(57)【要約】【課題】浄水カートリッジのケーシング内に粉体のろ材を、高密度にかつ生産性よく充填する方法および装置を提供し、そしてそれらを使用する浄水カートリッジの製造方法および製造装置を提供することを目的とする。【解決手段】ケーシング内に粉体ろ材が収容された浄水カートリッジの製造方法であって、充填ノズル配置工程と、粉体ろ材供給工程と、充填空間吸気工程と、粉体ろ材振動工程と、を含む粉体ろ材充填工程を、有する浄水カートリッジの製造方法。【選択図】図１
2016155046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング内に粉体ろ材が収容された浄水カートリッジの製造方法であって、
前記浄水カートリッジの製造方法は粉体ろ材充填工程を有し、
前記粉体ろ材充填工程は、
前記粉体ろ材を吐出する充填ノズルの粉体ろ材吐出面の位置を、前記ケーシングの粉体ろ材供給口の縁面より鉛直下方に配置させる充填ノズル配置工程と、
前記充填ノズルから前記粉体ろ材を吐出し、前記ケーシング内の充填空間に前記粉体ろ材を供給する粉体ろ材供給工程と、
少なくとも、前記粉体ろ材供給工程の開始からＴ１（秒）の時点から、前記粉体ろ材供給工程の終了からＴ２（秒）の時点まで、の期間、前記充填空間の外面かつ前記粉体ろ材供給工程時の前記粉体ろ材吐出面の位置より鉛直下方に位置する吸気部位から前記充填空間を吸気する充填空間吸気工程と、
前記充填空間吸気工程の終了後にＴ３（秒）の間、前記充填空間に充填された前記粉体ろ材を振動させる粉体ろ材振動工程と、を有する浄水カートリッジの製造方法。
【請求項２】
前記粉体ろ材振動工程の振動が、前記ケーシングに加えられる水平方向の振動である請求項１の浄水カートリッジの製造方法。
【請求項３】
前記充填空間吸気工程における吸気の流路は、前記ケーシングに設けられる浄水カートリッジの原水入口を通じて吸気源に連通する請求項１または２の浄水カートリッジの製造方法。
【請求項４】
前記粉体ろ材供給工程開始Ｔ４（秒）前の時点から前記粉体ろ材供給工程終了の時点までの期間の少なくとも一部の期間中に充填ノズルを振動させる充填ノズル振動工程を有する請求項１〜３のいずれかの浄水カートリッジの製造方法。
【請求項５】
ケーシング内に粉体ろ材が収容された浄水カートリッジの製造方法であって、
前記浄水カートリッジの製造方法は粉体ろ材充填工程を有し、
前記粉体ろ材充填工程は、
前記粉体ろ材を吐出する充填ノズルの粉体ろ材吐出面の位置を、前記ケーシングの粉体ろ材供給口の縁面より鉛直下方に配置させる充填ノズル配置工程と、
前記充填ノズルから前記粉体ろ材を吐出し、前記ケーシング内の充填空間に前記粉体ろ材を供給する粉体ろ材供給工程と、
前記粉体ろ材供給工程開始Ｔ４（秒）前の時点から前記粉体ろ材供給工程終了の時点までの期間の少なくとも一部の期間中に充填ノズルを振動させる充填ノズル振動工程と、を有する浄水カートリッジの製造方法。
【請求項６】
粉体ろ材充填工程において、前記充填ノズルと前記ケーシングとが非接触状態である請求項１〜５のいずれかの浄水カートリッジの製造方法。
【請求項７】
前記充填ノズルが、筒状で先細となっている受入ノズルおよび前記受入ノズルと中心軸が一致した円錐形状である粉体ろ材吐出部を有し、
前記粉体ろ材吐出部が、内筒を有し、
前記受入ノズルおよび前記内筒が、粉体ろ材分配手段を構成する請求項１〜６のずれかの浄水カートリッジの製造方法。
【請求項８】
ケーシングが有する充填空間に粉体ろ材を充填する粉体ろ材充填装置であり、
前記粉体ろ材の充填空間に充填する前記粉体ろ材の充填質量を計量して保持する計量装置と、
前記計量装置に保持された前記粉体ろ材を受け入れて、前記充填空間に前記粉体ろ材を供給する充填ノズルと、
前記計量装置に保持された前記粉体ろ材を前記充填ノズルに供給するための開閉シャッターと、
前記充填空間を吸気するための吸気装置と、
前記充填空間に充填された前記粉体ろ材を振動させる加振装置Ａと、
前記ケーシングまたは充填ノズルを昇降させる昇降装置、ならびに
前記計量装置、前記開閉シャッター、前記吸気装置、前記加振装置Ａおよび前記昇降装置のそれぞれの作動タイミングをコントロールする制御装置と、を有し、
前記制御装置は、少なくとも前記開閉シャッター開放と同時または前記開閉シャッター開放の後に前記吸気装置を作動させ、前記吸気装置の停止後に前記加振装置Ａを作動させるものである粉体ろ材充填装置。
【請求項９】
ケーシングが有する充填空間に粉体ろ材を充填する粉体ろ材充填装置であり、
前記粉体ろ材の充填空間に充填する前記粉体ろ材の充填質量を計量して保持する計量装置と、
前記計量装置に保持された前記粉体ろ材を受け入れて、前記充填空間に前記粉体ろ材を供給する充填ノズルと、
前記計量装置に保持された前記粉体ろ材を前記充填ノズルに供給するための開閉シャッターと、
前記充填ノズルを振動させる加振装置Ｂと、
前記ケーシングまたは充填ノズルを昇降させる昇降装置、ならびに
