JP5007892B2 - 濾過システム - Google Patents

Description

本発明は、取替え可能な濾過カートリッジを有するいわゆる「浸透」形式の濾過システムに関わる。この濾過システムは、濾過される液体を、通常重力によって、濾過カートリッジ中に設けられた濾床を貫通した通路に沿って通させる形式である。

この形式のシステムは、従来、家庭用の濾過ジャグ、ボイラー、コーヒーメーカー、注入器（infusers）において使用されている。濾過される液体（水）は、通常、底部に濾過カートリッジのための座部材を有する第１の容器に注入され、そして、濾床を通って第１の容器の下の第２の容器に流入する。

種々の分配ネットワークによって提供される飲料用の水は、場所によって巨視的に変わってくるので、各種の汚染物質に適した特別な濾過システムを、予め用意する必要がある。例えば、分配された水が、塩化物の不快な味（匂い）を有する場所もあれば、水が硝酸塩、炭酸塩、もしくは溶解した塩性イオンを含む場所もあり、これらの除去には、選択されたカートリッジが必要である。

全ての物質に対して有効に選択されており、且つ、適当に制限された大きさを有するカートリッジを提供することは、ほぼ不可能である。従って、特定の種類の処理される水に適した濾床の形成を選ぶ傾向がある。例えば、以下の形成、即ち、弱アニオン性樹脂、強アニオン性樹脂、弱陽イオン樹脂、強陽イオン樹脂、活性炭（静菌効果のための種々の粒度分布と種々の銀含有量とを有する）、ヒ素もしくは水銀を取り除くための特殊な樹脂、荷電セラミックビーズなどが、適切に選択されたカートリッジを得るために、１つの同じカートリッジ中に混在され得る。

濾過カートリッジの技術的な発展にもかかわらず、使用されている水差し（carafe）が、質的及び類型学的の両方の所望の目的に適応していることを、この水差しの使用者に判らせるという問題がある。カートリッジは、たとえ種類が異なっていても、互いに類似した形状を有しているので、この水差しのカートリッジ濾過システムにおいて、不適切と見なされるカートリッジ、もしくはこの水差しの製造業者によって適切に試験されていないと見なされるカートリッジが、この水差しに収容され、オリジナルのものの代わりに使用されるのを防ぐように、前記濾過システムに効果を与える必要がある。

一般に、水差しには、オリジナルのものでないカートリッジの挿入に対する障害物を備えた外形を有する濾過カートリッジのための座部材が、設けられている。この例が、特許文献１及び特許文献２に開示されている。しかしながら、障害物の克服を可能にする外形を有するカートリッジが設けられ、かくして、いずれにしても、適切でないと見なされるカートリッジが、目的に適応すると見なされるカートリッジの代わりに挿入される可能性がある。このことによって、濾過された水が、使用者の期待より質的に悪くなる可能性があり、かくして、実際はカートリッジのみが欠陥の原因であるにも関わらず、（水差しのカートリッジの）濾過システム全体が、世間からの信用を落とす。
また、特許文献３は、水中に浮遊している寄生虫や、塩素、鉛、有機物質のような他の汚染物質を水から除去するための重力流濾過カートリッジを開示している。

欧州特許第１２３０１６６号 国際公開２００５／１１８１０４号 米国特許第６５２４４７７号

従って、本発明の基礎を為している技術的問題は、前述の従来技術を参照にした欠点を克服するように構造的及び機能的に設けられた濾過システムと、これに関連する制御方法とを有効にすることである。
この問題の解決案は、前記座部材に挿入されたカートリッジが所定の目的に適応していないと見なされる場合に、この濾過システムが作動するのを防ぐこと、もしくは、少なくとも信号で作動エラーを知らせることである。本発明の好ましい実施形態では、使用されるカートリッジが、このシステムによって目的に適応すると認識されない場合に、処理される液体の濾過流路が、遮断される。

この問題は、以下の請求項に従って形成される濾過システムを有する本発明によって解決される。

図１は、本発明に従って形成された取り外し可能なカートリッジを有する濾過システムの断面図である。 図２は、図１のシステムの第１の異なる実施形態に対応する図である。 図３は、図１のシステムの更に異なる実施形態の断面図である。 図４は、図１のシステムの更に異なる実施形態の断面図である。 図５は、図１のシステムの更に異なる実施形態の断面図である。

