特許 6447239 浄水カートリッジ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6447239

(24)【登録日】2018年12月14日

(45)【発行日】2019年1月9日

(54)【発明の名称】浄水カートリッジ

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/44 20060101AFI20181220BHJP

   B01D 63/02 20060101ALI20181220BHJP

   C02F 1/42 20060101ALI20181220BHJP

   C02F 1/28 20060101ALI20181220BHJP

【ＦＩ】

   C02F1/44 B

   B01D63/02

   C02F1/42 A

   C02F1/28 S

【請求項の数】2

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2015-38126(P2015-38126)

(22)【出願日】2015年2月27日

(65)【公開番号】特開2016-159202(P2016-159202A)

(43)【公開日】2016年9月5日

【審査請求日】2018年2月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003159

【氏名又は名称】東レ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】高島 孝輔

(72)【発明者】

【氏名】岡崎 博成

(72)【発明者】

【氏名】馬場 玲子

【審査官】 岡田 三恵

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０３−１９６８９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２８５０５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１６７３２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／０７７４１４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−２３３６７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０２３３５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２３２３６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０８０３１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ １／４４

Ｂ０１Ｄ ６３／０２

Ｃ０２Ｆ １／２８

Ｃ０２Ｆ １／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

原水入口および浄水出口を下端側に有するケーシングと前記ケーシングの上端を閉塞する蓋とで形成される空間内部に、中空糸膜束および粉体ろ材が収納された浄水カートリッジであって、
前記中空糸膜束は、内筒の下端に封止固定されて前記内筒内に収容され、
前記粉体ろ材は、前記内筒、外筒、上壁および下壁で形成される略筒状の収容空間に収容され、
前記内筒は、上端が前記蓋の内面の直下まで延在し、前記中空糸膜束が封止固定されている部分よりも上部の周面に格子状の複数の開口部が設けられ、これら開口部の開口を覆うように内面にメッシュが取り付けられており、
前記外筒は、周面に格子状の複数の開口部が設けられ、これら開口部の開口を覆うように外面にメッシュが取り付けられており、
前記粉体ろ材と前記上壁との間に、粉体ろ材および上壁に密着して弾性部材が配設されており、
前記外筒の前記ケーシング側の面から前記内筒の前記中空糸膜束側の面まで、浄水カートリッジの径方向に通水可能であることを特徴とする浄水カートリッジ。

【請求項2】

前記上壁は、前記ケーシング内周面と前記外筒外周面との間に、前記原水入口に通ずる原水流路をなす間隙を形成するとともに、前記原水流路の上端を閉塞することを特徴とする請求項１に記載の浄水カートリッジ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、浄水器に取り付けられる浄水カートリッジに関する。特に一般家庭の水道蛇口に直接接続される蛇口直結型浄水器用の浄水カートリッジに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、家庭において水道水を浄化する浄水器が広く利用されている。それらの浄水器においては、水道水を浄化するための各種ろ材が収容された浄水カートリッジが使用されている。ろ材としては、水道水中の遊離残留塩素、カルキ臭、カビ臭、トリハロメタン、鉛などの重金属イオンなどを除去する粉体（粒状や粉状）の活性炭やイオン交換体と、水道水中の濁質成分、細菌類などを除去する中空糸膜とが一般的に使用されている。それらろ材は処理できる総ろ過水量が限られているため、浄水カートリッジを定期的に交換しながら浄水器は継続使用されることになる。そこで使用者からはできるだけコンパクトで寿命の長い（すなわち、ろ過能力が高く処理できる総ろ過水量の大きい）浄水カートリッジが求められている。

【0003】

このようなコンパクトで性能の良い浄水カートリッジとして、特許文献１に、円筒ケースに中空糸膜が収納された中空糸膜モジュールと、その胴部外周に配置されるイオン交換能を持った吸着剤が担持された円筒状の繊維状活性炭成形体と、を内部に有した浄水カートリッジが開示されている。その浄水カートリッジでは、原水は、円筒状の繊維状活性炭成形体を外側から内側へと径方向に通過した後、軸方向に上昇し、中空糸膜モジュールの円筒ケースの上端に設けられた開口部を通って、中空糸膜へと流れていくことが示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００１−２３２３６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１の浄水カートリッジでは、繊維状活性炭成形体を使用し、原水をその径方向に流すことにより、繊維状活性炭成形体での圧力損失の低減を図り所定のろ過流量を確保している。しかしながら、繊維状活性炭成形体は成形のために、合成樹脂であるバインダーを使用しており、そのため繊維状活性炭成形体の質量の内、バインダーの占める割合が相当程度大きく、十分高いろ過能力を得ることができないという問題がある。さらに、原水を、中空糸膜モジュールの円筒状ケースの上端に設けられた開口部を通じて中空糸膜へと流しているため、その開口部と浄水カートリッジの蓋（確認窓）との間に、原水を流すための一定の間隙を設ける必要があり、中空糸膜を高さ方向に伸ばして中空糸膜の膜面積を増やすことはできないという問題がある。

