JPH11262768A

JPH11262768A - 電解水生成器

Info

Publication number: JPH11262768A
Application number: JP6818498A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Koinuma; 努鯉沼
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 1998-03-18
Filing date: 1998-03-18
Publication date: 1999-09-28

Abstract

(57)【要約】【課題】ｐＨセンサを使用せずに、電解水の水質を長
期間にわたって良好に検出できる電解水生成器を提供す
る。【解決手段】第１、第２の吐出管７，８に金属箔２３
を設け、吐出管７，８中の電解水（酸性水、アルカリイ
オン水）を誘電体としてコンデンサ１９を構成し、コン
デンサ１９に抵抗２１を接続してＣＲ発振回路２２を構
成した。制御部１６には、一定の対応関係にある気体発
生量−ｐＨ、有効塩素濃度対応データが予め格納されて
いる。ＣＲ発振回路の発振周波数ｆがコンデンサ１９の
容量に反比例し、電解水の誘電率εが発振周波数ｆに反
比例し、電解水からの気体の発生量が誘電率εに比例す
る関係にあることから、発振周波数ｆひいては誘電率ε
を計測して気体発生量を検出し、制御部１６の格納デー
タから気体発生量に対応するｐＨ、有効塩素濃度を求め
る。ｐＨセンサを用いないことにより長期間にわたって
良好な検出精度を維持できる。

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
水生成器に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、飲用に供するアルカリイオン水及
び美容または消毒用等に用いられる酸性イオン水（以
下、酸性水という。）を得るために電解水生成器が利用
されている。この電解水生成器の一例として、図４に示
すものがある。図４において、電解槽１には、一対の電
極（以下、第１、第２の電極という。）２，３と、第１
の電極２を配置した領域Ａ及び第２の電極３を配置した
領域Ｂを分離させる隔膜４とが設けられている。第１の
電極２及び第２の電極３には、極性反転回路５を介して
電源回路６が接続されている。

【０００３】そして、極性反転回路５が作動されていな
い通常状態で、第１の電極２及び第２の電極３にそれぞ
れプラス、マイナス電圧が印加される（第１、第２の電
極２，３がそれぞれ陽極、陰極を構成する。）ようにな
っており、これにより、被処理水中の陽イオンが隔膜４
を透過して第２の電極３側に移動し領域Ｂにアルカリイ
オン水が得られ、同時に陰イオンが隔膜４を透過して第
１の電極２側に移動し領域Ａに酸性水が得られようにな
っている。電解槽１には、第１の電極２を配置した領域
Ａと第２の電極３を配置した領域Ｂに対応して、それぞ
れ、吐出管（便宜上、第１、第２の吐出管という。）
７，８が接続されている。

【０００４】電解槽１は、水供給管９を介して水道蛇口
等の水供給源１０に接続されており、被処理水が供給さ
れるようになっている。水供給管９には、被処理水の通
水、遮断を行う制御弁１１、被処理水の通水量を調整す
る流路調整手段１２、フローメータ１３が、上流から下
流に向けて、この順で介装されている。

【０００５】水供給管９におけるフローメータ１３の下
流側部分には、無機電解質添加手段１４が接続されてい
る。無機電解質添加手段１４は、目的とする電解水に応
じた種類の無機電解質を水供給管９に供給し得るように
なっている。目的とする電解水がアルカリ水である場
合、無機電解質として、例えばグリセリン酸カルシウム
または乳酸カルシウムが用いられ、また目的とする電解
水が酸性水である場合、無機電解質として、例えば塩化
ナトリウムまたは塩化カリウムが用いられる。第１、第
２の吐出管７，８には、電極式または半導体式のｐＨセ
ンサ１５が設けられている。

