JPWO2015186831A1 - 浄水カートリッジ及び浄水器 - Google Patents

Abstract

活性炭によるろ過流量及びろ過能力の変動が小さく、大量生産時でも性能が安定している浄水カートリッジ、及び該浄水カートリッジを有する浄水器を提供することを目的とする。ろ過材を収容するケース（１２）に粒状活性炭が充填され、活性炭（１６）の総質量に対する粒径０．３〜４．０ｍｍの粒状活性炭の合計質量の割合が９７質量％以上であり、活性炭（１６）の粒径に対する質量比の関係を示す粒度分布において、粒径０．３〜４．０ｍｍの範囲に質量比が３１質量％以上となるピークがないことを特徴とする浄水カートリッジ（１０）。また、該浄水カートリッジ（１０）を有する浄水器。

Description

本発明は、浄水カートリッジ及び浄水器に関する。
本願は、２０１４年６月６日に、日本に出願された特願２０１４−１１７８８２号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

例えば、家庭等において、１〜２リットル程度の原水を一度に浄化することができるとともに、そのまま冷蔵庫等に保管できるピッチャー型浄水器が知られている。ピッチャー型浄水器としては、例えば、外容器と、該外容器に着脱自在に取り付けられ、該外容器内を上下に仕切る内容器と、該内容器に取り付けられる浄水カートリッジと、を有するものが挙げられる。該ピッチャー型浄水器では、外容器内における内容器よりも下側の領域が浄水貯留部となり、内容器よりも上側が原水貯留部となる。
該ピッチャー型浄水器の原水貯留部に原水を入れることで、原水が自重によって浄水カートリッジを徐々に通過しつつ浄化され、浄水貯留部に貯留される。

浄水カートリッジとしては、ろ過材として活性炭や中空糸膜束を備えるものが知られている。例えば、ろ過材を収容する略筒状のケース内の底部に中空糸膜束が固定され、該中空糸膜束上に仕切り部材を介さずに活性炭が充填された浄水カートリッジが挙げられる（特許文献１）。
該浄水カートリッジでは、原水が活性炭と接触した後に中空糸膜でろ過されるため、活性炭層に細菌が繁殖していたとしても細菌が浄水に混入しない。また、仕切り部材がないことで、ろ過流量が高く原水をスムーズに浄化できる。

特開２００４−２３０３３５号公報

しかし、従来の活性炭を備える浄水カートリッジでは、活性炭によるろ過流量やろ過能力（浄化性能）の変動が発生するという問題がある。例えば、大量生産時におけるロット毎の活性炭量の変動により、活性炭量が少なくなった際にろ過流量が増加し、ろ過能力（浄化性能）が低下することがある。また、破砕炭を用いた際に、篩によって粒度を揃えたとしても、活性炭の形状によりろ過流量やろ過能力が低下することがある。

本発明は、活性炭によるろ過流量及びろ過能力の変動が小さく、大量生産時でも性能が安定している浄水カートリッジ、及び該浄水カートリッジを有する浄水器を提供することを目的とする。

本発明は、以下の構成を有する。
［１］ろ過材を収容するケースに粒状活性炭が充填された浄水カートリッジであって、活性炭の総質量に対する粒径０．３〜４．０ｍｍの粒状活性炭の合計質量の割合が９７質量％以上であり、活性炭の粒径に対する質量比の関係を示す粒度分布において、粒径０．３〜４．０ｍｍの範囲に質量比が３１質量％以上となるピークがない浄水カートリッジ。
［２］前記活性炭が、前記粒度分布における粒径０．３ｍｍ以上０．７１ｍｍ未満の領域と粒径０．７１ｍｍ以上４．０ｍｍ以下の領域のそれぞれに、１つ以上のピークがある活性炭である、［１］に記載の浄水カートリッジ。
［３］前記活性炭が、前記粒度分布における粒径０．３ｍｍ以上０．７１ｍｍ未満の領域と粒径０．７１ｍｍ以上４．０ｍｍ以下の領域に、それぞれ１つずつピークがある活性炭である、［２］に記載の浄水カートリッジ。
［４］自重濾過用の浄水カートリッジである、［１］〜［３］のいずれかに記載の浄水カートリッジ。
［５］ろ過材としてさらに中空糸膜束が充填され、かつ該中空糸膜束上に前記活性炭が充填されている、［１］〜［４］のいずれかに記載の浄水カートリッジ。
［６］前記中空糸膜束上に仕切り部材を介さずに前記活性炭が充填されている、［５］に記載の浄水カートリッジ。
［７］前記活性炭を中空糸膜上に充填し、ＪＩＳ Ｓ３２０１に準拠して所定の空間速度（ＳＶ）［ｈｒ^−１］になるように濃度６０ｐｐｂのクロロホルムを含む水を通水し、クロロホルムが８０％除去された時点を破過点としてクロロホルムろ過能力［Ｌ／ｍＬ］を測定し、空間速度（ＳＶ）をｘ軸、クロロホルムろ過能力をｙ軸としてプロットして直線（ｙ＝ａｘ＋ｂ）に近似したときの該直線の傾きａが−０．０３〜０である、［１］〜［６］のいずれかに記載の浄水カートリッジ。
［８］前記活性炭を所定の積層高に充填してＪＩＳ Ｓ３２０１に準拠してろ過流量を測定し、前記活性炭の積層高［ｍｍ］をｘ軸、ろ過流量［Ｌ／分］をｙ軸としてプロットして直線（ｙ＝ｃｘ＋ｄ）に近似したときの該直線の傾きｃが−２５〜０である、［１］〜［７］のいずれかに記載の浄水カートリッジ。
［９］前記［１］〜［８］のいずれかに記載の浄水カートリッジを有する浄水器。

