TW201323048A - 淨水器用濾心 - Google Patents

Abstract

一種淨水器用濾心，即使在淨水器用濾心是為細長狀的情況下仍然能夠抑制流量下降，並抑制因過濾材數量減少而導致去除性能下降。淨水器用濾心在本體容器、隔壁、集水管、第一板材以及本體容器的內壁表面之間，流體可通過並在內部形成沒有過濾材的多個間隙。隔壁將流體分流成為內層流以及外層流。此外當集水管的最小內徑為d，內部空間的軸方向長度為L時，L/d的值是決定於10~200的大小。

Description

淨水器用濾心

本發明是有關於一種淨水器用濾心，且特別是有關於一種容納粒狀過濾材的淨水器用濾心。

容納粒狀過濾材的淨水器用濾心一直以來皆廣為人知(例如日本發明專利第4,299,522號公報)。

日本發明專利第4,299,522號公報的淨水器用濾心，具有配置於一端是開口的圓筒狀容器中央的集水管以及配置於集水管的容器開口側的中空纖維膜。而多個粒狀過濾材的集合體成為管狀配置於集水管的周圍。然後流入淨水器用濾心的原水通過粒狀過濾材流至集水管，再通過集水管流向中空纖維膜。接著通過中空纖維膜的水作為淨水處理向濾心的外部流出。

順便一提，作為這樣的淨水器用濾心，例如適合廚房內設置空間的形狀和大小，各式各樣形狀的濾心是必要的。然後在維持上述淨水器用濾心性能的同時，為了收納在相對細長的空間裡，一旦將淨水器用的濾心長度加長，流量將會下降，此外濾心一旦變細，過濾材的數量減少將使得去除性能下降，因此要形成相對細長的淨水器用濾心相當困難。

因此本發明的目的是用以解決上述問題點而提供一種淨水器用濾心，即使在此淨水器用濾心是細長的情況下仍 然能夠抑制流量下降，並抑制去除性能的下降。

本發明提出一種淨水器用濾心，包括本體容器、略為圓筒形狀的隔壁、第一板材、集水管以及第二板材。本體容器在軸線方向上具有固定長度。隔壁在內部容納粒狀過濾材，且在外周面具有多個開口部，並配置於本體容器內。第一板材以覆蓋隔壁多個開口部的方式配置，並讓流體通過但不讓過濾材通過。集水管和隔壁略為同心狀地配置於隔壁內，在外周面具有多個開口部。第二板材以覆蓋集水管多個開口部的方式配置，並讓流體通過但不讓過濾材通過。間隙形成於第一板材和本體容器的內壁表面之間，而此間隙為前述流體可通過並在內部沒有過濾材。隔壁具有讓流體在其端面側流入其內部的隔壁入口部。從隔壁入口部流入隔壁內部的流體被分流成內層流和外層流。內層流通過容納於隔壁的過濾材的內部空間以及第二板材，並流至集水管。外層流從隔壁的內部空間通過第一板材並流至間隙，再度回到隔壁的內部空間後，通過第二板材流至集水管。將集水管內部的軸方向長度設為L，且集水管的內徑設為d，則集水管L/d值的大小是決定於10~200。

如果是以此所構成的本發明，則將集水管內徑和集水管軸方向長度的關係定為L/d=10~200，藉由決定集水管的尺寸，便能夠將集水管內部的壓力損耗抑制在最小，並藉此減少濾心內壓力損耗的差。亦即L/d的值在未滿10的情況下，集水管會變寬，其結果便是可填充於濾心的隔壁內的過濾材數量將減少。另一方面，L/d的值在大於200 的情況下，相對於集水管內徑的集水管長度會變為極小，使得集水管的壓力損耗將變多。因此，藉由將L/d的值定為10~200的範圍，可減少濾心內壓力損耗的差，並藉此讓原水在濾心內充分擴散，便可均一地使用過濾材。

