JP6745321B2 - 採水ディスペンサー及び純水製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、純水製造装置などに接続され、需要に応じて純水を吐出する採水ディスペンサーと、そのような採水ディスペンサーを備える純水製造装置とに関する。

研究機関などにおいて純水を利用する場合、比較的小型の純水製造装置を用いて純水を製造することが多い。そしてユースポイントにおいて純水を例えばビーカー、フラスコ、試験管などに採水するために、純水製造装置に接続する採水ディスペンサーが広く用いられている。採水ディスペンサーは、純水を吐出するノズルと、ノズルへの純水の経路に設けられてノズルに対して純水を供給し、またこの供給を遮断する弁とを備えている。採水ディスペンサーは、通常、純水製造装置の本体とは離れた場所に設けられ、配管によって純水製造装置本体の純水出口に接続される。利用者が弁を操作することによってノズルから純水が吐出し、これにより、利用者はその必要に応じた量で純水を採水することができる。弁としては、手動のものを用いることもできるが、電磁弁を用いることもできる。手動の弁としては、手で操作されるものに限定されず、例えば、足踏みペダル等によって操作されるものも含まれる。電磁弁を用いる場合には、指で操作できる押しボタンスイッチあるいは足によって操作できる足踏みスイッチ等により電磁弁を制御し、ノズルから純水を吐出させる。さらに、流量センサーと電磁弁とを組み合わせることにより、１回のスイッチ操作があったときに流量センサーによって計測される流量が規定値に達するまで電磁弁を開放することにより、規定量の純水を採水できるようにすることもできる。

特許文献１は、支柱に対する取り付け位置を複数段階で変えることができるサポート部と、下向きに純水を吐出するノズルを下端部に備えてサポート部の先端に支持される握り棒状のノズル部と、を備え、ノズル部の上端部に、下向きに押すことによって電磁弁を開とすることができる押しボタンスイッチが設けられた採水ディスペンサーを開示している。特許文献２は、操作パネルなどを備える本体部と、ノズルが設けられた採水ガン部とを備えた採水ディスペンサーを開示している。

バイオサイエンスなどの分野では、純水中の生菌数が多いと実験・分析結果が影響を受けるため、純水中の生菌数を低減させることが必要となる。したがって、純水ディスペンサーから吐出される純水に含まれる生菌数も低減させる必要がある。特許文献３は、純水源に接続する電磁弁と、純水を吐出するノズルと、ノズルを電磁弁の出口に接続する流路と、この流路を流れる純水に対して紫外線を照射するように配置された紫外線ＬＥＤとを有し、ノズルから吐出される直前の純水に紫外線を照射することによってノズルから吐出される純水に含まれる生菌を低減することができるようにした採水ディスペンサーを開示している。

意匠登録第１３４５５３２号公報 意匠登録第１６００９４１号公報 特開２０１８−１０３１５４号公報

特許文献１や特許文献２に使用される採水ディスペンサーを使用すれば、実験室などにおいてビーカーやフラスコ、試験管などに純水を採水する作業が容易なものとなる。しかしながら使い勝手という面では、これらの採水ディスペンサーにはさらに改善の余地がある。例えば、ノズルからの吐出される純水の流量の制御のための操作を容易に行うことができることが求められている。例えば特許文献２に記載のものでは、ダイヤル式のつまみを押し込む動作とそのつまみを時計回りあるいは反時計回りまわす動作とを両立させることが難しい。

本発明の目的は、採水作業を行っているときであっても純水の流量の制御のための操作を容易に行うことができる採水ディスペンサーと、そのような採水ディスペンサーを備える純水製造装置とを提供することにある。

本発明の採水ディスペンサーは、純水源に接続して純水の採水に用いられる採水ディスペンサーであって、純水を吐出するノズルを備える採水ガンと、ノズルへの純水の流路に設けられた弁と、を備え、採水ガンは、ノズルからの純水の吐出方向が垂直方向下方であるとして、垂直方向上方に延びるハンドルを備え、ハンドルの上端に、回転可能でありかつハンドルの内部に押し込み可能なホイールが設けられ、ホイールが押し込まれたときに弁が開き、ホイールの回転方向と回転量に応じて、弁が開くときにノズルから吐出される純水の流量が調整される。

本発明の純水製造装置は、本発明の採水ディスペンサーを備え、純水源として、純水を採水ディスペンサーに供給する。

本発明では、採水ディスペンサーに設けられる採水ガンにおいて、ノズルからの純水の吐出方向が垂直方向下方であるとして、垂直方向上方に延びるハンドルを備え、ハンドルの上端に、回転可能でありかつハンドルの内部に押し込み可能なホイールを設け、ホイールに対する押し込み動作と回転動作とによって純水の吐出と吐出するときの流量とを制御できるようにしている。これにより、採水作業を行っているときであっても純水の流量の制御のための操作を容易に行うことができるようになる。

純水製造装置の構成の一例を示す図である。 本発明の実施の一形態の採水ディスペンサーを示す図であって、（ａ）は前面側から見た斜視図であり、（ｂ）は背面側から見た斜視図である。 （ａ）は採水ディスペンサーの概略側面図であり、（ｂ），（ｃ）は、それぞれ、図３（ａ）における枠Ｂ内及び枠Ｃ内の部分の断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、採水ディスペンサーの使用形態の例を示す概略側面図である。 ホルダ部と採水ガンの構成を示す側面図である。 支持部材の構成を示す図であって、（ａ）は前面側から見た斜視図であり、（ｂ）は背面側から見た斜視図である。

次に、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。本発明に基づく採水ディスペンサーを具体的に説明する前に、まず、採水ディスペンサーに対する純水源としての純水製造装置について、図１を用いて説明する。採水ディスペンサー３０は純水製造装置１０に対して取り外し可能に接続されるものであるが、図１では、既に採水ディスペンサー３０が接続されているものとして純水製造装置１０が描かれている。

