JP4098123B2 - 浄化カートリッジ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、家庭用や工業用の浄水等の液体の浄化を行う浄水器や液路に組み込まれる浄化カートリッジに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、図5に示すような浄化カートリッジが知られている。このような浄化カートリッジ101は、浄水カートリッジとして浄水器に組み込まれるものである。
【0003】
図5に示す浄化カートリッジ101は、不織布102で囲ったU字状に折り曲げた中空糸膜束103をケース104に収めてその端部をポッティング部105としてポッティングした中空糸膜モジュール106と、円筒形状の繊維状活性炭107と、を有する。
【0004】
この浄化カートリッジ101の繊維状活性炭107は、長手方向端の両端面に接着剤を塗布し、この端面に中空糸膜モジュール106と接続される接続部材108及びキャップ109を張り合わせて活性炭ユニット110を構成している。
【0005】
そして、中空糸膜モジュール106と活性炭ユニット110とは、ケース104と接続部材108がOリング111で密封性を保持させて嵌合される。この嵌合した中空糸膜モジュール106及び活性炭ユニット110は、有底円筒形状のカートリッジ本体112内に収納され、カートリッジ本体112の開口端部が本体キャップ113で溶着等により密閉される。
【0006】
この浄化カートリッジ101では、カートリッジ本体112の中空糸膜モジュール106側端面の入口112aから浄化液体(水等)が供給され、カートリッジ本体112内周と中空糸膜モジュール106外周との隙間を通って活性炭ユニット110外周に至る。
【0007】
そして、活性炭ユニット110の繊維状活性炭107の外周から内周に染み込むことにより、まず繊維状活性炭107での浄化が行われる。
【0008】
次に、繊維状活性炭107の中空内部に染み出た浄化液体は、接続部材108及びケース104の貫通孔を通って中空糸膜モジュール106内に入り、中空糸膜束103の中空糸膜の外側から内側に染み込むことにより、中空糸膜での浄化が行われる。
【0009】
そして、中空糸膜内からカートリッジ本体112の中空糸膜モジュール106側端面の出口112bから排出される。
【0010】
なお、カートリッジ本体112の中空糸膜モジュール106側端面の入口112aと出口112bは、カートリッジ本体112内部で隔壁114によって隔てられているので、浄化前と後の浄化液体が混ざることはない。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の浄化カートリッジでは、中空糸膜モジュール及び活性炭ユニットの嵌合時や、嵌合した中空糸膜モジュール及び活性炭ユニットをカートリッジ本体内に収納する時に、過剰に中空糸膜モジュール及び活性炭ユニットを押し付けてしまい、繊維状活性炭を潰してしまう(座屈させる)ことがある。
【0012】
この従来の問題を解決しようとして、繊維状活性炭の外周に接続部材とキャップとをつなぐ保護壁(スリットの入った円筒状部材等)を設け、繊維状活性炭へ過剰な応力がかかることを防止することが考えられた。
【0013】
しかし、近年、浄化カートリッジの小型化も考慮する必要があり、保護壁を採用した浄化カートリッジを小型化する場合には、保護壁の厚み等から繊維状活性炭の収容容積が小さくなって所望の浄化性能が得られなかったり、また、所望の浄化性能を得ようとして保護壁の厚みを薄くしてしまうと従来と同様に繊維状活性炭の潰れが生じてしまったりという問題があった。
【0014】
本発明は上記従来技術に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、小型化しても、活性炭部材の潰れが防止できると共に所望の浄化性能を得ることができる浄化カートリッジを提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発者らは、通常、浄化カートリッジに用いる活性炭部材が筒形状となることに着目し、活性炭部材の中空内部に支柱を設けることで活性炭部材の収容容積を小さくすることなく活性炭部材の潰れを防止する着想を得た。また、活性炭部材の中空内部は浄化する流体の流路であることに着目し、支柱で流体の流れを塞いでしまうことが無いように支柱に流路を設ける着想を得た。さらに、中空糸膜束と活性炭部材とは使用耐久による寿命が異なることに着目し、各々のユニットが別々に交換できるように容易に着脱可能とする着想を得た。
