、約１５秒遅延させることにより、酸性イオン水側１２ａ内の酸性イオン水は完全に水道水に置換される。なお、酸性イオン水の排出口１２０からの排出量を所定量だけ遅延させるには、排出口１２０に流量センサを設けておいて排出量が所定量になるまでを積算して所定量に達した際に停止させるように制御してもよい。

ここで、利用者が水栓１０１を閉めることでアルカリイオン水の吐水が停止されると共に、電解槽１２内の各電極１７ａ、１７ｂに対する電圧印加が停止されると、電解槽１２内では、イオン交換膜１６を隔ててアルカリイオン水側の空間１２ｂと酸性イオン水側の空間１２ａにそれぞれ電解水が停留することになる。この電解水に含まれる水素イオンＨ^＋は、時間が経過すると共に水素イオン濃度（以下、ｐＨともいう）が高い酸性イオン水側１２ａから水素イオン濃度の低いアルカリイオン水側１２ｂへと移行する。すなわち、水道水が電気分解された後の水素イオン濃度は、アルカリイオン水側がｐＨ１０となり、酸性イオン水側がｐＨ４となる。通常、水素イオン濃度は、ｐＨが１下がると、その水溶液中に含まれる水素イオンの濃度は１０倍上がるため、水素イオン濃度が異なる空間では、その濃度を平均的に保持しようとする作用が働き、水素イオン濃度の高い電解水が水素イオン濃度の低い電解水側へと流出することになる。

しかしながら、本発明では、電解槽１２内の酸性イオン水側の空間１２ａに残された電解水（酸性イオン水）を水道水（原水）に置換している。原水は、電気分解されておらずその性質上比較的安定しており、その水素イオン濃度は中性を示すｐＨ７である。このため、水道水がイオン交換膜１６を超えてアルカリイオン水側の空間１２ｂへ流出することは極めて少なく、アルカリイオン水を利用する上での支障にはならない。したがって、電解槽１２内において、アルカリイオン水は水道水とともに保持することにより、他の性質に変化することなく安定した状態で保持することができる。

このように、水栓１０１を閉じることでアルカリイオン水の吐水が停止した際、電解槽１２内の酸性イオン水側１２ａに残された電解水（酸性イオン水）を水道水に置換することにより、アルカリイオン水側１２ｂの電解水（アルカリイオン水）が酸性イオン水に変化することが防止される。

次に、本実施形態に係る制御系の動作について図２を用いて具体的に説明する。なお、図２は、本実施形態に係る制御系の一例を示す概略ブロック図である。図２は、図１の制御系を示しており、その構成および機能は同様とする。

図２に示すように、本実施形態では、制御部５０が主体となって、電極１７ａ、１７ｂへの電圧の印加を含む電源系、流量スイッチ４０及び電磁バルブ３０を制御し、水道水置換手段６０は、流量スイッチ４０及び電磁バルブ３０を制御して酸性イオン水側１２ａの水を置換する。そして、この水道水置換手段６０は、例えば、アルカリイオン水の吐水の停止を検出してからの酸性イオン水の排出が所定量となるまで電磁バルブ３０を閉にする動作を遅延させる機能を備えている。このような制御部５０としては、入力信号または出力信号に基づいてその周辺機器の全体あるいは一部の動作を制御することが可能な機能を持つものであれば、その構成は問わない。例えば、制御部５０として、一般的なマイクロプロセッサー及びメモリなどを具備する制御装置が挙げられる。

まず、水栓１０１が停止されると、制御部５０は、流量スイッチ４０が検出したアルカリイオン水の吐水の停止を示す信号を取得する。これにより、電極１７ａ、１７ｂへの電圧の印加は停止される。一方、水道水置換手段６０は取得した信号に基づいて、酸性イオン水の排出が所定量となるまで電磁バルブ３０を閉にする動作を遅延させる。これにより、電解槽１２内のアルカリイオン水側１２ｂへの水道水の導入は停止された状態で、酸性イオン水側１２ａへの水道水の導入は継続される。

