(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底筒状の本体ケース内の濾過部に少なくとも粒状濾材を充填し、該本体ケースの開口端を蓋体で閉塞する構成からなる浄水器用カートリッジにおいて、前記本体ケースの開口端より本体ケースの底面側にフィルターを有し、該フィルターより前記本体ケースの底面側に前記粒状濾材を有し、前記蓋体の耐圧強度を、該本体ケースの耐圧強度よりも小さくした浄水器用カートリッジ。
【請求項２】
有底筒状の本体ケース内の濾過部に少なくとも粒状濾材を充填し、該本体ケースの開口端を蓋体で閉塞する構成からなる浄水器用カートリッジにおいて、前記本体ケースの開口端より本体ケースの底面側にフィルターを有し、該フィルターより前記本体ケースの底面側に前記粒状濾材を有し、前記蓋体の筒状嵌合部と前記本体ケースとの融着部の耐圧強度を、該本体ケースの耐圧強度よりも小さくした浄水器用カートリッジ。
【請求項３】
前記蓋体を蓋本体と筒状嵌合部から一体形成し、該筒状嵌合部を前記本体ケースの開口端に融着し、前記筒状嵌合部の肉厚を前記本体ケースの肉厚よりも薄くした請求項１または２に記載の浄水器用カートリッジ。
【請求項４】
前記本体ケースと前記筒状嵌合部との肉厚の差を０．７ｍｍ以上にした請求項３に記載の浄水器用カートリッジ。
【請求項５】
前記蓋体を蓋本体と筒状嵌合部から一体形成し、前記蓋本体と筒状嵌合部との内面側の接合部を凹状曲面にした請求項１〜４のいずれかに記載の浄水器用カートリッジ。
【請求項６】
前記凹状曲面の曲率半径を２．０ｍｍ以下にした請求項５に記載の浄水器用カートリッジ。
【請求項７】
前記濾過部として本体ケースの中心部に中空糸膜モジュールを配置し、該中空糸膜モジュールの外周側に前記粒状濾材を配置した請求項１〜６のいずれかに記載の浄水器用カートリッジ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の浄水器用カートリッジを装着した浄水器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は浄水器用カートリッジに関し、さらに詳しくは、外殻ケースが破損した場合でも内部濾材が周囲に飛散しないようにした浄水器用カートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
水道蛇口に取り付ける浄水器としては、濾過部を外殻ケースに充填したカートリッジを交換自在にした形式のものが多く普及している。このようにカートリッジ式であるため、濾過部の濾過機能を低下したとき、新しいカートリッジに交換するだけで簡単に濾材交換が行える便利さがある。
【０００３】
上記浄水器用カートリッジの内部には、水道蛇口を開閉する毎に高い水圧が繰り返し負荷される。この水圧は濾過部の目詰まりが進行するほど次第に大きくなっていくが、一般には濾過機能が低下した時点では新カートリッジと交換するため、外殻ケースが破損することはない。また、一般に外殻ケースの耐圧強度はカートリッジ交換時の最大水圧を基準に更に安全率をかけて設計されている。
【０００４】
しかしながら、このような設計上の配慮にもかかわらず、例えばカートリッジの交換時期を怠ったりすると、異常水圧の発生により外殻ケースが割れたりすることが考えられる。このように外殻ケースが破損すると、活性炭等の粒状濾材を濾過部に充填している場合には、その粒状濾材が飛散することにより床面などにバラバラに散乱し、その後始末に大変な手間と時間を要することになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記のように万が一外殻ケースが破損した場合であっても、内部の粒状濾材を周囲に飛散させないようにする浄水器用カートリッジを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の浄水器用カートリッジは、有底筒状の本体ケース内の濾過部に少なくとも粒状濾材を充填し、該本体ケースの開口端を蓋体で閉塞する構成からなる浄水器用カートリッジにおいて、前記本体ケースの開口端より本体ケースの底面側にフィルターを有し、該フィルターより本体ケースの底面側に前記粒状濾材を有し、前記蓋体の耐圧強度を、該本体ケースの耐圧強度よりも小さくしたことを特徴とするものである。
