JP2005349302A - 電解水生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被電解水である水道水を高濾過精度のフィルターを通して有隔膜電解槽に供給して電解生成アルカリ性水を注出するとともに、電解生成アルカリ性水の流通管路を洗浄水で洗浄する方式を採る電解水生成装置において、洗浄水の給水時の高濾過精度のフィルターに対する濾過負担を解消する。
【解決手段】給水管路２１の高濾過精度のフィルター２４より上流側に低濾過精度のフィルター２３を介装し、高濾過精度のフィルター２４を迂回するバイパス管路２７を設け、被電解水は高濾過精度のフィルター２４を通して給水し、洗浄水は低濾過精度のフィルター２３を通し、高濾過精度のフィルター２４を迂回して給水する方式を採る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、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、前記有隔膜電解槽の各電解室へ被電解水を給水する給水管路、前記有隔膜電解槽の陰極室側電解室に接続されて同電解室で生成される電解生成アルカリ性水を流出する電解生成アルカリ性水専用の第１の流出管路、および、前記有隔膜電解槽の陽極室側電解室に接続されて同電解室で生成される電解生成酸性水を流出する電解生成酸性水専用の第２の流出管路を備える形式の電解水生成装置がある。

当該形式の電解水生成装置は、主として、飲用のアルカリイオン水（電解生成アルカリ性水）を提供することを意図している。当該形式の電解水生成装置においては、塩素成分を含有する飲用に適する原水、例えば水道水を被電解水とするもので、被電解水である雑菌の皆無に近い水道水を、高濾過精度のフィルターを通して有隔膜電解槽に供給する方式を採って、不純物が混在しない美味な飲用水を提供することを意図している（特許文献１を参照）。

ところで、当該形式の電解水生成装置においては、電解生成アルカリ性水専用の第１の流出管路内に電解生成アルカリ性水が長時間滞留している場合には、第１の流出管路の下流側の流出口部から細菌類が内部に侵入して繁殖し易く、また、内部に侵入した細菌類の繁殖は流出口部から第１の流出管路内へ漸次拡がって、第１の流出管路内の衛生状態が損なわれるおそれがある。

当該形式の電解水生成装置において、電解生成アルカリ性水の流出手段として、このように汚染された状態の第１の流出管路を使用する場合には、流出される電解生成アルカリ性水に細菌類が混入し易くて衛生上好ましくない。このため、細菌類等で汚染された第１の流出管路を使用することは避けなければならない。これに対処するには、電解生成アルカリ性水専用の第１の流出管路の下流側の流出口部から細菌類が内部に侵入することを阻止して、その内部での細菌類の繁殖を防止すること（細菌類の侵入防止手段）や、電解生成アルカリ性水を流出するのに先だって、第１の流出管路を洗浄して清浄化すること（洗浄手段）が考えられる。

当該形式の従来の電解水生成装置においては、電解生成アルカリ性水専用の第１の流出管路内への細菌類の侵入を阻止し、かつ、細菌類の第１の流出管路内への細菌類の侵入に起因する同流出管路内での細菌類の繁殖を防止する防止手段を施すことが要請されている。このため、この要請に対処すべく、当該防止手段を備えた電解水生成装置が「イオン水生成器」の名称で提案されている（特許文献２を参照）。

上記した特許文献２にて提案されている電解水生成装置（イオン水生成器）は、被電解水である水道水を有隔膜電解槽へ給水するのに先立つ浄化処理をするための浄水カートリッジを備えた電解水生成装置であって、細菌類の繁殖を防止するための手段として、水道水を浄水カートリッジを迂回して有隔膜電解槽へ供給するバイパス通路と、水道水の通水路を浄水カートリッジ側とバイパス通路側に互いに切替える切替手段と、通水路のバイパス通路側への切替に応じて有隔膜電解槽の各電極への通電を停止する制御手段を備えている。

