(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入浴剤、洗剤、汚れ成分等を含む風呂水、洗濯水等が通過する流路と、該流路の吸込側に配置された粗ゴミを取り除くためのフィルタと、該流路中に収納された活性炭とを具備し、該流路は一段もしくは多段に屈曲し、かつその断面積が該流路に沿って減少するように構成されたことを特徴とする活性炭カセット。
【請求項２】
前記活性炭の粒径が前記流路の断面積の減少に対応して小さくなるように構成されたことを特徴とする請求項１記載の活性炭カセット。
【請求項３】
同心状に配された径の異なる複数の中空円筒と、該中空円筒の両端部に交互に固着した対向する第１、第２の板とから構成され、該中空円筒間および該中空円筒の固着されていない端部と第１もしくは第２の板との間にできる間隙により前記流路を形成したことを特徴とする請求項１または２記載の活性炭カセット。
【請求項４】
前記流路の吸込側をポンプの吐出側に接続したことを特徴とする請求項１、２、３のいずれかに記載の活性炭カセット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機物や入浴剤を含む風呂水、あるいは洗濯機における洗剤成分、汚れ成分を含む洗濯水等を活性炭層に通過させて、それらの水を浄化する活性炭カセットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、節水つまり省資源化志向が高まり、風呂水を汲み上げて洗濯に再利用するポンプ内蔵型の洗濯機が増えてきている。また健康志向から入浴剤を用いた入浴が増えてきており、風呂水に垢や石鹸かすなどが浮いたりするケースが増えてきている。このため、風呂水からこれら汚れを取り除いて、洗濯に再利用することを目的にした浄化装置が提案されている。
【０００３】
たとえば、特開平８−２６６７８５公報には、風呂水を活性炭によって浄化し、洗濯槽に汲み上げるフィルタ装置を有する洗濯機が開示されている。洗濯機本体の構造や働きはよく知られているので、説明を省き、フィルタ装置について説明する。
【０００４】
図４は、上記公報に開示された従来のフィルタ装置の横断面図である。図において、１はフィルタ装置、２はフィルタケースであり、その一端部２ａには吸水ホース３が差し込まれている。またフィルタケース２の他端部２ｂには、プラスチック製の吸込口体４が設けてあり、この吸込口体４には、その端縁部に切欠状の補助吸込部４ａが形成されている。
【０００５】
吸込口体４の直ぐ後ろには、目の大きなメッシュ状フィルタ部５が配置され、このあと流路に沿って順にスポンジ製フィルタ部６と、目の細かいメッシュ状フィルタ部７と、粒径のバラツキの大きな活性炭８ａを布製バック８ｂに収納した活性炭フィルタ８と、目の大きなメッシュ状フィルタ部９が配設されている。これらフィルタ部の流路断面積は略一致している。また吸水ホース３の他端には図示されていないポンプが接続されている。
【０００６】
上記構成において、ポンプが駆動されると風呂水は吸込口体４を介し、フィルタ装置１に吸引される。吸引された風呂水はメッシュ状フィルタ部５、スポンジ製フィルタ部６、目の細かいメッシュ状フィルタ部７などで髪の毛や垢などの比較的大きな粗ゴミが取り除かれる。粗ゴミが取り除かれた後、活性炭フィルタ８により水に溶けこんだ有機物や洗剤成分などが取り除かれて浄化される。浄化された後、図示されていないポンプ吐出口、もしくはこれに接続されたホースを介して、洗濯槽に供給される。すなわち、本フィルタ装置を浴槽内の風呂水に水没させてポンプを駆動すれば、汚れが除去された風呂水を洗濯槽に供給することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように従来の活性炭フィルタ８は、断面積が略一定で真っ直ぐな流路内に、活性炭を充填するように構成しているので、汚れた風呂水は、吸込口体から出口へ抵抗の少ない径路（ショートパス）を辿りながら通過する。このため、風呂水は充鎮された活性炭の一部分にしか接触しないので浄化能力は低く、所定の浄化能力を得ようとすると、多量の活性炭を充填した活性炭フィルタ８を使用しなければならないという問題点があった。
【０００８】
