TW201634101A

TW201634101A - 淨水匣及淨水器

Info

Publication number: TW201634101A
Application number: TW105102283A
Authority: TW
Inventors: Takahisa Ishikawa; Hirohito Nakajima; Takeyuki Yamamoto; Kazuhiro Sato; Masanari Toyama; Hajime Ota; Naoya Tamura; Naoyuki Itou
Original assignee: Lixil Corp
Priority date: 2015-01-30
Filing date: 2016-01-26
Publication date: 2016-10-01
Also published as: WO2016121590A1; JP2016140788A; JP6147283B2

Abstract

本發明提供一種即便具備配置於活性炭成形體表面上之不織布，亦不易產生阻塞且耐久性高之淨水匣。淨水匣具備圓筒狀之活性炭成形體、與配置於上述活性炭成形體之外周面上之不織布，上述不織布其換氣剖面積為15cm2且換氣流量為10L/分時之壓力損失為10mmH2O以下，上述活性炭成形體之細孔眾數直徑為15~30μm，上述活性炭成形體之外周面之表面粗度之由JIS B0601界定之算術平均高度Pa為15~100μm。

Description

淨水匣及淨水器

本發明係關於一種淨水匣及具備該淨水匣之淨水器。

一直以來，使用由淨水器淨化後之自來水作為飲用水或烹飪用水。一般而言，於淨水器組裝有淨水匣。淨水器藉由構成淨水匣之活性炭成形體過濾自來水，可除去自來水中造成異臭之原因之氯等、或包含氯仿之三鹵甲烷等有機物。此種可除去氯或有機物之類型之活性炭成形體，為了不造成阻塞，只要將構成活性炭成形體之活性炭彼此間形成之間隙(細孔)設計的較大即可。另一方面，自來水中之粒子狀物質(以下有僅稱為粒子之情況)，於活性炭成形體之細孔較大之情況下，將因容易通過細孔而難以被除去。因此，有藉由控制活性炭成形體之細孔之大小，賦予淨水匣不僅能除去上述氯或有機物還能除去粒子之性能之技術。

關於此種淨水匣，有為了保護活性炭成形體之表面，而於活性炭成形體之表面上配置不織布之情況(例如參照專利文獻1)。一般而言，於不織布形成有水可通過之細孔。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2000-342918號公報

圖6係顯示習知淨水匣1P之剖面之圖。如圖6所示，習知淨水匣1P具備活性炭成形體3P、與配置於活性炭成形體3P之表面上之不織布4P。於不織布4P形成有水可通過之細孔40P，活性炭成形體3P之表面被平滑化且緊貼於不織布4P。

自來水通過細孔40P後，藉由活性炭成形體3P過濾。此時，由於活性炭成形體3P之表面無間隙地緊貼於不織布4P，自來水中之粒子10P只能朝水之流動方向移動，使活性炭成形體3P之過濾面積變小。其結果，粒子10P堆積於細孔40P之周邊，如圖6所示造成阻塞。因此，具備配置於活性炭成形體表面上之不織布之淨水匣，有容易產生阻塞，耐久性低之傾向。

本發明係鑑於上述課題而完成，其目的在於提供一種即便具備配置於活性炭成形體表面上之不織布，亦不易產生阻塞且耐久性高之淨水匣。

本發明係關於一種淨水匣，其具備圓筒狀之活性炭成形體、與配置於上述活性炭成形體之外周面上之不織布，上述不織布其換氣剖面積為15cm²且換氣流量為10L/分時之壓力損失為10mmH₂O以下，上述活性炭成形體之細孔眾數(mode)直徑為15~30μm，上述活性炭成形體之外周面之表面粗度之由JIS B0601界定之算術平均高度Pa為15~100μm。

又，本發明係關於一種具備上述淨水匣之淨水器。

根據本發明，可提供一種即便具備配置於活性炭成形體表面上之不織布，亦不易產生阻塞且耐久性高之淨水匣。

1‧‧‧淨水匣

3‧‧‧活性炭成形體

4‧‧‧不織布

圖1係本發明實施形態之淨水匣之前視圖。

圖2係上述實施形態之淨水匣之剖面圖。

圖3係顯示上述實施形態之活性炭成形體之製造方法中之吸引成形步驟之圖。

圖4係顯示上述實施形態之活性炭成形體之製造方法中之表面拋光步驟之圖。

圖5係示意顯示上述實施形態之淨水匣之剖面之圖。

圖6係示意顯示習知淨水匣之剖面之圖。

以下對本發明一實施形態進行詳細說明。圖1係本實施形態之淨水匣1之前視圖。圖2係本實施形態之淨水匣1之剖面圖。淨水匣1為圓筒狀。淨水匣1具備中芯2、活性炭成形體3、不織布4、與密封蓋5、 6。

