還元水素水生成装置
【課題】 水質，流水量，還元中断または終了後の経過時間等の条件に応じて還元制御を行う。
【解決手段】 還元時間設定サブルーチンでは、ロータリスイッチの設定値を読み取りロータリスイッチテーブルを参照して基本還元時間および逆電圧印加パターンを決定し（ステップＳ２０１）、流量センサにより検知された流水量と還元中断または終了後の経過時間とに基づいて２次元時間補正テーブルを参照して還元時間補正量を求め（ステップＳ２０２）、基本還元時間と還元時間補正量との積として還元時間を算出し（ステップＳ２０３）、還元時間を還元時間カウンタに設定する（ステップＳ２０４）。
【解決手段】 還元時間設定サブルーチンでは、ロータリスイッチの設定値を読み取りロータリスイッチテーブルを参照して基本還元時間および逆電圧印加パターンを決定し（ステップＳ２０１）、流量センサにより検知された流水量と還元中断または終了後の経過時間とに基づいて２次元時間補正テーブルを参照して還元時間補正量を求め（ステップＳ２０２）、基本還元時間と還元時間補正量との積として還元時間を算出し（ステップＳ２０３）、還元時間を還元時間カウンタに設定する（ステップＳ２０４）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は還元水素水生成装置に関し、特に酸化還元電位の低い還元水素水を生成する還元水素水生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
日常飲用している水道水は、浄水場で殺菌のために加えられる塩素のため、水の味を悪くし、さらには残留塩素と水中の有機物が化合してトリハロメタン等の人体に悪影響を及ぼす物質が生成される可能性があり、社会的な問題にもされている。
【０００３】
ここで、水の改質方法として、還元水素水を得る方法がすでに公知である（例えば、特許文献１，特許文献２，特許文献３参照）。かかる方法は、水中に第一，第二，第三の電極を配置し、このうち第一の電極と第二の電極との間に高周波の交流電圧を印加するとともに、第三の電極を接地し、第一の電極および第二の電極と第三の電極との水に直流電流を流し、水を電解して、この水の酸化還元電位を下げて還元水素水を作るものである。第一の電極と第二の電極との間に交流を印加すると、第一の電極および第二の電極では金属イオンの溶出および水素ガスの発生、第三の電極では水素ガスおよび酸素ガスの発生が起こり、また、第三の電極で発生する酸素は大気中に放出され溶存酸素量が増加する。一方、前記反応によって生じた水素は過飽和に水中に溶け込み、この結果、酸化体である酸素に比べて還元体である水素が増加し酸化還元電位が低下するものと考えられている。
【０００４】
上述したような還元水素水を得る方法を適用した従来の還元水素水生成装置は、水道蛇口と連通する注水口と、流入した水道水を浄水する活性炭からなるカーボンフィルタまたは／および水道水にミネラルを付加するミネラル材料からなるミネラルフィルタが設けられた浄水器と、浄水器と連通され、浄水した水を電解槽内に蓄え、電解槽内に３つの電極を配置し、この内の第一の電極と第二の電極との間に交流を印加するとともに、第三の電極を接地し、第一および第二の電極から第三の電極に水を経て直流電流を流し、水を電解して、この水の酸化還元電位を下げて還元水素水を作る電解器とから構成されていた（例えば、非特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第２６１１０８０号公報
【特許文献２】特許第２６１５３０８号公報
【特許文献３】特許第２６２３２０４号公報
【非特許文献１】シルバー精工株式会社，「カンタンＡｑｕａ」カタログ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述した従来の還元水素水生成装置では、水質が変わったり、流水量が変化したり，時間が経過したりしたときに、それらの変化に応じて還元を制御する機能が十分でないという問題点があった。
【０００６】
本発明の目的は、上述の点に鑑み、水質，流水量，還元中断または終了後の経過時間等の条件に応じて還元時間の制御を行うことができる還元水素水生成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００７】
本発明の還元水素水生成装置は、水道蛇口と連通する注水口を備え、装置本体の内部で水道水を電解して還元水素水を生成する還元水素水生成装置において、水を電解して還元水素水を作る電解槽ユニットと、前記電解槽ユニットに流入する水の流水量を検知する流量センサと、水質等の環境に見合った還元時間を設定するためのロータリスイッチと、前記ロータリスイッチの設定値および前記流量センサにより検知された流水量に基づいて前記電解槽ユニットおける還元時間を制御する制御部とを有することを特徴とする。本発明の還元水素水生成装置によれば、水質，流水量等の条件に応じて還元時間を制御するようにしたので、安定した酸化還元電位の還元水素水を生成できる，最適な還元時間の設定により電極ユニットの寿命を延ばすことができる等の効率的な還元が可能になるという効果がある。
【０００８】
また、本発明の還元水素水生成装置は、水道蛇口と連通する注水口を備え、装置本体の内部で水道水を浄水および電解して還元水素水を生成する還元水素水生成装置において、前記装置本体の内部に着脱自在に装填され、前記注水口から給水された水道水をフィルタによって浄水する浄水カートリッジと、前記装置本体の内部に配設され、前記浄水カートリッジで浄水された水を電解して還元水素水を作る電解槽ユニットと、前記装置本体の内部に着脱自在に装填され、前記電解槽ユニットにおける電解によって生成された遊離塩素を除去する吐水カートリッジと、前記電解槽ユニットに流入する水の流水量を検知する流量センサと、水質等の環境に見合った還元時間を設定するためのロータリスイッチと、前記ロータリスイッチの設定値および前記流量センサにより検知された流水量に基づいて前記電解槽ユニットおける還元時間を制御する制御部とを有することを特徴とする。本発明の還元水素水生成装置によれば、水質，流水量等の条件に応じて還元時間を制御するようにしたので、安定した酸化還元電位の還元水素水を生成できる，最適な還元時間の設定により電極ユニットの寿命を延ばすことができる等の効率的な還元が可能になるとともに、浄水カートリッジおよび吐水カートリッジを設けたことにより、水道水に含まれる遊離残留塩素，鉛等の電解槽ユニットでは電解できない元素を濾し取ることができ、かつ電解槽ユニットにおける電解によって生成された遊離塩素を除去することができるという効果がある。
【０００９】
さらに、本発明の還元水素水生成装置は、前記制御部における還元時間設定処理が、前記ロータリスイッチの設定値を読み取りロータリスイッチテーブルを参照して基本還元時間および逆電圧印加パターンを決定し、前記流量センサにより検知された流水量と還元中断または終了後の経過時間とに基づいて２次元時間補正テーブルを参照して還元時間補正量を求め、基本還元時間と還元時間補正量との積として還元時間を算出して還元時間カウンタに設定することを特徴とする。本発明の還元水素水生成装置によれば、基本還元時間および逆電圧印加パターンを決定し、流水量と還元中断または終了後の経過時間とに基づいて還元時間補正量を求め、基本還元時間と還元時間補正量との積として還元時間を算出するようにしたので、水質等の環境に応じて最適な還元時間が得られるとともにカルシウムの付着を防止することができるという効果がある。
【００１０】
さらにまた、本発明の還元水素水生成装置は、前記制御部が、浄水モードから還元モードへの切換時，および還元モードで還元中断または終了後の待機状態で流水があったときに、還元動作を起動することを特徴とする。本発明の還元水素水生成装置によれば、浄水モードから還元モードへの切換時，および還元モードで還元中断または終了後の待機状態で流水があったときに、還元動作を起動するようにしたことにより、還元動作を必要なときに必要な時間だけ行うことができる。
【００１１】
また、本発明の還元水素水生成装置は、前記制御部が、流水中は還元時間を設定せずに流水停止後に還元時間の設定を行うことを特徴とする。本発明の還元水素水生成装置によれば、流水停止後に還元時間の設定を行うようにしたので、電解槽ユニット内の水に対して適切な還元を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１，図２，図３，図４および図５は、本発明の第１の実施の形態に係る還元水素水生成装置１を示す斜視図，上面図，正面図，下面図および側面図である。本実施の形態に係る還元水素水生成装置１は、横長直方体の装置本体を有し、その正面部には操作パネル１０が配設されている。
【００１４】
図６を参照すると、操作パネル１０には、ＯＮ／ＯＦＦボタン１０１と、電源ランプ１０２と、還元／浄水ボタン１０３と、還元ランプ１０４と、浄水ランプ１０５と、カートリッジ交換ランプ１０６と、リセットボタン１０７とが設けられている。ＯＮ／ＯＦＦボタン１０１は、押す度に電源ＯＮ状態と電源ＯＦＦ状態とが交互に切り換るソフト電源スイッチである。還元／浄水ボタン１０３は、押す度に還元モードと浄水モードとを交互に切り換える。なお、還元モードは還元動作を行うモード、浄水モードは還元動作を行わないモードである。
【００１５】
図７は、還元水素水生成装置１の水系統の内部構造を示す模式ブロック図である。還元水素水生成装置１は、流路に沿って、給水エルボ１１と、定流量弁２１と、浄水カートリッジ２２と、逆止弁２３と、流量センサ２４と、電解槽ユニット２５と、吐水カートリッジ２６と、吐水口キャップ１３とから、その主要部が構成されている。
【００１６】
還元水素水生成装置１の装置本体の下面部には、給水ホース４が連結される回転管継手でなる給水エルボ１１が設けられている。給水エルボ１１は、給水が装置本体のどちら側から行われてもよいように回る構造になっている。給水エルボ１１と装置本体の下面部に設けられた凹部１ａにより、還元水素水生成装置１では、左右および後方のどちらの方向からでも水道水の給水を可能としている。
【００１７】
還元水素水生成装置１の装置本体の左背面部には、浄水カートリッジカバー１２が開閉自在に設けられている。浄水カートリッジカバー１２を開閉することにより、浄水カートリッジ２２を着脱自在に装填できるようになっている。
【００１８】
還元水素水生成装置１の装置本体の上面中央部には、回転管継手でなる吐水口キャップ１３が設けられており、吐水口キャップ１３に連通されたフレキシブルホース等の吐水パイプ１４が３６０度の範囲で回動可能となっている。吐水口キャップ１３および吐水パイプ１４は、ユーザが希望する方向および位置での吐水を可能とする。
【００１９】
還元水素水生成装置１の装置本体の上面右部には、浄水カバー１５が設けられている。浄水カバー１５を取り外すことにより、電解槽ユニット２５の洗浄液投入口２５２ａ（図７参照）が露呈するので、ネジ込み式キャップを外して洗浄液を電解槽ユニット２５に投入することができる。
【００２０】
還元水素水生成装置１の装置本体の上面中央後方部には、吐水カートリッジキャップ１６が設けられている。吐水カートリッジキャップ１６を取り外すことにより、吐水カートリッジ２６が着脱自在に装填できるようになっている。
【００２１】
還元水素水生成装置１の装置本体の正面右部には、還元確認窓１７が形成されている。還元確認窓１７は、電解槽ユニット２５の中間部に該当する部位に設けられ、電解槽ユニット２５内の水素および酸素気泡の発生状態を見て水の還元状況が確認できるようにする。
【００２２】
還元水素水生成装置１の装置本体の背面部には、後述するロータリスイッチ３１１（図８参照）に対応するゴム栓１８（図９参照）が着脱自在に設けられている。ゴム栓１８を取り外すことにより、ロータリスイッチ３１１を外部より設定することが可能である。
