(57)【要約】【課題】  本発明によれば、小型化や低コスト化に適した除菌装置を提供することができる。【解決手段】  未通水時においても、制御部７によって、UVフィラメントランプ６を予熱しておく。これにより、通水があったときに、UVフィラメントランプ６を直ちに点灯することができる。したがって、未通水時においては、ランプ６を消灯させておくことができる。すると、未通水時においてランプ６が過熱されにくくなる。また、消費電力の低減とランプ寿命の延長も図れる。  ランプ６が過熱すると、未加熱の水が流れ込んだときにランプ６が破損するおそれがある。このため、破損を避けるための特別の構造やランプが必要となる。  本発明によれば、ランプの過熱を避けることができるので、未加熱の水によるランプ６の破損を避けるための特別の構造や材料を不要としたり簡素化したりすることができる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水道管その他の給水手段から給水された水を除菌するための除菌装置であって、流路と、検出部と、UVフィラメントランプと、制御部とを備えており、前記流路は、前記給水手段から送られた水を通過させるものであり、前記検出部は、前記水の流量に応じた検出信号を前記制御部に送るものであり、前記UVフィラメントランプは、紫外線を発生させるものであり、前記制御部は、
（１）前記UVフィラメントランプが消灯時には、予熱用の電流を前記UVフィラメントランプに通電させる機能、および、
（２）前記検出部からの検出信号に応じて、前記UVフィラメントランプを点灯させる機能
を有していることを特徴とする除菌装置。
【請求項２】
前記UVフィラメントランプは複数であり、前記制御部は、前記検出部からの検出信号に応じて、点灯するUVフィラメントランプの個数を制御することを特徴とする請求項１に記載の除菌装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記複数のUVフィラメントランプの点灯時間を記憶しており、さらに、前記制御部は、消灯した前記UVフィラメントランプを再点灯させる場合に、点灯時間の短いものを優先して点灯させる構成となっていることを特徴とする請求項２に記載の除菌装置。
【請求項４】
さらに本体を備え、
前記流路は、前記本体を貫通して形成されており、前記UVフィラメントランプは、前記本体内部における前記流路に面して配置されており、前記本体は、阻害部を備え、前記阻害部は、前記本体の内部における前記流路の内部に配置され、かつ、前記水の流れを阻害して攪拌する構成となっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の除菌装置。
【請求項５】
前記UVフィラメントランプの周囲における前記流路の内面は、紫外線を反射する反射面とされていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の除菌装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記複数のUVフィラメントランプにおける積算点灯時間を記憶しており、さらに、前記制御部は、前記積算点灯時間が閾値に達するか、またはこれを超えた場合に、警報信号を発することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の除菌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水道水等の給水手段から送り出される水に含まれる細菌（ヴィールスを含む）を死滅させるための除菌装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
紫外線に除菌作用があることはよく知られている。したがって、水道の給水装置に紫外線ランプを組み込むことにより、殺菌作用を有する浄水装置を提供することができる。
【０００３】
ところで、紫外線ランプは、フィラメントからの熱電子放出により水銀ガスに電子を当てて、紫外線を発生している。
【０００４】
したがって、従来の紫外線ランプは、温度上昇して熱電子放出するまでの時間が必要になる。放電を用いるタイプの紫外線ランプにおいても、放電を生じて紫外線を発生するまでには、ある程度の時間を必要とする。
【０００５】
