JP6430731B2 - 飲料水供給装置 - Google Patents

Description

本発明は飲料水供給装置に関し、特に、取替式の給水タンクから供給される原水を水質改善して飲料水として供給する飲料水供給装置に関するものである。

飲料水供給装置としては例えば特許文献１、２に示されるように冷水機本体の内部上側部分に冷水タンクを配置し、この冷水タンクの内部を貯水部と冷水部に仕切る仕切部材を配置し、この仕切部材の下面にたとえば活性炭を不織布で包んで収納したカートリッジを設け、水道水を濾過して飲料水として供給するものがあった。
しかし、従来の技術においては上流からの水圧で水を水質改善材中に強制的に通過させる方式である点と、水質改善済の冷水部の水を飲料水として供給するために供給口を開くと、冷水部が負圧になって貯留部の水を吸引するため、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、極端な場合には水質改善材中に水が特定の水路を作ってしまい、その通路のみを通過して、極端に水質改善効果が落ちてしまう事があった。

この問題を解決するため、本発明者らは平成２６年６月２３日に、特願２０１４−１２７９９２を出願した。この出願は、前者の問題を解決するために、原水供給手段と水質改善手段を切り離し、原水供給手段と水質改善手段の間に形成される水面上の空間を大気開放するとともに水質改善材の上端の水位を水質改善材の上端に近い一定の水位に保つ満水位置決定手段を設けた。さらに、後者の問題を解決するため、水質改善手段と改善後の水を貯留する清浄水貯留手段を切り離し、水質改善手段と浄水貯留手段の間に形成される水面上の空間を大気開放したものである。しかしながら、前者では原水供給手段と水質改善手段の間に形成される水面上の空間を、後者では水質改善手段と浄水貯留手段の間に形成される水面上の空間を大気開放するので、これらの大気開放部から外部のごみや細菌が水中に侵入する問題が生じた。

特開平５−１４９６６３ ＷＯ２００７／０９４３６４

前者の空間にホコリや細菌が侵入した場合には、水質改善材中に細菌が入って、これが増殖する原因となったり、余分なホコリが入って水質改善手段の劣化を早めたりする原因となる。また後者の空間に細菌やゴミが侵入した場合には水質改善材で除去した清浄な水に大気中の細菌やホコリ、等を添加されてしまうので水質を改善した意味が半減してしまう問題があった。そこで、これらの大気開放した空間にごみや細菌が侵入できないようにする必要が生じた。

本発明はこのような点に鑑み、先の出願において十分な水質改善できるシステムをさらに改良し、その水質改善効果を発揮しつつ、大気環境に関係なく、水質改善後の水に大気中のゴミやホコリが入らないようにして、さらに良好な水質の飲料水を提供することを目的とする。

上記目的を達成する為に、本第１発明では水質改善手段の流入部と流出部を大気開放し、水質改善手段中を水が自然流下して十分な水質改善ができるようにした飲料水供給装置において、原水供給手段の下流に設けた水質改善材を収納した水質改善手段と、
水質改善手段の満水位置を決める満水位置決定手段と水質改善後の水を貯留する清浄水貯留手段と清浄水貯留手段に貯留された水を飲料水として取り出す給水手段とを有し、
原水供給手段とその原水供給手段の下流に設けた水質改善手段、及び水質改善手段とその水質改善手段の下流に設けた清浄水貯留手段の、それぞれの内部空間（Ａ、Ｂ）を密閉構造とし、それら内部空間はエアフィルタを有する大気連通部を介して大気に連通されるようにした。

本第２発明では前期大気連通部は、原水供給手段と原水供給手段との間の内部空間（Ａ）又は、前記水質改善手段と清浄水貯留手段の間の内部空間（Ｂ）のうちいずれか一方の内部空間のみが、エアフィルタを介して大気と連通しているとともに、前記内部空間（Ａ）と内部空間（Ｂ）とは連通孔により連通されていることを好ましい条件とした。

このため単に個々の空間に大気と連通する連通部とエアフィルタを設ければよく大気連通部の形成に設計上の制約を受けにくい利点がある。

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このためエアフィルタが１個でもよく、部品点数を減らすことができるとともにフィルターの交換も１つでよくメンテナンス性も向上する利点がある。

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さらに万一、細菌などが侵入した場合でもその繁殖を防ぐことができ、一層衛生的な飲料水が提供できる利点がある。

本発明の飲料水供給装置によれば、水質改善材中の水が大気圧で自然流下する速度より早い水通水量にならない様にして、水が水質改善材で十分改善される時間を確保できるシステムにしつつ、さらに、周囲の大気環境に関係なく、水質改善の前後の水に大気中のゴミやホコリが入らないようにして、良好で衛生的な水質の飲料水を提供することができる。

