JP4251079B2 - 濾過装置 - Google Patents

Description

本発明は、処理水中の不純物質を濾過するための装置に関するものである。

近年、飲用水に対する関心の高まりに伴い、水道水を浄化する濾過器が著しく普及している。濾過器には、水道水中の不純物質を濾過するための濾過カートリッジ（濾過装置）が内蔵されている。そして、この濾過カートリッジに対しては、台所作業において邪魔にならないために小型が望まれており、さらにランニングコストを低減するために、長寿命化が望まれている。

以下、図面を参照して従来の濾過カートリッジについて説明する。

図３は従来の濾過カートリッジを示す断面図、図４は図３の濾過カートリッジにおける水の流れの向きを示す断面図である。

図３において、濾過カートリッジ１は、中心に中空を有する円柱型の成型体状の活性炭により形成された成型濾材７と、成型濾材７の両端にそれぞれ取り付けられてこの成型濾材７を支持する前キャップ８および後キャップ９を備えている。前キャップ８および後キャップ９には、たとえばポリプロピレンやポリエチレン等のように、耐水性に優れ、且つ加工が容易な材料が用いられている。

前キャップ８には、成型濾材７の中空部に位置する円筒管８ａが取り付けられている。この円筒管８ａは、前キャップ８同様、たとえばポリプロピレンやポリエチレン等のように、耐水性に優れ、且つ加工が容易な材料が用いられている。また、後キャップ９には、十字型のガイドリブ９ａが取り付けられている。このガイドリブ９ａもまた、後キャップ９同様、たとえばポリプロピレンやポリエチレン等のように、耐水性に優れ、且つ加工が容易な材料が用いられている。

次に、図３および図４を参照して、従来の濾過カートリッジの濾過形式について説明する。なお、図４において、矢印Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｉ，Ｊは水道水の流れる向きを示している。

原水となる水道水は、成型濾材７の外周壁より導入される（矢印Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４）。成型濾材７内に導入された水道水は、残留塩素やトリハロメタン等の不純物質が活性炭に吸着されて除去される。ここで、成型濾材７の中心に位置する中空部には円筒管８ａが存在するために、矢印Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の位置より成型濾材７内に導入された水道水は、それぞれ矢印Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３に示すように成型濾材７内で滞留し、矢印Ｇ４の位置より導入された水道水のみが矢印Ｈ４の向きに流れ、ガイドリブ９ａの隙間を通って（矢印Ｉ）、円筒管８ａの内部を前キャップ８の方向に流れて排出される（矢印Ｊ）。

なお、このような濾過カートリッジについては、たとえば特開平１１−１６５１６６号公報に記載されている。
特開平１１−１６５１６６号公報

しかしながら、上記のような従来の技術では、成型濾材７を通過できる水道水は、成型
濾材７に導入された水道水の一部であり、残りは成型濾材７内で滞留し、流れが妨げられてしまう。

そのために、成型濾材７において、水道水の不純物質除去に利用される活性炭は成型濾材７の一部のみとなり、その部分の活性炭が局所的に急速に劣化して濾過カートリッジ１の寿命が著しく短くなるという問題点を有していた。

そして、濾過カートリッジ１の寿命を長くするためには成型濾材７を著しく大型化しなければならないので、濾過カートリッジ１の形状およびイニシャルコストが著しく大きくなる。

