JPH07171570A - 電解イオン水生成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】陰極と陽極とを隔膜で仕切り所定の間隔で対向
配置させた電解槽に対する水道水の流通路に水道水の流
量を検出するための流量検出装置を配設し、電解槽への
電解電源の供給路に陰極を逆洗するために電解電源の陰
陽の極性を反転する極性切換手段とを配設した電解イオ
ン水生成装置において、累積積算値演算手段１２により
電解槽１に供給する電力と水道水の流量の積を時間に関
して積算した累積積算値を演算し、累積積算値が予め設
定された値を越えたときに極性切換手段８により電解電
源５の極性を反転して、陰極の洗浄を行うようにした。 【効果】実際に消費した電力と流量との積を時間に関し
て積算した累積積算値に基づき洗浄を行っているので、
従来例の一律のタイマーで洗浄する方式のもつ問題を解
決でき、地域毎に異なる水質に応じた適正な時間間隔で
電極の洗浄ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水道水を電解槽で電気
分解してアルカリイオン水を連続的に生成する電解イオ
ン水生成装置に係り、特にこの電解に伴い陰極に付着し
た付着物を電解槽に印加する電解電源の極性を反転して
逆電解による洗浄で取り除くいわゆる逆洗機能を備えた
電解イオン水生成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、電解槽内を隔膜で仕切り陰極と陽
極とを対向配置し、この電解槽内に水道水を連続的に流
し、電気分解によって陰極で陽イオンを多く含んだアル
カリイオン水を生成し飲料水等として利用し、さらに陽
極で生成された陰イオンを多く含んだ酸性水も利用可能
にした電解イオン水生成装置が開発され、普及してい
る。

【０００３】このような電解イオン水生成装置で電解槽
内の電極に電圧を引加し、水道水をイオン化する過程で
長時間使用すると、カルシウム等の水道水に溶解してい
る物質が陰極に付着し、装置の電解性能が劣化する。そ
のため、従来例では使用時間タイマー等を設け、電解時
間が一定時間に達すると電解槽に自動的に逆電圧を引加
して陰極に付着した付着物（以後、スケール）を除去す
るいわゆる逆洗を行う方法が採用されている。

【０００４】水道水に溶解しているカルシウム等が電解
槽の陰極にスケールとして付着する量は、図７、図８に
示すように、流量が一定の場合には電解槽で消費される
電力が大きくなると多くなり、また電力が一定の場合に
は電解槽を通過した水道水の流量が大きくなると多くな
る関係がある。

【０００５】電解槽で消費される電力は、電極に印加し
た電圧とそのときに流れる電流の積であり、印加電圧が
一定の場合に流れる電流は、水質によって変化し、水道
水に溶解しているカルシウム等の量が多い場合は少ない
場合に比べ大きくなり、結果として電力も大きくなる。

【０００６】このように陰極に付着するスケールの量
は、印加電圧を一定にした場合に電力の要素である電流
値は電解前の水道水に溶解しているカルシウム等の量に
より変化し、また電力を一定にした場合、付着物するス
ケールの量は、流量によって異なるため、従来例のよう
に一定の使用時間が経過する毎に逆電圧を印加して逆洗
を行う方法では以下に示すような問題が発生する。

【０００７】第１のケースとして、逆洗を長いタイマー
時間毎に行うと、陰極にスケールが多量に付着し、短時
間の洗浄ではスケールを取り切れず、陰極に少しづつ堆
積され、長時間の使用に耐えない。第２のケースとし
て、逆洗を短いタイマー時間毎に行うと、洗浄回数が増
え、洗浄によって実際にアルカリイオン水を使用する時
間がたびたび中断され使用者に不便を与える。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、前記した従来例の問題を解決した電解イオ
ン水生成装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記した従来
技術の課題を解決するために、陰極と陽極とを隔膜で仕
切り所定の間隔で対向配置させた電解槽に対する水道水
の流通路に水道水の流量を検出するための流量検出装置
を配設し、電解槽への電解電源の供給路に陰極を逆洗す
るために電解電源の陰陽の極性を反転する極性切換手段
とを配設した電解イオン水生成装置において、電解槽に
供給する電力と水道水の流量の積を時間に関して積算し
た累積積算値を演算する累積積算値演算手段を備え、累
積積算値が予め設定された値を越えたときに極性切換手
段により電解電源の極性を反転して、陰極の洗浄を行う
ようにした電解イオン水生成装置を提供するものであ
る。

