JP2005111476A - 浄水器 - Google Patents

Abstract

【課題】 流量センサーの寿命、性能を精度良く表示でき、寿命表示や吐水量の精度を大幅に向上させることができること。制御部のメモリ容量を小さくすること。
【解決手段】 浄水カートリッジ３の出口側と浄水出口との間の流路に、水が流れると回転する水車２８の回転数を検出する流量センサー１８を配置し、検出された回転数より水量を算出して表示する浄水器である。水量の使用頻度が多い領域では流量センサー１８の最小識別能力を細かくし且つ水量の使用頻度が少ない領域では流量センサー１８の最小識別能力を粗くするように、水量の使用頻度に応じて流量センサー１８の最小識別能力を可変にする制御部３１を備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、浄水器に関し、詳しくは流量センサーの精度を向上させるための技術に関するものである。

従来より、流量センサーの水車の回転数を検出して表示部に出力する浄水器において、流量センサーの寿命、性能を精度良く表示でき、寿命表示や吐水量の精度を大幅に向上させることができることが望まれており、また、制御部のメモリ容量を小さくできるようにすることが望まれている。
特開平１０−１１８６４１号公報

本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、流量センサーの寿命、性能を精度良く表示でき、寿命表示や吐水量の精度を大幅に向上させることができ、しかも、制御部のメモリ容量を小さくできる浄水器を提供することを課題とするものである。

前記課題を解決するために本発明は、浄水カートリッジ３の出口側と浄水出口との間の流路に、水が流れると回転する水車２８の回転数を検出する流量センサー１８を配置し、検出された回転数より水量を算出して表示する浄水器であって、上記水量の使用頻度が多い領域では流量センサー１８の最小識別能力を細かくし且つ水量の使用頻度が少ない領域では流量センサー１８の最小識別能力を粗くするように、水量の使用頻度に応じて流量センサー１８の最小識別能力を可変にする制御部３１を備えることを特徴としている。

このような構成とすることで、全体のテーブル数を従来と変えることなく、使用頻度が多い領域ではテーブル数が増加して、従来よりも小さい誤差となり、高い精度で表示できるようになる。

本発明に係る浄水器は、全体のテーブル数を従来と変えることなく、高い精度で表示できるので、流量センサーの寿命、性能を精度良く表示でき、寿命表示や吐水量の精度を大幅に向上させることができると共に、制御部のメモリ容量を小さくできるものである。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。

本実施形態の浄水器１は、一次電池を電源とし、浄水カートリッジ３の使用水量等を液晶にて表示する表示部４が浄水器本体２と一体に組み込まれた直結型浄水器である。図３、図４に示すように、浄水器本体２は、水栓への取付口１４と、原水ストレート及び原水シャワー等の原水出口（図示せず）と、浄水カートリッジ３と、浄水カートリッジ３の出口側に連通する浄水出口１５と、原水を切り替えるための切替弁部１７とを有しており、切替レバー１６により、流路を選択的に原水ストレート、原水シャワー、浄水とが切り替え可能となっている。なお本例では、切替弁部１７の略真下に原水ストレート及び原水シャワーの出口（図示せず）が配置され、その側面に浄水出口１５が配置されていると共に、浄水カートリッジ３の出口側と浄水出口１５との間の流路には流量センサー１８が設けられている。なお図５中の４０は浄水カートリッジ３への原水入口、４１は浄水カートリッジ３からの原水出口である。

上記表示部４は、図２、図４、図６に示すように、一面が開口した断面略コ字状に形成された表示ケース５を有し、この表示ケース５の内部に液晶パネル６が収納される液晶パネル収納部７が設けられている。液晶パネル６には、図４に示すように、流量又は積算流量や、浄水フィルターの種類、寿命、バッテリー寿命等が表示される。表示ケース５の前面には図２に示す液晶パネル収納部７に収納された液晶パネル６を外部から透視する窓部が設けられており、また表示ケース５の外周壁５ａの複数箇所には、後述する固定枠１０と係合する係合孔１９が設けられている。

