JP2016033020A5 - - Google Patents

Description

飲料水供給装置

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１，２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仕切部材により貯水部と冷水部とに仕切り、この仕切部材の下面に例えば活性炭を不織布で包収納したカートリッジを設け、このカートリッジにより水道水を濾過して飲料水として供給する装置が知られていた。
しかし、従来の技術においては、上流からの水圧により、水を強制的に通過させる（水質改善材の中を通過させる）方式であり、水質改善済の冷水部内の水を飲料水を供給するために供給口を開くと、冷水部内が負圧になって貯留部内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たり、極端な場合には水質改善材中に特定の水路ができてしまい、その水路のみを水が通過して、水質改善効果が極端に落ちてしまう事があった。

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発明の飲料水供給装置では、原水供給手段と、この原水供給手段の下流に設けられ、少なくとも１つの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られ、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における満水位置を決める満水位置決定手段と、前記清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、及び前記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水が拡散して供給されるようになる。前記少なくとも１つの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満水位置とに応じた所定の水圧のみとなる。さらに、前記満水位置を前記少なくとも１つの水質改善材の上端近くに設定すれば、前記少なくとも１つの水質改善材の上部にかかる圧力は、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しているから、前記給水手段を開放した時に前記水質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、前記少なくとも１つの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、前記少なくとも１つの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層部には、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流下速度で流下し、その流下速度以上の速度で流下しなくなる。

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、水が前記少なくとも１つの水質改善材中に意図しない特定の水路を作ってしまい水がその水路のみを通過することによって水質改善効果が極端に落ちてしまうという問題も生じない。したがって、前記少なくとも１つの水質改善材中の水の自重による流下速度によって、十分な水質改善時間が得られるような水質改善手段が得られ、常に十分な水質改善された飲料水が得られる。

前記清浄水貯留手段内の水位が上昇して、前記水質改善手段の下端を越えると前記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差の圧力がかかるが、出口側の圧力増加は、前記少なくとも１つの水質改善材における流量を抑制する方向に働くだけで、流量を増加させることはない。したがって、前記少なくとも１つの水質改善材中において水が自重による自然に流れる場合と比較して、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、前記水質改善手段において、複数の水質改善材（少なくとも２種類の水質改善材）を上下に配置し、上部の水質改善材による水質改善に適切な流量を、下部に配置した水質改善材における流通抵抗を用いて制御してもよい。

一般に、吸着・抽出・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その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・固形状にて一体的な構成を有する場合が多く、面積と厚さとの内、例えば一方の寸法を一定にして他方の寸法を変えることによって、流通抵抗を変えることができる。
したがって、まず前者（吸着・注出・抗菌系水質改善材）については、その水質改善材の全体量に基づいて所望の流量を定め、後者（濾過系の濾過材）については、面積と厚さとの何れかを変えて所望の流量が得られるようすれば良い。よって、前記水質改善手段の設計が自然で容易となる。

本第３発明では、前記水質改善手段の底部に流量抑制部材を配置し、前記少なくとも１つの水質改善材による水質改善に適切な流量を、この流量抑制部材を用いて形成又は調整してもよい。

前記少なくとも１つの水質改善材だけでは流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、前記少なくとも１つの水質改善材の底部に前記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る。

本第４発明では、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てもよく、この清浄水貯留手段を冷却する冷却手段を備えていてもよい。

これにより、季節による気温の変化、又は飲料水供給装置が設置された室内の状況の変化等によって室温が上昇したとしても、前記水質改善手段が冷却されていることにより、前記水質改善手段の中の前記少なくとも１つの水質改善材も一定以下の温度に保たれ、前記少なくとも１つの水質改善材等に細菌等が増殖するのを抑制することができる。

本発明の飲料水供給装置によれば、水が一定の流量で偏りなく水質改善材を通過するので、適切な水質改善を安定的に実現することが可能になる。 また、水流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層部に水を行き渡らせることができ、一層、水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機能することが出来る。

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において、飲料水供給装置はフロアＦに設置されている。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ている。ハウジング２０１の前面（図１における左側の面）においては、上下方向の中間位置が凹陥している。凹陥部２１１には、給水部として、温水用及び冷水用の公知の給水コック（１７５，１７０）が設けられている。そして、給水コック（１７５，１７０）の下方に位置する面であって、凹陥部２１１の下側の面が飲用カップの置き台２１４として構成されている。給水コック（１７５，１７０）には、湾曲して下方へ延びるレバー体２１５が設けられている。給水コック（１７５，１７０）は、レバー体２１５が前方から押し操作されることによって開放されるように構成されている。

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。上カバー１１０には、ガイド部１１１が形成されている。上カバー１１０はボトルウォーター等液体容器（以降『ボトル』という）１２０（図２参照）の天地を逆さにして倒立させた状態で、そのボトル１２０を保持する機能を備える。ガイド部１１１は周方向の一か所（本実施形態では後方位置）が下方へ凹陥している。凹陥部１１８の底面には、その底面を上下方向において貫通する大気連通部１３３が設けられている。