本発明の特徴及び効果が、添付の図面を参照して非制限的な例として与えられた、好ましいが制限的でない種々の実施形態の詳細な説明によって、開示されている。

図では、参照符号１が、概して、本発明に従って形成された取り外し可能なカートリッジを有する濾過システムを示している。このシステム１は、図では部分的にのみ示されており、濾過される水を収容するための容器を規定するホッパー２を有している。このホッパー２の底部３には、カートリッジ５のための座部材４が設けられている。この座部材４は、口部６、側部７並びに底部８を有している。この口部６には、環状の凹部９が規定されており、この凹部９中に、前記カートリッジ５の蓋１０が、カートリッジ５が座部材４中に装着された時、シールするように受けられる。

開口部１３が、シャッター１２のためのバルブ座部１１を形成するように、前記底部に設けられている。全体として、前記ホッパー２、座部材４及び開口部１３は、濾過される水のための流路を規定している。濾過される水は、カートリッジ５中の濾床（図示されていない）によって処理され、前記蓋１０より下側で、このカートリッジ５から、前記カートリッジ５の底部にある開口部５ａを通って、前記座部材４中に出る。前記座部材４は、前記開口部１３のみを通じて、濾過された水のための容器に連結していることが判る。かくして、前記シャッター１２によるこの開口部１３の遮断が、濾過される水の前記流路の、完全な遮断を定める。
図１の例では、前記シャッター１２は、切頭錐体の形状を有し、小径の基部から前記座部材４中に延びているステム１５を備えている。このシャッター１２は、前記座部材４の底部と、前記ステム１５の自由端に取着されたプレート１７との間に位置するばね１６によって、前記バルブ座部１１が遮断されて濾過される水の流路を閉じる常閉の位置へと付勢されている。

図２の例では、シャッター１２は、座部材４の底部から直立した支持部１９に枢着されている第１種てこ１８の一方の自由端１８ａに設けられており、このてこ１８の他方の端部１８ｂが、前記底部８の付属部２１に案内されるプッシュ部品２０の作用を受ける。

図３の例では、シャッター１２は、浮き２３と一体であり、開口部１３を通過して座部材４中に突出した制御付属部２４を支持しているロッド２２の上端に設けられている。

前述の全ての例で、シャッター１２は、フィーラー（feeler）によって駆動される。フィーラーは、図１では、ステム１５とプレート１７とのセットを有し、図２では、てこ１８とプッシュ部品２０とのセットを有し、図３では、カートリッジ５の底部２７から、付属部２６を囲むように収容している凹部２８中に突出しているこの付属部２６の自由端に設けられている当接面２５を遮断する、即ち当接面２５と係止する制御付属部２４を有している。

実際に、前記バルブ座部１１を有するシャッター１２は、前記座部材４にカートリッジが挿入されていない場合、もしくは不適切なカートリッジが挿入されている場合に、濾過される水の流路を遮断する（そして通常は遮断された状態を維持する）ように設けられたバルブ手段を形成している。一方で、フィーラーとこれに対応する当接面とが、濾過システムに装着するためのカートリッジの適合性の認識手段、及び、この認識手段に対応している対応手段を形成している。これら手段は、前記座部材４に挿入されたカートリッジの適合性の認識に基づいて、前記バルブ手段を駆動する手段によって、前記流路の開口を制御することができる。

この場合、前記認識手段は、幾何学的形式であり、即ち、カートリッジ及びフィーラーの幾何学的特徴に基づいている。幾何学的とは、例えば、カートリッジ５が座部材４に挿入された時の、相互の位置、拡張、並びに、一般的に前記バルブ手段の開口を制御するように相互作用する能力である。

なお、前記認識手段及び対応手段は、電極３０ａ、３０ｂのような、電気式であっても良い。これら電極の相互の接触が、前記開口部１３の所で濾過される水の流路を常閉している電気バルブ３１の開口を果たすために、図示されていない回路を閉成する。

