JP2006343118A - 流量計 - Google Patents

Abstract

【課題】 堅牢性に優れた簡単な構成でありながら、水の流量を安定して測定できる流量計を提供する。
【解決手段】 流路１４内の水の流れによって回転する水車２１と、この水車２１の回転に連動して回転することにより流路１４の外側に回転磁界を発生させる回転磁石２２と、前記回転磁界を用いて流量を測定する流量測定部１９とを有する。
【選択図】 図３

Description

この発明は、流量計に関するものであって、より詳細には家庭の水栓などに接続して各部に供給する水道水の流量を測定できる水道用の流量計に関するものである。

従来より、種々の装置を用いて水道水の量を測定することが行われている。例えば、各家庭の水道管の最上流部には水道水の使用量（総量）を正確に計測するための流量計（水道メータ）が備えつけられている。この水道メータは水道水の流量に正確に対応して回転する回転体に、機械式の減速ギアなどを嵌合させることにより、各家庭で使用された水道水の総使用量を正確に計測してアナログ表示するものである。この水道メータは、水道水の使用積算量を目視にて確認できるように構成されているので、作業者が１か月などの所定期間ごとに使用積算量の変化を確認し、これから前月の使用積算量を減算することにより、所定期間内の水道の使用量を算出し、その使用料金を求めることが行われている。

また、浄水器を通した水道水の量を確認することも行われている。つまり、浄水器は、フィルターによって水道水に含まれる不純物を除去したり、ミネラルを溶出させる鉱物など（以下、ミネラルを溶出させるものもフィルターも含めて単に濾材という）によって何らかの付加的な成分を加えることにより、健康に良いなどの付加機能を付与した水を生成することができるが、これらの浄水器の濾材には寿命がある。

そこで、浄水器には、濾過可能である水道水の量（積算流量）を明示する記載があるが、使用者がより判断しやすいように一般的な家庭における水道水の使用量でフィルターカセット（本明細書では、浄水器本体と濾材が一体になっているものを含めて濾材を含むものをフィルターカセットという）の性能が悪くなる期間（例えば３か月といった期間）の目安を記載したものもある。ところが、使用者によっては水の使用量が大きく異なっているので、目安となる期間内であってもフィルターカセットが使用不能となってしまったり、目安となる期間を過ぎても十分に使用可能であることもある。ゆえに、前記フィルターカセットの寿命を知るために、フィルターカセットを通した水道水の大雑把な量を確認することも考えられている。

そこで、従来より、浄水器に、フィルターカセットを通した水の流量に応じて回転する水車を設けて、この水車の回転を減速ギアによって減速するなどして積算流量を求める簡易流量計を内蔵させ、この積算流量を用いてフィルターカセットの交換時期を確認するように構成されたものがある。これは言わば、アナログ式の水道メータの構成をそのまま小型化したものであるが、フィルターカセットを通した水の流量だけを測定可能とするものである。

また、特許文献１には、濾材の劣化状況を目視によって確認できる窓を形成してなるフィルターカセットが示されている。そして、浄水器を通した水の量を濾材の汚れ状態によって確認し、この汚れがひどい場合には、このフィルターカセットを新しいものと交換する。これらの特殊な浄水器を用いることにより、フィルターカセットの交換時期をより正確に確認することができ、通常の浄水器に比べて無駄のないフィルターカセットの交換を行うことができる。

さらに、浴槽に所定量の水（温水も含む）を満たすように構成された器具にも、水車と減速ギアーを組み合わせてなる流量計を用いて浴槽一杯分の水の量を大雑把に測定することが行われている。
再公表特許 (国際公開）ＷＯ９９／４１２０３号公報

しかしながら、上記特許文献１のように浄水器の寿命を確認するための窓を有する特殊なフィルターカセットは、一般的なフィルターカセットに比べて高価であるから、その交換時期を多少遅らせることができたとしても総合的なランニングコストを抑えることにはつながらないという問題がある。

一方、水流を測定するための回転体と減速ギアによって機械式の流量計を形成したものについても、この流量計の構成が複雑になるので、製造コストが引き上げられるという問題が生じる。また、減速ギアを組み合わせてなる機械式の流量計は故障などのトラブルを起こしやすくなるので、十分な堅牢性を有する流量計を形成するためには、機械部分を頑丈に形成する必要があり、それだけ装置が大型化するという問題があった。さらに、従来の流量計を備えた浄水器は、使用できるフィルターカセットが限られているので、結果的にコストダウンには繋がらないという問題があった。

加えて、上述のような特殊構造の浄水器を使用する場合は、使用者の好みに合わせた浄水器が使用できないという問題もあった。つまり、水に使用者の好みに合わせた特定の付加機能を付与するためには、この付加機能に合わせた特定の浄水器を用いる必要があるが、濾材の状態を確認するための窓や流量計を備えた特殊な浄水器では、使用者が欲しい付加機能を得ることができないという問題もあった。

