JP2003126846A - 円筒形フィルタ部材とその製造方法並びに浄水器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 浄水器の濾過性能を向上させることは勿
論のこと、鉛等の重金属その他の物質をも有効に濾過す
ることを可能とし、しかも、活性炭に重金属を担持する
ための有効な製造方法を提供すること。 【解決手段】 繊維・粉末等の円筒状成形体１３の外周
囲に繊維状活性炭層１４を積層し、この繊維状活性炭層
１４の外周囲に不織布等のプレフィルタ層１５を設け、
前記円筒状成形体１３は、前記繊維状活性炭層１４の成
形時の中芯とすると共に、円筒状成形体１３の内壁に他
の濾過層を配する際の仕切壁とした円筒形フィルタ部材
１０である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、飲料用水や工業用
水等の簡易型の浄水器に用いられる円筒形フィルタ部材
とその製造方法並びに浄水器に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、浄水器は、ケーシングに粒状や繊
維状の活性炭と中空糸膜を内蔵したものが製品化されて
おり、水道水からの原水中のゴミ、残留塩素、臭気物
質、微粒子等を濾過して浄水を供給する浄水構造が実用
化されている。

【０００３】一方、この種の浄水器は、原水から浄水へ
の濾過方向がフィルタ部材の底部や上部から流入するア
ップフロー（又はダウンフロー）方式と、フィルタ部材
の側面から中心部へと流れるサイドフロー方式とがあ
る。また、浄水器の形態にもアンダーシンクタイプ、卓
上タイプ、或は蛇口直結タイプ等、各種の浄水器が提案
されている。

【０００４】ところで、鉛等を含有している水道配管等
の配管器材に接液して供給された水道水には、微量の鉛
等の重金属が溶出して水道水等に含有されているおそれ
があり、そのため、水道水中からこの種の鉛等の重金属
の除去、または濾過可能な浄水器が要望されている。併
せて、産業化学物質（合成洗剤、塗料、化粧品、プラス
チック可塑剤）、ダイオキシン、農薬、天然物質などを
含有した水質が生体の内分泌撹乱作用を誘発すると言わ
れる環境ホルモンを除去できる有効な浄水器を必要とし
ている。

【０００５】この鉛除去等を行なうための浄水器とし
て、例えば、特開平７−２７５８５０号や特開２００１
−２３２３６号公報等が知られている。前者の公報は、
活性炭の細孔内にヒドロキシアパタイトを生成せしめて
なる水中の鉛除去用活性炭について記載されている。し
かし、この公報には、この活性炭をどのように浄水器に
応用するかについての構造や方法等は開示されていな
い。

【０００６】後者の公報は、主に、蛇口直結型タイプ
で、しかも、ダウンフロー方式の浄水器であり、具体的
には、フィルタ部材の外周囲に別体の繊維状活性炭の成
形体を配設し、この成形体にイオン交換能を有する吸着
剤を含有するようにした浄水器である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
浄水器には、鉛除去構造の浄水器は提案されているが、
サイドフロータイプを基本構造にし、この基本構造の基
で鉛除去性能を有すると共に環境ホルモンを除去可能な
浄水器ではなく、最近の要望に有効に対応するものでは
ない。

【０００８】また、上記の従来公報には、繊維状活性炭
に鉛吸着剤を有効に担持させるための製造方法について
提案された浄水器ではない。従って、サイドフロータイ
プの浄水器に通常の浄水機能以外に鉛等の重金属或はそ
の他の物質をも濾過できる浄水器の開発が期待されてい
た。

【０００９】本発明は、上述の実情に鑑みて開発したも
のであり、その目的とするところは、浄水器の濾過性能
を向上させることは勿論のこと、鉛等の重金属その他の
物質をも有効に濾過することを可能とし、しかも、活性
炭に重金属を担持するための有効な製造方法を提供する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１に係る発明は、繊維・粉末等の円筒状成形
体の外周囲に繊維状活性炭層を積層し、この繊維状活性
炭層の外周囲に不織布等のプレフィルタ層を設け、前記
円筒状成形体は、前記繊維状活性炭層の成形時の中芯と
すると共に、円筒状成形体の内壁に他の濾過層を配する
際の仕切壁とした円筒形フィルタ部材である。

