JPH0857482A - イオンリッチ水生成装置 - Google Patents
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Abstract
しながら水の電解処理を行うことが可能で、逆電洗浄の
待ち時間を必要最小限に短縮することが可能な、使い勝
手の良いイオンリッチ水生成装置を提供することを目的
とする。 【構成】電解槽(36)の電極板(98;100;102)にスケ
ールが堆積するのを防止するため、電極板の逆電洗浄が
行われる。水の電気伝導度を検出することにより水の硬
度(カルシウムおよびマグネシウムの炭酸塩の含有量)
が検出され、水の硬度に応じて逆電洗浄時間が設定され
る。
Description
リ性水や酸性水のようなイオンリッチ水を電気化学的に
生成するためのイオンリッチ水生成装置に関する。本発
明は、特に、電解中に電極板に析出した炭酸カルシウム
などのスケールを効果的に除去することの可能なイオン
リッチ水生成装置に関する。
性水は、従来“アルカリイオン水”とも呼ばれており、
飲料に供する場合には健康増進に効果があり、お茶・コ
ーヒー等や料理に使用する場合には味を引き立たせる効
果があると考えられている。また、水素イオン(H+)
リッチの酸性水は、麺類をゆでたり洗顔したりするのに
適するものとして知られており、水素イオン濃度の高い
酸性水は台所のまな板や布巾などの滅菌・殺菌に有用で
ある。
め、従来、イオンリッチ水生成装置(業界では、しばし
ば、イオン水生成装置と呼ばれている)が使用されてい
る。この装置は水の電気分解を利用したもので、陽極と
陰極を備えた電解槽を有する。電極間に直流電圧を印加
すると、陽極と水との界面においては、水の電離により
水中に存在するOH−は陽極に電子を与えて酸化され、
酸素ガスとなって系から除去される。その結果、陽極と
水との界面ではH+濃度が高まり、H+リッチの酸性水
が生成される。他方、陰極と水との界面では、H+は陰
極から電子を受け取って水素に還元され、水素ガスとな
って除去されるので、OH−濃度が高まり、陰極側には
OH−リッチのアルカリ性水が生成される。
より生成したアルカリ性水と酸性水とが互いに混合する
のを防止し、それらを別々に取り出すため、図1に模式
的に示したように陽極板1と陰極板2との間には非透水
性でイオン浸透性の隔膜3が配置してあり、電解室はこ
の隔膜によってアルカリ性水流路4と酸性水流路5に区
画されている(この形式の電解槽を、以下、“隔膜型”
電解槽と言う)。
は炭酸カルシウムや水酸化カルシウムや水酸化マグネシ
ウムなどの析出物(スケール)6が付着する。図2を参
照しながら炭酸カルシウムの場合を例に取ってスケール
析出の仕組みを説明するに、図2は炭酸カルシウムの見
かけの溶解度とpHとの関係を示す。酸性条件下では炭
酸カルシウムはカルシウムイオンの形で水に溶解してい
るが、pH8を超えると溶解度は急激に低下し、炭酸カ
ルシウムの沈澱が生じる。隔膜型の電解槽においては、
図1に示したように、スケールは陰極板2よりも隔膜3
に優先的に堆積する傾向にある。これは、一般に陰極板
が研磨された表面を有するのに対して、隔膜が多孔質で
あり、沈澱を生じさせ易いことによるものと考えられ
る。炭酸カルシウムなどの析出物は絶縁性を有するの
で、電気抵抗を増加させて電解槽の電解効率を悪化させ
ると共に、通水抵抗を増加させる。従って、スケールを
除去しない限り、電解槽は極めて短時間で使用不可能に
なる。
イッチ7を操作して通常の使用時の極性とは逆極性の電
圧を電極板に印加することにより、析出物を溶解させて
除去することが提案されている(例えば、特開昭51-775
84号、実開昭55-91996号、実開昭59-189871号、特開平1
-203097号)。逆極性電圧の印加によるこのスケール除
去技術は業界では俗に“逆電洗浄”とも言われており、
本明細書でもこの用語を用いる。逆電洗浄の原理は、逆
極性の電圧の印加により元のアルカリ性水流路を酸性に
すると、図2から理解されるように炭酸カルシウムなど
のスケールはイオンとなって再び水に溶解するというも
のである。
3は電極板から大なり小なり離れているので、元の陰極
板2(逆極性電圧の印加時には陽極となり、酸性水が生
成される)の表面に沿って生成された強酸性水は水流に
乗って流れるか、拡散により希釈される。従って、離れ
た隔膜のところを充分に酸性にすることができず、隔膜
に堆積したスケールを充分に溶解させることができな
い。
いわゆる逆電洗浄を行ったとしても、スケールを電気化
学的に除去することは困難である。従って、定期的に電
解槽を分解し、人手によりスケールを除去しない限り、
電解槽の寿命は半年から1年しかもたないのが実情であ
る。また、隔膜にはバクテリアが繁殖しやすいので、衛
生的でない。
め、特開平4-284889号には、電解槽を隔膜の無い構造に
することが提案されている。この形式の電解槽を、本明
細書では“無隔膜型”電解槽と言う。この電解槽におい
ては、電極板は狭い間隙で配置されており、水が層流を
形成しながら電極板間を流れるようになっている。従っ
