(57)【要約】【課題】スケールの成長を抑制して安定した電解性能を発揮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、隔膜１１を挟んで対向配置される陰極板１２と陽極板１３とを有する電解槽１０を備えている。そして、陰極板１２と隔膜１１との間に、陰極板１２に対して僅かの隙間をもって移動自在なスケール成長抑制手段５０を設け、このスケール成長抑制手段５０の移動によって陰極板１２に付着したスケールを除去するようにした。【選択図】図４
2012179565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
隔膜を挟んで対向配置する陰極板と陽極板とを有する電解槽を備える電解水生成装置であって、
前記陰極板および前記陽極板のうち少なくとも一方の電極板と前記隔膜との間に、当該電極板に対して移動自在なスケール成長抑制手段を設けたことを特徴とする電解水生成装置。
【請求項２】
前記スケール成長抑制手段を、電解槽内の水位に応じて昇降する浮遊構造体として構成した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】
前記電解槽から電解水が吐水される出口にフィルタを設けたことを特徴とする請求項１または請求項２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、電解水生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電解水生成装置として、電解槽で生成したアルカリイオン水の通水路や貯水部の適宜箇所に、スケールを付着しにくくするための超音波発生素子を配設したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−１０６４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、従来の技術では、スケールの付着を防止する手段として超音波発生素子を用いているが、この超音波発生素子は機械的な除去装置ではない。そのため、電解槽の内部に組み込まれる電極板にスケールが付着してしまうのを抑制する効果が低く、電極板にスケールが付着した場合には、このスケールが徐々に成長するおそれがある。すなわち、従来の技術では、電極板に付着したスケールが成長して安定した電解性能が得られなくなってしまうおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、スケールの成長を抑制して安定した電解性能を発揮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】
【０００６】
本発明にあっては、隔膜を挟んで対向配置する陰極板と陽極板とを有する電解槽を備える電解水生成装置であって、前記陰極板および前記陽極板のうち少なくとも一方の電極板と前記隔膜との間に、当該電極板に対して移動自在なスケール除去部材を設けたことを主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、電極板と隔膜との間に当該電極板に対して移動自在なスケール除去部材を設けたため、スケール除去部材の移動により、電極板に付着したスケールを除去することができる。すなわち、本発明によれば、電極板に付着したスケールをスケール除去部材という機械的手段によって直接除去することができるため、スケールの成長をより確実に抑制して安定した電解性能を発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態にかかる電解水生成装置を概略的に示すブロック図である。
【図２】図２は、図１に示す電解水生成装置に用いられる電解槽を示す図であって、（ａ）は一部を破断して電極板を露出させた側面図、（ｂ）は正面図である。
【図３】図３は、図２（ａ）のI部を拡大した断面図である。
【図４】図４は、図２（ｂ）のII−II線に沿った拡大断面図である。
【図５】図５は、図２に示す電解槽に内蔵された電極板および隔膜を側面方向から見た端面図である。
【図６】図６は、図２に示す電解槽の内方に組み込まれるスケール除去部材の斜視図である。