【００１１】請求項２に係る発明は、請求項１における
円筒状成形体の濾過抵抗を他の濾過層の濾過抵抗より大
とした円筒形フィルタ部材である。

【００１２】請求項３に係る発明は、前記繊維状活性炭
層に重金属吸着剤を担持させた円筒形フィルタ部材であ
る。

【００１３】請求項４に係る発明は、回転軸の外周囲に
繊維・粉末等の円筒状成形体を被覆し、この回転軸の内
部から空気を吸引しながら円筒状成形体を水、活性炭、
重金属吸着剤、バインダ、或は適宜の部剤を混合した混
合液内を転動させて円筒状成形体の外周囲に繊維状活性
炭層を付着させ、この繊維状活性炭層の外周囲に不織布
等のプレフィルタ層を巻装してフィルタ部材の本体を成
形し、この本体を回転軸から取り外した後に所定の乾燥
工程を経ることにより製造するようにした円筒形フィル
タ部材の製造方法である。

【００１４】請求項５に係る発明は、繊維・粉末等の円
筒状成形体を芯体として、この外周囲にシート状の繊維
状活性炭を巻装し、次いで、この外周囲に不織布等のプ
レフィルタ層を被覆することによりフィルタ部材の本体
を製造する円筒形フィルタ部材の製造方法である。

【００１５】請求項６に係る発明は、請求項５における
シート状の繊維状活性炭に鉛吸着物質等の重金属吸着剤
を担持させた円筒形フィルタ部材の製造方法である。

【００１６】請求項７に係る発明は、原水の流入口と浄
水の流出口を有する浄水器本体の内部に、請求項１に記
載の円筒形フィルタ部材を配設し、この円筒形フィルタ
部材の軸心位置に中空糸型膜を設けると共に、円筒形フ
ィルタ部材と中空糸型膜の間に粒状活性炭を充填し、円
筒形フィルタ部材よりサイドフロー式に流入した原水
が、フィルタ部材、粒状活性炭より中空糸型膜により濾
過されて前記流出口より浄水を流出させるように構成し
た浄水器である。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明における円筒形フィルタ部
材の実施形態を図面に基づいて詳述する。図１は、本発
明における浄水器の一例を示した断面図であり、図３
は、本発明におけるフィルタ部材の一例を示した斜視図
である。図中１０は、本発明における円筒形フィルタ部
材本体（以下本体という）であり、この本体１０は、ポ
ロプロピレン、ポリエチレン製繊維・粉末等で形成さ
れ、不織布によって円筒状に成形した濾過機能を有する
円筒状成形体１３の外周囲に繊維状活性炭層１４を積層
し、更に、この繊維状活性炭層１４の外周囲にポロプロ
ピレン、ポリエチレン製の不織布等のプレフィルタ層１
５を設けている。なお、図中、プレフィルタ層１５は、
本体１０の端部に折り返すように形成している。

【００１８】円筒形成形体１３は、巻回して成形される
繊維状活性炭層１４の成形時の中芯とすると共に、円筒
状成形体１３の内壁に他の濾過層である粒状活性炭層１
２を配する際の仕切壁としている。

【００１９】この円筒状成形体１３の濾過抵抗は、粒状
活性炭層１２の濾過抵抗より大であり、粒状活性炭層１
２の濾過抵抗を１とした場合に比率で表すと、円筒状成
形体１３は２〜４としている。なお、繊維状活性炭層１
４は、この濾過抵抗を１０としている。

【００２０】繊維状活性炭層１４には、鉛・銅等の重金
属を吸着可能な重金属吸着剤１６を担持させており、本
例における重金属吸着剤１６としては、ゼオライト系構
造物質であるアルミノケイ酸塩を用いている。アルミノ
ケイ酸塩の担持率としては、例えば、鉛を吸着する場合
において、鉛吸着状態と濾過流量との関係から、本実施
形態においては繊維状活性炭層１４の総重量に対して約
２０％の重量分とするのが望ましいが、実施において適
宜変更可能である。