て、隔膜を設けなくても、電解により生成したアルカリ
性水と酸性水とを分離することができる。
いので、スケールが隔膜に付着することがない。従っ
て、構造上、スケールが付着しにくいという利点があ
る。スケールは主として陰極側(アルカリ性水生成側)
の電極板に堆積する。また、バクテリアの繁殖を招く隔
膜がないので、極めて衛生的であるという利点がある。
おいても、従来技術の“隔膜型”電解槽と同様に、スケ
ール除去(いわゆる、逆電洗浄)のために逆極性の電圧
が印加されるようになっている。
型”電解槽であれ、“無隔膜型”電解槽であれ、逆電洗
浄の時間は一定にするのが一般的である。
ウムなどのスケールの析出の起こり易さは水質に応じて
異なり、水質にはかなりの地域差がある。カルシウムイ
オンやマグネシウムイオンが多く含まれている水質の地
域においては、スケールが析出し易いので、スケールの
除去を完全に行うためには逆電洗浄時間を長くするのが
望ましい。そこで、従来のイオンリッチ水生成装置にお
いては、カルシウムイオンやマグネシウムイオンが多く
含まれている水質の地域に適合させて、逆電洗浄時間を
長めに設定しておくのが一般的である。
水生成装置から流出する水は飲用などに供することがで
きないので、逆電洗浄中には使用者は待機していなけれ
ばならない。即ち、逆電洗浄のための時間はいわば死時
間となる。その結果、カルシウムイオンやマグネシウム
イオンが少ない水質の地域においては、逆電洗浄時間が
予め長めに設定してあると、待ち時間が必要以上に長く
なり、装置の使い勝手が悪くなる。
るべくスケールの除去を効果的に行いながらも、逆電洗
浄の待ち時間を水質に応じ必要最小限に短縮することが
可能な、使い勝手の良いイオンリッチ水生成装置を提供
することにある。
は、イオンリッチ水生成装置において、水の硬度(カル
シウムおよびマグネシウムの炭酸塩の含有量)を検出
し、逆電洗浄の時間を上水の硬度に応じて増減すること
を特徴とするものである。逆電洗浄時間は硬水の場合に
は長く設定され、軟水の場合には短かく設定される。こ
のように、水の硬度に応じて逆電洗浄時間が増減される
ので、逆電洗浄は必要最小限の時間だけ行われることに
なり、逆電洗浄中の待ち時間が短縮される。
が知られている。そこで、本発明の好ましい実施態様に
おいては、水の電気伝導度を検出することにより硬度が
推定される。水の電気伝導度の検出に際しては、電解槽
に印加される電解電圧と電解電流とを検出し、検出され
た電解電圧と電解電流に基づいて水の電気伝導度を演算
することができる。
酸性水生成モードとで運転される場合には、アルカリ性
水生成モードでの電解時間と酸性水生成モードでの電解
時間とを相殺しながら積算することにより、より長く使
用された方の生成モードを検出し、逆電洗浄に際して
は、より長く使用された生成モードの極性とは反対極性
の直流電圧を電極板間に印加するのが合理的である。
アルカリ性水生成モード)で運転され、次に他のモード
(例えば、酸性水生成モード)で運転された場合には、
電極板に印加される電圧の極性は反転されるので、電解
槽の電極板は自ずから逆電洗浄を受けることになる(自
己洗浄)。従って、アルカリ性水生成モードでの電解時
間と酸性水生成モードでの電解時間とを積算するに際し
ては、自己洗浄の時間を勘案するのが好ましい。この点
に関し、自己洗浄に要する時間は、所与の水質について
は一定であり、所定時間の自己洗浄が完了したならば、
それ以上自己洗浄が進行することはない。従って、電解
時間の積算に際しては、夫々の生成モードでの電解時間
に上限値(リミット)を設けながら各モードの電解時間
を積算するのが好ましい。
左右されるもので、スケールの析出し易い硬水の場合に
は長く、軟水の場合には短い。そこで、本発明の他の好
ましい実施態様においては、アルカリ性水生成モードで
の電解時間と酸性水生成モードでの電解時間とを積算す
るにあたり、水質(硬度)に応じて電解時間の上限値を
増減させる。このようにすれば、合理的な逆電洗浄を行
うことができる。
特徴や利点は、以下の実施例の記載に従い更に明らかと
なろう。
しながら、本発明をより詳しく説明する。図3は本発明
の一実施例に係るイオンリッチ水生成装置を家庭用の浄
水器に組み込んだところを示す。図3を参照するに、こ
の水処理装置10は例えば流し12を備えた台所カウン
ター14上に載置して使用するようになっている。図示
した使用例では、流しにはシングルレバー型の湯水混合
栓16が設置してあり、この湯水混合栓16には給湯パ
イプ16Aを介して給湯機(図示せず)からの湯が供給
され、水道管(図示せず)に接続された給水パイプ16
Bから上水が供給されるようになっている。
弁機構を内蔵した蛇口アダプタ20が取付けてあり、こ
のアダプタ20は上水供給ホース22と処理水吐出ホー
ス24とにより水処理装置10に接続されている。アダ
プタ20のハンドル26を所定位置に回すと、水栓16
からの上水は上水供給ホース22により水処理装置10
に送られ、処理された水は吐出ホース24からアダプタ
20に送り返され、その出口28から吐出される。ハン
ドル26を他の位置に回すと、水栓16からの未処理の
