TW201813931A - 電解水生成裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種電解水生成裝置，其能抑制水垢附著的同時，以適於飲用的pH值生成氫溶解濃度高的電解水。電解水生成裝置（1）具備多個用於對水進行電解的電解室（30、40、…）。在各電解室（30、40、…）中配設有：彼此相對配置的第一供電體（31、41、…）及第二供電體（32、42、…）；和隔膜（33、43、…），用於將電解室（30、40、…）劃分為第一電極室（30A、40A、…）和第二電極室（30B、40B、…）。隔膜（33）使用固體高分子膜。各電解室（30、40、…）通過使各第一電極室（30A，40A、…）串聯或並聯連通的第一水道（51）和使各第二電極室（30B、40B、…）串聯連通的第二水道（52）來連接。在第二水道（52）的上游側的第二電極室（30B）中生成中性電解水，在下游側的第二電極室（40B）中生成鹼性電解水。

Description

電解水生成裝置

本發明有關於一種通過對水進行電解而生成電解水的電解水生成裝置。

以往，已知有如下的電解水生成裝置：其具備電解槽，該電解槽具有由隔膜分隔的電解室，該電解水生成裝置通過對供給到電解室中的自來水等進行電解而生成溶解有氫的電解氫水。例如，專利文獻1中公開了如下的電解水生產裝置：其為了提高氫溶解濃度而具備串聯連接的兩個電解槽。

上述電解水生成裝置具備：第一電解部，相對配置有陰極和陽極；和第二電解部，用於提高生成在第一電解部的陰極側的鹼性水的氫溶解濃度。因此，能夠容易以適於飲用的pH值生成氫溶解濃度高的電解水。

專利文獻1：日本專利第4417707號公報

然而，在專利文獻1所記載的電解水生成裝置中，伴隨水的電解而在第一電解部的陰極室中會析出鈣等水垢。並且，在第一電解部的陰極室中析出的水垢會附著在第一電解部的陰極室下游側的水道上，從而阻礙順暢的水流。即，水垢不僅附著在第二電解部的陰極室上，更附著在用於使第一電解部的陰極室和第二電解部的陰極連通的水道上，從而有可能會阻礙上述鹼性水的順暢流動。

本發明是鑒於上述情況而提出的，其主要目的在於提供一種電解水生成裝置，其能抑制水垢附著的同時，以適於飲用的pH值生成氫溶解濃度高的電解水。

本發明為具備多個用於對水進行電解的電解室的電解水生成裝置，其特徵在於，在各電解室中配設有：彼此相對配置的第一供電體及第二供電體；和隔膜，用於將電解室劃分為第一供電體側的第一電極室和第二供電體側的第二電極室，各電解室通過使各第一電極室串聯或並聯連通的第一水道和使各第二電極室串聯連通的第二水道來連接，在位於第二水道的上游側的第二電極室中生成中性電解水，在位於第二水道的下游側的第二電極室中生成鹼性電解水。

在本發明所涉及的電解水生成裝置中，較佳地，各第二電極室內的水流方向相同。

在本發明所涉及的電解水生成裝置中，較佳地，各電解室沿與水流方向垂直的方向並列設置。

在本發明所涉及的電解水生成裝置中，較佳地，位於第二水道的上游側的電解室由第一電解槽的第一側壁來劃定，第二水道的至少一部分被形成在第一側壁的內部。

在本發明所涉及的電解水生成裝置中，較佳地，第一水道用於使各第一電極室串聯連通，第一水道的至少一部分被形成在第一側壁的內部。

在本發明所涉及的電解水生成裝置中，較佳地，位於第二水道的下游側的電解室由第二電解槽的第二側壁來劃定，第二水道的至少一部分被形成在第二側壁的內部。

在本發明所涉及的電解水生成裝置中，較佳地，第一水道用於使各第一電極室串聯連通，第一水道的至少一部分被形成在第二側壁的內部。

在本發明所涉及的電解水生成裝置中，較佳地，被配設在位於第二水道的上游側的電解室中的隔膜為固體高分子膜。

本發明的電解水生成裝置具備多個用於對水進行電解的電解室，在位於第二水道的上游側的第二電極室中生成中性電解水。由於在該上游側的第二電極室中不會產生水垢的析出，因此能夠在上游側的第二電極室和第二水道中抑制水垢的附著。此外，在上游側的第二電極室中生成溶解有因水的電解而產生的氫氣的中性電解水。