代わって、前記認識手段及び対応手段は、トランスポンダ形式（図５）でも良く、これは、例えばカートリッジ５の側部もしくは底部に位置されたトランスポンダ４０と、座部材４の適当な位置に設けられたトランスポンダのための駆動回路４１とを有している。このような場合、前記駆動回路４１及び／もしくはトランスポンダ４０は、好ましくは、電気回路４２に無線接続されている。この電気回路４２は、マイクロアクチュエータ４３によって、バルブ４４を駆動させる。このバルブ４４は、上側の容器２もしくはこのカバー４６に形成された孔４５を開閉することによって、この上側の容器２の通気を可能にし、また、遮断する、双安定形式である。この場合、この上側の容器は、前記バルブ４４によって可能となる通気を除けば、空気を通さない。この上側の容器の通気が可能になると、水が重力によってカートリッジ中を流れ、下側の容器にたまる。一方で、前記上側の容器の通気が遮断されると、水はカートリッジを流れず、濾過が抑制される。

また、前記電気回路４２は、前記上側の容器の通気制御に加えて、もしくはこの通気制御の代わりに、前記座部材４からの水の流出を遮断するように、前記開口部１３に設けられたバルブ４７を制御する。

更に、前記電気回路４２は、例えば前記カバー４６に設けられた光信号発生手段４８及び／もしくは音響信号発生手段を駆動させることによって、アラーム信号の発生を制御する。更に、この電気回路４２には、所定時間の満了時にカートリッジの消耗を知らせるように、カートリッジの最初の駆動から経過した時間を計算するためのカウンター手段が設けられ得る。

また、前記カートリッジの適合性の認識が、カートリッジが前記座部材中に挿入された時に行われ、カートリッジの適合性の認識の後に濾過システムの作動を可能もしく不能にし、またはこのカートリッジの適合／不適合を信号で知らせ、という前述の形式の濾過システムを制御する方法が、本発明の課題を成している。

この制御方法は、カートリッジの認識が無い場合、下記の制御の少なくとも１つが果たされる。

前記カートリッジの上流側の水を溜める容器を充填不能にすること、
前記カートリッジの上流側から下流側への流路に沿った水の通過を不能にすること、
例えばバルブ３７によって下側の容器の排出ダクトを閉鎖することによって、前記カートリッジの下流の水の容器からの水の流出を不能にすること、もしくは、
アラーム信号を可能にすること。

前記方法及びシステムは、例えば、トランスポンダに記憶されたデータに、カートリッジの使用期限の表示を含むこと、また、状況に応じてカートリッジの形状を変えることによって、使用期限切れの、もしくは、消耗した濾過カートリッジの使用を防ぐように、用いられる。

