JP3937300B2

JP3937300B2 - 陽イオン交換樹脂収納カートリッジの外ケース

Info

Publication number: JP3937300B2
Application number: JP2001366889A
Authority: JP
Inventors: 智登世加藤; 弥志雄鈴木
Original assignee: 株式会社日立ハウステック
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2021-11-30
Also published as: JP2003164868A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水道水の硬度成分を除去する軟水化装置における陽イオン交換樹脂収納カートリッジの外ケースに関する。
【０００２】
【従来の技術】
イオン交換樹脂により原水を軟水化する軟水器として、イオン交換樹脂を内蔵したカートリッジのフランジをビスで本体ケースに装着してイオン交換樹脂内蔵カートリッジを本体ケースの内部に固着し、フランジからビスを取外すことにより本体ケースからイオン交換樹脂内蔵カートリッジを取外して保守点検やイオン交換樹脂内蔵カートリッジの交換を行えるようにしたものが知られている（例えば、特開平７−２３２１６６号公報参照）。
しかし、このようにビスでカートリッジを本体ケースに固着する構造の場合、カートリッジの保守点検や交換に際してほとんどの部品の取外しが必要となってカートリッジの交換作業が面倒である。
【０００３】
そこで本発明者らは、イオン交換樹脂を内蔵するカートリッジの交換を容易にすべく、陽イオン交換樹脂を収納する中空容器状の２つの面（上下面）に、陽イオン交換樹脂の粒径よりも小さい小孔を多数設けた面格子部を備えて水が通過する構造としたカートリッジを、下ケースと上ケースとを接合した外ケースの側面側から外ケース内に出入り自在に収納できる構造とし、このカートリッジは漏水を防止するため、外ケースにおける上ケースの内壁より延出した環状リブを用いて上記カートリッジの面格子部の周囲を外ケースに支持する構造を試みた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、カートリッジの下流側となる上面側の面格子部は、水流又は圧損差によって下流方向に応力を受けることになるが、この構造においてはカートリッジ上面側の面格子部は周囲を除いて支持されていないため、面格子部が上方側に撓んで永久ひずみが生じる、又は破損するといった問題があった。
そこで、このカートリッジ上面側の撓みの問題を解決するための方策として、面格子部の格子密度を高くすることや格子の高さを増加させることによりカートリッジの面格子部の剛性を高める方法が考えられるものの、面格子部の格子密度を高くする方法では面格子自体が圧損となり、また、格子の高さを増加させる方法では、高くした格子が外ケースからのカートリッジ着脱の際の妨げとなるという新たな問題が生じた。
【０００５】
本発明は、陽イオン交換樹脂を収納するカートリッジ上面側の面格子部の上方側への撓みによる永久ひずみを抑止し、カートリッジの外ケースからの着脱の際の妨げになることがない陽イオン交換樹脂収納カートリッジの外ケースを提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、次のものに関する。
（１）底面を通水可能とした下カートリッジとこの下カートリッジの上部に設けられ上面を通水可能とした上カートリッジとからなる陽イオン交換樹脂を収納するカートリッジと、下ケースと上ケースとからなり上記カートリッジを収容する外ケースを備えた軟水化装置の陽イオン交換樹脂収納カートリッジの外ケースであって、この外ケースの上記上ケースの下面開口の両端間に、上記カートリッジにおける上カートリッジの撓み抑止部材を架け渡してなる陽イオン交換樹脂収納カートリッジの外ケース。
（２）カートリッジを、外ケースから取出し可能としてなる上記（１）記載の陽イオン交換樹脂収納カートリッジの収容ケース。
（３）撓み抑止部材を、上ケースの長手方向の開口の両端間に架け渡してなる上記（１）又は（２）記載の陽イオン交換樹脂収納カートリッジの収容ケース。
