JP7031000B2 - 水改良を伴う水濾過器 - Google Patents

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Description

本発明は、カートリッジ水濾過装置及び水改良システムに関する。濾過された水は、水が飲用のため排出される前に栄養素、ミネラル、イオン、水素などを注入することで、改良及び/又は強化される。
健康への意識の高まりに伴い、家庭、オフィス、学校などでより多くの濾過水が必要になっている。従来の逆浸透フィルタ及びナノメンブレンフィルタは、汚染物質の除去に非常に効果的であるが、有益なカルシウム、マグネシウムなども除去する。したがって、濾過後の水に、再度ミネラルを含ませたり、栄養素、ビタミン、ハーブ、風味、イオンなどを加えたりして、濾過水を改良又は強化する必要がある。望ましくは、本発明の水濾過器は、異なる濾過装置に金銭を投資する必要なしに、改良又は強化の所望の種類及び組み合わせを、ユーザが柔軟に選択できるようにする。
以下、本発明の基本的な理解を提供するために簡略化した概要を示す。この概要は、本発明の広範な概要ではなく、本発明の主な特徴を特定することを意図していない。むしろ、以下の詳細な説明の前置きとして、本発明の発明概念の幾つかを一般化した形で示すものである。
本発明は、濾過された水を改良又は強化するために、所望の栄養素、ミネラル、イオン、水素などを収容する水濾過装置及びカプセルを提供することを目的とする。栄養豊富な水は、水が飲用又は使用のため排出される前に、濾過された水と混合及びブレンドされる。望ましくは、濾過装置は小型で設置面積が小さい。他の利点は、濾過装置が作動するのに電気を必要とせず、メンテナンス及び洗浄が容易であることである。
一実施形態において、本発明は、請求項1から13で定義されるような水濾過装置を提供する。
別の実施形態において、本発明は、請求項14から18で定義されるような水濾過及び改良システムを提供する。
さらに別の実施形態において、本発明は、請求項19から24で定義されるような水濾過装置用キットを提供する。
本発明は、添付の図面を参照して、本発明の非限定的な実施形態によって説明される。
図1Aは、本発明の実施形態の水改良/強化を伴う水濾過器の分解図を示す。図1B及び図1Cはそれぞれ、上及び下からみたベース部材の外形を示す。
図2Aは、ユーザによって既に使用されている従来のフィルタ要素の部品と適合するねじアダプタと共に使用するための、図1Aに示す水濾過器を示す。図2Bは、従来のフィルタ要素の適合する部品に取り付ける一連のアダプタを示す。
図3Aは、フィルタ要素と2つのスティックカプセルとのアセンブリの断面図を示す。図3Bは、2つのスティックカプセルのアセンブリの分解図を示す。図3Cは、スティックカプセルの端面図を示す。図3Dは、2つのスティックカプセルを連結する1対のコネクタの端面図を示す。図3E及び図3Fは、図1Aに示すフィルタ要素の端部キャップを示す。図3Gは、動的水流パターンを作るためのチャネルを示す、端部キャップ内部及びスティックカプセル端部の断面図を示す。
図4A~図4Cは、図1A及び図2Aに示すベース部材で使用するためのシェルカプセルを示す。
図5A及び図5Bは、図1Aおよび図2Aに示すベース部材で使用するための水素カプセルを示す。図5C及び図5Dは、水素カプセルを受け入れるための空洞に関連する閉鎖キャップを示す。
図6Aは、上記濾過装置と共に使用するためのキーを示す。図6Bは、切断線Xでの歯の断面を示す。図6Cは、切断線Yでの歯の断面を示す。
本発明の1つ又はそれ以上の詳細な実施形態及び代替的な実施形態を、添付の図面を参照して説明する。しかし、本発明がそのような詳細な部分なしで実施されてもよいことは、当業者には明らかであろう。本発明を不明瞭にしないため、詳細部分のなかには詳細に説明されないものもある。参照を容易にするため、図に共通の同一又は類似の特徴を参照する場合、共通の符号又は一連の符号が図全体で使用される。
