JP2010088972A - 水素含有電解水生成装置及び給湯設備 - Google Patents

Abstract

【課題】 電気分解によりアルカリイオン水を得る際に酸性イオン水を減少させる。
【解決手段】 正電極１５及び負電極１６に挟まれて陽イオン交換膜１２が設けられ、負電極１６と陽イオン交換膜１２の間の陰極側の通路に水道水を流通させる経路２１を備え、陽イオン交換膜１２を正電極１５に密着して設け、正電極１５側の陽イオン交換膜１２に対してはＨ^＋イオンが透過する湿潤状況にして水素ガスの気泡を負電極１６に生成し、陽イオン交換膜１２に水酸イオンＯＨ^-を透過させずに酸素イオンの発生を抑制して酸性イオン水を減少させる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、水道水等の原水から水素含有電解水を得るための水素含有電解水生成装置及び給湯設備に関する。

水道水から水素含有電解水（アルカリイオン水）及び酸性イオン水を生成するアルカリイオン整水器（水素含有電解水生成装置）としては、陽極、陰極の電極間にイオン交換膜を介在させ、水の電気分解作用を利用して、アルカリイオン水と酸性イオン水とに分離生成するものがある。また、このようなアルカリイオン整水器としては、水道のカラン（蛇口）に固定されるタイプのものや、水道管の途中に配置されるタイプ、いわゆるビルトインタイプのものがある。

ビルトインタイプのアルカリイオン整水器としては、例えば、利用者が水栓を開くことによって原水管から水道水が通水されて電解槽に供給され、この電解槽でアルカリイオン水と酸性イオン水とが生成される。そして、電解槽で生成されたアルカリイオン水が吐水管を経て吐水されると共に、酸性イオン水が酸性イオン水吐出管を経て排水される。また、利用者が水栓を閉じ、原水管からの通水が停止されることによってアルカリイオン水の吐水が停止する（例えば、特許文献１参照）。

アルカリイオン整水器は、一対の電極の間にイオン交換膜を配置し、電気分解により水酸イオンＯＨ^-及び水素イオンＨ^＋が電極表面において電子のやり取りを行い、陰極側の電極に水素ガスの泡を生成させると共に陽極側の電極に酸素ガスの泡を生成させる。そして、陰極側の電極に生成された水素ガスの泡を水に溶存させてアルカリイオン水を得ている。この時、陽極側の電極に生成された酸素ガスにより酸性イオン水が所定の割合で発生するが、アルカリイオン整水器では酸性イオン水は不要なのでそのまま廃棄されている。

このように、アルカリイオン整水器では、アルカリイオン水を得るために生じる不要な酸性イオン水を廃棄しているのが現状であり、電気分解によりアルカリイオン水を得る技術においては、所定量の酸性イオン水の生成は回避できない。このため、酸性イオン水の廃棄に関しては、種々検討されているのが実情である。

一方、アルカリイオン水は、生体内に生じた活性酸素を無毒の水に戻すために用いることが有効であることが知られている。このような効果を得るためには、酸化還元電位がマイナス側に大きく、ｐＨは中性に近いものが最適であることが望ましい。酸化還元電位がマイナス側に大きく、ｐＨが中性に近いアルカリイオン水を得るため、電解室外の電極板を隔膜に近づけ、Ｈ^＋イオンを陽極側で強く反発させ、隔膜方向に大きな電気的力が加わるようにした技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。

しかし、酸化還元電位とｐＨを独立して制御するために、電極板と隔膜の配置を規定した場合でも、電極板が電解室の外に存在する構成であるため、電気分解を成立させるためには、電極板と隔膜との間に酸性イオン水を流通させる流路を設ける必要がある。従って、酸性イオン水の廃棄に関する問題を解決することはできない。
特開平１０−１９２８５８号公報 ＷＯ９９／１０２８６号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、電気分解によりアルカリイオン水を得る際に酸性イオン水を減少させることができる水素含有電解水生成装置を提供することを目的とする。

