JP6277666B2 - 浄水カートリッジ - Google Patents

Description

本発明は、浄水器本体に対して着脱自在に構成される浄水カートリッジに関する。

従来、浄水器本体に対して着脱自在に構成される浄水カートリッジにおいては、吸着処理を施すための複数の活性炭と、膜分離処理を施すための複数の中空糸膜とが収納された浄水カートリッジが知られている。

ここで、複数の中空糸膜を備える浄水カートリッジにおいては、中空糸膜表面に気泡が滞留してしまうことによる流量の低下が問題となる。この対策として、中空糸膜の束内に疎水糸を配置して空気を外部に逃がす技術が知られている（特許文献１参照）。しかし、この技術の場合には、疎水糸を配置する分だけ、コストが高くなってしまう。また、複数の中空糸膜が配置されているスペースから空気を逃すための管を配置させる技術も知られている（特許文献２，３参照）。しかしながら、これらの従来技術においては、複数の中空糸膜が収納されるスペースの周囲に活性炭を収納するスペースを設ける構成であるため、浄水カートリッジが大型化してしまう問題もある。また、中空糸膜が収納されるスペース内に、管から直接原水が入ってしまいやすい問題もある。

従って、空気を逃がすための管を配置させる構成を採用する場合でも、未だ改善の余地がある。

実開平４−４５５３１号公報 特許第４４６２３３５号公報 特開２００４−２３０３５８号公報

本発明の目的は、複数の中空糸膜が収納されたスペースから空気を外部に逃がしつつ、当該スペース内に直接原水が入り込んでしまうことを抑制可能とする浄水カートリッジを提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

すなわち、本発明は、
浄水器本体に対して着脱自在に構成される浄水カートリッジであって、
水の通り道を確保しつつ内部を上下に仕切る仕切り部を有するケースを備えており、
前記仕切り部を介して上方側の第１スペースには複数の活性炭が収納され、原水に対して活性炭による吸着処理を施し、前記仕切り部を介して下方側の第２スペースには複数の中空糸膜が収納され、吸着処理が施された後の水に対して中空糸膜による膜分離処理を施
す浄水カートリッジにおいて、
第１スペース内には、第１スペースと管内との間で水及び空気が行き来することのない、上下方向に伸びる管が設けられており、この管内を介して、第２スペース内部から前記ケース上部の天板の外側まで連通し、第２スペース内の空気を前記ケースの外部に逃がす空気路が形成されると共に、該空気路における前記ケースの外部側の端部に絞りが形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、空気路によって、第２スペース内部の空気をケースの外部に逃がすことができる。これにより、中空糸膜表面に気泡が滞留してしまうことを抑制することができる。そして、本発明においては、ケース内に仕切り部を介して上下に、複数の活性炭が収納される第１スペースと複数の中空糸膜が収納される第２スペースがそれぞれ設けられ、空気路を形成する管が第１スペース内に設けられる構成を採用している。これにより、中空糸膜が収納されるスペースの周囲に活性炭が収容されるスペースを設ける場合に比べて浄水カートリッジが大型化してしまうことを抑制できる。更に、本発明においては、空気路におけるケースの外部側の端部に絞りが形成されている。これにより、ケースの外部から空気路内に原水が浸入してしまうことを抑制できる。従って、中空糸膜が収納される第２スペースに直接原水が入り込んでしまうことを抑制できる。

前記絞りは、前記天板に設けられた貫通孔により形成されるとよい。

これにより、管の内径を端部付近で小さくすることにより絞りを形成させる場合に比べて、加工上、絞りを容易に設けることができる。

前記管の内径が１．５ｍｍ以上６．０ｍｍ以下であるのに対して、前記貫通孔の内径が０．６ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であるとよい。

これにより、空気を逃がしつつ、ケースの外部から空気路内に原水が浸入してしまうことを的確に抑制できる。

以上説明したように、本発明によれば、中空糸膜が収納されたスペースから空気を外部に逃がしつつ、当該スペース内に直接原水が入り込んでしまうことを抑制することができる。

