特許 6962709 電解水生成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6962709

(24)【登録日】2021年10月18日

(45)【発行日】2021年11月5日

(54)【発明の名称】電解水生成装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/461 20060101AFI20211025BHJP

【ＦＩ】

   C02F1/461 A

【請求項の数】5

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2017-101605(P2017-101605)

(22)【出願日】2017年5月23日

(65)【公開番号】特開2018-196846(P2018-196846A)

(43)【公開日】2018年12月13日

【審査請求日】2020年3月2日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】591201686

【氏名又は名称】株式会社日本トリム

(74)【代理人】

【識別番号】100104134

【弁理士】

【氏名又は名称】住友 慎太郎

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 光佑

【審査官】 高橋 成典

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−１０３３３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１４６３６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１５６１１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０７５９４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１４４０８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４６７１８６３（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２２１５６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６７６６８１２（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ １／４６ − １／４８

Ａ４７Ｂ ７７／００ − ７７／１８

８３／００ − ８７／００

Ｅ０３Ｃ １／００ − １／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水を電気分解して電解水を生成する電解部を備えた電解水生成装置であって、
前記電解部は、電気分解される水が供給される電解室と、前記電解室内に配される互いに極性が異なる第１給電体及び第２給電体と、前記電解室を第１給電体側の第１極室及び第２給電体側の第２極室に区分する隔膜とを有し、
前記第２極室で生成された電解水を取り出して吐水口に供給するための第１出水管と、
前記第１極室で生成された電解水を貯えるタンクと、
前記第１極室で生成された電解水を取り出して前記タンクに供給するための第２出水管と、
前記第１出水管と前記タンクとを接続し、前記第１出水管を流れる電解水を前記タンクに導く第２導水管と、
前記第１給電体及び前記第２給電体の極性を切り替える極性切替手段と、
前記極性切替手段の動作と連動して、前記第１出水管を流れる電解水を前記第２導水管へと導く流路切替弁をさらに備え、
前記流路切替弁は、前記電解室への水の供給が停止された直後、前記第２極室に残留している水を前記第２導水管へと導く、
電解水生成装置。

【請求項2】

前記タンクは、流し台の天板の下方に配されている請求項１記載の電解水生成装置。

【請求項3】

前記電解部は、前記天板の上方に配されている請求項２記載の電解水生成装置。

【請求項4】

前記タンクに貯えられた電解水を外部給水機器へと導く第１導水管をさらに備えた請求項１乃至３のいずれかに記載の電解水生成装置。

【請求項5】

前記タンクは、外部給水機器の上方に配されている請求項４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、水を電気分解することにより電解水素水を生成する電解水生成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

水を電気分解して水素分子が溶け込んだ還元性の電解水素水を生成できる電解水生成装置が知られている。電解水素水は、活性酸素の除去に適しているとして、注目されている。

【0003】

近年、普段の生活の中で電解水素水を気軽に摂取できるように、家庭用の電解水生成装置が普及しつつある。例えば、特許文献１には、異なる種類の電解水を吐出するために複数の運転モードを切り替えて使用することができる電解水生成装置が開示されている。

【0004】

電解水生成装置は、陽極給電体が配された陽極室と陰極給電体が配された陰極室とを備え、上記電解水素水は陰極室で生成される一方、陽極室で副次的に生成される電解酸性水は、通常、排水管から流し台のシンク等に排出されている。

【0005】

上記陽極室で生成される電解水は、食器の洗浄や洗濯等に用いることができる。このため、環境保護意識の強いユーザーは、たらい等の容器をシンク内に配置し、排水管から排出される電解水を貯め、利用していた。

