JP3484793B2 - 電解水生成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は水道水等を電気分解して
アルカリイオン水と酸性イオン水とを連続的に生成する
電解水生成方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来より図１３に示すような電解水生成
装置が提供されている。これは活性炭からなる濾材３１
と中空糸膜にて形成された濾材３２とを備えた浄水器３
と、電解槽２とからなるもので、電解槽２内には２種の
電極２１，２２が電解隔膜２０で仕切られた状態で配設
されている。 【０００３】水道水の蛇口９９に取り付けられた切換ユ
ニット９８から浄水器３へと送られた水は、浄水器３内
において浄化された後、直流電圧が電極２１，２２に印
加されている電解槽２へ送られて、この電解槽２内にお
いて、陰極となっている電極側にアルカリイオン水が、
陽極となっている電極側に酸性イオン水が生成される。
この両種イオン水のうち、主利用水（一般には飲料に供
されるアルカリイオン水）は吐出口２３から送り出さ
れ、副利用水（酸性イオン水）は吐出口２４から排水口
６４へと送られる。 【０００４】なお、電解槽２の電極２１，２２への電圧
印加開始は、切換ユニット９８と浄水器３との間をつな
ぐ水路に設置されたダイアフラム６８を有する圧力検知
用スイッチＰＳによってなされる。また、浄水器３と電
解槽２とをつなぐ水路は、上記排水口６４にもつながっ
ているが、ボール弁６６が水圧によって閉じているため
に、電解槽２へと向かう水が排水口６４へ直接流れてし
まうことはない。 【０００５】切換ユニット９８からの水供給を止めたな
らば、圧力検知用スイッチＰＳがオフとなって電解槽２
の電極２１，２２への通電が遮断されるとともに、電解
槽２内にある水は、前後に水圧差がないために開いてい
るボール弁６６を通じて排水口６４へと排出される。こ
こにおいて、上記のものでは、実際に吐出される電解水
のｐＨ値を確認するには、試薬などによる簡易分析を別
途行わなくてはならず、また、求めるｐＨ値の電解水を
得るには、設定電圧や流量などの調整を手動で行わなく
てはならず、上記ｐＨ値の確認に要する手間も含めて、
求めるｐＨ値の電解水を確実に得られるものではなかっ
た。 【０００６】このために、吐出する電解水のｐＨ値を連
続的に測定するｐＨセンサーを設けて、このｐＨセンサ
ーから得られるｐＨ値と目標ｐＨ値とを比較して電解槽
に印加する電解電圧をフィードバック制御するものが提
案されている。 【０００７】 【０００８】【発明が解決しようとする課題】 このものでは、 ミネラ
ル成分の多い水を電解して電解水を得る時、特に弱酸性
イオン水を得る時に問題があった。つまり、カルシウム
成分等のミネラル成分を多く含む水は電流が流れやす
く、このような水を電解して弱酸性イオン水を得る場
合、通常の水に対しての場合よりもはるかに低い電解電
圧で目的とするｐＨ値のイオン水を得られることがあ
る。このような特異な水に対して、ｐＨセンサーから得
られるｐＨ値と目標ｐＨ値とを比較して電解電圧のフィ
ードバック制御を行った場合、予め設定した電解電圧−
ｐＨ特性曲線から大きくずれていることから、いわゆる
オーバーシュートが生じて、目標ｐＨ値に収束せず、表
示ｐＨ値がふらついてしまうことがある。 【０００９】本発明はこのような点に鑑み為されたもの
であり、その目的とするところは導電率が高い水に対し
てもオーバーシュートを招くことなく電解電圧制御を行
うことができる電解水生成方法を提供するにある。 【００１０】 【課題を解決するための手段】しかして本発明は、電解
槽による電解にてアルカリイオン水と酸性イオン水とを
生成してこれら電解水を各別に吐出するにあたり、ｐＨ
センサーによる電解水のｐＨ値の測定結果に応じて電解
槽に印加する電解電圧を制御する電解水生成方法におい
て、ｐＨセンサーから得られるｐＨ値の目標ｐＨ値に対
する偏差ΔｐＨを求め、予め設定してある電解電圧−ｐ
Ｈ特性から上記偏差ΔｐＨ相当分の電圧差ΔＶを求めて
現電圧から該電圧差ΔＶを引いた電圧を次に印加する電
解電圧とするとともに、上記電解電圧−ｐＨ特性とし
て、電解槽印加電圧を変えて実測した電解電圧−ｐＨ特
性よりも上記偏差に対する電圧値が小となるものを用い
ることに特徴を有している。 【００１１】 【００１２】 【作用】本発明によれば、検出ｐＨ値を目標ｐＨ値に収
束させるにあたり、ｐＨセンサーから得られるｐＨ値の
目標ｐＨ値に対する偏差ΔｐＨを求め、予め設定してあ
る電解電圧−ｐＨ特性から上記偏差ΔｐＨ相当分の電圧
差ΔＶを求めて現電圧から該電圧差ΔＶを引いた電圧を
次に印加する電解電圧とするとともに、上記電解電圧−
ｐＨ特性として、電解槽印加電圧を変えて実測した電解
電圧−ｐＨ特性よりも上記偏差に対する電圧値が小とな
るものを用いるために、オーバーシュートを招くことが
ないものである。 【００１３】 【実施例】以下本発明を図示の実施例に基づいて詳述す
ると、この電解水生成装置は、図２に示すように、電解
槽２と、逆洗ユニット４と、切換弁５，６と、流量調整
弁６５、ｐＨセンサー７、カルシウム剤添加筒８０等を
