(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
浄水注ぎ口を有するケーシング内部の上下に分離された原水貯留部と浄水貯留部との間にわたって交換可能に配され、前記原水貯留部に開口する原水導入口と、前記浄水貯留部に開口する浄水導出口とを有してなるピッチャー型浄水器用浄水カートリッジであって、
前記原水導入口に連通する内部上層に吸着剤が充填され、その下層に中空糸膜が充填され、前記中空糸膜の充填密度が２５〜５８％であり、
前記浄水カートリッジは前記原水貯留部の底面形状と略同一の平面形状を有する平板部と、その底面から下方に突出する柱状部とからなり、平板部には吸着剤が充填され、柱状部には中空糸膜が充填され、前記平板部に原水導入口を有し、柱状部に浄水導出口を有してなる、
ことを特徴とするピッチャー型浄水器用浄水カートリッジ。
【請求項２】
浄水注ぎ口を有するケーシング内部の上下に分離された原水貯留部と浄水貯留部との間にわたって交換可能に配され、前記原水貯留部に開口する原水導入口と、前記浄水貯留部に開口する浄水導出口とを有してなるピッチャー型浄水器用浄水カートリッジであって、
前記原水導入口に連通する内部上層に吸着剤が充填され、その下層に中空糸膜が充填され、前記中空糸膜の充填密度が２５〜５８％であり、
前記浄水カートリッジは前記原水貯留部の底面形状と略同一の平面形状を有する肉厚プレート体からなり、その吸着剤が充填された上層に原水導入口を有し、中空糸膜が充填された下層に浄水導出口を有してなる、
ことを特徴とするピッチャー型浄水器用浄水カートリッジ。
【請求項３】
前記吸着剤の充填量が活性炭として１０〜２００ｇ、前記中空糸膜の総膜面積が０．１〜１．０ｍ2 であることを特徴とする請求項１又は２に記載のピッチャー型浄水器用浄水カートリッジ。
【請求項４】
前記浄水カートリッジは吸着剤が充填された上層と、中空糸膜が充填された下層との間で分割可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のピッチャー型浄水器用浄水カートリッジ。
【請求項５】
前記上層と下層との間にフィルターを備え、
吸着剤が充填された上方部は、ねじ係合の使用を介して中空糸膜で充填された下方部から分離可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載のピッチャー型浄水器用浄水カートリッジ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のピッチャー型浄水器用浄水カートリッジを備えてなるピッチャー型浄水器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は比較的多量の原水を一度に浄化することができ、ケーシングには浄水注ぎ口が形成されてなるピッチャー型浄水器用浄水カートリッジと、同浄水カートリッジをそなえたピッチャー型浄水器とに関する。
【背景技術及びその課題】
【０００２】
従来から、略１〜２リットル程度の比較的多量の原水を一度に浄化することができるとともに、そのまま冷蔵庫等に保管でき、カップへの注ぎ口が形成されているピッチャー型の浄水器が各種提案されている。
【０００３】
例えば特開平１１−３１９７９９号公報（特許文献１）に開示されているピッチャー型浄水器は、注ぎ口と取っ手を有するケーシングの内部が、原水貯留部と浄水貯留部とに一部に開口を有する隔壁を介して上下に画成されており、前記原水貯留部の底部には円柱状の浄水カートリッジが、その全体を浄水貯留部に突出させた状態で交換可能に配されている。前記浄水カートリッジは上部にメッシュ状の原水導入口を、底部には同じくメッシュ状の浄水導出口を有しており、同カートリッジの内部には吸着剤として活性炭及び／又はイオン交換樹脂が充填されている。通常の活性炭に代えて抗菌活性炭が充填される場合もある。
【０００４】
かかるピッチャー型浄水器では、ケーシング上部の原水貯留部に供給された原水は、その自重による水圧で浄水カートリッジを通過する際に、活性炭やイオン交換樹脂等の吸着剤により原水に含まれる残留塩素、カルキ臭、カビ臭やトリハロメタン等の有機物、重金属やアルミニウムなどの不純物等が除去されて浄化された後、下部の浄水貯留部へと貯留される。
【０００５】
しかしながら、従来のピッチャー型浄水器は、浄水カートリッジ内に充填されている吸着剤が活性炭やイオン交換樹脂といった原水中の化学物質を吸着等により除去するもののみであり、さらに浄水カートリッジにはそれら吸着剤が外部へと流出するのを防ぐ目的で、カートリッジ本体をメッシュ状に構成すると共に、不織布等の粗目の濾過材を配している。そのため、逆に細菌や微生物などが繁殖しやすく、こうしたきわめて微細なものまでを除去することができなかった。
