JPH0576594U - 液体浄化用カートリッジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は液体が濾過素子、液体浄化部、濾過
素子の順に必ず三つの構成要素を通過し、全長がより短
く且つ装置の体積が低減された液体浄化装置を得ること
を可能とする、空間的に無駄のない構成の液体浄化用カ
ートリッジを提供することを目的とする。 【構成】 本校案の液体浄化用カートリッジは多孔質濾
過材を用いた第一の濾過素子と液体浄化部を直列に配置
し、前記第一の濾過素子と前記液体浄化部の内側に多孔
質濾過材を用いた第二の濾過素子が設置され、前記第一
の濾過素子、前記液体浄化部、前記第二の濾過素子の順
に又は前記第二の濾過素子、前記液体浄化部、前記第一
の濾過素子の順に液体が流通するように液体の流路が構
成されていることを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は各種の液体中の微粒子等の懸濁物質を濾過除去する多孔質濾過材を用 いた濾過素子と、液体中の各種溶存物質を除去する液体浄化部よりなる液体浄化 用カートリッジに関するもので、特に中空糸濾過膜を多孔質濾過材として用いた 水道等の飲料水を浄化するために好適に用いることができる液体浄化用カートリ ッジに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来より、液体中に含まれる微粒子、微生物等の懸濁物質の除去には多孔質濾 過材を用いた濾過分離方法が広く用いられている。特に濾過膜を用いた精密濾過 は近年の高分子化学の進歩により優れた濾過膜が製造されるようになったことか ら、種々の用途に広く応用されるようになっている。

【０００３】 この濾過膜の中で中空糸濾過膜は、平板状の濾過膜とは異なるマカロニ状の形 状を有しており、濾過膜そのものが自分自身の構造を支持する形状であるので、 複雑な膜支持体が不要で濾過素子の構成を簡単にすることが可能であり、種々の 形状の素子を容易に構成しうる自由度を有している。また平板状の濾過膜を用い た場合に比べて濾過素子の単位体積当たりの濾過面積を大きくする事ができると いった優れた特性を有している。

【０００４】 近年の都市化の進行による水道水源の汚染の増大、それによる悪臭・異臭の発 生や塩素処理によるトリハロメタン等の塩素化合物の発生にみられるように、水 道水質の低下は近年著しい問題となってきている。又集合住宅の増大により高架 水槽貯留中の汚染等も加えると、水道の水質、安全性に対して極めて重大な問題 が生じていると言わざるを得ない。このように水道水の汚れが進んでいるために 、家庭等では飲料水としての水道水の品質を改善する為に個別に水道の蛇口に浄 化装置を設置して、水道水から微粒子や錆、塩素、トリハロメタン等の懸濁物質 や溶存物質を除去しようとしている。 これらの浄化装置は種々の構造のものがあるが多孔質濾過材と、水中の溶存物 質を除去する液体浄化部を設置したもの、例えば前述した中空糸濾過膜に活性炭 やセラミックス、各種天然鉱物やイオン交換樹脂等の各種の浄化材を組み合わせ たものが広く用いられている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

現在市販されている中空糸濾過膜を用いた浄化装置は、塩素や溶存物質の除去 を行う浄化材の後に中空糸濾過膜を配置している。このような配置としているの は水道水中の微粒子の除去、浄化材自体の流出を防止することに加えて、塩素等 が除去されてしまう浄化材部分で増殖する可能性の高い微生物の流出を防止する ためである。

【０００６】 しかしながらこのような配置では、微生物自体の流出は防止することができる が、微生物由来の溶出物、臭い等の流出を防ぐことはできない。又浄化材部分で 浄化材表面に付着した微生物が増殖することや、水道水中に含まれる微粒子、コ ロイド物質等が浄化材に付着、蓄積することによって、浄化材の性能が早く低下 してしまうといった問題点がある。

