JP2017136573A - Apparatus for producing electrolysis water, and electrolysis water server provided with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気分解によって生成された電解水を生成する電解水生成装置及びそれを備えた電解水サーバーに関する。 The present invention relates to an electrolyzed water generating device that generates electrolyzed water generated by electrolysis and an electrolyzed water server including the same.
従来、電気分解によって水素が溶け込んだ電解水を生成す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)。上記特許文献1に開示されている電解水生成装置では、第2極室に供給される水量を制限して水の有効利用が図られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an electrolyzed water generating apparatus that generates electrolyzed water in which hydrogen is dissolved by electrolysis is known (see, for example, Patent Document 1). In the electrolyzed water generating device disclosed in
しかしながら、第2極室に供給される水が制限された場合、第2極室では電解水の溶存ガス濃度が飽和して、電解水に溶け込めなかった気泡状態のガスが大量に発生する。この現象は、隔膜に固体高分子膜を用いた場合、顕著に発生する。さらにこの場合、第2極室の水流が抑制されるので、気泡状態のガスは、電解水と共に第2極室から排出され難くなり、第2極室には気泡状態のガスが滞留することとなる。このような気泡状態のガスが第2給電体の表面等に付着した状態で滞留すると、第2給電体の表面に供給される水が減少するため、電解室での電気分解が著しく抑制されるおそれがある。 However, when the water supplied to the second electrode chamber is limited, the dissolved gas concentration of the electrolyzed water is saturated in the second electrode chamber, and a large amount of gas in a bubble state that cannot be dissolved in the electrolyzed water is generated. This phenomenon occurs remarkably when a solid polymer film is used as the diaphragm. Further, in this case, since the water flow in the second electrode chamber is suppressed, the gas in the bubble state is difficult to be discharged from the second electrode chamber together with the electrolytic water, and the gas in the bubble state is retained in the second electrode chamber. Become. If such a gas in a bubble state stays attached to the surface of the second power feeder, water supplied to the surface of the second power feeder is reduced, so that electrolysis in the electrolysis chamber is remarkably suppressed. There is a fear.
本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、水の有効利用を図りつつ、電解槽での電気分解を効率よく行ない溶存水素濃度を高めることができる電解水生成装置及びにそれを備えた電解水サーバーを提供することを主たる目的としている。 The present invention has been devised in view of the above circumstances, and an electrolyzed water generating apparatus capable of efficiently performing electrolysis in an electrolytic cell and increasing the dissolved hydrogen concentration while achieving effective use of water. The main purpose is to provide an electrolyzed water server equipped with it.
本発明の第1発明に係る電解水生成装置は、隔膜によって第1給電体が配された第1極室と第2給電体が配された第2極室とに区切られ、かつ、水を電気分解することにより電解水を生成する電解室と、前記第1極室に接続され、前記第1極室に電気分解される水を供給する第1給水路と、前記第1極室に接続され、電気分解された電解水を前記第1極室から送出する出水路と、前記第2極室の上端部から上方にのび、電気分解によって生じた気体を前記第2極室から排出する排気路と、前記第2極室に沿って設けられ、前記排気路と前記第2極室の下端部とを連通させる並行水路とを備えることを特徴とする。 The electrolyzed water generating apparatus according to the first aspect of the present invention is divided into a first electrode chamber in which a first power feeding body is disposed and a second electrode chamber in which a second power feeding body is disposed, and water is separated by a diaphragm. An electrolysis chamber that generates electrolyzed water by electrolysis, a first water supply channel that is connected to the first electrode chamber and supplies water to be electrolyzed to the first electrode chamber, and is connected to the first electrode chamber And a discharge channel for delivering electrolyzed electrolyzed water from the first electrode chamber, and an exhaust gas extending upward from the upper end of the second electrode chamber and discharging gas generated by electrolysis from the second electrode chamber. It is provided with a parallel water channel which is provided along a channel and the 2nd polar chamber, and connects the exhaust channel and the lower end part of the 2nd polar chamber.
本発明に係る前記電解水生成装置において、前記排気路又は前記並行水路には、前記排気路内又は前記並行水路内の水位を検出するための水位検出手段が設けられていることが望ましい。 In the electrolyzed water generating apparatus according to the present invention, it is desirable that a water level detecting means for detecting a water level in the exhaust channel or the parallel water channel is provided in the exhaust channel or the parallel water channel.
本発明に係る前記電解水生成装置において、前記水位検出手段は、前記並行水路が前記排気路に連通する箇所よりも下方に設けられていることが望ましい。 In the electrolyzed water generating apparatus according to the present invention, it is preferable that the water level detecting means is provided below a location where the parallel water channel communicates with the exhaust channel.
本発明に係る前記電解水生成装置において、前記第2極室及び並行水路に電気分解される水を供給するための第2給水路と、前記第2給水路からの給水を制御する給水制御弁とを有することが望ましい。 In the electrolyzed water generating apparatus according to the present invention, a second water supply channel for supplying water to be electrolyzed to the second electrode chamber and the parallel water channel, and a water supply control valve for controlling water supply from the second water channel It is desirable to have
本発明に係る前記電解水生成装置において、前記隔膜は、固体高分子を含む材料からなることが望ましい。 In the electrolyzed water generating apparatus according to the present invention, the diaphragm is preferably made of a material containing a solid polymer.
