JPH10165954A - 電解水生成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 原水の流量が変化しても、電解槽内の電解質
の濃度調整を迅速かつ適正に行うことができる電解水生
成装置を提供する。 【解決手段】 原水の流量を検出する流量計１４と、流
量計１４の検出結果に基づいて電解質添加装置８を制御
して原水の流量に比例する量の電解質を添加させる制御
回路９とを備えた。流量計１４が検出する流量に比例す
る量の電解質を原水に添加するので、電解槽４に導入さ
れる原水中の電解質濃度は一定に維持される。このた
め、電解水を生成しているとき、仮に原水の流量が変化
しても、電解槽４に導入される原水中の電解質濃度が一
定になり、ひいては一定のｐＨ値の安定した性状のアル
カリイオン水及び酸性イオン水を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルカリイオン
水、酸性水等の電解水を生成するために用いられる電解
水生成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電解水生成装置の一例として、本
願出願人が先に提案した特開平８−８９９６５号公報に
示す装置がある。この電解水生成装置は、電解質溶液中
の電解質溶液濃度を検出する電解質濃度センサを設け、
電解質濃度センサの検出結果に基づいて電解質の添加量
を制御し、電解槽内の電解質の濃度を調整するようにし
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電解水生成
装置では、原水の圧力変動等に伴って原水の流量が変化
したような場合、原水の流量に比して電解質の添加量が
少ないことにより、電解質濃度センサでは電解質濃度を
リアルタイムに検出することは容易でなく、電解槽内の
電解質の濃度調整を迅速かつ適正に行うことが困難であ
った。また、電解質の濃度を誤った場合、例えば１Ｋｇ
の電解質を添加すべきところを２Ｋｇ添加して電解質溶
液を作ってしまったなどの例もあり、この場合にも、電
解槽内の電解質の濃度調整を適正に行うことが困難にな
った。このため、電解槽内の電解質の濃度、ひいてはア
ルカリイオン水や酸性イオン水の性状（ｐＨ）を一定に
保つことができなかった。

【０００４】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、原水の流量が変化しても、電解質溶液の濃度が異な
っても電解槽内の電解質の濃度調整を迅速かつ適正に行
うことができる電解水生成装置を提供することを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
原水に電解質を添加する電解質添加手段を有し、電解質
が添加された原水を電気分解してアルカリイオン水及び
酸性イオン水を生成する電解水生成装置であって、原水
の流量を検出する流量検出手段と、該流量検出手段の検
出結果に基づいて前記電解質添加手段を制御し前記原水
の流量に比例する量の電解質を添加させる制御手段とを
備えたことを特徴とする。

【０００６】請求項２記載の発明は、原水に電解質を添
加する電解質添加手段を有し、電解槽の陽極、陰極間に
通電することにより、電解質が添加された原水を電気分
解してアルカリイオン水及び酸性イオン水を生成する電
解水生成装置であって、前記陽極、陰極間抵抗値に基づ
いて前記電解質添加手段を制御して前記電解質の添加量
を調整させる調整手段を備えたことを特徴とする。

【０００７】請求項３記載の発明は、請求項２記載の構
成において、原水の温度を検出する温度検出手段を備
え、該温度検出手段の検出結果に基づいて前記陽極、陰
極間抵抗値を補正することを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
の電解水生成装置を図１及び図２に基づいて説明する。
図１に示すように、電解水生成装置１は、原水供給源２
に原水供給管３を介して接続されて原水供給管３からの
水を電気分解する電解槽４と、電解槽４の陽極５、陰極
６に直流電圧を印加する電源回路７と、原水供給管３に
分岐接続されて原水供給管３に電解質溶液を添加する電
解質添加装置（電解質添加手段）８と、後述する制御回
路（制御手段）９とから大略構成されている。

【０００９】電解槽４は、原水を貯留する電解槽本体１
０と、電解槽本体１０に配置された陽極５及び陰極６か
らなる電極（符号省略）と、陽極５と陰極６の間に配置
されて電解槽本体１０内を陽極側、陰極側領域Ａ，Ｂに
区画する分離膜１１とから構成されている。分離膜１１
は、水中のイオンを自由に通過させることができる材
料、例えばエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）で構成さ
れている。電解槽本体１０における陽極側、陰極側領域
Ａ，Ｂに臨む部分には、酸性イオン水用、アルカリイオ
ン水用吐出管１２，１３が接続されている。

