JPWO2017142059A1 - 浄水器用カートリッジおよび浄水器 - Google Patents

Abstract

本発明の浄水器用カートリッジは、粒状濾材と、粒状濾材を内側から支え、粒状濾材を通さず水を通す内筒と、粒状濾材を外側から支え、粒状濾材を通さず水を通す外筒と、内筒の一端と外筒の一端を連結し、内径側流路と連通する開口を有するキャップ部材と、内筒の他端を閉塞する内筒閉塞部材と、内筒閉塞部材および外筒を接着固定する端部接着材と、を有し、内筒閉塞部材、外筒および端部接着材が一体となり粒状濾材を閉塞するように配設されている。

Description

本発明は、水道水を浄化する浄水器用カートリッジと、浄水器用カートリッジを内蔵する浄水器に関する。

従来、水道水を浄化する浄水器としては、水道水栓の吐出口に直結する蛇口直結型浄水器や、シンクの下に設置するアンダーシンク型などがあるが、近年、水道水栓のシャワーヘッドに浄水器用カートリッジ（以下、カートリッジともいう。）を内蔵する水栓内蔵型浄水器が増加している。水栓の吐出口に別体を取り付ける必要が無いので外観上好ましく、カートリッジを交換する際にシンクの下にもぐり込む必要が無いので交換が容易にできる長所がある。吐出口であるシャワーヘッドは浄水と原水の切換が可能としてあり、それぞれ直流水とシャワー水に切換可能なものもある。

水栓内蔵型浄水器のカートリッジとしては、例えば特許文献１に示されるような、活性炭成形体の下流側に中空糸膜モジュールを配設したものがある。しかしながら、このカートリッジに用いられている活性炭成形体では活性炭を成形するときに活性炭以外にバインダーを加える必要があり、所定の体積に成形するために活性炭の量が減ってしまうという問題点があった。すなわち活性炭成形体の体積に見合う濾過能力を発揮できない。カートリッジを大きくすれば寿命を延ばすことができるが、カートリッジを内蔵する水栓が大きくなり、キッチンで使いにくくなるという問題点があった。

これに対して、例えば特許文献２に示されるような、不織布単体からなる外筒と内筒の間の環状空間（活性炭充填部）に粒状の活性炭を充填して閉塞部材で閉塞してなる活性炭部を備えるカートリッジがある。このカートリッジに用いられる活性炭部はバインダーを含まないので活性炭充填部の体積に見合う濾過能力が発揮できる。

日本国特開２００２−３４６５５０号公報 日本国特開２００８−１９４５９６号公報

特許文献２に示されるカートリッジでは、活性炭充填部に粒状活性炭を充填して閉塞部材で閉塞し、さらに、アイロンなどによって外筒の端部が閉塞部材の縁部で内方に折曲され、閉塞部材の上面に押し付けられ固定されている。しかし、このような形態では、閉塞部材の上面に押し付けられ固定されている外筒の端部に必然的にしわが入ってしまい、上記しわから粒状活性炭が漏れるとの課題が見出される。また、外筒が内筒よりも大幅に長いため、外筒と内筒とで長さが異なる部分に充填された粒状活性炭が有効利用されないという課題も見出される。本発明は、従来の技術における上記の問題点に鑑み、粒状濾材の単位空間当たりの充填量を増やすことができ、粒状濾材の体積に見合う濾過能力が発揮できるとともに、粒状濾材が漏れるのを防ぐことができる、小型で長寿命な浄水器用カートリッジと、浄水器を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の浄水器用カートリッジは、粒状濾材と、粒状濾材を内側から支え、粒状濾材を通さず水を通す内筒と、粒状濾材を外側から支え、粒状濾材を通さず水を通す外筒と、内筒の一端と外筒の一端を連結し、内径側流路と連通する開口を有するキャップ部材と、内筒の他端を閉塞する内筒閉塞部材と、内筒閉塞部材および外筒を接着固定する端部接着材と、を有し、内筒閉塞部材、外筒および端部接着材が一体となり外筒の他端の開口面を閉塞するように配設されたことを特徴とするものである。

ここで、内筒閉塞部材が外筒の内周面と接し、かつ粒状濾材の充填口を有することが好ましい。

また、充填口を閉塞する濾材閉塞補助部材を有し、内筒閉塞部材、濾材閉塞補助部材、外筒および端部接着材が一体となり外筒の他端の開口面を閉塞するように配設されていることが好ましい。

また、濾材閉塞補助部材が発泡体であることが好ましい。

また、端部接着材がホットメルト接着材であることが好ましい。

また、端部接着材がポリウレタン接着材であることが好ましい。

また、端部接着材はシリコーン接着材であることが好ましい。

また、Ｕ字状に束ねた中空糸膜束と、中空糸膜束を収納し、一端で中空糸膜を固定する中空糸膜ケースとをさらに有し、中空糸膜ケースの他端とキャップ部材とが液密に連結されていることが好ましい。