【００１０】

【発明の作用】本発明は、実際に消費した電力と流量と
の積を時間に関して積算した累積積算値に基づき洗浄を
行っているので、従来例の一律のタイマーで洗浄する方
式のもつ前記した問題を解決でき、地域毎に異なる水質
に応じて適正な時間間隔で逆洗により電極の洗浄ができ
るという作用がある。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。

【００１２】（１）装置の基本構成 本発明の電解イオン水生成装置の基本構成について図１
に示す装置の機能ブロック図を参照しながら説明する。

【００１３】同図において電解槽１には、白金被覆電極
等からなる不溶解性の陽極と、ステンレス等からなる陽
極が所定の間隔で隔膜を介して対向配置されており、電
解槽１と水道２とを連結する水道水流通路３には、水道
水の流量を計測するための流量計測手段４が配設されて
いる。

【００１４】電圧発生手段としての電解電源５は、電解
槽１の整流回路を介して生成強度選択手段１０によって
選択された所定の電圧の直流電源を供給するものであ
る。電解電源５から電解槽１への整流後の電源供給路６
の途中には、電極に流れる電直流値を測定するための電
流検出手段７および後記するように電極の逆洗のために
電極に印加する電圧の極性を反転するための極性切換手
段８が配設されている。

【００１５】取水管９は電解槽１に接続され、電解槽１
で生成されたアルカリイオン水を採取したり、逆洗時の
洗浄水を排出する。

【００１６】生成強度選択手段１０は、前記したように
電解槽１に印加される電解電源５の電圧を選択する。累
積積算比較値記憶手段１１は、予め実験等により逆洗が
必要になるまでの基準値として決定された累積積算値を
累積積算比較値として記憶している。累積積算値とは、
アルカリ水生成時の電極への印加電圧、計測電流および
流量の積を時間について累積積算した値である。

【００１７】累積積算値演算手段１２は、累積積算値を
演算する手段で、演算結果は累積積算値記憶手段１３に
記憶される。

【００１８】逆洗開始時期判別手段１４は、逆洗の開始
時期に達したか否かを判別し、開始時期に達すると、逆
洗開始音声告知手段１５に音声告知をさせると共に極性
切換手段８に対して電解電源の極性を切り換えるための
信号を出力し、また洗浄時間計測手段１６に信号を出力
する。

【００１９】逆洗開始時期の判別は、累積積算比較値記
憶手段１１に記憶された累積積算比較値と累積積算値記
憶手段１３に記憶される累積積算値との比較により行わ
れる。

【００２０】逆洗終了時期判別手段１７は、逆洗時間記
憶手段１８に記憶された時間と逆洗時間計測手段１６で
計測した時間とを比較して逆洗の終了時期に達したか否
かを判別し、逆洗の終了時期に達すると、逆洗終了音声
告知手段１９に音声告知をさせると共に極性切換手段８
に対して信号を出力し、電解槽に印加される電解電源の
極性を元のアルカリ水生成の状態に復帰させる。

【００２１】逆洗時間計測手段１６は、逆洗時間の計測
開始時に表示手段２０に信号を出力し、逆洗中であるこ
とを表示する。なお逆洗時間計測手段１６による逆洗時
間の計測は、逆洗開始時期判別手段１４からの信号によ
り開始される。この逆洗時間計測手段１６には、逆洗時
間計測中に水道が止められると逆洗時間の計測が止めら
れるように流量計測手段４からの流量の検出信号が入力
されている。

【００２２】（２）装置の制御回路の概要 次に主として図２の制御ブロック図を参照しながら電解
イオン水生成装置の制御回路の概要について説明する。

【００２３】同図において、中央演算処理装置２１（以
後ＣＰＵ２１）には、プログラム記憶手段２２が接続さ
れ、プログラム記憶装置２２には、電解イオン水生成装
置全体の制御プログラムおよび固定データ等が記憶され
ている。ＣＰＵ２１に接続された一時記憶装置２３は、
各種操作キー２４の入力状態や、装置の制御中における
演算処理等のデータを一時的に記憶するようになってい
る。

