11 kn. de publicación: ES 2 058 665. 51 kint. Cl. 5 : C02F 1/46

k 19 OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS ESPAÑA 11 kn. de publicación: ES 2 058 665 51 kint. Cl. 5 : C02F 1/46 C02F 1/469 C02F 1/68 A61K 35/08 12 k TRADUCCION DE PATENTE EUROPEA T3 86 k Número de solicitud europea: 90108278.4 86 k Fecha de presentación : 30.04.90 87 k Número de publicación de la solicitud: 0 396 107 87 k Fecha de publicación de la solicitud: 07.11.90 k 54 Título: Aparato para regular la concentración de iones para agua iónica. k 30 Prioridad: 02.05.89 JP 113382/89 k 73 Titular/es: Inax Corporation 3-6, Koiehonmachi Tokoname-Shi Aichi, JP k 45 Fecha de la publicación de la mención BOPI: 01.11.94 k 72 Inventor/es: Saito, Shiro, c/o Inax Corporation k 45 Fecha de la publicación del folleto de patente: 01.11.94 k 74 Agente: Ungría López, Javier Aviso: En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicación en el Boletín europeo de patentes, de la mención de concesión de la patente europea, cualquier persona podrá oponerse ante la Oficina Europea de Patentes a la patente concedida. La oposición deberá formularse por escrito y estar motivada; sólo se considerará como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de oposición (art 99.1 del Convenio sobre concesión de Patentes Europeas). Venta de fascículos: Oficina Española de Patentes y Marcas. C/Panamá, 1 28036 Madrid

1 ES 2 058 665 T3 2 DESCRIPCION antecedentes de la invención Campo de la invención La presente invención se refiere a un aparato regulador de la concentración de iones para un generador de agua iónica que es capaz de generar constantemente agua iónica alcalina y agua iónica ácida con la concentración deseada, incluso a partir de agua potable, como el agua de ciudad, que tiene diferente resistencia en las localidades según el tipo y la relación de impurezas mezcladas con el agua. Descripción de la técnica anterior En un generador general de agua iónica, se suministra agua potable, por ejemplo, agua de ciudad, a una cuba electrolítica que está dividida por una membrana de intercambio iónico, y se aplica un voltaje CC entre el electrodo negativo y el electrodo positivo, entre los que se encuentra la membrana de intercambio iónico. Con la aplicación del voltaje, los iones alcalinos, como calcio ysodio,sereúnen en el lado del electrodo negativo pasando a través de la membrana de intercambio iónico, mientras que los iones ácidos, como ácido carbónico y cloro, se reúnen en el lado del electrodo positivo pasando a través de la membrana de intercambio iónico. El agua iónica alcalina, que produce un efecto de hinchamiento para ablandar cosas, un efecto disolvente para disolver cosas y un efecto termoconductor para transferir calor rápidamente, se usa ampliamente, porque mejora ventajosamente la salud del cuerpo humano y mejora el efecto de teñido y el sentido del gusto. El agua iónica ácida, que tiene propiedad astringente para constreñir las cosas, una propiedad blanqueante para limpiar las cosas y propiedades desinfectantes, se usa para belleza, cocinar, higiene, limpieza, etc. El efecto de dicha agua iónica varía según la concentración de iones. Por tanto, para satisfacer las necesidades de una amplia gama de clientes, es importante regular la concentración del agua iónica producida mediante su conmutación selectiva. Como es sabido, la concentración del agua iónica es proporcional al valor de la corriente electrolítica que fluye por la cuba electrolítica. Por este motivo, en un generador convencional de agua iónica, el voltaje a aplicar se regula secuencialmente con anterioridad, y la concentración de iones se varía cambiando el voltaje a aplicar. El agua potable suministrada por la red de agua tiene una calidad bastante diferente (en concreto, el contenido de sustancias conductoras representadas por la resistividad) según las localidades, porque el tipo y la cantidad de impurezas que contiene, varían según los distritos. Por tanto, la resistividad eléctrica del agua potable también varía según los distritos. Como la resistividad eléctrica del agua potable varía según los distritos, la corriente electrolítica (que fluye desde el polo positivo al negativo a través del agua de la cuba electrolítica) producida