JP2018034150A5 - - Google Patents

Description

浄水器用カートリッジ

本発明は、台所、洗面所または風呂場等で用いられ、水道水（原水）から不純物を除去する浄水器に交換可能に収容される浄水器用カートリッジに関する。

家庭等で水道設備の先端に取り付けられて使用される浄水器には、原水から不純物を取り除く浄化材を有する浄水器用カートリッジを交換可能に収容したものがあった。
また、原水をそのまま吐出する原水流路と、原水を浄水器用カートリッジで濾過して得た浄水を吐出する浄水流路とを有し、原水吐出と浄水吐出とを切り換える流路切換弁を浄水器用カートリッジの下流側に設けた浄水器があった（特許文献１）。

特開２００１−１７３４２号公報

このような浄水器では、原水吐出から浄水吐出へ切り換える際に原水流路が瞬間的に閉鎖されることにより、水撃または高水圧が発生して上流側へ伝わり、浄水器用カートリッジの浄化材が破損することがあった。
また、浄水器用カートリッジの交換周期は数か月であることも多いため、長期間当接している間に、浄水器と浄水器用カートリッジとの取り付け部分が固着してしまうことがあり、交換時に浄水器用カートリッジを取り外しにくくなったり、破損したりすることがあった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、原水吐出から浄水吐出への切り換え時に発生する水撃または高水圧による浄化材の破損を防止することができる浄水器用カートリッジを提供することを課題とする。
また、本発明は、浄水器と浄水器用カートリッジとの取り付け部分が固着することを防止することができる浄水器用カートリッジを提供することを課題とする。

本発明において、上記課題が解決される手段は以下の通りである。
第１の発明は、浄水器の収容部に交換可能に収容される浄水器用カートリッジであって、水から不純物を除去する浄化材を有し、上記浄水器内に、原水が上記浄化材を透過せずに下流側へ流れる原水流路と、原水が上記浄化材を透過して下流側へ流れる浄水流路とを形成するとともに、上記浄水器において、上記原水流路または上記浄水流路からの吐出を選択する流路切換弁の上流に配置され、かつ、上記浄化材の下流に配置されるとともに上記流路切換弁から上記浄化材への水撃を遮断する緩衝部を有することを特徴とする。

第２の発明は、上記原水流路において、上記緩衝部の下流側の面が、上記浄水器への浄水器用カートリッジの取り付け方向に対して、ほぼ垂直な平面を有していることを特徴とする。

第３の発明は、上記収容部に配置したときに上流端にあたる位置にも、上記浄水器への浄水器用カートリッジの取り付け方向に対して、ほぼ垂直な平面を有していることを特徴とする。

第４の発明は、上記浄水流路において、上記緩衝部の上流側の面が、上記浄水器への浄水器用カートリッジの取り付け方向に対して、ほぼ垂直な平面を有していることを特徴とする。

第５の発明は、浄水器の収容部に交換可能に収容される浄水器用カートリッジであって、水を浄化する浄化材を有し、上記浄水器内に、原水が上記浄化材を透過せずに下流側へ流れる原水流路と、原水が上記浄化材を透過して下流側へ流れる浄水流路とを形成するとともに、上記浄水器において、上記原水流路または上記浄水流路からの吐出を選択する流路切換弁の上流に配置される緩衝部を有し、この緩衝部の下流側の面が原水流路に面しているとともに、上流側の面が浄水流路に面していることを特徴とする。

第１の発明によれば、浄水器の収容部に交換可能に収容される浄水器用カートリッジであって、水から不純物を除去する浄化材を有し、上記浄水器内に、原水が上記浄化材を透過せずに下流側へ流れる原水流路と、原水が上記浄化材を透過して下流側へ流れる浄水流路とを形成するとともに、上記浄水器において、上記原水流路または上記浄水流路からの吐出を選択する流路切換弁の上流に配置され、かつ、上記浄化材の下流に配置されるとともに上記流路切換弁から上記浄化材への水撃を遮断する緩衝部を有することにより、水撃または高水圧を緩衝部が吸収し、浄化材その他の部材の破損を防止することができる。

第２の発明によれば、上記原水流路において、上記緩衝部の下流側の面が、上記浄水器への浄水器用カートリッジの取り付け方向に対して、ほぼ垂直な平面を有していることにより、水撃等をより効率的に吸収して浄水器と浄水器用カートリッジとの取り付け部分の固着を防止することができる。

