JP2007167742A - 浄水カートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】流入した原水を濾材全体に亘って万遍なく流通させた上、これを集水して浄水流出口から浄水として流出する浄化能力の高い浄水カートリッジを提供する。
【解決手段】ケース６１の内部に充填した濾材としての活性炭８８の内部に仕切板９０を埋設して、活性炭８８の層を軸方向の上流側の第１活性炭層８８Ａと下流側の第２活性炭層８８Ｂとに仕切るとともに、仕切板９０とケース６１の内面との間に第１活性炭層８８Ａの側から第２活性炭層８８Ｂの側への流路９１を形成し、第１活性炭層８８Ａを流通移動してきた原水を仕切板９０に当てて原水の流れを強制的に外周側に回り込ませた上、第２活性炭層８８Ｂに流入させ且つこれを通過させるようになす。
【選択図】 図２

Description

この発明は水道水（原水）を浄化し、浄水として流出させる浄水カートリッジに関する。

水道水中には微細な砂，赤錆等濁りのもととなる成分や、殺菌用の塩素に起因するカルキ臭とかカビ臭とかの臭いのもととなる成分が含まれている。また水道水中に含まれる塩素と有機物質との反応によって発ガン性を有するトリハロメタンが水道水中に生成することも報告されている。

そこで従来、水道水（原水）を内部に導き入れて濾過材に通し、これを浄水となして流出させる浄水カートリッジが広く用いられている。
従来、かかる浄水カートリッジとして様々な形態のものが提案されている。例えば下記特許文献１，特許文献２，特許文献３にこの種の浄水カートリッジが開示されている。

この種浄水カートリッジの一種として、例えば特許文献３に開示されているように次のような形態の浄水カートリッジ、即ち有底筒状のケースの内部の充填空間に粒状の濾材を充填し、原水流入口から流入した原水を濾材の軸方向の開放端側から濾材の内部に流入させ、続いて濾材の内部を軸方向に流通移動させた後、上記充填空間の軸方向の底側の中心部に設けた集水筒体の周壁部より集水筒体内部に流入させて集水した後、浄水流出口から外部に流出させるようになしたものが公知である。

ところでこの形態の浄水カートリッジの場合、濾材の軸方向開放端側から濾材内部に流入した原水が、ケース内部に充填されている濾材全体を万遍なく流通移動することなく集水筒体内部に流入してしまい、濾材全体が十分に活用されず、従って本来有する浄化能力が十分発揮されないといった問題が内在する。

特に浄水カートリッジが軸方向を横向きにして設置される横置式である場合、濾材内部に流入した原水が重力の作用で濾材の下部を優先して軸方向に流れてしまい、浄化能力が十分発揮されない問題が内在する。
そのため特許文献３においては分流手段を設けて、濾材を通過する原水の流れを内層流と外層流とに分流するようになしている。

本発明はこれとは別途の手段にて流入した原水を濾材全体に亘って万遍なく流通させ、浄水カートリッジの浄化能力を効果的に高めることを目的としてなされたものである。

特開平８−７１５４１号公報 特開平３−１９６８９１号公報 特開２００４−１２１９３７号公報

即ち本発明は上記のような事情を背景とし、流入した原水を濾材全体に亘って万遍なく流通させた上、これを集水して浄水流出口から浄水として流出する浄化能力の高い浄水カートリッジを提供することを目的としてなされたものである。

而して請求項１のものは、有底筒状のケースの内部の充填空間に粒状の濾材を充填し、原水流入口から流入した原水を該濾材の軸方向の開放端側から該濾材の内部に流入させ、続いて該濾材の内部を軸方向に流通移動させた後、前記充填空間の軸方向の底側の中心部に設けた透水性且つ濾材不透過性の集水筒体の周壁部より該集水筒体内部に流入させて集水した後、浄水流出口から外部に流出させるようになした浄水カートリッジにおいて、前記集水筒体よりも前記軸方向の開放端側の位置で前記濾材の内部に仕切部材を埋設して、前記濾材の層を軸方向の上流側の第１濾材層と下流側の第２濾材層とに仕切り、且つ該仕切部材は自身の外周部と前記ケースの内面との間に間隔を形成するものとなしてそれらの間に第１濾材層の側から第２濾材層の側への流路を形成し、該第１濾材層を流通移動してきた水を前記仕切部材で外周側に回り込ませた上、前記第２濾材層を通過して前記集水筒体の内部に流入させるようになしたことを特徴とする。

