JP6042191B2 - 水浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、貯留水の浄化装置に関し、特に、異物を除去して水を浄化する装置に関する。

一番風呂は気持ちのいいもので、きれいに清掃された浴槽に張られた湯は格別であるが、家庭の風呂では一度張った湯を複数の入浴者が順次利用することがあり、入浴によって風呂の湯に垢や石鹸かすなどが浮遊した状態となってしまう。そのような状態は次の入浴者にとって不快であるため、水面近くの湯をすくって浮遊物を除去したくなるが、浮遊物をきれいに除去するには手間がかかる。一度水を抜いて浴槽を清掃し再度湯を張れば気持ちのいい風呂を満喫できるが、１日に何度も湯を張り替えると、風呂を沸かすのに時間がかかるし、水道代や光熱費が余計にかかり経済的に好ましくない。

湯を張り替えることなく複数回にわたって風呂を快適に利用できるようにする装置として、例えば、風呂に浮かべた装置がポンプで風呂水を吸い込み、その風呂水をフィルタで濾しとることで、浮遊する異物を自動的に除去する装置が挙げられる（特許文献１、２参照）。

特開平８−１８２６３７号公報 特開２００１−２２４９１５号公報

近年では、いつでも風呂を利用できるよう浴槽に張った湯の温度を一定に保つ機能を有する風呂があり便利であるが、入浴に適した湯温ではレジオネラ菌などの雑菌が繁殖しやすく、雑菌の繁殖により入浴者に悪影響を与えるおそれがある。したがって、湯を張り替えることなく風呂を快適に利用できるようにするには、浮遊する異物を除去するだけでなく、風呂に溜められた水を殺菌できることが望ましい。また、浮遊する異物を除去するだけでなく、水中に漂う異物や底に沈んだ異物を効率的に除去できることが望ましい。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、水に浮かぶ異物を除去するとともに、さらに効果的に水を浄化する水浄化装置の提供にある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の水浄化装置は、水面に浮遊するための浮力を有し、水の吸込口及び吐出口が設けられる筐体と、吸込口から吸い込み、吐出口から吐き出す水の流れを発生させる水流発生手段と、吸込口と吐出口との間に設けられるフィルタと、吸込口と吐出口との間に設けられ、紫外光を発する発光素子と、を備える。上面視において、吐出口の向きは本水浄化装置の中心から当該吐出口を通る中心線に対して所定の角度傾けられ、筐体の底部に設けられる第１吸込口と、筐体の側面部であって、浮遊状態における水面位置に設けられる第２吸込口と、をそれぞれ複数備える。

上記態様の水浄化装置によれば、水面近くに浮遊した状態で吸い込んだ水をフィルタに通すことで水に含まれる異物を回収して除去するとともに、フィルタを通過する水に紫外光を照射して殺菌処理を施して、水を浄化することができる。

上記態様の水浄化装置において、発光素子は、フィルタを通過する水に紫外光を照射してもよい。

上記態様の水浄化装置において、発光素子は、波長２５０ｎｍ以上２９０ｎｍ未満の波長帯域に含まれる紫外光を発する発光ダイオードであってもよい。

上記態様の水浄化装置において、水面に浮遊した状態から水中に潜水した状態へと移行するための潜水手段をさらに備えてもよい。

本発明の別の態様の水浄化装置は、水面に浮遊するための浮力を有し、水の吸込口及び吐出口が設けられる筐体と、吸込口から吸い込み、吐出口から吐き出す水の流れを発生させる水流発生手段と、吸込口と吐出口との間に設けられるフィルタと、水面に浮遊した状態から水中に潜水した状態へと移行するための潜水手段と、を備える。上面視において、吐出口の向きは本水浄化装置の中心から当該吐出口を通る中心線に対して所定の角度傾けられ、筐体の底部に設けられる第１吸込口と、筐体の側面部であって、浮遊状態における水面位置に設けられる第２吸込口と、をそれぞれ複数備える。

