JP2002210456A - 浄水器用活性炭パック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】活性炭パック中の活性炭層全体に原水が均一に
分散し、活性炭層での原水のショ−トパス部が無く、原
水中の有害物を確実に補足し、かつ寸法が小さく組立と
浄水器との接続が容易な浄水器用活性炭パックを提供す
る。 【解決手段】有底円筒形状で底部中央に原水流入孔２を
有するケ−ス３に、ケ−ス３の底から不織布４、活性炭
５、スポンジ６、不織布７を順にセットし、ケ−ス３の
開口部を複数の開口孔１４を有する蓋８で閉止し一体化
するか、ケ−ス３の開口部を中心に開口孔を有する蓋８
で閉止し一体化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原水を浄水にろ過
したり原水中よりトリハロメタンなどの有害物を除去す
るために使用する浄水器に使用する活性炭パックに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から固形状で飛散することが少なく
取扱いが容易であるが、高価な繊維状活性炭、成形活性
炭に代わり、安価であるが粒状でそのままでは取扱いが
難しい活性炭をケ−ス内に充填して活性炭パックとし、
活性炭の交換の際、前記活性炭パックを一体として交換
することで、活性炭の飛散が無く、取扱いを容易にする
技術が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た活性炭パックにおいて、活性炭パック内の活性炭の充
填の方法によっては、充填した活性炭のろ過機能あるい
は有害物を除去する機能が十分に発揮できない問題があ
った。特に、充填した活性炭が活性炭パック外に漏れた
り、活性炭が活性炭パックの中で密に充填されないため
に流入した原水が活性炭層の中の隙間を通過し、いわゆ
るショ−トパスを起こしたり、密に充填されていても流
入した原水が活性炭層を流入口の断面積とほぼ同等断面
のパイプ状に流出側に向かってショ−トパスし、活性炭
の無作用部分が増大することで、活性炭が保有する所期
の機能が得られない問題があった。またこの様な状態の
場合、前記パイプ状のショ−トパス部分には過剰の有害
物が吸着されており、浄水器使用当初にこれら吸着され
た有害物が再度浄水中に溶出し、飲用した場合人体に有
害となる問題があった。

【０００４】本発明の目的は上述した課題を解消して、
活性炭パック中の活性炭層全体に原水が均一に分散し、
活性炭層での原水のショ−トパス部が無く、原水中の有
害物を確実に補足し、かつ寸法が小さく組立と浄水器と
の接続が容易な浄水器用活性炭パックを提供しようとす
るものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の浄水器用活性炭
パックの第１発明は、有底円筒形状で底部中央に原水流
入孔を有するケ−スに、ケ−スの底から不織布、活性
炭、スポンジ、不織布を順にセットし、ケ−スの開口部
を複数の開口孔を有する蓋で閉止し一体化したことを特
徴とするものである。

【０００６】また、本発明の浄水器用活性炭パックの第
２発明は、有底円筒形状で底部中央に原水流入孔を有す
るケ−スに、ケ−スの底から不織布、活性炭、スポン
ジ、不織布を順にセットし、ケ−スの開口部を中心に開
口孔を有する蓋で閉止し一体化したことを特徴とするも
のである。

【０００７】本発明では、ケース内における活性炭およ
びその他の構成部材の配置を、上流側から、不織布、活
性炭、スポンジ、不織布の順にすることで、活性炭の能
力を最大限に活かすことができる浄水器用活性炭パック
を得ることができる。

【０００８】本発明の好適な具体例の一例として、円筒
形状のケ−スの底部中央の原水流入孔が、活性炭層で原
水が通過する方向に直角な面の断面積の１６〜３０％の
開口面積を有すると共に、円筒形状のケ−スの底部より
外径に向かって傾斜的に流体流路が増大する様に前記ケ
−スの底部に放射状リブを配設し、さらに活性炭層で原
水が通過する方向に直角な面の断面積の１６〜３０％の
面積を有しかつ前記円筒形状のケ−スの底部中央の原水
流入孔より径が小さい円板のじゃま板を前記放射状リブ
に連結させる。この例では、原水を活性炭により均一に
供給できるため好ましい。

