JP6209255B1 - 電解水生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スケールの付着を抑制しつつ、使い勝手を高めると共に、捨て水を減少することができる電解水生成装置を提供する。【解決手段】電解水生成装置は、電解室の第１極室又は第２極室の一方で生成された電解水を送出する第１流路と、他方で生成された電解水を送出する第２流路と、流量調整弁７４及び流路切替弁８５が連動するダブルオートチェンジクロスライン弁と、第１給電体４１及び第２給電体４２の極性を切り替える極性切替手段５１と、極性切替手段５１及び流路切替弁８５の切替時期を判定する判定手段５２とを備える。判定手段５２は、電解室４０での電気分解時間を積算し、極性が切り替えられることなく、積算した電気分解時間ｔが予め定められた閾値Ｔに達したときに、切替時期が到来したと判定する。【選択図】 図２

Description

本発明は、水を電気分解して電解水素水を生成する電解水生成装置に関する。

従来、隔膜で仕切られた陽極室と陰極室とを有する電解槽を備え、電解槽に供給される水道水等の原水を電気分解する電解水生成装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。電解水生成装置の陰極室では、水素ガスが溶け込んだ電解水素水（電解還元水）が生成される。上記電解水生成装置では、吐水を開始した直後、電解槽の内部に残留している水が十分に電気分解されることなく吐水されることがあるため、吐水開始から所定時間（例えば、数秒間）が経過するまでの水は使用しないことが望ましい。

特開２００２−２７３４２６号公報

一方、電解槽によって電気分解される原水には、微量ながらカルシウムイオンやマグネシウムイオン等の金属イオンが含まれている。これらの金属イオンは、フィルター等では除去されにくく、電解槽に進入すると給電体を含む陰極室の内部や陰極室の下流側に接続された流路の内部にスケールとして析出される。

スケールが給電体の表面に付着すると、水が電気分解され難くなり、電解水素水の溶存水素濃度が低下する。そこで、電気分解の停止後、電解槽の内部に配されている給電体の極性を適宜切り替えることにより、給電体へのスケールの付着を抑制するように構成された電解水生成装置が提案されている。この種の電解水生成装置では、給電体の極性を切り替える際に、流路切替弁を動作させて電解槽の上流及び下流の水路を同期して切り替えることにより、吐水口から切り替え前と同種の電解水を吐出可能として使い勝手の向上が図られている。

しかしながら、給電体の極性を切り替えた直後の電解槽及び流路替弁には、異極で生成された電解水が残留している。このため、異極で生成された電解水との混合を防止して、所望の電解水を得るためには、これらの水が吐水口から排出されるのを待って取水する必要があり、相応の待ち時間が生ずる。このような給電体の極性を切り替えた場合における異極で生成された電解水が排出されるまでの待ち時間は、極性を切り替えない場合の待ち時間よりも長く、電解水生成装置の使い勝手の向上のためには、さらなる改良が望まれている。また、異極で生成された水は、通常、捨て水として廃棄処分されることが多く、水の有効利用を妨げる一因となっている。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、給電体へのスケールの付着を抑制しつつ、使い勝手を高めると共に、捨て水を減少することができる電解水生成装置を提供することを主たる目的としている。

本発明は、電気分解される水が供給される電解室と、前記電解室内で、互いに対向して配置された第１給電体及び第２給電体と、前記第１給電体と前記第２給電体との間に配され、かつ、前記電解室を前記第１給電体側の第１極室と、前記第２給電体側の第２極室とに区分する隔膜とを備えた電解水生成装置であって、前記第１極室又は前記第２極室の一方で生成された電解水を第１吐水口に送出する第１流路と、前記第１極室又は前記第２極室の他方で生成された電解水を第２吐水口に送出する第２流路と、前記第１極室及び前記第２極室と前記第１流路及び前記第２流路との接続を切り替える流路切替弁と、前記第１給電体及び前記第２給電体の極性を切り替える極性切替手段と、前記極性切替手段及び前記流路切替弁の切替時期を判定する判定手段とをさらに備え、前記判定手段は、前記電解室での電気分解時間を積算し、前記極性が切り替えられることなく、前記電気分解時間の積算値が予め定められた閾値に達したときに、前記切替時期が到来したと判定することを特徴とする。

本発明に係る前記電解水生成装置において、前記電解室への通水を検出する通水検出手段をさらに備え、前記判定手段は、前記極性が切り替えられることなく、前記電気分解時間の積算値が前記閾値に達した後、前記通水検出手段が前記電解室への通水を検出することなく予め定められた時間が経過したときに、前記切替時期が到来したと判定することが望ましい。

