JP2004508184A

JP2004508184A - 浄水装置

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Publication number: JP2004508184A
Application number: JP2002526477A
Authority: JP
Inventors: アールト，カリ; アンチポフ，ヴァレリー; メルニコフ，アレクサンダー
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-09-12
Filing date: 2001-08-16
Publication date: 2004-03-18
Also published as: ATE390195T1; FI20002000A0; CA2421639C; EP1337307A1; DE60133402D1; MXPA03001517A; US7153424B2; FI108348B; EP1337307B1; CN1454112A; AU2001282200A1; WO2002022233A1; BR0113795A; CA2421639A1; RU2258673C2; CN1179778C; US20040011721A1

Abstract

浄水装置であって、フレーム（１）を含み、このフレームに関連して、濾過されるべき水のための第１の空間（１ａ）と、濾過された水のための第２の空間（１ｂ）と、濾過手段（２）とが配列され、濾過手段（２）は、水を濾過するように配列され、この水は、フレームに存在する第１の空間（１ａ）から、第２の空間（１ｂ）まで重力で押し流され、濾過手段の濾過作用は、プラスチックベース材料から成る薄膜濾過フィルム（２ａ）に本質的に基づく。本質的に第１の空間（１ａ）の下に、濾過手段（２）のための付属空間（１ａ１）であって、第１の空間と関連し、かつ該第１の空間よりも本質的に小さい横断面を有する付属空間（１ａ１）が配列され、第１の空間（１ａ）の付属空間（１ａ１）内において濾過手段（２）を汚れた水に囲まれたままにするために、第２の空間（１ｂ）から区切られ、第２の空間（１ｂ）と完全に分離される。

Description

【０００１】
本発明は、浄水装置に関し、この装置はフレームを含み、このフレームに関連して、濾過されるべき水のための第１の空間と、濾過された水のための第２の空間と、濾過手段とが配列され、この濾過手段は、フレーム内に存在する第１の空間から第２の空間に重力で押し流される水を濾過するように配列され、濾過手段の濾過作用は、プラスチックベース材料、たとえばＰＴＭ（パーティクルトラック膜）、ＴｅＭ（トラックエッチ膜）または類似のものから成る薄膜濾過フィルムに本質的に基づき、該濾過フィルムの膜厚は有利には７〜２５μｍであり、気孔の寸法は有利には０．０５〜１０μｍである。この濾過手段は、濾過フィルムを支持するための支持部、たとえば平面もしくはシリンダ状の支持面を有する補助フレームまたは類似のものを少なくとも含み、これに関連して、濾過された水を第２の空間に案内するために流路が配列される。
【０００２】
フィンランド国特許第９８８１０号において、浄水装置が示され、これは部分的に上記タイプのものであり、膜構造濾過フィルムを備える。当該解決手段はいわゆるサイフォン原理で動作することを意図され、この結果、前記装置の構造は非常に簡易である。当該浄水装置は、サイフォン現象の結果、自家駆動的かつ連続的に生じる、集水点に流れ落ちる水の質が、装置の使用者に関わりなく常に均質であるので、実際上非常に安全であり、かつ容易に使用される。これは、第一に、薄膜ＰＴＭまたはＴｅＭ濾過フィルムを備えた浄水装置が特定の粒子寸法を超える物質部分を、いずれの段階においても通過させないという事実に起因しており、この場合、この濾過フィルムが汚れると、このフィルタの浸透速度が減速するのみで、この濾過フィルムがしばしば洗浄されない場合は、一層完全に妨害され得る。
