JP5526471B2

JP5526471B2 - 浄水カートリッジおよび浄水器

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Publication number: JP5526471B2
Application number: JP2007228777A
Authority: JP
Inventors: 正則伊藤; 昌彦種池
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 2007-09-04
Filing date: 2007-09-04
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2027-09-04
Also published as: JP2009061352A

Description

この発明は、浄水カートリッジおよび浄水器に関するものであり、特に家庭用の水道水栓に取り付けるタイプの浄水器およびこれに用いる浄水カートリッジに係るものである。

従来から、水道水栓に直接取り付けるいわゆる蛇口直結タイプの浄水器が知られている。この蛇口直結タイプの浄水器では、一般に、吐出させる水の種類すなわち原水・浄水を切換える切換機構を備えた本体と、濾材を収容し交換可能に構成された浄水カートリッジとで構成されている。そして、浄水カートリッジの内部には、水道水中の塩素やトリハロメタンなどを除去するための吸着材として活性炭が収容されている場合がある。

この活性炭においては、通常、粉末状や繊維状のものを使用することが多いが、これら粉末状活性炭および繊維状活性炭などを用いた場合、取り扱いが容易ではないため組み立て作業者の負担が増加していた。そこで近年、この粉末状の活性炭をバインダーと混合して成形して取り扱い性を向上させた成型活性炭が提案されている。（例えば、特許文献１参照）。
特許第３５３７１４９号公報

しかしながら、上述の成型活性炭では、バインダーが含まれている分だけ吸着性能が低下傾向にあり、吸着性能を維持しようとすると成型活性炭の体積が増加して浄水カートリッジが大型化してしまうという課題がある。
また、吸着性能の低下を防止すべく成型活性炭内のバインダーの量を減少させると、成型活性炭の形状変化などが発生する可能性があり、取り扱い容易性が低下してしまう。また、とりわけバインダーの量を減少させた場合、ウェット時に成型活性炭が膨潤する可能性があり、この場合成型活性炭によってケースおよびケース開口部を閉塞する蓋体が押圧されてケースおよび蓋体に負担がかかる虞がある。

そこで、この発明は、成型活性炭の吸着性能や取り扱い容易性の低下を防止しつつ小型化を図ることができる浄水カートリッジおよび浄水器を提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した浄水カートリッジは、開口部を有するケース本体と、前記開口部の内側に固定される蓋体とからなるケースと、活性炭とバインダーとからなり、両端に開口部を有する筒状に成形され、前記ケース内に収容され、前記開口部を有する一方の開口端が、前記蓋体と対向配置される成型活性炭とを備え、前記成型活性炭と前記ケース本体の内壁との間に水通路が形成された浄水カートリッジであって、前記成型活性炭の前記水通路側への変形を防止するシート状物と、前記成型活性炭の前記蓋体側への変形分を吸収する弾性体と、を備え、前記シート状物は、繊維で構成され、前記成型活性炭の側面のうち少なくとも前記水通路と接する側面を覆うとともに、前記側面から前記開口端側に折り曲げられる余剰分を備え、前記成型活性炭は、前記蓋体側の前記開口端に前記シート状物で覆われていない部分を備え、前記弾性体は、前記蓋体と対向配置された前記成型活性炭の前記開口端と、前記蓋体の内壁との両方に接するように設けられ、前記蓋体と前記成型活性炭の前記一方の開口端とにより挟持されている。

請求項２に記載した浄水カートリッジは、請求項１に記載の浄水カートリッジにおいて、前記成型活性炭の下流側には、筒状体（例えば、実施の形態におけるケース４４）内に収容された中空糸膜（例えば、実施の形態における中空糸膜５２）が設けられている。

請求項３に記載した浄水カートリッジは、請求項２に記載の浄水カートリッジにおいて、前記筒状体が、その一端に支持部（例えば、実施の形態における支持部８１）を備え、該支持部と前記成型活性炭とによって前記弾性体が挟持されている。

請求項４に記載した浄水カートリッジは、請求項１から３の何れか一項に記載の浄水カートリッジにおいて、前記活性炭が平均粒子径５０〜１５０μｍの粉末状活性炭であり、前記成型活性炭中のバインダーの含有量が前記粉末状活性炭に対して０．１〜２質量％である。

請求項５に記載した浄水カートリッジは、請求項１から４の何れか一項に記載の浄水カートリッジにおいて、前記ケースの内面に、前記成型活性炭の側面に当接するリブ（例えば、実施の形態におけるリブ６２）が設けられている。

請求項６に記載した浄水器は、請求項１から５の何れか一項に記載の浄水カートリッジ（例えば、実施の形態におけるカートリッジ４）を、水の通路を切換える切換機構（例えば、実施の形態における切換弁２３）を有した浄水器本体（例えば、実施の形態における本体３）に着脱自在に設けた。

請求項７に記載した浄水器は、請求項６に記載の浄水器において、前記ケースの外壁および浄水器本体それぞれに対し、いずれか一方に雄コネクタ部（例えば、実施の形態における雄コネクタ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ）を設け、他方にこれに差し込み嵌合される雌コネクタ部（例えば、実施の形態における雌コネクタ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）を設け、前記雄コネクタ部と前記雌コネクタ部との嵌合により、前記浄水器本体と前記浄水カートリッジとの間の水通路（例えば、実施の形態における浄水通路２６、原水導入通路２７）が形成されるとともに前記浄水カートリッジが前記浄水器本体に支持される。

請求項１に記載した発明によれば、活性炭とバインダーとからなる成型活性炭の水通路に面した側面をシート状物で覆うことで、成型活性炭の形状が崩れるのを防止することができるため、バインダーの含有量を低下させることができる。したがって、成型活性炭の吸着性能を確保しつつ組み立て時の取り扱い容易性を確保することができる。
また、通水時に成型活性炭の原水通路方向への膨潤などによる変形をシート状物によって防止するとともに、シート状物が設けられていない方向への成型活性炭の膨潤等による変形を許容しつつ、この変形分を弾性体によって吸収することができるため、成型活性炭の変形によりシート状物に過度の負担がかかるのを防止するとともに、ケースの負担を軽減することができる効果がある。

