(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流側に不織布を配置し、不織布の下流側にカルシウム剤が充填された流路とこの流路を迂回するバイパス流路とを設け、両流路の下流側に合流部を設け、カルシウム剤が充填された流路内の通水量がバイパス流路内の通水量よりも少なくなるように、流路の入口孔と出口孔、及びバイパス流路の入口孔と出口孔の流量比率を設定し、不織布の下流側であってカルシウム剤が充填された流路及びバイパス流路の上流側に、ミネラル石を配置すると共に、不織布の上流側に、止水状態時に水の逆流を防止する逆止弁を配置して成ることを特徴とするミネラル添加型浄水カートリッジ。
【請求項２】
バイパス流路に残留塩素除去剤を充填したことを特徴とする請求項１記載のミネラル添加型浄水カートリッジ。
【請求項３】
残留塩素除去剤を亜硫酸カルシウムとしたことを特徴とする請求項２記載のミネラル添加型浄水カートリッジ。
【請求項４】
カルシウム剤が充填された流路に抗菌剤をカルシウム剤と混合して充填したことを特徴とする請求項１記載のミネラル添加型浄水カートリッジ。
【請求項５】
カルシウム剤が充填された流路及びバイパス流路の下流側に中空糸膜を配置したことを特徴とする請求項１記載のミネラル添加型浄水カートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ミネラル添加型浄水器のカートリッジに関するものであり、詳しくは、水道水に含まれる濁り、臭気の除去を行い、同時にカルシウム等のミネラル成分を添加して、ミネラル分豊富で安全な飲用水を供給しようとする技術に関するものである。
【従来の技術】
従来より、この種のミネラル添加型浄水器のカートリッジとしては、カルシウム剤等のミネラル添加剤が層状に配置されている場合が多い。このような構成にあっては、カートリッジ内に原水（水道水）を供給したときに、通水初期の動圧が大きいことが原因でカルシウム剤が溶け過ぎ、このためカートリッジの寿命が短くなるという問題があり、さらに通水初期の動圧の影響等によってカルシウム剤の溶け量が安定せず、このためカルシウム濃度が一定にならず、結果としてカートリッジの寿命末期までカルシウム濃度一定の浄水を安定して得ることができないものであった。
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来例に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、寿命が長く、しかもカルシウム濃度一定の浄水をカートリッジの寿命末期まで安定して得ることができるようにしたミネラル添加型浄水カートリッジを提供するにある。
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、上流側に不織布７を配置し、不織布７の下流側にカルシウム剤１３が充填された流路８とこの流路８を迂回するバイパス流路９とを設け、両流路８，９の下流側に合流部１０を設け、カルシウム剤１３が充填された流路８内の通水量がバイパス流路９内の通水量よりも少なくなるように、流路８の入口孔２３と出口孔２５、及びバイパス流路９の入口孔２４と出口孔２６の流量比率を設定し、不織布７の下流側であってカルシウム剤１３が充填された流路８及びバイパス流路９の上流側に、ミネラル石１５を配置すると共に、不織布７の上流側に、止水状態時に水の逆流を防止する逆止弁１６を配置して成ることを特徴としており、このように構成することで、水道水等の原水は、不織布７にて一定流に整流された後、カルシウム剤１３が充填された流路８及びバイパス流路９内にそれぞれ流入されるので、先ず不織布７によって通水初期の動圧が干渉され、さらにバイパス流路９においても通水初期の動圧が干渉される結果、カルシウム剤１３が充填された流路８に対する通水初期の動圧の影響が小さくなり、カルシウム剤１３の溶け過ぎを防止できる。