WO2013039194A1 - 浄水器用カートリッジ - Google Patents

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WO2013039194A1
WO2013039194A1 PCT/JP2012/073612 JP2012073612W WO2013039194A1 WO 2013039194 A1 WO2013039194 A1 WO 2013039194A1 JP 2012073612 W JP2012073612 W JP 2012073612W WO 2013039194 A1 WO2013039194 A1 WO 2013039194A1
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collecting pipe
spacer
water
water collecting
water purifier
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PCT/JP2012/073612
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種池　昌彦
直也 官野
由修 河合
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三菱レイヨン・クリンスイ株式会社
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    • C02F2201/002—Construction details of the apparatus
    • C02F2201/006—Cartridges

Definitions

  • the present invention relates to a water purifier cartridge, and more particularly to a water purifier cartridge containing a granular filter material.
  • Patent Document 1 a water purifier cartridge containing a granular filter medium is known (for example, Patent Document 1).
  • the cartridge for water purifier of Patent Document 1 includes a water collecting pipe disposed at the center of a cylindrical container having one end opened, and a hollow fiber membrane disposed on the container opening side of the water collecting pipe.
  • a collection of granular filter media is arranged around the periphery of the tube.
  • natural water which flowed into this cartridge for water purifiers passes a granular filter material, flows into a water collection pipe, and flows further toward a hollow fiber membrane through a water collection pipe. And the water which passed through the hollow fiber membrane flows out of the cartridge as purified water.
  • such cartridges for water purifiers are required to have various shapes that can be adapted to the shape and size of the installation space in the kitchen, for example. And if it tries to lengthen the length of the water purifier cartridge in order to fit it in a relatively long and narrow space while maintaining the performance of the water purifier cartridge described above, the flow rate will decrease, and if it tries to be thin, the amount of filter medium Therefore, it is difficult to form a relatively long water purifier cartridge.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and even when the cartridge for the water purifier is elongated, the cartridge for the water purifier that can suppress the decrease in the flow rate and can suppress the decrease in the removal performance.
  • the purpose is to provide.
  • the present invention provides a main body container having a predetermined length in the axial direction, a granular filter medium inside, a plurality of openings on the outer peripheral surface, and a main body container.
  • a substantially cylindrical spacer disposed inside, a first sheet disposed so as to cover a plurality of openings of the spacer, allowing fluid to pass therethrough but not allowing filtering material to pass through, and the spacer substantially concentrically with the spacer.
  • a water collecting pipe that is disposed in the spacer and has a plurality of openings on the outer peripheral surface, and a second sheet that is disposed so as to cover the plurality of openings of the water collecting pipe and allows fluid to pass but not filter medium.
  • a gap is formed between the first sheet and the inner wall surface of the main body container so that the fluid can pass therethrough and does not have a filtering material. And have a spacer inlet The fluid that has flowed into the spacer from the inlet of the spacer passes through the inner space in which the filter medium is accommodated in the spacer and the inner sheet flow that passes through the second sheet and flows into the water collecting pipe, and the inner space of the spacer.
  • a water purifier cartridge that passes through one sheet and flows into the gap, and then returns to the inner space of the spacer and then diverts into the outer layer flow that passes through the second sheet and flows into the water collecting pipe,
  • the water collection pipe is dimensioned so that the value L / d is 10 to 200, where L is the axial length inside the water collection pipe and d is the minimum inner diameter of the water collection pipe.
  • the filter medium is preferably granular activated carbon having a particle diameter of 0.1 to 1 mm. More preferably, the particle size of the granular activated carbon is 0.2 to 0.8 mm.
  • the volume of the water collecting pipe is preferably 0.74 to 24 cm 3 , and more preferably 1.1 to 12 cm 3 .
  • the water purifier cartridge can be made compact while suppressing a decrease in filtration performance.
  • the cross-sectional area of the portion surrounded by the inner peripheral wall of the water collecting pipe is preferably 4 to 80 mm 2 , and more preferably 7 to 40 mm 2 .
  • the water collecting pipe has a circular cross section and has a uniform thickness over the axial direction.
  • the water collecting pipe is formed by injection molding, and the inner wall thereof preferably has a draft taper of 0.05 to 1 degree, and the angle of the draft taper is More preferably, the angle is 0.1 to 0.5 degrees.
  • the present invention configured as described above, it is possible to easily mold the water collecting pipe by giving a constant draft taper to the inner wall, and to make the thickness of the water collecting pipe almost constant over the axial direction. Can do. Thereby, it can prevent that the thickness of the layer of the filter medium around a water collection pipe
  • the water collecting pipe is formed by connecting at least two tubular parts.
  • the water collecting pipe is formed by connecting at least two tubular parts, the difference in the outer diameters at both ends of the water collecting pipe is reduced by one long pipe body. It can be made smaller than the difference in outer diameter caused by the taper of the tube formed by injection molding. As a result, even when the length of the main body container in the axial direction is increased and the length of the water collecting pipe needs to be increased accordingly, the difference in the outer diameters at both ends of the water collecting pipe is reduced and granular.
  • the thickness of the filter medium can be made uniform.
  • the granular filter medium can be used uniformly by sufficiently spreading the raw water in the cartridge for the water purifier.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along a line II-II in FIG. It is the expanded sectional view which expanded the area
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a region IV in FIG. 3.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV in FIG. 4.
  • It is a front view which shows the spacer by embodiment of this invention.
  • It is a perspective view of a water collection pipe by an embodiment of the present invention. It is sectional drawing along the longitudinal direction of the water collecting pipe by embodiment of this invention. It is a perspective view which shows the modification of the connection part of a water collecting pipe. It is sectional drawing of the cartridge for water purifiers by embodiment of this invention. It is a perspective view which shows the modification of a water collection pipe
  • FIG. 1 is a perspective view showing a water purifier cartridge according to the present invention.
