WO2022168522A1

WO2022168522A1 - カートリッジの取り付け構造及びカートリッジ

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Publication number: WO2022168522A1
Application number: PCT/JP2022/000223
Authority: WO
Inventors: 薫本田; 匡佐藤; 明宏須澤
Original assignee: オルガノ株式会社
Priority date: 2021-02-05
Filing date: 2022-01-06
Publication date: 2022-08-11
Also published as: CN116848069A; JP2022120541A; TW202245896A; US20240091707A1

Abstract

カートリッジの取り付け構造取り付け構造は、一端が回動軸（６５）に取り付けられて収納空間（７０）を開閉するカバー（６２）と、回動軸（６５）に取り付けられてカートリッジ（１２）を支持する支持部材（７１）と、カートリッジ（１２）の側面に沿ってカートリッジ（１２）を挟み込むことができるようにカバー（６２）に取り付けられた１対の持ち上げ部材（７２Ｌ，７２Ｒ）と、を備える。持ち上げ部材（７２Ｌ，７２Ｒ）の向かう合う内面に、カートリッジ（１２）の側面に形成されている突起１６を受け入れる溝（７３）が形成されている。溝（７３）は、回動軸（６５）の周りでのカバー（６２）の回転に伴って溝（７３）に沿って突起（１６）が摺動するときにカートリッジ（１２）の底面が支持部材（７１）から離れるように、湾曲している。

Description

カートリッジの取り付け構造及びカートリッジ

　本発明は、純水製造装置などの液体処理装置に用いられて消耗品類を収納するカートリッジをその液体処理装置に着脱可能に取り付けるための取り付け構造と、そのような取り付け構造に適合したカートリッジとに関する。

　水道水などの被処理水から純水を生成する純水製造装置は、例えば、活性炭を備える活性炭処理装置、逆浸透膜を備える逆浸透膜装置、イオン交換樹脂などのイオン交換体を備えるイオン交換装置、紫外線酸化装置などの装置から構成される。純水製造のためには活性炭や逆浸透膜、イオン交換樹脂などが使用されることになるが、これらはいずれも消耗品であり、定期的にあるいは必要に応じて交換する必要がある。消耗品類の交換に要する労力を削減することが求められており、これらの消耗品類の交換の際に、純水製造装置の内部にゴミや汚染物質などを持ち込まないようにする必要もある。そこで、純水製造装置において消耗品をカートリッジ（フィルターカートリッジあるいはフィルターアセンブリーなどともいう）に格納することによって、純水製造装置内部の汚染を防ぎつつ、カートリッジごと純水製造装置の本体に取り外し可能に取り付けることが行われている。カートリッジには被処理水の入口と出口とが設けられている。純水製造装置の本体に設けられているマニホールドあるいはキャップにカートリッジを例えば上向きに取り付けることにより、純水製造装置の本体内の配管が、それぞれ、カートリッジにおける被処理水の入口と出口とに接続し、カートリッジを介して被処理水を通水することが可能になる。活性炭を収容したカートリッジは、例えば、活性炭カートリッジと呼ばれ、イオン交換樹脂を格納したカートリッジは、例えば、イオン交換樹脂カートリッジと呼ばれる。

　特許文献１には、枢軸の周りを回転可能とすることにより手前方向に引き倒すことが可能な例えば断面がＬ字形状の架台を備え、引き倒した状態の架台に筒状のカートリッジを載置して固定し、その後、架台を直立した状態とすることによって、カートリッジを液体処理装置の本体に接続する取り付け構造が開示されている。この構造は、カートリッジを架台に載置した際に締着片によりカートリッジを架台に固定する必要があり、必ずしも作業能率が向上しているとは言えない。また、接続状態のカートリッジを液体処理装置の本体に押し付ける構造とはなっていないので、カートリッジと液体処理装置の本体との接続部において液漏れの発生の恐れがある。液漏れを防ぐためには位置調整の作業を別途行う必要があり、作業性が低下する。

　特許文献２には、蝶番を介してマニホールドに対して開閉するようにカップ状の外箱部材をマニホールドに取り付け、外箱部材を開けた状態でその内部にカートリッジを格納し、その後、外箱部材を閉じてその状態で外箱部材を固定することによりマニホールドにカートリッジが接続されるようにした構成が開示されている。同様の構成は特許文献３にも開示されている。特許文献２，３に記載されたカートリッジの取り付け構造では、カートリッジの取り付け、取り外しの際には、外箱部材は、マニホールドに対してぶら下がった状態で開状態となる。そしてカートリッジを取り付ける作業では、カートリッジを手で持って、開状態の外箱部材に対してカートリッジを挿入する。大型のカートリッジであれば質量が数ｋｇともなり、マニホールドにカートリッジをぶつけないように慎重に作業をする必要もあるので、この作業の作業性はよくない。