さらに、活性炭と蓋体とによって弾性体を挟持することで、成型活性炭の膨潤等による変形を許容しつつ、この変形分を弾性体によって吸収することができるため、蓋体の負担を軽減することができる。

請求項２に記載した発明によれば、請求項１の効果に加え、活性炭による吸着を行った後に中空糸膜にてろ過を行うことができるため、中空糸膜への負担を軽減すると共に浄化性能の向上を図ることができる。

請求項３に記載した発明によれば、請求項２の効果に加え、活性炭の開口端に弾性体が接することになるため、成型活性炭の膨潤等による変形を許容しつつ、ケースや蓋体の負担を軽減することができる。

請求項４に記載した発明によれば、請求項１から３の何れか一つの効果に加え、活性炭の平均粒子径を５０μｍよりも小さい粉末状活性炭にした場合、活性炭の充填密度が高くなりすぎてろ過流量が低下し、１５０μｍよりも大きく設定すると吸着性能が低下するが、５０μｍ〜１５０μｍに設定することで、ろ過流量を十分に確保しつつ吸着性能を十分に確保することができる効果がある。

請求項５に記載した発明によれば、請求項１から４の何れか一つの効果に加え、リブにより成型活性炭の変位を規制することができるため、さらに成型活性炭の形状を安定的に保持することができる効果がある。

請求項６に記載した発明によれば、請求項１から５の何れか一つの効果に加え、浄化性能を低下させることなしに浄水器の小型化を図ることができる効果がある。

請求項７に記載した発明によれば、請求項６の効果に加え、浄水器本体とカートリッジとを結合するために設けられた雄コネクタ部と雌コネクタ部とが、それぞれ水通路を構成していることで、従来の浄水器のように結合手段と通路とを個別に設けている場合よりも、結合手段を配置するスペースを省略できる分だけ浄水器の本体とカートリッジとを接近配置させることができ、したがって、浄水器の寸法を短縮して浄水器の小型化を図ることができる効果がある。

次に、図面を参照しながらこの発明の第１の実施の形態を説明する。
図１，２において、符号１は浄水器を示している。この浄水器１は水道水栓２のアーム２ａに取り付けられる本体３と、この本体３の後面に着脱自在に設けられた略円柱状のカートリッジ４とで構成されている。なお、この実施の形態では、水道水栓２のアーム２ａに対して図１に示すように浄水器１が取り付けられている状態で、水道水栓２の正面つまりアーム２ａの延長線上に立った使用者から見た前後方向を浄水器の前後方向と称し、上記状態で使用者から見た左右方向を浄水器の左右方向と称する。

本体３は、上部に原水受入口５を備え、この原水受入口５の周縁に設けられたリング状の取付け治具６を介して水道水栓２のアーム２ａに接続されている。本体３の下部には、原水を吐出するシャワー出口７（図５参照）と浄水を吐出する浄水出口８（図４参照）とが配置されている。

本体３の前面には、本体３の左右幅方向に長尺な操作レバー９が取り付けられている。操作レバー９は、浄水器１から吐出する水の種類すなわち原水または浄水を選択するものであり、左右幅方向の中心部分が本体３に軸支され、左端部９ａと右端部９ｂとがそれぞれ前後方向に揺動可能になっている。

操作レバー９の中央部９ｃは、原水受入口５の周縁の形状に沿って後方に向かって湾曲した形状になっている。一方、中央部９ｃの左右に設けられた左・右端部９ａ，９ｂは、中央部９ｃよりも上下方向に幅広に形成され、浄水器１の左右方向に沿って延びている。右端部９ｂには、前面にシャワーマーク１０が形成され、左端部９ａには、前面に浄水マーク１１が形成されている。このように、操作レバー９の中央部９ｃが後方に向かってやや湾曲して形成されていることで、操作レバー９の前方への張り出しと幅方向の寸法とが大きくなるのを抑制している。

図３に示すように、本体３の背面には、後方に向かって開口する略筒状の雌コネクタ１２ａ，１２ｂ，１２ｃが形成されている。これら雌コネクタ１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、本体３の左右幅方向にほぼ沿って配列されている。より具体的には、本体３の左側（図３中右側）に雌コネクタ１２ａが配置され、本体３の左右中央には雌コネクタ１２ｂが配置され、さらに、本体３の右側（図３中左側）には、雌コネクタ１２ｃが配置されている。雌コネクタ１２ｂを基準として雌コネクタ１２ａと雌コネクタ１２ｃとがそれぞれ左右対称位置に配置され、雌コネクタ１２ｂは、雌コネクタ１２ａ，１２ｃよりも若干上方に配置されている。

一方、カートリッジ４は、略円筒状のケース１３を備えている。このケース１３の外周壁には、上述した雌コネクタ１２ａ，１２ｂ，１２ｃに対応した位置に、略円筒状の雄コネクタ１４ａ，１４ｂ，１４ｃが形成されている。雄コネクタ１４ｂは、略円筒状に形成されたカートリッジ４の軸方向の中央位置に配置されており、この雄コネクタ１４ｂを基準に、雄コネクタ１４ａと雄コネクタ１４ｃとがそれぞれ左右対称位置に配置されている。

ここで、雄コネクタ１４ａは上述した雌コネクタ１２ａと対をなすものであり、雄コネクタ１４ｂは雌コネクタ１２ｂと対をなすものである。また、雄コネクタ１４ｃは雌コネクタ１２ｃと対をなすものである。上述した雌コネクタ１２ａと雄コネクタ１４ａとでカートリッジ４と本体３との間の浄水用の通路である浄水通路２６を構成し、雌コネクタ１２ｂと雄コネクタ１４ｂとでカートリッジ４と本体３との間の原水用の通路である原水導入通路２７を構成している。

