JP4837709B2

JP4837709B2 - 浄水器用円筒形フィルタ部材の製造方法

Info

Publication number: JP4837709B2
Application number: JP2008189183A
Authority: JP
Inventors: 孝志門前; 栄司須田; 毅史小阪
Original assignee: Kitz Corp
Current assignee: Kitz Corp
Priority date: 2008-07-22
Filing date: 2008-07-22
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2021-10-29
Also published as: JP2008279451A

Description

本発明は、飲料用水や工業用水等の簡易型の浄水器に用いられる円筒形フィルタ部材の製造方法に関する。

通常、浄水器は、ケーシングに粒状や繊維状の活性炭と中空糸膜を内蔵したものが製品化されており、水道水からの原水中のゴミ、残留塩素、臭気物質、微粒子等を濾過して浄水を供給する浄水構造が実用化されている。

一方、この種の浄水器は、原水から浄水への濾過方向がフィルタ部材の底部や上部から流入するアップフロー（又はダウンフロー）方式と、フィルタ部材の側面から中心部へと流れるサイドフロー方式とがある。また、浄水器の形態にもアンダーシンクタイプ、卓上タイプ、或は蛇口直結タイプ等、各種の浄水器が提案されている。

ところで、鉛等を含有している水道配管等の配管器材に接液して供給された水道水には、微量の鉛等の重金属が溶出して水道水等に含有されているおそれがあり、そのため、水道水中からこの種の鉛等の重金属の除去、または濾過可能な浄水器が要望されている。併せて、産業化学物質（合成洗剤、塗料、化粧品、プラスチック可塑剤）、ダイオキシン、農薬、天然物質などを含有した水質が生体の内分泌撹乱作用を誘発すると言われる環境ホルモンを除去できる有効な浄水器を必要としている。

この鉛除去等を行なうための浄水器として、例えば、特開平７−２７５８５０号や特開２００１−２３２３６１号公報等が知られている。
前者の公報は、活性炭の細孔内にヒドロキシアパタイトを生成せしめてなる水中の鉛除去用活性炭について記載されている。
しかし、この公報には、この活性炭をどのように浄水器に応用するかについての構造や方法等は開示されていない。

後者の公報は、主に、蛇口直結型タイプで、しかも、ダウンフロー方式の浄水器であり、具体的には、フィルタ部材の外周囲に別体の繊維状活性炭の成形体を配設し、この成形体にイオン交換能を有する吸着剤を含有するようにした浄水器である。

特開平７−２７５８５０号特開２００１−２３２３６１号公報

しかしながら、上述の浄水器には、鉛除去構造の浄水器は提案されているが、サイドフロータイプを基本構造にし、この基本構造の基で鉛除去性能を有すると共に環境ホルモンを除去可能な浄水器ではなく、最近の要望に有効に対応するものではない。

また、上記の従来公報には、繊維状活性炭に鉛吸着剤を有効に担持させるための製造方法について提案された浄水器ではない。
従って、サイドフロータイプの浄水器に通常の浄水機能以外に鉛等の重金属或はその他の物質をも濾過できる浄水器の開発が期待されていた。

本発明は、上述の実情に鑑みて開発したものであり、その目的とするところは、浄水器の濾過性能を向上させることは勿論のこと、鉛等の重金属その他の物質をも有効に濾過することを可能とし、しかも、活性炭に重金属を担持するための有効な製造方法を提供することにある。

上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、回転軸の外周囲に繊維又は粉末で成形した円筒状成形体を被覆し、この回転軸の内部から空気を吸引しながら円筒状成形体を水、活性炭、重金属吸着剤、バインダを混合した混合液内を転動させて円筒状成形体の外周囲に繊維状活性炭層を付着させ、この繊維状活性炭層の外周囲に不織布からなるプレフィルタ層を巻装してフィルタ部材の本体を成形し、この本体を回転軸から取り外した後に所定の乾燥工程を経ることにより製造するようにした浄水器用円筒形フィルタ部材の製造方法である。