【図７】図７は、図４のIII部を拡大して示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の一実施形態にかかるスケール除去部材の第１変形例を示す正面図である。
【図９】図９は、図８のIV−IV線に沿った断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の一実施形態にかかるスケール除去部材の第２変形例を示す斜視図である。
【図１１】図１１は、図１０のV−V線に沿った断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の一実施形態にかかる電解水生成装置を縦断した側断面図である。
【図１３】図１３は、図１２のVI部を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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、以下では、浄化部で浄化された浄水についても原水として説明する。すなわち、本発明では、電解槽に導入される水（電解水が生成される前の水）を原水と定義する。
【００１０】
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、隔膜１１を挟んで対向配置される陰極板１２と陽極板１３とを有する電解槽１０を備えている。この電解槽１０には、導入管２０を介して水道水などの原水が導入され、導入された原水を電解槽１０で電気分解するようになっている。そして、電気分解によって陰極板１２が配設された陰極室１４内にアルカリイオン水が生成され、陽極板１３が配設された陽極室１５内に酸性水が生成される。
【００１１】
電解槽１０には、生成したアルカリイオン水を主に吐水する吐水管２１が接続されており、生成した酸性水を主として排水する排水管２２が接続されている。
【００１２】
導入管２０は、水切替ユニット２３を介して水栓２４に接続されている。水切替ユニット２３は、水栓２４から供給される原水をそのまま使用する原水モードと、原水を電解水生成装置１に供給して浄水として使用する浄水モードと、を切替レバー２３ａで切替操作できるようになっている。すなわち、切替レバー２３ａを浄水モードに操作して水栓２４を開けることで、原水が導入管２０に導入されるようになっている。
【００１３】
導入管２０に導入された原水は、浄水カートリッジ３０と流量センサ３１を通過した後、陰極室１４の入口に連通する陰極室供給管２０ａと、陽極室１５の入口に連通する陽極室供給管２０ｂとに分流される。陰極室供給管２０ａは、流量センサ３１を通過した原水がそのまま陰極室１４に供給される。陽極室供給管２０ｂは、流量センサ３１を通過した原水が、絞り部２５およびカルシウム添加筒３２を通過した後に陽極室１５に供給される。
【００１４】
浄水カートリッジ３０は、原水中の微細な濁りやニオイおよび総トリハロメタンなどを除去するものである。流量センサ３１は、導入管２０を通過する水量を計測するものである。カルシウム添加筒３２には、カルシウム添加剤が充填されており、このカルシウム添加筒３２を通過することで、電気分解を促進するカルシウム分が原水に添加される。
【００１５】
吐水管２１は陰極室１４の出口に接続されており、陰極室１４で生成されたアルカリイオン水を吐出するようになっている。また、排水管２２は陽極室１５の出口に接続されており、陽極室１５で生成された酸性水を、排水比率制御用の電磁弁ＥＶを介して外方に排出するようになっている。
【００１６】
陰極室供給管２０ａには絞り部２６を設けた第１の分岐管２７が配設されており、この第１の分岐管２７は排水管２２の電磁弁ＥＶよりも上流側に連通されている。また、吐水管２１には絞り部２８を設けた第２の分岐管２９が配設されており、この第２の分岐管２９が排水管２２の上記第１の分岐管２７の連通部よりも上流側に連通されている。
【００１７】
電解槽１０、浄水カートリッジ３０，流量センサ３１、カルシウム添加筒３２および電磁弁ＥＶは電解水生成装置１の外装ケース１Ｃ内に収納されている。また、外装ケース１Ｃ内には、制御回路電源基板４１と操作スイッチ表示回路基板４２とを設けたプリント配線基板４０が設けられている。
【００１８】