【０００９】また、第１発明の他の例として、複数の開
口孔を有する蓋において、前記有底円筒形状のケ−スの
底部の原水流入孔に対応する部分に、活性炭層で原水が
通過する方向に直角な面の断面積の１６〜３０％の面積
を有する円板状の未開口部を設け、さらに前記無開口部
より外径に向かって傾斜的に原水通過面積が増加する様
に複数の開口孔を設ける。この例では、原水が活性炭を
より均一に通過するため好ましい。

【００１０】さらに、第２発明の他の例として、中心に
開口孔を有する蓋の前記開口孔が、活性炭層で原水が通
過する方向に直角な面の断面積の１６〜３０％の開口面
積を有すると共に、前記蓋の端面部に外径に向かって傾
斜的に流体流路が増大する様に放射状リブを配設し、さ
らに活性炭層で原水が通過する方向に直角な面の断面積
の１６〜３０％の面積を有しかつ前記蓋の開口孔より径
が小さい円板のじゃま板を前記放射状リブに連結する。
この例でも、原水が活性炭をより均一に通過するため好
ましい。

【００１１】さらにまた、他の例として、ケ−スの開口
部を閉止する複数の開口孔を有する蓋あるいは中心に開
口孔を有する蓋のいずれかと、有底円筒形状で底部中央
に原水流入孔を有するケ−スにおいて、不織布の外周部
が当接する部分に円周状の凸部を設け、前記凸部で不織
布を超音波溶着するか、または、活性炭層がスポンジに
より４〜３０ｋＰａにて軸方向に押圧されている構成と
する。いずれの例でも、活性炭のケース内への充填をよ
り確実に行うことができ、活性炭の漏れを防止できるた
め好ましい。

【００１２】また、他の例として、円筒形状のケ−スの
底部中央の原水流入孔、および中心に開口孔を有する蓋
の前記開口孔において、原水流入孔内壁と前記じゃま板
に連結したリブを設ける。この例でも、原水を活性炭に
さらにより均一に供給できるため好ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の浄水器用活性炭パ
ックの部品の構成を示す図であり、図２は図１に示す構
成部品を組立てて一体化した状態を示す図である。図１
に示す例において、本発明の浄水器用活性炭パック１
は、有底円筒形状で例えばＰＰ樹脂からなり底に原水流
入孔２を有するケ−ス３、不織布４、図示しない活性
炭、スポンジ６、不織布７、ＰＰ樹脂からなる蓋８より
構成される。不織布４はケ−ス底部から活性炭をケ−ス
３の外に漏洩させないためのものであり、ケ−ス３に確
実に固定し不織布４の外周部でケ−ス３との未固定部が
無い様にする必要がある。この目的のためには不織布４
をＰＰ樹脂製のケ−ス３の底部で超音波溶着することが
加工速度が早く安価となるため好ましいが、溶着面積が
大きいと溶着に必要な超音波動力も大となるので、図１
の１０ａに示す様に凸部を設け、この部分でのみ溶着し
ている。同様理由で蓋８にも凸部１０ｂが設けてある。

【００１４】組立方法としてはまず不織布４、７をそれ
ぞれケ−ス３、蓋８に溶着した後、図２に示す様に活性
炭５を所定量投入し、さらに活性炭５がケ−ス３の内部
で移動して原水がショ−トパスしない様にするためと、
蓋８をケ−ス３に取付ける時にケ−ス３に投入した活性
炭が飛散しない様にするための活性炭上部の被覆材とし
てスポンジ６をセットした後、蓋８をケ−ス３に嵌合さ
せた後、ケ−スの開口部３ａのフランジ部１６でケ−ス
３と蓋８を超音波溶着し全体を一体化させる。原水はケ
−ス３の底部の原水流入孔２から不織布４、活性炭５、
スポンジ６、不織布７を順に透過し、図３（図２におい
て蓋８をＣ方向から見た図）に示す蓋８に設けた複数の
開口孔１４より浄水を得ることができる。また、浄水器
内での固定方法を適宜検討すれば、逆の方向の流れもも
ちろん可能である。

