JP3412267B2 - 水の電解処理方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の目的】

【産業上の利用分野】本発明は、水の電解によりアルカ
リ性水や酸性水を電気化学的に生成するための水の電解
処理方法および装置に関する。本発明は、特に、電極板
や電解槽に析出する炭酸カルシウムなどのスケールを効
果的に除去しながら電解処理を行う技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】水酸イオン（ＯＨ⁻）リッチのアルカリ
性水は、従来“アルカリイオン水”とも呼ばれており、
飲料に供する場合には健康増進に効果があり、お茶・コ
ーヒー等や料理に使用する場合には味を引き立たせる効
果があると考えられている。また、水素イオン（Ｈ^＋）
リッチの酸性水は、麺類をゆでたり洗顔したりするのに
適するものとして知られており、水素イオン濃度の高い
酸性水は台所のまな板や布巾などの滅菌・殺菌に有用で
ある。

【０００３】このようなアルカリ性水や酸性水を得るた
め、従来、水の電解処理装置（業界では、しばしば、イ
オン水生成装置と呼ばれている）が使用されている。こ
の装置は水の電気分解を利用したもので、陽極と陰極を
備えた電解槽を有する。電極間に直流電圧を印加する
と、陽極と水との界面においては、水の電離により水中
に存在するＯＨ⁻は陽極に電子を与えて酸化され、酸素
ガスとなって系から除去される。その結果、陽極と水と
の界面ではＨ^＋濃度が高まり、Ｈ^＋リッチの酸性水が生
成される。他方、陰極と水との界面では、Ｈ^＋は陰極か
ら電子を受け取って水素に還元され、水素ガスとなって
除去されるので、ＯＨ⁻濃度が高まり、陰極側にはＯＨ
⁻リッチのアルカリ性水が生成される。

【０００４】従来の一般的な電解槽においては、電解に
より生成したアルカリ性水と酸性水とが互いに混合する
のを防止し、それらを別々に取り出すため、図１に模式
的に示したように陽極板１と陰極板２との間には非透水
性でイオン浸透性の隔膜３が配置してあり、電解室はこ
の隔膜によってアルカリ性水流路４と酸性水流路５に区
画されている（この形式の電解槽を、以下、“隔膜型”
電解槽と言う）。

【０００５】電解槽の使用に伴い、アルカリ性水流路に
は炭酸カルシウムや水酸化カルシウムや水酸化マグネシ
ウムなどの析出物（スケール）６が付着する。図２を参
照しながら炭酸カルシウムの場合を例に取ってスケール
析出の仕組みを説明するに、図２は炭酸カルシウムの見
かけの溶解度とｐＨとの関係を示す。酸性条件下では炭
酸カルシウムはカルシウムイオンの形で水に溶解してい
るが、ｐＨ８を超えると溶解度は急激に低下し、炭酸カ
ルシウムの沈澱が生じる。隔膜型の電解槽においては、
図１に示したように、スケールは陰極板２よりも隔膜３
に優先的に堆積する傾向にある。これは、一般に陰極板
が研磨された表面を有するのに対して、隔膜が多孔質で
あり、沈澱を生じさせ易いことによるものと考えられ
る。炭酸カルシウムなどの析出物は絶縁性を有するの
で、電気抵抗を増加させて電解槽の電解効率を悪化させ
ると共に、通水抵抗を増加させる。従って、スケールを
除去しない限り、電解槽は極めて短時間で使用不可能に
なる。

【０００６】そこで、従来技術においては、極性反転ス
イッチ７を操作して通常の使用時の極性とは逆極性の電
圧を電極板に印加することにより、析出物を溶解させて
除去することが提案されている（例えば、特開昭51-775
84号、実開昭55-91996号、実開昭59-189871号、特開平1
-203097号）。この技術は、業界では俗に“逆電洗浄”
とも言われている。逆電洗浄の原理は、逆極性の電圧の
印加により元のアルカリ性水流路を酸性にすると、図２
から理解されるように炭酸カルシウムなどのスケールは
イオンとなって再び水に溶解するというものである。

【０００７】特開昭51-77584号、実開昭55-91996号およ
び実開昭59-189871号に開示された方式では、逆極性の
電圧は電解槽への通水中に印加されるものと考えられ
る。しかし、図１からよく分かるように隔膜３は電極板
から大なり小なり離れており、元の陰極板（逆極性電圧
の印加時には陽極となる）２の表面に沿って生成された
強酸性水は水流に乗って流れ、従って、流水中では隔膜
のところまで達することができないので、このやり方で
は、隔膜を充分に酸性にすることができず、隔膜に堆積
したスケールを迅速に溶解させることができない。

