JP4347470B2

JP4347470B2 - 電解水の発生装置

Info

Publication number: JP4347470B2
Application number: JP29836799A
Authority: JP
Inventors: 常一以西
Original assignee: Corona Kogyo Corp
Current assignee: Corona Kogyo Corp
Priority date: 1999-10-20
Filing date: 1999-10-20
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2019-10-20
Also published as: JP2001115285A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水を電解したアルカリ水と酸性水を排出する電解水の発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水を電気分解して、アルカリ水と酸性水とに電解する装置はすでに使用されている。この装置は、正極の近傍に酸性水を、負極の近傍にアルカリ水を集めることができる。このため、電極の近傍から排水することで、アルカリ水と酸性水とを排水できる。この種の装置は、アルカリ水を飲料水に使用し、酸性水を殺菌効果のある水として使用する。
【０００３】
さらに、この種の装置は、電離槽の流入側に活性炭等のフィルターを連結しているので、水に含まれる塩素等を吸着して清澄な水をアルカリ水と酸性水にできる。しかしながら、活性炭等の吸着粒子では、水に含まれる好ましくないすべてのものを除去できない。たとえば、非常に小さい微生物等は、吸着粒子の隙間を通過して電離槽に流入する。
【０００４】
水をより綺麗にするために、吸着粒子と中空糸膜の両方を内蔵するフィルターが開発されている。このフィルターは、極めて微細な細菌等を中空糸膜で除去し、塩素等の有害物質を吸着粒子で除去できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
活性炭と中空糸膜の両方を内蔵するフィルターは、フィルターとして優れたものであるが、活性炭と中空糸膜の両方を内蔵するので、外形が大きくなる。ところで、従来の電解水の発生装置は、フィルターを交換できるように装着している。このため、活性炭のみを充填しているフィルターを、活性炭と中空糸膜の両方を内蔵するフィルターに交換できるなら、従来の装置にそのまま使用できる。このことを実現するには、フィルターの外形を、活性炭のみのフィルターと同じように小さくする必要がある。しかしながら、外形を小さくしたフィルターは、活性炭や中空糸膜の充填量が少なく、寿命が短くなり、あるいは水の通過抵抗が大きくなってしまう欠点がある。
【０００６】
本発明は、独特の構造でこのような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、フィルターの外形を小さくして、しかも、活性炭等の吸着粒子と中空糸膜をより多く充填し、より綺麗なアルカリ水と酸性水とを長時間にわたって排水できる電解水の発生装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の電解水の発生装置は、正極１６と負極１７とを内蔵すると共に、正極１６と負極１７との間にイオンが通過できるセパレータ１３を配設して内部を正極室１４と負極室１５とに分離してなる電離槽１と、この電離槽１の流入側に連結しているフィルター１２と、電離槽１の正極１６と負極１７とに直流を印加する電源８とを備える。さらに、電解水の発生装置は、フィルター１２が以下の全ての構成を有することを特徴としている。
（ａ）フィルター１２は、ケーシング４に、活性炭等の吸着粒子５と中空糸膜ユニット６とを内蔵している。
（ｂ）ケーシング４は吸着粒子５を充填している第１室３０と、中空糸膜ユニット６を配設している第２室３１とを有する。
（ｃ）ケーシング４は細長い筒状で、二重筒状の吸排口２４を開口している。
（ｄ）ケーシング４は縦に区画されて、第１室３０と第２室３１とを設けており、第１室３０は吸排口２４を設けている側の端部に配設している。
（ｅ）吸排口２４は、中心筒２５Ａを排出口２４Ａとし、中心筒２５Ａと外筒２６との間の外周筒を吸入口２４Ｂとしている。
（ｆ）第１室３０には、縦方向に延長して水密構造の連結筒２７を配設しており、この連結筒２７は、一端を排出口２４Ａに連結して、他端を第２室３１に連結している。
