(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水路内の水流を動力にして生成される流量信号から浄水量を計測し、該浄水量の積算値が所定量になったとき、前記水路内に設けられた濾過材の交換時期を示す交換信号を生成する信号処理手段と、
前記交換信号に基づいて前記濾過材の交換時期を表示する表示手段と、
複数の蓄電手段を有し、前記信号処理手段及び表示手段に電力を供給する電源手段と、
前記電源手段からの出力電圧を監視する電圧監視手段と、
前記水路内の水流を動力にして発電する発電手段と、
前記発電した電力を前記各蓄電手段に蓄える充電手段と、
前記電源手段の出力電圧の大きさに従って前記各蓄電手段の接続形態を変える電源制御手段とを具備する浄水器であって、
前記電圧監視手段が、少なくとも２つの電圧値を用いて前記電源手段の出力電圧を監視し、前記電圧値の内の高い方の電圧値を検出した場合には、前記蓄電手段全体の蓄電容量を大きくするように前記各蓄電手段どうしの接続形態を変更し、前記電圧値の内の低い方の電圧値を検出した場合には、前記蓄電手段全体の蓄電容量を小さくするように前記蓄電手段どうしの接続形態を変更することを特徴とする浄水器。
【請求項２】
前記電源制御手段が蓄電手段どうしの接続形態を変更して蓄電手段全体の蓄電容量を大きくした後で前記電源手段の出力電圧が前記蓄電手段の飽和状態に相当する電圧値に達したとき、前記電源制御手段が前記各蓄電手段への充電動作を抑止する請求項１に記載の浄水器。
【請求項３】
前記信号処理手段が前記積算値を格納するための記憶手段を備えており、前記電源制御手段が前記蓄電手段どうしの接続形態を変更して前記蓄電手段全体の蓄電容量を小さくした後で前記電源手段の出力電圧が所定電圧値になったとき、前記電源制御手段が電圧低下信号を前記信号処理手段に供給し、前記記憶手段に対して優先的に電源供給させる請求項１または２に記載の浄水器。
【請求項４】
水路内の水流を動力にして生成される流量信号から浄水量を計測し、該浄水量の積算値が所定量になったとき、前記水路内に設けられた濾過材の交換時期を示す交換信号を生成する信号処理手段と、
前記交換信号に基づいて前記濾過材の交換時期を表示する表示手段と、
複数の蓄電手段を有し、前記信号処理手段及び表示手段に電力を供給する電源手段と、
前記電源手段からの出力電圧を監視する電圧監視手段と、
前記水路内の水流を動力にして発電する発電手段と、
前記発電した電力を前記各蓄電手段に蓄える充電手段と、
前記電源手段の出力電圧の大きさに従って前記各蓄電手段の接続形態を変える電源制御手段とを具備する浄水器であって、
前記電源制御手段が蓄電手段どうしの接続形態を変更して蓄電手段全体の蓄電容量を大きくした後で前記電源手段の出力電圧が前記蓄電手段の飽和状態に相当する電圧値に達したとき、前記電源制御手段が前記各蓄電手段への充電動作を抑止することを特徴とする浄水器。
【請求項５】
前記信号処理手段が前記積算値を格納するための記憶手段を備えており、前記電源制御手段が前記蓄電手段どうしの接続形態を変更して前記蓄電手段全体の蓄電容量を小さくした後で前記電源手段の出力電圧が所定電圧値になったとき、前記電源制御手段が電圧低下信号を前記信号処理手段に供給し、前記記憶手段に対して優先的に電源供給させる請求項４に記載の浄水器。
【請求項６】
水路内の水流を動力にして生成される流量信号から浄水量を計測し、該浄水量の積算値が所定量になったとき、前記水路内に設けられた濾過材の交換時期を示す交換信号を生成する信号処理手段と、
前記交換信号に基づいて前記濾過材の交換時期を表示する表示手段と、
複数の蓄電手段を有し、前記信号処理手段及び表示手段に電力を供給する電源手段と、
前記電源手段からの出力電圧を監視する電圧監視手段と、
前記水路内の水流を動力にして発電する発電手段と、
前記発電した電力を前記各蓄電手段に蓄える充電手段と、
前記電源手段の出力電圧の大きさに従って前記各蓄電手段の接続形態を変える電源制御手段とを具備する浄水器であって、
