WO1993010051A1

WO1993010051A1 - Apparatus for generating electrolytic water

Info

Publication number: WO1993010051A1
Application number: PCT/JP1992/001503
Authority: WO
Inventors: Kazuaki Aoki; Tomio Tadokoro; Shozo Miyazawa
Original assignee: Techno Excel Kabushiki Kaisha
Priority date: 1991-11-22
Filing date: 1992-11-17
Publication date: 1993-05-27
Also published as: EP0569596A4; US5374341A; EP0569596A1

Description

明細書

発明の名称

電解水生成装置技術分野

本発明は電解水生成装置に関し、一層詳細には電解槽内に配設された電極に通電することにより、電解槽内の原水をアルカリ水と酸性水とに電気分解する電解水生成装置に関する。背景技術

電解槽内に配設された電極に通鼋することにより、電解槽内の原水をアルカリ水および酸性水に変換する電解水生成装置の例としては特公昭 6 0 — 2 0 0 7 3号公報に開示される技術がある。この電解水生成装置は、電解槽をポーラスな隔壁で仕切り、陰極室と陽極室とを構成し、これら極室にそれぞれ電極を配設し、電解槽内の原水を電気分解して陽極室に P H値の高いアルカリ水が生成される。飲用等、人体に好適な P H値は 8 . 5 〜 9 . 5であり、 8 . 5未満では原水とあまり変わらず、一方 1 0 . 0を越えると却って有害である。従って、従来の電解水生成装置においては、電解槽の容量等，電解能力に応じた一定電力を電極に供給して P H値を 8 . 5 〜 9 . 5 とする方式が採られている。発明の開示

しかしながら、上記の従来の P H値を所定範囲に規制する方式には次のような課題がある。

P H値を所定範囲の値とするために電極へ供給する電力量は、電解槽内に原水が充満した状態において P H値を所定範囲の値とするに好適な電力量に設定されている。従って、電解槽内に導入される原水の量が少ない場合において充満した状態と同じ量の電力が電極へ供給されると電解能力が原水の水量に対して上昇してしまい、ァルカリ水の P H値は 8 . 5 〜 9 . 5を越えて有害な範囲の値になつてしまうという課題がある。

従って、本発明は電解槽内へ導入される原水の量に関わりなく電解水の P H値を所定範囲内に保持可能な電解水生成装置を提供することを目的とする。

上記百的を達成するため、本発明は次の構成を備える。

第 1の基本構成は、電解槽内に配設された電極へ通電することにより、前記電解槽内の原水をアル力リ水と酸性水に電気分解する電解水生成装置において、

前記電解槽へ導入される原水の水量または水圧を検出するための検出手段と、

前記電極へ供給する電力量を調整するための電力調整手段と、前記アル力リ水または酸性水の P H値を所定範囲内に維持するために、前記検出手段が検出した水量または水圧に基づき前記電力調整手段を介して前記電極へ供給する電力量を調整する制御手段とを具備することを特徴とする。

第 2の基本構成は、電解槽内に配設された電極へ直流電圧を印加することにより、前記電解槽内の原水をアル力リ水と酸性水に電気分解する電解水生成装置において、

交流電源から給電される交流電圧を整流する整流回路と、該整流回路により整流された直流電圧を前記電極へ印加するドラィバ回路と、

前記アル力リ水または酸性水の P H値を所定範囲内に維持するために、前記電解樓へ導入される原水の水量または水圧に応じて前記電極へ印加する直流電圧の印加波形パターンを記憶しておくための記憶手段と、

前記検出手段を介して前記電解槽へ導入される原水の水量または水圧を検出し、前記アル力リ水または酸性水の P H値を所定範囲内に維持するために、検出した水量または水圧に対応する前記印加波形パターンを前記記憶手段から読み出し、当該印加波形パターンに従って前記ドライバ回路を介して前記電極へ直流電圧を印加する制御手段とを具備することを特徴とする。

第 1 の基本構成によると、制御手段は、検出手段が検出した水量または水圧に基づき電力調整手段を介して電極へ供給する電力を調整することにより、電解槽内へ導入される原水の量に関わりなく電解水の P H値を所定範囲内に維持可能となる。

第 2 の基本構成によると、制御手段は、検出手段を介して電解槽へ導入される原水の水量または水圧を検出し、電解水の P H値を所定範囲内に維持するために、検出した水量または水圧に対応する印加波形パターンを記憶手段から読み出し、当該印加波形パターンに従ってドライバ回路を介して電極へ直流電圧を印加するので、電解槽を通過する水量に変化が有っても現在の水量に対して好適な印加波形パターンで電極へ直流電圧を印加可能となる。従って、電解槽内へ導入される原水の量に関わりなく電解水の P H値を所定範囲内に維持可能となる等の著効を奏する。図面の簡単な説明

