(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給水路中に装填され、供給水の動圧を受けて下端の滲出膜から内部の薬剤を溶出させる薬剤供給カートリッジにおいて、
カートリッジケースの下端の薬剤導出口に滲出膜を付設する一方で、カートリッジケースの上端にエア排出口を設け、カートリッジケース内のこのエア排出口の近傍に複数の疎水性通気膜を離間させて配置してこの隣接する疎水性通気膜間に空気室を形成すると共に、この空気室の下端の疎水性通気膜と滲出膜の間の空間に粉末若しくは固形の薬剤を充填したことを特徴とする薬剤供給カートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、脱塩素剤等の薬剤を供給水中に溶出させてその薬剤の溶け込んだ供給水を散水する薬剤供給装置のカートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、脱塩素剤等の薬剤を充填したカートリッジをシャワーヘッド内に組み込み、シャワーの使用時に供給水中に薬剤を溶出させるようにした薬剤供給シャワーが案出されている。
【０００３】
このシャワーは、図５に示すように、シャワーヘッド１内に装填されるカートリッジ２に過飽和状態の薬剤液が充填されており、そのカートリッジ２はカートリッジケース３の下面に薬剤導出口４が設けられ、この薬剤導出口４にカートリッジ２内の薬剤液を溶出させる滲出膜５が被着された構造となっている。この滲出膜５は、薬剤液の重量ヘッド圧に耐え得る濾膜によって構成され、シャワー使用時に供給水の動圧を受けたときにだけカートリッジ２内の薬剤液を滲出させるようになっている。そして、このシャワーの場合、供給水はカートリッジ２の内部を通過するのではなく、その動圧（供給水の流速によって滲出膜５上に生じる圧力分布差。）に応じた量の薬剤液を滲出膜５から溶出させた後にカートリッジ２の外周側に回り込んで散水部６から吐出される。
【０００４】
そして、ここで用いられるカートリッジ２は、図６に示すように、カートリッジケース３の薬剤導出口４以外の部分が密閉状態に形成されており、その内部に過飽和状態の薬剤液を充填し、薬剤導出口４部分をゴムキャップ７で強固にシールしてその状態において市場に出荷される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この従来のカートリッジ２は、薬剤液をカートリッジケース３内に充填した状態で市場に出荷されるため、流通や保管の際の環境変化、とりわけ、雰囲気温度の上昇によってカートリッジケース３内の薬剤液の内圧が上昇し、その内圧によって薬剤液が外部に漏出することが考えられる。このため、上記の従来のカートリッジ２においては、流通・保管時の管理がむずかしいという不具合があった。
【０００６】
これに対し、カートリッジケース３内に薬剤を粉末や固形のまま水分を入れずに出荷することも考えられるが、この場合には、カートリッジケース３の滲出膜５以外の部分が完全に密閉されているため、シャワーでの実使用時に供給水がカートリッジケース３内に入り込まず、カートリッジケース３内の薬剤が供給水中に溶出しなくなってしまう。
【０００７】
また、上記従来のカートリッジ２においては、カートリッジケース３の滲出膜５以外の部分が完全に密閉されていることから、気泡が何等かの原因によってカートリッジケース３内に一度侵入すると、その気泡がカートリッジケース３の外部に排出されなくなる。そして、気泡がカートリッジケース３内に入り込むと、シャワーの使用時にその気泡が供給水の圧力によって圧縮され、その後にシャワーを停止したときに、気泡がカートリッジケース３内の薬剤液を必要外に外部に押し出し、カートリッジ２の寿命を縮めるという不具合を招く。
【０００８】
そこで、この発明は、実使用時の不具合を招くことなく、流通・保管時の管理を容易にし、しかも、使用寿命をも伸ばすことのできる薬剤供給カートリッジを提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するための手段として、この発明は、供給水路中に装填され、供給水の動圧を受けて下端の滲出膜から内部の薬剤を溶出させる薬剤供給カートリッジにおいて、カートリッジケースの下端の薬剤導出口に滲出膜を付設する一方で、カートリッジケースの上端にエア排出口を設け、カートリッジケース内のこのエア排出口の近傍に複数の疎水性通気膜を離間させて配置してこの隣接する疎水性通気膜間に空気室を形成すると共に、この空気室の下端の疎水性通気膜と滲出膜の間の空間に粉末若しくは固形の薬剤を充填するようにした。
【００１０】
