JP2022139795A - 紫外光照射装置を設けた管継手およびそれを用いた給水装置 - Google Patents

Abstract

【課題】奥行寸法をコンパクトにするとともに、紫外光照射ユニット配管部材を備えた給水装置を提供する。【解決手段】外部に露出する注出口の先端もしくはその近傍に紫外光照射ユニットを設ける。紫外光照射ユニットは、流路内を流れる飲料水の移動方向に沿って配置された導光部材と紫外線ＬＥＤとを具備する。導光部材には、導光部材の側面に設けた入射面から紫外線ＬＥＤからの光が入射する。導光部材の流路側の表面および入射面が導光部材内に入射した紫外光の出射面となる。紫外光の出射面の面積を広くして出射する紫外光により飲料水の殺菌が行われる。導光部材を用いるので飲料水の流れに対する抵抗を小さくして取付ることができる。また、紫外線ＬＥＤと同時に可視光ＬＥＤを設けて同時に点灯するように制御する。可視光ＬＥＤが点灯することで注出口の先端領域を照明することもでき商品性を高めることもできる。【選択図】 図３

Description

本発明は、ミネラルウォーター等の飲料水を充填した交換式の飲料水容器に充填された飲料水を提供するウォーターサーバー等の給水装置に関するものであり、特に紫外光照射装置を設けた給水用の注出口に関するものである。

日本の水道水は水道法により基準値が定められている。水道水は、塩素消毒により病原微生物の殺菌が行われ、また送水中に殺菌効果を持たせるため塩素が注入されている。ウォーターサーバーは、主にオフィスや病院などで利用されることが多く、ミネラルウォーター飲料水が入ったリターナルボトルをセットして利用するタイプのサーバーが普及している。近年、一般家庭にも普及してきており、リターナルボトルで使われる大きなボトルでなく、取り扱いの容易な小さなワンウェイボトルを利用するタイプや、水道水濾過型タイプのものも使用されている。

ウォーターサーバーは、ミネラルウォーター飲料水を注出口を通じて液体を供給する。注出口は外部に露出しているため、塩素残留がないミネラルウォーター飲料水を用いるウォーターサーバーの場合には、水道水の注出口に比べて菌や有機物が外部から入り込む危険性がある。雑菌が繁殖した状態で液体を供給してしまうと、雑菌を含む液体が供給されてしまうおそれがある。また、塩素処理が施された水道水の場合であっても、マンションなどの貯水タンクや配管などの劣化により外部から汚染される場合がある。

このような衛生面での問題を解決するために、飲料水の経路中に殺菌装置を設けることが提案されている。例えば特許文献１では、ボトル給水口から注出口に至るウォーターサーバー本体内の配管の途中において紫外線照射することが提案されている。特許文献１のウォーターサーバは、飲料水の流路に沿って紫外線発光ランプおよび断面略半円形状の反射鏡を配置して、紫外線発光ランプからの紫外線を流路を流れる飲料水に対して紫外線を照射している。

特開２００５－３５００６７号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたウォーターサーバでは、直管形状の紫外線発光ランプを用い、それを覆うように略半円形状の反射鏡を配置しなければならないため、大型化する。特に直線上とした流路を設けなければならず、その直線状の流路に沿って紫外線発光ランプおよび反射鏡を設置するスペースを必要とする、直管形状の紫外線発光ランプは本体内部に収容する必要がある、外部に露出している注出口から本体内部の紫外線発光ランプにより照射される経路に至る流路については殺菌処理が行われない、などの問題が生じている。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的のひとつは、飲料水が吐出する注出口先端もしくは注出口先端近傍において注出口内を通って給水される飲料水に紫外線を照射するようにした給水装置を提供することにある。

