JP7104524B2 - 電解水生成装置及び水質情報処理システム - Google Patents

Description

本発明は、水を電気分解して電解水を生成する電解水生成装置に関する。

近年、電解槽に供給された水を電気分解することによって、水素が溶け込んだ電解水素水を生成する電解水生成装置が広く普及しつつある。（例えば、特許文献１参照）陽極及び陰極の給電体には、電気分解のための直流電圧が印加される。

電解水生成装置が電気分解する水は、地域によって水質が異なっている。このため、電解槽に供給される水質に応じて、電解水生成装置の各種制御を最適化することが望ましい。

しかしながら、電解水生成装置が設置される全ての地域の水質を隈無く調査するのは、事実上困難である。

特開２０１６－１６５６６８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、設置される地域の水質を容易に調査できる電解水生成装置等を提供することを主たる目的としている。

本発明は、陽極及び陰極の給電体が設けられ、水を電気分解して電解水を生成する電解槽を備えた電解水生成装置であって、ＧＰＳ衛星から発信された信号を受信する受信手段と、前記信号から位置情報を取得する位置情報取得手段と、電気分解される前又は電気分解された後の水の水質を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された前記水質に関する情報を、前記位置情報と関連付けて記憶する記憶手段とを含む。

上記電解水生成装置において、前記信号から時刻情報を取得する時刻情報取得手段をさらに含み、前記記憶手段は、前記水質に関する情報を前記時刻情報と関連付けて記憶する、ことが望ましい。

上記電解水生成装置において、前記記憶手段に記憶された情報を送信する送信手段をさらに含む、ことが望ましい。

上記電解水生成装置において、前記電解槽を有する装置本体を備え、前記記憶手段は、前記装置本体に対して脱着自在である、ことが望ましい。

上記電解水生成装置において、前記検出手段は、前記給電体間に印加される電圧及び前記給電体に供給される電流に基づいて、前記水質に関する情報を計算する、ことが望ましい。

上記電解水生成装置において、前記水質に関する情報には、前記電解槽から流出する水のｐＨが含まれる、ことが望ましい。

上記電解水生成装置において、前記水質に関する情報には、前記電解槽に流入する水の電気伝導度が含まれる、ことが望ましい。

上記電解水生成装置において、前記水質に関する情報には、前記電解槽から流出する水の酸化還元電位が含まれる、ことが望ましい。

本発明の水質情報処理システムは、複数の上記電解水生成装置と、各電解水生成装置の前記記憶手段に記憶された前記情報を収集する収集手段と、前記収集手段によって収集された前記情報を蓄積する蓄積手段と、前記蓄積手段に蓄積された前記情報を、前記位置情報に基づいて統計的に処理し、前記水質に関する情報を地域毎に集計する集計手段とを備える。

本発明の水質情報処理システムは、複数の上記電解水生成装置と、各電解水生成装置の前記記憶手段に記憶された前記情報を収集する収集手段と、前記収集手段によって収集された前記情報を蓄積する蓄積手段と、前記蓄積手段に蓄積された前記情報を、前記位置情報及び前記時刻情報に基づいて統計的に処理し、前記水質に関する情報を地域毎及び季節毎に集計する集計手段とを備える。

本発明の電解水生成装置は、電解槽と、装置本体と、受信手段と、位置情報取得手段と、検出手段と、記憶手段とを含む。受信手段は、ＧＰＳ衛星から発信された信号を受信する。位置情報取得手段は、受信手段が受信した信号から位置情報を取得する。検出手段は、電解槽に流入する水又は電解槽から流出する水の水質を検出する。記憶手段は、検出手段によって検出された水質に関する情報を、位置情報と関連付けて記憶する。従って、上記電解水生成装置の記憶手段に記憶された情報を収集することにより、電解水生成装置が設置される地域の水質を容易に調査可能となる。

本発明の水質情報処理システムは、複数の電解水生成装置と、収集手段と、蓄積手段と、集計手段とを備える。収集手段は、各電解水生成装置の記憶手段に記憶された情報を収集する。蓄積手段は、収集手段によって収集された情報を蓄積する。集計手段は、蓄積手段に蓄積された情報を、位置情報に基づいて統計的に処理し、地域毎の水質に関する情報を集計する。従って、各電解水生成装置の検出手段によって検出された水質に関する情報が、収集・蓄積され、集計手段によって位置情報に基づいて統計的に処理され地域毎に集計される。これにより、各地域における水質の傾向が容易に把握され、電解水生成装置の各種制御等に利用可能となる。