雄コネクタ１４ａの周囲にはＯリング１５が２重に装着され、雄コネクタ１４ｂの周囲にはＯリング１５が一つだけ装着されている。雄コネクタ１４ｃの周囲にはＯリング１５が装着されていない。なお、雄コネクタ１４ａの周囲には、Ｏリング１５を一つだけ設けるようにしてもよく、雄コネクタ１４ｃの周囲にＯリング１５を設けるようにしてもよい。

このように構成することで、雄コネクタ１４ａを雌コネクタ１２ａに挿入し、雄コネクタ１４ｂを雌コネクタ１２ｂに挿入し、さらに、雄コネクタ１４ｃを雌コネクタ１２ｃに挿入して押し込むと、雌コネクタ１２ａ，１２ｂ，１２ｃにそれぞれ雄コネクタ１４ａ，１４ｂ，１４ｃが嵌合し、Ｏリング１５が装着されている雄コネクタ１４ａ，１４ｂについては、Ｏリング１５によってシールがなされ、雄コネクタ１４ａ，１４ｂが挿抜方向へ変位するのが規制され、これら雄コネクタ１４ａ，１４ｂ，１４ｃおよび雌コネクタ１２ａ，１２ｂ，１２ｃを介してカートリッジ４が本体３に支持されることとなる。

カートリッジ４の、雄コネクタ１４ａと雄コネクタ１４ｂとの間、および、雄コネクタ１４ｂと雄コネクタ１４ｃとの間には、それぞれ本体３側に向かって突出する係止片１６が形成されている。これら係止片１６には、それぞれネジ孔１７が形成されている。一方、本体３の雌コネクタ１２ａと雌コネクタ１２ｂとの間、および雌コネクタ１２ｂと雌コネクタ１２ｃとの間には、本体３の底壁１８の上記係止片１６のネジ孔１７に対応する位置に、遊挿孔１９が形成されている。

図４に示すように、本体３にカートリッジ４を装着した状態で、遊挿孔１９を介して下方からビス２０を挿入して係止片１６のネジ孔１７に螺入することで、本体３の底壁１８と係止片１６が固定され、カートリッジ４の本体３から離脱する方向への移動が規制される。なお、ビス２０で本体３の底壁１８とカートリッジ４の係止片１６とを固定する場合について説明したが、ビス２０による固定ではなく、例えば、爪などを用いて係止片を底壁１８に係合させるようにしてもよい。なお、上述した係止片１６は、カートリッジ４が本体３から離脱する方向への変位を規制するだけのために設けられたものであって、カートリッジ４を支持するためのものではない。

図３，５に示すように、本体３に装着されたカートリッジ４は、その中心軸ｓが本体３の底壁１８と略同一の高さに配置されている。また、上述した雄コネクタ１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、本体３に装着された状態で、カートリッジ４の中心軸ｓよりも上部で浄水器１の後方から前方に向かって伸びている。

一方、本体３の背面には、カートリッジ４の周面に対応した形状、すなわち本体３の前面側に向かって凹形となる側面視略弧状に形成された凹部３８を備えている。これにより、カートリッジ４が本体３に装着されたときに、カートリッジ４の外周壁が凹部３８に当接して、カートリッジ４の前部が本体３側に若干入り込むこととなる。

また、本体３の背面上縁部分は、カートリッジ４の周面に沿って当接しつつ後方に伸びてつば部２１を形成している。このつば部２１は、本体３の左右幅方向の中心ほど後方に向かって延びる凸状に形成されている（図２参照）。このつば部２１を設けていることで、本体３にカートリッジ４を装着する際に、カートリッジ４を正しい姿勢で本体３の凹部３８に導くことができるとともに、装着されたカートリッジ４の両端部が上下方向に変位するのを規制することができる。なお、雌コネクタ１２ａ，１２ｂ，１２ｃの上縁部分２２は有段成形され、この有段成形された上縁部分２２だけが上述のつば部２１と同様に、カートリッジ４の周面に当接するように上縁部分２２の上方に向かうほど後方に向かって延びている（図３参照）。

図５に示すように、本体３の原水受入口５には、水道水栓２に接続された状態で、原水受入口５と水道水栓２との間をシールするゴムパッキン２４が設けられている。さらに、ゴムパッキン２４の下方には中心部分に開口部（図示せず）が形成された樹脂製の仕切り板２５が配置されている。この仕切り板２５は、本体３の内壁に上下方向に沿って形成された複数のリブ（図示せず）上に載置されている。

仕切り板２５の下方には、上述した操作レバー９に連係した切換弁２３が左右方向（図３の紙面表裏方向）に揺動自在に収容されている。この切換弁２３は、原水受入口５と前述した原水導入通路２７との連通状態、および、原水受入口５と原水をシャワー出口７に導く原水通路２８との連通状態を切換えるものである。

より具体的には、本体３内部には、操作レバー９側に切換弁ホルダー２９が配置され、切換弁２３は、この切換弁ホルダー２９に回転軸３０が回動自在に支持されている。この回転軸３０は、前述した操作レバー９の回動軸に、軸線を共有した状態で固定されている。また、切換弁ホルダー２９に収容されている回転軸３０の周囲にはシール材としてＯリング３３が装着されている。

切換弁２３は、その回転軸３０の上部から後方に向かって伸びるアーム３１を備えており、このアーム３１の端部には、下方に向かって開口する略有底円筒状の弁体ホルダー３２が形成されている。この弁体ホルダー３２は、弁体３５を上下方向に摺動自在に支持するものであり、その内部にはコイルスプリング３４が収容され、このコイルスプリング３４によって弁体３５が下方に付勢されている。