前記信号処理手段が前記積算値を格納するための記憶手段を備えており、前記電源制御手段が前記蓄電手段どうしの接続形態を変更して前記蓄電手段全体の蓄電容量を小さくした後で前記電源手段の出力電圧が所定電圧値になったとき、前記電源制御手段が電圧低下信号を前記信号処理手段に供給し、前記記憶手段に対して優先的に電源供給させることを特徴とする浄水器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は浄水器に関し、特に、浄水器内の濾過材の交換時期を電気的に表示する機能を備えた浄水器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、家庭用又は業務用の浄水器においては、内部の濾過材が交換時期になったときに電気的に表示するものが提供されている。このような浄水器には、浄水器での浄水量の積算値を継続的に計測し、その積算値から濾過材の交換時期を判断するために電子回路が設けられており、通常、その電源としては電灯線からの電力や乾電池又はボタン電池が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような浄水器において、水道の蛇口から離れて設置される据置型の浄水器にあっては電灯線からの配線がそれほど支障にならないが、水道の蛇口に直に取付けられる蛇口直結型の浄水器では浄水器への電力配線及び耐電圧保護の面から電灯線からの給電が難しく、電源として主に小型電池が用いられる。しかし、電源として電池を用いた場合には定期的な電池交換を必要とするという煩わしさがある。また、電池交換を容易にすると同時に電池交換部分の耐水性を保障するために浄水器自体の構造が難しくなってしまう。
そこで本発明の目的は、濾過材の交換時期を電気的に表示する浄水器において、外部からの電力供給や電池交換を必要としない浄水器を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下のような形態を採用する。
本発明によれば、水路内の水流を動力にして生成した流量信号から浄水量を計測し、その浄水量の積算値が所定量になったとき、上記水路内に設けられた濾過材の交換時期を示す交換信号を生成する信号処理手段と、この交換信号に基づいて濾過材の交換時期を表示する表示手段と、複数の蓄電手段を有し、信号処理手段及び表示手段に電力を供給する電源手段と、電源手段の出力電圧を監視する電圧監視手段と、水路内の水流を動力にして発電する発電手段と、発電手段にて発電した電力を各蓄電手段に蓄える充電手段と、電源手段の出力電圧の大きさに従って蓄電手段どうしの接続形態を変更する電源制御手段とを備えて浄水器を構成する。
【０００５】
尚、本発明に係る好ましい実施態様においては、電圧監視手段が電源手段の出力電圧を少なくとも２つの電圧値を用いて監視し、これら電圧値の内の高い方の電圧値を検出した場合には蓄電手段全体の蓄電容量を大きくするように蓄電手段どうしの接続形態を変更し、これら電圧値の内の低い方の電圧値を検出した場合には蓄電手段全体の蓄電容量を小さくするように接続形態を変更することが好ましい。
【０００６】
また、電源制御手段が各蓄電手段どうしの接続形態を変えて蓄電手段全体の蓄電容量を大きくした後、電源手段の出力電圧が蓄電手段の飽和状態に相当する電圧になったときに各蓄電手段への充電動作を抑止することが好ましい。
また、信号処理手段内に積算値を格納するための記憶手段を設けた場合、電源制御手段が蓄電手段どうしの接続形態を変更して蓄電手段全体の蓄電容量を小さくした後、電源手段の出力電圧が所定電圧値に低下したとき、電源制御手段が電圧低下信号を信号処理手段に供給し、記憶手段に対して優先的に電源供給させることが好ましい。
【０００７】
【作用】
上記構成によれば、浄水器の使用時、信号処理手段が浄水量の積算値を継続的に計測し、その積算値が所定量に達したときに交換信号が生成される。一方、浄水器内の水流を動力にして発電手段が電力を生成し、その電力が充電手段を通して各蓄電手段に蓄えられる。これにより発電手段で生成された電力及び各蓄電手段に蓄えられた電力が浄水器の電源として用いられる。その結果、上記交換信号が生成されたとき、この電源により濾過材の交換時期が表示手段で電気的に表示され得る。
【０００８】