此外，在本發明之一實施例中，較佳的是過濾材為粒徑0.1~1mm的粒狀活性炭。更佳的是粒狀活性炭的粒徑為0.2~0.8mm。

藉此所構成的本發明，能夠抑制由於壓力損耗變大造成的流量減少，並且抑制過濾性能的下降。

此外，在本發明之一實施例中，較佳的是集水管容積為0.74~24cm³，更佳的是1.1~12 cm³。

藉此所構成的本發明，能夠在抑制過濾性能下降的同時，使淨水器用濾心小型化。

此外，在本發明之一實施例中，較佳的是集水管被內周壁圍住部分的截面積為4~80 mm²，更佳的是7~40 mm²。

藉此所構成的本發明，能夠抑制因集水管尺寸造成阻礙集水管內過濾水的流動，並且使淨水器用濾心變小。

此外，在本發明之一實施例中，較佳的是集水管具有圓形截面，並在軸線方向上具有均一厚度。

此外，在本發明之一實施例中，較佳的是集水管是用射出成型所形成，其內壁具有0.05~1度的脫模錐度。更佳的是脫模錐度為0.1~0.5度。

藉此所構成的本發明，藉由給予內壁一固定的脫模錐度，能夠使集水管易於成型，並且集水管的厚度能夠在軸 線方向上幾乎固定。藉此能夠防止集水管周圍過濾材層的厚度變成不均一，並更能使因過濾材造成的壓力損耗維持均一。

此外，在本發明之一實施例中，較佳的是集水管是以連結至少兩根管狀零件而形成。

藉此所構成的本發明，是將集水管連結至少兩根管狀零件而形成，因此在集水管兩端部的外徑差，能夠比將一根長條管體射出成型而形成的管體脫模錐度造成之外徑差還要減少。藉此即使是配合加長本體容器的軸方向長度，使集水管長度有必要加長的情況下，仍能夠使在集水管兩端部的外徑差減少並使粒狀過濾材維持一樣的厚度。

如上所述，藉由本發明，即使在淨水器用濾心的長度加長的情況下，仍能夠藉由讓原水在淨水器用濾心內充分擴散，而均勻地使用粒狀過濾材。

以下參照圖示，說明關於依據本發明的實施例之淨水器用濾心。圖1繪示依據本發明的淨水器用濾心的斜視圖。

首先，如圖1所示，淨水器濾心1是做為構成淨水系統的濾心而使用，淨水系統連結多個濾心來使用，此多個濾心包括具有預過濾器的濾心3，以及具有中空纖維膜的濾心5。這樣的淨水器濾心1透過頭部7以及管線9、管線11和鄰接的濾心3、濾心5連接，將從與一般水龍頭連結的自來水管中分流而來的原水在各濾心3、1、5依順序過濾的同時，流至下游側，最終將水通過安裝在例如是廚房 水槽側的專用水龍頭，以便供給至使用者。

圖2繪示在圖1的II-II剖面的剖面圖。如圖2所示，淨水器濾心1具有在軸線方向上具有固定長度之細長的本體容器13。此淨水器濾心1的本體容器13是藉由具有圓形剖面的容器所形成，其內部容納了粒徑為0.1~1mm的粒狀活性碳組成的多個過濾材，以及濾心的其他構成要素。本體容器13具有開放端13a和封閉端13b。在開放端13a側，設有入水管15以及出水管17，其中入水管15是往應該過濾的原水的本體容器13的流入口，出水管17是為了讓過濾水從容器13外部流出。入水管15和出水管17連結著頭部7，頭部7則是為了將依據本實施例的淨水器濾心1和鄰接的濾心3、濾心5進行連結。

此外，淨水器濾心1防止在本體容器13內部粒狀過濾材在本體容器軸線方向的移動，並且具有穿孔板19、呈略圓筒形狀的細長隔壁(spacer)21以及細長集水管23。穿孔板19是構成為讓水通過但不讓粒狀過濾材通過的構件。呈略圓筒形狀的細長隔壁21是在內部容納粒狀過濾材。細長集水管23是將通過隔壁21內粒狀過濾材的水集中並向下游輸送。然後，隔壁21以及集水管23是和圓形剖面的本體容器幾乎呈同心狀配置，並藉由本體容器13、隔壁21以及集水管23，在本體容器13內部形成三層的圓筒構造。

