JP4392021B2 - 水処理装置及び該装置用カートリッジ - Google Patents
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Description
本発明は、概して、水処理装置及び該装置において使用するカートリッジの技術に関するものであり、より具体的には、水処理装置及びカートリッジの使用による処理水の再汚染の防止に関する。
水は、例えば、微粒子、有害な化学物質、並びに、細菌、寄生生物、原生動物、及びウイルスなどの微生物学的有機体を含む、多くの異なる種類の汚染物質を含有する場合がある。様々な状況で、水を使用できるようになるまで、これらの汚染物質を除去しなければならない。水が飲用、即ち、飲むのに適するようになる前に、いかなる有害な汚染物質をも水から除去しなければならない。近代的な水処理手段にも関わらず、一般住民は危険に曝されており、特に、乳幼児や免疫不全の人はかなりの危険に曝されている。
米国及び他の先進国では、地方自治体で処理された水には、典型的には、次の不純物、即ち、浮遊物質、細菌、寄生生物、ウイルス、有機物、重金属及び塩素のうち１種類以上が含まれる。水処理システムの故障や他の問題によって、細菌やウイルスの除去が不完全になることがある。非先進国では汚染した水に曝されることに伴う致命的な結果が生じているが、それは、これらの中には、人口密度が増大し、水資源がますます不足し、水処理施設のない国もあるからである。飲料水の水源がヒトや動物の廃棄物の付近に存在することはよくあり、そのため、微生物学的汚染が主な健康上の懸念事項となる。水系の微生物学的汚染の結果、毎年、推定六百万人が死亡し、その半分は５歳未満の子供である。
これらの汚染物質を除去するために、多くの異なる水処理媒体が開発されているが、これらの水処理媒体は、処理水の再汚染を促進してしまう、又は再汚染に対して適切に保護しない、装置又はシステム中に配置されることが多い。例えば、多くの水処理システムのカートリッジと装置との境界面には、処理される汚染水と処理された水との間に単一のバリアしか含まれないことが多い（米国特許第４，７３５，７１６号、同第４，８５７，１８９号、同第４，９４８，５０５号、及び同第５，４８６，２８８号参照）。従って、該単一バリアの何らかの破損は、摂取される処理水の再汚染に最もつながりやすい。
また、多くのシステムは、水処理カートリッジを交換する際に、装置の排出口の汚染を許してしまうように構成されている（米国特許第４，７３５，７１６号、同第４，８５７，１８９号、同第４，９４８，５０５号、及び同第５，４８６，２８８号参照）。すなわち、処理水の放出を担う装置の１以上の部分と汚染水とが直接接触するように、装置は設計されることが多い。
さらにまた、多くの水処理カートリッジのバリアは、ユーザーによって容易に汚染され得るように、又は、梱包時、出荷時、ないしは別の方法での操作時に損傷を受け得るように、配置されていることが多い（米国特許第４，７３５，７１６号、同第４，８５７，１８９号、同第４，９４８，５０５号、同第５，６９５，１６８号、同第５，１１４，５７２号、米国特許公開第２００２／０１００７２０号、ＰＣＴ国際公開特許ＷＯ０１／２６７７２参照）。
さらに、多くの水処理カートリッジは、水処理カートリッジと境界面とを形成している水処理装置中に配置されているバルブを作動させるように境界面が機械的に機能しないように設計されており、入口及び／又は出口のバルブを作動させるという機械的利点を利用しないことが多い（米国特許第５，２５６，２８５号、同第５，６０７，５８２号、及び同第５，７５３，１１１号参照）。
上記問題及び水質改善に対する一般的関心から、処理水の再汚染の可能性を減少させる水処理システムを提供するという継続的要求が存在する。さらに、上記課題を達成することができ、且つ、機械的にバルブを作動させることもできる水処理カートリッジを提供するという要求が存在する。
本発明の一態様において、水処理のためのカートリッジが提供される。カートリッジは、水処理装置と脱着可能に嵌合させることができる。カートリッジは、ハウジング、未処理水をカートリッジへ導入するための入口、カートリッジから処理水を排出させるための出口、及び未処理水を処理するための処理媒体を備える。処理媒体は、入口と出口を流体連通している。カートリッジは、さらに、内面、外面、近位端、及び遠位端を有する第１のチューブを備え、このとき、該内面及び／又は外面は密封面である。カートリッジは、さらに、内面、外面、近位端、及び遠位端を有する第２のチューブを備え、このとき、該内面及び／又は外面は密封面である。第１のチューブは、ハウジングから伸張し、出口を取り囲む。第１のチューブと第２のチューブとの間にギャップが形成されるように、第１のチューブ又は第２のチューブの少なくとも一部が他方を取り囲む。このギャップにより一定量の水を保持することができる。
本発明の別の態様において、上記のような水処理カートリッジと脱着可能に嵌合させ得る装置が提供される。装置は、内面及び外面を有する出口ハウジングを備える。出口ハウジングは、少なくとも１つの密封面を含む。装置は、さらに、内面及び外面を有する通気ハウジングを備える。通気ハウジングは少なくとも１つの密封面を含む。出口ハウジングの内面の少なくとも一部が、処理水の出口における通路を形成し、画定する。出口ハウジングの外面及び出口ハウジングの内面の少なくとも一部が通気孔を形成し、画定する。該装置は、第１のチューブが出口ハウジングと密封的に嵌合するように、カートリッジと嵌合する。第２のチューブは、第１のチューブの内面と出口ハウジングの内面とが流体連通するように、通気ハウジングと密封的に嵌合する。第１のチューブの外面と第２のチューブの内面とは流体連通している。