本発明は、上述の事柄を考慮に入れてなされたものであって、その目的は、堅牢性に優れた簡単な構成でありながら、水の流量を安定して測定できる流量計を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の流量計は、流路内の水の流れによって回転する水車と、この水車の回転に連動して回転することにより流路の外側に回転磁界を発生させる回転磁石と、前記回転磁界を用いて流量を測定する流量測定部とを有することを特徴としている。

前記流量測定部が回転磁界の磁束密度を検出する磁気センサを有してもよい（請求項２）。この磁気センサは例えば半導体センサであるが、コイルを用いたアナログ形式の磁気センサであってもよい。

前記回転磁界を用いて前記流量測定部に供給する電力を発生させる発電部を備えてあってもよい（請求項３）。この場合、発電部によって発電される電力を蓄積する二次電池や大容量コンデンサを備えてもよい。

前記発電部が、水から隔離された部位に配置されて前記水車側に設けた回転磁石と引き合うように対向させた状態で、発電部の回転軸に連設させてなる発電部側の回転磁石と、この回転軸に連設されると共に回転軸を中心として少しずつ位相を変えた対称形状となるように配置された多数のコイルからなる回転子と、この回転子の回転に伴って各コイルを通過する磁束の密度が増減するような磁界を形成するためにコイルに近接した位置に固定的に設けてなる磁石と、各コイルに流れる電流を整流する整流部とを有してもよい（請求項４）。なお、前記整流部を、各コイルに接続されて回転軸上で回転する整流子と、固定的に設けられて整流子に接触する整流ブラシによって構成することにより、整流部による電圧降下を小さくできるので好ましいが、各コイルに接続されたダイオード等の半導体を用いて整流部を形成することにより、電気的な接触部を少なくして、動作の信頼性を向上してもよい。

前記流路を水道に対して連通連結させる水道用継手を備えてあってもよい（請求項５）。水道用継手の形状は雄ねじ部と雌ねじ部の螺合によって、流路をより確実に連通連結させることができるものであってもよいが、簡易着脱機構の継手であることにより、より手軽に流量計を取り付けて、各部の流量の測定を行なうことができる。水道用継手は少なくとも流路の上流側に設けることにより水道管や蛇口部分に容易に取付けることが可能である。

前記流量測定部が測定された流量を積算する処理および積算流量が設定値になった時点でこれを通知する処理部を備えてあってもよい（請求項６）。この通知は電気信号の発信、表示など種々の方法で行なうことができる。

前記処理部に前記積算流量の設定値を設定するための入力部と、処理部の状態を示す表示部とを備えてあってもよい（請求項７）。表示部は請求項６に示される通知に用いられてもよい。

前記通知を行なう発音部を備えてあってもよい（請求項８）。また、発音部をブザーとすることにより製造コストを削減することができる。なお、発音部による通知は水の流れがあるとき、または、水の流れを止めた直後に行なうことが望ましい。

請求項１に記載の流量計は、流路内に回転磁石を有する水車を配置し、回転磁石によって発生する回転磁界を測定する流量測定部を設けるだけの簡素な構成であるから、流量計の製造コストを削減できると共に、その大きさを可及的に小型化することができる。つまり、この流量計を水栓に組み込んだり、水栓の上流側または下流側に連通させる場合にも、流量計が邪魔にならない程度に小型化することができる。

また、従来トラブルの原因となっていた減速ギアのような機械部分がないので、組み立て容易であるだけでなく堅牢性に優れており、動作の信頼性が高い。加えて、機械部分の動作による騒音などの発生を抑制することができる。

前記流量測定部が回転磁界の磁束密度を検出する磁気センサを有する場合（請求項２）には、流量測定部の構成を簡素にすることができる。とりわけ、磁束密度（あるいはその変化量）を検出可能である磁気センサとして半導体センサを用いことにより、流量測定部を可及的に小型化でき、その構成を簡素にすることができ、その動作の信頼性も向上する。しかしながら、コイルによる流量測定部を用いてもよいことはいうまでもない。

なお、前記磁気センサが回転磁界の磁束密度を検出するだけとし、発電を行わないものとすることにより、水車の回転に負荷となる抵抗がほとんど発生しないので、水車は水量により忠実に比例して回転することができ、それだけ正確な流量測定を行なうことができる。この場合、流量測定部に供給する電力を電池などの他の電源を用いて供給する。

前記回転磁界を用いて前記流量測定部に供給する電力を発生させる発電部を備えてある場合（請求項３）には、外部からの電力供給が不要であるから、メンテナンスフリーとすることができるので有用である。なお、流量測定部には大きな電力を必要とする部分がないので、発電部の発電能力はあまり必要ではなく、水車に負荷となるほどの電力を取り出す必要がないので、発電を行なうことによる誤差を小さくすることができる。また、流量測定が必要になるときは水の流れがあるときであるから、電力が必要なときには十分な電力を発電することができる。