図1Aは、本発明の実施形態の水濾過器100の分解図を示す。図1Aに示すように、水濾過器100は、ベース部材110、ベース部材110に接続されたフィルタハウジング120、フィルタハウジング120の内部に配置されたフィルタ要素150、及びフィルタ要素150の内部に配置されたスティックカプセル160から構成される。注水口部品130を介して供給される水は、ベース部材110に流れ込み、フィルタハウジング120とフィルタ要素150との間の容積を満たし、フィルタ要素150を透過してフィルタ要素の内部容積に流れ込む。濾過された水の一部は、スティックカプセル160の外部を流れてベース部材の内部容積まで流れ、その後、排水口部品140及びスパウト142を通って蛇口144から流出する。同時に、濾過された水の一部は、スティックカプセル160の内部容積を流れ落ちる。スティックカプセル160には、ユーザが選択できる、所望の栄養素、無機イオン、有機イオン、抗菌面、ビタミン、ハーブ、香味料、活性炭などを収容する顆粒/ボールが配置されている。濾過された水は、所望の栄養素、イオン、ビタミン、ハーブ、香味料のうち幾つかで改良、強化、及び/又は注入され、抗菌、抗塩素などで処理され、スティックカプセル160の外側下端を取り囲む濾過水のより強い環状流により、スティックカプセル160の下方の先細端部162で、(図3Cに示すように)開口165を通って動的に吸引され又は引き出される。カプセル160の内部からの栄養豊富な水のそのように引き起こされた吸引流は、ベルヌーイの原理を利用するが、この原理のみによって限定されない。この動的に引き起こされた吸引流は、図3Gが説明されるとより明確になる。水素カプセル190がベース部材110の空洞116の内部に配置されると、栄養豊富な水が蛇口144を通って排出される前に、水素カプセル190に含まれるある量の水素イオンを水の中に排出することで、栄養豊富な水はさらに強化される。
図1Aに示すように、第2のスティックカプセル160は、(第1の、下方の)スティックカプセル160と突き合わせ結合で端と端で接続されてることが可能であり、第2のスティックカプセル160は、同じ又は他の第1のスティックカプセルとは異なる所望の栄養素、無機イオン、有機イオン、抗菌面、ビタミン、ハーブ、香味料などを収容してもよい。これらの栄養豊富な顆粒の一部は、Shandong Muqi Health Sci-Tech Co.Ltd(www.imuqi.cnで連絡可能)から入手されてもよく、中国特許公開第104607039号(出願番号201510026980.7)に従って製造されてもよい。別の供給者は、Gau-Jiuh International Co.,Ltd.(www.gau-jiuh.com.twで連絡可能)である。栄養豊富な顆粒は、トルマリン、酸化還元電位(ORP)負電位セラミック、負イオンセラミック、ミネラルウォーターセラミック、麦飯石セラミック、遠赤外線石、磁気エネルギー、水素吸着、微孔性抗菌、抑制スケール、フィルタセラミック、塩素除去ロールマグネシウム金属などのボールの形態であってもよい。
図1Aに示すように、ベース部材110の上面には、段付き開口111が形成されている。段付き開口111は、大きい段付き開口と小さい段付き開口とを有する。(より)大きい段付き開口111の側壁112には、フィルタハウジング120の周縁部に形成されているねじ山122と合致するようにねじが切られている。Oリング又はシール(図1Aに図示せず)が側壁112又はねじ山122に配置されて、漏れのない接続を確実にしてもよい。
また、図1Aに示すように、キャップ151は、(中空)フィルタ要素150の下部の開放端を閉鎖するように密閉される。フィルタ要素が両端で開放される場合、図2Bに示すように、上部キャップを使用して上部端を密閉してもよい。例えば、フィルタ要素150は、約50mm(又は2インチ)の直径及び約250mm(又は10インチ)の長さを有してもよい。キャップ151は、外側のネック152で終端となる又は突出する。漏れのない密閉のため、Oリング153がキャップ151とネック152との間に配置されてもよい。一実施形態において、ネック152の外面は、例えばねじ接続部114など(より)小さい段付き開口111に直接合致するねじ山との接続のため、ねじが切られている。そのようなねじ接続部114は、M24サイズであってもよい。別の実施形態において、ネック152の外面にねじが切られておらず、平坦な円筒状のネック152が、ねじが切られていない(より)小さい段付き開口114に押し込まれて嵌合することが可能である。