【0006】

本発明は、上述のような問題点に鑑み、コンパクトで、ろ材部の圧力損失が低く、かつろ過能力の高い浄水カートリッジを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記課題を解決するため、本発明の浄水器は下記の構成から成る。すなわち、
（１）原水入口と浄水出口とを下端側に有するケーシングと前記ケーシングの上端を閉塞する蓋とで形成される空間内部に、中空糸膜束と粉体ろ材とが収納された浄水カートリッジであって、前記中空糸膜束は内筒の下端に封止固定されて前記内筒内に収容され、前記粉体ろ材は、前記内筒、外筒、上壁および下壁で形成される略筒状の収容空間に収容され、前記内筒の上端は前記蓋内面の直下まで延在しており、前記外筒の前記ケーシング側の面から前記内筒の前記中空糸膜束側の面まで、浄水カートリッジの径方向に通水可能であることを特徴とする浄水カートリッジである。
（２）前記上壁は、前記ケーシング内周面と前記外筒外周面との間に、前記原水入口に通ずる原水流路をなす間隙を形成するとともに、前記原水流路の上端を閉塞すると好ましい。
（３）前記粉体ろ材と前記上壁との間に弾性部材が配設されること好ましい。

【発明の効果】

【0008】

本発明は、上記の構成により以下の優れた効果を奏することができる。すなわち、
上記（１）の構成により、粉体ろ材部の通水の流路断面積を広くすることができ、粒径の小さい粉体ろ材を高密度充填したとしても、通水での圧力損失を十分低減でき、所定のろ過流量を達成できる。

【0009】

また、内筒内に収容される中空糸膜束の長さも可能な限り長くでき、中空糸膜束の有効膜面積を増大することができるので、中空糸膜束部の濁りろ過能力を高めることができる。また、内筒上端と蓋との間に無駄なスペースがなくすことでき、浄水カートリッジをコンパクトにすることもできる。

【0010】

また粉体ろ材なので高密度充填できるので、コンパクトかつろ過能力が高い。

【0011】

また、上記（２）の構成により、間隙に流れてきた原水は、粉体ろ材部を通過せずに、蓋下面と上壁上面の間を通り、内筒内に進入することがない。

【0012】

また、上記（３）の構成により、弾性部材が粉体ろ材と密着することにより、充填した粉体ろ材と上壁の間に空隙ができなくなり、原水を通水した際に粉体ろ材をショートカットする恐れがなくなる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態例に係る浄水カートリッジの概略縦断面図である。

【図2】本発明の一実施形態例に係る浄水カートリッジが流路切換器と接続されて蛇口直結型浄水器として使用される概略外観図である。

【図3】本発明の他の実施形態例に係る浄水カートリッジの概略縦断面図である。

【図4】本発明の他の実施形態例に係る浄水カートリッジの概略縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態例を、図面を参照しながら説明する。

【0015】

図１は、本発明の一実施形態例に係る浄水カートリッジの概略縦断面図である。また、図２は、本発明の一実施形態例に係る浄水カートリッジが流路切換器と接続されて蛇口直結型浄水器として使用される概略外観図である。

【0016】

本発明において、上下等の位置や方向に関する用語は、図１に示される向きで浄水カートリッジが配置されているものとして定めるが、本発明の浄水カートリッジは必ずしも図１の向きのみで使用される訳ではない。