また、本発明の別の観点によれば、給水装置に着脱可能で、注出口先端もしくは注出口近傍に紫外線照射装置を備えた管継手を提供することを別の目的とする。

本発明の一態様は、前記課題を達成するために下記［１］から［４］の紫外光を使用した給水装置および給水装置用の注出口を提供する。
［１］ 飲料水を貯留するタンクと、
前記タンク内の飲料水を吐出する注出口および前記タンクから前記注出口への配管を収容するサーバー本体と、
を備えた給水装置であって、
前記サーバー本体は、前記注出口もしくは前記配管の前記注出口側端部に紫外線照射装置を備えており、
前記紫外線照射装置は、前記タンクから注出口に向かって配管内部を通る前記飲料水の移動方向に沿って配置された導光部材を具備した紫外光照射ユニットを有し、
前記紫外光照射ユニットは、前記導光部材の端面の一つに対向して配置された複数の紫外線ＬＥＤと、前記紫外線ＬＥＤを搭載するＬＥＤ搭載基板と、前記導光部材の前記配管外側の表面を覆う反射部材とを有し、
前記導光部材は、前記配管を通ってきた飲料水が流れる流路を備えており、当該流路に沿った方向に延びる内側表面および前記内側表面に対向する外側表面からなる一対の表面と、前記一対の表面に直交する一対の端面とを有し、
前記紫外線ＬＥＤは、前記一対の端面のうちの一方の端面が前記紫外線ＬＥＤから出射した紫外光が入射する入射面となるように、前記紫外線ＬＥＤに対向して配置、もしくは光学部材を介して前記入射面近傍に配置され、
前記内側表面が、前記紫外線ＬＥＤから出射し当該導光部材内に導光された光が前記流路内に向けて出射する光出射面とされ、
前記飲料水が、前記出射面から出射した紫外線によって前記導光部材表面および前記流路内部を通る飲料水を殺菌することを特徴とする給水装置。
［２］ 前記紫外線照射装置は、前記配管に接続する交換可能な管継手に設けられていることを特徴とする上記［１］に記載の給水装置。
［３］ 前記紫外線照射装置は、さらに、前記入射面から前記導光部材内に入射する光を発光する可視光ＬＥＤを具備と、
前記可視光ＬＥＤの点消灯を制御する可視光ＬＥＤ制御部と、
前記可視光ＬＥＤから出射した光の検出対象からの反射光を受光する受光素子と、
前記紫外光線ＬＥＤの点消灯を制御する紫外線ＬＥＤ制御部と、を備え、
前記紫外線ＬＥＤ制御部は、前記受光素子が前記検出対象からの反射光を受光しているとき、または、前記可視光ＬＥＤが発光していないときには、前記紫外線ＬＥＤが発光しないように制御することを特徴とする上記［２］に記載の給水装置。
［４］ 飲料水を貯留するタンク内の飲料水を給水する給水装置に着脱可能な管継手であって、
前記管継手は、前記タンクと前記注出口との間を接続する配管に着脱可能な配管側の接続口と、前記接続口と繋がった流路を有し前記飲料水が吐出する注出口先端もしくは当該注出口先端近傍に設けた紫外線照射装置と、を備えており、
前記紫外線照射装置は、前記タンクから注出口に向かって配管内部を通る前記飲料水の移動方向に沿って配置された導光部材を具備した紫外光照射ユニットを有し、
前記紫外光照射ユニットは、前記導光部材の端面の一つに対向して配置された複数の紫外線ＬＥＤと、前記紫外線ＬＥＤを搭載するＬＥＤ搭載基板と、前記導光部材の前記配管外側の表面を覆う反射部材とを有し、
前記導光部材は、前記配管を通ってきた飲料水が流れる流路を備えており、当該流路に沿った方向に延びる内側表面および前記内側表面に対向する外側表面からなる一対の表面と、前記一対の表面に直交する一対の端面とを有し、
前記紫外線ＬＥＤは、前記一対の端面のうちの一方の端面が前記紫外線ＬＥＤから出射した紫外光が入射する入射面となるように、前記紫外線ＬＥＤに対向して配置、もしくは光学部材を介して前記入射面近傍に配置され、
前記内側表面が、前記紫外線ＬＥＤから出射し当該導光部材内に導光された光が前記流路内に向けて出射する光出射面とされ、
前記飲料水が、前記出射面から出射した紫外線によって前記導光部材表面および前記流路内部を通る飲料水を殺菌することを特徴とする管継手。

上記した発明によれば、流路内を流れる液体の移動方向に沿って延びる導光部材を具備した紫外光照射ユニットを備えた管継手を用いるので、設置スペースを小型化することができ、簡単に紫外線照射ユニットを設置することができる。

また、紫外光照射ユニットは、導光部材の端面に設けた紫外線ＬＥＤからの光を流路に沿って延びて形成された導光部材の表面から出射する構成としたので、紫外線ＬＥＤから出射する紫外線によって広い面積に渡って流路内を流れる飲料水等を照射できる。これにより外部に露出している注出口から侵入する雑菌の繁殖等を抑えることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るウォーターサーバー（給水装置）を示す概略正面図である。 図２は、ウォーターサーバーの概略構成を模式的に示す図である。 図３は、紫外光照射ユニットを設けた注出口を説明するための概略断面図であり、飲料水の流れる流路に沿った方向の断面である。 図４は、紫外光照射ユニットの要部を示す模式的な断面図であり、飲料水の流れる流路に直交する方向の断面である。 図５は、紫外光照射ユニットの入射部を説明するための概略断面図である。 図６は、第１の変形例を説明するための要部の概略断面である。 図７は、第２の変形例を説明するための要部の概略断面である。

以下、本発明に係る紫外光照射装置を備えた給水装置について、ウォーターサーバーを例として好適な実施の形態を挙げて、図面を参照して説明する。

〔第１の実施の形態〕
第１の実施の形態のウォーターサーバー１を、図１～図７を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るウォーターサーバー（給水装置）１を示す概略正面図である。図１に示すように、本実施形態によるウォーターサーバー１は、本体２と、本体２の上部に着脱可能にセットされた飲料水（飲料物の一例）充填したボトル３とを有する。また、本体２の正面には、冷水及び温水の注出口である冷水注出口４及び温水注出口５が備えられ、それら注出口の下にコップ等を置く棚６が設けられている。冷水注出口４には冷水コック７が設けられ、この冷水コック７を開くことによってコップ９等に冷水を供給する。温水注出口５には温水コック８が設けられ、この温水コック８を開くことによってコップ９等に温水を供給する。冷水コック７および温水コック８の代わりに電磁弁を設け、スイッチにより電磁弁の開弁および閉弁を制御することで給水するものでも良い。

（本体）
図２は、ウォーターサーバー１の概略構成を模式的に示す図である。第１の実施形態によるウォーターサーバー１は、飲料用の冷水及び温水を、利用者の要求に応じて注出できるようにするために本体２の内部に、冷水タンク１１および温水タンク１２を備える。冷水タンク１１には冷却装置１４が設けられており、冷却装置１４により冷水タンク１１の下方部分を冷却する。温水タンク１２には加熱装置１５が設けられており、加熱装置１５により温水タンク１２内の飲料水を加熱する。冷却装置１４および加熱装置１５は電源４１に接続され、制御部４０によって制御されている。

冷水タンク１１と温水タンク１２は、冷温水タンク接続管１３を介して接続されている。温水コック８を開いて温水タンク１２から飲料水を注出したときに、冷水タンク１１内の飲料水が、冷温水タンク接続管１３を通って温水タンク５に流入する。冷水タンク１１の冷却装置１４で冷却された低温の飲料水が、冷温水タンク接続管１３を通って温水タンク１２に流入するのを防止するため、冷温水タンク接続管１３の上端は冷水タンク１１の冷却装置１４よりも上方で開口している。