【００１５】活性炭パック１中の活性炭５が原水中の有
害物をどの程度除去できるかは、例えば、一定量の塩素
を溶解させた試験水を活性炭パック１中に導入し、活性
炭パック１から流出する試験水中の遊離残留塩素濃度
が、所定の基準値以上になるまでの積算通水量にて評価
され、活性炭パックの性能が好適であれば積算通水量も
大、従って多量の原水の処理に使用できることとなる。
本発明においては、水道水中に次亜塩素酸ソ−ダを水道
中の遊離残留塩素が１ｐｐｍになる様に溶解させ、流出
水の遊離残留塩素濃度が０．０５ｐｐｍ（９５％除去）
以上になるまでの積算通水量を計測し、各特性を評価し
てある。また、活性炭パック１が原水中の有害物の除去
できる性能の最大値としては、円筒状のパイプに充填し
た活性炭５による前記方法の積算通水量となる。ここで
円筒状のパイプとした理由は、パイプ中に充填した活性
炭であれば、活性炭層も均一に理想的な充填ができ、ま
た活性炭に流入する前でのパイプ中の流れの縮流、偏
流、うずなどが少なく、活性炭全体が原水中の有害物に
除去に適用できるためで、この値が有害物除去に関する
所定容量の活性炭能力の基準値となる。

【００１６】粒状活性炭の粒度は浄水器に使用する場合
は、原水に暴露する表面積の確保と、活性炭パックに充
填する時のし易さから通常３０〜１５０メッシュのもの
が採用される。この粒度より小さいと表面積は増大する
が、充填の際に活性炭パックより飛散し易く、またこの
粒度より大きくすると活性炭粒子間の隙間が大きくな
り、原水中の有害物が除去されずに原水が活性炭パック
の外に流出するショ−トパスが発生し易くなる。また活
性炭パックの中で活性炭が自由に移動する様な粗充填を
行うと、原水が導入された場合に前記ショ−トパスが発
生し、所期の特性が確保できなくなる。以下の表１はス
ポンジ６の圧縮しろを変化させ、活性炭５を活性炭パッ
ク１の軸方向に押圧する力を変化させた場合に、測定範
囲における積算通水量と単位時間透水量の結果の最大値
を１００％として比較した結果を示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】表１の結果より活性炭を押圧する力を４〜
３０ｋＰａとすると積算通水量が前記最大値に近い値と
なる。４ｋＰａ以下であると透水量は大となるが、ショ
−トパスが発生し易くスポンジ６の効果が無くなり、ま
た３０ｋＰａ以上であるとケ−ス３への蓋８の取付けが
困難となるばかりでなく、活性炭パック自体の変形・膨
圧が発生し、さらにスポンジ６が密となり、活性炭パッ
ク１から流出する浄水の量が低下する問題が発生するこ
とがわかる。

【００１９】活性炭パック１のケ−ス３は中心部に原水
流入孔２が開孔してあるが、かかる活性炭パック１は浄
水器本体に対し液密に接続する必要があり、図示しない
が例えば原水が流入する原水流入孔２の外周にＯリング
などを取付け、浄水器本体に接続される。Ｏリングのシ
−ル性能はＯリングの径が小さい即ち原水流入孔２の径
が小さいほど良く、また活性炭パック１を接続する場合
に必要な力も小さくでき、さらにＯリングの寸法が小さ
いのでコストも低くできる。このためケ−ス３の形状は
図１、図２に示す様に浄水器本体への接続の容易さよ
り、有底状の円筒部の中心から原水流入孔２が円筒形状
をなすケ−ス３の底部から外に向かって突出する形状が
広く採用されている。