当該電解水生成装置においては、切替手段を手動で操作することによって水道水の通水路を浄水カートリッジ側に切替えると、電解運転が停止されるとともに、有隔膜電解槽へは浄化処理されない、塩素成分を含有する水道水が供給されて、浄水カートリッジの下流側の通水路内の水が塩素成分の含有水に置換されるものである。これにより、電解生成アルカリ性水専用の流出管路内には、塩素成分の含有水が滞留し、同流出管路内への細菌類の侵入が阻止されて同流出管路内での細菌類の繁殖が防止され、同流出管路内は良好な衛生状態に保持される。
特開平７−９６５号公報 特開平７−１６５７０号公報

ところで、当該形式の電解水生成装置においては、有隔膜電解槽に給水する被電解水の清浄化を一層高精度にすべく、給水管路の途中に、被電解水の供給源側から高濾過精度のフィルター、および、浄水器を介装する手段が採られることが多い。この場合には、細菌類の繁殖を防止するために使用する水道水（洗浄水）は、フィルターおよび浄水器を通過することになり、フィルターおよび浄水器に大きな負担をかけることになる。特に、フィルターは濾過精度の高いものであることから、フィルターの目詰まり等の負担は大きいものとなる。このため、高濾過精度の高価なフィルターを頻繁に交換しなければならず、フィルターの交換費用が高くなって、経済的に極めて不利になる。

従って、本発明に目的は、当該形式の電解水生成装置であって、給水管路の途中に、被電解水の供給源側から高濾過精度のフィルター、および、浄水器を備える電解水生成装置において、被電解水以外の水（洗浄水等）の給水に起因する、高濾過精度のフィルターに対する負荷を規制して、上記した問題に対処することにある。

本発明は、電解水生成装置に関する。本発明に係る電解水生成装置は、有隔膜電解槽、前記有隔膜電解槽の各電解室へ被電解水を給水する給水管路、前記有隔膜電解槽の陰極室側電解室に接続されて同電解室で生成される電解生成アルカリ性水を流出する電解生成アルカリ性水専用の第１の流出管路、および、前記有隔膜電解槽の陽極室側電解室に接続されて同電解室で生成される電解生成酸性水を流出する電解生成酸性水専用の第２の流出管路を備え、前記各電解生成水の流出、および、前記第１の流出管路の洗浄水による洗浄を行う運転方式を採る電解水生成装置である。

しかして、本発明に係る電解水生成装置においては、前記給水管路の途中に、被電解水の供給源側から第１のフィルター、同第１のフィルターより高濾過精度の第２のフィルター、および、浄水器が介装され、かつ、前記第２のフィルターおよび前記浄水器が介装されている主管路部を迂回するバイパス管路部が設けられていて、前記電解生成水の流出運転時の被電解水の給水を前記給水管路の主管路部を通して行い、かつ、前記洗浄水の給水を前記バイパス管路部を通して行う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、各電解生成水の流出運転時には、被電解生成水は、給水管路に介装されている低濾過精度の第１のフィルター、高濾過精度の第２のフィルター、および、浄水器を通して有隔膜電解槽に供給される。このため、生成される各電解生成水は、不純物が皆無で塩素臭気の無い、従来の電解生成水と同等またはこれ以上の飲用等に適したものとなる。

また、当該電解水生成装置においては、電解生成水の洗浄運転時には、洗浄水（水道水である場合が多い）は、低濾過精度の第１のフィルターを通過するが、高濾過精度の第２のフィルターを迂回して有隔膜電解槽等に導入される。このため、洗浄水は低濾過精度の第１のフィルターを通して流動して、高濾過精度の第２のフィルターの濾過負担が解消されて、第２のフィルターの早期の目詰まりの発生を防止することができる。この場合、第１のフィルターのみが洗浄水の不純物を捕捉してその清浄化を図ることになる。

洗浄水の浄化には、飲用等の電解生成水に比較してさほど高い精度を要求されないことから、洗浄水の浄化は第１のフィルターでの濾過処理で十分である。また、第１のフィルターは、第２のフィルターに比較して濾過精度が低くて粗目であることから、その交換頻度が第２のフィルターに比較して極め少なくてよく、かつ、第１のフィルターのコストは第２のフィルターに比較して極め廉価（現在１／２０程度）である。