冷水コック７を開いて冷水タンク１１から低温の飲料水を注出したとき、冷水タンク１１内の水位が下がる。冷水タンク１１内の水位は、上記したように温水タンク１２から高温の飲料水を注出したときも低下する。冷水タンク１１の水位が下がったときには水ボトル３内の飲料水が、水導入管１６を順に通って冷水タンク１１に流れ込むようになっている。

ボトル３には、図示しない差込口が設けられており、差し込み口に水導入管１６および空気導入管１７が挿脱加納に取り付けられる。水導入管１６は、ボトル３と冷水タンク１１とを接続する。ボトル３内の飲料水は、水導入管１６を通って冷水タンク１１に飲料水を供給する。空気導入管１７はボトル内の圧力を大気圧に保つために設けられている。例えば、ボトル３の差し込み口がキャップと嵌合する形状に形成されており、水導入管１６および空気導入管１７を設けたキャップを嵌合することでボトル３を交換可能に設置している。

冷水タンク１１にはタンク容量検知手段１９が取り付けられている。タンク容量検知手段１は、例えば水位センサを用いる。水位センサは、冷水タンク１１に貯留された水の水位が、予め定められた第１の水位以上か未満かを検知するように配置されている。また、冷水タンク１１内にも空気を導入する空気導入管１７および空気導入口１８を設けても良い。

空気導入口１８には、塵埃や微生物のボトル３内への侵入を防ぐために図示しないフィルタユニットが取り付けられている。フィルタユニットは、ＨＥＰＡフィルタなどが用いられる。なお、ボトル３が柔軟な素材により形成され、ボトル３内の飲料水が水導入管１６を通って冷水タンク１１に供給された場合でも、ボトル３内の圧力が低下せずに容器の大きさが小さくなって容量が小型化する場合には、空気導入管１７および空気導入口１８を省略することができる。また、空気導入口１８には、後述する紫外光照射ユニット２０を具備する管継手１０を設けることが好ましい。紫外光照射ユニット２０から照射する紫外線により空気を殺菌することができる。

冷却装置１４は、例えば冷媒の圧縮と膨張を利用する公知のタイプのものを用い、冷水タンク１１に冷却パイプを巻き付る。冷却パイプはエバポレータとして機能し、制御部４０によって制御され、冷水タンク１１内の飲料水を低温（５℃程度）に保つよう動作する。

加熱装置１５は、例えば制御部４０によって制御される電気ヒーターを用いる。温水タンク１２内の飲料水は高温（９０℃程度）に保つように動作する。温水タンク１２、冷温水タンク接続管１３は内部が熱水殺菌される。また、温水タンク１２の高温水を使って冷水タンク１１側を高温水殺菌する。飲用者に供給される温水は温水タンク１２から供給する温水と冷水タンク１１から供給する冷水を混合して望ましい温度となるようにして供給することもできる。

電源４０が接続された制御部４０は、図示しない電線によって冷却装置１４、加熱装置１５を制御する。また、水位センサからの出力信号に応じて図示しない電磁弁やポンプの動作も制御する。

冷水タンク１１と冷水注出口４は、冷水用配管４ａにより接続されている。冷水用配管４ａには冷水コック７が設けられている。冷水注出口４は外部に露出しているため、菌や有機物が外部から侵入することにより冷水注出口４の管内壁にて雑菌が繁殖するおそれがある。雑菌が繁殖した状態で飲料水を供給してしまうと、雑菌を含む液体が供給されてしまう。そこで、本実施形態においては、冷水注出口４の周辺に紫外光照射ユニット２０を設け、雑菌の繁殖を抑える構成としている。

温水タンク１２と温水注出口５は、温水用配管５ａにより接続されている。冷水用配管４ａには冷水コック７が設けられている。温水注出口５も外部に露出しているので冷水注出口４と同様に雑菌が繁殖するおそれがある。高温水殺菌が行われるので冷水注出口４に比べれば温水注出口５に雑菌が繁殖するおそれは小さい。しかしながら、温水をカップ等に注ぐとき、コーヒーやミルク等の糖分やたんぱく質を含んだ飛沫が注水バルブの出口付近に付着することがある。そのままで長時間温水を使用しなかった場合、本来のミネラルウォーターと比較して付着菌を増殖させることがあるので、温水側の注出口においてもいえども安心はできない。そこで、冷水注出口４と同様に温水注出口５の周辺に紫外光照射ユニット２０を設けて雑菌の繁殖を抑えるようにすることが好ましい。冷水注出口４および温水注出口５に設ける紫外光照射ユニット２０は同一のものを設けている。以後の説明では冷却水注出口４を中心に説明し、温水注出口５に設けた紫外光照射ユニット２０についての説明は省略する。

（管継手）
次に紫外光照射ユニット２０を設けた管継手について説明する。エルボ１０は屈曲した管継手であって、端部には冷水用配管４ａと接続するためのネジ山が設けられている。これにより簡単に交換できるように設置される。冷水用配管４ａと接続された端部と反対側の端部を飲料水を吐出する注出口４４として利用している。紫外光照射ユニット２０は、エルボ１０の中の注出口側に設けている。

（紫外光照射ユニット）
図３は、紫外光照射ユニット２０を設けた注出口を説明するための概略断面図であり、飲料水の流れる流路に沿った方向の断面である。図４は、紫外光照射ユニット２０の要部を示す模式的な断面図であり、飲料水の流れる流路に直交する方向の断面である。図５は、紫外光照射ユニット２０の入射部を説明するための概略断面図である。紫外光照射ユニット２０は、図３に示すように冷却水注出口４４内を流れる飲料水の移動方向Ｆに沿って延びるように配置された導光部材２１を備える。紫外光照射ユニット２０は、冷却水注出口４４の先端部に固定され、導光部材２１の壁面が飲料水の移動方向Ｆに沿っている。

