JP2008080315A - 浄水器用カートリッジおよび浄水器 - Google Patents

Abstract

【課題】 水道水を通水する条件に左右されずに抗菌イオンを長期間に渡って放出し抗菌効果を持続することができる浄水器用カートリッジを提供する。
【解決手段】 除塩素ろ材２１と、抗菌性金属イオンを含む抗菌性粒状体３１を備えた浄水器用カートリッジであって、前記除塩素ろ材２１が抗菌性粒状体３１の上流側に配設され、かつ、前期抗菌性粒状体が、イオン交換能を有する無機酸化物を含む粒状体を、１０℃〜５０℃の抗菌性金属塩溶液で１分〜１０分のイオン交換処理をする工程、次いで、イオン交換処理された粒状体を、２００℃〜５５０℃の空気雰囲気下もしくは還元雰囲気下で熱処理する工程を含む方法により製造されたものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、水道水などの原水に含まれる残留塩素や臭い、濁り等を除去する浄水器に関する。より詳しくは、浄水流路内の細菌汚染を防止するために、抗菌性粒状体を内包した浄水器カートリッジおよびそのカートリッジを用いた浄水器に関する。

浄水器用カートリッジでは、水道水などの原水に含まれる残留塩素を各種のろ材によって分解・除去し、カルキ臭を取り除いた浄水を製造している。しかし、水道水の殺菌作用を担っている残留塩素も取り除かれるために、浄水が滞留する部分では雑菌や藻類等の微生物が繁殖しやすく、不衛生になり易いという問題があった。

そこで、浄水器のろ材に銀添着活性炭などを使用し、抗菌性を示す銀を含んだ浄水とすることで、細菌の増殖を抑える試みもなされている。例えば、特許文献１には、繊維状活性炭と銀を担持した粒状活性炭とを軸方向にこの順序で配設した構成が記載されており、粒状活性炭から溶出した銀イオンが繊維状活性炭に吸着されることなく、ろ材が効率的に使われるとともに、カートリッジ外径を太くすることなく、シンク下にコンパクトに収納できる様態が示されている。しかし、特に銀添着活性炭は活性炭の表面に物理化学的な方法で銀を固定しているために、使用開始時の銀の溶出量は大きいが、通水するに従って溶出量が減少する傾向にある。

一方で、銀添着活性炭以外に無機系抗菌剤を使用して細菌増殖を抑える方法も検討されており、抗菌剤の例としては、銀、銅、亜鉛等の抗菌金属イオンをイオン交換によってゼオライトに担持させた抗菌剤（特許文献２）や、銀をリン酸ジルコニウムに保持させた抗菌剤（特許文献３）などがあげられる。いずれの場合も浄水器のろ材として充填した場合、銀添着活性炭と同様に、通水するに従って抗菌剤の溶出量も減少してしまい、所定水準の抗菌性を長時間維持することが困難である。

そこで特許文献４には、抗菌イオン溶出量が異なる抗菌イオン溶出部材を組み合わせることにより、通水条件に左右されず抗菌イオンを長期間に渡って溶出させ、抗菌効果を持続させるようにした浄水器用カートリッジが示されている。しかし、複数の抗菌イオン溶出部材を組み合わせるため、カートリッジの組み立て手順が複雑化し、製造コストアップとなる。

特開２００４−２９０８４７号公報 特開昭６０−１８１００２号公報 特開平３−８３９０５号公報 特開２００６−２３１１７号公報

本発明の目的は、上述のような従来技術の問題点に鑑み、抗菌性金属イオンを水へ長期間に渡って溶出させることができ、抗菌効果を持続できる浄水器用カ−トリッジを提供することである。

上記目的を達成するための本発明は、除塩素ろ材と、抗菌性金属イオンを含む抗菌性粒状体を備えた浄水器用カートリッジであって、前記除塩素ろ材が、抗菌性粒状体の上流側に配設され、かつ、前記抗菌性粒状体が、イオン交換能を有する無機酸化物を含む粒状体を、１０℃〜５０℃の抗菌性金属塩溶液で１分〜１０分のイオン交換処理をする工程、次いで、イオン交換処理された粒状体を２００℃〜５５０℃の空気雰囲気下もしくは還元雰囲気下で熱処理する工程を含む方法により製造されたものであることを特徴とする。

ここで、イオン交換能を有する無機酸化物はゼオライトであること、抗菌性金属は、銀、銅および亜鉛から選ばれる少なくとも一種の金属であることが好ましく、なかでも銀であることが最も好ましい。また、除塩素ろ材の他に、ろ材として中空糸膜を備えていることが好ましい。
そして、上記のいずれかに記載の浄水器カートリッジを備えた浄水器も好ましい態様である。

