JP3124627B2

JP3124627B2 - 浄水器

Info

Publication number: JP3124627B2
Application number: JP04178087A
Authority: JP
Inventors: 宗之岩渕
Original assignee: NGK Insulators Ltd; Duskin Co Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd; Duskin Co Ltd
Priority date: 1992-07-06
Filing date: 1992-07-06
Publication date: 2001-01-15
Anticipated expiration: 2016-01-15
Also published as: JPH0615258A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、浄水器に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】ここ数年来、水道水がまずくなっている
ことが強く指摘されるようになった。その原因としては
塩素、サビ、カルキ臭、細菌等が挙げられている。さら
に、最近では、発ガン物質であるトリハロメタンが水道
水中に存在することも指摘されている。こうした事情か
ら、人体にとっての有害物質を除去する家庭用浄水器が
注目されつつある。現在知られている浄水器は、活性炭
と中空糸膜フィルターとを併用したタイプのものが多
く、活性炭で除去しきれないサビや細菌を、中空糸膜の
持つ精密濾過作用によって除去している。その一例とし
て、特開平２−１９８６８４号公報のものが挙げられ
る。

【０００３】しかし、上記のような中空糸膜フィルター
を用いた浄水器には、以下の問題点がある。中空糸膜も
経時時に目詰まりを生ずるので、フィルター機能の維持
を図るには、定期的に目詰まりを除く必要がある。目詰
まりを除去するためには、薬液洗浄を行ったり、あるい
は目詰まりの原因となった有機物を焼却によって除去す
ることが考えられる。ところが、中空糸膜はプラスチッ
ク製の有機膜であり、耐薬品性、耐熱性が乏しいため、
このような方式は到底採用することができない。そこ
で、洗浄水を通過させることが考えられるが、この場合
には濾過作用を営んでいるとき以上の圧力を作用させる
ことになる。有機膜である中空糸膜にこのような高圧を
作用させたのでは、膜の細孔が広がり、フィルター機能
を損なう結果となる。この点は、フィルターに逆圧を作
用させて洗浄する方式を採っても同様である。

【０００４】結局のところ、中空糸膜フィルターは高い
浄化機能を有するものの、目詰まりを生じた場合に再使
用ができず、廃棄せざるを得ないものであり、浄水器の
維持費用が高い。特に一般家庭で使用することを考慮す
ると、中空糸膜フィルターはメンテナンス費用が大きい
ことから、不適当である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】こうした問題を解決す
るため、本出願人は、特願昭４−１０１６６号明細書に
おいて、セラミック膜フィルターを備えた浄水器を提案
した。この浄水器においては、活性炭層をセラミック膜
フィルターの上流側に設け、活性炭層と対向してアルミ
ニウム板を設置した。しかし、こうした浄水器において
も、未だ問題のあることが解った。即ち、活性炭層を交
換する際、ケース内の各部材を順次取り外していく必要
があり、交換に非常に手間がかかっていた。また、原水
は、まず活性炭層や「コーラルサンド」の層を透過し、
次いでセラミック膜フィルターの通水孔に入る。しか
し、この際に粒子がセラミック膜フィルターの開気孔中
に入り、目詰まりを起し易かった。

【０００６】本発明の課題は、セラミック膜フィルター
を主要濾過材として用いつつ、更に活性炭などの粉末成
分からなる濾過層を容易に交換できるようにし、かつセ
ラミック膜フィルターの目詰まりや圧力損失の上昇を抑
えることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の浄水器は浄水器
用カートリッジを備えている。浄水器用カートリッジ
は、内筒と、内筒の内側に充填された少なくとも活性炭
を含む濾過層と、内筒の一端の開口を被覆する膜状の第
一の濾過材と、内筒の他端の開口を被覆する膜状の第二
の濾過材と、貫通孔の設けられた支持部を一端側に有す
る外筒とを備えており、外筒の内側に内筒が収容され、
支持部と内筒の一端との間に第一の濾過材が挟持されて
いる。

