JP5210817B2 - 浄水カートリッジおよび浄水器 - Google Patents

Description

本発明は、浄水カートリッジおよびそれを備えた浄水器に関する。

従来の浄水器として、ミネラル含有量の異なる活水剤を収容する通水路を複数設けるとともに、それら通水路にそれぞれ通水制御弁を設け、各通水制御弁の開閉を制御することによって、水のミネラル濃度を可変設定するようにしたものが知られている（特許文献１）。
特開平１０−１５５６４号公報

しかしながら、上記特許文献１の浄水器では、複数の通水制御弁を調整して濃度を設定することになるため、設定作業が煩わしいという問題があった。

そこで、本発明は、添加剤濃度をより容易に設定することが可能な浄水カートリッジおよびそれを備えた浄水器を得ることを目的とする。

請求項１の発明にあっては、ケース内に、水を浄化する浄化室と、水に添加する添加剤を収容する添加剤収容室とを形成し、上記添加剤収容室内の上部に空気溜まりを形成して、当該空気溜まりより下方となる浸水領域で、導入された水に上記添加剤を浸すようにし、上記添加剤収容室内には、上記添加剤を、上記浸水領域となる部分から上記空気溜まりとなる部分まで収容し、上記空気溜まりに溜まった空気の圧力を設定することによって上記浸水領域での上記添加剤の浸漬高さを設定する浸漬高さ設定機構を設けたことを特徴とする。

請求項２の発明にあっては、上記浸漬高さ設定機構は、上記空気溜まりから空気を逃がすエア抜き通路に設けられた流体絞りを有することを特徴とする。

請求項３の発明にあっては、上記浸漬高さ設定機構は、上記空気溜まりから空気を逃がすエア抜き通路に設けられた弁であることを特徴とする。

請求項４の発明にあっては、上記浸漬高さ設定機構は、上記空気溜まりに空気を供給する空気ポンプを含むことを特徴とする。

請求項５の発明にあっては、上記ケースに、上記添加剤収容室を迂回して上記浄化室に水を導入する第二導水口を形成したことを特徴とする。

請求項６の発明にあっては、上記ケースに、上記添加剤収容室内に原水を導入する導入口を形成し、上記導水口を上記第二導水口より上方に配置し、前記添加剤収容室の下方に位置する中間室の周壁をなすアッパケースの周壁の下部には前記第二導水口が位置することを特徴とする。

請求項７の発明にあっては、導入された原水を少なくとも浄化した浄水を得る上記浄水カートリッジを、着脱可能に装着した浄水器である。

請求項８の発明にあっては、導入された原水を少なくとも浄化した浄水を得る浄水カートリッジを、着脱可能に装着した浄水器において、浄水カートリッジは、ケース内に、水を浄化する浄化室と、水に添加する添加剤を収容する添加剤収容室とを形成し、上記添加剤収容室内の上部に空気溜まりを形成して、当該空気溜まりより下方となる浸水領域で、導入された水に上記添加剤を浸すようにし、上記添加剤収容室内に、上記添加剤を、上記浸水領域となる部分から上記空気溜まりとなる部分まで収容したものであり、上記浄水器の本体部に、上記空気溜まりに空気を供給する空気ポンプを含み、上記空気溜まりに溜まった空気の圧力を設定することによって上記浸水領域での上記添加剤の浸漬高さを設定する浸漬高さ設定機構を、設けたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、浸漬高さ設定機構によって空気溜まりに溜まった空気の圧力を設定することで、添加剤収容室内に収容した添加剤が水に浸漬する浸漬高さを設定し、これにより添加剤濃度を設定することができる。よって、複数設けた制御弁の開閉を調整して添加剤濃度を設定する場合に比べて、より容易に添加剤濃度を設定できるようになる。

請求項２の発明によれば、浸漬高さ設定機構をより簡素な構成として得ることができる。

請求項３の発明によれば、弁を設けて通流抵抗を高めやすくなる分、空気溜まりに溜まった空気の圧力を高めて浸漬高さを低くしやすくなり、以て、添加剤濃度をより低く設定しやすくなる。

請求項４の発明によれば、空気ポンプを設けた分、空気溜まりに溜まった空気の圧力をより一層高めて浸漬高さをより低くしやすくなり、以て添加剤濃度をより一層低く設定することができる。また、空気ポンプを制御することで、浸漬高さをより容易に可変設定することも可能となる。

請求項５の発明によれば、導水口から導入されて添加剤収容室内を流れる水と、第二導水口から導入されて添加剤収容室をバイパスする水とを分流することで、添加剤収容室内の水の流量を調整しやすくなって、添加剤濃度の調整精度を高めやすくなる。

請求項６の発明によれば、ケースに、添加剤収容室内に原水を導入する導入口を形成し、導水口を第二導水口より高い位置に配置し、添加剤収容室の下方に位置する中間室の周壁をなすアッパケースの周壁の下部には第二導水口が位置することで、水頭差や水の動圧等によって導水口での水の流量、すなわち添加剤収容室内での水の流量が必要以上に増大するのを抑制することができる。