この発明の場合、最初にカートリッジを供給水路中にセットしたときに、カートリッジの滲出膜部分に供給水が導入されると、供給水の圧力によってカートリッジケース内の空気が疎水性通気膜を通してエア排出口から外部に排出され、それと同時に供給水が滲出膜を通してカートリッジケース内に流入する。このとき、カートリッジケース内の液面は供給水の圧力によって次第に上昇するが、その液面が空気室の下端の疎水性通気膜部分に達すると、それ以上の液面の上昇がその疎水性通気膜によって阻止される。つまり、疎水性通気膜には微細な通気孔が形成されているが、疎水性通気膜の片側の面に空気が接していれば、通気孔を通した供給水の流通はその液体のもつ表面張力によって阻止されることとなる。したがって、この結果カートリッジケース内の薬剤充填空間には最初に流入した供給水が水溶液として充填されることとなる。
【００１１】
また、疎水性通気膜はその表裏両側に液体（供給水）が接すると通気孔部分に作用する液体の表面張力が低下するが、この発明の場合、カートリッジケース内には複数の疎水性通気膜が離間して配置され、隣接する疎水性通気膜間に空気室が形成確保されているため、いずれの疎水性通気膜も片側の面が常に空気室内の空気に確実に接し、液体の表面張力が疎水性通気膜部分で確実に機能するようになる。このため、供給水がエア排出口側に回り込むことがあっても、カートリッジケース内の液面は空気室の下端の疎水性通気膜以上に上昇しなくなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の一実施例を図１〜図４に基づいて説明する。
【００１３】
図２はこの発明にかかるカートリッジ９を用いる薬剤供給シャワーの全体構成を示すものであり、同図中１０は、このシャワーのシャワーヘッドである。このシャワーヘッド１０は、下端に給水口１１を備えたロアボディ１０ａと、上端に散水部１２を備えたアッパボディ１０ｂがパッキン１３を介してネジ止めされて成り、その内側に形成された中空部内にはこの発明にかかるカートリッジ９がスプリング１５によって下方に付勢された状態で収容されている。
【００１４】
この実施例の場合、カートリッジ９の内部には、強い塩素還元作用をもつ脱塩素剤としてのアスコルビン酸が充填されており、このアスコルビン酸をシャワーヘッド１０内で溶出させることで水道水中の残留塩素を除去するようになっている。
【００１５】
また、シャワーヘッド１０内の基部には、先端にゴム製のシールを備えた弁座１６がシャワーヘッド１０の中心位置において上方に向かって突設され、さらにこの弁座１６を囲繞するように円筒状のガイド壁１７が固設されている。弁座１６はカートリッジ９が下方変位した状態で同カートリッジ９の下端の薬剤導出口１８の周縁部に密接して、この薬剤導出口１８を完全に閉塞するようになっている。
【００１６】
さらに、シャワーヘッド１０内の基部には、給水口１１から流入した供給水をカートリッジ９の薬剤導出口１８部分に誘導する水流ガイド１９が摺動自在に収容されている。この水流ガイド１９は、図３に示すように円板状のベース部２０の中央部に長孔状の吐出孔２１が形成され、このベース部２０の下面に一対の案内羽根２２，２２が延設されると共に、ベース部２０の上面に吐出孔２１の周縁を取り囲むように４つのストッパ突起２３…が突設されている。
【００１７】
ベース部２０に形成された吐出孔２１は供給水をカートリッジ９の薬剤導出口１８部分に集めて吐出する部分であるが、水流ガイド１９とカートリッジ９が下方に変位した状態では、弁座１６の先端部が上方に向かって遊挿されるようになっている。したがって、このとき弁座１６の先端部は吐出孔２１を貫通してカートリッジ９の薬剤導出口１８を閉塞する。また、案内羽根２２はガイド壁１７内に収容され、水流ガイド１９の変位に拘わらず給水口１１から供給された水を常時確実に吐出孔２１に誘導できるようになっている。さらに、ベース部２０の上面に突設された４つのストッパ突起２３…はカートリッジ９の下面に当接し、隣接するストッパ突起２３，２３とカートリッジ９の下面の間に径方向に沿った誘導路２４を形成するようになっている。
【００１８】
一方、この発明にかかるカートリッジ９は、図１及び図４に詳細に示すように樹脂によって形成された有底円筒状のケース本体２５ａとアッパカバー２５ｂを溶着することによりカートリッジケース２５が構成されており、ケース本体２５ａの下部壁には前記薬剤導出口１８が長孔状に形成されている。そして、この導出口１８には、シャワーヘッド１０内に導入される供給水の動圧を受けてカートリッジ９内の薬剤を溶出させる滲出膜２６が取り付けられている。この滲出膜２６は、例えば、セルロースアセテートの上下にポリエステルを積層した濾膜によって形成され、シャワーの不使用時に少なくともカートリッジ９内の薬剤液の重量ヘッド圧に耐えられる（漏れが生じない）ようになっている。
