JP2017202476A - フィルタ、浄水器、及び浄水システム - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタ内の中空糸膜を十分に洗浄する。
【解決手段】フィルタ１は、筒状容器１４内に配置された中空糸膜モジュール３と、筒状容器１４内に格納された、比重の異なる２種類以上の粒状物１６とを備えている。粒状物１６のうち、少なくとも比重の小さい方の軽粒子１７の径が、筒状容器１４の内壁の一部の凸状部と中空糸膜モジュール３との距離が最大となる箇所の距離に対して、１．１倍以上、２倍以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は、水を浄化するフィルタ、当該フィルタを備えた浄水器、及び当該浄水器を備えた浄水システムに関する。

近年、システムキッチンの省スペース化や引出型キッチンの普及に伴い、浄水装置をシンクの下に配置した、いわゆるアンダーシンク型の浄水システムが広く用いられている。このような浄水システムとして、特許文献１及び２に記載された浄水システムが知られている。浄水システムにおいては、フィルタ交換の煩雑さを回避するために、フィルタの高寿命化が特に求められている。特許文献１及び２の浄水システムでは、フィルタを取りつけた状態で洗浄可能にすることで、フィルタ交換の煩雑さを回避しつつ、フィルタの高寿命化を図っている。

特許文献１の浄水システムでは、水をフィルタにより浄化して浄水を吐水させる状態と、フィルタ内に湯を逆流させてフィルタを洗浄する逆洗状態とを、ユーザが切換えレバーを操作することにより切り替えられるように構成されている。

特許文献２の浄水システムは、専用水栓と一般水栓とを設け、専用水栓の開栓により浄水器で浄化された浄水を専用水栓から出水し、一般水栓の開栓によりフィルタを洗浄した洗浄水を一般水栓から出水することで、ユーザが特に意識することなくフィルタの洗浄を行うように構成されている。そして、特許文献２の浄水システムでは、一般水栓の開栓時に、フィルタ内に流入する水の流れや、この水流により流動するフィルタ内の粒状物により、フィルタ内の中空糸膜を揺動することで、中空糸膜に付着した濁質を洗い流すようになっている。

特開平１０−９４１１号公報（１９９８年１月１３日公開） 再公表特許ＷＯ２０１３／０８９２４６（２０１３年６月２０日公開）

しかしながら、特許文献１の浄水システムでは、フィルタを洗浄するための原水が浄水流路を通水するため、浄水器や浄水流路に原水に含まれる残留塩素、微生物、赤錆等が残留し、それらが浄水に混ざる可能性がある。

また、特許文献２の浄水システムでは、フィルタ内に流入する水の流れにより中空糸膜を洗浄する場合、十分な洗浄効果が得られず、早期に目詰まりが生じてしまう可能性がある。さらに、特許文献２の浄水システムでは、フィルタ内の粒状物により中空糸膜を揺動して洗浄する場合、粒状物の形状、比重等により粒状物の動きが大きく異なるため、流動した粒状物が中空糸膜と容器との間に絡まる虞がある。そのため、粒状物が中空糸膜モジュールの揺動に効果的に寄与せず、所望の洗浄効果が得られない可能性がある。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、フィルタ内の中空糸膜を十分に洗浄することが可能なフィルタを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係るフィルタは、水を浄化するためのフィルタであって、筒状容器と、前記筒状容器の内部に水を流入させる入水口と、前記筒状容器内に配置されており、柱状に束ねられた中空糸膜を有し、前記入水口から前記筒状容器内に流入した水を浄化する中空糸膜モジュールと、前記中空糸膜モジュールで浄化した浄水を排出する浄水出口と、前記中空糸膜モジュールを洗浄した水を排出する洗浄水出口と、前記筒状容器内に格納された、比重の異なる２種類以上の粒状物と、を備え、前記筒状容器の内壁の一部が、他の箇所より内側に凸状に形成されており、前記粒状物のうち、少なくとも比重の小さい方の粒状物の径が、前記凸状に形成された箇所のうち、中空糸膜モジュールとの距離が最大となる箇所の当該距離に対して１．１倍以上、２倍以下である。

上記の構成によれば、粒状物は、筒状容器内に流入した水の流れに乗って、筒状容器内を流動する。このとき、比重の小さいほうの粒状物は、流入した水の流速が遅い場合でも流動し、筒状容器内でより広範囲に広がる。このとき、筒状容器の内壁にさらに凸状に形成された箇所があると、中空糸膜モジュールと当該箇所における内壁との距離が他の箇所より狭くなるため、粒状物が詰まることが懸念される。そして、比重の大きい粒状物よりも比重の小さい粒状物の方が、筒状容器と中空糸膜モジュールとの間に絡まる虞がある。