【００２３】
定流量弁２１は、給水エルボ１１の直後に設けられ、一定量以上の水が流れないように流水量を調節して、流水量の安定化を図るものである。
【００２４】
浄水カートリッジ２２は、プリフィルタとして機能し、水道水に含まれる遊離残留塩素，鉛等の電解槽ユニット２５では電解できない元素を濾し取るものである。浄水カートリッジ２２は、機能低下時にワンタッチで交換可能なカートリッジ方式となっており、取り扱い性の向上が図られている。浄水カートリッジ２２内には、例えば、活性炭（カーボン）を包含するカーボンフィルタと、水にミネラルを付加するミネラルセラミックあるいは天然鉱石を包含するミネラルフィルタとが収納されている。カーボンフィルタは、所定の厚さの円筒形状をなし、中空部分には円柱状のミネラルフィルタが配置されている。ミネラルフィルタは、ミネラルセラミック，天然鉱石等においてカルシウム，マグネシウム，亜鉛等のミネラル成分を多く含んだものが用いられる。ミネラルフィルタにより水にミネラル成分を添加するが、このミネラル成分は、続く電解槽ユニット２５において、電解の反応をよくするイオン伝導体としても機能する。これと併せて、分解された活性水素がミネラル成分に吸蔵され、活性水素の状態が長時間保たれる。
【００２５】
カートリッジ交換ランプ１０６が点灯したならば、浄水カートリッジ２２および吐水カートリッジ２６の交換時期である。浄水カートリッジ２２を交換するには、後述する電源プラグ３５（図８参照）を外し、電源を切り、水道蛇口を閉めてから作業を開始する。まず、図９に示すように、浄水カートリッジカバー１２を開け、浄水カートリッジホルダ２２１を丸付き数字１の矢印方向に回し、浄水カートリッジホルダ２２１を丸付き数字２の矢印方向に外し、浄水カートリッジ２２を丸付き数字３の矢印方向に引き抜く。次に、図１０に示すように、新しい浄水カートリッジ２２の浄水カートリッジホルダ２２１を装置本体の凹部に上から嵌合させて、浄水カートリッジ２２を装置本体に取り付ける。最後に、図１１に示すように、浄水カートリッジホルダ２２１のつまみを目印２２２と合わせた上で丸付き数字４の矢印方向（締める方向）に止まるまで回す。
【００２６】
逆止弁２３は、電解槽ユニット２５からの水の逆流を防止するための弁である。逆止弁２３を浄水カートリッジ２２と電解槽ユニット２５との間に設けることにより、浄水カートリッジ２２の交換時に電解槽ユニット２５から大量の水が逆流することを防ぐことができる。これにより、浄水カートリッジ２２の交換時に電解槽ユニット２５の水が溢れることがなくなる。
【００２７】
流量センサ２４は、電解槽ユニット２５に流入する流水量を検知して、決められた流水量に対して一定のパルスを発生する。流量センサ２４は、還元開始／還元停止の制御，還元時間の制御，カートリッジ寿命の管理等の各制御の拠り所となる。
【００２８】
図１２および図１３は、電解槽ユニット２５の縦断面図および水平断面図である。電解槽ユニット２５は、水を電解し酸化還元電位を下げて還元水素水を生成するユニットであり、３枚の平行電極からなる電極ユニット２５１と、電極ユニット２５１を内包するようにして電解槽を形成する電解槽ビン２５２と、電極ユニット２５１および電解槽ビン２５２の下部を固定する電解槽ベース２５３とから、その主要部が構成されている。
【００２９】
電極ユニット２５１は、第三の電極を中央に配置し、この両側に第一および第二の電極をそれぞれ等間隔に向かい合わせて配置している。還元（電解）に際しては、前記特許文献１，特許文献２および特許文献３にも開示されているように、第一の電極と第二の電極との間に高周波の交流（３０ＫＨｚ〜５０ＫＨｚ）の電圧（１０Ｖ〜５０Ｖ）を印加するとともに、第三の電極を接地し、第一の電極および第二の電極から第三の電極に水を経て直流電流を流し、水を電解してこの水の酸化還元電位を下げて還元水素水を作る。
【００３０】
電極ユニット２５１の各電極の材料としては、マグネシウム，アルミニウム，リチウム，亜鉛，マグネシウム，鉄，ステンレス，銅等の金属を用いることが可能であるが、長方形の網状に形成したチタンに白金メッキを施したものを用いるのが好適である。このような材料を用いた場合には、チタンは耐蝕性および耐久性に優れ、また白金は表面に酸化被膜ができないために、水の電解の反応が安定し、効率よく反応が行われるとともに、水に溶け込むことがなくメンテナンスも不要である。特に、電極を網体としたのは、電解槽ビン２５２内を水が移動する間に電解が行われるので、電極を網状に大きくすることで水の移動時間、すなわち還元時間を確保することができるからである。また、原理的には、電解の反応（酸化還元電位の低下）は、電極の面積に比例するが、電極を網体とした場合には、同じ表面積の板状電極と比べて酸化還元電位の低下が大きく良好な結果が得られる。
【００３１】
電解槽ビン２５２は、透明の強化ガラスで下端部が開口となった円筒状に形成されている。電解槽ビン２５２の上端部には、水の電解によってカルシウム等が電極ユニット２５１（特に、策三の電極）に析出し付着するので、これを外部より洗浄液（例えば、酢）で洗い流せるようにネジ込み式キャップを備える細口の洗浄液投入口２５２ａが設けられている。ネジ込み式キャップを開けて洗浄液投入口２５２ａから洗浄液を電解槽ビン２５２に投入する。電解槽ビン２５２を透明ガラス製とし、かつ既述したように装置本体に還元確認窓１７を設けたので、外部から気泡等で水の還元状態を容易に確認できるとともに、電解槽ユニット２５の汚れ等を容易に確認することができる。
【００３２】
電解槽ベース２５３は、合成樹脂により円盤状に成形され、入水路２３５ａおよび出水路２３５ｂが穿設されているとともに、リブ（壁）２５３ｃが電解槽ビン２５２の内周面に沿ってほぼ３／４周するように形成されている。また、電解槽ベース２５３の上面中央部には、電極カラー２５４が突設され、電極ユニット２５１の３枚の電極の下端部を取り付けている。さらに、可撓性のリング状板体でなる整流板２５５が、電解槽ベース２５３と電極カラー２５４とに挟まれるように上下方向を定められて配設されている。電解槽ベース２５３は、止め具（図示せず）により電解槽ビン２５２の下端開口部とＯリングを介して水密的に嵌合して電解槽を形成している。また、電解槽ベース２５３の下面部には、水の電解によってカルシウム等が電極ユニット２５１（特に、策３の電極）に析出し付着するので、これを外部より洗浄液で洗い流せるように、ネジ込み式キャップを備える廃液口２５３ｄが設けられている。
【００３３】
整流板２５５は、水量が多くなると、図１２中に破線で示すように、周縁部がわずかに持ち上がり、外に向かって整流板２５５と電解槽ベース２５３との隙間から水が均等に流れ出るようにしている。すなわち、この隙間は、水量に合わせて間隔が変化できる構造になっている。また、外周からの流水量が増えるとともに中央の穴からも水量が多くなり、総じて均等な水が下方から上方に流れ、電解されない水がそのまま出水路２５３ｂに出て行くことがないようにしている。また、電解槽ユニット２５では、電解槽ビン２５２の下部から水を電解槽ビン２５２の上部まで一旦送り、水が電極ユニット２５１の各電極の上部から下部に向かうようにして、電解反応を行わせる還元時間を確保するようにしている。このように、電解槽ユニット２５に流入した水が一気に移動しないようにし、できるだけ均一に徐々に移動する構造を採用することにより、酸化還元電位等の数値がばらつかないように配慮している。
【００３４】
このように、電解槽ユニット２５では、電解槽ベース２５３を下にして配置する形態としたことから、電解槽ベース２５３に入水路２５３ａ，出水路２５３ｂ，リブ（壁）２５３ｃ，廃液口２５３ｄ，電極カラー２５４，整流板２５５および電極ユニット２５１の各電極がまとめて配置でき、電解槽ベース２５３を電解槽ビン２５２の下端開口部に簡単に装着できる形態がとれる。このような形態により、電解槽ユニット２５の分解，組立て等が簡単に行えるという利点がある。
【００３５】
吐水カートリッジ２６は、装置本体の内部の電解槽ユニット２５の下流に着脱可能に装填されている。吐水カートリッジ２６は、活性炭フィルタや脱塩素剤等を包含し、電解槽ユニット２５における電解によって生成された遊離塩素を除去する。
【００３６】
既述したように、カートリッジ交換ランプ１０６が点灯したならば、浄水カートリッジ２２および吐水カートリッジ２６の交換時期である。吐水カートリッジ２６を交換するには、浄水カートリッジ２２を交換する場合と同様に、電源プラグ３５（図８参照）を外し、電源を切り、水道蛇口を閉めてから作業を開始する。まず、図１４に示すように、装置本体上の吐水カートリッジキャップ１６を丸付き数字１の矢印方向に回して開け、吐水カートリッジ２６を丸付き数字２の矢印方向に引き出す。次に、新しい吐水カートリッジ２６を丸付き数字２の矢印とは逆方向に吐水カートリッジケース１ｂ内に挿入して、吐水カートリッジキャップ１６を丸付き数字１の矢印とは逆方向に回して閉じる。
【００３７】
図８は、還元水素水生成装置１の電気系統の構成を示すブロック図である。還元水素水生成装置１には、流体センサ２４および電解槽ユニット２５に接続された制御基板３０と、制御基板３０に接続されたスイッチ基板３１と、制御基板３０に接続された照明基板３２と、制御基板３０に接続された表示基板３３と、制御基板３０に接続されたトランス３４と、トランス３４に接続された電源プラグ３５とが設けられている。なお、制御基板３０には、ＣＰＵ（図示せず）を中心とした制御回路が搭載されており、ＣＰＵ内蔵タイマ（図示せず；以下、単にタイマという）は、還元時間および還元中断または終了後の経過時間をカウントする。なお、制御基板３０の詳細は、本発明とは直接関係しないので省略する。
【００３８】
制御基板３０から電解槽ユニット２５の電極ユニット２５１の各電極に対しては、還元（電解）に必要な高周波交流および直流が供給される。また、流量センサ２４からは、一定の流水量毎にパルスが信号線を介して制御基板３０に通知される。制御基板３０は、流量センサ２４からのパルスをカウントし、積算した流水量が所定量を超えたときに、カートリッジ交換ランプ１０６（カートリッジ交換ＬＥＤ３３６）を点灯して浄水カートリッジ２２および吐水カートリッジ２６の交換時期を知らせる。
【００３９】
スイッチ基板３１には、外部から設定可能なロータリスイッチ３１１が設けられている。ロータリスイッチ３１１は、還元水素水生成装置１を使用する地域や季節毎に、水質等に応じて基本還元時間およびカルシウムの付着を防止する逆電圧印加パターンをユーザが調整できるように設けられている。
【００４０】
照明基板３２には、還元モード時に還元確認窓１７から見える電解槽ユニット２５を照明するためのＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）３２１が配置されている。
【００４１】
表示基板３３には、操作パネル１０のＯＮ／ＯＦＦボタン１０１と対応するＯＮ／ＯＦＦキースイッチ３３１と、電源ランプ１０２と対応するＯＮ／ＯＦＦ（電源）ＬＥＤ３３２と、還元／浄水ボタン１０３と対応する還元／浄水キースイッチ３３３と、還元ランプ１０４と対応する還元ＬＥＤ３３４と、浄水ランプ１０５と対応する浄水ＬＥＤ３３５と、カートリッジ交換ランプ１０６と対応するカートリッジ交換ＬＥＤ３３６と、リセットボタン１０７と対応するリセットキースイッチ３３７とが設けられている。
【００４２】
浄水カートリッジ２２および吐水カートリッジ２６の交換後、リセットボタン１０７（リセットキースイッチ３３７）を押下することにより、カートリッジ交換ランプ１０６（カートリッジ交換ＬＥＤ３３６）が消灯し、併せて制御基板３０が積算している流水量（流水量カウンタ）が初期値に戻される。
【００４３】