上記カートリッジの使用方法を含む、本発明のその他の態様については、以下の本発明の詳細な記載から明らかであろう。
本明細書は、本発明を詳細に指摘し明確に請求する請求項をもって結論とするが、本発明は、添付図面と併せてなされる以下の説明により一層よく理解されると考える。
本明細書で使用する時、「カム面」という用語は、バルブを作動させる目的のためのバルブのフォロア（follower）と物理的に接触する全ての表面の総和を意味する。さらに、カム面は、米国特許出願第１０／４２４，２００号（流体カートリッジ及びその末端部）中に定義され、説明されている。
本明細書で使用する時、「同軸の」という用語は、第１の物体が第２の物体の十分内側に存在すること（例えば、第１の円筒が第２の円筒の十分内側にある状態、第１のチューブが第２のチューブに完全に取り囲まれている状態等）を意味する。
本明細書で使用する時、「同心の」という用語は、共通の中心を有することを意味する。
本明細書で使用する時、「流体」という用語は、気体又は液体を意味する。
本明細書で使用する時、「密封的に嵌合する」又は「密封嵌合」という語句は、少なくとも２つの密封面又はその部分が会合し、液体の流れに対するバリアを形成すことを意味する。
本明細書で使用する時、「密封面」という用語は、別の面と嵌合させた時に液体の流れに対するバリアを形成し得る予め定められた面又はその部分を意味する。密封面には、限定するものではないが、滑らかで非常に磨かれた表面、又は前記磨かれた表面を密封的に嵌合するＯリングを挙げることができる。
本明細書で使用する時、「取り囲む」という用語は、少なくとも一部分を取り囲むことを意味する。
本明細書で使用する時、「チューブ」という用語は、流体を運搬又は保持するための中空の細長い構造体を意味する。チューブは、限定するものではないが、円筒形であってもよい。例えば、本発明のチューブは、５角形、６角形、８角形等であってもよい。
本明細書中で使用するその他の用語は、明細書中で記載される場所において定義される。
本明細書で使用する時、「同軸の」という用語は、第１の物体が第２の物体の十分内側に存在すること（例えば、第１の円筒が第２の円筒の十分内側にある状態、第１のチューブが第２のチューブに完全に取り囲まれている状態等）を意味する。
本明細書で使用する時、「同心の」という用語は、共通の中心を有することを意味する。
本明細書で使用する時、「流体」という用語は、気体又は液体を意味する。
本明細書で使用する時、「密封的に嵌合する」又は「密封嵌合」という語句は、少なくとも２つの密封面又はその部分が会合し、液体の流れに対するバリアを形成すことを意味する。
本明細書で使用する時、「密封面」という用語は、別の面と嵌合させた時に液体の流れに対するバリアを形成し得る予め定められた面又はその部分を意味する。密封面には、限定するものではないが、滑らかで非常に磨かれた表面、又は前記磨かれた表面を密封的に嵌合するＯリングを挙げることができる。
本明細書で使用する時、「取り囲む」という用語は、少なくとも一部分を取り囲むことを意味する。
本明細書で使用する時、「チューブ」という用語は、流体を運搬又は保持するための中空の細長い構造体を意味する。チューブは、限定するものではないが、円筒形であってもよい。例えば、本発明のチューブは、５角形、６角形、８角形等であってもよい。
本明細書中で使用するその他の用語は、明細書中で記載される場所において定義される。
本発明の実施形態に対する参照を以下に詳細に行い、本発明の例について添付図面中において説明する。後半の二桁が同じ数字は、図面を通じて同一又は類似の（実施形態は必要とされないが）エレメントを表す（例えば、２２、１２２、２２２等）。本発明の水処理装置及びカートリッジは、限定するものではないが、製氷機及び／又はウォーターポートを有する冷蔵庫；ウォータースタンド又はクーラー；蛇口付きの、調理台上の、流し台下の、及び／又は家全体の水処理装置；コーヒーメーカー等を含む、飲料水が求められる場所で使用することができる。
図１に示されるように、水処理カートリッジ２０の一実施形態は、ハウジング２２、入口２４、出口２６、第１チューブ２８、第２チューブ３０、ギャップ３２、及び水処理媒体３４を備える。本発明の実施形態において示すように、ハウジング２２は円筒形であってもよく、また一方で、様々な形や大きさであってもよい。ハウジング２２は、限定するものではないが、プラスチック、金属及びその合金、グラスファイバー等の１つまたは組み合わせを含む様々な材料の１以上から製造することができる。ハウジング２２は、末端部に、定形の処理媒体（例えば、３４）からなるキャップを構成していてもよいし、又は、ほぐれている処理媒体を保持する十分に画定されている区画を形成していてもよい。
本発明の実施形態に示されるように、入口２４は、ハウジング２２の両末端部によって蓋をされている露出した媒体３４の一部であってもよい。すなわち、媒体３４の露出した部分を通じてカートリッジ２０に水が入るかもしれない。図２に示されるように、入口２２４は、所望により、環状の開口部であってもよく、また、出口２６の位置の反対にある、カートリッジ２２０の第２の末端部に位置してもよい。入口２２４は、所望により、カートリッジ２２０の側部又は第１の末端部上に位置していてもよい。