図 1 は、本発明に係る電解水生成装置の実施例の概要を示す説明図。

図 2 は、第 1実施例における制御系を示したブ口ックダィアグラ。

図 3 は、第 2実施例における制御系を示したブロックダイアグラム。

図 4 は、第 2実施例において、アルカリ水の P H値を所定範囲内に維持するための印加波形パターンを示したデータテーブル。

図 5 は、第 2実施例において、ドライバ回路の印加波形パターンの例を示したダラフ。実施例

本発明の好適な実施例につい添付図面と共に詳述する。

(第 1実施例）

第 1実施例について図 1および図 2 と共に説明する。

図 1 には第〗実施例の電解水生成装置の構造の概略を示す。

図 1において、 1 0 は蛇口であり、原水又はアル力リ水が選択されて吐出する。原水又はアル力リ水の選択は、分岐栓 1 2に設けられたハンドル 1 4を回動することによってなされる。ハンドル 1 4 が原水側に在ると、水道管（図示せず）より供給される原水が蛇口 1 0から直接吐出される。

—方、ハンドル 1 4が矢印 Aに示すようにアルカリ水側に面動されると、水道管（図示せず）から供給される原水が分岐栓 1 2からバイプ 1 6 a の方向に流れ、浄水槽 1 8に流入する。

淨水樓 1 8に流入した原水は、活性炭カートリッジ 2 0を通過し、更に中空糸層 2 2を通過して、原水中の不純物や塩素等を吸着 · 口過されてパイプ 1 6 bから流出する。

2 4 は第 1 の温度センサであり、パイプ 1 6 aの途中に設けられている。第 1 の温度センサ 2 4 は、サーミスタ等が使用され、パイプ 1 6 a の水温を検出して凍結防止や、異常高温の原水が浄水槽 1 8へ流入して活性炭カートリッジ 2 0を劣化させるのを防止可能になっている。

例えば凍結防止においては、第 1 の温度センサ 2 4が 5 'C以下の低温原水の流入を検知すると、電解槽 3 2 の電極 4 0 、 4 8 に交流電流を流して電解槽内の水温を上昇させる。また、温度が 3 5 てを越える高温原水の流入を検知すると、第 1 の電磁弁 4 7 がパイプ 1 6 a を閉塞する。

2 8 は第 1 の水圧センサであり、ノィプ 1 6 a の途中に設けられている。第 1 の水圧センサ 2 8 は、ノ、'イブ 1 6 a に流入した原水の水圧を検出するために設けられている。この第 1 の水圧センサ 2 8 に代えて水量メータを用いてもよい。

3 6 はミネラル添加筒であり、ノ、'イブ 1 6 b に流出した浄化原水にミネラル分（例えばカルシウム）が添加される。本実施例では力ルシゥム粉末が浄化原水へ添加される。

3 0 は検出手段の一例である第 2 の水圧センサであり、パイプ 1 6 b の途中に設けられている。第 2 の水圧センサ 3 0 は、電解槽 3 2 に流入する浄化原水の水圧を検出する。第 2 の水圧センサ 3 0 は、電解槽 3 2 内で電気分解される水の水量を検出する手段としても機能している。つまり、電解槽 3 2 内へ流入する浄化原水の圧力を検出し、演算処理を行うことにより電解槽 3 2 内へ流入する浄化原水の水量、ひいては電気分解される水の水量を検出することができる _c 尚、検出手段として第 2 の水圧センサ 3 0 に代えて、水量メータを使用してもよいし、水圧センサまたは水量メータを電解槽 3 2 の流出側に設け、電気分解されたアルカリ水と酸性水の合計の水量を求め、電解槽 3 2 内で電気分解された水の水量を検出するようにしてもよい。なお、第 2 の水圧センサ 3 0 で検出されたパイプ 1 6 わの水圧と第 1 の水圧センサ 2 8 で検出されたパイプ 1 6 a の水圧とを比較することによって、浄化槽 1 8 の詰まり具合を知ることができる。

3 4 は定量弁であり、パイプ 1 6 b の途中に設けられている。定量弁 3 4 は、電解槽 3 2 に流入する浄化原水の水圧又は水量の最大値を規定し、最大値を越える水圧又は水量の浄化原水がが電解槽 3 2へ進入するのを防止している。

