(57)【要約】【課題】濾材からアスコルビン酸等の機能性水溶性物質の溶出により水道水等を処理する際、濾材の圧密化に伴う濾過水量の低下を防止でき、また、使用開始初期を含め、長期間安定した脱塩素能力等の処理能力を得られるシャワー用カートリッジを提供する。【解決手段】ケース内に仕切壁となる導水管若しくは排水管を設けて、ケース内の水の流れを軸線方向から径方向に変え、又は、ケース内に軸線を横切る仕切壁を設けることにより、濾材の軸線方向下流側への移動を制限したので、濾材の圧密化が抑制され、濾過水量の低下が防止される。また、機能性水溶性物質の溶出速度が異なる濾材を組み合わせ、又は、機能性水溶性物質の溶出する濾材と共に粒状活性炭若しくは繊維状活性炭を濾材として充填したので、カートリッジを長期間使用可能とするため機能性水溶性物質の徐放速度を遅くしても、使用開始初期の脱塩素能力等の処理能力を向上させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャワーヘッドに内挿されるケースに機能性水溶性物質を溶出する粒状濾材を充填したカートリッジにおいて、上記濾材の軸線方向下流側への移動を制限するため、上記ケース内に仕切壁を設け、上記ケースの内部を複数の空間に分割したことを特徴とするシャワー用カートリッジ。
【請求項２】
請求項１に記載のシャワー用カートリッジにおいて、上流端と下流端が閉塞されたケースの内側に、軸線方向に延びる仕切壁となる導水管を設け、導水管とケースとの間に上記濾材を詰め、導水管及びケースの周壁に上記濾材が通過しない大きさの通水口を形成し、導水管からケースに流入した水が上記濾材に接触して、ケースの外径面から排出されるようにしたことを特徴とするシャワー用カートリッジ。
【請求項３】
請求項１に記載のシャワー用カートリッジにおいて、上流端が開放され、下流端が閉塞されたケースの内側に、軸線方向に延びる仕切壁となる排水管を設け、排水管とケースとの間に上記濾材を詰め、排水管の周壁に上記濾材が通過しない大きさの通水口を形成し、ケースに上流端から流入した水が上記濾材に接触して、排水管の内径面から排出されるようにしたことを特徴とするシャワー用カートリッジ。
【請求項４】
請求項１に記載のシャワー用カートリッジにおいて、上流端と下流端が開放されたケースの内部に、軸線を横切る仕切壁を設け、仕切壁の上流側及び下流側に上記濾材を詰め、仕切壁に濾材が通過しない大きさの通水口を形成し、ケースに上流端から流入した水が上記濾材に接触して、ケースの下流端から排出されるようにしたことを特徴とするシャワー用カートリッジ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシャワー用カートリッジにおいて、上記濾材の機能性水溶性物質がアスコルビン酸及びアスコルビン酸塩の少なくともいずれかを含むアスコルビン酸物質であることを特徴とするシャワー用カートリッジ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のシャワー用カートリッジにおいて、上記濾材として機能性水溶性物質の溶出速度が異なるものをケースに充填したことを特徴とするシャワー用カートリッジ。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のシャワー用カートリッジにおいて、上記ケースに機能性水溶性物質を溶出する粒状濾材を充填すると共に、粒状活性炭又は繊維状活性炭を濾材として充填したことを特徴とするシャワー用カートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水道水等に、機能性水溶性物質、例えば、亜硫酸カルシウムやアスコルビン酸などの脱塩素剤、ヒアルロン酸や尿素などの保湿剤、各種ビタミン類やコラーゲンなどの薬用成分などを徐放してシャワーから噴出させるシャワー用カートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本項では、シャワー用カートリッジにおいて、特に水道水の脱塩素剤を充填したものに着目して説明する。
【０００３】
シャワーに供給される水道水には、殺菌のため投入された塩素が残留しており、水道水がそのまま噴出するシャワーを使用して髪や体を頻繁に洗った場合、残留塩素により髪が傷んだり、肌が荒れたりすることがある。
【０００４】
