JP2007021337A - Ion water generator - Google Patents

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Yasuki Takeda
泰樹 武田
Takeo Fujimoto
剛生 藤本
Nobuyasu Hiraoka
誠康 平岡
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Noritz Corp
Noritz Electronics Technology Corp
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Noritz Corp
Noritz Electronics Technology Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ion water generator suppressing deterioration of an electrode. <P>SOLUTION: The ion water generator includes an electrolyzing switching electric power source 2 generating a direct-current output in which an envelope becomes the pulsating flow of a half wave of a sine wave by switching the rectified voltage of a commercial alternating-current power source to supply to the electrodes 1a and 1b, electric current detection means for detecting an electric current flowing through the electrodes 1a and 1b, and switching control means for changing the peak value of the electric current of the direct-current output based on a detected electric current and pH setting. Thereby, since an electrolytic output electric current flows without making a substantial electric current off period and a change (di/dt) in electrolytic output electric current becomes small, the deterioration of the electrode can be suppressed. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、イオン水生成器に関し、特にその電源回路に関する。   The present invention relates to an ionic water generator, and more particularly to a power circuit thereof.

従来、イオン水生成器の電源回路においては、商用交流電圧が安定した直流電圧に変換され、これをスイッチング素子でデューティ制御することにより、所望の電解出力が電解槽の電極に供給されるようになっている(例えば、特許文献1参照。)。   Conventionally, in a power circuit of an ionic water generator, a commercial AC voltage is converted to a stable DC voltage, and duty control is performed by a switching element so that a desired electrolytic output is supplied to the electrode of the electrolytic cell. (For example, refer to Patent Document 1).

特開2004−25053号公報(段落[0020]、図4)Japanese Patent Laying-Open No. 2004-25053 (paragraph [0020], FIG. 4)

上記のような従来のイオン水生成器では、スイッチング素子のオン/オフによって電極に流れる電流に急激な変化が生じ、その度に電極が劣化する。この結果、電極の寿命が短くなる。
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、イオン水生成器において電極の劣化を抑制することを目的とする。
In the conventional ionic water generator as described above, a sudden change occurs in the current flowing through the electrode by turning on / off the switching element, and the electrode deteriorates each time. As a result, the life of the electrode is shortened.
In view of the conventional problems as described above, an object of the present invention is to suppress electrode deterioration in an ionic water generator.

本発明のイオン水生成器は、電極を有する電解槽と、商用交流電源の整流電圧をスイッチングして、包絡線が正弦波半波の脈流となる直流出力を生じさせ、これを前記電極に供給する電解用スイッチング電源と、前記電極に流れる電流を検知する電流検知手段と、前記電流検知手段によって検知される電流及び、pH設定に基づいて、前記直流出力の電流の波高値を変化させるスイッチング制御手段とを備えたものである。
上記のように構成されたイオン水生成器においては、正弦波半波の脈流となる直流出力の波高値の制御によって、実質的な電流オフ期間を作ることなく電解出力電流が流れる。従って、電流のオン/オフ期間を作るデューティ制御に比べると、急峻な立ち上がり/立ち下がりがなく、電解出力電流の変化(di/dt)は、小さくなる。
The ionic water generator of the present invention switches the rectification voltage of an electrolytic cell having an electrode and a commercial AC power source to generate a DC output in which the envelope becomes a sine wave half-wave pulsating flow, and this is applied to the electrode. A switching power supply for electrolysis to be supplied, current detection means for detecting a current flowing through the electrode, switching for changing the peak value of the current of the DC output based on the current detected by the current detection means and the pH setting And a control means.
In the ionic water generator configured as described above, the electrolytic output current flows without creating a substantial current off period by controlling the peak value of the direct current output that is a sine wave half-wave pulsating flow. Therefore, there is no steep rise / fall and the change in electrolytic output current (di / dt) is small compared to the duty control that creates the current on / off period.