電解槽 3 2に流入した淨化原水は、ポーラスな隔壁 4 2を介して対向して配設された一方の電極である陰極 4 0 と他方の電極である陽極 4 8 との間で電気分解される。この電気分解により、陰極 4 0 が配設された陰極室 4 にはアル力リ水が生成され、陽極 4 8が配設された陽極室 4 6 には酸性水が生成される。

陰極室 4 4に生成されたアルカリ水は、ノ、'イブ 1 6 cによって電解樓 3 2から流出し、パイブ 1 6 e及び分岐栓 1 2を経て蛇口 1 0 から吐出する。

一方、陽極室 4 6に生成された酸性水は、パイプ 1 6 dを経て排水され又は他の用途（例えば化粧水）に使用される。

ノ、'イブ 1 6 cの先端はパイプ 1 6 d と合流しており、ノ、'イブ 1 6 e との分岐点には、第 2の電磁弁 4 9が設けられ、更にパイプ 1 6 e との分岐点よりも下流側にも第 3 の電磁弁 5 0が設けられている。第 2の電磁弁 4 9が開放され且つ第 3 の電磁弁 5 0が閉塞されている場合には、アル力リ水ばパイプ 1 6 eを経由して蛇口 1 0に流れる。

なお、第 2の電磁弁 4 9が閉塞され且つ第 3 の電磁弁 5 0が開放されている場合には、アル力リ水はパイプ 1 6 dを経由して排出することが可能である。例えば電解水生成装置の使用を一旦停止した後、再使用する際に、陰極室 4 4及び陽極室 4 6内の残存水を排水する場合、或いはアル力リ水と酸性水とを混合した水を作る場合にこのように使用すればよい。

また、パイフ · 1 6 dの途中にば水量調整ネジ 5 2が設けられ、排出する酸性水の水量を調整することが可能である。例えば、アル力リ水と酸性水とを混合した水を作る場合に、水量調整ネジ 5 2で酸性水の水量を調整することが可能である。続いて図 2 と共に電解水の P H値の調整に係る電気系統について説明する。

5 4 は電力調整手段の一例であるドライバ回路であり、電源 5 3 からの電圧を電極 4 0、 4 8 に印加する。ドライバ回路 5 4 は、電解水の生成に際しては電源 5 3で整流された直流電圧を陰極 4 0 と陽極 4 8へ印加する。ドライバ回路 5 4 は後述するマイクロプロセッサの指示に従って陰極 4 0 と陽極 4 8 へ印加する電圧を調整し、供給電力量を調整する。電力調整手段としては電圧調整に限らず電流調整で行ってもよい。また、ドラィバ回路 5 4 は、やはりマイク口プロセッサの指示により、電解槽 3 2内の水の温度を上昇させるために電源 5 3 の交流電圧を電極 4 0、 4 8 へ印加可能になっている。

5 6 は制御手段であるマイクロプロセッサ（ M P U ) であり、ァルカリ水の P H値を所定範囲内（本実施例においては P H 8 . 5〜 9 . 5 ) に維持するために、第 2 の水圧センサ 3 0が検出した水圧に基づきドライバ回路 5 4を介して陰極 4 0 と陽極 4 8 へ印加する直流電圧値を調整する。水圧に対する印加電圧の関係は陰極室 4 4 . 陽極室 4 6 の容量等から実験等を介して予め知られている。また、 M P U 5 6 は、サーミスタ 2 4が検出した水温値による第 1 の電磁弁 2 6 の動作、第 1 の水圧センサ 2 8が検出した水圧値と第 2 の水圧センサ 3 0が検出した水圧値の関係から浄水槽 1 8 の詰まり具合を判断したり、ユーザの指示等により第 2 の電磁弁 4 9、第 3 の電磁弁 5 0を開閉する動作、第 1 の温度センサ 2 4が 5 て以下の低温原水の流入を検知すると、電解槽 3 2 の電極 4 0、 4 8 にドライバ画路 5 4を介して交流電圧を印加して電解槽内の水温を上昇させる動作等の制御を行う。

5 8 は R A Mであり、第 2 の水圧センサ 3 0が検出した水圧、サ一ミスタ 2 4 が検出した水温値、第 1 の水圧センサ 2 8 が検出した水圧値、ユーザの入力等が一時記億される。

6 0 は R O Mであり、 M P U 5 6 のオペレーティングシステムやアルカリ水の P H値を所定範囲内に維持する等の制御プログラム、アルカリ水の P H値を所定範囲内に維持するために、第 2の水圧センサ 3 0が検出した水圧と印加電圧の関係を示したテーブルデータ等の制御データが予め記憶されている。

