JPH0724462A - 電解水生成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電解槽内に熱水が流入することにより生じる過
電流の悪影響を簡単な構成で防止する。 【構成】陽極２と陰極３が内部に設けられた電解槽１に
流入路４ａ，４ｂと流出路５ａ，５ｂとを形成し、湯水
混合栓６ａ，６ｂを介して温水、冷水若しくはこれらの
混合水Ｗを流入路から電解槽に導き、この液体Ｗを電気
分解して流出路から必要な電解水を供給する電解水生成
装置である。流入路４ａ，４ｂに設けられた温度センサ
７により検出された液体の温度ｔが、所定温度Ｔ_U 以上
を所定時間Ｓ₀ 以上維持したときに、電極２，３への通
電を遮断するとともに、その旨を外部に喚起する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば水などの液体を
電気分解して酸化水と還元水とを生成する電解水生成装
置に関し、特に湯水混合栓を介して接続される場合に生
じ得る電極への過電流を防止することができる電解水生
成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】飲料水を電気分解して得られるアルカリ
性電解水（以下、還元水という）には、飲料水中に含ま
れるカルシウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム
などのミネラル分が陽イオンとして存在することから、
これを飲料用として用いると、胃腸内の異常醗酵や消化
不良、下痢、胃酸過多などを抑制するという医療効果が
ある。

【０００３】一方、還元水の生成時に同時に得られる酸
性電解水（以下、酸化水という）は、洗浄後の皮膚をア
ストリンゼント作用により引き締める効果がある。ま
た、特にｐＨが２．７以下の強酸化水は、エイズウィル
ス、メチシリン耐性ブドウ球菌（ＭＲＳＡ）などに対し
て殺菌効果を発揮することが確認され、近年注目されて
いる。

【０００４】この種の電解水生成装置では、電解槽内に
例えば水道水などを供給して両電極間に直流電流を供給
すると、電解槽内で水の電気分解が行われ、水道水中に
含まれる（若しくは故意に添加した）カルシウムイオ
ン、ナトリウムイオン、マグネシウムイオン、およびカ
リウムイオンなどの陽イオンは陰極側、すなわち陰極室
に集約する一方で、水道水に含まれる塩素イオンなどの
陰イオンは陽極側、すなわち陽極室に集約することにな
る。このとき、陽極室と陰極室とは隔膜によって仕切ら
れているため、陽極室に設けられた酸化水の取出口から
は酸化水のみが吐出し、陰極室に設けられた還元水の取
出口からは還元水のみが吐出することになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、家庭用など
の蛇口に上述した電解水生成装置を取り付ける場合、水
道水は水道管から切替バルブを介して電解槽に案内され
るが、湯水混合栓が取り付けられた蛇口では、使用者が
錯誤により、または故意に熱水を電解槽に供給すること
があった。

【０００６】一般的に液体の電気電導度は液体の温度に
比例して大きくなるため、例えば５０℃近い熱水が電解
槽に供給されると電極板間に過電流が流れ、電解槽や電
極板の劣化、およびトランスの加熱に繋がるという問題
があった。

【０００７】かかる過電流の問題を解消するために、従
来より流入配管に形状記憶合金を用いた切替バルブを設
けて、電解槽内に一定温度以上の熱水が流入するのを阻
止する技術が提案されている。

【０００８】しかしながら、形状記憶合金を用いた切替
バルブでは、形状記憶させる際の熱処理工程のバラツキ
によって検知する温度の範囲がバルブ毎に相違するとい
ったように、切替バルブの製造品質上の問題があった。
しかも、形状記憶合金は応答性に問題が多く、また使用
を繰り返すと応答性が低下したり、検知温度が変動した
りするという問題があった。

【０００９】本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑
みてなされたものであり、電解槽内に熱水が流入するこ
とにより生じる過電流の悪影響を簡単な構成で防止する
ことを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電解水生成装置は、陽極と陰極が内部に設
けられた電解槽に流入路と流出路とを形成し、湯水混合
栓を介して温水、冷水若しくはこれらの混合水を前記流
入路から前記電解槽に導き、この液体を電気分解して前
記流出路から必要な電解水を供給する電解水生成装置に
おいて、 前記流入路に設けられた温度センサにより検
出された液体の温度が、所定温度以上を所定時間以上維
持したときに、前記電極への通電を遮断するとともに、
その旨を外部に喚起することを特徴としている。

