WO2012144304A1 - 電解水生成装置 - Google Patents

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宏美 光永
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    • C02F2209/40—Liquid flow rate

Definitions

  • the present invention relates to an electrolyzed water generator for producing alkaline ionized water and acidic ionized water by electrolyzing raw water, and more specifically, the detection accuracy of current is optimized in the low to high regions of the electric conductivity of water.
  • the present invention relates to an electrolyzed water generator for performing stable and stable control of pH.
  • Electrolyzed water generating devices that generate alkaline ionized water and acidic ionized water by electrolyzing raw water such as tap water in the electrolytic bath with the growing interest in safe water and health in recent years are widely used in general households It has become widespread.
  • This electrolyzed water generating device is configured to discharge one of the alkaline ionized water and the acidic ionized water from the water discharge passage so as to discharge the other from the drainage channel, and discharge the other from the drainage channel. Will be served.
  • an electrolyzed water generating device after a raw water such as tap water is purified in a septic tank, it is supplied to an electrolyte addition unit to add an electrolyte such as a calcium salt. Further, it is known to supply it to an electrolytic cell to electrolyze and discharge acidic ion water or alkali ion water to the outside of the device (see, for example, Japanese Patent Application Publication No. 2002-224672).
  • the voltage generated in the current detection resistor is amplified by an amplifier and then taken as a signal to the control unit.
  • the control unit has a resistor for current detection as a current detection means, and has at least two or more amplifiers with different amplification factors as an amplifier for amplifying a voltage output generated in the resistor.
  • it has switching means for selecting any one amplifier according to the voltage output generated in the resistor. By this switching means, an amplifier with a high amplification factor is selected in the low electric conductivity area, and an amplifier with a low amplification factor is selected in the high electric conductivity area.
  • the detection accuracy of the current flowing between the pair of electrodes can be secured.
  • the object of the present invention is to ensure the current detection accuracy in most electric conductivity areas from the low electric conductivity area of water to the high electric conductivity area, and simplify the structure and reduce the cost.
  • Another object of the present invention is to provide an electrolyzed water generator.
  • the electrolyzed water generating apparatus comprises an electrode for electrolysis in the cathode chamber and the anode chamber respectively, and electrolyzes raw water passed through to produce alkaline ionized water in the cathode chamber, and the anode
  • An electrolytic cell that generates acidic ion water in a chamber
  • a control unit that controls the intensity of electrolysis applied between electrodes for electrolysis of the electrolytic cell, a discharge path that discharges the generated alkaline ion water, and the generated
  • It is an electrolyzed water generating apparatus provided with the drainage which drains acidic ion water, and it is resistance for current detection for detecting current which flows between the cathode and the anode, and resistance for the current detection.
  • amplification means for amplifying a voltage output to be generated, wherein the control unit controls to change the amplification factor of the amplification means according to the voltage output generated in the current detection resistor.
  • current detection accuracy can be secured in most electric conductivity areas from low electric conductivity areas of water to high electric conductivity areas, and simplification of the structure and cost reduction can be achieved.
  • the amplification means includes only one amplifier and a switching circuit configured to switch the amplification factor of the amplifier, and the control unit is responsive to a voltage output generated in the current detection resistor.
  • the switching circuit is controlled to change the amplification factor of the amplifier.
  • the amplification means is configured to include, as the switching circuit, a plurality of resistors for changing the amplification factor of the amplifier separately from the current detection resistor.
  • the switching circuit further includes one or more switch elements
  • the control unit is configured to selectively select one or more of the plurality of resistors in order to change the amplification factor of the amplifier. It is preferable to control opening and closing of the one or more switch elements so as to be connected to each other.
  • control unit compares the output amplified by the amplifying unit with a predetermined threshold, and if the output is larger than the predetermined threshold, the control unit decreases the amplification factor of the amplifier. It is preferable to control the opening and closing of the switch element of (1) and maintain the amplification factor of the current amplifier if the output is smaller than the predetermined threshold.
  • control unit controls the amplification factor of the amplifier to be lowered stepwise until the output becomes smaller than the predetermined threshold.
  • the amplifying unit be configured to include one variable resistor as the switching circuit in order to change the amplification factor of the amplifier separately from the resistor for current detection.
  • control unit is configured to control the resistance value of the variable resistor in order to change the amplification factor of the amplifier.
  • control unit compares the output amplified by the amplification means with a predetermined threshold, and if the output is larger than the predetermined threshold, the variable resistance of the variable resistor is reduced to lower the amplification factor of the amplifier.
  • the resistance value is controlled to maintain the current amplification factor of the amplifier if the output is smaller than the predetermined threshold.
  • control unit controls the amplification factor of the amplifier to be lowered stepwise until the output becomes smaller than the predetermined threshold.
  • FIG. 1 It is a schematic block diagram of the electrolyzed water generating apparatus in Embodiment 1 of this invention. It is a circuit diagram of the current detection means and amplification means of the electrolyzed water generating apparatus in Embodiment 1 of this invention. It is a graph which shows the relationship between the electric current value which flows into the electrolytic vessel of the electrolyzed water generating apparatus in Embodiment 1 of this invention, and the electrical conductivity of water.
  • FIG. 1 is a schematic structural view of an electrolyzed water generating apparatus according to a first embodiment.
  • the electrolyzed water generating apparatus comprises, as shown in FIG. 1, a main body 3, a water discharge path 17, a drainage channel 18b, and a power plug 23, and the main body 3 mainly supplies the water purifier 4 and the flow rate detector 6 and calcium supply. It comprises a unit 8, an electrolytic cell 12, a control unit 25, an operation display unit 26, a power supply unit 24, and an amplification means 45 (not shown in FIG. 1).
  • a raw water pipe 1 such as tap water is connected to a water purifier 4 of a main body 3 via a faucet 2.
  • the water purification unit 4 is internally provided with activated carbon that adsorbs residual chlorine, trihalomethane, mold odor and the like in raw water, and a hollow fiber membrane that removes general bacteria and impurities with high accuracy.
  • the water filtered by the water purification unit 4 flows from the introduction passage 5 a to the flow rate detection unit 6.
  • the flow rate detection unit 6 confirms the water flow and instructs the control unit 25 to control.
  • the water filtered by the water purification unit 4 is diverted to the introduction paths 5 b and 5 c through the flow rate detection unit 6.