しかしながら、発電部によって発電される電力を蓄積する二次電池や大容量コンデンサを備えることにより、水の流れがないときにも流量測定部に幾らかの電力を供給することが可能であるから、メモリのバックアップを行ったり、何らかの表示を行なうことも可能である。また、水流の立上り部分においても正確な測定を行なうことができる。なお、メモリのバックアップや水流が停止したときの電力供給のために、別途の電源を設けてもよいことはいうまでもない。

前記発電部が、水から隔離された部位に配置されて前記水車側に設けた回転磁石と引き合うように対向させた状態で、発電部の回転軸に連設させてなる発電部側の回転磁石と、この回転軸に連設されると共に回転軸を中心として少しずつ位相を変えた対称形状となるように配置された多数のコイルからなる回転子と、この回転子の回転に伴って各コイルを通過する磁束の密度が増減するような磁界を形成するためにコイルに近接した位置に固定的に設けてなる磁石と、各コイルに流れる電流を整流する整流部とを有する場合（請求項４）には、水車側の回転磁石と発電部側の回転磁石の引き合う力を用いて発電部を水から隔離した部位に配置できるので、水漏れなどの心配がないだけでなく、水から隔離された部位に配置された発電部による発電は効率よく行なうことができる。また、発電部に設けた各コイルが水車に言わば同期して回転するので、コイルから見るとコイルに近接した位置に固定的に設けられた磁石によって形成される磁界が回転磁界となり、これによって十分の起電力を得ることができる。

とりわけ、発電部に設けた各コイルが鉄心などの強磁性体に巻かれるものではないので、強磁性体を有する磁気回路を形成したことによって生じる損失を無くすことができ、それだけ効率を良くすることができる。また、強磁性体が固定的に設けた磁石に引きつけられることによって生じる回転ムラ（コギング）を無くすことができるので、発電部を始動するときに必要な回転トルクを極めて小さくし、それだけ少ない水の流れを用いて発電を行なうことができる。前記コイルは回転軸を中心として少しずつ位相を変えた対称形状となるものを多数形成してあるから、この回転軸の回転に伴って各コイルに生じる起電力はそれぞれ少しずつ異なる位相を有する。

つまり、整流部によって整流された電圧はリプルなどの歪みが極めて少ない安定した直流電圧となり、得られる電力の実効値が高く、力率１００％に極めて近い発電を行なうことができる。さらに、この発電部は極めて少ない水の流量に対してもほゞ完全に比例する起電力を得ることができるので、この起電力（電圧）の大きさを流量に変換するだけで流量を求めることができる。つまり、この請求項４に示す発電部が前記請求項２に示す磁気センサを兼ねることができる。発電部に対する電気的な負荷を考慮に入れて起電力を流量に変換する演算を行なうことにより、負荷の大きさに影響されることなく正確な測定を行なうことも可能である。

前記流路を水道に対して連通連結させる水道用継手を備えてある場合（請求項５）には、前記流量計を水道管の任意の箇所に容易に介在させることができる。なお、流路の上流側に水道用継手を形成することによって水道管または水栓からの水を流路内に導入することができる。また、流路の下流側に水道用継手を形成することによって流量計の下流側に浄水器などの機器を接続することができる。流路の下流側に水道用継手を形成しなくても例えば浴槽への水の供給などに用いることができる。

前記流量測定部が測定された流量を積算する処理および積算流量が設定値になった時点でこれを通知する処理部を備えてある場合（請求項６）には、使用者はこの積算流量が設定値になった時点を容易に知ることができる。したがって、前記設定値として例えば浄水器などの機器によって処理可能な水の量を設定し、流量計を浄水器に接続することにより、この浄水器のフィルターカセットを適正な時期に無駄なく交換することができる。また、従来のように特殊な浄水器を選ぶ必要がないので、そのフィルターカセットも安価であり、ランニングコストの削減を図ることができる。

前記処理部に前記積算流量の設定値を設定するための入力部と、処理部の状態を示す表示部とを備えてある場合（請求項７）には、表示部を用いて現在の積算流量など、処理部の状態を確認できると共に、例えば処理可能な水の量が異なる浄水器などの機器に供給する水の量を計測する場合にも、入力部を用いて流量計の設定値を変えることによりこれに対応することができる。

前記通知を行なう発音部を備えてある場合（請求項８）には、流量計を、例えばシンクの下などの目の届かない位置に接続する場合にも、設定値になった時点で音によって通知を得ることができるので、使用者はこれに気づくことができる。なお、発音部による通知は水の流れがあるとき、または、水の流れを止めた直後に行なうことにより、使用者は無駄な警告を受けることがない。発音部はブザーであることにより、その製造コストを削減できるが、音声などの音波を発振できるものを用いて通知内容を明確にすることも可能である。

