JP2013000716A

JP2013000716A - 電解水生成装置

Info

Publication number: JP2013000716A
Application number: JP2011137244A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Kobayakawa; 和也小早川
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-06-21
Filing date: 2011-06-21
Publication date: 2013-01-07

Abstract

【課題】アルカリイオン水のｐＨ値をより確実に調整できるとともに、アルカリイオン水のｐＨ値を中性域で容易に安定させることができる電解水生成装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る電解水生成装置１００は、隔膜１１３を挟んで対向する陰極板１１１Ａ及び陽極板１１２Ａを有する電解槽１１０と、陰極板１１１Ａ及び陽極板１１２Ａへ印加する電圧を制御する制御部１７０とを備える。電解槽１１０には、陰極板１１１Ａと陽極板１１２Ａとの間に気体を供給するエアーポンプ１５１が接続される。制御部１７０は、陰極板１１１Ａ及び陽極板１１２Ａによる電気分解時において、エアーポンプ１５１を作動させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電極（陰極板及び陽極板）を有する電解槽と、電極へ印加する電圧を制御する制御手段とを備える電解水生成装置に関する。

従来から、電極（陰極板及び陽極板）を有する電解槽と、電極へ印加する電圧を制御する制御手段とを備える電解水生成装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この電解水生成装置では、水源と浄水カートリッジとの間に設けられる流量計からの情報に基づいて、電極に印加する電圧を調整し、電解槽で生成するアルカリイオン水のｐＨ値を調整している。

特開平７−１２４５６２号公報

しかしながら、上述した従来の電解水生成装置では、電極へ印加する電圧を調整するのみであるため、アルカリイオン水のｐＨ値が強アルカリ水域（例えば、ｐＨ８〜９）を超えてしまう場合があった。このため、アルカリイオン水のｐＨ値を中性域（例えば、ｐＨ５．５〜７．５）で安定させることが難しく、アルカリイオン水のｐＨ値を調整することについては、未だ改善の余地があるのが現状である。

そこで、本発明は、アルカリイオン水のｐＨ値をより確実に調整できるとともに、アルカリイオン水のｐＨ値を中性域で容易に安定させることができる電解水生成装置の提供を目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、隔膜（隔膜１１３）を挟んで対向する陰極板（陰極板１１１Ａ）及び陽極板（陽極板１１２Ａ）を有する電解槽（電解槽１１０）と、前記陰極板及び前記陽極板へ印加する電圧を制御する制御手段（制御部１７０）とを備える電解水生成装置（例えば、電解水生成装置１００）であって、前記電解槽には、前記陰極板と前記陽極板との間に気体を供給する気体供給手段（例えば、エアーポンプ１５１やガスボンベ１８１）が接続され、前記制御手段は、前記陰極板及び前記陽極板による電気分解時において、前記気体供給手段を作動させることを要旨とする。

かかる特徴によれば、陰極板及び陽極板による電気分解時において、気体供給手段が作動する。そして、気体供給手段からの気体が電解槽内の陰極板及び陽極板の間（すなわち、隔膜表面）に導入される。これにより、陰極板及び陽極板の間において気体が上方に向かって流れる。従って、電気分解中に気体（気泡群）が電解槽の隔膜表面近傍に流れることに伴い気泡シールド層が形成される。

この結果、電気分解される原水の電気抵抗が上昇し、気泡シールド層が形成されない状態と比較して電解効率を抑えることができる。このため、アルカリイオン水のｐＨ値が強アルカリ水域（例えば、ｐＨ８〜９）を超えてしまうことを抑制でき、アルカリイオン水のｐＨ値を中性域（例えば、ｐＨ５．５〜７．５）で容易に安定させることができる。また、気体供給手段を作動させるのみで、電解効率を調整できるため、アルカリイオン水のｐＨ値をより確実に調整することができる。

本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記気体供給手段は、エアーポンプ（エアーポンプ１５１）であることを要旨とする。

本発明の第３の特徴は、本発明の第１又は第２の特徴に係り、前記気体供給手段は、ガスボンベ（ガスボンベ１８１）であることを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、本発明の第３の特徴に係り、前記気体供給手段から供給される前記気体は、不活性ガスであることを要旨とする。

