JPH0747368A - 電解水生成機 - Google Patents

電解水生成機

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JPH0747368A
JPH0747368A JP19638593A JP19638593A JPH0747368A JP H0747368 A JPH0747368 A JP H0747368A JP 19638593 A JP19638593 A JP 19638593A JP 19638593 A JP19638593 A JP 19638593A JP H0747368 A JPH0747368 A JP H0747368A
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JP
Japan
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electrode
voltage
electrodes
potential
water
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Pending
Application number
JP19638593A
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English (en)
Inventor
Akihisa Suzuki
昭央 鈴木
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Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/46104Devices therefor; Their operating or servicing
    • C02F1/4618Devices therefor; Their operating or servicing for producing "ionised" acidic or basic water
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/46104Devices therefor; Their operating or servicing
    • C02F1/46109Electrodes
    • C02F2001/46119Cleaning the electrodes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • C02F2201/46Apparatus for electrochemical processes
    • C02F2201/461Electrolysis apparatus
    • C02F2201/46105Details relating to the electrolytic devices
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  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水の電気分解によって電極の表面に付着した
スケール等の付着物の除去を効率的に行うことができる
電解水生成機を提供することにある。 【構成】 電解水生成機の電源回路30は、交流電圧あ
るいは高周波電圧に直流電圧を重ねた電圧を電解槽32
の各電極10,12に対して出力する。制御回路34
は、電極10,12に流れる電流を検知し、電極10,
12の洗浄時に付着物が付着している陰極12側で酸性
水が生成されると同時に、電極材料の酸化、還元が周期
的に有効に行われるように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主として飲料水として
用いられる水を電気分解して、アルカリ水及び酸性水を
生成する電解水生成機に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の電解水生成機として図4
に示されるものが存在する。
【0003】図4は、電解水生成機の概略を示した模式
図である。この電解水生成機は、主に、水道等の水源か
ら供給された水の浄化を行う浄水カートリッジと、浄化
された水(浄水)を電気分解する電解槽とから構成され
る。先ず、電解水生成機に流入した水は、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、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。このようにして浄化されて得られた浄
水は、電解槽に流入する。この電解槽には、隔膜54と
陽極56と陰極58とが設けられる。
【0004】ここで、両電極間に対して、それ等を仕切
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水が電気分解される。この時、陽極
側で酸性水が生成され、陰極側でアルカリ水が生成され
る。このような電解水生成機では、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pH値を有
する電解水を得ることができる。電解槽に接続された流
路中には、電解水のpH値を検知するためのpH検出装
置60が設置されている。これにより、得られる電解水
のpH値を知ることができる。また、一定量の水を電気
分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、マグネシウム等を主成分
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を行っている。
【0005】
【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機では、電極上に付着したス
ケール等の付着物の除去を行うために、洗浄時に直流電
圧や全波整流された交流電圧を印加しているが、付着物
が十分に除去されないという問題があった。そのため、
長時間の洗浄を行う必要があり、その間の捨て水の量も
多かった。
【0006】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、電極上に付着したスケール等の
付着物を短時間で効率よく除去でき、その間の捨て水の
量も少なくすることができる電解水生成機を提供するこ
とにある。
【0007】