上記表示ケース５の内部には、図２（ａ）（ｂ）に示すように、液晶パネル収納部７全体を外側から囲むように溝部８が形成されている。本例では、弾性体１２の内面全長にわたって延びる凸壁８ａを設け、この凸壁８ａと表示ケース５の外周壁５ａとによって表示ケース５の背面側Ｅに開放された断面コ字形の溝部８が形成されている。溝部８の凸壁８ａの突出寸法はプリント基板９と干渉しない程度とされる。この溝部８は後述の弾性体１２と表示ケース５との間の僅かな隙間に侵入した封止材１１や、弾性体１２を構成する発泡ウレタン内部に浸透して滲み出した封止材１１が液晶パネル６側に溢れ出すのを防止する働きを有し、さらに弾性体１２を位置決めする働きに加えて、溝部８の凸壁８ａによって表示ケース５を内部から補強する働きも有している。

上記溝部８には弾性体１２が収納されている。弾性体１２として発泡ウレタンからなる帯状のパッキン材が用いられる。弾性体１２の材質はこれに限定されない。弾性体１２におけるプリント基板９との接触面１３には、図２（ｂ）に示すように、部分的に突出したシール用凸部１２ａが弾性体１２の全長にわたって形成されており、このシール用凸部１２ａをプリント基板９側に向けて弾性体１２が溝部８内に収納されている。本例ではシール用凸部１２ａは２重のリップ形状に形成されており、これにより弾性体１２のプリント基板９との接触面１３におけるシール性の向上が図られている。もちろん、シール用凸部１２ａは２重に限られるものではない。

上記プリント基板９の液晶パネル６側の面には、流量センサー１８にて検出された流量に比例した値を累積するための演算部を構成するマイコン等の電気部品２２が実装されている。またプリント基板９の液晶パネル６側の面には上記弾性体１２のシール用凸部１２ａが弾接しており、これにより弾性体１２とプリント基板９との接触面１３がシール用凸部１２ａにて確実にシールされている。なおリード線２１はプリント基板９の背面側Ｅ（液晶パネル６側とは反対側）から引き出されている。

上記プリント基板９の背面側Ｅには、弾性体１２とプリント基板９との接触面１３とを押圧状態にするための固定枠１０が配置されている。固定枠１０は図６に示すように格子状をしており、その外周面の数箇所に係合爪２０が突設されており、この係合爪２０を上記表示ケース５の外周壁５ａに設けた係合孔１９に係合させることで、固定枠１０を表示ケース５の背面側Ｅから表示ケース５に対して固定できるようになっている。この固定枠１０によって弾性体１２とプリント基板９との接触面１３が押圧状態となり、弾性体１２とプリント基板９間のシール性が高められると共に、固定枠１０によってプリント基板９の背面側Ｅへの浮き上がりを防止できるようになっている。

上記固定枠１０の背面側Ｅは封止材１１によって封止されている。封止材１１は格子状をした固定枠１０の内部及びプリント基板９の背面全体を覆うようにモールドされる撥水性樹脂等からなり、この封止材１１によって表示ケース５内部への水等の浸入が防がれている。

このように、表示ケース５の内部に溝部８を設け、この溝部８に弾性体１２を収納するようにしたので、製造時に図２（ｂ）の矢印ハで示すように表示ケース５と弾性体１２との僅かな隙間に封止材１１が漏れたり、或いは矢印ニで示すように弾性体１２を構成する発泡ウレタン内部に封止材１１が浸透して滲み出した場合でも、その封止材１１は溝部８内部に溜められるようになり、液晶パネル６側に溢れ出てしまうことがなくなる。さらに本例では弾性体１２のプリント基板９との接触面１３に弾性体１２の全長にわたってシール用凸部１２ａを突出させ、このシール用凸部１２ａをプリント基板９に弾接させているので、弾性体１２のプリント基板９との接触面１３のシール性も高められられており、しかもこのシール用凸部１２ａは２重のリップ形状をしているため、接触面１３のシール性がより一層向上して、弾性体１２とプリント基板９との隙間から液晶パネル６側への封止材１１の漏れも確実に防止できるようになる。

この結果、従来のような漏れた封止材１１が液晶パネル６側に溢れ出て表示ケース５の前面側Ｆから封止材１１が見えてしまうという問題を解決できるので、製造工程での歩留まりを良くして生産性を向上させることができると共に、見栄えの良い液晶パネル６を提供することができる。また本例では、表示ケース５の外周壁５ａの内側に凸壁８ａを突設することで溝部８を形成しているので、表示ケース５の構造が複雑化せず、安価で溝部８を形成できるものである。

