JP2013158658A - 携帯用簡易型浄水器 - Google Patents

Abstract

【課題】特にオフィスや書斎、勉強部屋などに置かれたコップや茶碗の代わりに使用でき、短時間で浄化できる簡単な浄化機構を備えたコップ型の携帯用簡易型浄水器を安価に提供する。
【解決手段】貯水部を有するカップ状の容器本体10と、浄水剤が収容された浄水カートリッジ20と、該カートリッジ20を固定保持するカートリッジホルダー30とを備え、携帯用簡易型浄水器1を振とうして同容器本体10内を流動する水を浄化する。前記浄水カートリッジ20は通水孔23a,24aを有している。当該浄水カートリッジ20を前記カートリッジホルダー30と前記カップ型容器本体10との間で交換可能に挟着固定する固定手段を有している。
【選択図】図２

Description

本発明は、水道水や井戸水などの原水が容器本体の内部で短時間に飲用水としての水質基準を満足する浄化処理がなされ、その浄化水を容器本体から直接飲むことができる携帯用の簡易型浄水器に関する。

一般的な携帯用の簡易型浄水器には、大別して２種類の浄水方式が知られている。一つ目は原水を浄水器の貯水容器に集め、この原水をポンプ手段を介して加圧し、容器内に収容されている活性炭やゼオライトなどの浄化剤に接触させて塩素や臭気を吸着させて、異臭を取り除くとともに、中空糸膜を通して微細な菌類や微生物を濾過して浄化するものであり、二つ目は浄水器の貯水容器に内部に活性炭などの浄化剤を収納した和紙や不織布などからなる袋体、或いは金網からなる水透過性容器を直接浸漬し、重力を利用して袋体や水透過性容器の内外に出入りする原水を浄化剤に接触させて浄化するものである。提案されている携帯用の簡易型浄水器の大半は、これらの方式を採用している。

一つ目の浄水方式の具体例として、例えば特開平６−３３５６７１号公報（特許文献１）、特開平１０−１３７７４０号公報（特許文献２）、特開２０００−３０１１３９号公報（特許文献３）、特開２００３−３１１２６３号公報（特許文献４）などが挙げられ、二つ目の浄水方式の具体例としては、例えば特開昭６２−１４９３９５号公報（特許文献５）、特開昭６２−２２７４８９号公報（特許文献６）、特許第３４９５９９３号公報（特許文献７）などを挙げることができる。

特許文献１によれば、貯水容器である有底の中空円柱状容器本体が各種合成樹脂からなる薄肉の軟質材料で作られ、この容器本体の口部開口に接続・離脱可能な浄水部を接続し、原水が満たされた容器本体を指で搾圧して、原水を浄水部の水流出開口に向けて押し出す。この押し出しの途中にて原水が中空糸膜及び活性炭に接触しながら流れて、濾過と吸着の浄化処理がなされ、浄水が作り出される。特許文献４により提案されている浄水器も特許文献１と浄水方式は同じであるが、活性炭と中空糸膜とを流れる原水の流れの順序が逆になっている。

また、特許文献２によれば、容器本体が蛇腹状に形成され、その伸縮性を生かしてハンドルを手で操作して容器本体を伸縮させ、取水バルブとドレンバルブとを必要に応じて切り換え、原水を取水源から取水し、或いは浄水をドレンさせる。

一方、特許文献３によれば、上側容器と下側容器とがネジ嵌合により分離可能とされ、上側容器の上部にはポンプレバーを突出させている。また、上側容器のポンプ部に水封状態で連通する浄水吐出ノズルを有している。下側容器には原水導入口が形成され、同下側容器の内部に浄水カートリッジが格納されている。前記原水導入口には原水導入用ホースが挿通され、同ホースの一端を前記カートリッジの原水入口に連結して、同ホースの他端を原水中に没してポンプレバーを操作する。原水を前記ホースを介して浄水カートリッジ内へと導入し、原水を浄化したのち、前記浄水吐出ノズルから吐出させる。

上記特許文献５では、活性炭やイオン交換樹脂などの浄水能を有する物質を、例えば和紙や不織布からなる透水性の膜状物で包んだ浄水パックを水に浸漬して水の浄化を行っている。なお、同特許文献５には、前記パックの使用に際して、やかんなどの容器内の原水に浸漬した前記パックを揺り動かし、又は容器内の水道水を攪拌することにより、塩素の吸着能率が上がる旨が記載されている。

特許文献６もまた浄水能を有する物質を不織布からなる袋体に収納して、これを原水に浸漬して水を浄化している。このときの浄水能を有する物質に活性炭とＬ−アスコルビン酸及び／又はＬ−アスコルビン酸塩とを含む浄水剤が使われる。また、同文献６では、前記浄水能を有する物質が入った不織布からなる袋を単に水中に浸漬するだけでは浮き上がってしまい、浄化効率が低くなるため、前記袋体を球状の金属製網体からなる沈降具に収容して、これを原水に入れて沈降させ、原水を浄化している。