請求項７の発明によれば、上記作用効果を奏する浄水カートリッジを装備した浄水器を得ることができる。

請求項８の発明によれば、空気ポンプを設けた分、空気溜まりに溜まった空気の圧力をより一層高めて浸漬高さをより低くしやすくなり、以て添加剤濃度をより一層低く設定することができる。また、空気ポンプを制御することで、浸漬高さをより容易に可変設定することも可能となる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の複数の実施形態には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、それら同様の構成要素には共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）図１〜図３は、本発明の第１実施形態を示しており、図１は、浄水器の断面図、図２は、浄水カートリッジの断面図、図３は、浄水カートリッジの断面図であって、（ａ）は空気に対する通流抵抗の比較的大きい流体絞り要素としてのキャップを設けた状態を示す図、（ｂ）は通流抵抗の比較的小さいキャップを設けた状態を示す図である。

まずは、図１を参照して、本実施形態にかかる浄水器１の概略構成について説明する。この浄水器１は、ポット型浄水器として構成されている。略有底筒状のポットケース２の筒内には、略有底筒状の隔壁体３が収容されており、この隔壁体３によって、ポットケース２の筒内が、上側の略半分をなす原水室４と下側の略半分をなす浄水室５とに区画されている。

隔壁体３の底壁３ａには、下方に向けて凹設された略円筒状の凹部３ｂが形成されている。この凹部３ｂに、略円筒状の浄水カートリッジ６が、上方から奥まで差し込まれて嵌着される。凹部３ｂの奥壁３ｃには、開口３ｄが形成されている。

浄水カートリッジ６が凹部３ｂに嵌着された状態では、浄水カートリッジ６の上部６ａが原水室４内に露出し、この上部６ａでケース７に形成された導水口７ａ，７ｂが原水室４に臨むようになっている。第二導水口７ｂは、底壁３ａの近傍に設置されている。また、この状態では、浄水カートリッジ６の下端部６ｂが、開口３ｄから浄水室５内に露出し、この下端部６ｂでケース７に形成された排水口７ｃが浄水室５に臨むようになっている。原水室４内の原水は、導水口７ａ，７ｂから浄水カートリッジ６内に導入され、少なくとも浄化された後に、排水口７ｃから浄水室５内に排出される。

原水室４の上方には、給水口８ａの形成された天壁８が配置されている。給水口８ａは、天壁８に回動可能に取り付けられた上開き式の蓋９によって、開閉可能に塞がれている。原水は、蓋９を上方に開いた状態で給水口８ａを介して原水室４内に供給される。

また、隔壁体３の側壁３ｅとポットケース２との間には、浄水室５から上方に向けて伸びる通路１０が形成されており、ポットケース２または天壁８には、通路１０の上端部となる位置に、注水口１０ａを形成してある。本実施形態では、ポットケース２を注水口１０ａが下方となるように傾倒させることで（図１ではポットケース２を時計回り方向に傾倒させることで）、浄水室５内に貯留された浄水を、通路１０を経て注水口１０ａから排出させる。なお、本実施形態では、注水口１０ａは、ポットケース２あるいは天壁８に回動可能に支持された上開き式の蓋１１によって、開閉可能に塞がれている。この場合、ポットケース２を傾けたときに、蓋１１を自重や水の動圧等によって回動させ、注水口１０ａを開放するように構成することができる。

次に、図２，図３を参照して、浄水カートリッジ６の構成について説明する。浄水カートリッジ６は、略円筒形状に形成されており、当該円筒形状の中心軸Ａｘ（図１，図２参照）が上下方向に沿う姿勢で使用される。ケース７は、使用状態で上部をなすアッパケース１２と、下部をなすロワケース１３とを有し、アッパケース１２の下縁とロワケース１３の上縁とを相互に結合して略円筒状の外形状を呈している。なお、以下では、使用状態における浄水カートリッジ６の円筒形状を基準として、上下方向、軸方向、周方向、および径方向を規定する。

ケース７内は、隔壁１４と、この隔壁１４に対して間隔をあけて下方に配置されるシート１５とによって、上下方向（軸方向）に大きく３箇所の空間に分けられており、このうち最上部が添加剤１６を収容する添加剤収容室Ｓ１、最下部が水を浄化する浄化室Ｓ２、中間部が中間室Ｓ３となっている。

添加剤収容室Ｓ１は、アッパケース１２と隔壁１４とによって囲まれて形成されている。アッパケース１２は、ケース７の周壁上部をなす周壁１２ａと、ケース７の天壁をなす天壁１２ｂと、天壁１２ｂの中央部から浄水カートリッジ６の中心軸Ａｘに略沿って下方に伸びる内筒１２ｃと、を有している。そして、このアッパケース１２に、その筒内の下部を塞ぐように隔壁１４が取り付けられている。すなわち、本実施形態では、アッパケース１２の筒内に、周壁１２ａ、天壁１２ｂ、内筒１２ｃ、および隔壁１４で囲まれた断面略円環状の空間として、添加剤収容室Ｓ１が形成されている。この添加剤収容室Ｓ１には、例えば直径数ミリ程度の粒状カルシウム等の添加剤１６が収容される。

