JP4460713B2 - 電解水生成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解槽内の一対の電極間に電圧を加えることにより同電解槽に供給される希塩水を電気分解して、電解水を生成する電解水生成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、この種の電解水生成装置は、例えば特開平11−57711号公報に示されるように、一対の電極を収容した電解槽と、一対の電極間に所定の電圧を印加する電圧印加手段とからなる生成器本体と、この生成器本体とは別個に設けられ外部からの原水を軟水化して電解槽に供給する軟水器と、この軟水器および生成器本体とは別個に設けられて塩水を貯蔵する塩水タンクを備えている。この電解水生成装置は、軟水器からの原水に塩水タンクからの塩水を混合してなる希塩水を電解槽に供給し、電極間に印加した電圧により電気分解して電解水を生成している。この電解水生成装置の軟水器は、この軟水器内に設けたイオン交換フィルタの再生に使用する塩水を貯蔵する軟水器用塩水タンクを備えている。これら軟水器、塩水タンクおよび生成器本体からなる電解水生成装置は狭い限られた空間に設置される場合が多いことを想定して比較的小型なものとなっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このように構成された電解水生成装置を連続運転して多量の電解水を生成する場合、塩水を連続して供給する必要があるために小型な塩水タンクを容量の大きな塩水タンクに交換して設置することが考えられるが、電解水生成装置を設置するための空間は狭い場合が多くその空間に大型の塩水タンクを設置することはむずかしい。またこの方法とは別に小型の塩水タンク内の塩水が消費される毎に予め作っておいた塩水を作業者が補給する方法も考えられるが、補給するのに手間がかかる。本発明はこのような各問題を解決することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電解水生成装置に関する。本発明は適用対象とする電解水生成装置は、 一対の電極を収容した電解槽と、前記電解槽に接続した原水供給管の途中に介装された軟水器と、前記原水供給管の前記軟水器より下流側の部位に接続され所定濃度の塩水を同原水供給管を流動する原水に供給して所定濃度の希塩水を調製する塩水供給管を備え、前記電解槽の各電極に電圧を印加して同電解槽に供給された希塩水を電解する形式の電解水生成装置である。
【0005】
しかして、本発明に係る電解水生成装置は、予め投入された多量の食塩と外部から供給された原水とによって調製され前記軟水器に内蔵されたイオン交換フィルタを再生する塩水を収容する軟水器用塩水タンクと、前記軟水器用塩水タンク内の塩水を所定量以上に維持する塩水量維持手段を備え、前記塩水供給管が前記軟水器用塩水タンクに接続されて同軟水器用塩水タンクが前記原水供給管に供給する塩水の供給源に構成されていることを特徴とする。当該電解水生成装置においては、前記電解槽に供給される前記希塩水の濃度を検出する希塩水濃度検出手段と、前記軟水器用塩水タンク内の塩水を前記塩水供給管に吸い込んで前記原水供給管に吐出するポンプと、前記希塩水濃度検出手段により検出される希塩水の濃度が所定の濃度となるように前記ポンプの吐出量を制御する吐出量制御手段と、前記吐出量が所定値以上であるか否かを判定する吐出量判定手段と、前記吐出量判定手段が前記吐出量を所定値以上であると判定したとき前記ポンプを停止させて塩水の供給を停止させる塩水供給停止手段を備えている。
【0006】
【発明の効果】
本発明によれば、電解水生成装置を連続運転して多量の電解水を生成する場合、軟水器用タンク内に予め投入された食塩が溶解せずに残っている限り、軟水器用塩水タンク内には常に所定量以上の塩水が維持されているので、軟水器用塩水タンクから原水供給管への塩水の供給、および、希塩水の原水供給管から電解槽への供給は連続して行われて、電解水は連続して生成される。また、軟水器用塩水タンク内の塩水を、イオン交換フィルタを再生用と、電解槽に供給する希塩水の調製用とに共用することにより従来付設されていた塩水タンクは不要となり、この塩水タンクの分だけ省スペース化することができ、さらにこの塩水タンクに塩水を補給する手間も省くことができる。
