JPH09150043A - 濾過カートリッジ及び濾過器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 活性炭フィルター部と中空糸膜モジュールと
を備えた濾過カートリッジにおいて、活性炭の有効利用
を図ることで活性炭フィルター部の寿命を延ばすこと
と、濾過カートリッジの製作工程の作業性を改善する。 【解決手段】 中空糸膜モジュール２と、この中空糸膜
モジュール２のケース２ｂ（筒状ケース）の外周に設け
られ、流路の一部を構成する筒状の活性炭フィルター３
（吸着剤）と、ケース２ｂと活性炭フィルター３との間
に形成され、前記活性炭フィルター３の外周表面から流
入する流体を軸方向に流し、開口部２ｄに連通させる流
路４とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、濾過カートリッジ
及び濾過器に関し、特に吸着剤の効果的な利用を可能と
する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の浄水器の構造を図４に示す。この
浄水器１０１は、濾過浄水を行う対象となる水道水等の
異臭味を活性炭に付着させて取り除く活性炭フィルター
部１０３と、中空糸膜による雑菌や微小な異物等を除去
する中空糸膜モジュール１０２とをその内部に備えるこ
とにより複合濾過機能を発揮するものである。

【０００３】中空糸膜モジュール１０２は円筒状ケース
１０２ｂの内部にＵ字状に折り曲げられた中空糸膜１０
２ａを備える。中空糸膜１０２ａはケース１０２ｂの一
方の端部に形成される封止部１０２ｃによりケース１０
２ｂ内部に固定されている。この封止部１０２ｃの端面
は各中空糸膜１０２ａの一本一本の端部が開口するよう
に現れている開口端部１０２ｄとし、膜を透過した流体
をこの開口端部１０２ｄから流出させる。

【０００４】また、円筒状ケース１０２ｂの側壁部には
流体をケース内部へと導入するための孔１０２ｅが所定
数設けられている。

【０００５】活性炭フィルター部１０３は図５により示
されるように、内部に中空糸膜モジュール１０２を挿入
する円筒形状を呈する繊維状活性炭１０３ａとこの両端
部を封止するシールリング１０３ｄとから構成されてい
る。この繊維状活性炭１０３ａとは、不織布１０３ｂの
繊維の間に繊維状の活性炭を散在させたものをロール状
に巻いたものや、繊維状の活性炭をバインダ材と共にパ
イプ状に焼成したものを切断したものである。

【０００６】図４に戻り浄水器１０１の作用を説明する
と、キャップ部１０４に設けられた流入口１０６より濾
過対象となる流体をハウジング１０５内に流入させる。
そして流体は円筒状の活性炭フィルター部１０３内部に
浸透し、ここで流体中の異臭味が取り除かれる。

【０００７】さらに異臭味が取り除かれた流体は、孔１
０２ｅを通りケース１０２ｂ内部に入り、中空糸膜１０
２ａの膜表面を透過することで雑菌や微小な異物等が除
去（濾過）されて開口端部１０２ｄから流出して流出口
１０７から流出される。

【０００８】また、この浄水器１０１は、所定の期間使
用した後に、上記の中空糸膜モジュール１０２と活性炭
フィルター部１０３が一体となった濾過カートリッジを
交換することで濾過機能を維持するものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成の浄水器１０１においては、流体が活性炭フ
ィルター部１０３を通り、孔１０２ｅから中空糸膜モジ
ュール１０２へと流入する際に、例えば図４のＤ１０１
で示される孔１０２ｅ近傍の領域は孔１０２ｅから離れ
た領域（Ｄ１０２）よりも流体の通過量が多くなり、こ
の部分に存在する活性炭１０３ｃの劣化を早めてしま
う。

【００１０】つまり、流体はほぼ同じ流路を流れる傾向
を保つので、活性炭フィルター部１０３と孔１０２ｅの
位置関係が変わらない限り、孔１０２ｅ近傍の一部の活
性炭のみが使用され劣化してしまい異臭味を除去する機
能の低下が発生する。そしてこの時期を濾過カートリッ
ジの交換時期とするので、活性炭フィルター部１０３に
はまだ劣化していない活性炭が多数存在するにもかかわ
らず交換することになり、活性炭の有効利用がなされて
いない状態であった。