本実施形態の電解水生成装置の外観を示す斜視図。 同電解水生成装置の流路構成を示す図。 同電解水生成装置の電気的構成を示すブロック図。 本実施形態の水質情報処理システムの電気的構成を示すブロック図。

図１乃至３は、電解水生成装置を示している。図１は本実施形態の電解水生成装置１の外観を示し、図２は電解水生成装置１の流路構成を示し、図３は電解水生成装置１の電気的構成を示している。

図１に示されるように、本実施形態の電解水生成装置１は、水を電気分解する装置本体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、電解槽４と、制御手段（位置情報取得手段、時刻情報取得手段）５と、受信手段６と、検出手段７と、記憶手段８とを含んでいる（図２及び３参照）。

浄水カートリッジ３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、浄水を生成する。本実施形態の浄水カートリッジ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３によって浄化された水が、電解槽４に供給される。

電解槽４は、水を電気分解して電解水を生成する。電解槽４によって電解室４０が区画される。電解室４０には、第１給電体４１及び第２給電体４２が設けられている。本実施形態の電解槽４では、第１給電体４１と第２給電体４２とが互いに対抗して配置され、第１給電体４１と第２給電体４２との間には、隔膜４３が設けられている。隔膜４３は、電解槽４の電解室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２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、第１給電体４１及び第２給電体４２が洗浄される。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。

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、電解槽４、受信手段６、検出手段７及び記憶手段８等の各部の制御を司る。

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が実行する動作プログラムを記憶するメモリを有している。ＣＰＵは、予め定められた動作プログラムに基づいて第１給電体４１及び第２給電体４２に印加される電圧を制御する。

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。

電解槽４の下流には、流路切替弁５１と、出水管５２と出水管５３とが設けられている。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５１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、常に一方の出水管５２から吐水可能となる。

受信手段６は、複数のＧＰＳ（Global Positioning System）衛星２００から発信された信号を受信する。受信手段６は、アンテナ及びレシーバー等によって構成される。受信手段６によって受信された信号は、制御手段５に入力される。

制御手段５は、受信手段６から入力された信号（複数のＧＰＳ衛星２００から発信された信号）から電解水生成装置１の位置に関する情報（以下、位置情報とする）を取得する位置情報取得手段としての機能を有する。

検出手段７は、電解槽４を流れる水の水質を検出する。検出手段７は、電解槽４内又はその上流及び下流に設けられている。電解槽４内に設けられた検出手段７は、電気分解中（第１給電体４１及び第２給電体４２と検出手段７との位置関係によっては、電気分解される前又は電気分解された後）の水の水質を検出する。電解槽４の上流に設けられた検出手段７は、電解槽４に流入する電気分解される前の水の水質を検出する。電解槽４の下流に設けられた検出手段７は、電解槽４から流出する電気分解された後の水の水質を検出する。

記憶手段８は、検出手段７によって検出された水質に関する情報を、位置情報と関連付けて記憶する。従って、電解水生成装置１の記憶手段８に記憶された情報を収集することにより、電解水生成装置１が設置される地域の水質を容易に調査可能となる。

制御手段５は、受信手段６から入力された信号から時刻情報を取得する時刻情報取得手段としての機能を有するのが望ましい。時刻情報には、年・月・日・時・分・秒に関する情報が含まれる。この場合、記憶手段８は、検出手段７によって検出された水質に関する情報を、時刻情報と関連付けて記憶する。電解水生成装置１の記憶手段８に記憶された情報を収集することにより、季節毎の水質の変動を容易に調査可能となる。また、記憶手段８が、上記水質に関する情報を、位置情報及び時刻情報と関連付けて記憶することにより、電解水生成装置１が設置される地域における季節毎（より詳細には、月毎）の水質の変動を容易に調査可能となる。