【0007】
本発明に係る電解水生成装置は、希塩水の濃度を検出する希塩水濃度検出手段と、塩水を軟水器用塩水タンクから吸い込んで電解槽に吐出するポンプと、希塩水濃度検出手段により検出される希塩水の濃度が所定の濃度となるようにポンプの吐出量を制御する吐出量制御手段と、吐出量が所定値以上であるか否かを判定する吐出量判定手段を備え、この吐出量判定手段が吐出量が所定値以上であると判定したときポンプを停止させて塩水の供給を停止させる塩水供給停止手段を備えている。このため、軟水器用塩水タンク内に予め投入された食塩がすべて溶解されて軟水器用塩水タンクから供給される塩水の濃度が次第に小さくなった場合、先ずポンプの吐出量が増大して希塩水濃度検出手段により検出される希塩水の濃度はしばらくは所定の濃度に保たれ、その後塩水の濃度がさらに小さくなってある限度以下になると、希塩水の濃度は減少し始める。しかし、ポンプの吐出量を直接監視することにより、この吐出量が希塩水の濃度が減少し始める直前の吐出量に達するとポンプを停止させて塩水の供給を停止させているので、所定の濃度以下の希塩水が電解槽に供給されることはなくなる。したがって、たとえ短時間であっても所望の範囲以外の電解水を注出することがないようにすることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明は電解水生成装置に関する。図1には、本発明の一実施形態に係る電解水生成装置を概略的に示している。
【0009】
この電解水生成装置は、生成器本体1と、軟水装置器70と、リモートコントローラ45等を備えている。また、生成器本体1は電解槽10を含む水路系部品と電気制御回路60を含む電気系部品とからなっている。
【0010】
電解槽10の内部は隔膜11によって一対の電極室12,13に区画されており、両電極室12,13はそれぞれ給水管20に接続されている。給水管20は、軟水給水管72、および、軟水化装置70を構成する軟水器73を介して給水管71に接続されていて、給水管20の途中には塩水吸い込み管55が接続されている。給水管71は、外部の原水供給源(例えば水道)に接続されている。また、塩水吸い込み管55は、その先端部が軟水化装置70を構成する軟水器用塩水タンク75内の底部に臨んでいる。かかる水系管路においては、給水管20,22,71が一体で本発明で規定する原水供給管に対応し、塩水吸い込み管55が本発明で規定する塩水供給管に対応する。これにより、給水管71からの原水(水道水)は軟水器73を通して給水管20に供給され、この間、軟水器73内にて軟水化される。また、給水管20内には、軟水器用塩水タンク75内の所定濃度の塩水が塩水吸い込み管55を通して供給され、給水管20内を流動する原水と混合して、所定濃度の希塩水となって両電極室12,13に供給される。各電極室12,13には一対の電極14,15が互いに対向するように収容され、この両電極14,15には電源40からの直流電圧が印加されて、前述のように供給された希塩水が電気分解されて電解水が生成される。電解槽10の各電極室12,13には導出管16,17がそれぞれ接続されており、電解水はその先端部である注出口16a,17aから外部へ注出される。
【0011】
軟水化装置70は、イオン交換フィルタを内蔵する軟水器73、および、軟水器用塩水タンク75を備え、軟水器73には、切換弁74を介して両給水管20,71、塩水供給管76、および、排水管77が接続されている。軟水器用塩水タンク75内には、予め多量の食塩が投入されており、当該食塩は、後述するように、外部から供給された原水により溶解されて所定の濃度(略飽和濃度)の塩水となる。従って、軟水器用塩水タンク75には、軟水器73内のイオン交換フィルタを再生するために使用する塩水と、多量の未溶解の食塩が収容されている。軟水器74に原水を供給する給水管71の途中には、開閉弁であるウオーターバルブ78が設けられている。ウオーターバルブ78は、電気制御回路80に電気的に接続されて開閉制御され、開状態にて、原水が軟水器73内に流入する。また軟水器用塩水タンク75内には、水位センサ79が設けられている。水位センサ79は、所定の上限および下限水位を検出して電気制御回路80に出力するものである。なお、軟水化装置70の電気制御回路80は生成器本体1の電気制御回路60に電気的に接続されている。
