(57)【要約】【課題】一槽式の電解容器を用いつつ、ユーザーのメンテナンス負担を軽減可能で利便性の高い機能水生成器を提供することを目的とする。【解決手段】  電解容器内に金属電極１１及びイオンを吸脱着可能な電極１２からなる電気分解部２が設けられ、金属電極１１を陽極とし、イオンを吸脱着可能な電極１２を陰極として前記電解容器に供給された水の電気分解を行う酸性水生成モードと、前記酸性水生成モードとは電極の極性を逆にして電気分解を行うアルカリ水生成モードとを、同じ電解容器１内で選択的に行うようにする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解容器内に金属電極及びイオンを吸脱着可能な電極からなる電気分解部が設けられ、前記金属電極を陽極とし、前記イオンを吸脱着可能な電極を陰極として前記電解容器に供給された水の電気分解を行う酸性水生成モードと、前記酸性水生成モードとは電極の極性を逆にして電気分解を行うアルカリ水生成モードとを、同じ電解容器内で選択的に行うようにしたことを特徴とする機能水生成器。
【請求項２】
前記アルカリ水生成モードを行った後に、前記酸性水生成モードを行うことを特徴とする請求項１に記載の機能水生成器。
【請求項３】
前記電気分解部が前記電解容器内の下部に設けられ、前記電解容器内の水を取水する取水管が前記電解容器の上方から電解容器内へ導入され、前記取水管に形成された取水口が、前記電気分解部の最上面近傍に位置することを特徴とする請求項１又は２に記載の機能水生成器。
【請求項４】
前記取水口が水平方向を向くように配置されたことを特徴とする請求項３に記載の機能水生成器。
【請求項５】
ベンチュリ管を有するミスト発生装置が設けられ、前記取水管で取水した機能水を前記ミスト発生装置でミスト化することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の機能水生成器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陽極及び陰極からなる電気分解部を用いて水を電気分解することにより酸性水及びアルカリ水から選択される機能水を生成する機能水生成器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一槽式の電解ユニットを用いて水溶液を電気分解し、酸性水を作成する場合、陽極側に白金電極、陰極側に活性炭電極を用いて電気分解を行い、陽極側で酸素発生（遊離した水素イオンを水溶液中に溶出）させて、溶液のｐＨを低下（酸性化）させている。
【０００３】
電気分解した酸性水を利用する場合、別途拡散等を行うための別容器に移す必要があるため、機器の大きさとして大きくなる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１１７０８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１においては、別途拡散等を行うための別容器に移し替えを行なっており、省スペースを志向した家電機器、特に携帯型機器に適用しづらいという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明においては、一槽式の電解容器を用い、電解容器から直接取水した水を用いることで、ユーザーのメンテナンス負担を軽減可能で省スペースを志向した機能水生成器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題点を解決するために、本発明に係る機能水生成器は、電解容器内に金属電極及びイオンを吸脱着可能な電極からなる電気分解部が設けられ、前記金属電極を陽極とし、前記イオンを吸脱着可能な電極を陰極として前記電解容器に供給された水の電気分解を行う酸性水生成モードと、前記酸性水生成モードとは電極の極性を逆にして電気分解を行うアルカリ水生成モードとを、同じ電解容器内で選択的に行うようにしたことを特徴とする。
【０００８】