【０００６】
通常、水道水には細菌汚染を防ぐため、殺菌力が強く、人体への害が少なく、しかも残留効果の高い消毒剤として塩素等の薬剤を加えて管理されているが、それは蛇口から供給される時点のものである。ところが、ピッチャー型浄水器はその使用法によっては、冷蔵庫内に１週間程度の長期間保存される場合もある。そのため、たとえ低温保存とはいえ、活性炭等の吸着剤により残留塩素が除去され、殺菌性の失われた水に微量の細菌や微生物が存在している場合に、その保存中にそれら細菌や微生物が繁殖し、場合によっては人体に影響を及ぼす濃度まで繁殖してしまう恐れもある。
【０００７】
これら細菌や微生物をも除去するためには、例えば実開平５−１５９９３号公報（特許文献２）に開示されているコップ型の携帯用浄水器や、一般の蛇口直結型浄水器のように、浄水カートリッジ内に中空糸膜を充填し、同中空糸膜によりそれら細菌や微生物を濾過することが有効である。
【０００８】
ところで、中空糸膜はその構造上、水圧が低い場合には通水速度が極めて遅いため、従来では、上記特許文献２に開示されているコップ型浄水器のように一度に浄化処理する水量が少ない場合や、蛇口直結型浄水器のように蛇口からの水圧を利用する場合での使用に限られていた。
【０００９】
しかしながら、ピッチャー型浄水器は、処理水量が１〜２リットル程度、少なくても５００ミリリットル程度の比較的多量の水を浄化処理し、しかも、その水圧は上部の原水貯留部に貯留されている原水の自重のみである。そのため、かかるピッチャー型浄水器の浄水カートリッジ内に中空糸膜を充填した場合に、その処理時間が極めて長時間となってしまう。給水後直ちに使用することも想定しなければならないピッチャー型浄水器にあっては、浄化処理に長時間を要するといった欠点は極めて重大な問題である。
【００１０】
本発明はかかる問題を解決するためになされたものであり、少なくても５００ミリリットル程度の比較的多量の原水を短時間で浄化処理可能であり、残留塩素、カルキ臭、カビ臭やトリハロメタン等の有機物質、重金属やアルミニウムなどの不純物等を吸着除去するとともに、細菌や微生物を含む０．１μｍ以上の極めて微小な粒子をも除去し、浄水を長期間保存しても細菌や微生物の繁殖が防止でき、保健衛生上の安全性の高い浄水性能を確保できるピッチャー型浄水器と同浄水器に使用される浄水カートリッジとを提供することを目的としている。
【特許文献１】
特開平１１−３１９７９９号公報
【特許文献２】
実開平５−１５９９３号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本件請求項１にかかる発明は、原水貯留部と浄水貯留部とに上下に分離され、前記浄水貯留部に連通する浄水注ぎ口を有するケーシングと、前記原水貯留部と浄水貯留部との間にわたって交換可能に配され、前記原水貯留部に開口する原水導入口、及び前記浄水貯留部に開口する浄水導出口を有する浄水カートリッジと、を備えてなるピッチャー型浄水器であって、前記原水導入口に連通する内部上層に吸着剤が充填され、その下層に中空糸膜が充填されてなり、前記中空糸膜の充填密度σが２５〜５８％であることを特徴とする。
【００１２】
また本件請求項２に係る発明は、浄水注ぎ口を有するケーシング内部の上下に分離された原水貯留部と浄水貯留部との間にわたって交換可能に配され、前記原水貯留部に開口する原水導入口と、前記浄水貯留部に開口する浄水導出口とを有してなるピッチャー型浄水器用浄水カートリッジであって、前記原水導入口に連通する内部上層に吸着剤が充填され、その下層に中空糸膜が充填され、前記中空糸膜の充填密度が２５〜５８％であり、前記浄水カートリッジは前記原水貯留部の底面形状と略同一の平面形状を有する肉厚プレート体からなり、その吸着剤が充填された上層に原水導入口を有し、中空糸膜が充填された下層に浄水導出口を有してなることを特徴とする。
【００１３】
これらの発明の好ましい態様によれば、前記吸着剤の充填量が活性炭として１０〜２００ｇ、前記中空糸膜の総膜面積が０．１〜１．０ｍ2 である。また前記浄水カートリッジは吸着剤が充填された上層と、中空糸膜が充填された下層との間で分割可能であることが好ましい。更に好ましくは、前記上層と下層との間にフィルターを備え、吸着剤が充填された上方部は、ねじ係合の使用を介して中空糸膜で充填された下方部から分離可能にする。
【００１４】
なお、中空糸膜の上記充填密度σは、浄水カートリッジの中空糸膜充填空間の断面積をＳ、中空糸膜１本の外径断面積をＡ、中空糸膜の開口本数をＦとしたときに、次式
σ（％）＝｛（Ａ×Ｆ）／Ｓ｝×１００
から求められる。
【発明の作用効果】
【００１５】
