JP3656349B2 - 電解水生成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水道水等の原水の電解によりアルカリ性ないし酸性の電解水を連続的に生成する電解水生成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より電解槽による電解にてアルカリ性の電解水と酸性の電解水とを生成して、これら電解水を各別に吐出する電解水生成装置が提供されているが、この種の電解水生成装置では、電解槽における陰極側の電極にカルシウム、カリウム、マグネシウムなどのプラスイオンが集まって該電極に炭酸カルシウムや炭酸マグネシウムとして固体化し、スケールとして付着してしまうという問題を有している。原水の電解を容易とするために、乳酸カルシウムやグリセロリン酸カルシウムなどの電解質を添加するものでは、スケールの付着が殊に問題となる。
【０００３】
このスケールの除去に関しては、電解水を得るための電解時とは逆極性の電圧を電解槽の電極間に印加する逆電洗浄が有効であることから、電解水生成装置への給水を停止させれば、自動的に所定時間の逆電洗浄を行い、その後、排水弁を開いて電解槽内の水を排出してしまうようにしたものが提案供されている。この場合、スケールが付着する状況になった後は、必ずスケールの除去のための逆電洗浄が行われるわけであり、従って電解能力のスケールによる低下がない上に、スケールの付着に関する問題をユーザーが意識する必要もない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、止水を行えばユーザーの意識や意図とは関係なく逆電洗浄を開始することは、次のような問題を新たに招くものとなっている。すなわち、止水直後や逆電洗浄中にユーザーが電源をオフとしてしまい、この結果、逆電洗浄がなされなかったり中断されてしまうことが生じる。電極に付着したスケールの除去がなされないことになるわけで、この状態が続くと電解槽での電解能力が低下してしまう。
【０００５】
止水後に短時間で再度通水して電解水を得ようとする行為の頻度が高いために、止水直後に逆電洗浄を開始するのではなく、止水時点から所定時間経過した後に逆電洗浄とこれに続く排水とを自動的に行うようにすると、上記の所定時間の間に電源がオフとされて、結果的に逆電洗浄がなされない事態が生じるおそれが尚更高くなる。
【０００６】
本発明はこのような点に鑑みなされたものであって、その目的とするところは逆電洗浄によるスケール除去が必ずなされるために電解能力の低下がない電解水生成装置を提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
しかして本発明は、電解隔膜を介して配設された一対の電極を備える電解槽での水の電解によって電解水を生成するとともに、電解水生成動作の後にそれまでとは逆極性の電圧を電極に加える逆電洗浄処理を行う電解水生成装置において、逆電洗浄中の電源オフ操作に対して電源オン表示のみを消灯させて逆電洗浄処理は継続させる制御回路、もしくは逆電洗浄処理中は電源オフ操作を受け付けない制御回路を備えていることに特徴を有している。逆電洗浄処理を開始すれば電源オフ操作にかかわらず、逆電洗浄処理が実行されるものである。
【０００８】
この時、逆電洗浄処理中であることを報知する報知手段を設けたり、逆電洗浄処理中の通水操作に対して吐水される水が飲用不可であることを報知する報知手段を設けておくことが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態の一例について説明すると、図２に示す電解水生成装置は、電解槽１０および浄水装置２０を備えて、水道水などの原水がまず浄水装置２０に通水されて浄化され、浄水装置２０から流出する浄水が電解槽１０において電解されてアルカリ性水と酸性水とを連続的に生成するものである。ここでは原水を水道水としており、カラン６０に取り付けた水路切換装置６１を通して浄水装置２０に水道水が導かれる。水路切換装置６１は２つのポート６２，６３を備え、切換レバー６４の操作により水道水をそのまま吐出させる状態と浄水装置２０に導く状態とを切り替えることができるようになっている。