図３に示されるように、出口２６は、環状の開口部であってもよく、また、カートリッジ２０の長手方向軸３６と同心且つ同軸であってもよい。入口２４及び出口２６は、様々な大きさであってよく、また、用途に対して最も役立ついかなる様式で配置させてもよい。すなわち、入口２４及び出口２６は、同位（例えば、同一の開口部を共有している）、近位（例えば、同一の面又は末端部を共有している）、又は一方から遠位（例えば、反対の末端部に位置している）に位置することができる。
図３に示されるように、第１のチューブ２８が出口２６を取り囲み、第２のチューブ３０が第１のチューブ２８を取り囲み、且つ、第１のチューブ２８の外面と第２のチューブ３０の内面との間にギャップ３２が形成されるように、第１のチューブ２８及び第２のチューブ３０はハウジング２２から伸張しており、該ハウジングにおいては、ギャップ３２のための連続的床部３８（すなわち、開口部を有さない床部）として、ハウジング２２の頂部が機能する。第１のチューブ２８及び第２のチューブ３０は、第１のチューブ２８又は第２のチューブ３０の近位端とハウジング２２との間に漏出路が形成されないように、ハウジング２２から伸張させてもよい。すなわち、第１のチューブ２８又は第２のチューブ３０のいずれかの遠位端からのみ水は排出し得る（すなわち、ギャップ３２の近位部は開放している）、さもなければ、その他の排出手段が存在しない（すなわち、ギャップ３２の遠位部は水密である）ことから、ギャップ３２中に（その他の条件にも依存するが）長期間、水を保持し得る。ギャップ３２は、カートリッジ２０が（以下に記載するような）装置と密封的に嵌合していない場合には、いくらかの量の、好ましくは約０．１ミリリットル（本明細書中においては、「ｍＬ」と表す）〜約６ｍＬの、より好ましくは約１．６ｍＬ〜約４．５ｍＬの、最も好ましくは約２．２ｍＬ〜約３ｍＬの水を保持し得る。さらに、ギャップ３２は、カートリッジ２０が（以下に記載するような）装置と密封的に嵌合している場合には、いくらかの量の、好ましくは約０．１ｍＬ〜約５．５ｍＬの、より好ましくは約０．５ｍＬ〜約３ｍＬの、最も好ましくは約０．８ｍＬ〜約１．２ｍＬの水を保持し得る。
図３に示されるように、第１のチューブ２８は環状であってもよく、また、出口２６を同心的且つ同軸的に取り囲んでもよい（但し、任意の様式で出口２６を取り囲んでよい）。第１のチューブ２８は、限定するものではないが、プラスチック、金属及びその合金、グラスファイバー等の１つまたは組み合わせを含む様々な材料の１以上から製造してもよい。図４に示されるように、第１のチューブ２８は、出口２６の連続的延長部として機能する。第１のチューブ２８の内面及び外面は、密封面４４であってもよく、また、１以上のＯリング又はその他の密封面を含んでもよく、１以上のリブ４０によって支持してもよい（図１６参照）。本発明の実施形態により示されるように、第１のチューブ２８の密封面４４は、Ｏリングと密封的に嵌合させるために高度に磨かれた内面の一部である。第１のチューブ２８にＯリングが使用されていない時は、切り目ができたり、引き裂かれたり、又は、何らか別の方法においてＯリングの完全性が損なわれたりする可能性は存在しない（梱包時、出荷時、消費者による取扱い時等）。また、第１のチューブ２８の密封面が内面である場合、第１のチューブ２８の直径は、漏れを生じ得る損傷を引き起こし得るので、平均的消費者が密封面に触れることができないか、或いは、汚染された水等を生じ得るので、汚染された手で密封面に触れることができないような長さに維持させることができる。第１のチューブ２８の密封面が外面である場合、第１のチューブ２８と第２のチューブ３０との間のギャップ３２は、上記問題の発生を防ぐ距離に維持させてもよい。
図３に示されるように、第１のチューブ２８が出口２６を取り囲み、第２のチューブ３０が第１のチューブ２８を取り囲み、且つ、第１のチューブ２８の外面と第２のチューブ３０の内面との間にギャップ３２が形成されるように、第１のチューブ２８及び第２のチューブ３０はハウジング２２から伸張しており、該ハウジングにおいては、ギャップ３２のための連続的床部３８（すなわち、開口部を有さない床部）として、ハウジング２２の頂部が機能する。第１のチューブ２８及び第２のチューブ３０は、第１のチューブ２８又は第２のチューブ３０の近位端とハウジング２２との間に漏出路が形成されないように、ハウジング２２から伸張させてもよい。すなわち、第１のチューブ２８又は第２のチューブ３０のいずれかの遠位端からのみ水は排出し得る（すなわち、ギャップ３２の近位部は開放している）、さもなければ、その他の排出手段が存在しない（すなわち、ギャップ３２の遠位部は水密である）ことから、ギャップ３２中に（その他の条件にも依存するが）長期間、水を保持し得る。ギャップ３２は、カートリッジ２０が（以下に記載するような）装置と密封的に嵌合していない場合には、いくらかの量の、好ましくは約０．１ミリリットル（本明細書中においては、「ｍＬ」と表す）〜約６ｍＬの、より好ましくは約１．６ｍＬ〜約４．５ｍＬの、最も好ましくは約２．２ｍＬ〜約３ｍＬの水を保持し得る。さらに、ギャップ３２は、カートリッジ２０が（以下に記載するような）装置と密封的に嵌合している場合には、いくらかの量の、好ましくは約０．１ｍＬ〜約５．５ｍＬの、より好ましくは約０．５ｍＬ〜約３ｍＬの、最も好ましくは約０．８ｍＬ〜約１．２ｍＬの水を保持し得る。
