JP6971847B2 - 浄水カートリッジ用接続機構 - Google Patents

Description

本発明は、好ましくは浄水システムにおける使用のための、カートリッジ型交換可能モジュール用接続機構およびカートリッジ型交換可能モジュール、および、接続機構を使用し、カートリッジ型交換可能モジュールとともに使用されるように適合された浄水システムに関する。

超純水を生成するための浄水システムは知られており、普通、支持フレーム、水質監視リソース、ポンプ、ソレノイドバルブおよび伝導性セルなどの周辺の構成要素、および、補足のコネクタを相互に係合することによって、１つまたは２つの浄化カートリッジを解除可能に据え付けるための接続機構で作り上げられる。超純水は、１８ＭΩ×ｃｍより大きな抵抗性、および、１０億分の２０より少ない全有機化合物（ＴＯＣ）によって特徴づけられる。超純水の使用は、研究および産業において増加した。典型的な使用は、日常の使用量が２リットルから１５００リットルまで変わる実験環境においてである。浄水プロセスは、いくつかの濾過ステップからなり、そこで水は、浄化媒体と接触して置かれ、または、異なるタイプの膜を通して押される。浄化媒体が徐々に消耗し、および／または、膜が閉塞し、これらの媒体および膜は、適時または水の消費ベースの交換を要する。媒体および／または膜は、典型的にはカートリッジにおいてパッケージ化され、それぞれの浄水システムからのこれらの消耗媒体の正しい交換を容易にする。

交換可能なカートリッジの初期の概念は、エンドプレートによって接続され、および樹脂粒子で満たされる４つの管の組み立てを含み、所望の水処置を提供するように設計された。カートリッジを浄水システムのはめ合せコネクタ（mating connectors）にフィットさせるために、コネクタは、上部および下部エンドプレートに提供される。コネクタは、カートリッジの縦方向に対して垂直な方向で、エンドプレートから突き出る。かかるカートリッジは、US4944875Bに記載されている。接続機構へのカートリッジの据え付けは、モジュールのエンドプレートでの、システムの対応するはめ合せ流体コネクタ中への２つのコネクタの同時挿入を伴う。このプロセスは、２つのコネクタがカートリッジの縦方向に対して垂直な方向において同時に挿入される必要があるので、難しい。さらに、カートリッジ上のポートとシステム上の流体コネクタとの間の流密な接続を提供することは、追加の制御ステップおよび様々な手作業を要する。浄化の視点から、ユニットの混床交換媒体を通したボトムアップの流れは、媒体の陰イオン性および陽イオン性の樹脂ビーズの混床を分離することから望ましくないため、このシステムは不利である。

US6383382B1は、特に超純水の生成のために好適な、流体浄化媒体を備える他のカートリッジを開示する。交換可能なユニットは、実際に、共有壁を備える一体成形として一緒にかたどられる２つのカートリッジ、および、第１カートリッジの下部と第２カートリッジの上部との間の流体連通を提供するために２つのカートリッジの間の共有壁に隣接して置かれる、より小さな導管またはプレナム（plenums）を含む。ユニットのすべてのポートは、上部エンドキャップに置かれ、他方で、ユニットの縦方向において相隔たる下部エンドキャップは、完全に閉じられる。それに応じて上部エンドキャップは、流体注入口ポートおよび透過物排出口ポートを提供される。動作中に濾過される、さもなければユニットが含有する活性炭またはイオン交換媒体などの媒体で処置される流体は、上部エンドキャップにおいて流体注入口ポートに入り、第１カートリッジに含有される多孔性スクリーンおよび媒体を通して、および、より下のスクリーンを通して下方に流れ、下部エンドキャップで収集され、ならびに、第１カートリッジ透過物プレナムを通して第２カートリッジの上へ上方に方向づけられる。

第２カートリッジにおいて、流体透過物は、透過物が第２カートリッジの下部で収集されるまで、多孔性スクリーンを通して、および第２カートリッジの媒体を通して、再度下方に流れる。最後に、流体透過物は、第２カートリッジ透過物プレナムを通して上方に方向づけられ、および、上部エンドキャップで透過物排出口ポートを通して導き出される。そのイオンから過疎になった（depopulated）精製水は、透過物プレナムの壁と接触し、および、カートリッジの上への戻り道の間で、カートリッジ材料の抽出された汚染物質によって汚染されているため、このシステムは不利である。さらに、文献は、上部エンドキャップでの注入口および排出口ポートが、どのようにシステムのはめ合せ流体コネクタに接続されるかについて記載していない。

水を浄化するためのさらなるモジュールは、EP1405828A1に記載されている。この文献は、モジュールに入る水の前処置および処置を連続して行うために、その中に媒体を保持するモノリシックな容器を含むモジュールを開示する。モジュールの上側のヘッドは、モジュールの容器の縦軸に垂直に延伸する３つの平行なコネクタを提供され、その各々において、モジュールの内部と連通する水の注入口または排出口オリフィス（orifice）が形成される。コネクタは、雄または雌コネクタのいずれかであり得、および、浄水システムのはめ合せ流体コネクタ中へ挿入される。US6383382B1に記載されるシステムにおけるように、モジュールにおける流体の流れは、上から下であり、カートリッジのポートのすべてが置かれるところで上へ戻るように逆にされ、よってこのシステムは、上で議論されたのと同じ不利を有する。さらに文献は、ヘッドの上端で平行なコネクタが、どのようにシステムのはめ合せ流体コネクタに接続されるかについて記載していない。

