JP2015192969A

JP2015192969A - 除菌水生成装置

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Publication number: JP2015192969A
Application number: JP2014073046A
Authority: JP
Inventors: 勇介野越; Yusuke Nogoshi; 黒石　正宏; Masahiro Kuroishi; 正宏黒石; 隆政鈴木; Takamasa Suzuki; 鈴木　健太; Kenta Suzuki; 健太鈴木; 祐介中村; Yusuke Nakamura
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2014-03-31
Publication date: 2015-11-05
Anticipated expiration: 2034-03-31
Also published as: JP6331006B2

Abstract

【課題】定期的に水道水を給水しこの水道水に原料液を補充することで除菌水を生成する方式の除菌水生成装置であって、適時なタイミングで除菌水の生成を行うことで、使用者が使用中に除菌水の利用ができなくなることを防いだ除菌水生成装置を提供すること。【解決手段】タンク３３０は、供給配管ＳＷから水Ｗが供給される給水口３３１と、タンク３３０に貯留した水Ｗを吐水配管ＷＲへ導く吐水口３３２と、を備える。タンク３３０には、満水位Ｌ１だけでなく、除菌水補充水位Ｌ３と、最低水位Ｌ４とを設定する。制御装置は、タンク３３０内の水位が、水位センサ３４０からの入力により、除菌水補充水位Ｌ３を下回った際において、吐水口３３２からの吐水が継続している場合には給水は実行しない。一方、除菌水補充水位Ｌ３を下回った際において、吐水口３３２からの吐水が停止した場合には給水を行う。【選択図】図１０

Description

本発明は、次亜塩素酸を含む除菌水を生成し吐出する除菌水生成装置に関する。

キッチン等の水回りを衛生的に保つための装置として、除菌水生成装置が開発されており、その普及が始まっている。除菌水生成装置は、除菌水を生成して除菌対象物に向けて吐出することにより、除菌対象物に付着している菌を殺菌してその繁殖を抑制する装置である。

除菌水生成装置は、塩化物イオンを含む水を電気分解することによって次亜塩素酸を発生させ、当該次亜塩素酸を含んだ水を除菌水として吐出するものである。このような除菌水生成装置としては、水道水に含まれる塩化物イオンから次亜塩素酸を発生させるものがある。しかしながら、水道水に含まれる塩化物イオンの濃度は低いため、水道水をそのまま電気分解しても、得られた除菌水に含まれる次亜塩素酸の濃度は低く、その除菌性能も低い。

そこで、高濃度の塩化物イオンを含む原料液（例えば塩水）をタンクに貯留しておき、外部から供給される水道水に当該原料液を添加したものを電気分解することによって、高濃度の次亜塩素酸を発生させ吐出するような構成の除菌水生成装置も考案されている（下記特許文献１を参照）。このような構成の除菌水生成装置は、定期的に水道水を給水し、この給水した水道水に原料液を補充することを必要とするものであるが、高濃度の次亜塩素酸を安定して生成し吐出することが可能である。

特開２００１−１９８５７３号公報

ところで、上記特許文献１に開示される除菌水生成装置のように、定期的に原料液を補充して除菌水を生成する方式であると、タンクの容量以上の連続吐水ができないという課題があった。特に、吐水中にタンク内の水位が所定の水位を下回ると、吐水中であっても吐水を強制的に中止し、タンクへの水道水の給水と原料液の補充を開始する仕様の装置がある。この場合、一度生成した除菌水を使用したあとは、新たに除菌水を生成するまでにタイムラグが発生し、使用者は、一定時間、除菌水を利用できなくなるという課題があった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、定期的に水道水を給水しこの水道水に原料液を補充することで除菌水を生成する方式の除菌水生成装置であって、適時なタイミングで除菌水の生成を行うことで、使用者が使用中に除菌水の利用ができなくなることを防いだ除菌水生成装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る除菌水生成装置は、次亜塩素酸を含む除菌水を生成し吐出するものであって、外部から供給された水が通る給水路と、前記給水路から給水口を通して水が供給され内部に水を貯留したタンクと、前記タンクに貯留した水を吐水口へ導く吐水路と、前記給水口から前記タンク内に供給される水に塩水を添加する塩水供給手段と、前記塩水供給手段により塩水が添加された水を前記タンク内で電気分解することにより除菌水を生成する除菌水生成手段と、前記タンク内の水位に応じて、前記給水路から前記タンクへの給水を制御する制御手段と、を備える。そして、前記タンクには、前記タンクへの給水を行う最低水位と、前記最低水位よりも高い水位を示す除菌水補充水位とが設けられ、記制御手段は、前記タンク内の水位が、前記除菌水補充水位を下回った際に、前記吐水口からの吐水が継続している場合には前記給水を行わず、前記吐水口からの吐水が停止した場合には前記給水を行うことを特徴とする。

以上のような本発明に係る除菌水生成装置では、タンクの最低水位よりも高い位置に除菌水補充水位を設け、タンク内の水位が除菌水補充水位よりも低下した時点では除菌水の生成を開始せず、除菌水の使用が終了された場合にはじめて電解槽内に除菌水の生成を開始させる。さらに、除菌水が吐水されている状態で除菌水補充水を低下した場合は、除菌水の吐水を継続し、除菌水が止水されると除菌水を補充するように構成した。これにより、除菌水吐水中に除菌水補充水位よりも低下してしまった場合でも、タンク内には吐水可能な除菌水が貯留されているため吐水を継続することができ、除菌水の吐水が終了された後で除菌水を補充することで、使用者が長時間待機しなければならないことを防止できる。

また、本発明に係る除菌水生成装置では、前記制御手段は、前記タンクに貯留した水を排出したのち、前記タンクへの給水を行うことで、除菌水を入れ替える除菌水入替機能を有することも好ましい。

このような態様では、定期的にタンクの除菌水を排出して、再度除菌水を生成することで、短期で連続して除菌水の生成を行ったような場合に除菌水が高濃度になりすぎることを防止できる。