本発明に係るフィルタによれば、粒状物のうち、少なくとも比重の小さいほうの粒状物の径が、筒状容器の内側の凸状に形成された箇所のうち、中空糸膜モジュールとの距離が最大となる箇所の当該距離に対して、１．１倍以上、２倍以下であるため、比重の小さいほうの粒状物が水の流れに乗って、筒状容器内の全体に広がったとしても、筒状容器と中空糸膜モジュールとの間に絡まることがない。その結果、粒状物が中空糸膜モジュールの揺動に効果的に寄与するため、所望の洗浄効果を得ることができ、フィルタを長寿命化することができる。また、粒状物の中空糸膜への噛み込み及びつまりも防止することもできる。

本発明に係るフィルタは、前記粒状物として、比重１以上、１．５以下の軽粒子と、比重２以上、３以下の重粒子とを含み、前記軽粒子に対する前記重粒子の重量比が、１：３であることが好ましい。

これにより、軽粒子は、水流がない場合には沈殿して中空糸膜モジュールに絡まることを防ぐと共に、流速が遅い場合でも流動し、中空糸膜モジュールを揺動することができる。また、重粒子は、流速が遅い場合には流動しないが、流速が早い場合には水流により好適に流動し、中空糸膜モジュールを揺動することができる。そして、軽粒子に対する重粒子の重量比が上記範囲内であるため、筒状容器内に流入する水の流速が遅い場合と早い場合との両方において、好適に粒状物を流動させることできる。

特に、フィルタを家庭用浄水器として使用する実使用環境下においては、一般的な使用圧力が０．０７ＭＰａ以上、０．３５ＭＰａ以下であるため、このような実使用環境下においても、上記の構成であれば、好適に粒状物を流動させ、中空糸膜モジュールを揺動することができる。

本発明に係るフィルタは、前記粒状物を、前記筒状容器内の空隙の体積１ｃｃあたり、０．０６ｇ以上、０．３ｇ以下含むことが好ましい。

これにより、上述したような実使用環境下においても、粒状物を安定的に流動させ、中空糸膜モジュールを十分に揺動することができる。

本発明に係るフィルタは、筒状容器に流入した水を、前記筒状容器内で旋回させる螺旋流形成部をさらに備えることが好ましい。

これにより、筒状容器の内部に流入する水を螺旋流に変換することができ、当該螺旋流により粒状物をより好適に流動させることができる。

本発明に係るフィルタにおいて、前記螺旋流形成部は、前記筒状容器の側面に設けられた流入孔であり、当該流入孔は、前記筒状容器の径方向に対して傾斜した方向に、前記筒状容器の外側から内側に貫通していることが好ましい。

これにより、筒状容器の内部に流入する水を螺旋流に好適に変換することができ、当該螺旋流により粒状物をより好適に流動させることができる。

本発明に係るフィルタは、前記流入孔の孔径が、２．０ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下であることが好ましい。

これにより、筒状容器内に流入する水を好適な流速とすることができる。例えば、上記の孔径２．０ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下の流入孔から、上述した一般的な使用圧力で水を流入させることによって、流入孔における流速を１００ｃｍ／ｓ以上、６００ｃｍ／ｓ以下とすることができる。これにより、粒状物の流動速度が上がり、中空糸膜の洗浄効果を高めることができる。

本発明に係るフィルタにおいて、前記筒状容器は、底を塞ぐ底蓋を備えており、前記流入孔が、前記底蓋の側面に設けられていることが好ましい。

これにより、筒状容器の底側から螺旋流が生じ、粒状物全体を好適に回転浮上させることができる。

本発明に係る浄水器は、前記いずれかのフィルタを備えている。

これにより、本発明に係るフィルタと同様の効果を奏する。

本発明に係る浄水システムは、第１水栓と、当該第１水栓とは異なる第２水栓と、前記浄水器と、を備え、前記第１水栓が開いたときに、前記浄水器の前記中空糸膜モジュールにおいて浄化した浄水を前記第１水栓から出水し、前記第２水栓が開いたときに、前記浄水器の前記中空糸膜モジュールの前記中空糸膜を洗浄した洗浄水を前記第２水栓から出水する。

これにより、本発明に係るフィルタと同様の効果を奏する。

本発明に係るフィルタによれば、粒状物が中空糸膜モジュールと筒状容器との間に絡まらず、粒状物を安定的に流動させて中空糸膜モジュールを揺動することができるので、中空糸膜に付着した濁質を効果的にふるい落とすことが可能である。

本発明の一実施形態に係るフィルタの断面図である。 本発明の一実施形態に係るフィルタの上面図である。 本発明の一実施形態に係るフィルタの他の断面図である。 本発明の一実施形態に係るフィルタのさらに他の断面図である。 本発明の一実施形態に係るフィルタが備える底蓋の断面図である。 図５に示す底蓋の上面図である。 本発明の他の実施形態に係るフィルタの側面図である。 本発明の一実施形態に係るフィルタを有する浄水システムの概略図である。 本発明の一実施形態に係るフィルタを有する浄水器を示す斜視図である。 実施例及び比較例のフィルタを用いた実験結果を示すグラフである。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るフィルタの断面図である。図２は、本発明の一実施形態に係るフィルタの上面図である。図１に示すフィルタ１は、図２に示すフィルタ１のＶＩ−ＶＩ断面図であり、フィルタ１の洗浄時における、フィルタ１を洗浄した水の排出を示している。また、図３は、図２に示すフィルタ１のＩＶ−ＩＶ断面図であり、フィルタ１による水の浄化時及びフィルタ１の洗浄時における、フィルタ１への水の流入を示している。さらに、図４は、図２に示すフィルタ１のＶ−Ｖ断面図であり、フィルタ１による水の浄化時における、フィルタ１により浄化された浄水の流出を示している。