紫外線ランプを用いた除菌装置においては、紫外線ランプ点灯前（つまり紫外線が充分に発生する前）に水が通過してしまうと、未除菌の水が提供されてしまうことになる。このため、除菌装置において紫外線ランプを用いるためには、通水時であるか未通水時であるかに拘わらず、ランプを常時点灯させておく必要がある。
【０００６】
しかしながら、ランプを常時点灯させておくと、未通水時において、ランプ周囲の水がランプにより加熱される。したがって、水の冷却作用が低下して、ランプ自体の温度が上昇する。
【０００７】
その後、水栓を開けて水を流すと低温の水がランプに触れる。すると、ランプが破損するおそれがある。そのため、紫外線ランプを除菌装置に用いようとすると、ランプ破損を避けるための特別の構造や材料が必要となり、装置が大型化したり高額となってしまうという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、小型化や低コスト化に適した除菌装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の除菌装置は、水道管その他の給水手段から給水された水を除菌するための除菌装置であって、流路と、検出部と、UVフィラメントランプと、制御部とを備えており、前記流路は、前記給水手段から送られた水を通過させるものであり、前記検出部は、前記水の流量に応じた検出信号を前記制御部に送るものであり、前記UVフィラメントランプは、紫外線を発生させるものであり、前記制御部は、
（１）前記UVフィラメントランプが消灯時には、予熱用の電流を前記UVフィラメントランプに通電させる機能、および、
（２）前記検出部からの検出信号に応じて、前記UVフィラメントランプを点灯させる機能
を有している構成となっている。
【００１０】
請求項２記載の除菌装置においては、前記UVフィラメントランプは複数であり、前記制御部は、前記検出部からの検出信号に応じて、点灯するUVフィラメントランプの個数を制御する構成となっている。
【００１１】
請求項３記載の除菌装置においては、前記制御部は、前記複数のUVフィラメントランプの点灯時間を記憶しており、さらに、前記制御部は、消灯した前記UVフィラメントランプを再点灯させる場合に、点灯時間の短いものを優先して点灯させる構成となっている。
【００１２】
請求項４記載の除菌装置は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のものにおいて、さらに本体を備え、前記流路は、前記本体を貫通して形成されており、前記UVフィラメントランプは、前記本体内部における前記流路に面して配置されており、前記本体は、阻害部を備え、前記阻害部は、前記本体の内部における前記流路の内部に配置され、かつ、前記水の流れを阻害して攪拌する構成となっているものである。
【００１３】
請求項５記載の除菌装置は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のものにおいて、前記UVフィラメントランプの周囲における前記流路の内面が、紫外線を反射する反射面とされているものである。
【００１４】
請求項６記載の除菌装置は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のものにおいて、前記制御部は、前記複数のUVフィラメントランプにおける積算点灯時間を記憶しており、さらに、前記制御部は、前記積算点灯時間が閾値に達するか、またはこれを超えた場合に、警報信号を発する構成となっている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の除菌装置によれば、UVフィラメントランプを予熱しているので水銀を気化状態で維持することができ、水の流れに応じて、UVフィラメントランプから十分な紫外線量を直ちに得ることができる。したがって、未通水時においては、ランプを消灯（つまり給電量を減少）させておくことができる。すると、未通水時においてランプが過熱されにくくなり、ランプ破損を避けるための特別の構造や材料を不要としたり、簡素化したりすることが可能となる。したがって、本発明によれば、小型化や低コスト化に適した除菌装置を提供することが可能となる。さらに、本発明の除菌装置では、UVフィラメントランプを予熱しているので、熱電子放出までの時間を短縮することもでき、この点からも、水の流れに応じたランプの即時点灯が可能となる。さらには、本発明の装置では、通水時のみUVフィラメントランプを点灯するので、UVフィラメント点灯時間を短縮し、消灯時間を長くすることができるので、その長寿命化を図ることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態に係る除菌装置を、添付図面に基づいて説明する。
