JPH07112556B2

JPH07112556B2 - 水に通電して電解する装置

Info

Publication number: JPH07112556B2
Application number: JP18938893A
Authority: JP
Inventors: 博堀
Original assignee: Corona Kogyo Corp
Current assignee: Corona Kogyo Corp
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 1995-12-06
Anticipated expiration: 2010-12-06
Also published as: JPH0716573A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、二つの電極の間に水を
流し、水に通電して水を電離する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】水を電離する装置は、対向して配設され
た電極を内蔵する電解槽を備える。この装置の代表的な
ものに、電解槽の対向する電極に直流電圧を印加し、＋
−の電極で水を酸性水とアルカリ水とに電離して排出す
るイオン水の発生装置がある。この装置は、殺菌力の強
い酸性水と、飲料に適しているアルカリ水とを得ること
ができる。また、別の装置として、水に塩化ナトリウム
等の電解物質を微量添加し、電極に通電して、殺菌水を
得る装置がある。この装置は、電解槽で水を電離して、
強い酸性水とアルカリ水とに電離して水に殺菌力を持た
せることができる。この装置は、酸性水とアルカリ水と
を別々に排出し、あるいは、酸性水とアルカリ水とを混
合して殺菌力の強い水とすることができる。

【０００３】このように、電解槽で水を電解する装置
は、家庭用に、あるいは営業用に種々の用途に使用され
ている。ところがこの装置は、冬期に内部の水が凍結す
ることがある。電解槽の内部で水が凍結すると、水が膨
張して電解槽を破損し、あるいは電極を変形させ、ある
いはまた、電極の間に配設した微多孔膜を損傷する。さ
らに、電解槽が凍結すると、水を解凍するまで使用でき
なくなる。このため、冬期の寒い朝に使用できず、昼間
に気温が上昇し、あるいは、室内温度が上昇するまで使
用できないことがある。とくに、電解槽は、水に流す電
流を大きくするために、対向して配設される電極の面積
を大きくし、しかも、電極間隔を狭く設計している。こ
の構造の電解槽は、薄い板状に水が蓄えられる。このた
め、容積当りの表面積が大きく、水が凍結しやすい形状
となる。

【０００４】さらに、水は温度が低下すると、導電率が
低下する性質がある。水に含まれるイオンの移動度が低
下するからである。低温の水に通電すると、電流が小さ
くなって効果的に電離されない。このため、冬期に電解
槽に蓄えられる水が凍結温度近くまで冷却されると、電
極間に所定の電圧を印加しても、水に流れる電流が小さ
く、有効には電離されない欠点がある。電解槽に通電し
た最初から、水を有効に電離するために、電解槽に蓄え
る水の温度を低下させないことが大切である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】電解槽の水の凍結を防
止するために、使用しないときに水を排水させる弁を内
蔵したものがある。この装置は、使用しないときに水を
排水する必要があって、操作に手間がかかる。この欠点
は、ケーシング内にヒーターを内蔵し、温度が下がると
ヒーターに通電して加熱することによって解消できる。
しかしながら、ヒーターは、局部的に非常に高温になる
ので、耐熱性の固定部材を介して固定する必要があり、
また、付近に熱に弱い部品を配設することができず、配
設位置に制約を受ける。高温に過熱されるヒーターに、
ケーシング内の非耐熱物が接触すると焼損して故障の原
因となり、あるいは火災となる危険性もある。

【０００６】本発明は、この欠点を解決することを目的
に開発されたものである。本発明の重要な目的は、電源
トランスをヒーターに兼用することによって、水を過熱
するヒーターを内蔵させる必要がなく、電解槽の凍結を
効果的に防止できる水に通電して電解する装置を提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の水に通電して電
解する装置は、前述の目的を達成するために下記の構成
を備える。本発明の装置は、ケーシング１と、このケー
シング１に内蔵されている電解槽２と電源とを備える。
電解槽２は、水を電解する電極３を内蔵し、流入される
水に通電して水を電解する。電源は、電解槽２の電極３
に直流電圧を印加する。

