(57)【要約】  本発明の浄水器用カートリッジは、円筒状の吸着材と、吸着材の一端を閉塞する入口キャップと、吸着材の他端に配設した開口部を有する出口キャップと、Ｕ字状に束ねた中空糸膜束とを有し、出口キャップの開口部に中空糸膜束が封止および固定され、出口キャップから突出した中空糸膜束の一部が吸着材の中央の空間に配設されている。  本発明により、何らかの原因で細菌が活性炭に入り込んでも浄水に細菌が混入することが無く、円筒状の吸着材の中央の空間を無駄にすることなく最大限に濾材を詰め込むことができ、吸着材全体を効率的に利用することができ、小型で長寿命な浄水器用カートリッジが提供される。
2014196567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の吸着材と、この吸着材の一端を閉塞する入口キャップと、この吸着材の他端に配設した開口部を有する出口キャップと、Ｕ字状に束ねた中空糸膜束とを有し、
前記出口キャップの開口部に前記中空糸膜束が封止および固定され、前記出口キャップから突出した前記中空糸膜束の一部が前記吸着材の中央の空間に配設されている、浄水器用カートリッジ。
【請求項２】
前記中空糸膜束の全長の７０％以上が吸着材の中央の空間に配設されている、請求項１の浄水器用カートリッジ
【請求項３】
前記吸着材の内周近傍に補強部材を有し、この補強部材が金属である、請求項１または２の浄水器用カートリッジ。
【請求項４】
前記補強部材がステンレスである、請求項３の浄水器用カートリッジ。
【請求項５】
前記補強部材がコイルスプリングである、請求項３または４の浄水器用カートリッジ。
【請求項６】
前記コイルスプリングの線径が０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である、請求項５の浄水器用カートリッジ。
【請求項７】
前記コイルスプリングのピッチが前記吸着材の全長の４分の１以下である、請求項５または６の浄水器用カートリッジ。
【請求項８】
前記コイルスプリングの密着長が前記吸着材の全長の４分の１以下である、請求項５から７のいずれかの浄水器用カートリッジ。
【請求項９】
前記補強部材と前記吸着材との距離の平均が１ｍｍ以下である、請求項３から８のいずれかの浄水器用カートリッジ。
【請求項１０】
前記出口キャップの外周に複数の凸部を有する、請求項１から９のいずれかの浄水器用カートリッジ。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかの浄水器用カートリッジが水栓に内蔵されて用いられるものである、水栓内蔵型浄水器用カートリッジ。
【請求項１２】
請求項１１の水栓内蔵型浄水器用カートリッジが着脱可能に構成されている、水栓内蔵型浄水器。
【請求項１３】
請求項１から１０のいずれかの浄水器用カートリッジが着脱可能に構成されている、浄水器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水道水を浄化する浄水器用カートリッジと、浄水器用カートリッジを内蔵する浄水器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水道水を浄化する浄水器としては、水道水栓の吐出口に直結する蛇口直結型浄水器や、シンクの下に設置するアンダーシンク型などがある。近年、水道水栓のシャワーヘッドに浄水器用カートリッジ（以下、カートリッジ）を内蔵する水栓内蔵型浄水器が増加している。水栓内蔵型浄水器は、水栓の吐出口に別体を取り付ける必要が無いので外観上好ましく、カートリッジを交換する際にシンクの下にもぐり込む必要が無いので交換が容易にできる長所がある。吐出口であるシャワーヘッドは浄水と原水の切換ができる。また、浄水と原水を、それぞれ直流水とシャワー水に切換可能なものもある。【０００３】
水栓内蔵型浄水器のカートリッジとしては、例えば特許文献１のような円筒状に成形した活性炭を用いているものがある。円筒状の活性炭の上流側には端部を塞ぐ上流側キャップが固定され、下流側には浄水出口を有する下流側キャップが固定されている。【０００４】
しかしながら、活性炭だけを用いたカートリッジでは細菌や微粒子を除去できないという問題点があった。【０００５】