そして、水道水置換手段６０は、排出口１２０から酸性イオン水が所定量排出された後、電磁バルブ３０に対し酸性イオン水の排出を停止するように指示信号を送出する。電磁バルブ３０は、その指示信号を受け取ると酸性イオン水排出路１１ｃを閉じる。これにより、電解槽１２内の酸性イオン水側１２ａの電解水が全て水道水に置換される。

このような制御系の構成は、上述したものに限定されるものではなく、次のように様々な変形が可能である。

例えば、酸性イオン水排出パイプ１５に酸性イオン水の排出量を検出する流量スイッチ（以下、流量スイッチ４０ａとする；図示せず）を設け、これにより、制御部５０は、流量スイッチ４０ａが検出した実際の酸性イオン水の排出量を取得して、水道水置換手段６０が実際に酸性イオン水１２ａの水が置換されたことを確認した後、電磁バルブ３０を制御するようにしてもよい。すなわち、例えば、水道水置換手段６０は、流量スイッチ４０ａによって検出された酸性イオン水の排出量の積算値が所定量となったタイミングで電磁バルブ３０に指示信号を送出するようにすればよい。これにより、水栓１０１が停止されてから排出すべき酸性イオン水が所定量であるか否かを確認して、電磁バルブ３０の開閉の度合いを調整しながら確実に制御することができる。

また、流量スイッチ４０及び４０ａが検出した信号は、必ずしも制御部５０が取得する必要はなく、流量スイッチ４０または４０ａが信号を検出した際に、制御部５０に通知するようにしてもよい。

また、上述した制御系では、アルカリイオン整水器１０の外部に制御部５０および水道水置換手段６０が設置されているが、これに限定されず、アルカリイオン整水器１０の内部に設けるようにしてもよい。

以上のように本実施形態のアルカリイオン整水器１０では、アルカリイオン水の吐水が停止した際に、電解槽１２内に残された酸性イオン水側１２ａの電解水だけを水道水で押し流して、その電解水を水道水に置換させることができる。このため、電解槽１２内に残されたアルカリイオン水側１２ｂの電解水は、酸性イオン水などに変化することなくアルカリイオン水のままの状態で保持される。したがって、例えば、利用者が再び水栓を開いた場合などは、捨て水を待つことなく直ちにアルカリイオン水を利用することができる。

《実施形態２》
図３は、本発明の実施形態２に係るアルカリイオン整水器の概略側面図である。なお、図３において、上述した実施形態と同様の部材には同一の符号を付し、重複する説明につては省略する。

上述した実施形態１では、水栓１０１を蛇口１００に設けるようにしたが、本実施形態
のように水栓１０１を水道水供給パイプ１３側に設けるようにしてもよい。

図示するように、アルカリイオン整水器１０は、原水管１１０に接続されて原水管１１０からの水道水を内部に導入する水道水供給路１１ａを有する水道水供給パイプ１３と、電解槽１２内で生成されたアルカリイオン水を吐水するアルカリイオン水吐水路１１ｂを有するアルカリイオン水吐水パイプ１４と、電解槽１２内で生成された酸性イオン水を排出する酸性イオン水排出路１１ｃを有する酸性イオン水排出パイプ１５とが整水器本体１１に固定されるように構成されている。整水器本体１１内には、電解槽１２が保持されており、上述した実施形態と同様に、イオン交換膜１６によって電解槽１２内が２つの空間１２ａ、１２ｂに区画されている。

ここで、本実施形態では、水道水供給パイプ１３に水栓１０１が設けられており、この水栓１０１が開閉されることによってアルカリイオン水が提供されるようになっているが、水道水供給パイプ１３とは別に、電解槽１２内の酸性イオン水側の空間１２ａのみに水道水が導入されるような第２の水道水供給パイプ１３Ａを具備する。第２の水道水供給パイプ１３Ａは、水道水供給パイプ１３に設けられた電磁バルブ３０Ａを介して分岐して設けられ、水道水供給路１１ａとは別に電磁バルブ３０Ａと酸性イオン水側１２ａとを接続する供給路バイパス１１ｄを構成するように設けられている。ここで分岐部分に設けられた電磁バルブ３０Ａは、通常状態では水道水供給路１１ａへの水道水の導入を許容するように開放し、供給路バイパス１１ｄは閉じるように機能しているが、酸性イオン水側１２ａの中のみに水道水を導入するときのみに供給路バイパス１１ｄを開放するように動作する。これにより、酸性イオン水側１２ａのみに水道水を導入することができるようになっている。

