JPH10314737A - 電解水生成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】止水時に電解槽から残留水がすぐには抜けず、
かつ各吐出管を通る電解水の流量に変化を与えない電解
水生成装置を提供する。 【解決手段】電解槽１０は一対の電極室１２Ａ，１２Ｂ
を備え、各電極室１２Ａ，１２Ｂでそれぞれアルカリ性
水、酸性水を生成する。吐出管５１は吐出口を電解槽１
０よりも高い位置に備え、吐出管５２は吐出口を電解槽
１０よりも低い位置に備える。電解槽１０への通水の停
止すると流路切換弁５４の両出力ポートを連通させ、両
吐出管５１，５２を連通させる。したがって、電解槽１
０の残留水に大気圧が作用せず、電解槽１０の中の残留
水がサイホン現象によって抜けるのを防止することがで
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、原水を電解するこ
とによりアルカリ性ないし酸性の電解水を連続的に生成
する電解水生成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、安全でおいしくしかも健康に良い
と考えられる水が求められている。このような水とし
て、水道水のような原水を電解して得られる弱アルカリ
性の電解水が注目され、一般家庭や料理店などに電解水
生成装置が普及し始めている。電解水生成装置は原水を
電解することによって、アルカリ性ないし酸性の水を生
成するものである。弱アルカリ性の電解水（以下では、
アルカリイオン水という）は飲用にすれば胃酸を押さえ
る制酸の効果が得られ、また料理用に用いると食品を膨
潤させる効果が得られる。ここで、膨潤とは、野菜の組
織が軟化し細胞間を結合しているペクチン質の分解が促
進されやわらかくなることを意味する。ｐＨ値が５．０
〜６．０程度の弱酸性の電解水（以下では、酸性イオン
水という）はアストリンゼン効果（収斂作用）があるか
ら化粧用に用いることが可能である。さらに、ｐＨ値が
３〜４程度の強酸性の電解水は飲用や料理用に用いるこ
とはできないが、まな板やふきんの洗浄殺菌用や茶渋落
としに利用することができ、しかも、このような酸性度
の高い水（以下では、強酸性水という）は数日間放置し
ておけば強酸性水中の水素イオンが空気中の酸素と結合
して中和され酸性を呈さなくなるから、環境汚染がほと
んど生じないものである。さらに、強アルカリ性の電解
水（以下では、強アルカリ性水という）を生成すること
も可能である。

【０００３】電解水生成装置としては、図１４に示すよ
うな構成のものがある。図では電解水生成装置のうちで
説明に必要な要部のみを示しているが、実際には、水道
水（市水）などの原水を浄化する浄水装置を備える。ま
た、上述した電解水のうちのどのようなものを生成する
かに応じて電解質を原水に添加するための電解質供給装
置が必要に応じて設けられる。図の構成では、電解によ
って原水をアルカリ性水と酸性水とに分離する電解槽１
０と、電解槽１０において分離されたアルカリ性水と酸
性水との水質を測定する水質測定装置３０とを備える。
また、電解槽１０の流出口１５Ａ，１５Ｂには４ポート
２位置切換弁よりなる流路切換弁５４が設けられ、流路
切換弁５４の一方の出力ポートには水質測定装置３０を
介して吐出管５１が連通し、流路切換弁５４の他方の出
力ポートには吐出管５２が接続される。

【０００４】電解槽１０の内部は、イオンが通過可能な
電解隔膜１１により２つの電極室１２Ａ，１２Ｂに仕切
られる。各電極室１２Ａ，１２Ｂにはそれぞれ電極１３
Ａ，１３Ｂが配設される。各電極室１２Ａ，１２Ｂの流
入口１４Ａ，１４Ｂには同じ水を導入する場合と、一方
の流入口１４Ａにのみ電解質を添加した水を導入する場
合とがある。また、後述する逆電洗浄処理後に、電解槽
１０の内部の水は流入口１４Ａから電磁弁よりなる排水
弁２４を介して吐出管５２より排出される。

【０００５】ここにおいて、吐出管５１は電解槽１０よ
りも上方に吐出口を有し、吐出管５２は電解槽１０より
も下方に吐出口を有している。つまり、通常は吐出管５
１を通して吐出される水を利用に供し、吐出管５２を通
して吐出される水は捨てたり飲用や料理用ではないよう
な用途に利用することになる。吐出管５１を通してアル
カリ性水を吐出させる場合には、電極１３Ａが正極とな
り電極１３Ｂが負極となるように両電極１３Ａ，１３Ｂ
の間に電圧を印加し、また流路切換弁５４は電解槽１０
の流出口１５Ｂが水質測定装置３０に連通するように設
定する。つまり、図１４に実線の矢印で示すように流路
切換弁５４を設定する。また、吐出管５１を通して酸性
水を吐出させる場合には、両電極１３Ａ，１３Ｂの間に
印加する電圧の極性は変えずに流路切換弁５４を切り換
える。つまり、図１４に破線の矢印で示すように、電解
槽１０の流出口１５Ｂを吐出管５２に連通させるのであ
る。ここに、流路切換弁５４はスプール弁であって直流
電動機５６を駆動源として駆動される。また、電極１３
Ａ，１３Ｂに印加する電圧や直流電動機５６の制御には
図示していないマイクロコンピュータよりなる切換制御
手段が用いられる。