このようなトラブルを防止するため、図４に示すように、シャワーヘッド５１の柄の部分に脱塩素作用のある濾材を充填したカートリッジ５２を内挿し、濾材への接触により残留塩素が除去された水を、シャワーヘッド５１の先端の噴出口５３から噴出させる製品が販売されている。
【０００５】
ここで、一般的なカートリッジは、図５に示すように、円筒状のケース４１の内部に、濾材ｆの粒体を詰め、ケース４１の上流端及び下流端に嵌めたキャップ４２，４３に、濾材ｆが通過しない程度の大きさの通水口４４，４５をそれぞれ形成すると共に、シール用のＯリング４６を嵌めた構成とされている。
【０００６】
このカートリッジでは、ケース４１の上流端及び下流端が通水口４４，４５により開放された状態となっており、ケース４１に上流端の通水口４４から流入した原水の水道水が濾材ｆに接触して、その残留塩素が除去され、浄水としてケース４１の下流端の通水口４５から外部へ排出される。
【０００７】
なお、濾材ｆとして、活性炭、亜硫酸カルシウムを使用した製品が市販されているが、その他、例えば、下記特許文献１に記載されたように、脱塩素作用のあるアスコルビン酸が徐々に溶出する粒状のものを使用することもできる。この濾材ｆを製造する際には、アスコルビン酸、親水性であるパルプ繊維等の構造材料及びウレタン樹脂等の水不溶性樹脂を含むように造粒する。
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１１７９１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、濾材ｆは、アスコルビン酸の溶出に伴い徐々に機械的強度が低くなることから、上記のようなカートリッジでは、濾材ｆの粒子が水流により下流方向に移動して圧密化され、濾過水量が確保できなくなるという問題がある。
【００１０】
また、アスコルビン酸の徐放による脱塩素能力に関して、濾材ｆを長期間使用可能とするためには、アスコルビン酸の徐放速度を遅くする必要があり、その場合、樹脂で表面コーティングを行うため、特に使用開始初期のアスコルビン酸の溶出が少なくなり、脱塩素能力が低下する問題が生じる。
【００１１】
そこで、この発明は、濾材からのアスコルビン酸等の機能性水溶性物質の溶出により水道水等を処理する際、濾材の圧密化に伴う濾過水量の低下を防止できるシャワー用カートリッジを提供し、また、使用開始初期及びその後長期にわたり安定した脱塩素能力等の処理能力を得られるようにしようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、この発明では、シャワーヘッドに内挿されるケースにアスコルビン酸等の機能性水溶性物質を溶出する粒状濾材を充填したカートリッジにおいて、ケース内に仕切壁となる導水管若しくは排水管を設けて、ケース内の水の流れを軸線方向から径方向に変え、又は、ケース内に軸線を横切る仕切壁を設けることにより、上記濾材の軸線方向下流側への移動を制限し、上記濾材の圧密化を抑制しようとしたのである。
【００１３】
具体的には、上流端と下流端が閉塞されたケースの内側に、軸線方向に延びる導水管を設け、導水管とケースとの間に上記濾材を詰め、導水管及びケースの周壁に、上記濾材が通過しない大きさの通水口を形成し、導水管からケースに流入した水が上記濾材に接触して、ケースの外径面から排出されるようにしたのである。
【００１４】
また、上流端が開放され、下流端が閉塞されたケースの内側に、軸線方向に延びる排水管を設け、排水管とケースとの間に上記濾材を詰め、排水管の周壁に、上記濾材が通過しない大きさの通水口を形成し、ケースに上流端から流入した水が上記濾材に接触して、排水管の内径面から排出されるようにしたのである。
【００１５】
また、上流端と下流端が開放されたケースの内部に、軸線を横切る仕切壁を設け、仕切壁の上流側及び下流側に上記濾材を詰め、仕切壁に上記濾材が通過しない大きさの通水口を形成し、ケースに上流端から流入した水が上記濾材に接触して、ケースの下流端から排出されるようにしたのである。
【００１６】
上記濾材の粒径は、０．５〜１０ｍｍとするのが良く、特に、２〜８ｍｍとするのが好ましい。０．５ｍｍより小さいと、水を流した場合の圧力損失が大きくなり、流量が低下する場合がある。１０mmより大きいと、水と濾材との接触面積が小さくなり、十分に機能性水溶性物質が溶出しない場合がある。
【００１７】
