(57)【要約】【課題】使用前における菌の繁殖を十分に抑制しながらも、通水初期の通水性を高めると共に初流水の濁度の低減を図る。【解決手段】細孔に水蒸気を吸着させて全細孔容積の５０％以上１００％以下を水で充填する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
細孔を有する活性炭を含む成形吸着体であって、
前記細孔に水蒸気を吸着させて全細孔容積の５０％以上１００％以下を水で充填したことを特徴とする成形吸着体。
【請求項２】
細孔径の分布に関し、１０ｎｍ以下にピークを有するように調整された前記細孔を有する請求項１に記載の成形吸着体。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の前記成形吸着体を用いた浄水カートリッジ。
【請求項４】
請求項３に記載の浄水カートリッジを装着した浄水器。
【請求項５】
請求項３に記載の前記浄水カートリッジを、密封して内部に封入可能な包装部材を有し、
前記包装部材の内部に前記浄水カートリッジを保持すると共に前記包装部材の内部の平衡相対湿度を５５％以上６０％以下に調整された浄水カートリッジ包装体。
【請求項６】
細孔を有する活性炭を含む成形吸着体に関し、恒温恒湿方式により前記細孔に水蒸気を吸着させて全細孔容積の５０％以上１００％以下を水で充填する、成形吸着体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細孔を有する活性炭を含む成形吸着体、浄水カートリッジ、浄水器及び浄水カートリッジ包装体と、成形吸着体の製造方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１等に記載されている活性炭を含む成形吸着体と、それを用いる浄水カートリッジ、浄水器等では、成形吸着体に含まれる微粒子の流出等が原因となって、浄水器等への最初の通水にて吐出される水（以下、「初流水」という。）に濁りを生じることがある。このため、浄水器等の使用者に対して、取扱い説明書を通して「初流水を捨て水とすること」が周知されている。しかしながら、当該初流水があまりに濁ったものであると、シンク等を汚す等の使用者のクレームとなることがある。このため、初流水であっても濁りの少ないことが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２３４２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発明者らは、初流水の濁りを改善すべく、成形吸着体の原材料の段階から前処理として、篩で微粒子を除去したり、通水洗浄し微粒子を除去したりした原材料を使用して成形吸着体としたが、十分な効果は得られなかった。
【０００５】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、初流水の濁りを効果的に低減することができる成形吸着体、浄水カートリッジ、浄水器及び浄水カートリッジ包装体と、成形吸着体の製造方法とを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための成形吸着体は、細孔を有する活性炭を含む成形吸着体であって、その特徴構成は、
前記細孔に水蒸気を吸着させて全細孔容積の５０％以上１００％以下を水で充填した点にある。
【０００７】
発明者は、従来の成形吸着体について検討を重ねた結果、成形吸着体への最初の通水に、成形吸着体の細孔内の空気と水が置換することにより多量のマイクロバブルが発生することと、当該マイクロバブルが成形吸着体の粒子間を移動する際に、固着力の弱い微粒子、換言すると、ポリエチレン等から成るバインダーの接着が弱い微粒子、大きな粒子に静電気力やファンデルワールス力で付着している微粒子、活性炭の粒子間に係止しているだけの微粒子を剥離させることで、剥離した微粒子がマイクロバブルと共に初流水に懸濁して流出していると推定した。
そして、発明者らは、当該知見に基づいて、活性炭の細孔に水蒸気を吸着させて全細孔容積の５０％以上１００％以下を水で充填することにより、マイクロバブルの発生を抑制し、それにより微粒子の剥離を抑制でき、初流水の濁りを低減できることを見出した。