【0017】

浄水カートリッジ１は、原水入口１１と浄水出口１２とを下端側に有し上端が開口した有底筒状のケーシング２と、ケーシング２の上端開口を閉塞する蓋３とで形成される空間内部に、中空糸膜束９と粉体ろ材１０とが収納されている。そして、浄水カートリッジ１は、図２に示すように、蛇口に直結され原水取水口２１で蛇口から供給される原水を受け入れ、その流路を原水側（原水出口２２）か浄水側（浄水出口１２）かに切り換える流路切換器２０に、接続され、蛇口直結型浄水器１９の一部となって、原水を浄化し浄水として吐出するために使用することができる。

【0018】

中空糸膜束９は、内筒４と封止部１３と共に、中空糸膜モジュール１８を構成する。中空糸膜束９は、内筒４の下端側にポッティング剤で封止固定されて内筒４内に収容されており、内筒４の上端は蓋３内面の直下まで延在している。

【0019】

粉体ろ材１０は、内筒４、外筒５、上壁６および下壁７で形成される略筒状の収容空間に収容されている。

【0020】

ケーシング２内周面と外筒５外周面との間には、原水入口１１から入った原水の原水流路としての筒状の間隙１４が形成されている。そして、原水入口１１から入った原水は間隙１４に導かれた後、外筒５、粉体ろ材１０、内筒４をその順で径方向に通過して、内筒４の内部（すなわち中空糸膜モジュール１８の内部）に至る。すなわち、本発明の浄水カートリッジにおいては、外筒のケーシング側の面から内筒の中空糸膜束側の面まで、浄水カートリッジの径方向に通水可能となっている。

【0021】

次に、浄水カートリッジ１を構成する各部材について説明する。

【0022】

ケーシング２は、上端が開口した有底筒状であり、下端側の右側に原水入口１１を、下端面部の中央部に浄水出口１２を有している。浄水出口１２を囲うように、下端部内面には中空糸膜モジュール１８を嵌入立設するための筒部が設けられている。原水入口１１には入口開口周囲に、流路切換器２０と接続するためのバヨネット機構が設けられている。下端部の原水入口と浄水出口とが同じ下端側に位置するので、流路切換器と接続して浄水器を構成する時、原水と浄水の吐出口を、同じ方向に向けやすくかつ近接してコンパクトに配置することが可能となり、コンパクトかつ使いやすさが求められる蛇口直結型浄水器の浄水カートリッジとして好適な配置構成を有している。

【0023】

なお、原水入口は図１とは異なり、下端面部に、浄水出口とは偏心した位置で、下方に開口するように設けられてもよい。こうすると図１の浄水カートリッジ１に存在する、原水入口を通り抜けた直後に原水が通る流路１７の軸方向高さを減少することができ、浄水カートリッジ１をよりコンパクトにすることができる。

【0024】

蓋３は、ケーシング２の上端開口を閉塞する部材であり、ケーシング２に超音波溶着により固定されている。その固定の方法はねじ構造や接着によるものであってもよい。また蓋３は透明であると、浄水カートリッジ１内部の状況を確認できるので、好ましい。図１では、蓋３はケーシング２に内接して接続されているが、蓋がケーシングに外接して接続されてもよい。こうすると、蓋とケーシングとで形成するコーナー部が有効活用できる空間となり、上壁を蓋内面直下に配置することが可能となる。すると粉体ろ材収容空間が広がり、より多くの粉体ろ材を収容して粉体ろ材部のろ過能力をより向上させることができる。

【0025】

本発明の浄水カートリッジでは、内筒の上端は蓋内面の直下まで延在しているのは上述のとおりである。ここで、内筒の上端は蓋内面の直下まで延在しているとは、後述のとおり、内筒の上端が蓋内面に当接していてもよいし、内筒の上端と蓋内面との間に間隙や上壁等の介在物があってもよい。そして、内筒の上端と蓋内面との間の距離は、間隙や介在物を合わせて１．５ｍｍ以下であると好ましく、内筒の上端は蓋内面の直下まで延在していると言える。さらに各部材の製作精度を考慮すると、内筒の上端と蓋内面との間に０．５〜１ｍｍの間隙を設けることが好ましく、上記の間隙は小さい方がより好ましい。

【0026】

蓋３は、天面と天面の外周部から筒状部が垂下する形状と言えるが、図４の他の実施形態例に示すように、その蓋の筒状部の長さが、（ケーシングの筒状部の長さが短くて、）ケーシングの筒状部の長さより長いという実施形態もあり得る。この場合、後述される上壁は、図１とは異なり、蓋の筒状部内周面と嵌着し、間隙１４（原水流路）の上端を閉塞している。

