(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｕ字状に屈曲された複数の中空糸膜の両端部が中空糸膜端部の開口状態を保つようにポッティング材によって集束された中空糸膜エレメントと、
中空糸膜を囲う筒状の中空糸膜用ケースと、
吸着材用ケースおよびこれに収納された吸着材を具備する吸着濾過体と
を具備し、
中空糸膜エレメントが、中空糸膜の一次側と二次側との間の液密状態を保つように、かつネジ方式、バヨネット方式、フランジ方式のいずれかで着脱可能に、中空糸膜用ケースに取り付けられ、
吸着濾過体が、ネジ方式、バヨネット方式、フランジ方式のいずれかで着脱可能に、中空糸膜用ケースに接続されていることを特徴とする浄水カートリッジ。
【請求項２】
前記中空糸膜用ケースに接続手段が設けられ、前記ポッティング材の側面には、前記接続手段と係合する接続部材が設けられていることを特徴とする請求項１記載の浄水カートリッジ。
【請求項３】
前記中空糸膜用ケースの内壁面および前記中空糸膜エレメントのポッティング材の側面が同じ勾配のテーパ面を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の浄水カートリッジ。
【請求項４】
前記吸着剤ケース内部に具備された吸着材の交換を自在に行えるように、前記吸着剤ケースに着脱可能な蓋を設けたことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一項に記載の浄水カートリッジ。
【請求項５】
前記吸着材が、透水可能な袋体に充填された状態で、吸着材用ケースに収納されていることを特徴とする請求項１ないし４いずれか一項に記載の浄水カートリッジ。
【請求項６】
請求項１ないし５いずれか一項に記載の浄水カートリッジが収納されていることを特徴とする浄水器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浄水器等に着脱可能に収納されて、水道水等を浄化する浄水カートリッジ、およびこの浄水カートリッジが収納された浄水器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、水資源の汚染、おいしい水への要求等により水道水の浄化に浄水器が用いられている。かかる浄水器として、活性炭等の吸着材による水道水のカルキ臭、カビ臭、トリハロメタン等の除去、多孔質中空糸膜による細菌類、濁質成分等の除去を機能として有するものが知られている。
【０００３】
このような浄水器の一例としては、図４に示すような蛇口直結型の浄水器１が挙げられる。この浄水器１は、蛇口２にアダプタ３および固定リング４を用いて取り付けられており、切換レバー５の操作により、浄水器１の内部に組み込まれた切換機構部によって原水と浄水とを切り換えることが可能とされている。浄水器１のカートリッジカバー７内には、浄水カートリッジが収納されている。この浄水器１においては、切換レバー５を浄水側に切り換えて、原水を蛇口２から流入させると、原水は切換機構部により浄水カートリッジに導かれ、その内部の濾過材を通過して浄水となった後、浄水出口９から下方に流出する。
【０００４】
図５は、浄水器１に用いられる浄水カートリッジの一例を示す断面図である。この浄水カートリッジ６は、後方端面に焼結フィルタ１１が設けられ、前方端面に浄水出口１２を有する蓋部が形成された円筒状のケース１３と、ケース１３内を焼結フィルタ１１側および浄水出口１２側に区切る仕切板１４と、ケース１３の焼結フィルタ１１側に充填された吸着材１５と、ケース１３の浄水出口１２側にポッティング材１７によって固定された複数の中空糸膜１７とを具備するものである。ここで、中空糸膜１６は、Ｕ字状に屈曲された複数の中空糸膜１６の両端部が中空糸膜１６端部の開口状態を保つようにポッティング材１７によってケース１３に固定されている。
【０００５】
このような浄水カートリッジ６においては、原水は、焼結フィルタ１１を通って浄水カートリッジ６内に導入される。浄水カートリッジ６内に導入された原水は、吸着材１５、仕切板１４、中空糸膜１６の順に通過し、この通過中に浄化される。原水を浄化して得られた浄水は、浄水カートリッジ６の浄水出口１２から浄水カートリッジ６外部に排出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この浄水カートリッジ６を備えた浄水器１で原水の浄化処理をしばらく行うと、原水の汚濁の程度や処理水量にもよるが、中空糸膜１６の表面（一次側）に細菌類、濁質成分等が付着、堆積し、中空糸膜１６が目詰まりを起こすようになる。このような状態になると、中空糸膜１６の表面を洗浄する方法でしか、中空糸膜１６の機能を回復することはできない。
