JP4726822B2 - カセット式給水タンク - Google Patents

Description

本発明は、カセット式給水タンク、特に給水先（例えば加湿器やスチームオーブン等）のトレイに残留する汚水を給水タンクセット時に自動的に回収して、給水タンクから供給されるきれいな水と交換することのできるカセット式給水タンクに関する。

従来より、弁付き給水口が突設された水供給用貯水部を備え、給水口を下にして給水先、例えば加湿器のトレイ上にセットした時にこのトレイ上の開弁手段により給水口の弁が開かれるとともに水供給用貯水部内の上方に空気層ができ、この空気層の圧力が、大気圧−タンク内水の高さヘッドでつりあう負圧となり、給水口の先端開口面よりもトレイ内の水位が下がると給水口を通して水供給用貯水部より水が供給されるようにしたカセット式給水タンクは知られている。

このようなものにおいては、水供給用貯水部内が空になると加湿器の動作が停止し、アラーム等によって給水タンク内への水の補給を促すようになっている。

一方、加湿器のトレイの中の水は、使用時間、使用水量に比例して、カルシウム分、ホコリなどで汚れていく。その結果、汚れている水で加湿することになり、さらにカルシウム濃度が上昇して行き、気化部にスケールが析出し、加湿量の低下を招く。このため、定期的にトレイの水を捨てる必要がある。

そこで、給水タンクを加湿器のトレイ上にセットするときに圧縮され、給水タンクを加湿器のトレイ上から取り外すときに膨張して復元する蛇腹状の空気室を備えた別体からなるスポイト部材と、このスポイト部材の空気室とトレイ底部とを連通させる軟質パイプとを設け、給水タンクを加湿器のトレイ上から取り外すときに、空気室が膨張して復元する際の負圧を利用し、軟質パイプを通じトレイ上の残水を空気室に吸い上げて、加湿器から残水を除去するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平６−２４１５１１号公報（図１、図２）

しかしながら、前述のように蛇腹状の空気室を備えた別体からなるスポイト部材を設けたものにあっては、蛇腹の伸縮動作を可能にするための空間の確保が必要となり、設計上の制約を受け、汚水回収部が大型化せざるを得ない。さらに、スポイト部材の空気室とトレイ底部とを連通させる軟質パイプは、蛇腹の伸縮動作に伴って引っ張られたり、たるませられたりして、吸引口となる先端開口部のトレイ内での位置が不安定で、信頼性に難点がある。

本発明の技術的課題は、汚水回収部のコンパクト化が図れ、かつ給水タンクをトレイ上にセットした時に給水タンクの水供給用貯水部内の上方に形成される空気層内の負圧力を利用して、トレイ上の残水を回収できるようにすることにある。

本発明に係るカセット式給水タンクは、下記の構成からなるものである。すなわち、弁付き給水口が突設された水供給用貯水部を備え、給水口を下にして給水先のトレイ上にセットした時にトレイ上の開弁手段により給水口の弁が開かれるとともに水供給用貯水部内の上方に空気層ができ、空気層の圧力が、大気圧−タンク内水の高さヘッドでつりあう負圧となり、給水口の先端開口面よりもトレイ内の水位が下がると給水口を通して水供給用貯水部より水が供給されるカセット式給水タンクにおいて、給水口と同方向に突出する逆流防止手段付き回収口を有し、前記水供給用貯水部から隔絶された汚水回収用貯水部と、、前記セット時の姿勢でみて、汚水回収用貯水部内の上部と水供給用貯水部内の上部の空気層とを連通接続する連結管と、を設けたものである。

本発明のカセット式給水タンクによれば、水供給用貯水部の下部に汚水回収用貯水部を画成しているので、汚水回収部が給水タンクと一体化されてコンパクトになる。また、給水タンクセット時に汚水回収用貯水部内の上部と水供給用貯水部内の上部の空気層（負圧となる）とが連通されるため、給水タンクセット時に汚水回収用貯水部内を負圧にすることができて、回収口よりトレイ上の残水を吸引して回収することができる。さらに、回収した汚水は、回収口に設けた逆流防止手段により逆流を阻止することができる。