また、内筒が不織布であることが好ましい。

また、外筒が不織布であることが好ましく、この外筒を構成する不織布の厚さが０．５〜１ｍｍであることが好ましい。

また、上記の浄水器用カートリッジが水栓内蔵型浄水器用カートリッジであることが好ましい。

また、上記の水栓内蔵型浄水器用カートリッジは水栓内蔵型浄水器に着脱可能な状態で配設されるものであることも好ましい。

また、上記の浄水器用カートリッジは浄水器に着脱可能な状態で配設されるものであることも好ましい。

本発明の浄水器用カートリッジによれば、粒状濾材と、粒状濾材を内側から支え、粒状濾材を通さず水を通す内筒と、粒状濾材を外側から支え、粒状濾材を通さず水を通す外筒と、内筒の一端と外筒の一端を連結し、内筒と連通する開口を有するキャップ部材と、内筒の他端を閉塞する内筒閉塞部材と、内筒閉塞部材および外筒を接着固定する端部接着材と、を有し、内筒閉塞部材、外筒および端部接着材が一体となり外筒の他端の開口面を閉塞するように配設されている。ここで、上記のとおり内筒閉塞部材、外筒および端部接着材が一体となり粒状濾材を閉塞するように配設されていることで、浄水器用カートリッジからの粒状濾材の漏れを防ぐことができる。これは、本発明の浄水器用カートリッジに用いられる端部接着材が製造時（特に、端部接着材の外筒の他端の開口部への塗液時）に流動性を有し、その後に硬化して流動性を失うものであるため、流動性を有する端部接着材がしっかりと内筒閉塞部材および外筒の間に生じた隙間を埋めることができ、内筒閉塞部材、外筒および端部接着材が一体となり外筒の他端の開口面を閉塞するため、端部接着材の硬化後に環状空間からの粒状濾材の漏れを防ぐことができるためである。また、本発明の浄水器用カートリッジにおいては、粉体濾材を濾材充填部に充填し用いているため、濾材の成形のためのバインダーを加える必要が無いので濾材の体積に見合う濾過能力が発揮できる。

内筒閉塞部材が外筒の内周面と接し、かつ粒状濾材の充填口を有すれば、外筒と内筒の中心軸が合った状態で粒状濾材を充填できる。外筒と内筒で形成される環状空間の浄水器用カートリッジの径方向の幅が均一になり、水の流れが均一になることから、粒状濾材の濾過能力が十分に発揮できる。

充填口を閉塞する濾材閉塞補助部材を有し、内筒閉塞部材、濾材閉塞補助部材、外筒および端部接着材が一体となり外筒の他端の開口面を閉塞するように配設されていれば、環状空間に充填された粒状濾材が環状空間外に漏れ出すのを、より確実に防ぐことができる。

濾材閉塞補助部材が発泡体であれば、粒状濾材の充填最上部の凹凸を吸収でき、端部接着材を流し込む空間を確保することができる。外筒と隙間無く密着でき、端部接着材が粒状濾材に流入するのを防ぐことができ、同時に粒状濾材の漏れを防ぐことにも寄与する。

端部接着材がホットメルト接着材、ポリウレタン接着材、またはシリコーン接着材であれば、製造時（外筒の他端の開口部への塗液時）により優れた流動性を有するので、隙間を残さず行き渡らせることができ、粒状濾材の漏れを確実に防ぐことができる。硬化後には流動性を失って十分な強度を有するので、浄水器用カートリッジの装着時及び使用時のいずれにおいても粒状濾材の漏れを確実に防ぐことができる。ホットメルト接着材、ポリウレタン接着材、シリコーン接着材には、水に接しても有害物質が溶出しない、浄水器の接水部材として適したものがあり、浄水の安全性が確保できる。

Ｕ字状に束ねた中空糸膜束と、中空糸膜束を収納し、一端で中空糸膜を固定する中空糸膜ケースとをさらに備え、中空糸膜ケースの他端とキャップ部材を液密に連結すれば、何らかの原因で細菌が活性炭に入り込んで増殖したとしても、通水時には細菌を中空糸膜で捕捉することができ、浄水に細菌が入ることはない。

内筒および外筒が、それぞれ不織布であれば、内筒と外筒の厚さを薄くすることができ、粒状濾材の充填量を十分に大きくできる。特に外筒の不織布の厚さが０．５〜１ｍｍであれば、粒状濾材の充填量を最大にでき、通水抵抗に対してもしっかりと形状を維持できる。

上記の浄水器用カートリッジが水栓内蔵型浄水器用カートリッジや、それが着脱可能な水栓内蔵型浄水器であれば、小型で長寿命であるという効果を、より発揮できる。

上記の浄水器用カートリッジが着脱可能な浄水器であれば、使用者は美味しくて安全な浄水を得ることができる。

図１は、本発明における浄水器用カートリッジの一例を示す縦断面概念図である。 図２は、本発明における浄水器用カートリッジの一例を示す縦断面概念図の、上流側の部分拡大図である。 図３は、本発明における浄水器用カートリッジを水栓に内蔵した状態の一例を示す一部切り欠き断面概念図である。 図４は、本発明における浄水器用カートリッジが備える中間キャップ（キャップ部材）の一形態例の、上流側から見た斜視概念図である。 図５は、本発明における浄水器用カートリッジが備える中間キャップ（キャップ部材）の一形態例の、下流側から見た斜視概念図である。 図６は、本発明における浄水器用カートリッジが備える矯正キャップ（内筒閉塞部材）の一形態例の、上流側から見た斜視概念図である。 図７は、本発明における浄水器用カートリッジが備える矯正キャップ（内筒閉塞部材）の一形態例の、下流側から見た斜視概念図である。 図８は、本発明における浄水器用カートリッジが備える濾材閉塞リング（濾材閉塞補助部材）の一形態例の、上流側から見た斜視概念図である。

本発明における浄水器用カートリッジの一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明における浄水器用カートリッジの一例を示した縦断面概念図であり、図２は、図１に示す浄水器用カートリッジの上流側の部分拡大図である。また、図３は、本発明における浄水器用カートリッジを浄水器に取り付けた状態の一例を示す一部切り欠き断面図である。

図１に示すように、浄水器用カートリッジ１は、上流側から、端部接着材１１、濾材閉塞リング（濾材閉塞補助部材）１２、矯正キャップ（内筒閉塞部材）１３、外筒１４、内筒１５、中間キャップ（キャップ部材）１６、中空糸膜モジュール１７、接続キャップ１８、出口キャップ１９の順に配設されてなり、これらの部材は他の部材と連結した構造になっている。濾材閉塞リング１２、外筒１４、内筒１５、中間キャップ１６で囲まれた環状空間２０に、粒状濾材２１が密に充填されている。

