JP2004313977A

JP2004313977A - 水改質装置

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Publication number: JP2004313977A
Application number: JP2003113206A
Authority: JP
Inventors: Kenji Nakamura; 賢治中村
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-04-17
Filing date: 2003-04-17
Publication date: 2004-11-11

Abstract

【課題】アルカリ改質水中の溶存水素濃度を高められる水改質装置を提供する。また、気体塩素発生を抑制可能な水改質装置を提供する。
【解決手段】第１電極３と第２電極４に印加する電圧極性を切替えることにより、第１電極３からＭｇ^２＋イオンを溶出させて電解室２内の水をアルカリ性に改質しつつ、アルカリ整水器１の作動中は連続してＨ_２を発生させて、改質水中における溶存水素濃度を効率よく高めることができる。
また、第２電極４として、塩素過電圧が白金の塩素過電圧よりも高い材質から形成することにより、第２電極に白金を用いた場合における不具合、すなわち第２電極周辺で塩素が発生し、塩素臭が発生する、あるいはこの塩素が反応して有害なトリハロメタンが生成されるという不具合を防止することができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水道水等の原水を電気分解によりアルカリ性に改質する水改質装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水道水等を原水としてアルカリ性の改質水を生成する水改質装置としては、たとえば、電解槽内に配置されるマグネシウム製電極および貴金属あるいは貴金属合金、たとえば白金製電極により水を電気分解し、マグネシウム電極から溶解したマグネシウムイオン（Ｍｇ^２＋）と（ＯＨ⁻）とによりをＭｇ（ＯＨ⁻）_２を生成して原水をアルカリ性に改質するものがある（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１９１０７８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、アルカリ改質水における溶存水素濃度を高めることにより、アルカリ改質水の効果を高められることが言われている。
【０００５】
しかしながら、上述の水改質装置において、マグネシウム電極と対になる電極として用いられる白金電極の場合、白金電極において発生する水素量が、上述の効果を得るには十分でない。
【０００６】
また、水道水中に含まれる塩素が、白金電極において析出し気体となって放出されて、水改質装置から塩素臭が発生する、という問題がある。
【０００７】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、アルカリ改質水における溶存水素濃度を高めることのできる水改質装置を提供することである。また、もう一つの目的は、気体塩素発生を抑制可能な水改質装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、以下の技術的手段を採用する。
本発明の請求項１に記載の水改質装置は、水道水等を電解槽へ導入する給水管と、電解槽から外部へ水を流出させる排水管と、電解槽内に配されるマグネシウムから形成される第１電極と、電解槽内に配される塩素過電圧が白金の塩素過電圧よりも高い材質から形成される第２電極と、第１電極および第２電極に電圧を印加する制御手段とを備え、制御手段により第１電極および第２電極に電圧を印加して第１電極からＭｇ^２＋イオンを溶出させて電解槽内の水をアルカリ性に改質する水改質装置であって、制御手段は、第１電極に高電位電圧を印加すると同時に第２電極に低電位電圧を印加する第１通電モードと、第１電極に低電位電圧を印加すると同時に第２電極に高電位電圧を印加する第２通電モードとを交互に切替える構成とした。
【０００９】
