JP6836944B2

JP6836944B2 - 電解水生成装置

Info

Publication number: JP6836944B2
Application number: JP2017061488A
Authority: JP
Inventors: 義信小泉
Original assignee: Nihon Trim Co Ltd
Current assignee: Nihon Trim Co Ltd
Priority date: 2017-03-27
Filing date: 2017-03-27
Publication date: 2021-03-03
Anticipated expiration: 2037-03-27
Also published as: JP2018161633A

Description

本発明は、水を電気分解することにより電解水素水を生成する電解水生成装置に関する。

水を電気分解して水素分子が溶け込んだ還元性の電解水素水を生成できる電解水生成装置が知られている。電解水素水は、活性酸素の除去に適しているとして、注目されている。

近年、普段の生活の中で電解水素水を気軽に摂取できるように、家庭用の電解水生成装置が普及しつつある。例えば、特許文献１には、異なる種類の電解水を吐出するために複数の運転モードを切り替えて使用することができる電解水生成装置が開示されている。

電解水生成装置は、通常、陽極給電体が配された陽極室と陰極給電体が配された陰極室とを備え、上記電解水素水は陰極室で生成される。一方、陽極室で生成される電解水は、洗顔等に用いることができる。電解水生成装置は、その運転モードを切り替えることにより、上記いずれかの電解水を吐出する。従って、例えば、陽極室で生成される電解水を吐出した後、陰極室で生成される電解水素水を吐出する場合、運転モードを切り替えるためにユーザーが電解水生成装置を操作する必要があり、使い勝手を高める余地が残されていた。

特開２０１６−０７３８９４号公報

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、運転モードを自動的に切り替えて使い勝手を高め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、異なる種類の電解水を吐出するために複数の運転モードを切り替えて使用することができる電解水生成装置であって、ユーザーの操作に基づいて前記複数の運転モードから選択された一の運転モードに切り替える第１切替手段と、前記選択された運転モードによる運転が停止した後、予め定められた第１時間が経過したときに、前記複数の運転モードの中で予め定められた一の運転モードである優先モードに切り替える第２切替手段とを含む、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、陽極給電体が配された陽極室と、陰極給電体が配された陰極室とを備え、前記運転モードは、前記陽極室で生成された電解水を吐出する陽極水モードと、前記陰極室で生成された電解水を吐出する陰極水モードとを含むことが望ましい。

本発明に係る前記電解水生成装置において、前記優先モードは、前記陰極水モードであることが望ましい。

本発明に係る前記電解水生成装置において、前記第２切替手段は、前記陽極水モードでの予め定められた第２時間以上に亘る連続運転が停止した後、前記第１時間が経過したときに、前記運転モードを前記陰極水モードに切り替えることが望ましい。

本発明に係る前記電解水生成装置において、前記第２切替手段は、前記陽極水モードでの連続運転した時間に応じて前記第１時間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２切替手段は、前記陽極水モードでの連続運転した時間が予め定められた基準値よりも大きい場合、前記第１時間を小さく設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２切替手段は、前記陽極水モードでの運転が停止したとき、その停止時から予め定められた第３時間をさかのぼって前記陽極水モードで運転した累積時間を計算し、前記累積時間が予め定められた第４時間以上である場合、該陽極水モードでの運転が停止してから前記第１時間の経過後に、前記運転モードを前記陰極水モードに切り替えることが望ましい。

本発明に係る前記電解水生成装置において、前記第２切替手段は、前記累積時間に応じて前記第１時間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２切替手段は、前記累積時間が予め定められた基準値よりも大きい場合、前記第１時間を小さく設定することが望ましい。

本発明の電解水生成装置では、第１切替手段が、ユーザーの操作に基づいて複数の運転モードから選択された一の運転モードに切り替える。これにより、ユーザーは自由に運転モードを切り替えることができる。また、第２切替手段が、選択された運転モードによる運転が停止した後、予め定められた第１時間が経過したときに、運転モードを優先モードに切り替える。これにより、電解水生成装置の運転モードが優先モードに自動的に切り替えられ、電解水生成装置の使い勝手が高められる。また、選択された運転モードによる運転が停止した直後、すなわち第１時間の経過前は、優先モードへの切り替えは実行されないので、ユーザーの意図しない運転モードの切り替えが抑制される。