〔フィルタ１〕
図１〜４に示すように、フィルタ１は、筒状容器１４と、筒状容器１４の内部に設けられた中空糸膜モジュール３とを備えている。また、フィルタ１は、筒状容器１４の上部に、入水口管（入水口）８、浄水出口管（浄水出口）１０、及び、洗浄水出口管（洗浄水出口）１１を備えている。そして、筒状容器１４内には、軽粒子１７及び重粒子１８を含む粒状物１６が格納されている。フィルタ１は、後述するように、図９に示すヘッダ９２に取り付けて浄水器８１を構成する。

（筒状容器１４）
フィルタ１において、筒状容器１４は、容器本体４及び容器キャップ５備える外側容器２内に設けられている。容器本体４は、一端が開放され、他端が閉鎖された円筒状であり、容器本体４の開放端には、容器キャップ５が取り付けられている。容器キャップ５は、容器本体４に対して取り外し可能なように螺合式（図示せず）で構成されている。また、容器キャップ５の一端は、ヘッダ９２に嵌め込み可能なように突出しており、Ｏリング６を介してヘッダ９２に対してフィルタ１を液密に固定できるように構成されている。

筒状容器１４は、容器キャップ５を容器本体４から取り外すことによって、外側容器２から取り出せるようになっている。筒状容器１４は、中空糸膜モジュール３の外周を囲むように配置され、その一端に容器キャップ５内に取り付け可能なキャップ７を備えており、他端に筒状容器１４の底を塞ぐ底蓋１９が設けられている。キャップ７の中央には、上下方向に伸びる入水口管８が設けられている。

また、筒状容器１４は、その内部に中空糸膜モジュール３を好適に固定するために、その内壁の一部が、他の箇所より内側に凸状に形成された凸状部２１を備えている。

（入水口管８）
入水口管８は、フィルタ１をヘッダ９２に取り付けた時に、ヘッダ９２内の水排出口（図示せず）と連結される。入水口管８は、図８に示すバルブ８６からヘッダ９２を介して送られた水を、フィルタ１内に流入させる。

（浄水出口管１０）
浄水出口管１０は、入水口管８よりもキャップ７の周方向外側に上下方向に伸びるように設けられており、中空糸膜モジュール３により浄化された浄水をフィルタ１外に排出する。浄水出口管１０は、浄水出口管１０から排出される浄水を、図８に示す専用水栓（第１水栓）８３に送るように、ヘッダ９２の水流入口（図示せず）に連結される。

（洗浄水出口管１１）
洗浄水出口管１１は、入水口管８と浄水出口管１０との間に上下方向に伸びるように設けられており、中空糸膜モジュール３を洗浄した水をフィルタ１外に排出する。洗浄水出口管１１は、洗浄水出口管１１から排出される洗浄水を、図８に示す一般水栓（第２水栓）８２に送るように、ヘッダ９２の水流入口（図示せず）に連結される。

（中空糸膜モジュール３）
中空糸膜モジュール３は、筒状容器１４内に取り出し可能に設けられており、柱状に束ねられた多数本の中空糸膜１２を備えている。入水口管８からフィルタ１内に流入した水は、中空糸膜モジュール３の中空糸膜１２を通過することで浄化される。

（中空糸膜１２）
中空糸膜１２の各々は、Ｕ字状に曲げられてその両端がポッティング材１３により保持されている。そして、多数の中空糸膜１２をＵ字状に曲げてその端部をポッティング材１３に固定することによって、多数の中空糸膜１２が柱状体を構成している。また、中空糸膜１２の端部は開口しており、中空糸膜１２で浄化された水をポッティング材１３よりも一端側にある空間１５に向けて流せるように構成されている。この空間１５は、浄水出口管１０と連結されており、浄化された水は、空間１５を通過して浄水出口管１０に流れる。

中空糸膜１２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使用することが好ましい。これらの材料の中でも、特に、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、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系中空糸膜を使用することが好ましい。これらの材料の中でも、膜の強伸度、耐屈曲性、洗浄性又は流量及び濁りろ過性能を考慮すると、ポリエチレン系中空糸膜を使用することが好ましい。

（底蓋１９）
底蓋１９は、図５及び６に記載されているように、円盤形状の底面２２と、底面２２の周囲に沿って形成された壁２３とを備えている。図５は、本発明の一実施形態に係るフィルタが備える底蓋の断面図であり、図６は、図５に示す底蓋の上面図である。底蓋１９の壁２３には、筒状容器１４内に水を流入させるための孔（流入孔）２４が形成されており、入水口管８から流入した水を筒状容器１４内に流入させるようになっている。