【０００７】 このような問題点を解決しうる手段として、本考案者等は浄化材を用いた液体 浄化部の前後に微生物の侵入を阻止する機構を設置することが効果的であること を見出し、特願昭６０−２２８４１０号等で示したような濾過装置を得た。 この装置において侵入を阻止する機構として、微生物の通過できない微細孔を有 する濾過膜、特に中空糸濾過膜を用いた濾過素子を用いることが、より小型な浄 化装置が構成できる点で極めて有効なものであった。

【０００８】 しかしながら中空糸濾過膜を用いた濾過素子は、中空糸濾過膜の長さ方向に長 い柱状に構成されているのが一般的である。これは中空糸濾過膜を用いた濾過素 子は中空糸濾過膜の端部を中空糸濾過膜の開口部を有する様に樹脂等で接着固定 して構成されているので、有効膜面積を同一のものを得ようとした場合、中空糸 濾過膜の長さ方向に短いものを作製しようとすると必然的に中空糸本数を多くせ ざるを得ず、中空糸濾過膜の有効部分の長さに対する樹脂固定部分の長さの割合 が大きくなり無駄が多くなってしまうからである。中空糸濾過膜を有効に使うに は、中空糸濾過膜を長く用いた構成を設定する必要が生じるのである。

【０００９】 そのため中空糸濾過膜を有効に利用する為に長い構造の濾過素子を作製し、こ れを用いて各濾過素子と液体浄化部を単に重ねていく方法により、上述した液体 浄化部の前後に濾過素子を設置する構造の浄化装置を設定すると装置の全長が長 くなってしまい、設置場所が限定されてしまうという問題があった。例えば流し 台の下に設置したり、流し台の前の棚に設置しようとしても入らないと言った問 題が生じていたのである。

【００１０】 本考案は上記問題点を解決した、多孔質濾過材特に中空糸濾過膜を有効に使用 し、全長がより短く且つ装置の体積を低減させた液体浄化装置を得るための液体 浄化用カートリッジを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決しようとする手段】

以上のように液体が濾過素子、液体浄化部、濾過素子の順に必ず三つの構成要 素を通過し、且つ全体の高さが低く空間的に無駄のない液体浄化用カートリッジ の構造について本考案者等は種々試作、検討を重ね本考案を完成させることがで きた。即ち、本考案の液体浄化用カートリッジは、多孔質濾過材を用いた第一の 濾過素子と液体浄化部を直列に配置し、前記第一の濾過素子及び前記液体浄化部 の内側に、多孔質濾過材を用いた第二の濾過素子が設置されており、前記第一の 濾過素子、前記液体浄化部、前記第二の濾過素子の順に、又は前記第二の濾過素 子、前記液体浄化部、前記第一の濾過素子の順に液体が流通するように液体の流 路を構成したものである。 こうすることにより、液体浄化部の前後に濾過素子を設置して、液体浄化部の 微生物汚染、微粒子等の蓄積による浄化性能の低下を防止した液体浄化用カート リッジにおいて、その高さが低減され且つ全体の体積が少ない、より小型なカー トリッジを得ることが可能となるのである。

【００１２】

【作用】

以下図に基づいて本考案をより詳細に説明する。 図１は本考案の液体浄化用カートリッジの一例を示した断面図であり、中空糸 濾過膜を用いた濾過素子と、粒状の活性炭を液体浄化部に用いたものである。 第一の濾過素子１は中空糸濾過膜２ａを環状に並べてその端部を固定部材３ａ により固定し、全体の形状を円筒状に構成したものである。 固定部材３ａはさらに第一の濾過素子１の外側に設置された筒状の構造体４と 内側に設置された隔壁構造体５ｂに液密に固定されている。第一の濾過素子１の 固定部材３ａには中空糸濾過膜２ａの開口部が形成され、濾液流出部６ａが形成 されている。

【００１３】 筒状の構造体４には隔壁構造体５ａが液密に接続されており、又隔壁構造体５ ｂと隔壁構造体５ｃも同様に液密に接続されている。隔壁構造体５ａと隔壁構造 体５ｃの間に活性炭７が充填された液体浄化部８が構成されており、この液体浄 化部８は第一の濾過素子１と同様な円筒状の構造となっている。 円筒状に構成された前記第一の濾過素子１と、前記液体浄化部８の中心部分に 、中空糸濾過膜２ｂを用いた第二の濾過素子９が設置されている。

