JP5068226B2 - カートリッジ式タンクを用いた機器 - Google Patents

Description

本発明は、水蒸気を発生する例えば加湿機やスチームオーブン等のような機器で、カートリッジ式タンクを用いたものに関するものであり、特に給水先（例えば加湿機やスチームオーブン等）の水受けトレイに残留する残水をカートリッジ式タンクに自動的に回収することで、給水先の水が長期間室内空気に触れることで発生する微生物の繁殖や、給水先からの水の蒸発による水中イオン濃度の増加を抑制することができるカートリッジ式タンクを用いる機器に関する。

従来より、弁付き給水口が突設された水供給用貯水部を備え、給水口を下にして給水先、例えば加湿機の水受けトレイ上にセットした時にこの水受けトレイ上の開弁手段により給水口の弁が開かれるとともに水供給用貯水部内の上方に空気層ができ、この空気層の圧力が、大気圧−タンク内水の高さヘッドでつりあう負圧となり、給水口の先端開口面よりも水受けトレイ内の水位が下がると給水口を通して水供給用貯水部より水が供給されるようにしたカートリッジ式給水タンクが知られている。

このようなものにおいては、水供給用貯水部内が空になり水受けトレイの水位が低下してくるとリードスイッチなどで水位の低下を検知して加湿機の動作を停止させ、アラーム等によって給水タンク内への水の補給を促すようになっている。

一方、加湿機の水受けトレイの中の水は、使用時間、使用水量に比例して、カルシウム分、ホコリなどで汚れていく。その結果、汚れている水で加湿することになり、さらにカルシウム濃度が上昇して行き、気化部にスケールが析出し、加湿量の低下を招く。このため、定期的に水受けトレイの水を捨てる必要がある。

そこで、カートリッジ式タンクを加湿機の水受けトレイ上にセットするときに圧縮され、カートリッジ式タンクを加湿機の水受けトレイ上から取り外すときに膨張して復元する蛇腹状の空気室を備えた別体からなるスポイト部材と、このスポイト部材の空気室と水受けトレイ底部とを連通させる軟質パイプとを設け、給水タンクを加湿機の水受けトレイ上から取り外すときに、空気室が膨張して復元する際の負圧を利用し、軟質パイプを通じ水受けトレイ上の残水を空気室に吸い上げて、加湿機から残水を除去するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平６−２４１５１１号公報（第３頁から第４頁、図１〜図２）

しかしながら、前述のように蛇腹状の空気室を備えた別体からなるスポイト部材を設けたものにあっては、蛇腹の伸縮動作を可能にするための空間の確保が必要となり、設計上の制約を受け、残水回収部が大型化せざるを得ない。さらに、スポイト部材の空気室と水受けトレイ底部とを連通させる軟質パイプは、蛇腹の伸縮動作に伴って引っ張られたり、たるませられたりして、吸引口となる先端開口部の水受けトレイ内での位置が不安定で、信頼性に難点がある。

本発明の技術的課題は、カートリッジ式タンクや製品本体をいたずらに大きくすることなく残水回収が行え、かつ確実に水受けトレイ内の殆ど全ての残水を回収できるようにすることにある。

本発明に係るカートリッジ式タンクを用いた機器は、水受けトレイを有する本体と、前記水受けトレイへ給水する水を貯水する着脱可能な第１のカートリッジ式タンクと、前記水受けトレイから回収した残水を貯水する着脱可能な第２のカートリッジ式タンクと、前記水受けトレイから前記第２のカートリッジ式タンクへ残水を回収させる回収用ポンプと、前記水受けトレイの第１の水位と第２の水位とを検出する水位検知センサーと、前記水受けトレイの水位が前記水位検知センサーによって検出された第１の水位を下回ったならば回収用ポンプを駆動し、水位が前記水位検知センサーによって検出された第２の水位を下回ったならば前記回収用ポンプを停止させる制御手段とを備え、前記第１のカートリッジ式タンクと前記第２のカートリッジ式タンクとは、別体に構成され、前記水受けトレイの上部に着脱自在に併設されたものである。

本発明のカートリッジ式タンクを用いた機器によれば、制御手段は水位検知センサーの出力に基づいて第１のカートリッジ式タンクの水が無くなったことを判断すると、回収用ポンプの駆動を開始し、水位が第２の水位即ち水受けトレイ底面近くを下回るまで回収用ポンプの駆動を継続するので、水受けトレイに残った残水の回収率を改善することができる。

