JP2003261975A

JP2003261975A - 徐放装置

Info

Publication number: JP2003261975A
Application number: JP2002065244A
Authority: JP
Inventors: Shuji Nishiyama; 修二西山; Naohito Wajima; 尚人輪島; Itsunao Koga; 逸尚古賀; Koji Oshima; 功治大島; Aiko Mitsu; 愛子三津
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 2002-03-11
Filing date: 2002-03-11
Publication date: 2003-09-19

Abstract

(57)【要約】【目的】１L/min程度の流量においても安定して薬剤
を徐放し、更に徐放濃度を変化させる機構。【解決手段】水路管にノズルまたは水流抵抗体を設け
て、薬剤の徐放膜にかかる水圧を高める。さらにノズル
に対してはノズル内径の絞りで薬剤濃度を調節する。水
流抵抗体に対しては、水流方向にスライドさせる、弾性
体と一体化して水流と垂直方向に動かす、回転機構と一
体化して回転させることで薬剤濃度を調節する。または
複数の透水率の異なる徐放膜と遮蔽板を設置し、遮蔽板
の開閉で徐放膜を選択することで薬剤濃度を調節する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、洗顔に用いる水
に、薬剤を混入する家庭用水改質技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】シャワー水に薬剤を混入する特許が公開
されている（特開平１０−２７６９２６、特開２０００
―２１０２２２）。いずれもシャワー流量１０L/min下
で、薬剤濃度を数ｐｐｍに制御する機構をメインとする
内容である。水道水に含まれる次亜塩素酸を除去するア
スコルビン酸を薬剤とし、髪や肌に優しい浄水シャワー
として商品化された。飽和溶液の薬剤を数ｐｐｍにする
ため、希釈率は１０万倍であり、徐放膜内外に定常的な
圧力差を生じさせ、微小量の薬剤徐放に成功している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は洗顔水を目的
としており、洗面所水栓からでる流量１L/minを念頭に
おく。これは、従来技術のターゲットであるシャワーの
１／１０である。従来に比べ、流体の運動エネルギーが
１／１０であるため、開示されている徐放機構では対応
できない。よって本発明の課題は、１L/min程度の流量
においても安定して薬剤を徐放し、更に徐放濃度を変化
させる機構であることとした。

【０００４】

【課題を解決するための手段および作用・効果】本発明
の原理は、膜を通過する薬剤量ｗが以下の式で表される
ことにもとづく。ｗ＝ｋ×Ｓ×△ｐ…… ｗ：薬剤量（ｇ）ｋ：膜の透水率（ｇ／ｃｍ^２／Ｐａ）Ｓ：膜の面積（ｃｍ^２） △ ｐ：膜内外の圧力差薬剤の徐放を引き起こすエネルギーは、水流によって膜
内外に生じる圧力差である。圧力差が０の部分は、水の
出入りがない。圧力Ｐに対し、膜を挟んで薬剤側を内、
水路側を外と定義すれば、Ｐ（膜の内側）＞Ｐ（膜の外側）⇒薬剤が水路管に出て
いくＰ（膜の内側）＜Ｐ（膜の外側）⇒水路管から薬剤側に
水が入ってくる

【０００５】本発明は、水路管と、薬剤を水路管に徐放
する薬剤容器からなる徐放装置において、前記薬剤容器
の一端に、水路管を流れる水流と平行に多孔質膜を設置
し、前記多孔質膜近傍に、水路空間を縮小する水流抵抗
体を設け、前記水流抵抗体の水路管内の位置を変化させ
ることで、前記多孔質膜から徐放される薬剤濃度を制御
することを特徴とする。

【０００６】水流抵抗体は、多孔質膜近傍で水の流れを
ブロックする。よって水流抵抗体部で水圧が高まり、多
孔質膜に高水圧の水がかかる。膜内外の圧力差が高ま
り、膜を介しての水の出入りが大きくなる。水流抵抗体
は、山のような形状で、頂上を多孔質膜に向けたような
形状が好ましい。山の稜線に沿って流れる水が、膜に向
かう形である。山頂と膜間は間隔をつくり、水を逃がす
空間とすることで、圧損の高まりを抑えることができ
る。水流抵抗体は水路管内で位置を変化させ、多孔質膜
にかかる水圧を変化させる。その結果、徐放される薬剤
濃度を変えることができる。

【０００７】本発明は、水路管と、薬剤を水路管に徐放
する薬剤容器からなる徐放装置において、前記薬剤容器
の一端に、水路管を流れる水流と直角に多孔質膜を設置
し、前記多孔質膜近傍にノズルを設け、前記ノズルの開
口径を変化させることで、前記多孔質膜から徐放される
薬剤濃度を制御することを特徴とする。

