(57)【要約】【課題】除菌、洗浄等の効果がある分解液を水素水生成装置自体の除菌、洗浄等のために安全に使用することができる、除菌機能付きの水素水生成装置及び水素水生成装置の制御方法を提供することを目的とする。【解決手段】容器と、容器に入れた対象を電気分解する対の電極を備える。容器に入れた対象に電極を用いて電気分解を行って水素水を生成する第一の動作モードと次亜塩素酸を含む分解液を生成する第二の動作モードを少なくとも含む。電気分解すべき対象に第一の動作モードで流れることが許容される第一の最大電流の値が、電気分解すべき対象に第二の動作モードで流れることが許容される第二の最大電流の値より小さく設定されている。電気分解すべき対象に第一の動作モードで流れる電流の値が第一の最大電流の値を超えているときには、電極による電気分解を停止させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気分解すべき対象を入れる容器と、
前記容器に入れた対象を電気分解する対の電極と、
を備え、
前記容器に入れた対象に前記対の電極を用いて電気分解を行って水素水を生成する第一の動作モードと、前記容器に入れた対象に前記対の電極を用いて電気分解を行って次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）を含む分解液を生成する第二の動作モードと、を少なくとも含み、
電気分解すべき対象に前記第一の動作モードで流れることが許容される第一の最大電流の値が、電気分解すべき対象に前記第二の動作モードで流れることが許容される第二の最大電流の値より小さく設定されており、
電気分解すべき対象に前記第一の動作モードで流れる電流の値が前記第一の最大電流の値を超えているときに、前記対の電極による電気分解を停止させることを特徴とする水素水生成装置。
【請求項２】
電気分解すべき対象に前記第一の動作モードで流れる電流の量、及び、又は、電気分解すべき対象に前記第二のモードで流れる電流の量は、タイマによって制御される請求項１に記載の水素水生成装置。
【請求項３】
電気分解すべき対象に前記第一の動作モードで流れる電流の値、及び／又は、電気分解すべき対象に前記第二の動作モードで流れる電流の値は、電圧検知部、又は、電流検知部を利用して測定される請求項１又は２に記載の水素水生成装置。
【請求項４】
前記電圧検知部、及び／又、は前記電流検知部に、前記第一の最大電流の値及び前記第二の最大電流の値を設定する定電流回路が接続されている請求項３に記載の水素水生成装置。
【請求項５】
前記電流検知部は、更に、電気分解すべき対象の、前記容器おける有無を検知する請求項３又は４に記載の水素水生成装置。
【請求項６】
前記第一の動作モードで使用する第一の電圧を印加する第一の電圧制御部と、前記第二の動作モードで使用する第二の電圧を印加する第二の電圧制御部と、を備え、前記第一の電圧は前記第二の電圧より高く設定されている請求項１乃至５のいずれかに記載の水素水生成装置。
【請求項７】
容器に入れた対象に対の電極を用いて電気分解を行って水素水を生成する第一の動作モードと、容器に入れた対象に対の電極を用いて電気分解を行って次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）を含む分解液を生成する第二の動作モードと、を少なくとも含み、電気分解すべき対象に前記第一の動作モードで流れることが許容される第一の最大電流の値が、電気分解すべき対象に前記第二の動作モードで流れることが許容される第二の最大電流の値より小さく設定されている水素水装置に用いる制御方法であって、
電気分解すべき対象に前記第一の動作モードで流れる電流の値が前記第一の最大電流の値を超えているときに、前記対の電極による電気分解を停止させることを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、除菌機能付きの水素水生成装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、水素水生成装置の開発が盛んである。水素水生成装置は、プラス及びマイナスの対の電極を含み、これら電極間に電圧を加えて水を電気分解することにより、陽極に酸素を、陰極に水素を、それぞれ発生させるものであって、陰極で発生した水素が水に溶解することにより水素水が得られる。
【０００３】
