JP2838445B2 - 浄 水 器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は浄水器に関し、特に中空
糸膜を用いるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の中空糸膜を使用した浄水
器では、水道の原水を中空糸膜の膜壁の微細孔を通じて
中空内部の通路側に透過させて水道原水中の有機物等の
不純物を微細孔によって捕捉して除去するようになって
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の浄
水器にあっては、経時的に不純物が中空糸膜の外表面に
堆積して微細孔が目詰まりを起こし、浄水器としての流
量が低下するという欠点があった。

【０００４】この欠点をカバーするために、濾過した浄
水を中空糸膜の出口側より中空内部通路に逆流させて、
膜壁の内表面から外表面側に透過させることにより中空
糸膜に付着した有機物等の不純物を洗浄し、浄水器とし
ての寿命を延長させることが考えられている。

【０００５】しかし、従来の中空糸膜では逆洗浄しても
その効果が小さかった。その原因として、中空糸膜の材
質によるところが大きいことがわかった。すなわち、従
来の中空糸膜はポリエチレン等のポリオレフィン系のポ
リマーが用いられている。このようなポリオレフィン系
のものは、炭素鎖に水素の結合した炭化水素系のポリマ
ーであるため、水中の有機物が炭化水素系の場合に吸着
しやすい。そのため、中空糸膜表面に付着した有機物が
離れにくく逆洗効率が低い。

【０００６】逆洗効率を高めるためには膜壁の微細孔の
孔径を大きくすればよいが、ポリエチレン等では紡糸方
法が延伸法であるために中空糸膜内外表面は同じ構造を
もち、微細孔を大きくすると濾過性能が低下してしま
い、逆洗には適していない。

【０００７】本発明は上記した従来技術の課題を解決す
るためになされたもので、その目的とするところは、濾
材としてポリスルホン系の中空糸膜を使用することによ
り、水中の炭化水素系の有機物の吸着力を小さくし、逆
洗効率をアップさせることにある。

【０００８】また、他の目的とするところは微細孔の形
状を工夫することにより、形状的にも逆洗効率を高める
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明にあっては、濾材として中空糸膜を使用し、
水道の原水を前記中空糸膜の膜壁の微細孔を通じて外表
面から中空内部の通路側に透過させて不純物を除去する
浄水器において、前記中空糸膜として膜壁の微細孔内表
面の孔径が外表面の孔径よりも大きなポリスルホン系の
ものを用い、中空糸膜の外表面に付着した不純物を中空
糸膜の中空内部通路側から外側に向かって浄水を逆流さ
せることにより洗浄する逆洗機構を設けてなることを特
徴とする。

【００１０】

【００１１】また、中空糸膜を親水性処理するための界
面活性剤として、非イオン系のものを用いることが好ま
しい。

【００１２】

【作用】上記構成の浄水器にあっては、ポリスルホン系
の中空糸膜を用いることにより従来のポリオレフィン系
の中空糸膜のように水中の有機物を吸着しないので、逆
洗した際に堆積した不純物が中空糸膜から容易に離れ
る。

【００１３】そして、膜壁の微細孔の孔径を内表面側を
外表面側より大きくすることにより不純物を外表面側で
捕捉する。一方、逆洗浄の際には、浄水が大径の内表面
側の微細孔開口部から微細孔内に流入するので、逆洗効
率を高めることができる。

【００１４】また、親水性処理をする界面活性剤として
非イオン系のものを用いれば、有機物の吸着をより効果
的に防止することができる。

【００１５】

【実施例】以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。本発明の一実施例に係る浄水器を示す図２におい
て、この浄水器１は、カルキ臭等の異味臭を除去する活
性炭２と、濁質や細菌等の粒子成分を除去する中空糸膜
モジュール３と、中空糸膜の外表面に付着した不純物を
洗浄する逆洗機構４と、を備えている。

【００１６】中空糸膜モジュール３はこの実施例ではＵ
字状に曲げた中空糸膜５をモジュールケース１０内に多
数本束ねて収納し、その両端末をモジュールケース１０
の開口端部にポッティング材１１にて固定した全量濾過
タイプのモジュールである。

