(57)【要約】【課題】  二つのpHセンサを用いることなく水を改質する改質処理手段が制御される制御量を活用し改質後の水の特性を求めることで、部品コストの低減が図れる水改質装置を実現する。【解決手段】  改質する水が導入される電解槽１１と、対向して電解槽１１内に配設される第１、第２電極１２、１３と、可溶性金属からなる一枚または複数枚の中間電極１４と、第１、第２電極１２、１３間に電圧を印加する電圧印加回路１５を制御する制御装置１６とを備え、第１、第２電極１２、１３間に電圧を印加させて中間電極１４から金属イオンを溶解させて電解槽１１内の水をアルカリ性に改質する水改質装置において、制御装置１６は電圧印加回路１５に出力される制御値より求められた改質後の導電率と改質前の導電率とに基づいて中間電極１４の劣化度合いを検知する。これにより、部品コストの低減が図れる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
改質する水が導入される処理槽（１１）と、前記処理槽（１１）内の水を化学的処理により所定の特性に改質する改質処理手段（１２、１３、１４、１５、２１）と、前記改質処理手段（１２、１３、１４、１５、２１）を制御する制御手段（１６）とを備える水改質装置において、
前記制御手段（１６）は、前記改質処理手段（１２、１３、１４、１５、２１）に出力される制御値より求められた改質後の水の特性と、前記処理槽（１１）内に導入される改質前の水の特性とに基づいて前記改質処理手段（１２、１３、１４、１５、２１）の劣化度合いを検知することを特徴とする水改質装置。
【請求項２】
改質する水が導入される電解槽（１１）と、
不溶性の導電性材料で形成され、対向して前記電解槽（１１）内に配設される第１、第２電極（１２、１３）と、
可溶性の金属材料で形成され、前記第１、第２電極（１２、１３）との間に配設される一枚または複数枚の中間電極（１４）と、
前記第１、第２電極（１２、１３）間に電圧を印加する電圧印加手段（１５）を制御する制御手段（１６）とを備え、前記第１、第２電極（１２、１３）間に電圧を印加させて前記中間電極（１４）から金属イオンを溶解させて前記電解槽（１１）内の水をアルカリ性に改質する水改質装置において、
前記制御手段（１６）は、前記電圧印加手段（１５）に出力される制御値より求められた改質後の水の特性と、前記電解槽（１１）内に導入される改質前の水の特性とに基づいて前記中間電極（１４）の劣化度合いを検知することを特徴とする水改質装置。
【請求項３】
前記水の特性は導電率であって、前記制御手段（１６）は、前記第１、第２電極（１２、１３）間における導電率および前記電解槽（１１）導入部における導電率に基づいて前記中間電極（１４）の劣化度合いを検知するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水改質装置。
【請求項４】
前記制御手段（１６）は、前記電圧印加手段（１５）により前記第１、第２電極（１２、１３）間に出力する電圧または電流に基づいて導電率を求めることを特徴とする請求項３に記載の水改質装置。
【請求項５】
前記水の特性は基準電極電位差であって、前記制御手段（１６）は、前記第１、第２電極（１２、１３）間における基準電極電位差および前記電解槽（１１）導入部における基準電極電位差に基づいて前記中間電極（１４）の劣化度合いを検知するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水改質装置。
【請求項６】
前記中間電極（１４）は、マグネシウム、アルミニウム、または銀のいずれかの可溶性金属で形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の水改質装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水道水や浴水などの水の特性を化学的処理により改質する改質処理手段を備える水改質装置に関するものであり、特に、改質処理手段の劣化度合いの検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の水改質装置として、図３に示すような電気分解により改質する装置が一般的に知られている。この装置は、改質する水が導入される処理槽１１０と、不溶性金属材料で形成され、対向して処理槽１１０内に配設される第１、第２電極１２０と、可溶性金属材料で形成され、第１、第２電極１２０との間に配設される一枚または複数枚の中間電極１３０と、第１、第２電極１２０間に電圧を印加する電圧印加手段１４０を制御する制御手段１５０とを備える改質処理手段１００から構成されている。