上水(又は湯水混合物)は水処理装置10を経由するこ
となくアダプタ20の出口28からそのまゝ吐出され
る。水処理装置10には更に捨て水ホース30が接続し
てあり、水処理装置内で生じた不要な水や熱水や水蒸気
を流し12に排出させるようになっている。
は、水道水中に浮遊する赤錆や微生物などの粒子成分を
予めフィルターの濾過作用により除去し、次に、水道水
中に溶存する残留塩素やトリハロメタンや臭気物質のよ
うな有害な或いは不本意な物質を活性炭の吸着作用によ
り除去し、斯く浄化された浄水を使用者の要求に応じて
更に電気分解して酸性水やアルカリ性水を生成するよう
になっている。このため、この水処理装置10は、中空
糸膜フィルターのようなフィルター(図示せず)が内蔵
された濾過段32と、活性炭素繊維或いは粒状活性炭が
収容された活性炭カートリッジ34からなる吸着段と、
酸性水やアルカリ性水を生成するための電解槽36とを
備えている。水処理装置のこれらの構成要素は、底板3
8付きのベース40に支持され、外側ケース42によっ
て囲われている。
を介して濾過段32に送られ、濾過された上水はホース
44を介して活性炭カートリッジ34に送られる。濾過
段32の出口には、従来型の流量センサ46が内蔵して
あり、水処理装置10を流れる水の流量を検出するよう
になっている。この流量センサ46は、また、水処理装
置10への通水を検知するためにも利用されるもので、
他の任意の場所に配置してもよいし、圧力センサや圧力
スイッチに代えてもよい。
34はステンレス鋼板の巻き締め製缶により形成された
容器48からなり、ホース44が接続される入口50を
有する。容器48の中央にはスケレトン状の芯枠52が
配置してあり、その周りには活性炭素繊維を耐熱性バイ
ンダーで成形した活性炭エレメント54が固定してあ
る。入口50からカートリッジ34内に流入した上水は
環状の空間56に分配され、活性炭エレメント54を通
過しながら浄化され、容器の出口58から流出する。
ことにより活性炭エレメント54を煮沸滅菌すると共
に、エレメントに吸着された塩素やトリハロメタンを脱
着させ、活性炭を再生するようになっている。このた
め、カートリッジ34の底部には電気ヒータ60が固定
してあり、ヒータへの通電時にカートリッジ34を底部
から加熱するようになっている。容器48の底板には複
数のネジ62が溶接してあり、ナットにより電気ヒータ
60が締結してある。ヒータ60は、カップ状の金属放
熱板64と発熱体66とで構成することができ、発熱体
66には、ニクロム線を雲母箔で挟んだマイカヒータや
シーズヒータを使用することができる。発熱体66と容
器底部との間にはアルミニウム伝熱板68を挟み、発熱
体の熱が充分に容器に伝達されるようにするのが好まし
い。
この中央上げ底部にはその温度検出するためのサーミス
タ70が伝熱関係で接触させてある。サーミスタ70は
コイルばね72によって放熱板64に支持されたサーミ
スタホルダー74に支持されており、中央上げ底部に弾
力接触されている。活性炭容器48と放熱板64との継
ぎ目には、アルミニウム箔テープ76を貼付し、ヒータ
の熱が良好に活性炭カートリッジ34伝わるようにする
のが好ましい。
4の出口58には切換え弁78が装着してあり、活性炭
再生時にカートリッジ34内に発生した熱水や水蒸気を
捨て水ホース30を介して流し12に排出させるように
なっている。この切換え弁78は感温型のもので、カー
トリッジ34から流出する熱水や水蒸気の温度に応じて
出口が自動的に切換わるようになっている。図6および
図7に示したように、切換え弁78は、熱膨張性ワック
ス組成物などからなる感温エレメントを内蔵した可動部
80と浄水出口82と熱水出口84を備え、雰囲気温度
の上昇に伴いスピンドル86が伸長して弁体88を図6
において右方に移動させ、カートリッジ34からの熱水
や水蒸気を熱水出口84に流出させるようになってい
る。この切換え弁78は、例えば、雰囲気温度が60℃
以下の時には流体は浄水出口82に送られ、上記温度を
超えると熱水出口84に送られるように設定することが
できる。図4に示したように、切換え弁78の浄水出口
82はホース90を介して電解槽36に接続され、熱水
出口84は熱水排出ホース92およびT継手94を介し
て捨て水ホース30に接続されている。
トリッジ34で得られた浄水は電解槽36に送られる。
図8から図13を参照しながら電解槽36の構成の1例
を説明する。図示したように、電解槽36は無隔膜型の
もので、樹脂製の縦長の耐圧ケース96を有する。図8
からよく分かるように、ケース96の凹みに、第1側方
電極板98と中央電極板100と第2側方電極板102
との3枚の電極板を複数の樹脂製スペーサ104を挟み
ながら順次配置し、カバー106をケース96に液密に
ねじ止めすることにより、電解槽36が組立られる。中
央電極板100の両側に2枚の側方電極板を夫々配置し
たことにより、この電解槽36は二重セル構造になって
いる。夫々の電極板は、チタン金属板に白金を被覆する
ことにより形成することができる。夫々の電極板には端
子108が固定してあり、コードを介して直流電源に接
