WO2025258191A1 - 浄水カートリッジ - Google Patents

Abstract

粒状のろ材を収容したケース内における水の流通を促進させる。　浄水カートリッジ（１０）は、筒状のケース（１０Ａ）と、ケース（１０Ａ）に充填される繊維状の活性炭（１０Ｆ）、及び粒状のろ材（１０Ｇ）と、を備え、ケース（１０Ａ）は、上流側に流入用の流入開口（１０Ｈ）と、下流側に流出用の流出開口（１０Ｊ）と、が形成されている。

Description

浄水カートリッジ

　本開示は、浄水カートリッジに関する。

　特許文献１には、円筒状の成形炭が用いられた浄水カートリッジが開示されている。

特開２０２１－１５９８４９号公報

　成形炭を用いない場合、成形しない粒状のろ材を浄水カートリッジに用いることが考えられる。粒状のろ材をケースに封入した場合、成形炭に比べてろ材の密度が高くなる可能性がある。この場合、ろ材に水が浸透し難くなり、ひいてはケース内における水の流通が阻害される懸念がある。このため、粒状のろ材を収容したケースにおける水の流通を促進し得る技術が望まれている。

　本開示は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、粒状のろ材を収容したケース内における水の流通を促進させる技術を提供することを目的とする。

　本開示の浄水カートリッジは、
　筒状のケースと、前記ケースに充填される繊維状の活性炭、及び粒状のろ材と、を備え、前記ケースは、上流側に流入用の流入開口と、下流側に流出用の流出開口と、が形成されている。

実施形態１の浄水カートリッジを示す側断面図である。 実施形態１のケースを示す斜視図である。 実施形態１の繊維状の活性炭を示す斜視図である。 実施形態２の浄水カートリッジを示す側断面図である。 他の実施形態の浄水カートリッジを示す側断面図である。

　最初に本開示の実施形態を列記して説明する。下記の複数の実施形態について矛盾を生じない範囲で任意に組み合わせたものも発明を実施するための形態に含まれる。
［１］本開示の浄水カートリッジは、筒状のケースと、前記ケースに充填される繊維状の活性炭、及び粒状のろ材と、を備え、前記ケースは、上流側に流入用の流入開口と、下流側に流出用の流出開口と、が形成されている。
［２］上記［１］に記載の浄水カートリッジの前記粒状のろ材は、活性炭及びイオン交換樹脂の少なくともいずれか一方である。
［３］上記［１］及び[２]のいずれかに記載の浄水カートリッジにおいて、前記流入開口は、前記ケースの側面に形成されている。
［４］上記［１］から[３]までのいずれかに記載の浄水カートリッジにおいて、前記繊維状の活性炭は、前記粒状のろ材よりも上流側に配置されている。
［５］上記［１］から[４]までのいずれかに記載の浄水カートリッジにおいて、前記繊維状の活性炭は、前記粒状のろ材よりも下流側に配置されている。
［６］上記［１］から[５]までのいずれかに記載の浄水カートリッジにおいて、前記流入開口は、前記繊維状の活性炭によって塞がれている。
［７］上記［１］から[６]までのいずれかに記載の浄水カートリッジにおいて、前記繊維状の活性炭は、シート状に形成されて円柱状及び円筒状のいずれかの形状に巻かれている。

＜実施形態１＞
　実施形態１の浄水カートリッジ１０は、例えば、上水道等の図示しない給水源から供給される原水Ｒｗが流れる流路に設けられる。浄水カートリッジ１０は、原水Ｒｗが内部を流通すると、原水Ｒｗに含まれる遊離残留塩素やカルシウムイオンやマグネシウムイオン等の硬度成分（以下、単に硬度成分ともいう）等の溶存物質を捕捉し、浄水Ｐｗとして流出する機能を有している。

　浄水カートリッジ１０は、図１に示すように、ケース１０Ａと、閉鎖蓋１０Ｂと、流出蓋１０Ｃと、外側不織布１０Ｄと、内側不織布１０Ｅと、繊維状の活性炭１０Ｆと、粒状のろ材１０Ｇと、を備えている。