図１〜４は本発明の流量計１の第１実施例を示す図であり、図１は流量計１の使用状態を示す図、図２は流量計１を正面から見た図、図３は流量計１の内部構成を説明する図、図４は流量計１の一部の構成を拡大して示す断面図である。

図１において、２は浄水器、３は浄水器２に接続可能なサービス分岐部３ａを備えてなる湯水混合栓、４は給水管、５は給湯管である。つまり、本発明の流量計１は浄水器２とサービス分岐部３ａとの間に介在するように取り付けられるものであり、浄水器２に供給される水の流量を計測するものである。この流量計１の取付け位置は浄水器２に対する給水管の構成によって任意に変更可能であり、図示を省略するが湯水混合栓３などの水栓に一体的に設けたものであってもよい。

なお、以下の各例では流量計１に接続される機器の一例として浄水器２を挙げて説明するが、浄水器２の他にも水道水にミネラルなどを添加する機器やｐＨによる分離を行なう機器など、種々の機器を接続してもよいことはいうまでもない。

図２に示すように、本実施例の流量計１は、その上流側に形成された水道用接続部１０と、下流側に形成された水道用接続部１１と、計測結果を目視にて確認可能とする表示部１２と、種々の設定値を設定するための入力部１３とを備えてなる。

前記水道用接続部１０は例えば、水道用の簡易着脱機構の継手であり、本例ではニップルに対して着脱自在に嵌合するソケットである。同様に、本実施例の水道用接続部１１は水道用の簡易着脱機構の継手、つまり、ニップルである。しかしながら、水道用接続部１０，１１の構成はニップルやソケットだけでなく、接続時に互いのフランジを当接させた状態でクリップによって抜け止め保持されるように構成された簡易着脱機構の継手などであってもよい。また、螺合によって確実に連通連結させるための雄ねじまたは雌ねじを形成したものであってもよい。

前記表示部１２は例えば７セグメントの液晶デジタル表示部１２ａやＬＥＤランプ１２ｂなどを用いることにより、消費電力を削減するとともに安価にて形成することができるが、その他の液晶パネルや機械式の表示部を形成してもよい。

前記入力部１３は例えば上下の入力ボタン１３ａ，１３ｂと設定ボタン１３ｃなどからなり、流量計１が浄水器２のフィルター交換を通知する積算流量の設定値を変更したり、使用者がフィルタ交換を行ったことを入力できるように構成してある。この入力ボタン１３ａ，１３ｂの構成は操作が複雑にならない程度にできるだけ少なくすることが望ましく、本例では３個のボタンである例を示している。しかしながら、設定値の入力を行うためのボタンと、フィルタ交換を行ったなどの情報を入力するボタンを分けるなど、種々の変形が考えられる。例えば、数値の入力のためのテンキーを設けるなどの変形も可能である。

次に、図３を用いて、前記流量計１の内部の構成を説明する。すなわち、前記流量計１の内部には、前記水道用接続部１０，１１を用いて湯水混合栓３や浄水器２の流路に連通連結される内部流路１４と、この流路１４に連通連結された水車ユニット１５と、この水車ユニット１５からの信号Ｓを用いて流路１４に流れる水の瞬時流量および積算流量を求める処理部１６と、この処理部１６および前記表示部１４に電力を供給する電源部１７と、発音部１８とを備えている。なお、表示部１４または発音部１８は択一的に設けて、何れか一方を省略してもよい。

前記水車ユニット１５は、流路１４内に挿入される水車受け２０と、この水車受け２０に保持させることにより流路１４内の水の流れによって回転する水車２１と、この水車２１の回転軸２１ａに連設されてなる円盤状の回転磁石２２と、この回転磁石２２が回転することにより発生する回転磁界の磁束密度を検出する磁気センサ２３とを備えている。したがって、本実施例の流量測定部１９は前記処理部１６と磁気センサ２３とからなる。

前記水車ユニット１５は流路１４に形成した嵌合部１４ａに対して水密を保った状態で嵌入されるものであり、前記水車受け２０には回転磁石２２を収容する磁石収容部２４が形成されている。これによって、水車ユニット１５は水車２１と共に回転する回転磁石２２を大型化して流路１４の外側に強力な回転磁界を発生させることができる。

処理部１６は例えばワンチップのマイクロコンピュータであり、前記磁気センサ２３によって検出された磁束密度の変化によって水車２１の回転数を求め、この回転数から瞬時流量を求める演算を行なうと共に、前記流量を積算することにより求められる積算流量を記憶するためのメモリを有する。そして、求められた瞬時流量や積算流量などを前記表示部１２に表示したり、積算流量が設定値に達したときにはＬＥＤランプ１２ｂなどによって、フィルター交換を促す表示を行なう。また、前記積算流量が設定値に達したときには前記発音部１８を用いてフィルター交換を促す通知音を発生させる。

なお、積算流量が設定値に達したときの通知は電気的に行なうことも可能であり、この場合は流量計１に信号出力ポートが形成されている。このように、流量計１に電気的な信号出力ポートを設けた場合には、流量計１を何らかの電気的な制御システムに組み込むことも可能である。

