JP2005279434A - 飲用水供給機 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構造で紫外線センサを保護して、必要なときにのみ紫外線センサに受光させて紫外線センサ自体の長寿命化を図り、もって紫外線センサの交換頻度を下げて、高い信頼性と低コストで飲用水の販売が可能な飲用水供給機を提供する。
【解決手段】 飲用水をろ過するフィルタ部３と、内部に紫外線ランプと紫外線検出部１２を備えて前記飲用水を紫外線によって殺菌しながらその紫外線強度を測定する紫外線殺菌装置２と、前記紫外線検出部１２から紫外線強度の測定信号を受信する流量制御装置７と、この流量制御装置７から制御信号を受信して前記飲用水の流量を前記紫外線強度によって調整する流量制御弁５とを有する飲用水供給機１であって、前記紫外線検出部１２は、前記紫外線ランプからの紫外線を遮断可能なシャッター機構部１１を備えるものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、紫外線殺菌装置を搭載して飲用水を無人で販売する飲用水供給機に係り、特に、殺菌用の紫外線ランプの強度を検出するセンサの寿命を考慮してセンサにシャッターを設けた飲用水供給機に関する。

水を利用する施設や装置には、たとえばプールや温泉施設、あるいは活魚水槽など様々なものがあるが、特に留意されるのは水質であり、殺菌である。殺菌には化学的な方法や物理的な方法があるが、その中でも水に薬品などを添加する必要がなく、設置や管理も容易な紫外線照射による殺菌が広く採用されている。
紫外線照射による殺菌は、一般的に紫外線を連続的に照射して流水に対して殺菌を行うことが多いため、紫外線を発生させる紫外線ランプの消費電力が課題となっていた。また、紫外線ランプの強度は経時変化を生じ、劣化するため常に十分な強度が維持されているとは限らないという課題もあった。

このような課題に対して、例えば特許文献１では、「水殺菌装置」として紫外線ランプを配設した紫外線照射タンクと、紫外線照射タンクに水を循環させるポンプと、紫外線ランプとポンプの作動、停止を行う制御器を備え、制御器による紫外線ランプとポンプの動作を、使用当初は、水中の菌数を安全菌数以下にする時間間隔Ａで作動させ、その後は、菌数が安全菌数を越えないように時間間隔Ａよりも短い時間間隔Ｂで繰り返し作動させるようにする技術が開示されている。
このように制御器を動作させることによって、消費電力の浪費の抑制と紫外線ランプの長寿命化に寄与することができる。

また、特許文献２には「養液殺菌装置」として、養液流通させる光透過部を備えた流水路に養液を流通させ、紫外線ランプにより光透過部を介して流通路を流通している養液に紫外線を照射することにより殺菌し、紫外線センサによって紫外線の照射量を測定し、紫外線センサによって測定した紫外線照射量が基準値以下となった場合に警報を行うものが開示されている。
この養液殺菌装置では、紫外線ランプの照射能を把握しながら、各紫外線ランプの交換時期を的確に把握でき、安全かつ経済的に交換可能という効果を発揮することができる。

さらに、特許文献３には、「浄水装置及びそれを用いた温水プール浄水システム」として、１本乃至複数本の紫外線照射ランプを設置した円筒状の紫外線照射タンクと、紫外線照射タンクの下部（上流側）の接線方向に配設された原水が供給される原水供給部と、紫外線照射タンクの水流量が調節される流量制御バルブと、紫外線照射ランプと同数で各々紫外線照射ランプと対向して設けられたＵＶセンサーと、紫外線照射ランプと流量制御バルブの制御を行うコントローラーと、紫外線照射タンクの上部（下流側）の接線方向に配設された浄化水排出部を備えるシステムが開示されている。
このような特許文献３に開示された技術においては、原水供給部と浄化水排出部が接線方向に配設されているため、紫外線照射タンク内で旋回流が起こり、乱流撹拌されて懸濁物質が紫外線照射ランプやＵＶ照度測定部に付着することが防止されるという効果を有する。

特許第３１４４８８７号公報 特開２００２−４５０６３号公報 特開２０００−７０９２８号公報

上述の特許文献１乃至３に開示された発明においては、紫外線照射ランプの寿命を長期化させるとともに、紫外線照度を把握しながら適切な紫外線ランプの照度を制御して消費電力を節約したり、あるいは適時に紫外線ランプを交換可能とすることが可能である。