電解槽１０は、図２に示すように、酸性溶液やアルカリ溶液には不溶のＡＢＳ樹脂で成形されたハウジング１０Ｈを備えており、このハウジング１０Ｈが電解槽１０の外郭をなしている。ハウジング１０Ｈ内には、図３に示すように、隔膜１１、陰極板１２および陽極板１３が収納されている。ハウジング１０Ｈは、厚さｔ（図２（ａ）参照）方向の寸法に対して、横幅ｗ（図２（ｂ）参照）方向の寸法が大きくなる密閉箱型に形成されている。そして、このハウジング１０Ｈに、上述した陰極室供給管２０ａ、陽極室供給管２０ｂ、吐水管２１および排水管２２が接続されている。
【００１９】
本実施形態では、図４に示すように、ほぼ断面矩形状のハウジング１０Ｈ内に、隔膜１１、陰極板１２および陽極板１３が設けられている。また、本実施形態では、陽極板１３の外側を隔膜１１が包み込んでおり、陽極板１３は、両面および両側が隔膜１１で覆われている。そして、陽極板１３の両面方向にそれぞれ一定間隔δ１を設けて一対の陰極板１２が対向配置されている。このとき、一対の陰極板１２と隔膜１１との間には間隔δ２が、δ２＜δ１となるように設けられている。
【００２０】
隔膜１１の両面周縁部には、図４および図５に示すように、間隔δ２と等しい高さの凸状枠１１ａが廻らされている。そして、この凸状枠１１ａの先端面で陰極板１２の周縁部を支持することによって、陽極板１３と一対の陰極板１２との間の間隔δ１が保持されるようにしている。
【００２１】
そして、隔膜１１の両側面とハウジング１０Ｈの内面との間が陰極室１４となっており、隔膜１１の陽極板１３が配置された内部が陽極室１５となっている。このような構成とすることで、特に有効に利用したいアルカリイオン水を生成する陰極室１４の容積を、陽極室１５と比較して拡大することができる。
【００２２】
ここで、本実施形態では、陰極板１２および陽極板１３の少なくとも一方の電極板（本実施形態では、スケールが析出し易い陰極板１２）と隔膜１１との間にスケール除去部材（スケール成長抑制手段）５０を設けている。
【００２３】
スケール除去部材５０は、少なくとも隔膜１１の幅方向（図４中左右方向）の長さＷを有する丸棒状の除去本体部５１と、この除去本体部５１の両端部に設けられる球状の抜け防止部５２とによって構成されている。このとき、球状の抜け防止部５２を、当該抜け防止部５２の径が、丸棒状の除去本体部５１の径よりも大径となるように形成している。また、本実施形態では、スケール除去部材５０を全体として比重が１．０未満となるように形成することで、電解槽１０内の水位に応じて昇降する浮遊構造体としている。すなわち、スケール除去部材５０を水に浮遊できるように形成している。例えば、水に浮くＰＰ（ポリプロピレン）を材料として用い、除去本体部５１および抜け防止部５２を一体に射出成形することで、スケール除去部材５０を水に浮遊する浮遊構造体とすることができる。
【００２４】
一方、図４および図５に示すように、隔膜１１の凸状枠１１ａの図４中左右方向に配置される両側辺の先端部には、除去本体部５１の直径ｄ（図６参照）よりも僅かに大きな深さｋ（図７参照）で上下方向に延在するガイド溝１１ｂが設けられている。そして、このガイド溝１１ｂ内に、除去本体部５１の両端部が上下移動自在に配置されている。なお、図５の符号Ｓはスケール除去部材５０の可動範囲を示している。
【００２５】
また、図４に示すように、ハウジング１０Ｈの両側部には、隔膜１１の両側端よりも外方に位置する空間１０Ｈｓが形成されており、この空間１０Ｈｓに球状の抜け防止部５２が上下移動自在に配置されている。
【００２６】
なお、ガイド溝１１ｂは、図５に示すように、上下方向幅が陰極板１２の上下方向幅よりも若干小さくなるように形成されている。隔膜１１の両側辺の凸状枠１１ａにこのようなガイド溝１１ｂを形成することで、陰極板１２の上下端部が、隔膜１１の上下端部の凸状枠１１ａに支持された状態となる。こうして、陰極板１２と陽極板１３との間の間隔を全体に亘ってδ１となるようにしている。
【００２７】
また、図７に示すように、スケール除去部材５０の除去本体部５１と陰極板１２との間には僅かな隙間ａが設けられており、抜け防止部５２とハウジング１０Ｈの内面との間にも隙間ｂが設けられている。本実施形態では、隙間ｂが隙間ａよりも小さく（ａ＞ｂ）なるようにして、スケール除去部材５０が陰極板１２に直接接触するのを防止できるようにしている。
