JP7118352B2 - ウォーターサーバー - Google Patents

Description

本発明はウォーターサーバーに関する。

従来のウォーターサーバーは、例えば水道水や予め所定の品質に浄化された浄水を供給源としている。しかし、このような従来のウォーターサーバーでは、水道水の品質を十分に確保できないような地域や水の浄化処理が困難な地域に設置することが困難であるという問題がある。そこで、空気中に含まれる水蒸気を利用して飲料水を生成する装置が提案されている。

例えば、特許文献１には、空気中の水分を凝縮させて得られる結露水を原水として、活性水素を溶存させた水素水を生成する水素水製造装置が開示されている。特許文献１に開示された水素水製造装置では、結露水に対して水素発生反応を生じさせることによって、活性水素が溶存した水素水を生成する水素水化処理装置と、水素水を濾過するフィルタと、フィルタにより不純物が除去された水素水を飲料水として供給する飲料水サーバと、を備えている。結露水は、水素水化処理装置の反応容器に貯水されている。

また、特許文献２には、除湿機の結露水を飲料水として利用する創水装置が開示されている。そして、結露水を貯留する貯留部に光触媒が塗布されることが開示されている。

特開２０１３－９４７５７号公報 特開２０１２－１２８０５号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された装置では、反応容器内に貯水された結露水が枯渇すると、結露水を濾過するフィルタの性能が低下するという問題がある。

周囲の湿度環境に応じて結露水の生成量が変化する。例えば、低湿度環境では、結露水の生成量が低くなる。それゆえ、特許文献１に記載の装置を低湿度環境下で使用した場合、反応容器内に貯水された結露水が枯渇するおそれがある。また、特許文献１に記載の装置を高湿度環境下で使用した場合であっても、飲料水サーバへ供給する水素水の量が極めて大きいとき、反応容器内に貯水された結露水が枯渇するおそれがある。

すなわち、水道水や浄水を原水として飲料水サーバに常時供給可能な従来のウォーターサーバーと異なり、特許文献１に記載の装置では、周囲の湿度環境および飲料水の必要供給量等によっては、反応容器に貯水された結露水が枯渇するおそれがある。

なお、特許文献１に記載の装置では、反応容器内の貯水量が所定のレベルに達すると、結露水の供給が停止されるので、反応容器は、水素水化反応のために常に結露水で満たされた状態である。それゆえ、特許文献１に記載の装置では、反応容器内の結露水が枯渇することが想定されていない。

本発明の一態様は、結露水の貯水量が枯渇した場合であっても結露水を濾過するフィルタの性能低下を抑えることができるウォーターサーバーを実現することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るウォーターサーバーは、取り込んだ空気を除湿する除湿器と、前記除湿器にて結露した結露水を浄化する浄水器と、浄化された浄水を吐出する吐出部と、浄水の吐出を制御する吐出制御部と、を備え、前記浄水器は、前記結露水を貯水する第１の貯水タンクと、前記結露水の不純物を除去するフィルタと、前記吐出部に連結した第２の貯水タンクと、前記第１の貯水タンクから前記フィルタへ間欠的に給水するポンプと、を備え、前記ポンプは、前記第１の貯水タンク内の結露水が所定量以下に減少した場合に、自動的に前記フィルタへの給水を停止するように制御されている構成である。

本発明の一態様によれば、結露水の貯水量が枯渇した場合であっても結露水を濾過するフィルタの性能低下を抑えることができる。

本発明の実施形態に係るウォーターサーバーの概略構成を説明するための模式図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態に係るウォーターサーバーの概略構成を説明するための斜視図である。 ＵＶ－ＬＥＤからの熱を放熱する放熱構造の構成を示し、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は、吐出側から見た下面図である。

以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。図１は、本実施形態に係るウォーターサーバー１の概略構成を説明するための模式図である。図２の（ａ）および（ｂ）は、本実施形態に係るウォーターサーバー１の概略構成を説明するための斜視図である。