　特許文献４には、カートリッジの先端の円筒部を円形マニホールドの円形空間に嵌合させてカーリッジを取り付ける取り付け構造であって、カートリッジの円筒部の外周面に、その円周方向に延びる線状の突起である固定部材を設け、円形マニホールドの円形空間の内壁には固定部材を受け入れ可能な溝状のスライド通路を形成するとともに、固定部材が当接して摺動することによりスライド通路に固定部材を導くことができるように円形空間の内壁に段差を形成することが開示されている。しかしながら特許文献４に記載されたカートリッジの取り付け構造では、マニホールドの円形空間に対してカートリッジの先端を位置付けし、カートリッジを持ち上げながらカートリッジをひねる動作が必要となり、カートリッジの質量が大きいときに作業がやりにくくなる恐れが生ずることがある。

　カートリッジの質量が大きいときに作業性が悪くなるという特許文献４に記載された技術の課題を解決するものとして特許文献５は、カートリッジに設けられた突起に係合する溝を備えた持ち上げ用の部材（リフター）をマニホールドに設けることを開示している。この取り付け構造では、マニホールドの直下の位置にカートリッジを配置した後、ハンドルを動かしてリフターの溝にカートリッジの突起を係合させ、さらにハンドルによってリフターを動かし溝に沿って突起を摺動させることにより、リフターによってカートリッジが持ち上げられ、マニホールド側の接続部にカートリッジが当接する。

実公昭５７－２５６９５号公報特開昭４８－７６１５０号公報特開２０１１－２２４４８１号公報特表２０１０－５０４８４９号公報特表２０１２－５０１８３２号公報

　特許文献５の取り付け構造では、カートリッジの取り付け時にマニホールドに向けてカートリッジを手で持ち上げる必要はないが、最初にマニホールドの直下の位置にカートリッジを位置付けるときに、カートリッジの向きも含めて正確に位置決めする必要がある。また、ハンドルとリフターとを梃子としてカートリッジを持ち上げることになるが、ハンドルの長さにも限界があり、カートリッジの質量が大きいときには操作にそれなりの力を要する。

　本発明の目的は、カートリッジの取り付け及び取り外しの作業性が良好であり、かつ、マニホールドとカートリッジとの接続部における液漏れを防止して独立した位置調整作業を不要としたカートリッジの取り付け構造と、その取り付け構造に適合したカートリッジとを提供することにある。

　本発明のカートリッジの取り付け構造は、液体処理装置に用いられる筒形形状のカートリッジを取り外し可能に液体処理装置に取り付ける取り付け構造であって、取り付け構造は、カートリッジを収容する収納空間と、収納空間の開口の下端に沿って設けられた回動軸と、一端が回動軸に回転自在に取り付けられて収納空間を開閉するカバーと、回動軸に回転自在に取り付けられ、カートリッジの底面を保持する底面支持部とカートリッジの側面を支持する側面支持部とを備え、カバーの収納空間の側に配置された支持部材と、カートリッジの側面に沿ってカートリッジを挟み込むことができるように相互に平行にカバーに取り付けられた１対の持ち上げ部材と、を備え、１対の持ち上げ部材の相互に向き合う内面に、収納空間の奥を向いた側の端部が開放端部となってカートリッジの側面に形成されている突起を受け入れる溝が形成され、回動軸の周りでのカバーの回転に伴って溝に沿って突起が摺動するときにカートリッジの底面が底面支持部から離れるように、溝が湾曲している。

　本発明のカートリッジは、本発明の取り付け構造によって液体処理装置に取り付けられる筒形形状のカートリッジであって、頂面に設けられて液体処理装置のマニホールドに接続可能な接続部と、側面に設けられた１対の突起と、を備え、接続部を介してマニホールドとカートリッジの内部との間で液体が流通可能である。

　本発明によれば、カートリッジの取り付け及び取り外しの作業性が良好であり、かつ、マニホールドとカートリッジとの接続部における液漏れを防止して独立した位置調整作業を不要としたカートリッジの取り付け構造と、その取り付け構造に適合したカートリッジとを得ることができる。

図１Ａ及び図１Ｂは、それぞれ、純水製造装置の外観を示す斜視図及び側面図である。図２は、純水製造装置の構成を示すフロー図である。図３Ａ及び図３Ｂは、それぞれ、第１のカートリッジを示す側面図及び斜視図である。図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ、第２のカートリッジを示す側面図及び斜視図であり、図４Ｃは図４Ｂとは異なる方向から見た第２のカートリッジの斜視図である。図５Ａ及び図５Ｂは、それぞれ、フロントドアを外した状態の純水製造装置の外観を示す斜視図と要部の正面図である。図６は、カートリッジの取り付けのためにカバーを開いた状態を示す要部の斜視図である。図７は、回動軸の周りでのカバーと支持部材との関係を示す斜視図である。図８は、持ち上げ部材を示す平面図である。図９Ａ及び図９Ｂは、カバーを開いた状態を示す断面図である。図１０は、カバーが半開きとなった状態を示す断面図である。図１１は、カバーが閉じた状態を示す断面図である。

　次に、本発明を実施するための形態について説明する。本発明は、液体処理装置に用いられて消耗品類を収納するカートリッジをその液体処理装置に着脱可能に取り付けるための取り付け構造と、そのような取り付け構造に適合したカートリッジとに関するものである。そこで以下の実施形態では、液体処理装置が純水製造装置であるとして、純水製造装置で使用されるカートリッジに対する取り付け構造を説明する。もちろん、本発明が適用可能な液体処理装置は純水製造装置に限定されるものではない。

