JP3723306B2

JP3723306B2 - 浄水機能を有するシャワーヘッド

Info

Publication number: JP3723306B2
Application number: JP35686996A
Authority: JP
Inventors: 晴輔内藤
Original assignee: 株式会社マエタ
Priority date: 1996-05-28
Filing date: 1996-12-25
Publication date: 2005-12-07
Anticipated expiration: 2016-12-25
Also published as: JPH1043079A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シャワーヘッドに関し、特に水道水中の塩素を除去する浄水機能を備えたシャワーヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
水道水でシャワーを浴びている人体は水道水中の塩素を吸収する。たとえば１５分間のシャワーで人体に吸収される塩素の量は塩素処理された水道水を１ｌ飲むことによって吸収される量と同じになると言われる。また塩素は皮膚の基底層を有害物質から保護している角質層を傷けることにより皮膚の毛穴の呼吸および毒素の排せつに悪影響を与え、肌荒れや肌の乾き、皮膚の汚れ等の原因となる。また塩素は髪の主成分であるケラチン等を傷けることによりキューティクルの損傷を生じる。さらに、塩素の濃度が３〜５ｍｇ／ｌを超えると塩素臭が感じられ不快感を与える。
【０００３】
従来より、飲料として供給される水道水用の浄水器として活性炭や中空糸膜により残留塩素を除去するものが知られている。また塩素イオンを除去する方法としてイオン交換樹脂等のイオン交換体を使用する方法も公知である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
活性炭や中空糸膜は塩素を吸着除去するもっとも簡単な方法であるが、シャワーで使用する水量は飲料用の浄水器において使用する水量に比べて格段に大きいので、活性炭や中空糸膜をカートリッジとしてシャワーヘッドに装填して使用した場合にはひんぱんにカートリッジを交換しなければならず、面倒であるとともに設置後の費用が嵩むという欠点がある。
【０００５】
またイオン交換体は活性炭に比べて使用可能期間が長く、イオン交換体を充填したカートリッジをシャワーヘッド中に装填すれば活性炭カートリッジに比べて交換の頻度は減ることが期待できるが、水道水中の塩素イオンと交換されたイオン交換体からのイオンが水道水中に放出されるので、このイオンがシャワー水の硬度を高めその洗浄力を弱める上に、シャワー水が口に入った場合に不快な味がするという難点がある。
【０００６】
本発明はこのような従来の公知の塩素除去方法をシャワーヘッドに適用した場合に生じる問題点を解決し、カートリッジ交換の頻度が減少し、充分な塩素除去能力を有し、シャワー水の硬度が高い場合にはその硬度を減少させ、かつその洗浄能力を向上させた塩素除去機能を有するシャワーヘッドを提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のシャワーヘッドは、一端に水の流入口を、他端に水の流出口を有する筒状部を備えるシャワーヘッドにおいて、該筒状部内に、タンニンを含有する物質を充填したタンニン層と、粒状の麦飯石を堆積した麦飯石層と、磁鉄鉱石の細片を堆積した磁鉄鉱石層と、該磁鉄鉱石層を挾んで水の流入口側および流出口側において磁石線の向きが互いに一致しかつ方向が水の流れに沿うように配置された１対の環状マグネットを収容したことを特徴とする。
【０００９】
本発明のよれば、イオン交換樹脂その他各層を構成する材料はいずれも活性炭に比べて使用可能期間が長いので頻繁なカートリッジ交換を行う必要がなく、したがって設置後のカートリッジ交換の面倒さが比較的に少く、維持費も安い。