本実施形態に係るウォーターサーバー１は、空気を外部から取り込み、空気中の水分を結露させ、結露した水を浄化する構成である。それゆえ、ウォーターサーバー１は、特に、高温多湿地域での使用が効果的である。

図１並びに図２の（ａ）および（ｂ）に示されるように、ウォーターサーバー１は、空気清浄フィルタ１１および１２と、取り込んだ空気を除湿する除湿器２と、除湿器２にて結露した結露水を浄化する浄水器３と、浄化された浄水を吐出する吐出部４と、浄水の吐出を制御する吐出制御部８１と、を備えている。ウォーターサーバー１では、除湿器２、浄水器３、吐出部４、及び吐出制御部８１は、同一筐体によって一体化されている。

空気清浄フィルタ１１は、ウォーターサーバー１における空気取り込み口（不図示）に設けられており、空気清浄フィルタ１２は、排気口（不図示）に設けられている。空気清浄フィルタ１１および１２は、空気が通過することにより、空気中に含まれるゴミや塵が除去される構成であればよい。空気清浄フィルタ１１および１２として、例えば、ＨＥＰＡフィルタ、ＵＬＰＡフィルタ、活性炭フィルタ等が挙げられる。また、空気清浄フィルタ１１および１２として、上記で例示したフィルタを組み合わせた構成も使用できる。

また、ウォーターサーバー１には、図示しない送風機が設けられている。送風機が駆動することにより、外部の空気がウォーターサーバー１内部に取り込まれる。送風機は、空気を移送可能なものであれば、従来公知の構成を採用することができる。送風機としては、例えばファンを用いることができる。

除湿器２は、空気取り入れ口に配された空気清浄フィルタ１１を通過した空気を除湿する機能を有する。この除湿により、除湿器２内に、空気中の水分が結露する。除湿器２は、従来公知の除湿方式を採用することができる。除湿器２に採用される除湿方式としては、例えば、ゼオライトによる吸着方式、冷媒を用いた空気冷却方式、または、コンプレッサーによる空気圧縮方式等が挙げられる。図２の（ａ）および（ｂ）に示された除湿器２は、コンプレッサーによる空気圧縮方式を採用した除湿器であり、コンプレッサー２１と、熱交換器２２と、を備えている。熱交換器２２は、放熱器２２ａと、吸熱器２２ｂと、を備えている。コンプレッサー２１、および放熱器２２ａ、および吸熱器２２ｂは、配管により接続されている。除湿器２では、コンプレッサー２１、放熱器２２ａ、および吸熱器２２ｂの間で、冷媒が循環するようになっている。

コンプレッサー２１は、冷媒を圧縮するものである。除湿器２では、コンプレッサー２１により圧縮された冷媒は、放熱器２２ａ、吸熱器２２ｂの順に循環する。ここで、除湿器２内を循環する上記冷媒は、高圧をかけて圧縮されると高温を発し液体に変化する。この液化した冷媒が常圧で気体に戻るとき、周囲から熱を奪う（いわゆる潜熱）。コンプレッサー式の除湿器２は、この潜熱を利用したものである。より具体的には、コンプレッサー２１により圧縮された冷媒は、液体の状態で放熱器２２ａを通過する。このため、放熱器２２ａは、圧縮された冷媒により高温になり、通過する空気に対して放熱する。

そして、放熱器２２ａを通過した冷媒は、常圧化された状態で吸熱器２２ｂを通過する。このとき、冷媒は、気体となり、通過する空気に対し吸熱する。これにより、吸熱器２２ｂが冷却される。そして、吸熱器２２ｂを通過した冷媒は、再びコンプレッサー２１に流入する。

ウォーターサーバー１に取り込まれた空気は、冷却された吸熱器２２ｂに接触すると水蒸気が結露し、水分が除去される。これにより、除湿が行われる。

浄水器３は、除湿器２にて結露した結露水を浄化する機能を有し、プレタンク３１（第１の貯水タンク）と、浄水フィルタ３２と、飲料水タンク３３（第２の貯水タンク）と、ポンプ３４と、を備えている。プレタンク３１は、除湿器２にて結露した結露水を貯水するタンクである。また、浄水フィルタ３２は、結露水の不純物を除去するフィルタである。飲料水タンク３３は、吐出部４に連結されており、浄化された飲料水を貯水するタンクである。ポンプ３４は、プレタンク３１から浄水フィルタ３２へ間欠的に給水するように構成されている。

