(57)【要約】【課題】濾過フィルタの寿命を延ばすことのできる技術を提供する。【解決手段】濾過フィルタ１０は、供給された原水を浄化する。濾過フィルタ１０は、原水の通水方向の上流側から下流側にかけて順に並んで配置された第１活性炭層１２および第２活性炭層１４を備える。濾過フィルタ１０は、第１活性炭層１２と第２活性炭層１４との間に間隙を有する。この間隙には、不織布１６が配置されている。不織布１６は、原水の通水方向および該通水方向に略垂直な方向に通水可能である。【選択図】図１
2016087508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給された原水を浄化する濾過フィルタであって、
前記原水の通水方向の上流側から下流側にかけて順に並んで配置された第１活性炭層および第２活性炭層を備え、
前記第１活性炭層と前記第２活性炭層との間に間隙を有することを特徴とする濾過フィルタ。
【請求項２】
前記第１活性炭層が有する孔の孔径は、前記第２活性炭層が有する孔の孔径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の濾過フィルタ。
【請求項３】
前記第１活性炭層が有する孔の孔径は、前記第１活性炭層の上流側表面で最も大きく、前記第１活性炭層の下流側表面に近づくにしたがって小さくされ、
前記第２活性炭層が有する孔の孔径は、前記第２活性炭層の上流側表面で最も大きく、前記第２活性炭層の下流側表面に近づくにしたがって小さくされることを特徴とする請求項１または２に記載の濾過フィルタ。
【請求項４】
前記間隙に配置された、前記原水の通水方向および該通水方向に略垂直な方向に通水可能な多孔体をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の濾過フィルタ。
【請求項５】
前記多孔体は、不織布または織布であることを特徴とする請求項４に記載の濾過フィルタ。
【請求項６】
前記多孔体が有する孔の孔径は、前記第１活性炭層が有する孔の孔径よりも大きく、且つ前記第２活性炭層が有する孔の孔径よりも大きいことを特徴とする請求項４または５に記載の濾過フィルタ。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の濾過フィルタを備えることを特徴とする浄水器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水道水等を浄化する濾過フィルタおよび該濾過フィルタを用いた浄水器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、活性炭を用いて形成された濾過フィルタが知られている（例えば特許文献１参照）。このような濾過フィルタでは、活性炭の吸着作用により水道水中の残留塩素やトリハロメタン，トリクロロエタン等が除去されるとともに、活性炭層に形成された微細孔により水道水中の赤錆等の粒子状の微小物質が除去される。
【０００３】
活性炭を用いた濾過フィルタには、活性炭層を２層構成としたものが知られている。このような２層構成の濾過フィルタでは、比較的目の粗い微細孔を有する第１活性炭層が原水の通水方向の上流側に配置され、比較的目の細かい微細孔を有する第２活性炭層が原水の通水方向の下流側に配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３４２９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような２層構成の濾過フィルタは、第２活性炭層の上流側表面に微小物質が堆積し、目詰まりが生じやすいという課題がある。目詰まりが生じると、濾過流量が低下するため、濾過フィルタの寿命が短くなる。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされ、その目的は、濾過フィルタの寿命を延ばすことのできる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の濾過フィルタは、供給された原水を浄化する濾過フィルタであって、原水の通水方向の上流側から下流側にかけて順に並んで配置された第１活性炭層および第２活性炭層を備える。この濾過フィルタは、第１活性炭層と第２活性炭層との間に間隙を有する。
