JP2005169202A - 電解水生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被電解水の特性（ｐＨ値、電気伝導度、酸度、アルカリ度等の高低、遊離炭酸量の大小等）、被電解水の水温の高低、被電解水の給水速度の遅速等の変更に起因する電解生成水のｐＨ値の大きな変動を、電解条件の設定により簡単に是正する。
【解決手段】有隔膜電解槽と、同有隔膜電解槽の各電解室に被電解水を供給する一対の給水管路と、前記有隔膜電解槽の各電解室から電解生成水をそれぞれ流出する一対の流出管路を備え、設定された一定容量の電解生成水を生成する電解運転を１サイクルの電解運転時間とする電解水生成装置であり、１サイクルの電解運転時間中に電解条件を１または複数回可変とする電解条件可変機能を備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、有隔膜電解槽を備える電解水生成装置に関する。

電解水生成装置の一形式として、有隔膜電解槽と、同有隔膜電解槽の各電解室に被電解水をそれぞれ供給する一対の給水管路と、前記有隔膜電解槽の各電解室から電解生成水をそれぞれ流出する一対の流出管路を備え、設定された一定容量の電解生成水を生成する電解運転を１サイクルの電解運転時間とする電解水生成装置がある。

当該形式の電解水生成装置は、有隔膜電解槽の陽極側電解室にて生成される電解生成酸性水を一方の流出管路から流出させ、かつ、陰極側電解室にて生成される電解生成アルカリ性水を他方の流出管路から流出させるものであり、流出された電解生成酸性水および電解生成アルカリ性水は、互いに独立した状態で、携帯用の容器や貯留タンクにそれぞれ注出されるが、１サイクルの電解運転時間には、各電解生成水は設定された一定容量だけ注出される。一定容量注出された電解生成酸性水は、殺菌用水または除菌用水として各種分野の殺菌処理や洗浄処理に使用される。また、一定容量注出された電解生成アルカリ性水は、アルカリイオン飲料水として、また、洗浄用水として各種分野の洗浄処理に使用される。

ところで、これらの各電解生成水には、用途によっては、ｐＨの範囲がかなり厳格に規制されている。このため、当該形式の電解水生成装置の電解運転では、各電解室の電極に印加する電解電圧および／または電解電流を常に一定に維持する制御がなされているのが一般である。各電解室の電極に印加する電解電圧および／または電解電流を一括して電解強度と称するが、電解運転中、電解強度を常に一定に維持することは、設定された特性の電解生成水を生成するための一手段として、極めて重要なことである。

しかしながら、生成される電解生成水の特性は、被電解水の特性（ｐＨ値の高低、電気伝導度の高低、酸度やアルカリ度の高低、遊離の炭酸成分の量の大小等）、被電解水の水温の高低、被電解水の給水速度の遅速等によって変化する。このため、電解運転中、電解強度を常に一定に維持する手段を採る電解運転では、設定された範囲内のｐＨを有する電解生成水を生成することが必ずしもできない場合がある。これに対処すべく、所定のｐＨ値を有するアルカリイオン水（電解生成アルカリ性水）を生成するための電解水生成装置が、整水器の名称で提案されている（特許文献１参照）。

上記した特許文献１に提案されている整水器は、被電解水を電解槽へ供給するための給水管路に流量センサを設置して、電解運転中、流量センサから出力される流量検出信号に基づいて電解電圧を制御し、被電解水の流量の変動に関わることなく、予め設定されているｐＨ値を有するアルカリイオン水を生成すべく意図しているものである。しかしながら、当該整水器においては、電解運転中の被電解水の流量の変動にのみ対処し得るにすぎないものである。

例えば、水道水や井戸水等を被電解水とする場合や、水道水や井戸水等を被電解水の調製用水（調製用原水）とする場合、水道水や井戸水の特性は電解水生成装置を設置する地域によって異なり、また、同一の地域においても季節によって異なることもある。さらには、これらの水道水や井戸水等の水温は季節によって大きく異なり、また、電解水生成装置の設置環境によっても異なるものである。