外筒１４は円筒形であり、粒状濾材２１は通さず、水は通すように目開きを調整してある。目開きが２０〜５０μｍのものが好適に使用できる。ポリオレフィン系熱融着繊維の不織布を原料として、この不織布を加熱した軸に複数回巻いて円筒形状に成形したものを、所定の長さに切断した不織布が、安価で良い。ただし、それに限定されない。ポリプロピレンなどのオレフィン系材料を溶融してブロー成形により円筒形に成形したものでもよい。外周面に開口を有する円筒形の樹脂成形体に、不織布やメッシュクロスを溶着あるいは接着したものでもよく、開口を有する円筒形の樹脂成形体を成形する際に、不織布やメッシュクロスをインサートしてもよい。外筒１４は不織布であることが好ましい。外筒が不織布であることで、外筒が側面開口を有する外ケースの内周面に網目状部材が固定されたものである場合に比べ、外筒の厚みが薄くなり、浄水器用カートリッジのサイズが同じであっても、より多くの粒状濾材を充填することができる。

不織布で成形した外筒１４の厚さは０．５〜１ｍｍが良い。厚さが０．５ｍｍ未満であると粒状濾材２１を充填することによって膨らんだり、通水時に通水抵抗によって陥没したりする不具合が生じる。厚さが１ｍｍを超えると、カートリッジの外径に制約があることから、内径側にせり出すことになり、粒状濾材２１の充填量を減らしてしまう。厚さが０．５〜１ｍｍであれば、膨らむことも陥没することも無く、粒状濾材２１の充填量を不適切に減らしてしまうことも無い。

外筒１４の下流側の端部（一端）は、ホットメルト接着材により中間キャップ（キャップ部材）１６と強固に接着されている。ただし、それに限定されない。ホットメルト接着材に替えてポリウレタン接着材やシリコーン接着材を用いてもよい。

外筒１４の上流側の端部（他端）は、ホットメルト接着材である端部接着材１１により全開口面が一体的に封止されている。すなわち、外筒１４の他端側では、矯正キャップ（内筒閉塞部材）１３、濾材閉塞リング（濾材閉塞補助部材）１２、外筒１４および端部接着材１１が一体となるように配設されており、かつ、上記の端部接着材１１が外筒１４の他端の開口面全体を覆うように配設されることで粒状濾材２１は閉塞される。また、図１に示す本発明の一形態例では、外筒１４の他端の開口面全体が端部接着材１１により覆われているが、内筒閉塞部材、濾材閉塞補助部材、外筒および端部接着材が一体となり粒状濾材が閉塞されるようになっていれば、上記の形態例に限定されることはない。よって、他の形態例としては、外筒の他端の開口面全体が端部接着材により覆われておらず、外筒ならびに外筒の他端の開口部に配設された内筒閉塞部材および濾材閉塞補助部材の３つの部材により形成される境界（隙間）を閉塞するように端部接着材が配設され、粒状濾材が閉塞され漏れ出ないようになっているもの等が挙げられる。なお、より高度に粒状濾材を閉塞することができ、各部材を固定する力がより向上し、さらに製造工程をより簡易なものとできるとの観点からは、図１で示すごとく外筒１４の他端の開口面全体が端部接着材１１により覆われている形態であることが好ましい。また、ホットメルト接着材は製造時（外筒の他端の開口部への塗液時）の流動性が高く、隙間を埋める効果が高い。硬化後に硬度が十分に高くなるので、浄水器用カートリッジの装着時においても使用時においても粒状濾材の漏れを確実に防ぐことができる。ただし、外筒１４の上流側の端部の接着は、ホットメルト接着材に限定されない。ポリウレタン接着材やシリコーン接着材を用いてもよい。

また、内筒１５も外筒１４と同様に円筒形であり、粒状濾材２１は通さず、水は通すように目開きを調整してある。目開きが２０〜５０μｍのものが好適に使用できる。ポリオレフィン系熱融着繊維の不織布を原料として、この不織布を加熱した軸に複数回巻いて円筒形状に成形したものを、所定の長さに切断した不織布が、安価で良い。ただし、それに限定されない。ポリプロピレンなどのオレフィン系材料を溶融してブロー成形により円筒形に成形したものでもよい。外周面に開口を有する円筒形の樹脂成形体に、不織布やメッシュクロスを溶着あるいは接着したものでもよく、開口を有する円筒形の樹脂成形体を成形する際に、不織布やメッシュクロスをインサートしてもよい。内筒１５は不織布であることが好ましい。内筒が不織布であることで、内筒が側面開口を有する内ケースの内周面に網目状部材が固定されたものである場合に比べ、内筒の厚みが薄くなり、浄水器用カートリッジのサイズが同じであっても、より多くの粒状濾材を充填することができる。

不織布で成形した内筒１５の厚さは０．５〜２ｍｍが良い。厚さが０．５ｍｍ未満であると、通水時に通水抵抗および粒状濾材の圧力損失によって陥没する不具合が生じる。厚さが２ｍｍを超えると、内径側にせり出すことになり、粒状濾材２１の充填量を減らしてしまう。厚さが０．５〜２ｍｍであれば陥没することは無く、粒状濾材２１の充填量を不適切に減らしてしまうことも無い。

内筒１５の下流側の端部（一端）は、中間キャップ（キャップ部材）１６の内リブ３４に嵌め合いにより固定されている。粒状濾材が漏れず、後述の軸芯合わせ作業が可能な程度の嵌め合いになっている。