図１は本発明の実施例に係る浄水器本体に浄水カートリッジを装着する様子を示す模式的断面図である。 図２は本発明の実施例に係る浄水器の模式的断面図である。 図３は本発明の実施例に係る浄水カートリッジの正面図である。 図４は本発明の実施例に係る浄水カートリッジの側面図である。 図５は本発明の実施例に係る浄水カートリッジの平面図である。 図６は本発明の実施例に係る浄水カートリッジの底面図である。 図７は本発明の実施例に係る浄水カートリッジの模式的断面図である。 図８は本発明の実施例に係る浄水カートリッジの模式的断面図である。 図９は本発明の実施例に係る浄水カートリッジの模式的断面図である。 図１０は本発明の実施例に係る浄水カートリッジの模式的断面図である。 図１１は本発明の実施例に係る浄水カートリッジの模式的断面図である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（実施例）
図１〜図１１を参照して、本発明の実施例に係る浄水カートリッジについて説明する。
なお、本実施例においては、浄水カートリッジが適用される浄水器の一例として、ポット型の浄水器の場合を例にして説明する。ただし、本発明の浄水カートリッジは、各種の浄水器に適用可能である。なお、以下の説明において、「上（上部・上方）」とは、浄水器を水平面上に設置した場合における鉛直方向の上（上部・上方）を意味する。また、「下（下部・下方）」とは、浄水器を水平面上に設置した場合における鉛直方向の下（下部・下方）を意味する。

＜浄水器＞
図１及び図２を参照して、本実施例に係る浄水カートリッジ１００を適用可能な浄水器について説明する。図１は本発明の実施例に係る浄水器本体に浄水カートリッジを装着する様子を示す模式的断面図である。図２は本発明の実施例に係る浄水器の模式的断面図である。ただし、図１及び図２中、浄水カートリッジ１００については、断面図ではなく正面図にて示している。

浄水器５００は、浄水カートリッジ１００と、浄水カートリッジ１００に装着されるＯリング２００と、ポット型のケース３００とを備えている。なお、図中、Ｏリング２００については一部破断断面図にて示している。

ケース３００は、有底筒状の外ハウジング３１０と、段付きの筒状の内ハウジング３２０とを一体的に備えている。外ハウジング３１０には、取っ手３３０と、注ぎ口３４０とが設けられている。外ハウジング３１０内は、内ハウジング３２０によって、水道水などの原水が注入される注入領域Ｒ１と、浄化された水が貯められる貯留領域Ｒ２とが形成される。なお、浄水カートリッジ１００が装着された状態においては、貯留領域Ｒ２は、注ぎ口３４０を除き、密閉された空間となる。内ハウジング３２０は浄水カートリッジ１００を支持する円筒部３２１と、浄水カートリッジ１００を位置決めする段差部３２２が設けられている。

浄水カートリッジ１００をケース３００に取り付ける場合には、Ｏリング２００を装着した後に、円筒部３２１内に、図１中矢印Ｘ方向に段差部３２２に突き当たるまで浄水カートリッジ１００を差し込めばよい。また、浄水カートリッジ１００をケース３００から取り外す場合には、浄水カートリッジ１００を真上に引き抜けばよい。

以上のように構成される浄水器５００においては、図２中矢印Ｐ方向に原水を注ぐと、浄水カートリッジ１００によって浄化された水が、矢印Ｑ方向に排出される。これにより、貯留領域Ｒ２に浄化された水が貯められる。なお、Ｏリング２００によって、浄水カートリッジ１００と内ハウジング３２０との間の環状隙間が封止されているため、原水が貯留領域Ｒ２に直接入り込んでしまうことは抑制される。

