JPH11128910A

JPH11128910A - 超小型携帯用水フィルター

Info

Publication number: JPH11128910A
Application number: JP10156081A
Authority: JP
Inventors: Evan E Koslow; イーコスロウイヴァン
Original assignee: KX Industries LP
Current assignee: KX Technologies LLC
Priority date: 1997-10-21
Filing date: 1998-06-04
Publication date: 1999-05-18
Also published as: TW397699B

Abstract

(57)【要約】【課題】高い汚染物容量を有する携帯用フィルター
を提供する。【解決手段】軸開口部をその中を通って有する円筒
形の凝集された炭素粒子のブロック；およびその円筒形
を囲むマイクロポーラス隔膜を有する水フィルター用の
ロ過部材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水のロ過（フィル
ター）装置の分野に関する。

【０００２】

【従来の技術】携帯用水を作るための水の精製には、粉
体汚染物、溶解された有機薬剤および無機重金属を同時
に低減する必要がある。粉体汚染物は、ごみ、さび、沈
泥、そして他の粒子も、また、塩素耐性の原虫類嚢腫
（クリプトスポリジウム:Cryptosporidium, ジアルジ
ア:Giardia)のような潜在的に危険な微生物或いはコレ
ラ菌及び大腸菌のようなバクテリアを含むものである。

【０００３】有機薬剤は、味と香りに貢献するものと、
有毒性の可能性のある殺虫剤、塩素化炭化水素および他
の合成有機薬剤をも含むものである。遊離塩素の低減
は、この消毒薬の残渣濃度が、悪味になるほど十分に高
い場合に主目的でもある。家庭用の水に見出される最も
一般的な重金属は、真ちゅう定着物、鉛のあるハンダ、
鉛メッキのパイプ或いは他の源からの鉛である。飲料水
によく見られる他の重金属は、銅、亜鉛、マンガン及び
鉄である。

【０００４】汚染物の広いスペクトルのように同時に低
減できるフィルターを作るために、単一の吸着剤および
ロ過媒体は、通常、集合された活性炭素粒子のマイクロ
ポーラスの押出成形の或いは成形されたブロックよりな
り、それが使用できる。このような装置は、米国特許第
５，１８９，０９２号（コスロウ:Koslow)及び米国特許
第４，６６４，６８３号（デゲン:Degenら）に記載され
た方法により製造できる。活性炭素は、エンゲルハード
社(Engelhard Corp.)により製造された”ＡＴＳ”のよ
うな重金属吸着ゼオライトを含有するような組成であ
る。炭素ブロックは、微生物を除去するに適する粉体妨
害が得られるような方法により製造される。ブロック
は、軸に沿う通路、即ち、端部から端部への“開口部”
を有する円筒形が通常である。

【０００５】活性炭素ブロックは、これらの結果を得る
ために他の部材と前もって組合せたものである。スポコ
イニイ（Ｓｐｏｋｏｉｎｙ）等の米国特許第５，１６
４，０８５号では、炭素ブロックを取り囲む予備ロ過媒
体の外側層を有し、そして、最終的にミクロン以下の粉
末のバリヤを供する炭素ブロックの中央開口部内にある
セラミック”キャンドル”を有する装置を説明してい
る。予備ロ過媒体は、低空隙率の炭素ブロックと比較し
て、高い汚染物容量を提供するが、一方、セラミックス
キャンドルは、証明されたミクロン以下の粉末のバリヤ
である。炭素ブロックの開口部中にマイクロポーラス隔
膜を置換することも知られている。ル−ズな粒状の活性
炭素を使用した同様の装置が、日本で販売されており、
それは、最終粉末バリヤとして活性化炭素のマイクロポ
ーラスの空孔のファイバー下流を使用するものである。

【０００６】それに代えて、通常のセラミックスキャン
ドルのミクロン以下の妨害と流れ抵抗を二重にする炭素
ブロックが市販されている。この製品は、コネチカット
州、オレンジのＫＸインダトリーズ，ＬＰにより、CERA
MIKXの商標で販売されている。この単一媒体により、マ
イクロポーラスセラミックス或いは隔膜への再路なしの
汚染物の完全スペクトラムの同時吸着と中止となる。

