JP3706217B2 - 電解イオン水生成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給水源から供給された被処理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槽を備えた電解イオン水生成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特開平６−３４３９６３号及び特開平８−３１８２７４号公報においては、給水源から電解槽に被処理水を供給する給水管と、該給水管に介装した給水バルブと、該給水バルブの下流にて前記給水管に接続した排水管と、該排水管に介装した排水バルブを備え、イオン水生成開始時に前記電解槽内に設けた一対の電極板に所定の直流電圧を付与するのに先立って前記給水バルブを開放し、前記電極板に逆極性の電圧を付与して同電極板の洗浄動作を行うとき前記給水バルブを閉じた状態にて前記排水バルブを開放して前記電解槽に供給された被処理水を排出するようにした電解イオン水生成装置が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の電解イオン水生成装置においては、イオン水生成開始時に前記給水バルブが開かれると、給水管の水圧が急激に上昇してウォータハンマ現象が発生し、給水管に接続した各部品が破損したり漏水を惹き起すおそれがある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題に対処するため、イオン水生成開始時に給水源から付与される水圧を緩和してウォータハンマの発生を回避し得る電解イオン水生成装置を提供しようとするものである。
【０００５】
本発明の構成上の特徴は、給水源から電解槽に被処理水を供給する給水管と、該給水管に介装した給水バルブと、該給水バルブの下流にて前記給水管に接続した排水管と、該排水管に介装した排水バルブを備え、イオン水生成開始時に前記給水バルブを開放して前記電解槽に被処理水を供給するようにした電解イオン水生成装置において、前記電解槽への直流電圧供給部、前記給水バルブ及び前記排水バルブの電気的制御装置に、前記給水バルブがイオン水生成開始時に開放されるとき又はそれに先立って前記排水バルブを開放し前記電解槽に供給される被処理水の一部を排出し、所定時間経過後に同排水バルブを閉じる排水バルブ制御手段を設けたことにある。
【０００６】
【発明の作用効果】
上記のように構成した本発明に係る電解イオン水生成装置においては、イオン水生成開始時に給水バルブが開かれたとき又はそれに先立って排水バルブが開かれるため、給水管に付与される水圧の上昇が緩和され、その結果、上述したウォータハンマ現象の発生が抑制され、給水管に接続した各部品の破損又は漏水を防止することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。図１に概略的に示した電解イオン水生成装置は、外部給水源から水を供給される浄水器１０に給水管１１によって接続した電解槽３０を備えている。
【０００８】
給水管１１はその一端にて浄水器１０に接続され、その他端に電解槽３０内に形成した一対の電解室３２，３３の下端に接続した分岐部１１ａ及びこれら分岐部１１ａに連通するとともに上方に延設された立上部１１ｂを有している。立上部１１ｂの下端には、同立上部１１ｂより細く形成されて（例えば、直径比で立ち上げ部１１ｂと６：１３）下方に延設されるとともに外部に延設された排水管１２が接続されている。
【０００９】
給水管１１の中間部には給水バルブ２１が介装されており、同バルブ２１が開放されると外部給水源から供給されて浄水器１０により浄化された被処理水が同給水管１１を通して電解槽３０に供給される。また、給水管１１の給水バルブ２１の下流位置には、同給水管１１内の被処理水の流れを検出するフローセンサ２２も介装されている。排水管１２の中間部には排水バルブ２３が介装されており、同バルブ２３が開放されると、給水バルブ２１が開いているときは給水管１１を通して電解槽３０に供給される被処理水の一部が、給水バルブ２１が閉じているときは電解槽３０内に残留している被処理水が、それぞれ排出管１２を通して排出される。