本発明の浄水カートリッジは、活性炭によるろ過流量及びろ過能力の変動が小さく、大量生産された場合でも性能が安定している。
また、本発明の浄水器は、活性炭によるろ過流量及びろ過能力の変動が小さい浄水カートリッジを有しており、大量生産された場合でも性能が安定している。

本発明の浄水カートリッジの一例を示した断面図である。 図１の浄水カートリッジの中空糸膜束の概略構成を示す斜視図である。 図１の浄水カートリッジの中空糸膜束の概略構成を示す平面図である。 図１の浄水カートリッジを有する浄水器を示した斜視図である。 図３の浄水器の断面である。 実施例で使用した活性炭Ａ〜Ｅの粒度分布を示したグラフである。 例１における通水の空間速度に対するクロロホルムのろ過能力の関係を示したグラフである。 例２における活性炭の積層高に対するろ過流量の関係を示したグラフである。

［浄水カートリッジ］
以下、本発明の浄水カートリッジの一例について図１及び図２Ａ及び図２Ｂに基づいて説明する。
本実施形態の浄水カートリッジ１０は、自重濾過用の浄水カートリッジであり、図１に示すように、内部にろ過材を収容する略円柱状のケース１２を有し、その内部に中空糸膜束１４と活性炭１６が充填されている。
ケース１２の上部には開口が形成されており、該開口が蓋体２２によって閉じられている。蓋体２２の中央には、浄水カートリッジ１０の内外を連通する空気排出孔２２ａが形成されている。また、ケース１２の外周面には、後述の浄水器における仕切部に密嵌させるためのＯリング２９が周方向に設けられている。

ケース１２の周壁部における上部領域には原水が流入する上下２列の流入口１８、下部には浄水が流出する流出口２０が形成されている。浄水カートリッジ１０の流入口１８には、水中のゴミ等を取り除く網体が取り付けられている。
浄水カートリッジ１０のケース１２内の底部側には、中空糸膜束１４が固定用樹脂２４で固定され、その上に活性炭１６が充填されている。この例では、中空糸膜束１４上に仕切り部材を介さずに活性炭１６が充填されている。

浄水カートリッジ１０における活性炭１６は、上側の流入口１８と下側の流入口１８の間あたりの高さまで充填され、充填された活性炭１６の上方には、空気溜まり部２８が形成されている。空気溜まり部２８と、蓋体２２の中央に形成された空気排出孔２２ａとの作用により、原水が流入口１８から浄水カートリッジ１０内に、より円滑に取り込まれるようになっている。

この浄水カートリッジ１０では、流入口１８からケース１２の内部に原水が流入すると、自重によって原水が活性炭１６及び中空糸膜束１４によりろ過され、流出口２０から浄水が流出する。活性炭１６により、水中の残留塩素やカビ臭、トリハロメタン等の有機化合物が吸着されて取り除かれる。また、中空糸膜束１４により、細菌や微粒子がろ過されて除去される。

（活性炭）
活性炭１６は粒状活性炭の集合体である。
粒状活性炭の種類としては、例えば、植物質（木材、セルロース、のこくず、木炭、椰子殻炭、素灰等）、石炭質（泥炭、亜炭、褐炭、瀝青炭、無煙炭、タール等）、石油質（石油残渣、硫酸スラッジ、オイルカーボン等）、パルプ廃液、合成樹脂等を炭化したもの等が挙げられる。活性炭１６としては、必要に応じてガス賦活（水蒸気、二酸化炭素、空気等）したもの、薬品賦活（塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、リン酸、硫酸、カセイソーダ、水酸化カリウム等）したもの等を使用してもよい。
粒状活性炭には、銀が付着しているか、又は混合されていることが好ましい。これにより、活性炭１６における細菌の繁殖が抑制されやすい。

活性炭１６の総質量に対する粒径０．３〜４．０ｍｍの粒状活性炭の合計質量の割合は、９７質量％以上であり、９８質量％以上が好ましい。前記割合が下限値以上であれば、充分なろ過流量と良好なろ過能力が得られる。前記割合の上限値は１００質量％である。

また、活性炭１６は、粒径に対する質量比の関係を示す粒度分布において、粒径０．３〜４．０ｍｍの範囲に質量比が３１質量％以上となるピークがないことを特徴とする。活性炭１６がこのような粒度分布を有していることで、浄水カートリッジ１０におけるケース１２内に充填される活性炭１６の量が変動しても、それによるろ過流量やろ過能力の変動が小さくなる。その結果、大量生産時にロット毎に活性炭量が変動したとしても、充分なろ過流量と良好なろ過能力を有する浄水カートリッジを安定して製造できる。