  • the water purifier cartridge 1 is a cartridge constituting a water purification system that uses a plurality of cartridges including a cartridge 3 having a prefilter and a cartridge 5 having a hollow fiber membrane. It is what is used.
  • a water purifier cartridge 1 is connected to the adjacent cartridges 3 and 5 through the header 7 and the tubes 9 and 11, and the raw water separated from the water pipe connected to the general faucet,
  • the cartridges 3, 1, and 5 are sequentially filtered and flow toward the downstream side, and finally, water is supplied to the user through a dedicated water faucet attached to the kitchen sink side, for example.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
  • the water purifier cartridge 1 includes an elongated main body container 13 having a predetermined length in the axial direction.
  • the main body container 13 of the water purifier cartridge 1 is formed by a container having a circular cross section, and inside thereof, a filter medium made of granular activated carbon having a particle diameter of 0.1 to 1 mm, and other components of the cartridge Is housed.
  • the main body container 13 has an open end 13a and a closed end 13b. On the open end 13a side, an inlet pipe 15 that is an inlet to the main body container 13 of raw water to be filtered and filtered water are supplied.
  • a water discharge pipe 17 is provided for flowing out of the main body container 13.
  • the water inlet pipe 15 and the water outlet pipe 17 are connected to the header 7 for connecting the water purifier cartridge 1 according to the present embodiment to the adjacent cartridges 3 and 5.
  • the water purifier cartridge 1 is a member configured to prevent movement of the granular filter material in the axial direction of the main body container inside the main body container 13 and to allow water to pass but not allow the granular filter medium to pass.
  • the eye plate 19 a substantially cylindrical elongated spacer 21 in which the granular filter material is accommodated inside, and an elongated collection for collecting water that has passed through the granular filter material in the spacer 21 and transporting it downstream.
  • a water pipe 23 The spacer 21 and the water collecting pipe 23 are arranged substantially concentrically with the main body container having a circular cross section, and the main body container 13, the spacer 21 and the water collecting pipe 23 form a three-layer cylindrical structure inside the main body container 13. ing.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view in which the region III in FIG. 2 is enlarged, and is a view for mainly explaining a structure for connecting the water purifier cartridge according to the present embodiment to the header.
  • the header 7 is connected to a water inlet side tube 9 connected to the cartridge 3 on the upstream side and a water outlet side tube 11 connected to the cartridge on the downstream side.
  • the inlet 9 at the approximate center of the header 7 is connected to the water inlet side tube 9, and a spring type check valve 27 is provided in the inlet 25.
  • the check valve 27 is biased downward by a spring 29 so that the raw water from the water-inflow side tube 9 does not pass through the main body container 13.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of region IV in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG. 4, and is a cross-sectional view in a direction orthogonal to FIG.
  • O-rings 33 and 35 fitted in annular grooves are arranged around the neck portion on the open end side of the main body container 13, and the water purifier cartridge 1 is attached to the header 7.
  • the inlet pipe 15 is provided at the center of the neck portion.
  • an annular space is provided between the inlet pipe 15 and the inner wall of the neck part for allowing filtered water flowing from the water collecting part 37 on the open end side of the water collecting pipe 23 to pass therethrough.
  • the neck portion and the inlet pipe 15 form a double tubular structure, and the neck portion substantially allows the fluid from the water collecting pipe to flow out of the main body container. It functions as a drain pipe 17.
  • the raw water flowing into the inlet pipe 15 flows through the inlet pipe 15 to the lowermost part of the inlet pipe 15 as indicated by an arrow A.
  • the raw water When the raw water reaches the lowermost part of the inlet pipe 15, it flows through the floor 39 at the lowermost part and flows in the radial direction of the inlet pipe 15 (the left-right direction in FIG. 5) toward the annular space above the spacer 21. To the spacer 21.
  • the filtered water flowing from the water collecting pipe 23 passes through the water collecting portion 37 on the open end side of the water collecting pipe 23 as indicated by an arrow B, and enters the inlet pipe 15 and the flange 41 on the outer periphery of the inlet pipe 15. Between the inlet pipe 15 and the inner wall of the neck portion.
  • FIG. 6 is a front view showing the spacer.
  • the spacer 21 has a taper that slightly narrows in the mounting direction to the main body container 13.
  • ring portions 21a and 21b in which grooves for mounting O-rings are formed, and a plurality of openings are formed integrally with the ring portions 21a and 21b.
  • a sheet 21d that is bonded or fused to the sheet holding portion 21c so as to cover the opening of the sheet holding portion 21c and allows water to pass therethrough but does not allow the granular filter medium to pass therethrough.
  • the outer diameter of the sheet holding portion 21c is smaller than that of the ring portions 21a and 21b, and when the spacer 21 is attached to the main body container 13, the outer periphery of the sheet holding portion and the inner wall surface of the main body container on the ring portion 21a side.
  • a gap with a width L 1 is formed between them, while a gap with a width L 2 is formed on the ring part 21 b side.
  • the gap widths L 1 and L 2 may be the same, or may be different values as required.
  • the widths L 1 and L 2 of the gaps are distances from the inner wall surface of the main body container 13 to the outer periphery of the sheet holding portion 21c.
  • the spacer 21 When the spacer 21 is mounted on the main body container 13, the flange portion 21 e formed at the ends of the ring portions 21 a and 21 b is positioned in contact with a pedestal 43 provided at the closed end 13 b of the main body container 13.
  • the ring portions 21a and 21b are inscribed in the inner wall surface of the main body container 13, and the ring portions 21a and 21b and the inner wall surface are sealed by an O-ring attached to the groove. Is done.
  • the edge part by the side of the ring part 21a of this spacer 21 is opened toward the direction orthogonal to the axis line of the spacer 21,
  • natural water flow in is formed by this opening.
  • this water purifier cartridge 1 In the manufacturing process of this water purifier cartridge 1, with the open end 13a of the main body container facing up, with the water collecting pipe 23 and the spacer 21 inserted, the particulate filter material is charged and filled from the open end 13a side of the main body container 13, The eye plate 19 is inserted.
