(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を電気分解することによりアルカリ性水と酸性水を生成し、この生成されたアルカリ性と酸性の電解水を流出させる電解槽と、電解槽の下流側に配設され、電解槽で生成された電解水の水質を電気化学的に測定する水質測定装置とを具備して形成される電解水生成装置において、電解水が通水される検水部に配設される作用電極部、内部溶液を封入する封入部、封入部に配設される比較電極部、検水部と封入部の間の多孔質の液絡部、作用電極部と比較電極部の間の電圧を増幅して出力するアンプ部を具備して水質測定装置を形成し、プリント基板の表面に絶縁抵抗１×１０１２Ω以上で且つ硬度６０度以下のポッティング剤による実装部品を覆う高さの緩衝層を設けると共に絶縁抵抗１×１０１５Ω以上のポッティング剤による絶縁層を設けてアンプ部を形成して成ることを特徴とする電解水生成装置。
【請求項２】
前記アンプ部、アンプ部に接続される作用電極部や比較電極部のリード線等を絶縁抵抗１×１０１５Ω以上のポッティング剤による充填層で被覆すると共にこれらの各部材を充填層で一体化して成ることを特徴とする請求項１に記載の電解水生成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続してアルカリ性水と酸性水を電解生成する電解槽と、水道原水やその浄水、あるいは電解槽で生成されたアルカリ性や酸性の電解水などの水質を電気化学的に測定する水質測定装置とを設けて形成される電解水生成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電解槽２と電気化学的水質測定装置２０とを設けた電解水生成装置として、図３に示す構造のものが従来から知られている。図３に示す電解水生成装置は電解槽２、浄水装置３、電解質供給装置４などから構成されるいわゆるアルカリイオン整水器であり、電解槽２は隔膜５により、電極６が配置された電極室７と、電極８が配置された電極室９とに槽内部を区画して形成してある。
【０００３】
そして水道水が一般に使用される原水は、まず浄水装置３を通して浄化される。浄水装置３は原水に含まれる有機物、無機物あるいは次亜塩素酸などの臭気成分を除去するものであり、通常、抗菌活性炭フィルタ及び中空糸膜などのマイクロフィルターにて構成されている。次に、浄水装置３から流出した浄水は、電極室９に直接連通した流入路１１と、電極室７に連通した流入路１０とに分流されて電解槽２に流入される。このように電解槽２に流入される水には、電極室７，９の上流において接続された電解質供給装置４から電解を促進する電解質が連続的に供給されるようになっている。電解質としては乳酸カルシウムまたはグリセロリン酸カルシウムなどのカルシウム塩が使用される。
【０００４】
上記のように電解槽２に水を連続的に流しながら、電極６に陽極の電解電圧を印加すると共に電極８に陰極の電解電圧を印加して電気分解することによって、電極室９にアルカリ性水（いわゆるアルカリイオン水）が、電極室７に酸性水（いわゆる酸性イオン水）が生成される。このように生成されたアルカリ性水は流出路１２から、酸性水は流出路１３から別々の流路を通って吐出される。
【０００５】
上記のようにして電解槽２で電気分解して得られたアルカリ性や酸性の電解水の水質は、電解槽２の下流側に位置する電気化学的水質測定装置２０によって測定されるようにしてある。図８のシステムでは、アルカリ性水の流出路１２や酸性水の流出路１３に水質測定装置２０を設け、各電解水の水質を測定するようにしてある。電気化学的測定原理を利用したこの水質測定装置２０は、作用電極を通過する検水溶液に直接接触して水質測定を行なうことが可能であり、電解水生成装置における水質測定用として最も適しており、このような電気化学的水質測定装置２０を用いてｐＨ、酸化還元電位、各種イオン濃度を測定することが従来から行なわれている。例えば、実開昭５６−１７２３９１号公報に記載されている電解水生成装置には、電気化学的水質測定装置としてｐＨセンサを設け、生成された電解水のｐＨ値を表示するようにしてある。また、特開平５−６４７８５号公報に記載されている電解水生成装置では、電気化学的水質測定装置としてｐＨセンサを設け、ｐＨセンサの出力信号に基いて、目標設定ｐＨ値に対するその偏差ｐＨに対応した電解電圧や流量を増減させるフイードバック制御を行うようにしている。
