JPH06320159A

JPH06320159A - 電解水生成器

Info

Publication number: JPH06320159A
Application number: JP10688293A
Authority: JP
Inventors: Akihisa Suzuki; 昭央鈴木
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1993-05-07
Filing date: 1993-05-07
Publication date: 1994-11-22

Abstract

(57)【要約】【目的】浄水のｐＨ値や電気分解により得られるアル
カリ性水や酸性水のｐＨ値を知ることができ、所望のｐ
Ｈ値を有する電解水を生成することの可能な手段を備え
た電解水生成器を提供すること。【構成】本電解水生成器は、検出手段により酸性水、
アルカリ性水、浄水の少なくとも１つの流路中における
流水のｐＨ値を検出し、それに基いて制御装置が、電解
槽中の両電極への印加パルスの数を変化させて、得られ
る電解水のｐＨ値を調整し、所望のｐＨ値を有した電解
水を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として飲料水として
用いられる水を電気分解して、アルカリ性水と酸性水と
を生成する電解水生成器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の電解水生成器は図４に示
すように、主に、原水の浄化を行う浄水カートリッジ部
と、浄化された原水（浄水）を電解する電解槽部とによ
り構成されている。上記電解水生成器の動作を簡単に説
明すると、まず始めに、電解水生成器に流入した原水
は、浄水カートリッジ内の中空糸フィルタ５０により濾
過され、原水中の微粒子や微生物が除去される。次に、
活性炭５２により、細菌等の微生物の死滅処理のために
添加された次亜塩素酸が還元されて塩素イオンに変化す
ると共に、カルキ臭が除去される。このようにして浄化
されて得られた浄水は、電解槽部に流入する。この電解
槽部は、隔膜５４と陽極５６と陰極５８により構成され
ており、ここで、両電極間に対して、それを仕切る隔膜
５４を介して直流電圧や全波整流された交流電圧等を印
加することで浄水が電解される。この時、陽極側で酸性
水が生成され、陰極側でアルカリ性水が生成される。

【０００３】このような電解水生成器では、電極間に印
加する直流電圧の値や、全波整流された交流電圧のパル
スの数を変えることで電解条件を切り換え、数段階のｐ
Ｈ値を有する電解水を得ることができる。また、一定量
の水を電解するために、通水した後に、電極上に付着し
たナトリウム、カルシウム、カリウム等を主成分とする
スケールを除去するために通水をしながら一定の時間、
電極間に印加する電圧の極性を反転させることにより電
極表面の洗浄（以下、逆洗という）を行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の電解水生成器においては、得られた電解
水のｐＨ値を知ることができなかった。また、電解条件
が同じでも通水量が変わると得られる電解水のｐＨ値も
変化するため、所望のｐＨ値が思うように得られなかっ
た。さらには、電解を長時間続けるとナトリウム、カル
シウム、カリウム等を主成分とするスケールが陰極表面
上に付着し、電解特性の劣化がおこっていた。そこで、
これを防止するために電極に印加する電圧の極性を反転
することでスケールを溶解して電極の洗浄を行っている
が、この逆洗の時間は一定であるため、スケールばかり
でなく電極も溶出して消耗する可能性があった。

【０００５】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、浄水のｐＨ値や電気分解により
得られるアルカリ性水や酸性水のｐＨ値を知ることがで
き、所望のｐＨ値を有する電解水を生成することの可能
な手段を備えた電解水生成器を提供することにある。さ
らには、逆洗時の排水のｐＨ値の変化を知ることで、逆
洗の終点検出を行い、不必要な電極の消耗を防ぐことの
できる手段を備えることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の電解水生成器は、水中に設置された陽極と陰
極の間に電圧を印加することにより、陽極側で酸性水を
生成し、陰極側でアルカリ性水を生成するものであり、
更には、流水のｐＨ値を検出するために、前記酸性水、
アルカリ性水、浄水の少なくとも１つの流路中に設置さ
れ、互いに異なる材質の導体よりなる１対の電極を有す
る検出手段と、その検出手段の検出結果を報知する報知
手段と、前記検出手段の検出結果に基いて前記流水のｐ
Ｈ値を所望の値にせしめる因子を制御する制御手段とを
備えている。

【０００７】また、前記制御手段が、前記検出手段の検
出結果に基いて電極洗浄を行う因子を制御するものであ
ってもよい。

【０００８】

【作用】上記の構成を有する本発明の電解水生成器によ
れば、検出手段が酸性水、アルカリ性水、或いは浄水の
少なくとも１つの流路中における流水のｐＨ値を検出
し、制御手段が検出されたｐＨ値を表示器で表示させる
とともに、そのｐＨ値に基いて、例えば電解槽中の両電
極への印加パルスの数を変化させて、得られる電解水の
ｐＨ値を調整し、所望のｐＨ値を有した電解水を生成す
る。