また、本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、電気分解によりアルカリイオン水を得る際に酸性イオン水を減少させることができる水素含有電解水生成装置を備えた給湯設備を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の水素含有電解水生成装置は、陽極、陰極一対の電極に挟まれたイオン交換膜が電解槽内に備えられ、陰極側の通路に水を流通させる流通路を備え、前記イオン交換膜が陽イオン交換膜であり、前記陽イオン交換膜が陽極側の電極に密着して前記流通路に対向していることを特徴とする。

請求項１に係る本発明では、陽イオン交換膜が陽極側の電極に密着して流通路に対向しているので、陽極側の電極側の陽イオン交換膜に対しては水素イオンＨ^＋が透過する湿潤状況にすることで、水素イオンの気泡を陰極側の電極に生成させることができると共に、水酸イオンＯＨ^-は陽イオン交換膜を透過しないので酸素イオンの発生が抑制され、酸性イオン水を減少させることができる。このため、電気分解によりアルカリイオン水を得る際に酸性イオン水を減少させることが可能になる。

そして、請求項２に係る本発明の水素含有電解水生成装置は、請求項１に記載の水素含有電解水生成装置において、陰極側の前記電極がメッシュ状に形成されていることを特徴とする。

請求項２に係る本発明では、陰極側の電極がメッシュ状に形成されているので、電極に生成される水素ガスの泡のぬれ角を小さくすることができ、水素ガスの泡を小さい状態で離脱させることができる。つまり、生成される水素ガスと電極の表面に生じる吸着力が、点接触に近い状態により表面張力が抑制されたものになり、水素ガスの泡を小さい状態で離脱させることができる。

このため、陰極側の電極に生成される水素ガスの泡が微小な状態で水素含有電解水に含ませることが可能になり、酸性イオン水を減少させた状態で、活性水素が十分に含まれた水素含有還元水を得ることができる。メッシュの断面形状は、円形、三角形、四角以上の多角形等、種々の形状とすることが可能である。

また、請求項３に係る本発明の水素含有電解水生成装置は、請求項２に記載の水素含有電解水生成装置において、前記陽イオン交換膜と陰極側の前記電極との間に前記流通路の流入側の経路が形成され、陰極側の前記電極の前記陽イオン交換膜の反対側に前記流通路の流出側の経路が形成されていることを特徴とする。

請求項３に係る本発明では、陽イオン交換膜と陰極側の電極との間に形成された流通路の流入側の経路から陰極側の電極の反対側の面に水素ガスの気泡を通過させて水流と共に水素ガスを流出させる。このため、水素ガスの気泡が小さい状態で電極から離脱しやすくなる。

また、請求項４に係る本発明の水素含有電解水生成装置は、請求項３に記載の水素含有電解水生成装置において、陽極側の前記電極がメッシュ状に形成されていることを特徴とする。

請求項４に係る本発明では、陽極側の電極がメッシュ状に形成されているので、陽イオン交換膜への水分の拡散が容易になり、少ない水分量で陽イオン交換膜を湿潤させることができる。

また、請求項５に係る本発明の水素含有電解水生成装置は、請求項４に記載の水素含有電解水生成装置において、陽極側の前記電極は円筒状とされて外周部に円筒状の前記陽イオン交換膜が密着され、前記陽イオン交換膜が密着された陽極側の前記電極の外周に円筒状の陰極側の前記電極が配され、前記流通路は、陽極側の前記電極と陰極側の前記電極との間が前記流入側とされると共に、陰極側の前記電極の外側が前記流出側とされて水素含有電解水が流出されることを特徴とする。

また、請求項６に係る本発明の水素含有電解水生成装置は、請求項５に記載の水素含有電解水生成装置において、前記流通路の前記流入側に流入される原水の一部を陽極側の前記電極の内周側に送る陽極側流路を備えたことを特徴とする。

請求項５及び請求項６に係る本発明では、円筒状の電解槽を有する水素含有電解水生成装置を得ることができ、水道水配管等の配管系に容易に設置することができる。

また、請求項７に係る本発明の水素含有電解水生成装置は、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の水素含有電解水生成装置において、前記陽極側に流入する原水の量が制限されていることを特徴とする。