【００２１】本体１０の内部には、例えば、多孔性成形
体である中空糸型膜１１を配設し、円筒状成形体１３と
この中空糸型膜１１との間に粒状活性炭層１２を充填し
て円筒状成形体１３の内壁に粒状活性炭層１２を設けて
おり、流路側から円筒状成形体１３、粒状活性炭層１２
及びポリプロピレン製中空糸型膜１１を経て浄化するよ
うにしている。２２は上キャップ、２３は下キャップで
あり、この上キャップ２２、下キャップ２３にそれぞれ
断面円形状の突状部２２ａ、２３ａ及び突条部２２ｃ、
２３ｂを形成しておき、先ず下キャップ２３の突状部２
３ａと突条部２３ｂとの間に円筒状成形体１３と繊維状
活性炭層１４、及びプレフィルタ層１５である本体１０
を挟み込むようにして下キャップ２３を圧入し、この状
態で粒状活性炭層１２を中空糸型膜１１と円筒状成形体
１３との間の空間に充填した後に、上キャップ２２の突
状部２２ａと突条部２２ｃとの間に本体１０を挟み込む
ようにして圧入して５層の活性層から成るフィルターカ
ートリッジ２４を一体に剛体に成るように形成して、こ
のフィルターカートリッジ２４を容器７に内蔵してい
る。

【００２２】浄水器本体１を構成している容器７は、例
えば、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル、ブタジエン、ス
チレンの共重合物）等の耐圧性の高い樹脂等によって成
形し、この容器７は、底壁７ａを有し、開口部におねじ
部７ｂを設けており、フィルターカートリッジ２４を容
器７に内蔵する際には、先ず、上キャップ２２に設けた
フィルターカートリッジ２４の雄ネジ２２ｂをキャップ
部材２の雌ネジ２ａに螺入してキャップ部材２とフィル
ターカートリッジ２４を一体にしておき、続いて、キャ
ップ部材２に設けためねじ部２ｂを容器７のおねじ部７
ｂに螺合するようにして容器７に内蔵して浄水器本体１
を設けるようにする。

【００２３】キャップ部材２は、原水用流入口３と浄水
用流出口４を有し、これらの流入出口３、４は、カプラ
方式による迅速継手構造からなるソケット２５、２６と
対を成すプラグ５、６を設け、このプラグ５、６にソケ
ット２５、２６がそれぞれ接続され、ソケット２５は水
道ライン、ソケット２６は浄水流出路にそれぞれ接続さ
れている。なお、図中１７ａ、１７ｂはシール部材、１
８は外筒、１８ａはポッティング部である。

【００２４】次に、上記の実施形態における作用を説明
する。本発明における本体１０の円筒形成形体１３の外
周囲に繊維状活性炭層１４を積層し、この繊維状活性炭
層１４の外周囲にプレフィルタ層１５を設けているの
で、この本体１０をサイドフロータイプの浄水器本体１
に適用することができ、しかも、この場合、効果的な濾
過機能を有することができる。

【００２５】円筒形成形体１３は、繊維状活性炭層１４
の成形時における中芯機能を有しているので、本体１０
を成形する際に別途中芯を準備する必要がなく、また、
本体１０の内壁に他の濾過層である粒状活性炭層１２を
配する際には、円筒形成形体１３が仕切機能を有してい
るので、機能性の高いフィルタ構造とすることができ
る。

【００２６】また、円筒形成形体１３の濾過抵抗は、粒
状活性炭層１２の濾過抵抗より大としているので、仕切
機能をより高く発揮して、本体１０外周囲の繊維状活性
炭層１４に流体が流れ込んできたときに、この繊維状活
性炭１４への流体滞留時間を増すことができる。

