JP2009240852A - ろ材カートリッジと浄水器用切換器および浄水器 - Google Patents

Abstract

【課題】ろ材をカートリッジに収納し、複数のカートリッジを連結して使用する浄水器は、カートリッジ毎のろ材を寿命まで使用することができ経済的である。しかし、カートリッジを支持する受け部を有する架台の設定が必要であるため小型化には限界がある。特に水道の蛇口に直接設置する程度の大きさにはできなかった。
【解決手段】。
入水口と出水口との間に配設されたろ材を有するろ材カートリッジであって、
入水口が、ろ材カートリッジと同一の構造の別のろ材カートリッジの出水口と脱着可能な構造を有することで、連結されたカートリッジをコンパクトに構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、被処理水を浄化する浄水器に用いるろ材を入れるカートリッジおよびそのカートリッジを用いた浄水器に関する。

水道水等の上水道は飲料に適した状態にされているが、残留塩素や臭い、水道管中の鉄錆と言った不要物が残る場合がある。そこで、これらの不要物を除去するための浄水器が提案されている。

このような浄水器では、不綿布、活性炭、セラミックといったろ材をカートリッジに収納して、カートリッジ毎交換できるようにできるようにしたものがある。このようなカートリッジには、１本のカートリッジ内に複数のろ材を積層して収納した構造をしたものや、各種ろ材が収納されたカートリッジを連結して使用するものが提案されている。

例えば、１本のカートリッジ中に活性炭と不綿布を積層したものは、臭いとある程度の大きさの不要物を除去することができる。しかし、浄水器が使用される場所毎で、被処理水中の不要物の割合は異なる場合が多い。したがって、臭いが主たる浄水処理の目的である場合は、不要物を除去する不綿布の寿命がくる前に、臭いを除去するための活性炭の寿命が来るといったことが発生する。この場合、たとえ不綿布はまだ使えても、カートリッジ毎交換する必要がある。

複数のカートリッジを連結して使用する浄水器は、このような課題に対応したもので、ろ材毎に別々のカートリッジを用意することで、寿命となったカートリッジだけを交換できるようにしたものである。

特許文献１は、このような複数のカートリッジを連結して用いる浄水器に関するもので、各カートリッジ中のろ材を寿命まで使用し、かつコンパクトで取り扱い性に優れ、また処理水量を多く確保できるカートリッジ式の浄水器が提案されている。

この浄水器では、浄化処理の目的が異なる少なくとも３本のカートリッジを脱着可能に支持する架台を有し、カートリッジは架台の受け部に水密状態に嵌合させている。１つのカートリッジの受け部から次のカートリッジの受け部までは、通水手段によって連結されており、結果、それぞれのカートリッジは直列に連結されている。
特開２００２−６６５４４号公報

ろ材をカートリッジに収納し、複数のカートリッジを連結して使用する浄水器は、カートリッジ毎のろ材を寿命まで使用することができ経済的である。しかし、カートリッジを支持する受け部を有する架台の設定が必要であるため小型化には限界がある。特に水道の蛇口に直接設置する程度の大きさにはできなかった。

本発明は、このような課題を解決するために想到されたものであり、複数のカートリッジを連結して使用する浄水器のカートリッジ部分を小型化することを目的とする。

すなわち、本発明は、
入水口と、
出水口と、
前記入水口と前記出水口との間に配設されたろ材を有するろ材カートリッジであって、
前記入水口が、前記ろ材カートリッジと同一の構造の別のろ材カートリッジの出水口と脱着可能な構造を有するろ材カートリッジと、そのカートリッジを複数段直接連結させた連結カートリッジを装着可能に構成された浄水器用切換器と、その連結カートリッジを用いた浄水器を提供するものである。

本発明の浄水器用カートリッジは、被処理水が流入する入水口と処理された水が流出する出水口の、入水口と出水口が互いに脱着可能な形状を有するようにしたので、1のカートリッジの出水口を他のカートリッジの入水口に直接嵌合させることができ、カートリッジ同士を直接連結させることができる。そのため、カートリッジ全体をコンパクトにすることができるという効果を奏する。

また、ろ材の異なるカートリッジを複数連結して使用するため、寿命になったカートリッジだけを交換することができ、利用者にとって経済的であるという効果を奏する。また、ろ材の選択が自由にできるため、利用者が水質に応じてカートリッジを選択でき、所望の浄化能力だけを得ることができるという効果も奏する。