【0006】

しかしながら、上述した利用形態では、シンク内の一部が上記電解水を貯める容器によって占有されるため、シンクの使い勝手が低下する。また、電解水生成装置を使用するたびごとに上記容器をシンク内に配設し、排水管を容器に接続する場合、その作業が面倒である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１６−０７３８９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、副次的に生成される電解水を自動的に溜め込んで、容易に利用可能とにする電解水生成装置を提供することを主たる目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、水を電気分解して電解水を生成する電解部を備えた電解水生成装置であって、
前記電解部は、電気分解される水が供給される電解室と、前記電解室内に配される互いに極性が異なる第１給電体及び第２給電体と、前記電解室を第１給電体側の第１極室及び第２給電体側の第２極室に区分する隔膜とを有し、前記第２極室で生成された電解水を取り出すための出水管と、前記第１極室で生成された電解水を貯えるタンクとをさらに備える。

【0010】

本発明に係る前記電解水生成装置において、前記タンクは、流し台の天板の下方に配されていることが望ましい。

【0011】

本発明に係る前記電解水生成装置において、前記電解部は、前記天板の上方に配されていることが望ましい。

【0012】

本発明に係る前記電解水生成装置において、前記タンクに貯えられた電解水を外部給水機器へと導く第１導水管をさらに備えることが望ましい。

【0013】

本発明に係る前記電解水生成装置において、前記タンクは、外部給水機器の上方に配されていることが望ましい。

【0014】

本発明に係る前記電解水生成装置において、前記出水管と前記タンクとを接続する第２導水管をさらに備えることが望ましい。

【0015】

本発明に係る前記電解水生成装置において、前記第１給電体及び前記第２給電体の極性を切り替える極性切替手段と、前記極性切替手段の動作と連動して、前記出水管を流れる電解水を前記第２導水管へと導く流路切替弁をさらに備えることが望ましい。

【発明の効果】

【0016】

本発明の電解水生成装置では、第２極室で生成された電解水を吐出する吐水管と、第１極室で生成された電解水を貯えるタンクとを備える。第１給電体を陽極として電解水生成装置を運転することにより、第１極室で副次的に生成される電解酸性水が自動的にタンクに溜め込まれて容易に利用可能となり、電解水生成装置の使い勝手が高められる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の電解水生成装置の概略構成を示す図である。

【図2】図１の電解水生成装置の装置本体内の流路構成を示す図である。

【図3】図１の電解水生成装置とは別の電解水生成装置の概略構成を示す図である。

【図4】図３の電解水生成装置とはさらに別の電解水生成装置の概略構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は、本実施形態の電解水生成装置１の概略構成を示している。
電解水生成装置１は、飲用又は料理用等の水として用いられる電解水素水を生成する。電解水生成装置１は、吐水部２と、装置本体３と、タンク５とを有する。

【0019】

吐水部２は、流し台の天板１００の上方に配されている。吐水部２は、水栓２１と吐水管２２とを有する。

【0020】

水栓２１は、天板１００の上面に配される。水栓２１は、天板１００の下方から上方に亘って配されている第１給水管１１と接続されている。第１給水管１１は、天板１００の下方で元水栓１３に接続されている。第１給水管１１は、元水栓１３から提供された水道水を水栓２１に供給する。第１給水管１１は、例えば、井戸水等の水源の水栓に接続されていてもよい。第２給水管１２は、水栓２１から装置本体３に、電気分解の原水となる水道水を供給する。

【0021】

水栓２１は、第１給水管１１から供給された水を吐水管２２から吐出させる。水栓２１には、第１ハンドル２３が設けられている。ユーザーによって第１ハンドル２３が開操作されることにより、水栓２１において第１給水管１１と吐水管２２とが連通される。吐水管２２の先端には、ユーザーが吐出する水を切り替えるための切替ユニット２４が設けられている。

【0022】

切替ユニット２４は、切替ユニット２４に供給された水を吐出する吐水口２４ａと、ユーザーによって操作される第２ハンドル２４ｂとを有する。また、切替ユニット２４の内部には、第２ハンドル２４ｂの操作に連動して流路を切り替える流路切替弁（図示せず）が設けられている。切替ユニット２４は、第２給水管１２によって装置本体３と接続されている。第２給水管１２は、切替ユニット２４から提供された水道水を装置本体３に供給する。