　図１Ａ及び図１Ｂは、本発明の実施の一形態のカートリッジの取り付け構造が適用される純水製造装置の外観を示し、図２は、この純水製造装置の構成を示している。この純水製造装置１０は、例えば実験室においてビーカーやフラスコなどへの純水の採水に用いられるものであり、卓上型の機器として構成されている。純水製造装置１０には、消耗品類を収納するカートリッジ１１，１２が取り外し可能に取り付けられる。カートリッジ１１，１２が装着されてカートリッジ１１，１２に通水するために、純水製造装置１０にはマニホールド２１，２２が設けられている。ここで示す例では、第１のカートリッジ１１は、逆浸透（ＲＯ）膜と活性炭とを収納したカートリッジであり、第２のカートリッジ１２は、イオン交換樹脂を格納したカートリッジである。

　水道水などの原水が純水製造装置１０に供給されており、供給された原水１０は、電磁弁３１とマニホールド２１とを介して第１のカートリッジ１１に供給される。第１のカートリッジ１１において、原水は、逆浸透膜による逆浸透処理と活性炭による処理を受け、第１のカートリッジ１１からの処理水は、マニホールド２１を介してタンク３２に送られる。逆浸透処理においては逆浸透膜を透過しない水、すなわち濃縮水が発生するが、濃縮水は、マニホールド２１から配管４１を介して排水として排出される。したがって、第１のカートリッジ１１には、水の出入りのための開口として、原水の入口、処理水の出口及び濃縮水（排水）の出口との合わせて３つの開口が必要であり、第１のカートリッジ１１に対応するマニホールド２１は、これら３つの開口にそれぞれ対応して純水製造装置１０の本体側の３本の配管が接続するように構成されている。

　タンク３２には、タンク３２内の水を給送するポンプ３３が接続し、ポンプ３３の出口には、流量センサ（ＦＩ）３４及び紫外線酸化装置（ＵＶ）３５がこの順で接続し、紫外線酸化装置３５の出口水は、マニホールド２２を介して第２のカートリッジ１２に通水される。第２のカートリッジ１２の出口水、すなわち、第２のカートリッジ１２内のイオン交換樹脂を通過した水は、マニホールド２２を介して出口配管３６に供給される。出口配管３６には電磁弁３７が設けられるとともに、出口配管３６の先端には純水を吐出するノズル４６が設けられている。ノズル４６は、出口配管３６に連通する流路部材であるノズル取付部３８に対し、取り外し可能に取付けられる。ノズル４６として、末端フィルタを備えたものを用いることもできる。説明のため、添付の図面において図２以外の図は、純水製造装置１０からノズル４６が取り外されている状態で描かれている。さらにこの純水製造装置１０では、出口配管３６において電磁弁３７よりも上流側の位置から循環配管３９が分岐しており、循環配管３９の先端側はタンク３２に接続している。循環配管３９は、ノズル４６から純水を吐出していない期間において第２のカートリッジ１２の出口水をタンク３２に戻すために設けられており、循環配管３９には電磁弁４０が設けられている。

　純水製造装置１０には、純水製造装置１０の全体の制御を行なう制御部５１と、制御部５１に電気的に接続する操作パネル５２も設けられている。操作パネル５２は、利用者からの純水製造装置１０に対するコマンドを受け付けて制御部５１に入力し、さらに、制御部５１によって制御されて利用者に対して情報を提示する。具体的には制御部５２は、流量センサ３４での測定値を受け取り、操作パネル５２への入力に基づいて電磁弁３１，３７，４０、ポンプ３３及び紫外線酸化装置３５を制御する。

　図１Ａ及び図１Ｂに示すように純水製造装置１０は、角部が丸められた略四角柱状の形状を有し、その正面側の上部がせり出し部４５として手前側にせり出している。操作パネル５２は、純水製造装置１０の上面であって利用者が操作しやすい位置、具体的には図１Ａにおける手前側に設けられている。ノズル取付部３８は、純水製造装置１０のせり出し部４５の下面に下向きに設けられ、下側からノズル４６を取り付けられるようになっている。純水清掃装置１０の正面であってせり出し部４５よりも下側の部分は、開閉可能なあるいは取り外し可能なフロントドア６０として構成されている。

　次に、この純水製造装置１０による純水の製造について説明する。水道水などの原水は電磁弁３１を経てまず第１のカートリッジ１１に供給され、逆浸透膜における処理と活性炭による処理を受け、これにより、原水中の不純物の相当部分が除去される。第１のカートリッジ１１からの出口水は、ダンク３２に一時的に貯えられ、続いて、紫外線酸化装置３５に被処理水として供給される。ここでは、被処理水に紫外線が照射されることにより、被処理水中のＴＯＣ（全有機炭素：Total Organic Carbon）成分が分解除去される。そして被処理水は第２のカートリッジ１２に供給されてイオン交換処理を受ける。被処理水中のイオン成分がこのイオン交換処理によって除去されるので、第２のカートリッジ１２からは出口水として純水が得られる。この純水は、供給配管３６及び電磁弁３７を介してノズル４６から吐出される。ノズル４６から純水を吐出していないタイミングでもポンプ３３は駆動しており、第２のカートリッジ１２の出口水である純水は、循環配管４０を介してタンク３２に戻される。つまり、純水を吐出していないときは、タンク３２から紫外線酸化装置３５、イオン交換装置として機能する第２のカートリッジ１２を経てタンク３２へと純水が循環し、純水の水質の劣化を防いでいる。