かくして、本発明は、前述の問題を解決し、下記の複数の効果を得ている。

混乱の危険を防ぐように選択された濾過カートリッジを使用することが可能であること、
濾過システムに対するカートリッジの質を十分に保証すること、
異なる国、及び／もしくは、異なる汚染物質に対して異なる濾過システム及びカートリッジを製造及び販売することが可能であること、
使用期限切れもしくは消耗した製品の使用を防ぐことが可能であること。
以下に、本出願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］濾過カートリッジを取り外し可能に挿入するための濾過カートリッジ用の座部材を有する、濾過される水の流路を具備し、前記濾過カートリッジが前記座部材中に挿入された時に、この流路が、前記濾過カートリッジを通るように延びている、濾過システムにおいて、前記カートリッジ及び座部材にそれぞれ設けられた、前記カートリッジの適合性の認識手段及びカウンター手段を具備し、これら手段は、前記カートリッジが前記座部材中に挿入された時に、相互作用によって、前記カートリッジの適合性の認識の後に、濾過システムの作動を可能もしくは不能にし、あるいは、前記カートリッジが前記認識手段によって認識された場合、もしくは認識されない場合に、それぞれカートリッジの適合性もしくは不適合性を信号で知らせる、濾過システム。
［２］前記認識手段及びカウンター手段は、以下の複数の制御、即ち、前記カートリッジの上流側の水容器を充填不能にすることと、前記カートリッジの上流側から前記座部材の下流側への流路に沿った水の通過を不能にすることと、前記カートリッジの下流側の水の容器からの水の流出を不能にすることと、アラーム信号の発生と、の少なくとも１つを駆動させるように、前記システムの制御手段に接続されている［１］に記載の濾過システム。
［３］前記カートリッジの上流側から前記座部材の下流側への流路に沿った水の通過を不能にする前記制御手段は、前記カートリッジの上流側の水の容器の通気を遮断するための第１のバルブ手段を有している［２］に記載の濾過システム。
［４］前記カートリッジの上流側から前記座部材の下流側への流路に沿った水の通過を不能にする前記制御手段は、前記座部材と前記カートリッジの下流側の水の容器との間の流路を遮断するための第２のバルブ手段を有している［２］に記載の濾過システム。
［５］前記認識手段及びカウンター手段は、幾何学的形状認識の形式である［１］乃至［４］のいずれか１に記載の濾過システム。
［６］前記認識手段及びカウンター手段は、電動式の認識とトランスポンダ形式の認識との少なくとも一方を果たす、［１］乃至［５］のいずれか１に記載の濾過システム。
［７］前記認識手段及びカウンター手段は、それぞれ、前記第２のバルブ手段のシャッターに関連して設けられるフィーラーと、このフィーラーに対する当接面とを、一方は座部材に、もう一方はカートリッジに有している［３］に記載の濾過システム。
［８］前記シャッターは、前記カートリッジが前記座部材中に挿入された時に、閉じる位置に駆動され、カートリッジのための前記座部材の唯一の開口部であるバルブ座部に当接する［７］に記載の濾過システム。
［９］前記フィーラーは、前記シャッターの付属部を有しており、前記当接面は、前記カートリッジが挿入された時に、前記シャッターを開口するために前記フィーラーを遮断するように、前記カートリッジに配置される［７］に記載の濾過システム。
［１０］前記シャッターは、ばねにより付勢され、このばねは、前記座部材の底部に位置されており、前記フィーラーは、前記カートリッジの底部から口部まで、前記座部材中に突出しており、前記当接面は、前記フィーラーに対応するように前記カートリッジの底部に位置され、且つ、この底部の凹部中に受けられている、［９］に記載の濾過システム。
［１１］前記認識手段及びカウンター手段は、前記カートリッジ用の座部材中の対応する位置と前記カートリッジ自体とにそれぞれ設けられたトランスポンダ及び駆動回路を有しており、前記駆動回路とトランスポンダとの少なくとも一方は、前記バルブ手段を駆動させるために設けられた電気回路に接続されている［６］に記載の濾過システム。
［１２］前記起動回路とトランスポンダとの少なくとも一方と、前記電気回路との接続が、無線形式である［１１］に記載の濾過システム。
［１３］前記電気回路は、前記第１のバルブ手段を駆動するように、第１のバルブ手段に接続されている［１１］に記載の濾過システム。
［１４］前記カートリッジが、［１］乃至［１３］のいずれか１に記載の濾過システムのカートリッジ用の座部材に挿入された時に前記カートリッジ適合性認識のための認識カウンター手段と相互作用する認識手段を有している濾過カートリッジ。
［１５］濾過カートリッジが挿入された時に、流路がこの濾過カートリッジを通って延びるように、濾過カートリッジを取り外し可能に収容するための濾過カートリッジ用の座部材を備えた濾過される水の流路を有する形式の濾過システムを制御する方法において、カートリッジの適合性の認識の後に、前記濾過システムの作動を可能もしくは不能にし、もしくは、前記カートリッジが認識手段によって認識された場合及び認識されない場合、前記カートリッジの適合性及び不適合性をそれぞれ信号で示すために、前記カートリッジが前記座部材に挿入された時の、前記カートリッジの適合性の認識の工程によって、特徴付けられる方法。
［１６］前記認識の工程で認識が無い場合、以下の制御、即ち、前記カートリッジの上流側の水の容器を充填不能にすることと、前記カートリッジの上流側から下流側への流路に沿った水の通過を不能にすることと、例えばバルブ３７によって下流側の容器の排出ダクトを閉鎖することによって、前記カートリッジの下流側の水の容器からの水の流出を不能にすることと、もしくは、アラーム信号を可能にすることと、の少なくとも１つの制御が駆動される［１４］に記載の方法。