また、本発明に係る除菌水生成装置では、前記除菌水入替機能は、前回の除菌水の入替えから、所定時間が経過し又は前記除菌水補充水位を所定回数下回った場合に実行されるものであり、前記制御手段は、前記タンク内の水位が前記最低水位になって給水がなされたことを、除菌水の入替えと判断することも好ましい。

このような態様では、このような処理によれば、除菌水入替処理を、前回の処理から所定時間又は所定回数の除菌水補充水の下回りを基準とすることで、より的確なタイミングでの除菌水入替処理が可能になる。また、この基準に、最低水位を下回ったことで入替処理を行った履歴を加味することで、より正確なタイミングでの除菌水入替処理の実行が可能になる。

また、本発明に係る除菌水生成装置では、前記制御手段は、前記タンク内の水位が前記除菌水補充水位を下回った際に前記吐水口からの吐水が停止した場合に、当該停止から所定時間経過後に前記タンクへの給水を開始することも好ましい。

このような態様では、除菌水補充水位よりも低下した位置で止水され、止水されてから一定所時間を置いて、塩水を供給する。例えば、使用者は、除菌水の使用を継続したい意思を持ちつつ、一時的に吐水を止めて、再度再開するようなことも良く考えられる。そのような場合に、吐水の停止とともに除菌水の生成処理を開始してしまうのではなく、所定時間置くことで、使用者の実情にあったタイミングでの除菌水の生成が可能になる。

また、本発明に係る除菌水生成装置では、前記制御手段は、前記タンク内の水位が前記除菌水補充水位を下回った際に、当該下回ったことを報知する報知手段を設けたことも好ましい。

このような態様では、タンク内の水位が除菌水補充水位よりも低下した場合に、明示的に報知することで、使用者は除菌水の残量が少ないことを把握できるようになる。

本発明によれば、定期的に水道水を給水しこの水道水に原料液を補充することで除菌水を生成する方式の除菌水生成装置であって、適時なタイミングで除菌水の生成を行うことで、使用者が使用中に除菌水の利用ができなくなることを防いだ除菌水生成装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る除菌水生成装置が、キッチンに設置されている状態を示す図である。図１に示した除菌水生成装置のタンク周辺の構成を模式的に示す図である。図１に示した除菌水生成装置のオーバーフロー配管の構成及び作用を説明するための図である。図１に示した除菌水生成装置の気体交換手段について説明するための図である。図１に示した除菌水生成装置のタンク周辺の作用を示す図である。図１に示した除菌水生成装置の塩カートリッジについて説明する図である。図６に示した塩カートリッジの作用を模式的に示す図である。流量と濃度勾配との関係を示すグラフ図である。図１に示した除菌水生成装置の電解槽の制例を示すグラフ図である。図１に示した除菌水生成装置の制御の例を示す図である。本発明の他の実施形態に係る除菌水生成装置のタンク周辺の構成を模式的に示す図である。本発明の他の実施形態に係る除菌水生成装置のタンク周辺の構成を模式的に示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

［全体構成：図１］
図１は、本発明の実施形態に係る除菌水生成装置が、システムキッチンのシンクに取り付けられた状態を示す図である。図１（ａ）はシステムキッチンの斜視図を、図１（ｂ）はシステムキッチンの引出しを開放した状態を示す斜視図を、図１（ｃ）はシステムキッチンを正面から見た状態において内部構成を模式的に表した図をそれぞれ表す。なお、シンクＳＫは、複数の引出（ＤＲ１、ＤＲ２）を有するキャビネットＣＢの上面側に形成される。

図１（ａ）に示すように、除菌水生成装置ＷＤは、シンクＳＫのうち使用者から見て奥側の部分に立設した除菌用スパウト２００を備える。除菌用スパウト２００の隣には、水道水を吐出するメインスパウト１００が立設している。なお、メインスパウト１００は除菌水生成装置ＷＤの構成要素ではなく、シンクＳＫに当初より備えられた水栓装置である。

除菌水生成装置ＷＤは、除菌水を生成して除菌用スパウト２００から吐出する装置である。除菌水とは、比較的高濃度の次亜塩素酸を含むことによって除菌性能が付与された水のことである。除菌用スパウト２００から吐出された除菌水を包丁やまな板等の表面にかけると、当該表面が除菌され、菌の増殖が抑制される。除菌用スパウト２００の近傍には、図示しない赤外線センサが取り付けられている。使用者の手が除菌用スパウト２００に接近すると、赤外線センサがこれを検知して、除菌水の吐出を行う構成となっている。なお、除菌用スパウト２００における除菌水の吐出と停止は、赤外線センサにより方式に限らず、バルブの開閉を手動で行うなど、他の方式によっても構成することができる。

除菌水生成装置ＷＤは、図１（ａ）に示した除菌用スパウト２００のほかに、図１（ｂ）に示すように、除菌用スパウト２００から吐出する除菌水を生成するための除菌水生成機構３００を備える。除菌水生成機構３００は、シンクＳＫの下方側、すなわちキャビネットＣＢの内部に収納され、引出しＤＲ２を開放することにより現われる。除菌水生成装置ＷＤの大部分（除菌用スパウト２００以外の部分）が外部からは視認されない状態となっているため、除菌水生成装置ＷＤがキッチンの外観を損ねてしまうことはない。

次に、除菌用スパウト２００及び除菌水生成機構３００を含む除菌水生成装置ＷＤと、メインスパウト１００との構成について図１（ｃ）の模式図を用いて説明する。除菌水生成装置ＷＤは、外部（水道管）から供給された水が通る配管である供給配管ＳＷ（給水路）を備える。供給配管ＳＷには、上流側（図１（ｃ）では下側）から順に止水栓４００、電磁弁３１０、流量調整弁３２０、除菌水を貯留するタンク３３０、及びタンク３３０に取り付けられる水位センサ３４０が配置されている。なお、止水栓４００は、メインスパウト１００と除菌水生成装置ＷＤとに配管を分岐する。