上記特許文献１にて提案されている整水器の技術的思想を利用してこれらの問題に対処するには、被電解水の特性であるｐＨ値、電気伝導度、酸度、アルカリ度、遊離の炭酸成分の量等の全てを対象としなければならず、これらの特性を検出するための検出センサ、これらの特性の変動を是正するための是正手段、および、当該是正手段を各検出センサから出力される検出信号に基づいて制御するための制御手段が必要となり、かつ、複雑な制御プログラムが必要となる。従って、当該整水器の技術的思想を利用してこれらの問題に対処することは、できるかぎり安価な電解水生成装置を提供する場合には、実際上は不可能である。

従って、地域および季節によって異なる特性を有する水道水や井戸水等を被電解水や、これらの水を調製用原水とする被電解水を有隔膜電解して、設定された範囲内のｐＨ値を有する電解生成水を生成するには、当該被電解水を有隔膜電解するに先だって、当該被電解水の特性に対応すべく、電解強度および電解時間をその都度設定するようにすることが必要である。

しかしながら、電解水生成装置における電解強度の調節範囲には自ずと限界があり、例えば、一般の電解水生成装置における電解電流の調節限界は０．１Ａである。本発明者は、被電解水の特性によっては、電解強度である電解電流値を０．１Ａだけ変化させた場合に、生成される電解生成水のｐＨが０．３も変化することを経験している。また、例えば、或る地域に設置した電解水生成装置において、ｐＨが１０．３の電解生成水を生成すべく電解電流値を１．０Ａに設定した場合には生成された電解生成水のｐＨ値が１０．２となり、これを是正すべく、電解電流値を１．１Ａに設定すると生成された電解生成水のｐＨ値が１０．５となって、ｐＨ値が１０．３の電解生成水を得ることができないという経験をしている。
実開平６−２９６９３号公報

本発明の目的は、当該形式の電解水生成装置において、被電解水の特性（ｐＨ、電気伝導度、酸度、アルカリ度の高低、遊離の炭酸成分の量等の大小）、被電解水の水温の高低等が異なる被電解水を使用する電解生成水の生成において、異なる特性に起因する電解生成水のｐＨ値の大きな変化を簡単な手段で是正することにある。

本発明の目的は、より詳しくは、当該形式の電解水生成装置において、電解運転に先だって電解強度および電解時間を任意に設定し得るように構成して、地域および季節によって異なる特性を有する水道水や井戸水等の被電解水や、これらを調製用原水とする被電解水を有隔膜電解するに先だって、当該被電解水の特性に対応すべく電解強度および電解時間を設定する電解運転において、設定された範囲内のｐＨ値を有する電解生成水を生成すことにある。

本発明は電解水生成装置に関するもので、有隔膜電解槽と、同有隔膜電解槽の各電解室に被電解水をそれぞれ供給する一対の給水管路と、前記有隔膜電解槽の各電解室から電解生成水をそれぞれ流出する一対の流出管路を備え、設定された一定容量の電解生成水を生成する電解運転を１サイクルの電解運転時間とする形式の電解水生成装置を適用対象とするものである。

しかして、本発明に係る電解水生成装置は、上記した形式の電解水生成装置において、１サイクルの電解運転時間中に、電解条件を１または複数回可変とする電解条件可変機能を備えていることを特徴とするものである。本発明に係る電解水生成装置においては、前記電解条件として電解強度および電解時間を採用することができ、また、前記電解条件の一である電解強度として、電解電圧および電解電流の少なくとも１つを採用することができる。