【０００７】これらの従来の技術は、多数の成分に適合
するような空間が利用される場合に、完全寸法フィルタ
ーに一般的に適用されてきた。然し乍ら、炭素ブロック
の中央開口部が非常に小さい場合には、最終のマイクロ
ポーラスバイヤを取付ける能力は基本的に消滅される。
マイクロポーラスバリヤを取付けられる場合でも、非常
に小さいので、フィルターを越える圧力低下は、非常に
大きく、流速が非常に限定されたものとなり−消費者が
期待するよりも非常に低くなる。

【０００８】このような小さいフィルターは、”エンド
オブタップ(end of tap)”(EOP)適用ために、数百万個
販売される。このような適用において、極小のフィルタ
ー外被体は、キッチン蛇口に直接に取付けられ、そし
て、フィルターは、非常に小さい外被体内に取付けられ
る。同様に、小さいフィルターが、”スポーツボトル”
内の取付に必要であり、使用され、旅行中、バックパッ
キング中、運動中などの人に精製飲料水を提供する。こ
こで、フィルターは、スポーツボトルの飲み口の上部中
に活性フィルター装置のための数立方インチのみを残し
て、合う必要がある。

【０００９】フィルター設計が非常に小さい場合、圧力
の低下は、ミクロン以下の粉末の低減を供する元の目標
および効果的な有機および無機の吸着を供する目標を犠
牲にすることのない場合に、重大な制限となる。例え
ば、炭素ブロックの使用に基づく、１つの高い性能のＥ
ＯＴ製品は、３〜４μｍの粒子を９９．９５％以上、低
減でき、そして、遊離塩素と鉛を＞９８％以上、低減で
きる。この装置は、１分流速０．７５ガロンで運転さ
れ、そして、＞２５psidの初期圧力低下を示す。この非
常に高い圧力低下は、フィルターを通る流れを制限し、
また、フィルターの汚染物容量を深刻に制限する。汚染
物の少量のみで、２５psidの初期圧力低下でフィルター
を詰まらせるものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の主要
目的は、現代の携帯用水フィルターの必要性のすべてを
満たす能力を有するシステムを提供することであり、次
の特性を有する。 (１)低い初期流水抵抗を有するフィルター設計内での効
率的なロ過媒体を用いて、高い汚染物容量が得られる； (２)塩素、味、臭、有機薬剤および重金属を低減するた
めに効率的な吸着剤を供するようにフィルター内に十分
な空間がある； (３)フィルターが完全に詰まったときに、家庭の水圧力
の破壊力に耐えるように、フィルターの構造一体性が十
分である； (４)比較的に大きな原虫類嚢腫（３〜４μｍ）を抑制す
るだけでなく、第３世界の場所で共通の他の微生物（コ
レラ、大腸菌）の脅威をも抑制するための粉末妨害能力
を有する； (５)コストは、フィルターが市場で定まる定価限定内に
あるようにする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によると、軸開口
部をその中を通って有する円筒形の凝集された炭素粒子
のブロック；および前記の円筒形を囲むマイクロポーラ
ス隔膜を有する水フィルター用のロ過部材が提供され、
そして、その炭素は、活性炭素にできる。また、マイク
ロポーラス隔膜は、予備ロ過媒体により囲まれている構
造もできる。予備ロ過媒体は、漸変する孔分布を有し、
その孔は、該媒体の外部からその炭素ブロックへと徐々
に小さくなっていくものが好適である。また、予備ロ過
媒体は、溶融ブローの材料及びスパン結合された不織材
料からなる群から選択されることが好適である。該材料
は、ポリプロピレンが好適である。該材料は、殺菌剤で
処理されたものが好適である。マイクロポーラス隔膜
は、予備ロ過媒体で囲まれている構造が好適であり、ま
た、予備ロ過媒体は、漸変する孔分布を有し、その孔
は、該媒体の外部からその炭素ブロックへと徐々に小さ
くなっていくものが好適である。また、予備ロ過媒体
は、溶融ブロー材料及びスパン結合された不織材料から
なる群から選択されるものが好適である。

