(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通水路に通水流量を検出できる流量センサと、原水を電気分解してアルカリイオン水または酸性イオン水を生成する電解槽と、商用電源に接続されて電解槽へ通電出力する内部に出力調整回路を備えた電源部と、通電出力状態の電流および電圧値を検出する電解電流検出回路および電解電圧検出回路と、通電出力状態の電流および電圧値をもとに前記電源部を制御するための数値コードを出力する制御部と、制御部からの数値コードを電圧出力に変換し、内部にＤ／Ａ変換回路と信号増幅回路とを備え電源部の電源電圧出力を決定する電解制御部と、前記制御部へ操作指令を行う操作部および動作状態を表示する表示部を有する操作表示部とを備えたアルカリイオン整水器において、操作表示部からの操作指令にしたがい、前記流量センサの検出した通水流量と原水の水質により変化する電解電流値および電解電圧値を前記電解電流検出回路および電解電圧検出回路で検出し、検出した電解電流値および電解電圧値に応じた電解槽への通電出力として制御部からの数値コードを電解制御部に出力し、電解制御部内のＤ／Ａ変換回路により数値コードに応じた電圧レベルに変換し信号増幅回路を通して電源部内の出力調整回路へ出力し、電解槽への通電出力状態を制御することを特徴とするアルカリイオン整水器。
【請求項２】
前記制御部からの数値コード出力を一定周期毎に変化させることを特徴とする請求項１記載のアルカリイオン整水器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水道水等の原水を電気分解して、飲料用や医療用として利用するアルカリイオン水および化粧水、殺菌洗浄水等として利用する酸性イオン水を生成するアルカリイオン整水器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、連続電解方式のイオン水生成器として、アルカリイオン整水器が普及している。このアルカリイオン整水器は、電解槽内で水道水等を電気分解して、陽極側に酸性イオン水を生成し、陰極側にアルカリイオン水を生成するものである。
【０００３】
以下、従来の連続電解方式のアルカリイオン整水器について説明する。
【０００４】
図３は、従来のアルカリイオン整水器の概略構成図である。
【０００５】
図３に示すように従来の連続電解方式のアルカリイオン整水器は、水道水等の原水管１と、水栓２と、水栓２を介して原水管１と接続されたアルカリイオン整水器３と、原水を浄化する浄水部４と、通水流量を後述の制御部に知らせる流量センサ５と、カルシウム等のカルシウムイオンを原水中に付与し導電率を高めるカルシウム供給部６と、流量センサ５およびカルシウム供給部６を経由してきた水を電気分解する電解槽７と、電解槽７を２分し電極室を形成する隔膜８と、隔膜８で２分されて形成された各電極室に配置された電極板９、１０と、電極板１０側の水を通水する通水管１１と、電極板９側の水を吐水する吐水管１２を備え、さらに商用電源から電気を供給する電源投入用プラグ１３と、商用電源を整流して電解および制御に必要な直流電源にする電源部１４と、電解槽７に電力出力を行う電解出力部１５と、電解出力時の電流値および電圧値を検知する電解電流検出回路１６および電解電圧検出回路１７と、使用者が電解の強さおよび酸性水またはアルカリイオン水の選択を行う操作表示部１８と、操作表示部１８の設定にもとづき、電解電流検出回路１６および電解電圧検出回路１７の値を監視しながら、電解出力の制御を行う制御部１９を備えて構成されている。
【０００６】
次に以上のように構成された従来の連続電解方式のアルカリイオン整水器について、アルカリイオン水を生成する際の動作を説明する。
【０００７】
利用者は、操作表示部１８のモード選択ボタンを押圧してアルカリイオン水生成モード、または酸性イオン水生成モードおよび必要とするｐＨ値レンジを選択し、水栓２を開く。水栓２から通水された原水は、浄水部４で浄化され、流量センサ５を経てカルシウム供給部６にてカルシウム等が溶解されて電解容易な水に処理された後、電解槽７に通水される。
