JPH0679280A - 連続式電解水生成器の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 通水停止後に少なくとも所定時間電解槽の水
が抜けない構造において、逆洗条件を最適に定めて、ガ
スの発生を抑制し、電極に付着するスケールをコロイド
化して確実に除去する。 【構成】 電解槽５を含む通水経路１を、例えば電極
７，８を有する電解槽５の吐出側に蛇口１０と電磁弁１
２を設けて、通水停止後に電解槽５の水が抜けない構造
の先止め式にする。そして通水電解後にその都度制御ユ
ニット３０で電解槽５の電極７，８の極性を反転してス
ケール除去するように逆洗作用し、この逆洗時には電解
槽５が水の抜けない構造で、密閉して水が充満する状態
であることから、電解時より低い電圧に定め、逆洗時間
を１回の通水電解における電解強度と電解時間に応じて
その都度設定して逆洗するように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水道水等の飲料水を電
気分解してアルカリまたは酸性の電解水を連続的に生成
する連続式電解水生成器の制御装置に関し、特に通水停
止後に電解槽の水が抜けない構造の場合の、電極のスケ
ール除去に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種の電解水生成器は、飲料
水が供給される電解槽の内部に２つの電極を対向して設
置する。そして一方の電極を陽極に、他方の電極を陰極
に極性を定めて所定の電圧を印加することで、電解槽の
飲料水を連続的に電気分解して、医療用飲用に適したア
ルカリ水、または化粧等に適した酸性水の電解水を得る
ように構成されている。

【０００３】ここで飲料水を電気分解すると、水中に含
まれるカルシュウム、マグネシュウム等の物質も析出
し、これらが電極に付着してスケールを生成する。そし
てこのスケールの付着量が増大すると、電解能力の低
下、電極相互の短絡等の不具合を生じる。またスケール
が或る程度付着した後では、スケールを容易に除去する
ことができなくなる。このため通水電解の終了の都度、
電解槽の電極を極性逆転して設定電圧を印加するように
逆洗作用し、電極のスケールを効果的に除去している。

【０００４】ここで電解槽への通水方式としては、電解
槽の吐出側の蛇口等により通水、停止を行う先止め式
と、電解槽の給水側のバルブ等により通水、停止を行う
元止め式とがある。元止め式は、通水停止後に吐出側が
大気開放となるため、空気中の細菌類が電解槽を含む通
水経路に侵入して繁殖し、次の通水時に腐敗した水が出
ることがある。そこでこのような不衛生な環境を防ぐた
め、細菌の侵入を防止しつつ通水経路の水を抜くように
工夫されている。従って、この方式では、通水停止後に
水を抜くため、必然的に逆洗時間が少なくなり、短時間
で逆洗効果を得るため、逆洗時の電解強度が高く設定さ
れる。

【０００５】一方、先止め式は、通水停止後も水圧がか
かった状態で電解槽に水が満たされて密閉状態であるた
め、細菌類の侵入する可能性が少なくなる。また電解槽
に水が充満して残留するので、逆洗時間は充分に確保さ
れる。しかしこの方式において、上述の元止め式の場合
の逆洗方法を適応し、逆洗時の電解強度を高くすると、
以下のような不具合を生じる。

【０００６】即ち、電解槽が密閉状態であるため、電解
により発生する水素、酸素等のガスにより内部圧力が上
昇して強度的に問題を生じ、気泡により電極の一部が水
中から露出して逆洗に悪影響を生じる。また強電解のた
めに溶出したスケールはコロイド状にならず、このスケ
ールが配管内壁に付着して蓄積し、通水経路が詰まるこ
とがある。

【０００７】このことから、先止め式のように通水停止
後に電解槽の水が抜けない構造の場合においては、これ
に適した逆洗条件を定めて制御することが要求される。
また元止め式においても通水停止後に電解槽の水が抜け
ない構造にしたり、または通水停止後に所定時間電解槽
に水を満たした構造にすることもでき、この場合も同様
のことが言える。

【０００８】従来、上記連続式電解水生成器のスケール
除去に関しては、例えば実公平２−７６７６号公報の先
行技術がある。この先行技術は、電解時の電解電流と時
間による積算電気量を算出し、この積算電気量が所定量
に達すると、給水中に電極の極性を反転してスケール除
去するように洗浄し、ブザー等により洗浄中であること
を知らせる。そして給水を停止すると、圧力スイッチに
より電極を元の状態に復帰することが示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記先行技
術のものにあっては、積算電気量の算出に電解電流を用
いるので、電解電流を検出する手段が必要になる。給水
中に積算電気量に基づいて洗浄状態に移行するように制
御されるので、電解水を取水中に急にそれができなくな
ったり、洗浄中は給水状態に保つ必要があり、取扱が不
便である等の問題がある。