続されるようになっている。アルカリ性水生成モードに
おいては、側方電極板98および102が陽極となり中
央電極板100が陰極となるように電圧が印加される。
酸性水生成モードにおいては、逆極性の電圧が印加され
る。
は、浄水入口110と、第1電解水出口112(この出
口は、アルカリ性水供給モードではアルカリ性水出口と
なり、酸性水供給モードでは酸性水出口となる)と、第
2電解水出口114(アルカリ性水供給モードでは酸性
水出口となり、酸性水供給モードではアルカリ性水出口
となる)が形成してある。入口110は断面略三角形の
分配通路116に連通している。この分配通路116
は、図10からよく分かるように、ケース96とカバー
106とによって形成されており、電極板の上下方向全
長にわたって延長している。
に、中央電極板100の両側には2つの通水路118が
形成されている。これらの通水路は電極板と協動して電
解室として作用するものである。電極板間には水平方向
に延長する複数のスペーサ104が配置してあるので、
浄水入口110から分配通路116に沿って流下した水
は、図13に示したように通水路118に水平方向に流
入する。電極間隔を十分に狭くすれば、通水路118を
水平方向に流れる水流は層流となる。従って、電極板間
に隔膜を設けなくても、電解により電極板表面に沿って
夫々生成した酸性水とアルカリ性水とを別々に回収する
ことができる。
電解水は、第1電解水回収通路120内に回収され、第
1出口112から吐出される。この第1電解水回収通路
120は、ケース96とカバー106とによって画成さ
れており、分配通路116と同様に電極板の上下方向全
長にわたって延長している。側方電極板98および10
2の表面に沿って生成した電解水は第2電解水回収通路
122内に回収される。このため、夫々の側方電極板に
はスリット124が形成してあり、側方電極板98およ
び102の表面に沿って流れる電解水が第2電解水回収
通路122内に流入するようになっている。第2電解水
回収通路122内に回収された電解水は連絡ポート12
6を介して第2出口114から吐出される。
には、バルブユニット128が接続され、電解槽36の
出口112および114から流出する2種の電解水(酸
性水とアルカリ性水)の方向切換えを行うようになって
いる。バルブユニット128は、制御弁130と減速ギ
ヤ付きモータ132とで構成することができる。図14
から図17に制御弁130の一例を示す。
30は、ハウジング134と、このハウジング内に位置
決めされた静止部材136と、シャフト138を介して
モータ132により回転駆動される回転ディスク140
を有する。ハウジング134には、電解槽36の第1出
口112に接続される第1入口142と、電解槽36の
第2出口114に接続される第2入口144と、使用水
出口146と、捨て水出口148と、それらの内部通路
が形成されている。静止部材136と回転ディスク14
0には図示したような種々のポートや凹みが形成してあ
り、回転ディスク140の角位置に応じて、電解槽36
の出口112および114から流入する水の全量を使用
水出口146又は捨て水出口148に送ったり、電解槽
36の第1出口112から流出する電解水を使用水出口
146に送ると共に第2出口114から流出する電解水
を捨て水出口148に送るようになっている。制御弁1
30の使用水出口146には吐出ホース24が接続さ
れ、捨て水出口148には捨て水ホース30が接続され
る。
ベース40には操作表示部150が設けてある。また、
ベース40内には、水処理装置10の活性炭再生用の電
気ヒーター60や電解槽36や制御弁130のモータ1
32を制御するための制御装置(後述)が配置してあ
る。制御装置への電力は電源コード152(図3)から
得られる。
トの1例を示す。操作表示部150には、使用者の指令
に応じてカートリッジ34内の活性炭を再生させるため
の活性炭手動再生スイッチ154、活性炭再生時刻とし
てデフォルト値を選択するかデフォルト値を変更するか
を選択するための再生時刻設定モード選択スイッチ15
6、選択時刻をインクレメントするための再生時刻設定
スイッチ155および157、液晶表示パネル158、
使用者が使用水の種類を選択するための選択スイッチ1
60および162、選択された水の種類を表示する発光
ダイオード164などを設けることができる。
0は、選択スイッチ160又は162を操作することに
より、フィルター32と活性炭カートリッジ34によっ
て浄化された浄水と、この浄水を更に電解することによ
り得られる酸性水又はアルカリ性水を選択できるように
なっている。また、アルカリ性水のpHは強中弱の3段
階に調節することができる。例えば、酸性水吐出モード
においてはpH6.5の弱酸性水が得られ、アルカリ性
水吐出モードにおいてはpH8.5、pH9.0、又はp
H9.5のアルカリ性水が得られるようにすることがで
きる。
例を図19に示す。制御装置166の電力は電源コード
152(図3)を介して商用交流電源168から得られ
る。制御装置166はプログラムされたマイクロコンピ
ュータ(以下、マイコン)170を有する。このマイコ