これに対して、例えば特許文献２のような、活性炭の下流側に中空糸膜モジュールを配設したものがある。中空糸膜として濾過精度が０．３μｍ以下の精密濾過膜を用いれば、細菌を捕捉することができる。しかしながら、中空糸膜モジュールを配設したことにより活性炭の体積が減るので、吸着能力が下がり、カートリッジとしての寿命が短くなってしまうという問題点があった。カートリッジを大きくすれば寿命を延ばすことができるが、カートリッジを内蔵する水栓が大きくなり、キッチンで使いにくくなるという問題点があった。使用者が望むように寿命を延ばすためには、水栓の内部空間に収まる所定の寸法内、すなわち決められたカートリッジの外形寸法内に、より多くの濾材を詰め込まなければならない。しかしながら、特許文献２に提案された構造では、円筒状の活性炭の中央の空間に濾材が詰められてなく、無駄になっている。【０００６】
これに対して、例えば特許文献３のような、円筒状の活性炭の中央の空間に中空糸膜を設けたものがある。円筒状の活性炭の中央の空間も無駄無く使えている。しかし、中空糸膜を挿入した円筒ケースが無ければ、さらに濾材を増やすことができる。すなわち、特許文献３は、カートリッジの外形寸法内に、より多くの濾材を詰め込まなければならないという課題に対しては、解決策が十分に記載や示唆がされているとは言えない。【０００７】
特許文献３には、円筒ケースの外周表面に、円筒状の活性炭の内周表面を保持する複数の突条が設けられていると記載されている。円筒状の活性炭の外周側から内周側に圧力が加わるため、内周表面から支持する補強部材を設けるのが一般的である。しかしながら、突条の接触部近傍の活性炭には水が流れにくくなり吸着能力が発揮できない。補強部材である突条の、円筒状活性炭の内周面への接触面積が大きくなると、活性炭全体の吸着能力が下がって、カートリッジの寿命が短くなってしまうという問題点があった。【０００８】
特許文献４にも、円筒状の活性炭の中央の空間に中空糸膜を設けたものが提案されている。円筒状の活性炭の保持部材を兼ねた中空糸膜ケースは、複数の開口にメッシュが貼り付けられていると記載されているが、開口以外の格子部近傍の活性炭に水が流れにくくなって吸着能力が発揮できないのは、特許文献３と同様である。また、樹脂製の格子部は厚さが大きく、円筒状の活性炭の中央の空間を無駄無く使えているとは言えない。【０００９】
特許文献２には、補強部材としてアクリル繊維製の筒を設けることにより、活性炭層全体を効率的に利用できない課題を解決することが記載されている。しかしながら、アクリル繊維製の筒で強度を保つためには十分な厚さが必要になる。濾材を詰めるための空間を減らしてしまうという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−３２３５２８号公報
【特許文献２】特開２００６−１５１９９号公報
【特許文献３】特開平９−１５００４３号公報
【特許文献４】特開２００８−１３６９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、従来の技術における上記の問題点に鑑み、何らかの原因で細菌が活性炭に入り込んでも浄水に細菌が混入することが無く、円筒状の吸着材の中央の空間を無駄にすることなく最大限に濾材を詰め込むことができ、吸着材全体を効率的に利用することができ、小型で長寿命な浄水器用カートリッジと、浄水器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決する本発明の浄水器用カートリッジは、
円筒状の吸着材と、この吸着材の一端を閉塞する入口キャップと、この吸着材の他端に配設された開口部を有する出口キャップと、Ｕ字状に束ねた中空糸膜束とを有し、
前記出口キャップの開口部に前記中空糸膜束が封止および固定され、前記出口キャップから突出した中空糸膜束の一部が吸着材の中央の空間に配設されている。
ここで、吸着材の中央の空間に配設されている中空糸膜束の一部とは、図６のＬ２で示される範囲の中空糸膜束である。これに対し中空糸膜束の全体には、出口キャップの開口部に封止および固定されている部分も含まれ、図６のＬ１で示される範囲の中空糸膜束である。【００１３】
本発明の浄水器用カートリッジは、前記中空糸膜束の全長の７０％以上が前記吸着材の中央の空間に配設されていることが好ましい。
ここで、中空糸膜束の全長とは、図６のＬ１の長さのことである。吸着材の中央に配設されている中空巣膜束の長さとは、図６のＬ２の長さのことである。【００１４】
本発明の浄水器用カートリッジは、前記吸着材の内周近傍に補強部材を有し、この補強部材が金属であることも好ましい。【００１５】
本発明の浄水器用カートリッジは、前記補強部材がステンレスであることも好ましい。      【００１６】
本発明の浄水器用カートリッジは、前記補強部材がコイルスプリングであることも好ましい。【００１７】
本発明の浄水器用カートリッジは、前記コイルスプリングの線径が０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることも好ましい。【００１８】
