JP3709051B2 - 電解水生成装置 - 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器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器２０とを設けた電解水生成装置１として、図１０に示す構造のものが本出願人から提供されている。図１０に示す電解水生成装置１は電解槽２、浄水装置３、電解質（電解促進剤）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の電極室７に流入される水には、電極室７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】
尚、電解質供給装置４から電解質が陰極の電極室９に供給されると、電極室９から吐出されるアルカリ性水に電解質が混入するので、電極室７に流入する水にのみ電解質供給装置４から電解質が添加されるようにしてある。特に電解質として乳酸カルシウムを用いた場合には、乳酸イオンが前駆体となって揮発性の有機塩素化合物等が生成される可能性があるため、主として飲用等に使用されるアルカリ性水に乳酸イオンの混入を避ける必要がある。このため、電解質を添加した水を陽極の電極室７に流入させることによって、陰極の電極室９のアルカリ性水にはカルシウムイオンのみが添加され、乳酸イオンは電極室７の酸性水とともに排出されるようにしてある。ここで、アルカリ性水を生成する際に同時に生成される酸性水はアストリンゼント効果を有するので、アストリンゼントの目的に利用される。
【０００６】
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、電気分解のために供給した電気量に応じてｐＨ値がファラデーの法則に従うため、従来では、電気分解に要した電気量から逆算して推定されていた。しかし、電解槽２で生成された電解水の水質は、電気分解のために供給した電気量の他に、電解槽２への水の通水流量、電解槽２での水の滞留時間、電解槽２への水の流入流量と電解槽２の容積の比などにも依存する。例えば電解槽２での水の滞留時間が長ければ長い程、電解効率が上がり、電解効率が１００％に満たない場合（一般には連続通水式の電解水生成装置では電解効率は１０％程度である）、電解された水と未電解の水との存在比率により生成された電解水の水質が変わることになる。また水に含まれている溶存成分、特に各種のイオン種や、炭酸水素イオンなどの緩衝性を有する溶存ガスなどによっても、電解後の水質が影響を受ける。
【０００７】
このように、電解水生成装置で得られる電解水の水質は、電解槽２内での印加電圧は勿論、電解槽２に流入する水の量や原水水質等によっても大きな影響を受けるものであり、電気分解に要した電気量から逆算した推定値では水質を把握することができない。そこで、図１０のように、電解槽２で生成されたアルカリ性水や酸性水の流出路１２，１３に電気化学的水質測定器２０を設け、電解水の水質を直接、正しく測定することが行なわれている。
【０００８】
ここで、電解槽２から流出する電解水は数ｃｍ／ｓｅｃ〜数１０ｃｍ／ｓｅｃ程度の流速があり、電解水をリアルタイムで連続的に測定するには、測定に要する時間がタイムラグにならない測定原理で水質の計測を行なう必要があるが、電気化学的測定原理を利用した電気化学的水質測定器２０は、作用電極（検知電極）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、従って、電解水生成装置１における水質測定手段としては電気化学的測定器２０が最も適しており、このような電気化学的水質測定器２０を用いてｐＨ、酸化還元電位、各種イオン濃度を測定するようにしている。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。
【０００９】
上記のような電気化学的測定原理を利用した水質測定装置は、作用電極（検知電極）と比較電極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と比較電極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器２０の構造の概略を図７〜図９に示す。
【００１０】
図７はｐＨセンサ、図８は酸化還元電位センサを示すものであり、電気化学的水質測定器２０の下部の水質検出部１７は、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通過水路１９とで形成してある。封入部１８と検水通過水路１９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の電極としては銀／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。また検知用作用電極部２８ａ，２８ｂとしては、図７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８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を取り付けたものとして形成してある。この作用電極部２８ａ，２８ｂはその下部を液絡部保持部材２４を通して検水通過水路１９内に臨ませてある。
【００１１】
また図９は図７のｐＨセンサと図８の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。
図７乃至図９において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から検水通過水路１９に入り、流出口３１から流出するように検水通過水路１９内を流れるようになっている。そして内部溶液１６に浸漬される比較電極部２１と検水通過水路１９内において電解質と接触する作用電極部２８ａ，２８ｂとの間で発生した起電力は、増幅アンプで形成される増幅部１４によって適宜の増幅率で増幅され、相当の電圧として出力されるようにしてあり、Ａ／Ｄ変換された後に制御部に入力されるようになっている。ｐＨセンサや酸化還元電位センサの場合には、起電力の値に応じて０〜５Ｖの電圧に増幅して出力するようにしてあるのが一般的である。増幅部１４は電気化学的水質測定器２０と一体化されている場合が多く、増幅部１４を起動させるための電圧は電解水生成装置１から供給されるようになっている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような増幅部１４を設けた電気化学的水質測定器２０を有する電解水生成装置１においては、次の２つの問題があった。
すなわち、電気化学的水質測定器２０が電解水のｐＨ値を測定する図７や図９のタイプの場合、検知用作用電極部２８ｂとして内部電極２６ａをガラス感応膜２７内に封入したものが使用されている。そしてこのように形成される電気化学的水質測定器２０を組み込んだ電解水生成装置１にあって、電解水生成装置１を使用していない状態で、特に電気化学的水質測定器２０の検水通過水路１９に電解水が存在しない状態で、増幅部１４に常に起動用の電圧が印加されていると、ｐＨ測定用の作用電極部２８ｂのガラス感応膜２７の表面が帯電している状態になる。この帯電状態においては、通常のｐＨ検出時における作用電極部２８ｂのガラス感応膜２７の表面での発生起電力よりも大きい電位差が比較電極部２１との間で生じている場合が多いため、電気化学的水質測定器２０の発生起電力は通常のｐＨ測定範囲での発生起電力より大きく、これを増幅する増幅部１４に過負荷がかかることになる。作用電極部２８ｂのガラス感応膜２７の表面が乾燥状態になる程、すなわちガラス感応膜２７の表面の絶縁抵抗値が高い程、この帯電状態は大きくなって増幅部１４に大きな過負荷が加わることになる傾向があり、またこの状態から検水通過水路１９に電解水が通水されて通常の測定ができる状態になるまでに必要とする時間が長くなるという問題があった。しかも電気化学的水質測定器２０の増幅部１４の時定数に影響されるため、特に雰囲気温度や水温が低温である程、作用電極部２８ｂのガラス感応膜２７の表面の抵抗値は大きくなり（通常の１０〜１００倍になる）、回復までの時間が長くなって、通常の測定ができる状態になるまでに必要とする時間が一層長くなるという問題があった。この時間は、放置条件によれば数十秒〜数分間かかる場合も認められるものであった。