第３の発明によれば、上記収容部に配置したときに上流端にあたる位置にも、上記浄水器への浄水器用カートリッジの取り付け方向に対して、ほぼ垂直な平面を有していることにより、原水吐出から浄水吐出へ切り換えるたびに水撃等をこの垂直な平面で吸収し、浄水器用カートリッジが取り付け方向に揺動するため、浄水器と浄水器用カートリッジとの取り付け部分の固着を防止することができる。

第４の発明によれば、上記浄水流路において、上記緩衝部の上流側の面が、上記浄水器への浄水器用カートリッジの取り付け方向に対して、ほぼ垂直な平面を有していることにより、原水吐出から浄水吐出へ切り換えるたびにこの垂直な平面に浄水流路を通過する水が衝突し、浄水器用カートリッジが取り付け方向に揺動するため、浄水器と浄水器用カートリッジとの取り付け部分の固着を防止することができる。

第５の発明によれば、緩衝部の下流側の面が原水流路に面しているとともに、上流側の面が浄水流路に面していることにより、原水吐出から浄水吐出へ切り換えるたびに緩衝部が水撃等を吸収することにより、浄水器用カートリッジが引き抜き方向に揺動するため、浄水器と浄水器用カートリッジとの取り付け部分の固着を防止することができる。また、次いで浄水器用カートリッジが取り付け方向に揺動するため、浄水器と浄水器用カートリッジとの取り付け部分の固着を防止することができる。

本発明の実施形態にかかる浄水器用カートリッジを収容した浄水器の側方図である。 同浄水器を示す図１中Ｚ−Ｚ線断面図である。 本発明の実施形態にかかる浄水器用カートリッジを示す図であり、（ａ）は下流側から見た斜視図、（ｂ）は上流側から見た斜視図である。 図２中のＡ点〜Ｄ点において、原水吐出から浄水吐出へ切り換えた際の水圧の変化を示す表である。 図２中のＡ点〜Ｄ点において、浄水吐出から原水吐出へ切り換えた際の水圧の変化を示す表である。

以下、本発明の第一実施形態に係る浄水器および浄水器用カートリッジについて説明する。
図１に示すように、浄水器１は、ホース等を介して水道設備に接続されるとともに、先端に吐出口を形成したシャワーヘッドタイプの浄水器である。
この浄水器１は、吐出口としてストレート吐出口２ａおよびシャワー吐出口２ｂを有するとともに、ストレート吐出口２ａからのストレート吐出と、シャワー吐出口２ｂからのシャワー吐出とを切り換える吐出切換弁を設けている。
なお、本実施形態ではシャワーヘッドタイプの浄水器について説明しているが、本発明の内容はこれに限定されず、他の形状の浄水器に用いられてもよい。

図１、図２に示すように、浄水器１の基端には、ホース等から水道水（原水）を導入する接続口３を形成している。
浄水器１の内部には、接続口３から吐出口２ａ、２ｂまで連通する流路が設けられており、この流路中に浄水器用カートリッジ４を収容する略筒状の収容部５が形成されている。
浄水器１は、吐出口２ａ、２ｂを形成した頭部６と、使用者が片手で持てるようにした把持部７とをネジ結合されており、浄水器用カートリッジ４の浄化性能が低下したり故障した場合には、頭部６と把持部７とに分解することで新しい浄水器用カートリッジ４と交換することができる。

図２、図３に示すように、浄水器用カートリッジ４は、円筒状に固められた活性炭８と、この活性炭８の上流側に取り付けられた上流側キャップ９と、この活性炭８の下流側に取り付けられた下流側キャップ１０とからなる。
原水が活性炭８を透過すると、原水に溶解した化学成分や浮遊している微細な固形物質が活性炭８によって吸着または濾過される。
活性炭８の外周表面は、不織布等で覆ってもよい。

図３に示すように、上流側キャップ９は、活性炭８の上流端を閉鎖する円板部９ａを有している。
図２に示すように、円板部９ａを収容部５に収容すると、収容部５の上流端に立設されたリブ５ａに当接して管方向に位置決めされるため、接続口３から収容部５への水の入り口を塞ぐことはない。

図２、図３に示すように、下流側キャップ１０は、活性炭８の下流端に被覆されるとともに、略有蓋円筒状の接続筒部１０ａを下流側に立設している。
この接続筒部１０ａは、浄水器１の頭部６に設けた筒状のカートリッジ受け１１に内嵌し、浄水器用カートリッジ４を収容部５内に位置固定する。接続筒部１０ａの下流側の端面は、円板状の緩衝部１０ｄによって閉鎖されている。
下流側キャップ１０には、活性炭８の内部流路１２と連通する水の流路が形成されており、その出口１０ｅは接続筒部１０ａの周面に形成されている。
接続筒部１０ａの外周面には、出口１０ｅの上流側と下流側とに１つずつＯリング１３，１３が外嵌されているため、接続筒部１０ａはカートリッジ受け１１に水密に固定される。