以上のことから明らかなように、本発明によると、特に、繊維状活性炭層の活性炭層を粗密なく均一にしつつ、湿式の成形方法によって繊維状活性炭層に重金属吸着剤を有効に担持させながら本体を成形することができるとともに、繊維状活性炭層の成形時においては、円筒状成形体を中芯としてそのまま濾過層の一部として組み込むことにより成形した本体から芯体を取外すという工程を削減できるという効果を奏する。また、円筒形フィルタ部材によると、繊維状活性炭を巻回すための中芯として、繊維又は粉末で構成される円筒状成形体を使用することにより、粗濾過機能を有し、かつこの円筒状成形体は、円筒状成形体内壁に充填され、残留塩素等の除去機能として介在する粒状活性炭層との仕切り機能を合わせもつと共に、この円筒状成形体の外周囲に繊維状活性炭からなる濾過層を成形しようとした場合には、有効に成形させることができるため、浄水器の濾過性能をより向上させることが可能な円筒形フィルタ部材を提供できる。

更には、この円筒形フィルタ部材に対して所定の上下キャップを接着する際には、円筒状成形体の有する剛性によってこのキャップを圧入嵌合することが可能となる。
しかも、この仕切機能をもつ円筒状成形体が介在しない場合には、粒状活性炭層への流入流れに偏流が発生し易く、均一な流体との接触が期待できないため、残留塩素除去性能等の性能にバラツキが発生し易い場合が多いが、本発明のように円筒状成形体を設けた場合には偏流防止効果があり、このバラツキを抑えることができ、更には、濾材全体を無駄なく効率的に使用できるため寿命を長くする効果がある。

また、プレフィルタ層を通過して流れ込もうとした流体が繊維状活性炭層に徐々に浸漬して、一旦繊維状活性炭層に均一に浸漬し、さらには、この流体滞留時間を増すことで繊維状活性炭層による濾過性能をより一層向上させることができる。

更に、鉛等の重金属或はその他の物質を効果的に吸着でき有効に濾過することが可能である。しかも、この場合、重金属吸着剤を一定割合で担持させるようにすれば、繊維状活性炭層内の均一流れを確保し易い。

よって、活性炭に重金属を担持させるための有効な円筒形フィルタ部材の製造方法を提供できる。

また、本発明は、サイドフロータイプの浄水器であり、原水が流入した際に活性炭層をゆっくりと通過して効果的な濾過効果が発揮され、しかも、浄水の流出時には圧力損失を伴うことのない浄水器が得られる。

本発明における浄水器用円筒形フィルタ部材の製造方法の実施形態を図面に基づいて詳述する。
図１は、本発明における浄水器の一例を示した断面図であり、図３は、本発明におけるフィルタ部材の一例を示した斜視図である。図中１０は、本発明における円筒形フィルタ部材本体（以下本体という）であり、この本体１０は、円筒状成形体１３とその外周囲に繊維状活性炭層１４とその外周囲にプレフィルタ層１５を設けたものである。このうち円筒状成形体１３は、ポロプロピレン、ポリエチレン製の繊維又は粉末で円筒状に形成され、または、不織布によって円筒状に成形した濾過機能を有するものであり、この円筒状成形体１３の外周囲に繊維状活性炭層１４を積層し、更に、この繊維状活性炭層１４の外周囲にポロプロピレン、ポリエチレン製の不織布で形成したプレフィルタ層１５を設けている。なお、図中、プレフィルタ層１５は、本体１０の端部面に折り返すようにしている。

円筒形成形体１３は、巻回して成形される繊維状活性炭層１４の成形時の中芯とすると共に、円筒状成形体１３の内壁に他の濾過層である粒状活性炭層１２を配する際の仕切壁としている。

この円筒状成形体１３の濾過抵抗は、粒状活性炭層１２の濾過抵抗より大であり、粒状活性炭層１２の濾過抵抗を１とした場合に比率で表すと、円筒状成形体１３は２〜４としている。なお、繊維状活性炭層１４は、この濾過抵抗を１０としている。

繊維状活性炭層１４には、鉛又は銅等の重金属を吸着可能な重金属吸着剤１６を担持させており、本例における重金属吸着剤１６としては、ゼオライト系構造物質であるアルミノケイ酸塩を用いている。
アルミノケイ酸塩の担持率としては、例えば、鉛を吸着する場合において、鉛吸着状態と濾過流量との関係から、本実施形態においては繊維状活性炭層１４の総重量に対して約２０％の重量分とするのが望ましいが、実施において適宜変更可能である。

