JP5180458B2 - 水浄化装置 - Google Patents
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Description
ところが、昨今は、地層自体の変化や汚染物質の地下水脈への浸透などにより、井水の水質悪化が著しく、汲み出した井水をそのまま利用しにくいという事態が生じている。同様に、河川の水も水質悪化を生じていることが多い。ここでいう水質悪化とは、たとえば、水の濁度および色度が高くなることや、水から異臭が生じることなどである。
また、水道水にオゾンを混合させることによって除菌・消臭性能に優れるオゾン水生成システムが提案されている(たとえば、特許文献2参照)。
また、この発明は、容易にメンテナンスすることができる水浄化装置を提供することも目的としている。
また、この発明は、簡易に構成された水浄化装置を提供することも目的としている。
そして、この発明は、水浄化性能を一定に維持することができる水浄化装置を提供することも目的としている。
本体部を縦長とすることで、本体部において異物を実際に捕獲する砂や活性炭といった捕獲部材を、上方に隙間が設けられるように、高さ方向に重ねて本体部に装填することができる。これにより、本体部のメンテナンスにおいて本体部全体を振ると、上述した隙間を利用して捕獲部材が攪拌される。そのため、捕獲部材が捕獲した異物が捕獲部材から除去され、捕獲部材の性能を容易に回復させることができる。つまり、いわゆる逆洗(本体部において水を逆流させて捕獲部材から異物を除去すること。)が不要となり、逆洗のための構成を省いて水浄化方法を簡易に構成することができる。
また、高さ方向において、上から順に、貯水タンク、浄化装置、フィルタおよびポンプが配置されている。
貯水タンクが高所に配置されることで、重力を利用して、ユーザはユーザ用給水管から容易に水を取り出すことができる。
そして、水浄化装置の中で浄化装置が貯水タンクに最も近い位置に配置されるので、貯水タンクと浄化装置との間、すなわち返送路での水頭を小さく抑えることができる。これにより、返送路、すなわち水の流れ方向に見て、浄化装置における気液混合器の下流側において、水頭に起因する圧力損失を小さく抑えることができる。そのため、気液混合器によるオゾンの水への混合効率の低下を抑制することができる。つまり、浄化装置による水の浄化効率の低下を一層抑制することができる。
そして、ポンプの駆動停止時から上述した水の圧力が第2の所定値へ低下するまでの経過時間が所定時間を超えると、フィルタの目詰りを判断する。つまり、この水浄化方法では、水の圧力と上述した経過時間を監視することで、複雑な構成を用いずに、容易にフィルタの目詰りを判断することができる。また、請求項3記載の発明によれば、制御装置は、ポンプからフィルタまでの間を流れる水の圧力が第1の所定値に到達するとポンプの駆動を停止させるので、水の圧力が第1の所定値を超えてさらに上昇することを防止でき、装置の安全性を向上させることができる。
そして、制御装置は、ポンプの駆動停止時から上述した水の圧力が第2の所定値へ低下するまでの経過時間が所定時間を超えると、フィルタの目詰りを判断する。つまり、この水浄化装置では、水の圧力と上述した経過時間を監視することで、複雑な構成を用いずに、容易にフィルタの目詰りを判断することができる。
<全体構成>
図1は、この発明の一実施形態に係る水浄化装置1の構成例を示すシステム図である。なお、方向について言及する場合には、図示した方向矢印を参照する(他の図においても同様とする。)。
水浄化装置1は、ポンプ6から延びる吸込管10と、浄化装置4から延びる浄水給水管11(返送路)とを介して、貯水タンク3に連結されている。なお、吸込管10および浄水給水管11も、水浄化装置1の構成部材である。
<水浄化装置>
図2は、水浄化装置1を前側上方かつ右側から見た斜視図である。図3は、水浄化装置1を前側下方かつ右側から見た斜視図である。図4は、水浄化装置1の正面図である。図5は、水浄化装置1の右側面図である。
設置台15は、縦長の中空直方体状に形成されており、底面の4つ角には、下方へ突出する脚17がそれぞれ設けられている。各脚17が地面に接することで、設置台15は安定して設置される。なお、各脚17の長さは個別に調節可能であり、平坦でない地面でも、各脚17の長さを調節することで設置台15の姿勢を安定させることができる。また、設置台15の前側壁は、開閉自在な扉18となっており、これを開放すると設置台15の内部が露出され、内部のメンテナンスを行うことができる。