（４）撓み抑止部材を、上ケースに設けられ下方に向けて突出するボス部に溶着してなる上記（１）〜（３）のいずれかに記載の陽イオン交換樹脂収納カートリッジの外ケース。
【０００７】
【作用】
外ケースにおける上ケースの下面開口の両端間に架け渡した撓み抑止部材は、この外ケース内に収納されたカートリッジの通水可能とした上カートリッジの水流又は圧損差による下流方向の応力によって上方側への撓みが生じた際、少し撓んだ状態で上カートリッジの面格子部の部分が撓み抑止部材の下面に当接してそれ以上の撓みが押さえられ面格子部に生じる応力が分散されて永久ひずみが抑止される。この結果、撓みによるカートリッジの外ケースからの取出し及び収納の際に支障を来すことがないようになる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
カートリッジに収納されるイオン交換樹脂の形状は、通水される水との接触面積を大きくするために、繊維状、多孔質形状又は粒状等であることが好ましく、中でも直径１ｍｍ以下の粒状のものが好ましく使用される。
【０００９】
陽イオン交換樹脂の量は、必要な軟水量と原水硬度に応じて決定され、例えばシャワーで約５０Ｌの軟水が必要な場合は、原水硬度を約１５０ｍｇ／Ｌとすると陽イオン交換樹脂は約２００ｍＬ必要であるが、その軟水化装置が目標とする必要軟水量と、目標とする原水硬度に応じて、各々決定される。ただし、陽イオン交換樹脂を通過した水の硬度は３０ｍｇ／Ｌ以下となるようにすることが好ましい。このように硬度３０ｍｇ／Ｌ以下であると、石鹸の泡立ちが良く、洗浄力が上がり、湯垢も付きにくくなる。なお、ここで述べる水の硬度は、水中のカルシウム塩及びマグネシウム塩の含有量で示される。
【００１０】
陽イオン交換樹脂を収納するカートリッジは、合成樹脂製からなる下カートリッジと上カートリッジを接合して中空容器状に形成され、下カートリッジは下面側、上カートリッジは上面側に、陽イオン交換樹脂の粒径よりも小さい小孔を多数設けて水がカートリッジ内を通過可能な構造として、カートリッジの対向する上下面に設けた小孔部分を水流が円滑に通過するようにされる。
上記のように小孔をカートリッジの面に設けるようにしてもよいが、上記の下カートリッジ及び上カートリッジの面を格子状に形成して、その格子内にメッシュ等を貼り付けるか、又はメッシュをカートリッジと一体成形するようにしてもよい。
【００１１】
カートリッジを収容する外ケースは、カートリッジを収納できる容量を有し、また、カートリッジが交換できるように、カートリッジの着脱方向に対してカートリッジよりも大きな開口が設けられる。特に、外ケースの一側面を開口して、この開口を着脱自在に覆うキャップ部材が用いるようにするのが好ましい。外ケースは通水容器でもあるため、開口はできる限り小さくした方が好ましく、外ケースの外形が直方体状である場合は、短手側に開口を設けて、この開口からカートリッジを外ケース内から取出しできるように収納することが好ましい。
【００１２】
カートリッジの面格子部における変形を抑止する構造としては、外ケースの内部で且つ中央近傍よりカートリッジ上面近傍まで延出した中央リブを設ける構造が簡単な方法としてある。
この構造の場合、中央リブはカートリッジ上面と概平行な端面を有していることが好ましく、カートリッジと中央リブの接触面積が大きいほど応力を分散する程度が大きくなることから、中央リブ端面の面積は大きいほうが好ましい。
但し、中央リブ端面の面積が大きくなると圧損が増大し流量が減少するので、相対する面格子部の面積の１／１０以下にするのが好ましく、中央リブの寸法は短手方向の長さに対して１／１０〜１／３倍の寸法となるようにすることが好ましい。
なお、中央リブの形状としては、抵抗が少なく形状が簡素な円筒形が好ましい。
【００１３】
さらに、カートリッジの面格子部における変形を抑止するための構造として、外ケースの内面の両端にボス部を垂下して、この外ケース両端のボス部の先端部に撓み抑止部材を架け渡す構造があり、この構造のほうが上記の中央リブを設ける構造とするよりも圧損が少ない構造にすることができるため、本発明では、この構造とした。
【００１４】
この撓み抑止部材の長さ寸法は、外ケースに設けた２つのボス部間の距離以上の長さが必要で、カートリッジの長手方向の長さに対して１／２〜１倍の長さがあることが好ましく、ボス部の幅は圧損を抑えるために、中央リブと同等又はそれ以下の幅とするのが好ましく、剛性を考慮するとその幅は３ｍｍ程度とされる。