【０００８】特開平1-203097号に提案された方式では、
電解槽への止水時に逆極性電圧が印加される。これは、
逆電洗浄中に流出する水を使用者が誤って飲用するのを
防止するためであると考えられる。止水中に逆極性電圧
を印加するこの方法においては、元の陰極板（逆極性電
圧印加時の陽極板）２の表面に生成した水素イオンは隔
膜３を透過して拡散し、生成した酸性水とアルカリ性水
は中和されるので、隔膜のところを強酸性にすることは
やはりできない。本発明者が試験したところ、止水状態
において逆極性電圧を印加しても、元のアルカリ性水流
路４内のｐＨは３よりも小さくなることはなく、約２日
間にわたり逆極性電圧の印加を継続したがスケールの除
去は全く認められなかった。

【０００９】このように、“隔膜型”の電解槽において
は、いわゆる逆電洗浄を行ったとしても、スケールを電
気化学的に除去することは困難である。従って、定期的
に電解槽を分解し、人手によりスケールを除去しない限
り、電解槽の寿命は半年から１年しかもたないのが実情
である。また、隔膜にはバクテリアが繁殖しやすいの
で、衛生的でない。

【００１０】隔膜型の電解槽の斯る難点を解消するた
め、特開平4-284889号には、電解槽を隔膜の無い構造に
することが提案されている。この形式の電解槽を、本明
細書では“無隔膜型”電解槽と言う。この電解槽におい
ては、電極板は狭い間隙で配置されており、水が層流を
形成しながら電極板間を流れるようになっている。従っ
て、隔膜を設けなくても、電解により生成したアルカリ
性水と酸性水とを分離することができる。

【００１１】この無隔膜型電解槽においては、隔膜が無
いので、スケールが隔膜に付着することがない。従っ
て、スケールが付着しにくいという利点がある。スケー
ルは主として陰極板に堆積するが、その量は隔膜型の電
解槽に比較して著しく少ない。また、バクテリアの繁殖
を招く隔膜がないので、極めて衛生的であるという利点
がある。

【００１２】特開平4-284889号の“無隔膜型”電解槽に
おいても、従来技術の“隔膜型”電解槽と同様に、スケ
ール除去（いわゆる、逆電洗浄）のために逆極性の電圧
が印加されるようになっている。スケール除去は通水中
に行われるもので、このため、水圧スイッチが設けてあ
り、水圧が加わっている時に電圧切換えスイッチにより
逆極性の電圧が印加されるようになっている。

【００１３】このように、この無隔膜型電解槽において
も、通水中に逆極性電圧印加が行われるので、電極板
（逆極性電圧印加時の陽極板）の表面に生成した強酸性
水（例えば、ｐＨ１以下の強酸性水）の層はただちに水
流に乗って持ち去されると共に、ｐＨ値のより大きな弱
酸性水の層と混合して希釈される。また、無隔膜型電解
槽においては、電極板間隙の入口領域には、必ずしも層
流は形成されず、乱流が発生し易いので、この入口領域
では電極板表面に強酸性水を生成させるのが困難であ
る。これらの理由により、頻繁に逆電圧を印加しなけれ
ば、スケールを効果的に除去することができない。本発
明者が試験したところ、４分間の電解処理毎に逆電圧を
印加しながら電解槽を運転した場合には、実用上充分な
程度にスケールの堆積を防止することができた。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに頻繁に逆電圧を印加すれば、スケールを除去するこ
とはできるが、電極板の寿命を著しく短縮させることに
なる。即ち、一般に陰極板には白金で被覆されたチタン
が使用してあり、通常の電解処理中には白金層の表面に
は酸化白金の皮膜が形成されている。この酸化白金の皮
膜は、陰極板にマイナスの電圧が印加されている限りは
安定であるが、スケール除去にあたり陰極板にプラスの
電圧を印加すると白金に還元され、その際、白金の一部
は白金イオンとなって水中に溶出する。また、水中に塩
素イオンがあれば、塩素と結合して塩化白金となり、後
者は溶解度が高いので容易に水に溶解する。従って、逆
電圧を印加する度に、陰極板は消耗し、劣化する。陰極
板を白金皮膜のないチタンで形成した場合や、白金以外
の金属で形成した場合には、逆電圧印加による陰極板の
消耗は更に激しいものとなる。