ＯＮ／ＯＦＦボタン１０１（ＯＮ／ＯＦＦキースイッチ３３１）の押下によって電源ＯＦＦ状態から電源ＯＮ状態となり、電源ランプ１０２（ＯＮ／ＯＦＦ（電源）ＬＥＤ３３２）が点灯する。このとき、還元モードであれば、還元ランプ１０４（還元ＬＥＤ３３４）も点灯する。
【００４４】
還元モードのとき、還元/浄水ボタン１０３（還元／浄水キースイッチ３３３）の押下により浄水カートリッジ２２のみが使用される浄水モードとなる。このときには、還元ランプ１０４（還元ＬＥＤ３３４）が消灯し、代わりに浄水ランプ１０５（浄水ＬＥＤ３３５）が点灯する。
【００４５】
次に、このように構成された第１の実施の形態に係る還元水素水生成装置１の動作について説明する。
【００４６】
還元水素水生成装置１は、水道蛇口と直結して使用する。水道蛇口に水栓蛇口アダプタ２（図７参照）を接続し、これにエラストマーホース等の給水ホース４を連結して、この端部を還元水素水生成装置１の給水エルボ１１に取り付ける。通水を行う場合には、水栓蛇口アダプタ２に設けられた切替えレバー（図示せず）を操作して、水道水の流路を還元水素水生成装置１に切り替える。
【００４７】
さて、還元水素水生成装置１の稼動に際しては、ＯＮ／ＯＦＦボタン１０１（ＯＮ／ＯＦＦキースイッチ３３１）の押下により電源ＯＮ状態であり、かつ還元／浄水ボタン１０３（還元／浄水キースイッチ３３３）の押下により還元モードであるとき、水栓蛇口アダプタ２を操作して水道水を還元水素水生成装置１に流入させ、必要に応じて定流量弁２１を操作して水量を調節すると、流量センサ２４が流水を検知し、制御基板３０はこれを認識し、電解槽ユニット２５に高周波交流および直流を供給して還元（電解）を開始する。または、水の流入は無くとも前回の還元終了から１分以上経過後、電源ＯＮ状態のとき、還元／浄水ボタン１０３（還元/浄水キースイッチ３３３）の押下により浄水モードから還元モードに切換えるか、還元モードのときにＯＮ／ＯＦＦボタン１０１（ＯＮ／ＯＦＦキースイッチ３３１）の押下により電源ＯＦＦ状態から電源ＯＮ状態に切り換えると、制御基板３０は前回の還元中断または終了後の経過時間を確認し、電解槽ユニット２５に高周波交流および直流を供給して還元（電解）を開始する。なお、主電源投入後、最初の還元動作は水の流入が無くとも基本還元時間で行う。
【００４８】
還元水素水生成装置１の給水エルボ１１から流入した水道水は、浄水カートリッジ２２内のカーボンフィルタの外周側から内周側へ移動し、さらに、カーボンフィルタの内周側では、水がミネラルフィルタに浸入してミネラル成分が付加され、浄水として送出される。
【００４９】
浄水カートリッジ２２から送出された浄水は、逆止弁２３を介して流量センサ２４を通過する。これにより、一定の流水量毎に流量センサ２４から制御基板３０にパルスが出力される。
【００５０】
制御基板３０では、パルス入力はＣＰＵのイベント割込みに繋がっていて、ＣＰＵは、パルス発生毎に割込みが掛かるので、流水量カウンタをカウントアップする。
【００５１】
さらに、浄水は、入水路２５３ａから電解槽ベース２５３に流入し、流入した水は、電解槽ベース２５３に設けられたリブ（壁）２５３ｃと整流板２５５とに沿って電解槽ベース２５３の外周を流れ、外壁と整流板２５５とのわずかな隙間より外周全体に均一に電解槽ビン２５２内に漏れ出す。流入した水の本流はやがて流水量を減らし、減速して中央の穴より流出する。電解槽ビン２５２に流入した水は、電極ユニット２５１の３つの電極間を通過して電解され、生成された還元水素水が電解槽ベース２５３の出水路２５３ｂから吐水カートリッジ２６に向けて送出される。
【００５２】
吐水カートリッジ２６は、還元水素水から電解によって生じた遊離塩素を除去して吐水口キャップ１３に向けて送出する。
【００５３】
吐水口キャップ１３を通過した還元水素水は、吐水パイプ１４からユーザが希望する方向および位置に吐水される。
【００５４】
本実施の形態に係る還元水素水生成装置１によれば、浄水カートリッジ２２において、塩素，鉛等の除去およびミネラルの添加が行われ、これにより電解槽ユニット２５において、ミネラルを含んだ水によって電解反応が促進され、酸化還元電位が大きく低下した還元水素水が得られる。このように電解槽ユニット２５では、水に高周波交流および直流を印加して活性水素を多く発生させ、電子的に高いエネルギーを持ち、かつミネラルをバランスよく含んだ還元水素水を生成する。この還元水素水は、浸透圧が高く、体に吸収され易く、また細胞や臓器を刺激し新陳代謝を活発にする。
【００５５】
また、本実施の形態に係る還元水素水生成装置１によれば、高周波交流および直流による電解を採用することにより、水の分子集団（クラスタ）が小さくなり、身体に吸収されやすいおいしい還元水素水が生成される。また、還元水素水には、生物の蘇生に大切な役割を果たす溶存酸素が多く含まれる。通常、生体内において有害な活性酸素は８００ｍＶと非常に高い酸化還元電位の状態にあるが、ミネラル還元水素水は、低い酸化還元電位（―４２ｍＶ）を持った還元水素を発生させ、酸化された体内の細胞や組織を還元・中和し有害な活性酸素に活性水素が結合して無害化する。
【００５６】
次に、第１の実施の形態に係る還元水素水生成装置１の動作について、制御基板３０における制御を中心にさらに詳しく説明する。
【００５７】
図１５は、制御基板３０上の図示しないＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）に格納されているロータリスイッチテーブル３６の内容例を示す図である。ロータリスイッチテーブル３６は、ロータリスイッチ３１１の設定値（ＳＷ番号）と基本還元時間および逆電圧印加パターンとの関係を表すテーブルである。基本還元時間は、水質等の環境に応じて最適な還元時間が得られるように予め実験により求めておく。また、逆電圧印加パターンは、水質等の環境に応じてカルシウムの付着を防止するように予め実験により求めておく。ロータリスイッチ３１１の設定（ユーザ）による基本還元時間および逆電圧印加パターンの切換えは、（１）基本還元時間（１０分±ｔ），ならびに（２）電極へのカルシウム付着防止のための逆電圧の印加時間および周期の、水質等の環境に見合った設定を選択することにより、最適な還元制御を行うためである。
【００５８】
図１６は、制御基板３０上の図示しないＲＯＭに格納されている２次元時間補正テーブル３７の内容例を示す図である。２次元時間補正テーブル３７の還元時間補正量（％）は、流水量および還元中断または終了後の経過時間に応じて最適な値が得られるように予め実験により求めておく。還元中断または終了後の経過時間による還元時間補正量は、還元中断または終了後の経過時間を監視し、経過時間とともに徐々に失われていく酸化還元電位を補うために次回の還元時間を長めに設定する。なお、流水により還元を開始した場合は、流水の停止を待ってから還元時間の補正を行う。
【００５９】
図１７は、制御基板３０のＣＰＵが実行するメインルーチンを示すフローチャートである。メインルーチンの処理には、システム初期化ステップＳ１０１と、電源ＯＦＦ状態設定ステップＳ１０２と、浄水モード設定ステップＳ１０３と、ＯＮ／ＯＦＦキー入力判定ステップＳ１０４と、電源ＯＮ／ＯＦＦ切換ステップＳ１０５と、電源ＯＮ状態判定ステップＳ１０６と、還元／浄水キー入力判定ステップＳ１０７と、電源ＯＮ状態判定ステップＳ１０８と、還元モード／浄水モード切換ステップＳ１０９と、還元モード判定ステップＳ１１０と、還元時間設定サブルーチン呼び出しステップＳ１１１と、還元開始ステップＳ１１２と、還元／浄水キー入力判定ステップＳ１１３と、還元停止ステップＳ１１４と、ＯＮ／ＯＦＦキー入力判定ステップＳ１１５と、還元中判定ステップＳ１１６と、還元停止ステップＳ１１７と、電源ＯＦＦ状態設定ステップＳ１１８と、流水有無判定ステップＳ１１９と、還元開始ステップＳ１２０と、フラグＦセットステップＳ１２１と、流水停止判定ステップＳ１２２と、フラグＦ判定ステップＳ１２３と、フラグＦリセットステップＳ１２４とからなる。
【００６０】
図１８は、図１７に示したメインルーチン中で呼び出される還元時間設定サブルーチンを示すフローチャートである。還元時間設定サブルーチンの処理は、ロータリスイッチ読み取りステップＳ２０１と、２次元時間補正テーブル参照ステップＳ２０２と、還元時間計算ステップＳ２０３と、還元時間設定ステップＳ２０４とからなる。
【００６１】
図１９は、タイマ割込みルーチンを示すフローチャートである。タイマ割込みルーチンの処理は、流水停止時間カウントステップＳ３０１と、還元中判定ステップＳ３０２と、経過時間カウントステップＳ３０３と、還元時間カウントステップＳ３０４と、還元終了判定ステップＳ３０５と、還元終了処理サブルーチン呼び出しステップＳ３０６とからなる。なお、タイマ割込みルーチンは、リロードタイマで一定の基本時間（数ｍｓ）間隔で割込みがかかって実行される。
【００６２】
図２０は、図１９に示したタイマ割込みルーチン中で呼び出される還元終了処理サブルーチンを示すフローチャートである。還元終了処理サブルーチンの処理は、流水量カウンタ初期化ステップＳ４０１と、経過時間カウンタ初期化ステップＳ４０２と、還元停止ステップＳ４０３とからなる。
【００６３】
図２１は、流量センサ割込みルーチンを示すフローチャートである。流量センサ割込みルーチンの処理は、流水停止時間カウンタ初期化ステップＳ５０１と、流水量カウントステップＳ５０２とからなる。なお、流量センサ割込みルーチンは、流量センサ２４からのパルス入力がＣＰＵのイベント割込みに繋がっていて、パルス発生毎に割込みが掛かり、流水量カウンタをカウントアップする。
【００６４】
なお、フローチャート中に記載した流水量カウンタは流量センサ２４の発生パルスをカウントするカウンタ、経過時間カウンタは還元中断または終了後からの経過時間をカウントするカウンタ、還元時間カウンタは還元時間をカウントするカウンタ、流水停止時間カウンタは流水停止時間をカウントするカウンタである。流水停止時間カウンタは、流量センサ２４からの割込みで初期化され、タイマ割込みでカウントダウンして規定時間経過（カウンタがオーバーフロー）したならば、流水停止と判断する。流水中は流量センサ２４からの割込みで頻繁に初期化されるため、流水停止時間カウンタのカウント値はオーバーフローしない。また、フラグＦは、還元モードで流水があったならばセットし、流水停止後にリセットするフラグである。時間管理用の各カウンタは、基本時間×カウント値で各処理時間が求められる。
【００６５】
還元開始の条件は、ＯＮ／ＯＦＦボタン１０１でソフトウェア電源スイッチのＯＮ状態に設定された時の（１）還元／浄水ボタン１０３による浄水モード／還元モード切替え，および（２）還元モードでの流水の２種類である。詳しくは、（１）浄水モードから還元モードへの切り換えがあったか、あるいは（２）還元モードで還元中断または終了後の待機時に流水があったならば、還元動作を起動し、流水中は還元時間を設定せずに流水停止後に還元時間の設定を行う。
【００６６】
ＯＮ／ＯＦＦボタン１０１を押下してソフトウェア電源スイッチをＯＮ状態にすると、メインルーチンでは、まず、ワークエリアの初期化等のシステム内部の初期化を行う（ステップＳ１０１）。次に、ソフト電源スイッチをＯＦＦ状態にし（ステップＳ１０２）、動作モードを浄水モードに設定して（ステップＳ１０３）、割込み許可した後にキー入力待ちとなる。
【００６７】
ここで、ＯＮ／ＯＦＦボタン１０１が押下されたならば（ステップＳ１０４でイエス）、ソフト電源スイッチをＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り換え（ステップＳ１０５）、電源ＯＦＦ状態であるので（ステップＳ１０６でイエス）、還元モードであるかどうかを判定する（ステップＳ１１０）。いま、浄水モードであるので、ステップＳ１０４に戻って再びキー入力待ちとなる。
【００６８】
