(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極に通電して原水管から通水された原水を電気分解し、イオン水を生成する電解槽と、前記電解槽で生成された前記イオン水を取り出す吐出管路と、前記吐出管路から分岐し、前記電解槽で生成された前記イオン水を導き当該イオン水を放出する分岐管路と、前記分岐管路に設けられ、前記分岐管路に導かれた前記イオン水のｐＨ値を検出する検出手段と、前記検出手段より下流側の前記分岐管路中に設けられ、前記分岐管路を開閉する開閉手段と、前記電解槽で生成された前記イオン水を前記吐出管路側と前記分岐管路側とに切り替えて供給する切替手段と、前記イオン水の吐出時に、前記切替手段により前記電解槽で生成された前記イオン水を前記吐出管路側に導き、前記イオン水のｐＨ値検出時に、前記切替手段により前記電解槽で生成された前記イオン水を前記分岐管路側に導くとともに、所定時間経過後に前記開閉手段により前記分岐管路を閉じて前記分岐管路内で静止した前記イオン水のｐＨ値を前記検出手段に検出させるように制御する制御手段とを備えたアルカリイオン整水器であって、
前記イオン水の所望のｐＨ値を設定する設定手段と、前記電解槽の一対の電極に電圧を印加する電源と、前記電解槽に供給される前記原水の流量を検出する流量検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、通水開始時に、前記設定手段で設定された設定ｐＨ値に対応付けた印加電圧値で前記一対の電極へ電圧を印加し、この後、以下の第１の制御に移行し、
第一の制御においては、前記切替手段により前記電解槽で生成された前記イオン水を前記分岐管路側に導くとともに、所定時間経過後に前記開閉手段が前記分岐管路を閉じることによって前記分岐管路内で静止した前記イオン水のｐＨ値を前記検出手段により検出するｐＨ値検出制御を行って、該ｐＨ値検出制御で検出した検出ｐＨ値が前記設定ｐＨ値と一致した場合には、前記一対の電極に印加される電圧値を維持したままで以下の第二の制御に移行し、また、前記検出ｐＨ値が前記設定ｐＨ値と異なる場合には、該検出ｐＨ値に基づいて前記電源から前記一対の電極に印加される電圧値を補正し、この後、再び前記ｐＨ値検出制御を行い、以後、検出ｐＨ値が設定ｐＨ値と一致するまで同様の制御を行って、一致した場合に以下の第二の制御に移行し、
第二の制御においては、前記流量検出手段により前記原水の流量変化を検出した場合と、前記電源から前記一対の電極に通電される電流量の変化を検知した場合に、前記第一の制御に戻って前記ｐＨ値検出制御を行う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、井戸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水および化粧水、殺菌洗浄水等として利用する酸性水を生成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、陽極側に酸性水を生成し、陰極側にアルカリ水を生成するものである。
【０００３】
図５は従来の連続電解方式のアルカリイオン整水器の概略構造図、図６は図５に示すアルカリイオン整水器の制御ブロック図、図７は図５に示すアルカリイオン整水器の概略制御フローチャートを示す。
【０００４】
図５を参照して、１は水道水等の原水管、２は水栓である。水栓２を介して原水管１からアルカリイオン整水器３へ原水が通水され、通水された原水は、浄水部４を通過して浄化された後、カルシウム供給部５でカルシウム等が添加される。カルシウム等が添加された水は、流量センサ６を通過する。
【０００５】
流量センサ６を通過した水は、さらにその下流域にある電解槽７に流入する。電解槽７は隔膜８により二分割され、２つの電極室を形成している。各電極室には電極板９，１０が配置され、陰極側には、アルカリイオン水が、また陽極側には酸性イオン水が生成される。１１は排水管である。
