JP4451796B2 - 浄化カートリッジ - Google Patents

Description

この発明は浄水機能付水栓に用いられる浄化カートリッジに関する。

水道水中には微細な砂，赤錆等濁りの元となる成分や殺菌用の塩素に起因するカルキ臭とか黴臭とかの臭いの元となる成分が含まれている。
そこで従来、水道水（原水）を内部に導き入れてこれを浄化するための浄化カートリッジに通し、浄水とした上で浄水吐水口から吐水する機能を有する浄水装置を水栓とは別体の単体のユニットとして構成し、これを水栓の蛇口、即ち吐水管の先端部に後付けで取り付けるといったことが行われている。
しかしながらこの単体且つ後付式の浄水装置の場合、これを水栓の吐水管の先端部に装着すると吐水管の先端部が不自然に大型化してしまって美観が損なわれてしまうといった問題がある。

一方、図９に示しているように水栓２００とは独立に構成された浄水装置２０２をキッチン等のキャビネット内部に設置し、水栓２００からの水道水をこの浄水装置２０２に導いてここで浄化し、浄水とした上で再び水栓２００に戻して吐水管２０４の先端部（蛇口）から吐水するといったことも行われている。

この種形式の浄水装置２０２はビルトインタイプと称されているが、この浄水装置２０２を用いた場合、水栓２００特に吐水管２０４の先端部の形状は通常の水栓と全く変らず、従って外部に現れる部分について美観を良好に保持することができる。

一方でこの種形式の浄水装置２０２の場合、これをキャビネット内に設置するとキャビネット内部が煩雑化し、また浄水装置２０２の設置によってキャビネット内部の収納空間が狭められてしまうといった問題が生ずる。
近年キャビネット内の収納空間をできるだけ広く使おうとする傾向があり、このような中にあってこの種ビルトインタイプの浄水装置２０２を設置することが困難な場合も生じている。

他方キッチン等のカウンター上に通常の水栓と併せて浄水専用の水栓を設置するといったことも行われている。
しかしながらこの場合通常の水栓と浄水専用の水栓との２つの水栓が必要となり、カウンター上のスペースがそれら水栓にて広く占有されてしまうとともにコストも高くなるといった問題がある。

このようなことから、本発明者等はこの種の浄水機能即ち水道水からなる原水を浄化する機構を水栓に内蔵させたものを案出した。
図１０はその一例を示している。
同図に示ししているようにここでは可撓性のホース２０６とともに引出可能な水栓の吐水ヘッド２０８の内部にカートリッジ収容空間Ｋを設けてそこに浄化カートリッジ２１０を収容し、その内側に浄水通路２１２を、また外周側に原水通路２１４を形成し、そして浄化カートリッジ２１０の下流部に設けた切替弁を操作部２１５の操作により作動させ、原水ストレート吐水口２１６からの原水ストレート吐水，原水シャワー吐水口２１８からの原水シャワー吐水及び浄水ストレート吐水口２２０からの浄水ストレート吐水を切り替えるようになしている。

このように水道水を浄化するための機構を水栓に内蔵しておいた場合、水栓の外観をすっきりとしたものとなしてその外観，美観を良好に保持しつつキャビネット内の収納空間を広く確保することが可能となる。

ところで、浄化カートリッジ２１０は使用を続けるうちにその機能が低下して来るため、これを一定期間ごとに交換する必要が生ずる。
このためここでは吐水ヘッド２０８を吐水ヘッド本体２２２と頭部２２４とに分離可能とし、その頭部２２４を吐水ヘッド本体２２２から取り外し、分離することで浄化カートリッジ２１０の交換を可能としている。

ところでこの浄化カートリッジ２１０内蔵の水栓の場合、浄化カートリッジ２１０の交換を誤って水栓の主弁を開いたまま行ってしまったとき、或いは水栓の主弁を閉じた状態で浄化カートリッジ２１０の交換を行っても、その交換作業の際に誤って主弁操作用のハンドルに手が触れてこれを開操作してしまったとき、湯水が使用者に向って勢い良く飛び出して来る恐れがある。

そこで本発明者等は、カートリッジ収容空間Ｋの軸方向に且つ上流部に、カートリッジ組付状態で開弁状態を維持し、浄化カートリッジが組付位置から外れたときに閉弁して流路を遮断する緊急遮断弁を内蔵させたものを案出した（下記特許文献１に開示）。

このようにすれば、誤って水栓の主弁を開いたまま浄化カートリッジの交換を行ってしまったとしても、或いはまた浄化カートリッジ交換作業の際に誤って主弁操作用のハンドルに手が触れてこれを開操作してしまっても、浄化カートリッジが組付位置から外れるのと同時に緊急遮断弁が閉弁して流路を遮断するため、使用者に向って湯水が飛び出して来てしまうといったことを防止することができる。

