(57)【要約】【課題】  止水時に水素を十分に発生させ、発生した水素を貯蔵することができると共に、吐水時には貯蔵された水素を回収することができ、溶存水素を十分に有する浄水を安定して得ることができる電解型浄水器システムを提供する。【解決手段】  電解型浄水器システムは、電解型浄水器１と、その吸入部２を水道の蛇口用バルブ３に接続する第１接続管４と、電解型浄水器１の吐出部５に接続された第２接続管７と、第２接続管７の先端に接続された吐出量調整バルブ６とにより構成されている。蛇口用バルブ３が常に開状態とされ、吐出量調整バルブ６を調整して吐出するように構成されている。第１接続管４には流量を絞るように調節するオリフィス板１２が設けられている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水の浄化処理と電気分解とを行う電解型浄水器の吸入部を水道配管の蛇口用バルブに第１接続管で接続し、電解型浄水器の吐出部を吐出量調整バルブに第２接続管で接続すると共に、蛇口用バルブを常に開状態とし、吐出量調整バルブを調整して吐出するように構成したことを特徴とする電解型浄水器システム。
【請求項２】
前記第１接続管と第２接続管とを連通するバイパス管を備えると共に、第１接続管とバイパス管との分岐部にはバイパス管への流れを遮断するか又は許容するための切換コックを備えた請求項１に記載の電解型浄水器システム。
【請求項３】
前記第１接続管には流量を絞るように調節する絞り部を備えた請求項１又は請求項２に記載の電解型浄水器システム。
【請求項４】
前記第１接続管には第１接続管内の水圧が低下すると開き、水圧が上昇すると閉じるように動作する圧力制御バルブを備えた請求項１又は請求項２に記載の電解型浄水器システム。
【請求項５】
前記蛇口用バルブと絞り部との間の第１接続管には流量センサを備えると共に、該流量センサが水の流れの停止を検知してから一定時間電解型浄水器の作動を継続し、その後停止するように制御するための制御装置を備えている請求項３又は請求項４に記載の電解型浄水器システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浄化処理されると同時に電気分解によって発生する水素が溶存され、家庭用、医療用、業務用等の浄水器に適用される電解型浄水器システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、アルカリイオン整水器とも呼ばれる電気分解機能を付加した浄水器は、処理水中の溶存水素量を上げて酸化還元電位を低下させることを主目的としている。溶存水素を増加させることにより、健康に有用な水に改質することができる。研究結果によれば、電解槽での水圧を上げることにより、電流効率及びエネルギー効率を改善することができ、溶存水素の増加速度及び到達溶存水素濃度を上げることができる。すなわち、従来の電解（電気分解）型浄水器に比べてより低電圧、低電流で所定の溶存水素を製造することが可能となり、より効率的に過飽和水素濃度の電解水を生成することが可能となる。
【０００３】
従来の浄水器のうちII型と呼ばれるものは、浄水器本体の設計圧力を下げ、装置を簡略化するためと、分岐水栓を水道蛇口の下流に取り付ける機構上の問題により、大気圧より微加圧の状態で操作するべく設計されている。その水圧は意図的に制御されたものではなく、設計圧力を超えない範囲で、流量により変動している。一方、Ｉ型と呼ばれるものは、浄水器上流側に減圧弁(レギュレータ)を設け、浄水器本体での水圧が常に一定値になるように調節されている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００３−１１３４８８号公報（第２頁、第３頁及び図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、従来の浄水器では止水時において、浄水器内を意図的には加圧しない状態で水素を発生させ、発生した水素を貯蔵するというものである。このため、浄水器内の加圧状態が不足し、止水時における水素の発生が十分ではなかった。従って、吐水時において溶存水素を十分に有する浄水を安定して得ることができなかった。
【０００５】