ン170は、電解槽36に供給される直流電流の電力と
極性を制御すると共に、電解槽36から吐出される水の
供給先を切換えるためのモータ132を制御し、かつ、
活性炭カートリッジ34の活性炭再生用ヒーター60へ
の通電を制御するようにプログラムされている。
らの交流を全波整流するためのダイオード・ブリッジ1
72と、スイッチング電源回路174を有する。概略的
には、この制御装置166は、マイコン170が各種の
パラメータに基づいて電解槽36の要求電解電力を理論
的に演算し、電解槽に実際に供給される電力が要求電解
電力になるようにマイコン170がスイッチング電源回
路174をフィードバック制御するように構成されてい
る。より詳しくは、スイッチング電源回路174は、フ
ォトカプラー176と、その出力を平滑化するコンデン
サ178と、パルス幅変調機能を有するスイッチング電
源用IC180と、スイッチング・トランジスタ182
と、スイッチング・トランス184を有する。
ド・ブリッジ172により全波整流され、その直流出力
はスイッチング・トランス184の一次側に印加され
る。スイッチング・トランス184の一次コイルを流れ
る直流電流のパルス幅は、スイッチング電源用IC18
0によって駆動されるスイッチング・トランジスタ18
2により制御され、一次側パルスのデューティー比に応
じた電力がスイッチング・トランス184の二次コイル
に誘起される。スイッチング・トランス184の二次コ
イルは、電圧の極性を反転させるための反転スイッチ1
86を介して電解槽36の電極板に接続されている。極
性反転スイッチ186はマイコン170によって駆動さ
れるリレー188により制御されるもので、リレー18
8の非作動時には中央電極板100がマイナスとなるよ
うな位置に付勢されており、リレー188を励磁すると
反転するようになっている。
4とを接続する配線には、電解槽に流れる電流を検出す
るための電流検出用抵抗190が直列接続してあると共
に、電解槽に印加される電圧を検出するための一対の電
圧検出用抵抗192が並列接続してある。これらの抵抗
190および192の接続部はマイコンのA/D変換入
力端子に接続してあり、マイコン170は接続部の電位
を周期的にチェックすることにより電解槽に供給される
電流と電圧を検出する。
ーター60への通電を制御するソリッド・ステート・リ
レー(SSR)194を備え、このリレーはマイコン1
70によって制御される。サーミスタ70および流量セ
ンサー46の信号はマイコン170に入力される。ま
た、マイコン170はモータドライバを介して減速ギヤ
付きモータ132を駆動する。モータに内蔵されたロー
タリエンコーダはモータの回転角位置を検出し、その信
号をマイコン170に送る。マイコン170は、ロータ
リエンコーダからの信号に応じてモータを制御すること
により、回転式切換え弁130を制御し、電解槽36の
電解水出口112および114から流出する2種の電解
水(酸性水とアルカリ性水)の吐出先を切換える。
てマイコン170の動作を説明しながら、この水処理装
置10の作動と使用の態様の一例について説明する。概
略的には、フローチャートに示した実施例では、マイコ
ン170は、使用者が予め設定した活性炭再生時刻が到
来した時には毎日自動的に(および、使用者が手動再生
スイッチを押した場合にはその都度)ヒータ60に通電
してカートリッジ34を加熱することにより、活性炭を
煮沸滅菌すると共に活性炭を再生するようにプログラム
されている。活性炭再生時刻は、電源コード152のプ
ラグをコンセントに差し込むと例えば13時間後にデフ
ォルト設定される。デフォルト設定された再生時刻は、
使用者が設定モード選択スイッチ156を押すことによ
り再生時刻設定モードを選択し、時刻設定スイッチ15
5および157を押すと、夫々、1時間単位および1分
単位でインクレメントされる。使用者は水処理装置を使
用しない深夜などに活性炭再生時刻を設定しておくのが
好ましい。
翌朝の最初の通水時には、前日の電解槽の使用モードと
は逆の極性の電圧を電解槽36の電極板98、100、
102に印加することにより、電極板に析出した炭酸カ
ルシウムなどのスケールを除去するようにプログラムさ
れている。本発明に従い、逆電洗浄の時間は、上水の硬
度に応じて増減されるようになっている。
トを参照するに、電源コード152のプラグをコンセン
トに差し込むと、マイコン170の初期化が行われ(S
201)、モータ132は電解槽36の2つの出口11
2および114を捨て水ホース30に接続する初期位置
に復帰される(S202)。マイコンの初期化処理(S
201)では、活性炭再生要求を表す“再生フラグ”
(S211参照)と、電気伝導度の演算の完了を表す
“電気伝導度算出フラグ”(S406)が“0”にリセ
ットされる。これらのフラグや後述する各種のフラグや
カウンタやタイマはマイコン170とそのメモリにより
実現することができる。次に、“逆電洗浄フラグ”に
“1”が立てられる(S203)。逆電洗浄フラグ
“1”は逆電洗浄要求を表し、逆電洗浄フラグ“0”は
逆電洗浄が必要ないことを表す。