しかも、流路８とバイパス流路９の流量比率により、カルシウム剤１３が充填された流路８内の通水量を少なくすることで、カルシウム剤１３の溶け過ぎを一層防止でき、結果、カルシウム剤１３が安定的に溶けるような水量となり、浄水カートリッジの寿命を長く伸ばすことができると同時に、カルシウム剤１３が充填された流路８を通過したミネラル添加された浄水とバイパス流路９を通過した原水とを両流路８，９の下流側の合流部１０で合流させたことによって、カルシウム濃度が一定となり、カートリッジ３の寿命末期までカルシウム濃度一定の浄水を安定して得ることができる。また、上記不織布７の下流側であって、カルシウム剤１３が充填された流路８及びバイパス流路９の上流側に、ミネラル石１５を配置したので、ミネラル石１５によって、不織布７の整流効果が増し、さらに浄水中にカルシウム以外のミネラル成分を添加することができる。さらに、上記不織布７の上流側に、止水状態時に水の逆流を防止する逆止弁１６を配置したので、止水状態時に逆止弁１６が働いて、カートリッジ３内に充満した滞留水によりさらにミネラル分の溶解が大きくなり、カルシウム以外のミネラル分を多く含んだ水が得られるようになる。
また上記バイパス流路９に残留塩素除去剤１１を充填するのが好ましく、この場合、バイパス流路９を通過する原水の残留塩素（カルキ臭）を効率良く除去できる。
また上記残留塩素除去剤１１を亜硫酸カルシウム１１ａとするのが好ましく、この場合、高流速下においてもバイパス流路９内に充填した亜硫酸カルシウム１１ａによって残留塩素（カルキ臭）を除去することができ、またバイパス流路９を通過する原水にもカルシウムの添加を行うことができる。
また上記カルシウム剤１３が充填された流路８に抗菌剤１２をカルシウム剤１３と混合して充填するのが好ましく、この場合、抗菌剤１２によって流路８内の細菌繁殖を防止することができる。
また上記カルシウム剤１３が充填された流路８及びバイパス流路９の下流側に中空糸膜１４を配置するのが好ましく、この場合、中空糸膜１４により、浄水中に含まれる濁り成分や細菌を効率良く除去することができる。
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態の一例を説明する。図１〜図６は本発明の基本概念の説明図であり、図７〜図９は本発明の実施形態の説明図である。
ミネラル添加型浄水器Ａは、図２に示すように、蛇口に接続される給水ホース１を備えると共に、内部に水道水を給水する給水路２、ミネラル添加及び浄水を行うカートリッジ３、及び浄水路４が設けられ、さらに吐水パイプ取付部５には吐水パイプ６が取付けられている。そして、蛇口に接続された給水ホース１を介して水道水が給水路２からカートリッジ３内に導入され、後述するようにカートリッジ３内において水道水にカルシウム等のミネラル分が添加され、水道水中の濁り、臭気を除去し、ミネラル添加された浄化された水道水（以下、ミネラル添加された浄水という。）が浄水路４に供給される。このミネラル添加された浄水は吐水パイプ取付部５に取付けられた吐水パイプ６より飲用水として吐出されるようになっている。
以下、カートリッジ３について詳述する。カートリッジ３の外ケース１７は、図１に示すように、上ケース１７ｂと下ケース１７ａとから成り、下ケース１７ａの下部に水道水の入口１８が設けられ、上ケース１７ｂの上部に浄水の出口１９が設けられている。水道水の入口１８の下流にはメッシュフィルター２０、その下流には不織布７が設けられている。この不織布７は、通水初期の動圧の影響を無くしてカルシウム剤１３の溶け過ぎ等を防止する働きをする。