【００１０】本発明は、この点に鑑みてなされたもの
で、通水停止後に少なくとも所定時間電解槽の水が抜け
ない構造において、逆洗条件を最適に定めて、ガスの発
生を抑制し、電極に付着するスケールをコロイド化して
確実に除去することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、２つの電極を備えた電解槽を有し、通水
電解時に電解水を取水し、通水停止後に少なくとも電解
槽の水が抜けない構造の通水経路と、電圧調整可能な直
流源が電源スイッチ、極性設定スイッチを介して２つの
電極に回路接続される電気回路と、電解時に通水検出手
段の信号により通水とその停止を検出し、極性設定スイ
ッチにより２つの電極を陽極または陰極に定め、所定の
電解電圧を印加してアルカリ水または酸性水を取水し、
通水停止後に極性設定スイッチにより２つの電極の極性
を反転し再び電圧印加してスケール除去するように逆洗
する制御ユニットとを備える連続式電解水生成器の制御
装置において、制御ユニットは逆洗時に電解時より低い
電圧に定め、逆洗時間を１回の通水電解における電解強
度と電解時間に応じてその都度設定して逆洗する手段を
備えるものである。

【００１２】

【作用】上記構成に基づき、通水経路の電解槽に通水す
ると、電解槽の２つの電極の電気回路が制御ユニットに
より作動し、２つの電極が所定の極性で電圧印加して電
解槽の飲料水が電気分解され、これによりアルカリ水ま
たは酸性水が取水される。また通水停止すると、電解槽
は水が抜けない構造で水を満たした密閉状態になるが、
その都度制御ユニットにより電極の極性を反転し、電解
時より低い電圧を、電解強度と電解時間に応じた逆洗時
間だけ印加して逆洗するように制御される。このため密
閉状態の電解槽では徐々に弱電解されて、ガスの発生が
微量に抑えられ、電極に付着するスケールは確実にコロ
イド状となって水中に溶出して除去されるようになる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１において、連続式電解水生成器として先止め
式の通水方式で、電解水と浄水のいずれも取水可能な場
合の全体の構成の概略について説明する。符号１は通水
経路であり、水道管等に接続して飲料水を導入する入水
管２が、飲料水の残留塩素を除去するフィルタカートリ
ッジ３に連通され、フィルタカートリッジ３の出口管４
が電解槽５に連通されている。電解槽５は密閉式であ
り、その内部の出口側が隔壁６で２つの室５ａ，５ｂに
区画され、各室５ａ，５ｂにそれぞれ電極７，８が設け
られる。

【００１４】ここで一方の室５ａは、非電解時に浄水を
取水したり、電解時にその電極７の極性に応じてアルカ
リまたは酸性の電解水を取水するものである。また他方
の室５ｂは、電解時に不要な水を排水するものである。
そこで一方の室５ａの取水管９に蛇口１０が設けられ、
他方の室５ｂの排水管１１に水圧が変化しても一定の流
量に調整する定流量弁１５、電解時にのみ開く電磁弁１
２が設けられ、これらの蛇口１０と電磁弁１２の動作に
より通水、停止し、且つ通水停止後は電解槽５の水が抜
けない構造になっている。また入水管２には、通常時に
開き、カートリッジ交換時に閉じるように操作される入
水バルブ１３が設けられる。更に、電解槽給水側の出口
管４には、通水の有無、通水時間、流量等を検出する流
量センサ１４が設けられている。

【００１５】次に、電気回路２０について説明すると、
交流電源２１が電源トランス２２の１次側に接続され、
電源トランス２２の２次側が過熱保護用のバイメタルサ
ーモ２３を介して整流回路２４に接続されている。整流
回路２４の直流電圧出力側の正極と負極は平滑コンデン
サ２５を介して、直流供給電力を制御するものとして、
パルス幅制御型のスイッチングレギュレータ（ＰＷＭ）
２６に接続される。そしてスイッチングレギュレータ２
６の出力側が、電源スイッチ２７、極性設定スイッチ２
８を介してそれぞれ２つの電極７，８に接続されてい
る。極性設定スイッチ２８は、一方の可動片２８ａが図
示のように正極に接続してその電極７を陽極に定め、他
方の可動片２８ｂが負極に接続してその電極８を陰極に
定める。また２つの可動片２８ａ，２８ｂが逆に動作す
ることにより、電極７を陰極に電極８を陽極に定めて極
性反転するように構成される。