【０００６】
電気化学的測定原理を利用した水質測定装置２０は、作用電極（検知電極）２８と比較電極２１で構成される電極を具備して形成されるものであり、水質変化による作用電極２８と比較電極１の間の電位差あるいは電流変化を検知することによって、水質を測定するようにしたものであり、電気化学的水質測定装置２０の概略の構造を図４〜図６に示す。
【０００７】
図４はｐＨセンサ、図５は酸化還元電位センサを示すものであり、飽和もしくは３．３Ｍ（ｍｏｌ／Ｌ）の塩化カリウム溶液等の内部溶液１６を封入する封入部１８と、電解水が通水される検水部１７との間に液絡部保持部材２４が設けてあり、液絡部保持部材２４にアルミナ系セラミックスなどの多孔質材で形成される液絡部（塩橋）２２を保持させてある。尚、内部溶液１６には塩化カリウムの安定な溶出及び結晶化防止のためにカルボキシメチルセルロースやヒドロキシエチルセルロースなどのセルロース系増粘剤を添加することもある。比較電極部２１の電極には銀／塩化銀電極が通常使用され、比較電極部２１は内部溶液１６に浸漬してある。図４及び図５において１４は検知された電位差を増幅する電位差増幅用のアンプ部、１５は内部溶液補充口、３０は流入口、３１は流出口であり、検水である電解水は流入口３０から検水部１７に入り、流出口３１から流出するように検水部１７内を流れるようになっている。
【０００８】
また検知用作用電極部２８としては、図４のｐＨセンサでは内部電極２６ａをガラス感応膜２７内に封入したものとして形成してあり、また図５の酸化還元電位センサでは白金又は金などの不反応性金属電極２６ｂを用い、白金線等のリード線４４を被覆した熱収縮テフロンチューブ又はガラスなどの絶縁被覆部２９の先端にこの電極２６ｂをリード線４４と接続して取り付けたものとして形成してある。この作用電極部２８はその下部を液絡部保持部材２４を通して検水部１７内に臨ませてある。
【０００９】
図６はｐＨセンサと酸化還元電位センサとを一体化させた構造のものであり、比較電極２１をｐＨセンサと酸化還元電位センサとで共通して用い、ｐＨと酸化還元電位の両方を測定することができるようにしたタイプのものである。
ここで、上記のような電解水生成装置は、台所の流しの近くなど湿気の多いところで使用されることが多く、またガスレンジの近くの高温多湿雰囲気で使用されることもあり、このような電解水生成装置に組み込まれる電気化学的水質測定装置２０は湿気による影響を受け易い。特に、作用電極部２８と比較電極部２１の間に検知された電位差を増幅するアンプ部１４は湿気に対する絶縁不良対策が必要である。
【００１０】
そこで、各種のチップ部品など実装部品を実装したプリント基板４５をポッティング剤による絶縁層４８で覆ってアンプ部１４を形成し、ポッティング剤の絶縁層４８でアンプ部１４の絶縁性が確保されるようにしてある。そしてこの絶縁層４８を構成するポッティング剤としては、絶縁抵抗が１×１０１５Ω以上の高い絶縁性能を有するものが使用されいてる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、一般に絶縁抵抗が高いポッティング剤は硬度も高い。従って、温度の上昇・下降が繰り返されるヒートサイクルの環境で使用され、ポッティング剤による絶縁層４８が膨張収縮を繰り返すと、硬度の高いこの絶縁層４８の膨張収縮でプリント基板４５の表面の実装部品が繰り返して応力を受け、ついには半田割れしてプリント基板４５から実装部品が剥がされたりするおそれがあり、電気化学的水質測定装置２０による計測が不能になるおそれがあった。
【００１２】