導光部材２１は、紫外線を透過する性質、特に殺菌線とも呼ばれている殺菌効果をもつ紫外線を透過する性質を有する材料を用いて板形状に形成されている。本実施形態では合成石英ガラスを用いている。合成石英ガラスはソーダガラスに比べると高価であるが、紫外線透過特性に優れるので導光部材として好適である。窓ガラスに多く使用されているソーダガラスは例えば厚みが４ｍｍで殺菌線の透過率が約０％であるが、結晶石英は厚さ１ｍｍで９９％以上の透過率を示し、合成石英ガラスも１８０ｎｍの紫外域の光に対しても良い透過性を示す。

他の材料として樹脂材料を用いることが考えられる。しかしながら、例えばＡＢＳ樹脂は紫外線照射によりポリブタジエンの架橋反応が起こって変質・硬化する。ＰＰは非結晶領域の分子が切断され易いと考えられ紫外線照射により溝が生じる。ＰＣは黄変が見られる。シリコン樹脂、アクリル樹脂、シリコン変性エポキシ樹脂は３００ｎｍよりも長い波長域の光に対しては８０％以上の高い透過率を示すものの、それよりも短波長のＵＶ－Ｂ領域およびＵＣ－Ｃ領域の波長の紫外線に対する透過率は低い。それゆえ使用する紫外線ＬＥＤの種類に応じて適切な材料を選択する。少なくとも結晶石英を使用すればＵＶ－Ａ，ＵＶ－ＢおよびＵＶ－Ｃ領域の紫外線を透過することができる。例えばアズワン株式会社が販売しているビオラモ紫外線透過型ディスポセル ＵＶＣシリーズの場合には紫外線領域から可視領域（220～800nm）の光に対して透過性を示す（https://axel.as-1.co.jp/asone/g/NCGK066351/?q=%E7%B4%AB%E5%A4%96%E7%B7%9A%E9%80%8F%E9%81%8E）ので、導光部材２１として利用できる。

なお、ＵＶ－ＡとはＣＩＥ（国際照明委員会）で波長によって分類されている波長３１５～４００ｎｍの紫外線。ＵＶ－Ｂは波長２８０～３１５ｎｍの紫外線。ＵＣ－Ｃは波長１００～２８０ｎｍの紫外線である。また、殺菌線とは狭義には波長２５３．７ｎｍの強い殺菌効果を持つ紫外線を意味するが、以後の説明においては、波長２５３．７ｎｍ以外の波長であっても殺菌効果を示す波長域、例えば２７５ｎｍの深紫外線ＬＥＤは大腸菌、インフルエンザウイルス、ノロウイルス等に対して殺菌、不活化の効果があると報告されており、２６５ｎｍの深紫外線ＬＥＤによる不活化も報告されている。このような報告の波長域であるＵＶ－Ｃ領域の紫外線も殺菌線に含むものとして説明する。

図４は第１端面２１ａを上側から見た紫外光照射ユニット２０の要部を模式的に示す平面図である。導光部材２１は、流路２８側から見たときには図３に示すように流路２８に沿って延びる面であり、流路２８と直交する方向から見たときには、図４に示すように流路２８の周囲を囲う円環形状の円筒体となる。本実施形態では図４に示すように４個の導光部材２１を互いに密着して設置して円筒体としている。言い換えれば、円環形状をその中心軸を中心に４つに切断した半環形状の集合体である。それぞれの半環形状の導光部材２１は、対向する一対の端面２１ａ、２１ｂを有する。図３に示すように飲料水の流れ方向Ｆに対して上流側の第１端面２１ａが紫外光が入射する入射面となり、他方の下流側の第２端面２１ｂが入射した紫外光の一部の紫外光が出射する出射面となる。

第１端面２１ａに対向するようにリフレクタ２７を設ける。リフレクタ２７は、図３に示したように紫外線ＬＥＤ２３から出射した光を反射して第１端面２１ａから導光部材２１内に入射させるための反射面を備える。なお、図４においては、理解しやすくするためにリフレクタ２７およびＬＥＤ搭載基板２４を省略し、複数の紫外線ＬＥＤ２３と第１端面２１ａとの関係がわかるように示している。

導光部材２１の流路２８と反対側の表面、すなわち図３において流路２８を挟んで外側の表面が第１表面２１ｃである。第１表面２１ｃの外側には、第１表面２１ｃの全体を取り囲むように反射部材２５を設けている。流路２８側に位置する表面が第２表面２１ｄである。図３に示すように第２表面２１ｄも入射した紫外光の一部の紫外光が出射する出射面となる。説明の便宜上、導光部材２１から出射する紫外光のうち第２端面２１ｂから出射する紫外光をＵＶ１と表記し、第２表面２１ｄから出射する紫外光をＵＶ２と表記する。

（紫外光光源）
紫外光光源として、ＬＥＤ搭載基板２４に実装した複数の紫外線ＬＥＤ２３を用いる。紫外線ＬＥＤ２３は、少なくとも殺菌線を出射するＬＥＤ（発光ダイオード）素子をセラミックからなる枠体内部に設置し外部にプリント基板上のハンダランドなどと接合するための電極を備えたパッケージされた表面実装タイプのＬＥＤを用いた。複数の紫外線ＬＥＤは、導光部材２１の第１端面２１ａに沿って並ぶようにＬＥＤ搭載基板２４の一方の表面上に搭載されている。紫外光照射ユニットを小型化および軽量化するためには、複数の紫外線ＬＥＤ２３を流路２８の周囲を囲むように並べるのが好ましい。リフレクタ２７で反射させてから入射するようにせずに、第１端面２１ａと対向するようにして複数の紫外線ＬＥＤ２３を並べても良い。また、複数の紫外線ＬＥＤ２３は、同一の発光波長の紫外線を発光するものに限らず、異なる波長の紫外線を発するＬＥＤを含んでいても良い。