（ｇ）中空糸膜ユニット６は、Ｕ極された多数の中空糸膜３３を固定プレート３４に連結してなる内蔵ユニットを、ハウジング３５に収納している。
（ｈ）固定プレート３４は、中空で筒状の中空糸膜３３の中心孔に連通する貫通孔を開口している。
（ｉ）ハウジング３５は、閉塞構造の筒状で、一端に固定プレート３４を固定して、固定プレート３４とハウジング３５の底板３６との間に排水スペース３７を設けている。
（ｊ）ハウジング３５の底板３６に連結筒２７を連結して、排水スペース３７を連結筒２７を介して排出口２４Ａに連結している。
（ｋ）ハウジング３５の外形は、第２室３１の内形よりも小さく、ハウジング３５と第２室３１との間に給水路３８を設けており、この給水路３８は第１室３０に連結している。
（ｌ）ハウジング３５は、天板３９または周壁を貫通して流入口４０を開口しており、給水路３８を流れる水を内部に流入している。
（ｍ）フィルター１２に流入する水は、吸入口２４Ｂから吸着粒子５を充填している第１室３０を通過し、中空糸膜ユニット６と第２室３１との間の給水路３８と、ハウジング３５の流入口４０を通過して中空糸膜ユニット６のハウジング３５の内部に流入し、中空糸膜３３を透過して固定プレート３４の貫通孔と連結筒２７とを通過して排出口２４Ａから排出されるように構成している。
【０００８】
本発明の請求項２の電解水の発生装置は、中空糸膜ユニット６のハウジング３５が、天板３９の中心部に位置決凹部４１を有し、この位置決凹部４１に嵌入される位置決凸部４２をケーシング４に設けている。電解水の発生装置は、位置決凸部４２を位置決凹部４１に案内して、中空糸膜ユニット６を第２室３１の中心に配設するようにしている。
【０００９】
本発明の請求項３の電解水の発生装置は、位置決凹部４１と位置決凸部４２とを、テーパー面を有する形状としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電解水の発生装置を例示するものであって、本発明は電解水の発生装置を下記のものに特定しない。
【００１１】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１２】
図１に示す電解水の発生装置は、フィルター１２と、電離槽１と、電源８と、アルカリ水排水路３と、酸性水排水路２と、流量センサー９と、制御回路１０と、カルシウムイオンの添加器１１とを備えている。
【００１３】
フィルター１２は、供給された水道水を濾過して、水に含まれている塩素や微生物等の好ましくないものを除去する。フィルター１２の断面図を図２に示す。この図に示すフィルター１２は、プラスチック製のケーシング４に、吸着粒子５と中空糸膜ユニット６の両方を内蔵させている。
【００１４】
ケーシング４は細長い筒状で、一端に二重筒状の吸排口２４を開口している。吸排口２４は、中心筒２５Ａを排出口２４Ａとし、中心筒２５Ａと外筒２６との間の外周筒を吸入口２４Ｂとしている。図のフィルター１２は、外筒２６をケーシング４に一体的に成形して設けている。中心筒２５Ａはケーシング４の底部に嵌着している下枠２５に一体的に成形している。
【００１５】
下枠２５は、外形をケーシング４の内形にほぼ等しく成形しているプレート部２５Ｂと、このプレート部２５Ｂから下方に突出する筒状に成形している中心筒２５Ａとからなる。プレート部２５Ｂは、中心筒２５Ａと外筒２６との間の吸入口２４Ｂに流入する水を通過させる隙間（図示せず）を設けている。さらに、プレート部２５Ｂの中心には、連結筒２７の下端を隙間なく嵌着して連結する嵌着凹部２８を設けている。
【００１６】
外筒２６と中心筒２５Ａとはケーシング４から下方に突出しており、この部分を脱着できるように連結して、フィルター１２を装着する。連結した状態で、水漏れを防止するために、外筒２６と中心筒２５Ａとは、突出部の外側表面に設けた溝にＯリング２９を入れている。
【００１７】
ケーシング４は、吸着粒子５を充填している第１室３０と、中空糸膜ユニット６を配設している第２室３１とに区画している。ケーシング４は、縦に区画して、第１室３０と第２室３１とを設けており、第１室３０を、吸排口２４を設けている一方の端部に設けている。図のケーシング４は、上下に細長い形状で、上下に第１室３０と第２室３１とを区画している。また、ケーシング４の下端に吸排口２４を設けているので、第１室３０をケーシング４の下方に設けている。
【００１８】