また、電磁バルブ３０Ａは、水道水供給路１１ａ、供給路バイパス１１ｄに対する水道水の導入がそれぞれ制御できるような機能を有するものであればよく、その機能としては、例えば、切替弁などを挙げることができる。

また、水道水供給パイプ１３と水道管１１０の接続部分には、流量スイッチ４０Ａが設けられており、水栓１０１が閉じられた際、アルカリイオン水の吐水の停止が検出される。すなわち、流量スイッチ４０Ａは、水栓１０１が閉じられると、水道水供給路１１ａへの水道水の導入が停止されたことを検出する。なお、この流量スイッチ４０Ａは、図３において、電磁バルブ３０Ａの上流側に設けているが、これに限定されず、電磁バルブ３０Ａの下流側に設けるようにしてもよい。

このような構成からなるアルカリイオン整水器１０では、水栓１０１が閉じられ水道水供給路１１ａへの水道水の導入が停止されると、流量スイッチ４０Ａからの信号に基づいて電磁バルブ３０Ａは、供給路バイパス１１ｄを開放するように制御される。このとき、水道水供給路１１ａ側は閉じてもよいし、開放したままでもよい。何れにしても、電解槽１２内の酸性イオン水側の空間１２ａだけに水道水が導入される。そして、供給路バイパス１１ｄへ水道水が所定量導入された後に、電磁バルブ３０Ａは、供給路バイパス１１ｄ側を閉じるように制御される。すなわち、水栓１０１が停止されてから、酸性イオン水側１２ａへの水道水の導入に伴って酸性イオン水が所定量排出された後に、酸性イオン水側１２ａへの水道水の導入が停止される。

このとき、例えば、酸性イオン水の排出量が一定値である場合などは、予め単位時間あたりに排出される流量を測定しておき、その排出量が所定の範囲となるように時間を遅延させて電磁バルブ３０Ａを閉めるように制御してもよいし、導入量を水道管１１０側で取得して所定量を超えた時点で閉じるように制御してもよい。

また、例えば、図３の構成例において、水栓１０１の停止を検出する流量スイッチ４０Ａは、アルカリイオン水吐水パイプ１４又は酸性イオン水排出パイプ１５の何れかに設けてもよく、これにより、水栓１０１が開閉された際の流量スイッチからの信号に基づいて電磁バルブ３０Ａを開閉させるようにしてもよい。この場合も同様に、水栓１０１が閉じられた際に検出された流量スイッチからの信号に基づいて、電磁バルブ３０Ａが供給路バイパス１１ｄを開放するように制御される。

次に、本実施形態に係る制御系の動作について図４を用いて具体的に説明する。なお、図４は、図３の制御系を示すブロック図であり、その構成および機能は同様とする。

図４に示すように、本実施形態では、制御部５０Ａが主体となって、電極１７ａ、１７ｂへの電圧の印加を含む電源系、流量スイッチ４０Ａ及び電磁バルブ３０Ａを制御し、水道水置換手段６０Ａは、流量スイッチ４０Ａ及び電磁バルブ３０Ａを制御して酸性イオン水側１２ａの水を置換する。そして、この水道水置換手段６０Ａは、例えば、供給路バイパス１１ｄに対する水道水の導入に際し、電磁バルブ３０Ａの開閉動作を切り替える機能を備えている。

まず、水栓１０１が閉じられると直ちに水道水供給路１１ａへの水道水の導入が停止され、制御部５０Ａは、流量スイッチ４０Ａが検出したアルカリイオン水の吐水の停止を示す信号を取得する。これにより、電極１７ａ、１７ｂへの電圧の印加は停止される。一方、水道水置換手段６０Ａは取得した信号に基づいて、酸性イオン水の排出が所定量となるまで、供給路バイパス１１ｄ側を開放するように電磁バルブ３０Ａに指示信号を送出する。これにより、電解槽１２内のアルカリイオン水側１２ｂへの水道水の導入は停止された状態で、酸性イオン水側１２ａへの水道水の導入は継続される。