【００１４】 第二の濾過素子９の中空糸濾過膜２ｂの端部は固定部材３ｂにより固定され、 固定部材３ｂには中空糸濾過膜２ｂの開口部が形成され、第二の濾過素子９の濾 液流出部６ｂが形成されている。又第二の濾過素子９と隔壁構造値体５ａは液密 に固定され、連通流路１２が構成されている。

【００１５】 原液１０は第一の濾過素子１の中空糸濾過膜２ａの外側より濾過されて、濾液 流出部６ａより微粒子等が除去された一次濾液１１として流出する。次いで一次 濾液１１は液体浄化部８に導入され、ここを流れる間に活性炭７により溶存する 各種成分が除去される。次いで連通流路１２を通り、第二の濾過素子９により濾 過され、濾液流出部６ｂから最終浄化液１３として外部に流出する。

【００１６】 原液１０に対する最終浄化液１３の流出方向を逆に設定することも可能である 。図２は第二の濾過素子９の濾液流出部６ｂを図１とは反対の方向になるように 設置した本考案の液体浄化用カートリッジの他の例を示したもので、第二の濾過 素子９は、隔壁構造体５ｂの部分に濾液出口６ｂが液密に固定されている。導入 された原液１０は第一の濾過素子１で濾過後、得られた一次濾液１１は液体浄化 部８を通過したのち、第二の濾過素子９により濾過され、最終浄化液１３として 濾液流出部６ｂより外部に流出する。

【００１７】 以上示したように本考案に於いては一つの濾過素子と液体浄化部、そして他の 濾過素子が液体の流れに関しては実質的に直列にならんでいるが、実際の構造は 第一の濾過素子と第二の濾過素子が並列となるように構成するのである。さらに 各々の濾過素子及び液体浄化部を個々に独立させて並べ、その間を流路で連通す るというような通常考えられる構成ではなく、前述の様に第一の濾過素子と液体 浄化部の内側に第二の濾過素子を入子状に組み込んだ構成とするのである。こう することにより、濾過素子の中空糸濾過膜長を長く設定できて、膜を有効に利用 でき、且つ液体浄化用カートリッジ全体の高さを低くすることができる。更に構 成上無駄となる空間部分がなく、全体の体積を低減することができるのである。

【００１８】 各濾過素子の濾液流出部は液の流れに対して下流側に向いて設置されるのが望 ましい。これは濾液流出部分が上流側にあると微粒子等の堆積によって、そこに 設けられた中空糸濾過膜の開口部分が閉塞され、膜が有効に使用されなくなる危 険性が高くなるからである。

【００１９】 又図１及び図２では、液体が第一の濾過素子１、液体浄化部８、第二の濾過素 子９の順に流れる構成としているが、この逆の構成も可能である。即ち、第二の 濾過素子側に原液入り口を設け、第二の濾過素子、液体浄化部、第一の濾過素子 という順に液が流れるようにするのである。この場合も、濾液流出部は液の流れ に対して下流側に向いて設置されるのが望ましい。

【００２０】 又第一の濾過素子１を筒状の構造体４と、隔壁構造体３ｂとの間に筒状の形状 となるように一体に構成しているが、第二の濾過素子のような柱状に構成した濾 過素子を予め多数作製しておきこれを複数個筒状の構造体４と隔壁構造体３ｂの 間に環状に配列して液密に固定し、第一の濾過素子としての機能を発揮させるこ とも可能である。この場合、この濾過素子の個数を変えることで第一の濾過素子 としての面積を容易に変えることができ、使用状況に対応した液体浄化用カート リッジを作製することが容易となる。