従って、本発明に係る電解水生成装置によれば、扱う水の種類に応じて水の流通路を選択することにより、高濾過精度で高価なフィルターの濾過負荷を軽減してその交換頻度を大幅に低減し、高濾過精度のフィルターの交換に要する費用を大幅に低減することができる。

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の電解運転時の１サイクルにおける各工程順序を示している。当該電解運転の１サイクルは、アルカリイオン水の流通管路系に滞留する洗浄水を排水する滞留水排水工程、アルカリイオン水の注出工程、および、洗浄水滞留工程からなるものである。また、図３には、当該電解運転時の電解工程における被電解水および各電解生成水の流通経路（実線）、ならびに、洗浄工程における洗浄水の流通経路（破線）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、イオン透過能を有する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の電解運転時の電解工程では、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においては、被電解水として水道水が採用されている。被電解水である水道水は、給水管路２１の主管路部２１ａを通り、軟水処理、濾過処理、および浄水処理されて、有隔膜電解槽１０ａに給水される。当該アルカリイオン水ディスペンサ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、水道水の供給源側から、軟水器２２、第１フイルター２３、第２フィルター２４、および浄水器２５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２６ａ，２６ｂ，２６ｃ、および、バイパス管路２７を備えている。バイパス管路２７においては、その上流側先端部が給水管路２１における第１フィルター２３と第２フィルター２４間に接続され、かつ、その下流側先端部が給水管路２１における浄水器２５の下流側に接続されている。これにより、バイパス管路２７は、第２フィルター２４および浄水器２５が介装されている給水管路の主管路部２１ａを迂回している。

軟水器２２は、器体内にイオン交換樹脂を収容してなるもので、流通する水道水を軟水化すべく機能する。第１フィルター２３は、絶対濾過精度が０．５μｍの濾過エレメントを有する比較的濾過精度の低い廉価なフィルター（低濾過精度のフィルター）であって、流通する水道水を低い精度で濾過すべく機能する。 第２フィルター２４は、絶対濾過精度が０．４５μｍの濾過エレメントを有する濾過精度の高い高価なフィルター（高濾過精度のフィルター）であって、流通する水道水を高い精度で濾過すべく機能する。浄水器２５は、器本体内に銀ゼオライトを収容してなるもので、流通する水道水を浄化すべく機能する。

当該上流側水経路２０においては、給水管路２１の主管路部２１ａの浄水器２５の上流側に被電解水給水バルブ２１ｂが介装され、バイパス管路２７の途中に洗浄水給水バルブ２７ａが介装されている。また、給水管路２１のバイパス管路２７より下流側に、注出量調節バルブ２１ｃが介装されている。各開閉バルブ２１ｂ，２７ａは電磁バルブであって、制御装置１０ｃによりそれらの開閉を制御される。当該アルカリイオン水成装置１０の有隔膜電解槽１０ａにおける上流側水経路２０のかかる構成が、本発明の主要部をなすものである。

当該アルカリイオン水ディスペンサ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、携帯用容器を出入れ可能な収容部Ａ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の電解運転時における電解工程では、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Ａに収容された容器に注出される。

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の電解運転時における電解工程では、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内に流出される。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を備えている。

当該下流側水経路３０においては、第１流出管路３１の先端側にアルカリイオン水注出バルブ３６ａが介装され、第２注出管路３２の途中には酸性水排水バルブ３６ｂが介装され、かつ、排水管路３５ａの途中には滞留水排水バルブ３６ｃが介装されている。これらのバルブ３６ａ〜３６ｃは電磁バルブであって、制御装置１０ｃにて開閉制御される。

当該アルカリイオン水ディスペンサは、各地域における各種の飲用水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ディスペンサの電解運転時における１サイクルの工程を示している。当該電解運転の１サイクル工程では、滞留水排水工程、アルカリイオン水注出工程、洗浄水滞留工程が順次実行される。当該電解運転は、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、および、各バルブ２１ｂ，２７ａ，３６ａ，３６ｂ，３６ｃ（電磁バルブ）の開閉を制御する制御手段を備えている。当該制御装置１０ｃは、制御ボックス１０ｂの操作パネルに設けた始動スイッチの操作にて電解運転を開始する。