【００１１】また、中空糸膜モジュール１０２を製作す
る工程において、Ｕ字状に折り曲げられた中空糸膜１０
２ａを円筒状ケース１０２ｂの内部に挿入する際に、中
空糸膜１０２ａが孔１０２ｅに引っかかり、傷が発生し
たり破損したりする問題がある。この挿入時の問題を解
決するために、Ｕ字状に折り曲げられた中空糸膜１０２
ａを帯状のシート材や筒状の袋により包んでから挿入す
るという作業が行われ、作業効率を低下させる要因とな
っていた。

【００１２】また、中空糸膜１０２ａを円筒状ケース１
０２ｂの一方の端部に固定する封止部１０２ｃを形成す
るポッティング作業時には、孔１０２ｅが封止部１０２
ｃ近傍まで設けられている場合においては、ポッティン
グ剤が孔１０２ｅから流れ出さないように注意深く考慮
された作業や検査を行う必要があり、これも作業効率を
低下させる要因となっていた。

【００１３】本発明は上記従来技術の問題を解決するた
めになされたもので、その目的とするところは、活性炭
の有効利用を図ることで活性炭フィルター部の寿命を延
ばすことと、濾過カートリッジの製作工程の作業効率を
改善することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、Ｕ字状に折り曲げられた中空糸膜
が装填される筒状ケースと、この筒状ケースの前記中空
糸膜の折り曲げ部側の端部に形成され濾過対象となる流
体が流入する開口部と、該筒状ケースの他方の端部の内
周側と前記中空糸膜との隙間を封止する封止部とを備
え、この封止部の端面に前記中空糸膜の開口を露呈させ
た中空糸膜モジュールと、前記筒状ケースの外周に設け
られ、流路の一部を構成する筒状の吸着剤と、前記筒状
ケースと筒状の吸着剤との間に形成され、前記筒状の吸
着剤の外周表面から流入する流体を軸方向に流し、前記
開口部に連通させる流路とを備えたことを特徴とする。

【００１５】また濾過器において、前記記載の濾過カー
トリッジをハウジングケース内部に装填し、濾過対象と
なる流体の入口と前記濾過カートリッジの筒状の吸着剤
の外周表面とを接続する第１の流路と、前記筒状の吸着
剤を透過した流体を前記濾過カートリッジの中空糸膜モ
ジュールの開口部へと導く第２の流路と、中空糸膜モジ
ュールの封止部と濾過された流体の出口とを接続する第
３の流路とを備えたことを特徴とする。

【００１６】従って、流路の一部を構成する筒状の吸着
剤を透過した濾過対象となる流体が筒状ケースと筒状の
吸着剤との間に形成される流路を流れて中空糸膜モジュ
ールの開口部へと導かれる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に本発明を適用した濾過カー
トリッジ及びこの濾過カートリッジを装填する濾過器を
図示の実施の形態に基づいて説明する。

【００１８】（実施の形態１）図１は、本発明を適用し
た濾過カートリッジ１の断面説明図であり、図１（ａ）
は図１（ｂ）のＳ２断面を示すもので濾過カートリッジ
１を軸方向に切断した状態を示し、図１（ｂ）は図１
（ａ）のＳ１断面を示したものである。

【００１９】濾過カートリッジ１は濾過対象となる流体
の中に含まれる細菌や微細な異物を分離することの可能
なＵ字状に折り曲げられた中空糸膜２ａをその内部に備
えた中空糸膜モジュール２と、流体中の異臭味を除去す
るもので中空糸膜モジュール２の胴部の外周に嵌着され
る流路の一部を構成する筒状の吸着剤としての活性炭フ
ィルター３とを備えている。

【００２０】中空糸膜モジュール２は筒状ケースとして
のケース２ｂを備えており、このケース２ｂには中空糸
膜２ａの折り曲げ部側の端部２ｃに形成され濾過対象と
なる流体が流入する開口部２ｄと、ケース２ｂの他方の
端部２ｅの内周側と中空糸膜２ａとの隙間を封止する封
止部２ｆとを備えている。