【0016】
以上の着想を実現することにより、本発明の浄化カートリッジは、小型化しても、活性炭部材の潰れが防止できると共に所望の浄化性能を得ることができる。
【0017】
上記の着想を具体化する本発明の構成は、浄化流体を浄化する活性炭ユニットと、前記活性炭ユニットで浄化された浄化流体をさらに浄化する中空糸膜モジュールと、を備えた浄化カートリッジであって、前記活性炭ユニットが、筒形状を有し、外周側に供給された浄化流体が外周から内周に染み込むことによって該浄化流体を浄化する活性炭部材と、前記活性炭部材の軸方向一方側に固定されて前記活性炭部材の中空内部の軸方向一方側を塞ぐキャップ部材と、前記活性炭部材の軸方向他方側に固定され、かつ前記活性炭部材に固定される側とは反対側に前記中空糸膜モジュールが固定されることにより前記活性炭ユニットと前記中空糸膜モジュールとを接続するとともに、前記活性炭部材の中空内部の軸方向他方側と前記中空糸膜モジュール側とを連通する貫通孔を有する接続部材と、を備え、前記中空糸膜モジュールが、有底筒形状を有し、底部側である軸方向一方側が前記接続部材に固定されるとともに該底部を貫通し前記接続部材の貫通孔に連通する開口が設けられたケースと、前記ケース内に装填されるU字状に折り曲げられた複数の中空糸膜からなり、前記ケースの前記底部とは反対側の端部において前記中空糸膜の中空内部のみが外部に開放されるように前記中空糸膜の端部が前記ケース内に封止固定され、前記活性炭部材によって浄化された後に前記活性炭部材の中空内部と前記接続部材の貫通孔と前記ケースの開口とを介して前記中空糸膜の膜外部側に供給された浄化流体が前記中空糸膜の外側から内側に染み込むことによって該浄化流体を浄化する中空糸膜束と、を備えた浄化カートリッジにおいて、前記接続部材には、前記ケースの外周に係止される係止部を設け、前記ケースには、外周に前記接続部材の前記係止部を係止させるための被係止部を設け、前記キャップ部材には、前記活性炭部材の中空内部に前記接続部材に達するまで差し込まれると共に前記活性炭部材を内部から支える表面に対して凹んだ延伸方向に延びる溝を有し、前記活性炭部材の内周面との間で前記接続部材の前記貫通孔内へ通じる流体の流路が形成された柱部を設けたことを特徴とする。
【0018】
この構成では、キャップ部材に活性炭部材の中空内部に接続部材に達するまで差し込まれる柱部を設けたので、キャップ部材と接続部材との間にかかる過剰な応力は柱部が受け持つことになり、キャップ部材と接続部材との間の活性炭部材には過剰な応力がかからず、活性炭部材が潰れてしまうことがない。かつ、もとの活性炭部材の中空内部を利用しており、活性炭部材の収容容量を小さくすることがないので、所望の浄化性能を得ることができる。さらには、活性炭部材に内径方向の圧力がかかっても、柱部が活性炭部材を内部から支えるので、活性炭部材の内径方向の潰れも防止できる。
【0019】
また、柱部は接続部材の貫通孔内へ通じる流体の流路が形成されているので、活性炭部材の中空内部を通過する浄化流体の流れを遮断してしまうことが無く、所望の浄化性能を得ることができる。
【0020】
さらに、接続部材とケースとが係止部及び被係止部によって係止した構成であるので、中空糸膜モジュールと活性炭ユニットとが容易に着脱可能であり、中空糸膜モジュールと活性炭ユニットとを別々に交換できる。このため、使用耐久による寿命が異なる中空糸膜束と活性炭部材とを、各々最適な使用期間で使用でき、無駄を省くことができる。かつ、接続部材とケースとで中空糸膜モジュールと活性炭ユニットとを接続しており、従来必要であったカートリッジ本体のような他の部材が必要なく、構成の簡略化が図れる。
【0021】
前記係止部は、先端に返りを有する爪部であり、前記被係止部は、前記ケースの外周表面から突出した凸部であり、前記爪部の返りが前記凸部に引っ掛かることにより、前記接続部材が前記ケースの外周に係止されることがよい。
【0022】
この構成では、中空糸膜モジュールと活性炭ユニットとが容易に着脱可能であり、中空糸膜モジュールと活性炭ユニットとを別々に交換できる。
【0023】