＜浄水カートリッジ＞
図３〜図１１を参照して、本実施例に係る浄水カートリッジ１００について説明する。図３は本発明の実施例に係る浄水カートリッジの正面図である。図４は本発明の実施例に係る浄水カートリッジの側面図である。図５は本発明の実施例に係る浄水カートリッジの平面図である。図６は本発明の実施例に係る浄水カートリッジの底面図である。図７は本発明の実施例に係る浄水カートリッジの模式的断面図であり、図３中のＶ１−Ｖ１断面図である。図８は本発明の実施例に係る浄水カートリッジの模式的断面図であり、図３中のＶ２−Ｖ２断面図である。図９は本発明の実施例に係る浄水カートリッジの模式的断面図であり、図４中のＶ３−Ｖ３断面図である。なお、図７〜図９においては、活性炭及び中空糸膜を収納していない状態を示している。図１０は本発明の実施例に係る浄水カートリッジの模式的断面図であり、図３中のＶ２−Ｖ２断面図である。図１１は本発明の実施例に係る浄水カートリッジの模式的断面図であり、図４中のＶ３−Ｖ３断面図である。

浄水カートリッジ１００は、筒状のケース１１０と、ケース１１０の上部に取り付けられる上キャップ（天板）１２０と、ケース１１０の下部に取り付けられる下キャップ（底板）１３０とを備えている。なお、上キャップ１２０と下キャップ１３０は、いずれもケース１１０に対して、嵌合により簡単に組み付けることができる。また、ケース１１０には、内部を上下に仕切る仕切り部１１７が設けられている。この仕切り部１１７を介して上方側に第１スペースＳ１が形成され、仕切り部１１７を介して下方側に第２スペースＳ２が形成される。なお、仕切り部１１７とケース１１０は一体となっている。また、仕切り部１１７は、第１スペースＳ１と第２スペースＳ２との境界部分である円形の孔の中央を通り、かつ、ケース１１０の内壁面の２か所で繋がるように設けられている（図７参照）。

また、ケース１１０は、第１スペースＳ１の側壁となる略円筒形状部１１１と、第２スペースＳ２の側壁となる略テーパ形状部１１２とを備えている。ただし、第２スペースＳ２の側壁を円筒形状としてもよい。そして、略円筒形状部１１１の外壁面側には一対の環状凸部１１３，１１４が形成されている。これら一対の環状凸部１１３，１１４の間に形成される環状溝部１１５に、上述したＯリング２００が装着される。また、略円筒形状部１１１のうち環状凸部１１４よりも上方側には、原水をケース１１０内に導くための複数の開口部１１６が設けられている。これら複数の開口部１１６が設けられている部位の内側には、原水に含まれる異物がケース内１１０に侵入することを防止するフィルタ１４０が設けられている。

上キャップ１２０には、複数の空気の逃がし孔（貫通孔）１２１，１２２が設けられている。これら複数の逃がし孔１２１，１２２のうち中央の逃がし孔１２１は、第２スペースＳ２内の空気を逃がすために設けられており、その周囲の３か所の逃がし孔１２２は、第１スペースＳ１内の空気を逃がすために設けられている。これらの逃がし孔１２１，１２２は、内径（孔径）が０．６ｍｍ以上１．０ｍｍ以下に設定される。これにより、孔内において、空気の流れを確保しつつ、水を流れ難くしている。また、下キャップ１３０には、浄水カートリッジ１００によって浄化された水を第２スペースＳ２内に送り出すための排出口１３１が設けられている。

また、第１スペースＳ１内には、複数の活性炭１７０が収納されている。本実施例では、フィルタ１４０が設けられている領域の下側付近まで複数の活性炭１７０が収納されている。そして、第２スペースＳ２内には、複数の中空糸膜１８０が収納されている。これら複数の中空糸膜１８０は、複数の中空糸膜１８０が束になってＵ字状に折り曲げられて、その両端部がケース１１０の下方側となるように配置される。また、複数の中空糸膜１８０は、その両端部がケース１１０の下方側の端部でポッティング剤によって封止固定されている（ポッティング部１８１）。ただし、複数の中空糸膜１８０の両端部は、中空内部のみが外部に開放されるように、複数の中空糸膜１８０の外壁面間と、中空糸膜１８０の外壁面とケース１１０の内壁面との間がポッティング剤によって封止されている。従って、中空糸膜１８０によって濾過された液体は、中空内部を通って、ポッティング部１８１の端面側から排出される。なお、第２スペースＳ２内における中空糸膜１８０の充填率は、空気の抜け性能の観点から、４５％以上５５％以下に設定するのが望ましい。