上記構成では、一槽式の電解容器を用い、酸性水生成モード、アルカリ水生成モードの２種より１種を選択した後、一槽式の電解容器から直接取水する。したがって、電解容器から直接取水した水を用いることで、ユーザーのメンテナンス負担を軽減可能で省スペース化を志向した機能水生成器を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
上述のように、本発明によれば、酸性水生成モード、アルカリ水生成モードを同じ電解容器内で選択的に行うようにしたため、ユーザーのメンテナンス負担を軽減可能で省スペース化を志向した機能水生成器を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態を示す機能水生成器の構成を示す模式図である。
【図２】上記水素溶存水生成器において、酸性水生成時の電気分解反応を説明するための模式図である。
【図３】上水素溶存水生成器において、アルカリ水生成時の電気分解反応を説明するための模式図である。
【図４】本発明の機能水生成器の第２の形態を示す模式図である。
【図５】図４において電解容器を取り外した状態を示す模式図である。
【図６】本発明の機能水生成器の第３の形態を示す模式図である。
【図７】本発明の機能水生成器の第４の形態を示す模式図である。
【図８】図４において、取水口を横向きに設けた形態を示す模式図
【図９】本発明の機能水生成器の動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明に係る機能水生成器の構成を示す図であり、電解容器内で電気分解により生成した機能水をミスト化する状態を示す模式図である。
【００１２】
本実施形態の機能水生成器は、水を電気分解する電解容器１と、電解容器１内に設置される電気分解部２と、本体部３と、電解容器１内の水を取水する取水管４と、取水管４の下端に形成される取水口５とを備えている。電気分解部２は、電解容器１内の下部に設置される。
【００１３】
電解容器１は、上部が天面蓋６で覆われており、取水管４が天面蓋６を挿通するように設置される。機能水生成器は、ミスト発生装置７を備える。ミスト発生装置７は、エアポンプ８と、ベンチュリ管９と、エアポンプ８とベンチュリ管９とを接続する配管１０と、ベンチュリ管９に接続される取水管４とから構成される。ベンチュリ方式のミスト発生装置７は、加圧式のミスト発生装置に比べて電解容器１を覆う天面蓋６について特段の耐圧加工を必要とせず、機能水生成器の構造を簡素化することができる。
【００１４】
電気分解部２の電極としては、金属電極と、イオンを吸着脱可能な電極とが用いられている。金属電極及びイオンを吸着脱可能な電極は、電気分解によって溶解しない素材で構成される。金属電極としては、例えば、白金、金、パラジウム、ロジウム、イリジウムの内、いずれか１つの金属（またはその合金）が好適であり、たとえば、チタンからなる電極の表面を白金でコートしたものでもよい。
【００１５】
イオンを吸脱着可能な電極としては、導電性の炭素材料（例えばカーボン繊維、活性炭など）からなる炭素電極を用いることができ、中でもイオンを吸着する比表面積の大きい活性炭を炭素電極の少なくとも一部に用いるのが好ましい。本実施形態においては、電気分解部２を構成する電極として、金属電極である白金電極１１と、イオンを吸着脱可能な電極である炭素電極１２が用いられている。なお、電気分解部２は、白金電極１１及び炭素電極１２をユニット化して電解容器１に対して着脱可能に設ければ、メンテナンス及び電極交換が容易である点で好ましい。
【００１６】
本発明の機能水発生器は、前述のごとく、電解容器１を本体部３に対して着脱可能とすることで、電極洗浄後に、容器内に残存した水を、本体部３を動かすことなしに、簡易に排水することが可能となる。これによって、ユーザーメンテナンスを平易化することができる。なお、電解容器１を取り外す際は、ミスト発生装置７は天面蓋６に付随して取り外される。天面蓋６は、電解容器１から取り外し可能とすることで、電解容器１内の電極洗浄を容易化することができる。
【００１７】
また、洗浄時に本体部３等に余計な水が掛かることを防げるため、回路系のショートによる誤作動を防止できる。なお、着脱時の電気的接触を取るため、電解容器１側、本体部３側の双方に接点を設け、電気的な接触を取るようにする。
【００１８】