交換可能モジュールの容易かつ安全な交換およびシステムとの流体接続を提供し、および、浄水システムに関する限り、モジュールにおける流体の逆流という不利を回避する、好ましくは浄水システムにおける使用のための、カートリッジ型交換可能モジュール用接続機構およびカートリッジ型交換可能モジュールならびに浄水システムを提供することが、本発明の目的である。

本発明は、課題を解決するために、請求項１に定義される接続機構、請求項１０に定義されるカートリッジ型交換可能モジュール、および請求項１４に定義される浄水システムを提供する。接続機構、カートリッジ型交換可能モジュール、および浄水システムの好ましい態様は、従属請求項において定義される。

それに応じて本発明は、カートリッジ型交換可能モジュール用接続機構であって、モジュールは、モジュールの縦方向におけるモジュールの対向する側の各々に少なくとも１つの流体ポートを有する、前記接続機構を提供し、接続機構は、
モジュールの縦方向において相隔たる２つのコネクタ要素であって、各々が、そのそれぞれの側でモジュールの補足流体ポートと解除可能に相互に係合するように構成される少なくとも１つの流体コネクタを提供され、ここでコネクタ要素の少なくとも１つは、モジュールの縦方向において並進運動（translational movement）を行うために可動である、前記コネクタ要素；
モジュールおよび少なくとも１つの可動コネクタ要素と係合するように配置される少なくとも１つの駆動要素であって、駆動要素と係合されるモジュールの回転運動または並進運動は、駆動要素を介して可動コネクタ要素の並進運動を引き起こし、モジュールの関連する流体ポート（単数または複数）とコネクタ要素の流体コネクタ（単数または複数）との相互係合を確立すること／解除する、前記駆動要素：
を含む（請求項１）。

本発明の接続機構は、カートリッジ型交換可能モジュールのために具体的に設計され、カートリッジ型交換可能モジュールは、モジュールの縦方向におけるモジュールの対向する側または端の各々で少なくとも１つの流体ポートを有する。はめ合せ流体コネクタを提供される、モジュールの縦方向において相隔たる２つのコネクタ要素の提供は、１つの側（端）から他の側（端）へのモジュールを通した流体の一方向性の流れに依拠するように設計される、交換可能モジュールの型を使用することの可能性を提供し、それによって同じモジュール内の逆流に関連する問題を回避する。

さらに、１つまたは両方のコネクタ要素の駆動要素と係合されるモジュールそれ自体の回転運動または並進運動の特徴は、駆動要素を介した可動コネクタ要素の並進運動がそれによってモジュールの関連する流体ポート（単数または複数）とコネクタ要素の流体コネクタ（単数または複数）との相互係合を確立する／解除することを引き起こす。これは、モジュールの直感的な、予め定義され、限定された動き（回転運動または並進運動）を伴う、接続機構とのモジュールの安全かつ信頼可能な流体接続を提供し、使用する者は、モジュールをシステム、すなわち浄水システムに流体接続し、正しい接続を確かめるための追加の制御ステップまたは操作を行う必要がない。

流体接続は、モジュールの動きによって誘発される、モジュールを介した接続機構におけるコネクタ要素の能動的な動きを伴うため、モジュールの流体ポートは、外側から凹みにされ、それに応じて損傷から保護され得る。

さらに、可動コネクタの並進運動がモジュールの関連する流体ポート（単数または複数）との流体コネクタ（単数または複数）の相互係合を確立する／解除することを引き起こすモジュールの並進運動または回転運動は、「片手操作」によってもたらされ得、および、モジュールの取り付けおよび取り外しは、前または逆の、すなわち対向する方向における同じプロセスによってもたらされる。加えて、接続は、いずれの追加のツールまたは流体ポート（単数または複数）と流体コネクタとの間の接続での操作もなく確立され得、使用する者は、モジュールを操作し、触れるだけである。

最後に、相互係合は、接続機構の内部に生じ、したがって環境に曝されず、システム上の汚染または他の悪影響が回避され得る。

好ましくは、両方のコネクタ要素は、モジュールの縦方向において並進運動を行うために可動であり、および２つの駆動要素は、モジュールと係合するように、および２つの可動コネクタ要素のそれぞれ関連する１つと係合するように配置され、モジュールの回転運動または並進運動は、それぞれの駆動要素との係合を介して、対向する方向における可動コネクタ要素の並進運動を引き起こし、モジュールの対向する側で、両方のコネクタ要素の流体コネクタと流体ポートとの相互係合を確立する／解除する（請求項２）。

改良は、同じだが互いに対向した方向において、モジュールの対向する側での２つのコネクタ要素の同時の並進運動を伴う場合に特に好ましく、両側での信頼可能な流体接続は、それぞれの駆動要素を介したモジュールの回転運動または並進運動によって誘発される、コネクタ要素の能動的な並進を介してもたらされ得る。
好ましくは、各駆動要素と関連する可動コネクタ要素との間の係合は、駆動要素の回転運動をコネクタ要素の並進運動に伝えるように適合されたねじ係合である（請求項３）。

駆動要素と、関連する可動コネクタ要素との間のねじ係合は、モジュールの回転運動を、ねじ／ナット機構によるコネクタ要素の並進運動または線形運動に並進する（translating）のに効果的な方法である。好適なねじ山型および傾斜の選択は、モジュールと係合される駆動要素の特定の回転量によって引き起こされるコネクタ要素の並進運動の距離を決定する。より急勾配のねじ山は、より浅いねじ山よりも大きな直線運動を引き起こす。ねじ山は、特定の運動（kinematic）を生成するために変わりさえし得る。