また、上記濾材として、機能性水溶性物質の溶出速度が異なる濾材を組み合わせてケースに充填するほか、上記濾材と共に粒状活性炭又は繊維状活性炭を濾材としてケースに充填することにより、使用開始初期における脱塩素能力等の処理能力を向上させようとしたのである。
【００１８】
機能性水溶性物質の溶出速度が異なるとは、実際に使用する水温での機能性水溶性物質の溶出速度が５〜１００倍異なるものをいう。すなわち、溶出速度の遅い濾材に比べて、溶出速度の速い濾材の溶出速度が５倍より小さいと、双方共に使用開始初期の溶出が十分でなくなる場合がある。また、１００倍より大きいと、溶出の速い濾材の使用開始初期の溶出が速過ぎて、溶出の遅い濾材の溶出が始まる前に、溶出の速い濾材の溶出が終了してしまい、性能が十分発揮されない場合がある。
【発明の効果】
【００１９】
この発明に係るシャワー用カートリッジでは、シャワーヘッドに内挿されるケース内に仕切壁となる導水管若しくは排水管を設け、ケース内の水の流れを軸線方向から径方向に変え、又は、ケース内に軸線を横切る仕切壁を設けることにより、濾材の軸線方向下流側への移動を制限したので、濾材の圧密化が抑制され、濾過水量の低下が防止される。
【００２０】
また、長期間使用可能とするため、機能性水溶性物質の徐放速度を遅くしても、機能性水溶性物質の溶出速度が異なる濾材を組み合わせ、又は、機能性水溶性物質の溶出する濾材と共に粒状活性炭若しくは繊維状活性炭を濾材として充填したことにより、使用開始初期の脱塩素能力等の処理能力を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明の実施形態を図１乃至図３に基づいて説明する。ここで示すカートリッジは、図４に示すようなシャワーヘッドに内挿されるものである。
【００２２】
まず、この発明の第１実施形態に係るカートリッジについて、図１を参照しつつ説明する。このカートリッジでは、円筒状のケース１の内側に、軸線方向に延びる導水管２が設けられ、導水管２は、ケース１の上流端及び下流端に嵌められたキャップ３，４により支持されている。
【００２３】
導水管２の両端はキャップ３，４の端面の開口部に連通し、ケース１の上流端及び下流端はキャップ３，４により閉塞されている。シャワーヘッドの通水路に接続されるキャップ３，４の突出部には、シール用のＯリング５が嵌められている。
【００２４】
導水管２とケース１の間には、アスコルビン酸等の機能性水溶性物質を溶出する粒状の濾材ｆが詰められ、導水管２及びケース１の周壁には、濾材ｆが通過しない大きさのスリット状の通水口６，７がそれぞれ形成されている。
【００２５】
上記のようなカートリッジをシャワーヘッドに装着して通水すると、キャップ３の開口部から導水管２へ供給された原水の水道水が通水口６を介してケース１に流入し、濾材ｆに接触して、残留塩素が除去された浄水となり、通水口７を介してケース１の外径面から排出される。
【００２６】
このように、ケース１の内側に導水管２を設けると、ケース１内の水の流れが軸線方向から径方向に変えられて、濾材ｆの軸線方向下流側への移動が阻止されるので、濾材ｆの圧密化が抑制され、濾過水量の低下が防止される。
【００２７】
なお、このカートリッジでは、導水管２がケース１の上流側から下流側へ直通する流路を形成しているので、シャワーヘッドに設けられたスイッチの操作に伴う導水管２の下流端を開閉する機構により、原水と浄水とを切り替えることができる。すなわち、下流端を開いた場合は原水が濾材ｆと接触せずそのまま排出され、下流端を閉じた場合は濾材ｆと接触し浄水が排出される。
【００２８】
次に、この発明の第２実施形態に係るカートリッジについて、図２を参照しつつ説明する。このカートリッジでは、円筒状のケース１１の内側に、軸線方向に延びる排水管１２が設けられ、排水管１２は、ケース１１の下流端にフランジを嵌めて支持されている。
【００２９】
ケース１１の上流端には、キャップ１３が嵌められ、排水管１２の下流端のフランジにはキャップ１４が嵌められている。シャワーヘッドの通水路に接続されるキャップ１３，１４の突出部には、シール用のＯリング１５が嵌められている。
【００３０】
排水管１２の上流端は、ケース１１の上流端よりも下流側に位置しており、排水管１２の下流端は、キャップ１４の端面及び周面の開口部に連通している。排水管１２とケース１１の間には、アスコルビン酸等の機能性水溶性物質を溶出する粒状の濾材ｆが詰められている。
【００３１】