  • the shape of the main body container 13 is not necessarily limited.
  • the shape of the main body container 13 may be a polygonal column shape, a truncated cone shape, or the like. Since the distance of the water pipe 23 can be taken equally, it is more preferable.
  • FIG. 7 is a perspective view of the water collecting pipe
  • FIG. 8 is a cross-sectional view along the longitudinal direction of the water collecting pipe.
  • the water collecting pipe 23 includes end portions of a first tubular part 23 a located on the open end 13 a side and a second tubular part 23 b located on the closed end 13 b side when arranged in the main body container 13.
  • the axial length of the water collecting pipe 23 is substantially the same as the axial length of the internal space of the main body container 13 having a predetermined length. Or a little shorter than this.
  • the first end 23c of the first tubular part 23a is fitted in a recess of a water collecting part 37 provided closer to the open end 13a than the water collecting pipe 23, and the second end 23d is a second tubular part. It is connected with the 1st end part 23e provided in the open end 13a side of the main body container 13 in 23b.
  • the second end 23f of the second tubular component 23b is adapted to fit into a pedestal 43 (see FIG. 2) provided at the closed end 13b of the main body container 13, and the pedestal 43 allows the second end 23f of the second tubular component 23b.
  • the two end portions 23 f are centered with respect to the main body container 13.
  • the water collecting pipe 23 formed by connecting the first tubular part 23 a and the second tubular part 23 b is disposed in the spacer 21 so as to be substantially concentric with the spacer 21.
  • a plurality of openings 23g connected to the passage inside the tubular body are formed on the outer peripheral surfaces of the first tubular part 23a and the second tubular part 23b.
  • the opening 23g is covered with a sheet 23h that allows the fluid to pass through but does not allow the filter medium to pass from the inside of the first tubular part 23a and the second tubular part 23b.
  • the water collecting pipe 23 is formed of a circular pipe having a substantially uniform thickness when the presence of the opening 23g is not considered.
  • the water collecting pipe 23 When the inner diameter of the water collecting pipe 23 is d and the axial length of the internal space is L, the water collecting pipe 23 has a value L / d of 10 to 200, more preferably 14 to 170. Are dimensioned.
  • the inner diameter d is preferably 2.5 to 10 mm, and more preferably 3 to 7 mm. If the inner diameter d is less than 3 mm, the pressure loss increases and the flow rate decreases. On the other hand, when the inner diameter d exceeds 7 mm, the water collecting pipe becomes thick and the space for storing the activated carbon becomes small. Therefore, the thickness of the activated carbon layer decreases, and the activated carbon removal performance decreases.
  • the length L of the water collecting pipe is preferably 100 to 500 mm.
  • the cross-sectional area of the portion surrounded by the inner peripheral wall of the water collecting pipe is preferably 8 to 40 mm 2 , and the volume of the water collecting pipe 23 is preferably 0.08 to 60 cm 3 .
  • the first tubular part 23a and the second tubular part 23b are each formed by injection molding, and have a taper slightly narrowed in the mounting direction to the main body container 13.
  • This taper is a so-called punching taper necessary for releasing the first tubular part 23a and the second tubular part 23b as a molded product.
  • the draft taper is preferably 0.1 to 0.5 °, and this makes it possible to achieve both ease of mold release and uniformity of the thickness of the water collecting pipe 23.
  • two holes 23i are formed in the second end 23d of the first tubular part 23a, while the first end 23e of the second tubular part 23b has Two protrusions 23j corresponding to the holes 23i are formed.
  • Each of the two holes 23i extends in the axial direction of the first tubular part 23 from the end surface of the second end 23d of the first tubular part 23a.
  • the two protrusions 23j extend in the axial direction of the second tubular part from the end surface of the first end 23e of the second tubular part 23b.
  • the protrusion 23j is fitted into the hole 23i. Thereby, it can prevent that the 1st tubular component 23a and the 2nd tubular component 23b shift relatively in the radial direction of the main body container 13.
  • holes 23i and two protrusions 23j are provided, but any number of holes 23i and protrusions 23j may be provided.
  • the hole 23i and the projection 23j are used as means for connecting the first tubular part 23a and the second tubular part 23b.
  • the first tubular part 23a and the second tubular part 23b are connected.
  • any structure may be used as long as it can prevent at least a shift in the radial direction of the main body containers 13.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a modification of the connecting portion between the first tubular part 23a and the second tubular part 23b.
  • a concave portion is provided at the end of one component, and a convex portion complementary to the concave portion is provided at the end portion of the other component, and the first tubular component is fitted by fitting these concave portion and convex portion.
  • 23a and the second tubular part 23b are connected.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the water purifier cartridge.
  • the raw water that has reached the inside of the spacer 21 has an internal space in which the filter medium is accommodated in the spacer 21 and the opening of the water collecting pipe 23 due to the pressure resistance caused by the particle size of the granular filter medium and the opening area of the opening of the spacer.
  • the inner laminar flow D that flows into the water collecting pipe 23 through the sheet 23h covering the portion 23g, the sheet 21d of the spacer 21 from the internal space of the spacer 21 and flows into the gap between the spacer 21 and the main body container 13, and again the spacer After returning to the internal space 21, the water is diverted to the outer laminar flow E that flows through the water collecting pipe 23 sheet 23 h and flows into the water collecting pipe 23.
  • the divided inner laminar flow D and outer laminar flow E reach the water collecting part 37 through the water collecting pipe 23 provided at the concentric central part of the main body container 13, and then flow into the header 7 through the water discharging pipe 17.
  • the filtered water flowing through the water collecting pipe 23 flows directly out of the water purifier cartridge 1 without passing through other filter media.
  • the raw water can be sufficiently distributed in the spacer, thereby uniformly using the particulate filter medium. can do.
