(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状ケース内部に筒状の吸着材部と中空糸膜束とが筒状ケースの軸方向に直列に配設された浄水カートリッジであって、
前記筒状ケースの一端には、前記吸着材部の一端の外周部が水密に係合されており、
前記筒状ケースの他端には、前記中空糸膜束が封止固定されており、
前記吸着材部の他端の面は、閉塞されており、
前記吸着材部は、その内周面からその外周面の方向に、その内部空間からその外部空間へ通水可能であり、
前記吸着材部の外周部は、前記中空糸膜束に連通している浄水カートリッジ。
【請求項２】
前記吸着材部は、筒状の成形された吸着材と、前記成形された吸着材の一端に配設された上板と、前記成形された吸着材の他端を閉塞する下板とを有し、
前記上板は、前記吸着材の内側空間と連通する開口部を備えた請求項１に記載の浄水カートリッジ。
【請求項３】
前記吸着材部は、外筒、内筒、上板および下板とで形成される筒状空間に粒状または粉状の吸着材が収納されてなり、
前記上板は、前記吸着材の内側空間と連通する開口部を備えた請求項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、浄水カートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
浄水カートリッジとしては、活性炭やイオン交換体などの粒状、繊維状、成形体状の吸着材と中空糸膜束を収納した中空糸膜モジュールとから成り、吸着材を上流側に、中空糸膜モジュールを下流側に配置したものが多く知られている。
【０００３】
例えば特許文献１には、筒状に成形した活性炭と中空糸膜モジュールとが、その軸方向に直列に配置された浄水カートリッジが開示されている。活性炭は筒状で内部に通水路が形成されており、活性炭上流側には端部を塞ぐ上流側キャップが固定され、下流側には活性炭を通過した水の吐出口を有する下流側キャップが固定されている。そして、活性炭の下流側には、ケーシングに中空糸膜束を収納した中空糸膜モジュールが配置され、活性炭内部の通水路と中空糸膜モジュールが直列かつ連通した構造を有している。水は活性炭の径方向外から内方向に向かって流れ、活性炭内部の通水路を通って中空糸膜モジュール側に流れ、中空糸膜モジュールの端部の出口より外部に吐出される。
【０００４】
しかしながら、上記のように構成されたカートリッジにおいては、活性炭内部の通水路を通過した水が中空糸膜束の中央部に直接当たるような構成となっており、さらに、活性炭内部の通水路の断面積および下流側キャップの吐出口の断面積は小さく、そこを通って中空糸膜モジュールに流入する水は、噴流となって吐出されるので中空糸膜束の中央部に激しく当たるため中空糸膜が傷ついてしまう懸念があった。特に、水道水圧の高い地域で多量の水を流して浄水カートリッジを使用する場合には、中空糸膜が切れたり、曲がったりして、中空糸膜の性能が十分に果たされない懸念もあった。
【０００５】
そこで特許文献１では、このような問題を解決するために、下流側キャップの吐出口に邪魔板（分散体）を設け、活性炭内部の通水路を通過した水を分散し、中空糸膜束の中央部に当たる水の水圧を弱め、中空糸膜が切れたり、曲がったりすることを防ぐ発明が開示されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の邪魔板のみでは、上記の懸念を十分に解消できず、特許文献２には、特許文献１に記載の浄水カートリッジの構成に、中空糸膜束へ流れ込む水から中空糸膜を保護するためのネットを追加した浄水カートリッジが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−０１５１９９号公報
【特許文献２】特開２０１２−３０２０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２に記載の浄水カートリッジであっても、浄水カートリッジのサイズを変更しないことを前提とすると上述の邪魔板における吐出口の断面積は小さいままであり、水が噴流となって中空糸膜モジュールに流入し、ネット越しとはいえ中空糸膜束の中央部に当たることに変わりはなく、中空糸膜が切れたり、曲がったりすることを防ぐのに十分とは言えないものである。しかも、邪魔板の形状は複雑であり、その成形にはかなりの費用を要するものである。
【０００９】
また、中空糸膜束に保護ネットを設けることも、その材料費用および組立費用がかなり必要であるという問題がある。
【００１０】
本発明は上述のような問題点に鑑み、吸着材部と中空糸膜束が軸方向に直列に配置される浄水カートリッジであって、その浄水カートリッジを吸着材部から中空糸膜束に流入する水が中空糸膜束の中央部に当たらない構成とすることによって、中空糸膜が切れたり曲がったりすることなく、かつ安価で簡素な構成を有する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】
【００１１】
