JP4931085B2 - 電解水生成装置 - Google Patents

Description

本発明は、水道水等の原水を電気分解してイオン水を生成する電解用電極の寿命を判定する機能を有する電解水生成装置に関するものである。

近年の安全な水や健康に対する関心の高まりに伴って、水道水等の原水を電解槽内で電気分解することでアルカリイオン水と酸性イオン水とを生成し、これらイオン水の一方を吐水管から吐出する構成の電解水生成装置が一般家庭にも広く普及しつつある。

このような電解水生成装置は、電解槽内を隔膜によって電極室を二分し、各電極室に配置された電解用電極間に直流電圧を印加して原水を電気分解し、電解イオン水を連続的に供給する構成となっている。

ところで、電解用電極の表面にはカルシウムスケール等、原水に含まれる不純物が析出して堆積するようになり、電気分解が次第に困難となっていく。そのため、電解水生成装置では、電気分解によって電解用電極の表面に付着する不純物を除去するために、電解用電極間に印加する直流電圧の極性を反転させて一定時間印加し、電解用電極表面の不純物を溶出させ洗浄除去することが行われている。

しかしながら、この洗浄動作により電気分解能力は回復するものの、やがて電解用電極自体が徐々に劣化していき、十分なイオン水が生成できなくなることから、例えば特許文献１にて示されているように、電極の寿命表示を行うようにしたものが提案されている。

特許文献１にて示されている電極の寿命表示方法では、積算された洗浄回数が８０００回以上であり、積算された電解時間が１０年以上であり、且つ、電極洗浄時の電解電流が使用開始時の電極洗浄電解電流（初期電流値）と比較して５０％以下になった時、電極寿命と判定して、電極が寿命に達している旨の表示を行うようにしている。
特開平６−３１２７５号公報

しかしながら、上記した電極寿命表示方法では、使用場所の違いによる原水の水質の違いや同一場所でも時間経過等の理由により電気伝導度に違いが生じ、この原水の電気伝導度の変化が電解電流値を変化させてしまう。そのため、電極の劣化が十分に進行していないにもかかわらず電極寿命と判定してしまったり、電極の劣化が十分に進行しているにもかかわらず電極寿命と判定しなかったりという誤判定の問題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、電極寿命判定の精度向上を図ることができる電解水生成装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、電解槽内に設置された対をなす電解用電極への電圧印加に基づいて、前記電解槽内に通水された原水を電気分解してイオン水を生成するものであり、対をなす前記電解用電極間に流れる電解電流値を検出する電解電流検出手段と、前記電解電流値と電極寿命判定電流値との比較に基づいて前記電解用電極の寿命を判定する電解用電極寿命判定手段とを備えてなる電解水生成装置であって、前記原水の電気伝導度を検出する電気伝導度検出手段を備え、前記電気伝導度検出手段は、前記原水の流路上に設置され前記原水の電気伝導度を検知するための検知用電極を有するとともに、該検知用電極は、前記電解用電極よりも高い位置に設置されており、前記電解用電極寿命判定手段は、前記電極寿命判定電流値を前記電気伝導度の変化に対応して補正し、補正後の前記電極寿命判定電流値と前記電解電流値との比較に基づいて前記電解用電極の寿命を判定することをその要旨とする。

この発明では、電気伝導度検出手段にて原水の電気伝導度が検出され、電解用電極寿命判定手段では、電極寿命判定電流値をその検出した電気伝導度の変化に対応して補正し、補正後の電極寿命判定電流値と、電解用電極間に流れる電解電流値との比較に基づいて電解用電極の寿命が判定される。これにより、電解用電極の寿命判定において、電解電流値を変化させる要素である原水の電気伝導度の変化分が補正されることから、その電極寿命判定が的確に行われ、電極寿命判定の精度向上が図られる。
また、電気伝導度検出手段には、原水の流路上に設置され原水の電気伝導度を検知するための検知用電極が備えられ、該検知用電極は、電解用電極よりも高い位置に設置される。即ち、電解用電極により電気分解された水が検知用電極に到達し難くなるため、該検知用電極にて検知される原水の電気伝導度への電気分解された水の影響を小とでき、電極寿命判定の精度向上に寄与できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電解水生成装置において、前記電解用電極寿命判定手段は、電解開始から所定時間後に前記電解用電極の寿命判定を行うことをその要旨とする。