また、この例のように中空糸膜束上に仕切り材を介さずに活性炭を充填する場合、使用中に粒径の小さい活性炭が中空糸膜間に落ち込んで中空糸膜束上の活性炭の粒度分布が変化したり、活性炭の積層高が変化したりするため、ろ過流量及びろ過能力が変動することがある。しかし、粒径０．３〜４．０ｍｍの範囲に質量比が３１質量％以上となるピークがない幅広い粒度分布を有する活性炭であれば、粒径の小さい活性炭が中空糸膜間に落ち込んでも粒度分布の変化がより小さいため、ろ過流量及びろ過能力の変動が小さく抑えられる。また、積層高の変化によるろ過流量やろ過能力の変動を小さく抑えることができる。なお、中空糸膜上に仕切り材を介さずに活性炭を充填する場合において積層高とは、中空糸膜の上に充填されている活性炭の下端から上端までの高さを指し、仕切り材を介したり、下流にろ過材を備えたりしていない場合は、充填されている活性炭の下端から上端までの高さを指す。

本発明では、活性炭は、粒径に対する質量比の関係を示す粒度分布において、粒径０．３〜４．０ｍｍの範囲に質量比が３０質量％以上となるピークがないことが好ましく、２８質量％以上となるピークがないことがより好ましい。これにより、活性炭量の変動によるろ過流量やろ過能力の変動がさらに小さくなる。

活性炭１６の粒径に対する質量比の関係を示す粒度分布におけるピークの数は、１つであってもよく、２つであってもよく、３つ以上であってもよい。
活性炭１６としては、前記粒度分布における粒径０．３ｍｍ以上０．７１ｍｍ未満の領域と、粒径０．７１ｍｍ以上４．０ｍｍ以下の領域のそれぞれに１以上のピークがある活性炭であることが好ましい。これにより、活性炭１６の充填量の変動によるろ過流量やろ過能力の変動が小さく抑えられる効果が得られやすくなる。また、前記効果がより得られやすい点から、粒径０．３ｍｍ以上０．７１ｍｍ未満の領域と粒径０．７１ｍｍ以上４．０ｍｍ以下の領域にあるピークは、それぞれの領域において最も高いピークが当該領域の中央近傍に位置していることが好ましい。

また、活性炭１６としては、前記粒度分布における粒径０．３ｍｍ以上０．７１ｍｍ未満の領域と、粒径０．７１ｍｍ以上４．０ｍｍ以下の領域に、それぞれ１つずつピークがある活性炭であることが好ましい。これにより、活性炭１６の充填量の変動によるろ過流量やろ過能力の変動が小さく抑えられる効果がさらに得られやすくなる。また、前記効果がより得られやすい点から、粒径０．３ｍｍ以上０．７１ｍｍ未満の領域にあるピークと、粒径０．７１ｍｍ以上４．０ｍｍ以下の領域にあるピークは、それぞれの領域の中央近傍に位置していることが好ましい。

活性炭の粒度分布は、ＪＩＳ Ｋ１４７４に準拠し、以下の方法で求められる。
４．７メッシュ（目開き４．０ｍｍ）、１０メッシュ（目開き１．７ｍｍ）、１４メッシュ（目開き１．１８ｍｍ）、１８メッシュ（目開き０．８５ｍｍ）、２２メッシュ（目開き０．７１ｍｍ）、２６メッシュ（目開き０．６ｍｍ）、３０メッシュ（目開き０．５ｍｍ）、３６メッシュ（目開き０．４２５ｍｍ）、４２メッシュ（目開き０．３５５ｍｍ）の篩を目開きが順次小さくなる順番で用いて分級操作を行う。１０メッシュ、１４メッシュ、１８メッシュ、２２メッシュ、２６メッシュ、３０メッシュ、３６メッシュ、４２メッシュの各篩と受け皿の上に溜まった活性炭の総質量を１００質量％として、それら各々の篩上の活性炭の質量の割合を粒径（メッシュ）に対してプロットして粒度分布を得る。なお、使用する篩は、上記のメッシュに限らない。例えば、４．７メッシュの篩の代わりに８．６メッシュ（目開き２．０ｍｍ）の篩を用いると、より正確な粒度分布を得ることができる。

ケースに充填される活性炭の質量としては、１０〜２００ｇが好ましい。前記活性炭の質量が前記範囲であると、好適に浄化を行うことができる。

（中空糸膜束）
この例の中空糸膜束１４は、図２Ａ及び図２Ｂに示すように多数本の中空糸膜１４ａがＵ字状に曲げられた状態で、略円柱状（略円筒状）に束ねられたものである。すなわち、多数本の中空糸膜１４ａが、ケース１２の軸方向に垂直な平面の中央部（中心部）から内壁部に向けてＵ字状に曲げられ、それら中空糸膜１４ａがケース１２の中央部から放射状に配置されたことにより、略円柱状（略円筒状）の中空糸膜束１４が形成されている。
このような中空糸膜束１４を用いることで、中空糸膜の充填効率をより高くすることができるため、ろ過能力をより高くすることができる。