【0027】

中空糸膜モジュール１８は、所定本数の中空糸膜を束ねて逆Ｕ字状に折り曲げた中空糸膜束９を略筒状の内筒４内に収容し、内筒４下端側内面と中空糸膜束９下端側、および中空糸膜下端側同士をポリウレタンなどのポッティング剤で封止固定したものである。封止固定した部分が封止部１３である。中空糸膜束９の下端面は開口し、浄水出口１２に向いている。中空糸膜の材質としてはポリスルホンやポリエチレンなどが使用される。内筒４の下端側外周面には、上述のケーシング２の筒部内周面との間を水密にシールするＯリングが装着されている。図１では、中空糸膜束９は逆Ｕ字状に折り曲げられているが、直線状で、その上端の開口が接着剤や熱融着で封止されている中空糸膜束であってもよい。

【0028】

内筒４の封止部１３より上部の周面には格子状の複数の開口部１５が設けられ、その内面には開口部１５の開口を覆うようにポリエチレンテレフタレートや、ポリプロピレンやポリエチレンなどの合成繊維からなるメッシュ２３が取り付けられている。メッシュ２３は、対面する粉体ろ材１０は漏らさず、処理されるべき水は通過させるフィルタ機能を有するものであるので、メッシュ２３の目開きは、粉体ろ材１０の粒径よりより小さいものとなっている。また、通水での圧力損失を低減させるため、メッシュ２３の開口率は強度の許す限り大きいものが好ましい。また、同様に格子状の開口部１５の開口率も強度の許す限り大きいものが好ましい。粉体ろ材１０全体を有効に活用できるようにするため、開口部１５の存在する領域は、対面する粉体ろ材１０の領域と略一致させることが好ましい。開口部１５の開口を覆う部材は、メッシュ２３に限らず、合成樹脂の不織布など、薄いシート状で、粉体ろ材１０は漏らさず処理されるべき水は通過させるフィルタ機能を有するものであればよい。

【0029】

メッシュ２３を内筒４の内周面に取り付ける方法としては、内筒４の成形時にメッシュ２３と一体成形する方法が強固に取り付けられる点で好ましい。また、接着剤で貼り付けたり、熱融着させることも可能である。メッシュ２３を内筒４の内周面に取り付けるので、内筒４の径方向の外側に充填、収容される粉体ろ材１０は、内筒４の厚み分だけ充填量を増やすことができる。

【0030】

水中の濁質成分、細菌類などを除去するろ材としての中空糸膜束は、濁りろ過能力を高めるため、それの有する膜面積が大きいことが望ましい。しかし、封止部は水圧に対する封止固定の強度確保のため一定の軸方向高さが必要であり、しかも封止部の中の中空糸膜束はろ過に寄与しないので、中空糸膜束の内ろ過に寄与する有効部分の比率を高め、有効膜面積を増大させるために、中空糸膜束の長さを増大させることが合理的である。その結果、中空糸膜束は細長い形状となり、それに伴い中空糸膜束を収容し、それを保護する内筒も、その口径よりも軸方向長さが長い細長い筒状とするのが通例である。

【0031】

従って内筒４の形状も細長い筒状であり、当然ながら中空糸膜モジュール１８も細長い略筒状形状となっている。そして、本発明の内筒４では、その上端は蓋３内面の直下まで延在し、内筒４の長さは可能な限り長くなっている。これにより、内筒４内に収容される中空糸膜束９の長さも可能な限り長くすることができ、ひいては中空糸膜束９の有効膜面積を増大することができ、中空糸膜束部（すなわち中空糸膜モジュール１８）の濁りろ過能力を高めることができる。また、内筒４上端の開口部と蓋３との間に無駄なスペースがなくなっており、所定のろ過能力を達成しつつ浄水カートリッジをコンパクトにすることに寄与しているとも言える。

【0032】

蓋３内面と内筒４上端との間隙は、できるだけ小さくすることが好ましいが、各部材の製作精度を考慮して、０．５〜１ｍｍ程度に設定するとよい。蓋内面と内筒上端との間隙が１．５ｍｍ以下であると、内筒上端は蓋内面直下まで延在していると言える。