por la aplicación de un voltaje predetermina a la cuba electrolítica es diferente según la resistividad eléctrica, haciendo así desventajosamente que no sea uniforme la concentración de iones del agua iónica producida a 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 un voltaje predeterminado. Más específicamente, en un generador convencional de agua iónica que controla la concentración de iones conmutando selectivamente los voltajes a aplicar a la cuba electrolítica, previamente establecidos secuencialmente, la concentración de iones varía según el agua potable de los respectivos distritos, y en realidad es imposible obtener una concentración constante de iones en todos los distritos, mediante la aplicación de un voltaje constante. Objeto y resumen de la invención Por consiguiente, un objeto de la presente invención es proporcionar un aparato regulador de la concentración de iones para un generador de agua iónica que es capaz de proporcionar agua iónica con la concentración prevista de iones cuando se instala en distritos de ciudades cuya agua es de diferente calidad. Otro objeto de la presente invención es proporcionar un aparato regulador de la concentración de iones para un generador de agua iónica que es capaz de proporcionar una concentración constante de iones cuando el conmutador de cambio de concentración de iones está enlamisma banda aunque el generador de iones esté instalado en distritos en los que el agua potable tenga diferente resistencia. Otro objeto de la presente invención es proporcionar un aparato regulador de la concentración de iones para un generador de agua iónica que facilita la operación sin ocasionar problemas al usuario. Otro objeto de la presente invención es proporcionar un aparato regulador de la concentración de iones para un generador de agua iónica que es capaz de corregir continuamente la concentración de iones al valor correcto durante el uso, proporcionando así un generador de agua iónica de gran precisión. Para lograr dicho objetivo, la presente invención proporciona un aparato para regular la concentración de iones en un generador de agua iónica que separa agua potable en agua iónica alcalina y agua iónica ácida aplicando un voltaje CC entre los electrodos en una cuba electrolítica que está dividida por una membrana de intercambio iónico, comprendiendo el aparato un dispositivo para medir entre porciones específicas que conducen a la cuba electrolítica la caída de voltaje que se produce cuando se aplica un voltaje de referencia, y una calculadora para calcular el voltaje Vx que se aplica a la cuba electrolítica para regular la concentración iónica a un valor deseado a partir de la proporción k de la caída de voltaje, entre las porciones específicas, producida por la aplicación del voltaje de referencia al agua que se examina, a la caída de voltaje de referencia, entre las porciones específicas, producida por la aplicación del voltaje de referencia al agua de referencia y un voltaje establecido Vn que corresponde a la concentración iónica deseada en base alaecuación siguiente: Vx = k x Vn La caída de voltaje entre las porciones específicas que conducen a la cuba electrolítica es linealmente diferente según el voltaje aplicado a

3 ES 2 058 665 T3 4 la cuba electrolítica. Además, el agua potable tiene diferente resistencia según las localidades. Por tanto, las caídas de voltaje entre las porciones específicas del agua potable de los respectivos distritos se obtienen moviendo la líneas de caída de volta en conjunto en paralelo entre sí en correspondencia con las resistencias de las respectivas aguas potables. En base a estos supuestos, la caída de voltaje del agua examinada, producida por la aplicación del voltaje de referencia, se mide en la presente invención, y la proporción k de la caída de voltaje producida por la aplicación del voltaje de referenciaalaguaexaminadaalacaída de voltaje producida por la aplicación del voltaje de referencia al agua de referencia se obtiene mediante comparación. Es decir, obtener k equivale a obtener la proporción de la resistencia del agua examinada y la resistencia del agua de referencia. Para hacer que sea constante el valor de la corriente que fluye en la cuba electrolítica entre el