(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解槽をイオン透過性隔膜によって分域し、陰電極を挿入した陰極室と陽電極を挿入した陽極室の電極間に所定の直流電流を印加する電解電源を設けて前記電解槽内に供給される原水を上記電極間の通電によって電気分解し、陰極室から陰極水、陽極室から陽極水を生成するものであって、供給される原水の流量センサを設けると共に、前記電解電源を供給する電源と電解槽への電圧印加回路間に電流センサを挿入し、上記両センサの出力信号に基づいて生成装置の電解度合いの表示手段を設けた連続式電解水生成装置において、
上記電流センサの出力信号を実測値と対比して補正した電解度を更に上記流量計測センサの出力信号を実測値と対比して補正した後表示手段で表示することを特徴とする連続式電解水生成装置の表示装置。
【請求項２】
上記電解度合いの表示はｐＨ、ＯＲＰであることを特徴とする請求項１記載の連続式電解水生成装置の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、水道水などの原水を電気分解して陽極水と陰極水を連続的に生成して吐水する連続式電解水生成装置の表示装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
連続式電解水生成装置は電解槽内をイオン透過性隔膜によって陰極室と陽極室に分域し、それぞれの室内に電極を挿入し、両極室内に連続的に供給した原水を両電極間へ直流電流の通電によって電気分解することにより、陰極室から陰極水、陽極室から陽極水を電解生成し、それぞれを別々に吐水する装置である。
【０００３】
浄水器を通過して夾雑物や遊離塩素を除いた後、カルシウムを補給した水を電気分解して生成した比較的電解度の低い陰極水は健康によい水と云われ、例えば飲料用に使用される。また、同じに生成する陽極水はアストリンゼン水とか調理用水に使用される。
比較的電解度の低い陰極水を飲料用に供する場合、水のｐＨは細胞に対して微妙に作用するため、個人ごとに異なった最適のｐＨがある。このため、使用者に電気分解によって吐水する電解水のｐＨを表示するため、電気分解後の吐水流路のｐＨをｐＨメータで測定し、表示する機能をもった連続式電解水生成装置がある。このような機能をもった連続式電解水生成装置では、使用者は最適のｐＨになるように、装置前面に設けた電解度調節手段を自在に操作して所望のｐＨの吐水を得ることができる。一般的に、電解度調節手段は電解槽の陰陽極に印加する電圧を調整することによって陰陽極間に流れる電流を制御するように構成されているので、電解度調節手段をもって陰陽極に印加する直流電圧を変えれば、陰陽極間に流れる電流が変わり、電解槽を流れる水の電解度が変わり吐水のｐＨが変わる。
【０００４】
原水に無機性塩化物などの強電解質を添加し、電気伝導度を高めて電気分解を行うと強い電気分解が行われて、陰極室から高いｐＨとマイナスの酸化還元電位、すなわち、マイナスＯＲＰをもった陰極水が吐出し、陽極室から低いｐＨとプラスの酸化還元電位、すなわち、プラスＯＲＰをもった陽極水が吐出する。この陰極水には蛋白質を溶解する作用があり洗浄液のビルダーとして、また、この陽極水には殺菌効果があり、消毒殺菌のための無害な洗浄水液として使用される。
上記陽極水はｐＨ３以下でＯＲＰ、１，０５０mv以上で上記の殺菌効果があると云われるが、吐水する陽極水が常時この範囲の値にあるとの保証はないため、電気分解された陽極水がこの範囲にあるかを常時監視する必要がある。このため、使用者に電気分解によって吐水する電解水のｐＨやＯＲＰの使用可否を表示するため、電解後の吐水流路のｐＨやＯＲＰを測定し、表示する機能をもった強電解水を吐水する連続式電解水生成装置がある。
【０００５】
前記のような電解後の吐水流路にｐＨメータやＯＲＰメータを設置し、その測定結果を表示する方法では、ｐＨメータやＯＲＰメータ自体が必要なばかりでなく、吐水流路にｐＨメータやＯＲＰメータを設置するスペースが必要であり、更に、設置のための工数を必要とする。このような設置は連続式電解水生成装置筐体内のマウントを制約させ、設計しずらいものとなり、高価なものとなる。