周壁１２ａには、側面視で略矩形の導水口７ａが形成されている。この導水口７ａにはインサート成形等することで透水性のメッシュ１７が張られており、添加剤１６が導水口７ａから零れ出るのが抑制されている。また、内筒１２ｃには、その下端から上方に向けて伸びるスリット状の切欠１２ｄが形成されている。切欠１２ｄの幅は、添加剤１６の粒径より小さく設定され、これにより、添加剤１６が切欠１２ｄから零れ出るのが抑制されている。なお、本実施形態では、切欠１２ｄの上縁１２ｅの軸方向の位置と、導水口７ａの上縁１２ｆの軸方向の位置とを、ほぼ同じにしてある。

また、隔壁１４の底壁部１４ａの中央部には上方に向けて略円錐状に突出する突出部１４ｂが形成されており、この突出部１４ｂの中央部には上方に向けて突出して内筒１２ｃが挿通される筒部１４ｃが形成されている。そして、底壁部１４ａには添加剤収容室Ｓ１からの排水口として浄水カートリッジ６の中心軸Ａｘから放射状に伸びる複数のスリット１４ｄが形成されている。このスリット１４ｄの幅も、添加剤１６の粒径より小さく設定され、これにより添加剤１６がスリット１４ｄから零れ出るのが抑制されている。

以上の構成を備える添加剤収容室Ｓ１では、原水室４から導水口７ａまたは第二導水口７ｂを介して添加剤収容室Ｓ１内に導入された原水に添加剤１６が溶出し、添加剤の添加された水が添加剤収容室Ｓ１から隔壁１４のスリット１４ｄを介して中間室Ｓ３に流出する。

ここで、本実施形態では、添加剤収容室Ｓ１の上部に空気を閉じこめる空気溜まりＡａを形成し、これにより、空気溜まりＡａ内、すなわち添加剤収容室Ｓ１の上部に存在する添加剤１６については、水に浸漬させないようにしている。すなわち、周壁１２ａ、天壁１２ｂ、および内筒１２ｃで構成される凹部１８は、下方に向けて開放されるのみで、上方に向けては空気の抜け道は無いため、導水口７ａから添加剤収容室Ｓ１内に水が浸入し、原水室４に貯留された水に浄水カートリッジ６の上部６ａが全て漬かった状態（すなわち水没した状態）となっても、この凹部１８に空気が溜まり、空気溜まりＡａ内にある添加剤１６の被水を防ぐことができるのである。すなわち、浸水領域Ａｗの上限Ｌより下方に位置する添加剤１６が水に浸かり、上限Ｌより上方に位置する添加剤１６は水に浸からないことになる。

かかる構成では、下方に位置する添加剤１６が水に浸かって溶出すると、上方に位置する添加剤１６が重力で下方に降下して浸水領域Ａｗに自動的に補給されることになる。よって、添加剤収容室Ｓ１に収容した添加剤１６を下側に配置されたものから順次使用することができるようになるため、浄水カートリッジ内に収容した添加剤が全体的に浸水したり被水したりする構成に比べて、添加剤１６の使用可能期間をより長くとりやすくなる上、浄水カートリッジ６の使用初期と使用後期とで添加剤の濃度差をより小さく抑えやすくなる。また、本実施形態によれば、浸水領域Ａｗの高さによって添加剤１６の浸漬高さを設定し、これにより添加剤濃度の最大値を設定することができる。すなわち、添加剤１６が必要以上に水に溶け出すのを抑制することができる。

中間室Ｓ３の周壁をなすアッパケース１２の周壁１２ａの下部には、周方向に略一定間隔をあけて第二導水口７ｂが複数形成されている。よって、中間室Ｓ３には、原水室４からこの第二導水口７ｂを介して原水が導入されるとともに、添加剤収容室Ｓ１からスリット１４ｄを介して添加剤の添加された水が導入され、これらの水が中間室Ｓ３の下方に配置された浄化室Ｓ２（の吸着処理室Ｓ２１）に導入される。すなわち、本実施形態では、第二導水口７ｂから中間室Ｓ３に導入された原水は、添加剤収容室Ｓ１を迂回することとなっている。このように、添加剤収容室Ｓ１内を流れる水と、添加剤収容室Ｓ１をバイパスする水とを分流することで、添加剤収容室Ｓ１内を流れる水の流量と、添加剤収容室Ｓ１をバイパスする水の流量とを独立して設定することができ、以て、添加剤濃度の調整精度を高めやすくすることができる。

また、本実施形態では、第二導水口７ｂを導水口７ａより下方に配置している。このため、導水口７ａと第二導水口７ｂとの高さの差による水頭差と、原水室４に給水された当初に隔壁体３の底壁３ａに近い位置にある第二導水口７ｂに到達する水の動圧とによって、水は導水口７ａに比べて第二導水口７ｂから、より入りやすくなっている。したがって、特に原水室４に給水された当初においては、導水口７ａでの水の流量を比較的少なくすることができ、添加剤収容室Ｓ１内の水の流量を少なく調整しやすくなる。