【００１３】
また、上記と同様に、電気化学的水質測定器２０が電解水のｐＨ値を測定する図７や図９のタイプであって、検知用作用電極部２８ｂとして内部電極２６ａをガラス感応膜２７内に封入したものが使用されているものの場合、電解水生成装置１を使用していない状態で、つまり電気化学的水質測定器２０の検水通過水路１９に電解水が存在しない状態で、増幅部１４に常に起動用の電圧が印加されていると、増幅部１４内の回路中に一種のバアイアス電流が流れ、増幅部１４内の回路中のコンデンサー等に充電がなされることになる。これによって、電気化学的水質測定器２０は見掛け上、通常のｐＨ測定範囲を外れた高い発生起電力の出力を示すことがあり、上記の場合と同様にこれを増幅する増幅部１４に過負荷がかかることになる。そしてこの場合も上記と同様に、この状態から検水通過水路１９に電解水が通水されて通常の測定ができる状態になるまでに必要とする時間は、電気化学的水質測定器２０の増幅部１４の時定数に影響されるため、特に雰囲気温度や水温が低温である程、作用電極部２８ｂのガラス感応膜２７の表面の抵抗値は大きくなるため、長くなるという問題があった。
【００１４】
実際には上記の２つの相乗効果により問題が生じている場合が多く、実際には時定数の選定により応答性が比較的速くなるように設計された電気化学的水質測定器２０においてでも、長時間の放置による作用電極部２８ｂのガラス感応膜２７の長時間に亘る乾燥、雰囲気温度が低温、水温が低温の条件であると、電解水生成装置１の運転を開始させてから電解水の生成が安定するまでに数十秒程度の時間が必要であり、安定した電解水を生成させるまでに待ち時間が必要になるという問題が生じるものであった。
【００１５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、運転から電解水の安定性した生成までに不必要な待ち時間がかからないようにすることができる電気化学的水質測定器を有す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。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、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各別に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少なくとも一方の水質を電気化学的に測定する水質検出部及びこの水質検出部における発生起電力を所定の増幅率で増幅する増幅部からなる電気化学的水質測定器とを具備して形成される電解水生成装置において、電気化学的水質測定器の上記増幅部への起動電圧が、通水開始時に印加されるようにすると共に、電気化学的水質測定器の上記増幅部への起動電圧の印加が、止水と同時に停止されるようにして成ることを特徴とするものである。
【００１７】
また請求項２の発明は、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各別に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少なくとも一方の水質を電気化学的に測定する水質検出部及びこの水質検出部における発生起電力を所定の増幅率で増幅する増幅部からなる電気化学的水質測定器とを具備して形成される電解水生成装置において、電気化学的水質測定器の上記増幅部への起動電圧が、通水開始時に印加されるようにすると共に、電気化学的水質測定器の上記増幅部への起動電圧の印加が、止水後、所定時間経過後に停止されるようにして成ることを特徴とするものである。
【００１８】
また請求項３の発明は、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各別に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少なくとも一方の水質を電気化学的に測定する水質検出部及びこの水質検出部における発生起電力を所定の増幅率で増幅する増幅部からなる電気化学的水質測定器とを具備して形成される電解水生成装置において、電気化学的水質測定器の上記増幅部への起動電圧が、通水開始時に印加されるようにすると共に、電気化学的水質測定器の上記増幅部への起動電圧の印加が、止水の所定時間前に停止されるようにして成ることを特徴とするものである。
【００１９】
また請求項４の発明は、上記の電解水生成装置において、通水及び止水を検出する通水検出手段を具備し、通水検出手段による通水及び止水の検出によって増幅部への起動電圧の印加を制御するようにして成ることを特徴とするものである。
【００２０】
【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１は電解水生成装置１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器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。
【００２１】
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、電極室７側に流れ込む流量が電極室９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。
【００２２】
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、通水が停止されたことを流量検知センサ３８によって検知されると一定時間後に電磁弁４０が開いて、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器２０が配置されている。この電気化学的水質測定器２０については後で詳述する。
【００２３】
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通水が流量検知センサ３８により検知された場合に開始されるようにしてある。
【００２４】
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、電極室９でアルカリ性水が、電極室７で酸性水が生成され、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。このとき水路切換弁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側に吐出されて飲用等に利用され、酸性水は吐出管３６側に吐出される。
【００２５】
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内の電極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、電極室７でアルカリ性水が、電極室９で酸性水が生成され、流出路１３側にアルカリ性水が、流出路１２側に弱酸性水が得られる。このとき、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に吐出されてアストリンゼント水等として利用され、アルカリ性水は吐出管３６側に吐出される。
【００２６】
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、電極室７で酸性水が、電極室９でアルカリ性水が生成され、流出路１２側にアルカリ性水が、流出路１３側に強酸性水が得られる。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に吐出されて殺菌等に利用され、アルカリ性水は吐出管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を陽極として電極室７で酸性水を生成させるのは、前述のように、電極室７側への流入路１０を電極室９側の流入路１１より絞って水の流入量を少なくしているために、電極室７内で強酸性水を得ることが容易となっているためである。
【００２７】