【０００８】本発明の浄水器は、更に、第二の濾過材を
濾過層の方へと押圧する押え部材と、浄水器用カートリ
ッジの下流側に固定されたセラミック膜フィルターと、
少なくとも浄水器用カートリッジ、押え部材及びセラミ
ック膜フィルターを内蔵するケースとを備えている。

【０００９】「少なくとも活性炭を含む濾過層」は、活
性炭のみからなる濾過層を含み、また活性炭とミネラル
溶出物質との混合物からなる濾過層も含む。ミネラル溶
出物質としては、コーラル粗粒を精製して作られる「コ
ーラルサンド」（日章株式会社）が好ましい。また、こ
の濾過層の他に、ゼオライト等のモレキュラーシーブか
らなる濾過層を設けてもよい。

【００１０】

【実施例】図１は、本発明の実施例に係る浄水器の要部
拡大断面図、図２はこの浄水器の全体を概略的に示す断
面図である。最初に、主要な部材を個別に説明する。

【００１１】図３（ａ）は、外筒１の断面図である。図
３（ｂ）は、外筒１を矢印Ｈ方向からみた底面図であ
る。外筒１の本体部分は略円筒状をなし、外筒１の内側
空間１ｃの形状は略円柱形状である。外筒１の上部外周
面には、ネジ１ａが形成されている。外筒１の外周面に
は、細長い平板状突起１ｂが例えば計４列設けられる。
外筒１の下部端面に、円環形状のガイド１ｄが延設さ
れ、ガイド１ｄの内周面の付け根付近に小突起１ｅが形
成されている。小突起１ｅの内側に、貫通孔を備えた支
持部を設ける。本実施例では、細長い平板からなる枠状
支持部１ｆと１ｇとを設ける。枠状支持部１ｆは計４列
放射状に形成されている。枠状支持部１ｇは円形であ
り、枠状支持部１ｆ，１ｇの間に貫通孔２が形成されて
いる。

【００１２】図４（ａ）は、押え部材３を示す断面図で
ある。図４（ｂ）は、押え部材３を矢印Ｉ方向からみた
平面図である。本実施例で用いる押え部材３は、細長い
平板状の枠を組み合わせたような形状をしている。即
ち、真っ直ぐに延びる枠３ａが計４列、放射状に配列さ
れ、円形の枠３ｃ，３ｄが同心円状に配列され、枠３
ｃ，３ｄと枠３ａとが交差する。枠３ｃと枠３ａとの交
点付近には略Ｔ字形の突起３ｅが形成され、枠３ｄと枠
３ａとの交点付近には略十字状の突起３ｆが形成されて
いる。枠３ｄの一部に円形の枠が設けられ、供給口３ｂ
が形成されている。枠３ａ，３ｃ，３ｄの間に貫通孔４
が形成されている。

【００１３】図５は、アルミニウム板５を示す平面図で
ある。アルミニウム板５は平面的にみて略円形であり、
押え板３とほぼ同寸法である。次に、浄水器用カートリ
ッジの構造について、図１を参照しつつ説明する。外筒
１の枠状支持部１ｆ（１ｇ）の上に膜状の第一の濾過材
15Ａが載置される。外筒１の内側空間１ｃに円筒状の内
筒14が収容され、内筒14の外周面と外筒１の内周面とが
接する。内筒14の一端と枠状支持部１ｆ（１ｇ）との間
に濾過材15Ａが挟持され、内筒14の一端の開口が第一の
濾過材15Ａによって被覆される。内筒14の内側には、少
なくとも活性炭を含む濾過層13が充填されている。内筒
14の他端は、膜状の第二の濾過材15Ｂによって被覆され
ている。

【００１４】そして、第二の濾過材15Ｂの上に、押え部
材３が載置されている。押え部材３の突起３ｅ，３ｆが
濾過材15Ｂに当接し、押え部材３の上にアルミニウム板
５が当接している。貫通孔５ａの内側に供給孔３ｂが位
置するように、両部材が平面的に位置合わせされてい
る。