実施の形態１．
以下に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。先ず、本発明の実施の形態１について説明する。
図１、図２は本発明の実施の形態１に係る第１のカートリッジ式タンク６aと第２のカートリッジ式タンク６ｂを給水先である加湿機の水受けトレイ９上にセットして第１のカートリッジ式タンク６aから水受けトレイ９にきれいな水４６を供給している状態を示す断面図。図３はその第１のカートリッジ式タンク６a内のきれいな水４６全てが水受けトレイ９に注がれて第１のカートリッジ式タンク６aが空になった後、水受けトレイ９内のカルシウム濃度が高くなった残水５７をポンプ８１により第２のカートリッジ式タンク６bに回収している状態を示す断面図、図４は、第１のカートリッジ式タンクの上面及び正面の断面図、図５は第２のカートリッジ式タンクの上面及び正面の断面図、図６はカートリッジ式タンク６aのセット回数に伴う通水量と水受けトレイ内カルシウム濃度との関係を、残水回収有り（◆）、残水回収無し（■）の場合を例に挙げて比較して示す通水量による水受けトレイ９内硬度変化のグラフであり、縦軸に水受けトレイ９内カルシウム濃度、横軸に通水量をとったものである。

図１〜図５のように本実施形態の第１のカートリッジ式タンク（以下、給水タンクという）６ａは加湿機本体１００から取外し可能で水受けトレイ９へ水を供給する給水口口金弁４５を設けた給水用口金４４を備えており、第２のカートリッジ式タンク（以下、回収タンクという）６ｂは、水受けトレイ９の残水５７を回収するための回収口４７と回収用ポンプ８１を有し、水受けトレイ９には、給水タンク６の給水口口金弁４５を開くための突き出し部５４と、トレイの水位を検知するためのトレイ水位検知センサー３５、３６が設けられている。
また、給水タンク６ａには凹部６ｃが、回収タンクには凸部６ｄが設けられており、給水タンク６a及び回収タンク６ｂが、加湿機本体１００に取り付けられた状態にて、凹部６ｃと凸部６ｄが係合している。また、給水タンク６ａに設けられた突起部６ｅの上方に回収タンク６ｂが設置される形となる。

次に、本実施形態の給水タンク６aによる給水動作と回収タンク６bによる残水５７の回収について図１〜図３に基づき説明する。なお、水受けトレイ９と給水タンク６aと回収タンク６ｂは空の状態にあるものとする。まず、給水タンク６ａを下面側が上になるように持ち、給水用口金４４を取り外し、給水口４３より給水タンク６ａ内にきれいな水４６を補給し、給水用口金４４を再び取り付ける。次いで、給水タンク６ａの下面側が下になるように水受けトレイ９上にセットすると水受けトレイ９の突き出し部５４が、給水タンク６の給水口口金弁４５を開いて給水タンク６内のきれいな水４６が水受けトレイ９に一定の水位まで流れ込む。
回収タンク６ｂは空の状態のまま、回収タンク６ｂの凹部６ｄが、給水タンク６ａの凸部６ｃにガイドされる形で挿入し、加湿機本体へ設置される。

その後、加湿機１００を運転することで水受けトレイ９内の水が消費されていき水の消費に従って給水タンク６ａ内のきれいな水が水受けトレイ９に供給される。給水タンク６ａの水が無くなると、水受けトレイ９の水位が徐々に低下して水受けトレイ９内の水は、運転により蒸発しないカルシウム分等の濃度が上昇した状態になっている。

トレイ水位検知センサー３５が水受けトレイ９内の水位が予め設定した第１の設定値を下回ったことを検知すると、トレイ水位検知センサー３５から検知信号が図示しない制御部へ送られる。制御部はこの信号を受信すると、加湿運転を停止して、回収用ポンプ８１を動作させて水受けトレイ９内のカルシウム濃度が高くなった残水５７を回収タンク６ｂに回収する。なお、この回収用ポンプ８１は、加湿機本体の動作時間もしくは通電時間で制御してもよい。回収が終了すると使用者に対して給水を促すアラームを表示又は音声出力により発する。なお、加湿機本体の動作時間もしくは通電時間で制御する場合は、回収タンクの排水を表すアラームを、給水を促すアラームと別に設置してもよい。
また、１台のアラームで排水を表すアラーム形態（例えば低音のアラーム）と、給水を促すアラーム形態（例えば高音のアラーム）とを別にしてもよい。

