JP2954372B2

JP2954372B2 - 水質モニター

Info

Publication number: JP2954372B2
Application number: JP3043841A
Authority: JP
Inventors: ディバローズブルース
Original assignee: HAIDOROTETSUKU Inc
Current assignee: HAIDOROTETSUKU Inc
Priority date: 1990-03-09
Filing date: 1991-03-08
Publication date: 1999-09-27
Anticipated expiration: 2014-09-27
Also published as: JPH04220565A; US5057212A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般に、逆浸透装置(rev
erce osmosis unit)あるいはそのようなものを有するタ
イプの浄水装置の改善に関するものであり、分解された
イオン物質や他の含有物をコックの普通の供給、即ち給
水から取り除く。更に言えば、本発明は比較的簡単で信
頼のある水質即ち純度モニターを浄水装置に取り込むこ
とに関する。このモニターは改善された装置を含み、逆
浸透装置による動作の実効率を示す。

【０００２】水質装置は一般に、逆浸透装置を有するタ
イプのものが比較的よく知られている。これは、普通の
コックからの入力供給、即ち給水を、調理や飲料等に使
用するため、比較的清浄された水に変えるというもので
ある。概して、逆浸透装置は給水された水が通過する部
分に半透膜を含む。この膜は本質的に、分解された金属
イオンやそのようなものを望ましくない特定の物質と同
様にコックの水から取り除くフィルタとして働くもので
ある。こうして作られた清浄水は普通、後にその一部を
取り出して使えるよう、一時貯蓄溜めあるいは容器中に
送られ、一般にキッチンシンクやそのようなものの近く
に設置された適当なコックバルブを操作することによっ
て使用される。しかし、浄水供給装置の特定の構造や働
きは変えることが出来る。このような装置は米国特許4,
585,554 、4,595,497 、4,657,674 号内に示され且つ述
べられている装置によって例示されている。

【０００３】多くの例で、給水装置によって作られた清
浄水の純度の度合いを表示するものが望まれる。他の言
葉で言えば、逆浸透装置内の半透膜の動作の実効率を表
示するようなものが望まれているということである。こ
の点に関して言えば、水の純度のレベルは、逆浸透装置
半透膜の清浄度、あるいは未処理状態における給水の汚
れといった幾つかの要因に因るものであり、これらの要
因により変化するものである。製造された清浄水の純度
のレベルは一般に、電気導電率を測定することによって
示すことが出来る。比較的高い電気導電率は比較的低い
抵抗と相関し、逆浸透装置によって取り除かれずに残っ
たイオン物質がかなりの量であることを示す。逆に、比
較的低い導電率は、イオン物質の大部分が他の汚物と同
様に取り除かれたことを示す。水の清浄化に失敗し、導
電レベルによって示されたある純度判定基準を満たす場
合には、給水装置が適当に働いていないこと、特に逆浸
透装置内の半透膜を清浄しあるいは取り替える必要があ
ることを示している。

【０００４】従来にも、一般の清浄装置内で製造された
清浄水の導電率レベルを測定するための試験デバイスや
装置が提案された。ある例では、清浄水の導電率を未処
理状態におけるコックからの水の導電率レベルと比較
し、この比較によって逆浸透装置の動作の実効率を示し
ている。概して、そのようなデバイスや装置は、１つま
たはそれ以上の電極を使用し、清浄された水を接触さ
せ、またある場合には給水を接触させ、そうして所望の
水の導電率を読み出すものである。それらの電極は適当
な動作回路と電源とに結合され、所望の純度レベルがマ
スターゲージ（master gage)や適当な表示器のライトの
光によって表示され、そうしてこれを読み出すことが出
来る。