【０００８】さらに、本発明の装置は、ケーシング１内
の温度を検出する温度検出手段４を備える。温度検出手
段４は、ケーシング１内の温度が設定温度以下であると
判定すると、電源の電源トランス５の二次側を電極３か
ら切り離した状態として一次側に通電する。この状態
で、電源トランス５は、二次側をオープンとしているの
で、電極３に電力を供給しないが、一次側に通電される
ので、電源トランス５の無負荷損によって熱が発生す
る。電源トランス５の発生熱を利用して、ケーシング１
内を加熱し、電解槽２の凍結を防止する。

【０００９】

【作用】本発明の水に通電して電解する装置は、下記の
状態で使用される。［通常の使用状態］電源トランス５の二次側を回路を介
して電極３に接続する。この状態で、電源トランス５の
一次側を交流の１００Ｖに接続し、電極３に通電する。
このとき、電解槽２に水を流し、電解槽２でもって水を
電解する。このように使用する状態にあっては、電解槽
２の水を流動させるので、内部で水が凍結することはな
い。

【００１０】［水を電解しない状態、すなわち使用しな
い状態］この状態では、電解槽２に水を流さないので、
温度が下がると電解槽２の水が凍結することがある。電
解槽２で水が凍結しないように、温度検出手段４はケー
シング１内の温度を検出する。温度検出手段４は、電解
槽２の内部の水の温度を検出することもてきる。ケーシ
ング１内の温度が設定温度、たとえば３℃以下になる
と、温度検出手段４は、電源トランス５の二次側をオー
プンにした状態で、一次側を交流の１００Ｖに接続す
る。この状態で、電源トランス５は二次側が無負荷であ
るので、電極３に電力を供給しないが、電源トランス５
自体の無負荷損で電力を消費して発熱する。

【００１１】電源トランスの無負荷損は、鉄損と銅損が
ある。この状態で銅損は非常に小さく、ほとんどが鉄損
である。鉄損にはヒステリシス損とうず電流損とがあ
る。ヒステリシス損とうず電流損とは、電源トランスの
鉄芯の材質で決まる。鉄芯に方向性ケイ素鋼帯を使用す
ると、ヒステリシス損とうず電流損の比率は５０：５０
となる。鉄芯に熱間圧延ケイ素鋼板を使用すると、ヒス
テリシス損とうず電流損の比率は７０：３０となる。

【００１２】電源トランスの無負荷損は、定格容量に比
較すると小さいものである。しかしながら、水を電解す
る電解槽に電力を供給する電源トランスは、比較的大き
な容量のものが使用される。たとえば、家庭用のイオン
水の発生装置は、１００ＶＡ以上の電源トランスが使用
される。このため、電源トランスの損失も数Ｗ以上とと
比較的大きくなり、ケーシングの内部を効果的に加温す
る。電源トランスがケーシング内を加熱して設定温度に
なると、温度検出手段は、電源トランスの一次側を交流
の１００Ｖラインから切り離す。

【００１３】このように、本発明の装置は、電源トラン
ス５をヒーターに兼用し、電源トランス５でもって温度
が低下したときにケーシング１内を加熱する。電源トラ
ンス５は相当に大きいので、表面全体から均一に放熱す
る。したがって、ヒーターのように局部的に加熱される
ことがない。また、電源トランス５は相当に重いので、
ほとんど例外なくケーシング１の下部に配設される。下
部の電源トランス５の発生熱は、ケーシング１内を対流
して全体を均一に加熱し、電解槽２の凍結を効果的に防
止する。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想
を具体化するための水に通電して電解する装置を例示す
るものであって、本発明は、水に通電して電解する装置
の構成を下記のものに特定するものでない。

【００１５】さらに、この明細書は、特許請求の範囲を
理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番
号を、「特許請求の範囲の欄」、「作用の欄」、および
「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付
記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、
実施例の部材に特定するものでは決してない。