本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、止水時に水素を十分に発生させ、発生した水素を貯蔵することができると共に、吐水時には貯蔵された水素を回収することができ、溶存水素を十分に有する浄水を安定して得ることができる電解型浄水器システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明の電解型浄水器システムは、水の浄化処理と電気分解とを行う電解型浄水器の吸入部を水道配管の蛇口用バルブに第１接続管で接続し、電解型浄水器の吐出部を吐出量調整バルブに第２接続管で接続すると共に、蛇口用バルブを常に開状態とし、吐出量調整バルブを調整して吐出するように構成したことを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２に記載の発明の電解型浄水器システムは、請求項１に記載の発明において、前記第１接続管と第２接続管とを連通するバイパス管を備えると共に、第１接続管とバイパス管との分岐部にはバイパス管への流れを遮断するか又は許容するための切換コックを備えたものである。
【０００８】
請求項３に記載の発明の電解型浄水器システムは、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記第１接続管には流量を絞るように調節する絞り部を備えたものである。
請求項４に記載の発明の電解型浄水器システムは、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記第１接続管には第１接続管内の水圧が低下すると開き、水圧が上昇すると閉じるように動作する圧力制御バルブを備えたものである。
【０００９】
請求項５に記載の発明の電解型浄水器システムは、請求項３又は請求項４に記載の発明において、前記蛇口用バルブと絞り部との間の第１接続管には流量センサを備えると共に、該流量センサが水の流れの停止を検知してから一定時間電解型浄水器の作動を継続し、その後停止するように制御するための制御装置を備えているものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、次のような効果を発揮することができる。
請求項１に記載の発明の電解型浄水器システムにおいては、蛇口用バルブを常に開状態とし、吐出量調整バルブを調整して水を吐出（吐水）するように構成した。このため、止水時に浄水器に水道配管の元圧を加えて加圧することができ、十分な水素を発生させ、発生した水素を貯蔵することができる。そして、吐水時には貯蔵された水素を回収することができ、溶存水素を十分に有する浄水を安定して得ることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明の電解型浄水器システムでは、第１接続管とバイパス管との分岐部にはバイパス管への流れを遮断するか又は許容するための切換コックを備えた。従って、請求項１に記載の発明の効果に加え、電解型浄水器を使用しない場合には切換コックを切換えて第１接続管からバイパス管を介し水道水を吐水させることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明の電解型浄水器システムでは、第１接続管には流量を絞るように調節する絞り部を備えた。このため、請求項１又は請求項２に記載の発明の効果に加え、止水時において絞り部での水圧を低下させることができ、電解型浄水器からの水素の回収量を増大させることができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明の電解型浄水器システムにおいては、第１接続管内の水圧が低下すると開き、水圧が上昇すると閉じる圧力制御バルブを備えた。このため、請求項１又は請求項２に記載の発明の効果に加え、電解型浄水器からの吐出される水の流量（使用量）に対応させて水の流量を増減させることができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明の電解型浄水器システムにおいては、流量センサが水の流れの停止を検知してから一定時間電解型浄水器の作動を継続し、その後停止するように制御する制御装置が備えられている。