具体的には、図１〜図３に示すように、本体部５に装着された状態の電解容器１の白金電極１１及び炭素電極１２に通電するための接触電極１６が本体部３に設けられる。接触電極１６にはスイッチング回路１３を介して定電流発生源１４が接続される。接触電極１６に供給される電流の向きは、制御装置１５において切り替え制御される。制御装置１５はマイコンからなり、電気分解部２に供給する電流量及び電流の向きを制御するほか、エアポンプ８の運転を制御する。
【００１９】
白金電極１１及び炭素電極１２は板状に形成され、立てた状態で電極表面が垂直方向を向くようにし、互いの電極１１，１２が水平方向に間隔をおいて対向配置される。取水管４は、取水口５が電気分解部２の近傍に位置するように配される。より具体的には、取水管４は、取水口５が電気分解部の最上部近傍上方に位置するように配される。なお、ここで電気分解部の最上部とは、白金電極１１及び炭素電極１２の中で最も高い位置に存在する部分を意味する。
【００２０】
上記構成によれば、取水口５を白金電極１１の近傍に配置することにより、酸性水生成時に白金電極１１で生成されるＨ+イオン、アルカリ水生成時に白金電極１１で生成されるＯＨ-イオンを優先的に取水することができるため、電気分解開始後、早期の段階から（すなわち、白金電極１１からの機能水の拡散を待たずに）これら機能水を取水することが可能となる。
【００２１】
また、図１に示すように、取水口５の高さは、白金電極１１よりも上部にあることが望ましい。これにより、最大限取水を行なっても、白金電極１１と炭素電極１２の間に水溶液が残留することになるため、機能水を取水し終わった後で、残留水により電極洗浄を行い、硬度成分を溶出除去することが可能である。
【００２２】
上記構成の機能水生成器の動作について説明する。図９は、機能水生成器の動作内容の概略を説明するための図である。先ず、一槽式の電解容器１内に原水が供給される。使用する原水としては、普通の水道水を用いることができる。なお、水道水単独での使用も可能であるが、必要に応じ、ＫＣｌ、ＮａＣｌ等の電解添加剤を０．１〜１ｗｔ％程度添加して電気分解を促進（電圧値を低下）させても良い。
【００２３】
電解容器１内が満水になった状態で電気分解が実施される。電気分解としては、図９に示すように、運転モードがI〜IIに大別される。白金電極１１を陽極、炭素電極１２を陰極として実行される酸性水生成モードと（図２参照）、酸性水生成モードとは極性を反転させた電流を流して電気分解を実行するアルカリ水生成モード（図３参照）とが選択的に実行される。
【００２４】
本発明では、酸性水生成モードで生成した酸性水、アルカリ水生成モードで生成したアルカリ水を機能水と総称する。酸性水生成モードでは、電気分解時は、白金電極１１から酸素ガスを放出し、残った水素イオンが水中に遊離することで、下記の反応式（１）に示すように酸性化し、酸性水が生成する。
【００２５】
酸性水は、ミスト化することによって、酸性水のｐＨを変動させることなく、空間中、若しくは人体に噴射することが可能となり、空間中に噴射した際には酸性水の有している殺菌効果による細菌感染の予防等、空気の洗浄化又は加湿用途として好適に使用することができる。
【００２６】
また、酸性水は肌などに噴射することで、アストリンゼン効果による消毒効果、皮膚等の活性化、肌の引き締め効果等、美容用途として好適に使用することができる。なお、生成される酸性水のｐＨは２．５以上５．０以下であることが望ましい。
【化１】
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【００２７】
一方、炭素電極１２では水道水等の水中に溶存しているＭｇイオン、Ｃａイオンなどの硬度成分が、下記反応式（２）で示すように炭素電極１２の有する多孔質吸着面に吸着する。これにより、得られた酸性水に含まれる硬度成分濃度を低減することができる。
【化２】
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【００２８】
アルカリ水生成モードでは、炭素電極１２を陽極、白金電極１１を陰極として電気分解を実行する。これにより、陽極である炭素電極１２では電極表面に付着した硬度成分Ｍが下記反応式（３）に示すようにＭ2+となって水中に溶出する。