【００１５】このように、スケールを完全に除去するこ
とを目的として逆電圧印加の頻度を増加した場合には電
極板が余りにも早く消耗し、その反対に逆電圧印加の頻
度を制限した場合にはスケールの堆積により電解槽が使
用不可能となるので、従来の技術では、いづれにして
も、電解槽全体の寿命を数年のオーダーまで延長させる
ことは困難であった。

【００１６】本発明の目的は、数年もの長期間にわたっ
て電解槽を使用することが可能で、従って、電解槽全体
の寿命を延長させることの可能な、水の電解処理方法お
よび装置を提供することにある。

【００１７】他の観点においては、本発明の目的は、ス
ケールを効果的に除去しながら電解処理を行うことが可
能で、しかも、電極板の寿命を延長させることの可能
な、水の電解処理方法および装置を提供することにあ
る。

【００１８】

【発明の構成】

【課題を解決するための手段および作用の概要】本発明
の水の電解処理方法は、無隔膜型の電解槽を使用しなが
ら水を電解処理する工程と、電解槽への通水を停止し、
電解槽内に水が滞留した状態において、電極板の間に逆
極性の電圧を印加することにより、電解処理工程で電極
板に析出した析出物を滞留水に溶解させて除去する工
程、とを繰り返すことを特徴とするものである。

【００１９】このように、電解槽への通水を停止し、電
解槽内に水が滞留した状態で逆電圧の印加が行われるの
で、電極板の表面が乱流の影響を受けることも無いし、
電極板の表面に生成した強酸性水の層が水流に押し流さ
れることがない。従って、電極板と水との界面には、最
大強度の酸性水の層が生成される。この強酸性水の層
は、先の電解処理工程で電極板表面に析出した炭酸カル
シウムなどの凝集沈澱物を電極板と水との界面に沿って
溶解させ、電極板と凝集沈澱物との間の物理的化学的連
結を弛め、凝集沈澱物を電極板から釈放する。このため
には、約１秒間逆電圧を印加すれば充分である。このよ
うに電極板から釈放された凝集沈澱物は、次の通水時に
水流によって容易に洗い流され、電解槽から排出され
る。

【００２０】このようにしてスケールが効果的に除去さ
れるので、逆電圧印加の頻度を最小限にすることができ
る。逆電圧の印加は毎日１回行えば充分である。従っ
て、本発明によれば、電極板の寿命を約７年にまで延長
させることができる。

【００２１】本発明は、また、前記方法を実施するため
の水の電解処理装置を提供するもので、この装置は、無
隔膜型の電解槽と、直流電源と、電極板間に印加される
直流電圧の極性を反転させる反転スイッチと、電解槽へ
の通水を検知する通水検知手段と、タイマー機能を有し
通水検知手段に応答して反転スイッチを制御する制御手
段とを備えてなる。制御手段は、電解槽への通水中は電
極板間に所定極性の直流電圧が印加され、電解槽への通
水が停止している時において所定時期に電極板間に反対
極性の直流電圧が印加されるように、反転スイッチを制
御する。逆電圧印加は、毎日夜間に行うことができる。

【００２２】本発明の上記特徴や効果、ならびに、他の
特徴や利点は、以下の実施例の記載に従い更に明らかと
なろう。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を示す添付図面を参照
しながら、本発明をより詳しく説明する。図３は本発明
の一実施例に係る電解処理装置を家庭用の浄水器に組み
込んだところを示す。図３を参照するに、この水処理装
置１０は例えば流し１２を備えた台所カウンター１４上
に載置して使用するようになっている。図示した使用例
では、流しにはシングルレバー型の湯水混合栓１６が設
置してあり、この湯水混合栓１６には給湯パイプ１６Ａ
を介して給湯機（図示せず）からの湯が供給され、水道
管（図示せず）に接続された給水パイプ１６Ｂから上水
が供給されるようになっている。湯水混合栓１６のスパ
ウト１８には切換え弁機構を内蔵した蛇口アダプタ２０
が取付けてあり、このアダプタ２０は上水供給ホース２
２と処理水吐出ホース２４とにより水処理装置１０に接
続されている。アダプタ２０のハンドル２６を所定位置
に回すと、水栓１６からの上水は上水供給ホース２２に
より水処理装置１０に送られ、処理された水は吐出ホー
ス２４からアダプタ２０に送り返され、その出口２８か
ら吐出される。ハンドル２６を他の位置に回すと、水栓
１６からの未処理の上水（又は湯水混合物）は水処理装
置１０を経由することなくアダプタ２０の出口２８から
そのまゝ吐出される。水処理装置１０には更に捨て水ホ
ース３０が接続してあり、水処理装置内で生じた不要な
水を流し１２に排出させるようになっている。