【０００７】
しかしながら、中空糸膜１６は、ポッティング材１７によってケース１３内に固定されており、また、ケース１３も分割可能とはされていないので、中空糸膜１６の表面を洗浄することは不可能であった。そのため、中空糸膜１６が目詰まりを起こし、中空糸膜１６の機能が著しく低下した場合には、たとえ吸着材１５の除去能力にまだ余裕があったとしても、浄水カートリッジ６ごと新しいものに交換するしかなく、浄水器１による浄化処理のランニングコストを著しく押し上げる要因となっていた。
【０００８】
よって、本発明の目的は、機能が低下した中空糸膜を洗浄回復させ、原水の浄化処理のランニングコストを抑えることができる浄水カートリッジおよび浄水器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の浄水カートリッジは、Ｕ字状に屈曲された複数の中空糸膜の両端部が中空糸膜端部の開口状態を保つようにポッティング材によって集束された中空糸膜エレメントと、中空糸膜を囲う筒状の中空糸膜用ケースと、吸着材用ケースおよびこれに収納された吸着材を具備する吸着濾過体とを具備し、中空糸膜エレメントが、中空糸膜の一次側と二次側との間の液密状態を保つように、かつネジ方式、バヨネット方式、フランジ方式のいずれかで着脱可能に、中空糸膜用ケースに取り付けられ、吸着濾過体が、ネジ方式、バヨネット方式、フランジ方式のいずれかで着脱可能に、中空糸膜用ケースに接続されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の浄水カートリッジにおいては、前記中空糸膜用ケースに接続手段が設けられ、前記ポッティング材の側面に、前記接続手段と係合する接続部材が設けられていることが望ましい。
また、本発明の浄水カートリッジにおいては、前記中空糸膜用ケースの内壁面および前記中空糸膜エレメントのポッティング材の側面が同じ勾配のテーパ面を有することが望ましい。
【００１１】
また、前記吸着剤ケース内部に具備された吸着材の交換を自在に行えるように、前記吸着剤ケースに着脱可能な蓋を設けることが望ましい。
また、前記吸着材は、透水可能な袋体に充填された状態で、吸着材用ケースに収納されていることが望ましい。
また、本発明の浄水器は、本発明の浄水カートリッジが収納されていることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明の浄水カートリッジの一例を示す断面図である。
この浄水カートリッジ１０は、大きく分けて中空糸膜１６による濾過処理を行う中空糸膜濾過体１８と吸着材１５による吸着処理を行う吸着濾過体１９との２つの部分から構成されるものである。具体的には、Ｕ字状に屈曲された複数の中空糸膜１６の両端部が中空糸膜１６端部の開口状態を保つようにポッティング材１７によって集束された中空糸膜エレメント２１と、中空糸膜１６を囲う筒状の中空糸膜用ケース２２と、中空糸膜１６端部が開口している中空糸膜エレメント２１の前方端面を覆い、中央部に浄水出口１２が形成されたキャップ２３と、中空糸膜用ケース２２に接続された吸着濾過体１９とを具備して概略構成されるものである。
【００１３】
また、中空糸膜エレメント２１のポッティング材１７の側面には、筒状の接続部材２５が設けられており、その後方端部近傍の外壁面にねじ２６が螺刻され、前方端部近傍の外壁面にねじ２７が螺刻されている。
また、吸着濾過体１９は、吸着材用ケース２８と、透水可能な袋体２９に充填された状態で吸着材用ケース２８に収納された吸着材１５と、吸着材用ケース２８の後方端面に設けられ、焼結フィルタ１１がインサート成形された接続部材蓋３４と、吸着材用ケース２８の前方端面に設けられた仕切板１４とを具備して構成されるものである。
【００１４】
中空糸膜エレメント２１は、その接続部材２５のねじ２６が中空糸膜用ケース２２の前方端部近傍の内壁面に螺刻されためねじ３０（接続手段）と螺合することにより、中空糸膜１６の一次側と二次側との間の液密状態を保つように、かつ着脱可能に、中空糸膜用ケース２２に取り付けられている。また、キャップ２３は、その内壁面に螺刻されためねじ３１が中空糸膜エレメント２１の接続部材２５のねじ２７と螺合することにより、着脱可能に中空糸膜エレメント２１に取り付けられている。
【００１５】