【０００６】
１３は電解槽７内の水を吐出する吐水管であり、生成されたアルカリイオン水と酸性イオン水は、それぞれ吐水管１３から吐出される。１４は吐水管１３から分岐して放水管１２に接続される分岐管路に設けられたｐＨセンサである。ｐＨセンサ１４で検出されたｐＨ検出信号（動水状態で生成水ｐＨを測定）は、後述する制御手段１７に送信され処理される。また、ｐＨセンサ１４を通過した生成水は、放水管１２より放出され続ける。
【０００７】
１５は表示操作部であり、アルカリ水、酸性水、浄水の切り替えや、ｐＨ設定と表示が行える。１６は電源投入用プラグ、１７はアルカリイオン整水器３の動作を制御する制御手段、１８は電源投入用プラグ１６からの交流電源を直流電源に変える電源部である。
【０００８】
制御手段１７は、流量センサ６によって原水の通過を検知し、電解槽７への電圧供給を行う機能を有する。流量センサ６を通過した原水は電解槽７内へ進入し、ここで、制御手段１７によりコントロールされた電圧が電極板９，１０に供給され、原水が電気分解されてアルカリイオン水及び酸性イオン水が生成される。
【０００９】
次に、図６に示すブロック図を参照して、上記アルカリイオン整水器３における制御系の説明を行う。まず、使用者によって表示操作部１５で任意のｐＨ値の設定が行われる。そして通水された水が流量センサ６を通過すると、ＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット）１９に検出信号が送信され、これを受けてＭＰＵは半導体スイッチ素子２０（これにはＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等のトランジスタが用いられる。）にデューティー信号を送り、電解槽７に電圧が印加され電気分解が行われる。ここで電気分解された水は、ｐＨセンサ１４を通過し、このときの検出信号がＭＰＵ１９に送信され、ｐＨ値の変換が行われ、ｐＨ値が表示操作部１５に表示される。そして、送信された検出信号と任意設定されたｐＨ値が一致していれば、続けてそのままのパルス電圧を印加する。
【００１０】
次に、図７に示すフローチャートについて説明する。まず、使用者が本機に電源を投入し、表示操作部１５よりｐＨ値の任意設定を行う（ステップＳ２１）。そして、通水されたかどうかを流量センサ６で監視し、通水されなければ、そのままｐＨ値の入力待ちとなる（ステップＳ２２）。通水されたことを検知した場合、予めＭＰＵ１９に記憶してあるデューティーマップを参照する（ステップＳ２３）。このデューティーマップは、本機に流れる流量とｐＨ値の設定レベルによって数十段階に分かれている。参照したデューティーマップに基づいて、半導体スイッチ素子２０にパルス電圧を印加する（ステップＳ２４）。
【００１１】
そして、現在のｐＨセンサ１４の信号をＭＰＵ１９でｐＨ値に変換し、表示操作部１５に表示する（ステップＳ２５）。その表示したｐＨ値と使用者が任意設定したｐＨ値とが一致していれば（ステップＳ２６）、ブザーにより使用可能であることを知らせる（ステップＳ２７）。そして、続いて通水していればステップＳ２５に進み、通水していなければ、終了する（ステップＳ２８）。
【００１２】