【００２０】図４に示す直径が８０ｍｍで長さが５０ｍ
ｍの活性炭２２を有し、かつ活性炭２２の前部での原水
の偏流、うずをさけるために、ｈ寸法を３０ｍｍとした
活性炭パック２１を準備し、前記評価方法にて原水中の
遊離残留塩素と積算通水量を測定した結果、原水流入孔
２３の径より活性炭２２の径は大であるので、原水流入
孔２３より流入した原水は流入孔２３の径をほとんど維
持したまま活性炭２２に流入し、活性炭中をパイプ状に
通過してから、そのまま活性炭パック２１の外に流出
し、活性炭２２の外径側には原水中の有害物の除去に有
効に寄与しない無作用部が存在することが判明した。こ
のためには図１に示す様なじゃま板１３を設けることが
効果的であり、活性炭の流れ方向の直角断面の径を１０
０％としてじゃま板１３の径を変化させ、かつ原水流入
孔２３の内径はじゃま板１３と同一として、前記試験を
実施した結果を表２に示す。

【００２１】

【表２】

【００２２】表２の結果より、活性炭５の径に対し、１
６〜３０％の径のじゃま板１３とすると良好な積算通水
量値を得、活性炭層中を原水が原水流入孔２の径のまま
通過することが無いことが判明した。じゃま板１３をケ
−ス３と一体に製作するためには、じゃま板１３とケ−
ス３の接続部に金型のアンダ−カットを無くすことがで
きるので、じゃま板１３の径は原水流入孔２の内径と同
等かわずかに小とすることが好ましい。じゃま板の径が
１６％以下であると原水流入孔２の径が小さくなり、流
入する速度が増加し、活性炭５の前部での流れの乱れが
大となる。またじゃま板１３の径を３０％より大とする
と、連動して原水流入孔２の径も増大し、前記の如く、
原水流入孔２と浄水器本体との接続部のシ−ル性が低下
し、かつ必要なシ−ル部材のコストも増加する問題が発
生する。

【００２３】またじゃま板１３は図５（図１においてケ
ース３の底部をＡ方向から見た図）および図６（図１に
おいてケース３の底部をＢ方向から見た図）に示す様
に、原水流入孔２の内部に連結されたリブ１１Ｃに接続
することで、活性炭パック１の軸方向に位置を固定する
と、流入した原水を整流しながら活性炭層に分配できる
と共に、じゃま板１３が原水流入孔２より流入した原水
の速度や、活性炭５からの押圧力により変形することが
少なく、さらに浄水器本体との接続に際しては、原水流
入孔２の円筒部の形状と強度を保持できＯリングなどの
シ−ル部材を確実に保持でき、良好な止水部を確保でき
るので好ましい。

【００２４】じゃま板１３により流れの向きを変えた原
水は、活性炭５に流入するが活性炭５の前部で原水の乱
れを少なくするため、図２に示すｈ寸法を大きくする事
は、活性炭パック１自体の軸方向寸法が大となり、浄水
器が大きくなるばかりでなく活性炭パック１に必要な材
料も増加しコストも増大する。このために活性炭５に流
入する部分の単位面積あたりの原水通過面積を各種に変
化させ、前記評価法により活性炭パック１としての特性
を評価した結果を表３に示す。ここで例えば図７によれ
ば、Ｐの部分は活性炭の軸方向端部の全面に原水が流入
することを示し、Ｑの部分は外周に向かって単位面積あ
たりの原水通過面積が増大している状況を示し、Ｑを積
分すると本発明の例の全原水通過面積となることを示
し、比較のための図８、図９に示すＱ部を積分した値も
図７のＱを積分した値と同等、従って同一原水通過面積
で分布を変えた場合の積算通水量を評価した。

【００２５】

【表３】

【００２６】表３の結果より、円筒形状のケ−スの底部
にじゃま板１３より外径に向かって傾斜的に流体流路が
増大する様に放射状リブを配設する構成が最も積算通水
流量を大とすること、すなわち活性炭５の全体を効果的
に原水中の有害物除去に使用できることがわかる。これ
を実現するには、図５、図６に示す様にリブ１１ａ、１
１ｂ、１１ｃをケ−ス３の底面に配設することが好まし
い。またリブ１１ａはじゃま板１３を固定するために原
水流入孔２の内径に連結したリブ１１ｃと兼用しても良
い。