前記計量装置、前記開閉シャッター、前記加振装置Ｂおよび前記昇降装置のそれぞれの作動タイミングをコントロールする制御装置と、を有する粉体ろ材充填装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浄水器に取り付けられる浄水カートリッジの製造方法および浄水カートリッジの粉体ろ材充填装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、家庭において水道水を浄化する浄水器が広く利用されている。それらの浄水器においては、水道水を浄化するための各種ろ材が収容された浄水カートリッジが使用されている。ろ材としては、水道水中の遊離残留塩素、カルキ臭、カビ臭、トリハロメタンなどを除去する粉体（粒状や粉状）の活性炭と、水道水中の濁質成分、細菌類などを除去する中空糸膜とが一般的に使用されている。それらろ材は処理できる総ろ過水量が限られているため、使用者は、浄水カートリッジを定期的に交換しながら浄水器を継続使用する。
【０００３】
従来から知られる浄水カートリッジの典型例を図５に示す。浄水カートリッジ１のケーシング４の中の中央部分に円筒ケース８中に中空糸膜束５を有した中空糸膜モジュール６があり、その周囲の円筒状空間に粉体のろ材（活性炭等）７が充填されている。水道水（原水）は図５において右下の原水入口１７から入り、粉体ろ材充填層を軸方向に通過し、上部で折り返し、中空糸膜モジュール６を通って、下部の浄水出口１９から、ろ材で浄化された浄水となって吐出される。
【０００４】
このような浄水カートリッジの粉体ろ材充填空間に、粉体ろ材を充填する方法および装置は、粉体充填方法および装置として特許文献１などに知られている。特許文献１では、内ケースと外ケースからなる二重構造になっている容器のギャップ部分に粉体を充填する方法において、前記容器に振動装置を取り付け、前記容器に振動を与えながら粉体を前記ギャップ部分内に充填する方法が開示されている。
【０００５】
特許文献２では、容器の粉体（トナー）投入口から粉体供給管を挿入すると共にエア吸引管を容器底部まで挿入し、容器内へ粉体供給管から粉体を流下・充填すると共に、吸引管によりエアの吸引を行ない、さらに容器内への粉体の充填作業を行なっている際に、加振手段によって容器へ振動を与える粉体充填方法が開示されている。
【０００６】
また、特許文献３では、通気性を有する袋の外部を減圧し、吸引排気することにより袋内に粉体を充填する粉体充填方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−１２２４０１号公報
【特許文献２】特開平７−１２５７０２号公報
【特許文献３】特開平４−３１１４０３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１の方法では、容器への均一な粉体充填のために振動が使用されているが、吸引は使用されていないため、粉体としてのろ材、特に目の細かい粉状活性炭などの場合は、粉状活性炭中に含まれたエアが残存し、充分高密度（高かさ密度）で粉体を充填することができないという問題がある。
【０００９】
また、特許文献２の方法では、容器底部まで挿入するエア吸引管を容器の粉体投入口から抜き取らねばならず、その際わずかであっても、充填した粉体が舞い上がったり、エア吸引管に付着した粉体が飛散したりするので、容器の粉体投入口近辺が粉体で汚れてしまい、その除去・清掃のために生産性が落ちてしまうという問題がある。
【００１０】
また、特許文献３の方法でも、袋や充填容器の充填入口付近が粉体で汚れてしまい、その除去・清掃のために生産性が落ちてしまうか、充填入口付近まで一杯に高密度で粉体を充填できないという問題がある。
【００１１】
本発明は、上述のような問題点に鑑み、浄水カートリッジのケーシング内に粉体ろ材を、高密度にかつ生産性よく充填する方法および装置を提供し、そしてそれらを使用する浄水カートリッジの製造方法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】
【００１２】
前記課題を解決するため、本発明の浄水カートリッジの製造方法および浄水カートリッジの粉体ろ材充填装置は下記の構成から成る。すなわち、
（１）ケーシング内に粉体ろ材が収容された浄水カートリッジの製造方法であって、前記粉体ろ材を吐出する充填ノズルの粉体ろ材吐出面の位置を、前記ケーシングの粉体ろ材供給口の縁面より鉛直下方に配置させる充填ノズル配置工程と、前記充填ノズルから前記粉体ろ材を吐出し、前記ケーシング内の充填空間に前記粉体ろ材を供給する粉体ろ材供給工程と、少なくとも、前記粉体ろ材供給工程の開始からＴ１（秒）の時点から、前記粉体ろ材供給工程の終了からＴ２（秒）の時点まで、の期間、前記充填空間の外面かつ前記粉体ろ材供給工程時の前記粉体ろ材吐出面の位置より鉛直下方に位置する吸気部位から前記充填空間を吸気する充填空間吸気工程と、前記充填空間吸気工程の終了後にＴ３（秒）の間、前記充填空間に充填された前記粉体ろ材を振動させる粉体ろ材振動工程と、を含む粉体ろ材充填工程を、有する浄水カートリッジの製造方法、
（２）前記粉体ろ材振動工程の振動が、前記ケーシングに加えられる水平方向の振動である（１）の浄水カートリッジの製造方法、
（３）前記充填空間吸気工程における吸気の流路は、前記ケーシングに設けられる浄水カートリッジの原水入口を通じて吸気源に連通する（１）または（２）の浄水カートリッジの製造方法、
