JP2016033020A - 飲料水供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】飲料水供給装置において、水質改善材によってさらなる水質の改善を図るために原水が水質改善材に接する時間を十分に保証することが要請されていた。 原水供給手段からの水が水質改善手段の特定の位置に集中して落下した場合には水が水質改善材全体に十分行き渡らず、水質改善材による水質改善が十分発揮されない場合があった。【解決手段】そこで、原水供給手段の出水口からの水を水質改善材の入り口に拡散して供給できるように原水供給手段の出口と水質改善手段の入り口の間に水流拡散手段を設けるようにした。【選択図】図１

Description

本発明は飲料水供給装置に関し、特に、取替式の給水タンクから供給される原水を水質 改善して飲料水として供給する飲料水供給装置に関するものである。

飲料水供給装置としては例えば特許文献１に示されるように 冷水機本体の内部上側部分に冷水タンクを配置し、この冷水タンクの内部を貯水部と冷水部に仕切る仕切部材を配置し、この仕切部材の下面にたとえば活性炭を不織布で包んで収納したカートリッジを設け、水道水を濾過して飲料水として供給するものがあった。 しかし、従来の技術においては上流からの水圧で水を水質改善材中に強制的に通過させる方式である点と、水質改善済の冷水部の水を飲料水を供給するために供給口を開くと、冷水部が負圧になって貯留部の水を吸引するため、十分な水質改善時間が得られないまま水が水質改善材中を通過し、極端な場合には水質改善材中に水が特定の水路を作ってしまい、その通路のみを通過して、極端に水質改善効果が落ちてしまう等の問題があった。

この問題を解決するため、本発明者らは平成26年6月23日に、特願2014−127992を出願した。この出願は、前者の問題を解決するために、原水供給手段と水質改善手段を切り離し、原水供給手段と水質改善手段の間に形成される水面上の空間を大気開放するとともに水質改善材の上端の水位を水質改善材の上端に近い一定の水位に保つ満水位置決定手段を設けた。
さらに、後者の問題を解決するため、水質改善手段と改善後の水を貯留する清浄水貯留手段を切り離し、水質改善手段と浄水貯留手段の間に形成される水面上の空間を大気開放したものである。
これによって、水質改善効果は飛躍的に改善されたが、原水供給手段からの水が水質改善手段の特定の位置に集中して落下した場合には水が水質改善材全体にむらなく行き渡らず、水質改善材が効果的に使用できない等の問題が残されていた。

特開平５-１４９６６３号 ＷＯ２００７／０９４３６４

そこで、本発明はこのような要請に鑑み、さらに十分な水質改善を図るとともに、水質改善材を効果的に使用できる飲料水供給装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明では、原水供給手段と、この原水供給手段の下流に設け水質改善材を収納した水質改善手段と、前記水質改善手段の下流に設けた水質改善後の水を貯留する清浄水貯留手段と、前記水質改善手段の原水導入部の満水位置を決める満水位置決定手段と、浄水貯留手段に貯留された水を飲料水として取り出す給水手段とを有し、前記水質改善手段の上部、及び清浄水貯留手段の上部を、大気に連通させるとともに、原水供給手段と水質改善手段の間に水流拡散手段を設けたことを特徴とする。

このため水質改善材の上部には特定の場所にのみ集中して水が供給されることがなくなり、水質改善材の上部表面全体に拡散して供給されるようになる。 水質改善材の上部にかかる圧力は大気圧と満水位置決定手段によって決まる所定の水圧のみとなり、満水位置を水質改善材の上端近くに設定すれば、ほぼ大気圧だけで決まる圧力となる。 また、水質改善手段の下流側にある清浄水貯留手段も大気と連通させているから、給水手段を開放した時に水圧改善手段の出口側の圧力が急激に負圧になることもない。 これによって、水質改善材の上部に大きな圧力がかかることがなくなり、水質改善材の下部が大きな圧力で吸引されることもなくなる。 したがって、水質改善材の上の表面には、水が万遍なく供給され、水質改善材中の水はその自重による自然流の落下速度で流下し、それ以上の速度で流下することがなくなった。

