(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解槽を隔膜によって陰極室と陽極室とに分け、夫々の室内に電極を設け、上記電極間に所定直流電圧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電極間の通電によって電解し陰極室に陰極水、陽極室に陽極水を生成する電解装置において、
前記電解電源は、２次側にセンタータップを有する電源トランスと、該トランスの２次側に１対の端子が接続されたダイオードブリッジ回路と、該ダイオードブリッジ回路の他の１対の端子に接続された２組のスイッチ手段と、該スイッチ手段の接続点及び上記センタータップを夫々前記各電極に接続する回路と、前記スイッチ手段をオンオフさせる電極反転制御回路と、前記直流電圧の制御手段と、を含むことを特徴とする電解水生成機用電源。
【請求項２】
前記直流電圧の制御手段は、前記電源トランスの１次側に挿入されたトライアックと、該トライアックの通電位相を制御する位相制御回路と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の電解水生成機用電源。
【請求項３】
前記スイッチ手段はパワーＭＯＳ−ＦＥＴ素子を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の電解水生成機用電源。
【請求項４】
前記位相制御回路は、複数の並列接続されたトライアックホトカプラを含み、該トライアックホトカプラの出力が双方向スイッチ素子を介して前記トライアック接続されており、前記トライアックホトカプラの夫々にはｐＨコントロール信号が与えられることを特徴とする請求項２に記載の電解水生成機用電源。
【請求項５】
前記位相制御回路は、更に、ヒステリシス軽減回路を有し、該ヒステリシス軽減回路が、前記トライアックホトカプラと双方向スイッチ素子との間に接続されていることを特徴とする請求項４に記載の電解水生成機用電源。
【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する電解水生成機において、電解槽に供給する直流電圧の電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電解水生成装置は電解槽内を隔膜によって陰極室と陽極室に分け、夫々の室内に電極を挿入し、極室内に供給した原水を電極間の通電によって電気分解することにより陰極室に陰極水を、陽極室に陽極水を電解生成するものである。
食品とか医療の分野において、原水を電解した前記陽極水は陽極水に含まれている各種イオンの組成やｐＨなどで規定される水質の電解度や性状に従って洗浄用水、消毒および殺菌水として使用される。また、陰極水は飲料水などとして使われる。
所望の電解度の電解水を得るには陰陽極間に印加する電解電圧を制御する方法などを用い、所望する電解水を得ている。
【０００３】
従来の電解槽に供給する直流電圧の電源装置として、電解槽の陰陽極間に印加する直流電圧を得る電源トランスの２次側に出力電圧を可変するための所定のタップを設け、そのタップを選択する手段を設けて所望の電圧を得て陰陽極間に印加している。
【０００４】
これとは別に、パルス幅に対応した直流電圧を制御するパルス幅制御型スイッチングレギュレータ（ＰＷＭ）を用いた装置がある。例えば、特開平５−１１５８７５号では、無段階に変化する出力信号を生じる電解調節スイッチと、電源回路中に接続されたＰＷＭを作動する制御ユニットを備えている。しかも前記制御ユニットはＰＷＭをオン／オフするドライバと、発信手段と電解調節スイッチの出力信号により、パルス幅を比例的に設定してそのパルス信号をドライバに出力している。
【０００５】
図３に示す上記装置では、電解槽１の陰陽極３、２に印加する直流電源の電源回路は交流電源１１が電源トランス１２の過熱保護のバイメタルサーモ１３を介して整流回路１４に入り、その出力側の正極と負極は平滑コンデンサ１５を介してＰＷＭ１６に接続されている。そしてＰＷＭ１６の出力側が、電源遮断スイッチ１７および極性反転スイッチ１８を介して陰陽極３、２に夫々接続されている。
また、制御用の電力を得るために電源トランス１２の別の２次側が整流回路１９、平滑コンデンサ２０を介して定電圧回路２１に接続され、この定電圧回路２１が制御ユニット２２に接続して所定の電圧を供給するようになっている。
【０００６】
図示しない電解槽に供給する原水の流水路にある流量センサの信号を制御ユニット２２は受けてリレー２４により電源遮断スイッチ１７をオン／オフする。また、逆洗指示により、リレー２５により極性反転スイッチ１８を逆接続位置に切り換えて陰陽極３、２の印加電圧を逆転して電解槽のスケールを除去している。
【０００７】
また、制御ユニット２２は発振手段２５と、発振手段２５からの所定の周波数のパルス信号が入力するパルス幅制御手段２６を有し、このパルス幅制御手段に電解調節スイッチ２７の出力電圧が入力される。そして、出力電圧に対してパルス幅を無段階に調節し、ＰＷＭ１６の一部を構成するドライバ２８を介して整流回路１４の出口の脈流に対してゼロクロスを考慮することなく断続している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
而して上記従来の電解水生成機における電解電源装置は下記のような問題を有している。