（４）前記粉体ろ材供給工程開始Ｔ４（秒）前の時点から前記粉体ろ材供給工程完了の時点までの期間の少なくとも一部の期間中に充填ノズルを振動させる充填ノズル振動工程を有する（１）〜（３）のいずれかの浄水カートリッジの製造方法、
（５）ケーシング内に粉体ろ材が収容された浄水カートリッジの製造方法であって、前記粉体ろ材を吐出する充填ノズルの粉体ろ材吐出面の位置を、前記ケーシングの粉体ろ材供給口の縁面より鉛直下方に配置させる充填ノズル配置工程と、前記充填ノズルから前記粉体ろ材を吐出し、前記ケーシング内の充填空間に前記粉体ろ材を供給する粉体ろ材供給工程と、前記粉体ろ材供給工程開始Ｔ４（秒）前の時点から前記粉体ろ材供給工程完了の時点までの期間の少なくとも一部の期間中に充填ノズルを振動させる充填ノズル振動工程と、を含む粉体ろ材充填工程を、有する浄水カートリッジの製造方法、
（６）粉体ろ材充填工程において、前記充填ノズルと前記ケーシングとが非接触状態である（１）〜（５）のいずれかの浄水カートリッジの製造方法、
（７）前記充填ノズルが、筒状で先細となっている受入ノズルおよび前記受入ノズルと中心軸が一致した円錐形状である粉体ろ材吐出部を有し、前記粉体ろ材吐出部が、内筒を有し、前記受入ノズルおよび前記内筒が、粉体ろ材分配手段を構成する（１）〜（６）のずれかの浄水カートリッジの製造方法、
（８）ケーシングが有する充填空間に粉体ろ材を充填する粉体ろ材充填装置であり、前記粉体ろ材の充填空間に充填する前記粉体ろ材の充填質量を計量して保持する計量装置と、前記計量装置に保持された前記粉体ろ材を受け入れて、前記充填空間に前記粉体ろ材を供給する充填ノズルと、前記計量装置に保持された前記粉体ろ材を前記充填ノズルに供給するための開閉シャッターと、前記充填空間を吸気するための吸気装置と、前記充填空間に充填された前記粉体ろ材を振動させる加振装置Ａと、前記ケーシングまたは充填ノズルを昇降させる昇降装置、ならびに前記計量装置、前記開閉シャッター、前記吸気装置、前記加振装置Ａおよび前記昇降装置のそれぞれの作動タイミングをコントロールする制御装置と、を有し、前記制御装置は、少なくとも前記開閉シャッター開放と同時または前記開閉シャッター開放の後に前記吸気装置を作動させ、前記吸気装置の停止後に前記加振装置Ａを作動させるものである粉体ろ材充填装置。
（９）ケーシングが有する充填空間に粉体ろ材を充填する粉体ろ材充填装置であり、前記粉体ろ材の充填空間に充填する前記粉体ろ材の充填質量を計量して保持する計量装置と、前記計量装置に保持された前記粉体ろ材を受け入れて、前記充填空間に前記粉体ろ材を供給する充填ノズルと、前記計量装置に保持された前記粉体ろ材を前記充填ノズルに供給するための開閉シャッターと、前記充填ノズルを振動させる加振装置Ｂと、前記ケーシングまたは充填ノズルを昇降させる昇降装置、ならびに前記計量装置、前記開閉シャッター、前記加振装置Ｂおよび前記昇降装置のそれぞれの作動タイミングをコントロールする制御装置と、を有する粉体ろ材充填装置。
【発明の効果】
【００１３】
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）の構成により、粉体ろ材の中に含まれるエアが除去され、その高密度充填が可能となる。また、粉体ろ材供給工程で起こり得る粉体ろ材の飛散および発塵が防止され、ひいてはケーシングの粉体ろ材供給口付近などの汚れが防止される。さらに粉体ろ材振動工程により、粉体ろ材の高密度充填がより可能となる。また、充填された粉体ろ材の表面の均一化および平坦化も可能となる。
また、上記（２）の構成により、充填空間からの粉体ろ材の一部の飛散防止を図りつつ、振動による充填空間の粉体ろ材の表面の均一化および平坦化、ならびに充填のさらなる高密度化を行うことができる。
また。上記（３）の構成により、浄水カートリッジの原水流路をそのまま吸気の流路として活用でき、ケーシングに吸気配管を導入する必要がなく簡素である。
また、上記（４）の構成により、充填空間に充填された粉体ろ材の表面をより均一化および平坦化することができる。
また、上記（５）の構成により、粉体ろ材供給工程で起こり得る粉体ろ材の飛散および発塵が防止される。さらに充填ノズル振動工程により、充填された粉体ろ材の表面の均一化および平坦化も可能となる。
また、上記（６）の構成により、粉体ろ材供給工程における充填ノズルとケーシングとの接触による充填ノズルまたはケーシングの汚れが防止される。
の飛散および発塵が防止される。
また、上記の（７）の構成により、粉体ろ材吐出部での粉体ろ材の分配および配置がより周方向にわたってほぼ均一になり、充填空間に充填された粉体ろ材の表面をより均一化
および平坦化することが出来る。
また、上記の（８）の粉体ろ材充填装置により、充填空間に充填された粉体ろ材の中に含まれるエアが除去され、その充填密度が高く、また、充填された粉体ろ材の表面の均一化および平坦化が達成されている浄水カートリッジの製造が可能となる。
また、上記の（９）の粉体ろ材充填装置により、充填された粉体ろ材の表面の均一化および平坦化が達成されている浄水カートリッジの製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態例に係る粉体ろ材充填装置において、計量装置に粉体ろ材が保持されている状態を示した概念図である。
