JP3166891B2 - ２入力・２出力型流体制御用ディスク弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の目的】

【産業上の利用分野】本発明は、２つの流体入口と２つ
の流体出口とを備え、ディスクの回転のみにより流れの
流量と方向とを制御することの可能な、２入力・２出力
型の流体制御用ディスク弁に関する。本発明の２入力・
２出力型流体制御用ディスク弁は、例えば、水の電気分
解により水素イオンリッチの酸性水と水酸イオンリッチ
のアルカリ性水を生成する電解槽に接続して、電解槽か
ら流出する酸性水とアルカリ性水の流量比率を制御した
り、酸性水とアルカリ性水の吐出方向を切換えたりする
ために、好適に使用することができる。

【０００２】

【従来の技術】水酸イオン（ＯＨ⁻）リッチのアルカリ
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の水は
台所のまな板や布巾の滅菌・殺菌等に有用である。

【０００３】このようなアルカリ性水や酸性水を得るた
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。イオンリッチ水生成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。

【０００４】イオンリッチ水生成用の電解槽において
は、所望の水素イオン濃度の電解水を得るため、アルカ
リ性水と酸性水の相対的な流量比率を制御するのが好ま
しい。また、電解槽の使用に伴い電極には炭酸カルシウ
ムなどの堆積物が析出し、電解効率を低下させるので、
特開昭51-77584号に開示されているように、適当な時期
に反対極性の電圧を電極に印加することにより堆積物を
解離させるのが好ましい。逆電圧印加中は、電解槽から
流出する水は飲用に適さないので、廃棄する必要があ
る。

【０００５】特開平1-104388号の第５図には、流量制御
弁と方向切換え弁とを備えたイオンリッチ水生成装置が
開示されている。流量制御弁８は、アルカリ性水と酸性
水の流量比率を制御するために使用される。スライド弁
２３の形の方向切換え弁は、逆電圧印加中に電解水をド
レーン２１から排出させるようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】特開平1-104388号のイ
オンリッチ水生成装置においては、流量制御弁の操作部
と方向切換え弁の操作部との２つの操作部があるので、
流量と方向を単一のアクチュエータによって制御するこ
とができない。また、スライド弁が使用してあるので、
モータのような電動アクチュエータによって流量と方向
を自動制御するのが困難である。さらに、流量制御弁と
方向切換え弁が別々に設けてあるので、構造が複雑とな
る。

【０００７】本発明の目的は、２種の流れの流量と方向
を単一のアクチュエータによって制御することの可能
な、２入力・２出力型の流体制御弁を提供することにあ
る。

【０００８】他の観点においては、本発明の目的は、モ
ータのような電動アクチュエータによって流量と方向を
制御することが可能で、自動制御の容易な、２入力・２
出力型の流体制御弁を提供することにある。

【０００９】更に他の観点においては、本発明の目的
は、ディスクの回転のみにより２種の流れの流量と方向
を制御することが可能で、構造簡素でコンパクトな、２
入力・２出力型の流体制御用ディスク弁を提供すること
にある。

【００１０】別の観点においては、本発明の目的は、イ
オンリッチ水生成装置の電解槽から流出する酸性水とア
ルカリ性水の流量比率と吐出方向の制御に好適に使用す
ることが可能な、２入力・２出力型の流体制御弁を提供
することにある。

【００１１】

【発明の構成】

【課題を解決するための手段および作用の概要】本発明
の２入力・２出力型の流体制御弁は、２つの流体入口と
２つの流体出口を備え、２種の流体の流れの流量比率を
制御したり吐出方向を切換えたりするようになってい
る。本発明の最も簡素な実施形態においては、本発明の
２入力・２出力型の流体制御弁は、平坦な接合面に沿っ
て互いにすべり係合する静止部材および回転ディスク
と、このディスクの軸線を中心としてディスクを回転さ
せる駆動手段とを有する。

【００１２】この静止部材の接合面には、ディスクの回
転軸線を中心とする所定半径の円に沿って、第１の流体
出口に連通する第１の出力ポートと、第１の流体入口に
連通する第１の入力ポートと、第２の流体入口に連通す
る第２の入力ポートと、第２の流体出口に連通する第２
の出力ポートとが、互いに円周方向に離間して前記の順
序で開口させてある。

【００１３】回転ディスクは流れの流量と方向を制御す
るもので、この回転ディスクには、互いにほぼ直径方向
に対向する扇形の第１および第２の凹みが形成してあ
り、これらの凹みは静止部材の夫々のポートに相対峙す
るべくディスクの接合面に開口させてある。これらの凹
みの間において、この回転ディスクには、静止部材の第
１および第２入力ポートの開度を制御する閉鎖面が形成
してある。

