JP3911727B2 - アルカリイオン整水器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水道水などの原水を電気分解して、飲用や医療用として利用されるアルカリイオン水、及び化粧水や殺菌洗浄水等として利用される酸性イオン水を製造するアルカリイオン整水器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年連続電解方式のイオン水生成器としてアルカリイオン整水器が普及している。このアルカリイオン整水器は、電解槽内で水道水等を電気分解して、陽極側に酸性イオン水を生成し、陰極側にアルカリイオン水を生成するものである。
【０００３】
以下、図２を参照して、従来の連続電解方式のアルカリイオン整水器について説明する。図２は従来のアルカリイオン整水器における概略構造図である。
【０００４】
同図において、１は水道水等の原水管、２は水栓、３は水栓２を介して原水管と接続されたアルカリイオン整水器、４は内部に原水中の残留塩素やトリハロメタンを吸着する活性炭及び一般細菌や不純物を取り除く中空糸膜等を備えた浄水部、５はグリセロリン酸カルシウムや乳酸カルシウムなどのカルシウムイオンを原水中に付与し、原水導電率を高めるカルシウム供給部である。また、６は通水を確認し、制御手段に制御指示する流量センサ、７は流量センサを６を経由してきた水を電器分解する電解槽、８は電解槽７を二分し電極室を形成する隔膜、９及び１０は隔膜８で二分された各電極室に配設された電極板である。
【０００５】
続けて、１１は電極板１０側の水（電極板１０が陽極の場合は酸性イオン水）を排出する排水管、１２は電解槽７と排水管１１の接続部付近に配設されアルカリイオン水を効率よく生成するために設けられた吐水流量調整用の流量調整部、１３は電極板９側の水（電極板９が陰極の場合はアルカリイオン水）を吐出する吐出管、１４は電解槽７内の滞留水や電極板洗浄時のカルシウム、マグネシウム等からなるスケールが溶解した洗浄水を排水するための電磁弁、１５は排水管１１を介して電極板１０側の水（電極板１０が陽極の場合は酸性イオン水）や電解槽７の滞留水や洗浄水を排水する放出管である。また、１６は浄水部４の洗浄の有無を検知する浄水部検知センサ、１７は電源投入用プラグ、１８は電源投入用プラグ１７からの交流電源を直流電源に変える電源部、１９はアルカリイオン整水器３の動作を制御する制御手段、２０はアルカリイオン整水器３の操作状態を表示する操作表示部である。
【０００６】
さらに、２１は吐出管１３から分岐して排水管１１若しくは放水管１５に接続された分岐管に設けられたｐＨセンサであり、ガラス電極型のものや、半導体電極型、イオン伝導性隔膜電極型のものが使用される。２２は洗浄モード時において弁を閉じることにより排水をカットする電磁弁であり、アルカリイオン水生成時及び酸性イオン水生成時にはこの弁２２を開き排水を行うものである。
【０００７】
次に以上のように構成されたアルカリイオン整水器３について、以下にアルカリイオンを生成する際の動作を説明する。
【０００８】
利用者は、操作表示部２０のモード選択ボタンを押してアルカリイオン水生成モード、酸性イオン水生成モードまたは浄水モードを選択設定するとともに、アルカリイオン水生成モードまたは酸性イオン水生成モード時においては、操作表示部２０のｐＨ調節ボタンにより所望のｐＨ値を適宜選択し、その後水栓２を開く。水栓２から通水された原水は、浄水部４で原水中の残留塩素の臭いや一般細菌などの不純物が取り除かれ、カルシウム供給部５でグリセロリン酸カルシウム等が溶解されて電器分解容易な水に処理された後、さらに流量センサ６を経て電解槽７に通水される。
【０００９】