本発明の浄水器用カートリッジは、除塩素ろ材と、抗菌性金属イオンを含む抗菌性粒状体を、この順序で配設しているので、抗菌性粒状体から溶出された抗菌性金属イオンが除塩素ろ材で吸着されることがない。従って、溶出された抗菌性金属イオンが浄水中の細菌増殖防止に効果的に使用され、遊離塩素が分解され、カルキ臭がなく、しかも、細菌増殖が防止されたおいしい浄水を提供することができる。

また、抗菌性粒状体が、抗菌性能を有する金属イオンを適度に長期間にわたって溶出することができるものであるため、浄水吐出口に細菌が付着したとしても増殖を抑制することができ、また、省スペース化とろ材の有効利用を図ることができる。

そして、イオン交換能を有する無機酸化物としてゼオライトを用いた場合には、経済性および安全性が高く、抗菌性金属イオンを長期間にわたって溶出する機能が特に優れる。抗菌性金属として銀、銅および亜鉛から選ばれる少なくとも一種の金属を用いると、抗菌性能を示しかつ飲料水として安全な濃度範囲で、抗菌イオンを溶出させることができる。中でも抗菌性金属が銀であると低濃度でも抗菌性能が優れている。さらに、除塩素ろ材の他に、ろ材として中空糸膜を備えることで、水中に含まれる微少な固体を除去することができる。そして、これら浄水器用カートリッジを装着した浄水器は、カルキ臭がない、細菌増殖を抑えたおいしい浄水を製造することができ、同時に浄水器内部に滞留した浄水での細菌の増殖を抑制することができる高い安全性をあわせて発揮できる。

以下に、本発明の望ましい実施の形態を説明する。なお、本発明は以下の実施の態様に限定されるものではなく、上記本発明の目的を達成できるものであれば良い。

本発明の浄水器用カートリッジ１は、図１の縦断面図に示すように、外形が略円柱型の形を成しており、ハウジング２と、繊維状活性炭と重金属吸着剤とをバインダーによって成形した吸着剤層３と、吸着剤層３に対して浄水器用カートリッジの軸方向下流側に配設した抗菌イオン溶出部４と、これら吸着剤層３や抗菌イオン溶出部４の原水流れ方向の下流側に配設した中空糸膜モジュール５などから構成される。

まず最初に、ハウジング２について説明する。

ハウジング２は、略円柱形のボディ１１と、原水受入口１２および浄水供給口１３を有するフタ１４と、Ｏリング１７などのシール部材を介してボディ１１に嵌合している透明窓１６などから成る。フタ１４はＯリング１５などのシール部材を介してボディ１１にネジ締結されている。

次に、原水受入口１２から入った原水が最初に通過する吸着剤層３について説明する。

吸着剤層３は、筒状に成形された活性炭成形体２１と、活性炭成形体２１の内周側不織布２２と、外周側不織布２３と、内周側不織布２２のさらに内側に配した補強材２４と、活性炭成形体２１の軸方向端部に接着した上流側キャップ２５と下流側キャップ２６などから構成される。そして、活性炭成形体２１は、水道水中の有機物および重金属を吸着し、かつ残留塩素を分解除去する機能を有し、除塩素ろ材に相当する。ここで、有機物はトリハロメタンやカビ臭などの水道水中に含まれる有害なまたは飲用時に不快な有機物を、重金属は水道用鉛配管から溶出する鉛などの重金属を、残留塩素は殺菌用に水道水に含まれる遊離残留塩素や結合残留塩素などを、それぞれ指している。

活性炭成形体２１は、活性炭と、バインダーと、重金属吸着剤とを混合して成形したものである。活性炭は、繊維状や粒状、粉末など多様な形状があり、本発明では特に限定するものではないが、繊維状活性炭を使用すると、成形体に加工が容易な点で好ましい。繊維状活性炭はフェノール樹脂を原料としたものなどを用い、バインダーにはポリプロピレンとポリエチレンの芯鞘構造の熱可塑性繊維などを用いることができる。繊維状活性炭およびバインダーのいずれの原料も、前記材料に何ら限定されるものではない。重金属吸着剤は、水道水中に含まれる鉛の吸着能力が高いゼオライトやチタノケイ酸塩、酸化チタン、ヒドロキシアパタイトなどのリン酸カルシウムなどの無機金属塩が好ましいが、イオン交換樹脂やキレート樹脂なども適宜選択できる。

上流側キャップ２５および下流側キャップ２６は、流路を形成するための樹脂成形品であり、活性炭成形体２１の軸方向端部にそれぞれ接着されている。接着剤は特に限定されないが、安全性の高いシリコーン系やウレタン系の接着剤が好適に用いられる。上流側キャップ２５は、後述の中空糸ケース４３の外周面とＯリング４５などのシール部材を介して固定されており、下流側キャップ２６は、ボディ１１の内表面とＯリング２７などのシール部材を介して固定されている。これによって、流路が形成されて、活性炭成形体２１の外周側から内周側に水が流れる構成となる。径方向に流れる方式は、軸方向に流れる方式に比べて通水抵抗が小さく、十分な浄水量を確保することができる。