【００２８】
ところで、本実施形態ではスケール除去部材５０を、丸棒状の除去本体部５１と球状の抜け防止部５２とによって構成した場合を例示したが、スケール除去部材５０の形状は、これに限ることはない。例えば、図８および図９に示すスケール除去部材５０Ａや、図１０および図１１に示すスケール除去部材５０Ｂのような形状とすることも可能である。
【００２９】
スケール除去部材５０Ａは、図８に示すように、抜け防止部５２は球状に形成されているが、除去本体部５１が、中心部に配置した小径の丸棒部５１ａの外周に４枚の羽５１ｂが断面十字状に設けられた形状をしている（図９参照）。
【００３０】
なお、除去本体部５１に設けた羽５１ｂは、４枚に限ることなく１〜３枚、若しくは４枚以上であってもよい。また、羽の形状も図８および図９に示すものに限定されるものではなく、例えば、断面フック状の羽を設けるようにしてもよい。また、羽を設けることなく除去本体部の断面形状を多角形状とすることもできるし、除去本体部の断面形状を多角形状としつつ当該断面の各辺や頂点部分から羽を延設させた形状とすることもできる。
【００３１】
また、スケール除去部材５０Ｂは、図１０に示すように、除去本体部５１がスケール除去部材５０と同様に丸棒状に形成され、抜け防止部５２が、図１１に示すように、球状部５２ａの下端に平板部５２ｂが設けられた形状をしている。このような形状とすることで、スケール除去部材が上下に移動する際に回転しないようにすることができ、陰極板１２に付着したスケールを除去し易くなる。また、平板部５２ｂを設けることで、電解槽１０に導入される原水を平板部５２ｂで受けて、スケール除去部材５０を上昇させ易くすることができる。
【００３２】
ところで、図１では、電解水生成装置１をブロック図にて概略的に示したが、実際には、電解水生成装置１は、例えば、図１２に示すような形状をしている。すなわち、図１２に示す外装ケース１Ｃ内に電解槽１０や導入管２０、浄水カートリッジ３０等を組み込むことで電解水生成装置１を形成している。本実施形態では、電解槽１０は、外装ケース１Ｃの厚み方向（図１２の左右方向）のほぼ中央部に配置されており、この外装ケース１Ｃの下端から所定量持ち上げられた状態で支持されている。
【００３３】
また、外装ケース１Ｃの上端部には吐出管２１が設けられている。この吐出管２１は、図１３に示すように、電解槽１０から突出する電解槽側吐出口２１ａと、外装ケース１Ｃに結合されるケース側吐出口２１ｂとを備えている。
【００３４】
そして、電解槽側吐出口２１ａの先端部内側にケース側吐出口２１ｂの基端部が液密に嵌合されている。本実施形態では、電解槽側吐出口２１ａの先端部内側に形成した段部２１ｃにケース側吐出口２１ｂの基端部先端２１ｄを突き当てることで、ケース側吐出口２１ｂを電解槽側吐出口２１ａの内側に嵌合している。
【００３５】
さらに、本実施形態では、段部２１ｃとケース側吐出口２１ｂの先端２１ｄとの間に隙間を設け、当該隙間にフィルタ６０を挟み込むようにしている。このフィルタ６０は、例えば、ポリエステル等の不織布によって形成することができ、吐水管２１から吐水されるアルカリイオン水中に混入する固形のスケールを捕捉して除去するものである。なお、フィルタ６０は、質量が４００ｇ／ｍ２程度で、厚みは２ｍｍ以下とするのが好ましい。
【００３６】
次に、本実施形態の電解槽１０の動作について説明する。なお、以下では、スケール除去部材５０を用いた電解槽１０の動作について説明するが、スケール除去部材５０Ａ，５０Ｂを用いたものでも動作原理はほぼ同様である。
【００３７】
まず、電解槽１０に原水が導入されない状態では、隔膜１１と陰極板１２との間に設けたスケール除去部材５０は、隔膜１２に形成したガイド溝１１ｂの最下部に位置している。そして、電解槽１０に原水が導入されると、水に対して浮遊構造となっているスケール除去部材５０が、導入される原水の水位の上昇とともにガイド溝１１ｂに沿って上昇する。このとき、スケール除去部材５０の除去本体部５１は、陰極板１２との間に僅かの隙間ａを保ちつつ上昇する。そして、除去本体部５１が上昇する際に、当該除去本体部５１によって陰極板１２に付着したスケールが除去される。
【００３８】