請求項７に係る本発明では、陽極側に流入する原水の量が制限されることで、酸性イオン水を最小限に減少させることができる。

上記目的を達成するための請求項８に係る本発明の給湯設備は、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の水素含有電解水生成装置を２台備え、一方の水素含有電解水生成装置の原水入口側が冷水源に接続され、他方の水素含有電解水生成装置の原水入口側が温水源に接続され、２台の水素含有電解水生成装置の流通路の出口側が一つの混合給湯管に接続され、２台の水素含有電解水生成装置の電極の通電状況を個別に制御する制御手段を備えたことを特徴とする。

そして、請求項９に係る給湯設備は、請求項８に記載の給湯設備において、前記制御手段には、前記電極の極性を逆にして陰極面の洗浄運転を行なう機能が備えられていることを特徴とする。

請求項８及び請求項９に係る本発明では、電気分解によりアルカリイオン水を得る際に酸性イオン水を減少させることができる水素含有電解水生成装置を備えた給湯設備となる。

本発明の水素含有電解水生成装置は、電気分解によりアルカリイオン水を得る際に酸性イオン水を減少させることが可能になる。

また、本発明の給湯設備は、電気分解によりアルカリイオン水を得る際に酸性イオン水を減少させることができる水素含有電解水生成装置を備えた給湯設備となる。

図１には本発明の一実施形態例に係る水素含有電解水生成装置の原理説明、図２には本発明の一実施形態例に係る水素含有電解水生成装置の構成概念、図３には本発明の一実施形態例に係る水素含有電解水生成装置の全体を表す断面、図４には電極を分解した状態の斜視、図５には電極を組み付けた状態の一部断面状態、図６（ａ）（ｂ）には下側基台の外観を表す側面及び平面、図７（ａ）（ｂ）には上側基台の外観を表す側面及び平面、図８（ａ）（ｂ）には負極電極の外観を表す側面及び平面、図９（ａ）（ｂ）には正極電極の外観を表す側面及び平面、図１０には電極の配置状況を表す平面、図１１には本発明の一実施形態例に係る給湯設備の概略系統、図１２には給湯設備の制御ブロック概念を示してある。

図１に基づいて本発明の水素含有電解水生成装置の原理を説明する。

図に示すように、電解槽１には陽イオン交換膜２が設けられ、陽イオン交換膜２によって電解槽１の内部が２つの通路３、４に区切られている。陽イオン交換膜２を挟んで通路３には正電極５（陽極側電極）が配され、陽イオン交換膜２が正電極５に密着して流通路である通路４に対向している。通路４には負電極６（陰極側電極）が設けられ、一対の電極（正電極５、負電極６）に挟まれた陽イオン交換膜２が電解槽１の内部に備えられている。

陰極側の通路４及び陽極側の通路３に水（原水）を流通させる流通路７が備えられ、流通路７から通路４を流通した水は整水されてアルカリイオン水として排出され、流通路７から通路３を流通した水は整水されて酸性イオン水として排出される。

正電極５及び負電極６の間に所定の電圧が印加され、電解槽１内に供給された水（原水）は、イオン交換膜２で区切られた通路３、４に流れ込む。流れ込んだ水は、イオン交換膜２と正電極５及び負電極６との間、即ち、通路３、４を通過する際に、水素イオンＨ^＋と水酸イオンＯＨ⁻とに電離する。

電離した水素イオンＨ^＋が陽イオン交換膜２を透過して陰極側の通路４に集まり、負電極６に水素ガスの気泡が生成され、水（２Ｈ_２Ｏ）は、電子（２ｅ^-）によりＨ_２＋２ＯＨ^-に整水され（水に水素ガスが溶存し）、水素が溶存されたアルカリイオン水が生成される。一方、電離した水酸イオンＯＨ⁻は陽イオン交換膜２を透過しないため陽極側の通路３には水酸イオンＯＨ⁻が集まらず、電子が与えられないためＯ_２の生成が大幅に抑制され、酸性イオン水がほとんど生成されない。

