JP2007289888A - 浄水器 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクト化を図りつつ、浄水性能を大幅に向上させ、特に、サイドフロータイプの活性炭と中空糸膜により小型の筐体内で最大浄水流量を得る浄水器を提供すること。
【解決手段】扁平形状を呈した筐体１１の適宜位置に原水入口１４と浄水出口１５を設け、この出入口１４、１５を接続する筐体１１内の流路１７には、活性炭部材４７とフィルタ部材４８とから成る複数のカートリッジ体４１、４２を配設した浄水器において、カートリッジ体４１、４２を扁平形状の筐体に収納可能な形態に構成すると共に、カートリッジ体４１を流路に対して並列に配列して所定の流量を得るようにした浄水器である。
【選択図】 図２

Description

本発明は、水道水などの原水を濾過する浄水器に関し、特に、流量を確保した薄型の浄水器に関する。

この種の浄水器は、不織布と、粒状又は繊維状の活性炭と、中空糸膜、又は平膜、セラミック焼結体などを内部に収納し、水道水などの原水中の残留塩素、細菌・大腸菌等のバクテリア、或は鉄錆、鉛等の微細粒子を効率よく除去して浄水を得るようにしている。

浄水器の通水構造には、活性炭側に水を流してこの活性炭内を流下させ、浄水器本体の下部から折り返して中空糸内を上昇させ浄水させるようにしたダウンフローと呼ばれる通水構造と、活性炭側の側方から水を通過させ、続いて中空糸に水を濾過させるようにしたサイドフローと呼ばれる通水構造がある。

このような浄水器として、例えば、複数の筒状のカートリッジを並列的に配列してカートリッジ群を設け、このカートリッジ群を上下の２段に接続し、上段のカートリッジ群には濾材である中空糸膜を内蔵し、下段のカートリッジ群には処理剤である活性炭を充填した浄水器がある（例えば、特許文献１参照。）。この浄水器は、並列に設けた複数のカートリッジ群により原水の流路を分流させて大量の浄水を得ようとしたものである。この浄水器は、原水を下から上に流す、アップフロー構造によって浄水するようにしている。
特開平８‐３０９１５８号公報

浄水器は、市場のニーズや生活形態の変化から小型化の要請が高まっているが、一方では用途も広がりつつあり、今までの飲料水用として浄化する目的に加えて洗浄用水として浄化する場合などもある。このため、浄水器は浄水流量や浄化処理能力の性能の向上も望まれており、小型化しつつ性能を向上させることが望まれている。

特許文献１の浄水器は、カートリッジを複数個並列に配列して大量の浄水を得ようとしているが、例えば、粒状活性炭を収納したカートリッジを複数個並列に配列しても、この浄水器は、コネクターから同時にアップフローで通水させて濾過する構造であるため全体的に均一に濾過できず、大きなカートリッジを要して浄水流量を確保しなければならなかった。このタイプの浄水器によると、自ずから大きな浄水カートリッジを必要とし、延いては、大型化する浄水器となって狭いスペースに設置するのは不都合になっていた。

このように浄水器の浄水流量を増加したり浄化処理能力を向上させるために、活性炭や中空糸などのカートリッジの大型化した場合、結果的に浄水器も大型化するため省スペース化を図るのが難しくなっていた。このため、カートリッジの小型化を維持したまま浄水性能を向上させることが可能な浄水器の開発が望まれていた。

本発明は、従来の課題点に鑑みて開発したものであり、その目的とするところは、コンパクト化を図りつつ、浄水性能を大幅に向上させ、特に、サイドフロータイプの活性炭と中空糸膜により小型の筐体内で最大浄水流量を得る浄水器を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、扁平形状を呈した筐体の適宜位置に原水入口と浄水出口を設け、この出入口を接続する筐体内の流路には、活性炭部材とフィルタ部材とから成る複数のカートリッジ体を配設した浄水器において、カートリッジ体を扁平形状の筐体に収納可能な形態に構成すると共に、カートリッジ体を流路に対して並列に配列して所定の流量を得るようにした浄水器である。

請求項２に係る発明は、扁平形状の筐体は、薄い箱形状である浄水器である。

請求項３に係る発明は、活性炭部材とフィルタ部材を別々のカートリッジ体に収納し、活性炭部材を収納したカートリッジ体をフィルタ部材を収納したカートリッジ体への流路に対して並列に配設した浄水器である。

請求項４に係る発明は、活性炭部材とフィルタ部材を同一のカートリッジ体に収納し、このカートリッジ体を流路に対して並列に配設した浄水器である。

請求項５に係る発明は、活性炭部材をサイドフロー構造によってカートリッジ体に収納した浄水器である。

請求項１に係る発明によると、全体のコンパクト化を図ることにより設置スペースを小さくして狭い場所でも設置することができ、水道周りのあらゆる場所に設置可能な浄水器でありながら浄水性能を大幅に向上させて、活性炭と中空糸膜を小型の浄水器本体内に収納していながら最大の浄水流量を得ることができる。

請求項２に係る発明によると、カートリッジ体を効率的に小型の浄水器本体に収納でき、このコンパクト化した浄水器本体を狭い隙間に収納することができる浄水器である。

請求項３に係る発明によると、活性炭部材のカートリッジ体を並列に使用することで浄水の流量低下を防ぎつつ高い浄水性能を発揮することができ、また、原水を低流量で流すことにより活性炭への吸着時間をアップさせて活性炭部材による除去能力を向上させることも可能な浄水器である。更に、活性炭部材やフィルタ部材を消耗の度合いに応じて個別に交換することもでき、無駄が生じることがない。