図１に本発明のカートリッジ式浄水器１の断面図を示す。本発明のカートリッジ式浄水器１は、ケース４とフタ３とカートリッジを含む。ケース４には、カートリッジが収納されており、被処理水が流入する原水入口５とカートリッジを通過したろ過水が流出する浄水出口６を有する。

カートリッジには、順次積層されるドーナツ型をした積層カートリッジ１０と、積層カートリッジの孔の中に収納される縦型カートリッジ３０がある。原水入口５から流入した被処理水（原水）は積層カートリッジ１０を通過する際にカートリッジ中のろ材によって浄化される。積層カートリッジ１０を通過し、ケースの最上部に到達した処理水は、最後に縦型カートリッジ３０を通過し、浄水出口６から浄水として流出する。なお、図示してはいないが、原水入口５と浄水出口６は、原水を直接流出させるか、カートリッジを通過した処理水を流出させるかを選択できる通水路選択機構が接続されていてもよい。

図２に積層カートリッジの拡大図を示す。図２（ａ）は、積層カートリッジ１０を上から見た図であり、図２（ｂ）は断面図、そして図２（ｃ）は下から見た平面図である。積層カートリッジ１０は、被処理水が流入する入水口１１と処理水が流出する出水口１２がある。入水口１１と出水口１２の間にはろ材保持用の空間１３があり、ろ材はここに充填される。また、入水口１１と出水口１２はろ材を挟んで対極する位置にある。このように、入水口１１と出水口１２がろ材に対して同じ側には配設されていないと、カートリッジ同士を連結した際に支持部を必要とせず、コンパクトな連結状態を実現できる。

入水口１１と出水口１２にはメッシュフィルタ１４が配置されており、カートリッジの中のろ材が処理水と共に出てこないようにしてある。カートリッジの入水口１１と出水口１２は、オスメスの関係を有している。すなわち、出水口１２は他の積層カートリッジの入水口１１に差込可能に形成されている。

図３を用いてより詳細に説明する。図３は、２つの積層カートリッジを示している。積層カートリッジの入水口の内径１７と出水口の外径１８は略同一に形成されている。ここで略同一とは、入水口１１に出水口１２が差し込める程度の公差を持って形成されているという意味である。また、入水口１１と出水口１２の水密を確保するために、出水口の外周にはパッキンが配置されている。このパッキン１９が入水口の内径壁との間で変形することで入水口と出水口の水密性が確保される。

本実施の形態の積層カートリッジは、カートリッジ中央に孔部２０が形成されている。積み重ねた積層カートリッジを下から通水した原水が、系外に流出する際に最終的に通過する通水路を確保するためである。

積層カートリッジの入水口１１から流入し出水口１２から流出する水と、孔部２０を通過して系外に流出する水は施された浄化処理の回数が異なるため、互いに漏れてはならない。浄化水に未処理の水が混じるからである。そこで、本発明の積層カートリッジには、孔部と入水口および出水口との間にも水密を確保するための構造が付与されている。

ここで、入水口側の孔部を入水口側孔部２１と呼び、出水口側の孔部を出水口側孔部２２と呼ぶ。入水口側孔部２１には段加工２３が施されており、一方出水口側孔部には凸加工２４が施されている。段加工によって形成された内径を入水口側孔部内径２５とし、凸加工によって形成された出水口側孔部の外径を出水口側孔部外径２６と呼ぶ。

また、出水口側孔部外径２６は、入水口側孔部内径２５と略同一に形成されている。従って、出水口側孔部の凸加工された部分は、入水口側孔部の溝加工された部分に挿入できる程度の公差で形成される。また、出水口側孔部の外径部分にはパッキン２９が配置され、入水口側孔部の内径の壁との間で水密状態を確保する。なお、孔部２０の内径は符号２７で表す。

なお、本発明のカートリッジの構造はこれに限定されることはない。例えばカートリッジ同士の位置決めは、出水口側孔部外径２６と入水口側孔部内径２５の位置で決めるだけでなく、位置決め用にピンやボスを形成することで行ってもよいし、水密性は軸方向の端面２３にパッキンを設けても良い。