【0012】
このように構成した軟水化装置70の通常運転に際しては、電気制御回路80により切換弁74が切り換えられて、水道に接続された給水管71が軟水器73を介して軟水給水管72に連通される。これにより外部からの原水(例えば水道水)は、給水管71および切換弁74を介して軟水器73に供給され、軟水器73内のイオン交換フィルタ(図示しない)にて原水中のマグネシウムイオン、鉄イオンなどがナトリウムイオンに交換されることにより軟水化されて、軟水給水管72を介して給水管20に供給される。
【0013】
一方、軟水化装置70の再生運転に際しては、電気制御回路80により切換弁74が切り換え作動されて、先ず軟水器用塩水タンク75からの塩水を供給するための塩水供給管76を介して軟水器用塩水タンク75内に原水が供給され、軟水器用塩水タンク75内の水位が所定の上限水位に達すれば、塩水供給管76が軟水器73を介して排出管77に連通される。これにより、軟水器用塩水タンク75からの塩水は、塩水供給管76および切換弁74を介して軟水器73に供給され、軟水器73内のイオン交換フィルタに蓄積されたマグネシウムイオン、鉄イオンなどは塩水中のナトリウムイオンに交換されて除去され、排水管77を介して軟水器73の外部に排出される。軟水器用塩水タンク75内の塩水が使用されて水位が所定の下限水位に達すると、電気制御回路80により切換弁74が切り換えられて水道に接続された給水管71が塩水供給管76に連通され、外部からの水道水が軟水器用塩水タンク75に供給され、軟水器用塩水タンク75内の水位が所定の上限水位に達すれば、切換弁74が切り換えられて水道水の軟水器用塩水タンク75への供給が停止される。
【0014】
なお、上記再生運転は予め設定された時刻、例えば電解水を生成しない時間帯(深夜)に開始されたり、電気制御回路60が流量計23により測定され積算した希塩水の流量が所定値以上になったとき、その旨の信号を電気制御回路80に出力することにより開始されたり、また、軟水化装置70に設けた再生運転を開始する押しボタンを押圧することにより開始されたりする。
【0015】
軟水器用塩水タンク75には、塩水吸い込み管55が軟水器用塩水タンク75上部から挿入されている。塩水吸い込み管55は生成器本体1内にてポンプ38に接続され、ポンプ38は塩水供給管37に接続され、この塩水供給管37は逆止弁39を介して前述の給水管20のウオーターバルブ22下流の位置に接続される。
【0016】
ポンプ38は、ダイアフラム式のものであり、ダイアフラムを往復動させて軟水器用塩水タンク75から吸い込んだ塩水を給水管20に吐出するものであり、その吐出量は電気制御回路60によりダイアフラムの往復回数を変化させることにより制御されている。従って、ポンプ38は軟水器用塩水タンク75から、その吐出量に応じた塩水を吸引して給水管20を通る軟水化された原水に混合し、これにより希塩水となった原水が電解槽10に供給される。すなわち、このポンプ38の吐出量制御により原水に対する塩水の添加量が制御される。
【0017】
給水管20には、上流から下流に向かう順に減圧弁21、開閉弁であるウオーターバルブ22(WV)および流量計23が設けられている。減圧弁21は、軟水化装置70から圧送される原水の圧力を減圧し、所定圧力範囲内に保つ。ウオーターバルブ22は、電気制御回路60により開閉制御され、開状態において、軟水器73にて軟水化された原水を、給水管20を通して電解槽10へ供給する。流量計23は、電解槽10に供給される希塩水の流量を検出して電気制御回路60に出力するものである。
【0018】
生成器本体1の電源40と両電極14,15を接続する一対の導線の一方には、両電極14,15間に流れる電流を検出し、検出した電流値を電気制御回路60に出力するための電流センサ50が設けられている。
【0019】
リモートコントローラ45は、生成器本体1とは別体に構成され、導出管16,17の注出口16a,17a付近に配置される。このリモートコントローラ45には、電気制御回路60に接続された表示ランプ43及び注出スイッチ41が備えられる。表示ランプ43は電気制御回路60から表示制御信号を受けて点灯制御される。また、注出スイッチ41は電解水生成の作動の開始、終了を指示するためのものであり、電気制御回路60に電気的に接続されている。