  • the effect of the diversion into the inner laminar flow and the outer laminar flow is not limited in the arrangement direction of the main body container, and is effective in any of the vertical, horizontal and oblique directions. Further, in the case of the vertical direction, when the raw water is supplied from the incoming water section, there is an effect whether the direction of the raw water flowing is the vertical upward direction or the vertical downward direction.
  • the water collecting pipe 23 by connecting the first tubular part 23a and the second tubular part 23b separately molded, the end of the water collecting pipe 23 on the open end 13a side, that is, the first tubular part 23a.
  • the difference in the outer diameter between the first end c of the water collecting pipe 23 and the end of the water collecting pipe 23 on the closed end 13b side, that is, the second end f of the second tubular part 23b is smaller than when the water collecting pipe is integrally molded. can do.
  • the distance between the outer surface of the water collection pipe 23 and the inner wall of the main body container 13 can be made substantially constant over the longitudinal direction of the main body container 13, even when the full length of the cartridge 1 for water purifiers is lengthened.
  • the thickness of the granular filter medium filled between the water collecting pipe 23 and the inner wall of the main body container can be made constant.
  • the particle size of the granular filter medium may be in the range of # 20 to # 200 mesh, preferably in the range of # 30 to # 180 mesh, and more preferably in the range of # 40 to 150 mesh.
  • Examples of the sheet for forming a gap provided between the spacer and the main body container used in the water purifier cartridge of the present invention include a mesh, a bonded or fused fibrous sheet, a nonwoven fabric, a felt, and the like. Examples thereof include a mesh, a bonded or fused fibrous sheet, and a non-woven fabric.
  • Examples of the granular filter used in the water purifier of the present invention include powdered activated carbon, granular activated carbon, molecular adsorption resin, zeolite, molecular sieve, chelate resin, ion exchange resin, calcium sulfite, coral sand, barley stone, Ioishi, tourmaline.
  • the method of using 1 type or 2 types or more of these can be mentioned.
  • powdered activated carbon, granular activated carbon, zeolite, molecular sieve, ion exchange resin, calcium sulfite, one or more of these are used. This is the case.
  • the main body container constituting the water purifier of the present invention is preferably made of a plastic such as ABS resin, AS resin, PP resin, PE resin, polycarbonate resin, etc. in consideration of cost and moldability.
  • the wall thickness is preferably 3 mm or more in consideration of pressure resistance.