【０００８】薬剤容器は一端を多孔質膜で覆った閉空間
とし、閉空間の中を液体の薬剤で充満させる。多孔質膜
は孔径がサブミクロンの微細孔膜を選び、通水抵抗を大
きくさせ、薬剤の漏れを可能な限り抑える。膜近傍に出
口を向けたノズルを設置し、ノズルからこの多孔質膜に
水を噴射する。その結果、膜内外に大きな圧力差が生
じ、膜における水の出入りが促進させる。薬剤容器は閉
空間であるため、多孔質膜を通過して中に入った量だ
け、液体の薬剤が水路に出てくる。ノズルによって水流
を一点に集中させることで水圧を高める。噴射水の線速
度（流量／断面積）を変える作用を生み、ノズル部に設
けられた開口径を制御する絞りで薬剤濃度を制御する。
噴射水を絞るほど（線速度を上げるほど）、高圧の水が
膜にあたり、多孔質膜から放出される薬剤量が増える。

【０００９】本発明は、水路管に徐放する薬剤の量を、
前記水流抵抗体を水流方向にスライドさせることで制御
することを特徴とする。水流抵抗体の多孔質膜との相対
位置を変化させる。水流抵抗体の水流方向のスライドで
あるため、どの位置でも水圧への影響は変わらない。た
だ、多孔質膜との相対位置で、薬剤徐放量は変化する。
多孔質膜から遠ざかるほど、徐放量は減少する。抵抗体
より上流側は水の流れがブロックされることで、水圧が
高くなり、反対側は水圧が低くなる。水流抵抗体の位置
が高圧から低圧に変化する部分となり、多孔質膜への入
水と出水の境界となる。よって、水流抵抗体を多孔質膜
のどの位置に相対させるかで、徐放量が制御できる。流
体シミュレーションから、水流抵抗体を多孔質の中央に
置くとき、徐放量が最大になることが判明した。水流抵
抗体の形状によっても、徐放量は影響される。目的の水
量と、徐放量から水流抵抗体の形状と、スライド位置を
最適化する。本発明では、水流抵抗体の位置という自由
度の高い変数で制御するため、徐放量制御のダイナミッ
クレンジが大きくとれ、使用者の好みをダイレクトに反
映させる制御が可能となる。

【００１０】本発明は、水路管に徐放する薬剤の量を、
前記水流抵抗体を回転させ、管内の圧力分布を変化させ
て制御することを特徴とする。水流抵抗体は多孔質膜の
中央に設置し、同一地点で回転する。形状は回転によっ
て圧損が顕著に変化するものが好ましい。回転機構と水
流抵抗部の２つの部位から成り、回転角度を制御して、
薬剤徐放量を制御する。

【００１１】本発明は、前記水流抵抗体を水圧により伸
縮する弾性体につけ、水路管に徐放する薬剤の量を、前
記水流抵抗体と多孔質膜間の距離で制御することを特徴
とする。本発明は、弾性体の伸縮機能により、水圧に応
じて水流抵抗体の位置が変化するのが特徴である。水圧
が高い場合は、水流抵抗体が押され、弾性体が縮み、多
孔質膜との距離が大きくなり、多孔質膜に向かう水圧が
下がり、徐放濃度は減少する。弾性体が伸びるように対
応づけると、逆に徐放濃度は増加する。水圧や流量を変
えれば、それに応じて徐放濃度が変化する。

【００１２】本発明は、前記薬剤容器の水路に面する一
端に複数個の開口と遮蔽機構を設け、前記ノズルまたは
水流抵抗体を一つの開口に向けると同時に、残りの開口
は各々透水率の異なる多孔質膜で覆い、水路管に徐放す
る薬剤の量を、開ける遮蔽機構を選択することで決定す
ることを特徴とする。開口部を複数設け、それぞれを透
水率の異なる膜にし、さらに遮蔽機構を設置する。開け
る遮蔽機構を混入させる薬剤量によって選択する。多量
に混入させる場合は、透水率の大きい膜を選択する。膜
を選択することによって、徐放する薬剤量を制御する。