【００１６】また上記流量センサ１４以外に、電解水の
酸性水またはアルカリ水、或は浄水を選択する選択スイ
ッチ１５、電解強度（電圧または電流）を強、中、弱に
設定する電解強度設定レンジ１６を有し、これらの信号
が制御ユニット３０に入力する。制御ユニット３０はこ
れらの信号を処理して、電磁弁１２、電源スイッチ２
７、極性設定スイッチ２８、スイッチングレギュレータ
２６にそれぞれ制御信号を出力するようになっている。

【００１７】図２において、制御ユニット３０について
説明すると、選択スイッチ１５の信号が入力する電解判
定手段３１を有し、非電解時の浄水、電解時のアルカリ
水、酸性水のいずれかを判断する。そして浄水の場合に
は電磁弁１２に閉信号を出力し、電解制御系３２を不作
動する。また電解時には電解制御系３２を動作し、アル
カリ水の場合は駆動手段３９により極性設定スイッチ２
８に電極７が陰極になる動作信号を、酸性水の場合は電
極７が陽極になる動作信号を出力する。

【００１８】電解制御系３２は、流量センサ１４の信号
が入力する通水検出手段３３、通水停止検出手段３４を
有する。通水検出手段３３は流量センサ１４の信号が所
定時間継続して入力した場合に通水を検出し、通水停止
検出手段３４は流量センサ１４の信号が所定時間継続し
て入力しなくなった場合に通水停止を検出する。これら
の通水及び通水停止の検出信号は駆動手段３５に入力し
て、通水中は電源スイッチ２７にＯＮ信号を、電磁弁１
２に開信号を出力する。また電解強度設定レンジ１６の
信号が入力する印加電圧設定手段３６を有し、強、中、
弱のレンジに応じた信号をスイッチングレギュレータ２
６に出力して、印加電圧を調整する。

【００１９】逆洗制御系として、流量センサ１４と電解
強度設定レンジ１６の信号が入力する電解量積算手段３
７を有し、１回の通水毎に各レンジの電解強度と、流量
センサ１４による電解時間により電解量を積算して算出
する。即ち、強、中、弱の各レンジの係数をｅ１，ｅ
２，ｅ３（ただし、ｅ１＞ｅ２＞ｅ３）とし、各レンジ
での電解時間をｔ１，ｔ２，ｔ３として、電解量Ｄを、 Ｄ＝ｅ１・ｔ１＋ｅ２・ｔ２＋ｅ３・ｔ３ により算出して記憶する。

【００２０】この電解量Ｄの信号は必要逆洗時間算出手
段３８に入力し、電解量Ｄと定数Ｋを用いて必要逆洗時
間Ｔｒを、Ｔｒ＝Ｄ・Ｋにより算出する。この必要逆洗
時間Ｔｒの信号は印加電圧設定手段３６に入力してスイ
ッチングレギュレータ２６を、この時間の間だけ電解時
の印加電圧より低い電圧Ｖｒに調整する。また必要逆洗
時間Ｔｒの信号は駆動手段３９に入力して極性設定スイ
ッチ２８を、この時間の間だけ極性反転する。

【００２１】ここで逆洗時の低電圧Ｖｒと、必要逆洗時
間Ｔｒの具体例について説明する。電解時のスケールの
付着状態は、電極間の距離、面積、使用する水の性質等
により変化するため、一義的に決められないが、或る条
件でのテストによると以下のようになった。即ち、３０
Ｖで２４時間通水電解し、この場合に付着したスケール
は３〜５Ｖで５〜３時間逆洗することにより、ガスを微
量に抑えた状態でコロイド状に溶出して除去された。こ
のことから、逆洗時の低電圧Ｖｒは例えば電解時の６〜
１０分の１の電圧にすれば良い。また電解時と逆洗時の
電解強度と電解時間による電解量の比率から、例えば上
記定数Ｋは０．０２に定めれば良い。

【００２２】一方、逆洗中に通水がある場合の対策とし
て、通水検出信号と反転信号が入力する逆洗中通水検出
手段４０を有し、反転信号の出力中に通水検出信号が入
力する場合に、逆洗中の通水を検出する。そしてこの検
出信号は駆動手段３９に入力して反転信号の出力を停止
し、残り時間算出手段４１で残り時間Ｔｄを算出する。
また残り時間Ｔｄの信号は必要逆洗時間算出手段３８に
入力して記憶し、次回の逆洗時に必要逆洗時間Ｔｒに加
算するようになっている。