【０００６】ところで、上述のような構成では、電解水
の生成を継続していると、電極１３Ａ，１３Ｂにカルシ
ウム化合物が付着する。これは、原水には炭酸水素カル
シウムや硫酸カルシウムのようなカルシウム化合物が含
まれており、電解を長く継続するとこれらのカルシウム
化合物がスケールとして電極１３Ａ，１３Ｂに付着する
からである。この種のカルシウム化合物は絶縁性を有し
ているから、スケールが溜まってくると電極１３Ａ，１
３Ｂの間に電流が流れにくくなり、電解が妨げられるこ
とになる。とくに、アルカリイオン水を利用する場合に
は、日本人の食生活に不足していると言われているカル
シウムを添加することが多く、その目的のために電解質
供給装置によって乳酸カルシウムのようなカルシウム化
合物を添加した後に電解することが考えられている。こ
のようにカルシウム化合物を添加すると、電極１３Ａ，
１３Ｂにはスケールが形成されやすくなる。

【０００７】そこで、電極１３Ａ，１３Ｂに付着したス
ケールを除去するために、電解槽１０への通水を停止し
た後に、両電極１３Ａ，１３Ｂに印加する電圧の極性を
逆転させ、電極１３Ａ，１３Ｂや電解隔膜１１に付着し
ているスケールを溶解して除去することが考えられてい
る（この処理を以下では逆電洗浄処理という）。また、
このようにしてスケールの溶解した水は排水弁２４を開
放することによって吐出管５２から外部に放出される。
ここで、通水の停止後に排水弁２４を開くのは、電解槽
１０への通水が停止した後には電解槽１０から水を抜い
ておかなければ残留水に雑菌が繁殖するからでもあり、
排水弁２４を開くことはスケールの溶解した水を排出
し、かつ残留水を排水することになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した電
解水生成装置では、アルカリイオン水を吐出管５１を通
して吐出させるから、電解水の誤用が生じないように、
吐出管５１と吐出管５２との吐出口は充分に離して位置
させてある。つまり、電解水生成装置のハウジング１の
下部から吐出管５２を引き出すようにして、吐出管５２
を通る水を利用しにくくしてある。このため、吐出管５
２の吐出口は電解槽１０よりも低く位置することにな
る。また、吐出管５１は吐出口が電解槽１０よりも高く
位置することが多い。

【０００９】吐出管５１と吐出管５２との吐出口は上述
のような位置関係であるから、電解槽１０への通水を停
止すると、吐出管５１に残留する水が電解槽１０に戻
り、電解槽１０の残留水が吐出管５２から排出されるこ
とになる。このことにより、サイホン現象が生じて電解
槽１０の残留水の一部が吐出管５２から排出されること
になる。残留水の排出は電解槽１０の中の残留水の液面
が電解槽１０の中での吐出管５２の開放端の高さ位置に
下がるまで続き、吐出管５２と電極１３Ａ，１３Ｂとの
位置関係によっては、残留水の減少によって電極１３
Ａ，１３Ｂの一部や電解隔膜１１の一部が空気中に露出
することになる。スケールの付着した電極１３Ａ，１３
Ｂや電解隔膜１１が空気中に露出すると、スケールに含
まれるカルシウムイオンと空気中の炭酸ガスと結合して
炭酸カルシウムが生成される。炭酸カルシウムは溶解度
が低くイオン化しにくいから逆電洗浄処理では除去する
のが難しい。

【００１０】したがって、電極１３Ａ，１３Ｂや電解隔
膜１１に付着した炭酸カルシウムは、電解槽１０にクエ
ン酸を入れることによって除去したり、ブラシでこすっ
て除去しているのが現状である。とくに、炭酸カルシウ
ムの付着量が多くなるとクエン酸でも除去するのは難し
く、ブラシでこすることによってしか除去することがで
きなくなる。

【００１１】そこで、通水を停止したときに電極１３
Ａ，１３Ｂに逆電圧を印加した後に排水弁２４を開放す
るまでは、吐出管５２から外部に水を排出させず電解槽
１０の残留水を減少させないように、抵抗弁５８を吐出
管５２の中間部に設けることが考えられている。抵抗弁
５８は、弁体をばね付勢したものであって、通水時に抵
抗弁５８のばね圧以上の水圧があれば吐出管５２からの
吐水を可能とする。一方、止水時に抵抗弁５８に対して
図の上方の水頭圧がばね圧以下であれば吐出管５２から
の吐水を阻止する。ところが、通水時の水圧がばね圧に
近い場合には吐出管５２から吐水しにくくなり、ばね圧
のばらつきによっては吐水されずに吐出管５１からアル
カリ性水と酸性水とが混合されて吐出される可能性が生
じる。

【００１２】しかして、このような構成を採用すると、
吐出管５１と吐出管５２との流量比が変化することにな
り、電解槽１０の設計が難しくなるという問題が生じ
る。本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、そ
の主な目的は、止水時に電解槽から残留水がすぐに抜け
ることがないようにし、かつ各吐出管を通る電解水の流
量に変化を与えないようにした電解水生成装置を提供す
ることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、電解
槽内に配置した一対の電極間に電圧を印加して水を電解
し、生成されたアルカリ性水と酸性水とを電解槽の上部
に設けた一対の流出口から各別に流出させる電解水生成
装置において、吐出口を電解槽よりも高い位置に備える
第１の吐出管と、吐出口を電解槽よりも低い位置に備え
る第２の吐出管と、４ポート切換弁よりなり各流出口に
それぞれ入力ポートが結合されるとともに一方の出力ポ
ートが第１の吐出管に接続され他方の出力ポートが第２
の吐出管に接続された流路切換弁と、電解槽への通水の
有無を検出する通水検出手段と、通水検出手段により電
解槽への通水の停止が検出されると流路切換弁の両出力
ポートを連通させるように流路切換弁を設定する切換制
御手段とを備えるものである。この構成によれば、電解
槽への通水の停止に伴って流路切換弁の両出力ポート間
が連通して第１の吐出管と第２の吐出管とが連通するの
であって、第１の吐出管の吐出口から作用する大気圧は
電解槽内の残留水に作用せずに第２の吐出管に抜けるか
ら、電解槽の中の残留水がサイホン現象によって抜ける
のを防止することができ、結果的に電極や電解隔膜が空
気に晒されず、電極や電解隔膜への炭酸カルシウムの付
着を防止することができる。