本発明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。 本発明の一実施形態を示す飲料水供給装置の垂直断面図である。 本発明の一実施形態を示す飲料水供給装置の部分拡大垂直断面図である。 本発明の一実施形態を示す一部拡大断面図である。 本発明の一実施形態を示すボトルの正面図である。 本発明の一実施形態を示す給液キャップの正面図である。 本発明の一実施形態を示す封止弁の動作説明図である。

なお、以下に説明する実施形態はあくまで一例であり、本発明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発明の範囲に含まれる。

図１は飲料水供給装置の斜視図を示す。
図１において、飲料水供給装置のハウジング２０１は前方へやや湾曲膨出する縦長の略直方体形状をなし、フロアＦ上に設置されている。ハウジング２０１の前面（図１の左面）は上下方向の中間位置が凹陥して、凹面部２１１の左右位置に給水部として温水用および冷水用の公知の各給水コック（１７５，１７０）が突設されている。各給水コック（１７５，１７０）の下方の、凹面部２１１の下側面が飲用カップの 置き台２１４になっている。各給水コック（１７５，１７０）には湾曲して下方へ延びるレバー体２１５が設けられて、レバー体２１５を前方から押し操作することによって各給水コック（１７５，１７０）が開放されるようになっている。

ハウジング２０１の頂部は、平面視で角型の上カバー１１０で閉鎖されている。そして上カバー１１０にはガイド部１１１が形成されている。上カバー１１０はボトルウォーター等液体容器（以降『ボトル』と略）１２０の天地を逆さに倒立して取り付けた状態で、ボトル１２０の保持機能を備える。ガイド部１１１は周方向の一か所（本実施形態では後方位置）が下方へ凹陥しており、凹部１１８の底面には、その底面を上下方向へ貫通する大気連通部１３３が設けられている。

図２、３に示すようにボトル１２０の容器内には原水１２１を保存している。ボトル１２０は、図５、図６に示すように着脱可能な給液キャップ１２２で外気と遮断されている。給液キャップ１２２は封止弁１２３を有し、単独状態で密閉状態を形成する閉鎖状態に維持するよう図７（ａ）に示すように、弾性部材１２４により押圧されている。したがってボトル全体として単独の状態では液体が漏れることはない。

次に第２図、第３図、に基づいて説明すると、上カバー１１０のガイド部１１１はすり鉢形状からストレート形状に移行するボトルガイド１１２を有し、その底部１１３には筒状の突起１１４と開口穴１１５を有する。 上カバー１１０のガイド部１１１は、すり鉢形状からストレート形状に移行するこのボトルガイド１１２でボトル１２０をガイドして、開口穴１１５とボトル１２０給液キャップ１２２を嵌合する。 開口穴１１５の内側はシステム内部に対し開口部１１６となっている。

ボトル１２０の給液キャップ１２２が、ガイド部１１１におけるすり鉢形状の部分からストレート形状の部分に移動して、ボトルガイド１１２の底部１１３に到達した際、筒状の突起１１４が弾性部材１２４を押圧し、この時、図７（ｂ）に示すように、給液キャップ１２２についている封止弁１２３が開き、給液キャップ１２２が開状態となる。開状態においては、筒状の突起１１４にある開口穴１１５とボトル１２０との間で流路が形成され、開口穴１１５とボトル１２０との間で形成された流路と、ボトル１２０とにより、原水供給手段の一例が構成される。

次に、水質改善システムについて初期状態から説明する。開口部１１６から流出した被水質改善水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に放出され、水流拡散板で水流を拡散された後、その底部に設置したつまり、水質改善手段のメッシュ１３２で第一回目の水質改善を受ける。水流拡散板は、メッシュ１３２の上または下に設けても良く、メッシュ１３２と一体にしても良い。

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、及び固形状の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の底面には、第一セクション同様、メッシュ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、ある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）が露出しており、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を筒状のガイドケース１４２にセットし、そのガイドケース１４２を第二セクションである活性炭１３７の下面側に設けた。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、水質改善された水が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。

さらに図３、図４に示すように、水質改善手段は、導入部１３１の上側内部に原水供給手段との結合部である段部１３６ａを有し、さらにその上側に、清浄水貯留手段と結合するツバ部２０２を有する。したがって水質改善手段は、ツバ部２０２、段部１３６ａ、導入部１３１、活性炭収容部１３９を一体に形成した筒状のケースにメッシュ１３２とメッシュ１５７及び活性炭１３７を収容し、活性炭１３７の下面側に筒状のガイドケース１４２にセットされた中空糸膜１４１が取り付けられて構成されている。