次に、還元／浄水ボタン１０３が押下されたならば（ステップＳ１０７でイエス）、ソフト電源スイッチがＯＮ状態であるので（ステップＳ１０８でイエス）、浄水モードから還元モードに切り換える（ステップＳ１０９）。
【００６９】
このため、ソフト電源スイッチがＯＮ状態、かつ動作モードが還元モードになるので（ステップＳ１１０でイエス）、還元時間設定サブルーチンを呼び出す（ステップＳ１１１）。
【００７０】
還元時間設定サブルーチンでは、ロータリスイッチ３１１の設定値を読み取りロータリスイッチテーブル３６（図１５参照）を参照して基本還元時間および逆電圧印加パターンを決定し（ステップＳ２０１）、流水量カウンタのカウント値（流水量）と経過時間カウンタのカウント値（還元中断または終了後の経過時間）とに基づいて２次元時間補正テーブル３７（図１６参照）を参照して還元時間補正量を求める（ステップＳ２０２）。次に、基本還元時間と還元時間補正量との積として還元時間を算出し（ステップＳ２０３）、還元時間を還元時間カウンタに設定する（ステップＳ２０４）。
【００７１】
還元時間設定サブルーチンの終了後、メインルーチンに戻ると、電解槽ユニット２５に高周波交流および直流を供給して還元動作を開始する（ステップＳ１１２）。
【００７２】
一方、一定時間毎のタイマ割込みでタイマ割込みルーチンが起動され、流水停止時間カウンタがカウントダウンされ（ステップＳ３０１）、還元中でなければ（ステップＳ３０２でノー）、経過時間カウンタがカウントアップされる（ステップＳ３０３）。還元中であれば（ステップＳ３０２でイエス）、還元時間カウンタをカウントダウンして（ステップＳ３０４）、還元時間カウンタに設定された還元時間が経過しておらず還元終了でなければ（ステップＳ３０５でノー）、そのまま割込みを終了する。還元時間カウンタに設定された還元時間が経過して還元終了である場合には（ステップＳ３０５でイエス）、還元終了処理サブルーチンを呼び出した後（ステップＳ３０６）、割込みを終了する。
【００７３】
還元終了処理サブルーチンでは、流水量カウンタのカウント値を初期化し（ステップＳ４０１）、経過時間カウンタのカウント値を初期化した後（ステップＳ４０２）、還元動作を停止する（ステップＳ４０３）。
【００７４】
他方、流量センサ２４からパルスが入力される度に流量センサ割込みルーチンが起動され、流水停止時間カウンタに初期値を設定し（ステップＳ５０１）、流水量カウンタをカウントアップする（ステップＳ５０２）。このように、流水中は流水停止時間カウンタのカウント値が０になる前に流量センサ割込みルーチンが頻繁に起動され、流水停止時間カウンタが初期値に毎回リセットされる。
【００７５】
メインルーチンでは、還元開始した後に（ステップＳ１１２）、還元／浄水ボタン１０３が押下されたならば（ステップＳ１１３でイエス）、還元動作を停止し（ステップＳ１１４）、ステップＳ１１９に戻って浄水モードに切り換える。
【００７６】
還元／浄水ボタン１０３が押下されておらず（ステップＳ１１３でノー）、ＯＮ／ＯＦＦボタン１０１が押下されたならば（ステップＳ１１５でイエス）、還元中であるかどうかを判定し（ステップＳ１１６）、還元中でなければ、ステップＳ１０４に戻ってキー入力待ちとなる。還元中であれば（ステップＳ１１６でイエス）、還元動作を停止し（ステップＳ１１７）、ソフト電源スイッチをＯＦＦ状態に設定し（ステップＳ１１８）、ステップＳ１０４に戻ってキー入力待ちとなる。
【００７７】
還元／浄水ボタン１０３が押下されておらず（ステップＳ１１３でノー）、ＯＮ／ＯＦＦボタン１０１も押下されていなければ（ステップＳ１１５でノー）、流水があるかどうかを判定し（ステップＳ１１９）、流水があれば、還元動作を開始し（ステップＳ１２０）、流水があったことを記録するようにフラグＦをセットする（ステップＳ１２１）。流水がなければ（ステップＳ１１９でノー）、ステップＳ１２０およびＳ１２１をスキップする。
【００７８】
次に、タイマ割込みルーチン内で減算されている流水停止時間カウンタのカウント値が０かどうかに基づいて流水停止かどうかを判定する（ステップＳ１２２）。流水停止でなければ、流水が停止するまで待ち（ステップＳ１２２でイエス）、フラグＦがセットされていれば（ステップＳ１２３でイエス）、フラグＦをリセットした後（ステップＳ１２４）、ステップＳ１１１に戻って還元時間設定サブルーチンを呼び出す。
【００７９】
以下、既述した動作が繰り返される。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る還元水素水生成装置を示す斜視図。
【図２】第１の実施の形態に係る還元水素水生成装置を示す上面図。
【図３】第１の実施の形態に係る還元水素水生成装置を示す正面図。
【図４】第１の実施の形態に係る還元水素水生成装置を示す下面図。
【図５】第１の実施の形態に係る還元水素水生成装置を示す側面図。
【図６】図１中の操作パネルの詳細を示す図。
【図７】第１の実施の形態に係る還元水素水生成装置の水系統の構成を示すブロック図。
【図８】第１の実施の形態に係る還元水素水生成装置の電気系統の構成を示すブロック図。
【図９】図１中の浄水カートリッジの装置本体から取り外し方法を説明する図。
【図１０】図１中の浄水カートリッジの装置本体への装着方法を説明する図。
【図１１】図１中の浄水カートリッジの装置本体への固定方法を説明する図。
【図１２】図１中の電解槽ユニットの縦断面図。
【図１３】図１中の電解槽ユニットの水平面図。
【図１４】図１中の吐水カートリッジの装置本体から取り外し方法を説明する図。
【図１５】図８中のロータリスイッチの設定値と基本還元時間および逆電圧印加パターンとの関係を表すロータリスイッチテーブルの内容例を示す図。
【図１６】図８中のＣＰＵが参照する２次元時間補正テーブルの内容例を示す図。
【図１７】図８中の制御基板のＣＰＵが実行するメインルーチンを示すフローチャート。
【図１８】図１７に示したメインルーチン中で呼び出される還元時間設定サブルーチンを示すフローチャート。
【図１９】図８中の制御基板のＣＰＵが実行するタイマ割込みルーチンを示すフローチャート。
【図２０】図１９に示したタイマ割込みルーチン中で呼び出される還元終了処理サブルーチンを示すフローチャート。
【図２１】図８中の制御基板のＣＰＵが実行する流量センサ割込みルーチンを示すフローチャート。
【符号の説明】
【００８１】
１ 還元水素水生成装置
１ａ 凹部
１ｂ 吐水カートリッジケース
２ 水栓蛇口アダプタ
４ 給水ホース
１０ 操作パネル
１１ 給水エルボ
１２ 浄水カートリッジカバー
１３ 吐水口キャップ
１４ 吐水パイプ
１５ 浄水カバー
１６ 吐水カートリッジキャップ
１７ 還元確認窓
１８ ゴム栓
２１ 定流量弁
２２ 浄水カートリッジ
２３ 逆止弁
２４ 流量センサ
２５ 電解槽ユニット
２６ 吐水カートリッジ
３０ 制御基板
３１ スイッチ基板
３２ 照明基板
３３ 表示基板
３４ トランス
３５ 電源プラグ
３６ ロータリスイッチテーブル
３７ ２次元時間補正テーブル
１０１ ＯＮ／ＯＦＦボタン
１０２ 電源ランプ
１０３ 還元／浄水ボタン
１０４ 還元ランプ
１０５ 浄水ランプ
１０６ カートリッジ交換ランプ
１０７ リセットボタン
２５１ 電極ユニット
２５２ 電解槽ビン
２５２ａ 洗浄液投入口
２５３ 電解槽ベース
２５３ａ 入水路
２５３ｂ 出水路
２５３ｃ リブ（壁）
２５３ｄ 廃液口
２５４ 電極カラー
２５５ 整流板
３１１ ロータリスイッチ
３２１ ＬＥＤ
３３１ ＯＮ／ＯＦＦキースイッチ
３３２ ＯＮ／ＯＦＦ（電源）ＬＥＤ
３３３ 還元／浄水キースイッチ
３３４ 還元ＬＥＤ
３３５ 浄水ＬＥＤ
３３６ カートリッジ交換ＬＥＤ
３３７ リセットキースイッチ
Ｓ１０１ システム初期化ステップ
Ｓ１０２ 電源ＯＦＦ状態設定ステップ
Ｓ１０３ 浄水モード設定ステップ
Ｓ１０４ ＯＮ／ＯＦＦキー入力判定ステップ
Ｓ１０５ 電源ＯＮ／ＯＦＦ切換ステップ
Ｓ１０６ 電源ＯＮ状態判定ステップ
Ｓ１０７ 還元／浄水キー入力判定ステップ
Ｓ１０８ 電源ＯＮ状態判定ステップ
Ｓ１０９ 還元モード／浄水モード切換ステップ
Ｓ１１０ 還元モード判定ステップ
Ｓ１１１ 還元時間設定サブルーチン呼び出しステップ
Ｓ１１２ 還元開始ステップ
Ｓ１１３ 還元／浄水キー入力判定ステップ
Ｓ１１４ 還元停止ステップ
Ｓ１１５ ＯＮ／ＯＦＦキー入力判定ステップ
Ｓ１１６ 還元中判定ステップ
Ｓ１１７ 還元停止ステップ
Ｓ１１８ 電源ＯＦＦ状態設定ステップ
Ｓ１１９ 流水有無判定ステップ
Ｓ１２０ 還元開始ステップ
Ｓ１２１ フラグＦセットステップ
Ｓ１２２ 流水停止判定ステップ
Ｓ１２３ フラグＦ判定ステップ
Ｓ１２４ フラグＦリセットステップ
Ｓ２０１ ロータリスイッチ読み取りステップ
Ｓ２０２ ２次元時間補正テーブル参照ステップ
Ｓ２０３ 還元時間計算ステップ
Ｓ２０４ 還元時間設定ステップ
Ｓ３０１ 流水停止時間カウントステップ
Ｓ３０２ 還元中判定ステップ
Ｓ３０３ 経過時間カウントステップ
Ｓ３０４ 還元時間カウントステップ
Ｓ３０５ 還元終了判定ステップ
Ｓ３０６ 還元終了処理サブルーチン呼び出しステップ
Ｓ４０１ 流水量カウンタ初期化ステップ
Ｓ４０２ 経過時間カウンタ初期化ステップ
Ｓ４０３ 還元停止ステップ
Ｓ５０１ 流水停止時間カウンタ初期化ステップ
Ｓ５０２ 流水量カウントステップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は還元水素水生成装置に関し、特に酸化還元電位の低い還元水素水を生成する還元水素水生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
日常飲用している水道水は、浄水場で殺菌のために加えられる塩素のため、水の味を悪くし、さらには残留塩素と水中の有機物が化合してトリハロメタン等の人体に悪影響を及ぼす物質が生成される可能性があり、社会的な問題にもされている。
【０００３】
ここで、水の改質方法として、還元水素水を得る方法がすでに公知である（例えば、特許文献１，特許文献２，特許文献３参照）。かかる方法は、水中に第一，第二，第三の電極を配置し、このうち第一の電極と第二の電極との間に高周波の交流電圧を印加するとともに、第三の電極を接地し、第一の電極および第二の電極と第三の電極との水に直流電流を流し、水を電解して、この水の酸化還元電位を下げて還元水素水を作るものである。第一の電極と第二の電極との間に交流を印加すると、第一の電極および第二の電極では金属イオンの溶出および水素ガスの発生、第三の電極では水素ガスおよび酸素ガスの発生が起こり、また、第三の電極で発生する酸素は大気中に放出され溶存酸素量が増加する。一方、前記反応によって生じた水素は過飽和に水中に溶け込み、この結果、酸化体である酸素に比べて還元体である水素が増加し酸化還元電位が低下するものと考えられている。
【０００４】
上述したような還元水素水を得る方法を適用した従来の還元水素水生成装置は、水道蛇口と連通する注水口と、流入した水道水を浄水する活性炭からなるカーボンフィルタまたは／および水道水にミネラルを付加するミネラル材料からなるミネラルフィルタが設けられた浄水器と、浄水器と連通され、浄水した水を電解槽内に蓄え、電解槽内に３つの電極を配置し、この内の第一の電極と第二の電極との間に交流を印加するとともに、第三の電極を接地し、第一および第二の電極から第三の電極に水を経て直流電流を流し、水を電解して、この水の酸化還元電位を下げて還元水素水を作る電解器とから構成されていた（例えば、非特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第２６１１０８０号公報
【特許文献２】特許第２６１５３０８号公報
【特許文献３】特許第２６２３２０４号公報
