(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を電解槽で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、電圧レベルの差を有する複数の出力手段を備えて電解槽に電圧を供給する電源装置と、電源装置の出力電圧を電解槽に供給する際にパルスにより供給を制御する制御手段とを具備し、且つ前記制御手段は、電源装置の電圧レベル切替えの判断、およびパルスのデューティの制御量の判断を、電解槽に流れる電気分解用の電流によって制御するとともに、直流電流供給時のピーク電流が増大した場合には出力レベルを低い出力レベルに切換え、電流が流れにくくなった場合には出力レベルを高いレベルに切換えることで、原水の水質により電解槽への供給電圧を制御するようにしたものであることを特徴とする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、飲用、医療用として利用するアルカリイオン水、化粧水、殺菌洗浄水等の酸性イオン水を製造するアルカリイオン整水器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、連続電解方式のイオン生成器として、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２は、従来のアルカリイオン整水器の概略構造図である。このアルカリイオン整水器は、図示のように構成要素として水道水等の原水管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本体３と、内部に原水中の残留塩素やトリハロメタン、カビ臭等を吸着する活性炭および一般細菌や不純物を精度よく取り除く中空糸膜等を備えた浄水部４と、通水を確認し、制御手段に制御指示する流量センサ５と、グリセロリン酸カルシウムや乳酸カルシウム等のカルシウムイオンを原水中に付与し原水導伝率を高めるカルシウム供給部６と、流量センサ５を経由してきた水を電気分解してアルカリイオン水、酸性イオン水を生成する電解槽７と、電解槽７内を２分し、２つの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および１０と、電極板１０側の水（電極板１０が陽極の場合は酸性イオン水）を排出する排水管１１と、電解槽７と排水管１１の接続部付近に配設されアルカリイオン水を効率よく生成するために設けられた吐水流量調節用の流量調節部１２と、電極板９側の水（電極板９が陰極の場合はアルカリイオン水）を吐出する吐水管１３と、電解槽７内の滞留水や電極板洗浄時のカルシウム、マグネシウム等からなるスケールが溶出した洗浄水を排出するための電磁弁１４と、排水管１１を介して電極板１０側の水（電極板１０が陽極の場合は酸性イオン水）や電解槽７の滞留水や洗浄水を排水する放出管１５と、浄水部４の有無を検知する浄水部検知センサ１６と、電源投入用プラグ１７と、電源投入用プラグ１７からの交流電源を直流電源に変換する電源部１８と、アルカリイオン整水器本体３の動作を制御する制御手段１９と、アルカリイオン整水器本体３の操作状態を表示する操作表示部２０と、浄水モード時において弁を閉じることにより排水をカットし、アルカリイオン水および酸性イオン水生成時には弁を開き排水する電磁弁２１と、アルカリイオン水および酸性イオン水生成時に、電極板９と１０の間に流れる電流量を検出する電解電流検出部２２を備えている。
【０００５】
次ぎに、以上の各構成要素で構成された従来のアルカリイオン整水器について、以下そのアルカリイオン水を生成する際の動作を説明する。
【０００６】
利用者は操作表示部２０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、酸性イオン水生成モード、または浄水モードを選択設定するとともに、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においては操作表示部２０のｐＨ強度ボタンにて所望のｐＨ強度を選択し、水栓２を開く。
【０００７】
水栓２から通水された原水は、浄水部４で原水中の残留塩素、トリハロメタン、カビ臭、一般細菌等の不純物が取り除かれ、流量センサ５を経てカルシウム供給部６にてグリセロリン酸カルシウムや乳酸カルシウム等が溶解されて電気分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１７からはＡＣ１００Ｖが供給され、電源部１８内のトランスおよび制御用直流電源で電気分解に必要な直流電圧電流を発生させ、制御手段１９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給電される。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。
【０００９】
さて、通水後制御手段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越えると、この状態を通水中と判断する。このとき、操作表示部２０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、制御手段１９は、電解槽７にて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１３よりアルカリイオン水が吐出され、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１３より酸性イオン水が吐出される。
【００１０】
水栓２により原水が止水されると、流量センサ５で制御手段１９は止水と判断し、その電圧印加制御部より電解槽７の電極板９および１０への電圧印加を停止する。また、浄水モード時においては電極板９および１０には電圧が印加されず、かつ、電磁弁２１を閉じることにより排水をカットし、吐水管１３より浄水が吐出される。
【００１１】
