(57)【要約】【課題】所望のｐＨの電解水を生成することのできる電解水生成装置を得る。【解決手段】電解水生成装置１は、濃縮水と処理水とを生成するナノフィルタ４１を有する浄水部４と、少なくとも一対の電極５４，５５を有し、処理水を電気分解する電解部５を有している。そして、電解水生成装置１に処理水の水質を制御する水質制御手段を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
濃縮水と処理水とを生成するナノフィルタを有する浄水部と、
少なくとも一対の電極を有し、前記処理水を電気分解する電解部と、
前記処理水の水質を制御する水質制御手段と、
を備えることを特徴とする電解水生成装置。
【請求項２】
前記浄水部は、水を供給する供給ポンプを備えており、
前記水質制御手段が、前記供給ポンプの出力を調整する供給ポンプ出力調整手段であることを特徴とする請求項１に記載の電解水生成装置。
【請求項３】
前記供給ポンプ出力調整手段は、前記供給ポンプにより供給する水の流量を調整することを特徴とする請求項２に記載の電解水生成装置。
【請求項４】
前記供給ポンプ出力調整手段は、前記供給ポンプの圧力を調整することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の電解水生成装置。
【請求項５】
前記電解水生成装置は、前記濃縮水を排水する排水路を備えており、
前記水質制御手段が、前記濃縮水の排水量調整手段であることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の電解水生成装置。
【請求項６】
前記電解水生成装置は、前記濃縮水を前記ナノフィルタに環流する循環ポンプを備えており、
前記水質制御手段が、前記循環ポンプによる濃縮水の循環流量調整手段であることを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項に記載の電解水生成装置。
【請求項７】
前記電解水生成装置は、前記処理水の水質を検知する水質検知手段を備えることを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の電解水生成装置。
【請求項８】
前記電解水生成装置は、前記処理水の水質が所定の範囲内となるように調整する水質調整手段を備えることを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか１項に記載の電解水生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気分解によりアルカリイオン水を生成するようにした電解水生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、細孔内に残存するアルカリ性灰分と細孔内に吸着された酸性ガスとを有する水処理用活性炭に原水を通水させる浄水器が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１では、アルカリ性灰分と酸性ガスとを中和させ、中和により生じた塩を水に溶解させることで通水初期の流出水のｐＨ上昇を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３０８８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、かかる従来の技術では、流出水のｐＨは、中和により生じた塩の溶解量に依存するため、例えば、原水の水質が異なった場合には、中和により生じた塩の溶解量が変化し、流出水のｐＨも異なってしまう。したがって、かかる従来の技術により浄水した水を電気分解して電解水を生成すると、所望のｐＨの電解水を得ることができなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、所望のｐＨの電解水を生成することのできる電解水生成装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にあっては、電解水生成装置であって、濃縮水と処理水とを生成するナノフィルタを有する浄水部と、少なくとも一対の電極を有し、前記処理水を電気分解する電解部と、前記処理水の水質を制御する水質制御手段と、を備えることを主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ナノフィルタを透過させて生成する処理水の水質を制御する水質制御手段を設けており、この水質制御手段により電解部にて電気分解される処理水の水質を制御することで、生成される電解水を所望のｐＨとすることが可能となる。すなわち、本発明によれば、所望のｐＨの電解水を生成することのできる電解水生成装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態にかかる電解水生成装置を模式的に示す全体構成図である。