上記態様の水浄化装置によれば、水面近くに浮遊した状態で吸い込んだ水をフィルタに通すことで水に含まれる異物を回収して除去するとともに、水中に潜水した状態で水をフィルタに通すことで、水中に漂う異物や、底にたまった異物を効率的に除去して水を浄化することができる。

上記態様の水浄化装置において、潜水手段として、潜舵を備えてもよい。

上記態様の水浄化装置において、筐体の底部に設けられる第１吸込口と、筐体の側面部であって、浮遊状態における水面位置に設けられる第２吸込口と、を備えてもよい。

上記態様の水浄化装置において、吐出口から吐出される水流により水面または水中を移動してもよい。

本発明の水浄化装置によれば、水に浮かぶ異物を除去するとともに、さらに効果的に水を浄化することができる。

実施形態に係る水浄化装置を示す図である。 上面から見た水浄化装置を示す図である。 水浄化装置の内部構成を示す図である。 水浄化装置の動作の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１は、実施形態に係る水浄化装置１００を示す。水浄化装置１００は、スイッチ９０を押下して風呂の水面Ｌに浮かべると、筐体１０に設けられる上側吸込口２０及び下側吸込口３６から水を吸い込み、内部に備えたフィルタで異物を除去するとともに、吸い込んだ水に紫外光を照射することで殺菌処理を施した水を吐出口２２から吐き出す。水浄化装置１００は、吐出口２２から吐出する水流を利用して風呂の水面上をＸ１方向に動くことにより、風呂に浮かぶ異物を回収除去しながら紫外光照射により殺菌して風呂の水を浄化する。また、水浄化装置１００は、潜水手段として潜舵８０を備え、潜舵８０を潜舵軸８２を中心に傾けることでＸ２方向に進んで水中Ｗに潜水し、水中に漂う異物や風呂の底に沈んだ異物を回収除去しながら紫外光照射による殺菌処理を施す。

図２は、上面から見た水浄化装置１００を示し、図３は、水浄化装置１００の内部構成を示す。水浄化装置１００は、筐体１０を備え、筐体１０の内部に設けられるインペラ６０、発光素子６４、モータ７２、電源部７４、制御部７６、ソレノイド８４を備える。また、水浄化装置１００は、筐体１０の外側に設けられる潜舵８０と、スイッチ９０と、電極部９２を備える。

筐体１０の内部は、上側吸込口２０または下側吸込口３６を通じて水が吸い込まれる吸入室５０と、水流発生手段であるインペラ６０を備えるポンプ室５２と、ポンプ室５２から水が吐出される吐出室５４に区分けされる。また、筐体１０の内部には、インペラ６０などの動作を制御する制御部７６などが格納される制御室７０が設けられる。

筐体１０は、樹脂などにより成型される上側筐体１２と下側筐体３０により構成され、上側筐体１２に対して下側筐体３０を取り外すことにより、筐体１０の内部に設けられるフィルタ４０の清掃や交換を容易にする。

上側筐体１２は、中板１４と、側面部１６と、上面部２４と、仕切板２６と、保持部４２を備える。中板１４は、水浄化装置１００を水面Ｌ近くに浮かべた際に、水面Ｌと略平行となる略円板状の部材である。中板１４の一方の面に上面部２４が取り付けられ、他方の面に側面部１６及び仕切板２６が取り付けられる。

上面部２４は、椀型形状の部材であり、上面部２４の縁部２４ａは、中板１４の一面に密着して固定される。上面部２４の頂部には、スイッチ９０と、後述する電極部９２が取り付けられる。上面部２４は、中板１４との間の領域に内部に水が侵入しない防水構造をとる制御室７０を形成するとともに、制御室７０の空間により筐体１０が水面近くに浮遊するための浮力を生じさせる。

