JP4479792B2 - 浄水カートリッジ及びこれを備えた浄水器 - Google Patents

Description

本発明は、浄水カートリッジ及びこれを備えた浄水器に関するものである。

従来から、カートリッジ容器２８内に粒状の吸着剤を充填して成る吸着浄水部２を備え、原水をその自重にて吸着浄水部２に通して吸着剤の吸着作用によって原水を浄化可能にする浄水カートリッジ１は、たとえば特許文献１のように知られている。この浄水カートリッジ１においては、図５のように、吸着浄水部２の上部を覆うようにシート材３０を固定して配置し、このシート材３０によって粒状の吸着剤が吸着浄水部２から漏れ出ないようにしてある。なお、このシート材３０には吸着剤が通過できないほどの微細な孔が多数設けられていて、通気性・通水性を備え、原水をシート材３０に通過させて吸着浄水部２に流下可能にしてある。

ところで、原水が吸着浄水部２を浸していく際に吸着剤の微細な粒間隙間に空気が残るなど、吸着浄水部２にはしばしば空気が残留するのであるが、この残留した空気が浮き上がるとシート材３０の下面に気泡状に溜まり、吸着浄水部２への原水の導入を妨げ、浄水カートリッジ１の流量低下を招くといった問題がある。

なお、特許文献１では、この問題に対処するべく、シート材３０を吸着剤に略ぴったりに接触せしめてシート材３０の下面に空気溜まりの発生スペースを作らないようにしているが、吸着浄水部２を原水が通過する際に吸着剤を押し流すなどによって、シート材３０と吸着剤との接触状態が次第に損なわれてしまって空気溜まりの発生は不可避であり、浄水カートリッジ１の流量低下の問題を解決するまでには至っていない。
特開平１０−７６２５３号公報

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、粒状の吸着剤の吸着浄水部からの逃げを抑制するためのシート材の下面に空気が溜まることを回避して浄水カートリッジの流量低下を回避できる浄水カートリッジ、及びこれを用いた浄水器を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係る浄水カートリッジ１にあっては、カートリッジ容器２８内に充填してある粒状の吸着剤の吸着作用によって原水を浄化する吸着浄水部２を備え、浄水器５０の上部の原水貯留部と下部の浄水貯留部との間に装着されて原水を吸着浄水部２に自重で通過させる浄水カートリッジ１であって、上記カートリッジ容器２８内に変形可能なシート材３０を吸着浄水部２の上端を覆うように配置し、シート材３０の端縁をその一部を残してカートリッジ容器２８に固定すると共に、上記一部のシート材３０の非固定端縁部３１で吸着浄水部２の上部に連通する連通路４０を開閉自在にして成り、上記シート材３０の非固定端縁部３１の上方へのめくれ変形を規制して連通路４０の閉状態を確保する規制部３５を備えたことを特徴とする。

これによると、原水が自重で吸着浄水部２に流れる際には原水はシート材３０の非固定端縁部３１を下方に押し流して変形させて開状態にした連通路４０を経て吸着浄水部２に流れるのであるが、このときには吸着浄水部２に残留して浮き上がった空気は開状態の連通路４０を経て吸着浄水部２から抜けるようになり、つまりシート材３０の下面に空気が溜まることを回避でき、浄水カートリッジ１の流量低下を回避できるのである。そして、浄水カートリッジ１の未通水時などに、シート材３０の非固定端縁部３１が上方にめくれ上がって連通路４０を開状態にしてしまうことを、規制部３５によって防止することができ、開状態の連通路４０から粒状の吸着剤がこぼれ出ることを防止することができる。

また、上記シート材３０に通水性を備えたことも好ましい。これによると、原水が自重で吸着浄水部２に流れる際には、原水は、シート材３０の非固定端縁部３１を下方に押し流して変形させて開状態にした連通路４０に加えて、シート材３０自体を通って吸着浄水部２に流れ至るようにできるのであり、浄水カートリッジ１に良好な流量性能を備えることができる。また、シート材３０の真下の吸着浄水部２の部位にも隈なく原水を通すことができて原水浄化に偏り無く吸着浄水部２の吸着剤を使用できる。