【００１７】
（実施形態の構成）
この除菌装置は、本体１と、導入部２と、排出部３と、流路４と、検出部５と、複数のUVフィラメントランプ６と、制御部７とを備えている（図１〜図３参照）。s
本体１は、内筒１１と、阻害部１２と、二つの支持体１３と、外筒１４とを主要な構成として備えている（図２参照）。内筒１１は、この実施形態では、円筒状に形成されている。内筒１１の形状は特に限定されない。内筒１１の内面は、紫外線を反射する反射面とされている。このような反射面は、例えば、内筒１１を金属製（例えばステンレス製）とすることにより、容易に形成できる。反射面の形成方法としては、例えば、ガラスの表面に金属を蒸着などの手段で付着させるものでもよく、特に限定されない。内筒１１の内部は、流路４の一部を形成する流路部４１となっている。
【００１８】
阻害部１２は、この実施形態では円板状とされている。阻害部１２は、内筒１１の内面に取り付けられている。阻害部１２の延長方向は、水の流れ方向（図２において上への方向）に交差する方向とされている。この延長方向と水の流れ方向との交差角度は、具体的にはほぼ直角となっている。
【００１９】
阻害部１２には、その厚さ方向に貫通する複数の貫通穴１２１が形成されている。本実施形態における貫通穴１２１は、切り欠きであっても良い。つまり、本明細書における貫通穴は、切り欠きを含む概念で用いられている。
【００２０】
二つの支持体１３は、この実施形態では、いずれも円板状とされている。各支持体１３は、内筒１１の端部に、この端部を閉塞するように取り付けられている。二つの支持体１３どうしは、ボルト１５により連結されている。
【００２１】
外筒１４は、内筒１１および支持体１３の外側に配置されており、これらを覆っている。
【００２２】
導入部２は、本体１における入口側（図２中下側）における支持体１３に取り付けられている。導入部２の内部には、流路４の一部を構成する流路部４２が形成されている。流路部４２は、本体１の内部における流路部４１と連通させられている。
【００２３】
排出部３は、本体１における出口側（図２中上側）における支持体１３に取り付けられている。排出部２の内部には、流路４の一部を構成する流路部４３が形成されている。流路部４３は、本体１の内部における流路部４１と連通させられている。
【００２４】
前記したように、本実施形態の流路４は、本体１の内部における流路部４１と、導入部２の内部における流路部４２と、排出部３の内部における流路部４３とから構成されている。流路４の出口側は、適宜な接続部材を介して、使用者側の配管（例えば家庭内の配管）に接続されている。流路４の入口側は、給水手段としての給水管（図１参照）に接続されている。これにより、流路４は、使用者側に送り出される水を通過させるようになっている。
【００２５】
検出部５は、この実施形態では、導入部２の内部に配置されている。検出部５は、流量の検出を目的に、複数の羽根５１と軸５２とを備えている。羽根５１は、導入部２の内部を水が通過するときに、軸５２を中心として回転できるようになっている。羽根５１の回転速度は、水の通過速度により変わる。さらに、検出部５は、羽根５１の回転速度に応じた検出信号を制御部７に送るように構成されている。検出信号とは、例えば、エンコーダからのパルス信号のような離散的な信号でもよく、タコジェネレータからの電圧値のようなアナログ信号でもよい。これにより、検出部５は、水の流量に応じた検出信号を制御部７に送ることができるようになっている。なお、検出部５の構成としては、これ以外にも種々のものが利用可能である。
【００２６】
本実施形態における複数のUVフィラメントランプ６は、紫外線を発生させるものである。本実施形態では、５個のUVフィラメントランプ６が、一方の支持体１３の内面側に取り付けられ、別の５個のUVフィラメントランプが、他方の支持体１３の内面側に取り付けられている（図２および図３参照）。UVフィラメントランプ６は、制御部７に電気的に接続されており、制御部７により通電状態が制御されるようになっている。