ウォーターサーバー１では、プレタンク３１、浄水フィルタ３２、飲料水タンク３３、およびポンプ３４は、配管により接続されている。そして、プレタンク３１と飲料水タンク３３との間に、飲料水タンク３３およびポンプ３４が配置されている。また、ポンプ３４は、プレタンク３１と浄水フィルタ３２との間に配されている。

図２の（ａ）および（ｂ）に示されるように、プレタンク３１は、吸熱器２２ｂの真下に配置されている。これにより、吸熱器２２ｂにて結露された結露水は、自然落下して、プレタンク３１内に貯められる。ウォーターサーバー１では、ポンプ３４の駆動により、プレタンク３１に貯められた結露水は、浄水フィルタ３２を通過することにより浄水化され、飲料水となる。そして、浄水フィルタ３２を通過した飲料水は、飲料水タンク３３にて貯水される。ここで、ウォーターサーバー１は、ポンプ３４の駆動により、プレタンク３１から、プレタンク３１よりも上側に配置された飲料水タンク３３へ給水する構成になっている。このような構成により、吐出部４を、プレタンク３１よりも上側に配された飲料水タンク３３に連結することができる。その結果、吐出部４より吐出される飲料水を受けるカップを設置する空間を十分確保することができる。すなわち、ポンプ３４によりプレタンク３１から飲料水タンク３３へ水を汲み上げて吐出部４にて水を吐出するポット式の構成を実現できる。

ウォーターサーバー１では、プレタンク３１に水位計８２が設けられており、プレタンク３１内の貯水量を検出するように構成されている。また、ウォーターサーバー１は、ポンプ３４の駆動を制御するポンプ制御部８３を備えている。ポンプ制御部８３は、プレタンク３１内の結露水を間欠的に浄水フィルタ３２へ供給するように、ポンプ３４を制御する。

ここで、ポンプ３４の駆動により、プレタンク３１から浄水フィルタ３２へ、所定量の結露水が供給される。プレタンク３１内の結露水が枯渇すると、浄水フィルタ３２へ所定量以下の結露水が供給される。この結果、浄水フィルタ３２に気泡等が混入し、浄水フィルタ３２の性能が低下するおそれがある。それゆえ、プレタンク３１内の結露水を、浄水フィルタ３２へ供給する所定量を超える水量に維持することが重要である。

そこで、本実施形態に係るウォーターサーバー１では、ポンプ３４は、プレタンク３１内の結露水が所定量以下に減少した場合に、自動的に浄水フィルタ３２への給水を停止するように制御されている。ポンプ制御部８３は、プレタンク３１内の水位計８２にて検出された結露水の水量が所定量よりも大きい場合、ポンプ３４を駆動し、浄水フィルタ３２へ結露水を供給する。一方、水位計８２にて検出される結露水の水量が所定量以下に減少した場合、ポンプ制御部８３は、ポンプ３４の駆動を停止し、浄水フィルタ３２への結露水の供給を停止する。また、ポンプ制御部８３は、ポンプ３４の駆動を停止した後、水位計８２にて検出される結露水の水量が所定量を超える量に回復したとき、ポンプ３４の駆動を再開する。

このようにポンプ３４の駆動が制御されることにより、浄水フィルタ３２への結露水の供給量が所定量以下となることを回避することができる。その結果、浄水フィルタ３２への気泡の混入が低減し、浄水フィルタ３２の性能低下を抑えることができる。なお、ポンプ３４の駆動または停止の基準となる、プレタンク３１内の結露水の所定量は、少なくともポンプ３４による水の供給量であればよく、ポンプ３４の性能に依存する。