【化３】
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【００２９】
一方、陰極となる白金電極１１表面では、下記反応式（４）で表される反応が起こり、水素ガス(Ｈ2)と水酸化イオン(ＯＨ-)が発生する。これにより、電解容器１内の水はアルカリ化してアルカリ水が生成する。アルカリ水のｐＨは９．０以上１１．５以下であることが望ましい。
【化４】
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【００３０】
アルカリ水を皮膚洗浄用として使用すれば、アルカリ水中の水酸化イオン(ＯＨ−)は肌表面の油脂と下記反応式（５）に示すように、いわゆるケン化反応を起こすことにより界面活性作用を奏して、洗浄効果を発揮する。このように、アルカリ水を有効利用することで機能水発生器の利便性をより高めることが可能となる。なお、式中、Ｎa+は肌上に存在するナトリウムイオンを示している。
【化５】
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【００３１】
以上説明したように、本発明の機能水生成器は、従来の酸性水生成器に比べて以下のような利点を有する。すなわち、従来、水道水を用いて何度も酸性水を作成すると、活性炭電極表面が硬度成分に覆われて次第に電気分解の効率が落ちてしまい、最終的には所望の電気分解ができなくなるため、適宜、極性を反転させ、硬度成分を溶出させる電極洗浄を行う必要があった
【００３２】
これに対して本発明の機能水生成器は、酸性水生成モードでは、陰極となるイオンを吸脱着可能な電極表面に、原水中に溶存しているＭｇイオン、Ｃａイオンなどの硬度成分が吸着する一方、アルカリ水生成モードでは、陽極となるイオンを吸脱着可能な電極表面に付着した硬度成分がイオンとなって水中に溶出する。
【００３３】
したがって、本発明の機能水生成器では、同じ電解容器内で酸性水生成モード、アルカリ水生成モードを選択的に実行することでイオンを吸脱着可能な電極表面に硬度成分が付着する量を抑制することが可能となる。これにより、電極洗浄を行う頻度を減少させることができ、ユーザーのメンテナンス負担を軽減可能な利便性の高い機能水生成器を得ることができる。
【００３４】
本実施形態では、アルカリ水生成モードを行った後、引き続き、酸性水生成モードを実行する。これにより、アルカリ硬水を使用した場合に問題となる硬度成分（いわゆる、スケール）のミスト発生装置７の噴出口付近への堆積を防止する効果を奏する。さらに、アルカリ水は洗顔に用いるため、残ったアルカリ水から電気分解によって酸性水を生成し、これを肌に適用することでアストリンゼン効果による消毒効果、皮膚等の活性化、肌の引き締め効果等を奏する。
【００３５】
このように、アルカリ水と酸性水をこの順番に生成させることで美容用途に好適に使用することができる。さらに、アルカリ水生成モードと酸性水生成モードをセットにして実行することで電極洗浄を行う頻度をより減少させることが可能となる。
【００３６】
制御装置１５は、酸性水生成モードで実行した電気分解の電気量（＝電流×時間）と、アルカリ水生成モードで実行した電気分解の電気量を記憶する。そして、酸性水生成モードで実行した電気分解の合計電気量から、アルカリ水生成モードで実行した電気分解の合計電気量を引いた値が一定値を超えたときに、制御装置１５は、表示灯を光らせたり、アラームを鳴らすことでユーザーに電極洗浄が必要であることを報知する。
【００３７】
ユーザーは電解容器に給水して電極洗浄の操作ボタンを押圧すると、制御装置１５が上記一定値よりやや過剰な電気量でアルカリ水生成モードにて電気分解を実行する。これにより、炭素電極に付着した硬度成分を除去することができる。なお、電極洗浄を実行するタイミングについては、例えば、機能水を使用することで電解容器１内に残った機能水が電気分解部２全体を浸漬可能な最小量となった時点で自動的に電極洗浄を開始するようにしてもよい。電極洗浄実行後は、制御装置１５は、記憶していた電気量の値をリセットする。