（ＬＥＤ搭載基板）
ＬＥＤ搭載基板２４は、アルミや銅板などと高熱伝導樹脂を貼り合わせた金属ベース基板を用いる。金属ベース基板を用いることでリジッド基板を用いる場合に比べて高放熱性とすることができ、紫外線ＬＥＤ２３から発生する熱の放熱性を高めることができる。ＬＥＤ搭載基板２４には複数の紫外線ＬＥＤ２３を接続する配線およびコネクタが備えられており、点灯制御部４２からの信号に応じて複数の紫外線ＬＥＤ２３の点灯状態が制御される。

（反射部材）
反射部材２５はアルミニウム金属シートにより形成され、図３および図４に示すように導光部材２１の第１表面２１ｃの全面を覆う。流路２８の周囲を囲むように円筒形状に形成されている。反射部材２５の導光部材２１側の表面は、研磨面もしくは高反射率の平滑な表面としたアルミニウム層を設けた反射面とされ、導光部材２１の内部に入射した紫外線ＬＥＤ２３からの光が第１表面２１ｃから外部に出射したときに反射して第１表面２１ｃに戻すように密接して配置する。アルミニウムは紫外域の波長の光に対して高い反射率を示すとともに軽量であるため好適である。反射部材２５の外側にステンレス円筒や樹脂円筒を設けても良い。

（リフレクタ）
リフレクタ２７もアルミニウム金属により形成されている。リフレクタ２７は流路２８に沿った方向の断面においては回転楕円面を基調とした形状であって、紫外線ＬＥＤ２３が楕円の内側の第１焦点の位置となり、第２焦点が流路２８内となるような形状としている。これにより紫外線ＬＥＤ２３から出射した光が第１端面２１ａから導光部材２１内に導入され、第２表面（出射面）２１ｄに向かって進むようにできている。例えばトロイダル面形状をなす。

次に、紫外線ＬＥＤ２３が点灯した場合について説明する。

紫外線ＬＥＤ２３が殺菌線の波長の光を出射するＬＥＤである場合、殺菌線の紫外光により大腸菌やノロウイルスなどを不活化したり殺菌することができ得る。コロナウイルスに対する不活化も見当されている。紫外線による殺菌効果はＲＮＡに直接損傷を与えることにより菌、ウイルスの不活化を行うことにより得られていると言われている。紫外線ＬＥＤ２３は点灯制御部４２によりその点灯状態が制御され、ＬＥＤ搭載基板２４を介して紫外線ＬＥＤ２３に駆動信号が供給される。紫外線ＬＥＤ２３が点灯すると、リフレクタ２７にて反射した後に導光部材２１の第１端面（入射面）２１ａに向かって紫外光が照射される。第１端面（入射面）２１ａから導光部材２１の中に導入した紫外光は、一部の光が導光部材２１の中を繰り返し反射しながら第２表面２１ｄから出射し、別の一部は導光部材２１の中を繰り返し反射しながら第２端面２１ｂから出射する。

紫外線ＬＥＤ２３から出射した光の一部は、第２表面（出射面）２１ｄから流路２８内を照射する。従って、流路２６の内部を流れる飲料水を取り囲むようにして周囲から照射する。導光部材２１の内部を導光してきて第２表面２１ｄに到達する光は、臨海角に満たない角度で到達した光は内面反射して外部に出射しない。臨界角を超えた角度で到達した光のみが外部に出射する。したがって導光部材２１の外部に出射する光ＵＶ２は、第２表面２１ｄに対して数度の角度斜めに出射する光が主流となる。すなわち、出射光ＵＶ２は図３において破線矢印で示したように流路２８内を流れる飲料水の上流側から下流側に向かって斜め方向に出射する光となる。

第１端面（入射面）２１ａから導光部材２１の中に入射した光の他の一部は、第２端面２１ｂ（出射側面）から出射する。ＵＶ１は第２端面２１ｂ（出射側面）から出射する紫外線を示す矢印である。ＵＶ１は冷水注出口４の先端部を紫外光により除菌することができる。

菌などの微生物を死滅させるために必要な紫外線照射量は波長により異なり、ＵＶ－ＡよりもＵＶ－Ｂが効果的であり少ない照射量で良い。さらにＵＶ－ＢよりもＵＶ－Ｃが効果的である。従って、ＵＶ－Ｃの波長域の紫外線ＬＥＤ２３を用いることで、短い時間で死滅させることができる。よって、広い面積から照射することができるので、流路２８内に侵入した微生物、雑菌、ウイルスなどを効率的に死滅させることができる。

（可視光発光ユニット）
次に、可視光発光ユニット３０について説明する。本実施形態においては紫外光照射ユニット２０に可視光発光ユニット３０も具備している。

可視光発光ユニット３０は、紫外線ＬＥＤ２３の点灯状態を知らしめる機能と、紫外光照射ユニット２０を光らせて意匠性を高める機能を担う部分である。本実施形態においては、紫外光照射ユニット２０の導光部材２１を利用して照明することで意匠性を高める。そのため、可視光発光ユニット３０は可視ＬＥＤ光源３１と可視ＬＥＤ点灯制御部とを設け、導光部材２１、ＬＥＤ搭載基板２４、反射部材２５、リフレクタ２７などは紫外光照射ユニット２０と共用する。

ＬＥＤ搭載基板２４の表面側に紫外線ＬＥＤ２３と並べて可視ＬＥＤ光源３１を設ける。これにより図３に示したように、紫外線ＬＥＤ２３から出射した紫外線と可視ＬＥＤ光源３１から出射した可視光は、ともにリフレクタ２７により反射した後に導光部材２１内に入射する。このような配置とすることで、可視光発光ユニット３０は、導光部材２１内において繰り返し反射しながら、一部の光が第２表面２１ｄから流路２８を流れる飲料水を照らす間接照明として機能する。また、他の一部の光は第２端面２１ｂから出射する。これにより導光部材２１を発光面として利用し、また導光部材２１から漏れ出た光で流れている飲料水を照明するので、照明品位を高めることができる。