回収タンク６ｂに回収した残水５７は、回収をトレイ水位検知センサー３５、３６にて制御する場合は、使用者が給水タンク６ｂへきれいな水４６を給水する際に廃棄する。
きれいな水４６を給水するために、給水タンク６ａを加湿機本体１００から取り外すと、回収タンク６ｂは、回収タンク６ｂの凸部６ｄと給水タンク６ａの凹部６ｃとが係合しており、また、給水タンク６ａの突起部６ｅの上方に回収タンク６ｂが設置されているため、給水タンク６ａと回収タンク６ｂは、一体で取り外すことができる。

また、加湿機本体の動作時間もしくは通電時間で制御する場合には、給水タンク６ａにきれいな水４６が残っている状態で回収タンク６ｂが残水５７で満水になっている場合がある。この場合、給水タンク６ａと回収タンク６ｂを一体にしていると、使用者が女性やお年寄りなどの場合には、重く負担になる場合がある。そのような場合には、回収タンク６ｂのみを加湿機本体から取り外すことができるので、回収タンク６ｂからの排水のみが可能となり、使用者の重量に対する負荷を軽減することができる。もちろん、給水用タンク６ａと回収用タンク６ｂを一体で取り外すことも可能であり、使用者の手間の増大とはならない。

図７は制御の面から見た実施の形態１のカートリッジ式タンクを用いる機器の構成を示すブロック図である。
図７に示すように、機器はＣＰＵ１０１と記憶手段１０２とＲＯＭ１０３と、各種の入出力機器と、これらに共通に接続される入出力回路１０４とから構成されている。ＣＰＵ１０１は制御の中枢を構成するものであり、ＲＯＭ１０３内のプログラムを実行することにより各種の入出力機器と情報のやり取りを行なって制御する。また、記憶手段１０２はＣＰＵ１０１によって処理された中間処理情報や予め設定した設定値を記憶する。
ＣＰＵ１０１とメモリ１０２とＲＯＭ１０３と入出力回路１０４は制御部２００を構成する。
各種の入出力機器は、入出力回路１０４を介してＣＰＵ１０１と情報の入出力を行うように構成されている。例えば、トレイ水位センサー３５、３６は水位検出手段１１１を介して入出力回路１０４に接続され、蒸気発生手段１２１が直接入出力回路１０４に接続され、回収用ポンプ８１がポンプ駆動手段１３１を介して入出力回路１０４に接続され、報知手段１４１が直接入出力回路１０４に接続されている。

トレイ水位検知センサー３５は例えばリードスイッチで構成され、フロート３１には予め永久磁石が埋め込まれており、水位がトレイ水位検知センサー３５の位置に達すると、フロート３１の磁石によりトレイ水位検知センサー３５のリードスイッチがＯＮする。
なお、上記の例では、トレイ水位検知センサー３５にリードスイッチを用いたものを例として挙げたが、これに限るものではなく、例えば光センサーで検出するようにしてもよい。この場合、トレイ水位検知センサー３５に発光素子と受光素子を設け、水位がトレイ水位検知センサー３５を通過するときに、受光素子の受光レベルが変化するのを検出して受光量の多いときには水がトレイ水位検知センサー３５の位置以上にあり、少ないときには逆であると判断できる。

図８は実施の形態１における制御部２００の動作を示すフローチャートである。次に、制御部２００の動作を図２、図３、図７及び図８を参照しながら説明する。
使用者は給水タンク６を水受けトレイ９上に設定した（このとき、給水用口金弁が開き、給水タンク６内の新しい水が水受けトレイ９に注水される）後、運転開始のために電源スイッチを押す。これにより制御部２００に電力が供給されて動作を開始する。
動作を開始した制御手段２００は先ず水位検出手段１１１から水位情報を取得し（ステップＳ１）、取得した水位情報が予め内部の記憶手段１０２に記憶した設定した第１の設定値（この値はトレイ水位検知センサー３５が検出する水位に相当する）以上か否かを調べ（ステップＳ２）、水位情報が第１の設定値未満の間は、ステップＳ１に戻り水位情報が第１の設定値以上になるまで水位の監視を続行する。ステップＳ２において、水位情報が第１の設定値以上になる（但し、水位は上限値にまで達すると、本発明とは無関係の手段により自動的に注水が停止するように構成されている）と、制御手段２００は蒸気発生手段１２１を駆動した（ステップＳ３）上で、再び水位検出手段１１１から水位情報を取得し（ステップＳ４）、取得した水位情報が上記第１の設定値（この値はトレイ水位検知センサー３５が検出する水位に相当する）以下か否かを調べる（ステップＳ５）。この間、蒸気発生手段１２１の駆動は続行される。ステップＳ５において、水位情報が第１の設定値を上回っている間は、ステップＳ４に戻り水位情報が第１の設定値以下になるまで水位の監視を続行する。ステップＳ５において、水位情報が第１の設定値以下になると、制御手段２００は蒸気発生手段１２１の駆動を停止し（ステップＳ６）、さらにポンプ駆動手段１３１を制御して回収ポンプ８１を駆動させる（ステップＳ７）。