図１、図８、図９は、上記浄水カートリッジ３の出口側と浄水出口１５との間の流路に設けられる流量センサー１８の一例を示している。ちなみに、従来から内部に磁石を収納した水車を流路に組み込み、水車の回転数が流量に比例して増減する原理を利用して、磁石の回転数をホール素子又はリードスイッチにて検出し、制御部を構成するマイコン３１にて演算処理してＬＣＤやＬＥＤにて流量又は積算流量をデジタル表示する流量センサーが知られている。この場合において、磁石収納部内に水が浸水すると磁石が錆びて性能が低下するという問題があり、また磁石を構成する金属が流路内に溶出するという問題もある。そこで他の従来例として磁石表面を防水処理したり、或いは磁石収納部を密閉構造とすることが知られている。後者の一例として特開平６−１０２０６７号公報には、図１６のホ部で示すように、樹脂製の磁石蓋３４を超音波溶接にて水車２８に固定すると共に、磁石蓋３４の磁石２５との接触面に三角リブ２７を設けることで、磁石２５のがたつきを防止している。ところが、この従来例では磁石蓋３４を超音波溶接するときに、その振動で磁石蓋３４と接する磁石２５が割れるという欠点を有している。なお磁石２５の割れを防止するために、磁石蓋３４と磁石２５との間の隙間を大きくすると、磁石蓋３４を溶接した後に磁石収納部２９内部で磁石２５のがたつきが発生して、センサー精度が悪くなるという欠点がある。

そこで本実施形態では、図１、図８、図９に示すように、浄水カートリッジ３の出口側と浄水出口１５（図５）との間の流路内に配置される流量センサー１８において、水車２８の内部に一面が開口した磁石収納部２９を設け、この磁石収納部２９内に磁石２５を収納すると共に、磁石収納部２９の開口を弾性材料からなる磁石蓋２６にて塞ぐようにしている。なお、水車２８は浄水ケース２３内の流路に組み込まれる軸受け２４に挿入され、流路に水が流れると軸受け２４を中心に回転するようになっている。また流量に比例して回転する水車２８の回転数をリードスイッチ３０で検出し、その値をマイコン３１にて演算して液晶等で表示するようにしている。

ここでは、磁石蓋２６がゴム材などの弾性材料からなり、磁石蓋２６の外周面全周にわたって２重のリップ形状をした凸条部３２が形成されている。磁石蓋２６を磁石収納部２９内に圧入したときに、凸条部３２が磁石収納部２９の内面に圧接することで、磁石蓋２６を磁石収納部２９内に圧入固定できると共に、磁石蓋２６の先端面を磁石２５と接触した状態で保持できるようになっている。本例では、磁石蓋２６の凸条部３２は２重の突起形状とされ、これにより磁石蓋２６の外周面の弾性率が高められて、磁石収納部２９への圧入がしやすい構造となっている。なお図８は水車２８とリードスイッチ３０の位置関係を示している。本例ではリードスイッチ３０は、水車２８の中心線と同一線上で且つ流路に近接した位置に配置されている。磁石２５は水車２８の中心に配置されている。

このように、水車２８の磁石収納部２９に磁石２５を収納するにあたり、弾性材料からなる磁石蓋２６を磁石収納部２９に圧入して密閉する構造を採用したので、従来の樹脂製の磁石蓋３４を超音波溶接により固定する場合のように振動で磁石２５が割れるという問題がない。しかも磁石蓋２６をゴム材で形成し、この磁石蓋２６を磁石２５に接するようにしたので、磁石蓋２６を取り付けた後に磁石収納部２９内部での磁石２５のがたつきをゴム材からなる磁石蓋２６によって防止でき、センサー精度の向上を図ることができる。また従来の超音波溶接に必要な設備が不要となり、組み立てが容易になると共に、歩留まりが良くなり、生産性の向上につながる。さらに磁石蓋２６の外周面に２重の凸条部３２を設けてあるので、磁石蓋２６の外周面の弾性率が増加して磁石収納部２９への圧入がしやすくなり、そのうえ凸条部３２を２重構造としたことで防水機能を更に増加させることができる。