また、吸着濾過体１９は、吸着材用ケース２８の前方端部近傍の外壁面に螺刻されたねじ３２が中空糸膜用ケース２２の後方端部近傍の内壁面に螺刻されためねじ３３と螺合することにより、着脱可能に中空糸膜用ケース２２に接続されている。また、焼結フィルタ１１の周縁に設けられたリング状の接続部材蓋３４のめねじ３５が吸着材用ケース２８の後方端部近傍の外壁面に螺刻されたねじ３６と螺合することにより、接続部材蓋３４は着脱可能に吸着材用ケース２８に取り付けられている。
そして、中空糸膜エレメント２１と中空糸膜用ケース２２との接続部、キャップ２３と中空糸膜エレメント２１との接続部、および吸着濾過体１９と中空糸膜用ケース２２との接続部には、それぞれＯリング３７，３８，３９が介在している。
【００１６】
中空糸膜１６としては、例えば、セルロース系、ポリオレフィン系（ポリエチレン、ポリプロピレン）、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、ポリ弗化エチレン（テフロン（登録商標））系、ポリカーボネート系、ポリエステル系、ポリアミド系、芳香族ポリアミド系等の各種材料からなるものを好適に使用できる。中でも、膜の強伸度や耐屈曲性、洗浄性、取扱性や耐薬品性の高さ等を考慮すると、ポリエチレンやポロプロピレン等のポリオレフィン系中空糸膜が好ましい。
また、特に限定されるものではないが、中空糸の外径は２０〜２０００μｍ、孔径は０．０１〜２μｍ、空孔率は２０〜９０％、膜厚は５〜３００μｍのものが好ましい。
ポッティング材１７としては、例えば、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリオレフィン樹脂等からなる固定用樹脂が使用できる。
【００１７】
吸着材１５としては、粉末状吸着材、この粉末吸着材を造粒した粒状吸着材、繊維状吸着材などが挙げられる。このような吸着材としては、例えば、天然物系吸着材（天然ゼオライト、銀ゼオライト、酸性白土等）、合成物系吸着材（合成ゼオライト、抗菌性ゼオライト、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材、多孔質ガラス等）などの無機質吸着材；粉末状活性炭、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、高吸水性樹脂、高吸水性繊維、吸油性樹脂、吸油剤などの有機系吸着材等、公知のものが挙げられる。中でも、被処理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。
また、吸着材１５としては、吸着材の粉体、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を使用してもよい。
また、２種類以上の吸着材を混合したり、積層させたりして使用してもよい。
【００１８】
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、石炭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。
袋体２９としては、水を透過し、かつ内部の吸着材１５を通さないものであればいずれものも使用でき、例えば、ナイロン、ポリウレタン等からなるパンティストッキング状の織物、織布、不織布などの布帛、メッシュ状のシートなどが挙げられる。
【００１９】
焼結フィルタ１１は、原水中の比較的大きな粗ゴミ、砂、鉄錆等の異物を取り除くプレフィルタである。この焼結フィルタ１１は、多孔質の粉末焼結体であり、樹脂粉末、金属粉末、あるいはこれらの粉末の混合体を金型に充填し、金型を粉末の溶融温度以上に加熱して粉末粒子相互の接触部と融着せしめて多孔化したもの、樹脂粉末、金属粉末、あるいはこれらの粉末の混合体を金型に充填せずに加熱し、シート状化したものなど、公知の焼結方法によって焼結、成形して得られたものである。
焼結フィルタ１１の材質としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂等の樹脂材料、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｂ、Ｖ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、およびこれらの合金等の無機、金属材料などが挙げられる。中でも、焼結フィルタにした際の重量が軽く、リサイクルが可能で、焼却処分の際にも有害物質を発生せず、孔径のコントロールを行い易いポリオレフィン樹脂が好適に用いられる。
焼結フィルタの代わりに不織布等をプレフィルタとして用いてもよい。
【００２０】
