(57)【要約】より具体的には、本発明は、カートリッジを通って流れる未処理水の分流を固体化合物にて処理する水処理カートリッジ用の改良された分流給水管を特徴とする。分流給水管は、第一の端部及び第二の端部を備え、水の分流は、全体として、第二の端部にて分流給水管内に流入し且つ第一の端部にて分流給水管外に流れ出る。底部プラグ組立体が第二の端部と作用可能な関係にあり、また、水の分流部分のろ過及び浄化を行い得る寸法及び形態とされた多孔質プラグを有している。
2004512160.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水処理カートリッジを通って流れる未処理水の分流を固体化合物にて処理する水処理カートリッジ用の改良された分流給水管において、
水の分流が全体として第二の端部にて前記分流給水管内に流れ且つ第一の端部にて前記分流給水管から出るように配置された第一及び第二の端部と、
該第二の端部と作用可能な関係にあり、水の分流部分をろ過し且つ浄化し得る形態とされた多孔質プラグを有する底部プラグ組立体とを備える、改良された分流給水管。
【請求項２】
請求項１の分流給水管において、前記作用可能な関係が直接取り付る関係である、分流給水管。
【請求項３】
請求項１の分流給水管において、前記多孔質プラグが、炭素ブロック、多孔質セラミック及び多孔質プラスチックの少なくとも１つから成る材料で出来ている、分流給水管。
【請求項４】
請求項３の分流給水管において、前記多孔質プラスチックがポリエチレン又はポリプロピレンである、分流給水管。
【請求項５】
請求項１の分流給水管において、前記底部プラグ組立体が、ケージと該ケージ内の弁とを有するハウジングを更に備え、前記ケージが、水の流れを許容しつつ、固体化合物が前記弁の作動を妨害するのを防止し得る形態とされる、分流給水管。
【請求項６】
請求項５の分流給水管において、前記弁がフラッパ弁である、分流給水管。
【請求項７】
請求項５の分流給水管において、前記多孔質プラグを保持し得る形態とされたチャンバを有するオリフィスブッシュを更に備え、該オリフィスブッシュが、前記ハウジング内に保持し得る寸法及び形態とされる、分流給水管。
【請求項８】
請求項７の分流給水管において、前記チャンバが前記オリフィスブッシュよりも小さい断面積を有する、分流給水管。
【請求項９】
請求項７の分流給水管において、前記底部プラグ組立体が多孔質フィルタ円板を更に備える、分流給水管。
【請求項１０】
請求項９の分流給水管において、前記多孔質フィルタ円板が紙、多孔質プラスチック及び多孔質セラミック材料の１つ又は２つ以上から出来ている、分流給水管。
【請求項１１】
水をろ過し且つ該水の一部分をその内部の固体化合物にて処理する改良された水フィルタカートリッジにおいて、
水を前記フィルタカートリッジ内に運ぶ入口管と、
前記フィルタカートリッジ内に収容されたフィルタ装置と、
水の分流部分を前記固体化合物にてろ過し、浄化し且つ処理する分流給水管であって、第一の端部及び第二の端部を有し、放出穴が前記第一の端部と作用可能な関係にあり、底部プラグ組立体が前記第二の端部と作用可能な関係にあり、前記放出穴が分流の適宜な流量を提供し得る寸法及び形態とされ、前記底部プラグ組立体が多孔質プラグを備え、該多孔質プラグが、前記底部プラグ組立体内に保持し得る寸法及び形態とされ且つ水の分流部分をろ過し且つ浄化し、水の分流が前記多孔質プラグによりろ過され且つ浄化され、前記分流給水管内に流れ、前記固体化合物と反応し、前記放出穴を通って前記分流給水管から出るようにした前記分流給水管と、
水の主流部分を水の分流部分と再度組み合わせる出口積重ね体と、
水を前記水処理カートリッジ外に運ぶ出口ポートとを備える、改良された水フィルタカートリッジ。
【請求項１２】
請求項１１のフィルタカートリッジにおいて、前記フィルタ装置が炭素を備える、フィルタカートリッジ。
【請求項１３】
請求項１２のフィルタカートリッジにおいて、前記フィルタ装置が炭素混合体及び波形隔膜を備える、フィルタカートリッジ。
【請求項１４】
請求項１１のフィルタカートリッジにおいて、前記固体化合物がリン酸塩化合物である、フィルタカートリッジ。
【請求項１５】
請求項１４のフィルタカートリッジにおいて、前記リン酸塩化合物がテトラピロリン酸ナトリウムデカハイドレイトである、フィルタカートリッジ。
【請求項１６】
請求項１１のフィルタカートリッジにおいて、前記多孔質プラグの断面及び深さがフィルタ装置を模擬し得るような寸法とされる、フィルタカートリッジ。