好ましくは、モジュールのそれぞれの側での駆動要素と、関連する可動コネクタ要素との間のねじ係合は、対向する方向においてあり、１つの回転方向において両方の駆動要素と係合されるモジュールの回転が、モジュールの同じ軸方向だが互いに対向しているコネクタ要素の並進運動を引き起こす（請求項４）。

好ましくは、各駆動要素は、縦方向における軸周りのモジュールの回転運動が、駆動要素を回転させるために伝えられるように、ロックされた形でモジュールの部分と解除可能に係合するように適合され、（請求項５）、および、ロックされた形でのモジュールの部分との駆動要素の解除可能な係合は、モジュールから駆動要素に回転力を伝えるための手段、および、コネクタ要素からモジュールに、流体背圧に起因する軸力を伝えるための手段を含む（請求項６）。

好ましくは、縦方向における両側でのモジュールの部分と駆動要素との間のロックされた形での係合は、駆動要素の方へ、およびさらに好ましくは、ねじ係合を通して駆動要素の方へ、使用する者によって付与される回転力または運動量をモジュールに精密に伝え、モジュールの補足流体ポート（単数または複数）との流体コネクタ（単数または複数）の相互係合を確立する／解除するために、その並進運動をもたらす。流体背圧に起因する軸力をコネクタ要素からモジュールに伝えるための追加の手段は、ポートでの流体背圧が動作中にそれらに作用するが、軸力は、モジュールハウジングそれ自体によって反対に作用され、補われる場合、縦に相隔たるコネクタ要素が互いから離れるようには押されないという効果を提供する。

それに応じて、軸力は、接続機構を保持する浄水システムの他の部分には伝えられない。これは、接続機構および縦方向において相隔たる２つのコネクタ要素が片持ち梁（cantilever）の仕方で提供される場所で特に重要であり、前側から駆動要素中へ障害なくモジュールを挿入することを容易にする。

好ましくは、接続機構は、駆動要素の定義された回転位置を対応する位置にマーキング（marking）するための指標手段を含み、該位置は、可動コネクタ要素がモジュールの流体ポート（単数または複数）との流体コネクタ（単数または複数）の相互係合を確立し、および／または解除した位置に対応する（請求項７）。

駆動要素の定義された回転位置をマーキングするための指標手段の提供は、使用する者がロッキング位置を明瞭に感知し、確認し得る仕方で、最後のロッキング位置が定義され得るという効果を提供し、使用する者は、流体接続が（視覚および／または聴覚で、および／または、定義された位置でのスナップを感知することで）適切に確立され、および／または解除されることを確信し得る。

好ましくは、指標手段は、定義された回転位置で駆動要素の回転運動を解除可能にブロックするように適合される（請求項８）。この特徴は、流体コネクタの相互係合のいずれの不注意な解除も防ぐ。

好ましくは、接続要素の各流体コネクタは、接続要素上に提供された関連する外部ポートと連通するように配置され、および、それに応じてそこで一緒に可動である（請求項９）。この配置は、システムから接続要素の外部ポートに延伸する接続配管またはホースの特定の動きを伴うが、最小限の数の構成要素を備えた、相対的にシンプルな構造を提供する。代替的に、接続要素の各流体コネクタは、接続機構の支持要素上に提供された外部ポートに連通するように配置され、接続機構は、その動きの間に接続要素に相対的に固定される（請求項９）。かかる解決は、より複雑な内部構造、および、可動な流体コネクタと支持要素との間の流体接続を提供するが、モジュールが取り付けられる／接続機構から取り外されるとき、外部ポートの、および取り付けられる接続配管またはホースの動きを回避する。

本発明はまた、円柱状容器、モジュールの縦方向におけるモジュールの対向する側の各々での少なくとも１つの流体ポート、容器に受け入れられる少なくとも浄化媒体および／または膜、および縦方向における軸周りのモジュールの回転運動を接続機構に伝えるために、接続機構の一部との解除可能なロックされた形での係合のための、モジュールの対向する側の少なくとも１つ上に形成される部分を含む、カートリッジ型交換可能モジュールを提供する（請求項１０）。

好ましくは、接続機構の一部との解除可能なロックされた形での係合のための部分は、流体ポート（単数または複数）での流体背圧に起因する軸力をモジュールに伝えるための手段を含む（請求項１１）。この構造で、軸方向において操作中に作用する流体ポート（単数または複数）での背圧からの力は、モジュールのハウジングそれ自体によって受け入れられ得、および補われ得る。

好ましくは、モジュールは、１つの側で注入口としての役割を果たす流体ポートおよび対向する側で排出口としての役割を果たす２つの流体ポート、および、注入口に導入される給送ストリームの接線濾過（tangential filtration）および排出口からの透過物および未透過物の抽出を可能にするための、容器において配置される膜を有する（請求項１２）。

好ましくは、モジュールは、上側で注入口としての役割を果たす流体ポートおよび対向する下側で排出口としての役割を果たす流体ポート、および、容器において配置されるイオン交換媒体を有する（請求項１３）。

１つの側で注入口としての役割を果たす流体ポート、および、対向する側で排出口としての役割を果たす２つの（またはそれ以上の）流体ポートを有するカートリッジ型交換可能モジュールの提供は、水についての接線濾過操作の適用を可能にする一方で、その縦方向におけるモジュールの１つの側（すなわち上）から、対向する側（すなわち下）への一方向性の流れを保持する。