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）筒状ケース内部に筒状の吸着材部と中空糸膜束とが筒状ケースの軸方向に直列に配設された浄水カートリッジであって、前記筒状ケースの一端には、前記吸着材部の一端の外周部が水密に係合されており、前記筒状ケースの他端には、前記中空糸膜束が封止固定されており、前記吸着材部の他端の面は、閉塞されており、前記吸着材部は、その内周面からその外周面の方向に、その内部空間からその外部空間へ通水可能であり、前記吸着材部の外周部は、前記中空糸膜束に連通している浄水カートリッジである。
（２）前記吸着材部は、筒状の成形された吸着材と、前記成形された吸着材の一端に配設された上板と、前記成形された吸着材の他端を閉塞する下板とを有し、前記上板は、前記吸着材の内側空間と連通する開口部を備えると好ましい。
（３）前記吸着材部は、外筒、内筒、上板および下板とで形成される筒状空間に粒状または粉状吸着材が収納されてなり、前記上板は、前記吸着材の内側空間と連通する開口部を備えると好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
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）の浄水カートリッジの構成により、水は吸着材部の内側（内部空間）からその径方向外側（外部空間）に流れ、吸着材部外周部と筒状ケース内周面との間の広い断面積流路を通って中空糸膜束に流入するので、中空糸膜束の中央部に水が激しい噴流となって当たることがなく、中空糸膜が切れたり、曲がったりすることを防ぐことができる。しかも、浄水カートリッジの構成は簡素であり、安価に製造できる。
【００１３】
また、上記（２）の構成により、吸着材部は、取り扱いやすい成形された吸着材と上板と下板とから成る独立した吸着材部ユニットとして中空糸膜モジュール等とは別工程で製造できるので、浄水カートリッジが製造し易い。
【００１４】
また、上記（３）の構成により、吸着材が粒状または粉状であるので、安価かつ優れた吸着性能を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態例に係る浄水カートリッジの縦断面模式図である。
【図２】本発明の他の実施形態例に係る浄水カートリッジ縦断面模式図である。
【図３】本発明の他の実施形態例に係る浄水カートリッジ縦断面模式図である。
【図４】本発明の他の実施形態例に係る浄水カートリッジ縦断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
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縦断面模式図である。
【００１８】
図１に示すように、浄水カートリッジ１は、筒状ケース６内部に、筒状の吸着材部２と、中空糸８が集合して形成された中空糸膜束と、が筒状ケース６の軸方向に直列に配設された浄水カートリッジであって、筒状ケース６の一端（上端）には、吸着材部２の一端（上端）である上板４の外周部が水密に係合し、筒状ケース６の他端（下端）には中空糸膜束が封止固定されている。また、吸着材部２の他端（下端）面は下板５によって閉塞されており、吸着材部２は、その内周面からその外周面の方向、かつ、その内部空間からその外部空間に通水可能であり、吸着材部２の外周部は中空糸膜束に連通している。このような構成となっていることで、図１の矢印で示すとおりの水の流れになる。すなわち、吸着材部２の一端（上端）の上板４が備える開口部（詳細には後述する）からその吸着材部２の内部空間に流入した水は、その内周面からその外周面の方向に、その内部空間からその外部空間へ（すなわち、吸着材部２の内側からその径方向外側に）流れ、吸着材部２の外周部から中空糸膜束へと流通できるようになっており、さらに下板５により吸着材部２の他端（下端）面から中空糸膜束の中央部への水の流入はないか、ほとんどない。
【００１９】
浄水カートリッジ１を構成する各部について説明する。
【００２０】
吸着材部２は、筒状の成形された吸着材３と、成形された吸着材３の一端（上端）に配設された円環状の上板４と、成形された吸着材３の他端（下端）を閉塞する円盤状の下板５とを有するものである。上板４はその中央に、成形された吸着材３の内側空間と連通する開口部を備えている。
【００２１】
このような構成により、吸着材部は、取り扱いやすい成形された吸着材と上板と下板とから成る独立した吸着材部ユニットとして中空糸膜モジュール等と別工程で製造できるので、浄水カートリッジを製造し易くなる。
【００２２】
成形された吸着材３は、例えば、繊維状活性炭を主成分とする活性炭成形体と、内径側不織布と、外径側不織布とから成る。活性炭成形体は、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たものに外径側不織布を巻き、所定の長さに断裁して、出来上がる。
【００２３】
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ろ過能力をバランスさせて、総合的に最もろ過能力が高い活性炭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、活性炭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、ろ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。
