JP6209256B1

JP6209256B1 - 電解水生成装置

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Publication number: JP6209256B1
Application number: JP2016143629A
Authority: JP
Inventors: 義信小泉
Original assignee: Nihon Trim Co Ltd
Current assignee: Nihon Trim Co Ltd
Priority date: 2016-07-21
Filing date: 2016-07-21
Publication date: 2017-10-04
Anticipated expiration: 2036-07-21
Also published as: WO2018016577A1; EP3486223A4; US11168008B2; CN109311707B; TWI721195B; EP3486223A1; JP2018012077A; KR20190030658A; CN109311707A; EP3486223B1; TW201804021A; US20200002194A1

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、第１給電体４１及び第２給電体４２に供給される電流を検出する電流検出手段４４と、極性切替手段５１及び流路切替弁８５の切替間隔を記憶する記憶手段５５と、切替間隔に基づいて極性及び流路切替弁８５を切り替える切替制御手段５２とを備える。切替制御手段５２は、極性を切り替えた後の電流の積算値に基づいて記憶部５５に記憶されている切替間隔を変更する。【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。

本発明の第１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と、前記極性切替手段及び前記流路切替弁の切替間隔を記憶する記憶手段と、前記切替間隔に基づいて前記極性及び前記流路切替弁を切り替える切替制御手段とをさらに備え、前記切替制御手段は、前記電流に基づいて、前記記憶手段に記憶されている切替間隔を変更することを特徴とする。

本第１発明に係る前記電解水生成装置において、前記切替制御手段は、前記極性を切り替えた後の前記電流の積算値に基づいて、前記記憶手段に記憶されている切替間隔を変更することが望ましい。

本発明の第２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と、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と、前記極性切替手段及び前記流路切替弁の切替間隔を記憶する記憶手段と、前記切替間隔に基づいて前記極性及び前記流路切替弁を切り替える切替制御手段とをさらに備え、前記切替制御手段は、前記電圧と前記電流との比に基づいて、前記記憶手段に記憶されている切替間隔を変更することを特徴とする。

本第１発明及び本第２発明に係る前記電解水生成装置において、前記切替間隔は、前記極性が切り替えられることなく前記電解室で電気分解が行なわれた回数である第１閾値によって決定されることが望ましい。

本第１発明及び本第２発明に係る前記電解水生成装置において、前記切替間隔は、前記極性が切り替えられることなく積算した前記電気分解時間である第２閾値によって決定されることが望ましい。

第１発明の電解水生成装置では、切替制御手段は、記憶手段に記憶されている極性切替手段及び流路切替弁の切替間隔に基づいて極性及び流路切替弁を切り替える。そして、切替制御手段は、極性を切り替えた後の第１給電体及び第２給電体に供給される電流に基づいて、記憶部に記憶されている切替間隔を変更する。これにより、切替制御手段が参照する切替間隔には、電解水生成装置のユーザー毎に異なる使用状況（電気分解の程度）が反映されることとなり、実際の使用状況に適合した切替間隔で極性及び流路切替弁の切り替えが制御される。従って、切替制御手段が、実際の使用状況に応じて最適化された切替間隔を用いて極性及び流路切替弁を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可能となる。

第２発明の電解水生成装置では、切替制御手段は、記憶手段に記憶されている極性切替手段及び流路切替弁の切替間隔に基づいて極性及び流路切替弁を切り替える。そして、切替制御手段は、第１給電体及び第２給電体に印加される電圧と第１給電体及び前記第２給電体に供給される電流との比に基づいて、記憶部に記憶されている切替間隔を変更する。これにより、切替制御手段が参照する切替間隔には、個々の電解水生成装置が使用される地域の水環境（水質）が反映されることとなり、実際の使用環境に適合した切替間隔で極性及び流路切替弁の切り替えが制御される。従って、切替制御手段が、実際の使用環境に応じて最適化された切替間隔を用いて極性及び流路切替弁を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、極性及び流路の切替間隔を変更する処理手順の一実施形態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間隔を変更する処理手順の変形例を示すフローチャートである。極性及び流路の切替間隔を変更する処理手順の他の実施形態を示すフローチャートである。図３乃至５に示される切替間隔を用いて極性及び流路を切り替える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が接続されている水栓から原水の供給を受ける。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。なお、制御手段５は、第１給電体４１及び第２給電体４２に印加する電圧ｖを検出する電圧検出手段５４としても機能する。

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の極性の切り替えは、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の切り替えを制御する切替制御手段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第１吐水口８３等から突出された電解水は、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。