【図２】本発明の実施形態例に係る粉体ろ材充填装置において、充填ノズルに粉体ろ材が供給された状態を示した概念図である。
【図３】本発明の実施形態例に係る粉体ろ材充填装置において、充填空間に粉体ろ材が充填された状態を示した概念図である。
【図４】本発明の他の実施形態例に係る充填ノズルを示した概念図である。
【図５】従来から知られる浄水カートリッジの典型例を示した概念図である。
【図６】従来から知られる浄水カートリッジの他の典型例を示した概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
浄水カートリッジの構造について説明する。
図５は、従来から知られる浄水カートリッジの典型例を示した概念図である。浄水カートリッジ１は、主にケーシング４、蓋２とキャップ３、１次フィルタ２１、２次フィルタ２２、粉体ろ材（粒状または粉状の活性炭やイオン交換体等）７、中空糸膜束５を有する中空糸膜モジュール６から構成される。ケーシング４は略有底筒状であり、下部外周に原水入口１７を、下面に浄水出口１９を有している。原水は上記の原水入口１７、原水導入流路１８、充填空間２０、中空糸膜モジュール開口部９、および、中空糸膜モジュール６を通過することで浄水となり、上記の浄水出口１９から吐出される。蓋２が透明部材であり、中空糸膜モジュール６の状況を観察することができる。中空糸膜モジュール６はケーシング４の中央部分に配置され、逆Ｕ字状に折り曲げられ円筒ケース８の中に収納された中空糸膜束５をその出口端部（封止部１０）においてポッティング材で封止した構造となっている。粉体ろ材７は、水は流通させ、粉体ろ材７は透過させないメッシュや不織布などで形成される１次フィルタ２１と２次フィルタ２２、および円筒ケース８とケーシング４内周で囲まれる円筒状の充填空間２０に充填されている。粉体ろ材は、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。
【００１７】
粉体ろ材の充填空間の形状は、図５の浄水カートリッジ１では円筒状であるが、他の形状の筒状であってもよいし、中空糸膜モジュールと粉体ろ材と軸方向に配置する浄水カートリッジであっては、柱状であってもよい。
【００１８】
また、図６に示す別の浄水カートリッジ典型例でも、粉体ろ材の充填空間の形状は円筒状であるが、１次フィルタ２１、２次フィルタ２２に相当するものは、それぞれ円筒状（外筒フィルタ１１と内筒フィルタ１６）であって、粉体ろ材７の円筒状の充填空間２０の軸方向両端部はそれぞれリング状の上部材１２およびＯリング１４、ならびに、下部材１３およびＯリング１５とで閉塞されている。外筒フィルタ１１と内筒フィルタ１６とはそれぞれ、１次フィルタ２１、２次フィルタ２２と同様に、水は流通させ、粉体ろ材７は透過させないフィルタ機能を有している。そして、この図６の浄水カートリッジでは、水は粉体ろ材の円筒状の充填空間２０の外周側（外筒フィルタ１１側）から内周側（内筒フィルタ１６側）へと径方向に流れる。
【００１９】
図５の浄水カートリッジ１を例にとって、本発明の実施形態例としての浄水カートリッジの製造方法の全体を説明する。
【００２０】
まず、１次フィルタ２１を円筒ケース８とケーシング４内周との間の下側に設置する。次に、別工程にて製造される中空糸膜モジュール６を、ケーシング４の中央の所定位置に設置する。次いで、本発明の特徴をなす粉体ろ材充填装置を用いた粉体ろ材充填工程でもって、粉体ろ材７をその充填空間２０に充填する。粉体ろ材充填装置および粉体ろ材充填工程については、後で詳述する。その後充填された粉体ろ材７が漏出しないように、２次フィルタ２２を円筒ケース８とケーシング４内周との間の上側に設置する。そして最後に、蓋２をケーシング４に超音波溶着等によって固着し、キャップ３を被せて浄水カートリッジ１が完成する。
【００２１】
次に、本発明の実施形態例としての粉体ろ材充填装置３１を、図１〜３を参照しながら説明する。
【００２２】
ここで、図１は、本発明の実施形態例に係る粉体ろ材充填装置において、計量装置に粉体ろ材が保持されている状態を示した概念図であり、図２は、本発明の実施形態例に係る粉体ろ材充填装置において、充填ノズルに粉体ろ材が供給された状態を示した概念図であり、図３は、本発明の実施形態例に係る粉体ろ材充填装置において、充填空間に粉体ろ材が充填された状態を示した概念図である。粉体ろ材充填装置３１は、ケーシング内に粉体ろ材が収容された浄水カートリッジの製造装置の一部である。また、粉体ろ材充填装置は、ケーシング４内の粉体ろ材の充填空間２０に充填する粉体ろ材７の充填質量を計量し、充填質量分の粉体ろ材を保持する計量装置３２と、計量装置３２に保持された粉体ろ材７を受け入れて充填空間２０に粉体ろ材７を供給する充填ノズル３３と、計量装置３２に保持された粉体ろ材７を充填ノズル３３に供給するための開閉シャッター３４と、充填空間２０を吸気するための吸気装置３５と、充填空間２０に充填される粉体ろ材７を振動させる加振装置Ａ３６と、ケーシング４または充填ノズル３３を昇降させる昇降装置３７、ならびに、計量装置３２、開閉シャッター３４、吸気装置３５、加振装置Ａ３６、および、昇降装置３７のそれぞれの作動タイミングをコントロールする制御装置３８と、を有し、前記制御装置３８は、少なくとも前記開閉シャッター３４開放と同時または前記開閉シャッター３４開放の後に前記吸気装置３５を作動させ、前記吸気装置３５の停止後に前記加振装置Ａ３６を作動させるものである。