また、電圧監視手段が電源手段の出力電圧を監視し、その出力電圧に応じて電源制御手段が蓄電手段どうしの接続形態を変更するので、各蓄電手段の充放電により電源手段の出力電圧に変動が生じても電源手段からの出力電圧が常に適切な範囲に保証されると共に、各蓄電手段が効率的に充電され得る。例えば、蓄電手段どうしの接続形態毎に２つの出力電圧値を監視することで、その接続形態毎に適切な出力電圧範囲及び効率的な充電形態が実現され得る。
【０００９】
更に、上記出力電圧範囲内の高い方の電圧値を監視することにより、蓄電手段の過充電を防止することができる。また、電源手段の出力電圧の低下に従って蓄電手段どうしの接続形態を変更しつつ所定の電圧値を監視し、その所定電圧値となったときに電圧低下信号を信号処理手段に与えて電力供給先を制限することにより、信号処理手段内で生成された積算値が記憶手段内で優先的に且つ長時間保存される。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明に係る浄水器の一実施例を図面と共に説明する。
図１は、本浄水器１０内の各電気回路部の関係を概略的に示したものである。
本浄水器１０は、浄水器内の水流を動力にして生成した起電力を複数の蓄電池に蓄えて各部に電力供給する電源部２０と、電源部２０からの出力電圧を監視し、その出力電圧値に基づいて蓄電池の接続形態及び充電電圧を変更する電源制御部３０と、浄水器１０内で処理される浄水量を継続的に計測して積算値を算出し、その積算値を基に浄水器内の濾過材の交換時期を判別する信号処理部４０と、信号処理部４０からの表示信号に基づいて濾過材が交換時期であることを表示する表示部５０とを備えている。
【００１１】
上記電源部２０に設けられる各蓄電池２１は、ニッケル・カドミウム蓄電池等、充電可能な二次電池の集合体であり、電源制御部３０からの接続切替信号に基づいて蓄電池どうしの接続形態が変更される。これら蓄電池２１に電力を蓄えるために、電源部２０には浄水器内の水流を動力にして発電する水力発電部２２と、蓄電池の各接続形態に応じた充電電圧で蓄電池を充電する充電部２３とが設けられている。
【００１２】
更に、充電部２３には過充電防止回路２４が設けられており、例えば電源部２０の出力電圧が蓄電池の飽和状態に相当する電圧値になったとき、電源制御部３０からの過充電防止信号に応答して蓄電池への充電電流を遮断する。また、電源制御部３０は、電源部２０の出力電圧が所定値以下に低下したときに電圧低下信号を信号処理部４０に提供し、信号処理部４０内で算出した積算値等のデータが長時間保存されるように電力供給先を制限させる。
【００１３】
次に、図２を用いて上記各部の構成を説明する。
本浄水器１０は、取水部１１が水道の蛇口に直結される蛇口直結型の浄水器であり、「原水／浄水」切替レバー１２が「浄水」側にあるときに水道水がフィルター１３に送られ、水路１４を通して浄水を提供する。
【００１４】
電源部２０の水力発電機２２は、水路１４に設けられた水車２５と、水車２５の回転軸に永久磁石が取付けられた回転子２６と、鉄心及び巻線から構成され、回転子２６が回転することで起電力を生成する固定子２７とを備えている。
尚、本実施例においては、水力発電機２２で生成された起電力が、一方では充電部２３や各部に電源用として供給され、他方では浄水の流量信号ａとして信号処理部４０に供給されるように構成されているが、電源部２０及び信号処理部４０の各々が専用の水車を異なる位置に備えるようにしてもよい。
また、図２の点線で示されるように原水及び浄水の両方が流れる位置に水車を設けた場合には、「原水／浄水」切替レバー１２に連動するスイッチ１５を介して浄水時にだけ流量信号が信号処理部４０に供給される。
【００１５】
信号処理部４０は、電源制御部３０を含めてワンチップのマイクロコンピュータで実現することができる。信号処理部４０には、水力発電機２２から交番電圧で供給される流量信号ａを矩形波に波形整形し、そのエッジをカウントすることで浄水量を計測する浄水量計測部４１と、その浄水量の積算値を継続的に算出して濾過材の交換時期を判別する演算制御部４２と、演算制御部４２で実行するプログラムやその係数、並びに生成したデータを格納するＲＯＭ及びＲＡＭを備えた記憶部４３とが設けられている。