特許文献１に、従来の水素水生成装置の一例が示されている。この特許文献１からも明らかなように、通常、電極等の様々な部品は水を入れる容器の底部に組み込まれる。使用に伴い、容器やこれらの部品には、水あか、カルキ、その他の汚染物が付着することになるが、特に、部品については、通常は容器の底部に組み込まれており、また、一般には簡単に取り外すことができないことから、除菌（殺菌）や洗浄等の作業は容易でない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録３１９８３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
除菌、洗浄等の作業を容易にするため、水素水装置から部品を取り外し可能とすることも考えられる。しかしながら、作業の都度、部品を取り外し、再び組み込みを行わなくてはならず、また、これらの作業中に、例えば、電極のような繊細な部品を破損させ、或いは、変形させてしまうおそれもある。
【０００６】
ところで、本来、水素水生成装置は、水道水のような通常の水を電気分解するために開発されたものであるが、例えば食塩水を電気分解した場合には、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）を主成分とする水（以下、「次亜塩素酸水」という。）が生成される。本発明者は、この次亜塩素酸水に、除菌、洗浄作用があること、また、食塩水は容易に且つ安価に手に入れられるものであることに着目し、水素水生成装置に、通常の水素水を生成する水素水モードに加え、次亜塩素酸水を生成する除菌モードを設けるといった新たな着想をするに至った。明らかなように、除菌モードで生成された次亜塩素酸水は、そのまま容器に入れておくことにより、容器や部品の洗浄に用いることができる。
【０００７】
とはいうものの、このような除菌モードを設けるあたり、安全性の観点から一つの懸念が生じる。水素水モードでは水を電気分解する必要があることから、例えば食塩水を電気分解する場合に比べて、電気分解に使用する電圧を高く、或いは、電気分解する時間を長く、設定することが必要となる。このため、誤って、水素水モードで食塩水を電気分解してしまった場合には、過電流が生じる危険があり、この過電流によって装置が破壊され、また、装置が発火してしまうといったおそれが生じる。更に、電気分解によってできた電解次亜水を誤飲してしまうといったおそれもある。そこで、除菌モードを設けるあたり、装置の安全性を高めるため、水素水モードで流れることが許容される電流の値を所定の値に制限することとした。
【０００８】
以上のことより明らかなように、本願発明は、除菌、洗浄等の効果がある分解液を水素水生成装置自体の除菌、洗浄等のために安全に使用することができる、除菌機能付きの水素水生成装置及び水素水生成装置の制御方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明の一態様による水素水生成装置は、電気分解すべき対象を入れる容器と、前記容器に入れた対象を電気分解する対の電極と、を備え、前記容器に入れた対象に前記対の電極を用いて電気分解を行って水素水を生成する第一の動作モードと、前記容器に入れた対象に前記対の電極を用いて電気分解を行って次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）を含む分解液を生成する第二の動作モードと、を少なくとも含み、電気分解すべき対象に前記第一の動作モードで流れることが許容される第一の最大電流の値が、電気分解すべき対象に前記第二の動作モードで流れることが許容される第二の最大電流の値より小さく設定されており、電気分解すべき対象に前記第一の動作モードで流れる電流の値が前記第一の最大電流の値を超えているときに、前記対の電極による電気分解を停止させることを特徴として有する。
この態様の水素水生成装置によれば、除菌、洗浄等の効果がある分解液を水素水生成装置自体の除菌、洗浄等のために安全に使用することができる、除菌機能付きの水素水生成装置を提供することができる。
【００１０】
上記態様の水素水生成装置において、電気分解すべき対象に前記第一の動作モードで流れる電流の量、及び、又は、電気分解すべき対象に前記第二のモードで流れる電流の量は、タイマによって制御されてもよい。
タイマを用いることにより、電流の量を、容易に低コストで制限することができる。
【００１１】
上記態様の水素水生成装置において、電気分解すべき対象に前記第一の動作モードで流れる電流の値、及び／又は、電気分解すべき対象に前記第二の動作モードで流れる電流の値は、電圧検知部、又は、電流検知部を利用して測定されてもよい。
電流の値を測定して、過剰な電気分解を防止することができる。
【００１２】
上記態様の水素水生成装置において、前記電圧検知部、及び／又、は前記電流検知部に、前記第一の最大電流の値及び前記第二の最大電流の値を設定する定電流回路が接続されているのが好ましい。