図３に示されるように、第１のチューブ２８は環状であってもよく、また、出口２６を同心的且つ同軸的に取り囲んでもよい（但し、任意の様式で出口２６を取り囲んでよい）。第１のチューブ２８は、限定するものではないが、プラスチック、金属及びその合金、グラスファイバー等の１つまたは組み合わせを含む様々な材料の１以上から製造してもよい。図４に示されるように、第１のチューブ２８は、出口２６の連続的延長部として機能する。第１のチューブ２８の内面及び外面は、密封面４４であってもよく、また、１以上のＯリング又はその他の密封面を含んでもよく、１以上のリブ４０によって支持してもよい（図１６参照）。本発明の実施形態により示されるように、第１のチューブ２８の密封面４４は、Ｏリングと密封的に嵌合させるために高度に磨かれた内面の一部である。第１のチューブ２８にＯリングが使用されていない時は、切り目ができたり、引き裂かれたり、又は、何らか別の方法においてＯリングの完全性が損なわれたりする可能性は存在しない（梱包時、出荷時、消費者による取扱い時等）。また、第１のチューブ２８の密封面が内面である場合、第１のチューブ２８の直径は、漏れを生じ得る損傷を引き起こし得るので、平均的消費者が密封面に触れることができないか、或いは、汚染された水等を生じ得るので、汚染された手で密封面に触れることができないような長さに維持させることができる。第１のチューブ２８の密封面が外面である場合、第１のチューブ２８と第２のチューブ３０との間のギャップ３２は、上記問題の発生を防ぐ距離に維持させてもよい。
さらに、密封面４４の高さと比較したときの第１のチューブ２８の高さは、第１のチューブ２８の密封面を保護する際に重要となり得る。すなわち、第１のチューブ２８の密封面は、内面又は外面のいずれに位置していようが、密封面を保護するために第１のチューブ２８のいくらかの部分が密封面よりも長く伸張しているように、第１のチューブ２８上に位置させてもよい。第１のチューブ２８は、密封面４４の遠位部分よりも距離Ｌ１、好ましくは約０．１センチメートル（本明細書中においては、「ｃｍ」と表す）〜約２ｃｍ、より好ましくは約０．２ｃｍ〜約１ｃｍ、最も好ましくは約０．３ｃｍ〜約０．５ｃｍ長く伸張しているのが好ましい。また、第１のチューブ２８の密封面４４よりも長く、且つ、第１のチューブ２８の遠位端よりも長く伸張することにより、第２のチューブ３０の高さは、第１のチューブ２８の密封面４４を保護してもよい。
図５−Ａ及び５−Ｂに示されるように、第２のチューブ３０は環状であってもよく、また、第１のチューブ２８及び又は出口２６を同心的且つ同軸的に取り囲んでもよい（但し、いかなる様式で第１のチューブ２８及び又は出口２６を取り囲んでよい）。第２のチューブ３０は、限定するものではないが、プラスチック、金属及びその合金、グラスファイバー等の１つ又は組み合わせを含む様々な材料の１以上から製造することができる。第２のチューブ３０の内面又は外面は密封面４６であってもよい。本発明の実施形態に示されるように、密封面４６は、第２のチューブ３０の内面の一部であり、且つ、Ｏリングと密封的に嵌合させるために高度に磨かれている。第２のチューブ３０は、１以上のＯリング又はその他の密封面を含んでもよいし、含まなくてもよく、また、１以上のリブによって支持されていてもよいし、支持されていなくてもよい。図６−Ａに示されるように、第２のチューブ６Ａ３０は、ハウジング２２から伸張している必要はなく、第２のチューブ６Ａ３０が第１のチューブ２８から伸張するとき、第２のチューブ６Ａ３０の部分としてギャップ６Ａ３２の底部６Ａ３８が形成されるように、第１のチューブ２８から外側へ向かうように伸張していてもよい。さらに、図６−Ｂに示されるように、第２のチューブ６Ｂ３０は、第１のチューブ２８から内側へ向かうように伸張していてもよい。図７に示されるように、第２のチューブ７３０は、米国特許出願第１０／４２４，２００号中に記載され、以下にさらに記載し、図示説明するように、カム面４２としても機能してもよい（図１５参照）。
第２のチューブ３０にＯリングが使用されていない時は、切り目ができたり、引き裂かれたり、又は、何らか別の方法においてＯリングの完全性が損なわれたりする可能性は存在しない。また、第２のチューブ３０の密封面４６が内面である場合、第２のチューブ３０の直径は、漏れを生じ得る損傷を引き起こし得るので、平均的消費者が密封面に触れることができないか、或いは、汚染された水等を生じ得るので、汚染された手で密封面４６に触れることができないような距離にギャップ３２を維持する距離に維持させてもよい。第２のチューブ３０の外面が、Ｏリングを使用しておらず、且つ、密封面でない時は、該外面は、上記したようなカム面（例えば、４２）として、より簡単に使用することができる。
さらに、第２のチューブ３０の密封面４６の高さと比較したときの第２のチューブ３０の高さは、密封面４６を保護する際に重要となる場合がある。すなわち、第２のチューブ３０の密封面４６は、内面又は外面のいずれに位置していようが、密封面を保護するために第２のチューブ３０のいくらかの部分が密封面４６よりも長く伸張しているように、第２のチューブ３０上に位置させてもよい。第２のチューブ３０は、その密封面４６の遠位部分よりも距離Ｌ２（図５−Ｂ参照）、好ましくは約０．１ｃｍ〜約１．５ｃｍ、より好ましくは約０．２ｃｍ〜約０．９ｃｍ、最も好ましくは約０．３ｃｍ〜約０．５ｃｍ長く伸張しているのが好ましい。さらに、図８に示されるように、第２のチューブ８３０の密封面８４６よりも、且つ、第２のチューブ８３０自体の遠位端よりも伸張することにより、第１のチューブ８２８の高さも、第２のチューブ８３０の密封面８４６を保護してもよい。