本発明に係る前記電解水生成装置において、前記第１給電体及び前記第２給電体に供給される電流を検出する電流検出手段をさらに備え、前記判定手段は、前記極性及び前記流路を切り替えた後の前記電流の積算値に基づいて、前記閾値を変更することが望ましい。

本発明に係る前記電解水生成装置において、前記第１給電体及び前記第２給電体に印加される電圧を検出する電圧検出手段をさらに備え、前記判定手段は、前記極性及び前記流路を切り替えた後の前記電圧と前記電流との比に基づいて、前記閾値を変更することが望ましい。

本発明の電解水生成装置では、判定手段は、電解室での電気分解時間を積算し、各給電体の極性が切り替えられることなく、電気分解時間の積算値が予め定められた閾値に達したときに、切替時期が到来したと判定する。このように電気分解がなされた時間に基づいて極性の切り替えを管理することにより、スケールの付着を予測し抑制することができる。本発明では、単に電解室に水が供給された時間ではなく、電解室内で現に電気分解がなされた時間の積算値を監視して切替時期の到来を判定するので、精度よく切替時期を管理することが可能となる。従って、少ない切替頻度でスケールの付着を抑制でき、電解水生成装置の使い勝手を高めると共に、捨て水を減少することが可能となる。

本発明の電解水生成装置の一実施形態の流路構成を示すブロック図である。 図１の電解水生成装置の電気的構成を示すフローチャートである。 図２の電解水生成装置での、極性及び流路の切替動作の処理手順を示すフローチャートである。 図３の極性及び流路の切替動作の変形例の処理手順を示すフローチャートである。 図４に続く処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は、本実施形態の電解水生成装置１の概略構成を示している。本実施形態では、電解水生成装置１として、例えば、家庭の飲用水の生成に用いられる家庭用電解水生成装置が示されている。図１では、飲用の電解水素水を生成している状態の電解水生成装置１が示されている。

電解水生成装置１は、水を浄化する浄水カートリッジ２と、浄化された水が供給される電解室４０が形成された電解槽４とを備えている。

浄水カートリッジ２は、電解水生成装置１に供給された原水を濾過することにより、浄水を生成し、電解室４０に供給する。原水には、一般的には水道水が利用されるが、その他、例えば、井戸水、地下水等を用いることができる。浄水カートリッジ２は、電解水生成装置１の装置本体に対して着脱可能に構成されている。これにより、使用により又は経時によって寿命を迎えた浄水カートリッジ２は、新品の浄水カートリッジ２に交換されうる。

浄水カートリッジ２は、電解槽４の上流に設けられている。従って、浄水カートリッジ２によって浄化された水が、電解槽４に供給される。

浄水カートリッジ２によって浄化された水は、電解室４０で電気分解される。電解室４０には、互いに対向して配置された第１給電体４１及び第２給電体４２と、第１給電体４１と第２給電体４２との間に配された隔膜４３とが設けられている。

隔膜４３は、電解室４０を第１給電体４１側の第１極室４０ａと、第２給電体４２側の第２極室４０ｂとに区分する。隔膜４３は、電気分解で生じたイオンを通過させ、隔膜４３を介して第１給電体４１と、第２給電体４２とが電気的に接続される。第１給電体４１と第２給電体４２との間に直流電圧が印加されると、電解室４０内で水が電気分解され、電解水が得られる。

例えば、図１に示される状態では、第１給電体４１には正の電荷が帯電し、第１極室４０ａは、陽極室として機能している。一方、第２給電体４２には負の電荷が帯電し、第２極室４０ｂは、陰極室として機能している。すなわち、第２極室４０ｂでは発生した水素ガスが溶け込んだ還元性の電解水素水が、第１極室４０ａでは発生した酸素ガスが溶け込んだ電解酸性水がそれぞれ生成される。

図２は、電解水生成装置１の電気的な構成を示している。電解水生成装置１は、電解槽４等の各部の制御を司る制御手段５等を備えている。

第１給電体４１及び第２給電体４２と制御手段５とは、電流供給ラインを介して接続されている。第１給電体４１と制御手段５との間の電流供給ラインには、電流検出手段４４が設けられている。電流検出手段４４は、第２給電体４２と制御手段５との間の電流供給ラインに設けられていてもよい。電流検出手段４４は、第１給電体４１、第２給電体４２に供給する直流電流（電解電流）Ｉを検出し、その値に相当する電気信号を制御手段５に出力する。