【図２】図２は、本発明の第２実施形態にかかる電解水生成装置を模式的に示す全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の複数の実施形態ならびにその変形例には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、それら同様の構成要素には共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略する。
【００１１】
（第１実施形態）
本実施形態にかかる電解水生成装置１は、図１に示すように、筐体２と、筐体２に取り付けられた吐水部３と、濃縮水と処理水とを生成するナノフィルタ４１を有し、筐体２内に配置される浄水部４と、陽極板５４および陰極板５５（少なくとも一対の電極）を有し、処理水を電気分解する電解槽（電解部）５と、を備えている。
【００１２】
この電解水生成装置１は、原水からアルカリイオン水や酸性水を生成するものであって、台所や厨房等の流し台に設けられた水栓（図示せず）に付設することで、電解水生成装置１で生成されたアルカリイオン水や酸性水（電解水）を吐水部３から吐水できるようになっている。なお、この電解水生成装置１は、流し台上に設置してもよいし、流し台の内部に設置する、いわゆるビルトインタイプとしてもよい。
【００１３】
浄水部４は、原水である水道水が導入される主通水路Ｐ０を有しており、この主通水路Ｐ０にナノフィルタ４１が配置されている。さらに本実施形態では、ナノフィルタ４１の上流側に前処理部４０が配置されており、当該前処理部４０にて前処理された水をナノフィルタ４１に導入するようにしている。
【００１４】
具体的には、本実施形態では、主通水路Ｐ０の上流側から下流側に向かって順に、プレフィルタ４２、供給ポンプ４３、第１活性炭フィルタ４４、第２活性炭フィルタ４５、ナノフィルタ４１が配置されている。
【００１５】
プレフィルタ４２は、例えば、不織布（図示せず）等によって、主通水路Ｐ０内に導入される水道水に混入した大きな粒子やゴミなど、比較的大きめの異物を捕捉して除去するものである。なお、このプレフィルタ４２は、供給ポンプ４３内部への微粒子の混入によるポンプ能力の低下を防止するために設けるものであり、特に設けなくてもよい。
【００１６】
プレフィルタ４２を通過して供給ポンプ４３に到達した水は、供給ポンプ４３で昇圧（たとえば、０．４ＭＰａ）され、下流側に圧送される。なお、供給ポンプ４３は、ゴミなどが除去された水を昇圧して下流側に圧送することで、ナノフィルタ４１の逆浸透圧を作り出すものである。
【００１７】
そして、供給ポンプ４３で昇圧されて下流側に圧送された水は、第１活性炭フィルタ４４および第２活性炭フィルタ４５に導入されて遊離残留塩素が除去される。
【００１８】
第１および第２活性炭フィルタ４４，４５には、活性炭フィルタ（図示せず）が収納されており、水に溶解した成分、特に異味や異臭、あるいは、トリハロメタンをはじめとしたハロゲン化炭素を除去するものである。本実施形態では、第２活性炭フィルタ４５では、繊維状の活性炭フィルタを用いている。
【００１９】
なお、活性炭フィルタの内部に重金属を除去するための重金属除去剤を混入し、当該重金属除去剤に鉛などの有害重金属を吸着させて除去できるようにしてもよい。また、活性炭フィルタで水中の残留塩素を分解除去することで、下流側に細菌が繁殖し易くなるが、これを防止するため、第１活性炭フィルタ４４および第２活性炭フィルタ４５のうちの少なくともいずれかに、銀などの抗菌性を有する金属を含む抗菌剤を混合するようにしてもよい。
【００２０】
このように、本実施形態では、プレフィルタ４２、供給ポンプ４３、第１活性炭フィルタ４４および第２活性炭フィルタ４５にて前処理が行われた水が、ナノフィルタ４１に導入されるようになっている。すなわち、本実施形態では、プレフィルタ４２、供給ポンプ４３、第１活性炭フィルタ４４および第２活性炭フィルタ４５で前処理部４０を形成している。
【００２１】
そして、前処理部４０にて前処理が行われた水はナノフィルタ４１に導入され、濃縮水および処理水が生成される。なお、本実施形態では、ナノフィルタ４１の上流側に圧力センサ７が設けられている。
【００２２】
ナノフィルタ４１は、ＮＦ膜によって有機物（たとえば、トリハロメタンやカビ臭および農薬など）や重金属イオン（たとえば、鉛、クロム、カドミウム、水銀、砒素など）、さらにナトリウムやカルシウムなどの低分子量のイオン成分などを除去するものである。そして、ＮＦ膜を透過した水は、これらの物質が除去された処理水として電解槽（電解部）５に供給され、ＮＦ膜を透過しない水は、上述の物質が含有された濃縮水として濃縮水通路Ｐ１に導入される。
