JP5222149B2 - 液体容器用フィルターカートリッジ - Google Patents

Description

この発明は、独立請求項の前提部分に記載した特徴を有する液体容器用フィルターカートリッジに関するものである。

この発明は、好ましくは、しかしそれに限定されるわけではないが、市街地の上下水道網から消費を目的として取り入れられる水を浄化するための家庭用の液体容器および／またはフィルターに使用される。

この種の液体容器は、典型的には、浄化されるべき水を収集するための第１容器と、適切なパイプを介して第１容器に連通し、その中に適切なフィルターカートリッジを収容している第２容器とを備える。第１容器に流入した水は、一般的には、単純に重力によってフィルターカートリッジを通過するように流れ、第２容器内に流れ込む。第２容器内に集められた水は、使用に供される。フィルターカートリッジはチャンバーを備え、このチャンバー内には、活性炭および／またはイオン交換機能を持つ樹脂をベースとしたフィルター材料が含まれている。水は、チャンバーを通過して浄化され、液体容器の第２の容器内に流れ落ちる。

水の浄化の程度は、水と、カートリッジ内に存在するフィルター材料との接触時間に依存するので、水が液体容器の第１容器から第２容器へ通過する全ての段階において、接触時間はできる限り一定であるのが望ましい。しかしながら、このような理想的な状態は、従来の液体容器において実現するのが困難であった。水の浄化動作は、実際上、不連続なものであり、第１容器内にある浄化されるべき水の全てがほとんど即座に流れ、その後、第２容器内に流れ落ちる。

上記のような態様では、カートリッジを通過する水の流速（およびそれゆえにカートリッジ内に留まる時間）は時間と共に変化する。一般的には、それは、第１容器内にあってフィルターカートリッジに作用している水の柱の高さに逆比例する。それだけではなく、第２容器内に集められた浄化水は、高さ方向に見て、フィルターカートリッジのベースに到達し、それを超えることができる。そうなると、第１容器から第２容器へ向かう水の流れに対して逆向きの圧力を生じることになる。

より具体的に述べると、第１容器から第２容器へ流れる水の前半部分については、水とフィルターカートリッジとの接触時間が相対的に短く、後半部分の水については、相対的に長くなる。

このような現象を調整するために、種々の技術手法が提供されている。そのうちの一つは、カートリッジからの浄化水を、カートリッジが収容されているパイプに沿って戻し、穴を通して第２容器内に入るようにしている。穴は、第１容器の近くでカートリッジのベースよりも高い位置に形成されている。このような態様であれば、少なくとも、第２容器内の水から逆方向の圧力を受けるということを防止または制限することができる。

しかしながら、公知の液体容器から得られる成果は、満足できるものではなく、上述の欠点が実質的には解決されていない。

本発明は、上記の課題を解決することに向けられるものであり、そのために、上記の従来技術に関連して記載した限界を克服するように構造的および機能的に構成した液体容器用フィルターカートリッジを提供しようとするものである。

この発明の特徴および利点は、限定されない例示として図面を参照しながら記載する好ましい実施形態についての詳細な説明から、より良く理解されるであろう。

図において、水または液体を浄化するための家庭用液体容器（ｊｕｇ）が総括的に参照番号１で示されている。液体容器１は、本発明に従って構成されたフィルターカートリッジ１０を備える。

液体容器１は、レセプタクル（器）２を備える。レセプタクル２には、支持面２ａおよびハンドル３が設けられている。レセプタクル２内であって支持面２ａに対向する上部開口部分に、コンテナ（小容器）４が収容されている。コンテナのベース部には、パイプ５が設けられている。パイプ５はレセプタクル２に向かって開いており、それによって、液体容器１の第１容器６を形成するコンテナ４の内部空間と、液体容器１の第２容器７を形成するレセプタクル２の内部空間とを連通する。

フィルターカートリッジ１０は取り外し可能にパイプ５内に入れられている。第１容器６内に入れられた水は、重力の作用により、カートリッジ１０を通過してろ過され、第２容器７内に流れ込む。第２容器内に収集された水は、注ぎ口（ｓｐｏｕｔ）８を通して液体容器から注ぎ出される。

カートリッジ１０は、パイプ５内に実質的に隙間なくきっちりと収容されており、それによって、第１容器と第２容器との間の水がカートリッジを通過することなく漏出するのを防止している。

パイプ５は、支持面２ａに対してほぼ垂直な軸Ｘにそって位置しているので、ほぼ鉛直方向に位置していることになる。パイプ５は、好ましくは円形または楕円形断面を持つ円筒状の形態であり、第２容器７の方向に沿って僅かにテーパー状となるようにされている。したがって、浄化水の通路用に広い開口９を提供する。