【００１３】更に本発明は、薬剤容器の多孔質膜と反対
側を、空気は通過させるが、水は通さない脱気膜で覆う
ことを特徴とする。薬剤収納容器は液体の薬剤で充満さ
れるが、充満するまでに空気を追い出す必要がある。空
気があると、圧力差を駆動力として薬剤容器に入った量
＝容器から出ていく薬剤量という制御ができなくなるか
らである。始めから液体薬剤で充満した薬剤容器の場合
はよいが、薬剤粉末を容器に進入した水で溶かして使用
する場合は、空気の排出機構として脱気膜を設置する。
容器の一端を覆う多孔質膜より、孔径の小さい膜で、空
気のみ通過させる脱気膜を選択する。これにより薬剤容
器内の空気を排出し容器内が液体薬剤で満たされた閉空
間となり、薬剤徐放さらに徐放量の制御が可能となる。

【００１４】本発明は、薬剤が有機酸であるクエン酸や
アスコルビン酸、または植物エキスや植物セルロースな
ど皮膚の保湿機能を有するものであることを特徴とす
る。クエン酸は混入によってｐＨを３〜５まででき、人
の皮膚ＰＨに近い水にでき、洗顔、洗体水として皮膚に
優しい水となる。アスコルビン酸は、水中の次亜塩素酸
の還元作用を有し、皮膚や髪を痛める酸化物質を除去す
る。これも人の肌に優しい水となる。保湿機能を有する
薬剤も同様に、乾燥肌をバリアーして痒みをおさえる機
能を水に付加し、使用者の肌を守る水となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以上説明した本発明の作用・効果
を一層明らかにするために、以下本発明の好適な実施の
形態について説明する。

【００１６】図１は、ノズルを構成要素にもつ徐放装置
である。薬剤容器１は取り外し可能なカートリッジ式が
好ましい。両端を覆う膜が、汚れなどで閉塞するため、
永久使用は不可能だからである。薬剤容器１内には液体
薬剤４が入る。容器の上端下端をそれぞれ脱気膜３、徐
放膜２で閉じる。ノズル５が徐放膜２に向かって設置さ
れ、絞り６でノズル内径を拡大、縮小し、徐放膜２に噴
射する水の速度を変える。図の下のグラフは、ノズル内
径の違いによる、薬剤濃度の変化である。薬剤：食塩飽
和溶液、徐放膜：超極細ポリエステル繊維布（東レ）、
脱気膜：ＰＴＦＥ膜（日東電工）で薬剤容器をつくり、
水路管内径４ｍｍに対し、ノズル内径１ｍｍ、３ｍｍと
したときの流量と薬剤濃度を調べた。ノズル径が小さい
ほど、流量変化に対する徐放量変化が大きくなり、大き
な圧力が膜にかかることを示している。洗顔水の流量と
薬剤濃度をどれくらいにするかで、最適なノズル径が変
わる。薬剤濃度が大きくなるほど、洗顔流量が小さくな
るほど、適するノズル径は小さくなることがグラフから
分かる。

【００１７】図２は、水路管に水流抵抗体をつけ、膜に
かかる圧力を大きくする実施例であり、更に抵抗体を水
流方向にスライドさせるケースである。水路管７内のレ
ール９上を、水流抵抗体８がスライドする。図２には、
レール９上の３つの位置Ａ、Ｂ、Ｃに水流抵抗体８が位
置するときを示した。水流抵抗体８は、徐放膜２の一部
を高圧力にするのが目的であり、必要条件としては、徐
放膜面積よりも小さいことが挙げられる。形状は、水流
と直角方向を三角形とする三角体が好ましい。これは山
の上流側で水を受けて、水圧をたかめ、膜を透過する駆
動力を大きくすると同時に、山の頂より下流側に空間を
設けて、ここに渦をつくり、巻き込む流れをつくること
で、膜から薬剤が一層出やすくする作用があるためであ
る。位置Ａは、徐放膜２の中央である。位置Ｂは、徐放
膜２の端に近い位置であり、位置Ｃでは、水流抵抗体８
が完全に徐放膜２から外れる。このときの薬剤濃度を調
べてみた。

【００１８】図３は前述の位置ＡとＣでの、薬剤濃度で
ある。薬剤は飽和食塩水、徐放膜、脱気膜はノズルの場
合と同じで、水路管７の内径４ｍｍ、水流抵抗体８と徐
放膜２間の距離は１ｍｍである。図は、流量と圧力、流
量と食塩濃度を示している。ＡとＣでは流量圧力特性が
同じであり、どちらの場合も水路管内の水の流れはほぼ
一緒である。ただ、薬剤濃度はＡの方が大きい。流量１
Ｌ/minでは１０倍大きい。これは吐水特性を変えずに、
水流抵抗体８をＣ→Ａにするだけで、薬剤濃度が１０倍
変わるということで、ダイナミックレンジが１０という
制御である。濃度の増幅率は、抵抗体８と徐放膜２の距
離、徐放膜２の膜抵抗で操作できる。流量２Ｌ/minでは
１１倍、流量０．５Ｌ/minでは８倍の差であり、どの流
量でも倍率はほぼ同じとなった。これはどの流量でも、
使用者の選択で、２段階濃度１０倍差の薬剤吐水が可能
ということであり、単純にして効果大の徐放装置とな
る。

