JP2010194415A - 浄水器 - Google Patents

Abstract

【課題】家庭等一般に使用可能な殺菌能力を備えた浄水器を提供すること。
【解決手段】深紫外ＬＥＤ２２を浄水器の殺菌光源として用い、浄水器に流入した水により深紫外ＬＥＤを冷却する。深紫外ＬＥＤは紫外線発光部２２と放熱部１２２を有し、殺菌対象の流水を導く一連の水路は紫外線発光部および放熱部を巡る。殺菌される水自体では冷却が不足のときは浄水と混ざらない冷却用流水を追加して放熱部を冷却する。貯水部４０に深紫外ＬＥＤ構造を水没させ、水の殺菌と深紫外ＬＥＤ構造の冷却を同時に行う。ＰＷＭ制御と水冷を組合せ、紫外線非発生冷却期間を利用して効果的に深紫外ＬＥＤを冷却する。水流出量に応じ、ＰＷＭ制御で深紫外ＬＥＤから発生する紫外線エネルギーを変化させる。所定の浄水器使用毎に電灯線電力が供給されている状態において二次電池駆動のテストを行う。
【選択図】図６

Description

本発明は、浄水器に関し、さらに詳しくは殺菌能力を備えた浄水器に関する。

近年、飲料水等の水質には関心が高まり、家庭においても浄水器が普及している。また、清浄な水の確保のためには濾過に加え殺菌も問題であり殺菌灯を内装した浄水器も提案されている。

特開平１０−１９２８９３号公報

しかしながら、殺菌能力を備えた浄水器を家庭等一般に使用可能な形で提供するにはなお多くの問題点が残されている。

本発明の課題は、上記に鑑み、家庭等一般に使用可能な殺菌能力を備えた浄水器を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、水流入部と、深紫外ＬＥＤを光源として水流入部から流入する水を殺菌する紫外線殺菌部と、紫外線殺菌部により殺菌された浄水を流出させる水流出部と、水流入部から流入した水により深紫外ＬＥＤを冷却する冷却部とを有する浄水器を提供する。ＬＥＤは発熱により発光効率が低下するが、本発明の上記構成によれば、浄水のために流入する水により深紫外ＬＥＤを水冷できるので殺菌効果を落とすことなく効果的に浄水を作ることが可能となる。

本発明の具体的な特徴によれば、冷却部は、水流入部から流入して水流出部から流出する水自体によって深紫外ＬＥＤを冷却する。これによって深紫外ＬＥＤによる水の殺菌とその水による深紫外ＬＥＤの冷却を有機的に結びつけた構成が可能となる。本発明のより具体的な特徴によれば、冷却部は、深紫外ＬＥＤから発生する紫外線の照射を受ける水を深紫外ＬＥＤの冷却のために導く一連の水路を有する。本発明のさらに具体的な特徴によれば、深紫外ＬＥＤは紫外線発光部と放熱部を有し、上記の一連の水路は紫外線発生部および放熱部を巡るよう配置される。

本発明の他の具体的な特徴によれば、冷却部は、水流入部から流入するとともに水流出路から流出する浄水と混ざらない冷却用水を導く冷却用水路を有する。この特徴によれば、殺菌された浄水の必要量とは独立に冷却に必要な水を確保することができ、またこのようにして確保される冷却用水は浄水と混ざらないので殺菌が不充分であっても差し支えない。

上記に基づく本発明のより具体的な特徴によれば、冷却部は、水流入部から流入して水流出部から流出する水自体によって深紫外ＬＥＤを冷却するとともに、この冷却が不充分のとき冷却用水路に水流入部からの水を導く加水部を有する。これによって、まずは殺菌される水自体で効果的に冷却を行い、これが不足のときは冷却用水路の冷却能力を追加的に動員することができる。本発明のさらに具体的な特徴によれば、冷却用水路に前記水流入部からの水を導くか否かを水流出部の水温に基づいて決定する。

本発明の他の特徴によれば、貯水部と、深紫外ＬＥＤを光源として貯水部に貯水される水を殺菌するとともに貯水部に貯水される水自体により前記深紫外ＬＥＤを冷却する放熱構造をもつ紫外線殺菌部と有する浄水器が提供される。これによって貯水部に深紫外ＬＥＤ構造を水没させることによる水の殺菌と貯水部に深紫外ＬＥＤ構造を水没させることによるその冷却を有機的に結びつけた構成が可能となる。

本発明のより具体的な特徴によれば、放熱構造として、深紫外ＬＥＤに接続される金属放熱板が採用される。本発明のさらに具体的な特徴によれば、金属放熱板は貯水部に貯水される水と直接接しないよう被覆される。これによって殺菌構造を貯水部に水没させることによる浄水の汚染が防止される。上記本発明に関する他の具体的特徴によれば、貯水部に貯水される水の水位に応じて深紫外ＬＥＤが制御される。これによって、例えば水位が低い時に水面から出る殺菌構造部分が無意味且つ冷却不能状態で駆動され続けることなどを防止できる。

本発明の他の特徴によれば、深紫外ＬＥＤを光源として水を殺菌する紫外線殺菌部と、深紫外ＬＥＤを水により冷却する冷却部と、深紫外ＬＥＤを紫外線発生期間と紫外線非発生冷却期間とが繰り返されるよう駆動する駆動部とを有する浄水器が提供される。これによって深紫外ＬＥＤからの紫外線非発生冷却期間の設置と水による深紫外ＬＥＤの冷却が水を対象とする浄水器の中で有機的に結びつき、殺菌効果のある浄水器を効果的に提供することができる。本発明の具体的な特徴によれば、水流入部と、紫外線殺菌部により殺菌された浄水を流出させる水流出部を有し、冷却部は水流入部から流入して水流出部から流出する水自体によって深紫外ＬＥＤを冷却する。これによって上記特徴を生かした具体的な構成を提供することができる。本発明のより具体的な特徴によれば、深紫外ＬＥＤの駆動部は、深紫外ＬＥＤから発生する紫外線エネルギーを変化させるため、紫外線発生期間と紫外線非発生冷却期間を利用してこれらの比率を変更する。

