JP4131821B2

JP4131821B2 - 浄水器

Info

Publication number: JP4131821B2
Application number: JP2003024731A
Authority: JP
Inventors: 仁史高山; はつ美竹田; 学矢能; 温子西; 昌光横井
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 2003-01-31
Filing date: 2003-01-31
Publication date: 2008-08-13
Anticipated expiration: 2023-01-31
Also published as: JP2004230341A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、安全な美味しい水を簡単かつ手軽に得ることができる浄水器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
飲料水は、地中に吸収され年月を経て自然に濾過された地下水である自然水が最も安全で美味しいものとされており、利用者は、地中に溜まった地下水を井戸水として汲み上げて飲料水として用いたり、地中から小川の水として流れ出る地下水を飲料水として用いたりしている。
【０００３】
ところが、産業発達に伴う環境汚染により、地下水の安全性が凝われ、河川の水を浄化して供給する水道水にも疑問が投げられている。そのため、水源地の水を採取して、ペットボトルに充填した水が、各種の名称をつけて美味しい飲料水として販売されている。
【０００４】
家庭用浄水器は、安全な美味しい水を得るために、約３０年前頃より一般に市販されており、その大半は水道水の蛇口直結型である。また、家庭用浄水器には、蛇口に分岐栓を作ってホースを繋ぐスタンド型や水を濾剤にゆっくり濾過させる卓上型（ドリップ式）のものもある。
【０００５】
卓上型の浄水器は、原水貯留部の下部に濾材を配し、原水貯留部に溜めた水を、貯留部の水頭差を原動力として濾材を通過させ、原水貯留部の下部に配した浄水貯留部に溜めるもので、水道蛇口の形状に係らず、簡便に水道水の浄化を行うことができる（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
卓上型の浄水器は、濾過の原動力が水頭差であるために、濾材部での濾過抵抗を極力低くする必要があるが、濾過抵抗を大きくする要因として、濾材中の空気が挙げられる。つまり、濾過の開始時に濾材層中に含まれる空気を速やかに外部に排出しないと、濾過性が大きく妨げられることになる。
【０００７】
特許文献１の場合では、濾材の納められた容器の頂部にメッシュが配されているため、使い始めの際には、容器内の空気はこのメッシュを通して外に排出される。ところが、繰り返して使用していると、メッシュが濡れて水膜が張った状態となってしまい、水膜によって空気の排出が妨げられる懸念があった。
【０００８】
この現象は、特許文献１のように、粒状濾材のみを用いた場合はさほど問題にならないが、細菌の除去を行う目的で精密濾過膜を配するような場合には、極めて大きな問題となり得るものである。
【０００９】
【特許文献１】
特表２００２−５０２５９６公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、濾過抵抗の大きな濾材を使用する場合であっても、余分な部材を用いることなく、簡便な構成で速やかに濾材層中の空気を外部に排出することのできる浄水器を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の要旨は、浄水貯留部（１１）を有する外容器（５）と、原水貯留部（１０）を有する内容器（６）と、内部に粒状濾材（２２）と中空糸膜（２３）とを有する浄水カ−トリッジ（４）とを有する浄水器であって、
前記原水貯留部は前記浄水貯留部の上側に配されており、
該浄水カ−トリッジ（４）は、その一端に筒部が設けられると共に、該筒部が前記貯留部に貫入するよう前記原水貯留部下部に配置されており、
該筒部（２１）は、原水流入口（２０）及び空気排出穴（３０）を有し、かつ、該空気排出穴は前記筒部頂部に設けられており、