可視ＬＥＤ光源３１は、単色を発光するＬＥＤでも良いが、複数色を発光することができるようにＲ，Ｇ，Ｂの３種類のＬＥＤ素子を一つのパッケージ内に設けて個別に点灯できるようにしたマルチ発光の面実装タイプのＬＥＤを用いることが好ましい。赤色（Ｒ）の発光色、緑色（Ｇ）の発光色、青色（Ｂ）の発光色の夫々を切り替えて発光したり、混色光を発光するようにすれば、吹き出し口を通して様々な色で照明することができ、より一層演出性を高めることができる。

可視ＬＥＤ点灯制御部は、可視ＬＥＤ光源３１の点消灯を制御する。紫外光照射ユニット２０の紫外線ＬＥＤ２３は紫外線ＬＥＤ点灯制御部により点消灯が制御されている。可視ＬＥＤ点灯制御部に機能ブロックとして紫外線ＬＥＤ点灯制御部を含む回路としても良い。

紫外線は可視光ではないため、紫外線ＬＥＤ２３が点灯した場合であっても目視にて点灯状態を確認することができない。そのため、例えば冷水注出口４の下方にコップ９を手で保持した状態のまま給水を行うこともあり得るかもしれない。人への殺菌線の照射は好ましくない。

そこで、本実施形態では紫外線ＬＥＤ２３を点灯状態にするときには、同時に可視ＬＥＤ光源３１も点灯するように制御する。具体的には紫外線ＬＥＤ点灯制御部から紫外線ＬＥＤ２３に出力するＯＮ／ＯＦＦ信号と同期した信号を可視ＬＥＤ点灯制御部３２に入力する構成とし、紫外線ＬＥＤ２３のＯＮ－ＯＦＦと可視ＬＥＤ光源３１のＯＮ－ＯＦＦを完全に同期させている。これにより紫外線ＬＥＤ２３の点灯を可視ＬＥＤ光源３１の点灯により知らしめることができる。

紫外線ＬＥＤ２３から照射する紫外線を受光する受光素子を棚６や本体２の側面に設け、その受光素子からの出力信号に基づいて制御しても良い。例えば、可視光線センサ素子の出力に応じて紫外線ＬＥＤ２３が点灯するように制御する。その際に、紫外線ＬＥＤが正常にＯＮ／ＯＦＦしているか否かを判定し、正常と判定した場合には可視ＬＥＤ点灯制御部３２により可視ＬＥＤ光源３１を正常モード状態で点灯させ、異常と判定した場合には可視ＬＥＤ点灯制御部３２が可視ＬＥＤ３１を常時非点灯もしくは異常モード状態で故障に応じた点灯、例えば赤色の点滅させ、警報ランプと同様に警報状態であることを知らしめる。

紫外線に感度を有する受光素子は、可視光に感度を有する受光素子に比べて一般的には高価である。また、同じ価格ならば感度も低い。そこで、可視ＬＥＤ光源３１の発光波長に対して感度を持つ受光素子を代用することでコストを低減することができる。棚６もしくは本体２の側面に可視光用の受光素子を設けて利用する。紫外線ＬＥＤ２３を点灯させるときには、可視ＬＥＤ光源３１を常に変調した所定の変調周波数で点灯させる。所定の変調周波数で点灯することで外光と差別化を図る。コップのみが置かれて手が存在しない場合において、所定の変調周波数の光を受光したときの信号を記憶しておき、それを正常状態とする。コップと共に手が存在したときには正常状態に比べて受光素子で得られる光が減少する。これを非正常状態とする。可視ＬＥＤ光源３１の発光を監視することで、紫外線ＬＥＤ２３の点灯を制御することができる。例えば、非正常状態のときには可視ＬＥＤ光源３１の発光および紫外線ＬＥＤ２３の発光を停止するように制御する。これにより目視によっても紫外線ＬＥＤ２３の点灯、消灯状態を確認することができる。このように受光素子を設け、受光素子からの出力信号に応じて可視ＬＥＤ光源３１の発光および紫外線ＬＥＤ２３の発光を制御することで、紫外線ＬＥＤによる人体への照射を防ぐことができる。

上記実施形態では導光部材２１として板形状の合成石英ガラスを使用した。合成石英ガラスは紫外線に対しても高い透過率を示すが硬い無機材料のため、透明樹脂材料のように射出成型装置などの製造装置を用いて任意の形状を成形することが難しい。そこで、導光部材２１の表面をエッチング加工することで図５に示すように微細な凹凸を形成している。なお、図５において微細な凹凸については誇張した寸法で示している。

紫外線ＬＥＤ２３、可視ＬＥＤ光源３１が点灯すると、それぞれの照射光は図５に示すようにリフレクタ２７にて反射して第１端面２１ａから導光部材２１の内部に入射する。導光部材２１の内部を導光する光は、第１表面２１ｃと第２表面２１ｄとの間を繰り返し反射しながら、ときには第１表面２１ｃから出射して反射部材２５で反射して第１表面２１ｃから再入射して進行する。第１表面２１ｃの表面に散乱領域２６が形成されている。散乱領域２６は、反射部材２５に対向している第１表面２１ｃの表面との間に境界部に複数個所が散在して位置する。散乱領域２６を作成するには、第１表面２１ｃの表面に散乱領域２６を設ける箇所以外の表面を覆うマスクを設け、マスクで覆われていない第１表面２１ｃをエッチングすることで、微小の凹凸形状を作成する。エッチングは所定の薬品を用いたウエットエッチングでも所定のガスを用いたドライエッチングでも良い。サンドブラストなどの物理的な力を加えて凹凸を形成する方法は、合成石英ガラスを破損する恐れたがるため好ましくない。凹凸形状の大きさは散乱反射を生じる大きさならば、その大きさは限定しない。