このため、請求項３又は請求項４に記載の発明の効果に加え、止水時において必要な水素量を確保した後電解型浄水器の作動を停止させ、電解型浄水器を構成する電極の劣化を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は第１実施形態の電解型浄水器システムを示す概略の説明図である。同図に示すように、電解型浄水器１（以下単に浄水器ともいう）の吸入部２（図１では下部）には、一端が水道配管２０に設けられた蛇口用バルブ３に接続された第１接続管４の他端が接続されている。一方、浄水器１の吐出部５（図１の上部）には、一端が吐出量調整バルブ６に接続された第２接続管７の他端が接続されている。蛇口用バルブ３は常に開状態とされ、吐出量調整バルブ６の開度を調整することによって吐出される水の流量を決めるように構成されている。吐出量調整バルブ６には吐出管８が接続され、浄水器１の吐出部５から吐出された水が一定の流量で吐出管８より吐出されるようになっている。
【００１６】
第１接続管４と第２接続管７との間はバイパス管９によって連通されている。該バイパス管９と第１接続管４との分岐部にはバイパス管９への流れを遮断するか又は許容する三方切換コック１０が設けられ、浄水器１を使用するときにはバイパス管９への流れを遮断し、浄水器１を使用しないときにはバイパス管９への流れを許容できるようにしている。その三方切換コック１０と浄水器１の吐出部５との間の第１接続管４には、水の流量を検知する流量センサ１１と、水の流量を絞るオリフィス板１２とが設けられている。
【００１７】
次に、電解型浄水器１について説明する。図２（ａ）,（ｂ）に示すように、有底円筒状をなす容器本体２１の底壁２２外面には支持脚２３が設けられると共に、吸入部２としての入口ノズル２４が設けられ、その中心部には吸入孔２５が貫設されている。容器本体２１の上端外周にはフランジ２６が突設され、その上面には円環状をなす収容溝２７が凹設されゴム製のシールリング２８が収容されている。容器本体２１内の下部には円板状をなし、周縁には環状リブ２９を有すると共に、中心にはボス部３０を有する受皿３１が配設されている。容器本体２１の底壁２２と受皿３１との間には入口ノズル２４の吸入孔２５から吸入された水が滞留される吸入空間部３２が形成されている。
【００１８】
受皿３１上のボス部３０と環状リブ２９との間には、内周部に小径の円筒状をなす活性炭ブロック陽電極３３及び外周部に大径の円筒状をなす活性炭ブロック陰電極３４が僅かの隙間３５をおいて支持されている。活性炭ブロック陽電極３３及び活性炭ブロック陰電極３４は内部に多数の細孔を有する多孔質物質であり、そこを通過する水が浄化処理される。活性炭ブロック陽電極３３の内周面には円筒状のフィルター３６が配置されている。容器本体２１の周壁３７と活性炭ブロック陰電極３４との間には円環状の環状空間部３８が形成され、吸入空間部３２からの水が流れ込むようになっている。
【００１９】
容器本体２１のフランジ２６上には蓋体３９が活性炭ブロック陽電極３３及び活性炭ブロック陰電極３４を覆うように被せられて螺合固定されている。容器本体２１内の中心には、下端がボス部３０の雌ねじ穴４０に螺合され、上端が蓋体３９の挿通孔４１に挿通されて上方へ突出されたセンターシャフト４３が配設されている。センターシャフト４３は円筒状に形成され、その内部が吐出用空間部４４となっている。蓋体３９上においてセンターシャフト４３の突出部にナット４５が締付けられている。センターシャフト４３とフィルター３６との間には円環状の滞留空間部４６が形成され、活性炭ブロック陽電極３３から浸み出す水が溜まるようになっている。センターシャフト４３には滞留空間部４６と吐出用空間部４４との間を連通する複数の連通孔４７が透設されている。
【００２０】