【0023】

通常、切替ユニット２４において、吐水管２２と吐水口２４ａとが連通されている。この状態で、ユーザーによって第１ハンドル２３が開操作されると、元水栓１３から供給された水道水が、第１給水管１１、水栓２１、吐水管２２、切替ユニット２４及び吐水口２４ａを経由してから吐出される。

【0024】

一方、ユーザーによって第２ハンドル２４ｂが操作されると、吐水管２２から切替ユニット２４に供給された水道水が、第２給水管１２を経由して、装置本体３に流入する。

【0025】

装置本体３は、天板１００の上方に配されている。このような装置本体３は、キッチンへの設置を容易とする。装置本体３は、供給された水に浄化及び電気分解等の処理を施し、電解水を生成する。装置本体３と切替ユニット２４とは、上記第２給水管１２の他、第１出水管１４によって相互に接続されている。

【0026】

第１出水管１４は、装置本体３で生成された電解水を切替ユニット２４に供給する。上述した第２ハンドル２４ｂの操作に伴って、切替ユニット２４において第１出水管１４と吐水口２４ａとが連通される。これにより、装置本体３によって生成された電解水は、第１出水管１４及び切替ユニット２４を経由して、吐水口２４ａから吐出され、ユーザーに消費される。

【0027】

タンク５は、天板１００の下方に配されている。すなわち、タンク５は、流し台の内部に収容されている。このようなタンク５の配置によって、キッチンの見栄えが向上すると共に、天板１００を広く使用することが可能となる。タンク５は、第２出水管１５によって装置本体３と接続されている。本実施形態では、装置本体３が天板１００の上方に配されているので、第２出水管１５は、天板１００を貫いて配される。第２出水管１５は、水栓２１が設けられている箇所で、天板１００を貫いて配されていてもよい。ユーザーによって第１ハンドル２３及び第２ハンドル２４ｂが操作されたとき、装置本体３で生成された電解水の一部が第２出水管１５を介してタンク５に供給される。タンク５は、装置本体３から供給された電解水を貯える。なお、タンク５は、装置本体３内に配されていてもよい。この場合、第２出水管１５は省略可能である。

【0028】

装置本体３は、浄水部３１と、電解部３２と、制御部３３等を有する。

【0029】

図２は、装置本体３内での水の流路構成を示している。

【0030】

浄水部３１は、第２給水管１２から供給された水道水を浄化して、電解部３２に供給する。浄水部３１には、例えば、交換可能な浄水カートリッジが装着される。浄水部３１と電解部３２とは、入水管３４を介して接続されている。浄水部３１によって浄化された水道水（浄水）は、入水管３４を介して電解部３２に供給され、電気分解される。

【0031】

電解部３２は、供給された水を電気分解するための電解槽４を有する。電解槽４は、電気分解される水が供給される電解室４０と、極性の異なる第１給電体４１及び第２給電体４２と、電解室４０を区分する隔膜４３とを備えている。

【0032】

電解室４０は、電解槽４の内部に形成されている。電解室４０には、電気分解前の原水（本実施形態では、浄水部３１で浄化された浄水）が供給される。

【0033】

第１給電体４１及び第２給電体４２は、電解室４０内で、互いに対向して配置されている。隔膜４３は、第１給電体４１と第２給電体４２との間に配されている。隔膜４３は、電解室４０を第１給電体４１側の第１極室４０ａと、第２給電体４２側の第２極室４０ｂとに区分する。隔膜４３は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）親水膜によって構成されている。上記入水管３４は、二方に分岐し、第１極室４０ａ及び第２極室４０ｂに接続されている。

【0034】

制御部３３（図１参照）は、第２給水管１２又は入水管３４を流れる水量を検出することにより、第１ハンドル２３及び第２ハンドル２４ｂが操作されたことを検出し、第１給電体４１と第２給電体４２との間に直流電圧を印加する。これにより、電解室４０内で水が電気分解され、電解水が得られる。

