JPH07155763A - 電解水生成機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電解槽内での異常な電気分解を防止すること
により、電解槽構成部材の損傷を防止することができる
安全性の高い電解水生成機を提供すること。 【構成】 電解槽１内の陽極１０近傍に、光ファイバ１
６を水に浸漬された状態で陽極１０に対して平行に設置
し、この光ファイバ１６の一端に発光素子１８、他端に
受光素子２０を接続する。発光素子１８からの光は、光
ファイバ１６を通って受光素子２０に達するようになっ
ており、この受光素子２０に達する光量から電解槽１内
の水位を検出する。そして、この受光素子２０からの水
位に関する情報信号に基づいて、制御回路３４が、水位
の基準値と検出値を比較演算し、その演算結果より電解
槽１内の水位が低下している場合には、電極に印加する
電圧のパルス数を変更し、電解槽１内の水位が回復する
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、水道等の水源から供給
された水を電気分解してアルカリ水及び酸性水を生成す
る電解水生成機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の電解水生成機として、図
４に示すものが存在する。この電解水生成機は、水道等
から供給される原水の浄化を行う浄化カートリッジ４８
と、浄化された原水（浄水）を電気分解する電解槽４９
とにより構成されている。前記浄水カートリッジ４８内
には中空糸フィルタ５０及び活性炭５２が備えられてお
り、また、前記電解槽４９には、隔膜５４を介して陽極
５６と陰極５８とが設けられる。

【０００３】水道等から電解水生成機に供給された原水
は、浄水カートリッジ４８の中空糸フィルタ５０により
濾過され、水中の微粒子や微生物が除去される。さら
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。このように浄化さ
れて得られた水は電解槽４９に流入する。ここで、両電
極５６，５８に対して、直流電圧や全波整流された交流
電圧等を通常の極性で印加することにより、浄水が電解
処理され、この時、陽極５６側で酸性水が生成され、陰
極５８側でアルカリ水が生成される。

【０００４】このような電解水生成機では、両電極５
６，５８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変更
し、数段階のｐＨ値を有するイオン水を得ることができ
る。

【０００５】また、水を電解処理することによりアルカ
リ水を生成する陰極５８上に、ナトリウム、カルシウ
ム、カリウム、マグネシウム等を主成分とするスケール
が付着してくる。そこで、このスケールを除去するため
に所定の水量や積算時間の電解処理が終わった後に、通
水をしながら一定の水量あるいは時間だけ電極間に印加
する電圧の極性を反転することにより電極表面のスケー
ルを除去する洗浄を行っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような浄水の電解処理時においては、陽極５６側では酸
性水が生成されると同時にガス状の酸素が発生し、陰極
５８側ではアルカリ水が生成されると同時にガス状の水
素が発生する。電解槽４９への通水量が少なく、高濃度
のイオン水を得るための電圧の印加状態では、これらの
ガスの発生が増大し、そして、発生したガスは電極５
６，５８の表面やイオン水の流路に付着し、電解槽４９
の外に排出されにくくなる。即ち、電解槽４９内に大量
のガスが蓄積することになる。このような場合、電解槽
４９内の水位が低下して水の電解処理を行なう電極の有
効面積が減少すると共に、イオン水の流路が狭くなるこ
とにより、電解槽内における水の移動が遅くなり、結果
として、設定値より濃度の高いイオン水の生成、及び生
成されたイオン水の温水化といった問題が生じる。そし
て、この高濃度のイオン水及び高温のイオン水により、
電解槽構成部材、特に、隔膜５４や隔膜支持体に変形や
変質が生じたり、電極５６，５８の局所的な消耗や腐食
が進むという問題が生じた。

【０００７】また、従来の電解水生成機においては、電
源が投入されている場合でも、通水されなければ水の電
解は起こらないように制御されているのが一般的であ
る。そして、通水の有無の検出方法として、流路中に設
置された複数の水圧センサの差圧や変動により通水の検
出を行なう場合がある。この場合、水圧センサの設定値
にもよるが、イオン水の生成に適さない微量の水が流れ
ているような状態でも、水圧センサが水圧の差やその変
動を検出し、適当な量の水が通水されたと判断し、電解
槽内の電極５６，５８に対して、電解処理のための電圧
が印加されてしまう場合がある。このような場合におい
ても、上述の場合と同様の現象が起こり、電解処理によ
り生じたガスが電解槽４９の外にほとんど排出されない
ため、電解槽内の水位が低下すると共に、イオン水の高
濃度化及び温水化、そして、電解槽構成部材の変形、変
質、消耗、腐食等が発生する。特に、こういった現象
は、使用者が気づかないうちに進行する可能性があり、
非常に危険である。