ハウジング（図示せず）に納めたものとして構成されて
いる。 【００１４】電解槽２は前記従来例と同様に、２種の電
極２１，２２とこの両者を仕切る電解隔膜２０とを備え
たもので、底部側に流入口２５，２６を、上部側に吐出
口２３，２４を備えており、これら吐出口２３，２４
は、切換弁６を介して吐出管１７，１８に接続されてい
る。ここにおいて、流入口２５と吐出口２３とは一方の
電極２１を囲む空間に連通し、流入口２６と吐出口２４
とは他方の電極２２を囲む空間に連通しているのである
が、流入口２５は流入口２６よりも細くされていて、電
極２１側に流れ込む流量が電極２２側に流れ込む流量よ
り１：３乃至１：４位の比率で少なくなるようにされて
いる。また上記切換弁６は、吐出口２３と吐出管１７と
を連通させる時、吐出口２４と吐出管１８とを連通さ
せ、吐出口２３と吐出管１８とを連通させる時、吐出口
２４と吐出管１７とを連通させる電磁ロータリー弁もし
くはモータ式切換弁で構成されている。 【００１５】浄水器３は、活性炭からなる濾材３１と中
空糸膜からなる濾材３２とを備えたもので、その下端に
設けられた２つの開口部のうちの一方が、逆洗ユニット
４に、他方が切換弁５に接続されている。なお、上記の
２種の濾材３１，３２は単一のカートリッジに納められ
ており、カートリッジごと交換できるように構成されて
いる。 【００１６】逆洗ユニット４は、浄水器３内の濾材３
１，３２の目詰まりを、いったん浄水器３を通すことで
濾過した浄水を浄水器３に逆流させる逆洗を行うことで
解消するためのもので、図４に示すように、シリンダー
４０と、シリンダー４０内に配されたピストン４１、ピ
ストン４１にスライド自在に係合するとともに、ピスト
ン４１の下降に伴って弁体４３をばね４５に抗して引き
下げる連動ピン４２とからなるもので、シリンダー４０
の上端には上記浄水器３につながるポート４６と、弁体
４３の下降で開くとともに弁体４３の上昇で閉じられる
吐出口４４とが設けられており、シリンダー４０におけ
るピストン４１の下方空間は、次に述べる切換弁５のポ
ート５５に連通している。 【００１７】上記逆洗ユニット４の下方に取り付けられ
た切換弁５は、両端にポート５１，５４を有するととも
に、周面における軸方向にずれたところに３つのポート
５２，５３，５５を備えて、内蔵する可動体５６がポー
ト５１，５４から選択的に流入する水の水圧で移動する
ことで、図４に示すポート５１，５２間が連通するとと
もに、ポート５５，５３が可動体５６の外周空間５７を
通じて連通する状態と、可動体５６が図中右方に移動し
て、ポート５４，５５間が連通するとともに、外周空間
５７を通じてポート５２，５３間が連通する状態とを切
り換える。 【００１８】なお、上記浄水器３に接続されているのは
ポート５２であり、ポート５３は排水管１９に接続され
ている。また、ポート５１，５４が蛇口９９に設けられ
た切換ユニット９８に接続されており、ポート５１と切
換ユニット９８との間に流量調整弁６５が設けられてい
る。ポート５２と浄水器３との間に配された定流量弁６
４は、過剰水圧が浄水器３以降の水路にかかることを防
止するために設けたものである。また、ポート５１，５
４と切換ユニット９８とをつないでいる配管は、この電
解水生成装置の器体内において、電源部を収めた電源ボ
ックス７０の下面に放熱プレートを介して接触している
とともに、この接触部分が銅やアルミニウム等の金属製
管で形成されている。電源部を供給する水によって冷や
すことができるようにして、電源部の発熱に対する安全
性を高めている。 【００１９】そして、上記逆洗ユニット４の吐出口４４
は、管４７によって電解槽２の流入口２５，２６につな
がっているのであるが、この管４７の途中には、流量計
６６と、逆止弁６７と電磁弁６３とが設けられており、
電磁弁６３と上記流入口２５，２６を個別に接続する配
管のうち、流入口２５に至る管４８の途中に前記カルシ
ウム剤添加筒８０が設けられている。上記逆止弁６７は
排水口１９につながったもので、管４７側に水圧がかか
っている時は閉じているものの、管４７側に水圧がかか
らなくなった時に開いて、電解槽２内の水及び管４７内
の水を排水口１９から排出する。 【００２０】前記吐出管１８の途中にはｐＨセンサー７
が配設されている。このｐＨセンサー７としては、ここ
では図５に示すように、飽和ＫＣｌまたはＮａＣｌ溶液
と銀−塩化銀電極からなる比較電極部と、飽和ＫＣｌ溶
液と特殊ガラス電極からなる作用電極部で構成されたも
のを用いて、測定するイオン水の水素イオン濃度に比例
して両電極間で発生する起電力を増幅させることで、図
５(b)に示すように、ｐＨ値に応じた０〜５Ｖの電圧を
出力するように構成されており、この出力電圧はＡ／Ｄ
変換された後、後述する制御回路Ｃに取り込まれる。 【００２１】このように形成された電解水生成装置は、
前述のように、上記切換弁５における２つのポート５
１，５４が切換ユニット９８に個別の配管を介して接続
される。この切換ユニット９８は、レバー操作によって
電解水生成装置への水供給の停止と、ポート５１側への
水供給と、ポート５４側への水供給とを切り換えること
ができるようにされたものである。 【００２２】次に電解水を取り出す時の水の流れについ