【００１０】
浄水装置２０への原水の流路上には、サーミスタよりなる温度センサ２１と、定流量弁２２とが配置される。温度センサ２１は流入する原水の温度を検出し、所定温度以上の湯が通水されたときには後述する制御部を介して音響的に警報を発するようにしてある。また、定流量弁２２は過剰な水圧が浄水装置２０以降の水路に作用するのを防止するために設けてある。浄水装置２０は、活性炭（抗菌処理されている）からなる濾材と中空糸膜からなる濾材とを収めたカートリッジを内部に備え、カートリッジの交換によって濾材を交換することができるように構成されている。
【００１１】
電解槽１０はその内部に、電解隔膜１１に囲まれた第１の電極室１２Ａと、電解隔膜１１の外側である第２の電極室１２Ｂとを備え、各電極室１２Ａ，１２Ｂ内にはそれぞれ電極１３Ａ，１３Ｂが配置される。電解処理は両電極１３Ａ，１３Ｂに電圧を印加するともに電解槽１０に水を通すことによって行うが、両電極１３Ａ，１３Ｂへの印加電圧の極性は図４に示すリレーｒ１をオンさせる（図４はこの状態を示している）か、リレーｒ２をオンさせるかによって切り換えることができるようにされている。なお、両リレーｒ１，ｒ２がともにオフであるならば、両電極１３Ａ，１３Ｂは共に接地される。
【００１２】
上記電極室１２Ａ，１２Ｂは下端部にそれぞれ流入口１４Ａ，１４Ｂを備え、また上端部にそれぞれ流出口１５Ａ，１５Ｂを備える。流入口１４Ａおよび流出口１５Ａは流入口１４Ｂおよび流出口１５Ｂよりも開口面積が小さく形成され、電極室１２Ｂに流入する流量と電極室１２Ａに流入する流量との割合が１：３ないし１：４程度になるようにしてある。かつまた、電極室１２Ａ，１２Ｂの容積も電極室１２Ａのほうが電極室１２Ｂよりも小さく形成してある。これは、各電極室１２Ａ，１２Ｂにおいて生成される電解水の濃度に差をもたせるためである。
【００１３】
浄水装置２０と電解槽１０との間の流路上には流量センサ２３と電解質供給装置４０とが配置される。電解質供給装置４０の内部の流路については後述するが、電解質供給装置４０の内部で２系統に分流され、その一方は流入口１４Ａより第１の電極室１２Ａに導入され、他方は流入口１４Ｂより第２の電極室１２Ｂに導入される。また、流入口１４Ｂへの流路は電磁弁である排水弁２４を通して吐出管５３に接続されている。つまり、吐出管５３は基本的には使用に供されることのない不要な水を廃棄する目的で設けられている（必要があれば使用してもよい）。
【００１４】
電解槽１０の流出口１５Ａ，１５Ｂは、流路切換弁５４を通して流出管５３および水質測定装置３０に接続され、流出口１５Ｂを上記流出管５３に接続するとともに流出口１５Ａを水質測定装置３０に接続する状態と、流出口１５Ｂを水質測定装置３０に接続するとともに流出口１５Ａを流出管５３に接続する状態とを流路切換弁５４にて切り換える。水質測定装置３０は流路切換弁５５を介して吐出管５１，５２に接続され、水質測定装置３０を通った電解水はいずれかの吐出管５１，５２から選択的に吐出される。流路切換弁５４，５５は電磁切換弁もしくはモータ式切換弁により構成されているとともに、流路切換弁５４，５５は連動するように制御される。
【００１５】
すなわち、図２のように流路切換弁５４により流出口１５Ａと吐出管５３とを連通させるときには、流路切換弁５５は流出口１５Ｂと吐出管５１とを連通させる。また、図３に示すように、流路切換弁５４により流出口１５Ｂと吐出管５３とを連通させるときには、流路切換弁５５は流出口１５Ａと吐出管５２とを連通させる。流路切換弁５４，５５の動作にかかわらず吐出管５３からは必ず電解水が吐出され、吐出管５１と吐出管５２とはいずれか一方のみから電解水が選択的に吐出されるのである。
【００１６】