【００１９】
そして、アッパカバー２５ｂの上部壁にはエア排出口２７が形成され、このエア排出口２７の上部とアッパカバー２５ｂの下端部には疎水性通気膜２８ａ，２８ｂが夫々熱溶着あるいはインパルス溶着により取り付けられている。したがって、カートリッジケース２５の上部には２つの疎水性通気膜２８ａ，２８ｂによって隔成される空間が空気室２９を形成している。ここで使用される疎水性通気膜２８ａ，２８ｂは四フッ化エチレン樹脂膜で形成されており、図４に拡大して示すような微細な通気孔３０が形成されているが、この通気孔３０の孔径は、シャワー使用時の比較的低い供給水の圧力でもって空気を容易に流通させ、しかも、シャワー使用時の高い供給水の圧力が作用した場合であっても供給水の表面張力によってその供給水が浸入しないような径（０．１μ〜３μ）に設定されている。尚、疎水性通気膜２８ａ，２８ｂとしては、四フッ化エチレン樹脂膜以外に三フッ化エチレン樹脂膜等でも良い。
【００２０】
また、カートリッジケース２５内の滲出膜２６と下方側の疎水性通気膜２８ｂに挟まれた空間は薬剤充填空間３１とされ、この空間３１内にアスコルビン酸の粉末３２、若しくは、その粉末３２を圧し固めた固形物が水分なしの状態で充填されている。
【００２１】
そして、このカートリッジ９は、薬剤充填空間３１に水分を入れない状態で製造・出荷され、そのまま流通・保管されて消費者に提供され、以下のようにしてシャワーでの実使用に供される。
【００２２】
最初に、新しいカートリッジ９をシャワーヘッド１０内に組み込み、その状態で供給水が給水口１１からシャワーヘッド１０内に導入されると、水流ガイド１９とカートリッジ９が図２に示すように供給水の圧力を受け、スプリング１５を押し縮めて上昇変位する。このとき、供給水は水流ガイド１９を介してカートリッジ９の滲出膜２６部分に導入され、さらにカートリッジ９の外周側を回り込んで散水部１２からシャワーヘッド１０の外部に散水されるが、滲出膜２６に導入された供給水はその圧力でもって薬剤充填空間３１内の空気を押し上げ、その空気を疎水性通気膜２８ｂ，２８ａを通してエア排出口２７からカートリッジ９の外部に排出し、それと同時に供給水が薬剤充填空間３１内に流入する。
【００２３】
これにより、薬剤充填空間３１内の供給水の液面は次第に上昇することとなるが、その液面上昇は、図４に示すように液面が下方側の疎水性通気膜２８ｂの下面に達したところでその疎水性通気膜２８ｂによって阻止される。これは、供給水の液面が疎水性通気膜２８ｂの下面に達すると、疎水性通気膜２８ｂの持つ疎水性によって疎水性通気膜２８ｂの通気孔３０部分に液体の表面張力が作用し、その表面張力が通気孔３０に対する液体の流通を阻止することによるものである。したがって、この結果カートリッジ９の薬剤充填空間３１は供給水によって満たされると同時に、滲出膜２６以外の部分が実質的に密閉状態に保たれるようになり、このとき薬剤充填空間３１の内部はアスコルビン酸の過飽和水溶液を充填されることとなる。
【００２４】
また、カートリッジ９は供給水の流通するシャワーヘッド１０内に組み込まれるため、図４に示すようにカートリッジ９の上部側にも供給水が回り込むことが考えられるが、カートリッジ９の上部側には別の疎水性通気膜２８ａが被着されて、この疎水性通気膜２８ａと下方側の疎水性通気膜２８ｂとの間に空気室２９が形成確保されているため、疎水性通気膜２８ｂの上面側には供給水が流入することがない。つまり、疎水性通気膜２８ａ，２８ｂの片側の面は常に供給水と非接触となるため、疎水性通気膜２８ａ，２８ｂの通気孔３０部分での供給水の表面張力維持は確保され、疎水性通気膜２８ａ，２８ｂにおける供給水の遮断はより確実なものとなる。
【００２５】
このようにしてカートリッジ９内にアスコルビン酸の過飽和溶液が充填されると、これ以後滲出膜２６に供給される供給水の動圧によってカートリッジ９内のアスコルビン酸溶液が滲出膜２６を通して溶出され、ここで薬剤の溶け込んだ供給水がシャワーヘッド１０の先端の散水部１２を通って外部に散水される。
【００２６】
そして、この状態から供給水が止められると、カートリッジ９と水流ガイド１９がスプリング１５の力によって下降変位し、カートリッジ９の薬剤導出口１８が弁座１６によって閉塞されるようになる。
【００２７】