て説明すると、切換ユニット９８において、水を切換弁
５のポート５１側へと流せば、切換弁５におけるポート
５１に至った水は、その水圧で切換弁５内の可動体５６
を押圧するために、図２に示すように、ポート５２から
浄水器３に入り、濾材３０，３１による濾過を受けた
後、逆洗ユニット４のポート４６に至る。そしてポート
４６から逆洗ユニット４のシリンダー４０内に入った水
は、水圧によってまずピストン４１を押し下げて、それ
まで弁体４３で閉じられていた吐出口４４を開き、この
吐出口４４から管４７を通じて電解槽２の流入口２５，
２６より電解槽２内に入り、ここで電解される。なお、
電解槽２への通電は、上記管４７の途中に配された流量
計６６から得られる流量の情報に基づいて開始される。 【００２３】そしてアルカリイオン水を得たい旨の指示
がなされているならば、電解槽２の電極２１が陽極に、
電極２２が陰極となるように電解電圧が印加されるため
に、吐出口２３側に酸性イオン水が、吐出口２４側にア
ルカリイオン水が得られ、この時、切換弁６は図２に示
す状態とされているために、アルカリイオン水が吐出管
１８側に、酸性イオン水は吐出管１７側に吐出される。 【００２４】酸性イオン水を得たい旨の指示がなされて
いる時には、指示された酸性度に応じて次の２つの水の
流れとなる。まず弱酸性イオン水の場合には、電解槽２
の電極２１が陰極に、電極２２が陽極となるように電解
電圧が印加されるために、吐出口２３側にアルカリイオ
ン水が、吐出口２４側に酸性イオン水が得られ、この
時、切換弁６は上記状態と同じとされているために、ア
ルカリイオン水が吐出管１７側に、酸性イオン水が吐出
管１８側に吐出される。 【００２５】強酸性イオン水の場合には、電解槽２の電
極２１が陽極に、電極２２が陰極となるように電解電圧
が印加されるために、吐出口２３側に酸性イオン水が、
吐出口２４側にアルカリイオン水が得られ、この時、切
換弁６は図３に示すように上記２状態とは異なる状態に
切り換えられるために、アルカリイオン水が吐出管１７
側に、酸性イオン水が吐出管１８側に吐出される。この
ように、強酸性イオン水を吐出管１８側から吐出させる
場合に、電極２１側を陽極とするのは、前述のように、
電極２１側への流入口２５を電極２２側の流入口２６よ
り絞って流入量を少なくしているために、強酸性イオン
水を得ることが容易となっているためである。 【００２６】そして、切換ユニット９８において、水を
切換弁５のポート５４側へと流せば、水圧による可動体
５６の移動で切換弁５が切り換えられ、ポート５４から
入った水は、ポート５５を通じて逆洗ユニット４におけ
るピストン４１の下方空間に流入し、ピストン４１を押
し上げて、弁体４３で吐出口４４を閉じるとともに、ピ
ストン４１の上方空間に溜まっていた濾過済みの浄水を
ポート４６から浄水器３側に逆流させる。この逆流水
は、濾材３２，３１を逆洗して濾材３２，３１に付着し
ていた不純物を洗い流した後、切換弁５のポート５２，
５３を経て排水口１９から排出される。なお、この時の
切換ユニット９８からの水の流入は、逆洗ユニット４に
おけるピストン４１を上死点まで移動させた時点で終了
する。そして、このような逆洗時や、切換ユニット９８
において止水を行った時、電解槽２内の水は、水圧差が
無いために開いた状態にある逆止弁６７を経て排水口１
９から排出される。 【００２７】図１は上記電解水生成装置におけるブロッ
ク回路図であって、図中Ｃは１チップマイクロコンピュ
ータにて構成された前記制御回路、ＤＶは電解電圧を出
力する電源部、Ｄは操作表示部である。ｐＨセンサー７
や流量計６６が接続されている制御回路Ｃは、電解槽２
の電極２１，２２に印加する電解電圧を、電源部ＤＶの
ＰＷＭ制御によって制御することができるように構成さ
れており、また目標ｐＨ値と、ｐＨセンサー７から得ら
れる吐出管１８を通じて吐出中の電解水のｐＨ値との比
較回路Ｃ１を内蔵し、目標ｐＨ値に検出したｐＨ値が一
致するように、上記電解電圧のフィードバック制御を行
う。 【００２８】なお、電源部ＤＶに挿入された低抵抗値の
抵抗Ｒの両端電圧が入力されるコンパレータＣＰは、抵
抗Ｒでの電圧降下に応じて通電電流の大きさを上限値と
比較するためのもので、通電電流が電極２１，２２への
印加電圧に応じて規定された上限値を越えた時には、制
御回路Ｃに対して過電流検知信号を出力し、これを受け
た制御回路Ｃは電極２１，２２への印加電圧が低くなる
ように電源部ＤＶに電圧降下指示信号を出力する。電源
部ＤＶが過剰発熱することがないようにしているわけで
ある。 【００２９】図６に表示操作部Ｄの一例を示す。操作部
として、電源スイッチＳＷ₁の他に、ｐＨ切り替えスイ
ッチＳＷ₂，ＳＷ₃，ＳＷ₄、リセットスイッチＳＷ₅、ｐ
Ｈ微調節のためのスイッチＳＷ₇を備えるほか、電解動
作中であることを音で示すことを入切するためのスイッ
チＳＷ₉、制御回路Ｃにおいて積算される浄水器３の積
算使用時間のリセット用のスイッチＳＷ₁₀と寿命設定Ｓ
Ｗ₁₁、ｐＨセンサー７の洗浄のためのスイッチＳＷ₁₂，
ＳＷ₁₃を備えている。 【００３０】上記スイッチＳＷ₉による報知手段のオフ