弁体３５の下方には、原水導入通路２７と原水通路２８の開口部（図示せず）が配置されており、この開口部と弁体３５との間にアーム３１の揺動する方向に沿って長尺に形成されたゴム製の弁座パッキン３６が設けられている。この弁座パッキン３６には、原水導入通路２７および原水通路２８の開口部の形状に対応した孔（図示せず）が、本体３の左右幅方向に沿って並んで配置されている。

つまり、ユーザによってシャワーマーク１０が設けられた操作レバー９の右端部９ｂが後方に向かって押された場合、操作レバー９の回転軸が反時計周りに回動し、この回動に伴い切換弁２３の回転軸３０が回動してアーム３１が左方向に揺動する。そして、弁体３５によって原水導入通路２７の開口部周縁の弁座パッキン３６が上方から押圧され、原水導入通路２７の開口部が閉塞される。これにより、原水通路２８の開口部が開放状態となり、原水受入口５から受け入れた原水は、原水通路２８を通じてシャワー出口７から下方に向かって放出されることとなる。

一方、ユーザによって浄水マーク１１が設けられた操作レバー９の左端部９ａが後方に向かって押された場合、操作レバー９の回転軸が時計周りに回動し、この回動に伴い切換弁２３の回転軸３０が回動してアーム３１が右方向揺動する。そして、弁体３５によって原水通路２８の開口部周縁の弁座パッキン３６が上方から押圧され、原水通路２８の開口部が閉塞される。これにより、原水受入口５から受け入れた原水は、原水導入通路２７すなわち雌コネクタ１２ｂ、雄コネクタ１４ｂを介してカートリッジ４に導入され、その後、カートリッジ４でろ過された浄水が浄水通路２６（図３参照）すなわち雄コネクタ１４ａ、雌コネクタ１２ａを介して本体３に戻り、浄水出口８（図４参照）から下方に向かって放出されることとなる。

次に、図６、図７を参照しながらカートリッジ４について説明する。
カートリッジ４は、上述した雄コネクタ１４ａ，１４ｂ，１４ｃを備えた略有底円筒状のケース本体１３ａと、ケース本体１３ａの開口部４０の内側に装着されて超音波溶着などによってケース本体１３ａに固定される蓋体１３ｂとで構成されたケース１３を備えている。ケース本体１３ａの内壁４１には、前述した雄コネクタ１４ａと雄コネクタ１４ｃとの間の範囲にケース本体１３ａの底壁１３ｃに向かって内径が徐々に縮径する縮径部４２が形成されている。そして、このケース１３内にはろ過ユニット４３が収容されている。

ろ過ユニット４３は、膜モジュール部４３ａと吸着部４３ｂとで構成されている。膜モジュール部４３ａは、略円筒状の筒状体４４を備え、この筒状体４４の外周面の前述した原水導入通路２７の延長上の位置に、段差部４５が形成されている。ここで、雄コネクタ１４ｂの原水導入通路２７の延長上に段差部４５を配置することで、原水導入通路２７を介してカートリッジ４のケース１３内に流入する原水が段差部４５に当たって、吸着部４３ｂ側（図６中、矢印で示す方向）に向かう。

筒状体４４は、段差部４５よりも出口４６側に、筒状体４４の入口４７側よりも大径に形成された大径部４８を備えている。この大径部４８の出口４６側の周縁にはリング状の溝４９が形成され、この溝４９にＯリング５０が装着されている。また、筒状体４４には、Ｏリング５０が装着される位置よりも出口４６側に、出口４６側に向かって徐々に縮径する縮径部５１が形成されている。

一方、筒状体４４の内部には、中空糸膜５２が収容されている。この中空糸膜５２は、上述した縮径部５１に対応した位置で、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリオレフィン樹脂などのポッティング材５３によって膜の原水側と浄水側とが遮断されている。

筒状体４４の入口４７には、吸着部４３ｂを構成するベース部材５４が装着されている。このベース部材５４は、略円盤状に形成された基部５５と、この基部５５の中心部分から蓋体１３ｂ側に突出する軸部５６とで構成されている。基部５５は、その外径が入口４７の内径と一致するように形成され、筒状体４４の入口４７の内側に装着されている。一方、軸部５６は、端部が閉塞された略中空円筒状に形成されており、その周壁には軸部５６の外部と内部空間とを連通する複数の孔５７が形成されている。軸部５６の内部空間は基部５５側で膜モジュール部４３ａの内部空間に連通している。

上述したベース部材５４には、成型活性炭である活性炭５８が装着されている。活性炭５８は、粉末状活性炭と熱融着樹脂からなるバインダーとで構成され、いわゆる湿式吸引成型法等の成型法によって一体的に形成されたものである。活性炭５８に含まれる粉末活性炭の平均粒子径は５０〜１５０μｍに設定するのが好ましく、また、バインダーの含有量は、０．１〜２質量％に設定するのが好ましい。なお、活性炭５８の成型法は、上述した湿式吸引成型法に限られず、乾式成型方等で得られる成型活性炭であってもよい。

活性炭５８は、軸部５６の外径と略同一内径に設定された貫通孔５９をその中心軸上に備えた略円筒状に形成されている。そして、活性炭５８の貫通孔５９にベース部材５４の軸部５６が挿入されることで、活性炭５８がベース部材５４に装着されている。
なお、活性炭５８の形状は、必ずしも円筒である必要はなく、筒状であれば本発明の効果を奏し、例えば底面が正六角形や正八角形等の正多角形である筒であってもよい。

活性炭５８の外周面には、所定の厚さ（例えば０．５〜２．０ｍｍ程度）の不織布６０が巻回され、その巻回方向の端末部が融着等により固定されている。この不織布６０は、活性炭５８の軸方向の長さ寸法よりも若干幅広に形成されており、この不織布６０を活性炭５８に巻回する際に生じる上縁の余剰分は活性炭５８の一端面側に折り曲げられ、下縁の余剰分は活性炭５８の他端面側に折り曲げられている。