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を設けた繊維の集合体が好適に使用できる。ここで、前記原水供給手段と前記水質改善体により形成された空間（以下Ａ空間という）は大気連通部１３３により大気開放されているが大気連通部１３３の下側にはエアフィルタ２０３が取り付けられている。また図４に示すように原水供給手段と水質改善手段の結合部１３６は、原水供給手段の上カバー１１０に形成された環状結合部１３６ｂの外周面と水質改善手段の段部１３６ａ上の内周面でその間に配置された、パッキン部等のシール材によって機密に密閉固定されている。したがってＡ空間は大気連通部１３３のエアフィルタ２０３を介してのみ大気と連通する状態となっている。

水質改善システムにおいては、開口部１１６から流出した被水質改善水１２１ａが水質改善材にてフィルタリングされることにより、流通抵抗が発生する。メッシュ１３２、活性炭１３７及び中空糸膜１４１が、水質改善材の一例に相当する。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、「開口部１１６からの被水質改善水１２１ａの流入量＞＞第三セクションの中空糸膜１４１を透過する被水質改善水１２１ａの量」といった関係にある。したがって、水質改善システム内の水位は徐々に上昇し、被水質改善水１２１ａの水位が満水位置１１７まで上昇すると、開口部１１６からの流出は一旦抑制される。

具体的には、水質改善手段の導入部１３１における水位が、ボトルガイド１１２内の底部１１３よりわずかに上方の満水位置１１７まで上昇すると、ボトル１２０内からの水の落下は自動停止する。満水位置決定手段が、その満水位置１１７を規定する。本実施形態では、満水位置１１７は、底部１１３を有するボトルガイド１１２と、水質改善手段が結合部１３６で結合されたときの導入部１３１内の底部１１３の位置とにより決まる。したがって、水質改善手段の導入部１３１、ボトルガイド１１２の底部１１３と環状結合部１３６ｂとを一体的に結合している上カバー１１０及び環状結合部１３６ｂを受けて結合する水質改善手段の段部１３６ａによって満水位置決定手段が構成されている。

次に清浄水１２１ｂは清浄水貯留手段に導入され貯留される。清浄水貯留手段は、上部を貯留槽１５０、下部を貯留槽冷却室１５５にと一部を仕切り板１５１で上下に二分された部屋を有する構成となっている。ここで、水質改善手段と清浄水貯留手段の間に形成された内部空間（以下Ｂ空間という）は大気連通部１５４を介して上カバー１１０とハウジング２０１を貫通する孔によって形成されるハウジング外連通部１３４によってハウジング外の大気と連通しているが大気連通部１５４の下側にはエアフィルタ２０４が取り付けられている。
また図４に示すように水質改善手段のツバ部２０２と清浄水貯留手段の上部開口端２０５はシール材を介して機密に密閉固定、封止されている。したがって、Ｂ空間は、エアフィルタ２０４を介してのみ大気と連通する。

尚、Ｂ空間の大気連通方法として、図３に示すように水質改善手段の満水位置１１７より上に清浄水貯留手段と連通する連通孔（図示しない）を設けても良い。この場合Ｂ空間はこの孔を介してＡ空間とつながり大気連通部１３３のエアフィルタ２０３を介してのみ大気と連通する。これによって、フィルターの数を減らすことができ、構造も簡略化できる。同様に、Ｂ空間のみに大気連通部１５４、エアフィルタ２０４を設けて、Ｂ空間を介してＡ空間を大気に連通させても良いことはいうまでもない。貯留槽１５０、貯留槽冷却室１５５は、これらの断熱と固定をかねる発泡スチロール等の断熱材で形成された断熱固定部材１３０で覆われている。
さて、最初は清浄水１２１ｂによる液面位置１５２が貯留槽冷却室１５５の底部付近にあるが、徐々に、液面位置１５２を上昇させていく。この第三セクション中空糸膜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。

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、超えた水位の水位の差分の圧力がかかるが、さらに時間が経過するにつれて液面位置１５２は上昇しつづけ、上部の貯留槽１５０を満たし清浄水１２１ｂが満水位置１１７まで上昇した時点で均衡し、開口部１１６からの清浄水１２１ｂの流出は停止する。この第三セクション中空糸膜１４１から貯留槽１５０の清浄水１２１ｂ中に落下している状態をパターン２（水中放出）と定義する。

清浄水貯留手段の下方にはさらに温水槽１６０が設けられている。清浄水１２１ｂを導入するための清浄水取り入れ口１５６が、仕切り板１５１近傍に設けられ、貯留槽冷却室１５５より上の液体を導入できるよう、供給管１５３が設けられている。供給管１５３の下端は、温水槽１６０の下部１６１に近接している。
温水槽１６０の上部１６２には、温水取り出し用に、温水供給管１６３（一部図示しない）が接続されている。温水供給管１６３は、温水コック１７５にも接続されている。図３の状態では、温水コック１７５が閉じられていて、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。貯留槽１５０の満水位置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ため一時的に大幅に低下する。このため、均衡がこわれ、再び開口部１１６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が満水位置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及び加熱制御手段が設けられており、加熱手段及び加熱制御手段により温水槽１６０の清浄水１２１ｂは所望の温度に維持される。