【０００８】
この態様によると、第２活性炭層の上流側表面に部分的に微小物質の堆積が生じた場合でも、第１活性炭層と第２活性炭層との間の間隙を介して別の部位に原水を逃がすことができるため、濾過フィルタ全体としての目詰まりが抑制され、濾過フィルタの寿命を延ばすことができる。
【０００９】
第１活性炭層が有する孔の孔径は、第２活性炭層が有する孔の孔径よりも大きい。この場合、原水中の比較的大きな微小物質が第１活性炭層で捕捉され、比較的小さな微小物質が第２活性炭層で捕捉される。微小物質の大きさに応じて捕捉する活性炭層を異ならせることができるため、第２活性炭層の上流側表面に微小物質の堆積を生じにくくすることができる。
【００１０】
第１活性炭層が有する孔の孔径は、第１活性炭層の上流側表面で最も大きく、第１活性炭層の下流側表面に近づくにしたがって小さくされ、第２活性炭層が有する孔の孔径は、第２活性炭層の上流側表面で最も大きく、第２活性炭層の下流側表面に近づくにしたがって小さくされてもよい。この場合、より第２活性炭層の上流側表面に微小物質の堆積を生じにくくすることができる。
【００１１】
間隙には、原水の通水方向および該通水方向に略垂直な方向に通水可能な多孔体をさらに備えてもよい。この多孔体は、不織布または織布であってもよい。この場合、第１活性炭層と第２活性炭層との間の間隙を均一に保ちやすくなる。
【００１２】
多孔体が有する孔の孔径は、第１活性炭層が有する孔の孔径よりも大きく、且つ第２活性炭層が有する孔の孔径よりも大きい。この場合、第２活性炭層の上流側表面に微小物質の堆積が生じた場合でも、多孔体を介して原水を逃がしやすくなるため、好適に濾過フィルタ全体としての目詰まりを抑制できる。
【００１３】
本発明の別の態様は、上述の濾過フィルタを備えた浄水器である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、濾過フィルタの寿命を延ばすことのできる技術を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る浄水器の概略断面図である。
【図２】図２（ａ）および（ｂ）は、濾過フィルタによる微小物質の除去を説明するための図である。
【図３】本発明の別の実施形態に係る濾過フィルタを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る濾過フィルタおよび浄水器について詳細に説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係る浄水器１００の概略断面図である。この浄水器１００は、略有底円筒形状の容器１０２と、容器１０２内に収容された円筒形状の濾過フィルタ１０と、濾過フィルタ１０の上面および下面上に設けられた封止キャップ１０４，１０６と、容器１０２の上面部１０２ａに設けられた原水入口１０８および浄水出口１１０とを備える。原水入口１０８は、上面部１０２ａの中心から偏心した位置に設けられており、浄水出口１１０は、上面部１０２ａの中心部に設けられている。浄水器１００は、水道の水栓等から供給される残留塩素を含む原水を原水入口１０８から容器１０２内に導入し、濾過フィルタ１０で原水を浄化した後、浄水出口１１０から吐出する。
【００１８】
濾過フィルタ１０は、原水の通水方向の上流側から下流側にかけて順に並んで配置された第１活性炭層１２および第２活性炭層１４を備える。通水方向とは、濾過フィルタ１０に目詰まり等の異常が発生していない状態において、原水が濾過フィルタ１０内を主として流れる方向である。本実施形態において原水の通水方向とは、円筒形状の濾過フィルタ１０の径方向である。
【００１９】
第１活性炭層１２および第２活性炭層１４は、活性炭の粉体、粒状体等を結合剤で結合することによって形成された多孔質成形体である。ろ材を活性炭とすることで、多孔質成形体は原水中の残留塩素やカビ臭、トリハロメタンなどの有機化合物の吸着力にも優れる。
【００２０】