【００１４】回転ディスクのこれらの凹みの少なくとも
一方は、第１および第２入力ポートといづれか一方の出
力ポートとを同時に連通させるが、第１および第２入力
ポートと第１および第２出力ポートのすべてを同時には
連通させないような円周方向広がりを有する。

【００１５】このような構成であるから、駆動手段によ
ってディスクを回転させ、ディスクの一方の凹みを静止
部材の第１および第２入力ポートに整合させると共に第
１又は第２出力ポートに整合させたときには、第１およ
び第２入力ポートから入来する流体の全量は選択的に第
１又は第２出力ポートから流出せられる。また、ディス
クの夫々の凹みを、夫々、第１入力ポートおよび第１出
力ポート並びに第２入力ポートおよび第２出力ポートに
整合させると、第１および第２入力ポートから入来する
流体は、夫々、第１および第２出力ポートから流出せら
れる。更に、ディスクの閉鎖面が第１又は第２入力ポー
トを部分的に閉鎖しているときには、第１出力ポートか
ら流出する流体と第２出力ポートから流出する流体の流
量比率が制御される。このようにして、ディスクを回転
させるだけで、流れの流量と方向を制御することができ
る。

【００１６】本発明の２入力・２出力型流体制御弁は、
可動制御部材として唯一の回転ディスクを有するのみで
あるから、構造が極めて簡単であり、コンパクトに形成
することができる。また、ディスクの回転運動のみによ
り流れの流量と方向が制御されるので、モータのような
電動駆動手段によってディスクの回転角位置を電気的に
制御することができ、流れを自動制御するのに適してい
る。

【００１７】静止部材の入力ポートは、流れの流量比率
を連続的に変えるように構成することもできるし、段階
的に変えるように構成することもできる。イオンリッチ
水生成装置の電解槽から流出する酸性水とアルカリ性水
の流量比率を制御する用途に本発明の流体制御弁を適用
する場合には、酸性水とアルカリ性水の流量比率は予め
設定された比率に従って段階的に変われば充分である。
このような用途の場合には、第１入力ポートおよび第２
入力ポートの少なくとも一方は互いに円周方向に離間さ
れた少なくとも２つの独立したオリフィスによって形成
し、ディスクの閉鎖面がいづれかのオリフィスを閉鎖す
ることにより第１出力ポートから流出する流体と第２出
力ポートから流出する流体の流量比率が段階的に制御さ
れるようにするのが好ましい。このようにすれば、ディ
スクの回転角位置の制御をラフにすることができるの
で、モータ制御プログラムを簡素化することができる。

【００１８】流れの流量比率を連続的に制御したい場合
には、第１入力ポートおよび第２入力ポートの少なくと
も一方は、円周方向に延長する細長いオリフィスによっ
て形成することができる。

【００１９】本発明の上記特徴や効果、ならびに、他の
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。

【００２０】

【実施例】添付図面には、本発明の２入力・２出力型流
体制御弁を家庭用ないし業務用の水処理装置に組み込ん
だ実施例を示す。図１を参照するに、この水処理装置１
０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１６Ｂから上水が
供給されるようになっている。湯水混合栓１６のスパウ
ト１８には切換え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１
６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
を流し１２に排出させるようになっている。

【００２１】図２を参照するに、この水処理装置１０
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必要に応じて更に電気
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、イオンリ
ッチ水（酸性水やアルカリ性水）生成用の電解槽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
３８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。

【００２２】水栓１６からの上水は上水供給ホース２２
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。活性
炭カートリッジ３４はステンレスなどの金属で形成され
ており、その底部には電気ヒーター４６が設けてある。
定期的に或いは使用者のスイッチ操作により電気ヒータ
ー４６に通電することにより、活性炭カートリッジ３４
は加熱される。加熱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塩素やト
リハロメタンは脱着され、活性炭が再生される。カート
リッジ３４の出口４８には感温切換え弁５０が接続して
あり、活性炭再生時に発生する熱水や水蒸気を出口５２
に送り、非再生時には上水を出口５４に送るようになっ
ている。出口５２はホースと継手（図示せず）を介して
捨て水ホース３０に適宜接続されており、熱水や水蒸気
を流し１２に排出させるようになっている。また、出口
５４はホース（図示せず）を介して電解槽３６の入口に
接続されている。