本発明の他の特徴によれば、水流入部と、深紫外ＬＥＤを光源として水流入部から流入する水を殺菌する紫外線殺菌部と、紫外線殺菌部により殺菌された水を流出させる水流出部と、水流出部からの水流出量に基づき前記深紫外ＬＥＤから発生する紫外線エネルギーを制御する制御部とを有することを特徴とする浄水器が提供される。これによって必要な浄水に応じた殺菌が可能となる。

本発明の他の特徴によれば、深紫外ＬＥＤを光源として水を殺菌する紫外線殺菌部と、深紫外ＬＥＤを駆動するため外部より電力供給を受けるとともに供給された電力により充電される二次電池を持つ電源部と、通常は前記外部より供給される電力を深紫外ＬＥＤに供給するとともに、所定条件に基づき外部から電力が供給されている状態において二次電池より深紫外ＬＥＤに電力を供給する制御部とを有する浄水器が提供される。これによって、所定条件成立毎に二次電池の機能をチェックでき、停電などにより二次電池から深紫外ＬＥＤに電力を供給すべきいざというときに二次電池が機能しない状況を事前に防止できる。本発明の具体的な特徴によれば、紫外線殺菌部により殺菌された水を流出させる水流出部を有し、制御部はこの水流出部からの水流出状況に応じ二次電池より深紫外ＬＥＤに電力を供給する。これは上記所定条件の合理的な一つの例である。

上記のように、本発明によれば、家庭等一般での使用に好適な紫外線殺菌能力を備えた浄水器を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る浄水器システムの実施例を示すブロック図である。 図１の制御部の基本機能を示すフローチャートである。 図２のステップＳ２におけるテスト処理の詳細を示すフローチャートである。 図２のステップＳ２６における流水処理の詳細を示すフローチャートである。 図２のステップＳ３４における貯水処理の詳細を示すフローチャートである。 図１の実施例における殺菌装置および浄水貯水槽の詳細構成を示すブロック図である。

図１は、本発明の実施の形態に係る浄水器システムの実施例を示すブロック図である。浄水器２は、外部から引き込まれる家庭内水道管４の元栓６から分岐した水道管に原水流入部７が接続されている。なお、図１において番号２は浄水器の外壁部をも意味している。一方、元栓６から分岐した他の水道管は浄水器２に対するバイパスとして直接切換栓８に接続されている。切換栓８は、例えば家庭の台所の流しに設けられており元栓６から直接導かれる原水と浄水器２から導かれる浄水を切換えて出水することができる。図１では上記のように白抜きの矢印で水の流れを示しており、この点は以下でも同様である。なお、切換栓８により浄水器２から出水する操作は手動でも行えるが浄水器２側からの制御でもこれを行うことができる。このとき、切換栓８を手動で操作した場合、その情報は浄水器２側に伝えられる。

浄水器２に導かれた原水は水圧計１０および流量計１２を通って濾過槽１４に入る。濾過槽１４は比較的大きな水中の不純物を濾過して除去する。濾過槽１４を通った水はさらに吸着槽１６に入り、分子レベルの不純物が吸着により除去される。吸着槽１６を通った水はさらに殺菌装置１８の殺菌槽２０に入り、ここで微生物の死滅が図られる。

殺菌槽２０には深紫外ＬＥＤ群２２が設けられており、殺菌槽２０の水路はこれら深紫外ＬＥＤ群２２の間を巡るよう構成されている。この深紫外ＬＥＤ群２２はＵＶ−ＢまたはＵＶ−Ｃレベルの深紫外線を発生することができる。また、深紫外線を透過させるため、深紫外ＬＥＤ群２２を巡る水路は石英ガラスによって構成されている。深紫外ＬＥＤ群２２は制御部24によって制御される駆動回路２６によって駆動される。

駆動回路２６による駆動は比較的周波数の低いパルス幅変調制御（以下、「ＰＷＭ制御」）によっているが、これは後述のように深紫外線のエネルギー量を殺菌対象の水量に応じて変更するのがその目的の一つである。ＰＷＭ制御のもう一つの目的は、連続点灯による深紫外ＬＥＤの過熱を防止して発光効率を上げることにある。つまり、深紫外ＬＥＤが点灯してその温度が高まり発光効率が悪くなる前に深紫外ＬＥＤをオフしてこれが冷却するのを待ち、再度点灯するという動作を行わせるためにＰＷＭ制御を行っている。

また、本発明によれば後述のように深紫外ＬＥＤを浄水器に導かれる水により冷却しているので、ＰＷＭによりオフする冷却期間を設ける効果が高い。紫外線の光源としては、水銀ランプやキセノンランプが一般的であるが、本実施例では深紫外ＬＥＤを採用することにより、殺菌効果が高く小型で家庭用に適した浄水器を実現している。なお、深紫外線は人体にとって危険でもあるので、後述するように本実施例では種々の安全対策を講じている。なお、駆動回路２６を制御する制御部２４はコンピュータからなり、その機能は記憶部に記憶されたプログラムと演算回路によって実行される。