【非特許文献１】シルバー精工株式会社，「カンタンＡｑｕａ」カタログ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述した従来の還元水素水生成装置では、水質が変わったり、流水量が変化したり，時間が経過したりしたときに、それらの変化に応じて還元を制御する機能が十分でないという問題点があった。
【０００６】
本発明の目的は、上述の点に鑑み、水質，流水量，還元中断または終了後の経過時間等の条件に応じて還元時間の制御を行うことができる還元水素水生成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００７】
本発明の還元水素水生成装置は、水道蛇口と連通する注水口を備え、装置本体の内部で水道水を電解して還元水素水を生成する還元水素水生成装置において、水を電解して還元水素水を作る電解槽ユニットと、前記電解槽ユニットに流入する水の流水量を検知する流量センサと、水質等の環境に見合った還元時間を設定するためのロータリスイッチと、前記ロータリスイッチの設定値および前記流量センサにより検知された流水量に基づいて前記電解槽ユニットおける還元時間を制御する制御部とを有することを特徴とする。本発明の還元水素水生成装置によれば、水質，流水量等の条件に応じて還元時間を制御するようにしたので、安定した酸化還元電位の還元水素水を生成できる，最適な還元時間の設定により電極ユニットの寿命を延ばすことができる等の効率的な還元が可能になるという効果がある。
【０００８】
また、本発明の還元水素水生成装置は、水道蛇口と連通する注水口を備え、装置本体の内部で水道水を浄水および電解して還元水素水を生成する還元水素水生成装置において、前記装置本体の内部に着脱自在に装填され、前記注水口から給水された水道水をフィルタによって浄水する浄水カートリッジと、前記装置本体の内部に配設され、前記浄水カートリッジで浄水された水を電解して還元水素水を作る電解槽ユニットと、前記装置本体の内部に着脱自在に装填され、前記電解槽ユニットにおける電解によって生成された遊離塩素を除去する吐水カートリッジと、前記電解槽ユニットに流入する水の流水量を検知する流量センサと、水質等の環境に見合った還元時間を設定するためのロータリスイッチと、前記ロータリスイッチの設定値および前記流量センサにより検知された流水量に基づいて前記電解槽ユニットおける還元時間を制御する制御部とを有することを特徴とする。本発明の還元水素水生成装置によれば、水質，流水量等の条件に応じて還元時間を制御するようにしたので、安定した酸化還元電位の還元水素水を生成できる，最適な還元時間の設定により電極ユニットの寿命を延ばすことができる等の効率的な還元が可能になるとともに、浄水カートリッジおよび吐水カートリッジを設けたことにより、水道水に含まれる遊離残留塩素，鉛等の電解槽ユニットでは電解できない元素を濾し取ることができ、かつ電解槽ユニットにおける電解によって生成された遊離塩素を除去することができるという効果がある。
【０００９】
さらに、本発明の還元水素水生成装置は、前記制御部における還元時間設定処理が、前記ロータリスイッチの設定値を読み取りロータリスイッチテーブルを参照して基本還元時間および逆電圧印加パターンを決定し、前記流量センサにより検知された流水量と還元中断または終了後の経過時間とに基づいて２次元時間補正テーブルを参照して還元時間補正量を求め、基本還元時間と還元時間補正量との積として還元時間を算出して還元時間カウンタに設定することを特徴とする。本発明の還元水素水生成装置によれば、基本還元時間および逆電圧印加パターンを決定し、流水量と還元中断または終了後の経過時間とに基づいて還元時間補正量を求め、基本還元時間と還元時間補正量との積として還元時間を算出するようにしたので、水質等の環境に応じて最適な還元時間が得られるとともにカルシウムの付着を防止することができるという効果がある。
【００１０】
さらにまた、本発明の還元水素水生成装置は、前記制御部が、浄水モードから還元モードへの切換時，および還元モードで還元中断または終了後の待機状態で流水があったときに、還元動作を起動することを特徴とする。本発明の還元水素水生成装置によれば、浄水モードから還元モードへの切換時，および還元モードで還元中断または終了後の待機状態で流水があったときに、還元動作を起動するようにしたことにより、還元動作を必要なときに必要な時間だけ行うことができる。
【００１１】
また、本発明の還元水素水生成装置は、前記制御部が、流水中は還元時間を設定せずに流水停止後に還元時間の設定を行うことを特徴とする。本発明の還元水素水生成装置によれば、流水停止後に還元時間の設定を行うようにしたので、電解槽ユニット内の水に対して適切な還元を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１，図２，図３，図４および図５は、本発明の第１の実施の形態に係る還元水素水生成装置１を示す斜視図，上面図，正面図，下面図および側面図である。本実施の形態に係る還元水素水生成装置１は、横長直方体の装置本体を有し、その正面部には操作パネル１０が配設されている。
【００１４】
図６を参照すると、操作パネル１０には、ＯＮ／ＯＦＦボタン１０１と、電源ランプ１０２と、還元／浄水ボタン１０３と、還元ランプ１０４と、浄水ランプ１０５と、カートリッジ交換ランプ１０６と、リセットボタン１０７とが設けられている。ＯＮ／ＯＦＦボタン１０１は、押す度に電源ＯＮ状態と電源ＯＦＦ状態とが交互に切り換るソフト電源スイッチである。還元／浄水ボタン１０３は、押す度に還元モードと浄水モードとを交互に切り換える。なお、還元モードは還元動作を行うモード、浄水モードは還元動作を行わないモードである。
【００１５】
図７は、還元水素水生成装置１の水系統の内部構造を示す模式ブロック図である。還元水素水生成装置１は、流路に沿って、給水エルボ１１と、定流量弁２１と、浄水カートリッジ２２と、逆止弁２３と、流量センサ２４と、電解槽ユニット２５と、吐水カートリッジ２６と、吐水口キャップ１３とから、その主要部が構成されている。
【００１６】
還元水素水生成装置１の装置本体の下面部には、給水ホース４が連結される回転管継手でなる給水エルボ１１が設けられている。給水エルボ１１は、給水が装置本体のどちら側から行われてもよいように回る構造になっている。給水エルボ１１と装置本体の下面部に設けられた凹部１ａにより、還元水素水生成装置１では、左右および後方のどちらの方向からでも水道水の給水を可能としている。
【００１７】
還元水素水生成装置１の装置本体の左背面部には、浄水カートリッジカバー１２が開閉自在に設けられている。浄水カートリッジカバー１２を開閉することにより、浄水カートリッジ２２を着脱自在に装填できるようになっている。
【００１８】
還元水素水生成装置１の装置本体の上面中央部には、回転管継手でなる吐水口キャップ１３が設けられており、吐水口キャップ１３に連通されたフレキシブルホース等の吐水パイプ１４が３６０度の範囲で回動可能となっている。吐水口キャップ１３および吐水パイプ１４は、ユーザが希望する方向および位置での吐水を可能とする。
【００１９】
還元水素水生成装置１の装置本体の上面右部には、浄水カバー１５が設けられている。浄水カバー１５を取り外すことにより、電解槽ユニット２５の洗浄液投入口２５２ａ（図７参照）が露呈するので、ネジ込み式キャップを外して洗浄液を電解槽ユニット２５に投入することができる。
【００２０】
還元水素水生成装置１の装置本体の上面中央後方部には、吐水カートリッジキャップ１６が設けられている。吐水カートリッジキャップ１６を取り外すことにより、吐水カートリッジ２６が着脱自在に装填できるようになっている。
【００２１】
還元水素水生成装置１の装置本体の正面右部には、還元確認窓１７が形成されている。還元確認窓１７は、電解槽ユニット２５の中間部に該当する部位に設けられ、電解槽ユニット２５内の水素および酸素気泡の発生状態を見て水の還元状況が確認できるようにする。
【００２２】
還元水素水生成装置１の装置本体の背面部には、後述するロータリスイッチ３１１（図８参照）に対応するゴム栓１８（図９参照）が着脱自在に設けられている。ゴム栓１８を取り外すことにより、ロータリスイッチ３１１を外部より設定することが可能である。
【００２３】
定流量弁２１は、給水エルボ１１の直後に設けられ、一定量以上の水が流れないように流水量を調節して、流水量の安定化を図るものである。
【００２４】
浄水カートリッジ２２は、プリフィルタとして機能し、水道水に含まれる遊離残留塩素，鉛等の電解槽ユニット２５では電解できない元素を濾し取るものである。浄水カートリッジ２２は、機能低下時にワンタッチで交換可能なカートリッジ方式となっており、取り扱い性の向上が図られている。浄水カートリッジ２２内には、例えば、活性炭（カーボン）を包含するカーボンフィルタと、水にミネラルを付加するミネラルセラミックあるいは天然鉱石を包含するミネラルフィルタとが収納されている。カーボンフィルタは、所定の厚さの円筒形状をなし、中空部分には円柱状のミネラルフィルタが配置されている。ミネラルフィルタは、ミネラルセラミック，天然鉱石等においてカルシウム，マグネシウム，亜鉛等のミネラル成分を多く含んだものが用いられる。ミネラルフィルタにより水にミネラル成分を添加するが、このミネラル成分は、続く電解槽ユニット２５において、電解の反応をよくするイオン伝導体としても機能する。これと併せて、分解された活性水素がミネラル成分に吸蔵され、活性水素の状態が長時間保たれる。
【００２５】
カートリッジ交換ランプ１０６が点灯したならば、浄水カートリッジ２２および吐水カートリッジ２６の交換時期である。浄水カートリッジ２２を交換するには、後述する電源プラグ３５（図８参照）を外し、電源を切り、水道蛇口を閉めてから作業を開始する。まず、図９に示すように、浄水カートリッジカバー１２を開け、浄水カートリッジホルダ２２１を丸付き数字１の矢印方向に回し、浄水カートリッジホルダ２２１を丸付き数字２の矢印方向に外し、浄水カートリッジ２２を丸付き数字３の矢印方向に引き抜く。次に、図１０に示すように、新しい浄水カートリッジ２２の浄水カートリッジホルダ２２１を装置本体の凹部に上から嵌合させて、浄水カートリッジ２２を装置本体に取り付ける。最後に、図１１に示すように、浄水カートリッジホルダ２２１のつまみを目印２２２と合わせた上で丸付き数字４の矢印方向（締める方向）に止まるまで回す。
【００２６】
逆止弁２３は、電解槽ユニット２５からの水の逆流を防止するための弁である。逆止弁２３を浄水カートリッジ２２と電解槽ユニット２５との間に設けることにより、浄水カートリッジ２２の交換時に電解槽ユニット２５から大量の水が逆流することを防ぐことができる。これにより、浄水カートリッジ２２の交換時に電解槽ユニット２５の水が溢れることがなくなる。
【００２７】
流量センサ２４は、電解槽ユニット２５に流入する流水量を検知して、決められた流水量に対して一定のパルスを発生する。流量センサ２４は、還元開始／還元停止の制御，還元時間の制御，カートリッジ寿命の管理等の各制御の拠り所となる。
【００２８】
図１２および図１３は、電解槽ユニット２５の縦断面図および水平断面図である。電解槽ユニット２５は、水を電解し酸化還元電位を下げて還元水素水を生成するユニットであり、３枚の平行電極からなる電極ユニット２５１と、電極ユニット２５１を内包するようにして電解槽を形成する電解槽ビン２５２と、電極ユニット２５１および電解槽ビン２５２の下部を固定する電解槽ベース２５３とから、その主要部が構成されている。
【００２９】
電極ユニット２５１は、第三の電極を中央に配置し、この両側に第一および第二の電極をそれぞれ等間隔に向かい合わせて配置している。還元（電解）に際しては、前記特許文献１，特許文献２および特許文献３にも開示されているように、第一の電極と第二の電極との間に高周波の交流（３０ＫＨｚ〜５０ＫＨｚ）の電圧（１０Ｖ〜５０Ｖ）を印加するとともに、第三の電極を接地し、第一の電極および第二の電極から第三の電極に水を経て直流電流を流し、水を電解してこの水の酸化還元電位を下げて還元水素水を作る。
