(57)【要約】【課題】水中の溶出成分の濃度の変化を経時的に制御することが可能な水処理装置およびそれを備えた浄水器を提供する【解決手段】水処理装置２０は、カートリッジケース２９と、フィルタ３１とを備えている。カートリッジケース２９には、溶出剤が充填されている。フィルタ３１は、カートリッジケース２９の下流に配置されている。溶出剤は、溶出成分と閉塞成分とを含む。溶出成分は、水中に溶出することが可能な成分である。閉塞成分は、溶出成分に覆われて固着され、且つ、フィルタ３１を閉塞することが可能な成分である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶出剤が充填されたカートリッジケースと、
前記カートリッジケースの下流に配置されたフィルタとを備え、
前記溶出剤は、水中に溶出可能な溶出成分と、前記溶出成分に覆われて固着され、且つ、前記フィルタを閉塞することが可能な閉塞成分とを含む、水処理装置。
【請求項２】
前記カートリッジケースは、筒形状を有し且つ周壁と頂壁と底壁とを含み、
前記底壁には流入口が形成され、
前記流入口を通して前記カートリッジケースに水を流入させる流入部が前記カートリッジケースに接続されている、請求項１に記載の水処理装置。
【請求項３】
前記頂壁には流出口が形成され、
前記流出口を通して前記カートリッジケースから水を流出させる流出部が前記カートリッジケースに接続されている、請求項２に記載の水処理装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の水処理装置を備えた、浄水器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には水処理装置およびそれを備えた浄水器に関し、特定的には特定の添加材を水に溶解させる水処理装置およびそれを備えた浄水器に関する。
【背景技術】
【０００２】
浄水器等に用いられる水処理装置として、例えば、特開２００６−３５２１４号公報（以下、特許文献１という）に記載されたフィルターカートリッジ組立体、特開２０１０−１１５６１２号公報（以下、特許文献２という）に記載された浄水カートリッジ、および、特開平１１−２７７０７９号公報（以下、特許文献３という）に記載されたミネラル添加手段が従来から知られている。
【０００３】
特許文献１に記載のフィルターカートリッジ組立体は、円筒状のハウジングと、フィルターカートリッジとを備えている。ハウジングは、フィルターカートリッジを収容している。ハウジングの上端部には、上部キャップ部が結合されている。ハウジングの下端部には、下部キャップ部が結合されている。下部キャップ部には流入口が形成され、上部キャップ部には流出口が形成されている。さらに、ハウジングの内部において、ハウジングの中心から半径方向に沿って一定距離離れた位置には、少なくとも一つの流入水用バイパス流出口が形成されている。
【０００４】
フィルターカートリッジは、ハウジングの内部において、上側の上部流動空間と、下側の下部流動空間との間に挟まれている。また、フィルターカートリッジの側壁とハウジングの側面円周部との間には、流動空間が形成されている。
【０００５】
フィルターカートリッジの下部には、微小流入部が形成されている。フィルターカートリッジの上部には、微小流出部が形成されている。カートリッジの内部には、機能性フィルター材が収容されている。機能性フィルター材には、有効成分が含有されている。
【０００６】
流入部を通じて下部流動空間に流入される原水または浄水の一部は、フィルターカートリッジの微小流入部を通じてカートリッジの内部に流入される。カートリッジの内部に流入した原水または浄水は、機能性フィルター材の有効成分を最大濃度で含有した状態において、微小流出部を通じて上部流動空間に排出される。
【０００７】
また、流入部を通じて下部流動空間に流入される原水または浄水の残りの一部は、フィルターカートリッジを通過せずにカートリッジの側面の流動空間から流入水用バイパス流出口を通じて上部流動空間に排出される。
【０００８】
一方、特許文献２に記載の浄水カートリッジは、ケースを備えている。ケースは、略円筒形状を有している。ケースは、使用状態において、上部を形成するアッパケースと、下部を形成するロワケースとを有している。アッパケースの下縁と、ロワケースの上縁とは、相互に結合されている。