これにより、原水供給手段からの水が、水質改善材の特定の部分に集中して落下し、水質改善材の形状に悪影響を与えたり、水が水質改善材全体に均等に行き渡らない等の弊害をなくすことができる。
また、水が、水質改善材中に意図しない特定の水路を作ってしまい、その水路のみを通過することによって、極端に水質改善効果が落ちてしまうという問題も生じなくなった。
したがって、水質改善材中の水の自重による自然流の落下速度によって十分な水質改善時間が得られるような水質改善手段を用いれば、常に十分な水質改善がされた飲料水が得られるようになった。

尚、清浄水貯留手段内の水位が上昇して、水質改善手段の下端を越えると水質改善手段の出口側には大気圧に加えて、前記下端を超えた水位の水頭差分の圧力がかかるが、出口側の圧力増加は、水質改善材の水通水量を抑制する方向に働くだけで、通水量を増加させることはない。 したがって、水質改善材中の水の自重による自然流より、水質改善効果が上がることはあっても、下がることはない。

本第２発明では、水質改善手段として、少なくとも2種類の水質改善材を上下に配置し、上の水質改善材による水質改善に必要な水流通量を下に配置した水質改善材の水流通抵抗を用いて制御するようにした。

一般に、吸着・注出・抗菌系水質改善材は接触面積を増やすために粉状、可粒状、ペレット状としたものが多くこれらの表面に、水を所定時間、接触させることにより効果が発揮されやすい特徴がある。
したがって、単位量あたりの通水量で所望の効果が決まるという特徴がある。
一方、濾過系の濾過材はシート状や固形状で一体的なものが多く、同じ材質なら、面積と厚さの内、一方が一定であれば、他方を変えることによって水流通抵抗を変えやすい特徴がある。
したがって、まず前者について、その全体量から通水量を決め、後者は、面積と厚さを変えてその通水量が得られるようすれば、水質改善手段の設計が自然で容易となる。

第３の発明では水質改善手段の底部に水通過流量抑制部材を配置し、水質改善材による水質改善に必要な水流通量を、この水通過流量抑制部材を用いて形成又は調整する様にした。

このため、水質改善材だけでは水通水量が多すぎて十分な水質改善の効果が得られない場合であっても水質改善材底部の水通過流量抑制部材を設けることによって十分な水質改善効果が得られるようになった。

本第４発明では水質改善手段が、前記清浄水貯留手段に浸漬されているとともに、この清浄水貯留手段を冷却する冷却手段設けるようにした。

この為、季節変化や設置された室温変化などによって気温が上昇しても、水質改善手段が冷却されていることによってそれに浸漬されている、水質改善手段の中の水質改善材も一定以下の温度に保たれ、水質改善手段の水質改善材等に細菌等が増殖するのを防止することができる。

以上のように、本発明の飲料水供給装置によれば、水が一定の水流量でかたよりなく水質改善材を通過するので、安定した水質改善を図ることが可能になる。
また、水質拡散手段を設けているので、水質改善材入り口付近においても満遍なく水質改善材の表面に水を行き渡らせることができ、一層、質改善材中に水を偏りなく通過させることができ、水質改善材も効率的に使用することが出来る。

本発明の一実施形態を示す飲料水供給装置の全体斜視図である。 飲料水供給装置の垂直断面図である。 飲料水供給装置の部分拡大垂直断面図である。 ボトルの正面図である。 給液キャップの正面図である。 封止弁の動作説明図である。

なお、以下に説明する実施形態はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱ない範囲で当業者が行う種々の設計的改良も本発明の範囲に含まれる。

図１は飲料水供給装置の斜視図を示す。 図１において、飲料水供給装置のハウジング201は前方へやや湾曲膨出する縦長の略直方体形状をなし、フロアＦ上に設置されている。 ハウジング201の前面（図１の左面）は上下方向の中間位置が凹陥して、凹陥部211の左右位置に給水部として温水用および冷水用の公知の各給水コック（175，170）が突設されている。 そして、これら給水コック（175，170）の下方の、凹陥部211の下側面が飲用カップの置き台214になっている。各給水コック（175，170）には湾曲して下方へ延びるレバー体215が設けられて、レバー体215を前方から押し操作することによって給水コック（175，170）が開放されるようになっている。