出射面の反対側に位置する第１表面２１ｃに散乱領域２６を設けることで、第２表面２１ｄから出射する出射光ＵＶ３の方向を図５に示すように主に上流側に向かって出射する斜め方向の光以外の方向にも出射させることができる。すなわち、導光部材に直交する方向に向かう光成分を増加させることができ、流路２８の中心部分を流れる飲料水に対する紫外線照射量を増加させることができる。また、流路２８の中に飲料水が流れているときに紫外線を照射しているときについて説明したが、冷水コック７の操作と紫外光照射ユニット２０による照射のタイミングを同期させるように制御すれば、冷水注出口４から飲料水が吐出される毎に紫外線照射を行って雑菌の繁殖等を抑えることができる。

本実施形態の除菌装置１は、上記したような導光部材を用いた紫外光照射ユニットを設けた管継手を用いるので、設置スペースを小型化することができ、簡単に紫外線照射ユニットを取付ることができる。これにより外部に露出している注出口から侵入する雑菌の繁殖等を抑えることができる。紫外光照射ユニットは、流路内を流れる液体の移動方向に沿って延びるように配置した導光部材を用いているので、流路を流れる飲料水に対して抵抗を生じにくい構成とすることができる。また、厚みの薄い小型化した紫外光照射ユニットを得ることができたので、流路を構成する壁面を薄く形成することができる。従って、冷水注出口４が既存の各種ノズルに対して大型化するのを抑止して簡単に設置することができる。

〔変形例〕
次に変形例について説明する。なお、上記した第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を用いて説明し、ここでの説明を省略する。図６は、第１の変形例を説明するための要部の概略断面である。前述した実施形態では、図３に示すように冷水注出口４の先端側が導光部材の第２端面２１ｂとなるようにするために上流側に入射面が配置されるように第１端面２１ａを設けている。第１の変形例においては、図６に示すように上流側に出射面となる第２端面２１ｂを設け、下流側に入射面となる第１端面２１ａを設けている。このようにすれば、上流側に出射面となる第２端面２１ｂが位置するので、紫外光をより上流側に向けて照射することができる。よって、同一の流速で飲料水を流す場合であっても、飲料水に対する紫外線照射時間を長くすることができ、飲料水に対する単位体積当たりの紫外線照射量を増加することができる。

次に第２の変形例について説明する。図７は、第２の変形例を説明するための要部の概略断面である第２の変形例では、エルボ１０の他方の端部に設けた紫外光照射ユニット２０の先端側に、さらに配管を設け配管の先端を注出口としている。即ち、図７に示したように、冷水注出口４の先端は配管の先端であり、冷水注出口４の先端の近傍の配管内に紫外光照射ユニット２０を設けている。さらに、エルボ１０の内部には、紫外光照射ユニット２０とは別に他の紫外線ＬＥＤ２９を設けている。他の紫外線ＬＥＤ２９は、流路２８内を流れる飲料水の上流側に向かって照射するように配置されている。他の紫外線ＬＥＤ２９を設けることで、飲料水に対する単位体積当たりの紫外線照射量をより一層増加することができる。

以上に、本発明の実施形態及びその変形例を説明したが、上記実施形態および変形例はあらゆる点で単なる例示にすぎない。これらの記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。本発明はその趣旨から逸脱することなく他の様々な形で構成の付加、省略、置換及びその他の変更が可能である。例えば、ウォーターサーバーに適用した場合について説明したが、他の種類の給水装置、例えば給茶機やコーヒーサーバーでも外部に露出している注出口を備える。雑菌を含む液体が供給されてしまうおそれを低減するために様々な給水装置に適用することができる。注出口の先端もしくは先端の周辺に紫外光照射ユニット２０を設け、雑菌の繁殖を抑える構成とすれば良い。

また、上記した実施形態及びその変形例では、紫外光照射ユニット２０を配管に取り付ける管継手であるエルボに設ける構成とした。エルボ形状に限らず直管タイプでもＴ字タイプでも問わない。配管に着脱可能なものとすれば、各種の給水装置に取り付けることができる。例えば、電池および点灯制御部も紫外光照射ユニットの内部に収容すれば、紫外光照射ユニット２０を収容した配管部材を交換するのみで紫外光照射による殺菌を行うことができる。また、紫外光照射ユニット２０による照射のタイミングは、冷水コック７の操作と同期する場合に限らない。冷水コック７の操作がされずに冷水注出口４から飲料水が吐出されない状態のときに点灯しても良い。

ウォーターサーバー、コーヒーサーバーなど、各種の液体が流れる流路を備えた給水装置にも適用できる。

１…ウォーターサーバー（給水装置）
２…本体
３…ボトル
４…冷水注出口
５…温水注出口
６…棚
７…冷水コック
８…温水コック
９…コップ
１０…エルボ（菅継手）
１１…冷水タンク
１２…温水タンク
１３…冷温水タンク接続管
１４…冷却装置
１５…加熱装置
１６…水導入管
１７…空気導入管
１８…空気導入口
１９…タンク容量検知手段
２０…紫外光照射ユニット
２１…導光部材
２１ａ…第１端面（入射面）
２１ｂ…第２端面（出射側面）
２１ｃ…第１表面
２１ｄ…第２表面（出射面）
２３…紫外線ＬＥＤ
２４…ＬＥＤ搭載基板
２５…反射部材
２６…散乱領域
２７…リフレクタ
２８…流路
２９…他の紫外線ＬＥＤ
３０…可視光発光ユニット
３１…可視ＬＥＤ光源
４０…制御部
４１…電源
４２…点灯制御部
Ｆ…飲料水の移動方向
ＵＶ１、ＵＶ２、ＵＶ３…出射光

Claims (5)

