JP2003062561A

JP2003062561A - 浄水器用カートリッジ

Info

Publication number: JP2003062561A
Application number: JP2001255765A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Taneike; 昌彦種池; Yoshie Tanizaki; 美江谷崎
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 2001-08-27
Filing date: 2001-08-27
Publication date: 2003-03-04

Abstract

(57)【要約】【課題】簡便な構成で、粒状濾過材層中の隙間による
流路短絡の形成が起こらない浄水器を提供する。【解決手段】筒状の本体容器内部に粒状濾過材を配し
た浄水器用カートリッジにおいて、該粒状濾過材の上流
部に、該本体容器の筒の中心軸に対して周方向に水を旋
回させる部材を設けることにより、粒状濾過材層の厚み
の斑を解消させることができる。また、通水時に、前記
粒状濾過材が旋回流動する層と、前記粒状濾過材が実質
的に流動しない層とが形成されるようにすることで、粒
状濾過材の利用効率をより確実に均一化することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水道水やその他の
原水中に含まれる塩素や臭気原因物質、有害物質等を除
去することにより、おいしく安全な水を供給するための
浄水器に関する。

【０００２】

【従来の技術】安全な水を供給するために、水道水には
殺菌用の塩素添加が義務づけられている。そのため、水
道水が雑菌により汚染される懸念は少ないが、カルキ臭
により水の味は損なわれてしまう。また、この塩素と水
道水中に含まれるフミン質などの有機物質とが反応する
ことにより、発ガン性を有するトリハロメタンが水道水
中に生成することも確認されている。また、近年の河
川、湖沼の汚染等により、これらを原水とする水道水中
には、２−メチルイソボルネオールのようなカビ臭原因
物質が微量成分として含まれていることも確認されてい
る。これらの水の味を損ねる物質、有害物質を除去する
ための浄水器が広く使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】粒状の濾過材を使用し
た浄水器の場合、粒状濾過材のカートリッジ本体容器へ
の充填の際に、粒状濾過材を単に流し込んだだけでは粒
子の充填密度が小さく、後に振動を受けた場合や通水を
行った際にカートリッジ内の粒状濾過材のパッキングが
密になる過程で濾過材層に隙間を生じてしまう。充填密
度を高めるために、カートリッジに振動を与えながら粒
状濾材を充填する方法も知られているが、カートリッジ
本体容器の容積いっぱいまで粒状の濾過材を入れると、
蓋を接着、溶着あるいは、ネジ嵌合する際に、接着・溶
着部あるいはネジ部に濾過材の粒が挟まりやすく、その
結果としてカートリッジ本体への蓋の接着、溶着、嵌合
不良を起こしてしまう。

【０００４】このため活性炭の充填量を少なめに調整す
る必要があり、その結果として、カートリッジの濾過材
充填部に隙間が生じ、その部分を優先的に水が通過する
ため、濾過材と水の接触が充分でなくなり、濾過材の能
力が充分に利用できず、早くから除去対象物質の通過が
起こってしまう問題があった。この流路の短絡現象は、
通水方向が鉛直方向と同じ又は逆となるようにカートリ
ッジを配することによりある程度防止できるが、通水方
向が水平となるようにカートリッジを配した場合、特に
顕著となる。

【０００５】特開平８−１０７５１号公報には、流路内
の活性炭層に水を略水平方向に通過させる浄水カートリ
ッジにおいて、水の流れを下方に変更する変更部材を、
流路の上方に設けた浄水器用カートリッジが開示されて
いる。しかしながらこの方法では、活性炭が存在しない
部分に水が集中して流れることは防げるものの、変更部
材が上側のみに設けられていることから、上側となる流
路と下側となる流路の間で水の流れが依然としてアンバ
ランスとなるため、濾過材全体を均一に使用することが
できないという問題があった。

【０００６】特開平８−１８７４９０号公報には、カー
トリッジ内に４０〜７０％の充填率で粒状濾過材を充填
し、カートリッジ内で濾過材を躍らせながら濾過を行う
浄水器が開示されている。しかしながらこの方法は、カ
ートリッジ内部全体で濾過材を躍らせるため、水と濾過
材との接触時間が不十分となる懸念があった。