  • a calcium supply portion throttle 7 and a calcium supply portion 8 are provided in the introduction path 5c.
  • the calcium supply portion throttle 7 adjusts the flow rate flowing through the introduction path 5c.
  • the calcium supply unit 8 imparts calcium ions such as calcium glycerophosphate and calcium lactate to the raw water to increase the electric conductivity of the raw water.
  • the introduction path 5c joins the introduction path 5b.
  • the downstream of the introduction passage 5 b is in communication with the first electrode chamber introduction passage 9 via the introduction passage 5 d, and further in communication with the inside of the first electrode chamber 12 a of the electrolytic cell 12.
  • a second electrode chamber introduction passage 10 is branched into the introduction passage 5d.
  • the second electrode chamber introduction passage 10 is inserted into the second electrode chamber 12 b of the electrolytic cell 12 via the second electrode chamber throttle 11 for adjusting the flow rate flowing through the second electrode chamber introduction passage 10. It is in communication.
  • the electrolytic cell 12 electrolyzes filtered water to generate alkaline ionized water and acidic ionized water, and inside thereof, the first electrode chamber 12a and the second electrode chamber 12a separated by the diaphragms 13a and 13b. And the electrode chamber 12 b of the In the first electrode chamber 12a, the first electrode chamber electrode plates 14a and 14b are disposed opposite to each other. A second electrode chamber electrode plate 15 is disposed in the second electrode chamber 12b.
  • the second electrode chamber 12b On the downstream side of the second electrode chamber 12b, water is connected to drainage paths 18a and 18b for discharging water in the second electrode chamber 12b (acidic ion water when the electrode plate 15 for the second electrode chamber is an anode). ing. In the middle of the drainage channels 18a and 18b, a drainage channel throttling 19 for limiting the flow rate flowing through the drainage channel 18a is interposed.
  • the internal pressure of the second electrode chamber 12b is made higher than the internal pressure of the first electrode chamber 12a, and the water in the second electrode chamber 12b tries to flow into the first electrode chamber 12a. It has become.
  • a merging portion 16 having an acidic ion water introducing function is provided downstream of the second electrode chamber 12b.
  • the merging portion 16 is disposed to face the downstream side in the first electrode chamber 12a.
  • the merging portion 16 introduces a part of the ion water (acidic ion water when the electrode plate 15 for the second electrode chamber is an anode) generated in the second electrode chamber 12b into the first electrode chamber 12a.
  • the amount of generated hydrogen in the first electrode chamber 12a is increased, and it is possible to generate alkaline ionized water (drinking water) having a large amount of dissolved hydrogen. It is known that drinking water having a large amount of dissolved hydrogen is effective for preventing or improving, for example, Parkinson's disease, metabolic syndrome, lifestyle-related diseases and the like.
  • a water discharge path 17 exposed to the outside of the main body 3 is connected downstream of the first electrode chamber 12a.
  • the water discharge passage 17 discharges the water in the first electrode chamber 12a (in the case of the first electrode chamber electrode plates 14a and 14b being a cathode, alkaline ionized water) as drinking water.
  • a water discharge bypass passage 20 is branched and connected upstream of the water discharge passage 17.
  • the water discharge bypass passage 20 is connected to the pH sensor unit 22 via a water discharge bypass passage throttle 21 that restricts the flow rate.
  • the pH sensor unit 22 measures the pH value of the alkaline ionized water that flows out from the first electrode chamber 12 a into the water discharge bypass 20.
  • the downstream of the water discharge bypass passage 20 joins a drainage passage 18 b exposed to the outside of the main exterior 3.
  • the control unit 25 is configured of a microcomputer that supplies the electrolytic cell 12 with energy of electrolysis for performing operation control of the main body unit 3 and electrolysis.
  • Reference numeral 23 in FIG. 1 denotes a power supply plug, and 24 denotes a power supply unit which converts AC power from the power supply plug 23 into DC power.
  • An operation display unit 26 is used by the user to select and set alkaline ionized water, acidic ionized water, water quality and pH intensity of purified water, and various functions.
  • the user selects a desired water quality mode and pH intensity, such as an alkaline ionized water generation mode, an acidic ionized water generation mode or a purified water mode, by operating a predetermined button of the operation display unit 26, opens the faucet 2, and passes Do water.
  • the raw water introduced from the faucet 2 is subjected to removal of residual chlorine, trihalomethane, mold odor, general bacteria and other impurities in the raw water by the water purification section 4 and passes through the flow rate detection section 6 through the introduction passage 5a. Thereafter, a part of the raw water is branched to the introduction path 5c side, and the flow rate is restricted to an appropriate amount by the calcium supply portion throttle 7.
  • the flow rate ratio passing through the outlet side of the first electrode chamber 12 a and the outlet side of the second electrode chamber 12 b passes through the first electrode chamber introduction passage 9 and the second electrode chamber introduction passage 10. It can be adjusted by changing the flow rate ratio.
  • [(the outlet side flow rate of the first electrode chamber 12a) / (the outlet side flow rate of the second electrode chamber 12b)> (the flow rate of the first electrode chamber introduction passage 9) / (the second The flow rate of the electrode chamber introduction path 10) is adjusted in advance.
  • the control unit 25 reads an output signal from the flow rate detection unit 6, and when the flow rate level flowing per unit time exceeds a predetermined amount, it is determined that this state is submerged. At this time, the control unit 25 supplies a predetermined electrolysis energy to the electrolytic cell 12 under the electrolysis condition corresponding to the water quality mode and pH intensity which have already been selected.
  • the first electrode chamber electrode plates 14a and 14b serve as the cathode
  • the second electrode chamber electrode plate 15 serves as the anode.
  • alkaline ionized water which is considered to be good for health, is discharged from the water discharge passage 17, and acidic ionized water is discharged from the drainage channel 18a.
  • FIG. 2 is a detailed view of the amplification means 45 in Embodiment 1 provided between the electrolytic cell 12 and the control unit 25.
  • the amplification means 45 comprises only one amplifier 28 and a switching circuit 50 configured to switch the amplification factor of the amplifier 28.
  • a switching circuit 50 for changing the current detection amplification factor of the amplifier 28 is shown.
  • the value of the current flowing through the electrolytic cell 12 is detected by a resistor 31 for current detection. That is, the voltage generated at the current detection resistor 31 is amplified by the amplifier 28 and input to the control unit 25.