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器２０によって水質が測定される。
電気化学的水質測定器２０の一例として、電解水のｐＨと酸化還元電位の両方を測定するタイプのものを図２に示す（図９と同様な構成を有する）。この電気化学的水質測定器２０は電位差検出方式の電気化学センサであり、図２ではｐＨと酸化還元電位を測定するタイプのもので説明するが、各種イオン濃度や溶存ガスなどの水中溶存成分を測定するものも同様である。電気化学的水質測定器２０の下部内には、封入部１８と検水通過水路１９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。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粘度が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は電極を銀／塩化銀電極で形成してあり、内部溶液１６に浸漬してある。図２において１５は内部溶液補充口、３０は検水通過水路１９の下部に設けた流入口、３１は検水通過水路１９の上部に設けた流出口であり、検水である電解水は流入口３０から検水通過水路１９の下部内に入り、上部の流出口３１から流出するように検水通過水路１９内を流れるようになっている。
【００２８】
また作用電極部２８ｂは、ｐＨを測定するためのガラス感能膜２７や半導体などによるｐＨ測定用電極であり、作用電極部２８ａは酸化還元電位を測定するための白金または金などによる酸化還元電位測定用の不反応電極であり、いずれも水質検出部１７の下部の検水通過水路１９内に設置してある。尚、作用電極部２８ａには白金線のガラス封入などにより絶縁被覆部２９を設けてもよく、また白金線は熱収縮性テフロンチューブにより絶縁被覆して絶縁被覆部２９を設けるようにしてもよい。
【００２９】
上記のように図２の電気化学的水質測定器２０では電極が検知用作用電極２８ａ，２８ｂと比較電極２１、及び液絡部２２とで構成され、検水通過水路１９に通水される電解水の水質変化に伴う作用電極２８ａ，２８ｂと比較電極２１との間の電位差の変化を検出するものである。そしてこのように電気化学的水質測定器２０の水質検出部１７で発生した起電力は、電気化学的水質測定器２０の上部に設けた増幅器（アンプ）で形成される増幅部１４で所定の増幅率で増幅されることによって、相当の電圧として換算されて出力され、さらにＡ／Ｄ変換回路等で形成されるＡ／Ｄ変換部５０でＡ／Ｄ変換された後に、制御部５１に入力されるようになっている。ここではｐＨ又は酸化還元電位の測定であれば、その値に応じて０〜５Ｖの電圧を出力するように増幅率が設定されている。図５はｐＨ値を測定する場合の、測定されたｐＨ値と増幅部１４からの出力電圧の関係の一例を示すグラフである。また制御部５１に入力されたｐＨや酸化還元電位のデータに基づいて、表示部５０にｐＨ値や酸化還元電位値が表示されるようになっている。尚、図２のものでは増幅部１４の起動のための電圧として±１２Ｖを印加するものとしてある。
【００３０】
図３は上記の電解水生成装置１の制御系のブロック図を示すものであり、制御部５１はマイクロコンピュータにて構成された制御回路で形成してあり、制御部５１内にはＡ／Ｄ変換部５０も一体に組み込んである。制御部５１はＡ／Ｄ変換部５０を介して電気化学的水質測定器２０の増幅部１４に接続してある。制御部５１には表示部（及び操作部）５２が接続してあり、この操作部５２には電源スイッチの他に、各種のｐＨ切り替えスイッチ、ｐＨ微調整スイッチ、電解動作中であることを入切するためのスイッチ、制御部５１において積算される浄水装置３の積算使用流量のリセット用スイッチと寿命設定用スイッチ、電気化学的水質測定器２０の洗浄のためのスイッチ等が設けてある。また制御部５１には既述の流量検知センサ３８が接続してある。ここで、制御部５１は、電解槽２の電極６，８に印加する電解電圧をＰＭＷ制御により制御することができるように構成されているものであり、また電解槽２で生成する電解水の目標ｐＨ値と、電気化学的水質測定器２０で測定される電解水のｐＨ値との比較回路を内蔵しており、電解水の実測ｐＨ値が目標ｐＨ値に一致するように、電極６，８に印加する電解電圧のフィードバック制御が行なわれるようにしてある。例えば、電気化学的水質測定器２０で測定される電解水のｐＨ値の変動が±０．１ｐＨ以内の状態が２秒間連続する状態まで追い込むようにフィードバック制御するようにしてあり、この状態になった時点を安定としている。
【００３１】
また、増幅部１４は電源５３と入／切回路部５４を介して接続してある。入／切回路部５４は増幅部１４への起動電圧の印加を入切するものであり、ＦＥＴ（電解効果型トランジスタ）で構成することができるが、リレー等を使用して構成するようにしてもよい。この入／切回路部５４を制御する方式としては、入／切回路部５４に流量検知センサ３８を接続し（図３にＡで示す）、流量検知センサ３８で入／切回路部５４を直接制御する方式と、入／切回路部５４に制御部５１を介して流量検知センサ３８を接続し（図３にＢで示す）、制御部５１を介して入／切回路部５４を制御する方式とがある。
【００３２】
まず、Ａの流量検知センサ３８で入／切回路部５４を制御する方式を説明する。電解水生成装置１の運転が停止されていて止水されているときには、電解水生成装置１内で通水がなされていないので、流量検知センサ３８を通過する水量が所定の一定値以下であると、止水状態であることが流量検知センサ３８で検知される。このように流量検知センサ３８で止水状態が検知されている間は、入／切回路部５４は「切」の状態に制御されており、増幅部１４への起動電圧は入力されていない。次に、電解水生成装置１を運転して通水が開始されると、電解水生成装置１内で通水がなされるので、流量検知センサ３８を通過する水量が所定の一定値以上になると、通水状態であることが流量検知センサ３８で検知される。このように流量検知センサ３８で通水状態が検知されると、入／切回路部５４は「入」の状態に制御され、増幅部１４に±１２Ｖの起動電圧が印加されるようになっている。増幅部１４にこのように起動電圧が印加されることによって、電気化学的水質測定器２０の水質検出部１７で発生した起電力を増幅部１４で増幅することができるものである。また、この通水状態から止水状態になって、止水が上記のように流量検知センサ３８で検知されると、同時に入／切回路部５４は「切」の状態に切り換わるように制御され、増幅部１４への起動電圧の印加は停止される。
【００３３】
次に、Ｂの制御部５１を介して入／切回路部５４を制御する方式は、通水が流量検知センサ３８で検知されると、この検知信号が制御部５１に出力され、Ａ／Ｄ変換部５０で一旦Ａ／Ｄ変換された後、制御部５１によって入／切回路部５４を「入」の状態に制御し、増幅部１４に±１２Ｖの起動電圧が印加されるようになっており、また止水が流量検知センサ３８で検知されると、この検知信号が制御部５１に出力され、Ａ／Ｄ変換部５０で一旦Ａ／Ｄ変換された後、制御部５１によって入／切回路部５４を「切」の状態に制御し、増幅部１４への起動電圧の印加が停止されるようになっている。
【００３４】
上記のように、電解水生成装置１が止水状態になると、増幅部１４への起動電圧の印加が停止され、通水開始時に増幅部１４への起動電圧の印加が開始されるように制御することによって、電解水生成装置１に通水していず、電気化学的水質測定器２０の検水通過水路１９に電解水が存在しない状態では、増幅部１４に起動用の電圧は印加されないようにすることができる。従って、電気化学的水質測定器２０が電解水のｐＨ値を測定するタイプで、検知用作用電極部２８ｂとして内部電極２６ａをガラス感応膜２７内に封入したものを使用する場合に、電気化学的水質測定器２０のｐＨ測定用の作用電極部２８ｂのガラス感応膜２７の表面が帯電したり、増幅部１４内の回路中に一種のバアイアス電流が流れて増幅部１４内の回路中のコンデンサー等に充電がなされたりすることがなくなり、増幅部１４に過負荷がかかることがなくなるものである。従って、増幅部１４に大きな過負荷が加わる場合のように検水通過水路１９に電解水が通水されて通常の測定ができる状態になるまでに時間を必要とすることがなくなり、特に雰囲気温度や水温が低温でも、長時間の放置後でも、回復復帰に時間を必要とせず、電解水生成装置１の運転を開始させてから電解水の生成が安定するまでの待ち時間は不要になるものである。