請求項２のものは、請求項１において、前記仕切部材は非透水性となしてあることを特徴とする。

請求項３のものは、請求項１，２の何れかにおいて、前記仕切部材の更に軸方向の上流側の位置に透水性の隙間形成部材を設けて、それら隙間形成部材と仕切部材との間に前記流路に連続した環状隙間を形成したことを特徴とする。

請求項４のものは、請求項１〜３の何れかにおいて、軸方向を横向きにして設置される横置式のものであることを特徴とする。

発明の作用・効果

以上のように本発明は、集水筒体よりも軸方向の開放端側の位置で濾材の内部に仕切部材を埋設して、濾材の層を軸方向の上流側の第１濾材層と下流側の第２濾材層とに仕切るとともに、仕切部材とケースの内面との間に、第１濾材層の側から第２濾材層の側への流路を形成し、第１濾材層を流通移動してきた原水を仕切部材に当てて原水の流れを強制的に外周側に回り込ませた上、第２濾材層に流入及びこれを通過させて、集水筒体の内部に流入させるようになしたものである。

かかる本発明によれば、流入した原水は第１濾材層を万遍なく流通移動し、更に仕切部材に到った原水は仕切部材の作用により強制的に外周側に流れの向きを変え、第２濾材層に対しその外周側からその内部に流入し、そして中心部の集水筒体の内部に流入させられる。
そしてその際に仕切部材を越流した原水は、外周側から第２濾材層内部に流入せしめられることにより、第２濾材層全体を万遍なく流通移動した上で集水筒体に達する。
そしてこのことによって第１濾材層，第２濾材層全体が有効に原水に対する浄化材として活用され、浄水カートリッジの有する浄化能力が十分に発揮せしめられる。

ここで上記粒状の濾材としては活性炭を好適に用いることができる。
また上記仕切部材は非透水性となしておくことができる（請求項２）。
このように仕切部材を非透水性となしておくことで、第１濾材層の側から仕切部材を透過して第２濾材層の側に流れ込む原水の流れをなくし、仕切部材に到った原水の流れの全体を外周側へと効率的に回り込ませることができる。

次に請求項３は、仕切部材の更に軸方向の上流側の位置に透水性の隙間形成部材を設けて、その隙間形成部材と仕切部材との間に環状隙間を形成したもので、このようにしておけば、仕切部材を設けたにも拘わらず原水が第１濾材層を軸方向に流通する際、外周部だけでなく第１濾材層の全体を万遍なく円滑に流通移動し易くなって、原水が第１濾材層の内部を流通移動する際に効率高く原水の浄化が行われる。

更にまた、第１濾材層を軸方向に通過した原水は環状隙間に流入することによって、仕切部材の作用により且つ環状隙間の存在により円滑に外周側へとその流れの向きが強制的に変更せしめられる効果が得られる。

本発明は、浄化カートリッジが軸方向を横向きにして設置される横置式のものである場合に適用して特に効果の大なるものである（請求項４）。

次に本発明の実施形態を図面に基づいて以下に詳述する。
図１において、１はキッチンに設置された流し台で、２はキャビネット、３はシンク、１０はカウンターで、１１は流し台１に設置された浄水吐水機能を有する自動水栓である。
自動水栓１１は、カウンター１０から起立する形態で設けられた基部側の本体部１２と、本体部１２から延び出した吐水管１４とを有している。
ここで吐水管１４は、本体部１２に対して所定角度回動可能とされている。

本体部１２には、使用者から見た正面視において吐水管１４の右側に偏芯した位置にシングルレバー１６が設けられている。ここでシングルレバー１６は吐水の流量調節と温度調節とを行う。
具体的には、シングルレバー１６を図中左右方向に回動操作することで吐水の温度調節が行われ、また上下に回動操作することで流量調節が行われる。