【００１１】

【作用】例えば、使用者が誤って、あるいは故意に湯水
混合栓の温水側を開放して電解槽内に熱水を供給すると
電気電導度の関係から過電流が流れて電極板の劣化やト
ランスのオーバーヒートに繋がるおそれがある。したが
って、このような過電流の発生を何らかの手段を講じて
阻止する必要がある。本発明では、熱水が電解槽内に供
給されることは許容することとし、このように熱水が電
解槽内に供給された場合には電極への通電を即座に停止
するとともに、使用者にその旨を喚起して警鐘を鳴らす
ようにしている。

【００１２】すなわち、本発明の電解水生成装置では、
湯水混合栓から電解槽に至る流入路に温度センサを設け
ておき、この温度センサにより電解槽内に供給される水
の温度を監視する。

【００１３】もし、この水温が所定温度以上を所定時間
以上維持したときは、電極への通電を即座に停止する。
これと同時に、熱水が電解槽内に供給されたことを外部
に喚起する。これにより、電極板間に流れる過電流を阻
止することができ、使用者の冷水供給を待機する。ま
た、水温が所定温度以上を所定時間以上維持したときに
異常と判断しているので、瞬間的な熱水の通過では電極
板への通電は遮断されない。したがって、電極板への通
電／停止というチャタリングが防止できる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１（Ａ）は本発明の一実施例に係る電解水生
成装置を示すブロック図、図１（Ｂ）は経過時間−水温
と同実施例の各種モードとの関係を示すグラフ、図２は
同実施例の制御方法を示すフローチャート、図３は同実
施例に係る表示パネルを示す正面図である。

【００１５】図１（Ａ）に示すように、本実施例に係る
電解水生成装置への原水の供給系は、熱水配管ＨＷと冷
水配管ＣＷとが、熱水バルブ６ａおよび冷水バルブ６ｂ
からなる湯水混合栓６を介して連結されている。したが
って、後述するロータリーバルブ（切替バルブ）１１に
は、熱水、冷水、およびこれらの混合温水が供給される
ことになる。

【００１６】また、この湯水混合栓６の下流側には切替
バルブ１１が設けられており、給水源からの原水を停止
する位置、原水をそのまま蛇口１７から供給する位置、
および原水を電解水生成装置に導いて蛇口１７から還元
水を供給する位置に回動するロータリーバルブなどから
構成されている。そのため使用者は、必要に応じて原水
（熱水、冷水、およびこれらの混合温水）をそのまま供
給したり、あるいは還元水を選択したりすることができ
る。

【００１７】上述したロータリーバルブ１１を電解水生
成装置側に切り替えると、当該ロータリーバルブに導か
れた原水は、第１流入路４ａによって、まず最初にフィ
ルタカートリッジ１２に案内される。すなわち、ロータ
リーバルブ１１とフィルタカートリッジ１２の上流（入
口）側とは第１流入路４ａによって接続されており、こ
のフィルタカートリッジ１２の下流（出口）側と電解槽
１の上流側は第２流入路４ｂによって接続されている。
これにより、第１流入路４ａからフィルタカートリッジ
１２に導入された原水は、フィルタカートリッジ１２に
よって塩素成分や塵埃等が除去されたのち、第２流入路
４ｂを介して電解槽１に導かれることになる。

【００１８】第２流入路４ｂの途中には、圧力スイッチ
などの圧力検知手段１３（量水器のように流量を検知す
る手段でもよい）が設けられており、第２流入路４ｂに
原水が導入されると、当該圧力検知手段１３にてその導
入を検知し、これによって電解槽１内に設けられた電極
２，３への電圧印加が許容されるようになっている（図
２に示すステップ３参照）。

【００１９】一方、電解槽１には、還元水を外部へ取り
出すための流出路５ａと、酸化水を外部へ取り出すため
の流出路５ｂ（本実施例の電解水生成装置では、還元水
を飲料用として蛇口１７から吐出し、酸化水は排水用蛇
口１８から排水するため、この場合の流出路５ｂの排水
用蛇口１８は流し場の流しに臨ませる）がそれぞれ独立
して接続されている。