本発明に係る電解水生成装置においては、設定された一定容量の電解生成水を生成する１サイクルの電解運転時間中に、電解強度および電解時間等の電解条件を１または複数回変更させる電解運転を採っている。このため、各電解条件で生成される電解生成水のｐＨ値は、目標とするｐＨ値に近似する上下のｐＨにその都度変更され、電解生成水が設定された一定容量生成された時点では、ｐＨ値が互いに異なる電解生成水が均一に混在して、目標とするｐＨ値の電解生成水が得られる。従って、電解条件を１サイクルの電解運転時間中、常に一定に維持する電解運転に比較して、電解強度の調節限界を越える精度によって、生成される電解生成水のｐＨ値をより高い精度に制御することができる。かかる電解運転では、電解条件の変更を細かくかつその変更回数を多くすれば、一層高い精度でｐＨ値を制御することができる。

本発明に係る電解水生成装置は、有隔膜電解槽を備える電解水生成装置であって、設定された一定容量の電解生成水を生成する電解運転を１サイクルの電解運転時間として設定される電解水生成装置である。図１には、本発明に係る電解水生成装置の一実施形態であるアルカリイオン水ディスペンサの全体の構成を概略的に示している。また、図２には、当該アルカリ水ディスペンサＡにおけるアルカリイオン水の水経路をフロー図として示している。

当該アルカリイオン水ディスペンサＡは、アルカリイオン水生成装置１０、上流側水経路２０および下流側水経路３０を備えている。アルカリイオン水生成装置１０は、有隔膜電解槽１０ａを主体とするもので、制御ボックス１０ｂ内に収納されている制御装置１０ｃにて電解運転を制御される。有隔膜電解槽１０ａ自体は公知のもので、隔膜にて区画された陽極側電解室および陰極側電解室を備え、当該アルカリイオン水ディスペンサＡの電解運転時には、陽極側電解室および陰極側電解室を構成する各電極に、直流電流が制御装置１０ｃを介して印加されるようになっている。当該アルカリイオン水ディスペンサＡにおいては、軟水処理および浄水処理された水道水を被電解水としている。

当該アルカリイオン水ディスペンサＡを構成する上流側水経路２０は、被電解水の給水管路２１を主体とするもので、給水管路２１は、その上流側先端部にて水道水の供給源に接続されているとともに、その下流側先端部にて有隔膜電解槽１０ａの各電解室に接続されている。給水管路２１には、軟水器２２、フイルタ２３、浄水器２４が介装されているとともに、各種の弁およびバルブ等が介装されている。なお、上流側水経路２０は、給水管路２１の他に、各種の排水管路２５ａ，２５ｂ，２５ｃおよびバイパス管路２５ｄを備えている。

当該アルカリイオン水ディスペンサＡを構成する下流側水経路３０は、アルカリイオン水（電解生成アルカリ性水）を流出させる第１流出管路３１と、電解生成酸性水を流出させる第２流出管路３２を主体としている。第１流出管路３１の上流側先端部は、有隔膜電解槽１０ａの陰極側電解室の下流側の部位に接続されている。また、第１流出管路３１の下流側先端部は、携帯用容器Ｂを出入れ可能な収容部Ａ1の上方に臨んでいる。第１流出管路３１の下流側先端部には、銀メッキフィルタ３３が介装されていて、当該先端部がアルカリイオン水の注出口に形成されている。当該アルカリイオン水ディスペンサＡの電解運転時には、有隔膜電解槽１０ａの陰極側電解室で生成される電解生成アルカリ性水は、アルカリイオン水として、第１流出管路３１の注出口を通して収容部Ａ1に収容された容器Ｂに注出される。

第２流出管路３２は、上流側先端部にて、有隔膜電解槽１０ａの陽極側電解室の下流側の部位に接続されていて、その下流側先端部は排水タンク３４の上方に臨んでいる。当該アルカリイオン水ディスペンサＡの電解運転時には、有隔膜電解槽１０ａの陽極側電解室にて生成される電解生成酸性水は、第２流出管路３２の先端側の注出口を通して、排水タンク３４内に注出される。なお、下流側水経路３０は、第１流出管路３２および第２流出管路３２の他に、排水管路３５ａ，３５ｂ、および、各種のバルブを備えている。