【００１０】そして、電極（陽極５及び陰極６）に直流
電圧を印加することにより、水溶液中の陽イオンが陰極
６側に移動し、陰イオンが陽極５側に移動することを利
用して、陰極６側領域にマグネシウムイオン、カリウム
イオン、ナトリウムイオンなどの陽イオンを多く含むア
ルカリイオン水を生成させ、陽極５側に塩素イオン、硫
酸イオンなどの陰イオンを多く含む酸性イオン水を生成
させるようになっている。

【００１１】原水供給管３には、電解槽４に供給される
原水の流量を検出する流量計１４が介装されている。こ
の場合、流量計１４は、原水の流れに応じて回動する可
動部（図示省略）を有し、可動部が回動することにより
原水の流量に応じた周波数の流量パルスを出力するよう
になっている。電解質添加装置８は、電解質が溶けた溶
液（以下、電解質溶液という。）を貯留する電解質溶液
槽１５と、原水供給管３から電解質溶液槽１５に原水を
導入する原水導入管１６と、原水導入管１６に設けられ
た電磁弁１７と、電解質溶液槽１５内に電解質を投入す
る電解質投入機構１８と、電解質溶液槽１５内の電解質
溶液の液面を検出する液面センサ１９と、電解質溶液槽
１５内の電解質溶液を原水供給管３に供給するための電
解質溶液供給管２０と、電解質溶液供給管２０を通じて
電解質溶液槽１５から原水供給管３へ電解質溶液を供給
するポンプ２１と、電解質溶液供給管２０のポンプ２１
の下流側に設けられ電解質溶液の逆流を防止する逆止弁
２２とを備えている。

【００１２】そして、原水導入管１６から電解質溶液槽
１５内に導入した所定量の原水に、電解質投入機構１８
によって所定量の電解質を投入して、電解質溶液槽１５
内に一定濃度の電解質溶液を貯留し、ポンプ２１の動作
によって、原水供給管３に供給するようになっている。
ここで、電解質としては、塩化ナトリウム、塩化カリウ
ム、塩化カルシウム、乳酸カルシウムなどが用いられて
いる。電解質溶液槽１５には、電解質の溶解促進及び電
解質溶液の濃度安定化を図るためにスターラ２３が設け
られている。電源回路７は、出力側に定電流源（図示省
略）を有し、一定の大きさの電流を電極に供給し得るよ
うになっている。流量計１４、電解質投入機構１８、液
面センサ１９、ポンプ２１、電源回路７及び後述するイ
ンジケータ２４に前記制御回路９が接続されている。

【００１３】制御回路９は、レートマルチプライヤ２５
及びスイッチ２６を有し、以下のようにして、流量計１
４からの流量パルスを所定の分周比で分周して添加パル
スを求め、この添加パルスをポンプ２１に供給する。添
加パルスは流量パルスを所定の分周比で分周したもので
あり、流量が多い場合には、周波数が大きく、流量が少
ない場合には周波数が小さくなる。ポンプ２１は添加パ
ルスを受けると、原水供給管３の原水に添加パルス、ひ
いては原水の流量に比例する量の電解質を含む電解質溶
液を添加する。