図３に示されるように、電解水生成装置１は、記憶手段８に記憶された情報を送信する送信手段９をさらに含むのが望ましい。送信手段９は、制御手段５によって制御され、例えば、有線ＬＡＮ又は無線ＬＡＮ、ブルートゥース（登録商標）等の近距離無線通信規格を介して記憶手段８に記憶された水質に関する情報、位置情報及び時刻情報を定期的に送信する。送信手段９から送信された情報を受信することにより、電解水生成装置１が設置される地域の水質をより一層容易に調査可能となる。

記憶手段８は、装置本体２に実装される内部メモリの他、例えば、カード型メモリ等の装置本体２に対して脱着自在な外部メモリであってもよい。外部メモリが装置本体２から離脱され、例えば、パーソナルコンピュータ等と接続されることにより、上記水質に関する情報等が抽出可能となる。従って、記憶手段８として外部メモリが適用される場合、電解水生成装置１の構成から送信手段９が省略されていてもよい。

上記外部メモリは、浄水カートリッジ３に内蔵されていてもよい。電解水生成装置１の販売元は、浄水カートリッジ３を回収することにより、外部メモリから上記水質に関する情報等が抽出可能となる。

上記水質に関する情報としては、例えば、電解槽４に流入する電気分解される前の水の電気伝導度（ＥＣ）が挙げられる。上記ＥＣは、制御手段５が第１給電体４１と第２給電体４２との間に印加する直流電圧及び電流検出手段４４から入力される信号に基づいて、計算によって取得できる。すなわち、電流検出手段４４及び制御手段５が、ＥＣ検出手段として機能する。

上記水質に関する情報としては、例えば、電解槽４に流入する電気分解される前の水のｐＨが挙げられる。上記ｐＨは、電解槽４内又は電解槽４の上流に設けられたｐＨ検出手段１０によって検出される。

上記水質に関する情報としては、例えば、電解槽４から流出する電気分解された後の水のｐＨが挙げられる。上記ｐＨは、電解槽４内又は電解槽４の下流に設けられたｐＨ検出手段１０によって検出される。本実施形態では、検出手段７の一例として、電解槽４の下流にｐＨ検出手段１０が設けられている。ｐＨ検出手段１０は、定期的に電解槽４から流出する水のｐＨを検出し、制御手段５に出力する。

電解槽４に流入する電気分解される前の水のｐＨが既知の場合、上記電気分解された後の水のｐＨは、制御手段５が電流検出手段４４及び電解槽４の上流に設けられた流量センサー１２から入力される信号に基づいて、計算によって取得することも可能である。この場合、電流検出手段４４、流量センサー１２及び制御手段５が、ｐＨ検出手段として機能する。

上記水質に関する情報としては、例えば、電解槽４から流出する電気分解された後の水の酸化還元電位（ＯＲＰ）が挙げられる。上記ＯＲＰは、電解槽４内又は電解槽４の下流に設けられたＯＲＰ検出手段１１によって検出される。本実施形態では、検出手段７の一例として、電解槽４の下流にＯＲＰ検出手段１１が設けられている。ＯＲＰ検出手段１１は、定期的に電解槽４から流出する水のＯＲＰを検出し、制御手段５に出力する。

上記ＯＲＰは、制御手段５が電流検出手段４４及び電解槽４の下流に設けられた流量センサー１２から入力される信号に基づいて、計算によって取得することも可能である。この場合、電流検出手段４４、流量センサー１２及び制御手段５が、ＯＲＰ測定手段として機能する。

上記ｐＨ、ＥＣ及びＯＲＰは、電解槽４に供給される電気分解される前の水に含まれるミネラル成分の影響を受け、季節によって変動する。本電解水生成装置１では、検出手段７が上記ｐＨ、ＥＣ及びＯＲＰを検出し、記憶手段８が、上記ｐＨ、ＥＣ及びＯＲＰに関する情報を、位置情報及び時刻情報と関連付けて記憶する。従って、記憶手段８に記憶された情報を収集することにより、電解水生成装置１が設置される地域における季節毎の水質の変動を容易に調査可能となる。

図４は、電解水生成装置１を含む水質情報処理システム１００の概略構成を示している。水質情報処理システム１００は、複数の電解水生成装置１とサーバー装置１０１とを備える。