活性炭ブロック陽電極３３に接続された陽極端子４８は蓋体３９を貫通して上方へ突出され、活性炭ブロック陰電極３４に接続された陰極端子４９も蓋体３９を貫通して上方へ突出されている。これら陽極端子４８及び陰極端子４９間に電圧が印加されると、又は通電されると（電流が流されると）活性炭ブロック陽電極３３及び活性炭ブロック陰電極３４を通過する水が電気分解される。電気分解によって発生した水素が水中に溶解され、生体に有効に作用する。活性炭ブロック陽電極３３及び活性炭ブロック陰電極３４は十分な水素吸蔵能力を有していることから、発生した水素を貯蔵することができる。止水時において、活性炭ブロック陽電極３３及び活性炭ブロック陰電極３４に加圧下で貯蔵された水素は、圧力の低下に伴って放出される。従って、吐水時に圧力を下げることで、貯蔵した水素を回収することが可能となる。
【００２１】
制御装置１３はその入力側が第１接続線１４によって流量センサ１１に接続され、該流量センサ１１における流量に基づく信号が制御装置１３に入力される。一方、制御装置１３の出力側が第２接続線１５によって陽極端子４８に接続されると同時に、第３接続線１６によって陰極端子４９に接続されている。そして、流量センサ１１が水の流れの停止を検知してから一定時間浄水器１の作動を継続し、その後停止するように制御するようになっている。
【００２２】
さて、上記のように構成された電解型浄水器システムを用いる場合には、図１に示すように、三方切換コック１０をバイパス管９側が遮断されるようにし、水が蛇口用バルブ３から第１接続管４内を流れて流量センサ１１及びオリフィス板１２を経て浄水器１の入口ノズル２４の吸入孔２５に吸入されるようにする。吸入孔２５から吸入された水は吸入空間部３２に溜まり、受皿３１と容器本体２１の周壁３７との間を通って環状空間部３８へと流れる。環状空間部３８に到った水は活性炭ブロック陰電極３４及び活性炭ブロック陽電極３３内を透過して滞留空間部４６へ入る。このとき、活性炭ブロック陽電極３３及び活性炭ブロック陰電極３４を通過する水は浄化処理されると共に、陽極端子４８及び陰極端子４９には電圧が印加されている、又は通電されていることから、水が電気分解されて水素が発生し、水中に水素が溶け込んだ浄水が得られる。
【００２３】
水素が溶解された浄水は滞留空間部４６からセンターシャフト４３の連通孔４７を通って吐出用空間部４４から吐出される。吐出用空間部４４から吐出された水は、第２接続管７内を通って吐出量調整バルブ６に到り、そこで流量が調整されて吐出管８から吐出される。
【００２４】
吐出量調整バルブ６の閉止時(止水時)には、蛇口用バルブ３が開状態であるため水道配管２０の元圧が浄水器１に加わり、浄水器１を加圧状態で維持することが可能となる。このため、浄水器１における浄水中の溶存水素濃度を高めることができる。吐水時には、蛇口用バルブ３での圧力低下（圧力損失）により浄水器１の操作圧力が低下し、水中の溶存水素を放出させることができる。更に、第１接続管４の流路中に設けたオリフィス板１２によりその部分での圧力低下が生じ、浄水器１の操作圧を更に低下させることができ、水中の溶存水素をより多く放出させることができる。
【００２５】
止水時においては、流量センサ１１で水の流量がゼロであることが検知され、その信号が制御装置１３に入力される。止水時の電解は１〜２時間継続すれば、必要十分な溶存水素を得ることができる。従って、制御装置１３では予め設定された時間、例えば２時間を経過したとき第１接続線１４及び第２接続線１５を介して陽極端子４８及び陰極端子４９に電圧の印加を停止し、又は通電を停止し、浄水器１の作動を停止させる。これにより、両電極３３,３４の劣化を抑えることができる。その後通水を開始したときには、流量センサ１１で一定の流量が検知されてその信号が制御装置１３に入力され、それに基づいて制御装置１３により陽極端子４８及び陰極端子４９間に電圧の印加又は通電が再開される。
【００２６】
以上の第１実施形態により発揮される効果について以下にまとめて記載する。
・  本実施形態の電解型浄水器システムにおいては、蛇口用バルブ３が常に開状態で、吐出量調整バルブ６を調整することによって吐水されるようになっている。このため、止水時に浄水器１に水道配管２０の元圧を加えることで水素を十分に発生させ、発生した水素を活性炭ブロック陽電極３３及び活性炭ブロック陰電極３４に貯蔵することができる。そして、吐水時には、蛇口用バルブ３及びオリフィス板１２での圧力低下に基づいて、貯蔵された水素を回収することができる。従って、溶存水素を十分に有する浄水を安定して得ることができる。
【００２７】