上記特許文献７の浄活水器は、ペットボトルと同様の形状をもつボトル型容器本体と、ボトル型容器に収納と取出しができる全体に透水開孔を有するカプセルとから構成される。同カプセルは、金属板を使って両端が天蓋部と底部を有する有孔円筒状に成形し、前記金属板の合わせ目を割れ目として残し、外から力が加わらない自然状態では、前記カプセルはボトル型容器本体の呑口開口を通過できない大きさを有しており、その弾性に抗して内側へ押圧することにより前記割れ目の幅を縮小させて前記呑口開口を通過させる。このカプセルには、原水の浄化と活性化とがなされる浄活水剤が収納された前記カプセルをボトル型容器内の原水中に浸漬して浄活水化する。ボトル型容器内のカプセルは呑口よりも大きいため、呑口から抜け出ることがなく、ボトル型容器内に確実に保持される。

特開平６−３３６５７１号公報 特開平１０−１３７７４０号公報 特開２０００−３０１１３９号公報 特開２００３−３１１２６３号公報 特開昭６２−１４９３９５号公報 特開昭６２−２２７４８９号公報 特許第３４９５９９３号公報

ここで、特許文献１〜４により提案されている携帯用簡易型浄水器は、いずれもポンプ機能を利用しているため、必然的に浄水器の構造が複雑になる傾向にあり、部品点数も必然的に多く、その組み付け及び分解作業に煩雑なものが多く、生産コストの増加につながりやすく、製品価格への影響も大きい。その点、特許文献５〜７によって提案された携帯用簡易型浄水器は、構造が簡単であるがため、部品点数も少なく材料費や製作費も比較的低く抑えることができる。これらの課題に加えて、例えば特許文献１の携帯用簡易型浄水器では、その構成から全ての構成部品が使い捨ての対象となっており、資源の再利用を考えたとき更なる改良が望まれる。

ところで、一般に浄水時間を短縮するには浄水剤と原水との接触を多くすることが有効であることが知られている。そこで、例えば上記特許文献５によれば、原水中の残留塩素の吸着効率を上げるため、原水に浸漬した浄水用パックを揺り動かすか、或いは原水を攪拌することが良いとしている。しかるに、この特許文献５のような携帯用簡易型浄水器にあって、浄水用パックを揺り動かしたり、原水を攪拌しようとすると、容器の蓋を取り外して外から攪拌具を原水中に挿入して、攪拌具を操作する必要があり、周辺に原水が飛び散る虞れが多い。一方、例えば特許文献７のボトル型携帯用浄活水器は、その容器本体が飲み口の小さなペットボトル型であるため、蓋付き容器内部の原水中に入れられた浄活水用カプセルを攪拌具を用いて揺り動かし、或いは原水を攪拌すること自体が難しいだけでなく、いざカプセルを容器本体から取り出そうとしても、カプセルを外からの力で変形させることも難しく、全くの使い捨て用に作られている。

一方、前記特許文献７にも記載されていると同様に、特に市街地のオフィスや書斎、勉強部屋などにあって、清浄化された飲用水を飲みたいとき、近くのお店まで出掛けて飲用水などのボトルや缶を買い求めることが面倒なため、最近は屋内に引かれた水道水を直接飲用水として飲用するケースが増えてきている。しかして、このようにオフィスや自宅などで一気に飲む水の量は、精々コップや茶碗一杯ぐらいであって、それ以上の量は飲みきれないし、残った水は次に飲むときまで、机などの上に置きっ放しにすることが多い。しかも飲みたいと思うと、直ぐにでも飲みたくなるのが常である。

近年の浄化技術の発展は著しく、水道水を飲用に供しても健康上には特に影響を及ぼすことは少なくなったが、大型の浄化設備で大量に処理された多くの浄水、特に水道水には塩素消毒が施されており、更には塩素消毒が施された浄水には発癌性をもつと言われるトリハロメタンの発生の懸念がある。また水源となる湖沼や河川の富栄養化の下で繁殖する藻類等の微生物の代謝によるかび臭さや、残留塩素から発せられるカルキ臭さなども飲用には適さない。そのため、前述のようなコップ等で飲む水道水は更に浄化して、残留塩素の量をより低減させると同時に微生物を除去して嫌な臭いを短時間で効率よく排除する必要がある。

本発明は、特にオフィスや書斎、勉強部屋などに置かれたコップや茶碗の代わりに使用でき、短時間で浄化できる簡単な浄化機構を備えたコップ型の携帯用簡易型浄水器を安価に提供することを目的としている。

本発明者等は、上記目的を達成すべく様々な検討を重ねた。コップ程度の大きさをもつ浄水器にあって、浄化速度と浄化効率を高めるには、浄水器の内部に収容する浄水剤自体の表面積をできるだけ大きくし、その表面に水道水を素早く効率的に接触させる必要がある。また、浄水剤自体は安価であり、塩素や臭みを素早く効率的に吸着するものでなくてはならない。かかる要求を満たす浄水剤としては、活性炭やイオン交換樹脂などが好適である。これらの材料は、様々な形状に形成することが可能である。例えば、粉末状、微粒子状、或いは繊維状や、大きさの異なるブロック状に成形できる。しかるに、粉末に形成すると、水中における均一に分散させることが難しく、その取り扱いが煩雑化する。またブロック状であると、水との接触面積が小さくなる。こうした事情を考慮すると、微粒子状であることが好ましい。