本発明の浄水器用カートリッジは、前記コイルスプリングのピッチが吸着材の全長の４分の１以下であることも好ましい。【００１９】
本発明の浄水器用カートリッジは、前記コイルスプリングの密着長が吸着材の全長の４分の１以下であることも好ましい。
ここで、コイルスプリングの密着長とは、コイルスプリングを圧縮し、互いに隣り合うコイルが密着したときのコイルスプリング長さである。吸着材の全長とは、図６のＬ３の長さのことである。【００２０】
本発明の浄水器用カートリッジは、補強部材と吸着材との距離の平均が１ｍｍ以下であることも好ましい。【００２１】
本発明の浄水器用カートリッジは、出口キャップの外周に複数の凸部を有することも好ましい。【００２２】
また、本発明の浄水器は、本発明の浄水器用カートリッジが着脱可能に構成されている。【００２３】
また、本発明の水栓内蔵型浄水器用カートリッジは、水栓に内蔵されて用いられる本発明の浄水器用カートリッジである。【００２４】
また、本発明の水栓内蔵型浄水器は、本発明の水栓内蔵型浄水器用カートリッジが着脱可能に構成されている。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の浄水器用カートリッジは、円筒状の吸着材と、吸着材の一端を閉塞する入口キャップと、吸着材の他端に配設した開口部を有する出口キャップと、Ｕ字状に束ねた中空糸膜束とを有し、出口キャップの開口部に中空糸膜束が封止および固定され、出口キャップから突出した中空糸膜束の一部が吸着材の中央の空間に配設されているので、円筒状の吸着材の中央の空間を無駄にすることなく最大限に濾材を詰め込むことができる。【００２６】
中空糸膜束の全長の７０％以上が吸着材の中央の空間に配設されていれば、空間をより無駄なく利用することができる。中空糸膜束は、図６に示すように、封止および固定されていない部分の一部が吸着材の中央の空間に配設されていていればよいが、吸着材の中央の空間をより無駄なく利用するため、図１に示すように、封止および固定されていない部分全体が吸着材の中央の空間に配設されているのが好ましい。【００２７】
吸着材の内周近傍に補強部材を有せば、円筒状の吸着材の外周側から内周側に圧力が加わっても内周側からしっかりと支持することができる。しかも補強部材が金属であるので、補強部材の強度を確保しながら厚さを小さくでき、カートリッジ内の空間を無駄にすることがない。【００２８】
補強部材がステンレスであれば、水に浸って錆びるのを防止することができ、しかも十分な強度を有するので、円筒状の吸着材の内周側からしっかりと保持することができる。【００２９】
また、補強部材がコイルスプリングであれば、円筒状活性炭の内周面への接触面積を小さくでき、活性炭全体の吸着能力が下がってカートリッジの寿命が短くなることがなく、吸着材全体をより効率的に利用できる。【００３０】
また、コイルスプリングの線径が０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であれば、円筒状活性炭の内周面への接触面積を小さくして吸着材全体を効率的に利用する効果と、円筒状の吸着材の内周側からしっかりと保持する効果がより発揮できる。【００３１】
また、コイルスプリングのピッチが吸着材の全長の４分の１以下であれば、コイルスプリングの巻き数が吸着材の全長に対して十分であり、円筒状の吸着材の内周側からしっかりと保持する効果をより発揮できる。【００３２】
また、コイルスプリングの密着長が、吸着材の全長の４分の１以下であれば、吸着材全体を効率的に利用する効果がより発揮できる。【００３３】
また、補強部材と吸着材との距離の平均が１ｍｍ以下であれば、円筒状の吸着材の外周側から内周側に圧力が加わって吸着材が内周側に変形しても、吸着材の内周側からしっかりと保持して吸着材の形状を維持することができる。【００３４】
また、出口キャップの外周に複数の凸部を有していれば、浄水器用カートリッジを浄水器に着脱するための接続部材を出口キャップに溶着したり嵌めたりする工程で、出口キャップを支持固定することができる。【００３５】
また、上記のカートリッジが水栓内蔵型浄水器用カートリッジや、それが着脱できる水栓内蔵型浄水器であれば、小型で長寿命であるという効果をより発揮できる。【００３６】
また、上記の浄水器用カートリッジが着脱できる浄水器であれば、使用者は美味しくて安全な浄水を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の浄水器用カートリッジの一例を示す縦断面図である。
【図２】本発明の浄水器用カートリッジの一例を示す左側面図である。