さらに、本実施形態では、添加剤収容室Ｓ１を第二導水口７ｂより上方に配置してある。このため、原水室４の水位が添加剤収容室Ｓ１の下端より低くなった後は、第二導水口７ｂからのみ浄水カートリッジ６内に水が流入することになり、添加剤収容室Ｓ１内を通過せず添加剤１６が含まれない水によって中間室Ｓ３より下流側（中間室Ｓ３や浄化室Ｓ２内等）で添加剤１６の排出を促進して添加剤１６が残留するのを抑制することができる。よって、次の使用時に、残留した添加剤１６によって添加剤濃度が設定値より高くなるのを抑制して、所望の添加剤濃度を得やすくなる。

中間室Ｓ３の下に配置される浄化室Ｓ２は、浄水カートリッジ６の中心軸Ａｘに沿う位置に配置された略円筒状の筒体１９によって、径方向に仕切られており、本実施形態では、筒体１９の外周側を吸着剤（例えば粒状あるいは粉状の活性炭等）２０が収容された吸着処理室Ｓ２１とし、筒体１９の筒内を濾過材（例えば逆Ｕ字状に湾曲された中空糸膜等）２１が収容された濾過処理室Ｓ２２としている。かかる構成では、中間室Ｓ３から導入された水は、吸着処理室Ｓ２１および濾過処理室Ｓ２２をこの順に経由して、下端部６ｂの排水口７ｃから排出されるようになっている。筒体１９は、ケース７の底壁をなすロワケース１３の底壁１３ａの中央部に形成された下方に凹む凹部１３ｂに嵌入され、これにより、浄水カートリッジ６の中心軸Ａｘに沿って上下方向に立設されている。

吸着処理室Ｓ２１は、ケース７の周壁下部をなすロワケース１３の周壁１３ｃ、筒体１９、底壁１３ａ、およびシート１５で囲まれて、略円環状の断面を有する筒状に形成されている。シート１５は、例えば不織布で構成することができる。本実施形態では、シート１５は、リング状に形成されて筒体１９を取り囲んでおり、その外縁部１５ａをアッパケース１２とロワケース１３との間に挟み込むようにしてケース７に固定してある。一方、内縁部１５ｂは自由端として、水が中間室Ｓ３からこの内縁部１５ｂと筒体１９との間の隙間を経て吸着処理室Ｓ２１内に導入されるようにしてある。なお、シート１５を透水性素材によって構成し、水を透過させるようにしてもよい。また、本実施形態では、筒体１９の上端に、キャップ２２を装着し、このキャップ２２から径外側に張り出すフランジ部２２ａによって、シート１５の内縁部１５ｂがフランジ部２２ａより上方には反り返らないようにしている。かかる構成により、浄水カートリッジ６を浄水器１から取り外した状態で傾けたり上下逆転させたりした場合にあっても、シート１５がフランジ部２２ａに係止されて隙間が塞がれるため、吸着処理室Ｓ２１から吸着剤２０が中間室Ｓ３側に漏出するのを抑制することができる。

筒体１９の下部には、連通口１９ａが形成されており、この連通口１９ａによって、吸着処理室Ｓ２１と濾過処理室Ｓ２２とが連通されている。吸着処理室Ｓ２１内で吸着剤２０に不純物を吸着させて除去した水は、連通口１９ａを介して濾過処理室Ｓ２２内に導入される。

濾過処理室Ｓ２２には、濾過材２１としての細いストロー状の中空糸膜が、多数束ねられて略逆Ｕ字状に湾曲させた状態で収容されている。濾過処理室Ｓ２２内から中空糸膜の膜壁を通過して膜内に透過した水は、膜内を通って濾過処理室Ｓ２２の下端部に流出し、排水口７ｃから浄水室５に流出する。水が中空糸膜の膜壁を通過する際に、水に含まれる不純物が濾過される。濾過材２１としての中空糸膜は、連通口１９ａより下方で接着剤（図示せず）によって隙間を埋められつつ筒体１９に固定されており、この接着剤によって、濾過処理室Ｓ２２内から中空糸膜を通過せずに直接流出するのが阻止されている。

また、浄水カートリッジ６内の各部に不本意に空気が溜まると、所望の流量が得られなくなって、浄水が得られるまでに時間がかかったり、所望の添加剤濃度が得られなくなったりする虞がある。そこで、本実施形態では、浄水カートリッジ６の中心軸Ａｘに略沿って、エア抜き通路を形成してある。

具体的には、アッパケース１２の天壁１２ｂの中央部には、内筒１２ｃの上端側（奥側）と外部とを連通する略円形の貫通孔１２ｉが形成されており、この貫通孔１２ｉを塞ぐようにキャップ２８が嵌着されている。キャップ２８は、略円板状の板部２８ａと、板部２８ａの周縁部から上方に突出する突起部２８ｃとを有しており、板部２８ａの中央部には、貫通孔２８ｂが形成されている。本実施形態では、この貫通孔２８ｂがエア抜き孔として機能する。