【００２３】次に、この実施例の作用について説明す
る。先ず、先止め式の蛇口１０を閉めると、電磁弁１２
も閉じて、水道管等の飲料水Ａが入水管２、フィルタカ
ートリッジ３、出口管４を介し電解槽５に導入して満た
されている。そこで使用者が選択スイッチ１５により浄
水を選択して蛇口１０を開くと、制御ユニット３０の電
解判定手段３１により電解制御系３２が不作動して電極
７，８は非電解の状態になり、電磁弁１２も閉じた状態
に保持される。そこでフィルタカートリッジ３により浄
化された浄水Ｄが、蛇口１０により取水される。

【００２４】次いで、使用者が選択スイッチ１５により
例えばアルカリ水を選択し、電解強度設定レンジ１６で
所定の強度に設定して蛇口１０を開くと、電解制御系３
２が作動する。即ち、アルカリ水に応じて極性設定スイ
ッチ２８が、電極７を陰極にするように作動する。また
交流電源２１がトランス２２の１次側に印加して２次側
の変圧電圧が整流回路２４で直流電圧に整流され、且つ
平滑コンデンサ２５で平滑化されてスイッチングレギュ
レータ２６に入力し、このレギュレータ出力電圧が電解
強度に応じて調整される。そして電解槽５に通水が開始
して流量センサ１４の信号により通水検出されること
で、電源スイッチ２７がＯＮし、電磁弁１２が開く。そ
こでレギュレータ出力側の所定の直流電圧が、電極７を
陰極、電極８を陽極にした状態で印加して、電解槽５の
飲料水が電気分解される。これにより電解槽５の室５ａ
から陰イオンを多く含むアルカリ水Ｂが取水管９に取出
され、且つ蛇口１０から取水される。このとき電磁弁１
２が開き、室５ｂの不要な酸性水Ｃは定流量弁１５で制
限して排水管１１により排出される。

【００２５】アルカリ水Ｂを所定量取水後に蛇口１０を
閉じると、通水が止まり流量センサ１４の信号が設定流
量以下になることで、通水停止が検出され、電源スイッ
チ２７がＯＦＦして上述の電解が停止し、電磁弁１２も
閉じる。そこでこの通水停止後は、電解槽５の吐出側の
蛇口１０と電磁弁１２が共に閉じることで通水経路１は
自動的に密閉され、電解槽５等には水道圧のかかった状
態で水が充満保持される。

【００２６】こうして１回目の通水による電解が行われ
ると、電解量積算手段３７でこの場合の電解強度と電解
時間により電解量Ｄが図３のように積算される。また必
要逆洗時間算出手段３８で電解量Ｄと定数Ｋを用いて必
要逆洗時間Ｔｒが算出され、このため電解強度が大きい
か、または電解強度が小さくても電解時間が長くてスケ
ールの付着量が多い程必要逆洗時間Ｔｒが長くなる。

【００２７】そしてスイッチングレギュレータ２６の逆
洗電圧が低電圧Ｖｒに調整され、極性設定スイッチ２８
により２つの電極７，８が上述と逆の極性に反転され、
この状態で電源スイッチ２７が再びＯＮして、図３のよ
うに必要逆洗時間Ｔｒだけ通電される。そこで通水停止
後に密閉して水が充満した状態の電解槽５では、水中の
電極７，８が比較的長い時間をかけて徐々に電解される
ようになり、これによりガスの発生が微量に抑えられ
る。また１回の通水電解で両電極７，８に付着するスケ
ールは、上記低電圧Ｖｒと付着量に応じた時間Ｔｒによ
り確実にコロイド状になって水中に溶出し適切に除去さ
れる。

【００２８】上記逆洗において必要逆洗時間Ｔｒを経過
すると、電解量の積算量Ｄ、必要逆洗時間Ｔｒがリセッ
トされ、次回に備える。また電源スイッチ２７がＯＦＦ
し、極性設定スイッチ２８が元に復帰して逆洗を終了す
る。尚、電解槽５の水中に溶出したコロイド状のスケー
ル成分は、次回の蛇口１０を開いた直後に新たに通水さ
れる際に、電解槽５の水と共に蛇口１０等から排出され
る。

【００２９】また図３のように、例えば２回目の電解後
の逆洗の途中に蛇口１０が開いて通水されると、この逆
洗中の通水が検出され、直ちに逆洗が中断して元に復帰
され、これにより浄水または電解水の取水が可能にな
る。またこの場合には２回目の必要逆洗時間Ｔｒの残り
時間Ｔｄが記憶され、図３のように３回目の電解後の必
要逆洗時間Ｔｒに加算される。そこで３回目の逆洗時に
は、逆洗時間が長くなって２回目の逆洗で残ったスケー
ルもまとめて除去されるようになる。