また、上記イオン水生成器において、電解用スイッチング電源は、入力側及び出力側において、電解コンデンサを排除した非コンデンサインプット型の回路構成であり、また、電解用スイッチング電源の出力制御の応答速度は、商用交流電源の周波数より十分に遅いことが好ましい。
この場合、電解コンデンサを排除した回路構成であること(第1の特徴)により、脈流波形の全期間(ゼロ点を除く。)で整流器に電流が流れる。また、電解用スイッチング電源の出力制御の応答速度が、商用交流電源の周波数より十分に遅いこと(第2の特徴)により、脈流半波の期間では、見かけ上、スイッチングのオン時間は一定となる。そして、これらの第1の特徴及び第2の特徴を具備すること(AND条件)により、電解用スイッチング電源の1次側スイッチング素子に流れる電流は入力電圧(整流出力)に比例し、正弦波半波の繰り返し波形となる。従って、コンデンサインプット型の回路構成に比べて力率が改善される。
In the ionic water generator, the electrolysis switching power supply is a non-capacitor input type circuit configuration in which the electrolytic capacitor is eliminated on the input side and the output side, and the response speed of the output control of the electrolysis switching power supply is It is preferable that it is sufficiently slower than the frequency of the commercial AC power supply.
In this case, since the circuit configuration excludes the electrolytic capacitor (first feature), a current flows through the rectifier during the entire period of the pulsating flow waveform (excluding the zero point). In addition, since the response speed of the output control of the electrolysis switching power supply is sufficiently slower than the frequency of the commercial AC power supply (second feature), the on-time of the switching is apparently constant during the half-wave period. Become. By providing these first and second features (AND condition), the current flowing through the primary side switching element of the electrolysis switching power supply is proportional to the input voltage (rectified output), and the sine wave half It becomes a repeated waveform. Therefore, the power factor is improved as compared with the circuit configuration of the capacitor input type.

本発明のイオン水生成器によれば、正弦波半波の脈流となる直流出力の波高値の制御によって電解出力電流が流れるので、電解出力電流の変化(di/dt)は小さくなり、電極の劣化が抑制される。   According to the ionic water generator of the present invention, the electrolytic output current flows by controlling the peak value of the direct current output, which is a sine wave half-wave pulsation, so that the change (di / dt) in the electrolytic output current is reduced, Deterioration of is suppressed.

以下、本発明の一実施形態によるイオン水生成器について、図面を参照して説明する。
図1は、イオン水生成器の、電源回路を主体とした回路図である。図において、一対の電極1a,1bを有する電解槽1に電解出力を供給する電源回路は、商用交流電源の整流電圧から正負両極性の直流出力を生じさせる電解用スイッチング電源2と、正負両極性の出力電路にそれぞれ設けられた正側スイッチング素子3及び負側スイッチング素子4とを備えている。電解槽1の電極1a,1bには、正側スイッチング素子3又は負側スイッチング素子4を介して電解出力が供給される。このように、電解用スイッチング電源2を用いて電解出力を供給する電源回路を構成したことによって、電解用スイッチング電源2のトランス5は商用電源周波数より格段に高い周波数で使用されることになる。従って、トランス5は、商用電源周波数で使用されるトランスと比較して、コアのコンパクト化が可能となり、小型、軽量、低コストなものとすることができる。
Hereinafter, an ion water generator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a circuit diagram mainly showing a power supply circuit of an ionic water generator. In the figure, a power supply circuit for supplying an electrolytic output to an electrolytic cell 1 having a pair of electrodes 1a and 1b includes an electrolysis switching power supply 2 for generating positive and negative polarity DC output from a rectified voltage of a commercial AC power supply, and a positive and negative polarity. Positive-side switching element 3 and negative-side switching element 4 provided in the output electric circuit. Electrolytic output is supplied to the electrodes 1 a and 1 b of the electrolytic cell 1 via the positive side switching element 3 or the negative side switching element 4. Thus, by configuring the power supply circuit that supplies the electrolysis output using the electrolysis switching power supply 2, the transformer 5 of the electrolysis switching power supply 2 is used at a frequency much higher than the commercial power supply frequency. Therefore, the transformer 5 can be made compact in size as compared with a transformer used at a commercial power supply frequency, and can be small, light, and low cost.