【０００８】
一方、電源投入用プラグ１３からは商用電源であるＡＣ１００Ｖが供給され、電源部１４内のトランスおよび整流回路で電気分解に必要な直流電圧電流を発生させ、制御部１９の指示に従い、電解出力部１５を介して電解槽７の電極板９および１０に電気分解に必要な電力が供給される。このとき相対的にプラス電圧を印加する電極板を陽極、マイナス電圧を印加する電極板を陰極とすると、電解槽７内に隔膜８で仕切られた陽極室と陰極室とが形成される。なお、アルカリイオン水生成モード時においては電極１０が陽極となり、電極板９が陰極となる。また酸性イオン水生成モード時においては電極板９が陽極となり、電極板１０が陰極となる。
【０００９】
さて、通水後、制御部１９は流量センサ５の信号を読み取り、信号のレベルが一定量を超えると、この状態を通水中と判断する。このとき、操作表示部１８の生成モードおよびｐＨ値レンジ選択ボタンの押圧によりすでに電気分解条件が設定されているので、制御部１９は電解槽７にて電気分解を行うため電極板９および１０に所定の電圧が印加されるように電解出力部１５に動作命令の出力をおこなう。これにより、アルカリイオン水生成モード時においては電極板９が陰極、電極板１０が陽極となり、吐水管１２よりアルカリイオン水が吐水され、酸性イオン水生成モード時においては電極板９が陽極、電極板１０が陰極となり、吐水管１２より酸性イオン水が吐水される。水栓２により原水が止水されると、流量センサ５の信号レベルが一定量を下回り、制御部１９は止水と判断し、その電解出力部１５より電解槽７の電極板９および１０への電圧印加を停止する。
【００１０】
ここで、アルカリイオン水生成モード時および酸性イオン水生成モード時に、制御部１９は電解出力部１５で発生する直流電圧を電解槽７の電極板９および１０に供給する。一定の直流電圧を電極板９および１０に供給した場合、原水の水質および通水流量によって、電極板９および１０との間に流れる電流は変化し、生成されるｐＨ値も変化する。そこで、ｐＨ値を一定に保つために、その電流および水量の変化を電解電流検出回路１７および流量センサ５により検出し、流量センサ５で検出した信号レベルに応じた電解電流を印加する必要がある。そのためには、電解槽７の電極板９と１０に供給する直流電圧を一定周期で供給時間を制御する、いわゆるデューティを可変することで電解制御する方法があり、電解電流検出回路１７で検出された電解電流値が利用者の必要とするｐＨ値レンジの電解電流値に到達していなければ、前記デューティを上げることで電解電流を増加させ、あるいは、電解電流検出回路１６で検出された電解電流値が利用者の必要とするｐＨ値レンジの電解電流値を超えていれば、前記デューティを下げることで電解電流を減少させ、利用者の必要とするｐＨ値レンジに合わせるように制御部１９の指示で制御する。なお、電圧検知回路１７で検知した電圧は、原水の電気導電率が低く電流が流れにくい場合の各レンジでのｐＨの目標値に近づけるための電圧上限値として予め決めておき、それ以上電圧を印加しないように制御するためのものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来の連続電解方式のアルカリイオン整水器では、電解出力制御は直流電源電圧を一定周期でオン、オフ制御している。このような状態で電解電流を正確に検知するには、電解電流を電圧信号に変換し、その変換した電圧波形を電解電流検出回路部でコンデンサ等を用いてオンとオフ信号を鈍らせ平均化し検出している。しかし、滑らかな波形となるように平均化するためには、電解電流検出回路１７内にあるサンプリング回路のコンデンサの容量をある程度大きくしたり、制限抵抗の抵抗値を大きくする必要があり、コンデンサの容量や制限抵抗の抵抗値を大きくすることにより検出する信号波形の変化が遅くなり、電解出力制御の応答が遅くなる傾向にあった。