また、特に、特許文献３においては乱流撹拌を行うことで紫外線ランプや紫外線センサの表面に懸濁物質が付着しないようにして、効率の高い紫外線照射と精度の高い紫外線強度の把握を実現するものである。
しかしながら、これらの発明は共通して、紫外線ランプの長寿命化と、紫外線センサの測定精度の改善などに終始するものである。紫外線ランプ自体は正確な照度が把握でき、殺菌効果が確認されるならば、特にその交換にはコストもあまり負担がないほど安価なものである。
一方、紫外線センサは、紫外線を受光することで経年劣化が起こるため、一定期間の使用によって、交換する必要があるという課題があった。また、要求される精度にもよるが、紫外線センサは一般的には高価であり、頻繁に交換するにはコストが高過ぎるという課題があった。

本発明はかかる従来の事情に対処してなされたものであり、簡単な構造で紫外線センサを保護して、必要なときにのみ紫外線センサに受光させて紫外線センサ自体の長寿命化を図り、もって紫外線センサの交換頻度を下げて、高い信頼性と低コストで飲用水の販売が可能な飲用水供給機を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の飲用水供給機は、上述の問題点を解決するために発明されたもので、飲用水をろ過するフィルタ部と、内部に紫外線ランプと紫外線検出部を備えて飲用水を紫外線によって殺菌しながらその紫外線強度を測定する紫外線殺菌装置と、紫外線検出部から紫外線強度の測定信号を受信する流量制御装置と、この流量制御装置から制御信号を受信して飲用水の流量を紫外線強度によって調整する流量制御弁とを有する飲用水供給機であって、紫外線検出部は、紫外線ランプからの紫外線を遮断可能なシャッター機構部を備えるものである。
上記構成の飲用水供給機においては、紫外線検出部に設けられたシャッター機構部によって、常時ではなく、所望の時間間隔毎に、あるいは所望に設定された時間毎にシャッター機構部を開けて紫外線を検出する作用を有する。また、紫外線を検出する必要のない際には、シャッター機構部を閉じて紫外線検出部に紫外線が露光されることを防止する作用を有する。
また、測定された紫外線強度によって、流量制御弁の開度を調節して飲用水流量を調整する作用を有する。これは、紫外線強度が不足した場合には、流量を下げて紫外線を長時間照射することで殺菌力を担保するものである。

請求項２に記載された飲用水供給機は、請求項１に記載された発明において飲用水の流量を測定する流量計を備えるものである。
このように構成される飲用水供給機は、請求項１に記載の飲用水供給機の作用に加えて、流量計によって飲用水流量を把握することができ、紫外線強度に対して適切な流量が確保されているか否か確認するための情報を提供する作用を有する。

さらに請求項３に記載の飲用水供給機は、請求項１又は請求項２において、紫外線強度が、予め設定される基準値を超えた場合に前記飲用水の提供を停止させる遮断弁を備えるものである。
請求項３に記載される発明では、請求項１又は請求項２に記載の飲用水供給機の作用に加えて、紫外線強度が低下してしまい、既に紫外性による殺菌力を担保できないと判断される場合には遮断弁が飲用水を停止する作用を有する。

請求項４に記載の飲用水供給機は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の飲用水供給機において、紫外線検出部は、紫外線殺菌装置の本体から延設される紫外線導光部と、この紫外線導光部の端部にスリットを介して接続されるセンサ収納部と、このセンサ収納部に収容される紫外線センサ部とを備え、シャッター機構部は電磁ソレノイドの回動軸に端部を支持されて電磁ソレノイドの回動によってスリットにシャッターを挿脱可能に設けられるものである。
この請求項４に記載される発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に開示される発明の作用と同様の作用を有する。

本発明の飲用水供給機においては、紫外線検出部によって紫外線ランプの強度を測定してその強度に即した飲用水流量に調整可能である。
また、紫外線ランプからの紫外線を、シャッター機構部によって強度の測定時のみ開状態として紫外線検出装置を保護することができる。
このことによって、特に紫外線検出装置の精度の維持を図ることができると同時に、その長寿命化を促進させることができる。
特に、請求項２に記載された発明では、流量計によって飲用水流量を把握することができ、紫外線による殺菌力を確認することができる。
また、特に請求項３に記載された発明では、遮断弁によって不十分な殺菌のまま飲用水を提供することを防止して、安全な状態においてのみ飲用水を提供可能とするものである。