次に、制御手段２００は、水位検出手段１１１から水位情報を取得し（ステップＳ８）、取得した水位情報が予め内部の記憶手段１０２に記憶した設定した第２の設定値（この値はトレイ水位検知センサー３６が検出する水位に相当する）以下か否かを調べ（ステップＳ９）、水位情報が第２の設定値を上回っている間は、ステップＳ８に戻り水位情報が第２の設定値以下になるまで水位の監視を続行する。この間、回収ポンプ８１の駆動は続行される。ステップＳ８において、水位情報が第２の設定値以下になると、制御手段２００はポンプ駆動手段１３１を制御して回収ポンプ８１の駆動を停止させ（ステップＳ１０）、報知手段１４１に報知情報を出力して（Ｓ１１）使用者に喚起を促した後、動作を終了する。この報知手段１４１による報知情報により残水の回収が終了したことを知った使用者は電源スイッチを切った後、給水タンク内の残水を廃棄した上でカートリッジ式タンク６へきれいな水４６を給水する。

上記において、残水回収用ノズルの先端位置即ちトレイ水位検出センサー３６によって検出された第２の水位を水受けトレイ底面近くに配設したので、水受けトレイに残った残水の回収率を改善することができる。

また、図１に示すように、機器本体には、蒸気発生手段１２１が設けられており、この蒸気発生手段１２１は例えば気化フィルター１６２と送風手段１６１によって構成され、この送風手段１６１に交流または直流の電力を供給することにより、空気を吸い込み、気化フィルター１６２が水受けトレイから毛細管現象によって吸い上げた水を吸い込んだ空気によって気化させて蒸気を発生させて排気口１６０から外部の空間（室内空間）へ排気させるように構成されている。
なお、蒸気発生手段１２１は気化に限る必要がなく、例えばヒーターや超音波振動などの手段を用いても良い。

また、回収用ポンプ８１は内部に螺旋状の溝を設けた管で構成され、この回収用ポンプ８１を回転することにより、水を下方から上方へ汲み上げることができる。この回収用ポンプ８１を回転駆動するポンプ駆動手段１３１は電動機で構成されている。

また、図示しないが、報知手段１４１が設けられている。この報知手段１４１はスピーカなどの音声発生手段で構成されるが、これに限る必要はなく、点滅ランプで構成された表示手段や音声手段と表示手段を組合せたものなど使用者の喚起を促せるものであればどのようなものを用いてもよい。

この報知手段１４１による報知情報により残水の回収が終了したことを知った使用者は電源スイッチを切った後、給水タンク内の残水５７は、使用者がカートリッジ式タンク６へきれいな水４６を給水する際に廃棄する。

この実施の形態１によれば、制御手段は水位検知センサーの出力に基づいて第１のカートリッジ式タンクの水が無くなったことを判断すると、回収用ポンプの駆動を開始し、水位が第２の水位即ち水受けトレイ底面近くを下回るまで回収用ポンプの駆動を継続するので、水受けトレイに残った残水の回収率を改善することができる。

また、この実施の形態１によれば、給水タンク６ａと回収タンク６ｂを別体に設けたので、使用者が女性やお年寄りなどの場合には、重い場合には、回収タンク６ｂのみを加湿機本体から外すことができるので、回収タンク６ｂからの排水のみが可能となり、使用者の重量に対する負荷を軽減することができる。また、給水タンク６ａと回収タンク６ｂを一体にして、取り外すことも可能であり、使用者の手間の増大とはならない。

