TWI396662B - 淨水濾心以及淨水器 - Google Patents

Description

淨水濾心以及淨水器

本發明是有關於一種對自來水等進行淨水、儲水的淨水器以及用於上述淨水器的淨水濾心(cartridge)。

本申請案基於2009年10月6日於日本申請的特願2009-232537號並主張其優先權，並將其內容引用至本文。

近年來，對自來水等進行淨水，並對該淨水進行儲水的固定型或水罐(pitcher)型的淨水器已得到廣泛使用。

作為淨水器，例如已知有一種淨水器，通過分隔板而分隔有原水貯存部與淨水貯存部，且在分隔板上形成的裝填孔內裝填有淨水濾心，上述原水貯存部形成有位於淨水器上部的原水入口，上述淨水貯存部形成有位於淨水器下部的淨水出口(參照專利文獻1)。該淨水器的淨水濾心中，原水的導入口以連通於原水貯存部的方式而配置，且淨水的吐出口配置於淨水貯存部。

[先行技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特表2001-502596號公報

然而，上述專利文獻1所記載的淨水器中，是藉由原水的自重來使原水通過淨水濾心，因此存在過濾速度慢的問題。

因此，本發明的目的在於提供一種即使在低過濾壓力下亦可確保較快的過濾速度的淨水濾心以及淨水器。

本發明提供一種淨水濾心，其特徵在於包括：淨水材料、外殼(housing)本體、外殼蓋體、及內蓋體。

淨水材料對原水進行淨化。外殼(housing)本體收容上述淨水材料，且於底部形成有淨水吐出口。外殼蓋體覆蓋上述外殼本體，且於頭頂部具有原水導入口。內蓋體以與外殼蓋體之間形成間隙的方式而設置於上述外殼蓋體的內側。上述內蓋體以於內側形成空氣積留部的方式而具備側面部，於內蓋體的側面部形成有原水取水口，且於內蓋體的頭頂部形成有空氣排出孔。

於上述的淨水濾心中，上述內蓋體的空氣排出孔與原水取水口的高低差為10 mm以上、30 mm以下。

本發明還提供一種淨水器，其內部藉由分隔體而分隔為上部的原水貯存部與下部的淨水貯存部，於上述分隔體內裝填有如上述的淨水濾心。其中上述淨水濾心的頭頂部裝填於上述分隔體上形成的裝填孔內。

(發明的效果)

若為本發明的淨水濾心以及淨水器，即使在低過濾壓力下亦可確保較快的過濾速度。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

＜淨水濾心＞

對本發明的淨水濾心的一實施形態例進行說明。

圖1表示本實施形態例的淨水濾心。該淨水濾心1具備：對原水進行淨化的淨水材料10、收容有淨水材料10的外殼本體20、覆蓋外殼本體20的外殼蓋體30、及設於外殼蓋體30的內側的內蓋體40。

(淨水材料)

本實施形態例中的淨水材料10具有膜過濾淨水部11、及配置於膜過濾淨水部11的上游側的吸附淨水部12。

膜過濾淨水部11是所謂的中空纖維膜模組(module)，即，對於彎曲成U字形的多個中空纖維膜11a，利用維持中空纖維膜11a的端部的開口並填充在端部間的灌注(potting)部11b來一體化，並且，在將中空纖維膜11a收容至圓筒狀的筒狀體11c內的狀態下予以固定。

而且，於膜過濾淨水部11上，自筒狀體11c的側部朝向外方而形成有環(ring)狀的凸緣(flange)部11d。

中空纖維膜11a為多孔質的膜，作為其材料，可列舉聚乙烯(polyethylene)、聚丙烯、聚(4-甲基戊烯-1)、聚四氟乙烯(tetrafluoroethylene)、聚偏二氟乙烯(poly vinylidene fluoride)、聚苯乙烯、聚碸(polysulfone)、聚醚酮(polyether ketone)、聚醚醚酮(polyether ether ketone)等。

灌注部11b是使熱硬化性樹脂硬化而形成的部分。作為熱硬化性樹脂，可列舉環氧(epoxy)樹脂、胺基甲酸酯(urethane)樹脂、矽(silicon)樹脂、不飽和聚酯(polyester)樹脂等。