【００１５】キャップ６の平面図を図６に概略的に示
す。キャップ６の平面形状は略円形であり、本体６ｄの
周縁部から円筒形状の延設部６ｅが、図１において下方
へと向って延設されている。延設部６ｅの端部側内周面
にネジ６ｆが形成され、延設部６ｅの内側に円環状突起
６ｇが形成されている。本体６ｄから上方へと向って原
水供給口６ａが設けられている。また、本体６ｄの上側
に、平面的にみて扇形の突起６ｂが四個設けられる。各
突起６ｂが四個集まって平面略円形をなし、突起６ｂの
間に十字形の空隙６ｃが形成される。ネジ６ｆがネジ１
ａに嵌め合わされ、突起６ｇが濾過材15Ｂの周縁部に当
接している。突起６ｇの内側に押え部材３が固定され、
押え部材３と本体６ｄとの間にアルミニウム板５が挟ま
れている。供給口６ａと３ｂとは連通している。

【００１６】特に図２に示すように、セラミック膜フィ
ルター７の一方の端面７ａが枠状支持部１ｆと対向して
おり、フィルター７の上端部がガイド１ｄの内側に挿入
されている。セラミック膜フィルター７の両端部の側周
に、それぞれ固定用リング８が嵌め込まれ、固定されて
いる。固定用リング８は、円環状の本体８ａと、肉薄の
突設部８ｂとからなっており、弾性のある材料から形成
されている。フィルターの他方の端面７ｃが、充填材９
の凹部９ａ内に収容され、充填材９と対向している。一
方の端面７ａ側においては、ガイド１ｄと側周面７ｂと
の間に固定用リング８が挟まれ、若干押圧されている。
他方の端面７ｃ側においては、充填材９と側周面７ｂと
の間に固定用リング８が挟まれ、若干押圧されている。

【００１７】ケース10の最下端に、前述の充填材９が設
置され、充填材９と外筒１との間にフィルター７が保持
されている。外筒１の平板状突起１ｂがケース10の内周
面に当接しており、これによってカートリッジの位置を
規制している。ケース10の最上端には、特殊な形状の充
填材11が固定されており、充填材11がキャップ６の位置
を規制する。供給孔６ａの上に逆止弁12が設置され、突
起６ｂの上にも逆止弁12が固定されている。

【００１８】セラミック膜フィルター７の内部に多数の
通水孔20が設けられ、各通水孔20がフィルター７の長さ
方向に向って延び、フィルター７の長さ方向の両端面７
ａ，７ｃに開口している。これらの両端面７ａ，７ｃに
は、通水口の出口を除いてガラスシールを施し、原水が
通水孔20内にのみ入るようにする。セラミック膜フィル
ター７の全体は、比較的粒子の大きいセラミック担体か
らなる。通水孔20の周壁には、これよりも孔径の小さい
セラミック中間膜と、一層孔径が小さいセラミック細孔
膜とを設ける。この際、セラミック細孔膜が通水孔20を
囲んで露出するように、セラミック細孔膜とセラミック
担体との間にセラミック中間膜を設ける。

【００１９】次に、図２を参照しつつ、水の流れについ
て述べる。逆止弁12を通して、矢印Ａのように原水を供
給する。この原水は、供給口６ａ，３ｂを通過し、濾過
材15Ｂを透過し、濾過層13中を矢印Ｂのように流れる。
そして、矢印Ｃのように、濾過材15Ａを透過し、図３
（ｂ）に示す貫通孔２を通過し、端面７ａ側から通水孔
20へと入る。そして、セラミック細孔膜、セラミック中
間膜、セラミック担体を透過し、セラミック膜フィルタ
ー７の外周面から矢印Ｄのように漏出する。こうして浄
化された浄水は、セラミック膜フィルター７の外周面と
ケース10の内壁面との間を上昇し、外筒１の外周面とケ
ース10の内周面との間を矢印Ｅのように更に上昇する。
この浄水は、充填材11まで達してから方向転換し、平面
十字形の空隙６ｃを通って矢印Ｆのように流れる。そし
て、逆止弁12を通り、矢印Ｇのようにケース10外へと排
出される。

