(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
システムであって、
壁によって分離された第１及び第２の貯溜部を有するコンテナと；
水処理兼寿命表示する装置であって、水処理ユニットと、前記水処理ユニットとともにチャンバを形成するハウジングと、前記水処理ユニットの寿命表示器を含み、前記ハウジングは前記チャンバを満たす水の進入および前記チャンバを空にする水の排出のための開口を有しており、前記チャンバへの水の充填および前記チャンバからの水の排出が少なくとも１のサイクルを形成し、前記チャンバは前記水処理ユニットと流体連通しており、前記表示器は前記チャンバ内に取付けられているとともに、前記水充填および排出によって移動する部材と、前記少なくとも１サイクルの間に前記部材を終点に向けて前進させる手段と、を含んでいる水処理兼寿命表示装置と；
前記装置を前記第１および第２貯溜部間の前記壁に保持する手段と；
から成り、
水が、前記第１貯溜部から前記水処理兼寿命表示装置を通って前記第２貯溜部に流れ、ここからその後の利用に供されることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記部材はフロートであり、前記前進手段は前記フロートを支持する支持部材を具備し、前記前進手段は、更に前記支持部材を前記ハウジングに取付ける手段を備え、前記支持部材は前記フロートの移動距離を前記少なくとも１のサイクルに対して増分距離に制限する手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記少なくとも１サイクルは単一サイクルであり、前記前進手段は、前記フロートが末端倒立位置にくるように前記フロート移動を終結させる手段を具備し、前記末端倒立位置は、前記水処理ユニットの有効期間に相当する前記単一サイクルの数に対応する複数の前記増分距離にわたる移動によるフロート移動の終了を表すことを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記制限手段は、前記支持部材上及び前記フロート上に第１ネジ部及び第２ネジ部をそれぞれ備え、前記第１及び第２ネジ部は互いに協力することを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記フロートは底面を備え、前記開口は前記フロートが前記末端倒立位置にあるときに前記底面が前記開口を通して見えるように配置されていることを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記支持部材は軸を有し、前記フロートは前記軸と前記底面との間に第１の距離を有し、前記第１の距離は、前記フロートが前記末端倒立位置にあるときに前記底面が前記開口を閉じるように前記軸と前記開口との間の第２の距離より少し短いことを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
システムであって、
壁によって分離された第１及び第２の貯溜部を有するコンテナと；
水処理兼寿命表示する装置であって、水処理ユニットと、前記水処理ユニットに進入する水が通過する前記水処理ユニットと流体連通するチャンバと、前記水処理ユニットの寿命表示器とを含み、前記チャンバを充填してから空になるまでの水の通過が１のサイクルを形成し、前記表示器は前記チャンバ内に取付けられているとともに、フロートと、前記フロートのための支持部材を含んでおり、前記支持部材は軸を有し、前記表示器は更に前記チャンバを通過する水にトルクを供給して前記フロートを前記少なくとも１のサイクルの間に増分長さだけ前記支持部材に沿って前進させる手段を更に含んでいる、水処理兼寿命表示装置と；
前記装置を前記第１および第２貯溜部間の前記壁に保持する手段と；
から成り、
水が、前記第１貯溜部から前記水処理兼寿命表示装置を通って前記第２貯溜部に流れ、ここからその後の利用に供されることを特徴とするシステム。
【請求項８】
前記トルク供給手段は、前記支持部材及び前記フロート上に互いに協力する第１ネジ部及び第２ネジ部をそれぞれ具備し、前記フロートは浮力中心を有する材料を含み、前記フロートの浮力は、水が前記チャンバを通過して前記フロートを浸漬した際に前記フロートを前記支持部材に沿って軸方向に前進させる第１のトルクを供給し、もって前記フロートに作用する表面張力、前記フロートの重心および重量が、前記フロートから水が退去した際に前記フロートを前記支持部材に沿って軸方向に前進させる第２のトルクを発生させることを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