は、アルカリイオン水を吐出管１８から吐出する際に対
してのみ有効であるようにしてある。つまり、酸性イオ
ン水が吐出管１８から吐出される時には、スイッチＳＷ
₉をオフとしていても、報知手段が作動してメロディや
ブザーによって警告報知を行うようにしてある。現在吐
出中の水が酸性イオン水であり、飲用には適していない
ことを利用者に知らせるためである。同様の理由で、酸
性イオン水の吐出状態からアルカリイオン水の吐出状態
に切り替えた時にも、ｐＨセンサー７による測定値がｐ
Ｈ８を越えるまでは、あるいは所定の流量（たとえば１
０００ミリリットル）が吐出されたり所定の時間が経過
するまでは警告を鳴らし続けるようにしてあり、酸性イ
オン水の吐出状態から浄水の吐出状態に切り替えた時に
は、ｐＨセンサー７が酸性を出力しなくなるまで、ある
いは１０秒間、あるいは所定の流量が吐出されるまでは
警告を鳴らし続けるようにしてある。更には、電極２
１，２２の後述する逆電洗浄中にアルカリイオン水また
は浄水の吐出状態へと切り替えた時も同様に警告を鳴ら
すことが好ましい。 【００３１】スイッチＳＷ₁₂，ＳＷ₁₃によるｐＨセンサ
ー７の洗浄は、ｐＨセンサー７に析出したスケールの除
去のために行われる。すなわち、ｐＨ１０以上のアルカ
リイオン水、殊に地下水のように炭酸成分過多の場合、
炭酸水素イオンＨＣＯ₃ ^- より炭酸イオンＣＯ₃ ^2-の存
在比率が多くなり、この場合、炭酸カルシウムとして析
出する現象が多くなる。このスケールの析出でｐＨセン
サー７のセンシング部分が覆われると、ｐＨセンサー７
のセンシング精度（特に酸性側）が落ちるとともに、立
ち上がり応答性が悪くなる。この点に対処するために上
記洗浄を行う。詳しくは後述する。 【００３２】上記表示操作部Ｄには、図６に示すよう
に、表示部として、ｐＨセンサー７で得られるｐＨ値を
数字で表示する表示部Ｌａ、前記スイッチＳＷ₂，Ｓ
Ｗ₃，ＳＷ₄の選択状態を表示する表示部Ｌｄ₁〜Ｌｄ₇、
電極２１，２２の洗浄中であることを表示する表示部Ｌ
ｅ、浄水器３の濾材３１，３２の交換を促す表示部Ｌ
ｆ、ｐＨセンサー７の洗浄を促す表示部Ｌｐ、電源状態
を示す表示部Ｌ₁等を備えている。 【００３３】表示部Ｌｅによって動作表示がなされる電
極２１，２２の洗浄は、電極２１，２２に生じたスケー
ルを除去するためのもので、流量計６６により止水が検
知された時、電解槽２の電極２１，２２にそれまでとは
逆極性の電圧を短時間印加することによって行われる
が、この洗浄の開始時には電磁弁６３が閉じられている
ために、滞水系での逆電洗浄が行われる。この時の陽極
側のｐＨ値は、滞水させることによってｐＨ２程度の強
酸性となるために、付着した炭酸カルシウムや炭酸マグ
ネシウム成分を溶解させて除去することができる。ま
た、逆電洗浄の後期においては、電磁弁６３が開かれる
ために、流水系での逆電洗浄も行われるものであり、従
って完全な電極洗浄を期待することができる。なお、こ
の洗浄時に電解槽２にあったスケールを含んだ洗浄水
は、流入口２５，２６側から排水口１９を通じて排出さ
れてしまうために、次回の使用開始時に洗浄水が混ざる
ことはない。 【００３４】しかして、上記のような操作表示部Ｄを備
えたものにおいて、電源スイッチＳＷ₁を投入すれば表
示部Ｌ₁が点灯し、この状態でスイッチＳＷ₂を押せば、
その押す回数に応じて「浄水」か「１〜４」のレベル
（レベル４は図では「強アルカリ」と表示）を選択する
ことができるとともに、選択された状態が表示部Ｌｄ ₃
〜Ｌｄ₇に表示されるものであり、切換ユニット９８を
通じて水を送り込めば、選択された動作がなされる。ス
イッチＳＷ₃によっても指示することができる「浄水」
が選択されている時には、表示部Ｌｄ₃が点灯表示され
るとともに、電解槽２への電解電圧の印加がなされない
ために、吐出管１８からは浄水器３によって浄化された
だけの水が吐出され、この時の水の流量及びｐＨ値が表
示部Ｌａに表示される。 【００３５】レベル１〜４のいずれかのアルカリイオン
水が選択された時には、流量計６６による水流の感知に
よって電解電圧の印加を開始するものであり、この時、
制御回路Ｃは、ｐＨセンサー７から得られる吐出管１８
から吐出する電解水のｐＨ値が、選択されたレベルに応
じて予め設定された目標ｐＨ値となるように、電解電圧
のフィードバック制御を行う。目標ｐＨ値としては、た
とえばレベル１にｐＨ９．０、レベル２にｐＨ９．５、
レベル３にｐＨ１０．０、レベル４（強アルカリ）にｐ
Ｈ１０．５といった値がセットされている。検出される
ｐＨ値は表示部Ｌａによって数字で表示される。 【００３６】スイッチＳＷ₄を押せば、その押す回数に
よってアストリンゼント水として使用することができる
弱酸性イオン水の選択がなされたことを表示する表示部
Ｌｄ ₂と、強酸性イオン水の選択がなされたことを表示
する表示部Ｌｄ₁とが交互に点灯するとともに、選択さ
れた電解強度に応じた目標ｐＨ値がセットされる。ここ
では弱酸性イオン水の場合は目標ｐＨ値を５．８とし、
強酸性イオン水の場合は目標ｐＨ値を３〜２にセットし
て、目標ｐＨ値酸性イオン水が吐出管１８に吐出される
ように電解電圧のフィードバック制御を行う。 【００３７】なお、弱酸性イオン水の場合の流路は図２