図９に示されるように、ハウジング２２の第１の末端部からハウジング２２の第２の末端部への距離Ｌ３（ハウジング２２の高さ）は、好ましくは約３ｃｍ〜約２０ｃｍ、より好ましくは約５ｃｍ〜約１５ｃｍ、最も好ましくは約６．７ｃｍ〜約８．４ｃｍであってもよい。ハウジング２２の第１の末端部から第１のチューブ２８の遠位端への距離Ｌ４（第１のチューブ２８の高さ）は、好ましくは約０．５ｃｍ〜約３ｃｍ、より好ましくは約１ｃｍ〜約２ｃｍ、最も好ましくは約１．２ｃｍ〜約１．４ｃｍであってもよい。ハウジング２２の第１の末端部から第２のチューブ３０の遠位端への距離Ｌ５（第２のチューブ３０の高さ）は、好ましくは約０．５ｃｍ〜約３ｃｍ、より好ましくは約０．７ｃｍ〜約２ｃｍ、最も好ましくは約１ｃｍ〜約１．５ｃｍであってもよい。第１のチューブ２８の遠位端から第２のチューブ３０の遠位端への距離Ｌ６は、好ましくは約０ｃｍ〜約１ｃｍ、より好ましくは約０．１ｃｍ〜約０．５ｃｍ、最も好ましくは約０．２ｃｍ〜約０．３ｃｍであってもよい。第１のチューブ２８の近位端から第２のチューブ３０の遠位端への距離Ｌ７（第２のチューブ３０の高さ）は、好ましくは約０．５ｃｍ〜約３ｃｍ、より好ましくは約０．７ｃｍ〜約２．２ｃｍ、最も好ましくは約１ｃｍ〜約１．５ｃｍであってもよい。第２のチューブ３０の近位端から第１のチューブ２８の遠位端への距離Ｌ８（第１のチューブ２８の高さ）は、好ましくは約０．５ｃｍ〜約３ｃｍ、より好ましくは約０．９ｃｍ〜約２ｃｍ、最も好ましくは約１ｃｍ〜約１．５ｃｍであってもよい。
カートリッジ２０の長手方向軸３６から第１のチューブ２８の内面への距離Ｌ９は、好ましくは約０．３ｃｍ〜約１．５ｃｍ、より好ましくは約０．４ｃｍ〜約１ｃｍ、最も好ましくは約０．６ｃｍ〜約０．８ｃｍであってもよい。第１のチューブ２８は、好ましくは約０．５ｃｍ〜約３ｃｍ、より好ましくは約０．９ｃｍ〜約２．２ｃｍ、最も好ましくは約１．２ｃｍ〜約１．５ｃｍの内径Ｌ１０を有していてもよい。
カートリッジ２０の長手方向軸３６から第２のチューブ３０の内面への距離Ｌ１１は、好ましくは約０．５ｃｍ〜約２．５ｃｍ、より好ましくは約０．８ｃｍ〜約２ｃｍ、最も好ましくは約１ｃｍ〜約１．３ｃｍであってもよい。第２のチューブ３０は、好ましくは約１ｃｍ〜約５ｃｍ、より好ましくは約１．７ｃｍ〜約４ｃｍ、最も好ましくは約２ｃｍ〜約２．５ｃｍの直径Ｌ１２を有していてもよい。ギャップ３２は、好ましくは約０．５ｃｍ〜約３．５ｃｍ、より好ましくは約１ｃｍ〜約２．５ｃｍ、最も好ましくは約１．５ｃｍ〜約２ｃｍの内径と、好ましくは約１ｃｍ〜約５ｃｍ、より好ましくは約１．５ｃｍ〜約４ｃｍ、最も好ましくは約２ｃｍ〜約２．６ｃｍの外径を有していてもよい。第１のチューブ２８の外面と第２のチューブ３０の内面との最大距離Ｌ１３は、好ましくは約０．１ｃｍ〜約２．５ｃｍ、より好ましくは約０．２ｃｍ〜約１．２ｃｍ、最も好ましくは約０．３ｃｍ〜約０．５ｃｍであってもよい。
カートリッジ２０の長手方向軸３６から第２のチューブ３０の内面への距離Ｌ１１は、好ましくは約０．５ｃｍ〜約２．５ｃｍ、より好ましくは約０．８ｃｍ〜約２ｃｍ、最も好ましくは約１ｃｍ〜約１．３ｃｍであってもよい。第２のチューブ３０は、好ましくは約１ｃｍ〜約５ｃｍ、より好ましくは約１．７ｃｍ〜約４ｃｍ、最も好ましくは約２ｃｍ〜約２．５ｃｍの直径Ｌ１２を有していてもよい。ギャップ３２は、好ましくは約０．５ｃｍ〜約３．５ｃｍ、より好ましくは約１ｃｍ〜約２．５ｃｍ、最も好ましくは約１．５ｃｍ〜約２ｃｍの内径と、好ましくは約１ｃｍ〜約５ｃｍ、より好ましくは約１．５ｃｍ〜約４ｃｍ、最も好ましくは約２ｃｍ〜約２．６ｃｍの外径を有していてもよい。第１のチューブ２８の外面と第２のチューブ３０の内面との最大距離Ｌ１３は、好ましくは約０．１ｃｍ〜約２．５ｃｍ、より好ましくは約０．２ｃｍ〜約１．２ｃｍ、最も好ましくは約０．３ｃｍ〜約０．５ｃｍであってもよい。
ハウジング２２の第１の末端部から第１のチューブ２８の密封面４４の遠位部分への距離Ｌ１４は、好ましくは約０．４ｃｍ〜約２ｃｍ、より好ましくは約０．５ｃｍ〜約１．５ｃｍ、最も好ましくは約０．８ｃｍ〜約１ｃｍであってもよい。ハウジング２２の第１の末端部から第２のチューブ３０の密封面４６の遠位部分への距離Ｌ１５は、好ましくは約０．４ｃｍ〜約２．５ｃｍ、より好ましくは約０．５ｃｍ〜約２ｃｍ、最も好ましくは約０．７ｃｍ〜約１ｃｍであってもよい。
カートリッジ２０のコンパクト性のためには、各チューブに密封面４４及び４６を保持させながら、第１のチューブ２８及び第２のチューブ３０の高さを出来る限り制限することが望ましい場合もある。装置と嵌合させるチューブ２８及び３０の高さが低ければ低いほど、ハウジング２２の高さは大きくなるか、又は処理媒体３４が固定の距離当たりのものとなり得る（米国特許出願第１０／４２４，２００号参照）。すなわち、第１のチューブ２８と第２のチューブ３０とが同じ最小の高さとなり得ることが予測し得る。さらに、密封面４４及び４６のそれぞれは、ハウジング２２の第１の末端部から同じ距離だけ伸張していてもよいことが予測し得る（すなわち、チューブ２８及び３０のそれぞれは、密封面４４及び４６からそれぞれ同じ距離だけ伸張していてもよい）。
上記したように、第１のチューブ２８の高さは、その密封面４４及び第２のチューブ３０の密封面４６の保護のために使用されてもよい。同様に、第２のチューブ３０の高さは、その密封面４６及び第１のチューブ２８の密封面４４の保護のために使用されてもよい。従って、第１のチューブ２８の高さと第２のチューブ３０との高さの関係は重要であり得る。例えば、第２のチューブ３０は、第１のチューブ２８の高さの、好ましくは約１倍〜約２．５倍、より好ましくは約１．１倍〜約２倍、最も好ましくは約１．２倍〜約１．３倍の高さを有していてもよい（例えば、第２のチューブ３０が、第１のチューブ２８の高さの１．１倍であり、第１のチューブ２８が１．２ｃｍの高さである場合、第２のチューブ３０は１．３ｃｍの高さとなる）。反対に、第１のチューブ２８は、第２のチューブ３０の高さの、好ましくは約１倍〜約２．５倍、より好ましくは約１．１倍〜約２倍、最も好ましくは約１．２倍〜約１．３倍の高さを有していてもよい。