当該電解運転の初期には、滞留水排水工程が実行される。滞留水排水工程では、前回の１サイクルの電解運転の最後の洗浄水滞留工程の実行によりアルカリイオン水の流通経路内に滞留させた洗浄水を排出するもので、始動初期の所定時間の間で滞留水の排水が行われて所定時間待機し、この待機時間の間に自動注出スイッチが作動して、アルカリイオン水注出工程に移行する。

アルカリイオン水注出工程では、その前段階では、アルカリイオン水の自動注出が所定時間行われ、その後段階では所定時間待機する。この待機時間の間では、手動でアルカリイオン水の注出が可能であって、自動注出にて注出されたアルカリイオン水が、要求する量に達していない場合には、手動でアルカリイオン水を注出して、アルカリイオン水の不足分を補うことができる。この待機時間の経過後、洗浄水滞留工程に移行する。洗浄水滞留工程では、洗浄水である水道水をアルカリイオン水の流通経路に通してこれを洗浄し、洗浄後に残留する洗浄水を滞留させるものである。洗浄水滞留工程では、その後段階で、洗浄水の自動排水スイッチが動作して待機し、滞留水排水工程の開始に備える。

図３は、当該アルカリイオン水ディスペンサの電解運転時における被電解水、アルカリイオン水、酸性水、および洗浄水（水道水）の水経路を示すフロー図である。同図では、被電解水、アルカリイオン水、および酸性水の流れを実線で示し、洗浄水の流れを破線で示している。

当該アルカリイオン水ディスペンサの電解運転時におけるアルカリイオン水注出工程の実行では、上流側水経路２０においては、被電解水給水バルブ２１ｂが開成され、洗浄水給水バルブ２７ａが閉成されている。また、下流側水経路３０においては、アルカリイオン水注出バルブ３６ａが開成され、滞留水排水バルブ３６ｂが閉成され、かつ、酸性水排水バルブ３６ｂが開成されている。

被電解水である水道水は、上流側水経路２０を構成する給水管路２１の主管路部２１ａを通り、この間、軟水器２２による軟水処理、第１フィルター２３による低濾過精度の濾過処理、第２フィルター２４による高濾過精度の濾過処理、および、浄水器２５による浄水処理を受け、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、収容部Ａに収容されている容器内に注出される。また、陽極側電解室にて生成された電解生成酸性水は、酸性水として、下流側水経路３０を構成する第２流出管路３２を通り、第２流出管路３２の先端部の排出口から排水タンク３４に排水される。

一方、当該アルカリイオン水ディスペンサの電解運転時における洗浄水滞留工程の実行では、上流側水経路２０においては、被電解水給水バルブ２１ｂが閉成され、洗浄水給水バルブ２７ａが開成されている。また、下流側水経路３０においては、アルカリイオン水注出バルブ３６ａが開成され、滞留水排水バルブ３６ｂが開成され、かつ、酸性水排水バルブ３６ｂが閉成されている。

洗浄水である水道水は、上流側水経路２０を構成する給水管路２１の主管路部２１ａを迂回してバイパス管路２７を通り、この間、軟水器２２による軟水処理、第１フィルター２３による低濾過精度の濾過処理を受け、非電解運転状態にあるアルカリイオン水生成装置１０の有隔膜電解槽１０ａの各電解室に供給される。陰極側電解室に供給された洗浄水は、電解されることなく下流側水経路３０の第１流出管路３１を通って排水される。また、陽極側電解室に供給された洗浄水は、電解されることなく排水管路３５ａを通って排水される。この間、洗浄水は、アルカリイオン水の流通経路を洗浄する。

下流側水経路３０においては、アルカリイオン水の流通経路の洗浄終了後には、アルカリイオン水注出バルブ３６ａが閉成され、洗浄水の供給が停止される。これにより、洗浄水はアルカリイオン水の流通経路に滞留する。当該アルカリイオン水ディスペンサにおいては、アルカリイオン水の抽出工程に移行する場合には、滞留水排水バルブ３６ｂおよびアルカリイオン水注出バルブ３６ａが開成され、アルカリイオン水の流通経路に滞留している洗浄水である水道水は、給水される被電解水により押出されて排水される。