【００３０】一方、選択スイッチ１５により酸性水を選
択して蛇口１０を開くと、極性設定スイッチ２８により
電解槽５の電極７が陽極になって電圧印加され、これに
より蛇口１０から逆に陽イオンを多く含む酸性水が取水
される。そしてこの場合にも、上述と同様に通水電解後
に逆洗してスケール除去される。

【００３１】以上、本発明の実施例として、先止め式に
ついて説明したが、元止め式においても通水停止後に電
解槽の水が抜けない構造にしたり、または通水停止後に
所定時間電解槽に水を満たした構造にする場合にも、同
様に適応できることは勿論である。また極性設定スイッ
チにおいては極性反転以外にＯＮ、ＯＦＦ動作も行うよ
うに構成することもできる。更に、電磁弁に電動バルブ
を用いても良い。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
連続式電解水生成器において、通水停止後に少なくとも
所定時間電解槽の水が抜けない構造の場合に、通水電解
毎に電解時より低い電圧と、電解強度と電解時間に応じ
た逆洗時間との条件で逆洗するように制御されるので、
電解槽に水が充満する密閉状態でも弱電解によりガスが
微量に抑えられ、これにより電解槽の内部圧力の上昇、
逆洗不良等の不具合を生じなくなる。スケール成分のコ
ロイド化に適した条件で逆洗するので、逆洗時にスケー
ルを確実にコロイド状で溶出することができてスケール
除去の効果が大きく、配管等への付着もなくなる。

【００３３】電解強度と電解時間に応じて逆洗時間を定
めるので、スケールをその付着の状態に応じて適確に除
去することができる。電解強度と電解時間を積算した電
気量と定数を用いて必要逆洗時間を算出するので、その
時間を容易且つ確実に求めることができる。逆洗中に通
水があった場合には、残り時間を次回の逆洗時間に加算
して制御するので、１回毎のスケール除去を確実に行う
ことができる。通水電解後の通水停止の際に逆洗するこ
とを前提に制御するので、取水が中断したり、逆洗時の
給水が不要になり、操作性等が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る連続式電解水生成器の制御装置の
実施例の全体の概略を示す構成図である。

【図２】同実施例の制御ユニットのブロック図である。

【図３】通水電解と逆洗の制御状態を示すタイムチャー
トである。

【符号の説明】

１ 通水経路 ５ 電解槽 ７，８ 電極 １０ 蛇口 １４ 流量センサ ２０ 電気回路 ２６ スイッチングレギュレータ ２７ 電源スイッチ ２８ 極性設定スイッチ ３０ 制御ユニット

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２つの電極を備えた電解槽を有し、通水
   電解時に電解水を取水し、通水停止後に少なくとも所定
   時間電解槽の水が抜けない構造の通水経路と、電圧調整
   可能な直流源が電源スイッチ、極性設定スイッチを介し
   て２つの電極に回路接続される電気回路と、電解時に通
   水検出手段の信号により通水とその停止を検出し、極性
   設定スイッチにより２つの電極を陽極または陰極に定
   め、所定の電解電圧を印加してアルカリ水または酸性水
   を取水し、通水停止後に極性設定スイッチにより２つの
   電極の極性を反転し、設定電圧を印加してスケール除去
   するように逆洗する制御ユニットとを備える連続式電解
   水生成器の制御装置において、制御ユニットは逆洗時に
   電解時より低い電圧に定め、逆洗時間を１回の通水電解
   における電解強度と電解時間に応じてその都度設定して
   逆洗する手段を備えることを特徴とする連続式電解水生
   成器の制御装置。
2. 【請求項２】 前記逆洗時の低電圧は、電解槽内でのガ
   スの発生を微量に抑え、スケール成分がコロイド状で溶
   出するような電圧であることを特徴とする請求項１記載
   の連続式電解水生成器の制御装置。
3. 【請求項３】 前記制御ユニットは、通水電解の都度に
   電解強度と電解時間による電解量を積算して算出し、こ
   の電解量に定数を乗算して必要逆洗時間を算出すること
   を特徴とする請求項１記載の連続式電解水生成器の制御
   装置。
4. 【請求項４】 前記制御ユニットは、逆洗中に通水され
   た場合に逆洗動作を停止して残り時間を定め、この残り
   時間を次回の逆洗時の必要逆洗時間に加算することを特
   徴とする請求項１記載の連続式電解水生成器の制御装
   置。