【００２１】また、ケース２ｂの外周表面に活性炭フィ
ルター３の内周表面を保持する複数の突起部としてのケ
ース２ｂの軸方向の突条２ｇを備えている。但し、従来
技術によるケースのように、側面部には孔を設けていな
い構成である。

【００２２】活性炭フィルター３は、当実施の形態では
繊維状の活性炭を筒状に形成した活性炭部３ａと両端を
封止するためのシール部材３ｂとを備えている。そし
て、一方の端部が密封手段として機能する構成を備えて
おり、突条２ｇの封止部２ｆ側の突出開始部の全周をフ
ランジ状に形成したフランジ部２ｈと密封接触してい
る。

【００２３】４はケース２ｂの外周表面と活性炭部３ａ
の内周表面との間に突条２ｇにより維持される所定の間
隔の隙間であり、この隙間が活性炭部３ａを透過した流
体が中空糸膜モジュール２の軸方向に流れる流路であ
る。従って、活性炭部３ａは長期間の使用によって形状
が変化して流路４の中に侵入して流路を塞いでしまうも
のでは都合が悪く、ある程度の形状保持能力を備えてい
るものが好ましい。もっとも、突条２ｇによりある程度
の活性炭部３ａの形状変化が発生しても流路４が完全に
塞がれない限り流路としての機能が保たれる。

【００２４】また、この濾過カートリッジ１は、これ単
体で使用するものではなく、後述する濾過器の内部に装
填されることにより機能を発揮することの可能なもので
あり、濾過カートリッジ１が寿命等で交換が必要となっ
た場合に交換することで濾過器の濾過性能を維持するも
のであるが、以下に本発明による濾過カートリッジ１自
体の特徴を説明する。

【００２５】濾過対象となる流体は活性炭部３ａの外周
表面から矢印Ａ１のように流入し、流路４を通り、矢印
Ａ２のような流路を経て開口部２ｄから中空糸膜モジュ
ール２の内部へと進行する。そして、中空糸膜２ａの膜
表面を透過して中空糸膜２ａの開口より矢印Ａ３のよう
に流出する。この矢印Ａ３における流体は、活性炭部３
ａで異臭味が除去され、中空糸膜２ａの膜により微細な
異物が濾過されて取り除かれた濾過された流体（浄水）
となる。

【００２６】特に、活性炭部３ａを通過する時に流体が
活性炭部３ａの全領域を外側から内側に向かって均一で
しかも平均的に流れるので、単位体積当たりの流量が平
均化され、通過流量の不均一により一部分の活性炭部３
ａのみが劣化して機能低下を早期に引き起こすことはな
く、長期間にわたり安定して異臭味の除去を行う。

【００２７】また、中空糸膜モジュール２を製作する工
程において、Ｕ字状に折り曲げられた中空糸膜２ａをケ
ース２ｂの内部に挿入する際に、中空糸膜２ａがケース
２ｂの側面部に設けられた孔等に引っかかり、傷が発生
したり破損したりすることはない。

【００２８】また、封止部２ｆのポッティング剤が側面
部の孔による影響を受けることなく、ポッティング作業
効率があがる。

【００２９】なおケース２ｂと活性炭フィルター３との
同心性を保ちながら流路４を維持する突起部としての突
条２ｇは、本実施の形態の形状にかかわらず、吸着剤の
内周表面を保持して、活性炭フィルター３を透過した流
体の流路４を維持するものであれば良く、所定の分布で
ケース２ｂ表面から突出するものであれば良い。そし
て、この場合には突条２ｇよりもさらに効果的に活性炭
フィルター３を使用することができる。

【００３０】（実施の形態２）図２は本発明の第２の実
施の形態を示すものであり、第１の実施の形態で記載し
たものと同様の濾過カートリッジを内部に備えた濾過器
１０の断面説明図である。この濾過器１０は、図１によ
り説明したものと同様の濾過カートリッジを図１とは上
下を逆（封止部を下側）にして装填している状態であ
る。