【０００５】ひと昔前までは、殆どの水質モニターテス
トデバイスに、自己含有ポータブル装置が備えられてい
た。この装置はサービス員によって清浄された水を試験
する時に使用されるものである。これは例えば米国特許
3,990,066 号に述べられている。しかしながら最近で
は、例えば米国特許4,623,451 号、4,806,912 号、3,83
8,774 号、それに4,708,791 号に示されているように、
浄化装置にはその中に直接組入れられた小さな監視デバ
イスが取りつけられている。そのように組み入れられた
テストデバイスにより、熟練したサービス員の介在を必
要とすることなく、頻繁にまた定期的に試験読み出しす
ることが出来る。しかしながらそのようなデバイスは、
バッテリ電源のような適当な電力源や一般家庭の電源回
路へ接続するための手段を持たなければならない。しか
しながらバッテリ電源装置では一般的に、バッテリ電源
を所望でない頻度で取り替えなくてはならないといった
具合に、電力消費は最適化されていない。また家庭電源
への電気接続は、他の浄化装置の素子の配置場所に関し
て望ましいものではなく、及び／または不経済なもので
ある。

【０００６】それ故、浄水装置に直接組み入れるよう設
計された改善された水質モニターテストデバイスが必要
なのである。特にこの改善されたテスト装置は、バッテ
リ電源あるいはそのようなものの動作寿命を拡張するた
めに用いることが出来るよう、そして電極を拡張したサ
ービスといった方法で使用することが出来るよう、非常
に低い電源しか必要とせずに動作する。本発明はこれら
の必要性を満たし、更に関連する利点を与えるものであ
る。

【０００７】

【発明の概要】本発明によれば、浄化装置で使用するた
めの改善された水質モニターが与えられている。この浄
化装置は逆浸透装置を有するタイプのものである。水質
モニターには制御回路が含まれる。この制御回路は、入
力コックあるいは給水と、それに浄化装置によって製造
された浄化水に接触するようにして設置された電極を有
する。制御回路はテストボタンの押し下げに応答してコ
ックや浄化された水の導電率を読み出し、読み出された
それらの導電率を比較し、システムの働きを表示する。

【０００８】本発明のより好ましい形態によれば、制御
回路はスイッチによって動作する。このスイッチはテス
トボタンのようなもので、手で押し下げることによって
回路及び電極を電源、特にバッテリ電源のようなものに
結合する。制御回路はある極性の短時間パルスを電極に
送ることによってテストボタンの押し下げに応答する。
これに関して言えば、電極の対が各コック及び浄水供給
に接触して設置されており、各電極の対は水導電率を読
み出すために接近して離間されている。この回路には、
所定スレッショルドと共同してコックと浄水供給の相対
的な導電率を比較し、装置の動作状態を表示する表示手
段を動作させる比較手段が含まれる。装置の動作状態と
は特に、コック水から異物を取り除く逆浸透装置の動作
の実効率のようなものである。より好ましい表示手段
は、緑のようなある色の第１表示ライトと、黄色のよう
な第２表示ライトを備えており、この第１表示ライトは
システムの働きが所定の限界内であることを示し、第２
表示ライトは装置の働きが満足できるものでないこと示
す。

【０００９】本発明の主な特徴によれば、導電率を読み
出すために電極に送られた短時間パルスが終わっても、
適当な表示ライトをテストボタンが押し下げられている
限り、点灯状態を保持するという手段をこの制御回路は
含む。この装置では、モニターが必要とする電力消費は
かなり小さなものになり、電極サービス寿命はかなり最
適化される。テストボタンが解除されると、制御回路内
のコンデンサは放電し、反対の極性の短時間パルスを電
極に与える。この反対極性のパルスは、導電率の測定を
妨害し得る腐食、及び／または、イオンメッキの堆積か
ら、電極を保護する。

【００１０】

【実施例】例として図に示したように、図１に参照番号
10で示されている浄水装置は水質モニター12を含み、製
造された浄化水の水質レベルを監視しまた示すものであ
る。モニター12は少なくとも１つの電極プローブ14を含
む。この電極プローブは入力コックあるいは給水と接触
するような位置に設置されており、更に少なくとも１つ
の電極プローブ16が、装置によって製造された浄化水と
接触するような位置に設置されている。これらの電極プ
ローブ14及び16は、水導電率を読み出すために利用され
るものであり、それらは水質表示を与えるために比較さ
れそして分析される。本発明によれば、モニター12は非
常に少ない電力消費で、信頼性のある正確な水質読み出
しを出来るようにされている。