更に、後述する試験において、異なる成形吸着体から成る浄水カートリッジの複数（図３で、浄水カートリッジＡ，Ｂ，Ｃ）で、図３に示すように初流水の濁度（ＮＴＵ）を大幅に低減できることを確認した。ここで、濁度は、水の濁りの程度を示すものであり、アメリカで用いられている濁度の単位である比濁法濁度単位「ＮＴＵ（Ｎｅｐｈｅｌｏｍｅｔｒｉｃ  Ｔｕｒｂｉｄｉｔｙ  Ｕｎｉｔ）」のホルマジン標準液に基づくものである。図３に示す試験では、止水時圧力０．７５ＭＰａで一気に開栓した際（瞬時流量は１０〜１３Ｌ／ｍｉｎ）の初流水を３００ｍＬ採水し、気泡が消えた後に濁度を測定した。尚、濁度は、透過光・散乱光演算方式に基づいて算出した。尚、複数の浄水カートリッジＡ，Ｂ，Ｃを構成する成形吸着体の製法、原材料の吸着材やバインダーの配合割合、及び物性については、後述することとする。
また、上記特徴構成では、吸着材の細孔に水蒸気を吸着させることで細孔内に水を充填しているため、通常、細孔の孔径よりも十分に大きい細菌の繁殖を抑制できる。
尚、全細孔容積は、窒素吸着装置（島津製  Ｔｒｉｓｔａｒ３０００）を用いて、成形吸着炭の吸着等温線を求め、相対圧Ｐ／Ｐ０（Ｐ：吸着平衡にある吸着質の気体圧力、Ｐ０：吸着温度における吸着質の飽和蒸気圧）が０．９７における窒素吸着量から細孔容積（Ｖ：ｃｃ／ｇ）を算出し、成形吸着炭の重量を乗じて導出した。
以上より、初流水の濁りを効果的に低減できる成形吸着体、浄水カートリッジ、及び浄水器を実現できる。
【０００８】
成形吸着体の更なる特徴構成は、
細孔径の分布に関し、１０ｎｍ以下にピークを有するように調整された前記細孔を有する点にある。
【０００９】
上記特徴構成によれば、成形吸着体は、細孔径が１０ｎｍ以下に調整された細孔を有するから、当該細孔を水で充填したとしても、一般的に知られる細菌は２０ｎｍよりも十分に大きいため、当該細孔内の水に細菌が繁殖することを良好に抑制できる。
【００１０】
これまで説明してきた、前記成形吸着体を用いた浄水カートリッジ、及び当該浄水カートリッジを装着した浄水器も、これまで説明してきた特異な作用効果を良好に奏するものとなる。
【００１１】
上記目的を達成するための浄水カートリッジ包装体の特徴構成は、
上述の前記浄水カートリッジを、密封して内部に封入可能な包装部材を有し、
前記包装部材の内部に前記浄水カートリッジを保持すると共に前記包装部材の内部の平衡相対湿度を５５％以上６０％以下に調整された点にある。
【００１２】
これまで説明してきたように、細孔を水で充填した場合、周囲雰囲気の平衡相対湿度が低くなると、当該細孔から水が蒸発して、細孔容積充填率が低減し、濁度（ＮＴＵ）が高くなる虞がある。一方で、周囲雰囲気の平衡相対湿度が高くなり過ぎるとカビが発生することがある。
上記特徴構成によれば、包装部材の内部の平衡相対湿度を５５％以上に調整しているので、適切な活性炭を選択することで細孔からの水の蒸発を防ぐことができ、更には、包装部材の内部の平衡相対湿度を６０％以下に調整しているので、カビの繁殖を抑制できる。
【００１３】
上記目的を達成するための成形吸着体の製造方法の特徴構成は、
細孔を有する活性炭等を含む成形吸着体に関し、恒温恒湿方式により前記細孔に水蒸気を吸着させて全細孔容積の５０％以上１００％以下を水で充填する点にある。
【００１４】
当該製造方法を採用することにより、これまで説明してきた成形吸着体が発揮する特異な作用効果を良好に発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態に係る成形吸着体から成る浄水カートリッジ及びそれを備えたシャワーヘッド型の浄水器を示す断面図。
【図２】恒温恒湿法にて浄水カートリッジの細孔を水で充填する際の経過時間と浄水カートリッジの重量との関係を示すグラフ図。
【図３】浄水カートリッジ毎の細孔容積充填率と初流水の濁度（ＮＴＵ）との関係を示すグラフ図。
【図４】浄水カートリッジ夫々について窒素吸着ＢＪＨ法による細孔径毎の容積を示すグラフ図。
【図５】浄水カートリッジ毎において等温で平衡相対湿度を変化させた場合の水蒸気吸着量を示す水蒸気吸着等温線を示すグラフ図。
【図６】実施形態に係る成形吸着体から成る浄水カートリッジ及びそれを備えた据え置き型の浄水器を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態に係る浄水カートリッジ、浄水器及び浄水カートリッジ包装体と、成形吸着体の製造方法とは、初流水の濁りを効果的に低減することができるものに関する。