中芯2為圓筒狀，配置於淨水匣1之最內側。於中芯2形成有允許水自外側向內側通過之細孔而於內部形成流路20。中芯2雖可使用任意材料，但被要求在使用者實際使用淨水匣1時不變形。作為滿足此種要求之中芯2之材料可列舉多孔陶瓷、多孔金屬過濾器、硬質不織布等。

活性炭成形體3為圓筒狀，配置於中芯2之外周面上。活性炭成形體3包含粒子狀活性炭。活性炭成形體3亦可進一步包含原纖纖維或離子交換性材料。構成活性炭成形體之材料不限定於粒子狀或纖維狀，亦可以混合有粒子狀材料與纖維狀材料。於活性炭成形體3形成有允許水自外側向內側通過之細孔。活性炭成形體3之細孔眾數直徑為15~30μm。於活性炭成形體3之細孔眾數直徑未滿15μm之情況下，粒子容易阻塞於細孔而令淨水匣1之耐久性降低。另一方面，於活性炭成形體3之細孔眾數直徑超過30μm之情況下，將因自來水中之粒子通過細孔而令淨水匣1之淨化效率降低。此處之形成於活性炭成形體3之「細孔」，係指形成於活性炭等材料之粒子間之間隙，不是指存在於活性炭等材料之粒子內之奈米級細孔。

活性炭成形體3之細孔眾數直徑可藉由適當改變作為活性炭成形體3原料之粒子狀活性炭之粒徑來進行調整。更具體而言，活性炭成形體3之細孔眾數直徑可藉由變更具有不同粒徑之複數種種類之粒子狀活性炭之質量比進行調整。具體而言，於提高粒徑小之粒子狀活性炭之比率之情況下，活性炭成形體3之細孔眾數直徑變小，於提高粒徑大之粒子狀活性炭之比率之情況下，活性炭成形體3之細孔眾數直徑變大。

活性炭成形體之細孔眾數直徑可藉由依據水銀壓入法測量細孔分布而求得。具體而言，使用Quantachrome公司製之「Poremaster 33P」，於測量壓力為8.6kPa-200MPa之條件下測量活性炭成形體之細孔直徑分布，藉此可求得活性炭成形體之細孔眾數直徑。

活性炭成形體3之外周面之表面粗度之由JIS B0601界定之算術平均高度Pa為15~100μm。於活性炭成形體3之外周面之算術平均高度Pa未滿15μm之情況下，會因粒子容易阻塞而令淨水匣1之耐久性降低。另一方面，於活性炭成形體3之外周面之算術平均高度Pa超過100μm之情況下，活性炭成形體3之外徑之偏差增大，會使淨水匣1之製造變得困難。

活性炭成形體3之外周面之由JIS B0601界定之算術平均高度Pa，可使用顯微鏡測量。具體而言，此算術平均高度Pa可使用股份有限公司KEYENCE製之雷射顯微鏡VK-9700進行測量。測量係於例如分別將倍率設為20倍、評估長度設為700μm後進行，並依需求進行以相位補償濾波器(高斯濾波器)進行之濾波處理。

不織布4配置於活性炭成形體3之外周面上。不織布4係由JIS L0222界定之不織布，作為原料之纖維之種類無特別限制。

不織布4之換氣剖面積為15cm²且換氣流量為10L/分時之壓力損失為10mmH₂O以下。此壓力損失之大小係不織布之換氣阻力之指標。亦即，不織布4於壓力損失大之情況下換氣阻力亦大，於壓力損失小之情況下換氣阻力亦小。不織布4之換氣剖面積為15cm²且換氣流量為10L/分時之壓力損失超過10mmH₂O時，粒子容易阻塞於不織布4進而使淨水匣1之耐久性降低。