かかる浄水カートリッジを備えた浄水器では、まず原水貯留部に原水を供給する。この原水は自重により浄水カートリッジの原水導入口から浄水カートリッジ内へと導入され、まず、内部上層に充填された吸着剤に接触する。この吸着剤により原水から残留塩素、カルキ臭、カビ臭やトリハロメタン等の有機物、重金属やアルミニウムなどの不純物等が吸着除去される。
【００１６】
吸着剤としては、粉末状吸着剤、この粉末状吸着剤を造粒した粒状吸着剤、繊維状吸着剤などが挙げられる。このような吸着剤としては、例えば天然物系吸着剤（天然ゼオライト、銀ゼオライト、酸性白土等）、合成物系吸着剤（合成ゼオライト、細菌吸着ポリマー、リン鉱石、モレキュラーシーブ、シリカゲル、シリカアルミナゲル系吸着剤、多孔質ガラス等）などの無機質吸着剤、粉末状活性炭、粒状活性炭、繊維状活性炭、ブロック状活性炭、押出成形活性炭、成形活性炭、分子吸着樹脂、合成物系粒状活性炭、合成物系繊維状活性炭、イオン交換樹脂、イオン交換繊維、キレート樹脂、キレート繊維、高吸収性樹脂、高吸水性樹脂、吸油性樹脂、吸油剤などの有機系吸着剤等、公知のものが挙げられる。なかでも、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優れた活性炭が好適に用いられる。活性炭のなかでも被濾過液との接触面積が大きく、吸着性、通水性が高いことから、繊維状活性炭が好適に用いられる。
【００１７】
活性炭としては、植物質（木材、セルロース、のこくず、木炭、椰子殻炭、素灰等）、石炭質（泥炭、亜炭、褐炭、瀝青炭、無煙炭、タール等）、石油質（石油残渣、硫酸スラッジ、オイルカーボン等）、パルプ廃液、合成樹脂などを炭化し、必要に応じてガス賦活（水蒸気、二酸化炭素、空気など）、薬品賦活（塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、リン酸、硫酸、カセイソーダ、ＫＯＨなど）したものなどが挙げられる。繊維状活性炭としては、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、セルロース、フェノール、石油系ピッチを原料にしたプレカーサを炭化し、賦活したものなどが挙げられる。
【００１８】
活性炭としては、粉末状活性炭、この粉末状活性炭を造粒した粒状活性炭、粒状活性炭、繊維状活性炭、粉末及び／又は粒状活性炭をバインダーにて固めた成形活性炭などが使用できる。なかでも取扱い性、コスト面から粒状活性炭が好適に用いられる。活性炭としては、充填密度０．１〜０．５ｇ／ｍｌ、ヨウ素吸着量８００〜４０００ｍｇ／ｇ、粒度０．０７５〜６．３ｍｍも性状をもつものが好ましい。さらには活性炭に銀が付着及び／又は混合されていると、細菌や微生物の繁殖を抑制することができる。
【００１９】
次に内部下層に充填された中空糸膜により、微生物及び細菌を含む０．１μｍ以上の粒状体が濾過、除去される。中空糸膜には種々の多孔質且つ管状の中空糸膜が使用でき、例えば、セルロース系、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン）系、ポリビニルアルコール系、エチレン・ビニルアルコール共重合体、ポリエーテル系、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）系、ポリスルフォン系、ポリアクリロニトリル系、ポリ四弗化エチレン（テフロン（登録商標））系、ポリカーボネイト系、ポリエステル系、ポリアミド系、芳香族ポリアミド系などの各種材料からなるものが使用できる。なかでも、中空糸膜の取扱い性や加工特性等、更には廃棄時に焼却可能であることなどを考慮すると、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系の中空糸膜が好ましい。
【００２０】
また、特に限定されるものではないが、中空糸膜の外径は、２０〜２０００μｍ、孔径は０．０１〜１μｍ、空孔率は２０〜９０％、中空糸膜の膜厚は５〜３００μｍのものが好ましい。
【００２１】
また、中空糸膜は表面に親水基を有する、いわゆる恒久親水化中空糸膜であることが望ましい。中空糸膜の表面が疎水性であると、供給水の自重水圧では濾過通水が非常に困難となる。
【００２２】
更には供給水に含まれる気泡が中空糸膜表面に停滞し、濾過通水を阻害させる共に、濾過流量を減少させることがある。このような場合には、疎水性中空糸膜と親水性中空糸膜を混在させた浄水カートリッジとし、気泡を取り除き易くさせてもよい。
【００２３】
こうして得られた浄水は、浄水カートリッジの浄水導出口から浄水貯留部へと導出され、同浄水貯留部内に貯留される。そして必要時にピッチャーの注ぎ口からカップ等へと移される。
【００２４】