ケース１１の上流端は、キャップ１３に形成された通水口１６により開放され、ケース１１の下流端は、排水管１２のフランジにより閉塞されている。排水管１２の周壁には通水口１７が形成され、通水口１６，１７は、濾材ｆが通過しない大きさとされている。排水管１２の下流端には、逆流を防止する逆止弁１８が設けられている。
【００３２】
上記のようなカートリッジをシャワーヘッドに装着して通水すると、通水口１６を介してケース１１に流入した原水の水道水が濾材ｆに接触して、残留塩素が除去された浄水となり、通水口１７を介して排水管１２の内径面から排出され、逆止弁１８から流出する。
【００３３】
このように、ケース１１の内側に排水管１２を設けると、ケース１１内の水の流れが軸線方向から径方向に変えられて、濾材ｆの軸線方向下流側への移動が阻止されるので、濾材ｆの圧密化が抑制され、濾過水量の低下が防止される。
【００３４】
なお、このカートリッジでは、シャワーヘッドに設けられたスイッチの操作に伴うカートリッジの通水口１６を開閉する機構により、原水と浄水とを切り替えることができる。すなわち、通水口１６を開いた場合は、原水がカートリッジ内を通過するので浄水が排出され、通水口１６を閉じた場合は、原水がカートリッジ内を通らずに、シャワーヘッドのケーシングとカートリッジの間を通り、そのまま排出される。
【００３５】
次に、この発明の第３実施形態に係るカートリッジについて、図３を参照しつつ説明する。このカートリッジでは、円筒状のケース２１の内部に、軸線を横切る複数枚の仕切壁２２が間隔をおいて設けられ、各仕切壁２２には通水口２３が形成されている。
【００３６】
各仕切壁２２の上流側及び下流側には、アスコルビン酸等の機能性水溶性物質を溶出する粒状の濾材ｆが詰められ、ケース２１の上流端及び下流端にはキャップ２４，２５が嵌められている。
【００３７】
キャップ２４，２５には通水口２６，２７がそれぞれ形成され、ケース２１の上流端及び下流端は開放されている。仕切壁２２及びキャップ２４，２５の通水口２３，２６，２７は、濾材ｆが通過しない程度の大きさとされている。シャワーヘッドの通水路に接続されるキャップ２４，２５の突出部には、シール用のＯリング２８が嵌められている。
【００３８】
上記のようなカートリッジをシャワーヘッドに装着して通水すると、上流端の通水口２６からケース２１に流入した原水の水道水が濾材ｆに接触して、その残留塩素が除去されつつ、各仕切壁２２の通水口２３を順次通過し、浄水として下流端の通水口２７から排出される。
【００３９】
このように、ケース２１の内部に仕切壁２２を設けると、仕切壁２２により濾材ｆの軸線方向下流側への移動が阻止されるので、濾材ｆの圧密化が抑制され、濾過水量の低下が防止される。
【００４０】
なお、上記各実施形態では、カートリッジに充填する濾材ｆとして、脱塩素作用を有するアスコルビン酸を含んだ粒体を例示したが、濾材ｆは、アスコルビン酸ナトリウムなどのアスコルビン酸塩のほか、亜硫酸カルシウム等の他の脱塩素剤を含んだ粒体や、他の機能性水溶性物質を含んだ粒体であってもよい。
【００４１】
上記機能性水溶性物質とは、水に溶けて何らかの機能を発揮する物質をいい、例えば、ビタミンＡ、Ｂ１、Ｂ２、Ｅなどのビタミン類、ヒアルロン酸、尿素、グリセリンなどの保湿剤、ゼラチン、コラーゲンなどの蛋白質類やアミノ酸類が挙げられる。
【００４２】
また、水溶性の天然色素や、合成色素を染料として含ませることで、使用前は染料により濾材ｆが着色されているが、使用後は染料が水で流されて濾材ｆの色が消えるようにして、使用前後の状態を目視で確認できる機能を付加することも可能である。
【実施例】
【００４３】
この発明の具体的な実施例と従来のカートリッジとの濾過流量の比較を以下に示す。
【００４４】
比較例１及び実施例１乃至３は、それぞれ上記背景技術（図５）及び第１乃至第３実施形態（図１乃至図３）で示した構成のカートリッジに、濾材として、脱塩素作用を有するアスコルビン酸を含み、水不溶性樹脂によりコーティングされた徐放性の造粒品を充填したものとする。
【００４５】
（造粒品の製造方法）
機能性水溶性物質であるアスコルビン酸、構造材料であるパルプ繊維、水不溶性樹脂である水分散性のウレタン樹脂水系エマルジョン（固形分５０％）を混合して、押出造粒、球形整粒後、乾燥し、粒径約５ｍｍの造粒品（以下、濾材１という）を得た。濾材１の組成比は、アスコルビン酸（６４.２ｗｔ％）、パルプ繊維（１９.３ｗｔ％）、ウレタン樹脂（１６．５ｗｔ％）であった。