水処理兼寿命表示装置であって、
水処理ユニットと；
前記水処理ユニットと共同してチャンバを形成するとともに、前記チャンバを満たす水の進入および前記チャンバを空にする水の退去を許容する開口を有するハウジングであって、前記チャンバに対する水の充填および退去が少なくとも１のサイクルを形成し、前記チャンバは前記水処理ユニットと流体連通しているハウジングと；
前記チャンバ内に取付けられるとともに、前記チャンバに満たされ、かつ、これから退去する水によって移動する部材と、前記少な＜とも１サイクルの間に前記部材を終点に向かって前進させる手段とを含んでいる前記水処理ユニットのための寿命表示器と；
から成ることを特徴とする水処理兼寿命表示装置。
【請求項１０】
前記部材はフロートであり、前記前進手段は、前記フロートのための支持部材と、前記支持部材を前記ハウジングに取付ける手段とを具備し、前記支持部材は、前記フロートの移動を前記少なくとも１サイクルについて増分距離に制限する手段を備えることを特徴とする請求項９に記載の水処理兼寿命表示装置。
【請求項１１】
前記少なくとも１サイクルは単一のサイクルであり、前記前進手段は、前記フロートが末端倒立位置にくるように前記フロートの移動を終結させる手段を更に具備し、前記末端倒立位置は、前記水処理ユニットの有効期間に相当する前記単一サイクルの数に対応する複数の前記増分距離にわたる移動によるフロート移動の終了を表すことを特徴とする請求項１０に記載の水処理兼寿命表示装置。
【請求項１２】
前記制限手段は、前記支持部材及び前記フロート上に第１ネジ部及び第２ネジ部をそれぞれ含み、前記第１及び第２ネジは互いに協力する請求項１１に記載の水処理兼寿命表示装置。
【請求項１３】
前記フロートは底面を具備し、前記ハウジングは上端部を備え、前記ハウジングの前記開口は、前記上端部に位置しており、もって前記底面は、前記フロートが前記末端倒立位置にきた時に前記開口から視認することができることを特徴とする請求項１２に記載の水処理兼寿命表示装置。
【請求項１４】
前記支持部材は軸を有し、前記フロートは前記軸と前記底面との間に第１の距離を有し、前記第１の距離は前記軸と前記開口との間の第２の距離よりほんの少し短くなっており、もって前記底面は前記フロートが前記末端倒立位置にきたときに前記開口を閉じることを特徴とする請求項１３に記載の水処理兼寿命表示装置。
【請求項１５】
水処理兼寿命表示装置であって、
水処理ユニットと；
前記水処理ユニットと流体連通し、充填から空になるまでの１のサイクルを形成するよう水の通過を許容するチャンバと；
前記チャンバ内に取付けられて前記水処理ユニットの寿命を表示する表示器と、から成り、前記表示器は、フロートと、前記フロートのための支持部材とを含み、前記支持部材は軸を有し、前記表示器は、前記フロートを前記少なくとも１サイクル間の増分長さだけ前記支持部材に沿って軸方向に前進させるため前記チャンバ内を通過する水にトルクを供給する手段を更に含んでいることを特徴とする水処理兼寿命表示装置。
【請求項１６】
前記トルク供給手段は、前記支持部材及び前記フロート上に設けられて互いに協力する第１ネジ部及び第２ネジ部をそれぞれ備え、前記フロートは、浮力中心を有する材料を含み、前記フロートの浮力は、水が前記チャンバを通過して前記フロートを浸漬した際に前記フロートを前記支持部材に沿って軸方向に前進させる第１のトルクを供給し、もって前記フロートに作用する表面張力、前記フロートの重心および重量が、前記フロートから水が退去した際に前記フロートを前記支持部材に沿って軸方向に前進させる第２のトルクを発生させることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
流体レベルの上昇および降下を伴うチャンバ内の装置であって、
前記チャンバ内への前記流体の充填から空になるまでの１のサイクルにおける前記流体レベルの上昇および降下によって移動するよう構成された部材と、前記１のサイクルの合計回数の表示を累積するため前記部材を前進させる手段と、から成ることを特徴とする装置。
【請求項１８】