【００３８】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。たとえば、図４及び図５に示すように、板状の電極対（白金電極１１及び炭素電極１２）を横倒しにして、両者を垂直方向に平行に対向配置してもよい。
【００３９】
上記構成によれば、電気分解部２全体としての高さを低くすることが可能となり、深さ方向は電極の厚みと電極１１，１２の間隔で決まるため、硬度成分の溶出のために残留させる機能水量を最小化できる。いいかえれば、機能水として使用できる総量を最大化することができる。
【００４０】
この場合、白金電極１１を炭素電極よりも上側に配するのが望ましい。すなわち、電気分解部２で電気分解を行う際、白金電極１１で生じて電気分解を阻害するガス（酸性水生成時：酸素ガス、アルカリ水生成時：水素ガス）が炭素電極１２で留まることなく、外気中に放出されるため、電気分解を効率的に行うことができる。
【００４１】
また、白金電極１１を上に配置することでガス発生と同時に生成される酸アルカリイオン（酸性水生成時：Ｈ+イオン、アルカリ水生成時：ＯＨ-イオン）が効率的に生成して水中で対流できるため、電解容器１内の機能水の濃度を一定化することができる。したがって、図４及び図５においても、取水口５が白金電極１１の上方に位置するように設けることで、電気分解開始後、早期の段階から機能水を取水することが可能となる。
【００４２】
なお、より効率的に電気分解を行うため、白金電極１１を、例えば短冊状、若しくはメッシュ状にすることで、白金電極１１上で生成する酸アルカリイオンを白金電極１１の上下で効果的に対流させることができる。
【００４３】
また、図６に示すように、電解容器１を容器の下面側若しくは容器の側面側に移動させることによって天面蓋６（本体部）から着脱可能な構造とすることも可能である。この場合、本体構造を省スペース化することが可能となる。また、図７に示すように、電源ライン１７を天面蓋６と一体化させることで、電解容器１を天面蓋６（本体部）から取り外すときに、電極を付随させずに本体のみ取り外すことが可能となる。これにより、電解容器１内の洗浄を容易化することができ、電解容器１内に堆積する水垢等の不純物を適宜、容易に洗浄除去することができる。
【００４４】
なお、図８に示すように、取水口５は水平方向を向くように配置するのが好適である。本態様では、垂下した取水管４の下部を屈曲させることで取水口５が水平方向を向くように（横向きに）配置される。白金電極１１の近傍では、例えば酸性水生成時においては白金電極１１から発生する水素イオンが白金電極１１の上下方向に拡散し、電解容器１内を対流するため、深さ方向における水素イオン濃度のｐＨ濃淡が大きくバラつく。
【００４５】
すなわち、酸性水生成時において取水口５を下向きにして取水すると、深さ方向の水素イオンバラつきによるｐＨ濃淡の影響を大きく受けるため、取水中の水のｐＨ変動が比較的大きくなる。
【００４６】
一方、取水口５が水平方向を向くように配置すると、深さ方向における水素イオン濃度のｐＨ濃淡の影響を受けにくいため、取水中の水のｐＨ変動が比較的小さい、ｐＨの安定した水の取水が可能となる。
【００４７】
また、本実施形態ではミスト発生装置７を備えているが、これに代わりにスチーム発生装置を用いることも可能である。この場合、加熱源としてセラミック系ヒータを用いるのが望ましい。すなわち、シーズヒータ等による加熱では、生成した酸性水、アルカリ水がヒータ表面の鉄やクロムといった金属で酸化還元反応を起こしてしまい（特に加熱された金属表面では熱エネルギーのために、反応が活性化される）、ｐＨが中性になってしまうため、酸性水やアルカリ水をスチーム化しても、スチーム噴出の段階でｐＨは中性になっているため、酸性水、アルカリ水といった機能水の機能を発揮することができない。
【００４８】
一方、ヒータをセラミック系ヒータとすると、生成した酸性水、アルカリ水がヒータ表面で酸化還元反応を起こしにくいため、酸性水、アルカリ水といった機能水のｐＨを保持したまま、スチーム化することが可能となる。なお、上記ヒータは、ベンチュリ管９と同様、電解容器の天面蓋６上に設けられていることが好適であり、ベンチュリ方式等によって電解容器１から揚水した機能水を、ＰＴＣセラミックヒータ等によりヒータ加熱することができる。ミスト発生装置及びスチーム発生装置はどちらかが一方が搭載されていてもよいし、併設されていても良い。