（ｉ）極性反転スイッチ１８として２個のリレーを使用しており、大型かつ高価である。また有接点方式であるため、防爆仕様とするには不向きである。
（ii）トランス１２に接続される回路が多くあり、トランス１２からのリード線を多く必要とするので、配線が複雑である。
（iii）電極に印加する直流電圧の制御回路１６，２２の構成が複雑である上、トランス１２の２次側に設けられているので、（ii）項の原因となっている。
（iv）整流回路１４は全波整流方式をとっており、前記直流電圧の極性切換えのためには両極切換方式とせざるを得ず、双極の極性反転スイッチ１８を用いることになって（ｉ）項の原因を生じる。また常時４個のダイオードが駆動される全波整流方式であるから、発熱量が多い。
【０００９】
本発明の目的は上述した従来装置の問題点を解決し、構成簡単で、高性能かつ無接点方式で、しかも安価な電解水生成機用電源を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、電解槽を隔膜によって陰極室と陽極室とに分け、夫々の室内に電極を設け、上記電極間に所定直流電圧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電極間の通電によって電解し陰極室に陰極水、陽極室に陽極水を生成する電解装置において、前記電解電源は、２次側にセンタータップを有する電源トランスと、該トランスの２次側に１対の端子が接続されたダイオードブリッジ回路と、該ダイオードブリッジ回路の他の１対の端子に接続された２組のスイッチ手段と、該スイッチ手段の接続点及び上記センタータップを夫々前記各電極に接続する回路と、前記スイッチ手段をオンオフさせる電極反転制御回路と、前記直流電圧の制御手段と、を含むことを要旨とする。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明の電源において、前記直流電圧の制御手段は、前記電源トランスの１次側に挿入されたトライアックと、該トライアックの通電位相を制御する位相制御回路と、を含むことを要旨とする。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明の電源において、前記スイッチ手段はパワーＭＯＳ−ＦＥＴ素子を有することを要旨とする。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項２の発明の電源において、前記位相制御回路は、複数の並列接続されたトライアックホトカプラを含み、該トライアックホトカプラの出力が双方向スイッチ素子を介して前記トライアック接続されており、前記トライアックホトカプラの夫々にはｐＨコントロール信号が与えられることを要旨とする。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項４の発明の電源において、前記位相制御回路は、更に、ヒステリシス軽減回路を有し、該ヒステリシス軽減回路が、前記トライアックホトカプラと双方向スイッチ素子との間に接続されていることを要旨とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
請求項１の発明の実施の形態では、図１に示すように電源トランス３２はその２次側のセンタータップ３２ａを有しており、センタータップ３２ａは電解槽３６の一方の電極３６ａに接続されている。ダイオードブリッジ回路３３の１対の端子３３ａが電源トランス３２に接続され、他の１対の端子３３ｂは２組のスイッチ素子３４，３５に接続されている。電解槽３６の他方の電極３６ｂはスイッチ素子３４，３５の接続点３８に接続されている。
上述した構成によりダイオードブリッジ回路３３に内蔵されたダイオードＤ1〜Ｄ4は、２個ずつ同極性で使用され、電源トランス３２のセンタータップ３２ａを基準にした両波整流回路として機能することになり、スイッチ素子３４には＋の直流電圧Ｅ+、スイッチ素子３５にはＥ-の直流電圧を供給する。
従って電極反転制御回路３７によってスイッチ素子３４，３５をオン、オフすることによって電解槽３６の電極３６ａ，３６ｂに印加される直流電圧の極性を反転させることができる。
【００１６】
請求項２の発明の実施の形態としては、前記直流電圧の制御手段として、電源トランス３２の１次側にトライアック３０を設け、その通電位相が位相制御回路３１により制御される。
【００１７】
請求項３の発明の実施の形態では、スイッチ素子３４，３５としてパワーＭＯＳ−ＦＥＴ素子が使用される。
【００１８】
請求項４の発明の実施の形態では、前記位相制御回路３１として図２に示す如く、３個の並列接続されたトライアックホトカプラ３９ａ，３９ｂ，３９ｃを用い、その出力でトライアック３０を制御する。
【００１９】
請求項５の発明の実施の形態においては、トライアックホトカプラ３９ａ〜３９ｃの出力をヒステリシス軽減回路４０を介してトライアック３０のゲート３０Ｇに与える。
【００２０】
【実施例】
以下図面に示す本発明の実施例を説明する。
図１は本発明の電解水生成機用電源の一実施例である。同図において、ＡＣは１００Ｖ交流電源、３０はトライアック、３１はその位相制御回路、３２は電源トランスで、その２次側にセンタータップ３２ａを備えている。３３はダイオードブリッジ回路で、その１対の端子３３ａは電源トランス３２の２次側に接続され、他の１対の端子３３ｂはスイッチ素子３４，３５の一端に接続される。スイッチ素子３４，３５の他の一端の接続点３８は電解槽３６の一方の電極３６ａに、また電源トランス３２のセンタータップ３２ａは他方の電極３６ｂに夫々接続されている。