【００２３】図３から図８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５６を有する。図
３からよく分かるように、ケース５６の凹みに、第１側
方電極板５８と中央電極板６０と第２側方電極板６２と
の３枚の電極板を複数の樹脂製スペーサ６４を挟みなが
ら順次配置し、カバー６６をケース５６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６０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は並列二重構造になっている。夫
々の電極板には端子６８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５８および６２が
陽極となり中央電極板６０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。

【００２４】図４からよく分かるように、ケース５６に
は、浄水入口７０と、第１電解水出口７２（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７４（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７０は断面略三角形の分配通
路７６に連通している。この分配通路７６は、図５から
よく分かるように、ケース５６とカバー６６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。

【００２５】図８の拡大断面図からよく分かるように、
中央電極板６０の両側には２つの通水路７８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６４が配置してあるので、浄水入口７
０から分配通路７６に沿って流下した水は、図８に示し
たように通水路７８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７８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。

【００２６】中央電極板６０の表面に沿って生成した電
解水は、第１電解水回収通路８０内に回収され、第１出
口７２から吐出される。この第１電解水回収通路８０
は、ケース５６とカバー６６とによって画成されてお
り、分配通路３２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５８および６２の表面に
沿って生成した電解水は第２電解水回収通路８２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８
４が形成してあり、側方電極板５８および６２の表面に
沿って流れる電解水が第２電解水回収通路８２内に流入
するようになっている。第２電解水回収通路８２内に回
収された電解水は連絡ポート８６を介して第２出口７４
から吐出される。

【００２７】再び図２を参照するに、電解槽３６の下部
には、本発明の２入力・２出力型流体制御弁を備えたバ
ルブユニット８８が接続され、電解槽３６の電解水出口
７２および７４から流出する２種の電解水（酸性水とア
ルカリ性水）の流量制御と方向制御を行うようになって
いる。バルブユニット８８は、本発明の流体制御弁９０
と電動アクチュエータ９２とで構成することができる。

【００２８】図９から図１２を参照しながら本発明の２
入力・２出力型流体制御弁の実施例を説明するに、流体
制御弁９０は静止部材９４と回転ディスク９６とを有す
る。静止部材９４と回転ディスク９６は、夫々、平坦な
接合面９８および１００を備え、これらの接合面に沿っ
て互いに液密にすべり係合している。すべり摩擦を低減
すると共に固着を防止するため、静止部材９４と回転デ
ィスク９６は、フッ素樹脂を主成分とする素材（例え
ば、ＮＴＮ精密樹脂（株）の低摩擦樹脂“ベアリー”）
で形成するのが好ましい。回転ディスク９６はシャフト
１０２によって回転駆動されるようになっており、この
ため、シャフト１０２のピン１０４はディスク９６のノ
ッチ１０６に係合させてある。シャフト１０２の回転駆
動と回転角位置の制御は電動アクチュエータ９２によっ
て行われるもので、このアクチュエータは、従来型の減
速ギャ付きモータ（図示省略）と、シャフト１０２の回
転角位置を検出するロータリエンコーダ（図示省略）の
ような従来型の角位置検出装置とで構成することができ
る。

【００２９】図示した実施例においては、静止部材９４
は、２つの流体入口と２つの流体出口を備えたハウジン
グ１０８の円柱形ボア１１０内に嵌合してある。ハウジ
ング１０８に対して静止部材９４を回り止めするため、
静止部材９４にはノッチ１１２が形成してあり、ハウジ
ング１０８の突起１１４と係合するようになっている。
円柱形ボア１１０内に静止部材９４を位置決めし、その
上に回転ディスク９６を配置し、ディスク９６のノッチ
１０６にシャフト１０２のピン１０４を係合させ、カバ
ー１１６をハウジング１０８にネジ止めすることによ
り、制御弁９０を組立ることができる。電動アクチュエ
ータ９２はネジなどによりこのカバー１１６に適宜固定
することができる。図示した実施例では、シャフト１０
２は回転ディスク９６と静止部材９４を貫通し、その下
端がハウジング１０８のボア１１０の底部に設けた孔１
１８（図１１）に軸支されるようになっている。しか
し、シャフト１０２はカバー１１６のみによって軸支し
てもよい。