一方電源投入用プラグ１７よりＡＣ１００Ｖが供給され、電源部１８内部のトランス及び制御用電流電源で電気分解に必要な直流電圧電流を発生させ、制御手段１９を介して電解槽７の電極板９及び１０に給電される。相対的にプラス電圧を印加する電極板を陽極、マイナス電圧を印加する電極板を陰極とすると、これにより、電解槽７内に隔膜８で仕切られた陽極室と陰極室とが形成される。なお、アルカリイオン水生成モード時においては、電極板１０が陽極となり、電極板９が陰極となる。また酸性イオン水生成モード時においては、電極板９が陽極となり、電極板１０が陰極となる。
【００１０】
通水後、制御手段１９は流量センサ６の信号を読みとり、流量レベルが一定レベルを越えるとこの状態を通水中と判断する。この時、操作表示部２０のモード選択ボタンとｐＨ調節ボタンの押圧により、すでに電気分解条件が設定されており、電解槽７による電気分解を行うために、制御手段１９は電極板９及び１０に所定の電圧が印加されるように動作指令の出力を行う。これによって、アルカリイオン水生成モード時においては、電極板９が陽極となり、吐出管１３より酸性イオン水が吐出される。また、浄水モード時においては、電極板９及び１０には電圧が印加されずに、電磁弁２２を閉じることにより排水をカットし、吐出管１３より浄水が吐出されることとなる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来のアルカリイオン整水器においては、水栓から通水された原水に含まれている微生物や細菌の殺菌を目的とする残留塩素が、浄水部で取り除かれるようになっているが、止水時においては浄水部以降の下流域に殺菌力の無い水が滞留することとなる。
【００１２】
この状態で、吐出管先端開口部より空気中に浮遊している細菌等が浸入した場合、アルカリイオン整水器の通水路部に細菌汚染が進行し、止水後に再度通水したとき、細菌汚染された水が吐出することとなる。したがって、これを飲用した場合、健康を害するおそれがある。この対策として、止水後に浄水部の下流域に滞留している殺菌力の無い水をすべて排水したとしても、やはり通水路内部の壁面に細菌等が浸入付着する可能性があり、この場合にも細菌汚染が進行する。したがって、滞留した水の排水は根本的な解決策にはならない。
【００１３】
またアルカリイオン整水器より吐出されるアルカリイオン水、酸性イオン水又は浄水のｐＨ値を検知するｐＨセンサが、細菌汚染などによるぬめりや水中に含有しているカルシウムやマグネシウム、シリカなどの析出物の発生により劣化し、センサの感度や応答性が悪くなるという問題を有している。
【００１４】
そこで、本発明は、止水時において通水路内部に発生する細菌や、ｐＨセンサ部に発生する細菌汚染等によるぬめりや水中に含有しているカルシウムやマグネシウム、シリカなどの析出物を効果的に除去するとともに、長時間の止水状態においても細菌が発生することなく、良好な環境を維持できるようにすることにより、安全で信頼性の高いアルカリイオン整水器を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明のアルカリイオン整水器は、通水初期に酸性水を通水し、通水路内部に発生した細菌やｐＨセンサ部に発生した細菌汚染等によるぬめりや水中に含有しているカルシウムやマグネシウム、シリカなどの析出物を効果的に除去する制御手段を備えると共に、アルカリイオン水又は浄水の吐出時において、陽極室にて発生した残留塩素を必要量吐出側に漏洩させることにより細菌の殺菌を行う構造を備え、さらに止水時においても細菌の殺菌のために、必要量の残留塩素を電気分解により発生させる制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、通水路系等を効率よく殺菌し、安全で信頼性の高いアルカリイオン整水器を提供することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載の発明は、電解槽とこれに接続された通水路系を有し電気分解によってアルカリイオン水を生成するアルカリイオン整水器であって、前記アルカリイオン水の生成前に酸性水を生成して前記通水路系に通水し、同通水路系に発生した細菌を殺菌する制御手段を備え、前記制御手段は通水前の止水放置時間に応じて酸性水の通水時間を所定の時間まで変更する制御モードを有するとともに、前記制御手段は前記アルカリイオン水の吐出前に、前記通水路系に前記酸性水を通水することにより、前記通水路系に設けられたｐＨセンサ部に発生した細菌汚染によるぬめりや水中に含有しているカルシウムやマグネシウム、シリカなどの析出物を除去するもので、通水路系に発生した細菌を止水放置時間に応じた所定の時間の間酸性水を通水して殺菌し、細菌汚染されていない安全な水を吐出させるものである。