第１室３０には、縦方向に延長して水密構造の連結筒２７を配設しており、この連結筒２７は、一端を排出口２４Ａに連結して、他端を第２室３１に連結している。第１室３０は、吸着粒子５を充填している。吸着粒子５は、活性炭、多孔性の天然石、多孔性天然石を粉砕して粒状に焼結したもの等、吸着能力に優れた粒体である。吸着粒子５は、例えば平均粒子径を０．２〜５ｍｍ、好ましくは、０．２５〜０．８ｍｍとするものが使用される。第１室３０は、充填している吸着粒子５が上下に漏れないように、上下に不織布、連続気泡のプラスチック発泡体、網材等の多孔板３２を配設している。
【００１９】
中空糸膜ユニット６は、Ｕ極された多数の中空糸膜３３を固定プレート３４に連結してなる内蔵ユニットを、ハウジング３５に収納したものである。固定プレート３４は、中空で筒状の中空糸膜３３の中心孔に連通する貫通孔を開口している。
【００２０】
ハウジング３５は、閉塞構造の筒状で、一端に固定プレート３４を固定して、固定プレート３４とハウジング３５の底板３６との間に排水スペース３７を設けている。ハウジング３５の底板３６は、中心に連結筒２７を連結しており、この連結筒２７でもって、排水スペース３７を排出口２４Ａに連結している。第１室３０を通過した水をハウジング３５の内部に流入させるために、ハウジング３５は、外形を第２室３１の内形よりも小さくして、ハウジング３５と第２室３１との間に給水路３８を設けており、この給水路３８を第１室３０に連結している。さらに、ハウジング３５は、内部に水を流入させるために、天板３９または周壁を貫通して流入口４０を開口している。図のハウジング３５は、天板３９に流入口４０を開口しているが、周壁に流入口を開口することもできる。流入口４０は、給水路３８の水をハウジング３５の内部に流入させる。
【００２１】
さらに、図に示す中空糸膜ユニット６は、ハウジング３５の天板３９の中心部に、位置決凹部４１を設け、この位置決凹部４１に嵌入される位置決凸部４２をケーシング４に設けている。この構造の中空糸膜ユニット６は、位置決凸部４２を位置決凹部４１に案内して、中空糸膜ユニット６を第２室３１の中心に配設できる。とくに、図のフィルター１２は、位置決凹部４１と位置決凸部４２をテーパー面としているので、ケーシング４のキャップ４Ａをケーシング本体にねじ込むことにより、中空糸膜ユニット６を正確に定位置に装着できる。
【００２２】
この構造のフィルター１２は、流入する水を、吸入口２４Ｂ→吸着粒子５を充填している第１室３０→中空糸膜ユニット６と第２室３１との間の給水路３８→ハウジング３５の流入口４０→中空糸膜ユニット６のハウジング３５の内部→中空糸膜３３→固定プレート３４の貫通孔→排水スペース３７→連結筒２７→排出口２４Ａの経路で通過させて清澄に濾過する。
【００２３】
電離槽１は、正極１６と負極１７とを内蔵すると共に、この正極１６と負極１７との間にイオンが通過できるセパレータ１３を配設して、内部を正極室１４と負極室１５とに分離している。電離槽１は、フィルター１２を通過した水を電解して、プラスのイオンを含むアルカリ水と、マイナスのイオンを含む酸性水とに電離する。電離槽１で電離された電解水は、アルカリ水排水路３と酸性水排水路２から排水される。
【００２４】
正極１６と負極１７は、互いに対向して配設される。電源のプラス側に接続される正極１６は、水を電解するときに、塩素イオン等のマイナスイオンが集まり、負極１７は、カルシウム等のプラスイオンが集まる。正極１６は、塩素イオンに対して充分な耐腐食性の材質が使用される。正極１６には、例えば、チタンの表面を、二酸化イリジウムでコーティングしたものを使用する。
【００２５】
セパレータ１３は、正極１６と負極１７の間に配設されて、電離槽１を正極室１４と負極室１５とに区画している。セパレータ１３は、イオンを通過させる微細な空隙のある微多孔膜である。微多孔膜は、不織布、耐水紙、微細な空隙のあるプラスチックシートである。セパレータ１３は、電離されたアルカリ水と酸性水が、正極室１４と負極室１５との間で混合されるのを防止する。また、セパレータ１３に絶縁シートを使用して、正極１６と負極１７が接触してショートするのを防止することもできる。
【００２６】
電離槽１の負極室１５と正極室１４から流出されるアルカリ水と酸性水とは、アルカリ水排水路３と酸性水排水路２から別々に分離して排出される。図に示す電離槽１は、正極室１４と負極室１５との間にバイパス路７を設けている。この構造の電離槽１は、正極室１４から水を排水しないときに、正極室１４に流入される水を負極室１５に流すことができる。図示しないが、セパレータで正極室と負極室とに完全に独立して分離することもできる。
【００２７】
電源８は、電離槽１に水を流入させる状態で、正極１６と負極１７との間に電解電流を流す。図の電源８は、電源トランス１９の２次側出力電圧を調整して、電極に流す電流を調整する。電極間の電圧を高くする強電解モードにおいて、たとえば、正極１６と負極１７とに４〜８Ａの電解電流を流す。正極１６と負極１７に流す電解電流は、大きくするとアルカリ水のｐＨは高くなり、反対に小さくするとアルカリ水のｐＨは低くなる。