ハウジング201の頂部は、平面視で角型の上カバー110で閉鎖されている。そして上カバー110には上カバーガイド部111が形成されている。 上カバー110はボトルウオーター等液体容器（以降『ボトル』と略）の天地を逆さに倒立して取り付けた状態で、ボトル120の保持機能を兼ねる。 上カバーガイド部111は周方向の一か所（本実施形態では後方位置）が下方へ凹陥しており、凹陥部118の底面にはこれを上下方向へ貫通して大気連通部133が設けられている。

図2、3に示すようにボトル120の容器内には原水121を保存している。ボトル120は、図４、図5に示すように着脱可能な給液キャップ122で外気と遮断されている。 給液キャップ122は封止弁123を有し、単独状態で密閉状態を形成する閉鎖状態に維持するよう図６（a）に示すように、弾性部124により押圧習性されている。 したがってボトル全体として単独の状態では液体が漏れることはない。

次に第２図、第３図、に基づいて説明すると、上カバー110のガイド部111はすり鉢形状からストレート形状に移行するボトルガイ112を有し、その底部113には筒状の突起114と開口穴115を有する。 上カバーガイド部111は、すり鉢形状からストレート形状に移行するこのボトルガイド112でボトル120をガイドして、開口穴115とボトル120の給液キャップ122を嵌合する。 開口穴115の内側はシステム内部に対し開口部116となっている。

さらにメカニズム的には、ボトル120の給液キャップ122が、上カバーガイド部111のすり鉢形状からストレート形状部に移行して、ボトルガイド112の底部113に到達した際、筒状の突起114が弾性押圧している弾性部材124を押し縮め（押し上げられる）、この時、図6(b)に示すように、給液キャップ122についている封止弁123を開き開状態にする。 この状態は筒状の突起114にある開口穴115とボトル120との間では流路を形成したことなりこの開口穴115とボトル120との間でと形成された流路と、ボトル120で原水供給手段が構成される。

水質改善システムについて初期状態から説明する。 開口部116から流出した被水質改善水121aは水質改善手段の第一セクションである水質改善手段の導入部131に放出され、その底部に設置したメッシュ132で第一弾の水質改善を受ける。 この時、開口部116から流出した被水質改善水121の出口に対応するメッシュの中央付近には、水流拡散手段としての水流拡散板135が設けられており、流出した被水質改善水が直接メッシュを通り抜けて、水質改善材にあたらないように、一旦水を受け止めて、四方に拡散させてからメッシュの下の水質改善材に供給されるようにする。 この場合水質拡散板135はメッシュの下側に取り付けても、上側に取り付けても、樹脂等でメッシュと一体に形成しても良い。 また、メッシュを用いない場合は、ボトルガイドの底部113と水質改善材の中間に配置して、ボトルガイドの底部113にアーム等で保持して取り付けるようにしても良い。

さらに被水質改善水121aは第二セクションである活性炭137で第二弾の水質改善を受ける。 前記活性炭は、粉末状、顆粒状、ペレット状、固形状いずれでもよい。 交換しやすいよう図示しない透水性のパッケージで覆われ、筒状の活性炭収容部139に収納され、底面は第一セクション同様メッシュ157に支持・固定されている。

メッシュ132及び活性炭素137によってゴミや微生物が吸着捕集されるとともに、脱臭が行われる。活性炭素の捕集対象物はカルキ、トリハロメタン、有機物、臭気物質、および塩素系有機物等である。 活性炭素としては植物由来の天然繊維や鉱物由来の合成繊維、あるいは天然繊維と合成繊維の混合物を炭化してバインダを用いて調製した繊維状活性炭が好適に使用できる。 ここで活性炭素には、人体の体液に最も近いバランス割合の鉱物成分（Ｋ，Ｃａ，Ｎａ，Ｍｇ）を有する等張液として供給可能な生物ミネラルを添加しても良い。