【００１２】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、通水開始時と通水時の通水流量または水質の変化に迅速に対応し、必要とするｐＨ値のイオン水を安定して供給できる連続電解方式のアルカリイオン整水器を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題を解決するため、原水を電気分解してアルカリイオン水および酸性イオン水を生成するアルカリイオン整水器であって、操作表示部からの操作指令にしたがい、前記流量センサの検出した通水流量と原水の水質により変化する電解電流および電圧値を前記電解電流検出回路および電解電圧検出回路で検出し、制御部からの不連続な数値コードを電解制御回路に出力する構成としたものである。
【００１４】
本発明によれば、目的のｐＨのイオン水を生成するのに必要な電解電流および電解電圧のフィードバック制御を正確かつ迅速にして、原水の水質や通水流量が変化してもより安定したｐＨ値のイオン水を生成することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、通水路に通水流量を検出できる流量センサと、原水を電気分解してアルカリイオン水または酸性イオン水を生成する電解槽と、商用電源に接続されて電解槽へ通電出力する内部に出力調整回路を備えた電源部と、通電出力状態の電流および電圧値を検出する電解電流検出回路および電解電圧検出回路と、通電出力状態の電流および電圧値をもとに電源部を制御するための数値コードを出力する制御部と、制御部からの数値コードを電圧出力に変換し、内部にＤ／Ａ変換回路と信号増幅回路とを備え電源部の電源電圧出力を決定する電解制御部と、制御部へ操作指令を行う操作部および動作状態を表示する表示部を有する操作表示部とを備えたアルカリイオン整水器において、操作表示部からの操作指令にしたがい、流量センサの検出した通水流量と原水の水質により変化する電解電流値および電解電圧値を電解電流検出回路および電解電圧検出回路で検出し、検出した電解電流値および電解電圧値に応じた電解槽への通電出力として制御部からの数値コードを電解制御部に出力し、電解制御部内のＤ／Ａ変換回路により数値コードに応じた電圧レベルに変換し信号増幅回路を通して電源部内の出力調整回路へ出力し、電解槽への通電出力状態を制御するようにしたアルカリイオン整水器であり、電源回路の出力電圧の閾値を迅速に変化させ、電解槽への通電出力状態を変化させることで、イオン水生成における電解時の電解電流の迅速なフィードバック制御を行うという作用を有する。
【００１６】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のアルカリイオン整水器において、制御部からの数値コード出力を一定周期毎に変化させるようにしたものであり、不連続なある数値コードと、次の数値コード間の電圧出力を擬似的につくり出すという作用を有する。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるアルカリイオン整水器の概略構成図、図２は、同アルカリイオン整水器における制御ブロック図である。
【００１９】
なお、図１において従来の技術の説明で用いた符号と同一符号のものは、本実施の形態１においても基本的に同一であるため、これらの詳細な説明は従来の技術に譲って省略する。
【００２０】
図１において、１は水道水等の原水管、２は水栓、３は本実施の形態のアルカリイオン整水器本体、４は浄水部、５は流量センサ、６はカルシウム供給部、７は電解槽、８は隔膜、９および１０は電極板、１１は通水管、１２は吐水管、１３は電源投入用プラグである。
【００２１】
図１および図２において、２０は本実施の形態１の電源部で内部に出力調整回路を備えたスイッチング電源回路になっている。１５は電解出力部、１６は電解電流検出回路、１７は電解電圧検出回路、１８は操作表示部、１９は操作表示部１８の設定にもとづき電解電流検出回路１６および電解電圧検出回路１７で検出した電解電流および電圧値を監視しながら、電解出力の制御を行う制御部であり、後述電解制御部に数値コードで電解電圧の制御を行う。２１は制御部からの数値コードを電圧信号に変換する電解制御部であり、内部にＤ／Ａ変換回路と信号増幅回路を備えている。