請求項４に係る発明によると、カートリッジ体を共通化することにより低コストが図られ、大流量の浄水を得ることができる浄水器である。また、活性炭のロングライフ化も図ることができる浄水器である。

請求項５に係る発明によると、原水を広い表面積によって、均一の性能によって濾過することができ、また、通水抵抗を少なくして大流量の浄水が得られる浄水器である。更に、活性炭が目づまりし難く高い浄水性能を長期に亘って維持することができる。

本発明における浄水器の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１、２において、浄水器本体１０は、扁平形状を呈した筐体１１に流路１７を設け、この流路１７に設けた取付ヘッド２０、２１、２２に対して活性炭部材４７とフィルタ部材４８とから成る複数のカートリッジ体４１、４１、４２を着脱自在に配設している。

匡体１１は、容体１２と、この容体１２を被蓋する蓋体１３とから成り、薄い箱形状に設けている。この匡体１１は、ステンレス等の金属、樹脂によって剛性に成形され、本実施形態においては、例えば、プラスチック製の樹脂成形により形成している。筐体１１の外周囲には、容体１２を覆う容体被覆部１６ａと蓋体１３を覆う蓋体被覆部１６ｂとからなる被覆部１６を設け、この被覆部１６は、ステンレス製によって形成し、容体１２と蓋体１３をそれぞれ被覆したときに剛性を持たせると共に清潔な状態を維持するようにして、まな板や食品等の載置面としても利用可能にしている。

図２のように、匡体１１の適宜位置に原水入口１４と浄水出口１５を設けており、本実施形態においては一側に収束させるように設けている。この原水入口１４と浄水出口１５は浄水器本体１０内に取付けた接続ヘッド２６に形成され、原水入口１４、浄水出口１５には、それぞれ原水口１４ａと浄水口１５ａが接続され、この原水口１４ａと浄水口１５ａに対して流路１７が接続されている。原水口１４ａと浄水口１５ａには、図示しない迅速継手と呼ばれる接続構造を有する管継手をそれぞれワンタッチで着脱可能に設けている。

原水入口１４には、フレキシブル管からなる樹脂管１８が接続され、この樹脂管１８は、容体１２の内部形状に沿って一側部側に収納されている。樹脂管１８の他端側は、接続ヘッド２７の分岐流路２７ｃに接続されている。接続ヘッド２７は、チーズ形状に３方向に開口した形状を呈しており、分岐流路２７ｃの他に、入口側流路２７ａ、出口側流路２７ｂを有している。また、後述する接続ヘッド２８は、この接続ヘッド２７と同一形状であり、接続ヘッド２７と同様に入口側流路２８ａ、出口側流路２８ｂ、分岐流路２８ｃを有している。
接続ヘッド２７の入口側流路２７ａと出口側流路２７ｂは、それぞれＯリング２４、２４を介してカートリッジ体４１、４１と接続した取付ヘッド２０、２１の一次側流路２０ａ、一次側流路２１ａに接続されている。

樹脂管１９はフレキシブル管からなり、この樹脂管１９は、容体１２に内部形状に沿って他側部側に収納されている。このように、樹脂管１９、及び前述の樹脂管１８は、略コ字形状に折り曲げて収納することにより流路１７を単純化し、低水圧下においてもカートリッジ体４１、４１、４２による浄水流量を確保できるような流路構造としている。
樹脂管１９の一端側は、接続ヘッド２９の出口側流路２９ｂに接続され、また、他端側は、接続ヘッド２８の分岐流路２８ｃに接続されている。

これらの樹脂管１８、１９は、筐体１１内におけるカートリッジ体４１、４１、４２取付後の空間に沿うように配設することで最大径によって形成することができ、筐体１１内の限られた容積に対して最大浄化効率を発揮させることが可能となり、カートリッジ体４１、４１、４２の装着スペース以外の空間を有効に利用している。

接続ヘッド２９の入口側流路２９ａは、取付ヘッド２０の二次側流路２０ｂに接続されている。また、接続ヘッド２８の入口側流路２８ａ、出口側流路２８ｂは、それぞれＯリング２４を介して取付ヘッド２１の二次側流路２１ｂと、カートリッジ体４２と接続した取付ヘッド２２の一次側流路２２ａに接続されている。
また、取付ヘッド２２の二次側流路２２ｂは、接続ヘッド２６の浄水出口１５に接続されている。

３つの取付ヘッド２０、２１、２２は、同一形状に形成しており、各一次側流路２０ａ、２１ａ、２２ａと二次側流路２０ｂ、２１ｂ、２２ｂとの間には着脱機構３０を設け、この着脱機構３０に対してカートリッジ体４１、４１、４２をそれぞれ着脱自在に取付けている。

図４に示すように、各取付ヘッド２０、２１、２２の開口側には、着脱機構３０として円形状から一部縮径した係止部２０ｃ、２１ｃ、２２ｃをそれぞれ形成しており、一方、各カートリッジ体４１、４１、４２の先端外周にはこの係止部２０ｃ、２１ｃ、２２ｃに係止可能な拡径状の係止片４１ａ、４１ａ、４２ａをそれぞれ形成している。
カートリッジ体４１、４１、４２を取付ヘッド２０、２１、２２に取付ける際には、先ず、図３に示すように、取付ヘッド２０、２１、２２を接続ヘッド２６、２７、２８、２９に対して回転して起伏させ、着脱機構３０に対して各カートリッジ体４１、４１、４２を先端開口側より装入可能にする。