  • the control unit 25 includes processing means (not shown) for receiving and processing the signal from the amplifier 28.
  • the control unit 25 of the first embodiment controls the switching circuit 50 to change the amplification factor of the amplifier 28 in accordance with the voltage output generated in the current detection resistor 31.
  • the amplification means 45 of the first embodiment includes a plurality of resistors 32 to 35 for changing the amplification factor of the amplifier 28 as a switching circuit 50 separately from the resistor 31 for current detection. There is. Furthermore, the switching circuit 50 includes one or more switch elements (not shown).
  • the resistor 31 for current detection is connected to the first input port P3 of the amplifier 28.
  • a resistor 29 for determining the amplification factor and resistors 32 to 35 are connected to the second input port P2 of the amplifier 28, respectively.
  • the resistor 29 is connected between the input port P2 and the output port P1 of the amplifier 28, and the other resistors 32 to 35 are connected between the input port P2 of the amplifier 28 and the control unit 25, respectively.
  • the amplification factor of the amplifier 28 is determined by the ratio of the resistor 29 to the resistors 32-35.
  • the amplification factor can be changed into four stages by the switching circuit 50.
  • the amplification factor is 48 times. If resistors 32 and 33 are selected, the amplification factor will be 24 times, if resistors 32, 33, 34 are selected, the amplification factor will be 12 times. If resistors 32, 33, 34, 35 are selected, the amplification factor will be 6 times It is configured to be
  • control unit 25 selects one or more switch elements (not shown) such that one or more of the resistors 32 to 35 are selectively connected to change the amplification factor of the amplifier 28.
  • the resistor 31 for current detection is set to 10 m ⁇ in consideration of heat generation due to the current value.
  • the control unit 25 applies a voltage between the pair of electrolysis electrode plates 14a, 15: 14b, 15 (FIG. 1) of the electrolytic cell 12 by causing the switch 30 made of FET or the like to conduct when water flow is detected. Start the electrolysis. At this time, a voltage output generated in the current detection resistor 31 is amplified by the amplifier 28 and input to the control unit 25.
  • FIG. 3 is a graph showing an example of the relationship between the electric conductivity of water and the current value flowing to the electrolytic cell 12.
  • the electrical conductivity is in the range of 40 ⁇ S / cm to 800 ⁇ S / cm.
  • the current value of the electrolytic cell 12 is 2 A, and when it is 800 ⁇ S / cm, it is 24 A.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a method of changing the amplification factor in the first embodiment.
  • step S1 in FIG. 4 When the user starts water flow (step S1 in FIG. 4), a signal is sent from the control unit 25 to the switch 30, the switch 30 is turned on, and current flows in the electrolytic cell 12.
  • the voltage of the amplifier 28 is controlled by the power supply voltage, in the case of the general amplifier 28, if the power supply voltage is 5 V, it will be saturated at a maximum of about 3.5 V. In the case of the first embodiment, the actual maximum output is 3.5V.
  • the output of the amplifier 28 is compared with a predetermined threshold 2V (step S3), and if smaller than the threshold 2V, the amplification factor is maintained as it is (step S4).
  • the control section 25 controls the resistor 32 and the resistor 33 (FIG. 2) to be the second largest.
  • the setting is changed to 24 times the amplification factor (step S5).
  • the amplification factor as it is is maintained (step S7).
  • the resistors 32, 33 and 34 are selected by the control of the control unit 25 and the third largest amplification factor is 12 times Setting is changed (step S8).
  • the resistors 32, 33, 34 and 35 are selected by the control of the control unit 25 to obtain the fourth largest amplification.
  • the setting is changed to 6 times the rate (step S11).
  • step S14 When the electric conductivity of water is, for example, 2000 ⁇ S / cm, the electrolysis is stopped (step S14).
  • control unit 25 of the first embodiment compares the output amplified by the amplification unit 45 with a predetermined threshold (for example, 2 V), and if the output is larger than the predetermined threshold, the amplification factor of the amplifier 28 Control the switching of one or more switch elements (not shown) so as to lower the value of .beta., And maintain the current amplification factor of the amplifier 28 if the output is smaller than a predetermined threshold. Furthermore, the control unit 25 gradually reduces the amplification factor of the amplifier 28 (in order of 48 to 24 times, 12 times, and 6 times in the first embodiment) until the output becomes smaller than a predetermined threshold. To control.
  • a predetermined threshold for example, 2 V
  • the current value is 2 A (FIG. 4)
  • the amplification factor can be maintained in the optimum state according to the electric conductivity of water, it is easy to keep the current detection accuracy constant. This makes it easy to ensure the current detection accuracy in most areas from the low electric conductivity area of water to the high electric conductivity area, and as a result, stable pH control can be performed. Moreover, since only one amplifier 28 is required, the structure can be simplified, the apparatus can be miniaturized, and the cost can be reduced.
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing a method of switching the current detection amplification factor of the amplifier 28 in the second embodiment.
  • the second embodiment differs from the first embodiment in that, instead of the resistors 33, 34, 35 (FIG. 2) for the switching circuit 50 to switch the amplification factor, a variable resistive element capable of actively changing the resistance value It is to have.
  • a transistor 40 is connected in parallel to the resistor 39 as a variable resistive element.
  • the variable resistive element may be an FET or the like.
  • the other configuration has the same configuration and effects as those of FIG. 2 of the first embodiment, and the same reference numerals are given and detailed description will be omitted.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a method of switching the amplification factor of the electrolyzed water generating apparatus in the second embodiment.
  • generation process of alkali ion water and acidic ion water it is the same as that of said Embodiment 1, and detailed description is abbreviate
  • a signal is sent from the control unit 25 to the switch 30, and a current flows in the electrolytic cell 12.
  • the amplification factor is set to 48 times. That is, by applying 5 V to the base of the transistor 40 and setting the collector-emitter distance to 0 ⁇ , the amplification factor is set to be 48 times determined by the resistors 29 and 32 (step S22). .
  • step S23 the voltage output from the current detection resistor 31 is compared with a threshold (for example, 2 V) (step S23), and if smaller, the amplification factor is maintained (step S24). .9 V is applied (step S25).
  • a threshold for example, 2 V
  • step S24 the amplification factor is maintained
  • step S24 .9 V is applied (step S25).