【0033】

もちろん蓋のケーシングへの接合に支障をきたさないのであれば、蓋内面と内筒上端との間隔をゼロとし、両者を当接させる設計も可能である。この時、蓋（または、蓋とシール部材）によって内筒上端を密閉できるのであれば、後述する上壁が、ケーシング内周面に嵌着し、ケーシング内周面との間を密封する必要はなくなる。

【0034】

次に、内筒４と共に、粉体ろ材１０が収容される略筒状の収容空間を形成する外筒５、上壁６および下壁７について説明する。

【0035】

図１において、外筒５と下壁７とは一体物として形成されている。もちろん、両者を別体として形成し、それらを嵌着、溶着、接着等により、図１の形状に組立または接続することも可能であるが、一体物として形成する方が安価かつ簡便である。下壁７の中央に設けられる開口の内周面は、内筒４の下端部外周面に嵌着し、その嵌着部分は、水および粉体ろ材１０に対して密封状態となっている。

【0036】

外筒５は、その周面に格子状の複数の開口部１６が設けられ、その外面には開口部１６の開口を覆うようにポリエチレンテレフタレートや、ポリプロピレンやポリエチレンなどの合成繊維からなるメッシュ２４が取り付けられている。メッシュ２４は、対面する粉体ろ材１０は漏らさず、処理されるべき水は通過させるフィルタ機能を有するものであるので、メッシュ２４の目開きは、粉体ろ材１０の粒径よりより小さいものとなっている。また、通水での圧力損失を低減させるため、メッシュ２４の開口率は強度の許す限り大きいものが好ましい。また、同様に格子状の開口部１６の開口率も強度の許す限り大きいものが好ましい。粉体ろ材１０全体を有効に活用できるようにするため、開口部１６の存在する領域は、対面する粉体ろ材１０の領域と略一致させることが好ましい。開口部１６の開口を覆う部材は、メッシュ２４に限らず、合成樹脂の不織布など、薄いシート状で、粉体ろ材１０は漏らさず処理されるべき水は通過させるフィルタ機能を有するものであればよい。

【0037】

メッシュ２４を外筒５の外周面に取り付ける方法としては、外筒５の成形時にメッシュ２４と一体成形する方法が強固に取り付けられる点で好ましい。また、接着剤で貼り付けたり、熱融着させることも可能である。メッシュ２４を外筒５の外周面に取り付けるので、外筒５の径方向の内側に充填、収容される粉体ろ材１０は、外筒５の厚み分だけ充填量を増やすことができる。本発明において、原水は外筒５の径方向の外側から内側に向かって流れるため、外筒５の外周面にメッシュ２４を取り付けておくと、原水の流れによって剥離する恐れがない。

【0038】

なお、当然ながら、外筒５はケーシング２内にあって、かつ内筒４の径方向外側に位置するので、ケーシング２口径＞外筒５口径＞内筒４口径の関係がある。

【0039】

上壁６は、上下両面がほぼ板状の環状部材であって、中央に設けられる開口の内周面は、内筒４の上端部外周面に嵌着し、その嵌着部分は、水および粉体ろ材１０に対して密封状態となっている。また、上壁６下面の径方向外側部には段差部が形成され、外筒５の上端部に嵌着し、その嵌着部分は、水および粉体ろ材１０に対して密封状態となっている。さらに、上壁６の外周面はケーシング２上端部の内周面に嵌着し、その嵌着部分は水密状態となっている。上壁６の外周面の口径は、外筒５の外周面の口径より大きいように設定してあるので、上壁６は、ケーシング２内周面と外筒５外周面との間に、原水入口１１に通ずる原水流路をなす筒状の間隙１４を形成する役割を果たしていると共に、その原水流路の上端を閉塞することになっている。このように上壁６によって、原水流路（間隙１４）の上端が閉塞しているので、間隙１４に流れてきた原水は、粉体ろ材部を通過せずに、そのまま蓋３下面と上壁６上面の間を通り、内筒４の上端開口に至り、中空糸膜モジュール内に進入することがない。また本発明の浄水カートリッジはそのような原水流通路を必要としていないので、上述したように、内筒４の上端を蓋３下面の直下まで延在させることができている。

【0040】

上記間隙１４をより確実に形成、保持するために、下壁７および／または外筒５から径方向外側に張り出してケーシング２内周面に当接する、周方向において離散的に配置される複数の凸部を設けてもよい。

