JP2009544459A - 液体浄化装置 - Google Patents

Abstract

本発明は汚染物質から流体を浄化する装置（１）に関し、この装置は流体のための容器（１１）と、この流体を加熱する加熱素子（１２）と、この加熱素子（１２）を制御する制御電子機器（１３）と、流体の温度を測定する温度センサ（１４）とを備えている。制御電子機器（１３）は温度センサ（１４）によって、流体が所定の温度に達したことを感知した時、加熱素子（１２）の加熱容量を低下させるように構成され、その後は、この装置に属している時間測定ユニット（１５）に従って、所定の時間の間、低下した加熱作用によって流体を加熱するように制御電子機器（１３）は構成されている。この時間測定ユニット（１５）は装置（１）に入力される供給電流（１６）の周期を計数するようにした周波数計数ユニット（１５ａ）を備える。計数された周期の数が秒で示される時間と、入って来る供給電流（１６）の周波数との積に相当する値になった時、上記の時間が経過したことを時間測定ユニット（１５）が制御電子機器（１３）に示すように構成されている。

Description

本発明は汚染物質から流体を浄化する装置に関するものである。この装置は流体のための容器と、この容器に収容された流体を加熱するための加熱素子と、この加熱素子を制御する制御電子機器と、また容器に収容された流体の温度を測定する温度センサとを備える。

温度センサによる温度測定で、容器内に収容された流体が所定の温度に達した時、加熱素子の加熱容量を低下させるように、この制御電子機器は構成され、その後、この装置に属する時間測定ユニットによる所定の時間中、一層低い加熱作用によって、流体が加熱されるように、制御電子機器は構成されている。

また、本発明は容器内に収容された流体の温度を測定し得る温度センサに関するものである。

また、本発明は容器を閉じるようにした蓋であって、この蓋が容器を閉じていなければ、加熱素子への供給電圧を遮断するようにした遮断素子が関連して配置されている蓋に関するものである。

例えば、サーモポットによって水を沸点まで加熱し、その後、種々の汚染物質からこの水を浄化する目的で、所定の時間の間、この湯を沸騰させることが知られており、この場合、時間を測定する方法が必要である。

回路装置内のマイクロプロセッサを使用し、このマイクロプロセッサを介して、種々の加熱工程をプログラミングし、制御し得ることが知られている。

特許文献１（英国特許公報第２２９８７２３号）はマイクロプロセッサによって、時間規準として使用される方形波を発生する方形波発生器を有する構成を開示しており、このマイクロプロセッサにより加熱工程と、沸騰工程とを制御している。このマイクロプロセッサは種々の加熱工程を制御するようにプログラミングすることができる。また、この公報はバイメタルのブレーカを使用することは既知であると述べており、このブレーカは或る温度で機械的な移動を行い、希望する温度で供給電流を遮断し、又はこのブレーカは或る温度に到達したことを表示し、到達した温度で、制御電子機器が望ましい作動を行えるようにしている。

水を沸騰させるサーモポットのように、流体を沸騰させる装置は蓋に安全スイッチを有し、蓋が閉じていなければ沸騰工程が開始されるのを禁止し、工程中に蓋が開いたら、沸騰工程を中断するようにすることが知られている。

これ等の既知の技術によれば、機械的なスイッチ、又はブレーカを使用すれば、これ等のスイッチやブレーカは高い加熱作用や電流に耐えなければならないため、大きな構成部分が必要であり、そのような大きな構成部分を非常に限定されたスペース内に設置しなければならない。しかも、これ等の構成部分は湿気に耐えなければならず、水を沸騰させるサーモポットが構成している高温の雰囲気に耐えなければならないので高価である。

例えば、水を沸騰させるサーモポットにおけるブレーカがもし、適正に作動しないと、使用者に対する安全性が非常に低くなるのでブレーカに対する要望が高い。使用者が高温の湯にさらされることがないようにし、従って、蓋が容器を満足に閉じていないと、使用者にとって危険になるので、進行する沸騰工程を終わらせ、蓋が容器を閉じる前には、新たな沸騰工程が行われないようにすべきである。