吐水管１４は、図１に示しているように略Ｕ字状のグースネック形状をなしており、管軸方向の略中間部位から先端部にかけて下向きに湾曲した形状をなしている。
同図に示しているように吐水管１４は、先端に吐水口１８を有し、可撓性のホース２０とともに引出し可能な吐水ヘッド２２と、吐水ヘッド２２を収納位置に保持する吐水ヘッドホルダとしての働きを有する吐水管本体２４とを有している。

本体部１２には給水路２６，給湯路２８の上端部が接続されており、給水路２６，給湯路２８を通じて水，湯が本体部１２へと供給されるようになっている。
本体部１２には、図示を省略する混合弁が内蔵されており、この混合弁から流出路３２が延び出していて、この流出路３２を通じ、温調水（シングルレバー１６の操作により混合弁にて水と湯とが所定比率で混合された温調水で水又は湯だけからなる場合もある。以下温調水を原水とする）が吐水口１８へと導かれるようになっている。

上記ホース２０は、その内側に流出路３２を形成している。そしてこの流出路３２上に、これを開閉する原水弁（電磁弁）３４が設けられている。ここで原水弁３４は図示を省略するコントローラにより動作制御される。
また給水路２６からは浄水路３８が分岐して延び出しており、その先端が原水弁３４の下流部において流出路３２に接続されている。

この浄水路３８上には浄水カートリッジ４０（この実施形態では浄水器全体が浄水カートリッジ４０として構成されている）及び浄水路３８を開閉する浄水弁（電磁弁）４２が設けられている。この浄水弁４２もまたコントローラにて動作制御される。
尚、４６は止水栓である。

図１に示しているように吐水管１４先端部の上面、詳しくは吐水管１４の管軸方向の略中間部位の最上部位から先端側の部分の上面に原水用センサ６０と、浄水用センサ５８とが管軸方向に前後に並べて配置されている。
ここで原水用センサ６０は、差し出された手を検知するごとに吐水口１８からの原水（温調水）の吐水と止水とを交互に行わせる交互センサとなしてある。

詳しくは、原水用センサ６０の上方に手をかざすと、原水用センサ６０が非接触で手を検知して、その検知に基づいて吐水口１８から原水を吐水させ、その後原水用センサ６０から手を引き込めても原水の吐水が継続される。
そして再び手を延ばして原水用センサ６０を操作すると、即ち原水用センサ６０にて手を検知させると、吐水口１８からの原水の吐水が停止する。
浄水用センサ５８もまた、手を検知するごとに（人体検知するごとに）吐水口１８からの浄水の吐水と吐水停止（止水）とを交互に行わせる。
この実施形態では、原水用センサ６０が使用者に近い前側且つ下側に、また浄水用センサ５８が原水用センサ６０よりも遠い奥側且つ上側に配置されている。

図１において、４１はキャビネット２内部で浄水カートリッジ４０を保持し且つこれをキャビネット２の側壁部４３内面に固定する金属製のブラケットである。
ここでブラケット４１は、浄水カートリッジ４０を横向き且つ前後向きに保持しており、キャビネット２の前面の開口に近い前部位置で且つキャビネット２の底部５４から所定高さの位置でキャビネット２の側壁部４３内面に固定されている。

ホース３８Ａ，３８Ｂは、それぞれその内部に浄水路３８の一部を形成している。詳しくはホース３８Ａは、浄水路３８のうち原水を浄水カートリッジ４０に流入させるための流入路を、またホース３８Ｂは、浄水カートリッジ４０で浄化された後の浄水を吐水口１８の側へと案内する浄水の流出路を形成している。
図１に示しているようにこれら一対のホース３８Ａ，３８Ｂは、固定部５２にてキャビネットの側壁部４３内面に固定されている。

本実施形態では、上記のように浄水器全体がそのまま交換可能な浄水カートリッジ４０として構成されており、その内部に原水を通して浄化する濾過材としての後述の粒状の活性炭が収容されている。
図２には、浄水カートリッジ４０の内部構造が示されている。
図中６１は円筒形状をなすケースで、軸方向の一端（図中左端）に開口部を有しており、その開口部が蓋６４にて閉鎖されている。
ここで蓋６４はケース６１に対してねじ結合されている。