另一方面，在位於第二水道的下游側的第二電極室中，通過水的電解來提高氫溶解濃度，並且生成還原後的鹼性電解水。伴隨此，雖然在下游側的第二電極室中析出水垢，但該水垢的附著區域被限定在比下游側的第二電極室更靠下游側的水道中，從而也容易採取該水垢的對策。由此，能抑制水垢附著的同時，以適於飲用的pH值生成氫溶解濃度高的電解水。

下面，基於圖式對本發明的一實施方式進行說明。

第1圖示出作為本發明的實施方式的電解水生成裝置1的流道的大致結構。電解水生成裝置1例如用於生成家庭飲用水。

電解水生成裝置1具備多個電解槽3、4、…。第1圖中示出具備一對電解槽3、4的電解水生成裝置1。電解水生成裝置1也可以具有三個以上的電解槽3、4、…。

電解槽3和電解槽4被串聯連接。電解槽3相對於電解槽4被設置在上游側。

電解槽3具有：電解室30，用於對水進行電解；第一供電體31和第二供電體32，被彼此相對配置在電解室30內；和隔膜33，用於將電解室30劃分為第一供電體31側的第一電極室30A和第二供電體32側的第二電極室30B。

第一供電體31和第二供電體32中的一個供電體被用作陽極供電體，另一個供電體被用作陰極供電體。通過向電解室30的第一電極室30A和第二電極室30B這兩個供給水，並且對第一供電體31和第二供電體32施加直流電壓，從而在電解室30內產生水的電解。

上游側的電解室30的隔膜33使用例如由具有磺酸基的氟樹脂製成的固體高分子膜。在隔膜33的兩面上形成有由鉑製成的鍍層。另一方面，第一供電體31和第二供電體32使用例如在由鈦等製成的膨脹合金等的網狀金屬表面上形成有鉑鍍層的供電體。這種網狀的第一供電體31和第二供電體32能夠夾持隔膜33的同時，使水遍及隔膜33的表面，從而促進電解室30內的電解。

隔膜33的鍍層與第一供電體31及第二供電體32抵接並電連接。隔膜33使由電解產生的離子通過。第一供電體31和第二供電體32經由隔膜33電連接。在應用由固體高分子材料製成的隔膜33的電解室30中，電解氫水的pH值不會上升，即，將電解室30內的水保持中性的同時進行電解。

通過在電解室30內對水進行電解而產生氫氣和氧氣。例如，在第一供電體31被用作陽極供電體的情況下，在第一電極室30A中產生氧氣，生成溶解有氧氣的中性電解氧水。另一方面，在第二電極室30B中產生氫氣，生成溶解有氫氣的中性電解氫水。在第一供電體31被用作陰極供電體的情況下，在第一電極室30A中產生氫氣，生成溶解有氫氣的中性電解氫水。另一方面，在第二電極室30B中產生氧氣，生成溶解有氧氣的中性電解氧水。

電解槽4具有：第一供電體41和第二供電體42，被彼此相對配置在用於對水進行電解的電解室40內；和隔膜43，用於將電解室40劃分為第一供電體41側的第一電極室40A和第二供電體42側的第二電極室40B。

第一供電體41和第二供電體42中的一個供電體被用作陽極供電體，另一個供電體被用作陰極供電體。通過向電解室40的第一電極室40A和第二電極室40B這兩個供給水，並且對第一供電體41和第二供電體42施加直流電壓，從而在電解室40內產生水的電解。

隔膜43例如由聚四氟乙烯（PTFE）親水膜構造。隔著隔膜43相對配置的第一供電體41和第二供電體42使用例如鈦等金屬板。第一供電體41和第二供電體42被配設在由隔膜43隔開的位置上。