【０００９】
ケースの内部は、隔壁とシートとによって、上下方向（軸方向）に大きく三つの空間に分けられている。シートは、隔壁に対して間隔をあけるように、隔壁の下方に配置されている。これら三つの空間のうち、最上部は添加剤を収容する添加剤収容室であり、最下部は水を浄化する浄化室であり、中間部は中間室である。
【００１０】
添加剤収容室は、アッパケースと隔壁とによって囲まれている。アッパケースは、ケースの周壁上部を形成する周壁と、ケースの天壁を形成する天壁と、天壁の中央部から浄水カートリッジの中心軸に沿って下方に伸びる内筒とを有している。このようにして、アッパケースは、断面が円環形状を有する筒状に形成されている。
【００１１】
隔壁は、アッパケースの下部を塞ぐように、アッパケースに取り付けられている。すなわち、周壁、天壁、内筒、および、隔壁で囲まれた断面略円環状の空間として、アッパケースの筒内に添加剤収容室が形成されている。添加剤収容室には、例えば直径数ミリ程度の粒状カルシウム等の添加剤が収容される。
【００１２】
浄水カートリッジは、ポット型浄水器に用いられている。浄水器は、略有底筒状のポットケースを有している。ポットケースの内部には、略有底筒形状の隔壁体が収容されている。この隔壁体によって、ポットケースの内部は、上側の原水室と、下側の浄水室とに区画されている。浄水カートリッジは、当該浄水カートリッジの上部が浄水室に露出するように、ポットケースの内部に配置されている。このとき、ケースの上部に形成された導水口が原水室に臨むように、浄水カートリッジがポットケースの内部に配置されている。
【００１３】
添加剤収容室においては、原水室から導水口を介して添加剤収容室に導入された原水に添加剤が溶出する。添加剤が添加された水は、添加剤収容室から隔壁のスリットを介して中間室に流出する。
【００１４】
また一方、特許文献３に記載されたミネラル添加手段は、添加材格納容器を有している。添加材格納容器は、ミネラル添加材を収容している。添加材格納容器の中腹部には、複数の孔が形成されている。被処理水は、添加材格納容器の下部から添加材格納容器に供給され、複数の孔から添加材格納容器の内部に流入する。被処理水は、ミネラル添加材と接触しながら添加材格納容器の下端から添加材格納容器の外部に排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００６−３５２１４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１５６１２号公報
【特許文献３】特開平１１−２７７０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、特許文献１に記載のフィルターカートリッジ組立体において、原水または浄水は、フィルターカートリッジの下端から上端までのフィルターカートリッジの内部の全体を流通する。そのため、フィルターカートリッジの内部の機能性フィルター材を通った水中の有効成分の濃度は、有効成分が比較的多量に残存するような当該フィルターハウジング組立体の使用初期において高く、多くの有効成分が溶け出した後の後期において低くなる。このように、特許文献１に記載のフィルターハウジング組立体において、機能性フィルター材の有効成分の溶出量、および、水中の有効成分の濃度は、想定を外れて変化するおそれがある。そのため、特許文献１に記載のフィルターハウジング組立体においては、有効成分の溶出量および水中の有効成分の濃度の変化を経時的に制御することができない。
【００１７】
特許文献２に記載された浄水カートリッジにおいて、導水口を通って原水室からケースの内部の添加材収容室に流入した水は、添加剤収容室を重力によって鉛直上方から下方に向かって移動した後に、スリットを経て中間室に流出する。このように、添加材収容室において、水の移動は、重力に依存している。また、水は、添加材収容室の上端から下端までの全体を流通することはない。そのため、添加材収容室において、水は、特定の経路を通りやすい。
【００１８】
