(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電界槽に直流電圧を供給する電源回路と、
該電源回路を流れる電流をスイッチングするスイッチング素子と、
前記電源回路を流れる電流をオペアンプにより検出する電流センサと、
該電流センサで検出した電流のＡ／Ｄ値に基づいて前記スイッチング素子を駆動し、前記電源回路を流れる電流をデューティ制御する制御部とを有するイオン水生成器において、
デューティがゼロのときの電流センサのＡ／Ｄ値の大きさに基づいて、デューティがゼロ以外のときの電流センサのＡ／Ｄ値をマイナスまたはプラス補正する補正手段を設けたことを特徴とするイオン水生成器。
【請求項２】
デューティがゼロのときの電流センサのＡ／Ｄ値が正のときは、そのＡ／Ｄ値を補正値としてマイナス補正するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のイオン水生成器。
【請求項３】
デューティがゼロのときの電流センサのＡ／Ｄ値がゼロのときは、Ａ／Ｄ値が正になるまでデューティを所定パーセントづつ増加し、Ａ／Ｄ値が正になったときのデューティと、そのときのＡ／Ｄ値と、デューティをさらに所定パーセント増加したときのＡ／Ｄ値とから補正値を求めて、プラス補正するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載のイオン水生成器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はイオン水生成器、特にその電流センサの補正に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、イオン水生成器では、電界槽の電極に流れる電流を制御してイオン水のｐＨを調整するようにしている。一般に、電流を大きくすると強アルカリ性、強酸性のイオン水が得られ、電流を小さくすると弱アルカリ性、弱酸性のイオン水が得られる。このように、ｐＨを調整するために、電界槽の電極に流れる電流を検出する電流センサが設けられている。この電流センサは、電流を測定する回路に超低抵抗を挿入し、該超低抵抗の両端に生じる電圧をオペアンプで増幅してＡ／Ｄ変換し、このＡ／Ｄ値から予め定められた電流値とＡ／Ｄ値との関係に基づいて回路電流を検出するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記電流センサは、オペアンプの素子自体に入力オフセット電圧のばらつきがあるため、この入力オフセット電圧が超低抵抗の両端に生じる電圧に重畳し、Ａ／Ｄ値に影響を与える。この結果、Ａ／Ｄ値から、予め定められた電流値とＡ／Ｄ値との関係に基づいて回路電流を検出しても、その回路電流に誤差が生じる。このため、イオン水のｐＨを正確に調整できないという問題があった。
【０００４】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、電流センサのオペアンプにおける入力オフセット電圧のばらつきの影響をなくし、イオン水のｐＨを正確に調整できるイオン水生成器を提供することを課題とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、電界槽に直流電圧を供給する電源回路と、該電源回路を流れる電流をスイッチングするスイッチング素子と、前記電源回路を流れる電流をオペアンプにより検出する電流センサと、該電流センサで検出した電流のＡ／Ｄ値に基づいて前記スイッチング素子を駆動し、前記電源回路を流れる電流をデューティ制御する制御部とを有するイオン水生成器において、デューティがゼロのときの電流センサのＡ／Ｄ値の大きさに基づいて、デューティがゼロ以外のときの電流センサのＡ／Ｄ値をマイナスまたはプラス補正する補正手段を設けたものである。
【０００６】
具体的には、デューティがゼロのときの電流センサのＡ／Ｄ値が正のときは、そのＡ／Ｄ値を補正値としてマイナス補正する。デューティがゼロのときの電流センサのＡ／Ｄ値がゼロのときは、Ａ／Ｄ値が正になるまでデューティを所定パーセントづつ増加し、Ａ／Ｄ値が正になったときのデューティと、そのときのＡ／Ｄ値と、デューティをさらに所定パーセント増加したときのＡ／Ｄ値とから補正値を求めて、プラス補正する。
【０００７】
オペアンプの入力オフセット電圧のばらつきは、デューティがゼロのときの電流センサのＡ／Ｄ値のばらつきとなって現れる。したがって、このデューティがゼロのときの電流センサのＡ／Ｄ値の大きさに基づいて、デューティがゼロ以外のときの電流センサのＡ／Ｄ値をマイナスまたはプラス補正することで、オペアンプの入力オフセット電圧のばらつきの影響をなくすことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。