本実施例の場合、表示部１２が７セグメントの液晶デジタル表示部１２ａやＬＥＤランプ１２ｂであるから、瞬時流量や積算流量（流量計１を流れた水の量すなわち体積）などの表示とフィルター交換を促す表示を分けた例を示しているが、これらを同じ液晶表示パネル内に表示することも可能であることはいうまでもない。

本実施例の電源部１７は汎用の乾電池やボタン電池などの一次電池１７ａを有するものである例を示しており、これによって流量計１の構成をできるだけ簡素にしているが、外部電源を設けたり、太陽電池パネルに充電電池（二次電池）や大容量コンデンサを組み合わせて、長期間に渡って電池交換を不要とすることも可能である。

前記発音部１８は例えばブザーである。これによって、前記通知を音によっても行なうことができるので、使用者は浄水器２のフィルターカセットの交換時期を音によって容易に知ることができる。しかしながら、本実施例のように流量計１をシンクの上に配置する場合には、発音部１８を省略してもよいことはいうまでもない。逆に、発音部１８としてブザーの代わりに、例えば「浄水器のフィルター交換をしてください」などといった音声を出力可能なスピーカを配置するなど、種々の変形も可能である。

また、発音部１８を用いた音による通知は水の流れがあるとき、または、水の流れが止まった直後に行なうことが好ましい。すなわち、交換できるフィルターカセットの予備がないなどの事情により浄水器２のフィルター交換を直ちに行えない場合にも、浄水器を使用したときだけ音による通知が行われることにより、フィルター交換の必要性を思い出すことができ、かつ、通知音が鳴りつづけることがなく、省エネルギーである。さらに、水の流れが止まった直後に通知が行われることにより、水の流れる音によって通知音が聞こえないという事態が発生することもない。

図４は前記水車ユニット１５のより詳細な構成を示す断面図である。以下、図３，図４を用いて、水車ユニット１５の詳細な構成を説明する。すなわち、前記水車受け２０は内部に水車２１を収容すると共にこの水車２１の周囲に環状溝３０を形成するように構成された円筒壁２０ａ、および、この円筒壁２０ａ内に水車２１を回動自在に保持させるために内側に突出させた環状突起状の保持部２０ｂを有する第１部材２０Ａと、この第１部材２０Ａを押さえ込むようにして流路１４内に位置させると共に、水車２１の回転軸２１ａの一端を軸支する軸受け２０ｃが形成されてなる第２部材２０Ｂと、この第２部材２０Ｂとの間で前記回転磁石２２を収容するための前記磁石収容部２４を水密状態で形成する第３部材２０Ｃとからなる。なお、本例の回転軸２１ａは前記嵌合部１４ａ内の軸受け１４ｂに回転可能に軸支されている。

また、前記第１部材２０Ａの円筒壁２０ａには、環状溝３０から水車２１の羽に対して流れ込む例えば５個のノズル３１が形成され、このノズル３１を介して水車２１に流れ込んだ水が前記保持部２０ｂの内側に形成された開口部３２を介して排出されるように構成してある。

一方、前記水車２１の形状は、より少ない水の流れで高速に回転できるように、その直径Ｄが例えば２ｃｍ以下の小径となるように形成されたものであり、かつ、前記ノズル３１から噴射される水を受ける例えば６枚の羽２１ｂを設けてなる。２１ｃは水車２１の下流側の外周に形成されたリング体であり、このリング体２１ｃが前記保持部２０ｂに接することにより、水車２１が下流側に流されることがないように保持される。

本実施例のように、前記ノズル３１の数を羽２１ｂの数よりも１つ少なく形成しているのは、ノズル３１と羽２１ｂの数を１つ以上異ならせることにより、水車２１がどの回転角に位置するときにも全ノズル３１から流れ込む水の流れによって、水車２１が同じ回転力を受けるようにするためである。これによっても、水車２１の回転はムラのない安定したものとなる。なお、ノズル３１や羽２１ｂの数は上述した数に限定されるものではなく、ノズル３１の数よりも羽２１ｂの数の方が少なくなるようにしてもよい。

また、本例に示すノズル３１は環状溝３０に流入した水が所定の角度をもって羽２１ｂに当たるように水の流れをガイドするものである。したがって、各羽２１ｂは矢印ａに示すように、水流からの力を効率的に受けて、水車が勢い良く流れるように構成されている。

前記回転磁石２２はそれぞれ回転軸２１ａの軸端に取り付けられたカプラ２２ａによって保持された有極磁石であり、この磁石の一方の極Ｎが円盤の外周の一端側に形成され、他方の極Ｓが円盤の中心線を挟んだ他端側に形成されることが望ましい。これによって、回転磁石２２が１回転する毎に磁気センサ２３は磁束密度の変化を１サイクル検出することができる。

