JP3188823B2 - 浄水器のフィルターカートリッジ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、浄水器のフィルターカ
ートリッジに関する。更に、詳述すると、本発明は、家
庭用浄水器に装着される使い捨てのフィルターカートリ
ッジに関する。

【０００２】

【従来の技術】浄水器は一般にフィルターをカートリッ
ジ方式にして交換するようにしている。ここで、フィル
ターカートリッジの交換時期を知る方法としては、独立
させて設置される大型ないし中型の浄水器の場合には、
流体流動検知機または電気時計などを浄水器と水道管と
の間の管路に接続してフィルターを通過した流量を計量
することによって行っていた（実開平６−７７８７８
号）。

【０００３】また、家庭用浄水器のように蛇口に直接浄
水器を取り付ける小型の浄水器の場合には、流体流動検
知機や電気時計などを設置することができないため、使
用開始から何カ月あるいは１年といった大まかな使用時
間を判断基準として交換したり、あるいはカートリッジ
の色などを見て使用者が自己判断していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、流体流
動検知機や電気時計などの流量測定手段を管路に設置す
る場合には、電気を用いなければならないため、浄水器
付近での電源の確保、漏電への対策等への配慮が必要と
なる。また、これら流量測定手段は高価である上に組み
付けに配線や回路等を必要とし取り付けに必要なスペー
ス、コストが大きくなってしまう。このため、一般家庭
に取り付け得るようなものではない。特に、蛇口に直接
取り付けるタイプの小型浄水器には適用できなかった。

【０００５】また、時間という代用特性での検知は非常
に不正確であった。このため、浄水機能が著しく低下し
ているにも拘わらず使用続けられたり、あるいはまだ十
分に使用できるにも拘わらず交換されてしまう問題があ
る。

【０００６】本発明は、フィルターカートリッジを通過
した流量を基準として明確なカートリッジ交換時期を表
示できる浄水器のカートリッジを提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、原水を濾過する浄水器のカ
ートリッジ内のフィルターの流入側または流出側に水の
通過によって駆動される積算流量計を接続し、この積算
流量計のハウジング内に支軸を設け、この支軸を横切る
ように流体通路を形成すると共に、この流体通路内に支
軸まわりに回転自在に取り付けられた羽根車を配置し、
この羽根車と同軸上にハウジングに対して支軸を中心に
した円運動が可能で且つ自転不能に支持されるインター
ナルギヤとこのインターナルギヤの円運動により支軸を
中心に回転されるサンギヤとで構成される内歯遊星歯車
列を複数段積層し、羽根車に支軸から偏心したボスを設
けて該偏心ボスを最初の段の内歯遊星歯車列のインター
ナルギヤの中心に回転自在に連結すると共に、このイン
ターナルギヤの内側のサンギヤに支軸から偏心したボス
を設けて該偏心ボスを次の段の内歯遊星歯車列の中心に
回転可能に嵌合させて順次前の段のサンギヤと次の段の
インターナルギヤとを一体的に円運動可能に連結し、最
終段のサンギヤの回転量によって被測定流体の流量を計
測すると共に、流量計の表示が見えるようにカートリッ
ジに確認窓を設けるようにしている。

【０００８】

【０００９】

【作用】したがって、フィルターを原水が通過すること
によって流量計が作動して通過水量を積算する。そし
て、その計測量はカートリッジの確認窓を通して外から
視認できる。そして、浄水器使用者はフィルターの交換
時期を判断することができる。

【００１０】特に、請求項１記載のフィルターカートリ
ッジによると、カートリッジ内に流入した原水が流体通
路内の流体が羽根車を回転させる。そして、羽根車の回
転に伴って偏心ボスが円運動を行い、最初の段の内歯遊
星歯車列のインターナルギヤを円運動させる。このイン
ターナルギヤの円運動は、減速されながらサンギヤの回
転に変換される。即ち、１段目の内歯遊星歯車列により
羽根車の回転が減速される。また、このサンギヤの回転
は更に偏心ボスを介して連結されている次の段の内歯遊
星歯車列のインターナルギヤを円運動させる。そして、
羽根車の回転は、各内歯遊星歯車列により次々に減速さ
れ、最終段のサンギヤの回転量によって、被測定流体の
流量あるいは交換時期が表示される。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基
づいて詳細に説明する。