添加材収容室において特定の経路を水が移動する場合には、添加材が局所的に水に溶解されることによって、添加材が充填された部分において、例えば、空洞状のトンネルが形成されるような事態が生じる。これにより、添加物の溶出量の減少が発生する。特に、添加材収容室における流量が小さい場合には、このような事態が生じる可能性が高まる。このように、特許文献２に記載の浄水カートリッジは、添加物の溶出量を長期的に安定させることが困難である。言い換えると、特許文献２に記載の浄水カートリッジにおいて、水中の添加物の濃度の変化を経時的に制御することはできない。
【００１９】
特許文献３に記載されたミネラル添加手段において、複数の孔を通って添加材格納容器の内部に流入した被処理水は、重力によって鉛直上方から下方に向かって移動した後に、添加材格納容器の下端から添加材格納容器の外部に排出される。このように、添加材格納容器の内部において、水の移動は重力に依存している。また、水は、添加材格納容器の上端から下端までの全体を流通することはない。そのため、添加材格納容器の内部において、水は、特定の経路を通りやすい。
【００２０】
添加材格納容器の内部において特定の経路を水が移動する場合には、ミネラル添加材が局所的に水に溶解されることによって、ミネラル添加材が充填された部分において、特許文献２に記載の浄水カートリッジと同様に、空洞状のトンネルが形成されるような事態が生じる。このように、特許文献３に記載のミネラル添加手段は、ミネラル添加材の溶出量を長期的に安定させることが困難である。そのため、特許文献３に記載のミネラル添加手段において、水中のミネラルの濃度の変化を経時的に制御することはできない。
【００２１】
そこで、本発明の目的は、水中の溶出成分の濃度の変化を経時的に制御することが可能な水処理装置およびそれを備えた浄水器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明に従った水処理装置は、カートリッジケースと、フィルタとを備えている。カートリッジケースには、溶出剤が充填されている。フィルタは、カートリッジケースの下流に配置されている。溶出剤は、溶出成分と閉塞成分とを含む。溶出成分は、水中に溶出することが可能な成分である。閉塞成分は、溶出成分に覆われて固着され、且つ、フィルタを閉塞することが可能な成分である。
【００２３】
本発明においては、カートリッジケースの内部を水が流通することによって、溶出成分が次第に水に溶出する。溶出成分に固着された閉塞成分は、溶出成分が水に溶出することによって次第に溶出成分から分離する。分離した閉塞成分は、水に混ざったうえでカートリッジケースの下流に流れる。
【００２４】
カートリッジケースの下流には、フィルタが配置されている。閉塞成分を含む水が、カートリッジケースの下流に流れることによって、閉塞成分がフィルタを閉塞させる。フィルタが閉塞する場合には、閉塞の度合いに応じてカートリッジケースにおける水の体積流量が低下する。これにより、積算流量の増加に伴って溶出剤の量が減少する場合でも、カートリッジケースに水が滞留する時間が長くなるため、溶出剤に含まれる溶出成分に水が接触する時間が延びる。そのため、水中の溶出成分の濃度が想定を外れて急激に変化することなく、水中の溶出成分の濃度の経時的変化を制御することができる。また、体積流量が低下することによって、溶出剤の量が減少していることを把握することも可能である。
【００２５】
このようにすることにより、水中の溶出成分の濃度の変化を経時的に制御することが可能な水処理装置を提供することができる。
【００２６】
本発明に従った水処理装置において、好ましくは、カートリッジケースは、筒形状を有し且つ周壁と頂壁と底壁とを含む。底壁には、流入口が形成されている。カートリッジケースには、好ましくは、流入口を通してカートリッジケースに水を流入させる流入部が接続されている。
【００２７】
この構成によれば、流入部を通してカートリッジケースの内部に流入される水を流通させるための管部材を、底壁の下方において、流入部に容易に接続させることができる。そのため、本発明に従った水処理装置を管部材に容易に着脱させることができる。
【００２８】