かかるピッチャー型浄水器では、中空糸膜の充填密度σを２５〜５８％とすることにより、ピッチャー型浄水器として使用可能な程度まで、浄水カートリッジにおける原水の通水速度を高めることができ、比較的多量の原水を短時間での浄化処理が可能となる。しかも、中空糸膜での濾過により、活性炭やイオン交換樹脂等の吸着剤では除去できない細菌や微生物をも除去することができ、塩素等の薬剤が除去されて浄化された水を長期間保存した場合であっても細菌や微生物が繁殖することもなく、長期間にわたって安全性の高い浄水を保存することができ、衛生的にも極めて優れている。更には、ケーシングや浄水カートリッジの構成材料として、抗菌剤を添加した樹脂を使用することにより、衛生面でより一層効果的である。
【００２５】
なお、前記中空糸膜の充填密度は３０〜５５％の範囲とすることが好ましく、更には、３５〜５２％とすることが、通水速度を向上させる上で最も好ましい。
【００２６】
ここで、浄水カートリッジのケース体に実用新案登録第１９９４０６５号公報に記載されている中空糸膜編織物を装填すると、中空糸膜使用本数を容易に把握できるため、充填密度を管理し易い。併せて、中空糸膜編織物をすし巻き状、折り畳み状に装填し易いため、中空糸膜編地間隔を等距離で管理し易く、また目標とする充填密度が異なっても中空糸膜を容易に且つ均等に分散させることもできる。更には、浄水カートリッジとして加工された後でも、中空糸膜編織物の緯糸とされた１本以上の中空糸膜の端部近傍にある経糸を解きほどくことにより、１本以上の中空糸膜がより分散され好ましい。
【００２７】
本件請求項１及び２に係る発明は、浄水注ぎ口を有するケーシング内部の上下に分離された原水貯留部と浄水貯留部との間にわたって交換可能に配されるピッチャー型浄水器用の浄水カートリッジであって、前記原水貯留部に開口する原水導入口と、前記浄水貯留部に開口する浄水導出口とを有し、前記原水導入口に連通する内部上層に吸着剤が充填され、その下層に中空糸膜が充填されてなり、前記中空糸膜の充填密度が２５〜５８％であることを特徴としている。
【００２８】
かかるピッチャー型浄水器用浄水カートリッジは、中空糸膜の充填密度を２５〜５８％とすることにより、ピッチャー型浄水器として使用可能な程度の通水速度を確保することができる。なお、その構造は、前記原水導入口に連通する内部上層に吸着剤を、その下層に中空糸膜を充填した簡単なものであり、製造コストも廉価である。また、軽量で交換作業も容易であり、上部に摘み部を設けることにより交換作業を更に容易にすることができる。
【００２９】
上記浄水カートリッジとして、本件請求項１に係る発明では、前記浄水カートリッジは柱状を呈し、その吸着剤が充填された上層に原水導入口を有し、中空糸膜が充填された下層に浄水導出口を有してなることをも特徴としている。
【００３０】
かかる柱状の浄水カートリッジは通水経路を長くとることができるため、原水の吸着剤との接触時間を十分に確保できる。また、従来の蛇口直結型浄水器用の浄水カートリッジと形態が類似しているため、製作にあたっての設計変更が容易である。
【００３１】
また、本発明の前記浄水カートリッジは前記原水貯留部の底面形状と略同一の平面形状を有する平板部と、その底面から下方に突出する柱状部とからなり、平板部には吸着剤が充填され、柱状部には中空糸膜が充填され、前記平板部に原水導入口を有し、柱状部に浄水導出口を有している。
【００３２】
本件請求項１に係る発明の浄水カートリッジは、前記原水貯留部の底面形状と略同一の平面形状を有する平板部に吸着剤を充填するとともに、同平板部の表面に原水導入口を形成することにより、原水を効率よく吸着剤に接触させることができる。また、平板部の下方に突出する柱状部には中空糸膜が充填されており、同中空糸膜の通水速度が吸着剤に比べて小さいため、原水を平板部に必要時間、留めることができ、吸着剤により塩素等を十分に除去することができる。
【００３３】
また、本件請求項２に係る発明では、前記浄水カートリッジが前記原水貯留部の底面形状と略同一の平面形状を有する肉厚プレート体からなり、その吸着剤が充填された上層に原水導入口を有し、中空糸膜が充填された下層に浄水導出口を有してなることをも特徴としている。
【００３４】
かかる前記原水貯留部の底面形状と略同一の平面形状を有する肉厚プレート体からなる浄水カートリッジは、同カートリッジにより前記原水貯留部と浄水貯留部とを画成することができる。そのため、ピッチャー型浄水器のケーシングには前記浄水カートリッジを設置するためのフランジ部を内周壁面に形成すればよく、ケーシング構造が簡素化される。また、浄水カートリッジには浄水貯留部に突出する部分がないため、浄水貯留部に貯留されている浄水内に浸漬されることもなく、衛生的にも好ましい。
【００３５】
これらのピッチャー型浄水器用浄水カートリッジは、本件請求項３に係る発明によれば、前記吸着剤の充填量が活性炭として１０〜２００ｇ、前記中空糸膜の総膜面積が０．１〜１．０ｍ2 であることを特徴とする。