（水の流れ）
＜フィルタ１に流入する水の流れ＞
ヘッダ９２を介してバルブ８６からフィルタ１に流れてきた水は、図３に示す矢印Ａのように、入水口管８を通じて外側容器２の内部に流れ込む。また、キャップ７は、入水口管８の下部に受け部９を有しており、受け部９は、入水口管８から流れてきた水を受けて、図３に示す矢印Ｂに示すように、外側容器２の周方向に水を流すようになっている。外側容器２の周方向に流れた水は、図３に示す矢印Ｃに示すように、容器本体４と筒状容器１４とのすき間２０に流れ込み、図３に示す矢印Ｄに示すように、すき間２０を通過し、図３に示す矢印Ｅに示すように、筒状容器１４の他端に設けられた底蓋１９から筒状容器１４内に流入する。

＜フィルタ１により浄化する水の流れ＞
フィルタ１により水を浄化する場合、底蓋１９から筒状容器１４内に流入した水は、図４に示す矢印Ｆに示すように、中空糸膜モジュール３に向かって流れ、図４に示す矢印Ｇに示すように中空糸膜１２内を通過して浄化される。そして、中空糸膜１２により浄化された浄水は、図４に示す矢印Ｈに示すように、浄水出口管１０からフィルタ１外に送られる。

＜フィルタ１を洗浄する水の流れ＞
中空糸膜１２を洗浄するとき、底蓋１９の孔２４から筒状容器１４内に流入した水は、図１に示す矢印Ｉに示すように、筒状容器１４と中空糸膜モジュール３との間を通過して、図１に示す矢印Ｊに示すように、洗浄水出口管１１に向かって流れながら、後述する粒状物１６を筒状容器１４内で流動させる。そして、流動した粒状物１６が中空糸膜モジュール３に接触することで、中空糸膜１２を揺動し、中空糸膜１２に付着した濁質をふるい落とす。ふるい落とされた濁質は、洗浄水出口管１１に向かう水と共に洗浄水出口管１１からフィルタ１外に排出される。

なお、バルブ８６からフィルタ１に水が送られるシステム、フィルタ１から浄水が排出されるシステム、及びフィルタ１から洗浄水が排出されるシステムについては後述する。

このように、フィルタ１では、中空糸膜１２により浄化された水と、中空糸膜１２を洗浄する水との流路が異なっており、中空糸膜１２を洗浄した水が中空糸膜１２を通過することがない。また、フィルタ１では、原水が浄水の流路を通過することもない。したがって、中空糸膜１２を洗浄した水や原水に含まれる不純物により浄水が汚染されることがない。

（粒状物１６）
底蓋１９内には、比重の異なる２種類の粒状物１６が格納されている。粒状物１６は、孔２４から筒状容器１４内に流入した水の流れに乗って流動し、中空糸膜モジュール３に接触することで、中空糸膜モジュール３を揺動するようになっている。そして、中空糸膜モジュール３が粒状物１６により揺動されることによって、中空糸膜１２に付着した濁質をふるい落とすことができる。

このように、中空糸膜モジュール３を揺動することで、中空糸膜１２に付着した濁質をふるい落とすため、中空糸膜１２の外層近辺だけでなく、中空糸膜１２の中心部に付着した濁質もふるい落とすことができ、より効果的に中空糸膜１２を洗浄することができる。

また、孔２４から流入する水の流れにより流動する粒状物１６により中空糸膜１２を洗浄するため、流入時に一般的な原水圧があればよく、中空糸膜１２を洗浄するための電源等が不要である。また、中空糸膜１２を洗浄するための薬品や界面活性剤を必要としないため、水の味、環境、及び安全面に影響を及ぼさない。

粒状物１６として、比重の異なる２種類の粒状物が底蓋１９内に格納されているので、孔２４から筒状容器１４内に流入する水の流速が遅い場合には、比重の小さい粒状物が中空糸膜モジュール３に接触し、流速が早い場合には、比重の大きい粒状物も中空糸膜モジュール３に接触するようになっている。これにより、中空糸膜モジュール３をより効果的に揺動でき、中空糸膜１２に付着した濁質をより効果的にふるい落とすことが可能である。

粒状物１６は、比重の小さいほうの粒状物として、軽粒子１７を、比重の大きいほうの粒状物として、重粒子１８を含む。そして、粒状物１６のうち、少なくとも軽粒子１７の径は、筒状容器１４の凸状部２１と中空糸膜モジュール３との距離が最大となる箇所の距離Ｌに対して、１．１倍以上、２倍以下である。ここで、軽粒子１７の径は、軽粒子１７の最大径を意味している。

粒状物１６は、孔２４から筒状容器１４内に流入した水の流れに乗って、底蓋１９から筒状容器１４の上部に向かって巻き上げられる。このとき、より比重の小さい軽粒子１７は、流入した水の流速が遅い場合でも流動し、筒状容器１４内でより広範囲に広がる。このとき、筒状容器１４のように、その内壁にさらに凸状に形成された凸状部２１があると、中空糸膜モジュールと凸状部２１における内壁との距離が他の箇所より狭くなるため、粒状物１６が詰まることが懸念される。そして、重粒子１８よりも軽粒子１７の方が、凸状部２１と中空糸膜モジュール３との間に絡まる虞がある。