【００１４】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、吐出口を電解槽よりも低い位置に備える第３の吐出
管と、電解槽の下部と第３の吐出管との間の流路上に設
けた排水弁とを備え、切換制御手段は、通水検知手段に
より電解槽への通水の停止が検出された後に、電解時と
は逆極性の電圧を電極間に印加し、次に排水弁を開放
し、さらに流路切換弁の入力ポートのうち電解時に第２
の吐出管に連通していた入力ポートを第１の吐出管に連
通させるように流路切換弁を設定するものである。この
構成では、電解時とは逆極性の電圧を電極間に印加する
逆電洗浄処理を施すことによって電極に付着したスケー
ルを除去することができ、この間には請求項１の発明の
構成によって、第１の吐出管と第２の吐出管とが連通し
ていることにより電解槽内の残留水がサイホン現象によ
って流出することが防止される。また、逆電洗浄処理後
には排水弁を開き、かつ流路切換弁の入力ポートのうち
電解時に第２の吐出管に連通していた入力ポートを第１
の吐出管に連通させるように流路切換弁を設定するか
ら、電解槽よりも上方に吐出口を有した第１の吐出管か
ら電解槽に大気圧を作用させて電解槽の残留水を効率よ
く排出することができ、電解槽に水が残留して雑菌が繁
殖するのを防止することができる。

【００１５】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、排水弁を開放してから所定時間の経過後に流路切換
弁の入力ポートのうち電解時に第２の吐出管に連通して
いた入力ポートを第１の吐出管に連通させるように流路
切換弁を設定するものである。この構成によれば、排水
弁を開放し第３の吐出管に水の流れができた後に、流路
切換弁を作動させて第１の吐出管を電解槽に連通させる
から、電解槽の残留水を一層効率よく排出することがで
きる。

【００１６】請求項４の発明は、請求項２の発明におい
て、通水の停止が検出されてから所定時間の経過後に電
極間に逆極性の電圧を印加するものである。この構成に
よれば、止水後に短時間の間に再び通水するような場合
に、電極間にすでに逆極性の電圧が印加されているとい
う事態を回避することができ、止水後の短時間内であれ
ば電極間への逆電圧の印加によるスケールの除去処理が
終了するのを待つことなく電解水を得ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本実施形態の電解水生成装置は、
図１ないし図３に示すように、電解槽１０および浄水装
置２０を備え、水道水などの原水が浄水装置２０に通水
されて浄化され、浄水装置２０から流出する浄水が電解
槽１０において電解され、アルカリ性水と酸性水とを連
続的に生成するものである。ここでは原水を水道水とし
ており、カラン６０に取り付けた水路切換装置６１を通
して浄水装置２０に水道水が導かれる。水路切換装置６
１は２つのポート６２，６３を備え、切換レバー６４の
操作により水道水をそのまま吐出させる状態と浄水装置
２０に導く状態とを切り替えることができるようになっ
ている。

【００１８】また、電解槽１０で生成された電解水の流
出経路には水質を電気的に測定する水質測定装置３０が
配置されている。水質測定装置３０としては電気化学的
原理によりｐＨ、酸化還元電位、特定のイオンのイオン
濃度、残留塩素濃度を測定するものや電気伝導率を測定
するものを用いることができる。ここでは、水質測定装
置３０としてｐＨセンサ３１を備えるものを用いる。

【００１９】浄水装置２０への原水の流路上には、サー
ミスタよりなる温度センサ２１と、定流量弁２２とが配
置される。温度センサ２１は流入する原水の温度を検出
し、所定温度以上の湯が通水されたときには後述する制
御部を介して音響的に警報を発するようにしてある。ま
た、定流量弁２２は過剰な水圧が浄水装置２０以降の水
路に作用するのを防止するために設けてある。浄水装置
２０は、活性炭（抗菌処理されている）からなる濾材と
中空糸膜からなる濾材とを収めたカートリッジを内部に
備え、カートリッジの交換によって濾材を交換すること
ができるように構成されている。

【００２０】電解槽１０はその内部に、電解隔膜１１に
囲まれた第１の電極室１２Ａと、電解隔膜１１の外側で
ある第２の電極室１２Ｂとを備え、各電極室１２Ａ，１
２Ｂ内にはそれぞれ電極１３Ａ，１３Ｂが配置される。
また、各電極室１２Ａ，１２Ｂは下端部にそれぞれ流入
口１４Ａ，１４Ｂを備え、また上端部にそれぞれ流出口
１５Ａ，１５Ｂを備える。電極室１２Ａは電極室１２Ｂ
よりも容積が小さく、電極室１２Ａに水を流入させる流
入口１４Ａは電解槽１０の底面よりも上方に開放端を有
し、電極室１２Ａから水を流出させる流出口１５Ａは電
解槽１０の上面よりも下方に開放端を有する。

【００２１】浄水装置２０と電解槽１０との間の流路上
には流量センサ２３と電解質供給装置４０とが配置され
る。浄水装置２０を通過した水は２系統に分流され、そ
の一方は流入口１４Ａより第１の電極室１２Ａに導入さ
れ、他方は流入口１４Ｂより第２の電極室１２Ｂに導入
される。また、流入口１４Ｂへの流路は電磁弁である排
水弁２４を通して吐出管５３に接続されている。つま
り、吐出管５３は基本的には使用に供されることのない
不要な水を廃棄する目的で設けられている。