本発明の電解水生成装置の概略構成を示す図である。図１の電解水生成装置の電気的構成を示すブロック図である。図２の第２切替手段の処理手順を示すフローチャートである。図２の第２切替手段の別の処理手順を示すフローチャートである。図２の第２切替手段のさらに別の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の流路構成を示している。図２は、電解水生成装置１の電気的構成を示している。本実施形態の電解水生成装置１は、装置本体２と、装置本体２に供給される水を浄化する浄水カートリッジ３とを備えている。

装置本体２は、水を電気分解する電解槽４と、電解槽４等の装置各部の制御を司る制御手段５と、操作手段８と、タイマー９とを含んでいる（図２参照）。

浄水カートリッジ３には、原水が供給される。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３は、原水を濾過により浄化する。

浄水カートリッジ３は、装置本体２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３は、新品の浄水カートリッジ３に交換されうる。

浄水カートリッジ３によって浄化された水は、入水管７を通って電解槽４に供給される。入水管７には、電解槽４に供給される単位時間あたりの水量を検出するための流量センサー７１が設けられている。流量センサー７１は、検出した水量に相当する電気信号を制御手段５に出力する。なお、流量センサー７１は、電解室４０に供給される水の流量を直接的又は間接的に検出できればよいので、浄水カートリッジ３の上流又は電解槽４の下流に設けられていてもよい。

電解槽４は、例えば、ねじ（図示せず）等を介して、装置本体２に固着されている。電解槽４の固着は、例えば、はめ込み等の手法によってなされてもよい。電解槽４の内部には電解室４０が形成されている。

浄水カートリッジ３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。

第１給電体４１及び第２給電体４２に印加される電圧の極性は、制御手段５によって制御される。第１給電体４１及び第２給電体４２の極性が適宜切り替えられることにより、第１給電体４１及び第２給電体４２が陽極給電体又は陰極給電体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。

以下、本明細書では、特に断りのない限り、第１給電体４１が陽極給電体として、第２給電体４２が陰極給電体として、それぞれ機能している場合が説明される。

電解槽４の下流側には、第１極室４０ａ及び第２極室４０ｂから水を取り出すための出水部１０が設けられている。出水部１０は、一方の極室で生成された電解水を吐出するための出水管１１と、他方の極室で生成された電解水を吐出するための出水管１２と、電解槽４と出水管１１、１２との間に配された流路切替弁１３とを有する。

第１給電体４１及び第２給電体４２に印加される電圧は、制御手段５によって制御される。

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。

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及び第２給電体４２に供給する電解電流を検出し、その値に相当する信号を制御手段５に出力する。

制御手段５は、電流検出手段４４から入力される信号に応じて、第１給電体４１と第２給電体４２との間に印加する電圧をフィードバック制御する。例えば、電解電流が過大である場合、制御手段５は、上記電圧を減少させ、電解電流が過小である場合、制御手段５は、上記電圧を増加させる。これにより、第１給電体４１及び第２給電体４２に供給する電解電流が適切に制御されうる。

制御手段５は、第１給電体４１及び第２給電体４２の極性と流路切替弁１３の動作とを同期して制御することにより、ユーザーによって選択された所望の電解水を、常に出水管１１から吐出可能となる。

操作手段８は、電解水生成装置１に各種の指令等を入力する際に、ユーザーによって操作される。操作手段８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。ユーザーは、例えば、操作手段８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。また、ユーザーは、操作手段８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８が操作されると、操作手段８は対応する電気信号を制御手段５に出力する。制御手段５は、操作手段８から入力される電気信号に応じて、装置各部を制御する。

タイマー９は、時間を計数する。制御手段５は、タイマー９によって計数された時間に基づいて電解水生成装置１の各部を制御する。

本電解水生成装置１は、異なる種類の電解水を吐出するために複数の「運転モード」を切り替えて使用することができる。本実施形態の運転モードには、陽極室で生成された電解水を出水管１１から吐出する「陽極水モード」と、陰極室で生成された電解水を出水管１１から吐出する「陰極水モード」とが含まれる。運転モードには、電気分解されることなく、電解槽４を通過した水を吐出する「非電解水モード」が含まれていてもよい。この場合、浄水カートリッジ３によって浄化された浄水が出水管１１から吐出される。