【０００３】
そして、制御手段１５０により第１、第２電極１２０間に電圧を印加させて中間電極１３０から金属イオンを溶解させて処理槽１１０内の水をアルカリ性に改質するように構成している。また、処理槽１１０の流入部１１０ａと流出部１１０ｂには、流通する水の特性のうち、例えば、pHを検出するpHセンサ１６０がそれぞれ配設され、pHセンサ１６０により検出された改質前と改質後のpH情報が制御手段１５０に入力されるように構成している。
【０００４】
そして、改質処理手段１００は、制御手段１５０により、pHセンサ１６０により検出された改質前および改質後のpH情報に基づいて、電圧印加手段１４０を制御して、中間電極１３０から金属イオンを溶解させて処理槽１１０内の水を所定のアルカリ性のpHとなるように改質させている。
【０００５】
ところで、この種の改質処理手段１００は、可溶性金属からなる中間電極１３０から金属イオンの溶解により肉厚が順次減少して最終的には消耗するようになっており、中間電極１３０から金属イオンの溶解がなくなると、電気分解機能を果たさなくなるため、この中間電極１３０の劣化度合いを検知してメンテナンスを行なうようにしている。
【０００６】
因みに、上記二つのpHセンサ１６０によって改質前のpHと改質後のpHとを比較し、その比較したpHが略同等のときに、中間電極１３０の劣化度合いを検知してメンテナンスを行なうようにしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の構成によれば、二つの高価なpHセンサ１６０を設けることで部品点数が多くなり部品コストが高くなる問題がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、二つのpHセンサを用いることなく水を改質する改質処理手段が制御される制御量を活用し改質後の水の特性を求めることで、部品コストの低減が図れる水改質装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記、目的を達成するために、請求項１ないし請求項６に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、改質する水が導入される処理槽（１１）と、この処理槽（１１）内の水を化学的処理により所定の特性に改質する改質処理手段（１２、１３、１４、１５、２１）と、この改質処理手段（１２、１３、１４、１５、２１）を制御する制御手段（１６）とを備える水改質装置において、制御手段（１６）は、改質処理手段（１２、１３、１４、１５、２１）に出力される制御値より求められた改質後の水の特性と、処理槽（１１）内に導入される改質前の水の特性とに基づいて改質処理手段（１２、１３、１４、１５、２１）の劣化度合いを検知することを特徴としている。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、改質後の水の特性が改質処理手段（１２、１３、１４、１５、２１）に出力される制御値より求められたことにより、従来が改質前後に二つの検知センサを設けていたものに比較して、少なくとも一つ省くことができるため部品コストの低減が図れる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、改質する水が導入される電解槽（１１）と、不溶性の導電性材料で形成され、対向して電解槽（１１）内に配設される第１、第２電極（１２、１３）と、可溶性の金属材料で形成され、第１、第２電極（１２、１３）との間に配設される一枚または複数枚の中間電極（１４）と、第１、第２電極（１２、１３）間に電圧を印加する電圧印加手段（１５）を制御する制御手段（１６）とを備え、第１、第２電極（１２、１３）間に電圧を印加させて中間電極（１４）から金属イオンを溶解させて電解槽（１１）内の水をアルカリ性に改質する水改質装置において、制御手段（１６）は、電圧印加手段（１５）に出力される制御値より求められた改質後の水の特性と、電解槽（１１）内に導入される改質前の水の特性とに基づいて中間電極（１４）の劣化度合いを検知することを特徴としている。