当該アルカリイオン水ディスペンサＡは、各地域における各種の販売店の店頭や専用の設置場所に設置されて、アルカリイオン水を清涼飲料水として消費者に供給するものである。当該アルカリイオン水ディスペンサＡにおいては、有隔膜電解槽１０ａの陰極側電解室で生成される電解生成アルカリ性水がアルカリイオン水として注出される。なお、当該アルカリイオン水ディスペンサＡにおいては、有隔膜電解槽１０ａの陽極側電解室で生成される電解生成酸性水は、排水タンク３４に一旦貯留された後に排水されるか、または、各種の用途に使用される。

図２は、当該アルカリイオン水ディスペンサＡにおける、被電解水の調製用原水である水道水の被電解水の調製、調製された被電解水の有隔膜電解槽１０ａへの供給、および、有隔膜電解槽１０ａにて生成されたアルカリイオン水の容器Ｂへの注出までの水経路を明確に示すフロー図である。当該アルカリイオン水ディスペンサＡの電解運転では、被電解水の調製用原水である水道水は、上流側水経路２０を構成する給水管路２１を通り、この間、軟水器２２による処理、および、浄水器２３による浄水処理を受けて被電解水となり、当該被電解水は、アルカリイオン水生成装置１０における有隔膜電解槽１０ａの各電解室に供給される。

有隔膜電解槽１０ａの各電解室に供給された水道水を調製用原水とする被電解水は、各電解室にて有隔膜電解を受け、陽極側電解室では電解生成酸性水が生成され、陰極側電解室では電解生成アルカリ性水が生成される。陰極側電解室にて生成された電解生成アルカリ性水は、アルカリイオン水として、下流側水経路３０を構成する第１流出管路３１を通り、第１流出管路３１の先端部に配設してある銀メッキフィルタ３３を通って注出口から容器Ｂ内に注出される。当該アルカリイオン水ディスペンサＡにおいては、設定された一定容量のアルカリイオン水（電解生成アルカリ性水）を生成する電解運転を１サイクルの電解運転時間とするもので、例えば、１サイクルの電解運転時間を１０秒〜９０秒の範囲の１０秒間隔で任意の時間に設定することができ、かつ、アルカリイオン水の生成量を３Ｌ〜５Ｌの範囲とすることができる。

当該アルカリイオン水ディスペンサＡの電解運転は、制御ボックス１０ｂに収納されている制御装置１０ｃにて制御される。制御装置１０ｃは、記憶部および制御部を有するコントローラと、有隔膜電解槽１０ａを構成する各電解室の各電極に直流電流を印加する電圧可変の駆動手段を備えている。当該制御装置１０ｃにおいては、制御ボックス１０ｂの操作パネルに設けたスイッチ群１１中の電解強度設定スイッチ、電解時間設定スイッチ、および設定値決定スイッチの操作により、任意の電解モードをコントローラの記憶部に入力することができ、これにより、コントローラの記憶部は当該電解モードを記憶する。

また、コントローラの制御部は、制御ボックス１０ｂのスイッチ群１１中の始動スイッチの操作で作動するもので、作動時には、記憶部に入力されている電解モードを駆動信号として駆動手段に出力する。駆動手段は、コントローラの制御部から出力される駆動信号に基づき、設定されている電解モード（設定電解モード）の電解電流を、設定電解モードの電解時間に対応して各電解室の各電極に印加する。なお、当該制御装置１０ｃにおいては、コントローラの記憶部に、常に一定の電解電流を各電解室の各電極に印加する通常の電解モード（通常電解モード）も入力されていて、制御ボックス１０ｂのスイッチ群１１中の電解強度設定スイッチおよび電解時間設定スイッチの操作によって、設定電解モードが解除されて、制御装置１０ｃの制御が通常電解モードに切替えられるように構成されている。

