KR0152284B1 - 연속식 전해 이온수 생성기의 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수돗물등을 전기분해하여 알칼리 이온수와 산성이온수를 연속적으로 생성하는 연속식 전해 이온수 생성기에 관한 것으로써, 통수시의 통수량이나 수질의 변동에 대하여 전해능력을 일정하게 유지하고 항상 전해이온수의 최적화, 안정화를 꾀하도록 되어 있으며, 전해조(5)에 대한 통수시에 전원회로(10)에 의해 통전함에 따라 전해하여 전해 이온수를 취수하고 이때 레인지전환스위치(28)를 조작함에 따라 제어유닛(40)과 스위칭레귤레이터(16)에 의해 전원회로(10)의 직류전압을 제어하여 레인지전환스위치(28)의 조작에 따른 전해전압을 발생시키고 이 전해전압의 전해강도로 전해하도록 되어 있으며, 또한 전해시에 통수량이나 수온이 변동하면 스위칭레귤레이터(16)의 펄스폭을 보정하여 전해 강도를 변동상태에 따라서 더욱 자동적으로 조절하고 전해조(5)의 전해능력을 항상 일정하게 유지하도록 제어한다.

Description

연속식 전해 이온수 생성기의 제어장치

제1도는 연속식 전해 이온수 생성기이 통수경로와 전원회로의 개략을 나타내는 회로도.

제2도는 연속식 전해 이온수 생성기의 제어회로의 개략을 나타내는 회로도.

제3도는 본 발명에 관련되는 연속식 전해 이온수 생성기의 제어장치의 실시예를 나타내는 블록도.

제4도는 펄스폭 제어수단의 펄스폭 제어맵을 나타내는 도면.

제5도는 유량에 대한 보정맵을 나타내는 도면.

제6도는 수온에 대한 보정맵을 나타내는 도면.

제7도는 펄스전압의 특성을 나타내는 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

4 : 유량센서 5 : 전해조

6 : 음극 7 : 양극

10 : 전원회로 16 : 스위칭레귤레이터

28 : 레인지전환스위치 37 : 수온센서

40 : 제어유닛

본 발명은 수돗물등을 전기분해하여 알칼리이온수와 산성이온수를 연속적으로 생성하는 연속식 전해 이온수 생성기에 있어서, 통수량이나 수질등의 변동에 대하여 전해능력을 일정하게 유지하도록 제어하는 연속식 전해 이온수 생성기의 제어장치에 관한 것이다.

의료용 물질생성기로써 수돗물등의 음료수를, 양극과 음극의 전극에 직류전압을 인가하여 전기분해함에 따라 알칼리이온수와 산성이온수를 직접적으로 생성하는 연속식 전해 이온수 생성기가 알려져 있다.

알칼리 이온수는 현대인의 육류중심의 식생활의 산성체질을 개선하여 건강을 증진시키기 위해 사용하고 산성이온수는 화장용으로써 신체표면의 세정등에 사용한다.

이 종류의 전해이온수 생성기에 있어서는 전해조의 전해능력, 즉 전해이온수의 PH 값는 전해조에 대한 통수량이나 공급수의 전기전도도나 수온이나 수질등에 의해 크게 좌우된다.

그래서 종래 상기 전해강도의 조절대책으로서는 전원트랜스의 전압탭을 전환하여 직류공급전압을 복수 단계로 조정하거나 통수밸브에 의해 통수량을 변화시키는 방법이 이용되고 있다.

그런데 상기 종래기술의 것에 있어서는 사용자가 사용시의 통수량이나 수질의 상태에 따라서 전원트랜스의 전압탭을 전환하고 전해능력을 대충 합치는 것이 가능하게 구성되어 있다.

여기에서 통수량은 사용하는 시간대에 의해 변동하고 수온도 계절이나 시간에 따라 비교적 크게 변동하지만 이와같은 변동에 대하여 전해능력을 일정화하는데는 어쩔 수 없이 통수량을 세세하게 조절하게 된다.

이 때문에 사용자의 조작이 매우 번잡해지고 사용자 자신이 판단에 의한 점이 많기 때문에 항상 목표로 하는 전해 이온수의 PH 값을 얻는 것이 곤란하다.