【０００９】また、別の制御装置は、逆洗時に付着した
スケールが取れた時点で電極に印加する電圧の極性を反
転させて逆洗を終了させると同時に水を電解する状態に
復帰させる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。

【００１１】図１は、本実施例の電解水生成器の電解槽
部とこれに接続される電解水の流路を模式的に示した平
面図であり、図２は前記電解水の流路中に設置されたｐ
Ｈ検出装置の回路図である。

【００１２】図１に示すように、電解水生成器の電解槽
部は、基本的には陽極１０と陰極１２、及びこの両者を
仕切るようにして設置された電解用隔膜１４とから構成
されている。前記陽極１０の材料としては、フェライ
ト、白金、白金が被覆されたＴｉ等が好適に用いられ、
陰極１２にはステンレス、白金、白金が被覆されたＴｉ
等が好適に用いられる。また、陽極１０と陰極１２は、
電極間距離が一定となるように設置されている。この電
解槽部の後段には、陽極１０側と陰極１２側で生成され
た電解水をそれぞれ分離して流す流路１６が設置されて
いる。ここにおいて、本実施例の場合には、陰極１２側
で生成された電解水が流れる流路１６中にｐＨ検出装置
１８が設置されている。このｐＨ検出装置１８は、差動
増幅器と、電流電圧変換器と、電界効果トランジスタを
基本構成とするセンサ部とから構成されている。さら
に、前記センサ部には、Ｈ⁺イオンに敏感な導体ででき
た電極２０と、前記導体に比べてＨ⁺イオンに対して鈍
感な導体でできた電極２２とが設置されている。

【００１３】次に、前記ｐＨ検出装置１８の構成につい
て図２を用いて説明する。ｐＨ検出装置１８は、Ｈ⁺イ
オンに敏感な導体でできた電極２０とその電極２０をゲ
ート電極の一部とする電界効果トランジスタ２４と、前
記電界効果トランジスタ２４のドレイン電流を電圧に変
換する電流電圧変換器２８と、前記導体よりＨ⁺イオン
に鈍感な導体でできた電極２２と、その電極２２をゲー
ト電極の一部とする別の電界効果トランジスタ２６と、
前記電界効果トランジスタ２４と別の電界効果トランジ
スタ２６のそれぞれのゲート電極に接続された電極２０
と別の電極２２に印加される電解水のｐＨ値に対応した
ゲート電圧の基準になる基準電極２１と、前記別の電界
効果トランジスタ２６のドレイン電流を電圧に変換する
別の電流電圧変換器３０と、更に前述した２つの電流電
圧変換器からの出力を比較する差動増幅器３２とから構
成されている。

【００１４】ここで、Ｈ⁺イオンに敏感な導体でできた
電極２０の材料としては、例えば金が好適に用いられ
る。また、Ｈ⁺イオンに鈍感な導体でできた電極２２の
材料としては、例えば銀が好適に用いられる。また、基
準電極２１としては、白金が好適に用いられ、ここでは
アースに接続されている。このような構成にすることに
より、従来のｐＨ測定時に必要とされていたＡｇ／Ａｇ
Ｃｌ電極のようなメンテナンス性が悪く小型化のできな
い電極を使用する必要がなくなる。すなわち、装置全体
を小型化できる。同時に、アルカリ性水のｐＨ値に対応
した２つの電極間の電位差により、最終的なｐＨ検出装
置からの出力が安定して得られることになる。

【００１５】次に、電解水生成器の制御装置の構成を説
明する。図３に、電解水生成器の制御装置の回路図を示
す。制御装置は、主スイッチ３４と、装置の過電流防止
のためのヒューズ３６と、家庭用交流電圧を所望の電圧
に変換するトランス３８と、トランス３８の出力電圧の
全波整流を行う整流回路４０等から構成される電源部
と、整流回路４０で得られる全波整流された交流電圧の
接地電圧になるタイミングを検知するゼロクロス検知回
路４２と、ｐＨ検出回路１８からの電解水のｐＨ値に対
応した情報信号と、ゼロクロス検知回路４２からの電源
電圧の接地電位になるタイミングに対応した情報信号を
検知し、演算処理することで所望のｐＨ値の電解水を得
るのに必要な電源部からの電圧パルス数に対応した信号
を出力するマイコン回路４４と、さらにマイコン回路４
４から出力された電圧パルス数に関する情報信号に応じ
て、実際にＯＮ／ＯＦＦ制御することで電解槽部中の各
電極に必要な数の電圧パルスを印加するスイッチ回路４
６から構成される制御部とからなる。