　ノズル４６からの純水の吐出は、操作パネル５２に対して利用者が採水コマンドの入力を行うことによって実行される。採水コマンドの入力があると、制御部５１は、電磁弁３７を開け、電磁弁４０を閉じる制御を行なう。純水の吐出を停止するときは、制御部５１は、電磁弁３７を閉め、電磁弁４０を開ける制御を行なう。いずれのときも制御部５１は、ポンプ３３を駆動状態のままとする。

　本実施形態の純水製造装置１０では、ノズル４６からの純水の吐出のモードとして、定量採水モードと連続採水モード（手動採水モード）とがあり、これらは操作パネル５２に対する入力によって選択することができる。定量採水モードは、予め操作パネル５１を介して設定された体積の純水をノズル４６から吐出するモードである。定量採水モードでは、制御部５１は、採水コマンドの入力があると、流量センサ３４で計測される流量の累積値が設定された体積に達するまでノズル４６から純水を吐出する制御を行ない、流量の累積値が設定された体積に達したら純水の吐出を停止する制御を行なう。一方、連続吐出モードでは、制御部５１は、操作パネル５２の例えばボタンが押下されそののちボタンが離されたら純水の吐出を開始するように制御を行ない、ボタンがもう１回押下されて離されたらその時点で純水の吐出を停止する制御を行なう。連続採水モードでは、制御部５１は、操作パネル５２の例えばボタンが押下されている期間だけ純水を吐出し、ボタンの押下が終了したらその時点で純水の吐出を停止するように制御を行なってもよい。なお、連続採水モードにおいても流量センサ３４は純水の吐出量を計測し、定量採水モードと連続採水モードでの純水の合計使用量をＩｏＴ（Internet of Thing）用の通信機器を介してサーバーに送信することにより、クラウド上で純水の使用量を管理することもできる。

　次に、本実施形態の純水製造装置１０に用いられるカートリッジ１１，１２について説明する。第１のカートリッジ１１は、消耗品である逆浸透膜及び活性炭を収納して逆浸透膜装置及び活性炭装置として構成されたものであり、第２のカートリッジ１２は、消耗品であるイオン交換樹脂を収納してイオン交換装置として構成されたものである。いずれのカートリッジ１１，１２も、定期的に、あるいは処理水量が一定の値に達したときに、交換されるべきものである。第１のカートリッジ１１を交換するときは、電磁弁３１を閉じて第１のカートリッジ１１への原水の供給が遮断されるようにする必要がある。第２のカートリッジ１２を交換するときは、ポンプ３３を停止して、第２のカートリッジ１２への通水を停止する必要がある。タンク３２は例えばエアベントフィルタを介して大気に連通しているのが一般的であり、マニホールド２２から第２のカートリッジ１２を取り外したときに水頭差により循環配管３９の水がマニホールド２２側に逆流し、マニホールド２２から水が垂れるおそれがある。そこで第２のカートリッジ１２を交換するときは、ポンプ３３を停止するだけでなく、電磁弁４０を閉じて循環配管３９内の水が逆流しないようにすることが好ましい。

　図３Ａ及び図３Ｂは、それぞれ、第１のカートリッジ１１の側面図と斜視図である。図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ、第２のカートリッジ１２の側面図と斜視図である。図４Ｃも第２のカートリッジ１２の斜視図であるが、図４Ｂでの視点とは反対側から見た図である。これらの図に示すように、第１のカートリッジ１１も第２のカートリッジ１２も筒形の形状に形成されるものであって、図示した例では円筒形状に形成されている。以下の説明において、各カートリッジ１１，１２における頂面及び底面とは、それぞれ、筒形の形状としての頂面及び底面を指し、各カートリッジ１１，１２における側面とは筒形の形状としての側面を意味する。カートリッジ１１，１２の長さ方向とは、底面の中心と頂面の中心を結ぶ方向を指す。各カートリッジ１１，１２の頂面には、純水製造装置１０の本体側のマニホールド２１，２２と接続される接続部１５が設けられている。各接続部１５は、カートリッジ１１，１２の長さ方向に延びてカートリッジ１１，１２の内部に連通する管形状の部材であり、外周面において円周方向に形成された溝にＯリング１５Ａが装着されている。接続部１５をマニホールド２１，２２に向けて押圧するとマニホールド２１，２２の内部に押し込まれ、Ｏリング１５Ａが潰されつつマニホールド２１，２２の内壁に密着する。その結果、接続部１５とマニホールド２１，２２との間で液漏れを起こすことなく、純水製造装置１０の本体側とカートリッジ２１，２２との間で液体の流通が可能になる。第１のカートリッジ１１には３個の接続部１５が設けられ、第２のカートリッジ１２には２個の接続部１５が設けられている。