次に電解水の P H値を所定範囲内に維持するための動作について説明する。

まず、パイブ 1 6 bを流れる原水の流量が少ない場合、 M P U 5 6は第 2の水圧センサ 3 0が検出した水圧に基づきドライバ回路 5 4を介して陰極 4 0 と陽極 4 8へ印加する電圧を R 0 M 6 0に記憶されている前記テーブルデータから読み出し、印加電圧を調整し、アル力リ水の p H値を所定範囲内に維持する。一方、パイプ 1 6 b を流れる原水の流量が増加して定量弁 3 4で規定された水圧（または流量）に達すると、定量弁 3 4が作動してそれ以上の水圧にはならないので当該水圧の間は一定電圧が陰極 4 0 と陽極 4 8へ印加され、アルカリ水の p H値は所定範囲内に維持される。

(第 2実施例）

第 2実施例について図 3〜図 5 と共に説明する。なお、第 1実施例と同一の構成部材については第 1実施例と同一の符号を附し、説明は省赂する。

第 2実施例では、電解水生成装置の機械的構成は図 1 と同一であり、電解水の P H値を所定範囲内に維持するための電気系統の構成が異なる。

図 2に第 2実施例における電解水の p H値を所定範囲内に維持するための電気系統のブロックダイアグラムを示す。

5 5 ば整流回路の一例である全波整流回路であり、電源 5 3 の出力である交流電圧を全波整流し、例えば 2 5 ボル卜の直流電圧にする。

ドライバ回路 5 4 は、電極 4 0 、 4 8 (通常の電気分解を行う場合は、陰極 4 0 と陽極 4 8 である）へ全波整流回路 5 5 において全波整流された直流電圧を印加する。

制御手段の機能を有するマイクロプロセッサ（ M P U ) 5 6 は、検出手段の一例である第 2 の水圧センサ 3 0 を介して電解槽 3 2 内を通過する水量を検出し、電解水の P H値を指定された所定範囲内の値に維持するために、第 2 の水圧センサ 3 0 を介して検出した現在の水量に対する電極 4 0 、 4 8 への直流電圧の印加波形パターンを後述する記憶手段から読み出し、当該印加波形パターンに従ってドラィバ回路 5 を駆動し、電極 4 0 、 4 8 へ全波整流された直流電圧を印加する。なお、電極 4 0 、 4 8 へ印加される印加波形のパターンは、全波整流回路 5 5 により整流された半波電圧の印加（ 0 N ) 、非印加（ O F F ) のパターンである。

R A M 5 8 は、第 2 の水圧センサ 3 0 が検出した水圧、その水圧値から M P U 5 6 が求めた水量および積算水量等のデータ、ユーザの入力等が一時記憶される。

R 〇 M 6 0 は、記憶手段の一例として、アルカリ水の p H値を指定された所定範囲の値に維持するための前記テーブルデータが予め記憶されている。その他、 R O M 6 0 には M P U 5 6 のオペレーティングシステムや、各種制御データが予め記憶されている。

なお、記憶手段としては R 0 M 6 0以外に I Cカード等の書き込み可能な外部メモリを使用することができる。

6 2 は入力キーであり、アル力リ水の p H値についての値または許容される値の範囲を M P U δ 6 へ指定するために設けられている。入力キー 6 2 の形式は特に限定されず、種々のものが採用可能である。

次に、図 4 および図 5 と共にァルカリ水の ρ Η値を指定された所定範囲の値に維持するためのテーブルデータについて説明する。図 4において、最上行には入力キー 6 2を介してユーザが指定するアルカリ水の目標 P H値（または許容範囲の中央値）を示す。一方、最左列には第 2の水圧センサ 3 0を介して検出された水量 Q (単位：リットルノ分）を示す。

この P H値と水量 Qに対して好適な印加波形のパターンが図 4に示されている。印加波形パターンは Cまたは MZN ( M、 Nは数値）で表示されている。

まず、印加波形パターンが Cの場合、ドライバ回路 5 4は電極 4 0、 4 8へ連続的に全波整流電圧を印加する。この印加パターンを図 5 ( a ) に示す。

一方、印加波形パターンが MZNの場合、ドライバ回路 5 4 は電極 4 0、 4 8へ印加する全波整流電圧の半波電圧を実線で示すように M個連続して印加（ O N ) し、次の N個の半波電圧を破線で示すように非印加（ O F F ) とする。例えば、 M = 2、 N = 1 ( /N = 2 / 1 ) の場合、 2個の半波電圧が O Nとなり、 1個の半波電圧が O F Fとなる。図 5 ( b ) に示す印加パターンが MZN = 2 Z 1 であり、実線で示す半波電圧が 0 Nであり、破線で示す半波電圧が O F Fである。もう一例を挙げる。例えば、 M = 3、 N = 2 ( M/ N = 3 / 2 ) の場合、 3個の半波電圧が 0 Nとなり、 2個の半波電圧が O F Fとなる。図 5 ( c ) に示す印加パターンが M/N - 3ノ 2である。