また、除菌水生成装置ＷＤは、タンク３３０から排出される水が通る配管である吐水配管ＷＲ（吐水路）を備える。吐水配管ＷＲには、ポンプ３５０が配置されている。すなわち、タンク３３０から排出される水は、ポンプ３５０により除菌用スパウト２００へと送られる。このように、図１に示した除菌用スパウト２００は、供給配管ＳＷ及び吐水配管ＷＲの下流側端部に配置されている。

除菌水生成装置ＷＤは、さらに、タンク３３０からシンクＳＫへはオーバーフロー配管ＯＦを備える。オーバーフロー配管ＯＦは、タンク３３０のオーバーフロー水が通る水路である。また、除菌水生成装置ＷＤは図示しない制御装置を備えている。

除菌水生成装置ＷＤの具体的な動作について説明する。除菌水生成装置ＷＤは、除菌水をタンク３３０に一定量貯留し、使用者による除菌水の使用に応じてタンク３３０に水道水を補充し再度除菌水を生成する方式の装置である。したがって、除菌水生成装置ＷＤでは、まず、タンク３３０に水道水が供給される。すなわち、タンク３３０内の水位が所定水位以下となった場合に、図示しない制御装置は、電磁弁３１０を開弁させる。供給配管ＳＷには水道管からの水が流れ込み、タンク３３０へ供給配管ＳＷの給水口より水が供給される。供給配管ＳＷを流れる水の流量は、流量調整弁３２０により調整される。このため、水道管内の水圧が変動しても、タンク３３０へは概ね一定流量の水が供給される。タンク３３０内では供給される水から順次除菌水が生成される。なお、この生成の過程については後述する。

次に、タンク３３０に貯留された除菌水が除菌用スパウト２００から吐出される動作について説明する。まず、使用者の手が除菌用スパウト２００に接近に接近したことを赤外線センサにより検知すると、制御装置は、ポンプ３５０を駆動させ始める。ポンプ３５０は、上流側（タンク３３０側）の液体を下流側（吐水配管ＷＲ）に向かってパルス状に、すなわち間欠的に送り出すポンプである。ポンプ３５０が液体を間欠的に送り出す周期は、制御装置によって調整可能である。ポンプ３５０が駆動されると、タンク３３０内の除菌水は間欠的に送り出されて、吐水配管ＷＲを通って除菌用スパウト２００から吐出される。

なお、オーバーフロー配管ＯＦは、電磁弁３１０の故障等により、供給配管ＳＷからタンク３３０への給水が停止されず継続した場合に、タンク３３０内の水が所定の水位をオーバーした場合に排水される水路である。このオーバーフローの原理については後述する。

［タンク周辺の構成と作用効果：図２〜図５］
続いて、除菌水生成機構３００のうち、タンク３３０周辺の構成と作用について、図２〜図５を用いて説明する。上述のように、タンク３３０は、供給配管ＳＷから供給された水を貯留するものである。図２に示すように、タンク３３０は直方体形状をなし、供給配管ＳＷ、吐水配管ＷＲ及びオーバーフロー配管ＯＦ以外の部分は外気に対して気密状態に形成されている。特に、供給配管ＳＷと吐水配管ＷＲとは、給水時及び吐水時には、水によりシールされるため、給水及び吐水時は、オーバーフロー配管ＯＦを除いて気密状態になる。

タンク３３０は、供給配管ＳＷから水Ｗが供給される給水口３３１と、タンク３３０に貯留した水Ｗを吐水配管ＷＲへ導く吐水口３３２と、を備える。

給水口３３１は、タンク３３０の天井面に形成されている。より具体的には、給水口３３１は、後述する塩カートリッジ３６０のタンク３３０との接続部分近傍（図中左上寄り）の直上に形成される。一方、吐水口３３２は、タンク３３０の底部であって、給水口３３１と略対角上（図中右下寄り）に配置される。なお、給水口３３１と、吐水口３３２とは、いずれも図２（ｂ）に示すように、タンク３３０は、平面視で中心に沿って形成されている。これは、給水口３３１は主として塩カートリッジ３６０の配置に合わせて設けられるからである。一方、吐水口３３２は、底面よりに設けているのであれば、平面上はいずれの箇所に設けても構わない。

タンク３３０は、さらに、タンク３３０においてオーバーフローした水を、オーバーフロー配管ＯＦを介して排水口Ｄへ向かって排水するためのオーバーフロー口３３３を備える。このオーバーフロー口３３３は、給水口３３１より所定距離離れた下方に形成されている。

ここで、図３（ａ）に示すように、タンク３３０の満水位は、オーバーフロー口３３３の水平位置より下方に設定されている。この満水位Ｌ１は、図１（ｃ）で示した水位センサ３４０により検知され、水位センサ３４０が満水位Ｌ１に達したことを制御装置に通知することで、制御装置が電磁弁３１０を閉としてタンク３３０に対する給水が停止される。

一方、図３（ｂ）に示すように、オーバーフロー口３３３は、満水位Ｌ１の上方であって、給水口３３１より下方に形成されていることから、タンク３３０に貯留される水の最大の水位は、オーバーフロー口３３３の水平位置Ｌ２となる。

ここで、上述のように、タンク３３０は、給水時及び吐水時においてオーバーフロー口３３３を除いて密閉され、大気開放されていないため、オーバーフロー口３３３が水で満たされることにより、タンク３３０内における空気は外部との移動ができなくなる。そのため、オーバーフロー口３３３が水で満たされた状態で、さらに給水口３３１から水が供給されると、タンク３３０内の水は、空間Ａに気体を残留させたまま、オーバーフロー配管ＯＦ内に導かれ、上方に形成された排水口Ｄから排水されることになる。

このように、オーバーフロー口３３３が、給水口３３１より所定距離離れて下方に形成されることによって空間Ａが形成される。この空間Ａは、仮に電磁弁３１０（図１参照）の故障等により、供給配管ＳＷからの給水が連続した場合であっても、常に気体を残留させた空間になる。このため、タンク３３０内に貯留した水の水面Ｆを、給水口３３１から所定距離離すことができるので、塩水又は除菌水を供給配管ＳＷへ逆流させない縁切り空間を形成することができる。