【請求項１７】
請求項１１のフィルタカートリッジにおいて、前記底部プラグ組立体が、ケージと、該ケージ内の弁とを有するハウジングを更に備え、前記ケージが、水が流れるのを許容しつつ、前記固体化合物が前記弁の作動を妨害するのを防止し得る形態とされる、フィルタカートリッジ。
【請求項１８】
請求項１７のフィルタカートリッジにおいて、前記弁がフラッパ弁である、フィルタカートリッジ。
【請求項１９】
請求項１７のフィルタカートリッジにおいて、前記多孔質プラグを保持し得る形態とされたチャンバを有するオリフィスブッシュを更に備え、該オリフィスブッシュが前記ハウジング内に保持し得る寸法及び形態とされる、フィルタカートリッジ。
【請求項２０】
請求項１９のフィルタカートリッジにおいて、前記底部プラグ組立体が多孔質フィルタ円板を更に備える、フィルタカートリッジ。
【請求項２１】
請求項１１のフィルタカートリッジにおいて、前記放出穴が、前記分流給水管の長手方向軸から４５°以上の角度にて前記分流給水管から出る、フィルタカートリッジ。
【請求項２２】
水をろ過し且つ該水の一部分をその内部の固体化合物にて処理する改良された水フィルタカートリッジにおいて、
水を前記カートリッジ内に運ぶ入口管と、
前記フィルタカートリッジ内に収容されて、水の主流部分のろ過及び浄化を行うフィルタ媒質と、
水の分流部分を固体化合物にてろ過し、浄化し且つ処理する分流給水管であって、第一の端部及び第二の端部を有し、前記第一の端部における放出穴と、前記第二の端部における底部プラグ組立体とを有し、該底部プラグ組立体が、多孔質プラグと、該多孔質プラグを所要位置に保持するオリフィスブッシュと、多孔質のフィルタ円板と、フラッパ弁と、フラッパケージとを備え、前記多孔質プラグが、フィルタ媒質を水の分流部分から除去する形態とされ、該フラッパケージが、水が流れるのを許容しつつ、前記可溶性化合物の粒子が前記フラッパ弁の作動に干渉するのを防止する形態とされ、水の分流が前記分流給水管に入り、前記多孔質プラグによってろ過され、前記多孔質フィルタ円板によりろ過され、前記フラッパ弁を通って前記分流給水管内に入り、固体化合物によって処理され且つ、前記放出穴を通って前記分流給水管から出るようにした前記分流給水管と、
水の主流部分を水の分流部分と再度組み合わせる出口積重ね体と、
水を前記水処理カートリッジ外に運ぶ出口とを備える、改良された水フィルタカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、飲料水の処理システム用のフィルタカートリッジ、より具体的には、予被覆型式のフィルタ媒質と共に使用され、可溶性化合物を提供し又はろ過後の水に導入する装置を有するフィルタカートリッジに関する。
【０００２】
【背景技術】
本発明は、その双方を参考として引用し、本明細書に含めた、米国特許第４，８５７，１８９号及び再特許第３４，０３１号に開示された型式の水処理カートリッジに関する。これらのカートリッジは、処理され。活性化された炭素媒質が水をろ過し、媒質が、そのろ過を行う間、カートリッジ内に配置されたバッグ様の多孔質のフィルタ隔膜に粘着する、予被覆型式のろ過法が開示されている。水がカートリッジ内への入口に入り且つ入口通路を通って進むとき、該水は、フィルタ媒質を通り、次に、隔膜を通り、出口積重ね体及び出口を通って出て行く。
【０００３】
硬水によって生じるスケールを減少させるためろ過後の水に対しリン酸塩化合物を添加することが一般的である。従来の適用例において、リン酸塩の添加は、水処理カートリッジを通って流れる水の僅かな部分内に固体のリン酸塩化合物を溶融させることによりろ過と同時に行われる。リン酸塩結晶は、分流給水管内に保持され、ろ過後の水の僅かな部分は、分流給水管を通じて供給され、リン酸塩結晶の一部を溶融させる。次に、リン酸塩を含む水は、放出穴を通って出口積重ね体まで出て、ここで、その水は、ろ過後の水の残り部分と組み合わされる。
【０００４】