この発明では、電解用電極寿命判定手段では、電解開始から所定時間後に電解用電極の寿命判定が行われる。即ち、電解開始時には、電極寿命判定に用いる電解電流値が一時的に大となる過渡的変化が生じるため、電解電流値が定常値に安定したとみなせる所定時間経過後から電極寿命判定が行われ、それまではその電極寿命判定がキャンセルされる。これにより、電極寿命判定に電解開始時の電解電流値の過渡変化分が除かれるため、電極寿命判定の精度向上に寄与できる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の電解水生成装置において、前記電解用電極寿命判定手段は、電解開始から複数回検出した前記電解電流値の変化が所定値以内に収束した後に前記電解用電極の寿命判定を行うことをその要旨とする。

この発明では、電解用電極寿命判定手段では、電解開始から複数回検出した電解電流値の変化が所定値以内に収束した後に電解用電極の寿命判定が行われる。即ち、電解開始時には、電極寿命判定に用いる電解電流値が一時的に大となる過渡的変化が生じるため、その過渡的変化が収束したことを確認すべくその電解電流値の変化が所定値以内に収束した後に電極寿命判定が行われ、それまではその電極寿命判定がキャンセルされる。これにより、電極寿命判定に電解開始時の電解電流値の過渡変化分が除かれるため、電極寿命判定の精度向上に寄与できる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電解水生成装置において、前記電解用電極寿命判定手段は、前記原水の止水時に検出した前記電解電流値を用いて前記電解用電極の寿命判定を行うことをその要旨とする。

この発明では、電解用電極寿命判定手段では、原水の止水時に検出した電解電流値を用いて電解用電極の寿命判定が行われる。即ち、原水の流量変化に伴って電解電流値が変化するため、電極寿命判定に用いる電解電流値に原水の止水時のものを用いれば、その電解電流値の流量変化分を除くことができ、電極寿命判定の精度向上に寄与できる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電解水生成装置において、前記電解電流検出手段による前記電解電流値の検出と、前記電気伝導度検出手段による前記原水の電気伝導度の検出とを同時に行い、前記電解用電極寿命判定手段は、その同時に検出した前記電解電流値と前記電気伝導度を加味した前記電極寿命判定電流値との比較に基づいて前記電解用電極の寿命判定を行うことをその要旨とする。

この発明では、電解電流値の検出と原水の電気伝導度の検出とが同時に行われ、電解用電極寿命判定手段では、その同時に検出した電解電流値と電気伝導度を加味した電極寿命判定電流値との比較に基づいて電解用電極の寿命判定が行われる。即ち、原水の流量や原水中のカルシウム量等が時間的に変化し、これに伴って電解電流値と電気伝導度とが変化するため、電極寿命判定に用いる電解電流値と電気伝導度とを同時に得たものを用いれば、その電解電流値や電気伝導度の時間変化分を除くことができ、電極寿命判定の精度向上に寄与できる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電解水生成装置において、前記電気伝導度検出手段は、前記原水の流路上に設置され前記原水の電気伝導度を検知するための検知用電極を有し、前記検知用電極は、白金、イリジウム、チタンを含む耐腐食性金属材料で形成したことをその要旨とする。

この発明では、電気伝導度検出手段には、原水の流路上に設置され原水の電気伝導度を検知するための検知用電極が備えられ、該検知用電極は、白金、イリジウム、チタンを含む耐腐食性金属材料で形成される。これにより、長期に亘り精度良く原水の電気伝導度を検知でき、長期に亘り精度良く電極寿命判定を行うことが可能となる。

本発明によれば、電極寿命判定の精度向上を図ることができる電解水生成装置を提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施形態の電解水生成装置１０を示す。電解水生成装置１０は、上水道管等の原水管１と水栓２を介して接続可能に構成され、その水栓２から流入してきた原水（水道水）が、浄水部１１、流量検知部１２、カルシウム供給部１３、及び前段検知部１４を経て、電気分解を行うための電解槽１５に通水される。