仕切板１４としては、活性炭微粒子が漏れず、効率よく通水できるものであればよい。例えば、不織布、ナイロンメッシュ等をインサート成形、接着、或いは溶着させた樹脂板などを使用することができる。
中空糸膜用ケース２２、キャップ２３および吸着材用ケース２８の材質としては、加工性等を考慮して、プラスチック類を用いることが好ましい。
また、給湯器から供給される８０℃以上の高温の湯を直接利用することができる点で、ポリプロピレン、ポリフェニレンエーテル、ポリオキシメチレン、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂などの軟化点が８０℃以上の耐熱性のプラスチックを用いることがより好ましい。
浄水カートリッジ１０は、透明もしくは半透明部材で形成することで中空糸膜１６の汚れ等、内部の状態を確認することができる。
【００２１】
次に、浄水カートリッジ１０が収納された浄水器および浄水カートリッジ１０の洗浄方法について説明する。
浄水カートリッジ１０は、図４に示すような既存の浄水器１に取り付けられた従来の浄水カートリッジに換えて用いることができる。
この浄水器１においては、切換レバー５を浄水側に切り換えて、原水を蛇口２から流入させると、原水は切換機構部により浄水カートリッジ１０に導かれ、その内部を通過して浄水となった後、浄水出口９から下方に流出する。
このような浄水器１に取り付けられた浄水カートリッジ１０においては、原水は、焼結フィルタ１１を通って浄水カートリッジ１０内に導入される。浄水カートリッジ１０内に導入された原水は、吸着材１５、仕切板１４、中空糸膜１６の順に通過し、この通過中に浄化される。原水を浄化して得られた浄水は、浄水カートリッジ１０の浄水出口１２から浄水カートリッジ１０外部に排出される。
【００２２】
中空糸膜エレメント２１の中空糸膜１６が目詰まりを起こした場合の洗浄は、例えば以下のようにして行われる。
まず、浄水器から浄水カートリッジ１０を取り外す。ついで、中空糸膜エレメント２１の接続部材２５と中空糸膜用ケース２２とを互いに逆方向に回転させ、中空糸膜エレメント２１と中空糸膜用ケース２２とを分離し、露出した中空糸膜１６を汚れのない水につけて、中空糸膜１６をもみ洗いする。
この時、塩酸、クエン酸、酢酸、家庭用洗剤、さらし粉、漂白剤などの洗浄に有効な薬品を使用して薬品洗浄を行ってもよい。
なお、中空糸膜１６の洗浄方法としては、中空糸膜１６の２次側から１次側に流すことによる逆洗を用いることもできる。逆洗は、具体的には、中空糸膜エレメント２１と中空糸膜用ケース２２とを分離した後、浄水出口１２にホースを接続し、このホースからの水を、中空糸膜１６の２次側から１次側に流すことによって行うことができる。
また、吸着濾過体１９は、中空糸膜用ケース２２の一端に着脱可能に接続されているので、吸着濾過体１９の取り外しを容易に行うことができる。吸着濾過体１９が取り外された中空糸膜濾過体１８のみの浄水カートリッジは、浄水出口１２にホースを接続し、このホースからの汚れた原水を、中空糸膜１６の２次側から１次側に流すことによって、原水の浄化を行うことができる。このような中空糸膜濾過体１８のみの浄水カートリッジは、それ単独で、水道が普及していない土地や災害現場のように浄水の確保が難しい場所における浄水器として使用することができる。
また、もみ洗いと同時に、逆洗や薬品洗浄を併用してもよい。
【００２３】
以上のように、このような浄水カートリッジ１０にあっては、中空糸膜エレメント２１が中空糸膜用ケース２２に着脱可能に取り付けられているので、中空糸膜エレメント２１の中空糸膜１６が目詰まりを起こした場合には、中空糸膜エレメント２１と中空糸膜用ケース２２とを分離して、中空糸膜１６を露出させ、この中空糸膜を洗浄することが可能となる。
また、中空糸膜用ケース２２の内壁面にめねじ３０（接続手段）が螺刻され、ポッティング材１７の側面には、めねじ３０と螺合する接続部材２５が設けられているので、中空糸膜エレメント２１と中空糸膜用ケース２２との脱着が容易である。
【００２４】
中空糸膜１６の能力に余裕があるにもかかわらず、吸着材１５の機能が著しく低下した場合、中空糸膜用ケース２２の一端に着脱可能に接続された吸着濾過体１９を取り外し、新しいものに交換して使用することもできる。ここで、吸着材１５は、接続部材蓋３４のめねじ３５を外して取り出される。吸着材１５は、浄水器の使用場所、浄水の用途等により、粉末状、粒状、繊維状、成形体等の形態で装填されている。
また、吸着材１５が、透水可能な袋体２９に充填された状態で、吸着材用ケース２８に収納されていると、吸着濾過体１９内の吸着材１５の交換を袋体２９ごと行うことができ、吸着材１５の交換を容易に行うことができる。