【００２７】
UVフィラメントランプ６は、図５および図６に示されるように、カバー６１とフィラメント６２とプレート６３とを備えている。カバー６１は、紫外線透過ガラスにより構成されている。紫外線透過ガラスとは、例えば、硼珪酸ガラスである。フィラメント６２およびプレート６３は、制御部７に電気的に接続されている。フィラメント６２は、電源から通電されるようになっている。プレート６３はグラウンド側に接続されている。また、プレート６３の表面には、水銀アマルガムが塗布されている。フィラメント６２とプレート６３とは絶縁されている。
【００２８】
制御部７は、本実施形態では、いわゆるマイコンを主体として構成されている。したがって、本実施形態では、マイコンに格納されたコンピュータプログラムにより、種々の機能を実現することができる。もちろん、制御部７としては、ロジックＩＣやシーケンシャル回路やＦＰＧＡなどの適宜な素子または回路を用いて構成したものであってもよい。また、制御部７は、機能要素として存在していればよく、例えば、物理的に離間した複数の要素から構成されていてもよい。また、制御部７はネットワークを介して接続された複数のハードウエアの組み合わせにより構成されていてもよい。
【００２９】
制御部７は、この実施形態では、次の機能を発揮する構成となっている。
（１）UVフィラメントランプ６が消灯時には、予熱用の電流をUVフィラメントランプ６に通電する機能、
（２）検出部５からの検出信号に応じて、制御部７により、UVフィラメントランプ６を点灯させる（つまり十分な紫外線を発生させる）機能、
（３）検出部５からの検出信号に応じて、点灯するUVフィラメントランプ６の個数を制御する機能
（４）複数のUVフィラメントランプ６の点灯時間を記憶する機能、
（５）さらに、消灯したUVフィラメントランプ６を再点灯させる場合に、点灯時間の短いものを優先して点灯させる機能。
【００３０】
制御部７の構成を説明するためのブロック図を図７に示す。この図に示されているように、制御部７は、UVフィラメントランプ６の点灯時間その他の情報を記憶する記憶部７１を機能要素として備えている。記憶部７１は、例えばマイコン中に備えられたメモリであるが、これに限らず、制御部７において利用する情報を記憶できる媒体であればよい。
【００３１】
制御部７の機能は、後述する動作の説明において詳述する。
【００３２】
ＡＣアダプタ８は、ＡＣ電源から供給される交流電圧を整流して制御部７に供給するものである。要するに、この実施形態でのＡＣアダプタ８は、制御部７への電力供給手段として用いられている。
【００３３】
（実施形態の動作）
次に、前記した実施形態に係る除菌装置の動作について説明する。
【００３４】
まず、使用者側の水栓を操作して給水を可能とする。すると、給水源からの送水圧力により、水が流路４の内部を通過する。
【００３５】
すると、水の流れによって検出部５の羽根５１が回転し、流量の検出信号が制御部７へ送られる。制御部７は、この検出信号に基づいて得られた流量に対応して、次の動作を行う。
【００３６】
（制御部によるランプ予熱動作）
初期状態（未通水状態）では、全てのUVフィラメントランプ６を消灯させておく。このとき、制御部７は、予熱用の電流をUVフィラメントランプ６に通電する。予熱用の電流値としては、ランプから十分な紫外線を生じず、しかも、実用上十分に速やかな紫外線発生が可能な程度のものであることが好ましい。この範囲の電流であれば、ランプ６が過熱されず、したがって、低温の水が通過してもランプ６が破損しないという利点がある。具体的には、電流値の下限としては、プレート６３に塗布された水銀の気化状態を維持できる程度が好ましいと考えられる。また、電流値の上限としては、フィラメント６２からプレート６３への熱電子放出量が十分に低い（例えば通常の点灯時の１／２以下、より好ましくは１／１０以下）ことが好ましいと考えられる。
【００３７】
本実施形態の除菌装置によれば、予熱用の電流をランプ６に通電しておくことにより、速やかな再点灯（紫外線の再照射）が可能となる。すると、未通水時にはランプ６を消灯させておいても、通水時に直ちに再点灯して除菌を行うことができ、未除菌の水が通過する可能性を低下させることができる。したがって、ランプ６を常時点灯させておく場合に較べて、使用電力の利用効率を向上させることができる。
【００３８】
（制御部によるランプ点灯動作）