本発明の水素含有電解水生成装置では、正電極５は通路３側で陽イオン交換膜２に密着されているので、陽イオン交換膜２によりプラスの水素イオンＨ^＋だけが透過されて水酸イオンＯＨ⁻が正極側に発生し難くなり、酸性ガスの発生を抑制して酸性イオン水を大幅に減少させることができる。

このため、酸性イオン水を大幅に減らして酸性イオン水の廃棄量を大幅に減らすことが可能になる。ファラデーの法則が成立する程度に陽イオン交換膜２の潤湿状態を維持できれば、廃棄する酸性イオン水を無くすことも可能である。

図２に基づいて本発明の一実施形態例に係る水素含有電解水生成装置の具体的な構成の概念を説明する。

図に示すように、電解槽１１には陽イオン交換膜１２が設けられ、陽イオン交換膜１２によって電解槽１１の内部が２つの通路１３、１４に区切られている。陽イオン交換膜１２はマイナスに帯電している膜であり、プラス側のイオンだけを引き付けてマイナス側のイオンを反発する。つまり、陽イオン（水素イオンＨ^＋）だけを透過する膜であり、陰イオン（水酸イオンＯＨ⁻）が反発される膜である。

陽イオン交換膜１２を挟んで通路１３には正電極１５（陽極側電極）が設けられ、通路１４には負電極１６（陰極側電極）が設けられている。正電極１５及び負電極１６は、細かい網目のメッシュ状に形成されている。正電極１５は通路１３側で陽イオン交換膜１２に密着されている。通路１４側の陽イオン交換膜１２の上部には上部スペーサ１７が取り付けられ、上部スペーサ１７には負電極１６の上部が取り付けられている。そして、負電極１６の下部スペーサ１８により電解槽１１の内壁に取り付けられている。

電解槽１１の下部には原水入口１９が設けられ、陽イオン交換膜１２の下方には原水入口１９から流入した原水を通路１３、１４に流通させる流通路２０が形成されている。つまり、流通路２０は、陽イオン交換膜１２の下方から、正電極１５が密着された陽イオン交換膜１２の側の通路１３に原水を流入させると共に、負電極１６と陽イオン交換膜１２の間（負電極１６の表側）に原水を流入させる。

負電極１６の表側から流入した原水は、上部スペーサ１７の存在により、メッシュ状に形成された負電極１６の裏側に移動して（図中矢印で示してある）排出される。つまり、陽イオン交換膜１２と負電極１６の間に流通路の流入側の経路２１が形成され、負電極１６の陽イオン交換膜１２の反対側に流通路の流出側の経路２２が形成されている。

正電極１５及び負電極１６の間に所定の電圧が印加され、電解槽１１内に供給された水（原水）は、陽イオン交換膜１２で区切られた通路１３、１４に流れ込む。流れ込んだ水は、通路１３、１４を通過する際に、水素イオンＨ^＋と水酸イオンＯＨ⁻とに電離する。

電離した水素イオンＨ^＋が陽イオン交換膜１２を透過して陰極側の通路１４に集まり、負電極１６に水素ガスの気泡が生成され、水（２Ｈ_２Ｏ）は、電子（２ｅ^-）によりＨ_２＋２ＯＨ^-に整水され（水に水素ガスが溶存し）、水素が溶存されたアルカリイオン水が生成される。一方、電離した水酸イオンＯＨ⁻は陽イオン交換膜１２を透過しないため陽極側の通路１３には水酸イオンＯＨ⁻が集まらず、電子が与えられないためＯ_２の生成が大幅に抑制され、酸性イオン水がほとんど生成されない。

正電極１５は通路１３側で陽イオン交換膜１２に密着されているので、陽イオン交換膜１２によりプラスの水素イオンＨ^＋だけが透過されて水酸イオンＯＨ⁻が正極側に発生し難くなり、酸性ガスの発生を抑制して酸性イオン水を大幅に減少させることができる。このため、酸性イオン水の廃棄を大幅に減少させることができる。