筒体１９の上端に嵌着されたキャップ２２は、上方に向かうにつれて細くなる円錐部２２ｂと、円錐部２２ｂの頂上から上方に向けて伸びる円筒部２２ｃとを有しており、円筒部２２ｃの先端を内筒１２ｃの内部まで延設してある。したがって、濾過処理室Ｓ２２内の空気は、円錐部２２ｂ、円筒部２２ｃ、および内筒１２ｃの筒内を経て、貫通孔２８ｂから排出される。

吸着処理室Ｓ２１および中間室Ｓ３内の空気は、隔壁１４の突出部１４ｂに沿って上昇しながら浄水カートリッジ６の中心軸Ａｘ側に移動し、切欠１２ｄを経て内筒１２ｃの筒内に入り、貫通孔２８ｂから排出される。

添加剤収容室Ｓ１内の空気は、凹部１８（空気溜まりＡａ）内に溜まるものを除き、切欠１２ｄから、内筒１２ｃの筒内を経て、貫通孔２８ｂから排出される。

そして、本実施形態では、空気溜まりＡａ内の空気の圧力を設定することによって、浸水領域Ａｗでの添加剤１６の浸漬高さＤを設定する浸漬高さ設定機構を設けてある。本実施形態では、エア抜き孔としての貫通孔２８ｂを有するキャップ２８を、浸漬高さ設定機構として用いてある。すなわち、上述したように、貫通孔２８ｂはエア抜き通路（本実施形態ではエア抜き通路の終端部）に設けられており、添加剤収容室Ｓ１の空気も、このエア抜き通路を介して浄水カートリッジ６外に排出される構成となっているため、貫通孔２８ｂにおける空気の通流抵抗が大きいほど、その上流側となる空気溜まりＡａ内の空気の圧力が高くなり、以て、空気溜まりＡａの下限、すなわち浸水領域Ａｗの上限Ｌの位置を下方に下げて、添加剤１６の浸水高さＤを低くすることができるのである。浸水高さＤが低いほど、浸水する添加剤１６の量が少なくなるから、添加剤濃度が低くなる。本実施形態では、貫通孔２８ｂが流体絞りに相当する。流体絞りとしての貫通孔２８ｂは、例えばオリフィスやチョーク絞り等として構成される。

図３の（ａ）は、浄水カートリッジ６に、貫通孔２８ｂが一つだけ形成されて空気の通流抵抗が比較的高いキャップ２８を装着した状態を示しており、図３の（ｂ）は、貫通孔２８ｂが二つ形成されて空気の通流抵抗が比較的低いキャップ２８Ａを装着した状態を示している。

キャップ２８には、貫通孔２８ｂが一つだけ形成されているから、図３の（ａ）の状態では、エア抜き通路における空気の通流抵抗が比較的高い状態となる。したがって、この場合は、空気が比較的抜けにくくなって空気溜まりＡａの内圧が比較的高くなり、空気溜まりＡａの下限、すなわち浸水領域Ａｗの上限Ｌの位置が比較的下方となって、添加剤１６の浸漬高さＤが比較的低くなる。よってこの場合は、添加剤濃度が比較的低くなる。

キャップ２８Ａには、貫通孔２８ｂが二つ形成されているから、図３の（ｂ）の状態では、エア抜き通路における空気の通流抵抗が比較的低い状態となる。したがって、この場合は、空気が比較的抜けやすくなって空気溜まりＡａの内圧が比較的高くなり、空気溜まりＡａの下限、すなわち浸水領域Ａｗの上限Ｌの位置が比較的上方となって、添加剤１６の浸漬高さＤが比較的高くなる。よってこの場合は、添加剤濃度が比較的高くなる。

なお、エア抜き通路の通流抵抗は、キャップ２８の貫通孔２８ｂの孔径によっても変化させることができる。すなわち、孔径を大きくして（貫通孔の孔径の大きなキャップを用いて）通流抵抗を低くしたり、孔径を小さくして（貫通孔の孔径の小さなキャップを用いて）通流抵抗を高くしたりすることが可能である。

また、図３の（ａ）に示すように、本実施形態では、浸水領域Ａｗの上限Ｌを、導水口７ａが形成されている高さで維持できるようになっている。これは、導水口７ａに適宜な大きさの隙間（所謂メッシュサイズ）を有するメッシュ１７を張った場合に、メッシュ１７内部の空気の圧力とメッシュ１７外部の水の圧力がメッシュ１７を挟んで釣り合ったところで、水がメッシュ１７の隙間内に留まり、メッシュ１７の外側に水が存在し、メッシュ１７の内側に空気が存在する状態では、当該メッシュ１７が空気と水との境界となる現象を利用したものである。なお、上限Ｌより下方では、メッシュ１７の内外とも水が存在し、メッシュ１７の隙間を介して水が通流することができる。