本体１０の内部には、例えば、多孔性成形体である中空糸型膜１１を配設し、円筒状成形体１３とこの中空糸型膜１１との間に粒状活性炭層１２を充填して円筒状成形体１３の内壁に粒状活性炭層１２を設けており、流路側から円筒状成形体１３、粒状活性炭層１２及びポリプロピレン製中空糸型膜１１を経て浄化するようにしている。
２２は上キャップ、２３は下キャップであり、この上キャップ２２、下キャップ２３にそれぞれ断面円形状の突状部２２ａ、２３ａ及び突条部２２ｃ、２３ｂを形成しておき、先ず下キャップ２３の突状部２３ａと突条部２３ｂとの間に円筒状成形体１３と繊維状活性炭層１４、及びプレフィルタ層１５である本体１０を挟み込むようにして下キャップ２３を圧入し、この状態で粒状活性炭層１２を中空糸型膜１１と円筒状成形体１３との間の空間に充填した後に、上キャップ２２の突状部２２ａと突条部２２ｃとの間に本体１０を挟み込むようにして圧入して５層の活性層から成るフィルタカートリッジ２４を一体に剛体に成るように形成して、このフィルタカートリッジ２４を容器７に内蔵している。

浄水器本体１を構成している容器７は、例えば、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル、ブタジエン、スチレンの共重合物）等の耐圧性の高い樹脂等によって成形し、この容器７は、底壁７ａを有し、開口部におねじ部７ｂを設けており、フィルタカートリッジ２４を容器７に内蔵する際には、先ず、上キャップ２２に設けたフィルタカートリッジ２４の雄ネジ２２ｂをキャップ部材２の雌ネジ２ａに螺入してキャップ部材２とフィルタカートリッジ２４を一体にしておき、続いて、キャップ部材２に設けためねじ部２ｂを容器７のおねじ部７ｂに螺合するようにして容器７に内蔵して浄水器本体１を設けるようにする。

キャップ部材２は、原水用流入口３と浄水用流出口４を有し、これらの流入出口３、４は、カプラ方式による迅速継手構造からなるソケット２５、２６と対を成すプラグ５、６を設け、このプラグ５、６にソケット２５、２６がそれぞれ接続され、ソケット２５は水道ライン、ソケット２６は浄水流出路にそれぞれ接続されている。
なお、図中１７ａ、１７ｂはシール部材、１８は外筒、１８ａはポッティング部である。

次に、上記の実施形態における作用を説明する。
本発明における本体１０の円筒形成形体１３の外周囲に繊維状活性炭層１４を積層し、この繊維状活性炭層１４の外周囲にプレフィルタ層１５を設けているので、この本体１０をサイドフロータイプの浄水器本体１に適用することができ、しかも、この場合、効果的な濾過機能を有することができる。

円筒形成形体１３は、繊維状活性炭層１４の成形時における中芯機能を有しているので、本体１０を成形する際に別途中芯を準備する必要がなく、また、本体１０の内壁に他の濾過層である粒状活性炭層１２を配する際には、円筒形成形体１３が仕切機能を有しているので、機能性の高いフィルタ構造とすることができる。

また、円筒形成形体１３の濾過抵抗は、粒状活性炭層１２の濾過抵抗より大としているので、仕切機能をより高く発揮して、本体１０外周囲の繊維状活性炭層１４に流体が流れ込んできたときに、この繊維状活性炭１４への流体滞留時間を増すことができる。

繊維状活性炭層１４には、重金属吸着剤１６を担持させているので、人体な有害な物質である水道水等に含まれる鉛等の重金属や、環境ホルモン等を除去することができる。
水道水等の原水に含まれている鉛を重金属吸着剤１６によって除去する場合において、中空糸型膜１１は、フィルタ機能によって固形状の鉛（Ｐｂ）を濾過して除去することはできるが、水溶性の鉛（Ｐｂ^＋）を除去することは難しい。従って、本実施形態において、繊維状活性炭層１４に水溶性の鉛を除去可能なアルミノケイ酸塩からなる重金属吸着剤１６を添加することによってこの水溶性の鉛を除去することができ、通水に対して効率の良い鉛除去処理を行なえるようにしている。

アルミノケイ酸塩は、規則的に配列した１〜３次元の分子レベルの細孔を有し、鉛等の重金属吸着時におけるメカニズムとしては、アルミノケイ酸塩の格子構造からなる分子に対して鉛イオンが向かうとゼオライト系構造物質の特徴であるイオン交換能力により鉛イオンを吸着し、代わりに格子中に待機しているＮａ、Ｋ、Ｃａ等のイオンと交換される。
なお、アルミノケイ酸塩は、重金属を吸着して分離する機能以外にもイオン交換能、固体酸性、形状選択性等の各機能を有している。