【００２４】
ここで繊維状活性炭と鉛除去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良い。繊維状活性炭だけでなく粒状活性炭を混合しても良い。粒状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良い。
【００２５】
鉛除去材としてイオン交換繊維以外に、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。中でも、イオン交換繊維やアルミノケイ酸塩、チタンケイ酸塩は単位体積あたりの鉛吸着量が多く、これらを含むことで、カートリッジのろ材量を少なくコンパクトにすることができる。
【００２６】
上板４と成形された吸着材３、および下板５と成形された吸着材３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や、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などにより接着されることが好ましい。
【００２７】
上板４と下板５とは、成形された吸着材３との接着面に、接着力をより高めるための円輪状の溝を有してもよい。また、上板４と下板５とは、成形された吸着材３との接着面に、位置決めをより正確とするために、成形された吸着材３の上端部、下端部それぞれの側周面に被さる、吸着材方向に張り出した筒状のリブを有してもよい。
【００２８】
上板４の外周部は、筒状ケース６の上端とは水密に係合しているが、水密係合の方法は、機能が果たせるものであれば、溶着、接着、嵌着、螺着などいずれの方法によるものであってもよい。
【００２９】
このように図１の浄水カートリッジでは、筒状ケースの一端（上端）と吸着材部の一端（上端）の外周部を水密に係合するのに、上板４を用いているが、例えば、成形された吸着材の上端面をシリコーンゴム接着剤などを塗って通水不可とし、かつそのシリコーンゴム接着剤を介して接着され、成形された吸着材の一端（上端）の外周部のみを覆うリング状部材を設け、そのリング状部材の外周部が筒状ケースの一端（上端）と水密に係合する形態としてもよい。または、筒状ケースの一端（上端）が内側に張り出す板状部を有し、その板状部の下面側に、直接成形された吸着材の一端（上端）の面全体または外周部付近の面を接着させる形態として、筒状ケースの一端（上端）と吸着材部の一端（上端）の外周部を水密に係合するようにしてもよい。
【００３０】
また図１の浄水カートリッジでは、吸着材部２の他端（下端）面を閉塞する役割は下板５が果たしているが、例えば、成形された吸着材の下端面をシリコーンゴム接着剤などを塗って通水不可にし、かつ成形された吸着材の下端中央開口部のみを合成樹脂またはゴム製の栓等によって閉蓋する形態とすることによって、吸着材部の他端面を閉塞するようにしてもよい。
【００３１】
また、上述したとおり、下板５は円盤状としたが、吸着材の形状に応じて、例えば多角形状としてもよい。
【００３２】
吸着材部２の外周部（成形された吸着材３の外周面および下板５の外周面）と筒状ケース６の内周面との間には間隙が設けられている。その間隙を通じて、吸着材部２の外周部は中空糸膜束に連通し、水が吸着材部２の外周部から中空糸膜束へと流通できるようになっている。その間隙は、そこを流れる水の単位流路断面積当たりの流量が、０．０２Ｌ／分／ｍｍ２以下となるように設定されることが好ましい。さらに好ましくは０．０１５Ｌ／分／ｍｍ２以下となるように設定されると良い。発明者の知見によれば、このような数値に設定されると、吸着材部２の外周部から中空糸膜束へと流出する水流の勢いはかなり緩和されており、中空糸膜束を傷める可能性がさらに小さくなる。
【００３３】
流量が約２Ｌ／分である代表的家庭用浄水器用の浄水カートリッジにおいて、使用される筒状の吸着材部の外径は、通例少なくとも約３０ｍｍを確保可能であるから、吸着材部の外周部と筒状ケースの内周面との間隙を、組立上の寸法精度を考慮して最低限必要とされる１ｍｍに設定したとしても、０．０２Ｌ／分／ｍｍ２以下という条件は満足される。すなわち、家庭用浄水器用浄水カートリッジにおいては実用上、吸着材部の外周部が中空糸膜束に連通する構成を取りさえすれば、おのずから水流の勢いは充分緩和され、中空糸膜束を傷める可能性が少ないといえる。
【００３４】
一方、吸着材部の内部空間は空洞であり、その内径は浄水カートリッジのコンパクト化のためには極力小さいことが求められるが、仮に１０ｍｍと実用的数値より大き目の値に設定しても、吸着材部の内部の単位流路断面積当たりの流量は、０．０２Ｌ／分／ｍｍ２以下という条件を満たせない。よって、吸着材部の内部から（すなわち、吸着部材の他端（下端）から）中空糸膜束へと水が噴出し、その水が中空糸膜束の中央部に当たる従来の浄水カートリッジでは、中空糸膜束を傷める恐れがあり、それを抑制するためにネットを設けるなどコストの掛かる手段を講じなければならなかった。
【００３５】