カートリッジ１０は、簡単に押し込むだけでパイプ５内に嵌るようにパイプ５と同様な形態の主本体部１１を備える。主本体部１１内には、図２において明確化のために一部のみを示した粒状のフィルター材料１２が入っている。具体的には、フィルター材料１２は、主本体部１１内に形成された第１チャンバー１３内に入れられている。第１チャンバー１３には、水をフィルター材料１２に接触させるようにするための入口１４が設けられている。入口１４に対して軸方向の逆の位置にある第１チャンバーの端部には、底壁１５が設けられている。水は、第１チャンバー１３を通過すると、落下して底壁１５から排出される。

底壁１５は、好ましくは、複数個の貫通穴１５ａを有している。貫通穴の寸法は、以下の動作を行い得るような大きさにされている。すなわち、水は排出されるが、同時に、フィルター材料１２が第１チャンバー１３から外に出ないようにする。

カートリッジ１０は、さらに、第２チャンバー１６を備える。第２チャンバー１６は、第１チャンバー１３に連通し、かつ第１チャンバー１３の直下の下流に配置される。したがって、第２チャンバーは、底壁１５から排出された水を収集する。

第２チャンバー１６は、底壁１５に対向する側に、ベース１７を有しており、このベース１７は、底壁１５に対してほぼ平行な位置関係となっている。

本願発明の第１の特徴として、第１チャンバー１３および第２チャンバー１６と同軸である円筒形状のスリーブ状部材１８が、ベース１７から底壁１５に向かって延びている。スリーブ状部材１８およびベース１７は、通路１９によって貫通されている。通路１９は、軸線Ｘに沿って延び、スリーブ状部材１８の上部領域１８ａ（第２チャンバー１６の内部空間へ向かう方向）およびベース１７の領域（カートリッジ１０の外へ向かう方向）に位置する軸方向両端部が開口となっている。

この態様で、第１チャンバー１３から排出された水は、底壁１７に集まり、通路１９を通して第２チャンバー１６から排出される（それゆえに、カートリッジ１０から排出される）前に、必ずベース１７とスリーブ状部材１８の上端部１８ａとの間の距離に相当する最小高さに達する。

スリーブ状部材１８はベース１７に対して中心に位置し、スリーブ状部材１８の直上に位置する底壁１５の部分には、開口１５ａが設けられていない。

好ましくは、スリーブ状部材１８は、第１チャンバー１３の底壁１５と第２チャンバー１６のベース１７との間の距離の少なくとも半分に等しい高さまで、第２チャンバー１６内を延びている。好ましくは、上記の距離は２〜１０ｍｍの間であり、スリーブ状部材１８は、１〜８ｍｍの間であり、通路１９の直径は０．５〜３ｍｍの間である。

上記の寸法は、例示的なものであり、カートリッジ１０の幾何学的特徴および動作特性に応じて変更される。

スリーブ状部材１８をベース１７の種々の領域から延びるようにしても良いし、その数を２以上にしても良い。

図１〜図３に示した本発明の第１実施形態において、好ましくは樹脂材料の射出成型によって得られる主本体部１１は、第１および第２チャンバー１３，１６の両者の外側表面および第１チャンバー１３の底壁１５を形成している。図３において参照番号２０で総括的に示されるストッパは、それゆえに、主本体部１１に取り外し可能に係合し、第２チャンバー１６の底壁１７を形成している。ストッパ２０は、スリーブ状部材１８およびこれに心合わせして延び主本体部１１に係合し得る環状カラー２１を備える。具体的には、カラー２１上で隆起した部分２３の領域で、主本体部１１に係合する。主本体部１１は、係合状態において、カラー２１から外方に延びるストッパ２０のリップ２２に押し付けられて位置決めされる。

図４に図解的に示す第２実施形態において、主本体部１１は、第１チャンバー１３の外側表面および底壁１５を形成している。それゆえに、図４において総括的に参照番号３０で示すビーカー状要素は、主本体部１１に取り外し可能に係合し、第２チャンバー１６の外側表面およびベース１７を形成する。上記の例と同様に、ビーカー状要素３０は、スリーブ状部材１８と、周縁から延びて主本体部１１に係合し得るカラー３１とを備える。この場合、主本体部との係合は、第１チャンバー１３の外側表面の領域において行われる。

図５に示す第３実施形態において、主本体部１１は、第１および第２チャンバー１３，１６の外側表面および第２チャンバー１６のベース１７を形成している。

それゆえに、底壁１５は、主本体部１１の内側に取り外し可能に挿入される。好ましい点として、底壁１５には、底壁の周縁から延びるカラー４１が設けられており、それによって、底壁１５はベース１７に支えられて位置決めされる。また、底壁１５とベース１７との間には、所望の距離が維持される。