第１活性炭層１２および第２活性炭層１４は、円筒形状に成形されている。第１活性炭層１２は、上流側表面（外表面）１２ａと、下流側表面（内表面）１２ｂとを有する。第２活性炭層１４は、上流側表面（外表面）１４ａと、下流側表面（内表面）１４ｂとを有する。第２活性炭層１４の外径寸法は第１活性炭層１２の内径寸法よりも小さく、第２活性炭層１４は第１活性炭層１２の内側に配置される。第１活性炭層１２と第２活性炭層１４は同心に配置される。第２活性炭層１４の内側には、中空部１８が設けられている。この中空部１８は、浄水出口１１０に連通している。
【００２１】
第１活性炭層１２および第２活性炭層１４には、活性炭粒子相互の間隙で微細孔が形成されている。本実施形態において、第１活性炭層１２が有する微細孔の孔径は、第２活性炭層１４が有する微細孔の孔径よりも大きい。第１活性炭層１２の孔径は、例えば２０μｍ〜６０μｍの範囲であってよい。第２活性炭層１４の孔径は、例えば１０μｍ〜２０μｍの範囲であってよい。微細孔の大きさは、Ｑｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅ社製の細孔径分布測定装置「Ｐｏｒｅｍａｓｔｅｒ  ３３Ｐ」を使用し、加圧範囲を８．６ｋＰａ〜２００ＭＰａとして測定したものである。また、前述の微細孔を得るには市販の活性炭を適宜混合すればよいが、活性炭配合比の例は、下表のとおりである。
【表１】
2016087508.tif 000003
【００２２】
第１活性炭層１２および第２活性炭層１４の厚さは、５０ｍｍ以下とすることが好適である。第１活性炭層１２および第２活性炭層１４の厚さを５０ｍｍ以下とすることで、成形時の亀裂発生を抑制できるとともに、仮に亀裂が発生した場合でもその発見が容易である。
【００２３】
第１活性炭層１２と第２活性炭層１４との間には間隙が設けられている。すなわち、第１活性炭層１２の下流側表面１２ｂと第２活性炭層１４の上流側表面１４ａとが離間している。第１活性炭層１２と第２活性炭層１４との間の間隙は、０．１ｍｍ〜５ｍｍ程度であってよい。
【００２４】
本実施形態の濾過フィルタ１０は、第１活性炭層１２と第２活性炭層１４との間の間隙に配置された不織布１６をさらに備える。本実施形態では不織布１６を採用したが、第１活性炭層１２と第２活性炭層１４との間の間隙に配置される部材は、不織布１６に限定されず、原水の通水方向（すなわち濾過フィルタ１０の径方向）および該通水方向に略垂直な方向（すなわち、濾過フィルタ１０の軸方向および周方向）に通水可能な多孔体であればよい。このような多孔体としては、不織布の他に織布を例示できる。
【００２５】
不織布１６は、多数の孔を有する。本実施形態において、不織布１６が有する孔の孔径は、第１活性炭層１２が有する微細孔の孔径よりも大きく、且つ第２活性炭層１４が有する微細孔の孔径よりも大きい。例えば、第１活性炭層１２の孔径が２０μｍ〜６０μｍの範囲であり、且つ第２活性炭層１４の孔径が１０μｍ〜２０μｍの範囲である場合、不織布１６の孔径は、６０μｍ〜５００μｍの範囲であってよい。
【００２６】
本実施形態に係る浄水器１００を用いた浄水の製造方法について概略を説明する。図１には、原水および浄水の流れが矢印で図示されている。
【００２７】
原水入口１０８から容器１０２内に導入された原水は、第１活性炭層１２に供給される。この原水は、第１活性炭層１２、不織布１６および第２活性炭層１４を順に通過して浄化され、中空部１８に吐出される。第１活性炭層１２および第２活性炭層１４の吸着作用により、原水中の残留塩素やカビ臭、トリハロメタンなどの有機化合物が除去される。さらに、第１活性炭層１２および第２活性炭層１４が有する微細孔で原水中の赤錆等の粒子状の微小物質が捕捉される。本実施形態では、上述のように第１活性炭層１２の孔径は、第２活性炭層１４の孔径よりも大きい。従って、第１活性炭層１２では比較的大きな微小物質が捕捉され、一方、第２活性炭層１４では比較的小さな微小物質が捕捉される。中空部１８に吐出された浄水は、中空部１８を通って浄水出口１１０から浄水器１００外部に吐出される。
【００２８】