  • the water collecting member 23 is divided at the intermediate portion in the axial direction.

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Abstract

　浄水器用のカートリッジを細長くした場合においても、流量低下を抑制し、かつ、濾過材の量が減ることによる除去性能の低下を抑制することができる浄水器用カートリッジを提供する。　浄水器用カートリッジ１は、本体容器１３と、スペーサ２１と、集水管２３と、第１のシート２１ｄと本体容器の内壁面との間には、流体が通過可能であって内部に濾過材を有しない間隙が形成されており、スペーサ２１は、流体を、内層流Ｄと、外層流Ｅとに分流するようになっている。また集水管２３は、最小の内径をｄとし、内部空間の軸方向長さをＬとした場合、値Ｌ／ｄが１０～２００となるように寸法決めされている。

Description

浄水器用カートリッジ
　本発明は、浄水器用カートリッジに関し、特に、粒状の濾過材を収容している浄水器用カートリッジに関する。
　従来から、粒状の濾過材を収容している浄水器用カートリッジが知られている（例えば、特許文献１）。
特許第４２９９５２２号公報
　特許文献１の浄水器用カートリッジは、一端が開口した円筒状の容器の中央に配置されている集水管と、集水管の容器開口側に配置された中空糸膜とを備えており、集水管の周囲には粒状の濾過材の集合体が管体形状をなして配置されている。そしてこの浄水器用カートリッジに流入した原水は、粒状の濾過材を通過して集水管に流れ、さらに集水管を通って中空糸膜に向かって流れる。そして中空糸膜を通った水は、浄水としてカートリッジの外部へ流出するようになっている。
　ところで、このような浄水器用カートリッジとして、例えばキッチン内の設置空間の形状や大きさに適合するような、様々な形状のものが必要とされている。そして上述した浄水器用カートリッジの性能を維持したまま比較的細長い空間に納めるために浄水器用カートリッジの長さを長くしようとすると、流量が低下してしまい、また、細くしようとすると、濾過材の量が減るために除去性能が低下してしまうので、比較的細長い浄水器用カートリッジを形成することは困難であった。
　そこで本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、浄水器用のカートリッジを細長くした場合においても、流量低下を抑制し、除去性能の低下を抑制することができる浄水器用カートリッジを提供することを目的とする。
　上述した課題を解決するために、本発明は、軸線方向に所定の長さを有する本体容器と、内部に粒状の濾過材を収容し、外周面に複数の開口部を有し、且つ本体容器内に配置されている略円筒形状のスペーサと、このスペーサの複数の開口部を覆うように配置され、流体は通過させるが濾過材は通過させない第１のシートと、スペーサと略同心状に当該スペーサ内に配置され外周面に複数の開口部を有する集水管と、この集水管の複数の開口部を覆うように配置され、流体は通過させるが濾過材は通過させない第２のシートとを備え、第１のシートと本体容器の内壁面との間には、流体が通過可能であって内部に濾過材を有しない間隙が形成されており、スペーサは、その端面側に流体をその内部へと流入させるスペーサ入口部を有しており、このスペーサ入口部からスペーサの内部に流入した流体を、スペーサにおける濾過材が収容されている内部空間及び第２のシートを通過して集水管内に流れる内層流と、スペーサの内部空間から第１のシートを通過して間隙に流れ、再びスペーサの内部空間に戻ってから第２のシートを通過して集水管に流れる外層流とに分流するようになっている浄水器用カートリッジであって、集水管の内部の軸方向長さをＬとし、集水管の最小の内径をｄとしたときに、集水管は、値Ｌ／ｄが、１０～２００となるように寸法決めされている。
　このように構成された発明によれば、集水管の内径と集水管の軸方向長さとの関係をＬ／ｄ＝１０～２００となるように、集水管を寸法決めすることにより、集水管内部での圧力損失を最小限に抑制することができ、これにより、カートリッジ内の圧力損失の差を少なくすることができる。即ち、値Ｌ／ｄを１０未満とした場合、集水管が太くなってしまい、その結果、カートリッジのスペーサ内に充填できる濾過材の量が減少してしまう。一方で、値Ｌ／ｄを２００よりも大きくした場合、集水管の長さに対して集水管の内径が極端に小さくなってしまうので、集水管内の圧力損失が多くなってしまう。従って、値Ｌ／ｄを１０～２００の範囲とすることにより、カートリッジ内の圧力損失の差を少なくすることができ、これにより、カートリッジ内で原水を十分に行き渡らせることができ、濾過材を均一に使用することができる。
　また、本発明において、濾過材は、粒径が、０．１～１ｍｍの粒状活性炭であることが好ましい。より好ましくは、粒状活性炭の粒径は、０．２～０．８ｍｍである。
　このように構成された本発明によれば、圧力損失が大きくなることによる流量低下を抑制することができ、かつ、濾過性能の低下も抑制することができる。
　また、本発明において、集水管の容積は、０．７４～２４ｃｍ3であることが好ましく、１．１～１２ｃｍ3であることがより好ましい。
　このように構成された本発明によれば、濾過性能の低下を抑制しながら、浄水器用カートリッジをコンパクトにすることができる。
　また、本発明において、集水管の内周壁で囲まれた部分の断面積は、４～８０ｍｍ2であることが好ましく、７～４０ｍｍ2であることがより好ましい。
　このように構成された本発明によれば、集水管の寸法によって集水管内の濾過水の流れを阻害するのを抑制することができ、かつ、浄水器用カートリッジをコンパクトにすることができる。
　また、本発明において、好ましくは、集水管は、円形断面を有し、軸線方向にわたって均一な肉厚を有している。
　また、本発明において、集水管は、射出成型を用いて形成されたものであり、その内壁は、０．０５～１度の抜きテーパーを有していることが好ましく、抜きテーパーの角度は、０．１～０．５度であることがより好ましい。
　このように構成された本発明によれば、内壁に一定の抜きテーパーを与えることにより、集水管を成型し易くすることができ、かつ、集水管の厚さを軸方向にわたってほぼ一定にすることができる。これにより、集水管の周囲の濾過材の層の厚みが不均一になるのを防止して、濾過材による圧力損失をより均一にすることができる。
　また、本発明において、好ましくは、集水管は、少なくとも２本の管状部品を連結して形成されている。