マグネシウムから成る第１電極に高電位電圧を印加するとともに、第２電極に低電位電圧を印加すると、第１電極の表面からＭｇ^２＋イオンが溶出し、水の電気分解で発生した（ＯＨ⁻）と反応してＭｇ（ＯＨ）_２が析出し、これにより原水がアルカリ性に改質される。そして、第１電極の表面にＭｇ（ＯＨ）_２が析出し、この析出物質のために第１電極表面におけるＭｇ^２＋イオンの溶出が不均等となり、第１電極表面に亀裂、あるいは荒れ（凹凸状態）が発生する。この状態が続くと、第１電極表面からの微小なマグネシウム片の剥離が発生して電極の寿命が短縮される。そこで、第１電極および第２電極への印加電圧の極性を入れ換える、つまり、今度は、第１電極に低電位電圧を印加するとともに、第２電極に高電位電圧を印加する。このとき、第１電極の表面に析出したＭｇ（ＯＨ）_２が水中に溶解されて第１電極の表面が復元される。これにより、第１電極の表面の荒れを防止し、第１電極の寿命を長期化することができる。同時に、第１電極近傍から水素が発生する。マグネシウムは、低電位電圧が印加される場合、つまり陰極として作用する場合に水素を効率良く発生するので、第１電極の復元時においても、アルカリ改質中、つまり第１電極が陽極として作用中と同様に水素を発生させて、改質水中の溶存水素濃度を高めることができる。
【００１０】
ところで、従来の水改質装置においては、第２電極として白金が用いられている。白金は、具体的には、チタン製の基材の表面に白金メッキを施して、あるいはチタン製の基材の表面に白金粒子を焼着したものが用いられている。この場合、第１電極の復元時、つまり白金から成る第２電極に高電位電圧が印加され第２電極が陽極として作用すると、第２電極周辺に塩素が発生し、塩素臭が発生するという問題があった。
【００１１】
これに対して、本発明の請求項１に記載の水改質装置においては、第２電極を塩素過電圧が白金の塩素過電圧よりも高い材質から形成している。
【００１２】
ここで、塩素過電圧は、水を電気分解する際の電極として用いたときに、塩素が析出する最低電圧である。
【００１３】
第２電極を塩素過電圧が白金の塩素過電圧よりも高い材質から形成することにより、従来の水改質装置に比較して、塩素の発生量を抑えることができる。
【００１４】
本発明の請求項２に記載の水改質装置は、水道水等を電解槽へ導入する給水管と、電解槽から外部へ水を流出させる排水管と、電解槽内に互いに対向して複数個配置され、塩素過電圧が白金の塩素過電圧よりも高い材質から形成される第２電極と、電解槽内において２つの第２電極間に配置され、マグネシウムから形成される第１電極と、第１電極に電圧を印加する制御手段とを備え、制御手段により第１電極に電圧を印加して第１電極からＭｇ２＋イオンを溶出させて電解槽内の水をアルカリ性に改質する水改質装置であって、制御手段は、互いに対向する第２電極の一方に高電位電圧を印加すると同時に他方に低電位電圧を印加する第３通電モードと、互いに対向する第２電極の一方に低電位電圧を印加すると同時に他方に高電位電圧を印加する第４通電モードとを交互に切替える構成としている。
【００１５】
この場合、２つの第２電極間に配置され、マグネシウムから形成される第１電極においては、低電位電圧が印加される第２電極に対向する表面は陽極として作用し、Ｍｇ^２＋イオンが溶出し、水の電気分解で発生した（ＯＨ⁻）と反応してＭｇ（ＯＨ）_２が析出し、これにより原水がアルカリ性に改質される。一方、高電位電圧が印加される第２電極に対向する表面は陰極として作用し、その表面周辺に水素が発生すると同時に、析出したＭｇ（ＯＨ）_２によりＭｇ^２＋イオンの溶出が不均等となり、亀裂、あるいは荒れ（凹凸状態）が発生した第１電極表面が元に復元される。
【００１６】
そして、所定時間経過後に、２つの第１電極への印加電圧の極性を入れ換える、つまり、低電位電圧が印加されていた第２電極に高電位電圧を印加し、高電位電圧が印加されていた第２電極に低電位電圧を印加することにより、第１電極において、その両面の極性を反転させることができる。これにより、第１電極の両面をほぼ均等に消耗させて、第１電極の寿命を延長することができる。
【００１７】
本発明の請求項２に記載の水改質装置においても、本発明の請求項１に記載の水改質装置と同様に、印加電圧の極性切替えに関係なく水素を発生させて、改質水中の溶存水素濃度を高めることができる。さらに、第２電極を塩素過電圧が白金の塩素過電圧よりも高い材質から形成することにより、従来の水改質装置に比較して、塩素の発生量を抑えることができ、塩素臭の発生を防止することができる。
【００１８】
本発明の請求項３に記載の水改質装置は、給水管の途中に、電解槽に導入する水にカルシウムを添加するカルシウム添加手段を設ける構成としている。これにより、第２電極の材質としてマグネシウムを、あるいはマグネシウムとカルシウムの合金を用いた従来の水改質装置と比較して、より豊富にカルシウムを含有する改質水を生成することができる。