【０００８】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、電解槽内での異常な電気分解を
防止することにより、電解槽構成部材の損傷を防止する
ことができる安全性の高い電解水生成機を提供すること
を目的としている。

【０００９】

【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機は、電解槽内に一対の電極を有
し、前記一対の電極に電圧を印加することにより、アル
カリ水及び酸性水を生成する電解水生成機において、前
記電解槽に設けられ、前記電解槽内の水位を検出する水
位検出手段と、前記水位検出手段からの前記電解槽内の
水位に関する水位情報信号に基づいて、前記電解槽内に
設置された一対の電極間に印加される電圧の印加状態を
制御する制御手段とを備えている。

【００１０】また、前記水位検出手段からの水位情報信
号に基づいて、前記電解槽内の水位に関する報知を行う
報知手段を備えていることが望ましい。

【００１１】

【作用】上記の構成を有する本発明の電解水生成機によ
れば、電解槽に設けられた水位検出手段が、電解槽内の
水位を検出し、制御手段が、前記水位検出手段が検出し
た前記電解槽内の水位に関する水位情報信号に基づい
て、前記電解槽内に設置された一対の電極間に印加する
電圧の印加状態を制御する。

【００１２】また、報知手段は、前記水位検出手段から
の水位情報信号に基づいて、前記電解槽内の水位に関す
る報知を行う。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の電解水生成機を具体化した一
実施例を図１〜図３を参照して説明する。

【００１４】本実施例の電解水生成機の要部の概略構成
を図１に示す。電解槽１には、起立隔壁状の隔膜１４を
介して、一方に陽極１０が配置され、他方に陰極１２が
配置されている。陽極１０の材料としては、フェライ
ト、白金、白金が被覆されたチタン等が好適に用いら
れ、陰極１２の材料としてはステンレス、白金、白金が
被覆されたチタン等が好適に用いられる。そして、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。

【００１５】さらに、電解槽１内の陽極１０近傍には、
この陽極１０に対して平行に光ファイバ１６が水に浸漬
された状態で設置されている。この光ファイバ１６の材
質は、電解処理時に発生するガス（酸素と水素）や水よ
り高い屈折率を有する透光性の材料であれば良く、空気
の屈折率が１．００、水の屈折率が１．３３であること
を考慮すると、例えば、石英（ＳｉＯ₂ ）や各種のガラ
ス、あるいは樹脂が好適に用いられる。このうち、石英
の屈折率は１．４５、ガラスは１．４５から１．６５程
度の屈折率を有し、樹脂製のファイバでは、さらに広い
屈折率を有している。この光ファイバ１６の一端には発
光素子１８、他端には受光素子２０がそれぞれ接続され
ており、発光素子１８から発せられた光は、光ファイバ
１６を通って受光素子２０に達するようになっている。
そして、この受光素子２０に達する光量から電解槽１内
の水位を検出することができ、光ファイバ１６、発光素
子１８及び受光素子２０が本発明の水位検出手段を構成
している。

【００１６】また、電解槽１の入口側には、浄水カート
リッジ部（図示せず）で浄化された原水を、電解槽１内
に導くための流入路２２が接続されており、電解槽１の
出口側には、電解処理によって陽極１０側で生成した酸
性水を流出させるための酸性水流出路２４と、陰極１２
側で生成したアルカリ水を流出させるためのアルカリ水
流出路２６とがそれぞれ接続されている。

【００１７】次に、本実施例の電解水生成機の制御装置
の回路図を図２に示す。この制御装置は、主スイッチ、
装置の過電流防止のためのヒューズ、家庭用交流電圧を
所望の電圧に変換するトランス及びそのトランスの出力
電圧の全波整流を行う整流回路等から構成される電源回
路３０と、前記整流回路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３２と、ｐＨ設定回路（図示せず）からのイオ
ン水のｐＨ値に対応した情報信号や、ゼロクロス検知回
路３２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て演算処理し、所望のｐＨ値の
イオン水を得るのに必要な前記電源回路３０からの電圧
パルス数に対応した信号を出力する制御回路３４と、そ
の制御回路３４から出力された電圧パルス数に対応した
信号を出力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１内の各電極１０，１２に必要な
数の電圧パルスを印加するスイッチ回路３６とを備えて
いる。そして、制御回路３４が、本発明の制御手段を構
成している。