本発明の第５の特徴は、本発明の第３又は第４の特徴に係り、前記気体供給手段から供給される前記気体は、炭酸ガスであることを要旨とする。

本発明の特徴によれば、アルカリイオン水のｐＨ値をより確実に調整できるとともに、アルカリイオン水のｐＨ値を中性域で容易に安定させることができる電解水生成装置を提供することができる。

図１は、第１実施形態に係る電解水生成装置１００を流し台１に設置したときの配置例を示す図である。図２は、第１実施形態に係る電解水生成装置１００を示す構成図である。図３は、第１実施形態に係る電解槽１１０の詳細を示す拡大構成図である。図４は、変更例に係る電解水生成装置１００Ａを示す構成図である。図５は、変更例に係る電解槽１１０の詳細を示す拡大構成図である。図６は、第２実施形態に係る電解水生成装置２００を示す構成図である。

次に、本発明に係る電解水生成装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。具体的には、（１）第１実施形態、（２）第２実施形態、（３）その他の実施形態について説明する。

なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。

したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれ得る。

（１）第１実施形態
（１．１）電解水生成装置の構成
まず、第１実施形態に係る電解水生成装置１００の構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る電解水生成装置１００を流し台１に設置したときの配置例を示す図である。図２は、第１実施形態に係る電解水生成装置１００を示す構成図である。

図１に示すように、電解水生成装置１００は、流し台１に設置される。この流し台１は、排水管２が連通するシンク３や、水道水や井戸水などの原水を供給する原水供給管４が設けられる。この原水供給管４には、蛇口５や、切替部６、原水排出口７が設けられている。

電解水生成装置１００は、図２に示すように、隔膜１１３（図３参照）を挟んで対向する陰極板１１１Ａ及び陽極板１１２Ａを有する電解槽１１０を備えている。この電解槽１１０では、電極端子（図３参照）に接続される陰極板１１１Ａ及び陽極板１１２Ａの電気分解によって、陰極板１１１Ａが配設された陰極室１１１内においてアルカリイオン水が生成され、陽極板１１２Ａが配設された陽極室１１２内に酸性水が生成される。このような電解槽１１０には、給水管１２０と、吐出管１３０と、排出管１４０と、気体供給管１５０とが接続される。

給水管１２０は、電解水生成装置１００内（電解槽１１０内）に原水を給水（導入）する。この給水管１２０には、水栓１２１と、浄水フィルター１２２と、カルシウム添加筒１２３と、流量センサ１２４とが配設される。

水栓１２１は、原水を供給する供給口１２１Ａと、供給口１２１Ａを封止可能な切替弁１２１Ｂとによって構成される。この水栓１２１の下流側には、浄水フィルター１２２が配設される。

浄水フィルター１２２は、活性炭１２２Ａと、中空糸膜１２２Ｂとによって構成される。なお、浄水フィルター１２２は、必ずしも活性炭１２２Ａと中空糸膜１２２Ｂとによって構成される必要はなく、吸着手段や砂濾過、イオン交換樹脂などによって構成されていてもよい。また、浄水フィルター１２２は、ＲＯ（逆浸透）、ＮＦ、ＵＦ（限外ろ過）、ＭＦ（精密ろ過）などの分離膜（カートリッジ）によって構成されていてもよい。このような浄水フィルター１２２の下流側には、カルシウム添加筒１２３が配設される。

カルシウム添加筒１２３は、カルシウム添加剤が充填されている。このカルシウム添加筒１２３は、浄水フィルター１２２を通過した原水が通過することによって電気分解を促進するカルシウム分を原水に添加する。このようなカルシウム添加筒１２３の下流側には、流量センサ１２４が配設される。この流量センサ１２４は、給水管１２０を通過する水量を計測する。

このような給水管１２０は、流量センサ１２４の下流側において、電解槽１１０に接続される電解槽供給管１２０Ａと、電磁弁１２５が設けられ且つ排出管１４０に接続される原水排出管１２０Ｂとに分岐している。

吐出管１３０は、電解槽１１０内（陰極室１１１内）で生成したアルカリイオン水を主に吐出する。この吐出管１３０は、アルカリイオン水を吐出する主吐出管１３０Ａと、排出管１４０に接続されるイオン水排出管１３０Ｂとに分岐する。イオン水排出管１３０Ｂには、アルカリイオン水のｐH値を検出するｐHセンサ１３１が配設される。