該浄水カ−トリッジ（４）の外表面側の、該空気排出穴（３０）の穴径（ｄ）が、０．６ｍｍ以上、かつ、前記浄水カートリッジ（４）の内表面側の、前記空気排出穴（３０）の穴径（ｅ）よりも小さい浄水器、である。
【００１２】
前記穴径（ｄ）が、１．２ｍｍ以下であると、粒状濾材（２２）の粒径を小さくできるため好ましい。
【００１３】
また、前記粒状濾材（２２）において、積算ふるい上質量分率が９５％となる粒径が０．４ｍｍ以上であると、水頭差を原動力とする濾過を行うにあたっても、十分な浄化を行うことができる。
【００１４】
前記穴径（ｄ）は、前記浄水カートリッジ（４）の内表面側の、前記空気排出穴（３０）の穴径（ｅ）よりも小さくされていると、空気がより排出されやすくなるため好ましい。
また、前記空気排出穴（３０）の数は１個で充分である。
【００１５】
前記中空糸膜（２３）の充填率が５５〜７０％であると、本発明の空気排出機構が特に有効である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の浄水器について、図面を基に詳細に説明する。
図１は、本発明の浄水器の一例を示す側面断面図である。
図２は、図１の浄水器の正面断面図である。
図３は、本発明に使用する浄水カートリッジの一例を示す正面図である。
図４〜図６は、本発明の空気排出穴（３０）の一例を示す断面図である。
【００１７】
浄水器（１）は、上方が開口した外容器（５）と、この外容器（５）の開口端を塞ぐ蓋（３）と、外容器（５）の内部に配置された内容器（６）と、内容器（６）に取り付けられた浄水カートリッジ（４）とを備えている。
【００１８】
外容器（５）は、全体形状がほぼ矩形状のプラスチック材成形品であり、材質としては、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート樹脂、メタクリル樹脂、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＭＳ樹脂、ナイロン樹脂、ポリ−４−メチルペンテン−１などの樹脂が挙げられ、機械的強度、表面外観や成型加工性などを加味して選択する。更に、外容器（５）に抗菌特性を付加してもよい。
【００１９】
また、利用者が片手で挟持できる程度の幅の取っ手（２５）を、外容器（５）の外周に配置してもよい。取っ手（２５）を外容器（５）に装着するにあたっては、取っ手（２５）の外容器（５）への装着部を環状とし、外容器（５）の幅を下から上に向かってやや大きくなるように形成し、取っ手（２５）の環状部に外容器（５）を嵌めこむと、必要に応じて着脱することが可能なため好ましい。
【００２０】
外容器（５）は、内容物を外部から目視できるように透明であることが望ましい。外容器（５）は、図１に示すように、内容器（６）の外壁と外容器（５）の内壁との間に形成され、横方向に突き出た浄水注ぎ口（８）を有する。この浄水注ぎ口（８）は、蓋（３）に揺動自在に取り付けられた注ぎ蓋（９）により開閉可能とすると、浄水の清澄性を保ちやすいため好ましい。
【００２１】
蓋（３）の材質は、外容器（５）と同様のものを用いることができ、抗菌特性を付加してもよい。
【００２２】
内容器（６）は、上部が開放し、下部に浄水カートリッジ（４）のための係合部（１３）を有するほぼ楕円柱形状をしており、その内部に原水貯留部（１０）を有する。内容器（６）の高さ寸法は、外容器（５）の高さのほぼ１／２程度に設定されており、外容器（５）の内側に嵌合される構造としている。
【００２３】
内容器（６）の材質は、外容器（５）と同様のものを用いることができ、抗菌特性を付加してもよい。
【００２４】
浄水カートリッジ（４）は、粒状濾材（２２）と、中空糸膜（２３）とが配されたカートリッジ本体（１９）と、筒部（２１）とを有している。筒部（２１）の外周側面には、原水流入口（２０）が配されている。また、筒部（２１）の頂部には、空気排出穴（３０）が配されている。
【００２５】
蓋（３）を外容器（２）から取り外して水道水を原水貯留部（１０）へ注入すると、水道水は、浄水カートリッジ（４）の筒部（２１）の側面外周の原水流入口（２０）からカートリッジ４内に流入し、粒状濾材（２２）、中空糸膜（２３）を通って、外容器（５）の浄水貯留部（１１）に落下し、浄水として貯留される。
【００２６】
このとき、カートリッジ（４）内の空気は、空気排気穴（３０）から大気中に排出されるため、投入した水道水は空気抵抗を受けることなく、最高の透過速度で流下することになる。そして、貯留された浄水は、浄水器（１）を傾けることにより、浄水注ぎ口（８）から、例えばコップへ注ぐことができる。