また、アンプ部１４には作用電極部２８や比較電極部２１のリード線３７が中継用プリント基板４９を介して接続されるが、アンプ部１４をポッティング剤による絶縁層４８で被覆しても、リード線３７とポッティング剤による絶縁層４８の界面から湿気が浸透するおそれがあり、湿気の浸透による絶縁不良によって作用電極部２８の電位が干渉し、正確な計測ができなくなるおそれがあった。この問題は、特に図６のように作用電極２８を複数持つものの場合に起こり易い。
【００１３】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、アンプ部のプリント基板の実装部品の半田割れを防止することができる電解水生成装置を提供し、またアンプ部の湿気の浸透による絶縁不良を防止することができる電解水生成装置を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電解水生成装置は、水を電気分解することによりアルカリ性水と酸性水を生成し、この生成されたアルカリ性と酸性の電解水を流出させる電解槽と、電解槽の下流側に配設され、電解槽で生成された電解水の水質を電気化学的に測定する水質測定装置とを具備して形成される電解水生成装置において、電解水が通水される検水部に配設される作用電極部、内部溶液を封入する封入部、封入部に配設される比較電極部、検水部と封入部の間の多孔質の液絡部、作用電極部と比較電極部の間の電圧を増幅して出力するアンプ部を具備して水質測定装置を形成し、プリント基板の表面に絶縁抵抗１×１０１２Ω以上で且つ硬度６０度以下のポッティング剤による実装部品を覆う高さの緩衝層を設けると共に絶縁抵抗１×１０１５Ω以上のポッティング剤による絶縁層を設けてアンプ部を形成して成ることを特徴とするものである。
【００１５】
また請求項２の発明は、前記アンプ部、アンプ部に接続される作用電極部や比較電極部のリード線等を絶縁抵抗１×１０１５Ω以上のポッティング剤による充填層で被覆すると共にこれらの各部材を充填層で一体化して成ることを特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図２は電解水生成装置の一例を示すものであり、電解槽２、浄水装置３、電解質供給装置４、水路切換弁３２、及び電気化学的水質測定装置２０等をハウジング３３に納めたものとして構成されている。浄水装置３は抗菌活性炭からなる濾過材３４と中空糸膜からなる濾過材３５とを備えたものであり、この２種類の濾過材３４，３５はそれぞれ単一のカートリッジに納めてあって、カートリッジごと交換することができるようにしてある。
【００１７】
電解槽２内は、電極６が設置された電極室７と、電極８が設置された電極室９とに隔膜５で区画されており、底部側に流入路１０，１１を、上部側に流出路１２，１３を備えている。これら流出路１２，１３は、水路切換弁３２を介して吐出管３６，３７に接続されている。ここにおいて、流入路１０と流出路１３は一方の電極６を囲む隔膜５内の電極室７に連通し、流入路１１と流出路１２は他方の電極８を囲む電極室９に連通しているのであるが、流入路１０は流入路１１よりも細くされていて、電極７側に流れ込む流量が電極８側に流れ込む流量より１：３乃至１：４位の比率で少なくなるように調整されている。また上記水路切換弁３２は、流出路１２と吐出管３６とを連通させる時、流出路１３と吐出管３７とを連通させ、流出路１２と吐出管３７とを連通させる時、流出路１３と吐出管３６とを連通させるように電磁ロータリー弁もしくはモータ式切換弁で構成されている。
【００１８】
また、水道蛇口４２に接続した切り替えレバーユニット４３と浄水装置３の間にはサーミスタ３９と定流量弁４１が接続され、また、浄水装置３と電解槽２の間には流量検知センサ３８と電磁弁４０とが配置されており、電磁弁４０と上記流入路１０、１１を個別に接続する配管のうち、流入路１０に至る管の途中に電解質供給装置４（カルシウム剤添加筒）が配置されている。電磁弁４０は排水口４４につながっており、流量検知センサ３８により通水を止めて一定時間すると開いて、電解槽２内やその他の配管系内の残留水を排出口４４から排出するようにしてある。前記の吐出管３７の途中には、電気化学的水質測定装置２０が配置されている。この電気化学的水質測定装置２０については後で詳述する。