湯が沸騰を開始した後、或る時間、湯を沸騰させること、即ち後沸騰が知られており、この場合、沸騰している湯は高温であるため、安全に対する要求は一層重要であり、蓋が容器を閉じていない場合には、湯への加熱作用は直ちに中止しなければならない。また、長い沸騰時間は安全スイッチにとって、一層、湿気を帯びた、一層高い温度の雰囲気を受けることになる。

英国特許公告第２２９８７２３号

技術的問題点
安全、適切に作動する流体の浄化装置を製造するためには、多かれ少なかれ複雑な多数の構成部分、及びこれ等の構成部分間の相互作用が必要である。時間と温度とが測定されねばならず、加熱工程、及びその後の加熱、即ち後加熱の間、装置は安全でなければならない。設けられた構成部分は高温、多湿の困難な雰囲気中で作動しなければならない。また、装置を個人のための消費者市場で販売するには、構成部分はできるだけ簡単で、安価であるべきである。

簡単に、そして費用に関しても有利な方法で、時間を測定し、それにより、流体が沸騰を始めた後、加熱素子がどれだけ長く流体を加熱すべきかを調整することは技術的問題である。

流体の加熱工程を調整するのに必要なマイクロプロセッサ、及び付加的装置は高価で複雑であり、従って、時間を測定する機能のための一層安価で、一層簡単で、しかも良く作動する解決策を得ることは一つの技術的問題である。

また、バイメタルブレーカは作動寿命が限定された機械的構造であり、沸騰している流体からバイメタルに蒸気を導く必要があり、そのため装置内の他の部片に関し、水滴の凝結、及び高温の問題が生ずる。

また、流体を加熱する装置内にブレーカを設けることも技術的な問題であり、このような装置内に生ずる水蒸気を含む雰囲気、及び高温にブレーカは耐えなければならない。

価格を下げるため小さなブレーカを設け、この装置の作用を調整し、即ち流体を加熱する装置内の加熱素子を作動させるために必要な電流を調整できるようにすることも技術的な問題である。

本発明は装置に入力される供給電流の周期を計数するようにした周波数計数ユニットから成る時間測定ユニットを備え、計数された周期の数が秒で表した時間と、供給電流の周波数との積に相当する値になった時、時間が経過したことを時間測定ユニットが制御電子回路に示すことによって、上記の問題の1つ、又はそれ以上を解決するものである。

本発明は制御電子機器、及び時間測定ユニットによって、上記の所定の時間を調整可能にすることを教示する。

前記所定の時間の間、容器内に収容された流体をその沸点に維持するには、一層低い加熱作用で十分である。

例えば、加熱素子は所定の温度に達するまで、２２００Ｗの加熱作用を出力することができ、所定の時間の間、４５０Ｗの加熱作用を出力することができる。

例えば、加熱素子を２個の加熱素子で構成し、第１の素子が１７５０Ｗの加熱作用を出力し、第２の素子が４５０Ｗの加熱作用を出力し得るようにすることにより、このことは可能である。所定の温度に達するまでは第１の素子、及び第２の素子の両方を作動させ、前記所定の時間の間は第２の素子のみを作動させるように、制御電子機器を構成することができる。

加熱プロセスを調整することに関しては受動的ではあるが簡単で可能最大限の解決策を得るため、本発明は容器の内方に向く少なくとも一表面に温度センサを設置し、流体隔離層によって、容器内に収容された流体から温度センサを隔離し、また温度に左右される電気特性を有するセンサで、温度センサを構成し、これ等の電気特性を読み取り、それにより温度を読み取るように制御電子機器を構成することを教示する。