ベース部材110のサイズは小型である。図1Bは、(図1Cに示すような)ベース部材の底部の略楕円形の外形に移行するベース部材110の上部の略円形の外形を示す。調理台の実施形態では、ベース部材の底部に発光シリコンリング119が設けられ、夜間にベース部材が見えるようにする。シンク下又はキャビネット内の実施形態では、ベース部材の底部を壁または側壁に固定するため、L形状ブラケットが設けられる。
図2Aは、上記実施形態の変形例の濾過装置100aを示す。濾過装置100aでは、フィルタ要素150は、従来のキャップ11を備えてもよく、ネック12は、M12~M17、1/4BSP又は1/4NPSのようなサイズでねじ切りされてもよい。要素13は、水密封止のため設けられたOリングである。ねじ接続部114などの(より)小さい段付き開口部111にネック12を適合させるため、ネック12とベース部材110との間の中間接続のために、アダプタ200が設けられる。この実施形態は、一部のユーザは、ベース部材110に適合しない従来のネック12が設けられたフィルタ要素を既に持っている場合があるので、有用である。このようなフィルタ要素が使い果たされた後、ユーザは、ベース部材110に適合するキャップ151を備えるフィルタ要素150を購入して、自身のニーズに応じて濾過された水を改良してもよい。このようなアダプタ200を設けることで、ネック12を有する従来のフィルタ要素が無駄にならない。
図2A及び図2Bはアダプタ200を示す。アダプタ200は、T形状ヘッド202、ねじ付き端部204、及び内部開口206を有する。内部開口206は、ねじ付きネック12との接続のためにねじ切りされ、ねじ付き端部204は、ベース部材110でねじ接続部114に接続される。T形状ヘッド202の周縁はノッチを有し、ノッチにより、ユーザは、例えばメンテナンス又は洗浄中に、ベース部材110への取り付け中にアダプタ200を回したり、取り外しのためアダプタを回したりすることができる。図6Aに示すキー300は、本発明のフィルタハウジング120に関連する水素カプセル190及びポート開口118又はブリード弁124を受け入れるための空洞に関連する閉鎖キャップ195を回転させることに加えて、アダプタ200を回転させるために供給される。
栄養豊富な水をさらに改良及び/又は強化するため、例えばマグネシウム、ゲルマニウム、真珠などの幾つかの所望の材料を少量含むようなシェルカプセル180を設けることが可能である。一実施形態において、シェルカプセル180は、2つの中空の半分部分181、182からなり、それらは、開かれたり、幾つかの留め具によって閉じたままにされたりしてもよい。シェルカプセル180は穴184を有する。上半分のカプセル181の上面は複数の短いピン183を有する。このようなピン183は、シェルカプセル180がスティックカプセル160の端部と接触しているときに、シェルカプセルの上面の穴184が遮蔽/閉塞されないことを確実にし、これにより、栄養豊富な水はシェルカプセル180を通って流れることができる。さらに、シェルカプセル180は段付きショルダー部186を有し、これにより、シェルカプセル180が、例えば、(より)小さい段付き開口部111の端部の近くなど、ベース部材110内に配置されることが可能になる。
戻って図3Aを参照すると、フィルタ要素150内部の2つのスティックカプセル160のアセンブリが示されている。図3Bに示すように、スティックカプセル160は、一対の合致するメスオスコネクタ170a、170bによって突き合わせ結合される。このような合致するメスオスコネクタはまた、図3Aに示すように、使用時に逆にしてもよい。ノッチ171と溝172が合致することにより、メスオスコネクタ170a、170の対での嵌合が確実になる。図3Dは、コネクタ170a、170bの拡大端面図を示し、内部空洞は、スロット173で規定されるように開いている。同様に、スティックカプセル160の本体には穴161が開けられており、図3Cに示すように、スティックカプセル160の端部にも穴165が開けられている。