不織布之換氣剖面積為15cm²且換氣流量為10L/分時之壓力損失，能以不織布保持具(例如，Advantech股份有限公司製之過濾器支架PP-47)保持不織布4，並藉由壓力計測量換氣剖面積及換氣流量分別為15cm²及10L/分之條件下之不織布4之前後壓力差而求得。

藉由以密封蓋5覆蓋活性炭成形體3之一端側，堵住流路20之一側。密封蓋6覆蓋活性炭成形體3之另一端側。於密封蓋6形成有用以排出流通於流路20之水之排出口60。

接下來，對淨水匣1之製造方法進行說明。本實施形態之淨水匣1之製造方法具備混合步驟、吸引成形步驟、乾燥步驟、表面拋光步驟、不織布捲繞步驟、與密封步驟。

於混合步驟中，藉由混合作為活性炭成形體3原料之粒子狀活性炭及水(依需求一併混合原纖纖維或離子交換性材料)，得到活性炭漿料。於吸引成形步驟中，成形出活性炭成形體3。圖3係顯示本實施形態之淨水匣1之製造方法中之吸引成形步驟之圖。

於吸引成形步驟中，首先將中芯2之流路20之一端側透過軟管71連接於吸引泵72。此時，先將中芯2之流路20之另一端側密封。將連接於吸引泵72之中芯2浸入積存於容器73之活性炭漿料74中，使由真空泵等構成之吸引泵72作動。活性炭漿料74中之水流通中芯2，粒子狀活性炭(及原纖纖維)之混合物殘留於中芯2表面而逐漸堆積，藉此形成活性炭成形體3(參照圖2)。此外，被吸引至吸引泵72之活性炭漿料74中之水，透過排水通路75排出。藉由吸引泵72之作動，形成活性炭成形體3至既定厚度為止後，自活性炭漿料74拉起中芯2。

於乾燥步驟中，使吸引成形步驟中成形之活性炭成形體3 乾燥。藉由於乾燥步驟中使活性炭成形體3乾燥，可使中芯2與活性炭成形體3一體化。

於表面拋光步驟中，對活性炭成形體3之外周面進行拋光。具體而言，以使活性炭成形體3之外周面之表面粗度之由JIS B0601界定之算術平均高度Pa成為15~100μm之方式對活性炭成形體3之外周面進行拋光。此外，一直以來，為了使不織布容易披覆於活性炭成形體，且容易嵌入端部蓋體，過度地平滑化活性炭成形體之表面。其結果，習知淨水匣有容易產生阻塞之傾向。與其相比，於本實施形態中適度地粗化活性炭成形體3之外周面之表面。

於表面拋光步驟中，對活性炭成形體3之外周面進行拋光之方法雖無特別限制，但可適用例如圖4所示之方法。於圖4所示方法中，以支架81夾住活性炭成形體3，一邊使其以中芯2之流路20為中心旋轉，一邊使圓柱狀之磨石82接觸活性炭成形體3之外周面並同時旋轉。此外，一邊使磨石82旋轉，一邊使活性炭成形體3移動於軸方向。藉此，可無遺漏地均一地對活性炭成形體3之外周面進行拋光。可藉由適當設定磨石82之粒子大小或活性炭成形體3及磨石82之旋轉數，調整活性炭成形體3之外周面之由JIS B0601界定之算術平均高度Pa。

於不織布捲繞步驟中，將不織布4捲繞至於表面拋光步驟中經拋光後之活性炭成形體3之外周面。不織布之捲繞，例如可藉由將較外周面經拋光後之活性炭成形體3之外周具有更大長度之不織布片捲繞於活性炭成形體外周後，接合不織布片兩端之重疊部分之方式進行。此外，若不織布之材質為熱熔融原料，則可藉由熨斗等加熱手段或超音波，熱熔接不織布片兩端之重疊部分，使淨水匣1之製造更為簡便。此時，若使不織布之熱熔接部分之面積為活性炭成形體外周面之面積之10分之1以下，則對淨水匣之過濾性能幾乎不會產生影響。於密封步驟中，分別於捲繞了不織布4之活性炭成形體3之一端側裝上密封蓋5，於另一端側裝上密封蓋6。