蓋６４には原水流入口４８Ａ及び浄水流出口４８Ｂが設けられており、原水を浄水カートリッジ４０に導入するための可撓性のホース３８Ａが原水流入口４８Ａに継手５０を介して脱着可能に接続されている。
また浄水カートリッジ４０からの浄水を流出案内する可撓性のホース３８Ｂが、浄水流出口４８Ｂに継手５０を介して脱着可能に接続されている。

ケース６１の内部には充填空間６６が形成されており、そこに濾材としての粒状の活性炭８８が充填されている。
原水流入口４８Ａから流入した原水は、この活性炭８８に対して軸方向の開放端側（図中左端側）から活性炭８８内部に流入して活性炭８８内部を軸方向（図中右方向）に流通移動せしめられる。
充填空間６６の軸方向の底側の略半分の中心部、即ち図中右端側の略半分の中心部には、円筒形状をなす多孔質のセラミックフィルタ７４が集水筒体としてケース６１と同心状に配設されている。
ここでセラミックフィルタ７４には抗菌剤が保持させてあり、その抗菌剤の作用により細菌の増殖を抑制するようになしてある。
このセラミックフィルタ７４は、その多孔質構造によって水のみを通過させ、活性炭８８を透過不能とする。

このセラミックフィルタ７４の外周面には、珪藻土７６の層が積層形成されている。
ここで珪藻土７６の層は、活性炭８８或いはセラミックフィルタ７４にては除き切れない、より微細な濁り成分を除去する働きをなす。

図２において７０は浄水を流通案内する導水管で、この導水管７０は一方の端部に形成されたフランジ部７２をセラミックフィルタ７４の端面に当接させる状態に且つ自身の内部をセラミックフィルタ７４の内部空間に連通させる状態に組み付けられている。
この導水管７０の他方の端部は、蓋６４の浄水流出口４８Ｂに通じる差込口７８に差込まれており、セラミックフィルタ７４内の浄水（濾過水）が導水管７０内部を通り浄水流出口４８Ｂから流出するようになっている。

ケース６１の内部には、図中略右半分に円筒形状をなすスペーサ部材８０がケース６１の内面に沿って配設されている。
スペーサ部材８０は、ケース６１の内面に沿って環状空間を原水流路８７として形成するためのもので、軸方向両端部に大径部８４を有しており、それら大径部８４が、そこに装着されたＯリング８２を介してケース６１内面に水密に嵌合状態に組み付けられている。
ここで両端部の一対の大径部８４は、枠部８６にて一体に連結されている。

図３に示すように、スペーサ部材８０の枠部８６は格子状をなしており、この格子間の開口部には、水は通過させるが粒状の活性炭８８は通過させないメッシュ８５が設けられ、スペーサ部材８０内側に充填された活性炭８８が開口部から流出するのを防いでいる。
またこの枠部８６は、図２に示すように両端の大径部８４よりも小径をなしており、ケース６１の内面との間に上記の環状空間、即ち外周部の環状の流路８７を形成している。

ケース６１の開口部側の端部（図中左端部）には、不織布９２が環状に設けられており、更にその不織布押え板としての目皿９４が装着されている。
ここで不織布９２は、原水流入口４８Ａから流入した原水を活性炭８８に流入する前に径方向に均等に行き渡らせるとともに、活性炭８８への原水の流入に先立って、原水中の粗い濁り成分を除去する働きをなす。
また目皿９４はメッシュから成っていて不織布９２に対する押えとしての働きにより、粒状の活性炭８８がケース６１の開口部を通じて外部に流出するのを防止する働きをなす。

尚この目皿９４は樹脂（ここではＡＢＳ樹脂）にて形成されている。
ケース６１，スペーサ部材８０における大径部８４，枠部８６もまた同様に樹脂（ここではＡＢＳ樹脂）にて形成されている。
尚目皿９４におけるメッシュ及びスペーサ部材８０におけるメッシュ８５は、この実施形態ではポリエステル材にて形成されている。