【００１７】中空糸膜５はポリスルホン系のポリマーに
より形成されたもので、図１に示すように、ポリスルホ
ン系中空糸膜５の膜壁５１の微細孔５２内表面の孔径ｄ
１が外表面の孔径ｄ２よりも大きくなっている。この微
細孔５２の外表面側の孔径ｄ２は、除去すべき不純物１
２の大きさに応じて適切な大きさが選択され、内表面側
の孔径ｄ１はそれよりも大きく成形してある。中空糸膜
５を親水性処理するための界面活性剤としては、非イオ
ン系のものを用いて処理されている。

【００１８】中空糸膜モジュール３と活性炭２はハウジ
ング１３内に一体的に組みつけられている。すなわち、
ハウジング１３内中央に中空糸膜モジュール３を配置
し、この中空糸膜モジュール３の周囲を取り囲むように
活性炭２が充填されている。そして、ハウジング１３の
側面にはハウジング１３内に原水を流入させるための流
入管１４と、濾過後の浄水を外部に流出させるための流
出管１５とが突出している。流入管１４の一端は接続チ
ューブ１６を介して水道の蛇口２０に接続され、他端部
がハウジング１３内の活性炭２に臨んで開口している。
また、流出管１５はその一端が中空糸膜モジュール１３
の浄水流出端面側に設けられた浄水タンク２１に接続さ
れ、他端部がハウジング１３外部に開口している。

【００１９】逆洗機構４は、浄水タンク２１内に滞留し
ている浄水に圧力を加えるためのシリンダ２２とピスト
ン２３とから構成されている。この実施例では逆洗浄圧
力として水道水の水圧を利用するもので、流入管１４か
ら分岐する圧力導入管２４を介して水道圧がシリンダ２
２内に導入される。この圧力導入管２４と流入管１４と
の分岐部には第１切換弁２５が設けられ、濾過するが洗
浄するかの切換を行うようになっている。

【００２０】また、ハウジング１３には洗浄水を排出す
るための排出用の第２切換弁２６が設けられており、第
１切換弁２５と第２切換弁２６とを連動させて洗浄され
た水を第２切換弁２６から排出するようになっている。

【００２１】上記構成の浄水器にあっては、濾過の際に
は、水道水の原水は流入管２４からハウジング１３内に
流入し、活性炭２を通ってカルキ臭等異味臭が吸着除去
される。そして中空糸膜モジュール３内を通過して細菌
や濁質等の固形粒子成分が分離除去され、浄水タンク２
１に一時的に貯留されて流出管１５から流出する。

【００２２】洗浄する際には、第１切換弁２５を切換え
て、水道水の原水を圧力導入管２４を通じてシリンダ２
２内に導入する。この水圧によってピストン２３が中空
糸膜モジュール３端面に向かって押圧されて移動する。
その際、移動したピストン２３の外周面によって流出管
１５の開口部が塞がれ、浄水タンク２１内の浄水が圧縮
され、浄水が中空糸膜モジュール３の出口側端面開口部
から中空内部通路５３内に流入し、中空糸膜３の膜壁５
１の微細孔５２を通って外側の活性炭２側に逆流し、第
２切換弁２６から外部に排出される。

【００２３】この逆洗浄にあたって、中空糸膜５はポリ
スルホン系のものを用いているので、従来のポリオレフ
ィン系の中空糸膜のように水中の有機物を吸着しないの
で、逆洗した際に堆積した不純物が中空糸膜５から容易
に離れる。

【００２４】そして、膜壁５１の微細孔５２の孔径を内
表面側を外表面側より大きくすることにより不純物を外
表面側で捕捉する。一方、逆洗浄の際には、浄水が大径
の内表面側の微細孔５２開口部から微細孔５２内に流入
するので、逆洗効率を高めることができる。

【００２５】また、親水性処理をする界面活性剤として
非イオン系のものを用いれば、有機物の吸着をより効果
的に防止することができる。

【００２６】本発明による効果を確認するために、図３
に示すような試験装置を組んで試験した。

【００２７】この試験装置について簡単に説明すると、
サンプルとして、本発明のポリスルホン系の中空糸膜を
用いたポリスルホン系中空糸膜モジュールＳ１と、従来
のポリオレフィン系の中空糸膜で構成したポリオレフィ
ン系中空糸膜モジュールＳ２とを準備し、両中空糸膜モ
ジュールＳ１，Ｓ２を並列に接続し、上流側にポンプＰ
Ｏを接続し、下流側に濾過した浄水を一時的に貯留する
浄水タンクＴをそれぞれ接続し、各中空糸膜モジュール
Ｓ１，Ｓ２を通る流量を計測する流量計Ｆおよび圧力計
Ｐを取りつける。そして、上流側のポンプＰＯと各中空
糸膜モジュールＳ１，Ｓ２との間に２つの第１，第３電
磁切換弁Ｖ１，Ｖ３を設け、さらに、下流側に第２，第
４電磁切換弁Ｖ２，Ｖ４を設けている。