【００２１】
スイッチ素子３４，３５としては、例えば、パワーＭＯＳ−ＦＥＴ素子が用いられ、夫々のゲート３４Ｇ，３５Ｇは電極反転制御回路３７に接続される。
電極反転制御回路３７によりスイッチ素子３４又は３５をオン、オフすることによってダイオードブリッジ回路３３から出力される前記センタータップ３２ａを基準とする両波整流された＋又は−の直流電圧Ｅ+又はＥ-が電極３６ｂ，３６ａに印加される。即ち、ダイオードブリッジ回路３３のダイオードＤ1〜Ｄ4は２個ずつ同極性で使用されて、センタータップ３２ａを基準として電波整流回路が＋，−の２回路構成されていることになる。
【００２２】
図２は前記位相制御回路３１及び電極反転制御回路３７の具体的構成例を示す。同図において、位相制御回路３１は、例えば、並列接続された３個のトライアックホトカプラ３９ａ，３９ｂ，３９ｃ、ヒステリシス軽減回路４０及び双方向スイッチ素子４１から成る。
【００２３】
トライアックホトカプラ３９ａ，３９ｂ，３９ｃの入力には、例えば、マイクロコンピュータを介して夫々ｐＨコントロール信号Ａ，Ｂ，Ｃが与えられるようになっており、各信号に応答して何れかのトライアックホトカプラ３９ａ，３９ｂ，３９ｃがオンすることにより異なる電流が双方向スイッチ素子４１を介してトライアック３０のゲート３０Ｇに与えられてトリガーする。即ち、トライアックホトカプラ３９ａ，３９ｂ，３９ｃの各出力側の入力には並列接続された抵抗Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3及び抵抗Ｒ4を介して電源トランス３２の１次側に接続され、各出力側の出力接続点はヒステリシス軽減回路４０及び双方向スイッチ素子４１を介してトライアック３０のゲートに接続されている。ｐＨコントロール信号Ａ，Ｂ，Ｃの何れかが対応するトライアックホトカプラ３９ａ，３９ｂ，３９ｃに与えられると、抵抗Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3及びヒステリシス軽減回路４０内のコンデンサＣから成る位相遅れ回路に充電又は放電電流が流れるが、その立上り又は立下り時間には各時定数に応じた位相差による違いがあり、従って上記電流でトリガーされるトライアック３０の通電位相が異なることになるので、前記直流電圧を変えることができる。
【００２４】
次に電極反転制御回路３７は、例えば、ホトカプラ４２ａ，４２ｂ、トランジスタ４３ａ，４３ｂ、ダイオードＤ5〜Ｄ8から成り、ホトカプラ４２ａ，４２ｂの入力の一端には制御電圧が与えられ、他端には前記マイクロコンピュータなどからの酸又はアルカリ信号が与えられるようになっている。例えば、酸信号が与えられると、ホトカプラ４２ａの出力がオンしてパワーＭＯＳ−ＦＥＴ３４がトリガーされ、前記＋直流電圧Ｅ+が電解槽３６の電極３６ａに、またアルカリ信号が印加されると、ホトカプラ４２ｂの出力がオンしてパワーＭＯＳ−ＦＥＴ３５がトリガーされ、前記−直流電圧Ｅ-が電解槽３６の電極３６ｂに、夫々印加される。
【００２５】
なお、本発明において前記直流電圧の制御手段としては上述した実施例の方式に限定されるものではなく、種々の方式をとり得る。また前記ヒステリシス軽減回路は誘導負荷（電源トランス）を位相制御しているためトライアックへの突入電流を軽減することがよいためであり、必須のものという訳けではない。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば電解水生成機用電源として下記の効果を得ることができる。
（ｉ）電源トランスの出力電圧をセンタータップを基準とした＋，−の２電源に固定できるため、配線の簡素化を計ることができる。
（ii）整流回路としてダイオードブリッジを使用しているが、２次側両波整流方式によって±電源を得ているので、電解槽の電極印加電圧の反転を片極のみの切換えで行えるため、電極反転手段の構成が簡単になる。
（iii）従来のブリッジ全波整流方式と同等のパワーを、両波整流方式が電解槽に供給できるため、ダイオードブリッジのダイオードに発生する熱を抑えるのに有効である。
（iv）電極反転のためにリレーを使用する必要がないので、無接点方式の回路とすることができ、防爆仕様とすることが可能である。
（ｖ）総合的に部品点数が減少するためコストを低下できる。
（vi）直流電圧の制御方式としてトライアックによる電源トランスの１次側位相制御方式をとれば、ｐＨのコントロールをランダムに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図２】上記実施例の具体的回路構成例を示す回路図である。
【図３】従来の電解水生成機用電源の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
３０  トライアック
３１  位相制御回路
３２  電源トランス
３２ａ  センタータップ
３３  ダイオードブリッジ
３４，３５  スイッチ素子
３６  電解槽
３６ａ，３６ｂ  電極
３７  電極反転制御回路
【図１】
0003539458.tif 000002
【図２】
0003539458.tif 000003
【図３】
0003539458.tif 000004