JPH09206754A - 電解水生成電源装置およびその逆洗装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 基準パルスをもって正常運転中に短時間の周
期的な逆洗を繰り返す事により、吐水のｐＨの安定化さ
せる。 【構成】 電源トランス２の１次側から半波整流回路１
０が形成され、その出力信号はリミッタ１１を介してマ
イコン７に入力される。この周波数で規定された断続波
はマイコン７が出力するソリッドステートリレー４また
は５をオン、オフする信号およびその出力時間および出
力電圧からなるデューテイ比を決定する基準パルスとな
っていて、電解→反転休止→逆洗→反転休止からなる１
サイクルの周期動作を規定し、この周期を連続的に繰り
返す。しかも、逆洗電解中も電解と同じ吐水を行う。こ
の際、正常運転に対して逆洗運転を比較的短く設定する
ことにより、逆洗期間も吐水のｐＨが急激に変化するこ
とはなく、ほぼ安定した状態で吐水される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電解水生成装置か
ら吐出する吐水のｐＨの安定化を図り、併せて、電極の
劣化を防ぎ、電極表面を安定状態に保つ電解水生成電源
装置との逆洗装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】密閉された電解槽に連続的に原水を供給
し、電解槽内のイオン浸透性隔膜を介して分離した陰陽
極室に配設された陰陽電極間に直流電流もしくは脈流を
印加し、陰陽電極間に通電し、水の電気分解およびイオ
ン浸透作用を行い、陰極室には陰極水を、陽極室には陽
極水を生成し、これを各別の吐出口から吐水する。陰極
水はアルカリ性をもつためアルカリ水として飲用などに
用い、また陽極水は酸性であるため酸性水としてアスト
リンゼン液などを生成する電解水生成装置がある。

【０００３】水道水などの原水の殆どは河川などの地表
水に起因するもので、海水が蒸発して雨水となり地中に
浸漬したものである。従って、蒸発の過程で海水中に含
まれている物質が蒸発と共に、もしくは飛散によって混
入し、上記原水中に含まれる。また、地中で岩石などか
ら溶出した成分も含まれるものと想定されている。水道
水等にはこのような生因の各種イオン、例えば、塩素イ
オンや硫酸イオンなどのアニオンやナトリウムや鉄など
のカチオンが含まれている。また、殺菌のため塩素を添
加することもよく知られている。添加された塩素の一部
は解離し、Ｃｌイオンや次亜塩素酸イオンを生成する。
これらの物質も原水に溶解している。

【０００４】電解水生成装置は原水中に溶解したイオン
を電解質として通電し、陰極室にｐＨの高いアルカリ水
を、陽極室にｐＨの低い酸性水を生成するが、原水、例
えば、水道水中に含まれるカルシウムイオンやこれとは
別にカルシウム補給のため添加したカルシウムイオンが
電解により電荷を失い、陰電極、陰極室隔膜や陰極室吐
水口に炭酸カルシウムや水酸化カルシウムとして堆積し
陰陽電極間の通電を阻害する。また、硬水を使用しなけ
ればならない状態では電極への付着物が一段と多くな
り、電極の劣化が促進されると共に、長期の使用におい
て吐水口を閉塞し電解水生成装置の機能を停止させる。

【０００５】このため、使用に先立つ期間や給水停止期
間中に電解槽の電極に印加する電圧の極性を反転させ
る、いわゆる逆洗機構をもって電解を行い、陰極室には
陽極水を、陽極室には陰極水を生成せしめて、上記陰極
室に生成した酸性の陽極水をもって、堆積したカルシウ
ムを溶解し、電極表面を再生すると共に、電極の劣化を
防ぎ長期の使用に耐えれるように構成している。この逆
転時の吐水は所定のアルカリ性を示さず、しかも、溶解
したカルシウム塩を含むため、所望されない不要な水と
して排水している。

【０００６】図４に示す特開平７−３２３２８７号公報
に示す電解水生成装置は電極の印加電圧の逆転によって
生じるスケールを含む水を積極的に排出するバルブをも
って構成している。すなわち、電解槽６で生成された陰
極水を吐出する陰極水吐出口１３と陽極水を吐出する陽
極水吐出口１４と電解槽の滞留水を吐出する排水吐出口
１５を備えた電解水生成装置において、電解槽６の下流
にコントローラの信号をもって動作する方向切換え弁１
６、１７、１８を設け、電解槽６の極性の切換え直後の
スケールを含む電解液を方向切換え弁１７を介して排水
吐出口１５側へｐＨが安定するまで排水している。しか
し、このような機構は複雑であるばかりでなく、逆洗し
た際に生じる吐水をそのまま排水するので不経済であ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】細胞はｐＨに対して敏
感に反応する。従って、例えば、飲料に供する電解水生
成装置から吐水するアルカリ水のｐＨは、所定の原水が
電解槽に供給されるとき、指示ｐＨに従って電解槽に一
定の電流が流れ、常時一定のｐＨのアルカリ水が吐出す
ることが望ましい。然し乍ら、上述のようにカルシウム
の堆積によって、陰陽極間に流れる通電量が暫時減少す
る方向に向かうので、ｐＨを指示したとしても吐水され
る水のｐＨは不安定で一定の水が吐水されることはな
い。