前記ケースには、前記爪部について前記凸部とは反対側に、前記爪部の外周と略同等径まで突出する突起部を設けたことがよい。
【0024】
この構成では、突起部が爪部の防御壁となり、爪部に外部から何かが当たって爪部が凸部から外れてしまうことを防止する。また、中空糸膜モジュールと活性炭ユニットとの外周には浄化液体が中空糸膜モジュールから活性炭ユニットへ向けて流れるので、この浄化液体の流れは流れとは逆に延びる爪部を持ち上げる力が働いてしまうが、突起部が流れに対する爪部の防御壁となり、浄化流体の流れによる力で爪部が凸部から外れてしまうことを防止する。
【0025】
前記柱部は、先端が前記貫通孔の内周にガイドされることがよい。
【0026】
この構成では、柱部の先端が貫通孔内に位置決めされるので、柱部の姿勢が安定し、活性炭部材の潰れが防止できると共に所望の浄化性能を得ることができる。
【0027】
前記接続部材には、前記貫通孔周りに、前記活性炭部材の中空内部を前記キャップ部材側に突出する突出部を設け、前記柱部には、前記貫通孔に先端を差し込んだ後に前記接続部材の突出部の端面に突き当たる段部を設けたことがよい。
【0028】
この構成では、段部で柱部の貫通孔内への差し込み量を規制するので、柱部が確実にキャップ部材と接続部材との間にかかる過剰な応力を受け持ち、活性炭部材の潰れが防止できる。
【0029】
前記柱部には、先端内部を空洞にする切り欠き部を設けたことがよい。
【0030】
この構成では、切り欠き部で流量を多く流せるので、接続部材に近づく程流量の増加する浄化液体の流れを留めてしまうことなく流すことができ、所望の浄化性能を得ることができる。
【0033】
前記柱部は、前記接続部材に達する先端程細くなり、前記柱部の表面に形成された前記流路は、前記接続部材に近づくにつれて流量が多くなることがよい。
【0034】
この構成では、接続部材に近づく程流量の増加する浄化液体の流れを留めてしまうことなく柱部の表面に沿って流すことができ、所望の浄化性能を得ることができる。
【0035】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の最適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。
【0036】
図1〜図4を参照して、本発明の実施の形態に係る浄化カートリッジについて説明する。図1は実施の形態に係る浄化カートリッジの断面図である、図2は実施の形態に係る中空糸膜モジュールの断面図である。図3は実施の形態に係る活性炭ユニットの断面図である。図4は実施の形態に係るキャップの図である。
【0037】
浄化カートリッジ1は、図1に示すように、中空糸膜モジュール2と、活性炭ユニット3と、が組み合わされた構成である。この浄化カートリッジ1は、液路内に配置され、図示矢印のようにカートリッジ外周から供給される浄化液体(水等)を活性炭ユニット3、中空糸膜モジュール2の順に流し、浄化して中空糸膜モジュール2側の端部から排出する。
【0038】
中空糸膜モジュール2は、図2に示すように、円筒形状のケース4と、ケース4内に装填されるU字状に折り曲げられた複数の中空糸膜からなる中空糸膜束5と、中空糸膜束5を囲う不織布6と、ケース4の活性炭ユニット3とは反対側端面で中空糸膜束5の中空内部のみが端面外部に開放するように中空糸膜束5の端部をケース4内で封止固定するポッティング部7と、ケース4の活性炭ユニット3側端面でケース4内に浄化液体を供給するための開口8と、を備える。
【0039】
活性炭ユニット3は、図3に示すように、円筒形状の活性炭部材としての繊維状活性炭9と、ケース4の開口8を有する端部に接続される接続部材10と、繊維状活性炭を挟んで接続部材10と対向するキャップ部材としてのキャップ11と、を備える。
【0040】
接続部材10は、概略、断面コ字状の有底円筒形状をしており、筒部10aと平面部10bとを有する。
【0041】
筒部10aは、中空糸膜モジュール2のケース4外周を囲む大きさとなっており、筒部10a内にケース4が嵌る。筒部10a内周とケース4外周との間には、ケース4外周の環状溝に配置されたOリング12によって密封性が保持されている。
【0042】
筒部10aの先端には、係止部としての爪部13が形成されている。爪部13は、先端に返り13aを有し、中空糸膜モジュール2のケース4外周に形成された被係止部としての凸部14に返りを引っ掛けることで、中空糸膜モジュール2に活性炭ユニット3を係止して接続する。