【００１０】
電解槽３０の内部は隔膜３１によって一対の電極室３２，３３に区画されており、各電極室３２，３３にはそれぞれ給水管１１の分岐部１１ａから被処理水が供給される。各電極室３２，３３はそれぞれ電極３４，３５を収容しており、直流電源装置４０が両電極３４，３５に直流電圧を印加しているとき、上記供給された被処理水が電気分解されてイオン水が生成される。この場合、正電極３４（３５）を収容している電極室３２（３３）においては酸性イオン水が生成され、負電極３５（３４）を収容している電極室３３（３２）においてはアルカリ性イオン水が生成される。また、各電極室３２，３３には上方に延設した導出管３６，３７が接続されており、上記生成されたイオン水が同各導出管３６，３７を通して導出されるようになっている。
【００１１】
各導出管３６，３７の先端は、切換バルブ５１に接続されている。切換バルブ５１は、第１状態（図の実線の状態）と第２状態（図の仮想線の状態）とに切換えられて電解槽３０の各電極室３２，３３にて生成されたイオン水の流路を切換えるものであり、同バルブ５１が同各状態にあることを検出する切換状態検出センサ５２を備えるとともに、酸性イオン水取出管５３及びアルカリ性イオン水取出管５４の各一端もそれぞれ接続されている。切換バルブ５１が第１状態にあるとき、電極室３２にて生成されたイオン水が酸性イオン水取出管５３に導かれ、電極室３３にて生成されたイオン水がアルカリ性イオン水取出管５４に導かれる。切換バルブ５１が第２状態にあるとき、電極室３２にて生成されたイオン水がアルカリ性イオン水取出管５４に導かれ、電極室３３にて生成されたイオン水が酸性イオン水取出管５３に導かれる。各取出管５２，５３は上方に延設されて、外部にて大気中に開口している（図示省略）。
【００１２】
この電解イオン水生成装置は、上記各バルブ２１，２３，５１、センサ２２，５２及び直流電源装置４０に接続された電気制御装置６０を備えている。この電気制御装置６０は、図２，３に示すフローチャートに対応したプログラムを実行するマイクロコンピュータ（図示省略）を内蔵しており、各バルブ２１，２３の開閉、直流電源装置４０の作動及び切換バルブ５１の状態を制御する。
【００１３】
電気制御装置６０は、タイマ６１及び積算タイマ６２を内蔵している。タイマ６１は、各バルブ２１，２３の開閉制御のための時間を計測するためのものである。積算タイマ６２は、各電極３４，３５に対する印加電圧の極性の切換時期を計時するためのものである。また、電気制御装置６０は、電源スイッチ６３、始動スイッチ６４、断水警報ランプ６５及び故障警報ランプ６６を備えている。各スイッチ６３，６４は切換スイッチで構成され、電源スイッチ６３は当該電解イオン水生成装置の動作を開始させるためのものであり、始動スイッチ６４はイオン水の生成の開始及び停止を指示するためのものである。各ランプ６５，６６は、それぞれ断水及び故障によりイオン水の生成が不可能な状態にあることを報知するためのものである。
【００１４】
次に、上記のように構成した実施形態の動作を、図２，３のフローチャートを用いて説明する。
【００１５】
電源スイッチ６３がオン操作されると、電気制御装置６０は図２のステップ１００にてプログラムの実行を開始してステップ１０２にて始動スイッチ６４がオン状態にあるか否かを判定し、同スイッチ６４がオン状態にあれば「ＹＥＳ」との判定のもとにプログラムをステップ１０４以降へ進める。一方、このとき同スイッチ６４がオフ状態にあれば電気制御装置６０は「ＮＯ」との判定のもとに同ステップ１０２の判定処理を繰返し実行し続けて同スイッチ６４がオン状態となるのを待ち続け、同スイッチ６４がオン操作されると「ＹＥＳ」との判定のもとにプログラムをステップ１０４以降へ進める。
