JP2020507696A - ドレイン分路汚水と連続循環浄水 - Google Patents

Abstract

【解決手段】本開示の実施形態によれば、水供給システムは、浄水を連続的に流して再循環し、ユーザの手に触れた水だけを分路する。水流を利用可能にするためのセンシングは不要であり、ユーザの動作は汚水をドレインに効果的に分路する。水供給システムは、浄水放出口、浄水流入口、汚水ドレイン、及び循環ポンプを備えている。水流は放出口から連続的に流れ、流れが遮られていなければ水の流入口に受け入れられる。ユーザの手洗い行為などによって流れが遮られると、流れは流入口から分路して、代わりにシンク及びドレインに落ちる。【選択図】図１

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１６年２月８日に提出された仮出願第６２／２９２，３７５号の３５ＵＳＣ§１１９に基づく利益を主張し、当該仮出願は、引用を以て本明細書の一部となる。

［連邦政府による資金提供を受けた研究の記載］
適用なし。

本発明は、一般に、水供給システムに関する。より具体的には、本発明は、シンク、蛇口、及びポンプ装置を備えており、浄水を連続的に循環させ、ユーザの手に触れた汚水を分路する水供給システムに関する。汚染水のみを分路して浄水を再循環させることによって、水供給システムは、水の節約を向上させる能力を有する。

幾つかの従来技術のシステムが、水を節約するために設計されてきた。例えば、公衆トイレでは、ユーザの手が蛇口の下に置かれると、自動的に水流を出すセンサに依存したシステムがある。水を節約するために、ユーザの手が除かれると、流れが終了する。広く使用されているこのようなシステムは、自動水栓と呼ばれることが多い。自動水栓には、赤外線センサのような、ユーザの手の近接を感知するセンサと、水流を開にする電気切替弁という２つの主要部分がある。

このような自動水栓は、センサと切替弁の両方に関連する問題を抱えている。例えば、センサは必ずしも正確ではなく、水流の開始が早過ぎたり、ユーザが蛇口から手を離した後に水流が継続することがある。水の浪費に加えて、このようなセンサの正確な応答性の欠如は、ユーザに不便をもたらす。

これらのタイプのシステムの主な欠点は、コスト増である。加えて、自動水栓は、経時的に消耗して切れてしまうバッテリか、専用の電源を必要とする。これらの構成要素は、故障し易い。実際のところ、自動水栓による節水手法の根本的な欠点は、センシングと切替に依存していることであって、双方とも、電力と保守を必要とする余分な構成用途によって実行されて、失敗する可能性がある。

その他の節水システムには、飛行機やその他の公衆トイレで使用されるような自動閉鎖式水栓が含まれる。このようなシステムでは、ユーザは水栓のノブを押して水流を開始する。ノブがゆっくりとオフの位置に戻ると、その時点で水流が止まる。ユーザは、このような水栓は不便であると感じる。何故ならば、水栓が開いたままである期間が一定であって、特定のユーザには通常は短すぎるために、水栓を使用している間に数回再押し必要があるからである。水栓が長く開いたままだと、水が無駄になり続ける。このような水栓は、機械式タイミング機構が故障し易く、その結果、時間が更に短くなり、不便を招くか、或いは、時間が更に長くなって、水が無駄になる。自動閉鎖式水栓のもう一つの欠点は、汚れた手でそれらに触れる必要があることであって、公衆トイレや保健医療施設における衛生上の危険となる。従って、先行技術の欠点に悩まされない節水システムを開発することが有益であろう。

本開示の実施形態によれば、水供給システムは、浄水を連続的に流して再循環させ、ユーザの手に触れた水だけを分路する。水流を利用可能するためのセンシングは不要であり、ユーザの動作が、汚水をドレインに効果的に分路する。或る構成では、水供給システムは、浄水放出口、浄水流入口、汚水ドレイン、及び循環ポンプを備えている。水流は、放出口から連続的に流れ、流れが遮られていなければ流入口に受け入れられる。ユーザの手洗い行為などによって流れが遮られると、流れは流入口から分路して、代わりにシンク及びドレインに流れる。循環ポンプは、流入口から放出口へと水を連続的に移動させ、水は、原水と組み合わされてよい。このシステムは、水流の流入口と放出口を様々な位置に配置することで、様々な構成で設計することができ、様々な用途について柔軟性と快適性をもたらす。

システムが１つの循環ポンプと１つの循環弁によって可動するので、本発明は、複数の水栓が同じ場所にあるモスク、ホテル、及び空港において特に経済的である。対照的に、自動水栓は、各シンク上において各水栓のためのセンサ及びスイッチ／ソレノイドを必要とする。