筒狀體11c的上部遍及整個面而開口，且於側部具有多個通水口11e。因此，通過吸附淨水部12後的水可自膜過濾淨水部11的上方以及側方而進入內部。再者，吸附淨水部12的吸附材料的一部分會自上部的開口以及側部的通水口11e而侵入膜過濾淨水部11的內部，但在中空纖維膜11a的上方或中空纖維膜11a間的間隙內亦可存在吸附材料。

吸附淨水部12是藉由在外殼本體20的內周壁與膜過濾淨水部11的筒狀體11c的外周壁之間、以及膜過濾淨水部11更上方的外殼本體20內填充吸附材料12a而形成。

作為吸附材料12a，可列舉粉狀或粒狀吸附材料(活性炭、沸石(zeolite)、分子篩(molecular sieve)等)、纖維狀吸附材料(纖維狀活性炭)等。

(外殼本體)

外殼本體20包括：大徑部21；小徑部32，於大徑部21更下方，與大徑部21呈同軸地設置；環狀的段部23，連接大徑部21的下端與小徑部22的上端；圓板狀的底部24，對小徑部22的下側的開口進行密封；以及淨水吐出口25，於底部24形成有多個。

淨水吐出口25如圖2所示，形成有：圓形的中央吐出口25a，形成於底部24的中央；以及狹縫(slit)狀的周邊吐出口25c，形成於中央吐出口25a的同心圓25b上的圓周等分4處，且在同心圓25b的圓周方向上延伸。如此，只要具有形狀、大小不同的淨水吐出口25，便可在中央吐出口25a與周邊吐出口25c之間產生水壓差，其結果，滯留於後述的空隙B中的空氣更易與淨水一同自淨水吐出口25泄出。

而且，淨水吐出口25如圖3所示，具有自外殼本體20的內側朝向外側而逐漸縮徑的錐形(taper)孔25d與自錐形孔25d朝向下方延伸的小徑孔25e。亦即，外殼本體20的外側的開口25g的直徑小於外殼本體20的內側的開口25f的直徑。外側的開口25g的面積較佳為比內側的開口25f的面積小0.01 cm² 以上。

膜過濾淨水部11的下部經由O型環11f而嵌合於外殼本體20的小徑部22內。藉此，膜過濾淨水部11的、嵌合於小徑部22內的部分以外配置於外殼本體20內，以使得通過吸附淨水部12後的水自上方以及側方進入。

而且，在膜過濾淨水部11上，形成有凸緣部11d，因此當膜過濾淨水部11的下部嵌合於外殼本體20的小徑部22內時，凸緣部11d抵接於外殼本體20的段部23。因此，在由中空纖維膜11a的端部的開口構成的膜過濾淨水部11的淨水出口11g與外殼本體20的底部24之間形成空隙B。

空隙B的高度較佳為1～40 mm。若空隙B的高度為1 mm以上，則滯留於空隙B內的空氣易自淨水吐出口25泄出。若空隙80的高度為40 mm以下，則能夠緊湊(compact)地製作濾心。

(外殼蓋體)

外殼蓋體30具有：蓋體本體31；自蓋體本體31的中央朝向上方突出的突出部32；自突出部32的中央朝向上方延伸的原水導入管33；以及設於突出部32的邊緣(edge)部的扭動鎖定(twist lock)用的突起34。此種外殼蓋體30中，於頭頂部形成有原水導入口33a。

(內蓋體)

內蓋體40具有：安裝於外殼本體20的開口部的底板部41；以及自底板部41的中央朝向上方突出的突出部42。

突出部42由下部突出部42a、及自下部突出部42a的中央部朝向上方突出的上部突出部42b構成。此種突出部42具有側面部42c。而且，藉由具有該突出部42，從而於內側形成空氣積留部。