【００１１】
本発明の他の重要な特徴は、磁鉄鉱石層を磁化しうる位置に配設される磁場発生装置として環状の永久磁石を採用したことである。この構成により、たとえばコイン状の複数のマグネットをスペーサ内に配置する場合に比べて残留磁束密度は小さい（磁場の強さは弱い）にもかかわらず被処理水中の残留塩素濃度は著るしく減少することが判った。したがって、この構成によりイオン交換樹脂層による塩素除去効果に加えて被処理水中の残留塩素をより効果的に除去することができる。
【００１２】
本発明の他の重要な特徴は麦飯石層の作用である。本明細書において麦飯石とは、火成岩中の石英斑岩に属する岩石であり、アルカリ長石と高温石英（５７３℃以上８７０℃以下で晶出した石英）を主成分とし、著るしく多孔性であり、多種類の元素および化合物を含有し、ごく微量のα線が存在するがβ線、γ線はほとんど存在せず、長石の一部は方解石ＣａＣＯ₃に変質しており、うすい黄褐色または淡灰色の石基の中に白い長石の斑晶と灰色をした石英の結晶が象がんされたように散りばめられた外観を呈するものを言う。
【００１３】
麦飯石は現在日本および中国のごく限られた山岳地帯で採掘されており、他の国では発見されたという報告はない。ある分析によれば、岐阜県加茂郡産出の麦飯石見本の化学組成は無水ケイ酸（ＳｉＯ₂）約７０％および酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）約１４％を主要成分とし、その他酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カリウム（Ｋ₂Ｏ）、酸化ナトリウム（Ｎａ₂Ｏ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化第１鉄（ＦｅＯ）、酸化第２鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）、化合水付着水（Ｈ₂Ｏ）、酸化チタン（ＴｉＯ₂）、無水リン酸（Ｐ₂Ｏ₅）、酸化マンガン（ＭｎＯ）を含有すると報告されている。
【００１４】
麦飯石は水中の鉄、マグネシウム等のミネラルが不足している場合はこれを水中に溶出することが知られており、またその多孔性のために水中の残留塩素のほかカドミウム、水銀等の重金属、有機物質および雑菌を吸着、除去することが知られている。したがって、麦飯石をシャワーヘッド中で使用すれば、これらの性質によりシャワー水を浄化することに寄与するものである。
【００１５】
しかしながら、麦飯石のこのような既知の効果を利用することは本発明の対象ではない。２００ｌの水道水に２００ｇの麦飯石を２４時間浸した後この水道水を汚れた浴槽水２００ｌに加えた時の浴槽中の懸濁物質ＳＳ（皮膚等の剥落等によって生じる浴槽中の固体成分）の経時変化を実験により調べたところ、図７に示すように、麦飯石を通過した水道水は、その理由は不明であるが、浴槽の懸濁物質ＳＳを溶解し、これを減少させるという今まで知られていなかった効果があることが判明した。すなわち、この実験により、麦飯石を通過した水道水は皮膚の剥落等によって生じた汚れを落す効果すなわち洗浄力増強効果があることが判明したものであって、本発明の一つの特徴は麦飯石の有する従前まったく知られていなかった作用をシャワーヘッドに利用しようとするものである。
【００１６】
本発明によれば、麦飯石層の存在により、被処理水中の残留塩素や重金属、雑菌等の汚染物質が吸着されるばかりでなく、被処理水の洗浄能力が増強され、皮膚や髪の汚れが顕著に落ち易くなるのである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１および図２は本発明にかかるシャワーヘッドの１実施形態を示すもので図１は斜視図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