詳細には、まず、商用交流電源にバリスタ6及びノイズフィルタ7が接続されており、これによって、商用交流電源に含まれるサージやノイズ成分が除去される。ノイズフィルタ7には整流器(ブリッジダイオード)8が接続されており、これに入力された商用交流電圧が全波整流されて脈流の電圧となる。また、整流器8の出力側には抵抗9及び電解出力用のスイッチング素子(MOSFET)10を直列に介して、トランス5の1次側巻線が接続されている。すなわち、この電解用スイッチング電源2は、その入力側において、電解コンデンサを排除した非コンデンサインプット型の回路構成となっている。   In detail, first, the varistor 6 and the noise filter 7 are connected to the commercial AC power supply, thereby removing the surge and noise components included in the commercial AC power supply. A rectifier (bridge diode) 8 is connected to the noise filter 7, and the commercial AC voltage input thereto is full-wave rectified to become a pulsating voltage. The primary side winding of the transformer 5 is connected to the output side of the rectifier 8 through a resistor 9 and a switching element (MOSFET) 10 for electrolytic output in series. That is, the electrolysis switching power supply 2 has a non-capacitor input type circuit configuration in which an electrolytic capacitor is excluded on the input side.

上記トランス5は、1次側電圧を、電解出力に必要な所望の電圧に変圧する。トランス5の2次側巻線には中間タップ5cが設けられており、これに接続された中性線Nは、回路グランドに接続され、かつ、抵抗11(電流検知手段)を介して電極1bに接続されている。この中性線Nに対してトランス5の2次側の巻線両端5a,5bには、互いに逆極性の出力を生じる。巻線両端5a,5bには互いに逆向きに一対のダイオード12,13が接続されている。ダイオード12及び13にはそれぞれ、極性切替用の、正側スイッチング素子3及び負側スイッチング素子4(共にMOSFET)が接続されている。   The transformer 5 transforms the primary side voltage to a desired voltage necessary for electrolytic output. An intermediate tap 5c is provided on the secondary side winding of the transformer 5, and the neutral wire N connected to the intermediate tap 5c is connected to the circuit ground and is connected to the electrode 1b via the resistor 11 (current detection means). It is connected to the. With respect to the neutral line N, outputs of opposite polarities are generated at the winding ends 5a and 5b on the secondary side of the transformer 5. A pair of diodes 12 and 13 are connected to the winding ends 5a and 5b in opposite directions. A positive side switching element 3 and a negative side switching element 4 (both MOSFETs) for polarity switching are connected to the diodes 12 and 13, respectively.

上記各スイッチング素子3,4には、CLCからなるπ型フィルタ14を介して電解槽1の電極1aが接続されている。π型フィルタ14は平滑機能を有するが、これはチョークインプット型の平滑回路であり、コンデンサインプット型の平滑回路ではない。なお、コンデンサインプット型の平滑回路を構成する場合には、ダイオード12,13とスイッチング素子3,4との間の各電路と、中性線Nとの間に一対の電解コンデンサを接続するが、本実施形態ではこのような電解コンデンサを設けない。すなわち、電解用スイッチング電源2は、その出力側においても入力側と同様に電解コンデンサを排除した非コンデンサインプット型の回路構成となっている。   An electrode 1a of the electrolytic cell 1 is connected to each of the switching elements 3 and 4 via a π-type filter 14 made of CLC. Although the π-type filter 14 has a smoothing function, it is a choke input type smoothing circuit, not a capacitor input type smoothing circuit. In the case of configuring a capacitor input type smoothing circuit, a pair of electrolytic capacitors are connected between the electric wires between the diodes 12 and 13 and the switching elements 3 and 4 and the neutral wire N. In this embodiment, such an electrolytic capacitor is not provided. That is, the electrolysis switching power supply 2 has a non-capacitor input type circuit configuration in which the electrolytic capacitor is excluded on the output side as well as the input side.

次に、制御側の構成について説明する。整流器8の出力電路の一方には、ゼロクロス検知部15が接続されており、脈流電圧のゼロクロスを検知して、ゼロクロス検知信号を制御装置16に与える。一方、制御装置16に接続された極性切替制御部17は、ゼロクロス検知信号に基づく制御装置16からの極性切替信号により、正側スイッチング素子3及び負側スイッチング素子4の各ゲートに対して交互に駆動電圧を与える。なお、制御装置16は、マイクロコンピュータ及びその周辺回路等によって構成されている。   Next, the configuration on the control side will be described. A zero cross detector 15 is connected to one of the output electric circuits of the rectifier 8, detects the zero cross of the pulsating voltage, and gives a zero cross detection signal to the control device 16. On the other hand, the polarity switching control unit 17 connected to the control device 16 alternately turns on the gates of the positive side switching element 3 and the negative side switching element 4 by the polarity switching signal from the control device 16 based on the zero cross detection signal. Give drive voltage. The control device 16 includes a microcomputer and its peripheral circuits.