【０００６】極性反転回路５、電源回路６、制御弁１
１、流路調整手段１２、フローメータ１３、無機電解質
添加手段１４、ｐＨセンサ１５及び図示しない表示手段
には制御部１６が接続されている。制御部１６は、フロ
ーメータ１３の計測データ及びｐＨセンサ１５の計測デ
ータ等に基づいて電源回路６及び極性反転回路５を制御
して電解水の生成、電極の付着物の除去（洗浄）等を行
わせると共に、所望の水質（ｐＨ）の維持を図るように
各部を制御し、かつこの制御部１６に接続された表示手
段１７に電解水の水質について表示させるようにしてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ｐＨセンサ
１５はその特性が経時変化しやすくて長期間にわたって
安定して良好な検出を行うことが難しい。このため、上
述した従来技術では、長期間にわたる良好な水質の維持
及び長期間にわたる適切な水質の表示を行うことが難し
かった。また、電極式のｐＨセンサ１５は電解液（ＫＣ
ｌ）を用いるため、定期的に電解液（ＫＣｌ）を補充す
る必要があり、メンテナンス性が劣ったものになる。さ
らに、電極式のｐＨセンサ１５は電解液（ＫＣｌ）を用
いることにより微量の電解液（ＫＣｌ）が電解水中に混
入するため、飲料水に対して使用することは望ましくな
かった。

【０００８】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、ｐＨセンサを使用せずに、電解水の水質を長期間に
わたって良好に検出できる電解水生成器を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、被処理水を電
気分解してアルカリイオン水及び酸性水を生成する電解
槽を有した電解水生成器であって、前記電解槽で生成さ
れたアルカリイオン水及び酸性水のうち少なくとも一方
の水中の気泡量に基づいてアルカリイオン水及び酸性水
の水質を検出することを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態の電
解水生成器を図１に基づいて説明する。本実施の形態
は、図４に示す従来技術に比して、ｐＨセンサ１５に代
えて誘電率計測手段１８を設けたことが異なっており、
他の部分は前記従来技術と同等であり、この同等の部
材、部分についての図示、説明は適宜、省略する。

【００１１】本実施の形態の電解水生成器は、図４のｐ
Ｈセンサ１５に代えて誘電率計測手段１８を備えてい
る。誘電率計測手段１８は、第１、第２の吐出管７，８
に設けられたコンデンサ１９と、コンデンサ１９に接続
された計測本体部２０とから大略構成され、計測本体部
２０が前記制御部１６に接続されている。

【００１２】計測本体部２０には、前記コンデンサ１９
に並列するように抵抗２１が設けられており、コンデン
サ１９及び抵抗２１によりＣＲ発振回路２２を構成する
ようなっており、制御部１６からの指示信号を受けてＣ
Ｒ発振回路２２の発振周波数ｆを検出し、発振周波数ｆ
に基づいて後述するようにして電解水（アルカリイオン
水、酸性水）の誘電率を求め、求めた誘電率を制御部１
６に入力するようにしている。

【００１３】前記コンデンサ１９は、第１、第２の吐出
管７，８に相対向して配置された所定面積の金属箔２
３，２３からなり、相対向する２枚の金属箔２３，２３
間の距離（コンデンサ１９の電極間の距離）は所定長さ
に設定されており、電解水（アルカリイオン水、酸性
水）が誘電体を構成しており、コンデンサ１９は、後述
する式（１）に示されるように誘電体（ひいては電解
水）の誘電率により、容量Ｃが変化するようになる。

【００１４】ところで、面積Ｓの２枚の極板を所定距離
ｄ空けて対向配置し、２枚の極板間に誘電率εの誘電体
を介装してコンデンサを構成した場合、コンデンサの容
量Ｃは、次式（１）で示される。Ｃ＝εＳ／ｄ … （１）

【００１５】また、ＣＲ発振回路の発振周波数ｆは、一
般に、コンデンサの容量をＣ、抵抗の抵抗値をＲとする
と、次式（２）により求められる。ｆ＝ｋ／（Ｃ×Ｒ） … （２）ｋ；定数