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、第１、第２電極（１２、１３）、中間電極（１４）および電圧印加手段（１５）からなる電気分解により水を改質する改質処理手段（１２、１３、１４、１５）においては、改質後の水の特性が電圧印加手段（１５）に出力される制御値より求められたことにより、上述の請求項１と同様に従来が改質前後に二つの検知センサを設けていたものに比較して、少なくとも一つ省くことができるため部品コストの低減が図れる。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、水の特性は導電率であって、制御手段（１６）は、第１、第２電極（１２、１３）間における導電率および電解槽（１１）導入部における導電率に基づいて中間電極（１４）の劣化度合いを検知するようにしたことを特徴としている。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、電気分解により改質される水の特性は、従来のpHの他に、濁り度、金属イオン濃度、基準電極電位差、導電率、などが一般的に異なるが、これらのうち、導電率を選択することでセンサの中で最もコストが安いとともに、電気分解を行なって水を改質する改質処理手段（１２、１３、１４、１５）では、特に、請求項4に記載のように、電圧印加手段（１５）により第１、第２電極（１２、１３）間に出力する電圧または電流から容易に導電率を求めることができるため改質後の水の特性を検知するセンサが少なくとも一つ省くことができるため部品コストの低減が図れる。
【００１５】
請求項５に記載の発明では、水の特性は基準電極電位差であって、制御手段（１６）は、第１、第２電極（１２、１３）間における基準電極電位差および電解槽（１１）導入部における基準電極電位差に基づいて中間電極（１４）の劣化度合いを検知するようにしたことを特徴としている。請求項５に記載の発明によれば、また、導電率の次に基準電極電位差を選択することでセンサの中で導電率の次に部品コストが安い。
【００１６】
請求項６に記載の発明では、中間電極（１４）は、マグネシウム、アルミニウム、または銀のいずれかの可溶性金属で形成されていることを特徴としている。請求項６に記載の発明によれば、電気分解によりこれらの金属イオンが溶解されることにより、水を容易にアルカリ性に改質できる。
【００１７】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（第１実施形態）
以下、水道水を電気分解によりアルカリ水に改質するアルカリ整水器に本発明を適用した水改質装置１０について図１に基づいて説明する。図１は、本実施形態の水改質装置１０の全体構成を示す模式図である。
【００１９】
水改質装置１０は、図１に示すように、水道水が導入される電解槽１１、この電解槽１１内に対向して配設される第１、第２電極１２、１３、この第１、第２電極１２、１３との間に配設される複数枚の中間電極１４、第１、第２電極１２、１３間に直流電圧を印加する電圧印加手段である電圧印加回路１５、電圧印加回路を制御する制御手段である制御装置１６および操作パネル１７などから構成している。
【００２０】
まず、電解槽１１は、アルカリに強いプラスチックなどの材料で形成された容器であり、上流端が図示しない給水配管に開閉弁を介して接続されて、水道水を電解槽１１内に流通させる通水路１１ａと、下流端が改質されたアルカリ水を流通させる通水路１１ｂとが設けられた電気分解を行なうための容器である。
【００２１】