しかし、フィルタ１においては、粒状物１６のうち、少なくとも軽粒子１７の径が、筒状容器１４の凸状部２１と中空糸膜モジュールとの距離が最大となる箇所の距離Ｌに対して、１．１倍以上、２倍以下であるため、軽粒子１７が水の流れに乗って、筒状容器１４内の全体に広がったとしても、筒状容器１４の凸状部２１と中空糸膜モジュール３との間に軽粒子１７が詰まることがない。その結果、粒状物１６が中空糸膜モジュール３の揺動により効果的に寄与するため、所望の洗浄効果を得ることができ、フィルタ１を長寿命化することができる。

なお、粒状物１６のうち、少なくとも軽粒子１７の径が、距離Ｌに対して１．１倍以上、２倍以下であればよいが、軽粒子１７及び重粒子１８の両方の径が、距離Ｌに対して１．１倍以上、２倍以下であることがより好ましい。これにより、筒状容器１４の凸状部２１と中空糸膜モジュール３との間への粒状物１６の詰まりをより確実に防ぐことができる。

また、軽粒子１７は、比重が１以上、１．５以下であり、重粒子１８は、比重が２以上、３以下であり、軽粒子１７に対する重粒子１８の重量比が、１：３であることが好ましい。

軽粒子１７の比重が１以上、１．５以下であることによって、水流がない場合には沈殿して中空糸膜モジュール３に絡まることを防ぐと共に、流速が遅い場合でも流動し、中空糸膜モジュール３を揺動することができる。重粒子１８の比重が２以上、３以下であることによって、流速が遅い場合には流動しないが、流速が早い場合には水流により好適に流動し、中空糸膜モジュール３を揺動することができる。そして、筒状容器１４内の軽粒子１７に対する重粒子１８の重量比が、１：３であることにより、孔２４から筒状容器１４内に流入する水の流速が遅い場合と早い場合との両方において、好適に粒状物１６を流動させることできる。

特に、フィルタ１を家庭用浄水器において使用する実使用環境下においては、一般的な使用圧力が０．０７ＭＰａ以上、０．３５ＭＰａ以下である。したがって、軽粒子１７は、比重が１以上、１．５以下であり、重粒子１８は、比重が２以上、３以下であり、軽粒子１７に対する重粒子１８の重量比が、１：３であれば、このような実使用環境下においても、好適に粒状物１６を流動させ、中空糸膜モジュール３を揺動することができる。

また、軽粒子１７と重粒子１８とを、上述した比重及び混合比とすることで、中空糸膜１２の最適な洗浄を実現できるため、カートリッジの形状を変更しても、同等の効果を得ることができる。

なお、軽粒子１７の総量に対する重粒子１８の総量の重量比は、１：３であることが好ましいが、軽粒子１７と重粒子１８との１個当たりの重量比は、特に限定されない。したがって、軽粒子１７と重粒子１８との１個当たりの重量比は、例えば、１：１から１：５であってもよい。

さらに、粒状物１６は、筒状容器１４内の空隙の体積１ｃｃあたり、０．０６ｇ以上、０．３ｇ以下含まれていることが好ましい。粒状物１６が、筒状容器１４内の空隙の体積１ｃｃに対して、０．０６ｇ以上、０．３ｇ以下含まれていることによって、上述したような実使用環境下においても、粒状物１６を安定的に流動させ、中空糸膜モジュール３を十分に揺動することができる。

軽粒子１７は、孔２４から筒状容器１４内に流入する水の流速が遅い場合でも、中空糸膜モジュール３に接触するように流動し、中空糸膜モジュール３を揺動させることができる。このような軽粒子１７として、例えば、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等の樹脂製の粒状物を用いることができる。

重粒子１８は、孔２４から筒状容器１４内に流入する水の流速が遅い場合には、流動せずに沈殿した状態であるが、流速が早い場合には、中空糸膜モジュール３に接触するように流動 すると共に、筒状容器１４の全体に広がりにくいため、筒状容器１４と中空糸膜モジュール３との間に絡まりにくい。このような重粒子１８として、例えば、砕石を用いることができるが、軽粒子１７よりも比重の大きいものであれば特に限定されない。

粒状物１６の形状としては、ハート型、星型、球状、立方体状、直方体状、円筒状、円錐状などが挙げられるが、これらに限定されない。また、中空糸膜１２を傷つけないようにするために、粒状物１６は、尖った形状を有していないことが好ましい。