【００１２】図１および図２に本発明の浄水器用フィル
ターカートリッジの一実施例を示す。このフィルターカ
ートリッジ２０は、フィルター２１とこのフィルター２
１を収容するカートリッジハウジング２２と、カートリ
ッジハウジング２２の浄水出口２５とフィルター２１の
出口２６との間に介在される流量計１とから主に構成さ
れている。フィルター２１は特にその濾過構造や外形状
等に限定されるものではなく、周知のあるいは新規な濾
過構造を採用することが可能である。本実施例の場合、
底部にフィルター入口２９を有し、頂部にフィルター出
口２６を有する筒体構造を成し、下方から原水を導入し
て上部のフィルター出口２６から浄水を排出する。

【００１３】カートリッジハウジング２２は、ハウジン
グ本体２２ｂとハウジング上蓋２２ａとの２部材で構成
され、フィルター２１と流量計１を組み込んだ後に接合
して一体化される。フィルター２１のカートリッジハウ
ジング内での支持は、例えばフィルター出口２６の周囲
を囲繞してフィルター２１を上方から抑える上フィルタ
ー受け部材２７とフィルター２１の底部をカートリッジ
ハウジング２２の底面から浮かせて支える下フィルター
受け部材３０とで行われている。そして、フィルター２
１とカートリッジハウジング２２の内壁面との間に隙間
を設けて原水の流路２８を構成している。ここで、上フ
ィルター受け部材２７はハウジング上蓋２２ａに、下フ
ィルター受け部材３０はハウジング本体２２ｂ側にそれ
ぞれ一体成形されている。また、ハウジング上蓋２２ａ
側には、原水入口２４と浄水出口２５とが設けられてい
る。そして、浄水出口２５とフィルター出口２６との間
には流量計１が設けられている。

【００１４】また、ハウジング上蓋２２ａには少なくと
も流量計１がセットされている位置に、透明の確認窓２
３が設けられている。ここで、流量計１は、確認窓２３
にカバー１６を対向させて設置される。

【００１５】流量計１は、図３〜図７に示すように、羽
根車４と、この羽根車４の回転を減速させて伝達する減
速機構５と、これらをハウジング２内で支持する支軸３
とから主に構成されている。

【００１６】ハウジング２内の空間６には、支軸３が収
容されている。この支軸３は空間６の中央に配置され、
ハウジング２の底壁２ａに固定されている。この支軸３
には、羽根車４が回転自在に取り付けられている。この
羽根車４の一側面、即ち同軸上に配置された減速機構５
側の面には、偏心ボス８が突出するように一体成形され
ている。偏心ボス８の中心は、図４に示すように、支軸
３の中心即ち羽根車４の中心に対して距離ｅだけ偏心し
ている。なお、羽根車４には、偏心ボス８を設けること
に伴う重心のずれを解消するために、肉抜部９が形成さ
れている。また、偏心ボス８は、支軸３によって羽根車
４と同軸上に配置されている減速機構５の最初の段の内
歯遊星歯車列１０のインターナルギヤ１１の孔１１ａに
回転自在に嵌合されて連結されている。

【００１７】また、ハウジング２内には、流体通路７が
形成されている。この流体通路７は、流入ポート７ａ、
流出ポート７ｂ及び環状部７ｃより構成されており、支
軸３を横切るようにして形成されている。つまり、流体
通路７の流入ポート７ａと流出ポート７ｂとは、支軸３
を挟んで反対側に配置されている。流入ポート７ａは、
底壁２ａに向けて徐々に流路面積を減少させている。ま
た、流出ポート７ｂは、底壁２ａに向けて徐々に流路面
積を増加させている。流入ポート７ａと流出ポート７ｂ
とは、互いにオフセットして形成されている。