【０００９】
図１は、本発明にかかるイオン水生成器１を示す。このイオン水生成器１の概略構成を作用とともに説明すると、水道水である原水は原水入口２から流量センサ３を介して活性炭フィルタカートリッジ４に入り、ここで１次浄化された後、カルシウム添加部５を経て中空糸膜層６に入り、ここで２次浄化され、浄水となる。浄水は、電界槽７の陽極室８と陰極室９に入り、ここで電気分解され、陽極室８からはＯＨイオンを含むアルカリイオン水となって出口ノズル１０から流出し、陰極室９からは酸性イオン水となって排水口１１から流出する。浄水とイオン水は電磁弁１２によって切り換えることができる。また、アルカリイオン水と酸性イオン水の切換えは、電界槽７の陽極室８と陰極室９の極性の切換えによって行うことができる。
【００１０】
図２は、前記イオン水生成器１の電気回路を示す。この電気回路は、交流電源１３からの電流を整流する整流器１４と、整流された電流を平滑する平滑コンデンサ１５とからなる電源回路１６を有し、この電源回路１６により得られた直流電圧を電界槽７の陽極１７と陰極１８に供給するようになっている。整流器１４のマイナス端子と電界槽７の陰極１８との間には、電源回路１６を流れる電流をスイッチングするスイッチング素子であるＭＯＳ−ＦＥＴ１９のソースとドレンが接続され、該ＦＥＴ１９のゲートは抵抗２０を介して接地されるとともに、抵抗２１を介して制御部であるマイコン２２に接続されている。
【００１１】
また、整流器１４のマイナス端子とＦＥＴ１９のソースとの間には、Ｒ0Ω（１０ｍΩ）の超低抵抗２３とオペアンプ２４からなり、電源回路１６を流れる電流を検出する電流センサ２５が接続されている。超低抵抗２３は、整流器１４のマイナス端子とＦＥＴ１９のソースとの間に設けられている。オペアンプ２４のプラス入力端子は、前記超低抵抗２３とＦＥＴ１９のソースとの間に抵抗２６を介して接続され、マイナス入力端子はＲ1Ω（２００Ω）の抵抗２７を介して接地されている。オペアンプ２４の出力端子は、Ｒ2Ω（２００ＫΩ）の抵抗２８を介してマイナス入力端子に接続されるとともに、マイコン２２のＡ／Ｄ入力ポートに接続されている。Ｒ2Ωの抵抗２８には、平滑コンデンサ２９が並列に接続されている。
【００１２】
マイコン２２は、前記電流センサ２５で検出した電流のＡ／Ｄ値に基づいて前記ＦＥＴ１９を駆動し、前記電源回路１６を流れる電流をデューティ制御するものである。また、このマイコン２２は、電流センサ２５のＡ／Ｄ値をマイナスまたはプラス補正する本発明の補正手段をも構成する。
【００１３】
図３（Ａ）は、前記電気回路のプリント基板３０の整流器１４とＦＥＴ１９の回りの印刷回路パターンを示す。整流器１４のマイナス端子とＦＥＴ１９のソースとの間に設けられる超低抵抗２３は、印刷回路パターンのスルーホール３１とスルーホール３２の間に実装された巻線固定抵抗器である。このような巻線固定抵抗器は、それを実装するスペースが必要であるとともに、部品コストがかかる。そこで、図３（Ｂ）に示すように、整流器１４のマイナス端子とＦＥＴ１９のソースとの間に配設される印刷パターン自体を超低抵抗とすることで、部品点数の低減、実装スペースの縮小、コストダウンを図ることができる。図３（Ｂ）に示す例では、整流器１４のマイナス端子のスルーホール３３ａからオペアンプへの分岐点３３ｂまでの斜線で示す幅２ｍｍ、長さ４０ｍｍの銅箔パターン３３を超低抵抗として利用している。なお、パターン厚みの誤差の影響をなくすために、検査工程で所望の抵抗値（１０ｍΩ）になるように、パターン幅をトリミングすることができる。
【００１４】
次に、前記構成からなるイオン水生成器１のマイコン２２による電流センサ２４のＡ／Ｄ値の補正動作を説明する。
【００１５】
マイコン２２からの信号によりＦＥＴ１９がオンすると、Ｒ0（１０ｍΩ）の超低抵抗２３に電流が流れ、その両端に図４（Ａ）で示すように、３０ｍＶの電圧Ｖ1が生じる。この電圧Ｖ1はオペアンプ２４で１００倍に増幅され、平滑コンデンサ２９で平滑された電圧ＶOUTがマイコン２２に入力される。マイコン２２は、これをＡ／Ｄ変換して読取り、このＡ／Ｄ値から予め定められた電流値とＡ／Ｄ値との関係に基づいて回路電流を検出する。さらに、マイコン２２は、検出した回路電流のＡ／Ｄ値が所望のｐＨのイオン水を供給するのに必要な目標Ａ／Ｄ値になるように、ＦＥＴ１９のゲートへの駆動信号のパルス幅をＰＷＭ制御して、回路電流をデューティ制御する。オペアンプ２４から出力される電圧はデューティが１００％のときは３Ｖであるが、デューティが下がるにつれて図４（Ｂ）に示すように低下する。
【００１６】