ところで、電解水生成装置１は、水切替ユニット２３の切替レバー２３ａを浄水モードに操作して通水すると、電解槽１０を通過した原水を一定時間だけ初期排水するようになっている。そのため、電解水生成装置１の初期排水時に除去されたスケールは、初期排水と一緒に排水管２２から装置外に流出される。また、スケールは長期停止期間中に成長するものである。そのため、成長したスケールは、スケール除去部材５０で有効に除去されて初期排水時に流出されることになる。
【００３９】
そして、電解水生成装置１の使用を停止して止水すると、電解槽１０内の水が排水され、それに伴ってスケール除去部材５０がガイド溝１１ｂに沿って下降し、初期位置、すなわち、最下部まで下降する。なお、長期停止中には、陰極板１２に付着したスケールが固化してしまうことが考えられるが、電解槽１０では一般に逆電解をかけて電極板１２、１３を洗浄しているのでスケールが固まることが抑制され、以後のスケール除去部材５０の動作に与える影響を極力低減させることができる。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態では、陰極板１２および陽極板１３の少なくとも一方の電極板（本実施形態では、スケールが析出し易い陰極板１２）と隔膜１１との間にスケール除去部材（スケール成長抑制手段）５０を設けている。このように、スケール除去部材５０を設けることで、陰極板１２に付着したスケールを、スケール除去部材５０という機械的手段によって直接除去することができるため、スケールの成長をより確実に抑制して安定した電解性能を発揮させることができる。また、本実施形態では、スケール除去部材５０を電解槽１０内の水位に応じて昇降する浮遊構造体として構成した。そのため、隔膜１１と陰極板１２との間にスケール除去部材５０を単に付加するだけでよく、電解槽１０が複雑な構造となることがなくなる。したがって、構成の簡素化を図りつつ安定した電解性能を発揮させることのできる電解水生成装置１を得ることができる。
【００４１】
また、本実施形態によれば、電解槽１０からアルカリイオン水が吐水する出口、つまり、電解槽側吐出口２１ａとケース側吐水口２１ｂとの間にフィルタ６０を設けている。そのため、スケール除去部材５０によって除去したスケールは、初期排水中に溶け込んで一緒に流出されるが、このときに流出しきれずにアルカリイオン水中に浮遊する固形状のスケールを、フィルタ６０によって捕捉することができる。このように、電解槽側吐出口２１ａとケース側吐水口２１ｂとの間にフィルタ６０を設けることで、装置外に取り出されたアルカリイオン水の内部にスケールが混合してしまうのを抑制することができ、アルカリイオン水の精製度をより一層高めることができる。
【００４２】
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は限定されず、種々の変形が可能である。
【００４３】
例えば、上記実施形態では陰極板のスケールを除去する場合を例示したが、陽極板のスケールを除去する構成とすることも可能である。
【００４４】
また、電極板や浄水カートリッジ、その他細部のスペック（形状、大きさ、レイアウト等）も適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１  電解水生成装置
１０  電解槽
１１  隔膜
１２  陰極板
１３  陽極板
５０  スケール除去部材（スケール成長抑制手段）
６０  フィルタ
【図１】
2012179565.tif 000003
【図２】
2012179565.tif 000004
【図３】
2012179565.tif 000005
【図４】
2012179565.tif 000006
【図５】
2012179565.tif 000007
【図６】
2012179565.tif 000008
【図７】
2012179565.tif 000009
【図８】
2012179565.tif 000010
【図９】
2012179565.tif 000011
【図１０】
2012179565.tif 000012
【図１１】
2012179565.tif 000013
【図１２】
2012179565.tif 000014
【図１３】
2012179565.tif 000015