前記磁気センサ２３は例えば半導体センサである。この半導体の磁気センサ２３は長期間にわたって安定して動作する。したがって流量計１の信頼性を向上させることができる。しかしながら、コイルなどのアナログ受動素子を磁気センサ２３として用いてもよいことはいうまでもない。

何れにしても、本例の磁気センサ２３は前記回転磁界を用いて電力を発生させるものではないので、水車２１の回転に負荷となる抵抗を発生させるものではない。つまり、水車２１は水の流量に容易に合わせた回転数で回転することができる。しかしながら、前記第３部材２０Ｃの磁石収容部２４に面する位置に起電力発生用のコイルを複数配置することにより、回転磁石２２によって発生する回転磁界を用いて発電することも可能である。この場合、各コイルを回転磁石２２の回転軸２１ａを中心として少しずつ位相を変えた対称形状となるように配置し、各コイルに流れる電流を整流する整流部を備えることが望ましい。

上述のように構成された流量計１を水栓３と浄水器２の間の流路に介在させ、上下の入力ボタン１３ａ，１３ｂと設定ボタン１３ｃを用いて浄水器２の使用可能量（積算流量）の設定値を入力し、流量計１を水栓３と任意の浄水器２との間に介在させるだけで、表示部１２や発音部１８を用いた音による通知によって、この浄水器２のフィルターカセットの寿命を的確に判断することができる。したがって、フィルターカセットの無駄な交換を行うことがなくなるだけでなく、機能を果たさなくなっている浄水器２を知らずに使用し続けることもなくなるので有用である。そして、浄水器２の種類を選ばないので、使用者の好みに合わせた付加機能を有するものを用いることができる。

また、フィルターカセットの交換時には前記設定ボタン１３ｃなどを用いて流量計１にフィルターカセットの交換完了を入力することにより、前記積算流量をリセットできる。つまり、流量計１が測定部１９によって測定された流量を積算し、この積算流量が設定値になった時点でこれを通知する処理部１６を備えているので、使用者がこのフィルターカセットの寿命を簡単に知ることができる。そして、表示部１２には積算流量を示す数値やグラフなどを表示することにより、現在使用中のフィルターカセットの状況を目視にて確認できるようにすることが望ましい。

図５は図１〜４に示す流量計１の変形例を示す図である。すなわち、本例の流量計１は前記水車受け２０の第２部材２０Ｂと第３部材２０Ｃを一体的に形成し、前記磁石収容部２４を省略すると共に、第２部材２０Ｂ側に磁気センサ２３を取り付けてなる点において、図１〜４に示す流量計１と異なっている。

また、本例の羽２１ｂには前記磁気センサ２３に対面する部分（つまり、回転軸２１ａから離れた位置）に有極磁石の小片からなる回転磁石４０を固着してある。本実施例のように構成することにより、水車ユニット１５をさらに簡素にすることができ、それだけ、流量計１の製造コストを削減することができると共にその堅牢性を向上できる。さらに、水車２１を可及的に軽量化できるので、より少ない水の流れで水車２１を回転させることができ、それだけ、流量計１によって検出できる最低流量を引き下げることができる。

図６は図１〜５に示す第２実施例の流量計５０の構成を示す図であり、図７はこの流量計５０の一部の構成を説明する図である。図６，７に示す流量計５０が図１〜５に示す流量計１と異なる点は、水車２１の回転に伴って処理部１６や表示部１２に供給する電力を発電する発電部５１を備えたことと、二次電池１７ｂを備えた電源部１７’を形成した点にある。また、本実施例の処理部１６は発電部５１による起電力の大きさによって流量を算出する。

本例に示す発電部５１は少ない流量の水であっても、その流量にほゞ比例する安定した直流の起電力を得ることができるように構成されている。以下、図６，７を用いて、発電部５１の構成を詳述する。なお、以下の説明において図１〜５と同じ符号を付した部分の構成は同一または同等であるから、その詳細な説明を省略する。

すなわち、５２は前記水車受け２０の第２部材２０Ｂを水密状態に保たせるための隔壁、５３はこの隔壁５２を第２部材２０Ｂに押しつけるように取り付けられる基部、５４は前記回転磁石２２と引き合うように対向させた回転磁石、５５はこの回転磁石５４を収容するための磁石収容部、５６は一端に前記回転磁石５４が連設させた発電部５１側の回転軸、５７はこの回転軸５６に連設されると共に回転軸５６を中心として少しずつ位相を変えた対称形状となるように配置された多数のコイルＣからなる回転子、５８はこの回転子５７の回転に伴って各コイルＣを通過する磁束の密度が増減するような磁界を形成するためにコイルＣに近接した位置に固定的に設けてなる磁石、５９は各コイルＣに流れる電流を整流する整流部であり、本実施例の発電部５１は前記各部材５３〜５９からなる。