また、ケース１１０内には、第１スペースＳ１内に収納されている活性炭１７０が、第２スペースＳ２に侵入しないように、仕切り部１１７の上部側にフィルタ１５０が配置されている。これにより、水は第２スペースＳ２に流れていくものの、活性炭１７０が第２スペースＳ２に侵入してしまうことはない。

更に、ケース１１０内においては、第１スペースＳ１内に、上下方向に伸びる管１６０
が設けられている。この管１６０の管内を介して、第２スペースＳ２の内部からケース１１０の上部の天板（上キャップ１２０）の外側まで連通し、第２スペースＳ２内の空気をケース１１０の外部に逃がす空気路が形成される。以下、この空気路について、より詳細に説明する。

＜空気路＞
特に、図８〜図１１を参照して、空気路について、詳細に説明する。仕切り部１１７には、その中央に、第１スペースＳ側に向かって突出する略円筒支持部１１７ａが設けられている。この略円筒支持部１１７ａの内壁面側は、第１スペースＳ１から第２スペースＳ２に連通する孔となっている。上キャップ１２０には、その中央に、第１スペースＳ１側に向かって突出する略円筒支持部１２３が設けられている。上述した逃がし孔１２１は、この略円筒支持部１２３の中心に設けられている。そして、管１６０は、その両端部が、仕切り部１１７に設けられた略円筒支持部１１７ａと上キャップ１２０に設けられた略円筒支持部１２３にそれぞれ圧入されることで、位置決めされた状態で固定される。これにより、第１スペースＳ１と管１６０の管内との間で水や空気が行き来することはない。また、管１６０は、空気が十分に抜けるように、その内径が１．５ｍｍ以上６．０ｍｍ以下に設定されている。なお、管１６０の素材としては疎水性の材料が用いられ、例えば、ＰＰやＰＥ等のポレオリフィン系の材料を好適に用いることができる。

以上の構成により、第２スペースＳ２の内部からケース１１０の上部の天板（上キャップ１２０）の外側まで連通し、第２スペースＳ２内の空気をケース１１０の外部に逃がす空気路が形成される。また、空気路におけるケース１１０の外部側の端部には絞りが形成される。つまり、上キャップ１２０に設けられている逃がし孔１２１が空気路における絞りの役割を担っている。このように絞り（逃がし孔１２１）を設けたことによって、空気をケース１１０の外部に逃がしつつ、原水が空気路内に浸入してしまうことを抑制することができる。

ここで、空気路の第２スペースＳ２側の入り口Ｅ（略円筒支持部１１７ａの内壁面側の孔の第２スペースＳ２側の開口端の部分）が、複数の中空糸膜１８０の束の頂上部分によって塞がれてしまうと、空気が抜け難くなってしまう。また、第１スペースＳ１から第２スペースＳ２に流れてきた水が、仕切り部１１７の下面を伝わって、界面張力によって入り口Ｅを塞ぐような膜を形成してしまうおそれもある。この場合にも、空気が抜けにくくなってしまう。そこで、本実施例に係る浄水カートリッジ１００においては、仕切り部１１７に、水が入り口Ｅまで流れないようにし、かつ入り口Ｅと中空糸膜１８０との間に隙間を確保させる突出部１１７ｂが設けられている。以下、この突出部１１７ｂについて詳細に説明する。

＜突出部＞
特に、図８〜図１１を参照して、突出部１１７ｂについて、より詳細に説明する。仕切り部１１７には、第２スペースＳ２内に向かって突出し、中空糸膜１８０の第１スペースＳ１側への移動を規制する突出部１１７ｂが設けられている。これにより、第１スペースＳ１から第２スペースＳ２に流れてきた水が空気路の第２スペースＳ２側の入り口Ｅまで流れないようにしている。また、この入り口Ｅと中空糸膜１８０との間に隙間を確保させることができる。

