JP3507544B2 - イオン水生成器 - Google Patents
イオン水生成器Info
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Description
アルカリイオン水と酸性イオン水とを連続的に生成する
イオン水生成器に関するものである。
性イオン水とを生成するにあたり、電気分解の進行度合
いを示すために、pHセンサーを設けたイオン水生成器
が実開昭56−172391号公報に示されており、ま
たpHセンサーの出力信号に基づいて電解電圧や流量を
フィードバック制御することで所望のpH値のイオン水
が得られるようにしたイオン水生成器が実開平5−22
093号や特開平5−64785号公報に示されてい
る。
ーはそのガラス電極と比較電極との間で発生する起電力
が、測定すべき溶液のpHに対して一義的に決まること
を利用してpHを測定するのであるが、イオン水生成器
に設置したpHセンサーは、多量の電解イオン水が連続
的に通水されるという苛酷な状況に置かれるものであ
り、炭酸カルシウム等の難溶性の無機物(スケール)が
電極部に付着することで、その精度や応答性が低下して
しまうという問題を有している。しかし、電極部に付着
したスケールを定量的に測定する手段が無いために、従
来はこの問題を放置していたことから、使用しているう
ちに、pHセンサーの上記劣化に伴い、pH値表示やp
H値制御の精度が低下してしまうものであり、使用者に
は上記劣化が判断できないことから、結果的にイオン水
生成器そのものの信頼性が低下するものであった。
であり、その目的とするところはpHセンサーの劣化を
使用者が容易に認識することができるイオン水生成器を
提供するにあり、他の目的とするところは、劣化したp
Hセンサーを回復させて精度を確保することができるイ
オン水生成器を提供するにある。
にてアルカリイオン水と酸性イオン水とを生成してこれ
らイオン水を各別に吐出する電解槽と、生成されたイオ
ン水のpH値を測定するpHセンサーとを備えて、pH
センサーの出力に基づいて電解槽の電界電圧をフィード
バック制御して設定されたpH値のイオン水を得るイオ
ン水生成器において、設定pH値に対応した初期動作特
性を記憶させておく記憶部と、この記憶部に記憶させた
初期動作特性と現時点での設定pH値に対応した動作特
性とを比較してpHセンサーの劣化を検出する検出部
と、この検出部の出力で異常表示を行う表示手段とを備
えていることに第1の特徴を有しており、またpHセン
サーの性能を回復させる回復手段を備えていることに特
徴を有するものである。
較するために、pHセンサーの劣化を検出することがで
きるものであり、また回復手段を設けたものでは、pH
センサーを回復させることができる。pHセンサーの劣
化の判断基準となる動作特性としては、pHセンサーの
立ち上がり応答性やその出力電圧を用いることができる
ほか、pHセンサーの出力によって電解槽の電解電圧等
のフィードバック制御を行うことで、目的とするpH値
のイオン水を得られるようにしているものでは、電解電
圧の経時変化を用いることができる。
極に付着するスケール分が基本的にアルカリ性物質であ
ることから、強酸性洗浄液をpHセンサーの電極に接触
させることができるものとして構成することができ、こ
の時の強酸性洗浄液は、外部から注入するものであって
も、電解槽で生成する強酸性水であってもよい。尚、外
部から注入する場合、その方法及び注入位置は特に限定
するものではなく、装置内の経路に強酸性洗浄液を充満
させることができる手段を選択すればよい。
ると、このイオン水生成器は、図2に示すように、電解
槽2と、逆洗ユニット4と、定流量弁5と、切換弁6
と、pHセンサー7、カルシウム剤添加筒8等をハウジ
ング1に納めたものとして構成されている。
両者を仕切る電解隔膜20とを備えたもので、底部側に
流入口25,26を、上部側に吐出口23,24を備え
ており、これら吐出口23,24は、切換弁6を介して
吐出管17,18に接続されている。
は一方の電極21を囲む空間に連通し、流入口26と吐
出口24とは他方の電極22を囲む空間に連通している
のであるが、流入口25は流入口26よりも細くされて
いて、電極21側に流れ込む流量が電極22側に流れ込
む流量より1:3位の比率で少なくなるようにされてい
る。また上記切換弁6は、吐出口23と吐出管17とを
連通させる時、吐出口24と吐出管18とを連通させ、
吐出口23と吐出管18とを連通させる時、吐出口24