図１に示す純水製造装置１０は、循環精製により純水を生成するサブシステム（二次純水システム）として構成されたものであり、一次純水が供給される貯槽１１と、貯槽１１の出口に接続して貯槽１１内の純水を給送するポンプ１２と、ポンプ１２の出口に接続された流量センサ（ＦＩ）１３と、紫外線酸化装置（ＵＶ）１４と、強酸性カチオン交換樹脂と強塩基性アニオン交換樹脂とを混床で充填した非再生型イオン交換装置（ＣＰ：カートリッジポリッシャーともいう）１５と、限外濾過装置（ＵＦ）１６とを備えている。紫外線酸化装置１４、非再生型イオン交換装置１５及び限外濾過装置１６は、この順で、流量センサ１３の出口に対して直列に接続している。紫外線酸化装置１４は純水中の全有機炭素（ＴＯＣ）を分解するためのものであって殺菌作用も有するが、紫外線酸化装置１４とは別に貯槽１１に紫外線殺菌ランプを設けてもよい。

純水製造装置１０は循環精製によって純水を生成するが、本実施形態では、純水は採水ディスペンサー３０も含めて循環するようにしている。そのため、限界濾過装置１６の出口は配管１７を介して純水製造装置１０の循環出口１８に接続している。また、純水製造装置１０は、採水ディスペンサー３０から戻ってきた純水を受け入れる循環入口１９を備えており、循環入口１９は配管２０を介して貯槽１１に接続している。一次純水としては、例えば市水をフィルター、活性炭処理装置及びイオン交換装置に通水して得られた水が用いられる。

この純水製造装置１０では、貯槽１１からポンプ１２を経て、流量センサ１３、紫外線酸化装置１４、非再生型イオン交換装置１５、限外濾過装置１６及び採水ディスペンサー３０を通り貯槽１１に戻る循環精製系が構成されている。ポンプ１２を動作させて循環精製系に純水を循環させることによって、純水がさらに精製される。採水ディスペンサー３０が接続していない状態でも純水を循環させることができるように、配管１７と配管２０とを短絡する配管２１が設けられ、配管２１にはバイパス弁２２が設けられている。バイパス弁２２は、採水ディスペンサー３０が純水製造装置１０に接続しているときには閉じられ、接続していないときには開けられる。後述する定量採水を実施するために、配管２０において、配管２１が接続する位置よりも循環入口１９側の位置に、電磁弁２３が設けられている。さらに純水製造装置１０には、純水製造装置１０の全体の動作を制御するために制御装置２５が設けられている。

採水ディスペンサー３０は、例えば実験台などの設置面の上に載置される本体部４０と、利用者が手に持って動かすことができる採水ガン８０とから構成されている。採水ガン８０は、採水ヘッドなどとも呼ばれる。採水ガン８０には実際に純水を吐出するノズル８６が設けられている。採水ディスペンサー３０は、純水製造装置１０の循環出口１８及び循環入口１９にそれぞれ接続する配管３１，３２を備えており、配管３１，３２は、本体部４０を経て採水ガン８０にまで延びている。本体部４０には、利用者に対して情報を提示し、利用者からの入力を受け付けるための、例えばタッチパネルからなる操作パネル４３が設けられている。

配管３１，３２は、本体部４０と採水ガン８０との間では、これらの配管３１，３２を一体化させた複合配管７０として設けられている。複合配管７０には、本体部４０と採水ガン８０との間の電気配線も組み込まれている。採水ガン８０は、その接続部８３によって複合配管７０に接続する。採水ガン８０の内部には、接続部８３によって配管３１，３２とそれぞれ一端が接続する配管８１，８２が設けられている。配管８１，８２の他端は相互に接続し、この接続点からノズル８６に至る流路が形成されている。この流路の構成については後述するが、この流路には電磁弁８５が設けられており、また、純水に含まれる生菌の殺菌のために流路内の純水に紫外線を照射するように紫外線ＬＥＤ８４が配置されている。電磁弁８５は、例えば、比例制御弁であって、開としたときの開度を調整可能なものである。さらに採水ガン８０には、電磁弁８５の開閉の操作を行い、かつ電磁弁８５を開けたときの純水の流量を調整するために用いられるホイール９３が設けられている。ホイール９３は、水平方向に延びる軸の周りを回転可能であって、利用者がその指によってホイール９３を回転させ、またホイール９３を押し込むことができるようになっている。ホイール９３の回転は、その回転軸に連結したロータリーエンコーダ８８によって検出され、ホイール９３が押し込まれたかどうかは、ホイール９３を保持する支持部材１００（図６参照）に取り付けられているマイクロスイッチ８７によって検出されるようになっている。マイクロスイッチ８７での検出結果とロータリーエンコーダ８８での検出結果を処理するための処理回路８９も採水ガン８０の内部に設けられている。

図２は採水ディスペンサー３０の外観を示す図であって、（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、前面側及び背面側から見た斜視図である。図３は採水ディスペンサーの構成の要部を説明する図であって、（ａ）は左側面図、（ｂ）は（ａ）において二点鎖線Ｂで囲まれた部分における断面図、（ｃ）は（ａ）において二点鎖線Ｃで囲まれた部分の断面図である。採水ディスペンサー３０の右側面図を省略するが、後述する解除ボタン４７が設けられない点を除けば、採水ディスペンサーの右側面は概ね左側面とは対称なものとなっている。これらの図面を用いて採水ディスペンサー３０についてさらに詳しく説明する。なお、後述するように採水ディスペンサー３０の採水ガン８０ではノズル８６を囲むように保護用のカバー９４が設けられており、ノズル８６はカバー９４に隠されるので、図２及び図３では、ノズル８６自体は示されていない。