【００１９】図４は、水流抵抗体が回転機構を有する実
施例である。液体薬剤４を徐放膜２と脱気膜３で挟み込
む薬剤容器１が水路管７に設置される。水路管内の徐放
膜２中央部に面する形で、水流抵抗体８を設置する。本
実施例では、水流抵抗体８は、回転台１０に取り付けら
れ、任意に向きを変えることができる。図では、３段階
に位置を設定する制御例を示した。Ａでは、水流抵抗体
８を徐放膜２に対して直角に立てる。最も水の抵抗が大
きくなり、水流抵抗体８の上流下流での水圧差が大きく
なる。この圧力差が大量の薬剤徐放を引き起こす。Ｂで
は、水流抵抗体８を倒し、水の抵抗を落とすため、薬剤
濃度は小さくなる。Ｃで水流抵抗体８を完全に倒すと、
徐放膜内での圧力変動がなくなるため、薬剤の徐放はな
くなる。回転大１０の制御で、水流抵抗体８の水流に対
する角度を調節する。数種類の角度を、自動制御または
手動で回しても良い。

【００２０】図５は、徐放膜の透水率差と膜の遮蔽機構
で、薬剤の濃度を制御する実施例である。液体薬剤４を
徐放膜と脱気膜３で挟み込む薬剤容器１が水路管７に設
置されるのは前記同様、違うのは徐放膜を２種類以上設
けることである。２つの徐放濃度を吐水したいときは２
種類の徐放膜、３つでは３種類の徐放膜を設ける。図５
には２種類の徐放膜２ａ、２ｂを用いて、２段階の薬剤
濃度制御を実施する場合を示した。徐放膜は膜を構成す
る繊維が重なり合う隙間の大きさで、透水率が異なる。
この水の通しやすさを利用する。図の徐放膜２ａ、２ｂ
は透水率２ａ＜２ｂ、２ｂの方が同一圧力において水を
通しやすい。この透水率差と遮蔽板の作用を組み合わせ
て、違う濃度の薬剤を徐放する。徐放膜２ａに相対して
水流抵抗体８が設置される。さらに徐放膜２の開閉機構
を行う遮蔽板１１を設ける。遮蔽板１１が全開の時は、
水流抵抗体８によって抵抗体の上流側は高水圧となり、
下流側は低水圧となる。徐放膜２ｂの水路部分は、前記
低水圧より低い水圧となる。結果、前記抵抗体の上流か
ら徐放膜２ａを通って水が薬剤容器１内に進入し、徐放
膜２ｂから液体薬剤４が水路に出てくる。透水率が２ａ
＜２ｂであるため、より一層薬剤が出やすくなる。次ぎ
に徐放膜２ｂを遮蔽板１１で閉めると、薬剤が出る部分
は徐放膜２ａの水流抵抗体８より下流となる。膜の透水
率が一番に影響して、薬剤濃度が減る。さらに徐放膜２
ａ、２ｂを遮蔽板１１で完全に閉めると、薬剤は完全に
出なくなる。以上、３段階の薬剤濃度が遮蔽板の位置で
調節できる。

【００２１】図６は、水流抵抗体に弾性体をつける実施
例であり、弾性体としてバネを用いた。流量が低い場合
は、ばねの復元力で、水流抵抗体８は徐放膜２に接近す
る。接近するほど水路抵抗が高くなり、水流抵抗体８上
流側が高圧力となる。よって低い流量でも、薬剤徐放の
原動力となる膜にかかる圧力勾配を高め、薬剤を徐放す
ることができる。本発明のもう一つの目的である薬剤濃
度調節は、前記したスライド、回転、膜透過率差ほど顕
著にはできないが、吐水流量を低流量に加えて、高流量
についても同一薬剤容器で対応する場合、高流量に合わ
せて弾性体１２が自動的に水圧で押されて縮むため、水
流抵抗体８が下がり、水路抵抗が下がる。その結果、薬
剤濃度が低くなる。微妙な水圧変動に弾性体１２が逐一
反応するため、低いあるいは高い流量それぞれにおい
て、薬剤濃度の変動が少なくなる利点も生まれる。