続いて、係止部２０ｃ、２１ｃ、２２ｃに対して係止片４１ａ、４１ａ、４２ａの位置を周方向にずらすようにしながら、カートリッジ体４１、４１、４２を各取付ヘッド２０、２１、２２内に装着されたスプリング２３の弾発力に抗して図４の方向に装入し、次いで、カートリッジ体４１、４１、４２を時計回りに所定量回転させて係止片４１ａ、４１ａ、４２ａを係止部２０ｃ、２１ｃ、２２ｃの奥側に係止させて各カートリッジ体４１、４１、４２を取付ヘッド２０、２１、２２に対して抜け止めした状態で装着する。

一方、各カートリッジ体４１、４１、４２を取外す場合には、それぞれを反時計回りに所定量回転させることにより係止片４１ａ、４１ａ、４２ａと係止部２０ｃ、２１ｃ、２２ｃの係止が外れ、スプリング２３の弾発力によってカートリッジ体４１、４１、４２が抜き出し方向に押圧されて取り外しが可能となる。

カートリッジ体４１、４１、４２の取付け後には、図２に示すように、着脱機構３０のノズル３１内の流路とカートリッジ体４１、４１、４２の入口流路４４が連通し、取付ヘッド２０、２１、２２の一次側流路２０ａ、２１ａ、２２ａとカートリッジ体４１、４１、４２の内部流路が連通する。また、このときノズル３１がカートリッジ体４１、４１、４２の筒部４５内に装入され、このノズル３１の外周面と筒部４５の内周面との間に空隙Ｃが形成される。

カートリッジ体４１、４１、４２を接続すると、取付ヘッド２０、２１、２２の一次側流路２０ａ、２１ａ、２２ａからの流体は、ノズル３１を介して入口流路４４を介して各カートリッジ体４１、４１、４２の内部に入り、内部を矢印のように流れて濾過した後に空隙Ｃが流路となってこの流路を流れて各取付ヘッド２０、２１、２２の二次側流路２０ｂ、２１ｂ、２２ｂから吐出する。

一方、各カートリッジ体４１、４１、４２を取り外した場合には、取付ヘッド２０、２１、２２内に装着された押圧部材３２に取付けられたＯリング３３がスプリング２３の弾発力によって押圧され、このＯリング３３が弁座３４に着座して密着シールする。これにより、ノズル３１内の流路が確実に閉止され、取付ヘッド２０、２１、２２からの漏れが防止される。
また、カートリッジ体４１、４１、４２側においても水が漏れるおそれがあるため、これを防ぐためにカートリッジ体４１、４１、４２の取付ヘッド２０、２１、２２との着脱部分付近に適宜のシール構造を設け、取り外し後に水漏れを防ぐようにするのが望ましい。

図２に示すように、カートリッジ体４１、４１は、筐体１１に収納可能な形態に構成し、上述のように、流路１７に対して並列に配列して所定の流量を得るようにしたものである。
活性炭部材４７とフィルタ部材４８は、別々のカートリッジ体４１、４２に収納しており、カートリッジ体４１に活性炭部材４７、カートリッジ体４２にフィルタ部材４８を収納し、カートリッジ体４１をカートリッジ体４２への流路２８に対して並列に配設している。

活性炭部材４７は、粒状又は繊維状、又はこれらを混合した活性炭であり、浄水能力をより高める場合には粒状活性炭を用いるようにする。
活性炭部材４７をカートリッジ体４１内に収納する際には、サイドフロー構造によって収納するのがよい。

フィルタ部材４８は、中空糸膜、平膜を配列したものであり、中空糸膜、平膜は、例えば、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルホン）、ＰＳ（ポリサルフォン）等から形成され、特に、中空糸膜は０．１〜０．２μｍの孔径サイズを有するもので構成される。更に、フィルタ部材４８は中空糸膜束以外にも、水を濾過して微粒子を除去できるもの、または、殺菌（抗菌）が可能な構造であれば別の材料を用いるようにしてもよいが、フィルタ部材４８として中空糸膜束を用いた場合には、孔径サイズが小さく高い濾過性能を発揮でき、より細かい微粒子まで除去できる。

カートリッジ体４１、４２には、活性炭部材４７、フィルタ部材４８の収納時にこれらが漏れることの無いよう、各部材の外周側を不織布やメッシュ等で覆うようにしてもよい。
また、各カートリッジ体４１、４２は、箱形状の匡体１１に収納可能な小径の円筒形状に設け、収納時において筐体１１の厚さからはみ出ることがないようにしている。

次に、本発明の浄水器の上記実施形態における作用を説明する。
図２において、例えば、原水入口１４側に図示しないφ８ｍｍのチューブを接続し、このチューブより原水を浄水器本体１０内に給水する。このチューブの接続は図示しないチューブジョイントによって行う。樹脂管１８、１９の内径はφ６ｍｍとする。

原水は、接続ヘッド２６の原水入口１４より本体１０内に流入し、樹脂管１８を経由してチーズ形状の接続ヘッド２７に導かれ、この接続ヘッド２７から取付ヘッド２０、２１の一次側流路２０ａ、２１ａを介してカートリッジ体４１、４１に流入する。この水は、各カートリッジ体４１、４１の活性炭部材４７の外周部位からサイドフローによって浸入して浄化されたのちに、カートリッジ体４１の中心側に配設されている多孔膜円筒体４１ｂを経由して、各取付ヘッド２０、２１の流路まで戻る。