【００２４】ＣＰＵ２１には、流量計測手段４、各種操
作キー２４、累積積算値記憶手段１３および電流検出手
段７が接続されている。

【００２５】流量計測手段４は、前記したように電解槽
に供給される水道水の流量を計測する手段である。各種
操作キー２４には、電解イオン水生成装置の運転モード
を選択するモード選択キー２５、アルカリ水等の生成強
度を選択するために電解電源５の電圧を切換選択する生
成強度選択手段としてのｐＨレベル選択キー１０等があ
る。

【００２６】モード選択キー２５は、図３に示すように
その操作毎にアルカリ、酸、浄水および手動の洗浄モー
ドが選択され、選択されたモードに対応するＬＥＤラン
プ等からなる表示ランプ３０〜３３が順次点灯するよう
になっている。

【００２７】アルカリモードはアルカリ水を生成するモ
ード、酸モードはアルカリ水生成時と電極に極性を反転
した電圧を印加し酸性水を生成するモード、浄水モード
は電解を行わず水道水をフィルターだけで浄化するモー
ド、洗浄モードは手動によりアルカリ水生成時に対して
電極に極性を反転した電圧を印加し、逆電解により電極
に付着したスケールを除去するモードである。

【００２８】ｐＨレベル選択キー１０は、その操作毎に
弱、中、強、極強が順次選択され、図３に示すように選
択された強度に対応するＬＥＤランプ等からなる表示ラ
ンプ３５〜３８が、表示ドライバを介して順次点灯する
ようになっている。

【００２９】累積積算値記憶手段１３に記憶される累積
積算値Ｓは、アルカリ水生成時の電力と流量との積を時
間に関して積算した累積積算値である。即ち累積積算値
Ｓは、電解電源５に対してｐＨレベル選択キー１０で選
択された生成強度対応して電解槽１に印加される電圧
と、電流検出手段７により検出された電解槽１内の電極
間を流れる電流値と、流量計測手段４で測定されたアル
カリ水生成時の水道水の使用流量との積を時間に関して
積算した値である。

【００３０】ＣＰＵ２１には更に表示手段２０、累積積
算比較値記憶手段１１、逆洗時間記憶手段１８および電
圧発生手段５が接続されており、表示手段２０は各種操
作キーの操作状態の表示および逆洗実行中に逆洗が実行
されていること等を表示する。

【００３１】累積積算比較値記憶手段１１に予め記憶さ
れた累積積算比較値Ｄは、前記した逆洗開始時期判別手
段１４が逆洗開始時期を判別するための基準となる値で
ある。逆洗時間記憶手段１８には、逆洗開始から終了ま
での時間としての逆洗時間Ｔが記憶されている。これら
累積積算比較値Ｄおよび逆洗時間Ｔは、予め実験等によ
り最適な値に決定されている。

【００３２】電圧発生手段５は、ｐＨレベル選択キー１
０で選択された電圧を極性切換手段８を介して電解槽１
に供給する。

【００３３】（３）装置の制御回路 以上のように構成された装置の制御回路について図４、
図５を参照しながら説明する。

【００３４】図４において、各種操作キー２４には、前
記した電解強度を電解電源５をリレーのｒ１〜ｒ４（図
５参照）の切り換えにより４段階の選択を可能にした生
成強度選択手段としてのｐＨレベル選択キー１０の他
に、前記したようにアルカリイオン水の生成、酸性水の
生成、電解なしの濾過だけの浄水の生成および手動によ
る逆洗のための洗浄等が選択できるように、モード選択
キー２５の操作によりＯＮ、ＯＦＦ制御されるアルカリ
キー４０、酸性キー４１、浄水キー４２および洗浄キー
４３が配設されている。

【００３５】図５において、電解電源５から電解槽１へ
の電源供給路６の途中には、前記した酸性キー４１また
は洗浄キー４３が操作された場合およびＣＰＵ２１から
の信号で自動的に逆洗が選択された場合に電極の極性を
陰陽逆に切り換えるための極性切換手段８としての極性
切換用のリレーｒ５が配設されている。