上述したサーミスタ２１から流路切換弁５４，５５までの流路上の部材はハウジング１に収納され、ハウジング１からは３本の吐出管５１〜５３が引き出される。ここに、吐出管５１にはフレキシブルパイプを用いる。また、カラン６０からの原水を取り込むためのホースもハウジング１から引き出される。
前記水質測定装置３０は、電気化学的原理によってアルカリ性水の水質（ｐＨ、酸化還元電位、特定のイオンのイオン濃度や電気伝導率）を測定するためのもので、ここではｐＨセンサ３１と酸化還元電位センサ３２とを備えたものを用いている。
【００１７】
前記電解質供給装置４０は、飲用であるアルカリイオン水や洗顔用などの酸性イオン水を生成するときには電解質として乳酸カルシウムなどの電解質を添加し、後述する強酸化水を生成する際には塩化ナトリウムなどの電解質を添加するもので、これら電解質の変更は電解質供給装置４０にセットする容器の変更によって行われ、また容器の変更に伴って、図２に示すように、流量センサ２３を通り導入路４１ａからバイパス路管４１ｄを経て電解槽１０の流入口１４Ｂに導かれるとともに、電解質に接触した後に排出路４１ｃを経て電解槽１０の流入口１４Ａに導かれる状態、つまり、電解槽１０の流入口１４Ａには電解質４３を通した水が導入され、流入口１４Ｂには電解質４３を通らない水が導入される状態と、図３に示すように、導入路管４１ａから電解質供給装置４０内に流入して電解質に接触した後、排出路管４１ｂおよび排出路管４１ｃを経て電解槽１０の流入口１４Ｂと流入口１４Ａとに夫々流れる状態、つまり電解槽１０の流入口１４Ｂと流入口１４Ａとに共に電解質に接触した水が導入される状態とに切り換えられるようになっている。なお、電解質供給装置４０はセットされる容器の種類を検知する検知手段（図４中の近接スイッチ４５）を備えており、該検知出力は制御回路に入力される。
【００１８】
制御回路は、１チップマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）７１を用いて構成されたもので、該マイコン７１には図４に示すように操作表示部７２が接続されている。操作表示部７２は電源スイッチのほか、アルカリ性水、酸性水の生成の選択やｐＨの調整などの各種操作を行なうためのスイッチ群７２ａと、液晶表示器および発光ダイオードよりなるランプ群を備えた表示部７２ｂとを備える。表示部７２ｂにおける液晶表示器は、セットされた電解質の種類に応じた表示を行う部分を備えている。
【００１９】
そして、強酸化水を生成するための電解質を電解質供給装置４０にセットした時には、マイコン７１は強酸化水を生成するための電解質を検知したことを表示部７２ｂで表示し、同時に流路切換弁５４、５５を図３の状態に切り換えるとともに、強酸化水生成モード以外の電解水生成モードの指示入力を受付不能とする。電解質供給装置４０に電解質をセットしていない場合や、飲用であるアルカリイオン水あるいは洗顔用などの酸性イオン水の生成時用の電解質がセットされた時には、マイコン７１は流路切換弁５４、５５を図２の状態に切り換えるとともに、強酸化水生成モードとする指示入力を受付不能とする。
【００２０】
また上記マイコン７１は、電解時の電極１３Ａ、１３Ｂに印加する電圧及びその極性、排水弁２４の開閉なども制御するもので、吐水管５０を通じて目的とする電解水を吐出させるモードでは、電極１３Ａ、１３Ｂへの印加電圧を水質測定装置３０による測定結果を参照して指示された生成モードに応じたｐＨ値となるようにフィードバック制御を行う。
【００２１】
各種の電解水を生成する動作について簡単に説明すると、電解質供給装置４０に電解質としてカルシウム剤を入れた容器をセットし、アルカリイオン水生成モード用のスイッチを操作してアルカリ性水の生成を指示すると、流量センサ２３で所定流量の通過が検知された時点から電解槽１０の電極１３Ａを陽極、電極１３Ｂを陰極とするように電圧を印加する。このとき、図２のように、流路切換弁５４は電極室１２Ａを吐出管５３に連通させ、流路切換弁５５は電極室１２Ｂから流路切換弁５４を通り水質測定装置３０を通過した電解水（アルカリイオン水）を吐出管５１に導く。吐出管５１はハウジング１の上部から引き出されており、コップに入れるなどして飲食用に使用されることになる。