そして、水道水置換手段６０Ａは、酸性イオン水の排出が所定量に達すると、電磁バルブ３０Ａに対し供給路バイパス１１ｄ側を閉じるように指示信号を送出し、酸性イオン水側１２ｂへの水道水の導入が停止される。これにより、アルカリイオン水の吐水が停止した後、電解槽１２内の酸性イオン水側１２ａの電解水が全て排出されるまで供給路バイパス１１ｄに対してのみ水道水が導入され続け、酸性イオン水側１２ａの水が水道水に置換される。

このような本実施形態の制御系においても、上述した実施形態１と同様に、制御系の様々な変形構成を適用することができる。

また、本実施形態では、水栓１０１の機械的な動作によりアルカリイオン水の吐水や電解槽１２内への水道水の導入を行っていたが、例えば、水栓１０１を電磁バルブとして、電気的な信号に基づいてアルカリイオン水側１２ｂと酸性イオン水側１２ａとにそれぞれ水道水が導入できるようにし、アルカリイオン水の吐水の停止を意図する信号に基づいてアルカリイオン水側１２ｂへの水道水の導入を停止し、酸性イオン水側１２ａのみ所定時間だけ開いたままとしてその後停止するように上記電磁バルブを動作するようにしてもよい。

以上のように本実施形態においても、アルカリイオン水の吐水が停止した際に、電解槽１２内に残された酸性イオン水側１２ａの電解水だけを水道水で押し流して、その電解水を水道水に置換させることができる。このため、電解槽１２内に残されたアルカリイオン水側１２ｂの電解水は、酸性イオン水などに変化することなくアルカリイオン水のままの状態で保持される。

《実施形態３》
本発明は、上述した実施形態１又は２に係るアルカリイオン整水器に限定されるものではなく、例えば、図５及び図６に示すようなアルカリイオン整水器を構成してもよい。図５は、本発明の実施形態３に係るアルカリイオン整水器の断面図であり、図６は、アルカリイオン整水器の概略構成を示す図である。なお、上述した実施形態１又は２と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明については省略する。

図示するように、アルカリイオン整水器１０Ａは、外枠を構成する整水器本体１１Ａと、整水器本体１１Ａ内に設けられて内部で水道水を電離する複数の電解槽１２Ａとを具備する。

各電解槽１２Ａ内には、それぞれイオン交換膜１６が固定されており、このイオン交換膜１６によって電解槽１２Ａ内が２つの空間１２ａ、１２ｂに区切られている。また、電解槽１２Ａ内のイオン交換膜１６に対向する領域には、一対の電極１７ａ、１７ｂがそれぞれ設けられており、各電極１７ａ、１７ｂは、整水器本体１１Ａに設けられた端子部１８と接続配線１９によって接続されている。本実施形態では、これらの各電極１７ａ、１７ｂは、例えば、メッシュ状のプラスチックシート等からなりイオン交換膜１６と同等の大きさを有する固定部材２０の一方の面にそれぞれ取り付けられている。そして、これらの固定部材２０が、各空間１２ａ、１２ｂにイオン交換膜１６を挟持するように配置されることで、イオン交換膜１６に対向する領域に電極１７ａ、１７ｂが設けられている。

このような電解槽１２Ａの少なくともイオン交換膜１６に対向する領域の一部、本実施形態では、電解槽１２Ａ全体が所定の柔軟性を有する可撓膜によって形成されている。例えば、本実施形態では、電解槽１２Ａが、厚さが０．３ｍｍ程度のプラスチックシートによって形成されている。

また、このような複数の電解槽１２Ａが保持された整水器本体１１Ａ内、すなわち、各電解槽１２Ａと整水器本体１１Ａとの間の空間には水道水が供給され、整水器本体１１Ａ内に貯まった水道水（貯留水）２１中に各電解槽１２Ａが保持されている。また、整水器本体１１Ａ内には、電解槽１２Ａに接触しない領域の一部、例えば、本実施形態では、酸性イオン水排出パイプ１５の上部に空気が残留している空気部２２が存在する。このように内部に水道水が供給される整水器本体１１Ａは、水道水の水圧に耐えられる程度の剛性を有する材料、例えば、ステンレス鋼等で形成する必要がある。