従来の技術において、既にろ過済みの水の一部分が供給される分流給水管を使用することによりリン酸塩の添加が行われる。「植木鉢組立体（ｆｌｏｗｅｒｐｏｔ　ａｓｓｅｍｂｌｙ）」がフィルタカートリッジの頂部付近に配置され、開口部は上方を向き、重力又は乱流がオリフィス内のフィルタ媒質を入口管から引き出さないようにする。この植木鉢組立体は、また、開口部と逆止弁との間にろ過材料も収容している。ろ過後の水の一部分は、ＡＢＳ管により植木鉢組立体内の弁を通って分流給水管まで流れる。管は、両端にてメチルエチルケトン（ＭＥＫ）の如き溶剤にて固着されており、管を植木鉢組立体の出口に及び分流給水管の入口に対して保持する。管は、一端にてコネクタに圧力嵌めされて、次に、化学的溶剤にて固着され、その接続を保証する。リン酸塩の結晶が曲がり管内の流路に詰まるのを防止するため、グリッド網及び圧縮リングが使用されており、別の溶剤結合が必要となる。
【０００５】
好ましい溶剤はＭＥＫである。この溶剤は、物理的接続及び封止接続を保証する。水はＡＢＳ管を通って分流給水管に達しなければならず、また、植木鉢を迂回しないようにしなければならないため、封止接続を確立することが重要である。
【０００６】
しかし、ＭＥＫのような溶剤を使用することは、水処理カートリッジの製造及び使用時に多くの問題点を生じさせる。第一に、溶剤は手で施すのに時間を消費する。また、製造中、接着剤が乾燥するための時間が必要とされ、その過程を更に長引かせる。最後に、ＭＥＫで流体化されたＡＢＳ泡が形成されて、プラスチック管内の流路を閉塞する可能性がある。形成される泡を消すために空気を吹き込むべく部品が設けられている。この方法は、時間及び材料を必要とする。このように、製造中に組み立てが容易で且つ時間が短くて済むように、より少ない接続部であることが必要とされる。
【０００７】
分流給水管に対し水を供給するために植木鉢組立体及びＡＢＳ管を使用するためには、不要である幾つかの構成要素を使用することを必要とする。植木鉢ハウジング、管、グリッド網、及び圧縮リングを含む、これらの構成要素は、購入し、保管し、在庫とし且つ製造中、利用可能でなければならない。これらの部品を不要にすれば、製造がより経済的で且つ容易なフィルタカートリッジとなるであろう。
【０００８】
また、一度びカートリッジを使用したときにも従来技術の構造には不利益な点がある。ＭＥＫ溶剤を使用することにより、ＭＥＫ溶剤が処理後の水に入るのではないかという懸念がある。この型式の水のろ過の目的は、水を清浄にすることであるから、溶剤が水を汚す可能性があることは問題である。分流給水管内への水の供給は、溶剤を水に導入せずに行わなければならない。
【０００９】
従って、本発明の１つの目的は、固体化合物による処理のため未処理の水を吸引する水フィルタカートリッジ用の新規且つ改良された分流給水管を提供することである。
【００１０】
本発明の別の目的は、製造中、組み立てがより容易で且つ時間が短くて済む、フィルタカートリッジとの流体連通を確立する改良された分流給水管の構造を提供することである。
【００１１】
更に別の目的は、化学的溶剤を全く必要としない改良されたフィルタカートリッジを提供することである。
【００１２】
本発明の更に別の目的は、部品がより少なく且つ製造がより経済的である改良された水フィルタカートリッジを提供することである。
【００１３】
【発明の開示】
未処理の水の所望の部分を固体化合物による処理のためプラグ組立体を通じて吸引する分流給水管を特徴とする本発明によって、上記及びその他の目的が達成され又はそれ以上の効果が得られる。プラグ組立体は、水が固体化合物による処理に曝される前に、水をろ過し且つ浄化する。
【００１４】
より具体的には、本発明は、カートリッジを通って流れる未処理の水の分流（ｓｌｉｐｓｔｒｅａｍ）の固体化合物による処理を提供する、水処理カートリッジ用の改良された分流給水管を特徴とする。分流給水管は、第一の端部及び第二の端部を有し、水の分流が全体として、第二の端部から分流給水管内に流れ且つ第一の端部から分流給水管を出る。底部プラグ組立体が第二の端部と作用可能な関係にあり、また、水の分流部分のろ過及び浄化を行い得るような寸法及び形態とされた多孔質プラグを有している。
【００１５】
作用時、未処理の水の分流は多孔質プラグによってろ過され且つ浄化される。次に、その水は、弁を通って分流給水管に入り、この分流給水管にて水は固体化合物と反応する。次に、ろ過済みで且つ処理後の水は、放出穴を通って分流給水管から出る。未処理の水を直接分流給水管内に吸引することは、従来技術の管、グリッド網、圧縮リング及び植木鉢ハウジングを不要にする。水フィルタカートリッジのろ過システムは、より簡単であるため、製造はより迅速で且つより経済的となる。
【００１６】