【００２８】濾過の際はポンプＰＯから供給される水が
第１電磁切換弁Ｖ１（開）およびポリスルホン系及びポ
リオレフィン系中空糸膜モジュールＳ１，Ｓ２を通りタ
ンクＴに一時的に溜り、第２電磁切換弁Ｖ２を通り出口
より排出される。このタンクＴの容量としては１リット
ルのものが用いられている。

【００２９】一方、逆洗浄の際は、エアが第４電磁切換
弁Ｖ４を通り、タンクＴの水を押してポリスルホン系及
びポリオレフィン系の中空糸膜モジュールＳ１，Ｓ２内
を逆流し、出口より排出される。

【００３０】各中空糸膜モジュールＳ１，Ｓ２の膜面積
は約０．６〜０．７平方メートルとした。そして、一時
間濾過して１０秒（訳５００ｃｃ）逆洗浄するというサ
イクルをタイマにより繰り返した。

【００３１】結果を図４及び図５に示す。このうち図４
はポリオレフィン系中空糸膜モジュールＳ２とポリスル
ホン系の中空糸膜モジュールＳ１それぞれの流量特性を
示し、図５には逆洗試験した結果を示す。図５から明ら
かなようにポリスルホン系の中空糸膜モジュールＳ１の
が逆洗浄による流量回復性がよく、洗浄効率が良いこと
がわかる。

【００３２】次に図６乃至図１３にはこのような逆洗機
構付き浄水器のより具体的な構成例を示している。すな
わち、この浄水器は、図に示すように、ケース６と、こ
のケース６内に収納されるメインカートリッジ７及びプ
レカートリッジ８そして置き台５００と外装カバー５０
１、５０２とから構成されたものとなっている。ケース
６の下部がビスによって固定される置き台５００は、フ
ック（図示せず）におって置き台５００に連結されてい
る。図中５０６は吸盤である。

【００３３】ケース６は下部ケース６０と上部ケース６
１、そして上部ケース６１上に配設されるシリンダ部６
２、シリンダー部６２の上面開口を閉じる蓋６３とから
なるもので、メインカートリッジ７及びプレカートリッ
ジ８とが下部ケース６０と上部ケース６１とで囲まれる
空間に収納される。また下部ケース６０の底部内には切
換弁９が配設される。

【００３４】この切換弁９は、下部ケース６０の底板に
固着されるハウジング９０と、ハウジング９０両端を閉
じるカバー９４，９７、ハウジング９０内に回転自在に
収納されるとともに、カバー９４を貫通する一端側にレ
バー９５が取りつけられる円柱状の弁体９１とからなる
もので、図７及び図９（ａ）に示すように、ハウジング
９０は３つのポート９００，９０１，９０３を備えると
ともに、カバー９７側に連続する軸方向に長い通水路９
０２，９０４を備えており、カバー９７は図９（ｂ）に
示すように、周面に２つのポート８００，８０１を、端
面に接続口９８を備えている。

【００３５】ここで、ポート９００はプレカートリッジ
８に、ポート９０１はＬ字管９０６と図８に示すチュー
ブ１８とを介して前記切換ユニットＢの接続プラグ１７
に接続され、ポート９０３はＴ字管９０５を通じて排水
チューブ９０７に接続され、通水路９０２はポート９０
１とポート８０１とを接続し、通水路９０４はポート９
０３とポート８００とを接続している。

【００３６】弁体９１は，図９及び図１０にも示すよう
に、上記ポート９００，９０１，９０３が位置する部分
に連通孔９２を具備し、ポート８００，８０１が位置す
る部分にＬ字形でありかつ接続口９８に連通している連
通孔９３を有している。また、弁体９１には周方向に並
ぶ２つの凹部６０１が形成されており、両凹部６０１に
は、図６に示すように、ばね６０２で付勢されて下部ケ
ース６０に設けられた筒から突出するボール６０３が弁
体９１の回転に応じて選択的に係合し、レバー９５によ
る弁体９１の回転について、２位置でクリックを与えて
位置決めを行う。図１０中の６０４は、連通孔９２，９
３の周囲の凹所６０５に装着されるシール板である。