【００２０】上述した圧力検知手段１３から電解槽１に
至る第２流入路４ｂの途中から、排水路１４が分岐して
設けられており、この排水路１４には逆流を阻止するた
めのチェックバルブ１５が設けられており、このチェッ
クバルブ１５は、その前後に所定以上の圧力差が生じる
と排水路１４を閉じ、所定以下の圧力差であると排水路
１４を開くようになっている。なお、第２流入路４ｂに
おける排水路１４の分岐点を合流部１６とする。

【００２１】図１（Ａ）に示す「８」は電極板に直流電
流を供給するためのトランスであって図示しない交流電
源から供給された交流を直流に変換し、最適な電流値に
調節したのち両電極板２，３に通電する。ちなみに、本
実施例では電解水の電解レンジ（ｐＨ値）を調節するこ
とができ、これは電極板２，３への通電ＯＮ／ＯＦＦデ
ューティ比を調節することにより行われるようになって
いる。

【００２２】本実施例の電解水生成装置では、ロータリ
ーバルブ１１の近傍に当該ロータリバルブを通過する原
水の温度を検出するサーミスタ（温度センサ）７が設け
られており、このサーミスタ７で検出された水温情報は
所定のパルス間隔でコントローラ（制御手段）９に出力
される。このサーミスタ７は湯水混合栓６と電解槽１と
を接続する第１流入路４ａあるいは第２流入路４ｂであ
れば何処に取り付けても問題はない。ただし、後述する
ように熱水の進入をいち早く検出するためには、本実施
例のようにロータリーバルブ１１の近傍に設けておくこ
とが好ましいと言える。

【００２３】コントローラ９においては、サーミスタ７
からの温度情報を逐次取り込んで、予め決められた限界
温度Ｔ_U よりも高温の情報が予め決められた時間Ｓ₀ 以
上入力されたときに、両電極２，３への通電を停止する
と同時に、使用者に対して熱水が電解槽１内に流入した
ことを知らせる。本実施例においては、Ｔ_U ＝５０℃±
１℃、Ｓ₀ ＝２秒とし、使用者に対する喚起手段１０と
して警告ブザー１０ｂを所定時間Ｓ₁ だけ鳴らすととも
に、図３に示す電解水生成装置の表示パネル２０の「休
止」ランプ２０ｅを点灯する。また、電解水の識別ラン
プについても「アルカリ性」と「酸性」との両方のラン
プ２０ａ，２０ｂを点滅させるようにしている。なお、
警告ブザーを鳴らす時間Ｓ₁ は例えば５秒間であっても
よいし、あるいは初期モードに戻るまで鳴らし続けるよ
うにしてもよい。

【００２４】一方、サーミスタ７から入力される温度情
報による熱水の流入が解除されたか否かの判断は次のよ
うにして行う。つまり、この場合も、予め決められた限
界温度Ｔ_L よりも低温の情報が予め決められた時間Ｓ₀
以上入力されたときに、それまで点灯していた休止ラン
プ２０ｅを消灯し、酸性ランプ２０ｂも消灯してアルカ
リ性ランプ２０ａの点灯のみに復帰させる。ただし、電
極板２，３への通電は停止したままとして初期モードに
戻るようにする。本実施例においては、Ｔ_L ＝４０℃±
１℃、Ｓ₀ ＝２秒（この場合、０秒であってもよい）と
している。

【００２５】ちなみに、図３は本実施例に係る表示パネ
ル２０であって、電解水の種類を選択するプッシュボタ
ン２１ａ，２１ｂ、電解レンジを選択するプッシュボタ
ン２１ｃなど各種選択ボタンの他、これらの選択ボタン
に応じて点灯するランプや警告表示ランプが配列されて
いる。例えば、「２０ｄ」はいわゆる逆洗時に点灯する
ランプである。

【００２６】次に動作を説明する。定常作動時 まず、ロータリーバルブ１１を電解水生成装置側に切り
替えたのち、湯水混合栓６の冷水バルブ６ｂを開いて冷
水の給水を開始すると、冷水（以下、被電解水ともい
う）Ｗは第１流入路４ａを経てフィルタカートリッジ１
２に至る。これにより、フィルタカートリッジ１２は給
水源の水圧にまで上昇する。