【００２３】
なお、ＮＦ膜はＲＯ膜よりも透過孔が大きくなっているため、ＮＦ膜を用いたナノフィルタ４１は、粒子や有機物および重金属を高い除去率で除去することができるが、低分子量のイオン成分は透過水にある程度残存するという特性を有する。このＮＦ膜としては、粒子や有機物および重金属を９０パーセント以上の高い除去率で除去することができるとともに、低分子量のイオン成分が透過水に約１０〜３０パーセント程度残存するという特性を有するものを用いるのが好ましい。この場合、低分子イオンが残存した処理水の導電率を約２０μＳ／ｃｍ以上とすることができる。そして、このようなナノフィルタ４１を用いることで、電解槽５に導入された浄水に、低分子量のイオン成分を残存させることができるため、電解助剤を添加することなく浄水を電気分解してアルカリイオン水を生成することができる。なお、ＮＦ膜の除去率や低分子量のイオン成分の残存率は、上述のものには限定されず、他の除去率や残存率のＮＦ膜を用いることも可能である。
【００２４】
また、ナノフィルタ４１で生成される濃縮水は、濃縮水通路Ｐ１を通り、排水調整弁９が設けられた排水路Ｐ５から外部に排出されるものであるが、本実施形態では、濃縮水通路Ｐ１に循環ポンプ８を配置するとともに、濃縮水通路Ｐ１を、排水路Ｐ５と循環水路Ｐ４とに分岐させている。そして、循環ポンプ８にて昇圧された濃縮水を、循環水路Ｐ４を介して主通水路Ｐ０のナノフィルタ４１上流側に圧送し、再びナノフィルタ４１に導入できるようにしている。すなわち、濃縮水通路Ｐ１、循環ポンプ８、循環水路Ｐ４および主通水路Ｐ０のナノフィルタ４１上流側とで環流路１１を形成している。このように、環流路１１を形成することで、本実施形態では、濃縮水をナノフィルタ４１の上流側に環流させているが、濃縮水の一部は、排水路Ｐ５を介して外部に排出される。この濃縮水の外部への排出量は排水調整弁９を制御することにより設定される。
【００２５】
そして、ナノフィルタ４１のＮＦ膜を透過した処理水は、電解槽（電極部）５に供給される。
【００２６】
電解槽５には、電解隔膜５１で仕切られた陽極室５２と陰極室５３とが設けられており、陽極室５２には陽極板（陽極）５４が設けられるとともに、陰極室５３には陰極板（陰極）５５が設けられている。この陽極板５４と陰極板５５とは、電解隔膜５１を挟んで互いに対向する位置に配置されている。
【００２７】
また、ナノフィルタ４１よりも下流側の主通水路Ｐ０は、陽極室５２に繋がる第１分岐路Ｐ２と陰極室５３に繋がる第２分岐路Ｐ３とに分岐され、浄水部４を通過した処理水は、第１分岐路Ｐ２を介して陽極室５２に導入されるとともに、第２分岐路Ｐ３を介して陰極室５３に導入される。このとき、陽極室５２と陰極室５３とに導入される処理水量は所定割合で分配されるようになっており、本実施形態では、陽極室５２への導入量と陰極室５３への導入量との比は、１：４となっている。なお、陽極室５２への導入量と陰極室５３への導入量との比は、１：４に限定されるものではなく、他の比率であってもよい。
【００２８】
そして、陽極室５２および陰極室５３にそれぞれ導入された処理水は、陽極板５４および陰極板５５に電圧を印加することで電気分解され、陽極室５２に導入された処理水は酸性水となって酸性水出口５６から第１の吐水カラン３７に供給されるとともに、陰極室５３に導入された処理水はアルカリイオン水となってアルカリ水出口５８から第２の吐水カラン３９に供給される。このように、電解槽（電極部）５にて生成された酸性水を第１の吐水カラン３７から取り出すことができるとともに、電解槽（電極部）５にて生成されたアルカリイオン水を第２の吐水カラン３９から取り出すことができるようにしている。
【００２９】
なお、このように電解槽５で電気分解することにより酸性水およびアルカリイオン水が生成されるが、専ら飲用として用いられるのはアルカリイオン水であり、酸性水は他の特別な用途として用いられる以外は破棄されるものである。
【００３０】
また、本実施形態では、供給ポンプ４３、圧力センサ７、排水調整弁９、循環ポンプ８および電解槽５の陽極板５４、陰極板５５は、配線Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４、Ｈ５を介して制御装置６に接続され、当該制御装置６により制御されている。なお、制御装置６は配線Ｈ６を介して外部電源（図示せず）に接続されている。
【００３１】
ここで、本実施形態では、電解水生成装置１に、処理水の水質を制御する水質制御手段を設けている。
【００３２】
具体的には、処理水の電気伝導度を測定する電気伝導度測定手段を備えており、測定した処理水の電気伝導度に基づいて、水質制御手段を作動させて処理水の水質を制御している。
【００３３】