図２及び図３に示すように、ボトル１２０の内部には原水１２１が保存されている。ボトル１２０においては、図４及び図５に示すように、着脱可能な給液キャップ１２２によって内部と外気とが遮断されている。給液キャップ１２２は封止弁１２３を有する。図６（ａ）に示すように、ボトル１２０単独では密閉状態となるよう、封止弁１２３には弾性部材１２４による力が作用している。これによりボトル１２０の開口が封止弁１２３により閉塞されている。したがって、ボトル１２０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、図２及び図３に基づき説明する。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ような形状を有するボトルガイド１１２を有する。底部１１３には、筒状の突起１１４と開口穴１１５とが形成されている。ガイド部１１１は、ボトルガイド１１２において、ボトル１２０をガイドして、これにより開口穴１１５とボトル１２０の給液キャップ１２２とが嵌合する。開口穴１１５の内側は、システムの内部に対し開口している開口部１１６として形成されている。

ボトル１２０の給液キャップ１２２が、ガイド部１１１におけるすり鉢形状の部分からストレート形状の部分に移動して、ボトルガイド１１２の底部１１３に到達した際、筒状の突起１１４が弾性部材１２４を押圧し、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が開き、給液キャップ１２２が開状態となる。開状態においては、筒状の突起１１４にある開口穴１１５とボトル１２０との間で流路が形成され、開口穴１１５とボトル１２０との間で形成された流路と、ボトル１２０とにより、原水供給手段の一例が構成される。

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導入部１３１に導入され、導入部１３１の底部１１３に設置されたメッシュ１３２により第一回目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１２１ａの出口に対応するメッシュ１３２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１２１ａが直接メッシュ１３２を通り抜けて、水質改善材にあたらないように、一旦水を水流拡散手段が受け止めて、四方に拡散させてからメッシュ１３２の下の水質改善材に供給されるようにする。この場合水流拡散板１３５はメッシュ１３２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１３２と一体に形成しても良い。 また、メッシュ１３２を用いない場合は、ボトルガイド１１２の底部１１３と水質改善材の中間に配置して、ボトルガイド１１２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、水質改善手段の第二セクションである活性炭１３７で第二回目の水質改善を受ける。活性炭１３７は、粉末状、顆粒状、ペレット状、及び固形状のいずれの形態でもよい。活性炭１３７は、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に収納されている。活性炭収容部１３９の底面には、第一セクション同様、メッシュ１５７が設けられている。

メッシュ１３２及び活性炭１３７によってゴミ及び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１３７の捕集対象物はカルキ、トリハロメタン、有機物、臭気物質、及び塩素系有機物等である。活性炭１３７としては、植物由来の天然繊維又は鉱物由来の合成繊維、あるいは天然繊維と合成繊維と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である。活性炭１３７には、生物ミネラルを添加しても良い。生物ミネラルは、人体の体液に非常に近いバランスで鉱物成分（Ｋ，Ｃａ，Ｎａ，Ｍｇ）を有する液として供給され得る。

さらに、被水質改善水１２１ａは、水質改善手段の第三セクションである中空糸膜１４１により第三回目の水質改善を受ける。中空糸膜１４１は、中空糸が集積及び固着されて形成されている。中空糸の一端（中空糸膜１４１の一方の端部）が露出しており、中空糸の表面から吸収された水分子が開放された他端（中空糸の他端）から放出されることにより、０．３ミクロン程度の細かさでのフィルタリングが可能となる。
本実施形態では、中空糸膜１４１を筒状のガイドケース１４２にセットし、そのガイドケース１４２を第二セクションである活性炭１３７の下面側に設けた。具体的には、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。
符号１４４で示される部分は、ガイドケース１４２の内ネジ部である。第三セクションである中空糸膜１４１では、被水質改善水１２１ａは、中空糸膜１４１によって規定される透過速度で通過して下方へ落下し、中空糸膜１４１の下端部１４３から放出される。下端部１４３が、水質改善された水が自然落下して放出される部分である放出部（水質改善手段の放出部）となる。

中空糸膜１４１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が設けられた繊維の集合体が好適である。

水質改善システムにおいては、開口部１１６から流出した被水質改善水１２１ａが水質改善材にてフィルタリングされることにより、流通抵抗が発生する。メッシュ１３２、活性炭１３７及び中空糸膜１４１が、水質改善材の一例に相当する。このため、水質改善システム内においては水が滞留しやすい傾向にある。例えば、「開口部１１６からの被水質改善水１２１ａの流入量＞＞第三セクションの中空糸膜１４１を透過する被水質改善水１２１ａの量」といった関係にある。したがって、水質改善システム内の水位は徐々に上昇し、被水質改善水１２１ａの水位が満水位置１１７まで上昇すると、開口部１１６からの流出は一旦抑制される。

具体的には、水質改善手段の導入部１３１における水位が、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。満水位置決定手段が、その満水位置１１７を規定する。本実施形態では、満水位置１１７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内の底部１１３の位置とにより決まる。