排出管１４０は、電解槽１１０内（陽極室１１２内）で生成した酸性水を主に排出（放水）する。この排出管１４０には、排出管１４０を封止可能な電磁弁１４１が配設される。

気体供給管１５０は、陰極板１１１Ａと陽極板１１２Ａとの間に気体供給手段からの空気（気体）を供給する。この気体供給管１５０は、気体供給手段の下流側に配設された逆止弁１５２を介して、陰極室１１１に接続される陰極供給管１５０Ａと、陽極室１１２に接続される陽極供給管１５０Ｂとに分岐する。なお、第１実施形態に係る気体供給手段は、陰極板１１１Ａと陽極板１１２Ａとの間に空気（気体）を供給する公知のエアーポンプ１５１であるものとする。

このような電解水生成装置１００は、各部の操作や各部の状態（モード等）を表示する操作表示部１６０と、各部の制御や各種演算を行う制御部１７０とをさらに備える。

操作表示部１６０には、エアーポンプ１５１の作動時間を選択可能なエアー洗浄時間選択ボタンや、原水を浄水してアルカリイオン水の生成時間を選択可能なアルカリ浄水選択ボタン、アルカリイオン水におけるアルカリ強度を選択可能なアルカリ強度選択ボタンなど（不図示）が設けられている。この操作表示部１６０は、制御部１７０に接続されている。

制御部１７０は、コンセント１７１が連結される電源部１７２に接続されており、ＣＰＵ、メモリ部、計時部などを有するコンピュータによって構成される。この制御部１７０は、陰極板１１１Ａ、陽極板１１２Ａ、流量センサ１２４、電磁弁１２５、ｐHセンサ１３１、電磁弁１４１、エアーポンプ１５１に接続される。すなわち、制御部１７０は、陰極板１１１Ａ及び陽極板１１２Ａへ印加する電圧を制御する。この制御部１７０は、陰極板１１１Ａ及び陽極板１１２Ａによる電気分解時において、電解槽１１０内に空気を供給するエアー供給モード（エアーポンプ１５１を作動させるモード）に切り替えることが可能である。

（１．２）電解水生成装置の動作
次に、第１実施形態に係る電解水生成装置１００の動作について、図面を参照しながら説明する。図３は、第１実施形態に係る電解槽１１０の詳細を示す拡大構成図である。

図３に示すように、エアー供給モード（陰極板１１１Ａ及び陽極板１１２Ａによる電気分解時）において、エアーポンプ１５１が作動することによって、電解槽１１０内に空気（気泡群）を導入する。

具体的には、エアーポンプ１５１内の空気は、陰極供給管１５０Ａを通過して陰極室１１１に導入され、陽極供給管１５０Ｂを通過して陽極室１１２に導入される。これにより、陰極室１１１及び陽極室１１２の間（すなわち、隔膜１１３表面）において空気が上方に向かって流れる。従って、電気分解中に空気（気泡群）が電解槽１１０の隔膜１１３表面近傍に流れることに伴い気泡シールド層Ｓ１，Ｓ２が形成される。

ここで、原水の止水時では、陰極板１１１Ａ及び陽極板１１２Ａによる電気分解が行われないため、逆止弁１５２が閉塞状態となり、エアーポンプ１５１が作動しない。一方、原水の再通水時では、逆止弁１５２が開放状態となり、エアーポンプ１５１が作動可能となる。

（１．３）作用・効果
以上説明した第１実施形態では、陰極板及び陽極板による電気分解時において、気体供給手段が作動する。そして、気体供給手段からの気体が電解槽内の陰極板及び陽極板の間（すなわち、隔膜表面）に導入される。これにより、陰極板及び陽極板の間において気体が上方に向かって流れる。従って、電気分解中に気体（気泡群）が電解槽の隔膜表面近傍に流れることに伴い気泡シールド層Ｓ１，Ｓ２が形成される。

この結果、電気分解される原水の電気抵抗が上昇し、気泡シールド層が形成されない状態と比較して電解効率を抑えることができる。このため、アルカリイオン水のｐＨ値が強アルカリ水域（例えば、ｐＨ８〜９）を超えてしまうことを抑制でき、アルカリイオン水のｐＨ値を中性域（例えば、ｐＨ５．５〜７．５）で容易に安定させることができる。