また、通水路１１ａには、改質する前の水の特性を検知する検知手段が設けられている。本実施形態では、水の特性のうち、水の導電率を検知する導電率検知センサ２０が設けられ、後述する制御装置１６に検出された導電率を入力するように電気的に接続されている。なお、ここでは、導電率を検知するようにしたが、導電率の他に基準電極電位差を検知する検知センサであっても良い。
【００２２】
次に、電解槽１１内に配設される第１、第２電極１２、１３は、不溶性金属材料から形成されている。因みに、本実施形態では、貴金属であるプラチナ（以下、Ｐｔと称する。）から形成されている。つまり、チタンＴｉ製の基材の表面にＰｔメッキを施すか、またはチタンＴｉ製の基材の表面にＰｔ粒子を焼成するいずれかの方法で形成されている。なお、これらの他に、炭素、ステンレス、金、白金、などの不溶性金属のいずれかでも良い。
【００２３】
また、この第１、第２電極１２、１３との間にはマグネシウムの鋳造材から形成された板状の中間電極１４が２枚配設されている。そして、この２枚の中間電極１４は、電気絶縁性の図示しないスペーサを介して、各中間電極１４が所定間隔を設けて第１、第２電極１２、１３間に積層されている。なお、ここでは、マグネシウムを用いたが、マグネシウムの他に、アルミニウム、銀などの可溶性金属から形成させても良い。これらの可溶性金属は、電気分解により、詳しくは後で述べるが金属イオンが溶解されて電解槽１１内の水がアルカリ性に改質する。
【００２４】
そして、第１、第２電極１２、１３には、直流電圧を印加する電圧印加手段である電圧印加回路１５に接続されている。具体的には、一方の第１電極１２に高電位電圧（例えば、ＤＣ２４Ｖ）を印加して、もう一方の第２電極１３に低電位電圧（例えば、ＤＣ０Ｖ）を一定時間（例えば、５分）印加する第１通電モードと、その後、第１電極１２に低電位電圧（例えば、ＤＣ０Ｖ）を印加して、第２電極１３に高電位電圧（例えば、ＤＣ２４Ｖ）を一定時間（例えば、５分）印加する第２通電モードとを交互に極性を切り換えるように制御装置１６により制御している。
【００２５】
なお、第１、第２電極１２、１３、中間電極１４および電圧印加回路１５を本発明の請求項１で述べる水を改質する改質処理手段である。また、制御装置１６は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどから構成される一種のＥＣＵであり、導電率検知センサ２０および操作パネル１７からの導電率情報および操作情報を入力して電圧印加回路１５に出力するように接続されており、詳しくは後述するが、第１、第２電極１２、１３間に印加される電圧、電流に基づいて導電率を求めるようにしている。
【００２６】
つまり、改質前の導電率は、導電率検知センサ２０により検知し、改質後の導電率は、これらの電圧、電流に基づいて求めるようにしている。また、操作パネル１７には、図示しない運転スイッチの他に、改質処理手段のメンテナンスを使用者に報知する報知手段（図示せず）が設けられている。この報知手段は、報知灯、報知ブザーのいずれか一方でよい。
【００２７】
報知手段は、制御装置１６により制御され、例えば、導電率検知センサ２０により検知された改質前の導電率と、電圧、電流に基づいて求められた改質後の導電率とが略同等のときに、作動するようにしている。つまり、第１、第２電極１２、１３間に印加される電気分解が行なわれても、改質後の導電率が改質前の導電率と変化なければ、中間電極１４から金属イオンが溶解されていないと判定して報知手段が作動するものである。
【００２８】
次に、以上の構成によるアルカリ整水器１０の作動について説明する。まず、アルカリ性を生成させたいときには、操作パネル１７の運転スイッチ（図示せず）を操作させることで、制御装置１６により通水路１１ａの上流に設けられた開閉弁（図示せず）が開いて水道水が電解槽１１内に導入される。そして、電圧印加回路１５により、第１電極１２、１３間に直流電圧の印加がされると、電解槽１１内を流通する水道水が以下に示すように電気分解される。
【００２９】
