JPH0760251A - 電解水生成機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電極表面に付着したスケール等の付着物の量
やその付着変化の状態を常に正確、かつ安定した状態で
検知できる電解水生成機を提供することである。 【構成】 電極１０，１２もしくはその近傍に設けた検
出装置１８によって前記電極１０，１２の表面に付着し
たスケールを検出し、制御装置３４によって、前記電極
１０，１２に水の電気分解のための電圧を印加しないと
きに前記検出装置１８を稼動させるように制御し、以っ
て、電気分解のための印加電圧の影響を全く受けずに電
極表面のスケール等の付着物の量やその付着変化の状態
を検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水を電気分解してアル
カリ水及び酸性水を生成する電解水生成機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の電解水生成機として、例
えば、図５に示されるものが知られている。

【０００３】即ち、図５は電解水生成機の概略構成を示
した模式図である。主に、水の浄化を行う浄水カートリ
ッジ４８と、浄化された水を電気分解する電解槽４９と
によって構成される。その電解槽４９の内部には、隔膜
５４と陽極５６と陰極５８とが設けられている。

【０００４】水道等の水源から電解水生成機に供給され
た水は、浄水カートリッジ４８の中空糸フィルタ５０に
よって濾過され、水中の微粒子や微生物が除去される。
さらに、活性炭５２によって、細菌等の微生物の死滅処
理のために添加された次亜塩素酸が還元され塩素イオン
に変化すると共に、カルキ臭が除去される。このように
浄化されて得られた水は電解槽４９に流入する。ここ
で、前記隔膜５４を介して前記両電極５６，５８に直流
電圧や全波整流された交流電圧等を印加することにより
水が電気分解される。この時、陽極側で酸性水が生成さ
れ、陰極側でアルカリ水が生成される。

【０００５】このような電解水生成機では、電極間に印
加する直流電圧の値や、全波整流された交流電圧のパル
スの数を変えることで電解条件を切り換え、数段階のｐ
Ｈ値を有する電解水を得ることができる。電解槽４９に
接続された流路中には、電解水のｐＨ値を検知するため
のｐＨ検出装置６０が設置されている。これにより、得
られる電解水のｐＨ値を知ることができる。また、電解
水生成機では水を電気分解することでアルカリ水を生成
する陰極上に、ナトリウム、カルシウム、カリウム、マ
グネシウム等を主成分とするスケールが付着してくる。
そこで、このスケールを除去するために所定の積算水量
や積算時間の電気分解が終わった後に、通水をしながら
一定の水量あるいは時間だけ電極間に印加する電圧の極
性を反転することにより電極表面の洗浄を行っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の電解水生成機によれば、水の電気分解に使う総水量
や時間、また、スケールを除去するために電極の洗浄を
行う総水量や時間が予め決められているので、水質の違
いによるスケールの付着量の違いに十分対応できなかっ
た。即ち、電極の洗浄が十分の場合もあれば、不足の場
合や過剰の場合もあった。この内、洗浄不足の場合には
電解能力の低下が問題となり、洗浄過剰の場合には電極
の消耗が問題となる。いずれの場合も、電解槽の寿命が
短くなる点で共通している。

【０００７】本発明は、前記した問題点を解決するため
になされたものであり、スケールの付着量を正確かつ安
定して測定することができ、しかも、電極の洗浄を必要
かつ十分に行うことができる電解水生成機を提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の電解水生成機は、電解槽に設置された一対
の電極の間に電圧を印加することによって、陽極となる
一方の電極側で酸性水を生成すると共に、陰極となる他
方の電極側でアルカリ水を生成するようにした電解水生
成機において、前記電極あるいはその電極近傍に設けら
れ、かつその電極に付着したスケール等の付着物を検出
するための検出手段と、前記一対の電極に水の電気分解
のための電圧を印加しないときに前記検出手段を稼動さ
せるように制御する制御手段とを備えている。