運転モードの切り替えは、制御手段５によって実行される。例えば、「陽極水モード」では、制御手段５は、陽極室で生成された電解水が出水管１１から吐出されるように、第１給電体４１及び第２給電体４２の極性と流路切替弁１３の動作を制御する。「陰極水モード」では、制御手段５は、陰極室で生成された電解水が出水管１１から吐出されるように、第１給電体４１及び第２給電体４２の極性と流路切替弁１３の動作を制御する。「非電解水モード」では、制御手段５は、第１給電体４１及び第２給電体４２への電解電流の供給を停止させた状態で、浄水を出水管１１から吐出させる。

制御手段５は、第１切替手段５１及び第２切替手段５２としての機能を有する。

第１切替手段５１は、ユーザーによる操作手段８の操作に基づいて、複数の運転モードすなわち、上記陽極水モード、陰極水モード及び非電解水モードの中から選択された一の運転モードに切り替える。これにより、ユーザーは自由に運転モードを切り替えることができる。

第２切替手段５２は、ユーザーによって選択された運転モードによる運転が停止した後、予め定められた第１時間が経過したときに、運転モードを「優先モード」に切り替える。この第１時間は、第２切替手段５２が運転モードを優先モードに切り替えるまでの猶予時間として機能する。本電解水生成装置１では、第２切替手段５２が第１時間の経過を待って運転モードを切り替えるので、優先モード以外の運転モードでの運転が停止した直後に、ユーザーの意図しないうちに第２切替手段５２が運転モードを切り替えることが抑制される。なお、各運転モードによる運転の停止は、流量センサー７１から入力される電気信号に基づいて判断されうる。すなわち、実行中の運転モードで電解槽４に供給される単位時間あたりの水量が所定の閾値未満となったとき、第２切替手段５２は、当該運転モードによる運転が停止したと判断する。

「優先モード」とは、上記複数の運転モードの中で予め定められた一の運転モードである。優先モードは、電解水生成装置１の製造会社又はユーザー等によって定めることができる。例えば、電解水素水を日常的に摂取するユーザーは、「陰極水モード」を優先モードとして設定することができる。すなわち、陰極水モードが優先モードに設定されていることにより、ユーザーが一時的に陽極水モードに切り替えて運転した後に、第２切替手段５２によって運転モードが優先モードである陰極水モードに戻される。従って、ユーザーが運転モードを元の陰極水モードに戻すことを怠った場合であっても、第２切替手段５２が運転モードを自動的に陰極水モードに切り替える。これにより、電解水素水を日常的に摂取するユーザーは、操作手段８を操作することなく電解水素水を取得でき、電解水生成装置１の使い勝手が高められる。また、例えば、低年齢又は高年齢のユーザーが電解酸性水を誤飲してしまうことを抑制することができ、電解水生成装置１の使い勝手がさらに高められる。

図３は、第２切替手段５２の処理手順を示すフローチャートである。同図では、ユーザーによって選択された運転モードが「陽極水モード」であり、優先モードが「陰極水モード」である場合を例示している（以下、図４、５においても同様とする）。

陽極水モードでの運転が開始され（Ｓ１）、停止（Ｓ２）すると、第２切替手段５２は、タイマー９を用いて停止後の時間Ｔ１の計数を開始し（Ｓ３）、第１時間が経過したとき、すなわち時間Ｔ１≧第１時間のとき（Ｓ４においてＹ）、第２切替手段５２は、運転モードを陰極水モードに切り替える（Ｓ５）。なお、第１時間の経過前に（Ｓ４においてＮ）、ユーザーによって電解水生成装置１が操作されたとき（Ｓ６においてＹ）、電解水生成装置１はユーザーによって選択された運転モード（ここでは、陽極水モード）を実行する（Ｓ７）。

本実施形態の上記処理手順によれば、第２切替手段５２が、選択された運転モードによる運転が停止した後、第１時間が経過したときに、運転モードを優先モードに切り替えることにより、電解水生成装置１の運転モードが優先モードに自動的に切り替えられ、電解水生成装置１の使い勝手が高められる。また、選択された運転モードによる運転が停止した直後、すなわち第１時間の経過前は、優先モードへの切り替えは実行されないので、ユーザーの意図しない運転モードの切り替えが抑制される。

図４は、第２切替手段５２の別の処理手順を示すフローチャートである。同図では、ユーザーによって選択された運転モードで連続運転された時間を考慮して、優先モードへの切り替えの要否を判断する。