【００１６】
濾過材の交換時期は、使用される濾過材に対して予め設定されている総浄水量と上記算出した積算値とを比較して、その積算値が総浄水量を越えたとき、又は積算値が総浄水量に近づいたときに判別される。濾過材が交換時期であると判別した場合、演算制御部４２は、表示信号ｂを生成して表示部５０に供給し、浄水器表面に設けた発光ダイオード５１を点滅又は点灯させる。
【００１７】
本実施例において表示部５０は、浄水器の外面に１個の発光ダイオードを耐水保護して設けているが、その他、液晶表示器を設けて常に現在の積算値を表示するようにしてもよい。また、複数個の発光ダイオードと、その近傍に２つスイッチとを設けて、一方のスイッチの操作時には現在の積算値を段階的に表示し、両方のスイッチの同時操作時には積算値をリセットするようにしてもよい。
【００１８】
更に、濾過材の交換時期又は浄水量の積算値を表示するとき、上記流量信号ａの存在を基に当該蛇口の使用状態を判別し、当該蛇口の使用時、つまり流量信号ａが生成されているときには表示動作を行い、流量信号ａが無くなり、蛇口の使用が終了したときには、流量信号消滅後、所定時間だけ表示するようにしてもよい。これにより蛇口近傍に人がいると予想されるときにだけ表示動作が行われ得るので蓄電池２１の電力が節約され得る。
【００１９】
次に、電源部２０の水力発電機２２で生成した起電力を蓄電池に充電するための構成について説明する。
図２において水力発電機２２で生成された起電力は、充電部２３に供給される。充電部２３は、コンデンサ及びダイオード等からなる倍電圧充電回路により構成されており、且つ、蓄電池の各接続形態に応じて充電電圧及び充電電流が変更可能に構成されている。
【００２０】
図３は、充電部２３及び蓄電池２１の構成例を示したものである。
充電部の充電回路２３０  は、複数段の整流回路で構成されており、その入力端子  Ｃ１，  Ｃ２  に水力発電機２２から起電力ｍが供給されることにより、充電用端子  Ｃ３，  Ｃ４  間に起電力ｍの整数倍の充電用電圧ｍ１ｍ，  ｍ２ｍ，  ｍ３ｍ    …ｍＮｍを提供する。充電用端子  Ｃ３，  Ｃ４  に提供される各充電電圧ｍＮｍ，及び充電用端子に至る各経路上の充電抵抗ＲＮ  は、蓄電池の各接続形態に対応されており、電源制御部３０からの接続切替信号ｃによりスイッチＳＮ  が駆動されることで変更される。
【００２１】
一方、蓄電池回路２１０  は、各蓄電池ＧＮ  間にスイッチＸＮ，ＹＮ，ＺＮ  を介して構成されており、各スイッチの導通状態に応じて直列接続，  並列接続，  及び直並列接続の内のいずれかの形態に形成される。各蓄電池の接続形態も充電回路２３０  と同様、電源制御部３０からの接続切替信号ｃにより対応のスイッチが駆動されることで決定される。例えば、蓄電池回路２１０  のスイッチＸＮ  及びＺＮ  が全て導通状態に駆動され、且つスイッチＹＮ  が全て非導通状態に駆動された場合、蓄電池は並列接続に形成される。これと同時に充電回路２３０  ではスイッチＳ２  からＳＮ  が全て非導通状態に駆動され、上記各蓄電池には起電力ｍの２倍の電圧ｍ２ｍが印加される。
【００２２】
このような蓄電池の接続形態及び充電電圧の接続切替は、電源制御部３０内で例えば以下のように選択される。
電源制御部３０は、通常、電源部２０からの出力電圧を継続的に監視しており、浄水器１０が長時間にわたり使用されないときには出力電圧の低下を補償し、反対に浄水器１０の使用中は、各蓄電池を効率的に充電させたり過充電を防止する。そのために電源制御部３０には電圧監視回路３１が設けられており、複数の閾値を用いて適当な出力電圧範囲を規定し、出力電圧がその範囲から外れたときに蓄電池の接続形態及び充電電圧を適宜変更するようにしている。
【００２３】
例えば、全ての蓄電池が十分に充電された後、しばらく浄水器１０が使用されないときには、積算値表示等の通常的な電力消費により電源部２０の出力電圧は次第に低下する。そして時間経過とともに電源部２０の出力電圧が上記出力電圧範囲の下方値に達した場合には、電源制御部３０が蓄電池回路２１０  及び充電回路２３０  に対して接続切替信号ｃを一括的に出力する。これにより蓄電池回路２１０  では蓄電池の接続形態が並列接続から直並列接続に変更され、また充電回路２３０  では充電電圧が高くされる。その結果、蓄電池全体の蓄電池容量は減少するが、電源部２０からの出力電圧は高くなる。