【００２３】
以上の粉体ろ材充填装置３１により、後述する優れた粉体ろ材充填工程を有する浄水カートリッジの製造方法を実現することができる。
【００２４】
また、粉体ろ材充填装置３１は、充填ノズル３３を振動させる加振装置Ｂ３９を備えることが好ましい。加振装置Ｂ３９を備えることで、浄水カートリッジの製造方法に充填ノズル振動工程を追加することができ、後述するように上記の工程により粉体ろ材吐出部４１内の粉体ろ材の分配および配置をより均一化することができ、それにより充填空間２０に充填された粉体ろ材の表面をより均一化および平坦化することができる。
【００２５】
また、昇降装置３７はケーシング４と充填ノズル３３とを非接触状態に保ちつつ、ケーシング４を昇降させることができる。この実施形態においては、昇降装置はケーシング４の下に配置されケーシング４を昇降させるものであるが、この昇降装置に替えて、充填ノズル３３を昇降させる昇降装置としてもよい。
【００２６】
また、制御装置３８は、吸気装置３５や前記加振装置Ａなどの装置の作動タイミングをコントロールでき、粉体ろ材充填装置３１が上記の加振装置Ｂ３９を有する場合には、制御装置３８は、加振装置Ｂ３９の作動タイミングもコントロールできるものである。
【００２７】
制御装置３８は、粉体ろ材充填装置３１の運転操作が行える操作パネルも備えている。
【００２８】
さらに図示はしないが、粉体ろ材充填装置３１は、ケーシング４を充填のための所定位置に搬送する搬送装置、計量装置３２に粉体ろ材７を搬送する粉体ろ材搬送装置を備えていてもよく、そうすると粉体ろ材充填工程全体の自動化がより高度化する。
【００２９】
ケーシング４の搬送装置は、ケーシング４をアームで把持して移動させるものでも、搬送されるコンベアにケーシング４を載せて移動させるものであってもよい。
【００３０】
ケーシング４は、製造治具としてのホルダー５３に収容、保持されて、粉体ろ材充填工程に供されていることが好ましい。こうすると、粉体ろ材充填工程でのケーシング外面への傷つき、汚れ付着などを防止できる。
【００３１】
加振装置Ａ３６は、ケーシング４またはホルダー５３の外周面に振動を加え、ケーシング４またはホルダー５３を水平方向に振動させる。ホルダー５３を加振する場合はホルダー５３を介してケーシング４が加振される。これら加振の結果として、充填空間２０内の粉体ろ材７は水平方向に振動する。振動による充填空間２０の粉体ろ材７の表面のさらなる均一化および平坦化ならびに充填のさらなる高密度化のためには、本実施形態の水平方向の振動を上下方向の振動とする方がより有効とされるが、充填空間２０からの粉体ろ材７の一部の飛散防止の観点や、上述の搬送装置との組合せの観点からは、水平方向の振動の方が好ましい。
【００３２】
なお、充填空間に充填された粉体ろ材に上下方向の振動を与える手段としては、加振装置Ａが、ケーシング４またはホルダー５３の下面から振動を与える形態とすることが挙げられる。
【００３３】
また、加振装置Ｂ３９は、充填ノズル３３の外面に振動を加える。装置構成上、水平方向の振動が好ましい。
【００３４】
加振装置Ａ３６、加振装置Ｂ３９は、空圧を受けて振動するピストンバイブレータなど従来公知の装置の中から採用すればよい。
【００３５】
次に、吸気装置３５は、吸気配管と吸気源としての真空ポンプとから主に構成される。吸気配管はケーシング４の吸気口に接続される。吸気口は、好ましくは、ケーシング４の原水入口１７である。吸気の流路は、ケーシング４に設けられる浄水カートリッジ１の原水入口１７を通じて吸気源である真空ポンプに連通することになる。こうすると、浄水カートリッジ１の原水流路をそのまま吸気の流路として活用でき、ケーシング４に吸気配管を導入する必要がなく簡素である。もちろん、原水入口１７とは別の吸気口を設け、粉体ろ材充填工程の後、その吸気口を閉塞するものとしてもよい。
【００３６】
充填ノズル３３は、計量装置３２で計量して保持された粉体ろ材７を受け入れる粉体ろ材受入部４０と、その下方に位置し、粉体ろ材７を吐出する粉体ろ材吐出部４１とを有する。また、計量装置３２と充填ノズル３３との間には、開閉シャッター３４が配置され、開閉シャッター３４の閉鎖時に粉体ろ材７は計量装置３２により計量および保持され、開閉シャッター３４の開放によって、粉体ろ材７は計量装置３２から充填ノズル３３に供給される。
【００３７】
図１〜図３に示す充填ノズル３３の粉体ろ材吐出部４１は、ケーシング４の充填空間２０が円筒状である場合には、そのことに対応して、筒状であることが好ましい。より詳しくは、粉体ろ材吐出部４１は、それぞれ傾斜面を有した外筒４２と内筒４３とから形成される、リング状形状のもので、その断面形状は逆三角形状である。なお、図示はしないが、内筒４３は、放射状に設けられる複数本（例えば４本）のリブやバー等によって外筒４２に接続される、または保持される。
【００３８】