在上述結構的電解槽4中，隨著電解氫水的pH值上升，即隨著陰極室內的水的鹼性強度升高，發出電解信號。

在第一供電體41被用作陽極供電體的情況下，在第一電極室40A中產生氧氣，生成溶解有氧氣的酸性電解氧水。另一方面，在第二電極室40B中產生氫氣，生成溶解有氫氣的鹼性電解氫水。在第一供電體41被用作陰極供電體的情況下，在第一電極室40A中產生氫氣，生成溶解有氫氣的鹼性電解氫水。另一方面，在第二電極室40B中產生氧氣，生成溶解有氧氣的酸性電解氧水。

電解水生成裝置1具有：供水道20，用於向電解室30、40供給待電解的水；和排水道61、62，用於從電解室30、40排出電解水。

從供水道20向電解水生成裝置1供給原水。雖然通常利用自來水以作為原水，但除此之外可以使用例如井水、地下水等。在電解水生成裝置1被用於生成飲用電解氫水等的情況下，可以在供水道20中適當設置用於淨化原水的淨水盒等。

供水道20分支成供水道21和供水道22。供水道21被連接到第一電極室30A的下端部。供水道22被連接到第二電極室30B的下端部。流入到供水道20中的水通過供水道21和22之後，流入到第一電極室30A及第二電極室30B中。

排水道61被連接到第一電極室40A的上端部。在第2圖及第4圖所示的電解槽4中，排水道61經由形成在電解槽4的第二側壁4W上的水道53與第一電極室40A連接。由此，從第一電極室40A流出的水流入到排水道61中。

排水道62被連接到第二電極室40B的上端部。在第3圖及第5圖所示的電解槽4中，排水道62經由形成在電解槽4的第二側壁4W上的水道54與第二電極室40B連接。由此，從第二電極室40B流出的水流入到排水道62中。

向供電體31、32和供電體41、42供應的電解電流通過控制部（未圖示）來控制。控制部對供電體31、32和供電體41、42等各部分的控制進行管理。控制部例如具有CPU（Central Processing Unit，中央處理器）和記憶體等，其中，該CPU執行各種運算處理和資訊處理等，該記憶體存儲用於負責CPU操作的程式和各種資訊。

控制部例如控制第一供電體31、41和第二供電體32、42的極性。

通過對第一供電體31、41和第二供電體32、42的極性進行相互變更，從而能夠從排水道61排出電解氫水或電解氧水中的期望的電解水，並且從排水道62排出不需要的電解水。另外，能夠通過使第一供電體31、41和第二供電體32、42作為陽極供電體或陰極供電體發揮功能的時間均勻化，來抑制電解室30和電解室40內的水垢附著。

下面，在沒有預先說明的情況下，對第一供電體31、41被用作陽極供電體的情況進行說明，該說明也同樣適用於第一供電體31、41被用作陰極供電體的情況。

控制部例如根據預先設定的氫溶解濃度而對施加於供電體31、32和供電體41、42的直流電壓進行回饋控制，以使電解電流成為期望值。例如，在電解電流過大情況下控制部降低上述電壓，在電解電流過小的情況下控制部提高上述電壓。由此，能夠適當控制向供電體31、32和供電體41、42供應的電解電流。

電解室30的第一電極室30A和電解室40的第一電極室40A通過第一水道51來串聯連通。另外，電解室30的第二電極室30B和電解室40的第二電極室40B通過第二水道52來串聯連通。如此，由於通過第二水道52來串聯連通用於生成中性電解水的第二電極室30B和用於生成鹼性電解水的第二電極室40B，因此即使在為了提高氫溶解濃度而增加電解電流的情況下，也能抑制電解水的pH值過度上升。因此，能夠以適於飲用的pH值生成氫溶解濃度高的電解水。

此外，在第一供電體31、41被用作陽極供電體的情況下，即在第一電極室30A、40A被用作陽極室的情況下，也可以以通過第一水道51並聯連通的方式來構造第一電極室30A和第一電極室40A。在該情況下，由於在第一電極室30A中生成的氧氣不會流入到第一電極室40A中，因此也能向第一供電體41的表面充分地供給水。因此，能夠在電解室40內有效地進行電解，從而能提高氫溶解濃度。