切替制御手段５２は、「切替間隔」に関する情報（以下、切替間隔と記する）に基づいて、第１給電体４１、第２給電体４２の極性及び流路切替弁８５を切り替える。切替間隔は、制御手段５のメモリに記憶されている。制御手段５は、切替間隔を記憶する記憶手段５５としての機能を有する。切替間隔は、例えば、極性が切り替えられることなく電解室４０で電気分解が行なわれた回数、時間、電流ｉの積算値（電流ｉの時間積分値）Ｉ等に用いて定義されうる。記憶手段５５は、切替間隔として、上記極性が切り替えられることなく電解室４０で電気分解が行なわれた回数、時間、電流ｉの積算値（電流ｉの時間積分値）Ｉの上限値を記憶する。

切替間隔が大きく設定される場合、極性を切り替えて通水を開始した後、所望の電解水が生成されるまでの待ち時間がＴ１秒からＴ２秒へと長く設定される頻度が減少し、電解水生成装置１の使い勝手が向上する反面、各給電体４１、４２にスケールが付着し易くなる傾向となる。一方、切替間隔が小さく設定される場合、各給電体４１、４２にスケールが付着し難くなる反面、通水を開始した後の上記待ち時間がＴ２秒に設定される頻度が増加し、電解水生成装置１の使い勝手が低下する傾向となる。従って、各給電体４１、４２へのスケールの付着を抑制しつつ、使い勝手を高めるためには、適切な切替間隔にて極性及び流路切替弁８５を切替制御することが重要である。本実施形態では、電解水生成装置１の使用状況や使用環境に応じて切替間隔を最適化することにより、各給電体４１、４２へのスケールの付着を抑制しつつ、使い勝手を高め、さらには、捨て水の削減を図っている。

図３は、電解水生成装置１での切替間隔を変更する処理手順の一実施形態を示すフローチャートである。このフローチャートでは、極性を切り替えた後の電流ｉの積算値Ｉに基づいて切替間隔が変更され、最適化される。

スケールの生成量は、電解水生成装置１の使用状況に依存する。例えば、電解水生成装置１のユーザーが、一度の水栓の操作で、溶存水素濃度の高い電解水素水を大量に生成する傾向にある場合、極性を切り替えた後の電気分解の回数に関わらず、大量のスケールが生成される。そして、上記電流ｉの積算値Ｉは、溶存水素濃度及び電解室４０への通水量に依存する。そこで、本実施形態では、上記電流ｉの積算値Ｉに基づいて、スケールの付着量を予測し、極性の切替間隔を変更することにより、電解水生成装置１の使用状況に応じて切替間隔を最適化している。積算値Ｉに基づいて極性の切替間隔を変更する本フローチャートでは、電流ｉが供給される時間の要素が加味されるので、電解水生成装置１の詳細な使用状況が切替間隔に反映されやすくなる。

Ｓ１では、電解水の生成に先だって、極性の切り替えがなされたか否かが判定される。極性の切り替えがある場合（Ｓ１においてＹ）、電流ｉの積算値Ｉを初期値である０にリセットし（Ｓ２）、Ｓ３に移行する。極性の切り替えがない場合（Ｓ１においてＮ）、Ｓ２をスキップし、Ｓ３に移行する。Ｓ３では、流量センサー７２を介して通水の有無が判定される。通水が検出されない場合（Ｓ３においてＮ）、Ｓ１に戻る。

通水が検出された場合（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。

Ｓ４において電気分解が開始すると、制御手段５は、電流検出手段４４から出力される電気信号に基づいて、電流ｉを検出し（Ｓ５）、その積算値Ｉを計算する（Ｓ６）。積算値Ｉは、Ｉ＝Σｉによって計算される。Ｓ５での電流ｉの検出及びＳ６での積算値Ｉの計算は、電流検出手段４４及び切替制御手段５２によって実行され、通水停止が検出されるまで（Ｓ７においてＮ）繰り返され、積算値Ｉは随時更新される。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（Ｓ７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（Ｓ８）。

そして、切替制御手段５２は、Ｓ９で切替間隔を超えたか否かを判定する。切替間隔を超える場合（Ｓ９においてＹ）、各給電体４１、４２の極性及び流路切替弁８５を切り替え（Ｓ１０）、切替間隔に達していない場合（Ｓ９においてＮ）、Ｓ１に戻る。Ｓ１０で各給電体４１、４２の極性及び流路切替弁８５を切り替えた後、切替制御手段５２は、積算値Ｉと所定の閾値Ａとを比較する（Ｓ１１）。