一方、スイッチング素子10のゲートには、PWM制御又は周波数制御等によりスイッチング素子10のオン時間を制御する電解用制御部18が接続されている。電解用制御部18は、端子CSにコンデンサ31を外付けすることにより、スイッチングによる出力を緩やかに立ち上げるためのソフトスタート機能を備えている。また、この電解用制御部18は抵抗9の両端に接続されており、トランス5の1次側電流を電圧信号で監視し、スイッチング素子10に流れるドレイン電流が増加すると、これを制限することができる。   On the other hand, an electrolysis control unit 18 that controls the ON time of the switching element 10 by PWM control or frequency control is connected to the gate of the switching element 10. The electrolysis control unit 18 has a soft start function for gently raising the output by switching by externally attaching a capacitor 31 to the terminal CS. The electrolysis control unit 18 is connected to both ends of the resistor 9. The primary side current of the transformer 5 is monitored by a voltage signal, and if the drain current flowing through the switching element 10 increases, this can be limited. it can.

ユーザがイオン水のpH(ペーハー)設定を行うことにより、制御装置16は、そのpH設定に応じた電流制御信号(例えば0〜4.5Vの電圧信号)を出力する。この信号電路は抵抗32を介してオペアンプ19の非反転入力端子に接続されている。また、非反転入力端子とGNDとの間に、コンデンサ33が接続されている。   When the user sets the pH (pH) of the ionic water, the control device 16 outputs a current control signal (for example, a voltage signal of 0 to 4.5 V) corresponding to the pH setting. This signal circuit is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 19 through a resistor 32. A capacitor 33 is connected between the non-inverting input terminal and GND.

一方、電極1a,1bに流れる電流が抵抗11を流れることによって生じる電位すなわち電流検知信号は、オペアンプ19の反転入力端子に入力されるとともに、制御装置16にも入力される。オペアンプ19はこれらの入力を差動増幅し、その出力によりフォトカプラ20を駆動する。フォトカプラ20の出力は電解用制御部18に与えられ、これに基づいて、PWM制御が行われる。フォトカプラ20の介在により、オペアンプ19と電解用制御部18とは互いに絶縁される。π型フィルタ14の出力電圧すなわち電極1aに印加される電圧を示す電圧検知信号は、制御装置16に入力されている。
上記制御装置16、オペアンプ19、フォトカプラ20及び電解用制御部18は、スイッチング素子10に対するスイッチング制御手段を構成している。
On the other hand, a potential generated when the current flowing through the electrodes 1 a and 1 b flows through the resistor 11, that is, a current detection signal is input to the inverting input terminal of the operational amplifier 19 and also to the control device 16. The operational amplifier 19 differentially amplifies these inputs and drives the photocoupler 20 with the output. The output of the photocoupler 20 is given to the electrolysis controller 18, and PWM control is performed based on this. The op-amp 19 and the electrolysis control unit 18 are insulated from each other by the intervention of the photocoupler 20. A voltage detection signal indicating an output voltage of the π-type filter 14, that is, a voltage applied to the electrode 1 a is input to the control device 16.
The control device 16, the operational amplifier 19, the photocoupler 20, and the electrolysis control unit 18 constitute a switching control unit for the switching element 10.