本発明にあっては、粒状の吸着剤の吸着浄水部からのこぼれを抑制するためのシート材の下面に空気が溜まることが回避でき、浄水カートリッジの流量低下を回避できる、という利点を有する。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。

図２及び３には、本発明の実施形態における一例の浄水器５０を示している。

本例の浄水器５０はいわゆるポット型浄水器５０であって、水道水等の原水を供給して一旦貯留させておく原水貯留部５１と、原水貯留部５１の底部に装着される浄水カートリッジ１と、原水貯留部５１及び浄水カートリッジ１の下方に位置する浄水貯留部５２とで主体を成し、原水貯留部５１内に貯留される原水が自重により浄水カートリッジ１を通過して浄水貯留部５２内にまで流下する際に、浄水カートリッジ１内にて原水が浄化されるようになっている。

浄水器５０は、上端が開口した有底筒型の外容器５３と、外容器５３の上端開口から挿入されて該外容器５３内に配置される同じく上端が開口した有底筒型の内容器５４とを具備している。内容器５４は、外容器５３の半分程度又はそれ以下の深さで形成してあり、外容器５３の上半部に対して所定の隙間５５を除く部分で隙間なく嵌合することで、内容器５４内に上記の原水貯留部５１を形成するとともに、内容器５４の底壁５４ａと外容器５３の底壁５３ａとの間に上記浄水貯留部５２を形成するように設けている。上記隙間５５は浄水貯留部５２から上方に延設されるように形成され、浄水を注ぐ際の注ぎ路として機能する。

内容器５４の上端開口には、上蓋部５６を嵌め込み固定している。上蓋部５６の中央には給水口５７を開口させるとともに、該給水口５７をその上方から塞ぐフラップ５８を設けている。フラップ５８の後端部には軸孔５９を穿設しており、上蓋部５６において給水口５７よりも後方に設置される円柱状の軸６０を上記軸孔５９内に回動自在に嵌合させることで、フラップ５８を給水口５７に対して開閉自在としている。

なお、ここでの前後方向とは、注ぎ路を成す隙間５５が位置する側を前方としたものである。したがって、隙間５５の上端に形成される注ぎ口５５ａが給水口５７の前方に位置し、給水口５７を挟んで注ぎ口５５ａとは反対側に軸６０が位置している。注ぎ口５５ａには、開閉自在な注ぎ蓋６１を設けているが、設けない構造であってもよい。

原水貯留部５１の底面はその最下部５１ａに向けて緩やかに下り傾斜に形成しており、浄水カートリッジ１は、上記原水貯留部５１の最下部５１ａから更に下方に凹設される装着凹段部６２内に上方から嵌め込んで装着される。装着凹段部６２の底部中央は開口させており、装着凹段部６２及びこれの底部の開口を介して（つまり装着凹段部６２内に装着される浄水カートリッジ１を介して）、原水貯留部５１とこれの下方に位置する浄水貯留部５２とが連通する構造である。

浄水カートリッジ１は、カートリッジ容器２８内に浄水部４を収容して構成される。浄水部４は、粒状の吸着剤（図示せず）の吸着作用によって原水を浄化する上流側の吸着浄水部２と、濾過体（図示せず）の濾過作用によって吸着浄水部２を通過した原水を更に浄化する下流側の濾過浄水部３とで構成されている。つまり、浄水部４にはカートリッジ容器２８の上部に設けた原水導入口１７から原水貯留部５１内の原水が導入され、浄水部４を構成する吸着浄水部２と濾過浄水部３とを順に流下させながら順次浄化して浄水を生成し、該浄水はカートリッジ容器２８の下端部に設けた浄水吐出口９から浄水貯留部５２内に吐出される。なお、本例の浄水カートリッジ１内の浄水部４の上方には、内部に充填してあるミネラル剤（図示せず）のミネラル成分を浄水部４内を流れる原水の主流中に添加していくミネラル添加部５が設けられている。