前記部材は、前記流体レベル上昇および降下によって前記部材が前記前進手段に沿って少なくとも１の増分だけ移動するように、前記前進手段と対応する形状に形成されていることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記ハウジングは内側部を更に有し、前記ハウジングの前記内側部の少なくとも一部は前記チャンバ、前記部材および前記チャンバ内の前記前進手段の少なくとも一部を構成していることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記部材はフロートであり、前記前進手段は前記フロートのための支持手段を含み、前記前進手段は前記支持部材を前記ハウジングに取着する手段を更に含むことを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記ハウジングの前記内側部の少なくとも一部は水処理媒体を含むことを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記前進手段は前記フロートの移動を終結させる手段を更に含み、前記フロートは前記移動の終結時に末端倒立姿勢とされ、前記末端倒立姿勢は前記支持部材に沿う少なくとも１の増分フロート移動の完了を表し、前記少なくとも１の増分は前記水処理媒体の耐用期間に対応することを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記少なくとも１の増分は複数の増分を含むことを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記フロートは第１のネジ部を含み、前記支持部材は第２のネジ部を含み、前記第１ネジ部は前記第２ネジ部と一致する形状とされていることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２５】
前記フロートは底面を有し、前記ハウジングは開口を有する上端部を備え、前記開口は前記フロートが前記末端倒立姿勢にあるときに前記底面を前記開口から見れるように前記上端部に配置されていることを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項２６】
前記末端倒立姿勢における前記フロートの前記底面は、前記開口に近接配置されており、もって前記底面は、前記フロートが前記末端倒立姿勢にあるとき、前記開口を閉じることを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、水処理カートリッジに関し、特に水処理カートリッジの有効期間満了を表示する機構に関する。
発明の背景
生活供給水が水質検査を受ける機会が増加傾向にある。消費者は水質低下を意識するようになり、水処理装置を使用し始め、水中の好ましからぬ化学物質及び／又は微生物成分を除去してきた。家庭用及び商業用水処理装置は当業界では周知である。典型的な水処理装置は、水道システムにおけるライン途中或はライン端に取付けられるか、バッチ式で水処理する内蔵システムとして用いられる。ライン途中型装置の例としては、水が蛇口に到達する濾過するカウンタ下取付け型装置がある。ライン端取付け型装置はカウンタ載置型及び蛇口取付け型濾過ユニットを含む。内蔵バッチ式装置は、濾過カートリッジを介して連結された流入及び流出保持チャンバから成る。
典型的な水処理装置は、機械的濾過或は化学除去媒体を使用している。機械的フィルタは、沈殿物、汚濁物のような微粒子、また十分に精細な場合はコロイド状物質、の通過を防止することによって水処理を行なう。機械的フィルタがその耐用期限に近づくと、微粒子の堆積による水流の減少または停止が部品交換の必要性を表示する。
化学除去媒体（例えば、炭素を基本とした媒体及びイオン交換媒体）では、望ましからぬ化学物質の除去に吸着やイオン交換のような処理を利用する。化学除去媒体に生じる課題としては、化学除去媒体の有効期間の終了時、望ましからぬ化学物質の除去機能が最終的に低下して停止し、カートリッジが化学除去媒体の非有効性をユーザに表示しないことにある。
このため、該媒体の様子からは有効期限（寿命）の到来が分らない場合に、期限到来をユーザに表示するための研究が盛んに行なわれている。その１例が米国特許第4,686,037号に示されている。このアプローチでは、プレフィルタ（pre-filter）を用いて汚染物質を捕獲し、ユーザがプレフィルタの色を基準片と比較して媒体の交換時期を決定する。この方法の不都合な点は、色の決定が個人の判断によるため主観的となり、判断を誤りやすいことである。加えて、ユーザが基準プレフィルタの確認を忘れがちであることや、使用済みの媒体がプレフィルタを通過する水の処理作用をまだ有すると誤信してしまう可能性がある。
