JPH05285482A - イオン水生成器及びその作動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 洗浄を自動で行わせることができるイオン水
生成器を提供する。 【構成】 電極間に水を通しながら直流電圧を印加して
アルカリ性水と酸性水を生成させる電解槽の水出入口通
路内に設置された流量センサであって、通水流量を常時
検知し電気信号として出力するよう構成されたものと、
通電制御手段とを備え、流量センサで検出された流量に
応じて、電解電流のＯＮ、ＯＦＦ又は通電方向逆転をさ
せることができるよう構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、種々のイオンを含む水
道水を陽陰極間に連続的に供給しながら電解してアルカ
リ性水と酸性水を生成する装置に係り、常に電極をクリ
ーンな状態に保つことによって良好な電解を行うための
装置と方法とに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】イオン水生成器は、医療物質生成器の名
称で薬事法の医療機器に指定され、厚生省薬務局長通知
（薬発第７６３号）に記載されているように、陰極液は
慢性下痢、消化不良、胃腸内異常発酵、制酸、胃酸過多
に有効であり、陽極液は弱酸性のアストリンゼントとし
て美容水に用いられることは周知のところである。

【０００３】水を電解してアルカリイオン水を得る方法
としては、古くはバッチ式があったが、最近では連続式
が主流となってきた。いずれにしても、主要部品である
陽極，陰極，セパレータ（隔膜）などを電解槽容器の中
に適切な形で配置して、水道水を貯水、もしくは、連続
通水しながら両極間に直流電圧を印加し電解すると、ア
ルカリ性水と酸性水とが得られる。これは、水が電解さ
れて水酸基イオンと水素イオンができるとともに、もと
もと水道水中に含まれていたＮａ⁺ ，Ｋ⁺ ，Ｃａ²⁺，Ｍ
ｇ²⁺，Ｆｅ^2+or3+などの陽イオンが陰極側に、また、Ｃ
ｌ^- ，ＳＯ₄ ^2-，ＮＯ₃ ^- などの陰イオンが陽極側に引
き寄せられてアルカリ性と酸性のイオン水が生成するこ
とによるものである。

【０００４】バッチ式、連続式いずれの場合であって
も、Ｃａ²⁺，Ｍｇ²⁺，Ｆｅ^2+or3+などの水酸化物は、比
較的水に溶けにくいため陰極板やセパレータの表面にス
ケースとして析出付着し、正常な通電や通水に支障をき
たす。そのために従来より、両方式を問わず、このスケ
ール除去のためには種々の試みが行われている。例え
ば、特開昭５４−１３０４７９は、バッチ式において各
槽の極性と両液の流路の双方を手動で切り換えて水酸化
カルシウムなどの目詰まりを防ごうとするものである。

【０００５】これとは別に、スケールをなくすためには
極性を反転逆通電すると効果のあることが、このころか
らすでに知られていた。連続式の例としては特開昭６２
−２７３０９６があるが、これは、圧力スイッチを用い
て給水時間を積算し、一定時間がたつと印加電圧の極性
を反転せしめて洗浄し、圧力スイッチがオフになれば逆
通を停止すると言うものである。また、実開昭６２−１
９０６９５は、給水時間を積算するかわりに電解電流を
検知して電気量を積算し、これが所定値に達したときに
印加電圧の極性を反転させ、圧力スイッチがオフになる
まで印加を継続すると言うものである。また、実開昭６
２−１８３５９７は、給水によって圧力スイッチがオン
になると電圧を印加し、給水停止でオフになると極性を
反転させて、電解槽内の水を排出しているあいだに逆通
電洗浄する方法である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】旧型のバッチ式は、前
記のように、逆洗切換が自動化されていないという欠点
もあるが、それよりもバッチ式そのものが連続通水式よ
り商品的価値が低いため、最近では特殊な用途を除きほ
とんど使用されなくなった。言うまでもなく、ここでは
連続式のイオン水生成器に適用することを前提としてい
る。

【０００７】さて、これまで述べたように、従来のスケ
ール除去・洗浄方法の共通点としていずれも圧力スイッ
チを用いることを特徴としていることは、当業界でも周
知のところである。詳細には種々の方法があるが、その
違いは、電圧を反転させるタイミングの取り方が少し異
なるだけである。すなわち、逆通電を開始する時間を、
通水時間積算によるのか電流量積算なのか、また、給水
停止直後にするのかが違う。いずれにしても、圧力スイ
ッチを用いた場合に共通の種々の欠点を有していた。