따라서 전해조의 직류공급전력을 무단계로 제어가능하게 구성하여 통수량이나 수질의 변동에 대하여 자동적으로 전해능력을 일정화 제어하는 것이 요망된다.

종래 상기한 해결책에 유사한 것으로써, 예를들어 일본실개평 1-163494호 공보의 선행기술이 있다.

이 선행기술은 전해강도조절스위치의 조작에 의해 전해전류를 복수단계로 조절하는 것이다.

이 선행기술은 또 전해조에 공급되는 전해전류를 검출하여 전해강도 조절스위치의 선택에 이해 설정된 전류값에 대하여 전해전류의 값이 일치하도록 제어하는 것이다.

그러나 상기 선행기술이 것에 있어서는 전해강도조절 스위치의 조작에 따라서 전해전류를 복수단계로 설정하도록 제어하는 구성이기 때문에 통수량이나 수질이 변동해도 그에 대하여 전해능력을 적정화할 수 없다.

본 발명은 이 점을 감안하여 이루어진 것으로 통수시의 통수량이나 수질의 변동에 대하여 전해능력을 일정하게 유지하여 항상 전해이온수의 최적화, 안정화를 꾀하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 전해조의 양극과 음극에 직류전압을 인가하는 전원회로를 갖는 연속식 전해 이온수 생성기에 있어서, 전해강도를 복수단으로 조절하는 레이지 전환 스위치와, 전원회로속에 접속되어 펄스폭에 대응한 직류전압으로 제어하는 스위칭레귤레이터와, 레인지 전환스위치의 신호에 위해 펄스폭을 복수단으로 설정하는 동시에 통수량이나 수질의 변동에 대하여 펄스폭을 보정하여 스위칭레귤레이터를 작동하는 제어유닛을 구비하는 것이다.

전해조에 대한 통수시에 전원회로에 의해 통전함에 따라 전해하여 전해 이온수가 취수된다.

그리고 이때 레인지 전환스위치를 조작하면 제어유닛과 스위칭레귤레이터에 의해 전원회로의 직류공급전압이 제어되고 레인지 전환스위치의 조작에 따른 전해전압을 발생시켜서 이 전해전압의 전해 강도로 전해된다.

그리고 이 전해시에 통수량이나 수온이 변동하면 스위칭레귤레이터의 펄스폭을 보정하여 전해강도가 변동상태에 따라서 또한 자동적으로 조절되고 전해조의 전해능력을 항상 일정하게 유지하도록 제어되어 목표로 하는 전해이온수를 안정되게 얻는 것이 가능해진다.

이하 본 발명의 실시예를 도면에 기인하여 설명한다.

제1도에 있어서 연속식 전해 이온수 생성기의 전체구성의 개략에 대하여 설명하면 부호 1은 수도관등에 접속하여 음료수를 도입하는 입수관이며 이 입수관(1)이 수돗물속이 잔류염소를 제거하는 필터카트리지(2)에 연이어 통해진다.

그리고 이 필터카트리지(2)의 출구관(3)이 회전식의 유량센서(4)를 갖고 전해조(5)에 연이어 통해진다.

전해조는(5)는 밀폐식이며 그 내부의 출구측을 간막이벽으로 구획하여 음극(6)과 양극(7)이 각각 설치되고 음극(6)측에 알칼리이온수의 토출구(8)가, 양극(7)측에 산성이온수의 토출구(9)가 각각 설치되어 알칼리이온수와 산성이온수를 취수하는 것이 가능해져 있다.

또 전해조(5)의 전원회로(10)에 대하여 설명하면 부호 11은 교류전원이며 이 교류전원(11)이 전원트랜스(12)이 1차측에 접속되고 전원ㅌ랜스(12)의 2차측이 과열보호용의 바이메탈서모(13)를 통하여 정류회로(14)에 접속되어 있다.

정류회로(14)의 직류전압출력측의 +과 -극을 평활콘덴서(15)를 통하여 직류공급전력을 무단계로 제어하는 것으로써 펄스폭제어형의 스위칭 레귤레이터(PWM)(16)에 접속된다.

그리고 스위칭레귤레이터(16)의 출력측이 전원스위칭(7), 극성반전스위치(18)를 통하여 각각 양극(7)과 음극(6)에 접속되어 있다.