節水に関して、多くの状況下で自動水栓が従来のシステムよりも悪化していると結論付けている研究がある。本発明のシステムは、汚水だけを分路することによってこの問題を解決し、ユーザが水の流れ／ビームから手を離すと、水は無駄にならない。節約の利益に加えて、本発明の水供給システムは、更なる以下の利益を提供する：（１）従来の水栓に共通な細菌の拡散を抑制する；（２）高齢者又は身体障害者の利用を支援する；（３）温水によるやけど事故の危険性を減らす。

別の実施形態では、オゾン及び紫外線処理が、水流及び再循環水に適用されてよい。再循環に起因して、水がシステム内で滞留する時間が長くなるために、衛生を改善することができる。更に別の実施形態では、照明を水流に加えることで、装飾的な特徴がもたらされてよい。この機能は、豪華なホテルや家屋で使用されてよく、連続して流れる水流が、美しい光のパターンで照明する装飾的水泉として機能し、穏やかな背景音楽に同期しても、噴水のゆったりとした音のままにされてもよい。

図１は、或る実施形態に基づく水供給システムの概略図である。

図２は、或る実施形態に基づくツインインペラ再循環ポンプを示す。

図３は、水供給システムの代替的実施形態を示す。

図４は、水供給システムの図であって、水供給システムに組み込まれた循環ポンプアセンブリを示す水供給システムを示す。

図５Ａ乃至Ｃは、分路した水を補充するために使用される循環弁の異なる向きを示す概略図である。

図６Ａ乃至Ｃは、水を補充するために使用される循環弁の代替的実施形態を示す。

図７は、バリア及びレセプタを有する蛇口の設計の代替的実施形態を示す。

図８は、図７に示された実施形態を利用するシステムの重力供給式実施形態を示す。

図９は、代替実施形態としてのシャワーシステムの実施形態を示す。

図１０Ａ乃至Ｂは、中央湯沸かし器と一体化した実施形態に基づく給水システムを示す。

図１１は、図１０に示す節水装置の代替的実施形態である。

図１２Ａ乃至Ｂは、放出口に入る水とインラインである湯沸かし器を有する給水システムを示す。

図１３Ａ乃至Ｂは、本発明の水供給システムを用いて改良された従来のシンク及び蛇口を示す。

図１４Ａ乃至Ｂは、従来システムの強化として使用できる、能動型（activated）ドレインカバーを備えたシステムを示す。

図１５Ａ乃至Ｂは、能動型ドレイン弁を有するシステムを示す。

図１６Ａ乃至Ｂは、既存のシステムのロングシンク変更がなされる実施形態におけるシステムを示す。

図１７は、従来のシンクに組み込まれる実施形態におけるシステムを示す。

図１８は、ロングシンク設計における代替的実施形態を示す。

図１９は、公衆トイレで有用な代替的実施形態を示す。

図２０は、公衆トイレで有用なシステムの代替的実施形態を示す。

図２１は、貯留タンクと主給水タンクとを有する水循環アセンブリを示す。

図２２Ａ乃至Ｄは、機械操作式循環機構を有する代替的実施形態を示す。

図２３Ａ乃至Ｄは、レーザー光変換器を用いて達成できる自動水栓を改善する変形例を示す。

図２４Ａ乃至Ｄは、給水システムの最適な動作を保証するために必要である水の流量、圧力、及び循環ポンプ制御の関係を示す。

或る実施形態では、図１に示されるように、水供給システムは、蛇口又は放出口１０１、浄水流入口１０２、ドレイン１０３、及び再循環システム２０１を備えている。幾つかの実施形態では、再循環システム（又はアセンブリ）２０１は、循環ポンプ２０２及び循環弁２０３を備える。蛇口又は放出口１０１と流入口１０２とは、シンク１０４又は他の流し内に配置されており、ある距離だけ離れている。蛇口１０１は、蛇口１０１を出る水が水の流入口１０２に直に流れるように設計されている。或る実施形態では、水は、層流水として蛇口１０１を出て、ユーザの手のような外力によって妨げられなければ、実質的に全ての水が水の流入口１０２に入る。図１に示すように、蛇口１０１は、流入口１０２よりも低い位置に配置され、水流は、上向きの軌跡を流れる。しかしながら、蛇口１０１を出る水が流入口１０２に入ることを可能にする限りにおいて、蛇口１０１及び流入口１０２の任意の配置が用いられてよい。例えば、図３に示す代替的実施形態では、水流は、放出口１０１から流入口１０２までほぼ鉛直な軌跡を有する。