【００３５】
ここで、上記のように止水状態になると電気化学的水質測定器２０の増幅部１４への起動電圧の印加を停止し、通水開始時に増幅部１４への起動電圧の印加が開始するようにした場合（▲１▼）と、未通水時（すなわち止水時）においても電気化学的水質測定器２０の増幅部１４への起動電圧の印加を常時行なうようにした場合（▲２▼）の、それぞれの止水放置後再通水時における電気化学的水質測定器２０によるｐＨ測定の応答状態を図６のグラフに示す。尚、放置の条件は、４８時間放置、雰囲気温度１０±５℃の比較的低温条件とした。またここでの電解水生成の目標ｐＨ値はｐＨ９．５に設定し、電気化学的水質測定器２０で測定される電解水のｐＨ値に基づいて上記のように電解槽２の電極６，８に印加する電解電圧をフィードバック制御するようにしてある。
【００３６】
図６の結果から、止水時にも増幅部１４への起動電圧の印加を常時行なうようにした▲２▼の場合に比べて、通水時のみ増幅部１４への起動電圧の印加を行なうようにした▲１▼の場合は、再通水時における応答性が著しく速くなっていることが確認される。また▲２▼の場合は、約２５秒が経過するまでｐＨ１４に相当する電圧が出力されているが、このときの電気化学的水質測定器２０の出力は通常の測定範囲を外れており、増幅器１４に過負荷がかかっている状態である。図６で示した実験結果は一例であり、本発明者らの他の実験において、放置条件によっては再通水時における応答性がさらに遅くなる状態になる結果も認められた。
【００３７】
尚、上記の例では、電解水生成装置１が止水状態になると同時に、電気化学的水質測定器２０の増幅部１４への起動電圧の印加が停止されるようにし、通水時のみ増幅部１４への起動電圧の印加が行なわれるようにしたが、流量検知センサ３８で止水が検知された後、所定の一定時間経過後に、増幅部１４への起動電圧の印加が停止されるようにしてもよい。
【００３８】
あるいは、電解水生成装置１が止水状態になる所定の一定時間前に、電気化学的水質測定器２０の増幅部１４への起動電圧の印加が停止されるようにしてもよい。例えば、電解水生成装置１で一定量の電解水を自動的に生成させるときには、タイマー設定して所定時間、電解水生成装置１に通水すると共に電解槽２への電解電圧の印加することによって、行なうことができる。このときに、タイマー設定された所定時間が経過して止水状態になる所定の一定の時間の前に、電気化学的水質測定器２０の増幅部１４への起動電圧の印加が停止されるようにしておけば、止水状態のときには増幅部１４に起動電圧が印加されないようにすることができるものである。
【００３９】
また、図３の実施の形態では、制御部５１と入／切回路部５４を独立したものとして形成するようにしたが、図４の実施の形態のように、制御部５１を入／切回路部５４内に一体化した構造に形成してもよい。
また、図３や図４の例では、電解水生成装置１の通水及び止水を検出する通水検出手段として流量検知センサ３８を用いるようにしたが、このような水の流量から通水及び止水を検出する流量検知センサ３８の他に、水圧から通水及び止水を検出する圧力検知センサを通水検出手段として用いるようにしてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
上記のように請求項１の発明は、電気化学的水質測定器の増幅部への起動電圧が、通水開始時に印加されるようにすると共に、電気化学的水質測定器の増幅部への起動電圧の印加が、止水と同時に停止されるようにしたので、通水をせず、また止水状態のときには増幅部に起動電圧が印加されないようにすることができ、増幅部に大きな過負荷が加わることがなくなって、通水後に通常の測定ができる状態になるまでに時間を必要とすることがなくなり、特に雰囲気温度や水温が低温でも、長時間の放置後でも、電解水生成装置の運転を開始させてから電解水の生成が安定するまでの待ち時間が不要になるものである。
【００４２】
また請求項２の発明は、電気化学的水質測定器の増幅部への起動電圧が、通水開始時に印加されるようにすると共に、電気化学的水質測定器の増幅部への起動電圧の印加が、止水後、所定時間経過後に停止されるようにしたので、通水をせず、また止水状態が長時間続くときには増幅部に起動電圧が印加されないようにすることができ、増幅部に大きな過負荷が加わることがなくなって、通水後に通常の測定ができる状態になるまでに時間を必要とすることがなくなり、特に雰囲気温度や水温が低温でも、長時間の放置後でも、電解水生成装置の運転を開始させてから電解水の生成が安定するまでの待ち時間が不要になるものである。
【００４３】
また請求項３の発明は、電気化学的水質測定器の増幅部への起動電圧が、通水開始時に印加されるようにすると共に、電気化学的水質測定器の増幅部への起動電圧の印加が、止水の所定時間前に停止されるようにしたので、通水をせず、また止水状態のときには増幅部に起動電圧が印加されないようにすることができ、増幅部に大きな過負荷が加わることがなくなって、通水後に通常の測定ができる状態になるまでに時間を必要とすることがなくなり、特に雰囲気温度や水温が低温でも、長時間の放置後でも、電解水生成装置の運転を開始させてから電解水の生成が安定するまでの待ち時間が不要になるものである。
【００４４】
また請求項４の発明は、通水及び止水を検出する通水検出手段を具備し、通水検出手段による通水及び止水の検出によって増幅部への起動電圧の印加を制御するようにしたので、通水検出手段による通水及び止水の検出に基づいて増幅部への起動電圧の印加及び停止を自動的に制御することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】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２】本発明の実施の形態の一例における電気化学的水質測定器を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態の一例における制御系の回路構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態の他例における制御系の回路構成を示すブロック図である。
【図５】測定ｐＨと増幅部からの出力電圧との関係の一例を示すグラフである。
【図６】通水経過時間とｐＨ値との関係を示すグラフである。
【図７】電気化学的水質測定器の一例を示す断面図である。
【図８】電気化学的水質測定器の他例を示す断面図である。
【図９】電気化学的水質測定器のさらに他例を示す断面図である。
【図１０】従来の電解水生成装置の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
２ 電解槽
１４ 増幅部
１７ 水質検出部
２０ 電気化学的水質測定器
３８ 流量検知センサ
【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器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器２０とを設けた電解水生成装置１として、図１０に示す構造のものが本出願人から提供されている。図１０に示す電解水生成装置１は電解槽２、浄水装置３、電解質（電解促進剤）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の電極室７に流入される水には、電極室７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】
尚、電解質供給装置４から電解質が陰極の電極室９に供給されると、電極室９から吐出されるアルカリ性水に電解質が混入するので、電極室７に流入する水にのみ電解質供給装置４から電解質が添加されるようにしてある。特に電解質として乳酸カルシウムを用いた場合には、乳酸イオンが前駆体となって揮発性の有機塩素化合物等が生成される可能性があるため、主として飲用等に使用されるアルカリ性水に乳酸イオンの混入を避ける必要がある。このため、電解質を添加した水を陽極の電極室７に流入させることによって、陰極の電極室９のアルカリ性水にはカルシウムイオンのみが添加され、乳酸イオンは電極室７の酸性水とともに排出されるようにしてある。ここで、アルカリ性水を生成する際に同時に生成される酸性水はアストリンゼント効果を有するので、アストリンゼントの目的に利用される。