更に、従来技術の管は、溶剤結合によって植木鉢組立体及び分流給水管に取り付けていた。本発明は、この型式の接続部が全く存在しないため、より迅速に且つより容易に製造される。溶剤結合による接続部が全く存在しないとき、ＭＥＫで流体化されたＡＢＳ溶剤の泡が水の流れを閉塞する可能性は無く、また、水の流れの閉塞を防止するため特別な方法が適用されることも無い。これらのファクタの各々は、本発明の分流給水管の製造を一層経済的なものにする。
【００１７】
また、ＭＥＫ溶剤の使用を不要にすることは、より清浄な製品水ともなる。フィルタカートリッジを製造するとき、溶剤を使用しないならば、ＭＥＫが水に浸出する可能性はない。水がフィルタカートリッジから出るとき、汚れが少なければ、より清浄な水が作られる。
【００１８】
【発明を実施する最良の形態】
本発明は、頂部付近に配置された植木鉢組立体、管、グリッド網、又は接続リング及び関係した溶剤接続部を使用することを必要としない、水処理カートリッジ内で使用される分流給水管を提供する。本発明による分流給水管は、多孔質プラグ内に取り込まれたフィルタ媒質を通り、次に、弁を通って管内に流れる水を運ぶものである。
【００１９】
一般に、水は、飲用可能とする目的のため処理及びろ過が行われる。消費を目的とする水と共に使用するためには、構成要素の部品の製造時に使用される全ての化学剤及び材料は、食品医薬品局のような適宜な機関の基準に適合しなければならないことを理解すべきである。かかる材料を使用できなくても、多くの場合、本発明に従って満足し得るように機能する分流給水管又はフィルタカートリッジとなるが、その製品水の用途は、適用される水質基準によって制限されよう。
【００２０】
先ず、図１を参照すると、全体として参照番号１０で示した水処理カートリッジが図示されており、水の流れについて全体的に説明する。本発明のカートリッジ１０は、その内容を参考として引用し本明細書に含めた、米国特許第３，７４６，１７１号におけるフィルタヘッドと共に使用される設計とされた型式のものである。しかし、本発明のろ過システムは、任意のフィルタシステムと共に使用することを目的とする。
【００２１】
水処理カートリッジ１０は、入口管１４への入口ポート１２を有しており、この入口ポートにて、未処理の水はカートリッジ１０内に流れる。水は、カートリッジ１０を通って全体として矢印１３で示した方向に流れる。水が入口管１４から出ると、その水は、水処理カートリッジ１０内に収容され、全体として参照番号１６で示したフィルタ装置に出遭う。この型式のフィルタカートリッジに対する既知の多くの適宜なフィルタ装置１６が存在する。好ましいフィルタ装置１６は、粒子活性炭素、波形フィルタ隔膜、炭素ブロック、炭素床、又は半径方向流れの粒子炭素床を含む。
【００２２】
幾つかの場合、２つ又はより多くのろ過方法を組み合わせてより効率的な型式のフィルタ装置１６を形成する。最も好ましいカートリッジ１０において、炭素混合体１７のような媒質を波形隔膜１８に加えて利用し、共にフィルタ装置１６を形成する。水の浄化は炭素混合体１７によって行われる。隔膜１８は多孔質フィルタ材料の襞付きバッグである。水が隔膜１８を通って流れるとき、隔膜は炭素混合体をバッグの外側の孔内に取り込むことにより、水を炭素混合体１７から分離する。これは予被覆として既知の過程である。
【００２３】
隔膜１８を炭素混合体１７で予被覆することは、好ましいろ過システムの一体的部分であり、水が隔膜を通る前に、水が微粒子炭素と密着することを保証する。炭素予被覆は、また更なるろ過作用を提供し、隔膜１８に接触する炭素混合体１７の片の間に汚染物粒子を取り込む。次に、ろ過後の水は隔膜１８から出口ポート２２に達する底部ポート２１を通って出口積重ね体２０内に流れる。好ましい実施の形態において、入口ポート１２及び出口ポート２２は互いに同心状であるが、考えられるその他の配置もこの技術分野にて周知である。
【００２４】
カートリッジ１０を通って流れる水の一部分を処理することが望ましいとき、水の主流は上述したように流路を通って流れるが、分流は異なる経路を流れる。隔膜１８を通って出口積重ね体２０及び出口ポート２２まで流れることに代えて、分流は、全体として参照番号２４で示した分流給水管を通って、フィルタカートリッジ１０内の圧力差によって偏向される。可溶性化合物２６が分流給水管２４内に収容されており且つ水が管を通って流れるとき分流を処理する。分流給水管２４を通って流れた後、水の分流部分及び主流部分は出口ポート２２から出る前に、出口積重ね体２０内で再度、組み合わされる。
【００２５】