【００３０】
電極ユニット２５１の各電極の材料としては、マグネシウム，アルミニウム，リチウム，亜鉛，マグネシウム，鉄，ステンレス，銅等の金属を用いることが可能であるが、長方形の網状に形成したチタンに白金メッキを施したものを用いるのが好適である。このような材料を用いた場合には、チタンは耐蝕性および耐久性に優れ、また白金は表面に酸化被膜ができないために、水の電解の反応が安定し、効率よく反応が行われるとともに、水に溶け込むことがなくメンテナンスも不要である。特に、電極を網体としたのは、電解槽ビン２５２内を水が移動する間に電解が行われるので、電極を網状に大きくすることで水の移動時間、すなわち還元時間を確保することができるからである。また、原理的には、電解の反応（酸化還元電位の低下）は、電極の面積に比例するが、電極を網体とした場合には、同じ表面積の板状電極と比べて酸化還元電位の低下が大きく良好な結果が得られる。
【００３１】
電解槽ビン２５２は、透明の強化ガラスで下端部が開口となった円筒状に形成されている。電解槽ビン２５２の上端部には、水の電解によってカルシウム等が電極ユニット２５１（特に、策三の電極）に析出し付着するので、これを外部より洗浄液（例えば、酢）で洗い流せるようにネジ込み式キャップを備える細口の洗浄液投入口２５２ａが設けられている。ネジ込み式キャップを開けて洗浄液投入口２５２ａから洗浄液を電解槽ビン２５２に投入する。電解槽ビン２５２を透明ガラス製とし、かつ既述したように装置本体に還元確認窓１７を設けたので、外部から気泡等で水の還元状態を容易に確認できるとともに、電解槽ユニット２５の汚れ等を容易に確認することができる。
【００３２】
電解槽ベース２５３は、合成樹脂により円盤状に成形され、入水路２３５ａおよび出水路２３５ｂが穿設されているとともに、リブ（壁）２５３ｃが電解槽ビン２５２の内周面に沿ってほぼ３／４周するように形成されている。また、電解槽ベース２５３の上面中央部には、電極カラー２５４が突設され、電極ユニット２５１の３枚の電極の下端部を取り付けている。さらに、可撓性のリング状板体でなる整流板２５５が、電解槽ベース２５３と電極カラー２５４とに挟まれるように上下方向を定められて配設されている。電解槽ベース２５３は、止め具（図示せず）により電解槽ビン２５２の下端開口部とＯリングを介して水密的に嵌合して電解槽を形成している。また、電解槽ベース２５３の下面部には、水の電解によってカルシウム等が電極ユニット２５１（特に、策３の電極）に析出し付着するので、これを外部より洗浄液で洗い流せるように、ネジ込み式キャップを備える廃液口２５３ｄが設けられている。
【００３３】
整流板２５５は、水量が多くなると、図１２中に破線で示すように、周縁部がわずかに持ち上がり、外に向かって整流板２５５と電解槽ベース２５３との隙間から水が均等に流れ出るようにしている。すなわち、この隙間は、水量に合わせて間隔が変化できる構造になっている。また、外周からの流水量が増えるとともに中央の穴からも水量が多くなり、総じて均等な水が下方から上方に流れ、電解されない水がそのまま出水路２５３ｂに出て行くことがないようにしている。また、電解槽ユニット２５では、電解槽ビン２５２の下部から水を電解槽ビン２５２の上部まで一旦送り、水が電極ユニット２５１の各電極の上部から下部に向かうようにして、電解反応を行わせる還元時間を確保するようにしている。このように、電解槽ユニット２５に流入した水が一気に移動しないようにし、できるだけ均一に徐々に移動する構造を採用することにより、酸化還元電位等の数値がばらつかないように配慮している。
【００３４】
このように、電解槽ユニット２５では、電解槽ベース２５３を下にして配置する形態としたことから、電解槽ベース２５３に入水路２５３ａ，出水路２５３ｂ，リブ（壁）２５３ｃ，廃液口２５３ｄ，電極カラー２５４，整流板２５５および電極ユニット２５１の各電極がまとめて配置でき、電解槽ベース２５３を電解槽ビン２５２の下端開口部に簡単に装着できる形態がとれる。このような形態により、電解槽ユニット２５の分解，組立て等が簡単に行えるという利点がある。
【００３５】
吐水カートリッジ２６は、装置本体の内部の電解槽ユニット２５の下流に着脱可能に装填されている。吐水カートリッジ２６は、活性炭フィルタや脱塩素剤等を包含し、電解槽ユニット２５における電解によって生成された遊離塩素を除去する。
【００３６】
既述したように、カートリッジ交換ランプ１０６が点灯したならば、浄水カートリッジ２２および吐水カートリッジ２６の交換時期である。吐水カートリッジ２６を交換するには、浄水カートリッジ２２を交換する場合と同様に、電源プラグ３５（図８参照）を外し、電源を切り、水道蛇口を閉めてから作業を開始する。まず、図１４に示すように、装置本体上の吐水カートリッジキャップ１６を丸付き数字１の矢印方向に回して開け、吐水カートリッジ２６を丸付き数字２の矢印方向に引き出す。次に、新しい吐水カートリッジ２６を丸付き数字２の矢印とは逆方向に吐水カートリッジケース１ｂ内に挿入して、吐水カートリッジキャップ１６を丸付き数字１の矢印とは逆方向に回して閉じる。
【００３７】
図８は、還元水素水生成装置１の電気系統の構成を示すブロック図である。還元水素水生成装置１には、流体センサ２４および電解槽ユニット２５に接続された制御基板３０と、制御基板３０に接続されたスイッチ基板３１と、制御基板３０に接続された照明基板３２と、制御基板３０に接続された表示基板３３と、制御基板３０に接続されたトランス３４と、トランス３４に接続された電源プラグ３５とが設けられている。なお、制御基板３０には、ＣＰＵ（図示せず）を中心とした制御回路が搭載されており、ＣＰＵ内蔵タイマ（図示せず；以下、単にタイマという）は、還元時間および還元中断または終了後の経過時間をカウントする。なお、制御基板３０の詳細は、本発明とは直接関係しないので省略する。
【００３８】
制御基板３０から電解槽ユニット２５の電極ユニット２５１の各電極に対しては、還元（電解）に必要な高周波交流および直流が供給される。また、流量センサ２４からは、一定の流水量毎にパルスが信号線を介して制御基板３０に通知される。制御基板３０は、流量センサ２４からのパルスをカウントし、積算した流水量が所定量を超えたときに、カートリッジ交換ランプ１０６（カートリッジ交換ＬＥＤ３３６）を点灯して浄水カートリッジ２２および吐水カートリッジ２６の交換時期を知らせる。
【００３９】
スイッチ基板３１には、外部から設定可能なロータリスイッチ３１１が設けられている。ロータリスイッチ３１１は、還元水素水生成装置１を使用する地域や季節毎に、水質等に応じて基本還元時間およびカルシウムの付着を防止する逆電圧印加パターンをユーザが調整できるように設けられている。
【００４０】
照明基板３２には、還元モード時に還元確認窓１７から見える電解槽ユニット２５を照明するためのＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）３２１が配置されている。
【００４１】
表示基板３３には、操作パネル１０のＯＮ／ＯＦＦボタン１０１と対応するＯＮ／ＯＦＦキースイッチ３３１と、電源ランプ１０２と対応するＯＮ／ＯＦＦ（電源）ＬＥＤ３３２と、還元／浄水ボタン１０３と対応する還元／浄水キースイッチ３３３と、還元ランプ１０４と対応する還元ＬＥＤ３３４と、浄水ランプ１０５と対応する浄水ＬＥＤ３３５と、カートリッジ交換ランプ１０６と対応するカートリッジ交換ＬＥＤ３３６と、リセットボタン１０７と対応するリセットキースイッチ３３７とが設けられている。
【００４２】
浄水カートリッジ２２および吐水カートリッジ２６の交換後、リセットボタン１０７（リセットキースイッチ３３７）を押下することにより、カートリッジ交換ランプ１０６（カートリッジ交換ＬＥＤ３３６）が消灯し、併せて制御基板３０が積算している流水量（流水量カウンタ）が初期値に戻される。
【００４３】
ＯＮ／ＯＦＦボタン１０１（ＯＮ／ＯＦＦキースイッチ３３１）の押下によって電源ＯＦＦ状態から電源ＯＮ状態となり、電源ランプ１０２（ＯＮ／ＯＦＦ（電源）ＬＥＤ３３２）が点灯する。このとき、還元モードであれば、還元ランプ１０４（還元ＬＥＤ３３４）も点灯する。
【００４４】
還元モードのとき、還元/浄水ボタン１０３（還元／浄水キースイッチ３３３）の押下により浄水カートリッジ２２のみが使用される浄水モードとなる。このときには、還元ランプ１０４（還元ＬＥＤ３３４）が消灯し、代わりに浄水ランプ１０５（浄水ＬＥＤ３３５）が点灯する。
【００４５】
次に、このように構成された第１の実施の形態に係る還元水素水生成装置１の動作について説明する。
【００４６】
還元水素水生成装置１は、水道蛇口と直結して使用する。水道蛇口に水栓蛇口アダプタ２（図７参照）を接続し、これにエラストマーホース等の給水ホース４を連結して、この端部を還元水素水生成装置１の給水エルボ１１に取り付ける。通水を行う場合には、水栓蛇口アダプタ２に設けられた切替えレバー（図示せず）を操作して、水道水の流路を還元水素水生成装置１に切り替える。
【００４７】
さて、還元水素水生成装置１の稼動に際しては、ＯＮ／ＯＦＦボタン１０１（ＯＮ／ＯＦＦキースイッチ３３１）の押下により電源ＯＮ状態であり、かつ還元／浄水ボタン１０３（還元／浄水キースイッチ３３３）の押下により還元モードであるとき、水栓蛇口アダプタ２を操作して水道水を還元水素水生成装置１に流入させ、必要に応じて定流量弁２１を操作して水量を調節すると、流量センサ２４が流水を検知し、制御基板３０はこれを認識し、電解槽ユニット２５に高周波交流および直流を供給して還元（電解）を開始する。または、水の流入は無くとも前回の還元終了から１分以上経過後、電源ＯＮ状態のとき、還元／浄水ボタン１０３（還元/浄水キースイッチ３３３）の押下により浄水モードから還元モードに切換えるか、還元モードのときにＯＮ／ＯＦＦボタン１０１（ＯＮ／ＯＦＦキースイッチ３３１）の押下により電源ＯＦＦ状態から電源ＯＮ状態に切り換えると、制御基板３０は前回の還元中断または終了後の経過時間を確認し、電解槽ユニット２５に高周波交流および直流を供給して還元（電解）を開始する。なお、主電源投入後、最初の還元動作は水の流入が無くとも基本還元時間で行う。
【００４８】
還元水素水生成装置１の給水エルボ１１から流入した水道水は、浄水カートリッジ２２内のカーボンフィルタの外周側から内周側へ移動し、さらに、カーボンフィルタの内周側では、水がミネラルフィルタに浸入してミネラル成分が付加され、浄水として送出される。
【００４９】
浄水カートリッジ２２から送出された浄水は、逆止弁２３を介して流量センサ２４を通過する。これにより、一定の流水量毎に流量センサ２４から制御基板３０にパルスが出力される。
【００５０】
制御基板３０では、パルス入力はＣＰＵのイベント割込みに繋がっていて、ＣＰＵは、パルス発生毎に割込みが掛かるので、流水量カウンタをカウントアップする。
【００５１】
さらに、浄水は、入水路２５３ａから電解槽ベース２５３に流入し、流入した水は、電解槽ベース２５３に設けられたリブ（壁）２５３ｃと整流板２５５とに沿って電解槽ベース２５３の外周を流れ、外壁と整流板２５５とのわずかな隙間より外周全体に均一に電解槽ビン２５２内に漏れ出す。流入した水の本流はやがて流水量を減らし、減速して中央の穴より流出する。電解槽ビン２５２に流入した水は、電極ユニット２５１の３つの電極間を通過して電解され、生成された還元水素水が電解槽ベース２５３の出水路２５３ｂから吐水カートリッジ２６に向けて送出される。
【００５２】
吐水カートリッジ２６は、還元水素水から電解によって生じた遊離塩素を除去して吐水口キャップ１３に向けて送出する。
【００５３】