流入口１０２が受け取った水は再循環システム２０１に入り、そこで、循環ポンプ２０２が水を蛇口１０１に戻す。循環弁２０３は、例えば、自治体の水供給源からの原水を再循環水に加えるために設けられている。これは、水がドレイン１０３に分路されて、流入口１０２に入らない場合に必要とされる。例示的な再循環システム２０１は、図４に示されている。

或る実施形態では、循環ポンプ２０２は、図２に示すようなツインインベラポンプである。しかしながら、水循環ループの管路の受け手側に配置される場合には、シングルインペラポンプが、流入口１０２の後でインラインで使用されてよい。循環ポンプ２０２は、単一シンク専用のものであってよく、又は、公衆トイレ内の複数のシンク用のものであってよい。或いは、１つのポンプ２０２が、循環管路が通って延びる家屋全体に使用されてよい。ポンプ２０２は、電気的に駆動されてよく、又は、家屋に送られる水道水の圧力によって駆動されてよい。インペラシャフト２０４は、水流にむらのある場合に、両方のポンプインペラを動かし続けるために使用できる。

ドレイン１０３は、一般的に見られるように、シンク１０４の最下部に配置される。例示的な一実施形態では、ドレイン１０３は、汚染された水が流入口１０２に入るのを防ぐために、水の流入口１０２から離れて配置される。再び図１を参照すると、２つの水流が示されている。第１の流れは、放出口１０１と流入口１０２の間の空所を横切るが、これは、ユーザが水流の経路を妨げない場合に生じる。ユーザが水流を妨げると、ドレイン１０３を通って第２の流れが流出する。ユーザは、例えば、手を洗う場合に流れを妨げる。このようにして、ドレイン１０３に入る水は、下水系に送られ、又は、浄水を必要としない雑用水道、潅漑、又は他の目的で濾過及び再利用される。

これまでに幾つかの実施形態が開示されてきたが、水システム技術者と水流の物理の専門家とは、意図した用途について性能を確保するために給水システムの技術的実施態様を変更してよい。例えば、幾つかのシステムは何よりも、美しく一貫した水の流れ、即ち「水ビーム」を重んじてよい。より詳細に議論されるように、システム設計は、水圧、循環、水速度及び水ビーム軌跡に関して変更されてよい。

図５Ａ乃至Ｃ及び図６Ａ乃至Ｃは、循環水を原水と混合する循環弁２０３の様々な実施形態を示す。図５Ａに示すように、弁２０３は、閉位置にあり、原水のみが蛇口１０１に向けられている。弁２０３は部分的に開けることができ（図５Ｂ）、原水と再循環水が混合する。弁は完全に開けることができ（図５Ｃ）、再循環水のみが蛇口１０１に向かって移動する。図６Ａ乃至Ｃは、ボール弁を備える弁２０３の代替的実施形態を示す。図６Ａ乃至Ｃにおいて、ボール弁は、閉じた、部分的に開いた、開いた状態で示されている。先述したように、手を洗う場合のようにユーザが水をドレイン１０３に分路する場合には、原水が必要とされる。

或る実施形態では、水供給システムは、単一のシステムが展開できる、家屋内のすべてのシンク１０４又は同様な小規模用途のための再循環システム２０１を有する。公衆トイレでは、単一の再循環システム２０１を複数のシンク１０４に使用して、システムの経済性を高めることができる。更に別の実施形態では、循環ポンプ２０２は、水道水の圧力で、又は中央家屋圧力ポンプによって生成された圧力によって水圧駆動されてよい。水圧が十分である場合、電気ポンプを設置する必要がないので、この水力（水作動式）ポンプ解決策は、家屋の電力消費及び複雑さを低減する点で有利である。

既設の配管を有する家屋に給水システムを組み込み、既存の家屋用中央圧力ポンプを使用して、シンクごとに個別に循環ポンプを設置することを避けるために、同軸状のフレキシブルチューブが既存のパイプに設置されてよい。この方法によって、中央家屋圧力ポンプに戻る新たな組の並列配管を設置するために要する煩雑さと損害とが避けられる。同軸状チューブの欠点は、明らかに総水量の減少に至ることであり、元の配管が小さい場合にはこのオプションは機能しない可能性がある。

一般的な家屋用の使用に加えて、本発明の水供給システムは、ホテル、空港及びショッピングモールの公衆トイレ、レストラン、モスク、水が不足している飛行機及びバスに使用することができる。最近の研究によると、空港の公衆トイレの蛇口には最高レベルの細菌があることが分かっている。連続的に流れる水流があることで、ユーザは、水流を開始するために蛇口１０１又はシステムの他の部分に触れる必要はない。