【０００８】極板などにスケールが付着するというのは
もともと供給水中に含まれていた陽イオンが原因で起き
るのであり、給水流量が大きいほどより多くの陽イオン
が供給されるのであるから当然スケールもたくさん付着
しやすい。従来のように圧力スイッチを用いる方法で
は、スケール付着量とはまったく無関係な圧力の有無、
すなわち通水時間のみが分かるだけである。これをいく
ら正確に測定したとしても、逆通電に必要な時間を判断
決定する目的にはほとんど役に立たない。圧力スイッチ
のかわりに圧力センサを用いて圧力値と通水時間から流
量を推定計算する方法も考えられるが、上水道などの実
際の水圧は常に変化しており、圧力値が瞬間的にかつ極
めて大きく変動するため流量への換算は困難であった。
このように圧力だけではスケール付着と密接な関係のあ
る流量値が把握できないのである。

【０００９】また、汎用の安価な圧力スイッチは、検出
できる圧力は水柱にして少なくとも数１００ｍｍ以上必
要であり、これ以下の微差圧は大抵検出できないので、
実使用に際しては一定流量以上流して圧力を高めないと
オンオフ動作しない。従って、水道の蛇口を少し開けて
少流量で通水しようとすると、圧力スイッチが動作せず
電解されないことになる。そればかりか、圧力スイッチ
の設定圧力においては、圧力が上昇か下降かの違いによ
ってもオンオフの動作点が異なる、つまりヒステリシス
特性を持っているため、実際に使用する圧力範囲で確実
にオンオフさせるように調整しておかないと誤動作す
る。以上述べたような欠点を除くために高性能タイプの
微差圧計を用いることは考えられるが、極めて高価にな
るばかりか形状寸法が１桁倍ほど大きくなることは必定
である。一般家庭向け用途を想定した場合、小型，軽
量，経済性が一番重視されるのであってこれを採用して
もなんらの利点も見いだせない。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、電極間に水を通
しながら直流電圧を印加してアルカリ性水と酸性水を生
成させる電解槽の水出入口通路内に設置された流量セン
サであって、通水流量を常時検知し電気信号として出力
するよう構成されたものと、通電制御手段とを備え、流
量センサで検出された流量に応じて、電解電流のＯＮ、
ＯＦＦ又は通電方向逆転をさせることができるよう構成
されたイオン水生成器、及び、通水が開始された時点で
正電圧を印加しはじめ、流量積算値が所定値に達したと
きに前記と逆極性の電圧を反転印加させ、さらに流量が
零になったときに逆通電解を停止することを特徴とする
前記イオン水生成器の第１の作動方法、及び、一定流量
以上で通水されているあいだは電極に所定の正電圧を印
加し、流量が一定値以下になったときに印加電圧を反転
せしめ、流量が零にいたるまで逆通電を継続させること
を特徴とする前記イオン水生成器の第２の作動方法、及
び、一定流量以上で通水されているあいだは電極に所定
の正電圧を印加し、流量が零となったときに印加電圧を
反転せしめて所定時間だけ逆電圧をかけながら電解槽内
の水を排水することを特徴とする前記イオン水生成器の
第３の作動方法を採用することにより、前記課題を解決
するものである。

【００１１】

【作用】本発明は印加電圧反転の時機を判断するのに通
水の有無だけでなく流量計測の方が有効と考え、その手
段として小型で高精度の流量センサを採用する。電解槽
の入口もしくは出口のいずれかの水路内にこの流量セン
サを備えてそこを通過する水の流量を測定することによ
って印加電圧を最適のタイミングで反転してスケールを
除去洗浄し、いつも新鮮な電極表面を保持して良好な電
解を行なわせしめる。本発明で使用できる流量センサは
電気信号が出力できるタイプに限られる。なぜなら、マ
イコンなどを用いてあとで信号処理して逆接用のリレー
などを働かせるためである。一般的によく知られた流量
計、例えば、フローメータ（浮子式）やオリフィス，ピ
トー，ベンチュリと言った差圧式、あるいは、容積型の
水道メータなどでは電気信号が取り出しにくく、相当大
きく高価であり本発明には向いていない。この目的に適
したものとして、例えば、磁気センサを組み込んだター
ビン型やパドル型の流量センサがある。

【００１２】イオン水生成器の陽陰極に正方向の電圧を
印加すると陰極には周期律表のアルカリ族またはアルカ
リ土族の水酸化物が生成するが、前者は水溶性であり電
解の障害とはならないが、後者は一般的に難溶性のもの
が多く極板や隔膜表面に付着する。これが多くなると電
解できなくなるから、適当な時機に逆電圧を反転印加す
れば陰極に析出した水酸化物は新しく生成されるＣ
ｌ^- ，ＳＯ₄ ^2-，ＮＯ₃ ^-などと反応して易溶性の塩を
つくるので、極板表面の析出物は溶解もしくは小片状に
脱落するからこれを不要の水として装置外に排出する。