agua de referencia y el agua examinada, se aplica el voltaje obtenido multiplicando el voltaje establecido por k. De esta forma, es posible aplicar una corriente analítica constante al agua potable que tiene diferente resistencia según las localidades. Es sabido que la concentración de iones del agua potable corresponde definitivamente a la corriente analítiva. Por tanto, según la presente invención, es posible obtener una concentración constante de iones a partir del agua potable de un distrito que tiene diferente resistividad de la del agua potable de otro distrito. Breve descripción de los dibujos La figura 1 es una vista en perspectiva de un generador de agua iónica. La figura 2 es una vista en alzado de un generador de agua iónica, con la tapa del lado delantero quitada. La figura 3 es una vista en sección del generador de agua iónica representado en la figura 2, tomada a lo largo de la línea A-A. La figura 4 es una vista en alzado, en sección parcial, de una cuba electrolítica. La figura 5 es una vista lateral en alzado, en sección vertical, de una cuba electrolítica. La figura 6 es un diagrama del circuito eléctrico de un generador de agua iónica. Ylafigura7esungráfico que representa los resultados del experimento de caída de voltaje. Descripción de la realización preferida Como se representa en las figuras 2 y 3, las partes mecánicas, como una cuba electrolítica 3, una válvula de solenoide 4, un grifo de derivación 5, un depurador de agua 6 y un conducto de agua 7están dispuestas en un generador de agua iónica 1. El agua potable, como agua de ciudad, suministrada desde una entrada 8 fluye al grifo de derivación5através de la válvula de solenoide 4 y un tubo de comunicación 9 y se suministra al depurador de agua 6 a través de un paso de suministro de agua previsto en un elemento de comunicación 10. Después de depurar el agua, ésta se hace volver al grifo de derivación5através de un paso de descarga de agua en el elemento de comunicación 10 y se suministra al conducto de agua 7. La tubería de agua 7 suministra el agua potable depurada a la cuba analítica 3 a través de las tu- 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 berías de derivación de suministro de agua 11 y 12. La cuba electrolítica 3 se representa en la vista en alzado en sección parcial de la figura 4 y en la vista lateral en alzado en sección vertical de la figura 5. En la cuba electrolítica 3 de esta realización, dos membranas de intercambio iónico en forma de caja 13 se han previsto en una carcasa 14, dividiendo así el interior de la cuba electrolítica 3 en cinco cámaras mediante las membranas de intercambio iónico 13. Se han colocado electrodos positivos 15 en las membranas de intercambio iónico en forma de caja 13, y se han colocado electrodos negativos 16 en las cámaras adyacentes a las membranas de intercambio iónico 13. En otros términos, el electrodo negativo, el electrodo positivo, el electrodo negativo, el electrodo positivo y el electrodo negativo están dispuestos en ese orden en las cinco cámaras paralelas, como se representa en la figura 5. El número de referencia 17 representa un terminal de conexión del electrodo negativo 16 y se establece conducción con cada electrodo negativo 16 mediante un elemento conductor (no representado). El número de referencia 18 representa un terminal de conexión del electrodo positivo 15 y se establece conducción con cada electrodo positivo a través de un elemento conductor 18e, como se representa en la figura 4. La tubería de bifurcación de suministro de agua 11 comunica con un lado de extremo de la cámara positiva en la que está dispuesto el electrodo positivo 15. El otro lado de extremo de la cámara positiva comunica con una descarga de agua iónica ácida 19. La tubería de bifurcación de suministro de agua 12 comunica con un lado de extremo de la cámara negativa en la que está dispuesto el electrodo negativo 16. El otro lado de extremo de la cámara positiva comunica con una descarga de agua iónica alcalina 20. La descarga de agua iónica ácida 19 y la descarga de agua iónica alcalina 20 están conectadas por tuberías conunasalidadeaguaácida22yunasalidade agua alcalina 23, respectivamente, previstas en una carcasa 21 en el lado trasero del generador