1. 飲料水を貯留するタンクと、
   前記タンク内の飲料水を吐出する注出口および前記タンクから前記注出口への配管を収容するサーバー本体と、
   を備えた給水装置であって、
   前記サーバー本体は、前記注出口もしくは前記配管の前記注出口側端部に紫外線照射装置を備えており、
   前記紫外線照射装置は、前記タンクから注出口に向かって配管内部を通る前記飲料水の移動方向に沿って配置された導光部材を具備した紫外光照射ユニットを有し、
   前記紫外光照射ユニットは、前記導光部材の端面の一つに対向して配置された複数の紫外線ＬＥＤと、前記紫外線ＬＥＤを搭載するＬＥＤ搭載基板と、前記導光部材の前記配管外側の表面を覆う反射部材とを有し、
   前記導光部材は、前記配管を通ってきた飲料水が流れる流路を備えており、当該流路に沿った方向に延びる内側表面および前記内側表面に対向する外側表面からなる一対の表面と、前記一対の表面に直交する一対の端面とを有し、
   前記紫外線ＬＥＤは、前記一対の端面のうちの一方の端面が前記紫外線ＬＥＤから出射した紫外光が入射する入射面となるように、前記紫外線ＬＥＤに対向して配置、もしくは光学部材を介して前記入射面近傍に配置され、
   前記内側表面が、前記紫外線ＬＥＤから出射し当該導光部材内に導光された光が前記流路内に向けて出射する光出射面とされ、
   前記飲料水が、前記出射面から出射した紫外線によって前記導光部材表面および前記流路内部を通る飲料水を殺菌することを特徴とする給水装置。
2. 前記紫外線照射装置は、前記配管に接続する交換可能な管継手に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の給水装置。
3. 前記紫外線照射装置は、さらに、前記入射面から前記導光部材内に入射する光を発光する可視光ＬＥＤを具備と、
   前記可視光ＬＥＤの点消灯を制御する可視光ＬＥＤ制御部と、
   前記可視光ＬＥＤから出射した光の検出対象からの反射光を受光する受光素子と、
   前記紫外光線ＬＥＤの点消灯を制御する紫外線ＬＥＤ制御部と、を備え、
   前記紫外線ＬＥＤ制御部は、前記受光素子が前記検出対象からの反射光を受光しているとき、または、前記可視光ＬＥＤが発光していないときには、前記紫外線ＬＥＤが発光しないように制御することを特徴とする請求項２に記載の給水装置。
4. 飲料水を貯留するタンク内の飲料水を給水する給水装置に着脱可能な管継手であって、
   前記管継手は、前記タンクと前記注出口との間を接続する配管に着脱可能な配管側の接続口と、前記接続口と繋がった流路を有し前記飲料水が吐出する注出口先端もしくは当該注出口先端近傍に設けた紫外線照射装置と、を備えており、
   前記紫外線照射装置は、前記タンクから注出口に向かって配管内部を通る前記飲料水の移動方向に沿って配置された導光部材を具備した紫外光照射ユニットを有し、
   前記紫外光照射ユニットは、前記導光部材の端面の一つに対向して配置された複数の紫外線ＬＥＤと、前記紫外線ＬＥＤを搭載するＬＥＤ搭載基板と、前記導光部材の前記配管外側の表面を覆う反射部材とを有し、
   前記導光部材は、前記配管を通ってきた飲料水が流れる流路を備えており、当該流路に沿った方向に延びる内側表面および前記内側表面に対向する外側表面からなる一対の表面と、前記一対の表面に直交する一対の端面とを有し、
   前記紫外線ＬＥＤは、前記一対の端面のうちの一方の端面が前記紫外線ＬＥＤから出射した紫外光が入射する入射面となるように、前記紫外線ＬＥＤに対向して配置、もしくは光学部材を介して前記入射面近傍に配置され、
   前記内側表面が、前記紫外線ＬＥＤから出射し当該導光部材内に導光された光が前記流路内に向けて出射する光出射面とされ、
   前記飲料水が、前記出射面から出射した紫外線によって前記導光部材表面および前記流路内部を通る飲料水を殺菌することを特徴とする管継手。
5. 交換式の飲料水を貯留するボトルと、
   前記ボトルと接続され前記ボトル内の飲料水を貯留するタンクと、
   前記タンク内の飲料水を吐出する注出口および前記タンクから前記注出口への配管を収容するサーバー本体と、
   前記注出口もしくは前記配管の前記注出口側端部に設けた紫外線照射装置と、
   前記サーバー本体に設けられた制御部と、を備え、
   前記紫外線照射装置は、前記タンクから注出口に向かって配管内部を通る前記飲料水の移動方向に沿って配置された導光部材を具備した紫外光照射ユニットを有し、
   前記紫外光照射ユニットは、前記導光部材の端面の一つに対向して配置された複数の紫外線ＬＥＤと、前記紫外線ＬＥＤを搭載するＬＥＤ搭載基板と、前記導光部材の前記配管外側の表面を覆う反射部材とを有し、
   前記導光部材は、前記配管を通ってきた飲料水が流れる流路を備えており、当該流路に沿った方向に延びる内側表面および前記内側表面に対向する外側表面からなる一対の表面と、前記一対の表面に直交する一対の端面とを有し、
   前記紫外線ＬＥＤは、前記一対の端面のうちの一方の端面が前記紫外線ＬＥＤから出射した紫外光が入射する入射面となるように、前記紫外線ＬＥＤに対向して配置、もしくは光学部材を介して前記入射面近傍に配置され、
   前記内側表面が、前記紫外線ＬＥＤから出射し当該導光部材内に導光された光が前記流路内に向けて出射する光出射面とされ、
   前記飲料水が、前記出射面から出射した紫外線によって前記導光部材表面および前記流路内部を通る飲料水を殺菌することを特徴とするウォーターサーバー。

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