本体部４０は、実験台の上などに載置される部分であるベース４１と、ベース４１の上方に位置するアーム取付部４２と、ベース４１から上方に延びる柱状部４５と、アーム取付部４２に一端が取り付けられた２本のアーム５１，５２と、実際に採水ガン８０を取り外し可能に保持する保持部６０と、から構成されている。柱状部４５は、アーム取付部４２を貫通する円柱として構成されており、柱状部４５の表面には、柱状部４５の長さ方向に沿って一定の間隔で、円周方向に延びる溝４６が形成されている。アーム取付部４２は、柱状部４５に沿って、柱状部４５の長手方向にスライド可能であるように構成されている。実際には、アーム取付部４２の内部には、柱状部４５の表面に対してばね等によって付勢された突起（不図示）が設けられている。この突起は、柱状部４５の表面に設けられた溝４６に対して係合できるようになっている。これにより、突起が溝４６に係合する位置においてアーム取付部４２の高さ位置を固定することができる。また、溝４６の各々は、円周方向に沿って柱状部４５の表面を１周するように設けられているので、高さ方向を固定した上で、アーム取付部４２を柱状部４５の周りで回転させることができる。アーム取付部４２の側面に設けられた解除ボタン４７を押し込むことにより、溝４６に対する突起の係合状態を解除できるようになっており、利用者は、解除ボタン４７を押しながら柱状部４５の長手方向にアーム取付部４２を容易に移動させることができ、柱状部４５の長さの範囲内でアーム取付部４２の高さ位置を容易に調整することが可能になる。

実際に採水ガン８０を取り外し可能に保持する保持部６０は、２本のアーム５１，５２によって平行リンク機構が構成されるようにして、アーム取付部４２に取り付けられている。本実施形態では、２本のアーム５１，５２は、両者が相互に平行である状態を保ったまま、アーム取付部４２の側を固定端として、水平から垂直までの９０°の範囲で移動できるようになっている。アーム５１，５２が動くとき、アーム５１，５２の軌跡は同一の垂直面内にあり、平行リンク機構としてはこの垂直面内で運動可能であることになる。２本のアーム５１，５２からなる平行リンク機構は、アーム取付部４２に対する採水ガン８０の姿勢を変えることなく、保持部６０のアーム取付部４２に対する相対的な位置を変えることが可能であるように、保持部６０を取付基部であるアーム取付部４２に接続する接続機構として機能する。ここでは、アーム５１，５２により平行リンク機構が構成されるとしたが、平行リンク機構を構成するためのアームの本数は２に限定されるものではなく、３以上であってもよい。以下では、２本のアーム５１，５２によって平行リンク機構が構成されるものとする。

フラスコやビーカーなどの容器に採水する場合に、採水ガン８０を手で持たなくてもよいようにしたいという要望がある。特に、採水量が多くて採水に時間がかかる場合について、そのような要望が強い。その場合、容器の大きさはさまざまであるので、採水ガン８０の高さ位置を容易に変えられることが望まれる。また、実際の採水動作を考えると、所定位置に容器を配置した上で、採水ガン８０を容器の開口に接近させてノズル８６から純水を吐出し、採水が終われば採水ガン８０を容器の開口から遠ざけることになる。垂直面内で運動可能な平行リンク機構を採用することにより、採水ガン８０の姿勢、特にノズル８６の向きを変えることなく、こうした一連の動作をスムースに行うことが可能になる。さらに、平行リンク機構の採用に加え、上述のようにアーム取付部４２の高さ位置を可変とすることで、小型のビーカーやフラスコから大型のビーカー、さらにはポリエチレン製のタンク類への採水に対応することが可能になる。容器に対する円滑な採水作業のためには、アーム５１，５２にはある程度以上の長さが必要であり、採水ディスペンサー３０の非使用時にこのアーム５１，５２が作業の邪魔となるおそれがある。本実施形態ではアーム５１，５２を垂直状態とすることできるようにして、採水を行わないときにアーム５１，５２が作業の邪魔となることも防止している。

本実施形態では、アーム取付部４２において実際にアーム５１，５２が取り付けられる位置はアーム取付部４２の内部となっており、図３（ｂ）に示すように、アーム取付部４２内においてアーム５１，５２の先端がそれぞれ軸５３，５４の周りを回転可能に取り付けられている。この場合、アーム取付部４２の表面には、アーム５１，５２の可動範囲に応じて溝状の開口を設ける必要があり、溝状の開口の幅は、クリアランスを考えて、軸５３，５４の延びる方向で測ったアーム５１，５２の太さより若干広いものとされる。アーム取付部４２と操作パネル４３との距離が近い場合に、操作パネル４３に触れようとした利用者の指が誤って溝状の開口に挟まれてしまうおそれがある。そこで本実施形態では、アーム５１，５２の延びる方向に対して軸５３，５４の位置がずれるようにするとともに、軸５３，５４の周りでアーム５１，５２の先端部を膨らませて膨らみ部５５，５６としている。アーム５１の膨らみ部５５は、例えば軸５３を中心とする円から切り出された半円の形状であり、アーム５２の膨らみ部５６は、例えば軸５４を中心とする半径の異なる２つの円のそれぞれから切り出された四分円を組み合わせた形状である。軸５３，５４の延びる方向での膨らみ部５５，５６の厚さは、上述したアーム５１，５２の太さと同じである。このように膨らみ部５５，５６を設けることによって、平行リンク機構として相互に平行な関係を保ったままアーム５１，５２が軸５３，５４の周りを回転したときに、アーム５１，５２の延びる方向によらず、アーム取付部４２に形成される溝状の開口が膨らみ部５５，５６によって実質的に塞がれるようになる。

軸５３，５４の周りでのアーム５１，５２の回転に伴って、膨らみ部５５，５６も軸５３，５４の周りを回転するが、膨らみ部５５，５６の回転移動の軌跡を覆うように、アーム取付部４２には、溝状の開口の両側には開口端に沿って土手状のカバー部５７，５８が形成されている。カバー部５７，５８はアーム取付部４２の表面に直立する半円状の形状を有する。本実施形態では、アーム５１，５２にそれぞれ膨らみ部５３，５４を設け、さらに、溝状の開口の両側にカバー部５７，５８を設けることにより、溝状の開口に利用者の指が誤って挟まれることを防止することができる。