【図３】本発明の浄水器用カートリッジを水栓に内蔵した状態を示す一部切り欠き断面図である。
【図４】本発明の浄水器用カートリッジの出口キャップ近傍の断面図である。
【図５】本発明の浄水器用カートリッジの他の実施形態を示す縦断面図である。
【図６】中空糸膜束の全長、吸着材の中央の空間に配置された中空糸膜束の長さ、および吸着材の全長を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本発明の浄水器用カートリッジの一実施形態を図面に基いて説明する。
【００３９】
図１は本発明の浄水器用カートリッジの一例を示した縦断面図である。図２は本発明の浄水器用カートリッジの一例を示す左側面図である。図３は本発明の浄水器用カートリッジを水栓に内蔵した状態を示す一部切り欠き断面図である。
【００４０】
図１に示すように、浄水器用カートリッジ１は、上流側から、入口キャップ１１、円筒形の吸着材２、出口キャップ１２、接続キャップ１３の順に連結されていて、出口キャップ１２には中空糸膜束５１が注型材５３により封止および固定されている。
【００４１】
吸着材２は円筒形で、繊維状活性炭を主成分とする吸着材成形体２１と、内径側不織布２２と、外径側不織布２３とから成る。吸着材成形体２１は、比表面積や細孔径分布が異なる複数の繊維状活性炭を所定の割合で混合し、さらに鉛イオンを選択的に取り込むイオン交換繊維と、熱融着繊維を添加したものである。これらをシート化して、内径側不織布２２を巻いた軸に一定張力で巻き上げる。所定の外径に達したら加熱処理する。熱融着繊維は芯鞘構造で、芯は融点が高く鞘は融点が低く、この加熱処理によって鞘のみが溶けて溶着する。この溶着によって円筒形が保たれものに外径側不織布２３を巻き、所定の長さに断裁する。
【００４２】
比表面積や細孔径分布が異なる複数の繊維状活性炭の混合率を変えることで、複数の除去対象物質の濾過能力をバランスさせて、総合的に最も濾過能力が高い吸着材成形体を作り出すことができる。これによって使用者が長期間使用できるカートリッジを提供できる。また、軸に巻き上げるときの張力を制御すれば、吸着材成形体の密度を変えることができる。圧力損失が大き過ぎず、濾過能力が低過ぎない使いやすいカートリッジを提供できる。
【００４３】
ここで繊維状活性炭と鉛吸着材と熱融着繊維とから成る成形体は湿式成形法で成形してもよい。繊維状活性炭だけでなく粒状活性炭や粉末状活性炭を混合してもよい。粒状活性炭や粉末活性炭だけを使用することもできる。また繊維状ではない熱融着物を使用してもよい。
【００４４】
鉛除去材として、粒状または粉状のアルミノケイ酸塩、チタンケイ酸塩、酸化チタンを使用すれば、効率良く鉛イオンを除去することができる。
【００４５】
鉛除去材を含まない吸着材成形体であってもよく、ヒ素除去材や抗菌材を含んだ吸着材成形体であってもよい。
【００４６】
入口キャップ１１は円盤状であり、活性炭と連結する面には円筒状のリブ３１と、同心円上の溝３２が形成されている。リブ３１は厚さが０．３〜１．５ｍｍ、高さが１〜４ｍｍであり、円筒形の吸着材２と中心軸を合わせる役目を果たしている。
【００４７】
入口キャップ１１と吸着材２との接着は、加熱溶融させた熱可塑性樹脂を塗り付けた後に冷却固化させるホットメルト接着式でも、空気中の湿気と反応させて硬化させる一液型シリコーンゴム接着式でもよい。溝３２は幅１〜２ｍｍ、深さ０．５〜１ｍｍであり、接着剤３５が十分に入り込んで硬化するので、接着剤３５と入口キャップ１１とは高い接着力を有する。入口キャップ１１の材料としては、接着材との親和性がよい非晶性樹脂が好ましく、安全性を加味するとＡＢＳ樹脂やポリスチレンが好ましい。
【００４８】
出口キャップ１２は中央に開口４３を有する円盤状で、吸着材２と連結する面には円筒状のリブ４１とリブ４２が立設されている。リブ４１はリブ３１と同様、厚さが０．３〜１．５ｍｍ、高さが１〜４ｍｍであり、円筒形の活性炭２と中心軸を合わせる役目を果たしている。図４に示すように、リブ４２の外径は、後述のコイルスプリング１５の内径より少し小さく、コイルスプリング１５の端部がリブ４２と吸着材２の間に収まるようになっている。リブ４２は、後述のコイルスプリング１５と吸着材２との中心軸を合わせるだけでなく、接着材３６が活性炭２の内径側にはみ出して固まるのを防ぐ役目も果たしている。
【００４９】
出口キャップ１２の吸着材２と連結する面には、入口キャップ１１と同様、溝４４が形成されている。溝４４は幅１〜２ｍｍ、深さ０．５〜１ｍｍであり、接着材３６が十分に入り込んで硬化するので、接着材３６と出口キャップ１２とは高い接着力を有する。
【００５０】