【００１６】
ステップ１０４〜１１０は、排水バルブ２３及び給水バルブ２１を開く処理である。電気制御装置６０は、ステップ１０４にて排水バルブ２３を開くとともにステップ１０６にてタイマ６１をリセットスタートして計時を開始させ、同リセットスタートしたタイマ６１の計時が予め設定された第１所定時間Ｔ１に達するまでステップ１０８の判定処理を繰返し実行し続ける。そして、排水バルブ２３を開いてから第１所定時間Ｔ１が経過し、タイマ６１の計時が同所定時間Ｔ１に達すると、プログラムをステップ１１０へ進めて給水バルブ２１を開く。このとき、外部給水源から供給されて浄水器１０により浄化された被処理水が、その一部を排水管２３を通して排出されながら、給水管１１を通して電解槽３０に供給され始める。また、このときステップ１１２にて再びタイマ６１をリセットスタートして計時を開始させる。
【００１７】
上記各処理後、電気制御装置６０はステップ１１４にてフローセンサ２２による検出の有無を判定する。このとき、給水バルブ２１により被処理水が正常に電解槽３０に供給されようとしていれば、フローセンサ２２が給水管１０の接続部１１内における被処理水の流れを検出するため、電気制御装置６０は「ＹＥＳ」と判定してプログラムをステップ１１８以降へ進める。一方、このとき、外部給水源の断水などによりフローセンサ２２が上記被処理水の流れを検出していなければ、電気制御装置６０は「ＮＯ」と判定してステップ１１６にて断水警報ランプ６５を点灯させる。この場合、電気制御装置６０は、フローセンサ２２が上記被処理水の流れを検出するまでステップ１１４，１１６からなる循環処理を実行し続ける。ステップ１１８においては、断水警報ランプ６５が上記ステップ１１６にて点灯されていた場合に、同ランプ６５を消灯する。
【００１８】
上記各処理後、電気制御装置６０は、ステップ１２０にて切換状態検出センサ５２による検出に基づき切換バルブ５１が第１状態にあるか否かを判定し、同判定にもとづいてステップ１２２又は１２４にて直流電源装置４０を制御し両電極３２，３３に対する直流電圧の印加を開始して、上記各電極室３４，３５に供給された被処理水の電気分解を開始する。
【００１９】
切換バルブ５１が第１状態にあった場合、ステップ１２０における「ＹＥＳ」との判定のもとに、ステップ１２２にて第１電圧印加処理を実行する。同処理においては、電極３４に対して正電圧の印加を開始するとともに、電極３５に対して負電圧の印加を開始する。この場合、電極室３２においては酸性イオン水の生成が開始され、同酸性イオン水が導出管３６及び切換バルブ５１を通して酸性イオン水取出管５３に導出され始めるとともに、電極室３３においてはアルカリ性イオン水の生成が開始され、同アルカリ性イオン水が導出管３７及び切換バルブ５１を通してアルカリ性イオン水取出管５４に導出され始める。一方、切換バルブ５１が第２状態にあった場合、ステップ１２０における「ＮＯ」との判定のもとに、ステップ１２４にて第２電圧印加処理を実行する。同処理においては、電極３４に対して負電圧の印加を開始するとともに、電極３５に対して正電圧の印加を開始する。この場合、電極室３２においてはアルカリ性イオン水の生成が開始され、同アルカリ性イオン水が導出管３６及び切換バルブ５１を通してアルカリ性イオン水取出し管５４に導出され始めるとともに、電極室３３においては酸性イオン水の生成が開始されて、同酸性イオン水が導出管３７及び切換バルブ５１を通して酸性イオン水取出管５３に導出され始める。また、上記ステップ１２２又は１２４の処理の実行後、電気制御装置６０はステップ１２６にて積算タイマ６２をスタートさせて計時を開始させる。
【００２０】
上記各処理後、電気制御装置６０は、上記ステップ１１２にてリセットスタートしたタイマ６１の計時が予め設定された第２所定時間Ｔ２に達するまで図４のステップ１２８の判定処理を繰返し実行し続ける。そして、給水バルブ２１を開いてから第２所定時間Ｔ２が経過し、タイマ６１の計時が同所定時間Ｔ２に達すると、プログラムをステップ１３０へ進めて排水バルブ２３を閉じる。これにより、上記外部給水源から供給されて浄水器１０により浄化された被処理水が、排水管１２を通して排出されることなく、全て電解槽３０に供給されるようになる。