【００２７】フィルタカートリッジ１２に充満した被電
解水Ｗは、塩素成分や塵埃等の不純物が除去されたの
ち、第２流入路４ｂを通って圧力検知手段１３に至り、
電解槽１に導かれる。このとき、第２流入路４ｂを通過
する被電解水Ｗの一部は排水路１４に流入しようとする
が、この水圧によってチェックバルブ１５が閉じるた
め、排水はなされない。

【００２８】圧力検知手段１３を所定圧以上の被電解水
Ｗが通過すると、これを検知して電解槽１の電極２，３
に対する電圧印加が許容され、使用者が表示パネル２０
の電解レンジボタン２１ｃを操作することにより、選択
された電解レンジに応じたデューティ比で電流の供給が
行われる。これにより、電解槽１では被電解水Ｗの電気
分解が行われ、陽イオンは陰極板３に、陰イオンは陽極
板２に電気的な作用によって引き寄せられ、主に陽イオ
ンを含んだ還元水は流出路５ａを介して水道の蛇口１７
に導かれる。一方、主に陰イオンを含んだ酸化水は、本
実施例の場合、流出路５ｂに導かれ、ここから流し場の
流しに臨ませた排水用蛇口１８から吐出される。

【００２９】次に、冷水バルブ６ｂを閉じると、第１流
入路４ａおよび第２流入路４ｂ内の水圧が低下するた
め、これを圧力検知手段で取り込むことにより、電解槽
１内の逆洗が開始される。つまり、電解槽１に残留した
水に対して、所定の時間だけ電極板２，３の極性を逆転
させる電圧を印加する。これにより、電極板３に付着し
た陽イオンの析出物であるスケールは水中に溶出するこ
とになり、電解槽１を分解することなく清浄にすること
ができる。通常行われる逆洗時間は通電時間によって異
なるが、一般に２０秒程度であるため、電解槽１内も水
圧が低下するものの、電解槽１内には残留水が充満して
おり、その後の水圧の低下によって排水が行われる。

【００３０】このようにして逆洗を終了すると（理論的
には逆洗開始とほぼ同時に排水が開始されるが、実際の
逆洗時の排水量はごく僅かな量である）、第２流入路４
ｂ内の水圧の低下にともなってチェックバルブ１５が僅
かに開き始め、これにより、大気開放となった流出路５
ａ，５ｂの先端から空気が僅かに侵入し始める。そし
て、それまで第２流入路４ｂであった流路が、逆に電解
槽１内の水の排水路になり、図１（Ａ）に点線で示すよ
うに、電解槽１内の水は合流部１６を経て、排水路１４
に至り、ここから流し場の排水管などに廃棄される。

【００３１】異常作動時（熱水流入時） 本実施例の電解水生成装置では、ロータリーバルブ１１
にサーミスタ７を設けて、このサーミスタ７から逐次電
解槽１に流入する液体Ｗの温度ｔをコントローラ９に出
力している。すなわち、図２のステップ１に示す初期モ
ードから表示パネル２０の電解レンジボタン２１ｃが選
択されて電解スイッチが作動すると（ステップ２）、圧
力検知手段１３による通水を確認したのち（ステップ
３）、トランス８を作動させて両電極への通電を開始す
る（ステップ４）。そして、サーミスタ７からの温度情
報を逐次コントローラ９に取り込む（ステップ６）。

【００３２】もし、このサーミスタ７により検出された
水温ｔが所定温度Ｔ_U （具体的には５０±１℃）以上を
所定時間Ｓ₀ （具体的には２秒間）以上維持したときは
（ステップ７）、コントローラ９からトランス８に信号
を出力して電極２，３への通電を即座に停止する（ステ
ップ８）。これと同時に、熱水が電解槽内に供給された
ことを外部に喚起するために、警告ブザー１０ｂを所定
時間（具体的には５秒間）鳴らし（ステップ９〜１
１）、また異常表示として表示パネル２０のアルカリ性
ランプ２０ａと酸性ランプ２０ｂとを点滅させる。さら
に、表示パネル２０の休止ランプ２０ｅを点灯させる
（ステップ９）。