殺菌槽２０の外壁の一部は、深紫外線を可視光に変換する蛍光物質が内側に塗布されているとともに深紫外線自体は通さない通常のガラスで構成される蛍光観察窓２８となっており、この蛍光観察窓２８から導光される可視の蛍光により深紫外ＬＥＤの発光を浄水器２の外部から目視で確認することができる。また、殺菌槽２０には、深紫外ＬＥＤ群２２から発光され殺菌槽２０内の石英ガラス水路を透過した光を受光する水路透過光受光部３０が設けられており、その出力を制御部２４に送ることにより深紫外ＬＥＤ群２２の発光を目視に頼らず確認することができる。水路透過光受光部３０は深紫外線に感度を持つ受光素子を用いるかまたは蛍光物質により変換された蛍光をより長波長側に感度をもつ受光素子で検出するようにしてもよい。水路透過光受光部３０は単に深紫外ＬＥＤ群２２の発光の確認だけでなく、石英ガラスの水路内部の汚れを検出し、殺菌効果の低下を検出するためのものである。

深紫外ＬＥＤ群２２は発熱により発光効率が低下するが、本発明の実施例では、殺菌槽２０を巡る水自体により深紫外ＬＥＤ群２２を水冷する構成をとっている。水温計３２は、殺菌槽２０を巡る水の水温を検出し制御部２４にこれを伝えている。制御部２４は水温が所定以上になったとき冷却加水部３４に指示し、深紫外ＬＥＤ群２２内の別系列の追加水冷路に水を導くため、吸着槽１６から殺菌槽２０への水の流入量を増加させる。しかし、追加水冷路を流れる水は殺菌時間が充分ではないので浄水には混入させずに排水口３６から廃棄する。

殺菌槽２０で殺菌された浄水は浄水流出部３７に接続される切換栓８から流水として利用することができるとともに、貯水栓３８を開いて浄水貯水槽４０に貯水し、必要に応じ切換栓８とは別系列の給水栓４２を開いて取り出すこともできる。なお浄水貯水槽４０に貯水する場合は、切換栓８からリアルタイムで給水する場合に比べ、殺菌槽２０の流水量を少なくし、深紫外ＬＥＤ群２２のエネルギー強度を落とすことができる。また、浄水貯水槽４０に長期間貯水した浄水はその安全性が保証できないので、貯水時間が所定時間を越えると排水栓４４を開いて浄水貯水槽４０の水を廃棄し、殺菌槽２０からの新鮮な浄水と入れ換えることができる。貯水栓３８および排水栓４４の制御は、浄水貯水槽４０の水位およびその時間的変化を検出する制御部２４によって自動的に行われる。浄水貯水槽４０にも深紫外ＬＥＤ群４６が設けられており、貯水中の浄水をさらに殺菌する。深紫外ＬＥＤ群４６は制御部２４に制御される。なお、図示を省略しているが、浄水貯水槽４０にも殺菌槽２０と同様の蛍光観察窓および透過光受光部が設けられていて浄水貯水槽４０の深紫外ＬＥＤ群４６の点灯状態の目視および制御部２４による確認が可能である。

濾過槽１４、吸着槽１６、殺菌槽２０および浄水貯水槽４０の各部品の交換や清掃や等のメンテナンスを行うための部品交換用開閉部５０を開けて行われる。このとき深紫外線被爆の危険があるので、制御部２４は部品交換用開閉部５０の開閉状態をモニタし、これが開放状態にあるときは深紫外ＬＥＤ群２２および深紫外ＬＥＤ群４６の点灯を禁止する。ここで「開放状態」とは明らかな開放状態だけでなく適正に閉鎖されていないなど紫外線漏れのおそれがあるすべての状態を含むものとする。さらに、部品交換用開閉部５０が確実に閉まっていないかまたは浄水器２の外壁のどこかが破損することにより外部から内部への光漏れが生じていないかどうかを光密センサ５２でチェックし、外部からの光漏れが検出された場合は、逆に内部から外部への紫外線漏れのおそれがあるので、制御部２４はこれに応じて深紫外ＬＥＤ群２２および深紫外ＬＥＤ群４６の点灯を禁止する。

制御部２４は、さらに浄水器２が使用状態になく、水圧計１０に水圧がかかっていないとき、または流水計１２が所定の流量を検出しないとき、それぞれ深紫外ＬＥＤ群２２の点灯を禁止する。制御部２４は、浄水貯水槽４０が空の状態のとき深紫外ＬＥＤ群４６の点灯を禁止する。これらによって、深紫外線の被爆による不測の事態を予防している。警告部５４は上記のようにして深紫外ＬＥＤ群２２または深紫外ＬＥＤ群４６の点灯を禁止すべき異常状態が生じたときこれを浄水器外部に光信号または警告音やアナウンスなどの音信号で警告する。

以上のような浄水器２の各構成は電灯線５６のコンセントに接続される電源部５８により給電されている。電源部５８には二次電池６０が備えられており、トリクル充電により満充電状態に維持されていて停電時などの浄水殺菌に備える。電源部５８は切換栓の開閉が所定回数に達する毎に短時間だけ電灯線からの電力供給がある状態において二次電池６０による給電に切換えられる。これによって二次電池６０の性能劣化をテストし、いざというときに二次電池６０による殺菌ができなくなるような事態を事前に防止する。なお、本実施例の殺菌用深紫外線光源は電力消費が少ないＬＥＤなので、電源を完全な電池駆動とすることも可能である。

図２は、制御部２４の基本機能を示すフローチャートであり、浄水器２を設置して電源部５６を電灯線５４のコンセントに接続するか、または電池式駆動の場合は電池装着によりスタートする。フローがスタートするとステップＳ２でテスト処理が行われ浄水器２が正しく設置されたかどうかチェックする。その詳細は後述する。