ところで、容器本体に入れられた水道水中に微粒子状の活性炭などを直接浸漬すると、上部に浮き上がってしまい、浄化が均等になされずに偏ってしまうばかりでなく、容器から直接浄水を飲もうとすると、活性炭の微粒子が浄水と一緒に口の中に入ってしまい、飲むたびに違和感が伴う。しかるに、上記特許文献６に記載されているように、微粒子状の浄水剤を紙や不織布の袋体に収納した上で、その袋体を水道水に浸漬しても水中を降下せず、敢えて沈ませようとする場合には、同じく水中を漂うだけであり、前記特許文献６の浄水器のように、浄水とは関わりない沈降具のような余分な物を加えなければならなくなる。

更に、静置された容器本体に入っている水中に、活性炭などの浄水剤が収納された浄水用パックを単に浸漬するだけでは、水の流動がないため容器本体内の水全体を浄水剤に接触させることが難しくなる。これを効率的に接触させるには、上記特許文献５に記載されているように、浄水用パックを浄水中で積極的に揺らすか、水を攪拌させて、パック内外への水の流動を促すことが望ましい。ここで、通常の家庭用などの簡易型浄水器は容器本体が大きく静置した状態で使われるのが一般的である。

本発明の携帯用簡易型浄水器は、上述のように、その形状と大きさとを家庭や職場などで身近におくコップや茶碗程度の形状と大きさとすることを前提であって、浄水器を手に持って容器ごと揺らす（振とうする）ことができることから、水と浄水剤とを効率的に接触させることができる。ただし、浄水器自体が小さくなるために手に持って振りやすくなるが、容器本体中の水が飲み口から外にこぼれやすくもなる。これを防ぐには、浄水器の飲み口に取り外し可能でシール性の高い蓋を取り付ける必要がある。ここで振とうとは浄水器を手に持って揺らす動作を言う。

更に、容器本体に収容する粒子状の浄水剤が容器内外を移動しない容器、すなわち透水可能でかつ浄水剤が通過できない透水孔を有する浄水カートリッジを使用することが望ましい。この浄水カートリッジは剛体から構成されている場合と、多少剛性のある紙や不織布などのメッシュ材から構成することもできる。しかして、これらの浄水カートリッジが浄水器本体の内部で自由に動けるようにする、例えば浄水カートリッジが剛体からできている場合には、この浄水カートリッジが浄水器の容器本体内で自由に移動できるため、浄水カートリッジが浄水器本体（容器本体）の内面にぶつかり、容器本体及び浄水カートリッジの双方が損傷しやすくなる。また、例えば浄水カートリッジが剛性ある容器又は不織布などで構成されている場合には、カートリッジ内の浄水剤が浄水カートリッジの動きに連れて動き回るため、振とう動作によって浄水カートリッジの内外をメッシュを通して交換されるはずの水の移動量が所望の量に達せず、浄化にムラが生じやすくなり、また均等に浄化されるまでには振とう時間が長くなる。

そこで、本発明にあっては、前記浄水カートリッジを浄水器本体である容器本体に固定することが重要である。この浄水カートリッジは、前述のような剛体であれば、その内部に収納される浄水剤だけを取り出し廃棄することもできるが、通常はカートリッジ及び内部の浄水剤とを一体化したまま、全体を交換可能とする構成が採用される。このカートリッジ全体を交換可能にするために、例えばカートリッジ自体を成形が容易で剛性のある熱可塑性合成樹脂にて構成するとよい。

ところで、上述のように、浄水器を手に持って所要時間振とうさせ、浄水器の本体である容器本体に固定された前記浄水カートリッジを一緒に動かす場合、その浄水カートリッジに収納される浄水剤はカートリッジ内をある程度自由に動き回れることが望ましい。このときのカートリッジ内に収納される微粒子状の浄水剤は、粒状のまま直接カートリッジに投入される態様と、粒子状の浄水剤を一旦メッシュ材からなる袋体に封入し、その袋体をカートリッジに収容する態様とがある。いずれの態様にあっても、浄水カートリッジに収納される浄水剤がカートリッジ内をある程度自由に動き回れることが必要である。しかしながら、浄水剤が水中を自由に動きさえできれば浄化が効率よく行われるとも限らないことが分かった。

本発明は、これらの点にも着目して開発されている。すなわち、上述のとおり、カートリッジ内における浄水剤の充填量が多すぎると、浄水剤の自由な動きが抑制される一方で、余りにも充填量が少ないと、水との接触面積自体が少なくなるため、所望の時間内で所望の浄水化処理をなし得なくなる。そこで、この点をも含めて幾多の実験を重ねた。その結果、この浄水処理の効率化に影響する要因として、浄水カートリッジ内における浄水剤の充填率の他にも、振とう時間や振とう速度が大きく係わっていることを知った。こうした様々な検討を重ねた結果、ようやく本発明に到達した。

本発明の基本構成は、貯水部を有する有蓋カップ型容器本体と、浄水剤が収容された浄水カートリッジと、該カートリッジを固定保持するカートリッジホルダーとを備え、有蓋カップ型容器を振とうして同容器内を流動する水を浄化する携帯用簡易型浄水器であって、前記浄水カートリッジは通水孔を有するとともに、当該浄水カートリッジを前記カート
リッジホルダーと前記カップ型容器本体との間で交換可能に挟着固定する固定手段を有してなることを特徴としている。