【０００９】

【作用】前記の構成を有する本発明の電解水生成機によ
れば、制御手段によって、一対の電極に水の電気分解の
ための電圧を印加しないときに前記検出手段を稼動させ
るように制御し、以て、前記印加電圧の影響を全く受け
ずに、電極表面に付着したスケール等の付着物の量やそ
の付着変化の状態を検出することができる。

【００１０】

【実施例】以下に、本発明を具体化した一実施例を図面
を参照して説明する。

【００１１】図１は、本実施例の電解水生成機の要部の
概略構成を示す図であり、特に電解槽Ａの縦断面を示し
ている。その電解槽Ａには、中央の起立壁状の隔膜１４
を隔ててその一側の室に陽極１０が配置されると共に、
他側の室に陰極１２が配置される。前記陽極１０の材料
としては、フェライト、白金、白金が被覆されたＴｉ等
が好適に用いられ、陰極１２の材料としては、ステンレ
ス、白金、白金が被覆されたＴｉ等が好適に用いられ
る。また、陽極１０と陰極１２は電極間距離が一定とな
るように設置されている。この電解槽Ａの入り口側に
は、水道等の水源から浄水カートリッジを経た水を流入
させる流入路１１が設けられ、また、電解槽Ａの出口側
には、陽極１０側で電気分解により生成された酸性水を
流出させる酸性水流出路１６と、陰極１２側で電気分解
により生成されたアルカリ水を流出させるアルカリ水流
出路１７とが設けられる。

【００１２】さらに、前記陰極１２の近傍には、電極表
面に付着したスケールの量やその付着変化の状態を検知
する検出手段としての検出装置１８が設置されている。
この検出装置１８は、図２に示すように、水晶振動子を
基本構成とする検出装置であって、円盤状の水晶２０の
両面に電極２２が設置されている。この内、前記水晶２
０は温度計数がゼロになるようにＡＴ−ｃｕｔが施され
ている。電極２２には、金が好適に用いられ、０．１μ
ｍ程度の厚さに蒸着、成形されている。この水晶振動子
は、５ＭＨｚの共振周波数と１ｃｍ²の有効表面積をも
ち、電極２２の一方が電解槽Ａの陰極１２が配置された
室内に露出するように設置されている。この検出装置１
８は、Ｓａｕｅｒｂｒｅｙの質量加重と周波数変化の関
係式が示すように、１ｃｍ²当たり１μｇのスケールの
付着により５７Ｈｚの共振周波数の減少を示すようにな
っている。

【００１３】図３は、本実施例の電解水生成機の制御装
置の回路図である。この制御装置は、主スイッチ（図示
せず）と、装置の過電流防止のためのヒューズ（図示せ
ず）と、家庭用交流電圧を所望の電圧に変換するトラン
ス（図示せず）と、トランスの出力電圧の全波整流を行
う整流回路等から構成される電源回路３０と、整流回路
で得られる全波整流された交流電圧の接地電圧になるタ
イミングを検知するゼロクロス検知回路３２と、ここで
は図示しないｐＨ設定回路からの電解水のｐＨ値に対応
した情報信号並びにゼロクロス検知回路３２からの電源
電圧の接地電位になるタイミングに対応した情報信号を
検知し、かつ演算処理することで所望のｐＨ値の電解水
を得るのに必要な前記電源回路３０からの電圧パルス数
に対応した信号を出力する制御回路（制御手段）３４
と、その制御回路３４から出力された電圧パルス数に関
する情報信号に応じて、実際にＯＮ／ＯＦＦ制御するこ
とで電解槽Ａ中の各電極に必要な数の電圧パルスを印加
するスイッチ回路３６とを備えている。

【００１４】また、前記制御装置には、電解槽Ａ中の電
極に印加する電圧の極性を切り換えることで、電解水の
生成状態あるいは電極の洗浄状態のどちらかの状態を選
択する働きをする極性切り替え装置３８と、制御回路３
４からの命令信号を受けて電極表面に付着したスケール
の量やその付着変化の状態を検知する前記検出装置１８
と、電極表面に付着したスケールの量やその付着変化の
状態を表示する表示器４２とが含まれている。