因みに、第１電極１２、１３間に印加される電圧の極性は所定時間（例えば、５分）毎に切り換えられるが、説明の便宜上、一方の第１電極１２が陽極、もう一方の第２電極１３が陰極の状態を例に、電気分解による電解水生成の化学反応について説明する。図１に示すように、まず、第１電極１２、１３間に電圧Ｖ０が印加されるとマグネシウム材からなる高電位側の中間電極１４からＭｇ２＋イオンが溶解し、下記化学反応式（１）、（２）によって示されるように、Ｍｇ２＋イオンがＯＨ−イオンと反応してＭｇ(ＯＨ)２が生成し、電解槽１１内の水道水がアルカリ性に改質される。
【００３０】
なお、このＭｇ(ＯＨ)２には水酸化マグネシウムよりなるミネラル成分であるため、ミネラル成分を含むアルカリ性に改質される。
（化１）  Ｍｇ→Ｍｇ２＋＋２ｅ−
（化２）  Ｍｇ２＋＋２ＯＨ−→Ｍｇ（ＯＨ）２
また、一方の低電位側の中間電極１２および第２電極１３近傍では、下記化学式（３）、（４）に示すように、水素イオン２Ｈ＋が電子を受け取って水素ガスＨ２になる反応が起きている。この水素ガスＨ２は、水道水中に過飽和の状態となるまで溶存される。
（化３）  ２Ｈ２Ｏ→２Ｈ＋＋２ＯＨ−
（化４）  ２Ｈ＋＋２ｅ−→Ｈ２↑
【００３１】
なお、第１電極１２、１３間の極性が反転したときには、低電位側の中間電極１４および第１電極１２近傍では、化学式（３）、（４）に示す水素ガスＨ２になる反応が起き、高電位側の中間電極１４では、化学式（１）、（２）で示す反応が起こるので、説明は省略する。これにより、電解槽１１内を流通する水道水がアルカリ性に改質され、通水路１１ｂからアルカリ水が排出される。
【００３２】
これにより、中間電極１４からＭｇ２＋イオンが溶解することにより、マグネシウム材からなる中間電極１４よりマグネシウムが消耗して順次肉厚が薄くなっていく。なお、制御装置１６により電圧印加回路１５を制御して、第１通電モード（例えば、５分間）と第２通電モード（例えば、５分間）とを交互に極性を切り換えて通電を行なうことにより、第１、第２電極１２、１３が、陽極と陰極に交互に極性が切り替わることで、マグネシウム材からなる中間電極１４の消耗の均等化が図れる。
【００３３】
ところで、電気分解により中間電極１４の消耗が進行してくると、Ｍｇ２＋イオンが溶解されなくなる。つまり、中間電極１４の劣化度合いを検知して、使用者に消耗を報知して中間電極１４のメンテナンスを行なう必要がある。本実施形態では、制御装置１６により、第１電極１２、１３間に印加される電圧、電流から改質後の導電率を求めて、導電率検知センサ２０による改質前の導電率と、比較するようにしているので、改質後の導電率が改質前の導電率と略同等になったときに、図示しない報知手段を作動させるようにしている。
【００３４】
なお、改質後の導電率が改質前の導電率よりも大きいときは、中間電極１４からＭｇ２＋イオンが溶解される正常の状態である。また、アルカリ性の改質を停止させたいときには、運転スイッチ（図示せず）を停止操作することにより、制御装置１６により電圧印加回路１５が制御されて電圧印加を停止する。本実施形態では、マグネシウム材からなる中間電極１４を２枚設けたが一枚または２枚以上の複数枚設けてもよい。また、本実施形態では、第１、第２電極１２、１３に印加する電圧を直流電圧で電圧印加回路１５により印加させたが、これに限らず、交流電圧、パルス電源でも良い。
【００３５】
以上の第１実施形態のアルカリ整水器１０によれば、第１、第２電極１２、１３、中間電極１４および電圧印加手段１５からなる電気分解により水を改質する改質処理手段１２、１３、１４、１５においては、改質後の水の特性として、電圧印加手段１５に出力される電圧、電流の制御値より導電率を求められたことにより、従来が改質前後に二つの検知センサを設けていたものに比較して、少なくとも一つ省くことができるため部品コストの低減が図れる。
【００３６】
また、電気分解により改質される水の特性は、従来のpHの他に、濁り度、金属イオン濃度、基準電極電位差、導電率、などが一般的に異なるが、これらのうち、導電率を選択することで検知センサの中で最もコストが安いとともに、電気分解を行なって水を改質する改質処理手段１２、１３、１４、１５では、特に、電圧印加手段１５により第１、第２電極１２、１３間に出力する電圧または電流から容易に導電率を求めることができるため、改質後の水の特性を検知するセンサが少なくとも一つ省くことができるため部品コストの低減が図れる。
【００３７】