図3E及び図3Fは、フィルタ要素のキャップ151の図を示し、図3Gは、(スティックカプセル160をキャップ151の中央開口を通して挿入することで)キャップ151の内部に組み立てられた場合のスティックカプセル160の一部を示す。キャップ151の内側は、2つの同心の側壁154、155を有する。外側の同心の側壁154は、フィルタ要素150の外面に適合するような形状及び寸法を有し、内側の同心の側壁155は、フィルタ要素の内面に適合するような形状及び寸法を有する。スティックカプセル160の先細端部162を緩く配置するため、6つのT形状柱部157が、内側の側壁155から半径方向(放射状)内側に突出している。スティックカプセルの先細端部162は、4つのリブ163を有する。先細端部162がT形状柱部によってキャップ151の内側に配置されると、(図3Gの矢印A1、A2で示すように)栄養豊富な水が流れる環状空間が存在する。発明者は、リブ163とT形状柱部157との間がどのような角度方向であってもスティックカプセル160の先細端部162の周りの水流を妨げないように、6個のT形状柱部157に関連して4つのリブ163を選択した。栄養豊富な水が先細端部を流れ落ち、流速が上昇する。このように流速が上昇しすることで、ベルヌーイの原理に従ってスティックカプセル160の端部に低圧(LP)領域ができるが、この原理のみに拘束されない。スティックカプセルの端部に穴165が開けられているので、スティックカプセル160内の栄養豊富な水が徐々に誘導され、(矢印B1、B2で示すように)スティックカプセルから引き出され又は吸引され、水の外側の流れと混合/ブレンドされる。蛇口が栄養豊富な水を排出していないとき、又は、濾過された水が実質的に流れていないとき、栄養豊富な水は、各スティックカプセルの長さに沿って形成された穴又は穿孔161から拡散する。例えば、4列の穴/穿孔161が設けられてもよい。本発明の利点は、スティックカプセルの先細端部の周りに動的な水流を作って、T形状柱部によって水流に乱流を作り、栄養豊富な水をスティックカプセルの端部を通して誘導/吸引し、栄養豊富な水とフィルタ要素150の内側から流出する濾過された水の残りとを混合/ブレンドする。このように、本発明は、各栄養素又は処理専用の幾つかの種類のフィルタ装置を購入する必要なく、ユーザが飲用又は使用のため濾過された水の栄養素、イオン、風味又は処理の組み合わせを自由に選択できる濾過装置を提供する。構成部品のサイズが小型であることと相まって、フィルタ装置100、100aはまた、より手頃な価格で、審美的な設計で作られる。また、この濾過装置を作動させるのに電気は必要ない。
図5Aは、水素カプセル190が2つの部分190a、190bから構成されることを示す。水素カプセルの内部は中空であり、水素カプセル190のシェルには穴191が開けられている。上述のように、水素を吸着した顆粒又はボールが水素カプセルに含まれ、水素は水中への浸漬によってゆっくりと侵出又は変換される。図5Aでわかるように、図5Bの端面図にも示すように、左側部分190aの端部にピン192がある。ピン192は、水素カプセル190が空洞116の内側に組み立てられるとき、左側部分190aの端部の間に隙間が確実に存在するようにして、水素カプセルの周り及び水素カプセルを通る水流が妨げられないようにする。図5Aから分かるように、右側部分190bは略先細りである。この先細端部は、(図5Cに示すように)閉鎖キャップ195の内部にぴったりと嵌って、水素カプセル190が一方向のみで空洞116に挿入される。図5Dは、閉鎖キャップ195の外面が溝196を有することを示す。溝は11個ある。溝は、一対の対向する溝196がキー300に形成された一対の歯304と係合するように配置されて、(図6Cに示すように)一対の歯304は平面305上に横たえられる。11個の溝及び平面上の2つの略対向する溝の配置により、歯304を溝196に嵌合する一方向が確実になる。
戻って図6Bを参照すると、歯303を通るキー300の断面Xが示されている。歯303は、アダプタ200をベース部材110に出し入れするためのT形状のアダプタヘッド202上のノッチと係合するような形状及び寸法を有する。歯304の近くには、ノッチ306が設けられる。ノッチ306は、フィルタハウジング120の上部に配置されたブリード弁124と係合するためのものである。フィルタハウジングの内部から空気を流出させることで、水が濾過装置内の容積全体を満たしてもよい。また、図6Aに示すように、キー300の側面には、ユーザの親指と指との間の確実なグリップを提供するのに役立つ筋302が形成されている。
読み手が理解するように、本発明の濾過装置100、100aは小型であり、作動するのに電気を必要としない。別の利点は、メンテナンスが容易なことと、ユーザが必要に応じて選択できる改良するための材料の幅広い選択肢である。