内筒１５の上流側の端部（他端）には、後述する矯正キャップ（内筒閉塞部材）１３の閉塞円筒部４１が嵌め込まれていて、粒状濾材２１が内筒１５の内径側流路２２に入らないようになっている。

粒状濾材２１は粒状活性炭と粒状イオン交換体とから成る。粒状活性炭としては、比表面積、細孔径分布、粒度分布が異なる複数の活性炭を所定の割合で混合して、濾過能力と圧力損失を最適化している。もちろん混合していない単体の活性炭を用いてもよい。そのほうがコスト的に優位であることは言うまでもない。溶解性鉛を除去するための粒状イオン交換体としては、粉状のチタンケイ酸塩を造粒したものを使用している。ただし、それに限定されない。チタンケイ酸塩以外に、粒状または粉状のアルミノケイ酸塩、酸化チタンを使用しても、効率良く鉛イオンを除去することができる。

図４は、本発明における浄水器用カートリッジ１が備える中間キャップ（キャップ部材）１６の一形態例を上流側から見た斜視概念図であり、図５は、図４に示す中間キャップ（キャップ部材）１６を下流側から見た斜視概念図である。中間キャップ１６は中央に開口３２を有する円盤状で、外筒１４と連結する部分には外リブ３３、内筒１５と連結する部分には切欠を有する内リブ３４が立設されている。外リブ３３は厚さが０．３〜１．５ｍｍ、高さが１〜４ｍｍであり、外筒１４と中間キャップ１６の中心軸を合わせる役目を果たしている。外リブ３３の内径は外筒１４の外径とほぼ同じであり、ホットメルト接着材３１が外部にはみ出して固まるのを防ぐ役割も果たしている。内リブ３４の内径側に開口３２が配設されている。内リブ３４の内径は、内筒１５の外径とほぼ同じであり、内リブ３４に内筒１５が嵌め合いにより固定されている。内リブ３４と内筒１５の嵌め合いは、粒状濾材が漏れず、後述の軸芯合わせ作業が可能な程度の嵌め合いになっている。これにより、内筒１５の内径側流路２２と開口３２が連通する。すなわち粒状濾材２１から中空糸膜モジュール１７への流路を確保しているのである。

中間キャップ１６（キャップ部材）の外筒１４を連結する部分には、幅１〜２ｍｍ、深さ０．５〜１ｍｍの溝３５が形成されている。溝３５にホットメルト接着材を溜めてから外筒１４を挿入して硬化させるので、中間キャップ１６と外筒１４とは高い接着力を有する。

開口３２の中空糸膜モジュール側には、高さ１〜４ｍｍの４本の柱部３６によって支持された邪魔板３７が設けられている。邪魔板３７は平板状で、厚さ１〜２ｍｍ、断面が開口３２とほぼ同形状であり、開口３２から噴出する水から中空糸膜束５１を保護している。柱部３６は２本でも３本でもよく、５本以上でもよい。邪魔板３７はお椀状であってもよく、お椀状であれば噴流をしっかりと受け止めることができ、中空糸膜束５１を保護する効果は高まる。

中間キャップ１６（キャップ部材）の中空糸膜モジュール１７と連結する面には、溶着円筒部３８が立設されている。溶着円筒部３８の外周側に設けた段差は、後述のケーシング５０に設けた段差と、がたつきが無いように係合するようになっている。係合させた状態で、中間キャップ１６側から超音波溶着機のホーンを当てて、加圧しながら振動エネルギーを与えることで、中間キャップ１６とケーシング５０が溶着する。溶着方式としては、バッドジョイント方式、ステップジョイント方式、シェアジョイント方式、ビードジョイント方式など、いずれの方式でもよく、特に限定されないが、水密性、気密性に優れるシェアジョイント方式が最も適している。

中間キャップ１６（キャップ部材）の材料としては、接着材との親和性が良い非晶性樹脂が好ましく、安全性を加味するとＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）樹脂やポリスチレンが好ましい。

図６は、本発明における浄水器用カートリッジ１の矯正キャップ（内筒閉塞部材）１３の一形態例を上流側から見た斜視概念図を示すものであり、図７は、図６に示す矯正キャップ（内筒閉塞部材）１３を下流側から見た斜視概念図を示すものである。矯正キャップ１３は、放射上に４つの粒状濾材充填口４２を有する円盤状部材であり、中央には、下流側に向いて閉塞円筒部４１が突出している。閉塞円筒部４１と同じ中心軸で形成されるリング状部４３の外径は、外筒１４の内径とほぼ同じとしている。よって外筒１４を押し広げてカートリッジの外径が大きくなることはなく、浄水器用カートリッジを収納する筐体の内壁と浄水器用カートリッジの外壁とで形成される原水流路の形成の妨げになることもない。

リング状部４３には案内凸部４４が複数設けられている。リング状部４３の外径が外筒１４の内径とほぼ同じでも、案内凸部４４が先に外筒１４に挿入されて案内するために、外筒１４に矯正キャップ（内筒閉塞部材）１３を容易に挿入することができる。

矯正キャップ（内筒閉塞部材）１３は、内筒１５の上流側の端部に嵌め込まれていて、粒状濾材２１が内筒１５の内径側流路２２に入らないようになっている。同時に、閉塞円筒部４１と同軸のリング状部４３が、それぞれ内筒１５の内周面と外筒１４の内周面に接しているので、必然的に外筒１４と内筒１５の中心軸が合い、外筒１４と内筒１５で形成される環状空間の幅が均一になっている。外筒１４と内筒１５の中心軸が合った状態で、４つの充填口４２から粒状濾材を充填できる。外筒１４と内筒１５で形成される環状空間の径方向の幅が均一になるので、水の流れが均一になることから、粒状濾材の濾過能力が十分に発揮できる。