【０００８】そこで本発明は正常運転中に短時間の周期
的な逆洗を繰り返す事により、電極の劣化を防ぎ、電極
表面を安定状態に保ち、吐水のｐＨの安定化を図ろうと
するものである。この際、上述のように、従来の逆洗機
構では陰陽極への逆電電圧の印加の際は陰極室から出る
吐水を使用することができず、しかも該吐水を排水しな
ければならなかった。このため、装置を経済性の低いも
のとしていたが、本発明は正常吐水運転期間に所定のデ
ューテイ比の逆電電圧を正常運転の陰陽極に加え、しか
も、この間も正常運転と同じく陰陽極室から夫夫吐水を
行うことにより、逆洗期間の吐水をも有効に利用しよう
とするものである。従って、該吐水を排水しない経済性
の高い連続式電解水生成装置を提供することができる。

【０００９】また、本発明は上記デューテイ比を電源周
波数に拘らず一定値とすることにより、電源周波数の異
なった場所で電解水生成装置を使用したときでも、常に
一定のｐＨの吐水が安定して得られる電解水生成装置を
提供しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の電解
水生成電源装置の逆洗装置は、イオン透過性隔膜で分割
され、陰電極を挿入した陰極室と陽電極を挿入した陽極
室との陰陽電極間に陰陽直流電圧を印加し、連続して電
解槽に流入した原水を電解する装置であって、陰陽電極
に印加する電圧の極性を反転して逆洗を行う機構をとる
ものにおいて、上記陰陽電極間に陰陽直流電圧を印加す
る期間の一部に陰陽電極間に陽陰直流電圧を印加する期
間が設けられ、該陽陰直流電圧を印加する期間も上記陰
陽電極間に陰陽直流電圧を印加する期間と同様の吐水を
継続することを特徴とする。

【００１１】本発明の請求項２の電解水生成電源装置の
逆洗装置は、前記陽陰直流電圧を印加する期間の前後に
電解停止期間が設けられていることを特徴とする。

【００１２】本発明の請求項３の電解水生成電源装置の
逆洗装置は、前記陰陽電極間に印加する陽陰直流電圧が
前記陰陽電極間に印加する陰陽直流電圧と同等もしくは
過大であることを特徴とする。

【００１３】本発明の請求項４の電解水生成電源装置
は、電源周波数が変わっても、前記陰陽電極間に印加す
る陽陰直流電流のデューテイ比が一定であることを特徴
とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は本発明に関わる電解水生成
電源装置とその逆洗機構を示すブロック図である。

【００１５】図において、ＡＣは例えば、商用１００ｖ
の交流電源、２は電源トランスで、その２次側にセンタ
ータップ２ａを備えている。３はダイオードブリッジ回
路で、一対の素子３ａおよび３ｂの一端は電源トランス
２の２次側に接続され、他の一端はソリッドステートリ
レー４、５の夫夫の一端に接続されている。ソリッドス
テートリレー４、５の他端は相互に接続され、その接続
点８は電解槽６の一方の電極６ａに、他方の電極６ｂは
電源トランス２のセンタータップ２ａに夫夫接続されて
いる。

【００１６】ソリッドステートリレー４、５としては、
例えば、パワーＭＯＳ−ＦＥＴ素子が用いられ、夫夫の
ゲート４Ｇ、５Ｇはマイコン７に接続されている。マイ
コン７によりソリッドステートリレー４または５をオ
ン、オフするゲート電流が供給され、ダイオードブリッ
ジ回路３から出力される前記センタータップ２ａを基準
とする両波整流された＋または−の直流電圧、Ｅ＋また
はＥ−が電極６ｂ、６ａに印加される。即ち、ダイオー
ドブリッジ回路３のダイオードＤ₁〜Ｄ₄は２個ずつ同極
性で使用されて、センタータップ２ａを基準として両波
整流回路が＋、−の２回路構成されている。