と吐出管17とを連通させるものとして構成されてい
る。
空糸膜からなる濾材32とを備えたもので、その下端に
設けられた2つの開口部が逆洗ユニット4に接続されて
いる。なお、上記の2種の濾材31,32は単一のカー
トリッジに納められており、カートリッジごと交換でき
るように構成されている。
1,32の目詰まりを、いったん浄水器3に通されるこ
とで濾過された浄水を浄水器3に逆流させる逆洗を行う
ことで解消するためのもので、切換弁を内蔵していると
ともに都合5つのポートを備えている。これら5つのポ
ートのうち、2つが上述のように浄水器3に、1つが定
流量弁5を介して蛇口に接続され、他の1つが流量セン
サー9とカルシウム剤添加筒8とを介して電解槽2に接
続され、残る1つが水抜き排出口19に接続されてい
る。
に設けられて、吐出管18を流れるイオン水がpHセン
サー7内を通過するように構成されたもので、pHの測
定は、流量センサー9で検出される流量条件下で、pH
センサー7内の作用電極と比較電極で発生する起電力に
より行う。
次のように動作する。すなわち、アルカリイオン水を吐
出管18へ吐出させる場合は、蛇口から定流量弁5と逆
洗ユニット4における切換弁を経て浄水器3に入った水
が、浄水器3内において濾過され、逆洗ユニット4内を
再度通過した後、カルシウム剤添加筒8内を経て電解槽
2に入り、ここで電解される。なお、電解槽2への通電
は、流量センサー9から得られる流量の情報によって開
始される。
示がなされているならば、電解槽2の電極21が陽極
に、電極22が陰極となるように電解電圧が印加される
ために、吐出口23側に酸性イオン水が、吐出口24側
にアルカリイオン水が得られるとともに、アルカリイオ
ン水が吐出管18側に、酸性イオン水は吐出管17側に
吐出される。
いる時には、指示された酸性度に応じて次の2つの水の
流れとなる。まず弱酸性イオン水の場合には、電解槽2
の電極21が陰極に、電極22が陽極となるように電解
電圧が印加されるために、吐出口23側にアルカリイオ
ン水が、吐出口24側に酸性イオン水が得られ、この
時、切換弁6はアルカリイオン水を吐出管17側に、酸
性イオン水を吐出管18側に流す。
極21が陽極に、電極22が陰極となるように電解電圧
が印加されるために、吐出口23側に酸性イオン水が、
吐出口24側にアルカリイオン水が得られ、この時、切
換弁6は上記2状態とは異なる状態に切り換えられて、
アルカリイオン水が吐出管17側に、酸性イオン水が吐
出管18側に吐出される。このように、強酸性イオン水
を吐出管18側から吐出させる場合に、電極21側を陽
極とするのは、前述のように、電極21側への流入口2
5を電極22側の流入口26より絞って流入量を少なく
しているために、強酸性イオン水を得ることが容易とな
っているためである。
ユニット4内の切換弁が切り換えられて、逆洗ユニット
内のシリンダーに溜められている水、つまり浄水器3を
いったん通過している浄化後の水を浄水器3側へ逆流さ
せて水抜き排水口19から排出することで、浄水器3内
の逆洗がなされる。
や、切換弁6、電解槽2等の動作は、制御装置10によ
って制御される。この制御装置10には、流量センサー
9やpHセンサー7も接続されており、流量や吐出管1
8から吐出するイオン水のpH値を監視し、pH値につ
いては表示部15に表示することを行うとともに、原水
の水質等の影響を受けることなく使用者が希望するpH
値のイオン水が得られるように、pHセンサー7から得
られるイオン水のpH値情報をもとに、電解槽2の電極
21,22にスイッチング電源11を介して印加する電
解電圧のフィードバック制御を行っているのであるが、
pHセンサー7の劣化具合の検出も行っている。
7の劣化の検出部の動作について説明すると、この制御
装置10は、初期状態における設定pHに対応した電解
電圧VD0の安定時までの時間変化及び安定時の電解電
圧と、pHセンサー7からのpHに対応した出力電圧V
P0の安定時までの時間変化及び安定時の出力電圧とを
動作特性値として記憶しておく記憶部10bを備えてい
る。すなわち、pHセンサー7の電極部がイオン水内の
炭酸カルシウムのような不純物により汚染されていない
状況での流量及び設定pHに対する電解電圧やpHセン
サー7の出力電圧を初期動作特性データとして記憶して
いる。
つれて、pHセンサー7はその作用電極表面への不純物
の付着等で出力電圧の応答性や出力値が経時的に変化し