（孔２４）
図５及び６に示すように、底蓋１９の壁２３には複数の孔２４が設けられており、これらの孔２４は、筒状容器１４の径方向に対して傾斜した方向に貫通していることが好ましい。すなわち、孔２４は、筒状容器１４の径方向に対して、例えば３０度傾斜した方向に伸びている。言い換えると、孔２４は、底蓋１９の外表面に形成された入口から内表面に形成された出口まで伸びており、孔２４の出口は、入口に対して、筒状容器１４の周方向にずれた位置に形成されている。これによって、孔２４から筒状容器１４の内部に流入する水を、筒状容器１４内で旋回する螺旋流に変換することができ、当該螺旋流により粒状物１６をより好適に流動させることができる。したがって、孔２４は、螺旋流形成部と称することもできる。

孔２４の孔径は、２．０ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下が好ましく、２．４ｍｍ以上、２．６ｍｍ以下であることがより好ましい。これにより、筒状容器１４内に流入する水を好適な流速とすることができる。例えば、孔径が２．０ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下の孔２４から、水圧０．０７ＭＰａ以上、０．３５ＭＰａ以下で水を流入させることによって、孔２４における流速を１００ｃｍ／ｓ以上、６００ｃｍ／ｓ以下とすることができる。孔２４における流速を１００ｃｍ／ｓ以上、６００ｃｍ／ｓ以下とすることによって、粒状物１６の流動速度が上がり、中空糸膜１２の洗浄効果を高めることができる。

孔２４は、筒状容器１４の底蓋１９の側面に設けられていることが好ましい。これにより、筒状容器１４の底部側から生じる螺旋流により、粒状物１６全体を好適に回転浮上させることができる。

（孔の他の形態）
筒状容器１４内に水を流入させる孔は、図７に示す孔７２のように、筒状容器１４の側面に設けられていてもよい。図７は、本発明の他の実施形態に係るフィルタの側面図である。

図７に示すように、孔７２は、筒状容器１４の外表面に形成された入口７３から内表面に形成された出口７１まで伸びている。そして、孔７２の出口７１は、入口７３に対して、筒状容器１４の周方向にずれた位置に形成されていることが好ましい。そして、水が筒状容器１４内に流入するときに、複数の孔７２を通過することによって、筒状容器１４内の水の流れを螺旋状にすることができる。そして、螺旋状の水流により粒状物１６を好適に流動させることにより、中空糸膜１２の洗浄効果をより一層高めることができる。

〔浄水システム８０〕
図８は、本発明の一実施形態に係る浄水システムの概略図である。浄水システム８０は、水を浄化するための浄水器８１と、浄水器８１にそれぞれ接続された一般水栓８２及び専用水栓８３を備えている。浄水器８１は、フィルタ１を備えており、一般水栓８２のレバー８４、及び専用水栓８３のレバー８５の状態に応じて、バルブ８６から流れてきた水を一般水栓８２及び専用水栓８３に流すように構成されている。

専用水栓８３は、浄水器８１を介してバルブ８６と接続されている。そして、専用水栓８３のレバー８５を操作することによって、専用水栓８３が開閉するようになっており、専用水栓８３が開いているときに浄水器８１で浄化された浄水が出水するようになっている。なお、上述したように、一般水栓８２は、浄水器８１を介してバルブ８６に接続されているが、バルブ８６から一般水栓８２に流れる水は、浄水器８１で浄化されずに流れるようになっている。

〔浄水器８１〕
図９は、本発明の一実施形態に係る浄水器を示す斜視図である。浄水器８１は、プレフィルタカートリッジ９１と、吸着剤カートリッジ９３と、中空糸膜カートリッジ９４とを備え、バルブ８６がある上流側から専用水栓８３がある下流側に向けて、プレフィルタカートリッジ９１、吸着剤カートリッジ９３、及び中空糸膜カートリッジ９４の順で接続されている。そして、バルブ８６から流れてきた水は、プレフィルタカートリッジ９１、吸着剤カートリッジ９３、及び中空糸膜カートリッジ９４で順次浄化されて専用水栓８３に向けて流れる。

プレフィルタカートリッジ９１は、バルブ８６と接続されているヘッダ９２と、ヘッダ９２に対して着脱可能なフィルタ１とを備えている。また、ヘッダ９２は、プレフィルタカートリッジ９１の下流側にあり、プレフィルタカートリッジ９１に隣接する吸着剤カートリッジ９３、及び一般水栓８２に接続されている。プレフィルタカートリッジ９１で浄化された浄水は、吸着剤カートリッジ９３に流入する。

吸着剤カートリッジ９３は、プレフィルタカートリッジ９１から流れてきた浄水を、吸着剤モジュール（図示せず）を通過させてさらに浄化するように構成されている。吸着剤モジュールは、吸着剤カートリッジ９３内に固定されており、内部に吸着剤を収容している。吸着剤モジュール内に収容されている吸着剤としては、活性炭、イオン交換体等を用いることができる。

活性炭としては、粉末状活性炭、粒状活性炭、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、合成物系粒状活性炭、合成物系繊維状活性炭等が挙げられる。吸着剤として活性炭を用いると、水中の残留塩素やカビ臭、トリハロメタン等の有機化合物を除去することができる。