以下に本発明の実施の形態に係る飲用水供給機について図１乃至図６を参照しながら説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る飲用水供給機の構成図である。
図１において、飲用水供給機１は給水タンク１３から給水配管１４を介して供給される飲用水をまずフィルタ３によってろ過し、その後、配管１５を介して紫外線殺菌装置２に導く。紫外線殺菌装置２は、殺菌装置本体８の下方に設けられた流入部９から飲用水を受けて殺菌装置本体８内部に備えられている本図では図示されない紫外線ランプによって飲用水を殺菌して、流出部１０から配管１６に放出する。
殺菌装置本体８には、紫外線検出部１２が設けられており、シャッター機構部１１によって紫外線ランプからの紫外線を測定時以外に遮断することが可能である。また、この紫外線検出部１２で検出された紫外線強度の信号は、流量制御装置７に送信され、流量制御装置７は配管１５〜１８を流れる飲用水が適切な流量となるように流量調整弁５に制御信号を送信して流量調整弁５の開度を制御する。
飲用水の流量は流量計４によって測定されており確認することができる。この流量計４は、直に読み取りできる機械式の流量計でもよいし、電気的に流量を測定して電気信号を発し、それを変換して何らかの表示装置に流量を読み出すようなタイプのものでもよい。

流量計４と流量制御装置７は信号線で接続されており、流量計４からの流量信号を流量制御装置７で受信して、流量調整弁５の開度調整や校正などに利用することができる。
流量計４の下流側には、流量調整弁５及び遮断弁６が設けられている。前述のとおり、流量調整弁５は流量制御装置７によって制御されるが、遮断弁６も紫外線検出部１２によって検出された紫外線強度が予め定めた基準値よりも下回った場合には閉止するように制御される。具体的には、紫外線検出部１２によって検出された紫外線強度が基準値よりも下回った場合には、流量制御装置７から遮断弁６へ制御信号は発信されて、それを受信した遮断弁６は閉止動作するように設定されている。
具体的には、流量調整弁５の開度を調整することで制御できる流量よりもさらに低い流量が要求される場合あるいは、いくら流量を下げてももはや殺菌力が担保されない程度まで紫外線強度が減少した場合などに、閉動作させるものである。
飲用水供給機１の内部でフィルタ３によってろ過され、紫外線殺菌装置２によって十分に殺菌された飲用水は、供給配管１９から販売のために送出される。

次に本実施の形態に係る飲用水供給機の紫外線殺菌装置の詳細について図２乃至図５を参照しながら説明を追加する。
図２及び図３は、本実施の形態に係る飲用水供給機の紫外線殺菌装置の外形図である。図２と図３の相違点は後述するが、シャッターの開閉状態のみである。
図２において、紫外線殺菌装置２の殺菌装置本体８は、本図には図示されない紫外線ランプを下部キャップ３１又は上部キャップ３２を開けて内部に収容、装着する。紫外線ランプに必要な電源線は下部キャップ３１に設けられた孔から引き出して電力を供給する。
殺菌装置本体８の略中央部には紫外線検出部１２が設けられている。紫外線検出部１２は、殺菌装置本体８に突設される導光部２１とこの導光部２１にスリット２０を設けて接続されるセンサ収納部２２と、このセンサ収納部２２に収容される紫外線センサ２３とから構成される。また、シャッター機構部１１は、電磁ソレノイド３５とその回動シャフト２６及び回動シャフト２６に固定されて回動するシャッター２５を有する。

導光部２１は、その殺菌装置本体８側の端部に紫外線を採光する透明な窓部３６を備えておりここから紫外線ランプの紫外線を導入する。紫外線はセンサ収納部２２内に収容された紫外線センサ２３によってその強度が測定される。
紫外線センサ２３によって測定された紫外線強度は信号として信号線２４を介して流量制御装置７に伝送される。
但し、常に紫外線センサ２３が紫外線に曝されてしまうと、紫外線センサ２３が紫外線によって損傷を受けて、その性能が劣化してしまう。また、その性能劣化は紫外線センサ２３の交換を促すことになるので、なるべく紫外線センサ２３を紫外線の露光時間を短縮化することが望ましい。
そこで、図３に示されるように、紫外線の測定時間以外ではシャッター２５を前述のスリット２０に挿入することで導光部２１とセンサ収納部２２を分断して紫外線を遮断するようにする。シャッター２５は、電磁ソレノイド３５の回動シャフト２６を回動させることでスリット２０に挿入することができる。
このようにすれば、不用意な紫外線の露光が避けられることになり、紫外線センサ２３の長寿命化を図ることが可能となる。
電磁ソレノイド３５は、固定具２８によって支持具２７に固定され、さらに殺菌装置本体８は固定具３０によって支持具２９に固定されている。
また、支持具２７や支持具２９を構造物に固着することで紫外線殺菌装置２を設置することができる。