【００２７】繊維状活性炭層１４には、重金属吸着剤１
６を担持させているので、人体な有害な物質である水道
水等に含まれる鉛等の重金属や、環境ホルモン等を除去
することができる。水道水等の原水に含まれている鉛を
重金属吸着剤１６によって除去する場合において、中空
糸型膜１１は、フィルタ機能によって固形状の鉛（Ｐ
ｂ）を濾過して除去することはできるが、水溶性の鉛
（Ｐｂ^＋）を除去することは難しい。従って、本実施形
態において、繊維状活性炭層１４に水溶性の鉛を除去可
能なアルミノケイ酸塩からなる重金属吸着剤１６を添加
することによってこの水溶性の鉛を除去することがで
き、通水に対して効率の良い鉛除去処理を行なえるよう
にしている。

【００２８】アルミノケイ酸塩は、規則的に配列した１
〜３次元の分子レベルの細孔を有し、鉛等の重金属吸着
時におけるメカニズムとしては、アルミノケイ酸塩の格
子構造からなる分子に対して鉛イオンが向かうとゼオラ
イト系構造物質の特徴であるイオン交換能力により鉛イ
オンを吸着し、代わりに格子中に待機しているＮａ、
Ｋ、Ｃａ等のイオンと交換される。なお、アルミノケイ
酸塩は、重金属を吸着して分離する機能以外にもイオン
交換能、固体酸性、形状選択性等の各機能を有してい
る。

【００２９】浄水器本体１に原水が流入すると、サイド
フロー式に流入した原水が、プレフィルタ層１５からな
るフィルタ部材によって赤錆等を除去し、続いて繊維状
活性炭層１４によって水溶性の鉛と、水に溶けやすい残
留塩素、環境ホルモン、臭気物質、トリハロメタン等を
除去し、更に、それぞれ本体１０を構成している円筒状
成形体１３によってプレフィルタ層１５によって捕捉で
きなかったゴミ・赤錆等を除去した後に、粒状活性炭層
１２によって繊維状活性炭層１４で除去できなかった油
滴状の環境ホルモン等を除去し、次いで、中空糸型膜１
１によって残留している固形状の鉛及び水に溶けないダ
イオキシンや金属酸化物の微粒子等を除去することによ
って濾過を行なって浄水用流出口３よりこの濾過後の浄
水を流出させている。本例における浄水器本体１によっ
て実流試験を行なったところ、総濾過水量１０ｔにおい
て、溶解性鉛除去率は９０％以上を維持することができ
た。

【００３０】次に、他の発明の円筒形フィルタ部材の製
造方法の一例を図に基づいて説明する。図３に示した本
体１０を構成している中空状の繊維状活性炭層１４の成
形時においては、この繊維状活性炭層１４を粗密なく均
一なものとするために、湿式か、或は乾式のいずれかの
方法で製造する。まず、図４において、他の発明におけ
る湿式（浸漬成形）によって繊維状活性炭層１４を成形
した場合の説明図を示し、この場合の成形工程を説明す
る。

【００３１】図４（ａ）において、回転軸となる適宜の
軸１７を円筒状成形体１３に対して挿入することによ
り、軸１７の外周囲に円筒状成形体１３を設け、円筒状
成形体１３が回転時における芯体となるようにしてい
る。

【００３２】次いで、図４（ｂ）に示すように、水に重
金属吸着剤１６となる鉛吸着物質及び粒状と（短）繊維
状からなる活性炭を入れ、更に、比重調整及び結合剤と
して所要のバインダを混入した後に混合して均一分散さ
せた状態の混合液２１を容体１９内に設けておき、混合
液２１に対して円筒状成形体１３を浸漬させた状態にす
る。この状態で同図（ｃ）に示すように、軸１７の内部
から空気吸引しながら円筒状成形体１３を容体１９内を
転動させて円筒状成形体１３の外周囲に混合液２１を付
して重金属吸着剤１６を含有する繊維状活性炭層１４を
付着させる。

【００３３】次に、図４（ｄ）において、繊維状活性炭
層１４の外周囲にこの活性炭部位を保護するためにプレ
フィルタ層１５を巻装し、本体１０を成形するようにし
た。この本体１０は、（ｅ）に示すように、軸１７を抜
き取った後に、オーブン等の所定の乾燥工程を経て固め
るようにしている。