【００２１】 前記中空糸濾過膜を始めとして各種の多孔質濾過材の端面に固定部材を形成し 、この固定部材を介して濾過素子を固定することは、形成された固定部材の形状 を接続固定する部分（この場合は筒状の構造体や、各隔壁構造体の壁面形状）に 適した形状にすることが使用する多孔質濾過材の種類、形状にあまり左右されず に実施可能であり、濾過素子の形状を自由に設定できるという点で好ましいこと である。

【００２２】 本考案において使用される多孔質濾過材の微細孔の大きさは、水道等の飲料水 を浄化する浄化装置の微生物汚染を防止するという目的をより確実に、有効に具 体化するには一般の微生物が実質的に通過しないとされる実質孔径０．４５μｍ 以下であることが望ましい。 しかしながら、微生物の汚染に関した問題が生じないような液体の濾過に応用 する場合、例えばアルコール等の溶液中の微粒子や不純物を、濾過と吸着により 除去するようなときは、除去したい目的の微粒子の大きさに対応した微細孔の大 きさのものを適宜用いることができる。

【００２３】 液体浄化部にはその浄化目的に応じて種々の原理、機能を有するものが使用で きるが、特に原液中の各種溶存物質の吸着、分解機能等を有する浄化材、例えば 各種天然鉱物や、セラミックス、活性炭やイオン交換樹脂等が好ましい。又これ らの浄化材の形状としては、粒状や繊維状等種々のものが使用条件、必要な液体 浄化用カートリッジ構造に応じて用い得る。粒状のものではＡＳＴＭ１４０メッ シュ以上の大きさもの、特に３０〜１００メッシュ前後の範囲の粒度のものが好 適に用い得る。１４０メッシュ以下の大きさの微粒子（粉末状）になると、浄化 材の表面積は大きくなるので単位重量当たりの浄化性能が一般に高くなるものの 、通液の抵抗が大きくなり、使用条件や液体浄化部の流路形状の限定要因が多く なる欠点が生じる。

【００２４】 浄化材として活性炭を用いる場合、更に繊維状の形状のものをより好適に用い ることができる。繊維状活性炭は重量当たりの表面積が粒状の物に比べて大きく 、又通液抵抗が極めて少ない利点を有しており、液体浄化用カートリッジの構造 をより小型にすることが可能となる。

【００２５】

【実施例】

実施例１ 図３は本考案の液体浄化用カートリッジを用い、水道水浄化用の浄化装置を構 成した実施例を示したもので、中空糸濾過膜を用いた図１に示した基本構成の液 体浄化用カートリッジを、ベース２５、カバー２６よりなるハウジング２７中に 設置したものである。ベース２５とカバー２６はＯリング２８を介して止め具２ ９により液密に固定されている。

【００２６】 液体浄化用カートリッジ２４は第二の濾過素子９の濾液流出部６ｂの部分でベ ース２５の接続部３５にＯリング３１により液密に脱着可能に連結されている。 水道水３７はベース２５に設けられた水道水入り口３０よりハウジング２７中に 導入され、カバー２６と隔壁構造体５ａ及び筒状の構造体４の間を流路として上 昇し、第一の濾過素子１に達する。第一の濾過素子１で濾過後、浄化機構８を通 過して第二の濾過素子９に到達し、さらに第二の濾過素子９で濾過された最終浄 化液１３は流路３６を通過してハウジング２７外に流出する。

【００２７】 本実施例に於いては外径４５０μｍ、平均細孔径０．２μｍのポリプロピレン 製中空糸濾過膜を用いて、第一の濾過素子の濾過面積が２．５ｍ2 、第二の濾過 素子の濾過面積が１ｍ2 、浄化材に平均粒径６０メッシュの粒状活性炭５００ｇ を用いたものを作製したが、液体浄化用カートリッジの大きさは高さ２５cm、最 大径１４cm（液体浄化用カートリッジの占める体積は約３．８リットル）であっ た。ハウジングを含めた浄化装置全体でも高さは３０cmであり、流し台の下等に 設置しうる大きさであった。