なお、図２、図３においては、流入部９及び流出部１０にそれぞれ下部保護キャップ３３と上部保護キャップ３４が設けられているが、これは殺菌装置本体８の内部に形成される飲用水の流路に異物などが混入しないように保護するためのものであり、実際に飲用水供給機１に設置される場合には、この部分にそれぞれ配管１５と配管１６が接続されることになる。
また、本実施の形態においては、シャッター２５の開閉方式としてシャッター２５を電磁ソレノイド３５の回動シャフト２６に固定する方法を採用したが、特にこのような開閉方式に限定するものではなく、紫外線センサ２３に紫外線が曝されることを防止可能なシャッター２５であれば、どのような開閉方式でも構わない。

次に、図４及び図５を参照しながら殺菌装置本体の内部について説明する。図４は、本実施の形態に係る殺菌装置本体の縦断面図であり、図５は同じくその横断面図である。
図４，５において、図２，３に示される部分と同一の部分については同一の符号を付し、その構成についての説明は省略する。
殺菌装置本体８の内部には、前述のとおり飲用水を殺菌するために紫外線ランプ４０が収容されている。この紫外線ランプ４０に周囲には透明な石英ガラス製の内筒４５が設けられており、この内筒４５と殺菌装置本体８によって形成される２重円管が飲用水の流路４４となる。流入部９から導入される飲用水はこの流路４４を上昇しながら紫外線ランプ４０によって発光される紫外線を浴びて殺菌されながら流出部１０から送出されることになる。殺菌装置本体８と下部キャップ３１及び上部キャップ３２はそれぞれシールリング４６，４７でシールされており、流路４４から飲用水が漏洩しないようになっている。また、紫外線ランプ４０に必要な電力はコネクタ４２，４３から供給される。なお、下方から電力を供給するため、下部の電極３７が直接コネクタ４２を設けているのに対して、上部の電極３８は電源線４１を引いて下方に設けたコネクタ４３に接続している。

図２，３を参照して説明した導光部２１は、殺菌装置本体８において窓部３６を設けるように説明したが、導光部２１を流路４４内まで延設して内筒４５の表面まで到達させて内筒４５の表面に窓部を設けるかあるいは内筒４５も貫通させて紫外線ランプ４０の表面に当接させてもよい。その方が、飲用水の流れによる紫外線の強度の低下を防止することができるためである。
紫外線の強度は可能な限り精度よく測定することが流路４４を流れる飲用水の殺菌効果を判断する上で重要であるため、可能な限り紫外線ランプ４０と紫外線センサ２３の間には何も介在しないことが望ましいのである。

最後に図６を参照しながら、本実施の形態に係る飲用水供給機の流量制御について説明する。
図６は本実施の形態に係る飲用水供給機の紫外線強度と流量調整弁の開度と飲用水の流量の関係について示したグラフである。図６において、横軸は、時間を示し、縦軸は紫外線強度、流量調整弁の開度、飲用水の流量及び紫外線の照射量（積分値）を相対的に示すものである。
紫外線ランプによる紫外線の照射能は経年劣化するため、その紫外線強度は低下する。従って、飲用水に対して十分な殺菌を施すためには、流量調整弁５を絞って飲用水の流量を落とすように流量制御装置７を用いてその開度を制御する必要がある。
流量調整弁５の開度を小さくすることで、飲用水の流量は低下するため、結局紫外線強度と時間の積を取った量は、時間の経過によってもほぼ一定となる。これによって、飲用水の殺菌を担保するものである。

しかしながら、紫外線ランプの照射能が低下するとある照度以下では、いくら流量調整弁５の開度を調整して流量を低下させ照射時間を延長しても殺菌が不十分となる基準最低強度を下回る場合が生じる。
この時点が紫外線ランプの交換時期となる。この基準最低強度を予め流量制御装置に設定しておき、その時期となった場合には遮断弁６を作動させて飲用水の供給を停止する。
もちろん、本実施の形態においては、説明を省略したが、流量制御装置７で紫外線センサ２３から受信する紫外線強度が基準最低強度から定めた基準値となった場合には、例えば携帯電話、インターネットあるいは専用線によって飲用水供給機の管理者に警報を発信するようにするとよい。このようにすれば、基準最低強度に到達するまでの間に余裕を持って、紫外線ランプを交換することが可能となり、飲用水の供給停止による販売中止を引き起こすことがなく、経済効率もよい。警報とは、音や音声や特定のアイコンや絵文字などを含み、とにかく紫外線ランプの交換時期を認知させるために足る情報伝達信号をいう。