以上のように、積層カートリッジ同士は一方の入水口と他方の出水口を直接連結することができるので、カートリッジを連結するための支持部といったものが不要となり、コンパクトな連結状態を実現することができる。ここで、直接連結するとは、１のカートリッジの取水口と他のカートリッジの入水口を他の構成を介すことなく、直接連結することをいう。また、このように直接連結された複数のカートリッジを連結カートリッジと呼ぶ。

また、積層カートリッジは、ドーナツ形状をしており、中央の孔部についても、一方の積層カートリッジの入水口側孔部に他方の積層カートリッジの出水口側孔部を水密状態で連結できるため、孔部を通過する水とろ材中を通過する水が混じりあうことがない。

図４に積層カートリッジを３段連結した連結カートリッジを示す。それぞれのカートリッジの入水口１１と出水口１２は、入水口の内径壁と出水口の外径部分に配置されたパッキン１９によって水密状態にされている。また、孔部については、入水口側孔部内径の壁と出水口側孔部外径の部分に配置されたパッキン２９によって水密に保持されている。

図５には、孔部に配置される縦型カートリッジ３０の断面を示す。縦型カートリッジ３０は略円筒上の形状をしており、上面側には入水口３１が形成され、下面側は出水口３２が形成される。入水口３１と出水口３２との間にはろ材を配置させる空間３３がある。この縦型カートリッジ３０は、本実施の形態の浄水器においては、最後の浄化処理を行うカートリッジとなる。また本実施の形態では縦型カートリッジ３０には中空糸膜４０が収納されている。

縦型カートリッジの外径３４は積層カートリッジの孔部の内径２７と略同一に形成される。縦型カートリッジは積層カートリッジの孔部に配置されるからである。また、縦型カートリッジの下側部分には積層カートリッジの出水口側孔部と同じ外径の突起部３５を有する。最下段に配置される積層カートリッジの入水口１１との間で水密状態を確保するためである。従って、突起部の外周にはパッキン３６が配置される。

また、突起部の下側にはさらにパッキン３９が配設される。浄水器の浄水出口６との間で水密状態を確保する必要があるからである。また、出水口の外形は、積層カートリッジの入水口と異なる形状にしておく。最終段のカートリッジには、他のカートリッジに収納されたろ材が浄水に混じらないように中空糸膜を収納したカートリッジにしておくのがよい。その際に最終段のカートリッジには、他のカートリッジがそれ以上連結できないようにするためである。なお、ここで出水口の外形が積層カートリッジの入水口と異なる形状とは、出水口の形が異なる場合に加え、出水口の外径３７が積層カートリッジの入水口の内径より大きい場合を含むものとする。

図６には、連結カートリッジに縦型カートリッジを連結させた状態を示す。最下段の積層カートリッジの入水口側孔部２１の内径壁と、縦型カートリッジの突起部の外周に配置されたパッキン３６との間で水密状態が確保されている。本発明の浄水器は、予めこのようにカートリッジを連結状態にしてからケースに収納する。ただし、縦型カートリッジと連結カートリッジの入水口と出水口の内径、外径は略同一には成形されていない。従って、直接連結された状態ではない。

図７には、積層カートリッジ１０と縦型カートリッジ３０を連結したものをケース４に収納した状態を示す。連結されたカートリッジとケース４は、縦型カートリッジの突起部３５の下に配設されたパッキン３９と浄水出口６の内径壁７との間で水密を確保する。この状態でフタを閉めると図１の状態に戻る。

図１に戻って、フタの内側には外側固定壁５１と内側固定壁５２が形成されている。外側固定壁５１はケースの内径壁８との間で水密を確保するため外周にパッキン５３が配置される。また、最上段の積層カートリッジとの間で水密を確保するため、積層カートリッジの入水口の内径と同じ内径を有する擬似入水口部５４が形成される。

一方内側固定壁は、最上段の積層カートリッジの出水口側孔部との間で嵌合状態を作る。しかし、最上段の積層カートリッジを通過した処理水を縦型カートリッジの入水口に導くためには、内側固定壁は最上段の積層カートリッジの出水口と縦型カートリッジの入水口の間に通水路を確保しておく必要がある。すなわち、連結カートリッジと縦型カートリッジは、フタを介して連結状態にあると言える。

図８はフタを示す。図８（ａ）は断面図で、図８（ｂ）はケース４内側方向から見た平面図である。擬似入水口部５４の内径５５は、出水口の外径１８と略同一に形成される。内側固定壁５２は完全な円周形状ではなく、途中に無壁部５６が形成されている。この無壁部５６を通って最上段の積層カートリッジを通過した水は縦型カートリッジの入水口３１に導かれる。