に示したように、強酸性イオン水の場合の流路は図３に
示したようになるのは前述の通りであり、このように流
れを切り換えることによって、つまり強酸性イオン水が
得られる陽極電極２１側に流れる流量を少なくすること
によって、強酸性イオン水を容易に得られるようにして
いる。 【００３８】次にフィードバック制御の詳細について説
明すると、次のアルゴリズムに基づいてフィードバック
制御を行っている。すなわち、目標ｐＨ値をｐＨＭとす
ると、図７に示すように、目標ｐＨ値に応じて予め設定
してある電圧Ｖｍの印加を、ｐＨセンサー７から得られ
る出力が安定するまで持続する。なお、ここでは変動幅
が±０．１ｐＨ以内の状態が２秒間連続する状態を安定
としている。そして、上記の安定した時点でのｐＨ値ｐ
ＨＡと目標ｐＨ値ｐＨＭとの偏差ΔｐＨを求め、図８に
示す電圧−ｐＨ（ｐＨセンサー出力電圧）特性テーブル
から偏差ΔｐＨに対応する電圧Ｖｎ（Ｖｎ＝Ｖｍ−Δ
Ｖ）を求めてこの電圧Ｖｎを印加する。このような印加
電圧の補正を偏差ΔｐＨが±０．２ｐＨ以内に納まるま
でｐＨセンサー７から得られる出力が安定する度に行
う。そして偏差ΔｐＨが±０．２ｐＨ以内に納まった時
にはその時点での印加電圧をそのまま持続する。 【００３９】流量の変化等の外乱が入ったために、ｐＨ
が変動して安定した時点での偏差ΔｐＨが目標ｐＨ値に
対して±０．２ｐＨを越えた時には、やはり電圧−ｐＨ
特性テーブルから偏差ΔｐＨに対応する電圧を求めてこ
の電圧を印加することを偏差ΔｐＨが±０．２ｐＨ以内
に納まるまで繰り返す。このようにフィードバック制御
を行う場合、図７に示すｐＨ値変化からも推察されるよ
うに、いわゆるオーバーシュートを招くことが殆どな
く、このために目標ｐＨ値への収束に要する時間が短く
てすむものであり、特に偏差ΔｐＨを上述のように安定
になった時点で求めていることから、偏差ΔｐＨに基づ
く印加電圧の補正は、外乱が入らない限り、たいてい１
回で済んでしまうものであって、この点においても目標
ｐＨ値への収束に要する時間が短いものである。 【００４０】更に、目標ｐＨ値が異なる場合、つまりア
ルカリイオン水を得たい場合と、弱酸性イオン水を得た
い場合と、強酸性イオン水を得たい場合とでは、夫々の
電解時における副反応（たとえば塩素イオンの酸化反応
等）が異なるために、反応時間に差があることから、目
標ｐＨ値毎（ここではアルカリイオン水と弱酸性イオン
水と強酸性イオン水の各生成モード毎）に各々に適した
電圧−ｐＨ特性テーブルを用意して、対応するものによ
ってフィードバック制御している。図８に示す曲線イが
アルカリイオン水用、ロが弱酸性イオン水用、ハが強酸
性イオン水用である。目標ｐＨ値の電圧変化に対するｐ
Ｈ変化の立ち上がり特性に適した制御も行っているわけ
であり、このために目標ｐＨ値がどのような値であって
も、吐出する電解水のｐＨ値を目標ｐＨ値に早期に収束
させることができるものであって、求めるｐＨ値の電解
水を確実に且つ迅速に得ることができる。なお、これら
の電圧−ｐＨ特性テーブル（曲線イ、ロ、ハ）は、 ｐＨｖ＝Ａ＋Ｂlog _e Ｖ （ｐＨｖはｐＨセンサー出力電圧、Ｖは電解電圧、Ａ，
Ｂは各モード毎に異なる定数）の近似式で表すことがで
きる。 【００４１】ところで、このようなフィードバック制御
を行うにあたっては、電源部ＤＶの過剰発熱防止のため
に，予め設定してある電解槽電流値の上限値を越える電
流が流れる電解電圧が印加された場合に対処しておく必
要があるために、通常、過電流検知信号を受けた制御回
路Ｃは、所定時間毎に１ステップずつ電解電圧を下げる
指示を出力するようにしている。 【００４２】ここにおいて、上記所定時間がたとえば８
msecであるのに対して、上記指示を受けたスイッチング
電源である電源部ＤＶの応答性が出力整流回路における
コンデンサーの影響で２５６msec毎に１ステップずつし
か出力電圧を低下させることができないものであると、
過電流検知解除の信号を制御回路Ｃが受けた時には、ス
イッチング電源に対して不必要な値まで電解電圧を下げ
る指示を出してしまっていることになり、従って上限電
流値ぎりぎりの電流が流れる電解電圧を印加できず、結
果的に目標ｐＨ値からほど遠いｐＨ値の電解水が吐出さ
れることになる。 【００４３】このために、ここでは電解槽電流が過電流
となった旨の信号を受けた制御回路Ｃは、電源部ＤＶに
対する電圧降下指示を電源部ＤＶにおける電圧降下速度
に合わせて出力するようにしてある。つまり、電源部Ｄ
Ｖが２５６msec毎に１ステップずつ出力電圧を低下させ
ることができるものであれば、制御回路Ｃは出力電圧を
１ステップ降下させるための電源部ＤＶに対する指示
を、２５６msec毎に出力するようにしてある。従って、
過電流検知の場合の制御に際しても、オーバーシュート
を招くことがなく、上限電流値いっぱいの電解電圧を印
加させることができるものである。電源部ＤＶの出力電
圧降下が確認されてから、次の電圧降下指示信号を出力
するようにしてもよいのはもちろんである。 【００４４】また、オーバーシュート防止に関しては、
地下水のように導電率が高くて電流を流しやすい特異な
水を電解する場合にも、次の点についても留意しなくて