【００１９】
本発明の請求項４に記載の水改質装置は、カルシウム添加手段は、水を濾過する濾過手段を備える構成としている。これにより、カルシウム添加手段内のカルシウム製剤やその細片が電解槽に導入されることを防止できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による水改質装置を、主として飲料用水をアルカリ性に改質するアルカリ整水器に適用した場合を例に図面に基づいて説明する。
【００２１】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による水改質装置であるアルカリ整水器１の構成を示す説明図である。
【００２２】
図２は、本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１におけるカルシウム添加装置７の構成を示す説明図である。
【００２３】
図３は、本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１の電気回路構成図である。
【００２４】
アルカリ整水器１は、外部の上水道管に接続された蛇口１２の下流側に、切替え弁１０を介して接続されている。この切替え弁１０を操作することにより、水道水をそのまま放水管１３から流出させる、あるいはアルカリ整水器１に流入させて改質水を吐水管９から流出ることを必要に応じて切替えることができる。
【００２５】
アルカリ整水器１は、大きくは、図１に示すように、第１電極３および第２電極４を備える電解槽２と、第１電極３および第２電極４へ電圧を印加する制御手段である制御装置５と、外部の上水道管１４に接続された蛇口１２からの水を電解室２に導入する給水管６と、給水管６の途中に設けられたカルシウム添加手段であるカルシウム添加装置７と、電解室２内の改質水を外部へ流出させる排水管である吐水管９とを備えている。このような構成により、上水道水を、外部の上水道管１４から蛇口１２を介して電解室２へ導入する途中において、カルシウム添加装置７を通過させて上水道水中にカルシウムを添加し、続いて、電解槽２内においてマグネシウムで形成された第１電極３を用いて電気分解してアルカリ性に改質するものである。
【００２６】
電解槽２は、耐腐食性に富む材料、たとえばプラスチックなどの材料で形成されている。また、電解槽２には、図１に示すように、２種類の電極、すなわちマグネシウムから形成される第１電極３と塩素過電圧が白金の塩素過電圧よりも高い材質から形成される第２電極４とが互いに対向して配置されている。また、第１電極３、第２電極４は、後述する制御装置５に電気的に接続されている。
【００２７】
ここで、第１電極３は、本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１においてはマグネシウムの鋳造材を用いているが、他の製法によるマグネシウム材、たとえば圧延材、焼結材、押出し材等を用いてもよい。
【００２８】
電解槽２の下部には、図１に示すように、蛇口１２からの水を電解槽２に導入する給水管６が接続されている。また、給水管６の途中には後述するカルシウム添加装置７が設置されている。さらに、給水管６のカルシウム添加装置７より上流側には、給水管６の水流を検出する流水センサ８が取付けられている。この流水センサ８は、後述する制御装置５に検出信号を出力可能に電気的に接続されている。一方、電解槽２の上部には、電解槽２から外部へ水を流出させる排水管である吐水管９が接続されている。
【００２９】
また、給水管６の途中、つまり蛇口１２と電解槽２との中間には、図１に示すように、電解槽２に導入する水にカルシウムを添加するカルシウム添加装置７が設けられている。カルシウム添加装置７は、図２に示すように、給水管６に接続されるベース部７２およびカルシウム製剤等を内蔵するカートリッジ部７１とから構成されている。
【００３０】
ベース部７２は、樹脂等から形成され、カートリッジ部７１を固定するためのボス部７２ａを備えている。ボス部７２ａの外周には雄ねじ（図示せず）が設けられ、これと螺合することによりカートリッジ部７１がベース部７２に固定される。また、ベース部７２には、カートリッジ部７１へ水を導入する通路である給水路７２ｂ、カートリッジ部７１からの水を排出する通路である排水路７２ｃが形成されている。
【００３１】