そこで、本発明は、小型で長寿命の濾過装置を提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明の濾過装置は、筒型のハウジング内に収容され、当該ハウジングの内周壁と離間して配置された筒型の第１の通水部材と、第１の通水部材の内側おいて第１の通水部材と離間して配置された筒型の第２の通水部材と、第１の通水部材および第２の通水部材の一方端に位置してこれらの通水部材を保持する第１の保持板と、第１の通水部材および第２の通水部材の他方端に位置してこれらの通水部材を保持する第２の保持板と、第１の通水部材と第２の通水部材との間に設けられ、処理水中の不純物質を除去する活性炭が充填された活性炭層と、を有し、ハウジング内の一方端に第１の保持板がハウジングの内端面と離間して配置され、前記第１の通水部材の一方端は第１の保持板の外周部に保持されると共に、該第１の通水部材はハウジングの軸方向略中央位置まで伸びて第２の保持板に保持され、ハウジング内が前記第２の保持板により仕切られると共に該第２の保持板の中心に中空部が形成され、ハウジング内における第２の保持板を挟んだ第１の通水部材と反対側に中空糸膜が配置され、第２の通水部材は前記一方端が第１の保持板の中央において突出することなく嵌め込まれた第２の通水部材固定部に保持されると共に前記他方端が第２の保持板の中央において突出することなく嵌め込まれた第２の通水部材固定部に保持され、ハウジングの一方端中央より導入された水が、ハウジングの内端面と第１の保持板の間を流れて、ハウジングの内周壁と第１の通水部材との間に到達し、次いで、第１の通水部材を通って活性炭層に流入した後、第２の通水部材を通って筒型の第２の通水部材内に流入し、この後、前記第２の保持板の中空部を介して中空糸膜に導入された後、ハウジングから排出されるようにする構成としたものである。

本発明のさらに好ましい形態において、第１の通水部材および第２の通水部材は不織布である。

本発明によれば、活性炭層に導入された処理水が滞留せず、その流れが妨げられないので、活性炭層内の活性炭がすべて処理中の不純物質の除去に使用されることになり、濾過装置の寿命を大幅に長くすることができるとともに、濾過装置の小型化を図ることが可能になるという有効な効果が得られる。

本発明の請求項１に記載の発明は、筒型のハウジング内に収容され、当該ハウジングの内周壁と離間して配置された筒型の第１の通水部材と、第１の通水部材の内側おいて第１の通水部材と離間して配置された筒型の第２の通水部材と、第１の通水部材および第２の通水部材の一方端に位置してこれらの通水部材を保持する第１の保持板と、第１の通水部材および第２の通水部材の他方端に位置してこれらの通水部材を保持する第２の保持板と、第１の通水部材と第２の通水部材との間に設けられ、処理水中の不純物質を除去する活性炭が充填された活性炭層と、を有し、ハウジング内の一方端に第１の保持板がハウジングの内端面と離間して配置され、前記第１の通水部材の一方端は第１の保持板の外周部に保持されると共に、該第１の通水部材はハウジングの軸方向略中央位置まで伸びて第２の保持板に保持され、ハウジング内が前記第２の保持板により仕切られると共に該第２の保持板の中心に中空部が形成され、ハウジング内における第２の保持板を挟んだ第１の通水部材と反対側に中空糸膜が配置され、第２の通水部材は前記一方端が第１の保持板の中央において突出することなく嵌め込まれた第２の通水部材固定部に保持されると共に前記他方端が第２の保持板の中央において突出することなく嵌め込まれた第２の通水部材固定部に保持され、ハウジングの一方端中央より導入された水が、ハウジングの内端面と第１の保持板の間を流れて、ハウジングの内周壁と第１の通水部材との間に到達し、次いで、第１の通水部材を通って活性炭層に流入した後、第２の通水部材を通って筒型の第２の通水部材内に流入し、この後、前記第２の保持板の中空部を介して中空糸膜に導入された後、ハウジングから排出されるようにする濾過装置であり、小型で長寿命の濾過装置が得られるという作用を有する。

本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、第１の通水部材および第２の通水部材は不織布である濾過装置であり、小型で長寿命の濾過装置が得られるという作用を有する。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。

図１は本発明の一実施の形態である濾過カートリッジを示す断面図、図２は図１の濾過カートリッジにおける水の流れの向きを示す断面図である。

図１において、濾過カートリッジ（濾過装置）１は、たとえばＡＢＳ等のように耐圧性および加工性に優れた材料が用いられた筒型のカートリッジケース（ハウジング）６を有している。カートリッジケース６内の一方端には、たとえばポリプロピレンやポリエチレン等のように、耐水性に優れ、且つ加工が容易な材料が用いられた第１の保持板２がカートリッジケース６の内端面と離間して配置されている。