整流器8の出力電路には、電圧の回り込み防止用ダイオード21と、突入電流防止用サーミスタ22と、平滑用の電解コンデンサ23とが接続され、電解コンデンサ23の電圧が制御用スイッチング電源24に入力される。従って、制御用スイッチング電源24に関しては、コンデンサインプット型の入力回路構成となっている。制御用スイッチング電源24のDC12V出力電路及びGNDは、制御装置16に接続される。また、ドロッパ電源25を介したDC5Vの出力電路が制御装置16に接続される。リレー26のコイル26cは、制御装置16から電磁弁オン/オフ信号を受けて、励磁/非励磁の状態となる。また、制御用スイッチング電源24のDC12Vの出力電路とGNDとにはそれぞれ、リレー26の接点26aを介して電磁弁27が接続されている。この電磁弁27の動作/動作停止により、イオン水生成のための水流がオン/オフとなる。   The output circuit of the rectifier 8 is connected to a diode 21 for preventing voltage wraparound, a thermistor 22 for preventing inrush current, and a smoothing electrolytic capacitor 23, and the voltage of the electrolytic capacitor 23 is input to the control switching power supply 24. The Therefore, the control switching power supply 24 has a capacitor input type input circuit configuration. The DC12V output circuit and GND of the control switching power supply 24 are connected to the control device 16. In addition, a DC5V output circuit via the dropper power supply 25 is connected to the control device 16. The coil 26c of the relay 26 receives an electromagnetic valve on / off signal from the control device 16 and enters an excited / de-energized state. A solenoid valve 27 is connected to the DC12V output circuit of the control switching power supply 24 and GND via a contact 26a of the relay 26, respectively. By the operation / operation stop of the electromagnetic valve 27, the water flow for generating ionic water is turned on / off.

以上のように構成されたイオン水生成器においては、商用交流電圧Vin(図2の(a))が整流器8により全波整流され、脈流電圧V(図2の(c))となる。前述のように電解用スイッチング電源2の入力側には電解コンデンサがないので、脈流電圧Vは平滑されない。この脈流電圧Vは、電解用制御部18によって制御されるスイッチング素子10により高速(30〜45kHz)にスイッチングされ、トランス5により、所定の電圧に変圧される。今、仮に正側スイッチング素子3がオン、負側スイッチング素子4がオフであるとすると、トランス5の2次側ではダイオード12からスイッチング素子3へ電流が流れ、一方の電極1aが+、他方の電極1bが−の極性となる。電極1a,1bに電流が流れると電流検知信号がオペアンプ19に負帰還され、電極1a,1bに流れる電流が電流制御信号に対応した電流に収束するように、電流制御が行われる。こうして、電流制御信号に対応したpHのイオン水が生成される。 In the ion water generator configured as described above, the commercial AC voltage V in ((a) of FIG. 2) is full-wave rectified by the rectifier 8, and the pulsating voltage V P ((c) of FIG. 2) Become. Since there is no electrolytic capacitor on the input side of the electrode for the switching power supply 2, as described above, the pulsating voltage V P is not smooth. The pulsating voltage V P is the switching element 10 which is controlled by the electrolysis controller 18 is switched to a high speed (30~45kHz), the transformer 5 is transformed to a predetermined voltage. Assuming now that the positive side switching element 3 is on and the negative side switching element 4 is off, current flows from the diode 12 to the switching element 3 on the secondary side of the transformer 5 so that one electrode 1a is + and the other is The electrode 1b has a negative polarity. When a current flows through the electrodes 1a and 1b, the current detection signal is negatively fed back to the operational amplifier 19, and current control is performed so that the current flowing through the electrodes 1a and 1b converges to a current corresponding to the current control signal. Thus, ion water having a pH corresponding to the current control signal is generated.

また、電極1a,1bに不純物が付着するのを防止すべく、制御装置16及び極性切替制御部17により各スイッチング素子3,4のオン/オフ状態を周期的に交互に切り替える。正側スイッチング素子3がオフ、負側スイッチング素子4がオンとなると、トランス5の2次側では中性線Nから電解槽1を通って、負側スイッチング素子4からダイオード13へ電流が流れ、電極1bが+、電極1aが−の極性となる。このような極性切替は例えば1秒周期で行われる。また、極性切替制御部17に対する制御装置16からのデューティ制御により、1周期のうちの例えば95%は、選択されたイオン水(通常はアルカリイオン水)が生成される方向に電流が流れる極性、残りの5%は逆の極性となる。極性切替制御部17における極性切替は、ゼロクロス検知部15からのゼロクロス検知信号に基づいて、電圧Vのゼロ点で行われる。 Further, in order to prevent impurities from adhering to the electrodes 1a and 1b, the ON / OFF states of the switching elements 3 and 4 are periodically switched alternately by the control device 16 and the polarity switching control unit 17. When the positive side switching element 3 is turned off and the negative side switching element 4 is turned on, a current flows from the negative side switching element 4 to the diode 13 through the electrolytic cell 1 from the neutral line N on the secondary side of the transformer 5, The electrode 1b has a positive polarity and the electrode 1a has a negative polarity. Such polarity switching is performed, for example, at a cycle of 1 second. Further, due to duty control from the control device 16 to the polarity switching control unit 17, for example, 95% of one cycle has a polarity in which current flows in a direction in which selected ionic water (usually alkaline ionic water) is generated, The remaining 5% has the opposite polarity. Polarity switching in the polarity switching controller 17, based on the zero-cross detection signal from zero-cross detection unit 15 is performed at the zero point of the voltage V P.