カートリッジ部７１は、図２に示すように、樹脂等から形成されたケース７１ａ内に、カルシウムである、たとえばペレット状（比較的均一な寸法を有する成形材）に形成されたカルシウム製剤７１ｂと、水を濾過する濾過手段であるフィルタ７１ｃとを収容保持している。カルシウム製剤７１ｂとしては、乳酸カルシウム、グリセロリン酸カルシウム等が用いられている。一方、フィルタ７１ｃとしては、カルシウム製剤７１ｂより小さい直径の小孔を多数設けた板材と中空糸膜等を積層したものが用いられている。したがって、フィルタ７１ｃによりカルシウム製剤７１ｂがカートリッジ部７１から下流側へ流出し電解槽２へ侵入することを防止できる。さらに、蛇口１２からの水に含まれる種々の異物も、フィルタ７１ｃにより捕集除去することができる。カートリッジ部７１は、ボス部７２ａにねじ込むことによりベース部７２に固定される。また、カートリッジ部７１、ベース部７２間の気密はＯ−リング７３により保たれている。
【００３２】
カルシウム添加装置７を上述のような構成としたことにより、アルカリ整水器１の使用過程においてカルシウム製剤７１ｂが消耗し補給が必要となった場合、カートリッジ７１を交換するという簡単な作業でカルシウム製剤７１ｂを補給することができる。
【００３３】
蛇口１２からの水は、カルシウム添加装置７の内部を、図２中において矢印で示す方向に流れ、この間にカルシウム製剤７１ｂの表面からカルシウムイオン（Ｃａ^２＋）が水中に溶出する。これにより、電解槽２により生成される改質水に、Ｃａ^２＋、すなわちミネラル成分を豊富に含有させることができる
次に、本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１の電気回路構成について説明する。
【００３４】
本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１は、一般的な家庭用電源である１００Ｖの交流電源１１から電力の供給を受けて作動する。
【００３５】
第１電極３、第２電極４への電圧印加を制御する制御装置５は、図３に示すように、１００Ｖの交流電源１１からの交流電力を所定電圧の直流に変換する電源部５１と、電源部５１からの直流電力により作動し駆動部５３に対して第１電極３、第２電極４への電圧印加・印加停止制御信号を出力する制御部５２と、制御部５２からの電圧印加・印加停止制御信号にしたがって第１電極３、第２電極４への電圧印加、あるいは電圧印加停止を行う駆動部５３とを備えている。また、制御装置５の制御部５２には、流水センサ８が接続されている。
【００３６】
本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１においては、電源部５１は、制御部５２へ直流５Ｖを、駆動部５３へ直流２４Ｖを、それぞれ供給している。
【００３７】
制御部５２は、駆動部５３に対して第１電極３、第２電極４への電圧印加・印加停止制御信号を出力する。すなわち、駆動部５３に対して、第１電極３に高電位電圧として２４Ｖを印加すると同時に第２電極４に低電位電圧として０Ｖを印加する第１通電モードと、第１電極３に低電位電圧として０Ｖを印加すると共に第２電極４に高電位電圧として２４Ｖを印加する第２通電モードとを交互に繰返させるように制御信号を出力している。
【００３８】
ここで、本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１においては、第１通電モードの通電時間と第２通電モードの通電時間とは等しくなるように設定されており、本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１においては、それぞれ３分間に設定されている。また、制御部５２には、流水センサ８が接続されている。流水センサ８により給水管６内に水が流れている、つまり、電解槽２へ水道水が流入していることを検出すると、制御部５２は、駆動部５３に対して、両電極３、４に電圧印加するように制御信号を出力する。一方、流水センサ８により給水管６内に水が流れていない、つまり、電解槽２へ水道水が流入していないことを検出すると、制御部５２は、駆動部５３に対して、両電極３、４への電圧印加を停止するように制御信号を出力する。
【００３９】
次に、本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１の作動について説明する。
【００４０】
使用者が、蛇口１２および切替え弁１０を操作して、水道水が給水管６に流入すると、流水センサ８がこれを検出し、この流水センサ８からの検出信号に基づいて、制御装置５の制御部５２は、駆動部５３に対して、両電極３、４に電圧印加するように制御信号を出力する。この制御信号に基づいて、駆動部５３は両電極３、４に電圧を印加する。