図９〜図１１は上記浄水カートリッジ３に内蔵される浄水フィルター３５の一例を示している。一般に、浄水器１に使用される浄水フィルター３５の種類には、スタンダードタイプとハイグレードタイプとがある。例えばスタンダードタイプの寿命は６ヶ月（或いは総処理流量１，８００リットル）とされ、ハイグレードタイプの寿命は３ヶ月（或いは総処理流量９００リットル）とされる。そこで、浄水フィルター３５の種類を検出して、寿命（使用可能日数等）をユーザーに表示するようにしたタイプのものが知られている。この浄水フィルター３５の種類を検出する方法として、従来より、図１２に示すように、ハイグレードタイプ又はスタンダードタイプの一方のみに磁石３６を取り付け、他方には磁石３６は取り付けないようにしている。なお図中の５０は浄水フィルター３５の原水入口（又は原水出口）を示している。そして、リードスイッチ３０が浄水フィルター３５の磁石３６を検出したときはリードスイッチ３０の接点３３がＯＮとなり、検出しないときはＯＮとはならない。このような接点３３のＯＮ・ＯＦＦによってマイコン３１が浄水フィルター３５の種類を判別してその種類、寿命等を表わすデータを出力し、液晶パネル６にて表示するものである。しかしながら、従来にあっては、浄水フィルター３５の種類を検出するためのリードスイッチ３０の接点３３のＯＮ時には待機電流が常に消費されるシステムとなっている。つまり図１２は従来のリードスイッチ３０の接点３３のＯＮ時に矢印イの方向へ常時流れる電流が発生することを表す回路図であり、図１３のような電圧、電流波形となるために、電池の待機消費電流が大きくなり、これに伴い大きな電池を使用する必要が生じ、浄水器が大きくなる。このため小さな流し台の水道蛇口に取り付けた場合は、浄水器が邪魔になって使い難くなったり、或いは取り付けができなくなるという問題があり、また消費する電池数が増えることで多くの電池を捨てなければならず、地球環境面からも問題があった。

そこで本実施形態では、図９〜図１１に示すように、浄水フィルター３５の種類をリードスイッチ３０の接点３３のＯＮ・ＯＦＦで検出するタイプのものにおいて、常時電流を流さないように、低消費電流の切り換え回路をマイコン３１に組み込むようにしている。なおマイコン３１には低消費電流となるように制御するソフトウエアが組み込まれている。ここで図１０は、マイコンソフトによりリードスイッチ３０の接点３３のＯＮ時に間欠波形を出力することで、矢印イの方向へ常時流れる電流が間欠電流ロとなることを表す回路図であり、図１１のような電圧、電流波形が間欠波形となるため、電池の待機消費電流を削減できる。本発明者らの実験によれば、待機消費電流が従来の１／４、電池寿命が約２倍の１８０日程度に延びることがわかった。これにより、従来よりも２サイズ小さな電池で商品化でき、これにより浄水器をコンパクト化でき、小さな流し台の水道蛇口に取り付けた場合でも、浄水器が邪魔になることがなく、使い勝手が良くなると共に、電池寿命が約２倍に延びるため、捨てる電池数を減らすことができ、地球環境面から好ましいものとなる。なお、浄水フィルター３５の寿命はマイコン３１に内蔵されたタイマーによって計測される以外に、例えば単位時間あたりの流量の低下によって寿命を計測するようにしてもよい。また、ハイグレードタイプ（又はスタンダードタイプ）に磁石３６を取り付ける代わりに浄水フィルター３５の端面から凸条部を突設させ、この凸条部をスイッチで検出する構造であってもよい。

次に、上記浄水器１に組み込まれる流量センサー１８の精度を向上させるための実施形態を図１４を参照して説明する。図１４は、流量センサー１８の水車２８（図１、図８、図９）の単位時間あたりの回転数と、水量との関係を表したグラフであり、図中の領域Ｓ１は、使用頻度が多い領域であって、水車２８の質量や機械損失で水量に対し水車２８が正比例で回転しない領域を表している。また領域Ｓ２は、使用頻度が多い領域であって、水車２８が効率良く正比例で回転する領域を表している。領域Ｓ３及び領域Ｓ４は、使用頻度が少ない領域（排水性能が悪い領域）であり、管径により水車２８が効率悪く回転し、水量の割りに水車２８が回転しない領域を表している。なお領域Ｓ０は例えば水量が極端に小さく、センサー精度の不安定な領域を表している。この不安定な領域Ｓ０は誤差の大きいところであり、表示部４（図３）では表示しないようにリミット値を設定してある。ここで、図１４中のＡはテーブルの分解能（流量センサーの最小識別能力）の大きさを示しており、Ｂは従来品のテーブルの分解能に対応する誤差の大きさを示し、Ｃは本発明品のテーブルの分解能に対応する誤差の大きさを示している。本発明では、Ｓ１〜Ｓ２の領域ではＢ＞Ｃとし、Ｓ３〜Ｓ４の領域ではＢ＜Ｃとしている。ちなみに従来では、あまり使用しない領域Ｓ３、Ｓ４でマイコン３１のメモリが大きくなるという欠点を有している。