【００２２】電解槽１０の流出口１５Ａ，１５Ｂは、流
路切換弁５４を通して吐出管５２および水質測定装置３
０に接続され、流出口１５Ｂを吐出管５２に接続すると
ともに流出口１５Ａを水質測定装置３０に接続する状態
と、流出口１５Ｂを水質測定装置３０に接続するととも
に流出口１５Ａを吐出管５２に接続する状態とを切り換
える。水質測定装置３０は吐出管５１に接続され、水質
測定装置３０を通った電解水は吐出管５１から吐出され
る。なお、図１ないし図３において矢印は水の流れを示
し、水路における実線は水の満たされた状態、破線は水
の抜けた状態を示す。

【００２３】流路切換弁５４は、直流電動機を駆動源と
しギアボックス（直流電動機およびギアボックスはとも
に図示せず）に収納した適宜の歯車群よりなる動力伝達
機構を介して直流電動機により駆動されるスプール弁で
あり４ポート切換弁を構成する。流路切換弁５４は、図
５、図７、図９に示すように、器体８１の中にスプール
８２を収納したものであり、器体８１の長手方向の一端
部には図４、図６、図８のような枠体８４が一体に設け
られ、枠体８４には歯車群が保持される。歯車群は、ス
プール８２の軸に結合された大径歯車８５と、大径歯車
８５に噛合する中径歯車８６と、中径歯車８６に噛合す
る小径歯車８７とを備える。直流電動機の回転軸には出
力歯車が結合され、その出力歯車が小径歯車８７に噛合
する。したがって、直流電動機の回転軸が回転すれば、
大径歯車８５が回転し、大径歯車８５とスプール８２と
の間に介在させてあるカム機構（図示せず）によりスプ
ール８２は軸方向に往復移動する。さらに、大径歯車８
５には磁石片８８が固着され、枠体８４の２箇所にはリ
ードスイッチ８９ａ，８９ｂが固定されており、大径歯
車８５が回転するときの磁石片８８の位置をリードスイ
ッチ８９ａ，８９ｂで検出することによって、スプール
８２の位置を検出するようになっている。

【００２４】いま、図４に矢印で示すように大径歯車８
５を左回りに回転させるとする。このとき、スプール８
２が図５の右向きに移動する。こうして磁石片８８がリ
ードスイッチ８９ａにより検出されると直流電動機が停
止するように制御され、停止位置においてスプール８は
図５の位置に位置し、図に実線矢印で示す流路が形成さ
れる。この状態は電極室１２Ｂからの電解水を水質測定
装置３０に通した後に吐出管５１を通して吐出させる状
態であって、電極室１２Ｂではアルカリイオン水を生成
する場合に対応する。このとき、吐出管５２を通して強
酸性水が吐出される。なお、図５、図７、図９におい
て、符号１５Ａ′，１５Ｂ′，５１′，５２′は、それ
ぞれ流出口１５Ａ，１５Ｂ、吐出管５１，５２に接続さ
れる接続管を示す。

【００２５】しかして、電解槽１０への通水を停止した
ときには、図６に矢印で示すように大径歯車８５を右回
りに所定時間だけ回転させてスプール８２を図７の中央
に位置させる。このとき、電解槽１０の流出口１５Ａ，
１５Ｂは両方の吐出管５１，５２に連通するので、吐出
管５１と吐出管５２が流路切換弁５４内を通じて連通す
ることになる。ここに、吐出管５１は電解槽１０よりも
高い位置に吐出口を有し、吐出管５２は電解槽１０より
も低い位置に吐出口を有しているから、電解槽１０への
通水を停止すると吐出管５１を通して流路切換弁５４に
空気が入り、吐出管５１、水質測定装置３０、流路切換
弁５４、吐出管５２内に残留していた水が排出される。
このようにして残留していた水が排出されると、電解槽
１０へとつながる水がなくなるので、結果的にサイホン
現象による電解槽１０内の残留水の減少を防止すること
ができる。つまり、電極１３Ａ，１３Ｂや電解隔膜１１
が空気に晒されて炭酸カルシウムが付着するのを防止す
ることができ、電極１３Ａ，１３Ｂの間に逆極性の電圧
（電解槽１０の大きさなどに依存するが、たとえば４０
Ｖ）を印加することでスケールを容易に除去することが
できる（これを、逆電洗浄処理という）。

【００２６】その後に排水弁２４を開き、流路切換弁５
４を図８に矢印で示すように大径歯車８５をさらに右回
りに回転させスプール８２を図９の位置に設定すると、
吐出管５１から空気が流入し、カルシウムイオンを含む
残留水を吐出管５３を通して排水して電解槽１０から残
留水を排出することができる（これを排水処理とい
う）。なお、吐出管５３は吐出管５２と兼用してもよ
い。

【００２７】本実施形態では、排水弁２４を開いてから
所定時間（たとえば２秒）後に流路切換弁５４を図８、
図９の位置に設定するように制御しており、排水弁２４
の前後に水の流れを形成した状態で流路切換弁５４を上
記位置に設定することにより、電解槽１０の残留水を効
率よく排水することができる。つまり、電解槽１０の残
留水を排出し、残留水に雑菌が繁殖して腐敗するのを防
止する。