活性炭８の外周から内部流路１２へ流入した水（浄水）がカートリッジ受け１１に供給され、頭部６内を通過してストレート吐水口２ａまたはシャワー吐出口２ｂから選択的に吐出される。下流側キャップ１０内の流路には、活性炭８から流出する微粉等を取り除くための不織布１０ｂと、滞留水に菌が繁殖することを防止する殺菌セラミック１０ｃとを配置している。不織布１０ｂおよび殺菌セラミック１０ｃを収容できるように、下流側キャップ１０は二つの部品を組み立てて形成されている。
本明細書において、活性炭８や殺菌セラミック１０ｃのように、水から不純物を除去し、または雑菌を殺菌する機能を有する部材を浄化材という。

図２に示すように、カートリッジ受け１１の周面において、浄水器用カートリッジ４を取り付けたときに出口１０ｅに合致する位置には浄水受け入れ口１１ａが形成され、浄水器用カートリッジ４を取り付けたときに緩衝部１０ｄよりも下流にあたる位置に原水受け入れ口１１ｂが形成されている。
浄水受け入れ口１１ａは頭部６の浄水遮断弁１５に連通し、原水受け入れ口１１ｂは頭部６の原水遮断弁１６に連通している。

浄水器用カートリッジ４を収容することにより、浄水器１内には、接続口３から導入された原水が、活性炭８を透過することなく、活性炭８の外周表面と収容部５内壁との間に形成される外周側流路１４を通過して、原水受け入れ口１１ｂからカートリッジ受け１１内に流入し、原水遮断弁を経て吐出口２ａ、２ｂへ流れる原水流路が形成される。
また、浄水器１内には、接続口３から導入された原水が、外周側流路１４から活性炭８を透過して内部流路１２に流入し、下流側キャップ１０の出口１０ａから浄水受け入れ口１１ｂへ流出して、浄水遮断弁を経て吐出口２ａ、２ｂへ流れる浄水流路が形成される。
頭部６には、押しボタン６ａの操作により原水遮断弁１６と浄水遮断弁１５とのいずれか一方を選択して閉鎖し、他方を開放する流路切換弁を設けている。

浄水器１の収容部５に浄水器用カートリッジ４を収容したとき、浄水器用カートリッジ４の取り付け方向すなわちカートリッジ受け１１および接続筒部１０ａの延設方向に対して、緩衝部１０ｄの上流側の面および下流側の面の両方が垂直な平面となっている。
また、浄水器１の収容部５に浄水器用カートリッジ４を収容したとき、浄水器用カートリッジ４の取り付け方向に対して円板部９ａも垂直な平面となっている。

この浄水器において、原水流路が開放されている原水吐出から浄水流路が開放されている浄水吐出へ切り換えると、原水遮断弁１６が瞬間的に閉鎖されることにより水撃または高水圧が発生し、上流へ伝播していく。
図４には、図２中のＡ点からＤ点において、原水吐出時における水圧と、原水吐出から浄水吐出に切り換えた際に上昇した水圧とを測定した結果を示している。Ａ点は円板部９ａより上流の収容部５入り口付近、Ｂ点は浄化材より下流の原水流路、Ｃ点はＢ点より下流で原水遮断弁のすぐ上流の原水流路、Ｄ点は浄水遮断弁のすぐ上流の浄水流路とした。

原水吐出時の水圧が比較的低い場合（Ａ点で０．０５ＭＰａ）、中程度である場合（Ａ点で０．０９ＭＰａ）、比較的高い場合（Ａ点で０．１４ＭＰａ）のいずれにおいても、原水吐出から浄水吐出に切り換えた際に、Ｃ点では水圧が急激に上昇し、かつＣ点からＡ点まで水圧が減衰せずに伝播することがわかった。この水圧の上昇は、原水吐出時に浄水器１に供給される当初の水圧、すなわち原水吐出時のＡ点の水圧の２倍にまで達するものであった。
浄水遮断弁付近の浄水流路であるＤ点では水圧に大きな変化はなかった。