【００３０】ハウジング１０８には第１入口１２０と第
２入口１２２が形成してあり、これらの入口は、夫々、
電解槽３６の第１電解水出口７２および第２出口７４に
接続されている。ハウジング１０８の入口１２０および
１２２は、対応する内部通路（その１つを図１２に参照
番号１２４で示す）を介して、ボア１１０の底面に開口
した第１電解水出口１２６および第２電解水出口１２８
（図１１）に夫々連通している。図１１からよく分かる
ように、ボア１１０の底面には、更に、使用水通路の入
口１３０と捨て水通路の入口１３２が開口させてあり、
これらの通路は、ハウジングの内部通路を介して、夫
々、ハウジング１０８に固定されたニップル１３４およ
び１３６に連通している。ニップル１３４にはホース２
４（図１）が接続され、ニップル１３６には捨て水ホー
ス３０が接続される。ハウジング１０８の底面に開口し
たこれらの出入口１３０、１２６、１２８、１３２は、
図１１に示したように、ディスク９６の軸線を中心とす
る所定半径の円に沿って、かつ、互いに円周方向に離間
して、配置してある。

【００３１】図１０からよく分かるように、静止部材９
４の下面には、これらの出入口１３０、１２６、１２
８、１３２に夫々相対峙するように、使用水出口（第１
流体出口）１３８と、第１電解水入口（第１流体入口）
１４０と、第２電解水入口（第２流体入口）１４２と、
捨て水出口（第２流体出口）１４４が形成してある。図
１２から分かるように、ハウジング１０８の出入口１３
０、１２６、１２８、１３２とそれらに対応する静止部
材９４の出入口１３８、１４０、１４２、１４４は段付
き形状を有し、対応する出入口間に環状のシール部材
（その１つを図１２に参照番号１４６で示す）を配置す
ることによりハウジング１０８と静止部材９４が液密に
シールされるようになっている。

【００３２】静止部材９４の使用水出口１３８および捨
て水出口１４４は、静止部材９４の接合面９８に開口す
る夫々１つの使用水出力ポート（第１出力ポート）１４
８および捨て水出力ポート（第２出力ポート）１５０に
夫々連通させてある。これに対して、図示した実施例で
は、静止部材９４の第１電解水入口１４０は接合面９８
に開口する独立した２つのオリフィス（第１入力ポー
ト）１５２Ａおよび１５２Ｂに連通させてあり、第２電
解水入口１４２は２つのオリフィス（第２入力ポート）
１５４Ａおよび１５４Ｂに連通させてある。図示した実
施例では、オリフィス１５２Ａは大径であり、オリフィ
ス１５２Ｂと１５４Ａは中間的な直径を有し、オリフィ
ス１５４Ｂは小径になっている。

【００３３】静止部材９４の接合面９８に開口するこれ
らの出力ポート１４８および１５０並びにオリフィス１
５２および１５４は、回転ディスク９６によって制御さ
れる。このため、図１０からよく分かるように、ディス
ク９６の下面には、直径方向に対向する扇形の２つの凹
み１５６および１５８が形成してある。図示した実施例
では、凹み１５８に比べ、凹み１５６の方が大きな円周
方向広がりを有する。この凹み１５６は、２種の入力オ
リフィス１５２および１５４といづれかの出力ポート１
４８又は１５０に跨がるような広がりを有する。これら
の凹み１５６と１５８の間には閉鎖面１６０が形成して
あり、いづれかのオリフィス１５２又は１５４を閉鎖す
るようになっている。図１５を参照しながら後述するよ
うに、ディスク９６を回転させ、いづれかの又はすべて
の入力オリフィス１５２および１５４を凹み１５６又は
１５８を介していづれかの出力ポート１４８又は１５０
に連通させることにより、水の吐出先が切換えられる。
また、閉鎖面１６０によりオリフィス１５２Ｂ又は１５
４Ａを閉鎖することにより、流量が段階的に可変制御さ
れる。閉鎖面１６０の円周方向幅はオリフィス１５２Ｂ
および１５４Ａの直径より大きくしてあり、確実にオリ
フィスを閉鎖できるようになっている。

【００３４】再び図２を参照するに、水処理装置１０の
ベース４０には操作表示部１６２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４６や電解槽３６や電動アクチュエータ９２
のモータを制御するための制御装置が配置してある。

【００３５】図１３には、操作表示部１６２のレイアウ
トの１例を示す。操作表示部１６２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１６４、活性炭自動再生モー
ドにおける活性炭再生時刻を設定するための再生時刻設
定スイッチ１６６、液晶表示パネル１６８、使用者が使
用水の種類を選択するための選択スイッチ１７０および
１７２、選択された水の種類を表示する発光ダイオード
１７４などを設けることができる。図示したレイアウト
では、操作表示部１６２は、選択スイッチ１７０又は１
７２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ｐＨ９.５のアルカリ性水が得られ
るようにすることができる。