積算値Ｉが閾値Ａ未満である場合（Ｓ１１においてＹ）、切替制御手段５２は、切替間隔を大きく設定し、処理を終了する（Ｓ１２）。これにより、次回以降の電解水生成装置１の使用での各給電体４１、４２の極性及び流路切替弁８５の切替頻度が少なくなる。従って、極性を切り替えて通水を開始した後、所望の電解水が生成されるまでの待ち時間がＴ１秒からＴ２秒へと長く設定される頻度が減少し、電解水生成装置１の使い勝手が向上する。

一方、積算値Ｉが閾値Ａ以上である場合（Ｓ１１においてＮ）、Ｓ１３に移行し、切替制御手段５２は、積算値Ｉと所定の閾値Ｂとを比較する。積算値Ｉが閾値Ｂを超える場合（Ｓ１３においてＹ）、切替制御手段５２は、切替間隔を小さく設定し、処理を終了する（Ｓ１４）。これにより、次回以降の電解水生成装置１の使用での各給電体４１、４２へのスケールの付着が抑制される。

さらに、積算値Ｉが閾値Ａ以上かつ閾値Ｂ以下である場合（Ｓ１１においてＮ、Ｓ１３においてＮ）、切替間隔は適正値の範囲内にあるとして、切替間隔を変更することなく、処理を終了する。

Ｓ１乃至Ｓ１２、Ｓ１３又はＳ１４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、Ｓ１２、Ｓ１３又はＳ１４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、切替制御手段５２が参照する切替間隔には、電解水生成装置１のユーザー毎に異なる使用状況（電気分解の程度）が反映される。しかも、季節の変化等に伴い使用状況の傾向が変動する場合であっても、直前の使用状況に適合した切替間隔で極性及び流路切替弁８５の切り替えが制御される。従って、切替制御手段５２が、実際の使用状況に応じて最適化された切替間隔を用いて各給電体４１、４２の極性及び流路切替弁８５を切り替えることにより、各給電体４１、４２へのスケールの付着を抑制しつつ、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は、電解水生成装置１での切替間隔を変更する処理手順の変形例を示すフローチャートである。図４のフローチャートに示されるように、電解水生成装置１では、切替制御手段５２が、電流検出手段４４から出力される電気信号を用いて検出した電流ｉに基づいて、記憶手段５５に記憶されている切替間隔を変更するように構成されていてもよい。この場合、図３での極性の切り替え（Ｓ１）、積算値Ｉの初期化（Ｓ２）、積算値Ｉの計算（Ｓ６）等の処理は、省略され、制御手段５の処理が簡素化されうる。図４のフローチャートのうち、以下で説明されてない部分については、上述した図３の処理が採用されうる。

図４に示されるように、通水が検出されると（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（Ｓ４）、電流検出手段４４から出力される電気信号に基づいて、電流ｉを検出する（Ｓ５）。Ｓ５での電流ｉの検出は、電流検出手段４４及び切替制御手段５２によって実行され、例えば、通水停止が検出されるまで（Ｓ７においてＮ）繰り返される。電流ｉの値が安定したと判断できる場合は、当該ループにおける電流ｉの検出はスキップされる。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（Ｓ７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（Ｓ８）。

そして、切替制御手段５２は、Ｓ９で切替間隔を超えたか否かを判定する。切替間隔を超える場合（Ｓ９においてＹ）、各給電体４１、４２の極性及び流路切替弁８５を切り替え（Ｓ１０）、切替間隔に達していない場合（Ｓ９においてＮ）、Ｓ３に戻る。Ｓ１０で各給電体４１、４２の極性及び流路切替弁８５を切り替えた後、切替制御手段５２は、電流ｉと所定の閾値ａとを比較する（Ｓ１１１）。

電流ｉが閾値ａ未満である場合（Ｓ１１１においてＹ）、切替制御手段５２は、切替間隔を大きく設定し、処理を終了する（Ｓ１２）。これにより、次回以降の電解水生成装置１の使用での各給電体４１、４２の極性及び流路切替弁８５の切替頻度が少なくなる。従って、図３に示される処理手順と同様に、極性を切り替えて通水を開始した後、所望の電解水が生成されるまでの待ち時間がＴ１秒からＴ２秒へと長く設定される頻度が減少し、電解水生成装置１の使い勝手が向上する。

一方、電流ｉが閾値ａ以上である場合（Ｓ１１１においてＮ）、Ｓ１３１に移行し、切替制御手段５２は、電流ｉと所定の閾値ｂとを比較する。電流ｉが閾値ｂを超える場合（Ｓ１３１においてＹ）、切替制御手段５２は、切替間隔を小さく設定し、処理を終了する（Ｓ１４）。これにより、図３に示される処理手順と同様に、次回以降の電解水生成装置１の使用での各給電体４１、４２へのスケールの付着が抑制される。