この不織布７の下流には仕切板２１が配置され、その下流には、カルシウム剤１３が充填された流路８と、この流路８を迂回するバイパス流路９とが設けられている。本実施形態では、仕切板２１の中央部に流路８の入口孔２３、外周部にバイパス流路９の入口孔２４がそれぞれ穿孔されている。また、両流路８，９を区画するために、カルシウム剤１３が充填された流路８は筒型ケース２７内に配置され、筒型ケース２７の外周面と外ケース１７の内周面との間がバイパス流路９となっている。なお、流路８内に充填されるカルシウム剤１３は、例えば硫酸カルシウム、水酸化カルシウム、亜硫酸カルシウム等が用いられる。また流路８の上流側及び下流側には、カルシウム剤１３の漏れ出しを防ぐための不織布３０がそれぞれ配置されている。
また、両流路８，９の下流には、別の仕切板２２が配置されている。この仕切板２２の中央部に流路８の出口孔２５、外周部にバイパス流路９の出口孔２６がそれぞれ穿孔されている。ここで、カルシウム剤１３が安定的に溶けるような水量となるように、流路８の入口孔２３と出口孔２５、及びバイパス流路９の入口孔２４と出口孔２６の流量比率が設定されている。本実施形態では、流路８の入口孔２３の流路径ｄ及び出口孔２５の流路径ｄ１が、バイパス流路９の入口孔２４の流路径Ｄ及び出口孔２６の流路径Ｄ１よりもそれぞれ小さく絞られており、これにより、カルシウム剤１３が充填された流路８内の通水量を少なくして、カルシウム剤１３の溶け過ぎを防止している。
さらに、上記両流路８，９の下流には、出口孔２５から吐出されるミネラル添加された浄水と出口孔２６から吐出される原水とが合流される合流部１０が設けられており、その最下流にカートリッジ３の出口１９が設けられている。
しかして、カートリッジ３の入口１８から流入した原水（水道水）は、不織布７にて一定流に整流された後、原水の一部が仕切板２１の入口孔２３からカルシウム剤１３が充填された流路８内に流入し、残りが入口孔２４からバイパス流路９内に流入する。このとき流路８の入口孔２３とバイパス流路９の入口孔２４、流路８の出口孔２５とバイパス流路９の出口孔２６の流量比率で両流路８，９内に流れ込む水量が決まっている。そして、流路８内でミネラル添加された浄水とバイパス流路９を通過した原水とが下流側の合流部１０にて合流し、カートリッジ３の出口１９から吐出される。
ここで、両流路８，９の上流に不織布７を設けたことにより、この不織布７によって通水初期の動圧が干渉され、さらに不織布７の下流に原水を通過させるバイパス流路９を設けたことにより、このバイパス流路９においても通水初期の動圧が干渉されるようになり、この結果、カルシウム剤１３が充填された流路８に対する通水初期の動圧の影響が小さくなり、カルシウム剤１３の溶け過ぎを防止でき、カートリッジ３の寿命を長く伸ばすことができる。しかも不織布７にて整流された水を両流路８，９にそれぞれの流路径バランスにより定流量比率で流して、その後合流させるようにしたから、カルシウム濃度が常に一定となり、カートリッジ３の寿命末期までカルシウム濃度一定の浄水が安定して得られるようになる。
図３は、バイパス流路９内に残留塩素除去剤１１を充填した場合を示している。水の流れ方は図１の実施形態と同様である。残留塩素除去剤１１としては、例えば粒状活性炭が用いられるが、これ以外のものでもよい。このようにバイパス流路９内に粒状活性炭を充填することによってカートリッジ３に流入する原水のほとんどをバイパス流路９に流すことにより、原水の残留塩素（カルキ臭）を効率良く除去でき、ミネラル添加された浄水中のカルキ臭を容易に除去できるようになる。しかも、バイパス流路９内の原水の通水量を多くすることができるので、カルシウム剤１３が充填された流路８とバイパス流路９との流量比率の設定が容易になるという利点もある。
図４は、残留塩素除去剤１１として亜硫酸カルシウム１１ａを用いた場合を示し、亜硫酸カルシウム１１ａと残留塩素（次亜塩素酸）との化学反応にてカルキ臭を除去し、同時に、カルシウムも溶出するようにしたものである。水の流れ方は図１の実施形態と同様である。以下、反応式を示す。
ＣａＳＯ３ （亜硫酸カルシウム）→Ｃａ２+＋ＳＯ２−３       ……（１）
ＨＣｌＯ（次亜塩素酸）→ＣｌＯ- ＋Ｈ+                 ……（２）