このとき、図２に示すように、緩衝部１０ｄが原水遮断弁１６から殺菌セラミック１０ｃへの水撃を遮断するため、内部の殺菌セラミック１０ｃが破損するのを防止することができる。
また、水撃が原水遮断弁１６から下流側キャップ１０の内部を通過して活性炭８の内部流路１２に到達する経路が、緩衝部１０ｄによって遮断されている。円筒形状の活性炭８は外周側よりも内周側のほうが高密度で、外周側からの力には強く、内周側からの力には比較的脆いことが多いが、緩衝部１０ｄによって、水撃が内周側から活性炭８を破損するのを防止することができる。
このような緩衝部１０ｄを設けたことにより、耐久性の低い部材を浄水器用カートリッジ４の内部部品や浄化材として組み込むことも可能となる。
また、緩衝部１０ｄによって下流側キャップ１０の下流側の端面が閉鎖され、かつ、外部から直線状の異物（図示せず）が周面の出口１０ｅを通して殺菌セラミック１０ｃおよび活性炭８に届かないように形成されていることにより、浄水器用カートリッジ４を取り扱う際に落下させたり尖った異物にぶつけたりしても、たとえば尖った異物が浄水器用カートリッジの長手方向とほぼ平行に刺さって内部流路１２まで貫通するような事態は避けられるため、殺菌セラミック１０ｃや活性炭８の内部が破損することを防止することができる。

また、原水吐出から浄水吐出へ切り換えるたびに緩衝部１０ｄが水撃等を吸収することにより、浄水器用カートリッジが引き抜き方向に揺動するため、浄水器と浄水器用カートリッジとの取り付け部分であるＯリング等の固着を防止することができる。
さらに、水撃等が原水受け入り口１１ｂから原水流路を上流へ伝播すると、上流側キャップ９よりも上流に到達した瞬間、上流側キャップ９の上流が下流よりも高圧になるため、円板部９ａが上流から押圧され、浄水器用カートリッジ４が取り付け方向に揺れて、浄水器１と浄水器用カートリッジ４との取り付け部分であるＯリング１３等の固着を防止することができる。
また、その直後には浄水遮断弁が開放されて水が浄水流路を流れるため、収容部５に流入した水が上流側キャップ９の円板部９ａに衝突するとともに、浄化材を透過して下流側キャップ１０に流入した水が緩衝部１０ｄの上流側の面に衝突し、浄水器用カートリッジ４が取り付け方向に揺動するため、浄水器１と浄水器用カートリッジ４との取り付け部分であるＯリング１３等の固着を防止することができる。

このように、緩衝部１０ｄや円板部９ａを設けたことにより、水撃等による活性炭８や殺菌セラミック１０ｃの破損を防止することができるとともに、水撃等を利用して浄水器１と浄水器用カートリッジ４との取り付け部分の固着を防止することができる。
また、緩衝部１０ｄや円板部９ａが浄水器用カートリッジ４の取り付け方向に対してほぼ垂直な平面を有していることにより、水撃等をより効率的に吸収して浄水器１と浄水器用カートリッジ４との取り付け部分の固着を防止することができる。
また、水撃等や浄水流路の水流により浄水器用カートリッジ４が引き抜き方向に揺動した後に取り付け方向に揺動するため、それぞれの揺動による移動が相殺され、浄水器用カートリッジ４がカートリッジ受け１１から脱落するのを防止することができる。
浄水器１との取り付け部分である接続筒部１０ａ、Ｏリング１３を有する下流側キャップ１０に緩衝部１０ｄを設けたことにより、水撃等の衝撃をより効果的に浄水器用カートリッジ４の揺動に変換して、浄水器１と浄水器用カートリッジ４との取り付け部分の固着を防止することができる。

加えて、本実施形態では緩衝部１０ｄの上流側の面および下流側の面は、浄水器用カートリッジ４の取り付け方向に対し、完全に垂直な平面となっているが、必ずしも完全な平面である必要はなく、水撃等をより効率的に吸収できるか、または、水撃等の衝撃を効果的に浄水器用カートリッジ４の揺動に変換できる他の形状であっても問題はない。例えば、緩衝部１０ｄの上流側の面および下流側の面は、半球状、クレーター状、円錐状、逆円錐状、台形状、その他の形状であってもよい。

なお、浄水流路では浄化材を透過する等により原水流路よりも流路抵抗が大きくなり、浄水遮断弁付近の水圧が小さい。そのため、図５に示すように、浄水吐出から原水吐出へ切り換えるときには、Ｄ点を除き、大きな水圧の上昇は発生しなかった。
また、Ｄ点における水圧の上昇も、浄水吐出時のＡ点の水圧を下回るものであった。