活性炭の充填量及び中空糸膜の総膜面積が上述の範囲内にあるときには、ピッチャー型浄水器として必要な処理速度を確保しつつ、吸着剤による塩素やトリハロメタンの吸着除去機能、及び中空糸膜による細菌や微生物の濾過除去機能を十分に備えたものとできる。
【００３６】
更に、本件請求項４に係る発明によれば、前記浄水カートリッジは吸着剤が充填された上層と、中空糸膜が充填された下層との間で分割可能であることを特徴としている。
使用する原水によっては、吸着剤及び中空糸膜の寿命が著しく異なる場合もあり、その場合にはいずれか一方のみを交換又は再生することができ、無駄をなくすことができる。
【００３７】
本件請求項５に係る発明は、前記上層と下層との間にフィルターを備え、吸着剤が充填された上方部は、ねじ係合の使用を介して中空糸膜で充填された下方部から分離可能である。
【００３８】
なお、上記ケーシングは、原水貯留部への加圧手段を備えてなることが好ましい。
このように、原水貯留部への加圧手段を備えていることにより、原水貯留部内の原水を空気圧等の圧力により積極的に浄水カートリッジへと導入させることができるため、処理速度が著しく向上する。
かかる加圧手段として、例えば加圧ポンプを備えている。或いは前記加圧手段が圧縮スプリングであってもよい。これら加圧手段は従来から公知の構造を使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照して具体的に説明する。
図１及び図２に示すように本発明の第１実施形態によれば、ピッチャー型浄水器１はケーシング１０と浄水カートリッジ２０とから構成されている。ケーシング１０は取っ手１１ａ及び注ぎ口１１ｂが一体に成形された第１本体部１１と、同ケーシング本体の略上半部に収容される第２本体部１２と、中央に摘み部１３ａが形成された蓋体１３とから構成されている。
【００４０】
第１本体部１１は略台形の平面形状をもつ上部が開口した透明ケースからなり、台形の上底部分にあたる側壁面には、その高さの中ほどから上端縁に向けて傾斜した注ぎ口１１ｂが形成され、反対の側壁面には取っ手１１ａが形成されている。
【００４１】
前記第２本体部１２の上端縁には段部１２ａが形成されており、同段部１２ａを第１本体部１１の上端開口縁に載置、係合させて前記第１本体部１１内に収納される。この第２本体部１２の内部が原水貯留部１ａを構成し、前記第１本体部１１の下半部が浄水貯留部１ｂを構成する。
【００４２】
第２本体部１２は、前記第１本体部１１の注ぎ口１１ｂに対応する位置に、同注ぎ口１１ｂを閉塞するための略三角形状の蓋片１２ｂがヒンジ結合されている。さらに、第２本体部１２の底壁部中央には円形の開口段部１２ｃが形成され、同開口段部１２ｃから下方に向けてカップ部１２ｄが突設されており、このカップ部１２ｄの底部は補強用に略十字状の梁部材が形成されているにすぎず、その殆どが開口している。なお、前記カップ部１２ｄは第２本体部１２の強度を確保するために形成されているに過ぎず、前記第２本体部１２の強度が確保されるのであれば、前記カップ部１２ｄを排除し、単に円形の開口段部１２ｃを形成するだけでもよい。
【００４３】
前記第２本体部１２の前記カップ部１２ｄには、略円柱状の浄水カートリッジ２０がその上端縁に形成されたフランジ部２１ａを前記開口段部１２ｃに密嵌させた状態で収容されている。浄水カートリッジ２０のフランジ部２１ａ又は第２本退部１２の開口段部１２ｃのいずれかにＯリング、ガスケット等を嵌着する溝部を設けて、Ｏリング、ガスケット等により両者を密嵌させるシール構造を採用することもできる。
【００４４】
浄水カートリッジ２０は上端が閉塞された略円筒形状のケース体２１を備え、閉塞された上端部には摘み部２２と原水導入口２３とが形成されている。一方、前記ケース体２１の下端は全体が開口しており、浄水導出口２４を構成している。前記原水導入口２３の直下には上記フランジ部２１ａが形成されている位置に不織布からなるフィルター２５が配されている。更に浄水カートリッジ２０の内部略中央にも不織布からなるフィルター２５が配され、ケース体２１の内部が上下に仕切られている。ケース体２１内部の上半部には吸着剤２６が充填されており、下半部には中空糸膜モジュール２７が、ポッティング材２７ａにより固定された中空糸膜２７ｂの開口端部を浄水導出口２４に一致させて装着されている。
【００４５】
例えば、浄水カートリッジ２０の中空糸膜２７ｂとして、外径３８０μｍ、内径２７０μｍ、膜厚５５μｍであり、分画０．２μｍサイズの粒子を９０％以上除去できるポリエチレン製の中空糸膜を使用し、外径５４ｍｍの円柱状のケース体の内部に、上端から約６０ｍｍの高さで吸着剤を充填するとともに、下部から５０ｍｍの高さで上記中空糸膜を充填する。
【００４６】