de agua iónica 1. Como piezas eléctricas, el generador de agua iónica 1 está dotado de conmutadores de cambio de concentración de iones 24 a 28, y un conmutador de cambio de conexión-desconexión 29 para la válvula de solenoide 4 en la superficie delantera de una carcasa 2 del lado frontal del generador de agua iónica 1. Dichos conmutadores 24 a 29 están conectados por cableado a un substrato de circuito eléctrico 30 representado en la figura 3. El generador de agua iónica 1 de esta realización está provistodeunvoltímetro 31 para medir la caída de voltaje entre dos puntos 7a, 7b, distantes 40 mm uno de otro en esta realización, en el conducto de agua 7 que conduce a la cuba electrolítica 3, como se representa en las figuras 3 y 4. El voltímetro 31 mide la diferencia de potencial entre los electrodos (no representados) dispuestos en los puntos 7a, 7b en el conducto de agua 7. Cuando se aplica un voltaje negativo al terminal 17 y se aplica un voltaje positivo al terminal 18, el campo eléctrico generado entre los terminales 17, 18 se propaga al agua en el conducto de agua 7, 3

5 ES 2 058 665 T3 6 por lo que se produce una diferencia de potencial entre los puntos 7a y 7b. El voltímetro detecta la diferencia de potencial. La diferencia de potencial varía con el cambio del voltaje aplicado entre los terminales 17 y 18. La diferencia de potencial también cambia con la resistividad del agua presente en el conducto de agua 7. El circuito montado en el substrato de circuito eléctrico 30 tiene una estructura como la representada en la figura 6. En la figura 6, el número de referencia 32 representa un transformador que baja el voltaje de suministra de 100 V a 42 V. Al lado del devanado primario del transformador 32 está conectado un circuito en el que la válvula de solenoide 4 y el conmutador 29 para el control de la conexión-desconexión de la válvula de solenoide 4 están conectados en serie. Al lado de devanado secundario del transformador 32 está conectado un rectificador 33 para convertir CA en CC. El terminal de salida situado en el lado positivo del rectificador 33 está conectado al terminal positivo 18 de la cuba electrolítica 3 a través de un transistor tipo NPN 34. El terminal negativo 17 de la cuba electrolítica 3 está conectado al terminal de salida en el lado negativo del rectificador 33. El rectificador 33, el transistor 34 y la cuba electrolítica constituyen un circuito magnético cerrado. La salida del voltímetro 31 para medir la caída de voltaje entre los dos puntos distantes en el conducto de agua 7 se suministra a una unidad central de proceso (CPU) 36 a través de un convertidor A/D 35. La CPU 36 calcula el valor de voltaje (voltaje electrolítico) aplicado a la cuba electrolítica 3 con el fin de regular la concentración de iones que se describirá más adelante, y el lado de salida de la CPU 36 está conectado a un controlador 38 a través de un convertidor D/A 37. El controlador controla el voltaje base del transistor 34 en correspondencia con el resultado del cálculo, controlando así elvoltajedesalidadel transistor 34, a saber, el voltaje aplicado a la cuba electrolítica 3. A continuación se explicará un procedimiento para regular la concentración de iones en el generador de agua iónica 1 provisto de la estructura de circuito antes descrita. El agua de referencia (por ejemplo, el agua potable de la ciudad de Tokio) se suministra primeramente a la cuba electrolítica 3 a través del conducto de agua y las tuberías de suministro de agua 11, 12, y se aplica un voltaje de referencia predeterminado V A entre el terminal de conexión 17 en el lado negativo de la cuba electrolítica 3 y el terminal de conexión 18 en su lado positivo. Para aplicar el voltaje de referencia V A,elconvertidor D/A 37 convierte la señal de voltaje de referencia procedente de la CPU 36 en señal analógica y la señal analógica se suministra al controlador 38 de manera que regule el voltaje base del transistor 34 en correspondencia con el voltaje de referencia. La caída de voltaje Vo entre los dos puntos distantes entre sí 40 mm en esta realización en el conducto de agua 7 que conduce a la cuba electrolítica 3, se mide con el voltímetro 31 cuando se aplica el voltaje de referencia V A,yelvalor medido se