そして、この突出部１１７ｂは、空気路の第２スペースＳ２側の入り口Ｅを挟んだ両側に平行に伸びる一対の平行部１１７ｂ１を有している。なお、図９の丸で囲った部分に、突出部１１７ｂを下側から見た拡大図を示している。また、本実施例では、これら一対の平行部１１７ｂ１の両側は円弧状部分１１７ｂ２によって繋がっている。ただし、円弧状ではなく直線状の部分で繋げてもよい。このように、突出部１１７ｂは、空気路の第２ス
ペースＳ２側の入り口Ｅを囲むように設けられている。こうすることで、第１スペースＳ１から第２スペースＳ２に流れてきた水が空気路の第２スペースＳ２側の入り口Ｅまで流れてしまうことを、より確実に抑制することができる。図１０の丸で囲った部分には、突出部１１７ｂ付近の拡大断面図を示している。図示のように、水は、突出部１１７ｂの外壁面を伝わるように、矢印Ｘ方向に流れていくので、入り口Ｅまで流れてしまうことを抑制できる。また、突出部１１７ｂにおける一対の平行部１１７ｂ１は、中央付近に比べて中央から離れた部分の突出量が少なくなるように構成されている（図９，１１参照）。これにより、突出部１１７ｂの全体が、複数の中空糸膜１８０の束の頂上部分によって塞がれてしまうことを抑制している。

これに対して、第２スペースＳ２内に収納される複数の中空糸膜１８０は、複数の中空糸膜１８０が束になってＵ字状に折り曲げられて、その両端部がケース１１０の下方側となるように配置されている。そして、各中空糸膜１８０をケース１１０の下方側から上方側に見た場合の投影図における各中空糸膜１８０の伸びる方向が、いずれも突出部１１７ｂにおける一対の平行部１１７ｂ１に対して交差するように、中空糸膜１８０は配置されている（図１０，１１参照）。これにより、中空糸膜１８０の束の頂上部分（Ｕ字状に折り曲げられた部分）が、一対の平行部１１７ｂ１の間に入り込んでしまうことを抑制することができる。これにより、入り口Ｅが複数の中空糸膜１８０の束の頂上部分によって塞がれてしまうことをより確実に抑制することができる。

＜浄水カートリッジによる水の浄化＞
本実施例に係る浄水カートリッジ１００による水の浄化について説明する。上記の通り、浄水器５００の注入領域Ｒ１に水道水などの原水が注入されると、浄水カートリッジ１００におけるケース１１０に設けられた複数の開口部１１６からケース１１０内に原水が入り込んでいく。このとき、フィルタ１４０によって、異物（比較的大きめの異物）がケース１１０内に侵入することは防止される。その後、原水は、重力によって、第１スペースＳ１に流れていく。第１スペースＳ１においては、複数の活性炭１７０によって、原水中の残留塩素，トリハロメタン，有機不純物などが吸着される。活性炭１７０により吸着処理が施された水は、重力によって、フィルタ１５０を通って、第２スペースＳ２に流れていく。第２スペースＳ２においては、中空糸膜１８０によって、水中の微粒子が膜分離によって分離される。このように、原水は、活性炭１７０による吸着処理と、中空糸膜１８０による膜分離処理が施される。浄化後の水は、各中空糸膜１８０の中空内部を通って、ポッティング部１８１の端面側から排出され、下キャップ１３０に設けられた排出口１３１から貯留領域Ｒ２へと排出される。

＜本実施例に係る浄水カートリッジの優れた点＞
本実施例に係る浄水カートリッジ１００によれば、空気路によって、第２スペースＳ２内部の空気をケース１１０の外部に逃がすことができる。これにより、中空糸膜１８０の表面に気泡が滞留してしまうことを抑制することができる。従って、水の流量が低下してしまうことを抑制できる。