設置台15および設置壁16は、これらを一体として側面から見ると、略椅子形状をなし、水浄化装置1の骨格部分を構成している。
浄化装置4は、左右方向に長い略直方体形状に形成されており、設置壁16の前側面の上端部に配置されている。浄化装置4には、その外殻をなす筐体19の左側面側から原水給水管14が接続され、筐体19の右側面側から浄水給水管11が接続されている。また、筐体19の前側面には、操作パネル20が設けられており、操作パネル20上の各種ボタンを操作することで、浄化装置4を含む水浄化装置1全体の運転を制御することができる。なお、操作パネル20の地面からの高さは、たとえば、約150cmであり、操作パネル20は、一般的なユーザの目線位置の近傍に配置されている。そのため、操作パネル20を含め、浄化装置4全体の操作性を向上させることができる。そして、筐体19の右側面、詳しくは、浄水給水管11と浄化装置4との接続部分よりも上方の位置には、電源スイッチ21が設けられている。電源スイッチ21は、浄化装置4の電源のON/OFFのみならず、操作パネル20やポンプ6を含めた水浄化装置1の全ての電装部品の電源をON/OFFするためのものである。なお、この電源スイッチ21と上述した電装部品とをつなぐワイヤーハーネスなどの配線系統は、設置壁16内部に収容されている。なお、浄化装置4の内部に配置される部品については、以降で詳説する。
原水給水管14は、設置台15内部に配置され、複数の屈曲部を有しており、その途中には、水の流れ方向に見て、上述した砂フィルタ22および活性炭フィルタ23が順に介挿されている。ここで、説明の便宜上、原水給水管14において、砂フィルタ22よりも上流側の部分を上流管24とし、砂フィルタ22と活性炭フィルタ23との間の部分を中流管25とし、活性炭フィルタ23よりも下流側の部分を下流管26とする。
<浄化装置>
図6は、浄化装置4の内部の正面側斜視図である。図7は、浄化装置4の内部構成を説明するためのシステム図である。なお、図7では、説明の便宜上、一部を抜き出して拡大表示している。
電装品領域40には、オゾン発生装置42および制御部43(制御装置)が筐体19の奥側(つまり後側)に配置されている。水路領域41には、オゾン混合器44(気液混合器)および連結管45(まとめて水路46とする。)が、筐体19の手前側(つまり前側)に配置されている。
図7に示すように、オゾン発生装置42には、筐体19外の空気をオゾン発生装置42内に吸い込むための吸気管48、吸気管48に挿入されたフィルタ49、オゾン供給管50、および、オゾン供給管50に挿入された逆止弁51が設けられている。具体的には、吸気管48は、オゾン発生装置42の吸気口52に接続され、オゾン供給管50は、オゾン発生装置42の排気口53に接続されている。制御部43によってオゾン発生装置42がONにされると、吸気口52からオゾン発生装置42内に取り込まれた空気に対し、電極板(図示せず)で放電(たとえば、沿面放電、無声放電など)されることにより、オゾンが生成される。吸気口52から流入する空気に含まれる塵埃は、フィルタ49によって捕獲されるため、オゾン発生装置42に塵埃が混入して、放電素子(図示せず)や電極板(図示せず)が破損することを防止することができる。発生されたオゾンは、オゾン供給管50を介してオゾン混合器44へ供給される。
図6に示すように、連結管45は、左右方向に略水平に延びる円管であり、その左端部は、筐体19の左側面から外部に露出されて原水給水管14に接続されている。連結管45の右端部は、オゾン混合器44の後述する流入口47に接続されている。
図7に示すように、水流路55は、その途中が絞られ、内径が狭くされた絞り部56を有している。また、絞り部56には、気体通路57が接続されている。気体通路57は、その途中に逆止弁58を有し、その下方に3方分岐59を有している。3方分岐59の側方に開口した入口60(拡大図参照)には、オゾン発生装置42から延びるオゾン供給管50が接続されている。具体的には、オゾン供給管50は、オゾン発生装置42から下方に延びて、遮断壁39に形成された貫通穴71を貫通した後、斜め右側下方へ延びてオゾン混合器44の入口60に接続されている(図6参照)。そのため、オゾン発生装置42からのオゾンが入口60を介して気体通路57内に流入する。また、気体通路57の上端には、出口61が開口されており、気体通路57は、出口61を介して、絞り部56に対してT字状に連通している(拡大図参照)。