　このように構成された本発明によれば、集水管を少なくとも２本の管状部品を連結して形成しているので、集水管の両端部における外径の差を、１本の長い管体を射出成型して形成した管体の抜きテーパーに起因する外径の差よりも少なくすることができる。これにより、本体容器の軸方向の長さを長くしてこれに合わせて集水管の長さを長くする必要が生じた場合においても、集水管の両端部における外径の差を少なくして粒状の濾過材の厚みを一様にすることができる。
　以上のように本発明によれば、浄水器用のカートリッジの長さを長くした場合においても、浄水器用カートリッジ内に原水を十分に行き渡らせることによって粒状の濾過材を一様に使用することができる。
本発明の実施形態にかかる浄水器用カートリッジを示す斜視図である。 図１のII－II断面における断面図である。 図２の領域IIIを拡大した拡大断面図である。 図３の領域IVの拡大図断面図である。 図４のV－V断面の断面図である。 本発明の実施形態によるスペーサを示す正面図である。 本発明の実施形態による集水管の斜視図である。 本発明の実施形態による集水管の長手方向に沿った断面図である。 集水管の接続部の変形例を示す斜視図である。 本発明の実施形態による浄水器用カートリッジの断面図である。 集水管の変形例を示す斜視図である。
　以下、図面を参照して、本発明の実施形態による浄水器用カートリッジについて説明する。図１は、本発明による浄水器用カートリッジを示す斜視図である。
　まず、図１に示すように、浄水器用カートリッジ１は、プレフィルタを備えたカートリッジ３、及び中空糸膜を備えたカートリッジ５を含む複数のカートリッジを連結して使用する浄水システムを構成するカートリッジとして使用されるものである。このような浄水器用カートリッジ１は、ヘッダ７及びチューブ９，１１を介して隣接するカートリッジ３，５と連結されており、一般水栓に連結されている水道管から分流されてきた原水を、各カートリッジ３，１，５において順次濾過しながら下流側に向けて流し、最終的に、水を例えばキッチンシンクの側に取り付けられた専用水栓を通してユーザに供給するようになっている。
　図２は、図１のII－II断面における断面図である。図２に示すように、浄水器用カートリッジ１は、軸線方向に所定の長さを有する細長い本体容器１３を備えている。この浄水器用カートリッジ１の本体容器１３は、円形断面を有する容器によって形成されており、その内部には、粒径が０．１～１ｍｍの粒状活性炭からなる濾過材、及びカートリッジの他の構成要素が収容されている。本体容器１３は、開放端１３ａと、閉鎖端１３ｂとを有しており、開放端１３ａ側には、濾過すべき原水の本体容器１３内への流入口である入水管１５と、濾過水を本体容器１３外部に流出させるための出水管１７が設けられている。入水管１５と出水管１７は、本実施形態による浄水器用カートリッジ１を、隣接するカートリッジ３，５と連結するためのヘッダ７に連結されるようになっている。
　また、浄水器用カートリッジ１は、本体容器１３内部に、本体容器の軸線方向における粒状濾過材の移動を防止し、かつ、水は通過させるが粒状濾過材は通過させないように構成された部材である目皿１９と、内部に粒状濾過材を収容するようになった略円筒形状の細長いスペーサ２１と、スペーサ２１内の粒状濾過材を通過した水を集水して下流に搬送するための細長い集水管２３とを備えている。そして、スペーサ２１及び集水管２３は、円形断面の本体容器とほぼ同心状に配置されており、本体容器１３、スペーサ２１及び集水管２３によって、本体容器１３内部に三層の円筒構造を形成している。
　図３は、図２の領域IIIを拡大した拡大断面図であり、主に本実施形態による浄水器用カートリッジを、ヘッダに連結するための構造を説明するための図面である。図３に示すように、ヘッダ７には、上流側にあるカートリッジ３に連結されている入水側のチューブ９、及び下流側にあるカートリッジに連結されている出水側のチューブ１１が連結されている。そしてヘッダ７の略中央にある入口部２５には、入水側のチューブ９が連結されており、この入口部２５内には、バネ式の逆止弁２７が設けられている。この逆止弁２７は、ヘッダ７に浄水器用カートリッジ１が嵌められていないときは、バネ２９によって下向き付勢されており入水側のチューブ９からの原水を本体容器１３に通さないようになっているが、浄水器用カートリッジ１を回転させながらヘッダ７に向けて押し込んだときには、バネ２９の付勢に抗して上方に移動して入水側のチューブ９と、浄水器用カートリッジ１の入水管１５とを連通させるようになっている。また、ヘッダ７の入口部２５の逆止弁２７の外周側には、入口部２５の周囲の環状の空間によって形成された出口部３１が形成されており、この出口部３１は、出水側のチューブ１１と連通している。
　図４は、図３の領域IVの拡大図断面図である。また、図５は、図４のV－V断面の断面図であり、図４と直交する方向における断面図である。図４及び図５に示すように、本体容器１３の開放端側にあるネック部の周囲には、環状溝にはめ込まれたＯリング３３，３５が配置されており、浄水器用カートリッジ１をヘッダ７に嵌め込んだときに、浄水器用カートリッジ１とヘッダ７との間を流体密封するようになっている。入口管１５は、ネック部の中心に設けられている。そして浄水器用カートリッジ１をヘッダ７に嵌めると、入口管１５の上端が逆止弁２７に接触して逆止弁２７を上方に移動させるようになっている。また、入口管１５とネック部の内壁との間には、集水管２３の開放端側にある集水部３７から流れてきた濾過水を通すための環状の空間が設けられている。そして本実施形態による浄水器用カートリッジ１では、ネック部と入口管１５とで二重の管状構造を形成しており、実質的にネック部が集水管からの流体を本体容器外部に流出させるための出水管１７として機能する。このような入口管１５内に流入した原水は、矢印Ａで示すように、入口管１５内を通って入口管１５の最下部まで流れる。そして原水が入口管１５の最下部に到達すると、最下部にある床３９をつたって入口管１５の径方向（図５における左右方向）に流れてスペーサ２１の上方にある環状空間に向かい、そこからスペーサ２１に流れる。
一方で集水管２３から流れてきた濾過水は、矢印Ｂで示すように、集水管２３の開放端側にある集水部３７を通って、入口管１５と入口管１５の外周にあるフランジ４１との間を通り、さらに入口管１５とネック部の内壁との間を通ってヘッダ７に流れるようになっている。
　図６は、スペーサを示す正面図である。図６に示すように、スペーサ２１は、本体容器１３への装着方向に向けて僅かに窄まるテーパーを有する。そしてスペーサ２１の両端には、それぞれ、Ｏリングを装着するための溝が形成されているリング部２１ａ，２１ｂと、このリング部２１ａ，２１ｂに対して一体的に形成され複数の開口が形成されているシート保持部２１ｃと、シート保持部２１ｃの開口を覆うようにシート保持部２１ｃに接着あるいは融着され、水は通過させるが粒状の濾過材は通過させないシート２１ｄとを有する。