また、この構成によれば、底壁に形成された流入口を通ってカートリッジケースの内部に流入した水は、重力によってカートリッジケースの内底面に貯められる。これにより、カートリッジケースの内部において、特定の経路を水が通ることを防止することができる。そのため、目標とする水中の溶出成分の濃度の変化、または、フィルタを閉塞させる度合いを容易に制御することができる。
【００２９】
本発明に従った水処理装置において、カートリッジケースには、好ましくは、流出口を通してカートリッジケースから水を流出させる流出部が接続されている。流出部は、好ましくは、頂壁に形成された流出口を有している。
【００３０】
この構成によれば、流出部を通してカートリッジケースの外部に流出される水を流通させるための管部材を、頂壁の上方において、流出部に容易に接続させることができる。そのため、本発明に従った水処理装置を管部材に容易に着脱させることができる。
【００３１】
また、この構成によれば、流入口を通ってカートリッジケースの内部に流入した水は、重力によってカートリッジケースの内底面に貯まりながら、頂壁に形成された流出口を通ってカートリッジケースの外部に流出する。これにより、カートリッジケースの内部の全体において、水を流通させることができる。そのため、目標とする水中の溶出成分の濃度の変化、または、フィルタを閉塞させる度合いを容易に制御することができる。
【００３２】
本発明に従った浄水器は、水処理装置を備えた浄水器であることが好ましい。本発明に従った浄水器は、水処理装置および当該浄水器において、水中の溶出成分の濃度の変化を経時的に制御することができる。
【発明の効果】
【００３３】
以上のように、本発明によれば、水中の溶出成分の濃度の変化を経時的に制御することが可能な水処理装置およびそれを備えた浄水器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に従った水処理装置の一例および浄水器の一例を示す模式図である。
【図２】本発明に従った水処理装置の一例のカートリッジケースを示す鉛直断面図である。
【図３】本発明に従った水処理装置のカートリッジケースに充填される溶出剤の一例を示す模式図である。
【図４】本発明に従った水処理装置の一例における、水に溶解した溶出成分の濃度の時間に対する変化の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３６】
図１に示すように、本発明に従った浄水器１は、ケース２と容器１０と水処理装置２０とを備えている。水処理装置２０は、カートリッジケース２９と、フィルタ３１が収容されたフィルタハウジング３０とを備えている。ケース２は、浄水器１の本体を形成する。容器１０とカートリッジケース２９とフィルタハウジング３０とは、ケース２に収容されている。容器１０には、活性炭が収容されている。
【００３７】
容器１０とカートリッジケース２９とフィルタハウジング３０とは、水の流路を形成する管部材３によって互いに接続されている。浄水器１において、水は、容器１０、カートリッジケース２９、および、フィルタハウジング３０の順に、これらを流通する。つまり、容器１０は水処理装置２０の上流に配置され、フィルタハウジング３０およびフィルタ３１はカートリッジケース２９の下流に配置されている。フィルタ３１には中空糸膜が用いられている。フィルタ３１によって濾過された水は、浄水として、浄水器１の外部に供給される。
【００３８】
図２に示すように、カートリッジケース２９は、筒形状を有し、且つ、周壁２３と頂壁２５と底壁２４とを含む。カートリッジケース２９には、溶出剤４０が充填されている。カートリッジケース２９は、浄水器１（図１参照）において、カートリッジケース２９の内底面に水を貯めることができるように配置されている。つまり、浄水器１に水処理装置２０が設置される場合には、図１の上下方向と図２の上下方向とが鉛直上下方向に略一致する。
【００３９】
カートリッジケース２９において、底壁２４には流入口２６が形成され、且つ、頂壁２５には流出口２７が形成されている。また、流入口２６を通してカートリッジケース２９に水を流入させるノズル２１が、底壁２４に接続されている。一方、流出口２７を通してカートリッジケース２９から水を流出させるノズル２２が、頂壁２５に接続されている。ノズル２１とノズル２２とには、それぞれ管部材３が接続されている。ノズル２１は流入部の一例であって、ノズル２２は流出部の一例である。