充填ノズル３３の内部には、その内部（粉体ろ材受入部４０）に受け入れた粉体ろ材７を粉体ろ材吐出部４１内に分配させる粉体ろ材分配手段が設けられている。図１〜図３の充填ノズル３３においては、粉体ろ材受入部４０を構成する筒状で先細となっている受入ノズル４４と、受入ノズル４４と中心軸が一致した円錐形状である粉体ろ材吐出部４１の内筒４３とが、分配手段となっている。すなわち、粉体ろ材受入部４０に受け入れられた粉体ろ材７は受入ノズル４４によって、ほぼ中心軸に集まって自然落下した後、円錐状の内筒４３の頂点部分に衝突し、ほぼ均一に放射状に分配されつつ、粉体ろ材吐出部４１に自然落下する。この粉体ろ材の分配効果により、計量装置３２から供給された粉体ろ材７は、筒状（リング状形状）の粉体ろ材吐出部４１の周方向にわたってほぼ均一に分配および配置される。
【００３９】
分配手段の一部として、受入ノズル４４の内部に、内筒４３と似た円錐形状の部材をさらに設け、受入ノズル４４からの粉体ろ材７の排出および落下時の粉体ろ材７の形状が円筒状になるようにしてもよい。こうすると、粉体ろ材吐出部４１での粉体ろ材７の分配および配置がより周方向にわたってほぼ均一になりやすい。
【００４０】
また、充填ノズルの粉体ろ材吐出部４１の形態は、図１〜図３とは異なり、例えば図４に示すように、ケーシング４の円筒状の充填空間２０の奥深くまで挿入し得る、外円筒４５、内円筒４６の２重円筒を有した、細長いリング状形状としてもよい。
【００４１】
次に、本発明の実施形態例としての浄水カートリッジの製造方法の特徴をなす粉体ろ材充填工程を、図１〜図３を参照しながら説明する。
【００４２】
粉体ろ材充填工程は、以下に説明する粉体ろ材供給工程、充填空間吸気工程、および、粉体ろ材振動工程を有し、好ましくはさらに充填ノズル振動工程を含み得る。
【００４３】
上述のケーシングの搬送装置もしくは手動搬送により、ケーシング４は、充填ノズル３３の下方の所定位置に設置される。この際、ケーシング４内の中空糸膜モジュール６内への粉体ろ材侵入を防止するために、中空糸膜モジュール開口部９に保護キャップ５２を被せておくことは好ましい方法である。この時、開閉シャッター３４は閉鎖されており、計量装置３２においては、ケーシング４の充填空間２０に充填すべき所定の充填質量の粉体ろ材７が計量され、保持されている。
【００４４】
そして、上述の昇降装置３７を作動させて、粉体ろ材７を吐出する充填ノズル３３のろ材吐出部４１の粉体ろ材吐出面４７の位置を、ケーシング４の粉体ろ材供給口５１の縁面より鉛直下方に配置させる充填ノズル配置工程が行われる（図１に示す状態）。
【００４５】
この後、開閉シャッター３４を開放することにより、計量装置３２から充填ノズル３３に粉体ろ材７を供給する。すると、粉体ろ材７は上述の分配手段によって、充填ノズル３３の粉体ろ材吐出部４１内にほぼ均一に分配および配置される（図２に示す状態）。もちろん、それと同時に、粉体ろ材吐出面４７からの粉体ろ材７の吐出は始まるが、粉体ろ材吐出面４７の開口面積が適切に狭められていると、粉体ろ材７は、一旦、粉体ろ材吐出部４１内にほぼ均一に分配、配置、および、収容された後、粉体ろ材吐出面４７から吐出されるといえる状態を生成することができる。粉体ろ材吐出面４７の開口面積が小さ過ぎると、粉体ろ材吐出面４７からの粉体ろ材の吐出速度は遅くなるので、要求される生産性、工程所要時間に合わせて、粉体ろ材吐出面４７の開口面積は決定される。
【００４６】
充填ノズル３３の粉体ろ材吐出面４７から自然落下で粉体ろ材７が吐出されると、ケーシング４の充填空間２０に粉体ろ材７が供給され始める。そして、充填ノズル３３内に粉体ろ材７がなくなるまで、充填空間２０に粉体ろ材７が投入、堆積されていく。この工程が粉体ろ材供給工程である。図１〜図３において、充填空間２０は円筒状空間であり、充填ノズル３３の粉体ろ材吐出面４７に相対する充填空間２０の円筒の軸方向の一端面方向から粉体ろ材７は供給される。
【００４７】
この粉体ろ材供給工程を含めた粉体ろ材充填工程全体において、ケーシング４と充填ノズル３３との間に間隙を置き、非接触状態に保つことは、好ましい形態である。こうすることにより、繰り返し使用する内に付着してしまう充填ノズル３３への汚れが、ケーシング４側に転写されるように付着することを抑制することができる。また、粉体ろ材７を吐出する充填ノズル３３の粉体ろ材吐出面４７の位置を、ケーシング４の粉体ろ材供給口４３の縁面より鉛直下方に配置させているので、ケーシング４と充填ノズル３３とが非接触状態であっても、ケーシング４の粉体ろ材供給口５１の縁面付近やケーシング４の外部への粉体ろ材７による汚れ付着はほとんどない。このため汚れの除去・清掃のために生産性が落ちてしまうということがない。
【００４８】
さらに、ケーシング４と充填ノズル３３とが非接触状態であるので、後述の充填ノズル振動工程を採用しても、ケーシング４側に振動の悪影響を及ぼさないし、後述の粉体ろ材振動工程との悪い干渉作用も生じない。
【００４９】