【００４１】
すなわち、第１電極３に高電位電圧として２４Ｖを印加すると同時に第２電極４に低電位電圧として０Ｖを印加する第１通電モードと、第１電極３に低電位電圧として０Ｖを印加すると共に第２電極４に高電位電圧として２４Ｖを印加する第２通電モードとを３分間毎に繰返す。
【００４２】
上述のような電圧印加により、電解槽２内においては、水の電気分解が進行する。なお、図１は、第１通電モード、すなわち第１電極３に２４Ｖ、第２電極４に０Ｖが印加されている状態を示している。第１通電モード時には、図１に示すように、２４Ｖが印加される第１電極３が＋極、０Ｖが印加される第２電極４が−極として作用する。したがって、電解室２において、＋極として作用する第１電極３の表面３ａからＭｇ^２＋イオンが溶出し、−極として作用する第２電極４の表面４ａからＨ_２が発生する。そのため、下記（化１）〜（化４）式に示すような反応が生じ、電解室２内の水がアルカリ性に改質される。
【００４３】
【化１】２Ｈ_２Ｏ→２Ｈ^＋＋２ＯＨ⁻
【００４４】
【化２】２Ｈ^＋＋２ｅ⁻→Ｈ_２↑
【００４５】
【化３】Ｍｇ→Ｍｇ^２＋＋２ｅ⁻
【００４６】
【化４】Ｍｇ^２＋＋２ＯＨ^―→Ｍｇ（ＯＨ）_２
上述の第１通電モードが３分間経過すると、こんどは、制御装置５により第２通電モードに切替えられて、第１電極３に０Ｖ、第２電極４に２４Ｖが印加され、第１電極３が−極、第２電極４が＋極として作用する。このとき、第１電極３では、表面３ａからＨ_２が発生するとともに、表面３に生成されたＭｇ（ＯＨ）_２が水中に溶解されてＭｇ^２＋が表面に付着する、つまり第１電極の表面が復元される。また、第２電極４の表面４ａからＯ_２が発生する。この第２通電モードが３分間経過すると、再び第１通電モードに切替えられる。
【００４７】
そして、使用者が、切替え弁１０を放水管１３側に切替える、あるいは蛇口１２を閉じることにより給水管６内の水流が停止する、言い換えると電解槽２内への水道水の流入が停止すると、流水センサ８はこれを検知し、この流水センサ８からの検出信号に基づいて、制御装置５の制御部５２は、駆動部５３に対して両電極３、４に電圧印加を停止するように制御信号を出力する。この制御信号に基づいて、駆動部５３は両電極３、４への電圧印加を停止する。
【００４８】
以上説明した、本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１においては、その作動中において、第１通電モードのときは、第１電極３からはＭｇ^２＋イオンが溶出して電解室２内の水がアルカリ性に改質され、第２電極４からはＨ_２が発生する。一方、第２通電モードのときは、第１電極３からはＨ_２が発生するとともに、表面３に生成されたＭｇ（ＯＨ）_２が水中に溶解されてＭｇ^２＋が表面に付着する、つまり第１電極の表面が復元され、第２電極からはＯ_２が発生する。
【００４９】
これにより、第１通電モードにおいて第１電極３からＭｇ^２＋イオンを溶出させて電解室２内の水をアルカリ性に改質しつつ、第１通電モードおよび第２通電モードにおいて、言い換えると、アルカリ整水器１の作動中は連続してＨ_２を発生させて、改質水中における溶存水素濃度を効率よく高めることができる。
【００５０】
また、第２通電モードにおいて、第１電極３の表面３状態を良好に復元して、第１電極３の表面の荒れを防止し、第１電極３の寿命を長期化することができる。
【００５１】
また、第２電極４として、塩素過電圧が白金の塩素過電圧よりも高い材質から形成することにより、第２電極に白金を用いた場合における不具合、すなわち第２電極周辺で塩素が発生し、塩素臭が発生する不具合を防止することができる。さらに、第２電極からＯ_２を発生させることができるので、改質水のｐＨが過度に高くなることを効果的に抑制することができる。
【００５２】
さらに、本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１においては、給水管６の途中にカルシウム添加装置７を設け、電解槽２に導入する水中にカルシウムを添加している。これにより、第１電極としてマグネシウムとカルシウムとの合金を用いた従来の水改質装置の場合と比較して、より豊富にカルシウムを含有する改質水を生成することができる。
【００５３】
なお、以上説明した本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１においては、第１通電モードと第２通電モードの通電時間をそれぞれ３分間としているが、３分間に限る必要は無く、必要に応じて増減してよい。