【０００６】
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、電気分解のために供給した電気量に応じてｐＨ値がファラデーの法則に従うため、従来では、電気分解に要した電気量から逆算して推定されていた。しかし、電解槽２で生成された電解水の水質は、電気分解のために供給した電気量の他に、電解槽２への水の通水流量、電解槽２での水の滞留時間、電解槽２への水の流入流量と電解槽２の容積の比などにも依存する。例えば電解槽２での水の滞留時間が長ければ長い程、電解効率が上がり、電解効率が１００％に満たない場合（一般には連続通水式の電解水生成装置では電解効率は１０％程度である）、電解された水と未電解の水との存在比率により生成された電解水の水質が変わることになる。また水に含まれている溶存成分、特に各種のイオン種や、炭酸水素イオンなどの緩衝性を有する溶存ガスなどによっても、電解後の水質が影響を受ける。
【０００７】
このように、電解水生成装置で得られる電解水の水質は、電解槽２内での印加電圧は勿論、電解槽２に流入する水の量や原水水質等によっても大きな影響を受けるものであり、電気分解に要した電気量から逆算した推定値では水質を把握することができない。そこで、図１０のように、電解槽２で生成されたアルカリ性水や酸性水の流出路１２，１３に電気化学的水質測定器２０を設け、電解水の水質を直接、正しく測定することが行なわれている。
【０００８】
ここで、電解槽２から流出する電解水は数ｃｍ／ｓｅｃ〜数１０ｃｍ／ｓｅｃ程度の流速があり、電解水をリアルタイムで連続的に測定するには、測定に要する時間がタイムラグにならない測定原理で水質の計測を行なう必要があるが、電気化学的測定原理を利用した電気化学的水質測定器２０は、作用電極（検知電極）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、従って、電解水生成装置１における水質測定手段としては電気化学的測定器２０が最も適しており、このような電気化学的水質測定器２０を用いてｐＨ、酸化還元電位、各種イオン濃度を測定するようにしている。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。
【０００９】
上記のような電気化学的測定原理を利用した水質測定装置は、作用電極（検知電極）と比較電極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と比較電極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器２０の構造の概略を図７〜図９に示す。
【００１０】
図７はｐＨセンサ、図８は酸化還元電位センサを示すものであり、電気化学的水質測定器２０の下部の水質検出部１７は、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通過水路１９とで形成してある。封入部１８と検水通過水路１９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の電極としては銀／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。また検知用作用電極部２８ａ，２８ｂとしては、図７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８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を取り付けたものとして形成してある。この作用電極部２８ａ，２８ｂはその下部を液絡部保持部材２４を通して検水通過水路１９内に臨ませてある。
【００１１】
また図９は図７のｐＨセンサと図８の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。
図７乃至図９において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から検水通過水路１９に入り、流出口３１から流出するように検水通過水路１９内を流れるようになっている。そして内部溶液１６に浸漬される比較電極部２１と検水通過水路１９内において電解質と接触する作用電極部２８ａ，２８ｂとの間で発生した起電力は、増幅アンプで形成される増幅部１４によって適宜の増幅率で増幅され、相当の電圧として出力されるようにしてあり、Ａ／Ｄ変換された後に制御部に入力されるようになっている。ｐＨセンサや酸化還元電位センサの場合には、起電力の値に応じて０〜５Ｖの電圧に増幅して出力するようにしてあるのが一般的である。増幅部１４は電気化学的水質測定器２０と一体化されている場合が多く、増幅部１４を起動させるための電圧は電解水生成装置１から供給されるようになっている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような増幅部１４を設けた電気化学的水質測定器２０を有する電解水生成装置１においては、次の２つの問題があった。
すなわち、電気化学的水質測定器２０が電解水のｐＨ値を測定する図７や図９のタイプの場合、検知用作用電極部２８ｂとして内部電極２６ａをガラス感応膜２７内に封入したものが使用されている。そしてこのように形成される電気化学的水質測定器２０を組み込んだ電解水生成装置１にあって、電解水生成装置１を使用していない状態で、特に電気化学的水質測定器２０の検水通過水路１９に電解水が存在しない状態で、増幅部１４に常に起動用の電圧が印加されていると、ｐＨ測定用の作用電極部２８ｂのガラス感応膜２７の表面が帯電している状態になる。この帯電状態においては、通常のｐＨ検出時における作用電極部２８ｂのガラス感応膜２７の表面での発生起電力よりも大きい電位差が比較電極部２１との間で生じている場合が多いため、電気化学的水質測定器２０の発生起電力は通常のｐＨ測定範囲での発生起電力より大きく、これを増幅する増幅部１４に過負荷がかかることになる。作用電極部２８ｂのガラス感応膜２７の表面が乾燥状態になる程、すなわちガラス感応膜２７の表面の絶縁抵抗値が高い程、この帯電状態は大きくなって増幅部１４に大きな過負荷が加わることになる傾向があり、またこの状態から検水通過水路１９に電解水が通水されて通常の測定ができる状態になるまでに必要とする時間が長くなるという問題があった。しかも電気化学的水質測定器２０の増幅部１４の時定数に影響されるため、特に雰囲気温度や水温が低温である程、作用電極部２８ｂのガラス感応膜２７の表面の抵抗値は大きくなり（通常の１０〜１００倍になる）、回復までの時間が長くなって、通常の測定ができる状態になるまでに必要とする時間が一層長くなるという問題があった。この時間は、放置条件によれば数十秒〜数分間かかる場合も認められるものであった。
【００１３】
また、上記と同様に、電気化学的水質測定器２０が電解水のｐＨ値を測定する図７や図９のタイプであって、検知用作用電極部２８ｂとして内部電極２６ａをガラス感応膜２７内に封入したものが使用されているものの場合、電解水生成装置１を使用していない状態で、つまり電気化学的水質測定器２０の検水通過水路１９に電解水が存在しない状態で、増幅部１４に常に起動用の電圧が印加されていると、増幅部１４内の回路中に一種のバアイアス電流が流れ、増幅部１４内の回路中のコンデンサー等に充電がなされることになる。これによって、電気化学的水質測定器２０は見掛け上、通常のｐＨ測定範囲を外れた高い発生起電力の出力を示すことがあり、上記の場合と同様にこれを増幅する増幅部１４に過負荷がかかることになる。そしてこの場合も上記と同様に、この状態から検水通過水路１９に電解水が通水されて通常の測定ができる状態になるまでに必要とする時間は、電気化学的水質測定器２０の増幅部１４の時定数に影響されるため、特に雰囲気温度や水温が低温である程、作用電極部２８ｂのガラス感応膜２７の表面の抵抗値は大きくなるため、長くなるという問題があった。
【００１４】