【０００３】
上記タイプの装置は、いわゆる水道水を利用できない場合、またはそれが飲むことができない場合に、大抵の異なる関連において、たとえば地山上の湖水の濾過、またはその他同様の状況下で、非常に容易に使用される。当該装置の不都合は、主に、たとえば一般家庭での使用において、サイフォン現象が実行され得るように、この装置が別々の容器の使用を必要とするということである。
【０００４】
一方、現在では、市場にも浄水装置が存在し、これらの装置は同一の本体に内蔵された、いわゆる第１の空間および第２の空間を有する。現在市場に存在する１つの浄化装置は「ＫＡＴＡＤＹＮ，ＴｙｐｅＴＲＫ」なる名称を有し、これはセラミックフィルタカートリッジに基づき、このカートリッジは均一のリザーバに存在し、第１の空間から第２の空間に重力動作された水を通過させ、この第２の空間は第１の空間の下に配置され、濾過された水を流すために蛇口を備える。当該解決手段においては、さらに活性炭が利用されており、これはセラミックフィルタの内側に配置される。
【０００５】
このタイプの構造の機能は、第一にその遅さ（２４時間あたり約４０リットル）が原因で不十分であり、これは中でも、水面レベルが下がるとフィルタの濾過表面が連続的により小さくなる、という事実に起因している。セラミック材料は、セラミック濾過材料が、処理されるべき水の中に存在する物質、たとえば腐植土または類似のものを吸着するという不都合をさらに有し、これが、第一にすっかり着色される理由であり、一方で大量の微粒子腐植土が該フィルタを自然に通過する。この結果、セラミックフィルタはやがて詰まり、該フィルタを「開く」こと、換言すれば、たとえばその表面を剥離させる以外の方法できれいに拭取ることは不可能であり、この方法は、濾過作用を実行する物質層はより薄くなり、これは最終的に信頼性に関する危険を生じさせる。このタイプの解決手段を使用する場合、この解決手段は、すべての状況下で、処理後の水が飲料用に完全に安全であるか否かの、完全な確実性を有することはできず、この結果、特に不利な状況下においては、上記タイプの浄化装置の使用を回避することが最も安全である。
【０００６】
一方、現在市場においては「ＢＲＩＴＡ」または「ＡＱＵＡＬＥＴＴＥ，ＬＥＩＦＨＥＩＴ」なる名称で販売されている浄水装置も存在し、これらは、水の濾過作用および浄化に関する活性炭が単に利用されるのみである、という点において、より手軽な構造に基づく。この結果、上記のセラミックフィルタの水準に達することは技術的に不可能であるが、このタイプの解決手段は健康な家事目的に主に応用可能であり、その意味は主に、水からたとえば塩素の味を除去することである。細菌の事実上の除去は、このタイプの解決手段では不可能である。
【０００７】
本発明に従う浄水装置の目的は、上記問題の決定的な向上を達成し、こうして先行技術の水準を実質的に上昇させることである。この目的を達成するために、本発明の主要な特徴は、たとえば、本質的に第１の空間の下に、濾過手段のための付属空間であって、第１の空間と関連し、かつ該第１の空間よりも本質的に小さい横断面を有する付属空間が配列され、第１の空間の付属空間内において濾過手段が汚れた水に囲まれたままにするために、第２の空間から区切られ、第２の空間と完全に分離されることである。
【０００８】
本発明に従う装置の最も重要な利点として、その構造の容易さ、信頼性