【００１８】また、制御装置には、電解槽１内の各電極
１０，１２に印加する電圧の極性を切り換えることで、
イオン水の生成状態あるいは電極１２の洗浄状態のどち
らかの状態を選択するための極性切り替え装置３８と、
制御回路３４からの命令信号を受けてイオン水の生成、
電極１２の洗浄等の電解水生成機の駆動状態を報知した
り、電解槽１内の水位の状態を報知する表示器４０とが
接続されている。

【００１９】そして、制御回路３４は、受光素子２０か
らの電解槽１内の水位に関する情報信号より電解槽１内
の水位の低下が検知された場合、電解処理により生じる
ガスの発生量を少なくするために、電解槽１内の電極１
０，１２間に印加する電圧の印加状態を制御する。この
場合は、両電極間に印加される電圧のパルスの数を、電
解槽１内の水位が回復するまで少なくしていき、水位の
回復が見られなければ電圧の印加を停止するように制御
する。

【００２０】本実施例の電解水生成機は以上に説明した
如く構成される。

【００２１】次に、本実施例の電解水生成機の動作につ
いて説明する。

【００２２】まず、水道等の水源から浄水カートリッジ
等を通過した水は、流入路２２を通って電解槽１内に入
り込み、陽極１０側と陰極１２側に分流される。ここ
で、電極間に所定の電圧パルスが印加されると（本実施
例における印加電圧は３０Ｖ程度とする）、浄水が電解
処理され、陽極１０側においてはＨ⁺ が生成して酸性水
となり、陰極１２側ではＯＨ^- が生成してアルカリ水と
なる。これらのイオン水は、電解槽１に接続された酸性
水流出路２４及びアルカリ水流出路２６からそれぞれ電
解水生成機の外に流出される。

【００２３】尚、制御装置の電源回路３０においては、
入力された家庭用交流電圧はトランスによりＡＣ１００
ＶからＡＣ２０Ｖ程度に変換され、この変換された交流
電圧はさらに整流回路により全波整流され、電解槽１内
に設置された電極１０，１２に印加される。この場合、
整流回路の陽極１０に対する出力端部には、電気的にゼ
ロクロス検知回路３２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
した信号が制御回路３４に出力される。

【００２４】制御回路３４では、ｐＨ設定回路（図示せ
ず）からのアルカリ水のｐＨ値に関する情報と、ゼロク
ロス検知回路３２からの印加電圧の接地電位のタイミン
グに関する情報とを比較演算処理し、所望のアルカリ水
のｐＨ値に対応して、ある一定時間内に電解槽１中の電
極１０，１２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３６に出力する。整流回路の陰極１２に
対する出力端部に接続されたスイッチ回路３６は、制御
回路３４からの信号に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御を行い、
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
加されることになる。その結果、所望のｐＨ値を有する
アルカリ水が連続的に得られる。

【００２５】ところで、上述のような電解処理を行なう
場合、電解処理を行う原水の水質、電解電圧（電解電
流）、電解処理時の通水量等によっては、電解槽１内に
電解処理により発生するガス（酸素と水素）が蓄積して
しまう可能性がある。また、通水の有無を検出する圧力
センサの設定状態によっては、イオン水の生成には適さ
ない微量の水が流れているに過ぎなくても、圧力センサ
が通水されたと判断し、通常の水の電解処理時と同じ電
圧が両電極に対して印加されてしまう可能性がある。何
れの場合にも、電解槽１内の水位が低下する。