側面部１６は、円筒形状の部材であり、その一端は中板１４の一面に固定され、他端には下側筐体３０と接続するためのネジ切りが施された周端部１８が設けられる。側面部１６には、吸入室５０に水を吸い込むための上側吸込口２０と、吐出室５４に吐き出された水を外部に排出するための吐出口２２が設けられる。

上側吸込口２０は、側面部１６に複数設けられる矩形の開口であり、吐出口２２が設けられる位置を除いて、側面部１６の周方向に均等に５個配置される。上側吸込口２０は、水浄化装置１００が水面Ｌに浮遊した際に、水面上に浮遊する異物を効率よく回収できるよう水面Ｌと重なる位置に設けられる。なお、上側吸込口２０の個数や開口の大きさは、水流発生手段による水の吸い込み能力に応じて定めることが望ましく、水流発生手段を作動させたときに水面に浮遊する異物を吸い込める強さの水流が発生するように適宜調整することが望ましい。例えば、水浄化装置１００を小型化するために小型の水流発生手段を用いた場合には、上側吸込口２０における水流が一定以上の強さとなるように上側吸込口２０の個数を減らしたり、開口の大きさを小さくすることが望ましい。

吐出口２２は、側面部１６に１個設けられる矩形の開口である。吐出口２２は、吐出される破線矢印の方向の水流により、破線の矢印の方向と逆向きに水浄化装置１００を移動させる移動手段として用いられる。なお、吐出口２２は、図２に示すように、水浄化装置１００の中心を通る中心軸Ｃに対して、所定の角度θだけ傾いた向きに水を吐き出すよう形成されることが望ましい。吐出口２２の向きを傾けることで、水浄化装置１００は、ゆるやかな円弧を描くように移動することができ、浄化する浴槽の水面や水中をくまなく動き回ることができる。また、吐出口２２に方向舵を設けて吐出口２２から吐出される水流に角度を付けてもよく、方向舵の角度を可変にすることで水流の方向を変化できるようにしてもよい。

仕切板２６は、側面部１６よりも径の小さい円筒形状の部材であり、その一端２６ａは中板１４の一面に固定され、その他端２６ｂにはフィルタ４０が保持される保持部４２が設けられる。仕切板２６には、吐出口２２が設けられる位置に対応して連通孔２８が設けられ、連通孔２８と吐出口２２を接続する吐出室５４を囲うように連通部５６が設けられる。

保持部４２は、仕切板２６の断面に対応した形状を有する円板部材であり、仕切板２６の他端２６ｂに固定される。保持部４２は、フィルタ４０を保持するとともに、吸入室５０とポンプ室５２を区切る。保持部４２の中央には、吸入室５０の水をポンプ室５２に吸入するための吸入口４４が設けられる。また、保持部４２には、フィルタ４０と保持部４２の間を所定の間隔に保つ放射状に延びるリブ４３が設けられる。なお、保持部４２はフィルタ４０を容易に取り外し及び装着ができることが望ましく、例えば、ワンタッチでフィルタ４０を交換可能な構造であることが望ましい。

下側筐体３０は、底部３２と、接続部３４を備える。底部３２は、中板１４と同様に略円板状の部材であり、複数の下側吸込口３６が設けられる。接続部３４は、底部３２の円周部から底部３２に垂直な方向に延びる部材であり、上側筐体１２の周端部１８と接続するためのネジ切り構造が設けられる。これにより、上側筐体１２に取り付けられた下側筐体３０は、上側筐体１２に対して下側筐体３０を回転させて取り外すことができる。

下側吸込口３６は、底部３２に複数設けられる矩形の開口であり、上側吸込口２０と同様、筐体１０の外側の水を吸入室５０に吸い込むために設けられる。下側吸込口３６は、水浄化装置１００が水中に潜水し浴槽の底付近に達した場合に、底に沈んだ異物を効率よく回収できるよう下側筐体３０の底部３２に設けられる。なお、下側吸込口３６の個数や開口の大きさは、上側吸込口２０と同様、水流発生手段による水の吸い込み能力に応じて定めることが望ましい。

