JP4424662B2

JP4424662B2 - 浄水器

Info

Publication number: JP4424662B2
Application number: JP2004149802A
Authority: JP
Inventors: はつ美竹田; 昌彦種池
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 2004-05-19
Filing date: 2004-05-19
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2024-05-19
Also published as: JP2005329321A

Description

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。

従来から、水資源の汚染、おいしい水への要求等により水道水の浄化に浄水器が用いられている。浄水器は、活性炭、イオン交換樹脂等の吸着剤によるカルキ臭、カビ臭、トリハロメタン等の除去、多孔質中空糸膜による細菌類、濁質成分等の除去を機能として有するものが知られている。浄水器の種類としては、蛇口直結型浄水器や、据え置き型浄水器、アンダーシンク型浄水器、ピッチャー型浄水器等が市販され、一般家庭で使用されている。

近年では、蛇口直結型などの浄水器とは異なり、持ち運びが自由で、余分な水圧をかけず自重で１〜２リットル程度の比較的多量の原水を一度に浄化することが出来るとともに、そのまま冷蔵庫等に保管ができ、カップへの注ぎ口が形成されているピッチャー型浄水器が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１の浄水器は、原水貯留部と浄水貯留部との間に、水通路を設けた有底筒形の浄水カートリッジを有し、この浄水カートリッジはその内部に、筒状の繊維状濾材と繊維状濾材の縦軸方向に設けられた空気排出筒から構成されている。更にその下部に、珊瑚粒やゼオライト等よりなる粒状濾材が配されている。

ピッチャー型浄水器は、高性能・高機能化を図る場合、複数の濾材を組み合わせる必要があるが、濾材部分が大きくなりがちである。

特許文献１の浄水器は、濾材充填底部の開口部分が狭く、濾材には、利用されにくく無駄となってしまう部分があるという問題があった。
特開平１１−２０７３２０

本発明は、濾材を効率よく利用する事が出来る、低コストで実用的な浄水器を提供することを目的とする。

すなわち、本発明は、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、浄水カートリッジ（４）を有する浄水器であって、水が、該浄水カートリッジ（４）の濾材（２２）を通過してから、吐出口（３１）から出るまでの抵抗を［Ｒ］としたとき、［Ｒ］が下式（Ａ）を満足する浄水器である。
３．７×１０^７≦Ｒ≦９．７×１０^８・・・（Ａ）
（抵抗［Ｒ］は、流速をＦ（Ｌ／Ｓ）、水の粘性係数をμ（ｍＰａ・Ｓ）、圧力損失をＰ（ｍＰａ）とした時に、Ｒ＝Ｐ×（Ｆ×μ）^−１で表される）

本発明によれば、濾材を効率よく利用する事が出来る、低コストで実用的な浄水器を提供することが出来る。

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、本発明の浄水カートリッジ（４）の一例を示す模式断面図である。

図１の浄水カートリッジ（４）は、上部側面に図示していない原水流入口と、下部底面中央部に円形の吐出口（３１）を有する筒状容器内に、濾材（２２）を配し、さらに濾材（２２）の下流側位置にフィルター（２３）が配されている。

浄水カートリッジ（４）は、水が濾材（２２）を速く通過しすぎると、ショートパスを引き起こし濾材（２２）が有効に使用されない。一方、濾過時間があまりに長いと実用的でない。
そこで、水が濾材（２２）を通過してから、吐出口（３１）から出るまでの間の抵抗［Ｒ］を、３．７×１０^７≦Ｒ≦９．７×１０８（Ｌ ^−１）、より好ましくは１．５×１０^８ ≦Ｒ≦３．２×１０^８（Ｌ ^−１）となる構造に、浄水カートリッジ（４）をすると、濾材（２２）のショートパスを抑え濾材を有効に使用することでき、かつ、濾過に長時間を要しないため実用性を兼ね備えることができ、好適である。
なお、抵抗［Ｒ］の算出は、以下のようにして測定することができる。
（１）濾材（２２）を除去したカートリッジを用意する。なお、濾材（２２）の上流に水の通過に対する抵抗が大きな部材がある場合には、併せて除去する。
（２）このカートリッジに、２０℃の水（粘性率１．００（ｍＰａ・Ｓ））を、ヘッド差を例えば２１０ｍｍ（＝差圧２１０００００（ｍＰａ））に保った状態で自重で通水する。
（３）吐水口からの流速Ｆ（Ｌ／Ｓ）を測定する。
（４）流速をＦ（Ｌ／Ｓ）、水の粘性率をμ（ｍＰａ・Ｓ）、圧力損失をＰ（ｍＰａ）とした時に、Ｒ（Ｌ ^−１）＝Ｐ（ｍＰａ）×（Ｆ（Ｌ／Ｓ）×μ（ｍＰａ・Ｓ））^−１の式に従って［Ｒ］を計算する。
また、濾材（２２）の抵抗［Ｒ１］は必ずしも限定されないが、濾材層を通過した後の水が浄水出口から出るまでの抵抗［Ｒ］と比較して小さい場合に本発明を好ましく適用することができ具体的には、Ｒ１＜３．７×１０ ^７（Ｌ ^−１）であるのが好ましい。抵抗［Ｒ１］は、濾材層を有する状態で測定した抵抗から、抵抗［Ｒ］を引くことにより求めることができる。