従来の処理ユニットの寿命が来たことを表示するための、より正確な手段として、“流量総計法”として知られる処理を用いる装置がある。これらの装置は媒体を通過した液体体積を合計する。流量総計を基本とした装置は、寿命表示に対する最も正確な手段として認められるようになった。例えば、合衆国の水処理装置認定機関であるＮＳＦインターナショナルは定格容量の認定に際し、寿命表示手段を使用しない場合は２倍のフィルタ媒体の能力の使用を、また、寿命表示器を採用するときはわずか２０％の追加能力を求める。
電気的及び機械的な“流量総計法”は、従来技術文献に示されている。電気的な方法は、米国特許第4,918,426号（Butts et al）と第5,089,144号（Ozkahaoglu）に開示されている。これらの特許に開示されている装置は、総量を算出すべく積分される出力を伴う圧力変換器を使用している。所定量に達した後、バルブが電気的に作動して水流を遮断する。
機械的装置の例は、米国特許第4,681,677号（Kuh et al）および第4,698,164号（Ellis）に開示されている。典型的にこれらの装置は、該装置を通過した水の量を機械的に“加算する”一連のギヤに接続されたタービンを具備している。該ギヤはバルブと接続されており、装置内を通過した水が所定量に達した際、そのバルブが機械的に作用して水流を遮断する。
流量総計は寿命到来に関する課題に取り組んだものであるが、不都合な点を有する。その１つは、流量総計装置は厳密な仕様書によって設計されているため、高価で複雑である。また、機械的流量総計装置においては、自動表示機構が概してコンパクトな装置に搭載するには嵩ばりすぎることである。更に、該装置は低流速及び低圧の下で動作するバッチ装置には非実用的である。
この点で、消費者バッチ濾過の分野は、例えば米国特許第4,895,648号（Hankammer）及びMr. Coffee（登録商標）モデル番号WF１のようなカラフユニット装置を含む。Hankammer特許は、暦の月を表示するマーキング付きディスクの環状面と調節可能ポインタとを有する装置を開示している。この装置にフィルタを装着した後、この装置が設置された月にポインタをセットするものである。
この装置の不都合な点としては、その寿命が推測に基づくものであり、カートリッジの有効期間の終了を実質的に決定しないことが挙げられる。また、フィルタを交換すべき適正な月にポインタをセットしたとしても、製造業者が、耐用期間の算出に当たって、期間単位の使用回数を推測していることである。その結果、変則使用が勘定に入らないことになる。
Mr. Coffee（登録商標）のカラフは、表示ダイアル及びカラフの出水口に接続された機械的ラチェット機構を備えている。使用時、ユーザは、希望する処理水のピッチャーの各々に対し、ラチェット機構を１回手動操作する。その結果、濾過媒体の推定寿命が、実際に処理された水の量とより正確に連関する。水のバッチ濾過を希望する場合、硬質バネに接続されたウィンドウがスライド式に開放され、これと同時にラチェット機構が積算され、出水口が遮断される。ラチェット機構は可視表示ダイアルに接続されている。カラフの充填後、ウィンドウが閉り、これによって出水口が開く。表示ダイアルが寿命到来を告げる位置に達したとき、キーを用いてラチェット／バネ機構をリセットする。
この装置は、カラフ浄化水を希望する度にウィンドウを一定方向に作動させなければならないという不都合を有する。加えて、キーが適正動作に必要不可欠であり、これを紛失すれば装置が無用化してしまう。更に、この装置は大型であり、複雑で高価な部材を多数要する。
発明の概要
本発明は、上記のような従来技術の不都合を克服すべくなされたものであり、安価な自動表示手段を備えるとともに、カラフ浄水器、ジュースメーカー、コーヒーメーカー、アイスティーメーカーなどのバッチ液製品製造用システムに使用可能な水処理カートリッジ用装置を提供する。この装置は、寿命到来時に、視覚表示すると共に、１つの実施例において水流制限を行なう機構を含む。
本発明は、水処理ユニットと、該水処理ユニットと協力してチャンバを形成するハウジングと、水処理ユニットの寿命到来表示器とを含む装置に係るものである。ハウジングはチャンバへ水と取入れるための開口を有する。チャンバは水処理ユニットと流体連通している。寿命到来表示器は、チャンバ内に取付けられており、メンバ（部材）と、チャンバに水を充填して空にするサイクルの度にメンバを終点方向に前進させる手段とを備えている。
本発明に係る装置は、壁で分離された第１及び第２の貯溜部を具備するコンテナ（容器）を有するシステムに用いると特に有益である。水処理および寿命到来表示を行なう上記装置は、コンテナ内に取付けられ、第１貯溜部と第２貯溜部との間の壁に対して保持されている。これにより、水は、第１貯溜部から処理及び寿命到来表示を行なう装置を通り、第２貯溜部に流れ込み、ここから後の利用に供される。上述のシステムは、ジュースメーカー、コーヒーメーカー或はアイスティーメーカーなどの浄化水の更なる利用を図るシステムに特に有益である。