【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、電解槽内に設置された陽
極と陰極との間に通常の極性の電圧を印加することによ
って、陽極側で酸性水を生成すると共に、陰極側でアル
カリ水を生成し、前記陽極と陰極との間に前記通常の極
性とは逆の極性の電圧を印加することによって、前記電
極の表面に付着したスケール等の付着物を除去するよう
にした電解水生成機において、前記陽極及び陰極の間に
逆の極性の電圧を印加してその電極の表面の付着物を除
去する際に、交流電圧に直流電圧が重なった電圧を前記
各電極間に印加する電源回路を備えている。
【0008】また、前記電解槽の各電極と電源回路との
間に、それ等の間のインピーダンスの整合をとる整合回
路を備えるようにしてもよい。
【0009】さらに、前記付着物が付着している電極の
電位が他の電極の電位に対して正となる時間が負となる
時間よりも長くなるように前記各電極に電圧を印加し、
かつ前記電極の電位が前記他の電極の電位に対して正に
ある時間内で発生する前記電極の反応過電圧が電極を酸
化するのに十分な電圧となるように制御すると共に、前
記電極の電位が前記他の電極の電位に対して負にある時
間内に発生する前記電極の反応過電圧が電極を還元する
のに十分な電圧となるように制御する制御手段を備える
ようにしてもよい。
【0010】
【作用】前記の構成を有する本発明の電解水生成機は、
スケール等の付着物が付着した電極に対し、電源回路か
ら交流電圧に直流電圧を重ねた電圧が印加される。
【0011】また、交流電圧が高周波であればインピー
ダンス整合回路を介して前記電極に電圧が印加される。
【0012】さらに、この様な電圧は、前記電極の電位
が別の電極の電位より正にある時間が長く、負にある時
間が短いように印加される。そして、前記電極の電位が
対向して設置される別の電極の電位に対して正である時
間内に発生する前記電極の反応過電圧が電極を酸化する
のに十分な電圧となり、逆に負になる時間内に発生する
前記電極の反応過電圧が電極を還元するのに十分な電圧
となる。
【0013】
【実施例】以下に、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。
【0014】図1は、本実施例の電解水生成機の制御装
置の回路図である。この制御装置は、主スイッチと、装
置の過電流防止のためのヒューズと、家庭用交流電圧を
所望の電圧に変換するトランスと、前記トランスの出力
から直流電圧を発生する直流電圧発生回路と、前記トラ
ンスの出力から高周波電圧を発生する高周波電圧発生回
路等から構成される電源回路30と、水を電気分解して
アルカリ水と酸性水とを生成する電解槽32と、前記電
源回路30と前記電解槽32の間のインピーダンスの整
合を取り電源回路30から出力される電力を効率的に電
解槽32に印加するための整合回路34と、電解槽32
に設置される電極に流れる電流を検知して所望の値の電
流が流れるように働く制御回路36とを備えている。
【0015】図2は、本実施例の電解水生成機の電解槽
の構成を示す平面図である。図示したように電解槽32
は、陽極10と陰極12とが隔膜14で仕切られた構成
となっている。この場合、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の材料としてはステンレス、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1
0及び陰極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32の出口側には、陽極側と陰極
側で生成された酸性水及びアルカリ水をそれぞれ混合し
ないように分離して吐出する酸性水流出路16及びアル
カリ水流出路17が接続されている。さらに、電解槽3
2で生成されたアルカリ水が吐出されるアルカリ水流出
路17中の電解槽出口近傍にアルカリ水のpH値やその
変化を検知するpH検出装置18が設置されている。こ
のpH検出装置18は、電界効果トランジスタを基本構
成とする検出装置である。
【0016】本実施例は以上に説明したように構成され
る。
【0017】次に、本実施例の動作について説明する。
【0018】電解槽で水を電気分解すると、アルカリ水
の生成と共に陰極12上にスケール等の付着物が付着す
る。この付着物を除去するために、一般に、通水しなが
ら水を電気分解するときとは逆の極性の電圧を陰極12
に印加する。即ち、この電極の洗浄時には、陰極12は
陽極として働くことになる。本実施例の場合、電源回路
30で発生された高周波電圧に直流電圧が重なった電圧
が、整合回路34を介して電解槽32の電極に印加され
る。この場合、印加された電圧には直流電圧が重なって
いるので、付着物が付着している陰極12の電位は対向
して設置される陽極10の電位に対して正となる時間が
負となる時間より長い。そのため、陰極12側では酸性
水が生成されると同時に陰極12自体の酸化も起こる。
さらに、ある時間において前記電圧は上述したように陽
極10に対して陰極12の電位が正の時に酸化した陰極
12が還元されることになる。このような変化が、印加
された高周波に同期して周期的に起こる。
【0019】図3は、このような電極の変化を白金を例
にとって示した特性曲線である。このサイクリックボル
タングラムの横軸は電極に印加される反応過電圧を示
し、縦軸は電極に流れる電流の密度を示す。陽極10と
陰極12の間の印加電圧の周期的な変化に対応して、陰
極12における反応過電圧も図3に示したように変化す
る。
【0020】ここで、図3中のa点を始点とし、反応過
電圧が正の方向に変化したとする。この場合、サイクリ
ックボルタングラムはa点からb点を通ってc点に至
る。このうち、b点でのサイクリックボルタングラムの
盛り上がりは、白金電極が酸化したことを意味する。さ
らに、c点では水が電気分解され酸素ガスが発生すると
共にH+イオンが生成される。すなわち、酸性水が生成
される。次に、反応過電圧が減少し負の方向に変化した
とする。この場合、サイクリックボルタングラムはc点
からd点、e点を通ってf点に達する。このうちe点で
は、反応過電圧が正の時に生成した電極の酸化物が還元
される。この時、還元と同時に白金成分が液中に溶出し
ている。酸化物の還元が終わると電極での反応がこれ以
上起こらないので、電流密度は図3のように一旦減少す
る。さらに、反応過電圧が負側に変化しf点に達する
と、水が電気分解され水素ガスが発生すると共にOH+
イオンが生成される。すなわち、アルカリ性水が生成さ