【００２７】活性炭５を通過した浄水が活性炭パック１
から流出する場合も、ケ−ス３と同様に原水の流れの偏
流や活性炭５の中の無作用部を低減するために、蓋８の
中心部にケ−ス３のじゃま板１３に相当する無開孔部を
設け、さらに前記無開孔部の外周に複数の孔を設けるこ
とが好ましい。図３はかかる発明の実施例を示した図
で、φ部が無開孔部であり複数の開口孔１４が無開孔部
の回りに配設してあり。図１０はケ−ス３の底部に同様
な作用効果がある多孔板を設置した例を示し、多孔板１
５は図３に示す蓋８の態様と同様な孔配置を有し、不織
布１４が活性炭５側に超音波溶着されている。この場合
多孔板１５の中心を無開孔部とすれば、じゃま板１３は
必要でなくなるが、多孔板１５の中心を保持するために
ケ−ス３のじゃま板１３は設置しても良い。

【００２８】上述した活性炭パックでは、図３に示すよ
うに浄水の流出側に複数の開口孔１４を配設した例を示
したが、浄水器の構造によれば、活性炭パックの原水の
流入口および浄水の流出口の両方が、図５及び図６に示
した原水流入孔２の形状をしていることが良い場合もあ
り、図１１はこの実施例を示す図であり、また図１２は
図１１に使用するじゃま板３３を備える蓋３１を示す図
である。図１、図２に示すケ−ス３と同様な機能を有す
る蓋３１に不織布７を超音波溶着させ、さらにケ−ス３
のフランジ部１６でケ−ス３と蓋３１を超音波溶着さ
せ、活性炭パックとして一体化してある。さらに図１１
に示す実施例ではスポンジ６の近傍にコ−ラルサンドの
粒３２を投入し、活性炭５によりうまみ成分までも除去
された原水にカルシウムなどのイオンを再添加し上部よ
り浄水を流出させる。図１１に示す構成で浄水器との接
続関係より、上部より原水を導入し、下部より浄水を排
出させる場合は、コ−ラルサンド３２はケ−ス３の底部
の不織布４の上面に投入する。

【００２９】以上に説明した態様は、活性炭パック中の
流れの状況よりφ１５０ｍｍで長さが２００ｍｍまでの
原水の流入孔が１個の浄水器用活性炭パックに適用でき
るが、活性炭パックの形状は前述した実施例に示す様
な、円筒形状のみでなく流入孔、流出孔の配置を考慮す
れば、断面が楕円形、多角形、または浄水器の形状に合
わせた異形のものでも本発明は適用できる。

【００３０】さらに上述した実施例において、各部の材
質などは従来から浄水器用として知られている材料が使
用できる。一例として、活性炭５としては、粒度４８〜
１００メッシュのクラレケミカル（株）製の型番Ｔ−Ｓ
Ｂ４８／１００を、不織布４、７、１４、２０としては
日本バイリ−ン（株）製の型番ＯＲ−１２５を、コ−ラ
ルサンド１９としてはコ−ラルバイオテック（株）製の
粒度１０〜２４のＲＦ−１（１０／２４）をそれぞれ使
用することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、ケース内における活性炭およびその他の構成
部材の配置を、上流側から、不織布、活性炭、スポン
ジ、不織布の順にしているため、活性炭の能力を最大限
に活かすことができる浄水器用活性炭パックを得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による浄水器用活性炭パックの部品の一
構成を示す図である。