補強材２４は、筒状で網状の樹脂成形品であり、活性炭成形体２１の外側から内側に水が通過する際に活性炭成形体２１を支持することで、内外の圧力差によって活性炭成形体２１が内径側に変形したり破損に至ることを防止するとともに流路を形成している。

次に、抗菌イオン溶出部４について説明する。
抗菌イオン溶出部４は、抗菌性金属イオンを含む抗菌性粒状体３１と、外周側筒３６と、１次フィルター３４と２次フィルター３５から構成されている。

ここで、抗菌性粒状体３１は、イオン交換能を有する無機酸化物を含む粒状体を１０℃〜５０℃の抗菌性金属塩溶液で１分〜１０分のイオン交換処理をする工程、次いで、イオン交換処理された粒状体を２００℃〜５５０℃の空気雰囲気下もしくは還元雰囲気下で熱処理する工程を含む方法により製造されたものである。

この抗菌性粒状体３１を得るための製法は、前記した工程を含む製造方法であれば、その他の条件については特に限定されるものではない。上記方法を採用して製造することにより、無機酸化物を含む粒状体の表面上に抗菌性金属が偏在した抗菌性粒状体を製造することができるのである。この抗菌性粒状体はそのまま使用したてもよいし、バインダーを用いて成形体として使用してもよい。

上記したイオン交換処理工程を詳細に説明する。抗菌性金属塩の溶液にイオン交換能を有する無機酸化物を含む粒状体を浸漬させ、１０℃〜５０℃でイオン交換処理操作を行うものであるが、２０〜３０℃であることがより好ましい。浸漬時間としては、短時間で行うことが好ましく、具体的には１分〜１０分、好ましくは２分〜５分で行う。また、浸漬する際には、粒状体上に均一にイオン交換するためにも１００ｒｐｍ〜１５０ｒｐｍで旋回撹拌することが好ましい。

抗菌性金属塩の溶液に用いる抗菌性金属塩の形態としては、銀、銅および亜鉛から選ばれる抗菌性金属の硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩などが挙げられる。これらの抗菌性金属塩は蒸留水、イオン交換水、純水、超純水などの水溶液、またはメタノール、エタノールなどのアルコール溶液としてイオン交換処理に供される。

イオン交換処理をする際は、粒状体の表面付近に、より多く抗菌性金属を担持させ得る観点から抗菌性金属塩溶液とイオン交換能を有する無機酸化物を含む粒状体の浴比を６：１（６ｍｌの溶液／１ｇの担体）〜１：１（１ｍｌの溶液／１ｇの担体）とすることが好ましく、４：１（４ｍｌの溶液／１ｇの担体）〜２：１（２ｍｌの溶液／１ｇの担体）で行うことがより好ましい。

また、溶液中に含有させる抗菌性金属塩量は、上記浴比、担持したい抗菌性金属量、使用する粒状体の量および粒状体に含まれる無機酸化物の化学組成を勘案して算出することができる。

例えば、Ａ型ゼオライト粒状体（Ｎａ_２Ｏ・Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２・４．５Ｈ_２Ｏ）２００ｇに１．０重量％の銀を担持させるためには、粒状体の化学組成より算出した硝酸銀３．１７ｇを６００ｍｌの超純水に溶解し、イオン交換を行うことで達成される。また、同様に銀の担持量を５．０重量％となるようにするには、１６．４ｇの硝酸銀を６００ｍｌの超純水に溶解し、イオン交換を行うことで達成される。

イオン交換能を有する無機酸化物を含む粒状体に担持する抗菌性金属量の好ましい範囲は、用途や寿命により異なるため、一概にはいえないが、例えば、上水処理用途に用いる際は、水質基準・抗菌に最低必要な量を考慮する必要があるため、抗菌性金属が銀であれば徐放量を１０ｐｐｂ〜１００ｐｐｂの範囲に制御することが好ましく、そのため粒状体全体に対する抗菌性金属の含有率を０．５重量％〜１０重量％、より好ましくは１．０重量％〜５．０重量％となるように担持することで達成できる。

イオン交換処理の後、粒状体は固液分離、洗浄され、続いて、熱処理工程に供される。固液分離の方法は、デカンテーション、ろ過、吸引ろ過など、いずれの方法でも良い。また、洗浄の方法としては、蒸留水、イオン交換水、純水、超純水などを用いて、浴比をイオン交換時と同じ比率で１分〜１０分行うことが好ましく、より好ましくは２分〜５分で行う。また、洗浄時は１００ｒｐｍ〜１５０ｒｐｍで旋回撹拌して行うことが好ましい。これを、４回〜６回繰り返し、電気伝導率が２０μＳ以下となるまで行うことが好ましい。