水を節約するために広く普及している別の方法は、蛇口１０１の先端にエアレータを使用して、空気と水を混合して洗浄目的で消費される水の有効量を減らすものである。水流が流入口１０２に入るのに十分にまとまったままであれば、本発明の蛇口１０１もエアレータを使用できる。循環ポンプ２０２の使用により、意図的に設計されたエアレータを使用してより大量の空気を水と混合させることができるので、標準的なエアレータよりも大きく節約して、またその他の利点も得られる。

図７は、流入口１０２がバリア３０２の背後に配置された代替的実施形態を示す。レセプタ３０１を用いて、水を流入口１０２に向けることができる。このバリア−レセプタ実施形態の主な利点は、循環ポンプがない場合に、又は田舎の環境のように水圧が変化する場合に機能する能力である。水流がシンクに衝突し、依然として流入口１０２によって収集され得る領域がこの設計では拡大されるので、圧力変動によって誤ってドレイン１０３に分路する水が減少する。或る実施形態では、レセプタ３０１は流入口１０２の上に配置されているので、レセプタ３０１によって受け取られた水は重力によって流入口１０２に移動する。

図８は、図７に示したバリア−レセプタの実施形態を用いた循環システムの代替的実施形態を示す。この実施形態では、手動ポンプ２０２が重力タンク３０３と共に使用される。上側の重力タンク３０３からの水は、蛇口１０１に圧力を供給する。蛇口には、普通の蛇口のように水を流すのに使用できるタップ１０５がある。手動ポンプ２０２は、下側のタンク３０４に溜まった水を上側のタンク３０３に移動／再循環させる。下側のタンク３０４は、浄水を貯留しており、当該浄水は循環しており、上側のタンク３０３に圧送される前に、ユーザに接触していない。この実施形態は、電気がない場所で有用である。図８に示す実施形態では、水圧が一定しないことがあるため、水を流入口１０２に向けるために、レセプタ３０１及びバリア３０２が使用される。

図９は、シャワーとして使用される水供給システムの代替的実施形態を示す。水は、蛇口１０１から上向きに噴出する。ユーザが水流に入ると、水は、ユーザの身体に当たって流入口１０２に通じる経路から分路する。その代わりに、遮られた水がドレイン１０３を通って流出する。前述の実施形態と同様に、遮られない水流は、流入口１０２通って循環する。集水領域４０１は、循環しない水を受け取って、ドレイン１０３に流す。

本発明の水供給システムは、再循環プロセスによって水の衛生を高める機会を提供する。例えば、オゾン、水イオン化及び紫外線処理を、再循環システム２０１の水に適用して、水を衛生的にして、殺菌作用を付与することができる。再循環水は処理に複数回接触するので、病原体が処理されないリスクが減少する。

蛇口に触れる結果ではなく、水流に蓄積する細菌があることから、「インプロセス（in process）」又は「能動殺菌（active sanitization）」が再循環ポンプで起こる利点は、病院にとって重要になり得る。或る既知の事例では、自動水栓が従来の水栓よりも細菌の濃度をより高めたことが分かったので、従来の水栓に戻した米国の病院がある。

オゾン処理、紫外線処理、及びイオン化水処理は、実績のある技術であって、浄化用の磁化水は、あまり知られていないが、本発明の再循環システム２０１は、循環プロセスの性質のために以前には不可能な方法で水を処理して、水との接触時間を増加する機会を提供する。

本発明の水供給システムは、節水及び衛生化の他の利点をもたらす。空気が非常に乾燥している場所では、大抵の場合、加湿が必要とされる。暑い乾燥した砂漠の気候や人工的に暖められた空間の室内では、過度に低い湿度が生じることがある。冬では、特に冷たい外気が屋内で暖められると、湿度が１０乃至２０％低下することがある。この低い湿度は、鼻や咽喉の内面などの粘膜を乾燥させることで健康に悪影響を及ぼして、呼吸困難を引き起こすことがある。また、低い湿度は、木製家具に影響を及ぼし、収縮、継ぎ目の緩みや部品の割れを引き起こす。書籍、書類や芸術作品は、非常に湿度の低い状態で収縮し又は歪んで、脆くなることがある。加えて、低湿度の状態では静電気が問題になって、半導体デバイスを破壊し、布地の厄介なまといつきを引き起こし、帯電した表面に埃や小さな粒子を頑固に付着させる。一定の水流を再循環させることで、水供給システムの付近の空気の湿度を高めることができる。