すなわち、従来のような電圧制御のみでは、原水の電気分解時におけるアルカリイオン水のｐＨ値を中性域に安定させることが困難であったが、第１実施形態では、アルカリイオン水のｐＨ値を中性域で容易に安定させることができる。また、気体供給手段を作動させるのみで、電解効率を調整できるため、アルカリイオン水のｐＨ値をより確実に調整することができる。

第１実施形態では、気体供給手段は、公知のエアーポンプ１５１である。これにより、電解水生成装置１００のコスト高を抑制でき、安価な電解水生成装置１００によってアルカリイオン水のｐＨ値を中性域で容易に安定させることが可能となる。

（１．４）変更例
次に、上述した第１実施形態に係る電解水生成装置１００の変更例について、図面を参照しながら説明する。図４は、変更例に係る電解水生成装置１００Ａを示す構成図である。図５は、変更例に係る電解槽１１０の詳細を示す拡大構成図である。なお、上述した第１実施形態に係る電解水生成装置１００と同一部分には同一の符号を付して、相違する部分を主として説明する。

上述した第１実施形態では、気体供給手段は、エアーポンプ１５１である。これに対して、変更例では、気体供給手段は、公知のガスボンベである。すなわち、図４に示すように、電解水生成装置１００Ａにおける気体供給管１５０には、第１実施形態に係るエアーポンプ１５１に代えて、電解槽１１０内にガス（気体）を供給するガスボンベ１８１が接続されている。この気体供給管１５０における逆止弁１５２の上流側には、気体供給管１５０を封止可能な電磁弁１５５が配設される。

ここで、ガスボンベ１８１から供給されるガスとしては、不活性ガス（例えば、窒素ガス（Ｎ２）やアルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ））や炭酸ガス（すなわち、二酸化炭素（ＣＯ_２））などが挙げられる。

このような電解水生成装置１００Ａであっても、図５に示すように、ガスボンベ１８１内のガスは、陰極供給管１５０Ａを通過して陰極室１１１に導入され、陽極供給管１５０Ｂを通過して陽極室１１２に導入される。これにより、陰極室１１１及び陽極室１１２の間（すなわち、隔膜１１３表面）においてガスが上方に向かって流れる。従って、電気分解中にガス（気泡群）が電解槽１１０の隔膜１１３表面近傍に気泡シールド層が形成される。

以上説明した変更例では、第１実施形態の作用・効果と同様に、アルカリイオン水のｐＨ値をより確実に調整できるとともに、アルカリイオン水のｐＨ値を中性域で容易に安定させることができる。

変更例では、気体供給手段は、公知のガスボンベ１８１である。これにより、電解水生成装置１００のコスト高を抑制でき、安価な電解水生成装置１００によってアルカリイオン水のｐＨ値を中性域で容易に安定させることが可能となる。

特に、ガスボンベ１８１から供給されるガスとしては、不活性ガスである場合、炭酸ガスと比較して、炭酸カルシウム等が陰極供給管１５０Ａや陽極供給管１５０Ｂに付着されにくくなる。一方で、ガスボンベ１８１から供給されるガスとして、炭酸ガスである場合、アルカリイオン水のｐＨ値を中性域で容易に安定させ易くなる。

（２）第２実施形態
次に、第２実施形態に係る電解水生成装置２００について、図面を参照しながら説明する。図６は、第２実施形態に係る電解水生成装置２００を示す構成図である。なお、上述した第１実施形態に係る電解水生成装置１００と同一部分には同一の符号を付して、相違する部分を主として説明する。

第１実施形態では、電解槽１１０に空気又はガスが導入される。これに対して、第２実施形態では、電解槽１１０に空気及びガスの両方が導入される。

（２．１）電解水生成装置の構成
図６に示すように、電解水生成装置２００は、第１実施形態で説明したエアーポンプ１５１と、変更例で説明したガスボンベ１８１とを備えている。第２実施形態では、ガスボンベ１８１から供給されるガスは、炭酸ガス（すなわち、二酸化炭素（ＣＯ_２））であるものとする。