本発明は、自動式で、機械的に単純であり、しかも信頼性が高いので特に有利である。寿命到来表示器は、重心及び浮力中心を考慮に入れた上で、浮力（変位力）、重さ、表面張力に基づいて機能するので、水がチャンバに充填され、また、これから放出されたときに、前述の力が適正なトルクを発生させてフロートメンバ（浮き部材）を回転させる。水処理ユニットは、交換時期になるまで上記の水充填及び放出サイクルの最大数まで使用される。
少なくとも１つの実施例において、フロートメンバは、寿命の到来を表示すると同時に、水処理ユニットに通じるチャンバへの取水口を実質的に閉じる。このように、上記装置は、開くことによって寿命到来を視覚表示するだけでなく、水流を実質的に遮断し、水処理ユニットの交換或は復旧を事実上確実ならしめる。
本発明による装置は、構成が簡単であるが故に安価であるだけでなく、水処理ユニットの交換、復旧の度に取り替える必要がなく、単にリセットするだけでよい。
本発明に係る装置及びシステムは、賢明かつ満足できる簡単な構成で従来技術の課題を解決したものである。
【図面の簡単な説明】
以下、添付図面に基づいて本発明を説明するが、類似の参照符号は対応或は類似の部材を表す。図中、
図１は、カラフと共に使用した本発明に係る装置の、図２の１−１線に沿う縦断面図である。
図２は、カラフの平面図である。
図３は、図１の３−３線に沿う横断面図である。
図４は、本発明に係る装置の拡大縦断面図である。
図５は、カラフの蓋を削除して示した本発明に係る装置の平面図である。
図６は、本発明に係るフロートの側面図である。
図７は、図６の７−７線に沿う本発明に係るフロートの断面図である。
図８は、コーヒーメーカーに採用した本発明に係る代替実施例による装置の平面図である。
図９は、本発明の上記代替実施例による装置の横断面図である。
図１０は、本発明に係る上記代替実施例による装置の拡大縦断面図である。
好適実施例の詳細な説明
図１及び図２は、重力送り式水濾過カラフ２２として知られるシステムを備える本発明の装置２０を示す。装置２０は、上側貯溜部２４の床としての壁２３を有するコンテナ（容器）２１内の、好ましくは装置２０の形状と合致するデテント（もどり止）２５に好ましくは取外し可能に取付けられている。装置２０は、デテント２５と協力するよう対応形状に形成された円周リム２６を具備する。カラフ２２の蓋を取り除くことにより、水は上側貯溜部２４に注入される。水は、フロート３０が回転し、倒立末端位置（鎖線で表示）に向かって移動するように、装置２０を通過し、ねじロッド３２に回転可能に取付けられたフロート３０を作動させる。フロート３０は、鎖線で示されるような位置まで回転したとき、装置２０の寿命の到来表示を行なう。フロート３０を通過後、水は下側貯溜部に入る前に処理される。
図３乃至図５は、装置２０を詳細に示している。ハウジング４０は好ましくは一体形成される従来の水処理ユニット若しくはカートリッジ４２に取付けられている。カートリッジ４２は、好ましくは活性炭のような液体処理樹脂を保持するホルダ４３を備えるが、機械的フィルタ或は他の浄水機構を有するように設計してもよい。カートリッジ４２は、使い捨て或は交換可能な市販のタイプとすればよい。
ハウジング４０は、上端４９沿って設けられた開口４６と空気孔４８とを具備する。開口４６及び空気孔４８は、ハウジング４０の上端内側とカートリッジ４２の上端とによって形成されたチャンバ５０への水の流入を許容する。ハウジング上端４９は、開口４６へ向かって傾斜する２つの傾斜部５２、５３を備える。空気孔４８は傾斜部５３に設けられている。傾斜部５２は、好ましくは壁２３と同一レベル或はその下にあり、カラフ２２（図１）の上側貯溜部２４（図１）の床部として機能する。これにより、上側貯溜部２４（図１）に注入された最大量の水が残らず開口４６を介してハウジング４０内へ流入する。傾斜部５２、５３は、空気孔４８が上側貯溜部２４（図１）の壁２３（図１）より高い位置にくるように、好ましくは約５°傾斜している。チャンバ５０内の水が空になると、チャンバ５０内の圧力を下げるべく空気が孔４８から逃げ出し、次いでフロート３０が正しく機能する。