【０００７】特開１１−２２６５６４号公報には、カー
トリッジの内部に螺旋板を周設した導水管を取付け、こ
の螺旋板に沿って飲料水が下降するようにした浄水器が
開示されている。しかしながらこの方法は、螺旋板に沿
って水が移動するため濾過材と水との接触時間は増える
ものの、濾過材が存在しない部分に水が集中して流れる
ことを完全に防ぐことはできないという問題があった。

【０００８】本願発明は、上記の問題を解決するために
なされたものであり、簡便な構成で、粒状濾過材層中の
隙間による流路短絡の形成が起こらない浄水器用カート
リッジを提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明の要旨
は、筒状の本体容器内部に粒状濾過材を配した浄水器用
カートリッジにおいて、該粒状濾過材の上流部に、該本
体容器の筒の中心軸に対して周方向に水を旋回させる部
材を設けてなる浄水器用カートリッジ、である。

【００１０】また、通水時に、前記粒状濾過材が旋回流
動する層と、前記粒状濾過材が実質的に流動しない層と
が形成されるようにすると、濾過材全体を均一に利用で
きるため好ましい。また、前記本体容器の内部に筒状の
中空糸膜モジュールが配され、該中空糸膜モジュールの
周囲に前記前記粒状濾過材が配されると、中空糸膜モジ
ュールに沿って旋回流を起こしやすいため好ましい。さ
らに、前記本体容器が円筒形であり、前記水を旋回させ
る部材と前記中空糸膜モジュールが同心円状に配される
と、旋回流がより均一になり好ましい。また、前記水を
旋回させる部材が、前記粒状濾過材の移動を防止するた
めの目皿に設けられていると、部品点数が少なくなり好
ましい。さらに、前記目皿が、水の入側から出側に向か
って斜めに開口された旋回口を有するとより好ましい。
前記旋回口が２〜１６個設けられていること、前記旋回
口の開口面積の総和が７ｍｍ^２から１７７ｍｍ^２である
ことが、より効果的に旋回流を形成できるため好まし
い。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下本発明の形態例を説明する。
図１は本発明の浄水器の一例を示す断面図であり、１は
本体容器、２は蓋部、３は入水部、４は出水部、５は目
皿、６は中空糸膜モジュール、７は粒状濾過材、８は外
層、９は内層である。

【００１２】原水は入水部３より供給され、粒状濾過材
７が入水部３側に移動するのを防止するための部材であ
り、水は通過させるが粒状濾過材７は通過させないよう
に構成された目皿５を通った後、粒状濾過材７の充填層
の中、中空糸膜モジュール外周に位置する外層８を通過
し、蓋部２に突き当たる。その後、中空糸膜モジュール
６が蓋部２に嵌合する部分に設けられたスリット部を通
過し、中空糸膜モジュール６内部に設けられた粒状濾過
材充填部内層９、中空糸膜モジュール６を通過し、浄化
された濾過水が出水部４から得られる。

【００１３】この浄水器の製造工程において、一方が開
放した筒状の本体容器１の開放部側を上にし、目皿５、
中空糸膜モジュール６を挿入した状態で、本体容器１の
開放部上部から粒状濾過材７を投入充填する。本体容器
１の形状は必ずしも限定はされず、例えば多角柱状や円
錐台状等の形状とすることも可能であるが、円筒形状と
すると、耐圧性や成形性が向上し、かつ旋回流の形成が
スムーズとなるためより好ましい。

【００１４】本体容器１と蓋部２との結合方法は必ずし
も限定はされず、両部材に穴を開けてボルトを通して結
合する方法、両部材の上からＣリングで挟み、締め付け
て固定する方法、等を用いることができるが、両部材に
雄ネジ／雌ネジを形成して嵌合する方法が、部品点数を
少なくできるため好ましい。いずれの結合方法であって
も、粒状濾過材の噛み込みによる嵌合不良を防止するた
め、本体容器開放部のぎりぎりまでは粒状濾過材を充填
せず、ある程度隙間を持たせた状態で蓋部２を載せる。