取付ヘッド２０に水が戻ると、この水は、取付ヘッド２０の二次側流路２０ｂを介して接続ヘッド２９の入口側流路２９ａから出口側流路２９ｂを通り、更に、樹脂管１９を介して分岐流路２８ｃから接続ヘッド２８内に流入する。
一方、取付ヘッド２１側に戻った水は、接続ヘッド２８の入口側流路２８ａから直接流入する。
このように、各カートリッジ体４１、４１によって浄化された水は、接続ヘッド２８によって合流し、この合流した水は、接続ヘッド２８の出口側流路２８ｂから取付ヘッド２２内に流入する。

取付ヘッド２２内に流入した水は、カートリッジ体４２内に導かれ、フィルタ部材４８の下部より入水し、このフィルタ部材４８を通過して微粒子成分が除去された浄水となった後に取付ヘッド２２内の流路まで戻り、この取付ヘッド２２の二次側流路２２ｂから接続ヘッド２６の浄水出口１５に流れ込み、この浄水出口１５より外部に吐出される。

浄水器本体１０は、カートリッジ体４１、４２を扁平形状の筐体１１に収納可能な形態に構成しているので全体をコンパクトに形成でき、上記のように、カートリッジ体４１、４１を流路１７に対して並列に配列しているので、原水入口１４から流れ込んだ水は、チーズ形状の接続ヘッド２７によって分流され、流路１７に対して並列に配列された構成されたカートリッジ体４１、４１の活性炭部材４７、４７によって浄化されることにより、各活性炭部材４７、４７の負担を少なくして水道水に含まれる残留塩素を効果的に除去することができる。

この図２に記載の実施形態における、流路１７とカートリッジ体４１、４１、４２の配設状態を図６（ａ）に示す。この実施形態は、請求項３に係る第１の実施形態であり、活性炭部材４７を収容したカートリッジ体４１、４１を、原水入口１４と浄水出口１５とを接続する流路１７に直列に配設されたカートリッジ体４２への流路２８に対して、並列に配設したものである。

このときの流量は、水がカートリッジ体４１、４１を通過する時には、二次側である接続ヘッド２８側の流量は大となり、この２つのカートリッジ体４１、４１から流出される水が合算して流量が更に大きくなる。更に、この水がカートリッジ体４２内を通過するときには、フィルタ部材４８の通水抵抗が中程度であるため、最終的な接続ヘッド２６側の浄水出口１５側における浄水は、中程度の流量として維持できる。
すなわち、浄水流量は、フィルタ部材４８を収納したカートリッジ体４２により設定されることから、カートリッジ体４２の流量により、活性炭部材４７を収納したカートリッジ体４１の濾過能力を設定することができる。

以上のように、各カートリッジ４１、４１によって濾過され、合流した後にカートリッジ体４２によって濾過することで浄水流量を抑制させることができ、小径のカートリッジ体であっても従来に比較して著しくカートリッジ体４２の濾過性能を向上させることができ、主に飲料用に適した浄水器を得ることができる。
なお、カートリッジ体の配設する位置としては、図２のように活性炭部材４７を収納したカートリッジ体４１の流路の後にフィルタ部材４８を収納したカートリッジ体４２を取付けるのがよく、この場合、効果的に原水を濾過することができる。また、濾過流量を多く確保したい場合には、カートリッジ体４２を並列に複数配置し、フィルタ部材の断面積を大きくしてもよい。

なお、カートリッジ体４１、４２には、上記のように通水する際にそれぞれ流量抵抗が発生しているが、並列配管型の浄水器の場合の流量抵抗は、（カートリッジ体４１の流量抵抗＋カートリッジ体４１の流量抵抗）／２＋カートリッジ体４２の流量抵抗となる。
一方、仮に２個の活性炭部材カートリッジ体４１を直列に配管すると、このときの流量抵抗は、カートリッジ体４１の流量抵抗＋カートリッジ体４１の流量抵抗＋カートリッジ体４２の流量抵抗の合算となる。
これらを比較すると、直列配管型に対して本発明の並列配管型の浄水器の流量抵抗値が小さくなり、直列配管型に比べて浄水流量を増大させることができる。

カートリッジ体４１、４２は、取付ヘッド２０、２１、２２に着脱自在に設けているため交換が容易であり、活性炭部材４７やフィルタ部材４８の消耗の度合いに応じてこれらを交換することで常に高い浄化性能を維持することができ、また、交換取付け時においては、取付側を確実にシールすることができるため漏れを生じることも無い。

次に、本発明における浄水器として、請求項４に係る第２の実施形態を図６（ｂ）示す。この実施形態は、活性炭部材５３とフィルタ部材５４をそれぞれ同一のカートリッジ体５１、５２内に収納し、このカートリッジ体５１、５２を流路５５に対して並列に配設したものである。
活性炭部材５３とフィルタ部材５４の構成割合は同一か、又は異なるものとしてもよいが、図６（ｂ）の具体的な構成である図５の場合、各カートリッジ体５１、５２のように異なる構成割合によって収納している。

カートリッジ体５１の中には、活性炭部材５３とフィルタ部材５４、また、カートリッジ体５２の中には、活性炭部材５３とフィルタ部材５４を収納したものであり、このカートリッジ体５１、５２を流路５５に対して並列に配設して流路５５の一部を構成している。