一方、上述の通り、オーバーフロー口３３３よりタンク３３０の上部は気密状態になっている。したがって、図４（ａ）にイメージを示す通り、オーバーフロー口３３３より上方の空間には、除菌水ＥＷから揮発したガスＧが溜まり易い。しかしながら、図４（ｂ）に示すように、給水時には、供給配管ＳＷを通して給水口３３１から水Ｗが流入することで、上方のガスＧは攪拌される。このように、給水口３３１からの水Ｗの吐水によりガスＧに流れが発生し、上方のガスＧが下方に循環することで、上方に滞留したガスＧは、オーバーフロー口３３３を通って排水口Ｄから適宜排出される。このように、給水時には、供給配管ＳＷからの吐水が、タンク３３０内のガスを攪拌する役割（気体交換手段）を担う。

このように電解槽３７０をタンク３３０内に設けた場合、タンク３３０内には電解によって生成された除菌水ＥＷから水素ガスや塩素ガスなど（ガスＧ）が発生する。特に、水素などの比重が軽い気体はタンク３３０内のオーバーフロー口３３３口より上方側に溜まることとなる。この点、本実施形態では、タンク３３０内の気体とタンク３３０外の気体とを交換することができるので、タンク３３０内において水素ガスや塩素ガスなどの残留ガスが濃縮されることを防止することができる。

タンク３３０には、給水口３３１から供給される水が接触することにより水に塩水を添加する塩カートリッジ３６０（塩水供給手段）が取付けられる。塩カートリッジ３６０の具体的な形状や内部構造については後述するが、塩カートリッジ３６０は、タンク３３０の壁面に対して、着脱自在に取り付けられる。塩カートリッジ３６０のタンク３３０における上下方向の取付け位置は、オーバーフロー口３３３の水平位置Ｌ２より上方、すなわち縁切り空間に配置することとしている。これは、塩カートリッジ３６０を、塩水を生成する必要があるときにだけ塩水供給手段を機能させることができるようにするためである。すなわち、塩カートリッジ３６０に水が接触することによって漏出する塩水の瞬間流量は、極わずかではあるものの、これが長期間にわたって継続的に行われると、その総量は無視できないものになる。本実施形態では、塩水の供給にポンプを利用したり、塩水の漏出を機械的に遮蔽したりせずに、縁切り空間に配置することで実現したものである。このような構成により、塩水の適時の供給により無駄な漏出を防止することで、結果として塩水供給手段を小型化した場合でも、交換頻度を低くすることができる。

また、塩カートリッジ３６０には、取り付けにあたって回転方向において常に一定の向きに位置決めされるように、図示しない位置決め機構が設けられている。したがって、塩カートリッジ３６０を交換した場合であっても、塩カートリッジ３６０をタンク３３０に対して正確な位置に位置決めできる。これにより、塩カートリッジ３６０上を流れる水の流れ方を安定化させることができ、タンク内に貯留される水の塩水濃度を狙い通りにできる。

塩カートリッジ３６０は、内部に固体塩と飽和食塩水とを備えている。図２（ｂ）に破線で示す給水口３３１の直下に、水Ｗが着水し、着水した水Ｗが、塩カートリッジ３６０の表面に沿って図中右方向に流れ進み、塩カートリッジ３６０の内部と外部とを連通させる孔３６１（塩添加部）において、水と飽和塩水ＳＳＳとが合流し（塩水ＳＳＳについては図７参照。）、水に塩水が添加される（以下、この水を希釈水ＤＷとも呼ぶ。）。このとき、着水した水Ｗは、塩カートリッジ３６０上に形成されたガイド３６２により、孔３６１側に導かれつつ、余剰の水Ｗは、ガイド３６２ａと３６２ｂとの間のバイパス３６３から排出されるようになっている。

タンク３３０には、また、塩カートリッジ３６０において塩水が添加された水を電気分解することにより除菌水を生成する電解槽３７０（除菌水生成手段）が設けられている電解槽３７０は、タンク３３０の底面部分に配置されている。

電解槽３７０の内部には、一対の電極（図示せず）が配置されている。電解槽３７０では、制御装置の制御により、一対の電極の間に電圧を印加し、タンク３３０に貯留した水（希釈水）の電気分解を開始する。このとき、正極側の電極では下記の式（１）の反応が起き、負極側の電極では式（２）の反応が起きる。式（１）及び式（２）に示したように、正極からは酸素が発生し、負極からは水素が発生する。
正極：２Ｈ_２Ｏ→４Ｈ^＋＋Ｏ_２＋４ｅ⁻ （１）
負極：４Ｈ_２Ｏ＋４ｅ⁻→２Ｈ_２＋４ＯＨ⁻ （２）

ここで、電解槽３７０の内部に配置された電極には、触媒として、白金・イリジウム（Ｐｔ・ＩｒＯ_２）が塗布されている。このため、正極側の電極では下記の式（３）の反応が起き、水に含まれる塩化物イオン（Ｃｌ⁻）から塩素が発生する。
正極：２Ｃｌ⁻→Ｃｌ_２＋２ｅ⁻ （３）

塩素が発生すると、電解槽３７０の内部では更に下記の式（４）、式（５）の反応が起きて、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）及び次亜塩素酸イオン（ＣｌＯ⁻）が発生する。これらは殺菌力を有するものである。
Ｃｌ_２＋Ｈ_２Ｏ→ＨＣｌＯ＋Ｈ_２＋Ｃｌ⁻（４）
ＨＣｌＯ→ＣｌＯ⁻＋Ｈ^＋（５）

以上のように、電解槽３７０の内部では、塩化物イオンを含む水である希釈水を電気分解することによって、殺菌力を有する水、すなわち除菌水が生成される。電解槽３７０及び内部の電極は、本発明の除菌水生成手段に相当する。

