JP6280007B2 - 飲料水供給装置 - Google Patents

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Description

本開示は、飲料水供給装置に関する。具体的には、喫茶店及び食堂などの各種飲食店、社員食堂、或いはオフィスなどに設置され、温水及び冷水の両方又は一方を提供することができる飲料水供給装置に関する。さらに具体的には、貯水タンクを排除して、例えば水道水を直接取り込むことにより、貯水タンクを運搬したり貯水タンク付け替えたりすることが不要であるタイプの飲料水供給装置に関する。
飲料水供給装置としては、例えば特許文献1に示すように、水道水をフィルターに通してその水道水を濾過し、濾過された水を供給する装置が知られている。この装置では、水道水は、その水道水の圧力(水圧)によってフィルターを通過し得る。フィルターは、冷水タンク及び/又は温水タンクの内側に取り付けられても良いし、冷水タンク及び/又は温水タンクの上流に取り付けられても良い。
特許文献2に記載の冷水機では、冷水機本体の内部上側部分に冷水タンク配置されている。この冷水タンクの内部には、その内部を貯水部と冷水部に仕切る仕切部材配置されている。この仕切部材の下面には、例えば不織布で包まれた活性炭を収納したカートリッジ設けられている。水道水は、そのカートリッジによって濾過されて飲料水として供給される。
上記の従来の技術においては、水道水等の水を、水圧を利用して強制的に水質改善材(フィルター又はカートリッジ)を通過させる方式が用いられている。この場合、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てしまう懸念がある。場合によっては、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。
特開2002-107031号 特開平5-149663号
上記従来の飲料水供給装置において、水質改善材によって良好に水質の改善を図るために、原水が水質改善材に接する時間を十分に確保することが要請されていた。しかしながら、水道水、或いはポンプ等でくみ上げる方式の加圧水の場合においては、原水が水質改善材に接する時間の期待値に対し、実際には圧力に応じて現実値(原水が水質改善材に実際に接する時間)が異なることがあった。
分な水質改善を図ることが可能な飲料水供給装置を提供することが望ましい。
本第一発明の飲料水供給装置は、加圧水を原水として取入れる原水取入れ手段と、前記原水取入れ手段の下流に設けられ、水質改善材を含む水質改善手段と、前記原水取入れ手段から供給される前記原水の通水量を制御して、前記水質改善手段の導入部における適正水位を維持する維持手段と、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貯留手段と、前記貯留手段に貯留された水を供給する給水手段と、前記導入部の上部空間及前記貯留手段の上部空間を大気に連通させる大気連通部と、を備えることを特徴とする飲料水供給装置。
この飲料水供給装置によれば、大気連通部が設けられていることにより、水質改善材の上部に作用する圧力は、大気圧と、維持手段によって維持される導入部の水位に応じて定まる所定の水圧と、に応じた圧力となる。例えば、適正水位を、水質改善材の上端近くに設定しておくと、水質改善材の上部に作用する圧力は、ほぼ大気圧に応じた圧力となる(大気圧に近い圧力となる)
また、給水手段を開放した際、水は水質改善手段の下流側にある貯留手段から供給されるが、貯留手段も大気と連通している。このため、給水の際にも、水質改善手段には不要な圧力は作用しない。換言すれば、水質改善手段には大気圧レベルの圧力が作用するにとどまる。
本開示の飲料水供給装置によれば、水質改善材の上部(上流側)に大きな圧力(不要に過度な圧力)作用することを回避し得る。また、水質改善材の下部(下流側)が大きな圧力で吸引されることも回避し得る。
これにより、水質改善材において、水は自身の自重に応じた速度で流れ、自重に応じた速度以上の速度で流れることがない。
また、水質改善材の上部に大きな圧力が作用することを回避することで、水質改善材中に意図しない特定の水路が形成されてしまうことを回避できる。これにより、水がその特定の水路のみを通過してしまって極端に水質改善効果が落ちてしまう、という問題生じることを回避し得る。
本開示の飲料水供給装置によれば、水質改善材において水が自重に応じた速度で流れ、不要に大きい速度で流れないため、十分な水質改善時間を確保することができる。よって、十分に水質改善された飲料水が常時得られ得る。
また、本第二発明の飲料水供給装置では、維持手段は、前記導入部における水位を検知する検知手段と、前記原水取入れ手段から供給される前記原水を受け入れて該原水の前記通水量を制御する通水制御手段と、前記通水制御手段が受け入れた前記原水を前記水質改善手段へ導く流路と、前記流路を開閉する流路開閉機構と、前記流路開閉機構の動作を制御する機構制御手段と、を備える、請求項1記載の飲料水供給装置。