前記中空糸膜２７ｂの膜面積を一定とした場合の、中空糸膜２７ｂの充填密度と濾過性能との関係をプロットしたグラフを図３に示す。図３Ａ及び図３Ｂのグラフは、本発明の第１実施形態によるピッチャー型浄水器を用いて濾過を行った結果を示すものであり、１Ｌの水を自重で濾過するのに要した時間（分）、及び膜面積当たりの濾過流量（Ｌ／分／ｍ2 ）を示している。
【００４７】
先ず、浄水カートリッジ２０単独を０．１ＭＰａの圧力で印加通水して中空糸膜を濡らした後、自重による濾過を行った。また、濾過試験は各々の充填密度について、２つの浄水カートリッジを用いて行ったものであり、図中の黒四角点は各々の結果をプロットしたものである。
なお、各充填密度における膜面積は、表１に示す通りである。
【００４９】
【表１】
0004157378.tif 000002
【００５０】
図３Ａから明らかなように、中空糸膜２７ｂの充填密度を変化させた場合、充填密度が高くなるにつれて、１Ｌの水を濾過するのに要する時間は短くなるものの、充填密度の増大と共に濾過時間の短縮程度は小さくなっている。例えば、充填密度を２０％から４０％に増やした場合、濾過時間は約８分間短縮されるが、４０％から６０％に増やしても、約２分間短縮されるに過ぎない。ここで、図３Ｂに示すように、膜面積当たりの濾過流量に換算すると、充填密度の増大と共に流量が低下する、すなわち充填密度が高くなるにつれて膜全体が均一に利用されなくなることが分かる。
【００５１】
このように膜の充填密度は、０．１ＭＰａ以上の圧力を印加することができる水道水で使用する浄水器の場合と異なり、５ｃｍ〜３０ｃｍ程度の水頭差による自重、すなわちおよそ０．０００５ＭＰａ〜０．００３ＭＰａ程度の極めて低い圧力で濾過を行うピッチャー型浄水器においては特に濾過性能に影響を与えるため、厳密に設定してやる必要がある。
【００５２】
膜の充填密度が６０％以上では、膜面積を増加させても濾過時間はほとんど短縮されないため、充填密度の上限は５８％以下がよい。また、充填密度が２５％未満では、１Ｌ濾過するのに時間が１５分以上必要であり、好ましくない。充填密度が３０〜５５％の範囲では１Ｌ濾過するのに必要な時間が約１３分〜９分ですみ、一方膜面積当たりの濾過流量も大きくは変化せず、比較的均一に膜が利用されるため好ましく、更には充填密度を３５〜５２％とすることが通水速度と膜の利用効率を両立させる上で最も好ましい。
【００５３】
また、前記吸着剤として活性炭を使用する場合には、同活性炭の充填量は１０〜２００ｇ、中空糸膜の総膜面積は０．１〜１．０ｍ2 の範囲に設定することが好ましく、吸着剤の充填量及び中空糸膜の総膜面積は、使用される原水の成分や目的、性能に応じて、上記範囲内で適宜変更させることが好ましい。
【００５４】
上記ピッチャー型浄水器１は、第２本体部１２の内部（原水貯留部１ａ）に原水を供給すると、原水は第２本体部１２の底部に取り付けられた浄水カートリッジ２０の原水導入口２３から浄水カートリッジ２０内部へと導入される。そして吸着剤２６により塩素やトリハロメタンなどの化学物質が吸着除去された後、更に中空糸膜２７ｂにより細菌や微生物が濾過され、浄水導出口２４から第１本体部１１の浄水貯留部１ｂへと導出される。
【００５５】
このときの原水が浄水カートリッジ２０を通過する速度は中空糸膜２７ｂの通水速度に依存するが、上述したように、中空糸膜２７ｂの充填密度を３０〜５５％とすることにより、ピッチャー型浄水器として十分な通水速度が確保される。
【００５６】
しかも、上記浄水カートリッジ２０を使用して得られた浄水は、細菌や微生物が中空糸膜２７ｂにより完全に濾過除去されており、塩素を含まない浄水を長期間保存した場合にも、細菌や微生物が繁殖することもなく、安全性に優れている。
【００５７】
なお、上述したように、中空糸膜の充填密度を上記範囲に設定することにより、ピッチャー型の浄水器として使用可能な程度まで通水速度を高めることができたが、従来の活性炭及びイオン交換樹脂等の吸着剤のみが充填された浄水カートリッジを使用した場合に比べ、通水速度は低下する。
【００５８】
そこで、通水速度を上げるべく、ケーシング１０の蓋体１３周縁に例えばパッキンを配するなどして、第２本体１２に対して蓋体１３を密閉可能にするとともに、前記蓋体１３に図４に示すような逆止め弁２ａの形成された加圧ポンプ２を取り付けて、原水を強制的に浄水カートリッジ２０へと送り込むことにより、浄水カートリッジ２０の通水速度を高め、浄化処理速度を著しく向上させることもできる。
【００５９】
なお、その他の従来公知の加圧ポンプとして、基本的な構造は例えば実開平４−１１８１３５号公報、実開平６−３９１９４号公報、実開平６−８０６８４号公報等に開示されている。
【００６０】