温度センサは熱電素子、又はＰｔ１００センサのような抵抗回路から構成することができる。

上記の所定の温度は制御電子機器によって、調整可能であり、流体をその沸点に到達させようとするならば、この所定の温度を流体の沸点に相当する値にする。

この装置を水の浄化に適合させようとするならば、上記所定の温度を１００℃にし、所定の時間を１８０秒に相当する値にすることを本発明は教示する。

また、本発明は遮断素子が第１構成部分と、第２構成部分とから成り、これらの構成部分によって磁気ブレーカを形成している装置を開示する。

第１構成部分と、第２構成部分とをそれぞれ封印して、湿気に対して防護し、例えば水を沸騰させるサーモポットで生ずる困難な雰囲気に、これ等の構成部分が耐えられるようにする。

第１構成部分を蓋に取り付け、第２構成部分を装置内の或る位置に取り付け、蓋が容器を閉じているか、閉じていないかによって、このブレーカが閉じた状態、又は開いた状態になるようにする。

蓋が容器を閉じている時、第１構成部分、及び第２構成部分が閉じ、蓋が容器を閉じていない時、両方の構成部分間の距離が増大するように、これ等の構成部分を設置するのが好適である。

ブレーカの位置を検出するように、この装置の制御電子機器を構成し、蓋が容器を閉じていないことを示す位置に、ブレーカがある時、供給電圧を遮断するように制御電子機器を構成することを本発明は教示する。

供給電圧を遮断し、又は接続するようにしたリレーであって、加熱作用を遮断し、又は接続するように、即ち加熱素子を作動させるに必要な電流を遮断し、又は接続するようにしたリレーを制御電子機器が備えることによって、このことは可能であり、この場合、蓋が容器を閉じていない時はリレーが供給電圧を遮断し、蓋が容器を閉じている時はリレーが供給電圧を接続するようにリレーにブレーカを接続する。

第１素子、及び第２素子の例はそれぞれ永久磁石、及びホール素子である。

時間を測定するため、供給電圧に生ずる周波数を計数する計数器を使用する利点は装置内に周波数を発生させる必要がないことである。周波数を計数する回路は簡単で安価であり、後の加熱、即ち後加熱を継続する時間を高い精度と、高い信頼性とで、測定することができるように、この回路を制御電子機器に結合することができる。

本発明はマイクロプロセッサの必要なく、従って、そのようなマイクロプロセッサをプログラミングする必要がなく、後の加熱、即ち後加熱を行う加熱工程を良好に制御することができる。

供給電圧の周波数は安定しており、常に、利用可能である。

更に、電気的な温度センサに組み合わせれば、バイメタルを有する機械的なブレーカに比較し、高い信頼性と、高い精度とを達成すると共に、長い寿命を達成することもできる。

蓋が容器を閉じるのを制御するために、磁気ブレーカを使用することによる利点はそのようなブレーカは作動に信頼性があり、可動部が無いので全体を封印することができ、従って、熱、又は湿気による悪影響を受けず、長い技術寿命を有することである。

次に、添付図面を参照し、例示の目的で、本発明装置を一層詳細に説明する。

本発明装置を線図的に示す。 ケースに入れられた温度センサを線図的に示す。 容器を閉じる蓋を有する本発明装置を線図的に示す。 蓋が容器を完全に閉じていない本発明装置を線図的に示す。 蓋が完全に開いている本発明装置を線図的に示す。 蓋が容器を閉じている状態で、ブレーカに属する構成部分の代案の位置を線図的に示す。 蓋が容器を完全に閉じていない状態で、ブレーカに属する構成部分の代案の位置を線図的に示す。 蓋が完全に開いている状態で、ブレーカに属する構成部分の代案の位置を線図的に示す。

図１に、流体を汚染物質から浄化する装置１が示されており、この装置は流体のための容器１１と、この容器内に収容された流体を加熱するための加熱素子１２と、この加熱素子１２を制御する制御電子機器１３と、前記容器１１内に収容された流体の温度を測定する温度センサ１４とを備えている。