電解室30被配設在第二水道52的上游側，電解室40被配設在第二水道52的下游側。即，用於生成中性電解水的第二電極室30B被配設在第二水道52的上游側，用於生成鹼性電解水的第二電極室40B被配設在第二水道52的下游側。由此，在位於上游側的第二電極室30B中不會產生水垢的析出，從而能夠在第二電極室30B和第二水道52中抑制水垢的附著。此外，在上游側的第二電極室中生成溶解有因水的電解而產生的氫氣的中性電解水。

另一方面，在位於第二水道52的下游側的第二電極室40B中，通過水的電解來提高氫溶解濃度，並且生成還原後的鹼性電解水。伴隨此，雖然在下游側的第二電極室中隨電解而析出水垢，但該水垢的附著區域被限定在比第二電極室40B更靠下游側的水道中，從而也容易採取該水垢的對策。例如，通過將比第二電極室40B更靠下游側的水道的截面積設定為較大的面積等，能夠容易進行水垢對策。因此，能抑制水垢附著的同時，以適於飲用的pH值生成氫溶解濃度高的“電解氫水”。

如箭頭30X、40X所示，各第一電極室30A、40A內的水流方向相同。在本實施方式中，第一電極室30A、40A內的水流方向30X、40X為從第一電極室30A、40A的下端部朝向上端部的鉛直方向。因此，由於第一電極室30A、40A中的水流方向30X、40X與第一電極室30A、40A中生成的氧氣的移動方向一致，因此能夠從第一電極室30A、40A有效地排出氧氣。由此，能抑制第一電極室30A、40A中產生的氧氣滯留在第一供電體31、41的表面上。因此，也能向第一供電體31、41的表面充分地供給水，從而能夠在電解室30、40中有效地進行電解並提高氫溶解濃度。

如箭頭30Y、40Y所示，各第二電極室30B、40B內的水流方向相同。在本實施方式中，第二電極室30B、40B內的水流方向30Y、40Y為從第二電極室30B、40B的下端部朝向上端部的鉛直方向。因此，由於第二電極室30B、40B中的水流方向30Y、40Y與第二電極室30B、40B中生成的氫氣的移動方向一致，因此能夠從第二電極室30B、40B有效地排出氫氣。由此，能抑制第二電極室30B、40B中產生的氫氣滯留在第二供電體32、42的表面上。因此，也能向第二供電體32、42的表面充分地供給水，從而能夠在電解室30、40中有效地進行電解並提高氫溶解濃度。

較佳地，電解室30、40被並列設置在與水流方向30X、40X、30Y、40Y垂直的方向上。在這種方式中，容易控制電解水生成裝置1的高度並實現低高度化。

第2圖示出劃定出電解室30、40的電解槽（第一電解槽）3和電解槽（第二電解槽）4的剖面。第2圖中示出包括第一電極室30A、40A和第一水道51的剖面。電解槽3和4例如通過樹脂成型而形成。位於第一水道51的上游側的電解室30由電解槽3的第一側壁3W來劃定。第一水道51包括水道51a、51b。水道51a以與第一電極室30A連通的方式被形成在第一側壁3W的內部。即，第一水道51的至少一部分被形成在第一側壁3W的內部。由此，能簡化電解水生成裝置1的結構，並能實現成本降低。水道51b連接水道51a和第一電極室40A。水道51b例如由橡膠製的管等構造，並被配設在電解槽3、4的外側。

第3圖中示出包括電解槽3和電解槽4的第二電極室30B、40B及第二水道52的剖面。位於第二水道52的上游側的電解室30由電解槽3的第一側壁3W來劃定。第二水道52包括水道52a、52b。水道52a以與第二電極室30B連通的方式被形成在第一側壁3W的內部。即，第二水道52的至少一部分被形成在第一側壁3W的內部。由此，能簡化電解水生成裝置1的結構，並能實現成本降低。水道52b連接水道52a和第二電極室40B。水道52b例如由橡膠製的管等構造，並被配設在電解槽3、4的外側。