以上説明したとおり、本実施の形態に係る飲用水供給機においては、紫外線ランプの強度に応じて飲用水の流量を調整して常に必要な殺菌を施すことが可能であると同時に、高価な紫外線センサに対する紫外線の露光を紫外線強度の測定時にのみ限定することが可能であり、紫外線センサの劣化を防止して紫外線強度の測定精度を維持することができると同時に、その交換頻度を低減して交換の作業手間を減少させると共に、飲用水の販売コストを低減することができる。
さらに、一定の基準最低強度に紫外線ランプが万一到達した場合に、飲用水の販売をやめるために遮断弁を動作させることが可能である。従って、飲用水の販売を安全に実施することができる。

本発明に係る飲用水供給機は、自然の名水などが湧く場所に設置することによって、安全に飲用水を提供することができる。また、スーパーマーケットやコンビニエンスストアあるいはデパートなどで飲用水を販売するために自動販売機としても利用できる。
さらに、病院や養護施設などにおいて安全な水を提供する装置として利用することができる。また、地震などの災害時において、電力の供給があれば水を殺菌して飲用水として提供できるため、被災地に設置することで緊急の安全な水源としても期待できる。

本発明の実施の形態に係る飲用水供給機の構成図である。 本実施の形態に係る飲用水供給機の紫外線殺菌装置の外形図である。 本実施の形態に係る飲用水供給機の紫外線殺菌装置の外形図である。 本実施の形態に係る殺菌装置本体の縦断面図である。 本実施の形態に係る殺菌装置本体の横断面図である。 本実施の形態に係る飲用水供給機の紫外線強度と流量調整弁の開度と飲用水の流量の関係について示したグラフである。

符号の説明

１…飲用水供給機 ２…紫外線殺菌装置 ３…フィルタ ４…流量計 ５…流量調整弁 ６…遮断弁 ７…流量制御装置 ８…殺菌装置本体 ９…流入部 １０…流出部 １１…シャッター機構部 １２…紫外線検出部 １３…給水タンク １４…給水配管 １５…配管 １６…配管 １７…配管 １８…配管 １９…供給配管 ２０…スリット ２１…導光部 ２２…センサ収納部 ２３…紫外線センサ ２４…信号線 ２５…シャッター ２６…回動シャフト ２７…支持具 ２８…固定具 ２９…支持具 ３０…固定具 ３１…下部キャップ ３２…上部キャップ ３３…下部保護キャップ ３４…上部保護キャップ ３５…電磁ソレノイド ３６…窓部 ３７…電極 ３８…電極 ４０…紫外線ランプ ４１…電源線 ４２…コネクタ ４３…コネクタ ４４…流路 ４５…内筒 ４６…シールリング ４７…シールリング

Claims (4)

1. 飲用水をろ過するフィルタ部と、内部に紫外線ランプと紫外線検出部を備えて前記飲用水を紫外線によって殺菌しながらその紫外線強度を測定する紫外線殺菌装置と、前記紫外線検出部から紫外線強度の測定信号を受信する流量制御装置と、この流量制御装置から制御信号を受信して前記飲用水の流量を前記紫外線強度によって調整する流量制御弁とを有する飲用水供給機であって、前記紫外線検出部は、前記紫外線ランプからの紫外線を遮断可能なシャッター機構部を備えることを特徴とする飲用水供給機。
2. 前記飲用水の流量を測定する流量計を備えることを特徴とする請求項１記載の飲用水供給機。
3. 前記紫外線強度が、予め設定される基準値を超えた場合に前記飲用水を停止させる遮断弁を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の飲用水供給機。
4. 前記紫外線検出部は、前記紫外線殺菌装置の本体から延設される紫外線導光部と、この紫外線導光部の端部にスリットを介して接続されるセンサ収納部と、このセンサ収納部に収容される紫外線センサ部とを備え、前記シャッター機構部は、電磁ソレノイドの回動軸に端部を支持されて前記電磁ソレノイドの回動によって前記スリットにシャッターを挿脱可能に設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の飲用水供給機。