制御手段５は、例えば、電流検出手段４４から出力された電気信号に基づいて、第１給電体４１及び第２給電体４２に印加する直流電圧（電解電圧）Ｖを制御する。より具体的には、制御手段５は、ユーザー等によって設定された溶存水素濃度に応じて、電流検出手段４４によって検出される電流Ｉが所望の値となるように、第１給電体４１及び第２給電体４２に印加する電圧Ｖをフィードバック制御する。例えば、電流Ｉが過大である場合、制御手段５は、上記電圧Ｖを減少させ、電流Ｉが過小である場合、制御手段５は、上記電圧Ｖを増加させる。これにより、第１給電体４１及び第２給電体４２に供給する電流Ｉが適切に制御され、電解室４０で所望の溶存水素濃度の水素水が生成される。

第１給電体４１及び第２給電体４２の極性は、制御手段５によって制御される。すなわち、制御手段５は、第１給電体４１及び第２給電体４２の極性を切り替える極性切替手段５１として機能する。制御手段５が第１給電体４１及び第２給電体４２の極性を適宜切り替えることにより、第１給電体４１及び第２給電体４２が陽極室又は陰極室として機能する機会が均等化される。これにより、第１給電体４１及び第２給電体４２等へのスケールの付着が抑制される。

制御手段５は、例えば、各種の演算処理、情報処理等を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）及びＣＰＵの動作を司るプログラム及び各種の情報を記憶するメモリ等を有している。制御手段５の各種の機能は、ＣＰＵ、メモリ及びプログラムによって実現される。

電解水生成装置１は、制御手段５による制御の下で、各種の運転モードで動作する。電解水生成装置１の運転モードには、電解水素水を生成して吐出する「水素水モード」、電解酸性水を生成して吐出する「酸性水モード」及び浄水を生成して吐出する「浄水モード」が含まれる。

電解水生成装置１は、ユーザーによって操作される操作手段６１を有する。操作手段６１は、例えば、電解水生成装置１の運転モードを変更する際にユーザーによって操作される。

操作手段６１は、各モードに対応するスイッチ又は静電容量を検出するタッチパネル等を有する。また、ユーザーは、操作手段６１を操作することにより、電解水生成装置１が生成する水を選択できる。ユーザーは、操作手段６１を操作することにより、電解水生成装置１が生成する電解水素水の溶存水素濃度を設定できる。ユーザーによって操作手段６１が操作されると、操作手段６１は対応する電気信号を制御手段５に出力する。

図１に示されるように、電解水生成装置１は、電解槽４の上流側に設けられた入水部７と、電解槽４の下流側に設けられた出水部８とをさらに備えている。

入水部７は、給水管７１と、流量センサー７２と、分岐部７３と、流量調整弁７４等を有している。給水管７１は、浄水カートリッジ２によって浄化された水を電解室４０に供給する。流量センサー７２は、給水管７１に設けられている。流量センサー７２は、電解室４０に供給される水の単位時間あたりの流量（以下、単に「流量」と記すこともある）Ｆ１を定期的に検出し、その値に相当する信号を制御手段５に出力する。

分岐部７３は、給水管７１を給水管７１ａ、７１ｂの二方に分岐する。流量調整弁７４は、給水管７１ａ、７１ｂを第１極室４０ａ又は第２極室４０ｂに接続する。第１極室４０ａ及び第２極室４０ｂに供給される水の流量は、制御手段５の管理下で、流量調整弁７４によって調整される。本実施形態では、流量センサー７２は、分岐部７３の上流側に設けられているので、第１極室４０ａに供給される水の流量と第２極室４０ｂに供給される水の流量との総和、すなわち、電解室４０に供給される水の第１流量Ｆ１を検出する。

出水部８は、流路切替弁８５と、第１流路８１と、第２流路８２等を有している。流路切替弁８５は、第１極室４０ａ及び第２極室４０ｂと第１流路８１及び第２流路８２との接続を切り替える。

第１流路８１の先端部には、第１吐水口８３が設けられている。第１流路８１は、第１極室４０ａ又は第２極室４０ｂの一方で生成された電解水を第１吐水口８３に送出する。同様に、第２流路８２の先端部には、第２吐水口８４が設けられている。第２流路８２は、第１極室４０ａ又は第２極室４０ｂの他方で生成された電解水を第２吐水口８４に送出する。

第１給電体４１及び第２給電体４２の極性の切り替えと流路切替弁８５による流路の切り替えとを同期させることにより、ユーザーによって選択された電解水（図１では電解水素水）が常に一方の吐水口（例えば、第１吐水口８３）から吐出されうる。