圖3繪示將圖2的區域III擴大的擴大剖面圖，主要是說明為了連結依據本實施例的淨水器濾心1至頭部7的 構造的圖示。如圖3所示，頭部7是連結著入水側的管線9和出水側的管線11，其中入水側的管線9是連結至在上游側的濾心3，出水側的管線11是連結至在下游側的濾心5。然後約在頭部7中央的入口部25連結著入水側的管線9，此入口部25內設有彈簧式的逆止閥27。此逆止閥27，在淨水器用濾心1未嵌入頭部7時，藉由彈簧29向下施加勢能，以便不讓來自入水側的管線9的原水通過，但當讓淨水器濾心1一邊旋轉一邊向著頭部7按壓時，便會抵抗彈簧29的勢能並向上方移動，以連通入水側管線9以及淨水器濾心1的入水管15。此外，在頭部7的入口部25的逆止閥27的外周側形成出口部31，該出口部31是由入口部25的周圍環狀空間所形成，此出口部31和出水側的管線11連通著。

圖4繪示圖3的區域IV的擴大圖剖面圖。此外，圖5繪示圖4的V-V剖面的剖面圖，並且是在和圖4垂直方向的剖面圖。如圖4以及圖5所示，在本體容器13開放端側的頸部周圍，配置了嵌入環狀溝槽的O型環33、35，在將淨水器濾心1嵌入頭部7的時候，在淨水器用濾心1和頭部7之間作流體密封。入口管15設在頸部的中心。然後將淨水器濾心1嵌入頭部7後，入口管15的上端會接觸逆止閥27以便讓逆止閥27向上方移動。此外，在入口管15和頸部的內壁之間，設有環狀空間，前述環狀空間是為了通過從集水管23開放端側的集水部37流過來的過濾水。然後在依據本實施例的淨水器濾心1，以頸部和入口管15 形成雙重的管狀構造，頸部實質上是作為為了讓來自集水管的流體流出至本體容器外部的出水管17而運作。像這樣流入入口管15的原水，如箭頭A所示，通過入口管15內流至入口管15的最下部。然後原水到達入口管15的最下部後，沿著在最下部的底板39流至入口管15的徑向方向(在圖5的左右方向)並朝向在隔壁21上方的環狀空間，從那邊流向隔壁21。另一方面從集水管23流過來的過濾水，如箭頭B所示，通過在集水管23開放端側的集水部37，並通過入口管15和入口管15外周的凸緣41之間，進一步流至通過入口管15和頸部內壁之間的頭部7。

圖6繪示隔壁21的正視圖。如圖6所示，隔壁21在向著本體容器13的安裝方向略有一窄小的錐度。然後在隔壁21的兩端，各自具有環部21a和環部21b，其形成有為了安裝O型環的溝槽；板材保持部21c，對此環部21a和環部21b一體地形成並形成複數開口板材；以及板材21d，其以覆蓋板材保持部21c的開口的方式，黏著或融著於板材保持部21c，可讓水通過但不讓粒狀過濾材通過板材。

板材保持部21c的外徑，和環部21a、21b相比較小，並且在將隔壁21安裝至本體容器13時，板材保持部21c的外周和本體容器13的內壁面之間，在環部21a側形成寬度L₁的間隙，另一方面則在環部21b側形成寬度L₂的間隙。此外，間隙的寬度L₁、L₂可以是相同的，或著也可以根據所需設為不同的值。此外，這裡的間隙寬度L₁、L₂是從本體容器13的內壁面到板材保持部21c外周的距離。

隔壁21在安裝至本體容器13時，在環部21a、21b的端部形成的凸緣部21e，會和設於本體容器13的封閉端13b的台座43鄰接而定位。隔壁21安裝於本體容器13後，環部21a、21b會內接本體容器13的內壁表面，藉由安裝在溝內的O型環來密封環部21a、21b和內壁表面之間。然後此隔壁21的環部21a側的端部向著垂直於隔壁21的軸線方向而開口，藉由此開口形成讓原水流入的隔壁入口部25。