排水管63は、3方分岐59から下方に伸びており、その途中には、オゾン供給中に、排水管63を通って空気が流入することを抑制するためのドレン弁64が設けられている。また、排水管63の下端の出口には、出口から流れ出る水を受けるための水受け皿65が備えられている。
水受け皿65は、その内部が、水受け皿65の周面壁の高さより低い仕切り壁66によって2つの部屋に仕切られており、その2つの部屋の一方の部屋が、排水管63の出口から排水される水を受ける水受け室67であり、他方の部屋が、水受け室67から仕切り壁66を超えて溢れ出した水が入ってくる溢水室68である。排水管63の出口から排水された水は、いったん水受け室67で受けられ、その水位が仕切り壁66の高さ以下の場合には、溢水室68に溢れ出さず、時間の経過と共に蒸発する。一方、その水位が仕切り壁66の高さを超える場合には、その超えた分が、溢水室68に溢れ出す。溢れ出した水は、溢水室68に設けられた排出管69を介して、筐体19から外部に排出される。
<フィルタ>
図8は、フィルタ5の砂フィルタ22および活性炭フィルタ23の共通の構成を説明するための分解斜視図である。図9は、砂フィルタ22および活性炭フィルタ23の側断面図である。
ベース部75は、設置台15の上側壁において、外ケース76および内ケース77を支持するものである。ベース部75は、取付部78、内ケース支持部79および外ケース支持部80を一体的に備えている。取付部78は、平面視正方形状の薄板状に形成されている。平面視における取付部78の中心位置には、取付部78を肉厚方向に貫通する取出穴81が形成され、取出穴81から所定距離を隔てた位置には、取付部78を肉厚方向に貫通する取込穴82(図9参照)が形成されている。また、平面視における取付部78の4つ角には、ねじ穴がそれぞれ形成されている。内ケース支持部79は、取出穴81を円中心として、取付部78の上面から上方に突出する環状に形成されている。取込穴82は、内ケース支持部79の径外に位置している(図9参照)。外ケース支持部80は、取出穴81を円中心として、取付部78の上面から上方に突出する環状に形成されている。外ケース支持部80は、内ケース支持部79よりも大径であり、取込穴82は、外ケース支持部80の径内に位置している(図9参照)。外ケース支持部80の外周面には、ねじ部が形成されている。砂フィルタ22および活性炭フィルタ23の各ベース部75は、取付部78のねじ穴に挿通したねじによって、設置台15の上側壁において対応する位置に固定されている(図2参照)。
砂フィルタ22において、取込穴82には、原水給水管14の上流管24が接続され、取出穴81には、中流管25の一端が接続される。活性炭フィルタ23において、取込穴82には、中流管25の他端が接続され、取出穴81には、下流管26が接続される。そのため、砂フィルタ22および活性炭フィルタ23のそれぞれにおいて、取込穴82から流入した水は、外ケース76の内周面と内ケース77の外周面との間の隙間を通って外ケース76内を上昇する。そして、外ケース76内を上昇した水は、大キャップ84に対向することでその進路が径方向内側へと変更されることにより、内ケース77の上端側のキャップ83の上述した網目を介して内ケース77内に進入し、内ケース77内を下降する。内ケース77内を下降して、内ケース77の下端側のキャップ83まで到達した水は、このキャップ83の上述した網目を介してさらに下降し、取出穴81から原水給水管14(砂フィルタ22においては中流管25、活性炭フィルタ23においては下流管26)へ流入する。
また、上述したように、フィルタ5の各内ケース77は、その長手方向寸法の1/10〜3/4に相当する量の砂または活性炭が装填することで、上述した隙間を、捕獲部材が良好に攪拌されるのに適した大きさに形成することができる。そのため、メンテナンスにおいて内ケース77全体を振ると、捕獲部材が捕獲した異物が捕獲部材から効果的に除去され、捕獲部材の性能を簡易かつ良好に回復させることができる。また、内ケース77全体を振ることで捕獲部材の性能を回復させることにより、いわゆる逆洗(内ケース77において水を逆流させて捕獲部材から異物を除去すること。)が不要となり、逆洗のための構成を省いて水浄化装置1を簡易に構成することができる。
<水浄化装置の制御>
水浄化装置1では、上述した制御部43によって、動作が制御される。図10は、水浄化装置1の電気的構成を示すブロック図であって、この発明に関連する部分を示した図である。