詳細な実施形態を説明及び図示したが、本発明の範囲から逸脱することなく、本発明に対して多くの変更、修正、変形及びそれらのうちの組み合わせを行うことができることが理解される。例えば、フィルタ要素150は、セラミック、PP、綿繊維、膜などで作られてもよい。好ましくは、フィルタハウジング、ベース部材、部品、カプセル、キャップなどの材料は、例えばPP、PCTG、ABS、PAなどの食品グレードのポリマーから選択される。PP、PCTG、ABS、PAなどのFDAグレードも好ましい。BPAフリーのPCTGも好ましい。好ましくは、チューブはFDAグレードのTPUから作られる。調理台の水濾過装置が示され、説明されたが、濾過された水を濾過及び改良する方法は、シンク下の濾過装置に適用可能である。上記の濾過及び改良システムを、キャビネット内タイプの濾過装置に組み込むことも可能である。

Claims (24)

  1. ベース部材に別々に接続される注水口及び排水口と、
    中空内部に水処理材料を収容するスティックカプセルと、
    を備え、
    前記注水口はフィルタハウジングに流体的につながり、
    前記フィルタハウジング内にフィルタ要素が配置され、
    前記スティックカプセルは前記フィルタ要素内に配置され、
    前記スティックカプセルは、先細端部と、前記スティックカプセルの長さに沿って形成された穴の列と、前記先細端部の端に形成された複数の穴とを備えており
    前記スティックカプセルの内部から引き出された処理された水が、前記先細端部の周りを流れる濾過された水と混合され、混合された水が、使用のため前記排水口を通って流体的に排出されることを特徴とする水濾過装置。
  2. 前記フィルタ要素の端部はキャップで密閉され、
    前記キャップは中空であり、
    前記キャップは、前記ベース部材内に嵌合する突出ネックを備えることを特徴とする、請求項1に記載の水濾過装置。
  3. 前記キャップは2つの同心の側壁をさらに備え、
    前記2つの同心の側壁は、外側の側壁と内側の側壁であり、
    前記外側の側壁は前記フィルタ要素の外面に適合し、前記内側の側壁は前記フィルタ要素の内面に適合し、
    複数のT形状柱部が前記内側の側壁から半径方向に延びることを特徴とする、請求項2に記載の水濾過装置。
  4. 前記スティックカプセルは複数のリブを備え、
    前記水濾過装置が組み立てられるとき、前記スティックカプセルの前記先細端部は前記キャップの前記中空内部に配置されて、濾過された水が前記スティックカプセルと前記T形状柱部との間に形成されるチャネル内を流れることを特徴とする、請求項3に記載の水濾過装置。
  5. 前記水処理材料は、栄養豊富な、抗菌の、抗塩素の、無機イオンの、有機イオンの、酸化還元負電位セラミックの、負イオンセラミックの、遠赤外線石の、磁性の、抑制スケールの、又はマグネシウムの材料を含むことを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の水濾過装置。
  6. 2つのスティックカプセルを備え、
    前記2つのスティックカプセルは、一対の合致するメスオスコネクタによって突き合わせ結合されることを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の水濾過装置。
  7. 内部開口と雄ねじとを備えるねじアダプタをさらに備え、
    前記内部開口は前記キャップの突出ネックを受け入れ、
    前記雄ねじは前記ベース部材と接続することを特徴とする、請求項からのいずれか一項に記載の水濾過装置。
  8. 前記キャップの前記突出ネックには、ねじが切られている、又は、ねじが切られていないことを特徴とする、請求項2から4,または7のいずれか一項に記載の水濾過装置。
  9. 前記ベース部材に取り付けられるシェルカプセルをさらに備えることを特徴とする、請求項7又は8に記載の水濾過装置。
  10. 前記シェルカプセルは中空で、上半分及び下半分から構成され、
    前記上半分の外側にピンが設けられて、流体が前記シェルカプセルの穴を通って流れることを容易にすることを特徴とする、請求項9に記載の水濾過装置。