矯正キャップ（内筒閉塞部材）１３には、後述の濾材閉塞リング（濾材閉塞補助部材）１２が装着可能なリング状凹み４５が設けられている。粒状濾材２１を、リング状凹み４５の下面ちょうどまで、あるいは下面を若干越えるように充填し、濾材閉塞リング１２を装着すれば、濾材閉塞リングが若干変形しながら収まり、リング状凹み４５より下流側には不要な空間ができない。

矯正キャップ（内筒閉塞部材）１３の材料としては、接着材との親和性が良い非晶性樹脂が好ましく、安全性を加味するとＡＢＳ樹脂やポリスチレンが好ましい。

また、矯正キャップ（内筒閉塞部材）は、矯正キャップ（内筒閉塞部材）が内筒の他端に装着された状態で、その外縁が外筒の内周面と接し、かつ、粒状濾材の充填口を有しない形態であってもよいが、矯正キャップ（内筒閉塞部材）が内筒の他端に装着された状態で、その外縁と外筒の内周面との間に隙間が生じる形態であるか、もしくは、図１に示されるごとく矯正キャップ（内筒閉塞部材）が内筒の他端に装着された状態で、その外縁が外筒の内周面と接し、かつ、粒状濾材の充填口を有する形態であることが好ましい。矯正キャップ（内筒閉塞部材）を上記の２つの形態のいずれかとすることで、浄水器用カートリッジの製造工程において、矯正キャップ（内筒閉塞部材）で内筒の他端を閉塞した後に矯正キャップ（内筒閉塞部材）の外縁と内筒の内周面との隙間や、粒状濾材の充填口から粒状濾材を環状空間に充填することができ、内筒の内側の内径側流路に粒状濾材が侵入するのを防ぐことができる。また、上記のとおり、外筒と内筒の中心軸が略一致し、外筒と内筒で形成される環状空間の浄水器用カートリッジの径方向の幅が均一になり、粒状濾材が充填された環状空間の水の流れが均一になるとの観点から、矯正キャップ（内筒閉塞部材）は、上記の２つの形態のなかでも、矯正キャップ（内筒閉塞部材）が内筒の他端に装着された状態で、その外縁が外筒の内周面と接し、かつ、粒状濾材の充填口を有する形態であることがより好ましい。また、矯正キャップ（内筒閉塞部材）が内筒の他端に装着された状態で、その外縁と外筒の内周面との間に隙間（開口部）が生じる形態である場合には、浄水器用カートリッジは上記の隙間（開口部）を閉塞する濾材閉塞補助部材を有し、外筒の他端の開口面が内筒閉塞部材、濾材閉塞補助部材、外筒および端部接着材が一体となったものによって閉塞されていることが、環状空間からの粒状濾材の漏れをより確実に防ぐことができるとの観点から好ましい。また、矯正キャップ（内筒閉塞部材）が内筒の他端に装着された状態で、その外縁が外筒の内周面と接し、かつ、粒状濾材の充填口を有する形態である場合には、浄水器用カートリッジは上記の充填口を閉塞する濾材閉塞補助部材を有し、外筒の他端の開口面が内筒閉塞部材、濾材閉塞補助部材、外筒および端部接着材が一体となったものによって閉塞されていることが、環状空間からの粒状濾材の漏れをより確実に防ぐことができるとの観点から好ましい。

図８は、浄水器用カートリッジ１の濾材閉塞リング（濾材閉塞補助部材）１２の一形態を上流側から見た斜視概念図である。濾材閉塞リング１２はリング状で、前述のリング状凹み４５に圧縮しながら挿入されている。材料は架橋ポリオレフィン発泡体であり、その発泡倍率は５〜５０倍が好ましく、発泡倍率が５〜５０倍であれば圧縮により容易に変形することができる。前述のとおり粒状濾材２１を、リング状凹み４５の下面を若干越えるように充填しても、粒状濾材２１の充填最上部に凹凸があっても、濾材閉塞リング１２を若干変形させながら収めることができ、リング状凹み４５より下流側には不要な空間ができない。しかも濾材閉塞リングの上面の位置は変わらないため、端部接着材を流し込む空間を確保することができる。発泡体はポリオレフィンに限定されず、ウレタンフォーム、シリコンフォーム、アクリルフォーム、メラミンスポンジ、ＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂）フォームでもよい。

端部接着材１１には、変成オレフィン系ホットメルト接着材を用いる。浄水器用カートリッジ１の製造時に加熱により溶融させ、流動性をもたせて使用する。矯正キャップ（内筒閉塞部材）１３の充填口４２から粒状濾材２１を充填し、濾材閉塞リング（濾材閉塞補助部材）１２を矯正キャップ１３のリング状凹み４５に挿入した状態で、外筒１４の上流側の端部開口から変成オレフィン系ホットメルト接着材を流し込む。温度が下がって硬化すると、端部接着材１１は流動性を失い、この端部接着材１１は、外筒１４と矯正キャップ１３と濾材閉塞リング１２を同時に接着して一体化する。図１に示す本発明の浄水器用カートリッジの形態例においては外筒１４の上流側の端部（他端）の全開口面が一体的に閉塞されるので、粒状濾材２１が漏れることはない。また、変成オレフィン系ホットメルト接着材である端部接着材１１は硬化後の硬度が十分に高いので、浄水器用カートリッジの装着時においても使用時においても変形することが無く、粒状濾材の漏れを確実に防ぐことができる。さらに、変成オレフィン系ホットメルト接着材である端部接着材１１は安価であり、硬化が速いので硬化を待つ時間が短くて済む。材料が安く、生産効率が良いので、製造コストを下げることができる。