【００１５】本実施例は以上に説明した如く構成され
る。

【００１６】次に、本実施例の動作について説明する。

【００１７】先ず始めに、電解槽Ａ中に流入した浄化水
は、隔膜１４により陽極側と陰極側に分流される。ここ
で、陽極１０と陰極１２との間に所定の電圧パルスが印
加されると、隔膜１４を通して電流が流れると同時に、
分流された水が電気分解される。この場合、印加電圧は
３０Ｖ程度である。陽極１０側では、主にＨ⁺が生成さ
れ、分流された水は酸性水になる。

【００１８】一方、陰極１２側では主にＯＨ^-が生成さ
れ、陰極１２側を流れる水はアルカリ水となる。これら
生成されたアルカリ水及び酸性水は電解槽Ａの出口側に
接続されたアルカリ水流出路１７及び酸性水流出路１６
により別々に電解水生成機の外に取り出される。

【００１９】なお、電気回路の電源回路３０において
は、入力された家庭用交流電圧はトランスによりＡＣ１
００ＶからＡＣ２０Ｖ程度に降圧変換される。この交流
電圧は、さらに、整流回路により全波整流され、電解槽
Ａ中に設置された電極に印加される。この場合、整流回
路の陽極１０に対する出力端部には、電気的にゼロクロ
ス検知回路３２が接続されており、陽極１０に印加され
る電圧パルスの接地電位になるタイミングに対応した信
号が制御回路３４に出力される。その制御回路３４は、
図示されないｐＨ設定回路からのアルカリ水のｐＨ値に
関する情報と、ゼロクロス検知回路３２からの印加電圧
の接地電位のタイミングに関する情報とを比較演算等の
処理を行い、所望のアルカリ水のｐＨ値に対応して、あ
る一定時間内に電解槽Ａ中の各電極に印加すべき電圧パ
ルスの数に関する情報をスイッチ回路３６に出力する。
整流回路の陰極１２に対する出力端部に接続されたスイ
ッチ回路３６は、制御回路３４からの信号に応じてＯＮ
／ＯＦＦ制御を行い、特定の数の電圧パルスがある一定
時間内に両電極間に印加されることになる。その結果、
所望のｐＨ値を有するアルカリ水が連続的に得られる。

【００２０】ところで、このように電解水を生成する
と、陰極１２や検出装置１８の電極２２の表面にスケー
ルが付着してくる。ここで、このスケールの付着状態を
検知するために検出装置１８を働かせる必要があるが、
この時、制御回路３４は、電解槽Ａ中の各電極に電圧を
印加しないようにするためにスイッチ回路３６に対して
同回路３６をＯＦＦ状態にする信号を出力する。この信
号が出力されている時間は、検出装置１８がその時点で
のスケールの付着量を検知するのに必要かつ十分な長さ
を有している。なお、検出装置１８によるスケールの付
着量の検出時間はｍｓｅｃ（ミリセカンド）のオーダで
あれば十分であるので、検出装置１８による検出作用に
よって電解水のｐＨ値に与える影響は殆どない。このよ
うな動作を適当な時間間隔あるいは通水量毎に行うこと
により、電極表面のスケール量やその付着変化の状態を
知ることができると同時に、制御回路３４に記憶され
る。制御回路３４は、このスケール量やその付着変化の
状態に関する情報信号を表示器４０に対して出力すると
共に表示器４０にその情報を表示する。