또 제어용전력을 얻기위해 전언트랜스(12)의 2차측이 정류회로(19), 평활콘덴서(20)를 통하여 정전압회로(21)에 접속되고 이 정전압회로(21)가 제어유닛(40)에 접속하여 항상 일정한 전압을 공급하게 되어있다.

제2도에 있어서 전기제어계의 전체구성에 대하여 설명하면 제1도와 같이 전원트랜스(12)의 2차측에 전해전류를 검출하는 전류센서(22)가 설치되고 이 전류센서(21)의 전해전류가 제어유닛(40)에 입력한다.

필터카트리지(2)에는 이 필터교환시에 리셋하는 리셋 스위치(23)가 설치되고 이 스위치신호가 제어유닛(40)에 입력한다.

유량센서(4)는 통수로속에 설치한 전자날개차(4a)의 회전을 홀소자(4b)로 검출하여 펄스를 출력하도록 구성되고 이 펄스신호가 파형정형회로(24)를 통하여 제어유닛(40)에 입력한다.

제어유닛(40)은 유량센서(4)의 펄스신호의 펄스를 카운트하여 유량을 검출하고 이 유량에 기인하여 릴레이(25)에 의해 전원스위치(17)를 ON, OFF한다.

또 통수의 정지후에 통수량에 따라서 스케일제거시간을 설정하고 이 스케일 제거시간에 기인하여 릴레이(26)에 의해 극성반전스위치(18)를 역접속위치로 전환하여 양극(7)과 음극(6)의 스케일을 자동적으로 제거한다.

또 제어유닛(40)에는 산성이온수와 알칼리수의 한쪽을 사용할때에 작동하는 산, 알칼리전환스위치(27), 전해강도를 복수단으로 조절하는 레인지전환스위치(28), 산성이온수의 사용할시에 작동하는 멜로디스위치(29)가 접속된다.

한편 표시수단(LED)으로써 유량표시기(30), 레인지표시기(31), 산-알칼리표시기(23), 스케일제거시의 전극 세정표시기(33), 필터수명표시기(34), 산성이온수의 사용시에 물을 마시는 것을 금지하는 경고를 실시하는 멜로디 표시기(35) 및 전원트랜스(12)가 과열한 경우의 이상표시기(36)를 갖고 이들이 제어유닛(40)에 접속되어 있다.

제3도에 있어서 본 발명의 제어장치의 실시예에 대하여 설명한다.

레인지전환스위치(28)는, 예를들어 3개의 스위치(28a~28c)를 갖고 비전해위치인 경우 어느쪽의 스위치(28a~28c)도 OFF하며 전해강도가 약한 경우에 스위치(28c)가 ON하도록 구성되고 레인지 전환시에 이와같은 스위치동작에 따른 신호를 출력하는 것이다.

스위칭레귤레이터(16)는 회로속에 드라이버(41)에 의해 ON, OFF하는 스위치소자(42)를 갖고 이 스위치소자(42)에 펄스전압(Ep)을 평활화하여 펄스폭(a)에 대응한 전해전압(Ec)을 발생시키는 필터회로(43)가 접속된다.

상기 제어유닛(40)은 발진수단(44)에서의 소정 주파수의 펄스신호가 입력하는 펄스폭제어수단(45)을 갖고 이 펄스폭제수단(45)에 레인지전환스위치(28)의 신호가 입력한다.

펄스폭제어수단(45)은 레인지전환스위치(28)의 신호에 대하여 제4도에 나타내는 바와같이 펄스폭(a)을 복수단으로 변화시켜 설정하는 것이며 이 펄스신호를 드라이버(41)에 출력한다.

제어유닛(40)은 또 유량센서(4)에서의 펄스신호가 입력하는 유량검출수단(46)을 갖고 펄스수를 카운트하여 유량(q)을 검출한다.

이 유량(q)과 레인지 전환스위치(28)의 신호는 전해판정수단(47)에 입력하고 유량(q)과 미리 설정된 기준유량을 비교하여 기준유량 이하인 경우에 구동회로(48)를 통하여 릴레이(25)에 OFF 신호를 출력한다.

한편 레인지 전환스위치(28)의 스위치의 어느쪽인가 1개가 ON한 전해위치에 있는 동시에 기준유량 이상인 경우에 릴레이(25)에 ON 신호를 출력한다.