しかも、前記通水路系に設けられたｐＨセンサ部に発生した細菌汚染によるぬめりや水中に含有しているカルシウムやマグネシウム、シリカなどの析出物を除去する制御手段を備えたもので、これによってｐＨセンサの劣化が防止され、センサの感度や応答性などの特性に優れ長寿命化と高信頼性のアルカリイオン整水器が得られる。
【００１８】
請求項２記載の発明は、イオン水を生成しない浄水吐水時において、浄水吐出初期に酸性水を前記通水路系に通水し、前記通水路系に発生した細菌を殺菌するとともに、前記浄水の吐出前に、前記通水路系に酸性水を通水することにより、前記通水路系に設けられたｐＨセンサ部に発生した細菌汚染によるぬめりや水中に含有しているカルシウムやマグネシウム、シリカなどの析出物を除去する制御手段を備えたもので、細菌汚染されていない安全な水を吐出させるものである。しかも、前記通水路系に設けられたｐＨセンサ部に発生した細菌汚染によるぬめりや水中に含有しているカルシウムやマグネシウム、シリカなどの析出物を除去する制御手段を備えたもので、これによってｐＨセンサの劣化が防止され、センサの感度や応答性などの特性に優れ長寿命化と高信頼性のアルカリイオン整水器が得られる。
【００２１】
以下本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２２】
図１は本発明の一実施の形態におけるアルカリイオン整水器の概略構成図である。なお図１において、図２で説明した従来例に対応するものは同じ符号を付している。
【００２３】
図１において、１は水道水などの原水管、２は水栓、３はアルカリイオン整水器、４は浄水部、５はカルシウム供給部、６は流量センサ、７は電解槽、８は隔膜、９及び１０は電極板、１１は排水管、１２は流量調整部、１３は吐出管、１４は電磁弁、１５は放水管、１６は浄水部検知センサ、１７は電源投入用プラグ、１８は電源部、１９は制御手段、２０は操作表示部、２１はｐＨセンサ、２２は電磁弁をそれぞれ示す。
【００２４】
２３は制御手段１９内に設けられ、アルカリイオン水生成時または浄水吐水時の通水開始前に、酸性水を通水するどうかを判断して電極板９に相対的にプラスの電圧を、また、電極板１０に相対的にマイナスの電圧を印加する電圧印加制御ブロックである。これらの制御により、隔膜８を介して、電極板９と１０の間で水の電気分解が起こり、生成された殺菌力のある酸性イオン水が通水路部を通って、吐水管１３より吐出されるとともに、吐水管１３から分岐してｐＨセンサ２１を経由し、さらに排水管１１、放水管１５を通って外部に排水される。
【００２５】
ここで、水の電気分解及び殺菌力をつかさどる残留塩素の発生原理について、簡単に説明を行う。
【００２６】
電解槽の水中に一対の電極を入れ、この電極と電極の間に、水中のイオン性物質は自由に通過するが液体の自由な往来を阻害する程度の微細な孔を有する隔膜を設ける。この一方の電極を電池のプラス極に、他方をマイナス極に接続すると、電解槽の陽極には塩化物イオンなどの陰イオンが引き寄せられ、逆に陰極にはマグネシウムイオンやカルシウムイオンなどの陽イオンが引きつけられる。このとき、両極間に充分な電圧がかけられると水の電気分解が起きる。
【００２７】