【００１４】ここで、制御回路９の制御内容を図２に基
づいて説明する。流量計１４から出力される流量パルス
はレートマルチプライヤ２５に供給される。このレート
マルチプライヤ２５は、いわゆる分周機能を有し、この
レートマルチプライヤ２５に接続されたスイッチ２６
ａ， … ２６ｄを択一的に切り替えて所定の端子を電
源に択一的に接続して係数値を切換え、この係数値に対
応する分周比で添加パルスを出力するようになってい
る。すなわち、レートマルチプライヤ２５は一般的なＣ
ＭＯＳ−ＩＣで構成され、スイッチ２６ａ， … ２６
ｄのいずれかを閉じて当該端子をＨレベルとすることに
より、例えば入力１０パルスに対して８，７，６，…
のように入力パルス数より少ないパルスを出力するよう
になっている。また、レートマルチプライヤ２５の出力
側は、ポンプ２１に接続されており、レートマルチプラ
イヤ２５の出力がＨレベルに立ち上がるごとに一定量
（パルス毎の単位量）の電解質溶液を原水に添加する。
そして、上述したように添加パルスが流量に比例し、か
つパルス毎に単位量の電解質溶液を原水に添加すること
により、原水の流量と電解質溶液の添加量は比例するこ
ととなる。このため、電解槽４に導入される原水中の電
解質濃度が一定に維持される。

【００１５】また、制御回路９は、液面センサ１９の検
出に基づき、電磁弁１７及び電解質投入機構１８を制御
して、電解質溶液槽１５内に貯留した電解質溶液の濃度
を一定に保つようになっている。ここで、例えば、電解
質溶液槽１５内の電解質溶液の液面が所定位置まで低下
したとき、電解質投入機構１８によって所定量の電解質
を投入し、同時に、電磁弁１７を開いて原水を導入し、
その後、液面が所定位置まで上昇したことを液面センサ
１９が検知したとき電磁弁１７を閉じることにより、一
定濃度の電解質溶液を得るようにしている。なお、制御
回路９には、インジケータ２４が接続されており、液面
センサ１９により電解質溶液槽１５内の電解質溶液の液
面が所定位置まで低下したことが検出された際、このこ
とをインジケータ２４が報知し、電解質投入機構１８に
よる電解質の補充時期を知らせるようにしている。ここ
で、電解質溶液を作る上で、電解質投入機構に充分な電
解質がなかったり、余分に投入してしまうなどの不都合
もおこりうる。というのは、電解質としてよく使用され
るものは、吸湿性が高くこのような現象をおこしやすい
ことがよく知られている。

【００１６】以上のように構成された電解水生成装置１
の作用を説明する。原水供給源２から原水供給管３に供
給された原水に、電解質添加装置８によって電解質溶液
が混入され、電解質溶液が混入された原水が電解槽４に
導入される。このとき、原水供給管３に接続された流量
計１４の可動部が回転し、流量パルスを制御回路９に出
力する。制御回路９は流量パルス（すなわち、原水の流
量）を分周して添加パルスを求め、この添加パルスをポ
ンプ２１に供給する。ポンプ２１は、添加パルスに応じ
て作動し、原水の流量に比例した量の電解質（電解質溶
液）を原水に添加する。このように原水の流量に比例し
た量の電解質（電解質溶液）が原水に添加されることに
より、電解槽４に導入される原水中の電解質濃度は一定
に維持される。

【００１７】電解槽４では、陽極５、陰極６間に直流電
圧を印加して、電気分解する。そして、陰極６側領域に
は、アルカリイオン水を生成し、陽極５側には酸性イオ
ン水を生成する。アルカリイオン水は、アルカリイオン
水用吐出管から取り出され洗浄（蛋白質の除去など）に
用いられ、また、酸性イオン水は、酸性イオン水用吐出
管から取り出され、殺菌、消毒などに用いられる。

【００１８】そして、電解水を生成しているとき、仮に
原水の流量が変化しても、上述したように原水の流量と
電解質（電解質溶液）の添加量は比例するので、電解槽
４に導入される原水中の電解質濃度が一定になり、ひい
ては一定のｐＨ値の安定した性状のアルカリイオン水及
び酸性イオン水を得ることができる。

【００１９】なお、上記実施の形態では、電解質溶液槽
１５内の電解質溶液の液面レベルに応じて電解質の投入
及びその停止を自動的に行うように構成した場合を例に
したが、これに代えて電解質の投入及びその停止を手動
操作により行うようにしてもよい。電解質の投入及びそ
の停止を手動で行った場合には、前述した投入量の不都
合がおこりやすくなるので、本発明の第２、第３の実施
の形態が特に有効となる。