【００１５】図２は、従来の浄水器用カートリッジの粒
状濾過材７の状態を表した図である。粒状濾過材７は、
カートリッジの筒の中心軸方向が横方向に配置されてい
た場合、上方に粒状濾過材７の薄い層が形成される。ま
た、筒の中心軸方向が縦方向に配置されていたとして
も、比重量のばらつきや、通水時の水の流速、圧力等の
斑によって粒状濾過材が移動し、粒状濾過材７が部分的
に薄い層が形成される可能性がある。

【００１６】本発明の浄水器用カートリッジは、通水を
行うと、流入口３から流入した水は、目皿５に設けられ
た、本体容器の筒の中心軸に対して周方向に水を旋回さ
せる部材よって、中空糸膜６を中心とした円周方向の旋
回流１２に可変され、流される。旋回流１２となった水
は、一部の粒状濾過材７を、その水の流れによって旋回
流動させながら、まず圧力抵抗の少ない粒状濾過材７の
薄い部分へ移動させる。薄い部分への粒状濾過材７の移
動は、薄い部分がほぼ消滅するまで行われ、その後は粒
状濾過材７が均一に充填され、粒状濾過材７が旋回流動
する層と、粒状濾過材が実質的に流動しない層とが形成
される。このため、カートリッジの配置方向に係らずに
短絡流路を形成させず、良好な除去性能を示す浄水器用
カートリッジを得ることが出来る。

【００１７】旋回流１２による、粒状濾過材７層の厚み
斑の解消は、本体容器１の配置方向には制限されず、垂
直、水平及び斜め方向の何れの場合でも効果がある。し
かし、本体容器１の筒の中心軸が水平方向に配置されて
いた場合、重力により粒状濾過材７が下方に配置される
ことになるので、この効果は顕著に現れる。

【００１８】図１の例のように、本体容器１の内部に、
筒状の中空糸膜モジュール６を配し、中空糸膜モジュー
ル６の周囲に粒状濾過材７を配するように構成すると、
中空糸膜モジュール６に沿って旋回流が起こりやすくな
るため好ましく、さらに、本体容器１を円筒形とし、水
を旋回させる部材と中空糸膜モジュール６を同心円状に
配すると、均一な旋回流を起こし易いためより好まし
い。なお、中空糸膜モジュールの代わりに、円筒形状の
仕切部材等を配置しても構わず、同様の効果を得ること
ができる。

【００１９】本発明の水を旋回させる部材は、図３に示
すように、中空糸膜６と粒状濾過材７が直列状に配置さ
れているカートリッジにも使用することができる。水は
目皿５、粒状濾過材７を通り、中空糸膜６を通ることに
よって、浄化され流出する。水は目皿５によって、本体
容器の軸を中心とした周方向の旋回流１２に可変し流さ
れる。この場合でも、旋回流が発生すると前述のように
旋回流１２となった水は、一部の粒状濾過材７をその水
の流れによって旋回流動させながら、まず圧力抵抗の少
ない粒状濾過材７の薄い部分に濾過材７を移動させる。
粒状濾過材７の移動は、薄い部分がほぼ消滅するまで行
われ、その後、一部の粒状濾過材７が旋回流動する層
と、粒状濾過材７が実質的に移動しない層とが形成され
る。

【００２０】水を旋回させる部材は、粒状濾過材７の上
流側に設けられ、本体容器１の筒の中心軸に対して周方
向に水を旋回させることができれば、その形状は必ずし
も限定はされず、例えばスクリューやプロペラ状の部材
を設けることも可能であるが、粒状濾過材７の移動を防
止するために粒状濾過材７の上流に設ける目皿５に穴を
開け、この穴を通して水を旋回させるように構成する
と、部品点数が少なくてすみ、かつ濾過材以外の部材の
体積が増大し、濾過材の充填率が減少することを避けら
れるため好ましい。