ＳＯ２−３＋ＣｌＯ− →ＳＯ２−４ ＋Ｃｌ-                   ……（３）
上記式（３）のＣｌ- によって式（２）のカルキ臭（ＨＣｌＯ）が除去されたことが分かる。このように亜硫酸カルシウム１１ａをバイパス流路９内に充填することで、高流速下においても残留塩素を除去できるようになり、またバイパス流路９を通過する原水にもカルシウムを添加することができるようになる。
図５はカルシウム剤１３が充填された流路８に抗菌剤１２を混合して充填した場合を示している。なお、図５では、カルシウム剤１３と抗菌剤１２とを水の流れ方向に沿って交互に配置した場合を示しているが、両者の配置状態は必ずしも図５の実施形態に限られるものではなく、ランダムに混合配置されてもよいものである。ここで、抗菌剤１２としては、銀または銀化合物を添着した活性炭が用いられる。このような抗菌剤１２を流路８内に混合充填することによって、流路８内での細菌繁殖を防止することができる。
図６は、カルシウム剤１３が充填された流路８及びバイパス流路９の下流側に中空糸膜１４を配置した場合を示している。他の構成は図３の実施形態と同様である。この実施形態では、合流部１０の下流に不織布７′及びメッシュフィルター２０′を介して中空糸膜１４が配置されている。この中空糸膜１４により、ミネラル添加された浄水中に含まれる濁り成分や細菌を効率良く除去することができるようになる。
図７は本発明の実施形態の一例を示し、不織布７の下流側であって、カルシウム剤１３が充填された流路８及びバイパス流路９の上流側にミネラル石１５を配置した場合を示している。他の構成は図６と同様である。このミネラル石１５は不織布７の下流側にその略全面に亘って層状に形成されており、例えば麦飯石１５ａとサンゴ化石１５ｂとの２層構造を有している。なお、これ以外に例えば医王石等を用いることもできる。しかして不織布７と両流路８，９との間に層状のミネラル石１５を配置することで、不織布７の整流効果を増加させることができ、さらにミネラル石１５が溶けることによって浄水中にカルシウム以外のミネラル成分（例えばマグネシウム、シリカ、カリウム等）の添加を行うことができる。
さらに本実施形態では、図８及び図９に示すように、不織布７の上流側に、止水状態時に水の逆流を防止する逆止弁１６を配置している。図８は逆止弁１６が開位置（通水状態）にある状態を示し、図９は逆止弁１６が閉位置（止水状態）にある状態を示している。他の構成は図７と同様である。止水状態時には逆止弁１６が働いてカートリッジ３内に充満した滞留水によりさらにミネラル分の溶解が大きくなり、カルシウム以外のミネラル分を多く含んだ水が得られるようになり、またカートリッジ３への通水を止めている間は、カートリッジ３内に滞留水を充満させることができ、一度の通水（ワンパス）では溶解しづらいミネラル石１５でも滞留水によってミネラル分の溶解が可能となる。
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のうち請求項１記載の発明は、上流側に不織布を配置し、不織布の下流側にカルシウム剤が充填された流路とこの流路を迂回するバイパス流路とを設け、両流路の下流側に合流部を設け、カルシウム剤が充填された流路内の通水量がバイパス流路内の通水量よりも少なくなるように、流路の入口孔と出口孔、及びバイパス流路の入口孔と出口孔の流量比率を設定し、不織布の下流側であってカルシウム剤が充填された流路及びバイパス流路の上流側に、ミネラル石を配置すると共に、不織布の上流側に、止水状態時に水の逆流を防止する逆止弁を配置して成るから、水道水等の原水は、不織布にて一定流に整流された後、カルシウム剤が充填された流路及びバイパス流路内にそれぞれ流入されるので、不織布によって通水初期の動圧が干渉され、さらにバイパス流路においても通水初期の動圧が干渉される結果、カルシウム剤が充填された流路に対する通水初期の動圧の影響が小さくなり、カルシウム剤の溶け過ぎを防止でき、カートリッジの寿命を長く伸ばすことができる。