【００５４】
また、第１通電モードと第２通電モードの通電時間を等しくしているが、両者の通電時間が異なる構成としてもよい。
【００５５】
図４は、本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１の変形例における電解槽２内の各電極配置を示す説明図である。
【００５６】
この変形例においては、第１電極３を２個、第２電極４を１個設け、図４に示すように、２個の第１電極３を並列接続して同電位の電極として作動させている。
【００５７】
なお、この場合、図４において、第１電極３と第２電極４を入れ替える、つまり、第１電極３を１個、第２電極４を２個設け、２個の第２電極４を並列接続して同電位の電極として作動させてもよい。
【００５８】
（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態による水改質装置であるアルカリ整水器１の構成を示す説明図である。
【００５９】
本発明の第２実施形態によるアルカリ整水器１は、先に説明した、本発明の第１実施形態にアルカリ整水器１に対して、電解槽２内における、第１電極および第２電極４の構成を変更したものである。なお、本発明の第２実施形態によるアルカリ整水器１において、第１電極３、第２電極４の材質は、第１実施形態の場合と同様である。
【００６０】
したがって、以下に、本発明の第２実施形態によるアルカリ整水器１の特徴である電解槽２内における両電極３、４の構成、特に第１電極および第２電極４の配置方法および制御装置５との電気的接続方法とその作動について説明し、本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１と同一構成部分については説明を省略する。
【００６１】
本発明の第２実施形態によるアルカリ整水器１においては、図５に示すように、電解槽２内には、２つの第２電極４１、４２が対向して配置され、且つこれらの第２電極４の間には第１電極３が２つ配置されている。すなわち、４つの電極が等間隔で重なるように配置されている。そして、２つの第２電極４１、４２は、それぞれ制御装置５に電気的に接続されており、両電極４１、４２間に制御装置５により電圧が印加される。一方、２つの第１電極３は、制御装置５に接続されていない。
【００６２】
制御装置５の構成、作動は、本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１の場合と同様であるが、制御装置５が電圧を印加する２つの電極が第１実施形態とは異なっている。
【００６３】
すなわち、互いに対向する第２電極４１、４２の一方である第２電極４１に高電位電圧として２４Ｖを印加すると同時に第２電極４１、４２の他方である第２電極４２に低電位電圧として０Ｖを印加する第３通電モードと、互いに対向する第２電極４１、４２の一方である第２電極４１に低電位電圧として２４Ｖを印加すると同時に第２電極４１、４２の他方である第２電極４２に高電位電圧として０Ｖを印加する第４通電モードとを交互に繰返している。また、両通電モードの通電時間は、本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１の場合と同様に、等しく且つそれぞれ３分間に設定されている。
【００６４】
次に、本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１の作動、特に両電極４１、４２への電圧印加時における電解槽２内の反応について説明する。
【００６５】
なお、図５は、第３通電モード、すなわち第２電極４１に２４Ｖ、第２電極４２に０Ｖが印加されている状態を示している。
【００６６】
蛇口１２あるいは切替え弁１０が使用者により操作され、水道水が電解槽２に導入されると、制御装置５は、両電極４１、４２への電圧印加制御を開始する。電圧給水管６に流入すると、流水センサ８がこれを検出し、この流水センサ８からの検出信号に基づいて、制御装置５の制御部５２は、駆動部５３に対して、両電極３、４に電圧印加するように制御信号を出力する。この制御信号に基づいて、駆動部５３は両電極３、４に電圧を印加する。
【００６７】
先ず、第３通電モードとして第２電極４１に高電位電圧として２４Ｖが、第２電極４２に低電位電圧として０Ｖが３分間印加される。つまり、第２電極４１が＋極、第２電極４２が−極として作用する。
【００６８】
この場合、隣合う各電極間の隙間長さは等しくなるように設定されているので、隣合う２つの電極間の電位差は８Ｖ（２４Ｖ／３）となっている。