【００１９】
次に水道水から電解水を生成させるときの水の流れについて説明する。水道蛇口４２に接続した切り扱えレバーユニット４３を、浄水装置３側に水が流れるように切り換えると、浄水装置３及び電解質供給装置４を通して流入路１０、１１から電解槽２内に水が導入され、電気分解されるわけであるが、電解槽２内の電解電圧の印加は流量検知センサ３８により検知された場合に開始される。
【００２０】
そして、アルカリ性水を得たい旨の指示がなされているならば、電解槽２内の電極６が陽極に、電極８が陰極となるように電解電圧が印加され、流出路１２側にアルカリ性水が、流出路１３側に酸性水が得られる。この時水路切換弁３２は流出路１２と吐出管３７とを連通させると共に流出路１３と吐出管３６とを連通させる状態に設定されており、アルカリ性水が吐出管３７側に、酸性水が吐出管３６側に吐出される。
【００２１】
また酸性水が得たい旨の指示がなされているときは、指示された酸性水の電解度合に応じて次の２つの水の流れとなる。先ず、弱酸性水の場合には、電解槽２の電極６が陰極に、電極８が陽極になるように電解電圧が印加され、流出路１３側にアルカリ性水、流出路１２側に（弱）酸性水が得られる。この時、水路切換弁３２は上記と状態と同じに設定されており、（弱）酸性水が吐出管３７に、アルカリ性水が吐出管３６側に吐出される。
【００２２】
強酸性イオン水の場合は、電解槽２内の電極６が陽極に、電極８が陰極となるように電解電圧が印加され、流出路１２側にアルカリ性水が、流出路１３側に酸性水が得られる。この時、水路切替弁３２は流出路１２と吐出管３６とを連通させると共に流出路１３と吐出管３７とを連通させる状態に切り替えられており、（強）酸性水が吐出管３７に、アルカリ性水が吐出管３６側に吐出される。このように、強酸性水を吐出管３７から吐出させる場合に、電極６を陽極とするのは、前述のように、電極６側への流入路１０を電極８側の流入路１１より絞って流入量を少なくしているために、強酸性水を得ることが容易となっているためである。
【００２３】
上記のように電解槽２で生成されて吐出管３７より吐出される電解水は、電解槽２と吐出管３７との間に配置される電気化学的水質測定装置２０によって水質が測定される。
電気化学的水質測定装置２０として、図１（ａ）に示すような電解水のｐＨと酸化還元電位を測定するものについて説明する。この電気化学的水質測定装置２０は電位差検出方式の電気化学センサであって、電極が作用電極（検知電極）２８と比較電極２１、及び液絡部２２で構成され、水質変化による作用電極２８と比較電極２１の電位差や電流変化を検出するものであり、内部電極２６ａをガラス感応膜２７内に封入したガラス電極で形成されるｐＨ測定用の作用電極部２８と、白金線等のリード線４４を被覆した熱収縮テフロンチューブ又はガラスなどの絶縁被覆部２９の先端に、白金又は金などの不反応性金属電極２６ｂをリード線４４と接続して取り付けることによって形成される酸化還元電位測定用の作用電極部２８とを具備している。
【００２４】
そして、筒状に形成されるセンサ本体１の下部内には、封入部１８と検水部１７とを仕切るように液絡部保持部材２４が設けてあり、液絡部保持部材２４にアルミナ系セラミックスなどの多孔質材で形成される液絡部（塩橋）２２を保持させてある。液絡部保持部材２４はシリコンなどの絶縁材料によって形成してある。封入部１８には飽和もしくは３．３Ｍ（ｍｏｌ／Ｌ）の塩化カリウム（ＫＣｌ）溶液等の内部溶液１６が封入してあり、この内部溶液１６にはＫＣｌの安定な溶出のために溶液が４０００ｃｐｓ以上（通常は１００００ｃｐｓ程度が好ましい）となるようにカルボキシメチルセルロースやヒドロキシエチルセルロースなどのセルロース系増粘剤が添加してある。比較電極部２１は電極として銀／塩化銀電極などを用いて形成してあり、内部溶液１６に浸漬してある。図１（ａ）において１５は内部溶液補充口、３０は検水部１７の下部に設けた流入口、３１は検水部１７の上部に設けた流出口であり、電解層２で生成された電解水は流入口３０から検水部１７の下部内に入り、上部の流出口３１から流出するよう、検水部１７内を流れるようになっている。
