JPH0810756A - 浄水器用再生式活性炭カートリッジの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】活性炭再生式の浄水器を提供するにあたり、流
体のショートパスが起こることのない高品質の活性炭カ
ートリッジを簡単かつ安価に大量生産することの可能な
製造方法を提供することを目的とする。 【構成】活性炭カートリッジ（34）の缶胴（46）はステ
ンレス鋼板の深絞り成形により製作し、缶蓋（48）はプ
レス成形により製作する。活性炭エレメント（50）は、
活性炭素繊維などを耐熱性バインダーを用いて成形する
ことにより製作され、その高さは缶胴（46）の高さより
も高くしてある。活性炭エレメントを軸方向に圧縮しな
がら缶蓋（48）と缶胴（46）のフランジを巻締めること
によりカートリッジ（34）が製造される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の目的】

【産業上の利用分野】本発明は、活性炭を随時加熱する
ことにより活性炭を煮沸滅菌すると共に再生し、長期間
にわたって活性炭の吸着能力を維持するようになった、
活性炭再生式の浄水器に関する。より詳しくは、本発明
は、活性炭再生式浄水器の活性炭カートリッジの製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】水道水を活性炭に接触させることによ
り、水道水中に溶存する残留塩素や、トリハロメタンの
ような有害な有機塩素化合物や、２メチルイソボルネオ
ールやジオスミンのような黴くさい物質を活性炭に吸着
させて除去するようになった浄水器は市販されている。

【０００３】水道水を活性炭に接触させると、次亜塩素
酸イオンが除去され、水の殺菌力が失われるので、不使
用時には活性炭容器内でバクテリヤが繁殖するおそれが
ある。そこで、従来技術においては、浄水器に電気ヒー
タを設け、活性炭を随時煮沸滅菌することが提案されて
いる（例えば、特公昭51-23817号）。また、加熱によ
り、沸点の低いトリハロメタンのような物質は活性炭か
ら脱着されると共に、活性炭表面の活性点が復活するの
で、活性炭が再生される。斯る活性炭再生式の浄水器
は、長期間にわたって活性炭の浄化能力を維持すること
ができ、高価な活性炭カートリッジの交換に伴うランニ
ングコストを低減できるという利点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】活性炭再生式の浄水器
においては、活性炭を容れるカートリッジには耐食性と
耐熱性が要求されるので、活性炭カートリッジはステン
レス鋼のような金属で形成するのが好ましい。

【０００５】本発明の目的は、活性炭再生式浄水器用の
活性炭カートリッジを簡単かつ安価に大量生産するに適
した製造方法を提供することにある。

【０００６】浄水器の活性炭カートリッジにおいては、
カートリッジの流体入口と出口との間で流体の短絡流路
（ショートパス）が生じると、活性炭の吸着浄化性能が
十分に発揮されない。

【０００７】そこで、本発明の他の目的は、ショートパ
スの生じることのない活性炭カートリッジの製造方法を
提供することにある。

【０００８】

【発明の構成】

【課題を解決するための手段および作用】本発明の活性
炭カートリッジ製造方法においては、ステンレス鋼板の
ような金属板で形成された有底円筒形の缶胴と、この缶
胴に適合した缶蓋と、活性炭エレメントとが準備され
る。缶胴はステンレス鋼板の深絞り成形により製作する
ことができ、巻締め用のフランジが形成してある。缶蓋
はステンレス鋼板のプレス成形により製作することがで
き、その中央には流体出口が予め形成してある。カート
リッジへの流体入口は、缶胴に設けてもよいし、缶蓋に
設けてもよい。

【０００９】活性炭エレメントは、その形状を保持する
ことができるように中空円筒形に成形してあり、例え
ば、活性炭素繊維や粒状活性炭を耐熱性バインダーを用
いて成形することにより製作することができる。活性炭
エレメントの高さは、缶胴の高さよりも若干大きくして
ある。