本発明の第2発明に係る電解水サーバーは、請求項1乃至5のいずれかに記載の電解水生成装置を備えた電解水サーバーであって、前記第1極室で生成された電解水を貯えるタンクと、前記タンクと前記電解室との間で電解水を循環させる循環水路とをさらに備えることを特徴とする。
An electrolyzed water server according to a second invention of the present invention is an electrolyzed water server comprising the electrolyzed water generating device according to any one of
本発明に係る前記電解水サーバーにおいて、前記タンク内の水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段によって加熱された熱水を前記排気路及び前記並行水路に供給する熱水路をさらに備えることが望ましい。 The electrolyzed water server according to the present invention may further include a heating unit that heats water in the tank and a hot water channel that supplies the hot water heated by the heating unit to the exhaust channel and the parallel channel. desirable.
本発明に係る前記電解水サーバーにおいて、前記排気路に設けられ、前記排気路内の流体から気体のみを分離して排出する排気手段をさらに備えることが望ましい。 In the electrolyzed water server according to the present invention, it is preferable that the electrolyzed water server further includes an exhaust unit that is provided in the exhaust path and separates and discharges only gas from the fluid in the exhaust path.
本発明の第1発明に係る電解水生成装置では、隔膜、第1極室及び第2極室を有する電解室と、第1極室に接続された第1給水路及び出水路と、第2極室に接続された排気路及び並行水路とを備える。第1極室での電気分解によって生成された気体は、電解水に溶け込み、電解水と共に出水路を介して第1極室から送出され、利用可能となる。 In the electrolyzed water generating apparatus according to the first aspect of the present invention, an electrolysis chamber having a diaphragm, a first electrode chamber and a second electrode chamber, a first water supply channel and a water discharge channel connected to the first electrode chamber, and a second An exhaust passage connected to the polar chamber and a parallel water passage are provided. The gas generated by the electrolysis in the first electrode chamber dissolves in the electrolyzed water, and is sent out from the first electrode chamber via the water discharge channel together with the electrolyzed water, and can be used.
一方、第2極室で電気分解によって生成された気体は、排気路を介して第2極室から排出される。このとき、排気路と第2極室の下端部とを連通させる並行水路に充填された水の圧力によって、第2極室内の気体が上方に押し上げられ、排気路に移動する。これにより、電気分解中の第2極室に水を供給することなく、第2極で生じた気体が第2極室から排出される。従って、第2給電体の表面に十分な水が供給され、電解室内での電気分解が効率よく実行される。これにより、水の利用効率が極限まで高められると共に、第1極室で生ずる気体の溶存濃度が容易に高められる。 On the other hand, the gas generated by electrolysis in the second electrode chamber is discharged from the second electrode chamber via the exhaust path. At this time, the gas in the second electrode chamber is pushed upward by the pressure of the water filled in the parallel channel that connects the exhaust channel and the lower end of the second electrode chamber, and moves to the exhaust channel. Thus, the gas generated in the second electrode is discharged from the second electrode chamber without supplying water to the second electrode chamber during electrolysis. Therefore, sufficient water is supplied to the surface of the second power feeder, and electrolysis in the electrolytic chamber is efficiently performed. Thereby, the utilization efficiency of water is increased to the limit, and the dissolved concentration of gas generated in the first electrode chamber is easily increased.