【００２４】
その後、浄水器の非使用状態が更に続き、電源部２０からの出力電圧が再び上記電圧範囲の下方値まで低下した場合には、更なる接続切替信号ｃにより蓄電池の接続形態を直列接続に変更すると同時に、充電回路２３０  内の充電電圧を更に高い値に変更する。そして、その後も非使用状態が続き、例えば電源部２０の出力電圧が上記電圧範囲内又は電圧範囲以下の所定値まで低下した場合には、電源制御部３０が電圧低下信号ｄを信号処理部４０に提供し、生成した浄水量の積算値の保存等、濾過材の交換表示のために最小限必要な電力だけが電源部２０から各部に供給されるようにする。
【００２５】
一方、浄水器１０の使用中に蓄電池２１が充電される場合には、電源部２０の出力電圧が上記出力電圧範囲の上方値に達する毎に電源制御部３０が接続切替信号を生成し、蓄電池の接続形態を直列接続，  直並列接続，  並列接続の順番で変更すると共に、その接続形態に応じて充電回路２３０  内の充電電圧を変更する。しかし、全体的な蓄電池容量が最大である並列接続にあるときに電源部２０の出力電圧が上記電圧範囲の上方値を越えて蓄電池の飽和状態に相当する電圧になった場合には、電源制御部３０が過電圧防止信号ｅを充電回路２３０  のスイッチＳｅに供給して各蓄電池への充電電流を抑止する。
【００２６】
尚、上述の蓄電池の接続形態及び充電電圧等の変更条件及び手順は、例示的なものであり、使用する蓄電池の種類や個数，  並びに出力電圧の供給先である各部の許容電圧や消費電力等に基づいて適宜決定される。例えば蓄電池回路２１０  を６個の蓄電池で構成した場合には、直列接続，  並列接続の他に複数の直並列接続を実現することができ、各接続形態毎に最適な電圧範囲が設定され得る。
【００２７】
また、上記積算値や各データの保存を更に保障するために、このような複数の蓄電池の他に別途リチウム電池を専用予備電源として蓄電池回路２１０  に設け、信号処理部４０の動作が不可能となる前に予備電源に切替えるようにしてもよい。
更に、浄水器表面に太陽電池を設け、上記水力発電機２２からの起電力に加え、太陽電池からの起電力も同時に蓄えるようにしても構わない。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、浄水器内の水流を動力として発電した電力を電源として利用するので、交換用の電池を含めて外部からの電力供給を必要とすることなく濾過材の交換表示を行うことができ、構造的にも簡単なコンパクトな浄水器を低コストで実現することができる。
しかも、浄水器内の電源部に複数の蓄電池を設け、電源部の出力電圧を継続的に監視して各蓄電池の接続形態及び充電電圧を変更するようにしているので、安定した電力供給が長時間保証され、浄水器の使用間隔が比較的長い場合でも対応することができる。
更に、本浄水器は、電池交換等の際に予想される感電事故や浄水器内部への水損が回避されるので、浄水器が取付けられる状況下での安全性をも提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る浄水器の電気回路構成を示したブロック図である。
【図２】図１に示した浄水器の各部の構成を示したブロック図である。
【図３】図２の充電回路及び蓄電池回路を示した回路図である。
【符号の説明】
１０…浄水器
１１…取水部
１２…「原水／浄水」切替レバー
１３…フィルター
１４…水路
１５…スイッチ
２０…電源部
２１…蓄電池集合体
２２…発電部
２３…充電部
２４…過充電防止回路
２５…水車
２６…回転子
２７…固定子
３０…電源制御部
３１…電圧監視回路
４０…信号制御部
４１…浄水量計測部
４２…演算部
４３…記憶部
５０…表示部
５１…発光ダイオード
【図１】
0003597243.tif 000002
【図２】
0003597243.tif 000003
【図３】
0003597243.tif 000004