しかしながら一方でこのような緊急遮断弁を流路に設けた場合、原水が緊急遮断弁を通過する過程でその流れが絞られ、次いで緊急遮断弁を出て径方向に広がり、浄化カートリッジ２１０の外周側の原水通路へと回り込む過程でそこに渦流が発生し易く、このことが圧力損失を招いて原水の円滑な流れを阻害する恐れが生ずる。

特開２００２−３５６８９１号公報

本発明はこのような事情を背景とし、原水の円滑な流れを確保することのできる浄水機能付水栓用の浄化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、カートリッジ収容空間と、該カートリッジ収容空間に隣接した上流部に流路を緊急遮断する緊急遮断弁を内蔵した浄水機能付水栓の該カートリッジ収容空間に収容され、該緊急遮断弁から流出した水道水から成る原水を、外周側の原水通路から筒状をなす浄化機能部を内周側に径方向に通過させて浄化し、浄水を中心部の浄水通路を通じて流出させる浄化カートリッジであって、前記浄化機能部の軸方向端と前記緊急遮断弁との間のみの位置において、該緊急遮断弁から流出した原水を整流する整流機能部を設けて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、浄化カートリッジにおける筒状の浄化機能部の軸方向端と緊急遮断弁との間のみの位置において、緊急遮断弁から流出した原水を整流する整流機能部を浄化カートリッジに備えたもので、本発明によれば、その浄化カートリッジの整流機能部によって緊急遮断弁から流出した原水の流れを整えてそこで渦流が生ずるのを良好に防止し、その渦流に起因する圧力損失を抑制して原水の円滑な流れを確保することが可能となる。

ここで上記の整流機能部は、カートリッジ収容空間の内周面に嵌合するリング部を有していて、リング部と中心側の筒状部との間に水路を形成し、その水路を径方向に横切る形態の整流板を周方向に複数備えたものとなすことができる。

次に本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１において、１はキッチンに設置されたキャビネットで、２はシンク、３はカウンターで、このカウンター３上にシングルレバー式の混合水栓（以下単に水栓とする）１０が起立状態で設置されている。
同図において４は水栓１０に対し水,湯を供給するためのサプライ管であって、下端部が止水栓５を介して元配管に接続され、また上端部が水栓１０における水栓本体１２にそれぞれ接続されている。
この水栓本体１２からは下向きに接続管６が延び出しており、その接続管６に対して可撓性のホース２２の端部が接続されている。

水栓１０は、水栓本体１２の上部にシングルレバー式のハンドル１４を備えており、更にまた水栓本体１２からシンク２の上方に向って吐水管１６が延び出している。
水栓本体１２の内部には、図３に示しているように吐止水と吐水の水量調節及び温度調節を行う主弁７が内蔵されており、その主弁７に対し上記ハンドル１４が作動的に連結されている。
この水栓１０では、ハンドル１４を左右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吐止水及び吐水の水量調節が行われる。

吐水管１６は、水栓本体１２に固定の吐水管基部１８と、上記ホース２２の端部が接続固定されてそのホース２２とともに引出可能な吐水ヘッド２０とを有している。
この吐水ヘッド２０の先端部には、後に詳述する原水ストレート吐水，原水シャワー吐水及び浄水ストレート吐水を切替操作するためのレバー式且つ回転式の切替操作部２４（図２参照）が外部に突き出す状態で設けられている。

図４にも示しているように、吐水ヘッド２０は吐水ヘッド本体（グリップ部）２６とその先端側の頭部２８とを有している。
ここで頭部２８は吐水ヘッド本体２６と別体とされていて、吐水ヘッド本体２６に対し脱着可能とされている。
本例ではこの頭部２８の脱着によって、その内部に収容されている後述の浄化カートリッジ４２が交換可能とされている。
吐水ヘッド本体２６には、その基端部に上記ホース２２がシール部材３０によるシールの下に水密に接続固定されている。

ここでホース２２は、図４及び図５にも示しているように吐水管基部１８の先端部に取付固定された筒状をなすホースガイド３１の中心部のホース挿通孔３２に軸方向に摺動可能に挿通されている。
このホースガイド３１はまた、吐水ヘッド２０をここに差し込むことでこれを保持する機能も有している。
これらホースガイド３１及び吐水管基部１８には、ホース２２とホースガイド３１との間の隙間から浸入して来た水を外部に排出するための水抜孔３３及び３５がそれぞれ形成されている。

吐水ヘッド本体２６は、筒状をなす化粧カバー（外筒）３８と内筒４０との二重筒構造をなしており、その内側にカートリッジ収容空間Ｋを有していて、そこに浄化カートリッジ４２が収容されている。
ここで浄化カートリッジ４２は、原水（水道水）を半径方向に通過させることによってこれを浄化する。