【００３４】この発明によると、繊維状活性炭層１４の
活性炭層を粗密なく均一にしつつ、湿式の成形方法によ
って繊維状活性炭層１４に重金属吸着剤１６を有効に担
持させながら本体１０を成形することができる。

【００３５】繊維状活性炭層１４の成形時においては、
円筒状成形体１３を中芯としてそのまま濾過層の一部と
して組み込むことにより成形した本体１０から芯体を取
外すという工程を削減できる。

【００３６】次に、更に、他の発明における円筒形フィ
ルタ部材の製造方法の一例について説明する。本発明
は、乾式によってフィルタ部材本体２０（以下、本体２
０という）を成形する場合の製造方法であり、図５
（ａ）に示すように、繊維・粉末等の円筒状成形体１３
を芯体として、この円筒状成形体１３の外周囲に同図
（ｂ）のようにシート状に設けたシート部材１４ａから
なる繊維状活性炭を巻装して、同図（ｃ）に示すような
繊維状活性炭層１４を構成するようにしている。

【００３７】次いで、この上から不織布等のプレフィル
タ層１５を被覆することによって本体２０を製造するよ
うにしている。なお、本体２０に関しても湿式の場合と
同様に繊維状活性炭層１４となるシート部材１４ａに鉛
吸着物質等の重金属吸着剤１６を担持させることで鉛等
を吸着させるようにしている。

【００３８】

【発明の効果】以上のことから明らかなように、請求項
１に係る発明によると、本発明の円筒形フィルタ部材に
よると、繊維状活性炭を巻回すための中芯として、繊維
・粉末で構成される円筒状成形体を使用することによ
り、粗濾過機能を有し、かつこの円筒状成形体は、円筒
状成形体内壁に充填され、残留塩素等の除去機能として
介在する粒状活性炭層との仕切り機能を合わせもつと共
に、この円筒状成形体の外周囲に繊維状活性炭からなる
濾過層を成形しようとした場合には、有効に成形させる
ことができるため、浄水器の濾過性能をより向上させる
このが可能な円筒形フィルタ部材である。

【００３９】更には、この円筒形フィルタ部材に対して
所定の上下キャップを接着する際には、円筒状成形体の
有する剛性によってこのキャップを圧入嵌合することが
可能となる。しかも、この仕切機能をもつ円筒状成形体
が介在しない場合には、粒状活性炭層への流入流れに偏
流が発生し易く、均一な流体との接触が期待できないた
め、残留塩素除去性能等の性能にバラツキが発生し易い
場合が多いが、本発明のように円筒状成形体を設けた場
合には偏流防止効果があり、このバラツキを抑えること
ができ、更には、濾材全体を無駄なく効率的に使用でき
るため寿命を長くする効果がある。

【００４０】請求項２に係る発明によると、プレフィル
タ層を通過して流れ込もうとした流体が繊維状活性炭層
に徐々に浸漬して、一旦繊維状活性炭層に均一に浸漬
し、さらには、この流体滞留時間を増すことで繊維状活
性炭層による濾過性能をより一層向上させることができ
る。

【００４１】請求項３に係る発明によると、鉛等の重金
属或はその他の物質を効果的に吸着でき有効に濾過する
ことが可能である。しかも、この場合、重金属吸着剤を
一定割合で担持させるようにすれば、繊維状活性炭層内
の均一流れを確保し易い。

【００４２】請求項４に係る発明によると、活性炭に重
金属を担持させるための有効な製造方法である。また、
湿式・乾式のいずれの成形方法でもフィルタ部材本体を
製造することができる。

【００４３】請求項５に係る発明によると、乾式による
有効な円筒形フィルタ部材の製造方法であり、湿式の場
合と同様に鉛等を効果的に吸着する効果が発揮される。

【００４４】請求項７に係る発明によると、サイドフロ
ータイプの浄水器であり、原水が流入した際に活性炭層
をゆっくりと通過して効果的な濾過効果が発揮され、し
かも、浄水の流出時には圧力損失を伴うことのない浄水
器である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における浄水器の一例を示した断面図で
ある。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】本発明におけるフィルタ部材を示した斜視図で
ある。