実施の形態１．
以下、図示実施形態により本発明を説明する。
図１は本発明の実施の形態１に係るカセット式給水タンクを給水先である加湿器のトレイ上にセットした状態を後方より示す縦断面図、図２はその給水タンクセット状態を側方より示す縦断面図、図３はその給水タンクセット状態を斜め後方より示す斜視図、図４はその給水タンクセット状態を後方より示す背面図、図５は加湿器の正面図、図６は図１の連結管根本部に設けた汚水混合防止手段を拡大して示す要部拡大断面図、図７はトレイの平面図、図８は給水タンクのセット回数に伴う通水量とトレイ内カルシウム濃度との関係を、残水回収有り（給水後●）、残水回収有り（給水直前■）、残水回収無し（×）の場合を例に挙げて比較して示すトレイ内硬度の通水量変化のグラフであり、縦軸にトレイ内カルシウム濃度、横軸に通水量をとったものである。

図１乃至図７のように本実施形態のカセット式給水タンク（以下、給水タンクという）６は、加湿器１００に適用されたもので、内部の把手６ａ側（以下、上部又は上面側という）が水供給用貯水部４１として、また内部の把手６ａと反対側（以下、下部又は下面側という）が汚水回収用貯水部４２として、画成されている。水供給用貯水部４１には、給水口口金４４と給水口口金弁４５を有し、汚水回収用貯水部４２の一側側を貫通して下方に突出する給水口４３が設けられている。汚水回収用貯水部４２には、給水口４３とは距離を隔てた他側側に、水回収用貯水部下面に固定された回収口口金４８と回収口口金弁４９を有し給水口４３と同方向に突出する回収口４７が設けられている。給水口口金弁４５と回収口口金弁４９は、これらに対応させて加湿器１００のトレイ９の底面に設けた突き出し部５４，５５によってセット時に押し開かれ、開放状態となり、給水口４３と回収口４７がトレイ９内の汚水５７中に浸かるようになっている。なお、回収口４７の下方への突出高さは、給水口４３の下方への突出高さよりも高くなるように設定され、汚水５７中に給水口４３よりも深く浸かるようになっているとともに、図７のようにトレイ９内の突き出し部５４，５５の間に、奥側に連通路となる隙間を形成する流路規制部材９ａが設置され、これによってセットされた給水タンク６の給水口４３と回収口４７間の連通路６１が更に長くなるようになっている。

給水口４３の給水口口金弁４５は給水口口金４４に取り付けられており、給水口口金４４は二重管の端部に被さり、二重管の外管に着脱可能に螺合するようになっている。二重管の外管は汚水回収用貯水部４２と連通し、汚水回収用貯水部４２の排出口７１を構成している。また、二重管の内管は、水供給用貯水部４１と給水口４３とを連結する連結管として構成されている。すなわち、水供給用貯水部４１の給水口４３と汚水回収用貯水部４２の排出口７１とは同心上に設けられ、非使用時には単一の給水口口金４４により閉塞可能となっている。したがって、給水口口金４４を取り外すことにより、給水口４３と排出口７１を同時に開放できるようになっている。