【００１６】また、マイコン回路４４は、逆洗時のｐＨ
検出装置１８からの排水のｐＨ値に対応した情報信号に
より逆洗時の終点検出を行い、電極へ印加する電圧の極
性を反転させる信号を出力する。さらには、前記信号を
受けて実際に電極へ印加する電圧の極性を切り替える極
性切り替え回路４８を備えている。

【００１７】次に、本実施例の動作について説明する。
まず始めに、電解槽中に流入した浄水のような原水は、
隔膜１４により陽極側と陰極側に分流される。ここで、
陽極１０と陰極１２に所定の電圧が印加されると、隔膜
１４を通して電流が流れると同時に分流された原水が電
気分解される。この場合、印加電圧は３０Ｖ程度であ
る。陽極側では主にＨ⁺が生成され、分流された原水は
酸性水になる。一方、陰極側では主にＯＨ^-が生成さ
れ、陰極側を流れる原水はアルカリ性水となる。これら
の電解水は、電解槽部の後段に設置された流路１６によ
り別々に電解水生成器の外に取り出される。本実施例の
場合、陰極側で生成されたアルカリ性水のｐＨ値は、流
路１６に設置されたｐＨ検出装置１８により検知され
る。これと同時に、ｐＨ検出装置１８からはアルカリ性
水のｐＨ値に対応した情報信号がマイコン回路４４に対
して出力される。また、ここには図示してないがデジタ
ル式やアナログ式のｐＨ表示器にも信号が出力され、同
時的にアルカリ性水のｐＨ値を読み取れるようになって
いる。

【００１８】ここで、ｐＨ検出装置の動作について説明
する。陰極側で生成されたアルカリ性水が流路１６を流
れると、基準電極２１とＨ⁺イオンに敏感な導体ででき
た電極２０の間で電位差が生じる。電極２０が接続され
る電界効果トランジスタ２４のソース電極とドレイン電
極の間には、ある一定の電圧が印加されているので、ア
ルカリ性水のｐＨ値に対応した前記基準電極２１と電極
２０の間の電位差により、ドレイン電流Ｉ₁が電界効果
トランジスタ２４に流れる。この時、電流電圧変換器２
８の後段のａ点には、Ｉ₁Ｒで表される電圧Ｖ₁が出力さ
れる。

【００１９】一方、基準電極２１とＨ⁺イオンに鈍感な
導体でできた電極２２の間には別の電位差が生じる。電
極２２が接続される電界効果トランジスタ２６のソース
電極とドレイン電極の間には、電極２０が接続される電
界効果トランジスタ２４のソース電極とドレイン電極の
間に印加される電圧と同じ電圧が印加されている。これ
により、ドレイン電流Ｉ₂が電界効果トランジスタ２６
に流れる。この時、電流電圧変換器３０の後段のｂ点に
は、Ｉ₂Ｒで表される電圧Ｖ₂が出力される。電流電圧変
換器２８や別の電流電圧変換器３０の後段に接続された
差動増幅器３２は、図２中のａ点やｂ点に生じた電圧Ｖ
₁とＶ₂を比較する働きをする。図示したように、差動増
幅器３２の前段と後段に接続された抵抗値Ｒ1が同じ値
ならば、差動増幅器３２の後段に出力される電圧Ｖ
₀は、Ｖ₁−Ｖ₂＝（Ｉ₁−Ｉ₂）Ｒに等しくなる。このよ
うにして、アルカリ性水のｐＨ値に対応した電圧Ｖ₀が
ｐＨ検出装置１８から出力される。

【００２０】一方、制御装置の電源部において、入力さ
れた家庭用交流電圧はトランス３８により、ＡＣ１００
ＶからＡＣ２０Ｖ程度に変換される。この交流電圧はさ
らに整流回路４０により全波整流され、電解槽中に設置
された電極に印加される。この場合、整流回路４０の陽
極１０に対する出力端ａ部には、電気的にゼルクロス検
知回路４２が接続されており、陽極１０に印加される電
圧パルスの接地電位になるタイミングに対応した信号が
マイコン回路４４に出力される。マイコン回路４４で
は、ｐＨ検出装置１８からのアルカリ性水のｐＨ値に関
する情報と、ゼルクロス検知回路４２からの印加電圧の
接地電位のタイミングに関する情報、及び所望のアルカ
リ性水のｐＨ値に関する情報等を比較演算等の処理を行
い、所望のアルカリ性水のｐＨ値に対応して、ある一定
時間内に電解槽中の電極に印加すべき電圧パルスの数に
関する情報をスイッチ回路４６に出力する。そして、整
流回路４０の陰極１２に対する出力端ｂ部に、ＯＮ／Ｏ
ＦＦ制御により特定の数の電圧パルスがある一定時間内
に両電極間に印加される。ある時点におけるアルカリ性
水のｐＨ値が所望のｐＨ値と異なる場合は、上述の動作
を繰り返すようにマイコン回路４４が働き、常に得られ
るアルカリ性水のｐＨ値が所望の値であるように制御さ
れる。その結果、所望のｐＨ値を有するアルカリ性水が
連続的に得られることになる。