底壁１５は、主本体部１１の内部表面に円周状に設けられ、かつ底壁１５にスナップ嵌合し得る隆起部４２によって、所定位置に保持される。

図６に示す第４実施形態は図４の実施形態とほぼ等価なものであるが、この実施形態では、主本体部１１は、第１チャンバー１３の外側表面および底壁１５を形成している。総括的に参照番号５０で示すビーカー状の要素は、第２チャンバー１６の外側表面およびベース１７を形成しており、主本体部１１に取り外し可能に係合している。ビーカー状の要素５０は、スリーブ状部材１８に代えて、カートリッジから流出する流れを絞るための穴または通路５１を有している。ビーカー状要素５０は、ストッパとして作用するものであり、浄化されるべき水の物理的および化学的パラメータを考慮してカートリッジから流出する流れを調節するために、異なった直径の複数の穴５１を絞るための他の同様な要素で置換えられ得る。

図７に示す他の実施形態において、絞り穴６２が設けられているストッパ６１用の座６０は、第２チャンバーのベース１７に設けられている。好ましくは、ストッパ６１は、座６０に取り外し可能に係合している。このストッパは、異なった直径の複数の穴を有する他のストッパに置換えられ得る。好ましい実施形態において、ストッパ６１は、外周フランジ６３を有しており、ベース１７の表面を延長させるように座６０内に面一となるように組み込まれる。ストッパ６１の取り外しおよび交換を容易にするために、座６０には窪み６４が設けられており、それによってフランジ６３の取り扱いをより容易にしている。

上述したように、通路内の水は、カートリッジ１０を通過し、さらに重力によって底壁１５に形成された貫通穴１５ａを通過して第１チャンバー１３から第２チャンバー１６へ向かう。第１チャンバー１３では、水はフィルター材料１２と接触することによって浄化される。

水は、ベース１７に集まり、少なくともスリーブ状部材の高さと等しい液体の上面を形成した後に、通路１９を通って第２チャンバー１６から排出される。一方、残留した量の空気は、第２チャンバー１６の上部に残る。

本願の出願人は、液体容器の第１容器と第２容器との間を通過する水の排出時間における変化を測定するためのテストを行った。

そのテストを実行するにあたり、同じ液体容器を用いて、同じ量の初期の水を容器内に注ぎ、初期の水の連続体が第２容器内に入るまでの必要な時間を測定した。第１の一連のテストにおいて、液体容器内に従来のカートリッジを配置し、第２の一連のテストにおいて、液体容器内に本発明に従ったカートリッジを配置した。

これらのテストは、水の第２の部分、第３の部分およびその後の部分に対して、水の第１（初期）の部分が占める時間の相違が、本発明に従ったカートリッジを液体容器内に配置することによって、かなり減少しているという驚くべき成果を示した。換言すれば、本発明のカートリッジは、液体容器の第１の容器から第２の容器への水の流れをほぼ規則正しくし、水とフィルター材料との接触時間を、第１容器内に入る水および第２容器内に存在する水の量という限定された態様に僅かに依存するだけにする。

それゆえに、本発明は、従来技術に基づいて記載した問題点を解決し、同時に、液体容器内に入った全ての水を均質に浄化する可能性を含めて他の多くの利点を与える。本発明の第２の利点は、フィルターカートリッジがより精密で正しい寸法を有することができるというように構成され得るということである。

本発明に従って構成されたフィルターカートリッジを備える液体容器の図解的縦断面図である。 図１のカートリッジの拡大縦断面図である。 図２のカートリッジの拡大詳細断面図である。 図３と同様な図であり、図２のカートリッジの変形例を示す図である。 図３と同様な図であり、図２のカートリッジの変形例を示す図である。 図３と同様な図であり、図２のカートリッジの変形例を示す図である。 図３と同様な図であり、図２のカートリッジの変形例を示す図である。

Claims (15)