本発明の第2発明に係る電解水サーバーでは、水の有効利用を図りつつ、タンクに貯えられる電解水に溶け込んだ気体の溶存濃度を効率よく高めることが可能となる。 In the electrolyzed water server according to the second aspect of the present invention, it is possible to efficiently increase the dissolved concentration of the gas dissolved in the electrolyzed water stored in the tank while effectively utilizing water.
以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図1は、第1発明の実施形態である電解水生成装置1の概略構成を示している。電解水生成装置1は、電解槽4と、第1給水路11aと、出水路12と、排気路13と、並行水路14とを備える。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic configuration of an electrolyzed
電解槽4は、供給された水を電気分解することにより電解水素水を生成する。電解槽4は、電解室40と、第1給電体41と、第2給電体42と、隔膜43とを有している。電解室40は、隔膜43によって、第1給電体41側の第1極室40Aと、第2給電体42側の第2極室40Bとに区切られる。
The
第1給電体41及び第2給電体42には、例えば、チタニウム等からなるエクスパンドメタル等の網状金属の表面に白金のめっき層が形成されたものが適用されている。このような網状の第1給電体41及び第2給電体42は、隔膜43を挟持しながら、隔膜43の表面に水を行き渡らせることができ、電解室40内での電気分解を促進する。
As the first
第1給電体41及び第2給電体42の一方は陽極給電体として適用され、他方は陰極給電体として適用される。電解室40の第1極室40A及び第2極室40Bの両方に水が供給され、第1給電体41及び第2給電体42に直流電圧が印加されることにより、電解室40内で水の電気分解が生ずる。
One of the
隔膜43には、例えば、スルホン酸基を有するフッ素系樹脂からなる固体高分子膜等が適宜用いられている。隔膜43の両面には、白金からなるめっき層が形成されている。隔膜43のめっき層と第1給電体41及び第2給電体42とは、当接し、電気的に接続される。隔膜43は、電気分解で生じたイオンを通過させる。隔膜43を介して第1給電体41と第2給電体42とが電気的に接続される。固体高分子材料からなる隔膜43が適用される場合、電解水素水のpH値を上昇させることなく、溶存水素濃度を高めることができる。このような電解水素水は、例えば、透析治療での患者の酸化ストレスの低減に好適とされている。
For the
電解室40内で水が電気分解されることにより、水素ガス及び酸素ガスが発生する。例えば、第1給電体41が陰極給電体として適用される場合、第1極室40Aでは、水素ガスが発生し、水素ガスが溶け込んだ電解水素水が生成される。一方、第2極室40Bでは、酸素ガスが発生し、酸素ガスが溶け込んだ電解酸素水が生成される。第1給電体41が陽極給電体として適用される場合、第1極室40Aでは、酸素ガスが発生し、酸素ガスが溶け込んだ電解酸素水が生成される。一方、第2極室40Bでは、水素ガスが発生し、水素ガスが溶け込んだ電解水素水が生成される。
When water is electrolyzed in the
第1給水路11aは、第1極室40Aに接続されている。第1給水路11aは、第1極室40Aに電気分解される水を供給する。出水路12は、第1極室40Aに接続されている。出水路12は、第1極室40Aで電気分解された電解水を第1極室40Aから送出する。
The first
本実施形態では、第1給水路11は、第1極室40Aの下端部と連通し、出水路12は、第1極室40Aの上端部と連通している。これにより、第1極室40Aの下部から上部に大局的な水の流れが生ずる。そして、第1極室40Aで電気分解によって発生した気体は、微小な気泡となって第1極室40Aの上部に移動する。従って、気体の移動方向と大局的に水が流れる方向とが一致するため、気体が水に溶け込みやすくなり、溶存水素濃度が容易に高められる。
In the present embodiment, the first water supply channel 11 communicates with the lower end portion of the
排気路13は、第2極室40Bの上端部から上方にのびる。排気路13は、第2極室40Bで電気分解によって生じた気体を第2極室40Bから排出する。第2極室40Bで電気分解によって発生した気体は、微小な気泡となって第2極室40Bの上部に移動する。本実施形態では、第2極室40Bの上端部に排気路13が連通しているので、気体が第2極室40Bから排出されうる。
The
並行水路14は、第2極室40Bに沿って設けられている。並行水路14は、排気路13と第2極室40Bの下端部とを連通させる。本実施形態では、並行水路14は、後述する第2給水路11bを介して第2極室40Bに接続されている。並行水路14は、第2極室40Bに直接的に接続されていてもよい。
The
図2は、給電体41、42に電解電流を供給するための回路を示している。給電体41、42に供給される電解電流Iは、制御部6によって制御される。
FIG. 2 shows a circuit for supplying an electrolytic current to the
制御部6は、給電体41、42等の各部の制御を司る。制御部6は、例えば、各種の演算処理、情報処理等を実行するCPU(Central Processing Unit)及びCPUの動作を司るプログラム及び各種の情報を記憶するメモリ等を有している。
The
制御部6は、例えば、第1給電体41及び第2給電体42の極性を制御する。制御部6が第1給電体41及び第2給電体42の極性を相互に変更することにより、電解水素水又は電解酸素水のうち所望の電解水が、第1極室40Aから出水路12を介して送出され、利用可能となる。