【0020】
この電解水生成装置は、上記ウオーターバルブ22、ポンプ38、電源40、表示ランプ43、注出スイッチ41及び電流センサ50に接続された電気制御回路60を備えている。電気制御回路60はマイクロコンピュータにより構成され、本実施形態においては図2及び図3に示すフローチャートに対応したプログラムを実行して、ウオーターバルブ22の開閉、ポンプ38、及び電源40の作動制御を行う。なお、本実施形態における上記ウオーターバルブ22等の動作及びフラグFの状態が図4及び図5に示されている。また、図2のルーチンは前述のマイクロコンピュータにより所定時間毎に実行される。
【0021】
次に、上記のように構成した電解水生成装置の動作を説明する。電気制御回路60は、図示しないメイン電源が投入された段階で電解水の生成を開始するためのフラグFを「0」にクリアし、図2のルーチンを上記所定時間毎にてステップ100から実行する。なお、フラグFが「0」(電解水の生成が停止中)のとき注出スイッチ41が押圧されるとフラグFは「1」(電解水を生成中)になり、フラグFが「1」のとき注出スイッチ41が押圧されるとフラグFは「0」になる。ステップ102にてフラグFが「1」であるか否かを判定する。メイン電源を投入後注出スイッチ41が押圧されなければ、ステップ104にて図3に示すポンプ停止サブルーチンを実行し、ポンプ38を停止制御し(停止状態を維持し)、ステップ105にてフラグFを「0」とし、ステップ106にて本ルーチンを一旦終了する。この制御は、次に注出スイッチ41が押圧されるまで繰り返し実行される。
【0022】
使用者が注出スイッチ41を押圧すると(図4中の時刻t4)、ステップ108にて電源40から電極14,15間に所定電圧V0を印加させ、ステップ110にてウオーターバルブ22をオンして軟水化した原水の供給を開始させる。このとき、軟水化装置70の電気制御回路80は電気制御回路60と連動して軟水器70のウオーターバルブ78をオンして原水の供給を開始させる。そして、ステップ112にて電流センサ50により両電極14,15間に流れる電流値Iを計測して、ステップ112〜ステップ116に示すポンプ38による添加量フィードバック制御を開始する。なお、電流値Iは電解槽内の希塩水の導電率を表している。
【0023】
計測電流値Iが電流目標値ITより大きい場合には、計測電流値Iを低下させるべく、すなわち塩水タンクから供給される塩水の添加量を減少させるべくポンプの吐出量Pを△Pだけ低下させる(ステップ112及び116)。計測電流値Iが電流目標値ITより小さい場合には計測電流値Iを増加させるべく塩水の添加量を増加させるべく、すなわちポンプの吐出量Pを△Pだけ増大させる(ステップ112及び114)。また、計測電流値Iが電流目標値ITと等しい場合には、そのままの吐出量Pを維持する(ステップ112)。これにより、電流センサ50により検出される電流値Iが電流目標値ITとなるようにポンプの吐出量Pが制御される。なお、この電流目標値ITは、注出される電解水(アルカリ性水及び酸性水)が、所望の範囲のpH値になるように設定されたものである。
【0024】
そして、電気制御回路60はプログラムをステップ118に進め、ステップ118にて、上記ポンプの吐出量Pが後述する所定値P0以上であるか否かを判定し、ポンプの吐出量Pが所定値P0未満であれば、ステップ106にて本ルーチンを一旦終了させ、ポンプの吐出量Pが所定値P0以上となれば、ステップ104にて、図3に示すポンプ停止サブルーチンを実行し、ポンプ38を停止制御する。
【0025】
上述したステップ100,102,108〜118及びステップ106による制御は、次に注出スイッチ41が押圧されてフラグFが「0」となるまで、またはポンプの吐出量Pが所定値P0以上となるまで繰り返し実行され、この間に電解水の生成・注出が継続される。
【0026】