定電流回路を電圧検知部や電流検知部と併せ用いることにより、過電流を防止することができる。また、定電流回路を用いることにより、大電流による装置の破壊を防止することもできる。
【００１３】
上記態様の水素水生成装置において、前記電流検知部は、更に、電気分解すべき対象の、前記容器おける有無を検知することもできる。
これにより空焚きを防止することができる。
【００１４】
上記態様の水素水生成装置において、前記第一の動作モードで使用する第一の電圧を印加する第一の電圧制御部と、前記第二の動作モードで使用する第二の電圧を印加する第二の電圧制御部と、を備え、前記第一の電圧は前記第二の電圧より高く設定されているのが好ましい。
【００１５】
また、上記の課題を解決するため、本発明の態様による水素水生成装置の制御方法は、容器に入れた対象に対の電極を用いて電気分解を行って水素水を生成する第一の動作モードと、容器に入れた対象に対の電極を用いて電気分解を行って次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）を含む分解液を生成する第二の動作モードと、を少なくとも含み、電気分解すべき対象に前記第一の動作モードで流れることが許容される第一の最大電流の値が、電気分解すべき対象に前記第二の動作モードで流れることが許容される第二の最大電流の値より小さく設定されている水素水装置に用いる制御方法であって、電気分解すべき対象に前記第一の動作モードで流れる電流の値が前記第一の最大電流の値を超えているときに、前記対の電極による電気分解を停止させることを特徴として有する。
この態様の水素水生成装置の制御方法によれば、除菌、洗浄等の効果がある分解液を水素水生成装置自体の除菌、洗浄等のために安全に使用することができる、除菌機能付きの水素水生成装置の制御方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本願発明によれば、除菌、洗浄等の効果がある分解液を水素水生成装置自体の除菌、洗浄等のために安全に使用することができる、除菌機能付きの水素水生成装置及び水素水生成装置の制御方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明による水素水生成装置の機能ブロック図を示す図である。
【図２】図１の機能図に対応する回路図の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の好適な一つの実施形態について説明する。尚、便宜上、好適な実施形態のみを示すが、勿論、これによって本発明を限定しようとするものではない。
【００１９】
図１に、本発明による水素水生成装置の機能ブロック図を示す。本装置１は、例えば、装置１に電源を供給するＡＣアダプター３と、電気分解すべき対象を入れる容器６と、容器６に入れた対象を電気分解する対の電極、即ち、プラス電極２０Ａ、マイナス電極２０Ｂと、更に、本体５を含む。
【００２０】
水素水生成装置１は、少なくとも２つの動作モードを有する。一方は、水素水を生成するための水素水生成モード、もう一方は、例えば次亜塩素酸水を生成するための除菌モードである。水素水モードでは、例えば水道水のような通常の水が電気分解される。一方、除菌モードでは、例えば食塩水が電気分解される。勿論、除菌モードにおいて、食塩水以外によって次亜塩素酸水のような除菌（洗浄）水を生成することもできる。しかしながら、食塩は容易に且つ安価に入手できるものであることから、食塩水を用いることによって、容易に且つ安価に除菌水である次亜塩素酸水を得ることができる。そこで、本装置１では、主として、食塩水によって次亜塩素酸水を生成する態様を説明する。食塩水を電気分解して容器６で得られた次亜塩素酸水は、外部に取り出して除菌（殺菌）水として使用することもできるが、そのまま容器６に入れておけば、容器６や容器６の底部に組み込まれた電極等の様々な部品の除菌、洗浄のために使用することもできる。従って、本構成によれば、除菌（洗浄）機能付きの水素水生成装置を提供することができる。
【００２１】
本体５は、ＡＣアダプター３を通じて過電圧が印加されることを防止する電源制御部１３を含む。ＡＣアダプター３の故障等により、異常電圧、例えば、１０Ｖといった高電圧が生じた場合にも、電源制御部１３によって電圧が抑制されるため、ＣＰＵ１０や装置に過電流が流れることはない。電源制御部１３を介して得られた電圧は、電圧制御部１１、１２に印加される。電源制御部１３を介して得られた電圧はまた、電源制御部１３の一部機能１３ａを用いて多少昇降させた後にＣＰＵ１０に印加される。