分流給水管２４は、水の分流部分が固体化合物２６と反応することを許容する。水が固体化合物２６と反応することは、固体化合物の一部分を水中に溶融させ又は浸出させるといった物理的反応、酸又は塩基を中和して水のｐＨを変化させるといった化学的反応を含む。固体化合物２６と接触する分流中の水は、主流と比較して性質が変化している。水処理のため多くの固体化合物２６が適している。その例は、スケールの形成を減少させるためクエン酸又はリン酸塩を溶融させること、細菌の成長を減少させるため銀を水中に浸出させること、又は水のｐＨを変化させるため酸又は塩基にて処理することを含む。リン酸塩化合物は、スケールを減少させるために一般に使用される添加剤であり、且つ好ましい固体化合物２６である。最も好ましい固体化合物２６は、テトラピロリン酸ナトリウムデカハイドレイト（ＴＳＰＰ　Ｈ２Ｏ）である。マリンクロッド・ケミカル（Ｍａｌｌｉｎｃｋｒｏｄｔ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ）カンパニーからコード番号７９５６として入手可能な食品等級テトラピロリン酸ナトリウムデカハイドレイトは、迅速に溶融し且つ容易に飽和溶液を形成するため、最も好ましい固体物質である。
【００２６】
図１及び図３に図示するように、分流給水管２４は、第一の端部２８と、第二の端部３０と、ほぼ円筒状壁３２とを有している。第一の端部２８と第二の端部３０との間には、粒子状又は錠剤型の形態であることが好ましい固体化合物２６の供給物が配置されている。第一の端部２８は、カートリッジ１０の頂部３３に向けられ且つ全体として底部ポート２１により近い端部である。また、第一の端部２８は、障壁３４及び放出穴又はボア３５と作用可能な関係にある。全体として参照番号３６で示した底部プラグ組立体が第二の端部３０に配置されている。
【００２７】
壁３２と一体に形成されることが好ましい障壁３４は、分流中の水が分流給水管２４と出口積重ね体２０との間を自由に流れるのを防止する。水の流れは放出穴３５の直径によって制御され、該放出穴は、分流給水管２４の軸に対し斜めの角度αにて配置され且つ分流給水管と出口積重ね体２０との間にて障壁３４を通って伸びることが好ましい。障壁３４は、分流給水管２４、出口積重ね体２０の何れかの一部とすることができ、又は該障壁は、その間に装着された１つの独立的な構成要素とすることができる。出口積重ね体２０、分流給水管２４及び障壁３４の間の全ての接続部は、未ろ過の水が分流に入るのを防止し得るよう封止されることが好ましい。１つの代替例において、出口積重ね体２０、障壁３４及び分流給水管２４は単一の構造にて形成することができる。
【００２８】
好ましくは、分流給水管２４は、固体化合物２６と放出穴３５との間に網３７も有している。網３７は、化学的に不活性な材料で出来たグリッド網又はフィルタ布であることが好ましい。プラスチックが好ましい材料であり、ポリプロピレンモノフィラメント布が最も好ましい。網３７のグリッド寸法すなわち多孔率は、固体化合物２６の粒子が放出穴３５に詰まるのを防止するのに十分に小さいが、供給管２４を通る水の水量が減少しないよう十分に大きいものである必要がある。網３７は、放出管３５と固体化合物２６との間の任意の位置に配置される。障壁３４を通る放出穴３５の正確な位置は変更可能である。放出穴は、分流中の水の流れが妨げられない限り、障壁３４上の任意の位置に配置することができる。放出穴３５は、分流給水管２４を通る全体的な水の流れ方向に対しある角度にて配置されることが好ましい。この配置は、所要スペースが少なくて済むのみならず、余剰な網３７又は蓄積する固体化合物２６が水の流れを妨げる可能性のある箇所である、放出穴３５により近い位置に網３７が配置されるならば、放出穴３５が閉塞されることをも防止する。好ましくは、放出穴３５の角度αは４５°以上であり、５０°＜α＜６０°であることが最も好ましい。しかし、網３７又は固体化合物２６によって放出穴が閉塞されない限り、任意の角度αを使用することができる。
【００２９】
次に、図２及び図４を参照すると、全体として参照番号３６で示した底部プラグ組立体は、上端４０及び底端部４２を有するハウジング３８を備えている。底部プラグ組立体３６は分流給水管２４の第二の端部３０と作用可能な関係にある。「作用可能な関係」という表現は、２つの部品が互いに直接接触していることを意味することを目的とする。底部プラグ組立体３６からのろ過済みの水が分流給水管２４内に直接流れるとき、接続装置を保持する溶剤結合部を省略することができる。