詳しくは、浄水カートリッジ１の下半部に形成される浄水部４は、上下端の開口した円筒状の濾過容器６内に中空糸膜等である濾過体を充填して濾過浄水部３が形成され、上端が開口した有底筒状を成すとともにその底部７ｂの中央から一段低い段部８を延設した吸着容器７の該段部８内に、上記濾過容器６の下端部をその外周面に設けたＯリング１１を介して嵌合させ、更に、内側の濾過容器６の周壁と外側の吸着容器７の周壁との間に活性炭等である粒状の吸着剤を充填させることで吸着浄水部２が形成されている。吸着浄水部２の上端には、充填した粒状の吸着剤が吸着容器７と濾過容器６との間から上方へ逃げないように、吸着浄水部２を覆うようにして可撓性を有したシート材３０が配置されている。なお、カートリッジ容器２８は、浄水カートリッジ１の外殻を成す上記吸着容器７や後述の上カバー１６、また上記外殻内に収めて装着される上記濾過容器６や後述のミネラル容器１５によって構成される。

上記段部８の底壁中央には、段部８に嵌合される濾過容器６の下端開口に対して上下に所定空間を介して対向する浄水吐出口９を開口させている。段部８の周壁の下端にはリブ状の係止突部１０を内方に突出させており、この係止突部１０が濾過容器６の下端面に当たることで、段部８内に嵌合される濾過容器６の下端と浄水吐出口９との間の上記所定空間を規定する。また、段部８の周壁には水平方向を長手方向とするスリット状の空気抜き孔１２を濾過容器６の下端と同一高さとなるように複数設けており、濾過容器６の下端と吸着容器７の段部８との間に溜まった空気が側方の空気抜き孔１２を通じて浄水貯留部５２側に抜ける構造にしている。

また、濾過容器６の周壁から成る隔壁１３には、この隔壁１３を介して水平方向に並設される中央の濾過浄水部３とこれを囲む外周側の吸着浄水部２とを連通させる連通孔１４を、複数設けている。この連通孔１４は、水平方向を長手方向としてスリット状に形成されるもので、濾過容器６が段部８内に嵌合された状態で吸着浄水部２の下端部と同一高さになるように設けている。図示例では、吸着浄水部２の下端と同一高さに一列と、吸着浄水部２の下端から僅かに上方の高さに一列の、上下二列の連通孔１４を設けている。各連通孔１４の幅は、吸着浄水部２内に充填する吸着剤の径よりも小さく設けている。

浄水カートリッジ１の上半部に形成されるミネラル添加部５は、上端が開口した有底筒状を成すとともにその外底面中央には上方に経込んだ凹段部１５ａを設けてあるミネラル容器１５の該凹段部１５ａ内に濾過容器６の上端部を嵌合係止させ、該嵌合係止により濾過容器６上に載置されるミネラル容器１５内にカルシウム剤等である粒状のミネラル剤を充填させ、更に、このミネラル容器１５の上方から、下端が開口したキャップ状の上カバー１６を被せ、該上カバー１６の下端開口縁１６ａを吸着容器７の上端開口縁７ａと係合させることで形成される。ここで、ミネラル容器１５の上端開口縁は上カバー１６の内周面に密着し、ミネラル容器１５と上カバー１６とで囲まれる空間がミネラル添加部５となる。

上カバー１６の周壁であってミネラル容器１５の側方に位置する部分には、小径の原水導入口１７を全周に亘って多数開口させており、これら原水導入口１７を通じて浄水カートリッジ１内に原水が導入される構造である。また、上カバー１６の頂部であって濾過容器６内の濾過浄水部３の真上に位置する部分には、濾過部側排気口１８を上下方向に貫通形成している。ミネラル容器１５の上方に経込んだ凹段部１５ａの底面中央部からは、ミネラル容器１５のミネラル剤を収容する部分を抜けて上方に伸びる細長パイプ状の空気抜き路１９が延設されている。空気抜き路１９の上端開口は、上カバー１６の濾過部側排気口１８に連通接続させる。つまり、ミネラル容器１５の凹段部１５ａに接続される濾過容器６内の濾過浄水部３は、この空気抜き路１９及び濾過部側排気口１８を通じて上方の原水貯留部５１に連通接続される構造である。