在淨水器濾心1的製造工程，在將本體容器13的開放端13a向上，插入集水管23、隔壁21的狀態下，從本體容器13的開放端13a側投入並填充粒狀的過濾材，並插入穿孔板19。本體容器13的形狀並無限定，例如製作成多角柱狀和圓錐台狀等形狀都有可能，但較佳的是製作為圓筒形狀，因為耐壓性以及成型性皆會提升，並從隔壁21到集水管23的距離可取相等。

圖7繪示集水管的斜視圖，圖8則繪示沿著集水管縱向方向的剖面圖。如圖7所示，集水管23連結了第一管狀零件23a以及第二管狀零件23b的端部，以形成一條相對較長的管子，其中配置在本體容器13時，第一管狀零件23a是放置在開放端13a側，第二管狀零件23b的端部則是放置在封閉端13b側。集水管23的軸方向長度和具有固定長度的本體容器13的內部空間軸方向長度大略相同，或著稍短。第一管狀零件23a的第一端部23c比集水管23更嵌入設於開放端13a側的集水部37的凹部中，並且第二 端部23d連結了第一端部23e，而第一端部23e是設在第二管狀零件23b的本體容器13的開放端13a側。此外第二管狀零件23b的第二端部23f嵌入設在本體容器13的封閉端13b的台座43(參照圖2)中，藉由台座43將第二管狀零件23b的第二端部23f從本體容器13推出濾心。

將第一管狀零件23a以及第二管狀零件23b連結而形成的集水管23，和隔壁21略為同心狀地配置在隔壁21內。然後在第一管狀零件23a以及第二管狀零件23b的外周面形成了連接到管體內部通路的多個開口部23g。此開口部23g，從第一管狀零件23a以及第二管狀零件23b的內側覆蓋著讓流體通過但不讓濾材通過的板材23h。集水管23在不考慮開口部23g的存在時，由具有幾乎均一厚度的圓形管所形成。然後將集水管23的內徑設為d，內部空間的軸方向長度設為L的情況下，集水管23的L/d值會是10~200，較佳的是尺寸定在14~170。此時較佳的是內徑d為2.5~10mm，更佳的是3~7mm。若內徑d未滿3mm則壓力損耗會升高，流量將會下降。另一方面若內徑d超過7mm則集水管變厚，收納活性炭的的空間將會變小，故活性炭層的厚度減少，活性炭的去除性能將下降。此外，較佳的是集水管長度L在100~500mm。若長度L未滿100mm，因為活性炭量增加，會發生需要增加濾心厚度。另一方面若超過500mm，濾心在水槽下方等的收納將會變困難，此外，在集水管內周壁所包圍部份的剖面積，較佳的是在8~40mm²，而集水管23的容積，較佳的是在0.08~60cm³。

第一管狀零件23a以及第二管狀零件23b，各自以射出成型而形成，向著本體容器13的安裝方向略有一窄小的錐度。此錐度是作為成形品並為了將第一管狀零件23a以及第二管狀零件23b脫模的所謂必要的脫模錐度。此脫模錐度較佳的是0.1~0.5°度，藉此能夠兼具脫模的容易性和集水管23的厚度均一性。

此外，特別如圖8所示，在第一管狀零件23a的第二端部23d形成兩個孔23i，另一方面在第二管狀零件23b的第一端部23e形成對應孔23i的兩個突起23j。

兩個孔23i各自從第一管狀零件23a的第二端部23d的端面向第一管狀零件23a的軸線方向延伸。此外，兩個突起23j則從第二管狀零件23b的第一端部23e的端面向第二管狀零件23b的軸線方向延伸。然後連結第一管狀零件23a和第二管狀零件23b時，突起23j會嵌入孔23i中。藉此第一管狀零件23a以及第二管狀零件23b能夠防止在本體容器13的徑向方向上的相對偏移。

此外，在本實施例中，孔23i以及突起物23j各自設有兩個，但孔23i以及突起物23j的數量也可以是好幾個。此外，在本實施例中，使用了孔23i以及突起物23j作為連結第一管狀零件23a以及第二管狀零件23b的手段，但作為連結第一管狀零件23a以及第二管狀零件23b的方法，只要是能防止在兩者的本體容器13的徑向方向偏移的構造，任何種類的構造皆可使用。