フィルタ４０は、保持部４２に着脱可能に固定され、吸入室５０からポンプ室５２へ通過する水に含まれる異物をこしとる。フィルタ４０は、髪の毛や垢、石鹸かすなどを除去できる程度に目の細かいメッシュ状のシートや、不織布シートなどにより構成される。なおフィルタ４０として、大小様々な異物を除去できるよう、目の細かさが異なる複数のメッシュ状シートを組み合わせて用いてもよいし、微小な異物を除去できるよう活性炭層を用いてもよい。

インペラ６０は、ポンプ室５２の内部に設けられており、後述するモータ７２を駆動させることで回転軸６２を中心に回転する。インペラ６０は、回転に伴い中心の液体を外へ排出する構造を有しており、インペラ６０を回転させると吸入口４４を通ってポンプ室５２の中心に入った水は、外側の連通孔２８から排出されることとなる。これにより、インペラ６０は、上側吸込口２０及び下側吸込口３６から水を吸いこみ、吐出口２２から吐き出す水の流れを発生させる水流発生手段として機能する。

発光素子６４は、ポンプ室５２の内部に複数設けられ、仕切板２６に固定される。発光素子６４は、制御部７６と電気的に接続されており、制御部７６を介して後述する電源部７４から供給される電力により紫外光を発する。発光素子６４は、中心波長又はピーク波長が約２００ｎｍ〜３６０ｎｍの波長帯域に含まれる紫外光を照射するＬＥＤ（Light Emitting Diode）であり、このようなＬＥＤとして、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）を用いたものが知られている。なお、殺菌効果を高めるためには、波長が２５０ｎｍ〜２９０ｎｍの範囲に含まれ、特に２６０ｎｍ付近の殺菌線と呼ばれる紫外光を発するものを選択することが望ましい。これにより、発光素子６４は、フィルタ４０を通過して異物が除去されたポンプ室５２の内部の水に紫外光を照射して殺菌処理を施す。発光素子６４は、筐体１０の内部に設けられ、発光素子６４が発する紫外光が筐体１０の外部に漏れ出さないように配慮される。

モータ７２は、制御部７６を介して電源部７４から供給される電力によりインペラ６０を回転させる駆動部であり、例えば直流モータである。電源部７４は、発光素子６４やモータ７２に供給する電力を蓄える電池であり、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの蓄電池である。電源部７４は、上側筐体１２に設けられる電極部９２と電気的に接続されており、電極部９２に接続される外部電源から電力供給を受けることで充電する。

制御部７６は、発光素子６４やモータ７２と電気的に接続されており、これらの動作を制御する。制御部７６は、タイマーを内蔵しており、予め設定された時間を経過した場合に、これらの動作を開始したり停止したりする。また、制御部７６は、水浄化装置１００の作動状態に応じて、後述するスイッチ９０に組み込まれるＬＥＤの発光を制御する。

潜舵８０は、潜舵軸８２を介して筐体１０の外側に設けられる。潜舵軸８２には、ソレノイド８４が接続されており、制御部７６からの制御信号に基づいてソレノイド８４を作動させて潜舵８０の角度を変化させる。潜舵８０は、水浄化装置１００を水面に浮遊させて動作させる場合には、水面Ｌと平行となる角度とし、水浄化装置１００を水中に潜水させて動作させる場合には、水面Ｌと所定の角度となるように傾ける。潜舵８０を水面Ｌに対して傾けることで、水流により潜舵８０に下向き方向の力が加わわるようにし、水浄化装置１００を潜水させる。なお潜舵８０は、水浄化装置１００を潜水させるために所定の角度に傾いた状態から元の角度に戻ることによって、水浄化装置１００を潜水状態から浮遊状態に移行させる。