【００２６】ここで、光ファイバ１６に比べ、その周り
の屈折率が低く、その差が大きいほど、光ファイバ１６
の出口、即ち受光素子２０の受光量は多くなる。そのた
め、電解槽１内の水位が低下し、光ファイバ１６の周囲
にガス（酸素、水素）が多く存在している場合には、光
ファイバ１６（本実施例では石英を使用）の屈折率（＝
１．４５）と比較して、空気の屈折率（＝１．００）は
低いので受光量は多くなる。逆に、水位が通常であり、
光ファイバ１６の周囲に水が多く存在している場合に
は、光ファイバ１６の屈折率（＝１．４５）と、水の屈
折率（＝１．３３）とでは差が少ないので受光量は少な
くなる。従って、この受光量の変化を利用することのよ
り、電解槽１内の水位の状態を検出することができる。
そして、受光素子２０は、制御回路３４に対し、電解槽
１内の水位の状態に関する情報信号を出力する。

【００２７】この信号を受けた制御回路３４は、これま
でに印加されていた電圧のパルスの数より少ない数の電
圧パルスが電極１０、１２間に印加されるように、情報
信号をスイッチ回路３６に対して出力する。その結果、
水の電解の強度が下がり、ガスの発生量が減少する。こ
れでも電解槽１内の水位が回復しない場合は、印加電圧
のパルス数をさらに少なくするように制御し、場合によ
っては、電圧の印加を完全に停止する。これにより、イ
オン水の高濃度化と温水化、それに伴う電解槽構成部材
の変形、変質、消耗、腐食等の不具合の発生を防ぐこと
ができる。

【００２８】ここで、本実施例の電解水生成機の動作を
図３に示すフローチャートに基づいて説明する。

【００２９】電源を投入して通水を開始すると、水の電
解処理が開始される（ステップ１、以下、Ｓ１と略称す
る。他のステップも同様）。電解水生成機の制御装置中
の電源回路３０で全波整流された交流電圧が、電解槽１
内に設置された陽極１０と陰極１２とに印加されること
により、水の電解処理が行われ、陽極１０側で酸性水が
生成され、陰極１２側でアルカリ水が生成される。

【００３０】次に、水の電解処理開始からの時間を検知
し、その検知した時間が、予め設定されている設定時間
に達したか否かを判断する（Ｓ２）。設定時間に達して
いない場合は（Ｓ２：Ｎ）、そのまま水の電解処理を継
続し、設定時間に達した場合は（Ｓ２：Ｙ）、Ｓ３に進
む。Ｓ３においては、発光素子１８が光を発し、光ファ
イバ１６を通して得られる光量を受光素子２０が検出す
ると共に、その情報信号を制御回路３４に対して出力
し、電解槽１内の水位を検出する。そして、Ｓ４におい
て、制御回路３４は、受光素子２０から送られてきた電
解槽１内の水位に関する情報信号と、予め設定されてい
る電解槽１内の適正な水位に関する基準信号とを比較演
算等することにより、電解槽１内におけるガスの蓄積、
即ち、水位の低下の有無を検出する。

【００３１】ここで、水位の低下が無いと判断された場
合は（Ｓ４：無）、Ｓ１に戻り、電解処理をそのまま継
続する。水位の低下が有りと判断された場合は（Ｓ４：
有）、Ｓ５に進む。また、この電解槽１内の水位に関す
る情報信号は、表示器４０に対しても出力され、電解槽
１内の水位の状態に応じて、表示器４０に設けられてい
る水位の低下を表すＬＥＤ（図示せず）、または通常の
水位であることを表すＬＥＤ（図示せず）を点灯する。

【００３２】Ｓ５において、制御回路３４は、予め設定
されている割合で、電極１０，１２間に印加する電圧の
パルスの数を少なくし、変更された新たなパルスの数に
対応する情報信号をスイッチ回路３６に対して出力す
る。そして、変更された新たな数の電圧パルスが電極１
０、１２間に印加され、新しい条件で水の電解処理が行
なわれる（Ｓ６）。

【００３３】次に、新しい条件で水の電解処理が開始さ
れてからの時間を検知し、その検知した時間が、予め設
定されている設定時間に達したか否かを判断する（Ｓ
７）。設定時間に達していない場合は（Ｓ７：Ｎ）、そ
のまま電解処理を継続し、設定時間に達した場合には
（Ｓ７：Ｙ）、次のＳ８に進む。そして、Ｓ３と同様
に、電解槽１内の水位を検出し（Ｓ８）、その検出信号
に基づいて、水位が回復したか否かを判断する（Ｓ
９）。水位が回復したと判断された場合（Ｓ９：Ｙ）、
Ｓ６に戻り、電解処理を継続し、水位が回復しないと判
断された場合（Ｓ９：Ｎ）、Ｓ５に戻り電圧のパルス数
をさらに少なくし、Ｓ６〜Ｓ９までの処理を水位が回復
するまで繰り返す。そして、場合によっては、電極１
０，１２への電圧の印加を停止する。