水浄化装置1の運転制御では、ユーザによる操作パネル20の各種ボタンの操作に応じて、制御部43の制御により、オゾン発生装置42が動作されてオゾンを発生し、さらにポンプ6が駆動されて水浄化装置1内を水が流れる。これによって、水浄化装置1内を流れる水にオゾンが混合され、水の浄化運転が行なわれる。これに併せて、電源LED95およびオゾンLED96が点灯されることで、浄化運転中であることがユーザに報知される。また、フィルタ5の目詰りが生じると異常LED97が点灯し、フィルタ5のメンテナンスを促す旨がユーザに報知される。
図11は、フィルタ5の目詰り検知に係る制御のフローチャートである。上述したように、砂フィルタ22および活性炭フィルタ23において長時間水が通過すると、それぞれに装填された砂および活性炭では、異物が付着することで異物捕獲性能が低下する。さらに、付着した異物によって砂フィルタ22および活性炭フィルタ23では目詰りが生じる。フィルタ5において目詰りが生じると、水浄化装置1と貯水タンク3との間を循環する水の流速(循環流量)が低下する。そして、フィルタ5の目詰りの度合いがひどくなると、水が循環しなくなり、さらに、フィルタ5よりも上流側、具体的には、浄水給水管11の上流管24(図2参照)において局部的に水圧が上昇し、上流管24が破裂する不具合が生じ得る。
目詰り検知制御は、水浄化装置1の運転制御と同期して行われる。目詰り検知制御において、制御部43は、先ず、タイマ93の計測データをリセットする(ステップS1)。そして、制御部43は、ポンプ6を駆動(ON)させ、かつ、オゾン発生装置42を動作(ON)させて、水の浄化運転を実施する(ステップS2)。圧力センサ37が検知する上流管24内(ポンプ6からフィルタ5までの間)の水圧が所定の上限値未満であれば(ステップS3のYES)、制御部43は、浄化運転を継続する。一方、上述した水圧が上昇して上限値に到達すると(ステップS3のNO)、制御部43は、タイマ93による時間計測を実施する(ステップS4)。また、制御部43は、ポンプ6の駆動およびオゾン発生装置42の動作を停止(OFF)させて浄化運転を中止する(ステップS5)。浄化運転の停止により水浄化装置1内では水が流れなくなるので、上流管24において上昇していた水圧は、徐々に低下する。この水圧が所定の下限値まで低下しない場合は(ステップS6のNO)、制御部43は、浄化運転を中止した状態で、引き続き、水圧を監視する。一方、この水圧が、下限値に到達すると(ステップS6のYES)、制御部43は、その到達時点でタイマ93による時間計測を中止する(ステップS7)。そして、タイマ93が計測した時間、つまり水圧が上限値に到達して浄化運転を中止した時から、その後水圧が低下して下限値に到達した時までの経過時間が所定時間を超えると(ステップS8のYES)、制御部43は、フィルタ5が目詰りしたと判断し、異常LED97を点灯させ、電源スイッチ21をOFFにする(ステップS9)。これにより、水浄化装置1全体の動作が停止される。この状態においても、異常LED97は継続して点灯している。一方、上述した経過時間が所定時間を超えていないと(ステップS8のNO)、制御部43は、浄化運転が1回中止されたという情報をRAM92に記憶させる(ステップS10)。そして、制御部43は、RAM92を参照し、所定期間内において浄化運転中止の累積回数が所定回数に到達したのであれば(ステップS11のNO)、フィルタ5が目詰りしたと判断し、ステップS9の処理を実施する。なお、この累積回数は、フィルタ5のメンテナンスが行われるとリセットされる。一方、この累積回数が所定回数に到達していないのであれば(ステップS11のYES)、制御部43は、フィルタ5が目詰りしていないと判断し、水圧が下限値に到達した時点を基準として所定の遅延時間だけ待機し、浄化運転の中止状態を維持する(ステップS12)。そして、遅延時間が経過した後、制御部43は、ステップS1に戻り、目詰り検知制御を継続する。これにより浄化運転も再開される。
また、オゾン発生装置42は、上述したように、電極板(図示せず)の放電によってオゾンを発生させるものであるので、オゾン発生装置42の周囲の湿度が高くなると、電極板が湿気を帯びることでオゾンの発生効率が低下する。つまり、オゾン発生装置42の周囲の湿度は、オゾン発生効率、すなわち水の浄化効率に影響を与えるものといえる。そこで、水浄化装置1は、オゾン発生装置42の周囲の湿度を検知する湿度センサ(図示せず)を備え、制御部43は、湿度センサ(図示せず)が検知したオゾン発生装置42の周囲の湿度に応じて、オゾン発生装置42のオゾン発生量または運転時間(オゾン発生時間)を変更させる。たとえば、オゾン発生装置42の周囲の湿度が高い場合は、オゾン発生効率が低いので、制御部43は、この発生効率の低下を補償するために、上述したデューティー比増大などの手段により、オゾン発生装置42の出力を増加させる、または、オゾン発生時間を延長させる。このように、水の浄化効率がオゾン発生装置42のオゾン発生効率に応じて変動することを、湿度センサを用いて確実に抑制し、水浄化装置1の水浄化性能を一定に維持することができる。