【００２１】図４は、旋回流に可変する目皿を濾過材側
からみた斜視図であり、矢印は水の流れを表す。流入口
３から流入した水は、図４に表す下側から粒状濾過材７
側に抜け、目皿５に配置された旋回口１３によって、本
体容器の筒の中心を軸として円周方向に可変され、粒状
濾過材７側に抜ける際に旋回流１２となって流される。

【００２２】旋回口１３は、水の入側から出側に向かっ
て斜めに開口させることにより、水流を旋回流に変える
ことができる。その形状は、図６に示すように概略平行
となるように斜めに穴を開けても良いし、図７に示すよ
うに、台形状の穴としても良い。旋回口１３を複数設け
る場合、旋回口１３が水流を変える向きが同じとなるよ
うに斜めの穴の方向を揃えると、良好な旋回流が形成さ
れる。

【００２３】旋回流１２を発生する旋回口１３は、濾過
材量の比重や水の流量によって、その開口面積や数を調
整することが好ましい。旋回口１３の個数としては、１
個あれば旋回流を発生させることは可能であるが、より
均一な旋回流を設けるためには２から１６個とすること
が好ましく、４から８個とするのがより好ましい。旋回
口１３は、均一な旋回流が形成されるように、概略同一
円周上に設けることが好ましく、隣接する旋回口１３を
概略等間隔になるようにすることが好ましい。また、旋
回口１３の開口面積の総和は、７ｍｍ^２から１７７ｍｍ
^２の範囲が好ましく、１２．５ｍｍ^２から１１４ｍｍ^２
の範囲がより好ましい。

【００２４】なお、目皿５は、図８に示すように目皿背
面の表面側や、図９に示すように部材の中にインサート
したフィルターを設け、中空糸膜前段の位置でのプレフ
ィルターの機能と、流入口３側へ濾過材を流出させない
ようにする機能を果たすようにすることが好ましい。

【００２５】本発明の浄水器に用いられる粒状濾過材と
しては、粉末状活性炭、粒状活性炭、分子吸着樹脂、ゼ
オライト、モレキュラーシーブ、キレート樹脂、イオン
交換樹脂、亜硫酸カルシウム、コーラルサンド、麦飯
石、医王石、トルマリンなどが例示でき、これらのうち
の１種、あるいは２種以上を用いて使用する方法が挙げ
られる。望ましくは、粉末状活性炭、粒状活性炭、ゼオ
ライト、モレキュラーシーブ、イオン交換樹脂、亜硫酸
カルシウム、これらのうちの１種、あるいは２種以上を
用いることで、特に望ましいのは、粉末状活性炭、粒状
活性炭である。

【００２６】中空糸膜を使用する場合、中空糸膜６の素
材としては特に制限はないが、セルロース系、ポリオレ
フィン（ポリエチレン、ポリプロピレン）系、ポリビニ
リデンフロライド（ＰＶＤＦ）、ポリビニルアルコール
系、エチレン・ビニルアルコール共重合体、ポリエーテ
ル系、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）系、ポリス
ルフォン系、ポリアクリロニトリル系、ポリ四弗化エチ
レン（ＰＴＦＥ）系、ポリカーボネイト系、ポリエステ
ル系、ポリアミド系、芳香族ポリアミド系等の各種材料
が挙げられる。望ましくは、ポリオレフィン（ポリエチ
レン、ポリプロピレン）系、ポリビニリデンフロライド
（ＰＶＤＦ）を用いることができ、ポリオレフィン（ポ
リエチレン、ポリプロピレン）系がより好ましい。

【００２７】本発明の浄水器を構成する本体容器等は、
コスト、成形加工性を考慮すると、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹
脂、ＰＰ樹脂、ＰＥ樹脂、ポリカーボネート樹脂等のプ
ラスチックで構成することが好ましい。肉厚は、耐圧性
を考慮し３ｍｍ以上が好ましい。