本発明にあって、前記容器本体の上端開口と蓋体との間にシール材が介装されることが重要であり、前記浄水カートリッジが底部を有する剛性ある中空筒体から構成され、中空筒体の本体周面に複数の通水孔を有してなり、前記浄水剤はメッシュ材を介して前記中空筒体の内部に収納されていることが好ましい。前記メッシュ材が、粒状浄水剤の粒度以下のメッシュをもつ網物、織編物、不織布などのメッシュ材から構成されているとよい。また前記浄水剤は、前記メッシュ材からなる袋体に収納され、同袋体が前記中空筒体の内部に収容されることが望ましい。

また、本発明に係る携帯用簡易型浄水器の前記容器本体の底部に突出部を有し、前記浄水カートリッジの前記底部に凹陥部を有し、前記突出部と前記凹陥部との嵌合時、前記容器本体の底部が前記浄水カートリッジを下方から位置決め支持することが好ましい。更に、前記容器本体が前記カートリッジホルダーを保持するホルダー保持部を有し、前記カートリッジホルダーが前記浄水カートリッジを下方から挿入保持するカートリッジ保持部を有しているとよい。

更にまた、前記蓋体による前記容器本体の上端開口の閉塞時に、前記蓋体の下端面が前記カートリッジホルダーの上端面に密接し、前記浄水カートリッジを前記カートリッジホルダーを介して前記蓋体と容器本体との間に挟着保持するように構成することが好ましい。また、前記浄水カートリッジがカートリッジ蓋を有し、該カートリッジ蓋に複数の通水孔を形成しておくとよい。その通水孔の形成箇所は、蓋の上面は当然として、その周面にも形成可能である。前記容器本体と前記カートリッジホルダーとの保持位置は、前記容器本体の上端開口から下方に向けて５ｍｍ以上離間していることが好ましく、更には前記容器本体に収容保持される前記浄水カートリッジの上端高さが、前記容器本体の上端開口から下方に５ｍｍ以上低く設定されているとよい。

浄水カートリッジ内における粒子状浄水剤の充填率が、２０体積％より小さいと、容器本体内の水の量に対する浄水剤量の割合が小さくなり、水との絶対的接触面積が少なく、浄化時間が極めて長くなる。実験によれば、人が上記浄水器を手に持って、１００r.p.m の速度で振とうを続けたとき、１分間続けることが限度であることが分かっている。粒子状浄水剤の充填率が２０体積％以下の充填率では、１分間の振とう時間でも、全ての水に対して飲用水としての水質基準を満たすことは難しい。更に強く長時間振とうを続けると、粒子状の活性炭が傷つきやすくなり、微粉末の生成が激しくなる。一方、粒子状浄水剤の充填率が、９０体積％を越えると、水中における微粒子状の浄水剤の動きが鈍り、水が自由に浄水剤と接触しにくくなるため、水との接触面積も限られてしまい、９０体積％を越えて充填率を上げても水の浄化量は低減する。実験によれば、残留塩素の低減率に限ってみたとき最も理想的な充填率は６０体積％となる。

メッシュ材からなる袋体を介して浄水剤を浄水カートリッジに収納する場合は、浄水剤の入った袋体のメッシュを浄水剤の粒度より小さくする必要がある。因みに、本実施形態では浄水剤である活性炭の粒径は０．３ｍｍ、合成繊維フィラメントで織った網物の一目の開口は０．２ｍｍ角としている。もし浄水剤の袋体メッシュが浄水剤の粒度より大きいと、浄水剤が袋体の外に移動し、浄水器の容器本体内の浄水に混入してしまう。また、中空筒体からなる浄水カートリッジの周面には内外に水が通過しやすいように多数の通水孔が形成されている。この周面の通水孔を通して浄水カートリッジの内外を容器本体内の原水が通過して、中空筒体内の浄水剤と効率的に接触し浄化する。このとき、浄水カートリッジの天蓋部にも複数の通水孔を形成している場合には、周面又は天蓋部の通水孔を通し
て水が筒体内を横方向と縦方向に交差するようにして流動し、粒状の浄水剤を多方向へと移動させて、その接触の機会が増え、より効率的な浄化がなされる。

携帯容器本体の振とう速度と、原水中の遊離残留塩素低減率及び浄水剤の微粉量との間にも相関があり、例えば充填率が６０体積％以上で、振とう回転速度を１００r.p.m 以上にすると、遊離塩素除去率は８０％以上となる。一方、同じく充填率が６０体積％以上で、振とう回転速度が２００r.p.m 以下であれば、粒子状活性炭の微粉末が浄水容器内へと流出する量が２ＮＴＵ以下となる。浄水剤が活性炭（ＧＷ１０／３２）である場合、水道水を飲用に供するときは、その飲用水としての水質基準の上限は２ＮＴＵと定められている。

以上の点から、本発明の携帯用簡易型浄水器において、更に好ましくは粒状活性炭の充填率が６０〜９０体積％であって、容器本体の振とう回転速度が１００r.p.m 以上、２００r.p.m 以下、振とう時間を３０〜６０秒としたときの遊離塩素除去率は６６．０〜８５．０％となり、更には振とう回転速度が２００r.p.m で上記携帯容器を３０〜６０秒間振とうしたとき、活性炭が傷つき微粉末となって流出する発生量が２ＮＴＵ以下であれば、飲用に供しても違和感を感じさせない。