れる。次に、反応過電圧が正の方向に変化すれば、サイ
クリックボルタングラムはg点を通ってa点に戻る。
【0021】ところで、図1に示した制御回路36は、
電源回路32を構成する陰極12に流れる電流を検知
し、反応過電圧が正の時に流れる電流と負の状態にある
ときの電流をそれぞれ制御する。この制御は、流れる電
流自体に制限を加えることで行われる。本実施例では、
反応過電圧が正の時には陰極12自体の酸化が起こると
共に、付着物を溶解するのに十分なpH値を有する酸性
水を生成できる電流が流れるようにする。図3ではc点
に対応する電流密度に相当し、50mA/cm2程度で
ある。一方、反応過電圧が負の時には、e点に対応する
電流密度に対応し10mA/cm2程度の電流が流れる
ようにする。この場合に流れる電流は反応過電圧が正の
場合と反対の方向に流れている。このように、電極に流
れる電流の制御を制御回路36が行うので、全体的に見
ると陰極12側ではH+イオンは生成されるがOH-イオ
ンは殆ど生成されないので実質的には酸性水が生成され
ることになる。これにより、陰極12上のスケールの溶
解が行われる。
【0022】さらに、陰極12の構成材料の白金の酸化
と還元が周期的に有効に行われるので、白金の酸化物の
溶解も同時に進みスケールの除去を促進することにな
る。これにより、上述した電極の洗浄時に発生する捨て
水の量を少なくでき、その洗浄自体も短時間で有効に行
うことができる。
【0023】なお、本実施例では、電源回路30は高周
波電圧に直流電圧が重なった電圧を発生するようにして
いるが、より周波数の低い交流電圧に直流電圧が重なっ
た電圧を発生してもよい。この場合、整合回路34は不
要である。また、電極の洗浄時の陰極12では、陰極材
料の酸化・還元反応と酸性水の生成が有効に行われれば
よく、本実施例のような電流制御でなく、両電極間の電
位差の変化の状態を常に適正値にするような電圧制御で
あってもよい。あるいは、陽極10に対して陰極12の
電位が負になる場合に、この負になる程度を一定にする
ように電圧制御してもよい。
【0024】
【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の電解水生成機によれば、交流電圧あるいは高周波
電圧に直流電圧を重ねた電圧を発生する電源回路を備
え、電極の洗浄時に電極に流れる電流あるいは印加され
る電圧を制御する制御手段を備えたことにより、電極の
洗浄作用を常に効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電解水生成機の制御装置を示すブロッ
ク図である。
【図2】本発明の電解水生成機の電解槽の構成を示す平
面図である。
【図3】本発明の電解水生成機による電極の洗浄時にお
ける電極の電気化学反応を示す特性図である。
【図4】従来の電解水生成機の要部の構成を示す図であ
る。
【符号の説明】
10 陽極 12 陰極 16 酸性水流出路 17 アルカリ水流出路 30 電源回路 32 電解槽 34 整合回路 36 制御回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電解槽内に設置された陽極と陰極との間
    に通常の極性の電圧を印加することによって、陽極側で
    酸性水を生成すると共に、陰極側でアルカリ水を生成
    し、前記陽極と陰極との間に前記通常の極性とは逆の極
    性の電圧を印加することによって、前記電極の表面に付
    着したスケール等の付着物を除去するようにした電解水
    生成機において、 前記陽極及び陰極の間に逆の極性の電圧を印加してその
    電極の表面の付着物を除去する際に、交流電圧に直流電
    圧が重なった電圧を前記各電極間に印加する電源回路を
    備えたことを特徴とする電解水生成機。
  2. 【請求項2】 前記電解槽の各電極と電源回路との間
    に、それ等の間のインピーダンスの整合をとる整合回路
    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。
  3. 【請求項3】 前記付着物が付着している電極の電位が
    他の電極の電位に対して正となる時間が負となる時間よ
    りも長くなるように前記各電極に電圧を印加し、かつ前
    記電極の電位が前記他の電極の電位に対して正にある時
    間内で発生する前記電極の反応過電圧が電極を酸化する
    のに十分な電圧となるように制御すると共に、前記電極
    の電位が前記他の電極の電位に対して負にある時間内に
    発生する前記電極の反応過電圧が電極を還元するのに十
    分な電圧となるように制御する制御手段を備えたことを
    特徴とする請求項1または2に記載の電解水生成機。
JP19638593A 1993-08-06 1993-08-06 電解水生成機 Pending JPH0747368A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997045373A1 (fr) * 1996-05-24 1997-12-04 Yugen Kaisha Art Project Procede et dispositif de traitement de l'eau
WO2003042111A3 (en) * 2001-11-13 2004-02-12 Radical Waters Ip Pty Ltd An electrochemical activation system suitable for producing electrochemically-activated solutions through use of an electrolytic cell exchange module
US20130089310A1 (en) * 2010-07-22 2013-04-11 Koninklijke Philips Electronics N.V. Prevention or reduction of scaling on a heater element of a water heater
US9986600B2 (en) 2010-07-22 2018-05-29 Koninklijke Philips N.V Prevention or reduction of scaling on a heater element of a water heater

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