より具体的には、第２切替手段５２は、陽極水モードでの運転が開始され（Ｓ１１）、停止すると、陽極水モードで連続運転した時間Ｔ２を計算する（Ｓ１２）。時間Ｔ２が予め定められた第２時間（例えば、３分）以上であるとき（Ｓ１３においてＹ）、第２切替手段５２は、タイマー９を用いて停止後の時間Ｔ１の計数を開始し（Ｓ１４）、第１時間が経過したとき（Ｓ１５においてＹ）、第２切替手段５２は、運転モードを陰極水モードに切り替える（Ｓ１６）。

なお、時間Ｔ２が第２時間未満の場合は（Ｓ１３においてＮ）、処理を終了する。この場合、陰極水モードへの切り替えは、実行されない。また、第１時間の経過前に（Ｓ１５においてＮ）、ユーザーによって電解水生成装置１が操作されたとき（Ｓ１７においてＮ）、電解水生成装置１はユーザーによって選択された運転モードを実行する（Ｓ１８）。

本実施形態の上記処理手順によれば、ユーザーによって選択された運転モードで連続運転された時間Ｔ２が第２時間よりも大きいとき、短時間の間に再度その運転モードが使用される可能性が低いと判断できるため、第２切替手段５２は、優先モードへの切り替えを実行する。これにより、ユーザーが操作手段８を用いた運転モードの切り替えを怠った場合でも、自動的に優先モードに切り替えられるので、電解水生成装置１の使い勝手が高められる。

第２切替手段５２は、Ｓ１２で計算した陽極水モードで連続運転した時間Ｔ２に応じて第１時間を変更するように構成されていてもよい。例えば、平均的なユーザーに対して、時間Ｔ２が長い傾向にあるユーザーに対しては、短時間の間に再度その運転モードが使用される可能性が低いと判断できるため、第１時間を短く設定することにより、優先モードへの切り替えを早期に実行し、電解水生成装置１の使い勝手が高められる。

また、種々のユーザーの時間Ｔ２の平均値等を基準値として予め設定し、第２切替手段５２によって計算された時間Ｔ２と基準値との大小を比較することにより、第１時間を短く又は長く設定可能である。例えば、基準値よりも時間Ｔ２が大きい傾向にある場合、第２切替手段５２は第１時間を短く設定し、基準値よりも時間Ｔ２が小さい傾向にある場合、第２切替手段５２は第１時間を長く設定する。これにより、ユーザー毎に最適化された第１時間で運転モードの切り替えが制御可能となる。

図５は、第２切替手段５２のさらに別の処理手順を示すフローチャートである。同図では、ユーザーによって選択された運転モードで運転された累積時間を考慮して、優先モードへの切り替えの要否を判断する。

より具体的には、第２切替手段５２は、陽極水モードでの運転が開始され（Ｓ２１）、停止すると、その停止時から予め定められた第３時間（例えば、５分）をさかのぼって陽極水モードで運転した累積時間Ｔ３を計算する（Ｓ２２）。すなわち、停止時を基準としてさかのぼった第３時間内で陽極水モードで運転した時間を累積し、これを累積時間Ｔ３とする。累積時間Ｔ３が予め定められた第４時間（上記第３時間よりも小さい時間で、例えば、３分）以上であるとき（Ｓ２３においてＹ）、第２切替手段５２は、タイマー９を用いて停止後の時間Ｔ１の計数を開始し（Ｓ２４）、第１時間が経過したとき（Ｓ２５においてＹ）、第２切替手段５２は、運転モードを陰極水モードに切り替える（Ｓ２６）。

なお、累積時間Ｔ３が第４時間未満の場合は（Ｓ２３においてＮ）、処理を終了する。この場合、陰極水モードへの切り替えは、実行されない。また、第３時間の経過前に（Ｓ２５においてＮ）、ユーザーによって電解水生成装置１が操作されたとき（Ｓ２７においてＮ）、電解水生成装置１はユーザーによって選択された運転モードを実行する（Ｓ２８）。

本実施形態の上記処理手順によれば、直近の第３時間内でユーザーによって選択された運転モードで運転された累積時間Ｔ３が第４時間よりも小さいとき、短時間の間に再度その運転モードが使用される可能性が高いと判断できるため、第２切替手段５２は、優先モードへの切り替えは実行しない。これにより、選択した運転モードでの運転の開始・停止を頻繁に行なうユーザーによる使い勝手が高められる。