・  第１接続管４とバイパス管９との分岐部には三方切換コック１０を設けたことから、浄水器１を使用しない場合には三方切換コック１０を切換えて第１接続管４からバイパス管９を介し水道水を吐水させることができる。
【００２８】
・  制御装置１３は流量センサ１１が水の流れの停止を検知してから一定時間浄水器の作動を継続し、その後停止するように制御する。このため、浄水器１の活性炭ブロック陽電極４８及び活性炭ブロック陰電極４９の劣化を抑制することができると共に、余分な電力を節約することができる。
（第２実施形態）
次に、本発明を具体化した第２実施形態について説明する。尚、第２実施形態では第１実施形態と異なる部分について主に説明する。
【００２９】
図３に示すように、第２実施形態では第１実施形態におけるオリフィス板１２を圧力制御バルブ５１に変更したものである。この圧力制御バルブ５１は、水の流量が多くなると圧力が低下してバルブの開度が大きくなり、水の流量が少なくなると圧力が上昇してバルブの開度が小さくなるように機能するバルブである。
【００３０】
従って、吐出量調整バルブ６の開度が大きいときには圧力制御バルブ５１の部分を流れる水の流量が多くなって圧力が低下し、バルブの開度が大きくなって水の流量が増加する。逆に、吐出量調整バルブ６の開度が小さいときには圧力制御バルブ５１の部分を流れる水の流量が少なくなって圧力が上昇し、バルブの開度が小さくなって水の流量が減少する。一方、水の流量が多いほど圧力低下が大きくなって溶存水素放出量が増加し、水の流量が少ないほど圧力低下が小さくなって溶存水素放出量が減少する。結局水の流量に関わらず、ほぼ一定濃度の溶存水素濃度をもつ浄水が得られることになる。
（第３実施形態）
次に、本発明を具体化した第３実施形態について説明する。尚、第３実施形態では第１実施形態と異なる部分について主に説明する。
【００３１】
図４に示すように、第１接続管４と第２接続管７との間には、止水時において浄水器１に水を循環させるための循環通路５２が設けられている。該循環通路５２には水を循環させるためのポンプ５３が設けられている。浄水器１の吐出側における第２接続管７には循環用バルブ５４が設けられると共に、浄水器１の吐出部５と循環用バルブ５４との間には圧力制御器５５が設けられている。該圧力制御器５５と制御装置１３との間は第４接続線１７で接続されると同時に、第４接続線１７上に設けられたシグナルセレクタ５６から第５接続線１８によって循環用バルブ５４に接続されている。また、前記ポンプ５３と制御装置１３との間は第６接続線１９で接続されている。ポンプ５３の下流及びオリフィス板１２の下流には逆止弁５７,５８が設けられ、浄水器１に水を循環させるとき逆流しないようになっている。
【００３２】
さて、吐出量調整バルブ６が閉じられ、流量センサ１１が水の流れの停止を検知すると、その信号に基づいて制御装置１３は第４接続線１７及びシグナルセレクタ５６を介して吐水時に全開となっている循環用バルブ５４を圧力制御器５５で制御する状態に切り換える。それと同時に、制御装置１３は第６接続線１９を介してポンプ５３を起動させ、循環通路５２から浄水器１に水を循環させる。この場合、オリフィス板１２の下流には逆止弁５７が設けられているため、第１接続管４へ水が逆流することを防止することができる。
【００３３】
従って、止水時において浄水器１中の水が加圧循環され、水の電気分解を促進して溶存水素発生効率を改善することができる。具体的には、止水時において浄水器１中の水が循環され、その際の加圧の程度に応じて水の電気分解が促進され、溶存水素の濃度を向上させることができる。例えば、図５は第３実施形態において、電流３００ｍＡの電解条件で、流量５０ｍＬ／分にて循環させた場合に、浄水内の溶存水素濃度の経時変化が圧力ごとにどのように異なるかを示したものである。
【００３４】
上記で、浄水器１内を１atmに制御した場合、溶存水素の最高到達濃度は、飽和濃度（２０℃で１．５ｍｇ／Ｌ）の約０．９倍であった。しかし、さらに浄水器１内を１．２５atm及び１．５atmに加圧すると、溶存水素の最高到達濃度は、それぞれ飽和濃度の約１．２５倍及び約１．５倍まで改善された。それぞれが最高濃度に到達するまでの所要時間も、圧力の増加により短くすることができた。また、電解に要した電気量から得られる理論水素生成量に対する実際に吐水される電解水に含まれる溶存水素量の割合（百分率）を電流効率と定義すると、上記における電流効率は、１atm、１．２５atm及び１．５atmのとき、それぞれ１０．４８％、２４．９５％、３４．７０％となった。このように、圧力の増加によって電流効率、更にはエネルギー効率が大きく改善されることがわかった。