また、ミネラル容器１５の外周壁には、スリット状のミネラル溶出孔２０を多数穿設している。このミネラル溶出孔２０は、ミネラル容器１５内の空間であるミネラル添加部５と吸着容器７内の空間である吸着浄水部２とを連通接続させる流路を成すものである。更に、ミネラル容器１５の周壁の上端縁には、下方に凹設した切り欠き２１が周方向に間隔を空けて複数設けてあり、ミネラル容器１５の上端開口縁が上カバー１６の内面に密着したときに、各切り欠き２１が、下方のミネラル溶出孔２０とは別にミネラル添加部５と吸着浄水部２を連通させる空気導入孔２２を成すようにしている。ミネラル溶出孔２０や空気導入孔２２の幅は、充填されるミネラル剤の径よりも小さく設けている。

ここで、上カバー１６の頂部であって濾過部側排気口１８を囲む部分には、周方向に等間隔を隔てて複数の排気口２３を濾過部側排気口１８とは別に上下方向に穿設している。この排気口２３は、ミネラル添加部５内に生じる気泡をカートリッジ外に排出させるものであり、且つ、吸着浄水部２内に生じる気泡をカートリッジ外に排出させる吸着部側排気口２４を兼用したものである。上カバー１６の頂部であって各排気口２３を囲む部分からは、排気口２３の周方向に等間隔を隔てて複数の突起部２５を内方に（即ち下方に）延設しており、ミネラル添加部５内に充填されるミネラル剤が各排気口２３に詰まることを防止している。

上記構成の浄水カートリッジ１を浄水器５０に装着する際、浄水カートリッジ１の浄水部４が形成される下半部を、原水貯留部５１から下方に凹設される上記装着凹段部６２内に嵌め込み、浄水カートリッジ１のミネラル添加部５を形成する上半部を原水貯留部５１の最下部５１ａよりも上方に位置させるのであるが、このとき装着凹段部６２の底部中央の開口を通じて、吸着容器７の段部８の浄水吐出口９や該段部８内に位置する濾過容器６の下端部が下方の浄水貯留部５２側に突出する。

吸着容器７の周壁には、外側方に向けて凸状に形成される弾性変形可能な凸部２６が全周に亘って一体に形成されており、この凸部２６を全周に亘って装着凹段部６２の内周面に弾接させることで、吸着容器７の周壁と装着凹段部６２とを密着させている。また、吸着容器７の段部８の外周面の溝部にはＯリング２７を嵌め込んでおり、このＯリング２７を介して段部８と装着凹段部６２とを密着させている。

そして、上記構成から成る浄水カートリッジ１を備えた本例の浄水器５０を用いて浄水を得ようとする場合は、以下の手順による。即ち、まず上蓋部５６のフラップ５８を上方に回動させて給水口５７を開き、給水口５７を通じて水道水等の原水を原水貯留部５１内に供給する。供給された原水は原水貯留部５１内に一旦貯留されるとともに、上カバー１６の多数の原水導入口１７を通じて浄水カートリッジ１内に導入され、吸着浄水部２およびこれに連通する濾過浄水部３やミネラル添加部５内にまで原水が充填される。

ここで、原水が自重により浄水カートリッジ１内を通って浄水貯留部５２にまで流下していく主流路は、原水導入口１７から流下した後に吸着浄水部２内に一旦溜まって吸着剤の吸着作用により浄化された後に、吸着浄水部２の下端部と連通する連通孔１４を通って濾過浄水部３内に導入され、濾過浄水部３内に充填される濾過体の濾過作用により更に濁り成分を濾過して浄化された後に、浄水カートリッジ１の最下端に開口される浄水吐出口９を通じて下方の浄水貯留部５２内に順次流下していく流路である。この主流路を通過する過程で、吸着作用及び濾過作用による浄水が行われる。

そして、この主流路に対してミネラル添加部５からは、該ミネラル添加部５内に充填された原水にミネラル剤のミネラル成分が溶出して得られた高ミネラル水が、ミネラル溶出孔２０を通じて順次供給されていく。つまり、浄水カートリッジ１内を通過する原水には、吸着作用及び濾過作用による浄水が行われるとともに、ミネラル成分が添加されるものである。