本発明はまた、浄化する水のための注入口および精製水のための排出口、本発明によるカートリッジ型交換可能モジュールのための、本発明による少なくとも１つの接続機構を支持するフレーム、ここで接続機構は、モジュールを通して注入口から排出口への流体連通を確立するために、モジュールの回転運動または並進運動上でモジュールと係合し、および、モジュールの流体ポートに接続するように適合される、を含む、浄水システムを提供する（請求項１４）。

本発明のこの浄水システムは、特に浄水のための浄化媒体を含有するカートリッジ型交換可能モジュール（単数または複数）の交換に関して操作が簡単であり、モジュールの１つの側での注入口からモジュールの他の側での１以上の排出口への一方向性の流れを採用するかかるモジュール（単数または複数）の使用を可能にし、それによってモジュール内の逆流を回避する。同時に、本発明による接続機構の使用は、関連する接続機構と相対的な、各モジュールのシンプルで直感的な回転運動または並進運動のみによって、モジュールの両方の対向する端での、流体接続の容易な、好ましくは同時の確立を提供する。

好ましくは、フレームは、本発明による少なくとも２つの接続機構を支持し、各々がモジュールの流体ポートに接続するために、本発明による１つのモジュールと係合するように適合され、および接続機構のコネクタ要素は、互いに、および、注入口および排出口に、および、モジュールの流体ポートに連通するように配置され、モジュールが接続機構に接続されるとき、モジュールを通した流体の直列の流れは、動作中に、注入口と排出口との間に作り出され得る（請求項１５）。

この浄水システムは、少なくとも２つのモジュールを利用するために設計され（すなわち、浄水の所望のレベルを達成するのに必要な異なる前処置媒体および研磨媒体（polisher media）を保持し）、浄化する水は、定義された直列の流れにおいて、複数のモジュールを通してシステムの注入口からシステムの排出口へ流れ、そこで精製水は回収され得る。複数のモジュールは、システムにおいて着脱可能に受け入れられるが、それらの各々は、並進運動または回転運動による同じシンプルな仕方において据え付けられ／取り外され得、および、他のモジュールまたはシステムから独立して交換され得る。さらに、分離したモジュールの使用は、各モジュールを通した流れ方向が上から下になり得ることを可能にし、それにおいて接続流体通路は、１つのモジュールの下部での排出口と、連続した次のモジュールの上部での注入口との間の流体連通を提供するシステムにおいて提供される。

ここで本発明は、例および添付の図面への参照によって記載されるだろう。この図面において、
図１は、本発明の第１の好ましい態様による、接続機構およびカートリッジ型交換可能モジュールの分解斜視図である； 図２ａおよび図２ｂは、開かれ、ロックされた位置における図１の接続機構およびモジュールを示す； 図３ａおよび図３ｂは、断面図における、および開かれ、ロックされた位置における、図１の接続機構の上部分の拡大された詳細を示す；

図４は、本発明の第２の態様による２つの交換可能モジュールを受け入れるための２つの接続機構を含む、浄水システムの分解斜視図を示す； 図５ａおよび図５ｂは、斜視図において、図４の浄水システムにおける接続機構の指標手段を示す； 図６は、開かれ、および閉じられる位置における、さらに好ましい態様による接続機構を示し、ここでモジュールの大部分は省略され、および、それぞれの対向する側での接続機構の関連部分のみが、横断面図において示される；

図７は、本発明の接続機構との組み合わせでの使用のための本発明によるカートリッジ型交換可能モジュールの態様の例を示し、カートリッジ型交換可能モジュールは、イオン交換媒体、および、モジュールの対向する側の各々で単一の流体ポートを含有する；および 図８は、本発明の接続機構との組み合わせでの使用のための本発明によるカートリッジ型交換可能モジュールの他の例を示し、該モジュールは、モジュールの１つの側で単一の流体ポートを、および、対向する側で２つの流体ポートを有する、クロスフローフィルタに関する。

本発明によるカートリッジ型交換可能モジュールの例の詳細な記載から始めて、我々は、浄水システムにおける使用のための２つの異なるカートリッジ型交換可能モジュールを示す図７および図８を参照し、ここで図７は、イオン交換媒体を含有するモジュールに関し、および、図８は、クロスフローフィルタまたは濾過膜を含むモジュールに関する。この場合において膜は、１または複数の層および／またはシートを備えるひだ状またはらせん状のいずれかの膜であり得る。モジュールを通した水ストリームは、図７の場合において、カートリッジの上側端からその下側端へである。結果として、モジュールの上側は、浄化する水のための注入口としての役割を果たす単一の流体ポート２ａを有し、および、下側は、（部分的な）精製水のための排出口としての役割を果たす単一の流体ポート２ｂを含有する。

図８のモジュールにおいて、好ましい流れ方向は下から上へであり、モジュールの下側端は、給送ストリームのための注入口としての役割を果たす単一の流体ポート２ａを提供され、および、モジュールの上側端は、透過物および未透過物を抽出する役割を果たす２つの排出口２ｂを提供される。