【００３０】
上部及び底部という用語は、頂部３３が最上方垂直方向にあるときカートリッジ１０の好ましい作用可能な方向を意味するものとする。底端部４２にて、縁部４４を上端４０にてケージ４６に接続するほぼ円筒状本体部分４５である環状の肉厚縁部４４がある。本体４５は、分流給水管２４の第二の端部３０に対し封止するような寸法及び形態とする必要がある。本体４５を分流給水管２４に封止する好ましい手段は、超音波溶接、スピン溶接、振動溶接、熱板溶接のような溶接又は溶剤を使用しない任意のその他の塑性結合方法である。本体部分４８の上壁４７は、ケージ４６に対する座部を形成するテーパー付きの管状ポート４５を有している。このように、本体部分４８はケージ４６と流体的に連通している。
【００３１】
ケージ４６は逆止弁５０を保護し且つ該逆止弁を取り囲む。任意の型式の逆止弁５０が使用可能であるが、水流によって押し拡げられるフラッパ弁又はスリットのような簡単な設計のものであることが好ましい。フラッパ型弁であることが好ましいが、弁５０は、極めて低い分離圧力にて開放する当該技術分野にて既知の任意の型式のものとすることが考えられる。フラッパ弁はその低コスト及び製造の容易さの点で好ましい弁５０である。ボール・ばね弁又はガスケットシーラー弁のようなその他の弁も適している。好ましくは、逆止弁５０は本体部分４８の上壁４７の凹部に嵌まる縁部５０´を有するものとする。
【００３２】
ケージ４６は、可溶性化合物２６の粒子が逆止弁５０内に食い込み、弁が適正に作動するのを阻止するのを防止し得る設計とされている。水が流れ出るのを許容するが、固体化合物２６が弁５０に入るのを防止する任意の設計をケージ４６に対し使用することができる。例えば、金属又はプラスチック等を含む任意の適合可能な物質で出来た表面の小さい狭小なスリット形状開口部５１、網又はメッシュが適している。好ましい化合物２６のテトラピロリン酸ナトリウムデカハイドレイトの結晶が使用されるとき、幅約０．５０８ｍｍ（約．０２０インチ）の開口部５１であれば、水が分流給水管２４内に流れ込むのを許容するが、固体の結晶が流れ出るのを防止することが分かった。
【００３３】
水は圧力によって多孔質プラグ５２を通り底部プラグ組立体３６に入る。フィルタ装置１６が水中に細かい微粒子炭素混合体１７を含む場合、プラグ５２は、炭素混合体１７を取り込むが、重力及び乱流が該炭素混合体を偏位させない大きい孔を有する粗い材料で出来たものとする必要がある。孔は、また、プラグ５２が水が貫通して流れることのできない炭素混合体１７にて充填されないような寸法とする必要もある。プラグ５２に対し任意の多孔質のフィルタ材料を使用することができ、炭素、セラミック又はポリエチレン又はポリプロピレンのようなプラスチックが好ましく、多孔質のポリエチレンであることが最も好ましい。
【００３４】
好ましい多孔質プラグ５２は、その孔内部に相当な量の炭素混合体１７を蓄積させ、更なる水のろ過を行う隔膜１８における炭素混合体１７の被覆状態を模擬する。多孔質プラグ５２を製造する好ましい材料は、炭素ブロック、多孔質セラミック又はポリエチレン又はポリプロピレンのような多孔質プラスチックを含むが、多孔質ポリエチレンであることが最も好ましい。しかし、多孔質プラグ５２の材料の選択は、フィルタ装置１６及び分流の所望の流量に依存する。多孔質プラグ５２は、底部プラグ組立体３６に嵌まり得る寸法及び形態とされている。
【００３５】
多孔質プラグ５２を固着するため任意の手段を使用することができるが、多孔質プラグを所要位置に保持する形態とされたオリフィスブッシュ６０が提供されることが好ましい。オリフィスブッシュ６０は本体部分４５によって画成されたキャビティに嵌まるが、許容可能な流量の分流水を分流給水管２４内に提供し得る形態ともされている。オリフィスブッシュ６０を使用することは、底部プラグ組立体３６の全体を再設計することなく、多孔質プラグ５２の寸法及び形状を変更することを可能にする。多孔質プラグ５２がブッシュ６０の全断面積よりも小さいとき、ブッシュ６０は多孔質プラグ５２を保持するチャンバ６２を有している。水は多孔質プラグ５２を通って流れ、チャンバ６２がプラグの両端にて開放するようにしなければならない。
【００３６】