このように、当該アルカリイオン水ディスペンサにおいては、アルカリイオン水の注出運転時には、被電解生成水を、給水管路２１に介装されている軟水器２２、低濾過精度の第１フィルター２３、高濾過精度の第２フィルター２４、および、浄水器２５を通して有隔膜電解槽１０ａに供給している。このため、生成されるアルカリイオン水は、不純物が皆無で塩素臭の無い、従来のアルカリイオン水と同等またはこれ以上の飲用等に適したものとなる。

また、当該アルカリイオン水ディスペンサにおいては、アルカリイオン水の流通経路を洗浄し、洗浄水を滞留させる場合には、洗浄水の高度な濾過処理は必ずしも要しないことから、洗浄水を低濾過精度の第１フィルター２３を通し、高濾過精度の第２フィルター２４を迂回して、有隔膜電解槽１０ａ等に導入する手段を採っている。このため、洗浄水の給水時における高濾過精度の第２フィルター２４に対する濾過負担を皆無にして、第２フィルター２４の早期の目詰まり等の発生を防止することができる。

第１フィルター２３では、洗浄水に要求される不純物の補足を十分に行う機能を有するとともに、第２フィルター２４に比較して濾過精度が低くて粗目であることから、その交換頻度が第２フィルター２４に比較して極め少なくてよく、かつ、そのコストは第２フィルター２４に比較して極め廉価である。

従って、当該アルカリイオン水ディスペンサによれば、扱う水の種類に応じて水の流通経路を選択することにより、高濾過精度で高価なフィルターの交換頻度を大幅に低減し、フィルターの交換に要する費用を大幅に低減することができる。

なお、当該アルカリイオン水ディスペンサでは、被電解水である水道水、および、洗浄水である水道水を軟水化するために、イオン交換樹脂を内蔵する軟水器２２を採用している。このため、軟水器２２に内蔵するイオン交換樹脂を定期的に再生する処理が必要である。イオン交換樹脂の再生処理には、イオン交換樹脂の種類に応じた再生用水を、軟水器２２に導入するが、再生処理済み水の排水は、排水管路２６ｂ，２６ｃを通して行われる。これにより、軟水器２２内のイオン交換樹脂の再生処理では、各フィルター２３，２４に対する濾過負担を皆無にしている。

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における電解運転の１サイクルで実行される各工程順序を示す工程図である。 同アルカリイオン水ディスペンサにおける被電解水、各電解生成水、および、洗浄水の水経路を示すフロー図である。

符号の説明

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、２０…上流側水経路、２１…給水管路、２１ａ…主管路部、２１ｂ…被電解水給水バルブ、２２…軟水器、２３…第１フイルタ、２４…第２フィルター、２４…浄水器、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ…排水管路、２７…バイパス管路、２７ａ…洗浄水給水バルブ、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、３４…排水タンク、３５ａ，３５ｂ…排水管路、３６ａ…アルカリイオン水注出バルブ、３６ｂ…酸性水排水バルブ、３６ｃ…貯留水排水バルブ。

Claims (1)

1. 有隔膜電解槽、前記有隔膜電解槽の各電解室へ被電解水を給水する給水管路、前記有隔膜電解槽の陰極室側電解室に接続されて同電解室で生成される電解生成アルカリ性水を流出する電解生成アルカリ性水専用の第１の流出管路、および、前記有隔膜電解槽の陽極室側電解室に接続されて同電解室で生成される電解生成酸性水を流出する電解生成酸性水専用の第２の流出管路を備え、前記各電解生成水の流出、および、前記第１の流出管路の洗浄水による洗浄を行う運転方式を採る電解水生成装置であり、前記給水管路の途中には、被電解水の供給源側から第１のフィルター、同第１のフィルターより高濾過精度の第２のフィルター、および、浄水器が介装され、かつ、前記第２のフィルターおよび前記浄水器が介装されている主管路部を迂回するバイパス管路部が設けられていて、前記電解生成水の生成運転時の被電解水の給水を前記給水管路の主管路部を通して行い、かつ、前記洗浄水の給水を前記バイパス管路部を通して行うことを特徴とする電解水生成装置。

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