或る代替的実施形態では、循環する水流に香水を注入することができる。部屋の空気の循環水への暴露及び混合と、その浄化、加湿、及び香り付けが誘発する特性とは、システムを連続的に稼働させて、水のエアレーション量と、水ビーム／水流が部屋の雰囲気に曝される長さとを最大にすることによって増加する。或る実施例では、循環水の香り付けは、オレンジ皮の液のような完全に天然の果実抽出物を用いて行われてよい。そうすることで、２つの利点が生じる。それは、人々が公共トイレの壁に装着するバッテリ駆動フレグランススプレー装置の必要性と置き換わり、幾らかの人々が好むように、手を洗った後に手に香料を使用する必要を取り除くであろう。実際に、人々が使用する大抵のハンドソープはそれと混合した何らかの香りを有している。

従来のシンク及び水栓では、所望の水温に達するまで水を流出させるユーザによってかなりの量の水が無駄になる。例えば、手を洗う前に温かくなるまで水を流したままにするユーザも存在している。この種の水の浪費は、水温管理型浪費として知られている。この問題を解決して、瞬時に温い水をエンドユーザに提供するために、ポンプ及び閉ループシステムを備えたシステムが開発されている。閉ループシステムを用いて水を家屋のメインヒーターに連続的に循環させることで、水がパイプ内で冷たくなることが抑制されている。図１０Ａは、洗面所が使用されていない場合にパイプ内の水が冷たくなる通常の環境を示す。図１０Ｂには、水が主湯沸かし器５０１を通って連続的に循環する本発明のシステムが示されている。このようなシステムの導入は高価であって、高級住宅のみにおいて行われることが多い。本発明の実施形態では、必要とされる追加のポンプ及び弁はシステムの一部であって、故に追加のコストは不要である。言い換えると、本発明の給水システムは再循環型システムであるので、再循環ループは、蛇口１０１を出る水の温度を温く保つために、家の主湯沸かし器５０１を含めることができる。

循環ポンプ２０２（又は、少なくとも循環弁２０３）は、主湯沸かし器５０１の流入口に配置されて、パイプ内の水がよどまないように又は冷えないようにできる。しかしながら、ユーザがシステムの電源を切ると決めると、パイプ内の水は、時間の経過と共に冷たくなる。システムが再びオンにされ、管内の水が、所望の温水で置換されるために流れている間、水は循環しており、排水されずに無駄にされていない。ユーザが、温度が均一になるのを待つ時間を無駄にしたくないと判断するならば、システムを継続的に稼働させるか、システムを使用する数分前に循環水を循環させるようにプログラムしてよい。

図１０Ｂのシステムは、既存の建物及び配管の改造が必要な場合にはコストがかかる可能性がある。このような状況については、２つのオプションがある。或る代替的実施形態では、図１１に示すように、小さな温度等化チューブ５０２が、再循環システム２０１から湯沸かし器５０１の入口に接続されてよい。このオプションでは、少量の循環水が主湯沸かし器５０１に戻されて、温められる。原水は戻された水に取って代わる。小さいチューブ５０２に戻される水は、温度等化弁５０３を用いて制御される。温度等化弁５０３は、可能な３つの態様で機能し得る。それは、 再循環水の温度に応じて毎時の間隔で湯沸かし器に水を送るようにプログラムされてよい。弁５０３は、循環水の一定部分（３％、５％又は１０％）を湯沸かし器に連続的に送り返してよい。或いは、弁５０３は、例えばシャワーを開始する前に温度の均等化が必要な場合に、ユーザによって手動で操作されてよい。手動弁５０３は、ユーザへの便宜と電力使用効率とのために定量自己閉鎖型（metered self-closing）であってよい。

図１２Ａ乃至Ｂは、図１０に示された装置の代替的装置を示しており、水温制御の無駄を排除して水の節約を達成するが、（特別な切替え方法と共に）シンク１０４の近くに小さなインラインヒータータンク５０４を使用する。インラインヒータータンク５０４は、本発明のシステムに加えて、従来のシステムでも使用されてよい。インラインヒーター５０４は、蛇口に入る前に水を加熱する加熱フィラメント５０５を有する。加熱された水は、金属シート５０６の間を上昇する。金属シート５０６は、ヒーター５０４の頂部まで水を上昇させるのを支援する。図１２Ａは、インラインヒータータンク５０４を通って流れる水を示している。図１２Ｂは、冷水が小さいインラインヒータータンク５０４に分路された後に、主湯沸かし器から直接流れる水を示す。従来の給水システムの代わりに本発明の水供給システムを使用するためには、ユーザは、図１０Ａ乃至Ｂに強調表示されているシステム１０１で、従来の水栓システム（図１２Ａ乃至Ｂに強調表示されている）を置き換える必要があるだろう。