スイッチ９０は、制御部７６に電気的に接続され、スイッチ９０を押下することで水浄化装置１００を作動または停止させる。スイッチ９０の内部には、赤色や緑色に光るＬＥＤが表示部として組み込まれ、水浄化装置１００が作動している間は緑色に点灯し、水の浄化処理が完了した場合には消灯することにより、水浄化装置１００の作動状態を示す。なお、表示部は、電源部の電池残量が少ないときに赤色で点滅して、充電が必要であることを示してもよい。

以上の構成による水浄化装置１００の動作を説明する。
図４は、水浄化装置１００の動作の流れを示すフローチャートである。スイッチ９０が押下された場合（Ｓ１０のＹ）、モータ７２を動作させてインペラ６０を回転させることにより水流を発生させ（Ｓ１２）、発光素子６４を点灯することで紫外光の照射を開始する（Ｓ１４）。スイッチ９０が押下されない場合（Ｓ１０のＮ）、動作を開始しない。その後、所定時間が経過するまでは（Ｓ１６のＮ）、潜舵８０を水平に保ち水面付近に浮遊して動作し、第１の時間が経過した場合（Ｓ１６のＹ）、制御部７６はソレノイド８４を作動させて潜舵８０を傾け、潜水を開始する（Ｓ１８）。その後、さらに所定時間が経過するまでは（Ｓ２０のＮ）、潜水した状態で動作を継続し、所定時間が経過した場合（Ｓ２０のＹ）、潜舵８０を水平に戻して水面に浮上させ（Ｓ２２）、モータ７２の動作および発光素子６４の点灯を停止させる（Ｓ２４）。

本発明は、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうるものである。

実施形態に係る水浄化装置１００は、潜水手段として潜舵を備えるが、浮力調整を行うためのメインタンクを備えてもよい。水面に浮遊して動作する場合には、メインタンクの内部に空気を入れることで筐体１０が所定の浮力を有することとし、水中に潜水して動作する場合には、メインタンクの内部に水を採り込むことで浮力が低下するように調整する。なお、浮力調整用のメインタンクとは別に圧縮空気を蓄えるのサブタンクと圧縮空気を生成するコンプレッサを備え、水面に浮遊している場合にサブタンク蓄えた圧縮空気を潜水時のメインタンクに注入して浮力を上昇させ、潜水状態から浮遊状態に自動的に移行できるようにしてもよい。

また、水浄化装置１００は、潜水手段として水面に浮遊した状態を維持する親機と、親機から分離して水中に潜水する子機により構成されてもよい。子機は、水の吸込口及び吐出口と、水流発生手段と、フィルタと、紫外光を照射する発光素子とを備え、浮遊状態または潜水状態において水面上または水中の異物を除去するとともに紫外光照射により殺菌処理を施す。親機は、子機と接続される巻き取り可能なワイヤを備え、子機を潜水状態で動作させる場合にはワイヤを引き延ばして子機を潜水状態とさせ、子機を浮遊状態で動作させる場合にはワイヤを巻き取ることで水中から引き上げて水面に浮上させる。

また、水浄化装置１００は、風呂の浄化以外にも、プールや池の浄化に用いてもよい。例えば、家庭用浴槽向けの水浄化装置１００と比較して装置を大型化することにより、公衆浴場や、宿泊施設や介護施設などの風呂に利用したり、水族館の大型水槽や養殖池、生簀の浄化に利用してもよい。一方で、装置を小型化することで観賞用の魚を泳がせる小型の水槽の浄化に利用してもよい。

水浄化装置１００を屋外で動作させる場合には、水浄化装置１００の上面部２４に電源部７４として太陽電池を設けることで、太陽光により発電した電力をモータ７２や発光素子６４を作動させるために用いてもよい。