そして、本実施例に係る浄水カートリッジ１００においては、ケース１１０内に仕切り部１１７を介して上下に、複数の活性炭１７０が収納される第１スペースＳ１と複数の中空糸膜１８０が収納される第２スペースＳ２がそれぞれ設けられ、空気路を形成する管１６０が第１スペースＳ１内に設けられる構成を採用している。これにより、中空糸膜が収納されるスペースの周囲に活性炭が収容されるスペースを設ける場合に比べて浄水カートリッジが大型化してしまうことを抑制できる。

更に、本実施例に係る浄水カートリッジ１００においては、空気路におけるケース１１０の外部側の端部に絞りが形成されている。これにより、ケース１１０の外部から空気路
内に原水が浸入してしまうことを抑制できる。従って、中空糸膜が収納される第２スペースＳ２に直接原水が入り込んでしまうことを抑制できる。

ここで、本実施例においては、空気路に設ける絞りが、天板（上キャップ１２０）に設けられた逃がし孔１２１により形成される構成を採用している。これにより、管１６０の内径を端部付近で小さくすることにより絞りを形成させる場合に比べて、加工上、絞りを容易に設けることができる。

なお、本実施例においては、管１６０の内径が１．５ｍｍ以上６．０ｍｍ以下であるのに対して、逃がし孔１２１の内径が０．６ｍｍ以上１．０ｍｍ以下となるように設定している。これにより、空気を逃がしつつ、ケース１１０の外部から空気路内に原水が浸入してしまうことを的確に抑制できる。なお、このように設定することによって、第１スペースＳ１内を通らずに、直接、第２スペースＳ内に入り込んでしまう原水は、総濾過流量の２０％以下にすることができ、ＪＩＳ規定（ＪＩＳ Ｓ ３２０１）を満足する。

１００ 浄水カートリッジ
１１０ ケース
１１１ 略円筒形状部
１１２ 略テーパ形状部
１１３，１１４ 環状凸部
１１５ 環状溝部
１１６ 開口部
１１７ 仕切り部
１１７ａ 略円筒支持部
１１７ｂ 突出部
１１７ｂ１ 平行部
１１７ｂ２ 円弧状部分
１２０ 上キャップ
１２１，１２２ 逃がし孔
１２３ 略円筒支持部
１３０ 下キャップ
１３１ 排出口
１４０，１５０ フィルタ
１６０ 管
１７０ 活性炭
１８０ 中空糸膜
１８１ ポッティング部
２００ Ｏリング
３００ ケース
３１０ 外ハウジング
３２０ 内ハウジング
３２１ 円筒部
３２２ 段差部
３３０ 取っ手
３４０ 注ぎ口
５００ 浄水器
Ｅ 入り口
Ｒ１ 注入領域
Ｒ２ 貯留領域
Ｓ１ 第１スペース
Ｓ２ 第２スペース

Claims (3)

1. 浄水器本体に対して着脱自在に構成される浄水カートリッジであって、
   水の通り道を確保しつつ内部を上下に仕切る仕切り部を有するケースを備えており、
   前記仕切り部を介して上方側の第１スペースには複数の活性炭が収納され、原水に対して活性炭による吸着処理を施し、前記仕切り部を介して下方側の第２スペースには複数の中空糸膜が収納され、吸着処理が施された後の水に対して中空糸膜による膜分離処理を施す浄水カートリッジにおいて、
   第１スペース内には、第１スペースと管内との間で水及び空気が行き来することのない、上下方向に伸びる管が設けられており、この管内を介して、第２スペース内部から前記ケース上部の天板の外側まで連通し、第２スペース内の空気を前記ケースの外部に逃がす空気路が形成されると共に、該空気路における前記ケースの外部側の端部に絞りが形成されていることを特徴とする浄水カートリッジ。
2. 前記絞りは、前記天板に設けられた貫通孔により形成され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. 前記管の内径が１．５ｍｍ以上６．０ｍｍ以下であるのに対して、前記貫通孔の内径が０．６ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の浄水カートリッジ。

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