次いで行なわれる熱処理工程について詳細に説明する。イオン交換処理された粒状体を２００〜５５０℃で空気雰囲気下もしくは還元雰囲気下で熱処理するが、この際の熱処理方法としては特に制限はないが、固定床、移動床、流動床などの方法が用いられ、操作の容易さから工業的には固定床流通式が特に好ましい。

この熱処理工程における加熱温度は、担持した抗菌性金属イオンが粒状体内部に移動して粒状体表面の抗菌性金属の含有率が低下しないように、２００℃〜５５０℃とするが、２５０℃〜４００℃であることが好ましい。さらに、熱処理時間に関しても同様な理由から、３０分〜１０時間で行うことが好ましく、より好ましくは１時間〜４時間で行う。該熱処理工程は、加圧でも、常圧でも、減圧でも構わないが、簡素な設備で行うことができる観点から、常圧の方が好ましい。

粒状体表面の抗菌性金属の含有率が低下しないようにする理由としては、抗菌性金属が粒状体内部まで担持されてしまった場合、水の拡散が粒状体内部まで十分に及ばないため、担持された抗菌性金属の全てが徐放されるのが困難となるからである。しかし、上述してきた方法によって、粒状体全体に対する含有率を変えずに粒状体表面への含有率のみをあげることができるため、抗菌に最低限必要な抗菌性金属イオンを徐放出来る上、高価な抗菌性金属の使用量は低く抑えることが出来、また水の拡散によって担持された抗菌性金属の全てを利用することができ、長期に渡って安定的に抗菌性金属を徐放することも可能となる。

粒状体全体に対する抗菌性金属の含有率の測定方法としては、抗菌性粒状体を乳鉢等で２５０μｍ以下になるまで粉砕し、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置（ＥＤＸ）にて、当該サンプルを倍率３７〜４００倍、加速電圧２０ｋＶ、信号が１〜２ｋｃｏｕｎｔ／ｓｅｃ、積算時間１００ｓで、できるだけ広範囲の面で粉体集合体の元素を測定し、銀の含有量を重量％に換算することで得られる。

粒状体表面の抗菌性金属の含有率は、抗菌性粒状体を粉砕せずそのまま粒状体表面の元素をＥＤＸで同様な条件で測定し、銀の含有量を重量％に換算することで得られる。
熱処理の際には、空気雰囲気下でも良いが、抗菌性金属イオンの徐放を低減したい場合や、より長期間の徐放性能を要する場合は、還元雰囲気下で行い、抗菌性金属イオンを金属化しても良い。ここで、還元雰囲気下とは、低酸素雰囲気下ということであり、例えば水素、一酸化炭素などの還元性気体の存在下でのことである。なかでも還元性の強い水素を用いるのが好ましく、使用の際には窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスで希釈されていても構わない。希釈する場合の還元性気体の濃度は、水素を例にすると、作業の安全性の点から、水素を５％以下の濃度に希釈して通気することが好ましい。

イオン交換能を有する無機酸化物としては、ゼオライトが水処理用途に広く使用され実績があり、安価に入手できる点で好ましいが、セラミックスなどの水処理用ろ材として一般に使用される材料でもよい。例えば、ゼオライト、リン酸チタンやリン酸ジルコニウム等の層状リン酸塩、シリカ、アルミナ等が挙げられるが、経済性や安定性の点からゼオライトが特に好ましい。このセラミックスを製造する方法は特に限定されるものではない。原料自身から有害な物質が溶出しない安全な原料であれば特に限定されるものではない。

抗菌性金属は、銀、銅および亜鉛から選ばれる少なくとも一種の金属であり、抗菌性粒状体としたときに抗菌効果を発揮し、かつ安全である範囲内（例えば、銀は米国環境保護局ＥＰＡの飲料水基準０．１ｍｇ／Ｌ（＝１００ｐｐｂ）以下）で溶出することが好ましく、カートリッジ全体としての銀イオン、銅イオンおよび亜鉛イオンから選ばれる少なくとも一種のイオン溶出量が０．００５〜０．１ｍｇ／Ｌ（５〜１００ｐｐｂ）の範囲、さらには０．０１〜０．１ｍｇ／Ｌ（１０〜１００ｐｐｂ）の範囲内であることが好ましい。

ここで、本発明における銀イオン、銅イオンおよび亜鉛イオンから選ばれる少なくとも一種のイオン濃度は、カートリッジに通水した浄水をガラス瓶などのサンプリング容器にサンプリングし、その体積の約１％の硝酸を添加して銀、銅または亜鉛を完全にイオン化した後、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ発光分析装置）もしくは原子吸光分析法で分析した数値を示す。