【０００６】
このため、ｐＨメータやＯＲＰメータを設置することなくｐＨやＯＲＰを算出する方法が提案されている。例えば、特公平５−３４０７９号に開示されている方法はｐＨを表示する方法の一例で、原水が電解槽の陰極室へと流れる流路にフローメータを設けると共に、陰陽電極間に電流計を設けて、水の流量Ｗ（リットル／秒）、そのときの電解電流Ｉ（アンペア）を変数、ファラデー定数を定数として特定の計算式に代入し、算出される数値をもって連続式電解水生成装置のアルカリ性水のｐＨを算出している。
【０００７】
この方法で算出するｐＨは理論値として、原水の水質や温度などが変動しないものとして設定されている。ところが原水は絶えず状態を変えているため、上記で算出された数値は指標とはなるもののｐＨメータで実測したものとは甚だ乖離したものになり、実使用において誤解を起こす恐れがある。
【０００８】
このため、原水の水質などを実測し、実測値から電解電流とｐＨの関係を求め、その関係を回路上で補正した後表示手段をもって表示する連続式電解水生成装置の表示装置がある。例えば、特願平１０−１６３５８号に示されている装置では、標準的な原水の伝導度の実測値から電解電流とｐＨおよびＯＲＰの関係を求めると共に、電解度合いを表示するｐＨ、ＯＲＰは前記電流センサの出力電圧を分岐回路を介して分岐し、電解度合いを吐水後の測定装置で測ったｐＨ、ＯＲＰに換算して表示動作させると共に、ＯＲＰの表示動作は酸性水およびアルカリ性水の吐水に対応してプラスおよびマイナスの表示がなされるように構成している。この装置では、所定の原水を流すとき、上記方法で測定装置で測定した値と殆ど同じ値に表示することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところがこのような補正をして表示動作をさせる装置であっても、原水が所定の流量の場合に実測した値から補正値を設定しているので、水圧などの変動により同一装置で流量が大幅に増加するとき、電解槽の電解効率が変わるため正確な表示をしない。家庭用連続式電解水生成装置で原水の給水流量が大幅に増加するとき、どの程度変動するかを確認するため実測を行った。図４に示したのはこの変動を示す一例で、所定値を３ｌ／分の給水量とする連続式電解水生成装置において、３ｌ／分の給水量とき、吐水流路に設置した吐水はｐＨメータで測定する実測値と近似した値を示すが、水圧を増大させ、給水量が増大するとき、実測値から次第に乖離し実用に供しない表示となる。例えば、６ｌ／分の給水量のときには実用に供しない表示となる。ＯＲＰの場合もｐＨの場合と同様である。
【００１０】
そこで本発明者は原水の流量が所定以上のとき表示手段は実測値から得た流量補正係数により補正して値で表示することにより、流量の如何に拘らず、ｐＨメータやＯＲＰメータ自体を使用することなくｐＨメータやＯＲＰメータの測定結果と同じ結果を示す表示装置を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１の連続式電解水生成装置の表示装置は、電解槽をイオン透過性隔膜によって分域し、陰電極を挿入した陰極室と陽電極を挿入した陽極室の電極間に所定の直流電流を印加する電解電源を設けて前記電解槽内に供給される原水を上記電極間の通電によって電気分解し、陰極室から陰極水、陽極室から陽極水を生成するものであって、供給される原水の流量センサを設けると共に、前記電解電源を供給する電源と電解槽への電圧印加回路間に電流センサを挿入し、上記両センサの出力信号に基づいて生成装置の電解度合いの表示手段を設けた連続式電解水生成装置において、
上記電流センサの出力信号を実測値と対比して補正した電解度を更に上記流量計測センサの出力信号を実測値と対比して補正した後表示手段で表示することを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項２の連続式電解水生成装置の表示装置は、上記電解度合いの表示はｐＨ、ＯＲＰであることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の連続式電解水生成装置の表示装置の原理を示すブロック図である。