制御部７は、検出部５からの検出信号に応じて、UVフィラメントランプ６を点灯させる。例えば、制御部７は、その記憶部７１に、流量の閾値を保存しておく。検出信号によって得られた流量が閾値を越えると、UVフィラメントランプ６に通電し、点灯させることができる。
【００３９】
本実施形態では、前記したように、ランプ６を予熱しているので、検出信号に応じてランプ６を直ちに点灯させることができる。したがって、未除菌の水が通過する危険性を低下させることができる。流量が閾値を下回ると、制御部７は、ランプ６を消灯させる。ただし予熱は継続する。消灯用の閾値は、点灯用の閾値と異なっていても良い。
【００４０】
なお、より具体的には、次のような制御を行うことが好ましい。前提としては、プレート６３にも通電できる回路構成としておく。この場合、点灯時には、フィラメント６２への電流を約１秒間流して、UVフィラメントランプ６の内部を加熱する。ついで、プレート６３に給電すると共に、フィラメント６２への電流を、予熱用の電流値まで落とすか、あるいは０にする。この場合、紫外線発光は、プレート６３からの熱電子放出により行われる。このようにすると、電流の利用効率が一層向上する。
【００４１】
（制御部による点灯個数制御動作）
制御部７は、検出部５からの検出信号に応じて、点灯するUVフィラメントランプ６の個数を制御する。この機能は、例えば次のようにして実行できる。まず、制御部７は、ランプの個数に応じた閾値を記憶しておく。図８には、流量の閾値の差を５リットル／分とした例を記載している。もちろん、閾値の設定方法としては種々のものを採用できる。なお、この図では、４個のランプに対応する閾値のみを記載している。以下、図８を参照しながら動作を説明する。
（時間ｔ０）
流量０リットル／分の場合は、どのランプも点灯しない。流量が０リットル／分を超えると、すなわち、僅かでも流量を検出すると、制御部７が第１のランプ６を点灯させる。初期状態では、どのランプを第１をとするかは任意でよい。第２以降のランプについても同様である。
（時間ｔ１）
流量が閾値５リットル／分を超えると、制御部７は、第２のランプ６をさらに点灯させる。
（時間ｔ２）
流量が閾値より下がると、制御部７は、第２のランプ６を消灯させる。
（時間ｔ３〜ｔ６）
流量が閾値を越える度に、制御部７は、第２〜第４のランプ６を順次点灯させる。
（時間ｔ７）
流量が０リットル／分に戻ると、全てのランプが消灯する。
（時間ｔ８以降）
再び流量が増加すると、流量に応じたランプを点灯させる。この場合、ランプの点灯順序を変更させる（後述）。
【００４２】
（制御部による点灯時間記憶機能）
制御部７は、各UVフィラメントランプ６の点灯時間をそれぞれ記憶する。これは、ランプ６を点灯させるための通電時間を加算することにより容易に実行できる。制御部７は、いずれかのランプ６の点灯時間が基準値を超えると、警報信号を発する。警報信号は、例えば、無線により発信される。警報信号を発することにより、ランプ６の使用期限が切れる前にランプ６を交換することができ、除菌装置における除菌能力を確保することができる。
【００４３】
（制御部による点灯順序変更機能）
制御部７は、消灯したUVフィラメントランプ６を再点灯させる場合に、点灯時間の短いものを優先して点灯させる。この機能は、例えば次のようにして実行できる。まず、制御部７は、図９に示されるように、それぞれのランプと使用時間とを対応させて記憶する。この動作を、図８の例であれば、例えば時間ｔ０からｔ７の間に行う。時間ｔ７に至った後、制御部７は、次に使用されるランプの点灯順序を決める。順序は、点灯時間（積算値）が短いランプを優先することとする。図９では三つのランプのみ示している。この例では、第３のランプが第１番目、第１のランプが第３番目の使用順序となる。
【００４４】
使用順序を組み替えた後も、初期状態からのランプの使用時間を積算して保存しておく。そして、再び全てのランプが消灯したときに、使用時間の積算量に基づいて、ランプの使用順序を再び組み替える。
【００４５】
本実施形態では、ランプの使用順序を、使用時間に応じて変更しているので、ランプの使用時間を平均化することができる。したがって、ランプ６の全体としての寿命を延ばすことができ、ランプの交換作業が容易となる。
【００４６】
（フィラメントランプによる除菌動作）