実際には上記の２つの相乗効果により問題が生じている場合が多く、実際には時定数の選定により応答性が比較的速くなるように設計された電気化学的水質測定器２０においてでも、長時間の放置による作用電極部２８ｂのガラス感応膜２７の長時間に亘る乾燥、雰囲気温度が低温、水温が低温の条件であると、電解水生成装置１の運転を開始させてから電解水の生成が安定するまでに数十秒程度の時間が必要であり、安定した電解水を生成させるまでに待ち時間が必要になるという問題が生じるものであった。
【００１５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、運転から電解水の安定性した生成までに不必要な待ち時間がかからないようにすることができる電気化学的水質測定器を有す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。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、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各別に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少なくとも一方の水質を電気化学的に測定する水質検出部及びこの水質検出部における発生起電力を所定の増幅率で増幅する増幅部からなる電気化学的水質測定器とを具備して形成される電解水生成装置において、電気化学的水質測定器の上記増幅部への起動電圧が、通水開始時に印加されるようにすると共に、電気化学的水質測定器の上記増幅部への起動電圧の印加が、止水と同時に停止されるようにして成ることを特徴とするものである。
【００１７】
また請求項２の発明は、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各別に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少なくとも一方の水質を電気化学的に測定する水質検出部及びこの水質検出部における発生起電力を所定の増幅率で増幅する増幅部からなる電気化学的水質測定器とを具備して形成される電解水生成装置において、電気化学的水質測定器の上記増幅部への起動電圧が、通水開始時に印加されるようにすると共に、電気化学的水質測定器の上記増幅部への起動電圧の印加が、止水後、所定時間経過後に停止されるようにして成ることを特徴とするものである。
【００１８】
また請求項３の発明は、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各別に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少なくとも一方の水質を電気化学的に測定する水質検出部及びこの水質検出部における発生起電力を所定の増幅率で増幅する増幅部からなる電気化学的水質測定器とを具備して形成される電解水生成装置において、電気化学的水質測定器の上記増幅部への起動電圧が、通水開始時に印加されるようにすると共に、電気化学的水質測定器の上記増幅部への起動電圧の印加が、止水の所定時間前に停止されるようにして成ることを特徴とするものである。
【００１９】
また請求項４の発明は、上記の電解水生成装置において、通水及び止水を検出する通水検出手段を具備し、通水検出手段による通水及び止水の検出によって増幅部への起動電圧の印加を制御するようにして成ることを特徴とするものである。
【００２０】
【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１は電解水生成装置１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器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。
【００２１】
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、電極室７側に流れ込む流量が電極室９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。
【００２２】
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、通水が停止されたことを流量検知センサ３８によって検知されると一定時間後に電磁弁４０が開いて、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器２０が配置されている。この電気化学的水質測定器２０については後で詳述する。
【００２３】
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通水が流量検知センサ３８により検知された場合に開始されるようにしてある。
【００２４】
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、電極室９でアルカリ性水が、電極室７で酸性水が生成され、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。このとき水路切換弁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側に吐出されて飲用等に利用され、酸性水は吐出管３６側に吐出される。
【００２５】
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内の電極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、電極室７でアルカリ性水が、電極室９で酸性水が生成され、流出路１３側にアルカリ性水が、流出路１２側に弱酸性水が得られる。このとき、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に吐出されてアストリンゼント水等として利用され、アルカリ性水は吐出管３６側に吐出される。
【００２６】
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、電極室７で酸性水が、電極室９でアルカリ性水が生成され、流出路１２側にアルカリ性水が、流出路１３側に強酸性水が得られる。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に吐出されて殺菌等に利用され、アルカリ性水は吐出管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を陽極として電極室７で酸性水を生成させるのは、前述のように、電極室７側への流入路１０を電極室９側の流入路１１より絞って水の流入量を少なくしているために、電極室７内で強酸性水を得ることが容易となっているためである。
【００２７】
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器２０によって水質が測定される。
電気化学的水質測定器２０の一例として、電解水のｐＨと酸化還元電位の両方を測定するタイプのものを図２に示す（図９と同様な構成を有する）。この電気化学的水質測定器２０は電位差検出方式の電気化学センサであり、図２ではｐＨと酸化還元電位を測定するタイプのもので説明するが、各種イオン濃度や溶存ガスなどの水中溶存成分を測定するものも同様である。電気化学的水質測定器２０の下部内には、封入部１８と検水通過水路１９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。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粘度が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は電極を銀／塩化銀電極で形成してあり、内部溶液１６に浸漬してある。図２において１５は内部溶液補充口、３０は検水通過水路１９の下部に設けた流入口、３１は検水通過水路１９の上部に設けた流出口であり、検水である電解水は流入口３０から検水通過水路１９の下部内に入り、上部の流出口３１から流出するように検水通過水路１９内を流れるようになっている。