【００１８】
合成樹脂製のシャワーヘッド１は円筒状の頭部２および頭部２の軸心から垂直方向に延長する円筒状の把持部３からなる。頭部２にはキャップ４がねじ込まれており、キャップ４には円周方向に形成された多数の散水孔４ａが形成されており、これらの散水孔４ａはシャワー水の流出口を構成している。
【００１９】
把持部３は基部３ａと取付端部２ｂの２部分に分割されており、これら部分は相互に螺着されている。また頭部２と把持部３の基部３ａは一体に成形されている。取付端部３ｂの先端にはホース金具との取付用のねじ部３ｃが形成されており、またシャワー水の流入口３ｄが形成されている。
【００２０】
シャワーヘッド１の把持部３内には把持部カートリッジ５が収容されており、頭部２内には頭部カートリッジ６が収容されている。
【００２１】
把持部カートリッジ５は両端が円板状の端壁５ａ，５ｂで閉じられた円筒形のもので両端壁５ａ，５ｂには多数の通水孔５ｃが形成されている。頭部カートリッジ６の流出口側は円板状の端壁６ｂによって閉じられる一方流入口側は半球面状の端壁６ａによって閉じられ、両端壁６ａ，６ｂには多数の通水孔６ｃが形成されている。
【００２２】
把持部カートリッジ５の内部は通水孔７ａおよび８ａを有する仕切板７、８によって区切られており、端壁５ａと仕切板７との間にはイオン交換樹脂層９が設けられいる。イオン交換樹脂層９としては本実施形態においてはイオン交換基としてＮａ₂ＣＯ₃を含有する三菱化学株式会社製の繊維状の陰イオン交換樹脂を使用している。ただしイオン交換樹脂はこれに限定されるものではなく、水道水中の塩素イオンをイオン交換作用により補捉する能力があるイオン交換樹脂であればどのようなものでも使用することができる。
【００２３】
仕切板７と仕切板８との間には交換イオン除去層１０が設けられている。除去層１０は前段のイオン交換樹脂層９の交換作用により塩素イオンと交換して被処理水中に放出されたイオンと結合する物質を含む材料からなるもので、本実施形態においては交換イオン除去層１０として株式会社西尾製にかかるナトリウムを含有するさんご砂を堆積したものが使用されている。
【００２４】
なお、交換イオン除去層の材料は、前段のイオン交換樹脂の種類によって異り、イオン交換樹脂のイオン交換作用により放出されるイオンの種類に応じてそのイオンと結合し補捉する物質を含有する材料から適宜選択すればよい。
【００２５】
本実施形態においては、仕切板８と端壁５ｂとの間にはセラミック層１１が設けられている。セラミック層１１としては火成岩シラスを特殊処理した白砂をさらに約１２００℃で火入れ処理した多孔質の粒状セラミックを堆積したものが使用されている。セラミック層１１は被処理水中の塩素原子その他５ミクロン位までの大きさの微粒子を吸着することにより塩素等を除去し水の硬度を低める機能を有する。
【００２６】
頭部カートリッジ６の内部は仕切板１２，１３，１４によって区切られており、各仕切板１２，１３，１４には通水孔１２ａ，１３ａ，１４ａが形成されている。
【００２７】
端壁６ａと仕切板１２との間の半球状の空間には粒径約５ｍｍの粒状の麦飯石を層状に堆積してなる麦飯石層１５が設けられている。本実施形態においては株式会社西尾製にかかる麦飯石が使用されている。
【００２８】
仕切板１２と１３の間および仕切板１４と端壁６ｂの間には１対のフェライト製環状マグネット１６，１７が装填されている。また仕切板１３と仕切板１４の間には磁鉄鉱石の細片を層上に堆積してなる磁鉄鉱石層１８が設けられている。
【００２９】
各環状マグネット１６，１７はそれぞれのマグネットの位置が軸方向で一致するように位置決めされ、また、各環状マグネット１６，１７はその磁力線の向きが互いに一致、特に水の流れに対して逆向きになるように一致し且つ磁力線の方向が水の流れに沿うように配置される。
【００３０】