如上所述製造之淨水匣1，由於水通過不織布4，自圓筒狀之活性炭成形體3之外周面側通過流路20，因此可淨化水。而且淨化後之水自排出口60排出。

接著，對本實施形態之淨水匣1之效果進行說明。於上述實施形態中，於在活性炭成形體3之外周面上配置有不織布4之淨水匣1中，使活性炭成形體3之外周面之表面粗度之由JIS B0601界定之算術平均高度Pa為15~100μm。其中，圖5係示意顯示淨水匣1之剖面之圖。如圖5所示，於不織布4形成有水可通過之細孔40。活性炭成形體3之表面與習知相比未被平滑化，而被調整為適度之表面粗度(算術平均高度Pa為15~100μm)，因此，活性炭成形體3與不織布4未完全緊貼，形成若干間隙。藉此，由於活性炭成形體3與不織布4之間形成有間隙，自來水中之粒子10不僅往水之流動方向移動，於通過細孔40後亦往不織布4之面方向移動而擴散。如此一來，由於淨水匣1可擴大活性炭成形體3之過濾面積，因此粒子10不會堆積於細孔40周邊而可充分地擴散，從而可抑制阻塞之產生。

此外，本發明不限於上述實施形態，於可達成本發明之目的之範圍內進行之變形、改良亦包含於本發明中。例如，亦可使活性炭成形體之細孔眾數直徑自成形體外周面側至內側逐漸變化。又，亦可以組合細孔眾數直徑不同之2種以上之圓筒成形體而構成活性炭成形體。於組合2 種以上之圓筒成形體之情況，只要使其中一活性炭成形體之內徑較配置於其內側之活性炭成形體之外形更大，並以使其等成為同心圓之方式嵌合而成為多重圓筒即可。

[實施例]

雖藉由以下實施例具體地說明本實施形態之淨水匣，但本發明並不限定於此。此外，若無特別限定，則所述單位皆為質量基準。

[實施例1]

淨水匣係藉由於上述實施形態中說明之方法製造(參照圖3及圖4)。首先，於水中以既定質量比混合粒徑不同之2種類之粒子狀活性炭(KURARAY CHEMICAL股份有限公司製之「PGW100MD」及「PGW20MD」)、多晶鈦矽酸鹽(titanosilicate)(BASF公司製之「ATS」)、及原纖纖維(日本Exlan工業股份有限公司製之「Bi-PUL」)，藉此得到活性炭漿料74。將活性炭漿料74投入至容器73。於此活性炭漿料74中，投入透過軟管71連接於吸引泵72之中芯2，啟動吸引泵72開始吸引活性炭漿料74。其結果，得到濕潤活性炭成形體。而後，將得到之濕潤活性炭成形體放入設定為120℃之乾燥機使其充分乾燥，以得到圓筒形狀之活性炭成形體。此外，中芯2係藉由以SiO₂作為主成分之多孔陶瓷製作而成。

所得之活性炭成形體之細孔眾數直徑為15μm。活性炭成形體之細孔眾數直徑係使用Quantachrome公司製之「Poremaster 33P」，藉由依據水銀壓入法測量細孔直徑分布而求得(測量壓力：8.6kPa-200MPa)。

對乾燥後之活性炭成形體使用磨石，以使外周面之表面粗度之由JIS B0601界定之算術平均高度Pa成為15μm之方式對其表面進行拋光 (參照圖4)。算術平均高度Pa係使用股份有限公司KEYENCE製之雷射顯微鏡VK-9700，以倍率20倍、評估長度700μm之條件進行測量。又，於求取算術平均高度Pa時，依需求進行以相位補償濾波器(高斯濾波器)進行之濾波處理。

表面經拋光後之活性炭成形體之大小，為外徑為直徑25±0.5mm、內徑為直徑8mm、且長度為90mm。

接著，於活性炭成形體之外周面捲繞具有透水性之不織布。此外，此不織布之換氣剖面積為15cm²且換氣流量為10L/分時之壓力損失(換氣阻力)為10mmH₂O。此壓力損失係使用Advantech股份有限公司製之過濾器支架PP-47進行測量。再者，於圓筒形狀之活性炭成形體之一端側及另一端側裝上密封蓋，藉由於另一端側裝上中心部分已開口之圓形狀密封蓋，而得到淨水匣。

[實施例2~11及比較例1~5]