さらに、電流ｉが閾値ａ以上かつ閾値ｂ以下である場合（Ｓ１１１においてＮ、Ｓ１３１においてＮ）、切替間隔は適正値の範囲内にあるとして、切替間隔を変更することなく、処理を終了する。

なお、Ｓ１１１、Ｓ１２、Ｓ１３１及びＳ１４の処理は、２回目以降のＳ３乃至Ｓ９のループに移動されてもよい。例えば、Ｓ５とＳ７との間にＳ１１１、Ｓ１２、Ｓ１３１及びＳ１４の処理が移動される場合、Ｓ５で検出された電流ｉが直ちに極性の切替間隔の変更に反映されるので、切替間隔の更新を頻繁に行なうことができ、電解水生成装置１の使用状況に応じて切替間隔が動的に最適化され、電解水生成装置１の使い勝手を高めつつ、スケールの付着を抑制することが可能となる。

図５は、電解水生成装置１での切替間隔を変更する処理手順の他の実施形態を示すフローチャートである。このフローチャートでは、電圧ｖと電流ｉとの比ｖ／ｉ、すなわち、電解室４０に供給される水の抵抗値に基づいて切替間隔が変更され、最適化される。

一般に、スケールの生成量は、電解水生成装置１が使用される地域の水環境にも依存する。例えば、電解水生成装置１が、原水にスケールの元であるカルシウム等のミネラル成分が多く含まれる地域で使用される場合、極性を切り替えた後の電流ｉの積算値Ｉに関わらず、大量のスケールが生成される。そして、ミネラル成分が多く含まれる水は抵抗値が小さいため、比較的低い電解電圧ｖの印加によって十分な電解電流ｉが得られる傾向にある。そこで、本実施形態では、上記電圧ｖと電流ｉとの比ｖ／ｉに基づいて、電解水生成装置１が使用される地域の水質を推定し、極性の切替間隔を変更することにより、電解水生成装置１の使用環境に応じて切替間隔を最適化している。

まず、流量センサー７２を介して通水が検出されると（Ｓ２１）、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（Ｓ２２）。

Ｓ２２において電気分解が開始すると、制御手段５は、電流検出手段４４から出力される電気信号に基づいて、電流ｉを検出し（Ｓ２３）、さらに制御手段５は、第１給電体４１及び第２給電体４２に印加した電圧ｖを検出する（Ｓ２４）。そして、制御手段５は、比ｖ／ｉを計算し（Ｓ２５）、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（Ｓ２６）、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（Ｓ２７）。比ｖ／ｉの計算は、切替制御手段５２によって実行される。

そして、切替制御手段５２は、比ｖ／ｉと所定の閾値Ｃとを比較する（Ｓ２８）。比ｖ／ｉが閾値Ｃ未満である場合（Ｓ２８においてＹ）、切替制御手段５２は、切替間隔を小さく設定し、処理を終了する（Ｓ２９）。これにより、各給電体４１、４２へのスケールの付着が抑制される。

一方、比ｖ／ｉが閾値Ｃ以上である場合（Ｓ２８においてＮ）、Ｓ３０に移行し、切替制御手段５２は、比ｖ／ｉと所定の閾値Ｄとを比較する。比ｖ／ｉが閾値Ｄを超える場合（Ｓ３０においてＹ）、切替制御手段５２は、切替間隔を大きく設定し、処理を終了する（Ｓ３１）。これにより、各給電体４１、４２の極性及び流路切替弁８５の切替頻度が少なくなる。従って、極性を切り替えて通水を開始した後、所望の電解水が生成されるまでの待ち時間がＴ１秒からＴ２秒へと長く設定される頻度が減少し、電解水生成装置１の使い勝手が向上する。

さらに、比ｖ／ｉが閾値Ｃ以上かつ閾値Ｄ以下である場合（Ｓ２８においてＮ、Ｓ３０においてＮ）、切替間隔は適正値の範囲内にあるとして、切替間隔を変更することなく、処理を終了する。

Ｓ２１乃至Ｓ２９、Ｓ３０又はＳ３１の処理は、電解水生成装置１の使用環境が変動した際に、実行されるのが望ましい。例えば、ユーザーが操作手段６１を操作することにより、電圧ｖと電流ｉとの比ｖ／ｉに基づいて切替間隔が変更されるように構成されていてもよい。また、定期的に、電圧ｖと電流ｉとの比ｖ／ｉに基づいて切替間隔が変更されるように構成されていてもよい。このように、電圧ｖと電流ｉとの比ｖ／ｉに基づいて切替間隔が変更される電解水生成装置１では、切替制御手段５２が参照する切替間隔に、個々の電解水生成装置１の使用環境が反映される。これにより、実際の使用環境に適合した切替間隔で各給電体４１、４２極性及び流路切替弁８５の切り替えが制御される。従って、切替制御手段５２が、実際の使用環境に応じて最適化された切替間隔を用いて給電体４１、４２の極性及び流路切替弁８５を切り替えることにより、給電体４１、４２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可能となる。