ただし、端部接着材１１は、ホットメルト接着材に限定されない。ポリウレタン接着材やシリコーン接着材も好適に使用できる。いずれも加熱する必要が無いため、接着材加熱装置を製作する必要が無く、設備投資費用を抑えることができる。１液型シリコーン接着材は粘度が高く、へらで容易に塗布することができ、接着材が垂れて製造現場の机や床を汚すことが少ない。ホットメルト接着材、ポリウレタン接着材、シリコーン接着材は、いずれも、水に接しても有害物質が溶出しない、浄水器の接水部材として適したものがあり、浄水の安全性が確保できる。また、浄水器用カートリッジの製造時における取り扱い性にもより優れるとの観点から、ポリウレタン接着材は２液混合型ポリウレタン接着材であることがより好ましく、シリコーン接着材は１液型シリコーン接着材であることがより好ましい。

中空糸膜モジュール１７は、図１に示したように、ケーシング（中空糸膜ケース）５０、中空糸膜束５１、注型材（ポッティング材）５２、保護ネット５３とで構成される。本発明の浄水器用カートリッジ１は、図１に示す本発明の浄水器用カートリッジの一形態例のごとく中空糸膜モジュール１７を備えることが好ましい。微粒子や細菌などを除去できる中空糸膜モジュールを備えることで、万が一、何らかの原因で細菌が粒状濾材に入り込んで増殖したとしても、中空糸膜モジュールよりも下流側に細菌が流出することが大幅に抑制される。

ケーシング５０は、中空糸膜を収納し、かつ、その一端で中空糸膜を固定する中空糸膜ケースである。ケーシング（中空糸膜ケース）５０の内部には、中空糸膜をＵ字状に折り曲げた中空糸膜束５１が、中空糸膜束の屈曲側が中間キャップ（キャップ部材）１６と対向するように収納されている。そして、中空糸膜束の端部は、ケーシング５０の端部にて、各中空糸膜間および中空糸膜とケーシング５０との間に充填された注型材５２により封止固定されている。注型材５２を一部切断除去することにより、中空糸膜は、接続キャップ１８に向かって開口している。

ケーシング５０の内周面の一部にはシボ加工を施してあり、注型材５２のケーシング５０からの剥離を防いでいる。通水時には、注型材５２に水圧による荷重が加わるが、シボの凹凸に沿って注型材５２に凹凸が形成されているので、凹凸同士が引っかかることから、注型材５２がケーシング５０から剥離・脱落することはない。

ケーシング５０は円筒形で、注型材５２によって封止固定された端部の外周側には、後述の接続キャップ１８と係合する段差が設けられ、他端の外周側には前述の中間キャップ（キャップ部材）１６と係合する段差が形成されている。

中空糸膜束５１としては、親水化したポリスルホン中空糸膜を用いている。ポリスルホンは生物学的特性、耐熱性、耐薬品性等に優れていて、浄水器用途として好ましい。ポリスルホン以外に、ポリアクリルニトリル、ポリフェニレンスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリプロピレンの中空糸膜を用いても差し支えない。材料が異なる複数種類の中空糸膜を組み合わせてもよい。疎水性のポリエチレンやポリプロピレンの中空糸膜を入れれば、水に混入した空気を効率良く排出することができる。細菌を捕捉するためには、中空糸膜の孔径が０．３μｍ以下であることが好ましい。中空糸膜の外径はφ２５０〜５００μｍ、内径はφ１００〜３４０μｍ、膜厚は５０〜１００μｍであることが好ましく、前記範囲の寸法を有する中空糸膜であれば、十分な強度を有することができる。よって、中空糸膜モジュールの製造におけるＵ字状に折り曲げる工程や、ケーシング５０に押し込む工程で切れることはない。

中空糸膜束５１の周囲には保護ネット５３を覆いかぶせてあることが好ましい。水道水圧が極端に高い地域で使用されると、前述の邪魔板３７だけでは水流が十分に抑えきれず、中空糸膜が下流側に押し込まれ、切れたり曲がったりすることがある。しかしながら、保護ネット５３で中空糸膜束５１を覆っているので、中空糸膜束５１の形状が乱れることがない。中空糸膜が切れて濁り濾過性能が低下することを防止している。

保護ネット５３の材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂が安価で好ましく、形態としては、不織布以外のメッシュクロスなどの織編物であってもよい。

注型材（ポッティング材）５２としては、流動性を有する主剤と硬化剤を混合して硬化させる２液混合型で、ポリウレタンやエポキシ樹脂などを適宜用いることができる。それらを遠心法や静置法などによって固化させればよい。

中空糸膜モジュール１７の一端には接続キャップ１８が連結されている。接続キャップ１８をケーシング５０とがたつきが無いように係合させた状態で、超音波溶着機のホーンを当てて加圧しながら振動エネルギーを与えることで、接続キャップ１８とケーシング５０を溶着させている。溶着方式としては、バッドジョイント方式、ステップジョイント方式、シェアジョイント方式、ビードジョイント方式など、いずれの方式でもよく、特に限定されないが、水密性、気密性に優れるシェアジョイント方式が最も適している。接続キャップ１８の他端は後述の出口キャップ１９と連結されている。

出口キャップ１９は、外径と内径が中央で変わる円筒形であり、太いほうの一端の内周側で接続キャップ１８と連結する。細いほうの他端においては浄水出口６２が開口し、その先端近傍の環状溝にＯリング６３が装着されている。出口キャップ１９を、Ｏリング６３を介して浄水下流側の部材と接続しているので、浄水と、原水（例えば、浄化していない水道水）とが混ざることがない。

出口キャップ１９の材料としては、成形での寸法精度が高いＡＢＳ樹脂、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリスチレンも使用できるが、比較的柔らかいポリエチレンあるいはポリプロピレンを用いるのが好ましい。ポリエチレンやポリプロピレンであれば、アンダーカット部分の金型の無理抜きが容易であり、金型製作費が安価となる。また、ポリエチレンやポリプロピレンは比較的柔らかいので、製造でのはめ込みが容易であり、生産性が向上する。