For example, the
以下、特に断りのない限り、第1給電体41が陰極給電体として適用される場合について説明するが、第1給電体41が陽極給電体として適用される場合についても同様である。
Hereinafter, the case where the first
第1給電体41と制御部6との間の電流供給ラインには、電流検出手段44が設けられている。電流検出手段44は、第2給電体42と制御部6との間の電流供給ラインに設けられていてもよい。電流検出手段44は、給電体41、42に供給する電解電流Iを検出し、その値に相当する電気信号を制御部6に出力する。
A current detection means 44 is provided on the current supply line between the
制御部6は、例えば、電流検出手段44から出力された電気信号に基づいて、第1給電体41及び第2給電体42に印加する直流電圧を制御する。より具体的には、制御部6は、予め設定された溶存水素濃度に応じて、電流検出手段44によって検出される電解電流Iが所望の値となるように、第1給電体41及び第2給電体42に印加する直流電圧をフィードバック制御する。例えば、電解電流Iが過大である場合、制御部6は、上記電圧を減少させ、電解電流Iが過小である場合、制御部6は、上記電圧を増加させる。これにより、第1給電体41及び第2給電体42に供給する電解電流Iが適切に制御される。
For example, the
図1に示されるように、第2極室40Bで電気分解によって生成された酸素ガスOは、排気路13を介して第2極室40Bから排出される。このとき、排気路13と第2極室40Bの下端部とを連通させる並行水路14に充填された水の圧力によって、第2極室40B内の酸素ガスOが上方に押し上げられ、排気路13に移動する。これにより、電気分解中の第2極室40Bに水を供給することなく、第2極室40Bで生じた酸素ガスOが第2極室40Bから排出される。従って、第2給電体42の表面に十分な水が供給され、電解室40内での電気分解が効率よく実行される。これにより、水の利用効率が極限まで高められると共に、第1極室40Aで生成される電解水素水の溶存水素濃度が容易に高められる。
As shown in FIG. 1, the oxygen gas O generated by electrolysis in the
ところで、第2極室40B内の水は、電気分解によって酸素に分解され消費される。本実施形態では、排気路13及び並行水路14に充填されている水が第2極室40Bに流入し、電気分解により消費された水が補われる。従って、排気路13内及び並行水路14内の水位は、電気分解の進行に伴い、徐々に低下する。
By the way, the water in the
電解室40内の水は、電気分解の原料となると共に、ジュール熱により発熱する隔膜43を冷却する機能を有する。従って、上記水位がさらに低下して、第2極室40Bの上端部よりも低下する場合、隔膜43の温度が過度に上昇し、隔膜43が損傷するおそれがある。しかしながら、本実施形態では、排気路13内の水位を監視することにより、隔膜43の損傷が抑制される。
The water in the
すなわち、排気路13には、排気路13内の水位を検出するための水位検出手段28が設けられている。排気路13内の水位と並行水路14内の水位とは同等であるので、水位検出手段28は、並行水路14に設けられていてもよい。この場合、水位検出手段28は、並行水路14内の水位を検出する。
That is, the
水位検出手段28は、例えば、光学式の液面センサー28a(図2参照)を含む。排気路13は、少なくとも液面センサー28aの面する箇所で透光性を有する。液面センサー28aは、排気路13に赤外線光を照射し、その透過光を検出することにより、排気路13内の水位を検出する。例えば、液面センサー28aの検出領域に水が満たされている場合、赤外線光は屈折し、検出されない。一方、液面センサー28aの検出領域に水が満たされていない場合、赤外線光は検出される。
The water level detection means 28 includes, for example, an optical
排気路13を透過する赤外線光を用いて排気路13内の水位を検出する光学式(非接触)の液面センサー28aでは、排気路13内にセンサー等が配されることがないため、排気路13内での雑菌の発生・繁殖が抑制されうる。
In the optical (non-contact)
液面センサー28aは、排気路13を透過した赤外線光を光電変換し、その値に相当する電気信号を制御部6に出力する。制御部6は、液面センサー28aから出力された電気信号に基づいて、電解槽4の動作を制御する。例えば、排気路13内の水位が、液面センサー28aの検出領域よりも低下した場合、制御部6は、第1給電体41及び第2給電体42への電解電流Iの供給を停止する。これにより、電解室40での電気分解が停止され、排気路13内の水位のさらなる低下が抑制され、隔膜43の損傷が抑制されうる。
The
なお、何らかの事情により、隔膜43が破損した場合には、第2極室40Bの水が第2極室40Bに流れ込み、排気路13内の水位が低下する。本実施形態では、このような異常が生じた場合にあっても、排気路13内の水位が低下したことを液面センサー28aが検出し、水位が第2極室40Bの上端部まで低下する前に、制御部6が電解槽4の動作を停止させる。
If the
本実施形態では、液面センサー28aは、並行水路14が排気路13に連通する箇所よりも下方に設けられている。これにより、長時間にわたって電解槽4を連続して運転することが可能となる。
In the present embodiment, the
電解水生成装置1は、第2給水路11bと、給水制御弁25とを有する。第2給水路11bは、第2極室40Bの下端部に接続されている。第2給水路11bは、第2極室40B及び並行水路14に電気分解される水を供給する。
The electrolyzed
給水制御弁25は、第2給水路11bから第2極室40Bへの給水を制御する。給水制御弁25には、例えば、電磁力を原動力として開閉動作する電磁弁が適用されうる。給水制御弁25の動作は、制御部6によって制御される。例えば、電解槽4にて電気分解を行なっているとき、給水制御弁25は閉じられている。これにより、第2極室40Bへの給水が停止され、水の利用効率が極限まで高められる。この場合にあっても、第2極室40Bで発生した酸素ガスが上述した並行水路14の水圧によって排出されるので、第1極室40Aで生成される電解水素水の溶存水素濃度は高められる。