更に別の代替的実施形態では、観賞用の又は装飾的な照明効果をシステムに含めてよい。例えば、蛇口１０１を出る水ビームがＬＥＤライトを用いて着色されてよい。或る設計では、シンクは、互いに向き合う２つの半円内に複数の水源と複数のレセプタとを有してよい。ＬＥＤライトは、別々であって、幾つかの水ビームの間で変えられてよい。それはまた、幾つかの適切な音楽と同期してよい。システム内で再循環する水が流れる音によって、落ち着きの効果が増す。

図１３Ａ乃至Ｂは、既存のシンク１０４に後付けされた本発明の水供給システムを示す。この設計では、ドレイン１０３と同心のシンク１０４の底部に、循環水レセプタ即ち流入口１０２が追加されている。しかしながら、流入口１０２は、ドレイン１０３の開口よりも数センチメートルだけ高い。図１３Ａは、連続した水流を示しており、この流れは、ユーザの手によって触れられず、流入口１０２を通って循環する。図１３Ｂは、水がドレイン１０３を通って流れる遮られた流れを示す。この改良はコンパクトであり、シンク１０４の既存の孔を使用できる。

図１３Ａ乃至Ｂに示す簡単な変形例では、分路した水の一部が流入口１０２に落ちるので、循環水の純度は１００％ではないであろう。純度は、例えば、９５％であるかも知れない。フィルタを使用して純度を９７％のレベルにできるであろうが、ユーザによっては受け容れられないと感じるであろう。この問題を克服するために、流入口１０２は、図１４Ａ乃至Ｂに示すように、ソレノイド作動式カバー６０１で覆われてよい。この実施形態では、ユーザの手によってセンサがトリガされて、ソレノイドが作動して流入口１０２が覆われる。図１４Ａは、閉位置にあるカバー６０１を示しており、図１４Ｂは、開位置にあるカバー６０１を示している。或いは、ソレノイド弁６０２を使用して、図１５Ａ乃至Ｂに示すように、流入口１０２に入った水を排出パイプに分路してよい。図１４Ａ乃至Ｂに示す実施形態と同様に、図１５Ａは、水流がユーザの手に接触している場合、ソレノイド弁６０が排水パイプに水を分路する模様を示しており、図１５Ｂは、弁６０２が遮られていない水流を循環させる模様を示している。

この分流システムは、従来の自動水栓でも使用できる。再循環システム２０１では、新しいタイプのセンサが使用されてよい。例えば、容量性又は導電性センサなどのセンサが使用されてよい。具体的には、図１４Ａ乃至Ｂ及び図１５Ａ乃至Ｂの実施形態でトリガされるセンサは、容量性センサとされてよい。水流が遮られると、容量性システムは電荷の変化を検出して、ドレイン弁６０２又はソレノイド作動式カバー６０１を作動させる。この新規な方法の利点は、ユーザの手について、より正確で正確な検出が達成され、より効率的な節水とユーザの利便性とが得られることである。

図１６Ｂは、「ロングシンク」実施形態を示しており、再循環水の純度が改善されている。従来のシンクは、図１６Ａに示されている。ロングシンク１０４の実施形態では、手の泡立ちと洗浄プロセスは、循環レセプタ又は流入口１０２に落ちる汚水を避けて、流入口１０２から離れたところに拘束される。ロングシンク設計は、図１６に示すような新しいシンクであってもよく、 図１７に示すように、シンクが改造されてもよい。

「ロングシンク」実施形態は、図１８に示すように、循環経路を遠ざけるように更に調節されてよい。図示されているように、流入口１０２は、蛇口と共に上方に移動して、流し１０４の縁に接近している。流入口１０２がドレイン１０３から遠いので、この実施形態は循環を強化している。

従来システムに対する別の簡単な変更は、世界中の多くのモスクで利用可能なみそぎ（ablution-process）の水栓に適用可能である。これは、モスクの訪問者によって毎日５回使用され、節水の可能性が非常に高い、この種のシステムでは、図１９に示すように、流入口１０２がドレイン近くの底部に追加される。図示されているように、ユーザは、図示された座席に座ることができ、これは、モスクの典型的な水栓構成である。ユーザの手と水流との間の接触は、水の経路をそらし、水が流入口１０２を通るのを妨げて、その代わりに流れを下側にあるドレイン１０３に流す。

流入口１０２が手洗い行為から更に離れて配置されている図１８に示された実施形態と同様に、図１９に示された実施形態に対する代替的実施形態が図２０に示されている。この実施形態では、流入口１０２は、図１９の実施形態と比較してドレイン１０３から更に離れている。モスクでの使用では、これは、ユーザが自分の足を洗浄することをより困難にするが、意図せずに循環する汚水量を減らすのに役立つ。