なお、本発明にあっては、人が浄水器を手に持って疲労を感じずに振とうできる時間の限度は６０秒としているが、微粉末の発生や振とう時間を考慮しなければ、振とう時間を長くすればするほど遊離塩素低減率を増やすことも可能である。また、水との接触面積を増やすには、浄水器の振とう回転速度を大きくすればよいが、あまり振とう回転速度を大きくすると内部の浄水剤も激しく動いて傷つき、微粉末の発生が著しくなる。

一方、本発明に係る携帯用簡易型浄水器は上記構成に加えて、容器本体とカートリッジホルダーとの保持位置を、前記容器本体の上端開口から下方に向けて５ｍｍ以上離間させるか、或いは前記容器本体に収容保持される前記浄水カートリッジの上端高さを、前記容器本体の上端開口から下方に５ｍｍ以上低く設定する場合には、容器本体に口を付けて浄水を飲むとき、唇や鼻が浄水カートリッジに触れることがなくなる。

本発明の携帯用簡易型浄水器の外観の一例を示す正面図である。 同携帯用簡易型浄水器の断面図である。 同浄水器を斜め上方から見た分解斜視図である。 同浄水器に収納固定される浄水カートリッジの正面図である。 前記浄水カートリッジの外観を示す分解斜視図である。 前記浄水器の内部に嵌め込まるカートリッジホルダーの斜視図である。 具体例１及び比較例１の結果を示すグラフである。 具体例２及び比較例２の結果を示すグラフである。 具体例３及び比較例３の結果を示すグラフである。

以下、本発明を好適な実施の形態に基づいて、図面と表とを参照しながら具体的に説明する。なお、本発明は以下に述べる実施形態に限るものではなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内において多様な変更が可能である。

まず本発明の代表的な実施形態である携帯用簡易型浄水器の構造について具体的に説明する。
図１は本発明の携帯用簡易型浄水器の外観の一例を示す正面図、図２は同断面図である。図３は前記浄水器を斜め上方から見た分解斜視図、図４は前記浄水器に収納固定される
浄水カートリッジの正面図、図５は同浄水カートリッジの外観を示す分解斜視図である。図６は前記浄水器の内部に嵌め込まるカートリッジホルダーの斜視図である。

図示実施形態に係る携帯用簡易型浄水器１は、カップ形状をもつ容器本体１０と、同容器本体１０に収納固定される浄水カートリッジ２０と、同浄水カートリッジ２０の上端部を上から保持するカートリッジホルダー３０と、容器本体１０の上端開口部（飲み口）に取り外し可能にバヨネット機構によって内嵌着される蓋体１１とを有している。この蓋体１１と前記容器本体１０の上端開口部との間にはシールリング１２が介装され水密性が保持される。上記容器本体１０は、例えばＡＳ樹脂から構成され、その上端開口（飲み口）の内周面に沿って突起１０ａ’が突出しており、容器本体１０の底面中央には下面とともに山形状をもつ突出部１０ｂが上方に向けて膨出している。上記蓋体１１の材質は、例えばＡＢＳ樹脂が使われている。また、カートリッジホルダー３０の使用材質はＭＢＳ樹脂としている。ただし、本発明における各部材の材質は、熱可塑性樹脂であれば特に図示例に限定されない。

本実施形態にあっては、前記蓋体１１は、前記容器本体１０の上端開口部に内側からバヨネット機構によって嵌着されているが、螺合による固定であってもよい。図示例によれば、容器本体１０の上端開口部には、上述のように４個の突起１０ａ’が形成され、前記蓋体１１における嵌着部外周面には、４個の前記突起１０ａ’がそれぞれ嵌着するためのカギ形状をした溝１１ａが形成されている。この蓋体１１が容器本体１０の上端開口部に嵌着すると、蓋体１１の下端は上記カートリッジホルダー３０の、後述する第１リング３１の上面に密接する。容器本体１０の底部には膨出された山形状の突出部１０ｂが上方に向けて突出している。

上記浄水カートリッジ２０は、有底中空筒体からなるカートリッジ本体２１と、同カートリッジ本体２１の上端開口に取り付けられるカートリッジ蓋２２とを備えている。前記カートリッジ本体２１は、その周面に沿って縦格子部２３と横格子部２４とが互いに隣り合って１８０°の位相差をもって配されている。縦格子部２３は縦長方形の複数列の第１開口（通水孔）２３ａを有しており、横格子部２４は横長方形の複数段の第２開口（通水孔）２４ａを有している。また、同浄水カートリッジ２０の上端開口部には、その外周面に沿ってリング状のフランジ部２１ａが突設されている。

このリング状のフランジ部２１ａの上面は、上記カートリッジホルダー３０を下から保持するために水平面とされている。また浄水カートリッジ２０の底部下面中央には、上記容器本体１０の底部に膨出する山形状の突出部１０ｂの先端を嵌め込むための凹陥部２１ｂが形成されている。浄水カートリッジ２０の前記リング状のフランジ部２１ａ上方の周縁部には、９０°の位相差をもって４個の係着孔２１ｃが形成されており、この係着孔２１ｃに上記カートリッジ蓋２２の後述する係着爪２２ｂが係着して、カートリッジ本体２１とカートリッジ蓋２２とを一体化する。