また本発明の浄水器用カートリッジは、有底筒状の本体ケース内の濾過部に少なくとも粒状濾材を充填し、該本体ケースの開口端を蓋体で閉塞する構成からなる浄水器用カートリッジにおいて、前記本体ケースの開口端より本体ケースの底面側にフィルターを有し、該フィルターより本体ケースの底面側に前記粒状濾材を有し、前記蓋体の筒状嵌合部と前記本体ケースとの融着部の耐圧強度を、該本体ケースの耐圧強度よりも小さくしたことを特徴とするものである。
【０００７】
このように蓋体の耐圧強度又は蓋体の筒状嵌合部と本体ケースとの融着部の耐圧強度を、本体ケースの耐圧強度よりも小さくしたため、仮に過度の内圧（水圧）上昇によって外殻ケースが割れるようなことがあっても、最初に蓋体側が破損して本体ケースが破損することはないため、その本体ケースに収納された粒状濾材を周囲に飛散させることがない。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明において、浄水器用カートリッジの外殻ケースは濾過部を内設した本体ケースと、この本体ケースの開口端を閉塞する蓋体から構成されている。本体ケースに内設された濾過部には、少なくとも粒状濾材が充填されている。好ましくは、粒状濾材と共に中空糸膜モジュールを設置したものがよい。粒状濾材は層状に積層されて水道水中に混在する粗大夾雑物を除去し、また中空糸膜モジュールは微細な夾雑物を除去する。
【０００９】
粒状濾材としては、特に素材の種類は限定されないが、例えは活性炭、ゼオライトなどの粒状材料を使用することができる。これら粒状材料は単に夾雑物を濾過するのみならず、水道水中に混合する異臭を除去する吸着特性を有する。特に活性炭はこのような吸着特性に優れている。
【００１０】
中空糸膜モジュールは、中空糸膜束をＵ字状に折り曲げて筒状ケース（内部ケース）に挿入すると共に、その両端部を筒状ケースの開口端にポッティング剤でポッティングして構成されている。そのポッティング部には、各中空糸の中空端部が開口するようになっている。中空糸を形成する素材は特に限定されないが、好ましくはポリスルホン系樹脂から押出成形され、膜内に多数の微多孔を形成するようにしたものがよい。
【００１１】
本体ケースには原水入口と浄水出口が設けられ、原水入口から本体ケース内に供給された原水（水道水）は、まず粒状濾材の濾層により粗大夾雑物が除去され、次いで中空糸膜モジュールで微細夾雑物を除去されて浄水化され、最後に浄水出口から排出される。
【００１２】
本発明において、本体ケースの開口端を蓋体で閉塞するように構成した外殻ケースは、蓋体の耐圧強度又は蓋体の筒状嵌合部と本体ケースとの融着部の耐圧強度が、その本体ケースの耐圧強度よりも小さくなるように形成されている。このような強度関係を有するように設定されていることにより、内部に異常内圧が負荷されることにより破損する場合、最初に蓋体が破断するか又は蓋体が本体ケースから離脱するため、本体ケース自身が破損することはない。そのため本体ケースに収納されている粒状濾材が飛散することはない。
【００１３】
このように本体ケースは破損させずに、蓋体を破損させるようにする構成としては、蓋体を蓋本体と筒状嵌合部から一体形成し、その筒状嵌合部を本体ケースの開口端に接合させ、かつその筒状嵌合部の肉厚を本体ケースの肉厚よりも薄くするとよい。このような構造にしたことにより、内部に異常内圧が発生したとき、蓋体の筒状嵌合部を破断させるか、或いは蓋本体を破断うさせるようにすることができる。
【００１４】