　各カートリッジ１１，１２の側面であって頂面に近い位置には、カートリッジ１１，１２を挟んで向かい合うように１対の突起１６が設けられている。１対の突起１６は、後述するようにカートリッジ１１，１２を持ち上げる動作を行うときに作用点となる部分であるから、カートリッジ１１，１２が円筒形状のものであるときは、１つの直径の両端となる位置にそれぞれ設けられることが好ましい。さらに、各カートリッジ１１，１２の側面であって頂面に近い位置には、後述するように支持部材７１に対してカートリッジ１１，１２を載置するときの位置決めに用いられる第１の位置決め部１７と、カートリッジ１１，１２を純水製造装置１０に装着するときに純水製造装置１０の本体側に設けられた位置決め溝７７（図９Ａ参照）に係合する、上下方向に延びるリッジとして形成された第２の位置決め部１８とが突出するように設けられている。カートリッジ１１，１２が円筒形状であるときは、両端に１対の突起１６が配置される直径に対して直交する直径の２つの端部の一方に第１の位置決め部１７を、他方に第２の位置決め部１８を設けることが好ましい。

　次に、本実施形態におけるカートリッジ１１，１２の取り付け及び取り外しのための構成を説明する。純水製造装置１０に対してカートリッジ１１，１２を取り付けたり取り外したりするときは、フロントドア６０を開けるか取り外して純水製造装置１０の内部にアクセスする。そこで説明を分かりやすくするため、以下では説明する各図は、フロントドア６０が取り外されているものとして描かれている。図５Ａ及び図５Ｂは、それぞれ、フロントドア６０が取り外された状態の純水製造装置１０の外観を示す斜視図と要部の正面図である。図６は、第２のカートリッジ１２の取り付けのためにカバー６２が開けられた状態の純水製造装置１０を示す要部の斜視図である。図６では、マニホールド２２Ａ，２２Ｂに接続する配管や、表示部５２などは示されていない。

　カートリッジ１１，１２は、いずれも、マニホールド２１，２２に接続した状態において頂面が鉛直方向上側となり底面が鉛直方向下側となるように、直立した状態で純水製造装置１０に取り付けられる。そのように取付けられるカートリッジ１１，１２を収納するために、純水製造装置１０にはカートリッジ１１，１２の収納空間７０が設けられる。そして収納空間７０を覆うように、開閉可能なカバー６１，６２が設けられている。収納空間７０の開口の下端に沿って水平に１本の回動軸６５が設けられ、カバー６１，６２を回動軸６５が貫通することによって、カバー６１，６２は回動軸６５の周りを回転可能となり、収納空間７０を閉じたり開けたりすることができる。カバー６１，６２ごとに回動軸６５を設けてよい。図５Ａ及び図５Ｂに示した例では、カバー６１，６２ごとに回動軸６５が設けられている。カバー６１，６２における回動軸６５の貫通位置は、そのカバー６１，６２の一端すなわち下端側である。図示左側のカバー６１は、第１のカートリッジ１１の取り付け及び取り外しの際に開けられるカバーであり、図示右側のカバー６２は、第２のカートリッジ１１の取り付け及び取り外しの際に開けられるカバーである。図６では、カバー６１は閉じられており、カバー６２が、第２のカートリッジ１２の取り付けのために開けられている。カバー６１，６２の上端には、カバー６１，６２を閉鎖位置に固定するために純水製造装置１０側のフック７６（図９Ａ参照）と係合可能な爪６８が設けられている。爪６８は、不図示のばねによって、フック７６と係合するときの位置に付勢されている。さらにカバー６１，６２には、フック７６との係合状態を解除するときに爪６８を引き込むためのハンドル６６と、ハンドル６６の操作時に指などが挿し込まれる凹部６７とが設けられている。爪６８、ハンドル６６及び不図示のばねは、収納空間７０を閉じる位置にカバー６１，６２を固定する解除可能なラッチ機構を構成する。閉鎖状態のカバー６１，６２を開けるときは、ハンドル６６を手前に引く。そうすることにより爪６８がフック７６から外れ、さらにハンドル６６を手前に引けば、図６において右側のカバー６２がそうであるように、回動軸６５の周りをカバー６１，６２が回転してカバー６１，６２が引き倒されるようにして開く。

　カバー６１，６２の内部には、カートリッジ１１，１２の取り付け及び取り外し時にそのカートリッジ１１，１２が載置され、あるいは支持される支持部材７１が設けられている。カバー６１，６２を閉じたとき、支持部材７１は収納空間７０の内部に配置してカバー６１，６２よりも覆われる。図６では、第２のカートリッジ１２のための支持部材７１が示されている。図２では第２のカートリッジ１２の２つの接続部１５に対して１つのマニホールド２２が対応するように描かれているが、図６では、より具体的に、第２のカートリッジ１２の２つの接続部１５にそれぞれ対応する２つのマニホールド２２Ａ，２２Ｂが描かれている。本発明に基づくカートリッジの取り付け構造の目標は、第２のカートリッジ１２に関しては、第２のカートリッジ１２を斜めに寝かせた状態で支持部材７１に載置したのち、カートリッジ１２を手で直接持ち上げることなく、接続部１５をマニホールド２２Ａ，２２Ｂに正確に位置付けてマニホールド２２Ａ，２２Ｂに接続することである。もちろん、接続部１５とマニホールド２２Ａ，２２Ｂとの間で液漏れなどが生じないようにする必要がある。このような目標を達成するために、カバー６２には、カートリッジ１２の１対の突起１６にそれぞれ対応して持ち上げ部材７２Ｌ，７２Ｒが設けられている。持ち上げ部材７２Ｌ，７２Ｒの詳細については後述する。