ケース６１内部の軸方向中間位置には、非透水性の円板状の仕切板（仕切部材）９０が、セラミックフィルタ７４の軸端面に対しフランジ部７２を介して当接する状態で設けられ、かかる仕切板９０が活性炭８８内部に埋設されている。
ケース６１内部に充填された活性炭８８は、この仕切板９０によって図中左側の第１活性炭層８８Ａと右側の第２活性炭層８８Ｂとに仕切られている。
尚本実施形態では、仕切板９０もまた樹脂（ここではＡＢＳ樹脂）にて形成されている。

仕切板９０は外径がケース６１の内径、更にスペーサ部材８０の内径よりも小径とされており、ケース６１内面との間に、第１活性炭層８８Ａを軸方向に流通移動して来た原水を、第２活性炭層８８Ｂ側に越流させる環状の流路９１を形成している。
尚その中心部には中心孔９８が形成されていて、この中心孔９８において導水管７０外面に嵌合している。

尚仕切板９０は、その外周面とスペーサ部材８０の内周面との間に隙間を形成するものであっても良いし、かかるスペーサ部材８０の内面に対し図中左端の大径部８４より右側の位置でスペーサ部材８０の内面にほぼ隙間無く嵌合するものであっても良い。
この場合においてもスペーサ部材８０における枠部８６の開口によって、仕切板９０の外周側に環状の流路９１が形成される。

本実施形態では、浄水カートリッジ４０に流入した原水は次のように流通し浄化される。
まず原水流入口４８Ａから流入した原水は、目皿９４及び不織布９２を通過する際に円周方向に行き渡り、その後原水は第１活性炭層８８Ａに対して軸方向左端側から流入し、続いて第１活性炭層８８Ａを図中右方向に流通移動し、第１活性炭層８８Ａを軸直角方向の全断面に亘って万遍なく流通移動する。

そしてその流れが仕切板９０に達すると、原水の流れが仕切板９０の邪魔板としての作用及び流路変更作用により強制的に外周側に流れの向きを変えられ、仕切板９０の外周部とケース６１の内面との間に形成された環状の流路９１を通じて仕切板９０を越流し、スペーサ部材８０とケース６１の内面との間に形成された流路８７を通じて軸方向に流れた後、流路８７から第２活性炭層８８Ｂに対して外周側からその内部に流入し、第２活性炭層８８Ｂ内を径方向内方に流通移動した後、中心部の珪藻土７６の層を経てセラミックフィルタ７４の周壁部よりその内部に流入する。
そしてセラミックフィルタ７４内に集水された浄水は、導水管７０内部を流通して浄水流出口４８Ｂより流出される。

本実施形態に従って仕切板９０を設けない場合、特に浄水カートリッジ４０を横置式に設置した場合には、原水流入口４８Ａから流入した原水は、第１活性炭層８８Ａの主として下側部分を図中右方向に流通移動して、第２活性炭層８８Ｂから中心部のセラミックフィルタ７４内に流入してしまい、第１活性炭層８８及び第２活性炭層８８Ｂにおける上部の部分が濾材として有効に活用されない問題が生ずる。

しかるに以上のような本実施形態によれば、仕切板９０に到った原水が仕切板９０の作用により強制的に外周側に流れの向きを変えられ、仕切板９０を越流して第２活性炭層８８Ｂの内部に外周側から流入せしめられることにより、第１活性炭層８８Ａ，第２活性炭層８８Ｂ内を万遍なく流通移動する。
これにより第１活性炭層８８Ａ、第２活性炭層８８Ｂの上部を含む全体が有効に原水に対する浄化材として活用され、浄水カートリッジ４０の有する浄化能力が十分に発揮せしめられる。

また仕切板９０が非透水性であることから、第１活性炭層８８Ａの側から仕切板９０を透過して第２活性炭層８８Ｂの側に流れ込む原水の流れをなくし、仕切板９０に到った原水の流れの全体を外周側へと効率的に回り込ませることができる。