【００２８】
電源８は電源スイッチ１８を有する。電源スイッチ１８がオンになると、電源８は電極間に電圧を印加する。電源スイッチ１８がオフになると、電極間には電圧が印加されなくなる。図の電源８は、電源トランス１９の一次側に接続している。電源スイッチ１８は、電源トランス１９の二次側に接続することもできる。電源スイッチ１８は制御回路１０でオンオフに制御される。電源スイッチ１８は、電離槽１からアルカリ水と酸性水とを排出するときにオン、浄水を排出するときにオフに制御される。
【００２９】
酸性水排水路２は、電離槽１の正極室１４に連結されて、正極室１４の酸性水を排出する。酸性水は、アルカリ水排水路３からアルカリ水が排出されるときに、酸性水排水路２から排出される。浄水は、アルカリ水排水路３と酸性水排水路２の両方から排出される。ただ、酸性水排水路には、電磁開閉弁を設けることもできる。この電磁開閉弁は、イオン水を排水するときに開弁し、浄水を排水するときに閉弁される。この電解水の発生装置は、電磁開閉弁が閉じられると、酸性水排水路からは排水されなくなるので、電離槽に流入される全ての水を、アルカリ水排水路から排水できる。
【００３０】
流量センサー９は、電離槽１を水が通過しているかどうかを検出して、その信号を制御回路１０に入力する。図の装置は、流量センサー９を電離槽１の流入側に連結している。流量センサーは、電離槽の排出側であるアルカリ水排水路に連結することもできる。流量センサー９は、流動する水で羽根車を回転させる構造のものが使用できる。この流量センサーは、羽根車の回転軸に磁石を固定し、この磁石が通過する近傍に磁気センサーを配設する。磁気センサーは、回転軸が１回転して磁石が通過するときに、１パルスのパルス信号を出力する。この流量センサー９は、電離槽１に流入する水の流量に比例して、羽根車が回転し、羽根車の回転に比例したパルス信号を出力する。
【００３１】
制御回路１０は、流量センサー９からパルス信号が入力されるときに、電離槽１に水が流入していると判定し、パルス信号が入力されないときに、電離槽１に水が流入していないと判定する。制御回路１０は、イオン水スイッチ２１と、浄水スイッチ２２を備える。イオン水スイッチ２１が押されると、制御回路１０は、電源スイッチ１８を制御して、アルカリ水排水路３と酸性水排水路２から、各々アルカリ水と酸性水とを排水する。浄水スイッチ２２が押されると、電源スイッチ１８を制御してオフに切り換える。この状態で、アルカリ水排水路３と酸性水排水路２から浄水が排水される。
【００３２】
制御回路１０は、イオン水スイッチ２１が押されたときに、電源スイッチ１８をオンにしない。制御回路１０は、イオン水スイッチ２１が押された後、流量センサー９の出力信号から、電離槽１に水が流入しているかどうかを検出し、電離槽１に水が流入していることを確認して、電源スイッチ１８をオンにする。それは、電離槽１に水が流入していない状態で、電源スイッチ１８をオンにして正極１６と負極１７に通電すると、電離槽１の内部で熱が発生して危険な状態となることがあるからである。制御回路１０は、イオン水スイッチ２１が押されても、電離槽１に水が流入しない状態では、電源スイッチ１８をオンにすることなくオフ状態に保持する。
【００３３】
制御回路１０は、イオン水スイッチ２１を押した後、流入弁２３を開弁すると、電源スイッチ１８をオンにする。この装置は、流入弁２３が閉弁された状態でイオン水スイッチ２１を押した後、流入弁２３を開弁すると、電源スイッチ１８がオンとなって電離層１に通電し、アルカリ水排水路３と酸性水排水路２から各々アルカリ水と酸性水を排水する。その後、流入弁２３が閉弁されると、電離槽１に水が流入されない信号が流量センサー９から制御回路１０に入力されて、制御回路１０が電源スイッチ１８をオフに切り換える。
【００３４】
制御回路１０は、浄水スイッチ２２が押されたときは、電源スイッチ１８をオフに切り換える。このとき、電離槽１に水が流入しているかどうかを判定しない。この状態で、アルカリ水排水路３と酸性水排水路２から浄水が排水される。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の電解水の発生装置は、フィルターの外形を小さくして、しかも、活性炭等の吸着粒子と中空糸膜をより多く充填して、より綺麗なアルカリ水と酸性水とを長時間にわたって排水できる特長がある。それは、本発明の電解水の発生装置が、独特の構造のフィルターを装備して、フィルターに内蔵している活性炭等の吸着粒子と中空糸膜ユニットとで流入する水を濾過するからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の電解水の発生装置の構成図