ステップＳ２のテスト処理が終わるとフローはステップＳ４に進み、まず浄水器2内部の全ての深紫外ＬＥＤをオフにする。具体的には殺菌槽２０の深紫外ＬＥＤ群２２および浄水貯水槽４０の深紫外ＬＥＤ群４６の双方がオフされる。次いでステップＳ６で部品交換用開閉部５０が開放されたままになっていないかどうかチェックする。異常がなければステップＳ８に進み、光密センサ５２により光漏れが検出されないかどうかチェックする。これも異常なければステップＳ１０に進み、殺菌槽２０の水路透過光受光部３０によって検知される深紫外線透過光および浄水貯水槽４０の不図示の受光部によって検知される深紫外線透過光がそれぞれ適正かどうかチェックする。そして適正であればステップＳ１２に移行する。なお、ステップＳ１０では深紫外ＬＥＤがオンされていない場合は透過光が検出されないが、この場合は適正と判断する。すなわちステップＳ１０は深紫外ＬＥＤがオンされている場合のチェック項目である。これは以下の同様のステップでも共通である。

一方、ステップＳ６で部品交換用開閉部５０が開放状態であることが検出されるか、またはステップＳ８で光密状態でないことが検出されるか、またはステップＳ１０でいずれかの透過光が適正でないことが検出されると、いずれもステップＳ１４に進み、該当する異常状態の警告が行われる。そしてフローはステップＳ４に戻り、全深紫外ＬＥＤをオフする。以下、異常が是正されない限りステップＳ４からステップＳ１０およびステップＳ１４が繰り返される。なお、ステップＳ６からステップＳ１０のいずれかで異常が検出されたとき既に深紫外ＬＥＤがオフの場合ステップＳ４は冗長であるが、後述のようにステップＳ６からステップＳ１０は種々の状況において異常の検出を行っているので、その目的である全深紫外ＬＥＤオフのためステップＳ４を通るようにしている。

ステップＳ１２では、水圧計１０の情報に基づき、浄水器２にかかっている水圧が適正かどうかチェックする。水圧が適正な場合とは元栓６が開かれて水道管４の水圧が浄水器にかかっている状態を意味する。水圧が適正でなければステップＳ６に戻り、以下、ステップＳ１２で元栓６の開放が検出されるまでステップＳ６からステップＳ１２を繰り返す。

元栓６が開かれ、水圧が浄水器２にかかっていることを水圧計１０が検出することにより、ステップＳ１２において水圧が適正であることが検知されるとステップＳ１６に進み、浄水貯水槽４０が空であるかどうかがチェックされる。空でなければステップＳ１８に進み浄水貯水槽４０の深紫外ＬＥＤ群４６をオンしてステップＳ２０に移行する。一方、ステップＳ１６で浄水貯水槽４０が空であるであることが検知されるとステップＳ２２に進み浄水貯水槽４０の深紫外ＬＥＤ群４６をオフしてステップＳ２０に移行する。いずれの場合も深紫外ＬＥＤ群４６オンまたはオフである場合は元の状態を継続することになる。

ステップＳ２０では、流量計１２の出力に基づき「レベル１」以上の流量が浄水器２に流入しているかどうかがチェックされ、該当すればステップＳ２４に移行する。「レベル１」とは切換栓８が開かれたと看做すことができる最低レベルの流量であり、後述のように貯水栓３８が全開したときの流量はこれより小さく設定されているので、貯水栓３８が開かれてもステップＳ２０からステップＳ２４に移行することはない。なお、流量計１２が検出する水流の原因が切換栓８と貯水栓３８のいずれが開かれたことによるのかの識別は、ステップＳ２０のように流量の大きさによって判定する場合の他、制御部２４によって切換栓８と貯水栓３８のいずれが開かれたかの直接情報をとることによってもよい。このように構成した場合は、ステップＳ２０は、「切換栓が浄水器側に切換えられて開放されかつ水流あり？」と読替えるものとする。

ステップＳ２０でレベル１以上の水流が検出されるとステップＳ２４に進み、殺菌槽２０の深紫外ＬＥＤ群２２をオンしてステップＳ２６の流水処理に移行する。流水処理の概略は水流量に応じた深紫外ＬＥＤ２２のエネルギー量の制御等であるが、その詳細は後述する。ステップＳ２６の流水処理が終了するとステップＳ６に戻り、以下ステップＳ６からの処理を繰り返す。

一方ステップＳ２０でレベル１以上の流量が検出さない場合は切換栓８からの出水はないものと見なされるのでステップＳ２８に進み、浄水貯水槽４０の貯水が長期間わたっているかどうかチェックする。例えば浄水貯水槽４０の水位が一日以上変化していないことが検出されると貯水が長期間に渡っているものと看做される。長期貯水に該当しなければステップＳ３０に進み、浄水貯水槽４０の水位が所定以下になって貯水が不足しているかどうかチェックされる。貯水不足に該当しなければステップＳ６に戻り、以下ステップＳ６からの処理を繰り返す。

ステップＳ２８で長期貯水が検出されるかステップＳ３０で貯水不足が検出されるとステップＳ３２に進み、殺菌槽２０の深紫外ＬＥＤ群２２をオンしてステップＳ３４の貯水処理に移行する。貯水処理の概略は貯水の入れ替えまたは補充等であるが、その詳細は後述する。ステップＳ３４の流水処理が終了するとステップＳ６に戻り、以下ステップＳ６からの処理を繰り返す。