汚水回収用貯水部４２には、連結管５１の一端が上面側より連通接続されているとともに、連結管５１の他端が水供給用貯水部４１内を上部に延び、図５のようにセット時に水供給用貯水部４１内の上部に形成される空気層５６と連通接続されるようになっている。さらに、連結管５１の基部側、つまり汚水回収用貯水部４２との接続部には、図６のように金属からなるボール弁５３が設置され、給水タンク６の使用時には水供給用貯水部４１と汚水回収用貯水部４２間を連結管５１により常時連通させ、給水タンク６を使用時とは逆の姿勢、つまり下面側が上になるようにした時には連結管５１がボール弁５３により塞がれて、水供給用貯水部４１と汚水回収用貯水部４２間が遮断され、汚水回収用貯水部４２内の汚水が水供給用貯水部４１内のきれいな水４６と混ざり合うのを防止できるようになっている。すなわち、ボール弁５３は、汚水混合防止手段を構成する。なお、汚水混合防止手段としてはボール弁５３に限るものでなく、図５のように連結管５１にオリフィス５２を設けてもよく、この場合でも図６のボール弁５３と同等の効果を期待できる。

回収口４７の汚水回収用貯水部４２内における開口５８の位置は、管体７２により規定され、汚水回収用貯水部４２内の上部に設定されており、セット時に汚水回収用貯水部４２内に回収した汚水の水位が、開口５８の位置よりも低い位置にあれば、給水に伴って開口５８の上部空間の負圧力が小さくなっても逆流を阻止できるようになっている。すなわち、管体７２は、回収口４７の逆流防止手段を構成する。なお、逆流防止手段としては逆止弁も採用可能である。

加湿器１００の本体は、トレイ９上の前方に配置され、ファン２７と、ファン２７を駆動するモータ１１と、ファン２７の外周を取り囲むように配置され、かつギヤ機構により駆動力が付与されてファン２７の周辺を回動する加湿エレメント２４とを有しており、加湿エレメント２４の一部（トレイ９内を通過する部分）が常時トレイ９内の水に浸かるように構成されている。

次に、本実施形態のカセット式給水タンクによる汚水の回収と給水動作について図１乃至図８に基づき説明する。なお、水供給用貯水部４１と汚水回収用貯水部４２は空の状態にあるものとする。まず、給水タンク６を下面側が上になるように持ち、給水口口金４４を取り外し、給水口４３より水供給用貯水部４１内に水道のきれいな水４６を補給し、給水口口金４４を再び取り付ける。次いで、給水タンク６の下面側が下になるように把手６ａを持ち、トレイ９上にセットする。

給水直前まで運転されていた場合、トレイ９内にはカルシウム分などが濃縮された水（汚水）が残っており、その水位は給水タンク６の水供給用貯水部４１の給水口４３の先端ラインである。給水タンク６をセットすると、トレイ９に配置された突き出し部５４，５５により、水供給用貯水部４１の給水口口金弁４５と、汚水回収用貯水部４２の回収口口金弁４９が押し開かれ開放状態となり、給水口４３と回収口４７がトレイ９内の汚水５７中に浸かる。

給水タンク６をトレイ９上にセットすると、給水タンク６の水供給用貯水部４１内の上部には空気層５６ができ、その圧力は、大気圧−タンク内水の高さヘッドでつりあう負圧となる。この時、水供給用貯水部４１内の空気層５６と空の汚水回収用貯水部４２とは連結管５１でつながっているので、汚水回収用貯水部４２も負圧となり、汚水５７を汚水回収用貯水部４２内へ引き込む吸引力が発生する。これにより、回収口４７から汚水回収用貯水部４２内へ一気に汚水５７が流れ込むとともに、汚水回収用貯水部４２内へ流れ込んだ汚水５７と同量のきれいな水が水供給用貯水部４１からトレイ９上に供給され、汚水５７ときれいな水４６との置換が行われる。この水の置換動作は、汚水回収用貯水部４２内が汚水５７により満杯となり、その水位がさらに連結管５１内を上昇し、水供給用貯水部４１内の水位と一致するまで続けられる。