ところで、シャワーの使用時にはカートリッジ９からのアスコルビン酸溶液の溶出に伴って新たな供給水がカートリッジ９内に僅かずつ流入するが、この新たに流入した供給水に含まれている溶存空気はシャワー放置時の温度変化によって成長して気泡となる。この気泡は従来のカートリッジにおいてはカートリッジケース内に一度入り込むと決して抜けることはなかったが、本発明にかかるこのカートリッジ９の場合、カートリッジケース２５内に入り込んだ気泡はシャワーの使用時に供給水の圧力を受けると、疎水性通気膜２８ｂ，２８ａを通ってエア排出口２７から自然に抜け出る。このため、このカートリッジ９においては、カートリッジケース２５内に入り込んだ気泡の圧縮と膨張によってアスコルビン酸溶液が必要外に外部に押し出されるといった不具合は生じない。したがって、このカートリッジ９の場合、従来のカートリッジに比較して使用寿命が確実に伸びる。
【００２８】
以上のようにこのカートリッジ９は、カートリッジケース２５内に水分を入れない状態で製造・出荷するため、流通・保管時に温度上昇等の環境変化によってアスコルビン酸溶液が外部に流出する心配がなく、流通・保管時の管理が容易になると共に、カートリッジ９を厳重に密閉する必要がないことから製造コストをも低減することができる。
【００２９】
また、このカートリッジ９においては、シャワーの実使用時に薬剤充填空間３１から疎水性通気膜２８ｂの上方側に供給水が抜け出ることがないため、常時供給水の流量に応じた量（供給水の動圧に応じた量）のアスコルビン酸溶液を供給水中に安定して溶出させることができる。
【００３０】
尚、この発明の実施例は以上で説明したものに限るものではなく、例えば、疎水性通気膜は三つ以上設けて空気室を二つ以上にするようにしても良い。このようにした場合には、何らかの原因によって一つの疎水性通気膜を供給水が通り抜けることがあってもその供給水がエア排出口から流出するのをより確実に防止することができ、初期の性能を長期にわたって維持しつづけることが可能である。また、以上の実施例においては、カートリッジに充填する薬剤として脱塩素機能を持つアスコルビン酸を用いたが、勿論、脱塩素剤以外の芳香剤，殺菌剤，漢方薬，乳液，ＰＨ調整剤等の薬剤をカートリッジに充填することも可能である。さらにまた、カートリッジはシャワーヘッドに組み込むだけでなく、配管途中や専用水栓等に組み込むことも可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、この発明はカートリッジケースの下端の薬剤導出口に滲出膜を付設する一方で、カートリッジケースの上端にエア排出口を設け、カートリッジケース内のこのエア排出口の近傍に複数の疎水性通気膜を離間させて配置してこの隣接する疎水性通気膜間に空気室を形成すると共に、この空気室の下端の疎水性通気膜と滲出膜の間の空間に粉末若しくは固形の薬剤を充填するようにしたため、流通・保管時にはカートリッジケース内に水分を入れずにおき、最初の実使用によって供給水を薬剤充填空間内に自動的に充填することができ、しかも、その充填した供給水を薬剤の水溶液として以後カートリッジケース内に確実に貯留しつづけることができる。したがって、この発明によれば、流通・保管時における温度上昇等の環境変化によってカートリッジケース内から薬剤液が漏出する不具合を完全に無くし、かつ、実使用時には従来のものとまったく同様に薬剤液を供給水中に確実に溶出させられるようになり、その結果、実使用時の不具合を招くことなく、流通・保管時の管理負担を確実に軽減することが可能になる。
【００３２】
また、この発明は、実使用時にカートリッジケース内に気泡が侵入することがあっても、疎水性通気膜を通してその気泡をエア排出口からカートリッジケースの外部に排出することができるため、カートリッジケース内に侵入した気泡によって薬剤液が必要外に外部に押し出される不具合が無くなり、カートリッジの使用寿命が確実に伸びるという効果も得られる。
【００３３】
さらに、この発明においては、製造・出荷時にカートリッジケース内に水分を充填しないため、カートリッジケースの滲出膜部分等に厳重なシールを施す必要がなく、その点から製造コストの低減をも図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を示すカートリッジの断面図。
【図２】同実施例を示すシャワー全体の断面図。
【図３】同実施例を示すシャワー部品の斜視図。
【図４】同実施例を示すカートリッジの断面図。
【図５】従来の技術を示すシャワーの模式断面図。
【図６】同技術を示すカートリッジの断面図。
【符号の説明】
９…カートリッジ
１８…薬剤導出口
２５…カートリッジケース
２６…滲出膜
２７…エア排出口
２８ａ，２８ｂ…疎水性通気膜
２９…空気室
３１…空間
【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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