또 통수량이나 수질의 변동에 대한 전해능력의 보정제어계로써 펄스폭 제어수단(45)의 출력측에 보정수단(50)이 설치된다.

한편 통수경로에는 상기한 유량센서(4)외에 수질의 수온을 검출하는 수온센서(37)가 설치되고 이 수온센서(37)의 신호가 수온검출수단(51)에 입력하여 수온(T)이 검출된다.

그리고 이들 유량(q)과 수온(T)이 보정량 설정수단(52)에 입력한다.

여기에서 유량(q)이 증가하도록 변동하는 경우에 전해능력을 일정화하는데는 전해강도도 높게 보정할 필요가 있으며 이 때문에 유량(q)에 대하여 보정량(α)이 제5도와 같이 비례적으로 설정된다.

또 수온(T)이 상승하면 전기가 흐르기쉬워지고 이 변동의 경우에 똑같이 전해능력을 일정화하는 데는 전해강도를 낮게 보정할 필요가 있으며 이 때문에 수온(T)에 대하여 보정량(β)이 제6도와 같이 반비례적으로 설정된다.

그리고 이들 보정량(α)(β)이 보정수단(50)에 입력하고 펄스폭(a)에 보정량(α)(β)을 가산하여 보정하도록 구성되어 있다.

다음으로 본 실시예의 작용에 대하여 설명한다.

우선 전해조(5)에는 수돗물이 입수관(1)을 통하여 항상 도입되어 있다.

또 전원트랜스(12)의 2차측의 정류회로(19)나 정전압회로(21)등에 의해 정전압이 제어유닛(40)에 공급되고 제어가능하게 되어있다.

그래서 알칼리이온수 또는 산성이온수의 어느쪽도 사용하지 않는 경우에는 유량센서(4)의 펄스신호가 제어유닛(40)에 입력하지 않기 때문에 전해판정수단(47)에서 비전해를 판단하여 릴레이(25)에 OFF 신호가 출력하고 이 릴레이(25)에 의해 전원스위치(17)가 OFF하고 전해조(5)는 비통전하여 비전해의 상태로 유지된다.

다음으로 통수하면 수돗물은 필터카트리지(2)를 통과하여 수돗물의 잔류염소가 제거되고 전해조(5)에 유입한다.

이때 유량센서(4)에서의 펄스신호가 제어유닛(40)에 입력하여 유량이 검출되지만 레인지전환스위치(28)의 스위치(28a~28c)의 어느쪽도 OFF한 비전해위치인 경우에는 상기와 똑같이 전해 판정수단(47)에서 비전해를 판단하여 전해조(5)는 비전해의 상태가 된다.

따라서 이 경우는 염소를 제거한 수돗물이 취수된다.

한편 통수시에 통수량에 따라서 레인지전환스위치(28)를 소정 전해강도의 위치로 조작하면 전해판정수단(47)에서 전해를 판단하여 릴레이(25)에 ON신호가 출력하고 이 릴레이(25)에 의해 전원스위치(17)가 ON한다.

그러면 전원트랜스(12)의 2차측의 변압전압이 정류회로(14)에서 직류전압으로 변환하고 평활콘덴서(15)에서 평활화하여 스위칭레귤레이터(16)에 입력한다.

이때 제어유닛(40)에 펄스폭제어수단(45)에는 레인지 전환 스위치(28)에서의 신호가 입력하여 펄스폭(a)이 설정되고 이 펄스신호가 드라이버(41)에 출력한다.

그래서 스위칭레귤레이터(16)의 스위치소자(42)가 드라이버(41)에 의해 상기 펄스신호의 펄스폭(a)에 따라서 ON, OFF 동작하여 제7도와 같은 펄스전압(Ep)을 발생시키고 이 펄스전압(Eq)이 필터회로(43)에 의해 처리된다.

이렇게 하여 트랜스측의 직류전압(Es)이 레인지전환상태에 따른 소정의 전해전압(Ec)으로 제어되고 이 전해전압(Ec)이 전원스위치(17), 정접속위치의 극성반전스위치(18)를 통하여 전해조(5)의 양극(7)과 음극(6)에 인가한다.

그래서 전해조(5)의 수돗물은 전해전압(Ec)의 전해강도로 전기분해되게 되고 극성반전스위치(18)에 의해 전극측의 극성을 음극(6)측의 토출구(8)로 전환함에 따라 음이온을 많이 포함한 산성이온수가 취수된다.