なお、タンク３３０には、上述したような殺菌力を有する除菌水ＥＷを貯留している。タンク３３０は、タンク３３０内を気体が滞留するように覆っており、特にオーバーフロー配管ＯＦを除いて気密状態になっている。このように密閉構造のタンクでは、タンクの内部が高湿度状態となり、縁切り空間に空気層が存在すると菌が繁殖しやすい。この点、タンク３３０内に除菌水ＥＷを貯留させているので、この貯留した除菌水ＥＷから揮発した次亜塩素酸の気体によって縁切り空間内が除菌され、菌の繁殖を防止することができるものである。

続いて、図５を参照して、タンク３３０において初期状態から除菌水が生成され、吐水されるまでの動きについて説明する。図５（ａ）は初期状態を示し、同図（ｂ）塩水生成状態を示す。また、同図（ｃ）は除菌水生成状態を示し、同図（ｄ）は吐水状態を示す。なお、オーバーフロー配管ＯＦは、タンク３３０における通常の動作においては用いられないため、ここでは説明及び図示を省略する。

より具体的には、図５（ａ）に示すように、初期状態では、タンク３３０は空の状態であり、この状態では、電解槽３７０も機能していない。

図５（ｂ）では、タンク３３０に給水口３３１から水Ｗが供給される。供給された水Ｗは、給水口３３１の直下の塩カートリッジ３６０上に着水し、塩カートリッジ３６０上を斜面に沿って流れ落ちる。このとき、水Ｗの一部は、バイパス３６３から流れ出てタンク３３０の底面に向かって滴下する。一方、残った水Ｗは、孔３６１上を通過して、塩水が添加され、希釈水ＤＷとなってタンク３３０の底面に向かって滴下する。これにより、タンク３３０には、一定量の塩水を添加された希釈水ＤＷが貯留される。なお、給水口３３１からの給水は、図１で示した水位センサ３４０によりタンク内の水が所定の水位に達したことを判断してこれが制御装置に入力され、制御装置が電磁弁３１０を制御して水路を遮断することで、停止される。

続いて、図５（ｃ）に示すように、制御装置が電解槽３７０を機能させることにより、タンク３３０に貯留された希釈水ＤＷを電気分解して除菌水ＥＷが生成される。

このように除菌水ＥＷが生成され、タンク３３０に所定量貯留した状態で、図１で説明したように、使用者の手が除菌用スパウト２００に接近に接近したことを赤外線センサにより検知すると、制御装置は、ポンプ３５０を駆動させる。ポンプ３５０が駆動されると、図５（ｄ）に示すように、タンク３３０内の除菌水ＥＷは間欠的に送り出されて、吐水配管ＷＲを通って除菌用スパウト２００から吐出される。

［塩カートリッジの構成と作用：図６〜図８］
次に、塩カートリッジ３６０の詳細な構成と作用について、図６〜図８を参照して説明する。図６（a）は、塩カートリッジ３６０の全体構成を示す斜視図であり、図６（b）は、塩カートリッジ３６０上を流れる水の進路を模式的に表した図である。

塩カートリッジ３６０は、塩カートリッジ３６０をタンク３３０本体又はキャビネットＣＢに対して固定する取付け部３６０Ａと、固体塩ＳＳを収納し（図７参照）、タンク３３０に対して位置決め手段として機能する位置決め部３６０Ｂと、飽和塩水ＳＳＳを収納し（図７参照）、取付け時にタンク３３０内部に突出してタンク３３０内部に露出するとともに、水の流路が形成されて、水に食塩を添加する塩添加部をなす機能部３６０Ｃとから形成される。このうち、取付け部３６０Ａと位置決め部３６０Ｂとは、タンク３３０に対して固定することができる形状であれば特に図示されるものに限定されず、適宜設計変更可能な部分である。

一方、機能部３６０Ｃは、すでに説明したように、内部と外部とを連通させる孔３６１（塩添加部）と、着水した水を孔３６１方向にガイドするガイド３６２（３６２ａ，３６２ｂ）と、ガイド３６２の中間部分で余剰の水を排出するバイパス３６３と、を備える。機能部３６０Ｃは、着水位置Ｓに着水した水Ｗを孔３６１に向けて導くことができるように、平面状に形成され、取付け部３６０Ａと位置決め部３６０Ｂとが形成された根元側から、孔３６１側に向けて傾斜面をなす。

孔３６１は、機能部３６０Ｃの先端部寄りに設けられ、孔３６１上を水が通過することによって、水流の一部が直接塩カートリッジ３６０内部に入り込む構造になっている。このため、塩カートリッジ３６０内部の塩水が漏出することで、水Ｗと飽和食塩水ＳＳとが合流する。

孔３６１は、給水口３３１から供給される水が塩カートリッジ３６０に着水する着水位置Ｓとは異なる位置に設けられている。このように、孔３６１を着水位置Ｓから離すことで、乱れの小さい水を孔３６１に流すことができ、乱流による濃度ばらつきを防止できる。

また、孔３６１は、塩カートリッジ３６０上を流れる水が塩カートリッジ３６０から離れる位置とは異なる位置に設けられている。すなわち、孔３６１は、塩カートリッジ３６０の機能部３６０Ｃにおいて先端部分から少し距離を離れて（図中左側に寄って）設けられている。これは、塩カートリッジ３６０から離れる間際の水は、表面張力により塩カートリッジ３６０に留まる。仮に、孔３６１を、水が塩カートリッジ３６０から離れる位置に設けると、孔３６１周辺に水が滞留して塩水濃度が高くなることとなってしまうからである。

さらに、孔３６１は、塩カートリッジ３６０の機能部３６０Ｃの最上部より下方に設けられている。塩カートリッジ３６０は、図７に示すように、内部に飽和塩水を貯留しているが、孔３６１から水が流入した場合、この水は飽和塩水に比べて比重が小さいため、塩カートリッジ３６０内の上方部分に溜まる。このため、孔３６１を塩カートリッジ３６０の最上部には設けないことで、塩カートリッジ３６０の孔３６１近傍を常に飽和塩水で満たしておくことができる。