almacena en la CPU 36. El agua que se mide (por ejemplo, el agua po- 4 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 table de la ciudad de Osaka, en la que está instalado el generador de agua iónica 1) se suministra después a la cuba electrolítica 3. La caída de voltaje Vs en el conducto de agua 7 que conduce a la cuba electrolítica 3 se mide con el voltímetro 31 cuando se aplica el voltaje de referencia V A,y el valor medido se envía a la CPU 36 de la misma manera que el del agua de referencia. En casos ordinarios, como la resistividad del agua examinada es diferente de la del agua de referencia, los voltajes Vs y Vo asumen valores diferentes. La CPU 36 obtiene la proporción k de la caída de voltaje Vs del agua examinada a la caída de voltaje Vo del agua de referencia, a saber: k = Vo/Vs...(1) Obtener k significa obtener la proporción de la resistencia del agua examinada a la resistencia del agua de referencia. Esto también es claro por el resultado del experimento representado en la figura7. Lafigura7representaelcambiodela caída de voltaje en los puntos especificados en el agua de referencia y el agua examinada. Como es claro por la figura 7, cuando se varía el voltaje aplicado a los terminales 17, 18 de la cuba electrolítica 3, la diferencia de potencial entre los puntos 7a y 7b cambia linealmente tanto en el agua de referencia como en el agua examinada. El gradiente de la línea de caída de voltaje del agua de referencia es substancialmente idéntico al del agua examinada. La línea de caída de voltaje del agua de referencia es substancialmente idéntica a la línea obtenida desplazando ligeramente hacia arriba las caídas de voltaje del agua de referencia. Por consiguiente, si se obtiene la proporción k de la caída de voltaje Vo del agua de referencia y la caída de voltaje Vs del agua examinada producida por la aplicacióndel voltaje de referencia, es posible obtener la proporción de la resistencia del agua de referencia a la resistencia del agua examinada. Este hecho significa que, para hacer constante la corriente electrolítica que fluye por la cuba electrolítica 3 entre el agua de referencia y el agua que se examina, se aplica el voltaje Vx obtenido multiplicando el voltaje Vn aplicado al agua de referencia por k. Es decir, se obtiene Vx = k x Vn...(2) Este cálculo lo realiza la CPU 36. Cuando se presiona el conmutador 24, el voltaje predeterminado Vn se introduce en la CPU 36. El voltaje predeterminado se refiere a un voltaje establecido para obtener el agua iónica con una concentración predeterminada de iones en el agua de referencia. Los conmutadores de cambio 25, 26, 27 y 28 se han previsto para introducir diferentes voltajes a la CPU 36 para obtener diferentes aguas iónicas a partir del agua de referencia. Por ejemplo, el conmutador de cambio 25 se ha previsto para obtener agua alcalina con una concentración de iones hidrógeno de ph 8, y cuando se pulsa el conmutador de cambio 25, se introduce un voltaje de 16 V en la CPU 36. El conmutador de cambio 26 se ha previsto para obtener agua alcalina de ph 9, y cuando se pulsa el

7 ES 2 058 665 T3 8 conmutador de cambio 25, se introduce un voltaje de 24 V en la CPU 36. Igualmente, cuando se pulsan los conmutadores de cambio 24, 27 y 28, los diferentes voltajes se introducen en la CPU 36. Por consiguiente, el usuario del generador de agua iónica 1 sólo tiene que pulsar uno de los conmutadores 24 a 28, a voluntad, para regular la concentración de iones. La CPU 36 calcula el valor de Vx en base a la ecuación (2) a partir del voltaje preestablecido Vn que se regula en correspondencia con los conmutadores de cambio 24 a 28. El valor de Vx se convierte en una señal analógica con el convertidor D/A 37 y se envía al controlador 38. El controlador 38 controla el voltaje base del transistor 34 de manera que regule el voltaje en el lado de salida del transistor 34, a saber, el voltaje electrolítico Vx aplicado a los terminales 17, 18 de la cuba electrolítica 3 a Vx. En otros términos, el voltaje electrolítico de Vx 5 10 15 20 se aplica a la cuba electrolítica 3. De esta forma, es posible hacer que sea constante la corriente electrolítica que fluye en la cuba electrolítica 3, incluso en aguas locales examinadasderesistenciadiferentedeladelaguadereferencia. Es sabido que la concentración de iones del agua potable corresponde de forma definida y lineal a la corriente electrolítica. Por tanto, el generador de agua iónica 1 de esta realización es capazdeproporcionaraguaiónica alcalina y agua iónica ácida que tienen con concentración constante de iones en correspondencia con los conmutadores de cambio 24 a 28 a partir del agua potable de cualquier distrito. En la invención, es posible corregir automáticamente la concentración de iones durante el uso del generador de agua iónica 1 mediante cálculos continuos de las ecuaciones (1) y (2). 