【００２７】
粒状濾材（２２）は、活性炭が最も好ましいが、分子吸着樹脂、ゼオライト、モレキュラーシーブ、キレート樹脂、イオン交換樹脂、コーラルサンド、麦飯石、医王石、トルマリン、骨炭、ヒドロキシアパタイト、珪酸チタニウムなどを併用することもできる。これらを併用する場合は、活性炭と混合したり、別々に層状として配置したり、或いは活性炭に添着したりすればよい。
【００２８】
粒状濾材（２２）の粒径は、一般的には細かいほど比表面積が大きく、反応測度が速くなるため浄化能力が高くなる。しかしながら、細かすぎると本発明の浄水器における空気排出穴（３０）から漏れ出るため、粒状濾材（２２）は、積算ふるい上質量分率が９５％となる粒径が０．４ｍｍ以上であることが好ましい。積算ふるい上質量分率が９５％となる粒径は、０．５ｍｍ以上であることがより好ましく、粒径０．６ｍｍ以上であることがさらに好ましい。
なお、従来の浄水器の粒状濾材においては、通常は、積算ふるい上質量分率が９５％となる粒径は、０．１５〜０．３ｍｍ程度である。
【００３０】
本発明に使用する粒状濾材（２２）の粒径の上限は１．９ｍｍ以下が好ましく、１．８ｍｍ以下がより好ましく、１．７ｍｍ以下が更に好ましい。
【００３２】
なお、積算ふるい上質量とは、粒状濾材（２２）をふるいにかけた際に、ふるい上に残る質量をいう。積算ふるい上質量と粒径との関係は、具体的には以下のようにして求められる。
【００３３】
（１）目開きの異なるふるいを少なくとも４個用意し、粒状濾材（２２）をそれぞれのふるいでふるい分けして、それぞれの目開きに相当する粒径の積算ふるい上質量を測定する。
【００３４】
（２）目開きに相当する粒径をＤｐ、積算ふるい上質量が全体に占める割合（％）をＲ（Ｄｐ）としたとき、横軸にＬｏｇ（Ｄｐ）、縦軸にＬｏｇ｛Ｌｏｇ（１００／Ｒ（Ｄｐ））｝をとり、いわゆるロジン−ラムラー（Ｒｏｓｉｎ−Ｒａｍｍｌｅｒ）分布図を作成する。
【００３５】
（３）ロジン−ラムラー（Ｒｏｓｉｎ−Ｒａｍｍｌｅｒ）分布図において、積算ふるい上質量が９５％に最も近い点と、積算ふるい上質量が８０％に最も近い点同士を結んだ直線から、積算ふるい上質量が９５％になる粒径と、積算ふるい上質量が８０％になる粒径を読み取る。
【００３６】
なお、従来の浄水器に使用される粒状濾材（２２）においては、粒径が小さいものの相対的割合が多く、積算ふるい上質量が９５％となる粒径Ｘと、積算ふるい上質量が８０％となる粒径Ｙとの関係は、Ｙ／Ｘが１．２〜１．２６程度である。
【００３７】
中空糸膜（２３）は、原水中の微生物や細菌類を除去する目的で配置されており、素材としては、セルロース系、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン）系、ポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）、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、ポリ四弗化エチレン（ＰＴＦＥ）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が挙げられる。なかでもポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン）系、ポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）が好ましく、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン）系が最も好ましい。
【００３８】
中空糸膜（２３）は、その充填率、すなわち中空糸膜（２３）の固定部分における中空糸膜（２３）の繊維軸に垂直な方向の断面積に対し、外径ベースの中空糸膜（２３）の断面積の合計が占める割合は、５５〜７０％程度とすることで、カートリッジ本体（１９）を小型化することができると同時に、濾過時間の短縮や目詰まりに対する長寿命化を達成することができる。
中空糸膜（２３）の充填率は、５７〜６７％の範囲がより好ましく、６０〜６５％の範囲がより好ましい。
【００３９】
また、充填率をこの範囲とすることで、水がスムーズに流れるようになるため、以下に説明する空気排出穴（３０）の効果がより好適に発揮される。