浄水器本体１に原水が流入すると、サイドフロー式に流入した原水が、プレフィルタ層１５からなるフィルタ部材によって赤錆等を除去し、続いて繊維状活性炭層１４によって水溶性の鉛と、水に溶けやすい残留塩素、環境ホルモン、臭気物質、トリハロメタン等を除去し、更に、それぞれ本体１０を構成している円筒状成形体１３によってプレフィルタ層１５によって捕捉できなかったゴミ・赤錆等を除去した後に、粒状活性炭層１２によって繊維状活性炭層１４で除去できなかった油滴状の環境ホルモン等を除去し、次いで、中空糸型膜１１によって残留している固形状の鉛及び水に溶けないダイオキシンや金属酸化物の微粒子等を除去することによって濾過を行なって浄水用流出口３よりこの濾過後の浄水を流出させている。
本例における浄水器本体１によって実流試験を行なったところ、総濾過水量１０ｔにおいて、溶解性鉛除去率は９０％以上を維持することができた。

次に、本発明における浄水器用円筒形フィルタ部材の製造方法の一例を図に基づいて説明する。
図３に示した本体１０を構成している中空状の繊維状活性炭層１４の成形時においては、この繊維状活性炭層１４を粗密なく均一なものとするために、湿式か、或は乾式のいずれかの方法で製造する。まず、図４において、湿式（浸漬成形）によって繊維状活性炭層１４を成形した場合の説明図を示し、この場合の成形工程を説明する。

図４（ａ）において、回転軸となる適宜の軸１７を円筒状成形体１３に対して挿入することにより、軸１７の外周囲に円筒状成形体１３を設け、円筒状成形体１３が回転時における芯体となるようにしている。

次いで、図４（ｂ）に示すように、水に重金属吸着剤１６となる鉛吸着物質及び粒状と（短）繊維状からなる活性炭を入れ、更に、比重調整及び結合剤として所要のバインダを混入した後に混合して均一分散させた状態の混合液２１を容体１９内に設けておき、混合液２１に対して円筒状成形体１３を浸漬させた状態にする。
この状態で同図（ｃ）に示すように、軸１７の内部から空気吸引しながら円筒状成形体１３を容体１９内を転動させて円筒状成形体１３の外周囲に混合液２１を付して重金属吸着剤１６を含有する繊維状活性炭層１４を付着させる。

次に、図４（ｄ）において、繊維状活性炭層１４の外周囲にこの活性炭部位を保護するためにプレフィルタ層１５を巻装し、本体１０を成形するようにした。この本体１０は、（ｅ）に示すように、軸１７を抜き取った後に、オーブン等の所定の乾燥工程を経て固めるようにしている。

この発明によると、繊維状活性炭層１４の活性炭層を粗密なく均一にしつつ、湿式の成形方法によって繊維状活性炭層１４に重金属吸着剤１６を有効に担持させながら本体１０を成形することができる。

繊維状活性炭層１４の成形時においては、円筒状成形体１３を中芯としてそのまま濾過層の一部として組み込むことにより成形した本体１０から芯体を取外すという工程を削減できる。

本発明における浄水器の一例を示した断面図である。図１のＡ−Ａ線断面図である。本発明におけるフィルタ部材を示した斜視図である。（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は、他の発明における円筒形フィルタ部材の製造方法を示した説明図である。

符号の説明

１浄水器本体
３流入口
４流出口
１０、２０フィルタ部材本体
１１中空糸型膜
１２粒状活性炭層
１３円筒状成形体
１４繊維状活性炭層
１４ａシート部材
１５プレフィルタ層
１６重金属吸着剤
１７軸
２１混合液

Claims

回転軸の外周囲に繊維又は粉末で成形した円筒状成形体を被覆し、この回転軸の内部から空気を吸引しながら円筒状成形体を水、活性炭、重金属吸着剤、バインダを混合した混合液内を転動させて円筒状成形体の外周囲に繊維状活性炭層を付着させ、この繊維状活性炭層の外周囲に不織布からなるプレフィルタ層を巻装してフィルタ部材の本体を成形し、この本体を回転軸から取り外した後に所定の乾燥工程を経ることにより製造するようにしたことを特徴とする浄水器用円筒形フィルタ部材の製造方法。