以上、説明したように、本実施形態では、添加剤収容室Ｓ１内の上部に空気溜まりＡａを形成して、当該空気溜まりＡａより下方となる浸水領域Ａｗで、導入された水に添加剤１６を浸すようにした。添加剤収容室Ｓ１内には、添加剤１６を、浸水領域Ａｗとなる部分から空気溜まりＡａとなる部分まで収容し、空気溜まりＡａ内にある添加剤１６を浸水あるいは被水しない状態で維持できる。そして、浸水領域Ａｗ内にある添加剤１６が水に浸かって溶出すると、それより上方に位置する添加剤１６が重力で下方に降下して浸水領域Ａｗに自動的に補給されることになる。よって、添加剤収容室Ｓ１に収容した添加剤１６を下側に配置されたものから順次使用することができるようになるため、浄水カートリッジ内に収容した添加剤が全体的に浸水したり被水したりする構成に比べて、添加剤１６の使用可能期間をより長くとりやすくなる上、浄水カートリッジ６の使用初期と使用後期とで添加剤の濃度の変動をより小さく抑えやすくなる。

そして、本実施形態では、空気溜まりＡａに溜まった空気の圧力を設定することによって浸水領域Ａｗでの１６添加剤の浸漬高さＤを設定する浸漬高さ設定機構として、エア抜き通路に設けられた流体絞りとしての貫通孔２８ｂを有するキャップ２８，２８Ａを設けてある。よって、貫通孔２８ｄのスペック（大きさ、長さ等）を適宜に設定することで空気溜まりＡａの内圧を設定し、これにより、浸水領域Ａｗでの添加剤１６の浸漬高さＤを設定することができる。したがって、バルブ等を設けて流量を変化させる構成に比べて、添加剤濃度を可変設定できる構成を、より簡素な構成として得ることができる。なお、添加剤としてカルシウム等を用いた場合には、水の硬度を可変設定することができる。

また、本実施形態では、浸漬高さ設定機構としてのキャップ２８，２８Ａを、アッパケース１２（ケース７）に着脱可能に装着した。よって、貫通孔２８ｂによる通流抵抗の異なるキャップ２８，２８Ａを比較的容易に交換して、空気溜まりＡａの内圧を可変設定し、以て、添加剤１６の濃度を可変設定することができる。

また、本実施形態では、ケース７に、添加剤収容室Ｓ１を迂回して浄化室Ｓ２に水を導入させる第二導水口７ｂを形成した。よって、添加剤収容室Ｓ１を通過させる水と、添加剤収容室Ｓ１をバイパスする水とを分流することで、添加剤収容室Ｓ１内を流れる水の流量と、添加剤収容室Ｓ１をバイパスする水の流量とを独立して設定することができ、以て、添加剤収容室Ｓ１内の水の流量を濃度調整に適した値に設定しやすくなって、添加剤濃度の調整精度を高めやすくなる。

また、本実施形態では、導水口７ａを第二導水口７ｂより上方に配置した。このため、導水口７ａと第二導水口７ｂとの高さの差による水頭差と、原水室４に給水された当初に隔壁体３の底壁３ａに近い位置にある第二導水口７ｂに到達する水の動圧とによって、水は導水口７ａに比べて第二導水口７ｂから、より入りやすくなる。したがって、特に原水室４に給水された当初においては、導水口７ａでの水の流量を比較的少なくすることができ、添加剤収容室Ｓ１内で水の流量が必要以上に増大して添加剤濃度に影響が出る（濃度が高くなったり低くなったりする）のを抑制することができる。

（第２実施形態）図４および図５は、本発明の第２実施形態を示しており、図４は、本実施形態にかかる浄水カートリッジの断面図、図５は、図４のV部の拡大図である。

本実施形態では、上記第１実施形態にかかる浄水カートリッジ６に、キャップ２８，２８Ａに替えて浸漬高さ設定機構としてのキャップ２８Ｂを装着したものである。このキャップ２８Ｂを装着した図５に示す浄水カートリッジ６も、図１に示したのと同様に、浄水器１に装着して使用することができる。

キャップ２８Ｂは、下方から上方への空気の通流を許容し、かつ上方から下方へ向けての空気あるいは水の通流を規制する弁（一方向弁、逆止弁）として構成されており、貫通孔２８ｂを弁体２９で開閉可能に塞ぐものである。弁体２９は、板部２８ａの中央部に形成された貫通孔２８ｄに嵌着される棒状部２９ａと、棒状部２９ａの上端部からやや斜め下方に向けて傘状に拡がる平面視で略円形の傘部２９ｂと、を有しており、傘部２９ｂによって、複数の貫通孔２８ｂの全てが上方から覆われるようになっている。棒状部２９ａの貫通孔２８ｄから下方に抜け出した先端部には張出部２９ｃが形成され、棒状部２９ａの抜け止めとして機能している。弁体２９は、エラストマ等の弾性（可撓性）を有する材料によって形成されており、板部２８ａに取り付けた状態では、弁体２９の弾性によって傘部２９ｂの周縁部（先端縁）が板部２８ａに押し付けられて密着し、シールするようになっている。すなわち、かかる構成では、板部２８ａの上面が弁座として機能し、板部２８ａに押し付けられる力が、予荷重（セット荷重）となっている。

