JP2013000716A - 電解水生成装置 - Google Patents
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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
【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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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(CO2))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。
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(CO2))であるものとする。
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(CO2))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。
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。
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。
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
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 (5)
- 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。
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JP2015107481A (ja) * | 2013-10-25 | 2015-06-11 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 液体処理装置及び液体処理方法 |
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2011
- 2011-06-21 JP JP2011137244A patent/JP2013000716A/ja not_active Withdrawn
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