単位流路断面積当たりの流量の観点に加えて、本発明の浄水カートリッジ１では、図１に示すように、吸着材部２の外周部から中空糸膜束へと流出する水は、筒状ケース６内周面と中空糸膜束全体の外周部との間に流れ入るようになるので、逆Ｕ字状をした中空糸膜束の頂点部分に水流が直接衝突する従来の浄水カートリッジに比べて、水の流入のし方の点においても、中空糸膜束の損傷を十分に抑制できるものとなっている。
【００３６】
尚、上述の流路断面積に関する条件を満足させる範囲内において、下板５の外周面の一部に、径方向に張り出す複数の突起があり、その突起が筒状ケース６の内周面に当接していてもよい。こうすると、吸着材部２の筒状ケース６内での固定が確実となり、吸着材部２の筒状ケース６への固定強度が高まる効果がある。
【００３７】
筒状ケース６の他端（下端）側の内部には、所定本数の中空糸膜８を束ねて逆Ｕ字状に折り曲げた中空糸膜束が収容され、筒状ケース６の他端（下端）部内面と中空糸膜束下端側（中空糸膜の開口部が配される側）、ならびに中空糸膜の下端側同士はポリウレタンなどのポッティング剤で封止固定されている。その封止固定した部分が封止部９である。中空糸膜束の下端面は中空糸膜の開口部があり、その開口部から浄水を吐出する。中空糸膜８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。図１では、中空糸膜束は逆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。
【００３８】
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。
【００３９】
浄水カートリッジ１が、水栓内蔵型浄水器の浄水カートリッジとして、水栓内に挿入されて使用される場合を想定する。水栓内蔵型浄水器の場合、その頭部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。そして浄水状態として使用される場合、浄水カートリッジ１の外周面と水栓の内面とはどこかで水密にシールされる構造になっている。従って、浄水状態では、浄水カートリッジ１の外周面を原水が流れて行かない。
【００４０】
水栓入口側から供給される原水は、図１の矢印に示すように、上板４の中央開口部に導かれ、吸着材３の内部空間を通り、さらに吸着材３を径方向内側から外側（外部空間）へ通過する。そして吸着材部２の外周部と筒状ケース６の間の間隙を通り、中空糸膜束に至る。原水が成形された吸着材３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８を通過し、濁質成分、細菌類なども除去されて浄水となり、中空糸膜束の下端面の開口を経て、浄水として浄水器外部へ吐出される。
【００４１】
上述したように、本発明の実施形態例である浄水カートリッジ１では、水は、吸着材部の内側から径方向外側に流れ、吸着材部外周部と筒状ケース内周面との間の広い断面積流路を通って中空糸膜束に流入するので、中空糸膜束に水が激しい噴流となって当たることがなく、中空糸膜が切れたり、曲がったりすることを防ぐことができる。しかも、従来のような流路における邪魔板や中空糸膜束の保護ネットを設けることも不要で、浄水カートリッジの構成は簡素であり、安価に製造できる。
【００４２】
本発明の他の実施形態例である図２の浄水カートリッジについて説明する。
【００４３】
図２の実施形態例においては、吸着材部の構成だけが、図１と異なっている。この実施形態例の吸着材部では、吸着材は、粒状または粉状の吸着材１７であり、内筒１２、外筒１１、上板４および下板５で形成される略筒状の収容空間に収納されている。上板４はその中央に、吸着材の内側空間と連通する開口部を備えている。吸着材が粒状または粉状であるので、安価かつ優れた吸着性能を発揮することができる。
【００４４】
図２の実施形態例の浄水カートリッジ１においても、筒状ケース内部に筒状の吸着材部と中空糸膜束とが筒状ケースの軸方向に直列に配設され、筒状ケースの一端（上端）には、吸着材部の一端（上端）の外周部が水密に係合されており、筒状ケースの他端（下端）には、中空糸膜束が封止固定されており、吸着材部の他端（下端）面は、閉塞されており、吸着材部は、その内周面からその外周面の方向に、その内部空間からその外部空間へ通水可能であり、吸着材部の外周部は、中空糸膜束に連通している。
【００４５】
内筒１２と外筒１１と下板５とは一体物として形成されることが好ましい。もちろん、３者または２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２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。
【００４６】
そして、粉体吸着材１７を略筒状の収容空間に充填した後、その収容空間の入口を覆蓋し、水および粉体吸着材１７に対して密封状態となるように、上板４を内筒１２と外筒１１とに嵌着、溶着、接着等により取り付けて、吸着材部が出来上がる。粉体吸着材１７を充填する際、粉体吸着材１７に対して振動や吸気を行って、充填密度を高めることは、吸着材部のろ過能力を高めるために好ましい方法である。
【００４７】