一方、表示したｐＨ値と使用者が任意設定したｐＨ値とが一致していなければ、ｐＨセンサ１４からの出力信号が、使用者が任意設定したｐＨ値より大きいかどうかを比較する（ステップＳ２９）。大きければ半導体スイッチ素子２０にデューティーを狭めたパルス電圧を印加し（ステップＳ３０）、小さければ半導体スイッチ素子２０にデューティーを広げたパルス電圧を印加する（ステップＳ３１）。続いて通水していればステップＳ２５に戻り、そうでなければ、終了する（ステップＳ３２）。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のアルカリイオン整水器のｐＨ制御は、ｐＨセンサ１４からの出力信号をリアルタイムに制御しているが、ｐＨ値の測定が動水状態で行われているため、ｐＨセンサ１４部の通水量によって、ｐＨ測定値と実際のｐＨ値との間に測定誤差が生じる。このため、補正を行ないながら設定ｐＨ値に制御する必要があり、補正のためのデータを記憶する必要が生じる。
【００１４】
また、ｐＨ検知用の分岐水が少量のため、ｐＨセンサ１４ａの水の入れ替わりに多少時間を必要とし、ｐＨ検知に時間がかかる。さらに、ｐＨ検知に必要な生成水は、ｐＨセンサ１４が破損した場合の安全性を確保するために常に排水として排出され、水の無駄が生じる。
【００１５】
本発明は、原水の流量変動の影響等によるｐＨ値の検出誤差補正のための補正手段を用いることなくイオン水のｐＨ値を制御することが可能なアルカリイオン整水器を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るアルカリイオン整水器は、一対の電極に通電して原水を電気分解し、イオン水を生成する電解槽と、電解槽で生成されたイオン水を取り出す吐出管路と、吐出管路から分岐し、電解槽で生成されたイオン水を導く分岐管路と、分岐管路に設けられ、分岐管路に導かれたイオン水のｐＨ値を検出する検出手段と、検出手段より下流側の分岐管路中に設けられ、分岐管路を開閉する開閉手段と、電解槽で生成されたイオン水を吐出管路側と分岐管路側とに切り替えて供給する切替手段と、イオン水の吐出時に、切替手段により電解槽で生成されたイオン水を吐出管路側に導くとともに、イオン水のｐＨ値検出時に、切替手段により電解槽で生成されたイオン水を分岐管路側に導くとともに、所定時間経過後に開閉手段により分岐管路を閉じて分岐管路内で停止したイオン水のｐＨ値を検出手段に検出させるように制御する制御手段とを備えたものである。
【００１７】
本発明に係るアルカリイオン整水器においては、イオン水のｐＨ値を検出する際には、電解槽で生成されたイオン水は切替手段により吐出管路側から分岐管路側へと導かれる。そして、所定時間経過することにより検出手段が電解槽からのイオン水に満たされると、開閉手段が分岐管路を閉じる。これにより、分岐管路中の検出手段に導かれたイオン水が静止状態となる。この状態で検出手段はイオン水のｐＨ値を検出する。これにより、イオン水のｐＨ値検出時にイオン水の流量変動が生じて検出手段のｐＨの検出値に誤差が生じることが防止される。それにより、ｐＨ値の検出誤差を補正するための補正手段を用いることなくイオン水のｐＨ値を所望の値に制御することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
請求項１の発明に係るアルカリイオン整水器は、一対の電極に通電して原水管から通水された原水を電気分解し、イオン水を生成する電解槽と、電解槽で生成されたイオン水を取り出す吐出管路と、吐出管路から分岐し、電解槽で生成されたイオン水を導き当該イオン水を放出する分岐管路と、分岐管路に設けられ、分岐管路に導かれたイオン水のｐＨ値を検出する検出手段と、検出手段より下流側の分岐管路中に設けられ、分岐管路を開閉する開閉手段と、電解槽で生成されたイオン水を吐出管路側と分岐管路側とに切り替えて供給する切替手段と、イオン水の吐出時に、切替手段により電解槽で生成されたイオン水を吐出管路側に導き、イオン水のｐＨ値検出時に、切替手段により電解槽で生成されたイオン水を分岐管路側に導くとともに、所定時間経過後に開閉手段により分岐管路を閉じて分岐管路内で静止したイオン水のｐＨ値を検出手段に検出させるように制御する制御手段とを備えたアルカリイオン整水器であって、前記イオン水の所望のｐＨ値を設定する設定手段と、前記電