中空糸膜１４ａがＵ字状に曲げられたことで形成された中空糸膜束１４の曲げ部１４ｂは、ケース１２における流入口１８側に向いている。
各々の中空糸膜１４ａは、ケース１２の底部に固定用樹脂２４によって固定されている。すなわち、ケース１２の底部側の中空糸膜１４ａ間が固定用樹脂２４によって埋められて液密に固定されている。そして、このように固定用樹脂２４によって固定された状態で、中空糸膜１４ａの底部側の端面は開口している。
中空糸膜束１４の略中央部には、中心軸方向に沿って空隙部１４ｃが形成されており、空隙部１４ｃには、センターチューブ（チューブ）２６が挿通されている。

中空糸膜１４ａとしては、浄水カートリッジのろ過材として通常用いられるものが使用できる。具体的には、例えばセルロース系、ポリオレフィン系（ポリエチレン系）、ポリビニルアルコール系、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）系、ポリスルフォン系等、種々の材科のものが使用される。本実施形態では、特に透水性に優れ、製造も容易である等の理由により、ポリスルフォン系の中空糸膜が好適に用いられる。
なお、ポリエチレン系の中空糸膜は特に強伸度が高く、例えばＵ字状に曲げる際、屈曲半径ｒを小さくして曲率を大きくすることができるため、特に曲率を大きくしたい場合には有効である。ただし、本実施形態では、前述したように中空糸膜１４ａをケース１２の中央部から内壁部に向けてＵ字状に曲げており、したがって曲率を比較的小さくする（屈曲半径ｒを比較的大きくする）ことができるため、透水性等に優れたポリスルフォン系の中空糸膜１４ａが好適である。

中空糸膜束１４を形成する中空糸膜１４ａの孔径、空孔率、膜厚、外径等は、中空糸膜１４ａを濾過膜として使用可能な寸法であれば特に限定されないものの、例えば、外径は２０〜４０００μｍ程度、孔径は０．０１〜１μｍ程度、空孔率は２０〜９０％程度、膜厚は５〜３００μｍ程度であるのが好ましい。

センターチューブ２６は、円管状の部材であり、一端側、すなわち中空糸膜束１４の曲げ部１４ｂ側に円環状のフランジ部２６ａが形成されている。センターチューブ２６の長さは、中空糸膜束１４の高さと略等しく形成されている。また、センターチューブ２６の他端側の面、すなわちフランジ部２６ａと反対の側の面は開口している。他端側の面は開口していればよいが、センターチューブ２６の軸線に対して所定の鋭角角度、例えば３０°〜７０°の角度で傾斜した傾斜面が形成されていると好ましい。

固定用樹脂２４としては、中空糸膜の固定に通常用いられる樹脂が使用でき、例えば、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリオレフィン樹脂等からなる固定用樹脂が挙げられる。

中空糸膜束１４は、例えば、以下の方法で製造できる。
芯棒を中心にして多数本の中空糸膜１４ａを束ねた後、円筒体内において、曲げ方向が一定方向に揃えられることなく異なる方向を向くように、すなわち各々の中空糸膜１４ａの上端が前記芯棒から放射状に遠ざかって前記円筒体の内壁面に沿うようにＵ字状に曲げ、その状態で集束する。このとき、各々の中空糸膜１４ａが芯棒を中心にして全方位（３６０°）に放射状にほぼ均等に向くように調整する。その後、それら複数本の中空糸膜１４ａを円筒体から抜き取り、中空糸膜束１４とする。これにより、曲げ部１４ｂが上を向いた中空糸膜束１４が形成される。
また、多数本の中空糸膜１４ａを円筒体から抜き取る前、あるいは抜き取った後に、芯棒を外し、形成された空隙部１４ｃにセンターチューブ２６を挿通する。その後、これら中空糸膜束１４及びセンターチューブ２６を、ケース１２の底部において、底部側（流出口２０側）に固定用樹脂２４によって液密に固定する。

中空糸膜束１４の充填密度は、２５〜６０％が好ましい。充填密度を前記範囲内とすることにより、ピッチャー型浄水器として使用可能な程度まで、浄水カートリッジにおける原水の通水速度を高めることが容易になる。そのため、比較的多量の原水をより短時間で浄化処理することが可能となる。なお、中空糸膜の充填密度は特許文献１に記載の方法によって求めることができる。

本発明の浄水カートリッジは、本発明の効果が得られやすい点から、下記の方法で算出した傾きａが−０．０３〜０であることが好ましい。
（傾きａの算出方法）
活性炭を中空糸膜上に充填し、ＪＩＳ Ｓ３２０１に準拠して所定の空間速度（ＳＶ）［ｈｒ^−１］で濃度６０ｐｐｂのクロロホルムを含む水を通水し、クロロホルムが８０％除去された時点を破過点として活性炭ｍＬ当たりのクロロホルムろ過能力［Ｌ／ｍＬ］を測定する。空間速度（ＳＶ）をｘ軸、クロロホルムろ過能力をｙ軸としてプロットし、直線（ｙ＝ａｘ＋ｂ）に近似して該直線の傾きａを求める。
前記算出方法で算出される傾きａは理想は０であるが、実用上は負の値となることから、−０．０３≦ａ＜０であってもよい。
前記算出方法で算出される傾きａの上限値は、−０．００５がより好ましい。
また、前記算出方法で算出される傾きａの下限値は、−０．０２が好ましく、−０．０１３がより好ましい。