本実施形態では、電解槽５に設置されている電極（陽極板５４および陰極板５５）によって処理水の電気伝導度を測定するようにしている。
【００３４】
また、本実施形態では、水質制御手段として、供給ポンプ４３の圧力または供給ポンプ４３により供給される流量（出力）を調整する供給ポンプ出力調整手段としての供給ポンプを有している。
【００３５】
さらに、本実施形態では、水質制御手段として、濃縮水の排水量を調整する排水調整弁（排水量調整手段）９と、濃縮水の循環流量を調整する循環ポンプ（循環流量調整手段）８と、を備えている。
【００３６】
かかる構成を備える電解水生成装置１は、以下のようにして処理水の水質を制御している。
【００３７】
まず、電気伝導度測定手段、すなわち、電極（陽極板５４および陰極板５５）によって測定した処理水の電気伝導度が所定の値（例えば、およそ８００μＳ／ｃｍ）よりも高い場合、供給ポンプ出力調整手段は、供給ポンプ４３の回転数を上げるように作動する。このように、供給ポンプ４３の回転数を上げることで、供給ポンプ４３により供給される水の流速またはポンプの供給圧力が上昇する。その結果、ナノフィルタ４１により生成される濃縮水の量が多くなり、ＮＦ膜を透過するイオンの量が減少し、処理水の電気伝導度を低下させる。
【００３８】
そして、上記供給ポンプ出力調整手段による処理水の電気伝導度の低下だけでは不十分な場合、排水量調整手段を作動させる。具体的には、排水調整弁９の開度を大きくし、濃縮水の排水比率（環流量に対する排水量の比率）を増加させることで、ＮＦ膜を透過するイオンの量を減少させ、処理水の電気伝導度を低下させる。
【００３９】
このとき、ナノフィルタ４１への水の供給圧力が低下してしまわないように、供給ポンプ４３の回転数をコントロールするのが好適である。
【００４０】
さらに、上記制御によっても不十分な場合、循環流量調整手段を作動させる。具体的には、循環ポンプ８により環流させる濃縮水の流速を増大させることで、濃縮水の見かけの排水比率を増加させることで、ＮＦ膜を透過するイオンの量を減少させ、処理水の電気伝導度を低下させる。
【００４１】
なお、電極（陽極板５４および陰極板５５）によって測定した処理水の電気伝導度が所定の値（例えば、およそ２０μＳ／ｃｍ）よりも低い場合には、それぞれ逆の動作が行われる。これら一連の動作を行う際には、圧力が過大になったり過小になったり、流量が多すぎたり少なすぎたりしないように、制御装置６にてコントロールするのが好ましい。
【００４２】
ところで、複数の水質制御手段の組み合わせによって処理水の電気伝導度（水質）を制御する場合、各制御手段の干渉により、処理水の電気伝導度の値が上下に繰り返し変動するチャタリング現象が生じる可能性がある。
【００４３】
そこで、本実施形態では、電解水生成装置１に、処理水の水質が所定の範囲内となるように調整する水質調整手段を設けた。具体的には、それぞれの水質制御手段による制御に一定のタイムラグを設けたり、それぞれの水質制御手段により制御できる範囲に上限値や下限値を設定することで、チャタリングが生じてしまうのを抑制するようにしている。
【００４４】
なお、本実施形態では、処理水の電気伝導度が所定の範囲（例えば、およそ２０〜８００μＳ／ｃｍ）内に収まるまで処理水の電気分解を行わないように制御している。また、処理水の電気分解中に、処理水の電気伝導度が規定の値（例えば、およそ２０〜８００μＳ／ｃｍ）を外れた場合には、処理水の電気分解を直ちに中止するよう制御している。
【００４５】
このように、電解水生成装置１に、処理水の水質を制御する水質制御手段を設けることで、処理水の電気伝導度を所定の範囲に収めることが可能となり、酸性水およびアルカリイオン水のｐＨをより精度よくコントロールすることが可能となる。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態によれば、電解水生成装置１に、処理水の水質を制御する水質制御手段を設けている。そのため、処理水の電気伝導度を所定の範囲に収めることが可能となる。すなわち、電気分解を行う処理水に含まれるイオン量をほぼ一定の量とすることができ、電解槽（電解部）５にて生成される酸性水およびアルカリイオン水に含まれるイオン量がほぼ一定の量となる。その結果、酸性水およびアルカリイオン水のｐＨをほぼ一定の状態とすることが可能となる。すなわち、本実施形態によれば、酸性水およびアルカリイオン水（電解水）のｐＨをより精度よくコントロールすることが可能となる。このとき、処理水の電気伝導度を適宜設定することで、所望のｐＨの酸性水およびアルカリイオン水（電解水）を生成することができる。
【００４７】
また、原水の電気伝導度によらず、処理水の電気伝導度を所望の値にすることができるため、異なる地域や場所に取り付けた場合に、生成される酸性水およびアルカリイオン水（電解水）のｐＨが異なってしまうのを抑制することができる。
【００４８】