【００３７】メインカートリッジ７は、底面開口が底蓋
７４で閉じられている筒状ケース７２と、この筒状ケー
ス７２の上端部に固着された筒状ホルダ７３、ホルダ７
３外と筒状ケース７２内面との間に空間部に充填された
活性炭７０とからなるもので、底蓋７４と筒状ケース２
との螺合による接合部分には活性炭７０の漏れ防止のた
めの不織布７５が配設され、筒状ケースの上面周部に形
成された通過孔７６の部分には、有孔プレート７８に不
織布７７が超音波溶着されたものが配置されて、通過孔
７６を通じた活性炭７０の漏れが防がれている。

【００３８】そして、このメインカートリッジ７は、筒
状ケース７２の上面中央より上方へと突出するホルダ７
３の上端部が上部ケース６１の天板部に螺合連結される
ことでケース６内に配設される。

【００３９】前記切換弁９のポート９００の直上に配設
されるプレカートリッジ８は、底面が有孔板で形成され
ているケース８０と、有孔の蓋８２と、ケース８０内
に、ケース８０内に、上下を不織布７００，７００でサ
ンドイッチした状態で充填した活性炭のような濾過剤８
３とからなるもので、濾過剤８３の漏れを防ぐ上下の不
織布７００のうち、上方のものは蓋８２に超音波等によ
って溶着されている。

【００４０】なお、これらメインカートリッジ７及びプ
レカートリッジ８は、螺合によって連結される下部ケー
ス６０と上部ケース６１とを分解することで、交換する
ことができるようになっている。

【００４１】上部ケース６１上に配設されると共に上面
開口が蓋６３で閉じられたシリンダ−部６２は、上下方
向中央部の側面に浄水排出口６４を備えたもので、上部
ケース６１に対して鉛直軸まわりに回転自在とされると
ともに止め輪６５によって抜け止めがなされており、内
部にはピストン６７が配設されている。外周面にパッキ
ンが装着されると共に、上下動に伴って上記浄水排出口
６４を開閉するピストン６７は、ばね６９によって上方
に向けて付勢されており、前記レバー９５で操作される
切換弁９が浄水位置にあるときは、図６に示すように浄
水排出口６４を開いている位置にある。

【００４２】また、蓋６３を貫通しているプラグ１００
には、一端が前記切換弁９の接続口９８に接続されたチ
ューブ９９の他端が接続されている。なお、蓋６３を貫
通するとともに止め輪６８で取りつけられたプラグ１０
０は、蓋６３に対して鉛直軸まわりに回転自在となって
いる。そして、上記シリンダ部６２の浄水排出口６４に
連結しされたノズル５０３は、外装カバー５０１，５０
２の間に形成されている開口部５０４を通じて外部に突
出しているものであるが、シリンダ部６２２を回転させ
るとき、開口部５０４の範囲内でノズル５０３の向きを
変更することができるものであり、この時、チューブ９
９は下部ケース６０に設けられた図８に示す回転止め部
５０７によって回転することはない。

【００４３】しかしてこの浄水器の浄化ユニットＡの切
換弁９は、図７及び図９に示すように、ポート９０１と
ポート９００とが連通孔９２で連通するとともに、接続
口９８が連通孔９３と通水路９０４とを通じてポート９
０３に連通する状態にある時に、蛇口から供給される原
水がチューブ１８を通じて浄水ユニットＡ側へと送られ
てきたならば、この原水はポート９００を通じてプレカ
ートリッジ８に入り、不織布７００と濾過剤８３とによ
って比較的大きな粒子の除去と残留塩素が除去された
後、メインカートリッジ７上部の通過孔７６から筒状ケ
ース７２内に入り、活性炭７０に接触した後、前記した
ポリスルホン系中空糸膜７１による濾過を受けてシリン
ダ部６２内のピストン６７の下方空間である浄水貯水分
αに入り、その後、浄水排出口６４とノズル５０３とを
通じて外部へと流出する。

【００４４】上記浄水排出状態から、レバー９５を回動
させて、図１１〜図１３に示すように切換弁９における
ポート９００とポート９０３とが連通し、かつ接続口９
８が連通孔９３と通水路９０２とを通じてポート９０１
に連通する状態とすれば、切換ユニットＢから送られて
くる原水は、通水路９０２と接続口９８とを通じて、ピ
ストン６７と蓋６３との間の空間βに入り、水圧でピス
トン６７をばね６９に抗して押し下げる。