【００２２】
同条件で洗顔などに用いる酸性水（ｐＨが５．０〜６．０）の生成を指示すれば、リレーｒ１，ｒ２によって上記のアルカリ性水の生成時とは逆極性で電極１３Ａ、１３Ｂに電圧が印加される。このとき流路に変化はなく、酸性イオン水が吐出管５１から取り出され、アルカリ性水が吐出管５３から吐出される。
まな板やふきんの殺菌などのためにｐＨが３．０〜４．０程度の強酸性水の生成を指示すると、電極１３Ａを陽極、電極１３Ｂを陰極として電解が行なわれる。これは上記アルカリ性水の生成時と同様であるが、強酸性水を得るためにアルカリ性水も塩基性が強くなるから、このアルカリ性水は飲用に適さなくなる。そこで、強酸性水が得られる条件では制御部は図３のように流路切換弁５４を切り換えることにより電極室１２Ｂで生成された強アルカリ性水を吐出管５３から吐出させ、また流路切換弁５５も切り換えることにより強酸性水を吐出管５２を通して排出させる。なお、強酸性水を生成する際に、電極１３Ａ，１３Ｂに上述の極性で電圧を印加しているのは、電極室１２Ａのほうが流量が少ないとともに容積が小さいことによってイオンの濃度を高めることができるからであって、電極室１２Ｂで酸性水を生成する場合に比較するとｐＨを小さく（つまり酸性度を高める）するのが容易になる。
【００２３】
ところで、一般にはｐＨ２．７以下で酸化還元電位が１１００ｍＶ以上となる酸化性の強い酸性水を強酸化水と呼んでいるが、以下に示す強酸化水は、電解質供給装置４０に塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化カリウムの単体もしくは混合物をセットしてその電解質が溶出された水溶液を電解して生成される酸性水を示すことにする。上記水溶液は電気伝導度が水道水に比べて高く、電極１３Ａ，１３Ｂ間には大電流が流れるため、通常のアルカリイオン水、酸性イオン水が生成する際に使用される電源回路７６とは別に、強酸化水生成用に大電流が供給できる電源回路７７をスイッチング電源の二次側に設けており、リレーｒ３により電源回路７６，７を切り換えるように構成してある。そして強酸化水生成時には電解槽１０の電極１３Ａを陽極、電極１３Ｂを陰極とするように所定の電圧（例えば１２Ｖ）を印加するとともに、前述のように図３に示す流路とし、強酸化水を吐出管５２を通して排出させる。
【００２４】
次に逆電洗浄について説明する。この電解水生成装置では、カラン６０から水が供給されれば流量センサ２３からの入力を受けてマイコン７１は自動的に指定モードの電解を開始し、水を止めれば電解（電極１３Ａ，１３Ｂへの電圧印加）を停止するようになっているわけであるが、この水を止めた後、所定時間が経過すれば、マイコン７１はそれまでとは逆極性の電圧を電極１３Ａ，１３Ｂにしばし印加し、この電圧印加の終了前後の時点から排水弁２４を開いて電解槽１０内の水の排出を行わせる。図５はアルカリ性水の生成直後の逆電洗浄処理を示しており、止水時から３０秒経過した時点から逆電洗浄を開始している。止水時から所定時間待機した後に逆電洗浄を開始しているのは、前述のように止水直後に再度通水がなされるという使用形態が多いことに鑑みたものである。
【００２５】
そして、この逆電洗浄中（上記の所定の待機時間を含む）に、操作表示部７１で電源オフ操作がなされても、図１に示すように、マイコン７１は操作表示部７１における電源表示ランプと逆電洗浄中の表示ランプ、その他の表示を消すだけで、逆極性電圧の印加（アルカリ性水生成モードはリレーｒ１をオンさせていたことから、ここではリレーｒ２をオン）は継続させるとともに排水処理も通常時と同様に行う。そして排水処理が完了した後にリレーｒ０をオフとする電源遮断処理を行う。
【００２６】
また、逆電洗浄中に電源オフ操作が行われ、さらに逆電洗浄処理が終了する前に電源オン操作がなされた時には、消灯させていた表示を復活させることで逆電洗浄処理中であるためにカラン６０を操作することでの通水を行わないように使用者に報知するものとなっている。