図６（ｂ）のように、カートリッジ体５１を同一形状に構成した場合に、この図６（ｂ）と図６（ａ）の構造を比較すると、製造コストの点では、図６（ａ）はカートリッジ体４１、４２を個別に設けているためコスト高となるのに対して、図６（ｂ）は同一構造のカートリッジ体５１によって浄水器本体を構成することにより、カートリッジ体の共通化を図って低コスト化できる。

フィルタ部材の浄化能力を比較すると、図６（ａ）が使用時間によって流量が緩やかに低下するのに比べて、図６（ｂ）は使用時間による流量の低下が比較的激しくなる。しかし、フィルタ部材５４を並列に配していることによって大流量化が可能になる。

活性炭部材の能力の点では、図６（ｂ）は、高流量化させることによってロングライフ化が可能になり、一方、図６（ａ）は、低流量化させることによって吸着時間を長くして活性炭部材５３による除去能力をアップすることができる。

図６（ｂ）のように、同じカートリッジ体５１、５１を２個並列に接続した場合、各カートリッジ体の抵抗は約１／２となることから、高流量化を図ることができ、主に食器等の洗浄用や、流量を多く必要とする給湯器用に適した浄水器を得ることができる。
ここで、図６（ａ）のカートリッジ体４１、４１は同一構造であり、且つ流路１７や樹脂管１９に対して均等に配置されており、また、図６（ｂ）のカートリッジ体５１、５１は同一構造であり、且つ流路５５や浄水出口１５に対して均等に配置されている。従って、原水は各カートリッジ体に均等に流れるので、偏流等によって濾過部位が偏る、いわゆるチャネリング現象が生ずることは無い。

なお、図６（ｂ）における浄水流量は、各カートリッジ体５１、５１を経た浄水が合流する、合流継手（チーズ状の接続ヘッド）１５ａの吐出口径によって設定することができ、これにより、活性炭による除去能力を調整することができる。また、合流継手１５ａを用いることにより、浄水器と下流側の配管との接続も容易となる。
この図６（ｂ）の合流継手１５ａにおける流量抑制量は、図６（ａ）のカートリッジ体４２における流量抑制量よりも小さいことから、図６（ｂ）の実施形態は図６（ａ）の実施形態よりも、高流量を得ることができる。

図５において、流路５５は、チーズ状の接続ヘッド５５ａによって分流されており、この接続ヘッド５５ａによって分流された流路５５は、各管路５６、５７に繋がっている。各管路５６、５７は、カートリッジ体５１、５２の原水入口５８、５９に接続されており、この原水入口５８、５９から各カートリッジ体５１、５２内に原水が流入する。このように、カートリッジ体５１、５２は、流路５５に対して並列に接続されている。

また、各カートリッジ体５１、５２には浄水出口６０、６１が設けられており、この浄水出口６０、６１は各管路６２、６３に繋がっている。管路６２、６３はチーズ状の接続ヘッド６４によって合流されており、この接続ヘッド６４から吐出できるようにしている。

この浄水器は、一方のカートリッジ体５１は、フィルタ部材５４を中央部に配設し、この周りを囲むように活性炭部材５３を配設して収納し、本体内に水を流したときに活性炭部材５３内を流下したのちに、フィルタ部材５４内を上昇させて濾過させるようなダウンフロー構造としている。また、他方のカートリッジ体５２は、活性炭部材５３の側方から水を通過させたのちに、フィルタ部材５４の側方から通過させて濾過させるようなサイドフロー構造としている。このように、本発明における浄水器は、ダウンフロー構造とサイドフロー構造のカートリッジ体を組み合わせることもでき、目的や用途などに応じて適宜の濾過構造を適用することができる。

浄水器本体５０に対して、図６のように原水入口５５より大きい給水量の原水が流入すると、この原水は接続ヘッド５６によってカートリッジ体５１と５２の側に分流され、これにより各カートリッジ体５１、５２に流入する原水は約半分の中程度の給水量となる。
カートリッジ体５１に原水が流入すると、この原水は、ダウンフロー構造によって通水抵抗が大きくなった状態で浄化されるため流出する給水量は小さくなる。
一方、カートリッジ体５２に原水が流入すると、この原水は、サイドフロー構造によって浄化されることにより流出流量を大きくすることができ、流出時の流量を流入時と同程度の中程度の給水量にすることができる。

従って、サイドフロー構造であるカートリッジ体５２とダウンフロー構造であるカートリッジ体５１を組み合わせた図６の浄水器本体５０の場合、中程度の浄水量と小さい浄水量を加算した流量を得ることが可能となる。

浄水器５０は、既存のカートリッジ体５１、５２を組み合わせて構成することもでき、更に、各カートリッジ体５１、５２内の活性炭部材５３、及びフィルタ部材５４の割合を変えて収納し、これらの単独の浄化能力を加算して所定の流量特性を算出でき、流量を調整した浄水器を設けることができ、また、不純物の除去率も調整できる。
このとき、浄水器本体５０のように一方のカートリッジ体を他方のカートリッジ体よりも通水時の抵抗を少なく調節することで、浄化流量の低下の少ない浄水器を設けることも可能となる。

ここで、図２における並列配管型の浄水器本体１０について、流量測定試験及び浄水試験を行った。また、この浄水器本体１０と比較するために、浄水器本体１０と同じカートリッジ体を収納し、このカートリッジ体を直列に接続した直列配管型の浄水器についても同様の試験を行った。並列配管型の浄水器本体１０における流量計及びバルブの取付位置を図７（ａ）に示し、直列配管型の浄水器本体における流量計及びバルブの取付位置を図７（ｂ）に示す。