モジュールは、好ましくは、および示されるとおり、両方の軸端に密閉されたエンドキャップを備える円柱状容器を有する。流体ポートを含むエンドキャップは、原則として同一であり得、ここで、特定の流れ構成のために必要でない流体ポートは、単に閉鎖され得る。両方の端で開いている円柱状容器は、生成プロセスにおいて容易にファイルされ（filed）得、および、エンドキャップを除去すれば、使用後は潜在的に容易にリサイクルされ得る。この目的のために、エンドキャップは、一体的に密閉され得、または円柱状容器に解除可能に取り付けられ得る。円柱状容器は、以下に記載されるとおり、手による直感的な掴み、および、接続機構との流体接続を確立するためのモジュールの回転を容易にし、および支持する。容器周縁の外側は、直感的な取り扱いおよび操作を支持する追加の特徴、すなわち印刷された、または型で作れられたマーキングを提供され得る。

保管および取り扱いの間のモジュールの設置面積は小さいので、両方の軸端で流体ポートを備えるモジュール構成が好ましい。さらに、以下に記載されるとおり、流体接続は、流体ポート中へのおよび流体ポートから外へのコネクタ要素の能動的な動きを介して確立されるため、流体ポートは、外の輪郭から凹みにされ得る。それに応じて、流体ポートは、取り扱いおよび保管の間、損傷から保護される。流れ方向が同じモジュール内で逆にされ、モジュールのイオン交換媒体セクションにおいて下から上である多くの先行する構成において不利な混床の流動化は、上から下への流体の流れによって防がれるため、１つの軸端で注入口、および、対向する軸端で排出口を備えるモジュールの設計は、イオン交換適用のために有利である。

モジュールは、部分７（図１および図２ａ／ｂを参照）を提供され、部分７は、以下に記載される接続機構の駆動要素との、モジュールのそれぞれの側端のロックされた形での係合を提供する。これらは、図７および図８の横断面図において見えない。もちろん、図１のモジュールにおいてより詳細に示されるとおり、類似の部分は、両方の軸端側で使用される。図８におけるモジュールの上端側での流体ポート２ｂは、中心の縦軸周りで同心円状であり、コネクタ要素の並進運動の間、補足の同心円状の流体ポートを提供される接続機構のコネクタ要素と、両方のポートとの流体接続は、コネクタ要素の並進の直線運動を引き起こすモジュールの回転運動に関らず確立され得る。

流体ポートの開口は、結果として、少なくとも流体ポートと補足流体コネクタとの間の相互係合を確立するために必要とされるモジュールの回転運動の量に対応するセクター幅のために、途切れないようにしなければならない。複数の流体ポートおよびコネクタは、同心円状であり得、および、異なる半径方向の位置に、または異なる扇形の位置に置かれ得る。２つよりも多くのかかるポートは、モジュール中へまたはモジュールから外への意図される流体の流れを確立するために、必要に応じてモジュールの各端に提供され得る。

図７または図８のモジュールにおけるイオン交換媒体およびクロスフローフィルタの材料および配置は、精製水を生成する目的のために、先行技術において知られるとおり選択され得る。図７および図８のモジュールは、図４に示される浄水システムにおいて一緒に組み合わせられ得、ここでシステムにおける流体連通は、システムにモジュールを据え付けた後に、浄化する水の適切な流れが図７のイオン交換モジュールにおける上から下へ、および、図８のモジュールにおけるクロスフローフィルタにおける下から上へのいずれかの好ましい方向によって、２つのモジュールを通して連続的に注入口からシステムへ、そしてシステムの排出口へと確立されるように設計される。

逆止弁１１は、モジュール交換の間、モジュールをシステムから除去するときにモジュールの内側に残っている水が漏れるのを防ぐために、各モジュールの下部に提供されてもよい。

モジュールは、それに応じて、モジュールの縦方向においてモジュール２の対向する側の各々または側端で、少なくとも１つの流体ポートを有してもよく、および、必要な場合、１つの端での２つより多くの流体ポートさえも可能である。モジュールはまた、すべてが同じ数のポートを備えてエンドキャップで同じ設計を有してもよいが、必要でない場所で、ある側上の特定のポートはブロックされる。これは、モジュールのエンドキャップのための異形の数を減らす。

図１〜図３に示される第１の態様による、各モジュールのための本発明の接続機構は、モジュール２の縦方向において相隔たる２つのコネクタ要素３を有し、モジュール２は、モジュールの流体ポートを補足する流体コネクタ３ｂを提供され、それらは協働する。それに応じて、コネクタ要素３は、そのそれぞれの側で、モジュール２上で補足流体ポート（単数または複数）２ａ、２ｂと解除可能に相互に係合するように構成される、１以上の（すなわち、少なくとも１つの）流体コネクタ（単数または複数）３ｂを提供される。接続機構が、円柱形モジュールを直立に持ち上げるように設計される浄水システムに統合されるとき、コネクタ要素３は、好ましくは縦軸に沿って、モジュール２の縦方向において並進の、好ましくは直線の運動を行うために、可動である。換言すれば、コネクタ要素３は、軸方向において並進し得るが、例えば、静止したままであることが意図される接続機構の支持要素５によって、回転することを防がれる。

各コネクタ要素３は、少なくとも１つの流体コネクタ３ｂを提供され、流体コネクタ３ｂはさらに、コネクタ要素３上に提供される関連する外部ポート９ａと連通するように配置される。外部ポート９ａのコネクタ要素３中への統合のために、外部ポート９ａは、同じ行うこと（the same performs）が並進運動であるとき、コネクタ要素と一緒に動くだろう。

