(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン交換能を有するチタンケイ酸塩を担持する繊維状活性炭の成形体を備えた円筒状の吸着体と、円筒状ケースに中空糸膜が収納された中空糸膜モジュールとを円筒状のハウジング内部に有し、前記チタンケイ酸塩が、前記吸着体の５〜６０重量％の範囲で含有され、前記吸着体が前記中空糸膜モジュールよりも上流側に設けられ、かつ前記中空糸膜モジュールの胴部外周に配置されており、前記吸着体の両端はそれぞれ、原水流入口側に設けられた円環状の下部シール部材と他端に設けられた円環状の上部シール部材とに水密に封止固定されると共に、前記下部シール部材は内周側に密封手段を備え、また、前記上部シール部材は外周側に密封手段を備え、被処理水が前記吸着体の径方向に流れることを特徴とする浄水器。
【請求項２】
前記チタンケイ酸塩の平均粒径が１〜６０μｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載の浄水器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水道水を吸着剤および中空糸膜によって浄化する浄水器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から家庭用として好適に用いられている浄水器は、粒状や繊維状の活性炭および中空糸膜によって、カビ臭、カルキ臭、細菌類、濁度成分を除去するもので、アンダーシンク型、据置型といった大型、長寿命のものから、蛇口直結型といったコンパクトサイズのものまで、さまざまなものがある。
【０００３】
また、最近では、水道水中に微量溶解している鉛などの重金属イオンが問題視されており、それに対応して、粒状のキレート樹脂またはイオン交換樹脂の充填層を通過させたり、チタンケイ酸塩の充填層を通過させることで、重金属イオンを除去できる旨が、特表平６−５０４７１４号公報等によって開示され、さらには、それら重金属イオン除去のための吸着剤を浄水器に充填することも提案されている。
【０００４】
しかしながら、具体的には、これら吸着剤を充填した浄水器は、キレート樹脂、イオン交換樹脂の単位体積当たりのイオン交換能に起因して、粒状のキレート樹脂、イオン交換樹脂を単に充填しただけのアンダーシンク型、据置型といった大型浄水器しか提案されていない。
【０００５】
すなわち、たとえばカートリッジ容量が５０〜１００ｃｍ3 程度のコンパクトサイズの蛇口直結型浄水器としては、約６ヶ月（処理水量約１５００Ｌ）の寿命目標をうたっているものが多く見られるが、鉛などの重金属イオン除去をうたったものはない。
【０００６】
また、特表平６−５０４７１４号公報には、チタンケイ酸塩で重金属イオンを除去することが開示されているものの、粒径０．４〜１．３ｍｍ（２０〜６０メッシュ）のチタンケイ酸塩を単に充填しただけであるので、中空糸膜モジュールを備えたカートリッジ容量が５０〜１００ｃｍ3 程度のコンパクトサイズの蛇口直結型浄水器には適用できない。一般に、吸着剤の粒径が小さい程、吸着面積が増加し少量で済むが、たとえば粒径が５０μｍ程の小さいものを単に封入すると、水を通水させたときの圧力損失が大きくなることは自明である。そして、吸着剤における圧力損失が大きいと、カートリッジに通水したときに浄水がわずかしか流出せず、浄水器の役割を果たさない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような状況に臨み、重金属イオンを除去することができ、かつ、カートリッジ容量が５０〜１００ｍｌ程度のコンパクトサイズの蛇口直結型にも適用できる浄水器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための本発明は、イオン交換能を有するチタンケイ酸塩を担持する繊維状活性炭の成形体を備えた円筒状の吸着体と、円筒状ケースに中空糸膜が収納された中空糸膜モジュールとを円筒状のハウジング内部に有し、前記チタンケイ酸塩が、前記吸着体の５〜６０重量％の範囲で含有され、前記吸着体が前記中空糸膜モジュールよりも上流側に設けられ、かつ前記中空糸膜モジュールの胴部外周に配置されており、前記吸着体の両端はそれぞれ、原水流入口側に設けられた円環状の下部シール部材と他端に設けられた円環状の上部シール部材とに水密に封止固定されると共に、前記下部シール部材は内周側に密封手段を備え、また、前記上部シール部材は外周側に密封手段を備え、被処理水が前記吸着体の径方向に流れる浄水器を特徴とするものである。また、前記チタンケイ酸塩の平均粒径が１〜６０μｍの範囲内にあることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の浄水器は、たとえば図１に示すように、カートリッジ１と流路切換弁２１とから構成される。