【0041】

上記間隙１４は、浄水カートリッジ１の設定流量にもよるが、０．５ｍｍ以上あることが好ましい。間隙１４を大きくすると原水は流れやすくなるが、反面、ろ材の収容空間が少なくなるため、３ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍ以下とすることが好ましい。

【0042】

なお、上壁が間隙１４の上端を閉塞せず、上壁とは別の部材でもって、間隙１４の上端を閉塞させてもよい。

【0043】

また、製造工程において、中空糸膜モジュール１８内にごみが入ったり、中空糸膜束９を傷つけたりする可能性を少なくするために、上壁が内筒４の上端開口を密閉するものであってもよい。この場合、上壁は、ケーシング内周面に嵌着しない形態でもよい。もちろん、この場合、上端を蓋３内面にできるだけ近づけるとの目的のためには、内筒上端に位置する上蓋の厚さは１．５ｍｍ以下が好ましく、その厚さを含めて蓋内面と内筒上端との間の距離が１．５ｍｍ以下であることが好ましい。

【0044】

また、図３の他の実施形態例に示すように、外筒の上端部外周面が径方向外側に張り出し、ケーシング内周面に嵌着し、その嵌着部分は水密状態となっている実施形態も好ましい。この場合、上壁は、ケーシング内周面に嵌着しない形態でもよい。

【0045】

さらに、独立した部材としての上壁を用いず、蓋に上壁の機能を併せ持たせるような形態もあり得る。すなわち、蓋がケーシング上端開口を閉塞する際、蓋の内面部分が、内筒と外筒との間の上端開口部を密閉し、かつ、外筒とケーシング内周面との間の上端開口部、または内筒上端開口を密閉することができる形状である形態である。

【0046】

次に粉体ろ材１０について説明する。

【0047】

粉体ろ材１０は、上述の内筒４、外筒５、上壁６および下壁７で形成される略筒状の収容空間に収容される。製造工程的には、上壁６が嵌着される前に、上壁６が嵌着される部分から粉体ろ材１０は充填され、充填完了後、上壁６は粉体ろ材１０を密閉するように嵌着される。また、充填の際、粉体ろ材１０に対して振動や吸気を行って、充填密度を高めることは、粉体ろ材部のろ過能力を高めるために好ましい方法である。

【0048】

粉体ろ材１０としては、ヤシ殻や木材、石炭などを原料とした粒状または粉状活性炭や、原水中の鉛等の重金属を除去するのに適した粒状または粉状イオン交換体、例えばチタンケイ酸塩やアルミノケイ酸塩などのゼオライト、またはイオン交換樹脂などを、適宜組み合わせて充填して使用することができる。

【0049】

粉体ろ材１０には、その平均粒径がおよそ３０〜９００μｍの範囲のものが使用可能で、浄水カートリッジの種類、用途、性能に応じて選択して使用される。粒径を小さくすると表面積が増えるため、粉体ろ材の吸着能力やイオン交換能力を高めることができるし、粉体ろ材の充填密度も向上する。そこで、粉体ろ材１０として平均粒径がおよそ３０〜１５０μｍと小さいものを採用することは、粉体ろ過部によるろ過能力を大幅に高め、充填密度もより高めることができる点で、非常に好ましい。粉体ろ材の粒径は、活性炭の場合、ＪＩＳ Ｋ １４７４：２０１４活性炭試験方法 ７．３粒度に定められた方法に従って測定しても良いし、レーザー回折／散乱式法で測定した方法でも良い。いずれについても、重量あるいは体積の粒度分布による積算値が９０％を占める範囲を粒径とする。

【0050】

従来の成形体の活性炭などのろ材では、成形のためのバインダーの占める質量割合が３〜２０％程度を占め、その部分はろ過に寄与しないが、粉体ろ材を使用することで、バインダーが占めていた体積を活性炭もしくはイオン交換体で充填することができ、増加したろ材がろ過に寄与するためろ過能力を大幅に向上することができる。特に平均粒径がおよそ３０〜１５０μｍと小さい粉体ろ材の場合は、充填密度を高めることができ、例えば、粒状または粉状活性炭としてヤシ殻活性炭を使用する場合、０．５０〜０．７５ｇ／ｍＬ程度まで高めることができるので、ろ過能力が高くかつコンパクトに浄水カートリッジを構成することが可能となる。