本発明の実施の形態１に係るカートリッジ式タンクを加湿機の水受けトレイ上にセットしてきれいな水を供給している状態を示す断面図である。 本発明の実施の形態１に係るカートリッジ式タンクを給水先である加湿機の水受けトレイ上にセットしてきれいな水を供給している状態を示す断面図である。 本発明の実施の形態１に係る水受けトレイ内のカルシウム濃度が高くなった残水、ポンプによりカートリッジ式タンク内に回収している状態を示す断面図である。 本発明の実施の形態１に係る第１のカートリッジ式タンクを示す上面及び正面の断面図である。 本発明の実施の形態１に係る第２のカートリッジ式タンクを示す上面及び正面の断面図である。 本発明の実施の形態１に係るカートリッジ式タンクのセット回数に伴う通水量と水受けトレイ内カルシウム濃度との関係を示す水受けトレイ内硬度の通水量変化のグラフである。 制御の面から見た実施の形態１のカートリッジ式タンクを用いる機器の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１における制御部２００の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

６ａ 第１のカートリッジ式タンク（給水タンク）、６ｂ 第２のカートリッジ式タンク（回収タンク）、６ｃ 凸部、６ｄ 凹部、６ｅ 突起部、９ 水受けトレイ、３１ フロート、３５ トレイ水位検知センサー、３６ トレイ水位検知センサー、４１ 水供給用貯水部、４２ 残水回収用貯水部、４３ 給水口、４４ 給水用口金、４５ 給水口口金弁、４６ きれいな水、４７ 回収口、４８ 回収口口金、５０ 排水口、５４ トレイ給水口弁突き出し部、５７ トレイ内残水、６０ 回収口先端、６２ 排水口金、６３ 仕切り壁、６５ トレイ部仕切り壁、６６ トレイ部仕切り弁、８１ 回収用ポンプ、１００ 加湿機（給水先）本体、１０１ ＣＰＵ、１０２ 記憶手段、１０３ ＲＯＭ、１０４ 入出力回路、１１１ 水位検出手段、１２１ 蒸気発生手段、１３１ ポンプ駆動手段、１４１ 報知手段、１６０ 排気口、１６１ 送風手段、１６２ 気化フィルター、２００ 制御部。

Claims (5)

1. 水受けトレイを有する本体と、
   前記水受けトレイへ給水する水を貯水する着脱可能な第１のカートリッジ式タンクと、
   前記水受けトレイから回収した残水を貯水する着脱可能な第２のカートリッジ式タンクと、
   前記水受けトレイから前記第２のカートリッジ式タンクへ残水を回収させる回収用ポンプと、
   前記水受けトレイの第１の水位と第２の水位とを検出する水位検知センサーと、
   前記水受けトレイの水位が前記水位検知センサーによって検出された第１の水位を下回ったならば回収用ポンプを駆動し、水位が前記水位検知センサーによって検出された第２の水位を下回ったならば前記回収用ポンプを停止させる制御手段と、
   を備え、
   前記第１のカートリッジ式タンクと前記第２のカートリッジ式タンクとは、別体に構成され、前記水受けトレイの上部に着脱自在に併設されたことを特徴とするカートリッジ式タンクを用いた機器。
2. 前記本体への装着状態で前記第２のカートリッジ式タンクは前記第１のカートリッジ式タンクの少なくとも一部の上に乗ることを特徴とする請求項１記載のカートリッジ式タンクを用いた機器。
3. 前記第１のカートリッジ式タンクは、その外周に前記本体への装着状態で上下に渡って形成された凹部を備え、
   前記第２のカートリッジ式タンクは、その外周に前記本体への装着状態で上下に渡って形成され、前記凹部と係合する凸部を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカートリッジ式タンクを用いた機器。
4. 前記第１のカートリッジ式タンクに形成された凹部と、前記第２のカートリッジ式タンクに形成された凸部は、前記第２のカートリッジ式タンクを前記本体へ装着するときのガイドとなることを特徴とする請求項３記載のカートリッジ式タンクを用いた機器。
5. 前記第１のカートリッジ式タンクは、その外周に前記本体への装着状態で前記凹部より下方に位置する突起部を備え、
   前記第２のカートリッジ式タンクは、前記本体への装着状態で前記突起部の上方に設置されることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のカートリッジ式タンクを用いた機器。

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