浄水部１１は、原水中の残留塩素、トリハロメタン、カビ臭等を吸着する活性炭、及び一般細菌や不純物を取り除く中空糸膜等を備えている。流量検知部１２は、水栓２から流入してきた原水の流量を検知し、その検知信号をコントローラ２０に出力する。コントローラ２０は、流量検知部１２からの検知信号に基づいて通水時の流量等を検出している。カルシウム供給部１３は、グリセロリン酸カルシウムや乳酸カルシウム等のカルシウムイオンを原水中に付与し、原水の電気分解が容易となるよう原水の電気伝導度を高める処理を行っている。前段検知部１４は、陰極及び陽極で一対の検知用電極１４ａ，１４ｂを備えている。前段検知部１４は、電解槽１５の前段にて電気分解前の原水の電気伝導度を検知し、その検知信号をコントローラ２０内の電気伝導度検出部２０ａに出力する。コントローラ２０の電気伝導度検出部２０ａは、前段検知部１４からの検知信号に基づいて原水の電気分解前の電気伝導度を検出している。

電解槽１５は、隔膜１５ｘで二分した第１及び第２の電極室１５ａ，１５ｂを備え、各電極室１５ａ，１５ｂにそれぞれ対応する第１及び第２の電解用電極１６ａ，１６ｂが設置されている。第１の電極室１５ａには吐水管１７が接続されて、第２の電極室１５ｂには排水管１８が接続されている。

各電解用電極１６ａ，１６ｂは、コントローラ２０に接続され、原水の電気分解のための所定の直流電圧が印加される。ここで、電解水生成装置１０内に備えられる電源部２１は、プラグ２２を介して供給される家庭用商用電源（ＡＣ１００Ｖ）から直流電源を生成している。コントローラ２０は、電源部２１からの直流電源の供給を受けて動作するとともに、その直流電源の供給に基づいて第１及び第２の電解用電極１６ａ，１６ｂに電解用の直流電圧を印加している。この場合、コントローラ２０は、単位時間当たりの原水の流量が所定量以上となることで通水中と判定して電解用電極１６ａ，１６ｂへの電圧印加を行い、該流量が所定量未満となることで止水された判定して電解用電極１６ａ，１６ｂへの電圧印加を停止する。

コントローラ２０には、操作表示部２３が接続されている。操作表示部２３は、アルカリイオン水生成モード、弱酸性イオン水生成モード、及び浄水生成モード等、ユーザが各種モードの切り替え操作ボタンを有するとともに、これらに関する例えば水質モードやｐＨ強度、また電極寿命か否かの表示等を行う表示部を有して構成されている。

操作表示部２３にてアルカリイオン水生成モードが選択されると、コントローラ２０は、前記通水中の判定に基づいて、第１の電解用電極１６ａを陰極、第２の電解用電極１６ｂを陽極とする直流電圧を印加する。すると、第１の電極室１５ａ内にアルカリイオン水が生成されて吐水管１７から吐水され、第２の電極室１５ｂ内に弱酸性イオン水が生成されて排水管１８から排水される。弱酸性イオン水生成モードが選択されると、コントローラ２０は、前記通水中の判定に基づいて、第１の電解用電極１６ａを陽極、第２の電解用電極１６ｂを陰極とする直流電圧を印加する。すると、第１の電極室１５ａ内に弱酸性イオン水が生成されて吐水管１７から吐水され、第２の電極室１５ｂ内にアルカリイオン水が生成されて排水管１８から排水される。また、これらの止水時においては、コントローラ２０は、前記止水判定に基づく止水時から一定時間、イオン水生成時の印加電圧を反転した電圧を印加し、電解用電極１６ａ，１６ｂの表面に析出されるカルシウムスケール等の不純物の除去する動作を行う。

操作表示部２３にて浄水生成モードが選択された場合では、コントローラ２０は、前記通水中の判定がなされても電解用電極１６ａ，１６ｂへの電圧印加を行わず、原水を浄水部１１等を通過させて生成される浄水が吐水管１７から吐水される。

また、コントローラ２０には、前記電気伝導度検出部２０ａの他に、電解電流検出部２０ｂ及び電解用電極寿命判定部２０ｃが備えられている。電解電流検出部２０ｂは、各電解用電極１６ａ，１６ｂに接続され、該電解用電極１６ａ，１６ｂ間の電解電流値を検出している。電解用電極寿命判定部２０ｃは、検出した電解電流値と電極寿命判定電流値との比較に基づいて、電解用電極１６ａ，１６ｂが寿命か否かの判定を行っている。