【００１０】このように準備された缶胴内に活性炭エレ
メントを同軸的に配置し、缶胴に缶蓋を重ねる。次に、
活性炭エレメントを軸方向に圧縮しながら缶蓋と缶胴の
縁を巻締めることにより、活性炭カートリッジが完成さ
れる。

【００１１】本発明の方法によれば、活性炭エレメント
は予め缶胴よりも若干高くしてあると共に、缶蓋と缶胴
との巻締め工程においてエレメントは軸方向に圧縮され
るので、巻締め後にはエレメントの上下の端面は缶蓋と
缶胴底部にピッタリと密着する。従って、エレメントの
端面と缶胴或いは缶蓋との接触面に沿ってショートパス
が起こることがない。

【００１２】また、活性炭カートリッジは、予め成形さ
れた活性炭エレメントを缶胴内に配置し、缶蓋と缶胴と
をフランジに沿って巻締めるだけで製造することができ
るので、極めて簡単に製造することができ、本発明の方
法はカートリッジの大量生産に適している。

【００１３】本発明の方法によって製造された活性炭カ
ートリッジは活性炭エレメントを内蔵していると共に流
体入口と流体出口とを備えているので、浄水器の組み立
てに際しては、流体入口と流体出口にホースなどを接続
するだけでよい。

【００１４】好ましい実施態様においては、缶胴および
缶蓋の少なくとも一方には、カートリッジの内側に向か
って突出した環状のエンボス部が予め形成してある。缶
蓋と缶胴との巻締め工程においては、このエンボス部は
活性炭エレメントに食い込み、一層確実にショートパス
を防止する。

【００１５】本発明の他の特徴は、以下の実施例の記載
につれて明らかとなろう。

【００１６】

【実施例】初めに図１から図３を参照しながら、本発明
の方法により製造された活性炭カートリッジを備えた浄
水器の使用例と全体構造を説明する。浄水器１０は、例
えば、流し１２を備えた台所カウンター１４上に載置し
て使用することができる。図示した使用例では、流しに
はシングルレバー型の湯水混合栓１６が設置してあり、
この湯水混合栓１６には給湯パイプ１６Ａを介して給湯
機（図示せず）からの湯が供給され、水道管（図示せ
ず）に接続された給水パイプ１６Ｂから上水が供給され
るようになっている。

【００１７】水栓１６のスパウト１８には切換え弁機構
を内蔵した蛇口アダプタ２０が取付けてあり、このアダ
プタ２０は上水供給ホース２２と処理水吐出ホース２４
とにより浄水器１０に接続されている。アダプタ２０の
ハンドル２６を所定位置に回すと、水栓１６からの上水
は上水供給ホース２２により浄水器１０に送られ、処理
された水は吐出ホース２４からアダプタ２０に送り返さ
れ、その出口２８から吐出される。ハンドル２６を他の
位置に回すと、水栓１６からの未処理の上水（又は湯水
混合物）は浄水器１０を経由することなくアダプタ２０
の出口２８からそのまゝ吐出される。浄水器１０には、
更に、排水ホース３０が接続してあり、活性炭カートリ
ッジの再生時に発生した熱水や水蒸気を流し１２に排出
させるようになっている。

【００１８】図２を参照するに、この浄水器１０は、水
道水中に浮遊する赤錆や微生物などの粒子成分を予めフ
ィルターの濾過作用により除去し、次に、水道水中に溶
存する残留塩素やトリハロメタンや臭気物質のような有
害な或いは不本意な物質を活性炭の吸着作用により除去
するようになっている。このため、この浄水器１０は、
中空糸膜フィルターのようなフィルターが内蔵された濾
過段３２と、活性炭が充填された活性炭カートリッジ３
４を備えている。しかし、濾過段３２は不可欠ではな
く、省略することができる。中空糸膜フィルター３２と
活性炭カートリッジ３４は、底板３６付きのベース３８
に支持され、外側ケース４０によって囲われている。水
栓１６からの上水は上水供給ホース２２を介して中空糸
膜フィルター３２に送られ、濾過された上水はホース４
２を介して活性炭カートリッジ３４に送られる。