【００２０】本実施例の浄水器においては、セラミック
膜フィルター７を濾材として用いている。こうしたフィ
ルターは、中空糸膜フィルターとは異なり、アルカリ液
による洗浄、酸による洗浄を行うことによって、再生さ
せることができる。このような再生処理は、有機物であ
る中空糸膜フィルターでは不可能である。また、この洗
浄処理に先立って、セラミック膜フィルター７を、例え
ば３００℃〜１２００℃の範囲の温度で一定時間加熱
し、予め有機物を分解しておくことができる。このよう
に高コストの主要な濾材であるセラミック膜フィルター
７を再生し、再使用できることから、中空糸膜フィルタ
ーにくらべて、浄水器の維持コストが非常に小さくな
る。この点、特に維持コストの高い従来の家庭用浄水器
にくらべて格段に優れている。

【００２１】また、セラミック膜フィルター７のセラミ
ック細孔膜の孔径を調整すれば、細菌やサビなどの微小
な有機物も完全に捕捉できる。このために、上記孔径は
約０．５μｍ以下とすることが好ましい。しかも、中空
糸膜の場合は、その製法から、どうしても細孔径にかな
りのバラツキが生じてしまう。これは、有機高分子を引
き伸ばすという製法から必然的に生じるものである。こ
れに対し、セラミック細孔膜の孔径は、膜形成時に使用
する原料粒子の大きさを均一にすれば、ほぼ一定となる
ものであり、中空糸膜フィルターの場合のように所望値
よりも大きな気孔が生ずることはない。

【００２２】セラミック膜フィルターの構成物質として
は、アルミナセラミックス等が好ましい。アルミナセラ
ミックスとして、Ａl₂Ｏ₃成分が９５重量％以上のもの
を使用すると、１２００℃以下における耐熱性、酸性洗
浄液やアルカリ性洗浄液に対する耐性に特に優れてお
り、好ましい。

【００２３】また、本実施例のセラミック膜フィルター
７においては、孔径の比較的大きいセラミック担体の通
水孔20側の表面に、中間層、細孔層を設けるという非対
称構造を採用している。このような非対称膜構造によっ
て、単層構造のものに比較して圧力損失を低くすること
ができるようになり、かつ濾過粒子を細粒層の表面で捕
捉するため、逆洗再生性が良好なものとなっている。

【００２４】本実施例の浄水器においては、活性炭を含
有する濾過層13において、塩素やトリハロメタン等を除
去し、濾過層13中の「コーラルサンド」からミネラルを
溶出させることができる。更に、濾過層13とアルミニウ
ム板５との間には水が流れるので、ボルタ電池が形成さ
れ、約１ボルトの電圧が発生する。これにより水分子が
イオン化され、水分子の塊の大きさが小さくなり、かつ
均一化され、体に吸収され易くなる。しかも、コーラル
サンドから溶出したミネラルもイオン化されるので、非
常に体内に吸収され易くなる。

【００２５】また、膜状の濾過材15Ａ, 15Ｂをセラミッ
ク膜フィルター７の上流に設けているので、濾過材15
Ａ, 15Ｂで予め粗大な粒子などを除去しておくことがで
き、これによりフィルター７にかかる負担を軽減でき
る。従って、フィルター７の目詰まりが起りにくくな
り、その使用期間が延びる。

【００２６】また、キャップ６を外筒１から取り外し、
アルミニウム板５、押え部材３を取り除けば、消耗品で
ある濾過材15Ｂ、濾過層13、濾過材15Ａを順次取り除
き、容易に交換することができる。また、外筒１に平板
状突起１ｂが設けられているので、外筒１をケース10内
に位置ズレしないように組み込むことができる。