図３は、図２のステップＳ２におけるテスト処理の詳細を示すフローチャートである。フローがスタートすると、まずステップＳ４２で全ての深紫外ＬＥＤをオフしてステップＳ４４に進み、以下ステップＳ４２とステップＳ４４を繰り返して深紫外ＬＥＤをテスト点灯させるための手動操作を待つ。この間、手動操作を促す表示またはアナウンスを行うのが望ましい。手動操作があるとステップＳ４６に進み、部品交換用開閉部５０が開放されたままになっていないかどうかチェックする。異常がなければステップＳ４８に進み、光密センサ５２により光漏れが検出されないかどうかチェックする。これも異常なければステップＳ５０に進んで、全深紫外ＬＥＤを５秒間テスト点灯させる表示を行う。

そしてステップＳ５２に進み、深紫外ＬＥＤオンの状況下において殺菌槽２０の水路透過光受光部３０によって検知される深紫外線透過光および浄水貯水槽４０において同様に不図示の受光部によって検知される深紫外線透過光がそれぞれ適正かどうかチェックする。なお、この場合はまだ浄水器２に水が導入されていないことを想定しており、ステップＳ５２における「適正」とは単に点灯の有無であって、そのレベルまでは判定せず、点灯していれば適正とする。なお、全深紫外ＬＥＤがオンされる５秒間の間、蛍光観察窓からの目視によっても深紫外ＬＥＤ群２２および深紫外ＬＥＤ群４６の点灯を確認できる。ステップＳ５２で透過光が適正であると判定されるとステップＳ５４に移行する。

一方、ステップＳ４６、ステップＳ４８およびステップＳ５２のいずれかで異常が検出される後ステップＳ５６に以降して該当する異常の警告を行いステップＳ４２に戻って全深紫外ＬＥＤ４２をオフする。その後はステップＳ４４で再度点灯操作を行わなければ、フローはステップＳ４２およびステップＳ４４を繰り返す。これに対し、警告された異常を是正して点灯操作を行えばステップＳ４６からのチェックが再度行われる。

透過光が適正であることが検知されてステップＳ５４に進んだ場合は、ここで元栓６の開放操作を促す案内を行い、次いでステップＳ５８で切換栓８を浄水器側に切換えて開放する操作を待つ。この間、切換栓８の手動操作を促す表示またはアナウンスを行うのが望ましい。ステップＳ５８で切換栓８の浄水開放操作が検出されるとステップＳ６０に進み、水圧が適正かどうかチェックするそして水圧適正であればステップＳ６２で流量がレベル1以上であるかどうかチェックする。ここで流量がレベル１以上であれば元栓６および切換栓８が正しく開放されたことを意味するのでステップＳ６４に進み、殺菌槽２０の深紫外ＬＥＤ群２２をオンする。なお、このときまでにステップＳ５０で指示された５秒間の全深紫外ＬＥＤの点灯は終わり、これらはすべて消灯状態にあることを想定している。

次いでステップＳ６６では、深紫外ＬＥＤ群２２がオンの状況下において殺菌槽２０の水路透過光受光部３０によって検知される深紫外線透過光が適正かどうかチェックする。この場合は実際に殺菌槽２０に水が導入された状態でのチェックであり、「適正」とは単に深紫外ＬＥＤ群２２が点灯していることだけでなく、その水の入った水路を透過してきた透過光のレベルが適正かどうかもチェックする。ステップＳ６６で水路透過光が適正であると判断されれば、ステップＳ５４に移行する。なお、この場合も、蛍光観察窓２８からの目視によって深紫外ＬＥＤ群２２の点灯を確認できる。ステップＳ６６のチェックは、透過光が適正であるかどうかのチェックであるとともに、レベル1以上の流量を検知したとき自動的に深紫外ＬＥＤ群２２が点灯するかどうかのチェックも兼ねている。

ステップＳ６６で透過光が適性であると判断されるとステップＳ６８に進み浄水器側で開放されている切換栓の閉鎖操作を待つ。この間、手動操作を促す表示またはアナウンスを行うのが望ましい。手動操作があるとフローは終了となる。一方、ステップＳ６６で殺菌槽２０の透過光が適正でないと判断されたときはステップＳ７０に移行し、深紫外ＬＥＤ群２２をオフするとともにステップＳ７２に進んでその旨の警告を行い、ステップＳ５４に戻る。ステップＳ６０で水圧が適正でないと判断されたとき、またはテップＳ６２で流量がレベル1以上でないと判断されたときはステップＳ７２に移行し、該当する警告を行ってステップＳ５４に戻る。これによって、心当たりの是正処置再度ステップＳ５４以下のテストを行うことが可能である。

図４は、図２のステップＳ２６における流水処理の詳細を示すフローチャートである。フローがスタートすると、ステップＳ８２で流量レベルがレベル２（但し、レベル２＞レベル１）以下かどうかチェックする。図４のフローに入ったということは流量がレベル１より大きい場合であるから、ステップＳ８２では流量がレベル１とレベル２の間にあるかどうかを見ていることになる。該当すればステップＳ８４に進み、図１の駆動回路２６によってＰＷＭ制御する深紫外ＬＥＤ群２２の点灯デューティーを小さく設定してステップＳ８６に移行する。なお、流水処理では専ら深紫外ＬＥＤ群２２を制御するので、図４では、簡単のため、「殺菌槽深紫外ＬＥＤ（深紫外ＬＥＤ群２２）」をステップＳ８４のように単に「深紫外ＬＥＤ」と称する。これは図４の以下のステップでも同様である。