【００４０】
図３に示すように、溶出剤４０は、溶出成分４１と閉塞成分４２とを含む。溶出成分４１は、水中に溶出することが可能な成分である。閉塞成分４２は、溶出成分４１に覆われて固着され、且つ、フィルタ３１（図１参照）を閉塞することが可能な成分である。好ましくは、溶出剤４０には、溶出成分４１と閉塞成分４２とが偏りなく分布している。
【００４１】
溶出剤４０は、粒形状を有している。溶出剤４０は固体状のものである。この場合にいう固体には、ゲル状の固体も含まれる。なお、溶出剤４０の粒の形状および大きさは、一粒ごとに不揃いであってもよい。
【００４２】
水処理装置２０において、溶出成分４１として水中に溶解される添加材には、硫酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、亜硫酸カルシウム、次亜塩素酸カルシウム等を用いることができる。あるいは、添加材は、スクロース等のいわゆる砂糖であってもよく、塩であってもよい。
【００４３】
なお、水処理装置２０においては、水に溶解せずにフィルタ３１に捕捉される粒子状のものが閉塞成分４２として用いられることが好ましい。また、閉塞成分４２は、浄水に混入されても問題にならない成分であることが好ましい。閉塞成分４２としての粒子の径は、フィルタ３１の目の粗さよりも大きいことが好ましい。粒子の径は、例えば１μｍ前後の大きさであることが好ましい。閉塞成分４２の粒子としては、例えば、フィルタ３１の閉塞の実験等に用いられるポリスチレンを好適に用いることができる。あるいは、閉塞成分４２の粒子は、例えばカオリン等の粘土、鉄等の金属片、または、腐食したこれらの金属片等であってもよい。
【００４４】
溶出剤４０は、溶出成分４１と閉塞成分４２とを所定の割合で混ぜたうえで、押し固めたものである。あるいは、溶出剤４０は、例えば、溶出成分４１と閉塞成分４２とを所定の割合で混ぜたものを溶解した後に、冷却等によって固めたものであってもよい。なお、溶出剤４０は、バルク状のものであってもよい。
【００４５】
なお、溶出剤４０における溶出成分４１と閉塞成分４２とは、目標とする水中の溶出成分の濃度の変化、または、フィルタ３１（図１参照）を閉塞させるペース等を考慮して、任意の割合で混合することができる。水処理装置２０においては、溶出剤４０における溶出成分４１と閉塞成分４２との割合の違いに応じて、水中の溶出成分の濃度の変化を経時的に制御することができる。
【００４６】
図４には、水に溶解した溶出成分の濃度の変化と時間との関係の一例を示す。例えば、溶出剤４０（図３参照）において、溶出成分４１（図３参照）に対する閉塞成分４２（図３参照）の割合が比較的大きい場合には、上記の関係は、線Ｌ1のように、時間の経過（言い換えると積算流量の増加）とともに、溶出成分の濃度が増大する傾向を示す。
【００４７】
一方、溶出剤４０において、溶出成分４１に対する閉塞成分４２の割合が比較的小さい場合には、線Ｌ3のように、時間の経過（言い換えると積算流量の増加）とともに、溶出成分の濃度が減少する。また、溶出剤４０において、溶出成分４１に対する閉塞成分４２の割合を適宜調整することによって、線Ｌ2のように、時間の経過（言い換えると積算流量の増加）とともに、溶出成分の濃度を一定にすることができる。
【００４８】
なお、水に溶解した溶出成分の濃度の変化と時間との関係は、一次関数の関係であることに限定されない。また、水に溶解した溶出成分の濃度の変化と時間との関係は、直線状に示されるものに限定されず、鋸歯のように折れ曲がった線であってもよく、滑らかに湾曲した曲線であってもよい。
【００４９】
以上のように、水処理装置２０は、カートリッジケース２９と、フィルタ３１とを備えている。カートリッジケース２９には、溶出剤４０が充填されている。フィルタ３１は、カートリッジケース２９の下流に配置されている。溶出剤４０は、溶出成分４１と閉塞成分４２とを含む。溶出成分４１は、水中に溶出することが可能な成分である。閉塞成分４２は、溶出成分４１に覆われて固着され、且つ、フィルタ３１を閉塞することが可能な成分である。
【００５０】