【0043】
この爪部13の凸部14への引っ掛かりだけで接続されているので、中空糸膜モジュール2と活性炭ユニット3とが容易に着脱可能であり、中空糸膜モジュール2と活性炭ユニット3とを別々に交換できる。このため、使用耐久による寿命が異なる中空糸膜束5と繊維状活性炭9とを、各々最適な使用期間で使用でき、無駄を省くことができる。かつ、接続部材10とケース4とで中空糸膜モジュール2と活性炭ユニット3とを接続しており、従来必要であったカートリッジ本体のような他の部材が必要なく、構成の簡略化が図れる。
【0044】
ここで、中空糸膜モジュール2のケース4には、図2に示すように、爪部13を引っ掛けるための凸部14に加え、引っ掛かる爪部13について凸部14とは反対側に爪部13の外周と略同等径まで突出する突起部15が設けられている。
【0045】
突起部15は、引っ掛かった爪部13の先端に立ちはだかる爪部13の防御壁となり、爪部13に外部から何かが当たって爪部13が凸部14から外れてしまうことを防止する。また、中空糸膜モジュール2と活性炭ユニット3との外周には、図1の矢印のように浄化液体が中空糸膜モジュール2から活性炭ユニット3へ向けて流れるので、この浄化液体の流れによって流れとは逆に延びる爪部13を持ち上げる力が働いてしまうが、突起部15が流れに対する爪部13の防御壁となり、浄化流体の流れによる力で爪部13が凸部14から外れてしまうことを防止する。
【0046】
また、接続部材10の平面部10bには、中心に貫通孔16が設けられている。貫通孔16は、ケース4の端面の開口8と繋がっている。
【0047】
貫通孔16の周りには、繊維状活性炭9の中空内部に突出た突出端部10cが設けられており、突出端部10cで繊維状活性炭9を支持している。
【0048】
キャップ11は、平板状の円板部11aと、円板部11aの中心から繊維状活性炭9の中空内部に差し込まれて接続部材10へ延びる柱部としてのリブ17と、を有する。キャップ11の形状は、図4に示すようになっている。
【0049】
円板部11aは、外周端が曲がられており、繊維状活性炭9の外周を型崩れなく保持する。
【0050】
一方、リブ17は、断面十字状であり、交差した部分を凹ませて溝18が形成されている。このリブ17は、先端に行く程細くなっている。さらに、リブ17の先端の内部には、内部を空洞にする切り欠き部19が形成されている。
【0051】
すなわち、リブ17には、溝18と、リブ17が先端に行く程細くなることによる空間と、リブ17の先端内部の空洞である切り欠き部19と、によって、繊維状活性炭9の中空内部に浄化液体の流路を形成している。このため、繊維状活性炭9を通過して中空内部に浄化液体が集まってきて、接続部材10に近づく程流量の増加する浄化液体の流れを留めてしまうことなく流すことができ、所望の浄化性能を得ることができる。
【0052】
また、リブ17の先端には、突出部20が形成されおり、突出部20が接続部材10の貫通孔16にガイドされ、最終的に貫通孔16内周に嵌合する。このように、リブ17の突出部20が貫通孔16にガイドされることで、リブ17の先端が貫通孔16内に位置決めされ、最終的に突出部20が貫通孔16内周に嵌合することで、リブ17が位置固定される。
【0053】
リブ17は、先端に突出部20が形成されているため、突出部20の根本が一段太くなるために段部21となっている。この段部21が貫通孔16回りの突出端部10cに突き当たることにより、段部21でリブ17の貫通孔16内への差し込み量を規制するので、リブ17が確実にキャップ11と接続部材10との間にかかる過剰な応力を受け持ち、キャップ11と接続部材10との間の繊維状活性炭9には過剰な応力がかからず、繊維状活性炭9の潰れが防止できる。
【0054】
なお、このように、リブ17を繊維状活性炭9に差し込む構成であるので、もとの繊維状活性炭9の中空内部を利用しており、繊維状活性炭9の収容容量を小さくすることがないので、所望の浄化性能を得ることができる。さらには、繊維状活性炭9に内径方向の圧力がかかっても、リブ17が繊維状活性炭9を内部から支えるので、繊維状活性炭9の内径方向の潰れも防止できる。