また、貯留水２１は、本実施形態では、整水器本体１１Ａの水道水供給路１１ａからの水道水が電解槽１２Ａと共に整水器本体１１Ａ内に供給されたものである。すなわち、水道水供給パイプ１３の先端部に、整水器本体１１Ａ内に連通する微小な連通孔２３が設けられており、この連通孔２３を介して整水器本体１１Ａ内に水道水（貯留水２１）が供給されている。そして、本実施形態では、酸性イオン水排出パイプ１５の先端部にも、整水器本体１１Ａ内に連通する微小な連通孔２４が設けられており、貯留水２１はこの連通孔２４を介して酸性イオン水排出パイプ１５に排出されるようになっている。このため、本実施形態では、整水器本体１１Ａ内の酸性イオン水排出パイプ１５の上部、すなわち、連通孔２４の上部側は、空気が残留している空気部２２となっている。

なお、本実施形態では、連通孔２４を介して貯留水２１を酸性イオン水と共に外部に排出するようにしたが、勿論、貯留水２１を外部に排出する貯留水排出口を整水器本体１１Ａに設け、酸性イオン水とは別に外部に排出するようにしてもよい。

このようなアルカリイオン整水器１０Ａは、上述した実施形態１と同様に、水道水供給パイプ１３が、原水側の水道管１１０Ａに接続され、アルカリイオン水吐水パイプ１４が、蛇口１００側の水道管１１０Ｂに接続される。また、酸性イオン水排出パイプ１５の一端は、電解槽１２によって生成された酸性イオン水が排出される排出口１２０と接続される。

また、酸性イオン水排出パイプ１５の途中には、上述した実施形態１と同様に、電磁バルブ３０が設けられ、酸性水の排出量はこの電磁バルブ３０の開閉によって制御されている。

そして、アルカリイオン水吐水パイプ１４と水道管１１０Ｂとの接続部分には、上述した実施形態１と同様に、流量スイッチ４０が設けられおり、この流量スイッチ４０からの信号に基づいて電磁バルブ３０が開閉されるようになっている。

また、水道管１１０Ｂと接続される蛇口１００には、水栓１０１が設けられており、この水栓１０１が開閉されることによってアルカリイオン水が提供される。

ここで、水栓１０１の開閉によりアルカリイオン水吐水パイプ１４内の流れが発生又は停止する時刻と、流量スイッチ４０がそれを感知して電磁バルブ３０が開閉される時刻とは、若干のタイムラグが存在する。このタイムラグによって生じる流水の慣性作用により、電解槽１２Ａ内のアルカリイオン水側の空間１２ｂと酸性イオン水側の空間１２ａとの内部圧力に差が生じてしまう。イオン交換膜１６は、例えば、膜厚が１２μｍ程度であるため、この圧力差によってイオン交換膜１６が変形して破損する虞がある。

しかしながら、本実施形態では電解槽１２Ａが可撓膜で形成されているため、例えば、水栓１０１を開ける際に２つの空間１２ａ、１２ｂに圧力差が生じたとしても、電解槽１２Ａ自体が内側に変形することでこの圧力差が吸収されるため、イオン交換膜１６の変形による破損を防止することができる。なお、水栓１０１を閉じた際には、電解槽１２Ａ自体が外側に変形することで内部の圧力差が吸収される。

また、電解槽１２Ａ内には、上述したように、その内面の電極１７ａ、１７ｂとイオン交換膜１６との間に挟持されるように固定部材２０が設けられている。すなわち、これらの固定部材２０によってイオン交換膜１６が挟持されている。したがって、これらの固定部材２０によってもイオン交換膜１６の変形が抑えられ、電解槽１２Ａの内部圧力差によるイオン交換膜１６の破損をより確実に防止することができる。なお、本実施形態では、電解槽１２Ａ全体が可撓膜で形成されているが、勿論、電解槽１２Ａ内の圧力差を吸収できれば、可撓膜からなる可撓部を電解槽１２Ａのイオン交換膜１６に対向する領域の一部に設けるようにしてもよい。