また、水浄化装置１００は、水浄化装置１００が移動した軌跡を記憶する記憶部をさらに備え、記憶部が記憶した軌跡情報をもとに浄化する箇所に偏りが生じないように水浄化装置１００の移動方向を制御してもよい。特に、プールや池など貯留される水の容積が大きい場合に広い領域をくまなく浄化することができるため、より効率よく水を浄化することができる。

水浄化装置１００が備える上側吸込口２０、下側吸込口３６、吐出口２２の形状として矩形の開口である場合を示したが、これらの開口の形状は矩形に限らず、円形や多角形などその他の形状としてもよい。

水浄化装置１００の筐体１０は、水中を移動する際の抵抗を低減させるため流線型の形状してもよい。また、観賞用の水槽等に用いる場合には、常時稼働させても違和感がないよう水槽を泳ぐ魚の形状に模してもよい。

なお、水浄化装置１００は、発光素子６４を備えない構成としてもよい。この場合、水浄化装置１００が潜水手段を備えることにより、水面近くに浮遊した状態で水面に浮かぶ異物を回収して除去するのみならず、水中に漂う異物や、底にたまった異物を効率的に除去して水を浄化することができる。

１０…筐体、１６…側面部、２０…上側吸込口、２２…吐出口、３２…底部、３６…下側吸込口、４０…フィルタ、６４…発光素子、８０…潜舵、１００…水浄化装置、Ｌ…水面、Ｗ…水中。

Claims (9)

1. 水面に浮遊するための浮力を有し、水の吸込口及び吐出口が設けられる筐体と、
   前記吸込口から吸い込み、前記吐出口から吐き出す水の流れを発生させる水流発生手段と、
   前記吸込口と前記吐出口との間に設けられるフィルタと、
   前記吸込口と前記吐出口との間に設けられ、紫外光を発する発光素子と、
   を備え、
   上面視において、前記吐出口の向きは本水浄化装置の中心から当該吐出口を通る中心線に対して所定の角度傾けられ、
   前記筐体の底部に設けられる第１吸込口と、前記筐体の側面部であって、浮遊状態における水面位置に設けられる第２吸込口と、をそれぞれ複数備えることを特徴とする水浄化装置。
2. 前記発光素子は、前記フィルタを通過する水に紫外光を照射することを特徴とする請求項１に記載の水浄化装置。
3. 前記発光素子は、波長２５０ｎｍ以上２９０ｎｍ未満の波長帯域に含まれる紫外光を発する発光ダイオードであることを特徴とする請求項１または２に記載の水浄化装置。
4. 水面に浮遊した状態から水中に潜水した状態へと移行するための潜水手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の水浄化装置。
5. 水面に浮遊するための浮力を有し、水の吸込口及び吐出口が設けられる筐体と、
   前記吸込口から吸い込み、前記吐出口から吐き出す水の流れを発生させる水流発生手段と、
   前記吸込口と前記吐出口との間に設けられるフィルタと、
   水面に浮遊した状態から水中に潜水した状態へと移行するための潜水手段と、
   を備え、
   上面視において、前記吐出口の向きは本水浄化装置の中心から当該吐出口を通る中心線に対して所定の角度傾けられ、
   前記筐体の底部に設けられる第１吸込口と、前記筐体の側面部であって、浮遊状態における水面位置に設けられる第２吸込口と、をそれぞれ複数備えることを特徴とする水浄化装置。
6. 前記潜水手段として、潜舵を備えることを特徴とする請求項４または５に記載の水浄化装置。
7. 前記吐出口から吐出される水流により水面または水中を移動することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の水浄化装置。
8. 本水浄化装置が移動した軌跡を記憶する記憶部を備え、前記記憶部が記憶した軌跡情報をもとに移動方向を制御するように構成されることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の水浄化装置。
9. 水面に浮遊した状態を維持する親機と、前記親機から分離して水中に潜水する子機とを含み、
   前記親機は、前記子機と接続される巻き取り可能なワイヤを備えることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の水浄化装置。

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