内筒１２の周面には格子状の複数の開口部１４が設けられ、その内面には開口部１４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１６が取り付けられている。メッシュ１６は、対面する粉体吸着材１７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１６の目開きは、粉体吸着材１７の粒径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１６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１４の開口率も強度の許す限り大きいものが好ましい。粉体吸着材１７全体を有効に活用できるようにするため、開口部１４の存在する領域は、対面する粉体吸着材１７の領域と略一致させることが好ましい。開口部１４の開口を覆う部材は、メッシュ１６に限らず、合成樹脂の不織布など、薄いシート状で、粉体吸着材１７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。
【００４８】
メッシュ１６を内筒１２の内周面に取り付ける方法としては、内筒１２の成形時にメッシュ１６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１６を内筒１２の内周面に取り付けるので、内筒１２の径方向の外側に充填、収容される粉体吸着材１７は、内筒１２の厚み分だけ充填量を増やすことができる。もちろん、製作を容易にするため、メッシュ１６を内筒１２の外周面に取り付けるようにしてもよい。
【００４９】
内筒１２と同様に、外筒１１には、その周面に格子状の複数の開口部１３が設けられ、その外面には開口部１３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１５が取り付けられている。メッシュ１５は、対面する粉体吸着材１７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１５の目開きは、粉体吸着材１７の粒径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１５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１３の開口率も強度の許す限り大きいものが好ましい。粉体吸着材１７全体を有効に活用できるようにするため、開口部１３の存在する領域は、対面する粉体吸着材１７の領域と略一致させることが好ましい。開口部１３の開口を覆う部材は、メッシュ１５に限らず、合成樹脂の不織布など、薄いシート状で、粉体吸着材１７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。
【００５０】
メッシュ１５を外筒１１の外周面に取り付ける方法としては、外筒１１の成形時にメッシュ１５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１５を外筒１１の外周面に取り付けるので、外筒１１の径方向の内側に充填、収容される粉体吸着材１７は、外筒１１の厚み分だけ充填量を増やすことができる。
【００５１】
次に粉体吸着材１７について説明する。
【００５２】
粉体吸着材１７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。
【００５３】
粉体吸着材１７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、粉体吸着材１７の吸着能力やイオン交換能力を高めることができるし、粉体吸着材１７の充填密度も向上する。そこで、粉体吸着材１７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、吸着材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。粉体吸着材の粒径は、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、質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。
【００５４】
従来の成形体の活性炭などの吸着材では、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、粉体吸着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、増加した吸着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と小さい粉体吸着材の場合は、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。
【００５５】
一方、一般に粒径を小さくすると吸着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、上述の略筒状の収容空間およびそこに収容される粉体吸着材１７の形状は、図２に示すように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、筒状の吸着材部の内側から外側に向かって径方向に行われるため、その通水の流路断面積が、吸着材部の粉体吸着材を軸方向に通水する場合の通水の流路断面面積より大きくなっているので通水の流速は低減され、粒径の小さい粉体吸着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。