各試験における共通の設備類の条件としては、以下の通りとした。
１．給水する水は、長野県諏訪市市水を利用し、この水は、特に事前に濾過等を実施していない。
２．水温は１０℃前後とした。
３．配管は内径１０ｍｍ以上になる金属継手類を用いた。
４．継手類は、出来るだけ短く形成した。
５．継手類は、１／２インチ用を用いた。
６．圧力計は０．５級を用い、流量計はデジタル式瞬間流量計を用いた。
７．活性炭槽（活性炭カートリッジ体）には粒状炭を充填した。
８．活性炭の流出防止としてポリオレフィン製の粗目フィルタを用いた。
９．試験槽は内径３０ｍｍ、長さ１５０ｍｍのものを用いた。
１０．活性炭が通水により流動しないように８の粗目フィルタで固定した。
１１．中空糸膜（中空糸カートリッジ体）はポリプロピレン製中空糸を用い、あらかじめ親水化したものを用いた。
１２．中空糸膜は、カートリッジ体に適宜の量を内蔵した。

上記の条件において、本発明の第１の実施形態として図２における並列配管型の浄水器本体１０について、図７（ａ）の設備において、以下の手順により流量を測定した。
１．圧力計Ｐ１を一定にするため、給水をバルブＶ０で調整した後に行う。
２．給水圧として、０．０５、０．１０、０．２０、０．３０ＭＰａの４水準について通水した。
３．２つのカートリッジ体４１、４１、及びカートリッジ体４２の流量を測定するため、バルブＶ１を全閉にした。
４．流量計Ｍ４の数値を上記給水圧における４水準で記録した。
５．２つのカートリッジ体４１、４１、更にカートリッジ体４２を通過した流量を測定するため、バルブＶ１を全閉とした。
６．流量計Ｍ５の数値を上記給水圧の４水準において記録した。

また、上記の条件において、比較例として直列配管型の浄水器についても、図７（ｂ）の設備において、以下の手順によって同様に流量を測定した。
１．圧力計Ｐ１を一定にするため、給水をバルブＶ０で調整した後に行う。
２．給水圧として、０．０５、０．１０、０．２０、０．３０ＭＰａの４水準について通水した。
３．１つめのカートリッジ体４１のみの流量を測定し、流量計Ｍ１の数値を上記給水圧の４水準において記録した。
４．活性炭部材４７を内蔵した１つめ、２つめのカートリッジ体４１、４１の流量を測定し、流量計Ｍ２の数値を上記給水圧の４水準において記録した。
５．活性炭部材４７を収納した２つのカートリッジ体４１、４１、フィルタ部材４８を内蔵したカートリッジ体４２を通過した流量を測定し、流量計Ｍ３の数値を上記給水圧の４水準において記録した。

以上の条件により測定した浄水器の並列配管型及び直列配管型の流量変化の測定結果を図８のグラフに示す。
図８の測定結果より、比較例の直列配管型の浄水器では、濾材の抵抗により順次流量が低下する傾向が見られた。本発明の並列配管型の浄水器では、濾材の抵抗が直列配管に比べて低く、この結果、流量を確保することができた。

続いて、本発明の第２の実施形態として、図５のように異なるカートリッジ体を流路に対して並列に配設し、このカートリッジ体をそれぞれダウンフロー構造、サイドフロー構造とし、このカートリッジ体を単独或は並列に配管して流量を測定した。

設備類の条件としては、以下の通りとした。
１．給水する水は、長野県諏訪市市水を利用し、この水は、特に事前に濾過等を実施していない。
２．水温は１０℃前後とした。
３．配管は内径１０ｍｍ以上になる金属継手類を用いた。また、ポリオレフィン製の給水ホースを用いた。
４．継手類は、出来るだけ短く形成した。また、浄水器の接続には特殊接続器を用いた。
５．継手類は、１／２インチ用を用いた。ホースの内径は１３ｍｍとした。
６．圧力計は０．５級を用い、流量計はデジタル式瞬間流量計を用いた。
７．図中、大型のカートリッジ体５２はサイドフロー式にて粒状炭を２９０ｇ充填し、この中央側に中空糸膜を内蔵した。
８．活性炭の流出防止としてポリオレフィン製の粗目フィルタを用いた。
９．カートリッジ体５２に内蔵するフィルタ部材５４は、親水化処理ポリプロピレンモジュールを用いた。
１０．カートリッジ体５１はダウンフロー構造にて粒状炭を１９０ｇ充填し、この中央側に中空糸膜を内蔵した。
１１．中空糸膜はポリプロピレン製中空糸を用い、あらかじめ親水化したものを用いた。

上記の条件において、図５のダウンフロー構造、サイドフロー構造のカートリッジ体５１、５２について、各単独配管型によって配管し、以下の手順により流量を測定した。
１．圧力計を一定にするため、給水を流路５５に接続したバルブ（図示せず）で調整した後に行う。
２．給水圧として、０．０５、０．１０、０．２０、０．３０ＭＰａの４水準について通水した。
３．流量は、浄水出口６０、６１に接続された流量計（図示せず）の数値を、上記給水圧の４水準において記録した。

また、上記の条件において、図５の並列配管型の浄水器５０について、以下の手順により流量を測定した。
１．圧力計Ｐ１を一定にするため、給水を流路５５に接続したバルブ（図示せず）で調整した後に行う。
２．給水圧として、０．０５、０．１０、０．２０、０．３０ＭＰａの４水準について通水した。
３．カートリッジ体の給水及び浄水配管をチーズ状の接続ヘッド５５ａ、６４で接続した。
４．流量は、接続ヘッド６４の吐出部に接続された流量計（図示せず）の数値を上記給水圧の４水準において記録した。