  • the base voltage of the transistor 40 is reduced stepwise in steps of 0.1 V and repeated until it becomes smaller than the threshold. This is repeated until the base voltage becomes 0 V (step S26 ⁇ S23), and when 0 V is reached, the electrolysis is stopped (step S27).
  • control unit 25 of the second embodiment controls the resistance value of the variable resistor in order to change the amplification factor of the amplifier 28, and the output amplified by the amplification means 45 and the predetermined threshold (for example, 2 V) Control the resistance value of the variable resistor to lower the amplification factor of the amplifier 28 if the output is greater than the predetermined threshold, and if the output is smaller than the predetermined threshold, the current amplifier 28 It is configured to maintain an amplification factor of Further, the control unit 25 controls to lower the amplification factor of the amplifier 28 stepwise until the output becomes smaller than a predetermined threshold.
  • the predetermined threshold for example, 2 V
  • the amplification factor can be maintained in the optimum state according to the electric conductivity of water, it is easy to keep the current detection accuracy constant.
  • the current detection accuracy can be easily secured in most areas from the low electric conductivity area of water to the high electric conductivity area, and as a result, stable pH control can be performed. It becomes.
  • the number of amplifiers 28 is only one, and the number of resistors for changing the amplification factor can be reduced as compared with the first embodiment, so that the structure can be further simplified. And the cost can be further reduced.

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Abstract

　電解槽の陰極と陽極との間に流れる電流を検知するための電流検知用の抵抗と、この電流検知用の抵抗に発生する電圧出力を増幅するための増幅手段とを備えると共に、電流検知用の抵抗に発生する電圧出力に応じて増幅手段の増幅率を変更するように制御する制御部を備えた電解水生成装置である。

Description

電解水生成装置
　本発明は、原水を電気分解してアルカリイオン水及び酸性イオン水を生成する電解水生成装置に関し、より詳細には、水の電気伝導率の低域から高域において、電流の検出精度を最適化して安定したｐＨの制御を行うための電解水生成装置に関するものである。
　近年の安全な水や健康に対する関心の高まりに伴って、水道水等の原水を電解槽内で電気分解することでアルカリイオン水と酸性イオン水を生成する電解水生成装置が一般家庭にも広く普及するに至っている。この電解水生成装置は、アルカリイオン水と酸性イオン水の一方を吐水路から利用可能に吐出し、他方を排水路から排出する構成であり、特に健康に良いとされるアルカリイオン水については飲用に供されることになる。
　従来から、電解水生成装置としては、水道水等の原水を浄化槽で浄化した後、電解質添加部に供給してカルシウム塩等の電解質を添加する。さらに電解槽に供給して電気分解して、酸性イオン水やアルカリイオン水を装置外部に吐出するものが知られている（例えば、日本国特許公開２００２－２２４６７２号公報参照）。
　この電解水生成装置では、一対の電極間に流す電流を検出するための電流検出手段として、電流検出用の抵抗に発生する電圧を増幅器により増幅してから制御部に信号として取り込む構成となっている。つまり、電流検出手段として電流検知用の抵抗を有し、この抵抗に発生する電圧出力を増幅するための増幅器として、増幅率の異なるものを少なくとも２つ以上有する。さらに抵抗に発生する電圧出力に応じていずれか１つの増幅器を選択する切替手段を有する。この切替手段によって低電気伝導率地域の場合には増幅率が高い増幅器を選択し、高電気伝導率地域の場合には増幅率の低い増幅器を選択する。これにより、一対の電極間に流す電流の検出精度を確保できるようにしている。
　しかしながら、従来の電解水生成装置では、水の電気伝導率が低い低電気伝導率地域から高い高電気伝導率地域までの全ての電気伝導率に対応するためには、増幅率の異なる少なくとも２つ以上の増幅器を備えなければならない。このため従来にあっては、電流検出精度を確保するためには増幅器の数が増えて構成が複雑となり且つコストが高くつくという問題があった。