　シート保持部２１ｃの外径は、リング部２１ａ，２１ｂに比べて小さくなっており、スペーサ２１を本体容器１３に装着した際、リング部２１ａ側でシート保持部の外周と本体容器の内壁面との間に幅Ｌ1の間隙が形成され、一方、リング部２１ｂ側で幅Ｌ2の間隙が形成される。なお、間隙の幅Ｌ1，Ｌ2は同じであってもよいし、あるいは、必要に応じて異なる値とするものであってもよい。なお、これら間隙の幅Ｌ1，Ｌ2は本体容器１３の内壁面からシート保持部２１ｃの外周までの距離である。
　スペーサ２１は、本体容器１３に装着される際、リング部２１ａ，２１ｂの端部に形成されたフランジ部２１ｅが本体容器１３の閉鎖端１３ｂに設けられた台座４３に当接して位置決めされる。スペーサ２１は、本体容器１３に装着されると、リング部２１ａ，２１ｂが本体容器１３の内壁面に内接し、溝に取り付けられたＯリングによりリング部２１ａ，２１ｂと内壁面との間は密封される。そしてこのスペーサ２１のリング部２１ａ側の端部は、スペーサ２１の軸線に直交する方向に向けて開口しており、この開口によって原水を流入させるためのスペーサ入口部を形成している。
　この浄水器カートリッジ１の製造工程において、本体容器の開放端１３ａを上にし、集水管２３、スペーサ２１を挿入した状態で、本体容器１３の開放端１３ａ側から粒状の濾過材を投入充填し、目皿１９を挿入する。本体容器１３の形状は必ずしも限定はされず、例えば多角柱状や円錐台状等の形状とすることも可能であるが、円筒形状とすると、耐圧性や成形性が向上し、かつスペーサ２１から集水管２３の距離が等しく取れるのでより好ましい。
　図７は、集水管の斜視図であり、図８は、集水管の長手方向に沿った断面図である。
　図７に示すように、集水管２３は、本体容器１３内に配置したときに開放端１３ａ側に位置する第１管状部品２３ａと、閉鎖端１３ｂ側に位置する第２管状部品２３ｂの端部を連結して一本の比較的長い管を形成するようになっており、集水管２３の軸方向の長さは、所定の長さを有する本体容器１３の内部空間の軸方向長さと略同じか、又はこれよりも少し短くなっている。第１管状部品２３ａの第１端部２３ｃは、集水管２３よりも開放端１３ａ側に設けられた集水部３７の凹部に嵌め込まれており、且つ第２端部２３ｄは、第２管状部品２３ｂにおける本体容器１３の開放端１３ａ側に設けられた第１端部２３ｅと連結されるようになっている。また第２管状部品２３ｂの第２端部２３ｆは、本体容器１３の閉鎖端１３ｂに設けられた台座４３（図２参照）に嵌るようになっており、台座４３によって第２管状部品２３ｂの第２端部２３ｆを、本体容器１３に対して芯出しするようになっている。
　第１管状部品２３ａ及び第２管状部品２３ｂを連結して形成された集水管２３は、スペーサ２１と略同心状に当該スペーサ２１内に配置されている。そして第１管状部品２３ａ及び第２管状部品２３ｂの外周面には管体の内部の通路まで繋がっている複数の開口部２３ｇが形成されている。この開口部２３ｇは、第１管状部品２３ａ及び第２管状部品２３ｂの内側から、流体は通過させるが濾過材は通過させないシート２３ｈで覆われている。集水管２３は、この開口部２３ｇの存在を考慮しなかったときに、ほぼ均一な肉厚を有する円形管によって形成されている。そして集水管２３の内径をｄとし、内部空間の軸方向長さをＬとした場合、集水管２３は、値Ｌ／ｄが１０～２００となるように、より好ましくは１４～１７０となるように寸法決めされている。このとき内径ｄは、２．５～１０ｍｍであることが好ましく、３～７ｍｍであることがより好ましい。内径ｄが３ｍｍ未満だと圧力損失が高くなり、流量が低下する。一方で内径ｄが７ｍｍを超えると集水管が太くなり、活性炭を収納するスペースが小さくなるので、活性炭の層の厚みが減り、活性炭の除去性能が低下する。また、集水管の長さＬは、１００～５００ｍｍであることが好ましい。長さＬが１００ｍｍ未満だと、活性炭の量を増やすためにカートリッジの太さを太くする必要が生じてしまい、一方で５００ｍｍを超えると、カートリッジをシンクの下などに収納するのが困難になる。また、集水管の内周壁で囲まれた部分の断面積は、８～４０ｍｍ2であることが好ましく、集水管２３の容積は、０．０８～６０ｃｍ3であることが好ましい。
　第１管状部品２３ａ及び第２管状部品２３ｂは、各々射出成型によって形成されており、本体容器１３への装着方向に向けて僅かに窄まるテーパーを有している。このテーパーは、成形品として第１管状部品２３ａ及び第２管状部品２３ｂを離型するために必要な所謂抜きテーパーである。この抜きテーパーは、０．１～０．５°度であることが好ましく、これにより、離型の容易性と、集水管２３の肉厚の均一さを両立することができる。
　また、特に図８に示すように、第１管状部品２３ａの第２端部２３ｄには、２つの穴２３ｉが形成されており、一方で第２管状部品２３ｂの第１端部２３ｅには、穴２３ｉに対応する２つの突起２３ｊが形成されている。
　２つの穴２３ｉは、それぞれ第１管状部品２３ａの第２端部２３ｄの端面から第１管状部品２３の軸線方向に延びている。また、２つの突起２３ｊは、第２管状部品２３ｂの第１端部２３ｅの端面から第２管状部品の軸線方向に延びている。そして第１管状部品２３ａと第２管状部品２３ｂを連結するときは、突起２３ｊを穴２３ｉに嵌め込むようにする。これにより第１管状部品２３ａと第２管状部品２３ｂが、本体容器１３の径方向において相対的にずれるのを防止することができる。
　尚、本実施形態では、穴２３ｉ及び突起２３ｊをそれぞれ２つずつ設けることとしているが、穴２３ｉ及び突起２３ｊの数は幾つでもよい。また、本実施形態では、第１管状部品２３ａと第２管状部品２３ｂを連結するための手段として穴２３ｉ及び突起２３ｊを用いることとしているが、第１管状部品２３ａと第２管状部品２３ｂを連結するための手段としては、少なくとも両者の本体容器１３の径方向におけるずれを防止することができる構造であればどのような構造を用いてもよい。
　図９は、第１管状部品２３ａと第２管状部品２３ｂとの接続部の変形例を示す斜視図である。変形例では、一方の部品の端部に凹部を設け、他方の部品の端部にこれと相補的な凸部を設けてあり、これらの凹部と凸部を嵌め合わせることによって、第１管状部品２３ａと第２管状部品２３ｂとを接続している。
　次に、上述した本実施形態の浄水器カートリッジ１における水の流れ方について図９を参照しながら説明する。図９は、浄水器用カートリッジの断面図である。
　ヘッダ７を通って浄水器用カートリッジ１に原水が流入すると、原水は、矢印Ｃによって示すように、入水管１５及び、目皿１９を通った後、粒状の濾過材が充填されているスペーサ２１の内部に到達する。