れられる(S204)。この積算カウンタは、アルカリ
性水生成モードでの電解時間と酸性水生成モードでの電
解時間を互いに相殺しながら積算するためのもので、図
24のフローチャートを参照して後述するように、アル
カリ性水供給モードでの使用時には積算カウンタはイン
クレメントされ、酸性水供給モードにおいてはデクレメ
ントされるようになっている。S204では、通水直後
に水の電気伝導度を測定するのを可能にするため、積算
カウンタには任意の数値(例えば、1)が入れられる。
次に、水の電気伝導度の初期測定が要求されていること
を表す初期測定フラグが予め“1”にセットされ(S2
05)、その後、例えば10ミリ秒毎にS207以下の
処理が反復される(S206)。
電流検出用抵抗190や電圧検出用抵抗192の出力が
入力されると共に流量センサ46の出力に基づいて流量
が演算され(S207)、表示操作部150のスイッチ
入力が読み込まれ(S208)、表示パネルが駆動され
る(S209)。
水処理装置10に通水すると、水道水はフィルタ32と
活性炭カートリッジ34により浄化され、浄水が電解槽
36に送られる。通水検知に伴い(S210)、逆電洗
浄フラグがチェックされる(S217)。この逆電洗浄
フラグはS203で予め“1”にセットされているの
で、通水の直後には、先ず、“電極逆電洗浄”サブルー
チンが実行され(S218)、水の電気伝導度が測定さ
れる。
ブルーチンの詳細を示す。図22を参照するに、先ず、
積算カウンタの値がチェックされる(S401)。前述
したように積算カウンタには予め“1”が入れてあるの
で(S204)、通水直後には、極性反転リレー188
が励磁される(S403)。次に、電解槽36の電解電
力が例えば30Wに設定され(S404)、電解槽36
の電解電力が30Wになるように電力制御が行われる
(S405)。即ち、PID制御(比例積分微分制御)
により、30Wに対応するパルス幅の信号がマイコンの
電力コントロール端子からフォトカプラー176に出力
され、電解槽に実際に供給される電力が30Wになるよ
うにスイッチング電源回路174がフィードバック制御
される。これにより電解槽36の陽極板と陰極板への電
力供給が開始され、上水の電解が始まる。
どうかを表す電気伝導度算出フラグがチェックされる
(S406)。このフラグは前述したようにマイコンの
初期化(S202)によりゼロにリセットされているの
で、次にS407に進み、上水の電気伝導度が演算され
る。電気伝導度κの演算は、電流検出用抵抗190およ
び電圧検出用抵抗192の接続部の電位を検出すること
により電解槽の電極板間を流れる電流Iと電極板間に印
加される電圧Vを検出し、検出した電流Iと電圧Vに基
づいて次のように行うことができる。先ず、上水の伝導
係数χが演算される。伝導係数χは次式により表され
る。
電極面積) S = I/(V−V0)である(V0は水素過電圧)か
ら、(1)式に代入すると、 χ = I・d/{(V−V0)A} (2) (2)式は次のように書き換えることができる。
=κ)ので、 κ = K・I/(V−V0) (4) このようにして電気伝導度が算出されると、算出完了を
表す算出フラグがセットされ(S408)、電気伝導度
に応じて逆電洗浄時間Tが計算される(S409)。逆
電洗浄時間Tは、T=Cκ(但し、Cは定数)と定める
ことができ、定数Cは、例えば、1/10にすることが
できる。図23のグラフ(水道統計資料による)に示し
たように、水の硬度と電気伝導度はほぼ比例関係にあ
り、硬度の増加に応じて電気伝導度が増大する。従っ
て、電気伝導度に基づいて逆電洗浄時間Tを設定するこ
とにより、カルシウム・イオンやマグネシウム・イオン
の多くスケールが析出しやすい水質ほど逆電洗浄の時間
が長く設定されることになる。また、硬度の小さな水質
の場合には逆電洗浄時間を短くすることができ、逆電洗
浄の待ち時間を短縮することができる。
逆電洗浄時間Tを積算カウンタの限界値(上限値および
下限値)として設定した後(S410)、初期測定要求
フラグがチェックされる(S411)。このフラグは予
め“1”にセットされているので(S205)、逆電洗
浄時間を一旦ゼロにした後(S412)、初期測定要求
フラグと逆電洗浄フラグをクリヤし(S413〜S41
4)、メインルーチンに戻る。
電洗浄時間の算出が終わると、逆電洗浄フラグがクリヤ
されるので(S414)、図20のメインルーチンの次
のサイクルでは、S217の判定の後、S219に進
み、切換え制御弁130が吐水位置(電解槽36の第1
電解水出口112が吐出ホース24に接続される位置)
に回転される。次いで、使用者がスイッチ160又は1
62により設定したpHを出力するに要する要求電解電
力が演算され(S220)、要求電解電力に向かって電
力制御を行うことにより(S221)、電解水の供給が
開始される。
に、積算カウンタによりアルカリ性水生成モードでの電
解時間と酸性水生成モードでの電解時間が相殺しながら
積算される(S222)。電極極性制御と電解時間積算
(S222)の詳細を図24のフローチャートに示す。
最初に、使用者が酸性水を選択したのかアルカリ性水を