ここで、不織布６０に上述の余剰分が設定されていることで、例えば、ウェット時に活性炭５８が膨潤して軸方向の寸法が伸びた場合に活性炭５８が通路Ｔ１（後述する）に直接露出するのを防止している。不織布６０を構成する繊維は、ポリオレフィン、ポリエステル、ガラス、ナイロン、ビニロン、アクリル、レーヨン、キュプラ、綿、羊毛等の獣毛、アセテートなどを用いることができ、これらの繊維のうち、とりわけ不織布６０の膨潤を抑制できる比較的吸水率（公定水分率）の低いポリオレフィン、ポリエステル、ガラスを用いるのが好ましい。また、シート状物は、不織布６０に限られず、通水性を有し適度な目空きを有したシート状物で、成型活性炭の形状を保持するのに十分な強度を備えたものであればよく、例えば、フェルトや織編物を用いることができる。中でも不織布やフェルトは、厚み方向の目空きがランダムのため、仮に活性炭が剥離したとしても、目詰まりにより流量低下が発生しづらい点において、織編物よりも好適に用いることができる。また、不織布６０、フェルト、織編物には、適宜形状保持のためのバインダー、補助糸、その他樹脂組成物を添加してもよい。

上述した活性炭５８の端面とケース１３の蓋体１３ｂの内面６３との間には円盤状のクッション材６１（弾性体）が介装されている。このクッション材６１は、弾性を備えたいわゆるポリエチレンフォームやウレタンフォームなどの発泡体で構成されている。このクッション材６１により活性炭５８が膜モジュール部４３ａ側に付勢され、さらに、活性炭５８の蓋体１３ｂ側へ膨潤による変形分が吸収される。なお、クッション材６１は、発泡体に限られるものではなく、弾性体であれば、例えば、イソプレン、アクリルなどからなる合成ゴムの成形体、などを用いてもよく、また、円盤状に限られるものではない。

次に、上述したろ過ユニット４３をケース１３に収容する手順を説明する。
まず、円筒状の活性炭５８に不織布６０を巻回したものを、予めベース部材５４に装着する。その後、ろ過ユニット４３の膜モジュール部４３ａ側から先にケース本体１３ａに挿入する。すると、筒状体４４に装着されたＯリング５０がケース本体１３ａ内面の縮径部４２に突き当り、この状態から、さらにろ過ユニット４３を挿入方向に押し込むと、Ｏリング５０が徐々につぶれてＯリング５０が縮径部４２の雄コネクタ１４ａ近傍に至ると、ろ過ユニット４３が挿入方向へ移動しなくなる。

ろ過ユニット４３がケース本体１３ａに挿入された後、活性炭５８の端面にクッション材６１を載置して、開口部４０に蓋体１３ｂを装着する。つまり、対向配置される活性炭５８の端面と蓋体１３ｂの内面６３との間にクッション材６１が挟持されることとなる。すると、蓋体１３ｂの内面６３によってクッション材６１が押圧されて、このクッション材６１によって活性炭５８が蓋体１３ｂ側から押圧されることとなる。

ケース１３の内部では、上述したＯリング５０によって内部空間が仕切られ、Ｏリング５０よりも入口４７側には、活性炭５８の外周面とケース本体１３ａの内周面との間、および、筒状体４４の外周面とケース本体１３ａの内壁４１との間に原水が入口４７側に流過する通路Ｔ１が形成される。同様に、Ｏリング５０よりも出口４６側には、ろ過ユニット４３の出口側端面と、筒状体４４の縮径部５１の外周面と、ケース本体１３ａの内周面と、ケース底壁１３ｃとによって、浄水が流過する通路Ｔ２が画成される。

ここで、上述した雄コネクタ１４ｂは、筒状体４４に装着されたＯリング５０よりも活性炭５８側のケース本体１３ａの外周壁に配置され、上述した雄コネクタ１４ａは、Ｏリング５０よりも出口４６側のケース本体１３ａの外周壁に配置されることとなる。

すなわち、上述した水道水栓２から浄水器１に流入する原水は、原水受入口５から浄水器１の内部に流入した後、操作レバー９の操作状態に応じて切換弁２３によって閉塞されていない原水導入通路２７または原水通路２８に流入する。原水通路２８に原水が流入した場合は、そのままシャワー出口７に導かれてシャワー出口７から浄水器１の外へシャワー状の原水として流出される。

一方、原水導入通路２７に原水が流入した場合、原水は、原水導入通路２７を構成する雌コネクタ１２ｂと雄コネクタ１４ｂとを介してカートリッジ４のケース１３内に流入する。そして、図６に示すように、原水は、通路Ｔ１を活性炭５８側に向かって流過する。

この原水は、活性炭５８の外周面全体に回り込み、不織布６０を介して活性炭５８内に浸入する。そして、活性炭５８の内部に浸入した原水は、活性炭５８の貫通孔５９に向かって流過して吸着済水としてベース部材５４の軸部５６の孔５７を介して膜モジュール部４３ａに流入する。膜モジュール部４３ａに流入した吸着済水は、中空糸膜５２によってろ過された後、浄水としてろ過ユニット４３の出口４６側から流出する。このろ過ユニット４３から流出した浄水は、通路Ｔ２および、浄水通路２６を介して本体３に流入し、浄水出口８から流下することとなる。

次に、活性炭５８の実施例を具体的に説明する。
活性炭５８の第１実施例、第２実施例、第３実施例および第４実施例における各条件を以下の表に示す。

第１実施例は、粉末状活性炭：バインダーのそれぞれの配合比（質量％）を９９：１、活性炭の平均粒子径を１００μｍとした場合であり、通水開始から通常交換の目安となるトリハロメタン（ＴＨＭ）の除去率（換言すれば吸着率）が８０％に低下するまでの通水量は８００（Ｌ）となった。これは、一般家庭で使用する場合、２．５ヶ月程度の使用が可能となる通水量に相当する。