また、正電極１５がメッシュ状に形成されているので、陽イオン交換膜１２への水分の拡散が容易になり、少ない水分量で陽イオン交換膜１２を湿潤させることができ、酸性イオン水の排出量を大幅に減らすことができる。隔膜式電解装置の場合、ファラデーの法則によりアルカリイオン水と酸性イオン水の生成割合は２：１となる。正電極１５をメッシュ状にして陽イオン交換膜１２に密着させることで、酸性イオン水の排出量をアルカリイオン水の１００分の１程度に低減できることが実験により確認されている。

また、負電極１６が細かい網目のメッシュ状に形成されているため、負電極１６に生成される水素ガスの泡のぬれ角を小さくすることができ、水素ガスの泡を小さい状態で離脱させることができる。つまり、生成される水素ガスと負電極１６の表面に生じる吸着力が、点接触に近い状態により表面張力が抑制されたものになり、水素ガスの泡を小さい状態で離脱させることができ、水素ガスが水に溶存し易くなり、長時間水に水素ガスを留まらせることが可能になる。

そして、陽イオン交換膜１２と負電極１６との間に形成された流通路の流入側の経路から負電極１６の反対側の面（裏面）に水素ガスの気泡を通過させて水流と共に水素ガスを流出させるので、水素ガスの気泡が小さい状態で負電極１６から離脱しやすくなる。

図３〜図９に基づいて図２に示した水素含有電解水生成装置を更に具体的に説明する。尚、図２に示した部材と同一部材には同一符号を付してある。

主に図３に示すように、下側基台３１には筒状の電解槽１１が固定され、電解槽１１の上部には上側基台３２が固定されている。電解槽１１は、筒の内側に出入り口を除いてプラスチック製のシート１１ａが配された構成とされている。電解槽１１の下部の筒面には原水入口１９が設けられ、電解槽１１の上部筒面にはアルカリイオン水の吐出口３３が設けられている。また、上側基台３２には酸性水の排出口３４が設けられている。

主に図３、図６に示すように、下側基台３１の上面には筒状の下ソケット３５が設けられ、下ソケット３５に略対応する下側基台３１の面には、後述する電極棒のフランジがガスケットを介して嵌合する落し込み部３６、３７が形成されている。主に図３、図７に示すように、上側基台３２の下面には筒状の上ソケット３８が設けられ、上ソケット３８の内側の上側基台３２に排出口３４が設けられている。

下ソケット３５の上部には、負電極１６の外側における電解槽１１の内周側（後述する経路２２）への原水の流入を規制する下部スペーサ１８が設けられ、下ソケット３５には原水を内側に流入させる流入口３５ａが設けられている。

主に図３〜図５に示すように、下ソケット３５の内側における下側基台３１には、天井面を有する円筒状の台座４１が設けられている。台座４１の筒面には原水の流入口４２が形成され、台座４１の天井面の中心には台座４１の内側からの原水を天井面に送る送出口４３が形成されている。

台座４１の天井面の上には筒状の正電極１５が配され、正電極１５は台座４１と同径とされている。正電極１５は細かい網目のメッシュ状に形成され、正電極１５の周囲には陽イオン交換膜１２の筒が嵌合している。つまり、円筒状の正電極１５の外周部に円筒状の陽イオン交換膜１２が密着されている。

正電極１５の上端部の内周は上ソケット３８の外周側に嵌合し、円筒状の陽イオン交換膜１２の下端部の内周は台座４１の筒部に嵌合している。つまり、外周部に陽イオン交換膜１２が密着された正電極１５は、上ソケット３８と台座４１とに嵌合されて電解槽１１に収容されている。

主に図３〜図５及び図９、図１０に示すように、正電極１５の内周側には正極側の端子となる正電極棒４５が固定され、正電極棒４５の下部にはフランジ部４６が設けられている。下側基台３１の落し込み部３６にはガスケット４７が配され、正電極棒４５のフランジ部４６はガスケット４７を介して落し込み部３６に係合し、正電極棒４５の下端部は下側基台３１の貫通穴３１ａを貫通し、下端部は下側基台３１から外部に導かれて図示しない電源に接続されている。