このとき、軟水器用塩水タンク75内の塩水が使用されて水位が所定の下限水位に達すると、電気制御回路80により切換弁74が切り換えられて水道に接続された給水管71が塩水供給管76に連通され、外部からの水道水が軟水器用塩水タンク75に供給され、軟水器用塩水タンク75内の水位が所定の上限水位に達すれば切換弁74が切り換えられて水道水の軟水器用塩水タンク75への供給が停止される。このような水道水の軟水器用塩水タンク75への供給は、電解水の生成・注出が停止されるまで繰り返し行われる。これによれば、予め投入された食塩が溶解せずに残っている限り軟水器用塩水タンク75内には常に所定量以上すなわち所定の下限水位以上の塩水が維持されているので、軟水器用塩水タンク75から電解槽10への塩水の供給は連続して行われて、電解水は連続して生成される。また、軟水器用塩水タンク75を共用することにより従来付設されていた塩水タンクは不要となり、この塩水タンクの分だけ省スペース化することができ、さらにこの塩水タンクに塩水を補給する手間も省くことができる。
【0027】
上述した電解水の生成・注出中に、使用者が注出スイッチ41を押圧する(図4中の時刻t5)と、フラグFが「0」になるので、ステップ102にて「No」と判定し、プログラムをステップ104に進め、図3に示すポンプ停止サブルーチンを実行し、ポンプ38を停止制御する。
【0028】
具体的には、電気制御回路60は、本ルーチンをステップ200から実行し、ステップ202にてポンプ38を停止させて希塩水の電解槽10への供給を停止させ、ステップ208にてウオーターバルブ22をオフして原水の供給を停止させるとともに電極14,15間への所定電圧V1の印加を停止し、ステップ210にて一旦本ルーチンを終了する。時刻t5以降においては、注出スイッチ41が押圧されるまでステップ100〜106が繰り返し実行されるので、電解水の生成・注出は停止されたままである。なお、ステップ208にて軟水化装置70の電気制御回路80は電気制御回路60と連動して軟水器70のウオーターバルブ78をオフして原水の供給を停止させる。
【0029】
次に、上述した電解水の生成・注出中に、塩水タンク30から供給される塩水の濃度が次第に小さくなった場合、先ずポンプの吐出量Pが増大して(図5中のt8)電流センサ50により検出される電流値Iは目標電流値ITに保たれ、その後塩水の濃度がさらに小さくなってある限度以下になると、希塩水の濃度は減少し始める(図5中のt9)。したがって、ポンプの吐出量Pを直接監視することによりこの吐出量Pが希塩水の濃度が減少し始める直前の吐出量P0に達すると、電気制御回路60は、ステップ104にて上記と同様にポンプ停止サブルーチンを実行し、ポンプ38を停止制御する。時刻t9以降においては、上記と同様に注出スイッチ41が押圧されるまでステップ100〜106が繰り返し実行されるので、電解水の生成・注出は停止されたままである。
【0030】
上記実施形態においては、予め投入された食塩がすべて溶解されて軟水器用塩水タンク75から供給される塩水の濃度が次第に小さくなった場合、先ずポンプの吐出量Pが増大して(図5中のt8)電流センサ50により検出される電流値Iはしばらくは目標電流値ITに保たれ、その後塩水の濃度がさらに小さくなってある限度以下になると、希塩水の濃度は減少し始める(図5中のt9)。しかし、電気制御回路60は、ポンプの吐出量Pを直接監視することによりこの吐出量Pが希塩水の濃度が減少し始める直前の吐出量P0に達すると(ステップ118)、ポンプ38を停止し、ウオーターバルブ22をオフして原水の供給を停止させるとともに電極14,15間への所定電圧V1の印加を停止して、電解水の生成・注出を停止する(ステップ202,208)ので、所定の濃度以下の希塩水が電解槽10に供給されることはなくなる。したがって、たとえ短時間であっても所望の範囲以外の電解水を注出することがないようにすることができる。なお、ステップ208にて軟水化装置70の電気制御回路80は、電気制御回路60と連動して軟水化装置70のウオーターバルブ78をオフして原水の供給を停止させる。
【0031】
なお、本発明は、図7または図8に示すように、ポンプ38が停止した(図7中のt5、図8中のt9)後、原水を電解槽10に供給し続けて電解槽10内に残っている電解水の濃度を小さくし、電解水が所定の濃度以下になる(図7中のt6、図8中のt10)と原水の供給を停止することにより、電解槽10内の一対の電極14,15を電解水の腐食から保護したり電解槽10内にカルシウムが付着するのを防止したりするものにも適用できる。このとき、時刻t5から時刻t6まで(または時刻t9から時刻t10まで)は、図6のポンプ停止サブルーチンに示すように制御されている。