ここで、前記検出した電解電流値は、原水の電気伝導度の変化とともに変化するものである。そのため、電解用電極寿命判定部２０ｃは、図２に示すように、検出した電気伝導度の変化に追従するようにその電極寿命判定電流値の補正を行っている。従って、電解電流値と電極寿命判定電流値との比較による電極寿命判定において原水の電気伝導度の変化分が補正されることから、電解用電極１６ａ，１６ｂの寿命判定が的確に行われ、電極寿命判定の精度向上が図られている。

そして、このように電解用電極寿命判定部２０ｃにて電解用電極１６ａ，１６ｂが寿命に達した旨の判定がなされると、コントローラ２０は、操作表示部２３にて電極寿命に達した旨のメッセージの表示や警告灯を点灯させることでユーザに報知し、ユーザにメンテナンスを促すようになっている。

次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）本実施形態では、検知用電極１４ａ，１４ｂで検知された検知信号に基づきコントローラ２０内の電気伝導度検出部２０ａにて原水の電気伝導度が検出され、電解用電極寿命判定部２０ｃでは、電極寿命判定電流値をその検出した電気伝導度の変化に対応して補正し、補正後の電極寿命判定電流値と、電解用電極１６ａ，１６ｂ間に流れる電解電流値との比較に基づいて電解用電極１６ａ，１６ｂの寿命が判定される。これにより、電解用電極１６ａ，１６ｂの寿命判定において、電解電流値を変化させる要素である原水の電気伝導度の変化分が補正されることから、その電極寿命判定を的確に行うことができ、電極寿命判定の精度向上を図ることができる。

尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、電解開始時での電極寿命判定について特に言及しなかったが、例えば次のようにして実施してもよい。

図３に示すように、電解開始時には、電極寿命判定に用いる電解電流値が一時的に大となる過渡的変化が生じ、特に各電解用電極１６ａ，１６ｂへのカルシウムスケール等の不純物の付着が多いほどその電流変化が大きくなるため、電解電流値が定常値に安定したとみなせる所定時間Ｔ１経過後から電極寿命判定を行い、それまではその電極寿命判定をキャンセルさせるようにしてもよい。因みに、所定時間Ｔ１は、望ましくは０．５〜３秒程度であるが、１０秒程度見込んでもよい。これにより、電極寿命判定に電解開始時の電解電流値の過渡変化分が除かれるため、電極寿命判定の精度向上に寄与できる。

また、図４に示すように、電極寿命判定に用いる電解電流値を電解開始時から所定時間間隔を有して複数検出し、例えば検出点Ｐ１〜Ｐ４で検出した電解電流値がその前後での差が所定値以内に収束し過渡的変化が収束した後に電極寿命判定を行い、それまではその電極寿命判定をキャンセルさせるようにしてもよい。因みに、電解電流値の前後の差は、望ましくは１０％以内であるが、３０％以内としてもよい。これによっても、電極寿命判定に電解開始時の電解電流値の過渡変化分が除かれるため、電極寿命判定の精度向上に寄与できる。

・上記実施形態では、電極寿命判定に用いる電解電流値の通水時の流量との関係について特に言及しなかったが、例えば次のようにして実施してもよい。
図５に示すように、原水の流量が多くなるほど電解電流値が小さくなるというように原水の流量変化に伴って電解電流値が変化するため、電極寿命判定に用いる電解電流値に原水の止水時のものを用いれば、その電解電流値の流量変化分を除くことができ、電極寿命判定の精度向上に寄与できる。

・上記実施形態では、原水の電気伝導度を検知するための検知用電極１４ａ，１４ｂの設置位置を特に言及しなかったが、例えば次のようにして実施してもよい。
例えば図６に示すように、原水の電気伝導度を検知するための検知用電極１４ａ，１４ｂを電解用電極１６ａ，１６ｂよりも高い位置に設置してもよい。これにより、電解用電極１６ａ，１６ｂにより電気分解された水が検知用電極１４ａ，１４ｂに到達し難くなるため、該検知用電極１４ａ，１４ｂにて検知される原水の電気伝導度への電気分解された水の影響を小とでき、電極寿命判定の精度向上に寄与できる。