さらに、保持部６０や保持部６０に載置されている採水ガン８０の自重によってアーム５１，５２が動き、保持部６０も下方に動くことは避けなければならない。そのため、軸５３，５４の位置において金属板によりアーム５１，５２を挟み込み、さらに軸５３，５４を構成するシャフト状の部材にウェーブワッシャまたは皿ばねをはめてこのウェーブワッシャまたは皿ばねによって金属板をアーム５１，５２の方向に押圧してアーム５１，５２が金属板に対して摺動する構成とすることできる。この構成では、アーム５１，５２が金属板に対して摺動するときの摩擦抵抗が大きくなるので、アーム５１，５２が軸５３，５４の周りを回転することなくこの摺動部を介して保持部６０や採水ガン８０の重量を保持することが可能になる。

以上説明したように、本実施形態の採水ディスペンサー３０では、アーム取付部４２の高さ位置を変えることができるようにするとともに、平行リンク機構を有するアーム５１，５２の使用により、保持部６０に保持されている採水ガン８０の高さを調整したり本体部４０から見て採水ガン８０を手前側に引き出した位置に移動させたりすることができる。図４は、このようなアーム５１，５２や採水ガン８０の動きを示す左側面図である。図４では、採水ディスペンサー３０を簡略化して示しており、特に、複合配管７０については記載していない。図４（ａ）は、図２や図３に示した状態からアーム取付部４２の位置を上方に移動させた状態を示している。図４（ｂ）は、図２や図３に示した状態から、保持部６０に保持されている採水ガン８０を手前に引き出した結果、アーム５１，５２が斜め方向となっている状態を示している。図４（ｃ）は、図４（ｂ）に示す状態から採水ガン８０をさらに手前に引き出した結果、アーム５１，５２がほぼ水平となっている状態を示している。さらに図４（ａ）において矢印で示すように、アーム取付部４２は、柱状部４５の周りを回転可能である。

次に、保持部６０について説明する。上述したように保持部６０は、平行リンク機構を有するアーム５１，５２によってアーム取付部４２に取り付けられ、水平面に対するアーム５１，５２の角度によらず、採水ガン８０を一定の姿勢で保持する機能を有する。採水ガン８０のノズル８６は、通常の採水時には、垂直方向下向きに純水を吐出する。しかしながら、水流の形態であるか滴下の形態であるかによらず、ノズル８６から純水を放出したことによる水の飛び跳ねや泡立ちを防ぎたい場合などがある。そのような場合には、積極的に容器の内壁に沿うように純水を吐出することが望ましい。本実施形態では、そのような要望に応えるため、保持部６０に角度調整のための機構を組み込み、保持部６０に取り付けられた状態の採水ガン８０を傾けることができるようになっている。採水ガン８０を傾けることにより、ノズル８６からの純水の吐出方向も、垂直方向下向きから傾くことになる。

保持部６０は、大別すると、アーム５１，５２が取り付けられる第１の部材６１と、第１の部材６１に対して軸６３を介して接続する第２の部材６２と、第２の部材６２の先端に設けられたホルダ部６７とから構成されている。ホルダ部６７は、実際に採水ガン８０を取り外し可能に保持する部分であり、採水ガン８０の外表面の一部を包み込むことが可能な形状を有している。後述の図５に示すように、ホルダ部６７には垂直方向上方を向いたピン６８が設けられており、このピン６８は、採水ガン８０に設けられた固定用孔８９と係合可能になっている。固定用孔８９にピン６８が挿入されるように上方から採水ガン８０をホルダ部６７に向けて載置することによって、採水ガン８０はホルダ部６７に固定される。固定用孔８９に係合するピン６８を設けたことにより、ホルダ部６７に採水ヘッド８０を支持させたときに採水ヘッド８０が容易にはホルダ部６７から抜け落ちないようになっており、また、採水ガン８０を動かすことでアーム５１，５２が動き、上述したような採水ガン８０を手前に引き出すような操作が可能となる。採水ガン８０をホルダ部６７から取り外すときは、ピン６８が固定用孔８９から抜き取られるように、採水ガン８０を上方に引き上げればよい。ホルダ部６７は、第２の部材６２と一体の部材として構成されていてもよい。

保持部６０において第１の部材６１と第２の部材６２とは、通常時には固定されているが、軸６３の周りで相互間の角度を調整可能であるように接続されている。このような機構は、例えば、第１の部材６１と第２の部材６２とが摺動面を介して相互に接し、かつ摺動面に対してばねなどによる押圧力が加わるような構成によって実現することができる。あるいは、図３（ｃ）に示すように、第２の部材６２において軸６３からの距離が等しい複数の箇所、すなわち等半径となる複数の位置の凹部６５を設け、第１の部材６１には凹部６５のいずれかに係合するようにボールプランジャあるいはプレスフィットプランジャ６４を設ける構成によっても実現できる。図３（ｃ）に示す例では、第１の部材６１において２つのプレスフィットプランジャ６４を軸６３に対して対称となるように設けており、これに対応して第２の部材６２には、プレスフィットプランジャ６４の１個当たり４箇所の凹部６５を設けている。凹部６５は、軸６３の位置から見て１５°間隔で等間隔に設けられている。

第１の部材６１と第２の部材６２の間で軸６３周りでの強い回転方向の力を印加しなければ、各プレスフィットプランジャ６４は、それぞれ、４個の凹部６５のうちのいずれかと係合し、その結果、第１の部材６１と第２の部材６２との間の位置関係は保たれる。これに対し、軸６３周りの強い回転方向の力を印加すると、プレスフィットプランジャ６４が凹部６５に係合していることによる保持力よりも回転方向の力のほうが上回って、軸６３の周りで第１の部材６１と第２の部材６２とが相対的に回転する。回転方向の力の印加をやめると、そのときの第１の部材６１と第２の部材６２との相対位置に応じた凹部６５にプレスフィットプランジャ６４が係合することとなって、その位置で第１の部材６１と第２の部材６２との位置関係が保たれるようになる。この構成では、凹部６５が軸６３から見て１５°間隔で設けられていることにより、採水ガン８０の傾きを、より具体的にはノズル８６からの純水の吐出方向を垂直方向下方を含む４５°の角度範囲内で、１５°刻みで調整することが可能になる。