図６において、１０２は浄化カートリッジ４２の主体をなす円筒形状の浄化機能部で、中心部の円筒形状の多孔質のセラミックフィルタ４４を有しており、これを支持体としてその外面に珪藻土４６の層が、更にその外面に活性炭４８の層が積層形成され、その外周面に不織布５０が巻き付けられている。

この浄化カートリッジ４２は、前後端に非通水性のエンドキャップ５２，５４を有している。
これらエンドキャップ５２，５４はそれぞれ透光性の部材にて構成されており、これらエンドキャップ５２，５４を通じて浄化カートリッジ４２の端面、具体的にはセラミックフィルタ４４，珪藻土４６の層，活性炭４８の層，不織布５０の層の端面を外部から目視観察できるようになっている。
即ちこれらエンドキャップ５２，５４を通じて浄化カートリッジ４２の各層の汚れ具合を目視観察できるようになっている。

図４，図５及び図７に示しているように、浄化カートリッジ４２における浄化機能部１０２の外周面と内筒４０の内周面との間、即ちカートリッジ収容空間Ｋの内周面との間には環状の隙間が形成されており、その環状の隙間によって原水通路５８Ａが形成されている。
また浄化カートリッジ４２の中心部、詳しくは浄化機能部１０２の中心部には浄水通路６０Ａが形成されている。

図３〜図５に示しているように、吐水ヘッド２０の基端部、即ちカートリッジ収容空間Ｋの軸方向且つ流路の上流側には緊急遮断弁５１が設けられている。詳しくは吐水ヘッド２０の基端部且つホース２２の接続固定部において緊急遮断弁５１が設けられている。

ここで緊急遮断弁５１は、浄化カートリッジ４２が組付位置から外れたときに自動的に閉弁して流路を遮断する。この緊急遮断弁５１は筒状をなす弁ケーシング５３と弁体５５とを有している。
弁ケーシング５３は軸方向の一端側（図中左端側）がホース２２に固定されており、また他端側（図中右端側）が固定リング５７によって吐水ヘッド２０に固定されている。

ここで固定リング５７は吐水ヘッド２０における内筒４０に対しねじ結合されている。即ち固定リング５７を内筒４０にねじ込んで行くことで、弁ケーシング５３が吐水ヘッド２０の内筒４０に接続固定される。

この緊急遮断弁５１はまた、弁ケーシング５３の内側において弁孔を挿通する弁軸５９と、その弁軸５９の上流側の端部（図中左端部）に一体に設けられた弁体５５と、これとは反対側の図中右端部、即ち下流側に設けられた円板状の邪魔板６１とを有している。

この邪魔板６１にはスプリング６３の付勢力が図中右向きに作用しており、図５（Ｂ）に示しているように浄化カートリッジ４２を取り外すと、弁体５５はこのスプリング６３の付勢力に基づいて弁ケーシング５３の弁座６５に着座し、緊急遮断弁５１が閉弁する。
即ち弁座６５への弁体５５の着座によって流路を遮断する。
但し通常時は図５（Ａ）に示しているように浄化カートリッジ４２が弁体５５をスプリング６３の付勢力に抗して図中左向きに押し込んでおり、従って緊急遮断弁５１は浄化カートリッジ４２によって通常時は開弁状態に維持される。

弁体５５、詳しくは弁座６５への当接部には切欠部７１が設けられている。この切欠部７１は、流路における緊急遮断弁５１よりも上流側の圧力を下流側へとリークさせるためのもので、図５（Ｃ）に示しているように弁体５５が弁座６５に着座した状態の下で、切欠部７１によってそれらの間に若干の隙間が形成され、同部分を通じて緊急遮断弁５１よりも上流側の圧力が下流側へとリークする。
緊急遮断弁５１における上記円板状の邪魔板６１は、このときのリーク水を当てて、かかるリーク水が勢いよく図中右方向に飛び出すのを防ぐために設けられている。

上記頭部２８には、図３，図４及び図６に示しているようにその下面に、原水を整流束としてストレート吐水する原水ストレート吐水口６２，原水をシャワー水としてシャワー吐水する原水シャワー吐水口６４及び浄水を整流束としてストレート吐水する浄水ストレート吐水口６６がそれぞれ別々に設けられている。
またそれら各吐水口６２，６４，６６に連通して原水ストレート通路６８，原水シャワー通路７０及び浄水ストレート通路７２がそれぞれ形成されている。

図４及び図６に示すように、上記カートリッジ収容空間Ｋの下流側であって頭部２８の内部には、原水ストレート吐水，原水シャワー吐水及び浄水ストレート吐水を切り替えるための切替弁装置７４が配設されている。