【００１２】前記の必要性が得られた方法は、次の説明
と請求項の記載から明らかである。

【００１３】本発明は、マイクロポーラスバリヤが炭素
ブロックフィルターの中央開口部内に存在できるための
可能な空間がない条件のために最適に活用される。炭素
ブロックは、フィルター装置の構造の吸着剤コアにな
り、マイクロポーラス隔膜の平らなシートは、炭素ブロ
ックを取り囲む。この位置において、隔膜の比較的に大
きなシートを用いる。即ち、それは、炭素ブロックの表
面的な外側表面が、炭素ブロックの比較的に小さい中央
開口部よりも大きい空間を供するからである。更に、炭
素ブロックは、平らなシートの隔膜のための合理的な構
造支持及び排水媒体であり、更に表面を与えるように、
隔膜にひだを付ける必要性を一般的に回避できるもので
ある。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１について云うと、本発明によ
る空孔のある円筒形のフィルター部材１０が示され、水
入口１４と水出口１６を有する外被体１２内に取付けら
れる。端部キャップ１３は、外被体１２を閉じ、液体ポ
リマーホットメルトによりフィルター部材１０に結合さ
れる。フィルター部材１０の底部端は、外被体１２の底
部に同様に結合される。ホットメルトは、フィルター部
材１０の両端部を封入するものであり、また、以下に説
明する隔膜および予備媒体の端部をも封入する。フィル
ター部材１０は、中央開口部１８を有する。更に、その
外側直径は、外被体１２の内側直径よりも小さく、その
間は環状空間２０となる。外被体とフィルター部材は、
キッチンシンクからとしての、ロ過水のための基体要素
中に挿入できるデスポーザブルのカートリッジを形成す
る。水は入口１４から入り、環状空間２０を満たし、フ
ィルター部材１０を放射状に通過して、中央開口部１８
へ流れ、水出口１６から出る。フィルター部材１０の主
本体２２は、上記のタイプの成形された、或いは押出成
形された活性炭素ブロックである。このように説明した
構造は、通常のものである。

【００１５】図２の詳細により、本発明を説明する。そ
こに示されるように、炭素ブロック主本体２２は、マイ
クロポーラスな平シート隔膜２４で巻かれる。ここで使
用されるように且つ請求項に記載されるように、”マイ
クロポーラス”の用語は、約１μｍ以下の平均ポアサイ
ズのもので、３μｍのポアサイズに等価の気泡点のもの
を意味する。”隔膜”の用語は、約０．７６mm（０．０
３０インチ）以下の平均厚を有する平シート（好適に
は）の材料である。

【００１６】マイクロポーラス隔膜が汚染物で早過ぎて
詰まることを防止するために、予備媒体は、好適には、
溶融ブロー或いはスパン結合された非織媒体の１以上の
層から成るが、それは、マイクロポーラス隔膜２４の周
りに巻かれる。この予備ロ過構造体は、深さにつれポア
構造体中で徐々に細かくなる傾斜材料からなる。これに
より、予備ロ過材の全深さに渡り汚染物が留まるように
なり、予備ロ過構造体の全外側表面上にのみ汚染物ケー
キが形成することを防止する。図２は、例えば、ポロメ
ーターで測定すると、約８μｍ以下の平均流路を有する
ポリプロピレン溶融ブロー形成ロ過媒体の第１層２６を
示す。この第１層の上には、１５μｍ平均流路を有する
ポリプロピレンスパン結合のロ過媒体の第２層２８があ
る。これら２つの層は、隔膜２４と同様に押出ネット層
３０により、炭素ブロック２２上に保持される。

【００１７】水が、円筒形フィルターの外側から炭素ブ
ロックの内側へと、放射状流路の得られた装置を通して
通過する場合、成分と材料を適当に選択することによ
り、この結果を得るのに、形成装置は、同様の炭素ブロ
ック運転のみよりも、２０倍低い圧力低下を有すること
が分かった。更に、得られたフィルターは、より高い汚
染物保持容量を有し、経済的である。各成分は、炭素ブ
ロックのみの使用を通して時々厳しく妥協するよりは、
この多成分システム中で別々に最適化できる。