【００２０】次に、本発明の第２の実施の形態を図３な
いし図５に基づき、図１を参照して説明する。なお、図
１及び図２に示す部分、部材と同等の部分、部材につい
ての図示、説明は適宜、省略する。第２の実施の形態
は、図１の装置に比して、抵抗値検出回路３０及び原水
の温度を検出する温度センサ３１を設けたこと及び図１
の装置の制御回路９に代わる制御回路（調整手段）９Ａ
を設けたことが異なっている。

【００２１】抵抗値検出回路３０は、陽極、陰極間電圧
（以下、極間電圧という。）を求めこの値を陽極５、陰
極６に供給される電流（一定電流）で割って陽極、陰極
間抵抗値（以下、極間抵抗値という。）を求め、この極
間抵抗値を制御回路９Ａに出力する。

【００２２】ところで、原水の流量が一定で、電解質の
添加量が異なった場合、電解質の添加量が多い程、即ち
電解槽４の電解質濃度が高くなる程、抵抗値が小さくな
り（導電率が大きくなり）、定電流で電気分解を行った
時において極間電圧は小さくなる。この実験結果の一例
を図４に示す。この図４に示す実験では、原水の流量値
として複数例（2.25L/min ，3.25L/min … ）を設定
し、各流量値において電解質の添加量を1.0g/L，1.2g/
L，1.4g/L，1.6g/L，1.8g/Lとした時の電圧を測定し
た。

【００２３】また、添加量が一定で、例えば原水の圧力
変動等に伴って原水の流量が変化したような場合、添加
量が一定であれば、電解槽４の電解質濃度は変化する。
そして、原水の流量が多くなれば、電解質濃度は低くな
り（すなわち、抵抗値が大きくなり）、この際の定電流
電気分解時の極間電圧は大きくなる一方、原水の流量が
少なくなれば、電解質濃度は高くなり（すなわち、抵抗
値が小さくなり）、この際の極間電圧は小さくなる。

【００２４】前記極間電圧（ひいては、極間抵抗値）
と、原水の流量との間に上述しような一定の対応関係が
あることに基づいて、制御回路９Ａは、抵抗値検出回路
３０からのデータ（極間抵抗値）をあらかじめ設定した
基準抵抗値（導電率）と比較し、比較結果に応じて極間
電圧が一定値になるようにレートマルチプライヤ２５の
分周比を切り換えるようにしている。ここで、電解質の
濃度が小さい場合には電圧が高くなるので、レートマル
チプライヤの分周比を高くして、電解質溶液の添加量を
増やすように動作する。

【００２５】なお、前記極間抵抗値ひいては極間電圧と
原水の温度との間には、温度が高くなると電離する量が
増加することにより極間抵抗値が小さくなりこれに伴い
極間電圧が小さくなるという関係がある。この対応関係
を実験で求めた一例を図４に示す。原水の温度と極間抵
抗値（極間電圧）との間に上述した対応関係があること
を考慮して、制御回路９Ａは、抵抗値検出回路３０から
のデータ（極間抵抗値）を温度センサ３１の検出値に基
づいて補正し、温度変化に伴う抵抗値変化を補償するも
のになっている。この場合、抵抗値検出回路３０が検出
する極間電圧を温度センサ３１の検出値に基づいて補正
するように構成してもよい。

【００２６】以上のように構成された電解水生成装置１
では、電解水を生成しているときに原水の流量が変化し
たような場合、抵抗値検出回路３０が極間電圧を求め、
極間抵抗値を制御回路９Ａに出力する。この際、原水の
流量が変化したことに伴い、極間抵抗値が変化する。そ
して、制御回路９Ａは、この変化した極間抵抗値をあら
かじめ設定した基準抵抗値（導電率）と比較し、比較結
果に応じて極間電圧が一定値になるようにレートマルチ
プライヤ２５の分周比を切り換える。