【００２２】薬剤としては、洗顔水の付加価値を高める
ものを選ぶ。一例として、酸性水、保湿水、香り水を挙
げる。酸性水を生成する薬剤としては、クエン酸が好ま
しい。クエン酸は１分子中に３つのカルボキシル基をも
つため、水素イオンの供給能が高いのと、食品添加物で
あるため安全である。これにビタミンＣであるアスコル
ビン酸を混合して用いても良い。保湿水は、皮膚の水分
蒸発を防ぐ役割を持つ。冬場など肌が乾燥しやすい時
に、肌の潤いを保つ。天然保湿成分が好ましく、植物コ
ラーゲンや植物エキスが代表例である。香り水として
は、アロマテラピー成分や柑橘類の香り成分を薬剤とし
て用いる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のノズル機構を有する徐放装置図

【図２】本発明のスライドする水流抵抗体を有する徐放
装置図。

【図３】図２の装置における流量と圧力、流量と徐放濃
度の相関図。

【図４】本発明の回転水流抵抗体を有する徐放装置図。

【図５】本発明の遮蔽機構を有する徐放装置図。

【図６】本発明の弾性体を有する徐放装置図。

【符号の説明】

１ … 薬剤容器２ … 徐放膜３ … 脱気膜４ … 液体薬剤５ … ノズル６ … 絞り７ … 水路管８ … 水流抵抗体９ … レール１０ … 回転台１１ … 遮蔽板１２ … 弾性体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ０１Ｄ 61/00 Ｂ０１Ｄ 61/00 Ｅ０３Ｃ 1/046 Ｅ０３Ｃ 1/046 (72)発明者古賀逸尚福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１号東陶機器株式会社内 (72)発明者大島功治福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１号東陶機器株式会社内 (72)発明者三津愛子福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１号東陶機器株式会社内Ｆターム(参考） 2D038 ZA06 2D060 CD10 4C083 AC301 AC302 AD641 AD642 BB51 CC23 DD06 DD27 EE12 FF05 4D006 GA32 HA41 JA02Z JA52Z JA55Z MA03 MC30X PA05 PB06 PB70 PC56 4D011 AA17 AC04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水路管と、薬剤を水路管に徐放する薬剤
容器からなる徐放装置において、前記薬剤容器の一端
に、水路管を流れる水流と平行に多孔質膜を設置し、前
記多孔質膜近傍に、水路空間を縮小する水流抵抗体を設
け、前記水流抵抗体の水路管内の位置を変化させること
で、前記多孔質膜から徐放される薬剤濃度を制御するこ
とを特徴とする徐放装置。
【請求項２】水路管と、薬剤を水路管に徐放する薬剤
容器からなる徐放装置において、前記薬剤容器の一端
に、水路管を流れる水流と直角に多孔質膜を設置し、前
記多孔質膜近傍にノズルを設け、前記ノズルの開口径を
変化させることで、前記多孔質膜から徐放される薬剤濃
度を制御することを特徴とする徐放装置。
【請求項３】請求項１記載の徐放装置において、前記
水流抵抗体を水流方向にスライドさせることを特徴とす
る徐放装置。
【請求項４】請求項１記載の徐放装置において、前記
水流抵抗体を回転させることを特徴とする徐放装置。
【請求項５】請求項１記載の徐放装置において、前記
水流抵抗体に水圧により伸縮する弾性体につけ、水圧に
よって変化する前記弾性体の伸縮度で薬剤濃度を制御す
ることを特徴とする徐放装置。
【請求項６】請求項１〜５の何れかに記載の徐放装置
において、前記薬剤容器の水路に面する一端に複数個の
開口と遮蔽機構を設け、前記ノズルまたは水流抵抗体を
一つの開口に向けると同時に、残りの開口は各々透水率
の異なる多孔質膜で覆い、水路管に徐放する薬剤の量
を、開ける遮蔽機構を選択することで決定することを特
徴とする徐放装置。
【請求項７】請求項１〜６の何れかに記載の徐放装置
において、薬剤容器の多孔質膜と反対側を、空気は通過
させるが、水は通さない脱気膜で覆うことを特徴とする
徐放装置。
【請求項８】請求項１〜７何れかに記載の薬剤が、ク
エン酸とアスコルビン酸であることを特徴とする徐放装
置。
【請求項９】請求項１〜７何れかに記載の薬剤が、皮
膚の保湿機能を有するものであることを特徴とする徐放
装置。