次に、第２実施例は、粉末状活性炭：バインダーのそれぞれの配合比（質量％）を９８：２、活性炭の平均粒子径を６０μｍとした場合であり、通水開始から通常交換の目安となるトリハロメタンの除去率が８０％に低下するまでの通水量は８５０（Ｌ）となった。これは、一般家庭で使用する場合、２．５ヶ月程度の使用が可能となる通水量に相当する。

第３実施例は、粉末状活性炭：バインダーのそれぞれの配合比（質量％）を第１実施例と同じ９９：１とし、活性炭の平均粒子径だけを１８０μｍと大きくした場合であり、通水開始から通常交換の目安となるトリハロメタンの除去率が８０％に低下するまでの通水量は３００Ｌ程度となった。これは一般家庭で使用する場合、１ヶ月弱程度の使用が可能となる通水量に相当する。

第４実施例は、粉末状活性炭：バインダーのそれぞれの配合比（質量％）を９２：８とし、活性炭の平均粒子径を第１実施例と同じ１００μｍとした場合であり、通水開始から通常交換の目安となるトリハロメタンの除去率が８０％に低下するまでの通水量は５００Ｌ程度となった。これは一般家庭で使用する場合、１ヶ月半程度の使用が可能となる通水量に相当する。

また、上述した第１実施例の粉末状活性炭の配合比を９９質量％以下とした場合、配合比９８質量％まではトリハロメタンの除去率が８０％に低下する通水量を８００Ｌ程度に維持できるが、粉末状活性炭の配合比が９８質量％未満の場合、すなわちバインダーの含有量が２質量％を超える場合、バインダーの配合比が多くなるほどトリハロメタンの除去率が８０％に低下するまでの通水量の減少が顕著になることが判明した。また、粉末状活性炭の配合比が９９質量％以上では、粉末状活性炭の配合比が９９．９質量％を超える場合、すなわちバインダーの含有量が０．１質量％を下回る場合、成型活性炭としての形状を保つのが困難になることが判明した。

さらに、粉末状活性炭の配合比を９８〜９９．９質量％の間に設定して、活性炭の平均粒子径を１００μｍ以上に設定した場合、活性炭の平均粒子径が１５０μｍまではトリハロメタンの除去率が８０％に低下するまでの通水量を８００Ｌ程度に維持できるが、１５０μｍを超える場合、トリハロメタンの除去率が８０％に低下するまでの通水量の減少が顕著になることが判明した。また、活性炭の平均粒子径が１００μｍ未満の場合、５０μｍを下回ると、著しく通水抵抗が上昇するために局所的な偏流が発生して、トリハロメタンの除去率が８０％に低下するまでの通水量の減少が顕著になることが判明した。

つまり、第１実施例、第２実施例のように、粉末状活性炭の配合比が９８〜９９．９質量％でかつ活性炭の平均粒子径が５０〜１５０μｍの場合には、一般家庭での使用で、優れたトリハロメタンの除去（吸着）性能を得ることができる。

一方、第３実施例のように活性炭配合比が９９質量％であっても活性炭の平均粒子径が１５０μｍを上回る場合や、第４実施例のように粉末状活性炭の配合比が９８質量％すなわちバインダーの含有量が２質量％を上回る場合、第１実施例および第２実施例よりも除去性能が劣るものの一般家庭での使用で、１〜１．５ヶ月程度良好なトリハロメタンの除去（吸着）性能が得られる。なお、表１においては、第１実施例、第２実施例、第３実施例、第４実施例のみを示した。

したがって、上述した第１の実施の形態によれば、粉末状活性炭とバインダーとからなる活性炭５８のバインダーの含有量を０．１〜２質量％とすることで、従来の成型活性炭と比較してバインダーの含有量を低減することができるため、成型活性炭のトリハロメタン吸着性能を十分に確保しつつ小型化をはかることができる。

また、通路Ｔ１に面した活性炭５８の側面を不織布６０で覆うことで、バインダーの含有量が低くなり脆弱になった活性炭５８の形状が崩れるのを防止し、組み立て時の取り扱い容易性を確保することができる。

さらに、通水時に活性炭５８の通路Ｔ１方向への膨潤などによる変形を不織布６０によって防止しつつ、活性炭５８の蓋体１３ｂ側に不織布６０で覆われていない部分が設けられていることで蓋体１３ｂ方向への膨潤等による変形を許容しつつ、クッション材６１によって変形分を吸収することができるため、活性炭５８の変形により不織布６０に過度の負担がかかるのを防止することができるとともに、蓋体１３ｂやケース本体１３ａにかかる負担も軽減することができる。

そして、クッション材６１を設けることで、蓋体１３ｂ側から活性炭５８が押圧されてケース１３内での挿抜方向への変位を防止することができるため、活性炭５８がケースに接触するなどして形状が崩れるのを防止することができ、この結果、活性炭５８の形状が崩れることによって活性炭５８の特定部位に通水が集中するのを抑制することができる。

また、粉末状活性炭の平均粒子径を５０μｍよりも小さく設定すると、活性炭５８の充填密度が高くなりすぎ、１５０μｍよりも大きく設定すると吸着性能が低下するが、５０μｍ〜１５０μｍに設定することで、ろ過流量を十分に確保しつつ良好な吸着性能を確保することができる。

さらに、トリハロメタンの除去（吸着）性能を低下させることなし活性炭５８を小型化することができるため、浄水器１の小型化を図ることができる。

そして、本体３とカートリッジ４とを結合するために設けられた雄コネクタ１４ａ，１４ｂ，１４ｃと雌コネクタ１２ａ，１２ｂ，１２ｃとが、それぞれ原水導入通路２７と浄水通路２６を構成していることで、従来の浄水器のように結合手段と通路とを個別に設けている場合よりも、結合手段を配置するスペースを省略できる分だけ浄水器１の本体３とカートリッジ４とを接近配置させることができ、この結果、浄水器１の寸法を短縮して浄水器のさらなる小型化を図ることができる。