　支持部材７１は、図７に示すように、カートリッジ１２の底面を支える底面支持部７１ａと、カートリッジ１２の側面を支える側面支持部７１ｂとが形成された部材である。カートリッジ１２が円筒形状のものであるとすると、側面支持部７１ｂは、断面が半円となるように湾曲してカートリッジ１２の長手方向に延びる部材であり、底面支持部７１ａに対して直立している。側面支持部７１ｂが底面支持部７１ａに接続する位置の近傍で、回動軸６５が底面支持部７１ａを貫通する。これにより支持部材７１も回動軸６５の周りを回転することができる。底面支持部７１ａには、支持部材７１が回動軸６５の周りに回転したときにカバー６２と当接することとなる当接部７１ｄが形成されている。これにより、図７に示すように、回動軸６５からみてカバー６２が延びる方向ａと側面支持部７１ｂが延びる方向ｂとがなす角θは、一定の角度値以下に制限される。したがって、支持部材７１は、カバー６２の収納空間７０の側に配置される。支持部材７１は、カバー６２に近付く方向に回転可能であるが、カバー６２の下端と底面支持部７１とがばね部材７５により接続されており、このため、図６に示すようにカバー６２が開いているときは、ばね部材７５により、角度θは一定に保たれる。側面支持部７１ｂの上端には、カートリッジ１２の第１の位置決め部１７を受け入れる切込み部７１ｃ（図９Ａ参照）が、第１の位置決め部１７に嵌合する嵌合部として設けられている。切込み部７１ｃは、側面支持部７１ｂの上端側に開いており、第１の位置決め部１７が切込み部７１ｃに嵌合した状態からカートリッジ１２が側面支持部７１ｂに沿って底面支持部７１ａから離れる方向に動くことを可能にしている。

　持ち上げ部材７２Ｌ，７２Ｒは、板状の部材であって、カートリッジ１２の幅（円筒形状のカートリッジ１２であれば直径）と同じかそれよりも若干広い間隔で、相互に平行に、かつ収納空間７０の奥側に延びるように、カバー６２に取り付けられている。持ち上げ部材７２Ｌ，７２Ｒの向かい合う内側の面には、図８に示すように、カートリッジ１２の突起１６を受け入れる溝７３が形成されている。図８は、一方の持ち上げ部材７２Ｌの内側の面を示しているが、他方の持ち上げ部材７２Ｒの内側の面は、図８とは対称に形成される。溝７３は湾曲して形成されている。より具体的には、ばね部材７５によって角度θが一定の値に保たれてる状態で支持部材７１にカートリッジ１２が載置されたとして、角度θが小さくなるにつれて、カートリッジ１２の１対の突起１６が持ち上げ部材７２Ｌ，７２Ｒの溝の中に入り込み、持ち上げ部材７２Ｌ，７２Ｒによってカートリッジ１２の側面が挟み込まれた状態で突起１６が溝７３内を摺動するように、溝７３は形成されている。すなわち、持ち上げ部材７２Ｌ，７２Ｒの収納空間７０側の端部の位置で溝７３は、突起１６を受け入れることができるように開放端部７３ａとして形成されており、溝７３の湾曲の形状は、溝７３と回動軸６５との距離が収納空間７０の奥側の端部において小さく、手前側すなわちカバー６２のハンドル６６が設けられている面側に近付くにつれてこの距離が大きくなるようなものとされている。言い換えれば溝７３は、回動軸６５の周りでのカバー６２の回転に伴って溝７３に沿ってカートリッジ１２の突起１６が摺動するときにカートリッジ１２の底面が支持部材７１の底面支持部７１ａから離れるように、湾曲している。

　次に、本実施形態でのカートリッジ１１，１２の取り付け及び取り外しの動作ついて、第２のカートリッジ１２の取り付けを例に挙げて説明する。図９Ａ及び図９Ｂは、図５ＢのＸ－Ｘ線断面で見た、カバー６２が開いた状態での純水製造装置１０の要部の断面図である。図９Ａはカートリッジ１２が支持部材７１に載置されていない状態を示し、図９Ｂはカートリッジ１２が支持部材７１に載置された状態を示している。第２のカートリッジ１２を取り付けようとするときにカバー６２が閉じていれば、上述したようにカバー６２のハンドル６６を手前に引くことによって、爪６８とフック７６との係合状態が解除されてカバー６２が手前側に引き倒され、図９Ａに示した状態となる。この状態では、回動軸６５を挟んでカバー６２の延びる方向、すなわち図７での矢印ａの方向と、支持部材７１の側面支持部７１ｂが延びる方向、すなわち図７での矢印ｂの方向とがなす角度θは、ばね部材７５の作用により一定に保たれている。