これによって、大気連通された導入部の水位を検出しながら通水量が制御できる。このため、常に正確な水位を検出及び維持することができる。例えば、圧力水であっても、流路を開閉する流路開閉機構を機構制御手段で制御するだけで、流路の通水量が調整できるので、水質改善手段の導入部の水位を安定かつ適正に維持することができる。
また、本第三発明の飲料水供給装置では、検知手段は、フロート部材と、リンク部材であって、一方の端に前記フロート部材が一体的に接続され、他方の端に、回転中心と、この回転中心近傍に位置する作用点と、が形成され、前記作用点が前記流路開閉機構を押圧し、又は前記流路開閉機構への押圧を解除するように構成されたリンク部材とを有する、請求項2記載の飲料水供給装置。
これによれば、フロート部材の浮力を大幅に増幅可能であり、流路開閉機構を、加圧水に対抗できる力が生じるよう動作させることができる。このため、流路開閉機構の確実な動作を実現できる。
作用点の位置、フロート部材の形状大きさ、又は全体の長さ等のパラメータを変更することで、流路開閉機構によって流路を閉鎖した際の閉鎖圧を自由に設定可能である。
開示の飲料水供給装置によれば、例えば水道水等の加圧水が原水として飲料水供給装置に供給される場合、加圧水(原水)における圧力が除かれ、原水には大気圧が作用するのみとなる。これにより、水位を予め定めた任意の位置に安定させることができる。このため、安定かつ効果的な水質改善効果が得られる。
以下、図面に基づいて本開示の飲料水供給装置の実施形態を説明する。
なお、以下に説明する実施形態はあくまで一例であり、本開示の要旨を逸脱しない範囲で当業者が行う種々の設計的改良も本開示の範囲に含まれる。
本開示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。 飲料水供給装置の垂直断面図の部分拡大図である。 図4(a),4(b)は、通水制御ユニットの動作説明図である。 図5(a)は弁体の正面図、図5(b)は弁体の底面図、図5(c)はA−A断面図である。 原水取入れ手段水質改善手段維持手段、及び貯留ユニットを含む主要手段の動作及び状態を示す説明図である。
図1において、飲料水供給装置100はフロアF上に設置されている。
飲料水供給装置100はハウジング201を有している。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有している。ハウジング201の前面(図1の左面)においては、その前面における上下方向における中間位置が凹陥して、凹陥部211が形成されている。凹陥部211には、左右に並んで、給水手段の一例として、冷水コック170と温水コック175とが設けられている。なお、2つの冷水コック170,温水コック175は、図1の配置とは逆の配置であっても良い。
冷水コック170,温水コック175の下方に位置する、凹陥部211の下側面は、飲用カップの置き台214になっている。冷水コック170,温水コック175には、それぞれ、湾曲して下方へ延びる1個のレバー体215が設けられている。冷水コック170のレバー体215、又は温水コック175のレバー体215を前方から押し操作することによって、冷水コック170温水コック175が開放されるようになっている。
図2及び図3に示すように、濾過容器130の上部外周貯留槽150の上端外周とが、パッキング等のシール部材157を介して接続されている。貯留槽150の上端は、濾過容器130によって閉塞(密閉)される。
濾過容器130は、蓋130aを有し、パッキング等のシール材134を介して、蓋130aによって閉塞(密閉)される。蓋130aには、通水制御手段110(通水制御手段の一例)がネジ(螺合)により固定されている。通水制御手段110の上部流路111aが、図示しない内部配管を通じて、本体背面に設けられた接続口120と接続されている。上部流路111a及び接続口120の両方又は一方は、原水取り入れ手段の一例に相当し得る。
ただし、外部ホース(図示省略)を通水制御手段110の上部流路111aに直接接続する場合は、この上部流路111aが原水取り入れ手段の一例に相当すると理解されても良い。
蓋130aには第一の大気連通部130bが設けられている。第一の大気連通部130bは、図示しない連通部よって、ハウジング201外の大気と連通している。第一の大気連通部130bにはエアフィルター(図示省略)が設けられていても良い。第一の大気連通部130bにより、エアフィルターを介して、大気の流通可能となり得る。具体的には、第一の大気連通部130bにより、濾過容器130の導入部131内の空大気開放され得る。
濾過容器130の外周には第二の大気連通部154が形成されている。第二の大気連通部154、図示しない連通部よって、ハウジング201外の大気と連通している。第二の大気連通部154にはエアフィルター(図示省略)が設けられていても良い。第二の大気連通部154により、エアフィルターを介して、大気の流通が可能となり得る。具体的には、貯留槽150の上部空間が大気開放され得る。