於下部突出部42a的側面部42c形成有多個原水取水口42d。於原水取水口42d上，安裝有網篩(mesh)42e。

而且，於上部突出部42b的上表面，形成有作為放射狀的多個狹縫的空氣排出孔42f。此處，空氣排出孔42f的開口是形成為使淨水濾心1倒置時吸附材料無法通過的大小。

內蓋體40是比外殼蓋體30小一圈，且與外殼蓋體30大致相同形狀的蓋體。因此，在外殼蓋體30與內蓋體40之間，從頭頂部遍及側面部而形成間隙，該間隙成為自原水導入口33a至原水取水口42d為止的原水流路A。

突出部42的原水取水口42d與空氣排出孔42f的高低差L₁ 較佳為10 mm以上、30 mm以下，更佳為10 mm以上、15 mm以下。此處，原水取水口42d與空氣排出孔42f的高低差L₁ 是指自空氣排出孔42f的最下方的位置至原水取水口42d的最上方的位置為止的高低差。

若高低差L₁ 為10 mm以上，則可使外殼本體20以及內蓋體40的內側存在的空氣更容易自空氣排出孔42f排出，若高低差L₁ 為30 mm以下，則可使淨水濾心1變得緊湊。

而且，原水取水口42d的高度方向的長度L₂ 較佳為10 mm以上、100 mm以下。若原水取水口42d的高度方向的長度L₂ 為10 mm以上，則不會使原水滯留而可導入至外殼本體20，若為100 mm以下，則可使淨水濾心1變得緊湊。

作為外殼本體20、外殼蓋體30以及內蓋體40的材料，可列舉樹脂(丙烯睛-丁二烯-苯乙烯(Acrylonitrile Butadiene Styrene，ABS)樹脂、聚碳酸酯(polycarbonate)、丙烯酸(acrylic)樹脂、聚丙烯、聚苯乙烯(polystyrene)等)、金屬(不鏽鋼(stainless steel))等。

(原水的淨化)

淨水濾心1對原水的淨化是以下述方式來進行。

自外殼蓋體30的上部的原水導入口33a導入的原水在外殼蓋體30與內蓋體40之間所形成的原水流路A內，由於自重而流下至內蓋體40的底板部41為止。隨後，原水通過原水取水口42d而導入至外殼本體20內。

自內蓋體40的原水取水口42d導入至外殼本體20內的原水由於自重而自原水取水口42d朝向吸附淨水部12流下。

到達吸附淨水部12的上部的原水使吸附材料12a吸附原水中所含的雜質等，並且於吸附淨水部12內藉由自重而朝向膜過濾淨水部11通過。

通過吸附淨水部12後的水自膜過濾淨水部11的上方以及側方通過筒狀體11c的上部的開口以及側部的通水口11e而侵入膜過濾淨水部11的內部。

侵入膜過濾淨水部11的內部的水藉由在外殼本體20內水因自重流下所產生的水壓，而使中空纖維膜11a捕捉水中所含的雜質等，並且自中空纖維膜11a的一側向另一側通過。

通過中空纖維膜11a後的淨水自由中空纖維膜11a的端部的開口構成的淨水出口11g，因自重而流下至膜過濾淨水部11的淨水出口11g與外殼本體20的底部24之間所形成的空隙B，並被暫時貯存。

空隙B內的淨水自外殼本體20的底部24形成的多個淨水吐出口25因自重而吐出至外殼本體20的外部。

(作用效果)

上述淨水濾心1中，由於具備內蓋體40，因此自原水導入口33a導入並通過原水流路的原水到達底板部41後，通過原水取水口42d而流下至吸附淨水部12。如此，由於原水流動，而於突出部42的內側產生無原水流動的部分。淨水材料10中所含的空氣、原水中所含的空氣將流入並貯留於該無原水流動的部分，進而，自此處通過空氣排出孔42f以及原水導入口33a而自淨水濾心1排出。如此，可自淨水濾心1的內部排出空氣，因此可抑制因淨水濾心1的內部壓力造成的過濾速度的下降。

因此，於淨水濾心1中，即使在低過濾壓力(具體而言，0.01 MPa以下的壓力)下亦可確保較快的過濾速度。

(其他形態)