【００２５】
また、作用電極部２８と比較電極部２１で検知された電位差を増幅して出力するアンプ部１４がセンサ本体１の上部に設けたアンプケーシング５３内に配設してある。アンプ部１４は図１（ｂ）に示すように、チップ部品等の実装部品４６を実装したプリント基板４５の表面に緩衝層４７を被覆し、この緩衝層４７の上から絶縁層４８を被覆すると共に絶縁層４８で複数枚のプリント基板４５を積層した多層構造に形成してある。図１（ｂ）の実施の形態では、プリント基板４５を絶縁層４８で覆うと共にさらにこれをアンプケース５４内に収容して、アンプ部１４を形成するようにしてある。図１（ｂ）において５５はアンプ部１４から突出させた端子である。
【００２６】
ここで、上記の緩衝層４７は、シリコン樹脂など、硬化後の性能が絶縁抵抗１×１０１２Ω以上で且つ硬度６０度以下のポッティング剤を成形することによって形成することができるものであり、プリント基板４５に実装した実装部品４６を覆う高さ（厚み）で緩衝層４７を形成するようにしてある。ポッティング剤は絶縁抵抗が高いと一般に硬度が高くなる傾向があるので、緩衝層４７を形成するポッティング剤としてはこのような絶縁抵抗１×１０１２Ω以上と比較的低く、硬度が６０度以下の性能を示すものを用いるものである。勿論、絶縁抵抗は高い程望ましいので、その上限は特に設定されない。尚、本発明において硬度は、スプリング式ゴム硬度計Ａ型によるＪＩＳ  Ａ標記（ＪＩＳ  Ｋ  ９３０１参照）で示すものであり、硬度が６０度以下の緩衝層４７を形成することによって、後述の実装部品５０の半田割れの防止の効果を有効に得ることができるものである。緩衝層４７の硬度は絶縁性能を考慮すると１５度以上であることが好ましい。
【００２７】
また絶縁層４８は、ウレタン樹脂など、硬化後の性能が絶縁抵抗１×１０１５Ω以上の高い電気絶縁性を有するポッティング剤を成形することによって形成してある。この絶縁層４８の絶縁抵抗は高い程望ましいので、上限は特に設定されない。
絶縁層４８の下の緩衝層４７は絶縁抵抗が１×１０１２Ω以上であるが、このように絶縁層４８でプリント基板４５を覆って多層構成のアンプ部１４を形成することによって、絶縁抵抗が１×１０１５Ω以上と高い絶縁層４８でアンプ部の絶縁性能を確保することができるものであり、また絶縁層４８は絶縁抵抗が１×１０１５Ω以上と高いために硬度も高いが、絶縁層４８の下の緩衝層４７は硬度が６０度以下と低いために、絶縁層４８が膨張収縮を繰り返しても、絶縁層４８の膨張収縮は緩衝層４７で緩衝されて実装部品４６に応力が作用することを防止することができるものであり、実装部品４６の半田割れが生じることを防ぐことができるものである。
【００２８】
そして、アンプ部１４の端子５５には、作用電極部２８や比較電極部２１のリード線３７が、中継用プリント基板４９を介して接続されているが、このアンプ部１４やリード線３７、中継用プリント基板４９等を充填層５０によって覆い、これら各部材は充填層５０によって一つのブロック状に一体化されるようにして、これをアンプケーシング５３に収容するようにしてある。充填層５０は硬化後の性能が絶縁抵抗１×１０１５Ω以上のポッティング剤を成形することによって形成されるものであり、上記の絶縁層４８のポッティング剤と同じ材料を用いることができる。
【００２９】
このように、アンプ部１４やリード線３７、中継用プリント基板４９等を充填層５０で被覆して一体化することによって、アンプ部１４やリード線３７、中継用プリント基板４９等を充填層５０内に埋入させることができる。従って、リード線３７と前記絶縁層４８の界面から湿気がアンブ部１４に浸透することを防ぐことができ、湿気の浸透による絶縁不良が発生することを防ぐことができるものである。