【００２８】
また作用電極部２８ｂは、ｐＨを測定するためのガラス感能膜２７や半導体などによるｐＨ測定用電極であり、作用電極部２８ａは酸化還元電位を測定するための白金または金などによる酸化還元電位測定用の不反応電極であり、いずれも水質検出部１７の下部の検水通過水路１９内に設置してある。尚、作用電極部２８ａには白金線のガラス封入などにより絶縁被覆部２９を設けてもよく、また白金線は熱収縮性テフロンチューブにより絶縁被覆して絶縁被覆部２９を設けるようにしてもよい。
【００２９】
上記のように図２の電気化学的水質測定器２０では電極が検知用作用電極２８ａ，２８ｂと比較電極２１、及び液絡部２２とで構成され、検水通過水路１９に通水される電解水の水質変化に伴う作用電極２８ａ，２８ｂと比較電極２１との間の電位差の変化を検出するものである。そしてこのように電気化学的水質測定器２０の水質検出部１７で発生した起電力は、電気化学的水質測定器２０の上部に設けた増幅器（アンプ）で形成される増幅部１４で所定の増幅率で増幅されることによって、相当の電圧として換算されて出力され、さらにＡ／Ｄ変換回路等で形成されるＡ／Ｄ変換部５０でＡ／Ｄ変換された後に、制御部５１に入力されるようになっている。ここではｐＨ又は酸化還元電位の測定であれば、その値に応じて０〜５Ｖの電圧を出力するように増幅率が設定されている。図５はｐＨ値を測定する場合の、測定されたｐＨ値と増幅部１４からの出力電圧の関係の一例を示すグラフである。また制御部５１に入力されたｐＨや酸化還元電位のデータに基づいて、表示部５０にｐＨ値や酸化還元電位値が表示されるようになっている。尚、図２のものでは増幅部１４の起動のための電圧として±１２Ｖを印加するものとしてある。
【００３０】
図３は上記の電解水生成装置１の制御系のブロック図を示すものであり、制御部５１はマイクロコンピュータにて構成された制御回路で形成してあり、制御部５１内にはＡ／Ｄ変換部５０も一体に組み込んである。制御部５１はＡ／Ｄ変換部５０を介して電気化学的水質測定器２０の増幅部１４に接続してある。制御部５１には表示部（及び操作部）５２が接続してあり、この操作部５２には電源スイッチの他に、各種のｐＨ切り替えスイッチ、ｐＨ微調整スイッチ、電解動作中であることを入切するためのスイッチ、制御部５１において積算される浄水装置３の積算使用流量のリセット用スイッチと寿命設定用スイッチ、電気化学的水質測定器２０の洗浄のためのスイッチ等が設けてある。また制御部５１には既述の流量検知センサ３８が接続してある。ここで、制御部５１は、電解槽２の電極６，８に印加する電解電圧をＰＭＷ制御により制御することができるように構成されているものであり、また電解槽２で生成する電解水の目標ｐＨ値と、電気化学的水質測定器２０で測定される電解水のｐＨ値との比較回路を内蔵しており、電解水の実測ｐＨ値が目標ｐＨ値に一致するように、電極６，８に印加する電解電圧のフィードバック制御が行なわれるようにしてある。例えば、電気化学的水質測定器２０で測定される電解水のｐＨ値の変動が±０．１ｐＨ以内の状態が２秒間連続する状態まで追い込むようにフィードバック制御するようにしてあり、この状態になった時点を安定としている。
【００３１】
また、増幅部１４は電源５３と入／切回路部５４を介して接続してある。入／切回路部５４は増幅部１４への起動電圧の印加を入切するものであり、ＦＥＴ（電解効果型トランジスタ）で構成することができるが、リレー等を使用して構成するようにしてもよい。この入／切回路部５４を制御する方式としては、入／切回路部５４に流量検知センサ３８を接続し（図３にＡで示す）、流量検知センサ３８で入／切回路部５４を直接制御する方式と、入／切回路部５４に制御部５１を介して流量検知センサ３８を接続し（図３にＢで示す）、制御部５１を介して入／切回路部５４を制御する方式とがある。
【００３２】
まず、Ａの流量検知センサ３８で入／切回路部５４を制御する方式を説明する。電解水生成装置１の運転が停止されていて止水されているときには、電解水生成装置１内で通水がなされていないので、流量検知センサ３８を通過する水量が所定の一定値以下であると、止水状態であることが流量検知センサ３８で検知される。このように流量検知センサ３８で止水状態が検知されている間は、入／切回路部５４は「切」の状態に制御されており、増幅部１４への起動電圧は入力されていない。次に、電解水生成装置１を運転して通水が開始されると、電解水生成装置１内で通水がなされるので、流量検知センサ３８を通過する水量が所定の一定値以上になると、通水状態であることが流量検知センサ３８で検知される。このように流量検知センサ３８で通水状態が検知されると、入／切回路部５４は「入」の状態に制御され、増幅部１４に±１２Ｖの起動電圧が印加されるようになっている。増幅部１４にこのように起動電圧が印加されることによって、電気化学的水質測定器２０の水質検出部１７で発生した起電力を増幅部１４で増幅することができるものである。また、この通水状態から止水状態になって、止水が上記のように流量検知センサ３８で検知されると、同時に入／切回路部５４は「切」の状態に切り換わるように制御され、増幅部１４への起動電圧の印加は停止される。
【００３３】
次に、Ｂの制御部５１を介して入／切回路部５４を制御する方式は、通水が流量検知センサ３８で検知されると、この検知信号が制御部５１に出力され、Ａ／Ｄ変換部５０で一旦Ａ／Ｄ変換された後、制御部５１によって入／切回路部５４を「入」の状態に制御し、増幅部１４に±１２Ｖの起動電圧が印加されるようになっており、また止水が流量検知センサ３８で検知されると、この検知信号が制御部５１に出力され、Ａ／Ｄ変換部５０で一旦Ａ／Ｄ変換された後、制御部５１によって入／切回路部５４を「切」の状態に制御し、増幅部１４への起動電圧の印加が停止されるようになっている。
【００３４】
上記のように、電解水生成装置１が止水状態になると、増幅部１４への起動電圧の印加が停止され、通水開始時に増幅部１４への起動電圧の印加が開始されるように制御することによって、電解水生成装置１に通水していず、電気化学的水質測定器２０の検水通過水路１９に電解水が存在しない状態では、増幅部１４に起動用の電圧は印加されないようにすることができる。従って、電気化学的水質測定器２０が電解水のｐＨ値を測定するタイプで、検知用作用電極部２８ｂとして内部電極２６ａをガラス感応膜２７内に封入したものを使用する場合に、電気化学的水質測定器２０のｐＨ測定用の作用電極部２８ｂのガラス感応膜２７の表面が帯電したり、増幅部１４内の回路中に一種のバアイアス電流が流れて増幅部１４内の回路中のコンデンサー等に充電がなされたりすることがなくなり、増幅部１４に過負荷がかかることがなくなるものである。従って、増幅部１４に大きな過負荷が加わる場合のように検水通過水路１９に電解水が通水されて通常の測定ができる状態になるまでに時間を必要とすることがなくなり、特に雰囲気温度や水温が低温でも、長時間の放置後でも、回復復帰に時間を必要とせず、電解水生成装置１の運転を開始させてから電解水の生成が安定するまでの待ち時間は不要になるものである。
【００３５】
ここで、上記のように止水状態になると電気化学的水質測定器２０の増幅部１４への起動電圧の印加を停止し、通水開始時に増幅部１４への起動電圧の印加が開始するようにした場合（▲１▼）と、未通水時（すなわち止水時）においても電気化学的水質測定器２０の増幅部１４への起動電圧の印加を常時行なうようにした場合（▲２▼）の、それぞれの止水放置後再通水時における電気化学的水質測定器２０によるｐＨ測定の応答状態を図６のグラフに示す。尚、放置の条件は、４８時間放置、雰囲気温度１０±５℃の比較的低温条件とした。またここでの電解水生成の目標ｐＨ値はｐＨ９．５に設定し、電気化学的水質測定器２０で測定される電解水のｐＨ値に基づいて上記のように電解槽２の電極６，８に印加する電解電圧をフィードバック制御するようにしてある。
【００３６】