出口キャップ１２の材料としては、入口キャップ１１と同様、接着材との親和性がよい非晶性樹脂が好ましく、安全性を加味するとＡＢＳ樹脂やポリスチレンが好ましい。
【００５１】
出口キャップ１２の外周には９０°間隔の８本の放射状リブ（凸部）４５が設けられている。浄水器用カートリッジを浄水器に着脱するための接続キャップ１３を出口キャップに溶着したり嵌めたりする工程で、出口キャップ１２を支持固定することができる。出口キャップ１２に接着した吸着材２で支持すると、接続キャップ１３を溶着したり嵌めたりするときに大きな圧縮力が加わって吸着材２が破損してしまう恐れがあるが、放射状リブ（凸部）４５を支持固定すれば、そのような破損を確実に防ぐことができる。
【００５２】
出口キャップ１２の中央の開口４３には、中空糸膜を束ねて逆Ｕ字状に折り曲げた中空糸膜束５１が注型材５２によって封止および固定されている。各中空糸膜間および中空糸膜と出口キャップ１２との間に注型材５２を充填して、それが固化することによって、各中空糸膜同士が注型材５２によって封止され、その封止された中空糸膜束５１が注型材５２によって出口キャップ１２に固定されるのである。出口キャップ１２と接続キャップ１３を連結する前に、注型材を一部切断除去することにより、中空糸膜は、接続キャップ１３に向かって開口している。出口キャップ１２の内周面の一部にはシボ加工を施してあり、注型材５２の出口キャップ１２からの剥離を防いでいる。通水時には、注型材５２に水圧による荷重が加わるが、シボの凹凸に沿って注型材５２に凹凸が形成されているので、凹凸同士が引っかかることから、注型材５２が出口キャップ１２から剥離・脱落することはない。
【００５３】
中空糸膜束５１としては、親水化したポリスルホン中空糸膜を用いている。ポリスルホンは生物学的特性、耐熱性、耐薬品性等に優れていて、浄水器用途として好ましい。ポリスルホン以外に、ポリアクリルニトリル、ポリフェニレンスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリプロピレンの中空糸膜を用いても差し支えない。材料が異なる複数種類の中空糸膜を組み合わせてもよい。疎水性のポリエチレンやポリプロピレンの中空糸膜を入れれば、水に混入した空気を効率良く排出することができる。中空糸膜の孔径は０．１〜０．３μｍであり、水道水中の濁質を捕捉するのに最も適している。中空糸膜の外径はφ３００〜５００μｍ、内径はφ２００〜３４０μｍ、膜厚は５０〜１００μｍであり、十分な強度を有している。製造におけるＵ字状に折り曲げる工程や、出口キャップ１２に押し込む工程で切れることはない。
【００５４】
中空糸膜束５１の中空糸膜のみの断面積を、出口キャップ１２の開口４３の断面積の４５〜５５％としているので、高い濁り濾過能力を有しており、長期間使用することができる。中空糸膜の膜面積が適切な範囲となり、中空糸膜束の内部まで濁質が回り切るためである。中空糸膜の外径がφ３００〜５００μｍと、強度を有しながらも十分に細いので、小さなケーシングの中に十分に大きな膜面積を確保できている。これも高い濁り濾過能力を発揮する要因となっている。
【００５５】
注型材（ポッティング材）５２としては、流動性を有する主剤と硬化剤を混合して硬化させる二液混合型で、ポリウレタンやエポキシ樹脂などを適宜用いることができる。それらを遠心法や静置法などによって固化させればよい。
【００５６】
注型材５２によって封止および固定された端部の外周側には、後述の接続キャップ１３と係合する段差が設けられている。
【００５７】
接続キャップ１３は、大筒６１と、小筒６２を有し、大筒６１の一端の内周側には出口キャップ１２との第１接続部６３を有し、小筒６２の一端の外周側には水栓との第２接続部６４を有している。第１接続部６３に設けた段差は、前述の出口キャップ１２に設けた段差とがたつきが無いように係合するようになっている。係合させた状態で、接続キャップ１３側から超音波溶着機のホーンを当てて、加圧しながら振動エネルギーを与えることで、出口キャップ１２と接続キャップ１３を溶着させている。溶着方式としては、バッドジョイント方式、ステップジョイント方式、シェアジョイント方式、ビードジョイント方式などいずれの方式でもよく特に限定されないが、水密性、気密性に優れるシェアジョイント方式が最も適している。
【００５８】
出口キャップ１２と接続キャップ１３とは、超音波溶着ではなく嵌合により連結させてもよい。その場合、出口キャップ１２の、注型材５２によって封止および固定された端部の外周側には、図５に示すように２つの環状拡径部６５、６６を設ける。先端から遠い側の環状拡径部６５は、接続キャップ１３の環状縮径部７１とかみ合って、軸方向に引っ張られても接続が容易に外れないようになっている。環状拡径部６５の先端が接続キャップ１３の内周面にぴったりと密着することで、外部から水が漏れ入ることを防いでいる。先端に近い側の環状拡径部６６も、接続キャップ１３の内周面に密着して、外部からの水流入防止を補っている。出口キャップ１２と接続キャップ１３との間にＯリングなどの弾性部材を介在させても差し支えない。