The water
給水制御弁25は、並行水路14が第2給水路11bに連通する箇所よりも下方に設けられている。これにより、電気分解に伴う第2極室40B内の水の消費に応じて、並行水路14から第2極室40Bに水が補充される。
The water
なお、制御部6は、電解槽4での電気分解を停止した後、給水制御弁25を開く。これにより、第2給水路11bから第2極室40Bへの給水が再開され、排気路13内の水位が元の高さに復帰する。
The
図3は、第2発明の実施形態である水素水サーバー100の概略構成を示している。図4は、水素水サーバー100の電気的構成を示している。水素水サーバー100は、電解水生成装置1を備え、電解水生成装置1によって生成された水素が溶け込んだ電解水素水を随時提供可能に貯える装置である。水素水サーバー100によって提供された電解水素水は、飲用又は料理用等の水として用いることができる。
FIG. 3 shows a schematic configuration of the
第1発明の電解水生成装置1を備えた水素水サーバー100では、水の有効利用を図りつつ、タンク3に貯えられる電解水素水の溶存水素濃度を効率よく高めることが可能となる。
In the
図3及び4に示されるように、水素水サーバー100は、浄水フィルター2と、タンク3と、操作部5と、循環水路15と、吐水路16をさらに備えている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
浄水フィルター2は、タンク3に供給される水を浄化する。浄水フィルター2は、水素水サーバー100の本体部に対して着脱により交換可能に構成されている。浄水フィルター2は、タンク3の上流側の入水路10に設けられている。入水路10には、原水が供給される。原水には、一般的には水道水が利用されるが、その他、例えば、井戸水、地下水等を用いることができる。入水路10は、入水弁21を有する。入水弁21は、水素水サーバー100への通水量を制御する。
The
本実施形態の浄水フィルター2は、プレフィルター2A、カーボン(活性炭)フィルター2B及び中空糸膜フィルター2Cを含む。プレフィルター2A、カーボン(活性炭)フィルター2B及び中空糸膜フィルター2Cは、それぞれ水素水サーバー100の本体部に対して着脱により交換可能に構成されている。プレフィルター2Aは、最も上流側に配され、例えば原水に含まれる0.5μm以上の物質を除去する。カーボンフィルター2Bは、プレフィルター2Aの下流側に配され、プレフィルター2Aを通過した物質を吸着によって除去する。中空糸膜フィルター2Cは、カーボンフィルター2Bの下流側に配され、プレフィルター2A及びカーボンフィルター2Bを通過した例えば0.1μm以上の物質を除去する。
The
タンク3は、浄水フィルター2を通過した水を貯える。制御部6は、水量センサー31から出力された電気信号に基づいて、入水弁21の開閉を制御することにより、タンク3の貯水量を適切に維持する。図3に示されるように、水量センサー31は、タンク3の上部に設けられている。水量センサー31は、例えば、水に浮くフロート部を有する。上記液面センサー28aと同様に、水量センサー31は、光学式のセンサーであってもよい。本実施形態では、水量センサー31は、タンク3の上部に設けられ、タンク3の貯水量が略満水状態となったとき、その旨の電気信号を制御部6に出力する。
The
制御部6は、水量センサー31から上述した満水状態である旨の電気信号の入力を受けていないとき、入水弁21を開放状態に制御する。これにより、タンク3に水が適宜補充され、貯水量が適切に維持される。
The
タンク3に貯えられた水は、上流側の循環水路15を介して電解槽4に供給され、電気分解された後、下流側の循環水路15を介してタンク3に戻る。従って、タンク3は、第1極室40Aで生成された電解水素水を貯える。
The water stored in the
循環水路15は、タンク3と電解室40との間で電解水を循環させる。循環水路15は、電解水生成装置1の第1給水路11a及び出水路12を含む。また、電解水生成装置1の第2給水路11b及び排気路13は、循環水路15としても機能しうる。第1給水路11aには流量センサー27Aが、第2給水路11bには流量センサー27Bがそれぞれ設けられている。流量センサー27Aは、第1給水路11aを流れる水量を検出する。流量センサー27Bは、第2給水路11bを流れる水量を検出する。
The
循環水路15は、循環水路15a、15b及び15cを含む。循環水路15aは、電解水生成装置1に電気分解される水を供給する。循環水路15aは、上流の一端側でタンク3に接続され、下流の他端側で第1給水路11a及び第2給水路11bに分岐する。循環水路15aには、ポンプ22が設けられている。ポンプ22は、循環水路15内の水を駆動して、循環水路15内を循環させる。循環水路15内で水を循環させながら、電解槽4で電気分解を行なうことにより、タンク3内に貯えられた水の溶存水素濃度が高められる。
Circulating
循環水路15bは、一端が流路切替弁23を介して出水路12に、他端がタンク3にそれぞれ接続されている。第1極室40Aで生成された電解水素水は、循環水路15b及び出水路12を経てタンク3に戻る。循環水路15cは、排気路13と接続されている。循環水路15cの先端部は、タンク3の内部に配され、循環水路15bより低く位置されている。
One end of the circulating
排気路13の先端部には、排気手段24が設けられている。排気手段24は、排気路13内の流体から気体のみを分離して排出する。第2極室40Bで生成された酸素ガスは、排気手段24によって排出される。
Exhaust means 24 is provided at the tip of the
吐水路16は、第1極室40Aで生成された水素水を吐水するための流路である。本実施形態の吐水路16は、流路切替弁23を介して出水路12に接続されている。これにより、水素水サーバー100の構成が簡素化される。
The
流路切替弁23には、いわゆる三方弁が適用されうる。流路切替弁23は、水素水サーバー100の運転モードに応じて制御部6によって制御され、出水路12よりも下流側の流路の一部又は全部を循環水路15b又は吐水路16に切り替える。すなわち、電解水素水を生成するモードでは、出水路12よりも下流側の流路の全部が循環水路15bとされる。そして、電解水素水を吐水するモードでは、出水路12よりも下流側の流路の一部又は全部が吐水路16へと切り替えられる。これにより、簡素な構成で流路の切替が実現可能となる。なお、吐水路16は、第1極室40Aに直接的に接続されていてもよい。