1. 水または液体を浄化できるフィルター材料（１２）が設けられ、通過する水が前記フィルター材料と接触できるようにするために入口（１４）および出口（１５ａ）を有している第１チャンバー（１３）と、
   前記第１チャンバーから排出される水を集めるために前記第１チャンバーに連通し、さらに水を外へ排出するための開口（１９）を有する第２チャンバー（１６）とを備えた液体容器（１）用フィルターカートリッジ（１０）において、
   前記排出開口（１９）は、前記第１チャンバー（１３）の出口（１５ａ）よりも低く、且つ、前記第１チャンバーから排出された水を集める前記第２チャンバー（１６）のベース（１７）よりも高い位置で、第２チャンバー内に開口を有し、
   前記出口（１５ａ）は、前記第１チャンバー（１３）の底壁（１５）に設けられ、前記底壁（１５）のうち前記排出開口（１９）の直上部分には設けられないことを特徴とする、フィルターカートリッジ。
2. 少なくとも一つのスリーブ状部材（１８）が、前記第２チャンバー（１６）のベース（１７）からその内部に向かって延び、
   カートリッジからの前記排出開口は、前記スリーブ状部材および前記ベースに形成された通路によって構成され、
   前記通路は、その一方端が前記ベースから離れた位置で前記第２チャンバーの内部で開口し、その他方端が前記ベースを通過してカートリッジの外部で開口している、請求項１に記載のフィルターカートリッジ。
3. 前記スリーブ状部材（１８）は円筒形状であり、前記通路（１９）は、前記円筒形状スリーブ部材を軸方向に通過して延びている、請求項２に記載のフィルターカートリッジ。
4. 前記第１および第２チャンバー（１３，１６）は、前記第１チャンバーの底壁（１５）によって分離されている、請求項１〜３のいずれかに記載のフィルターカートリッジ。
5. 前記第２チャンバー（１６）のベース（１７）および前記第１チャンバー（１３）の底壁（１５）は、互いに対してほぼ平行な位置関係である、請求項４に記載のフィルターカートリッジ。
6. 前記第１チャンバー（１３）の底壁（１５）および前記第２チャンバー（１６）のベース（１７）は、２〜１０ｍｍの間隔だけ互いから離れている、請求項４または５に記載のフィルターカートリッジ。
7. 前記カートリッジからの排出開口（１９）は、前記第２チャンバーのベース（１７）と前記第１チャンバーの底壁（１５）との間の距離の少なくとも半分に等しい距離だけ、前記第２チャンバーのベース（１７）から離れた位置にある前記第２チャンバー（１６）内に開口している、請求項４〜６のいずれかに記載のフィルターカートリッジ。
8. 前記カートリッジからの排出開口（１９）は、前記第２チャンバーのベース（１７）から１〜８ｍｍの距離だけ離れた位置にある前記第２チャンバー内に開口している、請求項４〜７のいずれかに記載のフィルターカートリッジ。
9. 前記通路（１９）は、０．５〜３ｍｍの直径の断面を有している、請求項２〜８のいずれかに記載のフィルターカートリッジ。
10. 前記第１チャンバーの底壁（１５）は、前記フィルター材料（１２）を支持し且つ保持するための複数個の貫通穴（１５ａ）を備えている、請求項４〜９のいずれかに記載のフィルターカートリッジ。
11. 前記第１および第２チャンバーの外側表面および前記第１チャンバーの底壁（１５）を形成する主本体部（１１）と、前記第２チャンバーのベース（１７）を形成するために前記主本体部に取り外し可能に固定されるストッパ（２０）とを備える、請求項１〜１０のいずれかに記載のフィルターカートリッジ。
12. 前記第１チャンバーの外側表面および底壁（１５）を形成する主本体部（１１）と、前記第２チャンバー（１６）のベース（１７）および外側表面を形成するために前記第１チャンバーの底壁の側において前記主本体部（１１）に取り外し可能に固定されるビーカー状要素（３０）とを備える、請求項１〜１０のいずれかに記載のフィルターカートリッジ。
13. 前記第１および第２チャンバーの外側表面および前記第２チャンバーのベース（１７）を形成する主本体部を備え、
    前記第１チャンバーの底壁（１５）は、前記第１チャンバーを前記第２チャンバーから分離できるようにするために前記主本体部（１１）の内側に圧力嵌めされている、請求項１〜１０のいずれかに記載のフィルターカートリッジ。
14. 浄化されるべき水を集めるための第１容器（６）と、フィルターカートリッジ（１０）が内部に収容されているパイプ（５）を介して前記第１容器に連通している浄化水収集用第２容器（７）とを備えた、液体および水を浄化するためのフィルター容器（１）において、
    前記フィルターカートリッジは、請求項１〜１３のいずれかに記載したものである、フィルター容器。
15. 水または液体を浄化することのできるフィルター材料（１２）が設けられ、通過する水を前記フィルター材料に接触させるために入口（１４）および出口（１５ａ）を有する第１チャンバー（１３）と、
    前記第１チャンバーから排出された水を集めるために前記第１チャンバーに連通し、さらに水を外に排出するための開口（１９）を有する第２チャンバー（１６）とを備えた液体容器用フィルターカートリッジにおいて、
    前記第２チャンバー（１６）のベースに取り外し可能に取り付けられるストッパ（６１）をさらに備え、
    前記排出開口（１９）は、前記ストッパ（６１）に設けられて絞り穴を形成し、前記第１チャンバー（１３）の出口（１５ａ）よりも低く、且つ、前記第２チャンバー（１６）のベースよりも高い位置で、前記第２チャンバー（１６）内に開口を有し、
    前記出口（１５ａ）は、前記第１チャンバー（１３）の底壁（１５）に設けられ、前記底壁（１５）のうち前記排出開口（１９）の直上部分には設けられないことを特徴とする、フィルターカートリッジ。

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