【００１７】
本発明の浄水カートリッジ１０及びそれを備えたシャワーヘッド型の浄水器１００の第１実施形態を、図１及び図２に基づいて説明する。
浄水カートリッジ１０は、図１及び図２に示すように、内部に中空流路７を有する円筒形状に成形された活性炭から成る成形吸着体１と、成形吸着体１の一端面を押圧支持する第１蓋部３０と、中空流路７に連通接続する開口部３２を有し成形吸着体１の他端面を押圧支持する第２蓋部３１とから構成されている。
【００１８】
さて、当該実施形態に係る当該成形吸着体１は、後述する試験に用いる浄水カートリッジＡ、Ｂ、Ｃの夫々に用いられるものである。
浄水カートリッジＡの成形吸着体（以下、成形吸着体Ａと略称する場合がある）は、その材料の配合割合は、第１繊維状活性炭（Ｈ−１５：株式会社アドール製、繊維径１３ｍｍ  窒素吸着によるＢＥＴ比表面積１７００〜１９００ｍ２／ｇ）を４０質量％、第１粒状活性炭（ＴＣ−５０Ｎ：大阪ガスケミカル製、体積基準モード径７６μｍ、よう素吸着量９００〜１，３００ｍｇ／ｇ）を５０質量％、第１バインダー（ポリエチレン）を１０質量％の割合としている。
当該成形吸着体Ａは、総重量を２４．６ｇとし、外径２６ｍｍ、内径８ｍｍ、長さ１２１ｍｍ、体積５８．１ｃｃの中空円筒形状となるように成形容器に封入し、１６５℃で４０分間加熱した後所定圧力で加圧し、冷却して成形される。これにより成形された成形吸着体Ａの１本あたりの全細孔容積は、９．５４ｃｃである。
【００１９】
浄水カートリッジＢの成形吸着体（以下、成形吸着体Ｂと略称する場合がある）は、その材料の配合割合は、第１繊維状活性炭（Ｈ−１５）を２７質量％、第２繊維状活性炭（Ａ−１０：株式会社アドール製、繊維径１７μｍ、窒素吸着によるＢＥＴ比表面積１，１００〜１，５００ｍ２／ｇ）を３０質量％、第２粒状活性炭（ＴＨＣ−２０：大阪ガスケミカル製、体積基準モード径２５μｍ、よう素吸着量９００〜１，０００ｍｇ／ｇ）を３３質量％、第１バインダー（ポリエチレン）を１０質量％の割合としている。
当該成形吸着体Ｂは、総重量を３０．０ｇとし、外径２６ｍｍ、内径８ｍｍ、長さ１２２ｍｍ、体積５８．６ｃｃの中空円筒形状となるように成形容器に封入し、１６５℃で４０分間加熱した後所定圧力で加圧し、冷却して成形される。これにより成形された成形吸着体Ｂの１本あたりの全細孔容積は、１１．０７ｃｃである。
【００２０】
浄水カートリッジＣの成形吸着体（以下、成形吸着体Ｃと略称する場合がある）は、その材料の配合割合は、第１繊維状活性炭（Ｈ−１５）を３４質量％、第２粒状活性炭（ＴＨＣ−２０：大阪ガスケミカル製、体積基準モード径２５μｍ、よう素吸着量９００〜１，０００ｍｇ／ｇ）を６４質量％、第２バインダー（アクリル繊維）を２質量％の割合としている。
当該成形吸着体Ｃは、総重量を２３．８ｇとし、外径２６ｍｍ、内径８ｍｍ、長さ１１８ｍｍ、体積５６．７ｃｃの中空円筒形状となるように、原材料とバインダーを水に分散させたスラリーに吸引ポンプに連通した外径８ｍｍの中軸を組み込んだ金型を沈め吸引することで中軸表面にスラリーを堆積させる。これを乾燥硬化させて成形される。
【００２１】
第１蓋部３０は、成形吸着体１の中空流路７の内周面に対して当接し成形吸着体１を径方向に位置決めする凸部５１を備えている。
第２蓋部３１には、成形吸着体１の内側に設けられた中空流路７に連通接続する開口部３２が設けられている。そして、当該開口部３２は、成形吸着体１の中空流路７の内周面に対し当接して、成形吸着体１を径方向に位置決めする円環状の鍔部５０を備えている。更に、成形吸着体１の軸心方向で第２蓋部３１の成形吸着体１と反対側には、後述するシャワーヘッド浄水流出部３４の環状支持部３８に外環される円環状支持部５２が設けられている。当該円環状支持部５２には、その周方向外側に沿って設けられた第２凹状溝部４３に嵌る第２Ｏ−リング４２が設けられ、シャワーヘッド浄水流出部３４の環状支持部３８との間をシールするようになっている。
【００２２】
上述した成形吸着体１の外面には、それを袋状に覆う外面被覆部材２を備えている。ここで、外面とは、少なくとも成形吸着体１の軸心方向に沿って設けられた外側面と、その両端面を含むものである。当該外面被覆部材２は、成形吸着体１の両端面において、中空流路７が形成されている部位も覆うように構成されている。そして、当該成形吸着体１は、成形吸着体１の一端面と第１蓋部３０との間、及び、成形吸着体１の他端面と第２蓋部３１との間に挟持された状態で、その位置が保持される。