　次に、第２のカートリッジ１２の第１の位置決め部１７が支持部材７１の切込み部７１ｃに嵌合するように、第２のカートリッジ１２を支持部材７１上に載置する。このとき第１の位置決め部１７が切込み部７１に嵌合するように位置決めを行う必要があるが、その動作は、斜めになっている支持部材７１にカートリッジ１２をとりあえず載置したのちに、カートリッジ１２の底面が底面支持部７１ａによって支持され、側面が側面支持部７１ｂによって支持されている状態で嵌合状態となるまで支持部材７１上でカートリッジ１２を回転させるだけでよいので、容易である。ばね部材７５のばね定数を適切に設定しておくことにより、このとき、第２のカートリッジ１２の質量によって支持部材７１が大きく沈み込むことはない。またこのとき、カートリッジ１２の１対の突起１６は、持ち上げ部材７２Ｌ、７２Ｒの溝７３の開放している端部に近接する位置にある。図９Ｂはこのときの状態を示している。

　続いて、カバー６２のハンドル６６の付近を押すことによって、カバー６２が回動軸６５の周りを回転して収納空間７０に向けて移動する。ばね部材７５の作用により、カバー６２の延びる方向ａと支持部材７１の側面支持部７１ｂが延びる方向ｂとがなす角度θは一定に保たれるので、支持部材７１も回動軸６５の周りを回転し、支持部材７１に載置されているカートリッジ１２も回転する。その結果、カートリッジ１２は収納空間７０の中に位置するようになる。やがてカートリッジ１２は、収納空間７０の内部で直立し、そのとき、カートリッジ１２が収納空間７０の奥壁に当接し、第２の位置決め部１８が、収納空間７０の奥壁に形成されている位置決め溝７７に入り込む。位置決め溝７７は上下方向に延びるように形成されており、位置決め溝７７に第２の位置決め溝１８が入り込んだ状態で、収納空間７０内でカートリッジ１２が上下方向に動くことを可能にしている。カートリッジ１２が収納空間７０の奥壁に当接しているので、カートリッジ１２は回動軸６５の周りをそれ以上回転できず、支持部材７１もそれ以上回転できない。その状態が図１０に示されている。図１０も図５ＢのＸ－Ｘ線断面で見た、カバー６２が半開きの状態での純水製造装置１０の要部の断面図である。この状態ではカートリッジ１２の接続部１５と純水製造装置１０において収納空間７０の天井部に対応して設けられているマニホールド２２Ａ，２２Ｂとの間には隙間が存在する。

　さらにカバー６２のハンドル６６の付近を押すと、支持部材７１は回転しないがカバー６２はばね部材７５の付勢力に抗して回動軸６５の周りをさらに回転する。その結果、カートリッジ１２の１対の突起１６が、１対の持ち上げ部材７２Ｌ，７２Ｒに形成されている溝７３に対してその開放端部７３ａの側から入り込み、溝７３に沿って摺動する。上述のように溝７３が湾曲して形成されているので、突起１６が摺動することによってカートリッジ１２は支持部材７１の底面支持部７１ａから離れる方向に持ち上げられる。また、カバー６２が押し込まれることにより、カバー６２の先端の爪６８が純水製造装置１０の本体側のフック７６に当接して押し込まれ、爪６８がフック７６を通過すると爪６８は元の位置に戻ってフック７６に係合する。これによりカバー６２は収納空間７０を閉じるとともにカバー６２が開かなくなくなる。また、この状態で、カートリッジ１３は、図１１に示すように収納空間７０内で固定される。図１１は、図５ＢのＸ－Ｘ線断面で見た、カバー６２が閉じた状態での純水製造装置１０の要部の断面図である。図１１に示す状態において、カートリッジ１２は持ち上げ部材７２Ｌ，７２Ｒにより上方に持ち上げられ、カートリッジ１２の接続部１５はマニホールド２２Ａ，２２Ｂの内部に押し込まれる。このとき接続部１５の外周面に設けられているＯリング１５Ａは、潰されるようにしてマニホールド２２Ａ，２２Ｂの内壁に密着する。その結果、純水製造装置１０にカートリッジ１２が取り付けられた状態となり、マニホールド２２Ａ，２２Ｂとカートリッジ１２の内部との間で、外部への液漏れを起こすことなく、液体を流通させることが可能になる。

　図１１に示す状態からカートリッジ１２を取り外すときは、ハンドル６６を引いて爪６８とフック７６との係合状態を解除し、さらにハンドル６６を手前に引いて、カバー６２を開ける。その結果、取り付け時とは逆方向にカバー６２が動くので、カートリッジ１２の突起１６が溝７３を開放端部７３ａの側に摺動し、カートリッジ１２は下方に移動する。図１０に示す状態までカバー６２を開ければ、カートリッジ１２の接続部１５はマニホールド２２Ａ，２２Ｂから離れ、カートリッジ１２の底面は支持部材７１の底面支持部７１ａに当接する状態となる。ここまでのカバー６２の移動によっては、ばね部材７５の作用により、支持部材７１は移動しない。その後、さらにカバー６２を開けると、カバー６２と支持部材７１の側面支持部７１ｂとがなす角度θの大きさが一定値以下に規制されていることにより、カバー６２の動きに合わせて支持部材７１も回動軸７５の周りを回転し、支持部材７１に載置されているカートリッジ１２も回転する。そして、最終的に、図９Ｂに示した状態に戻るから、カートリッジ１２を支持部材７１から手に持って取り上げることが可能になる。