  11. 前記ベース部材に取り付けられるカプセルをさらに備えることを特徴とする、請求項7から10のいずれか一項に記載の水濾過装置。
  12. 前記ベース部材に取り付けられるカプセルは中空で、左側シェル及び右側シェルから構成され、
    前記左側シェルの外側端部にピンが配置され、
    前記右側シェルは略先細りであり、
    前記ベース部材に取り付けられるカプセルを受け入れる前記ベース部材の空洞内への一方向の取り付けを確実にすることを特徴とする、請求項11に記載の水濾過装置。
  13. 前記ベース部材に取り付けられるカプセルを受け入れるための空洞のポートと嵌合する閉鎖キャップをさらに備えることを特徴とする、請求項12に記載の水濾過装置。
  14. 水濾過及び統合された水処理又は改良方法であって、
    ベース部材内に水を流すことと、
    フィルタハウジング内に前記水を案内することと、
    前記フィルタハウジング内に配置されたフィルタ要素に前記水を通すことと、
    水処理材料を収容するスティックカプセルを配置し、前記スティックカプセルの先細端部が前記フィルタ要素の端部を密閉する中空キャップの内側に配置され、前記スティックカプセルの前記先細端部を流れ落ちる濾過された水が前記スティックカプセルの端部に低圧領域を作り、前記低圧領域は前記スティックカプセル内から処理された水を引き出し又は吸引し、水の2つの流れを混合又はブレンドすることと、
    前記ベース部材内から排出用出口を通るように、混合した前記水を案内することと、
    を含むことを特徴とする方法。
  15. 前記ベース部材内に取り付けられるシェルカプセルに配置される栄養素に前記水を接触させることをさらに含むことを特徴とする、請求項14に記載の方法。
  16. 前記水処理材料は、トルマリン、ORP負電位セラミック、負イオンセラミック、ミネラルウォーターセラミック、麦飯石セラミック、遠赤外線石、磁気エネルギー材料、水素吸着材料、微孔性抗菌、抑制スケール材料、フィルタセラミック、ロール状マグネシウム、及び塩素除去材料から選択されて、顆粒又はボールとしてカプセル化されることを特徴とする、請求項14又は15に記載の方法。
  17. 前記水処理材料は、栄養素、ミネラル(有機又は無機)、イオン、ビタミン、ハーブ、石、金属、又はセラミックを含むことを特徴とする、請求項14から16のいずれか一項に記載の方法。
  18. 前記濾過された水は、香味料、抗菌、抗塩素、水素、又は活性炭で処理されることを特徴とする、請求項14から17のいずれか一項に記載の方法。
  19. 注水口部品と、
    排水口部品と、
    前記注水口部品及び前記排水口部品をそれぞれ受け入れる注水口ポート及び排水口ポートを備えるベース部材と、
    前記ベース部材に取り付けられるフィルタハウジングと、
    前記フィルタハウジング内に取り付けられるフィルタ要素と、
    前記フィルタ要素内に取り付けられるスティックカプセルと、
    前記ベース部材内に取り付けられるシェルカプセルと、
    を備えることを特徴とする、請求項1から13のいずれか一項に記載の水濾過装置のキット。
  20. 前記ベース部材に取り付けられカプセルをさらに備えることを特徴とする、請求項19に記載のキット。
  21. 前記フィルタ要素の端部を密閉するキャップをさらに備え、
    前記キャップは中空であり、中空の前記キャップの開口は前記スティックカプセルを受け入れるような形状及び寸法を有することを特徴とする、請求項19又は20に記載のキット。
  22. 突き合わせ結合で2つのスティックカプセルを接続する一対の合致するメスオスコネクタをさらに備えることを特徴とする、請求項21に記載のキット。
  23. 前記ベース部材に取り付けるための一組のねじアダプタをさらに備えることを特徴とする、請求項19から22のいずれか一項に記載のキット。
  24. キーをさらに備え、
    前記キーは、前記ねじアダプタ上のノッチと係合する歯、前記ベース部材に取り付けられるカプセルと関連する前記ベース部材上のポート上の閉鎖キャップと係合する歯、又は前記フィルタハウジングに配置されたブリード弁上で動作するノッチを備えることを特徴とする、請求項23に記載のキット。
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