第１給電体４１及び第２給電体４２の極性の切り替えにあたっては、制御手段５が、流量調整弁７４と流路切替弁８５とを、連動して動作させる形態が望ましい。これにより、極性の切り替え前後において、第１吐水口８３に接続されている極室への水の供給量を十分に確保しつつ、第２吐水口８４に接続されている極室への水の供給量を抑制して、水の有効利用を図ることが可能となる。流量調整弁７４と流路切替弁８５とは、例えば、特許第５８０９２０８号公報に記載されているように、一体に形成され、単一のモーターによって連動して駆動される形態が望ましい。すなわち、流量調整弁７４及び流路切替弁８５は、円筒形状の外筒体と内筒体等によって構成される。内筒体の内側及び外側には、流量調整弁７４及び流路切替弁８５を構成する流路が形成され、各流路は、流量調整弁７４及び流路切替弁８５の動作状態に応じて適宜交差するように構成されている。このような弁装置は、「ダブルオートチェンジクロスライン弁」と称され、電解水生成装置１の構成及び制御の簡素化に寄与し、電解水生成装置１の商品価値をより一層高める。

既に述べたように、本発明の電解水生成装置１では、第１給電体４１及び第２給電体４２の表面にスケールが付着することを抑制するために、第１給電体４１及び第２給電体４２の極性を適宜切り替えるように構成されている。第１給電体４１及び第２給電体４２の極性の切替時期は、制御手段５によって管理される。また、第１給電体４１及び第２給電体４２の極性の切り替えと同期して、制御手段５は、流路切替弁８５を制御して、第１極室４０ａ及び第２極室４０ｂと第１流路８１及び第２流路８２との接続を切り替える。すなわち、制御手段５は、第１給電体４１、第２給電体４２の極性及び流路切替弁８５の切替時期を判定する判定手段５２として機能する。

図２に示されるように、電解水生成装置１は、ユーザーの操作を案内する各種の音声を出力するためのスピーカー６２を備えている。スピーカー６２は、制御手段５によって制御される。

通水開始直後に第１吐水口８３等から吐出される電解水は、所望のｐＨ及び溶存ガス濃度が得られ難い。このため、本電解水生成装置１では、第１吐水口８３から吐出される電解水のｐＨ及び溶存ガス濃度が安定し、所望の電解水が得られたと推定されるＴ１秒の経過後、スピーカー６２からメロディを鳴らすように構成されている。Ｔ１は、電解室４０の仕様及び第１流路８１の長さ等に応じて、例えば、数秒程度に設定される。

また、第１給電体４１、第２給電体４２の極性及び流路切替弁８５を切り替えた直後の第１極室４０ａ、第２極室４０ｂ及び流路切替弁８５には、異極で生成された電解水が残留している。このため、第２給電体４２の極性及び流路切替弁８５を切り替えた直後に生成された電解水は、異極で生成された電解水が混合されている。そこで、本電解水生成装置１では、異極で生成された電解水が第１吐水口８３から排出されたと推定されるＴ２（Ｔ１よりも大きい）秒の経過後、スピーカー６２からメロディを鳴らすように構成されている。Ｔ２は、流路切替弁８５の仕様及び第１流路８１の長さ等に応じて、例えば、Ｔ１の２倍程度に設定される。

Ｔ１秒及びＴ２秒等の時間は、制御手段５によって計数される。すなわち、制御手段５は、クロック信号等に基づいて時間を計数するタイマー５３としての機能を有する。本実施形態の電解水生成装置１では、Ｔ１秒又はＴ２秒等の時間は、通水の開始後、所望の電解水が吐出されるまでの待ち時間として設定される。上記Ｔ１秒の経過後及びＴ２の経過後鳴らされるメロディによって、ユーザーは、操作手段６１を操作して選択した所望の電解水が生成されたことを知得でき、電解水生成装置１の使い勝手が高められる。

図３は、電解水生成装置１での第１給電体４１、第２給電体４２の極性及び流路切替弁８５の切り替え動作を示すフローチャートである。各給電体４１、４２の極性及び流路切替弁８５の切替時期の判定には、極性を切り替えた後の電気分解の積算時間が用いられる。本実施形態では、制御手段５は、電気分解を行なう度に電気分解時間Δｔを計数し、その積算値に相当する変数ｔを計算する。すなわち、ｔ＝ΣΔｔ にて変数ｔが計算される。そして、電気分解の停止後、制御手段５は、変数ｔを予め定められた閾値Ｔと比較することにより、各給電体４１、４２の極性及び流路切替弁８５の切替時期を判定する。さらに、制御手段５は、各給電体４１、４２の極性及び流路切替弁８５を切り替えた後、変数ｔを０にリセットする。