【００１４】
図１において、１は交流電源を変圧するトランスであり、２は整流器であり、３は電解槽であり、４は電流センサであり、５はＶ／Ｆ変換器であり、６は第１のｐＨ表示補正器であり、７は第２のｐＨ表示補正器であり、８はｐＨ表示器である。９は第１のＯＲＰ表示補正器であり、１０は第２のＯＲＰ表示補正器であり、１１は極性反転検出器であり、１２はＯＲＰ表示器であり、酸性水またはアルカリ性水に対応して正負とその値を表示する。
【００１５】
整流器２から陰陽電極間に、流れる電流を計量する電流センサ４を設ければ、ほぼ一定流量のとき電流センサ４には電解度合いに対応して電圧が発生する。電流センサ４としては整流器２から陰陽電極間に流れる電流に影響を与えることが無く、その電流値に応答して出力電圧を発生させるものであれば、公知の各種のセンサが使用可能である。この発生した出力電圧はＶ／Ｆ変換器５に入力され、電圧が周波数に変換され、ｐＨ表示器８への信号とＯＲＰ表示補正器１２への信号に分岐される。
【００１６】
原水供給源１６から電解槽３への原水の給水流路１３には、この流路に原水の給水量を計測する流量センサ１５がある。流量センサ１５は原水が流れるとき、つまり、連続式電解水生成装置を作動させるとき、その流量の変動信号を絶えずデジタル信号として分岐回路を介して第２のｐＨ表示補正器７および第２のＯＲＰ表示補正器１０に入力する。流量センサ１５からの流量の変動信号がアナログ信号の場合にはＡ／Ｄ変換器を介在させ、第２のｐＨ表示補正器７および第２のＯＲＰ表示補正器１０の作動に合致するデジタル信号に変換してもよい。
【００１７】
このような構成の連続式電解水生成装置では、給水流路１３から陰電極２０、陽電極２１が隔膜１９を介して対峙するように配設された電解槽３へ原水を流すと共に、商業交流電圧から所定の電解電圧を得るためのトランス１でその２次側に１０〜５０Ｖが出力される。この出力電圧は電解槽の大きさや電極板の構成によって自在に可変設定することができる。整流器２を介して電解槽の隔膜で分域した陰極室および陽極室のそれぞれに設けた陰電極および陽電極に電圧を印加すれば、陰陽電極間に電流が流れて原水が電解され、陰極室からアルカリ性水および陽極室から酸性水がその吐水流路１７、１８から吐水する。この際、整流器２から陰陽電極間に流れる電流は原水の流量と電解度合いに従って変わる。
強電解水を吐水する場合には原水の給水流路１２に食塩などの電解質を添加したり、給水流路の給水を絞って電解槽を通過する給水の通過時間を長くし、原水中に僅かに溶解している電解質を利用して強い電解を行う。なお、図において、給水流路１３に流量センサ１５を設けているが吐水流路１７、１８に設けても全く同じ効果を挙げることができる。
【００１８】
電流センサ４からｐＨ表示器８への信号は図示しない装置全面に設けた電解度調節手段の操作に対応して第１のｐＨ表示補正器６で電解度合いが本来測定装置で表示されるべき値に換算、補正される。その後、流量の変動に対応して発せられる流量補正信号によって第２のｐＨ表示補正器７で再度補正させてｐＨ表示器８に表示される。
同様に、電流センサ４からＯＲＰ表示器１２への信号は図示しない電解度調節手段の操作に対応して第１のＯＲＰ表示補正器９で電解度合いが本来測定装置で表示されるべき値に換算、補正される。その後、流量の変動に対応して発せられる流量補正信号によって第２のＯＲＰ表示補正器１０で再度補正される。更に、極性反転検出器１１によって酸性水に適応する正の値か、アルカリ性水に適応する負の値かをＯＲＰ表示器１２に表示される。
【００１９】