A so-called three-way valve can be applied to the flow
吐水路16の先端側には、吐水口16aが設けられている。吐水口16aの下方には、カップ500等を載置可能な空間が形成され、カップ500からこぼれた水を収集するための受け皿部16bが設けられている。
A
図4に示される操作部5は、ユーザーによって操作されるスイッチ又は静電容量を検出するタッチパネル等(図示せず)を有する。ユーザーは、操作部5を操作することにより、例えば、後述する水素水サーバー100の運転モードを設定することができる。ユーザーによって操作部5が操作されると、操作部5は対応する電気信号を制御部6に出力する。制御部6は、操作部5から入力された電気信号に応じて、水素水サーバー100の各部を制御する。
The
水素水の循環にあたって、制御部6は、ポンプ22の駆動電圧を制御する。このとき、制御部6は、流量センサー27Aによって検出された流量を監視しながら、ポンプ22の駆動電圧を制御する。これにより、タンク3に貯えられた水素水が、タンク3と第1極室40Aとの間の循環水路15を循環する。さらに制御部6は、第1給電体41及び第2給電体42に電解電圧を印加する。これにより、電解室40に供給された電解水がさらに電気分解され、タンク3内に貯えられた水素水の溶存水素濃度が高く維持されうる。何らかの事情により、流量センサー27A及び27Bによって検出された流量が十分な値に満たない場合は、制御部6は、第1給電体41及び第2給電体42への電解電圧の印加を停止する。これにより、電解室40に電解水が十分に供給されていない状態での電解電圧の印加が防止されうる。
When circulating the hydrogen water, the
タンク3に貯えられた水素水が消費されると、水量センサー31から出力された電気信号に基づいて、制御部6は、入水弁21を開放し、入水路10からタンク3に水が補充される。このとき、タンク3に貯えられた水素水の溶存水素濃度が低下するため、制御部6は、タンク3と第1極室40Aとの間の循環水路15でタンク3に貯えられた水素水を再び循環させながら、電解室40で電気分解させ、溶存水素濃度を高める。
When the hydrogen water stored in the
図3に示されるように、タンク3には、冷却装置7が接続されている。冷却装置7は、冷媒を冷却してタンク3の外壁に供給することにより、タンク3を冷却する。冷却装置7の動作は、制御部6によって制御される。これにより、冷却装置7によってタンク3に貯えられた水素水が所望の温度に冷却される。従って、ユーザーの要求に応じて、冷却された水素水を随時提供することが可能となり、水素水サーバー100の使い勝手が高められる。
As shown in FIG. 3, a
本実施形態では、制御部6による管理の下で、タンク3に貯えられた水素水は、定期的に入れ替えられる。水素水の入れ替えにあたっては、まず、タンク3に貯えられた水素水が排出され、その後、入水路10から新たな水がタンク3に供給される。
In the present embodiment, the hydrogen water stored in the
タンク3には、水素水を排出するための排水路17が接続されている。本実施形態では、循環水路15aの一部を介してタンク3と排水路17とが接続されている。タンク3と排水路17とが直接的に接続される構成であってもよい。
A
排水路17には、排水弁26が設けられている。排水弁26は、制御部6によって制御され開閉動作する。排水弁26が開かれると、タンク3に貯えられた水素水が排水口17aから排出される。
A
上記受け皿部16bは、水路16cを介して排水路17に接続されている。受け皿部13bによって収集された水は、水路16cを経由して排水路17から排出される。
The
図3に示されるように、タンク3には、水を加熱するためのヒーター(加熱手段)8が設けられている。ヒーター8は、ジュール熱によって発熱し、タンク3に貯えられた水を加熱する。また、循環水路15のタンク3とポンプ22との間には、ヒーター(加熱手段)8Aが設けられている。ヒーター8Aは、循環水路15を構成する管の一部に設けられている。ヒーター8Aは、ジュール熱によって発熱し、循環水路15内の水を加熱する。ヒーター8及び8Aは、制御部6によって制御される。ヒーター8又は8Aのうち、いずれか一方のみが加熱手段として適用されていてもよい。
As shown in FIG. 3, the
制御部6は、ヒーター8及び8Aを制御して、タンク3に貯えられた水及び循環水路15内の水を加熱させる。これにより、タンク3内及び循環水路15内で熱水が生成され、タンク3及び循環水路15内が熱水によって殺菌され、細菌等の繁殖が抑制される。
The
水素水サーバー100は、運転モードとして、電気分解によって水素水を生成し、タンク3に貯える「電解水生成モード」と、タンク3に貯えられた水素水を吐水する「吐水モード」と、タンク3及び電解槽4等を殺菌する「殺菌モード」とを有する。
The
図5乃至7は、電解水生成モードでの水素水サーバー100の各部の動作及び水の流れを示している。同図では、水の満たされている領域がハッチングで示されている(以下、図8乃至10においても同様とする)。
5 to 7 show the operation of each part of the
電解水生成モードでは、流路切替弁23の循環水路15b側の流路は開かれ、吐水路16側の流路は閉じられている。また、第2給水路11bの給水制御弁25は、閉じられている。さらに、排水弁26は閉じられ、入水弁21はタンク3の貯水量に応じて適宜開閉される。
In the electrolyzed water generation mode, the flow path on the circulating
図5に示される初期状態では、排気路13内の水位hは、タンク3と同等である。ポンプ22が駆動され、第1給電体41及び第2給電体42に電解電圧が印加されると、第1極室40A及び第2極室40Bで電気分解が生じる。第1極室40Aで発生した水素ガスは、電解水に溶け込んだ状態でタンク3に回収され、タンク3内の水の溶存水素濃度が高められる。
In the initial state shown in FIG. 5, the water level h in the
