JPH11179358A - 電解水生成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の電解水生成装置では、適正なタイミン
グで極性反転をするためには、複雑な装置が必要である
という問題点があったが、本発明では、簡易な構成で、
供給された電解質の量に応じて極性を反転させることが
でき、コストを低減でき、スケールを効率的に除去でき
る電解水生成装置を提供する。 【解決手段】 制御部９が電解液をくみ上げるパルス駆
動のポンプ２にパルス信号を出力しつつ、当該パルス信
号をカウントし、当該カウントが一定の値に達する毎に
電源部８に極性反転信号を出力して、電気分解の極性を
反転させる電解水生成装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電解により電解水
を生成する電解水生成装置に係り、特に簡易な構成で電
極に付着するスケールを効率的に除去できる電解水生成
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電解水生成装置について図１を使
って説明する。図１は、一般的な電解水生成装置の概略
の構成を表す説明図である。従来の電解水生成装置は、
図１に示すように、タンク１と、ポンプ２と、混合器３
と、電解槽４と、２つの電磁弁５と、各々酸性水又はア
ルカリ性水を貯水する２つの貯水タンク６ａ，６ｂと、
２つの蛇口７ａ，７ｂと、電源部８と、制御部９とから
構成されている。

【０００３】また、電解槽４は、隔壁４１と、第１の電
極４２と、第２の電極４３とを備えている。尚、以下の
説明では、簡単のため、電極２つの場合を例にとって説
明しているが、電極は、３つ以上あっても構わない。
尚、図１において、電気的配線を実線で図示している。

【０００４】以下、各部を具体的に説明する。タンク１
は、電解質を貯留しているものである。ここで電解質と
しては、高濃度の塩化物水溶液（以下、「濃縮電解液」
と称する）であることが考えられるが、固体の電解質で
あっても構わない。この場合には、固体を粉体又は顆粒
等、水に溶けやすいように加工しておくことが好適であ
る。

【０００５】ポンプ２は、タンク１に貯留されている電
解質を混合器３に注入するものである。尚、ポンプ２
は、混合器３における電解質と原水との混合比をなるべ
く一定にするために、パルス駆動されるポンプであるこ
とが考えられる。かかるポンプは、例えば後に説明する
制御部９からパルスが１つ入力される度に、0.11mlずつ
濃縮電解液をくみ上げるようになっている。また、パル
ス１つあたりに供給される電解質の量は調整できるよう
になっていてもよい。以下の説明では、ポンプ２は、か
かるパルス駆動のポンプであるとする。

【０００６】混合器３は、外部から導びかれた原水と、
タンク１からポンプ２によって供給される電解質とを略
一様に混合し、当該混合によって得られた液（電解液）
を電解槽４に注入するものである。ここで、原水とは、
水道水であることが考えられるが、これに限らず、例え
ば井戸水のようなものであっても構わない。

【０００７】電解槽４は、隔壁４１によって、少なくと
も２つの部屋（図のＰ，Ｑ）に区切られているものであ
り、混合器３から注入された電解液を電気分解して、酸
性水と、アルカリ性水とをそれぞれ対応する部屋にて生
成し、２つの貯水タンク６ａ，６ｂに各々注入するもの
である。電解槽４の具体的な構成については、後述す
る。

【０００８】電磁弁５は、それぞれ、図３に示すような
３ポート弁であり、後に説明する制御部９から入力され
る信号（ポート切り替え信号）に従って、ポートＢ又は
ポートＣを選択し、当該選択されたポートを介してポー
トＡから注入された液を外部に出力するものである。図
３は、電磁弁５の概念構成を表す説明図である。具体的
には、図３の中央のプランジャーが下に降りている状態
でポートＡとポートＢが通じ、プランジャーが上に昇っ
ている状態でポートＡとポートＣが通じるようになって
いる。