【００１８】この流体通路７の環状部７ｃは、図５に示
すように、支軸３を囲んでいる。この環状部７ｃの底面
は、流入ポート７ａ側から流出ポート７ｂ側に向かう部
分７ｄでは支軸３に対して直交する方向に沿って形成さ
れているが、流出ポート７ｂ側から流入ポート７ａ側に
戻る部分７ｅでは支軸３に対して斜めに形成されてい
る。即ち、この環状部７ｃは、戻り部分７ｅにおいて下
流に向かって浅くなっている。したがって、流入ポート
７ａから環状部７ｃに流入した流体は、この環状部７ｃ
に導かれて支軸３のまわりを螺旋状に流れ羽根車４を回
転させる。このとき、流体は、羽根車４の各羽根４ａの
間を通り抜けながら羽根車４を回転させる。この後、流
体は流出ポート７ｂから流出する。つまり、流入ポート
７ａから環状部７ｃに流れ込んだ流体の大部分は、螺旋
状に１回転しながら羽根車４を回転させた後、流出ポー
ト７ｂへと流出する。

【００１９】減速機構５はハウジング２の空間６内に収
容され、複数段の内歯遊星歯車列１０を順次積層して構
成されている。本実施例の場合には、例えば７段の内歯
遊星歯車列１０，…，１０を備えている。各内歯遊星歯
車列１０は、インターナルギヤ１１、サンギヤ１２及び
偏心ボス１３を備え、サンギヤ１２に設けられた偏心ボ
ス１３を回転伝達上の下段側のインターナルギヤ１１の
孔１１ａに嵌合させることによって順次連結されてい
る。

【００２０】インターナルギヤ１１は、空間６に比べて
若干小径に形成されており、ハウジング２に対して支軸
３を中心にした円運動可能且つ自転不能と成っている。
具体的に説明すると、インターナルギヤ１１の外周面に
は、径方向に突出する複数の突起１４が形成されてい
る。本実施例の場合、例えば周方向に等間隔で４箇所に
突起１４が設けられている。一方、ハウジング２の内面
には、各突起１４に対応して複数の凹部１５が設けられ
ている。各凹部１５は、支軸３の方向に沿って形成され
た溝である。各突起１４は、それぞれ対応する凹部１５
内に挿入されている。各突起１４の先端は、図６に示す
ように、半径ｒの半円形状に丸まっている。また、凹部
１５の断面形状は、半径Ｒの半円形状を成している。こ
れらの半径は、式（Ｒ＝ｒ＋ｅ）の関係を満足させてい
る。したがって、各突起１４の先端は、各凹部１５の内
面に沿って円運動でき、インターナルギヤ１１は、支軸
３を中心にして偏心量ｅを半径とした円運動できる。し
かしながら、各突起１４はその全てが同時に各凹部１５
から抜けることがなく、必ず一部の突起１４がハウジン
グ２と係合しているので、インターナルギヤ１１が自転
することはできない。このインターナルギヤ１１の中心
には、孔１１ａが穿孔されている。また、インターナル
ギヤ１１のギヤ部１１ｂの歯数Ｚ１は、所定値に設定さ
れている。

【００２１】サンギヤ１２は、インターナルギヤ１１の
ギヤ部１１ｂの内方に配置され、このギヤ部１１ｂに噛
み合っている。サンギヤ１２の歯数Ｚ２は、所定値に設
定されている。例えば、本実施例の場合、インターナル
ギヤ１１の歯数Ｚ１は値４４に、サンギヤ１２の歯数Ｚ
２は値４０にそれぞれ設定されている。したがって、イ
ンターナルギヤ１１からサンギヤ１２に伝達される回転
の減速比ｉは、式（ｉ＝（Ｚ１−Ｚ２）÷Ｚ２＝（４４
−４０）÷４０）で表され、値０．１となっている。し
かも、この減速機構は７段なので、全体として１０００
万分の１に減速する。また、サンギヤ１２の偏心ボス１
３の近傍には、偏心ボス１３を設けることに伴う重心の
ずれを解消するため、孔１２ａが穿孔されている。この
孔１２ａは、最終段のサンギヤ１２においては、当該サ
ンギヤ１２の回転位置を示す目印としても機能する。