オリフィスブッシュ６０とケージ４６との間にて、多孔質プラグ５２を通過した清浄なろ過後の水が分流給水管２４の外側で再度水に入るのを防止するが、水が多孔質プラグ５２から出口積重ね体２０に向けてのみ流れるのを許容するような逆止弁５０の配置位置とされている。逆止弁５０は、水圧に応答して開放し、水が分流給水管２４内にのみ流れるのを許容する。水の流れが遅くなり又は停止したとき、弁５０は閉じて水が分流給水管２４から逆流するのを防止する。
【００３７】
多孔質プラグ５２によるろ過が所定の用途に対し不十分であるならば、多孔質プラグ５２と弁５０との間に配置された選択的なフィルタ膜６６及び（又は）フィルタ円板６８により追加的なろ過作用が提供される。紙、プラスチック等のような当該技術分野にて既知の任意の型式のろ過材料が適しており、本体部分４５の寸法によってのみ制約される。全体として、フィルタ円板６８は極めて小さく、紙フィルタ、多孔質パッド又は炭素ブロックが好ましい材料である。しかし、コストが引き合うならば、より複雑なフィルタシステムとすることが考えられる。
【００３８】
分流給水管２４の１つの重要な特徴は、一定質及び一定量の処理済の水を分流から供給する能力である。カートリッジ１０は流れ制御機構を何ら備えていないため、これらの目標は平衡過程によって実現される。処理済の水の量及び質は、流量が一定であり、また、分流が固体成分２６に対する化学的平衡状態に達したならば、一定となる。未ろ過水が供給されるときの圧力範囲に亙って流量が放出穴３５の寸法によって制限されるならば、流量は一定である。飽和溶液を形成するのに十分な固体化合物２６を溶融させることにより、又は化学的反応を伴う場合、化学的反応の化学的平衡状態に達することにより、化学的平衡状態が実現されるならば、処理の質は安定的となる。放出穴３５の直径、固体化合物２６、システム全体の温度、圧力及び流量を選択することが分流水の量及び質に影響を与えることになろう。
【００３９】
カートリッジ１０によって処理された水の処理程度すなわち質は、分流水と固体化合物２６との間の反応は完了し又は化学的平衡状態に進行するような状態を提供することにより、制御される。水が完全に処理される、すなわち水が分流給水管２４の全長を通って流れる前に、化学的平衡状態に達するように固体化合物２６を使用する必要がある。勿論、固体化合物２６の供給すなわち化学的活性度が低下するとき、分流が分流給水管の出口にて完全に処理されない場合が生じよう。カートリッジ１０の処理程度が低下することは、カートリッジを交換し且つ新たな固体化合物２６の供給分を提供すべきことを示す。分流中の水と所望の主流水との比は、製品流に望まれる処理程度に依存する。特定の分流給水管の場合、分流の量は、分流の処理程度と製品水の所望の処理程度との比から計算される。
【００４０】
分流給水管２４を通って流れる水の量は、フィルタカートリッジ１０内の流体流の液圧力学の関数である。主フィルタ装置２４を通って流れる水に対する圧力降下が分流給水管を通って流れる水の圧力降下と等しくなるような量にて水は分流給水管２４を通って流れる。分流給水管２４を通る流量は、放出穴３５の直径、多孔質プラグ５２、フィルタ膜６６及びフィルタ円板６８の寸法及び組成、分流給水管２４に亙る全圧力差によって影響を受ける。分流の寸法から、放出穴３５の最小断面積が計算されて、分流給水管２４内の温度及び圧力における所望の流量が得られる。多孔質プラグ５２、多孔質円板６６及びフィルタ膜６８の寸法及び多孔率もまた、フィルタカートリッジ１０内の温度及び圧力を考慮して、分流の所望の流量を許容するのに適していなければならない。
【００４１】
実施例１
水をリン酸塩化合物にて処理し得るようなフィルタカートリッジ１０の構造とした。カートリッジ１０は、全体として図１に図示するような形状及び形態とした。アイスメーカー、コーヒーマシーン等を含む、下流の装置内のスケールを減少させるためリン酸塩を水に添加する方法を使用する。水の主流をマイクロピュア（ＭＩＣＲＯＰＵＲＥ）（登録商標名）活性炭素混合体１７（イリノイ州、ウエストモントのエバーピュア（Ｅｖｅｒｐｕｒｅ）インコーポレーテッド）及び波形隔膜１８にて処理した。使用時、炭素混合体１７が隔膜を被覆するようにし、また、ろ過層を提供する隔膜１８を通って水が流れるようにした。
【００４２】
水の一部分は、底部プラグ組立体３６を通って分流給水管２４内に流入した。ハウジング３８はＡＢＳ樹脂で形成し、約２．７７ｃｍ２（約０．４３ｉｎ２）の断面積を有するものとした。ハウジングの側部は分流給水管２４の壁内で封止するような形状とした。ハウジング３８の一端にて円錐形状ケージ４６は、４つの０．５０８ｍｍ（０．０２０インチ）のスリット５１を有し、水が組立体３６を通って流れるのを許容するような構造とした。