【００２１】さらに、制御回路３４は、スケール付着量
の基準値に相当する信号を記憶しており、逐次記憶され
るスケール付着量とその付着変化の状態に関する検出装
置１８からの情報信号と比較演算等の処理をすることに
より、電極の洗浄を開始する時期を算出する。ここで、
洗浄が必要になった場合、制御装置３４は極性切り替え
装置３８に対して電極に印加する電圧の極性を切り換え
るための信号を出力する。このようにして洗浄が始まる
が、この間も逐次スケールの付着量あるいはその付着変
化の状態に関する検出装置１８からの情報信号が制御回
路３４に対して送られる。これにより、適切にスケール
が除去された時点を検知でき、再び電解水の生成が行わ
れるように電圧の極性が極性切り替え装置３８によって
切り換えられる。

【００２２】本実施例の動作について、図４のフローチ
ャートを用いて再度説明する。

【００２３】電源投入と通水によりステップＳ１では、
水の電気分解が始まる。電解水生成機の制御装置中の電
源回路３０で発生した全波整流された交流電圧が、電解
槽Ａに設置された陽極１０及び陰極１２に印加され、水
の電気分解が始まる。この場合、電圧は陰極１２に対し
て陽極１０が高い電位になるように印加され、陽極１０
側で酸性水が生成され、陰極１２側でアルカリ水が生成
される。

【００２４】次に、ステップＳ２において、水の電気分
解開始後からの時間をカウントし設定した時間に達しな
ければ水の電気分解を続け、設定時間に達した場合には
次のステップに進むように制御回路３４が判断を行って
いる。ステップＳ２で設定した時間に達したと判断され
ると、ステップＳ３に進む。この時、制御回路３４によ
って、電解槽Ａ中の各電極に電圧が印加されないように
するための信号がスイッチ回路３６に対して出力され、
スイッチ回路３６がＯＦＦ状態となる。このスイッチ回
路３６のＯＦＦ状態が続く時間は、検出装置１８がスケ
ール付着量を検出するのに必要かつ十分な長さを有して
いる。即ち、ステップＳ４において、検出装置１８によ
り電極表面に付着したスケールの量の測定が行われ、そ
の情報信号が制御回路３４に対し送られる。

【００２５】次に、ステップＳ５では、制御回路３４に
予めが設定されているスケール付着量に関する情報と前
述のようにして測定により送られてきたスケール付着量
に関する情報信号とを比較演算すると共に、次のステッ
プで洗浄を行うかどうかの判断を行う。即ち、スケール
の測定値が設定値に達しなければ、制御回路３４はスイ
ッチ回路３６をＯＮ状態とし、再び水の電気分解が行わ
れ、電解水が生成される。

【００２６】一方、スケール付着量の測定値と設定値と
が一致した場合、制御回路３４はスイッチ回路３６をＯ
Ｎ状態とすると同時に、各電極に対する印加電圧の極性
を切り換えるための極性切り替え装置３８を働かせる。
これは、ステップＳ６に相当する。これにより、水の電
気分解（ステップＳ７）が始まるが、この場合、上述し
た各ステップにおいて陽極として働いた電極が陰極とし
た働く。即ち、陰極１２側で酸性水が生成されるように
なり、通水時間と共に陰極１２表面上に付着していたス
ケールが溶出し除去される。この場合、ステップＳ８に
おいて、洗浄開始後からの時間をカウントし、ステップ
Ｓ２とは別の設定された時間に達しなければ水の電気分
解（洗浄）を続け、設定時間に達すれば次のステップに
進むように制御回路３４が判断制御している。

【００２７】ここで、設定時間に達したと判断した場
合、ステップＳ９に進む。ここでは、スイッチ回路３６
に対し、制御回路３４から、電解槽Ａ中の各電極に電圧
が印加されないようにするための信号が出力され、スイ
ッチ回路３６がＯＦＦ状態となる。このスイッチ回路３
６のＯＦＦ状態が続く時間は、検出装置１８がスケール
付着量を検出するのに必要かつ十分な長さを有してい
る。即ち、ステップＳ１０において、検出装置１８によ
り各電極上に残留して付着するスケールの量の測定が行
われ、その情報信号が制御回路３４に入力される。ステ
ップＳ１１では、制御回路３４が設定されたスケールの
付着がない状態に対応した情報と前述のようにして送ら
れてきた測定されたスケールの残留量に関する情報信号
を比較演算するとともに、次のステップに進むことで洗
浄を終了し、再度水の電気分解に戻るかどうかの判断を
行う。すなわち、電極表面に残留するスケールの測定値
が設定値に達しなければ、制御回路３４はスイッチ回路
３６をＯＮ状態とし、再び水の電気分解が行われ、電極
表面のスケールの除去が進行する。