【００１９】図３を参照するに、活性炭カートリッジ３
４はステンレス鋼板により製缶された容器４４からな
り、この容器４４は缶胴４６と缶蓋４８とで構成されて
いる。容器４４内には、活性炭エレメント５０が配置し
てある。缶蓋４８にはホース４２を接続するための入口
パイプ５２が設けてある。

【００２０】図４を参照しながら活性炭カートリッジ３
４の製造方法を説明するに、缶胴４６はステンレス鋼板
の深絞り成形により製作することができ、巻締め用のフ
ランジ５４が形成してある。缶胴４６の底部には、環状
のエンボス部５６を形成しておくのが好ましい。缶胴４
６には、また、後述する電気ヒータを取り付けるための
ネジ５８が予め溶接してある。缶蓋４８にも巻締め用フ
ランジ６０が形成してあると共に、入口パイプ５２が予
め溶接してある。

【００２１】ステンレス製容器４４の耐食性を向上させ
るため、缶胴４６と缶蓋４８の内周面にはポリテトラフ
ルオロエチレンなどの耐熱耐食樹脂を予めコーティング
しておくのが好ましい。斯るコーティングは、ステンレ
ス鋼と活性炭との接触部の電食を防止すると共に、応力
腐食割れやスケール付着を防止することができる。

【００２２】活性炭エレメント５０は、活性炭素繊維を
耐熱性有機バインダーによって成形することにより製作
することができる。エレメント５０は、バインダーを添
加した水溶液に繊維状活性炭を分散させてスラリーを調
整し、スラリー中に多孔パイプを配置して真空の作用に
より多孔パイプの周りに活性炭を吸着させ、次に乾燥固
化させることにより形成することができる。バインダー
により成形された活性炭エレメント５０は、その形状を
自己保持することができる。しかし、エレメント５０の
中央にスケレトン構造の芯枠６２を配置するのが好まし
い。或いは、芯枠６２の周りに活性炭素繊維の不織布を
ロール状に巻き付け、テープや紐で拘束することによ
り、活性炭エレメント５０を製作することもできる。図
４からよく分かるように、活性炭エレメント５０の高さ
は、缶胴４６の高さより若干大きくしてある。

【００２３】次に、このように準備した活性炭エレメン
ト５０を図４に示したようにエンドプレート６４と共に
缶胴４６内に配置する。このエンドプレート６４にも環
状のエンボス部６６を形成しておくのが好ましい。ま
た、エンドプレート６４には、円周方向に離間された複
数の突起６８と、カートリッジ３４の出口となる円筒部
７０を設けておくことができる。

【００２４】次に、製缶装置により、缶胴４６と缶蓋４
８とをフランジ５４および６０に沿って液密に巻締め
る。巻締めに伴い、活性炭エレメント５０は軸方向に圧
縮されると同時に、エンボス部５６および６６は図３に
示したようにエレメント５０に食い込む。従って、カー
トリッジの入口５２と出口７０との間で流体のショート
パスが起こるのが確実に防止され、カートリッジ３４内
に流入する上水は確実に活性炭に接触せられる。

【００２５】このように形成されたカートリッジ３４に
おいては、エレメント５０と缶胴４６との間には円筒形
の分配通路７２が形成されている。また、エンドプレー
ト６４には突起６８が設けてあるので、エンドプレート
６４と缶蓋４８との間には環状の分配通路７４が確保さ
れ、入口５２から流入した水を円筒形通路７２に分配す
るようになっている。

【００２６】図５には、図３に示したカートリッジ３４
の変化形を示す。この変化形においては、入口パイプ５
２は缶胴４６に溶接してあるとともに、エンドプレート
６４は省略してあり、エンボス部６６は缶蓋４８に形成
してある。この変化形のカートリッジも、図４に基づい
て前述したところと同様に製造することができる。