【００２４】図４を参照するに、この水処理装置１０
は、水道水中に浮遊する赤錆や微生物などの粒子成分を
予めフィルターの濾過作用により除去し、次に、水道水
中に溶存する残留塩素やトリハロメタンや臭気物質のよ
うな有害な或いは不本意な物質を活性炭の吸着作用によ
り除去し、斯く浄化された浄水を使用者の要求に応じて
更に電気分解して酸性水やアルカリ性水を生成するよう
になっている。このため、この水処理装置１０は、中空
糸膜フィルターのようなフィルター（図示せず）が内蔵
された濾過段３２と、活性炭素繊維或いは粒状活性炭が
収容された活性炭カートリッジ３４からなる吸着段と、
酸性水やアルカリ性水を生成するための電解槽３６とを
備えている。水処理装置のこれらの構成要素は、底板３
８付きのベース４０に支持され、外側ケース４２によっ
て囲われている。

【００２５】水栓１６からの上水は上水供給ホース２２
を介して濾過段３２に送られ、濾過された上水はホース
４４を介して活性炭カートリッジ３４に送られる。活性
炭カートリッジ３４はステンレスなどの金属で形成され
ており、その底部には電気ヒーター４６が設けてある。
定期的に或いは使用者のスイッチ操作により電気ヒータ
ー４６に通電することにより、活性炭カートリッジ３４
は加熱される。加熱によりカートリッジ３４内の活性炭
は煮沸滅菌されると共に、活性炭に吸着された塩素やト
リハロメタンは脱着され、活性炭が再生される。カート
リッジ３４の出口４８には感温式の三方弁５０が接続し
てあり、活性炭再生時に発生する熱水や水蒸気を出口５
２に送り、非再生時には上水を出口５４に送るようにな
っている。出口５２はホースと継手（図示せず）を介し
て捨て水ホース３０に適宜接続されており、熱水や水蒸
気を流し１２に排出させるようになっている。また、出
口５４はホース（図示せず）を介して電解槽３６の入口
に接続されている。

【００２６】図５から図１０を参照しながら電解槽３６
の構成の１例を説明する。この電解槽３６は無隔膜型の
もので、樹脂製の縦長の耐圧ケース５６を有する。図５
からよく分かるように、ケース５６の凹みに、第１側方
電極板５８と中央電極板６０と第２側方電極板６２との
３枚の電極板を複数の樹脂製スペーサ６４を挟みながら
順次配置し、カバー６６をケース５６に液密にねじ止め
することにより、電解槽３６が組立られる。中央電極板
６０の両側に２枚の側方電極板を夫々配置したことによ
り、この電解槽３６は並列二重構造になっている。夫々
の電極板５８、６０、６２は、チタン金属板に白金を被
覆することにより形成することができ、約５×１３ｃｍ
の寸法にすることができる。スペーサ６４の厚さは約
０.５ｍｍにし、電極間隙が約０.５ｍｍになるようにす
るのが好ましい。

【００２７】夫々の電極板には端子６８が固定してあ
り、コードを介して直流電源に接続されるようになって
いる。アルカリ性水生成モードにおいては、側方電極板
５８および６２が陽極となり中央電極板６０が陰極とな
るように約８Ｖの電圧が印加される。酸性水生成モード
においては、逆極性の電圧が印加される。

【００２８】図６からよく分かるように、ケース５６に
は、浄水入口７０と、第１電解水出口７２（この出口
は、アルカリ性水供給モードではアルカリ性水出口とな
り、酸性水供給モードでは酸性水出口となる）と、第２
電解水出口７４（アルカリ性水供給モードでは酸性水出
口となり、酸性水供給モードではアルカリ性水出口とな
る）が形成してある。入口７０は断面略三角形の分配通
路７６に連通している。この分配通路７６は、図７から
よく分かるように、ケース５６とカバー６６とによって
形成されており、電極板の上下方向全長にわたって延長
している。

