JP5868363B2 - 浄水カートリッジ、及び、浄水器 - Google Patents
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Description
蓋体の注入管から導入された原水は外表面からフィルター本体の中に入り、フィルター本体の中空部から出る浄水は蓋体の浄水導出管から流出する。
前記通水路からの水を流出させる流出口を有する流出口部材とを備え、
前記活性炭プレート部の外表面から該活性炭プレート部の内部に入った水が前記通水路を通って前記流出口から流出する、態様を有する。
前記浄水カートリッジは、活性炭を含むプレート状の活性炭プレート部であって内部に空洞を通水路として有し内外方向へ水が流通可能とされた活性炭プレート部を該活性炭プレート部間に水が入るように並べた活性炭プレート列を備え、
前記水入口から入った水が前記活性炭プレート部の外表面から該活性炭プレート部の内部に入り、該活性炭プレート部の内部に入った水が前記通水路を通って前記水出口から流出する、態様を有する。
活性炭プレート部の形状であるプレート状には、平板状、波板状といった曲がった板状、等が含まれる。
活性炭プレート部内部の通水路には、活性炭プレート部内部の空洞に水を通す物質が挿入されている場合も含まれる。
活性炭プレート部同士は、繋がらずに離間していてもよいし、間に水が入る隙間を有するように繋がっていてもよい。
活性炭プレート列には、同じ大きさの活性炭プレート部が並べられてもよいし、大きさの異なる二種類以上の活性炭プレート部が並べられてもよい。
水が通水路を通って流出口から流出することには、流出口に直接繋がった通水路を水が通って流出口から流出すること、通水口と流出口の間に介在する活性炭プレート列の一部といった部位を通水路からの水が通って流出口から流出すること、等が含まれる。
まず、図1〜10を参照して本技術の概要を説明する。
なお、第一及び第二の活性炭プレート列の位置関係は、相対的なものである。従って、第一の活性炭プレート列が上下に並べられても良いし、第二の活性炭プレート列が上下に並べられても良い。第一の活性炭プレート列50A,50Bが上下に並べられた場合、第二の活性炭プレート部10Cの外表面4から該第二の活性炭プレート部10Cの内部に入った水は、第二の通水路2Cから複数の第一の通水路2B,2Aを通って流出口43aから流出しても良い。第二の活性炭プレート列50B,50Cが上下に並べられた場合、第二の活性炭プレート部10Cの外表面4から該第二の活性炭プレート部10Cの内部に入った水は、複数の第二の通水路2C,2Bから第一の通水路2Aを通って流出口43aから流出しても良い。
図1は、浄水カートリッジ30の使用例として浄水器100を示す断面図である。この浄水器100は、プレフィルター115を収容する一次タンク110と、浄水カートリッジ30を収容する二次タンク120とを備えている。
なお、一次タンク110は、本発明に必須ではない。二次タンク120は、水入口及び水出口を有し浄水カートリッジを収容する容器の一例である。
なお、本明細書で説明する位置関係は、厳密な位置関係に限定されない。例えば、活性炭プレート列50が厳密な鉛直方向から斜めにずれて上下に配置されること等は、本発明に含まれる。
植物系の炭素質材料には、ヤシ殻やアーモンド殻といった果実殻、木材、おが屑、竹、草、等を用いることができる。石炭系の炭素質材料には、泥炭、亜炭、かつ炭、瀝青炭、無煙炭、等を用いることができる。石油系の炭素質材料には、石油ピッチ等を用いることができる。合成樹脂系の炭素質材料には、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、ユリア系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、等を用いることができる。天然素材系の炭素質材料には、木綿といった天然繊維、レーヨンといった再生繊維、アセテートといった半合成繊維、等を用いることができる。
活性炭は、一種類でもよいが、二種類以上の組合せでもよい。性質及び/又は粒度分布の異なる二種類以上の活性炭を用いると、各除去物質をバランス良く処理可能な活性炭プレート部を得ることができる。
熱可塑性バインダーには、ポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP)といったポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレートといったポリエステル、熱可塑性エラストマー、これらの樹脂を親水化するための改質剤を添加した樹脂、これらの樹脂の混合物、等を用いることができる。なお、これらの樹脂は、熱可塑性樹脂に含まれるものとする。疎水性の熱可塑性バインダーの具体例として、三井化学株式会社製ポリエチレンパウダー(ミペロン(登録商標)、旭化成ケミカルズ株式会社製ポリエチレンパウダー(サンファイン(登録商標))、等を挙げることができる。親水性の熱可塑性バインダーの具体例として、三井化学株式会社製ポリオレフィン水性ディスパージョン(ケミパール(登録商標))等を挙げることができる。