ところで、本例の浄水カートリッジ１には、粒状の吸着剤の吸着浄水部２からの逃げを抑制するためのシート材３０の下面に空気が溜まることを回避し、浄水カートリッジ１の流量低下を回避する工夫が施されている。つまり、図１のように、吸着浄水部２の上端を覆うシート材３０には中空で変形可能なシート材を用い、このシート材３０の端縁をその一部を残してカートリッジ容器２８に固定すると共に、上記一部のシート材３０の非固定端縁部３１で吸着浄水部２の上部に連通する連通路４０を開閉自在にしてある。

詳しくは、本例のシート材３０は、中央が中空部となった円形帯状の平板形状に形成されており、吸着容器７の内面の上端部とこれに対向する濾過容器６の周壁の外面との間を塞ぐように配置されている。そして、この吸着容器７の内面の上端部に対向する濾過容器６の周壁の外面部位には突起状のシート固定部３４が周面に亙って突設されており、シート材３０の内端縁部３２がこのシート固定部３４に固定されている。一方、シート材３０の外端縁部３３は非固定の自由状態とされており、上記非固定端縁部３１を構成する。

ここで、浄水カートリッジ１に通水がされて原水が自重で吸着浄水部２に流れる際には、原水はその水頭圧にてシート材３０の非固定端縁部３１を下方に押し流して変形させ、このシート材３０の非固定端縁部３１と吸着容器７との間に隙間状の連通路４０を形成させる（つまり開状態の連通路４０が形成される）こととなり、この連通路４０を経て吸着浄水部２に流れるようになる（図中実線矢印）。このときには吸着浄水部２に残留して浮き上がった空気は、開状態の連通路４０を経て吸着浄水部２から上方に抜けるようになり、原水導入口１７、または空気導入孔２２やミネラル溶出孔２０を経て排気口２３から、浄水カートリッジ１外に抜けるようになる（図中点線矢印）。つまり、吸着浄水部２の上部に連通する開状態の連通路４０を介して、原水の吸着浄水部２への流れ込みと空気の吸着浄水部２からの排出が同時に且つスムーズに行われることになり、シート材３０の下面に吸着浄水部２に残留した空気が溜まることが回避されるのであって、浄水カートリッジ１の流量低下が回避されると共に、低い圧力でも流量を確保できて安定したろ過性能が実現されている。

また詳しくは、シート材３０は、フェルト、不織布、スポンジ等の発泡体シートを好適に用いることができ、撓み変形可能ではあるが、その自重によっても平板形状から変形しない程度の自己保形性（弾性）を有している。したがって、浄水カートリッジ１が未通水の場合には、シート材３０は略平板状の形状（図中破線で示すシート材３０）を保持して、吸着容器７の内面の上端部とこれに対向する濾過容器６の周壁外面との間を遮蔽した状態になる（つまり連通路４０が閉状態になる）ために、吸着浄水部２の粒状の吸着剤は吸着浄水部２の上方へこぼれ出ることがないようにしている。

更に本例では、上記シート材３０の非固定端縁部３１の上方へのめくれ変形を規制して閉状態の連通路４０を確保する規制部３５を備えている。本例の規制部３５は、吸着容器７の上端開口縁７ａと係合される上カバー１６の下端開口縁１６ａの内径を、吸着容器７の上端開口縁７ａの内径よりも小さく形成することで形成される段部２９にて構成される。この段部２９は平板形状にあるシート材３０の非固定端縁部３１の真上に位置している。したがって、本例では、浄水カートリッジ１の未通水時などに、シート材３０の非固定端縁部３１が上方にめくれ上がって連通路４０を開状態にしてしまうことを、シート材３０の自己保形性（弾性）に加えて、規制部３５によっても防止することがなされており、吸着浄水部２から粒状の吸着剤がこぼれ出ることが効果的に防止されている。更に言うと、この規制部３５によると、吸着浄水部２に流れる原水の乱れなどにて不意に連通路４０に逆流が生じた場合などに、逆流の押し上げによってシート材３０の非固定端縁部３１が上方にめくれ上がるように変形することも防止できるのであり、逆流と共に粒状の吸着剤が吸着浄水部２から上方にこぼれる事態も有効に防止されている。