【0035】

例えば、図２に示される状態では、第１給電体４１には正の電荷が帯電し、第１極室４０ａは、陽極室として機能している。一方、第２給電体４２には負の電荷が帯電し、第２極室４０ｂは、陰極室として機能している。これにより、第２極室４０ｂでは発生した水素ガスが溶け込んだ還元性の電解水素水が、第１極室４０ａでは発生した酸素ガスが溶け込んだ電解酸性水がそれぞれ生成される。

【0036】

第１給電体４１及び第２給電体４２と制御部３３とは、電流供給ラインを介して接続され、第１給電体４１と制御部３３との間の電流供給ラインには、電流検出手段が設けられている（図示せず）。電流検出手段は、第１給電体４１、第２給電体４２に供給する直流電流（電解電流）を検出し、その値に相当する電気信号を制御部３３に出力する。

【0037】

制御部３３は、例えば、各種の演算処理、情報処理等を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）及びＣＰＵの動作を司るプログラム及び各種の情報を記憶するメモリ等を有している。制御部３３の各種の機能は、ＣＰＵ、メモリ及びプログラムによって実現される。

【0038】

制御部３３は、例えば、電流検出手段から出力された電気信号に基づいて、第１給電体４１及び第２給電体４２に印加する直流電圧（電解電圧）を制御する。より具体的には、制御部３３は、ユーザー等によって設定された溶存水素濃度に応じて、電解電流が所望の値となるように、第１給電体４１及び第２給電体４２に印加する電圧をフィードバック制御する。例えば、電解電流が過大である場合、制御部３３は、上記電圧を減少させ、電解電流が過小である場合、制御部３３は、上記電圧を増加させる。これにより、第１給電体４１及び第２給電体４２に供給する電解電流が適切に制御され、電解室４０で所望の溶存水素濃度の水素水が生成される。

【0039】

第１給電体４１及び第２給電体４２の極性は、制御部３３によって制御される。すなわち、制御部３３は、第１給電体４１及び第２給電体４２の極性を切り替える極性切替手段として機能する。制御部３３が第１給電体４１及び第２給電体４２の極性を適宜切り替えることにより、第１給電体４１及び第２給電体４２が陽極室又は陰極室として機能する機会が均等化される。これにより、第１給電体４１及び第２給電体４２等へのスケールの付着が抑制される。以下、本明細書では、特に断りのない限り、第１給電体４１が陽極給電体として、第２給電体４２が陰極給電体として、それぞれ機能している場合が説明されるが、第１給電体４１が陰極給電体として、第２給電体４２が陽極給電体として、それぞれ機能する場合も同様である。

【0040】

電解槽４の下流には、流路切替弁３５が設けられている。流路切替弁３５は、第１極室４０ａ及び第２極室４０ｂと第１出水管１４及び第２出水管１５との接続を切り替える流路切替手段として機能する。

【0041】

本実施形態では、ユーザーは、装置本体３に設けられている操作部３９を操作することにより、吐水管２２から吐出される電解水の水質（すなわち、電解水素水又は電解酸性水）を選択できる。操作部３９は、例えば、タッチパネル等により構成されている。操作部３９は、ケーブル等（図示せず）によって制御部３３と接続され、ユーザーの操作に応じた電気信号を制御部３３に入力する。

【0042】

制御部３３は、操作部３９から入力される電気信号に基づいて、第１給電体４１及び第２給電体４２の極性又は流路切替弁３５を制御することにより、ユーザーによって選択された水が吐水管２２から吐出される。制御部３３が、第１給電体４１及び第２給電体４２の極性の切り替えと流路切替弁３５による流路の切り替えとを同期させることにより、ユーザーによって選択された電解水（例えば、図２では第２極室４０ｂで生成された電解水素水）が常に第１出水管１４を介して吐水口２４ａから吐出されうる。