【図２】図１に示す部品を組み立てた状態を示す図であ
る。

【図３】図２に示す蓋をＣ方向から見た図である。

【図４】原水流通試験において使用した活性炭パックの
一例の構成を示す図である。

【図５】図１に示すケースをＡ方向から見た図である。

【図６】図１に示すケースをＢ方向から見た図である。

【図７】本発明例における活性炭直径及びじゃま板直径
と単位面積あたりの原水通過面積との関係の一例を示す
図である。

【図８】比較例における活性炭直径及びじゃま板直径と
単位面積あたりの原水通過面積との関係の一例を示す図
である。

【図９】比較例における活性炭直径及びじゃま板直径と
単位面積あたりの原水通過面積との関係の他の例を示す
図である。

【図１０】本発明の浄水器用活性炭パックの他の例の構
成を示す図である。

【図１１】本発明の浄水器用活性炭パックのさらに他の
例の構成を示す図である。

【図１２】図１１に使用する蓋の構成を示す図である。

【符号の説明】

１ 浄水器用活性炭パック、２、２３ 原水流入孔、３
ケース、３ａ 開口部、４、７ 不織布、５、２２
活性炭、６ スポンジ、８、３１ 蓋、１０ａ、１０ｂ
凸部、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ リブ、１３、３３
じゃま板、１４開口孔、１５ 多孔板、１６ フランジ
部、２１ 活性炭パック、３２ コーラルサンドの粒

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】有底円筒形状で底部中央に原水流入孔を有
   するケ−スに、ケ−スの底から不織布、活性炭、スポン
   ジ、不織布を順にセットし、ケ−スの開口部を複数の開
   口孔を有する蓋で閉止し一体化したことを特徴とする浄
   水器用活性炭パック。
2. 【請求項２】有底円筒形状で底部中央に原水流入孔を有
   するケ−スに、ケ−スの底から不織布、活性炭、スポン
   ジ、不織布を順にセットし、ケ−スの開口部を中心に開
   口孔を有する蓋で閉止し一体化したことを特徴とする浄
   水器用活性炭パック。
3. 【請求項３】円筒形状のケ−スの底部中央の原水流入孔
   が、活性炭層で原水が通過する方向に直角な面の断面積
   の１６〜３０％の開口面積を有すると共に、円筒形状の
   ケ−スの底部より外径に向かって傾斜的に流体流路が増
   大する様に前記ケ−スの底部に放射状リブを配設し、さ
   らに活性炭層で原水が通過する方向に直角な面の断面積
   の１６〜３０％の面積を有しかつ前記円筒形状のケ−ス
   の底部中央の原水流入孔より径が小さい円板のじゃま板
   を前記放射状リブに連結した請求項１及び請求項２に記
   載の浄水器用活性炭パック。
4. 【請求項４】複数の開口孔を有する蓋において、前記有
   底円筒形状のケ−スの底部の原水流入孔に対応する部分
   に、活性炭層で原水が通過する方向に直角な面の断面積
   の１６〜３０％の面積を有する円板状の未開口部を設
   け、さらに前記無開口部より外径に向かって傾斜的に原
   水通過面積が増加する様に複数の開口孔を設けた請求項
   １に記載の浄水器用活性炭パック。
5. 【請求項５】中心に開口孔を有する蓋の前記開口孔が、
   活性炭層で原水が通過する方向に直角な面の断面積の１
   ６〜３０％の開口面積を有すると共に、前記蓋の端面部
   に外径に向かって傾斜的に流体流路が増大する様に放射
   状リブを配設し、さらに活性炭層で原水が通過する方向
   に直角な面の断面積の１６〜３０％の面積を有しかつ前
   記蓋の開口孔より径が小さい円板のじゃま板を前記放射
   状リブに連結した請求項２に記載の浄水器用活性炭パッ
   ク。
6. 【請求項６】前記ケ−スの開口部を閉止する複数の開口
   孔を有する蓋あるいは中心に開口孔を有する蓋のいずれ
   かと、有底円筒形状で底部中央に原水流入孔を有するケ
   −スにおいて、不織布の外周部が当接する部分に円周状
   の凸部を設け、前記凸部で不織布を超音波溶着した請求
   項１および２に記載の浄水器用活性炭パック。
7. 【請求項７】活性炭層がスポンジにより４〜３０ｋＰａ
   にて軸方向に押圧されている請求項１および２に記載の
   浄水器用活性炭パック。
8. 【請求項８】円筒形状のケ−スの底部中央の原水流入
   孔、および中心に開口孔を有する蓋の前記開口孔におい
   て、原水流入孔内壁と前記じゃま板に連結したリブを設
   けた請求項１から７に記載の浄水器用活性炭パック。