JP2003202248A - 浄水器の流量検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 検出感度の個体差が低減でき、正確な流量検
出が行え、しかも信頼性の高い低コストで製作可能な浄
水器の流量検出装置を提供する。 【解決手段】 流量を測定する導水管３９内に、水流に
よって、導水管３９の中心軸回りの一定方向に回転する
羽根車４２を設け、その径方向先端に磁石４２ａを配設
して、径方向に放射状に突き抜ける磁束５０を有する磁
界が回転するようにし、その回転磁界の通過範囲に、コ
イル４３を配し、磁束５０によってコイル４３に生じる
脈動的な誘導電流を信号処理部１００に導き、二値化処
理して、磁束５０の通過に応じたディジタル信号を形成
し、それをカウントして積算することによって、流量を
検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、浄水器の流量検出
装置に関し、さらに詳しくは、浄水器もしくは浄水器カ
ートリッジの寿命または交換時期を検知するため磁気羽
根車方式を用いた、浄水器の流量検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】流路中にフィルタなどの濾過手段を配し
て流水の浄化を行う浄水器においては、良好な浄水性能
を維持するために、実際に濾過手段を通過した所定流量
毎に、濾過手段の清掃または交換を行うことが不可欠で
ある。このような浄水器には家庭用の水道蛇口に直結し
て使用されるものも多く、濾過手段を交換しやすいよう
カートリッジ化してメンテナンスを容易にしたものが普
及している。これらは、浄水器に流れる流量検出装置を
備えており、積算流量を検出してカートリッジの交換時
期を知らせるようになっている。

【０００３】従来、このような浄水器の流量検出装置に
おいて、流路中に設けられた磁石付の羽根車が回転し、
この磁石の回転磁界を流路の外側に配設された磁気検出
手段によって検出して、羽根車の回転数を求めることに
より、カートリッジの交換時期をユーザに知らせるもの
が知られている。

【０００４】例えば、特開２００１−１８３１８９公報
に記載されている装置はその例である。同公報に開示さ
れているように、磁気検出手段としては、リードスイッ
チ、ホールＩＣ（ホール素子）等があるが、特にリード
スイッチが多用されている。

【０００５】図５に示したのは、このような従来の浄水
器の別の一例を示す断面図である。符号１はフィルタな
どの濾過手段をカートリッジ化した浄水器カートリッジ
１である。原水通水路３２から原水が導入され、導水管
３９を通して矢印の方向へ原水が流される。原水は、浄
水器カートリッジ原水入口１３に到達して浄水器カート
リッジ１に入り、浄水器カートリッジ浄水出口１４から
浄水となって出水され、浄水出口３５から、例えば水道
蛇口に導かれるものである。導水管３９内には、水流に
よって一方向に回転される羽根車４２が設けられてい
る。羽根車４２の先端には磁石が設けられている。導水
管３９の外側には、リードスイッチ４１が設けられてい
る。

【０００６】ここで、リードスイッチは、例えば、ガラ
ス管に封入されて開接点を形成する強磁性体よりなるリ
ード部材を備え、外部磁界が作用すると磁気誘導された
リード部材同士が吸引されて接触し、接点が閉じられる
ことを利用した磁気検出素子である。また、ホール素子
はホール効果を利用した磁気検出素子である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リード
スイッチは、通常製作時の動作感度が大きくばらつき、
選別して使うことが前提となるため、流量検出装置の量
産性に難点があり、また無選別で使用した場合は、流量
の検出検出のばらつきが大きくなってしまうという問題
があった。またリードスイッチは、機械接点を用いてい
るので、比較的寿命が短く、長期の使用に耐えないとい
う問題があった。次に、ホール素子は、出力抵抗のばら
つきが大きいため、その個体差によって検出感度がばら
ついてしまうという問題があった。さらに、ホール素子
とその周辺部品を１チップ化したホールＩＣは、自身を
駆動するために電源を必要とするため、比較的電流消費
が大きいので、例えば家庭用の小型浄水器などのように
電池駆動で用いるには不向きであるという問題があっ
た。また、この他によく知られた磁気検出素子として、
磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗素子があるが、この場
合も、上記と同様に、比較的感度ばらつきが大きいとい
う問題があった。

【０００８】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、検出感度の個体差が低減でき、正確な
流量検出が行え、しかも信頼性の高い、低コストで製作
可能な浄水器の流量検出装置を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の発明では、着磁部を備える羽根
車が流路内に設けられ、該羽根車が回転するときに前記
着磁部によって形成される回転磁界を磁気検出手段によ
って測定し、前記羽根車の回転数を算出することによっ
て流量検出を行う浄水器の流量検出装置であって、前記
磁気検出手段にコイルが備えられてなり、該コイルに生
じる誘導電流を検出して磁気の検出を行うように構成す
る。そのため、検出感度が製作ばらつきを抑えやすいコ
イル仕様によって決まり、電磁誘導を用いるのでコイル
の配置位置は磁界の通過する範囲で比較的自由に配置す
ることが可能である。