前記カートリッジ蓋２２は、図４及び図５に示すように、逆お猪口に近似する形状を有し、その下端開口は前記カートリッジ本体２１の上部開口と同一形状、同一寸法を有し、その開口周縁に沿って、カートリッジ本体２１に形成された４個の上記係着孔２１ｃの形成部位に対応する４ヵ所に都合４個の上記係着爪２２ｂが形成されている。この係着爪２２ｂは、前記カートリッジ蓋２２の下端開口部の周縁部内面から垂直下方に延出する垂直片２２ｂ’と、同垂直片２２ｂ’の下端から屈曲して放射方向に突出する爪片２２ｂ”とから構成されている。前記カートリッジ本体２１の上部開口を前記カートリッジ蓋２２により閉塞するには、各係着爪２２ｂに対応する係着孔２１ｃを対応させて、カートリッジ蓋２２の下端開口をカートリッジ本体２１の上部開口に突き合わせ状態で押し下げると、各垂直片２２ｂ’が弾性変形して、各係着爪２２ｂの爪片２２ｂ”が対応する係着孔２１
ｃに係着し、カートリッジ本体２１とカートリッジ蓋２２とが係着一体化される。

こうしてカートリッジ本体２１とカートリッジ蓋２２とが係着される前に、カートリッジ本体２１の内部に浄水剤となる粒状の活性炭やイオン交換樹脂を収容する。本発明にあっては、浄水剤を粒状のままカートリッジ本体２１に入れると、カートリッジ本体２１に形成される通水孔が浄水剤の粒度よりも大きいため、浄水剤がカートリッジ本体２１から外に移動するため、浄水剤を、図示は省略しているが、例えば合成樹脂性のモノフィラメントを使って得られる、適当なメッシュをもつ網物の袋体に収納し、これをカートリッジ本体２１に収容する。このときの袋体の容積と収納する浄水剤の充填量は、カートリッジ本体２１の容積を勘案して、しかも袋体に対する充填率をも考慮して決められる。

また本実施形態にあっては、前記カートリッジ蓋２２の天板に２個の通水孔２２ｃが形成されている。この通水孔２２ｃもまた、カートリッジ本体２１に形成される縦格子部２３及び横格子部２４の第１及び第２開口（通水孔）２３ａ，２４ａとともに、容器本体内に入っている水の通水開口となって、水の流動を複雑化させて浄水剤に対して多方向から水が接触するようになり、浄化効率の向上につながる。なお本発明にあって、カートリッジ蓋２２の天蓋部に形成される前記通水孔２２ｃは排除することもできる。

上記カートリッジホルダー３０は、図６に示すように、上下に所望の間隔をおいて第１リング３１及び第２リング３２とが配され、その第１及び第２リング３１，３２の間を５本の連結杆３３で連結している。この連結杆３３による連結は直線的でもよいが、第１及び第２リング３１，３２の間で各連結杆３３の連結位置を僅かな位相差をもってずらせて、各連結杆３３を連結している。換言すると、第１及び第２リング３１，３２の間で各連結杆３３を捩じるようにして取り付けている。このようにして連結することによって、第１及び第２リング３１，３２の間隔に多少の変動が生じても、これを受け入れることを可能にする。

第１リング３１の外径は、上記容器本体１０の上端開口部の内径にほぼ等しく、その外周面には容器本体１０の上端開口部の内周面に沿って突出する上記リング状の突起１０ａを上下から挟着する２本のリング条３１ａ，３１ｂを有している。前記リング状の突起１０ａが、本発明における前記カートリッジホルダー３０の保持部であり、また前記リング条３１ａ，３１ｂが、本発明におけるカートリッジ保持部となる。一方、上記第２リング３２の外径は上記浄水カートリッジ本体２１における上端開口部の外径に等しく、浄水カートリッジの上端部を前記第２リング３２に挿入すると、同第２リング３２の下端面がカートリッジ本体２１の上端開口部の外周面に沿って突出する上記リング状のフランジ部２１ａの上面に密接して、カートリッジホルダー３０の下から支持する。

いま、浄水カートリッジ２０を容器本体１０に固定保持させるには、まずカートリッジ本体２１のカートリッジ蓋２２の側を、カートリッジホルダー３０の第２リング３２を介して第１リング３１に向けて差し込んで、カートリッジホルダー３０を浄水カートリッジ２０にて下から支持する。次いで、この状態にて浄水カートリッジ２０とカートリッジホルダー３０とを一緒に容器本体１０の開口から差し入れる。このとき、浄水カートリッジ２０の底部中央部を容器本体１０の底面中央部に向けて差し込むと、浄水カートリッジ２０の底部に形成された凹陥部２１ｂが容器本体１０の底部に形成された突出部１０ｂの上端部が嵌合して、浄水カートリッジ２０を下方から自動的に位置決めしながら支持する。