第4圖及第5圖示出第2圖及第3圖所示的電解槽3、4的變形例。第4圖及第5圖所示的電解槽3、4與第2圖及第3圖所示的電解槽3、4的不同點在於，第一水道51和第二水道52的至少一部分被形成在第二側壁4W的內部。

第4圖中示出包括電解槽3和電解槽4的第一電極室30A、40A及第一水道51的剖面。位於第一水道51的下游側的電解室40由電解槽4的第二側壁4W來劃定。第一水道51包括水道51c、51d。水道51c連接第一電極室30A和水道51d。水道51c例如由橡膠製的管等構造，並被配設在電解槽3、4的外側。水道51d以與第一電極室40A連通的方式被形成在第二側壁4W的內部。即，第一水道51的至少一部分被形成在第二側壁4W的內部。由此，能簡化電解水生成裝置1的結構，並能實現成本降低。

第5圖中示出包括電解槽3和電解槽4的第二電極室30B、40B及第二水道52的剖面。位於第二水道52的上游側的電解室30由電解槽3的第一側壁3W來劃定。第二水道52包括水道52c、52d。水道52c連接第二電極室30B和水道52d。水道52c例如由橡膠製的管等構造，並被配設在電解槽3、4的外側。水道52d以與第二電極室40B連通的方式被形成在第二側壁4W的內部。即，第二水道52的至少一部分被形成在第二側壁4W的內部。由此，能簡化電解水生成裝置1的結構，並能實現成本降低。

如第1圖所示，在本實施方式中，較佳地，在供水道21、22的路徑中設置有流量調節閥23。流量調節閥23用於調節流過供水道21、22的水量。通過流量調節閥23來調節流入到第一電解室30A和第二電極室30B中的水量。

在本實施方式中，較佳地，在第一電極室40A及第二電極室40B與排水道61、62之間設置有流道切換閥63。流道切換閥63選擇性地切換第一電極室40A及第二電極室40B與排水道61、62之間的連接。

通過使第一供電體31、41及第二供電體32、42的極性切換和利用流道切換閥63的流道切換同步進行，從而能夠從一個排水道（例如，排水道62）不斷排出用戶選擇的電解水（第1圖中為電解氫水）。

當切換第一供電體31、41及第二供電體32、42的極性時，較佳地，由控制部使流量調節閥23和流道切換閥63連動操作的形式。由此，能夠在極性的切換前後充分確保向連接到排水道62的電極室供給的水供給量的同時，控制向連接到排水道61的電極室供給的水供給量，從而有效地利用水。例如，如日本專利第5809208號公報中記載的那樣，較佳地，流量調節閥23和流道切換閥63為被一體形成且由單向電動機連動驅動的形式。即，流量調節閥23和流道切換閥63由圓筒狀的外筒體和內筒體等構造。在內筒體的內側及外側形成有構造流量調節閥23和流道切換閥63的流道，並且各流道被構造為與流量調節閥23和流道切換閥63的操作狀態相應地適當交叉。這種閥裝置被稱為“雙自動切換交叉水道閥（ダブルオートチェンジクロスライン弁）”，其有助於簡化電解水生成裝置1的結構和控制，並且進一步提高電解水生成裝置1的商品價值。關於該電解水生成裝置1，如第2圖至第5圖所示，通過在電解槽3的第一側壁3W和電解槽4的第二側壁4W上設置水道53、54，能夠將流量調節閥23和流道切換閥63相鄰配置在電解槽3和電解槽4的下方，從而能夠進一步簡化電解水生成裝置1的結構。

第6圖示出作為電解水生成裝置1的變形例的電解水生成裝置1A。電解水生成裝置1A與電解水生成裝置1的不同點在於，沿水流方向30X、40X、30Y、40Y即鉛直方向排列配設有電解室30、40。電解水生成裝置1A中的以下未說明的結構與電解水生成裝置1相同。

由於在電解水生成裝置1A中沿鉛直方向排列配設有電解室30、40，因此能控制電解水生成裝置1A的接地面積，從而能提高電解水生成裝置1A在狹小的廚房等中的設置自由度。