本発明に係る電解水生成装置においては、設定された一定容量の電解生成水を生成する１サイクルの電解運転時間での電解条件を、少なくとも１回変更できる電解モードを設定することを要件としている。当該アルカリイオン水ディスペンサＡにおいては、電解条件として、電解時間と電解電流を採用している。具体的には、電解時間（１サイクルの電解運転時間）は、９０秒の範囲の１０秒間隔で任意の時間に設定することができ、かつ、電解電流値は、１０秒単位で０．１Ａの間隔で任意の電流値に設定することができるように構成されている。電解時間および電解電流値の設定は、当該アルカリイオン水ディスペンサＡが搭載する制御ボックス１０ｂの操作パネルに設けられているスイッチ群１１中の電解時間設定スイッチ、電解強度設定スイッチおよび決定スイッチを、例えば、下記のごとく操作して行われる。

すなわち、当該アルカリイオン水ディスペンサＡでは、電解時間および電解電流値の設定に先だって、先ず、電解時間設定スイッチおよび電解強度設定スイッチを数秒間押動操作して、制御装置１０ｃにおける制御モードを通常電解モードから設定電解モードへ切替える切替え操作を行う。次いで、電解時間設定スイッチの操作により、１サイクルの電解運転時間（最大９０秒に設定してある）を任意に設定し、決定スイッチを操作して電解時間の設定を確定する。次いで、電解強度設定スイッチの操作により、最初の１０秒間における電解電流値を設定するとともに、決定スイッチを操作して電解電流値の設定を確定する。かかる操作を設定した電解時間にわたって繰返し行って、電解電流値の設定を終了する。

この時点では、電解モードの表示ランプ群１２の点灯が、通常電解モードの表示ランプから設定電解モードの表示ランプに切替わり、スイッチ群１１中の始動スイッチの操作によって、当該アルカリイオン水ディスペンサＡの電解運転が開始される。当該電解運転は、設定された電解時間の間、設定された電解モードに基づいて運転を制御され、当該アルカリイオン水ディスペンサＡは、１サイクルの電解運転を終了する。なお、１サイクルの電解運転が終了した時点で、始動スイッチを操作すれば、当該アルカリイオン水ディスペンサＡは、設定されている電解モードに基づく電解運転を繰返し行う。

図３〜図５には、３種類の設定電解モードを例示している。各設定電解モードは、被電解水の特性（ｐＨ値の高低、電気伝導度の高低、酸度やアルカリ度の高低、遊離の炭酸量の大小等）、被電解水の水温の高低、被電解水の給水速度の遅速に変動が生じない理想の電解条件において、印加する電解電流値を一定に維持した電解運転では、常に一定のｐＨ値のアルカリイオン水が生成されることを前提としている。

図３に示す第１の電解モードＭ1は、電解電流値Ａ1の電解運転で生成されるｐＨ値のアルカリイオン水の生成を意図しているもので、１サイクルの電解運転時間Ｔの間に、電解運転条件を４回変更する電解モードである。当該電解モードＭ1では、経時的に、第１に電解電流値Ａ2でＴ1時間電解し、第２に電解電流値Ａ1でＴ2時間電解し、第３に電解電流値０でＴ3時間電解（実質的には無電解状態）し、第４に電解電流値Ａ4でＴ4時間電解する。これらの異なる電解条件で生成されるアルカリイオン水は、アルカリイオン水ディスペンサＡの収容部Ａ2に収容されている容器Ｂに順次注出される。この結果、各アルカリイオン水の全ては容器Ｂ内で均一に混合されて、設定された一定のｐＨ値を有するアルカリイオン水となる。

図４に示す第２の電解モードＭ2は、被電解水である水道水のｐＨ値に近い微弱なアルカリ性のアルカリイオン水の生成を意図しているもので、１サイクルの電解運転時間Ｔの間に、電解運転条件を３回変更する電解モードである。当該電解モードＭ2では、経時的に、第１に電解電流値０でＴ1時間電解（実質的には無電解状態）し、第２に電解電流値Ａ1でＴ2時間電解し、第３に電解電流値０でＴ3時間電解（実質的には無電解状態）電解する。これらの異なる電解条件で生成されるアルカリイオン水は、アルカリイオン水ディスペンサＡの収容部Ａ2に収容されている容器Ｂに順次注出される。この結果、各アルカリイオン水の全ては容器Ｂ内で均一に混合されて、設定された一定のｐＨ値を有するアルカリイオン水となる。