水質改善後の清浄水１２１ｂは清浄水貯留手段に導入され貯留される。清浄水貯留手段は、連通管１５４及び連通孔１３４を介して大気開放されている。連通管１５４の上部（上方側の入口部）には、図示しないフィルターが設けられており、清浄水貯留手段は、フィルターを介して大気と連通する。フィルターにより、清浄な空気が清浄水貯留手段と連通し得る。また、清浄水貯留手段は、一領域が仕切り板１５１で上下に二分された部屋を有する構成となっている。上部の部屋が貯留槽１５０、下部の部屋が貯留槽冷却室１５５である。
上カバー１１０は、連通管１５４とハウジング２０１とを貫通する孔として形成される連通孔１３４を介して、ハウジング外の大気と連通している。清浄水貯留手段の貯留槽１５０及び貯留槽冷却室１５５は、断熱固定部材１３０で覆われている。断熱固定部材１３０は、貯留槽１５０及び貯留槽冷却室１５５の断熱するとともに固定する機能を有する。断熱固定部材１３０は例えば発泡スチロール等の断熱材で形成される。
例えば、液面位置１５２が貯留槽冷却室１５５の底部付近にあるとして、徐々に液面位置１５２を上昇させていく。被水質改善水１２１ａが、第三セクションとしての中空糸膜１４１から貯留槽１５０内の清浄水１２１ｂとして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、超えた水位の水位の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。第三セクションとしての中空糸膜１４１から貯留槽１５０の清浄水１２１ｂ中に流入している状態をパターン２（水中放出）と定義する。

清浄水貯留手段の下方にはさらに温水槽１６０が設けられている。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近傍に設けられ、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が設けられている。供給管１５３の下端は、温水槽１６０の下部１６１に近接している。
温水槽１６０の上部１６２には、温水取り出し用に、温水供給管１６３（一部図示しない）が接続されている。温水供給管１６３は、温水コック１７５にも接続されている。図３の状態では、温水コック１７５が閉じられていて、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。

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に流入し、温水槽１６０を満たす。貯留槽１５０の満水位置１１７にあった液面位置１５２は、清浄水１２１ｂが温水槽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、再び開口部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及び加熱制御手段が設けられており、加熱手段及び加熱制御手段により温水槽１６０の清浄水１２１ｂは所望の温度に維持される。

一方で、貯留槽冷却室１５５に蓄積された清浄水１２１ｂは、本体下方に設置された冷凍機１６７により所望の温度の冷水となる。冷凍機１６７から冷媒伝達管が延びており、冷媒伝達管は、貯留槽冷却室１５５の外周に巻かれて冷却部１６９を形成している。冷却部１６９を介して、貯留槽冷却室１５５に蓄積された清浄水１２１ｂが冷却される。冷凍機１６７は、貯留槽冷却室１５５に取り付けられた図示しないセンサー、及び図示しない温度制御手段により制御される。

冷温水の使用状態を説明する。貯留槽冷却室１５５の底部と冷水コック１７０とが図示しない冷水供給管で接続されており、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を開放する。

冷水コック１７０を開くと、満水位置１１７と冷水コック１７０の位置（高さ）との間における水位の差により、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が冷水コック１７０から供給される。
一方、温水の取り出しについては、次のとおりである。具体的には、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、満水位置１１７と温水コック１７５の位置（具体的には、高さであり、冷水コックと同じ高さ）との間の水位の差により、温水になった清浄水１２１ｂが温水コック１７５から供給される。

この時、供給され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を導入するため、熱対流を考慮すると補填水は下部、取り出しは上部とすることが好ましいためである。

水質改善手段の原水導入手段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構成され得る。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１１７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は、タンクとして、原水の使用量に応じて収縮する軟質タンクを用いることが可能である。又は、タンクとして、上部に原水供給手段があり、上部が大気開放された容器型のタンクを用いても良い。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としては、光学式、フロート式等の水位センサーを用いて水質改善材上部の水位を検出できるように構成するとともに、原水供給手段の流路に電磁弁を設ける構成を採用することが好ましい。この場合、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 (3)

1. 飲料水供給装置であって、
   原水供給手段と、前記原水供給手段の下流に設けられた複数の水質改善材が上下に配置して収納されている水質改善手段と、さらに、その下流に設けられ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における満水位置を決める満水位置決定手段と、前記清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前記清浄水貯留手段の上部を、大気に連通させるとともに、前記原水供給手段と前記水質改善手段の間に水流拡散手段が設けられており、さらに、前記複数の水質改善材の下部に配置した水質改善材の流通抵抗により、その水質改善手段の水質改善に適切な流量に制御されることを特徴とする飲料水供給装置。
2. 前記水質改善手段の底部に流量抑制部材が配置されて、前記水質改善手段における流量が前記流量抑制部材により制御される請求項１に記載の飲料水供給装置。
3. 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、該清浄水貯留手段を冷却する冷却手段が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の飲料水供給装置。