【００２８】以下、実施例を基に本発明を具体的に説明
する。＜実施例１＞図１に示した形状の、開口部内径が８６ｍ
ｍφ、高さが１６３．２ｍｍの円筒形の本体容器に、外
径５４ｍｍφの中空糸膜モジュールを挿入し、粒径が２
４メッシュ〜４２メッシュの範囲である活性炭２２０ｇ
を充填し、図４に示した形状の、旋回口４個を有し、そ
の開口面積の総和が４０ｍｍ^２である目皿を活性炭の上
流側に配置した。浄水器用カートリッジは、水平方向に
配置し、ＪＩＳＳ３２０１「家庭用浄水器試験方
法」に基づき、流量が４．５Ｌ／ｍｉｎの場合の遊離残
留塩素濾過能力試験を実施した。その結果、除去率が８
０％に到達するまでの総濾過流量は２２０００Lであっ
た。

【００２９】＜比較例１＞目皿に旋回口を設けない以外
は、実施例１と同様に浄水器用カートリッジを作成し、
同様の通水試験を行った。その結果、除去率が８０％に
到達するまでの総濾過流量は１２０００Lであった。

【００３０】以上の実施例１及び比較例１の結果より、
活性炭の上流側に旋回口を設けた目皿を配置することに
より、活性炭の利用効率が向上し、活性炭による残留塩
素除去能力が長く維持されていることがわかる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によると、通水による水の流れを
旋回流とすることによって濾過材の厚み斑を解消するこ
とができる。また通水時に、粒状濾過材が旋回流動する
層と、粒状濾過材が実質的に流動しない層とを形成させ
ることにより、粒状濾過材の浄化をより均一に、充分に
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の浄水器用カートリッジの一例を示す断
面図である。

【図２】従来の浄水器用カートリッジの一例を示す断面
図である。

【図３】本発明の浄水器用カートリッジの別の例を示す
断面図である。

【図４】本発明に使用する水を旋回させる部材の一例を
示す斜視図である。

【図５】本発明に使用する目皿に設けた旋回口の一例を
示す斜視図である。

【図６】本発明に使用する目皿に設けた旋回口の別の例
を示す斜視図である。

【図７】本発明に使用する目皿の一例を示す斜視図であ
る。

【図８】本発明に使用する目皿の別の例を示す斜視図で
ある。

【符号の説明】

１本体容器２蓋部３入水部４出水部５目皿６中空糸膜モジュール７粒状濾過材８外層９内層１２旋回流１３旋回口１６フィルター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4D006 HA03 HA91 KA02 KB12 MA01 MC22 MC29 PA01 PB06 PC52 4D024 AA02 AB11 BA02 BA05 BA07 BA11 BA18 BB01 BC02 BC05 CA04 CA13 DB05 DB26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筒状の本体容器内部に粒状濾過材を配し
た浄水器用カートリッジにおいて、該粒状濾過材の上流
部に、該本体容器の筒の中心軸に対して周方向に水を旋
回させる部材を設けてなる浄水器用カートリッジ。
【請求項２】通水時に、前記粒状濾過材が旋回流動す
る層と、前記粒状濾過材が実質的に流動しない層とが形
成される請求項１記載の浄水器用カートリッジ。
【請求項３】前記本体容器の内部に筒状の中空糸膜モ
ジュールが配され、該中空糸膜モジュールの周囲に前記
前記粒状濾過材が配されてなる請求項１又は２記載の浄
水器用カートリッジ。
【請求項４】前記本体容器が円筒形であり、前記水を
旋回させる部材と前記中空糸膜モジュールが同心円状に
配されてなる請求項３記載の浄水器用カートリッジ。
【請求項５】前記水を旋回させる部材が、前記粒状濾
過材の移動を防止するための目皿に設けられている請求
項１〜４いずれか記載の浄水器用カートリッジ。
【請求項６】前記目皿が、水の入側から出側に向かっ
て斜めに開口された旋回口を有する請求項５記載の浄水
器用カートリッジ。
【請求項７】前記旋回口が２〜１６個設けられた請求
項６記載の浄水器用カートリッジ。
【請求項８】前記旋回口の開口面積の総和が７ｍｍ^２
から１７７ｍｍ^２である請求項６又は７記載の浄水器用
カートリッジ。