外面被覆部材２は、本実施形態において、不織布等が適用され、その端部同士が熱溶着等により接合させることで袋状とされる。
【００２３】
上記浄水カートリッジ１０は、本実施形態において、上記第１蓋部３０を上流側とし上記第２蓋部３１を下流側とした状態で、シャワーヘッド本体３３に挿入可能に構成されている。
【００２４】
図１に示すように、シャワーヘッド本体３３は、原水の流れ方向下流側の下流側端部３７を有し、それに対し、シャワーヘッド浄水流出部３４の上流側端部４０が、螺合接続するように構成されている。
シャワーヘッド本体３３の下流側端部３７は、第１凹状溝部３５がその外周に沿って設けられており、そこに第１Ｏ−リング３６を嵌め込んで構成されている。当該第１Ｏ−リング３６は、シャワーヘッド本体３３の下流側端部３７に対し、シャワーヘッド浄水流出部３４の上流側端部４０が螺合接続された場合、両者の間をシールする機能を有する。
シャワーヘッド浄水流出部３４には、浄水カートリッジ１０の第２蓋部３１に外嵌して、浄水カートリッジ１０の径方向の位置決めをする環状支持部３８が設けられている。さらに、浄水カートリッジ１０の第２蓋部３１を軸心方向で下流側から上流側へ押圧して、浄水カートリッジ１０の軸心方向の位置決めをする押圧支持部３９が設けられている。
【００２５】
浄水カートリッジ１０がシャワーヘッド本体３３に挿入され、シャワーヘッド浄水流出部３４がシャワーヘッド本体３３に螺合接続されている場合、原水は、浄水カートリッジ１０とシャワーヘッド本体３３との間に導かれ、外面被覆部材２を介して成形吸着体１を径方向に流通してろ過され、成形吸着体１の内側の中空流路７を流通して、第２蓋部３１の開口部３２からシャワーヘッド浄水流出部３４の内部へ導かれる。
【００２６】
さて、当該実施形態に係る成形吸着体１は、使用前における菌の繁殖を十分に抑制しながらも、通水初期の通水性を高めると共に通水初期の初流水の濁度の低減を図るべく、以下の製造方法により製造される。
即ち、恒温恒湿状態を保つことができる恒温恒湿器（図示せず）を用いて、当該恒温恒湿器の内部を、例えば、温度が１０℃以上９０℃以下（より好ましくは、３０℃以上６０℃以下）で、平衡相対湿度が３０％以上９０％以下（より好ましくは、４０％以上８０％以下）に維持した状態で、その内部に成形吸着体１を、例えば、４８０分以上１，２００分以下程度の時間、封入する。
これにより、成形吸着体１及び浄水カートリッジ１０は、例えば、図２に示すように、水蒸気をその細孔に吸着し、細孔容積の水蒸気（水）による充填率（以下、細孔容積充填率と呼ぶ場合がある）が増加することで、自身の重量を増加させる。
【００２７】
ここで、浄水カートリッジ１０（又は、成形吸着体１）の細孔容積充填率と、当該浄水カートリッジ１０に最初に原水を通水させた場合の初流水の濁度（ＮＴＵ）との関係を図３に示す。
因みに、濁度（ＮＴＵ）の導出は、止水時圧力を０．７５ＭＰａで一気にバルブを全開として初流水を３００ｍｌ採水する。因みに、採水時の瞬時流量は１０〜１３Ｌ／ｍｉｎである。採水した初流水の気泡が消失した後、濁度測定装置（ＨＡＣＨ製、２１００ＡＮ）を用いて、透過光・散乱光演算方式に基づいて行われる。
図３に示すように、浄水カートリッジＡ、Ｂ、Ｃの何れにおいても、細孔容積充填率が０％から５０％程度まで増加するに従って初流水の濁度（ＮＴＵ）が低減していることがわかる。そして、細孔容積充填率が５０％以上１００％以下では濁度がほぼ一定の値となる。そこで、当該実施形態に係る成形吸着体１は、細孔に水蒸気を吸着させて全細孔容積の５０％以上１００％以下を水蒸気（水）で充填したものを採用する。より好ましくは、全細孔容積の５５％以上１００％以下を水蒸気（水）で充填したものを採用する。
因みに、当該水蒸気（水）は、細孔に充填されており、当該実施形態に係る浄水カートリッジＡ、Ｂ、Ｃは、図４に示すように、細孔径の分布に関し、１０ｎｍ以下にピークを有するように調整された細孔を有するものを採用している。具体的には、細孔径が１ｎｍ以上２０ｎｍ以下程度に収まるものを採用している。一般的に知られる細菌は、２０ｎｍよりも十分に大きいため、当該孔径の細孔の内部に充填された水蒸気（水）に細菌が発生することはない。尚、図４に示す細孔径は、窒素吸着ＢＪＨ法にて導出したものである。