이때 통수량이 적은 경우는 레인지전환스위치(28)를 약한 전해강도로 조작하면 제4도의 맵에 의해 펄스폭(a)에 작게 설정되고 전해전압(Ec)이 낮게 제어되어 전해조(5)의 전해강도가 약하게 조절된다.

또 통수량이 많아지는 경우는 레인지전환스위치(28)의 조작으로 펄스폭(a)이 차례로 크게 설정되고 전해전압(Ec)이 높게 제어되어 전해 강도가 높게 조절되는 것이며 이렇게 하여 항상 통수량에 대해 전해 이온수의 PH 값이 적정한 것이 된다.

한편 상기한 전해시에는 통수경로의 유량(q)과 수온(T)이 각 센서(4)(37)에 의해 검출되고 보정량 설정수단(52)으로 이들 유량(q)과 수온(T)의 변동상태가 판단된다.

그래서 사용하는 시간대등에 의해, 예를들어 유량(q)이 늘도록 변동하면 제5도의 맵에 의한 보정량(α)이 보정수단(50)에 출력하여 펄스폭(a)이 제7도의 일점쇄선과 같이 증대보정된다.

이 때문에 전해강도가 변동상태에 따라서 더욱 자동적으로 높게 미소조절되어 전해능력이 일정하게 유지된다.

또 하계의 대낮등에 수온이 높아져서 수질이 전기가 흐르기 쉬운 상태로 변동한 경우에는 제6도의 맵에 의한 보정량(β)이 똑같이 출력하여 펄스폭(a)이 제7도의 이점쇄선과 같이 감소보정된다.

이 때문에 이 경우는 전기가 흐르기 쉬운 것에 대응하여 전해강도가 낮게 미소조절되고 똑같이 전해능력이 일정하게 유지된다.

이에따라 사용할 때에 유량(q)이나 수온(T)이 변동해도 목표로 하는 전해이온수의 PH 값을 안정되게 얻을 수 있게된다.

이상 본 발명의 실시예에 대하여 설명했지만 유량, 수온 이외이 요소를 이용하여 보정할 수도 있다.

이상 설명한 바와같이 본 발명에 따르면 연속식 전해 이온수 생성기에 있어서 통수량이나 수질의 변동에 대하여 전해강도를 자동적으로 보정하도록 구성되기 때문에 사용중의 전해능력이 항상 적정하게 일정 유지된다.

이 때문에 사용자에 의한 번잡한 조작이 불필요하게 되는 동시에 적정한 전해 이온수를 안정되게 얻을 수 있다.

또 전해조의 전원회로에 스위칭레귤레이터를 설치하고 이 스위칭 레귤레이터에 의해 레인지 전환 스위치의 조작에 따라서 전해강도를 조절하는 동시에 통수량 등의 변동에 대하여 전해강도를 보정하도록 구성되기 때문에 제어를 용이한 동시에 확실하게 실시할 수 있고 구성도 간소화한다.

또는 통수량이나 수질의 변동에 대하여 보정량을 설정하여 전해강도를 미소조절하기 때문에 변동상태에 따른 보정을 실시할 수 있다.

Claims (2)

1. 전해조의 양극과 음극에 직류전압을 인가하는 전원회로를 갖는 연속식 전해 이온수 생성기에 있어서, 전해강도를 복수단으로 조절하는 레인지전환스위치, 전원회로속에 접속되어 펄스폭에 대응한 직류전압으로 제어하는 스위칭레귤레이터 및 레인지 전환 스위치의 신호에 의해 펄스폭을 복수단으로 설정하는 동시에 통수량이나 수질의 변동에 대하여 펄스폭을 보정하여 스위칭레귤레이터를 작동하는 제어유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 연속식 전해 이온수 생성기의 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어유닛이 스위칭 레귤레이터를 ON, OFF하는 드라이버, 발진수단, 레인지 전환스위치의 신호에 따라서 펄스폭을 복수단으로 설정하여 그 펄스신호를 드라이버에 출력하는 펄스폭 제어수단, 유량이나 수온의 변동에 대하여 보정량을 설정하는 보정량 설정수단 및 펄스폭을 보정량에 의해 보정하는 보정수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 연속식 전해 이온수 생성기의 제어장치.