また、ウォーターサーバー１では、飲料水タンク３３に、水位計８４が設けられており、飲料水タンク３３内の貯水量を検出するように構成されている。飲料水タンク３３内の飲料水の量を一定に保つため、ポンプ制御部８３は、水位計８４にて検出される飲料水の水量が所定量以下になったとき、ポンプ３４を駆動し、浄水フィルタ３２へ結露水を供給する。また、水位計８４にて検出される飲料水の水量が所定量を超えたとき、ポンプ制御部８３は、ポンプ３４の駆動を停止する。

ここで、熱交換器２２における吸熱器２２ｂは、空気中の水蒸気が結露するので、有機物が付着する、あるいはバクテリアやウィルス等の雑菌が繁殖しやすい部分である。それゆえ、除湿器２にて結露した結露水には、有機物、または、雑菌といった異物が含まれることがある。このような結露水は、浄水フィルタ３２により精製されても不純物が含まれるおそれがある。特に低湿度環境下では、有機炭素量（ＴＯＣ）が増加する傾向にある。また、浄水フィルタ３２の性能が低下するおそれもある。このため、浄水フィルタ３２の性能を維持するとともに安全な飲料水を製造するためには、吸熱器２２ｂから有機物を除去する、あるいは、雑菌を除菌する必要がある。

そこで、ウォーターサーバー１は、光触媒材料７と、光触媒材料７に紫外線を照射するＵＶ照射部６２（第１のＵＶ照射部）と、を備えている。光触媒材料７は、熱交換器２２における空気と接する部分に塗布されており、より具体的には、図２に示されるように、吸熱器２２ｂに塗布されている。

ＵＶ照射部６２が光触媒材料７に紫外線を照射することにより、光触媒材料７は触媒活性を示す。光触媒材料７の触媒活性により、吸熱器２２ｂに付着した有機物や雑菌が分解される。それゆえ、ウォーターサーバー１の構成によれば、吸熱器２２ｂから有機物を除去する、あるいは、雑菌を除菌することが可能となる。また、ＵＶ照射部６２は、吸熱器２２ｂに紫外線を照射する。それゆえ、光触媒材料７の光触媒活性と別の作用により、吸熱器２２ｂに付着した雑菌を除菌することができる。

光触媒材料７は、紫外線照射により光触媒活性を示す従来公知の材料を使用することができる。光触媒材料７としては、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化タングステン（ＷＯ_３）を用いることができる。また、光触媒材料７の塗布量は、吸熱器２２ｂの寸法や光触媒材料７の光触媒活性等に応じて適宜設定可能である。また、ＵＶ照射部６２の配置は、光触媒材料７に対して紫外線を照射可能な位置であればよく、ウォーターサーバー１内部の各種部材の配置に応じて適宜設定可能である。なお、本実施形態に係るウォーターサーバー１は、少なくとも光触媒材料７が塗布された熱交換器２２およびＵＶ照射部６２を備えた構成であってもよい。

また、飲料水タンク３３内には飲料水が長期間貯水され、雑菌が繁殖するおそれがある。また、浄水フィルタ３２の性能の低下により、飲料水タンク３３内の飲料水に雑菌が含まれるおそれがある。そこで、ウォーターサーバー１では、飲料水タンク３３内の飲料水に雑菌が繁殖しないように貯水するため、ＵＶ照射ランプ６３が飲料水タンク３３に装着されている。

また、ウォーターサーバー１では、飲料水タンク３３と吐出部４との間をつなぐ流水経路５１および吐出ポンプ５２が設けられている。吐出ポンプ５２の駆動により、飲料水タンク３３内の飲料水は、流水経路５１を通過して、吐出部４から吐出することになる。吐出制御部８１は、吐出ポンプ５２の駆動を制御することにより、飲料水の吐出を制御する。吐出制御部８１は、ユーザが操作する操作部（吐出ボタン等）を有している。そして、ユーザの操作に応じた吐出制御を行うように構成されている。例えば、吐出制御部８１は、ユーザによる操作部の操作（吐出ボタンの押しこみ等）に応答して、吐出ポンプ５２を駆動するようになっている。