【０００９】ここで、第１の電磁弁５ａは、電解槽の第
１の部屋（Ｐ）にポートＡが接続され、ポートＢが第１
の貯水タンク６ａに、ポートＣが第２の貯水タンク６ｂ
にそれぞれ接続されている。但し、第１の電磁弁５ａの
動作によりポートＢとポートＣとが同時に開となること
はなく、いずれか一方のポートのみが開となるよう制御
されるものである。

【００１０】つまり、第１の電磁弁５ａは、電解室の第
１の部屋（Ｐ）で酸性水が生成されている間は、ポート
Ａから注入された水をポートＢを介して酸性水を主に貯
水する目的で備えられている第１の貯水タンク６ａに出
力するようになっており、制御部９からポート切り替え
信号の入力を受けると、ポートＡから注入された水をポ
ートＣを介してアルカリ性水を主に貯水する目的で備え
られている第２の貯水タンク６ｂに出力するようになっ
ている。

【００１１】また、第２の電磁弁５ｂは、電解槽の第２
の部屋（Ｑ）にポートＡが接続され、ポートＢが第２の
貯水タンク６ｂに、ポートＣが第１の貯水タンク６ａに
それぞれ接続されており、電解室の第２の部屋（Ｑ）で
酸性水が生成されている間は、ポートＡから注入された
水をポートＣを介して酸性水を主に貯水する目的で備え
られている第１の貯水タンク６ａに出力するようになっ
ており、制御部９からポート切り替え信号の入力を受け
ると、ポートＡから注入された水をポートＢを介してア
ルカリ性水を主に貯水する目的で備えられている第２の
貯水タンク６ｂに出力するようになっている。

【００１２】尚、貯水タンク６は、内部の水が使用され
なければ満水となって電解室４からの排水が困難になる
ことを考慮して、タンク内に一定量以上の水が貯水され
た場合には、一定量を超えた分の水（オーバーフロー）
を外部に排水する構造になっていることが考えられる。

【００１３】第１の蛇口７ａは、第１の貯水タンク６ａ
に貯水された酸性水を必要に応じて供給するものであ
り、第２の蛇口は、第２の貯水タンク６ｂに貯水された
アルカリ性水を必要に応じて供給するものである。ここ
で、蛇口７は、水道用のいわゆるカランであることが考
えられるが、使用上の便を考慮して、電子的にスイッチ
を押すと電解水を供給するものや、手を近づけるとセン
サーの働きにより電解水を供給するもの等も考えられ
る。さらに、定期的に自動で散水する装置等もここでい
う蛇口に含まれるものとする。

【００１４】電源部８は、電解槽４に備えられている第
１の電極４２と、第２の電極４３とに各々極性の異なる
電圧を印加するものである。具体的には、例えば、第１
の電極４２に正の電圧を印加しているときには、第２の
電極４３には、負の電圧を印加するようになっている。
ここで、電源部８が第１の電極４２と、第２の電極４３
とを介して流す電流は、電解水の品質を一定にするため
に定電流電解とすることも考えられる。

【００１５】また、電源部８は、後に説明する制御部９
から極性を反転すべき信号（極性反転信号）の入力を受
けて、第１の電極４２と、第２の電極４３とに印加する
電圧の正負を入れ換えるものである。つまり、例えば、
第１の電極４２に正の電圧を印加し、第２の電極４３に
負の電圧を印加しているとき、極性反転信号の入力を受
けると、第１の電極４２に負の電圧を印加し、第２の電
極４３に正の電圧を印加するように入れ換えを行うもの
である。

【００１６】制御部９は、操作パネル等の外部からの指
示に応じて、ポンプ２に対して随時パルスの信号を出力
するものである。また、制御部９は、電源部８に対し
て、一定の時間毎に極性反転信号を出力するとともに、
第１，第２の電磁弁５ａ，５ｂにポート切り替え信号を
出力するものである。