Claims (12)

1. 濾過カートリッジ（５）を取り外し可能に挿入するための濾過カートリッジ用の座部材（４）を含む、濾過される水の流路（２，４，１３）を具備し、前記濾過カートリッジ（５）が前記座部材（４）中に挿入されたとき、前記流路が前記濾過カートリッジを通って延びている濾過システム（１）であって、
   前記座部材及び前記濾過カートリッジにそれぞれ設けられた、前記濾過カートリッジの適合性の認識手段及び前記認識手段に対応している対応手段を具備し、これら手段は、前記濾過カートリッジが前記座部材中に挿入されたとき、前記濾過カートリッジの適合性の認識の後に、濾過システムの作動を可能もしくは不能にするように、あるいは、前記濾過カートリッジが前記認識手段によって認識された場合、もしくは認識されなかった場合に、それぞれ、前記濾過カートリッジの適合性、もしくは不適合性を信号で知らせるように、相互作用し、
   前記認識手段及び対応手段は、前記濾過カートリッジが前記座部材中に挿入されたとき、前記濾過カートリッジを認識していない通過を選択的に遮断するために、前記座部材と前記濾過カートリッジの下流側に置かれた水の容器との間で前記流路を遮断するように、前記濾過カートリッジの下流側に配置されたバルブ手段（１１，１２）を有し、
   前記対応手段は、前記濾過カートリッジ（５）の底部（２７）から凹部（２８）中に突出している付属部（２６）の自由端に設けられた当接面（２５）を有し、前記凹部（２８）は、前記付属部（２６）を囲むように収容している濾過システム（１）。
2. 前記バルブ手段（１１，１２）のシャッター（１２）が、前記座部材（４）の底部から突出している支持部（１９）に対して枢動可能なてこの自由端（１８ａ）に設けられていることを特徴とする請求項１の濾過システム（１）。
3. 濾過カートリッジ（５）を取り外し可能に挿入するための濾過カートリッジ用の座部材（４）を有する、濾過される水の流路（２，４，１３）を具備し、前記濾過カートリッジ（５）が前記座部材（４）中に挿入されたときに、前記流路が、前記濾過カートリッジを通るように延びている濾過システム（１）であって、
   前記座部材及び前記濾過カートリッジにそれぞれ設けられた、前記濾過カートリッジの適合性の認識手段及び前記認識手段に対応している対応手段を具備し、これら手段は、前記濾過カートリッジが前記座部材中に挿入されたとき、前記濾過カートリッジの適合性の認識の後に、濾過システムの作動を可能もしくは不能にするように、あるいは、前記濾過カートリッジが前記認識手段によって認識された場合、もしくは認識されなかった場合に、それぞれ、前記濾過カートリッジの適合性、もしくは不適合性を信号で知らせるように、相互作用し、
   前記認識手段及び対応手段は、前記濾過カートリッジが前記座部材中に挿入されたとき、前記濾過カートリッジを認識していない通過を選択的に遮断するために、前記座部材と前記濾過カートリッジの下流側に置かれた水の容器との間で前記流路を遮断するように、前記濾過カートリッジの下流側に配置されたバルブ手段（１１，１２）を有し、
   前記バルブ手段（１１，１２）のシャッター（１２）が、前記座部材（４）の底部から突出している支持部（１９）に対して枢動可能なてこの自由端（１８ａ）に設けられている濾過システム（１）。
4. 前記てこ（１８）の自由端（１８ａ）とは反対側の対向端（１８ｂ）が、前記対応手段と係止することを特徴とする請求項２又は３の濾過システム（１）。
5. 前記対応手段は、前記濾過カートリッジ（５）の底部（２７）から凹部（２８）中に突出している付属部（２６）の自由端に設けられた当接面（２５）を有し、前記凹部（２８）は、前記付属部（２６）を囲むように収容している請求項３又は請求項３に従属する請求項４の濾過システム（１）。