次に、図3、図4(a),4(b)及び図5(a)−図5(c)に従って、検知手段について説明する。また、通水制御手段の一例としての通水制御手段110について説明する。通水制御手段110には、上部流路111aと、この上部流路111aより内径が若干大きい下部流路111bと、を含む流路111が形成されている。
上部流路111aと下部流路111bとの間の段部111cには弁座112が配設されている。下部流路111bに配設された弁体113の弁部113a弁座112に対して押圧又は離間するように構成されている。これにより流路111が開閉され得るようになっている。
図5に示すように、弁体113は弁部113aとスライドガイド部113bとを含む。本実施形態では、開口部112aの径<弁部113aの径<スライドガイド部113bの径の関係が成り立っている。スライドガイド部113bの周囲には、溝部113c、113dが設けられている。弁部113aが弁座112から離間した際、上部流路111aから流入した水は下部流路111bを経て流路111の出口に放出され得る。
弁部113aによる開口部112aの開閉動作は、次のように実現される。具体的には、板状アーム116の一方の端に浮力発生手段の一例であるフロート115を一体的に接続され、板状アーム116の他方の端には回転中心116aと作用点116bとが設けられている。作用点116bは回転中心116aの近傍に位置する。
の板状アーム116によって、作用点116bにて、スライドガイド部113bを下から押圧し、又は、スライドガイド部113bへの押圧を解除することにより、開口部112aの開閉動作が実現され得る。板状アーム116は、リンク部材の一例である。
下部流路111bの下側には、スリット111dが形成されている。弁体113のスライドガイド部113bの下側には、スリットが形成されている。
板状アーム116における回転中心116aは、下部流路111bの横側のスリット111d延長上に設けられた板111eの図示しない回転中心孔に回動可能に固定されている。
板状アーム116は、下部流路111bの下部のスリット111d及び弁体113のスライドガイド部113bのスリット内で管路の中央を横断し、横方向の動きを規制されるかたちでフロート115本体に繋がっている。フロート115の上昇時は、管路の中央を横断する板状アーム116が、作用点116bで弁体113を押し上げるように弁体113と接している(図4(a))
位が基準水位Sより低くなり、フロート115が下方に動くと(反時計方向に動くと)、下部流路111bのスリット111dで管路の中央を横断する板状アーム116も反時計方向に動く。
れによって、弁体113は下がる方向にスライドし、弁部113aは、弁座112の開口部112aから離間する方向に下がって、流路111が連通する。これによって、通水制御手段110の上部流路111aから加圧された原水を受け入れることができ、その原水は水質改善手段の導入部131に供給される。
水質改善手段の導入部131に原水が供給されると水位はLからSに上昇しフロート115も上昇する。フロート115が上昇して時計方向に動くと、通水制御手段110の下部流路111bのスリット111d内で管路の中央を横断する板状アーム116の作用点116bが、弁体113を押し上げる方向にスライドする。これにより、弁部113aが、通水制御手段110の流路111の段部111cに形成されたドーム状の弁座112の開口部112aに当接する方向に押し上げられる。
これによって、流路111が閉鎖され、通水制御手段110の上部流路111aからの原供給停止する。フロート115位置が下がると流路開閉部材も下がり、原水の流路111が形成され、フロート115位置が上がると流路開閉部材が上がり水道水の流路111が閉鎖される、という動作常時連続的に行われることによって、概ね一定の貯蔵水位維持され得る。
水質改善システムについて初期状態から説明する。通水制御手段110内の流路111の下部から供給される原水である被水質改善水121aは、水質改善手段の第一セクションである水質改善手段の導入部131に導入され、導入部131の底部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。
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の底面は、第一セクション同様、シール部材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、或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)を有する等張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)は露出しており、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筒状のガイドケース142にセットされ、そのガイドケース142が第二セクションである活性炭137の下面側に設けられている。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設けられた繊維の集合体が好適である。通水制御手段110内の流路111の下部から放出された水は、濾過容器130の導入部131に導入される。