　そこで、本発明の目的は、水の低電気伝導率地域から高電気伝導率地域まで殆どの電気伝導率地域において電流検出精度を確保できると共に、構造の簡素化及び低コスト化を図ることが可能な電解水生成装置を提供することにある。
　本発明の電解水生成装置は、陰極室と陽極室に各々電気分解を行うための電解用電極を備えて通水された原水を電気分解して前記陰極室でアルカリイオン水を生成し前記陽極室で酸性イオン水を生成する電解槽と、前記電解槽の電解用電極間に印加する電解の強度を制御する制御部と、前記生成されたアルカリイオン水を吐出する吐出路及び前記生成された酸性イオン水を排水する排水路が設けられた電解水生成装置であって、前記陰極と前記陽極との間に流れる電流を検知するための電流検知用の抵抗と、前記電流検知用の抵抗に発生する電圧出力を増幅するための増幅手段と、を備え、前記制御部は、前記電流検知用の抵抗に発生する電圧出力に応じて前記増幅手段の増幅率を変更するように制御する。
　本発明においては、水の低電気伝導率地域から高電気伝導率地域まで殆どの電気伝導率地域において電流検出精度を確保できると共に、構造の簡素化及び低コスト化を図り得るものである。
　また、前記増幅手段は、ただひとつの増幅器と、前記増幅器の増幅率を切り替えるように構成された切替回路と、を備え、前記制御部は、前記電流検知用の抵抗に発生する電圧出力に応じて前記増幅器の増幅率を変更するように前記切替回路を制御する構成とするのが好ましい。
　また、前記増幅手段は、前記電流検知用の抵抗とは別に前記増幅器の増幅率を変更するための複数の抵抗器を前記切替回路として備えた構成とするのが好ましい。
　また、前記切替回路は、さらに１乃至複数のスイッチ素子を備え、前記制御部は、前記増幅器の増幅率を変更するために、前記複数の抵抗器のうちの１乃至複数の抵抗器が選択的に接続されるように前記１乃至複数のスイッチ素子の開閉を制御する構成とするのが好ましい。
　また、前記制御部は、前記増幅手段で増幅された出力と所定の閾値とを比較して、前記出力が前記所定の閾値よりも大きければ、前記増幅器の増幅率を下げるように前記１乃至複数のスイッチ素子の開閉を制御し、前記出力が前記所定の閾値よりも小さければ現在の前記増幅器の増幅率を維持する構成とするのが好ましい。
　また、前記制御部は、前記出力が前記所定の閾値よりも小さくなるまで段階的に前記増幅器の増幅率を下げるように制御する構成とするのが好ましい。
　また、前記増幅手段は、前記電流検知用の抵抗とは別に前記増幅器の増幅率を変更するためひとつの可変抵抗を前記切替回路として備えた構成とするのが好ましい。
　また、前記制御部は、前記増幅器の増幅率を変更するために、前記可変抵抗の抵抗値を制御する構成とするのが好ましい。
　また、前記制御部は、前記増幅手段で増幅された出力と所定の閾値とを比較して、前記出力が前記所定の閾値よりも大きければ、前記増幅器の増幅率を下げるように前記可変抵抗の抵抗値を制御し、前記出力が前記所定の閾値よりも小さければ現在の前記増幅器の増幅率を維持する構成とするのが好ましい。
　また、前記制御部は、前記出力が前記所定の閾値よりも小さくなるまで段階的に前記増幅器の増幅率を下げるように制御する構成とするのが好ましい。
　本発明の好ましい実施形態をさらに詳細に記述する。本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な記述および添付図面に関連して一層良く理解されるものである。
本発明の実施形態１における電解水生成装置の概略構造図である。 本発明の実施形態１における電解水生成装置の電流検知手段と増幅手段の回路図である。 本発明の実施形態１における電解水生成装置の電解槽に流れる電流値と水の電気伝導率との関係を示すグラフである。 本発明の実施形態１における電解水生成装置の増幅手段における増幅率を切り替える動作を説明するフローチャートである。 本発明の実施形態２における電解水生成装置の電解水生成装置の電流検知手段と増幅手段の回路図である。 図５の増幅手段における増幅率を切り替える動作を説明するフローチャートである。
　以下、本発明の実施形態１および２の電解水生成装置について、図面を参照して詳細に説明する。
　（実施形態１）
　図１は本実施形態１における電解水生成装置の概略構造図である。
　電解水生成装置は、図１に示すように、本体部３と吐水路１７と排水路１８ｂと電源プラグ２３とを備え、さらに本体部３は、主として浄水部４と流量検知部６とカルシウム供給部８と電解槽１２と制御部２５と操作表示部２６と電源部２４と増幅手段４５（図１には図示せず）とを備える。
　同図において、水道水等の原水管１は、水栓２を介して、本体部３の浄水部４に接続されている。浄水部４は、内部に原水中の残留塩素、トリハロメタン、カビ臭等を吸着する活性炭および一般細菌や不純物を精度よく取り除く中空糸膜等を備えている。浄水部４で濾過された水は、導入路５ａから流量検知部６に流れる。流量検知部６は通水を確認して制御部２５に制御指示する。浄水部４で濾過された水は、流量検知部６を通って導入路５ｂ，５ｃに分流される。導入路５ｃには、カルシウム供給部用絞り７とカルシウム供給部８とが設けられている。カルシウム供給部用絞り７は、導入路５ｃを流れる流量を調整する。カルシウム供給部８は、グリセロリン酸カルシウムや乳酸カルシウム等のカルシウムイオンを原水中に付与して原水の電気伝導度を高める。導入路５ｃは導入路５ｂに合流する。導入路５ｂの下流は、導入路５ｄを介して、第１の電極室用導入路９に連通しており、更に電解槽１２の第１の電極室１２ａ内に連通している。また、導入路５ｄには第２の電極室用導入路１０が分岐されている。第２の電極室用導入路１０は、第２の電極室用導入路１０を流れる流量を調整する第２の電極室用絞り１１を介して、電解槽１２の第２の電極室１２ｂ内に連通している。
　電解槽１２は、濾過された水を電気分解してアルカリイオン水および酸性イオン水を生成するものであり、その内部には、隔膜１３ａ，１３ｂによって分離された第１の電極室１２ａと第２の電極室１２ｂとが形成されている。第１の電極室１２ａ内には、第１の電極室用電極板１４ａ，１４ｂが対向配置されている。第２の電極室１２ｂ内には、第２の電極室用電極板１５が配置されている。