これらのテーブルデータは予め実験により得られたデータであり、電源 5 3の岀カ電圧、電解槽 3 2の容量等の条件により異なるものである。

M P U 5 6 は、第 2の水圧センサ 3 0を介して電解槽 3 2内を通過する現在の水量 Qを検出し、電解水の P H値を指定された所定範西内の値に維持するために、 R O M 6 0から該当する印加波形バタ —ンを読み出す。 M P U 5 6 は、この読み出した印加波形パターンに従ってドライバ面路 5 4 を駆動し、電極 4 0、 4 8 へ全波整流された直流電圧を印加することにより、アルカリ水の P H値を所定範囲の値に維持可能となる。

なお、第 2実施例においても、検出手段としては水圧センサに代えて水量メータを用いることができる。また、定量弁 3 4 は電解槽 3 2 に流れる水の水圧または水量の最大値を規定している。

以上、本発明の好適な実施例について種々述べてきたが、本発明は上述の実施例に限定されるのではなく、発明の精神を逸脱しない範囲で多くの改変を施し得るのはもちろんである。

Claims

丄 L 請求の範囲

電解槽内に配設された電極へ通電することにより、前記電解槽内の原水をアルカリ水と酸性水に電気分解する電解水生成装置において、

前記電解槽へ導入される原水の水圧を検出するための検出手段と、

前記電極へ供給する電力量を調整するための電力調整手段と、前記アル力リ水または酸性水の P H値を所定範囲内に維持するために、前記検出手段が検出した水量または水圧に基づき前記電力調整手段を介して前記電極へ供給する電力量を調整する制御手段とを具備することを特徴とする電解水生成装置。前記電解槽へ導入される原水の水圧の最大値を規定するための定量弁を具備することを特徴とする請求の範囲第 1項記載の電解水生成装置。前記検岀手段は、前記電解槽へ導入される原水の水圧に代えて、前記電解槽へ導入される原水の水量を検出することを特徴とする範囲第 1項記載の電解水生成装置。前記電解槽へ導入される原水の水量の最大値を規定するための定量弁を具備することを特徴とする請求の範囲第 3項記載の電解水生成装置。電解槽内に配設された電極へ直流電圧を印加することにより . 前記電解槽内の原水をアル力リ水と酸性水に電気分解する電解水生成装置において、

前記電解檀へ導入される原水の水圧を検出するための検出手段と、

交流電源から給電される交流電圧を整流する整流回路と、該整流回路により整流された直流電圧を前記電極へ印加するドライバ回路と、

前記アル力リ水または酸性水の P H値を所定範囲内に維持するために、前記電解槽へ導入される原水の水圧に応じて前記電極へ印加する直流電圧の印加波形バタ一ンを記憶しておくための記憶手段と、

前記検出手段を介して前記電解槽へ導入される原水の水圧を検出し、前記アルカリ水または酸性水の P H値を所定範囲内に維持するために、検出した水圧に対応する前記印加波形パターンを前記記憶手段から読み出し、当該印加波形パターンに従つて前記ドラィバ面路を介して前記電極へ直流電圧を印加する制御手段とを具備することを特徴とする電解水生成装置。前記印加波形パターンは前記整流回路により整流された半波電圧の印加、非印加のパターンであることを特徴とする請求の範囲第 5項記載の電解水生成装置。前記整流回路は全波整流回路であることを特徴とする請求の範囲第 5項または第 6項記載の電解水生成装置。前記電解槽へ導入される原水の水圧の最大値を規定するための定量弁を具備することを特徴とする請求の範囲第 5項、第 6 項または第 Ί 項記載の電解水生成装置。前記検出手段は、前記電解槽へ導入される原水の水圧に代えて、前記電解槽へ導入される原水の水量を検出することを特徴とする範囲第 5項記載の電解水生成装置。 0 . 前記印加波形バタ一ンは前記整流回路により整流された半波電圧の印加、非印加のパターンであることを特徴とする請求の範囲第 9項記載の電解水生成装置。 1 . 前記整流回路は全波整流面路であることを特徴とする請求の範囲第 9項または第 1 0項記載の電解水生成装置。 . 前記電解槽へ導入される原水の水量の最大値を規定するための定量弁を具備することを特徴とする請求の範囲第 9項、第 1 0項またば第 1 1項記載の電解水生成装置。