【００２１】次に、逆洗時の動作について説明すると、
逆洗時には水の電解時とは逆の極性の電圧が両電極間に
印加されている。この時、水の電解時には陰極として働
いていた電極に、対向電極に対して正の電圧が印加され
るようになり、酸性水を生成する。生成した酸性水は残
留していたアルカリ性水を中和すると共に電極上に付着
していたスケールを溶解除去し始める。この間に生成さ
れる水のｐＨ値はアルカリ性から中性、そして酸性へと
変化を示す。スケールが取切れると強い酸性を示すと共
に生成される水のｐＨ値は一定となる。ｐＨ検出装置１
８は、この間の生成される水のｐＨ値の変化に対応した
情報信号を同時的にマイコン回路４４に送る。マイコン
回路４４は生成される水が強い酸性となり、そのｐＨ値
が一定となる時点を検出し、電極に印加する電圧の極性
を切り換えるための信号を極性切り換え回路４８に出力
する。これにより、極性切り換え回路４８は、両電極に
対する印加電圧の極性を切り換え、水の電解が再び行わ
れることになる。これにより、必要最小限の時間でスケ
ールが取れると同時に電極の消耗も最小限に抑えられ
る。

【００２２】尚、本発明は以上詳述したような実施例に
限定されるものではなく、その主旨を逸脱しない範囲に
おいて、種々の変更を加えることができる。

【００２３】例えば、ｐＨ検出装置１８はアルカリ性水
の流路中の設置されているが、酸性水の流路中に設置さ
れるか、或いは両方の流路に設置されていても良い。ま
た、逆洗の終点検出は、生成される水が強い酸性を示
し、そのｐＨ値が一定となる時点としたが、スケールが
取れて強い酸性に変化する変極点を終点として検出する
ようにしても良い。また、スイッチ回路４６は、整流回
路４０の陰極１２に対する出力端ｂ部に電気的に接続さ
れているが、陽極１０に対する出力端ａ部に接続されて
いても良い。また、電解槽における水の電解条件の変更
を、印加される電圧パルス数を変更することで行った
が、印加電圧の変更やパルス幅の変更等により行っても
良い。更には、基準電極２１は本実施例では独立して設
置されているが、電解槽中の陰極１２を用いても良い。

【００２４】

【発明の効果】以上詳述したことから明かなように、本
発明の電解水生成器によれば、浄水のｐＨ値や電気分解
により得られるアルカリ性水や酸性水のｐＨ値の少なく
とも１つを知ることができるため、所望のｐＨ値を有す
る電解水を生成することが可能となり、また、逆洗の終
点検出を行うことにより、十分にスケールを除去するこ
とができる上に、電極の消耗を最小限に抑えることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電解水生成器の要部である電解槽部の
構成を示す平面図ある。

【図２】本発明の電解水生成器に用いられるｐＨ検出装
置の回路図である。

【図３】本発明の電解水生成器に用いられる制御装置の
回路図である。

【図４】従来の電解水生成器の要部の構成を示す平面図
である。

【符号の説明】

１０陽極１２陰極１４隔膜１６流路１８ｐＨ検出装置２０電極２２電極３２差動増幅器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水中に設置された陽極と陰極の間に電圧
を印加することにより、陽極側で酸性水を生成し、陰極
側でアルカリ性水を生成する電解水生成器において、流水のｐＨ値を検出するために、前記酸性水、アルカリ
性水、浄水の少なくとも１つの流路中に設置され、互い
に異なる材質の導体よりなる１対の電極を有する検出手
段と、その検出手段の検出結果を報知する報知手段と、
前記検出手段の検出結果に基いて前記流水のｐＨ値を所
望の値にせしめる因子を制御する制御手段とを備えたこ
とを特徴とする電解水生成器。
【請求項２】前記制御手段が、前記検出手段の検出結
果に基いて電極洗浄を行う因子を制御することを特徴と
する請求項１記載の電解水生成器。