すなわち、本実施形態では、キャップ２８Ｂより上流側（すなわち下方）の空気の圧力が高まり、弁体２９（の傘部２９ｂ）の予荷重に抗して当該傘部２９ｂ押し上げられたときに、空気が排出されることになる。したがって、本実施形態では、この傘部２９ｂの予荷重の分だけ、空気溜まりＡａの内圧が高くなり、空気溜まりＡａの下限、すなわち浸水領域Ａｗの上限Ｌの位置が比較的下方となって、添加剤１６の浸漬高さＤが比較的低くなる。よってこの場合は、添加剤濃度をより低く設定しやすくなる。また、弁体２９の予荷重を設定することで、空気溜まりＡａ内の内圧、ひいては添加剤濃度を、より精度良く設定しやすくなる。

また、本実施形態でも、浸漬高さ設定機構としてのキャップ２８Ｂを、アッパケース１２（ケース７）に着脱可能に装着した。よって、弁体２９の予荷重の異なるものを比較的容易に交換して、空気溜まりＡａの内圧を可変設定し、以て、添加剤１６の濃度を可変設定することができる。

（第３実施形態）図６は、本発明の第３実施形態にかかる浄水器の断面図である。

本実施形態では、浄水器１Ｃに、空気ポンプ３０ｐを含む浸漬高さ設定機構としてのポンプユニット３０を設け、このポンプユニット３０から、配管３０ａを介して浄水カートリッジ６Ｃの空気溜まりＡａ内に空気が供給されるようにしてある。

具体的には、浄水器１Ｃの本体部の一部をなす隔壁体３の側壁３ｅに、内方に向けて突出して平面視で略Ｄ字状となる棚板部３ｆが形成されており、ポンプユニット３０は、この棚板部３ｆ上に載置されて固定されている。配管３０ａの下端部は、浄水カートリッジ６のアッパケース１２Ｃの天壁１２ｂから下方に突出する筒部１２ｊに、シールが確保された状態で差し込まれている。

ポンプユニット３０には、例えば比較的小型の容積型ポンプとして構成される空気ポンプ３０ｐの他、空気ポンプ３０ｐを駆動するモータ等のアクチュエータ、空気圧を調整する制御弁、所定圧力以上になると空気圧回路を開放するリリーフ弁、圧力センサ、タイマ、モータや制御弁の動作を制御する制御回路、電池等の電源、操作つまみ、スイッチ等を装備することができる（空気ポンプ３０ｐ以外は図示せず）。

浄水カートリッジ６には、エア抜き孔として、内筒１２ｃの上端部に貫通孔１２ｋが形成されている。

上記構成では、ポンプユニット３０によって、空気溜まりＡａの内圧を可変設定し、以て、添加剤１６の濃度を可変設定することができる。使用に際しては、まずは、使用者がスイッチや操作つまみを操作して、添加剤濃度を高くするか低くするかを設定する。ポンプユニット３０は、この設定に応じて、供給する空気の圧力や供給量を制御する。添加剤濃度を高くするように設定された場合には、供給する空気の圧力や供給量を少なく制御することで、空気溜まりＡａの内圧を下げて空気溜まりＡａの下限、すなわち浸水領域Ａｗの上限Ｌの位置を下げ、添加剤１６の浸漬高さＤを低くする。逆に、添加剤濃度が低く設定された場合には、供給する空気の圧力や供給量を多く制御することで、空気溜まりＡａの内圧を高めて空気溜まりＡａの下限、すなわち浸水領域Ａｗの上限Ｌの位置を上げ、添加剤１６の浸漬高さＤを高くする。

なお、空気ポンプ３０ｐから吐出される空気の圧力は、水が浄水カートリッジ６Ｃを通過する際に、浄水カートリッジ６Ｃ内の浄化室Ｓ２に充填されている吸着剤１０との充分な接触時間を確保できて、浄化性能を発揮できる流量を維持できるような圧力に設定するのが好ましい。

また、空気を供給するに際しては、圧力センサによる圧力検知結果に基づいて空気ポンプ３０ｐや制御弁をフィードバック制御してもよいし、電磁ソレノイド式の制御弁等を用いて圧力を可変制御してもよい。また、タイマによって、空気を供給する期間やタイミングを制御してもよいし、所定時間経過後に電源を切るようにしてもよい。この場合、電源を切るタイミングは、原水室４内の水の全量に対する浄水カートリッジ６Ｃによる処理が完了して浄水カートリッジ６Ｃから浄水室５内に水が排出されるのが完了するよりも後となるようにするのが好適である。