本発明は、有機物や入浴剤を含む風呂水あるいは洗濯機における洗剤成分、汚れ成分を含む洗濯水などと充填した活性炭との接触効率を高くし、浄化能力の高いコンパクトな活性炭カセットを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の活性炭カセットは、入浴剤、洗剤、汚れ成分等を含む風呂水、洗濯水等が通過する流路と、流路の吸込側に配置された粗ゴミを取り除くためのフィルタと、流路中に収納された活性炭とを具備し、流路は１段もしくは多段に屈曲し、かつその断面積が流路に沿って減少するように構成したものである。
【００１０】
また、活性炭の粒径が流路の断面積の減少に対応して小さくなるように構成したものである。
【００１１】
また、同心状に配された径の異なる複数の中空円筒と、中空円筒の両端部に交互に固着した対向する第１、第２の板とから構成され、中空円筒間および中空円筒の固着されていない端部と第１もしくは第２の板との間にできる間隙により流路を形成するようにしたものである。
【００１２】
また、流路の吸込側をポンプの吐出側に接続するように構成したものである。
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
実施の形態１
図１は本発明の実施の形態１に係わる活性炭カセットの縦断面図である。図において、１０は長さＬ１、内径ｄ１の第１の中空円筒であり、上端１１及び下端１２のそれぞれ外側に雄ねじ部を有している。中空円筒１０の最下端には、中空円筒１０の外径と略一致する径を有す円板１３が固着されている。円板１３には、輪帯状に数ｍｍ前後の微小な径の通水穴１４が多数設けてあり、通水穴１４を設けてない中央の円形部分には、この径と略一致する外径Ｄ２を有した長さＬ２、内径ｄ２の第２の中空円筒１５が垂直に固着されている。
【００１３】
１６は、内周部に第１の中空円筒１０の上端１１にねじ結合される雌ねじ部を有した着脱自在な吐出蓋である。吐出蓋１６の雌ねじ部の突出方向には、長さＬ３、外径Ｄ３、内径ｄ３の第３の中空円筒１７が中心部に垂直に固着され、第３の中空円筒１７の反対側には内径ｄ４の排出筒１８が中心部に垂直に固着されている。また第３の中空円筒１７と排出筒１８とが連通するように吐出蓋１６には、排出筒１８の内径に対応する領域内に、数ｍｍ前後の微小な径の通水穴１９が多数設けてある。
【００１４】
２０は、内周部に第１の中空円筒１０の下端１２とねじ結合される雌ねじ部を有する着脱自在な吸込蓋である。吸込蓋２０は、底部に数ｍｍの吸込穴２１を多数有し、この底部と円板１３の間に粗ゴミを取るフィルタ２２を収納する。また、第１、２、３の中空円筒１０、１５、１７、排出筒１８、吐出蓋１６、吸込蓋２０の各中心軸は、略同一となるように構成されている。
【００１５】
このようにして構成された第１、２、３の中空円筒１０、１５、１７、吐出蓋１６及び円板１３による空間内には、活性炭２３が充填されている。
【００１６】
ここで流路の断面積は段階的に小さくなるように設定されている。
即ち、第１の中空円筒１０の内壁と第２の中空円筒１５の外壁とで構成される流路の断面積をＳ１、第２の中空円筒１５の先端と吐出蓋１６との隙間で構成される流路の断面積をＳ２、第２の中空円筒１５の内壁と第３の中空円筒１７の外壁とで構成される流路の断面積をＳ３、第３の中空円筒１７の先端と円板１３との隙間で構成される流路の断面積をＳ４、第３の中空円筒１７の内壁で構成される流路の断面積をＳ５、排出筒１０の流路の断面積をＳ６とすると、次の関係式が成立するように構成されている。
Ｓ１≧Ｓ２≧Ｓ３≧Ｓ４≧Ｓ５≧Ｓ６                      式（１）
かつＳ１＞Ｓ３＞Ｓ５                                    式（２）
【００１７】
なお、２４は図示されていない洗濯機に内蔵されたポンプ２５により浴槽２６から汲み上げられた有機物や入浴剤等を含む汚れた風呂水、２７は排出筒１８とポンプ２５を接続するホースである。
【００１８】
次に、動作について説明する。
入浴剤や、肌汚れや石鹸成分等の有機物の汚れを含んだ風呂水２４の中に、活性炭カセットを入れ、洗濯機に内蔵されているポンプ２５を運転すると、ポンプ２５の作用によって、まず、吸い込み穴２１から風呂水２４は、吸い込まれ、髪の毛や、凝縮した石鹸等の固形汚れ成分の多くは、フィルタ２２で濾過される。
【００１９】