解槽の一対の電極に電圧を印加する電源と、前記電解槽に供給される前記原水の流量を検出する流量検出手段をさらに備え、前記制御手段は、通水開始時に、前記設定手段で設定された設定ｐＨ値に対応付けた印加電圧値で前記一対の電極へ電圧を印加し、この後、以下の第１の制御に移行し、第一の制御においては、前記切替手段により前記電解槽で生成された前記イオン水を前記分岐管路側に導くとともに、所定時間経過後に前記開閉手段が前記分岐管路を閉じることによって前記分岐管路内で静止した前記イオン水のｐＨ値を前記検出手段により検出するｐＨ値検出制御を行って、該ｐＨ値検出制御で検出した検出ｐＨ値が前記設定ｐＨ値と一致した場合には、前記一対の電極に印加される電圧値を維持したままで以下の第二の制御に移行し、また、前記検出ｐＨ値が前記設定ｐＨ値と異なる場合には、該検出ｐＨ値に基づいて前記電源から前記一対の電極に印加される電圧値を補正し、この後、再び前記ｐＨ値検出制御を行い、以後、検出ｐＨ値が設定ｐＨ値と一致するまで同様の制御を行って、一致した場合に以下の第二の制御に移行し、第二の制御においては、前記流量検出手段により前記原水の流量変化を検出した場合と、前記電源から前記一対の電極に通電される電流量の変化を検知した場合に、前記第一の制御に戻って前記ｐＨ値検出制御を行うものである。これにより、検出手段が静止状態のイオン水のｐＨ値を検出することが可能となり、イオン水の流量変動によるｐＨ値の検出誤差の発生を防止することができる。また、第１の制御において、検出手段により検出されたイオン水のｐＨ値が設定手段により設定されたイオン水のｐＨ値と異なる場合に、検出されたイオン水のｐＨ値に基づいて電源から一対の電極に印加される電圧値を補正することで、イオン水のｐＨ値を所望のｐＨ値に制御することができる。また、第２の制御において、原水の流量が変動した場合や、原水の導電率が変動した場合に、再びイオン水が分岐管路の検出手段側に導かれ、静止状態でｐＨ値の検出および制御が行われる。したがって、原水の流量が変動した場合でもイオン水のｐＨ値が所望の値に制御される。
【００２２】
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。
図１は本発明の実施の形態におけるアルカリイオン整水器の概略図、図２は同アルカリイオン整水器の制御ブロック図、図３および図４は同アルカリイオン整水器の制御のフローチャートを示す。
【００２３】
まず図１を参照して、本発明の実施の形態におけるアルカリイオン整水器の概略構造を説明する。
【００２４】
本発明のアルカリイオン整水器は、図５に示す従来のアルカリイオン整水器の構成に対し、止水機構２１および吐水切替機構２２を設けた点が異なる。そこで、従来のアルカリイオン整水器と同一の構造については同一の符号を付して再度の説明を省略する。
【００２５】
吐水切替機構２２は、通水開始時に電解槽７において生成された生成水（イオン水）の全量をｐＨセンサ１４側へ通水し、ｐＨセンサ１４内の水が電解槽７側から供給された生成水に入れ替えられた状態で電解槽７からの生成水を吐水管１３側へ切り替える。
【００２６】
止水機構２１は、吐水切替機構２２の通水方向がｐＨセンサ１４側から吐水管１３側へ切り替えられると同時に放水管１２を閉鎖する。これにより、ｐＨセンサ１４内では生成水が停止する。したがって、ｐＨセンサ１４は静止状態の生成水のｐＨ値を検出することができる。
【００２７】
次に、図２を参照して制御部の構成について説明する。表示操作部１５により使用者が任意のｐＨ値設定を行う。これによって水が通水されると、流量センサ６を通過し、ＭＰＵ（マイクロプロセッシングユニット）１９に検出信号が送られる。これを受けて、ＭＰＵ１９は半導体スイッチ素子２０にパルス信号を送り、電解槽７に電圧が印加されて電気分解が行われる。
【００２８】