水溶性バインダーには、上述したp−アルミナの他、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリビニルアルコール(PVA)、リン酸アルミニウム系バインダー、等が含まれる。
添加剤の平均粒径を求めることができる場合、添加剤の平均粒径は、0.2〜500μmが好ましく、1〜300μmがより好ましく、2〜200μmがさらに好ましく、3〜150μmが特に好ましい。平均粒径を前記下限以上とすることにより、活性炭プレート部を内外方向へ流れる水が好ましい流量に増える。また、平均粒径を前記上限以下とすることにより、好ましい濾過性能が得られる。
活性炭プレート部10の厚みTtは、例えば、3〜30mm程度とすることができる。通水路2の部分の厚みThは、例えば、1〜28mm程度とすることができる。通水路2から厚み方向D1の外側にある外壁部6の厚みTeは、例えば、1〜28mm程度とすることができる。活性炭プレート部10の長さLt及び幅Wtは、厚みTtよりも大きければ特に限定されない。通水路2の長さは、図6(b)に示すように活性炭プレート部の長さLtと同じでも良いし、図12(a),(b)に示すように活性炭プレート部の長さLtよりも短くても良い。通水路2から幅方向D3の外側にある外壁部7の厚みをWeとすると、幅方向D3における通水路2の部分の長さWhは、例えば、1mm以上、Wt−2We以下とすることができる。外壁部7の厚みWe、及び、通水路2間の隔壁部8の厚みWbは、例えば、1〜30mm程度とすることができる。
図8(a)に示す製法は、バインダーを用いて活性炭プレート部10を製造する例を示している。
キャビティ214内の混合物16に加えるプレス圧は、例えば、押圧の方向と直交する断面におけるキャビティ214の面積が150mm×200mmである場合、2〜30t(トン)程度、より好ましくは4〜10t程度とすることができる。このプレス圧は、押圧の方向と直交する断面におけるキャビティ214の面積に応じて調整すれば良い。なお、前記面積は、活性炭プレート部10の表面21の片側の面積にほぼ相当する。
なお、活性炭プレート部の製造工程には、圧縮成形以外にも、押出成形等を採用しても良い。
なお、延出部61e,62e間をコーキング剤、パッキン、等でシールすると、継ぎ目SE1から原水が混入することがさらに抑制される。
次に、図1〜5,9,10を参照して、浄水カートリッジ30の組み立て方法を説明する。
各ユニットU1〜U3については、下部保持部材62の各溝62gに活性炭プレート部10の下縁部を挿入し、上部保持部材61の各溝61gに活性炭プレート部10の上縁部を挿入することにより、形成することができる。溝61g,62gから活性炭プレート部10が抜けないようにするため、接着剤といった固定手段により活性炭プレート部10が保持部材61,62に固定されても良い。上部保持部材61Aと下部保持部材62Bとを嵌め合わせると下段ユニットU1と中段ユニットU2とが上下に並び、上部保持部材61Bと下部保持部材62Cとを嵌め合わせると中段ユニットU2と上段ユニットU3とが上下に並ぶ。持手部材63,63の両端部を上部保持部材61Cに通して下部保持部材62Aの横穴62m1に挿入し、持手固定部材64,64を装着部62m,62mに挿入すると、上部保持部材61Cを貫通した持手部材63,63が下部保持部材62Aに固定される。下部保持部材62Aの集水部材挿入部62iに集水部材本体部41を嵌め込むと、集水部材40が下部保持部材62Aに固定される。
まず、浄水カートリッジ30をタンク本体121の開口部OP2から収容室121aに入れ、仕切板126の中央部の開口に集水部材筒状部43を挿入する。次に、カートリッジ押さえ部材65の中央部の開口に上部保持部材61Cの筒状部61tが挿入されるように上部保持部材61Cにカートリッジ押さえ部材65を載せ、タンク本体121の係止部121cにカートリッジ押さえ部材65の縁部が引っ掛かるようにする。この状態で浄水カートリッジ30がタンク本体121に取り付けられるが、ねじSC1等の固定手段により浄水カートリッジ30をタンク本体121に固定しても良い。
次に、図1〜7,9,10を参照して、浄水カートリッジ30を含む浄水器100の作用、及び、効果を説明する。
水入口112から一次タンク110に流入した水道水等の原水は、プレフィルター115で大きな異物が除去された後、配管130を介して二次タンク120の水入口122からカートリッジ収容室121aに入る。収容室121aへの流入水は、いずれのユニットU1〜U3にも流れていく。活性炭プレート列50の活性炭プレート部10同士の間には水が入る隙間CL1があるので、隙間CL1にも流入水が入り込む。