次に、複合配管７０について説明する。複合配管７０は、採水ディスペンサー３０において、本体部４０のベース４１の背面と採水ガン８０に設けられる接続部８３との間に設けられる。上述したように採水ガン８０は取り外し可能であり、また、保持部６０に採水ガン８０が取り付けられていたとしてもアーム取付部４２の高さ調整やアーム５１，５２に対する引き出し動作によって保持部６０の位置自体を変えることができるから、複合配管７０は可撓性を有することが必要である。複合配管７０は、本体部４０と採水ガン８０との間の配管３１，３２と電気配線とを束ねたものである。束ねた配管３１，３２や電気配線がほぐれないように、複合配管７０の表面には、コルゲート状あるいは蛇腹状のシースあるいはカバー７１が設けられる。このカバー７１は、例えば合成樹脂によって形成される。

次に、採水ガン８０について、図２、図３及び図５を用いて説明する。図５は採水ガン８０の内部構成を示している。利用者が手で持って容易に動かすことができるように、採水ガン８０には、垂直方向上方に延びるハンドル（取っ手）９０が形成されている。ハンドル９０を持って採水ガン８０を上方に動かせば、採水ガン８０の固定用孔８９からホルダ部６７のピン６８が離脱する。これによって利用者は、保持部６０に採水ガン８０を保持させたまま採水を行ったり、採水ガン８０を手で持って実験台の上に整列して置かれた多数の試験管に対して次々と純水を注いだりすることができるようになる。採水ガン８０を手で持ったときの作業性をよくするために、ハンドル９０自体をヒトの手の握りの形状に合わせて湾曲したものとし、ハンドル９０を確実に握ることができるようにしている。さらに、ハンドル９０において利用者が片手で持ったときに利用者とは反対方向を向く表面、すなわちハンドル９０を握ったときに手のひらではなく各指が接する部分の表面には、水平方向に延びる線状の突起を複数本形成して滑り止め９７としている。滑り止め９７が形成される表面は、ハンドル９０が湾曲しているとして湾曲の内側を向いた表面である。以下に説明するように垂直に延びるハンドル９０の上端の位置にホイール９３を設け、ノズル８６はハンドル９０の下端側に配置されるようにすることにより、採水ガン８０は、利用者に対し、デジタルピペットあるいは電動ピペットといった実験器具と同様の操作感を与える。

図１において説明したホイール９３は、ハンドル９０の上端の位置に、ハンドル９０を握った利用者がその親指で操作できるように設けられている。ホイール９３は、半径に比べて高さが低い円筒形状のものであって、その回転軸がホイール９３の長手方向に直交する方向となるように設けられている。ホイール９３はその円筒面の全周のうちの半分未満、例えば３分の１から４分の１程度の部分がハンドル９０の外表面から露出している。ホイール９３の円筒面は、指で操作したときに滑らないように、例えば、多数の平行溝が形成されたゴムなどによって構成されている。このようにホイール９３を設けることによって、利用者は、その親指を用いることによって、ホイール９３を上向きに回転させたり、下向きに回転させたり、さらには、ホイール９３をハンドル９０の内部の方向に押し込むことができるようになっている。ホイール９３をハンドル９０の内部に押し込むときの押し込みの方向は、ホイール９３の回転軸の方向と直交する方向となっている。すなわちホイール９３は、パーソナルコンピュータなどにおいてユーザインタフェースとして用いられる最近のマウスに標準的に備えられているスクロールホイールと同様のものであるといえる。ただし、マウスのスクロールホイールは一般に利用者の人差し指あるいは中指での操作が想定されているが、本実施形態のホイール９３は親指での操作が想定されている点で相違する。ここで上向き、下向きとは、ホイール９３の円筒面のうち利用者にとって手前側の部分が上方向に動かされるか（上向き）、下方向に動かされるか（下向き）を示している。ホイール９３が回転したことは、ホイール９３の回転軸に接続されたロータリーエンコーダ８８によって検出され、処理回路８９は、ロータリーエンコーダ８８からの信号に基づき、ホイール９３の回転方向と回転量とを制御装置２５に通知する。

本実施形態では、ホイール９３の回転方向は、純水をノズル８６から吐出するときの純水の流量を調整するために使用される。一例として、ホイール９３を上向きに回すことにより流量を増やし、下向きに回すことにより流量を減らすようにすることができる。あるいは逆に、ホイール９３を上向きに回すことにより流量を減らし、下向きに回すことにより流量を増やすようにすることができる。どれだけ流量を増減するかは、ホイール９３の回転量に応じて定めることができる。ホイール９３の回転方向と流量の増減とをどのように関連付けるかは、採水ディスペンサーの製造時に予め設定しておいてもよいし、制御装置２５における設定によって出荷後に変更可能であるようにしてもよい。誤動作等を避けるためには、同一の企業や研究機関において、ホイール９３の回転方向と流量の増減との関係を統一しておくことが好ましい。

ホイール９３をハンドル９０の内部の方向に押し込まれたことは、マイクロスイッチ８７によって検出され、このことは処理回路８９を介して制御装置２５に伝えられる。マイクロスイッチ８７は、利用者が採水のための採水要求を入力して制御装置２５に電磁弁８５の開閉を制御させるために用いられる。例えば、ホイール９３が押し込まれているときだけ電磁弁８５を開けてノズル８６から純水を吐出させるような制御を実行することができる。上述したようにホイール９３の回転に応じて純水の吐出量の調整が行われているのであれば、ホイール９３が押し込まれたときにノズル８６から吐出される純水の流量は、ホイール９３の回転によって調整された流量である。制御装置２５による電磁弁８５の制御の詳細については後述する。