さらに、逆電洗浄中にカラン６０が操作されて通水がなされた時には、吐水される水にスケールが混入した逆電洗浄水が混じっていることになるために、飲用不可であることを報知手段（たとえばブザー）で表示する。この報知手段による報知は、電源表示ランプを点灯させている時だけ行うようにしても、電源表示ランプの状態にかかわらず行うようにしてもよい。なお、該報知は上記逆電洗浄中の表示ランプで代用することができるが、使用者の注意をより喚起することができるように、ブザー等の音声報知手段で行うことが好ましい。
【００２７】
図６に示すように、逆電洗浄中の電源オフ操作に対して電源表示ランプは消灯させるものの逆電洗浄中の表示ランプの点灯は継続させて、逆電洗浄中であることを使用者に報知するようにしてもよい。また図７に示すように、電源オフ操作に対する電源表示ランプの消灯も行わず、逆電洗浄中の電源オフ操作は全く受け付けないようにしてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、逆電洗浄中の電源オフ操作に対して電源オン表示のみを消灯させて逆電洗浄処理は継続させたり、逆電洗浄処理中の電源オフ操作は受け付けないようにしているために、逆電洗浄処理を開始すれば電源オフ操作にかかわらず、逆電洗浄処理が実行されるものであり、逆電洗浄処理がなされなかったり途中で中断されてしまうということがなく、逆電洗浄によるところのスケールの除去が確実になされるために、スケールの付着による電解能力の低下を招くことがないものである。
【００２９】
そして逆電洗浄処理中であることを報知する報知手段を設けたものでは、逆電洗浄中であることを使用者に報知することができるために、電源のオンオフ操作や通水操作について使用者に注意を喚起させることができる。
また逆電洗浄処理中の通水操作に対して吐水される水が飲用不可であることを報知する報知手段を設けたものでは、逆電洗浄中に吐出された水の飲用についての注意を使用者に喚起させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の一例における動作を示すタイムチャートである。
【図２】同上の配管図である。
【図３】同上の配管図である。
【図４】同上のブロック回路図である。
【図５】同上の逆電洗浄動作を示すタイムチャートである。
【図６】同上の他例における動作を示すタイムチャートである。
【図７】同上のさらに他例における動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１０ 電解槽
１１ 電解隔膜
１２Ａ、１２Ｂ 電極室
１３Ａ、１３Ｂ 電極

Claims (4)

1. 電解隔膜を介して配設された一対の電極を備える電解槽での水の電解によって電解水を生成するとともに、電解水生成動作の後にそれまでとは逆極性の電圧を電極に加える逆電洗浄処理を行う電解水生成装置において、逆電洗浄中の電源オフ操作に対して電源オン表示のみを消灯させて逆電洗浄処理は継続させる制御回路を備えていることを特徴とする電解水生成装置。
2. 電解隔膜を介して配設された一対の電極を備える電解槽での水の電解によって電解水を生成するとともに、電解水生成動作の後にそれまでとは逆極性の電圧を電極に加える逆電洗浄処理を行う電解水生成装置において、逆電洗浄処理中は電源オフ操作を受け付けない制御回路を備えていることを特徴とする電解水生成装置。
3. 逆電洗浄処理中であることを報知する報知手段を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の電解水生成装置。
4. 逆電洗浄処理中の通水操作に対して吐水される水が飲用不可であることを報知する報知手段を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の電解水生成装置。

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