電気分解によって、陽極からは酸素ガスや塩素ガスなどが発生すると同時に、Ｈイオンを水中に放出し、陰極からは水素ガスなどが発生すると同時にＯＨイオンを水中に放出する。その結果として、陽極側の水は酸性サイドに片寄った塩化物イオンなどの陰イオンが相対的に増加した水となり、陰極側の水はアルカリサイドに片寄ったナトリウムイオンやカルシウムイオンなどの陽イオンが相対的に増加した水となる。これらの水を個別に取り出して利用するのが、電気分解イオン水の原理である。このとき、各電極の表面で起こる反応は下記の通りに表すことができる。
【００２８】
・陽極側 ２Ｈ2 Ｏ → ４Ｈ＋Ｏ2 ＋４ｅ
２Ｃｌ → Ｃｌ2 ＋２ｅ
・陰極側 ６Ｈ2 Ｏ＋６ｅ→ ６ＯＨ＋３Ｈ2
このとき、各電極の表面付近は、かなり特殊な環境状態にある。すなわち、陰極付近では局部的には強アルカリとなるため、カルシウムなどの水酸化化合物の微結晶が生成される。一方、陽極付近ではきわめて強力な酸化雰囲気におかれており、とくに塩素イオンが含まれている水の場合には、次亜塩素酸の発生と共に強力な殺菌作用が認められる。
【００２９】
塩素は水溶液となると、ＨＣｌＯ（次亜塩素酸）と、ＨＣｌ（塩酸）になる。また、ＨＣｌＯ（次亜塩素酸）はさらにＣｌＯ（次亜塩素酸イオン）とＨ+ （水素イオン）に解離する。ＨＣｌＯ（次亜塩素酸）とＣｌＯ（次亜塩素酸イオン）を総称して残留塩素と呼ぶ。
【００３０】
Ｃｌ2 ＋Ｈ2 Ｏ→ ＨＣｌＯ＋ＨＣｌ
ＨＣｌＯ → ＣｌＯ＋Ｈ
以上のように、生成されたｐＨ値の低い酸性イオン水と残留塩素の殺菌効果を有効利用することにより、通水路部に発生または付着した細菌の殺菌を行うとともに、ｐＨセンサに発生した細菌汚染等によるぬめりや水中に含有しているカルシウムやマグネシウム、シリカなどの析出物を効果的に除去することができるのである。
【００３１】
なお、アルカリイオン水生成時または浄水吐出時の通水開始前に酸性水を通水する頻度については、毎回の通水時または数回に一回、さらには最後の止水からの経過時間のいずれの条件でもよい。
【００３２】
図１に戻って、制御手段１９内に設けられた２４は、アルカリイオン水生成時または浄水吐出時の通水開始前に酸性水を通水する場合の、酸性水通水時間の設定及び酸性水通水終了の命令を電解槽７に出す酸性水通水時間制御ブロックである。この酸性水通水時間制御ブロック２４によって、酸性水を通水している間には、アルカリイオン水生成モードあるいは浄水モードに関係なく飲用禁止の警告音と共に酸性イオン水が生成吐出される。そして設定時間が経過すると、自動的にアルカリイオン水生成モードまたは浄水モードに切り替わり、所定の水が吐出管１３より吐出される。
【００３３】
なお、酸性水通水時間の設定は一定時間でもよく、通水前の止水放置時間により設定時間を増減させてもよい。例えば、通水前の止水放置時間が長ければ、その間に細菌が多く繁殖している可能性が高く、それらの細菌を殺菌するためには、酸性水通水時間を長くしなければならないからである。
【００３４】
２５は電極板１０を有する電極室の直前に配設され、電極板９を有する電極室と電極板１０を有する電極室の内圧を調整するために設けられた、電極室内圧調整部である。アルカリイオン水生成モードにおいては、電極板９が陰極となり、当該電極室にてアルカリイオン水が生成され、もう一方の電極板１０が陽極となって、当該電極室にて酸性イオン水と残留塩素が生成される。この時、電極板９を有する電極室側に細菌が殺菌される程度の残留塩素が漏洩するように電極室内圧調整部２５により各電極室の内圧を調整することにより、アルカリイオン水生成中においても付着していた細菌の殺菌を行うことができ、細菌に汚染されていない安全な水を吐出させるとともに、ｐＨセンサ部において、細菌汚染などによるぬめりが発生しない環境をつくることができる。
【００３５】
浄水モード時においては、電磁弁２２が閉じるために、電極板１０を有する電極室を通った水も電極板９を有する電極室を経由して吐出されるわけであるが、このとき電極板９が陰極、電極板１０が陽極となるような極性で、かつ細菌が殺菌される程度の残留塩素が発生するような電圧を与えることにより、浄水吐出中においても付着していた細菌の殺菌を行うことができ、細菌に汚染されていない安全な水を吐出させるとともに、ｐＨセンサ部において、細菌汚染によるぬめりが発生しない環境をつくる。