圖9繪示第一管狀零件23a和第二管狀零件23b的連 接部之變形例的斜視圖。在變形例中，將凹部設於其中一零件的端部，將和此互補的凸部設於另一的零件的端部，並藉由將這些凹部與凸部嵌合，以連接第一管狀零件23a和第二管狀零件23b。

接著，參照圖9說明關於在上述本實施例的淨水器濾心1中的水流動方向。圖9是淨水器濾心1的剖面圖。

若原水通過頭部7流入淨水器濾心1，原水依照箭頭C所示，通過入水管15以及穿孔板19後，便到達填充著粒狀過濾材的隔壁21的內部。

之後，到達隔壁21內部的原水，藉由因粒狀過濾材的粒徑以及隔壁21開口部的開口面積造成的壓力抵抗，被分流為內層流D和外層流E。內層流D是通過覆蓋在隔壁21的過濾材所容納的內部空間以及集水管23的開口部23g的板材23h，並流至集水管23內；外層流E則是從隔壁21的內部空間通過隔壁21的板材21d，流至隔壁21和本體容器13的間隙，再度回到隔壁21的內部空間後，通過集水管23的板材23h並流至集水管23。被分流的內層流D和外層流E，通過設在本體容器13的同心中央部的集水管23到達集水部37，之後通過出水管17流至頭部7。如此一來流至集水管23的過濾水，並未通過其他過濾材，便直接流出淨水器濾心1的外部。

像這樣藉由在隔壁21的入口附近將原水分流成內層流D和外層流E，能夠讓原水在隔壁21內充分擴散，並藉此能夠均勻地使用粒狀的過濾材。分流成內層流D和外 層流E的效果，並不限制在本體容器13的配置方向，無論在垂直、水平以及傾斜方向的任一情況下都有效果。還有在垂直方向的情況下，原水在由入水部供給時，原水的流動方向不論垂直上方向或垂直下方向都有效果。

此外，藉由連結各別成型的第一管狀零件23a和第二管狀零件23b以形成集水管23，集水管23的開放端13a側的端部(亦即第一管狀零件23a的第一端部c)和集水管23的封閉端13b側的端部(亦即和第二管狀零件23b的第二端部f)的外徑差，能夠比將集水管23一體成型的情況還要更為減少。藉此，集水管23的外面和本體容器13的內壁之間的距離，能夠在本體容器13的縱向方向上大略維持固定，因此即使在將淨水器濾心1的全長加長的情況下，在集水管23和本體容器13的內壁之間填充的粒狀過濾材厚度仍能夠維持固定。

列舉出作為能夠將原水在隔壁21入口部分為內層流D和外層流E的其中一個理由，是藉由粒狀過濾材的粒徑。粒狀過濾材的粒徑可在#20~#200的網格範圍，較佳的是#30~#180的網格範圍，更佳的是#40~#150的網格範圍。

為了做出設在隔壁和本體容器之間的間隙，而使用於本發明的淨水器濾心的板材，可舉例為網格、黏著或融著的纖維狀板材、不織布、毛氈等，其中較期望的是包括網格、黏著或融著的纖維狀板材、不織布。

作為用於本發明淨水器的粒狀過濾材，則可舉例為粉末狀活性炭、粒狀活性炭、分子吸附樹脂、沸石、分子篩、 螯合樹脂、離子交換樹脂、亞硫酸鈣、珊瑚砂、麥飯石、醫王石、電氣石等，並包括用裡面一種或兩種以上的使用方法。其中較期望的是使用粉末狀活性炭、粒狀活性炭、分子吸附樹脂、沸石、分子篩、螯合樹脂、離子交換樹脂、亞硫酸鈣之中的一種或兩種以上，更為期望的情況是使用粉末狀活性炭、粒狀活性炭。

構成本發明淨水器的本體容器，在考慮成本、成形加工性後，較佳的是以ABS樹脂、AS樹脂、PP樹脂、PE樹脂、聚碳酸脂樹脂等的塑膠進行構成。厚度方面，考慮耐壓性較佳的是3mm以上。

此外，在上述的實施例中，為了提升集水構件23的成型性，將集水構件23在軸方向的中間部分進行分割，但也可以如圖11所示，將集水構件23在徑向方向分割的兩個構件加以組合而形成。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1、3、5‧‧‧濾心