第２のチューブ３０の遠位端は、第１のチューブ２８の遠位端の、好ましくは約１倍〜約２．５倍、より好ましくは約１．１倍〜約２倍、最も好ましくは約１．２倍〜約１．３倍、カートリッジのハウジング２２の第１の末端部から伸張していてもよい（例えば、第２のチューブ３０の遠位端が、第１のチューブ２８の遠位端の場合の１．１倍、カートリッジのハウジング２２から伸張しており、且つ、第１のチューブ２８の遠位端がカートリッジのハウジング２２から１．２ｃｍ伸張している場合、第２のチューブ３０の遠位端はカートリッジのハウジング２２から１．３ｃｍ伸張していることになる）。反対に、第１のチューブ２８の遠位端は、第２のチューブ３０の遠位端の、好ましくは約１倍〜約２．５倍、より好ましくは約１．１倍〜約２倍、最も好ましくは約１．２倍〜約１．３倍、カートリッジのハウジング２２の第１の末端部から伸張していてもよい。
第２のチューブ３０の密封面４６の遠位部分は、第１のチューブ２８の密封面４４の遠位部分の場合の、好ましくは約１倍〜約３倍、より好ましくは約１．１倍〜約２倍、最も好ましくは約１．３倍〜約１．４倍、カートリッジのハウジング２２から伸張していてもよい（例えば、第２のチューブ３０の密封面４６の遠位部分が、第１のチューブ２８の密封面４４の遠位部分の場合の１．１倍、カートリッジのハウジング２２から伸張しており、且つ、第１のチューブ２８の密封面４４の遠位部分がカートリッジのハウジング２２から０．９ｃｍ伸張している場合、第２のチューブ３０の密封面４６の遠位部分はカートリッジのハウジング２２から１ｃｍ伸張していることになる）。反対に、第１のチューブ２８の密封面４６の遠位端は、第２のチューブ３０の密封面４６の遠位端の、好ましくは約１倍〜約３倍、より好ましくは約１．１倍〜約２倍、最も好ましくは約１．３倍〜約１．４倍、カートリッジのハウジング２２から伸張していてもよい。
第２のチューブ３０の少なくとも１つの密封面は、第１のチューブ２８の少なくとも１つの密封面の、好ましくは約１倍〜約３倍、より好ましくは約１．１倍〜約２倍、最も好ましくは約１．３倍〜約１．４倍、カートリッジのハウジング２２から伸張していてもよい。反対に、第１のチューブ２８の少なくとも１つの密封面は、第２のチューブ３０の少なくとも１つの密封面の、好ましくは約１倍〜約３倍、より好ましくは約１．１倍〜約２倍、最も好ましくは約１．３倍〜約１．４倍、カートリッジのハウジング２２から伸張していてもよい。
第２のチューブ３０の密封面４６の遠位部分は、第１のチューブ２８の密封面４４の遠位部分の場合の、好ましくは約１倍〜約３倍、より好ましくは約１．１倍〜約２倍、最も好ましくは約１．３倍〜約１．４倍、カートリッジのハウジング２２から伸張していてもよい（例えば、第２のチューブ３０の密封面４６の遠位部分が、第１のチューブ２８の密封面４４の遠位部分の場合の１．１倍、カートリッジのハウジング２２から伸張しており、且つ、第１のチューブ２８の密封面４４の遠位部分がカートリッジのハウジング２２から０．９ｃｍ伸張している場合、第２のチューブ３０の密封面４６の遠位部分はカートリッジのハウジング２２から１ｃｍ伸張していることになる）。反対に、第１のチューブ２８の密封面４６の遠位端は、第２のチューブ３０の密封面４６の遠位端の、好ましくは約１倍〜約３倍、より好ましくは約１．１倍〜約２倍、最も好ましくは約１．３倍〜約１．４倍、カートリッジのハウジング２２から伸張していてもよい。
第２のチューブ３０の少なくとも１つの密封面は、第１のチューブ２８の少なくとも１つの密封面の、好ましくは約１倍〜約３倍、より好ましくは約１．１倍〜約２倍、最も好ましくは約１．３倍〜約１．４倍、カートリッジのハウジング２２から伸張していてもよい。反対に、第１のチューブ２８の少なくとも１つの密封面は、第２のチューブ３０の少なくとも１つの密封面の、好ましくは約１倍〜約３倍、より好ましくは約１．１倍〜約２倍、最も好ましくは約１．３倍〜約１．４倍、カートリッジのハウジング２２から伸張していてもよい。
水処理媒体３４は、カートリッジのハウジング２２内に収容させてもよく、当該技術分野において既知の様々な方法（例えば、限定するものではないが、サイズ排除、電解、吸収、吸着、酸化、還元、化学的消毒法、イオン交換等による、汚染物質の除去又は中和）において機能してもよい。汚染物質の例としては、微生物、ウイルス、細菌、病原体、原生動物、有機物質、無機物質等が挙げられる。また、着香剤、ビタミン類、ミネラル類、栄養素等の有用な添加物質も添加してよい。当該技術分野において既知の好適な水処理媒体の例が、米国特許第２，１６７，２２５号、同第２，３３５，４５８号、同第４，１７２，７９６号、同第４，４９３，７７２号、同第４，７６４，２７４号、同第４，０２５，４３８号、同第４，０９４，７７９号、及び同第６，３３７，０１５号中に記載されている。例えば、水処理媒体には、限定するものではないが、１種類の又は組み合わせの炭素（例えば、多孔質炭素チューブ、多孔質炭素ブロック、又はプラスチック結合剤に浸漬させた炭素粉末等の活性炭）、イオン交換媒体（例えば、樹脂ビーズ、平面濾過膜、繊維性濾過構造体等）、ゼオライト粒子若しくはコーティング（例えば、銀含有のもの）、ポリエチレン、又は荷電状態を改変したメルトブローン若しくはマイクロファイバーガラスウェブ、アルミナ、珪藻土等を含んでもよい。本発明の水処理媒体３４には、米国特許出願第０９／９３５，８１０号、同第０９／９３５，９６２号、同第０９／６２８，６３２号、同第０９／８３２，５８１号、同第０９／８３２，５８０号、同第０９／７３６，７４９号、同第０９／５７４，４５６号、同第０９／５６４，９１９号、及び同第０９／３４７，２２３号中に記載されているようなその他の従来の水処理媒体を含んでもよい。