連結管５１内の汚水５７の水位と水供給用貯水部４１内のきれいな水４６の水位が一致すると、水の置換動作が終了し、通常の給水動作に移行し、加湿によりトレイ内の水が消費され、給水口４３の先端開口面よりもトレイ９内の水位が下がると給水口４３を通して水供給用貯水部４１よりきれいな水４６が供給され、これによりトレイ９内の水位が上がり給水口４３の先端開口面と一致すると給水動作が停止する。この給水動作は、加湿によりトレイ内の水が消費されている間、水供給用貯水部４１内が空になるまで繰り返される。

給水動作に伴い、水供給用貯水部４１内の空気層５６の負圧力が小さくなり、水位が下がっていく。これに伴い、連結管５１の水位も下がっていき、その分、回収口４７からトレイ９側へ汚水５７が逆流する。この汚水５７の逆流動作は、汚水回収用貯水部４２内における管体７２上端の開口５８位置までであり、汚水５７の水位が開口位置となれば、逆流することがなくなり、この時点で水供給用貯水部４１内が空になったことが検知され、水供給用貯水部４１内が空になったことがアラームにより知らせられるようになっている。

回収した汚水５７の排水は、まず下面側が下になるように把手６ａを持ち、トレイ９上から給水タンク６を持ち上げる（取り外す）。これにより、汚水回収用貯水部４２の回収口口金弁４９が突き出し部５５から、水供給用貯水部４１の給水口口金弁４５が突き出し部５４から、それぞれ解放され、給水口４３と回収口４７が閉じられるので、給水タンク６の持ち運びが可能となる。そのまま、給水タンク６をシンクまで運び、次いで給水タンク６を下面側が上になるように持ち替える。このとき、連結管５１はボール弁５３により閉じられるので、汚水回収用貯水部４２側の汚水５７が水供給用貯水部４１側へ流れ込むことがなく、水供給用貯水部４１内に汚水５７が混入されるのが防止される。次いで、給水口口金４４を取り外し、汚水回収用貯水部４２の排出口７１を開放してからシンク内で給水タンク６を下面側が下になるように持ち替える。これにより、汚水回収用貯水部４２内の汚水５７が排水される。この時、水供給用貯水部４１内に汚水５７が混入されていた場合でも同時に排水される。

給水口口金４４を取り外すことにより給水口４３も開放されているので、汚水５７を排水した後、給水タンク６を下面側が上になるように持ち替え、給水口４３より水供給用貯水部４１内に水道のきれいな水を補給し、給水口口金４４を取り付け、トレイ９上に再セットする。

ところで、トレイ９内の水位は、既述したように水供給用貯水部４１側の給水口ラインで決まるが、給水タンク６が空になった後もトレイ９内の残水を使って運転を継続され給水ランプ点灯で止まった場合、そのトレイ内水位は給水口ラインよりも低い位置となり、この状態で水供給用貯水部４１が空の給水タンク６を取り出すこととなる。そして、汚水回収用貯水部４２の内の汚水５７を排水し、給水タンク６へ水を補給し、トレイ９上に再セットした場合でも、給水口４３からきれいな水４６が供給されながら回収口４７から汚水５７を吸い上げる水の置換動作は同様に実施される。

本実施形態においては、回収口４７の下方への突出高さを、給水口４３の下方への突出高さよりも高くなるように設定しているので、前述のようにトレイ内水位が給水口ラインよりも低い状態で、給水タンク６の再セットがなされても、水の置換動作を確実に行わせることができる。

また、水供給用貯水部４１の下部に汚水回収用貯水部４２を画成しているので、汚水回収部が給水タンク６と一体化されてコンパクトになる。さらに、給水タンクセット時に汚水回収用貯水部４２内の上部と水供給用貯水部内の上部の空気層（負圧となる）５６とが連結管５１によって連通されるため、給水タンクセット時に汚水回収用貯水部４２内を負圧にすることができて、回収口４７よりトレイ９上の残水（汚水５７）を吸引して回収することができる。