【００３３】これにより、電極板間に流れる過電流を阻
止することができ、使用者の冷水供給を待機する。ま
た、水温が所定温度以上を所定時間以上維持したときに
異常と判断しているので、瞬間的な熱水の通過だけでは
電極板２，３への通電は遮断されない。したがって、電
極板への通電／停止というチャタリングが防止できる。

【００３４】一方、使用者が熱水の供給に気付き、熱水
バルブ６ａを閉じて冷水バルブ６ｂを開くと、定常作動
に戻ることになるが、この場合も、予め決められた限界
温度Ｔ_L （具体的には４０±１℃）よりも低温の情報が
予め決められた時間Ｓ₀ （具体的には０秒間）以上入力
されれば（ステップ１２）、それまで点灯していた休止
ランプ２０ｅを消灯し、酸性ランプ２０ｂも消灯してア
ルカリ性ランプ２０ａの点灯のみに復帰させる（ステッ
プ１３）。ただし、電極板２，３への通電は停止したま
まとして初期モードに戻るようにする（ステップ１３→
１）。そして、使用者は、再び電解レンジの選択から操
作を行う。

【００３５】なお、以上説明した実施例は、本発明の理
解を容易にするために記載されたものであって、本発明
を限定するために記載されたものではない。したがっ
て、上記の実施例に開示された各要素は、本発明の技術
的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨で
ある。

【００３６】なお、上述した実施例では、元栓を電解水
生成装置の上流側に設けた、いわゆる元止め式の電解水
生成装置により本発明を説明したが、本発明は、元栓を
電解水生成装置の電解槽の下流側に取り付ける、いわゆ
る先止め式の電解水生成装置でもよい。この場合には、
電解槽には給水源からの水圧が常時作用するため、電解
槽の排水路に電磁弁などを設けておく。また、上述した
実施例では、酸化水を給水バルブまで導く構成を採用し
ているが、本発明では酸化水を排水路に直接廃棄するよ
うにしてもよい。この場合には、酸化水の流出路も排水
路の一部を構成することになる。さらに、喚起手段１０
の具体的構成は上述した警告ブザー１０ａおよび休止ラ
ンプ２０ｅ等に限定されることなく種々の手法で構成す
ることができる。これに加えて、従来より用いられてい
る形状記憶合金製の切替バルブを例えばロータリーバル
ブ１１内あるいは流入路４ａに設けて、上述した機構と
併用することも可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、熱水
の流入により生じる電極板間の過電流を阻止することが
でき、もって電解槽や電極板の劣化、およびトランスの
加熱を防止することができる。また、瞬間的な熱水の通
過だけでは電極板への通電は遮断されないので、電極板
への通電／停止というチャタリングを防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明の一実施例に係る電解水生成装
置を示すブロック図、（Ｂ）は経過時間−水温と同実施
例の各種モードとの関係を示すグラフである。

【図２】同実施例の制御方法を示すフローチャートであ
る。

【図３】同実施例に係る表示パネルを示す正面図であ
る。

【符号の説明】

Ｗ…被電解液（液体） １…電解槽 ２…陽極 ３…陰極 ４…流入路 ４ａ…第１流入路 ４ｂ…第２流入路 ５ａ…還元水の流出路 ５ｂ…酸化水の流出路 ６…湯水混合栓 ６ａ…温水バルブ ６ｂ…冷水バルブ ７…温度センサ ８…トランス ９…コントローラ（制御手段） １０…喚起手段 １０ａ…異常表示ランプ（休止ランプ） １０ｂ…警告ブザー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】陽極（２）と陰極（３）が内部に設けられ
   た電解槽（１）に流入路（４ａ，４ｂ）と流出路（５
   ａ，５ｂ）とを形成し、湯水混合栓（６ａ，６ｂ）を介
   して温水、冷水若しくはこれらの混合水（Ｗ）を前記流
   入路から前記電解槽に導き、この液体（Ｗ）を電気分解
   して前記流出路から必要な電解水を供給する電解水生成
   装置において、 前記流入路に設けられた温度センサ（７）により検出さ
   れた液体の温度（ｔ）が、所定温度（Ｔ_U ）以上を所定
   時間（Ｓ₀ ）以上維持したときに、前記電極（２，３）
   への通電を遮断するとともに、その旨を外部に喚起する
   ことを特徴とする電解水生成装置。