スイッチング素子10による上記のスイッチング動作において、スイッチング素子10に流れる電流Iは、幅の狭いパルスの断続波形となり、実質的な波形はその包絡線となる。ここで、スイッチング素子10のオン時間をTon、トランス5の1次巻線のインダクタンスをLとし、抵抗9の抵抗値を無視すると、スイッチング素子10に流れる電流Iは、
=V×(Ton/L) ...(1)
となる。
In the above-mentioned switching operation by the switching device 10, current I d flowing through the switching element 10 becomes a narrow pulse intermittent waveform width, substantial waveform becomes the envelope. Here, if the on-time of the switching element 10 is T on , the inductance of the primary winding of the transformer 5 is L, and the resistance value of the resistor 9 is ignored, the current I d flowing through the switching element 10 is
I d = V P × (T on / L). . . (1)
It becomes.

電解用制御部18は、その応答速度が商用周波数(50又は60Hz)より十分に遅く設定されている。「十分に遅く」とは、1〜10Hzの周波数であり、好ましくは数Hzである。これにより、例えば50Hzの場合の脈流半波の10msの期間では、見かけ上Tonは一定となる。すなわち、応答速度が遅いことによって、10msの期間では電解用制御部18が応答せず、Tonは一定となる。従って、上記式(1)におけるTon及びLが一定となり、Iは、Vに比例する。これにより、IはVと同様に、正弦波半波が繰り返す脈流波形となる(図2の(d))。 The response speed of the electrolysis control unit 18 is set sufficiently slower than the commercial frequency (50 or 60 Hz). “Sufficiently slow” means a frequency of 1 to 10 Hz, preferably several Hz. Thus, for example, in the period of the pulsating flow half wave of 10ms in the case of 50 Hz, apparently T on it is constant. That is, by the slow response speed, without response electrolyte control section 18 during a period of 10 ms, T on is constant. Thus, T on and L in the formula (1) is constant, I d is proportional to V P. Thus, I d is similar to the V P, the pulsating waveform repeating sinusoidal half wave (in Figure 2 (d)).

また、前述のように、電解用スイッチング電源2の入力側及び出力側のいずれにおいても、非コンデンサインプット型の回路構成であることにより、力率が改善される。
仮に、コンデンサインプット型の平滑回路が構成されていると、コンデンサの充放電を利用して平滑が行われるために、整流器8に電流が流れている期間(導通角)が小さく、力率が悪くなる。例えば、200W(100V)の出力が必要とされているイオン水生成器では、コンデンサインプット型である場合、力率が0.5、効率が80%であるとすると、入力電流は、200/(0.8×0.5×100)により、5Aとなる。
これに対して、上記のように、電解コンデンサを排除した非コンデンサインプット型の回路構成によれば、脈流波形の全期間(ゼロ点を除く。)で整流器8に電流が流れ、力率が改善される。実験では、力率は、ほぼ1(0.99)にまで改善された。従って、入力電流は半減(2.5A)する。
Further, as described above, the power factor is improved by the non-capacitor input type circuit configuration on both the input side and the output side of the electrolysis switching power supply 2.
If a capacitor input type smoothing circuit is configured, smoothing is performed using charging and discharging of the capacitor, so that the period during which current flows through the rectifier 8 (conduction angle) is small and the power factor is low. Become. For example, in an ion water generator that requires an output of 200 W (100 V), when the capacitor input type is used, assuming that the power factor is 0.5 and the efficiency is 80%, the input current is 200 / ( 0.8 × 0.5 × 100), 5A is obtained.
On the other hand, as described above, according to the non-capacitor input type circuit configuration excluding the electrolytic capacitor, current flows through the rectifier 8 during the entire period of the pulsating waveform (excluding the zero point), and the power factor is increased. Improved. In the experiment, the power factor was improved to almost 1 (0.99). Therefore, the input current is halved (2.5 A).