図２１は、複数の循環蛇口１０１を配備するモスク又は用途に使用する循環ループを有する例示的な実施形態を示す。貯留タンクは、システムの底に示されており、ポンプ２０２に連続的に水を供給するために使用される。これは、ポンプ２０２が水と空気との二相混合物を送ることを防止する。この二相混合物は、ポンプ２０２を損傷させる虞がある。この主水タンクは、蛇口１０１に水を供給するための貯蔵部として機能し、更に、蛇口１０１に対して適切な圧力を提供する。

或る簡単な実施形態では、連続的な水流は、図２２Ａ乃至Ｄに示すように、含まれている通路内で循環してよい。含まれている通路は、２つのゲート７０２及びゲート７０３を備えており、それらはバネ付勢ヒンジ７０１で回転する。ゲート７０２及びゲート７０３は、蛇口１０１と流入口１０２の間に取り付けられている。ユーザが手を置くと、２つのゲートが回転し、ゲート７０２の開口を通って水が勢いよく流れる。開口の正面図を図２２Ａに示す。側面図は、水供給システムが使用されていない場合（図２２Ｂ）と、使用中（図２２Ｃ）の場合とにおけるゲート７０２及びゲート７０３の位置を示している。使用時には、分れた水流がドレイン１０３を通って排出される。ユーザが手を引っ込めると、ゲート７０２及びゲート７０３が閉じて水を循環させる。この循環は、放出口１０１の近くに示された普通の弁１０５を使用してトリガされてよく、或いは、流れは、連続的に循環されてよい。更に、可撓性金属ストリング７０４がヒンジ７０１の周りに巻かれて、ゲートの内部を通ってよい。ゲート７０２及びゲート７０３が作動すると、可撓性ストリング７０４が伸長して、ゲート７０２及びゲート７０３が閉位置に戻るのを助ける。これは、ゲート７０２及びゲート７０３が立ち往生することなく回転するのを助ける。

図２３Ａ乃至Ｄは、自動水栓を改良する別の変形例を示しており、それは、レーザートランスデューサ８０２を用いて、特定の幾何学的配置で得られて、センシングを制御することができる。センサ装置８０１は、蛇口を開閉する従来の赤外線センサの代わりに、可視光レーザービーム８０２及びセンサを備えている。赤外線センサを使用する場合、センサが何時どこで手を検出するかをユーザは知らないので、蛇口を開くことが容易でないことがある。可視光レーザービーム８０２を用いると、ユーザは、手が蛇口の下を通過する際に、レーザービームが手で反射されるのを見ることになる。レーザービームがユーザの手によって遮断されると、蛇口が開に切り換えられる。自動水栓の主な欠点は、或る一定流量を有する傾向から、ユーザが必要とする以上に水を浪費するか、又は、特定の時間に水の必要量が少なすぎてユーザにとって不便であることである。この欠点を克服するために、センサ装置８０１は、ユーザが流量を制御できるように、各々がレーザービームを有する複数のレーザートランスデューサ８０２を使用してよい。第１のレーザービームが遮断されると、可能な限り低い流量で蛇口が開き、最大限節水することができる。第２又は第３のレーザービームが遮断されると、図２３Ｂ乃至Ｄに示すように、中間又は最大流量まで流量が増加する。異なる図面の間では、ビームの数が増加している。レーザービームスイッチング装置８０１は、（図２３Ａに示すように）本発明の実施形態に組み込まれてよく、（図２３Ｂに示すように）既存の自動水栓に組み込まれてもよい。図２３Ｃ乃至Ｄは、ユーザによって、どのようにして流量が所望のレベルに制御されるかを示している。

図２３Ａ乃至Ｄに示す実施形態は、レーザービーム８０２及びセンサを使用する実施形態であって、他の実施形態は、図示した３つのトランスデューサ８０２の代わりに、単一のレーザービームトランスデューサ８０２と３つ以上のセンサとを含んでよい。幾何学的配置は、ユーザの手を検出するのに最も効果的なものに最適化されるであろう。センサ装置８０１はまた、水が連続的に循環する本発明のシステム又は普通の自動水栓タイプのシャワーにおいて、シャワーのために使用できる。