一方、ステップＳ８２で流量がレベル２より大きい時はステップＳ８８に進み、流量がレベル３（但し、レベル３＞レベル２）以下かどうかチェックする。該当すればステップＳ９０に進み、深紫外ＬＥＤ群２２の点灯デューティーを中程度に設定してステップＳ８６に移行する。これに対し、ステップＳ８８で流量がレベル３より大きい時はステップＳ９２に進み、深紫外ＬＥＤ群２２の点灯デューティーを大きく設定してステップＳ８６に移行する。このようにステップＳ８２、ステップＳ８４およびステップＳ８８からステップＳ９２は流量が大きくなるほど深紫外ＬＥＤ群２２の点灯デューティーを大きくして照射エネルギーを上げるためのものである。図４では、３段階で調節しているが、これを多くするか無段階で連続的に調節するようにしてもよい。

ステップＳ８６では、殺菌槽２０の水温が所定上かどうかチェックし、所定以上であればステップＳ９４に進んで冷却加水を指示してステップＳ９６に移行する。ステップＳ９４の指示に基づき、冷却加水部３４は深紫外ＬＥＤ群２２内の別系列の追加水冷路に冷却水を導くとともに熱交換後の水を排水口３６から廃棄する処理を開始する。既に冷却加水を行っている場合はそれを継続する。一方、ステップＳ８６で所定以上の水温が検知されなければステップＳ９８に進み、加水なしの指示をしてステップＳ９６に移行する。ステップＳ９８の指示に基づき、冷却加水部３４は冷却加水を中止する。この時点で冷却加水を行っていなければ加水なしの状態を継続する。

ステップＳ９６では、部品交換用開閉部５０が開放されたままになっていないかどうかチェックする。異常がなければステップＳ１００に進み、光密センサ５２により光漏れが検出されないかどうかチェックする。これも異常なければステップＳ１０２に進み、水路透過光受光部３０によって検知される深紫外線透過光が適正かどうかチェックする。そして適正であればステップＳ１０４に移行する。

ステップＳ１０４では、流量がレベル1以上であるかどうかチェックする。そして、レベル１以上であれば切換栓８の開放による出水状態が続いていると考えられるのでステップＳ８２に戻り、以下、流量がレベル１以下にならない限り、ステップＳ８２からステップＳ１０４を繰り返し、流量変化、水温変化および種々の異常に対応する。一方、ステップＳ１０４で流量がレベル１以下になったことが検知されるとステップＳ１０６に進み、深紫外ＬＥＤ群２２をオフにしてフローを終了する。

また、ステップＳ９６で部品交換用開閉部５０が開放状態であることが検出されるか、またはステップＳ１００で光密状態でないことが検出されるか、またはステップＳ１０２で深紫外線水路透過光が適正でないことが検出されると、いずれもステップＳ１０８に進み、該当する異常状態の警告が行われる。次いでステップＳ１１０に進み、制御部２４の制御で切換栓８を強制的に閉鎖しステップＳ１０６に移行する。そしてステップＳ１０６で深紫外ＬＥＤ群２２をオフにしてフローを終了する。

図５は、図２のステップＳ３４における貯水処理の詳細を示すフローチャートである。フローがスタートすると、ステップＳ１２２で貯水長期により貯水処理に入ったのかどうかチェックする。貯水長期による場合はステップＳ１２４に進み、深紫外ＬＥＤ群２２および深紫外ＬＥＤ群４６をオフにする。次いでステップＳ１２６で排水栓４４を開放することにより浄水貯水槽４０の排水を開始し、ステップＳ１２８を繰り返して浄水貯水槽４０が空になるのを待つ。

ステップＳ１２８において浄水貯水槽４０が空になったことが検知されるとステップＳ１３０に進み、深紫外ＬＥＤ群２２および深紫外ＬＥＤ群４６をオンにするとともに排水栓４４を閉鎖する。そしてステップＳ１３２に進み、浄水貯水槽４０の水位が所定以上かどうかチェックする。ステップＳ１３０からステップＳ１３２に移行した場合であれば当然水位は所定以下であるからステップＳ１３４に移行し、深紫外ＬＥＤ群２２の点灯デューティーを小さく設定する。次いでステップＳ１３６で貯水栓３８を全開にしてステップＳ１３８に移行する。ここで貯水栓３８を全開した時の流水計１２の流量はレベル１以下である。従って、貯水栓３８が開かれても図２のステップＳ２０から流水処理に入ることはない。

一方、ステップＳ１３２で浄水貯水槽４０の水位が所定以上であった場合はステップＳ１４０に移行し、深紫外ＬＥＤ群２２の点灯デューティーを僅少に設定し、ステップＳ１３６で貯水栓３８を半開にしてステップＳ１３８に移行する。このように浄水貯水槽４０の水位が所定以上である場合は貯水速度をより小さくし、深紫外ＬＥＤ群２２のエネルギーも最小に絞る。

ステップＳ１３８では、殺菌槽２０の水温が所定上かどうかチェックし、所定以上であればステップＳ１４４に進んで冷却加水を指示してステップＳ１４８に移行する。冷却加水の詳細は前述のとおりである。また、前述のとおり、既に冷却加水を行っている場合はそれを継続する。一方、ステップＳ１３８で所定以上の水温が検知されなければステップＳ１４６に進み、加水なしの指示をしてステップＳ１４８に移行する。この時点で冷却加水を行っていなければ加水なしの状態を継続することも前述のとおりである。