【００１０】請求項２に記載の発明では、前記コイル
が、プリント基板に設けられた導線パタンによって形成
されたことを特徴とする請求項１に記載の浄水器の流量
検出装置を用いる。そのため、巻き線工程が不要であ
り、しかも薄型化が可能となる。

【００１１】請求項３に記載の発明では、前記磁気検出
手段が、前記誘導電流の増幅手段と、該増幅された誘導
電流をディジタル信号化する二値化手段と、該二値化手
段によるディジタル信号を積算するカウンタ手段と、該
カウンタ手段による積算値が所定値を越えたときに流量
超過信号を出力する流量判定手段とが備えられてなるこ
とを特徴とする請求項１または２に記載の浄水器の流量
検出装置を用いる。そのため、羽根車の積算回転数が検
出できて、積算流量が所定値を超えたかどうかを常時監
視することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下では、本発明の実施の形態
を、添付図面を参照して説明する。なおすべての図面を
通して、同一または相当する部材は、同一の符号を付し
ている。

【００１３】図１に示したのは、本発明に係る浄水器の
流量検出装置が配設された浄水器全体３０を示す断面図
である。浄水器全体３０は、例えば蛇口近くの水道管に
原水通水路３２を入水側とし、浄水出口３５を出水側と
して取り付けられてなるもので、切替レバー３４によっ
て、切替弁３３を操作し、原水をそのまま通過させる
か、浄水するかを選択できるようになっている。

【００１４】図１は、切替レバー３４が浄水側に操作さ
れた場合を示すもので、原水通水路３２と導水管３９が
導通され、矢印の方向に原水が流れるようになってい
る。符号１は、例えば活性炭フィルタなどの濾過手段を
備える浄水機構がカートリッジ化された浄水器カートリ
ッジであり、浄水器カートリッジカバー３６を外すこと
により、上方に引き抜いて浄水器本体２から外して交換
することが可能とされている。浄水器カートリッジ１
は、浄水器本体２に装着時には、浄水器カートリッジ原
水入口１３が浄水器本体２の導水管３９と、また、浄水
器カートリッジ浄水出口１４が浄水出口３５と、それぞ
れ係合されて、原水を導入して浄水を排水することが可
能とされている。

【００１５】導水管３９中には、水流によって一方向に
回転させられる羽根車４２が設けられている。図２に示
したのは、その近傍を示す拡大図である。羽根車４２
は、導水管３９の軸方向に対して所定方向にねじられる
か曲げられた複数枚の回転翼が、導水管３９の径方向断
面のほぼ中央に回転軸支された軸４２ｂによって回転自
在に設けられている。羽根車４２の径方向先端には、磁
石４２ａ（着磁部）が導水管３９の内壁に近接するよう
に設けられている。

【００１６】磁石４２ａは、磁極が導水管３９の径方向
に合わせて配置されており、そのため、磁石４２ａによ
る磁界は、図２に模式的に示したように、導水管３９の
内壁面にほぼ垂直で、導水管３９の外部近傍で密になっ
ている磁束５０として表されるものになっている。

【００１７】導水管３９の外部には、磁気検出手段５１
が設けられている。具体的には、磁束５０が通過する範
囲に設けられたコイル４３とコイル４３の終端部に接続
された信号処理部１００からなる。

【００１８】磁石４２ａは、例えば永久磁石を採用する
ことができるが、羽根車４２を金属で設け、羽根部分を
着磁した構成としてもよい。また、磁石４２ａの数は単
数でも複数でもよいが、複数の場合は回転対称となるよ
う配置し、例えば２個の場合、導水管３９の内壁面に向
ける磁極を一方はＮ極、他方がＳ極となるようにすると
磁束５０が効率的に構成できる。また、１個の磁石を羽
根車４２の径方向に貫通させて配置して、その２極を利
用してもよい。さらに、例えばプラスチック磁石などで
多極着磁した円環状の磁石を羽根車４２の翼先端に取り
付けてもよい。

【００１９】次に、図３、４を参照して磁気検出手段５
１の具体的な構成を説明する。図３（ａ）は、本発明に
係る磁気検出手段５１の一例であり、図３（ｂ）は他の
例である。図３（ａ）に示した磁気検出手段５１は、プ
リント基板１０１上に、リード線を巻いて形成したコイ
ル４３であり、そのコイル終端はプリント基板１０１の
導線パタンに半田付けされて信号処理部１００に電気的
に接続されている。またプリント基板１０１にはコネク
タ１０２が設けられ、浄水器本体の制御部と容易に接続
できるように構成されている。