【００４３】
組立体３６内には、弁５０、多孔質プラグ５２、フィルタ円板６６及びフィルタ膜６８を所要位置に保持するオリフィスブッシュ６０がある。ブッシュ６０はＡＢＳ樹脂で出来たものとした。ブッシュ６０の中心付近にて、多孔質プラグ５２を保持する円形のチャンバがあるようにした。円筒状の多孔質プラグ５２は、直径約７．８７４ｍｍ（約０．３１インチ）及び長さ９．８５５ｍｍ（０．３８８インチ）の多孔質のポリエチレンで出来たものとした。多孔質プラグ５２は、１００μｍの孔及び４０％の孔容積を有するものとした。多孔質プラグは、炭素混合体で被覆されたとき、隔膜フィルタ材料１８の性能を模擬する量の炭素混合体１７を保持するように選んだ。
【００４４】
オリフィスブッシュ６０及び多孔質プラグ５２に隣接してフィルタ膜６６の片を配置した。ベルサポア（ＶＥＲＳＡＰＯＲ）（登録商標名）３０００（ミシガン州、アンアーバのゲルマン　サイエンス（Ｇｅｌｍａｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅ）インコーポレーテッド）で出来たフィルタ膜６６は、多孔質円板６８と同一の長さ及び幅、０．１９０５ｍｍ（０．００７５インチ）の厚さ及び３μｍの孔寸法を有するものとした。フィルタ円板６８と逆止弁５０との間には、ビヨン（ＶＹＯＮ）（登録商標名）ロール高分子量ポリエチレンフィルタ材料で出来たフィルタ円板６８があるようにした。円板６８は長さ２１．４８８ｍｍ（０．８４６インチ）、幅７．９７６ｍｍ（０．３１４インチ）及び高さ３．１７５ｍｍ（０．１２５インチ）とした。円板６８の半円形の端部は３．９８８ｍｍ（０．１５７インチ）の半径を有するものとした。ろ過後、水はフラッパ逆止弁５０及び底部プラグケージ４６を通り分流給水管２４内に流れた。
【００４５】
分流給水管２４は、固体化合物２６としてテトラピロリン酸ナトリウムデカハイドレイト結晶を保持するものとした。下流の装置内のスケールを減少させるため、製品流中のリン酸塩濃度が１乃至１０ｐｐｍであることが望ましいものとした。テトラピロリン酸ナトリウムデカハイドレイトの飽和溶液は７０，０００ｐｐｍのリン酸塩を含むものとした。１．０１６ｍｍ（０．０４０インチ）の放出穴３５を使用した場合、分当たり１．８９リットル（０．５ガロン）乃至３．７９リットル（１ガロン）の量にて３ｐｐｍリン酸塩を含む製品水が形成された。分流給水管２４を通る流量は、フィルタカートリッジ１０を通る全水量の約０．００５％であると推定した。
【００４６】
テトラピロリン酸ナトリウムデカハイドレイト結晶２６で処理した後、水は直径１．０１６ｍｍ（０．０４０インチ）を有し且つ出口積重ね体２０内に達する放出穴を通って分流給水管２４から出るものとした。分流給水管２４の第一の端部２８は、出口積重ね体２０に振動溶接し、その間にシールを形成した。テトラピロリン酸ナトリウムデカハイドレイトを９０ＣＦＭの多孔率のポリプロピレン単フィラメント布にて出来た網３７と共に所要位置に保持した。水は分流給水管２４から放出穴３５を通り出口積重ね体２０内に流動するのを許容し、該放出穴は分流給水管の長手方向軸から約５５°だけ偏心させた。グリッド網３７は放出穴３５が閉塞するのを防止した。
【００４７】
上記の実施例は本発明の設計の実現可能性を実証するものである。試験の結果、流量を分当たり１．８９リットル（０．５ガロン）から３．７９リットル（１ガロン）に変化させても、製品水中のリン酸塩濃度は所望の範囲から外れず、飽和溶液が形成されたことを示すことが分かった。
【００４８】
本発明の比例式分流給水管の特定の実施の形態を図示し且つ説明したが、その広い側面及び特許請求の範囲に記載された本発明から逸脱せずに、変更及び改変例を加え得ることが当該技術分野の当業者に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明と共に使用するのに適した水処理カートリッジの縦断面図である。
【図２】
底部プラグ組立体の分解図である。
【図３】
本発明の分流給水管の断面図である。
【図４】
本発明の底部プラグハウジング及びケージの斜視図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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