図６は、採水ガン８０の内部においてホイール９３などを取り付けるために用いられる支持部材１００を示す図であり、（ａ）はホイール９３が取り付けられた面側から見た斜視図であり、（ｂ）は（ａ）とは反対側の面から見た斜視図である。支持部材１００は下端側の幅が狭く上端側の幅が広いへら状の部材であって、上端側の位置において、支持部材１００の一方の面側にホイール９３が回転可能に取り付けられている。ホイール９３の回転軸は、支持部材１００の長手方向に直交する方向となっている。ホイール９３の回転を妨げないように、ホイール９３に対応する位置において支持部材１００の一方の面は窪んでいるが、他方の面とは連通していない。ホイール９３の回転軸の一端側にはケース１０１が設けられ、このケース１０１の中にロータリーエンコーダー８８が格納されている。支持部材１００においてホイール９３が取り付けられているのとは反対側の面すなわち他方の面には、マイクロスイッチ８７が設けられるほか、処理回路８９が実装される基板１０２と、処理回路８９と制御装置１００とを接続するための配線が接続されるコネクタ１０３とが設けられている。

ハンドル９０の先端部の外表面には溝状の開口が形成されており、この開口からホイール９３の一部がハンドル９０の外に露出するように、支持部材１００はハンドル９０の内部に設けられている。支持部材１００は、ホイール９３が押し込まれたときに支持部材１００の下端を支点として動くようになっている。その結果、ホイール９３がハンドル９０の内部の方向に押し込まれると、ハンドル９０の内部に設けられた当接部材９８に対してマイクロスイッチ８７の可動部が当接して変位し、これにより、ホイール９３が押し込まれたことをマイクロスイッチ８７が検出できることになる。

採水ディスペンサー３０は、実験室における純水の採水に使用されるものであるという特性上、濡れた手で採水ガン８０のホイール９３が操作される可能性があり、ホイール９３のための開口からハンドル９０の内部に水が進入する可能性がある。水が進入すると、ホイール９３の周辺にある電子回路や電気的な接点がその影響を受けやすい。本実施形態では、支持部材１００の一方の面にホイールを設け、他方の面にマイクロスイッチ８７や基板１０２を設けているので、マイクロスイッチ８７の接点部や、基板１０２に実装された処理回路８９への水等の進入を防ぐことができる。ロータリーエンコーダ８８についてもケース１０１内に格納されており、水等の影響を受けにくくなっている。

図５に示すように、ノズル８６は、採水ガン８０において、ホルダ部６７に採水ガン８０を載置したときに下側となる面に設けられている。ノズル８６は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）やＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）などのフッ素樹脂から構成されており、内部に直線状の貫通孔が流路として形成されており、貫通孔の先端である開口から純水を吐出する。ノズル８６の交換頻度が高いことが予想される場合などには、コストなどの観点から、例えばポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）などの樹脂によってノズル８６を形成してもよい。カバー９４は、ノズル８６を保護し、また、ノズル８６から吐出している純水に大気中からのごみなどが混入しないように、ノズル８６の周辺を囲みかつ下方に向かって開く形状で設けられている。カバー９４は、例えば透明な合成樹脂によって形成されている。

採水ガン８０の内部において接続部８３から延びる配管８１，８２は三方継手９１の２つの端部にそれぞれ接続している。三方継手９１のもう１つの端部すなわち出口は、ＰＴＦＥやＰＶＤＦなどのフッ素樹脂からなる中空体すなわちケース９２の内部に連通している。ここでは三方継手９１としてはＹ字継手を用いているが、Ｙ字継手の代わりにＴ字継手を用いてもよい。三方継手９１は、配管８１，８２の接続点を構成し、これにより、純水製造装置１０と採水ディスペンサー３０との間で循環精製のために純水を循環させる経路が完成することになる。電磁弁８５は、少なくとも純水と接触する部分がＰＴＦＥやＰＶＤＦなどのフッ素樹脂で構成されたものであり、開状態では入口側から出口側に向けて直線の流路が形成されるものである。三方継手９１の出口からノズル８６の先端の開口に至るまでの純水の流路は、ケース９２、電磁弁８５及びノズル８６で構成されることになる。特にこの採水ガン８０では、ケース９２、電磁弁８５及びノズル８６による流路は一直線上に配置されている。すなわち、ノズル８６に供給される純水が流れる流路は、ノズル８６の先端の開口を一端とする区間において直線に形成されている。

紫外線ＬＥＤ８４は、ケース９２の側からノズル８６に向けて、流路の軸方向に沿って、純水の流れの上流側から、この流路内の純水に紫外線を照射するように配置されている。ケース９２内に紫外線を導入することができるように、ケース９２の紫外線ＬＥＤ８４を向いた面は、紫外線導入窓となる石英ガラス板９５によって構成されている。実際には紫外線は紫外線ＬＥＤ８４からある広がりをもって出射するが、紫外線ＬＥＤ８４の出射光の光軸は流路の軸に一致しているから、特に電磁弁８５が開状態にあるときは、紫外線ＬＥＤ８４からの紫外線は、ノズル８６にまで達する。その結果、吐出のためにノズル８６に至る流路内を流れる純水に紫外線を照射でき、ノズル８６からの吐出の直前のタイミングで純水の殺菌処理を行なえることになる。紫外線導入窓である石英ガラス板９５の部分を除き、ケース９２及び電磁弁８５を通ってノズル８６に至るまでの流路の内壁はフッ素樹脂で構成されているが、フッ素樹脂は、純水に対する溶出が少なく、紫外線に対する耐久性を有し、しかも紫外線を大きく乱反射（拡散反射）するので、紫外線が照射される部分を構成する素材として好ましいものである。

次に、紫外線ＬＥＤ８４として用いることができる素子について説明する。本実施形態においては、紫外線ＬＥＤ８４によって発生する紫外線により純水中の生菌を低減するので、紫外線ＬＥＤ８４が発生する紫外線は殺菌効果の高い波長のものである必要がある。この観点から、紫外線ＬＥＤ８４としては、その発光ピーク波長が２６０ｎｍ以上２８５ｎｍ以下の範囲内にあるものを使用することが好ましい。この程度の波長の紫外線ＬＥＤ８４は、動作時の発熱量が大きいから、紫外線ＬＥＤ８４には適宜の放熱板あるいはヒートシンクを取り付けることが好ましい。