【図４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、
（ｆ）は、他の発明における円筒形フィルタ部材の製造
方法を示した説明図である。

【図５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、更に他の
発明における円筒形フィルタ部材の製造方法の他例を示
した説明図である。

【符号の説明】

１ 浄水器本体 ３ 流入口 ４ 流出口 １０、２０ フィルタ部材本体 １１ 中空糸型膜 １２ 粒状活性炭層 １３ 円筒状成形体 １４ 繊維状活性炭層 １４ａ シート部材 １５ プレフィルタ層 １６ 重金属吸着剤 １７ 軸 ２１ 混合液

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０１Ｄ 39/06 Ｂ０１Ｄ 39/06 39/14 39/14 Ｃ Ｄ Ｋ Ｍ 39/16 39/16 Ａ 39/20 39/20 Ｚ 63/02 63/02 Ｃ０２Ｆ 1/44 Ｃ０２Ｆ 1/44 Ｂ (72)発明者 小阪 毅史 長野県諏訪市四賀3012番地 株式会社キッ ツ諏訪工場内 Ｆターム(参考） 4D006 GA02 HA03 HA91 KA01 KB11 KB12 KB14 MA01 PB06 PB70 PC52 4D019 AA03 BA03 BA13 BB03 BB10 BC04 BC05 BD10 CA03 CB04 CB06 4D024 AA02 AB06 AB11 AB16 BA02 BA07 BA13 BB01 BB02 BB05 CA02 CA04 CA13 DB03 DB05 DB19 DB20 4D064 AA17 BJ02 BJ04 BJ08 EA01

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繊維・粉末等の円筒状成形体の外周囲に
   繊維状活性炭層を積層し、この繊維状活性炭層の外周囲
   に不織布等のプレフィルタ層を設け、前記円筒状成形体
   は、前記繊維状活性炭層の成形時の中芯とすると共に、
   円筒状成形体の内壁に他の濾過層を配する際の仕切壁と
   したことを特徴とする円筒形フィルタ部材。
2. 【請求項２】 請求項１における円筒状成形体の濾過抵
   抗を他の濾過層の濾過抵抗より大とした円筒形フィルタ
   部材。
3. 【請求項３】 前記繊維状活性炭層に重金属吸着剤を担
   持させた請求項１に記載の円筒形フィルタ部材。
4. 【請求項４】 回転軸の外周囲に繊維・粉末等の円筒状
   成形体を被覆し、この回転軸の内部から空気を吸引しな
   がら円筒状成形体を水、活性炭、重金属吸着剤、バイン
   ダ、或は適宜の部剤を混合した混合液内を転動させて円
   筒状成形体の外周囲に繊維状活性炭層を付着させ、この
   繊維状活性炭層の外周囲に不織布等のプレフィルタ層を
   巻装してフィルタ部材の本体を成形し、この本体を回転
   軸から取り外した後に所定の乾燥工程を経ることにより
   製造するようにしたことを特徴とする円筒形フィルタ部
   材の製造方法。
5. 【請求項５】 繊維・粉末等の円筒状成形体を芯体とし
   て、この外周囲にシート状の繊維状活性炭を巻装し、次
   いで、この外周囲に不織布等のプレフィルタ層を被覆す
   ることによりフィルタ部材の本体を製造することを特徴
   とする円筒形フィルタ部材の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項５におけるシート状の繊維状活性
   炭に鉛吸着物質等の重金属吸着剤を担持させた円筒形フ
   ィルタ部材の製造方法。
7. 【請求項７】 原水の流入口と浄水の流出口を有する浄
   水器本体の内部に、請求項１に記載の円筒形フィルタ部
   材を配設し、この円筒形フィルタ部材の軸心位置に中空
   糸型膜を設けると共に、円筒形フィルタ部材と中空糸型
   膜の間に粒状活性炭を充填し、円筒形フィルタ部材より
   サイドフロー式に流入した原水が、フィルタ部材、粒状
   活性炭より中空糸型膜により濾過されて前記流出口より
   浄水を流出させるように構成した浄水器。