なお、この実施の形態の変形例として、図８に示すように、ケース本体１３ａの内周面に複数のリブ６２を設けてもよい。このリブ６２は、ケース本体１３ａの内周面にケース本体１３ａの軸方向に沿って突出形成されるとともに、ケース本体１３ａの周方向に沿って所定間隔で配置されている。そして、これらリブ６２のそれぞれの内側部分が活性炭５８の外周面に当接する。このようなリブ６２を設けることで、活性炭５８の径方向の変位を規制することができるとともに、ケース本体１３ａの強度を向上することができ、この結果、活性炭５８の形状を安定的に保持することができる。

次に、図９を参照しながらこの発明の第２の実施の形態を説明する。なお、この第２の実施の形態は、上述した第１の実施の形態の浄水カートリッジ４内に設けられたろ過ユニット４３の筒状体４４と吸着部４３ｂとの接合部分の構成だけが相違するため、第１の実施の形態と同一部分に同一符号を付して説明する。

図９に示すように、カートリッジ４は、第１の実施の形態と同様に、ケース本体１３ａと蓋体１３ｂとで構成され内部にろ過ユニット４３が収容されるケース１３を備えている。ろ過ユニット４３は、膜モジュール部４３ａと吸着部４３ｂとで構成されている。

膜モジュール部４３ａは、筒状の筒状体８０を備え、この筒状体８０の原水導入通路２７の延長上の位置には、段差部４５が形成されている。筒状体８０は、段差部４５よりも出口４６側に大径部４８を備え、この大径部４８の出口４６側の周縁にＯリング５０が装着されるリング状の溝４９が形成されている。筒状体８０の内部には、中空糸膜５２が収容され、この中空糸膜５２が縮径部５１に対応した位置で、ポッティング材５３によって膜の原水側と浄水側とが遮断されている。

筒状体８０には、入口４７側に支持部８１が形成されている。この支持部８１は、筒状体８０の内部に径方向に沿って形成され中央部分に入口孔８２が形成された壁部８４と、筒状体８０の入口側の周壁と連なる周壁部８５とを備えている。

このように構成された支持部８１は、壁部８４と周壁部８５とで画成された凹状の空間部分によって、吸着部４３ｂを構成するベース部材５４の基部５５を摺動自在に支持するようになっている。そして、基部５５と壁部８４との間には、クッション材８６が挟持される。クッション材８６は、中心に入口孔８２と略同径の孔８７を有しており、第１の実施の形態のクッション材６１と同様に、弾性を備えたいわゆるポリエチレンフォームやウレタンフォームなどの発泡体で構成されている。ここで、上述した壁部８４の軸方向の長さは、クッション材８６の厚さよりも長く、且つ、クッション材８６の厚さと基部５５の厚さとを加算した厚さよりも短い所定の長さに設定されている。

吸着部４３ｂは、第１の実施の形態と同様の構成であり、主にベース部材５４と活性炭５８とで構成されている。ベース部材５４は、基部５５と軸部５６とで構成され、基部５５は、その外径が周壁部８５の内径よりも若干小さく形成されている。一方、軸部５６は、端部が閉塞された略中空円筒状に形成されており、その周壁には軸部５６の外部と内部空間とを連通する複数の孔５７が形成されている。軸部５６の内部空間は孔８７および入口孔８２を介して膜モジュール部４３ａの内部空間に連通している。

活性炭５８は、その中心軸上に形成された貫通孔５９が軸部５６の外径と略同一内径に設定された略円筒状に形成され、この貫通孔５９にベース部材５４の軸部５６が挿入されてベース部材５４に固定される。活性炭５８は、粉末状活性炭と熱融着樹脂からなるバインダーとで構成されている。ここで、活性炭５８は、粉末活性炭の平均粒子径を５０〜１５０μｍ、バインダーの含有量を０．１〜２質量％に設定するのが好ましい。

不織布６０を構成する繊維は、上述した第１の実施の形態と同様に、ポリオレフィン、ポリエステル、ガラス、ナイロン、ビニロン、アクリル、ポリエチレン、レーヨン、キュプラ、綿、羊毛等の獣毛、アセテートなどを用いることができ、これらの繊維のうち、とりわけ不織布６０の膨潤を抑制できる比較的給水率（公定水分率）の低いポリオレフィン、ポリエステル、ガラスを用いるのが好ましい。また、シート状物は不織布６０に限られず、通水性を有し適度な目空きを有したシート状物で、成型活性炭の形状を保持するのに十分な強度を備えたものであればよく、例えば、フェルトや織編物も用いることができる。中でも不織布やフェルトは、厚み方向の目空きがランダムのため、仮に活性炭が剥離したとしても、目詰まりにより流量低下が発生しづらい点において、織編物よりも好適に用いることができる。また、また、不織布６０、フェルト、織編物には、適宜形状保持のためのバインダー、補助糸、その他樹脂組成物等を添加してもよい。

活性炭５８とケース１３の蓋体１３ｂとの間には、第１の実施の形態と同様にクッション材６１が介装されている。つまり、吸着部４３ｂは、クッション材６１とクッション材８６とによって挟まれることとなり、活性炭５８が軸方向両側から付勢される。したがって、活性炭５８の軸方向へ膨潤による変形分がクッション材６１とクッション材８６との両方で吸収される。クッション材６１，８６は、弾性体であれば、例えばイソプレン、アクリルなどからなる合成ゴムの成形体などを用いてもよく、また、円盤状に限られるものではない。なお、上述した支持部５４は、弾性体を介して吸着部４３ｂを支持できる形状であればよく、例えば、壁部８４を周壁部８５の外側に配置してもよい。なお、カートリッジの小型化を優先する場合は、クッション材８６を設ける際に、図１０に示すように、クッション材６１を省略しても本発明の効果は得られるが、先に示した第２の実施の形態のように、クッション材６１とクッション材８６とで吸着部４３ｂが上下から略均等に付勢されているほうが、成型活性炭の形状安定の面からは好ましい。