　ケース１０Ａは、合成樹脂を円筒状に成形したものである。ケース１０Ａの軸線Ｃ方向の一端側（図１における下側）における側面には、複数の流入開口１０Ｈが開口して形成されている。各流入開口１０Ｈは、原水Ｒｗが流入する流入口であり、ケース１０Ａにおける上流側に相当する。例えば、各流入開口１０Ｈは、四角形状をなしてケース１０Ａの周方向に複数整列して、軸線Ｃ方向に２段並んで配置されている（図２参照）。ケース１０Ａの軸線Ｃ方向において、複数の流入開口１０Ｈは、ケース１０Ａの軸線Ｃ方向の一端側に偏って配置されている。具体的には、例えば、ケース１０Ａの全長寸法は、１２０ｍｍ程度であり、複数の流入開口１０Ｈは、ケース１０Ａの一端からケース１０Ａの全長寸法の１／３程度（すなわち、４０ｍｍ程度）の寸法に設定されている。ケース１０Ａの軸方向の他端側端面開口は、流出開口１０Ｊである。流出開口１０Ｊは、浄水Ｐｗが流出する流出口であり、ケース１０Ａのおける下流側に相当する。

　閉鎖蓋１０Ｂは、例えば、合成樹脂製である。閉鎖蓋１０Ｂは、円盤状をなした蓋部本体１０Ｋと、蓋部本体１０Ｋの外周縁部から円筒状に立ち上がる立壁部１０Ｌと、を有している。蓋部本体１０Ｋは、ケース１０Ａの軸線Ｃ方向の一端側の開口を塞ぐように配置されている。立壁部１０Ｌは、ケース１０Ａの外周面を覆うように配置されている。立壁部１０Ｌは、流入開口１０Ｈを覆わないように配置されている。

　流出蓋１０Ｃは、合成樹脂製である。流出蓋１０Ｃは、円盤状をなした流出蓋本体１０Ｍと、流出蓋本体１０Ｍの外周縁から円筒状に垂下する垂下壁部１０Ｎと、流出蓋本体１０Ｍの中央部から突出する突出部１０Ｐと、を有している。突出部１０Ｐは、ケース１０Ａの軸線Ｃに沿う向きであってケース１０Ａの外側に突出している。流出蓋本体１０Ｍは、ケース１０Ａの流出開口１０Ｊを塞ぐように配置されている。垂下壁部１０Ｎは、ケース１０Ａの外周面の覆うように配置されている。突出部１０Ｐには、開口１０Ｑが形成されている。流出開口１０Ｊから流出した浄水Ｐｗは、開口１０Ｑを介して外部に流出する。

　外側不織布１０Ｄの原料となる繊維の種類は特に限定されないが合成樹脂製のものが比較的扱い易い。外側不織布１０Ｄは、円筒状に形成されており、ケース１０Ａの外周面を覆うように配置されている。具体的には、外側不織布１０Ｄは、ケース１０Ａの外周面に巻き付けられることによって円筒状にされている。外側不織布１０Ｄは、ケース１０Ａに形成された流入開口１０Ｈを覆っている。外側不織布１０Ｄは、通水性を有している。このため、原水Ｒｗは、外側不織布１０Ｄを通過して流入開口１０Ｈに流入する。

　内側不織布１０Ｅの原料となる繊維の種類は特に限定されないが合成樹脂製のものが比較的扱い易い。内側不織布１０Ｅは、通水性を有している。内側不織布１０Ｅは、円盤状に形成されており、ケース１０Ａの流出開口１０Ｊを塞ぐようにケース１０Ａ内の軸線Ｃ方向の他端部に配置されている。このため、浄水Ｐｗは、内側不織布１０Ｅを通過してケース１０Ａの流出開口１０Ｊから流出する。

　繊維状の活性炭１０Ｆは、図３に示すように、繊維状の原料を炭化処理することによって活性炭にしたものである。繊維状の活性炭１０Ｆは、一方向に長いシート状に形成され、円柱状の形状に巻かれている。繊維状の活性炭１０Ｆは、原水Ｒｗ中の遊離残留塩素を吸着する機能を有している。径方向に隣接するシートの間には、隙間が形成されていない。図３に示す繊維状の活性炭１０Ｆは、シートの厚みを厚く誇張して描画しており外周面に段差が形成されている。しかし、実際には、シートの厚みは図３に比べてとても薄く形成されているため、外周面における段差は無視できるほど小さい。繊維状の活性炭１０Ｆは、ケース１０Ａと同心状にケース１０Ａ内に配置されて内側不織布１０Ｅに隣接して配置されている。言い換えると、繊維状の活性炭１０Ｆは、ケース１０Ａにおける下流側に配置されている。