そして、吐水切替機構２２により、ｐＨセンサ１４側へ生成水を全流量通水し、一定時間通水後、ｐＨセンサ１４内部の水が入れ替わった状態になった時点でｐＨセンサ１４の下流域に設置された止水機構２１を閉じて放水管１２からの放水を停止する。同時に吐水切替機構２２により生成水を吐水管１３側へ切り替える。
【００２９】
ｐＨセンサ１４を含む放水管１２内が止水された状態で、ｐＨセンサ１４からの検出信号をＭＰＵ１９に送り、使用者が任意に設定したｐＨ値と検出信号に基づくｐＨ値とを比較する。検出されたｐＨ値と設定ｐＨ値とが同じであれば、そのままの状態で使用可能と判断し、お知らせブザーによって使用可能を使用者に伝える。また、検出されたｐＨ値と設定ｐＨ値とが異なれば、止水機構２１を開放するとともに吐水切替機構２２により生成水をｐＨセンサ１４側へ通水し、ｐＨセンサ１４の生成水を入れ替え、再度ｐＨ値の制御を行う。
【００３０】
また、ｐＨセンサ１４の下流側の止水機構２１によって止水された状態でアルカリイオン水、または、酸性イオン水生成中に通水流量が変化した場合には、通水量を検知する流量センサ６によって通水量の変化が検知され、検知信号がＭＰＵ１９に送信される。そして、止水機構２１を開放するとともに吐水切替機構２２により生成水をｐＨセンサ１４側へ通水し、ｐＨセンサ１４内の生成水を入れ替える。そして、上記のｐＨ値の制御を繰り返すことにより、使用者により設定されたｐＨ値に制御することが可能となる。
【００３１】
さらに、ｐＨセンサ１４の下流側の止水機構２１によって止水された状態でアルカリイオン水、または、酸性イオン水生成中にＭＰＵ１９が、所定の印加電圧下において電極板９，１０への電流値の変化を検知したとき、すなわち電解槽７内の電極板９，１０間の電流値が原水の導電率の変化により変化したときに、ｐＨセンサ１４の下流側の止水機構２１を開くとともに、吐水切替機構２２により生成水をｐＨセンサ１４側に切り替え、再度ｐＨセンサ１４内の生成水を入れ替え、上記のｐＨ値の制御を繰り返すことにより、使用者により設定されたｐＨ値に制御することが可能となる。
【００３２】
ここで、本実施の形態においては、吐水管１３が本発明の吐出管路に相当し、放水管１２が分岐管路に相当し、ｐＨセンサ１４が検出手段に相当し、止水機構２１が開閉手段に相当し、吐水切替機構２２が切替手段に相当し、制御手段１７が制御手段に相当し、表示操作部１５が設定手段に相当し、電源部１８が電源に相当し、流量センサ６が流量検出手段に相当する。
【００３３】
次に、図３および図４を参照して制御のフローチャートについて説明する。まず、使用者が本機に電源を投入し、表示操作部１５よりｐＨ値の任意設定を行う（ステップＳ１）。そして、通水されたかどうかを流量センサ６で監視し、通水されなければ、そのままｐＨ値の入力待ちとなる（ステップＳ２）。通水されたと検知した場合、予めＭＰＵ１９に記憶してあるデューティーマップを参照する（ステップＳ３）。このデューティーマップは、本機に流れる流量とｐＨ値の設定レベルによって数十段階に分かれている。参照したデューティーマップに基づいて、半導体スイッチ素子２０にパルス電圧を印加する（ステップＳ４）。また、ｐＨセンサ１４の下流域の止水機構２１を開いて、止水されている分岐側通水路を通水状態にするとともに、吐水切替機構２２を切り替えて、ｐＨセンサ１４側へ生成水を通水する（ステップＳ５）。
【００３４】
そして、一定時間通水後、ｐＨセンサ１４の下流側の止水機構２１を閉じて止水するとともに、吐水切替機構２２を切り替えて生成水を吐水管１３へ通水する（ステップＳ６）。現在のｐＨセンサ１４の信号をＭＰＵ１９でｐＨ値に変換し、表示操作部１５に表示する（ステップＳ８）。その表示したｐＨ値と使用者が任意設定したｐＨ値とが一致していれば、ブザーにより使用可能であることを知らせる（ステップＳ９）。
【００３５】