図１０に示されるように、ハウジング１０２２は、米国特許第５，５２５，２１４号、同第５，５２７，４５１号、同第５，９２８，５０４号、及び同第６，２４１，１０３号中に記載されるような、チャネル４８、ノッチ５０、カム５２、ショルダー５４、及びＯリング５６をさらに含んでもよい。
図１１に示されるように、カートリッジ２０は、入口ハウジング６２、圧力容器６４、通気ハウジング６６、及び出口ハウジング６８を含む水処理装置６０中で使用してもよい。水処理カートリッジ及び装置は集合的に「水処理システム」と呼ぶ場合がある。第１のＯリング７０及び第２のＯリング７２は、それぞれ、出口ハウジング６８及び通気ハウジング６６の内面又は外面を取り囲んでいてもよい。平均的ユーザーがＯリング７０及び７２を損傷又は汚染しないために、該ユーザーから届かないように、第１のＯリング７０及び第２のＯリング７２が装置６０内に配置されることから、これらのＯリング７０及び７２はユーザーから保護してもよい。カートリッジ２０の第１のチューブ２８は、出口ハウジング６８に密封的に嵌合してもよく、第２のチューブ３０は、通気ハウジング６６に密封的に嵌合してもよい。第１のチューブ２８は、第１のチューブ２８の内面と出口ハウジング６８の内面とが流体連通するように、出口ハウジング６８上で、又は出口ハウジング６８中へと適合してもよい。同様に、第２のチューブ３０は、第２のチューブ３０の内面と通気ハウジング６６の内面とが流体連通するように、通気ハウジング６６上で、又は通気ハウジング６６中へと適合してもよい。
水処理装置６０及びカートリッジ２０の機能について以下に説明する。図１１に示されるように、一旦、カートリッジ２０が装置６０と密閉的に嵌合したら、汚染水が、入口ハウジング６２を通じてシステム中に入り、圧力容器６４を充填し、カートリッジのハウジング２２及び第２のチューブ３０の外面を取り囲み、処理媒体３４を介してカートリッジ２０に入るように、圧力容器６４を装置６０に固定（例えば、摩擦嵌め、螺合嵌め、ボルト嵌め、ねじ込み嵌め、締め付け嵌め、スナップ嵌め、ラッチ嵌め等）してもよい。水は処理媒体３４を通って移動する時に処理され、次いで、出口２６を通ってカートリッジ２０から排出される。処理された水は、第１のチューブ２８の内面に沿って押し出され、第１のＯリング７０に浸入することはできず、出口ハウジング６８を通って押し出される。
任意の水処理システムにおいても、汚染水と処理水との混合が生じ得る状況は複数存在する。しかしながら、本発明のカートリッジ２０は、このような潜在的問題の多くを防ぐ。例えば、汚染水を圧力容器６４に充填させるとき、汚染水は第２のＯリング７２の完全性を脅かす。第２のＯリング７２に裂け目が存在する場合、又は第２のチューブ３０が通気ハウジング６６と密封的に嵌合しない場合、第１のチューブ２８が出口ハウジング６８と密封的に嵌合していることが、汚染水が出口ハウジング６８及び処理水に浸入することを防ぐために機能する。第２のＯリング７２を通過した汚染水が第１のＯリング７０の完全性を脅かす前に、ギャップ３２が汚染水で満たされる。ギャップ３２は、ギャップ３２の大きさ及び第２のＯリング７２を通過して漏れる汚染水の量にもよるが、汚染水を安全に保持する。また、処理水の供給から安全に離れているギャップ３２から溢れる汚染水を排出することにより、汚染水が第１のＯリング７０の完全性を脅かすことを防ぐように、又はその程度を低下させるように、水処理装置６０を設計してもよい。
水処理カートリッジ２０を交換する際、汚染水は処理水と混合するかもしれない。図１２に示されるように、従前に記載されたものと異なり、本発明の実施形態例ではなく、その代替物であるカートリッジ１２２０及び装置１２６０においては、処理水と出口２６の間に第１のチューブ２８のみカートリッジ１２２０は有する。このことは、処理水の再汚染を最も確実に生じ得る。例えば、図１３に示されるように、水処理カートリッジ１２２０を交換する際には、圧力容器６４を取り外した後で、密封嵌合していた場所の周りに水が吸着する。例えば、カートリッジ１２２０を除去する際、出口ハウジング６８の外面から汚染水７４が垂れ流れ、出口ハウジング６８の内面に入り込んでしまいさえする。従って、新しいカートリッジを挿入する際には、すでに処理された水がその場所で再汚染され得る出口ハウジング６８を通じて、密封嵌合部位の下にある汚染水７４を排出させる。しかしながら、図１１に示した水処理装置６０及びカートリッジ２０においては、このような水の回収は、第１のチューブ２８及び出口ハウジング６８は汚染水と接触しないように維持すべく、第２のチューブ３０の外側で生じる。新しい水処理カートリッジ２０によって捕捉されているいかなる汚染水をもギャップ３２中に保持させることができる。
図１４−Ａ及び１４−Ｂに示されるように、カートリッジ１４２０は、圧力容器１４６４のプラグハウジング７８と密封的に嵌合する第３のチューブ７６を有することができる。プラグハウジング７８は、圧力容器１４６４へ通じる開口部８０が形成されるように、圧力容器１４６４上に位置することができる。Ｏリング８２は、カートリッジ１４２０の第３のチューブ７６が圧力容器１４６４の開口部８０を密封することができるように、プラグハウジング７８を取り囲むことができる。従って、汚染水が装置１４６０に入り、且つ、カートリッジ１４２０が挿入されていない場合には、開口部８０を通じて汚染水は排出される。しかしながら、第３のチューブ７６を備えるカートリッジ１４２０を圧力容器１４６４に挿入した場合には、上記したように、圧力容器１４６４に汚染水が充満する。第３のチューブ７６及びプラグハウジング７８は、誤って、水処理カートリッジ１４２０を配置せずに水処理装置１４６０を操作することを防止し得る。