容器内に収容された流体が温度センサ１４の温度測定によって所定の温度に達した時、制御電子機器１３は加熱素子１２の加熱能力を低下させるように構成されており、その後は装置１に属している時間測定ユニット１５により、所定の時間ｄｔの間、加熱素子１２の低下した加熱作用によって、流体が加熱されるように、制御電子機器１３を構成している。

装置１に入力される供給電流１６の周期を計数するようにした周波数計数ユニット１５ａを時間測定ユニット１５が備えていることを本発明は教示している。

式ｎ＝ｄｔ・ｆによれば、秒で表示された時間「ｄｔ」と、入って来る供給電流１６の周波数「ｆ」との積が、計数された周期の数「ｎ」に対応する値になった時、その時間が経過したことを時間測定ユニット１５は制御電子機器１３に示す。

もしも、望ましい時間「ｄｔ」が１８０秒であり、供給電流の周波数「ｆ」が５０Ｈｚであるとすれば、計数すべき周期の数「ｎ」はｎ＝１８０・５０＝９０００と計算される。

従って、このように非常に容易な方法で、望ましい時間を測定することができ、供給電流の周波数が５０Ｈｚであるとすると、上記の９０００の周期の数が計数された時、３分、即ち１８０秒の時間が経過したことを時間測定ユニット１５は制御電子機器１３に示すことができる。

また、このことは制御電子機器１３、及び時間測定ユニット１５によって、所定の時間「ｄｔ」を調整可能にするのを容易にしている。

製造業者Ｓｏｎｉｘからの集積回路ＳＮ８Ｐ２５０１Ａは本発明における周波数計数ユニットとして、役割を果たす入手できる回路の一例である。希望する温度に達した時、行う必要がある供給電流１３からの開始信号の後に、計数を開始するように、この回路を調整することができ、また上述の例によれば、９０００である周期の数「ｎ」が計数された時、制御電子機器１３に信号を返すように、この回路を調整することができる。従って、この装置は、種々の時間「ｄｔ」や、供給電流１６の種々の周波数「ｆ」に容易に適合させることができる。

所定の時間「ｄｔ」の間に、容器１１内に収容されている流体をその沸点に維持するには一層低下した加熱作用で十分であることを本発明は教示している。

例えば、所定の時間に達するまで、加熱素子１２を２２００Ｗの加熱作用のままにして置くことができ、その後、所定の時間「ｄｔ」の間、加熱素子１２を４５０Ｗの加熱作用のままにすることができる。

１７５０Ｗの加熱作用を出力し得る第１素子１２ａと、４５０Ｗの加熱作用を出力し得る第２素子１２ｂとから成る２個の加熱素子１２ａ、１２ｂで加熱素子１２を構成することによって、このことを容易に達成することができる。その例では、希望する温度に達するまで、第１素子１２ａ、及び第２素子１２ｂの両方を作動させるように、制御電子機器１３を構成し、所定の時間「ｄｔ」の間は、第２素子１２ｂのみを作動させるように、制御電子機器１３を構成する。

温度の良好な測定を達成しようと意図して、本発明は図２に線図的に示すように、容器１１の内方に向く少なくとも一表面に温度センサ１４を設置する。流体隔離層１４ｂは容器１１内に収容された流体から、温度センサ１４を隔離する。温度センサ１４は温度に左右される電気特性を有するセンサから成るのが有利であり、これ等の電気的性質を読み取り、更に、その読み取ったものから温度を読み取るように制御電子機器１３を構成する。

このような温度センサの例としては、Ｐｔ１００センサのような熱素子、及び抵抗センサがある。

どのような形式のセンサを使用するか、及び温度変化をセンサによって、どのように表示するかによって、上記所定の温度を制御電子機器１３によって調整することができ、流体が沸点に達するのが望ましいのであれば、上記所定の温度がその流体の沸点に相当するように所定の温度を設定する。