3 貯水タンク
4 浄化装置
5 フィルタ
6 ポンプ
11 浄水給水管
12 ユーザ用給水管
14 原水給水管
22 砂フィルタ
23 活性炭フィルタ
37 圧力センサ
42 オゾン発生装置
43 制御部
44 オゾン混合器
76 外ケース
77 内ケース
83 キャップ
84 大キャップ
Claims (3)
- ポンプで被浄化水の貯水源から水を汲み、
オゾンを発生するオゾン発生装置、および前記オゾン発生装置が発生するオゾンを水に混合するための気液混合器を有する浄化装置で、水を浄化し、
前記ポンプで汲まれる水を導入路により前記浄化装置へ導入し、
前記導入路の途中に設けられ、前記導入路を通過する水に含まれる異物をフィルタで捕獲し、
前記浄化装置で浄化された浄水を返送路により前記貯水源へ戻し、
前記貯水源は、生活水を溜める貯水タンクを含み、
前記貯水タンクは、その上面を開放することで雨水を自然に溜め、
前記貯水タンクには、前記貯水タンクの水を取り出すためのユーザ用給水管が備えられ、前記貯水タンクは、前記ユーザ用給水管が開けられたときに重力で水が出るように高所に配置され、
前記浄化装置は、前記貯水タンクよりも低い位置に配置され、
前記フィルタは、前記浄化装置の下側に配置され、
前記ポンプは、前記フィルタよりも低い位置に配置され、
前記フィルタは、
上下方向に長手であり、その長手方向に水を通過させて異物を捕獲する本体部と、
前記本体部に対して、前記本体部の上方から着脱され、装着時には前記本体部に外嵌されて、前記本体部を内部に収容する収容部と、
を備え、
前記本体部を縦長とし、前記本体部に異物を捕獲する砂を上方に隙間が設けられるように高さ方向に重ねて装填し、
前記本体部を水中に漬けた状態で振ることにより、捕獲した異物を前記砂から除去して前記本体部のメンテナンスを行う水浄化方法。 - 前記ポンプから前記フィルタまでの間を流れる水の圧力を圧力センサにより検知し、
前記圧力センサが検知した圧力が第1の所定値に到達すると、前記ポンプの駆動を停止させ、前記ポンプの駆動停止時から、前記第1の所定値より低い第2の所定値へ前記圧力が低下するまでの経過時間が所定時間を超えると、前記フィルタが目詰りしたと判断し、水浄化全体の作動を停止させる、請求項1記載の水浄化方法。 - 被浄化水の貯水源から水を汲むためのポンプと、
オゾンを発生するオゾン発生装置、および前記オゾン発生装置が発生するオゾンを水に混合するための気液混合器を有し、水を浄化するための浄化装置と、
前記ポンプで汲まれる水を前記浄化装置へ導入するための導入路と、
前記導入路の途中に設けられ、前記導入路を通過する水に含まれる異物を捕獲するためのフィルタと、
前記浄化装置で浄化された浄水を前記貯水源へ戻すための返送路と、を含み、
前記貯水源は、生活水を溜める貯水タンクを含み、
前記貯水タンクは、その上面を開放することで雨水が自然に溜められる構成であり、
前記貯水タンクには、前記貯水タンクの水を取り出すためのユーザ用給水管が備えられ、前記貯水タンクは、前記ユーザ用給水管が開けられたときに重力で水が出るように高所に配置され、
前記浄化装置は、前記貯水タンクよりも低い位置に配置され、
前記フィルタは、前記浄化装置の下側に配置され、
前記ポンプは、前記フィルタよりも低い位置に配置され、
前記フィルタは、
上下方向に長手であり、その長手方向に水を通過させて異物を捕獲する本体部と、
前記本体部に対して、前記本体部の上方から着脱され、装着時には前記本体部に外嵌されて、前記本体部を内部に収容する収容部と、
を備え、
前記本体部を縦長とし、前記本体部に異物を捕獲する砂を上方に隙間が設けられるように高さ方向に重ねて装填し、
前記ポンプから前記フィルタまでの間を流れる水の圧力を検知するための圧力センサと、前記圧力センサが検知した圧力が第1の所定値に到達すると、前記ポンプの駆動を停止させ、前記ポンプの駆動停止時から、前記第1の所定値より低い第2の所定値へ前記圧力が低下するまでの経過時間が所定時間を超えると、前記フィルタが目詰りしたと判断し、水浄化装置全体の作動を停止させる制御装置と、を含むことを特徴とする水浄化装置。
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