また、電解槽１２Ａの変形によって２つの空間１２ａ、１２ｂの圧力差を吸収するためには、電解槽１２Ａは、比較的高い柔軟性を有する必要があり、例えば、イオン交換膜１６よりも柔軟性を有することが好ましい。この条件を満たすために、電解槽１２Ａは、比較的膜厚の薄いプラスチックフィルムからなる可撓膜で形成されている。このため、電解槽１２Ａは、それ自体では水道水供給パイプ１３を介して電解槽１２Ａ内に供給される水道水の圧力、例えば、１〜６ｋｇ／ｃｍ^２程度の圧力に耐えられず破壊されてしまう虞がある。

しかしながら、本実施形態では、水道水供給パイプ１３を介して電解槽１２Ａ内に水道水が供給される際、水道水供給パイプ１３の先端部の連通孔２３から整水器本体１１Ａ内にも水道水が供給され、整水器本体１１Ａ内に貯まった貯留水２１内に各電解槽１２Ａが保持されている。このため、整水器本体１１Ａ内の貯留水２１の圧力は、電解槽１２Ａ内に供給された水道水と略同一の圧力に保持され、電解槽１２Ａの外面にも、その内面と略同一の水圧がかかる。したがって、電解槽１２Ａ内に供給される水道水によって電解槽１２Ａの内面に比較的高い圧力がかかった場合でも、電解層１２Ａの外面にも略同一の圧力がかかることになり、電解槽１２Ａ自体も水圧の変化に伴う変形によって破損することはない。

また、本実施形態では、貯留水２１は、酸性イオン水排出パイプ１５に設けられた連通孔２４から酸性イオン水と共に外部に排出されるようになっている。すなわち、整水器本体１１Ａ内には水道水が満充填されておらず、連通孔２４の上部側には空気が残留している空気部２２が存在する。このため、上述した電解槽１２Ａ内の圧力差に伴う電解槽１２Ａの変形が貯留水２１によって妨げられることがなく、イオン交換膜１６の破損を防止することができる。

すなわち、上述したように電解槽１２Ａ内の圧力差により電解槽１２Ａが変形した場合、整水器本体１１Ａ内の容積が変化する。このとき、貯留水２１自体は実質的に容積変化しないため、整水器本体１１Ａ内に貯留水が満充填されていると、貯留水２１によって電解槽１２Ａの変形が妨げられる。しかしながら、本実施形態では、整水器本体１１Ａ内に空気部２２が存在し、電解槽１２Ａが変形した場合にこの空気部２２が容積変化するため、電解槽１２Ａの変形が妨げられることがない。したがって、整水器本体１１Ａ内に空気部２２を設けておくことで、イオン交換膜１６の破損をより確実に防止することができる。

なお、このような空気部２２の容積は、特に限定されないが、整水器本体１１Ａ内の容積の２０〜３０％程度の大きさであることが好ましい。

このように本実施形態のアルカリイオン整水器１０Ａでは、水道水を比較的高い水圧で供給してもイオン交換膜１６及び電解槽１２Ａが破損することがないため、所定数の電解槽１２Ａを並設することで、水道水と同等の流量、例えば、一般家庭用では２０〜３０（Ｌ／分）程度、業務用では１００（Ｌ／分）程度の流量でアルカリイオン水を利用者に供給することができる。

したがって、このようなアルカリイオン整水器１０Ａによって生成したアルカリイオン水を電気温水器等の給湯器に供給して温水として利用者に提供することもでき、アルカリイオン水を、例えば、入浴やシャワーに利用することができる。なお、アルカリイオン整水器から給湯器にアルカリイオン水を供給する場合、給湯器に供給されるアルカリイオン水の水圧が若干低下する。このため、例えば、図７に示すように、酸性イオン水排出パイプ１５内にこの排出流路の一部を遮断する流量調整部材８０を設けることにより、給湯器に供給されるアルカリイオン水の水圧を調整するようにしてもよい。

以上のように、アルカリイオン水を比較的高い水圧で供給することができる本実施形態のアルカリイオン整水器１０Ａであっても同様に、アルカリイオン水の吐水が停止した際に、電解槽１２Ａ内に残された酸性イオン水側１２ａの電解水だけを水道水で押し流して、その電解水を水道水に置換させることができるため、電解槽１２Ａ内に残されたアルカリイオン水を酸性イオン水に変化させることなく保持させることができる。