一方、第2極室40Bで発生した酸素ガスは、気泡となって、排気路13及び排気手段24を介して排出される。既に述べたように、本実施形態では、並行水路14に充填された水の圧力によって、第2極室40B内の酸素ガスOが上方に押し上げられ、排気路13に移動する。これにより、電気分解中の第2極室40Bに水を供給することなく、第2極室40Bで生じた酸素ガスOが第2極室40Bから排出される。従って、第2給電体42の表面に十分な水が供給され、電解室40内での電気分解が効率よく実行される。
On the other hand, the oxygen gas generated in the
電解水生成モードでは、給水制御弁25が閉じられているので、第2極室40B内の水は、排気路13及び循環水路15cを介してタンク3に戻ることはない。従って、第2極室40B内の水の流入によって、タンク3内の水の溶存水素濃度の上昇が阻害されることがなく、電解水素水の溶存水素濃度を容易に高めることが可能となる。
In the electrolyzed water generation mode, since the water
電解水生成モードでは、給水制御弁25が閉じられていることに伴い、図6に示されるように、第2極室40B内の水は消費され、排気路13及び並行水路14の水位hが徐々に低下する。
In the electrolyzed water generation mode, as the water
そして、図7に示されるように、排気路13の水位hの低下が液面センサー28aによって検知されると、制御部6は、ポンプ22を停止すると共に、第1給電体41及び第2給電体42への電解電圧の印加を停止する。これにより、電解室40での電気分解が停止される。そして、制御部6は、給水制御弁25を開くことにより、第2給水路11bから第2極室40B及び並行水路14に水が供給され、排気路13の水位hが図5に示される初期状態に復帰する。給水制御弁25を開いて排気路13の水位hを初期状態に復帰させる際には、ポンプ22の駆動が併用されてもよい。この場合、より短時間で排気路13の水位hが初期状態に復帰する。また、第1給電体41及び第2給電体42への電解電圧の印加が継続されていてもよい。
Then, as shown in FIG. 7, when the decrease in the water level h in the
図8は、吐水モードでの水素水サーバー100の各部の動作及び水の流れを示している。吐水モードでは、図5、6に示される電解水生成モードの状態から、流路切替弁23によって、第1極室40Aを通過した電解水素水の流路が切り替えられる。すなわち、吐水モードでは、循環水路15b側の流路は閉じられ、吐水路16側の流路が開かれる。この状態でポンプ22が駆動することにより、第1極室40Aを通過した電解水素水は、吐水路16に流入し、吐水口16aから吐出される。このとき、制御部6が、第1給電体41及び第2給電体42に電解電圧を印加するように、構成されていてよい。
FIG. 8 shows the operation of each part of the
図9及び10は、殺菌モードでの水素水サーバー100の各部の動作及び水の流れを時系列で示している。殺菌モードでは、タンク3内及び循環水路15内の水が加熱されて循環され、タンク3、電解槽4及び循環水路15等の各部が加熱により殺菌される。このとき、循環水路15は、ヒーター8及び8Aによって加熱された熱水を電解室40、第1給水路11a、第2給水路11b、出水路12、排気路13及び並行水路14に供給する熱水路として機能する。これにより、水素水サーバー100内の各部での細菌等の繁殖が抑制される。殺菌モードは、制御部6の管理の下、定期的に実行される。例えば、殺菌モードは、毎日の深夜の時間帯等に実行される。殺菌モードを実行する時間帯等は、例えば、ユーザーが操作部5を操作して適宜設定することができる。
9 and 10 show the operation of each part of the
殺菌モードでは、排気路13、並行水路14及び循環水路15cにも、熱水が満たされる。排気路13の先端に設けられている排気手段24は、排気路13内に熱水を留め、排気路13の先端からの水漏れを防止する。
In the sterilization mode, the hot water is also filled in the
殺菌モードでは、制御部6によって、流路切替弁23及び排水弁26の状態は、当初電解水生成モードと同等に制御される。すなわち流路切替弁23の循環水路15b側の流路は開かれ、吐水路16側の流路は閉じられている。そして、排水弁26は閉じられている。さらに、殺菌モードでは、給水制御弁25が開かれる。この状態でポンプ22が駆動されると、第2極室40B、流量センサー27B、第2給水路11b及び循環水路15cにも十分な熱水が供給され、第2極室40B、流量センサー27B、第2給水路11b及び循環水路15c等が熱水によって加熱され殺菌される。
In the sterilization mode, the
第2極室40Bに供給される熱水の流量は、第1極室40Aに供給される熱水の流量と同等に設定されるのが望ましい。これにより、第2極室40Bにも第1極室40Aと同量の熱水が供給され第2極室40B、流量センサー27B、第2給水路11b及び循環水路15c等が十分に殺菌されうる。
The flow rate of hot water supplied to the
なお、ヒーター8及び8Aを制御して、タンク3に貯えられた水及び循環水路15内の水を加熱するにあたっては、予め排水弁26を開いて、排水路17からタンク3に貯えられた水の一部を排出してもよい。この場合、加熱する水が少量となるため、短時間かつ少ない電力で加熱を完了させることが可能となる。
When the water stored in the
さらにこの場合、殺菌モードでのタンク3内の熱水は、水蒸気を含むのが望ましい。タンク3内に水蒸気が充満されることにより、タンク3の貯水量が減じられることに起因する熱水が浸かってないタンク3の上部領域が水蒸気によって殺菌される。例えば、水量センサー31及び天壁33等が水蒸気によって殺菌される。
Furthermore, in this case, it is desirable that the hot water in the
なお、短時間で十分な殺菌効果を得るために、熱水の温度は、例えば、75℃以上が望ましい。 In order to obtain a sufficient sterilizing effect in a short time, the temperature of the hot water is preferably 75 ° C. or higher, for example.