、およびコンパクトな寸法が言及され得る。この結果、本発明に従う装置が、たとえば卓上に置かれる浄化装置、または相対的に小さいポットのいずれかとして、大抵の異なる関連および環境において、大抵の異なる応用に適用可能である。本発明に従う原理は、第１の空間および第２の空間の両方が、同一のフレームに内蔵されるように固定されるという事実によって極めて簡易な構成となることができ、これによって他方では、これらの間に、極めて確実に動作する、膜タイプの濾過フィルムに基づくフィルタ部が配列される。このフィルタ部が、第２の空間に囲まれながらも物理的にこれと完全に分離した付属空間内に配置されるので、フィルタ部が濾過された水と直接接触することは決してなく、その結果、たとえばフィルタまたはその他の必要手段の交換は、細菌が第２の空間に、換言すれば浄水側に通過するような危険を、決して生じさせることはない。本発明に従う装置は、直接流通によって、または一方で代替的に、たとえばサイフォン現象を利用することによって、重力動作を働かせるよう実施され得る。本発明に従う装置の使用、ならびに修理および維持は、大抵の異なる用途および環境において極めて単純かつ容易であり、この結果、本発明に従う原理は、かなり原始的な状況においても確実に適応され得る。
【０００９】
本発明に従う浄水装置の利点の要約として、該装置の使用に関する技術信頼性と安全性とを言及することができる。なぜなら、これに用いられる膜タイプの濾過フィルムの均一平面の表面構造と該フィルムに存在する本質的にシリンダ状の孔（図４ａおよび図４ｂ参照）とが、フィルムが損傷する危険なしにこの濾過フィルムの洗浄を第一に可能とするからである。さらに、このシリンダ状の孔は、気孔の寸法が濾過フィルムの各点でその高さにおいて常に許容限度内であるので、特にたとえば細菌浸透防止の見地から濾過フィルムの信頼性ある機能を確実にする。
【００１０】
この装置に関する従属請求項は、本発明に従う装置の好適な実施形態を示す。
本発明は、添付の図面を参照して詳細に記載されるであろう。
【００１１】
本発明は、浄水装置に関し、該装置はフレーム１を含み、このフレームに関連して、濾過されるべき水のための第１の空間１ａと、濾過された水のための第２の空間１ｂと、濾過手段２とが配列される。この濾過手段２は、フレーム内に存在する第１の空間１ａから第２の空間１ｂに重力で押し流される水を濾過するように配列され、濾過手段の濾過作用は、プラスチックベース材料、たとえばＰＴＭ（パーティクルトラック膜）、ＴｅＭ（トラックエッチ膜）または類似のものから成る薄膜濾過フィルム２ａに本質的に基づき、該濾過フィルムの膜厚は好ましくは７〜２５μｍであり、気孔の寸法は０．０５〜１０μｍであり、この濾過手段は、濾過フィルム２ａを支持するための支持部２ｂ、たとえば平面もしくはシリンダ状の支持面を有する補助フレーム２ｂ１，２ｂ２または類似のものを少なくとも含み、これに関連して、濾過された水を第２の空間に案内するために流路３ａが配列される。本質的に第１の空間１ａの下には、濾過手段２のための付属空間１ａ１であって、第１の空間と関連し、かつ第１の空間よりも本質的に小さい横断面を有する付属空間１ａ１が配列され、第１の空間１ａの付属空間１ａ１内において濾過手段２を汚れた水に囲まれたままするために、第２の空間１ｂから区切られ、第２の空間１ｂと完全に分離される。
【００１２】
本装置の有利な実施形態として、濾過フィルム２ａは、たとえば図４ａ、図４ｂ、図５および図７において示されるような均一平面の表面構造であり、この気孔率は、本質的にそこに存在するシリンダ状の孔によって与えられる。これに関して、図４ａおよび図４ｂは、異なる倍率で拡大にされた拡大写真の正面図および断面斜視図を示し、未加工のフィルムシートに照射かつエッチングして製造される、浄水装置に用いられる典型的なＰＴＭ／ＴｅＭ濾過フィルムを示す。上記タイプの濾過フィルム２ａを使用することで、濾過手段によって生じる圧力損失は効果的に最小化され得る。この結果、本発明に従う浄水装置は、飲料水用浄水器として使用されるよう適用可能であり、したがって、一般家庭での使用から極めて困難な状況まで、幅広く大抵の異なる状況において、容易に使用され、かつ信頼性が高い。さらに、本発明に従う浄水装置の流通、およびこれによって生じる圧力損失は、たとえば製造コストが何倍もかかるセラミック浄水器のそれよりも明白に優れている。
【００１３】