【００３５】
更に、止水時には分極効果と水素分子の電極面への付着により電気伝導度が低下するので、電解効果が低減し溶存水素発生速度が落ちる。これを防止するために、止水時には浄水器１内部で循環水流を発生させ、電解面に新鮮な水を供給することで電解効率を維持することが可能となる。
【００３６】
一方、吐水時には、制御装置１３からの信号で強制的に循環用バルブ５４を全開にし、圧力損失を最小にすることで、浄水器１の操作圧を下げることができる。その場合、ポンプ５３の下流側には逆止弁５８が設けられていることから、循環通路５２へ水が逆流することを防止することができる。
【００３７】
尚、前記実施形態を次のように変更して具体化することも可能である。
・  図１のオリフィス板１２に代えて、バルブを設けることもできる。
・  また、図１において吐出量調整バルブ６を浄水器１のすぐ下流、つまり第２接続管７のバイパス管９との合流点より上流に設置することも可能である。その場合、原水使用時（バイパス管９の使用時）には、蛇口用バルブ３で水の流量調整を行い、浄水器の使用時には、蛇口用バルブ３を全開にして吐出量調整バルブ６で水の流量調整を行うことになる。
【００３８】
・  第２実施形態の圧力制御バルブ５１をレギュレータに変更することもできる。この場合、常に一定流量の水を供給することができる。
・  第３実施形態において、止水時に循環用バルブ５４の開度を絞ることにより、浄水器１の操作圧力を水道配管２０の元圧以上に上昇させることも可能である。
【００３９】
・  第３実施形態における溶存水素濃度と経過時間との関係は、第１実施形態又は第２実施形態の電解型浄水器システムにおいても、止水時に浄水器１中の水の圧力を１．２５atm、１．５０atm等の加圧状態に設定することによって同様の結果を得ることができる。
【００４０】
次に、前記実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。
(1)  第１接続管と第２接続管との間には、電解型浄水器を通る水の循環通路を設け、該循環通路には水を強制的に循環させるためのポンプを備えている請求項５に記載の電解型浄水器システム。このように構成した場合、止水時において、電解型浄水器中での水の電気分解を促進して溶存水素発生効率を向上させることができる。
【００４１】
(2)  前記循環通路には循環用バルブを設けると共に、流量センサが水の流れの停止を検知したとき、制御装置がポンプを作動させると同時に、電解型浄水器内に水を循環させるように循環用バルブの開度を調整するように構成した上記技術思想(1)に記載の電解型浄水器システム。このように構成した場合、電解型浄水器内を流れる水の圧力及び流量を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明を具体化した第１実施形態の電解型浄水器システムを示す概略の説明図。
【図２】（ａ）は電解型浄水器を示す断面図、（ｂ）は電解型浄水器を示す平面図。
【図３】第２実施形態の電解型浄水器システムを示す概略の説明図。
【図４】第３実施形態の電解型浄水器システムを示す概略の説明図。
【図５】第３実施形態における溶存水素濃度と経過時間との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００４３】
１…電解型浄水器、２…吸入部、３…蛇口用バルブ、４…第１接続管、５…吐出部、６…吐出量調整バルブ、７…第２接続管、９…バイパス管、１０…三方切換コック、１１…流量センサ、１２…絞り部としてのオリフィス板、１３…制御装置、２０…水道配管、５１…圧力制御バルブ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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