【００４９】
以上の実施形態の説明から明らかな通り、本発明の機能水生成器は、電解容器内に金属電極及びイオンを吸脱着可能な電極からなる電気分解部が設けられ、前記金属電極を陽極とし、前記イオンを吸脱着可能な電極を陰極として前記電解容器に供給された水の電気分解を行う酸性水生成モードと、前記酸性水生成モードとは電極の極性を逆にして電気分解を行うアルカリ水生成モードとを、同じ電解容器内で選択的に行うようにしたことを特徴とする。このような構成とすることにより、ユーザーのメンテナンス負担を軽減可能で省スペース化を志向した機能水生成器を得ることができる。
【００５０】
また、本発明の機能水生成器においては、アルカリ水生成モードを行った後に、前記酸性水生成モードを行うようにしてもよい。このような構成とすることにより、アルカリ硬水を使用した場合に問題となる硬度成分の堆積を防止する効果を奏する。さらに、アルカリ水は洗顔に用いられるため、残ったアルカリ水から電気分解によって酸性水を生成し、これを肌に適用することでアストリンゼン効果による消毒効果、皮膚等の活性化、肌の引き締め効果等を奏する。このように、アルカリ水と酸性水をこの順番に生成させることで美容用途に好適に使用することができる。
【００５１】
さらに、本発明の機能水生成器においては、電気分解部が前記電解容器内の下部に設けられ、前記電解容器内の水を取水する取水管が前記電解容器の上方から電解容器内へ導入され、前記取水管に形成された取水口が、前記電気分解部近傍に位置するようにしてもよい。
【００５２】
上記構成により、酸性水生成時に白金電極１１で生成されるＨ+イオン、アルカリ水生成時に白金電極１１で生成されるＯＨ-イオンを優先的に取水することができるため、電気分解開始後、早期の段階から機能水を取水することが可能となる。
【００５３】
また、本発明の機能水生成器においては、前記金属電極及びイオンを吸脱着可能な電極が垂直方向に平行に対向配置され、前記金属電極が前記イオンを吸脱着可能な電極よりも上側に配され、前記取水口が、前記金属電極の上方に位置するようにしてもよい。
【００５４】
このような構成とすることにより、電気分解部２全体としての高さを低くすることが可能となり、深さ方向は電極の厚みと電極間の間隔で決まるため、硬度成分の溶出のために残留させる機能水量を最小化できる。さらに、金属電極で生じて電気分解を阻害するガス（酸性水生成時：酸素ガス、アルカリ水生成時：水素ガス）がイオンを吸脱着可能な電極で留まることなく、外気中に放出されるため、電気分解を効率的に行うことができるとともに、電気分解開始後、早期の段階から機能水を取水することが可能となる。
【００５５】
さらに、本発明の機能水生成器においては、ベンチュリ管を有するミスト発生装置が設けられ、前記取水管で取水した機能水を前記ミスト発生装置でミスト化するようにしてもよい。
【００５６】
このような構成とすることにより、電解容器を覆う天面蓋について特段の耐圧加工を必要とせず、機能水生成器の構造を簡素化することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１    電解容器
２    電気分解部
３    本体部
４    取水管
５    取水口
６    天面蓋
７    ミスト発生装置
８    エアポンプ
９    ベンチュリ管
１０    配管
１１    白金電極
１２    炭素電極
１３    スイッチング回路
１４    定電流発生源
１５    制御装置
１６    接触電極
１７    電源ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2014205118.tif 000011
【図５】
2014205118.tif 000012
【図６】
2014205118.tif 000013
【図７】
2014205118.tif 000014
【図８】
2014205118.tif 000015
【図９】
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