技術的観点から、通常５〜１５％の、このタイプの膜フィルムの気孔率は、セラミック材料の気孔率が実際上常に３０〜９５％であることから、セラミック濾過材料によって達成されることはできないことも明らかである。フィルタの確実な機能は、セラミック構造によっては、セラミック構造の不均一な構造のために、特に細菌濾過作用の意味において達成されることができず、したがってその代わりに、本発明に従って濾過フィルムにプラスチックベース材料を用いる場合は、気孔の寸法が正確であること、たとえばその高さにおいて０．４μｍであることを確実にすることが可能である。
【００１４】
特に図７に関連する、特に有利な実施形態のように、濾過フィルム２ａは、好ましくは、不織材料で作られた強化層ｖとともにラミネーションまたはこれに相当するものによって強化され、この強化層は、該濾過フィルムの一方または両方の外面に、たとえば該濾過フィルムを支持する支持面の反対側に配置された表面に配列される。さらに有利な実施形態として、濾過フィルム２ａの強化材料ｖは、プラスチックベース材料、たとえばポリエチレン、ポリプロピレンおよび／または類似のものであって、比重量（ｓｐｅｃｉｆｉｃｗｅｉｇｈｔ）は３０〜３００ｇ／ｍ^２、有利には１５０〜２００ｇ／ｍ^２である。濾過フィルム２ａに穿孔された気孔の寸法は、さらに有利には０．１〜０．６μｍであって、該濾過フィルムの気孔密度は、好ましくは１．５×１０^９〜５×１０^７孔／ｃｍ^２である。特に、図１ｂ、図３ａおよび図３ｂに示される有利な実施形態において、本装置は、濾過手段２の上方から第１の空間１ａから流れ落ちる水が、濾過手段２を、本質的に濾過手段の下部に配置された流路３ａを通って通過した後、本質的に第２の空間１ｂの下部に排出されるように、重力で動作するよう配列される。
【００１５】
他方、図１ａ、図２ａおよび図２ｂに示される有利な実施形態において、本装置は、濾過手段２の上方から第１の空間１ａから濾過手段２を通って流れ落ちる水が、本質的に濾過手段２の上方でサイフォン現象を利用することで、流路３ａによって、たとえばパイプ部３ａ１またはこれに相当するものを通って、本質的に第２の空間１ｂの下部に案内されるように、サイフォン現象を利用して重力で動作するよう配列される。
【００１６】
特に、図１ａおよび図１ｂに示されるタイプの実施形態において、付属空間１ａ１の横断面は、有利には長方形のように構成され、したがって濾過手段２は、図５に示された、たとえば１つ以上の平面濾過カートリッジで構成され、有利には簡易脱着原理で固定された保護カバーｋによって保護される濾過フィルム２ａは、平面補助フレーム２ｂ１に関連して密閉される。このタイプの保護カバーを使用することの必要性はもちろん存在しない。
【００１７】
これに対して、図２ａおよび図２ｂと、図３ａおよび図３ｂとに示されるタイプの実施形態において、付属空間１ａ１の横断面は、円形に構成され、したがって濾過手段２は、図６に示された、１つ以上のシリンダ状濾過カートリッジで構成され、濾過フィルム２ａは、シリンダ状補助フレーム２ｂ２に関連して密閉される。図７および図８においては、多孔性の付加的な保護層ｓとエンドフランジｐとを備えたこのタイプの構成の有利な部品の全体構成が示される。
【００１８】
有利な実施形態として、濾過手段２に関連して、たとえば補助フレーム２ｂ１および濾過フィルム２ａの前に、または補助フレーム２ｂ２の内側の図２ｂに示された原理に、濾過フィルム２ａを未通過または通過済みの水を、流路３ａを通って第２の空間に該水を除去する前にさらに活性炭または類似のものによって処理する付属濾過手段４が配列される。
【００１９】
本装置は、もちろん、濾過された水を利用するための排水部５、たとえば図１ａおよび図１ｂに示されるタイプの注ぎ口５ａ、または一方で図２ａおよび図２ｂと図３ａおよび図３ｂとに示されるタイプのバルブ５ｂを備える。このタイプの実施形態において、第２の空間１ｂの「通気」は、たとえば、第１および第２の空間を接続するこのタイプの空気ダクトによって、または他方で完全に別個の通気配列によって実行され得る。
【００２０】