【００３６】
この場合、各電極に電圧を与えて電気分解を行うわけであるが、各電極室で生成されたイオン水は混合中和されて吐出するため、ｐＨ７付近の浄水となるものである。なお極性に関しては、電極板９が陽極、電極板１０が陰極となるような極性にしてもよい。
【００３７】
制御手段１９内に設けられた２６は、止水中に電極板９及び１０に細菌が殺菌される程度の残留塩素が発生するような電圧を与える止水時電圧印加制御ブロックである。この止水時電圧印加制御ブロック２６の指令によって、連続的または継続的に細菌が殺菌される程度の残留塩素を発生させて全通水路部において細菌やぬめりが発生しない環境をつくると共に、止水中に発生した細菌やすでに付着していた細菌を殺菌する。なお、極性に関しては電極板９が陽極、電極板１０が陰極となるような極性にしてもよいし、電極板９が陰極、電極板１０が陽極となるような極性にしてもよい。また、上記極性が両方とも表れるようにしても良い。
【００３８】
このように本実施の形態によれば、通水路部に発生した細菌やｐＨセンサ部に発生した細菌汚染等によるぬめりや、水中に含有しているカルシウムやマグネシウム、シリカなどの析出物を効果的に除去することができるとともに、長時間の止水状態においても、細菌が発生することなく良好な環境を維持できるものである。
【００３９】
【発明の効果】
以上の説明からわかるように、本発明のアルカリイオン整水器によれば、止水時において通水路部に発生した細菌やｐＨセンサ部に発生した細菌汚染によるぬめりや水中に含有しているカルシウムやマグネシウム、シリカなどの析出物を効果的に除去することができるようになり、これによって長時間の止水状態においても細菌が発生することなく良好な環境を維持でき、安全で信頼性の高いアルカリイオン整水器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態におけるアルカリイオン整水器の概略構成図
【図２】 従来のアルカリイオン整水器における概略構成図
【符号の説明】
１ 原水管
２ 水栓
３ アルカリイオン整水器
４ 浄水部
５ カルシウム供給部
６ 流量センサ
７ 電解槽
８ 隔膜
９，１０ 電極板
１１ 排水管
１２ 流量調整部
１３ 吐出管
１４，２２ 電磁弁
１５ 放水管
１６ 浄水部検知センサ
１７ 電源投入用プラグ
１８ 電源部
１９ 制御手段
２０ 操作表示部
２１ ｐＨセンサ
２３ 電圧印加制御ブロック
２４ 酸性水通水時間制御ブロック
２５ 電極室内圧調整部
２６ 止水時電圧印加制御ブロック

Claims (2)

1. 電解槽とこれに接続された通水路系を有し電気分解によってアルカリイオン水を生成するアルカリイオン整水器であって、前記アルカリイオン水の生成前に酸性水を生成して前記通水路系に通水し、同通水路系に発生した細菌を殺菌する制御手段を備え、前記制御手段は通水前の止水放置時間に応じて酸性水の通水時間を所定の時間まで変更する制御モードを有するとともに、前記制御手段は前記アルカリイオン水の吐出前に、前記通水路系に前記酸性水を通水することにより、前記通水路系に設けられたｐＨセンサ部に発生した細菌汚染によるぬめりや水中に含有しているカルシウムやマグネシウム、シリカなどの析出物を除去することを特徴とするアルカリイオン整水器。
2. イオン水を生成しない浄水吐水時において、浄水吐出初期に酸性水を前記通水路系に通水し、前記通水路系に発生した細菌を殺菌するとともに、前記浄水の吐出前に、前記通水路系に酸性水を通水することにより、前記通水路系に設けられたｐＨセンサ部に発生した細菌汚染によるぬめりや水中に含有しているカルシウムやマグネシウム、シリカなどの析出物を除去する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のアルカリイオン整水器。

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