【００１１】図１に示されたように、図示された水質装
置10は逆浸透装置18を含む。この装置は一般のコックの
入力供給、即ち給水を受けそして浄化する。従来から知
られているように、逆浸透装置18は内部半透膜（図示さ
れていない）を含む。この半透膜は、コックからの給水
を、微粒の分解された金属イオンが取り除かれている比
較的浄化された水と、微粒の分解イオンが濃縮されてい
る比較的浄化されていない不良な水とに分けるよう設計
されている。一般の装置では、この浄化された水が導管
20を通じて適当な溜め22に貯蓄され、その一部を取り出
し、コックバルブ24あるいはそのようなものの開口から
使用される。不良な水は時々ブレイン(brine) と呼ば
れ、普通は適当な導管26を通じて適当な廃棄物即ちドレ
ーンに捨てられる。

【００１２】本発明の水質モニター12は、水質テストに
よって素早く且つ容易に導電され、浄化装置の一般の動
作には事実上常に割り込むことがないような方法で、浄
化水装置10中に組み入れられている。図２を参照すれ
ば、モニター12は適当な電源28、特に９Ｖのバッテリあ
るいはそのようなものを含んでおり、テストボタン32を
手で押し下げることによって回路30が動作する。以下に
詳細に説明するように、制御回路30はコックの水と浄化
された水との比較導電率読み出しを行うため、電極プロ
ーブ14あるいは16にほんの少し、瞬間的に接触するよう
設計されている。これに関して言えば、水の電気導電率
は分解され漂っている異物の量を表示するもので、比較
的高い導電率が読み出された場合には、比較的汚染レベ
ルが高いことを表示していることが知られている。制御
回路30は、コック水の浄化された水に対する比較導電率
を読み出し、その後この読み出した導電率を所定のスレ
ショルドレベルと比較し、浄化装置の動作状態を判断す
る。装置10の働きが満足する範囲内のものである時は、
コックの水と比べて浄化された水の電気導電率は相対的
にかなり減少していることを示し、またそれは分解され
たイオンが相対的にかなり除去されたことを示してお
り、制御回路30は第１表示ライト34を点灯する。また装
置10の動作が満足するものではない場合、つまり浄化さ
れた水が比較的高い導電率読み出しを示した場合には、
第２表示ライト36が明るくなる。より好ましい形態で
は、表示ライト34及び36はそれぞれ緑および黄色に色づ
けされており、こうして満足する状態と満足しない状態
をそれぞれが表す基本色として相関させられるのであ
る。黄色ライト36が点灯している時は、装置の働きを訂
正するために適当な矯正措置が取られる。このような矯
正措置には一般に、逆浸透装置18内の半透膜を清浄した
り、あるいは取り替えたりすることが含まれる。

【００１３】制御回路30のための好ましい実施例の形態
が図３に示されている。更に言えば、テストボタン32は
手で押し下げることが出来るバネ押しボタンを備えてお
り、このバネ押しボタンは普通、バネ（図示されていな
い）によって接触38及び39が橋絡するような位置にバイ
アスされている。この位置では、ボタン32はバッテリ接
触40からは離間されており、回路は電源28の正極と接触
しない。