上記のような構成を有する浄水器用カートリッジ１は、図３に示すように、水栓内蔵型浄水器に内蔵するカートリッジとして好適に用いられる。水栓内蔵型浄水器の頭部７１には流路切換弁が組み込まれていて、水道水を浄化する浄水状態と、水道水をそのまま吐出する原水状態とに切り換えられるようになっている。

流路切換弁を浄水状態にして水栓を開くと、水道水は浄水器用カートリッジ１の外周側に流入し、まず外筒１４、粒状濾材２１、内筒１５の順に通過する。このとき水道水中の遊離残留塩素が分解され、同時に水道水中の揮発性有機物が吸着除去される。粒状濾材２１には成形のためのバインダーが加わっていないので粒状濾材の体積に見合う濾過能力が発揮できる。内筒閉塞部材が外筒の内周面と接し、外筒と内筒の中心軸が合っているので、外筒と内筒で形成される環状空間の幅が均一になり、水の流れが均一になることから、粒状濾材の濾過能力が十分に発揮できる。外筒と内筒の長さが大きく変わらないので、長さが異なる部分に充填された粒状活性炭が有効利用されないという不具合は生じない。内筒と外筒に不織布単体を用いているので、内筒と外筒の厚さが十分に薄く、粒状濾材の充填量が十分に大きいので、高い濾過能力を発揮できる。

次に水は内筒１５の内径側流路２２、中間キャップ１６の開口３２を通過して、中空糸膜束５１に到達する。内径側流路２２からケーシング５０内部に流れ込む水は、このとき邪魔板３７に一度当たるため、水の勢いが緩和される。水は中空糸膜の外径側から内径側に流れ、水道水中の濁質や細菌が中空糸膜に捕捉される。中空糸膜を通過した浄水は、接続キャップ１８、出口キャップ１９を順に通過し、頭部７１の流路切換弁を経て、浄水として水栓から吐出される。使用者は美味しくて安全な浄水を得ることができる。

端部接着材は製造時（外筒の他端の開口部への塗液時）には流動性を有し、内筒閉塞部材および濾材閉塞補助部材ならびに外筒の境界において、しっかりと隙間を埋めることができ、後に硬化して流動性を失うので、粒状濾材の漏れを確実に防いでいる。それゆえ、装着時においても使用時においても粒状濾材の漏れを確実に防ぐことができる。

本発明の浄水器用カートリッジはコンパクトであるため水栓内蔵型の浄水器に特に好適に用いられる。ここで、上記の水栓内蔵型の浄水器は、浄水器用カートリッジを着脱可能な状態で搭載するものである。また、本発明の浄水器用カートリッジは水栓内蔵型の浄水器以外の浄水器にも用いることができ、水栓内蔵型の浄水器以外の浄水器も浄水器用カートリッジを着脱可能な状態で搭載するものである。

＜実施例１＞
外筒に、内径３０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍの、ポリオレフィン系熱融着繊維不織布を加熱成形したものを用い、内筒に、外径８ｍｍ、厚さ１ｍｍの、外筒と同様の不織布を用い、中空糸膜モジュールの中間キャップに外筒の一端を接着し、内筒の一端を嵌入させた。次に矯正キャップを外筒の他端の開口部に装着した。矯正キャップのリング状凹みから中間キャップまでの距離は７１ｍｍであり、粒状濾材を４６．６ｍＬ充填した。濾材閉塞リングを被せた後、溶融させたホットメルト接着材を外筒の他端の開口部に０．８ｍＬ流し込み、硬化させた。ホットメルト接着材には、東亞合成株式会社製のアロンメルトを使用した。

上記によって構成された浄水器用カートリッジから、浄水器用カートリッジの装着時においても通水時においても粒状濾材が漏れ出ることはなかった。日本工業規格ＪＩＳ Ｓ ３２０１：２０１０に基づき、濾過流量２Ｌ／分でクロロホルム濾過能力試験を行ったところ、除去率８０％に達したのが１２４０Ｌだった。

＜実施例２＞
外筒に、内径３０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍの、ポリオレフィン系熱融着繊維不織布を加熱成形したものを用い、内筒に、外径８ｍｍ、厚さ１ｍｍの、外筒と同様の不織布を用い、中空糸膜モジュールの中間キャップに外筒の一端を接着し、内筒の一端を嵌入させた。次に矯正キャップを外筒の他端の開口部に装着した。矯正キャップのリング状凹みから中間キャップまでの距離は７１ｍｍであり、粒状濾材を４６．６ｍＬ充填した。濾材閉塞リングを被せた後、主剤と硬化剤を混合した直後の２液硬化型ポリウレタン接着材を外筒の他端の開口部に０．８ｍＬ流し込み、硬化させた。２液硬化型ポリウレタン接着材には、三洋化成工業株式会社製のポリメディカを使用した。

上記によって構成された浄水器用カートリッジから、浄水器用カートリッジの装着時においても通水時においても粒状濾材が漏れ出ることはなかった。日本工業規格ＪＩＳ Ｓ ３２０１：２０１０に基づき、濾過流量２Ｌ／分でクロロホルム濾過能力試験を行ったところ、除去率８０％に達したのは１２４０Ｌだった。