なお、図11の上段に示すように活性炭プレート部10の表面21を波形にすることにより、活性炭プレート部外表面の単位体積当たりの面積を大きくすることができる。このような活性炭プレート部10の各種変形例は、後述する。
本発明は、種々の変形例が考えられる。
例えば、浄水カートリッジを収容する容器には、ケースと呼ばれる容器等が含まれる。
浄水カートリッジ30に集水部材40を用いず、活性炭プレート列50Aに取り付けられた下部保持部材62Aの流出口62zから流出する浄水が直接、二次タンク120の水通過室121bに入るようにしても良い。この場合、下部保持部材62Aが本発明の流出口部材となる。また、水出口を有する容器に直接、活性炭プレート列が取り付けられた浄水器も、本発明に含まれる。
活性炭プレート列同士を接合する接合部60には、保持部材61,62を用いる以外にも、上部保持部材と下部保持部材とが一体化されたような接合部材を用いても良い。一例として、接合部材は、上側の活性炭プレート部の下縁部を挿入するための上側の溝と、下側の活性炭プレート部の上縁部を挿入するための下側の溝と、上側の溝と下側の溝とを繋ぐ通水孔とを有しても良い。この場合、上側の活性炭プレート部の通水路からの浄水が前記通水孔を通って下側の活性炭プレート部の通水路に入る。また、上側の活性炭プレート部の下縁部と下側の活性炭プレート部の上縁部とを接触させる接合部材を用いることも可能である。
また、浄水の流出口を有する流出口部材は、各ユニットU1〜U3にそれぞれ設けられても良い。浄水の流出口が各活性炭プレート列にそれぞれ設けられると、隣り合う活性炭プレート列の活性炭プレート部の通水路間に浄水を通す必要が無くなる。このことから、接合部の通水孔60hを不要にすることができる。
むろん、浄水カートリッジの活性炭プレート列の数は、一つでも良いし、二つでも良いし、4以上でも良い。
また、図12(b)に示す活性炭プレート部10のように、下縁部(通水方向端面22b)が閉塞されても良い。この場合も、活性炭プレート列50が上下に並べられたときに上側の通水路2内の浄水と下側の通水路2内の浄水とが通水方向端面22bを介して通水方向D2へ流通する。
さらに、通水方向D2の途中で通水路2が分割されても、分割部分を介して通水路2内の浄水が通水方向D2へ流通する。
図16(a),(b)に示す活性炭プレート部10のように、通水路2を横断面円形に形成しても良いし、表面21を通水路2の横断面円形状に合わせた曲面に形成しても良い。
図17(a),(b)に示す活性炭プレート部10のように、通水路2を幅方向D3へ拡げても良いし、溝21aを横断面略正方形に形成しても良い。
図18(a),(b)に示す溝21aは、長手方向を通水方向D2に向けながらも蛇行した形状に形成されている。
なお、図14(c)、図15(b)、図16(b)、図17(b)及び図18(b)では、背後にある部分の図示を省略している。
また、通水路2の内側面を波形状にしても良いし、活性炭プレート部10の幅方向端面23を波形状にしてもよいし、活性炭プレート部が全体として曲がった形状であっても良い。
抗菌剤を含めて活性炭プレート部を形成することにより、長期止水時に微生物により発生する臭いを抑制することが可能になる。
活性炭プレート部で最終処理を行うことにより、樹脂部品から発せられる樹脂臭や味を抑制することが可能になる。
また、動植物の遺体由来の複雑な混合物で水環境中に普遍的に存在しているNOM(天然有機物;Natural Organic Matter)の除去にも、活性炭プレート部を使用することができる。
以下、実施例を示して具体的に本発明を説明するが、本発明は以下の例により限定されるものではない。
活性炭には、ヤシ殻系活性炭(クラレケミカル株式会社製GW48/100)を遊星ボールミルFRITSCH社製P-5型にて平均粒径200μmとしたものを用いた。バインダーには、超高分子ポリエチレン・パウダー(三井化学株式会社製、商品名:ミペロンXM220)を用いた。
活性炭100重量部とバインダー20重量部とを混合し、図8(b)で示した成形型211〜213に混合物を充填し、母型211,212を180℃に加熱してプレス圧4tで2.5分、圧縮成形を行った。成型物を脱型し、2分間水冷して40℃にした。
得られた活性炭プレート部サンプルを使用して図2,4で示した浄水カートリッジ30のサンプルを作製した。
従って、本発明の浄水カートリッジは、長寿命であるであることが確認された。
以上説明したように、本発明によると、種々の態様により、長寿命化することが可能な浄水カートリッジ及び浄水器の技術等を提供することができる。むろん、従属請求項に係る構成要件を有しておらず独立請求項に係る構成要件のみからなる技術でも、上述した基本的な作用、効果が得られる。