【００３６】この水処理装置１０の制御装置の構成の１
例を図１４に示す。制御装置１７６の電力は電源コード
１７８（図１）を介して商用交流電源１８０から得られ
る。制御装置１７６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）１８２を有する。このマイコ
ン１８２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、流体制御弁９０の回転ディスク
９６を駆動するための電動アクチュエータ９２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４６への通電を制御するようにプログラムされてい
る。

【００３７】マイコン１８２はモータドライバを介して
電動アクチュエータ９２の減速ギヤ付きモータを駆動す
る。アクチュエータ９２に内蔵されたロータリエンコー
ダは減速ギヤの最終出力段の回転角位置を検出し、その
信号をマイコン１８２に送る。マイコン１８２は、ロー
タリエンコーダからの信号に応じてアクチュエータ９２
を制御することにより、制御弁９０のシャフト１０２
（ひいては、回転ディスク９６）を所望の回転角位置に
制御する。

【００３８】制御装置１７６は、商用交流電源１８０か
らの電流を全波整流するためのダイオード・ブリッジ１
８４と、スイッチング電源回路１８６を有する。概略的
には、この制御装置１７６は、マイコン１８２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１８２がスイッチング電源回
路１８６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１８６は、フ
ォトカプラー１８８と、その出力を平滑化するコンデン
サ１９０と、パルス幅変調機能を有するスイッチング電
源用ＩＣ１９２と、スイッチング・トランジスタ１９４
と、スイッチング・トランス１９６を有する。

【００３９】商用交流電源１８０からの電流はダイオー
ド・ブリッジ１８４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１９６の一次側に印加され
る。スイッチング・トランス１９６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ＩＣ１９
２によって駆動されるスイッチング・トランジスタ１９
４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１９６の二次コイル
に誘起される。スイッチング・トランス１９６の二次コ
イルは、電圧の極性を反転させるための切換えスイッチ
１９８を介して電解槽３６の電極板に接続されている。
切換えスイッチ１９８はマイコン１８２によって駆動さ
れるリレー２００により制御される。

【００４０】電解槽３６とスイッチング・トランス１９
６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２０２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２０４が並列接続してある。これらの抵抗
２０２および２０４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１８２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。

【００４１】制御装置１７６は、更に、活性炭再生用ヒ
ーター４６への通電を制御するソリッド・ステート・リ
レー（ＳＳＲ）２０６を備え、このリレーはマイコン１
８２によって制御される。活性炭カートリッジ３４の底
部にはサーミスタ２０８が接触させてあり、カートリッ
ジ底部の温度はサーミスタ２０８によって検出され、そ
の信号はマイコン１８２に入力される。

【００４２】図１５を併せ参照しながら流体制御弁９０
および制御装置１７６の動作並びにこの水処理装置１０
の使用の態様を説明するに、使用者が操作スイッチ１７
０又は１７２の操作により“浄水”を選択した時には、
マイコン１８２は流体制御弁９０のディスク９６を図１
５（Ａ）に示した角位置に位置決めする。この位置にお
いては、ディスク９６の第１凹み１５６は、すべての入
力オリフィス１５２および１５４と使用水出力ポート１
４８に整合している。また、第２凹み１５８に整合する
捨て水出力ポート１５０は入力オリフィス１５２および
１５４から遮断されている。従って、入力オリフィス１
５２および１５４は凹み１５６を介して使用水出力ポー
ト１４８に連通せられており、電解槽３６の２つの出口
７２および７４からハウジング１０８の入口１２０およ
び１２２を介して制御弁９０に入来する水の全量が使用
水出力ポート１４８を介して使用水吐出ホース２４に送
られるようになっている。

【００４３】この浄水供給モードにおいては、電解槽３
６には電力は供給されない。使用者が切換えハンドル２
６（図１）の操作により水栓１６を水処理装置１０に接
続して水栓１６を開けると、水道水は中空糸膜フィルタ
ー３２と活性炭カートリッジ３４を通過して浄化され、
浄水は休止中の電解槽３６を経て使用水吐出ホース２４
に送られ、蛇口２８から吐出される。