【００２５】
なお、本発明の浄水カートリッジは、中空糸膜エレメントが中空糸膜の一次側と二次側との間の液密状態を保つように、かつ着脱可能に中空糸膜用ケースに取り付けられているものであればよく、図示例のものに限定はされない。さらに、接続方法もネジ方式に限らず、バヨネット方式、フランジ方式等の公知の方法が使用できる。また、シール方法もＯリング方式に限らず、ガスケット方式、Ｖリング方式等の公知の方法が使用できる。
さらに、例えば、中空糸膜濾過体の部分が、図２に示すように、中空糸膜用ケース４２の内壁面および中空糸膜エレメント４１のポッティング材１７の側面が同じ勾配のテーパ面４３，４４を有するものであってもよい。中空糸膜用ケース４２およびポッティング材１７の側面がこのようなテーパ面４３，４４を有するものであれば、原水を通水しても、中空糸膜エレメント４１が中空糸膜用ケース４２の前方端面から抜け出すことはなく、しかも図３に示すように、中空糸膜エレメント４１を後方へ押出すことによって、容易に中空糸膜エレメント４１と中空糸膜用ケース４２とを分離することができる。
【００２６】
また、吸着材１５は、必ずしも袋体２９に充填されている必要はなく、直接、吸着材用ケース２８に充填されていてもよい。
また、本発明の浄水カートリッジにおいては、吸着材を必ずしも用いる必要はなく、浄水カートリッジは中空糸膜単独のものであっても構わない。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の浄水カートリッジは、中空糸膜エレメントが中空糸膜の一次側と二次側との間の液密状態を保つように、かつ着脱可能に中空糸膜用ケースに取り付けられているので、中空糸膜エレメントの中空糸膜が目詰まりを起こした場合には、中空糸膜エレメントと中空糸膜用ケースとを分離して中空糸膜を露出させ、この中空糸膜を洗浄することが可能となる。これにより、中空糸膜の再生が可能となり、浄水カートリッジを長期間使用することが可能となるので、浄水処理のランニングコストを抑えることができる。
【００２８】
また、中空糸膜用ケースに接続手段が設けられ、ポッティング材の側面に、前記接続手段と係合する接続部材が設けられていれば、中空糸膜エレメントと中空糸膜用ケースとの分離が容易となる。
また、前記中空糸膜用ケースの内壁面および前記中空糸膜エレメントのポッティング材の側面が同じ勾配のテーパ面を有するものであれば、中空糸膜エレメントが通水によって中空糸膜用ケースから抜け出すことがなく、しかも中空糸膜エレメントと中空糸膜用ケースとの分離が容易となる。
【００２９】
また、吸着材用ケースとこれに収納された吸着材とを具備する吸着濾過体が、中空糸膜用ケースの一端に着脱可能に接続されていれば、吸着材による原水の吸着処理を併せて行うことができ、また、必要に応じて吸着濾過体を取り外すこともできる。
また、吸着材ケースに着脱可能な蓋を設ければ、吸着材ケース内部に具備された吸着材の交換を自在に行うことができる。
また、吸着材が、透水可能な袋体に充填された状態で、吸着材用ケースに収納されていれば、吸着材の交換を容易に行うことができる。
また、本発明の浄水器は、本発明の浄水カートリッジを収納したものであるので、浄水処理のランニングコストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の浄水カートリッジの一例を示す断面図である。
【図２】  本発明の浄水カートリッジにおける中空糸膜濾過体の他の例を示す側面図である。
【図３】  図２の中空糸膜濾過体を中空糸膜エレメントと中空糸膜用ケースとに分離した状態を示す図である。
【図４】  浄水器の一例を示す斜視図である。
【図５】  従来の浄水カートリッジの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１  浄水器
１０  浄水カートリッジ
１５  吸着材
１６  中空糸膜
１７  ポッティング材
１９  吸着濾過体
２１  中空糸膜エレメント
２２  中空糸膜用ケース
２５  接続部材
２８  吸着材用ケース
２９  袋体
３０  めねじ（接続手段）
３４  接続部材蓋（蓋）
４１  中空糸膜エレメント
４２  中空糸膜用ケース
４３  テーパ面
４４  テーパ面
【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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