或いは、図５に示すように、ケーシング１０の蓋体１３を例えばネジ嵌合などの手段によりケーシング１０の第２本体部１２の上端縁に固定させる。更に、原水Ｗよりも比重が軽く、且つ第２本体部１２の内周形状と同一の外形をもつプレート体３ａを、原水Ｗの全面を覆って表面に浮かせる。このプレート体３ａと蓋体１３との間に圧縮スプリング３ｂを配することにより、前記プレート体３ａにより原水を下方へ押圧し、積極的に浄水カートリッジへと原水を送り込むこともできる。
【００６１】
また、浄水カートリッジに中空糸膜２７ｂを使用することにより、活性炭やイオン交換樹脂等の吸着剤のみを使用していた場合に比べ、通水速度が低下したことを利用して、図６に示すような浄水カートリッジ３０を使用することもできる。
【００６２】
従来、活性炭やイオン交換樹脂等の吸着剤により原水から塩素やトリハロメタンを十分に吸着除去するために、活性炭やイオン交換樹脂等の吸着剤に原水の接触する時間を確保するため、上述したような縦長の円柱状の浄水カートリッジとして、上端から下端へと通水させ、通水距離を確保していた。しかしながら、上記円柱状の浄水カートリッジは浄水貯留部１ｂ内に突出しており、同浄水貯留部１ｂ内に貯留されている浄水の中に常に浸漬されている。浄水中に浸漬されている浄水カートリッジ内にも当然に水が入り込んでおり、特に吸着剤のみが充填されているにすぎない従来の浄水器では、衛生的にも好ましくない。
【００６３】
これに対して中空糸膜を用いた浄水カートリッジにあっては、中空糸膜の通水速度が吸着剤の通水速度に比べて遅いため、原水と吸着剤との接触時間を確保でき、吸着剤の充填部分の高さ寸法を短くすることが可能となる。
【００６４】
本発明の第２実施例によれば、図６に示すように、同浄水器１′に取り付けられている前記浄水カートリッジ３０は、ケーシング１０の第２本体部１２′の底面形状と略同一の平面形状をもつ、高さ略１０〜２０ｍｍの平板部３１と、同平板部３１の底面中央から下方に突出する円柱部３２とから形成されている。平板部３１と円柱部３２との間には不織布からなるフィルター３３が介装されており、前記平板部３１には吸着剤３４が、円柱部３２には中空糸膜モジュール３５が充填されている。前記平板部３１の上面全体に多数の原水導入孔３１ａを設けるとともに、前記円柱部３２の下端を開口させて浄水導出口３２ａとしている。更に前記平板部３１の表面中央には摘み部３１ｂが突設されている。
【００６５】
なお、上記形態の浄水カートリッジ３０が取り付けられた浄水器のケーシング１０は、第２本体部１２′が底面に上記浄水カートリッジ３０の円柱部３２を挿通させるための単なる浄水カートリッジ挿通用開口１２ｅを有しているにすぎない点で上述した実施例と異なるが、その他のケーシング１０の構成は上述した実施例と同一であるため、同一の符号を付しその詳細な説明は省略する。
【００６６】
かかる浄水カートリッジ３０にあっては、前記原水貯留部１ａである第２本体１２′の底面形状と略同一の平面形状を有する平板部３１に吸着剤を充填するとともに、同平板部３１の表面に多数の原水導入孔３１ａを形成することにより、原水を効率よくカートリッジ３０内へと導入し、吸着剤３４と接触させることができる。また、平板部３１の下方に突出する円柱部３２に中空糸膜モジュール３５を充填しており、この中空糸膜モジュール３５の通水速度が吸着剤３４に比べて小さいため、原水を平板部３１に必要時間、留めることができ、吸着剤により塩素等を十分に除去することができる。
【００６７】
前記円柱部３２の突出寸法は本実施例では１１０ｍｍとし、中空糸膜モジュール３５の総膜面積を大きくして通水速度を更に高めているが、ピッチャー型浄水器として必要な通水速度を得ればよいのであれば、中空糸膜モジュール３５の総膜面積を小さくして円柱部３２の突出寸法を５０ｍｍ程度とすればよい。このように円柱部３２の突出寸法を小さくすることで、同円柱部３２が浄水貯留部１ｂに貯留されている浄水内に浸漬されにくくなり、衛生的にも好ましい。
【００６８】
図７に示す本発明の第３実施形態によれば、ピッチャー型浄水器１″はケーシング１０″と浄水カートリッジ４０とから構成されている。
【００６９】
前記ケーシング１０″は上端が開口している本体部１４と、同本体部１４の上端開口を閉塞する中央に摘み部１３ａが形成された蓋体１３とから構成されている。前記本体部１４は、取っ手１４ａと注ぎ口１４ｂが一体に成形され、同注ぎ口１４ｂは略三角形状の蓋片１４ｃにより閉塞可能である。更に内壁面の略中央部に浄水カートリッジ取付け用リブ１４ｄが全周にわたって突設されている。
【００７０】
前記浄水カートリッジ４０は、前記ケーシング１０″の本体部１４における前記リブ１４ｄが突設されている部分における開口形状と略同一の平面形状を有する肉厚プレート体からなる。この浄水カートリッジ４０を前記ケーシング１０″のリブ１４ｄに載置し、ケーシング１０″内を前記浄水カートリッジ４０により上下に画成する。そして浄水カートリッジ４０の上側が原水貯留部１ａを、下側が浄水貯留部１ｂを構成する。なお、図７には図示されていないが、本体１４と浄水カートリッジとの間にＯリングやガスケットを介在させるシール構造を採用して両者を密嵌させることもできる。