【００４４】使用者が“アルカリ性水”を選択した時に
は、流体制御弁９０のディスク９６は図１５（Ｂ）に示
した角位置に回転される。この角位置では、入力オリフ
ィス１５２Ａおよび１５２Ｂはディスク９６の第１凹み
１５６を介して使用水出力ポート１４８に連通せられ、
入力オリフィス１５４Ｂは第２凹み１５８を介して捨て
水出力ポート１５０に連通せられる。入力オリフィス１
５２Ａおよび１５２Ｂの口径は入力オリフィス１５４Ｂ
の口径よりも大きく、また、ディスク９６の閉鎖面１６
０は入力オリフィス１５４Ａを閉鎖しているので、使用
水出力ポート１４８に流れる水の流量は捨て水ポート１
５０に流れる水の流量よりも大きい。入力オリフィス１
５２Ａ、１５２Ｂおよび１５４Ｂの口径は、例えば、電
解槽３６の第１出口７２から使用水出力ポート１４８に
流れる水の流量が４ｌ／分となり、電解槽３６の第２出
口７４から捨て水ポート１５０に流れる水の流量が１ｌ
／分となるように設定するのが好ましい。ディスク９６
の閉鎖面１６０の円周方向幅は入力オリフィス１５４Ａ
の口径よりも大きくしてあるので、ディスク９６の角位
置を高精度に位置決めしなくても、オリフィス１５４Ａ
を確実に閉鎖することができる。従って、アクチュエー
タ９２のモータをラフに制御することが可能になる。

【００４５】このアルカリ性水供給モードにおいては、
中央電極板６０が陰極となり、側方電極板５８および６
２が陽極となるような極性で電解槽３６に電圧が印加さ
れる。従って、陰極板６０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７２に送られ、陽極板
５８および６２の表面に沿って酸性水が生成して第２出
口７４に送られる。流体制御弁９０の作用により、電解
槽３６の第１出口７２に流れるアルカリ性水の流量は４
ｌ／分に制御され、第２出口７４に流れる酸性水の流量
は１ｌ／分に制御される。アルカリ性水供給モードにお
いては生成した酸性水は捨て水となるので、酸性水の流
量は最小限にするのが好ましい。しかし、酸性水の流量
を過剰に抑制すると、生成した酸性水がアルカリ性水に
混入するので、アルカリ性水のｐＨを所望値まで高める
のが困難になる。アルカリ性水と酸性水の流量比率を
４：１にすることにより、最良の効率が得られる。電解
槽３６への供給電力は使用者が選択した所望のｐＨ（例
えば、ｐＨ８.５、ｐＨ９.０、又はｐＨ９.５）が得ら
れるようにマイコン１８２によって制御される。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。

【００４６】使用者が“酸性水”を選択した時には、リ
レー２００を励磁することにより切換えスイッチ１９８
が反転され、中央電極板６０が陽極となり側方電極板５
８および６２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７２に
は酸性水が得られ、第２出口７４にはアルカリ性水が出
力される。また、流体制御弁９０のディスク９６は図１
５（Ｃ）に示した角位置に回転される。この角位置で
は、使用水出口１４８への酸性水の流量は例えば３ｌ／
分になり、捨て水出口１５０へのアルカリ性水の流量は
２ｌ／分になる。酸性水は蛇口に送られ、アルカリ性水
は捨て水として流しに捨てられる。

【００４７】電解槽３６の使用に伴い、陰極板の表面に
はＣａＣＯ₃、Ｃａ(ＯＨ)₂、Ｍｇ(ＯＨ)₂などが析出
し、電解槽の性能を低下させる。そこで、この技術分野
において周知のように、適当な時期に前回の使用時とは
逆の極性の電圧を印加することにより、析出物を溶解さ
せ、電極板から除去すること（以下、逆電清掃という）
が好ましい。この逆電清掃中に電解槽３６から流出する
水には析出物が溶解しており、飲用に適さないので、捨
てるのが好ましい。そこで、この逆電清掃モードにおい
ては、回転ディスク９６は図１５（Ｄ）に示した角位置
に位置決めされる。この角位置では、電解槽３６から流
出する水の全量は捨て水出口１５０に送られ、ホース３
０を介して流しに捨てられる。

【００４８】また、活性炭カートリッジ３４への通水に
伴い、活性炭は物質を吸着し、活性炭の吸着性能が低下
する。そこで、水処理装置１０の非使用時の適当な時期
に活性炭カートリッジ３４を加熱して活性炭を再生する
のが好ましい。制御装置１７６のマイコン１８２は、再
生時刻設定スイッチ１６６により設定された再生時刻が
到来した時、或いは手動再生スイッチ１６４が押された
時には、ヒーター４６に通電するようにプログラムされ
ている。ヒーター４６への通電により、カートリッジ３
４内の水は沸騰し、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。カートリッジ３４内の滞留水と活性炭に含
まれた水が蒸発すると、サーミスタ２０８により検出さ
れるカートリッジ３４底部の温度が上昇する。マイコン
１８２はカートリッジ３４底部の温度が例えば１２０℃
を超えると、ヒーター４６への通電を終了させる。