【００２８】
以上の如く製造された成形吸着体１及び浄水カートリッジ１０は、図５に示すように、平衡相対湿度が増加する（図５で黒塗印）に従って、細孔への水蒸気（水）の充填量が増加し、平衡相対湿度が減少する（図５で白抜印）に従って、細孔への水蒸気（水）の充填量が減少する。このため、細孔への水蒸気（水）の充填量を高く維持する観点からは、製造後の周囲雰囲気の平衡相対湿度を高く保つことが好ましい。一方で、平衡相対湿度を高く保ちすぎると、カビ等が発生する可能性もある。
【００２９】
そこで、以上の如く製造された成形吸着体１及び浄水カートリッジ１０は、その細孔への水蒸気（水）の充填状態（吸着状態）を維持するべく、成形吸着体１及び浄水カートリッジ１０を内部に密封して封入可能な包装部材（図示せず）にて外囲されると共に、包装部材の内部の平衡相対湿度を５５％以上６０％以下に調整される。そして、成形吸着体１及び浄水カートリッジ１０は、当該包装部材に外囲されたカートリッジ包装体として、出荷される。
【００３０】
〔別実施形態〕
（１）本発明の浄水カートリッジ１０は、図６に示すように、カウンタートップ型の浄水器に対しても、好適に適用することができ、その実施形態を下記に示す。尚、上記実施形態で説明した構造については、同様の符号を付すこととし、説明を割愛することがある。
本実施形態における浄水器１００は、キッチンカウンターに設置されるカウンタートップ型浄水器として構成されており、蛇口６０に接続される切り替えバルブ（図示せず）と、その切り替えバルブから給水ホース６２を通じて原水が供給される浄水器本体６３と、浄水器本体６３から受け入れた原水をろ過する浄水カートリッジ１０と、浄水カートリッジ１０でろ過された浄水を浄水吐出口６５を介して外部へ導く浄水吐出管６４とを備えている。
切り替えバルブは、蛇口６０から受け入れた原水を、給水ホース６２を通じて浄水器本体６３に供給して浄水を浄水吐出管６４から外部へ導く浄水供給状態と、蛇口から受け入れた原水を図示しないシャワー口から吐出させる状態とに、切り替えレバー６１の操作により切り替え自在に構成されている。
【００３１】
浄水器本体６３は、円筒形状の本体ケーシング部材６６と、その本体ケーシング部材６６の下方に設けられ給水ホース６２が接続される接続継手部材６７とから構成され、接続継手部材６７の中心部には、その給水ホース６２から供給された原水が流通する給水路６８が設けられている。
【００３２】
本発明の浄水カートリッジ１０は、上記接続継手部材６７の給水路６８と連通接続する筒形状筐体底部７０と、一端で当該筒形状筐体底部７０と接続すると共に他端で上記浄水吐出口６５とに連通接続する吐出開口部７１を有する筒形状筐体６９とに外囲されている。そして、浄水カートリッジ１０は、第２蓋部３１の開口部３２が、筒形状筐体６９の吐出開口部７１に連通すると共に、第１蓋部３０が、筒形状筐体底部７０に当接して配置される。
【００３３】
本実施形態においても、成形吸着体１は、上述した外面被覆部材２により袋状に覆われている。
【００３４】
上記浄水供給状態において、原水は、給水ホース６２から浄水器本体の接続継手部材６７に設けられた給水路６８を介して、筒形状筐体６９及び筒形状筐体底部７０と浄水カートリッジ１０との間に導かれ、浄水カートリッジ１０の成形吸着体１を径方向で外側から内側に流通することでろ過されて中空流路７に導かれ、第２蓋部３１の開口部３２、筒形状筐体６９の吐出開口部７１、浄水吐出口６５を、記載順に流通して、浄水吐出管６４から外部へ導かれる。
【００３５】
尚、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の成形吸着体、浄水カートリッジ、浄水器及び浄水カートリッジ包装体と、成形吸着体の製造方法とは、使用前における菌の繁殖を十分に抑制しながらも、通水初期の通水性を高めると共に初流水の濁度の低減を図ることができるものとして、有効に利用可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１      ：成形吸着体
１０    ：浄水カートリッジ
１００  ：浄水器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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