さらに被水質改善水121aは第三セクションである中空糸膜141で第三の水質改善を受ける。 中空糸膜141には中空糸の束を集積固着しその断面を底面として露出させ、糸の表面より吸収した水分子を中空糸の一端を解放した断面から放出することにより0.3ミクロン程度の細かさでフィルタリングする。 ここでは、中空糸膜141を筒状のガイドケース142にセットし、第二セクション二セクションである活性炭137の下面側に形成した。 ガイドケース142は、活性炭収容部139のネジ部138にネジ止め固定されている。 144はガイドケース142の内ネジ部である。 第三セクション141では通過する被水質改善水121aは中空糸膜の定める透過速度で通過して下方へ落下しその下端部143から放出される。 したがって、この下端部143が水質改された水を自然落下で放出する水質改善手段の放出部となる。

中空糸膜としては、孔径が０．０１〜０．０９μｍで周壁部にスリット状の超微細孔を設 けた繊維の集合体が好適に使用できる。

尚、開口部116から流出した被水質改善水121aに対し水質改善システムには水質改善材での フィルタリングによる水流通抵抗があり水質改善システム内に貯水傾向状態にあり、「開 口部116からの流入量＞＞第三セクション141の中空糸膜透過量」の関係にある。したがっ て、水質改善システム内の水は徐々に上昇し被水質改善水121aが満水位置117まで上昇するにつれて、開口部116からの流出は一端抑制される。

つまり、水質改善手段導入部131の水面が、ボトルガイド112内の底部113よりわずかに上方の満水位置117まで上昇するとボトル120 内からの水の落下は自動停止する。
この満水位置117を決めるのが満水位置決定手段である。
したがって、ここでは底部113を有するボトルガイド112と、水質改善手段が結合部136で結合されたときの導入部131内のボトルガイド底部113の位置により決まる。

次に、水質改善後の清浄水121ｂは清浄水済貯留手段に導入され貯留される。
ここで、清浄水貯留手段は、大気連通部154により大気開放されていて、上部を貯留槽150、下部を貯留槽冷却室155にと、一部を仕切り板151で上下に二分された部屋を有する構成となっている。
尚、大気連通部110は上カバー154とハウジング201を貫通する孔によって形成されるハウジング外連通部134によってハウジング外の大気と連通している。
清浄水貯留手段の上部150、下部155は、これらの断熱と固定をかねる発泡スチロール等の断熱材で形成された断熱固定部材130で覆われている。
最初は清浄水121ｂによる液面位置152が貯留槽冷却室155の底部付近にあるが、徐々に、貯留槽冷却室155の底部から液面位置152を上昇させていく。
この第三セクション141から貯留槽150内の清浄水121ｂに落下している状態をパターン1（大気放出）と定義し、大気圧のみが作用する力関係で状態が決定される。

水質改善手段の下端を越えると水質改善手段の出口側には大気圧に加えて、超えた水位の水頭差分の圧力がかかるが、さらに時間が経過するにつれて液面位置152は上昇しつづけ、上部の貯留槽150を満たし清浄水121ｂが満水位置117まで上昇した時点で均衡し、開口部116からの清浄水121ｂの流出は停止する。
この第三セクション141から貯留槽150の清浄水121中に落下している状態をパターン２（水中放出）と定義する。

浄水貯留手段の下方にはさらに温水槽160があり、清浄水121ｂを導入するための清浄水取り入れ口156が仕切り板151近傍上部に設置され貯留槽冷却室155より上の液体を導入できるよう供給管153が配置され他端は温水槽160の下部161に接続されている。 温水槽160には温水取り出し用に、温水槽160の上部162に接続される温水供給管163（一部図示しない）が温水コック175に接続されている。 今の状態では温水コック175が閉じられているので空気で満たされている温水槽160には清浄水121ｂはほとんど流入できない。

ここで温水コック175を開くと貯留槽150の清浄水121ｂは供給管153を通って温水槽160を満たす。
この貯留槽150の満水位置117にあった液面位置152は温水槽160の容積分供給されるため一時的に大幅に低下する。
このため、均衡がこわれ、前述の第二パターンに従って再び下部116から清浄水121ｂが流出し、前述のパターン1、パターン2に従って液面位置152が満水位置117に戻るまで継続する。