【００２７】再び図３を参照するに、このように製造し
た活性炭カートリッジ３４には、活性炭を加熱再生する
ための電気ヒータ７６がナットにより取付けられる。ヒ
ータ７６は、カップ状の金属放熱板７８と発熱体８０と
で構成することができ、発熱体８０には、ニクロム線を
雲母箔で挟んだマイカヒータやシーズヒータを使用する
ことができる。発熱体８０とカートリッジ底部との間に
はアルミニウム伝熱板８２を挟むと共に、缶胴４６と放
熱板７８の周りにアルミニウム箔テープ８４を貼付し、
発熱体の熱が充分に缶胴４６に伝わるようにするのが好
ましい。

【００２８】缶胴４６の中央部は上げ底にすることがで
き、この中央上げ底部にはその温度検出するためのサー
ミスタ８６を接触させることができる。サーミスタ８６
はコイルばね８８によって放熱板７８に支持されたサー
ミスタホルダー９０に装着することができる。

【００２９】浄水器１０の組立に際しては、図２に示し
たように、カートリッジ３４の入口パイプ５２にはホー
ス４２が接続され、カートリッジの出口７０には切換え
弁９２が装着される。切換え弁９２は、活性炭再生時に
カートリッジ内に発生した熱水や水蒸気を排水ホース３
０を介して流し１２に排出させるためのものである。こ
の切換え弁９２は感温型のもので、カートリッジ３４か
ら流出する熱水や水蒸気の温度に応じて出口が自動的に
切換わるようになっている。

【００３０】図６および図７に示したように、切換え弁
９２は、熱膨張性ワックス組成物などからなる感温エレ
メントを内蔵した可動部９４と浄水出口９６と熱水出口
９８を備え、雰囲気温度の上昇に伴いスピンドル１００
が伸長して弁体１０２を図６において右方に移動させ、
カートリッジ３４からの熱水や水蒸気を熱水出口９８に
流出させるようになっている。この切換え弁９２は、例
えば、雰囲気温度が９０℃以下の時には流体は浄水出口
９６に送られ、上記温度を超えると熱水出口９８に送ら
れるように設定することができる。図２に示したよう
に、切換え弁９２の浄水出口９６にはホース２４が接続
され、熱水出口９８には排水ホース３０が接続される。

【００３１】再び図２を参照するに、浄水器１０のベー
ス３８には操作表示部１０４が設けてあると共に、活性
炭再生用電気ヒータ７６への通電を制御するための制御
装置（図示せず）が配置してある。制御装置への電力は
電源コード１０６（図１）から得られる。

【００３２】この浄水器１０の動作と使用の態様を説明
するに、使用者が切換えハンドル２６（図１）の操作に
より水栓１６を浄水器１０に接続して水栓１６を開ける
と、水道水は中空糸膜フィルター３２を介して活性炭カ
ートリッジ３４に送られる。カートリッジ３４の入口５
２から流入した水は、分配通路７２から半径方向内側に
活性炭エレメント５０を通過し、出口７０へと流れる。
活性炭エレメント５０を通過する際、水中に溶存する塩
素やトリハロメタンや発臭物質は活性炭に吸着され、除
去される。本発明の方法によって製造された活性炭カー
トリッジ３４においては、入口５２と出口７０との間に
ショートパスが生じることがないので、水道水は確実に
活性炭に接触せられ、高度に浄化される。活性炭エレメ
ント５０によって浄化された浄水は切換え弁９２の浄水
出口９６から浄水供給ホース２４に送られ、蛇口２８か
ら吐出される。