水処理装置２０においては、カートリッジケース２９の内部を水が流通することによって、溶出成分４１が次第に水に溶出する。溶出成分４１に固着された閉塞成分４２は、溶出成分４１が水に溶出することによって次第に溶出成分４１から分離する。分離した閉塞成分４２は、水に混ざったうえでカートリッジケース２９の下流に流れる。
【００５１】
カートリッジケース２９の下流には、フィルタ３１が配置されている。閉塞成分４２を含む水が、カートリッジケース２９の下流に流れることによって、閉塞成分４２がフィルタ３１を閉塞させる。フィルタ３１が閉塞する場合には、閉塞の度合いに応じてカートリッジケース２９における水の体積流量が低下する。これにより、積算流量の増加に伴って溶出剤４０の量が減少する場合でも、カートリッジケース２９に水が滞留する時間が長くなるため、溶出剤４０に含まれる溶出成分４１に水が接触する時間が延びる。そのため、水中の溶出成分４１の濃度が想定を外れて急激に変化することなく、水中の溶出成分４１の濃度の経時的変化を制御することができる。また、体積流量が低下することによって、溶出剤４０の量が減少していることを把握することも可能である。
【００５２】
このようにすることにより、水中の溶出成分４１の濃度の変化を経時的に制御することが可能な水処理装置２０を提供することができる。
【００５３】
水処理装置２０において、カートリッジケース２９は、筒形状を有し且つ周壁２３と頂壁２５と底壁２４とを含む。底壁２４には、流入口２６が形成されている。カートリッジケース２９には、流入口２６を通してカートリッジケース２９に水を流入させるノズル２１が接続されている。
【００５４】
この構成によれば、ノズル２１を通してカートリッジケース２９の内部に流入される水を流通させるための管部材３を、底壁２４の下方において、ノズル２１に容易に接続させることができる。そのため、水処理装置２０を管部材３に容易に着脱させることができる。
【００５５】
また、この構成によれば、底壁２４に形成された流入口２６を通ってカートリッジケース２９の内部に流入した水は、重力によってカートリッジケース２９の内底面に貯められる。これにより、カートリッジケース２９の内部において、特定の経路を水が通ることを防止することができる。そのため、目標とする水中の溶出成分４１の濃度の変化、または、フィルタ３１を閉塞させる度合いを容易に制御することができる。
【００５６】
頂壁２５には、流出口２７が形成されている。カートリッジケース２９には、流出口２７を通してカートリッジケース２９から水を流出させるノズル２２が接続されている。
【００５７】
この構成によれば、ノズル２２を通してカートリッジケース２９の外部に流出される水を流通させるための管部材３を、頂壁２５の上方において、ノズル２２に容易に接続させることができる。そのため、水処理装置２０を管部材３に容易に着脱させることができる。
【００５８】
また、この構成によれば、流入口２６を通ってカートリッジケース２９の内部に流入した水は、重力によってカートリッジケース２９の内底面に貯まりながら、頂壁２５に形成された流出口２７を通ってカートリッジケース２９の外部に流出する。これにより、カートリッジケース２９の内部の全体において、水を流通させることができる。そのため、目標とする水中の溶出成分４１の濃度の変化、または、フィルタ３１を閉塞させる度合いを容易に制御することができる。
【００５９】
浄水器１は、水処理装置２０を備えた浄水器である。浄水器１は、水処理装置２０および当該浄水器１において、水中の溶出成分４１の濃度の変化を経時的に制御することができる。
【００６０】
以上に開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正と変形を含むものである。
【符号の説明】
【００６１】
１：浄水器、２０：水処理装置、２１：ノズル、２２：ノズル、２３：周壁、２４：底壁、２５：頂壁、２６：流入口、２７：流出口、２９：カートリッジケース、３１：フィルタ、４０：溶出剤、４１：溶出成分、４２：閉塞成分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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