フロート３０はネジロッド３２に回転可能に取付けられた部材である。ネジロッド３２は、ハウジング４０の側壁６０に取付けられたエンドメンバ５８で終結している。エンドメンバ５８は、ネジロッド３２をハウジング４０に対して保持するためのブラケットである。フロート３０は、ネジロッド３２上を距離Ｄだけ移動すると、レッジ（ledge）６２に当たって倒立末端位置で停止する。レッジ６２はエンドメンバ５８から突出している。フロート３０は、開口４６を介して表示（底）面６３が見えるように、この倒立末端位置（図３、図４、ただし図４では鎖線で表示）においてレッジ６２に突き当たる。表示面６３は、好ましくは赤又はハウジング上端４９の色と対称的な鮮明な他の色とされる。従って、フロート３０が倒立末端位置に達したとき、ユーザは、カートリッジが使用済みであるか或は殆ど使用済みであり、使用したカートリッジのタイプによって補充、交換或は別の方法でカートリッジを復活させる処置をすべきことを警告される。フロート３０がこの倒立末端位置に到達していない場合、観察者はネジロッド３２の直立位置（基準若しくは出発位置でもある）におけるネジロッド３２或はフロート３０の一部を見ることになる。
更に、フロート３０がこの倒立末端位置に到達したとき、ハウジング４０の上端４９と表示面６３との間の距離は非常に短い。この位置におけるフロート３０は、浄化水、コーヒー、ジュース等の製品が極めて遅い速度で製造され、カートリッジ４２が消耗していて処置が必要であることがユーザに分るように、チャンバ５０への水の流入制限器としても働いて後続水のカートリッジ４２通過を妨害する。空気孔４８は、これを覆う水が表面張力で流入しないよう十分に小さな直径とされている。
ハウジング４０は、カートリッジ４２から取り外し可能に設計されている場合に、装置２０をカラフ２２から外す或はハウジング４０とカートリッジ４２を分離するときにユーザが掴むタブ６４を具備する。ハウジング４０がカートリッジ４２から分離可能な場合、フロート３０は、エンドメンバ５８から離れる方向にネジロッド３２に沿って巻き戻す、或はスライドさせることにより、リセットされる。フロート３０及びロッド３２がネジロッド３２の谷径とフロート３０のネジ部７６（図７参照）の内径との間に十分な隙間を有するように形成されている場合、両者がネジ切りされている場合でもフロート３０はロッド３２上をスライドすることができる。
ネジロッド３２はカートリッジ４２の寿命に比例したピッチになっている。例えば、カートリッジ４２が所定のサイクル（使用）数だけ機能する場合、ネジロッド３２の長さおよびピッチは、カートリッジ４２の最終サイクル（有効使用）が終わったときに（１サイクルで１回転する）フロート３０がレッジ６２に達して倒立位置で停止するように設定されている。
カートリッジ４２は、内壁６８に切れ込んだショルダ６７と係合する上側端に傾斜格子６６を備えるホルダ４３を具備している。傾斜格子６６は、ハウジング４０と接続した際にチャンバ５０の底面として作用する。格子６６は傾斜しているのが好ましいが、傾斜の角度は如何様でもよく、傾斜していなくてもよい。カートリッジ４２の下側端部も格子６９として形成される。格子部６６、６９は、樹脂或は他の水浄化材をカートリッジ４２内に保持するような寸法の開口を具備するので、水浄化材がカートリッジ外に出たり、水に混入することはない。カートリッジ４２の交換若しくは入れ替えができるように、上側及び下側格子部６６、６９のいずれか、或は双方をホルダ４３から取外せるようにしてもよい。この代わりに、カートリッジを使い捨てできるように上側及び下側格子部６６、６９を接着結合、音波溶接等によってホルダ４３へ固着してもよい。カートリッジ４２は好ましくはプラスチック製であるが、その他の適した素材であってもよい。
ハウジング４０は、好ましくはプラスチック製であり、カートリッジ４２に固着或は取外し可能に取付けられる。固着する場合、図３に示されるような一体ユニットを構成するようにハウジング４０をカートリッジ４２に接着、音波溶接等を行う。取外し可能な取付けを望む場合は、ハウジング４０をクリップ、スナップ、ラッチ、摩擦嵌合式の機械的止め具を介してカートリッジ４２上に配置すればよい。
代替的に、フロート３０が適正に動作するように（ハウジングの内側で形成された）チャンバ５０が完全に液体で満たされるのであれば、ハウジング４０をカートリッジ４２の遠方に設けてもよい。使用する装置により、カートリッジ４２がハウジング４０の上流となるか、下流となるかが決定する。