例えば、長期間、飲料水の吐出が行われていない場合、飲料水タンク３３内の飲料水に雑菌が繁殖するおそれがある。さらには、流水経路５１の側壁や吐出部４内部に雑菌が付着するおそれがある。

そこで、図１に示されるように、ウォーターサーバー１は、吐出部４または流水経路５１を通過する浄水（飲料水）に対して紫外線を照射するＵＶ照射部６１（第２のＵＶ照射部）を備えている。これにより、吐出部４から吐出される飲料水を除菌することができる。

また、ＵＶ照射部６１は、ＵＶを照射できる従来公知の光源であれば特に限定されないが、好ましくは、ＬＥＤ光源、すなわち、ＵＶ－ＬＥＤである。図３は、ＵＶ照射部６１がＵＶ－ＬＥＤである場合、吐出部４は、ＵＶ－ＬＥＤからの熱を放出する放熱構造４１を有する。図３は、放熱構造４１の構成を示し、図３の（ａ）は斜視図であり、図３の（ｂ）は、吐出側から見た下面図である。

図３の（ｂ）に示されるように、紫外線を照射するＬＥＤであるＵＶ－ＬＥＤ６１ａは、吐出部４または流水経路５１の周囲を取り囲むように配置されている。また、流水経路５１は、紫外線を透過可能な材料によって構成されている。これにより、吐出部４または流水経路５１を通過する浄水の除菌効率が向上する。

放熱構造４１は、ＵＶ－ＬＥＤ６１ａからの熱を伝導可能な材料で構成されており、基体部４１ａと、基体部４１ａから延びる複数の放熱フィン４１ｂと、を有する。基体部４１ａは、流水経路５１の周囲を取り囲む筒状に構成されている。基体部４１ａを構成する筒の内壁部分に、ＵＶ－ＬＥＤ６１ａが流水経路５１を取り囲むように載置されている。また、複数の放熱フィン４１ｂは、基体部４１ａの周囲に設けられている。複数の放熱フィン４１ｂは、その先端がＵＶ－ＬＥＤ６１ａから遠ざかるように、放射状に延びて形成されている。このようにウォーターサーバー１では、放熱構造４１は、流水経路５１の周囲に放射状に広がる放熱フィン４１ｂを有するので、ＵＶ－ＬＥＤ６１ａからの熱を効率的に外部へ放出することができる。なお、本実施形態に係るウォーターサーバー１は、少なくともＵＶ照射部６１を備えた構成であってもよい。

なお、図１～図３には示されていないが、本実施形態に係るウォーターサーバー１は、浄水器３によって浄水化された浄水を加熱及び／又は冷却する加熱／冷却器を備えていてもよい。このような構成により、多岐の温度で飲料水を提供することが可能になる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

〔まとめ〕
以上のように、本発明の態様１に係るウォーターサーバーは、取り込んだ空気を除湿する除湿器と、前記除湿器にて結露した結露水を浄化する浄水器と、浄化された浄水を吐出する吐出部と、浄水の吐出を制御する吐出制御部と、を備え、前記浄水器は、前記結露水を貯水する第１の貯水タンクと、前記結露水の不純物を除去するフィルタと、前記吐出部に連結した第２の貯水タンクと、前記第１の貯水タンクから前記フィルタへ間欠的に給水するポンプと、を備え、前記ポンプは、前記第１の貯水タンク内の結露水が所定量以下に減少した場合に、自動的に前記フィルタへの給水を停止するように制御されている構成である。

上記の構成によれば、前記ポンプは、前記第１の貯水タンク内の結露水が所定量以下に減少した場合に、自動的に前記フィルタへの給水を停止するように制御されているので、前記フィルタへの結露水の供給量が所定量以下となることを回避することができる。その結果、上記の構成によれば、前記フィルタへの気泡の混入が低減し、フィルタの性能低下を抑えることができる。