【００１４】
カートリッジ１は、カートリッジ１内の汚れ具合を確認するための確認窓２やフタ３を備えた円筒状のハウジング４の内部に、原水中に含まれている細菌類、濁度成分を分離する中空糸膜５をＵ字状に折り曲げて収納した中空糸膜モジュール６や、原水中のカビ臭、カルキ臭を除去する吸着体７等が設けられて構成されている。吸着体７は、中空糸膜モジュール６の胴部外周に配置され、かつ、吸着体内で細菌類が繁殖した場合にもその細菌類が浄水側へ流出しないようにするために、中空糸膜モジュールよりも上流側に位置していることが好ましい。
【００１５】
中空糸膜モジュール６は、円筒状ケース８と、この円筒状ケース８にＵ字状に折り曲げて収納された中空糸膜５とを備え、円筒状ケース８の一方の端部、すなわち、中空糸膜５の折り曲げ部側の端部には、流体を流入させるために開口部９が設けられており、また、円筒状ケース８の他方の端部には、その円筒状ケース８の内周面と中空糸膜５との隙間および中空糸膜間を封止している封止部１０が設けられている。
【００１６】
一方、吸着体７は、たとえば外径５１ｍｍ、内径３５ｍｍ、長さ５７ｍｍの円筒状に形成されており、その内外周面が不織布１１で包まれている。吸着体７の両端は、上部および下部のシール部材１２、１３にそれぞれ接着され、水密に封止されている。上部のシール部材１２は、外側にＯリング１４を用いた密封手段を、また、下部のシール部材１３は、内側にＯリング１５を用いた密封手段を備えている。
【００１７】
下部のシール部材１３は、その外径がハウジング４の内径より若干小さくなるよう形成されており、Ｓ１−Ｓ１断面図である図２に示すように、下部のシール部材１３の外周面とハウジング４の内周面との間に隙間１６が形成される。このとき、Ｓ１−Ｓ１断面における隙間１６の面積が、原水流入口１７の横断面積よりも小さくなるようにすることが好ましい。
【００１８】
本発明において、吸着体７は、繊維状活性炭、不織布、発泡材等の微多孔物質に、チタンケイ酸塩などのイオン交換能を有する吸着剤を担持して成形する。特に、チタンケイ酸塩は、上水に含まれる程度の鉛（１０ｐｐｂ程度）を確実に吸着することができるうえに、イオンとして吸着した鉛を再溶出しにくいので好ましい。吸着剤は、その粒子径が小さい程吸着性能が高くなるが、このようにすることで通水時の吸着剤における圧力損失を低減でき、平均粒径が１０〜５０μｍ程度と非常に細かい粒子径の吸着剤を用いた場合にも、重金属イオンを除去した浄水を十分量得ることができる。したがって、粒子径を小さくすることで吸着性能を高めてカートリッジをコンパクトにできるので、容量が５０〜１００ｍｌ程度のコンパクトサイズの蛇口直結型にも適用することができる。
【００１９】
イオン交換能を有する吸着剤としては、ゼオライト、アルミノケイ酸塩、リン酸カルシウム、ヒドロキシアパタイト、炭酸カルシウムおよびチタンケイ酸塩などの無機吸着剤や、イオン交換樹脂およびキレート樹脂などの有機吸着剤を用いることが好ましい。これらの物質を用いると、より効率的に重金属イオンを除去できる。
【００２０】
そして、上述の大きさの本実施態様では、吸着体が２５ｇでチタンケイ酸塩はその吸着体の３５重量％含有しているが、残留塩素除去性能と重金属除去性能とのバランスを考慮すると、チタンケイ酸塩を用いる場合は吸着体の５〜６０重量％の範囲で含有することが好ましい。さらに、吸着性能をより高め、かつ、圧力損失をより低減するために、チタンケイ酸塩は平均粒径が１〜６０μｍの範囲にあるものを用いることが好ましい。また、繊維物質にイオン交換能を有する吸着剤を付着する場合は、ポリアクリル系繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエステル繊維などをバインダーとして用いると、吸着剤を熱融着できるので好ましい。
【００２１】
次に、上述の浄水器における水の流れについて説明する。
【００２２】
水道蛇口２２から流路切換弁２１に流入した原水は、カートリッジ１への流路が選択されているときに、カートリッジ１の側面に設けられた原水流入口１７から流入する。このとき、原水は、カートリッジ１中央部に設けられた中空糸膜モジュール６の外壁にあたり、下部シール部材１３の外周面とハウジング４の内壁との間に設けられた隙間１６を通過する。
【００２３】