また、イオン交換体としては、イオン交換繊維、アルミノケイ酸塩系無機イオン交換体等が挙げられる。イオン交換繊維としては、スルホン酸基を交換基とする強酸型、カルボン酸基を交換基とする弱酸型、４級アンモニウム基を交換基とする強塩基型、アミン基を交換基とする弱塩基型等が挙げられる。イオン交換繊維を用いると、反応性が高く、取り扱いやすい。アルミノケイ酸塩系無機イオン交換体としては、合成ゼオライトであるモレキュラーシーブ３Ａ、モレキュラーシーブ４Ａ、モレキュラーシーブ５Ａ、モレキュラーシーブ１３Ｘ、フォージャサイト型ゼオライト、モルデナイト型ゼオライト等が挙げられる。これらの合成ゼオライトは、重金属イオンの吸着能力が高く、特にモレキュラーシーブ５Ａは、溶解性鉛イオンの吸着性に優れている。

吸着剤カートリッジ９３でさらに浄化された浄水は、中空糸膜カートリッジ９４に流入する。中空糸膜カートリッジ９４は、吸着剤モジュールの代わりに中空糸膜モジュールを有している以外は、吸着剤カートリッジ９３と同様に構成されている。中空糸膜カートリッジ９４が有する中空糸膜モジュールは、フィルタ１内に設けられた中空糸膜モジュール３と同様に構成されている。したがって、上流のプレフィルタカートリッジ９１のフィルタ１が有する中空糸膜１２と、下流の中空糸膜カートリッジ９４のフィルタが有する中空糸膜とが、同様の膜孔径であるため、下流の中空糸膜カートリッジ９４のフィルタの目詰まりを大幅に抑制することができる。

〔浄水システムの作用〕
ここで、浄水システム８０の作用について詳述する。

まず、専用水栓８３から浄水を出す場合について説明する。専用水栓８３から浄水を出す場合、一般水栓８２が閉じているので、バルブ８６から浄水システム８０に流れ込んだ水は、浄水器８１を通って専用水栓８３に流れる。具体的には、一般水栓８２が閉じている状態では、バルブ８６から浄水器８１のプレフィルタカートリッジ９１に流れ込み、プレフィルタカートリッジ９１のフィルタ１に到達し、フィルタ１の入水口管８からフィルタ１内に流入する。

専用水栓８３を使用する場合には、一般水栓８２は閉じられているので、一般水栓８２と接続されている洗浄水出口管１１内部の水圧は、開いている専用水栓８３と接続されている浄水出口管１０内部の水圧よりも高くなっている。したがって、フィルタ１内に流入した原水は、洗浄水出口管１１の方向、すなわち、筒状容器１４と中空糸膜モジュール３との間を通過する方向には流れずに、浄水出口管１０の方向、すなわち、中空糸膜モジュール３の中空糸膜１２を通過する方向に流れる。

そして、中空糸膜１２を通過した水に含まれる濁質は、中空糸膜１２によって捕捉される。これにより原水が浄化され、浄化された浄水は、浄水出口管１０からヘッダ９２を経て、プレフィルタカートリッジ９１の下流側にある吸着剤カートリッジ９３に送られる。プレフィルタカートリッジ９１において浄化された浄水は、吸着剤カートリッジ９３及び中空糸膜カートリッジ９４によりさらに浄化され、専用水栓８３から出水される。

次に、一般水栓８２から水を出す場合について説明する。一般水栓８２から水を出す場合には、専用水栓８３が閉じているので、フィルタ１の浄水出口管１０内の水圧が、洗浄水出口管１１内の水圧よりも高くなっている。したがって、バルブ８６からフィルタ１内に流入した原水は、浄水出口管１０の方向には流れずに、洗浄水出口管１１の方向、すなわち、筒状容器１４と中空糸膜モジュール３との間を通過する方向に流れる。そして、洗浄水出口管１１の方向に流れる水により流動する粒状物１６が、中空糸膜モジュール３を揺動することで中空糸膜１２に付着した濁質をふるい落とす。ふるい落とされた濁質は、筒状容器１４と中空糸膜モジュール３との間を通過して洗浄水出口管１１方向に流れる洗浄水と共に流れる。濁質を含む洗浄水は、中空糸膜１２を通過することなく、洗浄水出口管１１からヘッダ９２を経て一般水栓８２に送られ、一般水栓８２から出水される。

このように、浄水システム８０では、一般水栓８２を開くことによって、流動した粒状物１６により中空糸膜１２を洗浄することができる。これにより、ユーザが特に意識することなく、フィルタ１内の中空糸膜１２から濁質をふるい落とすことができる。そして、浄水システム８０では、一般水栓８２を開くたびにフィルタ１内の中空糸膜１２を洗浄することができるので、フィルタ１から中空糸膜モジュール３を取り出して中空糸膜１２を手もみ洗いする必要がない。また、フィルタ１を開閉する必要がなくなるので、常にフィルタ１内の水圧が高い、いわゆるＩ型浄水器において、水漏れを防ぐのに特に効果的である。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