各電解水生成装置１とサーバー装置１０１とは、通信可能に接続されている。例えば、各電解水生成装置１の送信手段９は、３Ｇ又は４Ｇ等の移動通信システムの規格に準拠する無線通信機器によって基地局（図示せず）等を介してサーバー装置１０１に接続されうる。無線通信機器の具体例としては、タブレット型のコンピューターやスマートフォンと称される多機能形態電話機等が挙げられる。送信手段９と無線通信機器との接続は、例えば、ケーブル又は無線ＬＡＮ、ブルートゥース等の近距離無線通信規格が適用される。このような移動通信システムの一部を用いることにより、居住者の宅内に新たな通信線等を配設する必要がないため、水質情報処理システム１００を安価かつ容易に構築できる。

送信手段９は、光ファイバー、ＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）等による有線通信でインターネットを介してサーバー装置１０１と接続されていてもよい。この場合、送信手段９とインターネットとの間には、モデム及び無線又は有線のルーター等が介在していてもよい。

サーバー装置１０１は、例えば、電解水生成装置１の販売元等によって管理されている。サーバー装置１０１は、収集手段１０２と、蓄積手段１０３と、集計手段１０４とを備えている。サーバー装置１０１の構成は、複数のコンピューター装置に分散されていてもよい。

収集手段１０２は、各電解水生成装置１の記憶手段８に記憶された水質に関する情報を収集する。収集手段１０２には、例えば、送信手段９から送信された情報に相当する信号を受信する受信手段１０５が含まれる。

蓄積手段１０３は、収集手段１０２によって収集された上記情報を蓄積する。蓄積手段１０３には、各電解水生成装置１から送信された上記水質に関する情報が、位置情報と関連付けて蓄積される。このため、蓄積手段１０３には、いわゆるビッグデータが蓄積される。このようなビッグデータを蓄積するため、蓄積手段１０３には、例えば、複数のハードディスク駆動装置等が適用される。

集計手段１０４は、蓄積手段１０３に蓄積された上記水質に関する情報を、位置情報に基づいて統計的に処理する。集計手段１０４は、例えば、各種の演算処理、情報処理等を実行するＣＰＵ及びＣＰＵが実行する動作プログラム等を記憶するメモリを有している。ＣＰＵは、予め定められた動作プログラムに基づいて、上記水質に関する情報を統計的に処理し、地域毎に集計する。ＣＰＵによる処理は定期的に実行され、その集計結果は、例えば、蓄積手段１０３に保存される。従って、電解水生成装置１の販売元等は、蓄積手段１０３等に蓄積された集計結果を参照することにより、各地域における水質の傾向が容易に把握できる。

このように、本水質情報処理システム１００では、各電解水生成装置１の検出手段７によって検出された水質に関する情報が、サーバー装置１０１によって、収集・蓄積され、さらには位置情報に基づいて統計的に処理されて、上記水質に関する情報が地域毎に集計される。これにより、各地域における水質の傾向が容易に把握され、電解水生成装置１の各種制御等に利用可能となる。例えば、電解水生成装置１の販売元等は、電解水生成装置１の仕向地の水質に応じて、電解水生成装置１の各種制御を最適化することが可能となる。

より具体的には、上記ｐＨ、ＥＣ及びＯＲＰが平均値よりも高い地域では、スケール付着の進行が早い傾向にあると考えられる。このため、そのような地域に設置される電解水生成装置１では、予め、第１給電体４１及び第２給電体４２の極性の切り替え頻度を増やすように設定されることにより、スケールの付着を抑制できる。また、第１給電体４１及び第２給電体４２の極性を手動で切り替えて、給電体等の洗浄を推奨する表示又は音声を出力するように構成されていてもよい。

蓄積手段１０３に蓄積される上記水質に関する情報は、位置情報及び時刻情報と関連付けられているのが望ましい。この場合、集計手段１０４によって、上記水質に関する情報が地域毎及び季節毎に集計される。これにより、各地域における季節毎の水質の変動傾向が容易に把握され、電解水生成装置１の各種制御等に利用可能となる。

より具体的には、上記ｐＨ、ＥＣ及びＯＲＰが平均値よりも低い地域及び時期では、水中のミネラル成分の濃度が低い傾向にあると考えられる。このため、そのような地域に設置される電解水生成装置１では、第１給電体４１と第２給電体４２との間に印加する直流電圧を高めることにより、生成された電解水素水の溶存水素濃度の低下を容易に抑制することが可能となる。