【００２８】上述したサーミスタ２１から流路切換弁５
４，５５までの流路上の部材はハウジング１に収納さ
れ、ハウジング１からは３本の吐出管５１〜５３が引き
出される。ここに、吐出管５１にはフレキシブルパイプ
を用いる。また、カラン６０からの原水を取り込むため
のホースもハウジング１から引き出される。ところで、
電解槽１０に設けた各電極１３Ａ，１３Ｂに印加する電
圧の極性や大きさは、図１０に示す制御部により制御さ
れる。この制御部は、２個の１チップマイクロコンピュ
ータ（以下、マイコンという）７１Ａ，７１Ｂを用いて
構成される。マイコン７１Ｂには操作表示部７２が接続
され、操作表示部７２は、アルカリ性水、酸性水の生成
の選択やｐＨの調整などの各種操作を行なうためのスイ
ッチ群７２ａと、液晶表示器および発光ダイオードより
なる表示部７２ｂとを備える。マイコン７１Ｂはスイッ
チ群７２ａからの指示に対応したデータをマイコン７１
Ａに引き渡し、マイコン７１Ａではマイコン７１Ｂから
のデータと上述した水質測定装置３０の出力と流量セン
サ２３の出力とに基づいて、電極１３Ａ，１３Ｂへの印
加電圧の大きさや極性、流路切換弁５４の切換、排水弁
２４の開閉などを制御する。すなわち、マイコン７１Ａ
に設けた比較部７１ａにおいて、水質測定装置３０によ
り測定したｐＨをあらかじめ設定した設定値と比較し、
ＰＷＭ制御を行なうスイッチング電源７３をフィードバ
ック制御することにより、ｐＨが目標値に一致するよう
に電極１３Ａ，１３Ｂに印加する電圧を調節する。ま
た、電極１３Ａ，１３Ｂへの印加電圧の極性はリレー接
点ｒ１，ｒ２により切り換えられる。

【００２９】一方、水質測定装置３０の出力はマイコン
７１Ａに入力された後に、そのデータがマイコン７１Ｂ
に引き渡され、水質測定装置３０での測定結果に対応す
るように表示部７２ｂに表示される。また、流量センサ
２３の出力もマイコン７１Ａに入力され、このデータも
マイコン７１Ｂに引き渡される。しかして、マイコン７
１Ａは流量センサ２３の出力により止水を検出し、上述
した逆電洗浄処理や排水処理を行ない、これらの処理が
終了して非動作状態になるとマイコン７１Ｂに指示を与
えて表示部７２ｂの表示をオフにする。ただし、カート
リッジ交換や次回に通水する際に生成する電解水を示す
表示のように、最小限必要な情報については表示部７２
ｂに表示させ続るようにしてもよい。

【００３０】上述のように２個のマイコン７１Ａ，７１
Ｂを用い、スイッチ群７２ａからの指示、あるいは流量
センサ２３や水質測定装置３０の出力を両マイコン７１
Ａ，７１Ｂ間で授受するから、両マイコン７１Ａ，７１
Ｂを異なる回路基板に実装したときに、回路基板間を接
続する線数を少なくすることができる。つまり、回路基
板間のコネクタの個数を比較的少なくすることができ、
組立作業や保守作業が容易になる。

【００３１】次に、電極１３Ａ，１３Ｂの間の印加電圧
をフィードバック制御することによりｐＨを目標値に保
つように制御する手順について概説する。本実施形態に
おいては、電極１３Ａ，１３Ｂに印加する電圧Ｖｍがｐ
Ｈの目標値ｐＨＭに対応して設定してあり、目標値ｐＨ
Ｍを設定して通電すると図１１のように、電極１３Ａ，
１３Ｂの印加電圧はまずＶｍに設定される。その後、ｐ
Ｈがほぼ安定するまで（２秒間の変動値が±０．１ｐＨ
になるまで）電極１３Ａ，１３Ｂの印加電圧はＶｍに保
たれる。こうしてｐＨが安定状態になると、この時点で
のｐＨ（＝ｐＨＡ）と目標値ｐＨＭとの偏差ΔｐＨを求
め（実際にはｐＨセンサ３１の出力電圧の差を用い
る）、図１１に示すような特性曲線に基づいて、電圧Ｖ
ｍに対応するｐＨ値から偏差ΔｐＨだけｐＨ値をずらし
たときの印加電圧Ｖｎ（＝Ｖｍ−ΔＶ）を求め、この電
圧Ｖｎを電極１３Ａ，１３Ｂ間に印加する。このような
制御を偏差ΔｐＨが±０．２ｐＨ以内になるまで繰り返
し、以後はその電圧を維持する。

【００３２】上述のように偏差ΔｐＨが±０．２ｐＨ以
内になった後でも流量の変動などの外乱によってｐＨが
変動するから、偏差ΔｐＨが目標値ｐＨＭに対して±
０．２ｐＨの範囲を逸脱したときには、上記処理を行な
い、偏差ΔｐＨに応じた印加電圧を求めて偏差ΔｐＨが
±０．２ｐＨ以内に納まるまで制御を繰り返す。このよ
うな手順でフィードバック制御を行なえば、図１１に示
すｐＨ値の変化からも推察されるようにオーバーシュー
トが少なくなり、ｐＨが短時間で目標値ｐＨＭに収束す
る。とくに、偏差ΔｐＨを上述のようにｐＨ値が安定し
た時点で求めているから、外乱が入らなければ偏差Δｐ
Ｈに基づく印加電圧の補正は１回程度で済んでしまうこ
とになり、この点からも目標値ｐＨＭに短時間で収束さ
せることができるのである。

【００３３】さらに、目標値ｐＨＭが異なる場合、つま
りアルカリイオン水、酸性イオン水、強酸性水を得る場
合では、それぞれの電解時における副反応（たとえば塩
素イオンの酸化反応など）が異なり反応時間に差がある
から、目標値ｐＨＭ（ここでは、アルカリイオン水、酸
性イオン水、強酸性水をそれぞれ生成する各状態）ごと
に最適な特性曲線を用意しておき、各状態に応じて対応
する特性曲線を用いてフィードバック制御する。ちなみ
に、図１２に示す曲線イがアルカリイオン水用、ロが酸
性イオン水用、ハが強酸性水用である。