残った微粒子や、溶解した有機物の汚れ成分を含んだ風呂水２４は、通水穴１４から吸い込まれ、第１の中空円筒１０の内壁と第２の中空円筒１５の外壁とで構成される流路内に充填されている活性炭２３に接触しながら、第２の中空円筒１５の先端と吐出蓋７との隙間に流れ込み、流れの向きを変えて、第２の中空円筒１５の内壁と第３の中空円筒１７の外壁とで構成される流路内に充填された活性炭２３に接触しながら、第３の中空円筒１７の先端と円板１３との隙間に流れ込み、再び流れの向きを変えて、第３の中空円筒１７の内壁で構成される流路内に充填された活性炭２３に接触しながらカセット内を流れる。
【００２０】
ここで流路の屈曲点において、流れの向きが強制的に変えられると同時に、流路の断面積が急に小さくなるため、流速も急増し、流れは大きく撹乱される。このため、例えば前の流路でショートパスが生じていても、次の流路では、ショートパスは消失もしくは低減され、一様かつスムーズな流れへと変換される。これにより活性炭との接触効率も増大し、除去能力が向上する。
【００２１】
この点について本発明の実施の形態１による活性炭カセットと、従来例による活性炭カセットの除去効果を、具体的な実験に基づいて比較検討した結果を説明する。
実施の形態１の構成において、第１の中空円筒１０では長さＬ１を１５０ｍｍ、内径ｄ１を７０ｍｍφとし、第２の中空円筒１５では長さＬ２を１４０ｍｍ、外径Ｄ２を４８ｍｍφ、内径ｄ２を４４ｍｍφとし、第３の中空円筒１７では長さＬ３を１４０ｍｍ、外径Ｄ３を２４ｍｍφ、内径ｄ３を２０ｍｍφとし、排出筒１８では内径ｄ４を１２ｍｍφとした。また従来の活性炭カセットとして、第１の中空円筒１０と同じ長さＬ１（＝１５０ｍｍ）、同じ内径ｄ１（＝７０ｍｍφ）を有すものに同じ粒径の活性炭を等量充填したものを用いた。
【００２２】
この場合、実施の形態１における各断面積Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６は、それぞれ２０４０、１３８０、１０７０、６２８、３１４、１１３（平方ｍｍ）となり、式（１）、（２）の関係を満たしている。
【００２３】
また、実験のための風呂水として、波長約５００ｎｍ成分における透過率が約５５％の入浴剤入りのものを用いることにし、浄化能力を累積処理量に対する透過率で比較することにした。
【００２４】
結果を図２に示す。図から明らかなように、本発明の方が従来例よりも１５〜２０％ほど透過率が高い状態で推移し、長期間に亘って高い浄化能力が維持されていることがわかる。このように本発明によれば流路を屈曲させ、屈曲点を境として断面積が段階的に小さくなるように設定したので、流路中からショートパスが消失し、一様かつスムーズな流れに変換される。
これにより活性炭との接触効率が高められ、充填された活性炭を無駄なく活用することができ、活性炭カセットの除去能力と寿命を大幅に改善することができる。
【００２５】
また、上記実施例では、全ての流路において活性炭２３の粒径は同じであるとしたが、流路断面積の減少に合わせて、活性炭の粒径が小さくなるように設定すれば効果はさらに改善される。
【００２６】
これは流路断面積が減少すると、流速が増加して活性炭との接触時間が短くなり捕捉される効率が低下するが、活性炭の粒径を小さくして活性炭の接触面積を増大させることにより接触時間を稼ぎ（捕捉効率を向上させ）、断面積の減少した部位での効果が改善されるためである。
【００２７】
また、上記実施例では、活性炭カセットをポンプ１７の吸い込み側に配設（以下、落とし込みと呼称する）しているが、ポンプ１７の吐出側に活性炭カセットを配設（以下、押し上げと呼称する）すれば効果はさらに改善される。
【００２８】
これは押し上げの方が、カセット内の活性炭全体に加わっている水圧の平均的なレベルが高く、汚れた水と活性炭の接触効率が高められ、浄化能力が向上するためである。即ち、水圧が高いということは、水分子が激しく流路内の障害物や内壁に衝突していることであり、水に溶け込んでいる有機物や洗剤などの高分子も水分子から激しく衝突され、激しく揺籃している。このため、これら高分子も流路内の障害物や内壁に激しく揺籃しながら接触（衝突）し、結果として、活性炭との接触により捕捉される確率（効率）が高められている。
【００２９】
これに対し、落とし込みの場合は、出口側が高い負の水圧で、入口側に向かって水圧が漸増するようになっている。このためカセット全体に加わっている水圧の平均的なレベルは押し上げの場合に比べて低くなっており、活性炭との接触により捕捉される効率も低くなっている。