前記ゼオライトは、結晶性マイクロポーラス物質のことを指し、イオン交換能を有するものであれば得に限定されないが、分子サイズの均一な細孔径を有する結晶系アルミノシリケート、結晶性メタロシリケート、結晶性シリコアルミノフォスフェート等が挙げられる。これらを使用すると、細孔径が均一であるため、抗菌性イオンとのイオン交換が満遍なく行われ、安定した溶出性が確保できる。また、ゼオライトの構造としては、簡単に入手できるＬ型ゼオライト、フォージャサイト型ゼオライト、Ａ型ゼオライト、ＭＦＩ型ゼオライト、モルデナイト型ゼオライト、β型ゼオライト、Ω型ゼオライト、ＡＦＩ型ゼオライト、ＡＥＬ型ゼオライト、ＡＴＯ型ゼオライト、ＡＮＡ型ゼオライトが有用であり、この中でも、イオン交換能と経済性の点から、Ａ型ゼオライトを用いることがより好ましい。

イオン交換能を有する無機酸化物の大きさは、抗菌性金属イオンを十分に担持できる表面積あるいは体積を持ち、通水抵抗の少ない大きさであればよい。ゼオライトの場合、粒状体の粒子径が０．１ｍｍ〜５．０ｍｍであることが好ましい。５．０ｍｍを超える大きな粒径では、通水抵抗は少ないものの担持可能な表面積が少なくなる。また、０．１ｍｍ未満の小さな粒径では、通水抵抗が大きくなる恐れがある。作業上扱いやすいという点から、１．０ｍｍ〜２．４ｍｍであることがさらに好ましい。上記粒子径が上記範囲にあるとは、全粒状体の通常８０重量％以上、好ましくは９０重量％以上が上記範囲内にあることをいう。もちろん、所定の粒子径に満たない粉末状のイオン交換能を有する無機酸化物を使用する場合は、通水抵抗を少なくするためにも、０．１ｍｍ〜５．０ｍｍ程度の粒状体として使用することが好ましい。粒状体とするには、イオン交換能を有する無機酸化物を直接成型する方法や、結合剤としてアルミナや粘土等の無機バインダーを使用した造粒方法が挙げられる。造粒方法の一例としては、イオン交換能を有する無機酸化物を８０重量％以上、より好ましくは９０重量％以上と、無機バインダーとを混練りした後、押し出し機で押し出し、マルメライザーで丸めることによって造粒することができる。この方法以外の造粒方法であっても、イオン交換能を有する無機酸化物が脱離しにくい方法であれば、いずれの方法を用いてもよい。

従来の銀添着活性炭や抗菌性金属イオンをゼオライトやリン酸ジルコニウムに担持させた抗菌剤は抗菌性金属イオンの放出時間が長くないので、その抗菌剤を１種類のみで使用した場合、抗菌性金属イオンが水に容易して抗菌能力を発揮する期間が短かい。しかし、本発明において用いる抗菌性粒状体は、前記した方法により製造されることにより、抗菌性金属イオンを抗菌性粒状体の表面に高濃度で保持する事ができ、長期間に渡って抗菌能力を発揮することができ、水質基準を満足する安全性の高い浄水を長期間に渡って供給することができる。

銀、銅および亜鉛から選ばれる少なくとも一種の金属を含む抗菌化合物の担持量は、上記溶出量の範囲を満足できればよい。溶出量は、水温、通水速度等によって変化するが、銀、銅および亜鉛から選ばれる少なくとも１種の金属元素量がおおむねイオン交換能を有する無機酸化物を含む粒状体に対して０．５〜１０重量％であると、０．００５〜０．１ｍｇ／Ｌ程度の銀イオン、銅イオンおよび亜鉛イオンから選ばれる少なくとも一種の抗菌イオン溶出量が得られる。担持量が０．５重量％より少ない場合、銀イオン、銅イオンおよび亜鉛イオンから選ばれる少なくとも一種の抗菌イオンがほとんど溶出しないか、総通水量が少ないうちに担持した化合物から抗菌イオンが溶出し尽くす恐れがある。また、担持量が１０重量％を越えると、例えば、銀イオンの場合、米国ＥＰＡの飲料水水質基準である０．１ｍｇ／Ｌを超える量の抗菌イオンが連続して溶出する恐れがあり、好ましくない。さらに好ましい溶出量は１．０〜５重量％である。

また、目的とする抗菌性イオンの濃度によっては２種以上の抗菌性粒状体を使用しても良い。この充填方法について、２種類以上の抗菌性粒状体を混合して充填する方法、積層させる方法がある。混合する場合、カートリッジに一度に充填できるメリットがあるが、混合比の許容範囲が狭くなると、混合のばらつきが溶出能力に影響を与える恐れがある。積層させる場合、充填する回数が増え生産コストアップの要因となるが、配合比は混合の場合に比べて正確になり、溶出量をコントロールしやすい。このように、混合と積層はいずれも利点・欠点を有しているが、正確な溶出量をコントロールできる点においては、積層させる方がより好ましい。

抗菌性粒状体を製造するための好ましい態様の一例として、Ａ型ゼオライト粒状体（Ｎａ_２Ｏ・Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２・４．５Ｈ_２Ｏ）に、超純水に溶解した硝酸銀とイオン交換を行って抗菌イオンを担持させ、洗浄、乾燥工程を経て粉体とし、この粉体の９５重量％と、結合剤（アルミナバインダー）の５重量％とから、０．５ｍｍ程度の粒状体とする方法がある。