主に図３〜図５に示すように、外周部に陽イオン交換膜１２が密着された正電極１５の外周側には筒状の負電極１６が同心状態に隙間をあけて配され、陽イオン交換膜１２と負電極１６との間に経路２１が形成されている。負電極１６は細かい網目のメッシュ状に形成され、正電極１５の上端側における陽イオン交換膜１２の外周には上部スペーサ１７が設けられ、負電極１６の上端が上部スペーサ１７に嵌合して経路２１の上端が閉じられている。

負電極１６の下端部は下ソケット３５の内周側に嵌合し、負電極１６は上部スペーサ１７と下ソケット３５とに嵌合されて、外周部に陽イオン交換膜１２が密着された正電極１５の外側に配された状態で電解槽１１に収容されている。負電極１６の外側における電解槽１１の内周側（吐出口３３に連通する部位）が経路２２とされている。

主に図３〜図５及び図８、図１０に示すように、負電極１６の外周側には負極側の端子となる負電極棒５５が固定され、負電極棒５５の下部にはフランジ部５６が設けられている。下側基台３１の落し込み部３７にはガスケット５７が配され、負電極棒５５のフランジ部５６はガスケット５７を介して落し込み部３７に係合し、負電極棒５５の下端部は下側基台３１の貫通穴３１ａを貫通し、下端部は下側基台３１から外部に導かれて図示しない電源に接続されている。

電解槽１１の原水入口１９から供給される原水は、下ソケット３５の内側に導かれ(流通路２０)、陽イオン交換膜１２と負電極１６との間に形成された経路２１に送られる。また、下ソケット３５の内側に導かれた原水の一部は、流入口４２から台座４１の内側に送られ、送出口４３から正電極１５の内周側に導かれる。つまり、流通路の流入側（経路２１）に流入される原水の一部が正電極１５の内周側に送られる陽電極側流路が構成されている。

正電極１５及び負電極１６の間に所定の電圧が印加され、原水入口１９から流入し、経路２１に流れ込んだ水及び正電極１５の内周側に送られた水は、流通の過程で水素イオンＨ^＋と水酸イオンＯＨ⁻とに電離する。

電離した水素イオンＨ^＋が陽イオン交換膜１２を透過して陰極側の経路２１に集まり、負電極１６に水素ガスの気泡が生成され、水（２Ｈ_２Ｏ）は、電子（２ｅ^-）によりＨ_２＋２ＯＨ^-に整水され（水に水素ガスが溶存し）、水素が溶存されたアルカリイオン水が生成される。

そして、陽イオン交換膜１２と負電極１６との間の経路２１から負電極１６の反対側（外周側）の面に水素ガスの気泡を通過させて水流と共に水素ガスを流出させ、水素ガスの気泡が小さい状態で負電極１６から離脱させる。負電極１６が細かい網目のメッシュ状に形成されているため、水素ガスの泡が小さい状態で離脱され、水素ガスが水に溶存し易くなり、長時間水に水素ガスを留まらせることが可能になる。水素ガスが溶存されたアルカリイオン水は、吐出口３３から必要箇所に供給される。

一方、電離した水酸イオンＯＨ⁻は陽イオン交換膜１２を透過しないため陽極側の正電極１５の内周側には水酸イオンＯＨ⁻が集まらず、酸性イオン水はほとんど生成されない。また、正電極１５はメッシュ状に形成されているので、陽イオン交換膜１２への水分の拡散が容易になり、少ない水分量で陽イオン交換膜１２を湿潤させることができ、酸性イオン水の排出量を大幅に減らすことができる。このため、排出口３４から排出される酸性イオン水は極僅かとなる。

上述した水素含有電解水生成装置では、筒状の正電極１５の外側に筒状の陽イオン交換膜１２が密着して設けられているので、陽イオン交換膜１２によりプラスの水素イオンＨ^＋だけが透過されて水酸イオンＯＨ⁻が正極側に発生し難くなり、酸性ガスの発生を抑制することができ、酸性イオン水の排出量を大幅に減少させることができる。また、正電極１５がメッシュ状に形成されているので、陽イオン交換膜１２への水分の拡散が容易になり、下部からの少ない量の水分供給で陽イオン交換膜１２を湿潤させることができ、酸性イオン水の排出量を大幅に減らすことができる。