【００２２】
以上のように構成された本実施の形態１のアルカリイオン整水器３について、アルカリイオン水を生成する際の動作を説明する。
【００２３】
利用者は、操作表示部１８のモード選択ボタンを押圧してアルカリイオン水生成モード、または酸性イオン水生成モードおよび必要とするｐＨ値レンジを選択し、水栓２を開く。水栓２から通水された原水は、浄水部４で浄化され、流量センサ５を経てカルシウム供給部６にてカルシウム等が溶解されて電解容易な水に処理された後、電解槽７に通水される。
【００２４】
一方、電源投入用プラグ１３からは商用電源であるＡＣ１００Ｖが供給され、電源部２０内のトランスおよび整流回路で直流電圧変換し、出力調整回路で電解に必要な直流電圧電流を発生させる。そのとき、制御部１９は所定の数値コードを電解制御部２１に出力し、電解制御部２１内のＤ／Ａ変換回路により数値コードに応じた電圧レベルに変換し信号増幅回路を通して電源部２０内の出力調整回路へ電解電圧信号を出力する。電源部２０内の出力調整回路で電解に必要な直流電圧電流は、電解出力部１５を介して電解槽７の電極版９および１０に電気分解に必要な電力が供給される。このとき相対的にプラス電圧を印加する電極板を陽極、マイナス電圧を印加する電極板を陰極とすると、電解槽７内に隔膜８で仕切られた陽極室と陰極室とが形成される。なお、アルカリイオン水生成モード時においては電極板１０が陽極となり、電極板９が陰極となる。また酸性イオン水生成モード時においては電極板９が陽極となり、電極板１０が陰極となる。
【００２５】
さて、通水後、制御部１９は流量センサ５の信号を読み取り、流量レベルが一定量を超えると、この状態を通水中と判断する。このとき、操作表示部１８の生成モード選択ボタンの押圧によりすでに電気分解条件が設定されているので、制御部１９は電解槽７にて電気分解を行うため電極板９および１０に所定の電圧が印加されるように、所定の数値コードを電解制御部２１に出力し、電解出力部１５に電解出力指令を行い、電解槽７の電極板９および１０への電圧印加を開始する。これにより、アルカリイオン水生成モード時においては電極板９が陰極、電極板１０が陽極となり、吐水管１２よりアルカリイオン水が吐水され、酸性イオン水生成モード時においては電極板９が陽極、電極板１０が陰極となり、吐水管１２より酸性イオン水が吐水される。水栓２により原水が止水されると、流量センサ５の信号により制御部１９は止水と判断し、電解出力部１５より電解槽７の電極板９および１０への電圧印加を停止する。
【００２６】
ここで、アルカリイオン水生成モード時および酸性イオン水生成モード時に、制御部１９は電解出力部１５で発生する直流電圧を電解槽７の電極板９および１０に供給する。一定の直流電圧を電極板９および１０に供給した場合、原水の水質および通水流量によって、電極板９および１０との間に流れる電解電流は変化し、生成されるｐＨ値も変化する。そのような状態で、ｐＨ値を一定に保つために、その電解電流および通水流量の変化を電解電流検出回路１６および流量センサ５により検出し、流量センサ５で検出した信号レベルに応じた電解電流を印加する必要がある。
【００２７】
そこで、制御部１９は電解槽７にて設定されたｐＨ値レンジに合わせで電気分解をおこなうため電極板９および１０に所定の電圧が印加されるように電解出力部１５に電解出力指令をおこなうとき、電解電圧設定の数値コード信号を更新して電解制御部２１に出力する。
【００２８】