本発明が、本実施形態または上記の実施形態に限定されない一方で、基本思想の範囲内で広く変形され得ることは明らかである。したがって、非常に多くの方法、たとえばシリンダ状カートリッジと、横断面が長方形、もしくはその形状が多角形である付属空間とを、またはその逆を組合せることによって、本発明に従う装置の構成を実施することは原則として可能である。さらに、たとえば並列、交互、または適切な方法で互いに隣接して配置された、いくつかのフィルタカートリッジを使用することによって、別の方法で図面に示されたタイプの解決手段を用いることも当然可能である。濾過フィルムとして、この目的に適した、上記のＰＴＭまたはＴｅＭフィルム以外のものを使用することも当然可能である。
【００２１】
パイプ部とバルブ部とは、どのような関連で本装置が用いられるかによって異なる、大抵の異なる方法で実行され得ることはもちろん明らかである。したがって、バルブ部は、機械で動作するバルブによって、もしくは加圧媒体によって、および／または、浄化装置がたとえば、いわゆる遠隔制御原理で制御されるよう望まれる場合は、これらに加えて電気を利用することによって、実行されてもよい。同様に、付属の浄化手段が、シリンダ状の実施形態においてはシリンダの外側に、または平面の実施形態においては補助フレームの内側に配置されてもよい。たとえば平面の構造をその面に適合させることによって前記付属濾過手段を平面フィルタカートリッジの反対側の外面に配置することによって、当該付属濾過手段の交換を著しく容易にすることができるが、汚れた水側に配置された付属濾過手段は浄水側に配置されたものほど長持ちしない。
【００２２】
したがって、図面に示される有利な実施形態は主として直接的な原理を示し、これに加えて本発明に従う装置は、大抵の異なる製造技術および材料を使用することによって、該装置の多くの部品によって製造可能であり、これらの事項は、その都度、達成される各構造の外観および製造コストに、もちろん影響する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１ａおよび図１ｂは、２つの代替的な動作原理による、本発明に従う装置の有利な実施形態を示す。
【図２】
図２ａおよび図２ｂは、第１の空間が満たされた浄水工程の初期、一方で第２の空間が満たされた最終状態における、図１に関連した代替的な実施形態をさらに示す。
【図３】
図３ａおよび図３ｂは、特に図２に関連した代替的な解決手段の対応図をさらに示す。
【図４】
図４ａおよび図４ｂは、浄水装置に利用される典型的なＰＴＭ／ＴｅＭ濾過フィルムを示す、高度に拡大され、かつ異なる倍率で拡大された写真の正面図および断面斜視図を示す。
【図５】
濾過手段として使用される平面フィルタカートリッジの有利な構造を示す。
【図６】
図５に関連した代替的なシリンダ状フィルタカートリッジの解決手段をさらに示す。
【図７】
展開された、図６に従うフィルタカートリッジの解決手段の一部を示す。
【図８】
フィルタカートリッジの中心から見た場合、および横断面としての、図６に示された全体構成に含まれる端部部品を示す図である。

Claims

浄水装置であって、フレーム（１）を含み、このフレームに関連して、濾過されるべき水のための第１の空間（１ａ）と、濾過された水のための第２の空間（１ｂ）と、濾過手段（２）とが配列され、濾過手段（２）は、フレーム内に存在する第１の空間（１ａ）から第２の空間（１ｂ）に重力で押し流される水を濾過するように配列され、濾過手段の濾過作用は、プラスチックベース材料、たとえばＰＴＭ（パーティクルトラック膜）、ＴｅＭ（トラックエッチ膜）または類似のものから成る薄膜濾過フィルム（２ａ）に本質的に基づき、該濾過フィルムの膜厚は好ましくは７〜２５μｍであり、気孔の寸法は０．０５〜１０μｍであり、濾過手段は、濾過フィルム（２ａ）を支持するための支持部（２ｂ）、たとえば平面もしくはシリンダ状の支持面を有する補助フレーム（２ｂ１，２ｂ２）または類似のものを少なくとも含み、これに関連して、濾過された水を第２の空間（１ｂ）に案内するために流路（３ａ）が配列されてなる浄水装置において、本質的に第１の空間（１ａ）の下に、濾過手段（２）のための付属空間（１ａ１）であって、第１の空間と関連し、かつ該第１の空間よりも本質的に小さい横断面を有する付属空間（１ａ１）が配列され、第１の空間（１ａ）の付属空間（１ａ１）内において濾過手段（２）を汚れた水に囲まれたままにするために、第２の空間（１ｂ）から区切られ、第２の空間（１ｂ）と完全に分離されることを特徴とする浄水装置。