【００５６】
筒状の吸着材部の径方向長さの絶対値は、粉体吸着材と上板や下板との境界面での通水のショートカットを防ぐこと、および粉体吸着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５ｍｍ以上とすることが好ましい。
【００５７】
粉体吸着材１７と上板４との間に弾性部材が配設されると好ましい。こうすると、弾性部材が粉体吸着材１７と上板４とを押圧し、それらと密着することにより、充填した粉体吸着材１７と上板４の間に空隙ができなくなり、原水を通水した際に粉体吸着材１７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。
本発明の他の実施形態例である図３の浄水カートリッジについて説明する。
図３の実施形態例の浄水カートリッジ２１は、上述した図１や図２の浄水カートリッジにおいて、原水入口２４を有し、筒状ケース６の一端（上端）および／または吸着材部の一端（上端）を水密に覆蓋する入口キャップ２２と、浄水出口２５を有し、筒状ケース６の他端(下端)を水密に覆蓋する出口キャップ２３とを備えて構成される浄水カートリッジである。この浄水カートリッジ２１は、独立したユニットの浄水カートリッジとして、例えば水配管流路の途中に挿入、設置して、水の浄化のために適用することができる。
【００５８】
本発明の他の実施形態例である図４の浄水カートリッジについて説明する。
【００５９】
図４の実施形態例の浄水カートリッジ３１は、上述した図１や図２の浄水カートリッジ１が、原水入口３４と浄水出口３５とを有する筐体３７に収容されてなる浄水カートリッジである。筐体３７は、筒状の容器３２の上部開口に蓋３３を超音波溶着や螺着により取り付け、その開口を密閉したものである。
【００６０】
図４では、原水入口と浄水出口とが共に容器下部に設けられているが、原水入口が蓋に設けられ、浄水出口が容器下部に設けられるものであってもよい。また、蓋が天面と天面周囲から垂下する筒状部を有するものであってもよい、
浄水カートリッジ３１は、図１や図２に示される、別工程で製造されるエレメントとしての浄水カートリッジ１を容器３２内部の装着凹部３６に装着した後、蓋３３で、容器３２の上部開口を密閉して出来上がる。浄水カートリッジ１と装着凹部３６の接する面は、原水と浄水が混じらないように、水密にシールされている。
【００６１】
この浄水カートリッジ３１は、独立したユニットの浄水カートリッジとして蛇口直結型浄水器や据置型浄水器など様々な浄水器に適用することができる。
【００６２】
容器３２内周面と筒状ケース６の外周面との間には、原水入口３４から入った原水の流路としての筒状間隙が形成されている。そして、図４の矢印に示すように、原水入口３４から入った原水はその間隙を通って、上板４の中央開口部に導かれた後、吸着材部の内部空間を通って、吸着材部を径方向内側から外側へと通過し、さらに中空糸膜を通過して浄水となり、浄水出口３５から外部に吐出される。
【００６３】
上述の説明において、２つの部材を互いに接しさせて、その部材間を密封（水密シール）状態にする場合、シール部材を介在させて、密封（水密シール）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（水密シール）を実現することが好ましい。
【００６４】
また、筒状ケース、上板、下板、内筒、外筒、入口キャップ、出口キャップ、容器、蓋、の材質は、ＡＢＳ（アクリルニトリル・ブタジエン・スチレン）樹脂、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、ポリスチレン樹脂など、成形時の寸法精度が高い樹脂であることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
一般家庭で水道水を浄化するための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、その他目的で水を浄化する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】
【００６６】
１  浄水カートリッジ
２  吸着材部
３  吸着材
４  上板
５  下板
６  筒状ケース
８  中空糸膜
９  封止部
１１  外筒
１２  内筒
１３  開口部
１４  開口部
１５  メッシュ
１６  メッシュ
１７  粉体吸着材
２１  浄水カートリッジ
２２  入口キャップ
２３  出口キャップ
２４  原水入口
２５  浄水出口
３１  浄水カートリッジ
３２  容器
３３  蓋
３４  原水入口
３５  浄水出口
３６  装着凹部
３７  筐体
【図１】
0006641839.tif 000002
【図２】
0006641839.tif 000003
【図３】
0006641839.tif 000004
【図４】
0006641839.tif 000005