【００２９】図１０の拡大断面図からよく分かるよう
に、中央電極板６０の両側には２つの通水路７８が形成
されている。これらの通水路は電極板と協動して電解室
として作用するものである。電極板間には水平方向に延
長する複数のスペーサ６４が配置してあるので、浄水入
口７０から分配通路７６に沿って流下した水は、図１０
に示したように通水路７８に水平方向に流入する。電極
間隔が０.５ｍｍと充分に狭いので、通水路７８を水平
方向に流れる水流は層流となる。従って、電極板間に隔
膜を設けなくても、電解により電極板表面に沿って夫々
生成した酸性水とアルカリ性水とを別々に回収すること
ができる。

【００３０】中央電極板６０の表面に沿って生成した電
解水は、第１電解水回収通路８０内に回収され、第１出
口７２から吐出される。この第１電解水回収通路８０
は、ケース５６とカバー６６とによって画成されてお
り、分配通路３２と同様に電極板の上下方向全長にわた
って延長している。側方電極板５８および６２の表面に
沿って生成した電解水は第２電解水回収通路８２内に回
収される。このため、夫々の側方電極板にはスリット８
４が形成してあり、側方電極板５８および６２の表面に
沿って流れる電解水が第２電解水回収通路８２内に流入
するようになっている。第２電解水回収通路８２内に回
収された電解水は連絡ポート８６を介して第２出口７４
から吐出される。

【００３１】再び図４を参照するに、電解槽３６の下部
には、バルブユニット８８が接続され、電解槽３６の電
解水出口７２および７４から流出する２種の電解水（酸
性水とアルカリ性水）の切換えを行うようになってい
る。バルブユニット８８は、流量制御機能を備えた回転
式の切換え弁９０と電動アクチュエータ９２とで構成す
ることができる。このバルブユニット８８には、水処理
装置１０に流れる水の流量を検出する流量センサーを組
み込むことができる。

【００３２】再び図４を参照するに、水処理装置１０の
ベース４０には操作表示部９４が設けてある。また、ベ
ース４０内には、水処理装置１０の活性炭再生用の電気
ヒーター４６や電解槽３６や電動アクチュエータ９２の
モータを制御するための制御装置が配置してある。

【００３３】図１１には、操作表示部９４のレイアウト
の１例を示す。操作表示部９４には、使用者の指令に応
じてカートリッジ３４内の活性炭を再生させるための活
性炭手動再生スイッチ９６、活性炭自動再生モードにお
ける活性炭再生時刻を設定するための再生時刻設定スイ
ッチ９８、液晶表示パネル１００、使用者が使用水の種
類を選択するための選択スイッチ１０２および１０
４、、選択された水の種類を表示する発光ダイオード１
０６などを設けることができる。

【００３４】図示したレイアウトでは、操作表示部９４
は、選択スイッチ１０２又は１０４を操作することによ
り、フィルター３２と活性炭カートリッジ３４によって
浄化された浄水と、この浄水を更に電解することにより
得られる酸性水又はアルカリ性水を選択できるようにな
っている。また、アルカリ性水のｐＨは強中弱の３段階
に調節することができる。例えば、酸性水吐出モードに
おいてはｐＨ６.５の弱酸性水が得られ、アルカリ性水
吐出モードにおいてはｐＨ８.５、ｐＨ９.０、又はｐＨ
９.５のアルカリ性水が得られるようにすることができ
る。

【００３５】この水処理装置１０の制御装置の構成の１
例を図１２に示す。制御装置１０８の電力は電源コード
１１０（図３）を介して商用交流電源１１２から得られ
る。制御装置１０８はプログラムされたマイクロコンピ
ュータ（以下、マイコン）１１４を有する。このマイコ
ン１１４は、電解槽３６に供給される直流電流の電力と
極性を制御すると共に、電解槽３６から吐出される水の
供給先を切換えるための電動アクチュエータ９２のモー
タを制御し、かつ、活性炭カートリッジ３４の活性炭再
生用ヒーター４６への通電を制御するようにプログラム
されている。

【００３６】制御装置１０８は、商用交流電源１１２か
らの交流を全波整流するためのダイオード・ブリッジ１
１６と、スイッチング電源回路１１８を有する。概略的
には、この制御装置１０８は、マイコン１１４が各種の
パラメータに基づいて電解槽３６の要求電解電力を理論
的に演算し、電解槽に実際に供給される電力が要求電解
電力になるようにマイコン１１４がスイッチング電源回
路１１８をフィードバック制御するように構成されてい
る。より詳しくは、スイッチング電源回路１１８は、フ
ォトカプラー１２０と、その出力を平滑化するコンデン
サ１２２と、パルス幅変調機能を有するスイッチング電
源用ＩＣ１２４と、スイッチング・トランジスタ１２６
と、スイッチング・トランス１２８を有する。