ここで、蓋体１１をもって容器本体１０を閉塞すると、上述のとおり、蓋体１１の下端面が第１リング３１の上面に密接しており、浄水カートリッジ２０の底部凹陥部２１ｂは携帯用簡易型浄水器１の容器本体１０の底部から突出する突出部１０ｂによって下からしっかりと支持されている。すなわち、浄水カートリッジ２０は、カートリッジホルダー３
０を介して、蓋体１１と容器本体１０の底部に形成された突出部１０ｂとにより上下を挟まれた形で、容器本体１０の内部に位置決め固定される。本実施形態にあっては、前記容器本体１０底部の突出部１０ｂ、カートリッジホルダー３０、及び蓋体１１が、本発明におけるカートリッジ固定手段を構成する。浄水時間を短縮するには原水との接触を多くするため容器を揺らすことが有効だが、従来の簡易型浄水器ではカートリッジが固定されておらず容器を傷つけたりすることが多かった。

本発明にあっては、粒状の浄水剤は通水性を有するが粒状の浄水剤の通過を阻止するメッシュ状の袋体に収納した状態で、浄水カートリッジ２０に収納する。ここで、様々な実験を積み重ねた結果、既述したとおり、粒状の浄水剤に効率的に水を接触させるには、浄水器全体を手にて揺らす（振とうする）ことが肝要であり、このとき浄水カートリッジ２０に対する浄水剤の充填率が浄水効率に大きく影響することが判明している。そのため、本発明にあって最も特徴とする構成は、浄水カートリッジ２０の容積、袋体の大きさ、及び袋体の内部に収納される浄水剤の充填率を如何に適切な値とするかにある。前記充填率は浄水カートリッジ２０の容積及び袋体の容積によって相対的に決まるため、以下の説明では、これを単に浄水カートリッジ２０に対する充填率と呼ぶ。
以下、本発明を添付図面及び表を参照して具体例に基づいて詳しく説明する。

〔具体例１及び比較例１〕
＃実施条件
使用浄水剤：粒径が０．３ｍｍの活性炭ＧＷ１０／３２
使用原水 ：塩素濃度２．０ppm
振とう回転速度：１００r.p.m
振とう時間：３０秒、６０秒、１２０秒、１８０秒
使用袋体 ：合成繊維フィラメントで織った平織構造の網物、一目の開口は０．２ｍｍ
角
充 填 率：１０体積％、２０体積％、４０体積％、６０体積％、９０体積％、９５体
積％

以上の実施条件にて、各条件ごとに３回の測定結果に基づき、その遊離残留塩素の平均低減率を算出した。その結果を図７に示した。同図から、遊離塩素低減率が６０％を越える振とう時間が３０秒では２０〜９０体積％の充填率であり、振とう時間が６０秒では４０〜９０体積％であって、振とう時間が１２０秒では１０〜９０体積％であることが分かる。ところが、既述したとおり、浄水器の振とう時間は６０秒を越えると疲労感を感じ、それ以上を振ることが難しくなる。この点を配慮すると、振とう時間の限界は３０〜６０秒とするのが合理的である。

一方、この充填率が１０体積％と９５体積％では、振とう時間を長くすればするほど遊離塩素の低減率は徐々に増えるものの、仮に増えるとしても、充填率が９５体積％の場合、遊離塩素の低減率を６０％以上にするには１８０秒（３分）かかることになり、到底採用できない。

〔具体例２及び比較例２〕
具体例２及び比較例２の結果を図８に示した。
実施条件は、具体例１及び比較例１における実施条件にあって、活性炭として、ＧＷ１０／３２を使用した以外は具体例１と比較例１と同じである。

図８から、振とう時間を３０秒及び６０秒としたとき、充填率が２０〜９０体積％であれば、いずれも遊離塩素の低減率は６０％を大きく越えていることが分かる。これに反して、充填率が１０体積％のときは、振とう時間を１２０秒として初めて遊離塩素の低減率
が６０％を越えるが、充填率が９５体積％では振とう時間を１８０秒と長くしても、遊離残留塩素低減率がようやく６０％に達する。
具体例１及び２と比較例１及び２とを見るかぎり、脱遊離塩素処理には粒状活性炭の充填率は２０〜９０体積％の範囲であることが有効である。

〔具体例３及び比較例３〕
具体例３及び比較例３は、本発明の携帯用簡易型浄水器による水道水の浄化時に発生する浄水剤（活性炭）の微粉末の発生量（ＮＴＵ）と振とう時間との関係を測定した。実施条件は、原水（水道水）における微粉末量は０．１ＮＴＵであった。この水道水を本発明の上記実施形態における携帯用簡易型浄水器をもって、上記具体例１及び比較例１と同じ充填率をもって振とう時間を８秒、２０秒、３０秒ごとに、活性炭からなる微粉末の発生量（ＮＴＵ）を測定した。微粉末の発生量（ＮＴＵ）は、各充填率ごとに３回の実験を行い、その平均値を発生量（ＮＴＵ）とした。結果を図９に示した。なお、水道水の水質基準によると、飲用水は２ＮＴＵ以下でなければならない。

図９によれば、充填率が６０体積％以上であれば、飲用水としての水質基準をクリアしていることが分かる。
以上、具体例１〜３及び比較例１〜３の結果から、遊離塩素低減率が６０％以上で、かつ活性炭の微粉末の発生量が２ＮＴＵ以下であることを同時に満足するためには、活性炭の充填率を６０〜９０体積％とすることが好ましいことが分かる。