したがって、上述した第２の実施の形態によれば、通水時に活性炭５８の通路Ｔ１方向への膨潤などによる変形を不織布６０によって防止しつつ、活性炭５８の蓋体１３ｂ側に不織布６０で覆われていない部分が設けられていることで蓋体１３ｂ方向への膨潤等による変形を許容しつつ、活性炭５８の軸方向両端のクッション材６１，８６によって変形分を吸収することができるため、活性炭５８の変形により不織布６０に過度の負担がかかったりケース１３に負担がかかるのを防止することができ、とりわけ活性炭５８の膨潤によって膜モジュール４３ａの筒状体８０やＯリング５０にかかる負担を軽減でき有利である。

なお、上述した第１、第２の実施の形態では蓋体１３ｂを超音波溶着などによってケース本体１３ａに固定する場合について説明したが、蓋体１３ｂをケース本体１３ａに装着固定する方法としては様々な方法を採用することができ、例えば、蓋体１３ｂの突出部の外周に雄ネジを形成するとともに、ケース本体１３ａの開口部４０近傍の内周に雌ネジを形成して、蓋体１３ｂをケース本体１３ａの開口部４０に螺合して開口部４０に蓋体１３ｂを固定してもよい。

また、上述した各実施の形態では、不織布６０を活性炭５８の外周面に巻回する場合について説明したが、活性炭５８の外周面が覆われていればよく、例えば、チューブ状に形成された不織布の内部に活性炭５８を挿入するようにしてもよい。

さらに、上述した各実施の形態では活性炭５８を円筒状に形成した場合について説明したが、これに限られるものではない。また、中空糸膜５２を有した膜モジュール部４３ａをケース１３内に収容する場合について説明したが、中空糸膜５２を有さない浄水器に適用することもできる。

そして、上述した第１、第２の実施の形態では、活性炭５８として粉末状の活性炭を用いた場合について説明したが、繊維状活性炭を用いてもよい。

本発明の第１の実施の形態における浄水器の斜視図である。図１のＡ方向から見た矢視図である。本発明の第１の実施の形態における本体からカートリッジを外した状態の浄水器の斜視図である。本発明の第１の実施の形態におけるカートリッジの係止片周辺の部分断面図である。図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図３のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。本発明の第１の実施の形態におけるろ過ユニットの斜視図である。本発明の第１の実施の形態の変形例におけるケース本体１３ａ内面のリブの斜視図である。本発明の第２の実施の形態における図６に相当する断面図である。本発明の第２の実施の形態の変形例における図９に相当する断面図である。

符号の説明

３本体（浄水器本体）
４カートリッジ（浄水カートリッジ）
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ雌コネクタ（雌コネクタ部）
１３ケース
１３ｂ蓋体
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ雄コネクタ（雄コネクタ部）
２３切換弁（切換機構）
２６浄水通路（水通路）
２７原水導入通路（水通路）
４１内壁（ケース内壁、ケース本体内壁）
５８活性炭（成型活性炭）
６０不織布
６１クッション材（弾性体）
６３内面（ケース内壁）
８１支持部
Ｔ１通路（水通路）

Claims

開口部を有するケース本体と、前記開口部の内側に固定される蓋体とからなるケースと、
活性炭とバインダーとからなり、両端に開口部を有する筒状に成形され、前記ケース内に収容され、前記開口部を有する一方の開口端が前記蓋体と対向配置される成型活性炭とを備え、前記成型活性炭と前記ケース本体の内壁との間に水通路が形成された浄水カートリッジであって、
前記成形活性炭の前記水通路側への変形を防止するシート状物と、
前記成型活性炭の前記蓋体側への変形分を吸収する弾性体と、を備え、
前記シート状物は、
繊維で構成され、前記成型活性炭の側面のうち少なくとも前記水通路と接する側面を覆うとともに、前記側面から前記開口端側に折り曲げられる余剰分を備え、
前記成型活性炭は、
前記蓋体側の前記開口端に前記シート状物で覆われていない部分を備え、
前記弾性体は、
前記蓋体と対向配置された前記成型活性炭の前記開口端と、前記蓋体の内壁との両方に接するように設けられ、前記蓋体と前記成型活性炭の前記一方の開口端とにより挟持されている浄水カートリッジ。
前記成型活性炭の下流側には、筒状体内に収容された中空糸膜が設けられている請求項１に記載の浄水カートリッジ。
前記筒状体は、その一端に弾性体を支持する支持部を備え、該支持部と前記成型活性炭とによって前記弾性体が挟持されている請求項２に記載の浄水カートリッジ。
前記活性炭が平均粒子径５０〜１５０μｍの粉末状活性炭であり、前記成型活性炭中のバインダーの含有量が前記粉末状活性炭に対して０．１〜２質量％である請求項１から３の何れか一項に記載の浄水カートリッジ。
前記ケースの内面に、前記成型活性炭の側面に当接するリブが設けられていることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の浄水カートリッジ。
請求項１から５の何れか一項に記載の浄水カートリッジを、水の通路を切換える切換機構を有した浄水器本体に着脱自在に設けた浄水器。
前記ケースの外壁および浄水器本体それぞれに対し、いずれか一方に雄コネクタ部を設け、他方にこれに差し込み嵌合される雌コネクタ部を設け、前記雄コネクタ部と前記雌コネクタ部との嵌合により、前記浄水器本体と前記浄水カートリッジとの間の水通路が形成されるとともに前記浄水カートリッジが前記浄水器本体に支持される請求項６に記載の浄水器。