電解水生成装置は印加電圧方向を変えずに連続して使用するとアルカリ流路側に水中に溶解していたアルカリ土類金属が炭酸塩などとして沈積し硬質のデポジットとなり、両極間の通電を阻害する。この弊害を防ぐため、使用後ある時間が経過し、通電が阻害されたとき、もしくは阻害される恐れのあるときは、図示しない極性反転装置を用い、両電極の極性を反転し、陰電極には陽電圧を、陽電極には陰電圧を印加する方法が取られる。この際は陰極室から陽極水が、陽極室から陰極水が吐出する。極性反転検出器９は上記した電解度調節手段の操作に対応した正常動作における陰極水、陽極水に対する正負値を表示すると共に、この極性反転にも応答し、ＯＲＰ表示器の表示が酸性水に適応する正の値とアルカリ性水に適応する負の値を示すようにするものである。
【００２０】
図２（ａ）は電流センサとして単電源動作をする電流センサを用いた場合の出力回路を示す図であり、図２（ｂ）は供給流量を所定量としたときに整流器と陰陽電極間に流れる電流（電解度）と電流センサの出力電圧の関係、およびその値から本来測定器で表示されるべき値（実測値）に換算した補正電圧の関係を示した図である。
【００２１】
整流器から陰陽電極間に流れる電流は平滑回路をもって脈流を平滑化する場合があるが、一般的には、機構の簡略化のため平滑回路を通さずに直接両極に供給している。このため、上記脈流をもって電流センサの出力電圧とすればこの出力電圧は常時変動し、表示装置への入力として不都合である。このため、電流センサ４の出力電圧を平滑回路をもって平滑にする。図２（ａ）に示した平滑回路２２はこのための一例である。図に示す以外の平滑回路を用いることは可能であるが、いずれの場合も少なくてもリップル１％以下にする必要がある。
【００２２】
図２（ｂ）において、例えば、整流器と陰陽電極間に流れる電流が最大電流のとき電流センサ４の出力電圧が所定の最大値になるように設定しておく。上記したように、陽電極と陰電極との間に順方向の電流が流れる場合と逆方向の電流が流れる場合とがあるため、単電源動作をする電流センサでは整流器と陰陽電極間に流れる電流がゼロのとき上記所定の最大値の半分の出力電圧がでるように設定する。仮に所定の最大値を５ｖに設定すれば、整流器と陰陽電極間に電流が流れない状態、つまり装置が作動していない状態で電流センサ４は２．５ｖの電圧を出力するように設定する。この出力電圧のとき吐水のｐＨは原水のｐＨと同じ７となる。この結果、２．５から５ｖまではアルカリ領域を表す出力電圧となり、０から２．５ｖまでは酸性領域を表す出力電圧となる。
【００２３】
原水流量が所定量の場合でも、電流センサ４の出力電圧に比例してｐＨ表示器７を表示させたとしても、一般的に上記出力電圧とｐＨメータが表示する数値とは一致しない。このため、電解度合いを実測値に基づく測定装置としてのｐＨ、つまりｐＨメータが表示する真の数値に補正して表示動作させる必要がある。このため、上記出力電圧を吐水のｐＨ値に変換するための機構が必要となる。これには公知の抵抗による補正回路を用い、アルカリ側領域の出力電圧はアルカリ側領域の補正電圧へ、酸性側領域の出力電圧は酸性側領域の補正電圧へと補正する。一般的には電流センサ４の出力電圧に比例して補正することにより、好ましい補正電圧にすることができるが、更に、実測値と対比して上記抵抗値を微調整することによりｐＨメータが表示する数値に近づくように調整する。このような調整により、補正電圧が示すｐＨは概算値であるが、実用上誤差を無視することができる。
【００２４】
電流センサ４の出力電圧をＶ／Ｆ変換器５に入力するが、Ｖ／Ｆ変換器５は上記所定の最大値の半分の出力電圧のとき所定の周波数を発振するように設定され、電流センサの出力電圧が上昇する、つまり、吐水のｐＨが高くなるにつれて所定の周波数より次第に変換周波数は高くなり、逆に電流センサの出力電圧が低下する、つまり、吐水のｐＨが中性より低くなるにつれて所定の周波数より次第に変換周波数は低くなるように設定されている。この発振周波数をカウンタをもって数えれば、その数をもってｐＨの値を示すことができるので、ｐＨをデジタル的に表示することができる。なお、上記補正回路をＶ／Ｆ変換器５の一部として構成してもよい。
【００２５】