【００１６】図１に示す水に通電して電解する装置は、
ケーシング１内に、電解槽２と、電源と、温度検出手段
４とを内蔵している。

【００１７】ケーシング１は金属あるいはプラスチック
で、熱が逃げないように、閉鎖された箱型に形成されて
いる。ケーシング１を貫通して、アルカリ水と酸性水の
排出管が設けられている。また、水道水を流入させる流
入管６もケーシング１を貫通している。さらに、電源ト
ランス５に連結された電源コード７も、ケーシング１を
貫通している。

【００１８】電源は、電源トランス５とダイオード８と
を備える。電源トランス５は、入力される交流の１００
Ｖの電圧を、電解槽２の電極３に印加する電圧に低下さ
せる。電源トランス５の１次側は、温度検出手段４の１
次スイッチ４Ａを介して電源コード７に接続されてい
る。電源トランス５の２次側は、温度検出手段４の２次
スイッチ４Ｂを介して、両波整流して交流を直流に変換
するブリッジのダイオード８に接続されている。ダイオ
ード８の直流端子は、電解槽２の電極３に接続されてい
る。

【００１９】温度検出手段４は、温度センシング回路４
Ｃと、この温度検出手段４でオンオフにスイッチングさ
れる１次スイッチ４Ａと、２次スイッチ４Ｂとを備え
る。温度センシング回路４Ｃは、ケーシング１内の温度
を検出し、あるいは、電解槽２の内部に蓄えられる水温
を検出して、１次スイッチ４Ａと２次スイッチ４Ｂとを
スイッチングする。すなわち、温度センシング回路４Ｃ
は、ケーシング１内の温度や電解槽２の水温が設定温度
以下であると、２次スイッチ４Ｂをオフとした状態で、
１次スイッチ４Ａをオンに制御する。検出点の温度が設
定温度よりも高くなると、２次スイッチ４Ｂと１次スイ
ッチ４Ａの両方をオフにする。温度センシング回路４Ｃ
が１次スイッチ４Ａをオンに切り換える設定温度は、例
えば、３〜５℃に設定される。

【００２０】温度センシング回路４Ｃが、１次スイッチ
４Ａをオフとして、２次スイッチ４Ｂをオンにすると、
電源トランス５は、２次側をオープンとして１次側に交
流の１００Ｖの電圧が入力されるので、無負荷損によっ
て発熱する。無負荷損は、１次側に電流が流れることに
よって電源トランス５に発生するもので、ヒステリシス
損とうず電流損である鉄損である。多少の銅損も発生す
るが、２次側の負荷電流が０であるために、鉄損に比較
してほとんど無視できる大きさである。無負荷損は、電
源トランス５の鉄芯を発熱させる。このとき、電源トラ
ンス５の２次側出力は０であるので、１次側に入力され
る消費電力は１００％熱に変換される。すなわち、電源
トランス５は、ヒーターと同様に、入力される電力を１
００％熱に変換する。したがって、２次スイッチ４Ｂを
オフにして、１次スイッチ４Ａをオンにすると、電源ト
ランス５がヒーターと同じように発熱して、ケーシング
１内の空気を加温する。２次スイッチ４Ｂと１次スイッ
チ４Ａの両方をオフにすると、電源トランス５の１次側
には電流が流れず、電源トランス５の消費電力は０とな
る。したがって、ケーシング１内の温度が設定温度まで
上昇すると、１次スイッチ４Ａをオフに切り換えて、無
駄な電力消費を防止する。

【００２１】図１に示す水に通電して電解する装置は、
電解槽２で水をアルカリ水と酸性水とに分離して排出す
る。したがって、電解槽２は、＋電極３と−電極３とを
対向して配設している。＋−の電極３は、リード線を介
して、ダイオード８の＋−の直流端子に接続している。
さらに、＋−の電極３の間には、イオンは通過できる
が、水を自由に通過させない微多孔膜９を配設して、ア
ルカリ水と酸性水とに分離された水が混合するのを防止
している。

【００２２】電解槽２の下端には水の流入管６を連結し
ている。水は、流入管６から＋−の電極３の間に流入さ
れる。電解槽２の上端には、アルカリ水と酸性水とを分
離して排出するアルカリ水路１０と、酸性水路１１とを
連結している。アルカリ水路１０は、−電極３の近傍に
連結され、酸性水路１１は＋電極３の近傍に連結されて
いる。