また、筒状の負電極１６が細かい網目のメッシュ状に形成されているため、水素ガスの泡を小さい状態で内側から外側に水流と共に流して離脱させることができ、水素ガスが水に溶存し易くなり、長時間水に水素ガスを留まらせることが可能になる。

上述した水素含有電解水生成装置６１を備えた給湯設備の一例を図１１、図１２に基づいて説明する。

図示の給湯設備は、２台の水素含有電解水生成装置６１が備えられ、温水源としての温水と冷水源としての水道水とが原水として原水入口１９に送られる。吐出口３３からのアルカリイオン水はフロースイッチ６３を備えた配管６４を通して混合給湯管としての混合栓６２に供給される。混合栓６２により温水のアルカリイオン水と水道水のアルカリイオン水の割合が調整され、所望の温度のアルカリイオン水を得るようにされている。

水素含有電解水生成装置６１の排出口３４には排出管６６が接続され、排出管６６には第１電磁弁６５が設けられている。また、配管６４から分岐して分岐管６７が接続され、分岐管６７は第１電磁弁６５の後流側で排出管６６に接続されている。分岐管６７には第２電磁弁６８が設けられている。

２台の水素含有電解水生成装置６１を備えた給湯設備８１では、制御手段としての制御装置７１により電極の通電状況が個別に制御される。即ち、制御装置７１には、フロースイッチ６３、第１電磁弁６５、第２電磁弁６８の信号が入力され、制御装置７１からは、電源及び各種作動信号が出力される。例えば、フロースイッチ６３の信号に基づいてアルカリイオン水が流れている時に電気分解を実施したり、通電する電極の極性を逆にして洗浄運転が実施される。

給湯設備の動作の一例を説明する。

配管６４の内部に水が満たされた状態で、通常の給水時は、第１電磁弁６５が開かれると共に、第２電磁弁６８が閉じられる。混合栓６２が閉じられた状態では、配管６４の内部にアルカリイオン水は流れないので、フロースイッチ６３がオフ状態になる。フロースイッチ６３がオフの場合、制御装置７１からの指令により電気分解が停止される。混合栓６２が開かれると、配管６４の内部のアルカリイオン水が流通し、フロースイッチ６３がオンになる。フロースイッチ６３がオンの場合、制御装置７１からの指令により電気分解が開始される。このように、フロースイッチ６３の信号が電気分解の開始・停止のトリガーとされている。

フロースイッチ６３のオン・オフの状態が制御装置で記憶され、オンからオフに変わった時からの累積時間等により洗浄運転が実施される。例えば、２４時間毎に洗浄運転が実施されるように設定される。洗浄運転は、通電する電極の極性を逆にする。即ち、第２電磁弁６８を開き、負電極に正極の電力を供給し、正電極に負極の電力を供給する。排出管６６から洗浄処理後のアルカリイオン水が排出され、配管６４及び分岐管６７から洗浄後の酸性イオン水が排出される。つまり、電極に付着したカルシウム等が除去される。

また、洗浄処理が終了して電気分解を停止した後、電解水を排出するための原水置換が実施される。洗浄処理では通電する電極の極性を逆にしているため、洗浄処理が終了した直後にはアルカリイオン水の径路に酸性イオン水が残り蛇口から出ることが考えられる。このため、洗浄停止の後、所定時間の間電磁弁を開いて電気分解を停止した状態で原水を供給し、径路内を電気分解のない原水に置き換える。置換が終了した後、第２電磁弁６８を閉じて通常の電気分解を伴う運転を実施する。

給湯の指示はリモコン７２を通して行うことができ、また、給湯、洗浄、原水置換の状況がリモコン７２に表示される。

上述した給湯設備は、負電極１６に生成される水素ガスの気泡を極力小さい状態で水素含有電解水に含ませることができる水素含有電解水生成装置を備えた給湯設備となる。

本発明は水道水等の原水から水素含有電解水を得るための水素含有電解水生成装置及び給湯設備の産業分野で利用することができる。

本発明の一実施形態例に係る水素含有電解水生成装置の原理説明図である。 水素含有電解水生成装置の構成概念図である。 本発明の一実施形態例に係る水素含有電解水生成装置の全体を表す断面図である。 電極を分解した状態の斜視図である。 電極を組み付けた状態の一部断面図である。 下側基台の外観図である。 上側基台の外観図である。 負極電極の外観図である。 正極電極の外観図である。 電極の配置状況を表す平面図である。 本発明の一実施形態例に係る給湯設備の概略系統図である。 給湯設備の制御ブロック概念図である。