また、回収口４７に設けた逆流防止手段（管体７２）により、回収した汚水５７の逆流を阻止することができる。

また、汚水回収用貯水部４２と水供給用貯水部４１とを連通接続する連結管５１に汚水混合防止手段（ボール弁５３やオリフィス５２）を設け、給排水のために給水タンク６を下面側が上になるようにした時には、連結管５１が汚水混合防止手段により塞がれて、水供給用貯水部４１と汚水回収用貯水部４２間が遮断されるようにしているので、汚水回収用貯水部４２内の汚水が水供給用貯水部４１内のきれいな水４６と混ざり合うのを防止することができる。

また、給水口４３と回収口４７間の距離が大きくなるようにこれらの設定位置を離しているので、汚水５７をきれいな水４６と混じっていない汚水度の高い状態で回収することができ、これによりトレイ９内のカルシウム分濃度の抑制効果を高めることができる。このことは図８のトレイ内硬度の通水量変化を示すグラフから明らかである。すなわち、図８のように従来使用通水量に応じ、トレイ９内の例えばカルシウム濃度は比例的に上昇していったものが、ある濃度でサチレートさせることができる。すなわち、給水タンク６の容量、トレイ９の容量、汚水５７回収量を適切に設定することで、スケールが析出するカルシウム濃度以下に抑えることができ、加湿エレメント２４の隙間がスケールにより閉塞されるのを防止することができて、その交換が不要になり、加湿量の低下を回避することができる。

また、汚水回収用貯水部４２に回収された汚水５７を排出するための開閉可能な排水口７１を設けたので、回収した汚水５７の排水作業が容易となる。

また、排水口７１を給水口４３と同心上に設けたので、単一の給水口口金４４により排水口７１を給水口４３の開閉を行うことができ、使い勝手が向上する。

実施の形態２．
図９は本発明の実施の形態２に係るカセット式給水タンクを後方より示す縦断面図、図１０はその要部である排水口が設置されている下面側を上にした状態で示す斜視図であり、各図中、前述の実施の形態１のものと同一部分には同一符号を付してある。

本実施の形態のカセット式給水タンクは、平面的にみた給水口４３と回収口４７の中間部に、汚水回収用貯水部４２の排水口５０と排水口金６２を独立させて設けたものである。

これを更に詳述すると、排水口５０には、図１０のように十字状スリット５０ａが形成されているとともに、その汚水回収用貯水部４２内の端面に斜面（図示せず）が形成されている。また、排水口金６２には、十字状スリット５０ａに貫通可能なＴ形片６２ａが形成されており、Ｔ形片６２ａを十字状スリット５０ａに貫通させてから回動させることで、Ｔ形片６２ａの頭部が排水口５０内端の斜面と係合し、これによって排水口金６２による排水口５０の閉塞状態を保持できるようになっている。それ以外の構成は前述の実施の形態１と同様である。

本実施の形態においては、排水口５０を独立させているので、排水口金６２を外すことで汚水の排水のみを行うことができ、この排水によって、給水タンク６の水供給用貯水部４１内に残っている水を利用して再セット時に、再び水の置換動作を行わせることができる。

なお、前述の実施の形態２では排水口５０と排水口金６２を独立させて設けた汚水回収用貯水部４２を前述の実施の形態１と同様に水供給用貯水部４１の下部に画成したものを例に挙げて説明したが、このように排水口５０を独立させた場合には、汚水回収用貯水部４２を水供給用貯水部４１の側部に隔絶させて配置することも可能である。この場合、連結管５１はＬ形とし、Ｌ形の一端側は汚水回収用貯水部４２の上面側に接続して上方へ延びる縦管として、Ｌ形の他端側は水供給用貯水部４１のセット時に空気層５６となる部位に接続する横管として、構成されるように配置すればよく、これにより汚水混合防止手段（ボール弁５３やオリフィス５２）の設置も可能となる。