以上、本発明の電解水生成装置１及び水質情報処理システム１００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、陽極及び陰極の給電体４１、４２が設けられ、水を電気分解して電解水を生成する電解槽４を備え、ＧＰＳ衛星２００から発信された信号を受信する受信手段６と、前記信号から位置情報を取得する位置情報取得手段（制御手段５）と、電解槽４を流れる水の水質を検出する検出手段７と、検出手段７によって検出された水質に関する情報を、位置情報と関連付けて記憶する記憶手段８とを含んでいればよい。

また、水質情報処理システム１００は、少なくとも、複数の電解水生成装置１と、各電解水生成装置１の記憶手段８に記憶された情報を収集する収集手段１０２と、収集手段１０２によって収集された情報を蓄積する蓄積手段１０３と、蓄積手段１０３に蓄積された情報を、位置情報に基づいて統計的に処理し、水質に関する情報を地域毎に集計する集計手段１０４とを備えていればよい。

１ ：電解水生成装置
２ ：装置本体
４ ：電解槽
５ ：制御手段（位置情報取得手段）
６ ：受信手段
７ ：検出手段
８ ：記憶手段
９ ：送信手段
１０ ：ｐＨ検出手段
１１ ：ＯＲＰ検出手段
１００ ：水質情報処理システム
１０２ ：収集手段
１０３ ：蓄積手段
１０４ ：集計手段
１０５ ：受信手段

Claims (9)

1. 陽極及び陰極の給電体が設けられ、水を電気分解して電解水を生成する電解槽を備えた電解水生成装置であって、
   ＧＰＳ衛星から発信された信号を受信する受信手段と、
   前記信号から位置情報を取得する位置情報取得手段と、
   電気分解される前又は電気分解された後の水の水質を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出された前記水質に関する情報を、前記位置情報と関連付けて記憶する記憶手段と、
   前記信号から時刻情報を取得する時刻情報取得手段とを含み、
   前記記憶手段は、前記水質に関する情報を前記時刻情報と関連付けて記憶し、
   前記電解槽を有する装置本体と、
   水を浄化して前記電解槽に供給する浄水カートリッジとを備え、
   前記浄水カートリッジは、装置本体に対して着脱可能に構成され、
   前記記憶手段は、前記浄水カートリッジに内蔵されている、
   電解水生成装置。
2. 前記記憶手段に記憶された情報を送信する送信手段をさらに含む、請求項１に記載の電解水生成装置。
3. 前記電解槽を有する装置本体を備え、
   前記記憶手段は、前記装置本体に対して脱着自在である、請求項１又は２に記載の電解水生成装置。
4. 前記検出手段は、前記給電体間に印加される電圧及び前記給電体に供給される電流に基づいて、前記水質に関する情報を計算する、請求項１乃至３のいずれかに記載の電解水生成装置。
5. 前記水質に関する情報には、前記電解槽から流出する水のｐＨが含まれる、請求項１乃至４のいずれかに記載の電解水生成装置。
6. 前記水質に関する情報には、前記電解槽に流入する水の電気伝導度が含まれる、請求項１乃至５のいずれかに記載の電解水生成装置。
7. 前記水質に関する情報には、前記電解槽から流出する水の酸化還元電位が含まれる、請求項１乃至６のいずれかに記載の電解水生成装置。
8. 請求項１記載の複数の電解水生成装置と、
   各電解水生成装置の前記記憶手段に記憶された前記情報を収集する収集手段と、
   前記収集手段によって収集された前記情報を蓄積する蓄積手段と、
   前記蓄積手段に蓄積された前記情報を、前記位置情報に基づいて統計的に処理し、前記水質に関する情報を地域毎に集計する集計手段とを備えた、水質情報処理システム。
9. 請求項１記載の複数の電解水生成装置と、
   各電解水生成装置の前記記憶手段に記憶された前記情報を収集する収集手段と、
   前記収集手段によって収集された前記情報を蓄積する蓄積手段と、
   前記蓄積手段に蓄積された前記情報を、前記位置情報及び前記時刻情報に基づいて統計的に処理し、前記水質に関する情報を地域毎及び季節毎に集計する集計手段とを備えた、水質情報処理システム。

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