於製作活性炭成形體時，調整活性炭漿料之成分即粒子狀活性炭等之混合比例，使活性炭成形體之細孔眾數直徑為表1所示值。又，活性炭成形體之外周面之表面粗度(由JIS B0601界定之算數平均高度Pa)及不織布之換氣阻力(換氣剖面積為15cm²且換氣流量為10L/分時之壓力損失)亦調整為表1所示值。除此之外之步驟、條件等，以與實施例1相同之方法得到各個淨水匣。此外，比較例2之活性炭成形體之外徑之偏差較大，無法順利捲繞不織布。

對所得之實施例及比較例中之各個淨水匣提供以下評估。

<阻塞使用壽命>

將實施例及比較例之各個淨水匣安裝至LIXIL股份有限公司製之淨水器內置供水開關「JF-AB461SYX(JW)」，基於JIS S3201評估阻塞使用壽命。具體而言，將由JIS S3201界定之以高嶺土作為混濁成分(粒子狀物質)之濁度2度之水，以2.5L/分之初期過濾流量，藉由各個淨水匣進行過濾，將過濾流量降低至初期過濾流量之1/2為止之總過濾水量作為阻塞使用壽命指標。於表1顯示評估結果。此外，若為總過濾水量達1200/L以上之淨水匣，則可評估為於一般家庭使用已十分耐用，具有足夠長之阻塞使用壽命者。比較例5之淨水匣，由於作為淨水匣之基本性能即後述混濁除去性能大幅低落，判斷其產生阻塞之可能性低，故未進行阻塞使用壽命之評估。

<混濁除去性能>

將實施例及比較例之各個淨水匣安裝至LIXIL股份有限公司製之淨水器內置供水開關「JF-AB461SYX(JW)」，基於JIS S3201評估混濁除去性能(粒子狀物質除去性能)。再者，於混濁除去性能之評估中，將由JIS S3201界定之以高嶺土作為混濁成分(粒子狀物質)之濁度2度之水作為試驗原水。評估時，測量開始過水後10分鐘間連續過水後之過濾水濁度，求出濁度除去率。於表1顯示評估結果。此外，若濁度除去率達80%以上，則於一般家庭使用已十分耐用。

自表1所示結果可知，實施例9~11之淨水匣較比較例4之淨水匣具有更長之阻塞使用壽命。又，自表1所示結果可知，實施例9~11之淨水匣較比較例5之活性炭成形體具有更高之混濁除去性能。自此等結果可確認，藉由使活性炭成形體之細孔眾數直徑為15~30μm，可同時確保淨水匣之高度混濁除去性能與足夠長之阻塞使用壽命。

自表1所示結果可知，實施例7及8之淨水匣較比較例3之淨水匣具有更長之阻塞使用壽命。自此結果可確認，藉由使不織布之換氣阻力(換氣剖面積為15cm²且換氣流量為10L/分時之壓力損失)為10mmH₂O以下，可使淨水匣有足夠長之阻塞使用壽命。

自表1所示結果可知，實施例4~6之淨水匣較比較例1之淨水匣具有更長之阻塞使用壽命。自此結果可確認，藉由使活性炭成形體之外周面之表面粗度(由JIS B0601界定之算術平均高度Pa)為15μm以上，即便於活性炭成形體之外周面上配置不織布，淨水匣亦有足夠長之阻塞使用壽命。

再者，於比較例2之條件下，活性炭成形體之外徑之偏差較大，無法順利捲繞不織布，因此未對比較例2進行評估。此結果被認為係起因於若活性炭成形體之算術平均高度Pa較大則不織布會於捲繞時卡住，按壓不織布重疊之部分進行熔接時，由於按壓不均造成熔接時產生偏差。因此可確認，為了製造淨水匣，活性炭成形體之外周面之表面粗度(由JIS B0601界定之算術平均高度Pa)必須為100μm以下。

1‧‧‧淨水匣

4‧‧‧不織布

5、6‧‧‧密封蓋

Claims

一種淨水匣，其具備：圓筒狀之活性炭成形體；及配置於上述活性炭成形體之外周面上之不織布；上述不織布，其換氣剖面積為15cm²且換氣流量為10L/分時之壓力損失為10mmH₂O以下，上述活性炭成形體之細孔眾數直徑為15~30μm，上述活性炭成形體之外周面之表面粗度之由JIS B0601界定之算術平均高度Pa為15~100μm。
一種具備申請專利範圍第1項之淨水匣之淨水器。