【００２０】図４は、磁気検出手段５１の回路ブロック
図を示したものである。信号処理部１００は、アナログ
増幅器１１１（増幅手段）、アナログ比較器１１２（二
値化手段）、カウンタ１１３（カウンタ手段）、ＤＩＰ
スイッチ１１４、ディジタル比較器１１５（流量判定手
段）を備えている。それぞれの電気部品は、例えば既製
または特製のＩＣやＤＩＰスイッチなどによって設けら
れ、プリント基板１０１上に実装されている。

【００２１】なお、通常行われるように、アナログ比較
器１１２には閾値の設定機構が、カウンタ１１３には、
積算値のリセット機構が、それら自身または別の周辺回
路によって設けられている。また、カウンタ１１３のカ
ウント値は、不揮発メモリまたは長寿命電池駆動などに
よって、信号処理部１００への電源供給が停止されても
保持可能とされている。

【００２２】図３（ｂ）に示した例は、図３（ｂ）のコ
イル４３を、プリント基板１０１上の導線パタン４４に
置き換えたコイル基板を用いるものである。導線パタン
４４は、例えば図示のように基板表面にループを描いた
パタンでもよいが、多層基板を用いて多重巻きにしても
よいことは言うまでもない。

【００２３】なお、より配置レイアウトの自由度を高め
るため、プリント基板１０１はフィルム基板を用いても
よい。

【００２４】なお、上記に説明したように、磁気検出手
段５１をコイル４３などと信号処理部１００を同一基板
上に形成すれば、部品点数や組立工数が減り、メンテナ
ンスも簡単となり、経済的となる利点があるが、それぞ
れを別々に構成してもよい。その場合、配置レイアウト
に自由度ができて、浄水器全体としてよりコンパクトに
設計することが可能となる。その場合、コイル４３はプ
リント基板上に形成する必要はない。

【００２５】次に、上記に説明した本発明に係る浄水器
の流量検出装置の動作および作用を説明する。本装置で
は、まず、図１において、切替レバー３４を操作するこ
とにより、切替弁３３が開弁し、原水通水路３２から、
導水管３９に原水が流れる。原水の水圧などが一定であ
れば原水の流速はほぼ一定となり、この水流により、羽
根車４２が一方向にほぼ一定な速さで回転する。

【００２６】このため、羽根車４２の回転数の積算量は
羽根車４２を通過した流量に比例する。そしてこの回転
によって、羽根車４２の先端に設けられた磁石４２ａが
一定強度の回転磁界を形成し、導水管３９の外部に設け
られたコイル４３を周期的に横切るものである。

【００２７】そのため、コイル４３には電磁誘導が起こ
り、コイル４３を貫く磁界を打ち消すような誘導磁界を
形成するように、コイル４３に誘導起電力が発生するた
め、コイル４３の取り付けられた信号処理部１００の回
路に誘導電流が発生する。この誘導電流は、磁束５０が
コイル４３を横切る毎に発生する周期的な脈流である。
例えば、磁石４２ａが回転対称な位置に２個設けられて
いる場合では、羽根車４２が一回転するごとに、誘導電
流のピークが２回生じるものである。

【００２８】信号処理部１００では、この誘導電流がア
ナログ増幅器１１１によって増幅され、アナログ比較器
１１２を用いて所定閾値に応じて二値化され、ディジタ
ル信号に変換される。このディジタル信号は、カウンタ
１１３によってカウントされ、積算される。

【００２９】ＤＩＰスイッチ１１４は、例えば浄水器カ
ートリッジ１の交換寿命となる流量に応じた回転数に相
当する所定値をあらかじめ設定するためのもので、組立
時に所定値に合わせられている。ディジタル比較器１１
５では、カウンタ１１３の積算値が前記所定値を越える
と寿命到達判定信号１１６（流量超過信号）を出力す
る。

【００３０】したがって、寿命到達判定信号１１６を浄
水器の制御部に送ることにより、交換寿命に達したこと
を、例えば、ＬＥＤなどを用いて警告表示を点灯させ
る、などの手段によって表示させ、ユーザに知らせるこ
とができる。

【００３１】以上に説明した本発明に係る浄水器の流量
検出装置では、磁気検出手段として電磁誘導を利用した
コイルによる検出を用いていており、構造が単純で製作
が容易であり、検出性能が巻き線抵抗やコイル形状など
製作誤差の起こりにくい条件によって決まる。そのた
め、感度差もきわめて少なくなり、ばらつきの少ない磁
気検出を行うことができるから、正確な流量検出が可能
となる。