導入部２を通過して本体１の内部に入った水は、UVフィラメントランプ６から照射される紫外線により除菌される。本実施形態では、本体１の内部における流路部４１が、導入部内の流路部４２より拡径されているので、本体１の内部における水の流速を遅くすることができ、除菌の確実性を向上させることができる。
【００４７】
さらに、本実施形態では、本体１の内部に阻害部１２を設け、貫通穴１２１によって水の流れを減速させると共に乱している。これにより、水が本体１に滞留する時間を延ばすことができ、除菌の確実性をさらに向上させることができる。
【００４８】
また、水の流れを乱流とすることにより、細菌どうしの相対的な位置が変動しやすくなる。すると、細菌の裏側にある別の細菌にも紫外線を照射しやすくなり、除菌効率が向上する。
【００４９】
さらに、本実施形態では、UVフィラメントランプ６の周囲における流路部４１の内面を、紫外線を反射する反射面としているので、紫外線による除菌効率を向上させることができる。
【００５０】
本体１の内部で除菌された水は、排出部３を通過し、使用者側に送られて、使用される。
【００５１】
なお、前記実施形態の記載は単なる一例に過ぎず、本発明に必須の構成を示したものではない。各部の構成は、本発明の趣旨を達成できるものであれば、上記に限らない。
【００５２】
例えば、制御部７は、以下の機能を持っていても良い。すなわち、検出された流量が一定であり、かつ、一定である時間が規定値（閾値）を超過した場合、漏水として警報信号を発することもできる。この警報信号は、例えば、無線で送られる。
【００５３】
制御部７は、複数のUVフィラメントランプにおけるそれぞれの積算点灯時間を記憶する構成であっても良い。制御部７は、積算点灯時間が閾値に達するか、またはこれを超えた場合に、警報信号を発することができる。警報信号に基づいて、当該のランプを交換することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】図２のＣ−Ｃ線に沿う概略的な断面図である。
【図２】図１におけるＤ方向の矢視図である。
【図３】図１におけるＥ方向の矢視図である。
【図４】UVフィラメントランプの断面図である。
【図５】図４のＦ−Ｆ線に沿う断面図である。
【図６】制御部の構成を説明するためのブロック図である。
【図７】制御部の動作を説明するためのグラフである。
【図８】制御部で記憶されるデータの一例を説明するための表である。
【符号の説明】
【００５５】
Ａ  給水管（給水手段）
１  本体
１１  内筒
１２  阻害部
１２１  貫通穴
１３  支持体
１４  外筒
１５  ボルト
２  導入部
３  排出部
４  流路
４１  本体内の流路部
４２  導入部内の流路部
４３  排出部内の流路部
５  検出部
５１  羽根
５２  軸
６  UVフィラメントランプ
６１  ガラスカバー（紫外線透過カラス）
６２  フィラメント
６３  プレート
７  制御部
７１  記憶部
【図１】
2006035104.tif 000003
【図２】
2006035104.tif 000004
【図３】
2006035104.tif 000005
【図４】
2006035104.tif 000006
【図５】
2006035104.tif 000007
【図６】
2006035104.tif 000008
【図７】
2006035104.tif 000009
【図８】
2006035104.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成16年7月28日(2004.7.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
（実施形態の構成）
この除菌装置は、本体１と、導入部２と、排出部３と、流路４と、検出部５と、複数のUVフィラメントランプ６と、制御部７とを備えている（図１〜図３参照）。
本体１は、内筒１１と、阻害部１２と、二つの支持体１３と、外筒１４とを主要な構成として備えている（図２参照）。内筒１１は、この実施形態では、円筒状に形成されている。内筒１１の形状は特に限定されない。内筒１１の内面は、紫外線を反射する反射面とされている。このような反射面は、例えば、内筒１１を金属製（例えばステンレス製）とすることにより、容易に形成できる。反射面の形成方法としては、例えば、ガラスの表面に金属を蒸着などの手段で付着させるものでもよく、特に限定されない。内筒１１の内部は、流路４の一部を形成する流路部４１となっている。