以上の本実施形態によれば、空気ポンプ３０ｐを含むポンプユニット３０を設けた分、空気溜まりＡａに溜まった空気の圧力をより一層高めて浸漬高さＤをより低くしやすくなり、以て添加剤濃度をより一層低く設定することができる。また、空気ポンプ３０ｐその他の制御によって、空気溜まりＡａの空気の内圧をより容易にかつより緻密に制御することができ、所望の添加剤濃度を得やすくなる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。例えば、浄水カートリッジを円筒形以外の形状としてもよいし、浸漬高さ可変部材を有底円筒状以外の形状としてもよい。また、添加剤収容室や、浄化室、導水口、第二導水口、その他細部のスペック（形状、大きさ、レイアウト、収容物等）も適宜に変更可能である。また、空気ポンプを含む浸漬高さ設定機構を、浄水カートリッジに装備してもよい。この場合に、当該浸漬高さ設定機構を、浄水カートリッジに着脱可能に装着するようにしてもよい。

本発明の実施形態にかかる浄水器の断面図である。 本発明の第１実施形態にかかる浄水カートリッジの断面図である。 本発明の第１実施形態にかかる浄水カートリッジの断面図であって、（ａ）は空気に対する通流抵抗の比較的大きい流体絞り要素としてのキャップを設けた状態を示す図、（ｂ）は通流抵抗の比較的小さいキャップを設けた状態を示す図である。 本発明の第２実施形態にかかる浄水カートリッジの断面図である。 図４のV部の拡大図である。 本発明の第３実施形態にかかる浄水器の断面図である。

符号の説明

１，１Ｃ 浄水器
３ 隔壁体（本体部）
６，６Ｃ 浄水カートリッジ
７，７Ｃ ケース
７ａ 導水口
７ｂ 第二導水口
１６ 添加剤
２８，２８Ａ キャップ（浸漬高さ設定機構）
２８ｂ 貫通孔（流体絞り）
２８Ｂ キャップ（弁、浸漬高さ設定機構）
２９ 弁体
３０ ポンプユニット（浸漬高さ設定機構）
３０ｐ 空気ポンプ
Ａａ 空気溜まり
Ａｗ 浸水領域
Ｄ 浸漬高さ
Ｌ 浸水領域の上限（空気溜まりの下限）
Ｓ１ 添加剤収容室
Ｓ２ 浄化室

Claims (8)

1. ケース内に、水を浄化する浄化室と、水に添加する添加剤を収容する添加剤収容室とを形成し、
   前記添加剤収容室内の上部に空気溜まりを形成して、当該空気溜まりより下方となる浸水領域で、導入された水に前記添加剤を浸すようにし、
   前記添加剤収容室内には、前記添加剤を、前記浸水領域となる部分から前記空気溜まりとなる部分まで収容し、
   前記空気溜まりに溜まった空気の圧力を設定することによって前記浸水領域での前記添加剤の浸漬高さを設定する浸漬高さ設定機構を設けたことを特徴とする浄水カートリッジ。
2. 前記浸漬高さ設定機構は、前記空気溜まりから空気を逃がすエア抜き通路に設けられた流体絞りを有することを特徴とする請求項１に記載の浄水カートリッジ。
3. 前記浸漬高さ設定機構は、前記空気溜まりから空気を逃がすエア抜き通路に設けられた弁であることを特徴とする請求項１に記載の浄水カートリッジ。
4. 前記浸漬高さ設定機構は、前記空気溜まりに空気を供給する空気ポンプを含むことを特徴とする請求項１に記載の浄水カートリッジ。
5. 前記ケースに、前記添加剤収容室を迂回して前記浄化室に水を導入する第二導水口を形成したことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一つに記載の浄水カートリッジ。
6. 前記ケースに、前記添加剤収容室内に原水を導入する導入口を形成し、前記導水口を前記第二導水口より上方に配置し、前記添加剤収容室の下方に位置する中間室の周壁をなすアッパケースの周壁の下部には前記第二導水口が位置することを特徴とする請求項５に記載の浄水カートリッジ。
7. 導入された原水を少なくとも浄化した浄水を得る請求項１〜６のうちいずれか一つに記載の浄水カートリッジを、着脱可能に装着した浄水器。
8. 導入された原水を少なくとも浄化した浄水を得る浄水カートリッジを、着脱可能に装着した浄水器において、
   浄水カートリッジは、
   ケース内に、水を浄化する浄化室と、水に添加する添加剤を収容する添加剤収容室とを形成し、
   前記添加剤収容室内の上部に空気溜まりを形成して、当該空気溜まりより下方となる浸水領域で、導入された水に前記添加剤を浸すようにし、
   前記添加剤収容室内に、前記添加剤を、前記浸水領域となる部分から前記空気溜まりとなる部分まで収容したものであり、
   前記浄水器の本体部に、
   前記空気溜まりに空気を供給する空気ポンプを含み、前記空気溜まりに溜まった空気の圧力を設定することによって前記浸水領域での前記添加剤の浸漬高さを設定する浸漬高さ設定機構を、設けたことを特徴とする浄水器。

Images