ていくのであるが、これに伴い、pHセンサー7の出力
電圧に従ってフィードバック制御される設定pHに対応
する電解電圧も経時的に変化する。この時のpHセンサ
ー7の出力電圧をVP1、電解電圧をVD1とすれば、
制御回路10の検出部10aは、イオン水生成器を使用
する毎に、初期との偏差ΔVP,ΔVD(ΔVP=VP
1−VP0,ΔVD=VD1−VD0)を演算するとと
もに、システムとして許容されている偏差の上限値と比
較し、偏差ΔVP,ΔVDが上限値をオーバーした時、
表示部15に異常表示を行わせて、pHセンサー7の劣
化の報知を行い、使用者にpHセンサー7の洗浄動作を
促す。
のものであり、上記劣化が報知された場合、通常時は閉
栓されている注入口28を開いてここから強酸性洗浄液
を注入する。電解槽2とpHセンサー7との間に設けら
れている注入口28から注入された強酸性洗浄液は、p
Hセンサー7と切換弁6と電解槽2とに充填される。
尚、電解槽2とカルシウム剤添加筒8との間には電磁弁
50を配置しており、この時には電磁弁50が閉じられ
るようにしているために、強酸性洗浄液がカルシウム剤
添加筒8や浄水器3側に流れることはない。
のように、水質の影響もあるが、アルカリイオン水に多
く含まれる炭酸カルシウム等の難溶性の無機物が中心と
なるスケールが電極表面に付着することで原因であり、
このスケールの除去を行えば、pHセンサー7を回復さ
せることができる。スケール分は基本的にはアルカリ性
物質であって、強酸性液に対しては溶解することから、
上記強酸性洗浄液の注入により、除去することができる
ものである。外部から注入する強酸性洗浄液としては、
特に限定するものではないが、食酢やクエン酸などの有
機酸を用いることができ、pH3以下であることが望ま
しい。
述のように、強酸性水の生成を行うことができるように
なっていることから、電解槽2で生成した強酸性水をp
Hセンサー7側へと流すことによってもスケール除去を
行うことができ、この場合、制御装置10の検出部10
aでpHセンサー7の異常が検出された時、自動的に強
酸性水の生成とこの強酸性水をpHセンサー7側に流す
ことがなされるようにしておくことができる。また、p
Hセンサー7に付着したスケールは、中和反応でゆっく
り溶出していくので、pHセンサー7が回復したかどう
かの判定は、強酸性水のpH表示が収束するまで行うこ
とで洗浄終了時を使用者に告知することができ、また洗
浄終了までは、使用者の各種入力操作を受け付けないよ
うにしておく。
体例を示す。電解槽2の電極21,22が白金メッキチ
タン製であり、電源として0〜40Vの電解電圧を印加
できるスイッチング電源11が使用されて、この範囲で
pHに応じた電解電圧のフィードバック制御を行えるシ
ステムで且つpHセンサー7として1pHに対するpH
センサー7の出力電圧変化が0.5Vの場合において、
偏差ΔVPの限度を初期値に対して±0.5V、あるい
は偏差ΔVDの上限値を初期値に対して7Vに設定し
た。そして総硬度150ppm、遊離炭酸40ppmの
水質の原水からpH9.5のアルカリイオン水を生成す
るものとして800l流した場合、電解電圧が上昇し、
異常表示が出た。この時点で通水を止め、水抜きを行っ
た後、5%のクエン酸水溶液を注入口28から電解槽2
より下流側の配管を含めた部分に注入し、60〜180
分滞留させておいた。この時のpHセンサー出力と電解
電圧と流量は、初期が9.5,21V,3l/min、
pHセンサー劣化時が9.4,29V,2.5l/mi
n、pHセンサー再生後が9.5,22V,3l/mi
nであった。pHセンサー7をほぼ初期の状態に回復さ
せることができた。
タを示すと、pHセンサー出力と電解電圧と流量が、夫
々初期において3.5,36V,1.5l/min、p
Hセンサー劣化時において5.1,40V,1.2l/
min、5%のクエン酸水溶液の注入によるpHセンサ
ー再生時において3.5,37V,1.5l/minで
あった。pHセンサー劣化時には電解電圧が最大値とな
っていて目的とするpHの酸性イオン水を得るための電
解電圧を印加することができなくなっているために、設
定したpHの酸性イオン水が得られていないが、酸洗浄
により性能回復が行われている。
場合についても具体例を示せば、設定pHを9.5と
し、電解電圧21V、流量3l/minで800l流し
た後は、pH9.3、電解電圧30V、流量2.5l/
minとなってpHセンサー7の劣化が見られた。この
ものに対して、初期における強酸性水設定pH3.0に