本発明の浄水カートリッジは、本発明の効果が得られやすい点から、下記の方法で算出した傾きｃが−２５〜０であることが好ましい。
（傾きｃの算出方法）
活性炭を所定の積層高に充填してＪＩＳ Ｓ３２０１に準拠してろ過流量を測定する。活性炭の積層高［ｍｍ］をｘ軸、ろ過流量［Ｌ／分］をｙ軸としてプロットして直線（ｙ＝ｃｘ＋ｄ）に近似したときの該直線の傾きｃを求める。
前記算出方法で算出される傾きｃは理想は０であるが、実用上は負の値となることから、−２５≦ｃ＜０であってもよい。
前記算出方法で算出される傾きｃの上限値は、−５であることがより好ましく、さらに好ましくは−１０である。
また、前記算出方法で算出される傾きｃの下限値は、−２０であることがより好ましい。

以上説明した本発明の浄水カートリッジによれば、ケース内に特定の粒度分布を有する活性炭を充填しているため、大量生産時等に活性炭の充填量に変動が生じても、それによるろ過流量及びろ過能力の変動が小さい。そのため、ろ過材の設計が容易で大量生産時でも性能が安定した浄水カートリッジを製造することが容易である。特に、本発明の浄水カートリッジは、中空糸膜束上に仕切り材を介さずに活性炭を充填する場合に、活性炭の一部が中空糸膜間に落ち込んでもろ過流量及びろ過能力の変動が小さく抑えられる点で有用である。また、特に中空糸膜が放射状に遠ざかって円筒体の内壁面に沿うようにＵ字状に曲げられた場合は、中空糸膜間が一定になりにくいため、活性炭の一部が中空糸膜間に落ち込む浄水カートリッジと、落ち込まない浄水カートリッジが製造されてしまい、製品間にばらつきができてしまう。しかし、本発明のように活性炭を充填することにより、このような場合でもろ過流量及びろ過能力が安定した浄水カートリッジを製造することができる。

なお、本発明の浄水カートリッジは、前記した浄水カートリッジ１０には限定されない。例えば、中空糸膜を用いない浄水カートリッジであってもよい。
また、中空糸膜束を用いる場合、中空糸膜束の形態は前記した中空糸膜束１４のような形態には限定されず、例えば、単にＵ字状に曲げたバンドル形態であってもよく、ラッセル編みした形態であってもよい。
また、本発明の浄水カートリッジは、中空糸膜束上に、仕切り部材を介して活性炭を充填した浄水カートリッジであってもよい。
また、本発明の浄水カートリッジは、自重濾過用には限定されず、例えば、水道等に装着されるタイプの浄水カートリッジであってもよい。

［浄水器］
本発明の浄水器は、本発明の浄水カートリッジを有する以外は、公知の態様を採用できる。以下、本発明の浄水器の一例として、前記した浄水カートリッジ１０を有する浄水器１について図３及び図４に基づいて説明する。
浄水器１は、自重濾過式（回分式）のピッチャー型浄水器である。
浄水器１は、図３及び図４に示すように、ピッチャー本体３０と、ピッチャー本体３０の開口した上端部３１を塞ぐピッチャー蓋体３２と、ピッチャー本体３０内に着脱自在に取り付けられた浄水カートリッジ１０とを備えている。ピッチャー蓋体３２は、ピッチャー本体３０の上端部３１を液密に閉塞できるため、原水の浄化後に浄水器１を冷蔵庫内などに横置きすることができる。

ピッチャー本体３０は、ケーシング３３と、ケーシング３３に取り付けられ、ケーシング３３内を上下方向に仕切る仕切部３４と、を備えている。ケーシング３３内は、仕切部３４により、上側の原水貯留部３０ａと下側の浄水貯留部３０ｂの２段に仕切られている。

ケーシング３３は、一端が開口し他端が閉塞した有底筒状であり、閉塞した側の端部（下端部）は、浄水器１を縦置きした際に底部３５となる部分である。
ケーシング３３の開口した側の端部（上端部３１）からは、水道水などの原水を原水貯留部３０ａに供給できるとともに、浄水貯留部３０ｂに貯水された浄水を注ぎ出せるようになっている。

この例のケーシング３３は、周壁部４０と底部３５とが別体で形成されている。底部３５の上面の周縁部には溝が形成され、該溝に周壁部４０の下端が嵌入された状態で、この部分に超音波発信器により超音波が照射されて、周壁部４０と底部３５とは一体化されている。また、この例の周壁部４０は、上端部３１と、上端部３１よりも下方の上端部以外の部分４１とが別体で形成され、これらが超音波溶着により溶着されて、一体化されている。
ケーシング３３の底部３５の四辺のうち１つの短辺には、側方に突出した２つの足部３５ａ、３５ａが形成され、また、上端部３１にも、側方に突出した１つの足部３１ａが形成されている。これらの足部３１ａ、３５ａを下方に向けることにより、浄水器１を冷蔵庫内などで安定に横置きすることができる。