電解水生成装置１は、図３又は図４に示される切替間隔の変更処理と図５に示される切替間隔の変更処理とのうち、少なくとも、いずれか一方が実行されるように構成されていればよい。図３又は図４に示される切替間隔の変更処理と図５に示される切替間隔の変更処理とを組み合わせて切替間隔を変更することにより、より一層、給電体４１、４２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可能となる。

図６は、第１給電体４１、第２給電体４２の極性及び流路切替弁８５を切り替える処理を示すフローチャートである。この第２給電体４２の極性及び流路切替弁８５を切り替える処理は、図３におけるＳ６とＳ７との間（又は図４におけるＳ５とＳ７との間）に図６におけるＳ４１乃至Ｓ４３の処理を挿入することにより、図３（又は図４）に示される切替間隔を変更する処理と統合することができる。

図６において、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）。

そして、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を切り替えた後の初回の電気分解であるか否かを判定する（Ｓ４１）。Ｓ４１での判定は、切替制御手段５２が、各給電体４１、４２の極性及び流路切替弁８５を切り替えた後の電気分解の回数を計数することにより、容易に判定できる。

切替制御手段５２は、極性等を切り替えた後の初回の電気分解であると判定した場合（Ｓ４１においてＹ）、Ｔ２秒の経過後、スピーカー６２からメロディを出力させ（Ｓ４２）、Ｓ７に移行する。一方、切替制御手段５２は、極性等を切り替えた後の２回目以降の電気分解であると判定した場合（Ｓ４１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（Ｓ４３）、Ｓ７に移行する。Ｓ７以降のＳ８乃至Ｓ１０の処理は、図３、４と同様である。

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、第１給電体４１及び前記第２給電体４２に供給される電流ｉを検出する電流検出手段４４と、極性切替手段５１及び流路切替弁８５の切替間隔を記憶する記憶手段５５と、切替間隔に基づいて極性及び流路切替弁８５を切り替える切替制御手段５２とをさらに備え、切替制御手段５２は、電流ｉに基づいて、記憶手段５５に記憶されている切替間隔を変更するように構成されていればよい。

また、電解水生成装置１は、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、第１給電体４１及び第２給電体４２に印加される電圧を検出する電圧検出手段５４と、第１給電体４１及び第２給電体４２に供給される電流ｉを検出する電流検出手段４４と、極性切替手段５１及び流路切替弁８５の切替間隔を記憶する記憶手段５５と、切替間隔に基づいて極性及び流路切替弁８５を切り替える切替制御手段５２とをさらに備え、切替制御手段５２は、電圧ｖと電流ｉとの比ｖ／ｉに基づいて、記憶手段５５に記憶されている切替間隔を変更するように構成されていてもよい。

１電解水生成装置
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切替制御手段
５４電圧検出手段
５５記憶手段
７２流量センサー
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

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と、
前記極性切替手段及び前記流路切替弁の切替間隔を記憶する記憶手段と、
前記切替間隔に基づいて前記極性及び前記流路切替弁を切り替える切替制御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、
前記切替制御手段は、
前記切替間隔を超える場合、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制御し、前記電流に基づいて、前記記憶手段に記憶されている前記切替間隔を変更し、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。
前記切替制御手段は、前記極性を切り替えた後の前記電流の積算値に基づいて、前記記憶手段に記憶されている前記切替間隔を変更する請求項１記載の電解水生成装置。
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と、
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と、
前記極性切替手段及び前記流路切替弁の切替間隔を記憶する記憶手段と、
前記切替間隔に基づいて前記極性及び前記流路切替弁を切り替える切替制御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、
前記切替制御手段は、
前記切替間隔を超える場合、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制御し、前記電圧と前記電流との比に基づいて、前記記憶手段に記憶されている前記切替間隔を変更し、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。
前記切替間隔は、前記極性が切り替えられることなく前記電解室で電気分解が行なわれた回数である第１閾値によって決定される請求項１乃至３のいずれかに記載の電解水生成装置。
前記切替間隔は、前記極性が切り替えられることなく積算した電気分解時間である第２閾値によって決定される請求項１乃至３のいずれかに記載の電解水生成装置。