１次フィルター３４、２次フィルター３５および外周側筒３６は、後述する中空糸ケース４３とともに、抗菌性粒状体３１を収容する空間を形成する部材である。１次フィルター３４および２次フィルター３５は、いずれも中空円盤の形状を有し、通水孔３２にメッシュ繊維フィルタ３３が融着されている。１次フィルター３４および２次フィルター３５は、内周側を中空糸ケース４３の外周面と、外周側を外周側筒３６とそれぞれ嵌合させることで、抗菌性粒状体３１が外部に漏れ出ないように固定されている。外周側筒３６、１次フィルター３４および２次フィルター３５の原料は特に限定されるものではないが、安全性があり、安価で精度よく成形可能なＡＢＳ（アクリルニトリル・ブダジエン・スチレン）樹脂やＰＰ（ポリプロピレン）樹脂が好んで用いられる。また、メッシュ繊維３３の原料も特に限定されるものではないが、１次フィルター３４および２次フィルター３５の原料と接着性がよく、安全で安価なＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）繊維が好んで用いられる。

次に、中空糸膜モジュール５について説明する。
中空糸膜モジュール５は、主に、中空糸膜束４１と、硬化性樹脂４２と、中空糸ケース４３などから構成される。

中空糸ケース４３の内部には、複数本の中空糸膜を束ねて逆Ｕ字状に折り曲げた中空糸膜束４１が収納されており、中空糸膜束４１の両端部は、中空糸ケース４３の下部にて各中空糸間および中空糸と中空糸ケース４３との間に充填された硬化性樹脂４２（封止剤）により封止固定（ポッティング）されている。各中空糸膜は、ポッティング部が一部切断除去されているので、末端が浄水供給口１３に向かって開口している。

中空糸膜モジュール５の中空糸ケース４３は、Ｏリング４４などのシール部材を介してフタ１４に嵌入立設されている。ろ材として中空糸膜を使用することで、除塩素用ろ材では除去する事ができない水中に含まれる鉄サビなどの微少な濁り成分や細菌類を除去することができる。

ここで用いる中空糸膜の孔径は、１０μｍ以下である事が好ましく、さらに好ましくは２μｍ以下である。さらに微少な固体を除去する場合には、孔径０．２μｍ以下のものを用いると好ましい。孔径の測定方法は公知の方法による。その素材はポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレン、ポリスルホン、ポリビニルアルコール、ポリフェニレンスルホンなどから選ばれる少なくとも１種を含んでいると好ましく、さらに好ましくはポリスルホンやポリフッ化ビニリデンが良い。

次に、以上のように構成された浄水器用カートリッジ１の作用について、浄水器用カートリッジ１をアンダーシンク浄水器に装着した状態を示した図２や、カートリッジの縦断面図を示した図３を参照しながら説明する。

図２において、本発明の浄水器用カートリッジ１は、アンダーシンクボディ５６内に装着されていて、水道蛇口５１に設けられた浄水器用バルブ５２を開くと、原水（水道水）が原水側ホース５４を通り原水受入口１２から浄水器カートリッジ１の内部に流入する。このカートリッジ内を通過した後浄水として浄水供給口１３から浄水側ホース５５を通って、水道蛇口５１の吐出口５３から吐出される。

本発明の浄水器用カートリッジ１は、アンダーシンク浄水器に適用することが好ましいが、シンク上に設置する据置き型浄水器等に適用することもできる。

水道蛇口５１に設けられた浄水器用バルブ５２を開くと、水道水は、配管を通して原水受入口１２へと流れ、原水受入口１２から浄水器用カートリッジ１の内部に流入する。水道水は、まず浄水器用カートリッジの軸方向に流れるとともに吸着剤層３に配設された活性炭成形体２１の外周面から内周面に向かって径方向に流れ、繊維状活性炭によって遊離残留塩素が分解され、同時に、カビ臭の原因物質である２−ＭＩＢ（メチルイソボルネオール）やトリハロメタンなどが吸着される。また重金属吸着剤によって鉛イオンが吸着除去される。繊維状活性炭は粒状活性炭に比べて遊離塩素を分解する性能が高く、長期間、確実に遊離塩素を分解する。

遊離塩素が分解された水は、浄水器用カートリッジ１の軸方向に流れるとともに抗菌イオン溶出部４内部を軸方向に流れ、銀、銅および亜鉛から選ばれる少なくとも一種の金属を含む化合物を担持した母材から銀イオン、銅イオンおよび亜鉛イオンから選ばれる少なくとも一種のイオンが水中に溶出される。抗菌イオン溶出部４を吸着剤層３に対して浄水器用カートリッジの軸方向下流側に配置することで、浄水器用カートリッジ１を細く長い円柱形状にすることができ、抗菌イオン溶出部を活性炭成形体の内側に設ける場合に比べて、シンクの上に置く場合も、シンクの下の収納部に置く場合も比較的邪魔にならない。