　第２の電極室１２ｂの下流側には、第２の電極室１２ｂの水（第２の電極室用電極板１５が陽極の場合は酸性イオン水）を排出する排水路１８ａ，１８ｂに接続されている。排水路１８ａ，１８ｂの途中には、排水路１８ａを流れる流量を制限する排水路用絞り１９が介在されている。ここでは、第１の電極室１２ａの内圧よりも第２の電極室１２ｂの内圧の方を高くして、第２の電極室１２ｂの水が第１の電極室１２ａに流れ込もうとする状態となっている。
　第２の電極室１２ｂ内部の下流側には、酸性イオン水導入機能を有する合流部１６が設けられている。合流部１６は第１の電極室１２ａ内の下流側に臨んで配置されている。合流部１６は第２の電極室１２ｂ内で生成されたイオン水（第２の電極室用電極板１５が陽極の場合は酸性イオン水）の一部を第１の電極室１２ａ内に導入する働きをする。これにより、第１の電極室１２ａでの水素の発生量が増加して、溶存水素量の多いアルカリイオン水（飲用水）を生成することが可能となる。この溶存水素量の多い飲用水は、例えばパーキンソン病やメタボリックシンドローム、生活習慣病等の予防や改善に効果があることが知られている。
　第１の電極室１２ａの下流には、本体部３外に露出する吐水路１７が接続されている。吐水路１７は、第１の電極室１２ａの水（第１の電極室用電極板１４ａおよび１４ｂが陰極の場合はアルカリイオン水）を飲用水として吐出する。吐水路１７の上流には吐水バイパス路２０が分岐接続されている。吐水バイパス路２０は、流量を制限する吐水バイパス路用絞り２１を介して、ｐＨセンサー部２２に接続されている。ｐＨセンサー部２２は、第１の電極室１２ａから吐水バイパス路２０内に流出されるアルカリイオン水のｐＨ値を測定する。吐水バイパス路２０の下流は、本外部３外に露出する排水路１８ｂに合流している。
　制御部２５は、本体部３の動作制御や電気分解を行うための電解のエネルギーを電解槽１２に供給するマイクロコンピュータで構成される。図１中の２３は電源プラグ、２４は電源プラグ２３からの交流電源を直流電源に変換する電源部である。２６は利用者がアルカリイオン水や酸性イオン水、浄水の水質やｐＨ強度、各種機能の選択設定を行なう操作表示部である。
　利用者はアルカリイオン水生成モード、酸性イオン水生成モードまたは浄水モード等、所望の水質モードおよびｐＨ強度を操作表示部２６の所定のボタンを操作することにより選択し、水栓２を開いて通水を行なう。水栓２から導入された原水は、浄水部４で原水中の残留塩素やトリハロメタン、カビ臭、一般細菌等の不純物が取り除かれ、導入路５ａを通って流量検知部６を通過する。その後、原水の一部が導入路５ｃ側に分岐されてカルシウム供給部用絞り７にて適量に流量制限される。そして、カルシウム供給部８にてグリセロリン酸カルシウムや乳酸カルシウム等が溶解されて電気分解容易な水に処理され、その後、再び導入路５ｂと合流する。合流された原水は電解槽１２内の第１の電極室１２ａおよび第２の電極室１２ｂのそれぞれ専用に設けられた第１の電極室用導入路９および第２の電極室用導入路１０を経てそれぞれの電極室１２ａ，１２ｂに導入される。ここで、第２の電極室用絞り１１は第１の電極室１２ａおよび第２の電極室１２ｂの内圧バランスを調整するために設けられている。つまり、第１の電極室１２ａの出口側と第２の電極室１２ｂの出口側を通過する流量比に対して第１の電極室用導入路９と第２の電極室用導入路１０を通過する流量比を変えることにより調整できる。本実施形態１では、［（第１の電極室１２ａの出口側流量）／（第２の電極室１２ｂの出口側流量）＞（第１の電極室用導入路９の流量）／（第２の電極室用導入路１０の流量）］となるようにあらかじめ調整されている。
　一方、電源プラグ２３からはＡＣ１００Ｖが供給され、電源部２４内のトランスおよび制御用直流電源で電気分解に必要なエネルギーを発生させる。そして制御部２５を介して電解槽１２の第１の電極室用電極板１４ａ、１４ｂおよび第２の電極室用電極板１５に電気分解に必要なエネルギーが供給される。この時、相対的にプラス電圧を印加する電極を陽極、マイナス電圧を印加する電極を陰極とすると、電解槽１２内に隔膜１３ａおよび１３ｂで仕切られた陽極室と陰極室とが形成される。尚、アルカリイオン水生成モード時においては第１の電極室用電極板１４ａおよび１４ｂが陰極となり、第２の電極室用電極板１５が陽極となる。
　さて、通水が開始されると制御部２５は流量検知部６からの出力信号を読み取り、単位時間当たりに流れる流量レベルが一定量を越えると、この状態を通水中と判断する。この時、すでに選択されている水質モードおよびｐＨ強度に応じた電気分解条件のもと制御部２５は電解槽１２に対して所定の電解のエネルギーを供給する。アルカリイオン水生成モード時においては第１の電極室用電極板１４ａおよび１４ｂが陰極となり、第２の電極室用電極板１５が陽極となる。この時、吐水路１７より健康に良いとされるアルカリイオン水を吐出されると共に排水路１８ａより酸性イオン水を排出する。
　次に、電解槽１２に流れる電流の検出精度を最適化して、安定したｐＨの制御を行う方法を説明する。
　図２は、電解槽１２と制御部２５との間に設けられた本実施形態１における増幅手段４５の詳細図である。増幅手段４５は、ただひとつの増幅器２８と、増幅器２８の増幅率を切り替えるように構成された切替回路５０と、を備える。ここでは増幅器２８の電流検出増幅率を変更する切替回路５０の一例を示している。
　同図において、電解槽１２に流れる電流値は、電流検知用の抵抗３１により検知される。つまり、電流検知用の抵抗３１において発生した電圧を増幅器２８によって増幅して制御部２５に入力する。制御部２５は、増幅器２８からの信号を受け取り処理する処理手段（図示略）を備えている。そして、本実施形態１の制御部２５は、電流検知用の抵抗３１に発生する電圧出力に応じて増幅器２８の増幅率を変更するように切替回路５０を制御するものである。
　図２に示すように、本実施形態１の増幅手段４５は、電流検知用の抵抗３１とは別に増幅器２８の増幅率を変更するための複数の抵抗器３２～３５を切替回路５０として備えている。さらに、切替回路５０は、図示しない１乃至複数のスイッチ素子を備えている。
　ここでは、電流検知用の抵抗３１は、増幅器２８の第１の入力ポートＰ３に接続されている。増幅器２８の第２の入力ポートＰ２には、増幅率を決定するための抵抗２９と、抵抗３２～３５とがそれぞれ接続されている。このうち抵抗２９は増幅器２８の入力ポートＰ２と出力ポートＰ１との間に接続され、他の抵抗３２～３５はそれぞれ、増幅器２８の入力ポートＰ２と制御部２５との間に接続されている。これにより増幅器２８の増幅率は、抵抗２９と抵抗３２～３５との比率で決定される。本実施形態１においては、増幅率は切替回路５０によって４段階に変更可能となっている。つまり、制御部２５が上述の図示しない１乃至複数のスイッチ素子の開閉を制御して、切替回路５０の抵抗３２のみを選択すれば増幅率が４８倍となるように構成されている。また抵抗３２，３３を選択すれば増幅率が２４倍となり、抵抗３２，３３，３４を選択すれば増幅率が１２倍となり、抵抗３２，３３，３４，３５を選択すれば増幅率が６倍となるように構成されている。