より具体的に、まず、Ｓ１では、制御手段５は、変数ｔを初期値である０にリセットする。その後、ユーザーによって運転モードが切り替えられることなく（Ｓ２においてＹ）、流量センサー７２を介して通水が検出されたとき（Ｓ３においてＹ）、制御手段５は、第１給電体４１及び第２給電体４２に直流電圧Ｖを印加して電気分解を開始させる（Ｓ４）。通水及び通水停止の検出は、流量センサー７２から制御手段５に入力される信号に基づいて判定される。すなわち、流量センサー７２及び制御手段５は、通水検出手段として機能し、制御手段５は、流量センサー７２での流量が予め定められた所定の閾値を超えるとき、通水状態にあると判定し、流量センサー７２での流量が閾値未満のとき、通水停止状態にあると判定する。また、Ｓ４において電気分解が開始すると、制御手段５は、電気分解時間Δｔの計数を開始する。

そして、制御手段５は、変数ｔが０であるとき（Ｓ５においてＹ）、第１給電体４１、第２給電体４２の極性及び流路切替弁８５を切り替えた直後の電気分解であると判定し、Ｔ２秒の経過後、スピーカー６２からメロディを出力させる（Ｓ６）。一方、制御手段５は、変数ｔが０でないとき（Ｓ５においてＮ）、Ｔ１秒の経過後、スピーカー６２からメロディを出力させる（Ｓ７）。

その後、流量センサー７２を介して通水停止が検出されると（Ｓ８）、制御手段５は、第１給電体４１及び第２給電体４２への直流電圧Ｖの印加を停止することにより電気分解を停止する（Ｓ９）。これに伴い、制御手段５は、電気分解時間Δｔの計数を停止する。電気分解時間Δｔは、Ｓ４からＳ９に至る時間として計数される。そして、制御手段５は、計数した電気分解時間Δｔを変数ｔに加えることにより、電気分解時間Δｔの積算値に相当する変数ｔを計算し（Ｓ１０）、変数ｔが予め定められた閾値Ｔに達するか否かを判定する（Ｓ１１）。変数ｔが上記閾値Ｔに達しない場合（Ｓ１１においてＮ）、Ｓ２に戻ってＳ１１までのループが繰り返される。この場合、極性の切り替えは行なわれず、変数ｔに電気分解時間Δｔが加算される。

一方、変数ｔが上記閾値Ｔに達する場合（Ｓ１１においてＹ）、制御手段５は、各給電体４１、４２の極性及び流路切替弁８５の切替時期が到来したと判断し、各給電体４１、４２の極性及び流路切替弁８５を切り替える（Ｓ１６）。

Ｓ１乃至Ｓ１６の処理は、電解水生成装置１の運転に際して、常時ループしながら実行される。すなわち、Ｓ１６の処理が終了した後には、Ｓ１の処理が実行される。これにより、第１給電体４１、第２給電体４２の表面にスケールが付着することが、継続的に抑制される。

なお、上記Ｓ２において、ユーザーによって運転モードが切り替えられた場合（Ｓ２においてＮ）、Ｓ２１に移行し、制御手段５は、流路切替弁８５を切り替える。そして、流量センサー７２を介して通水が検出されたとき（Ｓ２２においてＹ）、第１給電体４１及び第２給電体４２に直流電圧Ｖを印加して電気分解を開始する（Ｓ２３）。これに伴い、制御手段５は、電気分解時間Δｔの計数を開始する。その後、制御手段５は、変数ｔを０にリセットした後（Ｓ２４）、Ｓ５に移行する。この場合、計数される電気分解時間Δｔは、Ｓ２３において電気分解を開始してから、Ｓ９において電気分解を停止するまでの時間である。そして、Ｓ２４において、変数ｔが０にリセットされているので、Ｓ１０において計算される変数ｔは、上記電気分解時間Δｔと等しい。また、Ｓ２において運転モードが浄水モードに切り替えられた場合（Ｓ２においてＮ）、浄水カートリッジ２によって生成された浄水を、電気分解を行なうことなく第１極室４０ａ又は第２極室４０ｂを通過させればよいため、Ｓ２１及びＳ２３はスキップされる。