【００３３】活性炭カートリッジ３４への通水に伴い、
活性炭は物質を吸着し、活性炭の吸着性能が低下する。
そこで、制御装置は毎日深夜などに定期的に、或いは使
用者が手動再生スイッチを押した時に、ヒータ７６に通
電し、活性炭カートリッジ３４を加熱する。ヒータ７６
の作動によりカートリッジ３４内の滞留水は沸騰し、熱
水と水蒸気の作用により、活性炭は煮沸滅菌されると共
に、活性炭に吸着されたトリハロメンのような揮発性の
物質や塩素イオンは脱着され、活性炭が再生される。

【００３４】ヒータの作動時には、切換え弁９２のワッ
クスは膨張し、カートリッジ３４の出口７０を熱水出口
９８に接続する。従って、カートリッジ３４内に発生し
た熱水や水蒸気は、排水ホース３０を介して流しに放出
される。カートリッジ３４内の滞留水と活性炭エレメン
ト５０に含まれた水が蒸発し、活性炭の再生が完了する
と、カートリッジ３４の底部の温度は上昇する。制御装
置はサーミスタ８６からの信号に基づいて底部の温度が
例えば１２０℃を超えたことを検知すると、ヒータ７６
への通電を終了させ、浄水器１０の使用に備える。

【００３５】

【発明の効果】本発明の方法によれば、カートリッジ３
４の入口５２と出口７０との間のショートパスが起こる
ことのない高品質の活性炭カートリッジ３４を簡単かつ
安価に大量生産することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の方法によって製造された活性
炭カートリッジを備えた浄水器の使用例を示す斜視図で
ある。

【図２】図２は、図１に示した浄水器の分解斜視図であ
る。

【図３】図３は、本発明の方法によって製造された活性
炭カートリッジの一部切欠き断面図である。

【図４】図４は、図３に示したカートリッジの製造方法
を示す断面図である。

【図５】図５は、カートリッジの変化形を示す断面図で
ある。

【図６】図６は、図２に示した切換え弁の断面図であ
る。

【図７】図７は、図６に示した切換え弁の可動部の斜視
図である。

【符号の説明】

３４： 活性炭カートリッジ ４６： 缶胴 ４８： 缶蓋 ５０： 活性炭エレメント ５２： カートリッジの入口 ５４： 缶胴のフランジ ５６、６６： エンボス部 ６０： 缶蓋のフランジ ７０： カートリッジの出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０１Ｄ 29/62 Ｂ０１Ｊ 20/34 Ｄ (72)発明者 平野 綾子 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 黒田 朱美 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 縁付き有底円筒形の金属製缶胴と、中央
   流体出口と前記出口から側方にオフセットした流体入口
   とを備え前記缶胴に適合した金属製缶蓋と、形状を自己
   保持するべく中空円筒形に成形され前記缶胴の高さより
   もやゝ大きな高さを有する活性炭エレメントとを準備
   し、 前記缶胴内に同軸的に前記活性炭エレメントを配置し、 前記缶胴に前記缶蓋を重ね、 活性炭エレメントを軸方向に圧縮しながら前記缶蓋と缶
   胴の縁を巻締めることを特徴とする浄水器用活性炭カー
   トリッジの製造方法。
2. 【請求項２】 流体入口を備えた縁付き有底円筒形の金
   属製缶胴と、中央流体出口を備え前記缶胴に適合した金
   属製缶蓋と、形状を自己保持するべく中空円筒形に成形
   され前記缶胴の高さよりもやゝ大きな高さを有する活性
   炭エレメントとを準備し、 前記缶胴内に同軸的に前記活性炭エレメントを配置し、 前記缶胴に前記缶蓋を重ね、 活性炭エレメントを軸方向に圧縮しながら前記缶蓋と缶
   胴の縁を巻締めることを特徴とする浄水器用活性炭カー
   トリッジの製造方法。
3. 【請求項３】 前記缶胴および缶蓋の少なくとも一方に
   は、カートリッジの内側に向かって突出した環状のエン
   ボス部を予め形成しておくことを特徴とする請求項１又
   は２に基づく活性炭カートリッジの製造方法。