つぎに、浄水部４は、原水中の残留塩素やトリハロメタン、カビ臭、一般細菌等の不純物を取り除くため、徐々に目詰まりを起こし電解性能を低下させる。制御手段１９は流量センサ５の信号を読み取って通水量をカウントし、一定量に達すると浄水部４の交換時期であることを操作表示部２０により表示する。また、原水の水質により一定量に達する前に目詰まりが進行することがあるが、これは流量センサ５の信号の変動を制御手段１９で監視することにより、浄水部４の交換時期であることを操作表示部２０により表示する。
【００１２】
浄水部４を着脱すると浄水部検知センサ１６により制御手段１９は浄水部４の有無を検知し、新しい浄水部４が装着されたものとし、通水量のカウントおよび通水状態を初期状態にする。または、操作表示部２０の操作によっても通水量のカウントおよび通水状態を使用者が任意に初期状態にすることができる。
【００１３】
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手段１９は、電源部１８内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、水道水の水質および通水路を通る水道水の流量によって、電極板９と電極板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。
【００１４】
利用者にて操作表示部２０のｐＨ強度ボタンで所望のｐＨ強度が選択されると、そのｐＨ強度に応じて制御手段１９は、電源部１８内で発生する直流電圧を一定周期内で電極板９および１０に供給する時間を可変することにより、アルカリイオン水または酸性イオン水を生成する。導電率の高い水道水であると、大電流が流れるため、制御手段１９は、電解電流検知部２２により電極板９と電極板１０との間に流れる電流を監視することにより、一定電流以上流れないよう供給時間を制御する。
【００１５】
生成されるｐＨ値については、吐水管１３より吐水される生成水をｐＨ試薬等で測定し、ｐＨ強度ボタンで調整を行うことができる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来のアルカリイオン整水器は、電解槽７の電極板９と１０に供給する単一の直流電圧を、一定周期内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により電解制御している。このため、たとえば非常に導電率の高い水道水や更に生成を強力に促進するために塩水を添加した場合、供給時間を短くし平均的に電解電流を小さくするよう制御されるが、供給時のピーク電流が増大し制御素子にストレスを加えることになる。
【００１７】
そこで本発明は、水道水の水質および塩水の添加においても制御素子にストレスを加えることなく、安全で信頼性の高いアルカリイオン整水器を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、電源装置は電圧レベルの差を有する複数の出力手段を有し、電解槽に流れる電気分解用の電流のレベルによって電圧レベルの切換を行い、さらにデューティ制御を行うとともに、直流電流供給時のピーク電流が増大した場合には出力レベルを低い出力レベルに切換え、電流が流れにくくなった場合には出力レベルを高いレベルに切換えることにより最適な電解制御機能をもつアルカリイオン整水器とする。
【００１９】
この発明によれば、ある直流電圧を電解槽に供給した場合、電極板間に流れる電流が高い場合は電源装置の電圧レベルを下げることによりピーク電流を抑えることができ、電流が流れにくくなった場合には出力レベルを高いレベルに切換えて所望されたｐＨ強度に制御できるようになる。さらにデューティ可変によって細かい制御ができるようになり、安全で信頼性の高いアルカリイオン整水器を実現できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、水を電解槽で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、電圧レベルの差を有する複数の出力手段を備えて電解槽に電圧を供給する電源装置と、電源装置の出力電圧を電解槽に供給する際にパルスにより供給を制御する制御手段とを具備し、且つ前記制御手段は、電源装置の電圧レベル切替えの判断、およびパルスのデューティの制御量の判断を、電解槽に流れる電気分解用の電流によって制御するとともに、直流電流供給時のピーク電流が増大した場合には出力レベルを低い出力レベルに切換え、電流が流れにくくなった場合には出力レベルを高いレベルに切換えることで、原水の水質により電解槽への供給電圧を制御するようにしたものであり、最適な電解制御を行うという作用を有する。
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１のアルカリイオン整水器の概略構成図である。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のところに譲って省略する。
【００２６】
図１において、１は水道水等の原水管、２は水栓、３は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は排水管、１２は流量調整部、１３は吐水管、１４は電磁弁、１５は放水管、１６は浄水部検知センサ、１７は電源投入用プラグ、１８は電源部、１９は制御手段、２０は操作表示部、２１は電磁弁、２２は電解電流検知部であり、これらは前記図２に示す従来の技術と同様に構成されている。
【００２７】
本実施の形態１のアルカリイオン整水器は、次の構成要素を備えたことに特徴を持っている。すなわち、電源部１８内に設けられ、電源投入用プラグ１７からの交流電源を直流電源に変換し、電圧レベルの差を有する複数の出力レベルのひとつである電圧レベル（１）２３と、電圧レベル（１）２３と電圧レベルの差を有する電圧レベル（２）２４と、電圧レベル（１）２３と電圧レベル（２）２４と電圧レベルの差を有する電圧レベル（３）２５と、電極板９と１０の間に流れる電流のレベルによって電圧レベル（１）２３と電圧レベル（２）２４と電圧レベル（３）２５を切替える電圧レベル切換部２６を備えている。