【0043】

一方、このとき副次的に生成される電解水（図２では第１極室４０ａで生成された電解酸性水）は、流路切替弁３５によって第２出水管１５に導かれ、タンク５に貯えられる。そして、タンク５に貯えられた電解水は、適宜利用可能である。これにより、従来の電解水生成装置において副次的に生成され、排水管から排出されていた電解水を容易に利用可能となり、電解水生成装置の使い勝手を損なうことなく、水の有効利用を図ることが可能となる。

【0044】

また、タンク５は、天板１００の下方に配されるので、シンクの使い勝手に影響を及ぼさない。さらに、装置本体３の電解部３２が天板１００の下方に配されているので、装置本体３とタンク５との接続が簡素化され、キッチンの美感が損なわれない。

【0045】

なお、ユーザーによって電解酸性水が選択され、第１極室４０ａで生成された電解酸性水が第１出水管１４を介して吐水口２４ａから吐出される場合にあっては、第２極室４０ｂで生成された電解水素水が流路切替弁３５によって第２出水管１５に導かれ、タンク５に貯えられる。

【0046】

図１に示されるように、本実施形態では、タンク５は、第１導水管１６を介して外部給水機器６と接続されている。外部給水機器６とは、電解水生成装置１の外部に設けられ、給水を受けて動作する機器である。外部給水機器６の例としては、食器洗浄機、洗濯機、洗面所の水栓又は浴槽等への給湯器等が挙げられる。

【0047】

外部給水機器６が食器洗浄機である場合、外部給水機器６は、装置本体３及びタンク５と共に、天板１００の下方に配されているのが望ましい。外部給水機器６が洗濯機、給湯器である場合、外部給水機器６は、電解水生成装置１とは別の部屋に配されていてもよい。この場合、第１導水管１６は、複数の部屋に及んで配設される。

【0048】

第１導水管１６には、電磁弁１６ｃが設けられている。電磁弁１６ｃは、制御部３３によって制御される。制御部３３は、電磁弁１６ｃの開閉動作を制御することにより、タンク５から外部給水機器６への給水を制御する。

【0049】

タンク５は、外部給水機器６よりも上方に配されているのが望ましい。本実施形態では、第１導水管１６のタンク５側の接続部１６ａは、外部給水機器６側の接続部１６ｂよりも上方に配されている。これにより、電磁弁１６ｃが開放されたとき、タンク５側と外部給水機器６側との間に生ずる水圧差により、タンク５から外部給水機器６に給水が開始される。タンク５と外部給水機器６とが同じ高さに配される場合、又は、外部給水機器６がタンク５よりも上方に配されている場合は、第１導水管１６に電解水を圧送するためのポンプが設けられていてもよい。

【0050】

第１導水管１６を介してタンク５と外部給水機器６とが接続されている形態によれば、タンク５に貯えられた電解水をより一層容易に利用可能となる。特に、タンク５が上記洗面所の水栓又は浴槽の給湯器と接続されている形態では、第１極室４０ａで生成された電解酸性水を用いて、弱酸性水を洗顔や入浴に気軽に利用できるようになる。

【0051】

図３は、電解水生成装置１の変形例である電解水生成装置１Ａを示している。電解水生成装置１Ａのうち、以下で説明されてない部分については、上述した電解水生成装置１の構成が採用されうる。

【0052】

電解水生成装置１Ａは、流し台の下方に配置されている点で、上述した電解水生成装置１とは異なる。これに伴い吐水部２Ａの構成が変更されている。吐水部２Ａは、水栓２１と、吐水管２２と、第１ハンドル２３と、第２ハンドル２５と操作部２６とを有している。吐水管２２の先端には、吐水口２２ａが設けられている。

【0053】

電解水生成装置１Ａの水栓２１、吐水管２２、第１ハンドル２３及び操作部２６の機能は、電解水生成装置１の水栓２１、吐水管２２、第１ハンドル２３及び操作部３９の機能と同等である。