　粒状のろ材１０Ｇには、粒状の活性炭、及び粒状のイオン交換樹脂の少なくともいずれか一方が用いられる。例えば、粒状のろ材１０Ｇの粒径は、およそ６００μｍ程度である。粒状のろ材１０Ｇに粒状の活性炭が用いられる場合、粒状のろ材１０Ｇは、原水Ｒｗに含まれる遊離残留塩素、及びクロロホルムやトリハロメタン等の有機塩素化合物（以下、単に有機塩素化合物ともいう）を捕捉する。粒状のろ材１０Ｇに粒状のイオン交換樹脂が用いられる場合、粒状のろ材１０Ｇは、原水Ｒｗに含まれる硬度成分を捕捉する。ろ材１０Ｇは、ケース１０Ａの内側であって、閉鎖蓋１０Ｂの蓋部本体１０Ｋと繊維状の活性炭１０Ｆとの間に充填されている。つまり、繊維状の活性炭１０Ｆは、粒状のろ材１０Ｇよりも下流側に配置されている。流入開口１０Ｈが形成された位置においては、ろ材１０Ｇは、外側不織布１０Ｄの内側であって、流入開口１０Ｈ内に充填されている。外側不織布１０Ｄの網目の大きさは、ろ材１０Ｇの粒径よりも小さい。これにより、ろ材１０Ｇが流入開口１０Ｈから流出することが防止される。こうして、浄水カートリッジ１０は、形成されている。

［浄水カートリッジの作用の一例］
　こうして形成された浄水カートリッジ１０に原水Ｒｗを流入させて浄水Ｐｗを流出させる一例について説明する。先ず、原水Ｒｗが流れる流路に浄水カートリッジ１０を配置する。図１に示すように、原水Ｒｗは、各流入開口１０Ｈを塞ぐ外側不織布１０Ｄ及び各流入開口１０Ｈを介してケース１０Ａ内に流入する。ケース１０Ａに流入した原水Ｒｗは、浄水カートリッジ１０の上流側に配置されたろ材１０Ｇに浸透し、浄水カートリッジ１０の流出開口１０Ｊに向けて流れる。原水Ｒｗに含まれる遊離残留塩素、有機塩素化合物、及び硬度成分は、原水Ｒｗが流出開口１０Ｊに向けて流れる間にろ材１０Ｇに捕捉される。そして、原水Ｒｗは、繊維状の活性炭１０Ｆに到達して流出開口１０Ｊに向けて流れる。原水Ｒｗに含まれる遊離残留塩素は、原水Ｒｗが流出開口１０Ｊに向けて流れる間に繊維状の活性炭１０Ｆに捕捉される。そして、繊維状の活性炭１０Ｆを通過して流出開口１０Ｊから流出した原水Ｒｗは、浄水Ｐｗとして突出部１０Ｐの開口１０Ｑから外部に流出する。

　浄水カートリッジ１０における遊離残留塩素、及び有機塩素化合物の除去性能は、ＪＩＳ　Ｓ３２０１「家庭用浄水器試験法」に準拠した測定方法によって測定することができる。具体的には、所定量の次亜塩素酸ナトリウムを溶け込ませた試料水を用意し、所定の温度下でこの試料水を浄水カートリッジ１０に通水する。ろ過液（浄水Ｐｗ）中の遊離残留塩素濃度は、ＪＩＳ　Ｓ３２０１　「６．４　除去性能試験」、及び「６．５　ろ過能力試験」に準拠して測定する。

　浄水カートリッジ１０における硬度成分の除去性能は、浄水器協会規格、ＪＷＰＡＳ　Ｙ（２０１１）「硬度低減能力試験方法」に準拠した測定方法によって測定することができる。具体的には、所定量の塩化カルシウムを溶け込ませた試料水を用意し、所定の温度下でこの試料水を浄水カートリッジ１０に通水する。ろ過液（浄水Ｐｗ）中のカルシウムイオンの濃度は、ＪＩＳ　Ｓ３２０１　「６．４　除去性能試験」、及び「６．５　ろ過能力試験」に準拠して測定する。

　上記のように構成された実施形態１によれば、以下の効果を奏する。

　浄水カートリッジ１０は、筒状のケース１０Ａと、ケース１０Ａに充填される繊維状の活性炭１０Ｆ、及び粒状のろ材１０Ｇと、を備え、ケース１０Ａは、上流側に流入用の流入開口１０Ｈと、下流側に流出用の流出開口１０Ｊと、が形成されている。この構成によれば、繊維状の活性炭１０Ｆは、粒状のろ材１０Ｇに比べて原水Ｒｗが浸透し易い。このため、ケース１０Ａに粒状のろ材１０Ｇのみを充填した場合に比べて、ケース１０Ａ内における原水Ｒｗの流通を促進させ易い。

　粒状のろ材１０Ｇは、活性炭及びイオン交換樹脂の少なくともいずれか一方である。この構成によれば、粒状の活性炭で有機塩素化合物（すなわち、遊離残留塩素以外の物質）を効率よく捕捉でき、粒状のイオン交換樹脂によって硬度成分を捕捉することが可能となるため、浄水カートリッジ１０における溶存物質を捕捉する性能を高めることができる。