また、上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術並びに上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も実施可能である。本発明は、これらの構成等も含まれる。
3…内表面、4…外表面、5…隙間、6,7…外壁部、8…隔壁部、
10,10A,10B,10C…活性炭プレート部、11…活性炭、
12…バインダー、14…添加剤、16…混合物、
21…表面(厚み方向端面)、21a…溝、
22,22a,22b…通水方向端面、23…幅方向端面、
30…浄水カートリッジ、
40…集水部材(流出口部材)、41…本体部、41a…集水面、41c…連絡路、
43…筒状部、43a,62z…流出口、
50,50A,50B,50C…活性炭プレート列、
60…接合部、60c…連絡路、60h…通水孔、
61…上部保持部材、61A,61B…上部保持部材(第一の接合部材)、
61p…基部、61w…壁部、61g…溝、61h…第一の通水孔、61e…延出部、
61t…筒状部、
62…下部保持部材、62A…下部保持部材(流出口部材)、
62B,62C…下部保持部材(第二の接合部材)、62i…集水部材挿入部、
62p…基部、62w…壁部、62g…溝、62h…第二の通水孔、62e…延出部、
62m…装着部、62m1…横穴、
63…持手部材、64…持手固定部材、65…カートリッジ押さえ部材、
100…浄水器、
110…一次タンク、111,121…タンク本体、
111a,121a…収容室、111b,121b…水通過室、
112,122…水入口、113,123…水出口、114,124…蓋、
115…プレフィルター、115a…内筒部、116,126…仕切板、
120…二次タンク(容器)、121c…係止部、
130,140…配管、
200…成型装置、
CL1…隙間、
D1…厚み方向、D2…通水方向、D3…幅方向、D4…内外方向、
D5,D5A,D5B,D5C…並び方向、
OP1,OP2…開口、
SE1…継ぎ目、SC1…ねじ、
U1…下段ユニット、U2…中段ユニット、U3…上段ユニット。
Claims (7)
- 活性炭を含むプレート状の活性炭プレート部であって内部に空洞を通水路として有し内外方向へ水が流通可能とされた活性炭プレート部を該活性炭プレート部間に水が入るように並べた活性炭プレート列と、
前記通水路からの水を流出させる流出口を有する流出口部材とを備え、
前記活性炭プレート部の外表面から該活性炭プレート部の内部に入った水が前記通水路を通って前記流出口から流出することを特徴とする浄水カートリッジ。 - 上下に並べられた前記活性炭プレート列を備えることを特徴とする請求項1に記載の浄水カートリッジ。
- 前記活性炭プレート列は、第一の前記通水路を有し第一の前記活性炭プレート部を並べた第一の活性炭プレート列と、第二の前記通水路を有し第二の前記活性炭プレート部を並べた第二の活性炭プレート列とを含み、
前記第二の活性炭プレート部の外表面から該第二の活性炭プレート部の内部に入った水が前記第二の通水路から前記第一の通水路を通って前記流出口から流出することを特徴とする請求項2に記載の浄水カートリッジ。 - 前記第二の活性炭プレート部の並びの向きが前記第一の活性炭プレート部の並びの向きと異なることを特徴とする請求項3に記載の浄水カートリッジ。
- 前記第二の通水路からの水が前記第一の通水路に入るようにする通水孔を有して前記第一の活性炭プレート列と前記第二の活性炭プレート列との継ぎ目をシールする接合部を備えることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の浄水カートリッジ。
- 前記接合部は、前記第一の通水路への水が通る第一の通水孔を有して前記第一の活性炭プレート列に固定される第一の接合部材と、前記第二の通水路からの水が通る第二の通水孔を有して前記第二の活性炭プレート列に固定される第二の接合部材とを含み、
前記第一の接合部材と前記第二の接合部材とが嵌め合わされ、前記第二の通水孔を通った水が前記第一の通水孔を通ることを特徴とする請求項5に記載の浄水カートリッジ。 - 浄水カートリッジと、水入口及び水出口を有し前記浄水カートリッジを収容する容器とを備えた浄水器であって、
前記浄水カートリッジは、活性炭を含むプレート状の活性炭プレート部であって内部に空洞を通水路として有し内外方向へ水が流通可能とされた活性炭プレート部を該活性炭プレート部間に水が入るように並べた活性炭プレート列を備え、
前記水入口から入った水が前記活性炭プレート部の外表面から該活性炭プレート部の内部に入り、該活性炭プレート部の内部に入った水が前記通水路を通って前記水出口から流出することを特徴とする浄水器。
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