【００２２】
電圧制御部１１は、水素水モードで使用される電圧を制御し、一方、電圧制御部１２は、除菌モードで使用される電圧を制御する。これら電圧制御部１１と電圧制御部１２は、モード選択時に、ＣＰＵ１０に設けた切替部１０ａを用いて切り替えることができる。
【００２３】
水素水モードにおいて水を電気分解する場合には、除菌モードにおいて食塩水を電気分解する場合に比べて、より高い電圧が必要である。このため電圧制御部１１は昇圧部１１ａを含む。電圧制御部１１は、この昇圧部１１ａにおいて、電源制御部１３を通じて得た電圧を、例えば、７．５Ｖに昇圧した後に、プラス電極２０Ａに印加する。一方、電圧制御部１２は、電源制御部１３を通じて得た電圧、例えば、５．０Ｖを、プラス電極２０Ａにそのまま印加する。
【００２４】
ＣＰＵ１０に対する命令は、ユーザ操作可能な、例えば２個の押しボタンスイッチ１６によって与えることができる。これらのスイッチ１６は、装置１のＯＮ／ＯＦＦの他、例えば、水素水モードと除菌モードとの間の切替えに用いることができる。
【００２５】
ＣＰＵ１０は、水素水モードと除菌モードのそれぞれにおいて、電極２０Ａ、２０Ｂを用いて電気分解すべき時間を定める。通常、水素水モードに対しては、除菌水モードよりも長い時間が設定される。例えば、水素水モードでは５分、除菌モードでは３分といった具合である。ＣＰＵ１０は、また、水素水モードと除菌モードのそれぞれにおいて、実際に電気分解を行った時間を測定する。従って、ＣＰＵ１０は、タイマとしての機能を果たす。このように、ＣＰＵ１０によって電気分解を行う時間が制限されるため、水や食塩水に流される電流の量は制限され、電気分解が過剰に行われることはない。勿論、この時間は電気分解すべき対象の量や濃度等によって調整され得る。
【００２６】
図２に、図１の機能ブロック図に示した構成部品のうち、特に、ＣＰＵ１０、電流検知部１５、電圧検知部１７、定電流回路１４、及び、押しボタンスイッチ１６の回路図を示す。この図において、図１に示した部材に対応する部材には、図１と同じ参照番号を付している。
【００２７】
水素水モードでは、電気分解すべき対象である水に、比較的高い電圧、例えば、７．５Ｖを、比較的長い時間、例えば、５分間、印加する。これに対し、除菌モードでは、電気分解すべき対象である食塩水に、比較的低い電圧、例えば、５．０Ｖを、比較的短い時間、例えば、３分間、印加する。
【００２８】
また、定電流回路１４で、これら水素水モード及び除菌モードのそれぞれにおいて水や食塩水に流れることが許容される最大電流値、言い換えれば、定電流値が設定される。定電流回路１４は、これらの定電流値から大きく外れる電流が発生した場合には、これらを定電流値に保つ働きを持つ。定電流値は、例えば、抵抗「Ｒ９」乃至「Ｒ１３」を含むラダー回路によって調整することができる。これらの抵抗に、ポート「Ｐ１０」、「Ｐ１１」を通じてＣＰＵ１０から信号が発生され、オペアンプ「Ｕ４Ａ」のピン３に電圧（Ｖｄ）が設定される。この結果、定電流回路１４における定電流値「Ｉｄ」、更に言えば、電圧値（Ｖｄ）÷抵抗「Ｒ１４」が設定される。水は食塩水より電気を通しにくいため、水素水モードで設定される定電流値は、除菌モードで設定される定電流値より小さい値に設定される。尚、これらの値を変更することにより、水素水モードと除菌モードのそれぞれにおいて、発生させる水素や次亜塩素酸の濃度を調整することもできる。
【００２９】
使用に際し、除菌モードで電気分解すべき食塩水を、誤って、水素水モードで電気分解してしまうことも考えられる。この場合、本来、水を電気分解するために設定された電圧及び時間に基づいて、食塩水を電気分解してしまうことになり、水素水モードで設置された定電流値を大きく超える過電流が生じてしまうおそれがある。過電流はまた、例えば、電極がショートしている場合や、分解の対象が通常の水ではなくミネラル（Ｎａ）濃度が高い水の場合にも生じ得る。これらの過電流は、装置の破壊や発火といった危険を生じさせる。
【００３０】
定電流回路１４に加えて電圧検知部１７を利用することにより、このような過電流の発生を防止することができる。電圧検知部１７は、抵抗「Ｒ３１」、「Ｒ３２」を含み、電極２０Ａ、２０Ｂを用いて電気分解された分解液に流れる電流を電圧値として検知する。過電流が生じた場合、オペアンプ「Ｕ４Ａ」のピン３における電圧（Ｖｄ）と、抵抗「Ｒ１４」を電流「Ｉｄ」が流れて生じる電圧とが等しくなるようにＭＯＳ  ＦＥＴ「Ｑ６」の内部抵抗が制御され、この結果、電圧検知部１７における電圧が上昇する。この電圧の上昇は、ＣＰＵ１０のポート「ＡＮＩ１」において検知され、これに応答して、ＣＰＵ１０は電極２０Ａ、２０Ｂによる電気分解を直ちに停止させる。よって、過電流は防止される。尚、電源投入時には、突入電流によって同様に電圧が上昇してしまうが、この場合には、電気分解が停止されないように制御を行う。