【００１６】そして、誘電率εと発振周波数ｆとは、式
（２）のＣに式（１）を代入して得られる次式（３）に
示されるように、反比例する関係にある。ｆ＝（ｋｄ／ＳＲ）／ε … （３）ｋ；定数誘電率εと発振周波数ｆとの間に上述した式（１）に示
す対応関係があることにより、発振周波数ｆを求めて誘
電率εが得られることになる。本実施の形態では、制御
部１６からの指示信号により、計測本体部２０がＣＲ発
振回路２２の発振周波数ｆを算出し、この発振周波数ｆ
に基づいて金属箔２３，２３間の電解水の誘電率εを求
め、この誘電率εを制御部１６に入力するようにしてい
る。

【００１７】また、電解水の誘電率εと電解水からの気
体の発生量とは、図３に示すように比例する関係にあ
る。このため、電解水の誘電率εを算出することにより
電解水からの気体の発生量（気泡量）を算出することが
可能であり、本実施の形態では、計測本体部２０から誘
電率εを入力した制御部１６が図３に示す特性に基づい
て電解水からの気体の発生量を算出する。

【００１８】ところで、水を電気分解すると、陽極側、
陰極側では概略、次式（４）〜（７）に示す化学反応が
行われる。陽極：Ｈ₂ Ｏ → 1/2 Ｏ₂ ＋２Ｈ⁺ ＋２ｅ^- … … （４）２Ｃｌ^- → Ｃｌ₂ ＋２ｅ^- … … … （５）

【００１９】

【数１】

【００２０】陰極：２Ｈ₂ Ｏ＋２ｅ^- →Ｈ₂ ＋２ＯＨ^- … … … （７）

【００２１】式（４）〜（７）からわかるように、気体
（塩素ガスＣｌ₂ 、酸素ガスＯ₂ ）の発生量と水素イオ
ン濃度Ｈ⁺ 及び有効塩素濃度（Ｃｌ₂ 及び次亜塩素酸Ｈ
ＣｌＯ）のそれぞれとは比例する関係にある。すなわ
ち、気体発生量が多いほど、ｐＨ（式（８）に示すよう
に水素イオン濃度Ｈ⁺ の対数の逆数で示される。）は小
さく、有効塩素濃度は大きくなる。そして、制御部１６
では、このような対応関係を示すデータ（以下、気体発
生量−ｐＨ、有効塩素濃度対応データという）をあらか
じめ記憶している。ｐＨ＝−ｌｏｇ［Ｈ⁺ ］ … … … （８）

【００２２】さらに、制御部１６は、上述したように算
出した気体の発生量を気体発生量−ｐＨ、有効塩素濃度
対応データに照合し、対応するｐＨ及び有効塩素濃度を
読み出し、この読み出しデータに基づいて各部を制御し
て所望のｐＨ及び有効塩素濃度を維持すると共に、表示
手段１７に表示させて使用者に電解水の性状をリアルタ
イムで報知するようにしている。

【００２３】上述したように構成した電解水生成器で
は、誘電率計測手段１８の計測本体部２０が、ＣＲ発振
回路２２の発振周波数ｆを検出し、発振周波数ｆに基づ
いて電解水（アルカリイオン水、酸性水）の誘電率εを
求め、求めた誘電率εを制御部１６に入力する。する
と、制御部１６では、電解水の誘電率εと電解水からの
気体の発生量とが比例関係にあることに基づいて電解水
からの気体の発生量を算出する。さらに、制御部１６
は、前記算出した気体の発生量を気体発生量−ｐＨ、有
効塩素濃度対応データ（気体発生量とｐＨ、有効塩素濃
度とが一定の対応関係になっている）に照合し、前記算
出した気体の発生量に対応するｐＨ、有効塩素濃度を求
める。そして、制御部１６は、上述したようにして求め
たｐＨ、有効塩素濃度に基づいて所望のｐＨ及び有効塩
素濃度を維持するように各部を制御すると共に、ｐＨ、
有効塩素濃度を表示手段１７に表示させて使用者に電解
水の性状（ｐＨ及び有効塩素濃度）をリアルタイムで報
知する。なお、電解槽１の入口側（水供給管９側）に、
導電率測定手段を設け、水の導電率から水中の電解質溶
液（ＮａＣｌ）を概略求めることで、電解後の容量Ｃの
測定とあわせ、有効塩素濃度推定の精度向上を図ること
ができる。