符号の説明

１１ 電解槽
１２ 陽イオン交換膜
１３ 通路（陽極側）
１４ 通路（陰極側）
１５ 正電極
１６ 負電極
１７ 上部スペーサ
１８ 下部スペーサ
１９ 原水入口
２０ 流通路
２１ 経路（流入側）
２２ 経路（流出側）
３１ 下側基台
３２ 上側基台
３３ 吐出口
３４ 排出口
３５ 下ソケット
３６、３７ 落し込み部
３８ 上ソケット
４１ 台座
４２ 流入口
４３ 送出口
４５ 正電極棒
４６ フランジ部
４７ ガスケット
５５ 負電極棒
５６ フランジ部
５７ ガスケット
６１ 水素含有電解水生成装置
６２ 混合栓
６３ フロースイッチ
６４ 配管
６５ 第１電磁弁
６６ 排出管
６７ 分岐管
６８ 第２電磁弁
７１ 制御装置
７２ リモコン
８１ 給湯設備

Claims (9)

1. 陽極、陰極一対の電極に挟まれてイオン交換膜が電解槽内に備えられ、陰極側の通路に水を流通させる流通路を備え、前記イオン交換膜が陽イオン交換膜であり、前記陽イオン交換膜が陽極側の電極に密着して前記流通路に対向していることを特徴とする水素含有電解水生成装置。
2. 請求項１に記載の水素含有電解水生成装置において、
   陰極側の前記電極がメッシュ状に形成されていることを特徴とする水素含有電解水生成装置。
3. 請求項２に記載の水素含有電解水生成装置において、
   前記陽イオン交換膜と陰極側の前記電極との間に前記流通路の流入側の経路が形成され、陰極側の前記電極の前記陽イオン交換膜の反対側に前記流通路の流出側の経路が形成されている
   ことを特徴とする水素含有電解水生成装置。
4. 請求項３に記載の水素含有電解水生成装置において、
   陽極側の前記電極がメッシュ状に形成されている
   ことを特徴とする水素含有電解水生成装置。
5. 請求項４に記載の水素含有電解水生成装置において、
   陽極側の前記電極は円筒状とされて外周部に円筒状の前記陽イオン交換膜が密着され、
   前記陽イオン交換膜が密着された陽極側の前記電極の外周に円筒状の陰極側の前記電極が配され、
   前記流通路は、陽極側の前記電極と陰極側の前記電極との間が前記流入側とされると共に、陰極側の前記電極の外側が前記流出側とされて水素含有電解水が流出される
   ことを特徴とする水素含有電解水生成装置。
6. 請求項５に記載の水素含有電解水生成装置において、
   前記流通路の前記流入側に流入される原水の一部を陽極側の前記電極の内周側に送る陽極側流路を備えた
   ことを特徴とする水素含有電解水生成装置。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の水素含有電解水生成装置において、
   前記陽極側に流入する原水の量が制限されている
   ことを特徴とする水素含有電解水生成装置。
8. 請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の水素含有電解水生成装置を２台備え、一方の水素含有電解水生成装置の原水入口側が冷水源に接続され、他方の水素含有電解水生成装置の原水入口側が温水源に接続され、２台の水素含有電解水生成装置の流通路の出口側が一つの混合給湯管に接続され、２台の水素含有電解水生成装置の電極の通電状況を個別に制御する制御手段を備えたことを特徴とする給湯設備。
9. 請求項８に記載の給湯設備において、
   前記制御手段には、前記電極の極性を逆にして陰極面の洗浄運転を行なう機能が備えられている
   ことを特徴とする給湯設備。