選択したのかがスイッチ入力に基づいて判定される(S
501)。
は、リレー188を励磁することにより反転スイッチ1
86が反転され(S502)、中央電極板100が陽極
となり側方電極板98および102が陰極となるような
極性で電解槽36に電力が供給される。従って、電解槽
36の第1出口112には酸性水が得られ、第2出口1
14にはアルカリ性水が出力される。酸性水は吐出ホー
ス24に送られ、アルカリ性水は捨て水ホース30に送
られる。酸性水供給モードでの運転中は、積算カウンタ
は例えば1秒単位でデクレメントされる(S503)。
場合には、リレー188は消勢され(S506)、中央
電極板100が陰極となり、側方電極板98および10
2が陽極となるような極性で電解槽36に所定の電力が
印加される。従って、陰極板の表面に沿ってアルカリ性
水が生成して電解槽36の第1出口112に送られ、陽
極板の表面に沿って酸性水が生成して第2出口114に
送られる。得られたアルカリ性水は吐出ホース24を介
して蛇口に送られ、酸性水は捨て水ホース30を介して
流しに捨てられる。アルカリ性水供給モードでの運転中
は積算カウンタは1秒単位でインクレメントされる(S
507)。
よび下限値)が設けてあり(S504〜S505;S5
08〜S509)、積算時間が限界値を超えないように
なっている。この限界値は水質(硬度)に応じて変わる
可変値であり、前述したように逆電洗浄時間と同一の数
値に設定することができる(S410)。
やり方を説明するに、このグラフには積算の3種のモー
ドが例示してある。電解槽がアルカリ性水生成モードで
運転された場合には、電解時間は例えば正に積算され
る。アルカリ性水生成モードに次いで酸性水生成モード
で運転された場合には、アルカリ性水生成モードの電解
時間と酸性水生成モードの電解時間とは相殺され、酸性
水生成モードの電解時間が長い場合には積算時間は負の
値を取る。また、例えばアルカリ性水生成モードの運転
時間が限界値に達した場合には、積算時間は上限値Xに
制限される。下限値−Xについても同様である。このよ
うにして、アルカリ性水生成モードと酸性水生成モード
の双方が使用された場合には、最大値Xを限度として夫
々のモードでの電解時間が積算される。
められている間は(S210)、活性炭再生フラグがチ
ェックされる(S211)。このフラグは予めマイコン
の初期化においてゼロにリセットされているので、S2
13にスキップし、活性炭再生時刻が到来したかどうか
がチェックされる。水処理装置10の一日の使用が終わ
り、操作部150の再生時刻設定スイッチ156により
設定された夜間の活性炭再生時刻が到来すると(S21
3)、逆電洗浄フラグがセットされ(S214)、活性
炭再生フラグに“1”が立てられると共に(S21
5)、制御弁130が捨て水位置に回転され(S21
6)、電解槽36の2つの電解水出口は捨て水ホース3
0に接続される。今や活性炭再生フラグには“1”が立
てられているので(S215)、図20のプログラムの
次のサイクルの判定(S211)の結果は“YES”と
なり、活性炭の再生が開始される(S212)。
示す図21を参照するに、先ず、加熱終了フラグがチェ
ックされる(S301)。この加熱終了フラグは、活性
炭カートリッジ34の加熱が終了したかどうかを表すも
ので、後述するように、カートリッジ34の温度上昇を
監視するシーケンス(S304)と温度降下を監視する
シーケンス(S307)を区別するために使用される。
ゼロにリセットされているので(S201)、SSR1
94を励磁することによりヒーター60への通電が開始
される(S302)。次に、再生中に使用者が誤って浄
水器を使用するのを防止するため表示パネル158に
“再生中”または“準備中”などの使用禁止表示がなさ
れる(S303)。
34は加熱され、カートリッジ34内の滞留水は熱水と
なりやがて沸騰する。ヒーター60の作動時には、感温
切換え弁78のワックスが膨張し、感温切換え弁78が
切換わるので、カートリッジ34内に発生した熱水と水
蒸気は捨て水ホース30を介して流し12に排出され
る。熱水と水蒸気の作用により、カートリッジ34内の
活性炭は煮沸滅菌されると共に、活性炭に吸着されたト
リハロメンのような揮発性の物質や塩素イオンは脱着さ
れ、活性炭が再生される。
まれた水が蒸発し、活性炭の再生が完了すると、カート
リッジ34の底部の温度が上昇する。サーミスタ70の
信号に基づいて温度が例えば120℃を超えたことが検
知されると(S304)、ヒーター60への通電は終了
される(S305)。
(S306)、カートリッジ34の温度降下が監視され
る(S301→S307)。カートリッジ34が放熱に
より冷却され、感温切換え弁78の雰囲気温度が60℃
以下になると、感温切換え弁78は自動的にカートリッ
ジ34の出口58を吐出ホース24に接続し、使用時に
備える。カートリッジ34の温度が更に40℃以下に下
がると(S307)、“READY”表示がなされ(S30
8)、再生フラグと加熱終了フラグが“0”にリセット
される(S309〜S310)。
に自動的に活性炭の再生が開始され、やがて再生が完了