＜実施例３＞
外筒として、外径３０．５ｍｍ、内径２８．５のＡＢＳ樹脂成形部品に、厚さ０．２ｍｍのポリオレフィン系不織布を巻き付けたものを使用し、内筒として、外径９ｍｍ、内径６ｍｍのＡＢＳ樹脂成形部品に、厚さ０．２ｍｍのポリオレフィン系不織布を巻き付けたものを使用した。成形部品はいずれも側面に開口を有している。中空糸膜モジュールの中間キャップに外筒の一端を接着し、内筒の一端を嵌入させた。次に矯正キャップを外筒の他端の開口部に装着した。矯正キャップのリング状凹みから中間キャップまでの距離は７１ｍｍであり、粒状濾材を３９．５ｍＬ充填した。濾材閉塞リングを被せた後、溶融させたホットメルト接着材を０．８ｍＬ流し込み、硬化させた。ホットメルト接着材には、東亞合成株式会社製のアロンメルトを使用した。

上記によって構成された浄水器用カートリッジから、浄水器用カートリッジの装着時においても通水時においても粒状濾材が漏れ出ることはなかった。日本工業規格ＪＩＳ Ｓ ３２０１：２０１０に基づき、濾過流量２Ｌ／分でクロロホルム濾過能力試験を行ったところ、除去率８０％に達したのは９７０Ｌだった。

＜比較例１＞
外筒に、内径３０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍの、ポリオレフィン系熱融着繊維不織布を加熱成形したものを用い、内筒に、外径８ｍｍ、厚さ１ｍｍの、外筒と同様の不織布を用い、中空糸膜モジュールの中間キャップに外筒の一端を接着し、内筒の一端を嵌入させた。内筒だけを閉塞する第１閉塞部材を装着し、粒状濾材を４７．１ｍＬ充填してから、第２閉塞部材を装着してから、外筒の他端部を第２閉塞部材の縁部で内方に折り曲げてアイロンで熱を加え、外筒の他端部が第２閉塞部材の上面に押し付けられ固定された形態とした。第１閉塞部材の上流側の面と、第２閉塞部材の下流側の面は１０ｍｍ離れていた。

上記によって構成された浄水器用カートリッジからは、装着時において、少量ではあるが粒状濾材が漏れ出た。日本工業規格ＪＩＳ Ｓ ３２０１：２０１０に基づき、濾過流量２Ｌ／分でクロロホルム濾過能力試験を行ったところ、除去率８０％に達したのが１００７Ｌだった。

本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。本出願は、２０１６年２月１９日出願の日本特許出願（特願２０１６−０２９８８２）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

本発明は、水栓内蔵型浄水器、蛇口直結型浄水器、据置型浄水器、ポット型浄水器、アンダーシンク型浄水器など浄水器全般に応用できるが、これらに限定されるものではない。

１ 浄水器用カートリッジ
１１ 端部接着材
１２ 濾材閉塞リング（濾材閉塞補助部材）
１３ 矯正キャップ（内筒閉塞部材）
１４ 外筒
１５ 内筒
１６ 中間キャップ（キャップ部材）
１７ 中空糸膜モジュール
１８ 接続キャップ
１９ 出口キャップ
２０ 環状空間
２１ 粒状濾材
２２ 内径側流路
３２ 開口
３３ 外リブ
３４ 内リブ
３５ 溝
３６ 柱部
３７ 邪魔板
３８ 溶着円筒部
４１ 閉塞円筒部
４２ 充填口
４３ リング状部
４４ 案内凸部
４５ リング状凹み
５０ ケーシング（中空糸膜ケース）
５１ 中空糸膜束
５２ 注型材（ポッティング材）
５３ 保護ネット
６２ 浄水出口
６３ Ｏリング
７１ 頭部

Claims (14)

1. 粒状濾材と、
   前記粒状濾材を内側から支え、前記粒状濾材を通さず水を通す内筒と、
   前記粒状濾材を外側から支え、前記粒状濾材を通さず水を通す外筒と、
   前記内筒の一端と前記外筒の一端を連結し、前記内筒の内側の内径側流路と連通する開口を有するキャップ部材と、
   前記内筒の他端を閉塞する内筒閉塞部材と、
   前記内筒閉塞部材および前記外筒を接着固定する端部接着材と、を有し、
   前記内筒閉塞部材、前記外筒および前記端部接着材が一体となり前記外筒の他端の開口面を閉塞するように配設された浄水器用カートリッジ。
2. 前記内筒閉塞部材が前記外筒の内周面と接し、かつ前記粒状濾材の充填口を有する、請求項１に記載の浄水器用カートリッジ。
3. 前記充填口を閉塞する濾材閉塞補助部材を有し、
   前記内筒閉塞部材、前記濾材閉塞補助部材、前記外筒および前記端部接着材が一体となり前記外筒の他端の開口面を閉塞するように配設された、請求項２に記載の浄水器用カートリッジ。
4. 前記濾材閉塞補助部材が発泡体である、請求項３に記載の浄水器用カートリッジ。
5. 前記端部接着材がホットメルト接着材である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の浄水器用カートリッジ。
6. 前記端部接着材がポリウレタン接着材である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の浄水器用カートリッジ。
7. 前記端部接着材がシリコーン接着材である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の浄水器用カートリッジ。
8. Ｕ字状に束ねた中空糸膜束と、
   前記中空糸膜束を収納し、その一端で中空糸膜を固定する中空糸膜ケースと、をさらに有し、
   前記中空糸膜ケースの他端と前記キャップ部材とが液密に連結された、請求項１〜７のいずれか１項に記載の浄水器用カートリッジ。
9. 前記内筒が不織布である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の浄水器用カートリッジ。
10. 前記外筒が不織布である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の浄水器用カートリッジ。
11. 前記外筒を構成する不織布の厚みが０．５〜１ｍｍである、請求項１０に記載の浄水器用カートリッジ。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の浄水器用カートリッジを備えた水栓内蔵型浄水器用カートリッジ。
13. 請求項１２に記載の水栓内蔵型浄水器用カートリッジが着脱可能に配設された水栓内蔵型浄水器。
14. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の浄水器用カートリッジが着脱可能に配設された浄水器。

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