また、蓋本体と筒状嵌合部との内面側が会合する部分を凹状曲面にし、その凹状曲面の曲率半径を出来るだけ小さくすると、応力を凹状曲面に集中させやすくし、蓋体の破損を凹状曲面に発生させるようにすることができる。
【００１５】
上記のように蓋体側の破損を発生させやすくするため、本体ケースと筒状嵌合部との肉厚の差は０．７ｍｍ以上にするとよい。また、凹状曲面の曲率半径は２．０ｍｍ以下にするとよい。さらに望ましくは、筒状嵌合部と蓋本体との肉厚の差は１．０ｍｍ以上にするとよい。
【００１６】
本体ケースや蓋体は樹脂から成形されるが、その樹脂としては特に限定されるものではなく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳなど、いずれも使用することができる。
【００１７】
以下、図に示す本発明の実施形態に基づいて説明する。
【００１８】
図１は本発明の浄水器用カートリッジを例示するものである。外殻ケースは樹脂製の本体ケース１と樹脂製の蓋体２とから構成されている。本体ケース１は上端側が開口するように筒状に成形され、この開口に蓋体２が閉塞するように装着されている。蓋体２は、蓋本体２Ａと筒状嵌合部２Ｂとから一体に成形されている。
【００１９】
本体ケース１の底部には、半径方向外側寄りに原水入口３が設けられ、中央部に浄水出口４が設けられている。また、本体ケース１の底部内側には環状の仕切壁５が一体に成形され、この仕切壁５の外側は原水分散室６として原水入口３が連通し、また内側は浄水収集室７として浄水出口４が連通している。
【００２０】
浄水収集室７には、中空糸膜モジュール１０の下端部が装着されている。中空糸膜モジュール１０は、中空糸膜束８をＵ字状に折り曲げて内部ケース９に収納すると共に、その両端部を内部ケース９の下端側開口にポッティング剤１１でポッティングして構成されている。このポッティング部では、中空糸膜束８の各中空糸が中空部を開口させ、浄水収集室７側に臨ませている。
【００２１】
仕切壁５外側の原水分散室６には、上部に環状の一次フィルター１２が配置され、その上方側の内部ケース９と本体ケース１とに挟まれた環状空間に、活性炭の粒状濾材１３が層状に充填されている。この粒状濾材１３の充填層の上面に環状の二次フィルター１４が配置されている。二次フィルター１４と蓋体２との間の空間１５は、粒状濾材１３の濾過層と中空糸膜モジュール１０の濾過層との間をつなぐ連通路になっている。
【００２２】
蓋体２は筒状嵌合部２Ｂを本体ケース１の開口端の内側に擦り合わされるように嵌合し、その合面の一部を超音波接着により融着部１６を形成している。また、蓋体２の内面側では、蓋本体２Ａと筒状嵌合部２Ｂとが会合する接合部２Ｃが凹状曲面を形成している（図２参照）。
【００２３】
上記カートリッジは浄水器内に着脱自在に装着され、中空糸膜モジュール１０の目詰まりが一定以上になり、内圧が一定以上に上昇した時点で新しいカートリッジに交換されるようになっている。
【００２４】
水道水（原水）が原水入口３から原水分散室６に入り、一次フィルター１２から粒状濾材１３の充填層を通過すると、ここで粗大な夾雑物が除去される。粒状濾材１３が活性炭の場合には臭気も除去される。さらに原水が二次フィルター１４から空間１５を経て中空糸膜モジュール１０に侵入し、中空糸膜束８の表面から中空部内に侵入すると、ここで微細な夾雑物を濾過されて清浄水になる。清浄水は浄水収集室７に集められたのち浄水出口４から排出される。
【００２５】
図１のカートリッジでは、本体ケース１の底部側には仕切壁５が一体に形成されていて、この仕切壁５が補強リブとして作用するため、底部側の強度が上端側よりも大きくなっている。本体ケース１の上端側は、蓋体２の耐圧強度を本体ケース１の耐圧強度よりも小さくするように構成されている。そのため、万一異常内圧の発生により外殻ケースが破損が発生する場合は、蓋体２が最初に破断して本体ケース１は破損することはない。このように本体ケース１が破断しないため、内部の粒状濾材が散乱することはない。
【００２６】