図４には浄水カートリッジ１の他例を示す。この例の浄水カートリッジ１も図２及び３の浄水器５０に用いることができるものであり、先例とはシート材３０のカートリッジ容器２８への固定構造において異なるのみである。したがって、先例と同様部位には同符号を付して説明を省き、異なる部位についてのみ説明するものとする。

本例のシート材３０はその外端縁部３３が、係合する吸着容器７の上端開口縁７ａと上カバー１６の下端開口縁１６ａとの間に挟持されたことで、カートリッジ容器２８に固定されている。つまり、吸着容器７の上端開口縁７ａと上カバー１６の下端開口縁１６ａがシート固定部３４を構成している。シート材３０の内端縁部３２は非固定の自由状態とされていて上記非固定端縁部３１を構成するのであり、浄水カートリッジ１の通水時に原水にて押し流して変形されると、非固定端縁部３１と濾過容器６との間に隙間状の連通路４０が形成されるようになる。なお、平板状にあるシート材３０の非固定端縁部３１の上方位置にはミネラル容器１５の底面が位置していて規制部３５を構成している。

この例においても先例同様の作用効果を奏し得る。加えてこの例では、元々のカートリッジ容器２８に有する吸着容器７の上端開口縁７ａと上カバー１６の下端開口縁１６ａとをシート材３０のシート固定部３４として用いており、つまり、先例のようにシート材３０の固定のためだけに用いる突起状のシート固定部３４のような部位を新たにカートリッジ容器２８に形成する必要がなく、浄水カートリッジ１に元々有る構成を利用して簡単な構成を確保できるという利点も有している。

また、上記実施形態ではシート材３０に非通水性のシートを用いた例を示したが、上記シート材３０に通水性を備えることが好ましい。これによると、原水が自重で吸着浄水部２に流れる際には、原水は、シート材３０の非固定端縁部３１を下方に押し流して変形させて開状態にした連通路４０に加えて、シート材３０自体を通って吸着浄水部２に流れ至るようにできるのであり、浄水カートリッジ１の流量性能を向上できると共に、シート材３０の真下の吸着浄水部２の部位にも隈なく原水を通すことができて、原水浄化に偏り無く吸着浄水部２の吸着剤を使用できる利点も有する。

本発明の実施の形態の例の浄水カートリッジの側断面図である。 同上の浄水カートリッジを備えた浄水器の側断面図である。 同上の浄水器の分解斜視図である。 本発明の実施の形態の他例の浄水カートリッジの側断面図である。 従来技術の例の浄水カートリッジの側断面図である。

符号の説明

１ 浄水カートリッジ
２ 吸着浄水部
３ 濾過浄水部
４ 浄水部
５ ミネラル添加部
６ 濾過容器
７ 吸着容器
２８ カートリッジ容器
３０ シート材
３１ 非固定端縁部
３４ シート固定部
３５ 規制部
４０ 連通路
５０ 浄水器

Claims (3)

1. カートリッジ容器内に充填してある粒状の吸着剤の吸着作用によって原水を浄化する吸着浄水部を備え、浄水器の上部の原水貯留部と下部の浄水貯留部との間に装着されて原水を吸着浄水部に自重で通過させる浄水カートリッジであって、上記カートリッジ容器内に変形可能なシート材を吸着浄水部の上端を覆うように配置し、シート材の端縁をその一部を残してカートリッジ容器に固定すると共に、上記一部のシート材の非固定端縁部で吸着浄水部の上部に連通する連通路を開閉自在にして成り、上記シート材の非固定端縁部の上方へのめくれ変形を規制して連通路の閉状態を確保する規制部を備えたことを特徴とする浄水カートリッジ。
2. 上記シート材に通水性を備えたことを特徴とする請求項１記載の浄水カートリッジ。
3. 請求項１又は２に記載の浄水カートリッジを具備することを特徴とする浄水器。

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