なお制御用スイッチング電源24に流れ込む電流Iは、電解コンデンサ23の存在により整流器8の導通角が小さくなり、脈流電圧Vに対してπ[rad]期間内の一時期にしか電流Iが流れない(図2の(e))。この結果、イオン水生成器全体としての入力電流Iinは、IにIを重畳した波形となる(図2の(b))。 Incidentally current I P flowing into the control switching power supply 24, the conduction angle of the rectifier 8 is reduced by the presence of the electrolytic capacitor 23, the current I P only one time in the [pi [rad] periods for pulsating current voltage V P It does not flow ((e) of FIG. 2). As a result, the input current I in of the whole ion water generator has a waveform obtained by superimposing I P to I d (in Figure 2 (b)).

図3は、商用交流電源投入から所定の電解出力電流が流れるまでのタイムチャートである。図において、商用交流電源投入によりスイッチング電源2の入力電圧である脈流電圧Vが時刻t1にオンになると、時刻t2までにDC5V及びDC12Vが立ち上がる。ゼロクロス検知部15は入力電圧のゼロクロスを検知して検知信号(パルス列)を制御装置16に入力する。以後は待機の状態となり、イオン水生成開始操作により電磁弁27が開き、時刻t3において水流検知されると、直後のゼロクロスのタイミングである時刻t4において電流制御信号(pH設定に対応する。)が0から例えば2.5Vに変化する。これにより、スイッチング電源2から電解槽1へ電解出力電流が流れる。 FIG. 3 is a time chart from when the commercial AC power is turned on until a predetermined electrolytic output current flows. In the figure, when the commercial AC power on the input voltage pulsating current voltage V P of the switching power supply 2 is turned on at time t1, DC5V and DC12V rises until time t2. The zero cross detector 15 detects a zero cross of the input voltage and inputs a detection signal (pulse train) to the control device 16. After that, when the electromagnetic valve 27 is opened by the ion water generation start operation and the water flow is detected at time t3, a current control signal (corresponding to pH setting) is obtained at time t4, which is the timing of the zero crossing immediately thereafter. It changes from 0 to 2.5V, for example. Thereby, an electrolytic output current flows from the switching power supply 2 to the electrolytic cell 1.

ここで、電解用制御部18の前述のソフトスタート機能により、t4から時間経過とともに徐々に波高値が上昇する。電解出力電流は「電流検知信号」としてオペアンプ19に負帰還され、ソフトスタート終了の時刻t5以降には、pH設定に相当する電流制御信号2.5Vに応じた一定の電解出力電流が電解槽1に流れる。このようにして、正弦波半波の脈流となる直流出力の波高値の制御によって、実質的な電流オフ期間を作ることなく電解出力電流が流れる。従って、電流のオン/オフ期間を作るデューティ制御に比べると、急峻な立ち上がり/立ち下がりがなく、電解出力電流の変化(di/dt)は、小さくなる。これにより、電極1a,1bの劣化が抑制され、寿命が延びる。また、ノイズやスイッチングロスも低減される。   Here, the crest value gradually increases with the passage of time from t4 by the above-described soft start function of the electrolysis control unit 18. The electrolytic output current is negatively fed back to the operational amplifier 19 as a “current detection signal”, and after a soft start end time t5, a constant electrolytic output current corresponding to the current control signal 2.5V corresponding to the pH setting is supplied to the electrolytic cell 1. Flowing into. In this way, the electrolytic output current flows without creating a substantial current off period by controlling the peak value of the direct current output, which is a sine wave half-wave pulsation. Therefore, there is no steep rise / fall and the change in electrolytic output current (di / dt) is small compared to the duty control that creates the current on / off period. Thereby, deterioration of the electrodes 1a and 1b is suppressed, and the lifetime is extended. Also, noise and switching loss are reduced.