上記のように蓋体２を本体ケース１よりも先に破断させる更に具体的な構成としては、図２に示すように、筒状嵌合部２Ｂの肉厚ｔ1 を本体ケース１の肉厚Ｔよりも薄くしたものがよい。さらに好ましくは、その筒状嵌合部２Ｂの肉厚ｔ1 を蓋本体２Ａの肉厚ｔ2 よりも薄くするとよい。このような関係の肉厚にすることにより、筒状嵌合部２Ｂの耐圧強度を本体ケース１の耐圧強度よりも低くすることができ、異常内圧が発生したとき筒状嵌合部２Ｂを先に破損させることができる。また、蓋本体２Ａが破損する場合もある。
【００２７】
上記作用効果を一層効率よく発生させるため、本体ケース１と筒状嵌合部２Ｂとの肉厚の差を０．７ｍｍ以上にするとよく、また凹状曲面の曲率半径は２．０ｍｍ以下にするとよい。また、望ましくは、筒状嵌合部２Ｂと蓋本体２Ａとの肉厚の差を１．０ｍｍ以上にするとよい。
【００２８】
また、蓋体２の筒状嵌合部２Ｂと本体ケース１との融着部１６の接合強度を、本体ケース１の耐圧強度よりも小さくするしてもよい。このように融着部１６の接合強度を本体ケース１の耐圧強度より小さくすることにより、異常内圧が発生したとき、最初に融着部１６を破断させて蓋体２を本体ケース１から離脱させ、本体ケース１を破損させないようにする。
【００２９】
また、蓋本体２Ａと筒状嵌合部２Ｂとの接合部２Ｃは凹状曲面に形成し、かつ、その接合部２Ｃの曲率半径Ｒを出来るだけ小さくするとよい。このように接合部２Ｃを凹状曲面にすることにより、異常内圧が発生したとき、蓋体２に発生する応力を接合部２Ｃに集中させ、この接合部２Ｃで破壊を生じやすくすることができる。このための接合部２Ｃの曲率半径Ｒとしては、前述した通り２．０ｍｍ以下にするのがよい。
【００３０】
【実施例】
本体ケースは外径×長さ＝５０×９０ｍｍ、肉厚Ｔ＝２．７ｍｍであり、蓋体は外径＝５０ｍｍ、蓋本体の肉厚ｔ2 ＝３．３ｍｍ、筒状嵌合部の肉厚ｔ1 ＝２．０ｍｍ、接合部２Ｃの曲率半径Ｒ＝２．０ｍｍであるように、それぞれアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体（ＡＢＳ）から成形し、また濾過部としてポリスルホン系樹脂の中空糸膜束からなる中空糸膜モジュールと活性炭とを使用し、本体ケースと蓋体との間を超音波接着した図１の構造の浄水器用カートリッジを製作した。
【００３１】
上記カートリッジを浄水器に装着して水道蛇口に取り付け、その蛇口を開（４秒間）、閉（２秒間）のインターバルで、水圧を０〜６ｋｇｆ／ｃｍ2 の間に繰り返し操作したときカートリッジに発生する破損状況を調べた。
【００３２】
その結果、２０，０００回の繰り返し操作時点までカートリッジの破損はなかった。この時点で浄水機能は低下していてカートリッジの交換時期ではあったが、さらに上記繰り返し操作を破損が発生するまで続けたところ、２９，０００回目に破断した。しかし、その破断は蓋体の蓋本体に発生したため、活性炭の散乱は全くなかった。
【００３３】
【発明の効果】
上述したように本発明の浄水器用カートリッジによれば、蓋体の耐圧強度又は蓋体の筒状嵌合部と本体ケースとの融着部の耐圧強度を、本体ケースの耐圧強度より小さくしたため、仮に過度の内圧（水圧）上昇によって外殻ケースが割れるようなことがあっても、最初に蓋体側が破損して本体ケースが破損することはないため、その本体ケースに収納された粒状濾材を周囲に飛散させないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の浄水器用カートリッジを例示する縦断面図である。
【図２】図１のカートリッジの要部を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１  本体ケース
２  蓋体
２Ａ  蓋本体
２Ｂ  筒状嵌合部
８  中空糸膜束
９  内部ケース
１０  中空糸膜モジュール
１３  活性炭（粒状濾材）
【図１】
0004639547.tif 000002
【図２】
0004639547.tif 000003