図２４Ａは、或る実施形態による水供給システムであって、水流の異なる経路（Ａ乃至Ｃ）を示している。図２４Ｂは、好ましい実施形態において最適な運転及び節水を保証するために必要とされる水の流量、圧力、及び循環ポンプ制御を示すチャートである。本発明のシステムでは、主制御因子の１つとして、（特定の放出口の大きさと放出口／流入口距離に対する）ポンプ速度があり、それは、特に、循環ポンプ２０２がデジタルモータによって駆動されている場合には、非常に正確に制御できる。ポンプ２０２の回転速度は、システムの水の流量を制御する。故に、ポンプ２０２の回転速度は、放出口１０２の面積と配管内の圧力損失とが一定である場合、放出口１０１における水圧を規定する。従って、水流が放出口１０１と流入口１０２の間の空間を橋渡しできるように、放出圧力を調節する必要がある。放出圧力が低いと、水流は、流入口１０２を外れてドレイン１０３に入る。圧力が上昇して、蛇口１０１と流入口１０２の間の空所を橋渡しするのに必要な閾値に達すると、図２４Ａに示すように、水ビームは、低い方の非常に湾曲したものとなる。空所を橋渡しするのに必要な最低圧力及び流量を有する水ビームは、水流「Ａ」である。圧力が増加するにつれて、水ビームは、上側の水ビームＣに描かれているように湾曲せずに、ほぼ真っ直ぐになる。水の流入口１０２の側面図は、変化する水ビームの曲がりを説明するために楕円状になっていることに留意のこと。水ビーム「Ｂ」は、ビームが空間を橋渡しして、最小高さよりも僅かに高い点に達することができる流量を有する。この流量は、ビームが空間を橋渡しして、制御されていない変数に対して僅かな状況依存性（contingency）を残しつつ、流量が高すぎないことを保証している。最大ポンプ回転速度、ひいては、最大水放出圧力及び流量にて、システムは基本的に、従来の蛇口を最大限に開いた場合のように必要以上に水を速く循環させるであろう。図２４Ｂは、放出口１０２における放出圧力に対する水の流量のグラフであって、ポイントがラベル付けされている。ポンプ２０２を較正して、水ビームが適切な軌跡を有することを確実にできることに留意のこと。

また、必要に応じて、本発明は、水の流れを調節したり、流量を制御するために別個に従来の機械的水栓を設ける必要性を排除できることにも留意のこと。水流の開閉や変更は、全てポンプで行えるであろう。一方、ポンプは、タッチレスセンサ又は他のより基本的な手段を使用して電子的に制御され得るが、最初にポンプを較正して、蛇口１０１から放出口１０２までの空間を水が橋渡しする一定の流量に設定することもできる。

本開示は、特定の実施形態を参照して詳細に記載されているが、実施形態の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な変更及び修正を行えることは当業者には明らかであろう。故に、本開示は、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物の範囲に入る限り、本開示の修正及び変形を包含することが意図されている。

Claims (11)

1. 流しと、
   水源と連通しており、前記水源からの水が通って出ていく放出口と、
   前記放出口を出る水を受け入れる流入口と、
   前記流しに配置されたドレインと、
   を備えており、
   流れが遮られていない間、水は、前記流しを渡って前記流入口と前記放出口の間の空所を横切り、
   前記流入口が受け入れた水は、前記放出口へと再循環し、
   前記放出口を出るが前記流入口で受け入れらない水は、前記ドレインに入る、水供給システム。
2. 前記水源及び前記流入口の少なくとも一方から前記放出口に水を供給する循環システムを更に備えている、請求項１に記載の水供給システム。
3. 前記放出口及び前記流入口は、前記流しの両側に位置する、請求項１に記載の水供給システム。
4. 前記ドレインは、前記流しの最下部に配置される、請求項３に記載の水供給システム。
5. 前記循環システムは、水循環ポンプ及び循環弁を備えている、請求項２に記載の水供給システム。
6. 前記流入口に付近に配置されたレセプタを更に備えており、
   前記レセプタは、前記放出口から受け入れた水を前記流入口へと重力で送る、請求項１に記載の水供給システム。
7. 前記循環システムは、加熱器を通るように水の経路を定める、請求項２に記載の水供給システム。
8. 前記流入口が前記ドレインと同心である、請求項１に記載の水供給システム。
9. 水が前記流入口に入るのを防止するカバーを更に備える、請求項８に記載の水供給システム。
10. 前記放出口に取り付けられた第１のヒンジ付きゲートと、
    前記流入口に取り付けられた第２のヒンジ付きゲートと、
    を更に備えており、
    前記第１のヒンジ付きゲートと前記第２のヒンジ付きゲートは、前記放出口から前記流入口に延びる直線と同一線上にある、請求項１に記載の水供給システム。
11. 前記ドレインに入る水は、前記流入口に到達しないように遮られている、請求項１に記載の水供給システム。

Images