【００４０】
浄水カートリッジ（４）の外表面側の、空気排出穴（３０）の穴径（ｄ）は、０．６ｍｍ以上となるようにする。穴径（ｄ）が０．６ｍｍ未満であると、空気をスムーズに排出することができない。穴径（ｄ）の下限は、０.６５ｍｍ以上が好ましく、０.７ｍｍ以上がより好ましい。
【００４１】
空気をスムーズに排出する観点からの穴径（ｄ）の大きさの上限はないが、穴径（ｄ）が大きすぎると、粒状濾材（２２）が漏れるのを防止するために、粒状濾材（２２）の粒径を大きくする必要が生じる。粒状濾材（２２）の粒径を大きくしすぎると、比表面積が減少し浄化能力が低下する。従って、穴径（ｄ）の大きさの上限は、使用する粒状濾材（２２）の粒径によって規定される。
【００４２】
穴径（ｄ）の大きさは、使用する粒状濾材（２２）の粒径の下限よりも大きくする必要は必ずしもない。これは、粒径が穴径（ｄ）よりも小さいものが混ざっていても、粒状濾材（２２）同士が適度に重なり合う結果、空気排出穴（３０）から出て行けなくなるものと推定される。
【００４３】
また、粒状濾材（２２）として好ましく使用される活性炭は水に沈むので、空気排出穴（３０）の下には活性炭の存在しない空間が形成されることになり、その結果、粒状濾材（２２）の粒径が穴径（ｄ）よりも多少小さくても、活性炭が外に漏れることは殆ど無い。
【００４４】
なお、穴径（ｄ）よりも小さな粒径を含む粒状濾材（２２）を用いる場合、通水前の流通時は、浄水カートリッジ（４）が横に置かれることも多く、空気排出穴（３０）から粒状濾材（２２）が漏れ出す懸念が高まるため、空気排出穴（３０）にテープ等を張って塞いでおき、使用時に剥がしてやることが好ましい。
【００４５】
穴径（ｄ）の大きさの上限は、具体的には１．２ｍｍ以下とすることが好ましく、１．１ｍｍ以下がより好ましく、１ｍｍ以下が更に好ましい。
【００４６】
空気排出穴（３０）の形状は円形が好ましいが、楕円や、多角形、不定形等であってもよい。なお、前述の穴径（ｄ）は、円形の場合は直径をいい、楕円の場合は長径、多角形の場合は最も長い対角線をいい、不定形の場合は最も広い幅をいう。
【００４７】
なお、図６に示すように、穴径（ｄ）と、浄水カートリッジ（４）の内表面側の、空気排出穴（３０）の穴径（ｅ）とを同じ大きさとしても構わないが、図４、図５に示すように、穴径（ｄ）が、穴径（ｅ）よりも小さくされていると、空気の排出を一層スムーズに行うことができる。
【００４８】
穴径（ｄ）を穴径（ｅ）よりも小さくするためには、浄水カートリッジ（４）の内表面側で面取りを行ったり、内表面側の径を大きくしたテーパ形状としたりすればよい。
【００４９】
空気排出穴（３０）の数は、複数個設けても構わないが、一つ設ければ、空気を排出する機能は十分発揮される。すなわち、空気を排出する機能は、穴径（ｄ）によって左右される。
【００５０】
例えばメッシュのように、合計の開口面積は大きくても、個々の穴径が小さいものは、空気を排出する機能は劣り、特にメッシュが濡れて水膜が形成されると、空気を効率的に排出することができない。また、メッシュではなく穴を多数設ける場合であっても、一つ一つの穴径（ｄ）が小さければ、たとえ開口面積の合計が、適切な穴径（ｄ）を有する穴を一つ設ける場合の開口面積よりも大きくなっても、空気を排出する機能は劣る。
【００５１】
原水流入口（２０）には、空気を排出する機能は要求されないため、水は通過するが粒状濾材（２２）は通過しない部材を配置すればよく、部材の例としては、金属メッシュ、樹脂メッシュ、焼結樹脂、接着または融着した繊維状シート、不織布、フェルトなどで、厚さや密度を低減することで通水抵抗を小さくした材料が挙げられる。特に望ましいものは、２００メッシュよりも大きく、粒状濾材（２２）の最小粒径よりも小さい開口を有する金属メッシュ、樹脂メッシュが挙げられる。
【００５２】
以下、実施例をもとに本発明を詳細に説明する。
【００５３】
＜実施例1〜５＞
粒状濾材（２２）として活性炭８０ｍｌと、膜面積０．１８５ｍ^２の中空糸膜（２３）を有し、内径３５ｍｍ、高さ２５ｍｍの筒部（２１）を有する浄水カートリッジ（４）を作成した。筒部（２１）の頂部には、穴径（ｄ）が０．６〜１．０ｍｍの範囲で、０．１ｍｍ刻みに空気排出穴（３０）を設けた。
これらを、穴径（ｄ）が小さい順にそれぞれ実施例１〜５とした。
【００５４】