本発明装置は水の浄化に適合することができ、その場合には、上記所定の温度を１００℃にし、上記所定の時間「ｄｔ」を１８０秒に相当するものにする。

図３を参照し、この図面に示される装置１は容器１１内に収容される流体を加熱している間、容器１１を閉じるようにした蓋１７と、容器内に収容された流体を加熱するための加熱素子１２と、この加熱素子１２を制御する制御電子機器１３と、蓋１７が容器１１を閉じていない場合、加熱素子１２への供給電圧を遮断するようにした遮断素子を関連して配置している蓋１７とを備えている。

遮断素子１８は第１構成部分２１と、第２構成部分２２とから成り、これ等の構成部分は相互に磁気ブレーカを形成しており、第１構成部分２１、及び第２構成部分２２はそれぞれ封印され、湿気に対して保護されている。

第１構成部分２１を蓋１７に取り付け、第２構成部分２２を装置１内の或る位置に取り付けて、蓋１７が容器１１を閉じていれば、このブレーカが閉じた状態になり、蓋１７が容器１１を閉じていなければ、ブレーカが開いた状態になるように構成することを提案する。

図３は蓋１７が容器を閉じている時、第１構成部分２１と、第２構成部分２２とが閉じていることを示している。

図４は蓋１７が容器１１を閉じていない時、第１構成部分２１と第２構成部分２２との間の距離が増大している状態を示しており、図５は蓋１７が完全に開いた位置にあって、その結果、第１構成部分が第２構成部分から長い距離にある状態を示している。第１構成部分２１と第２構成部分２２との間の相互の距離が大きくなると、ブレーカ２は開いた状態になるが、相互の距離が十分小さくなると、ブレーカ２は閉じた状態になるように、磁気ブレーカは作動する。この状態の変化に対して、どれだけ大きな距離をとるかは、使用するブレーカの形式に依ることであり、蓋１７が容器１１を閉じている時のみ、ブレーカ２が閉じた状態になり、容器１１に対して、蓋１７が僅かでも不正確な位置にあれば、ブレーカ２が開いた状態になるように、相互に関連するように、それぞれ第１構成部分２１、及び第２構成部分２２を設置し得ることは当業者には明らかである。

図６、７、及び８は本発明装置における構成部分２１、２２の可能な位置を線図的に示している。本発明はこのような配置には限定されず、この発明の思想は容器１１に対する蓋１７の位置が２個の構成部分２１、２２の間の相互の距離に影響を及ぼすことであり、図４、４、及び６は構成部分２１、２２の他の可能な配置を示しており、これ等もこの発明の思想の範囲内にあることは明らかである。

本発明はブレーカ２の位置を検知するように、制御電子機器１３を配置すること、及び蓋が容器１１を閉じていないことを示すブレーカ２の位置では、供給電圧１６を遮断するように、制御電子機器１３を配置することを教示している。

例えば、供給電圧１６を遮断し、又は接続するようにしたリレー１９を制御電子機器１３に設けることによって、このことは可能である。

従って、蓋１７が容器１１を閉じていない時、リレー１９が供給電流１６を遮断し、蓋１７が容器１１を閉じている時、リレー１９が供給電圧１６を接続するようにブレーカをリレー１９に接続することができる。

磁気ブレーカ２の例として、本発明は第１構成部分２１、及び第２構成部分２２を永久磁石、及びホール素子で構成し得ることを教示する。

本発明は例示の上述の実施例に限定されず、特許請求の範囲に示された発明の思想の範囲内で、種々の変更を加えることができることはもちろんである。

Claims (13)