【００４６】
この濾材１に水分散性のウレタン樹脂水系エマルジョン（固形分５０％）を表面コーティングした後、乾燥させ、粒径約５ｍｍの濾材２を得た。コーティング後の濾材２の組成比は、アスコルビン酸（６０.２ｗｔ％）、パルプ繊維（１８．１ｗｔ％）、ウレタン樹脂（２１．７ｗｔ％）であった。
【００４７】
（濾過流量測定試験）
濾材２を４２g各カートリッジに充填し、初期流量として、残留塩素１ｐｐｍを含有する４０℃の水道水を動水圧０．１ＭＰａで通水し、濾過水量を測定する。
【００４８】
次に、残留塩素１ｐｐｍを含有する４０℃の水道水を４０００Ｌ通水させる。
【００４９】
そして、試験後流量として、残留塩素１ｐｐｍを含有する４０℃の水道水を動水圧０．１ＭＰａで通水し、濾過水量を測定する。
【００５０】
（初期及び試験後の濾過流量）
上記のように測定した比較例１及び実施例１乃至３の初期及び試験後の濾過流量は、表１に示すようになった。
【００５１】
【表１】
2008093188.tif 000003
【００５２】
このように、従来のカートリッジである比較例１では、濾材の圧密化に伴い、初期流量に対し試験後流量が４５％程度に低下したが、各実施例では、圧密化がほとんど生じることがなく、８０％前後の濾過流量が確保された。また、実施例１及び２では、比較例１よりも多量の濾過流量を確保できることが確認された。
【００５３】
次に、この発明の具体的な脱塩素能力について以下に示す。
【００５４】
ここでは、上記濾材２と、これよりアスコルビン酸の溶出速度が速い濾材１とを用いて脱塩素試験を行った。
【００５５】
（濾材１、２のアスコルビン酸の溶出速度について）
濾材１、２を２ｇずつ４０℃の水道水５０ｍＬに浸漬し、４時間放置した。その後、水道水から取り出し、乾燥させ、試験前後の重量の減少量から、アスコルビン酸の溶出率を算出した。その結果、濾材２のアスコルビン酸溶出率は、１．０％であり、濾材１のアスコルビン酸溶出率は、５８．５％であった（この溶出率を溶出速度とした）。
【００５６】
（試験における比較例及び実施例について）
・比較例２
図５に示す従来のカートリッジに濾材２を４２ｇ充填したものとする。
・実施例４
図２に示す第２実施形態のカートリッジに濾材２を４２ｇ充填したものとする。
・実施例５
図２に示す第２実施形態のカートリッジに濾材２を３３．６ｇ、濾材１を８．４ｇ混合して充填したものとする。
・実施例６
図２に示す第２実施形態のカートリッジに濾材２を２８ｇ、繊維状活性炭１０ｇを充填したものとする。
（脱塩素試験）
残留塩素１ｐｐｍを含有する４０℃の水道水をシャワー流量８Ｌ／ｍｉｎで通水し、濾過水の残留塩素（ｐｐｍ）を測定すると、表２に示すような結果を得られた。
【００５７】
【表２】
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【００５８】
このように、濾材２のみを充填した実施例４では、初期の脱塩素能力が十分でなかったが、濾材１と濾材２を混合して充填した実施例５と、濾材２と共に繊維状活性炭を充填した実施例６では、使用開始初期から十分な脱塩素能力を得られることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】第１実施形態に係るカートリッジの（ａ）軸線方向断面図、（ｂ）軸線直交方向断面図
【図２】第２実施形態に係るカートリッジの（ａ）軸線方向断面図、（ｂ）軸線直交方向断面図
【図３】第３実施形態に係るカートリッジの（ａ）軸線方向断面図、（ｂ）軸線直交方向断面図
【図４】カートリッジを内挿したシャワーヘッドの斜視図
【図５】従来のカートリッジの（ａ）軸線方向断面図、（ｂ）軸線直交方向断面図
【符号の説明】
【００６０】
ｆ  濾材
１  ケース
２  導水管
３，４  キャップ
５  Ｏリング
６，７  通水口
１１  ケース
１２  排水管
１３，１４  キャップ
１５  Ｏリング
１６，１７  通水口
１８  逆止弁
２１  ケース
２２  仕切壁
２３  通水口
２４，２５  キャップ
２６，２７  通水口
２８  Ｏリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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