【００３７】商用交流電源１１２からの交流はダイオー
ド・ブリッジ１１６により全波整流され、その直流出力
はスイッチング・トランス１２８の一次側に印加され
る。スイッチング・トランス１２８の一次コイルを流れ
る直流電流のパルス幅は、スイッチング電源用ＩＣ１２
４によって駆動されるスイッチング・トランジスタ１２
６により制御され、一次側パルスのデューティー比に応
じた電力がスイッチング・トランス１２８の二次コイル
に誘起される。スイッチング・トランス１２８の二次コ
イルは、電圧の極性を反転させるための反転スイッチ１
３０を介して電解槽３６の電極板に接続されている。極
性反転スイッチ１３０はマイコン１１４によって駆動さ
れるリレー１３２により制御される。

【００３８】電解槽３６とスイッチング・トランス１２
８とを接続する配線には、電解槽に流れる電流を検出す
るための電流検出用抵抗１３４が直列接続してあると共
に、電解槽に印加される電圧を検出するための一対の電
圧検出用抵抗１３６が並列接続してある。これらの抵抗
１３４および１３６の接続部はマイコンのＡ／Ｄ変換入
力端子に接続してあり、マイコン１１４は接続部の電位
を周期的にチェックすることにより電解槽に供給される
電流と電圧を検出する。

【００３９】制御装置１０８は、更に、活性炭再生用ヒ
ーター４６への通電を制御するソリッド・ステート・リ
レー（ＳＳＲ）１３８を備え、このリレーはマイコン１
１４によって制御される。活性炭カートリッジ３４の底
部にはサーミスタ１４０が接触させてあり、カートリッ
ジ底部の温度はサーミスタ１４０によって検出され、そ
の信号はマイコン１１４に入力される。

【００４０】バルブユニット８８には水処理装置１０へ
の通水流量を検出する流量センサー１４２が設けてあ
り、その出力はマイコン１１４に入力される。この流量
センサー１４２は、水処理装置１０への積算通水量を検
出すると共に、検出された流量に応じて電解電力を決定
したり、通水の有無を検出するために使用される。しか
し、通水の有無のみを検出するためには、流量センサー
１４２に代えて、水圧に応答する圧力センサーを使用し
てもよい。

【００４１】マイコン１１４はモータドライバを介して
電動アクチュエータ９２の減速ギヤ付きモータを駆動す
る。アクチュエータ９２に内蔵されたロータリエンコー
ダは減速ギヤの最終出力段の回転角位置を検出し、その
信号をマイコン１１４に送る。マイコン１１４は、ロー
タリエンコーダからの信号に応じてアクチュエータ９２
を制御することにより、回転式切換え弁９０を制御し、
電解槽３６の電解水出口７２および７４から流出する２
種の電解水（酸性水とアルカリ性水）の吐出先を切換え
る。

【００４２】この水処理装置１０の動作と使用の態様を
説明するに、使用者が操作スイッチ１０２又は１０４の
操作により“浄水”を選択した時には、マイコン１１４
はアクチュエータ９２を駆動して、電解槽３６の２つの
出口７２および７４を使用水吐出ホース２４に接続す
る。

【００４３】この浄水供給モードにおいては、電解槽３
６には電力は供給されない。使用者が切換えハンドル２
６（図３）の操作により水栓１６を水処理装置１０に接
続して水栓１６を開けると、水道水は中空糸膜フィルタ
ー３２と活性炭カートリッジ３４を通過して浄化され、
浄水は休止中の電解槽３６を経て使用水吐出ホース２４
に送られ、蛇口２８から吐出される。

【００４４】使用者が“アルカリ性水”を選択した時に
は、電解槽３６の第１出口７２が使用水吐出ホース２４
に接続され、電解槽３６の第２出口７４が捨て水ホース
３０に接続され、かつ、電解槽３６の第１出口７２から
使用水吐出ホース２４に流れる水の流量が４ｌ／分とな
り、電解槽３６の第２出口７４から捨て水ホース３０に
流れる水の流量が１ｌ／分となるような位置に切換え弁
９０が駆動される。