気体供給管１５０は、逆止弁１５２の上流側において、エアーポンプ１５１に接続される空気供給管１５０Ｃと、ガスボンベ１８１に接続されるガス供給管１５０Ｄとに分岐する。空気供給管１５０Ｃ及びガス供給管１５０Ｄには、制御部１７０に接続される電磁弁１５６，１５７がそれぞれ設けられる。

（２．２）電解水生成装置の動作
図６に示すように、エアー供給モード（陰極板１１１Ａ及び陽極板１１２Ａによる電気分解時）において、エアーポンプ１５１又はガスボンベ１８１が作動することによって、電解槽１１０内に空気（気泡群）や炭酸ガスを導入する。

具体的には、エアーポンプ１５１内の空気は、空気供給管１５０Ｃを介して陰極供給管１５０Ａを通過することで陰極室１１１に導入されるとともに、空気供給管１５０Ｃを介して陽極供給管１５０Ｂを通過することで陽極室１１２に導入される。

そして、原水の電気分解時においてアルカリイオン水のｐＨ値が中性域（例えば、５．５〜７．５）よりも高い場合には、ガスボンベ１８１が作動する。すなわち、原水の電気分解時においてアルカリイオン水のｐＨ値が中性域よりも高い場合には、ガスボンベ１８１内の炭酸ガスは、ガス供給管１５０Ｄを介して陰極供給管１５０Ａを通過することで陰極室１１１に導入されるとともに、ガス供給管１５０Ｄを介して陽極供給管１５０Ｂを通過することで陽極室１１２に導入される。これにより、原水の電気分解時においてアルカリイオン水のｐＨ値を中性域により安定させることが可能となる。

（２．３）作用・効果
以上説明した第２実施形態では、第１実施形態の作用・効果と同様に、電解水生成装置１００のコスト高を抑制でき、安価な電解水生成装置１００によってアルカリイオン水のｐＨ値を中性域で容易に安定させることが可能となる。

特に、電解水生成装置２００は、エアーポンプ１５１と、ガスボンベ１８１とを備えていることによって、原水の電気分解時においてアルカリイオン水のｐＨ値によって、エアーポンプ１５１とガスボンベ１８１とを使い分けることができる。

（３）その他の実施形態
上述したように、本発明の実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。

例えば、本発明の実施形態は、次のように変更することができる。具体的には、電解水生成装置１００は、流し台１に設置されているものとして説明したが、これに限定されるものではなく、飲料水を貯水する装置（いわゆる、ボトルウォーターサーバー）に適用されてもよい。

また、気体供給管１５０は、陰極供給管１５０Ａと、陽極供給管１５０Ｂとに分岐するものとして説明したが、これに限定されるものではなく、陰極室１１１及び陽極室１１２の少なくとも一方に連通していればよい。すなわち、気体供給手段は、陰極板１１１Ａと陽極板１１２Ａとの間に気体を導入していればよい。

このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められる。

１００，１００Ａ，２００…電解水生成装置
１１０…電解槽
１１１…陰極室
１１１Ａ…陰極板
１１２…陽極室
１１２Ａ…陽極板
１１３…隔膜
１５０…気体供給管
１５０Ａ…陰極供給管
１５０Ｂ…陽極供給管
１５０Ｃ…空気供給管
１５０Ｄ…ガス供給管
１５１…エアーポンプ
１７０…制御部（制御手段）
１８１…ガスボンベ

Claims

隔膜を挟んで対向する陰極板及び陽極板を有する電解槽と、
前記陰極板及び前記陽極板へ印加する電圧を制御する制御手段と
を備える電解水生成装置であって、
前記電解槽には、前記陰極板と前記陽極板との間に気体を供給する気体供給手段が接続され、
前記制御手段は、前記陰極板及び前記陽極板による電気分解時において、前記気体供給手段を作動させることを特徴とする電解水生成装置。
請求項１に記載の電解水生成装置であって、
前記気体供給手段は、エアーポンプであることを特徴とする電解水生成装置。
請求項１又は請求項２に記載の電解水生成装置であって、
前記気体供給手段は、ガスボンベであることを特徴とする電解水生成装置。
請求項３に記載の電解水生成装置であって、
前記気体供給手段から供給される前記気体は、不活性ガスであることを特徴とする電解水生成装置。
請求項３又は請求項４に記載の電解水生成装置であって、
前記気体供給手段から供給される前記気体は、炭酸ガスであることを特徴とする電解水生成装置。