図３のＳ２乃至Ｓ１６に示されるように、制御手段５は、電解室４０での電気分解時間Δｔを積算し、各給電体４１、４２の極性が切り替えられることなく、電気分解時間Δｔの積算値に相当する変数ｔが予め定められた閾値Ｔに達したときに、切替時期が到来したと判定する。このように電気分解がなされた時間Δｔの積算値に相当する変数ｔに基づいて極性の切り替えを管理することにより、スケールの付着を予測し抑制することができる。本発明では、単に電解室４０に水が供給された時間ではなく、電解室４０内で現に電気分解がなされた時間Δｔの積算値に相当する変数ｔを監視して切替時期の到来を判定するので、精度よく切替時期を管理することが可能となる。従って、少ない切替頻度でスケールの付着を抑制でき、電解水生成装置１の使い勝手を高めると共に、捨て水を減少することが可能となる。

図４及び５は、電解水生成装置１での第１給電体４１、第２給電体４２の極性及び流路切替弁８５の切り替え動作の変形例を示すフローチャートである。図４において、Ｓ１乃至Ｓ１１及びＳ２１乃至Ｓ２４の処理は、図３に示される処理と同様である。

この変形例では、制御手段５は、電気分解時間Δｔの積算値に相当する変数ｔに加えて、電気分解が停止された後の待機時間を考慮して、極性及び流路切替弁の切替時期を判定する。すなわち、図４のＳ１１において、変数ｔが上記閾値Ｔに達する場合（Ｓ１１においてＹ）、図５のＳ１２に移行して、制御手段５は、電気分解を停止した後の時間を計数する（Ｓ１２）。そして、運転モードの切り替え及び通水が検出されることなく（Ｓ１３においてＹ、Ｓ１４においてＮ）、予め定められた所定時間δＴが経過したとき（Ｓ１５においてＹ）、制御手段５は、各給電体４１、４２の極性及び流路切替弁８５の切替時期が到来したと判断し、各給電体４１、４２の極性及び流路切替弁８５を切り替える（Ｓ１６）。

さらにまた、上記Ｓ１４において、流量センサー７２によって通水が検出されたとき（Ｓ１４においてＹ）、制御手段５は、第１給電体４１及び第２給電体４２に直流電圧Ｖを印加して電気分解を開始し（Ｓ３１）、Ｔ１秒の経過後、スピーカー６２からメロディを出力させる（Ｓ３２）。その後、流量センサー７２を介して通水停止が検出されると（Ｓ３３）、制御手段５は、第１給電体４１及び第２給電体４２への直流電圧Ｖの印加を停止することにより電気分解を停止して（Ｓ３４）、Ｓ１２から計数している時間を０にリセットして（Ｓ３５）、Ｓ１２に戻る。この場合、極性の切り替えは行なわれない。

本変形例の動作では、制御手段５は、上記変数ｔが閾値Ｔに達した後（Ｓ１１においてＹ）、運転モードの切り替え及び通水が検出されることなく（Ｓ１３においてＹ、Ｓ１４においてＮ）、予め定められた時間δＴが経過したときに（Ｓ１５においてＹ）、切替時期が到来したと判定する。従って、例えば、調理中などにおいて、短時間の間に複数回にわたって電解室４０に通水される場合にあっては（Ｓ１４においてＹ）、その間極性の切り替えは実行されない。これに伴い、次回のループでのＳ１からＳ６に至る処理に移行することなく、所望の電解水が吐出されるまでの待ち時間は、Ｔ１秒に維持される（Ｓ３２）。従って、極性の切り替えに伴い上記待ち時間がＴ１秒からＴ２秒へと長くなる事態の発生頻度が減少し、電解水生成装置１の使い勝手がより一層高められる。

流路切替弁８５は、例えば、モーターによって駆動される。このような流路切替弁８５の切り替えには、モーターの動作音を伴う。本実施形態では、上記時間δＴを適宜（例えば、数分から十数分程度に）定めることにより、ユーザーが電解水生成装置１から離れた場所まで移動していると推定できる時期に流路切替弁８５を切り替えるように構成できる。これにより、ユーザーがモーターの動作音に煩わされることが抑制される。

本発明の電解水生成装置１では、上述した極性切替後の電気分解の積算時間及び電気分解停止後の時間に加えて（ＡＮＤ条件）、電気分解の回数に基づいて制御手段５が切替時期を判定するように構成されていてもよい。この場合、例えば、制御手段５は、極性が切り替えられることなく電気分解が行なわれた回数を計数し、上記Ｓ１２の処理に先立って、上記回数と予め定められた閾値とを比較する。そして、上記回数が閾値以上となる場合、Ｓ１２に移行し、上記回数が閾値未満の場合、Ｓ２に戻る。このように、電気分解の回数を加味して極性の切替時期を判定する構成によれば、スケールの付着を抑制しつつ、より高精度に極性を切り替える頻度を削減することが可能となり、電解水生成装置１の使い勝手が高められると共に、捨て水を減少することが可能となる。