【００２８】 一方比較例として上記と同じ中空糸濾過膜と活性炭を同様な面積、重量用いて 、濾過素子と浄化部分を単に重ねて連結する構成の液体浄化用カートリッジを作 製したが、これを用いた浄化装置は高さが６０cmを越えてしまい、台所の流し台 の下に設置することは困難であった。

【００２９】 実施例２ 浄化材に繊維状の活性炭を使用し、実施例１と同様な濾過面積の中空糸濾過膜 を用いて、図１に示した構造の液体浄化用カートリッジを作製した。 活性炭には大阪ガス社製繊維状活性炭（Ａ−１５：５５ｇ）を用いた。本実施例 では液体浄化部の体積を小さくすることができ、液体浄化用カートリッジの最大 径は１４cmのままで高さを２０cmに低減することができた。（液体浄化用カート リッジの占める体積は約３．１リットル）

【００３０】 尚水道水に次亜塩素酸ソーダを加えて残留塩素濃度２ｐｐｍの水を作製し、粒 状の活性炭を用いた実施例１との塩素除去性能の比較実験を行った。毎分５リッ トルの通水速度で連続的に６０ｍ3 通水したが双方ともこの時点で９０％以上の 塩素除去率を有しており、除去性能に差は見られなかった。

【００３１】 以上本考案の液体浄化用カートリッジについて多孔質濾過材として中空糸濾過 膜、液体浄化部に活性炭を用いた実施例をもとに説明してきたが、上記例以外の 形状、構成のものについても、その要旨を逸脱しない範囲で種々の応用例を採用 することができる。

【００３２】

【考案の効果】

以上説明した様に、本考案の液体浄化用カートリッジを用いることにより、液 体浄化部の微生物等の汚染や、原液中の微粒子等が蓄積することによる性能低下 がなく、流し台等の下に設置することが可能な、全長の短い且つより体積を低減 した液体浄化装置を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の液体浄化用カートリッジの一例を示し
た部分断面図である。

【図２】本考案の液体浄化用カートリッジの他の例を示
した部分断面図である。

【図３】本考案の液体浄化用カートリッジを用いた浄化
装置の実施例を示した部分断面図である。

【符号の説明】

１ 第一の濾過素子 ２ａ、２ｂ 中空糸濾過膜 ３ａ、３ｂ 固定部材 ４ 筒状の構造体 ５ａ、５ｂ、５ｃ 隔壁構造体 ６ａ、６ｂ 濾液流出部 ７ 活性炭 ８ 液体浄化部 ９ 第二の濾過素子 １０ 原液 １１ 一次濾液 １２ 連通流路 １３ 最終浄化液 ２４ 液体浄化用カートリッジ ２５ ベース ２６ カバー ２７ ハウジング ２８、３１ Ｏリング ２９ 止め具 ３０ 水道水入り口 ３５ 接続部 ３６ 流路 ３７ 水道水

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０２Ｆ 1/42 Ａ 9/00 Ｚ 8515−4Ｄ

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 多孔質濾過材を用いた第一の濾過素子と
   液体浄化部を直列に配置し、前記第一の濾過素子及び前
   記液体浄化部の内側に、多孔質濾過材を用いた第二の濾
   過素子が設置されており、前記第一の濾過素子、前記液
   体浄化部、前記第二の濾過素子の順に、又は前記第二の
   濾過素子、前記液体浄化部、前記第一の濾過素子の順に
   液体が流通するように液体の流路が構成されていること
   を特徴とする液体浄化用カートリッジ。
2. 【請求項２】 前記多孔質濾過材が中空糸濾過膜である
   ことを特徴とする請求項１記載の流体浄化用カートリッ
   ジ。
3. 【請求項３】 前記液体浄化部に活性炭、イオン交換樹
   脂、セラミックス等の浄化材が用いられていることを特
   徴とする請求項１又は請求項２記載の液体浄化用カート
   リッジ。
4. 【請求項４】 前記浄化材の形状が繊維状である請求項
   ３記載の液体浄化用カートリッジ。