【００５９】
小筒６２の第２接続部６４の環状溝６７にはＯリング７４が装着されている。図２に示すように、接続キャップ１３を、Ｏリング７４を介して水栓内部と接続しているので、浄水と原水（浄化していない水道水）とが混ざることがない。
【００６０】
出口キャップ１２と接続キャップ１３との間の空間に、粒状の抗菌材を３〜１５粒装填してもよい。抗菌材が直径１〜６ｍｍの粒状であれば、狭い空間でも装填可能でありながら、不織布やメッシュクロスで容易に流出防止ができる。浄水に抗菌材が混ざることは無い。
【００６１】
抗菌材に、多孔質のリン酸カルシウムまたはゼオライトに銀を坦持させたものを用いれば、少量の銀イオンを持続力良く溶出させることができる。活性炭で残留塩素を分解除去すると浄水に細菌が繁殖しやすくなり、浄水吐出口から入り込んだ細菌が浄水器用カートリッジ１に到達する可能性があるが、銀イオンによって細菌の増殖を防ぐことができる。使用する不織布は、目付け量１０〜３００ｇ／ｍ２、厚さ０．０５〜５ｍｍが好ましい。材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレンなどが安価で好ましい。
【００６２】
接続キャップ１３の材料としては、出口キャップ１２と超音波溶着にて連結する場合には、出口キャップと同じ材料を用いる。成形での寸法精度が高いＡＢＳ樹脂、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリスチレンが使用できる。出口キャップ１２と嵌合により連結する場合は、比較的柔らかいポリエチレンあるいはポリプロピレンを用いる。ポリエチレンやポリプロピレンであれば、アンダーカット部分の金型の無理抜きが容易であり、金型製作費が安価となる。比較的柔らかいので、製造でのはめ込みが容易であり、生産性が向上する。環状拡径部６５と環状縮径部７１とのかみ合わせを０．１〜０．５ｍｍに調整すれば、使用時や交換時に出口キャップ１２と接続キャップ１３とが簡単に外れてしまうことはなく、しかも強く引っ張れば外すことができる。すなわち接続キャップ１３は、出口キャップ１２の第１接続部６４から着脱可能であり、使用者が必要に応じて抗菌材と不織布を新しいものに交換でき、細菌増殖防止効果を維持することができる。
【００６３】
円筒状の吸着材２の内周近傍にはコイルスプリング（補強部材）１５を配設している。補強部材がコイルスプリングであるので、円筒状活性炭の内周面への接触面積を小さくでき、活性炭全体の吸着能力が下がってカートリッジの寿命が短くなることがなく、吸着材全体をより効率的に利用できる。複数の開口にメッシュが貼り付けられているもののように、開口以外の格子部近傍の活性炭に水が流れにくくなって吸着能力が発揮できなくなることはない。
【００６４】
コイルスプリング（補強部材）１５の線径は０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下が好ましい。コイルスプリング（補強部材）１５の線径を０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とすれば、円筒状の吸着材２の外周側から内周側に圧力が加わったときに、吸着材２の内周側からしっかりと支持して、吸着材２が陥没するのを防止することができる。しかもわずかな占有体積であるため、多くの濾材を詰め込むことに対してほとんど妨げにならない。線径が０．３ｍｍ未満であると、強度が不十分となり、吸着材２の内周側からしっかりと支持することができない場合がある。線径が１．５ｍｍを越えると、占有体積が大きくなり、カートリッジ内の空間を無駄にして、最大限に濾材を詰め込めなくなってしまう。
【００６５】
コイルスプリング（補強部材）１５のピッチは、吸着材２の全長の４分の１以下が好ましい。コイルスプリング（補強部材）１５のピッチが、吸着材２の全長の４分の１以下になっていれば、ピッチが十分に小さく、巻き数が十分に多いので、円筒状の吸着材２の外周側から内周側に圧力が加わったときに、吸着材２の内周側からしっかりと支持して、吸着材２が陥没するのを防止することができる。ピッチが、吸着材２の全長の４分の１以上であると、巻き数が少なく、吸着材２の内周側からしっかりと支持できない場合がある。
【００６６】