再者，本發明的淨水濾心並不限定於上述淨水濾心1。

例如，淨水材料既可僅為吸附淨水部12，亦可僅為膜過濾淨水部11。

而且，除了膜過濾淨水部11以及吸附淨水部12以外，亦可進一步並設其他淨水部。

而且，亦可將吸附淨水部12以及膜過濾淨水部11於上下方向串列配置，而不使吸附淨水部12位於膜過濾淨水部11的側方。

而且，作為膜過濾淨水部11，亦可取代中空纖維膜模組而使用其他膜模組(平膜模組等)。

而且，亦可利用網篩、不織布等來覆蓋膜過濾淨水部11的筒狀體11c的上部的開口以及側部的通水口11e，以使得吸附淨水部12的吸附材料12a不會侵入。

而且，亦可將外殼本體20的底部的淨水吐出口的一部分形成於比其他淨水吐出口高的位置上，以在淨水吐出口之間設置高低差。例如，如圖4所示，將外殼本體20的底部24設為向下方突出的半球狀的圓頂(dome)型，將周邊吐出口25c設置於比中央吐出口25a高的位置上。此時，在高位置的淨水吐出口與低位置的淨水吐出口之間產生水壓差，其結果，空氣更易與淨水一同自淨水吐出口泄出。而且，即使在淨水濾心傾斜的情況下，空氣亦易於自淨水吐出口泄出。

而且，淨水吐出口並不限定於圖示例的由錐形孔25d及小徑孔25e構成的淨水吐出口25，亦可為僅由自外殼的內側朝向外側而逐漸縮徑的錐形孔構成。而且，錐形孔的傾斜亦可並非如圖示例般固定，亦可逐漸變化。

內蓋體40的突出部42亦可不具有上部突出部42b。

而且，內蓋體40只要是具有沿著鉛垂方向或相對於鉛垂方向而傾斜的側面部的非平板狀，且在外殼蓋體之間形成間隙的形狀即可，例如，亦可為圓錐狀或棱錐狀，且於側面部形成有原水取水口，於頭頂部形成有空氣排出孔的內蓋體。

＜淨水器＞

其次，對本發明的淨水器的一實施形態例進行說明。

圖5表示本實施形態例的淨水器。該淨水器100為固定型的淨水器，且包括：具有原水貯存部111的上部容器110；藉由向上半部分插入上部容器110而下半部分成為淨水貯存部121的下部容器120；裝填至上部容器110的底部112的淨水濾心1；以及覆蓋上部容器110的上部開口的蓋體130。於本實施形態例的淨水器100中，上部容器110的底部112成為分隔成淨水器100的上部與下部的分隔體。

淨水濾心1是配置成，外殼本體20的上部的原水導入管33連通於原水貯存部111，外殼本體20的底部24位於淨水貯存部121。

於上部容器110的底部112，形成有裝填孔113，該裝填孔113由大徑孔113a、小徑孔113b、形成於大徑孔113a的內周壁上的扭動鎖定用縱溝(省略圖示)、及與扭動鎖定用縱溝連續地形成於大徑孔113a的內周壁上的扭動鎖定用橫溝113c構成。

淨水濾心1對上部容器110的底部112的裝填是以下述方式來進行。

亦即，首先，向裝填孔113的大徑孔113a、小徑孔113b以及扭動鎖定用縱溝(省略圖示)內，分別插入淨水濾心1的外殼蓋體30的突出部32、原水導入管33以及突出部32的邊緣部所設的扭動鎖定用突起34。

繼而，使淨水濾心1沿著周方向旋轉，使外殼蓋體30的突出部32的扭動鎖定用突起34卡合於裝填孔113的扭動鎖定用橫溝113c。藉此，將淨水濾心1裝填至底部112的裝填孔113內。

(作用效果)

在以上所說明的淨水器100中，具備即使在低過濾壓力(具體而言，0.01 MPa以下的壓力)下亦可確保充分的過濾速度的淨水濾心1，因此利用淨水濾心1來對導入至原水貯存部111的原水進行過濾以對原水進行淨化的速度變快，可將淨水短時間地貯存於淨水貯存部中。

(其他形態)

再者，本發明的淨水器並不限定於固定型的淨水器100，例如亦可為水罐型的淨水器。

[實施例]