表１は、浄水カートリッジが、周面だけに開口（通水孔）が開けられている場合と、周面の開口に加えて、そのカートリッジ蓋にも開口を開けている場合とについて、活性炭の充填率を６０体積％としたときの、異なる振とう時間による遊離残留塩素低減率を示している。この表１によれば、カートリッジ蓋に開口を開けている場合と開けていない場合とでは、振とう時間の長さに関わらず、カートリッジ蓋に開口を開けている場合の方が遊離残留塩素低減率が高くなっている。これは、浄水カートリッジの周面のみならず、カートリッジの他の部位に開口を開けることが、浄水カートリッジの内外への水の流れが複雑化して、活性炭に対する水の接触面積が増え、遊離残留塩素を効率的に吸着することを意味している。

表２は、浄水カートリッジに対する粒状活性炭の充填率を６０体積％とし、振とう回転数を２００r.p.m.及び１００r.p.m.で回転させ、各振とう回転数にて８秒、２０秒、３０秒、６０秒、９０秒の５通りの振とう時間で振とうしたときの、遊離塩素低減率（％）と粒状活性炭から発生した微粉末の発生量（ＮＴＵ）を測定結果を示している。このときの実験回数も３回であり、表２に示した数値は、それらの平均値である。これらの実験では、表２から理解できるとおり、微粉末の発生量に関しては全てのケースで飲用水としての基準を満たしているが、遊離残留塩素低減率は、２通りの振とう回転数にあって、振とう時間が２０秒以外は全て６５％を越えている。また、各振とう回転数振とう時間が増えると、遊離残留塩素低減率も増加することが分かる。

１ 携帯用簡易型浄水器
１０ カップ状の容器本体
１０ａ リング状の突起
１０ａ’ 突起
１０ｂ 山形状の突出部
１１ 蓋体
１１ａ 溝
１２ シールリング
２０ 浄水カートリッジ
２１ カートリッジ本体（中空筒体）
２１ａ リング状のフランジ部
２１ｂ 凹陥部
２１ｃ 係着孔
２２ カートリッジ蓋
２２ｂ 係着爪
２２ｂ’ 垂直片
２２ｂ” 爪片
２２ｃ 通水孔
２３ 縦格子部
２３ａ 第１開口（通水孔）
２４ 横格子部
２４ａ 第２開口（通水孔）
３０ カートリッジホルダー
３１ 第１リング
３１ａ，３１ｂ リング条
３２ 第２リング
３３ 連結杆

Claims (11)

1. 貯水部を有する有蓋カップ型容器本体と、浄水剤が収容された浄水カートリッジと、該カートリッジを固定保持するカートリッジホルダーとを備え、有蓋カップ型容器を振とうして同容器内を流動する水を浄化する携帯用簡易型浄水器であって、
   前記浄水カートリッジは通水孔を有するとともに、当該浄水カートリッジを前記カートリッジホルダーと前記カップ型容器本体との間で交換可能に挟着固定する固定手段を有してなる携帯用簡易型浄水器。
2. 前記容器本体の上端開口と蓋体との間にシール材が介装されてなる、請求項１記載の携帯用簡易型浄水器。
3. 前記浄水カートリッジが底部を有する剛性ある中空筒体から構成され、中空筒体の本体周面に複数の通水孔を有してなり、前記浄水剤はメッシュ材を介して前記中空筒体の内部に収納されてなる、請求項１又は２に記載の携帯用簡易型浄水器。
4. 前記容器本体の底部に突出部を有し、前記浄水カートリッジの前記底部に凹陥部を有し、前記突出部と前記凹陥部との嵌合時、前記容器本体の底部が前記浄水カートリッジを下方から位置決め支持してなる、請求項３記載の携帯用簡易型浄水器。
5. 前記容器本体が前記カートリッジホルダーを保持するホルダー保持部を有し、前記カートリッジホルダーが前記浄水カートリッジを下方から挿入保持するカートリッジ保持部を有してなる、請求項４記載の携帯用簡易型浄水器。
6. 前記蓋体による前記容器本体の上端開口の閉塞時に、前記蓋体の下端面が前記カートリッジホルダーの上端面に密接し、前記浄水カートリッジが前記カートリッジホルダーを介して前記蓋体と容器本体との間に挟着保持されてなる、請求項５記載の携帯用簡易型浄水器。
7. 前記メッシュ材が、粒状浄水剤の粒度以下のメッシュをもつ網物、織編物、不織布などのメッシュ材から構成されてなる、請求項３記載の携帯用簡易型浄水器。
8. 前記浄水剤が、前記メッシュ材からなる袋体に収納され、同袋体が前記中空筒体の内部に収容されてなる、請求項７記載の携帯用簡易型浄水器。
9. 前記浄水カートリッジがカートリッジ蓋を有し、該カートリッジ蓋に複数の通水孔が形成されてなる請求項１〜８のいずれかに記載の携帯用簡易型浄水器。
10. 前記容器本体と前記カートリッジホルダーとの保持位置が、前記容器本体の上端開口から下方に向けて５ｍｍ以上離間してなる、請求項１〜９のいずれかに記載の携帯用簡易型浄水器。
11. 前記容器本体に収容保持される前記浄水カートリッジの上端高さが、前記容器本体の上端開口から下方に５ｍｍ以上低く設定されてなる、請求項１〜１０のいずれかに記載の携帯用簡易型浄水器。

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