図６及び図７はフロート３０の詳細図である。フロート３０はリング部材７４で形成された本体７２を具備する。リング部材７４は、中心点Ｃを含み、ネジロッド３２（図１及び図３乃至５）と係合するため、内側面７７に沿うネジ部７６とを有する。アーム７８、７９はリング部材７４から伸び、表示面６３を有するクロス部材８２で終結している。クロス部材８２及び表示面６３は肘部８４から指部８６を介してアーム７８を越えて伸びている。表示面６３は中心点Ｃから一定の半径距離にある。アーム７８、７９及びフィンガ８６は共通壁８７によって仕切られている。この共通壁８７は平らで、ハウジング４０の側壁６０（図４参照）に対面するよう配置されているが、フロート３０が回転し、回転回数が最大となり、最大距離Ｄ（図４に示す）だけ移動するまで、フロートが偶然にレッジ６２で止ることはない。
アーム７８、７９は厚さが異なり、指部８６に通じるクロス部材８２の一部はクロス部材８２の他の部分とは厚さが異なる。このことは以下に述べるフロート３０の浮力と重力に関係している。
中央パネル８８はアーム７８、７９及びクロス部材８２を境界線とする本体７２の内側に嵌合されている。この中央パネル８８は、更にアーム７９から突出しているスペーサ９０によって本体７２内で固定されている。
本体７２はアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）等の素材で形成されている。本体７２は好ましくは射出成形等の技術によって形成される一体片として成形される。同様に、中央パネル８８は、接着或は他の均等の固着技術を用いて本体７２に固着される独立気泡発泡体（closed cell foam）又は他の均等な素材製の一体片である。フロート３０が正しく機能するように、本体７２の素材は密度が水の密度に近く、中央パネル８８は所望の浮力を有するように小さな密度を有することが望ましい。例えば、開示している実施例では、本体７２に使用されるＡＢＳの密度は約1.05gm/cm3であり、中央パネル８８における独立気泡発泡体の密度は約0.01gm/cm3となっている。
使用時、装置２０は、個々の処理サイクル（使用）において水がハウジング４０、特にチャンバ５０に流入する際に動作する。フロート３０を包含するチャンバ５０は始めは空であり、フロート３０はネジロッド３２上における直立（出発）位置にある。
フロート３０は、チャンバ５０が水を好ましくは完全に充填された際に浮上するように設計されている。充填は、格子部６６、６９における開口および水浄化媒体が摩擦妨害或は圧力低下によって水流速度を低下させるため起きる。即ち、上側貯溜部２４（図１）への給水時、水がハウジング４０を通ってカートリッジ４２へ流れるまでチャンバ５０を浸漬すべく上側貯溜部２４に十分に残留する。フロート３０は、浮上後、チャンバ内の水が空になるときに１回転する。
詳細に説明すると、フロート３０がロッド３２から自由状態でぶら下がっているとき、フロート３０の重心はロッド３２の軸を通過する垂直線上にある。チャンバ５０が水で一杯になると、フロート３０の浮力中心が発生するが、その位置はフロート３０によって移動させられる水の特定形状によって異なる。しかし、浮力中心は、重心がある垂直線側に離隔していることが重要であり、これにより、浮力がトルクを発生させてフロート３０をロッド３２に沿う所望方向に前進させる。浮力によるトルクは、完全水没時に優勢となってフロートを重力と浮力とが平衡になるまで移動せしめる。水がチャンバ５０に落込む際、表面張力によるトルクおよび変化する浮力中心を介して作用する浮力とともに重心を介して作用する重さは、フロートがロッド３２の軸を通過する垂直線上のロッド３２の下方に位置する重心によって再び自由ぶら下がり状態になるまで優勢トルクを提供しつつフロート３２をロッド３０に沿って前進させる。しかし、フロート３０はこのとき、フロート３０及びロッド３２の協力するネジに沿って１回転分だけ前進している。１サイクルは、チャンバ５０を十分に満たし、次いでフロート３０を上記の如く回転させるべくチャンバを空にすることから成る。
フロート３０は、カートリッジ４２の寿命に相当するサイクル数だけ回転すると、開口４６を介して正しい視覚表示を提供し、開口４６を実質的に閉じるべくレッジ６２に衝突する。その際、フロート３０は倒立位置にある。
図８乃至図１０は、コーヒーメーカー２２’或は図１乃至図３及び図５に図示されるカラフ２２と共に使用する本発明の第２の装置１００を示す。装置１００は以下の点を除いて図１乃至図７で示す装置２０と同じである。装置１００は好ましくは丸いハウジング１０２を具備し、ハウジング１０２は実質的にコーヒーメーカー２２’の上側貯溜部２４’内まで伸びている。ハウジング１０２は、図１、３及び４に示されたものと類似するカートリッジ１０４に、その上側周縁の周囲を延びる突出リム１０６に沿って取り付けられている。この突出リム１０６は、ハウジング１０２の下側周縁の周囲を延びる周クロー（爪）１０８に収受されている。この周クロー１０８は突出リム１０６と摩擦係合し、リム／クローアセンブリ１１０を形成する。