以下の付記は、本願に記載された発明の一部である。
［付記１］
浄水器の収容部に交換可能に収容される浄水器用カートリッジであって、
水を浄化する浄化材を有し、
上記浄水器内に、原水が上記浄化材を透過せずに下流側へ流れる原水流路と、原水が上記浄化材を透過して下流側へ流れる浄水流路とを形成するとともに、
上記浄水器において、上記原水流路または上記浄水流路からの吐出を選択する流路切換弁の上流に配置され、かつ、
上記浄化材の下流に配置されるとともに上記流路切換弁から上記浄化材への水撃を遮断する緩衝部を有することを特徴とする浄水器用カートリッジ。
［付記２］
上記原水流路において、上記緩衝部の下流側の面が、上記浄水器への浄水器用カートリッジの取り付け方向に対して、ほぼ垂直な平面を有していることを特徴とする付記１記載の浄水器用カートリッジ。
［付記３］
上記収容部に配置したときに上流端にあたる位置にも、上記浄水器への浄水器用カートリッジの取り付け方向に対して、ほぼ垂直な平面を有していることを特徴とする付記２記載の浄水器用カートリッジ。
［付記４］
上記浄水流路において、上記緩衝部の上流側の面が、上記浄水器への浄水器用カートリッジの取り付け方向に対して、ほぼ垂直な平面を有していることを特徴とする付記２記載の浄水器用カートリッジ。
［付記５］
浄水器の収容部に交換可能に収容される浄水器用カートリッジであって、
水を浄化する浄化材を有し、
上記浄水器内に、原水が上記浄化材を透過せずに下流側へ流れる原水流路と、原水が上記浄化材を透過して下流側へ流れる浄水流路とを形成するとともに、
上記浄水器において、上記原水流路または上記浄水流路からの吐出を選択する流路切換弁の上流に配置される緩衝部を有し、この緩衝部の下流側の面が原水流路に面しているとともに、上流側の面が浄水流路に面していることを特徴とする浄水器用カートリッジ。

１ 浄水器
２ａ （ストレート）吐出口
２ｂ （シャワー）吐出口
３ 接続口
４ 浄水器用カートリッジ
５ 収容部
５ａ リブ
６ 頭部
６ａ 押しボタン
７ 把持部
８ 活性炭
９ 上流側キャップ
９ａ 円板部
１０ 下流側キャップ
１０ａ 接続筒部
１０ｂ 不織布
１０ｃ 殺菌セラミック
１０ｄ 緩衝部
１０ｅ 出口
１１ カートリッジ受け
１１ａ 浄水受け入れ口
１１ｂ 原水受け入れ口
１２ 内部流路
１３ Ｏリング
１４ 外周側流路
１５ 浄水遮断弁
１６ 原水遮断弁

Claims (2)

1. 浄水器の収容部に交換可能に収容される浄水器用カートリッジであって、
   水を浄化する浄化材を有し、
   上記浄水器内に、原水が上記浄化材を透過せずに下流側へ流れる原水流路と、原水が上記浄化材を透過して下流側へ流れる浄水流路とを形成するとともに、
   上記浄水器のカートリッジ受けに内嵌される接続筒部を備え、これにより上記接続筒部は上記カートリッジ受けに水密に固定されており、
   上記浄水器において、上記原水流路または上記浄水流路からの吐出を選択する流路切換弁の上流に配置され、かつ、
   上記浄化材の下流に配置されるとともに上記流路切換弁から上記浄化材への水撃を遮断する緩衝部を有することを特徴とする浄水器用カートリッジ。
2. 浄水器の収容部に交換可能に収容される浄水器用カートリッジであって、
   水を浄化する浄化材を有し、
   上記浄水器内に、原水が上記浄化材を透過せずに下流側へ流れる原水流路と、原水が上記浄化材を透過して下流側へ流れる浄水流路とを形成するとともに、
   上記浄水器のカートリッジ受けに内嵌される接続筒部を備え、これにより上記接続筒部は上記カートリッジ受けに水密に固定されており、
   上記浄水器において、上記原水流路または上記浄水流路からの吐出を選択する流路切換弁の上流に配置され、かつ、
   上記浄化材の下流に配置されるとともに原水吐出から浄水吐出へ切り換えるたびに水撃を遮断または水撃もしくは高水圧を吸収する緩衝部を有することを特徴とする浄水器用カートリッジ。