コイルスプリング（補強部材）１５の密着長は、吸着材２の全長の４分の１以下が好ましい。コイルスプリング（補強部材）１５の密着長を、吸着材２の全長の４分の１以下とすれば、吸着材２の内周面への接触面積が小さいので、活性炭全体の吸着能力が下がってカートリッジの寿命が短くなることがなく、吸着材全体を効率的に利用できる。
【００６７】
コイルスプリング（補強部材）１５と吸着材２との距離の平均は１ｍｍ以下が好ましい。コイルスプリング（補強部材）１５と吸着材２との距離の平均を１ｍｍ以下とすれば、円筒状の吸着材２の外周側から内周側に圧力が加わったときに、吸着材２が内周側に変形しても、吸着材２が陥没する前に内周側からしっかりと保持して、吸着材２の形状を維持することができる。
【００６８】
コイルスプリング（補強部材）１５の材料としては、ステンレス、ピアノ線、硬鋼線などを用いる。ステンレスであれば、水に浸って錆びるのを防止することができるので最も好ましい。また、樹脂材料よりも十分な強度を有するので、円筒状の吸着材の内周側からしっかりと保持することができ、しかも占有体積を小さくすることができるので、多くの濾材を詰め込むことに対してほとんど妨げにならない。
【００６９】
補強部材としては、コイルスプリングではなくメッシュシートを円筒状に巻いたものでもよい。メッシュシートを構成する鋼線の線径とピッチを適切に選定すれば、円筒状の吸着材２の外周側から内周側に圧力が加わったときに、吸着材２の内周側からしっかりと支持することができ、同時に円筒状活性炭の内周面への接触面積を小さくできて、活性炭全体の吸着能力が下がってカートリッジの寿命が短くなることを防止することができる。
【００７０】
上記のような構成を有する浄水器用カートリッジ１は、図３に示すように、水栓内蔵型浄水器に内蔵するカートリッジとして好適に用いられる。水栓内蔵型浄水器の頭部８１には流路切換弁が組み込まれていて、水道水を浄化する浄水状態と、水道水をそのまま吐出する原水状態とに切り換えられるようになっている。
【００７１】
水栓内蔵型浄水器用カートリッジは、最大径が３５ｍｍ以下、全長が１５０ｍｍ以下と小さいものである。この決められたカートリッジの外形寸法内の空間を無駄にすることなく多くの濾材を詰め込んでいる。
【００７２】
流路切換弁を浄水状態にして水栓を開くと、水道水は浄水器用カートリッジ１の外周側に流入し、まず吸着材２を、外径側不織布２３、吸着材成形体２１、内径側不織布２２の順に通過する。このとき水道水中の遊離残留塩素が分解され、同時に水道水中の揮発性有機物が吸着除去される。次に水は吸着材２の内部の中空糸膜束５１に到達する。水は中空糸膜の外径側から内径側に流れ、水道水中の濁質や細菌が中空糸膜に捕捉される。中空糸膜を通過した浄水は、接続キャップ１３の小筒６２の内部を通過し、頭部８１の流路切換弁を経て、浄水として水栓から吐出される。使用者は美味しくて安全な浄水を得ることができる。
【実施例】
【００７３】
＜実施例１＞
円筒状の吸着材として、比表面積と細孔径分布が異なる３種類の繊維状活性炭を混合し、さらに鉛イオンを選択的に取り込むイオン交換繊維と、熱融着繊維を添加したものを用いた。これらをシート化して、内径側不織布を巻いた軸に一定張力で巻き上げた。内径は１７ｍｍであった。外径が２５ｍｍに達してから加熱処理した。熱融着繊維は芯鞘構造であり、加熱処理によって鞘のみを溶かして溶着した。密度は０．２８ｇ／ｃｃ。溶着によって円筒形が保たれものに外径側不織布を巻き、長さ８１ｍｍに断裁した。【００７４】
中空糸膜束としては、親水化したポリスルホン中空糸膜４３４本と、疎水性のポリエチレン中空糸膜１本を用いた。親水化したポリスルホン中空糸膜の外径はφ３６０μｍ、内径はφ２２０μｍ、膜厚は７０μｍであった。親水化したポリスルホン中空糸膜の全長は８５ｍｍであった。吸着材の中央の空間に配設された長さは７６ｍｍであり、全長の８９％に当たる。注型材で封止および固定した部分を除いた膜面積は０．０７ｍ２確保した。【００７５】
コイルスプリングとしては、線径０．５ｍｍ、ピッチ５ｍｍ、コイルの平均径１６．２ｍｍ、コイルの外径１６．７ｍｍ、総巻数１７．５巻、自由長８０．５ｍｍ、密着長８．２５ｍｍ、材料ＳＵＳ３０４のコイルスプリングを用いた。ピッチは、吸着材の全長の約１６分の１、密着長は、吸着材の全長の約１０分の１。コイルスプリングと吸着材との距離の平均は０．１５ｍｍであった。【００７６】
出口キャップとしては、開口部の断面積が１６７ｍｍ２のものを用いた。出口キャップと接続キャップとは超音波溶着によって連結した。【００７７】
この浄水器用カートリッジを水栓内蔵型浄水器に内蔵させ、日本工業規格ＪＩＳ  Ｓ  ３２０１「家庭用浄水器試験方法」に基づいて試験を行ったところ、遊離残留塩素濾過能力は８００Ｌ、２−ＭＩＢ（カビ臭）濾過能力は８２０Ｌ、濁り濾過能力は８１０Ｌだった。【００７８】