はならない。つまり、上記のような水から弱酸性イオン
水を得る場合、上記実施例で示したものの場合、１〜１
５Ｖ程度の電解電圧でｐＨ４〜６のイオン水を得ること
が可能であるのに対して、一般的な水では３０Ｖ程度の
電解電圧が必要となる。このために、アストリンゼント
モードにおいて、一般的な水を対象として予め設定して
ある電解電圧−ｐＨ特性式に基づき、上記のような導電
率が高くて少しの印加電圧で弱酸性を示すことになる水
に対する制御を行うと、図９(a)に示すように、偏差Δ
ｐＨに対しての印加電圧の変動幅ΔＶ₁ が実際に必要な
変動幅ΔＶ₂ に比べて大きすぎるために、オーバーシュ
ートを招いてしまい、表示ｐＨ値にふらつきが生じるこ
とになる。これを回避するために、ここでは偏差ΔｐＨ
に対する印加電圧の変動幅ΔＶ₁ を、図９(b)に示すよ
うに、実際の水の特性曲線ホにおける上記変動幅ΔＶ₂
よりも小さくしている。 【００４５】また、ここでは変動が±０．１ｐＨ以内の
安定状態が１０秒以上続く時には、この時の電圧値とｐ
Ｈ値とを制御回路Ｃが備えるメモリーに書き込むように
してある。このメモリーに書かれた値は、一度止水され
て再度通水された場合に参照されて、この電圧値が直ち
に印加される。通水再開後の目標ｐＨ値への収束時間が
より早くなるわけである。なお、上記メモリーは、上記
の条件が整う度に書き換えられる。目標ｐＨ値毎に予め
設定してある電圧値を書き換えてしまってもよい。 【００４６】ところで、止水時には電解槽２内の水は排
水されているわけであるから、この状態から通水を開始
しても電解槽２に水が満たされて更にｐＨセンサー７に
至るまでには時間がかかる。目標ｐＨ値を通水途中で変
更した時にも電解槽２内の水がある程度入れ替わるのに
時間がかかる。従って、通水の開始時点からすぐにｐＨ
センサー７の出力に変化が生じるわけではなく、このよ
うな時間帯を不感帯（図７でＫで示す領域）と呼ぶが、
この不感帯においても上記制御を行うならば、印加した
電圧に対応するイオン水がｐＨセンサー７に達していな
い時点で上記の補正値を導くための安定点を検出してし
まうおそれがある。このために、上記フィードバック制
御にあたっては、次の不感帯処理を併せて行っている。 【００４７】すなわち、止水状態から通水を開始した場
合については、図１０に示すように、通水の開始ととも
に目標ｐＨ値に応じて予め設定してある電圧Ｖｍの印加
を開始するとともにｐＨセンサー７の出力の表示とを行
うものの、通水の開始から所定時間Ｔ１（たとえば１５
秒）が経過するまでは、フィードバック制御は行わずに
上記電圧Ｖｍを維持する。そしてＴ１時間経過後から目
的の方向にｐＨ値が０．２ｐＨ変化したかどうかによっ
て不感帯を脱出したかどうかを判断し、脱出が確認され
た後、上記の２秒間の安定点とその時の目標ｐＨ値との
偏差並びに電圧−ｐＨ特性テーブルによるフィードバッ
ク制御モードに入るようにしてある。 【００４８】通水途中での目標ｐＨ値の変更に対して
は、この変更に対して新たな目標ｐＨ値に対応する電圧
Ｖｍｎの印加をただちに開始するとともにｐＨセンサー
７の出力の表示とを行うものの、変更から所定時間Ｔ２
（たとえば３秒）が経過するまでは、フィードバック制
御は行わずに上記電圧Ｖｍｎを維持する。そしてＴ２時
間経過後から目的の方向にｐＨ値が０．２ｐＨ変化した
かどうかによって不感帯を脱出したかどうかを判断し、
脱出が確認された後、上記のフィードバック制御モード
に入るようにしてある。 【００４９】なお、不感帯の脱出を目的の方向にｐＨ値
が０．２ｐＨ変化したかどうかのみによって判断して行
ったのでは、何らかの原因でｐＨ変化が僅かで０．２ｐ
Ｈ以上の変化が見られない時、フィードバック制御モー
ドに入ることができないために、強制脱出用の判断部を
付加しておくことが望ましい。この判断部としては、上
記の所定時間Ｔ１，Ｔ２より長い時間がセットされたタ
イマーでもよいが、たとえば０．２リットルの水が通水
されたことによって強制脱出してフィードバック制御モ
ードに入るようにするとよく、この場合、フィードバッ
ク制御モードに入れば安定かどうかの判断を待たずにそ
の時点でｐＨ比較を行って補正を行うとよい。 【００５０】ところで、酸性イオン水を吐出する場合
で、使用する水が地下水のように炭酸成分が多く含まれ
ている場合には、塩基性炭酸塩Ｃａ（ＨＣＯ₃）₂，Ｍｇ
（ＨＣＯ₃）₂，ＮａＨＣＯ₃等が生成されるが、ｐＨ
５．０〜６．０程度の弱酸性イオン水を吐出する時、こ
の弱酸性イオン水のｐＨ値をｐＨセンサー７で検出する
と、上記塩基性炭酸塩は弱酸性イオン水中に溶解した
時、弱アルカリ性を示す性質があるために、検出される
ｐＨ値がアルカリ性のものとなる上に、吐水後の安定し
た状態となった時には、塩基性炭酸塩から生成された炭
酸Ｈ₂ＣＯ₃が再度解離するために、弱酸性を示すという
問題がある。つまり、弱酸性イオン水を得られているに
もかかわらず、吐出途中のイオン水のｐＨを調べるｐＨ
センサー７ではアルカリ性という結果を出力するため
に、炭酸成分が多く含まれている水に対しては、上記の
ようなフィードバック制御を行った場合、求めるｐＨ値