【図２】図１に示す電解水の発生装置のフィルターの拡大断面図
【符号の説明】
１…電離槽
２…酸性水排水路
３…アルカリ水排水路
４…ケーシング４Ａ…キャップ
５…吸着粒子
６…中空糸膜ユニット
７…バイパス路
８…電源
９…流量センサー
１０…制御回路
１１…添加器
１２…フィルター
１３…セパレータ
１４…正極室
１５…負極室
１６…正極
１７…負極
１８…電源スイッチ
１９…電源トランス
２０…電磁開閉弁
２１…イオン水スイッチ
２２…浄水スイッチ
２３…流入弁
２４…吸排口２４Ａ…排出口２４Ｂ…吸入口
２５…下枠２５Ａ…中心筒２５Ｂ…プレート部
２６…外筒
２７…連結筒
２８…嵌着凹部
２９…Ｏリング
３０…第１室
３１…第２室
３２…多孔板
３３…中空糸膜
３４…固定プレート
３５…ハウジング
３６…底板
３７…排水スペース
３８…給水路
３９…天板
４０…流入口
４１…位置決凹部
４２…位置決凸部

Claims

正極(16)と負極(17)とを内蔵すると共に、正極(16)と負極(17)との間にイオンが通過できるセパレータ(13)を配設して内部を正極室(14)と負極室(15)とに分離してなる電離槽(1)と、この電離槽(1)の流入側に連結しているフィルター(12)と、電離槽(1)の正極(16)と負極(17)とに直流を印加する電源(8)とを備える電解水の発生装置において、
フィルター(12)が以下の全ての構成を有することを特徴とする電解水の発生装置。
（ａ）フィルター(12)は、ケーシング(4)に、活性炭等の吸着粒子(5)と中空糸膜ユニット(6)とを内蔵している。
（ｂ）ケーシング(4)は吸着粒子(5)を充填している第１室(30)と、中空糸膜ユニット(6)を配設している第２室(31)とを有する。
（ｃ）ケーシング(4)は細長い筒状で、二重筒状の吸排口(24)を開口している。
（ｄ）ケーシング(4)は縦に区画されて、第１室(30)と第２室(31)とを設けており、第１室(30)は吸排口(24)を設けている側の端部に配設している。
（ｅ）吸排口(24)は、中心筒(25A)を排出口(24A)とし、中心筒(25A)と外筒(26)との間の外周筒を吸入口(24B)としている。
（ｆ）第１室(30)には、縦方向に延長して水密構造の連結筒(27)を配設しており、この連結筒(27)は、一端を排出口(24A)に連結して、他端を第２室(31)に連結している。
（ｇ）中空糸膜ユニット(6)は、Ｕ極された多数の中空糸膜(33)を固定プレート(34)に連結してなる内蔵ユニットを、ハウジング(35)に収納している。
（ｈ）固定プレート(34)は、中空で筒状の中空糸膜(33)の中心孔に連通する貫通孔を開口している。
（ｉ）ハウジング(35)は、閉塞構造の筒状で、一端に固定プレート(34)を固定して、固定プレート(34)とハウジング(35)の底板(36)との間に排水スペース(37)を設けている。
（ｊ）ハウジング(35)の底板(36)に連結筒(27)を連結して、排水スペース(37)を連結筒(27)を介して排出口(24A)に連結している。
（ｋ）ハウジング(35)の外形は、第２室(31)の内形よりも小さく、ハウジング(35)と第２室(31)との間に給水路(38)を設けており、この給水路(38)は第１室(30)に連結している。
（ｌ）ハウジング(35)は、天板(39)または周壁を貫通して流入口(40)を開口しており、給水路(38)を流れる水を内部に流入している。
（ｍ）フィルター(12)に流入する水は、吸入口(24B)から吸着粒子(5)を充填している第１室(30)を通過し、中空糸膜ユニット(6)と第２室(31)との間の給水路(38)と、ハウジング(35)の流入口(40)を通過して中空糸膜ユニット(6)のハウジング(35)の内部に流入し、中空糸膜(33)を透過して固定プレート(34)の貫通孔と連結筒(27)とを通過して排出口(24A)から排出されるように構成している。
中空糸膜ユニット(6)のハウジング(35)が、天板(39)の中心部に位置決凹部(41)を有し、この位置決凹部(41)に嵌入される位置決凸部(42)をケーシング(4)に設けており、位置決凸部(42)を位置決凹部(41)に案内して、中空糸膜ユニット(6)を第２室(31)の中心に配設するようにしてなる請求項１に記載される電解水の発生装置。
位置決凹部(41)と位置決凸部(42)がテーパー面を有する請求項２に記載される電解水の発生装置。