　以上、本実施形態の純水製造装置１０におけるカートリッジの取り付け構造について、第２のカートリッジ１２を例に挙げて説明したが、第１のカートリッジ１１も同様の取り付け構造によって純水製造装置１０に取り付けられる。ここではカートリッジ１１，１２はいずれも円筒形状であるものとして説明したが、カートリッジ１１，１２の形状は円筒形状でなくてもよく、例えば多角形の筒状の形状であってもよい。カートリッジ１１，１２に収納される消耗品類は、活性炭や逆浸透膜、イオン交換樹脂に限られるものではなく、他の消耗品であってもよい。また本発明が適用可能な水処理装置は純水製造装置に限定されるものではなく、水に対する処理を行う任意の他の装置であってもよい。

　１０　　純水製造装置
　１１，１２　　カートリッジ
　１５　　接続部
　１５Ａ　　Ｏリング
　１６　　突起
　１７，１８　　位置決め部
　２１，２２，２２Ａ，２２Ｂ　　マニホールド
　６１，６２　　カバー
　６５　　回動軸
　７０　　収納空間
　７１　　支持部材
　７２Ｌ，７２Ｒ　　持ち上げ部材
　７３　　溝
　７５　　ばね部材

Claims

　液体処理装置に用いられる筒形形状のカートリッジを取り外し可能に前記液体処理装置に取り付ける取り付け構造であって、
　前記取り付け構造は、
　前記カートリッジを収容する収納空間と、
　前記収納空間の開口の下端に沿って設けられた回動軸と、
　一端が前記回動軸に回転自在に取り付けられて前記収納空間を開閉するカバーと、
　前記回動軸に回転自在に取り付けられ、前記カートリッジの底面を保持する底面支持部と前記カートリッジの側面を支持する側面支持部とを備え、前記カバーの前記収納空間の側に配置された支持部材と、
　前記カートリッジの前記側面に沿って前記カートリッジを挟み込むことができるように相互に平行に前記カバーに取り付けられた１対の持ち上げ部材と、
　を備え、
　前記１対の持ち上げ部材の相互に向き合う内面に、前記収納空間の奥を向いた側の端部が開放端部となって前記カートリッジの側面に形成されている突起を受け入れる溝が形成され、
　前記回動軸の周りでの前記カバーの回転に伴って前記溝に沿って前記突起が摺動するときに前記カートリッジの底面が前記底面支持部から離れるように、前記溝が湾曲している、取り付け構造。
　前記支持部材の回転に伴って前記支持部材に載置された前記カートリッジが前記収納空間内の所定の位置に達したのち、前記支持部材の回転が規制される、請求項１に記載の取り付け構造。
　前記所定の位置は、前記収納空間内で前記カートリッジが直立する位置であり、前記直立する位置において前記カートリッジが前記収納空間の奥壁に当接することにより前記支持部材の回転が規制される、請求項２に記載の取り付け構造。
　前記回動軸を挟んで前記カバーの前記一端から先端に向かう方向と前記側面支持部が延びる方向とがなす角度が所定の値を超えないように、前記支持部材に前記カバーに当接する当接部が設けられている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の取り付け構造。
　前記カバーと前記支持部材とを接続するばね部材を有し、
　前記ばね部材は、前記突起が前記溝に進入していないように前記角度を保持する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の取り付け構造。
　前記カバーの前記先端に、前記収納空間を閉じる位置に前記カバーを固定する解除可能なラッチ機構が設けられている、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の取り付け構造。
　前記側面支持部に、前記カートリッジの前記側面に形成されている位置決め部に嵌合する嵌合部が設けられている、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の取り付け構造。
　請求項１乃至６のいずれか１項に記載の取り付け構造によって前記液体処理装置に取り付けられる筒形形状のカートリッジであって、
　頂面に設けられて前記液体処理装置のマニホールドに接続可能な接続部と、
　側面に設けられた１対の前記突起と、
　を備え、前記接続部を介して前記マニホールドと前記カートリッジの内部との間で液体が流通可能であるカートリッジ。
　請求項１乃至６のいずれか１項に記載の取り付け構造によって前記液体処理装置に取り付けられる筒形形状のカートリッジであって、
　頂面に設けられて前記液体処理装置のマニホールドに接続可能な接続部と、
　側面に設けられた１対の前記突起及び前記位置決め部と、
　を備え、前記接続部を介して前記マニホールドと前記カートリッジの内部との間で液体が流通可能であるカートリッジ。
　前記カートリッジは円筒形状であり、前記側面において前記カートリッジの直径の両端にあたる位置にそれぞれ前記突起が設けられている、請求項８または９に記載のカートリッジ。