【００３２】また、コイル４３の配置精度は、磁束が広
がっている領域を用いるのでない限り、配置精度は比較
的ラフでよく、しかも、アナログ比較器１１２の閾値レ
ベルを変えることにより、感度調整が可能だから、磁石
４２ａのばらつきにも容易に対応できる。

【００３３】またリードスイッチのように、機械的な可
動部がないから、信頼性の高い長寿命の磁気検出手段と
なる。また、ホール素子などとは異なり、磁気を検出す
るために素子駆動電流を流す必要がないため、例えば、
低電流駆動が求められる電池駆動方式などの浄水器に好
適なものとなる。

【００３４】なお、上記では、ＤＩＰスイッチ１１４の
設定値は浄水器カートリッジ１の交換寿命に相当する数
値とした例で説明したが、本発明は、水流が所定流量を
超過したことを検出可能とするものであって、カートリ
ッジ寿命はその一例に過ぎないことは言うまでもない。

【００３５】なお、上記の説明では、本発明は、浄水器
カートリッジ１の上流にある原水の流れる導水管３９に
配設される例で説明した。万一、羽根車４２などから、
異物が剥離して流れても浄水器カートリッジ１に捕捉さ
れるから、一般にはそうすることが好ましい。しかし、
流量検出装置の機能から見ると、原水の流量と浄水の流
量は同じだから、浄水器カートリッジ１の下流側の浄水
流路に設けてもよいことは言うまでもない。

【００３６】

【発明の効果】以上に述べたように、請求項１に記載の
発明では、検出感度が、製作ばらつきを抑えやすいコイ
ル仕様によって決まり、電磁誘導を用いるのでコイルの
配置位置は磁界の通過する範囲で比較的自由に配置する
ことが可能であるから、検出感度の個体差が低減できて
正確な流量検出が行えるという効果を奏する。また構造
が単純で安価に製作できるコイルを用いるので、信頼性
の高い低コストで製作可能な浄水器の流量検出装置を提
供できるという効果を奏する。

【００３７】請求項２に記載の発明では、コイル基板を
用いるので、巻き線工程が不要であり、しかも薄型化が
可能となり、その結果、低コストでコンパクトな浄水器
の流量検出装置を提供できるという効果を奏する。

【００３８】請求項３に記載の発明では、羽根車の積算
回転数が検出できて、積算流量が所定値を超えたかどう
かを常時監視することができるので、浄水器のカートリ
ッジの寿命検出に好適となるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る浄水器の流量検出装置の実施の
形態の一例を示す断面図である。

【図２】 図１における本発明に係る浄水器の流量検出
装置近傍の部分拡大図である。

【図３】 本発明に係る磁気検出手段の実施の形態の一
例を示す斜視図である。

【図４】 同じく磁気検出手段の回路ブロック図であ
る。

【図５】 浄水器の流量検出装置の従来例を示す断面図
である。

【符号の説明】

１ 浄水器カートリッジ ３０ 浄水器全体 ３９ 導水管 ４２ 羽根車 ４２ａ 磁石 ４３ コイル ４４ 導線パタン ５０ 磁束 ５１ 磁気検出手段 １００ 信号処理部 １０１ プリント基板 １１１ アナログ増幅器（増幅手段） １１２ アナログ比較器（二値化手段） １１３ カウンタ（カウンタ手段） １１４ ＤＩＰスイッチ １１５ ディジタル比較器（流量判定手段） １１６ 寿命到達判定信号（流量超過信号）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡野 正昭 愛知県名古屋市東区砂田橋四丁目１番60号 三菱レイヨン株式会社商品開発研究所内 (72)発明者 畠山 厚 東京都港区港南一丁目６番41号 三菱レイ ヨン株式会社内 Ｆターム(参考） 2F030 CA01 CB03 CC02 CD08 CE02 CG01 CG09 2F031 AF04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 着磁部を備える羽根車が流路内に設けら
   れ、該羽根車が回転するときに前記着磁部によって形成
   される回転磁界を磁気検出手段によって測定し、前記羽
   根車の回転数を算出することによって流量検出を行う浄
   水器の流量検出装置であって、 前記磁気検出手段にコイルが備えられてなり、該コイル
   に生じる誘導電流を検出して磁気の検出を行うことを特
   徴とする浄水器の流量検出装置。
2. 【請求項２】 前記コイルが、プリント基板に設けられ
   た導線パタンによって形成されたことを特徴とする請求
   項１に記載の浄水器の流量検出装置。
3. 【請求項３】 前記磁気検出手段が、前記誘導電流の増
   幅手段と、該増幅された誘導電流をディジタル信号化す
   る二値化手段と、該二値化手段によるディジタル信号を
   積算するカウンタ手段と、該カウンタ手段による積算値
   が所定値を越えたときに流量超過信号を出力する流量判
   定手段とが備えられてなることを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載の浄水器の流量検出装置。