【００１４】テストボタン32を手で押し下げると、接触
39と39が橋絡され、第１のコンデンサの荷電が開始され
る。コンデンサ42は回路内のバッテリ端子の間に結合さ
れている。この回路は、浄化された水とコックの水の比
較導電率読み出しを得るために使用される平行な回路パ
スを含み、それは浄化装置が満足する動作をしているこ
とを示す実行スレッショルドと関連する。更に言えば、
これらのパスのなかの１つに、直列接続された抵抗43及
び44が含まれる。これらの抵抗は、中間接合45が所定の
比例電圧を備えるよう、直列電圧効果のために所定値を
有する。第２パスは、直列になっている抵抗46及び電極
プローブ14及び16の組を含む。これに関して言えば、浄
化水プローブ16は、第２電極48と離間された第１電極47
を備えている。この電極47は、コック水のプローブ14の
共通第２電極48と電気的に結合されている。コック水の
プローブ14の第２電極48もまた、第１電極50とは離間さ
れており、これは負バッテリ端子に接続されている。

【００１５】第１コンデンサ42の荷電はこのように、図
４に示されているような正電圧の短時間パルス49を送る
のに効果的である。この短いパルス49はコンデンサ42が
荷電されるまでしばらく継続する。荷電の間、２つのプ
ローブ14及び16の電極の両端に電圧が供給され、共通第
２電極48におけるこの電圧は、浄化された水とコック水
の導電率とを比較した表示を与える。第２電極48におけ
る電圧を抵抗43と44との間の接合45における所定のスレ
ッショルド電圧と比較することにより、制御装置30は装
置10を実行した実行率が所定のスレッショルドよりも高
いか低いかを表示する。これに関して言えば、図３に示
された抵抗値は、浄化水の導電率がコック水の導電率と
比べて少なくとも70％減少している時には満足できるス
レッショルドであると定義されている。しかしながら他
の抵抗値を用いて、他のスレッショルド実行ポイントを
選択してもよい。これこそ重要なことであるが、回路全
体に必要とされる電力が最小限となるよう、導電率を決
定するために使用するパルス49がとても短い時間のもの
である。

【００１６】共通電極48に接続されている導体52は演算
増幅器54の正端子に接続されている。オペアンプ54は抵
抗43と44との間の中間接続45に結合されている。この装
置でオペアンプ54は、比較手段を与え、浄化水の導電率
とコック水の導電率とを比較したものを表す浄化水とコ
ック水との間の相対的な電圧降下を、抵抗43と44との間
のスレッショルドポイント電圧降下と比較する。導体52
上の正電極における電圧が、接合45における負電極での
電圧を超過している場合は常に、浄化水の導電率によっ
て表された電圧降下は負電極における目標の電圧降下に
対して不充分であることをこの回路は示す。このような
不充分な電圧降下は、浄化装置が満足できるほど実行さ
れていないことを示し、出力ライン55におよそ９Ｖの正
出力を与えるよう、オペアンプ54にトリガする。また、
もしオペアンプ54の正端子における電圧が、負端子にお
ける電圧よりも小さい場合には、浄化装置の動作は満足
できるものであるということが示され、その結果、導体
55上にほぼ０Ｖが生じる。

【００１７】出力導体55は、ＣＭＯＳ4013のような２段
階フリップフロップ56に接続されている。概して、コン
ダクタ55の出力に因り、フリップフロップ56は第２増幅
器58に信号を送り、回路図内でＬＥＤによって表されて
いる２つの表示ライト34及び36のうちのいづれか１つを
点灯する。更に言えば、テストボタン32が押し下げられ
ると、電源28の正端子もダイオード60と接続され、リセ
ットコンデンサ62を荷電する。このリセットコンデンサ
62は第１コンデンサ42と比べて比較的低い容量を持ち、
こうしてかなり急速に荷電し、２段フリップフロップ56
のリセットピン４及び10に正電圧を与える。これらのピ
ンにおける正電圧により２段はリセットされ、その結
果、Ｑピン13及び１においては、低い、ほぼ０電圧の出
力を生じ、一方「ｎｏｔＱ」出力ピン12及び２におい
ては、デジタル型の比較的高い出力を与える。故に、第
２フリップフロップ段階の出力ピン１及び２は、導体61
上の高い出力を第２増幅器58の正端子へと結合し、そし
て導体63上の低い出力を負端子へ送り、その結果、導体
64上に与えられた高い出力がＬＥＤ34及び36の間の接合
に生じる。この高い出力は「良好」ＬＥＤ34の両端に正
電圧を送り、その結果そのＬＥＤは点灯する。ＬＥＤ34
は導体66を通じて負バッテリ端子に接続されている。