【００４５】アルカリ性水供給モードにおいては、中央
電極板６０が陰極となり、側方電極板５８および６２が
陽極となるような極性で電解槽３６に約８Ｖの電圧が印
加される。従って、陰極板６０の表面に沿ってアルカリ
性水が生成して電解槽３６の第１出口７２に送られ、陽
極板５８および６２の表面に沿って酸性水が生成して第
２出口７４に送られる。電解槽３６への供給電力は使用
者が選択した所望のｐＨ（例えば、ｐＨ８.５、ｐＨ９.
０、又はｐＨ９.５）が得られるようにマイコン１１４
によって制御される。得られたアルカリ性水は吐出ホー
ス２４を介して蛇口に送られ、酸性水は捨て水ホース３
０を介して流しに捨てられる。

【００４６】使用者が“酸性水”を選択した時には、リ
レー１３２を励磁することにより反転スイッチ１３０が
反転され、中央電極板６０が陽極となり側方電極板５８
および６２が陰極となるような極性で電解槽３６に電力
が供給される。従って、電解槽３６の第１出口７２には
酸性水が得られ、第２出口７４にはアルカリ性水が出力
される。また、切換え弁９０は電解槽３６の第１出口７
２から使用水吐出ホース２４に流れる酸性水の流量が３
ｌ／分となり、電解槽３６の第２出口７４から捨て水ホ
ース３０に流れるアルカリ性水の流量が２ｌ／分となる
ような位置に回転される。

【００４７】電解槽３６の使用に伴い、陰極板として使
用された電極板の表面には炭酸カルシウムなどの沈澱物
が析出するであろう。そこで、本発明に従い、前回の使
用時とは逆の極性の電圧を定期的に印加することによ
り、沈澱物を溶解させ、スケール除去が行われる。逆電
圧印加によるスケールの除去は、再生時刻設定スイッチ
９８により設定された活性炭再生時刻が到来した時に自
動的に行うのが好ましい。何故ならば、使用者は、通
常、夜間などの水処理装置１０の非使用時に活性炭再生
時刻を設定するように勧告されるからである。

【００４８】スケール除去中に電解槽３６から流出する
水には析出物が溶解しており、飲用に適さないので、捨
てるのが好ましい。そこで、設定時刻が到来すると、切
換え弁９０は、電解槽３６から流出する水の全量が捨て
水ホース３０に接続される位置に回転される。次に、マ
イコン１１４は、流量センサー１４２の出力に基づいて
水処理装置１０に通水がなされているかどうかをチェッ
クする。通水が行われていないならば、反転スイッチ１
３０は前回の使用時の位置から更に反転され、電解槽３
６の電極板には前回の使用時とは逆の極性の電圧が印加
される。逆電圧の印加は約１秒でも充分であるが、５分
間程度まで継続してもよい。逆電圧の印加により、前回
のアルカリ性水又は酸性水生成時に電極板に析出した沈
澱物は、前述したように電極板から釈放される。

【００４９】逆電圧の印加が終わると、制御装置１０８
のマイコン１１４は、活性炭カートリッジ３４のヒータ
ー４６への通電を開始する。ヒーター４６への通電によ
り、カートリッジ３４内の水は沸騰し、カートリッジ３
４内の活性炭は煮沸滅菌されると共に、活性炭に吸着さ
れたトリハロメンのような揮発性の物質や塩素イオンは
脱着され、活性炭が再生される。カートリッジ３４内の
滞留水と活性炭に含まれた水が蒸発すると、サーミスタ
１４０により検出されるカートリッジ３４底部の温度が
上昇する。マイコン１１４はカートリッジ３４底部の温
度が例えば１２０℃を超えると、ヒーター４６への通電
を終了させる。

【００５０】実験例 図示したような無隔膜型電解槽を試作し、約２０ｐｐｍ
のＣａイオンが含まれる茅ヶ崎市の水道水を反対極性電
圧印加による逆電洗浄をしながら電解することにより７
年相当の耐久試験を行った。アルカリ性水４ｌ／分、酸
性水１ｌ／分の流量で、１〜３０分の電解の後、止水状
態又は流水状態において反対極性電圧印加による逆電洗
浄を０〜３００秒間行いながら、目標ｐＨ値（ｐＨ９．
５）のアルカリ性水が得られるかどうかという観点と沈
殿物の析出という観点から逆電洗浄の効果を評価した。
その結果を次表に示す。表中、×印は沈殿物の析出が起
こると共にｐＨが低下したことを表し、○印は析出もな
くｐＨも安定していることを表す。