【００４９】マイコン１８２は、水処理装置１０の非使
用時にアクチュエータ９２のモータを定期的に駆動して
回転ディスク９６を回転させるようにプログラムするの
が好ましい。このようにすれば、回転ディスク９６が静
止部材９４に固着するのを防止することができる。

【００５０】図１６は前述した本発明の流体制御弁９０
のレイアウトの変化形を示す。図１６には前述した構成
要素と共通する構成要素は同じ参照番号で示し、説明は
省略する。このレイアウトにおいては、夫々の入力ポー
ト１５２および１５４は円周方向に延長する細長い単一
のポートとして形成されている。図１６（Ａ）および図
１６（Ｄ）の位置では、入力ポート１５２および１５４
から入来した流体の全量は、夫々、第１出口１４８又は
第２出口１５０に送られる。ディスク９６が図１６
（Ｃ）の位置にある時には、入力ポート１５２および１
５４から入来した流体は、夫々、第１出口１４８および
第２出口１５０に送られる。図１６（Ｂ）に示したよう
に、ディスク９６の閉鎖面１６０が入力ポート１５２又
は１５４を部分的に閉鎖すると、第１出口１４８および
第２出口１５０から流出する流量比率が増減せられる。
このレイアウトでは、ディスク９６の回転角位置を制御
することにより、流量比率を連続的に変えることができ
る。

【００５１】以上には本発明を水処理装置の流体制御弁
に適用した実施例について記載したが、本発明は斯る応
用例に限定されるものではなく、本発明の流体制御弁は
２種の流体の流量と方向の制御に広く利用することがで
きる。また、静止部材９４およびディスク９６のポート
のレイアウトは適宜変更することができる。ディスク９
６は手動により回転駆動することもできるし、モータ以
外のアクチュエータによって駆動してもよい。

【００５２】

【発明の効果】本発明の２入力・２出力型流体制御弁９
０は、ディスク９６を回転させるだけで２種の流れの流
量と方向を制御することができるので、操作が著しく簡
単である。

【００５３】他の観点においては、ディスク９６の回転
運動のみにより流れの流量と方向が制御されるので、モ
ータのような電動アクチュエータ９２によってディスク
９６を制御することができ、流れを電気的に自動制御す
るのに適している。

【００５４】更に他の観点においては、流体制御弁９０
は、静止部材９４と回転ディスク９６と駆動手段（シャ
フト）１０２のみで構成することができるので、構造が
極めて簡単であり、コンパクトかつ安価に形成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の流体制御弁が組み込まれた水
処理装置の使用例を示す斜視図である。

【図２】図２は、図１に示した水処理装置の分解斜視図
である。

【図３】図３は、図２に示した電解槽の分解斜視図であ
る。

【図４】図４は、図３のIV−IVに沿った断面図で、電解
槽の組立状態を示す。

【図５】図５は、図４のV−V線に沿った断面図で、図面
簡素化のため電極板とスペーサは省略してある。

【図６】図６は、図４のVI−VI線に沿った断面図であ
る。

【図７】図７は、図４のVII−VII線に沿った断面図であ
る。

【図８】図８は、図５の円内部分の拡大図である。

【図９】図９は、流体制御弁の分解斜視図である。

【図１０】図１０は、図９に示した静止部材とディスク
を斜め下から見た分解斜視図である。

【図１１】図１１は、図９に示したハウジングの平面図
である。

【図１２】図１２は、図１１のXII−XIIに沿った断面図
である。

【図１３】図１３は、操作表示部の１例を示す。

【図１４】図１４は、制御装置のブロック図である。

【図１５】図１５は、図１２のXV−XVに沿った断面図
で、流体制御弁の回転ディスクが異なる角位置にあると
ころを示す。

【図１６】図１６は、図１５と同様の断面図で、静止部
材とディスクのレイアウトの変化形を示す。

【符号の説明】

１０： 水処理装置 ３６： 電解槽 ９０： ２入力・２出力型流体制御弁 ９２： 電動アクチュエータ ９４： 流体制御弁の静止部材 ９６： 流体静止の回転ディスク ９８： 静止部材の接合面 １００： 回転ディスクの接合面 １０２： ディスクの駆動手段（シャフト） １３８： 静止部材の第１流体出口 １４４： 静止部材の第２流体出口 １４０： 静止部材の第１流体入口 １４２： 静止部材の第２流体入口 １４８： 静止部材の第１出力ポート １５０： 静止部材の第２出力ポート １５２： 静止部材の第１入力ポート（オリフィス） １５４： 静止部材の第２入力ポート（オリフィス） １５６、１５８： 回転ディスクの凹み １６０： 回転ディスクの閉鎖面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒田 朱美 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番 １号 東陶機器株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16K 11/00 - 11/24 F16K 31/04