【００１８】セットコンデンサ68もまた、テストボタン
32が押し下げられた時ダイオード60を通じて荷電され
る。セットコンデンサ68の相対容量は、リセットコンデ
ンサ62よりは遅いが、第１コンデンサ42よりもかなり速
い速度で荷電するよう選択されている。図３に示された
容量値を使用することによって得られる、数ミリ秒のオ
ーダーでのより好ましい荷電間隔が、第１段階のピン12
及び13の出力段階をスイッチするフリップフロップセッ
トピン８に、正電圧を与える。ピン13の現段階での高い
出力が第２段階のクロックピン３に送られ、そうして第
２フリップフロップ段階は、導体55上の入力データをピ
ン５にラッチし記憶する。

【００１９】フリップフロップピン５における信号が低
い場合には、浄化装置が満足できる働きをしているとい
うことを示しており、ピン１及び２における出力はその
まま荷電されず、そしてＬＥＤ34は点灯したままであ
る。ピン５における信号が高い場合には、それは満足で
きる働きをしていないということを表しており、ピン１
及び２における出力は逆にされ、その結果導体64上に低
い電圧が生じる。導体64上に低い、ほぼ０の電圧が存在
すると、第２ＬＥＤ36の両端には正信号が生じ、それを
点灯する。故に、装置の働きが満足できないものである
場合には、コンデンサ68をセットする荷電時間の間、
「良好」ＬＥＤ34が始めにほんの少し点灯し、その後
「サービス」ＬＥＤ36が導体64上の低い信号に応答して
点灯される時にその電気は切られることになる。重要な
のは、回路状態に係わらず、フリップフロップ56はテス
トボタン32を押し下げている間、導電率読み出しを得る
ために使用されているパルス49が短時間であっても、適
当なＬＥＤを点灯し続けるということだ。

【００２０】図４にタイムライン72によって示されてい
るようにボタン32が解除されると、増幅器54及び58はす
ぐに電源28からの電源を切られ、点灯された表示ライト
34あるいは36はすぐに消灯する。しかしながら、解除し
た時に、テストボタン32が接触38と39を橋絡する位置に
スイッチされると、それによって第１コンデンサ42は電
極プローブ14及び16の両端で逆方向に放電される。コン
デンサ42はこのように、プローブを通じて負電圧の短時
間電流パルス74で放電し、この反対の極性のパルスは、
導電率の正確な読み出しを妨げる金属プローブの腐食、
及び／または、イオンメッキ、それに関連するコーチン
グを減少させたり除去するのにとても効果的である。

【００２１】遅延コンデンサ80も制御回路に与えられて
いる。これは非常に短時間で反復されるような導電率読
み出しを防ぐものである。これに関して言えば、そのよ
うな反復する読み出しにより、プローブ14及び16の領域
の水がイオン化してしまい、これに応じて導電率読み出
しに歪みがでてきてしまうのである。遅延コンデンサ80
は、テスト読み出しが後に続く最小限の時間間隔の間は
フリップフロップ56をラッチされた状態に保ち、プロー
ブ内やその周りのイオン平衡を許す。

【００２２】更に言えば、テストボタン32が押し下げら
れている間、遅延コンデンサ80は荷電する。テストボタ
ン32が解除されると、コンデンサ80は抵抗82を通じて数
秒間放電され、この遅い放電により、数秒間、フリップ
フロップ56の端子14において正電圧が保持される。ピン
14における正電圧のこのメンテナンスにより、前に述べ
たリセットコンデンサ62の荷電に応答したフリップフロ
ップのリセットが妨げられる。