なお、電気分解の回数に基づく切替時期の判定は、極性切替後の電気分解の積算時間及び電気分解停止後の時間による判定とＯＲ条件で機能するように構成されていてもよい。この場合、スケールの付着をより一層効果的に抑制できる。

第１給電体４１及び第２給電体４２に供給される電流Ｉは、流量センサー７２によって検出された単位時間あたりの流量に依存する。また、上記電流Ｉは、ユーザーによって設定された溶存水素濃度に依存する。すなわち、電解槽４に供給される水の単位時間あたりの流量が大きくなるに従い、制御手段５は、上記電流Ｉが大きくなるように、第１給電体４１及び第２給電体４２に印加される電圧Ｖを制御する。また、溶存水素濃度が高く設定されるに従い、制御手段５は、上記電流Ｉが大きくなるように、第１給電体４１及び第２給電体４２に印加される電圧Ｖを制御する。そして、一般に、スケールの析出量は、上記電流Ｉ及び電気分解を行なっている時間に比例する。

そこで、本実施形態では、制御手段５が、各給電体４１、４２の極性及び流路切替弁８５を切り替えた後の各給電体４１、４２に供給される電流Ｉの積算値（電流Ｉの時間積分値）に基づいて、Ｓ１１における閾値Ｔ及びＳ１５における時間δＴを変更するように構成されていてもよい。電流Ｉの積算値は、電流検出手段４４から出力された電気信号に基づいて、制御手段５が計算する。

そして、例えば、各給電体４１、４２の極性及び流路切替弁８５を切り替えた後の電流Ｉの積算値が所定の閾値よりも小さい場合、電気分解の積算時間（変数ｔ）に対してスケールの析出量は比較的少ないと推定できる。このため、閾値Ｔを大きく、又は時間δＴを大きく設定することにより、極性を切り替える頻度を削減して電解水生成装置１の使い勝手を高めることが可能となる。一方、各給電体４１、４２の極性及び流路切替弁８５を切り替えた後の電流Ｉの積算値が所定の閾値よりも大きい場合、電気分解の積算時間に対してスケールの析出量は比較的多いと推定できる。このため、閾値Ｔを小さく、又は時間δＴを小さく設定することにより、極性を切り替える頻度を削減することが可能となる。従って、各給電体４１、４２の極性及び流路切替弁８５を切り替えた後の電流Ｉの積算値に基づいて、閾値Ｔ及び時間δＴを変更することにより、より一層緻密に切替時期を管理することが可能となる。

スケールの析出量は、電解室４０に供給される水の成分に依存する。例えば、カルシウム等のミネラル成分が多く含まれる水が電解室４０に供給された場合、スケールの析出量は増加する傾向にある。そして、上記ミネラル成分が多く含まれる水は抵抗値が少ないことから、流量及び所望の溶存水素水濃度に対応する電流Ｉが、比較的低い電圧Ｖで得られる。

そこで、本実施形態では、制御手段５が、各給電体４１、４２の極性及び流路切替弁８５を切り替えた後の各給電体４１、４２に印加する電圧Ｖと供給される電流Ｉとの比Ｖ／Ｉに基づいて、閾値Ｔを変更するように構成されていてもよい。この場合、制御手段５は、フィードバックする電圧Ｖを検出する電圧検出手段として機能する。比Ｖ／Ｉは、電流検出手段４４から出力された電気信号及びフィードバック制御した電圧Ｖに基づいて、制御手段５が計算する。例えば、制御手段５は、各給電体４１、４２に印加する電圧Ｖと供給される電流Ｉを定期的に検出することにより、比Ｖ／Ｉを計算し、さらにはその平均値を計算する。これにより、制御手段５は、電解水生成装置１が使用される地域の水質に応じて、極性及び流路切替弁８５の切り替え頻度を自動的に調整できる。

より具体的には、各給電体４１、４２の極性及び流路切替弁８５を切り替えた後の比Ｖ／Ｉの平均値が所定の閾値よりも小さい場合、電気分解の積算時間に対してスケールの析出量は比較的多いと推定できる。このため、閾値Ｔを小さく設定することにより、極性を切り替える頻度を増加させてスケールの付着を抑制することが可能となる。一方、各給電体４１、４２の極性及び流路切替弁８５を切り替えた後の比Ｖ／Ｉ平均値が所定の閾値よりも大きい場合、電気分解の積算時間に対してスケールの析出量は比較的少ないと推定できる。このため、閾値Ｔを大きく設定することにより、極性を切り替える頻度を削減して電解水生成装置１の使い勝手を高めることが可能となる。