【0055】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、小型化しても、活性炭部材の潰れが防止できると共に所望の浄化性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態に係る浄化カートリッジの断面図である。
【図2】実施の形態に係る中空糸膜モジュールの断面図である。
【図3】実施の形態に係る活性炭ユニットの断面図である。
【図4】実施の形態に係る活性炭ユニットのキャップを示す図である。
【図5】従来技術の浄化カートリッジの図である。
【符号の説明】
1 浄化カートリッジ
2 中空糸膜モジュール
3 活性炭ユニット
4 ケース
5 中空糸膜束
6 不織布
7 ポッティング部
8 開口
9 繊維状活性炭
10 接続部材
11 キャップ
13 爪部
14 凸部
15 突起部
16 貫通孔
17 リブ
18 溝
19 切り欠き部
20 突出部
21 段部
Claims (7)
- 浄化流体を浄化する活性炭ユニットと、前記活性炭ユニットで浄化された浄化流体をさらに浄化する中空糸膜モジュールと、を備えた浄化カートリッジであって、
前記活性炭ユニットが、
筒形状を有し、外周側に供給された浄化流体が外周から内周に染み込むことによって該浄化流体を浄化する活性炭部材と、
前記活性炭部材の軸方向一方側に固定されて前記活性炭部材の中空内部の軸方向一方側を塞ぐキャップ部材と、
前記活性炭部材の軸方向他方側に固定され、かつ前記活性炭部材に固定される側とは反対側に前記中空糸膜モジュールが固定されることにより前記活性炭ユニットと前記中空糸膜モジュールとを接続するとともに、前記活性炭部材の中空内部の軸方向他方側と前記中空糸膜モジュール側とを連通する貫通孔を有する接続部材と、を備え、
前記中空糸膜モジュールが、
有底筒形状を有し、底部側である軸方向一方側が前記接続部材に固定されるとともに該底部を貫通し前記接続部材の貫通孔に連通する開口が設けられたケースと、
前記ケース内に装填されるU字状に折り曲げられた複数の中空糸膜からなり、前記ケースの前記底部とは反対側の端部において前記中空糸膜の中空内部のみが外部に開放されるように前記中空糸膜の端部が前記ケース内に封止固定され、前記活性炭部材によって浄化された後に前記活性炭部材の中空内部と前記接続部材の貫通孔と前記ケースの開口とを介して前記中空糸膜の膜外部側に供給された浄化流体が前記中空糸膜の外側から内側に染み込むことによって該浄化流体を浄化する中空糸膜束と、を備えた浄化カートリッジにおいて、
前記接続部材には、前記ケースの外周に係止される係止部を設け、
前記ケースには、外周に前記接続部材の前記係止部を係止させるための被係止部を設け、
前記キャップ部材には、前記活性炭部材の中空内部に前記接続部材に達するまで差し込まれると共に前記活性炭部材を内部から支える表面に対して凹んだ延伸方向に延びる溝を有し、前記活性炭部材の内周面との間で前記接続部材の前記貫通孔内へ通じる流体の流路が形成された柱部を設けたことを特徴とする浄化カートリッジ。 - 前記係止部は、先端に返りを有する爪部であり、
前記被係止部は、前記ケースの外周表面から突出した凸部であり、
前記爪部の返りが前記凸部に引っ掛かることにより、前記接続部材が前記ケースの外周に係止されることを特徴とする請求項1に記載の浄化カートリッジ。 - 前記ケースには、前記爪部について前記凸部とは反対側に、前記爪部の外周と略同等径まで突出する突起部を設けたことを特徴とする請求項2に記載の浄化カートリッジ。
- 前記柱部は、先端が前記貫通孔の内周にガイドされることを特徴とする請求項1に記載の浄化カートリッジ。
- 前記接続部材には、前記貫通孔周りに、前記活性炭部材の中空内部を前記キャップ部材側に突出する突出部を設け、
前記柱部には、前記貫通孔に先端を差し込んだ後に前記接続部材の突出部の端面に突き当たる段部を設けたことを特徴とする請求項1に記載の浄化カートリッジ。 - 前記柱部には、先端内部を空洞にする切り欠き部を設けたことを特徴とする請求項1に記載の浄化カートリッジ。
- 前記柱部は、前記接続部材に達する先端程細くなり、
前記柱部の表面に形成された前記流路は、前記接続部材に近づくにつれて流量が多くなることを特徴とする請求項1に記載の浄化カートリッジ。
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