水が濾材（２２）を通過し、吐出口（３１）から出るまでの間の抵抗［Ｒ］は、吐出口（３１）の開口面積を小さくする、経路を複雑にする、フィルター（２３）等により持たせることが可能であり、また、これらを複数の方法を組み合わせた構造としても良い。

また、濾材（２２）の底面部又はフィルター（２３）の底面部の下流側に、濾材（２２）を通過する水が、一定の距離を浄水カートリッジ（４）の長手方向に垂直に落下するように空間を設けると、濾材（２２）がショートパスをおこしにくくなるため、好適である。

吐出口（３１）は距離が離れすぎると浄水カートリッジ（４）のコンパクトさが欠けるので、濾材（２２）の底面部、または、フィルター（２３）の底面部から、吐出口（３１）までの最大距離が、浄水カートリッジ（４）の長手方向に、１００mm以内とするのが好ましく、５０mm以内とするのがより好ましく、２０ｍｍ以内とするとさらに好ましい。

また、吐出口（３１）を設ける位置としては、浄水カートリッジ（４）の径方向にみて、中心でも端でも全ての位置に配する事ができる。
また、吐水口（３１）の数は、１個以上であれば何個でもよい。吐出口（３１）の形状は全ての形状を用いる事ができ、例えば、円形状、角形状、星形状等とすることができる。また、吐出口（３１）の内面に突起等の抵抗を設ける等しても良い。
さらに、吐出口（３１）の出口を、浄水カートリッジ（４）の底面より突出させた形状にすると、濾材（２２）が指等により直に触れられることを回避できるために逆汚染防止となり好適である。
また、浄水カートリッジ（４）から吐出される水の流姿が整い好適である。

フィルター（２３）は、ポリプロピレンやポリエステル等からなる不織布フィルター、金属・セラミック・プラスチック等の粉末を熱および圧力により粉末同士を直接接着した焼結フィルター、メンブレンフィルター、繊維をワインドしたフィルター、プラスチックスを発砲させ比較的緻密な孔径をもたせたフィルター、金属やナイロンからなるメッシュフィルター等、何れをも用いる事が出来、また、複数を組み合わせて使用しても良い。

フィルター（２３）の孔径は、細かいと目詰まりがし易く、粗いと濾材（２２）が流出してしまうので、孔径０．１μｍ〜０．３mmが好ましく、開口率は４０％〜９５％、より５０％〜７８％が好ましい。また、フィルター（２３）は０．１ｍｍ以上であることが好ましいが、厚すぎると逆に濾材のコンパクトさに欠ける要因となるので、３０mm以下が好ましく、１０mm以下がより好ましく、更に５ｍｍ以下が好ましく、更に３ｍｍ以下がより好ましい。

濾材（２２）の形状は、粒状、繊維状、粉末状、破砕状、ビーズ状、ハニカム状、成形状等、全ての形状の濾材を用いる事が出来る。
また、濾材（２２）の種類は、活性炭、ゼオライト、モレキュラーシーブ、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、イオン交換樹脂など用いる事が出来、複数を選択、組み合わせても良い。
これらを併用する場合は、それぞれを混合したり、別々に層状として配置したり、或いはある濾材に別の濾材を添着したりすればよい。なお、粒径が細かすぎると濾過時間が長くなるので、０．２５ｍｍ以上、より好ましくは０．３５ｍｍより大きな粒径の濾材（２２）を用いる事が好ましい。

図４は、本発明の浄水器の一例を示す断面図である。
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。

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。

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。取っ手部（２５）を外容器（５）に装着するにあたっては、取っ手部（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、取っ手部（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。

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。
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。

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。

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。
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。

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。

浄水カートリッジ（４）は、その上端に空気排出筒（２１）とを有している。図示してはいないが、空気排気筒（２１）の外周側面には、原水流入口が配されている。また、空気排気筒（２１）の頂部には、空気排出穴（３０）が配されている。

蓋（３）を外容器（５）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）の空気排出筒（２１）の側面外周の原水流入口からカートリッジ（４）内に流入し、濾材（２２）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。

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。

浄水貯留部（１１）のは、大きすぎると持ち運びが不便であり、また冷蔵庫で保存できない恐れがある。一方、小さすぎると一度に利用できる浄水の量が少なくなってしまう。したがって、浄水貯留部は少なくとも０．５Ｌ以上であり、最大１０Ｌ以下が好ましく、５Ｌ以下がより好ましく、さらに２Ｌ以下が好ましい

以下、実施例を基に本発明を更に詳細に説明する。

（実施例１〜４及び比較例２）
粒径０．４〜０．８ｍｍの粒状濾材（２２）７０ｃｃと、吐出口（３１）を濾材（２２）の下部中央から真下１５ｍｍの位置に、吐出口（３１）が浄水カートリッジ（４）の最下部となるように配した、図１に示すような構造の浄水カートリッジ（４）を、吐出口（３１）の開口部の面積を変えることにより、異なる抵抗［Ｒ］のものを作製し、この浄水カートリッジ（４）を、図４に示す構造のピッチャー型の浄水器（１）の原水貯留部（１０）と浄水貯留部（１１）との間に配した。
そしてこの浄水器（１）を用いて試料水１Ｌを自重でろ過し、総トリハロメタン除去率が８０％以下に低下するまでの総濾過量を測定した結果を表１に示した。