【００１７】電源トランス２の１次側から前記整流回路
とは別の半波整流回路１０が形成され、その出力信号は
リミッタ１１、フォトカプラ１２を介してマイコン７に
入力される。リミッタ１１を通過した５０もしくは６０
Hzの半波整流波形を基にその周波数で規定された断続波
はマイコン７が計数し、マイコン７が出力するソリッド
ステートリレー４または５をオン、オフする信号および
その出力時間および出力電圧からなるデューテイ比を決
定する基準パルスとなっている。すなわち、マイコンは
上記基準パルスを基に電解→反転休止→逆洗→反転休止
からなる１サイクルの周期動作のデューテイ比を決定
し、この周期を連続的に繰り返すことにより電解槽での
電解電源の供給と逆洗電源の供給とを吐水中に行うもの
である。尚、反転休止はソリッドステートリレー４、５
の逆耐電圧の保護のために設けられており、反転休止期
間を設けることにより、１サイクルを高い周波数で操作
した場合においても、長期の使用においてソリッドステ
ートリレー４、５を安定して使用することができる。

【００１８】電解運転のための、例えば、ソリッドステ
ートリレー４に供給されるダイオードブリッジ回路３が
供給する両波整流された脈流は、通常の電解操作におい
ては最大７５％程度のデューテイ比で電極に供給され
る。これに対して、逆洗に供されるソリッドステートリ
レー５に供給される脈流はその電力実行値を上記値もし
くは上記値以上に設定する。この結果、逆洗においては
電解運転と同等もしくは過大な電力が供給される。すな
わち、正常運転に対して逆洗運転を比較的短く設定する
ことができるために、逆洗期間も吐水のｐＨが急激に変
化することはなく、ほぼ安定した状態でアルカリ水が吐
水される。上記においては、電解運転をソリッドステー
トリレー４からの出力電力で、また、逆洗運転をソリッ
ドステートリレー５からの出力電力で行うものとして説
明したが、逆に、電解運転をソリッドステートリレー５
からの出力電力で、逆洗運転をソリッドステートリレー
４からの出力電力で行ってもよい。

【００１９】また、リミッタ１１、フォトカプラ１２を
介してマイコン７に入力される信号は商業周波数５０も
しくは６０Hzの違いを検出し、デューテイ比の補正を行
う。即ち、上記ダイオードブリッジ回路３から電極６
ａ、６ｂに供給される電力は、同じ操作において商業周
波数の違いによってそのデューテイ比が変わり、電解効
率が変動する。このため、上記周波数を検出し、周波数
の変化分に対するデューテイ比の補正を行う。上記整流
回路として半波整流回路１０を示したが、勿論、全波整
流回路としてもよい。

【００２０】

【実施例】図２は図１に示した本発明に関わる電解水生
成電源装置の陰極水を採取する動作のタイミングチャー
トの一例で、１サイクルの周期動作を１００ミリ秒（１
０Hz）に設定した場合の図である。

【００２１】図において、はマイコンで動作する基準
パルスを示し、商業周波数を分周させて上述の１サイク
ルの周期動作に相当する基準パルスが設定されると共
に、図示しない電解槽の動作、つまり所望のｐＨの陰極
水を得るための電力を規定する操作信号に従って周期動
作のデューテイ比が規定される。例えば、７０ミリ秒の
電解期間とそれに引き継ぐ１０ミリ秒の休止期間、１０
ミリ秒の逆洗期間とそれに引き継ぐ１０ミリ秒の休止期
間から１サイクルが設定される。そしてこの１サイクル
が装置の動作中繰り返される。上記１サイクルの基準パ
ルスに従って、に示されるソリッドステートリレー
４、５を働かせる開閉信号が出力される。この結果、ソ
リッドステートリレー４、５からはに示される両波整
流電解電流が出力される。

【００２２】上述は１サイクルの周期動作を１００ミリ
秒とした動作例について説明したが、勿論１００ミリ秒
以外の周期動作を設定することができる。また、陽極水
を採取する場合には、２つのソリッドステートリレー
４、５のオン時間を上述の場合と逆にすればよい。