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5

9 ES 2 058 665 T3 10 REIVINDICACIONES 1. Aparato para regular la concentración de iones en un generador de agua iónica que separa agua potable introducida en una cuba electrolítica en agua iónica alcalina y agua iónica ácida aplicando un voltaje CC entre los electrodos en dicha cuba electrolítica que está dividida por una membrana de intercambio iónico, comprendiendo el aparato: medios para medir entre porciones específicas que conducen a la cuba electrolítica la caída de voltaje que se produce cuando se aplica un voltaje de referencia al electrodo positivo y al electrodo negativo; una calculadora para calcular el voltaje Vx que se aplica a dichos electrodos de dicha cuba electrolítica para regular la concentración iónica a un valor deseado a partir de la proporción k de la caída de voltaje, entre las porciones específicas, producida por la aplicación del voltaje de referencia al agua que se examina, a la caída de voltaje de referencia, entre las porciones específicas, producida por la aplicación de un voltaje de referencia al agua de referencia y un voltaje establecido Vn que corresponde a la concentración deseada de iones en base a la ecuación siguiente: Vx = k x Vn y medios para aplicar dicho voltaje Vx calculado por dicha calculadora a dichos electrodos en dicha cuba electrolítica. 2. Aparato según la reivindicación 1, donde dichas porciones específicas comunican con dicha cuba electrolítica de manera que dicha agua po- 5 10 15 20 25 30 35 table introducida en una cuba electrolítica pase por dichas porciones específicas, y dichas porciones específicas distan una de otra una distancia predeterminada. 3. Aparato según la reivindicación 1, donde dicha cuba electrolítica está dividida en una pluralidad de cámaras por dicha membrana de intercambio iónico, y en cada una de dichas cámaras se ha dispuesto un polo positivo o un polo negativo. 4. Aparato según la reivindicación 3, comprendiendo además un primer elemento de suministro de agua para suministrar dicha agua potable a una cámara provista de dicho polo positivo, y un segundo elemento de suministro de agua para suministrar dicha agua potable a una cámara provista de dicho polo negativo; estando conectados dichos elementos primero y segundo de suministro de agua a uno e idéntico elemento de suministro de agua en el lado hacia arriba; y dichos medios para medir la caída de voltaje miden la diferencia de potencial entre el interior de dicho primer elemento de suministro de agua y el interior de dicho segundo elemento de suministro de agua. 5. Aparato según la reivindicación 3, donde dicha cámara provista de dicho electrodo positivo comunica con una salida de dicha agua iónica ácida y dicha cámara provista de dicho electrodo negativo comunica con una salida de dicha agua iónica alcalina. 6. Aparato según la reivindicación 1, comprendiendo además medios para introducir en dicha calculadora un voltaje que se ha regulado en correspondencia con la concentración deseada de iones. 40 45 50 55 60 65 NOTA INFORMATIVA: Conforme a la reserva del art. 167.2 del Convenio de Patentes Europeas (CPE) y a la Disposición Transitoria del RD 2424/1986, de 10 de octubre, relativo a la aplicación del Convenio de Patente Europea, las patentes europeas que designen a España y solicitadas antes del 7-10-1992, no producirán ningún efecto en España en la medida en que confieran protección a productos químicos y farmacéuticos como tales. Esta información no prejuzga que la patente esté o no incluída en la mencionada reserva. 6

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