【００２７】レートマルチプライヤ２５の分周比を切り
換え設定することにより極間抵抗値ひいては原水の流量
の変化に応じた大きさの添加パルスがポンプ２１に供給
されることになるので、原水の流量に比例する量の電解
質を含む電解質溶液がポンプ２１の作動により原水に供
給される。このため、極間電圧ひいては電解槽４の電解
質濃度が一定に維持される。この際、温度変化があって
も抵抗値検出回路３０で求められた極間抵抗値が温度セ
ンサ３１の検出値に基づいて補正されるので、温度変化
にかかわらず電解槽４内の電解質濃度の精度向上を図る
ことができる。ここで、電解質の投入量を２倍にしてし
まった場合や、半分としてしまった場合でも、電解槽電
圧によって判断できるので、この値に応じてレートマル
チプライヤ２５の分周比が自動的に変わり、電解槽にお
ける電解質濃度は一定に保たれる。

【００２８】上記第２の実施の形態では、抵抗値検出回
路３０が極間電圧を一定の大きさの電流値で割って極間
抵抗値を求め、この極間抵抗値を制御回路９Ａに出力す
る場合を例にしたが、極間抵抗値が極間電圧に対応する
ことに基づいて極間抵抗値を算出せずに極間電圧を制御
回路９Ａに出力し、制御回路９Ａがこの極間電圧を用い
るように構成してもよい。

【００２９】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、流量検出手段が
検出する流量に比例する量の電解質を原水に添加するの
で、電解槽に導入される原水中の電解質濃度は一定に維
持される。このため、電解水を生成しているとき、仮に
原水の流量が変化しても、電解槽４に導入される原水中
の電解質濃度が一定になり、ひいては一定のｐＨ値の安
定した性状のアルカリイオン水及び酸性イオン水を得る
ことができる。

【００３０】請求項２記載の発明は、原水の流量が変化
により導電率が変化した際、電解質溶液の濃度が変化し
たとしても、電解槽における電解質濃度を一定とするよ
うに調整手段が極間抵抗値ひいては導電率に応じた量の
電解質を原水に供給することが可能となり、これにより
原水の流量が変化しても、電解槽に導入される原水中の
電解質濃度の一定化が図れ、一定のｐＨ値のアルカリイ
オン水及び酸性イオン水を得ることができる。

【００３１】請求項３記載の発明は、温度変化に伴い極
間抵抗値があっても温度検出手段の検出値に基づいて極
間抵抗値を補正するので、温度変化にかかわらず電解槽
内の電解質濃度の精度向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を模式的に示す図で
ある。

【図２】図１の制御回路の機能を説明するための模式図
である。

【図３】本発明の第２の実施の形態の制御回路の機能を
説明するための模式図である。

【図４】電解質の添加量を変えて計測した原水の流量と
極間電圧との対応関係を示す特性図である。

【図５】原水の温度と極間電圧との関係を示す特性図で
ある。

【符号の説明】

１ 電解水生成装置 ４ 電解槽 ５ 陽極 ６ 陰極 ８ 電解質添加装置（電解質添加手段） ９ 制御回路（制御手段） ９Ａ 制御回路（調整手段） １４ 流量計 ３０ 抵抗値検出回路 ３１ 温度センサ（温度検出手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原水に電解質を添加する電解質添加手段
   を有し、電解質が添加された原水を電気分解してアルカ
   リイオン水及び酸性イオン水を生成する電解水生成装置
   であって、原水の流量を検出する流量検出手段と、該流
   量検出手段の検出結果に基づいて前記電解質添加手段を
   制御し前記原水の流量に比例する量の電解質を添加させ
   る制御手段とを備えたことを特徴とする電解水生成装
   置。
2. 【請求項２】 原水に電解質を添加する電解質添加手段
   を有し、電解槽の陽極、陰極間に通電することにより、
   電解質が添加された原水を電気分解してアルカリイオン
   水及び酸性イオン水を生成する電解水生成装置であっ
   て、前記陽極、陰極間抵抗値に基づいて前記電解質添加
   手段を制御して前記電解質の添加量を調整させる調整手
   段を備えたことを特徴とする電解水生成装置。
3. 【請求項３】 原水の温度を検出する温度検出手段を備
   え、該温度検出手段の検出結果に基づいて前記陽極、陰
   極間抵抗値を補正することを特徴とする請求項２記載の
   電解水生成装置。