続いて、安全性に問題のない範囲内で銀イオン、銅イオンおよび亜鉛イオンから選ばれる少なくとも一種のイオンが付与された水は、中空糸膜モジュール５の中空糸膜により鉄サビや細菌などが除去され、浄水として浄水供給口１３から水道蛇口５１に供給される。浄水は水道蛇口５１の吐出口５３から吐出される。

水道蛇口５１の浄水器用バルブ５２を閉じると通水が停止し、浄水器用カートリッジ１の浄水供給口１３から水道蛇口の吐出口５３までの間に、殺菌用の遊離塩素を含まない浄水が滞留する。この状態で吐出口５３に細菌が付着したとしても、抗菌イオン溶出部４から溶出した銀イオンや銅イオンにより細菌の増殖が抑制される。

本発明は以下のように変形実施することができる。

（１）前述の実施態様では抗菌性粒状体を粒状物で説明したが、抗菌性粒状体を成形体としてもよい。この場合、粒状体に比べて取り扱いが容易になり、組み立ても簡単になる。

（２）また、（１）のような成形体を抗菌イオン溶出部に用いる場合、図４に示すように水が抗菌性粒状体を内周側から外周側へ径方向に流れる構成にしてもよい。

（３）さらに、（２）において水が抗菌性粒状体を内周面から外周面に向かって流れる構成としたが、図５に示すように外周面から内周面に向かって水が流れる流路構成にしてもよい。

（４）さらに、図６に示すように吸着剤層と中空糸膜モジュールを備え、該中空糸膜モジュール部の下流側に、抗菌性粒状体が充填された抗菌部が配置されたカートリッジであって、該抗菌部に内接若しくは隣接させて、抗菌部を通過せずに浄水を通過するための通過水路を配した構造であっても良い。この場合、通水中は抗菌部内を浄水が通過せず、通過水路を通過する構造としているので、通水路内を浄水が流れる時には抗菌部からの抗菌性金属イオンの流出が低水準に抑制され、抗菌剤の溶出量を持続させる事ができる。

（５）図３に示す実施態様では、単一の吐出口から水道水などの原水と浄水を選択して吐出する構造のものについて記載したが、給湯器などに接続して、原水と浄水だけでなくお湯を選択して通水する構造のものや、吐出口から浄水のみが吐出する構造のものとしても良い。

（６）図３に示す実施態様では浄水器用カートリッジ１は横置きとして壁に設置しているが、縦置きとして床に設置するなどの方法で設置するものでもよい。また、充填されているろ材が寿命に達した際に、寿命に達した部分のみ交換できる部分カートリッジ式のものでも良い。

（７）図３に示す実施態様では、浄水器用バルブ５２によって、流路の切換、遮蔽をおこない、浄水器用カートリッジ１に常時水道水圧がかからないタイプ（いわゆるII形浄水器）について記載したが、水道水圧が常時付加するI形浄水器であってもよい。いずれの場合においても、浄水などが逆流しないように、適宜逆止弁などを流路内に設置することが好ましい。

（８）図１や図３に示す実施態様には特に記載していないが、浄水側の流路の通水状態を検出し、通水量や通水時間を積算・記憶したり、カートリッジの使用開始時期を記憶して、それらのデータを元にカートリッジ寿命を表示または警告する機能を有していても良い、このような機能を有していることによって、より安心な浄水を使用することができる。

本発明を、以下の実施例を用いてさらに詳細に説明する。なお、実施例、比較例において各測定結果は以下の方法に従って行った。
［銀イオン濃度（ｍｇ／Ｌ）］
通水時または滞水時における浄水中の銀イオン濃度を次の方法で測定した。

抗菌性金属イオンを含む抗菌性粒状体等の所定材料が充填された浄水器用カートリッジに、遊離塩素が分解された所定温度の水を４Ｌ／分の通水量で所定時間通水し、通水中の水をサンプリングする（通水時サンプル水）。また、所定時間通水した後停止し、１晩（約１５時間）滞水後、浄水器用カートリッジ内の滞留水を抜き出した（滞水時サンプル水）。通水時のサンプル水５０ｍＬおよび／または滞水時のサンプル水５０ｍＬをそれぞれ採取し、その体積の１％の硝酸を添加して銀を完全にイオン化した後、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ発光分析装置）にて水中の銀イオン濃度を測定した。
［粒状体全体に対する銀含有率（重量％）］
粒状体全体に対する抗菌性金属の含有率は次の方法で測定した。