従来は殺菌用の紫外線の光源としては水銀ランプが多用されていたが、水銀ランプは大型であって採水ディスペンサーなどへの組み込みが不可能であった。また、水銀ランプは、立ち上がりに時間がかかり、かつ、オン／オフの頻度が高いと著しく寿命が短くなるため、ユースポイントでの純水の需要があるたびに動作させるという使い方には適さないものであった。これに対し本実施形態では、小型であって立ち上がり時間が早く、オン／オフを繰り返しても劣化が少ない紫外線ＬＥＤを用いることにより、採水ディスペンサーに組み込んで、ノズル８６から吐出する直前のタイミングでの殺菌処理を可能にしている。例えば、紫外線ＬＥＤのサイズは数ｍｍ角から２ｃｍ角程度であり、紫外線ＬＥＤの立ち上がり時間もミリ秒のオーダーであってこれは電磁弁８５の作動時間に匹敵するかそれよりも速い。紫外線ＬＥＤを用いれば、純水の需要があるときだけ紫外線の照射を行うようにしても、素子の寿命の問題を生じることなく、確実に殺菌処理を行うことができる。

次に、本実施形態の採水ディスペンサー３０を制御するための構成について、図１を用いて説明する。純水製造装置１０内に設けられた制御装置２５は、採水ディスペンサー３０を含めた純水製造装置１０の全体の制御を行うものであるが、特に、採水ディスペンサー３０での純水の吐出を制御し、また、吐出される純水への紫外線の照射を制御する。図１において点線は、制御装置２５に対する電気系統の配線のうち、採水ディスペンサー３０からの純水の吐出の制御に関わる配線を示している。制御装置２５は、純水製造装置１０内の流量センサ１３から流量検出結果を受信し、電磁弁２３の開閉を制御する。さらに制御装置２５は、採水ガン８０に設けられた処理回路８９から信号を受信し、紫外線ＬＥＤ８４を駆動し、電磁弁８５の開閉や開度を制御する。さらに、採水ディスペンサー３０の操作パネル４３も制御装置２５に接続しており、制御装置２５は、操作パネル４３を介して利用者に対して情報の表示を行なうとともに設定の入力を促し、利用者からの設定の入力を受け付ける。

上述したように、採水ガン８０に設けられたホイール９３を押し込みマイクロスイッチ８７を作動させることで、利用者は、採水を行なうための採水要求を入力することができる。もっとも、採水要求を入力するための手段は、ホイール９３に機械的に接続するマイクロスイッチ８７に限定されるものではない。例えば、マイクロスイッチ８７による採水要求の入力を可能にしつつ、利用者の足で操作可能なフットスイッチ（不図示）を設け、フットスイッチの操作によっても採水要求が制御装置２５に入力するようにしてもよい。

操作パネル４３を介して利用者によって設定可能な項目には、例えば、採水量や採水モードがある。採水モードには、例えば定量モードと任意量モードがある。定量モードは、１回のスイッチ操作（すなわち１回の採水要求）によって、予め設定された量の純水を採水するモードである。これに対して任意量モードは、マイクロスイッチ８７などのスイッチが操作されている期間中（すなわち採水要求が出されている期間中）、純水をノズル８６から吐出し続けるモードである。制御装置２５は、定量モードが設定されているときにスイッチ操作などによる採水要求を受け付けたときは、電磁弁２３を閉じ、流量センサー１３で検出される流量の累積値が設定値となるまで電磁弁８５を開放する制御を行なう。流量の累積値が設定に達したら電磁弁２３を開けて純水の循環を再開させるとともに、採水ガン８０内の電磁弁８５を閉じて採水を終了させる。これにより、予め定めた量の純水が採水できたことになる。一方、採水モードが任意量モードであるときにホイール９３を介してマイクロスイッチ８７が操作されるなどして採水要求を受け付けたときには、制御装置２５は、採水要求が出ている期間だけ電磁弁８５を開放する制御を行なう。その結果、利用者によるスイッチ操作の期間中、純水が電磁弁８５を介してノズル８６から吐出する。任意量モードの場合には電磁弁２３は開放状態のままであり、純水製造装置１０と採水ディスペンサー３０との間の純水の循環は継続する。

本実施形態では、採水ガン８０の内部に設けられる電磁弁８５として、開度の制御が可能なものを使用する。制御装置２５は、電磁弁８５を開とするときにその開度を調整してノズル８６から吐出される純水の流量を制御することができる。吐出される純水の流量は、上述したように、ホイール９３を上方向あるいは下方向に回転することによって調整することもできるし、あるいは、操作パネル４３の画面上での入力操作によって行うことができる。利用者がホイール９３を回転したことはロータリーエンコーダ８８によって検出されその回転方向と回転量とが処理回路８９から制御装置２５に伝えられるから、制御装置２５は、伝えられた回転方向及び回転量に応じて電磁弁８５の開度を調整する。調整された開度は、次にホイール９３が操作されるまで維持され、その間にスイッチ操作が行われれば、電磁弁８５は調整された開度で開に制御される。もちろん、スイッチ操作が行われていなければ、調整された開度によらず、電磁弁８５は閉に制御される。あるいは、電磁弁８５の開度について既定値（デフォルト値）を定めておき、利用者がホイール９３を押し込んでスイッチ操作を行いつつホイール９３を回転させたときに、その回転に応じて開度を変更して純水の吐出量を増減させるようにしてもよい。この場合は、利用者がホイール９３を押し込むのを止めると電磁弁８５は閉となるとともに、開度は既定値に復帰し、次にホイール９３が押し込まれてスイッチ操作が行われたときには、既定値の開度で電磁弁８５が開くことになる。