以上の条件により測定した測定結果を図９のグラフに示す。
図９の結果より、並列配管型の浄水器では、単独の浄水器の場合よりも流量が増加する傾向が見られた。なお、並列配管型の流量が、各カートリッジ単体の流量の総和を下回っているのは、接続ヘッド（合流継手）６４の吐出口径により絞られたからである。この接続ヘッドの流量抑制作用により、高流量を得つつ、各カートリッジの濾過能力を調整することができる。

続いて、図６（ｂ）における並列配管型の浄水器本体について、遊離残留塩素濾過能力を測定した。この試験は、活性炭（活性炭カートリッジ）の性能を評価するために行うものである。
設備類の条件としては、以下の通りとした。
１．給水する水は、長野県諏訪市市水を利用し、この水は、事前に試験で使用する同質の中空糸膜で微粒子成分を濾過し、同質の活性炭にて残留塩素成分を除去した水をつくり、次亜塩素酸にて遊離残留塩素濃度を２ｍｇ／Ｌに調整した。
２．水温は２０℃前後とした。
３．配管は内径１０ｍｍ以上になる金属継手類を用いた。
４．継手類は、出来るだけ短く形成した。
５．継手類は、１／２インチ用を用いた。
６．圧力計は０．５級を用い、流量計はデジタル式瞬間流量計、デジタル式流量積算計を用いた。
７．活性炭槽には粒状炭を充填した。
８．活性炭の流出防止としてポリオレフィン製の粗目フィルタを用いた。
９．試験槽は内径３０ｍｍ、長さ１５０ｍｍのものを用いた。
１０．活性炭が通水により流動しないように８の粗目フィルタで固定した。
１１．中空糸膜（中空糸カートリッジ体）はポリプロピレン製中空糸を用い、あらかじめ親水化したものを用いた。
１２．中空糸膜はカートリッジ体内に適宜の量を内蔵した。

上記の条件において、並列配管型の浄水器本体５０について、図１０（ａ）の設備において、以下の手順により遊離残留塩素濾過能力を測定した。
１．圧力計Ｐ１及び給水バルブＶ０を調整して給水する。
２．遊離残留塩素水の流量として、２．０、３．０、４．０Ｌ／分での３水準について通水試験を行った。
３．遊離残留塩素水の総通水量が積算流量計で５００、１０００、１５００、２０００、２５００、３０００Ｌにおける瞬間流量を測定した。
４．３における各流量での直列型、並列型配管での圧力計Ｐ１の数値を記録した。

また、上記の条件において、直列配管型の浄水器についても、図１０（ｂ）の設備において、同様に流量を測定した。以上における遊離残留塩素濾過能力の測定結果を図１１のグラフに示す。
図１１の測定結果より、圧力計Ｐ１の測定数値から、直列配管型と並列配管型では、直列配管の方が圧力値が高い。
並列配管型では、圧力値Ｐ１の値は低いものの、実使用（０．１ＭＰａ）においては、流量４．０Ｌ／分程度まで可能であった。
この試験において、活性炭の封入量を直列型、並列型配管共に同じにし、流量を低流量に設定したため、両型における条件による差異は少なくなっている。

これらの浄水器の品質表示を行う場合、直列配管型は、流量２Ｌ／分、濾過能力２６００Ｌ、並列配管型は、流量４Ｌ／分、濾過能力２６５０Ｌと表記することができ、流量の多い並列配管の方が有利となる。

次に、本発明における浄水器の濁り濾過能力を測定した。この試験は中空糸膜（中空糸カートリッジ）の性能を評価するために行うものであり、濁り物質を混入する試験である。このため、直列配管において中空糸膜を分けるのは意味をなさず、中空糸膜を活性炭の二次側にまとめて配設するようにした。

設備類の条件としては、以下の通りとした。
１．給水する水は、長野県諏訪市市水を利用し、この水は、事前に試験で使用する同質の中空糸膜で微粒子成分を濾過し、カオリンにて濁りを２度に調整する。
２．水温は２０℃前後とした。
３．配管は内径１０ｍｍ以上になる金属継手類を用いた。
４．継手類は、出来るだけ短く形成した。
５．継手類は、１／２インチ用を用いた。
６．圧力計は０．５級を用い、流量計はデジタル式瞬間流量計、デジタル式流量積算計を用いた。
７．活性炭槽には粒状炭を充填した。
８．活性炭の流出防止としてポリオレフィン製の粗目フィルタを用いた。
９．試験槽は内径３０ｍｍ、長さ１５０ｍｍのものを用いた。
１０．活性炭が通水により流動しないように８の粗目フィルタで固定した。
１１．中空糸膜はポリプロピレン製中空糸を用い、あらかじめ親水化したものを用いた。
１２．中空糸膜はカートリッジ体に適宜の量を内蔵した。並列の場合は、中空糸膜の本数を同じにし、この長さを半分にした。

上記の条件において、並列配管型の浄水器について、図１０（ａ）の設備において、以下の手順により濁り濾過能力を測定した。
１．圧力計Ｐ１及び給水バルブＶ０を調整して給水する。
２．カオリン濁り流量として０．１ＭＰａの圧力下にて通水試験を行った。
３．総通水量が積算流量計で５００、１０００、１５００、２０００Ｌにおける瞬間流量を測定した。
また、上記の条件において、直列配管型の浄水器についても、図１０（ｂ）の設備において、同様の手順によって流量を測定した。
以上の条件により測定した並列配管型の浄水器、及び直列配管の浄水器について、濁り濾過能力の測定結果を図１２のグラフに示す。