しかも、カルシウム剤が充填された流路内の通水量が少なくなるように流路の入口孔と出口孔、及びバイパス流路の入口孔と出口孔の流量比率を設定することで、カルシウム剤の溶け過ぎを一層防止でき、結果、カルシウム剤が安定的に溶けるような水量となり、浄水カートリッジの寿命を長く伸ばすことができると同時に、カルシウム剤が充填された流路を通過したミネラル添加された浄水とバイパス流路を通過した原水とを両流路の下流側の合流部で合流させたことによって、カルシウム濃度が一定となり、カートリッジの寿命末期までカルシウム濃度一定の浄水が安定して得られるようになる。
また、上記不織布の下流側であって、カルシウム剤が充填された流路及びバイパス流路の上流側に、ミネラル石を配置したから、ミネラル石によって、不織布の整流効果が増し、さらに浄水中にカルシウム以外のミネラル成分、例えばミネラル石に含まれるマグネシウム、シリカ、カリウム等の添加を行うことができる。
さらに不織布の上流側に、止水状態時に水の逆流を防止する逆止弁を配置したから、止水状態時に逆止弁が働いて、カートリッジ内に充満した滞留水によりさらにミネラル分の溶解が大きくなり、カルシウム以外のミネラル分を多く含んだ水が得られるようになり、しかもカートリッジへの通水を止めている間は、カートリッジ内に滞留水を充満させて、ワンパスでは溶解しづらいミネラル石でも滞留水によってミネラル分の溶解が可能となる。
また請求項２記載の発明は、請求項１記載の効果に加えて、バイパス流路に残留塩素除去剤を充填したから、バイパス流路を通過する原水の残留塩素（カルキ臭）を効率良く除去でき、カルシウム濃度が一定でしかもカルキ臭が除去された浄水が容易に得られるようになると共に、カルシウム剤が充填された流路とバイパス流路とに流れる流量の比率の設定も容易となる。
また請求項３記載の発明は、請求項２記載の効果に加えて、残留塩素除去剤を亜硫酸カルシウムとしたから、高流速下においてもバイパス流路内に充填した亜硫酸カルシウムによって残留塩素（カルキ臭）を除去することができ、またバイパス流路を通過する原水にもカルシウムを添加することができるようになる。
また請求項４記載の発明は、請求項１記載の効果に加えて、カルシウム剤が充填された流路に抗菌剤をカルシウム剤と混合して充填したから、抗菌剤によってカルシウム剤が充填された流路内の細菌繁殖を防止することができる。
また請求項５記載の発明は、請求項１記載の効果に加えて、カルシウム剤が充填された流路及びバイパス流路の下流側に中空糸膜を配置したから、中空糸膜により、ミネラル添加された浄水中に含まれる濁り成分や細菌を効率良く除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の基本概念を説明する断面図である。
【図２】  同上のミネラル添加型浄水器の断面図である。
【図３】  他の基本概念を説明する断面図である。
【図４】  更に他の基本概念を説明する断面図である。
【図５】  更に他の基本概念を説明する断面図である。
【図６】  更に他の基本概念を説明する断面図である。
【図７】  本発明の実施形態の一例を示す断面図である。
【図８】  同上の逆止弁が開位置（通水状態）にある状態を示す断面図である。
【図９】  同上の逆止弁が閉位置（止水状態）にある状態を示す断面図である。
【符号の説明】
Ａ    ミネラル添加型浄水器
３    カートリッジ
７    不織布
８    カルシウム剤が充填された流路
９    バイパス流路
１０  合流部
１１  残留塩素除去剤
１１ａ亜硫酸カルシウム
１２  抗菌剤
１３  カルシウム剤
１４  中空糸膜
１５  ミネラル石
１６  逆止弁
【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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