図２（ａ）および（ｂ）は、濾過フィルタによる微小物質の除去を説明するための図である。図２（ａ）は、比較例に係る濾過フィルタ２０の概略断面を示す。図２（ａ）に示すように、比較例に係る濾過フィルタ２０では、第１活性炭層１２と第２活性炭層１４とが当接している。すなわち、第１活性炭層１２と第２活性炭層１４との間には間隙が形成されておらず、従って第１活性炭層１２と第２活性炭層１４の間に不織布は配置されていない。この比較例に係る濾過フィルタ２０においても、本実施形態に係る濾過フィルタ１０と同様に、第１活性炭層１２の孔径は、第２活性炭層１４の孔径よりも大きい。なお、第１活性炭層１２、第２活性炭層１４ともに、微細孔構造が不均一であり、微視的な観点では、部分的に水の通り易いところと通り難いところが存在する。
【００２９】
このような濾過フィルタ２０に原水が供給されると、原水中の比較的大きな微小物質ＰＭ１が第１活性炭層１２で捕捉される。また、原水中の比較的小さな微小物質ＰＭ２が第２活性炭層１４で捕捉される。このように微小物質の大きさに応じて捕捉する活性炭層が異なるため、微小物質の堆積が生じにくくなる。しかしながら、濾過フィルタ２０で長時間濾過を行っていると、第２活性炭層１４の上流側表面１４ａの一部に微小物質ＰＭ２の堆積が生じてくる。本比較例では、第１活性炭層１２と第２活性炭層１４が当接しているため、第２活性炭層１４に目詰まりしていない微細孔構造が存在しても、該微細孔構造が有効に使用されず、目詰まり閉塞して寿命となる。
【００３０】
図２（ｂ）は、本実施形態に係る濾過フィルタ１０の概略断面を示す。図２（ｂ）に示すように、本実施形態に係る濾過フィルタ１０では、第１活性炭層１２と第２活性炭層１４との間には間隙が形成されており、該間隙には不織布１６が配置されている。上述したように、第１活性炭層１２の孔径は、第２活性炭層１４の孔径よりも大きい。また、不織布１６の孔径は、第１活性炭層１２の孔径および第２活性炭層１４の孔径よりも大きい。
【００３１】
このような濾過フィルタ１０に原水が供給されると、原水中の比較的大きな微小物質ＰＭ１が第１活性炭層１２で捕捉される。また、原水中の比較的小さな微小物質ＰＭ２が第２活性炭層１４で捕捉される。濾過フィルタ２０で長時間濾過を行っていると、第２活性炭層１４の上流側表面１４ａに多数の微小物質ＰＭ２の堆積が生じる場合がある。しかしながら、本実施形態の濾過フィルタ１０においては、第１活性炭層１２と第２活性炭層１４の間に不織布１６を配置していることにより、微小物質ＰＭ２の堆積が生じた部分に向かう原水は不織布１６を介して通水方向に略垂直な方向に流れ、微小物質ＰＭ２が堆積していない部分から第２活性炭層１４に流れ込むことができる。不織布１６は原水の逃げ道を与えていると見なすことができる。これにより、濾過フィルタ１０全体としての目詰まりを抑制できるため、濾過流量の低下を抑制でき、ひいては濾過フィルタ１０の寿命を延ばすことができる。
【００３２】
上述の実施形態では、第１活性炭層１２と第２活性炭層１４の間の間隙に不織布１６を配置したが、この間隙には不織布が配置されなくてもよい。この場合も微小物質ＰＭ２の堆積が生じた部分に向かう原水を間隙を介して逃がすことができるため、濾過フィルタ全体としての目詰まりを抑制でき、ひいては濾過フィルタ１０の寿命を延ばすことができる。
【００３３】
上述の実施形態のように、第１活性炭層１２と第２活性炭層１４との間の間隙に不織布１６を配置した場合、濾過フィルタ１０の製造時において、第１活性炭層１２と第２活性炭層１４との間の間隙を均一にすることが容易となる。また、通水時の水圧によって第１活性炭層１２と第２活性炭層１４との間の間隙が変動しにくくなるため、濾過フィルタ１０の微細物質の除去性能を安定させることができる。
【００３４】
上述の実施形態では、濾過フィルタ１０を第１活性炭層１２と第２活性炭層１４の２層構成としたが、濾過フィルタ１０は３以上の活性炭層から構成されてもよい。この場合、全ての活性炭層間に間隙が設けられてもよいし、一部の活性炭層間に間隙が設けられてもよい。活性層間の間隙の全てに不織布１６が配置されてもよいし、活性層間の間隙の全てに不織布が配置されなくてもよい。また、一部の活性炭層間の間隙に不織布１６が配置されるとともに、別の一部の活性炭層間の間隙には不織布が配置されなくてもよい。