【００２１】
上記各処理後、電気制御装置６０はステップ１３２，１３４の循環処理を実行し続ける。ステップ１３２においては、上記図２のステップ１２６にて計時を開始した積算タイマ６２の計時が第３所定時間Ｔ３（例えば、６時間）に達しているか否かを判定する。ステップ１３４においては、始動スイッチ６４がオフ操作されたか否かを判定する。
【００２２】
上記ステップ１３２，１３４の循環処理中、始動スイッチ６４がオフ操作されると、ステップ１３４における「ＹＥＳ」との判定のもとに、電気制御装置７０は同循環処理を終了してプログラムをステップ１３６以降へ進める。ステップ１３６においては、直流電源装置４０の作動を停止させて両電極３４，３５に対する直流電圧の印加を停止して、上記イオン水の生成を停止する。ステップ１３８においては、積算タイマ６２の計時を停止する。ステップ１４０においては、給水バルブ２１を閉じて電解槽３０への被処理水の供給を停止させる。そして、これら各処理後、プログラムを再び前述したステップ１０２以降へ進めて、始動スイッチ６４のオン操作を待つ。
【００２３】
上述のように、上記ステップ１００〜１４０からなる処理の実行により、電気制御装置６０は、始動スイッチ６３の操作に応答してイオン水の生成を間欠的に繰返す。このとき、切換バルブ５１の状態は常に同一であるため、図２のステップ１２０における同一の判定のもとにステップ１２２又は１２４にて常に同一の電圧印加処理が実行され、両電極３４，３５に対する印加電圧の極性は常に同一である。また、このとき両電極３４，３５に直流電圧が印加されている時間の累積が、積算タイマ６４により計時され続ける。そして、同計時が第３所定時間に達すると、上記ステップ１３２，１３４の循環処理中、ステップ１３２における「ＹＥＳ」との判定のもとに、電気制御装置６０は同循環処理を終了してプログラムをステップ１４２以降へ進め、両電極３４，３５に印加する直流電圧の極性を切換える処理を実行する。この場合、ステップ１４２にて、直流電源装置４０の作動を停止させて両電極３４，３５に対する直流電圧の印加を停止し、上記イオン水の生成を停止する。ステップ１４４においては、給水バルブ２１を閉じて電解槽３０への被処理水の供給を停止する。
【００２４】
ステップ１４６においては、フローセンサ２２による検出の有無を判定する。このとき、給水バルブ２１により上記電解槽３０への被処理水の供給が正常に停止されていれば、フローセンサ２２は給水管１１内における被処理水の流れを検出しないため、電気制御装置６０は「ＹＥＳ」と判定してプログラムをステップ１５０以降へ進める。一方、このとき、給水バルブ２１の故障などによりフローセンサ２２が上記被処理水の流れを検出しているときは、電気制御装置６０は「ＮＯ」と判定してステップ１４８にて故障警報ランプ６４を点灯させる。この場合、電気制御装置６０はフローセンサ２２が上記被処理水の流れを検出しなくなるまでステップ１４６，１４８からなる循環処理を実行し続ける。ステップ１５０においては、故障警報ランプ６４が上記ステップ１４８にて点灯されていた場合に、同ランプ６４を消灯する。
【００２５】
上記各処理後、電気制御装置６０は、ステップ１５２にて切換バルブ５１の状態を切換える。ステップ１５４においては、積算タイマ６２をリセットする。これにより、次に両電極３４，３５に対する直流電圧の印加が開始されたとき、積算タイマ６２はあらためて最初から計時を開始するようになる。そして、これら各処理後、ステップ１５６にて排水バルブ２３を開くとともにステップ１５８にてタイマ６１をリセットスタートして計時を開始させ、同リセットスタートしたタイマ６１の計時が予め設定された第４所定時間Ｔ４に達するまでステップ１６０の判定処理を繰返し実行し続ける。これにより、給水管１１の立上部１１ｂより下流に残留している被処理水が逆流して排水管１２を通して外部に排出され始め、酸性イオン水取出管５３内に残留していた酸性イオン水がイオン水生成時において負電極３５（３４）を収容していた電極室３３（３２）に供給されるとともに、アルカリ性イオン水取出管５４内に残留していたアルカリ性イオン水がイオン水生成時において正電極３４（３５）を収容していた電極室３２（３３）に供給されて、電極３４，３５が洗浄される。