【0051】

一方、一般に粒径を小さくすると粉体ろ材部の通水での圧力損失が大きくなり、所定のろ過流量を確保できないこともあり得る。しかし本発明では、上述のように細長い略筒状の中空糸膜モジュール１８（およびその内筒４）形状に対応して、上述の略筒状の収容空間およびそこに収容される粉体ろ材１０の全体形状（粉体ろ材部の形状）は、軸方向長さが長くなっており、しかもその径方向長さ（厚さ）より長い筒状形状となっている。そして通水は、筒状の粉体ろ材部の外側から内側に向かって径方向に行われるため、通水の流路断面積が、軸方向に通水する場合より、ずっと広くなっているので通水の流速は低減され、粒径の小さい粉体ろ材を高密度充填したとしても、通水での圧力損失を十分低減でき、所定のろ過流量を達成できる。

【0052】

筒状の粉体ろ材部の軸方向長さ／径方向長さは、１を超える数値で要求される圧力損失等に応じて定められるが、約３以上が好ましい。また、径方向長さの絶対値は、粉体ろ材と上壁や下壁との境界面での通水のショートカットを防ぐこと、および粉体ろ材のろ過原理から最低限必要とされる値などを考慮して定められるが、実設計上は約５ｍｍ以上が通例である。

【0053】

粉体ろ材１０と上壁６との間に弾性部材が配設されると好ましい。こうすると、弾性部材が粉体ろ材１０と上壁６とを押圧し、それらと密着することにより、充填した粉体ろ材１０と上壁６の間に空隙ができなくなり、原水を通水した際に粉体ろ材１０をショートカットする恐れがなくなる。弾性部材としては、硬度の低いシリコーンゴムなどのゴム、合成樹脂のスポンジや不織布、フェルトなどが使用可能である。

【0054】

上述の説明において、略筒状とした部材が全て略円筒状であって、それらが同一中心軸を有して同軸的に配置されることは、浄水カートリッジをコンパクトにするためには、最も効果的、合理的であり、好ましい形態である。

【0055】

また、上述において、２つの部材を嵌着させその部材間を密封（または密閉）状態にする場合、シール部材を介在させて、密封（または密閉）を確実にすることも可能である。ただし、コンパクトな浄水カートリッジ設計のためには、シール部材を介在させずに密封（または密閉）を実現することが好ましい。

【0056】

また、ケーシング２、蓋３、内筒４、外筒５、上壁６、下壁７の材質は、ＡＢＳ（アクリルニトリル・ブタジエン・スチレン）樹脂やＡＳ（アクリルニトリル・スチレン）樹脂、ＰＰ（ポリプロピレン）樹脂など、成形時の寸法精度が高い樹脂で成形されたものが好ましい。

【0057】

以上のように構成された浄水カートリッジ１の水の流れについて説明する。

【0058】

原水入口１１から入った原水は、流路１７で周方向にほぼ均等に分配され、原水流路である筒状の間隙１４に導かれ、外筒５（とメッシュ１６）、粉体ろ材１０、内筒４（とメッシュ１５）をその順で径方向に通過して、内筒４の内部（すなわち中空糸膜モジュール１８の内部）に至る。粉体ろ材１０と接触し、それを通過することにより、原水中の遊離残留塩素、カルキ臭、カビ臭、トリハロメタンや、鉛などの重金属イオンなどが除去される。次いで、水は中空糸膜を通過し、濁質成分、細菌類なども除去されて浄水となり、中空糸膜束９の下端面の開口を経て、浄水出口１２から吐出される。

【産業上の利用可能性】

【0059】

蛇口直結型浄水器に使用されるコンパクトな浄水カートリッジを実施形態例として説明したが、本発明は、アンダーシンク型浄水器や据置型浄水器などの比較的大型の浄水カートリッジとしても利用可能である。

【符号の説明】

【0060】

１ 浄水カートリッジ
２ ケーシング
３ 蓋
４ 内筒
５ 外筒
６ 上壁
７ 下壁
８ 弾性部材
９ 中空糸膜束
１０ 粉体ろ材
１１ 原水入口
１２ 浄水出口
１３ 封止部
１４ 間隙
１５ 開口部
１６ 開口部
１７ 流路
１８ 中空糸膜モジュール
１９ 浄水器
２０ 流路切換器
２１ 原水取水口
２２ 原水出口
２３ メッシュ
２４ メッシュ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】