タンク3及び電解槽4等の殺菌が完了すると、制御部6は、ヒーター8及び8Aをオフし、加熱を終了すると共に、ポンプ22の駆動を終了する。そして、図10に示されるように、排水弁26を開いて、タンク3、循環水路15及び電解槽4等から熱水を排出する。また、流路切替弁23の循環水路15b側の流路は閉じられ、吐水路16側の流路は開かれることにより、吐水路16から熱水を排出する。このとき、吐水路16及び排水路17を通過する熱水によって、吐水路16及び排水路17が殺菌される。また、吐水口16aから吐出された熱水は、受け皿部16bによって収集され、水路16cを通過して排水路17に至る。これにより、受け皿部16b及び水路16cが殺菌される。
When the sterilization of the
殺菌モードでは、制御部6は、流量センサー27A及び27Bによって検出された流量を監視しながら、ポンプ22の駆動電圧を制御する。これにより、循環水路15及び電解槽4を流れる熱水の量が制御部6によって管理される。制御部6は、循環水路15及び電解槽4を流れる熱水の量に基づいて、循環水路15及び電解槽4の殺菌の進行具合を把握し、殺菌モードを適宜終了させることができる。なお、殺菌モードの終了にあたっては、制御部6は、ポンプ22を停止させる。これにより、第2極室40B及び並行水路14内の熱水が排水路17から排出される。
In the sterilization mode, the
図3に示されるように、本実施形態では、タンク3の天壁33に、紫外線LED(紫外線照射手段)34が設けられている。紫外線LED34は、制御部6によって制御されて紫外線を照射する発光ダイオードである。紫外線LED34から照射される紫外線によって、タンク3の内部が殺菌される。紫外線LED34は、タンク3の他、循環水路15又は電解槽4に設けられていてもよい。紫外線LED34は、上記電解水生成モード及び殺菌モードにおいて点灯させることができる。水素水サーバー100の運転中において、紫外線LED34が常時又は定期的に点灯するように構成されていてもよい。
As shown in FIG. 3, in the present embodiment, an ultraviolet LED (ultraviolet irradiation means) 34 is provided on the
以上、本実施形態の電解水生成装置1等が詳細に説明されたが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施される。すなわち、電解水生成装置1は、少なくとも、隔膜43によって第1給電体41が配された第1極室40Aと第2給電体42が配された第2極室40Bとに区切られ、かつ、水を電気分解することにより電解水を生成する電解室40と、第1極室40Aに接続され、第1極室40Aに電気分解される水を供給する第1給水路11aと、第1極室40Aに接続され、電気分解された電解水を第1極室40Aから送出する出水路12と、第2極室40Bの上端部から上方にのび、電気分解によって生じた気体を第2極室40Bから排出する排気路13と、第2極室40Bに沿って設けられ、排気路13と第2極室40Bの下端部とを連通させる並行水路14とを備えていればよい。
As mentioned above, although the electrolyzed
1 電解水生成装置
3 タンク
4 電解槽
6 制御部
8 ヒーター(加熱手段)
11a 第1給水路
11b 第2給水路
12 出水路
13 排気路
14 並行水路
15 循環経路
24 排気手段
25 給水制御弁
40 電解室
40A 第1極室
40B 第2極室
41 第1給電体
42 第2給電体
43 隔膜
100 水素水サーバー
DESCRIPTION OF
11a 1st
本発明は、電気分解によって生成された電解水を提供する電解水生成装置及びそれを備えた電解水サーバーに関する。
The present invention relates to an electrolyzed water generating apparatus that provides electrolyzed water generated by electrolysis and an electrolyzed water server including the same.
なお、何らかの事情により、隔膜43が破損した場合には、第2極室40Bの水が第1極室40Aに流れ込み、排気路13内の水位が低下する。本実施形態では、このような異常が生じた場合にあっても、排気路13内の水位が低下したことを液面センサー28aが検出し、水位が第2極室40Bの上端部まで低下する前に、制御部6が電解槽4の動作を停止させる。
If the
一方、第2極室40Bで発生した酸素ガスOは、気泡となって、排気路13及び排気手段24を介して排出される。既に述べたように、本実施形態では、並行水路14に充填された水の圧力によって、第2極室40B内の酸素ガスOが上方に押し上げられ、排気路13に移動する。これにより、電気分解中の第2極室40Bに水を供給することなく、第2極室40Bで生じた酸素ガスOが第2極室40Bから排出される。従って、第2給電体42の表面に十分な水が供給され、電解室40内での電気分解が効率よく実行される。
On the other hand, the oxygen gas O generated in the
Claims (7)
前記第1極室に接続され、前記第1極室に電気分解される水を供給する第1給水路と、 前記第1極室に接続され、電気分解された電解水を前記第1極室から送出する出水路と、
前記第2極室の上端部から上方にのび、電気分解によって生じた気体を前記第2極室から排出する排気路と、
前記第2極室に沿って設けられ、前記排気路と前記第2極室の下端部とを連通させる並行水路とを備えることを特徴とする電解水生成装置。 An electrolysis chamber that is divided by a diaphragm into a first electrode chamber in which a first power feeder is disposed and a second electrode chamber in which a second power feeder is disposed, and generates electrolyzed water by electrolyzing water;
A first water supply channel connected to the first electrode chamber and supplying water to be electrolyzed to the first electrode chamber; and electrolyzed electrolyzed water connected to the first electrode chamber and electrolyzed to the first electrode chamber. A drainage channel to be sent from,
An exhaust path extending upward from the upper end of the second electrode chamber and discharging the gas generated by electrolysis from the second electrode chamber;
An electrolyzed water generating apparatus comprising: a parallel water channel provided along the second electrode chamber and communicating the exhaust channel and a lower end portion of the second electrode chamber.
前記第1極室で生成された電解水を貯えるタンクと、前記タンクと前記電解室との間で電解水を循環させる循環水路とをさらに備えることを特徴とする電解水サーバー。 An electrolyzed water server comprising the electrolyzed water generating device according to any one of claims 1 to 4,
The electrolyzed water server further comprising: a tank for storing electrolyzed water generated in the first electrode chamber; and a circulation channel for circulating electrolyzed water between the tank and the electrolyzed chamber.
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