【００６９】
また、＋極である第２電極４１と−極である第２電極４２との間に介在する２つの第１電極３では、図５に示すように、＋極である第２電極４１側の表面３ａが−極として、−極である第２電極４２側の表面３ｂが＋極として作用する。したがって、電解室２内において、＋極として作用する各第１電極３の表面３ｂからＭｇ^２＋イオンが溶出し、−極として作用する各第１電極３の表面３ａからＨ_２が発生する。そして、（化１）〜（化４）式に示すような反応が生じ、電解室２内の水がアルカリ性に改質される。
【００７０】
さらに、＋極として作用する第２電極４１の表面からはＯ_２が発生し、−極として作用する第２電極４２の表面からはＨ_２が発生する。
【００７１】
上述の第３通電モードが実施されて３分間経過すると、制御装置５により第４通電モードに切替えられる。
【００７２】
第４通電モードにおいては、第２電極４１に低電位電圧として０Ｖが、第２電極４２に高電位電圧として２４Ｖが３分間印加される。つまり、今度は、第２電極４１が−極、第２電極４２が＋極として作用する。これにより、両第１電極３においては、第３通電モード時とは両表面３ａ、３ｂの極性が反転する。すなわち、第３通電モード時に−極として作用した表面３ａが＋極として作用し、表面３ａからＭｇ^２＋イオンが溶出する。一方、第３通電モード時に＋極として作用した表面３ｂが−極として作用し、表面３ｂからＨ_２が発生する。
【００７３】
さらに、−極として作用する第２電極４１の表面からはＨ_２が発生し、＋極として作用する第２電極４２の表面からはＯ_２が発生する。
【００７４】
以上説明した、本発明の第２実施形態によるアルカリ整水器１においては、第３通電モードおよび第４通電モード時、つまり改質作動中において、Ｍｇ^２＋イオンの溶出、Ｈ_２の発生、Ｏ_２の発生するが連続して行われる。これにより、Ｍｇ^２＋イオンを溶出させて電解室２内の水をアルカリ性に改質しつつ、アルカリ整水器１の作動中は連続してＨ_２を発生させて、改質水中における溶存水素濃度を効率よく高めることができる。さらに、発生したＯ_２により、改質水のｐＨが過度に高くなることを効果的に抑制することができる。
【００７５】
また、第２電極４として、塩素過電圧が白金の塩素過電圧よりも高い材質から形成することにより、本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１の場合と同様に、第２電極に白金を用いた場合における不具合、すなわち第２電極周辺で塩素が発生し、塩素臭が発生するという不具合を防止することができる。
【００７６】
また、本発明の第２実施形態によるアルカリ整水器１においても、第３通電モードと第４通電モードを繰返すことで、マグネシウムから成る第１電極３の両面３ａ、３ｂにおいて、Ｍｇ^２＋イオンの溶出〜Ｍｇ（ＯＨ）_２の析出と、析出したＭｇ（ＯＨ）_２の溶解および表面の復元を繰返すことができるので、第１電極３の表面３ａ、３ｂの荒れを防止し、第１電極３の寿命を長期化することができる。
【００７７】
なお、以上説明した本発明の第２実施形態によるアルカリ整水器１においては、第３通電モードと第４通電モードの通電時間をそれぞれ３分間としているが、３分間に限る必要は無く、必要に応じて増減してよい。
【００７８】
また、第３通電モードと第４通電モードの通電時間を等しくしているが、両者の通電時間が異なる構成としてもよい。
【００７９】
また、以上説明した、本発明の第２実施形態によるアルカリ整水器１においては、第１電極３の個数を２個としているが、２個に限る必要は無く、１個あるいは３個以上としてもよい。
【００８０】
図６には、本発明の第２実施形態によるアルカリ整水器１の変形例による電解槽２内の各電極配置を示す。
【００８１】
この変形例においては、図６に示すように、３個の第２電極４１、４２、４３を設けるとともに、両端に位置する第２電極４１、４３を並列接続して同電位の電極として作動させている。そして、第２電極４１、４２間、第２電極４２、４３間にそれぞれ２つの第１電極３を配置している。
【００８２】
この変形例の電極構成によっても、上述の本発明の第２実施形態によるアルカリ整水器１の場合と同様にアルカリ性改質水を生成することができる。この場合、第２電極４１、４２間、第２電極４２、４３間に配置する第１電極３の枚数を、１枚、あるいは３枚以上としてもよい。
【００８３】
なお、以上説明した本発明の第１実施形態および第２実施形態によるアルカリ整水器１においては、制御装置５の電源を１００Ｖの交流電源１１としているが、他の電源、たとえば、２００Ｖの交流電源、あるいは蓄電池、太陽電池等の直流電源を用いてもよい。