動水圧０．７５ＭＰａで１時間通水する試験を行ったところ、吸着材の外径寸法に変化は無く、通水前後で圧力損失も変化が無かった。吸着材が陥没したり、亀裂が入ったりしている様子も確認できなかった。【００７９】
＜実施例２＞
実施例１と同じ円筒状の吸着材と中空糸膜束を用いた。吸着材の内周近傍にコイルスプリングは入れなかった。出口キャップと接続キャップとは超音波溶着によって連結した。【００８０】
この浄水器用カートリッジを水栓内蔵型浄水器に内蔵させ、日本工業規格ＪＩＳ  Ｓ  ３２０１「家庭用浄水器試験方法」に基づいて試験を行ったところ、遊離残留塩素濾過能力は８００Ｌ、２−ＭＩＢ（カビ臭）濾過能力は８２０Ｌ、濁り濾過能力は８１０Ｌだった。【００８１】
動水圧０．１ＭＰａの通水では問題無かったが、動水圧０．７５ＭＰａで通水する試験を行ったところ、濾過流量が許容される範囲ではあったが、吸着材がやや内側に陥没し、濾過流量がやや低下した。【００８２】
＜比較例１＞
従来の円筒状の吸着材の下流側に中空糸膜モジュールを配設したもの、すなわち吸着材と中空糸膜を直列に配置したものを製作した。円筒状の吸着材として、比表面積と細孔径分布が異なる３種類の繊維状活性炭を混合し、さらに鉛イオンを選択的に取り込むイオン交換繊維と、熱融着繊維を添加したものを用いた。これらをシート化して、内径側不織布を巻いた軸に一定張力で巻き上げた。内径は８．３ｍｍであった。外径が２５ｍｍに達してから加熱処理した。熱融着繊維は芯鞘構造であり、加熱処理によって鞘のみを溶かして溶着した。溶着によって円筒形が保たれものに外径側不織布を巻き、長さ３９．１ｍｍに断裁した。【００８３】
中空糸膜束としては、親水化したポリスルホン中空糸膜８６４本と、疎水性のポリエチレン中空糸膜１本を用いた。親水化したポリスルホン中空糸膜の外径はφ３６０μｍ、内径はφ２２０μｍ、膜厚は７０μｍであった。吸着材と中空糸膜を直列に連結するという構造上、中空糸膜束をあまり長くできないため、注型材で封止および固定した部分を除いた膜面積は０．０５４ｍ２にしかならなかった。【００８４】
出口キャップと接続キャップとは超音波溶着によって連結した。【００８５】
この浄水器用カートリッジを水栓内蔵型浄水器に内蔵させ、日本工業規格ＪＩＳ  Ｓ  ３２０１「家庭用浄水器試験方法」に基づいて試験を行ったところ、遊離残留塩素濾過能力は５００Ｌ、２−ＭＩＢ（カビ臭）濾過能力は５１０Ｌとなり、実施例１、２の浄水器用カートリッジの能力の約６割程度となった。また、濁り濾過能力は６６０Ｌとなり、実施例１、２の浄水器用カートリッジの能力の約８割程度となった。比較例１の形態は、小型で長寿命な浄水器用カートリッジには適さないことがわかった。【００８６】
動水圧０．７５ＭＰａで１時間通水する試験を行ったところ、吸着材の外径寸法に変化は無かったが、通水前後で圧力損失が若干小さくなった。吸着材の陥没は確認できなかったが、圧力損失の変化からすると損傷している可能性は否定できなかった。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明は、蛇口直結型浄水器、据置型浄水器、ポット型浄水器、アンダーシンク型浄水器など浄水器全般に応用できるが、これらに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００８８】
１  浄水器用カートリッジ
２  活性炭
１１  入口キャップ
１２  出口キャップ
１３  接続キャップ
１５  コイルスプリング
２１  吸着材成形体
２２  内径側不織布
２３  外径側不織布
３１  リブ
３２  溝
３５  接着剤
３６  接着剤
４１  リブ
４２  リブ
４３  開口
４４  溝
４５  放射状リブ（凸部）
５１  中空糸膜束
５２  注型材（ポッティング材）
６１  大筒
６２  小筒
６３  第１接続部
６４  第２接続部
６５  環状拡径部
６６  環状拡径部
６７  環状溝
７１  環状縮径部
７３  浄水出口
７４  Ｏリング
８１  頭部
Ｌ１  中空糸膜束の全長
Ｌ２  吸着材の中央の空間に配設されている中空糸膜束の長さ
Ｌ３  吸着材の全長
【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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【国際調査報告】
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