【００２２】サンギヤ１２の偏心ボス１３は、次の段の
内歯遊星歯車列１０側の面に突出形成されている。この
偏心ボス１３の中心は、羽根車４に形成された偏心ボス
８と同様に、サンギヤ１２即ち支軸３の中心に対して距
離ｅだけ偏心している。偏心ボス１３は、次の段の内歯
遊星歯車列１０を構成するインターナルギヤ１１の中心
の孔１１ａ内に嵌め込まれてこれらを回転自在に連結し
ている。したがって、この偏心ボス１３と次の段のイン
ターナルギヤ１１とは、一体と成って円運動を行う。

【００２３】なお、最初の段の内歯遊星歯車列１０を構
成するインターナルギヤ１１の孔１１ａ内には、羽根車
４の偏心ボス８が嵌め込まれて連結されている。したが
って、最初の段のインターナルギヤ１１と羽根車４の偏
心ボス８とは、一体と成って円運動を行う。また、最終
段のサンギヤ１２は、その回転力を他の部材に伝達する
ものではなく、被測定流体の流量に比例する回転量を示
す回転体として機能する。

【００２４】そして、ハウジング２内の空間６は、カバ
ー１６により閉塞されている。このカバー１６は、例え
ば透明なプラスチック板により形成され、ハウジング２
の外から最終段のサンギヤ１２の孔１２ａの位置を確認
することができる。そして、カバー１６には、周方向に
沿って図示しない目盛りが付されている。最終段のサン
ギヤ１２が回転して孔１２ａの位置が周方向に移動した
場合、その移動量をこの目盛りにより確認することがで
きる。カバー１６の目盛りとしては、例えば交換時期を
示す警告ゾーンが付されており、濾過した水道水の量が
所定量を超えた場合に最終段のサンギヤ１２の孔１２ａ
の位置がこの警告ゾーンに侵入するように構成されてい
る。また、本実施例の場合、カバー１６はハウジング２
に対し斜面を以て嵌合されるいわゆるテーパーシール構
造を採り、液密にシールされている。

【００２５】以上のように構成された本実施例の浄水器
のカートリッジによると、以下のように作動する。

【００２６】水道の蛇口に取り付けられた図示していな
い浄水器の原水導入口と接続されたカートリッジ２０の
原水入口２４から原水が導入されると、原水は図２に矢
印で示すように、フィルター２１の周りの流路２８を通
って底部側へ流れ、フィルター底部のフィルター入口２
９からフィルター２１内へ導入される。そして、フィル
ター２１内で濾過された後、フィルター出口２６から流
出して流量計１内へ流入する。そして、流量計１の通路
７内に流入した浄水は、図４〜図５に示すように流入ポ
ート７ａにおいて絞られてその流速を増した後、環状部
７ｃに流れ込み羽根車４を回転させる。この浄水は、環
状部７ｃ内を螺旋状に流れ、羽根車４の全周にわたって
有効に作用する。しかも、浄水は、螺旋状に流れながら
各羽根４ａの間を通過し、各羽根４ａの全面にわたって
有効に作用する。そして、環状部７ｃから流出ポート７
ｂに流れ出た浄水は、流出ポート７ｂにおいて流速が落
とされた後カートリッジハウジング２２の浄水出口２５
から流出する。

【００２７】一方、羽根車４の回転は、減速機構５に伝
達される。つまり、羽根車４の回転により偏心ボス８が
円運動を行い、減速機構５の最初の段の内歯遊星歯車列
１０のインターナルギヤ１１を円運動させる。図７〜図
１２は、このインターナルギヤ１１の円運動が減速され
ながらサンギヤ１２の回転に変換される様子を示してい
る。なお、各図７〜図１２において、インターナルギヤ
１１（偏心ボス８）及びサンギヤ１２の回転の様子を理
解し易くするために、三角形状の印を付してある。