この切替弁装置７４はシリンダ式弁装置であって、弁体７６とこれに水密に外嵌する弁ケーシング７８とを有している。
弁ケーシング７８には外筒部８０と内筒部８２とが一体に形成されていて、その外筒部８０が吐水ヘッド本体２６の端部内側にＯリング１１４を介して水密に嵌合接続されている。
また一方、内筒部８２が浄化カートリッジ４２の軸方向端部に形成された筒状の嵌合凸部１２２の外側にＯリング１１４を介して水密に嵌合接続されている。

この状態において内筒部８２の内側空間は、浄化カートリッジ４２の中心部の浄水通路６０Ａに続く浄水通路６０Ｂを形成しており、また外筒部８０と内筒部８２との間の環状の空間が、原水通路５８Ａに続く原水通路５８Ｂを形成している。
尚原水通路５８Ｂの端部には、原水通路５８Ｂにごみ等の異物が浸入するのを防止するためのリング状のストレーナ１００が装着されている。

本実施形態において、緊急遮断弁５１には図７，図８に示すように上記邪魔板６１の外周部且つ図中左側の面から径方向外方に突出する形態の棒状の突出部１０４が周方向に沿って複数（ここでは９０度毎の４箇所に）設けられている。ここで各棒状の突出部１０４は横断面形状が略半円形状をなしており、図中右側の面が平坦面とされている。
一方浄化カートリッジ４２には、円筒形状の浄化機能部１０２の一方の軸方向端、即ち緊急遮断弁５１側の図中の左端とその緊急遮断弁５１との間の位置において、緊急遮断弁５１から流出した原水を整流する整流機能部１０３が設けられている。

この整流機能部１０３は上記の内筒４０の内周面、即ちカートリッジ収容空間Ｋの内周面に嵌合する大径の円形のリング部１０６を有していて、そのリング部１０６と中心側の小径の円筒部６７との間に水路１０８を形成しており、そしてその水路１０８を径方向に横切る形態で整流板１１０が周方向に沿って所定ピッチで複数設けられている。
ここで各整流板１１０は円筒部６７とリング部１０６とを互いに連結している。

本実施形態において、浄化カートリッジ４２はこのリング部１０６が内筒４０に形成された段付部１１２に当接することによって軸方向位置が規定されている。即ち浄化カートリッジ４２の内筒４０への挿入量が規定されている。

尚円筒部６７は上記の邪魔板６１よりも内径が大径とされており、かかる円筒部６７の軸方向端面（図中左端面）が上記の円板状の邪魔体６１から径方向外方に突出する棒状の突出部１０４に当接して、かかる突出部１０４を介して邪魔板６１、即ち緊急遮断弁５１における弁体５３を、スプリング６３の付勢力に抗して図中左向きに押し込み、緊急遮断弁５１を開弁させるようになっている。
また、整流機能部１０３における上記リング部１０６は、カートリッジ収容空間Ｋの内周面に嵌合することによって、浄化カートリッジ４２を径方向に位置決めする働きもなしている。

以上のような本実施形態によれば、浄化カートリッジ４２の整流機能部１０３によって、緊急遮断弁５１から流出した原水の流れを整えてそこで渦流が生ずるのを良好に防止し、その渦流に起因する圧力損失を抑制して原水の円滑な流れを確保することが可能となる。

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。

本発明の一適用対象としての水栓の一例を設置状態で示す図である。 図１の水栓の切替操作部とその周辺部を示す要部拡大図である。 図１の水栓の内部構造を本発明の一実施形態の浄水カートリッジとともに示す図である。 図３の吐水管の先端部の内部構造を拡大して示す図である。 図３及び図４の緊急遮断弁とその周辺部を拡大して示す図である。 図３の吐水管を各部材に分解して浄水カートリッジとともに示す図である。 図３の浄水カートリッジにおける整流機能部を周辺部とともに示す斜視図である。 図７の緊急遮断弁の要部の斜視図である。 従来のビルトインタイプの浄水装置をキャビネット内に設置した状態で示す図である。 従来公知の浄水機能付水栓の要部を一部切り欠いて示す図である。

符号の説明

１０ 水栓
４２ 浄化カートリッジ
５１ 緊急遮断弁
１０２ 浄化機能部
１０３ 整流機能部
Ｋ カートリッジ収容空間

Claims (1)

1. カートリッジ収容空間と、該カートリッジ収容空間に隣接した上流部に流路を緊急遮断する緊急遮断弁を内蔵した浄水機能付水栓の該カートリッジ収容空間に収容され、該緊急遮断弁から流出した水道水から成る原水を、外周側の原水通路から筒状をなす浄化機能部を内周側に径方向に通過させて浄化し、浄水を中心部の浄水通路を通じて流出させる浄化カートリッジであって、
   前記浄化機能部の軸方向端と前記緊急遮断弁との間のみの位置において、該緊急遮断弁から流出した原水を整流する整流機能部を設けてあることを特徴とする浄化カートリッジ。

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