【００２３】図３は図２に示したタイミングチャートに
基づくマイコンの一動作を示すフローチャートである。

【００２４】装置がオンされると、半波整流回路１０、
リミッタ１１およびフォトカプラ１２を介して入力され
た基準パルス１０１をもって電解動作が開始され、アル
カリ水１０３が所望されているとソリッドステートリレ
ー（ＳＳＲ１）が動作し１０４、電解槽の陰極室に装着
された陰電極に陰電圧が、陽極室に装着された陽電極に
陽電圧が印加されて、正常運転として陰極室から陰極水
が、陽極室から陽極水が吐出する。また、酸性水１０９
が所望されているとソリッドステートリレー（ＳＳＲ
２）が動作し１０９、電解槽の陰極室に装着された陰電
極に陽電圧が、陽極室に装着された陽電極に陰電圧が印
加されて、陰極室から陽極水が、陽極室から陰極水が吐
出する。上記の操作においては、所望されている水を常
に同じ吐出口から吐水するものとして説明したが、別個
に配設された夫夫の吐出口から吐水することも可能であ
る。

【００２５】上述の正常運転が開始されると、基準パル
スをもって電解時間１０５のカウントが開始される。そ
してマイコン７の記憶回路の設定時間に基づき、所定の
電解時間、例えば、７０ミリ秒が過ぎるＳＳＲ１、２は
動作を停止する。そして印加電圧の休止と印加電圧の反
転および印加電圧の休止１０７からなる逆洗１０８が行
われる。逆洗が終わると正常運転１１１／逆洗１１２の
確認が行われ、正常運転１１１の場合はＳＳＲ２、１１
２が動作し、酸性水１１２の場合はＳＳＲ１、１１３が
動作し、所定の１サイクルが終了する。そしてこのサイ
クルが装置の動作終了時点１１５まで継続される。

【００２６】

【発明の効果】本発明の電解水生成電源装置およびその
逆洗装置によれば、商業電源周波数をもって得られた基
準パルスをもって正常運転中に短時間の周期的な逆洗を
繰り返すことにより、電極への付着物が付きにくく、電
極の劣化を防ぎ、電極表面を安定状態に保ち、吐水のｐ
Ｈの安定化を図ることができる。この際、上記のよう
に、従来の逆洗機構では陰陽極への逆電電圧の印加の際
は陰極室から出る吐水を使用することができず、しかも
該吐水を排水しなければならず、装置が経済性の低いも
のとなっていたが、所定のデューテイ比をもった逆電圧
印加期間を設けることにより、機種ごとに違う洗浄方法
の標準化が図られるばかりでなく、逆洗期間にも吐水を
使用することができ、該吐水を排水しない経済性の高い
連続式電解水生成装置を得ることができる。

【００２７】また、本発明は上述のデューテイ比を電源
周波数に拘らず一定値とすることにより、電源周波数の
異なった場所で電解水生成装置を使用したとしても、常
に一定のｐＨの吐水が安定して得られるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関わる電解水生成電源装置とその逆洗
機構を示すブロック図である。

【図２】本発明に関わる電解水生成電源装置の陰極水を
採取する動作のタイミングチャートの一例である。

【図３】本発明に関わる図２に示したタイミングチャー
トに基づくマイコンの一動作を示すフローチャートであ
る。

【図４】従来の逆洗機構と排水機構を示す図である。

【符号の説明】

２ 電源トランス ３ ダイオードブリッジ回路 ４ ソリッドステートリレー ５ ソリッドステートリレー ６ 電解槽 ７ マイコン ８ 接続点 １０ 半波整流回路 １１ リミッタ １２ フォトカプラ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イオン透過性隔膜で分割され、陰電極を
   挿入した陰極室と陽電極を挿入した陽極室との陰陽電極
   間に陰陽直流電圧を印加し、連続して電解槽に流入した
   原水を電解する装置であって、陰陽電極に印加する電圧
   の極性を反転して逆洗を行う機構をとるものにおいて、 上記陰陽電極間に陰陽直流電圧を印加する期間の一部に
   陰陽電極間に陽陰直流電圧を印加する期間が設けられ、
   該陽陰直流電圧を印加する期間も上記陰陽電極間に陰陽
   直流電圧を印加する期間と同様の吐水を継続することを
   特徴とする電解水生成電源装置の逆洗装置。
2. 【請求項２】 前記陽陰直流電圧を印加する期間の前後
   に電解停止期間が設けられていることを特徴とする請求
   項１記載の電解水生成電源装置の逆洗装置。
3. 【請求項３】 前記陰陽電極間に印加する陽陰直流電圧
   が前記陰陽電極間に印加する陰陽直流電圧と同等もしく
   は過大であることを特徴とする請求項１および請求項２
   記載の電解水生成電源装置の逆洗装置。
4. 【請求項４】 前記陰陽電極間に印加する陽陰直流電流
   のデューテイ比が電源周波数が変わっても一定であるこ
   とを特徴とする請求項１、請求項２および請求項３記載
   の電解水生成電源装置。