【００１３】さて、このような、逆通洗浄をどの時点で
行うかについては、さまざまな方法が考えられる。給水
流量が余りに少ない状態で通電すると電解槽内の水温度
が上昇しやすく極板寿命と安全の面からは好ましくな
い。従って、一定流量以上で通水されたときだけ正電圧
を印加し、スケールの析出が原因で正常な電解が困難に
なると予想される流量積算値を予め想定しておき、この
値に到達したとき印加電圧を反転し、さらに一定流量が
通過してからのち電解を自動停止するか、もしくは蛇口
が閉められるまで逆通電を継続する。

【００１４】これとは別の方法として、瞬間流量が一定
値以上なら正電圧を印加し、他の値以下ならば電圧を反
転して逆電圧を印加し、零になれば電解を停止する。さ
らには、一定値以上で正電圧を印加し、零になれば所定
の時間だけ反転させる方法もある。本発明は、逆通電の
時機やその判断基準をこまかく限定することに重点を置
くものではなく、これらを判定する手段として流量セン
サを応用することに特徴付けられるものである。

【００１５】

【実施例】本発明の実施例を説明する。図１は本発明の
イオン水生成器を構成する主要部品としての電解槽１と
電気回路を示す。電解槽１内には陽極２と陰極３とがセ
パレータ４をはさんで平行に配置され、電解容器５に収
納されている。水は、矢印で示すように、電解容器５の
下部から導入され、アルカリ性水７と酸性水８とに分離
されて上部から取り出される。流量センサ９は、図面で
示すように、供給水６の流量を測定するために、水の入
口通路に設置される。図示しないが水の出口水路に設け
てアルカリ性水７や酸性水８の流量を測定してもよい
し、必要とあれば二ヶ所以上に設けてもよい。

【００１６】流量センサ９はごく一般的な市販品でよ
く、詳細は省略するが、その内部には磁石付きの回転体
とこの磁界変化を感知する磁気センサが備えられてい
る。回転体には形状によってタービン型とパドル型とが
あり、流体が通過すると回転運動して磁界を変化させ
る。磁気センサには半導体と磁性体のタイプがあり、前
者にはホール素子や半導体式磁気抵抗素子、後者には磁
気ヘッドや磁性体式磁気抵抗素子などがある。これらの
磁気センサを埋設した市販の流量センサは、大抵の場合
直流を印加してパルス出力を取り出す。パルス出力はパ
ルスカウンタの機能を有するマイコン１０を用いて短時
間内のパルス数として計測される。流量（ｌ／ｓｅｃ）
は、センサ固有のパルス定数（ｌ／パルス）とパルス出
力（パルス／ｓｅｃ）との積で算出される。マイコン内
では流量データをもとにし、予め記憶させた好みのプロ
グラム内容と対比しながら、いつ反転通電すべきかが判
断され、良好なタイミングで逆接用のリレー１１が作動
するよう構成されている。

【００１７】

【発明の効果】本発明のイオン水生成器によるによれ
ば、洗浄操作は人の感に頼ってマニュアルで操作するも
のではなく、刻々と変化する流量を常時測定することに
より、適切なタイミングによる自動逆通電によりおこな
われるので、常にスケールが除去され最適条件で電解で
きるので、その実用的価値は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るイオン水生成器の主要
構成部品を示す。

【符号の説明】

１ 電解槽 ２ 陽極 ３ 陰極 ９ 流量センサ １０マイコン

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極間に水を通しながら直流電圧を印加
   してアルカリ性水と酸性水を生成させる電解槽の水出入
   口通路内に設置された流量センサであって、通水流量を
   常時検知し電気信号として出力するよう構成されたもの
   と、 通電制御手段とを備え、 流量センサで検出された流量に応じて、電解電流のＯ
   Ｎ、ＯＦＦ又は通電方向逆転をさせることができるよう
   構成された、 イオン水生成器。
2. 【請求項２】 通水が開始された時点で正電圧を印加し
   はじめ、流量積算値が所定値に達したときに前記と逆極
   性の電圧を反転印加させ、さらに流量が零になったとき
   に逆通電解を停止することを特徴とする、請求項１記載
   のイオン水生成器の作動方法。
3. 【請求項３】 一定流量以上で通水されているあいだは
   電極に所定の正電圧を印加し、流量が一定値以下になっ
   たときに印加電圧を反転せしめ、流量が零にいたるまで
   逆通電を継続させることを特徴とする、請求項１記載の
   イオン水生成器の作動方法。
4. 【請求項４】 一定流量以上で通水されているあいだは
   電極に所定の正電圧を印加し、流量が零となったときに
   印加電圧を反転せしめて所定時間だけ逆電圧をかけなが
   ら電解槽内の水を排水することを特徴とする、請求項１
   記載のイオン水生成器の作動方法。