6. 前記バルブ手段（１１，１２）の前記シャッター（１２）が、前記座部材中に濾過カートリッジがない、又は不適合性の濾過カートリッジが挿入されたときに、閉じる位置に駆動され、前記濾過カートリッジのための前記座部材（４）の唯一の開口部である前記バルブ手段（１１，１２）のバルブ座部に当接する請求項２ないし５のいずれか１の濾過システム。
7. 前記バルブ手段の前記シャッター（１２）の付属部（１７，２０，２４）を有し、当接面（２５）が、前記濾過カートリッジが前記座部材（４）中に挿入されたときに、前記シャッター（１２）を開くために前記付属部（１７，２０，２４）と係止する位置にあるようにして、前記濾過カートリッジ（５）に配置されている請求項２ないし６のいずれか１の濾過システム。
8. 請求項１ないし７のいずれか１の濾過システム（１）と係合する濾過カートリッジ（５）であって、
   凹部（２８）が、前記濾過カートリッジの底部（２７）で得られ、付属部（２６）が、この付属部（２６）を囲んでいる凹部（２８）中の前記濾過カートリッジ（５）の底部（２７）から突出し、当接面（２５）が、前記濾過カートリッジが前記座部（４）に挿入されたとき、濾過カートリッジの適合性の認識の後に、この濾過システムの作動を可能にするために、前記濾過カートリッジ（４）に設けられたシャッター部材（１２）と係止して前記濾過カートリッジの適合性を認識するために、前記付属部（２６）の自由端に形成されている濾過カートリッジ（５）。
9. 水の流れを濾過するための濾過システム（１）の濾過ジャグであって、
   濾過カートリッジ（５）を取り外し可能に挿入するための濾過カートリッジ用の座部材（４）を有する、濾過される水を収容するためのホッパー（２）を具備し、前記濾過カートリッジ（５）が前記座部材（４）中に挿入されたときに、前記流路が、前記濾過カートリッジを通るように延びており、
   前記座部材（４）及び前記濾過カートリッジ（５）にそれぞれ設けられた前記濾過カートリッジの適合性の認識手段及び前記認識手段に対応している対応手段を有し、
   前記認識手段（１５，１７；１８，２０；２４）及び対応手段（２５）は、前記濾過カートリッジが前記座部材中に挿入されたとき、相互作用によって、前記濾過カートリッジの適合性の認識の後に、濾過システムの作動を可能もしくは不能にし、あるいは、前記濾過カートリッジが前記認識手段によって認識された場合、もしくは認識されなかった場合に、それぞれ、前記濾過カートリッジの適合性もしくは不適合性を信号で知らせ、
   前記認識手段及び対応手段は、前記座部材に挿入されたとき、前記濾過カートリッジを認識していない通過を選択的に遮断するように、前記座部材と前記濾過カートリッジの下流側に置かれた水の容器との間で前記流路を遮断するように、前記濾過カートリッジの下流側に配置されたバルブ手段（１１，１２）を有し、
   前記バルブ手段（１１，１２）のシャッター（１２）が、前記濾過カートリッジ用の座部材（４）の底部から突出している支持部（１９）に対して枢動可能なてこの自由端（１８ａ）に設けられている濾過ジャグ。
10. 前記てこの対向端は、前記対応手段（２５）と係止することを特徴とする請求項９の濾過ジャグ。
11. 前記バルブ手段（１１，１２）の前記シャッター（１２）は、前記座部材中に収容された濾過カートリッジがない、又は不適合性の濾過カートリッジであったとき、閉位置へと付勢されて、前記濾過カートリッジのための前記座部材（４）の唯一の開口である前記バルブ手段（１１，１２）のバルブの座部材と当接する請求項９又は１０の濾過ジャグ。
12. 前記バルブ手段のシャッター（１２）の付属部（１７，２０，２４）を有し、当接面（２５）が、前記濾過カートリッジが前記座部材（４）中に挿入されたときに、前記シャッター（１２）を開くために前記付属部（１７，２０，２４）と係止する位置にあるようにして、前記濾過カートリッジ（５）に配置されている請求項９ないし１１のいずれか１の濾過ジャグ。

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