前記隔壁５２は非磁性体または常磁性体からなり、水圧に耐えうる程度の強度を有する程度に薄く形成されている。つまり、隔壁５２が薄ければ薄いほど水車２１側からの磁力が減衰しないようにすることができ、それだけ、効率を引き上げることができる。前記基部５３には回転軸５６を回転自在に軸支するための軸受け（ベアリング）５３ａを備えてなり、これによって摩擦による損失を少なくしている。

回転磁石５４は前記水車２１側の回転磁石２２と同じ円盤形状であり、回転軸５６の軸端に取り付けられたカプラ５４ａによって保持された有極磁石である。また、この回転磁石５４の極Ｎ，Ｓの数および位置も回転磁石２２と同じように形成する。基部５３によって形成される磁石収容部５５は隔壁５２によって水から隔離されているので、回転磁石５４は、水中で回転するのに比べて格段に少ない抵抗で回転することができる。

したがって、前記回転軸５６は一対の回転磁石２２，５４の磁力による吸引力と反発力によって水車２１に連結されているが、両回転磁石２２，５４間は完全に連結しているのではないので、磁力による連結部分が言わばダンパのような働きをして、水車２１側の弱い回転力をソフトに伝達することができる。

一方、発電部５１側の回転子５７が水車２１の回転に合わせて回転するので、この回転子５７に形成する各コイルＣが水車２１と共に回転する。したがって、この各コイルＣにとっては近接する磁石５８が相対的に回転磁石（以下、相対回転磁石５８という）となり、この相対回転磁石５８によって形成される回転磁界を用いて起電力を発生させることができる。そして、前記電源部１７’は発電部５１から得られる電力を用いて二次電池１７ｂを充電すると共に、前記処理部１６や表示部１２に供給する電力を供給する。

図７は前記整流部５９と各コイルＣの接続部の一例をその位相角を縦方向の位置にして示す図である。図７に示すように、前記整流部５９は例えば２つの整流ブラシＢａ，Ｂｂと各コイルＣに例えば３回巻き毎に接続される整流パッドＰ（Ｐａ，Ｐｂ…）からなる。つまり、隣接する整流パッドＰ間のコイルＣは僅かに位相が異なるように接続される。また、各コイルＣは略円筒状に繋がって形成されているので、図７における上端と下端のコイルは円筒を一周するときに連続するように構成されている。したがって、前記整流パッドＰａ，Ｐｂ…も全体として円筒状の外形となる。

前記整流ブラシＢａ，Ｂｂは複数の整流パッドＰａ，Ｐｂ…からなる円筒状の整流パッドＰをその両側面の最も離れた位置から挟むように配置してある。故に、図７に示す例では一方の整流ブラシＢａがプラスの電極、他方の整流ブラシＢｂがマイナスの電極となる。図７に示す例では、一方の整流ブラシＢａが整流パッド１６ｂ，１６ｃに接触し、他方の整流ブラシＢｂが整流バッドＰｒ，Ｐｓに接触している。つまり、整流パッドＰｃ〜Ｐｒの間に接続されたコイルＣによる起電力が両整流ブラシＢａ，Ｂｂ間にかかるように構成している。

上述のように、本実施例の整流部５９は整流パッドＰと整流ブラシＢａ，Ｂｂを用いて整流を行なうものであり、ダイオードなどの半導体を用いるものではないので、半導体による整流部による電圧降下がない。ゆえに、少ない水の流れを用いて比較的高い起電力を得ることができる。しかしながら、整流部５９はダイオードなどの半導体を用いて形成し、電気的な接触部分を少なくすることにより、動作の安定性を向上してもよい。

上記構成の発電部５１を有する流量計５０では、処理部１６は前記発電部５１によって得られる起電力の大きさ（例えば電圧）を用いて流路１４を流れる水の瞬時流量を測定し、この流量を積算して積算流量を求める。つまり、本実施例の発電部５１は磁気センサとしても機能し、前記処理部１６と発電部５１とにより流量測定部１９’が形成される。

図８は本実施例の流量計５０における流量と発生する起電力（電圧）の関係を示す図である。図８において、横軸は流量を示しており、縦軸は流路１４にこの流量の水を流したときにおける発電部５１の起電力を示している。図８に示すように、本実施例のように構成された水車ユニット１５と発電部５１を組み合わせることにより、僅か毎分２．５Ｌ程度の少ない流量から、その水の流れを用いて起電力を得ることができることが分かる。

また、負荷の大きさにもよるが、発電部５１の出力電圧は流量に対してほゞ直線的な（比例の）変化をすることが分かる。したがって、本実施例の流量測定部１９’は発電部５１からの起電力を容易に流量に変換できることが分かる。なお、負荷の大きさによって流量と電圧の関係（図８にはグラフの勾配として現れている）が変化するので、電源部１７’による負荷の大きさによって、前記電圧を流量に変換する演算を調整することにより、さらに正確な測定を行なうことができる。