抗菌性粒状体を乳鉢等で２５０μｍ以下になるまで粉砕し、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置（ＥＤＸ）にて、当該サンプルを倍率３７〜４００倍、加速電圧２０ｋＶ、信号が１〜２ｋｃｏｕｎｔ／ｓｅｃ、積算時間１００ｓで、できるだけ広範囲の面で粉体集合体の元素を測定し、銀の含有量を重量％に換算した。

［実施例１］
後述する吸着剤層、抗菌性粒状体から構成された、図１に示す浄水器用カートリッジに水道水を通水して、抗菌イオン溶出量を測定した。

吸着剤層は、繊維状活性炭と重金属吸着剤を、重量比＝８０：２０として混合し、バインダで筒状に成型したものを使用した。また、表１に示した抗菌性粒状体をカートリッジに充填し、流量４Ｌ／ｍｉｎで４０℃の水道水を連続通水し、通水８Ｌ後の通水時サンプル水の銀イオン濃度を測定した。また、同じ方法で作成したもう１つの浄水器カートリッジに２０℃の水道水を連続通水し、通水８０００Ｌ後滞水時サンプル水の銀イオン濃度を測定した。その結果を表２に示す。４０℃の温水通水時も２０℃の８０００Ｌ通水後の滞水時も、銀イオン濃度が０．０１〜０．１ｍｇ／Ｌの範囲に入っており、銀イオンが継続的に安定して溶出させることができた。

［実施例２］
表１に示した抗菌性粒状体を使用した以外は、実施例１と同じ条件にて通水を行い、銀イオン濃度の分析結果を表２に示す。この場合も、４０℃の温水８Ｌ通水時も２０℃の８０００Ｌ通水後の滞水時も、銀イオン濃度が０．０１〜０．１ｍｇ／Ｌの範囲に入っており、銀イオンが継続的に安定して溶出させることができた。

［比較例１］
表１に示した抗菌性粒状体を使用した以外は、実施例１と同じ条件にて通水を行い、銀イオン濃度の分析結果を表２に示す。４０℃の温水８Ｌ通水時は、銀イオン濃度が０．１ｍｇ／Ｌ以上となってしまい、米国ＥＰＡの飲料水基準を上回る結果となった。

本発明の一実施態様を示す浄水器用カートリッジの縦断面図である。 図１に示す浄水器用カートリッジを装着したアンダーシンク型浄水器を例示する概略斜視図である。 図１の浄水器用カートリッジにおいて水の流れを示す縦断面図である。 本発明の他の実施態様に係る浄水器用カートリッジの縦断面図である。 本発明の他の実施態様に係る浄水器用カートリッジの縦断面図である。 本発明の他の実施態様に係る浄水器用カートリッジの縦断面図である。

符号の説明

１： 浄水器用カートリッジ
２： ハウジング
３： 吸着剤層
４： 抗菌イオン溶出部
５： 中空糸膜モジュール
１１： ボディ
１２： 原水受入口
１３： 浄水供給口
１４： フタ
１５： Ｏリング
１６： 透明窓
１７： Ｏリング
２１： 活性炭成形体
２２： 内周側不織布
２３： 外周側成形体
２４： 補強材
２５： 上流側キャップ
２６： 下流側キャップ
２７： Ｏリング
３１： 抗菌性粒状体
３２： 通水孔
３３： メッシュ繊維
３４： １次フィルター
３５： ２次フィルター
３６： 外周側筒
４１： 中空糸膜束
４２： 硬化性樹脂
４３： 中空糸ケース
４４： Ｏリング
４５： Ｏリング
５０： アンダーシンク型浄水器
５１： 水道蛇口
５２： 浄水器用バルブ
５３： 吐出口
５４： 原水側ホース
５５： 浄水側ホース
５６： 浄水器ボディ部
６１： 抗菌イオン溶出成形体
６２： 逆止弁

Claims (6)

1. 除塩素ろ材と、抗菌性金属イオンを含む抗菌性粒状体を備えた浄水器用カートリッジであって、前記除塩素ろ材が抗菌性粒状体の上流側に配設され、かつ、前記抗菌性粒状体が、イオン交換能を有する無機酸化物を含む粒状体を、１０℃〜５０℃の抗菌性金属塩溶液で１分〜１０分のイオン交換処理をする工程、次いで、イオン交換処理された粒状体を２００℃〜５５０℃の空気雰囲気下もしくは還元雰囲気下で熱処理する工程を含む方法により製造されたものであることを特徴とする浄水器用カートリッジ。
2. イオン交換能を有する無機酸化物がゼオライトであることを特徴とする、請求項１に記載の浄水器用カートリッジ。
3. 抗菌性金属が、銀、銅および亜鉛から選ばれる少なくとも一種の金属であることを特徴とする、請求項１または２に記載の浄水器用カートリッジ。
4. 抗菌性金属が銀であることを特徴とする、請求項３に記載の浄水器用カートリッジ。
5. 除塩素ろ材の他に、ろ材として中空糸膜を備えたことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の浄水器用カートリッジ。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の浄水器カートリッジを備えた浄水器。

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