【００２４】従来技術で必要とされたｐＨセンサを用い
ずに、電解水のｐＨを算出可能となり、これによりｐＨ
センサが有していた検出精度の大きな経時変化がなくな
り、長期間にわたって電解水の性状を良好に検出できる
と共に、この検出データを用いてフィードバック制御す
ることにより電解水の性状を長期間にわたって維持する
ことができる。また、電極式のｐＨセンサでは電解液
（ＫＣｌ）を用いるため、飲料水に対しＫＣｌが混入す
ることがある。これに対して、本実施の形態の誘電率計
測手段１８では、電解液（ＫＣｌ）などのような液体を
電解水に混入させることがないので、飲料水及び非飲料
水に対しても何らの問題を生じることがなく、その分、
使用領域が広くなる。

【００２５】また、ｐＨセンサは、その一部が電解水中
に浸漬した状態になっているので、電解水の影響により
検出精度が低下しやすく、検出精度を良好に維持するた
めに、校正、洗浄、交換等を頻繁に行う必要があり、メ
ンテナンス性が劣ったものになるが、本実施の形態で
は、誘電率計測手段１８が電解水に直接触れることがな
いので、検出精度の低下が少なく、その分、メンテナン
ス性の向上を図ることができる。また、従来技術では、
有効塩素濃度については簡易な検出手段がなく、化学分
析に頼っていたのが実情であるが、本実施の形態では、
電解水中の気泡量と有効塩素濃度とが略一定の対応関係
にあることにより、電解水中の気泡量から有効塩素濃度
を求めるので、従来技術に比して、有効塩素濃度を簡易
に検出することが可能となり、これにより、有効塩素濃
度に応じた電解水を得ることができるようになる。

【００２６】本実施の形態では、誘電率計測手段１８
（金属箔２３、コンデンサ１９）を第１、第２の吐出管
７，８にそれぞれ設けた場合を例にしたが、本発明はこ
れに限らず、第１、第２の吐出管７，８のうちいずれか
一方を対象にして誘電率計測手段１８（金属箔２３、コ
ンデンサ１９）を設けるようにしてもよい。また、本実
施の形態では、第１、第２の吐出管７，８に誘電率計測
手段１８（金属箔２３、コンデンサ１９）を設ける場合
を例にしたが、これに代えて、電解槽の領域Ａ、領域Ｂ
に対応した部分（内側または外側）に誘電率計測手段１
８（金属箔２３、コンデンサ１９）を設けるように構成
してもよい。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、電解水中の気泡量と電解水の
水質（ｐＨ、有効塩素濃度）との間にある一定の対応関
係に対し電解水中の気泡量を照合して電解水（アルカリ
イオン水及び酸性水）の水質（ｐＨ、有効塩素濃度）を
検出することが可能となり、これにより検出した水質
（ｐＨ、有効塩素濃度）に基づいて各部を制御して所望
の値の水質（ｐＨ、有効塩素濃度）維持を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の電解水生成器を模式的
に示すブロック図である。

【図２】図１の誘電率計測手段を模式的に示す回路図で
ある。

【図３】気体発生量と誘電率との対応関係を示す特性図
である。

【図４】従来の電解水生成器の一例を模式的に示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１電解槽１６制御部１９コンデンサ２２ＣＲ発振回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理水を電気分解してアルカリイオン
水及び酸性水を生成する電解槽を有した電解水生成器で
あって、前記電解槽で生成されたアルカリイオン水及び酸性水の
うち少なくとも一方の水中の気泡量に基づいてアルカリ
イオン水及び酸性水の水質を検出することを特徴とする
電解水生成器。