前記濾過フィルム（２ａ）は、好ましくは、不織材料から成る強化層（ｖ）とともにラミネーションまたはこれに相当するものによって強化され、該強化層は、該濾過フィルムの一方または両方の外表面に、たとえば該濾過フィルムを支持する支持面に対して配置された表面に配列されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記濾過フィルムの前記強化層（ｖ）の材料は、プラスチックベース材料、たとえばポリエチレン、ポリプロピレンおよび／または類似のものであって、比重量（ｓｐｅｃｉｆｉｃｗｅｉｇｈｔ）が３０〜３００ｇ／ｍ^２、好ましくは１５０〜２００ｇ／ｍ^２であることを特徴とする請求項２に記載の装置。
前記濾過フィルム（２ａ）に穿孔された気孔の寸法は、０．１〜０．６μｍであり、該濾過フィルムの気孔密度は、好ましくは１．５×１０^９〜５×１０^７孔／ｃｍ^２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装置。
前記濾過手段（２）の上方から前記第１の空間（１ａ）から流れ落ちる水が、前記濾過手段（２）を、本質的に前記濾過手段の下部に配列された流路（３ａ）を介して通過した後、本質的に前記第２の空間（１ｂ）の下部に排出されるように、重力で動作するよう配列されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
前記濾過手段（２）の上方から前記第１の空間（１ａ）から前記濾過手段を通って流れ落ちる水が、本質的に前記濾過手段（２）の上方でサイフォン現象を利用することで、流路（３ａ）によって、たとえばパイプ配列（３ａ１）またはこれに相当するものを通って、本質的に前記第２の空間（１ｂ）の下部に案内されるように、サイフォン現象を利用して重量で動作するよう配列されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
前記付属空間（１ａ１）の横断面は長方形状に形成され、前記濾過手段（２）は１つ以上の平面濾過カートリッジから成り、前記濾過フィルム（２ａ）は平面補助フレーム（２ｂ１）に関連して密閉されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の装置。
前記付属空間（１ａ１）の横断面は円形に構成され、前記濾過手段（２）は１つ以上のシリンダ状濾過カートリッジから成り、前記濾過フィルム（２ａ）はシリンダ状補助フレーム（２ｂ２）に関連して密閉されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の装置。
前記濾過手段（２）に関連して、たとえば前記補助フレーム（２ｂ１）および前記濾過フィルム（２ａ）の前に、または前記補助フレーム（２ｂ２）の内側に、前記濾過フィルム（２ａ）を未通過または通過済みの水を、前記流路（３ａ）を通って前記第２の空間（２ｂ）に該水を除去する前にさらに活性炭または類似のものによって処理する付属濾過手段（４）が配列されることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の装置。
濾過された水を利用するための排水部（５）、たとえば注ぎ口（５ａ）、バルブ（５ｂ）および／または類似のものを備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の装置。