【００２３】このようにして本発明の改善された水質モ
ニターによって電力消費は最小のものとなり、そして１
の極性の短時間のパルスを比較導電率読み出しを得るた
めに用いられる電極プローブに与えることによって、電
極の寿命を伸ばすものである。この結果得られる読み出
しは、表示ライトへの適当な出力によって与えられる。
この表示ライトへの出力はテストボタンが押し下げられ
ている間はラッチされた状態にあり点灯し続ける。テス
トボタンが解除されると、点灯された表示ライトは消灯
し、短時間の反対極性のパルスが電極プローブの両端で
放電されメッキや腐食を防止する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の特徴を実施している水質モニターを含
む浄水装置を示す図。

【図２】水質モニターの動作の構成要素を示す図。

【図３】本発明で使用するための１つのより好ましい制
御回路を示す電気回路図。

【図４】図３の制御回路によって発生された反対極性の
パルスを示す。

【符号の説明】

14 プローブ 16 プローブ 20 導管 28 電源 48 共通電極 56 フリップフロップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01N 27/06 - 27/10 G01N 33/18 - 33/18 106 B01D 61/12 C02F 1/00 C02F 1/44

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】コック給水から比較的浄化された給水を
製造するようにされている浄水装置あるいはそのような
もので使用するための水質モニターにおいて、前記水質
モニターは、浄化された給水と接触する電極手段と、第
１及び第２位置間を移動することが可能なスイッチを有
し、前記スイッチが前記第１位置に移動した時に短時間
パルスを発生し、そのパルスを前記電極手段に送るする
ために作動されると手段を含み、更に、浄化された給水
の導電率を浄化装置が満足できる働きをしていることを
示す所定スレッショルドと比較して判断し、装置の働き
が満足できるものであること、満足できないものである
ことをそれぞれが示している第１及び第２出力のうちの
１つを発生する手段を含む回路手段と、装置の働きを示
すための前記第１及び第２出力のうちの１つに応答する
表示手段とを備え、前記回路手段は更に、前記表示手段
を動作状態に保ち、前記スイッチが第１位置にある間、
前記パルスの時間に関係なく、装置の動作を示す手段を
含むことを特徴とする水質モニター。
【請求項２】請求項１記載の水質モニターにおいて、
前記表示手段は、異なる色の表示ライトの組を備える水
質モニター。
【請求項３】請求項２記載の水質モニターにおいて、
前記短時間パルスは第１極性を有し、前記回路手段は更
に、前記スイッチが前記第２の位置に動いた時に前記電
極手段に第２の反対の極性の短時間パルスを発生して送
る手段を含む水質モニター。
【請求項４】請求項１記載の水質モニターにおいて、
前記回路手段は、コック及び浄化された給水の相対的な
導電率を浄化装置が満足できる働きを行っていることを
示す所定のスレッショルドと比較して判断する手段と、
それぞれがシステムの実行が満足できるもの、満足出来
ないものであることを示す第１及び第２出力のうちの１つを発生する手段を含む水質モニタ
ー。
【請求項５】請求項４記載の水質モニターにおいて、
前記手段は、それぞれがコック給水、浄化された給水と
接触している電極対の組を備える水質モニター。
【請求項６】請求項５記載の水質モニターにおいて、
前記電極対は直列に接合されている水質モニター。
【請求項７】請求項１記載の水質モニターにおいて、
前記回路手段は更に、前記スイッチが前記第１位置に移
動した時に前記回路手段を最初の状態にリセットするリ
セット手段を含む水質モニター。
【請求項８】請求項７記載の水質モニターにおいて、
前記回路手段は更に、前記スイッチが前記第２位置に移
動した後の所定最小遅延時間間隔の間、前記リセット手
段を無効にする時間遅延手段を含む水質モニター。
【請求項９】請求項４記載の水質モニターにおいて、
相対的な導電率を判断する前記手段は、第１及び第２電
極プローブの間の接合における電圧を浄化装置が受入れ
られる働きをしていることを示す所定スレッショルド電
圧と比較する比較手段を備える水質モニター。