【００３１】第２の実施の形態における濾過カートリッ
ジ１１は、中空糸膜モジュール１２のケース１２ｂの外
周表面に活性炭フィルター１３の内周表面を保持する複
数の突起部の代わりに、封止部１２ｆの側に開口部１２
ｄ側のケース１２ｂの外周径よりも大きい直径の密封取
付け部１２ｈを設け、ここに活性炭フィルター１３の一
方の端部を密封固定しているものである。１３ｂ，１３
ｂ’は活性炭部１３ａの端面を封止するシール部材であ
る。

【００３２】また、濾過器１０の本体はハウジングケー
ス１０ａとキャップ１０ｂとを備えている。ハウジング
ケース１０ａの下側には、濾過対象となる流体の入口１
０ｃと内部で濾過された流体を流出させる出口１０ｄ、
及び濾過カートリッジ１１の封止部１２ｆ側の端部１２
ｅが密封されるように嵌合する嵌合部１０ｅが設けられ
ている。１０ｆは入口１０ｃの内部側に配置された止水
球であり、流体の逆流を防止している。

【００３３】キャップ１０ｂには、活性炭フィルター１
３の活性炭部１３ａの端面を封止するシール部材１３
ｂ’と密封当接する当接環１０ｇと、濾過カートリッジ
１１の中空糸膜モジュール１２のケース１２ｂの開口部
１２ｄ側の端部１２ｃと活性炭フィルター１３の活性炭
部１３ａ内周面との同心性を保つことで両者の間に流路
１４を維持形成する環状枠１０ｈとを備えている。ま
た、ハウジングケース１０ａとキャップ１０ｂとは例え
ばねじ込みや印ろう方式等の周知の方法により密封接続
されている。

【００３４】また、この濾過器１０は上記した各構成部
材の配置により、流体の経路が以下のように構成される
ものである。すなわち、矢印Ａ１１により濾過対象とな
る流体は入口１０ｃからハウジングケース１０ａの内部
へと流入する。流入した流体は矢印Ａ１２のようにハウ
ジングケース１０ａ内側と活性炭フィルター１３の外周
表面とを接続する第１の流路Ｒ１を通って活性炭フィル
ター１３に流入する。

【００３５】そして、活性炭部１３ａを透過し通り抜け
た流体（矢印Ａ１３）は活性炭フィルター１３の内周面
とケース１２ｂの外周表面との間に形成される流路１４
を流れて、第２の流路Ｒ２として機能するケース１２ｂ
の端部１２ｃとキャップ１０ｂとの間を通り、矢印Ａ１
４のように開口部１２ｄへと導かれる。

【００３６】この時、開口部１２ｄから矢印Ａ１４の方
向に流入する流体の流れ方向と中空糸膜１２ａの長尺方
向の向きが一致するので、いわゆるクロスフローに似た
流れとなり、濾過時の各中空糸膜１２ａに対する浸透圧
分布が平均化される。すなわち、外側に配置された中空
糸膜と内側に配置されたそれとに加わる浸透圧の差が大
きくならず、濾過流量の増大と各中空糸膜１２ａに加わ
る負荷の均一化が図れる。

【００３７】さらに流体は中空糸膜１２ａの膜表面を透
過して中空糸膜の開口より流出して封止部１２ｆと出口
１０ｄを接続する第３の流路Ｒ３を流れ、矢印Ａ１５の
ように流出する。

【００３８】従って、濾過器１０の流体の入口１０ｃか
ら流入した流体は、活性炭部１３ａで異臭味が除去さ
れ、中空糸膜１２ａの膜により微細な異物が濾過されて
取り除かれた濾過された流体（浄水）となる。

【００３９】（実施の形態３）図３は本発明の第３の実
施の形態を示すものであり、濾過カートリッジ２１を内
部に備えた濾過器２０の断面説明図である。この実施の
形態において第２の実施の形態で記載したもの同じ構成
部分には同じ符号を付して同様なものとして扱い、その
詳細な説明を省略している。

【００４０】第３の実施の形態における濾過カートリッ
ジ２１は、中空糸膜モジュール２２のケース２２ｂの周
囲に活性炭フィルター１３を密封固定する密封手段とし
て封止部１２ｆ側にフランジ２２ｉを設け、これに活性
炭フィルター１３の封止部材１３ｂを当接させているも
のである。