【００３０】
ここで、アンプ部１４やリード線３７、中継用プリント基板４９等を予め充填層５０で被覆して一体化した後に、これらをアンプケーシング５３内に組み込むようにする他に、アンプ部１４やリード線３７、中継用プリント基板４９等をアンプケーシング５３内に組み込んだ後に、アンプケーシング５３内に絶縁抵抗１×１０１５Ω以上のポッティング剤を注入充填して硬化させることによって、アンプケーシング５３内でアンプ部１４やリード線３７、中継用プリント基板４９等を充填層５０で被覆して一体化するようにしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
上記のように本発明に係る電解水生成装置は、水を電気分解することによりアルカリ性水と酸性水を生成し、この生成されたアルカリ性と酸性の電解水を流出させる電解槽と、電解槽の下流側に配設され、電解槽で生成された電解水の水質を電気化学的に測定する水質測定装置とを具備して形成される電解水生成装置において、電解水が通水される検水部に配設される作用電極部、内部溶液を封入する封入部、封入部に配設される比較電極部、検水部と封入部の間の多孔質の液絡部、作用電極部と比較電極部の間の電圧を増幅して出力するアンプ部を具備して水質測定装置を形成し、プリント基板の表面に絶縁抵抗１×１０１２Ω以上で且つ硬度６０度以下のポッティング剤による実装部品を覆う高さの緩衝層を設けると共に絶縁抵抗１×１０１５Ω以上のポッティング剤による絶縁層を設けてアンプ部を形成するようにしたので、絶縁抵抗が１×１０１５Ω以上と高い絶縁層でアンプ部の絶縁性能を確保することができると共に、この絶縁層は絶縁抵抗が高いために硬度も高いが、絶縁層の下の緩衝層は硬度が６０度以下と低く、絶縁層が膨張収縮を繰り返してもこの膨張収縮は緩衝層で緩衝されて実装部品に応力が作用することを防ぐことができるものであり、実装部品の半田割れが生じることを防止することができるものである。
【００３２】
また請求項２の発明は、前記アンプ部、アンプ部に接続される作用電極部や比較電極部のリード線等を絶縁抵抗１×１０１５Ω以上のポッティング剤による充填層で被覆すると共にこれらの各部材を充填層で一体化するようにしたので、アンプ部やリード線等を充填層内に埋入して一体化させることができるものであり、リード線と前記絶縁層の界面から湿気がアンプ部に浸透することを防ぐことができ、湿気の浸透による絶縁不良が発生することを防ぐことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すものであり、（ａ）は水質測定装置の一例の断面図、（ｂ）は水質測定装置に組み込んで使用されるアンプ部の一例を示す断面図である。
【図２】本発明に係る電解水生成装置の実施の形態の一例の概略構成を示す断面図である。
【図３】従来の電解水生成装置の一例の概略構成を示す断面図である。
【図４】従来の水質測定装置（ｐＨセンサ）の一例の断面図である。
【図５】従来の水質測定装置（酸化還元電位センサ）の一例の断面図である。
【図６】従来の水質測定装置（ｐＨセンサと酸化還元電位センサの一体化タイプ）の一例の断面図である。
【符号の説明】
２  電解槽
１４  アンプ部
１６  内部溶液
１７  検水部
１８  封入部
２０  水質測定装置
２１  比較電極部
２２  液絡部
２８  作用電極部
３７    リード線
４５  プリント基板
４６  実装部品
４７  緩衝層
４８  絶縁層
４９  中継プリント基板
５０  充填層
【図１】
0003595087.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0003595087.tif 000005
【図５】
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【図６】
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