図１に示されるとおり、モジュール２の上側でのコネクタ要素３は、モジュールの上側端上で２つの補足流体ポート２ａと解除可能に相互に係合するように、２つの流体コネクタ３ｂを提供される。流体コネクタ３ｂの各々は、それに応じて、分離した１つの関連する外部ポート９ａと連通するように配置される。モジュールの下側端でのコネクタ要素３は、単一の関連する、統合された外部ポート９ａと連通するように配置される、単一の流体コネクタ３ｂのみを有する。

コネクタ要素３の外周の部分上に外部ねじ山３ａが提供され、外部ねじ山３ａは、接続機構において回転可能に支持される駆動要素４上で、内部ねじ山４ａにねじ込まれて係合し、協働するように設計される。駆動要素４は、回転可能に支持される一方で、例えば、固定された支持要素５の構造によって、軸方向における並進から防がれる。それに応じて、駆動要素４は、ねじ／ナット駆動機構のナットとして作用し、コネクタ要素３は、ねじとして作用する。駆動要素４の回転は、その軸の動きの規制のために、ねじ係合による可動コネクタ要素３の並進運動を引き起こすだろうし、実際、その代わりに、コネクタ要素３は、駆動要素４と一緒に回転することを防がれる。もちろん、駆動要素４上のねじ山の型−外部または内部−およびコネクタ要素３は、逆にされ得る。

駆動要素４には、ロックされた形においてそれぞれの側端でモジュール２の部分７と係合するように形成される受け口８を提供され、モジュールの部分７が受け口８に受け入れられるとき、縦方向における軸周りのモジュール２の回転運動は、駆動要素４を回転させるために伝えられる。駆動要素４の受け口８中へのモジュール２の部分７の挿入方向は、好ましくは、モジュールの縦軸に対して本質的に垂直である。ロックされた形での係合および回転運動の伝達を提供するモジュールの部分７は、１以上の半径方向の突起７ａを提供され得、突起７ａは、好ましくは受け口８の両側上に対称に、１以上の対応する溝（単数または複数）または凹み（単数または複数）８ａと係合する。半径方向の突起（単数または複数）７ａは、流体背圧に起因する軸力を伝えるための手段としての役割を果たし、流体背圧は、モジュールにおける流体からコネクタ要素３に、そして駆動要素４を介してモジュール２に戻って伝えられる。

駆動要素４の受け口８は、好ましくは、カートリッジ上の部分５が適切に受け口８中へ挿入され、その位置でコネクタ要素３の流体コネクタ（単数または複数）３ｂが、モジュールの流体ポート（単数または複数）２ａ、２ｂと完全に整列されたことを確かめるための、ストッパーを提供される。
接続機構の下側上のコネクタ要素および駆動要素の構造は、前に記載したとおり、上側でのものと本質的に同じであるが、コネクタ要素３および駆動要素４のねじ山３ａおよび４ａの方向が、対向する方向または傾斜においてあるという違いは除かれる。両方の駆動要素４と係合されるモジュール２の１つの回転方向における回転は、モジュールの同じ軸方向だが互いに対向しているそれぞれの駆動要素との係合を介して、コネクタ要素３の並進運動を引き起こし、それによって、モジュール２の対向する側端での補足流体ポート（単数または複数）と、コネクタ要素の流体コネクタ（単数または複数）の相互係合を同時に確立し、または解除する。

モジュールがコネクタ要素の並進の直線運動をもたらすのに有用な回転範囲は、例えば６０〜８０度であり、接続プロセスが、単一のステップにおいて片手でもたらされ得る。流体コネクタおよび流体ポートの完全な相互係合をもたらすのに求められる回転範囲は、コネクタ要素上の流体コネクタの（モジュールのポートとの流密な接続を確立するまでの）必要な軸の移動に依拠し、それは代わりに、コネクタ要素と駆動要素との間のねじ係合の傾斜によって決定される。

流体コネクタおよび／または流体ポートは、１以上のＯリング（単数または複数）または他のガスケット（単数または複数）の形状における好適な密閉手段を提供され、水の外側への漏れを回避する（例えば図３ａ／ｂに示されるＯリングシール）。

図６に示される本発明の接続機構の態様は、本質的に、接続要素３のそれぞれの流体コネクタ３ｂと連通する外部ポート９ｂが、図１〜図３の態様における場合のとおりコネクタ要素３と一体的に形成されないということにおいて、図１〜図３に示される態様とは異なり、その結果、それは、コネクタ要素と一緒に並進するが、支持要素５上に形成され、支持要素５は、接続要素の並進運動の間、接続要素３と相対的に固定される。これは、外部ポート９ｂと流体コネクタ３ｂとの間に内部の流体接続があることにおいて達成され、流体コネクタ３ｂは、流体接続を維持する一方で、支持要素５と相対的に接続要素３の直線運動に順応する。態様において、これは、流路が環境に対し密閉されたままである一方で、支持要素と相対的な接続要素３の軸の動きを可能にするラビリンス型のシールによって実現される。２以上の流体コネクタ３ｂが、固定された支持要素５上の、対応する数の外部ポート９ｂに流体的に接続される場合、対応する構造が提供され得る。

第２の態様の他の側面は、第１の態様におけるのと本質的に同じであり、ここで下側での接続要素３の単一の流体コネクタ３ｂは、モジュールが接続機構から除去されるとき、モジュールの内側の水が漏れるのを防ぐために自動的に閉じる逆止弁１１を提供される。