ステップＳ１４８では、浄水貯水槽４０の水位が満杯であるかどうかチェックする。そして満杯でなければステップＳ１３２に戻り、以下ステップＳ１３２からステップＳ１４８を繰り返して水位および水温に応じて貯水を継続する。一方、ステップＳ１４８において浄水貯水槽４０の水位が満杯であることが検出されるとステップＳ１５０に進み、貯水栓３８を閉鎖するとともにステップＳ１５２で深紫外ＬＥＤ群２２をオフしてフローを終了する。なお、浄水貯水槽４０における深紫外ＬＥＤ群４６のオン状態は浄水貯水槽４０における貯水がある限り継続される。

図６は、図１の実施例における殺菌装置１８および浄水貯水槽４０の詳細構成を示すブロック図である。共通部分には共通の番号を付し、必要のない限り説明は省略する。まず、殺菌装置１８の詳細構成について説明すると、殺菌槽２０の具体的構成は、図６に示すように吸着槽１６から流入して殺菌装置１８内を屈曲して巡り、切換栓８または貯水栓３８に向かう石英ガラス水路１２０となっている。参考までに水路中の水の流れの方向を要所において短い矢印で示す。これは以下に説明する他の構成においても同様である。また、深紫外ＬＥＤ群２２は、図６に示すように屈曲する石英ガラス水路１２０がに挟まれる位置に設けられており、石英ガラス水路１２０内を流れる水が殺菌のために個々の深紫外ＬＥＤ近傍を順次流れるとともにこの水が深紫外ＬＥＤ群を冷却するよう配置されている。

深紫外ＬＥＤ群２２は、金属性の放熱基板１２２上に並べて配置されており、その外側を石英ガラスパッケージ１２４で覆っている。このとき、放熱基板１２２の裏側は石英ガラスパッケージから露出するよう構成される。これによって、石英ガラス１２０水路を放熱基板１２２の裏側に密接させることができ、石英ガラス１２０水路内部を流れる水による放熱基板１２２の裏側の冷却効果を高めている。また、水路透過光受光部３０は、上記のようにして深紫外ＬＥＤ群２２から発生し、石英ガラス水路１２０を透過した紫外線を受光する。これによって深紫外ＬＥＤ２２からの紫外線発生を確認できるとともに、もし石英ガラス水路１２０の内側に汚れ等があると透過光が弱まるのでこれを検知することができる。水温計３２は放熱板１２２による水の加熱状態が累積する石英ガラス水路１２０の出口近辺に設けられている。

冷却加水部３４は、制御部２４によって制御される加水栓１２６および冷却槽１２８を有する。冷却槽１２８は、加水栓１２６から流入した水が深紫外ＬＥＤ群２２の石英ガラスパッケージ１２４および放熱基板１２２の裏側を直接浸して冷却するようにするためのものである。冷却後の水は後排口３６から排水される。このように冷却加水部の水は直接放熱基板１２２の裏側に触れることにより高い冷却効果を持つとともに石英ガラス水路１２０を流れる浄水と混じることはない。

浄水貯水槽４０の深紫外ＬＥＤ群４６は、殺菌装置１８の深紫外ＬＥＤ群２２と同様にして金属性の放熱基板１３０上に並べて配置されるが、石英ガラスパッケージ１３２は放熱基板１３０の裏側も含めて深紫外ＬＥＤ群４６を覆っている。下側の石英ガラスパッケージ１３４によって囲まれる深紫外ＬＥＤ群も同様の構成である。このようにして、浄水貯水槽４０内には、石英ガラスパッケージで全体が覆われた構造を単位とする深紫外ＬＥＤ群の単位が水平に積み重ねる形で浄水に直接浸されている。石英ガラスパッケージは上記のように放熱基板１３０の裏側を覆っているが、これは貯水中の浄水が放熱板に直接触れて汚染されることを防止するためであり、放熱板１３０の裏側部分における石英ガラスパッケージは極めて薄く、放熱はこの薄い石英ガラスパッケージ層を通じて放熱板１３０の裏側から貯水内に効率的に行われる。

水位計１３６は貯水される浄水の水位を検出して制御部２４に伝えるものであり、制御部２４は伝えられた水位に基づき、駆動回路４８に深紫外ＬＥＤ群４６の制御を指示する。具体的には、下側の石英ガラスパッケージ１３４で覆われる深紫外ＬＥＤ群だけが浄水に浸るような低水位であった場合は下側の深紫外ＬＥＤ群の単位だけをオンとするとともに、石英ガラスパッケージ１３２で覆われる上側の深紫外ＬＥＤ群の単位まで浄水に浸るような高水位であった場合、両方の単位の深紫外ＬＥＤ群をオンする。これによって、水位が低い時に水面から出る上側の深紫外ＬＥＤ群が無意味且つ冷却不能状態で駆動され続けることなどを防止できる。図６では簡単のため水平２列の深紫外ＬＥＤ群の単位を図示したが、この列を多数とし、水位に応じてきめ細かくそれらのオンオフを制御してもよい。

蛍光観察窓１３８は、図１では図示が省略されていたものであり、浄水貯水槽４０内の深紫外ＬＥＤ群４６の点灯状態を目視することができる。透過光受光部１４０も、図１では図示が省略されていたものであり、上記のような構成の深紫外ＬＥＤ群４６から発生し浄水貯水槽４０内に貯水されている浄水を透過した紫外線を受光して制御部２４に伝えるものである。