吐水口キャップ１３を通過した還元水素水は、吐水パイプ１４からユーザが希望する方向および位置に吐水される。
【００５４】
本実施の形態に係る還元水素水生成装置１によれば、浄水カートリッジ２２において、塩素，鉛等の除去およびミネラルの添加が行われ、これにより電解槽ユニット２５において、ミネラルを含んだ水によって電解反応が促進され、酸化還元電位が大きく低下した還元水素水が得られる。このように電解槽ユニット２５では、水に高周波交流および直流を印加して活性水素を多く発生させ、電子的に高いエネルギーを持ち、かつミネラルをバランスよく含んだ還元水素水を生成する。この還元水素水は、浸透圧が高く、体に吸収され易く、また細胞や臓器を刺激し新陳代謝を活発にする。
【００５５】
また、本実施の形態に係る還元水素水生成装置１によれば、高周波交流および直流による電解を採用することにより、水の分子集団（クラスタ）が小さくなり、身体に吸収されやすいおいしい還元水素水が生成される。また、還元水素水には、生物の蘇生に大切な役割を果たす溶存酸素が多く含まれる。通常、生体内において有害な活性酸素は８００ｍＶと非常に高い酸化還元電位の状態にあるが、ミネラル還元水素水は、低い酸化還元電位（―４２ｍＶ）を持った還元水素を発生させ、酸化された体内の細胞や組織を還元・中和し有害な活性酸素に活性水素が結合して無害化する。
【００５６】
次に、第１の実施の形態に係る還元水素水生成装置１の動作について、制御基板３０における制御を中心にさらに詳しく説明する。
【００５７】
図１５は、制御基板３０上の図示しないＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）に格納されているロータリスイッチテーブル３６の内容例を示す図である。ロータリスイッチテーブル３６は、ロータリスイッチ３１１の設定値（ＳＷ番号）と基本還元時間および逆電圧印加パターンとの関係を表すテーブルである。基本還元時間は、水質等の環境に応じて最適な還元時間が得られるように予め実験により求めておく。また、逆電圧印加パターンは、水質等の環境に応じてカルシウムの付着を防止するように予め実験により求めておく。ロータリスイッチ３１１の設定（ユーザ）による基本還元時間および逆電圧印加パターンの切換えは、（１）基本還元時間（１０分±ｔ），ならびに（２）電極へのカルシウム付着防止のための逆電圧の印加時間および周期の、水質等の環境に見合った設定を選択することにより、最適な還元制御を行うためである。
【００５８】
図１６は、制御基板３０上の図示しないＲＯＭに格納されている２次元時間補正テーブル３７の内容例を示す図である。２次元時間補正テーブル３７の還元時間補正量（％）は、流水量および還元中断または終了後の経過時間に応じて最適な値が得られるように予め実験により求めておく。還元中断または終了後の経過時間による還元時間補正量は、還元中断または終了後の経過時間を監視し、経過時間とともに徐々に失われていく酸化還元電位を補うために次回の還元時間を長めに設定する。なお、流水により還元を開始した場合は、流水の停止を待ってから還元時間の補正を行う。
【００５９】
図１７は、制御基板３０のＣＰＵが実行するメインルーチンを示すフローチャートである。メインルーチンの処理には、システム初期化ステップＳ１０１と、電源ＯＦＦ状態設定ステップＳ１０２と、浄水モード設定ステップＳ１０３と、ＯＮ／ＯＦＦキー入力判定ステップＳ１０４と、電源ＯＮ／ＯＦＦ切換ステップＳ１０５と、電源ＯＮ状態判定ステップＳ１０６と、還元／浄水キー入力判定ステップＳ１０７と、電源ＯＮ状態判定ステップＳ１０８と、還元モード／浄水モード切換ステップＳ１０９と、還元モード判定ステップＳ１１０と、還元時間設定サブルーチン呼び出しステップＳ１１１と、還元開始ステップＳ１１２と、還元／浄水キー入力判定ステップＳ１１３と、還元停止ステップＳ１１４と、ＯＮ／ＯＦＦキー入力判定ステップＳ１１５と、還元中判定ステップＳ１１６と、還元停止ステップＳ１１７と、電源ＯＦＦ状態設定ステップＳ１１８と、流水有無判定ステップＳ１１９と、還元開始ステップＳ１２０と、フラグＦセットステップＳ１２１と、流水停止判定ステップＳ１２２と、フラグＦ判定ステップＳ１２３と、フラグＦリセットステップＳ１２４とからなる。
【００６０】
図１８は、図１７に示したメインルーチン中で呼び出される還元時間設定サブルーチンを示すフローチャートである。還元時間設定サブルーチンの処理は、ロータリスイッチ読み取りステップＳ２０１と、２次元時間補正テーブル参照ステップＳ２０２と、還元時間計算ステップＳ２０３と、還元時間設定ステップＳ２０４とからなる。
【００６１】
図１９は、タイマ割込みルーチンを示すフローチャートである。タイマ割込みルーチンの処理は、流水停止時間カウントステップＳ３０１と、還元中判定ステップＳ３０２と、経過時間カウントステップＳ３０３と、還元時間カウントステップＳ３０４と、還元終了判定ステップＳ３０５と、還元終了処理サブルーチン呼び出しステップＳ３０６とからなる。なお、タイマ割込みルーチンは、リロードタイマで一定の基本時間（数ｍｓ）間隔で割込みがかかって実行される。
【００６２】
図２０は、図１９に示したタイマ割込みルーチン中で呼び出される還元終了処理サブルーチンを示すフローチャートである。還元終了処理サブルーチンの処理は、流水量カウンタ初期化ステップＳ４０１と、経過時間カウンタ初期化ステップＳ４０２と、還元停止ステップＳ４０３とからなる。
【００６３】
図２１は、流量センサ割込みルーチンを示すフローチャートである。流量センサ割込みルーチンの処理は、流水停止時間カウンタ初期化ステップＳ５０１と、流水量カウントステップＳ５０２とからなる。なお、流量センサ割込みルーチンは、流量センサ２４からのパルス入力がＣＰＵのイベント割込みに繋がっていて、パルス発生毎に割込みが掛かり、流水量カウンタをカウントアップする。
【００６４】
なお、フローチャート中に記載した流水量カウンタは流量センサ２４の発生パルスをカウントするカウンタ、経過時間カウンタは還元中断または終了後からの経過時間をカウントするカウンタ、還元時間カウンタは還元時間をカウントするカウンタ、流水停止時間カウンタは流水停止時間をカウントするカウンタである。流水停止時間カウンタは、流量センサ２４からの割込みで初期化され、タイマ割込みでカウントダウンして規定時間経過（カウンタがオーバーフロー）したならば、流水停止と判断する。流水中は流量センサ２４からの割込みで頻繁に初期化されるため、流水停止時間カウンタのカウント値はオーバーフローしない。また、フラグＦは、還元モードで流水があったならばセットし、流水停止後にリセットするフラグである。時間管理用の各カウンタは、基本時間×カウント値で各処理時間が求められる。
【００６５】
還元開始の条件は、ＯＮ／ＯＦＦボタン１０１でソフトウェア電源スイッチのＯＮ状態に設定された時の（１）還元／浄水ボタン１０３による浄水モード／還元モード切替え，および（２）還元モードでの流水の２種類である。詳しくは、（１）浄水モードから還元モードへの切り換えがあったか、あるいは（２）還元モードで還元中断または終了後の待機時に流水があったならば、還元動作を起動し、流水中は還元時間を設定せずに流水停止後に還元時間の設定を行う。
【００６６】
ＯＮ／ＯＦＦボタン１０１を押下してソフトウェア電源スイッチをＯＮ状態にすると、メインルーチンでは、まず、ワークエリアの初期化等のシステム内部の初期化を行う（ステップＳ１０１）。次に、ソフト電源スイッチをＯＦＦ状態にし（ステップＳ１０２）、動作モードを浄水モードに設定して（ステップＳ１０３）、割込み許可した後にキー入力待ちとなる。
【００６７】
ここで、ＯＮ／ＯＦＦボタン１０１が押下されたならば（ステップＳ１０４でイエス）、ソフト電源スイッチをＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り換え（ステップＳ１０５）、電源ＯＦＦ状態であるので（ステップＳ１０６でイエス）、還元モードであるかどうかを判定する（ステップＳ１１０）。いま、浄水モードであるので、ステップＳ１０４に戻って再びキー入力待ちとなる。
【００６８】
次に、還元／浄水ボタン１０３が押下されたならば（ステップＳ１０７でイエス）、ソフト電源スイッチがＯＮ状態であるので（ステップＳ１０８でイエス）、浄水モードから還元モードに切り換える（ステップＳ１０９）。
【００６９】
このため、ソフト電源スイッチがＯＮ状態、かつ動作モードが還元モードになるので（ステップＳ１１０でイエス）、還元時間設定サブルーチンを呼び出す（ステップＳ１１１）。
【００７０】
還元時間設定サブルーチンでは、ロータリスイッチ３１１の設定値を読み取りロータリスイッチテーブル３６（図１５参照）を参照して基本還元時間および逆電圧印加パターンを決定し（ステップＳ２０１）、流水量カウンタのカウント値（流水量）と経過時間カウンタのカウント値（還元中断または終了後の経過時間）とに基づいて２次元時間補正テーブル３７（図１６参照）を参照して還元時間補正量を求める（ステップＳ２０２）。次に、基本還元時間と還元時間補正量との積として還元時間を算出し（ステップＳ２０３）、還元時間を還元時間カウンタに設定する（ステップＳ２０４）。
【００７１】
還元時間設定サブルーチンの終了後、メインルーチンに戻ると、電解槽ユニット２５に高周波交流および直流を供給して還元動作を開始する（ステップＳ１１２）。
【００７２】
一方、一定時間毎のタイマ割込みでタイマ割込みルーチンが起動され、流水停止時間カウンタがカウントダウンされ（ステップＳ３０１）、還元中でなければ（ステップＳ３０２でノー）、経過時間カウンタがカウントアップされる（ステップＳ３０３）。還元中であれば（ステップＳ３０２でイエス）、還元時間カウンタをカウントダウンして（ステップＳ３０４）、還元時間カウンタに設定された還元時間が経過しておらず還元終了でなければ（ステップＳ３０５でノー）、そのまま割込みを終了する。還元時間カウンタに設定された還元時間が経過して還元終了である場合には（ステップＳ３０５でイエス）、還元終了処理サブルーチンを呼び出した後（ステップＳ３０６）、割込みを終了する。
【００７３】
還元終了処理サブルーチンでは、流水量カウンタのカウント値を初期化し（ステップＳ４０１）、経過時間カウンタのカウント値を初期化した後（ステップＳ４０２）、還元動作を停止する（ステップＳ４０３）。
【００７４】
他方、流量センサ２４からパルスが入力される度に流量センサ割込みルーチンが起動され、流水停止時間カウンタに初期値を設定し（ステップＳ５０１）、流水量カウンタをカウントアップする（ステップＳ５０２）。このように、流水中は流水停止時間カウンタのカウント値が０になる前に流量センサ割込みルーチンが頻繁に起動され、流水停止時間カウンタが初期値に毎回リセットされる。
【００７５】
メインルーチンでは、還元開始した後に（ステップＳ１１２）、還元／浄水ボタン１０３が押下されたならば（ステップＳ１１３でイエス）、還元動作を停止し（ステップＳ１１４）、ステップＳ１１９に戻って浄水モードに切り換える。
【００７６】
還元／浄水ボタン１０３が押下されておらず（ステップＳ１１３でノー）、ＯＮ／ＯＦＦボタン１０１が押下されたならば（ステップＳ１１５でイエス）、還元中であるかどうかを判定し（ステップＳ１１６）、還元中でなければ、ステップＳ１０４に戻ってキー入力待ちとなる。還元中であれば（ステップＳ１１６でイエス）、還元動作を停止し（ステップＳ１１７）、ソフト電源スイッチをＯＦＦ状態に設定し（ステップＳ１１８）、ステップＳ１０４に戻ってキー入力待ちとなる。
【００７７】
還元／浄水ボタン１０３が押下されておらず（ステップＳ１１３でノー）、ＯＮ／ＯＦＦボタン１０１も押下されていなければ（ステップＳ１１５でノー）、流水があるかどうかを判定し（ステップＳ１１９）、流水があれば、還元動作を開始し（ステップＳ１２０）、流水があったことを記録するようにフラグＦをセットする（ステップＳ１２１）。流水がなければ（ステップＳ１１９でノー）、ステップＳ１２０およびＳ１２１をスキップする。