【００３０】
この点について本発明の実施の形態１による活性炭カセットを落とし込み側に配設した場合と、押し上げ側に配設した場合の除去効果を、具体的な実験に基づいて比較検討した結果について説明する。
【００３１】
溶解した汚れの成分の量によって電導度（μＳ／ｃｍ）が変わるので、累積処理量に対する浄化能力を電導度で比較することにした。
【００３２】
結果を図３に示す。図から明らかなように、押し上げの方が落とし込みの方よりも２０％ほど電導度が低い状態で推移し、長期間に亘って高い浄化能力が維持されていることがわかる。このように押し上げの方が活性炭と接触した際の捕捉効率が高められ、充填された活性炭の吸着能力を最大限に引出すことが出来るので、活性炭カセットの除去能力と寿命を大幅に改善することができる。
【００３３】
なお、屈曲する流路を、第１の中空円筒１と第２の中空円筒４、第３の中空円筒８との３本の筒で構成しているが、この３本に限定するものではなく、第４、第５…を設け屈曲する流路をさらに増やすものであってもよい。
【００３４】
また、ショートサイクルが出来ない、あるいはショートサイクルを消失させるように、屈曲点において流れを一様化するための整流格子などの拡散機能を有すエレメントを設置してもよい。
【００３５】
また、洗濯機からの洗濯水、あるいは濯ぎ水を上記活性炭カセットに通して浄化し、これを洗濯槽に戻す循環路を設けることによって少量の水で濯ぎを行うことができる。
【００３６】
さらに、第１の中空円筒１０と吐出蓋１６、吸込蓋２０の脱着は、ねじとしているが、これに限定するものではなく、はめ込み等で、水密が得られるものであればよい。
【００３７】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００３８】
流路を屈曲し、流路の断面積が流路に沿って減少するように構成にしたので、屈曲点において流れは撹乱され、ショートパスがなくなる他、充填された活性炭が無駄なく活用されるようになるので、浄化能力が高く、寿命の長い活性炭カセットを得ることが出来る。また流路を多段に屈曲させることによりカセットの長さを短くすることができ、コンパクトな活性炭カセットを得ることができる。
【００３９】
また、活性炭の粒径が流路の断面積の減少に対応して小さくなるように構成したので、流路の断面積が小さくなった部位での接触効率が改善され、浄化能力をさらに高めることができる。
【００４０】
また、同心状に配された径の異なる複数の中空円筒と、中空円筒の両端部に交互に固着した対向する第１、第２の板とから構成され、中空円筒間および中空円筒の固着されていない端部と第１もしくは第２の板との間にできる間隙により流路を形成するようにしたので、簡単に屈曲した流路を得ることができ、しかもコンパクトな装置とすることができる。
【００４１】
さらに、流路の吸込側をポンプの吐出側に接続することによって、活性炭との接触効率が改善され、浄化能力をさらに高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による浴槽内の風呂水を浄化する活性炭カセットの概略縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１による活性炭カセットと、従来の活性炭カセットの浄化特性を比較した図である。
【図３】吸い込みと押し上げの浄化特性を比較した図である。
【図４】従来のフィルタ装置の断面図である。
【符号の説明】
１  フィルタ装置、２  フィルタケース、２ａ  一端部、２ｂ  他端部、３  吸水ホース、４  吸込口体、５  メッシュ状フィルタ部、６  スポンジ製フィルタ部、７  メッシュ状フィルタ部、８  活性炭フィルタ、８ａ  活性炭、８ｂ  布製バッグ、９  メッシュ状フィルタ部、１０  第１の中空円筒、１１  上端、１２  下端、１３  円板、１４  通水穴、１５  第２の中空円筒、１６  吐出蓋、１７  第３の中空円筒、１８  排出筒、１９  通水穴、２０  吸込蓋、２１  吸込穴、２２  フィルタ、２３  活性炭、２４  風呂水、２５  ポンプ、２６  浴槽、２７  ホース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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