ここで本発明においては、流量センサー１８の回転数を検出し、図１４に示すテーブルに基づき、水量を算出して表示部４（図２）に出力するタイプのものにおいて、使用頻度が多い領域Ｓ１〜Ｓ２ではテーブルの分解能を従来よりも細かくし（Ｂ＞Ｃ）、且つ、使用頻度が少ない領域Ｓ３、Ｓ４ではテーブルの分解能を従来よりも粗く（Ｂ＜Ｃ）している。これにより、全体のテーブル数を従来と変えることなく、使用頻度が多い領域Ｓ１〜Ｓ２ではテーブル数が増加して、従来の誤差Ｂよりも小さい誤差Ｃとなり、高い精度で表示できるという利点がある。つまり、従来と同じテーブル数でありながら、使用頻度が多い領域Ｓ１〜Ｓ２では誤差が従来の約１／２〜１／３となり、これにより、流量センサー１８の機械的欠点や流体的欠点を補いながら、浄水フィルター３５の寿命、性能を精度良く表示でき、寿命表示や吐水量の精度を大幅に向上させることができる。その一方で、あまり使用しない領域Ｓ３、Ｓ４ではテーブル数を従来よりも少なくでき、マイコン３１のメモリ容量を小さくできるという利点がある。なお、使用頻度が少ない領域Ｓ３、Ｓ４では誤差Ｃが従来の誤差Ｂよりも大きくなるが、この領域は使用頻度が少ないため、誤差Ｃが大きくなっても問題はない。また不安定な領域Ｓ０のように誤差が大きくなる領域ではリミット値を設定して表示しないようにしたので、無駄な表示をなくすことができる。なお、使用頻度が少ない領域Ｓ３、Ｓ４のテーブル数を削減することにより、テーブル数全体を削減することも可能である。この場合、テーブル数全体から見て３割ぐらいの容量が削減でき、マイコン３１の総容量では約１５％を削減することが可能となる。

本発明の一実施形態の流量センサーの分解斜視図である。 （ａ）は本発明の実施形態の一例を示す表示部の断面図、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大した断面図である。 同上の浄水器の斜視図である。 同上の表示部の正面図である。 同上の浄水器の内部構造を説明する断面図である。 同上の表示部の分解斜視図である。 同上の流量センサーを示し、（ａ）は（ｂ）のＨ−Ｈ線断面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は弾性材料からなる磁石蓋を磁石収納部に圧入した場合の説明図である。 （ａ）は同上の浄水ケースの正面図、（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ線断面図である。 同上の浄水器の平面図である。 同上の浄水フィルターの種類検出用のリードスイッチの接点のＯＮ時に間欠波形が出力して、常時流れる電流が間欠電流となることを表す回路構造の説明図である。 （ａ）は図１０の電圧波形図、（ｂ）は電流波形図である。 従来の浄水フィルターの種類検出用のリードスイッチの接点のＯＮ時に常時電流が発生することを表す回路構造の説明図である。 （ａ）は図１２の電圧波形図、（ｂ）は電流波形図である。 同上の流量センサーの水車の単位時間あたりの回転パルス数と、水量との関係を表したグラフであり、本発明において使用頻度が多い領域での分解能を従来よりも細かくし、且つ使用頻度が少ない領域での分解能を従来よりも大きくした場合の説明図である。 （ａ）は従来の表示部の封止構造を説明する断面図、（ｂ）は（ａ）の一部拡大図である。 従来の流量センサーを示し、（ａ）は（ｂ）のＩ−Ｉ線断面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は磁石蓋を超音波溶接する場合の説明図である。

符号の説明

３ 浄水カートリッジ
１８ 流量センサー
２８ 水車
３１ 制御部

Claims (1)

1. 浄水カートリッジの出口側と浄水出口との間の流路に、水が流れると回転する水車の回転数を検出する流量センサーを配置し、検出された回転数より水量を算出して表示する浄水器であって、上記水量の使用頻度が多い領域では流量センサーの最小識別能力を細かくし且つ水量の使用頻度が少ない領域では流量センサーの最小識別能力を粗くするように、水量の使用頻度に応じて流量センサーの最小識別能力を可変にする制御部を備えることを特徴とする浄水器。

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