【００３４】このようにして、本実施例の電解水生成機
においては、電源の投入中の電解槽１内の水位の検出を
行ない、常に電解槽１内の水位が適正な水位に保たれる
ように構成しているので、イオン水の高濃度化と温水
化、電解槽構成部材の変質、変形、消耗、腐食等の不具
合の発生を防ぐことができる。

【００３５】また、微量の水の流れを水圧センサが検知
して通水されたと判断し、通常の水の電解処理時と同じ
電圧が両電極に対して印加された場合についても、上記
の処理により自動的に電圧の印加が停止されるので、電
解槽構成部材の損傷を防ぐことができる。

【００３６】そして、表示器４０に設けられているＬＥ
Ｄより、電解槽１内の水位の状態を報知しているので、
使用者は常に電解槽１の水位の状態を把握することがで
きる。

【００３７】尚、図３中のＳ２の設定時間とＳ７の設定
時間は、同じでも異なっていても良い。

【００３８】また、本実施例においては、水位検出手段
を発光素子、光ファイバ及び受光素子により構成した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、光ファイ
バを使用せずに、発光素子からの光を電解槽内の水の表
面で反射させ、この反射光を受光素子で測光しても良
く、発光素子からの光を水を通して直接受光素子で受け
てもよい。さらに、光ファイバは、独立して電解槽内に
設置されていたが、電解槽の構成部材中に一体的に埋設
されていても良い。ただし、この場合は、光ファイバの
一部はガスや水に接するように露出している必要があ
る。

【００３９】さらに、水位検出手段は、水位の変化が検
出できればよく、例えば、超音波の発信素子と受信素子
で構成しても良い。

【００４０】また、本実施例では、水位検出手段による
水位の検出結果に基づいて、制御回路が、電解槽内にガ
スが蓄積しないように水の電解条件を制御したが、水位
検出手段位より電解槽内の水位の検出を行ない、適正な
水位以下になった場合、電解を停止するようにしても良
い。この場合、連続的なイオン水の生成はできないが、
イオン水の高濃度化と温水化、電解槽構成部材の変質、
変形、消耗、腐食等の不具合の発生を確実に防ぐことが
できる。この制御では、水位が基準値を切るか否かの判
断ができれば良く、光ファイバを水位の基準値に対応し
た位置に液面と平行になるように設置しても良い。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明の電解水生成機によれば、制御手段が、水位検出
手段が検出した電解槽内の水位に関する水位情報信号に
基づいて、電解槽内に設置された一対の電極間に印加す
る電圧の印加状態を制御するので、異常な電気分解を防
止することができ、イオン水の高濃度化と温水化、及び
これに起因する電解槽構成部材の損傷を防ぐことができ
る。

【００４２】また、報知手段が、水位検出手段からの水
位情報信号に基づいて、電解槽内の水位に関する報知を
行うので、使用者は、電解槽内の水位の状態を把握する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の電解水生成機の電解槽の概略的構成
を示す図である。

【図２】本実施例の電解水生成機の電気的構成を示すブ
ロック図である。

【図３】本実施例の電解水生成機の動作を示すフローチ
ャートである。

【図４】従来の電解水生成機の要部の概略的構成を示す
図である。

【符号の説明】

１ 電解槽 １０ 陽極 １２ 陰極 １４ 隔膜 １６ 光ファイバ １８ 発光素子 ２０ 受光素子 ３４ 制御回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電解槽内に一対の電極を有し、前記一対
   の電極に電圧を印加することにより、アルカリ水及び酸
   性水を生成する電解水生成機において、 前記電解槽に設けられ、前記電解槽内の水位を検出する
   水位検出手段と、 前記水位検出手段からの前記電解槽内の水位に関する水
   位情報信号に基づいて、前記電解槽内に設置された一対
   の電極間に印加される電圧の印加状態を制御する制御手
   段と、 を備えたことを特徴とする電解水生成機。
2. 【請求項２】 前記水位検出手段からの水位情報信号に
   基づいて、前記電解槽内の水位に関する報知を行う報知
   手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電解水
   生成機。