また、本実施形態では、水質制御手段として、供給ポンプ出力調整手段、排水量調整手段および循環流量調整手段のうち少なくともいずれか１つの手段を用いている。そのため、処理水の水質を容易に制御することができる。
【００４９】
さらに、ｐＨを調節するために別途薬品等を投入する必要がなくなるため、薬品投入用の機構を設ける必要がなくなり、構成の簡素化を図ることができる上、コストの削減を図ることが可能となる。
【００５０】
また、電解槽５に設置されている電極（陽極板５４および陰極板５５）が、処理水の電気伝導度を測定する電気伝導度測定手段を兼ねているので、かかる点からも電解水生成装置１の構成の簡素化を図ることが可能となる。
【００５１】
また、本実施形態によれば、電解水生成装置１に、処理水の水質が所定の範囲内となるように調整する水質調整手段を設けている。そのため、処理水の水質制御時に、処理水の電気伝導度の値が上下に繰り返し変動するチャタリング現象が生じてしまうのを抑制することができる。
【００５２】
このとき、それぞれの水質制御手段（供給ポンプ出力調整手段、排水量調整手段および循環流量調整手段）による制御に、一定のタイムラグを設けたり、それぞれの水質制御手段により制御できる範囲に上限値や下限値を設定するようにしている。そのため、各水質制御手段が過剰動作してしまうのを抑制することができ、電解水生成装置１の負荷を低減させることができる上、装置の長寿命化を図ることが可能となる。
【００５３】
（第２実施形態）
本実施形態にかかる電解水生成装置１Ａは、基本的に上記第１実施形態とほぼ同様の構成をしている。すなわち、電解水生成装置１Ａは、筐体２と、筐体２に取り付けられた吐水部３と、濃縮水と処理水とを生成するナノフィルタ４１を有し、筐体２内に配置される浄水部４と、陽極５４および陰極５５（少なくとも一対の電極）を有し、処理水を電気分解する電解槽（電解部）５と、を備えている。
【００５４】
また、電解水生成装置１Ａには、処理水の水質を制御する水質制御手段としての供給ポンプ出力調整手段、排水量調整手段および循環流量調整手段が設けられている。
【００５５】
さらに、電解水生成装置１Ａには、処理水の水質が所定の範囲内となるように調整する水質調整手段が設けられている。
【００５６】
ここで、本実施形態にかかる電解水生成装置１Ａが、上記第１実施形態と主に異なる点は、電解水生成装置１Ａに、処理水の水質を検知する水質検知手段を設けた点にある。
【００５７】
本実施形態では、水質検知手段として、水質センサ１０を用い、当該水質センサ１０をナノフィルタ４１と電解槽（電解部）５との間に設けている。すなわち、水質センサ１０は、ナノフィルタ４１のＮＦ膜を透過した処理水の水質を検知するものである。
【００５８】
そして、この水質センサ１０としては、ｐＨ計、電気伝導度計、ＮＦ膜の浸透圧（処理水の電気伝導度との相関がある）を測定する圧力計などを用いることができる。
【００５９】
このように、電解水生成装置１Ａに、処理水の水質を検知する水質センサ１０を設けることで、電極（陽極板５４および陰極板５５）によって処理水の電気伝導度を測定するだけでなく、水質センサ１０によっても処理水の水質を測定することができるため、処理水の水質をより精度よく検知することができる。
【００６０】
なお、水質センサ１０のみで処理水の水質を検知するようにしてもよい。
【００６１】
以上の本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
【００６２】
また、本実施形態によれば、電解水生成装置１Ａに、処理水の水質を制御する水質センサ（水質検知手段）を設けることで、処理水の浄化度合いを判定することができ、各種ポンプ、弁をコントロールし、適切な水質となるように調節することが可能となる。
【００６３】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００６４】
例えば、上記各実施形態では、一対の電極（陽極および陰極）を用いたものを例示したが、電極は少なくとも一対備えていればよく、３つ以上の電極を用いてもよい。
【００６５】
また、前処理部を含む浄水部、その他細部のスペック（形状、大きさ、レイアウト等）も適宜に変更可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１、１Ａ  電解水生成装置
４  浄水部
４１  ナノフィルタ
５  電解槽（電解部）
８  循環ポンプ（循環流量調整手段）
９  排水調整弁（排水量調整手段）
１０  水質センサ（水質検知手段）
４３  供給ポンプ（ポンプ出力調整手段）
５４  陽極板（一対の電極）
５５  陰極板（一対の電極）
Ｐ５  排水路
【図１】
2011255347.tif 000003
【図２】
2011255347.tif 000004