また、孔３６１は、図６又は図７に示すように、重力方向に対して上向きに開口して形成されている。これは、塩カートリッジ３６０内の塩水が、振動などによって漏出することを抑制するものである。

一方、ガイド３６２は、着水位置Ｓから孔３６１に向けて、水Ｗの流路を両側から規制するものであって、機能部３６０Ｃの平面上にリブ状になって形成されている。バイパス３６３は、ガイド３６２ａと３６２ｂとの間に形成される部分であり、形状的にはガイド３６２ａと３６２ｂとを分断する部分である。バイパス３６３は、塩カートリッジ３６０に着水した水の一部が、孔３６１を通らないようにバイパスさせることで、孔３６１を流れる水が滞留し塩水濃度が高くなり過ぎることを防ぐことができるものである。なお、孔３６１を、小さくし過ぎると毛細管現象によって内部の塩水が漏出してしまう恐れがある。そのため、孔３６１は、ある程度大きくする必要がある。

ここで、図７（ａ）及び（ｃ）は、孔３６１を水Ｗが通過することにより、内部の飽和塩水ＳＳＳと水Ｗとの間で濃度拡散が生じる様子を示すものである。また、図７（ｂ）及び（ｄ）は、孔３６１を水Ｗが通過する際にその一部が、塩カートリッジ３６０へ入り込み、それに伴う飽和塩水ＳＳＳの漏出が生じることを示すものである。図７（ａ）及び（ｂ）は、機能部３６０Ｃ上を流れる水Ｗの流速が低い状態を表し、図７（ｃ）及び（ｄ）は、機能部３６０Ｃ上を流れる水Ｗの流速が高い状態を表している。

ここで、図８は、縦軸に塩水濃度とし、横軸に給水流量（Ｌ／ｍｉｎ）とし、給水流量に応じた濃度勾配拡散によると、徐放塩水濃度の関係をまとめたグラフ（Ｘ）である。これによれば、濃度勾配拡散による濃度（Ｘ）は、流量（Ｌ／ｍｉｎ）が増えれば増えるほど、タンク３３０に貯まる水量は一定に制御されているため、吐水時間は短くなり、この結果、タンク３３０に貯まる水の塩分濃度は低下する。本実施形態では、図１に示したように、タンク３３０に流入する流量を流量調整弁３２０によって調整しているが、必ずしも供給流量が一定となるほどの精度が保てない場合がある。したがって、ある程度の流量の変化によっても、水に添加される塩水濃度が一定に保たれるようにする必要がある。

そこで、本実施形態では、図７に示すように、塩カートリッジ３６０の塩添加部をなす孔３６１は、水Ｗの一部が、孔３６１に直接入り込む構造としているため、機能部３６０Ｃ上を流れる水Ｗの流速が高くなると、孔３６１から供給される飽和塩水ＳＳＳの流量が大きくなり、機能部３６０Ｃ上を流れる水Ｗの流速が低くなると孔３６１から供給される飽和塩水ＳＳＳの流量が小さくなるよう構成されている（図８のグラフＹ）。

すなわち、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、水Ｗの流速が低ければ、孔３６１と水との接触時間が長くなることによる濃度勾配拡散の効果が大きいため、孔３６１から塩カートリッジ３６０へ流入する量を少なくし、孔３６１から供給される塩水の流量を少なくなるようにした。一方、図７（ｃ）及び（ｄ）に示すように、水Ｗの流速が高ければ、孔３６１と水Ｗとの接触時間が短くなることにより濃度勾配拡散の効果が小さくなるため、孔３６１から塩カートリッジ３６０へ流入する量を多くし、孔３６１から供給される塩水の流量を多くなるようにした。

これにより、孔３６１（塩水添加部）を流れる水の流速に依存することなく塩水の濃度を均一化することができ、塩カートリッジ３６０における塩水供給量の微量化とともに塩水供給量の安定化を実現することができる。

［制御装置における制御パターン］
以下、上述した除菌水生成装置ＷＤの構成を前提として制御装置によって実現される制御パターンについて図９及び図１０を用いて説明する。

［リフレッシュモード：パターン１］
上述のように、本実施形態の除菌水生成装置ＷＤでは、タンク３３０に貯留した希釈水又は除菌水の水面上には空気の層による空間が存在している。すなわち、タンク３３０上部には、給水口３３１とタンク３３０に貯留する水との間に気体を残留させて、タンク３３０に貯留した水を供給配管ＳＷ側へ逆流させない縁切り空間を設けている。また、タンク３３０は、オーバーフロー配管ＯＦを除いて、給水時又は吐水時には気密状態になる。そのため、タンク３３０では、内部は高湿度状態となっており、このような高湿度状態で縁切り空間のような空気層が存在すると、菌が繁殖しやすい環境になる。

そこで、本実施形態では、制御装置が、電解槽３７０を制御して、所定時間ごとにタンク３３０の内に貯留した水を再度電気分解して除菌水を生成するようにする。すなわち、図９（ｃ）に、横軸に時間（ｔ）、縦軸に次亜塩素酸濃度を示すように、一般的に、除菌水を溜めておくことで、除菌水と空気が接触し除菌水における次亜塩素酸濃度Ｐは、時間の経過とともに減衰する。そこで、図９（ｂ）に示すように、所定時間経過ごとに、制御装置が電解槽３７０を起動して、定期的に電気分解を実行することにより、図９（ａ）に示すように、次亜塩素酸濃度Ｐ´の低下を防ぐことが可能になる。これにより、タンク３３０において、貯留した除菌水上において次亜塩素酸を揮発させることができるので、縁切り空間における菌の繁殖を防止することができる。