【００１８】更に、微生物学的バリヤとして、隔膜の性
能を高めるために、アギスエンバイロメンツ(Aegis E
nvironments)で製造された３−トリメトキシ−シリルプ
ロピルジメチルオクタデシル塩化アンモニウム塩から
なるアギスマイクローベシールド(Aegis Microbe Shi
eld)のようなＦＤＡ−許可された殺菌剤で処理された不
織の予備ロ過媒体を利用することが可能である。隔膜と
直接に接触して置かれた場合、抗菌−処理の予備ロ過媒
体のようなものは、隔膜で留められた微生物を殺すが、
そうでないと、微生物の更に育成して存在したり、再生
したりすることにより、隔膜を”介して成長する”こと
があり得る。

【００１９】根本的な炭素ブロックの移植を防止するた
めに、抗菌添加剤を、炭素ブロック中に含有させること
ができる。これにより、長期間にわたりフィルター外被
体中に放置されているときに、他力栄養バクテリアが成
長することを防止し、フィルターが、異種味或いは臭を
発することを防止する。抗菌添加剤を添加することは、
炭素の表面処理、或いは粉末の抗菌材料の添加により行
われる。

【００２０】

【実施例】２つのフィルターが、同じフィルター外被体
に適するように設計された。第１のものは、炭素ブロッ
ク操作のみであり、第２のものは、炭素ブロック−隔膜
−予備フィルターの構成より成る。両方の場合、フィル
ターは、次のような性能特性を提供する。 (１)フィルター寿命を通して、０．８μｍ粒子の＞９
９．９５％が低減する。 (２)１５０ｐｐｂの鉛の流濃度と０．５ＧＰＭの流速で
２４０ガロン以上で、ｐＨ５．５で、＞９０％の溶解鉛
の低減。 (３)１００ｐｓｉｄの最小構造集積性 (４)２ｐｐｍの流濃度で、０．５ＧＰＭ流速での遊離塩
素の＞９５％の低減。 (５)５．１ｃｍ(２．００インチ)の外側直径と６．４８
ｃｍ(２．５５インチ)の長さの軽量環状円筒形よりなる
フィルター形と寸法。

【００２１】デザイン１：操作のみの炭素ブロックは、
５．１ｃｍ(２．００インチ)の外側直径の円筒形と３．
６ｃｍ(１．４０インチ)の内側直径で６．４８ｃｍ
(２．５５インチ)の長さの中央開口部に成形された、鉛
−吸着性ゼオライトと活性化炭素の組成物よりなる。
０．５ＧＰＭでのこのタイプのフィルターを通じる圧力
低下は、５３psid.である。

【００２２】デザイン２：炭素ブロック−隔膜−予備フ
ィルター設計は、デザイン１と同じ吸着剤の正確に同じ
容量を含有する４．６ｃｍ(１．８０インチ)の外側直径
と、内側直径２．８ｃｍ(１．１インチ)で、６．４８ｃ
ｍ(２．５５インチ)の長さの中央開口部の炭素ブロック
よりなる。選択された隔膜は、ゲルマンサイエンス(Gel
man Sciences)社（アンアーバー、ミシガン:Ann Arbo
r, MI)により製造された、商標名：SUPOR 450で, 0.45
μｍの絶対的に平らなシート隔膜であった。この隔膜
は、０．１７８mm（０．００７インチ）厚であり、炭素
ブロックを、６．３５mm（０．２５インチ）のオーバー
ラップで取り囲んでいる１４．４平方インチの活性表面
を有する。この隔膜を取り囲むものは、ポロメーターを
用いて測定すると５μｍの平均流路を有するポリプロピ
レン溶融−ブロー形成のロ過媒体の２つの層と１５μｍ
の平均流路を有するポリプロピレンのスパン結合ロ過媒
体の単一層である。これらの予備ロ過層と隔膜が、ナル
プラスチックス社(Nalle Plastics)（オースチン、テキ
サス）により製造されたＮＡＬＴＥＸ（商標名）押出ネ
ットによる炭素ブロックの周りに保持される。このフィ
ルターを通じる圧力低下は、炭素ブロックを介しては
４．２０psidで、０．５ＧＰＭで、隔膜と予備ロ過媒体
を介しては０．１psidのみであった。これは、デザイン
１と同じ性能を供するフィルターを通じて、１２倍以上
の圧力低下である。