【００２８】いま、図７に示す位置から偏心ボス８及び
インターナルギヤ１１が円運動を開始する場合を考え
る。この状態より、図８に示すように、偏心ボス８及び
インターナルギヤ１１が図中ＣＷ方向に７２度（１／５
回転）だけ円運動すると、サンギヤ１２が支軸３を中心
に図中ＣＣＷ方向（ＣＷ方向とは逆方向）に回転する。
この場合、インターナルギヤ１１の円運動は、減速比
０．１で減速されてサンギヤ１２をインターナルギヤ１
１との歯数差分だけ回転させる。そして、さらにインタ
ーナルギヤ１１等が図中ＣＷ方向に円運動すると、図９
〜図１２に順次示すように、サンギヤ１２は減速されな
がら図中ＣＣＷ方向に回転する。なお、各図は、インタ
ーナルギヤ１１が７２度ずつ円運動した状態を示してい
る。

【００２９】そして、図１２に示すように、インターナ
ルギヤ１１の円運動が３６０度に達した状態では、内歯
遊星歯車列１０の速度比（減速比）ｉは値０．１に設定
されているので、サンギヤ１２は図中ＣＣＷ方向に３６
度だけ回転する。したがって、サンギヤ１２に形成され
た偏心ボス１３も同方向に３６度だけ円運動する。この
偏心ボス１３は、次の段の内歯遊星歯車列１０のインタ
ーナルギヤ１１の孔１１ａ内に嵌め込まれているので、
次の段のインターナルギヤ１１も３６度だけ円運動を行
う。

【００３０】つまり、羽根車４の回転は最初の段の内歯
遊星歯車列１０において１／１０回転に減速される。各
段の内歯遊星歯車列１０でも同様にして、１／１０回転
に減速される。本実施例では、７段の内歯遊星歯車列１
０を備えているので、最終段の内歯遊星歯車列１０のサ
ンギヤ１２の回転は、羽根車の回転の１／１０ ⁷ に減速
される。即ち、羽根車４が１０００００００回転した場
合に最終段のサンギヤ１２が１回転する。

【００３１】ここで、羽根車４の１回転は、通路７内の
所定の流量に対応している。したがって、最終段のサン
ギヤ１２の回転量は、通路７内の積算流量に比例する。
最終段のサンギヤ１２の回転量は、孔１２ａの位置をカ
バー１２に付された目盛りに対応させて読み取ることで
検出される。そこで、浄水器使用者は、孔１２ａの位置
が警告ゾーンに侵入したことを目で確認し、フィルター
２１の交換時期を知る。

【００３２】尚、上述の実施例は本発明の好適な実施の
一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の
要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。例えば、本実施例の浄水器のフィルターカートリッ
ジは、カートリッジハウジング２２内でフィルター２１
の下流側に流量計１を組み込んで濾過後の水を計量する
ようにしているが、これに特に限定されるものではな
く、フィルター２１の上流側あるいは双方に組み込むよ
うにしても良い。また、流量計１が外から見えるように
カートリッジハウジング２２は、少なくとも一部が透明
にされているが、場合によっては全体あるいは半分を透
明にしても良い。更に、カートリッジの構造、型式には
限定されない。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明の浄水器用フ
ィルターカートリッジは、該カートリッジ内のフィルタ
ーの流入側または流出側に水の通過によって駆動される
積算流量計を接続し、かつ流量計の表示が見えるように
カートリッジに確認窓を設けるようにしているので、原
水が濾過される際のフィルターカートリッジ内での水の
動きによって流量計が駆動される。このため、センサ等
の電子機器を必要とせず、かつ電気配線、配管等も必要
としないため外観上、コスト、安全性において有利であ
る。

【００３４】また、本発明の浄水器用フィルターカート
リッジによると、フィルターカートリッジに流量計が一
体的に取り付けられているので、カートリッジの交換時
期とフィルターの寿命とが一致する。