［リフレッシュモード：パターン２］
また、制御装置は、上述のような所定時間ごとの電解槽３７０の制御に加え、タンクへ３３０への給水と、タンク３３０内に貯留した水の排出を制御することで縁切り空間における菌の繁殖を防止することができる。すなわち、制御装置は、所定時間ごとにタンク３３０内に貯留した水を排出するとともに、タンク３３０への給水を行う。具体的には、図１でポンプ３５０を駆動して除菌水を排出するとともに、電磁弁３１０を制御してタンク３３０に給水を行う。このようにして、タンク３３０内の除菌水を入れ替えつつ、電解槽３７０を制御して、タンク３３０の内に貯留した水を再度電気分解して除菌水を生成するようにする。

タンク３３０内において、除菌水の濃度を測定することはできず、次亜塩素酸等の濃度が減衰した除菌水の正確な濃度がわからない状態で再度電気分解すると、除菌水の次亜塩素酸等の濃度が高まり過ぎてしまう可能性がある。そこで、この制御パターンによれば、次亜塩素酸等の濃度のわからない除菌水を排出し、改めて除菌水を生成することで、除菌水を所望の次亜塩素酸等の濃度にすることができ、縁切り空間の除菌と除菌水を所望の次亜塩素酸等の濃度によって吐水することができる。

［除菌水入替処理−最低水位と補充水位］
上述のように、本実施形態の除菌水生成装置ＷＤでは、予めタンク３３０に除菌水を貯留し、貯留した除菌水を吐水するものである。したがって、タンク３３０の容量以上の連続吐水ができず、一度生成した除菌水を使用したあとは、新たに除菌水を生成するまでにタイムラグが発生し、使用者は、一定時間、除菌水を利用できなくなる場合がある。

そこで、本実施形態では、制御装置において、除菌水の入れ替えるタイミングを工夫した除菌水入替処理を次のように行っている。すなわち、図１で示した水位センサ３４０に対して、図１０にイメージを示すように、満水位Ｌ１だけでなく、除菌水補充水位Ｌ３と、最低水位Ｌ４とを設定する。

ここで、最低水位Ｌ４とは、直ちに除菌水ＥＷの補充を行う水位であり、除菌水補充水位Ｌ３とは、最低水位Ｌ４よりも高い水位であり、この水位を下回っても、少しの間、除菌水ＥＷの吐水を継続することが可能な水位である。

このような除菌水補充水位Ｌ３と最低水位Ｌ４とを用いて、制御装置は、次のようにして制御を行う。すなわち、タンク３３０内の水位が、水位センサ３４０からの入力により、除菌水補充水位Ｌ３を下回った際において、吐水口３３２からの吐水が継続している場合には給水は実行しない。一方、除菌水補充水位Ｌ３を下回った際において、吐水口３３２からの吐水が停止した場合には給水を行う。

このような制御装置の制御によれば、タンク３３０の最低水位Ｌ４よりも高い位置に除菌水補充水位Ｌ３を設け、タンク３３０内の水位が除菌水補充水位Ｌ３よりも低下した時点では除菌水ＥＷの生成を開始せず、除菌水の使用が終了された場合にはじめて電解槽３７０内に除菌水ＥＷの生成を開始させる。さらに、除菌水ＥＷが吐水されている状態で除菌水補充水位Ｌ３を低下した場合は、除菌水ＥＷの吐水を継続し、除菌水ＥＷが止水されると除菌水ＥＷを補充するように構成した。これにより、除菌水吐水中に除菌水補充水位よりも低下してしまった場合でも、タンク３３０内には吐水可能な除菌水が貯留されているため吐水を継続することができ、除菌水の吐水が終了された後で除菌水を補充することで、使用者が長時間待機しなければならないことを防止できる。

また、上記のような制御装置の制御に加えて、タンク３３０に貯留した水を、一度排出したあとで、タンク３３０への給水を行うことで、除菌水を入れ替える制御も可能である。これによれば、定期的にタンクの除菌水を排出して、再度除菌水を生成することで、短期で連続して除菌水の生成を行ったような場合に除菌水が高濃度になりすぎることを防止できる。

また、制御装置における除菌水入替処理として、前回の除菌水の入替えから、所定時間が経過し又は除菌水補充水位を所定回数下回った場合に実行するものとする。これに加えて、制御装置は、タンク３３０内の水位が最低水位Ｌ４になって給水がなされたことを、除菌水の入替えと判断する。このような処理によれば、制御装置が、除菌水入替処理を、前回の処理から所定時間又は所定回数の除菌水補充水の下回りを基準とすることで、より的確なタイミングでの除菌水入替処理が可能になる。また、この基準に、最低水位を下回ったことで入替処理を行った履歴を加味することで、より正確なタイミングでの除菌水入替処理の実行が可能になる。

さらに、制御装置における除菌水入替処理として、タンク３３０内の水位が、除菌水補充水位Ｌ３を下回った際に、吐水口３３２からの吐水が停止した場合は、給水を開始し除菌水の生成処理を行っている。この処理では、除菌水の吐水が停止した場合でも、所定期間は、給水を開始しないように処理することもできる。

このような処理では、除菌水補充水位よりも低下した位置で止水され、止水されてから一定所時間を置いて、塩水を供給する。例えば、使用者は、除菌水の使用を継続したい意思を持ちつつ、一時的に吐水を止めて、再度再開するようなことも良く考えられる。そのような場合に、吐水の停止とともに除菌水の生成処理を開始してしまうのではなく、所定時間置くことで、使用者の実情にあったタイミングでの除菌水の生成が可能になる。

また、制御装置における制御として、タンク３３０内の水位が除菌水補充水位Ｌ３を下回った際に、この下回ったことを除菌用スパウトの一部に、除菌水が残りわずかであることを伝えるような報知手段を設けても良い。これによれば、タンク３３０内の水位が除菌水補充水位Ｌ３よりも低下した場合に、明示的に報知することで、使用者は除菌水の残量が少ないことを把握できるようになる。