　このように、制御部２５は、増幅器２８の増幅率を変更するために抵抗器３２～３５のうちの１乃至複数の抵抗器が選択的に接続されるように図示しない１乃至複数のスイッチ素子の開閉を制御するものである。なお、本実施形態１では、電流検知用の抵抗３１は電流値による発熱を考慮して、１０ｍΩとしている。
　制御部２５は、通水が検知されたときにＦＥＴ等からなるスイッチ３０を導通させて電解槽１２の一対の電解用電極板１４ａ，１５：１４ｂ，１５（図１）間に電圧を印加して電気分解を開始する。このとき電流検知用の抵抗３１に発生する電圧出力が増幅器２８で増幅されて制御部２５に入力されるようになっている。
　図３は、水の電気伝導率と電解槽１２に流れる電流値の関係の一例を示したグラフである。一般の水道水では電気伝導率は４０μＳ/ｃｍ～８００μＳ/ｃｍの範囲にある。図３中のＬで示すように、電気伝導率が４０μＳ/ｃｍのときは電解槽１２の電流値が２Ａ、８００μＳ/ｃｍのときは２４Ａとなる。
　以上の構成において、本実施形態１における電解水生成装置の動作と増幅器２８の増幅率を切り替える動作とを説明する。
　図４は本実施形態１における増幅率を変更する方法を示したフローチャートである。
　先ずは、水の電気伝導率が８００μＳ/ｃｍの場合を考えてみる。
　使用者が通水を開始すると（図４のステップＳ１）、制御部２５からスイッチ３０に信号が送られ、スイッチ３０が導通して電解槽１２に電流が流れる。通水初期では増幅率の設定は、制御部２５の制御により抵抗３２（図２）のみを選択することで４８倍になるように設定しておく（ステップＳ２）。この場合の電解槽１２の電流値は、図３のグラフから２４Ａとなるため、電流検知用の抵抗３１からの電圧出力は２４０ｍＶ（＝１０ｍΩ×２４Ａ）となり、増幅器２８の出力電圧は１１．５Ｖ（＝２４０ｍＶ×４８）となる。しかし、増幅器２８の電圧は電源電圧に支配されるため一般の増幅器２８であれば電源電圧が５Ｖであれば最大でも３．５Ｖ程で飽和してしまう。本実施形態１の場合は実際の最大出力を３．５Ｖとしている。
　この増幅器２８の出力を予め定めた閾値２Ｖと比較し（ステップＳ３）、閾値２Ｖよりも小さければそのままの増幅率を維持する（ステップＳ４）。本実施形態１では、増幅率４８倍時の出力（３．５Ｖ）が閾値２Ｖよりも大きいため、制御部２５の制御により抵抗３２と抵抗３３（図２）を選択して、二番目に大きい増幅率２４倍に設定変更する（ステップＳ５）。
　このように増幅率が２４倍に設定された増幅器２８の出力電圧は、５．７６Ｖ（＝２４０ｍＶ×２４）となり、先ほどと同様に、出力を閾値２Ｖと比較して（ステップＳ６）、小さければそのままの増幅率を維持する（ステップＳ７）。本実施形態１では出力（３．５Ｖ）が閾値２Ｖよりも大きいため、制御部２５の制御により抵抗３２と抵抗３３と抵抗３４（図２）を選択して、三番目に大きい増幅率１２倍に設定変更する（ステップＳ８）。
　このように増幅率が１２倍に設定された増幅器２８の出力電圧は２．８８Ｖ（＝２４０ｍＶ×１２）となり、先ほどと同様に、出力を閾値２Ｖと比較して（ステップＳ９）、小さければそのままの増幅率を維持する（ステップＳ１０）。本実施形態１では出力（２．８８Ｖ）が閾値２Ｖよりも大きいため、制御部２５の制御により抵抗３２と抵抗３３と抵抗３４と抵抗３５（図２）を選択して、四番目に大きい増幅率６倍に設定変更する（ステップＳ１１）。
　このように増幅率が６倍に設定された増幅器２８の出力電圧は１．４４Ｖ（＝２４０ｍＶ×６）になる。この出力を閾値２Ｖと比較する（ステップＳ１２）。本実施形態１では閾値２Ｖよりも小さいためそのままの増幅率を維持する（ステップＳ１３）。
　水の電気伝導率が例えば２０００μＳ/ｃｍのような場合は、電解を停止する（ステップＳ１４）。
　つまり、本実施形態１の制御部２５は、増幅手段４５で増幅された出力と所定の閾値（例えば２Ｖ）とを比較して、前記出力が所定の閾値よりも大きければ、増幅器２８の増幅率を下げるように図示しない１乃至複数のスイッチ素子の開閉を制御し、前記出力が所定の閾値よりも小さければ現在の増幅器２８の増幅率を維持するように構成されている。さらに、制御部２５は、前記出力が所定の閾値よりも小さくなるまで段階的に（本実施形態１では４８倍から２４倍、１２倍、６倍へと順番に）増幅器２８の増幅率を下げるように制御するものである。
　水の電気伝導率が例えば４０μＳ/ｃｍの場合を考えてみると、電流値は２Ａ（図４）となるため電流検知用の抵抗３１からの電圧出力は２０ｍＶ（＝１０ｍΩ×２Ａ）となり、増幅率４８倍時には増幅器２８の出力電圧が０．９６Ｖ（＝２０ｍＶ×４８）となり、閾値２Ｖよりも低いため、そのままの増幅率を維持する（ステップＳ４）。
　上記構成によれば、水の電気伝導率に応じて増幅率を最適な状態に維持できるので、電流検出精度を一定に保つことが容易となる。これにより、水の低電気伝導率地域から高電気伝導率地域まで殆どの地域において電流検知精度を確保しやすくなり、結果として、安定したｐＨの制御を行うことが可能となる。しかも、増幅器２８の数はひとつで済むので、構造を簡素化でき、装置の小型化が可能になると共に、コストの低減を図ることができる。
　なお、増幅率を４段階（４８倍→６倍）に切り替える場合を例示したが、増幅率変更のための抵抗の数は適宜に設計変更可能である。
　（実施形態２）
　図５は、実施形態２における増幅器２８の電流検出増幅率を切り替える方法を示した回路図である。
　本実施形態２が前記実施形態１と異なる部分は、切替回路５０が増幅率を切り替えるための抵抗３３、３４、３５（図２）の代わりに、抵抗値を能動的に可変できる可変抵抗素子を備えていることである。本実施形態２においては可変抵抗素子として、抵抗３９と並列にトランジスタ４０が接続されている。制御部２５の制御により０Ｖから５Ｖの出力をトランジスタ４０のベースに印加することにより、トランジスタ４０のコレクタ、エミッタ間の抵抗値は無限大から０Ωに切り替えることができる。このことにより増幅率は、抵抗２９と抵抗３２とで決定される４８倍から、抵抗２９と抵抗３２と抵抗３９とで決定される６倍まで可変できるようになっている。なお、可変抵抗素子はＦＥＴ等でもよい。他の構成は、前記実施形態１の図２と同じ構成および作用効果を有するものとし、同一符号を付して詳しい説明は省略する。