上述した各実施例に示す流量計１，５０は何れも従来の流量計のように減速ギアを有するものではないので、機械部分を少なくすることができ、それだけ動作の信頼性を高めることができると共に、飛躍的に小型化することができる。また、機械部分の動作に伴う騒音もないので、シンクの上などの露出した部分に配置してもよい。しかしながら、流量計１，５０の取り付け位置は露出した部分であることに限定されるものではない。

図９は流量計１（発電部５１を有する流量計５０であってもよい）をシンクの下側に配置した例を示す図である。図９において、図１〜８と同じ符号を付した部分は同一または同等の部材である。また、２’はアンダーシンク型の浄水器であり、３’はレバー３ｂの操作によって浄水器２’によって濾過した浄水を吐水する機能を備えた湯水混合栓、１０’は湯水混合栓３’の浄水器２’への給水管に連通連結させるための簡易着脱機構の継手、１０’は浄水器２’の給水口に連通連結させるための簡易着脱機構の継手である。

図９に示すように、本発明の流量計１は使用者の目の届かない位置に配置されて、その部分に流れる水の流量を測定してもよい。本例のように流量計１を使用者の目の届かない位置に配置する場合は、積算流量が所定値になったことを音によって通知することが好ましい。

図１０は第３実施例の流量計６０の構成を示す図である。図１０において図１〜９と同じ符号を付した部分は同一または同等の部材であるから、その詳細な説明を省略する。図１０において、６１は流路１４内における水の流れを変えることなく回転するように、水の流れに沿う方向に回転軸６１ａを配置してなる水車、６２，６３はこの回転軸６１ａの軸受け、６４は水車６１の外周部に取り付けられた回転磁石である。本実施例のように構成された水車６１は極めて簡素な構成であるから、その製造コストを削減できるだけでなく、堅牢性に優れている。また、水車６１を可及的に軽量化できるのでより少ない流量を確実に計測することができる。

本実施例に示す流量計６０は例えばニップル形成された水栓の蛇口６５などに取り付けられて、この蛇口６５を介して給水される水の流量および積算流量（量）を計測するものであって、前記表示部１２および入力部１３を側面に配置してある。この流量計６０は極めて小型であると共に、蛇口６５などに容易に取り付けられるものである。これは例えば、浴槽や洗濯機に供給する水の量を計測し、この量が所定値になった時点で音による通知を行なうことができる。

本発明の流量計の使用状態の一例を示す図である。 第１実施例の流量計の構成を示す正面図である。 前記流量計の内部の構成を示す図である。 前記流量計の一部の構成を示す断面図である。 前記流量計の変形例を示す図である。 第２実施例の流量計の構成を示す図である。 図６に示す流量計の一部の構成を示す図である。 図６に示す流量計の動作を説明する図である。 本発明の流量計の別の使用状態の例を示す図である。 第３実施例の流量計の構成を示す図である。

符号の説明

１，５０，６０ 流量計
１０，１１ 水道用継手
１２ 表示部
１３ 入力部
１４ 流路
１８ 発音部
２１，６１ 水車
２２，４０，６４ 回転磁石
２３ 磁気センサ
５１ 発電部
５４ 回転磁石
５６ 回転軸
５７ 回転子
５８ 磁石（相対回転磁石） ５９ 整流部
Ｃ コイル

Claims (8)

1. 流路内の水の流れによって回転する水車と、この水車の回転に連動して回転することにより流路の外側に回転磁界を発生させる回転磁石と、前記回転磁界を用いて流量を測定する流量測定部とを有することを特徴とする流量計。
2. 前記流量測定部が回転磁界の磁束密度を検出する磁気センサを有する請求項１に記載の流量計。
3. 前記回転磁界を用いて前記流量測定部に供給する電力を発生させる発電部を備えてある請求項１または２に記載の流量計。
4. 前記発電部が、水から隔離された部位に配置されて前記水車側に設けた回転磁石と引き合うように対向させた状態で、発電部の回転軸に連設させてなる発電部側の回転磁石と、この回転軸に連設されると共に回転軸を中心として少しずつ位相を変えた対称形状となるように配置された多数のコイルからなる回転子と、この回転子の回転に伴って各コイルを通過する磁束の密度が増減するような磁界を形成するためにコイルに近接した位置に固定的に設けてなる磁石と、各コイルに流れる電流を整流する整流部とを有する請求項１〜３の何れに記載の流量計。
5. 前記流路を水道に対して連通連結させる水道用継手を備えてある請求項１〜４の何れかに記載の流量計。
6. 前記流量測定部が測定された流量を積算する処理および積算流量が設定値になった時点でこれを通知する処理部を備えてある請求項１〜５の何れかに記載の流量計。
7. 前記処理部に前記積算流量の設定値を設定するための入力部と、処理部の状態を示す表示部とを備えてある請求項６に記載の流量計。
8. 前記通知を行なう発音部を備えてある請求項６または７に記載の流量計。

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