【００３４】上述のように特性曲線を選択することによ
り、目標値ｐＨＭの変化に対するｐＨの立ち上がり特性
を適正に制御することになり、目標値ｐＨＭがどのよう
な値であっても、吐出する電解水のｐＨ値を目標値ｐＨ
Ｍに迅速に収束させることができる。なお、上記した特
性曲線イ、ロ、ハは、次式で近似的に表すことができ
る。 ＶｐＨｖ＝Ａ＋Ｂ log_e Ｖ ただし、ＶｐＨはｐＨセンサ３１の出力電圧、Ｖは電極
１３Ａ，１３Ｂに印加する電圧、Ａ，Ｂは各状態毎に設
定される定数である。

【００３５】また、変動が±０．１ｐＨ以内となる安定
状態が１０秒以上継続するときには、その電圧値とｐＨ
値とをマイコン７１Ａに付設したメモリ７４に格納す
る。メモリ７４に格納した値は、止水後に再び通水され
たときに参照され、メモリ７４に格納されている電圧値
が電極１３Ａ，１３Ｂにただちに印加される。この制御
により通水を再開した後の目標値ｐＨＭへの収束時間が
より短縮される。メモリ７４の内容は上述した条件が満
たされるたびに書き換えられる。また、メモリ７４の内
容を書き換える代わりに、目標値ｐＨＭごとに設定して
ある電圧値を書き換えるようにしてもよい。

【００３６】ところで、止水後に逆電洗浄処理（電極１
３Ａ，１３Ｂに逆極性の電圧を印加する処理）が終了し
た後には電解槽１０内の水は排水されるから、この状態
から通水を開始しても電解槽１０に水が満たされてさら
にｐＨセンサ３１に至るまでには時間遅れがある。ま
た、目標値ｐＨＭを通水途中で変更したときにも電解槽
１０内の水がある程度入れ替わるまでに時間がかかる。
したがって、通水の開始時点や目標値ｐＨＭの変更時点
の直後ではｐＨセンサ３１の出力に変化が生じない。こ
のような時間帯は不感帯（図１１にＫで示す領域）と呼
ばれる。しかして、不感帯Ｋにおいて上記制御を行なう
と、電極１３Ａ，１３Ｂに印加した電圧に対応する電解
水がｐＨセンサ３１に達していないにもかかわらず、ｐ
Ｈセンサ３１の出力値が安定する可能性があり、このよ
うな状態で偏差ΔｐＨが求められると、不適切な電圧値
に設定される可能性がある。このような不都合を回避す
るために、フィードバック制御に際しては以下の不感帯
処理を行なう。

【００３７】すなわち、止水状態から通水を開始した場
合は、図１３に示すように、通水を開始した時点から目
標値ｐＨＭに対応した電圧Ｖｍを電極１３Ａ，１３Ｂに
印加するととともにｐＨセンサ３１の出力を表示する。
ただし、通水の開始から所定時間Ｔ１（たとえば１５
秒）が経過するまでは、フィードバック制御は行なわず
に電圧Ｖｍを維持する。時間Ｔ１が経過した後にｐＨが
目標値ｐＨＭの方向に０．２変化すれば不感帯を脱出し
たと判断し、以後は上述したフィードバック制御を開始
する。

【００３８】また、通水途中で目標値ｐＨＭを変更した
場合は、変更された新たな目標値ｐＨＭに対応する電圧
Ｖｍｎを電極１３Ａ，１３Ｂに印加するとともにｐＨセ
ンサ３１の出力を表示する。ただし、目標値ｐＨＭの変
更から所定時間Ｔ２（たとえば３秒）が経過するまで
は、フィードバック制御は行なわずに電圧Ｖｍｎを維持
する。時間Ｔ２が経過した後にｐＨが目標値ｐＨＭの方
向に０．２変化すれば不感帯を脱出したと判断し、以後
は上述したフィードバック制御を開始する。要するに、
止水状態から通水状態に移行した場合と、通水途中で目
標値ｐＨＭを変更した場合とは、不感帯として設定する
時間が異なるのみであり、不感帯処理の他の手順は同様
になる。

【００３９】ところで、不感帯を脱出したか否かの判断
を、上述のようにｐＨが目標値ｐＨＭの方向に０．２だ
け変化したか否かで判断するだけでは、何らかの原因で
ｐＨが０．２以上に変化しない場合にはフィードバック
制御が開始されないことになる。そこで、不感帯を強制
的に脱出させるための判断部を付加しておくことが望ま
しい。この種の判断部は、上述した時間Ｔ１，Ｔ２より
長時間の時限動作を行なうタイマを用いても実現するこ
とが可能であるが、本実施形態では電解槽１０への流路
に通水された流量（たとえば、０．２リットル）により
判断している。つまり、流量センサ２３により計測され
た流量が所定値に達すると不感帯を強制的に脱出させて
フィードバック制御を開始させるのである。この場合、
フィードバック制御が開始された後にはｐＨが安定する
か否かの判断を待たずに、フィードバック制御の開始時
点でのｐＨセンサ３１での測定値を用いて偏差ΔｐＨを
求めればよい。

【００４０】次に、各種の電解水を生成する動作を説明
する。アルカリイオン水を生成する際には、電解質供給
装置４０に電解質としてカルシウム剤（一般には乳酸カ
ルシウム）を入れる。ここで、スイッチ群７２ａにより
アルカリ性水の生成を指示すると、流量センサ２３で所
定流量の通過が検知された時点から電解槽１０の電極１
３Ａを正極、電極１３Ｂを負極とするように電圧が印加
される。このとき、図１、図４、図５のように、流路切
換弁５４は電極室１２Ａを吐出管５２に連通させ、電極
室１２Ｂを通り水質測定装置３０を通過した電解水（ア
ルカリイオン水）を吐出管５１に導く。吐出管５１はハ
ウジング１の上部から引き出されており、コップに入れ
るなどして飲食用に使用されることになる。また、電解
質であるカルシウム剤に乳酸カルシウムを用いる場合に
乳酸イオンが生じるが、酸性水とともに廃棄されるから
乳酸イオンを含む水を誤って飲むことを防止できること
になる。