オペアンプ２４には入力オフセット電圧のバラツキがあり、この入力オフセット電圧は超低抵抗２３の両端電圧に加算される。仮に入力オフセット電圧が＋５ｍＶとすると、超低抵抗２３の両端電圧は３５ｍＶとなり、オペアンプ２４により３．５Ｖに増幅される。この結果、オフセット電圧がゼロの場合に比べてＡ／Ｄ値で約１９Ｈの誤差が生じる。
【００１７】
そこで、図５のフローチャートに示す操作を行って入力オフセット電圧の影響をなくす。まず、ステップ１０１で、ＦＥＴ１９をオフすなわちデューティを０％として、そのときの回路電流を電流センサ２５で検出し、そのＡ／Ｄ値を読み取り、これをＡ／Ｄ（０％）とする。ステップ１０２で、Ａ／Ｄ（０％）が正であるか否かを判断し、正であれば、ステップ１０３で、このＡ／Ｄ（０％）を補正値とする。そして、この補正値を使用して、ステップ１０４で運転開始後のＡ／Ｄ値をマイナス補正し、ステップ１０５でＰＷＭ制御する。
【００１８】
ステップ１０２でＡ／Ｄ（０％）が正でなければ、すなわちゼロであれば、ステップ１０６でＰＷＭ出力を１％とし、そのときのＡ／Ｄ値を読み取る。そして、ステップ１０７でＡ／Ｄ値が正であるか否かを判断し、正でなければ、すなわち依然としてゼロであれば、ステップ１１３でＰＷＭ出力をさらに１％増加するし、Ａ／Ｄ値が正になるまでＰＷＭ出力を１％づつ増加する。ただし、増加したＰＷＭ出力がステップ１１４で３０％を超えると異常であるので、ステップ１１５でＰＷＭ出力を停止する。
【００１９】
ステップ１０７で、Ａ／Ｄ値が正であれば、ステップ１０８でこのときのＰＷＭ出力のデューティをＤ0とし、Ａ／Ｄ値をＡ／Ｄ（Ｄ0）とする。そして、ステップ１０９で、デューティをＤ1＝Ｄ0＋１％とし、そのときのＡ／Ｄ値を読み取り、これをＡ／Ｄ（Ｄ1）とする。次に、ステップ１１０で、補正値を｛Ａ／Ｄ（Ｄ1）−Ａ／Ｄ（Ｄ0）｝×Ｄ0とする。そして、この補正値を使用して、ステップ１１１で運転開始後のＡ／Ｄ値をプラス補正し、ステップ１１２でＰＷＭ制御する。
【００２０】
以上、要約すると、入力オフセット電圧がゼロの場合は、図６（Ａ）に示すように、デューティがゼロのときにＡ／Ｄ値がゼロとなり、デューティに対してＡ／Ｄ値には誤差はない。したがって、補正なしにＰＷＭ制御する。
【００２１】
入力オフセット電圧が正の場合は、図６（Ｂ）の上のグラフに示すように、デューティがゼロのときにＡ／Ｄ値が正（Ａ／Ｄ（０％））となり、デューティに対してＡ／Ｄ値はＡ／Ｄ（０％）のプラスの誤差が生じるので、Ａ／Ｄ（０％）を補正値としてＡ／Ｄ値をマイナス補正する。
【００２２】
入力オフセット電圧が負の場合は、図６（Ｂ）の下のグラフに示すように、デューティがゼロのときにＡ／Ｄ値がゼロとなるので、誤差は不明である。そこで、Ａ／Ｄ値が正になるまでデューティを１％づつ増加させ、Ａ／Ｄ値が正になったときのデューティＤ0におけるＡ／Ｄ値（Ａ／Ｄ（Ｄ0））と、そのときのデューティＤ0と、デューティをさらに１％増加したときのデューティＤ1におけるＡ／Ｄ値（Ａ／Ｄ（Ｄ1））とからマイナスの誤差Ａ／Ｄ（＋）＝｛Ａ／Ｄ（Ｄ1）−Ａ／Ｄ（Ｄ0）｝×Ｄ0を求め、このＡ／Ｄ（＋）を補正値としてＡ／Ｄ値をプラス補正する。
【００２３】
このようにＡ／Ｄ値がマイナス補正またはプラス補正されることにより、電源回路を流れる電流を正確に制御して電解槽のｐＨを調整することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、デューティがゼロのときの電流センサのＡ／Ｄ値の大きさに基づいて、デューティがゼロ以外のときの電流センサのＡ／Ｄ値をマイナスまたはプラス補正する補正手段を設けたので、オペアンプの入力オフセット電圧のばらつきの影響をなくすことができ、正確にｐＨの調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明にかかるイオン水生成器の概略図。
【図２】  図１のイオン水生成器の電気回路図。
【図３】  図２の電気回路のプリント基板の印刷パターンの一部平面図。
【図４】  （Ａ）は超低抵抗の両端の電圧波形、（Ｂ）はオペアンプの出力電圧波形を示すグラフ。
【図５】  補正動作を示すフローチャート。
【図６】  （Ａ）は入力オフセット電圧がゼロのときのデューティに対するＡ／Ｄの関係を示すグラフ、（Ｂ）は入力オフセット電圧が正及び負のときのデューティに対するＡ／Ｄの関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１  イオン水生成器
７  電解槽
１６  電源回路
１９  ＦＥＴ（スイッチング素子）
２２  マイコン（制御部）
２４  オペアンプ
２５  電流センサ
【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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