撓み抑止部材は、外ケースと一体で成形しようとすると型が複雑となるため、外ケースとは別体に成形して、撓み抑止部材をボス部に溶着等によって固定するのが好ましい。
また、溶着前にボス部と撓み抑止部材の位置がずれないように、ボス部及び／又は撓み抑止部材に切欠部を設けて、この切欠部同士を嵌合して溶着するのが好ましい。
これらの中央リブや撓み抑止部材は、カートリッジにおいて応力集中が生じやすい位置に配置する必要があり、カートリッジが直方体状である場合には長手方向の中心線上の概対面となる外ケース内側の位置に設けることが好ましい。
【００１５】
中央リブ若しくは撓み抑止部材からカートリッジ上面までの距離（隙間）は小さい程応力が分散される割合が大きくなることから、より小さい方が好ましく、接触していても、又、中央リブがカートリッジの面格子部を内部へ押込んでいてもよいが、着脱時のカートリッジと外ケース間の摩擦を考慮すると、一定の隙間があるようにするのが好ましい。
この外ケースとカートリッジ上面の隙間は、カートリッジの弾性変形範囲内となる必要があり、カートリッジの弾性変形範囲はカートリッジの面の断面２次モーメントにより決定されるもので、例えば縦４０ｍｍ、横１８０ｍｍ程度の面であれば、その隙間は０ｍｍ〜２ｍｍ程度の範囲とするのが好ましい。
【００１６】
カートリッジにおける面格子部の周囲の隙間からの水漏れを防止するためシール部材を用いる。シール部材の位置は、カートリッジの面格子部の周囲であれば特に限定されず、シール部材としては押圧して使われるものが好ましく、ゴムやスポンジ等の弾性体が用いられる。
外ケースとカートリッジの組み合わせ方法としては、カートリッジを外ケースの略中央部に位置させ、カートリッジの両側に、カートリッジと外ケースとで囲まれた部屋を形成し、カートリッジの周囲又は一方の部屋とカートリッジ間、又は、他方の部屋とカートリッジ間のいずれかにシール部材を設けることで、一方の部屋に流入した水をすべてカートリッジ内と通じて他方の部屋へ導くことができる。例えば、外ケースの内面からカートリッジに向かって環状リブを設け、カートリッジにその環状リブと対面するシール部材を設け、カートリッジを環状リブへ押し当て、シール部材を押圧してシールするようにするのが好ましい。
【００１７】
上記の中央リブ又はボス部は千鳥格子上に配置しても、複数列に複数個並べて配置してもよい。又、複数列配置されたボス部には同数の撓み抑止部材を設けるようにしてもよい。
【００１８】
外ケースの側面にカートリッジが交換できるように設けられる開口には、この開口を着脱自在に覆うキャップ部材が設けられ、その開口からの水漏れ防止のためにパッキンが設けられる。このパッキンは、開口が円形であれば、その円形に対応するＯリングが用いられる。
さらに、キャップ部材は、装着時にシール部材を押圧し、取外し時にシール部材を開放する構造であれば特に限定されないが、カートリッジの着脱も考慮すると、シール部材を直接押圧、開放するものではなく、何らかの部品を介して間接的に押圧、開放するものとしてもよく、例えば、キャップ部材によってカートリッジを動作させ、そのカートリッジに設けられたシール部材を押圧、開放する構造とすることもできる。
【００１９】
キャップ部材を用いて、カートリッジを動作させてシール部材を押圧、開放するには、キャップ部材、カートリッジ、シール部材の動作方向を一致させる方法と、キャップ部材の動作方向に対して、カートリッジとシール部材の動作方向を変える方法があるが、これは、カートリッジの交換方向と、シール部材の押圧、開放方向を勘案して決定する必要がある。例えば、キャップ部材を水平方向から動作させ、カートリッジを上下動させて、シール部材を押圧、開放するには、カートリッジの下端部と、キャップ部を楔状に形成し、キャップ部の水平動作に合わせて、カートリッジが上下動する構成が好ましい。
【００２０】
カートリッジが上下動した場合、キャップ部材を取外し時、外ケースの幅や外ケースの深さによっては、カートリッジが奥まって、カートリッジを取外すことができなくなることがある。これを防止するため、キャップ部材にはカートリッジの下端部を係止する爪等を設けるようにするのが好ましい。例えば、カートリッジに溝を設け、カートリッジが下方へ動いた際、キャップ部材の爪が、その溝を係止する構造が考えられ、キャップ部材を取外す際に、カートリッジも引き出されることになる。