のイオン水が得られないということになる。 【００５１】このために、ここでは弱酸性イオン水が指
定された場合、制御途中で検出されるｐＨ値がｐＨ７．
０を越えたならば、炭酸成分が多い地下水であると判定
して、ｐＨ表示を強制的に設定値（ここでは５．８）に
向けて上記判定時から０．１ｐＨ／０．５sec の割合で
移行させるようにしてある。詳しく説明すると、弱酸性
イオン水の生成にあたり、炭酸成分の多い地下水を使用
した場合、図１１に示すように、弱酸性イオン水のｐＨ
値に対応したある一定電圧Ｖａを継続して印加すると、
ｐＨセンサー７はいったん目標ｐＨ値付近の値を示すも
のの、その後２〜３０秒経過すれば、実際のｐＨ値が
５．０〜６．０であるにもかかわらず、炭酸塩によって
アルカリ性の値を示す。 【００５２】このために、ｐＨセンサー７がｐＨ７．０
以上を示すかどうかの判定動作を確実に行うことができ
るように、止水状態から弱酸性イオン水の吐出モードに
移行した時には、前記不感帯に関して述べた所定時間Ｔ
１の間は予め設定してある電圧の印加を開始するが、フ
ィードバック制御は行わず、ｐＨセンサー７の出力の表
示は行うものの、通水の開始から所定時間（たとえば２
０秒）が経過しないと、ｐＨ７．０を越えたかどうかの
判定はしないものとしている。上述のように、上記時間
中においてはｐＨ７．０を越えても信頼性のあるものか
どうか判断できないからである。 【００５３】そして上記時間が経過した時点からｐＨ
７．０を越えた値をｐＨセンサー７が出力したならば、
地下水であると判定して電解電圧は判定時の電圧のまま
固定し、表示値は設定値ｐＨ５．８に０．１ｐＨ／０．
５sec の割合で移行させる。ｐＨ７．０を越えない場合
は、市水と判定して、前述のように予め設定してある電
解電圧−ｐＨ特性式に従って制御を続ける。なお、電圧
−ｐＨ特性式としては、 ｐＨｖ＝２．５−αlog _e Ｖ （α：流量によって異な
る定数）の近似式を用いている。 【００５４】他のｐＨ値の水の吐出状態から弱酸性イオ
ン水の吐出モードに切り換えられた時には、時間Ｔ１の
不感帯処理は１５秒間とし、あとは止水状態から弱酸性
イオン水の吐出モードに移行した時と同様に、ｐＨセン
サー７からの出力がｐＨ７．０を越えたかどうかを判定
して制御を行う。弱酸性イオン水吐出モードにおける上
記判定は、毎回行うことで、水質の変動に対応できるよ
うにしておく。 【００５５】次にｐＨセンサー７の洗浄について説明す
る。ｐＨセンサー７を用いたフィードバック制御では、
ｐＨセンサー７の精度及び立ち上がり特性が常に一定で
あることが期待されるわけであるが、前述のようにスケ
ールの析出によって精度が低下するとともに立ち上がり
応答性も悪くなってしまう。このために、次のような処
理でｐＨセンサー７の状態を調べることを行っている。 【００５６】すなわち、制御回路Ｃ内のＲＡＭに、設定
された流量範囲における印加電圧Ｖ１〜Ｖ８に対するｐ
Ｈセンサー７の出力電圧ＶＳiiを記述する次表に示すよ
うな基準テーブルを記憶させる。ここで記憶させる値
は、所要の流量（たとえば３００リットル）の通水後で
基準テーブルが空きの時に、ｐＨ制御中、同じ電解電圧
を一定時間（たとえば３０秒）以上連続出力した場合
に、その電解電圧とその時のｐＨセンサー７の出力電圧
ＶＳiiとを該当欄に書き込む。なお、上記不感帯の処理
のためのデッドタイムＴ１，Ｔ２は上記一定時間のカウ
ントに含めないものとする。 【００５７】 【表１】【００５８】このようにして、条件が満たされた欄につ
いて順次書き込んでいった後、積算流量が１０００〜２
０００リットルに達したならば、上記基準テーブルの内
容と現在のｐＨセンサー７の出力電圧との比較を使用の
たびに行う。なお、基準テーブルで空きの箇所では比較
を行わない。また空きの箇所に対する書き込みは比較開
始後も行う。そして比較によって現時点でのある流量範
囲で且つある電解電圧の時のｐＨセンサー７の出力電圧
が、基準テーブル上の該当欄での電解電圧ＶＳiiに対し
て所定の値だけ外れた時、たとえば酸性イオン水吐出時
には＋０．３Ｖ、アルカリイオン水吐出時には±０．３
Ｖ外れた時には表示部Ｌｐを点灯させてｐＨセンサー７
の洗浄を促す。 【００５９】ｐＨセンサー７の洗浄は、前記スイッチＳ
Ｗ₁₂，ＳＷ₁₃のいずれか（スイッチＳＷ₁₂は洗浄を促す
表示部Ｌｐが点灯している時にのみ操作可能でスイッチ
ＳＷ ₁₃は表示部Ｌｐが点灯していない時でも操作可能と
されている）を押すことで、電磁弁６３の閉鎖と切換弁
６の図３に示す状態への切り換えとを行わせ、吐出管１
７に栓をした後、カルシウム添加筒８０の部分からクエ
ン酸溶液を所定量流し込み、この状態で１時間または数
時間放置することで行う。電解槽２と切換弁６とを通じ
てｐＨセンサー７に達するクエン酸溶液は、ｐＨセンサ
ー７に付着しているスケールを溶解させる。もちろん、
電解槽２からｐＨセンサー７に至る流路内に付着してい
るスケールも溶解させる。上記の放置の後は、たとえば
浄水の出力モードで数１０秒〜数分間通水を行うだけ
で、クエン酸は溶解度が非常に高いために、洗い流して
しまうことができる。吐出管１７に栓をするのは、上記
の放置の間にサイホンの原理でクエン酸溶液が吐出管１