仕切部３４は、太径部３６とその下方に連続形成された細径の装着部３７とを備えた円筒体からなる。仕切部３４は、太径部３６の上部外周に周方向に沿って形成された係止爪部（図示略）と、ケーシング３３の上端部３１の内周に周方向に沿って形成された係止受け部（図示略）とを係止することにより、ケーシング３３内に着脱自在に取り付けられている。
また、前記係止受け部と係止爪部とは、互いに対応する箇所に切り欠き部を有しており、該切り欠き部で形成される連通口３８により、ケーシング３３の上端部３１と浄水貯留部３０ｂとが連通している。そして、連通口３８に対応する位置において、ケーシング３３の上端部３１が外方に膨出し、浄水を注ぐための浄水出口３９となっている。

仕切部３４の装着部３７は筒状で底部が開口されており、この装着部３７に浄水カートリッジ１０が着脱自在に装着されている。この例では、浄水カートリッジ１０にＯリング２９が設けられているため、装着部３７に浄水カートリッジ１０が密嵌されている。
仕切部３４の装着部３７に浄水カートリッジ１０を着脱自在に取り付ける形態は、特に限定されず、仕切部３４の装着部３７の内面に螺旋状のネジ部が設けられ、浄水カートリッジ１０を螺合できるようにする形態等であってもよい。また、他の形態としては、例えば、浄水カートリッジ１０の胴部に、外側に張り出したフランジ部を設け、該フランジ部が装着部３７の上縁部で係止されることで浄水カートリッジ１０が取り付けられる形態等が挙げられる。これらの浄水カートリッジ１０の取り付けでは、仕切部３４の装着部３７にＯリング、ガスケット等を嵌着する溝部を設けて、Ｏリング、ガスケット等で浄水カートリッジ１０を密嵌させるシール構造を採用してもよい。

ピッチャー蓋体３２は、ピッチャー本体３０の上部の開口を閉塞できるものであればよく、その縁部にパッキンを配するなどし、浄水器１の原水貯留部３０ａを密閉できるものが好ましい。これにより、浄水器１の浄水出口３９から浄水を注ぐ際に、浄水器１の原水貯留部３０ａから原水が漏れることを抑制することが容易になる。
この例のピッチャー蓋体３２は、円板状の蓋部４２、及びピッチャー本体３０の上端部に形成されたネジ部（図示略）に螺合するネジ部４３を有する蓋本体４４と、蓋本体４４の上面に着脱自在に取り付けられ、周方向に回動自在な円板状のダイヤル盤４５と、を有している。蓋本体４４により、ピッチャー本体３０の開口した上端部３１が液密に閉塞される。具体的には、蓋本体４４を締めることにより、ネジ部４３の下端外周に装着されたＯリング４６からなるシール材と、仕切部３４の上端外周に装着されたＯリング４７からなるシール材との作用により、上端部３１が液密に閉塞される。この状態では、ネジ部４３とＯリング４６からなるシール材とにより、連通口３８と浄水出口３９とがシールされ、浄水を注げないようになっている。
また、ピッチャー蓋体３２の上面に形成された三角形のマーキング部Ｍに対応する部分のネジ部４３には、ネジ山が設けられておらず、マーキング部Ｍを浄水出口３９に一致させることにより、浄水を注ぎ出すことができる。

ダイヤル盤４５は、蓋本体４４に立設された爪部４８に、ダイヤル盤４５の環状突起４５ｃを嵌合させることで、蓋本体４４に着脱自在に取り付けられている。ダイヤル盤４５は、使用者がその表面に形成された指置き凹部４５ｂに指を配置して回すことにより回動するようになっている。
ダイヤル盤４５にはその表面から裏面に貫通する窓部４５ａが形成されている。また、蓋本体４４のダイヤル盤４５が取り付けられた部分における窓部４５ａに対応する位置に、１〜１２月までの各月を示す１〜１２までの数字が環状に表示されている。これにより、使用者がダイヤル盤４５を適宜回動させることで、１〜１２までの数字の一部を窓部４５ａから選択的に表示させることができるようになっている。例えば、窓部４５ａに浄水カートリッジ１０の寿命を考慮した使用可能な月を示す数字を表示させておくことで、その表示された数字に基づいて浄水カートリッジ１０の交換を行うことができる。