【００４１】一方、同条件で酸性水の生成を指示する
と、ｐＨが５．０〜６．０である酸性イオン水を取り出
すことを指示したことになり、電極１３Ａ、１３Ｂの印
加電圧が上記とは逆極性になる。このとき流路に変化は
なく、酸性イオン水が吐出管５１から取り出され、強ア
ルカリ性水が吐出管５２から吐出されることになる。こ
のような酸性イオン水は一般には洗顔などに用いるので
あるが、飲んだとしてもとくに支障はないから、洗顔な
どの目的で大量に使用するために吐出管５１から吐出さ
せるほうが使い勝手がよいことになる。

【００４２】まな板やふきんの殺菌などのためにｐＨが
３．０〜４．０程度の強酸性水を得ようとするときに
は、電解質としてアルカリイオン水と同様のものを用い
るが電極１２Ａ，１２Ｂの印加電圧が異なる。このよう
に強酸性水の生成を選択すると、電極１３Ａを正極、電
極１３Ｂを負極として電解が行なわれる。これはアルカ
リイオン水の生成時と同様であるが、強酸性水を得るた
めにアルカリ性水も塩基性が強くなるから、このアルカ
リ性水は飲用に適さなくなる。そこで、強酸性水が得ら
れる条件では制御部は図３、図８、図９のように流路切
換弁５４を切り換えることにより電極室１２Ｂで生成さ
れた強アルカリ性水を吐出管５２から吐出させ、強酸性
水を吐出管５１を通して排出させる。

【００４３】なお、強酸性水を生成する際に、電極１３
Ａ，１３Ｂに上述の極性で電圧を印加しているのは、電
極室１２Ａのほうが流量が少ないとともに容積が小さい
ことによってイオンの濃度を高めることができるからで
あって、電極室１２Ｂで酸性水を生成する場合に比較す
るとｐＨを小さくする（つまり酸性度を高める）のが容
易になる。

【００４４】ところで、カラン６０を閉止したり、水路
切換装置６１により流路を切り換えたりすれば電解水生
成装置への原水の供給は停止するから、制御部は流量セ
ンサ２３の出力に基づいて止水を検知する。止水が検知
されると、電極１３Ａ，１３Ｂには電解中とは逆極性の
電圧を短時間だけ印加し、電極１３Ａ，１３Ｂに付着し
たスケールを除去する処理（逆電洗浄処理）を行なう。
逆電洗浄処理では、電極１３Ａ，１３Ｂに逆極性の電圧
を印加する状態を所定時間継続させるのであるが、その
終了直前に排水弁２４を開放することによりスケールを
含む排水を吐出管５３を通して排水し、このことによっ
て次回の電解水生成時にはスケールを含む排水が混入し
ないようにしてある。

【００４５】このような逆電洗浄処理に際して電極１３
Ａ，１３Ｂへの電圧印加時には電解槽１０に水を滞留さ
せておくことが必要である。とくに、電解時の正極側で
はｐＨが２程度の強酸性の酸性水が残留するから、炭酸
カルシウムや炭酸マグネシウムなどを含むスケールを溶
解させて容易に除去することが可能になる。このように
止水時において電解槽１０に滞留させるためにはサイホ
ン現象による吐出管５１，５２からの排水を防止するこ
とが必要になる。

【００４６】そこで、上述のように、電解槽１０への通
水を停止したときには図２、図６、図７のように流路切
換弁５４を切り換えることにより、両電極室１２Ａ，１
２Ｂをともに両吐出管５１，５２と連通させ、サイホン
現象による排水を防止できるようにしている。このよう
にして逆電洗浄処理に際して電解槽１０に水を滞留させ
ておくことができ、十分な洗浄効果が得られるのであ
る。

【００４７】排水弁２４を開放して排水する際には、大
気を取り込んで排水できるように図１の状態になるよう
に流路切換弁５４の流路が選択される。このようにして
吐出管５１から大気が導入され、電解槽１０から迅速に
排水することができるようになる。また、止水後に短時
間で再び通水するような使用がなされることは日常的に
行なわれることであって、このような場合に止水のたび
に逆電洗浄処理を行なうとすれば、逆電洗浄処理の終了
まで次回の通水を待たなければならないことになって使
い勝手が悪くなる。そこで、逆電洗浄処理は止水直後に
開始するのではなく、止水から一定時間（たとえば、３
０秒）を待ってから開始するようにしてある。このこと
により、上記一定時間内に通水が再開されたときには逆
電洗浄処理を行なうことなくただちに通水が可能になる
のである。