【0032】
具体的には、電気制御回路60は、本ルーチンをステップ200から実行し、ステップ202にてポンプ38を停止し、ステップ204にて電源40から電極14,15間に所定電圧V1を印加させ、ステップ206にて電流センサ50により両電極14,15間に流れる電流値Iを計測し、計測電流値Iと所定基準値I0とを比較し、計測電流値Iが所定基準値I0より大きければステップ210にて一旦本ルーチンを終了する。この時点では、電解水の生成を終了した直後であり、計測電流値Iは所定基準値I0より大きいので、計測電流値Iが所定基準値I0以下になるまで、ステップ200〜206,210が繰り返し実行され、電極14,15間への所定電圧V1の印加が継続される。なお、所定基準値I0は、電解槽10内の一対の電極14,15を電解水の腐食から保護したり電解槽10内にカルシウムが付着するのを防止できる値に設定された値である。
【0033】
これによっても、所望の範囲以外の電解水が多少なりとも生成・注出されるけれども、従来のものと比べると上記同様な作用により所望の範囲以外の電解水の注出を少量に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る電解水生成装置の全体図である。
【図2】図1の電気制御回路(マイクロコンピュータ)により実行される実施形態に係るフローチャートである。
【図3】図1の電気制御回路(マイクロコンピュータ)により実行され、図2のポンプを停止させるためのサブルーチンを示すフローチャートである。
【図4】図1の電解水生成装置の操作スイッチが押圧されることにより電解水の生成が停止する作動を示すタイムチャートである。
【図5】図1の電解水生成装置のポンプの吐出量が所定値に達して電解水の生成が停止する作動を示すタイムチャートである。
【図6】図1の電気制御回路(マイクロコンピュータ)により実行され、図2のポンプを停止させるための他のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図7】図1の電解水生成装置の操作スイッチが押圧されることにより電解水の生成が停止する作動であって図6に示すサブルーチンに基づくものを示すタイムチャートである。
【図8】図1の電解水生成装置のポンプの吐出量が所定値に達して電解水の生成が停止する作動であって図6に示すサブルーチンに基づくものを示すタイムチャートである。
【符号の説明】
10…電解槽、14,15…電極、20…給水管、22…ウオーターバルブ、38…ポンプ、40…電源、41…注出スイッチ、43…表示ランプ、45…リモートコントローラ、50…電流センサ、60…電気制御回路、70…軟水化装置、73…軟水器。
Claims (1)
- 一対の電極を収容した電解槽と、前記電解槽に接続した原水供給管の途中に介装された軟水器と、前記原水供給管の前記軟水器より下流側の部位に接続され所定濃度の塩水を同原水供給管を流動する原水に供給して所定濃度の希塩水を調製する塩水供給管を備え、前記電解槽の各電極に電圧を印加して同電解槽に供給された希塩水を電解する電解水生成装置であって、予め投入された多量の食塩と外部から供給された原水とによって調製され前記軟水器に内蔵されたイオン交換フィルタを再生する塩水を収容する軟水器用塩水タンクと、前記軟水器用塩水タンク内の塩水を所定量以上に維持する塩水量維持手段を備え、前記塩水供給管が前記軟水器用塩水タンクに接続されて同軟水器用塩水タンクが前記原水供給管に供給する塩水の供給源に構成されている電解水生成装置であり、当該電解水生成装置は、前記電解槽に供給される前記希塩水の濃度を検出する希塩水濃度検出手段と、前記軟水器用塩水タンク内の塩水を前記塩水供給管に吸い込んで前記原水供給管に吐出するポンプと、前記希塩水濃度検出手段により検出される希塩水の濃度が所定の濃度となるように前記ポンプの吐出量を制御する吐出量制御手段と、前記吐出量が所定値以上であるか否かを判定する吐出量判定手段と、前記吐出量判定手段が前記吐出量を所定値以上であると判定したとき前記ポンプを停止させて塩水の供給を停止させる塩水供給停止手段を備えていることを特徴とする電解水生成装置。
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