本実施の形態のカートリッジに収納させるろ材には特に制限なく、例えば活性炭やセラミックやイオン交換体や逆浸透膜などが好適に利用できる。浄化水中へのろ材の混入を防ぐ意味で、最終段の処理カートリッジには中空糸膜を配置するのが最も好ましい。本実施の形態でも最終段の縦型カートリッジには中空糸膜を配置する。

中空糸膜の素材は特に限定されるものではない。透過性の繊維であれば好ましい。例えば、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリロトリル、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−ビニルアルコール共重合体、セルロース、酢酸セルロース、ポリフッ化ビニリデン、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレンなどや、これらの複合素材を利用することができる。

ケース４、フタ３、カートリッジ（１０、３０）は、通常、樹脂から形成される。これらを形成する樹脂としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン、ポリブテン等のポリオレフィン系樹脂や、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン（ＦＥＰ）、エチレン・四フッ化エチレン（ＥＴＦＥ）、三フッ化塩化エチレン（ＰＣＴＦＥ）、エチレン・三フッ化塩化エチレン（ＥＣＴＦＥ）、フッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等のフッ素系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の塩素系樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリアリルスルホン樹脂、ポリフェニルエーテル樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ）、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂などが単独または混合して用いられる。

なお、本実施の形態では、積層カートリッジは入水口をメス側、出水口側をオス側として説明をしたが、逆であっても良い。同じく孔部のオスメスも逆であってもよい。また、水密状態を確保するためのパッキンの位置も本実施の形態に限定される必要はない。また、積層カートリッジに形成された孔部はカートリッジの中央部に形成されるだけに限定されず、中央からずれた位置に形成されていてもよい。
また、本発明の浄水器では、積層カートリッジには孔部を形成し、そこに縦型カートリッジを配したが、孔部を形成せず、積層カートリッジだけで浄水器を構成してもよい。ただし、その際も最終段のカートリッジの出水口の形状は他のカートリッジの入水口の形状と異なることが必要である。また、積層カートリッジの形状は円形状に限定されることはなく、多角形形状をしていてもよい。

本発明は、蛇口に直接接続するタイプの浄水器に好適に利用でき、さらに、フィルタ部分だけをシンクの下に設置するタイプの浄水器においても好適に利用することができる。

本発明の浄水器の構成を示す図である。 本発明のカートリッジの構成を示す図である。 本発明のカートリッジの構成を示す図である。 積層カートリッジを連結した連結カートリッジを示す図である。 縦型カートリッジの構成を示す図である。 連結カートリッジに縦型カートリッジを連結した状態を示す図である。 図６のカートリッジをケースに収納した状態を示す図である。 フタを示す図である。

符号の説明

１ 浄水器
５ 原水入口
６ 浄水出口
１０ 積層カートリッジ
１１ 入水口
１２ 出水口
２０ 孔部
３０ 縦型カートリッジ
４０ 中空糸膜

Claims (7)

1. 入水口と、
   出水口と、
   前記入水口と前記出水口との間に配設されたろ材を有するろ材カートリッジであって、
   前記入水口が、前記ろ材カートリッジと同一の構造の別のろ材カートリッジの出水口と脱着可能な構造を有するろ材カートリッジ。
2. 前記入水口と前記出水口は、一方の内径が他方の外径と略同一である請求項１に記載されたろ材カートリッジ。
3. 前記入水口と前記出水口は、一方の内径の内側または他方の外径の外側にパッキンを有する請求項２に記載されたろ材カートリッジ。
4. 前記入水口と前記出水口は前記ろ材を挟んで反対側に形成され、前記入水口から前記出水口に向かって、液密の貫通孔を有する請求項２乃至３の何れか１の請求項に記載されたろ材カートリッジ。
5. 請求項１乃至４の何れか１の請求項に記載されたろ材カートリッジを複数段直接連結させた連結カートリッジを装着可能に構成された浄水器用切換器。
6. 前記連結カートリッジに前記ろ材カートリッジと異なる出水口形状または入水口形状を有するろ材カートリッジを連結させた請求項５に記載された浄水器。
7. 前記ろ材カートリッジの最終段は中空糸膜がろ材である請求項５または６のいずれかの請求項に記載された浄水器。
   
   
   

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