電解制御部２１では制御部１９からの更新された数値コード信号をＤ／Ａ変換回路で電圧信号に変換し、信号増幅回路を介して電源部２０に伝達する。電源部２０では電解制御部２１からの信号に応じた電力を出力するように電源出力調節回路で制御を行い、電解電流検出回路１６で検出された電解電流値が利用者の必要とするｐＨ値を生成する電解電流値に到達していなければ、電解制御部への数値コードを１ランクアップさせ電解電圧を上げることで電解電流を増加させ、あるいは、電解電流検出回路１６で検出された電解電流値が利用者の必要とするｐＨ値を生成する電解電流値を超えていれば、電解制御回路への数値コードを１ランクダウンさせ電解電圧を下げることで電解電流を減少させて利用者の必要とするｐＨ値レンジに合わせるように制御部１９の指示で制御する。その後、電解制御部２１からの信号に合わせて、それに応じた電力を出力するように電源部２０で制御するので、電解出力部１５に供給される電力は安定したものになる。
【００２９】
なお、電解電圧検出回路１７で検知した電圧は、従来の技術と同じく原水の電気導電率が低く電流が流れにくい場合、各アルカリイオン水生成モード、または酸性イオン水生成モード設定電圧の上限値を予め決めておき、それ以上の電圧を印加しないように制御するためのものである。
【００３０】
また、電解制御部２１内のＤ／Ａ変換回路の分解能より細やかな電圧制御が必要な場合は、制御部１９からの数値コード出力を一定周期毎に変化させることにより、目的の電圧値を超えた電圧に成る数値コードと目的の電圧値以下の電圧に成る数値コード間の電圧出力を擬似的につくり出し制御することができる。
【００３１】
たとえば、数値コードが３ビットで０から７の８段階で数値コードが０の時電解電圧は５Ｖ、数値コードが１のとき電解電圧は１０Ｖ、数値コードが２のとき電解電圧は１５Ｖ、数値コードが３のとき電解電圧は２０Ｖ、数値コードが４のとき電解電圧は２５Ｖ、数値コードが５のとき電解電圧は３０Ｖ、数値コードが６のとき電解電圧は３５Ｖ、数値コードが７のとき電解電圧は４０Ｖとした場合、目的のｐＨのレンジを確保する電解電流値を出力するのに１２Ｖの電解電圧が必要な時、数値コードを１ｍｓの１０個をひとつの単位とし１０ｍｓ周期で、前半の８つを数値コードが１で電解電圧は１０Ｖ、後半の２つを数値コードが２で電解電圧は１５Ｖの出力を繰り返すことで１２Ｖ電解電圧を擬似的につくり出すことができる。
【００３２】
つぎに、図２の電解出力部１５内の電解電流検出回路１６および電解電圧検出回路１７の電解電流値および電解電圧値について説明する。
【００３３】
前記数値コード出力制御にすることで、直流電源電圧（４０Ｖ）を一定周期でオン、オフ制御する場合は０Ｖから４０Ｖのオン／オフ波形となり、電解電流の変化量も大きいが、数値コードで分割制御とした場合は直前に出力した数値コードで決定される電圧レベルと次の数値コードで決定される電圧レベルとの差となり、電解電流の変化量が少ない。それにより、コンデンサ等を用いて電解電流値および電解電圧値信号を鈍らせて検出する回路においてはサンプリング回路のコンデンサの容量を小さくでき、かつ、制限抵抗の抵抗値も小さくすることができ、検出する信号波形の変化が速くなり、電解出力制御の応答も速くなる。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように本発明のアルカリイオン整水器によれば、通水開始時と通水時の通水流量または水質の変化に迅速に対応し、必要とするｐＨ値のアルカリイオン水または酸性イオン水を安定して供給することができるものであり、その効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１におけるアルカリイオン整水器の概略構造図
【図２】同アルカリイオン整水器における電解制御回路ブロック図
【図３】従来のアルカリイオン整水器の概略構造図
【符号の説明】
１  原水管
２  水栓
３  整水器本体
４  浄水部
５  流量センサ
６  カルシウム供給部
７  電解槽
８  隔膜
９，１０  電極板
１１  通水管
１２  吐水管
１３  電源投入用プラグ
１４  電源部
１５  電解出力部
１６  電解電流検出回路
１７  電解電圧検出回路
１８  操作表示部
１９  制御部
２０  電源部
２１  電解制御部
【図１】
0003960107.tif 000002
【図２】
0003960107.tif 000003
【図３】
0003960107.tif 000004