図４に示される浄水システムは、フレーム状のハウジング１０に据え付けられる本発明の２つの接続機構１を採用し、２つのカートリッジ型交換可能モジュール２は、システムにおいて解除可能に据え付けられ得る。上記のとおり、モジュールは、回転力を伝えるための部分５および流体ポートを含むインターフェースが受け口および流体コネクタに合う限り、図７および図８に示される態様と同じ型または異なる型のものであり得る。
システムの接続機構の各々は、可動コネクタ要素３がモジュール２の流体ポート（単数または複数）２ａ、２ｂとの流体コネクタ（単数または複数）３ｂの相互係合を確立した、および／または解除した位置に対応する、各機構の駆動要素４の１つの定義された回転位置をマーキングするための指標手段６を提供される。

指標手段６は、定義された回転位置で駆動要素４の回転運動をブロックするように、解除可能に適合される。この目的のために、指標手段６は、弾性または部分的に弾性のリング６を含み得、リング６は、例えばフレーム状のハウジング１０に固定的に取り付けられ、および、同じものがモジュールを通して回転するときに駆動要素４の外周縁についてスライドするように提供される、半径方向の、内方への突出要素６ｂを提供される。駆動要素４の外周縁は、突出要素６ｂをガイドし、切れ込みまたは凹み４ａ中へパチンと閉じるまで持ち上げるためのカム状の輪郭４ｂを提供され得、それによって定義された回転位置は、マーキングされ、および、駆動要素４のさらなる回転を防ぐ。この位置は、図５ｂの右の表現において示される。凹み４ａから突出要素６ｂを解除するために、弾性リング６の外側上のスプリングブレード６ａは、リングが形成され、突出要素６ｂが凹み４ａから引き上げられ、および除去されることを可能にするように押し付けられ、または持ち上げられ、それによって駆動要素４のさらなる回転を可能にする。

指標手段は、弾性リングの形状における例としてのみ記載されるのであり、異なる形状においても具現化され得る。例えば、リングは、硬く、または実質的に硬くあり得、および突出要素６ｂのみがそれ自体弾性的に変形可能であり得、または、分離した弾性要素、すなわちスプリングによるロックされた形でのボールの形状によって、硬くはあり得るが半径方向に偏られ得る。他の解決は、駆動要素４の定義された回転位置をマーキングする機能、および／または、定義された回転位置で駆動要素の回転運動を解除可能にブロックする機能を提供する限り、可能である。指標手段はまた、２以上の定義された回転位置を提供され得、そこで回転運動は妨げられ、またはブロックされる。

指標手段６は、図４の態様との関連において示されるが、図１〜図３の態様においても同様に提供され得る。

浄水システムにおける消耗品の交換はシンプルであり、片手操作によって影響を与えられ得る。それはまた、使用する者によって行われる動きが、接続機構中への挿入後のモジュールのシンプルな回転であるため、直感的である。

指標手段の提供は、コネクタ要素の流体コネクタ、および、モジュールの流体ポートの、完全な相互係合が確立される場所について、使用する者に目立つ表示、すなわち、回転位置におけるモジュールのロッキングの感知可能な、聞こえる、および／または見える指標を与えるため、追加の安定を改良する。

上記の態様は、接続機構における両方の軸端で可動コネクタ要素を使用する一方、本発明の最も一般的な適用は、コネクタ要素の１つのみが可動であり、および、他の１つ、好ましくは下部の１つが静止する場合である。この場合においてモジュールは、下側で（静止した）コネクタ要素の流体コネクタ（単数または複数）中へ上から挿入され、そして、上側の駆動要素と係合される。下部でのコネクタ要素の流体コネクタ（単数または複数）と、関連する流体ポート（単数または複数）との間の流体係合は、流体接続を妥協することなく回転が可能であるように、設計される。上側でのコネクタ要素および駆動要素の構造は、上記のとおり、本発明の好ましい態様との関連においてある。

すべての態様は、モジュールの回転による駆動要素の駆動、および、ナット／ねじ機構を通したその回転のコネクタ要素の並進の直線運動への伝達に基づくが、関連する流体ポートとの流体コネクタの相互係合を引き起こす駆動がモジュールの並進運動によって誘発され、および、レバー機構または他の好適な機械的リンク機構を介してコネクタ要素（単数または複数）に伝えられることもまた実現可能である。

Claims (14)