図５に示す第３の電解モードＭ3は、電解電流値Ａ1の電解運転で生成されるｐＨ値と電解電流値Ａ2の電解運転で生成されるｐＨ値との中間のｐＨ値を有するアルカリイオン水の生成を意図している。当該電解モードＭ3は、１サイクルの電解運転時間Ｔの間に、電解運転条件を４回変更する電解モードであり、当該電解モードＭ3では、経時的に、第１に電解電流値Ａ1でＴ1時間電解し、第２に電解電流値Ａ2でＴ2時間電解し、第３に電解電流値Ａ1でＴ3時間電解し、第４に電解電流値Ａ2でＴ4時間電解する。これらの異なる電解条件で生成されるアルカリイオン水は、アルカリイオン水ディスペンサＡの収容部Ａ2に収容されている容器Ｂに順次注出される。この結果、各アルカリイオン水の全ては容器Ｂ内で均一に混合されて、設定された一定のｐＨ値を有するアルカリイオン水となる。

このように、上記した電解モードＭ1〜電解モードＭ3による電解運転では、設定された一定容量の電解生成水を生成する１サイクルの電解運転時間中に、電解電流値および電解時間の電解条件を複数回変更させる電解運転を採っている。このため、各電解条件で生成されるアルカリイオン水のｐＨ値はその都度変更され、アルカリイオン水が設定された一定容量生成された時点では、ｐＨ値が互いに異なるアルカリイオン水が均一に混合して、意図するｐＨ値のアルカリイオン水が得られる。従って、電解条件を１サイクルの電解運転時間中、常に一定に維持する電解運転に比較して、生成されるアルカリイオン水のＰＨ値をより高い精度で調整することができる。電解条件の変更回数を多くすれば、一層高い精度でｐＨ値を調整することができる。

本発明に係る電解水生成装置の一実施形態であるアルカリイオン水ディスペンサの全体を示す概略的構成図である。 同アルカリイオン水ディスペンサが構成するアルカリイオン水に関わる水経路を示すフロー図である。 同アルカリイオン水ディスペンサでの電解運転の第１の電解モードＭ1を示すグラフである。 同アルカリイオン水ディスペンサでの電解運転の第２の電解モードＭ2を示すグラフである。 同アルカリイオン水ディスペンサでの電解運転の第３の電解モードＭ3を示すグラフである。

符号の説明

Ａ…アルカリイオン水ディスペンサ、Ａ1…収容部、Ｂ…容器、１０…アルカリイオン水生成装置、１０ａ…有隔膜電解槽、１０ｂ…制御ボックス、１０ｃ…制御装置、１１…スイッチ群、１２…表示ランプ群、２０…上流側水経路、２１…給水管路、２２…軟水器、２３…フイルタ、２４…浄水器、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ…排水管路、２５ｄ…バイパス管路、３０…下流側水経路、３１…第１流出管路、３２…第２流出管路、３３…銀メッキフィルタ、３４…排水タンク、３５ａ，３５ｂ…排水管路。

Claims (3)

1. 有隔膜電解槽と、同有隔膜電解槽の各電解室に被電解水をそれぞれ供給する一対の給水管路と、前記有隔膜電解槽の各電解室から電解生成水をそれぞれ流出する一対の流出管路を備え、設定された一定容量の電解生成水を生成する電解運転を１サイクルの電解運転時間とする電解水生成装置であり、１サイクルの電解運転時間中に電解条件を１または複数回可変とする電解条件可変機能を備えていることを特徴とする電解水生成装置。
2. 請求項１に記載の電解水生成装置において、前記電解条件は、電解強度および電解時間であることを特徴とする電解水生成装置。
3. 請求項２に記載の電解水生成装置において、前記電解条件の一である電解強度は、電解電圧および電解電流の少なくとも１つであることを特徴とする電解水生成装置。

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