【００１７】ここで、電解室４について具体的に説明す
る。電解室４の隔壁４１は、仕切られた部屋Ｐ，Ｑの間
で、専ら水分子を自由に流通させるものである。

【００１８】第１の電極４２は、隔壁４１によって作ら
れた部屋Ｐに、第２の電極４３は、部屋Ｑに配置されて
いる。

【００１９】次に、従来の電解水生成装置の動作につい
て説明する。尚、以下の説明において、当初は、第１の
電極４２には、正の電圧が印加され、第２の電極４３に
は、負の電圧が印加されているものとする。つまり、電
解室の部屋Ｐは、陽極室となり、部屋Ｑは、陰極室とな
る。

【００２０】また、タンク１に貯留されている電解質
は、一例として、濃縮電解液であるとし、特に塩化ナト
リウム水溶液（ＮａＣｌaq）であるとする。

【００２１】まず、電解質ポンプ２が制御部９から入力
されるパルスの信号に応じて濃縮電解液を混合器３に供
給し、当該濃縮電解液と外部から導いた原水とを混合し
て、電解液として、電解槽４に注入する。

【００２２】電解槽４に注入された電解水は、電解槽４
で電気分解されて、陽極室である部屋Ｐでは、酸性水が
生成され、陰極室である部屋Ｑでは、アルカリ性水が生
成される。尚、陽極室で起きる化学的反応は、以下の
［化１］で表されるような反応であり、陰極室で起きる
化学的反応は、以下の［化２］で表されるような反応で
あると考えられる。

【００２３】

【化１】

【００２４】

【化２】

【００２５】また、次の［化３］に示すような反応によ
って、陰極となっている第２の電極４３にはスケールと
呼ばれる物質（次の［化３］におけるＣａＣＯ₃ やＭｇ
（ＯＨ）₂ 等）が付着することになる。

【００２６】

【化３】

【００２７】陽極室である部屋Ｐで生成された酸性水
は、第１の電磁弁５ａの働きによって、第１の貯水タン
ク６ａに導かれて貯水され、陰極室である部屋Ｑで生成
されたアルカリ性水は、第２の貯水タンク６ｂに導かれ
て貯水される。

【００２８】そして、蛇口７ａを開くと、酸性水が供給
され、蛇口７ｂを開くと、アルカリ性水が供給されるよ
うになる。

【００２９】やがて、一定の時間が経過すると、制御部
９が極性反転信号を電源部８に出力するとともに、第
１，第２の電磁弁５ａ，５ｂにポート切り替え信号を出
力すると、電源部８が第１の電極４２には、負の電圧を
印加し、第２の電極４３には、正の電圧を印加する。つ
まり、電解槽４の部屋Ｐは、陰極室になり、部屋Ｑは、
陽極室になる。

【００３０】そして、第１の電磁弁５ａの働きによっ
て、陰極室である部屋Ｐで生成されたアルカリ性水は、
第２の貯水タンク６ｂに導かれて貯水され、陽極室であ
る部屋Ｑで生成された酸性水は、第１の貯水タンク６ａ
に導かれて貯水される。

【００３１】また、電解槽４の部屋Ｑ内で［化３］と逆
の反応が進行することにより、第２の電極４３に付着し
たスケールが取り除かれ、新たに陰極となった第１の電
極４２に［化３］の反応によってスケールが付着するこ
ととなる。

【００３２】また、制御部９が上記極性反転信号等を出
力するタイミングとして、一定の時間毎ではなく、例え
ば特開平５−２８５４８２号公報に示されているよう
に、付着するスケールの量は、電気分解の強度や、導か
れる水道水の量に応じており、かつ電解液の量が水道水
の量と一定の関係にあることに着目して、電解質ポンプ
２がくみ上げる濃縮電解液の流量（供給した電解質の
量）を、流量センサによって検知して、当該流量の積算
値が一定の大きさ達する毎とする場合があり、また、実
開平６−５２９９４号公報に示されているように、総電
解時間を計時して、当該総電解時間が一定の時間に達す
る毎とする場合があった。

【００３３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電解水生成装置では、単に一定時間毎に電解の極性
を反転させることとしているが、電解質にスケールの元
となる物質が入っていることを考慮すれば、供給した電
解質の量に応じて極性を反転するのが効率的であるにも
拘わらず、そのような場合に比べて、スケールを効率的
に除去できないという問題点があった。