7‧‧‧頭部

9、11‧‧‧管線

13‧‧‧本體容器

13a‧‧‧開放端

13b‧‧‧封閉端

15‧‧‧入水管

17‧‧‧出水管

19‧‧‧穿孔板

21‧‧‧隔壁

21a、21b‧‧‧環部

21c‧‧‧板材保持部

21e‧‧‧凸緣部

23‧‧‧集水管

23a、23b‧‧‧管狀零件

23c、23e‧‧‧第一端部

23f‧‧‧第二端部

23g‧‧‧開口部

21d、23h‧‧‧板材

25‧‧‧入口部

27‧‧‧逆止閥

29‧‧‧彈簧

31‧‧‧出口部

33、35‧‧‧O型環

37‧‧‧集水部

39‧‧‧地面

41‧‧‧凸緣

43‧‧‧台座

A、B、C、D、E‧‧‧箭頭

L₁、L₂‧‧‧寬度

圖1繪示與本發明之一實施例有關的淨水器用濾心的斜視圖。

圖2繪示在圖1的II-II剖面的剖面圖。

圖3繪示將圖2的區域III擴大的擴大剖面圖。

圖4繪示圖3的區域IV的擴大圖剖面圖。

圖5繪示圖4的V-V剖面的剖面圖。

圖6繪示依據本發明之一實施例的隔壁正視圖。

圖7繪示依據本發明之一實施例的集水管斜視圖。

圖8繪示依據本發明之一實施例，沿著集水管縱向方向的剖面圖。

圖9繪示集水管連接部的一變形例的斜視圖。

圖10繪示依據本發明之一實施例的淨水器用濾心剖面圖。

圖11繪示集水管的一變形例的斜視圖。

1、3、5‧‧‧濾心

7‧‧‧頭部

9、11‧‧‧管線

Claims (7)

1. 一種淨水器用濾心，包括：一本體容器，在軸線方向具有固定長度；一略為圓筒形狀的隔壁，在內部容納粒狀過濾材，在外周面具有多個開口部，並且配置於前述本體容器內；一第一板材，以覆蓋前述隔壁的前述多個開口部的方式配置，讓一流體通過但不讓前述過濾材通過；一集水管，和前述隔壁略為同心狀並配置於前述隔壁內，在外周表面具有多個開口部；以及一第二板材，以覆蓋前述集水管的前述多個開口部的方式配置，讓前述流體通過但不讓前述過濾材通過，其中在前述第一板材和前述本體容器的內壁表面之間形成一間隙，前述間隙為前述流體可通過並在內部沒有前述過濾材，前述隔壁具有一隔壁入口部，讓前述流體在其端面側流入其內部，從前述隔壁的入口部流入前述隔壁的內部的前述流體被分流成一內層流以及一外層流，前述內層流通過容納前述隔壁的前述過濾材的一內部空間以及前述第二板材，並流至前述集水管內，前述外層流從前述隔壁的前述內部空間通過前述第一板材並流至前述間隙，再度回到前述隔壁的前述內部空間後，通過前述第二板材並流至前述集水管，將前述集水管內部的軸方向長度設為L，前述集水管的內徑設為d，則前述集水管的尺寸被決定為L/d的值是 10~200。
2. 如申請專利範圍第1項所述之淨水器用濾心，其中前述過濾材是粒徑0.1~1mm的粒狀活性炭。
3. 如申請專利範圍第1項所述之淨水器用濾心，其中前述集水管的容積是0.74~24cm³。
4. 如申請專利範圍第1項所述之淨水器用濾心，其中前述集水管被內周壁圍住部分的截面積是4~80 mm²。
5. 如申請專利範圍第1項所述之淨水器用濾心，其中前述集水管具有圓形截面，並在軸線方向上具有均一厚度。
6. 如申請專利範圍第1項所述之淨水器用濾心，其中前述集水管是用射出成型所形成，其內壁具有0.05~1度的脫模錐度。
7. 如申請專利範圍第1項所述之淨水器用濾心，其中前述集水管是以連結至少兩根管狀零件而形成。