第２切替手段５２は、直近の第３時間内における累積時間Ｔ３に応じて第１時間を変更するように構成されていてもよい。例えば、平均的なユーザーに対して、累積時間Ｔ３が長い傾向にあるユーザーに対しては、短時間の間に再度その運転モードが使用される可能性が低いと判断できるため、第１時間を短く設定する。これにより、優先モードへの切り替えを早期に実行し、電解水生成装置１の使い勝手が高められる。

また、種々のユーザーの累積時間Ｔ３の平均値等を基準値として予め設定し、第２切替手段５２によって計算された累積時間Ｔ３と基準値との大小を比較することにより、第１時間を短く又は長く設定可能である。例えば、基準値よりも累積時間Ｔ３が大きい傾向にある場合、第２切替手段５２は第１時間を短く設定し、基準値よりも累積時間Ｔ３が小さい傾向にある場合、第２切替手段５２は第１時間を長く設定する。これにより、ユーザー毎に最適化された第１時間で運転モードの切り替えが制御可能となる。

なお、図４に示される処理と、図５に示される処理とは、互いに排他的ではなく、第２切替手段５２がこれらを併用して運転モードの切り替えを制御するよう構成されていてもよい。

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、異なる種類の電解水を吐出するために複数の運転モードを切り替えて使用することができ、ユーザーの操作に基づいて複数の運転モードから選択された一の運転モードに切り替える第１切替手段と、選択された運転モードによる運転が停止した後、予め定められた第１時間が経過したときに、複数の運転モードの中で予め定められた一の運転モードである優先モードに切り替える第２切替手段とを含んでいればよい。

１：電解水生成装置
４０ａ：第１極室（陽極室）
４０ｂ：第２極室（陰極室）
４１：第１給電体（陽極給電体）
４２：第２給電体（陰極給電体）
５１：第１切替手段
５２：第２切替手段

Claims

異なる種類の電解水を吐出するために複数の運転モードを切り替えて使用することができる電解水生成装置であって、
ユーザーの操作に基づいて前記複数の運転モードから選択された一の運転モードに切り替える第１切替手段と、
前記選択された運転モードによる運転が停止した後、予め定められた第１時間が経過したときに、前記複数の運転モードの中で予め定められた一の運転モードである優先モードに切り替える第２切替手段とを含み、
陽極給電体が配された陽極室と、陰極給電体が配された陰極室とを備え、
前記運転モードは、前記陽極室で生成された電解水を吐出する陽極水モードと、前記陰極室で生成された電解水を吐出する陰極水モードとを含み、
前記優先モードは、前記陰極水モードであり、
前記第２切替手段は、前記陽極水モードでの予め定められた第２時間以上に亘る連続運転が停止した後、前記第１時間が経過したときに、前記運転モードを前記陰極水モードに切り替え、前記陽極水モードでの連続運転した時間に応じて前記第１時間を変更する、
電解水生成装置。
前記第２切替手段は、前記陽極水モードでの連続運転した時間が予め定められた基準値よりも大きい場合、前記第１時間を小さく設定する請求項１記載の電解水生成装置。
異なる種類の電解水を吐出するために複数の運転モードを切り替えて使用することができる電解水生成装置であって、
ユーザーの操作に基づいて前記複数の運転モードから選択された一の運転モードに切り替える第１切替手段と、
前記選択された運転モードによる運転が停止した後、予め定められた第１時間が経過したときに、前記複数の運転モードの中で予め定められた一の運転モードである優先モードに切り替える第２切替手段とを含み、
陽極給電体が配された陽極室と、陰極給電体が配された陰極室とを備え、
前記運転モードは、前記陽極室で生成された電解水を吐出する陽極水モードと、前記陰極室で生成された電解水を吐出する陰極水モードとを含み、
前記優先モードは、前記陰極水モードであり、
前記第２切替手段は、
前記陽極水モードでの運転が停止したとき、その停止時から予め定められた第３時間をさかのぼって前記陽極水モードで運転した累積時間を計算し、
前記累積時間が予め定められた第４時間以上である場合、該陽極水モードでの運転が停止してから前記第１時間の経過後に、前記運転モードを前記陰極水モードに切り替える、
電解水生成装置。
前記第２切替手段は、前記累積時間に応じて前記第１時間を変更する請求項３記載の電解水生成装置。
前記第２切替手段は、前記累積時間が予め定められた基準値よりも大きい場合、前記第１時間を小さく設定する請求項４記載の電解水生成装置。