図１５に示し、且つ、上記したように、カートリッジ２０の第２のチューブ３０の一部はカム面（例えば、４２）として機能することができ、この場合、カートリッジ２０が装置１５６０に挿入されると、該部分がバルブ８６のフォロア８４と接触して作動し、バルブ８６は作動する。用語「作動する」又は「作動した」とは、機械的作用若しくは動作、及び／又は力に対して位置を維持すること（例えば、フォロアを動かすこと、又は開放位置にあるフォロアを維持すること）を意味する。
図１６に示されるように、カートリッジ１６２０も、圧力容器１６６４を使用するその他の装置１６６０において使用してもよい。しかしながら、本発明のカートリッジ２０は、圧力容器を有する装置において使用する必要はない。
本発明は、本発明の使用により、処理水の供給の確実性を保証することを含む利益が得られるということを言葉及び／又は絵で消費者に伝達する情報を更に含んでもよく、この情報は他の水処理製品より優れているという主張を含んでもよい。非常に好ましいバリエーションにおいて、この情報は、すでに処理された水の再汚染に対して保護する本発明の使用を含んでもよい。従って、本発明の使用により、上述したように、特定の、又は関連の利益が得られるということを言葉及び又は絵で消費者に伝達する情報を付随した包装を使用することが重要である。この情報は、消費者に知らせるために、例えば、通常のメディア全てにおける広告、並びに包装又はフィルタ自体に付ける説明及びアイコンを含むことができる。
引用されるすべての文献は、その関連部分において本明細書に参考として組み込まれる。いずれの文献の引用もそれが本発明に関連する先行技術であることの容認として解釈されるべきではない。
本発明の特定の実施形態を例示し記載したが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく他の様々な変更及び修正を実施できることが、当業者には自明であろう。したがって、本発明の範囲内にあるそのようなすべての変更及び修正を、添付の特許請求の範囲で扱うものとする。
Claims (9)
- 水処理装置と密封的且つ脱着可能に嵌合し得る水処理カートリッジにおいて、
前記水処理カートリッジは、
（ａ）ハウジング、前記水処理カートリッジに水を導入するための入口、前記水処理カートリッジから処理水を排出するための出口、並びに前記入口及び前記出口を流体連通している水処理のための処理媒体と、
（ｂ）内面、外面、近位端、及び前記近位端よりも前記ハウジングから離れて設けられた遠位端を含み、前記内面及び前記外面の少なくとも一方が密封面である第１のチューブと、
（ｃ）内面、外面、近位端、及び前記近位端よりも前記ハウジングから離れて設けられた遠位端を含み、前記内面及び前記外面の少なくとも一方が密封面である第２のチューブと
を備え、
前記第１のチューブは、前記ハウジングから伸張すると共に前記出口を取り囲み、
前記水処理カートリッジが前記水処理装置と密封的に嵌合していない時、床部を有するとともに一定量の水を保持し得るギャップが前記第１のチューブと前記第２のチューブとの間に形成されるように、前記第１のチューブ又は前記第２のチューブの少なくとも一部が他方を取り囲み、
前記第２のチューブの前記外面の一部がカム面であり、前記カム面は、バルブが作動されるように、前記バルブのフォロアに接触し作動させる表面を含むことを特徴とする、水処理のための水処理カートリッジ。 - 前記第１のチューブの少なくとも一つの前記密封面及び前記第２のチューブの少なくとも一つの前記密封面が同一平面上に存在する、請求項１に記載の水処理カートリッジ。
- 前記第１のチューブの前記内面の少なくとも一部及び前記第２のチューブの前記内面の少なくとも一部が密封面である、請求項１又は２のいずれか一項に記載の水処理カートリッジ。
- 前記第１及び第２のチューブがＯリングを含まない、請求項１〜３のいずれか一項に記載の水処理カートリッジ。
- 前記第２のチューブの内径が約１ｃｍ〜約５ｃｍであり、
前記第１のチューブの外径が約０．５ｃｍ〜約３ｃｍである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の水処理カートリッジ。 - 前記第２のチューブが前記第１のチューブから伸張し、前記第１のチューブが前記水処理カートリッジのハウジングから伸張している、請求項１〜５のいずれか一項に記載の水処理カートリッジ。
- 前記処理媒体が炭素ブロックを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の水処理カートリッジ。
- 前記第２のチューブの前記遠位端が、前記第１のチューブの前記遠位端よりも長い距離だけ、前記水処理カートリッジのハウジングから伸張している、請求項１〜７のいずれか一項に記載の水処理カートリッジ。
- 前記第１のチューブの前記遠位端が、前記第２のチューブの前記遠位端よりも長い距離だけ、前記水処理カートリッジのハウジングから伸張している、請求項１に記載の水処理カートリッジ。
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