【００２６】
上記各処理後、電気制御装置６０はプログラムを再びステップ１０６以降へ進めて、イオン水の生成を開始する。この場合、切換バルブ５１の状態は上記ステップ１５２にてそれまでのものと切換えられているため、図２のステップ１２０における判定もそれまでと逆となり、ステップ１２２又は１２４にてそれまでと異なる電圧印加処理が実行される。そして、以後同様に、両電極３４，３５に直流電圧が印加されている時間が累積で第３所定時間Ｔ３に達する毎に、上記ステップ１５４〜１６０の処理の実行により、同印加電圧の極性が切換えられる。これによって、電極３４，３５の耐久性が向上する。
【００２７】
上述のように、上記実施形態においては、始動スイッチ６３によりイオン水の生成の開始が指示されたとき、図２のステップ１１０にて給水バルブ１５が開かれるのに先立って、ステップ１０４にて排水バルブ２３が開かれる。これにより、給水バルブ２１が開かれたとき、外部給水源から供給された水は、給水管１１を通して電解槽３０に供給されながら、その一部が排出管１２を通して外部に排出される。そして、その後、図３のステップ１３０にて排水バルブ２３が閉じられて、上記外部給水源から供給された水の全てが電解槽３０に供給されるようになる。したがって、これによれば、イオン水生成開始時に給水管１１に付加される水圧の上昇が緩和されるため、ウォータハンマ現象の発生が抑制されて、同水の流路における漏水及び部品破損などの発生が防止される。
【００２８】
なお、上記実施形態においては、生成スイッチ６３によりイオン水の生成の開始が指示されたとき、給水バルブ２１を開く第１所定時間Ｔ１前に排水バルブ２３を開くようにしたが、このとき両バルブ２１，２３を同時に開くようにしてもよい。
【００２９】
また、上記実施形態においては、排水管１２を給水管１１より小径に形成することによって給水バルブ２１の開放時に電解槽３０に供給される被処理水の一部のみを排出可能としたが、排水バルブ２３として可変流量制御弁を採用することによって、同被処理水の一部のみの排出を実行するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る電解イオン水生成装置の全体構成図である。
【図２】 図１の電気制御装置（マイクロコンピュータ）により実行されるプログラムの前半部分を示すフローチャートである。
【図３】 前記プログラムの後半部分を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１１…給水管、１２…排水管、２１…給水バルブ、２３…排水バルブ３０…電解槽、３４，３５…電極、４０…直流電源装置、６０…電気制御装置。

Claims (1)

1. 給水源から電解槽に被処理水を供給する給水管と、該給水管に介装した給水バルブと、該給水バルブの下流にて前記給水管に接続した排水管と、該排水管に介装した排水バルブを備え、イオン水生成開始時に前記給水バルブを開放して前記電解槽に被処理水を供給するようにした電解イオン水生成装置において、前記電解槽への直流電圧供給部、前記給水バルブ及び前記排水バルブの電気的制御装置に、前記給水バルブがイオン水生成開始時に開放されるとき又はそれに先立って前記排水バルブを開放し前記電解槽に供給される被処理水の一部を排出し、所定時間経過後に同排水バルブを閉じる排水バルブ制御手段を設けたことを特徴とする電解イオン水生成装置。

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