ここでは、電磁弁８５において開度を調整するものとしたが、採水ディスペンサー３０の本体部４０において配管３１に、制御装置２５によって制御される流量調整機構としての例えば流量制御弁を設け、採水ガン８０の電磁弁８５は単純に開閉のみを行い、本体部４０内の流量調整機構において流量の調整を行うようにしてもよい。さらには、純水製造装置１０の内部に流量制御弁を設けるようにしてもよい。

制御装置２５は、ここで説明した電磁弁２３，８５の制御のほかに、採水ガン８０内の電磁弁８５が開放しているときには採水モードによらずに紫外線ＬＥＤ８４が駆動され、電磁弁８５が閉じているときには紫外線ＬＥＤ８４が消灯するように制御を行なう。この制御は、実際には、電磁弁８５の開閉と連動して紫外線ＬＥＤ８４の駆動を行なうことにより実現される。これにより、ノズル８６から吐出される純水が、ノズル８６からの吐出の直前のタイミングで紫外線を照射され、殺菌処理されることになる。

純水を循環させつつその循環の経路のいずれかにおいて紫外線照射による殺菌処理を行なっていれば、生菌類は増殖しにくい。これに対し、循環せずに滞留する箇所にある純水では生菌類が増殖しやすい。採水ディスペンサー３０の採水ガン８０内のケース９２や電磁弁８５も、長時間にわたって採水を行なわなかった場合には、生菌類が繁殖しやすくなる条件を満たす可能性がある。そこで、本実施形態では、採水が行われない場合であっても、例えば１時間に１回、１分間程度にわたって紫外線ＬＥＤ８４を駆動し、ケース９２や電磁弁８５内に滞留している純水に対する殺菌処理を行なうことが好ましい。

上述した採水ディスペンサー３０では、紫外線ＬＥＤ８４からの紫外線が入射するケース９２と、純水を吐出するノズル８６との間に電磁弁８５を配置しているが、電磁弁８５を設ける場所はこれに限られない。例えば、三方継手９１とケース９２の間に電磁弁８５を配置し、ノズル８６はケース９２に直接接続するようにしてもよい。すなわち採水ガン８０は、電磁弁８５の位置によらず、電磁弁８５から流出した純水に対して紫外線を照射できるように構成されていればよい。さらには、純水製造装置１０の循環精製系を構成する配管を採水ディスペンサー３０にまで引き伸ばさずに、純水製造装置１０内で循環精製系から分岐した単一の配管を採水ディスペンサー３０に接続するようにしてもよい。さらに言えば、純水を貯蔵するタンクを純水源として用い、このタンクからの純水を採水ディスペンサー３０を供給するようにすることもできる。しかしながら、上述したように純水が滞留しやすい箇所では生菌が繁殖しやすいので、できる限り、この滞留しやすい箇所の全体に紫外線を照射できて殺菌処理を行なえることが好ましい。そのため、電磁弁８５にも紫外線が照射されるようにケース９２とノズル８６の間に電磁弁８５を設けることが好ましく、循環中に殺菌を行うことができる循環精製系を純水源として用いることが好ましい。純水精製系として構成された純水製造装置１０を純水源として用いる場合には、循環精製系から分岐する部分の配管長をできるだけ短くするために、循環精製系を構成する配管を採水ガン８０に引き込むことが好ましい。

１０ 純水製造装置
２３，８５ 電磁弁
２５ 制御装置
３０ 採水ディスペンサー
４０ 本体部
４１ ベース
４２ アーム取付部
６０ 保持部
８０ 採水ガン
８５ 電磁弁
８６ ノズル
９０ ハンドル
９３ ホイール

Claims (9)

1. 純水源に接続して純水の採水に用いられる採水ディスペンサーであって、
   純水を吐出するノズルを備える採水ガンと、
   前記ノズルへの純水の流路に設けられた弁と、
   を備え、
   前記採水ガンは、前記ノズルからの純水の吐出方向が垂直方向下方であるとして、垂直方向上方に延びるハンドルを備え、
   前記ハンドルの上端に、回転可能でありかつ前記ハンドルの内部に押し込み可能なホイールが設けられ、
   前記ホイールが押し込まれたときに前記弁が開き、前記ホイールの回転方向と回転量に応じて、前記弁が開くときに前記ノズルから吐出される純水の流量が調整される、採水ディスペンサー。
2. 前記ホイールは、前記ハンドルの外表面から部分的に突出し、前記ホイールの回転軸は、前記ハンドルの長手方向に直交し、かつ、前記ホイールの前記ハンドルの内部への押し込みの方向と直交する、請求項１に記載の採水ディスペンサー。
3. 前記ハンドルは湾曲して形成されている、請求項１または２に記載の採水ディスペンサー。
4. 前記ハンドルの表面のうち前記湾曲の内側を向いた表面に、前記ハンドルが延びる方向に直交する線状の突起が、滑り止めとして複数形成されている、請求項３に記載の採水ディスペンサー。
5. 前記弁は、前記採水ガンの内部に設けられた電磁弁である、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の採水ディスペンサー。
6. 前記ホイールの回転を検出するロータリーエンコーダと、
   前記ホイールの押し込みを検出するマイクロスイッチと、
   前記ロータリーエンコーダからの信号と前記マイクロスイッチからの信号を処理する処理回路と、
   をさらに備え、
   前記処理回路からの信号に応じて前記電磁弁の開閉と前記流量の調整とがなされる、請求項５に記載の採水ディスペンサー。
7. 前記ホイール、前記ロータリーエンコーダー、前記マイクロスイッチ及び前記処理回路が取り付けられる支持部材が、前記ハンドルの内部に設けられ、前記ホイールは前記支持部材の第１の面に取り付けられ、前記マイクロスイッチ及び前記処理回路は、前記支持部材において前記第１の面とは反対側となる第２の面に取り付けられている、請求項６に記載の採水ディスペンサー。
8. 前記電磁弁の開度を調整することによって前記流量の調整がなされる、請求項６または７に記載の採水ディスペンサー。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の採水ディスペンサーを備え、前記純水源として、純水を前記採水ディスペンサーに供給する、純水製造装置。

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