温水槽160には図示しない加熱手段があり、この加熱制御手段により温水槽160の清浄水121ｂは所望の温度の温水になる。

一方で、貯留槽冷却室155に蓄積された清浄水121ｂは、本体下方に設置した冷凍機167からの冷媒伝達管を貯留槽冷却室155の外周に巻き回した冷却部169により冷却され所望の冷水になる。 冷凍機167は貯留槽冷却室155に取り付けた図示しないセンサを用いて図示しない温度制御手段により制御することは言うまでもない。

次に、冷温水の使用状態を説明する。 冷水の取り出しは、貯留槽冷却室155の底部と冷水コック170が図示しない冷水供給管で接続されているので、所望の温度で保存されている冷水を取り出すには、冷水コック170を解放する。

冷水コック170を解放すると満水位置117と冷水コック170の水頭差により貯留槽冷却室155の底部から図示しない冷水排出管を通して冷却された清浄水121ｂが供給される。
温水の取り出しは温水供給管163（一部図示せず）が温水槽160から温水コック175に接続されているので、温水コック175を開くと、清浄水121ｂが満たされた満水位置117と温水コック175の水頭差（冷水コックと同じ位置）により温水になった清浄水121ｂが排出される。

この時水の流れは、取り出した温水と同量の清浄水121ｂが貯留槽150から供給管153を通して温水槽160へ補填される。
尚、温水槽160において供給管153を底部に配置し、温水供給管163を上部に配置した理由は、常温の清浄水121ｂを導入するめ、熱対流を考慮して補填水は下部、取り出しは上部としている。

水質改善手段の原水導入部に設ける満水位置決定手段は、光学式、フロート式等の水位センサ―を用いて水質改善材上部の水位を検出できるようにし、原水供給手段の流路に電磁弁を設けて前記水位センサ―からの信号により所定の満水位置で電磁弁を閉じるように構成しても良い。

また、原水供給手段の他の実施例としてタンクに、原水を使用するに従って収縮する軟質タンクを用いることも可能であるし、上部に原水供給部がある上部が大気解放された容器型のものを用いても良い。 この場合は、水質改善手段の原水導入部に設ける満水位置決定手段は、光学式、フロート式等の水位センサ―を用いて水質改善材上部の水位を検出できるようにし、原水供給手段の流路に電磁弁を設ける前述の満水位置決定手段を用いると、実施が容易となる。

121…原水、120…ボトル、110…上カバー、135…水流拡散板、137…活性炭、139…活性炭収容部、141…中空糸膜、142…ガイドケース、117…満水位置、150…貯留槽、151…仕切り板、160…温水槽、167…冷凍機 、169…冷却部 、175…温水コック、170…冷水コック、214…置き台

Claims (4)

1. 原水供給手段と、この原水供給手段の下流に設け、水質改善材を収納した水質改善手段と、前記水質改善手段の下流に設けた水質改善後の水を貯留する清浄水貯留手段と、前記水質改善手段の原水導入部の満水位置を決める満水位置決定手段と、浄水貯留手段に貯留された水を飲料水として取り出す給水手段とを有し、前記水質改善手段の上部、及び清浄水貯留手段の上部を、大気に連通させるとともに、原水供給手段と水質改善手段の間に水流拡散手段を設けたことを特徴とする飲料水供給装置。
2. 前記水質改善手段には複数の水質改善材が上下に配置され、上部の水質改善材による水質改善に必要な水流通量を下部に配置した水質改善材の水流通抵抗を用いて制御したことを特徴とする請求項１に項記載の飲料水供給装置。
3. 前記水質改善手段の底部に水通過流量抑制部材を配置し、水質改善材による水質改善に必要な水流通量を、この水通過流量抑制部材を用いて形成することを特徴とする請求項１に項記載の飲料水供給装置。
4. 前記水質改善手段が、前記清浄水貯留手段に浸漬されているとともに、この清浄水貯留手段を冷却する冷却手段を有することを特徴とする１乃至３に項記載の飲料水供給装置。

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