以上，雖然對本發明的實施方式進行了詳細說明，但本發明不限定於上述的具體實施方式，可以變更為多種方式來實施。即，電解水生成裝置1至少具備多個用於對水進行電解的電解室30、40、…，在各電解室30、40、…中配設有：彼此相對配置的第一供電體31、41、…及第二供電體32、42、…；以及隔膜33、43、…，用於將電解室30、40、…劃分為第一供電體31、41、…側的第一電極室30A、40A和第二供電體32、42、…側的第二電極室30B、40B、…，各電解室30、40通過使各第一電極室30A、40A、…串聯或並聯連通的第一水道51和使各第二電極室30B、40B串聯連通的第二水道52來連接，在位於第二水道52的上游側的第二電極室30B中生成中性電解水、在位於第二水道52的下游側的第二電極室40B中生成鹼性電解水。

此外，在電解水生成裝置1包括三個以上的電解室的情況下，對最上游側的電解室應用電解室30，對最下游側的電解室應用電解室40。能夠對被配設在最上游側的電解室與最下游側的電解室之間的電解室應用與電解室30或電解室40相同的結構。在該情況下，較佳地，以生成中性電解水的電解室30不會位於生成鹼性電解水的電解室40的下游側的方式配置各電解室。

1、1A‧‧‧電解水生成裝置

20、21、22‧‧‧供水道

23‧‧‧流量調節閥

3、4‧‧‧電解槽

30、40‧‧‧電解室

30A、40A‧‧‧第一電極室

30B、40B‧‧‧第二電極室

31、41‧‧‧第一供電體

32、42‧‧‧第二供電體

33、43‧‧‧隔膜

3W‧‧‧第一側壁

4W‧‧‧第二側壁

51‧‧‧第一水道

51a、51b 、51c、51d、52a、52b、52c、52d、53、54‧‧‧水道

52‧‧‧第二水道

61、62‧‧‧排水道

63‧‧‧流道切換閥

第1圖是表示作為本發明的一實施方式的電解水生成裝置的流道的大致結構的圖。 第2圖是表示包括電解槽的第一電極室和第一水道的剖面圖。 第3圖是表示包括電解槽的第二電極室和第二水道的剖面圖。 第4圖是表示電解槽和第一水道的變形例的剖面圖。 第5圖是表示電解槽和第二水道的變形例的剖面圖。 第6圖是表示電解水生成裝置的變形例的流道的大致結構的圖。

Claims (8)

1. 一種電解水生成裝置，該電解水生成裝置裝置具備多個用於對水進行電解的電解室，該電解水生成裝置在各該電解室中配設有：彼此相對配置的第一供電體及第二供電體；以及隔膜，用於將該電解室劃分為該第一供電體側的第一電極室和該第二供電體側的第二電極室，各該電解室通過使各該第一電極室串聯或並聯連通的第一水道和使各該第二電極室串聯連通的第二水道來連接，在位於該第二水道的上游側的該第二電極室中生成中性電解水，在位於該第二水道的下游側的該第二電極室中生成鹼性電解水。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電解水生成裝置，其中各該第二電極室內的水流方向相同。
3. 如申請專利範圍第2項所述之電解水生成裝置，其中各該電解室沿與該水流方向垂直的方向並列設置。
4. 如申請專利範圍第3項所述之電解水生成裝置，其中位於該第二水道的上游側的該電解室由第一電解槽的第一側壁來劃定，該第二水道的至少一部分被形成在該第一側壁的內部。
5. 如申請專利範圍第4項所述之電解水生成裝置，其中該第一水道用於使各該第一電極室串聯連通，該第一水道的至少一部分被形成在該第一側壁的內部。
6. 如申請專利範圍第3項所述之電解水生成裝置，其中位於該第二水道的下游側的該電解室由第二電解槽的第二側壁來劃定，該第二水道的至少一部分被形成在該第二側壁的內部。
7. 如申請專利範圍第6項所述之電解水生成裝置，其中該第一水道用於使各該第一電極室串聯連通，該第一水道的至少一部分被形成在該第二側壁的內部。
8. 如申請專利範圍第1至7項中之任一項所述之電解水生成裝置，其中被配設在位於該第二水道的上游側的該電解室中的該隔膜為固體高分子膜。