図4は、電解中のpH設定変更に関するタイムチャートである。時刻t6において電流制御信号が2.5Vから4.5Vに変化すると、電解用制御部18のソフトスタート機能により電解出力電流は緩やかに増加し、時間的遅延を伴って4.5V相当の波高値に達する。また、時刻t7において電流制御信号が4.5Vから1Vに変化すると、コンデンサ33と抵抗32との作用により電解出力電流は緩やかに低下し、時間的遅延を伴って1V相当の波高値に達する。このようにして、波高値の増減を緩やかにすることで、電極1a,1bの長寿命化にさらに寄与する。   FIG. 4 is a time chart regarding pH setting change during electrolysis. When the current control signal changes from 2.5V to 4.5V at time t6, the electrolysis output current gradually increases due to the soft start function of the electrolysis control unit 18, and a peak value corresponding to 4.5V with a time delay. To reach. When the current control signal changes from 4.5 V to 1 V at time t7, the electrolytic output current gradually decreases due to the action of the capacitor 33 and the resistor 32, and reaches a peak value equivalent to 1 V with a time delay. In this way, the increase and decrease of the crest value is moderated, which further contributes to extending the life of the electrodes 1a and 1b.

なお、上記実施形態ではトランス5の2次側で極性切替を行っているが、これは一例であり、極性切替は必ずしも必要ではない。
また、上記実施形態ではコンデンサ33をオペアンプ19の入力側に設けたが、このようなコンデンサを、フォトカプラ20や電解用制御部18に設けることも可能である。
In the above embodiment, polarity switching is performed on the secondary side of the transformer 5, but this is an example, and polarity switching is not necessarily required.
In the above embodiment, the capacitor 33 is provided on the input side of the operational amplifier 19, but such a capacitor may be provided in the photocoupler 20 or the electrolysis control unit 18.

本発明の一実施形態によるイオン水生成器の、電源回路を主体とした回路図である。It is a circuit diagram mainly having a power supply circuit of the ion water generator by one Embodiment of this invention. 図1に示す回路上の各部の電圧又は電流の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of the voltage or electric current of each part on the circuit shown in FIG. 商用交流電源投入から所定の電解出力電流が流れるまでのタイムチャートである。It is a time chart from a commercial alternating current power supply until a predetermined electrolytic output current flows. 電解中のpH設定変更に関するタイムチャートである。It is a time chart regarding pH setting change during electrolysis.

符号の説明Explanation of symbols

1 電解槽
1a,1b 電極
2 スイッチング電源
8 整流器
11 抵抗(電流検知手段)
16 制御装置
18 電解用制御部
19 オペアンプ
20 フォトカプラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrolyzer 1a, 1b Electrode 2 Switching power supply 8 Rectifier 11 Resistance (current detection means)
16 Control Device 18 Electrolytic Control Unit 19 Op Amp 20 Photocoupler

Claims (2)

電極を有する電解槽と、
商用交流電源の整流電圧をスイッチングして、包絡線が正弦波半波の脈流となる直流出力を生じさせ、これを前記電極に供給する電解用スイッチング電源と、
前記電極に流れる電流を検知する電流検知手段と、
前記電流検知手段によって検知される電流及び、pH設定に基づいて、前記直流出力の電流の波高値を変化させるスイッチング制御手段と
を備えたことを特徴とするイオン水生成器。
An electrolytic cell having electrodes;
Switching the rectified voltage of the commercial AC power supply, generating a DC output in which the envelope is a sine wave half-wave pulsating current, and supplying this to the electrode;
Current detection means for detecting a current flowing through the electrode;
An ionic water generator comprising: a switching control means for changing a peak value of the current of the DC output based on a current detected by the current detection means and a pH setting.
前記電解用スイッチング電源は、入力側及び出力側において、電解コンデンサを排除した非コンデンサインプット型の回路構成であり、また、前記電解用スイッチング電源の出力制御の応答速度は、前記商用交流電源の周波数より十分に遅い請求項1記載のイオン水生成器。   The electrolysis switching power supply has a non-capacitor input type circuit configuration in which electrolytic capacitors are excluded on the input side and the output side, and the response speed of output control of the electrolysis switching power supply is the frequency of the commercial AC power supply. The ionic water generator according to claim 1, which is sufficiently slower.
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