以上のように本発明では、新紫外ＬＥＤを用いた浄水器を家庭用等一般の使用に供するため、紫外線被爆による不測の事態を招かないよう浄水器としての種々の安全対策を講じている。これに加え、本発明の実施例では、浄水器２が分解されて深紫外ＬＥＤ群２２または４６が取り出されて誤用されたときの事故にも配慮し、浄水器２から分離された深紫外ＬＥＤ群２２または４６単独では紫外線を発生させることができないよう構成している。具体的には、深紫外ＬＥＤ群を被覆している石英ガラスパッケージの接点に転用防止接点を設けるとともに石英ガラスパッケージ内に転用防止判定回路を設け、転用防止接点に浄水器２側から暗号キー信号が入力していることを転用防止判定回路が判定しない限り深紫外ＬＥＤ群２２または４６から紫外線が発生しないよう構成する。また、放熱基板１２２または１３０に接続するための個々の深紫外ＬＥＤにも転用防止内部配線部を設け、放熱基板１２２または１３０から個々の深紫外ＬＥＤ群２２または４６を不用意に取り外せばその機械的作用を受けて転用防止内部配線部が断線し、以後個々の深紫外ＬＥＤ群２２または４６を使用できないようにしている。

本発明は、家庭等一般に使用可能な殺菌能力を備えた浄水器を提供するものである。

７ 水流入部
２２ 深紫外ＬＥＤ
２０ 紫外線殺菌部
３７ 水流出部
１２０ 冷却部
１２０ 一連の水路
２２ 紫外線発光部
１２２ 放熱部
１２８ 冷却用水路
１２６ 加水部
２４ 制御部
４０ 貯水部
４６ 紫外線ＬＥＤ
１３０ 放熱構造
１３２、１３４ 被覆
２６、４８ 駆動部
６０ 二次電池
５８ 電源部

Claims (17)

1. 水流入部と、深紫外ＬＥＤを光源として前記水流入部から流入する水を殺菌する紫外線殺菌部と、前記紫外線殺菌部により殺菌された浄水を流出させる水流出部と、前記水流入部から流入した水により前記深紫外ＬＥＤを冷却する冷却部とを有することを特徴とする浄水器。
2. 前記冷却部は、前記水流入部から流入して前記水流出部から流出する水自体によって前記深紫外ＬＥＤを冷却することを特徴とする請求項１記載の浄水器。
3. 前記冷却部は、前記深紫外ＬＥＤから発生する紫外線の照射を受ける水を前記深紫外ＬＥＤの冷却のために導く一連の水路を有することを特徴とする請求項２記載の浄水器。
4. 前記深紫外ＬＥＤは紫外線発光部と放熱部を有し、前記一連の水路は前記紫外線発生部および前記放熱部を巡るよう配置されることを特徴とする請求項３記載の浄水器。
5. 前記冷却部は、前記水流入部から流入するとともに前記水流出路から流出する浄水と混ざらない冷却用水を導く冷却用水路を有することを特徴とする請求項１記載の浄水器。
6. 前記冷却部は、前記水流入部から流入して前記水流出部から流出する水自体によって前記深紫外ＬＥＤを冷却するとともに、この冷却が不充分のとき前記冷却用水路に前記水流入部からの水を導く加水部を有することを特徴とする請求項５記載の浄水器。
7. 前記水流出部の水温に基づいて前記冷却用水路に前記水流入部からの水を導くか否か決定する制御部を有することを特徴とする請求項６記載の浄水器。
8. 貯水部と、深紫外ＬＥＤを光源として前記貯水部に貯水される水を殺菌するとともに前記貯水部に貯水される水自体により前記深紫外ＬＥＤを冷却する放熱構造をもつ紫外線殺菌部と有することを特徴とする浄水器。
9. 前記放熱構造は、前記深紫外ＬＥＤに接続される金属放熱板であることを特徴とする請求項８記載の浄水器。
10. 前記金属放熱板は貯水部に貯水される水と直接接しないよう被覆されていることを特徴とする請求項９記載の浄水器。
11. 前記貯水部に貯水される水の水位に応じて前記深紫外ＬＥＤを制御する制御部を有することを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載の浄水器。
12. 深紫外ＬＥＤを光源として水を殺菌する紫外線殺菌部と、前記深紫外ＬＥＤを水により冷却する冷却部と、前記深紫外ＬＥＤを紫外線発生期間と紫外線非発生冷却期間とが繰り返されるよう駆動する駆動部とを有することを特徴とする浄水器。
13. 水流入部と、前記紫外線殺菌部により殺菌された浄水を流出させる水流出部を有し、前記冷却部は前記水流入部から流入して前記水流出部から流出する水自体によって前記深紫外ＬＥＤを冷却することを特徴とする請求項１２記載の浄水器。
14. 前記駆動部は、紫外線発生期間と紫外線非発生冷却期間との比率を変更することが可能であることを特徴とする請求項１２または１３記載の浄水器。
15. 水流入部と、深紫外ＬＥＤを光源として前記水流入部から流入する水を殺菌する紫外線殺菌部と、前記紫外線殺菌部により殺菌された水を流出させる水流出部と、前記水流出部からの水流出量に基づき前記深紫外ＬＥＤから発生する紫外線エネルギーを制御する制御部とを有することを特徴とする浄水器。
16. 深紫外ＬＥＤを光源として水を殺菌する紫外線殺菌部と、前記深紫外ＬＥＤを駆動するため外部より電力供給を受けるとともに供給された電力により充電される二次電池を持つ電源部と、通常は前記外部より供給される電力を前記深紫外ＬＥＤに供給するとともに、所定条件に基づき外部から電力が供給されている状態において前記二次電池より前記深紫外ＬＥＤに電力を供給する制御部とを有することを特徴とする浄水器。
17. 前記紫外線殺菌部により殺菌された水を流出させる水流出部を有し、前記制御部はこの水流出部からの水流出状況に応じ前記二次電池より前記深紫外ＬＥＤに電力を供給することを特徴とする請求項１６記載の浄水器。

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