一方で、貯留槽冷却室１５５に蓄積された清浄水１２１ｂは、本体下方に設置された冷凍機１６７により所望の温度の冷水となる。冷凍機１６７から冷媒伝達管が延びており、冷媒伝達管は、貯留槽冷却室１５５の外周に巻かれて冷却部１６９を形成している。冷却部１６９を介して、貯留槽冷却室１５５に蓄積された清浄水１２１ｂが冷却される。冷凍機１６７は、貯留槽冷却室１５５に取り付けられた図示しないセンサー、及び図示しない温度制御手段により制御される。

冷温水の使用状態を説明する。貯留槽冷却室１５５の底部と冷水コック１７０とが図示しない冷水供給管で接続されており、所望の温度で保存されている冷水を取り出すには、冷水コック１７０を開放する。

冷水コック１７０を開くと、満水位置１１７と冷水コック１７０の位置（高さ）との間における水位の差により、貯留槽冷却室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が冷水コック１７０から供給される。
一方、温水の取り出しについては、次のとおりである。具体的には、温水供給管１６３（一部図示しない）が温水槽１６０から温水コック１７５に接続されているので、温水コック１７５を開くと、満水位置１１７と温水コック１７５の位置（具体的には、高さであり、冷水コックと同じ高さ）との間の水位の差により、温水になった清浄水１２１ｂが温水コック１７５から供給される。

この時水の流れは、取り出した温水と同量の清浄水１２１ｂが貯留槽１５０から供給管１５３を通して温水槽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、取り出しは上部とすることが好ましいためである。

水質改善手段の原水導入部に設ける満水位置決定手段は、光学式、フロート式等の水位
センサ―を用いて水質改善材上部の水位を検出できるように構成することが出来る。原水供給手段の流路に電磁弁を設けて前記水位センサ―からの信号により所定の満水位置１１７で電磁弁を閉じるように構成しても良い。

また、原水供給手段の他の実施例としては、タンクに原水の使用量に応じて収縮する軟質タンクを用いることが可能である。又は、タンクとして、上部に原水供給手段があり、上部が大気開放された容器型のタンクを用いても良い。この場合は、水質改善手段の原水導入部に設ける満水位置決定手段としては、光学式、フロート式等の水位センサーを用いて水質改善材上部の水位を検出できるように構成するとともに、原水供給手段の流路に電磁弁を設ける構成を採用することが好ましい。この場合、実施が容易となる。

１１０…上カバー
１１１…ガイド部
１１２…ボトルガイド
１１７…満水位置
１２０…ボトル
１１８…凹部
１２１…原水
１２１ａ…被水質改善水
１２１ｂ…清浄水
１２２…給液キャップ
１２３…封止弁
１２４…弾性部材
１３０…断熱固定部材
１３１…導入部
１３４…ハウジング外連通部
１３６…結合部
１３６ａ…段部
１３６ｂ…環状結合部
１３７…活性炭
１４１…中空糸膜
１４２…ガイドケース
１５０…貯留槽
１５１…仕切り板
１５２…液面位置
１５４…大気連通部
１５５…貯留槽冷却室
１５６…清浄水取り入れ口
１６０…温水槽
１６３…温水供給管
１６７…冷凍機
１６９…冷却部
１７０…冷水コック
１７５…温水コック
２０１…ハウジング
２０２…ツバ部
２０３…エアフィルタ
２０４…エアフィルタ
２１１…凹面部
２１４…置き台
２１５…レバー体

Claims (2)

1. 水質改善手段の流入部と流出部を大気開放し、水質改善手段中を水が自然流下して十分な水質改善ができるようにした飲料水供給装置において、
   原水供給手段の下流に設けた水質改善材を収納した水質改善手段と、水質改善手段の満水位置を決める満水位置決定手段と水質改善後の水を貯留する清浄水貯留手段と清浄水貯留手段に貯留された水を飲料水として取り出す給水手段とを有し、
   原水供給手段とその原水供給手段の下流に設けた水質改善手段、及び水質改善手段とその水質改善手段の下流に設けた清浄水貯留手段の、それぞれの内部空間（Ａ、Ｂ）を密閉構造とし、それら内部空間はエアフィルタを有する大気連通部を介して大気に連通されていることを特徴とする飲料水供給装置。
2. 前記大気連通部は、前記原水供給手段と前記原水供給手段の下流に設けた前記水質改善手段の内部空間（Ａ）又は、前記水質改善手段と前記水質改善手段の下流に設けた前記清浄水貯留手段の内部空間（Ｂ）のうちいずれか一方の内部空間のみが、エアフィルタを介して大気と連通しているとともに、前記内部空間（Ａ）と内部空間（Ｂ）とは連通孔により連通されている請求項１記載の飲料水供給装置。