対応する電解電圧を印加し、こうして得られた強酸性水
を50l通水することでpHセンサー7の再生を図り、
その後、再度設定pHを9.5として作動させた時に
は、pHセンサー7の出力によるpH値が9.5、電解
電圧が21V、流量が流量3l/minとなり、初期状
態まで回復させることができた。
8の部分に注入口28を設けたものを示している。カル
シウム剤添加筒8は、外筒と、カルシウム剤を収めた内
筒とで構成され、外筒の流入口と流出口との間の水の流
れの途中に内筒を位置させてカルシウム剤に水を接触さ
せるように構成されているが、ここにおける内筒を着脱
自在としておくとともにカルシウム剤の補給のための通
常時は閉栓されている外筒開口から内筒を取り出し、こ
の状態で外筒内に強酸性洗浄液を注入するのである。カ
ルシウム剤の補給口を注入口28として利用しているわ
けであり、別途注入口28を設けなくともよいものとし
ている。なお、このものでは、洗浄液注入時に閉じられ
る電磁弁50をカルシウム剤添加筒8とその前段に配さ
れた流量センサー9との間に設置しているために、浄水
器3側に洗浄液が流れることはない。強酸性洗浄液とし
ては、特に限定するものではないが、前記実施例の場合
と同じく、食酢やクエン酸などの食品添加物として認め
られている有機酸で且つpH3以下のものが望ましい。
に記憶させた初期動作特性と現時点での動作特性とを比
較してpHセンサーの劣化を検出する検出部を備えてい
るために、定量的には検出することが困難なpHセンサ
ーの劣化を容易に且つ確実に検出することができるとと
もに、劣化があった場合には異常表示がなされるため
に、使用者はこの異常表示からpHセンサーの劣化を認
識することができるものであって、機器としての信頼性
を高めることができるものであり、また回復手段を設け
たものでは、劣化したpHセンサーを回復させることが
できるために、精度の高い動作を得ることができる。
成する強酸性水を利用するとともに、上記検出部で劣化
が検出された時に強酸性水による回復動作が行われるも
のでは、所定の性能の維持が自動的に行われるものであ
る。
Claims (6)
- 【請求項1】 電解にてアルカリイオン水と酸性イオン
水とを生成してこれらイオン水を各別に吐出する電解槽
と、生成されたイオン水のpH値を測定するpHセンサ
ーとを備えて、pHセンサーの出力に基づいて電解槽の
電界電圧をフィードバック制御して設定されたpH値の
イオン水を得るイオン水生成器において、設定pH値に
対応した初期動作特性を記憶させておく記憶部と、この
記憶部に記憶させた初期動作特性と現時点での設定pH
値に対応した動作特性とを比較してpHセンサーの劣化
を検出する検出部と、この検出部の出力で異常表示を行
う表示手段とを備えていることを特徴とするイオン水生
成器。 - 【請求項2】 電解にてアルカリイオン水と酸性イオン
水とを生成してこれらイオン水を各別に吐出する電解槽
と、生成されたイオン水のpH値を測定するpHセンサ
ーとを備えて、pHセンサーの出力に基づいて電解槽の
電界電圧をフィードバック制御して設定されたpH値の
イオン水を得るイオン水生成器において、設定pH値に
対応した初期動作特性を記憶させておく記憶部と、この
記憶部に記憶させた初期動作特性と現時点での設定pH
値に対応した動作特性とを比較してpHセンサーの劣化
を検出する検出部と、この検出部の出力で異常表示を行
う表示手段と、pHセンサーの性能を回復させる回復手
段とを備えていることを特徴とするイオン水生成器。 - 【請求項3】 回復手段は、pHセンサーへの酸性洗浄
液の注入手段であるとともに、酸性洗浄液の注入部は電
解槽へ送る水にカルシウム分を添加するための添加部に
設けられていることを特徴とする請求項2記載のイオン
水生成器。 - 【請求項4】 回復手段は、電解槽で生成した強酸性水
をpHセンサーへと導く流路変更部材であることを特徴
とする請求項2記載のイオン水生成器。 - 【請求項5】 流路変更部材が電解槽で生成した酸性水
とアルカリ水とをpHセンサーに選択的に導く切換弁で
あることを特徴とする請求項4記載のイオン水生成器。 - 【請求項6】 回復手段は、電解槽で生成した強酸性水
をpHセンサーへと導く流路変更部材であるとともに、
この流路変更部材は検出部の出力にて作動するものであ
ることを特徴とする請求項2記載のイオン水生成器。
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