【００３５】
図３は、本発明の別の実施形態に係る濾過フィルタ３０を説明するための図である。本実施形態に係る濾過フィルタ３０においても、第１活性炭層１２と第２活性炭層１４との間に間隙が設けられており、該間隙には不織布１６が配置されている。
【００３６】
本実施形態に係る濾過フィルタ３０では、第１活性炭層１２が有する微細孔の孔径は、第１活性炭層１２の上流側表面１２ａで最も大きく、第１活性炭層１２の下流側表面１２ｂに近づくにしたがって小さくされている。また、第２活性炭層１４が有する微細孔の孔径は、第２活性炭層１４の上流側表面１４ａで最も大きく、第２活性炭層１４の下流側表面１４ｂに近づくにしたがって小さくされている。第１活性炭層１２の下流側表面１２ｂの孔径は、第２活性炭層１４の上流側表面１４ａの孔径より大きい。例えば、第１活性炭層１２の上流側表面１２ａの孔径が６０μｍ程度とされ、第１活性炭層１２の下流側表面１２ｂの孔径が２０μｍ程度とされ、第２活性炭層１４の上流側表面１４ａの孔径が４００μｍ程度とされ、第２活性炭層１４の下流側表面１４ｂの孔径が１０μｍ程度とされてよい。
【００３７】
本実施形態に係る濾過フィルタ３０においても、不織布１６が有する孔の孔径は、第１活性炭層１２が有する微細孔の孔径よりも大きく、且つ第２活性炭層１４が有する微細孔の孔径よりも大きくされる。不織布１６の孔径は、例えば６０μｍ〜５００μｍの範囲であってよい。
【００３８】
このように形成された濾過フィルタ３０に原水が供給されると、原水中の微小物質ＰＭが第１活性炭層１２および第２活性炭層１４で捕捉される。ここで、本実施形態に係る濾過フィルタ３０では、図３に示すように、上流側から下流側に進むにしたがって、大きな微小物質ＰＭから順次捕捉される。これにより、第２活性炭層１４の上流側表面１４ａに微小物質ＰＭがより堆積しにくくなるため、濾過フィルタ３０の目詰まりがさらに抑制され、ひいては濾過フィルタ３０の寿命をよりさらに延ばすことができる。ここで、仮に第２活性炭層１４の上流側表面１４ａに微小物質ＰＭの堆積が生じたとしても、第１活性炭層１２と第２活性炭層１４の間に間隙を設けて該間隙に不織布１６を配置しているので、濾過流量の低下を抑制でき、濾過フィルタ３０全体としての目詰まりを抑制できる。
【実施例】
【００３９】
以下に本発明の実施例を説明する。上記表１に記載の配合比で、第１活性炭層を外径８５ｍｍ、内径５５ｍｍ、長さ２００ｍｍの寸法で作成し、第２活性炭層を外径５０ｍｍ、内径１０ｍｍ、長さ２００ｍｍの寸法で作成した。第１活性炭層と第２活性炭層の間に、厚さ２ｍｍ、長さ２００ｍｍの不織布円筒を挿入し、その両端に封止キャップを接着し、図１に示すような浄水カートリッジを得た。この浄水カートリッジを、ＪＩＳ  Ｓ３２０１（２０１０）に準拠して濾過流量及び濁り除去能力を測定したところ、初期濾過流量は２．６リットル／分であり、濁り除去能力は１２，０００Ｌであった。
【００４０】
以下に、参考として比較例を説明する。第１活性炭層を外径８５ｍｍ、内径５２．５ｍｍ、長さ２００ｍｍの寸法で作成し、第２活性炭層を５２．５ｍｍ、内径１０ｍｍ、長さ２００ｍｍの寸法とし、第１活性炭層と第２活性炭層の間の隙間を無くした以外は上記実施例と同様に浄水カートリッジを製作した。この浄水カートリッジを、ＪＩＳ  Ｓ３２０１（２０１０）に準拠して濾過流量及び濁り除去能力を測定したところ、初期濾過流量は２．４リットル／分、濁り除去能力は９，０００Ｌであり、初期濾過流量が上記実施例よりも少なく、目詰まりも早かった。
【００４１】
以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【００４２】
１０，２０，３０  濾過フィルタ、  １２  第１活性炭層、  １４  第２活性炭層、  １６  不織布、  １８  中空部、  １００  浄水器、  １０２  容器、  １０８  原水入口、  １１０  浄水出口。
【図１】
2016087508.tif 000004
【図２】
2016087508.tif 000005
【図３】
2016087508.tif 000006