【００２８】
これらの各構成要素を備えてなる本実施の形態１のアルカリイオン整水器において、アルカリイオン水および酸性イオン水を生成する場合、水栓２を開き、水栓２から通水された原水は浄水部４を通過する。浄水部４で不純物が取り除かれた原水は流量センサ５を通過し、制御手段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２０により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が選択設定されていると、制御手段１９は電極板９および１０へ電源部１８より直流電源を供給し、アルカリイオン水の生成または酸性イオン水の生成を開始する。
【００２９】
この電解制御において、制御手段１９は、電圧レベル切換部２６を介して電極板９および１０に供給する直流電源の出力レベルを電圧レベル（２）２４に切換え、電解電流検知部２２により電極板９および１０の間に流れる電流を監視する。
【００３０】
また、操作表示部２０のｐＨ強度ボタンにて所望されたｐＨ強度に制御するため、電源部１８内で発生する電圧レベル（２）２４の直流電圧を一定周期内で電極板９および１０に供給する時間を可変することにより、細かく制御を行う。
【００３１】
ここで原水の導電率が高い場合、電極板９および１０の間に流れる電流は大きくなり、これを電解電流検知部２２により監視し、一定電流以上流れないよう一定周期内での供給時間を短くする。
【００３２】
しかし、非常に導電率が高い原水や更に生成を強力に促進するために塩水を添加した場合、直流電源供給時のピーク電流が増大するため、制御手段１９は電圧レベル切換部２６を介し、出力レベルが電圧レベル（２）２４よりも低い出力レベル（１）２３に切換え、ピーク電流を抑えるように制御を行う。
【００３３】
また、前記とは逆に非常に導電率の低い原水の場合、電極板９および１０の間に電流が流れにくくなるため、制御手段１９は電圧レベル切換部２６を介し、出力レベルが電圧レベル（２）２４よりも高い出力レベル（３）２５に切換え、所望されたｐＨ強度に制御できるようになる。
【００３４】
ここで水の電気分解の原理について簡単に説明を行う。水中に一対の電極をいれ、電極と電極の間に水中のイオン性物質は自由に通過するが、液体の水自身の自由な往来を阻害する程度の微細な孔を有する隔膜を設ける。この一方の電極をプラス極に他方をマイナス極に接続すると、電解槽の陽極には塩化物イオンなどの陰イオンが引き寄せられ、逆に陰極にはマグネシウムイオンやカルシウムイオンなどの陽イオンが引き付けられる。このとき、両極間に十分な電圧がかけられると水の電気分解が起きる。陽極からは酸素ガスや塩素ガスなどが発生すると同時にＨイオンを水中に放出し、陰極からは水素ガスなどが発生すると同時にＯＨイオンを水中に放出する。その結果として、陽極側の水は酸性サイドに片寄った塩化物イオンなどの陰イオンが相対的に増加した水となり、陰極側の水はアルカリサイドに片寄ったナトリウムイオンやカルシウムイオンなどの陽イオンが相対的に増加した水となる。これらの水を個別に取り出し利用するのが電気分解イオン水の基本的な原理である。このとき、各電極の表面で起こる反応は下記のとおりである。
【００３５】
0004106788.tif 000002
以上のように、電源装置が電圧レベルの差を有する複数の出力手段を備えることにより、原水の水質による電解槽への電圧の供給量を制御し、最適な電解制御を行うことができるのである。
【００３６】
なお、電源装置内の電圧レベルの差を有する複数の出力手段は、できるだけ出力レベルの差を小さくし、できるだけ多くの出力手段を備えればより最適な電解制御を行うことができる。
【００３７】
このように本実施の形態１のアルカリイオン整水器によれば、水道水の導電率が高い地域でも、生成を強力に促進するために塩水を添加する場合でも、電流が過剰に流れたときは電圧レベルを下げることで電流を抑えることができ、また、デューティ制御により細かく生成できるため、制御素子にストレスなく、効率よく制御することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、電源装置が電圧レベルの差を有する複数の出力手段を備え、電解槽に流れる電気分解用の電流のレベルによって電圧レベルの切換を行い、さらにデューティ制御を行うとともに、直流電流供給時のピーク電流が増大した場合には出力レベルを低い出力レベルに切換え、電流が流れにくくなった場合には出力レベルを高いレベルに切換えることで、原水の水質により電解槽への供給電圧を制御するようにしているので、最適な制御ができ、安全で信頼性の高いアルカリイオン整水器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１のアルカリイオン整水器の概略構成図
【図２】従来のアルカリイオン整水器の概略構成図
【符号の説明】
１  原水管
２  水栓
３  アルカリイオン整水器本体
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  電極板
１０  電極板
１１  排水管
１２  流量調整部
１３  吐水管
１４  電磁弁
１５  放水管
１６  浄水部検知センサ
１７  電源投入用プラグ
１８  電源部
１９  制御手段
２０  操作表示部
２１  電磁弁
２２  電解電流検知部
２３  電圧レベル（１）
２４  電圧レベル（２）
２５  電圧レベル（３）
２６  電圧レベル切換部
【図１】
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【図２】
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