一方、表示したｐＨ値と使用者が任意設定したｐＨ値とが一致していなければ、ｐＨセンサ１４からの出力信号が、使用者が任意設定したｐＨ値より大きいか否かを比較する（ステップＳ１２）。大きければ半導体スイッチ素子２０にデューティーを狭めたパルス電圧を印加し（ステップＳ１３）、小さければ半導体スイッチ素子２０にデューティーを広げたパルス電圧を印加し（ステップＳ１４）、続いて通水していればステップＳ５，Ｓ６に戻って止水機構２１を開放するとともに、吐水切替機構２２を切り替えてｐＨセンサ１４側へ生成水を一定時間通水し、そうでなければ、終了する（ステップ１５）。
【００３６】
また、分岐側ｐＨセンサ１４の下流側の止水機構２１によって止水された状態でアルカリイオン水、または、酸性イオン水の生成中に通水流量が変化した場合には（ステップＳ１０）、通水量を検知する流量センサ６によって通水量の変化が検知され、検知信号がＭＰＵ１９に送信され、ステップＳ５に戻り、止水機構２１を開放するとともに、吐水切替機構２２を切り替えてｐＨセンサ１４側へ生成水を一定時間通水する。
【００３７】
また、一方で印加電圧を制御する制御手段１７が、所定の印加電圧下における電流値の変化を検知した場合、すなわち電解槽７内の電極間の電流値が原水の導電率の変化により変化した場合（ステップＳ１０）、制御部１７からの検出信号がＭＰＵ１９に送信され、ステップＳ５に戻り、止水機構２１を開放するとともに、吐水切替機構２２を切り替えてｐＨセンサ１４側へ生成水を一定時間通水し、そうでなければ終了する（ステップ１１）。
【００３８】
このように、本実施の形態のアルカリイオン整水器によれば、アルカリイオン水または、酸性イオン水の生成中に、生成水のｐＨ検知を静水状態にて行うことにより、ｐＨの検知誤差を最小にし、また、ｐＨ検知に必要な吐水より分岐された放出水（捨て水）を最小にすることができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ｐＨ値の検出時には、切替手段によりイオン水を分岐管路側に導き、開閉手段により分岐管路を閉じてイオン水を静止させた後、検出手段によりｐＨ値を検出するように構成している。このため、イオン水の流動によるｐＨ値の検出誤差が抑制され、イオン水のｐＨ値を所望の値に精度良く制御することができる。
【００４０】
また、原水の流量が変動する場合、再度ｐＨ値の検出して制御することにより、イオン水のｐＨ値を所望の値に制御することができる。
【００４１】
さらに、原水の導電率が変化した場合でも、再度イオン水のｐＨ値を検出して制御することにより、イオン水のｐＨ値を所望の値に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるアルカリイオン整水器の概略図
【図２】本発明の実施の形態におけるアルカリイオン整水器の制御ブロック図
【図３】本発明の実施の形態におけるアルカリイオン整水器の制御のフローチャート
【図４】本発明の実施の形態におけるアルカリイオン整水器の制御のフローチャート
【図５】従来の連続電解方式のアルカリイオン整水器の概略構造図
【図６】図５に示すアルカリイオン整水器の制御ブロック図
【図７】図５に示すアルカリイオン整水器の概略制御フローチャート
【符号の説明】
１  原水管
３  アルカリイオン整水器
４  浄水部
６  流量センサ
７  電解槽
９，１０  電極板
１１  排水管
１２  放水管
１３  吐水管
１４  ｐＨセンサ
１５  表示操作部
１７  制御手段
１８  電源部
１９  ＭＰＵ
２０  半導体スイッチ素子
２１  止水機構
２２  吐水切替機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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