以下表示實施例。

[實施例1]

首先，以下述方式製作圖1所示的淨水濾心1。

外殼本體20(大徑部21的高度約93 mm、外徑約95 mm；小徑部22的高度約15 mm、外徑約57 mm；周邊吐出口25c的外側的開口25g的最大徑6 mm、開口面積0.3cm² ；內側的開口25f的直徑7 mm、開口面積0.4cm² ；中央吐出口25a的外側的開口25f的最大徑10 mm、開口面積0.8cm² 、內側的圓形的開口25f的最大徑9 mm、開口面積0.5cm² )、外殼蓋體30(整體的高度約45 mm、外徑約95 mm；頭頂部54的高度約10 mm、外徑約40 mm；原水導入管33的高度約13 mm，外徑約20 mm)，以及內蓋體40(整體的高度約33 mm、外徑約95 mm；頭頂部60的高度約10 mm、外徑約30 mm)是使用ABS樹脂來作為材料，並利用射出成形法而成形。

作為膜過濾淨水部11，使用有效膜面積為0.3 m² 的中空纖維膜模組，即：將多根聚乙烯多孔質中空纖維膜(三菱麗陽公司製，EX270T，外徑380μ mm，內徑270 μm，平均孔徑0.1 μm)彎曲成U字形，利用維持多孔質中空纖維膜端部的開口並填充至端部間的灌注部11b(胺基甲酸酯樹脂)而一體化，並且，在將中空纖維膜11a收容至圓筒狀的筒狀體11c(ABS樹脂製，高度約50 mm，外徑約52 mm)的狀態下予以固定。

作為吸附材料12a，使用350 cc的粒徑0.36～1.7 mm的粒狀活性炭。

使膜過濾淨水部11的下部(灌注部11b側)經由O型環11f而嵌合於外殼本體20的小徑部22內，對膜過濾淨水部11的凸緣部11d與外殼本體20的段部23進行超聲波焊接。在由中空纖維膜11a的端部的開口構成的膜過濾淨水部11的淨水出口11g與外殼本體20的底部24之間，將空隙B的高度設為2 mm。

在外殼本體20的內周壁與膜過濾淨水部11的筒狀體11c外周壁之間、以及膜過濾淨水部11更上方的外殼本體20內，以0.48 g/cm³ 的充填密度來填充350 cm³ 的吸附材料12a(粒度10～40目通過(mesh pass))而製成吸附淨水部12。此時的有效膜面積為0.3 m² 。

在外殼本體20上安裝內蓋體40以及外殼蓋體30，對外殼本體20的周緣部與外殼蓋體30的周緣部進行超聲波焊接，以獲得淨水濾心1。

繼而，以下述方式製作圖5所示的淨水器100。

向上部容器110的底部112裝填淨水濾心1。

針對每個淨水濾心1，將上部容器110插入下部容器120，於上部容器110的上部安裝蓋體130，獲得淨水器100。

(比較例1)

除了內蓋體40的使用以外，與實施例1同樣地獲得淨水器。

向實施例1以及比較例1的各淨水器100的原水貯存部111加入原水，進行原水的淨化。此時，對原水貯存部111內的原水的高度進行調整，將過濾壓力調整成0.003 Mpa、0.01 Mpa、0.02 MPa。繼而，對各過濾壓力下的過濾速度進行測定。將測定結果示於圖6。

如圖6所示，於淨水濾心1中使用內蓋體40的實施例1的淨水器的過濾速度比未使用內蓋體40的比較例1的淨水器更快。

(實施例2～實施例5)

如表1所示般對內蓋體40的上部突出部42b的高度進行變更，對原水取水口42d與空氣排出孔42f的高低差L₁ 進行變更，除此以外，與實施例1同樣地獲得淨水器。

對於實施例1～實施例5的各淨水器，評價過濾壓力0.01 Mpa下的過濾速度。將評價結果示於表1。

再者，於表1中，A表示過濾速度為0.5 L/分鐘以上，B表示過濾速度小於0.5 L/分鐘。

淨水濾心的原水取水口42d與空氣排出孔42f的高低差L₁ 為10 mm以上的實施例1、2的淨水器中，過濾速度變得更快。

[產業上的可利用性]