1. カートリッジ型交換可能モジュール（２）用接続機構（１）であって、モジュール（２）は、モジュール（２）の縦方向におけるモジュール（２）の対向する側の各々に少なくとも１つの流体ポート（２ａ、２ｂ）を有し、接続機構（１）は、
   モジュール（２）の縦方向において相隔たる２つのコネクタ要素（３）であって、各々が、そのそれぞれの側でモジュール（２）の補足流体ポート（２ａ、２ｂ）と解除可能に相互に係合するように構成される少なくとも１つの流体コネクタ（３ａ、３ｂ）を提供され、ここでコネクタ要素（３）の少なくとも１つは、モジュール（２）の縦方向において並進運動を行うために可動である、前記コネクタ要素（３）；
   ロックされた形でモジュール（２）および少なくとも１つの可動コネクタ要素（３）と解除可能に係合するように配置される、少なくとも１つの駆動要素（４）であって、駆動要素（４）とロックされた形で係合されたモジュール（２）の回転運動は、駆動要素（４）とねじ係合された可動コネクタ要素（３）の並進運動を引き起こし、モジュール（２）の関連する流体ポート（単数または複数）（２ａ、２ｂ）とコネクタ要素（３）の流体コネクタ（単数または複数）（３ａ、３ｂ）との相互係合を確立すること／解除する、前記駆動要素（４）：
   を含む、前記接続機構（１）。
2. 両方のコネクタ要素（３）が、モジュールの縦方向において並進運動を行うために可動であり、および、２つの駆動要素（４）が、ロックされた形でモジュール（２）と解除可能に係合するように、および２つの可動コネクタ要素（３）のそれぞれ関連する１つと係合するように配置され、モジュール（２）の回転運動は、それぞれの駆動要素（４）との係合を介して、対向する方向における可動コネクタ要素（３）の並進運動を引き起こし、モジュール（２）の対向する側で両方のコネクタ要素（３）の流体コネクタ（３ａ、３ｂ）と流体ポート（２ａ、２ｂ）との相互係合を確立する／解除する、請求項１に記載の接続機構（１）。
3. 各駆動要素（４）と関連する可動コネクタ要素（３）との間の係合が、駆動要素（４）の回転運動をコネクタ要素（３）の並進運動に伝えるように適合されたねじ係合である、請求項１または２に記載の接続機構（１）。
4. モジュールのそれぞれの側での駆動要素（４）と関連する可動コネクタ要素（３）との間のねじ係合が、対向する方向においてあり、１つの回転方向における両方の駆動要素（４）と係合されるモジュール（２）の回転が、モジュール（２）の対向する軸方向におけるコネクタ要素（３）の並進運動を引き起こす、請求項３に記載の接続機構（１）。
5. 縦方向における軸周りのモジュール（２）の回転運動が、駆動要素（４）を回転させるために伝えられるように、各駆動要素（４）が、ロックされた形でモジュール（２）の突起（７ａ）と解除可能に係合するように適合される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の接続機構（１）。
6. 接続機構（１）が、駆動要素（４）の定義された回転位置を、可動コネクタ要素（３）がモジュール（２）の流体ポート（単数または複数）（２ａ、２ｂ）との流体コネクタ（単数または複数）（３ａ、３ｂ）の相互係合を確立した、および／または解除した位置に対応する位置にマーキングするための指標手段（６）を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の接続機構（１）。
7. 指標手段（６）が、定義された回転位置で駆動要素（４）の回転運動を防ぐように適合される、請求項６に記載の接続機構（１）。
8. コネクタ要素（３）の各流体コネクタ（３ａ、３ｂ）が、コネクタ要素（３）上に提供された関連する外部ポート（９ａ）に連通するように配置され、および、そこで可動であり、または、その動きの間にコネクタ要素（３）に相対的に固定される支持要素（５）上に提供された外部ポート（９ｂ）に連通する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の接続機構（１）。
9. カートリッジ型交換可能モジュール（２）であって、
   円柱状容器；
   モジュール（２）の縦方向におけるモジュール（２）の対向する側の各々での少なくとも１つの流体ポート（２ａ、２ｂ）；
   容器に受け入れられる少なくとも浄化媒体および／または膜；および
   縦方向における軸周りのモジュール（２）の回転運動を請求項１〜８のいずれか一項に記載の接続機構（１）に伝えるために、前記接続機構（１）の一部（８）との解除可能なロックされた形での係合のための、モジュール（２）の対向する側の少なくとも１つ上に形成される突起（７ａ）：
   を含む、前記カートリッジ型交換可能モジュール（２）。
10. 接続機構（１）の一部（８）との解除可能なロックされた形での係合のための突起（７ａ）が、流体ポート（単数または複数）（２ａ、２ｂ）での流体背圧に起因する軸力をモジュール（２）に伝えるための１つ以上の半径方向の突起（７ａ）を含む、請求項９に記載のカートリッジ型交換可能モジュール（２）。
11. モジュール（２）が、１つの側で注入口としての役割を果たす流体ポート（２ｂ）および対向する側で排出口としての役割を果たす２つの流体ポート（２ａ）、および、注入口に導入される給送ストリームの接線濾過および排出口からの透過物および未透過物の抽出を可能にするための、容器において配置される膜を有する、請求項９または１０に記載のカートリッジ型交換可能モジュール（２）。
12. モジュール（２）が、上側で注入口としての役割を果たす流体ポート（２ｂ）および対向する下側で排出口としての役割を果たす流体ポート（２ａ）、および、容器において配置されるイオン交換媒体を有する、請求項９または１０に記載のカートリッジ型交換可能モジュール（２）。
13. 浄水システムであって、
    浄化される水のための注入口および精製水のための排出口；
    請求項１０〜１２のいずれか一項に記載のカートリッジ型交換可能モジュール（２）のための、請求項１〜８のいずれか一項に記載の少なくとも１つの接続機構（１）を支持するフレーム（１０）を含み、ここで接続機構（１）は、モジュール（２）を通して注入口から排出口への流体連通を確立するために、モジュール（２）の回転運動上でモジュール（２）と係合し、および、モジュール（２）の流体ポート（２ａ、２ｂ）に接続するように適合される：前記浄水システム。
14. フレーム（１０）が、請求項１〜８のいずれか一項に記載の少なくとも２つの接続機構（１）を支持し、各々がモジュール（２）の流体ポート（２ａ、２ｂ）に接続するために、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の１つのモジュール（２）と係合するように適合され、および
    接続機構（１）のコネクタ要素（３）が、互いに、および、注入口および排出口に、および、モジュール（２）の流体ポート（２ａ、２ｂ）に連通するように配置され、モジュール（２）が接続機構（１）に接続されるとき、モジュール（２）を通した流体の直列の流れは、動作中に、注入口と排出口との間に作り出され得る、請求項１３に記載の浄水システム。

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