・上記実施形態では、電解電流値の検出と原水の電気伝導度の検出との検出タイミングについて特に言及しなかったが、例えば次のようにして実施してもよい。
例えば、電解電流値の検出と原水の電気伝導度の検出とを同時に行い、その同時に検出した電解電流値と電気伝導度を加味した電極寿命判定電流値との比較に基づいて電解用電極の寿命判定を行うようにしてもよい。これにより、原水の流量や原水中のカルシウム量等が時間的に変化し、これに伴って電解電流値と電気伝導度とが変化するため、電極寿命判定に用いる電解電流値と電気伝導度とを同時に得たものを用いれば、その電解電流値や電気伝導度の時間変化分を除くことができ、電極寿命判定の精度向上に寄与できる。

・上記実施形態では、原水の電気伝導度を検知するための検知用電極１４ａ，１４ｂの材質について特に言及しなかったが、例えば白金、イリジウム、チタン等を含む耐腐食性金属材料で検知用電極１４ａ，１４ｂを形成してもよい。これにより、長期に亘り精度良く原水の電気伝導度を検知でき、長期に亘り精度良く電極寿命判定を行うことができる。

尚、上記したいくつかの変形例は、それ単独で上記実施形態に組み合わせるだけでなく、別の変形例とともに上記実施形態に適宜組み合わせることもできる。

本実施形態における電解水生成装置の概略構成図である。 別例の態様を説明するための説明図である。 別例の態様を説明するための説明図である。 別例の態様を説明するための説明図である。 別例の態様を説明するための説明図である。 別例における電解水生成装置の概略構成図である。

符号の説明

１０…電解水生成装置、１４ａ，１４ｂ…検知用電極（電気伝導度検出手段）、１５…電解槽、１６ａ，１６ｂ…第１，第２の電解用電極（電解用電極、電解電流検出手段）、２０ａ…電気伝導度検出部（電気伝導度検出手段）、２０ｂ…電解電流検出部（電解電流検出手段）、２０ｃ…電解用電極寿命判定部（電解用電極寿命判定手段）。

Claims (6)

1. 電解槽内に設置された対をなす電解用電極への電圧印加に基づいて、前記電解槽内に通水された原水を電気分解してイオン水を生成するものであり、
   対をなす前記電解用電極間に流れる電解電流値を検出する電解電流検出手段と、
   前記電解電流値と電極寿命判定電流値との比較に基づいて前記電解用電極の寿命を判定する電解用電極寿命判定手段と
   を備えてなる電解水生成装置であって、
   前記原水の電気伝導度を検出する電気伝導度検出手段を備え、
   前記電気伝導度検出手段は、前記原水の流路上に設置され前記原水の電気伝導度を検知するための検知用電極を有するとともに、該検知用電極は、前記電解用電極よりも高い位置に設置されており、
   前記電解用電極寿命判定手段は、前記電極寿命判定電流値を前記電気伝導度の変化に対応して補正し、補正後の前記電極寿命判定電流値と前記電解電流値との比較に基づいて前記電解用電極の寿命を判定することを特徴とする電解水生成装置。
2. 請求項１に記載の電解水生成装置において、
   前記電解用電極寿命判定手段は、電解開始から所定時間後に前記電解用電極の寿命判定を行うことを特徴とする電解水生成装置。
3. 請求項１に記載の電解水生成装置において、
   前記電解用電極寿命判定手段は、電解開始から複数回検出した前記電解電流値の変化が所定値以内に収束した後に前記電解用電極の寿命判定を行うことを特徴とする電解水生成装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の電解水生成装置において、
   前記電解用電極寿命判定手段は、前記原水の止水時に検出した前記電解電流値を用いて前記電解用電極の寿命判定を行うことを特徴とする電解水生成装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の電解水生成装置において、
   前記電解電流検出手段による前記電解電流値の検出と、前記電気伝導度検出手段による前記原水の電気伝導度の検出とを同時に行い、
   前記電解用電極寿命判定手段は、その同時に検出した前記電解電流値と前記電気伝導度を加味した前記電極寿命判定電流値との比較に基づいて前記電解用電極の寿命判定を行うことを特徴とする電解水生成装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の電解水生成装置において、
   前記電気伝導度検出手段は、前記原水の流路上に設置され前記原水の電気伝導度を検知するための検知用電極を有し、
   前記検知用電極は、白金、イリジウム、チタンを含む耐腐食性金属材料で形成したことを特徴とする電解水生成装置。

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