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平坦な接合面に沿って互いにすべり係合
   する静止部材および回転ディスクと、前記ディスクの軸
   線を中心として前記ディスクを回転させる駆動手段とを
   備え、 前記静止部材の接合面には、前記ディスクの回転軸線を
   中心とする所定半径の円に沿って、第１の流体出口に連
   通する第１の出力ポートと、第１の流体入口に連通する
   第１の入力ポートと、第２の流体入口に連通する第２の
   入力ポートと、第２の流体出口に連通する第２の出力ポ
   ートとが、互いに円周方向に離間して開口させてあり、 前記回転ディスクは、前記静止部材の夫々のポートに相
   対峙するべくディスクの接合面に開口し互いにほぼ直径
   方向に対向する互いに独立した第１および第２の凹み
   と、前記第１および第２入力ポートの開度を制御する閉
   鎖面とを備え、 前記回転ディスクの第１および第２の凹みの少なくとも
   一方は、前記第１および第２入力ポートといづれか一方
   の出力ポートとを同時に連通させるが、第１および第２
   入力ポートと第１および第２出力ポートのすべてを同時
   には連通させないような円周方向広がりを有し、 もって、ディスクの回転角位置に応じて、ディスクの前
   記一方の凹みが静止部材の第１および第２入力ポートと
   第１又は第２出力ポートと整合しているときには第１お
   よび第２入力ポートから入来する流体の全量が選択的に
   第１又は第２出力ポートから流出せられ、ディスクの夫
   々の凹みが、夫々、第１入力ポートおよび第１出力ポー
   ト並びに第２入力ポートおよび第２出力ポートと整合し
   ているときには第１および第２入力ポートから入来する
   流体は夫々第１および第２出力ポートから流出せられ、
   ディスクの閉鎖面が第１又は第２入力ポートを部分的に
   閉鎖しているときには第１出力ポートから流出する流体
   と第２出力ポートから流出する流体の流量比率が制御さ
   れることを特徴とする２入力・２出力型の流体制御用デ
   ィスク弁。
2. 【請求項２】 前記第１入力ポートおよび第２入力ポー
   トの少なくとも一方は互いに円周方向に離間された少な
   くとも２つのオリフィスからなり、ディスクの閉鎖面が
   いづれかのオリフィスを閉鎖することにより第１出力ポ
   ートから流出する流体と第２出力ポートから流出する流
   体の流量比率が段階的に制御されることを特徴とする請
   求項１に基づく流体制御用ディスク弁。
3. 【請求項３】 ディスクの前記閉鎖面は前記オリフィス
   の直径よりも実質的に大きな円周方向幅を有することを
   特徴とする請求項２に基づく流体制御用ディスク弁。
4. 【請求項４】 前記第１入力ポートおよび第２入力ポー
   トの少なくとも一方は円周方向に延長する細長いオリフ
   ィスからなり、ディスクの閉鎖面が前記オリフィスを部
   分的に閉鎖することにより第１出力ポートから流出する
   流体と第２出力ポートから流出する流体の流量比率が連
   続的に制御されることを特徴とする請求項１に基づく流
   体制御用ディスク弁。
5. 【請求項５】 ディスクを回転させる前記駆動手段は、
   制御手段によって制御される電動モータからなる請求項
   １から４のいづれかに基づく流体制御用ディスク弁。
6. 【請求項６】 前記制御手段はモータを定期的に駆動し
   て回転ディスクを回転させることにより回転ディスクが
   静止部材に固着するのを防止することを特徴とする請求
   項５に基づく流体制御用ディスク弁。
7. 【請求項７】 前記ディスク弁は、水の電気分解により
   水素イオンリッチの酸性水と水酸イオンリッチのアルカ
   リ性水を生成する電解槽に接続され、電解槽から流出す
   る酸性水とアルカリ性水の流量比率制御と方向制御に使
   用されることを特徴とする請求項１から６のいづれかに
   基づく流体制御用ディスク弁。