【００７８】
次に、タイマ割込みルーチン内で減算されている流水停止時間カウンタのカウント値が０かどうかに基づいて流水停止かどうかを判定する（ステップＳ１２２）。流水停止でなければ、流水が停止するまで待ち（ステップＳ１２２でイエス）、フラグＦがセットされていれば（ステップＳ１２３でイエス）、フラグＦをリセットした後（ステップＳ１２４）、ステップＳ１１１に戻って還元時間設定サブルーチンを呼び出す。
【００７９】
以下、既述した動作が繰り返される。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る還元水素水生成装置を示す斜視図。
【図２】第１の実施の形態に係る還元水素水生成装置を示す上面図。
【図３】第１の実施の形態に係る還元水素水生成装置を示す正面図。
【図４】第１の実施の形態に係る還元水素水生成装置を示す下面図。
【図５】第１の実施の形態に係る還元水素水生成装置を示す側面図。
【図６】図１中の操作パネルの詳細を示す図。
【図７】第１の実施の形態に係る還元水素水生成装置の水系統の構成を示すブロック図。
【図８】第１の実施の形態に係る還元水素水生成装置の電気系統の構成を示すブロック図。
【図９】図１中の浄水カートリッジの装置本体から取り外し方法を説明する図。
【図１０】図１中の浄水カートリッジの装置本体への装着方法を説明する図。
【図１１】図１中の浄水カートリッジの装置本体への固定方法を説明する図。
【図１２】図１中の電解槽ユニットの縦断面図。
【図１３】図１中の電解槽ユニットの水平面図。
【図１４】図１中の吐水カートリッジの装置本体から取り外し方法を説明する図。
【図１５】図８中のロータリスイッチの設定値と基本還元時間および逆電圧印加パターンとの関係を表すロータリスイッチテーブルの内容例を示す図。
【図１６】図８中のＣＰＵが参照する２次元時間補正テーブルの内容例を示す図。
【図１７】図８中の制御基板のＣＰＵが実行するメインルーチンを示すフローチャート。
【図１８】図１７に示したメインルーチン中で呼び出される還元時間設定サブルーチンを示すフローチャート。
【図１９】図８中の制御基板のＣＰＵが実行するタイマ割込みルーチンを示すフローチャート。
【図２０】図１９に示したタイマ割込みルーチン中で呼び出される還元終了処理サブルーチンを示すフローチャート。
【図２１】図８中の制御基板のＣＰＵが実行する流量センサ割込みルーチンを示すフローチャート。
【符号の説明】
【００８１】
１ 還元水素水生成装置
１ａ 凹部
１ｂ 吐水カートリッジケース
２ 水栓蛇口アダプタ
４ 給水ホース
１０ 操作パネル
１１ 給水エルボ
１２ 浄水カートリッジカバー
１３ 吐水口キャップ
１４ 吐水パイプ
１５ 浄水カバー
１６ 吐水カートリッジキャップ
１７ 還元確認窓
１８ ゴム栓
２１ 定流量弁
２２ 浄水カートリッジ
２３ 逆止弁
２４ 流量センサ
２５ 電解槽ユニット
２６ 吐水カートリッジ
３０ 制御基板
３１ スイッチ基板
３２ 照明基板
３３ 表示基板
３４ トランス
３５ 電源プラグ
３６ ロータリスイッチテーブル
３７ ２次元時間補正テーブル
１０１ ＯＮ／ＯＦＦボタン
１０２ 電源ランプ
１０３ 還元／浄水ボタン
１０４ 還元ランプ
１０５ 浄水ランプ
１０６ カートリッジ交換ランプ
１０７ リセットボタン
２５１ 電極ユニット
２５２ 電解槽ビン
２５２ａ 洗浄液投入口
２５３ 電解槽ベース
２５３ａ 入水路
２５３ｂ 出水路
２５３ｃ リブ（壁）
２５３ｄ 廃液口
２５４ 電極カラー
２５５ 整流板
３１１ ロータリスイッチ
３２１ ＬＥＤ
３３１ ＯＮ／ＯＦＦキースイッチ
３３２ ＯＮ／ＯＦＦ（電源）ＬＥＤ
３３３ 還元／浄水キースイッチ
３３４ 還元ＬＥＤ
３３５ 浄水ＬＥＤ
３３６ カートリッジ交換ＬＥＤ
３３７ リセットキースイッチ
Ｓ１０１ システム初期化ステップ
Ｓ１０２ 電源ＯＦＦ状態設定ステップ
Ｓ１０３ 浄水モード設定ステップ
Ｓ１０４ ＯＮ／ＯＦＦキー入力判定ステップ
Ｓ１０５ 電源ＯＮ／ＯＦＦ切換ステップ
Ｓ１０６ 電源ＯＮ状態判定ステップ
Ｓ１０７ 還元／浄水キー入力判定ステップ
Ｓ１０８ 電源ＯＮ状態判定ステップ
Ｓ１０９ 還元モード／浄水モード切換ステップ
Ｓ１１０ 還元モード判定ステップ
Ｓ１１１ 還元時間設定サブルーチン呼び出しステップ
Ｓ１１２ 還元開始ステップ
Ｓ１１３ 還元／浄水キー入力判定ステップ
Ｓ１１４ 還元停止ステップ
Ｓ１１５ ＯＮ／ＯＦＦキー入力判定ステップ
Ｓ１１６ 還元中判定ステップ
Ｓ１１７ 還元停止ステップ
Ｓ１１８ 電源ＯＦＦ状態設定ステップ
Ｓ１１９ 流水有無判定ステップ
Ｓ１２０ 還元開始ステップ
Ｓ１２１ フラグＦセットステップ
Ｓ１２２ 流水停止判定ステップ
Ｓ１２３ フラグＦ判定ステップ
Ｓ１２４ フラグＦリセットステップ
Ｓ２０１ ロータリスイッチ読み取りステップ
Ｓ２０２ ２次元時間補正テーブル参照ステップ
Ｓ２０３ 還元時間計算ステップ
Ｓ２０４ 還元時間設定ステップ
Ｓ３０１ 流水停止時間カウントステップ
Ｓ３０２ 還元中判定ステップ
Ｓ３０３ 経過時間カウントステップ
Ｓ３０４ 還元時間カウントステップ
Ｓ３０５ 還元終了判定ステップ
Ｓ３０６ 還元終了処理サブルーチン呼び出しステップ
Ｓ４０１ 流水量カウンタ初期化ステップ
Ｓ４０２ 経過時間カウンタ初期化ステップ
Ｓ４０３ 還元停止ステップ
Ｓ５０１ 流水停止時間カウンタ初期化ステップ
Ｓ５０２ 流水量カウントステップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水道蛇口と連通する注水口を備え、装置本体の内部で水道水を電解して還元水素水を生成する還元水素水生成装置において、
水を電解して還元水素水を作る電解槽ユニットと、
前記電解槽ユニットに流入する水の流水量を検知する流量センサと、
水質等の環境に見合った還元時間を設定するためのロータリスイッチと、
前記ロータリスイッチの設定値および前記流量センサにより検知された流水量に基づいて前記電解槽ユニットおける還元時間を制御する制御部と
を有することを特徴とする還元水素水生成装置。
【請求項２】
水道蛇口と連通する注水口を備え、装置本体の内部で水道水を浄水および電解して還元水素水を生成する還元水素水生成装置において、
前記装置本体の内部に着脱自在に装填され、前記注水口から給水された水道水をフィルタによって浄水する浄水カートリッジと、
前記装置本体の内部に配設され、前記浄水カートリッジで浄水された水を電解して還元水素水を作る電解槽ユニットと、
前記装置本体の内部に着脱自在に装填され、前記電解槽ユニットにおける電解によって生成された遊離塩素を除去する吐水カートリッジと、
前記電解槽ユニットに流入する水の流水量を検知する流量センサと、
水質等の環境に見合った還元時間を設定するためのロータリスイッチと、
前記ロータリスイッチの設定値および前記流量センサにより検知された流水量に基づいて前記電解槽ユニットおける還元時間を制御する制御部と
を有することを特徴とする還元水素水生成装置。
【請求項３】
前記制御部における還元時間設定処理が、前記ロータリスイッチの設定値を読み取りロータリスイッチテーブルを参照して基本還元時間および逆電圧印加パターンを決定し、前記流量センサにより検知された流水量と還元中断または終了後の経過時間とに基づいて２次元時間補正テーブルを参照して還元時間補正量を求め、基本還元時間と還元時間補正量との積として還元時間を算出して還元時間カウンタに設定することを特徴とする請求項１または請求項２記載の還元水素水生成装置。
【請求項４】
前記制御部が、浄水モードから還元モードへの切換時，および還元モードで還元中断または終了後の待機状態で流水があったときに、還元動作を起動することを特徴とする請求項１または請求項２記載の還元水素水生成装置。
【請求項５】
前記制御部が、流水中は還元時間を設定せずに流水停止後に還元時間の設定を行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載の還元水素水生成装置。
【請求項１】
水道蛇口と連通する注水口を備え、装置本体の内部で水道水を電解して還元水素水を生成する還元水素水生成装置において、
水を電解して還元水素水を作る電解槽ユニットと、
前記電解槽ユニットに流入する水の流水量を検知する流量センサと、
水質等の環境に見合った還元時間を設定するためのロータリスイッチと、
前記ロータリスイッチの設定値および前記流量センサにより検知された流水量に基づいて前記電解槽ユニットおける還元時間を制御する制御部と
を有することを特徴とする還元水素水生成装置。
【請求項２】
水道蛇口と連通する注水口を備え、装置本体の内部で水道水を浄水および電解して還元水素水を生成する還元水素水生成装置において、
前記装置本体の内部に着脱自在に装填され、前記注水口から給水された水道水をフィルタによって浄水する浄水カートリッジと、
前記装置本体の内部に配設され、前記浄水カートリッジで浄水された水を電解して還元水素水を作る電解槽ユニットと、
前記装置本体の内部に着脱自在に装填され、前記電解槽ユニットにおける電解によって生成された遊離塩素を除去する吐水カートリッジと、
前記電解槽ユニットに流入する水の流水量を検知する流量センサと、
水質等の環境に見合った還元時間を設定するためのロータリスイッチと、
前記ロータリスイッチの設定値および前記流量センサにより検知された流水量に基づいて前記電解槽ユニットおける還元時間を制御する制御部と
を有することを特徴とする還元水素水生成装置。
【請求項３】
前記制御部における還元時間設定処理が、前記ロータリスイッチの設定値を読み取りロータリスイッチテーブルを参照して基本還元時間および逆電圧印加パターンを決定し、前記流量センサにより検知された流水量と還元中断または終了後の経過時間とに基づいて２次元時間補正テーブルを参照して還元時間補正量を求め、基本還元時間と還元時間補正量との積として還元時間を算出して還元時間カウンタに設定することを特徴とする請求項１または請求項２記載の還元水素水生成装置。
【請求項４】
前記制御部が、浄水モードから還元モードへの切換時，および還元モードで還元中断または終了後の待機状態で流水があったときに、還元動作を起動することを特徴とする請求項１または請求項２記載の還元水素水生成装置。
【請求項５】
前記制御部が、流水中は還元時間を設定せずに流水停止後に還元時間の設定を行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載の還元水素水生成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２００６−２３９６８８（Ｐ２００６−２３９６８８Ａ）
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１０９９８４（Ｐ２００６−１０９９８４）
【出願日】平成１８年４月１２日（２００６．４．１２）
【分割の表示】特願２００３−２０５２９（Ｐ２００３−２０５２９）の分割
【原出願日】平成１５年１月２９日（２００３．１．２９）
【出願人】（０００００２２６６）シルバー精工株式会社 (17)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月１２日（２００６．４．１２）
【分割の表示】特願２００３−２０５２９（Ｐ２００３−２０５２９）の分割
【原出願日】平成１５年１月２９日（２００３．１．２９）
【出願人】（０００００２２６６）シルバー精工株式会社 (17)
【Ｆターム（参考）】
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