【００２１】
カートリッジを上下動させる場合、キャップ部材は楔を水平方向に押圧、引張る必要がある。これを小さな操作力で行うには、外ケース側にオネジを設け、キャップ部材にメネジを設け、オネジとメネジが螺合し、楔に対してキャップ部材を回転自在に締結する構造にするのが好ましい。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明に係わる陽イオン交換樹脂収納カートリッジの外ケースの実施例について、図１乃至図５を参照して説明する。
図１は本発明の実施例による陽イオン交換樹脂を収納するカートリッジの長手方向の縦断面図、図２は図１に示したカートリッジの短手方向の縦断面図、図３は図１及び図２に示したカートリッジを収容する外ケースの実施例による長手方向の縦断面図、図４は図３に示した外ケースの短手方向の縦断面図、図５は外ケース内にカートリッジを収容した状態の断面図である。
【００２３】
図１及び図２において、水道水の硬度成分を除去して軟水化するための陽イオン交換樹脂１０を収納するカートリッジ１は、ＡＢＳ樹脂を用いた射出成形による上カートリッジ２と下カートリッジ３で構成され、上カートリッジ２は略平板形状をなし、周縁を除いてその表面は格子状に形成され、その格子の部分には、ポリエステル樹脂製からなる目開き９６μｍの網目状のメッシュ４が一体成形によって固定される。また、上カートリッジ２の周縁の外表面には、シール部材５を装着するための環状溝６が形成される。
下カートリッジ３は、上側にフランジ７を有し、上向きに開口した凹形状をなし、下面は周縁を除いて格子状に形成され、その格子の部分には上記と同様のポリエステル樹脂製からなる目開き９６μｍの網目状のメッシュ４が一体成形によって固定される。下カートリッジ３の外表面には、４個の脚部８が立設され、各々の脚部８は、右側（後述する外ケース１１の開口方向）に下方に斜め４５度に傾斜した傾斜部９を有している。また、左側の脚部８は右側の脚部８よりも高さが高い構成としている。さらに、上下カートリッジ２、３の間には陽イオン交換樹脂１０が収納され、上下カートリッジ２、３はフランジ７で溶着によって結合され、略横長形の直方体形状をなしている。
【００２４】
図３及び図４において、上記の上カートリッジ２及び下カートリッジ３とからなるカートリッジ１を収容する外ケース１１は、変性ＰＰＥ（ポリフェ二レンエーテル）樹脂を用いた射出成形による上ケース１２と下ケース１３で構成される。上ケース１２は、下向きに開口した凹形状であり、フランジ１４から、さらに下方に環状リブ１５が立設され、その下端面が、後述するシール部材５の当接面に相当する。下ケース１３は上向きに開口した凹形状であり、右側面は開口され、その開口１６は、前記のカートリッジ１の横断面よりも広く、右端部側では円形になっている。さらに、その円形開口１６の外側にオネジ１７が形成されている。また、下ケース１３の右側面を除く３面の内面には、フランジ１８から所定の深さの位置に段部１９を有している。上下ケース１２、１３は各々のフランジ１４、１８で溶着によって結合され、右側面が開口された中空の容器をなし、前記のカートリッジ１を収納できる形状になっている。
【００２５】
上ケース１２には、その内側より垂下される略円筒形状の支持部３６がカートリッジ１の長手方向の中心線と略平行線状に複数形成されており、その支持部３６の先端には、射出成形により板状の形状に形成した変性ＰＰＥ（ポリフェ二レンエーテル）樹脂製からなり、前記カートリッジ１の上カートリッジ２の上方側への撓みによる永久ひずみを抑止するための撓み抑止部材３７（厚さ６ｍｍ）が、カートリッジ１上面の長手方向の中心線と略平行で相対向する位置に、図５に示すように外ケース１１内にカートリッジ１を収容した状態において、カートリッジ１の上面から１ｍｍ〜２ｍｍの間隔を保つように溶着されている。
【００２６】
なお、下ケース１３には、水道水を供給する供給管２０が接続され、上ケース１２には軟水を吐水する軟水管２１が接続されて、水は外ケース１１を下から上へ通過していくことになる。
【００２７】