【００３４】さらに、流量計や総電解時間を測定して極
性を反転するタイミングを得るものとすると、流量や電
解時間を測定するための構成が必要となり、構成を簡易
にできず、コストが増大するという問題点があった。

【００３５】本発明は上記実情に鑑みて為されたもの
で、簡易な構成でコストを低減しつつ、スケールを効率
的に除去できる電解水生成装置を提供することを目的と
する。

【００３６】

【課題を解決するための手段】上記従来例の問題点を解
決するための請求項１記載の発明は、電解質をパルス駆
動のポンプによりくみ上げて原水と混合して電解液と
し、前記電解液を電気分解して、電解水を生成するとと
もに、電気分解を行うための電極及び電解水経路に付着
するスケールを除去するために、随時前記電極に印加す
る電圧の極性を反転させる電解水生成装置において、前
記パルス駆動のポンプに出力するパルスのカウント数が
一定の数に達する毎に、前記極性の反転を行うことを特
徴としており、簡易な構成で、供給された電解質の量に
応じて極性を反転させることができ、コストを低減で
き、スケールを効率的に除去できる。

【００３７】上記従来例の問題点を解決するための請求
項２記載の発明は、電解水生成装置において、電解質を
貯留するタンクと、ポンプと、混合器と、陽極と陰極と
を具備する電解槽と、電源部と、制御部とを備え、前記
ポンプが、パルス駆動されるポンプであり、１つのパル
スが入力される毎に前記タンクから一定量の電解質を前
記混合器に供給するポンプであり、前記混合器が、外部
から導かれる原水と前記ポンプから供給される電解質と
を混合して電解液とする混合器であり、前記電源部が、
前記電解槽の陽極と陰極とに各々極性の異なる電圧を印
加し、前記制御部から極性を反転させる指示である極性
反転信号の入力を受けて、前記各電極に印加する電圧の
極性を反転させる電源部であり、前記制御部が、前記ポ
ンプに随時パルスの信号を出力すると共に、当該出力し
たパルスの数をカウントし、当該カウントした値が一定
の値に達する毎に、前記極性反転信号を前記電源部に出
力する制御部であることを特徴としており、簡易な構成
で、供給された電解質の量に応じて極性を反転させるこ
とができ、コストを低減でき、スケールを効率的に除去
できる。

【００３８】また、前記電源部は、前記電解槽の電極の
間に略一定の電流を流すようにする電源部であることが
好適である。

【００３９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照しながら説明する。本発明の実施の形態に係る電
解水生成装置（本装置）は、制御部において、パルス駆
動のポンプに出力するパルスのカウント数によって、供
給された電解質の量を検知し、当該量の積算値に応じて
極性を反転させるもので、簡易な構成でコストを低減し
つつスケールを効率的に除去できるものである。

【００４０】本装置は、図１に示した従来の電解水生成
装置と略同様のものであるが、制御部９が、カウンタを
備えている点と、制御部９の動作とが従来のものと異な
っている。

【００４１】すなわち、制御部９は、次の図２に示すよ
うな動作を行うものである。図２は、本装置の制御部９
の動作を表すフローチャート図である。

【００４２】制御部９は、一定時間毎にパルス信号をポ
ンプ２に１つ出力すると共に（Ｓ１）、カウンタがカウ
ントをインクリメントする（Ｓ２）。そして、カウンタ
がカウントしている数が一定の数（例えば１２０カウン
ト）に達しているか否かを判定し（Ｓ３）、達していな
ければ（Ｎｏの場合）、処理Ｓ１に戻って処理を続行す
る。

【００４３】また、処理Ｓ３において、カウンタがカウ
ントしている数が一定の数に達していれば（Ｙｅｓの場
合）、電源部８に電極切り替え信号を出力し（Ｓ４）、
電磁弁５にポート切り替え信号を出力して（Ｓ５）、カ
ウンタを「０」にリセットし（Ｓ６）、処理Ｓ１に移行
する。