すると、翌朝の最初の通水までは、S206〜S211
が繰り返される。翌朝の最初の通水時には(S21
0)、活性炭再生時刻の到来に伴い再生フラグは既にセ
ットされているので(S214)、S217からS21
8に進み、電極の逆電洗浄が行われる。図22のフロー
チャートを参照するに、積算カウンタがチェックされ
(S401)、積算カウンタの計数値に基づいて、前日
により長く使用されたモードとは反対極性の電圧が印加
されるようにリレー188が制御され(S402又はS
403)、電力設定(S404)と電力制御(S40
5)が前述したように行われる。なお、積算カウンタの
値がゼロの場合には、アルカリ性水供給モードと酸性水
供給モードが等しい時間だけ反復され、その結果、電極
板に析出した炭酸カルシウムなどのスケールは既に除去
(自己洗浄)されていることになるので、S416にス
キップし、逆電洗浄は省略する。
の逆電洗浄時には、前述したように既に電気伝導度の初
期測定は完了しており、電気伝導度算出フラグは既にセ
ットされている(S408)ので、S406の次にはS
415に進み、電気伝導度に応じて設定された逆電洗浄
時間が経過するまで逆電洗浄が行われる。
には、S406の次にはS407に進み、日毎に電気伝
導度が測定され、更新される。このようにして逆電洗浄
が終わると、積算カウンタと逆電洗浄フラグと電気伝導
度算出フラグがクリヤされる(S416〜S418)。
なお、初期設定フラグ(S411)は電源を接続した後
の1回目の逆電洗浄の際にクリヤされているので(S4
13)、電源を接続した後の2回目以降の逆電洗浄に際
しては、S409で算出された時間だけ逆電洗浄が行わ
れる。
が、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、
本発明のイオンリッチ水生成装置は活性炭カートリッジ
34を備えた浄水器に組み込まれたものとして記載した
が、濾過段32や活性炭カートリッジ34は省略するこ
とができる。また、イオンリッチ水生成装置の電解槽は
無隔膜型のものとして説明したが、隔膜型の電解槽を採
用してもよい。さらに、制御装置のマイコンのプログラ
ムを例示したフローチャートには種々の変更を施すこと
ができる。
度に応じて増減されるので、スケールの除去を効果的に
行いながらも、逆電洗浄時間を必要最小限にすることが
でき、逆電洗浄中の待ち時間を短縮することができる。
従って、イオンリッチ水生成装置の使い勝手を向上させ
ることができる。
気伝導度を検出することにより水の硬度を検出する場合
には、簡単な手段により硬度を検出することができる。
従って、装置のコストを抑制することができる。
る。
係を示すグラフである。
み込まれた水処理装置の使用例を示す斜視図である。
である。
トリッジの一部切欠き断面図である。
弁の断面図である。
視図である。
る。
解槽の組立状態を示す。
図面簡素化のため電極板とスペーサは省略してある。
ある。
である。
る。
である。
と回転ディスクを下から見たところを示す。
グの平面図である。
面図である。
示す。
図である。
ルーチンを示すフローチャートである。
ローチャートである。
フローチャートである。
示すグラフである。
ブルーチンを示すフローチャートである。
ラフである。
Claims (5)
- 【請求項1】 少なくとも1対の電極板を有する電解槽
に上水を通水しながら前記電極板間に所定極性の直流電
圧を印加して上水を電気分解することにより酸性水又は
アルカリ性水を生成し、前記極性とは反対極性の直流電
圧を前記電極板間に随時印加することにより電極板に析
出したスケールを除去するようになったイオンリッチ水
生成装置において、 上水の硬度を検出し、前記スケール除去を行うにあたり
反対極性の直流電圧を印加する時間を上水の硬度に応じ
て増減させるようにしたことを特徴とするイオンリッチ
水生成装置。 - 【請求項2】 上水の電気伝導度を検出し、電気伝導度
に基づいて上水の硬度を検出することを特徴とする請求
項1に基づくイオンリッチ水生成装置。 - 【請求項3】 電解槽に印加される電解電圧と電解電流
とを検出し、検出された電解電圧と電解電流に基づいて
上水の電気伝導度を検出することを特徴とする請求項2
に基づくイオンリッチ水生成装置。 - 【請求項4】 前記イオンリッチ生成装置は無隔膜型の
イオンリッチ水生成装置であることを特徴とする請求項
1から3のいづれかに基づくイオンリッチ水生成装置。 - 【請求項5】 アルカリ性水生成モードでの電解時間と
酸性水生成モードでの電解時間とを所定の数値を限度と
して互いに相殺しながら積算することにより、より長く
使用された方の供給モードの電解時間を監視し、より長
く使用された方の生成モードの極性とは反対極性の直流
電圧を所定時期に前記電極板間に印加し、前記所定の数
値は上水の硬度に応じて増減させることを特徴とする請
求項1から4のいづれかに基づくイオンリッチ水生成装
置。
Priority Applications (8)
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