７から流れ出てしまうことを防ぐためである。カルシウ
ム添加筒８からのクエン酸溶液の注入は、ピストン等の
備品を使用して押し込むようにするとよい。 【００６０】クエン酸は粉末様のものを用いてもよい。
この場合、電磁弁６３として、閉鎖時にも浄水器３側か
ら電解槽２側への給水が可能なタイプのものを用い、カ
ルシウム添加筒８にクエン酸粉末を入れた後、蛇口９９
の切換ユニット９８の操作で３０秒程度（５００〜１０
００ミリリットル）の給水を行って、クエン酸粉末を水
に溶解させる。クエン酸は溶解速度が速いために、クエ
ン酸溶液を用いる場合と何ら変わりのないスケール除去
を行うことができる。 【００６１】電解槽２からｐＨセンサー７に至る流路内
のスケール除去は必要とせず、ｐＨセンサー７のみの洗
浄を行うだけで十分であるならば、吐出管１８の先端を
ｐＨセンサー７よりも高い位置において、吐出管１８か
らクエン酸溶液を流し込むようにしてもよい。また、浄
水器３における濾材３１，３２を納めたカートリッジ
に、別途洗浄用カートリッジを用意するとともに、この
洗浄用カートリッジには活性炭である濾材３１の充填部
にクエン酸の粉末をたとえば５０〜１００ｇほど封入し
ておき、ｐＨセンサー７の洗浄にあたっては、浄水器３
のカートリッジをこの洗浄用カートリッジに置き換える
とともに吐出管１７に栓をし、スイッチＳＷ₁₂，ＳＷ₁₃
のいずれかを押すことで閉鎖時にも浄水器３側から電解
槽２側への給水が可能なタイプの電磁弁６３を閉鎖させ
て、しばし通水を行った後、所定時間放置するようにし
てもよい。この場合、切換弁６を図３に示す状態に切り
換えることは不要である。 【００６２】浄水器３のカートリッジを利用する場合、
使用するクエン酸の量を多くすることができる上に、電
解槽２へと送られる水すべてにクエン酸を添加すること
ができるために、カルシウムや炭酸成分の多い地下水等
を用いている時に有効である。なお、ここでは洗浄のた
めにクエン酸を用いたが、スケールの溶解にはリンゴ
酸、フマル酸、シュウ酸、ギ酸、マレイン酸などの食品
添加物認定の有機酸であればよい。 【００６３】 【発明の効果】以上のように本発明においては、検出ｐ
Ｈ値を目標ｐＨ値に収束させるにあたり、ｐＨセンサー
から得られるｐＨ値の目標ｐＨ値に対する偏差ΔｐＨを
求め、予め設定してある電解電圧−ｐＨ特性から上記偏
差ΔｐＨ相当分の電圧差ΔＶを求めて現電圧から該電圧
差ΔＶを引いた電圧を次に印加する電解電圧とするとと
もに、上記電解電圧−ｐＨ特性として、電解槽印加電圧
を変えて実測した電解電圧−ｐＨ特性よりも上記偏差に
対する電圧値が小となるものを用いるために、オーバー
シュートを招くことがなく、表示ｐＨ値がふらつく等の
発散現象を防止することができる。 【００６４】

【図面の簡単な説明】 【図１】一実施例のブロック回路図である。 【図２】同上のアルカリイオン水又は弱酸性イオン水の
吐出時を示す概略図である。 【図３】同上の強酸性イオン水吐出時を示す概略図であ
る。 【図４】同上の逆洗ユニット及び切換弁の断面図であ
る。 【図５】同上のｐＨセンサーを示すもので、(a)は概略
断面図、(b)は出力特性図である。 【図６】同上の操作表示部の正面図である。 【図７】同上のフィードバック制御のアルゴリズムを示
す動作説明図である。 【図８】同上のフィードバック制御の際の電圧−ｐＨ特
性図である。 【図９】(a)は比較例における電圧−ｐＨ特性図、(b)は
本発明における電圧−ｐＨ特性図である。 【図１０】同上の不感帯処理の動作説明図である。 【図１１】同上の地下水判定のための動作説明図であ
る。 【図１２】同上の動作を示すフローチャートである。 【図１３】従来例の概略図である。 【符号の説明】 Ｃ 制御回路 ＤＶ 電源部 ２ 電解槽 ７ ｐＨセンサー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平井 利久 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 中野 源喜 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−64785（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C02F 1/46

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 電解槽による電解にてアルカリイオン水
   と酸性イオン水とを生成してこれら電解水を各別に吐出
   するにあたり、ｐＨセンサーによる電解水のｐＨ値の測
   定結果に応じて電解槽に印加する電解電圧を制御する電
   解水生成方法において、ｐＨセンサーから得られるｐＨ
   値の目標ｐＨ値に対する偏差ΔｐＨを求め、予め設定し
   てある電解電圧−ｐＨ特性から上記偏差ΔｐＨ相当分の
   電圧差ΔＶを求めて現電圧から該電圧差ΔＶを引いた電
   圧を次に印加する電解電圧とするとともに、上記電解電
   圧−ｐＨ特性として、電解槽印加電圧を変えて実測した
   電解電圧−ｐＨ特性よりも上記偏差に対する電圧値が小
   となるものを用いることを特徴とする電解水生成方法。