また、本実施形態においても、図２に示すような制御系がそのまま適用できることは言うまでもない。

なお、本実施形態のアルカリイオン整水器１０Ａは、水栓１０１を蛇口１００に設けるビルトインタイプを目的としたものであるが、例えば、図３に示すように、水栓１０１を水道水供給パイプ１３側の原水管１１０Ａに設けるような形態をそのまま適用することもできる。

一方、電解槽の構造も上述したものに限定されるものではなく、例えば、図８に示すような電解槽１２Ｂを用いたアルカリイオン整水器を構成してもよい。なお、図８において、上述した実施形態３と同様の部材には同一の符号を付してある。

図８に示すように、電解槽１２Ｂには、イオン交換膜１６と、イオン交換膜１６に対向するように、一対の電極１７ａ、１７ｂが設けられている。また、電解槽１２Ｂは、上述した実施形態３と同様に、全体が所定の柔軟性を有する可撓膜によって形成されている。

各電極１７ａ、１７ｂのそれぞれは、電解槽１２Ｂの内面に設けられた４つの固定部材２０Ａによって固定されている。この固定部材２０Ａは、電解槽１２Ｂの内面と電極１７ａ、１７ｂとの間に設けられて、例えば、１ｍｍの隙間を形成する円筒形状を有するスペーサ２０ａと、スペーサ２０ａとの間で電極１７ａ、１７ｂを挟持する円筒形状を有するスリーブ２０ｂと、スペーサ２０ａ及びスリーブ２０ｂを挿通して一端が電解槽１２Ｂに固定されたリベット２０ｃとで構成されている。

また、イオン交換膜１６は、電極１７ａを保持するスリーブ２０ｂと電極１７ｂを保持するスリーブ２０ｂとの間で挟持されている。すなわち、イオン交換膜１６は、各電極１７ａ、１７ｂを固定するスリーブ２０ｂによって４箇所で挟持されている。このとき、各電極１７ａ、１７ｂとイオン交換膜１６間は、例えば、それぞれ３ｍｍの隙間となるように構成すればよい。

上述した実施形態３では、メッシュ状の固定部材２０によってイオン交換膜１６を挟持していた。しかしながら、本発明の実施は、電解槽の構造および電解槽内のイオン交換膜を挟持する固定部材またはその固定方法には限定されず、例えば、上述した４つの固定部材２０Ａを用いることによっても同様にイオン交換膜１６の破損を防止することができる。

したがって、このような電解槽１２Ｂを上述した実施形態３のアルカリイオン整水器１０Ａに適用した場合であっても、水栓１０１を開閉して圧力差が生じた際に、電解槽１２Ｂの可撓膜によってその圧力差を吸収することができ、イオン交換膜１６が圧力差により破損することを防止することができる。

また、例えば、上述した実施形態３では、酸性イオン水は利用することなく配水管に流すようにしたが、例えば、専用タンク等に貯留することにより酸性イオン水も利用できるようにすることもできる。なお、このような場合には、酸性イオン水とは別に貯留水を外部に排出するようにすることが望ましい。

また、上述した実施形態３では、複数の電解槽１２Ａが、整水器本体１１Ａ内に所定の間隔で並設されるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、隣接する各電解槽１２Ａの間に間隔を空けずに、外周面が接触するように並設するようにしてもよい。このように隣接する各電解槽１２Ａに間隔を空けずに、並設するようにしても、接触していない可撓膜によって電解槽１２Ａ内の圧力差の吸収を行わせることができると共に、小型化することができる。

本発明は、アルカリイオン水と酸性イオン水とが電解槽内に混在する構成を有する装置などに適用可能である。

本発明の実施形態１に係るアルカリイオン整水器の概略側面図である。 本発明の実施形態に係る制御系の一例を示す概略ブロック図である。 本発明の実施形態２に係るアルカリイオン整水器の概略側面図である。 本発明の実施形態２に係るの制御系の一例を示すブロック図である。 本発明の実施形態３に係るアルカリイオン整水器の断面図である。 本発明の実施形態３に係るアルカリイオン整水器の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態３に係るアルカリイオン整水器の変形例を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る電解槽の変形構成例を示す断面図である。