　図６は本実施形態２における電解水生成装置について増幅率を切り替える方法を示したフローチャートである。なお、アルカリイオン水と酸性イオン水の生成過程については前記実施形態１と同様であり、詳細な説明は省略する。以下、異なる点だけを説明する。
　使用者が通水を開始すると（図６のステップＳ２１）、制御部２５からスイッチ３０に信号が送られ、電解槽１２に電流が流れる。通水初期では増幅率は４８倍に設定される。つまり、トランジスタ４０のベースに５Ｖを印加し、コレクタ、エミッタ間を０Ωにすることで、増幅率を抵抗２９と抵抗３２とで決定される４８倍になるように設定しておく（ステップＳ２２）。
　次に、電流検知用の抵抗３１から出力された電圧を閾値（例えば２Ｖ）と比較し（ステップＳ２３）、小さければそのままの増幅率を維持し（ステップＳ２４）、大きければトランジスタ４０のベースに４．９Ｖを印加する（ステップＳ２５）。このように、トランジスタ４０のベース電圧を０．１Ｖステップで段階的に小さくしていき、閾値より小さくなるまで繰り返す。これはベース電圧が０Ｖになるまで繰り返され（ステップＳ２６→Ｓ２３）、０Ｖになると電解を停止する（ステップＳ２７）。
　つまり、本実施形態２の制御部２５は、増幅器２８の増幅率を変更するために、可変抵抗の抵抗値を制御するものであり、増幅手段４５で増幅された出力と所定の閾値（例えば２Ｖ）とを比較して、前記出力が所定の閾値よりも大きければ、増幅器２８の増幅率を下げるように可変抵抗の抵抗値を制御し、前記出力が所定の閾値よりも小さければ現在の増幅器２８の増幅率を維持するように構成されている。さらに、制御部２５は、前記出力が所定の閾値よりも小さくなるまで段階的に増幅器２８の増幅率を下げるように制御するものである。
　上記構成によれば、水の電気伝導率に応じて増幅率を最適な状態に維持できるので、電流検出精度を一定に保つことが容易となる。これにより前記実施形態１と同様に、水の低電気伝導率地域から高電気伝導率地域まで殆どの地域において電流検知精度を確保しやすくなり、結果として、安定したｐＨの制御を行うことが可能となる。しかも本実施形態２では、増幅器２８の数はひとつで済み、しかも前記本実施形態１と比較して、増幅率変更用の抵抗の数を減らすことができるので、構造をより簡素化でき、装置の小型化及びコストの低減を一層図ることができる。
　本発明を幾つかの好ましい実施形態について記述したが、この発明の本来の精神および範囲、即ち請求の範囲を逸脱することなく、当業者によって様々な修正および変形が可能である。

Claims (10)

  1. 　陰極室と陽極室に各々電気分解を行うための電解用電極を備えて通水された原水を電気分解して前記陰極室でアルカリイオン水を生成し前記陽極室で酸性イオン水を生成する電解槽と、前記電解槽の電解用電極間に印加する電解の強度を制御する制御部と、前記生成されたアルカリイオン水を吐出する吐出路及び前記生成された酸性イオン水を排水する排水路が設けられた電解水生成装置であって、前記陰極と前記陽極との間に流れる電流を検知するための電流検知用の抵抗と、前記電流検知用の抵抗に発生する電圧出力を増幅するための増幅手段と、を備え、前記制御部は、前記電流検知用の抵抗に発生する電圧出力に応じて前記増幅手段の増幅率を変更するように制御することを特徴とする電解水生成装置。
  2. 　前記増幅手段は、ただひとつの増幅器と、前記増幅器の増幅率を切り替えるように構成された切替回路と、を備え、
    　前記制御部は、前記電流検知用の抵抗に発生する電圧出力に応じて前記増幅器の増幅率を変更するように前記切替回路を制御することを特徴とする請求項１記載の電解水生成装置。
  3. 　前記増幅手段は、前記電流検知用の抵抗とは別に前記増幅器の増幅率を変更するための複数の抵抗器を前記切替回路として備えたことを特徴とする請求項２記載の電解水生成装置。
  4. 　前記切替回路は、さらに１乃至複数のスイッチ素子を備え、
    　前記制御部は、前記増幅器の増幅率を変更するために、前記複数の抵抗器のうちの１乃至複数の抵抗器が選択的に接続されるように前記１乃至複数のスイッチ素子の開閉を制御することを特徴とする請求項３記載の電解水生成装置。
  5. 　前記制御部は、前記増幅手段で増幅された出力と所定の閾値とを比較して、前記出力が前記所定の閾値よりも大きければ、前記増幅器の増幅率を下げるように前記１乃至複数のスイッチ素子の開閉を制御し、前記出力が前記所定の閾値よりも小さければ現在の前記増幅器の増幅率を維持することを特徴とする請求項４記載の電解水生成装置。
  6. 　前記制御部は、前記出力が前記所定の閾値よりも小さくなるまで段階的に前記増幅器の増幅率を下げるように制御することを特徴とする請求項５記載の電解水生成装置。
  7. 　前記増幅手段は、前記電流検知用の抵抗とは別に前記増幅器の増幅率を変更するためひとつの可変抵抗を前記切替回路として備えたことを特徴とする請求項２記載の電解水生成装置。
  8. 　前記制御部は、前記増幅器の増幅率を変更するために、前記可変抵抗の抵抗値を制御することを特徴とする請求項７記載の電解水生成装置。
  9. 　前記制御部は、前記増幅手段で増幅された出力と所定の閾値とを比較して、前記出力が前記所定の閾値よりも大きければ、前記増幅器の増幅率を下げるように前記可変抵抗の抵抗値を制御し、前記出力が前記所定の閾値よりも小さければ現在の前記増幅器の増幅率を維持することを特徴とする請求項８記載の電解水生成装置。
  10. 　前記制御部は、前記出力が前記所定の閾値よりも小さくなるまで段階的に前記増幅器の増幅率を下げるように制御することを特徴とする請求項９記載の電解水生成装置。
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JP2002224672A (ja) * 2001-01-31 2002-08-13 Matsushita Electric Works Ltd 電解水生成装置
JP2003027556A (ja) * 2001-07-19 2003-01-29 Toto Ltd 電解水供給機能付き便器洗浄装置

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