この隙間１６の横断面積を原水流入口１７の横断面積より小さく設けることにより、原水流入口１７と吸着体７とを連通する原水導入流路１８において圧力損失を生じさせ、原水の吸着体７への流入を原水流入口１７が配設されている側１９とされていない側２０とでの偏りをなくすことができる。つまり、下部のシール部材１３の上に設けられている吸着体７には、原水流入口１７が配設されている側１９とされていない側２０に関わらず、原水が、均一でかつ平均的に流れるので、一部の吸着剤のみが劣化して機能低下を引き起こすことはない。
【００２４】
その後、原水は、ハウジング４の内壁面と吸着体７との間に形成された流体流路を通って吸着体７に供給され、吸着体７をカートリッジ１の軸心方向に流れる。原水は、吸着体７でカビ臭、カルキ臭、さらには重金属イオンが除去された後、中空糸膜５を設けた円筒状ケース８と吸着体７の間に形成された流路を通り、円筒状ケース８の上部に設けられた開口部９を通って中空糸膜モジュールへ供給６される。そして、中空糸膜５の膜表面を透過することによって細菌類、濁度成分が除去され、中空糸膜５の開口端から浄水として流出される。
【００２５】
上述の本発明の構成は、図１に示すような蛇口直結型浄水器のみでなく、流し台上に設置して用いる据え置き型浄水器、もしくは、流し台下の収納スペース内に設置して用いるアンダーシンク型浄水器にも適用することができ、このようにすることで重金属イオンを除去できる寿命の長い浄水器を提供することができる。
【００２６】
【実施例】
＜実施例１＞
図１の浄水器を用い鉛除去試験を行った。
【００２７】
カートリッジ１の吸着体７としては、繊維状活性炭にバインダーでチタンケイ酸塩を３５重量％担持させた成形体２５ｇを用いた。チタンケイ酸塩としては、エンゲルハード社（米国ニュージャージー州）製のＡＴＳ（アモルファス・チタノ・シリケート）を用い、その組成（重量比）は、酸化チタン（ＴｉＯ2）：シリカ（ＳｉＯ2）：酸化ナトリウム（Ｎａ2Ｏ）：アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）：酸化カルシウム（ＣａＯ）＝５５：３５：９．３：０．２：０．０２であった。また、繊維状活性炭としては、クラレケミカル（株）製フェノール系繊維状活性炭“クラクティブ”「ＦＲ−１５」を用いた。
【００２８】
鉛除去試験は、水道水を中空糸膜と活性炭を有する浄水器で浄化した２０℃の水に鉛の原液を添加して鉛濃度１５０ｐｐｂとした水を、流量２リットル／分で図１に示す浄水器に通水し、浄水の鉛濃度が１５ｐｐｂに達するまでの通水積算流量を鉛除去能力として示した。
【００２９】
その結果、本発明の鉛除去能力は、表１に示すように２，５００Ｌ以上であり、４，０００Ｌ通水時の除去率も９０％以上を維持しており、鉛除去カートリッジとして十分に満足する能力であることを確認した。
＜比較例１＞
吸着体７として、ＡＴＳを担持していない繊維状活性炭１６．２５ｇを用いた以外は、実施例１と同様に鉛除去試験を行った。
【００３０】
その結果、表１に示すように、鉛除去能力が１００Ｌであり、ＡＴＳを含有していない繊維状活性炭では除去能力が非常に低いことがわかった。
＜比較例２＞
吸着体として、５０〜１００メッシュの範囲の粒状ヤシ殻活性炭４８ｇを用いた以外は、実施例１と同様に鉛除去試験を行った。
【００３１】
その結果、表１に示すように、鉛除去能力が９０Ｌであり、粒状活性炭では除去能力がないことが判った。
【００３２】
【表１】
0004967188.tif 000002
【００３３】
【発明の効果】
本発明においては、イオン交換能を有する吸着剤を含む微多孔体を備えた吸着体と、中空糸膜モジュールとを浄水器に設けることで、細菌類、濁度成分等に加えて鉛などの重金属イオンも除去することができ、かつ、吸着性能を高めるために粒子径の小さい吸着剤を用いた場合にも、通水時の吸着剤における圧力損失を低減でき、浄水を十分量得ることができる。その結果、容量が５０〜１００ｍｌ程度のコンパクトサイズの蛇口直結型においても重金属イオン除去を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様を示す浄水器の概略一部縦断面図である。
【図２】図１の浄水器のＳ１−Ｓ１断面図である。
【符号の説明】
１：カートリッジ
２：確認窓
３：フタ
４：ハウジング
５：中空糸膜
６：中空糸膜モジュール
７：吸着体
８：円筒状ケース
９：開口部
１０：封止部
１１：不織布
１２：シール部材
１３：シール部材
１４：Ｏリング
１５：Ｏリング
１６：隙間
１７：原水流入口
１８：原水導入流路
１９：原水流入口が配設されている側
２０：原水流入口が配設されていない側
２１：流路切換弁
２２：水道蛇口
【図１】
0004967188.tif 000003
【図２】
0004967188.tif 000004