【００４５】このために、ピストン６７の下方空間であ
る浄水貯水部α内に溜っている浄水は、ピストン６７の
下降初期において、一部が浄水排出口６４から排出され
るものの、ピストン６７が浄水排出口６４を閉じた時点
から、メインカートリイジ７内を逆方向に流れ、中空糸
膜７１の外壁に付着している異物を洗い流し、プレカー
トリッジ８内を経てポート９００につながっているポー
ト９０３からＬ字管９０６を介して排水チューブ９０７
を通じて外部に排出される。

【００４６】この逆洗が終了した後、レバー９５を浄水
位置にもどせば、切換弁９は図６〜図８に示す状態に復
帰する。この時、前記ピストン６７はばね６９により
（切換ユニットＢが依然として浄化ユニットＡ側への送
水状態にある時には水圧による付勢を受けて）上方へと
復帰するものであり、このため前記空間β内の逆洗動力
として利用された水は押し戻され、接続口９８から通水
路９０４とポート９０３とを経てＬ字管９０６を介して
排水チューブ９０７から排出される。

【００４７】

【発明の効果】本発明は以上の構成および作用を有する
もので、ポリスルホン系の中空糸膜を用いることにより
従来のポリオレフィン系の中空糸膜のように水中の有機
物を吸着しないので、逆洗した際に堆積した不純物が中
空糸膜から容易に離れ、逆洗浄効率を高めることができ
る。

【００４８】また、膜壁の微細孔の孔径を内表面側を外
表面側より大きくすることにより、濾過性能を維持しつ
つ逆洗効率を高めることができる。

【００４９】さらに、親水性処理をする界面活性剤とし
て非イオン系のものを用いれば、有機物の吸着をより効
果的に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例に係る浄水器の中空糸
膜の模式的断面構成図である。

【図２】図２は図１の構成の中空糸膜が用いられた浄水
器の概略構成図である。

【図３】図３は本発明と従来の浄水器の洗浄性能試験を
行うための試験装置の概略構成図である。

【図４】図４は本発明と従来の浄水器の流量特性を示す
グラフである。

【図５】図５は本発明と従来の浄水器の逆洗浄特性を示
すグラフである。

【図６】図６は本発明の浄水器のより具体的な構成を示
す浄水吐出時の縦断面図である。

【図７】図７は図６の中央縦断面図である。

【図８】図８は図６の浄水器の破断底面図である。

【図９】図９（ａ），（ｂ）は図６の浄水器の部分横断
面図である。

【図１０】図１０（ａ）は図６の切換弁の弁体の斜視
図、同図（ｂ）はシール板の斜視図である。

【図１１】図１１は図６の浄水器の逆洗時の縦断面図で
ある。

【図１２】図１２は図１１の中央縦断面図である。

【図１３】図１３（ａ），（ｂ）は図１１の部分横断面
図である。

【符号の説明】

１ 浄水器 ２ 活性炭 ３ 中空糸膜モジュール ４ 逆洗機構 ５ 中空糸膜 ５１ 膜壁 ５２ 微細孔 ５３ 中空内部通路 １０ モジュールケース １１ ポッティング材 １２ 不純物 １３ ハウジング １４ 流入管 １５ 流出管 １６ 接続チューブ ２０ 蛇口 ２１ 浄水タンク ２２ シリンダ ２３ ピストン ２４ 圧力導入管 ２５，２６ 第１，第２切換弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中 野 源 喜 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 渡 辺 徹 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 中 西 隆 介 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 伊 藤 稜 威 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−209006（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C02F 1/44 B01D 63/02 B01D 65/02 B01D 71/68

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 濾材として中空糸膜を使用し、水道の原
   水を前記中空糸膜の膜壁の微細孔を通じて外表面から中
   空内部の通路側に透過させて不純物を除去する浄水器に
   おいて、 前記中空糸膜として膜壁の微細孔内表面の孔径が外表面
   の孔径よりも大きなポリスルホン系のものを用い、 中空糸膜の外表面に付着した不純物を中空糸膜の中空内
   部通路側から外側に向かって浄水を逆流させることによ
   り洗浄する逆洗機構を設けてなることを特徴とする浄水
   器。
2. 【請求項２】 中空糸膜を親水性処理するための界面活
   性剤は非イオン系のものを用いる請求項１に記載の浄水
   器。