【００４４】このような制御部９を備えた本装置によれ
ば、制御部９がポンプ２に出力するパルスのカウント値
を利用して電極に印加する電圧の極性を反転させるた
め、簡易な構成で、供給された電解質の量に応じて極性
を反転させることができ、コストを低減でき、スケール
を効率的に除去できる効果がある。

【００４５】また、電源部８は、電解槽４の第１の電極
４２と、第２の電極４３との間に略一定の電流を流すよ
うにしておくことも考えられる。

【００４６】このような一定の電流を用いた電気分解
（定電流電解）を実現するには、例えば、電流の状態を
電流計で測定しつつ、測定された電流の値が特定の値よ
りも小さくなれば印加する電圧を大きくし、測定された
電流の値が特定の値よりも大きくなれば電圧を小さくす
るように電圧を制御すればよい。このような定電流電解
によれば、電解水の機能を略一定にできる効果がある。

【００４７】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、電解質の
水溶液である電解液をパルス駆動のポンプでくみ上げて
水道水と混合し、当該混合した液を電気分解して電解水
を生成する際に、当該ポンプに出力するパルスのカウン
ト数が一定の数に達する毎に電気分解の極性の反転を行
う電解水生成装置としているので、簡易な構成で、供給
された電解質の量に応じて極性を反転させることがで
き、コストを低減でき、スケールを効率的に除去できる
効果がある。

【００４８】請求項２，３記載の発明によれば、制御部
が、電解液をくみ上げるパルス駆動のポンプにパルスの
信号を出力するとともに、当該出力したパルスの数をカ
ウントし、カウントした値が一定の値に達する毎に電源
部に極性反転信号を出力して、電気分解の極性を反転さ
せる電解水生成装置としているので、簡易な構成で、供
給された電解質の量に応じて極性を反転させることがで
き、コストを低減でき、スケールを効率的に除去できる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的な電解水生成装置の概略の構成を表す説
明図である。

【図２】本装置の制御部９の動作を表すフローチャート
図である。

【図３】電磁弁５の概念構成を表す説明図である。

【符号の説明】

１…タンク、 ２…ポンプ、 ３…混合器、 ４…電解
槽、 ５…電磁弁、６…貯水タンク、 ７…蛇口、 ８
…電源部、 ９…制御部、 ４１…隔壁、４２…第１の
電極、 ４３…第２の電極

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電解質をパルス駆動のポンプによりくみ
   上げて原水と混合して電解液とし、前記電解液を電気分
   解して、電解水を生成するとともに、電気分解を行うた
   めの電極及び電解水経路に付着するスケールを除去する
   ために、随時前記電極に印加する電圧の極性を反転させ
   る電解水生成装置において、前記パルス駆動のポンプに
   出力するパルスのカウント数が一定の数に達する毎に、
   前記極性の反転を行うことを特徴とする電解水生成装
   置。
2. 【請求項２】 電解質を貯留するタンクと、ポンプと、
   混合器と、陽極と陰極とを具備する電解槽と、電源部
   と、制御部とを備え、 前記ポンプが、パルス駆動されるポンプであり、１つの
   パルスが入力される毎に前記タンクから一定量の電解質
   を前記混合器に供給するポンプであり、 前記混合器が、外部から導かれる原水と前記ポンプから
   供給される電解質とを混合して電解液とする混合器であ
   り、 前記電源部が、前記電解槽の陽極と陰極とに各々極性の
   異なる電圧を印加し、前記制御部から極性を反転させる
   指示である極性反転信号の入力を受けて、前記各電極に
   印加する電圧の極性を反転させる電源部であり、 前記制御部が、前記ポンプに随時パルスの信号を出力す
   ると共に、当該出力したパルスの数をカウントし、当該
   カウントした値が一定の値に達する毎に、前記極性反転
   信号を前記電源部に出力する制御部であることを特徴と
   する電解水生成装置。
3. 【請求項３】 電源部は、電解槽の陽極と陰極との間に
   略一定の電流を流すようにする電源部であることを特徴
   とする請求項２記載の電解水生成装置。