　その後、スペーサ２１内部に到達した原水は、粒状濾過材の粒径及びスペーサの開口部の開口面積に起因する圧力抵抗によって、スペーサ２１における濾過材が収容されている内部空間及び集水管２３の開口部２３ｇを覆うシート２３ｈを通過して集水管２３内に流れる内層流Ｄと、スペーサ２１の内部空間からスペーサ２１のシート２１ｄを通過してスペーサ２１と本体容器１３との間隙に流れ、再びスペーサ２１の内部空間に戻ってから集水管２３シート２３ｈを通過して集水管２３に流れる外層流Ｅとに分流される。分流された内層流Ｄと外層流Ｅは、本体容器１３の同心中央部に設けられた集水管２３を通って集水部３７に到達し、その後出水管１７を通ってヘッダ７に流れる。このように集水管２３を流れる濾過水は、他の濾過材を通過せずに、直接、浄水器用カートリッジ１の外部に流出するようになっている。
　このように原水を、スペーサ２１の入口近傍にて内層流Ｄと外層流Ｅに分流することにより、原水をスペーサ内に十分に行き渡らせることができ、これにより粒状の濾過材を一様に使用することができる。内層流と外層流に分流の効果は、本体容器の配置方向には制限されず、垂直、水平及び斜め方向の何れの場合でも効果がある。また垂直方向の場合において、原水が入水部より供給される際、原水の流れる方向が垂直上方向であっても垂直下方向の何れであっても効果がある。
　また、集水管２３を、別々に成型された第１管状部品２３ａと第２管状部品２３ｂを連結して形成することによって、集水管２３の開放端１３ａ側の端部、即ち第１管状部品２３ａの第１端部ｃと、集水管２３の閉鎖端１３ｂ側の端部、即ち第２管状部品２３ｂの第２端部ｆとの外径の差を、集水管を一体成型した場合よりも少なくすることができる。これにより、集水管２３の外面と、本体容器１３の内壁との間の距離を、本体容器１３の長手方向にわたって略一定にすることができるので、浄水器用カートリッジ１の全長を長くした場合においても、集水管２３と本体容器の内壁との間に充填される粒状の濾過材の厚みを一定にすることができる。
　原水を、スペーサ入口部にて内層流と外層流とに分けることができる理由の一つとして挙げられるのは、粒状濾過材の粒径によってである。粒状濾過材の粒径は、＃２０～＃２００メッシュの範囲であればよく、＃３０～＃１８０メッシュの範囲が好ましく、＃４０～１５０メッシュの範囲がより好ましい。
　本発明の浄水器用カートリッジに用いられる、スペーサと本体容器との間に設けられた隙間を作るためのシートは、メッシュ、接着または融着した繊維状シート、不織布、フェルトなどが例示でき、望ましいのは、メッシュ、接着または融着した繊維状シート、不織布が挙げられる。
　本発明の浄水器に用いられる粒状濾過材としては、粉末状活性炭、粒状活性炭、分子吸着樹脂、ゼオライト、モレキュラーシーブ、キレート樹脂、イオン交換樹脂、亜硫酸カルシウム、コーラルサンド、麦飯石、医王石、トルマリンなどが例示でき、これらのうちの１種、あるいは２種以上を用いて使用する方法が挙げられる。望ましくは、粉末状活性炭、粒状活性炭、ゼオライト、モレキュラーシーブ、イオン交換樹脂、亜硫酸カルシウム、これらのうちの１種、あるいは２種以上を用いることで、特に望ましいのは、粉末状活性炭、粒状活性炭を用いる場合である。
　本発明の浄水器を構成する本体容器は、コスト、成形加工性を考慮すると、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ＰＰ樹脂、ＰＥ樹脂、ポリカーボネイト樹脂等のプラスチックで構成することが好ましい。肉厚は、耐圧性を考慮し３ｍｍ以上であることが好ましい。
　尚、上述の実施形態では、集水部材２３の成型性を向上させるために、集水部材２３を軸方向の中間部分で分割するようにしたが、図１１に示すように、集水部材を径方向に分割したような２つの部材を組み合わせて形成するようにしてもよい。
１　　浄水器用カートリッジ
１３　　本体容器
１５　　入水管
１７　　出水管
２１　　スペーサ
２３　　集水管
２１ｄ　　シート
２３ａ　　第１管状部品
２３ｂ　　第２管状部品
２３ｈ　　シート

Claims (7)

  1. 　軸線方向に所定の長さを有する本体容器と、
    　内部に粒状の濾過材を収容し、外周面に複数の開口部を有し、且つ前記本体容器内に配置されている略円筒形状のスペーサと、
    　このスペーサの前記複数の開口部を覆うように配置され、流体は通過させるが前記濾過材は通過させない第１のシートと、
    　前記スペーサと略同心状に当該スペーサ内に配置され外周面に複数の開口部を有する集水管と、
    　この集水管の前記複数の開口部を覆うように配置され、流体は通過させるが前記濾過材は通過させない第２のシートとを備え、
    　前記第１のシートと前記本体容器の内壁面との間には、流体が通過可能であって内部に前記濾過材を有しない間隙が形成されており、
    　前記スペーサは、その端面側に流体をその内部へと流入させるスペーサ入口部を有しており、このスペーサ入口部から前記スペーサの内部に流入した流体を、前記スペーサにおける前記濾過材が収容されている内部空間及び前記第２のシートを通過して前記集水管内に流れる内層流と、前記スペーサの前記内部空間から前記第１のシートを通過して前記間隙に流れ、再び前記スペーサの前記内部空間に戻ってから前記第２のシートを通過して前記集水管に流れる外層流とに分流するようになっている浄水器用カートリッジであって、　前記集水管の内部の軸方向長さをＬとし、前記集水管の内径をｄとしたときに、前記集水管は、値Ｌ／ｄが、１０～２００となるように寸法決めされている、浄水器用カートリッジ。
  2. 　前記濾過材は、粒径が０．１～１ｍｍの粒状活性炭である、請求の範囲第１項に記載の浄水器用カートリッジ。
  3. 　前記集水管の容積は、０．７４～２４ｃｍ3である、請求の範囲第１項に記載の浄水器用カートリッジ。
  4. 　前記集水管の内周壁で囲まれた部分の断面積は、４～８０ｍｍ2である、請求の範囲第１項に記載の浄水器用カートリッジ。
  5. 　前記集水管は、円形断面を有し、軸線方向にわたって均一な肉厚を有している、請求の範囲第１項に記載の浄水器用カートリッジ。
  6. 　前記集水管は、射出成型を用いて形成されたものであり、その内壁は、０．０５～１度の抜きテーパーを有している、請求の範囲第１項に記載の浄水器用カートリッジ。
  7. 　前記集水管は、少なくとも２本の管状部品を連結して形成されている、請求の範囲第１項に記載の浄水器用カートリッジ。
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