【００２７】また、セラミック膜フィルター７の側周面
の端部に固定用リング８を取り付け、固定用リング８を
ガイド１ｄや充填材の凹部９ａに挿入することで、セラ
ミック膜フィルター７を簡単にケース内に固定すること
ができる。

【００２８】以上述べてきた実施例において、浄水器内
の各部材の形状、構造は種々変更できる。また、浄水器
用カートリッジを、一つの浄水器内に２個以上内蔵させ
てもよい。膜状の濾過材としては、不織布、濾紙等が好
ましい。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、高コストの主要濾材と
してセラミック膜フィルターを用いており、これは薬液
による洗浄や熱処理によって再生させることができる。
しかも、セラミック膜フィルターのセラミック細孔膜の
孔径を調整すれば、細菌やサビなどの微小な物質も完全
に除去することができる。また、セラミック細孔膜の孔
径は、中空糸膜フィルターと異なり、制御することが容
易である。

【００３０】また、膜状の濾過材を備えた浄水器用カー
トリッジをセラミック膜フィルターの上流に設けている
ので、濾過材で予め粗大な粒子などを除去しておくこと
ができ、これによりセラミック膜フィルターにかかる負
担を軽減できる。従って、セラミック膜フィルターの目
詰まりが起りにくくなり、その使用期間が延びる。ま
た、膜状の第一の濾過材が内筒の一端を被覆し、膜状の
第二の濾過材が内筒の他端を被覆し、活性炭を含む濾過
層が内筒の内側に充填され、外筒の内側に内筒が収容さ
れ、外筒の支持部と内筒の一端との間に濾過材が挟持さ
れている。従って、内筒を外筒から取り外し、第一の濾
過材と第二の濾過材とを内筒から外し、濾過層を内筒か
ら取り除く一連の操作を容易に実行できる。従って、消
耗品である膜状の濾過材及び濾過層を、容易に交換する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】浄水器に内蔵された浄水器用カートリッジ及び
その周辺を示す断面図である。

【図２】本発明の実施例に係る浄水器の全体を概略的に
示す断面図である。

【図３】（ａ）は、外筒１を示す断面図、（ｂ）は、外
筒１を示す底面図である。

【図４】（ａ）は、押え部材３を示す断面図、（ｂ）
は、押え部材３を示す底面図である。

【図５】アルミニウム板５を示す平面図である。

【図６】キャップ６を示す平面図である。

【符号の説明】

１外筒１ｂ平板状突起１ｆ，１ｇ枠状の支持部２，４貫通孔３押え部材５アルミニウム板６キャップ７セラミック膜フィルター 10 ケース 14 内筒 15Ａ膜状の第一の濾過材 15Ｂ膜状の第二の濾過材 20 通水孔Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ水の流れ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献実開昭63−149210（ＪＰ，Ｕ) 実開昭61−200198（ＪＰ，Ｕ) 実開昭62−136294（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C02F 1/28 C02F 1/44 B01D 35/00 - 35/04 B01D 35/08 - 35/30

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内筒と、この内筒の内側に充填された少
なくとも活性炭を含む濾過層と、前記内筒の一端の開口
を被覆する膜状の第一の濾過材と、前記内筒の他端の開
口を被覆する膜状の第二の濾過材と、貫通孔の設けられ
た支持部を一端側に有する外筒とを備えた浄水器用カー
トリッジであって、前記外筒の内側に前記内筒が収容さ
れ、前記支持部と前記内筒の一端との間に前記第一の濾
過材が挟持されている浄水器用カートリッジを備えてい
る浄水器であって、前記第二の濾過材を前記濾過層の方へと押圧する押え部
材と、前記浄水器用カートリッジの下流側に固定された
セラミック膜フィルターと、少なくとも前記浄水器用カ
ートリッジ、前記押え部材及び前記セラミック膜フィル
ターを内蔵するケースとを備えている浄水器。