また、図５に示すように、シール部材５は、上カートリッジ２の環状溝６に嵌合する形状で、上カートリッジ２に接着剤で固定される。シール部材５は、比較的軽い力で押圧できるように、スポンジ状の弾性体を用いた。
【００２８】
図５に示すように、キャップ部材３５は、下ケース１３のオネジ１７と螺合するメネジ２２を有するキャップ２３と、下ケース１３の円形開口１６に嵌合する中蓋２４と、中蓋２４外周部に周設されたＯリング２５と逆Ｌ形の押さえ具２６で構成され、キャップ２３は、中蓋２４右側の中心部にカラー２７を介してねじ２８で締結され、中蓋２４に対して回転自在に構成されている。押さえ具２６は、中蓋２４左側にねじ２８で締結され、水平延設部に、左側に斜め４５度上向きに傾斜した傾斜部３４を有する楔部２９が４個設けられている。楔部２９の位置は、カートリッジ１を外ケース１１に収納した状態で、カートリッジ１の脚部８の水平部３０と、楔部２９の水平部３１が相対向する位置に設けられている。
【００２９】
また、押さえ具２６の右端部から左方へ先端が鍵状に形成された爪部３２が設けられ、この爪部３２の位置は、カートリッジ１を外ケース１１に収納した状態で、下カートリッジ３の下面の格子で形成された段３３にほぼ対向している。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、底面を通水可能とした下カートリッジとこの下カートリッジの上部に設けられ上面を通水可能とした上カートリッジとからなる陽イオン交換樹脂を収納するカートリッジと、下ケースと上ケースとからなりカートリッジを収容する外ケースを備えた軟水化装置の陽イオン交換樹脂収納カートリッジの外ケースであって、この外ケースの上ケースの下面開口の両端間に、カートリッジにおける上カートリッジの撓み抑止部材を架け渡してなる陽イオン交換樹脂収納カートリッジの外ケースの構成としており、外ケースの上ケースの下面開口の両端間に、カートリッジにおける上カートリッジの撓み抑止部材を架け渡しているので、上カートリッジに水流又は圧損差による下流方向の応力によって上方側への撓みが生じたとき、上カートリッジの上面が撓み抑止部材の下面に当接してそれ以上の撓みが押さえられてカートリッジ上面に生じる応力が分散されて永久ひずみが抑止される。これによって、撓みによるカートリッジの外ケースからの取出し及び収納の際に支障を来すことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による陽イオン交換樹脂を収納するカートリッジの長手方向の縦断面図である。
【図２】図２は図１に示したカートリッジの短手方向の縦断面図である。
【図３】図１及び図２に示したカートリッジを収容する外ケースの実施例による長手方向の縦断面図である。
【図４】図３に示した外ケースの短手方向の縦断面図である。
【図５】外ケース内にカートリッジを収容した状態の縦断面図である。
【符号の説明】
１カートリッジ２上カートリッジ
３下カートリッジ４メッシュ
５シール部材６環状溝
７フランジ８脚部
９傾斜部１０陽イオン交換樹脂
１１外ケース１２上ケース
１３下ケース１４フランジ
１５環状リブ１６開口
１７オネジ１８フランジ
１９段部２０供給管
２１軟水管２２メネジ
２３キャップ２４中蓋
２５Ｏリング２６押さえ具
２７カラー２８ねじ
２９楔部３０水平部
３１水平部３２爪部
３３段３４傾斜部
３５キャップ部材３６支持部（ボス部）
３７撓み抑止部材

Claims

底面を通水可能とした下カートリッジとこの下カートリッジの上部に設けられ上面を通水可能とした上カートリッジとからなる陽イオン交換樹脂を収納するカートリッジと、下ケースと上ケースとからなり上記カートリッジを収容する外ケースを備えた軟水化装置の陽イオン交換樹脂収納カートリッジの外ケースであって、この外ケースの上記上ケースの下面開口の両端間に、上記カートリッジにおける上カートリッジの撓み抑止部材を架け渡してなる陽イオン交換樹脂収納カートリッジの外ケース。
カートリッジを、外ケースから取出し可能としてなる請求項１記載の陽イオン交換樹脂収納カートリッジの外ケース。
撓み抑止部材を、上ケースの長手方向の開口の両端間に架け渡してなる請求項１又は請求項２記載の陽イオン交換樹脂収納カートリッジの外ケース。
撓み抑止部材を、上ケースに設けられ下方に向けて突出するボス部に溶着してなる請求項１〜請求項３のいずれかに記載の陽イオン交換樹脂収納カートリッジの外ケース。