【００４８】

【発明の効果】請求項１の発明は、電解槽内に配置した
一対の電極間に電圧を印加して水を電解し、生成された
アルカリ性水と酸性水とを電解槽の上部に設けた一対の
流出口から各別に流出させる電解水生成装置において、
吐出口を電解槽よりも高い位置に備える第１の吐出管
と、吐出口を電解槽よりも低い位置に備える第２の吐出
管と、４ポート切換弁よりなり各流出口にそれぞれ入力
ポートが結合されるとともに一方の出力ポートが第１の
吐出管に接続され他方の出力ポートが第２の吐出管に接
続された流路切換弁と、電解槽への通水の有無を検出す
る通水検出手段と、通水検出手段により電解槽への通水
の停止が検出されると流路切換弁の両出力ポートを連通
させるように流路切換弁を設定する切換制御手段とを備
えるものであり、電解槽への通水の停止に伴って流路切
換弁の両出力ポート間が連通して第１の吐出管と第２の
吐出管とが連通するのであって、第１の吐出管の吐出口
から作用する大気圧は電解槽内の残留水に作用せずに第
２の吐出管に抜けるから、電解槽の中の残留水がサイホ
ン現象によって抜けるのを防止することができ、結果的
に電極や電解隔膜が空気に晒されず、電極や電解隔膜へ
の炭酸カルシウムの付着を防止することができるという
利点を有する。請求項２の発明のように、吐出口を電解
槽よりも低い位置に備える第３の吐出管と、電解槽の下
部と第３の吐出管との間の流路上に設けた排水弁とを備
え、切換制御手段は、通水検知手段により電解槽への通
水の停止が検出された後に、電解時とは逆極性の電圧を
電極間に印加し、次に排水弁を開放し、さらに流路切換
弁の入力ポートのうち電解時に第２の吐出管に連通して
いた入力ポートを第１の吐出管に連通させるように流路
切換弁を設定するものでは、電解時とは逆極性の電圧を
電極間に印加する逆電洗浄処理を施すことによって電極
に付着したスケールを除去することができ、この間には
請求項１の発明の構成によって、第１の吐出管と第２の
吐出管とが連通していることにより電解槽内の残留水が
サイホン現象によって流出することが防止されるという
利点がある。また、逆電洗浄処理後には排水弁を開き、
かつ流路切換弁の入力ポートのうち電解時に第２の吐出
管に連通していた入力ポートを第１の吐出管に連通させ
るように流路切換弁を設定するから、電解槽よりも上方
に吐出口を有した第１の吐出管から電解槽に大気圧を作
用させて電解槽の残留水を効率よく排出することがで
き、電解槽に水が残留して雑菌が繁殖するのを防止する
ことができるという利点がある。

【００４９】請求項３の発明のように、排水弁を開放し
てから所定時間の経過後に流路切換弁の入力ポートのう
ち電解時に第２の吐出管に連通していた入力ポートを第
１の吐出管に連通させるように流路切換弁を設定するも
のでは、排水弁を開放し第３の吐出管に水の流れができ
た後に、流路切換弁を作動させて第１の吐出管を電解槽
に連通させるから、電解槽の残留水を一層効率よく排出
することができるという利点がある。

【００５０】請求項４の発明のように、通水の停止が検
出されてから所定時間の経過後に電極間に逆極性の電圧
を印加するものでは、止水後に短時間の間に再び通水す
るような場合に、電極間にすでに逆極性の電圧が印加さ
れているという事態を回避することができ、止水後の短
時間内であれば電極間への逆電圧の印加によるスケール
の除去処理が終了するのを待つことなく電解水を得るこ
とができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の一状態を示す構成図であ
る。

【図２】同上の他の状態を示す構成図である。

【図３】同上のさらに他の状態を示す構成図である。

【図４】同上の要部の一状態を示す一部切欠した正面図
である。

【図５】同上の要部の一状態を示す構成図である。

【図６】同上の要部の他の状態を示す一部切欠した正面
図である。

【図７】同上の要部の他の状態を示す構成図である。

【図８】同上の要部のさらに他の状態を示す一部切欠し
た正面図である。

【図９】同上の要部のさらに他の状態を示す構成図であ
る。

【図１０】同上に用いる制御部のブロック図である。

【図１１】同上の動作説明図である。

【図１２】同上の動作説明図である。

【図１３】同上の動作説明図である。

【図１４】従来例の要部の構成図である。

【符号の説明】

１０ 電解槽 １１ 電解隔膜 １２Ａ，１２Ｂ 電極室 １３Ａ，１３Ｂ 電極 １４Ａ，１４Ｂ 流入口 １５Ａ，１５Ｂ 流出口 ２３ 流量センサ ２４ 排水弁 ３０ 水質測定装置 ４０ 電解質供給装置 ５１〜５３ 吐出管 ５４ 流路切換弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野口 弘之 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内 (72)発明者 清水 亮 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内 (72)発明者 肥田 金治 長野県須坂市大字須坂字八幡裏1588番地 テクノエクセル株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電解槽内に配置した一対の電極間に電圧
   を印加して水を電解し、生成されたアルカリ性水と酸性
   水とを電解槽の上部に設けた一対の流出口から各別に流
   出させる電解水生成装置において、吐出口を電解槽より
   も高い位置に備える第１の吐出管と、吐出口を電解槽よ
   りも低い位置に備える第２の吐出管と、４ポート切換弁
   よりなり各流出口にそれぞれ入力ポートが結合されると
   ともに一方の出力ポートが第１の吐出管に接続され他方
   の出力ポートが第２の吐出管に接続された流路切換弁
   と、電解槽への通水の有無を検出する通水検出手段と、
   通水検出手段により電解槽への通水の停止が検出される
   と流路切換弁の両出力ポートを連通させるように流路切
   換弁を設定する切換制御手段とを備えることを特徴とす
   る電解水生成装置。
2. 【請求項２】 吐出口を電解槽よりも低い位置に備える
   第３の吐出管と、電解槽の下部と第３の吐出管との間の
   流路上に設けた排水弁とを備え、切換制御手段は、通水
   検知手段により電解槽への通水の停止が検出された後
   に、電解時とは逆極性の電圧を電極間に印加し、次に排
   水弁を開放し、さらに流路切換弁の入力ポートのうち電
   解時に第２の吐出管に連通していた入力ポートを第１の
   吐出管に連通させるように流路切換弁を設定することを
   特徴とする請求項１記載の電解水生成装置。
3. 【請求項３】 排水弁を開放してから所定時間の経過後
   に流路切換弁の入力ポートのうち電解時に第２の吐出管
   に連通していた入力ポートを第１の吐出管に連通させる
   ように流路切換弁を設定することを特徴とする請求項２
   記載の電解水生成装置。
4. 【請求項４】 通水の停止が検出されてから所定時間の
   経過後に電極間に逆極性の電圧を印加することを特徴と
   する請求項２記載の電解水生成装置。