また、この粉体ろ材供給工程において、上述した図４のような、粉体ろ材吐出部４１の形態が外円筒４５、内円筒４６の２重円筒からなる、細長いリング状形状である充填ノズルを採用する場合、昇降装置３７の作動制御によって、まず充填ノズル３３の粉体ろ材吐出部４１の粉体ろ材吐出面４７を、ケーシング４の円筒状の充填空間２０の奥深くまで挿入し（例えば、充填空間深さの３５％〜７０％の長さ分挿入する）、粉体ろ材供給工程の進行中に徐々に充填ノズル３３を引上げるという工程を行ってもよい。こうすると、粉体ろ材７の自然落下による衝撃が弱まり、飛散および発塵がより抑制されると共に、粉体ろ材充填表面の均一化および平坦化が実現され易い。
【００５０】
また、本発明の浄水カートリッジの製造方法では、少なくとも、前記粉体ろ材供給工程の開始からＴ１（秒）の時点から、前記粉体ろ材供給工程の終了からＴ２（秒）の時点まで、の期間（すなわち、少なくとも上記の期間に充填空間の吸気がなされていれば、例えば、粉体ろ材供給工程の開始の前に充填空間の吸気がなされていたり、粉体ろ材供給工程の開始から、粉体ろ材供給工程の終了からＴ２（秒）の時点まで充填空間の吸気がなされていたり、粉体ろ材供給工程の開始の前から、粉体ろ材供給工程の終了からＴ２（秒）の時点の経過後まで充填空間の吸気がなされていたりしてもよい。）、上述の吸気装置３５を作動させ、充填空間２０の外面かつ前記粉体ろ材供給工程時の粉体ろ材吐出面の位置より鉛直下方に位置する吸気部位から充填空間２０の吸気を行う充填空間吸気行程を有する。粉体ろ材７供給が急速で、粉体ろ材供給工程の所要時間が短い場合は、吸気は開閉シャッター３４開放直後または同時（すなわち、粉体ろ材供給工程の開始と同時）に開始されるのが望ましい。ここで、Ｔ１（秒）は、粉体ろ材供給工程の所要時間が３秒以上の場合には、その所要時間の５０％以下の時間であり、３０％以下の時間であることが好ましい。また、Ｔ２（秒）は、粉体ろ材７の充填質量に依存し、適宜設定されるが、粉体ろ材７の充填質量が約１００g前後の場合は、１０秒程度以下の時間であり、好ましくは約３秒以下である。ここで、粉体ろ材供給工程の開始とは、充填ノズル３３から充填空間２０への粉体ろ材７の供給の開始時点をいう。また、上で例示した粉体ろ材供給工程の様に、充填ノズル３３から充填空間２０への粉体ろ材７の供給の制御が充填ノズル３３への粉体ろ材の導入の制御により行われており、かつ、充填ノズル３３への粉体ろ材の導入工程の開始時点と充填ノズル３３から充填空間２０への粉体の供給の開始時点との時差が極めて短い場合には、充填ノズル３３への粉体ろ材７の導入工程の開始時点を粉体ろ材供給工程の開始とすることもできる。その具体的な例としては、上で例示した、粉体ろ材充填工程の場合、開閉シャッター３４の開放工程の開始時点が粉体ろ材供給工程の開始となる。一方で、粉体ろ材供給工程の終了とは、充填ノズル３３から充填空間２０への粉体ろ材７の供給の終了時点をいう。また、上で例示した粉体ろ材供給工程の様に、充填ノズル３３から充填空間２０への粉体ろ材７の供給の制御が充填ノズル３３への粉体ろ材の導入の制御により行われている場合には、充填ノズル３３に導入された充填空間２０への充填が予定されている量の粉体ろ材７が、充填ノズル３３内から出きった時点をいう。より具体的な例としては、上で例示した粉体ろ材充填工程の場合、開閉シャッター３４の連続する開放と閉鎖の間に計量装置３２から充填ノズル３３に導入された粉体ろ材７が充填ノズル３３内から出きった時点が粉体ろ材供給工程の終了となる。また、ここで、充填ノズルの壁面等に微量の粉体ろ材が残っている場合であっても充填ノズル３３から充填空間に供給される粉体ろ材が無くなった場合には、充填ノズル３３から充填空間に供給される粉体ろ材が無くなった時点を充填ノズル３３内から粉体ろ材が出きった時点とする。
【００５１】
図３において、吸気部位は、充填空間２０である円筒状空間の軸方向の下端部の外面、すなわち図５に示した１次フィルタ２１の外面である。図６に示す浄水カートリッジ１のケーシング４に対する充填空間吸気工程の場合には、吸気部位は、充填空間２０である円筒状空間の外周の外面、すなわち図６の外筒フィルタ１１の外面であるのが好適である。いずれの場合も、吸気部位は、充填空間２０の外面かつ粉体ろ材供給工程時の粉体ろ材吐出面の位置より鉛直下方に位置する。そして、充填空間２０の吸気の流路は、吸気部位から始まり、ケーシング４の吸気口である原水入口１７に通じ、そこから吸気源へと繋がっている。吸気部位口は、充填空間２０からの粉体ろ材７の一部の飛散防止の観点や充填空間２０の粉体ろ材７の充填のさらなる高密度化のために、充填空間の外面、かつ、粉体ろ材供給工程時の粉体ろ材吐出面の位置より鉛直下方に位置することが重要である。
【００５２】
ここで、粉体ろ材７は、粒状または粉状の活性炭やイオン交換体を有することが、浄水カートリッジ１の良好な吸着ろ過性能や鉛等の金属イオン除去性能のために好ましいが、この充填空間吸気工程により、粒状または粉状の活性炭やイオン交換体を有する粉体ろ材７の中に含まれるエアが除去され、その高密度充填が可能となる。また、粉体ろ材供給工程で起こり得る粉体ろ材７の飛散および発塵が防止され、ひいてはケーシング４の粉体ろ材供給口５１付近などの汚れが防止される。この粉体ろ材７の、充填空間の吸気工程による飛散および発塵の防止は、粉体ろ材供給工程において、充填ノズル３３の粉体ろ材吐出面４７の位置を、ケーシング４の粉体ろ材供給口５１の縁面より鉛直下方に配置したことで、飛散および発塵の領域が限定されていることにより、より効果的となっている。さらに、本発明の浄水カートリッジの製造方法においては、背景技術で示した従来技術のように充填空間内部に挿入され粉体に触れる吸引管の引き抜きなどを行う必要がなく、ケーシング４への汚れ付着の要因は大幅に減少する。