【００５１】 ａ）止水状態における逆電洗浄 逆電洗浄時間 電解時間１分 ４分 １５分 ３０分 ０秒 × × × × １秒 ○ ○ ○ × ３０秒 ○ ○ ○ ○ ３００秒 ○ ○ ○ ○ ｂ）流水状態における逆電洗浄 逆電洗浄時間 電解時間１分 ４分 １５分 ３０分 ０秒 × × × × １秒 × × × × ３０秒 ○ ○ × × ３００秒 ○ ○ ○ × この表から、電解槽の止水状態で逆電洗浄する方が沈殿
物の析出が遥かに少ないことが判る。例えば３０分の電
解毎に止水状態で３０秒の逆電洗浄を行えば、７年間に
わたって沈殿物の析出を回避することができる。

【００５２】以上には本発明の特定の実施例を記載した
が、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、
水処理装置１０の濾過段３２や活性炭カートリッジ３４
は省略することができるし、電解槽３６の構造は設計変
更することができる。また、逆電圧印加の周期と頻度は
適宜変更することができる。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、電極板の寿命を縮める
ことなく、炭酸カルシウムなどのスケールを効果的に除
去することができる。従って、電解槽全体の寿命を著し
く延長させることができる。本発明によれば、電解槽の
寿命は、約７年に延長させることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、従来技術の隔膜型電解槽の模式図であ
る。

【図２】炭酸カルシウムの見かけの溶解度とｐＨとの関
係を示すグラフである。

【図３】図３は、本発明の水処理装置の使用例を示す斜
視図である。

【図４】図４は、図３に示した水処理装置の分解斜視図
である。

【図５】図５は、図４に示した電解槽の分解斜視図であ
る。

【図６】図６は、図５のVI−VI線に沿った断面図で、電
解槽の組立状態を示す。

【図７】図７は、図６のVII−VII線に沿った断面図で、
図面簡素化のため電極板とスペーサは省略してある。

【図８】図８は、図６のVIII−VIII線に沿った断面図で
ある。

【図９】図９は、図６のIX−IX線に沿った断面図であ
る。

【図１０】図１０は、図７の円Ａ内部分の拡大図であ
る。

【図１１】図１１は、水処理装置の操作表示部の１例を
示す。

【図１２】図１２は、水処理装置の制御装置のブロック
図である。

【符号の説明】

１０： 水処理装置 ３６： 無隔膜型電解槽 ５８、６０、６２： 電解槽の電極板 １０８： 制御手段 １１６： 直流電源装置 １３０： 電圧極性反転スイッチ １４２： 通水検知手段（流量センサー）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内村 好信 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番 １号 東陶機器株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−284889（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−31274（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−245473（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−326985（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−308673（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−256263（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−47369（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−39877（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−115874（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−100463（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−8952（ＪＰ，Ａ) 実公 平４−40795（ＪＰ，Ｙ２) 実公 平２−5915（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C02F 1/46

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 隔膜を介在することなく相対峙する１対
   の電極板を備えた電解槽に通水しながら、前記電極板の
   間に所定極性の直流電圧を印加することにより、水を電
   解処理する工程と、 電解槽への通水を停止し、電解槽内に水が滞留した状態
   において、前記電極板の間に反対極性の直流電圧を印加
   することにより、前記工程で電極板に付着した析出物を
   滞留水に溶解させて除去する工程、 とを繰り返すことを特徴とする水の電解処理方法。
2. 【請求項２】 前記析出物を除去する工程は毎日少なく
   とも１回行うことを特徴とする請求項１に基づく水の電
   解処理方法。
3. 【請求項３】 前記除去工程における反対極性の電圧の
   印加は１回あたり少なくとも約１秒間行うことを特徴と
   する請求項２に基づく水の電解処理方法。
4. 【請求項４】 １対の電極板を有し通水可能な無隔膜型
   の電解槽と、前記電極板間に直流電圧を印加する直流電
   源と、前記電極板間に印加される直流電圧の極性を反転
   させる反転スイッチと、電解槽への通水を検知する通水
   検知手段と、タイマー機能を有し前記通水検知手段に応
   答して前記反転スイッチを制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、電解槽への通水中は電極板間に所定極
   性の直流電圧が印加され、電解槽への通水が停止してい
   る時において所定時期に電極板間に反対極性の直流電圧
   が印加されるように前記反転スイッチを制御することを
   特徴とする水の電解処理装置。
5. 【請求項５】 前記制御手段は、電解槽への通水が停止
   している時において毎日夜間に所定時間にわたり電極板
   間に反対極性の直流電圧が印加されるように前記反転ス
   イッチを制御することを特徴とする請求項４に基づく水
   の電解処理装置。