第１の保持板２の外周部には、カートリッジケース６の内周壁と離間してこのカートリッジケース６の軸方向略中央位置まで延びる筒型の第１の通水部材２ａが取り付けられている。カートリッジケース６に収容された第１の通水部材２ａは、通水性に優れ、且つ粒状活性炭の流出が防止できる材料、たとえば孔径５〜６０μｍ程度の不織布等で形成されている。したがって、第１の保持板２は、第１の通水部材２ａの一方端に位置して第１の通水部材２ａを保持している。

そして、第１の通水部材２ａの第１の保持板２とは反対側の端部には、第２の保持板２ｂが設置されている。この第２の保持板２ｂは、中心に中空部２ｃを有しており、たとえばポリプロピレンやポリエチレン等のように、耐水性に優れ、且つ加工が容易な材料で構成されている。したがって、第２の保持板２ｂは、第１の通水部材２ａの他方端に位置して第１の通水部材２ａを保持している。

筒状の第１の通水部材２ａの内側には、この第１の通水部材２ａと離間して、同じく筒型の第２の通水部材４が配置されている。第２の通水部材４もまた、通水性に優れ、且つ粒状活性炭の流出が防止できる材料、たとえば孔径５〜６０μｍ程度の不織布等で形成されている。

この第２の通水部材４は、その一方端が第２の保持板２ｂの中央において突出することなくはめ込まれた第２の通水部材固定部４ａに保持され、他方端が第１の保持板２の中央において突出することなくはめ込まれた第２の通水部材固定部４ｂに保持されている。第２の通水部材固定部４ａおよび第２の通水部材固定部４ｂは、たとえばポリプロピレンやポリエチレン等のように、耐水性に優れ、且つ加工が容易な材料が用いられている。なお、第２の通水部材固定部４ａ，４ｂを用いることなく、第２の通水部材４が直接第１の保持板２および第２の保持板２ｂに保持されるようにしてもよい。

第１の通水部材２ａと第２の通水部材４との間には、たとえば粒径７０〜３００μｍの粒状または成型体状の活性炭が充填され、水道水（処理水）中の不純物質を除去する活性炭層３が設けられている。

そして、カートリッジケース６内における第１の通水部材２ａの反対側には、中空糸膜
５が配置されている。

次に、図１および図２を参照して、本実施の形態の濾過カートリッジ１における濾過形式について説明する。なお、図２において、矢印Ａ，Ｂ，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｄ，Ｅ，Ｆは水道水の流れる向きを示している。

原水となる水道水は、カートリッジケース６の一方端（図２においてカートリッジケース６の下部）より導入される（矢印Ａ）。導入された水道水は、カートリッジケース６と第１の保持板２の間を流れた後（矢印Ｂ）、カートリッジケース６と第１の通水部材２ａとの間に到達し、第１の通水部材２ａを通って活性炭層３に流入する。

活性炭層３内では、水道水は径方向の中央に向かって流れ（矢印Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４）、このときに活性炭の表面に水道水中の残留塩素やトリハロメタン等の不純物質が吸着されて除去される。活性炭層３を通った水道水は第２の通水部材４を通って中央部に至る。

ここで、前述のように、第２の通水部材固定部４ａは第２の保持板２ｂから突出していないので、矢印Ｃ１に沿った水道水の流れが妨げられることはなく、活性炭層３内で滞留することなく、第２の通水部材４を通過することができる。同様に、第２の通水部材固定部４ｂも第１の保持板２から突出していないので、矢印Ｃ４に沿った水道水の流れが妨げられることはないので、活性炭層３内で滞留することもなく、第２の通水部材４を通過することができる。

このように本実施の形態の濾過カートリッジ１では、活性炭層３内での水道水には滞留が全く発生しないので、活性炭層３内の活性炭の全部を水道水中の不純物質除去に使用することができる。

また、活性炭層３は、第１の保持板２、第１の通水部材２ａ、第２の保持板２ｂ、および第２の通水部材４で囲まれているために、活性炭層３に充填された粒状活性炭が洩れることはない。