入部131に導入された水に対し、水質改善システムにおいては水質改善材でのフィルタリングによる水流通抵抗がある。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、通水制御手段110内の流路111の下部からの流入量>>第三セクションの中空糸膜141透過量」といった関係が成り立ち得る。
したがって、濾過容器130の導入部131は比較的早い時期から適正水位を維持する一方、貯留手段内の清浄水121bの水位は徐々に上昇し、最終的には導入部131と平衡状態となって(水質改善手段の一例としての濾過容器130の導入部131と貯留手段の一例としての貯留槽150の上部とが同一水面となって)、通水制御手段110内の流路111が閉鎖され、加圧された原水の供給が停止される。
過容器130の導入部131の基準水位は、通水制御手段110により流量制御動作が繰り返されることにより、常時、基準水位の前後で概ね一定の水位維持される。水質改善後の清浄水121bは貯留手段の一例である貯留槽150及び冷却室155に導入され貯留される。
ここで、貯留手段は、第の大気連通部154により大気開放されている。また、貯留手段は、その一部が、仕切り板151により上下に二分された部屋を有する構成となっている。上部の部屋は貯留槽150であり、下部の部屋は冷却室155である。貯留手段の上部の貯留槽150、及び下部の冷却室155は、断熱及び固定の機能を兼ねる部材で覆われている。この部材は発泡スチロール等の断熱材で形成され得る。
清浄水121bによる液面位置152が、冷却室155の底部付近にあるが、徐々に、冷却室155の底部から液面位置152を上昇させていく。この第三セクションの中空糸膜141から貯留槽150内の清浄水121bに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。
液面位置152が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、超えた水位の水頭差分の圧力がかかる。さらに時間が経過して液面位置152が上昇し続け、上部の貯留槽150清浄水121b満たされて清浄水121bの水位が適正水位117まで上昇した時点で圧力が均衡し、下端部143からの清浄水121bの流出は停止する。
第三セクションの中空糸膜141から貯留槽150の清浄水121b中にさらなる清浄水121bが落下している状態をパターン2(水中放出)と定義する。貯留手段の下方には温水槽160が設けられている。清浄水121bを導入するための取入口156が仕切り板151近傍上部に形成され、冷却室155より上の液体を導入できるよう、供給管153が配置されている。供給管153の下端は温水槽160の下部161に接続されている。
温水槽160には、温水取り出し用に、温水槽160の上部162に接続される温水供給管163(一部図示しない)が設けられている。温水供給管163の一端は温水コック175に接続されている。
水コック175が閉じられている状態では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。
留槽150の適正水位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ことにより一時的に大幅に低下する。この場合、圧力の均衡がこわれ、再取入口156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が適正水位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があり、図示しない加熱制御手段により温水槽160の清浄水121bは所望の温度の温水になる。一方で、冷却室155に蓄積された清浄水121bは、本体下方に設置した冷凍機167からの冷媒伝達管を冷却室155の外周に巻き回して形成された冷却部169により冷却され、所望の温度の冷水になる。
冷凍機167は、冷却室155に取り付けられた図示しないセンサーを用い、図示しない温度制御手段により、清浄水121bの温度を制御する。冷水の取り出しについて説明する。冷却室155の底部と冷水コック170が図示しない冷水供給管で接続されている。所望の温度で保存されている冷水を取り出すためには、冷水コック170を開く。
冷水コック170を開くと、適正水位117と冷水コック170との水頭差により、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が供給される。温水の取り出しについて説明する。温水供給管163(一部図示せず)が、温水槽160温水コック175とを接続している。温水コック175を開くと、適正水位117と温水コック175との水頭差により、温水になった清浄水121bが排出される。