図１２の測定結果より、直列配管型と並列配管型では、同じ圧力下で２倍の浄水流量の差異が生じる。
使用した中空糸膜の膜面積は両方で同じであるので、濁り濾過能力の終点（総濾過水量）は約２５００Ｌでほぼ同じとなる。
直列配管型においては、初期の通水流量は２Ｌ／分であり、この初期の濁り濾過の低下率は少なく思われるが、濁り濾過能力の終点までこの低下率は緩やかに下降し、利用開始から利用を終えるまでほぼ一定の能力で濁り濾過能力を有している。

一方、並列配管型においては、初期の通水流量が４Ｌ／分であり、初期の濁り濾過の低下率が高い。濁り濾過の低下率は急激に下がっている。
高流量の濁り濾過能力が得られる点においては、並列配管においてよりメリットがあり、また、活性炭槽による捕捉及び流量の低下も考えられるため、並列の方がより有利となる。

以上のように、図８における直列配管及び並列配管での流量変化の試験結果、図１１における遊離残留塩素濾過能力試験結果、図１２における濁り濾過能力試験結果の何れの場合においても、並列配管型の浄水器が流量特性や濾過能力の点で直列配管型の浄水器よりも優れているという試験結果が得られ、これにより、本発明の浄水器がコンパクト化を図りつつも最も効果的に浄水性能を向上させることができることが証明された。

ここで、トリハロメタン（ＴＨＭ）について、浄水器に流す流量と除去能力との関係について述べる。
一般的に浄水器において除去しずらいと言われている、トリハロメタンを除去する場合、水の流速（体積速度）とトリハロメタンの除去率とは親密な関係があり、流速が遅い（体積速度が小さい）ほど吸着して除去することが可能になり、一方、流速が早い（体積速度が大きい）ほど除去しずらい傾向を有している。
従って、活性炭（活性炭層）を通過する流量が低下するにつれて除去率をアップさせることができることから、図６（ａ）に示す第１の実施形態が最適であり、図６（ｂ）に示す第２の実施形態においても、合流継手の口径設定により、所定の総トリハロメタン除去率を確保した浄水器を得ることができる。

本発明におけるカートリッジ体は、流路に対して３個以上の複数個により並列に配設してもよい。また、その性能を維持するために、例えば、およそ６箇月ごとの早めの交換期間によって交換するのが望ましい。交換時には、前述のとおり各カートリッジ体を単独で交換することが可能であるが、交換時に全てのカートリッジ体を一括して交換してもよく、この場合、交換時期が揃うことになるため次の交換時期が分かりやすくなるというメリットがある。

本発明の浄水器は、上述した以外にも、カートリッジ体の形状・取付構造や取付数、及び取付ヘッドの形状や構造を適宜変更したり、扁平匡体の材質及び形状などを自由に変更することができる。また、浄水器の設置箇所や接続方式を任意に設定して、例えば、流し台等の狭いスペースにも設置でき、しかも、あらゆるタイプの流し台周りに対応して取付けることができる。

本発明の浄水器の実施形態を示す斜視図である。 本発明の浄水器の実施形態を示す断面図である。 カートリッジ体の装着を示した斜視図である。 カートリッジ体の装着時における要部を示した斜視図である。 本発明の浄水器の他の実施形態を示した概略図である。 カートリッジ体の接続構造を示した概略図である。（ａ）は活性炭部材とフィルタ部材を別々に収納した状態を示した概略図である。（ｂ）は活性炭部材とフィルタ部材を一体的に収納した状態を示した概略図である。 流量測定試験時における流量計の取付け状態を示した概略説明図である。 浄水器の直列配管及び並列配管における流量変化の測定結果を表わしたグラフである。 通水形態の異なる浄水器の流量の測定結果を比較したグラフである。 流量測定試験時において異なる流量計の取付け状態を示した概略説明図である。 遊離残留塩素濾過能力の測定結果を表わしたグラフである。 濁り濾過能力の測定結果を表わしたグラフである。

符号の説明

１０ 浄水器本体
１１ 筐体
１４ 原水入口
１５ 浄水出口
１７ 流路
４１、４２ カートリッジ体
４７ 活性炭部材
４８ フィルタ部材

Claims (5)

1. 扁平形状を呈した筐体の適宜位置に原水入口と浄水出口を設け、この出入口を接続する筐体内の流路には、活性炭部材とフィルタ部材とから成る複数のカートリッジ体を配設した浄水器において、前記カートリッジ体を前記扁平形状の筐体に収納可能な形態に構成すると共に、前記カートリッジ体を前記流路に対して並列に配列して所定の流量を得るようにしたことを特徴とする浄水器。
2. 前記扁平形状の筐体は、薄い箱形状である請求項１記載の浄水器。
3. 前記活性炭部材とフィルタ部材を別々のカートリッジ体に収納し、前記活性炭部材を収納したカートリッジ体を前記フィルタ部材を収納したカートリッジ体への流路に対して並列に配設した請求項１又は２記載の浄水器。
4. 前記活性炭部材とフィルタ部材を同一のカートリッジ体に収納し、このカートリッジ体を前記流路に対して並列に配設した請求項１又は２記載の浄水器。
5. 前記活性炭部材をサイドフロー構造によって前記カートリッジ体に収納した請求項１乃至４の何れか１項に記載の浄水器。
   
   
   

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