このマグネット配置によれば、環状マグネット１６，１７の磁力線は互いに結合して増強し合い、特に水の流れに沿い且つそれとは逆向きの均一で強力な磁場１９を形成し、また、該磁場１９内の磁鉄鉱石層１８を強力に磁化するため、水分子は磁鉄鉱石層１８を通過する際、効果的に磁化処理されることになり、水分子が活性化される。
【００３１】
環状マグネット１６，１７は図３に示すように、中央に開口部１６ａ（１７ａ）を有する円板の形状を呈し、その外径および内径ならびに厚さはシャワーヘッドの寸法、必要な磁場の強さおよび水の処理量等を考慮して適当な値に設定される。また本実施形態においては各環状マグネットは単一の環状マグネットで構成されているが、これに代えて、環状マグネット１６，１７のそれぞれを図４に示すような大小２つの環状マグネット１６−１（１７−１），１６−２（１７−２）を同軸に配置することによって構成してもよい。
【００３２】
本発明の特徴の一つはマグネットとして環状マグネットを使用した点にある。環状マグネットを使用することにより、その理由は不明であるが、意外なことに他の形状のマグネットを使用する場合に比べて水道水中の塩素除去効果が有意に増強されることが判明した。
【００３３】
この現象は、本発明者が上記実施形態のシャワーヘッドと同一ではないが類似の内部構成を有する図５に示す濾過槽を使用して行なった実験により確認された。
【００３４】
図５はこの実験に使用した円筒形濾過槽の縦断面図であり、図中５０はハウジング、２１は第１の砂層、２２は活性炭層、２３は第２の砂層、２４は麦飯石層、２５は第１の磁鉄鉱石層、２６はセラミック層、２７は第２の磁鉄鉱石層、２８は泰澄石層、３１は穴明きフィルタ、３２は不織布フィルタ、３３は仕切り網、４０−１，４０−２，４０−３は環状マグネットである。
【００３５】
ハウジング５０は、円筒状の本体５１、水の流入口５２ａを有するキャップ５２及び水の流出口５３ａを有するキャップ５３からなり、本体５１の一端及び他端にそれぞれキャップ５２及びキャップ５３が取り付けられてなっている。
【００３６】
第１の砂層２１及び第２の砂層２３は火成岩シラスを特殊処理した白砂を層状に堆積してなっており、また、活性炭層２２は粒状活性炭を層状に堆積してなっている。
【００３７】
穴明きフィルタ３１はほぼ全面に細かい穴が多数設けられてプラスチックプレートからなっており、周知の不織布フィルタ３２及び仕切り網３３とともに前述した各層を分離・保持する。
【００３８】
而して、ハウジング５０の本体５１内にその上部より下部に向って、前述した各層、フィルタ及びプレートが、符号３１，３２，２１，３２，３３，２２，４０−１，３２，２３，３２，３３，２４，３３，３２，２５，４０−２，３２，２６，３３，３２，２７，４０ー３，３２，２８，３２，３１の順に積層配置され、濾過槽が構成される。この際、マグネットプレート４０ー１〜４０−３はマグネットプレート４０ー１及び４０ー２の間隔と環状マグネットプレート４０−２及び４０ー３の間隔とほぼ同一になり且つそれぞれのマグネットの位置が上下方向で一致するように位置決めされ、また、各環状マグネット４０−１〜４０−３の全てのマグネットはその磁力線の向きが互いに一致、特に水の流れに対して逆向きとなるように一致し且つ磁力線の方向が水の流れに沿うように配置される。
【００３９】
ハウジング５０の高さは２６１ｍｍ、内径１０６ｍｍである。環状マグネット４０−１，４０−２，４０−３としては外径Ｄ１＝８０．４ｍｍ、内径Ｄ２＝３９．８ｍｍ、厚さｔ＝８ｍｍのフェライト製環状マグネットを使用した。これら環状マグネット４０−１，４０−２，４０−３により形成された残留磁束密度は４５００ガウスであった。
【００４０】
この浄水器に岡山市水道水を連続的に通水して処理水の酸化還元電位を測定した。一般に水中の残留塩素濃度が低下すると酸化還元電位は低下する。この測定においては、東亜電波工業株式会社製の酸化還元電位計ＨＭ１１Ｐを使用して得た測定値に測定時の水温（２５℃）における比較電極電位２０６ｍＶを加えた値を酸化還元電位とした。本実験によれば、水道水原水の酸化還元電位は８６６ｍＶであったが、本浄水器による処理後の処理水の酸化還元電位は５８６ｍＶに低下した。