【００２３】流入管６と、アルカリ水路１０と、酸性水
路１１には、電磁弁１２を連結している。電磁弁１２は
制御回路１３に制御されて開閉される。制御回路１３
は、電磁弁１２を開閉すると共に、１次スイッチ４Ａと
２次スイッチ４Ｂを制御する。流入される水をアルカリ
水と酸性水とに電離して排出するとき、制御回路１３
は、電磁弁１２を開弁すると共に、１次スイッチ４Ａと
２次スイッチ４Ｂとをオン状態として、＋−の電極３に
直流電圧を印加する。この状態で、電解槽２に流入され
る水は、アルカリ水と酸性水とに電離された後、排出さ
れる。

【００２４】以上の実施例は、水をアルカリ水と酸性水
とに電離して排出する装置を示している。ただ、本発明
の装置は、水を電離して殺菌水とする装置にも使用でき
る。水を殺菌水とする装置は、水に塩化ナトリウム等の
導電剤を添加し、あるいは添加することなく水をアルカ
リ水と酸性水とに電離し、これを混合して排出する。ま
た、一部を排出したアルカリ水と酸性水とを混合して殺
菌水とする装置にも使用できる。

【００２５】

【発明の効果】本発明の水に通電して電解する装置は、
電解槽の内部で水が凍結するのを防止するヒーターに、
電解槽の電極に電圧を印加するための電源トランスを併
用する。水に通電して電解する装置は、電解槽の電極で
相当の電力を消費する。このため、電極に電力を供給す
るために比較的大容量の電源トランスを備えている。電
極に印加する電圧と電流の積が相当に大きく、電解槽が
大電力を消費するからである。電源トランスは、機械的
に回転するモーター等に比較すると、比較的効率のよい
電気部品である。しかしながら、無負荷における損失は
０でなく、定格容量に対して数％以上の無負荷損があ
る。無負荷損は、ヒステリシス損とうず電流損とからな
る鉄損がほとんどである。大容量の電源トランスは無負
荷損も大きく、この損失が鉄芯を加熱する。無負荷損
は、大きくて重い鉄芯全体を加温する。加温された大き
な鉄芯は、ケーシング内の空気を加熱し、空気を介して
電解槽に蓄える水を加温する。したがって、電解槽の内
部で水が凍結するのを電源トランスの無負荷損による発
熱で防止できる。好ましいことに、電源トランスは相当
に大きいので、発生熱量は広い面積に拡散される。この
ため、電源トランスは、ヒーターのように、鉄芯の局部
が異常に加熱されることがなく、発生熱量に対する最高
温度を低くできる。したがって、ケーシング内の空気を
有効に加熱できるにもかかわらず、ヒーターのように、
過熱されることに対する耐熱処理を必要としない。ま
た、過熱による焼損や故障を極限できる特長もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す水に通電して電解する
装置の概略断面図

【符号の説明】

１…ケーシング２…電解槽３…電極４…温度検出手段４Ａ…１次スイッチ４Ｂ…２次スイッチ４Ｃ…温度
センシング回路５…電源トランス６…流入管７…電源コード８…ダイオード９…微多孔膜１０…アルカリ水路１１…酸性水路１２…電磁弁１３…制御回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ケーシング(1)と、このケーシング(1)に
内蔵されて、水を電解する電極(3)を内蔵する電解槽(2)
と、この電解槽(2)の電極(3)に電圧を印加する電源とを
備える水に通電して電解する装置において、ケーシング(1)内の温度を検出する温度検出手段(4)を備
え、温度検出手段(4)がケーシング(1)内の温度が設定温
度以下であると判定すると、電源の電源トランス(5)の
二次側を電極(3)から切り離した状態で一次側に通電
し、電源トランス(5)の無負荷損による発熱を利用して
ケーシング(1)内を加熱するように構成されたことを特
徴とする水に通電して電解する装置。