【００３６】流量計測手段としての流量計測回路４は、
図５に示すように水道水の流通路３（図１）に流量セン
サ５０をを配設し、磁化した羽根の回転速度をホールセ
ンサで検出し流速に応じたパルス信号を出力させ、発振
器５１からの信号を分周器５２で分周した基準信号時間
内に流量センサ５０から出力されるパルス信号をカウン
タ５３で計測するように構成されている。

【００３７】電流検出手段としての電流検出回路７は、
図５に示すように電源供給路６に抵抗ＲＳを配設し、抵
抗ＲＳに流れる電流を電位差として取り出し、アンプ５
５で増幅し、Ａ／Ｄコンバータ５６でデジタル値に変換
する回路である。

【００３８】図４において、アルカリ水生成時間積算回
路６０は、アルカリイオン水の生成時間を計測する回路
であり、ＣＰＵ２１によりアルカリイオン水の生成時に
ＵＰ側に、酸性イオン水生成時および逆洗時にＤＯＷＮ
側に制御されるＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ６１を備え、カ
ウンタ６１は、アルカリ水の生成条件であるアルカリキ
ー４０が閉路でかつ流量計測回路４（図５）により規定
値以上の流量が検出された場合に、発振器５１からのク
ロックパルスがクロック端子ＣＬＫに入力され、アルカ
リイオン水の生成時間を計測する。

【００３９】ｐＨレベル選択キー１０の操作時に、選択
されたｐＨレベルに対応する表示ランプ３５〜３８の表
示ドライバとして機能するドライバ回路は、自動逆洗時
には逆洗時間計測手段としての逆洗時間計測回路１６と
して機能し、逆洗時間計測回路１６は図示しないがプリ
セットカウンタおよびデコーダ等を含み、逆洗の開始時
にＣＰＵ２１は極性切換回路８としてのリレーｒ５をア
ルカリ水生成時とは陰陽逆に切り換えると共にプリセッ
トカウンタに逆洗時間記憶手段１８の逆洗時間をセット
する。

【００４０】逆洗時間計測回路１６の出力は、表示装置
２０の４つのＬＥＤからなる電解強度表示ランプ３５〜
３８に送られ、これらの表示ランプは逆洗時には逆洗時
間の経過を表示する逆洗表示ランプとして機能し、カウ
ンタに逆洗時間がセットされると全部のＬＥＤランプ３
５〜３８が点灯し、カウンタ値の減少にしたがって消灯
していき、カウンタ値が０になった時に全部消灯する。

【００４１】逆洗時間計測回路１６には、流量計測回路
４で規定量以上の流量が検出された場合に逆洗時間が計
測されるようになっている。従って逆洗中に水道が止ま
り規定量以上の流量が検出されなくなると、逆洗時間の
計測は行われなくなり、逆洗動作の待機状態となる。

【００４２】待機状態で再度流量計測回路４が規定量以
上の流量を検出した場合には、ＣＰＵ２１は電力と流量
との積を時間で積算した累積積算値が、逆洗開始時期に
達しているが逆洗終了時期には達していないと判別し、
プリセットカウンタに再度逆洗時間をセットして逆洗を
開始させる。

【００４３】このため、累積積算値が逆洗開始時期を満
たす値に達した場合には、逆洗が逆洗時間記憶手段１８
に記憶された逆洗時間かそれを越えた時間行われるよう
になっている。

【００４４】逆洗開始音声告知手段１５および逆洗終了
声告知手段手段１９を含む音声発生回路６３は、逆洗開
始時期および逆洗終了時期に流量計測回路４による規定
量以上の流量検出のもとに音声合成回路６４からアンプ
６５を介してスピーカ６６から音声を出力すると共に、
逆洗中にはメロディーを流すようになっている。音声合
成回路６４の出力中に規定量以上の流量が検出されなく
なった場合には、音声合成回路６４がリセットされてそ
の出力を停止し、逆洗動作が中止されたことを使用者に
知らせるようなっている。

【００４５】（４）電解イオン水生成装置の制御 次に図のフローチャートを参照しながら電解イオン水生
成装置の制御について説明する。同図において、Ｓｎ
（ｎ＝１、２、３、・・・）は、制御の各ステップを示
す。