以上、本発明の電解水生成装置１が詳細に説明されたが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施される。すなわち、電解水生成装置１は、少なくとも、電気分解される水が供給される電解室４０と、電解室４０内で、互いに対向して配置された第１給電体４１及び第２給電体４２と、第１給電体４１と第２給電体４２との間に配され、電解室４０を第１給電体４１側の第１極室４０ａと、第２給電体４２側の第２極室４０ｂとに区分する隔膜４３とを備え、第１極室４０ａ又は第２極室４０ｂの一方で生成された電解水を第１吐水口８３に送出する第１流路８１と、第１極室４０ａ又は第２極室４０ｂの他方で生成された電解水を第２吐水口８４に送出する第２流路８２と、第１極室４０ａ及び第２極室４０ｂと第１流路８１及び第２流路８２との接続を切り替える流路切替弁８５と、第１給電体４１及び第２給電体４２の極性を切り替える極性切替手段５１と、極性切替手段５１及び流路切替弁８５の切替時期を判定する判定手段５２とをさらに備え、判定手段５２は、電解室４０での電気分解時間を積算し、極性が切り替えられることなく、積算した電気分解時間が予め定められた閾値Ｔに達したときに、切替時期が到来したと判定するように構成されていればよい。

１ 電解水生成装置
５ 制御手段
４０ 電解室
４０ａ 第１極室
４０ｂ 第２極室
４１ 第１給電体
４２ 第２給電体
４３ 隔膜
４４ 電流検出手段
５１ 極性切替手段
５２ 判定手段
７２ 流量センサー（通水検出手段）
８１ 第１流路
８２ 第２流路
８３ 第１吐水口
８４ 第２吐水口
８５ 流路切替弁

Claims (4)

1. 電気分解される水が供給される電解室と、
   前記電解室内で、互いに対向して配置された第１給電体及び第２給電体と、
   前記第１給電体と前記第２給電体との間に配され、かつ、前記電解室を前記第１給電体側の第１極室と、前記第２給電体側の第２極室とに区分する隔膜とを備えた電解水生成装置であって、
   前記第１極室又は前記第２極室の一方で生成された電解水を第１吐水口に送出する第１流路と、
   前記第１極室又は前記第２極室の他方で生成された電解水を第２吐水口に送出する第２流路と、
   前記第１極室及び前記第２極室と前記第１流路及び前記第２流路との接続を切り替える流路切替弁と、
   前記第１給電体及び前記第２給電体の極性を切り替える極性切替手段と、
   前記極性切替手段及び前記流路切替弁の切替時期を判定する判定手段とをさらに備え、
   運転モードとして、電解水素水を生成して吐出する水素水モードと、電解酸性水を生成して吐出する酸性水モードとを含み、
   前記運転モードが切り替えられることなく、電気分解を開始し、その後、電気分解を停止したとき、その電気分解時間Δｔを計数し、
   前記判定手段は、計数した前記電気分解時間Δｔの積算値である変数ｔを計算し、前記変数ｔが閾値Ｔに達した場合、前記切替時期が到来したと判定し、
   前記運転モードを切り替えることなく、前記極性切替手段による前記極性の切り替えと、前記流路切替弁による流路の接続の切り替えとを同期させて、次回の電気分解に備えることを特徴とする電解水生成装置。
2. 前記電解室への通水を検出する通水検出手段をさらに備え、
   前記判定手段は、前記変数ｔが前記閾値Ｔに達した後、前記通水検出手段が前記電解室への通水を検出することなく予め定められた時間が経過したときに、前記切替時期が到来したと判定する請求項１記載の電解水生成装置。
3. 前記第１給電体及び前記第２給電体に供給される電流を検出する電流検出手段をさらに備え、
   前記判定手段は、前記極性及び前記流路を切り替えた後の前記電流の積算値に基づいて、前記閾値Ｔを変更する請求項１又は２に記載の電解水生成装置。
4. 前記第１給電体及び前記第２給電体に印加される電圧を検出する電圧検出手段をさらに備え、
   前記判定手段は、前記極性及び前記流路を切り替えた後の前記電圧と前記電流との比に基づいて、前記閾値Ｔを変更する請求項３記載の電解水生成装置。

Images