以下、浄水器１の作用について説明する。
浄水器１のピッチャー蓋体３２を取り外し、浄水器１におけるピッチャー本体３０内の原水貯留部３０ａに原水を供給する。原水貯留部３０ａに供給された原水は、自重により流入口１８から浄水カートリッジ１０内に流入する。そして、原水中の残留塩素やカビ臭、トリハロメタン等の有機化合物が活性炭１６に吸着されて取り除かれ、さらに中空糸膜束１４によって細菌や微粒子が濾過されて取り除かれて浄化される。浄化された浄水は、流出口２０から流出し、浄水貯留部３０ｂ内に貯留される。原水の処理中は、ピッチャー蓋体３２を緩め、ピッチャー本体３０の上端部３１から原水貯留部３０ａに空気が取り込まれるようにする。これにより、原水の浄化処理が効率良く行える。
原水貯留部３０ａ内の原水がすべて浄水カートリッジ１０で処理され、浄水貯留部３０ｂに貯留された後には、ピッチャー蓋体３２を締め、ピッチャー本体３０の上端部３１を液密に閉塞する。この状態の浄水器１は、冷蔵庫内などで横置きすることもできる。足部３１ａ、３５ａを下方にして横置きした場合には、浄水出口３９が上方に位置する。
浄水貯留部３０ｂ内に貯留されている浄水は、ピッチャー蓋体３２を緩め、三角形のマーキングＭを浄水出口３９に一致させた後、浄水器１のネック部４０ａを把持して浄水器１を傾けることで、浄水出口３９からカップ等に注ぐことができる。

以上説明した本発明の浄水器は、活性炭量の変動によるろ過流量及びろ過能力の変動が小さい本発明の浄水カートリッジを有しているため、該浄水カートリッジが大量生産された場合にであってもろ充分な過流量及び良好なろ過能力が安定して得られる。
また、中空糸膜束上に仕切り材を介さずに活性炭を充填した浄水カートリッジを有する場合においても、使用中に活性炭の一部が中空糸膜間に落ち込んでもろ過流量及びろ過能力の変動が小さく抑えられる点で有用である。

以下、実施例によって本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の記載によっては限定されない。
［活性炭］
本実施例及び比較例に使用した活性炭Ａ〜Ｅの粒度分布を表１及び図５に示す。表１における「４．７〜１０」とは、４．７メッシュの篩は通過し、１０メッシュの篩の上に溜まった活性炭を指す。「１０〜１４」等についても同様である。また、表１における「４．７〜１０」の行の質量比は、活性炭の総質量に対する、４．７メッシュの篩を通過して１０メッシュの篩上に溜まった活性炭の質量比を意味する。「１０〜１４」の行等についても同様である。
活性炭Ａ〜Ｃは、クラレコールＧＷ１０／３２（クラレケミカル株式会社製）とクラレコールＧＷ２０／４０（クラレケミカル株式会社製）を等量で混合した後、１０メッシュ、１４メッシュ、１８メッシュ、２２メッシュ、２６メッシュ、３０メッシュ、３６メッシュ、４２メッシュの篩で篩い分け、各メッシュの篩上と受け皿に溜まった活性炭を、表１に示した粒度分布になるように混合して得た。
また、活性炭ＤにクラレコールＧＷ１０／３２、活性炭ＥにクラレコールＧＷ２０／４０を用いた。

［例１（ろ過能力試験）］
＜実施例１＞
図１に示した本発明に係る実施の一例に基づいて、外径６００μｍ、膜厚１００μｍであり、０．２μｍサイズの粒子を９０％以上除去できるポリスルフォン製の中空糸膜の上に活性炭Ａを充填し、所望の空間速度になるように中空糸膜の充填密度と活性炭Ａの充填量を変えた浄水カートリッジを作製した。
ＪＩＳ Ｓ３２０１の回分式に準拠し、濃度６０ｐｐｂのクロロホルムを含む水を、空間速度を変化させつつ通水し、クロロホルムが８０％除去された時点を破過点とし、ろ過能力としてクロロホルムのろ過能力を評価した。その結果を図６に示す。

＜実施例２＞
活性炭Ａの代わりに活性炭Ｂを用いた以外は実施例１と同様の浄水カートリッジを作製し、実施例１と同様の試験を行った。その結果を図６に示す。

＜実施例３＞
活性炭Ａの代わりに活性炭Ｃを用いた以外は実施例１と同様の浄水カートリッジを作製し、実施例１と同様の試験を行った。その結果を図６に示す。

＜比較例１＞
活性炭Ａの代わりに活性炭Ｄを用いた以外は実施例１と同様の浄水カートリッジを作製し、実施例１と同様の試験を行った。その結果を図６に示す。

＜比較例２＞
活性炭Ａの代わりに活性炭Ｅを用いた以外は実施例１と同様の浄水カートリッジを作製し、実施例１と同様の試験を行った。その結果を図６に示す。

図６に示された実施例１〜３、比較例１、２のそれぞれの直線（ｙ＝ａｘ＋ｂ）を示す数式は、以下の通りであった。なお、これらの数式は縦軸にとったクロロホルムろ過能力［Ｌ／ｍＬ］をｙ軸、横軸にとった空間速度（ＳＶ）［ｈｒ^−１］をｘ軸として示した。
実施例１：ｙ＝−０．０１７８ｘ＋８．８８８９、
実施例２：ｙ＝−０．０１１１ｘ＋６．２７７８、
実施例３：ｙ＝−０．０１５ｘ＋６．６、
比較例１：ｙ＝−０．０７０８ｘ＋８．２９３６、
比較例２：ｙ＝−０．０４０７ｘ＋１７．２５８。
活性炭Ａ〜Ｃの粒度分布を有する活性炭を用いた場合では、活性炭Ｄ，Ｅの粒度分布を有する活性炭、すなわち、粒径０．３〜４．０ｍｍの範囲に質量比が３１質量％以上となるピークが存在する活性炭を用いた場合に比べて、通水の空間速度の上昇に対するクロロホルムのろ過能力の低下の度合いが小さく、ろ過能力が安定していた。この結果から、活性炭Ａ〜Ｃでは、活性炭の中空糸膜間へ落ち込みや、破砕炭による変動によって通水の空間速度が変動しても、ろ過能力への影響が小さいと考えられる。