第２の通水部材４を通過した水道水は、第２の通水部材４の中心に設置された中空部より矢印Ｄの向きに沿って流れ、第２の保持板２ｂの中心に形成された中空部２ｃより中空糸膜５に導入される。

中空糸膜５においては、矢印Ｅの向きに沿って水道水が流れる過程で、中空糸膜５により水道水中の濁度物質が除去された後、カートリッジケース６の矢印Ｆの向きに沿って系外に排出される。

以上説明したように、本実施の形態の濾過カートリッジ１によれば、活性炭層３に導入された水道水が滞留せず、その流れが妨げられないので、活性炭層３内の活性炭がすべて水道水中の不純物質の除去に使用される。これにより、濾過カートリッジ１の寿命を大幅に長くすることができるとともに、濾過カートリッジ１の小型化を図ることが可能になる。

なお、本実施の形態では、水道水は、第１の通水部材２ａから活性炭層３に流入するようになっているが、参考例として第１の保持板２の中央に貫通孔を形成して流れを逆にし、第２の通水部材４から活性炭層３に流入することも考えられる。

以上の説明においては、本発明に係る濾過カートリッジを水道水中の不純物質を濾過するために用いているが、排水等に含まれる不純物質を濾過するためなど、種々の用途に用いることができる。

本発明の一実施の形態である濾過カートリッジを示す断面図 図１の濾過カートリッジにおける水の流れの向きを示す断面図 従来の濾過カートリッジを示す断面図 図３の濾過カートリッジにおける水の流れの向きを示す断面図

符号の説明

１ 濾過カートリッジ（濾過装置）
２ 第１の保持板
２ａ 第１の通水部材
２ｂ 第２の保持板
２ｃ 中空部
３ 活性炭層
４ 第２の通水部材
４ａ 第２の通水部材固定部
４ｂ 第２の通水部材固定部
５ 中空糸膜
６ カートリッジケース（ハウジング）
７ 成型濾材
８ 前キャップ
８ａ 円筒管
９ 後キャップ
９ａ ガイドリブ

Claims (2)

1. 筒型のハウジング内に収容され、当該ハウジングの内周壁と離間して配置された筒型の第１の通水部材と、
   前記第１の通水部材の内側おいて前記第１の通水部材と離間して配置された筒型の第２の通水部材と、
   前記第１の通水部材および前記第２の通水部材の一方端に位置してこれらの通水部材を保持する第１の保持板と、
   前記第１の通水部材および前記第２の通水部材の他方端に位置してこれらの通水部材を保持する第２の保持板と、
   前記第１の通水部材と前記第２の通水部材との間に設けられ、処理水中の不純物質を除去する活性炭が充填された活性炭層と、を有し、
   ハウジング内の一方端に第１の保持板がハウジングの内端面と離間して配置され、前記第１の通水部材の一方端は第１の保持板の外周部に保持されると共に、該第１の通水部材はハウジングの軸方向略中央位置まで伸びて第２の保持板に保持され、ハウジング内が前記第２の保持板により仕切られると共に該第２の保持板の中心に中空部が形成され、ハウジング内における第２の保持板を挟んだ第１の通水部材と反対側に中空糸膜が配置され、第２の通水部材は前記一方端が第１の保持板の中央において突出することなく嵌め込まれた第２の通水部材固定部に保持されると共に前記他方端が第２の保持板の中央において突出することなく嵌め込まれた第２の通水部材固定部に保持され、ハウジングの一方端中央より導入された水が、ハウジングの内端面と第１の保持板の間を流れて、ハウジングの内周壁と第１の通水部材との間に到達し、次いで、第１の通水部材を通って活性炭層に流入した後、第２の通水部材を通って筒型の第２の通水部材内に流入し、この後、前記第２の保持板の中空部を介して中空糸膜に導入された後、ハウジングから排出されるようにすることを特徴とする濾過装置。
2. 前記第１の通水部材および前記第２の通水部材は不織布であることを特徴とする請求項１記載の濾過装置。

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