符号の説明

１０、１０Ａ アルカリイオン整水器
１１、１１Ａ 整水器本体
１２、１２Ａ、１２Ｂ 電解槽
１３ 水道水供給パイプ
１４ アルカリイオン水吐水パイプ
１５ 酸性イオン水排出パイプ
１６ イオン交換膜
１７ａ、１７ｂ 電極
２０、２０Ａ 固定部材
３０、３０Ａ 電磁バルブ
４０、４０Ａ 流量スイッチ
５０、５０Ａ 制御部
６０、６０Ａ 水道水置換手段

Claims (9)

1. イオン交換膜を有すると共に当該イオン交換膜のアルカリイオン水側及び酸性イオン水側にそれぞれ導入された水道水からアルカリイオン水及び酸性イオン水を生成する電解槽と、該電解槽内に水道水を供給する水道水供給路と、前記電解槽からアルカリイオン水を吐水するアルカリイオン水吐水路と、前記電解槽から酸性イオン水を排出する酸性イオン水排出路とを具備するアルカリイオン整水器において、
   前記アルカリイオン水吐水路からのアルカリイオン水の吐水を停止する際、前記電解槽への電圧印加を停止した後、前記水道水供給路から前記電解槽内のアルカリイオン水側への水道水の導入を停止する一方、酸性イオン水側のみへ所定量の水道水を導入して当該酸性イオン水側の酸性イオン水を水道水と置換する水道水置換手段を具備することを特徴とするアルカリイオン整水器。
2. 請求項１において、前記アルカリイオン水の吐水量の調整は、前記水道水供給路に設けられた水栓により行うものであり、前記水道水置換手段は、前記水栓が停止された際に、当該水道水供給路からの水道水の前記アルカリイオン水側への導入を停止すると共に前記酸性イオン水側への導入を所定量導入した後に停止することを特徴とするアルカリイオン整水器。
3. 請求項２において、前記水道水置換手段は、前記水道水供給路に設けられた水栓の閉動作による当該水道水供給路に流れる水道水の停止を検出する流量検出手段を含み、前記流量検出手段の停止の検出により前記酸性イオン水側へのみ水道水を所定量導入した後に停止するものであることを特徴とするアルカリイオン整水器。
4. 請求項１において、前記アルカリイオン水の吐水量の調整は、前記アルカリイオン水吐水路に設けられた水栓と、前記酸性イオン水排出路に設けられた電磁バルブとにより行うものであり、前記水道水置換手段は、前記アルカリイオン水吐水路からの吐水の停止を検出してから前記酸性イオン水排出路からの排出が所定量となるまで前記電磁バルブを閉にする動作を遅延させることを特徴とするアルカリイオン整水器。
5. 請求項４において、前記水道水置換手段は、前記アルカリイオン水吐水路からの吐水の停止を検出する流量検出手段を含み、前記流量検出手段の停止を検出した後、前記酸性イオン水排出路からの排出が所定量となった後、前記電磁バルブを閉にすることを特徴とするアルカリイオン整水器。
6. 請求項１〜５の何れかにおいて、前記電解槽の少なくとも前記イオン交換膜に対向する領域の一部を可撓膜によって形成すると共に当該電解槽を整水器本体内に配置し、前記電解槽内に供給する水道水を前記電解槽と前記整水器本体との間の空間にも供給して、前記電解槽を水道水中に保持するようにしたことを特徴とするアルカリイオン整水器。
7. 請求項６において、前記空間の前記電解槽とは接触しない領域の少なくとも一部に空気が残留している空気部を有することを特徴とするアルカリイオン整水器。
8. 請求項６又は７において、前記電解槽の全面が前記可撓膜で構成されていることを特徴とするアルカリイオン整水器。
9. 請求項６〜８の何れかにおいて、前記整水器本体内には、複数の前記電解槽が、隣接する電解槽と接触することなく所定間隔で保持されていることを特徴とするアルカリイオン整水器。

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