【００５３】
本実施形態例では、上述の充填空間吸気工程の終了後、上述の加振装置Ａ３６の作動により、充填空間２０に充填された粉体ろ材７を所定時間（Ｔ３（秒））振動させる。この工程が本実施形態例の粉体ろ材振動工程である。所定時間（Ｔ３（秒））も粉体ろ材充填質量に依存し、適宜設定されるが、粉体ろ材充填質量が約１００g前後の場合は、１０秒程度以下の時間であり、好ましくは約３秒以下である。
【００５４】
上述の加振装置Ａの説明で記載したように、振動工程の振動は、ケーシングに加えられる水平方向の振動によるものである方が好まししい。
【００５５】
充填空間吸気工程と、粉体ろ材振動工程とは、この順で行うのであれば、それぞれ１回ずつではなくてもよい。粉体ろ材充填質量が比較的多い場合や、粉体ろ材供給工程の時間が比較的長い場合には、充填空間吸気工程と粉体ろ材振動工程とを、それぞれ断続して複数回ずつ行う工程も好ましい。
【００５６】
この粉体ろ材振動工程により、粉体ろ材７の高密度充填がさらに可能となる。また、充填された粉体ろ材７の表面のさらなる均一化および平坦化も可能となり、充填空間２０への高充填率での粉体ろ材充填が可能となる。（充填率は、充填された粉体ろ材の体積の、充填し得るの充填空間の体積に対する比率（充填された粉体ろ材の体積／充填空間の体積）として定義する。）
本発明において、粉体ろ材振動を充填空間吸気と同時進行ではなく、充填空間吸気工程の終了後、Ｔ３（秒）の間、行うこととするのは、充填空間の吸気の進行中において粉体ろ材の振動を行っても、充填された粉体ろ材の表面の均一化および平坦化の効果がほとんど見られなかったという発明者の発見に基づくものである。もちろん、工程制御の簡素化のために、充填空間吸気工程進行中にも、粉体ろ材の振動を行うような工程としてもよいが、少なくとも、粉体ろ材振動工程には、ろ材充填空間吸気工程の終了後、Ｔ３（秒）の間、ろ材を振動させる工程を含ませることが、充填された粉体ろ材の表面の均一化および平坦化のためには必要である。
【００５７】
上述の粉体ろ材供給工程開始Ｔ４（秒）前の時点から粉体ろ材供給工程完了の時点までの期間の少なくとも一部の期間中に、上述の加振装置Ｂ３９を用いて充填ノズル３３を振動させる充填ノズル振動工程を設けることができる。ここで、Ｔ４（秒）は、本発明の効果を阻害しない範囲であれば特に限定されるものではないが、長すぎると浄水カートリッジの製造に要する時間が長くなるため、後述する効果が得られるうえで可能なかぎり短い時間であることが好ましい。具体的に、Ｔ４（秒）は、生産性の向上の観点から約５秒以下であることが好ましく、約３秒以下であることが好ましい。
【００５８】
この充填ノズル振動工程により、充填ノズル３３内の分配手段の効果に加えて、筒状の粉体ろ材吐出部４１内の粉体ろ材７の分配および配置がより均一化および平坦化され、粉体ろ材吐出面４７からの粉体ろ材７の吐出が、周方向で均一化される。そしてその結果、充填された粉体ろ材７の表面の均一化および平坦化がより実現され易くなる。
【００５９】
以上の粉体ろ材供給工程、充填空間吸気工程、粉体ろ材振動工程、および、充填ノズル振動工程によって、粉体ろ材７の充填空間２０への充填作業は終了する（図３に示す状態）。
【００６０】
以上、記述した工程の後、昇降装置３７により、充填ノズル３３とケーシング４との位置関係が初期の状態に戻される共に、開閉シャッター３４が閉鎖されて、一連の粉体ろ材充填工程が完了する。
【００６１】
その後は、別のケーシングに対して、上述の粉体ろ材充填工程が繰り返され、その量産がなされていく。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、粉体ろ材を充填する浄水カートリッジでの利用に限らず、一般の粉体の容器への充填に対しても利用できる。
【符号の説明】
【００６３】
１  浄水カートリッジ
２  蓋
３  キャップ
４  ケーシング
５  中空糸膜束
６  中空糸膜モジュール
７  粉体ろ材
８  円筒ケース
９  中空糸膜モジュール開口部
１０  封止部
１１  外筒フィルタ
１２  上部材
１３  下部材
１４  Ｏリング
１５  Ｏリング
１６  内筒フィルタ
１７  原水入口
１８  原水導入流路
１９  浄水出口
２０  充填空間
２１  １次フィルタ
２２  ２次フィルタ
３１  粉体ろ材充填装置
３２  計量装置
３３  充填ノズル
３４  開閉シャッター
３５  吸気装置
３６  加振装置Ａ
３７  昇降装置
３８  制御装置
３９  加振装置Ｂ
４０  粉体ろ材受入部
４１  粉体ろ材吐出部
４２  外筒
４３  内筒
４４  受入ノズル
４５  外円筒
４６  内円筒
４７  粉体ろ材吐出面
５１  粉体ろ材供給口
５２  保護キャップ
５３  ホルダー
【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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