本発明の実施の形態１に係るカセット式給水タンクを給水先である加湿器のトレイ上にセットした状態を後方より示す縦断面図である。 本発明の実施の形態１に係るカセット式給水タンクのセット状態を側方より示す縦断面図である。 本発明の実施の形態１に係るカセット式給水タンクのセット状態を斜め後方より示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係るカセット式給水タンクのセット状態を後方より示す背面図である。 本発明の実施の形態１に係るカセット式給水タンクを適用した加湿器の正面図である。 本発明の実施の形態１に係るカセット式給水タンクの連結管根本部に設けた汚水混合防止手段を拡大して示す要部拡大断面図である。 本発明の実施の形態１に係るカセット式給水タンクを適用した加湿器のトレイの平面図である。 本発明の実施の形態１に係るカセット式給水タンクのセット回数に伴う通水量とトレイ内カルシウム濃度との関係を示すトレイ内硬度の通水量変化のグラフである。 本発明の実施の形態２に係るカセット式給水タンクを後方より示す縦断面図である。 本発明の実施の形態２に係るカセット式給水タンクの要部である排水口が設置されている下面側を上にした状態で示す斜視図である。

符号の説明

６ カセット式給水タンク、９ トレイ、４１ 水供給用貯水部、４２ 汚水回収用貯水部、４３ 給水口、４５ 給水口口金弁、４７ 回収口、５０，７１ 排出口、５１ 連結管、５２ オリフィス（汚水混合防止手段）、５３ ボール弁（汚水混合防止手段）、５４，５５ 突き出し部（トレイ上の開弁手段）、５６ 空気層、５８ 開口（回収口の汚水回収用貯水部内開口）、７２ 管体（逆流防止手段）、１００ 加湿器（給水先）。

Claims (9)

1. 弁付き給水口が突設された水供給用貯水部を備え、前記給水口を下にして給水先のトレイ上にセットした時に該トレイ上の開弁手段により前記給水口の弁が開かれるとともに前記水供給用貯水部内の上方に空気層ができ、該空気層の圧力が、大気圧−タンク内水の高さヘッドでつりあう負圧となり、前記給水口の先端開口面よりも前記トレイ内の水位が下がると該給水口を通して前記水供給用貯水部より水が供給されるカセット式給水タンクにおいて、
   前記給水口と同方向に突出する逆流防止手段付き回収口を有し、前記水供給用貯水部から隔絶された汚水回収用貯水部と、
   前記セット時の姿勢でみて、前記汚水回収用貯水部内の上部と前記水供給用貯水部内の上部の前記空気層とを連通接続する連結管と、
   を設けたことを特徴とするカセット式給水タンク。
2. 前記逆流防止手段は、前記セット時の姿勢でみて、前記回収口から前記汚水回収用貯水部内の上部まで連続して延びて該回収口の汚水回収用貯水部内開口位置を該汚水回収用貯水部内の上部に規定する管体からなることを特徴とする請求項１記載のカセット式給水タンク。
3. 前記回収口の突出高さは、前記セット時の姿勢でみて、前記回収口の先端が前記吸水口の先端よりも下部に位置するように設定されたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のカセット式給水タンク。
4. 前記回収口と前記給水口とは、離隔して配置されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のカセット式給水タンク。
5. 前記トレイの前記回収口と前記吸水口との間の流路に、流路規制部材を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のカセット式給水タンク。
6. 前記セット時とは逆の姿勢の時に前記連結管を閉塞する汚水混合防止手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のカセット式給水タンク。
7. 前記汚水混合防止手段は、連結管に設けたオリフィスまたはボール弁からなることを特徴とする請求項６記載のカセット式給水タンク。
8. 前記汚水回収用貯水部に回収された汚水を排出するための開閉可能な排水口を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のカセット式給水タンク。
9. 前記汚水回収用貯水部を前記セット時の姿勢でみて、前記水供給用貯水部の下部に画成し、前記排水口を前記給水口と同心上に設けたことを特徴とする請求項８記載のカセット式給水タンク。

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