【００３５】更に、本発明の浄水器用フィルターカート
リッジによると、流量計の表示を確認窓を通して見るこ
とができるので、交換時期が正確に把握できる。したが
って、本発明のフィルターカートリッジは、使用可能な
時期での使用を確実にすることができ、浄水効果を失わ
ない。更に、流量計も簡単な構造の機構のみから成るの
で安価にでき、カートリッジごと使い捨てできる。

【００３６】また、本発明の浄水器用フィルターカート
リッジによると、流量計がコンパクトでもフィルターカ
ートリッジの使用期間を表示できる程度の流量を測定で
きるため、フィルターカートリッジ内に組み込むことが
できる。そして、濾過流量からフィルターカートリッジ
の交換時期を明確に示唆することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の浄水器のカートリッジの一実施例を示
す斜視図である。

【図２】図１のカートリッジの半截断面斜視図である。

【図３】カートリッジ内に組み込まれた流量計の一実施
例を示す縦断面図である。

【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。

【図５】図３のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。

【図６】図３の流量計の突起と凹部を示す拡大断面図で
ある。

【図７】図３の流量計の内歯遊星歯車列の作動を示し、
各ギヤの基準位置を示す図である。

【図８】図３の流量計の内歯遊星歯車列の作動を示し、
図７の状態からインターナルギヤが７２度だけ円運動し
た状態を示す図である。

【図９】図３の流量計の内歯遊星歯車列の作動を示し、
図８の状態からインターナルギヤが７２度だけ円運動し
た状態を示す図である。

【図１０】図３の流量計の内歯遊星歯車列の作動を示
し、図９の状態からインターナルギヤが７２度だけ円運
動した状態を示す図である。

【図１１】図３の流量計の内歯遊星歯車列の作動を示
し、図１０の状態からインターナルギヤが７２度だけ円
運動した状態を示す図である。

【図１２】図３の流量計の内歯遊星歯車列の作動を示
し、図１１の状態からインターナルギヤが７２度だけ、
即ち、図７の状態からインターナルギヤが１回転だけ円
運動した状態を示す図である。

【符号の説明】

１ 流量計 ２ ハウジング ３ 支軸 ４ 羽根車 ５ 減速機構 ７ 流体通路 ７ｃ 環状部 ８ 羽根車の偏心ボス １０ 内歯遊星歯車列 １１ インターナルギヤ １２ サンギヤ １３ 羽根車の偏心ボス １４ 突起 １５ 凹部 ２０ 浄水器用カートリッジ ２１ フィルター ２２ カートリッジケーシング ２３ 確認窓 ｅ 偏心距離

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01D 35/00 - 35/04 G01F 1/05 - 1/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原水を濾過する浄水器のカートリッジ内
   のフィルターの流入側または流出側に水の通過によって
   駆動される積算流量計を接続し、この積算流量計のハウ
   ジング内に支軸を設け、この支軸を横切るように流体通
   路を形成すると共に、この流体通路内に支軸まわりに回
   転自在に取り付けられた羽根車を配置し、この羽根車と
   同軸上にハウジングに対して支軸を中心にした円運動が
   可能で且つ自転不能に支持されるインターナルギヤとこ
   のインターナルギヤの円運動により支軸を中心に回転さ
   れるサンギヤとで構成される内歯遊星歯車列を複数段積
   層し、羽根車に支軸から偏心したボスを設けて該偏心ボ
   スを最初の段の内歯遊星歯車列のインターナルギヤの中
   心に回転自在に連結すると共に、このインターナルギヤ
   の内側のサンギヤに支軸から偏心したボスを設けて該偏
   心ボスを次の段の内歯遊星歯車列の中心に回転可能に嵌
   合させて順次前の段のサンギヤと次の段のインターナル
   ギヤとを一体的に円運動可能に連結し、最終段のサンギ
   ヤの回転量によって被測定流体の流量を計測すると共
   に、前記流量計の表示が見えるように前記カートリッジ
   に確認窓を設けるようにしたことを特徴とする浄水器の
   フィルターカートリッジ。