なお、活性炭の粒径分布は、表１に示す通りであった。
【００５５】
【表１】

【００５６】
この実施例１〜５の浄水カートリッジ（４）を、図１に示す構造の浄水器に配置し、温度２５℃及び１０℃において水頭差による濾過を行い、空気の排出がスムーズに行われるか否かを観察した。結果を表２に示す。
なお、表１における○は空気が速やかに排出されたことを示し、△はやや時間はかかるが最終的には空気が排出されたことを示し、×は空気が排出されなかったことを示す。
【００５７】
＜比較例１、２＞
空気排出穴（３０）の穴径（ｄ）を０．４ｍｍ（比較例１）、０．５ｍｍ（比較例２）とした以外は、実施例１と同様にして空気の排出がスムーズに行われるか否かを観察した。結果を表２に示す。
【００５８】
＜実施例６〜８＞
実施例１、４、５の浄水カートリッジ（４）を、図１に示す構造の浄水器に配置し、２５℃にて水頭差による濾過を行い、活性炭の漏れの有無を確認した。結果を表３に示す。
なお、表３における◎は、活性炭の漏れが全くなかったことを示し、○は活性炭の漏れが殆どなかったことを示し、×は活性炭の漏れが多かったことを示す。
【００５９】
＜比較例３＞
比較例１の浄水カートリッジを用いた以外は、実施例６〜８と同様の試験を行った。結果を表３に示す。
【００６０】
＜参考例１＞
空気排出穴（３０）の穴径（ｄ）を１．２ｍｍとした以外は、実施例１と同様にして製作した浄水カートリッジ（４）について実施例６〜８と同様の試験を行った。結果を表３に示す。
【００６１】
以上の実施例より、本発明の浄水器は、空気の排出をスムーズに行うことができると共に、活性炭が漏れ出すこともないことが解る。
【００６２】
【表２】

【００６３】
【表３】

【００６４】
【発明の効果】
本発明の浄水器は、その頂部に、０．６ｍｍ以上の穴径の空気排出穴（３０）を有する筒部（２１）を設けた浄水カートリッジ（４）を使用しているため、浄水カートリッジ（４）内部の空気を速やかに排出することが可能であり、その結果水頭差による濾過をスムーズに行うことが可能となる。
また、粒径０．４ｍｍ以上が全体の９５質量％以上である粒状濾材（２２）を使用することにより、水頭差による濾過をよりスムーズに行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の浄水器の一例を示す側面断面図である。
【図２】図１の浄水器の正面断面図である。
【図３】本発明に使用する浄水カートリッジの一例を示す正面図である。
【図４】本発明の空気排出穴（３０）の一例を示す断面図である。
【図５】本発明の空気排出穴（３０）の別の一例を示す断面図である。
【図６】本発明の空気排出穴（３０）の別の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１浄水器
３蓋
４浄水カートリッジ
５外容器
６内容器
８浄水注ぎ口
９注ぎ蓋
１０原水貯留部
１１浄水貯留部
１９浄水カートリッジ接続部
２０原水流入口
２１筒部
２２粒状濾材
２３中空糸膜
２５取っ手
３０空気排出穴

Claims

浄水貯留部（１１）を有する外容器（５）と、原水貯留部（１０）を有する内容器（６）と、内部に粒状濾材（２２）と中空糸膜（２３）とを有する浄水カ−トリッジ（４）とを有する浄水器であって、
前記原水貯留部は前記浄水貯留部の上側に配されており、
該浄水カ−トリッジ（４）は、その一端に筒部が設けられると共に、該筒部が前記貯留部に貫入するよう前記原水貯留部下部に配置されており、
該筒部（２１）は、原水流入口（２０）及び空気排出穴（３０）を有し、かつ、該空気排出穴は前記筒部頂部に設けられており、
該浄水カ−トリッジ（４）の外表面側の、該空気排出穴（３０）の穴径（ｄ）が、０．６ｍｍ以上、かつ、前記浄水カートリッジ（４）の内表面側の、前記空気排出穴（３０）の穴径（ｅ）よりも小さい浄水器。
前記穴径（ｄ）が１．２ｍｍ以下である請求項１に記載の浄水器。
前記粒状濾材（２２）において、積算ふるい上質量分率が９５％となる粒径が０．４ｍｍ以上である請求項１又は２に記載の浄水器。
前記空気排出穴（３０）の数が１個である請求項１〜３のいずれか一項に記載の浄水器。
前記中空糸膜（２３）の充填率が５５〜７０％である請求項１〜４のいずれか一項に記載の浄水器。
前記頂部は、平板形状として構成されている請求項請求項１〜５のいずれか一項に記載の浄水器。