本発明の態様２に係るウォーターサーバーは、前記態様１において、前記除湿器は、空気取り入れ口から流入した空気を除湿する熱交換器と、前記熱交換器における前記空気と接する部分に塗布された光触媒材料と、光触媒材料に紫外線を照射する第１のＵＶ照射部と、を備えた構成である。

上記の構成によれば、水蒸気の結露部分である前記熱交換器から有機物を除去する、あるいは、雑菌を除菌することが可能となる。このため、前記フィルタの性能を維持するとともに安全な飲料水を製造することができる。

本発明の態様３に係るウォーターサーバーは、前記態様１または２において、前記第２の貯水タンクと前記吐出部との間をつなぐ流水経路と、前記吐出部又は前記流水経路を通過する浄水に対して紫外線を照射する第２のＵＶ照射部と、を備えた構成である。

上記の構成によれば、前記吐出部から吐出される飲料水を確実に除菌することができる。

本発明の態様４に係るウォーターサーバーは、前記態様３において、前記第２のＵＶ照射部は、前記吐出部または前記流水経路の周囲を取り囲むように配置されたＵＶ－ＬＥＤである構成である。

本発明の態様５に係るウォーターサーバーは、前記態様４において、前記吐出部は、前記ＵＶ－ＬＥＤからの熱を放出する放熱構造を有する構成である。

本発明の態様６に係るウォーターサーバーは、前記態様５において、前記放熱構造は、前記流水経路の周囲に放射状に広がる放熱フィンを有する構成である。

上記の構成によれば、前記ＵＶ－ＬＥＤからの熱を効率的に外部へ放熱することができる。

１ ウォーターサーバー
２ 除湿器
３ 浄水器
４ 吐出部
７ 光触媒材料
２２ 熱交換器
３１ プレタンク（第１の貯水タンク）
３２ 浄水フィルタ
３３ 飲料水タンク（第２の貯水タンク）
３４ ポンプ
４１ 放熱構造
４１ａ 基体部
４１ｂ 放熱フィン
５１ 流水経路
６１ ＵＶ照射部（第２のＵＶ照射部）
６２ ＵＶ照射部（第１のＵＶ照射部）
６１ａ ＵＶ－ＬＥＤ
８１ 吐出制御部
８３ ポンプ制御部

Claims (6)

1. 取り込んだ空気を除湿する除湿器と、
   前記除湿器にて結露した結露水を浄化する浄水器と、
   浄化された浄水を吐出する吐出部と、
   浄水の吐出を制御する吐出制御部と、を備え、
   前記浄水器は、前記結露水を貯水する第１の貯水タンクと、前記結露水の不純物を除去するフィルタと、前記吐出部に連結した第２の貯水タンクと、前記第１の貯水タンクから前記フィルタへ間欠的に給水するポンプと、を備え、
   前記ポンプは、前記第１の貯水タンク内の結露水が所定量以下に減少した場合に、自動的に前記フィルタへの給水を停止するように制御されている、ウォーターサーバー。
2. 前記除湿器は、空気取り入れ口から流入した空気を除湿する熱交換器と、
   前記熱交換器における前記空気と接する部分に塗布された光触媒材料と、
   光触媒材料に紫外線を照射する第１のＵＶ照射部と、を備えた、請求項１に記載のウォーターサーバー。
3. 前記第２の貯水タンクと前記吐出部との間をつなぐ流水経路と、
   前記吐出部または前記流水経路を通過する浄水に対して紫外線を照射する第２のＵＶ照射部と、を備えた、請求項１または２に記載のウォーターサーバー。
4. 前記第２のＵＶ照射部は、前記吐出部または前記流水経路の周囲を取り囲むように配置されたＵＶ－ＬＥＤである、請求項３に記載のウォーターサーバー。
5. 前記吐出部は、前記ＵＶ－ＬＥＤからの熱を放出する放熱構造を有する、請求項４に記載のウォーターサーバー。
6. 前記放熱構造は、前記流水経路の周囲に放射状に広がる放熱フィンを有する、請求項５に記載のウォーターサーバー。

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