【００４６】Ｓ１ モード選択キー２５のアルカリキー４０をＯＮにしてア
ルカリ水の生成を選択し、生成強度選択手段としてのｐ
Ｈレベル選択キー１０によりアルカリ水の生成強度を選
択すると、選択された電解電源５のリレー接点（ｒ１〜
ｒ４）のうちの１つがＯＮになり、選択された生成強度
に応じたＬＥＤランプ（３５〜３８）の１つが点灯する
と共に選択された生成強度に応じた電圧が電解槽１に印
加されてアルカリ水が生成される。

【００４７】Ｓ２〜Ｓ４ アルカリ水の生成が開始すると、Ｓ３で流量計測手段４
により水道水の流量が計測されると共にＳ３で電流検出
手段７により電解槽１の電極間を流れる電流が計測さ
れ、選択された現在のｐＨ強度に対応した印加電圧と測
定電流と測定流量の積を時間に関して積算した累積積算
値Ｓが演算される。

【００４８】Ｓ５ 累積積算値Ｓと陰極の洗浄の基準となる累積積算比較値
Ｄとの比較が行われ累積積算値Ｓが累積積算比較値Ｄを
越えるまで、Ｓ２からのステップが繰り返し実行され、
アルカリイオン水が生成される。累積積算値Ｓが累積積
算比較値Ｄを越えるとＳ６以降に進む。累積積算比較値
Ｄは、前記したように洗浄を必要とする累積積算値の基
準となる値であり、予め実験等により求め決定され不揮
発性の記憶装置に記憶されている。

【００４９】Ｓ６ 洗浄モードになり、電解槽１に印加される電解電源５の
極性が極性切換手段８により陰陽逆に反転させられ、ｐ
Ｈ強度が極強に切換えられ洗浄ランプ３３および選択さ
れたｐＨレベルを表示する表示ランプ３５〜３８が全部
点灯して逆洗モードになったことを表示する。同時に逆
洗時間計測手段１８の洗浄時間Ｔに対応するカウント値
が逆洗時間計測手段１６の主要部をなすプリセットカウ
ンタにセットされ、同カウンタによる計測された洗浄時
間Ｔｓに対応するカウント値の減算による計測がスター
トする。

【００５０】Ｓ７、Ｓ８ 流量計測手段４による水道水の流量が規定量以上である
ことを条件に洗浄が実行され、計測された実際の洗浄時
間Ｔｓにより、カウンタにセットされた洗浄時間Ｔが減
算され、その値が０になるまで逆洗が実行される。その
値が０になると、逆洗が終了し累積積算値Ｓが０にクリ
アされると共に表示ランプ３５〜３８が総て消灯し、Ｓ
１ステップに戻り再びアルカリ水の生成が可能になる。

【発明の効果】以上のように本発明によれば、実際に消
費した電力と流量の積を時間に関して積算した累積積算
値に基づき洗浄を行っているので、従来例の一律のタイ
マーで洗浄する従来の方式のもつ前記した問題を解決で
き、地域毎に異なる水質に応じて電極の逆洗による適正
な洗浄ができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 装置の機能ブロック図

【図２】 制御回路のブロック図

【図３】 操作パネルを示す図

【図４】 制御回路

【図５】 制御回路

【図６】 フローチャート

【図７】 累積積算量とスケールの付着量との関係を示
す図

【図８】 累積積算量とスケールの付着量との関係を示
す図

【符号の説明】

１ 電解槽 ２ 水道 ３ 流通路 ４ 流量計測回路 ５ 電解電源 ６ 供給路 ８ 極性切換手段 １１ 累積積算比較値記憶手段 １２ 累積積算値演算手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】陰極と陽極とを隔膜で仕切り所定の間隔で
   対向配置させた電解槽に対する水道水の流通路に水道水
   の流量を検出するための流量検出装置を配設し、電解槽
   への電解電源の供給路に陰極を逆洗するために電解電源
   の陰陽の極性を反転する極性切換手段とを配設した電解
   イオン水生成装置において、電解槽に供給する電力と水
   道水の流量の積を時間に関して積算した累積積算値を演
   算する累積積算値演算手段を備え、累積積算値が予め設
   定された値を越えたときに前記極性切換手段により電解
   電源の極性を反転して、陰極の洗浄を行うことを特徴と
   する電解イオン水生成装置。