本發明的淨水濾心，是用於作為一種淨水器的淨水濾心，來自原水貯存部的原水因自重而通過淨水濾心外殼內所收容的淨水部後，成為淨水而吐出至淨水貯存部。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，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，因此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．．．淨水濾心

10．．．淨水材料

11．．．膜過濾淨水部

11a．．．中空纖維膜

11b．．．灌注部

11c．．．筒狀體

11d．．．凸緣部

11e．．．通水口

11f．．．O型環

11g．．．淨水出口

12．．．吸附淨水部

12a．．．吸附材

20．．．外殼本體

21．．．大徑部

22．．．小徑部

23．．．段部

24．．．底部

25．．．淨水吐出口

25a．．．中央吐出口

25b．．．同心圓

25c．．．周邊吐出口

25d．．．錐形孔

25e．．．小徑孔

25f、25g．．．開口

30．．．外殼蓋體

31．．．蓋體本體

32．．．突出部

33．．．原水導入管

33a．．．原水導入口

34．．．突起

40．．．內蓋體

41．．．底板部

42．．．突出部

42a．．．下部突出部

42b．．．上部突出部

42c．．．側面部

42d．．．原水取水口

42e．．．網篩(mesh)

42f．．．空氣排出孔

100．．．淨水器

110．．．上部容器

111．．．原水貯存部

112．．．底部

113．．．裝填孔

113a．．．大徑孔

113b．．．小徑孔

113c．．．橫溝

120．．．下部容器

121．．．淨水貯存部

130．．．蓋體

A．．．間隙

B．．．空隙

L₁ ．．．高低差

L₂ ．．．長度

圖1是表示本發明的淨水濾心的一實施形態例的剖面圖。

圖2是外殼本體的底部的正面圖。

圖3是外殼本體的底部的放大剖面圖。

圖4是表示外殼本體的底部的另一例的放大剖面圖。

圖5是表示本發明的淨水器的一實施形態例的剖面圖。

圖6是表示實施例1以及比較例1的淨水器的過濾速度的圖表。

1．．．淨水濾心

10．．．淨水材料

11．．．膜過濾淨水部

11a．．．中空纖維膜

11b．．．灌注部

11c．．．筒狀體

11d．．．凸緣部

11e．．．通水口

11f．．．O型環

11g．．．淨水出口

12．．．吸附淨水部

12a．．．吸附材

20．．．外殼本體

21．．．大徑部

22．．．小徑部

23．．．段部

24．．．底部

25．．．淨水吐出口

30．．．外殼蓋體

31．．．蓋體本體

32．．．突出部

33．．．原水導入管

33a．．．原水導入口

34．．．突起

40．．．內蓋體

41．．．底板部

42．．．突出部

42a．．．下部突出部

42b．．．上部突出部

42c．．．側面部

42d．．．原水取水口

42e．．．網篩

42f．．．空氣排出孔

A．．．間隙

B．．．空隙

L₁ ．．．高低差

L₂ ．．．長度

Claims (3)

1. 一種淨水濾心，其特徵在於包括：淨水材料，對原水進行淨化；外殼本體，收容上述淨水材料，且於底部形成有淨水吐出口；外殼蓋體，覆蓋上述外殼本體，且於頭頂部具有原水導入口；以及內蓋體，以與外殼蓋體之間形成間隙的方式而設置於上述外殼蓋體的內側，且上述內蓋體以於內側形成空氣積留部的方式而具備側面部，於內蓋體的側面部形成有原水取水口，且於內蓋體的頭頂部形成有空氣排出孔。
2. 如申請專利範圍第1項所述之淨水濾心，其中上述內蓋體的空氣排出孔與原水取水口的高低差為10 mm以上、30 mm以下。
3. 一種淨水器，其內部藉由分隔體而分隔為上部的原水貯存部與下部的淨水貯存部，於上述分隔體內裝填有如申請專利範圍第1項或第2項所述的淨水濾心，其中上述淨水濾心的頭頂部裝填於上述分隔體上形成的裝填孔內。