図６の結果から、止水時にも増幅部１４への起動電圧の印加を常時行なうようにした▲２▼の場合に比べて、通水時のみ増幅部１４への起動電圧の印加を行なうようにした▲１▼の場合は、再通水時における応答性が著しく速くなっていることが確認される。また▲２▼の場合は、約２５秒が経過するまでｐＨ１４に相当する電圧が出力されているが、このときの電気化学的水質測定器２０の出力は通常の測定範囲を外れており、増幅器１４に過負荷がかかっている状態である。図６で示した実験結果は一例であり、本発明者らの他の実験において、放置条件によっては再通水時における応答性がさらに遅くなる状態になる結果も認められた。
【００３７】
尚、上記の例では、電解水生成装置１が止水状態になると同時に、電気化学的水質測定器２０の増幅部１４への起動電圧の印加が停止されるようにし、通水時のみ増幅部１４への起動電圧の印加が行なわれるようにしたが、流量検知センサ３８で止水が検知された後、所定の一定時間経過後に、増幅部１４への起動電圧の印加が停止されるようにしてもよい。
【００３８】
あるいは、電解水生成装置１が止水状態になる所定の一定時間前に、電気化学的水質測定器２０の増幅部１４への起動電圧の印加が停止されるようにしてもよい。例えば、電解水生成装置１で一定量の電解水を自動的に生成させるときには、タイマー設定して所定時間、電解水生成装置１に通水すると共に電解槽２への電解電圧の印加することによって、行なうことができる。このときに、タイマー設定された所定時間が経過して止水状態になる所定の一定の時間の前に、電気化学的水質測定器２０の増幅部１４への起動電圧の印加が停止されるようにしておけば、止水状態のときには増幅部１４に起動電圧が印加されないようにすることができるものである。
【００３９】
また、図３の実施の形態では、制御部５１と入／切回路部５４を独立したものとして形成するようにしたが、図４の実施の形態のように、制御部５１を入／切回路部５４内に一体化した構造に形成してもよい。
また、図３や図４の例では、電解水生成装置１の通水及び止水を検出する通水検出手段として流量検知センサ３８を用いるようにしたが、このような水の流量から通水及び止水を検出する流量検知センサ３８の他に、水圧から通水及び止水を検出する圧力検知センサを通水検出手段として用いるようにしてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
上記のように請求項１の発明は、電気化学的水質測定器の増幅部への起動電圧が、通水開始時に印加されるようにすると共に、電気化学的水質測定器の増幅部への起動電圧の印加が、止水と同時に停止されるようにしたので、通水をせず、また止水状態のときには増幅部に起動電圧が印加されないようにすることができ、増幅部に大きな過負荷が加わることがなくなって、通水後に通常の測定ができる状態になるまでに時間を必要とすることがなくなり、特に雰囲気温度や水温が低温でも、長時間の放置後でも、電解水生成装置の運転を開始させてから電解水の生成が安定するまでの待ち時間が不要になるものである。
【００４２】
また請求項２の発明は、電気化学的水質測定器の増幅部への起動電圧が、通水開始時に印加されるようにすると共に、電気化学的水質測定器の増幅部への起動電圧の印加が、止水後、所定時間経過後に停止されるようにしたので、通水をせず、また止水状態が長時間続くときには増幅部に起動電圧が印加されないようにすることができ、増幅部に大きな過負荷が加わることがなくなって、通水後に通常の測定ができる状態になるまでに時間を必要とすることがなくなり、特に雰囲気温度や水温が低温でも、長時間の放置後でも、電解水生成装置の運転を開始させてから電解水の生成が安定するまでの待ち時間が不要になるものである。
【００４３】
また請求項３の発明は、電気化学的水質測定器の増幅部への起動電圧が、通水開始時に印加されるようにすると共に、電気化学的水質測定器の増幅部への起動電圧の印加が、止水の所定時間前に停止されるようにしたので、通水をせず、また止水状態のときには増幅部に起動電圧が印加されないようにすることができ、増幅部に大きな過負荷が加わることがなくなって、通水後に通常の測定ができる状態になるまでに時間を必要とすることがなくなり、特に雰囲気温度や水温が低温でも、長時間の放置後でも、電解水生成装置の運転を開始させてから電解水の生成が安定するまでの待ち時間が不要になるものである。
【００４４】
また請求項４の発明は、通水及び止水を検出する通水検出手段を具備し、通水検出手段による通水及び止水の検出によって増幅部への起動電圧の印加を制御するようにしたので、通水検出手段による通水及び止水の検出に基づいて増幅部への起動電圧の印加及び停止を自動的に制御することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】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２】本発明の実施の形態の一例における電気化学的水質測定器を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態の一例における制御系の回路構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態の他例における制御系の回路構成を示すブロック図である。
【図５】測定ｐＨと増幅部からの出力電圧との関係の一例を示すグラフである。
【図６】通水経過時間とｐＨ値との関係を示すグラフである。
【図７】電気化学的水質測定器の一例を示す断面図である。
【図８】電気化学的水質測定器の他例を示す断面図である。
【図９】電気化学的水質測定器のさらに他例を示す断面図である。
【図１０】従来の電解水生成装置の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
２ 電解槽
１４ 増幅部
１７ 水質検出部
２０ 電気化学的水質測定器
３８ 流量検知センサ
Claims (4)
- 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各別に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少なくとも一方の水質を電気化学的に測定する水質検出部及びこの水質検出部における発生起電力を所定の増幅率で増幅する増幅部からなる電気化学的水質測定器とを具備して形成される電解水生成装置において、電気化学的水質測定器の上記増幅部への起動電圧が、通水開始時に印加されるようにすると共に、電気化学的水質測定器の上記増幅部への起動電圧の印加が、止水と同時に停止されるようにして成ることを特徴とする電解水生成装置。
- 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各別に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少なくとも一方の水質を電気化学的に測定する水質検出部及びこの水質検出部における発生起電力を所定の増幅率で増幅する増幅部からなる電気化学的水質測定器とを具備して形成される電解水生成装置において、電気化学的水質測定器の上記増幅部への起動電圧が、通水開始時に印加されるようにすると共に、電気化学的水質測定器の上記増幅部への起動電圧の印加が、止水後、所定時間経過後に停止されるようにして成ることを特徴とする電解水生成装置。
- 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各別に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少なくとも一方の水質を電気化学的に測定する水質検出部及びこの水質検出部における発生起電力を所定の増幅率で増幅する増幅部からなる電気化学的水質測定器とを具備して形成される電解水生成装置において、電気化学的水質測定器の上記増幅部への起動電圧が、通水開始時に印加されるようにすると共に、電気化学的水質測定器の上記増幅部への起動電圧の印加が、止水の所定時間前に停止されるようにして成ることを特徴とする電解水生成装置。
- 通水及び止水を検出する通水検出手段を具備し、通水検出手段による通水及び止水の検出によって増幅部への起動電圧の印加を制御するようにして成ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電解水生成装置。
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