図４は本発明の他の実施形態を示している。
この例は、図２に示した実施形態のスペーサ部材８０を無くし、スペーサ部材８０及びこれとケース６１の内面との間に形成していた流路にも活性炭８８を充填したものである。
この実施形態においても、仕切板９０の外周部とケース６１内面との間に環状の流路９１が形成されている。
尚、図４において他の点については図２に示したものと基本的に同様の構成である。

図５はこの図４の実施形態の構成における横置式の浄水カートリッジ４０について、積算流量と総トリハロメタン除去率の関係を示したグラフである。
これより明らかなように仕切板９０を設けた本実施形態においては、仕切板９０のない比較例に比べ何れの積算流量においてもトリハロメタンを高効率で除去することかできる。

図６は本発明の更に他の実施形態を示している。
この例では、図２に示した実施形態に対して、仕切板９０の更に軸方向上流部側の位置に不織布，メッシュ等からなる透水性の円板状の隙間形成部材９６を設けて、この隙間形成部材９６と仕切板９０との間に環状隙間Ｓを形成している。

このようにしておけば、仕切板９０を設けたにも拘わらず、原水が第１活性炭層８８Ａを軸方向に流通する際に隙間形成部材９６及び環状隙間Ｓの作用によって第１活性炭層８８Ａの内部を全断面に亘って原水がより円滑に万遍なく流通移動し易くなって、より効率高く原水の浄化が行われる。

また第１活性炭層８８Ａを軸方向に通過した原水は、環状隙間Ｓに流入することによって、抵抗少なく仕切板９０の作用により外周側へと流れの向きを変えることができる。

以上本発明の実施形態を詳述したがこれはあくまで一例示であり、本発明は濾材として活性炭以外のものを活性炭とは別に又は一緒に用いることも可能であるなどその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。

本発明の一実施形態の浄水カートリッジを自動水栓等とともに示す図である。 同実施形態の浄水カートリッジの内部構造を示した図である。 同実施形態の浄水カートリッジを分解して示した斜視図である。 本発明の他の実施形態を示す図である。 図４に示す実施形態の浄水カートリッジでの総トリハロメタン除去率の変化を比較例とともに表したグラフである。 本発明の更に他の実施形態を示す図である。

符号の説明

４０ 浄水カートリッジ
４８Ａ 原水流入口
４３Ｂ 浄水流出口
６１ ケース
６６ 充填空間
７４ セラミックフィルタ（集水筒体）
８８ 活性炭（濾材）
８８Ａ 第１活性炭層
８８Ｂ 第２活性炭層
９０ 仕切板（仕切部材）
９６ 隙間形成部材
Ｓ 環状隙間

Claims (4)

1. 有底筒状のケースの内部の充填空間に粒状の濾材を充填し、原水流入口から流入した原水を該濾材の軸方向の開放端側から該濾材の内部に流入させ、続いて該濾材の内部を軸方向に流通移動させた後、前記充填空間の軸方向の底側の中心部に設けた透水性且つ濾材不透過性の集水筒体の周壁部より該集水筒体内部に流入させて集水した後、浄水流出口から外部に流出させるようになした浄水カートリッジにおいて
   前記集水筒体よりも前記軸方向の開放端側の位置で前記濾材の内部に仕切部材を埋設して、前記濾材の層を軸方向の上流側の第１濾材層と下流側の第２濾材層とに仕切り、且つ該仕切部材は自身の外周部と前記ケースの内面との間に間隔を形成するものとなしてそれらの間に第１濾材層の側から第２濾材層の側への流路を形成し、該第１濾材層を流通移動してきた水を前記仕切部材で外周側に回り込ませた上、前記第２濾材層を通過して前記集水筒体の内部に流入させるようになしたことを特徴とする浄水カートリッジ。
2. 請求項１において、前記仕切部材は非透水性となしてあることを特徴とする浄水カートリッジ。
3. 請求項１，２の何れかにおいて、前記仕切部材の更に軸方向の上流側の位置に透水性の隙間形成部材を設けて、それら隙間形成部材と仕切部材との間に前記流路に連続した環状隙間を形成したことを特徴とする浄水カートリッジ。
4. 請求項１〜３の何れかにおいて、軸方向を横向きにして設置される横置式のものであることを特徴とする浄水カートリッジ。

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