【００４１】その他の構成及び作用については、上記し
た第２の実施例と同一であるので、同一の構成部分につ
いては同一の符号を付してその説明を省略する。

【００４２】

【発明の効果】本発明は以上の構成および作用を有する
もので、流体は筒状の吸着剤の外周側表面から内周方向
へと透過する場合に、出口側である内周側表面での排出
領域の規制がなく、吸着剤を効果的に使用することがで
き、異臭味を除去する機能の持続性が向上する。

【００４３】また、中空糸膜モジュールの開口部から流
入する流体の流れ方向と中空糸膜の長尺方向の向きが一
致するので、いわゆるクロスフローに似た流れとなり、
濾過時の各中空糸膜に対する浸透圧分布が平均化され、
中空糸膜モジュールの濾過流量の増大と各中空糸膜に加
わる負荷の均一化により寿命を延ばすことが可能とな
る。

【００４４】中空糸膜モジュールを製作する工程におい
て、Ｕ字状に折り曲げられた中空糸膜をケースの内部に
挿入する際に、中空糸膜がケースの側面部に設けられた
孔等に引っかかり、傷が発生したり破損しないと共に、
封止部のポッティング剤が側面部の孔による影響を受け
ることなく孔からはみ出ることもなく、作業性を向上さ
せることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明を適用した第１の実施の形態にお
ける濾過カートリッジの断面説明図。

【図２】図２は本発明を適用した濾過器の断面説明図
（第２の実施の形態）。

【図３】図３は本発明を適用した濾過器の断面説明図
（第３の実施の形態）。

【図４】図４は従来の濾過器の断面説明図。

【図５】図５は従来の吸着剤のの構造を説明する図。

【符号の説明】

１，１１，２１ 濾過カートリッジ ２，１２，２２ 中空糸膜モジュール ２ａ，１２ａ 中空糸膜 ２ｂ，１２ｂ ケース（筒状ケース） ２ｃ，１２ｃ 端部 ２ｄ，１２ｄ 開口部 ２ｅ，１２ｅ 端部 ２ｆ，１２ｆ 封止部 ２ｇ，突条 ２ｈ フランジ部 ３，１３ 活性炭フィルター（吸着剤） ３ａ，１３ａ 活性炭部 ３ｂ，１３ｂ，１３ｂ’ シール部材 ４，１４ 流路 １０，２０ 濾過器 １０ａ ハウジングケース １０ｂ キャップ １０ｃ 入口 １０ｄ 出口 １０ｅ 嵌合部 １０ｆ 止水球 １０ｇ 当接環 １０ｈ 環状枠 Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ１１，Ａ１２，Ａ１３，Ａ１４，
Ａ１５ 矢印 Ｒ１ 第１の流路 Ｒ２ 第２の流路 Ｒ３ 第３の流路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｕ字状に折り曲げられた中空糸膜が装填
   される筒状ケースと、この筒状ケースの前記中空糸膜の
   折り曲げ部側の端部に形成され濾過対象となる流体が流
   入する開口部と、該筒状ケースの他方の端部の内周側と
   前記中空糸膜との隙間を封止する封止部とを備え、この
   封止部の端面に前記中空糸膜の開口を露呈させた中空糸
   膜モジュールと、 前記筒状ケースの外周に設けられ、流路の一部を構成す
   る筒状の吸着剤と、 前記筒状ケースと筒状の吸着剤との間に形成され、前記
   筒状の吸着剤の外周表面から流入する流体を軸方向に流
   し、前記開口部に連通させる流路とを備えたことを特徴
   とする濾過カートリッジ。
2. 【請求項２】 前記請求項１に記載の濾過カートリッジ
   をハウジングケース内部に装填し、 濾過対象となる流体の入口と前記濾過カートリッジの筒
   状の吸着剤の外周表面とを接続する第１の流路と、 前記筒状の吸着剤を透過した流体を前記濾過カートリッ
   ジの中空糸膜モジュールの開口部へと導く第２の流路
   と、 中空糸膜モジュールの封止部と濾過された流体の出口と
   を接続する第３の流路とを備えたことを特徴とする濾過
   器。