【００４１】
比較のため、環状マグネット４０−１，４０−２，４０−３を図６に示す従来の浄水器において使用されていたマグネットにより置換した以外は上記濾過槽と同一構造の濾過槽に上記水道水を通水して処理水の酸化還元電位を上記と同一の測定条件下で測定した。図６のマグネットとしては、各層において直径２３．５ｍｍ、厚さ３．４ｍｍのネオジム製コイン状マグネットａを多数の通水孔が設けられたプラスチック製スペーサｂの３つの収納孔ｃ上に３コ１２０°の間隔で配置したものを使用した。これらマグネットの残留磁束密度は１２，０００ガウスであった。実験の結果、この浄水器による処理後の処理水の酸化還元電位を６５６ｍＶに低下した。
【００４２】
上記２つの実験から、環状マグネットを使用した濾過槽においては、磁場の強さは従来のコイン磁石を使う濾過槽に比べてはるかに弱いにもかかわらず、従来の磁石を使う濾過槽に比べて著るしく優れた酸化還元電位低下効果すなわち残留塩素除去効果を奏することが判った。したがって、環状マグネット１６，１７を使用する本発明のシャワーヘッドは同一理由により他の形状のマグネットを使用した場合に比べて優れた残留塩素除去効果を奏することが理解されよう。
【００４３】
以下、上記実施形態にかかるシャワーヘッドの動作について説明する。
シャワーヘッド１を取付端部３ｂのネジ部３ｃにおいてホース金具（図示せず）に取付ける。使用時において、水道水はシャワー水流入口３ｄから流入し、把持部カートリッジ５内のイオン交換樹脂層９を通過する。Ｎａ₂ＣＯ₃を含有するイオン交換樹脂は、次式に示すイオン交換作用により、水道水中の塩素イオンの大部分をＮａ₂ＣＯ₃中の等量の電荷の炭酸化物イオンによって置換し、炭酸化物イオンを水中に放出する。
【００４４】
Ｎａ₂ ⁺ＣＯ₃ ^-＋２Ｃｌ^1-→２Ｎａ¹⁺Ｃｌ^1-＋ＣＯ₃ ^-
【００４５】
塩素イオンの大部分をイオン交換作用により除去された被処理水は次段の交換イオン除去層１０に入り、ここで被処理水に放出された炭酸化物イオンはさんご砂に含有されるナトリウムと次式のとおり反応して炭酸ナトリウムを生成しさんご砂上に化学的に吸着される。
【００４６】
ＣＯ₃ ^-＋２Ｎａ₂ ⁺ＣＯ₃ ^-
【００４７】
かくして塩素イオンの大部分および交換炭酸化物イオンを除去された被処理水は次段のセラミック層１１で残留塩素その他の汚染物質微粒子を吸着除去され、また水の硬度が低められる。
【００４８】
次に被処理水は次段の麦飯石層１５において残留塩素や重金属等の汚染物質を吸着除去される上に洗浄能力が増強され、皮膚や髪の汚れを落ち易くする。
【００４９】
次に被処理水は次段の環状マグネット１６，１７および磁鉄鉱石層１８からなる磁場発生部を通過する時に磁場１９により水分子が活性化される結果、シャワー水の溶解力、洗浄力がさらに増強され、またシャワー不使用時にシャワーヘッド内に雑菌が繁殖することが防止される。
【００５０】
図８は本発明にかかるシャワーヘッドの他の実施形態を示す図２と同様の断面図である。この実施形態において、図２に示す実施形態と同一構成要素は同一符号で示し、その説明を省略する
図８の実施形態において、把持部カートリッジ５の内部の端壁５ａと仕切板８との間にはタンニンを含有する物質が充填されておりタンニン層６０が形成されている。タンニンとしては縮合型タンニンが好ましく特に柿渋タンニンが塩素除去効果が大であり入手も容易かつ安価である点で好ましい。
【００５１】
タンニンはゲル状の樹脂に混入した状態でカートリッジ５内に充填しても良く、またワックスに混入したり珪藻土に含浸させた状態で充填してもよい。
【００５２】
タンニンは多数のＯＨ基をその構造中に有する多価フェノールであり、これら多数のＯＨ基は水中で次の化学式１に示すようにＯとＨに分離し、
【００５３】
【化１】