【００７１】
前記浄水カートリッジ４０は上端が閉塞された筒状のケース体４１を備え、閉塞された上端部には摘み部４２と多数の原水導入孔４３とが形成されている。一方、前記ケース体４１の下端は全体が開口しており、浄水導出口４４を構成している。浄水カートリッジ４０の内部略中央には不織布からなるフィルター４５が配され、ケース体４１の内部が上下に仕切られている。ケース体４１内部の上半部には吸着剤４６が充填されており、下半部には中空糸膜モジュール４７が、ポッティング材４７ａにより固定された中空糸膜４７ｂの開口端部を浄水導出口４４に一致させて装着されている。
【００７２】
かかる浄水カートリッジ４０にあっては、浄水カートリッジ４０の表面に多数の原水導入孔４３を形成することにより原水導入口の開口面積を大きくすることができるとともに、中空糸膜の開口端部の数を増やすことができるため、中空糸膜による濾過効率を高めることができるため、原水の処理速度を著しく向上させることができる。また、本浄水カートリッジ４０は浄水貯留部１ｂ内に突出し浄水内に浸漬される部分がないため、衛生的にも好ましい。
【００７３】
図８は本発明の第４実施例を示している。
同図に示すように、前記浄水カートリッジ５０は全体が肉厚プレート体からなり、上層部５１と下層部５２とに分割可能となっている。上層部５１は上面が閉塞されたケース体５１ａを備え、同ケース体５１ａの開放している下端縁には下層部５２との係合手段であるネジ溝５１ｂが形成されている。ケース体５１ａの上面には摘み部５１ｃと多数の原水導入孔５１ｄとが形成されている。開放側端縁は不織布からなるフィルター５１ｅにより閉塞され、上層部５１の内部には吸着剤５１ｆが充填されている。
【００７４】
一方、下層部５２は両端面が開放した筒体からなるケース体５２ａの上端縁に上記上層部５１との係合手段であるネジ溝５２ｂが形成されている。更に、下層部５２の内部には中空糸膜モジュール５２ｃが、ポッティング材５２ｄにより固定された中空糸膜５２ｆの開口端部を同ケース体５２ａの下端縁に一致させて装着されている。
【００７５】
この浄水カートリッジ５０は吸着剤５１ｆの充填されている上層部５１と、中空糸膜５２ｆの充填されている下層部５２とをネジ嵌合により分割可能に形成している。そのため、吸着剤５１ｆと中空糸膜５２ｆとをそれぞれの寿命に応じて別個に交換することがでるため、無駄がない。
【００７６】
なお、本実施例にあっては上層部５１と下層部５２とをネジ嵌合により固定しているが、下層部の上方に単に上層部を載置するための段部を形成するだけでもよいし、或いは、Ｏリングやガスケット等のシール部材を介装させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の第１実施例によるピッチャー型浄水器の斜視図である。
【図２】前記ピッチャー型浄水器の縦断面図である。
【図３】Ａ及びＢは中空糸膜の充填密度と濾過性能の相関を示すグラフである。
【図４】加圧ポンプの断面図である。
【図６】加圧手段の断面図である。
【図７】本発明の第２実施例によるピッチャー型浄水器の縦断面図である。
【図８】本発明の第３実施例によるピッチャー型浄水器の縦断面図である。
【図９】本発明の第４実施例による浄水カートリッジの縦断面図である。
【符号の説明】
【００７８】
１，１’，１”          ピッチャー型浄水器
１０                    ケーシング
１１                    第１本体部
１２                    第２本体部
１３                    蓋体
１４                    本体部
２０，３０，４０，５０  浄水カートリッジ
２１，４１              ケース体
２２，３１ｂ，４２，５１ｃ
摘み部
２３，３１ａ，４３      原水導入口
２４，３２ａ，          浄水導出口
２５，３３，５１ｅ      フィルター
２６，４６，５１ｆ      吸着剤
２７，３５，４７，５２ｃ中空糸膜モジュール
３１                    平板部
３１ａ                  原水導入孔
３２                    円柱部
３２ａ                  浄水導出孔
５１                    上層部
５２                    下層部
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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