【００３１】
過電流は、また、定電流回路１４に加えて電流検知部１５を利用することによって防止される。過電流が生じた場合、ＭＯＳ  ＦＥＴ「Ｑ６」の内部抵抗と抵抗「Ｒ１４」とを通じて電圧降下が生じ、この結果、電流検知部１５のオペアンプ「Ｕ４Ｂ」から信号が発生される。この信号は、ＣＰＵ１０のポート「Ｐ２３」において検知され、これに応答して、ＣＰＵ１０は電極２０Ａ、２０Ｂによる電気分解を直ちに停止させる。よって、過電流は防止される。このように、電圧検知部１７に加えて電流検知部１５によって過電流を防止することにより、電圧検知部１７に支障が生じた場合にも、電極２０Ａ、２０Ｂによる電気分解を直ちに停止させることができ、装置の安全性を高めることができる。
【００３２】
電流検知部１５は、また、容器６における電気分解すべき対象の有無を検知するために使用することができる。対象が存在する場合には、通常、定電流回路１４の働きによって一定に保たれているが、対象が存在しない場合には、電流検知部１５に電流は流れず、ポート「Ｐ２３」に信号は生じない。この場合は、空焚きを防止するため、ＣＰＵ１０は電極２０Ａ、２０Ｂによる電気分解を直ちに停止させる。
【００３３】
尚、理論上は、以下の原理に基づいて、電流検知部１５や電圧検知部１７を利用して過剰な電気分解を防止することもできる。通常、電気分解が進むと、電極２０Ａ、２０Ｂに発生した酸素（Ｏ２）の気泡等によって電気分解は妨げられ、この結果、分解液に流れる電流は減少する。従って、電流検知部１５や電圧検知部１７で検知される電流や電圧の値が所定の値にまで低下したときに、ＣＰＵ１０によって電極２０Ａ、２０Ｂによる電気分解を停止させれば、過剰な電気分解を防止することができる。尚、この原理を利用すれば、定電流回路１７は設ける必要は必ずしもないとも考えられるが、定電流回路１７が存在しない場合には、電気分解を停止させるまでの僅かな時間に生じ得る大電流によって装置が破壊されてしまう危険がある。従って、電流検知部１５や電圧検知部１７には、定電流回路１４を接続しておくのが好ましい。
【００３４】
最後に、装置１の動作の一例を説明する。
押しボタンスイッチ１６を通じて、水素水モードが選択された場合、電圧制御部１１で発生された電圧（ＶＤＤ＝５．０Ｖ）は、昇圧部１１ａを通じて昇圧された状態（Ｖｅ１＝７．５Ｖ）で電極２０Ａに印加される。また、ポート「Ｐ１０」、「Ｐ１１」を通じて抵抗「Ｒ９」乃至「Ｒ１３」に信号が発生され、定電流回路１４における定電流値が設定される。更に、ＣＰＵ１０において、電気分解を行う時間が設定されるとともに測定が開始される。
【００３５】
一方、押しボタンスイッチ１６を通じて、除菌モードが選択された場合、電圧制御部１２で発生された電圧（ＶＤＤ＝５．０Ｖ）が電極２０Ａに印加される。また、ポート「Ｐ１０」、「Ｐ１１」を通じて抵抗「Ｒ９」乃至「Ｒ１３」に信号が発生され、定電流回路１４における定電流値が設定される。更に、ＣＰＵ１０において、電気分解を行う時間が設定されるとともに測定が開始される。
【００３６】
電気分解の開始後、水素水モード及び除菌モードのそれぞれにおいて、ＣＰＵ１０で設定された時間だけ電気分解を行い、水素水又は次亜塩素酸水が生成される。
【００３７】
誤って、水素水モードにおいて食塩水が電気分解された場合、定電流回路１４の働きによっても電流を一定に保つことができなくなった場合には、電圧検知部１７における電圧が上昇し、また、電流検知部１５における電流が増加し、この結果、ＣＰＵ１０によって電極２０Ａ、２０Ｂによる電気分解は直ちに停止される。また、水素水モード及び除菌モードのいずれのモードにおいても、容器６に電気分解の対象が存在しない場合には、電流検知部１５に電流が流れないため、電気分解は直ちに停止される。
【００３８】
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるわけではなく、その他種々の変更が可能である。従って、図面及び説明は、例示に過ぎず、これに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３９】
１０  信号発生部
１４  電流発生部
１５  電流検知部
１７  停止部
２０Ａ  プラス電極
２０Ｂ  マイナス電極
【図１】
2018043167.tif 000003
【図２】
2018043167.tif 000004