図３は表示補正器で補正された変換周波数の表示器での作動を示す図であり、図３（ａ）は、第１の表示補正器から出力した変換周波数をもって表示器を作動させる場合の図であり、図３（ｂ）は第２の表示補正器から流量補正された信号によって作動させる場合の図である。
【００２６】
装置を連続して作動するとき、ｐＨは絶えず変動する。従って、ｐＨの変動する値をそのままｐＨ表示器に表示するとき、装置の使用者にとって確認しずらいものになる。同様にＯＲＰも絶えず変動するので一旦表示された値は一定時間固定される必要がある。このためマルチバイブレータの発振波形に表示補正器の出力、変換周波数を重畳させ、前回カウントした変換周波数のリセットからラッチまでの波形数を表示器で表示させ、繰り返えさせる。このようにして、一定時間が経つごとに前回カウントした変換周波数波形数が表示されるので装置の使用者は容易に表示値を認知することができる。
【００２７】
図３の横軸は時間軸で、前回カウントされたリセットからラッチまでの波形数は設定表示時間の間固定して表示され、今回の波形数は次回の設定表示時間の間固定して表示される。第１の表示補正器から出力した変換周波数をもって表示器を作動させる場合の図３（ａ）から図３（ｂ）に示す設定表示時間内を固定のままリセットからラッチまで時間を変えれば、カウント時間はカウント１からカウント２へとｔ１だけ短縮されカウント時間内の波形数、すなわち、表示器の表示を自在に変えることができる。第２の表示補正器は流量センサ１５の流量の変動信号によってカウント時間を変えるので、流量に適合する補正を行うことができる。補正量は第１の表示補正器と同様、実測値と対比して自在にリセットからラッチまでの時間を微調整することにより実用上誤差を無視する値とすることができる。
【００２８】
上記は主にｐＨについての測定と表示に付いて説明したがＯＲＰについても同じようにして表示できる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、実用上下記のような優れた効果を得ることができる。
ｐＨメータやＯＲＰメータを必要とせず、しかも吐水のｐＨやＯＲＰを自在に知ることができる。しかも、ｐＨやＯＲＰは実測値と対比して電解電流で補正されていると共に流量補正もされているので、所定流量以上の水が流れるときであっても、正確なｐＨやＯＲＰが表示される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の連続式電解水生成装置の表示装置の原理を示すブロック図である。
【図２】本発明の連続式電解水生成装置の表示装置において、（ａ）は電流センサとして単電源動作をする電流センサを用いた場合の出力回路を示す図であり、（ｂ）は供給流量を所定量としたときに整流器と陰陽電極間に流れる電流（電解度）と電流センサの出力電圧の関係、およびその値から本来測定器で表示されるべき値（実測値）に換算した補正電圧の関係を示した図である。
【図３】本発明の連続式電解水生成装置の表示装置における表示補正器で補正された変換周波数の表示器での作動を示す図であり、（ａ）は、第１の表示補正器から出力した変換周波数をもって表示器を作動させる場合の図であり、（ｂ）は第２の表示補正器から流量補正された信号によって作動させる場合の図である。
【図４】家庭用連続式電解水生成装置で水量が所定値以内のときには吐水流路に設置しｐＨメータやＯＲＰメータで測定する実測値と近似した値を示すが流量が所定値を越えると実測値から次第に乖離することを示す実測値である。
【符号の説明】
２  整流器
３  電解槽
４  電流センサ
５  Ｖ／Ｆ変換器
６  第１のｐＨ表示補正器
７  第２のｐＨ表示補正器
８  ｐＨ表示器
９  第１のＯＲＰ表示補正器
１０  第２のＯＲＰ表示補正器
１２  ＯＲＰ表示器
１５  流量センサ
【図１】
0003895039.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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