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JP4244395B2 - アルカリイオン整水器 - Google Patents

アルカリイオン整水器 Download PDF

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Description

【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

Claims (1)

  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。
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