1. 流体のための容器と、前記容器内に収容された流体を加熱する加熱素子と、前記加熱素子を制御する制御電子機器と、また前記容器内に収容された流体の温度を測定する温度センサとを備える装置であって、前記温度センサにより前記容器内に収容された流体が所定の温度に達した時、前記加熱素子の加熱容量を低下させると共に、その後、前記装置に属している時間測定ユニットに従って所定の時間の間、前記流体が一層低い加熱作用によって加熱されるように前記制御電子機器を構成した汚染物質から流体を浄化する装置において、前記時間測定ユニットは前記装置への供給電流の周期を計数するようにした周波数計数ユニットを備え、計数された周期の数が秒で表わした前記時間と前記供給電流の周波数との積に相当する値になった時、前記時間が経過したことを前記制御電子機器に示すように前記時間測定ユニットを構成し、前記所定の時間を前記制御電子機器、及び前記時間測定ユニットによって調整自在とし、前記温度センサを前記容器内に向く少なくとも１個の表面に設置し、前記容器内に収容された流体から前記温度センサを流体隔離層によって隔離し、温度によって電気特性が変化するセンサによって前記温度センサを構成し、前記電気特性を読み取って、読み取った電気特性から前記温度を読み取るように前記制御電子機器を構成し、前記装置は前記容器内に収容された流体を加熱している間、前記容器を閉じるようにした蓋を備え、また前記蓋が前記容器を閉じていなければ、前記加熱素子への供給電圧を遮断するようにした遮断素子を前記蓋に関連して配置し、相互に磁気ブレーカを形成している第１構成部分と第２構成部分とによって前記遮断素子を構成し、前記第１構成部分、及び前記第２構成部分をそれぞれ封印して、湿気に対して防護し、前記第１構成部分を前記蓋に取り付け、前記蓋が前記容器を閉じているか、又は閉じていないかに応じて、前記ブレーカが閉じた状態、又は開いた状態になる位置に、前記第２構成部分を前記装置内に取り付けたことを特徴とする汚染物質から流体を浄化する装置。
2. 前記所定の時間中、前記容器内に収容された流体をその沸点に維持するのに、前記一層低い加熱作用が十分であることを特徴とする請求項１による装置。
3. 前記所定の温度に達するまで、前記加熱素子は２２００Ｗの加熱作用を出力し、前記所定の時間の間、前記加熱素子は４５０Ｗの加熱作用を出力することを特徴とする請求項１、又は２による装置。
4. 前記加熱素子は２個の加熱素子から成り、そのうちの第１素子は１７５０Ｗの加熱作用を出力することができ、第２素子は４５０Ｗの加熱作用を出力することができ、前記所定の温度に達するまでは、前記第１素子、及び前記第２素子の両方を作動させるように前記制御電子機器を構成し、前記所定の時間中は、前記第２素子のみを作動させるように前記制御電子機器を構成することを特徴とする請求項３による装置。
5. 前記温度センサを熱素子で構成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項による装置。
6. 前記温度センサをＰｔ１００センサのような抵抗センサで構成したことを特徴とする請求項５による装置。
7. 前記所定の温度を前記制御電子機器によって調整自在にしたことを特徴とする請求項５、又は６による装置。
8. 前記蓋が前記容器を閉じている時、前記第１構成部分と前記第２構成部分を閉じ、前記蓋が前記容器を閉じていない時、前記第１構成部分と、前記第２構成部分との間の距離を増大させることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項による装置。
9. 前記ブレーカの位置を検出するように前記制御電子機器を配置し、前記蓋が前記容器を閉じていないことを示す位置に前記ブレーカがある時、前記供給電圧を遮断するように前記制御電子機器を構成したことを特徴とする請求項８による装置。
10. 前記制御電子機器は前記供給電圧を遮断し、又は接続するように構成されたリレーを備え、前記蓋が前記容器を閉じていない時、前記リレーは前記供給電圧を遮断し、又は前記蓋が前記容器を閉じている時、前記リレーは前記供給電圧を接続するように、前記ブレーカを前記リレーに接続することを特徴とする請求項９による装置。
11. 前記第１構成部分、及び前記第２構成部分をそれぞれ永久磁石、及びホール素子によって構成したことを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項による装置。
12. 前記所定の温度が前記流体の沸点に相当していることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項による装置。
13. 前記所定の温度を１００℃にし、前記所定の時間を１８０秒に相当する値にし、前記装置を水の浄化に適合させたことを特徴とする請求項1〜１２のいずれか１項による装置。

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