カートリッジ１０４はポケット２５’に収容され、ポケット２５’は好ましくはカートリッジ１０４の形状と一致する形状に成形されている。ポケット２５’は上側貯溜部２４’と、水がコーヒーになる前に加熱される下側貯溜部３４’との間に壁を形成する。カラフ２２（図１乃至図３及び図５）との合体使用を希望する場合、リム／クローアセンブリ１１０は、カラフ２２の上側貯溜部２４の床２３におけるデテント２５に支えられ、装置１００をカラフ２２に適正保持する。
ハウジング１０２は、好ましくは、側部にスリット開口１１２、上端には開口１１６及び空気孔１１８をも具備する。開口１１２、１１６及び空気孔１１８は、ハウジング１０２内側とカートリッジ１０４とで形成されるチャンバ１２０へ水を流入させ、これから流出させる。スリット開口１１２は、チャンバ１２０及びハウジング１０２が貯溜部２４’内まで上方に伸びているため必要となる。開口１１２は、貯溜部２４’の完全排水を許容する。フロート１３０はチャンバ内のネジロッド１３２に回転可能に取付けられている。ネジロッド１３２は、ハウジング１０２の側壁１３６にブラケットとして取り付けられたエンド部材１３４で終結している。開口１１６は、フロート１３０の位置が観察できるようにチャンバが見えるようになっている。（ハウジング１０２がカートリッジから取り外せるように設計されている場合）ハウジング１０２は、装置１００をコーヒーメーカー２２’から取り外す、或は分離させる際にユーザが手で掴むタブ１３７を具備する。
フロート１３０がネジロッド３２上で距離Ｄ’だけ移動すると、エンド部材１３４から突出しているレッジ１３８に当たって止る。この倒立末端位置（図９、図１０に図示、ただし図１０では鎖線で図示）において、表示（底）面１４０を開口１４０を介して見れるようにフロート１３０はレッジ１３８に突き当たる。この表示面１４０は、好ましくは赤或はハウジング１０２の上端の色と対称的となる他の鮮明な色とされる。従ってこの時、ユーザは、カートリッジが消耗した、或はほぼ消耗しており、採用しているカートリッジのタイプにより、交換或は再生することにより処置すべきであることを警告される。
フロート１３０及びネジロッド１３２は、全ての面において図１乃至図７で詳細に述べたフロート３０及びネジロッド３２と同一である。従ってフロート１３０及びネジロッド１３２は、上述の第１の装置２０の場合と同じように作動するよう、図１乃至図７で図示されているフロート３０及びネジロッド３２のごとくそれぞれ形成される。
ハウジング１０２は、好ましくはプラスチック製であり、カートリッジ１０４に取外し可能に取付け或は固着できる。上述の摩擦嵌合のような取外し可能な取付けを希望する場合、クロー１０８或はこれと均等なハウジング１０２の他の構造体は、突出リム１０６又は該リムと均等なカートリッジ１０４の他の構造体にクリップ、スナップ、ラッチ等の機械的止め具を介して設置される。固着を希望の場合、ハウジング１０２をカートリッジ１０４に対して接着、音波溶接等を行なう。
カートリッジ１０４は、カートリッジ上端に傾斜格子部１４６を備えるホルダ１４３を具備し、ハウジング１０２と接続する際には、該格子部はチャンバ１２０の底面として機能する。傾斜格子部１４６が好ましいが、格子部１４６の傾斜角度は適宜選択すればよく、格子部に傾斜角度をつけなくてもよい。又カートリッジ１０４の下端部は格子部１４８として形成される。格子部１４６及び格子部１４８の双方は、カートリッジ１０４内に樹脂又は水浄化剤を保持するような寸法の開口を備えているので、該樹脂又は水浄化剤が外部に出たり、水に混入することはない。上側格子部１４６及び下側格子部１４８の一方或は両方は、カートリッジ１０４を補充或は再生させるべく、ホルダ１４３から取外せるようにしてもよい。或は、カートリッジ１０４が処置可能となるように上側及び下側格子部１４６、１４８は接着結合、音波溶接等によってホルダ１４３に固着してもよい。カートリッジ１０４はプラスチック製とするのが望ましいが、その他適した素材で形成してもよい。
本発明の実施例を当業者が実施できるように説明したが、この記載は単なる例示としてのものであり、本発明をこれに限定することを意図したものではない。権利範囲は以下の請求項に基づいて決定されるべきものである。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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