［例２（ろ過流量試験）］
＜実施例４＞
図１に示した本発明に係る実施の一例に基づいて、ケース１２を透明部材で作製し、中空糸膜束１４は充填せずに、底部にメッシュ材を敷き、活性炭Ｂを所定の積層高になるように充填した。ＪＩＳ Ｓ３２０１に準拠し、ろ過流量を測定した。活性炭の積層高に対するろ過流量の結果を図７に示す。

＜比較例３＞
活性炭Ｂの代わりに活性炭Ｄを用いた以外は実施例４と同様の浄水カートリッジを作製し、実施例４と同様の試験を行った。その結果を図７に示す。

＜比較例４＞
活性炭Ｂの代わりに活性炭Ｅを用いた以外は実施例４と同様の浄水カートリッジを作製し、実施例４と同様の試験を行った。その結果を図７に示す。

図７に示された実施例４、比較例３、４のそれぞれの直線（ｙ＝ｃｘ＋ｄ）を示す数式は、以下の通りであった。なお、これらの数式は縦軸にとったろ過流量［Ｌ／分］をｙ軸、横軸にとった積層高［ｍｍ］をｘ軸として示した。
実施例４：ｙ＝−１８．３１７ｘ＋１４２２．５、
比較例３：ｙ＝−３１．２ｘ＋２５２６、
比較例４：ｙ＝−２８．７５ｘ＋１５３４．８。
活性炭Ｂの粒度分布を有する活性炭を用いた場合、活性炭Ｄ，Ｅの粒度分布を有する活性炭、すなわち、粒径０．３〜４．０ｍｍの範囲に質量比が３１質量％以上となるピークが存在する活性炭を用いた場合に比べて、活性炭の積層高に対するろ過流量の低下の度合いが小さかった。この結果から、活性炭Ｂでは、活性炭が中空糸膜間へ落ち込んだり、破砕炭によって積層高が変動したりしても、ろ過流量への影響が小さいと考えられる。

１ 浄水器 １０ 浄水カートリッジ １２ ケース １４ 中空糸膜束 １６ 活性炭

Claims (9)

1. ろ過材を収容するケースに粒状活性炭が充填された浄水カートリッジであって、
   活性炭の総質量に対する粒径０．３〜４．０ｍｍの粒状活性炭の合計質量の割合が９７質量％以上であり、
   活性炭の粒径に対する質量比の関係を示す粒度分布において、粒径０．３〜４．０ｍｍの範囲に質量比が３１質量％以上となるピークがない浄水カートリッジ。
2. 前記活性炭が、前記粒度分布における粒径０．３ｍｍ以上０．７１ｍｍ未満の領域と粒径０．７１ｍｍ以上４．０ｍｍ以下の領域のそれぞれに、１つ以上のピークがある活性炭である、請求項１に記載の浄水カートリッジ。
3. 前記活性炭が、前記粒度分布における粒径０．３ｍｍ以上０．７１ｍｍ未満の領域と粒径０．７１ｍｍ以上４．０ｍｍ以下の領域に、それぞれ１つずつピークがある活性炭である、請求項２に記載の浄水カートリッジ。
4. 自重濾過用の浄水カートリッジである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の浄水カートリッジ。
5. ろ過材としてさらに中空糸膜束が充填され、かつ該中空糸膜束上に前記活性炭が充填されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の浄水カートリッジ。
6. 前記中空糸膜束上に仕切り部材を介さずに前記活性炭が充填されている、請求項５に記載の浄水カートリッジ。
7. 前記活性炭を中空糸膜上に充填し、ＪＩＳ Ｓ３２０１に準拠して所定の空間速度（ＳＶ）［ｈｒ^−１］になるように濃度６０ｐｐｂのクロロホルムを含む水を通水し、クロロホルムが８０％除去された時点を破過点としてクロロホルムろ過能力［Ｌ／ｍＬ］を測定し、空間速度（ＳＶ）をｘ軸、クロロホルムろ過能力をｙ軸としてプロットして直線（ｙ＝ａｘ＋ｂ）に近似したときの該直線の傾きａが−０．０３〜０である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の浄水カートリッジ。
8. 前記活性炭を所定の積層高に充填してＪＩＳ Ｓ３２０１に準拠してろ過流量を測定し、前記活性炭の積層高［ｍｍ］をｘ軸、ろ過流量［Ｌ／分］をｙ軸としてプロットして直線（ｙ＝ｃｘ＋ｄ）に近似したときの該直線の傾きｃが−２５〜０である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の浄水カートリッジ。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の浄水カートリッジを有する浄水器。

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