【００２３】本発明の多くの利点は、当業者に明らかで
あることと思われる。多くの変化と変更例が、本発明の
精神と請求項から離れない限り、行われることは明らか
である。従って、前記の説明は、限定するためでなく、
例示として理解されるべきである。本発明は、上記の請
求項でのみ限定される。

【００２４】

【発明の効果】本発明の携帯用フィルターの技術的効果
は、次の通りである。第１に、低い初期流水抵抗を有す
るフィルター設計内での効率的なロ過媒体を用いるの
で、高い汚染物容量が得られる。第２に、塩素、味、
臭、有機薬剤および重金属を低減するために効率的な吸
着剤を供するようにフィルター内に十分な空間がある。
第３に、フィルターが完全に詰まったときに、家庭の水
の圧力の破壊力に耐えるように、フィルターの構造一体
性が十分である。第４に、比較的に大きな原虫類嚢腫
（３〜４μｍ）を抑制するだけでなく、第３世界で共通
の他の微生物の脅威をも無くせる性能を有する。第５
に、コストが、安価にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】フィルター外被体中に設けた本発明によるフィ
ルターの縦断面図である。

【図２】図１のフィルターの拡大された詳細の断面図で
ある。

【符号の説明】

１０フィルター部材１２外被体１３端部キャップ１４入口１６出口１８中央開口部２０環状空間２２主本体（炭素ブロック）２４マイクロポーラス隔膜２６第１層（ポリプロピレン溶融ブロー形成ロ過媒
体）２８第２層（ポリプロピレンスパン結合ロ過媒体）３０押出ネット層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＢ０１Ｄ 29/10 ５３０Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸開口部をその中を通って有する円筒
形の凝集された炭素粒子のブロック；および前記の円筒
形を囲むマイクロポーラス隔膜を有する水フィルター用
のロ過部材。
【請求項２】該炭素は、活性炭素であることを特徴
とする請求項１に記載のロ過部材。
【請求項３】前記のマイクロポーラス隔膜は、予備
ロ過媒体により囲まれていることを特徴とする請求項１
に記載のロ過部材。
【請求項４】前記の予備ロ過媒体は、漸変する孔分
布を有し、その孔は、該媒体の外部からその炭素ブロッ
クへと徐々に小さくなっていくものであることを特徴と
する請求項３に記載のロ過部材。
【請求項５】前記の予備ロ過媒体は、溶融ブローの
材料及びスパン結合された不織材料からなる群から選択
されることを特徴とする請求項４に記載のロ過部材。
【請求項６】該材料は、ポリプロピレンであること
を特徴とする請求項５に記載のロ過部材。
【請求項７】該材料は、殺菌剤で処理されたもので
あることを特徴とする請求項５に記載のロ過部材。
【請求項８】前記マイクロポーラス隔膜は、予備ロ
過媒体で囲まれていることを特徴とする請求項２に記載
のロ過部材。
【請求項９】前記の予備ロ過媒体は、漸変する孔分
布を有し、その孔は、該媒体の外部からその炭素ブロッ
クへと徐々に小さくなっていくものであることを特徴と
する請求項８に記載のロ過部材。
【請求項１０】前記の予備ロ過媒体は、溶融ブロー
の材料及びスパン結合された不織材料からなる群から選
択されることを特徴とする請求項９に記載のロ過部材。
【請求項１１】該材料は、ポリプロピレンであるこ
とを特徴とする請求項１０に記載のロ過部材。
【請求項１２】該材料は、殺菌剤で処理されたもの
であることを特徴とする請求項１０に記載のロ過部材。