【0054】

第２ハンドル２５は、水栓２１に設けられている。ユーザーによって第２ハンドル２５が開操作されることにより、水栓２１において第１給水管１１と第２給水管１２とが連通される。これにより、元水栓１３から供給された水道水が、第１給水管１１、水栓２１及び第２給水管１２を経由して、装置本体３に流入する。

【0055】

第１出水管１４は、装置本体３で生成された電解水を水栓２１に供給する。上述した第２ハンドル２５の開操作に伴って、水栓２１において第１出水管１４と吐水管２２とが連通される。これにより、装置本体３によって生成された電解水は、水栓２１及び第１出水管１４を経由して、吐水管２２から吐出され、ユーザーに消費される。

【0056】

電解水生成装置１Ａでは、装置本体３とタンク５とが共に天板１００の下方に配されているので、タンク５が装置本体３に内蔵されていてもよい。この場合、第２出水管１５は省略可能である。

【0057】

図４は、電解水生成装置１Ａの変形例である電解水生成装置１Ｂを示している。電解水生成装置１Ｂのうち、以下で説明されてない部分については、上述した電解水生成装置１等の構成が採用されうる。

【0058】

電解水生成装置１Ｂは、第１出水管１４とタンク５とを接続する第２導水管１７をさらに備える点で電解水生成装置１とは異なる。第２導水管１７は、第１出水管１４を流れる電解水をタンク５に導く。電解水生成装置１Ａでは、電解水生成装置１と比較すると、タンク５に貯えられる水量を容易に増加させて、より一層水の有効利用を図ることができる。

【0059】

電解水生成装置１Ｂでは、第１出水管１４に流路切替弁１８が設けられているのが望ましい。流路切替弁１８は、制御部３３によって制御され、第１出水管１４を流れる電解水の流路を水栓２１又は第２導水管１７へと切り替える。制御部３３は、例えば、第２ハンドル２５が操作され水栓２１が閉じられた直後、第２極室４０ｂに残留している水を第２導水管１７へと導くように流路切替弁１８を制御する。

【0060】

また、第１給電体４１及び第２給電体４２の極性の切り替え直後にあっては、第２極室４０ｂでは電極の切替前に生成された電解酸性水が残留している。そこで、制御部３３は、極性の切替動作と連動して、より具体的には、極性の切り替え直後、予め定められた時間に亘って、第１出水管１４を流れる電解水を第２導水管１７へと導くように流路切替弁１８を制御するのが望ましい。これにより、タンク５に貯えられる水量がより一層増加する。

【0061】

なお、電解水生成装置１Ｂにおいて、第１出水管１４とタンク５とを接続する第２導水管１７は、図１に示される電解水生成装置１にも適用できる。この場合、流路切替弁１８は、装置本体３に内蔵される形態が望ましい。

【0062】

以上、本発明の電解水生成装置１等が詳細に説明されたが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施される。すなわち、電解水生成装置１は、少なくとも、水を電気分解して電解水を生成する電解部３２を備え、電解部３２は、電気分解される水が供給される電解室４０と、電解室４０内に配される互いに極性が異なる第１給電体４１及び第２給電体４２と、電解室４０を第１給電体４１側の第１極室４０ａ及び第２給電体４２側の第２極室４０ｂに区分する隔膜４３とを有し、第２極室４０ｂで生成された電解水を取り出すための第１出水管１４と、天板１００の下方に配され、第１極室で生成された電解水を貯えるタンク５とを備えていればよい。

【符号の説明】

【0063】

１ ：電解水生成装置
１Ａ ：電解水生成装置
１Ｂ ：電解水生成装置
３ ：装置本体
５ ：タンク
６ ：外部給水機器
１４ ：第１出水管
１６ ：第１導水管
１７ ：第２導水管
１８ ：流路切替弁
４０ａ ：第１極室（陽極室）
４０ｂ ：第２極室（陰極室）
４１ ：第１給電体（陽極給電体）
４２ ：第２給電体（陰極給電体）
４３ ：隔膜
１００ ：天板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】