なお、抵抗［Ｒ］は、以下の通りにて算出したものである。
（１）濾材（２２）を除去したカートリッジを用意する。なお、濾材（２２）の上流に水の通過に対する抵抗が大きな部材がある場合には、併せて除去する。
（２）このカートリッジに、２０℃の水（粘性率１．００（ｍＰａ・Ｓ））を、ヘッド差を例えば２１０ｍｍ（＝差圧２１０００００（ｍＰａ））に保った状態で自重で通水する。
（３）吐水口からの流速Ｆ（Ｌ／Ｓ）を測定する。
（４）流速をＦ（Ｌ／Ｓ）、水の粘性率をμ（ｍＰａ・Ｓ）、圧力損失をＰ（ｍＰａ）とした時に、Ｒ（Ｌ ^−１）＝Ｐ（ｍＰａ）×（Ｆ（Ｌ／Ｓ）×μ（ｍＰａ・Ｓ））^−１の式に従って［Ｒ］を計算する。

（実施例５及び６）
粒径０．４〜０．８ｍｍの粒状濾材（２２）７０ｃｃと、濾材（２２）の下流側に濾過抵抗となるフィルター（２３）と、吐出口（３１）使用して、図２に示すような構造の浄水カートリッジ（４）を、フィルター（２３）の種類を変えることにより、異なる抵抗［Ｒ］のものを作製し、この浄水カートリッジ（４）を、図４に示す構造のピッチャー型の浄水器（１）の原水貯留部（１０）と浄水貯留部（１１）との間に配した。
そしてこの浄水器（１）を用いて試料水１Ｌを自重でろ過し、総トリハロメタン除去率が８０％以下に低下するまでの総濾過量を測定した結果を表１に示した。
なお、浄水カートリッジ（４）の、水が濾材（２２）を通過し、吐出口（３１）から出るまでの間の抵抗［Ｒ］はの算出方法は、実施例１〜４及び比較例２と同様である。

（比較例１）
粒状濾材（２２）を使用して図３に示す様な、濾材充填底開口部（ａ）を狭めた浄水カートリッジ（４）を作製し、図４に示す構造のピッチャー型の浄水器（１）の原水貯留部（１０）と浄水貯留部（１１）との間に配した。

そしてこの浄水器（１）を用いて試料水１Ｌを自重でろ過し、総トリハロメタン除去率が８０％以下に低下するまでの総濾過量を測定した結果を表１に示した。濾材能力が劣る事が明らかであった。
なお、浄水カートリッジ（４）の、水が濾材（２２）を通過し、吐出口（３１）から出るまでの間の抵抗［Ｒ］はの算出方法は、実施例１〜４及び比較例２と同様である。

なお、濾過能力試験は以下の様にＪＩＳＳ３２０１の家庭用浄水器試験方法（６．３．３）に準拠した手順にて実施した。簡単に以下説明する。
（１）前処理として活性炭濾過、膜濾過などによって、溶存する揮発性有機化合物および妨害物質を除去した水を用意する。
（２）総トリハロメタン（CHCl₃・CHBrCl₂・CHBr₂Cl・CHBr₃）濃度を１００±２０ｐｐｂに調整し、試料水とする。
（３）濾過を繰り返し、除去率が８０％以下に低下する迄の総濾過流量を求める。

本発明の浄水カートリッジ（４）の一例及び、浄水カートリッジ（４）の比較例を示す断面図である。本発明の浄水カートリッジ（４）の別の一例を示す断面図である。本発明の浄水カートリッジ（４）の比較例を示す一例の断面図である。本発明の浄水器（１）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
２０原水流入口
２１空気排出塔
２２濾材
２３フィルター
２５取っ手
２６Ｏリング
３０空気排出穴
３１吐出口

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、浄水カートリッジ（４）を有する浄水器であって、
水が、該浄水カートリッジ（４）の濾材（２２）を通過してから、吐出口（３１）から出るまでの抵抗を［Ｒ］としたとき、ヘッド差を２１０ｍｍとして測定した場合における［Ｒ］が下式（Ａ）を満足する浄水器。
３．７×１０^７ ≦Ｒ≦９．７×１０^８・・・（Ａ）
（抵抗［Ｒ］は、流速をＦ（Ｌ／Ｓ）、水の粘性係数をμ（ｍＰａ・Ｓ）、圧力損失をＰ（ｍＰａ）とした時に、Ｒ＝Ｐ×（Ｆ×μ）^−１で表される値である。）。
前記浄水カートリッジ（４）の濾材（２２）の抵抗［Ｒ１］が、下式（Ｂ）を満足する請求項１に記載の浄水器。
Ｒ１＜３．７×１０^７・・・（Ｂ）