〔実施例〕
有効膜面積０．２８ｍｍ^２の中空糸膜（ＥＸ２７０ＴＨ−２５、三菱レイヨン社製）を用いて、径３０ｍｍの中空糸膜モジュールを作製し、内径４５ｍｍの筒状容器内に取り付けた。筒状容器内に、比重１．１、外径１４ｍｍのハート型粒状物を５ｇ、及び、比重２．３、外径１０ｍｍの砕石を１５ｇ格納した。筒状容器内の空隙体積１２７．３ｃｃに対して格納した粒状物は、２０ｇ（０．１６ｇ／ｃｃ）、内容積９．８％であった。筒状容器の底蓋として、傾斜角３０度の方向に伸びた、孔径２．５ｍｍの孔が３か所設けられた底蓋を用いた。筒状容器の凸状部と中空糸膜モジュールとの間の距離が最大となる箇所の距離は、７．５ｍｍであった。

上述のように作製した筒状容器を１０インチのハウジングに嵌め込み、フィルタを作製した。作製したフィルタ内に、高濁質模擬水（三菱レイヨン株式会社豊橋事業所防火用水）を原水として、原水圧力を２００ｋＰａで一定にし、ろ過５分及び洗浄５分を、ろ過水の瞬時流量が１．０Ｌ／ｍｉｎに到達するまで繰り返し、通水試験を実施した。

〔比較例１〕
実施例１の筒状容器において、粒状物を格納せず、実施例１と同様にろ過及び洗浄を繰り返す、比較例１の通水試験を実施した。

〔比較例２〕
実施例１の筒状容器において、粒状物を格納せず、さらに、ろ過のみを行う、比較例２の通水試験を実施した。

〔結果〕
結果を図１０に示す。図１０は、実施例及び比較例のフィルタを用いた実験結果を示すグラフである。図１０に示すように、瞬時流量１．０Ｌ／ｍｉｎ到達時の積算流量を実施例、比較例１及び２間で比較すると、実施例は、比較例１に対して１．３倍、比較例２に対して２倍の処理能力があり、フィルタを高寿命化させることができた。

１ フィルタ
３ 中空糸膜モジュール
８ 入水口管（入水口）
１０ 浄水出口管（浄水出口）
１１ 洗浄水出口管（洗浄水出口）
１２ 中空糸膜
１４ 筒状容器
１６ 粒状物
１７ 軽粒子
１８ 重粒子
１９ 底蓋
２４ 孔（流入孔、螺旋流形成部）
８０ 浄水システム
８１ 浄水器
８２ 一般水栓（第２水栓）
８３ 専用水栓（第１水栓）
Ｌ 距離

Claims (9)

1. 水を浄化するためのフィルタであって、
   筒状容器と、
   前記筒状容器の内部に水を流入させる入水口と、
   前記筒状容器内に配置されており、柱状に束ねられた中空糸膜を有し、前記入水口から流入した水を浄化する中空糸膜モジュールと、
   前記中空糸膜モジュールで浄化した浄水を排出する浄水出口と、
   前記中空糸膜モジュールを洗浄した水を排出する洗浄水出口と、
   前記筒状容器内に格納された、比重の異なる２種類以上の粒状物と、を備え、
   前記筒状容器の内壁の一部が、他の箇所より内側に凸状に形成されており、
   前記粒状物のうち、少なくとも比重の小さい方の粒状物の径が、前記凸状に形成された箇所のうち、中空糸膜モジュールとの距離が最大となる箇所の当該距離に対して１．１倍以上、２倍以下である、フィルタ。
2. 前記粒状物として、比重１以上、１．５以下の軽粒子と、比重２以上、３以下の重粒子とを含み、
   前記軽粒子に対する前記重粒子の重量比が、１：３である、請求項１に記載のフィルタ。
3. 前記粒状物を、前記筒状容器内の空隙の体積１ｃｃあたり、０．０６ｇ以上、０．３ｇ以下含む、請求項１又は２に記載のフィルタ。
4. 前記筒状容器に流入した水を、前記筒状容器内で旋回させる螺旋流形成部をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィルタ。
5. 前記螺旋流形成部は、前記筒状容器の側面に設けられた流入孔であり、当該流入孔は、前記筒状容器の径方向に対して傾斜した方向に貫通している、請求項４に記載のフィルタ。
6. 前記流入孔の孔径が、２．０ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下である、請求項５に記載のフィルタ。
7. 前記筒状容器は、底を塞ぐ底蓋を備えており、
   前記流入孔が、前記底蓋の側面に設けられている、請求項５又は６に記載のフィルタ。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載のフィルタを備えた浄水器。
9. 第１水栓と、
   当該第１水栓とは異なる第２水栓と、
   請求項７に記載の浄水器と、を備え、
   前記第１水栓が開いたときに、前記浄水器の前記中空糸膜モジュールにおいて浄化した浄水を前記第１水栓から出水し、
   前記第２水栓が開いたときに、前記浄水器の前記中空糸膜モジュールの前記中空糸膜を洗浄した洗浄水を前記第２水栓から出水する、浄水システム。

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