【００８４】
また、以上説明した本発明の第１実施形態および第２実施形態によるアルカリ整水器１においては、第１電極３、第２電極４を板形状としているが、板形状に限定されるものではなく他の形状であってもよい。たとえば螺旋形状としてもよい。
【００８５】
また、以上説明した本発明の第１実施形態および第２実施形態によるアルカリ整水器１においては、給水管６の途中にカルシウム添加装置７を設けているが、このカルシウム添加装置７を省略してもよい。
【００８６】
また、以上説明した本発明の第１実施形態および第２実施形態は、本発明による水改質装置を、主として飲料用水をアルカリ性に改質するアルカリ整水器１に適用した場合を例に説明してきたが、本発明による水改質装置の用途は飲料水改質用に限定されるものではなく、他の用途、たとえば浴水改質用、あるいは栽培作物に散布する農業用水改質用等に用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による水改質装置であるアルカリ整水器１の構成を示す説明図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１におけるカルシウム添加装置７の構成を示す説明図である。
【図３】本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１の電気回路構成図である。
【図４】本発明の第１実施形態によるアルカリ整水器１の変形例における電解槽２内の各電極配置を示す説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態による水改質装置であるアルカリ整水器１の構成を示す説明図である。
【図６】本発明の第２実施形態によるアルカリ整水器１の変形例による電解槽２内の各電極配置を示す説明図である。
【符号の説明】
１アルカリ整水器（水改質装置）
２電解槽
３第１電極
３ａ、３ｂ表面
４第２電極
４１、４２、４３第２電極
５制御装置（制御手段）
５１電源部
５２制御部
５３駆動部
６給水管
７カルシウム添加装置（カルシウム添加手段）
７１カートリッジ部
７１ａケース
７１ｂカルシウム製剤（カルシウム）
７１ｃフィルタ（濾過手段）
７２ベース部
７２ａボス部
７２ｂ給水路
７２ｃ排水路
７３Ｏ−リング
８流水センサ
９吐出管（排水管）
１０切替え弁
１１交流電源
１２蛇口
１３放水管
１４上水道管

Claims

水道水等を電解槽へ導入する給水管と、
前記電解槽から外部へ水を流出させる排水管と、
前記電解槽内に配されるマグネシウムから形成される第１電極と、
前記電解槽内に配される塩素過電圧が白金の塩素過電圧よりも高い材質から形成される第２電極と、
前記第１電極および前記第２電極に電圧を印加する制御手段とを備え、前記制御手段により前記第１電極および前記第２電極に電圧を印加して前記第１電極からＭｇ２＋イオンを溶出させて前記電解槽内の水をアルカリ性に改質する水改質装置であって、
前記制御手段は、前記第１電極に高電位電圧を印加すると同時に前記第２電極に低電位電圧を印加する第１通電モードと、前記第１電極に低電位電圧を印加すると同時に前記第２電極に高電位電圧を印加する第２通電モードとを交互に切替えることを特徴とする水改質装置。
水道水等を電解槽へ導入する給水管と、
前記電解槽から外部へ水を流出させる排水管と、
前記電解槽内に互いに対向して複数個配置され、塩素過電圧が白金の塩素過電圧よりも高い材質から形成される第２電極と、
前記電解槽内において２つの前記第２電極間に配置され、マグネシウムから形成される第１電極と、
前記第２電極に電圧を印加する制御手段とを備え、前記制御手段により前記第２電極に電圧を印加して前記第１電極からＭｇ２＋イオンを溶出させて前記電解槽内の水をアルカリ性に改質する水改質装置であって、
前記制御手段は、互いに対向する前記第２電極の一方に高電位電圧を印加すると同時に他方に低電位電圧を印加する第３通電モードと、互いに対向する前記第２電極の一方に低電位電圧を印加すると同時に他方に高電位電圧を印加する第４通電モードとを交互に切替えることを特徴とする水改質装置。
前記給水管の途中に、前記電解槽に導入する水にカルシウムを添加するカルシウム添加手段を設けることを特徴とする請求項１ないし請求項２のいずれかに記載の水改質装置。
前記カルシウム添加手段は、水を濾過する濾過手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の水改質装置。