また、Ｍｇ２＋イオンが溶解する中間電極１４がマグネシウム、アルミニウム、または銀のいずれかの可溶性金属で形成されていることにより、電気分解によりこれらの金属イオンが溶解されることにより、水を容易にアルカリ性に改質できる。
【００３８】
（第２実施形態）
以上の第１実施形態では、水道水を電気分解によりアルカリ水に改質するアルカリ整水器に本発明を適用した水改質装置１０について説明したが、これに限らず、電気分解の他に、濁り度がばらつく液体に光を照射させて、所定の範囲内の濁り度に低減させる光化学処理装置に適用させた水改質装置１０ａでも良い。
【００３９】
この水改質装置１０ａは、例えば、果樹などのジュース液の着色において、所定の範囲内の着色に改質させるもので、具体的には、図３に示すように、光触媒からなる改質処理手段である光化学処理手段２１により処理槽１１内のばらつきの大なる液体に光を当てて、酸化反応により所定の範囲内に脱色させてばらつきの小さい適度な濃さの液体に改質する装置である。
【００４０】
この光化学処理手段２１は、先端部に発光レンズ２２が設けられ、この発光レンズ２２より光触媒からなる光を発光するとともに、改質後の液体の濁り度を検知するための発光部（図示せず）を兼用するように構成されている。そして、この発光レンズ２２の対向する側には前記発光部に対する受光部２２ｂが設けられて、発光部から発光された発光を受光するようにして改質後の液体中の濁り度を検知するものである。
【００４１】
また、通水路１１ａには、改質前の液体の濁り度を検知するための発光部２３ａと受光部２３ｂとからなる濁り度センサ２３が設けられている。そして、これら光化学処理手段２１、受光部２２ｂおよび濁り度センサ２３は、制御手段である制御装置１６に電気的に接続され、制御装置１６により光化学処理手段２１に出力される制御値より改質された液体の濁り度を求めて、改質前の液体の濁り度とを比較することで、光化学処理手段２１における発光レンズ２２のレンズの汚れや異物の付着による劣化度合いを検知してメンテナンスを報知するようになっている。
【００４２】
さらに、この光化学処理手段２１は、濁り度センサ２３により検知された改質前の液体の濁り度に基づいて光触媒からなる光の強度を調整するように制御されるとともに、改質後の濁り度を検知するための発光の強度は異なるように設定され、光触媒からなる光の発光をした後に適宜切り換えられるようにしている。これにより、改質前の濁り度と改質後の濁り度を検知することで、これらに基づいて、発光レンズ２２の劣化度合いの検知ができる。
【００４３】
以上の第２実施形態による水改質装置１０ａによれば、第１実施形態と同様に、改質後の濁り度を改質処理手段である光化学処理手段２１に出力される制御値より求められたことにより、従来が改質前後に二つの検知センサを設けていたものに比較して、少なくとも一つ省くことができるため部品コストの低減が図れる。
【００４４】
（他の実施形態）
以上の実施形態では、本発明をアルカリ整水器、光化学処理装置に適用させたが、これに限らず、改質処理手段において、消耗や汚れなどの劣化度合いを検知する水改質装置や他の用途、例えば、栽培作物に散水する農業用水改質用などに適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１実施形態におけるアルカリ整水器１０の全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第２実施形態における光化学処理装置の概略構成を示す模式図である。
【図３】従来技術におけるアルカリ整水器１０の全体構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４６】
１１…電解槽、処理槽
１２…第１電極（改質処理手段）
１３…第２電極（改質処理手段）
１４…中間電極（改質処理手段）
１５…電圧印加回路（電圧印加手段、改質処理手段）
１６…制御装置（制御手段）
２１…光化学処理手段（改質処理手段）
【図１】
2005087881.tif 000003
【図２】
2005087881.tif 000004
【図３】
2005087881.tif 000005