【００２８】一方、スケールの測定値と設定値が一致し
た場合、制御回路３４はスイッチ回路３６をＯＮ状態に
すると同時に、各電極に対する印加電圧の極性を切り換
えるための極性切り替え装置３８を働かせる。これは、
ステップＳ１２に相当する。これにより、電極の洗浄が
終了すると共に、ステップＳ１の水の電気分解状態に戻
る。

【００２９】処で、前記制御回路３４に基づく前記ステ
ップＳ３及びＳ４の工程と、ステップＳ９及びＳ１０の
工程は、前記一対の電極１０，１２に水の電気分解のた
めの電圧を印加しないときに前記検出装置１８を稼動さ
せるように制御する制御手段として機能する。

【００３０】なお、本実施例では、ステップＳ２とステ
ップＳ８において時間の検出を行うようにしたが、通水
量の検出を行うようにしてもよい。また、水の電気分解
の工程と洗浄の工程は時間の検出により制御するように
したが、いずれか一方の工程が通水量の検出により制御
するようにしてもよい。

【００３１】以上詳述したように、検出装置１８による
スケールの付着量やその付着変化の状態の検出は、一時
的に電解水の生成のための電圧の印加を休止して行うの
で、その検出が不必要な電気的な外乱を受けることなく
行われ、誤差や変動のない正確な検出ができ、適切な電
解水の生成と洗浄が交互に行える。また、検出に必要な
時間は短いので、得られる電解水のｐＨ値に与える影響
はない。

【００３２】なお、本実施例では、検出装置１８は適切
な電解水の生成と洗浄の切り替えを実現するために、電
解水の生成中あるいは洗浄中でも検出動作を行っている
が、電解水の生成が長時間あるいは長期間連続して行わ
れるのでなければ、スケール付着量の検出は通水初期に
のみ行ってもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の電解水生成機によれば、電極表面に付着したスケ
ール等の付着物の量や付着変化の状態を検出する検出手
段と、前記電極に水の電気分解のための電圧を印加しな
いときに前記検出手段を稼動させるように制御する制御
手段とを備えているので、前記水の電気分解のための印
加電圧の影響を全く受けることなく、前記電極表面に付
着した付着物の量やその付着変化の状態を常に正確かつ
安定した状態で検出することができる。しかも、このよ
うに付着物の付着状況を正確に把握できるので、電極の
洗浄を必要かつ十分に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電解水生成機の電解槽の概略構成を示
す図である。

【図２】検出装置の構成を示す図である。

【図３】本発明の電解水生成機の電気的構成を示すブロ
ック図である。

【図４】本発明の電解水生成機の動作を示すフローチャ
ートである。

【図５】従来の電解水生成機の要部の構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０ 陽極 １２ 陰極 １８ 検出装置 ３４ 制御回路 Ａ 電解槽

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電解槽に設置された一対の電極の間に電
   圧を印加することによって、陽極となる一方の電極側で
   酸性水を生成すると共に、陰極となる他方の電極側でア
   ルカリ水を生成するようにした電解水生成機において、 前記電極あるいはその電極近傍に設けられ、かつその電
   極に付着したスケール等の付着物を検出するための検出
   手段と、 前記一対の電極に水の電気分解のための電圧を印加しな
   いときに前記検出手段を稼動させるように制御する制御
   手段と、を備えたことを特徴とする電解水生成機。