［他の実施形態］
本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、例えば、次の態様も包含するものである。上記実施形態において、図２を用いて、タンク３３０は給水時及び吐水時において、オーバーフロー配管ＯＦ以外の部分は外気に対して気密状態に形成されているとし、供給配管ＳＷの給水していない状態については言及していない。この点、本発明では、図１１に示すように、供給配管ＳＷの電磁弁３１０下流側に、気体交換手段として通気弁通気弁３８０を設けて構成することもできる。すなわち、図１１（ａ）は、給水時に通気弁３８０は、電磁弁３１０側からの水を流すことで、供給配管ＳＷが気密状態になっていることを示し、図１１（ｂ）は、非給水時に、通気弁３８０が大気開放することで、タンク３３０内のガスＧが供給配管ＳＷを通過して排出されることを示している。

このように通気弁３８０は、オーバーフロー口３３３より上方の供給配管ＳＷ上に設けられ、給水時には大気開放されず、非給水時には大気開放するものとなる。すなわち、本実施形態では、縁切り空間の確保から、オーバーフロー口３３３を給水口３３１より下方に設けており、給水時でない場合であっても、タンク３３０の上部は気密状態になっているため、オーバーフロー口３３３より上方は、ガスＧが溜まり易い。本態様の通気弁３８０では、オーバーフロー口３３３より上方において、給水時にはタンク内を気密状態に保つことで縁切り空間を確保しつつ、非給水時にはタンク３３０を大気連通させることで、電解槽３７０による電解によって発生する水素ガスや塩素ガスなどのガスＧがタンク３３０内に残留することを防ぐことができる。

このように、本発明では、通気弁などによって、タンク内の気体とタンク外の気体とを交換する気体交換手段を設けることで、タンク内において水素ガスや塩素ガスなどの残留ガスが濃縮されることを防止することができる。

また、上記実施形態においては、タンク３３０内に除菌水を貯留させているので、この貯留した除菌水ＥＷから揮発した次亜塩素酸の気体によって縁切り空間内が除菌され、菌の繁殖を防止することができることを示した。本発明では、縁切り空間の除菌として、さらに以下の構成を採用することも可能である。すなわち、図１２に示すように、ポンプ３５０から圧送される除菌水ＥＷの一部を循環させ、タンク３３０の上部の噴出口３３４から除菌水ＥＷを噴出させる循環配管ＷＣを設ける。この噴出口３３４からは、除菌水ＥＷを噴霧することが好ましい。このように、除菌水から揮発する次亜塩素酸によって縁切り空間を除菌することに加え、除菌水ＥＷを噴霧などによりタンク３３０に再循環させて放出する。これにより、除菌水が縁切り空間の壁面に直接接触させることで、より除菌力を高めることができる。

なお、上記実施形態においては、塩カートリッジ３６０と電解槽３７０とをタンク３３０内に配置しているが、本発明では、これらが必ずしもタンク３３０内に配置する必要はない。すなわち、発明の効果を奏する限りにおいて、外部から塩水を供給しても良いし、電解槽３７０においても、タンク３３０内の除菌を必要としない限りは、タンク３３０から下流側の吐水配管ＷＲのいずれかの箇所に設けて実現することも可能である。

そのほか、本発明は、上記実施形態で開示した具体例に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限りは包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１００：メインスパウト
２００：除菌用スパウト
３００：除菌水生成機構
３１０：電磁弁
３２０：流量調整弁
３３０：タンク
３３１：給水口
３３２：吐水口
３３２：吐水口
３３３：オーバーフロー口
３３４：噴出口
３４０：水位センサ
３５０：ポンプ
３６０：塩カートリッジ
３６０Ａ：取付け部
３６０Ｂ：固定部
３６０Ｃ：機能部
３６１：孔
３６２，３６２ａ，３６２ｂ：ガイド
３６３：バイパス
３７０：電解槽
３８０：通気弁
４００：止水栓
ＣＢ：キャビネット
Ｄ：排水口
ＤＷ：希釈水
ＥＷ：除菌水
Ｇ：ガス
ＯＦ：オーバーフロー配管
Ｓ：着水位置
ＳＫ：シンク
ＳＳ：固体塩
ＳＳＳ：飽和塩水
ＳＷ：供給配管
Ｗ：水
ＷＣ：循環配管
ＷＤ：除菌水生成装置
ＷＲ：吐水配管

Claims

次亜塩素酸を含む除菌水を生成し吐出する除菌水生成装置であって、
外部から供給された水が通る給水路と、
前記給水路から給水口を通して水が供給され内部に水を貯留したタンクと、
前記タンクに貯留した水を吐水口へ導く吐水路と、
前記給水口から前記タンク内に供給される水に塩水を添加する塩水供給手段と、
前記塩水供給手段により塩水が添加された水を前記タンク内で電気分解することにより除菌水を生成する除菌水生成手段と、
前記タンク内の水位に応じて、前記給水路から前記タンクへの給水を制御する制御手段と、を備え、
前記タンクには、前記タンクへの給水を行う最低水位と、前記最低水位よりも高い水位を示す除菌水補充水位とが設けられ、
前記制御手段は、前記タンク内の水位が、前記除菌水補充水位を下回った際に、前記吐水口からの吐水が継続している場合には前記給水を行わず、前記吐水口からの吐水が停止した場合には前記給水を行うことを特徴とする除菌水生成装置。
前記制御手段は、前記タンクに貯留した水を排出したのち、前記タンクへの給水を行うことで、除菌水を入れ替える除菌水入替機能を有することを特徴とする請求項１記載の除菌水生成装置。
前記除菌水入替機能は、前回の除菌水の入替えから、所定時間が経過し又は前記除菌水補充水位を所定回数下回った場合に実行されるものであり、
前記制御手段は、前記タンク内の水位が前記最低水位になって給水がなされたことを、除菌水の入替えと判断することを特徴とする請求項２記載の除菌水生成装置。
前記制御手段は、前記タンク内の水位が前記除菌水補充水位を下回った際に前記吐水口からの吐水が停止した場合に、当該停止から所定時間経過後に前記タンクへの給水を開始することを特徴とする請求項１記載の除菌水生成装置。
前記制御手段は、前記タンク内の水位が前記除菌水補充水位を下回った際に、当該下回ったことを報知する報知手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の除菌水生成装置。