この時、取り出された温水と同量の清浄水121bが、供給管153を通して貯留槽150から温水槽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、熱対流を考慮して補填水は下部、取り出しは上部としている。
水質改善手段の導入部に設けられる維持手段に関し、維持手段がフロート式の構成を有する一例について説明したが、検知手段としては、水位を電気信号に変換して出力する機構を採用しても良い。流路開閉機構としては、電磁バルブ、或いはモータ等電気の回転手段で流路111を開閉する電気機械的機構を採用しても良い。機構制御手段は、この電気機械的な機構の開閉を、電気的な検知手段からの電気信号に基づいて制御しても良い。
また、検知手段としては、磁気的部材に比重1以下のフロート機能を持たせた磁気的浮力発生部材とリードスイッチと組み合わせた水位センサーを採用しても良い。また、検知手段としては、超音波式近接センサー、光学式近接センサー等、又は直接水面を検知する直接検知センサーを採用しても良く、機構制御手段がそれらセンサーからの電気信号に基づき電気機械的な流路開閉機構を制御するようにしても良い。
た、水圧によっては、原水供給手段に対しレギュレータを仲介させた場合の方が安定し得るため、レギュレータを仲介させる構成を採用しても良い。
図6は、本開示の実施例における原水取入れ手段と、水質改善手段と、維持手段と、貯留手段とにおいて、原水を注水して適正水位まで清浄水が入って満水となる過程と、各手段の主要部品の動作及び状態とを示す。
浄水121bを通常使用する場合は、図6に示すように、使用される清浄水121bの量によって、水位A、水位B、水位Cの状態から随時適正水位117まで清浄水121bが入って適正水位に戻る。
120接続口
130…濾過容器
137…活性炭
139…活性炭収容部
141…中空糸膜
142…ガイドケース
150…貯留槽
151…仕切り板
160…温水槽
167…冷凍機
169…冷却部
170…冷水コック
175…温水コック

Claims (9)

  1. 飲料水供給装置であって、
    加圧水を原水として取入れる原水取入れ手段と、
    前記原水取入れ手段の下流に設けられ、水質改善材を含む水質改善手段と、
    前記原水取入れ手段から供給される前記原水の通水量を制御して、前記水質改善手段の導入部における適正水位を維持する維持手段と、
    前記水質改善手段による水質改善後の水を貯留する貯留手段と、
    前記貯留手段に貯留された水を供給する給水手段と、
    前記導入部の上部空間及び前記貯留手段の上部空間を大気に連通させる大気連通部と、
    を備えることを特徴とする飲料水供給装置。
  2. 前記維持手段は、
    前記導入部における水位を検知する検知手段と、
    前記原水取入れ手段から供給される前記原水を受け入れて該原水の前記通水量を制御する通水制御手段と、
    前記通水制御手段が受け入れた前記原水を前記水質改善手段へ導く流路と、
    前記流路を開閉する流路開閉機構と、
    前記流路開閉機構の動作を制御する機構制御手段と、
    を備える、請求項1記載の飲料水供給装置。
  3. 前記検知手段は、
    フロート部材と、
    リンク部材であって、一方の端に前記フロート部材が一体的に接続され、他方の端に、回転中心と、この回転中心近傍に位置する作用点と、が形成され、前記作用点が前記流路開閉機構を押圧し、又は前記流路開閉機構への押圧を解除するように構成されたリンク部材と、
    を有する、請求項2記載の飲料水供給装置。
  4. 前記貯留手段の上端が閉塞されるように構成されている、請求項1記載の飲料水供給装置。
  5. 前記貯留手段は、仕切り板によって上下に仕切られる貯留槽と冷却室と、を備え、前記冷却室は、前記貯留槽の下部に設けられ、冷凍機によって冷却されるように構成されている、請求項1記載の飲料水供給装置。
  6. 前記貯留手段は、断熱材で覆われている、請求項1記載の飲料水供給装置。
  7. 前記水質改善手段は、メッシュを備える第一セクションと、活性炭を備える第二セクションと、中空糸膜を備える第三セクションと、を有し、前記原水取入れ手段から供給される前記原水は、前記第一セクション、前記第二セクション、前記第三セクションの順で、前記水質改善手段を通過する、請求項1記載の飲料水供給装置。
  8. 前記水質改善手段は、メッシュを備える第一セクションと、活性炭を備える第二セクションと、中空糸膜を備える第三セクションと、を有し、前記原水取入れ手段から供給される前記原水は、前記第一セクション、前記第二セクション、前記第三セクションの順で、前記水質改善手段を通過し、
    前記第三セクションの少なくとも一部は前記冷却室内に収容される、請求項記載の飲料水供給装置。
  9. 前記大気連通部はエアフィルターを備える、請求項1記載の飲料水供給装置。
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