【００５４】
したがって、水道水中の塩素イオンは次の化学式２に示す反応により一部はＨと置換してタンニン層６０にとどまり、他の一部はＨと化合して無害化され流出する。
【００５５】
【化２】

【００５６】
かくして塩素イオンの大部分はタンニン層６０で除去された被処理水は次段のセラミック層１１に流出し以下図２の実施形態と同様の処理を受ける。
【００５７】
なお、タンニン層６０内にジャスミン、レモングラス、バラ、ゼラニウム、ローズマリー、ラベンダー、カモミール、バジル等のハーブから抽出したエセンシャルオイルを添加しておけば被処理水に芳香性を持たせることができシャワー水に洗浄効果に加えてアロマテラピー効果を付与することができる
上記各実施形態にかかるシャワーヘッドによれば冷水から６０℃までの温水を毎分８〜１３ｌ程度使用することが可能である。また１分間の使用量を１０ｌとした場合カートリッジの寿命も連続使用で３００時間以上とすることが可能であるので、１日１０００ｌ使用（１００分間）するとすればカートリッジは６カ月に１度交換すればよいことになる。
【００５８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のよれば、イオン交換樹脂その他各層を構成する材料はいずれも活性炭に比べて使用可能期間が長いので頻繁なカートリッジ交換を行う必要がなく、したがって設置後のカートリッジ交換の面倒さが比較的に少く、維持費も安い。
【００５９】
またイオン交換樹脂層のイオン交換作用により被処理水中の塩素イオンはイオン交換樹脂層に吸着され、これと交換にイオン交換樹脂層からイオンが被処理水中に放出されるが、このイオンは交換イオン除去層に含まれる物質と結合して交換イオン除去層に吸着される。したがって、このイオンが被処理水の硬度を増したり味を悪くしたりするおそれがない。
【００６０】
また、本発明によれば、磁鉄鉱石層を磁化しうる位置に配設される磁場発生装置として環状の永久磁石を採用することにより、たとえばコイン状の複数のマグネットをスペーサ内に配置する場合に比べて残留磁束密度は小さい（磁場の強さは弱い）にもかかわらず被処理水中の残留塩素濃度は著るしく減少することができ、イオン交換樹脂層による塩素除去効果に加えて被処理水中の残留塩素をより効果的に除去することができる。
【００６１】
また、本発明によれば、麦飯石層の存在により、被処理水中の残留塩素や重金属、雑菌等の汚染物質が吸着されるばかりでなく、被処理水の洗浄能力が増強され、皮膚や髪の汚れが落ち易くなるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシャワーヘッドの１実施形態を示す斜視図である。
【図２】同実施形態の図１Ａ−Ａ断面図である。
【図３】同実施形態で使用される環状マグネットを示す斜視図である。
【図４】環状マグネットの変更例を示す斜視図である。
【図５】環状マグネットの塩素除去効果を示す実験に使用した濾過槽の断面図である。
【図６】従来の浄水器において使用されていたコイン状の磁石を示す斜視図である。
【図７】麦飯石の洗浄効果を示すグラフである。
【図８】本発明のシャワーヘッドの他の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１シャワーヘッド
３ｄ水の流入口
４ａ水の流出口
９イオン交換樹脂層
１０交換イオン除去層
１５麦飯石層
１６，１７環状マグネット
１８磁鉄鉱石層

Claims

一端に水の流入口を、他端に水の流出口を有する筒状部を備えるシャワーヘッドにおいて、該筒状部内に、タンニンを含有する物質を充填したタンニン層と、粒状の麦飯石を堆積した麦飯石層と、磁鉄鉱石の細片を堆積した磁鉄鉱石層と、該磁鉄鉱石層を挾んで水の流入口側および流出口側において磁石線の向きが互いに一致しかつ方向が水の流れに沿うように配置された１対の環状マグネットを収容したことを特徴とする浄水機能を有するシャワーヘッド。