　流入開口１０Ｈは、ケース１０Ａの上流側の側面に形成されている。この構成によれば、閉鎖蓋１０Ｂの蓋部本体１０Ｋに流入開口を設ける場合に比べて、流入開口の開口面積を増やすことが可能となり、原水Ｒｗを効率よく流入させることが可能となる。

　繊維状の活性炭１０Ｆは、粒状のろ材１０Ｇよりも下流側に配置されている。この構成によれば、繊維状の活性炭１０Ｆによって、粒状のろ材１０Ｇが流出開口１０Ｊから流出することを防止することができる。

　繊維状の活性炭１０Ｆは、シート状に形成されて円柱状の形状に巻かれている。この構成によれば、繊維状の活性炭１０Ｆをケース１０Ａ内に効率よく収容することが可能となる。

＜実施形態２＞
　実施形態２の浄水カートリッジ２０は、繊維状の活性炭１０Ｆの配置位置が実施形態１とは異なる点、外側不織布が設けられていない点等が実施形態１とは異なる。実施形態１と同様の構成については、符号を付して詳細な説明は省略する。

　浄水カートリッジ２０は、図４に示すように、ケース１０Ａと、閉鎖蓋１０Ｂと、流出蓋１０Ｃと、内側不織布１０Ｅと、繊維状の活性炭１０Ｆと、粒状のろ材１０Ｇと、を備えている。

　繊維状の活性炭１０Ｆは、ケース１０Ａと同心状にケース１０Ａ内に配置されて閉鎖蓋１０Ｂに隣接して配置されている。繊維状の活性炭１０Ｆは、全ての流入開口１０Ｈを内側から塞いで配置されている。実施形態２において、繊維状の活性炭１０Ｆは、流入開口１０Ｈからケース１０Ａの外部にろ材１０Ｇが流出することを防止する機能を有している。

　粒状のろ材１０Ｇは、ケース１０Ａの内側であって、内側不織布１０Ｅと繊維状の活性炭１０Ｆとの間に充填されている。つまり、繊維状の活性炭１０Ｆは、粒状のろ材１０Ｇよりも上流側に配置されている。こうして、浄水カートリッジ２０は、形成されている。

［浄水カートリッジの作用の一例］
　こうして形成された浄水カートリッジ２０に原水Ｒｗを流入させて浄水Ｐｗを流出させる一例について説明する。先ず、原水Ｒｗが流れる流路に浄水カートリッジ２０を配置する。原水Ｒｗは、流入開口１０Ｈを介してケース１０Ａ内に流入する。ケース１０Ａに流入した原水Ｒｗは、浄水カートリッジ２０の上流側に配置された繊維状の活性炭１０Ｆに浸透し、浄水カートリッジ２０の流出開口１０Ｊに向けて流れる。原水Ｒｗに含まれる遊離残留塩素は、原水Ｒｗが流出開口１０Ｊに向けて流れる間に繊維状の活性炭１０Ｆに捕捉される。そして、原水Ｒｗが粒状のろ材１０Ｇに到達して、流出開口１０Ｊに向けて流れる。原水Ｒｗに含まれる遊離残留塩素、有機塩素化合物、及び硬度成分は、原水Ｒｗが流出開口１０Ｊに向けて流れる間に粒状のろ材１０Ｇに捕捉される。そして、粒状のろ材１０Ｇを通過して流出開口１０Ｊから流出した原水Ｒｗは、浄水Ｐｗとして突出部１０Ｐの開口１０Ｑから外部に流出する。

　上記のように構成された実施形態２によれば、以下の効果を奏する。

　繊維状の活性炭１０Ｆは、粒状のろ材１０Ｇよりも上流側に配置されている。例えば、ケース１０Ａの側面の流入開口１０Ｈからケース１０Ａ内に原水Ｒｗが流入すると、原水Ｒｗは、流出開口１０Ｊに向けて流れるため、閉鎖蓋１０Ｂの近傍の領域には浸透し難い。また、繊維状の活性炭１０Ｆは、粒状のろ材１０Ｇよりも原水Ｒｗが浸透し易い。このため、この構成によれば、原水Ｒｗが浸透し易い繊維状の活性炭１０Ｆを原水Ｒｗが行き渡り難い閉鎖蓋１０Ｂに近づけることができ、閉鎖蓋１０Ｂに繊維状の活性炭１０Ｆを隣接させることによって、閉鎖蓋１０Ｂの近傍の領域に原水Ｒｗが浸透することを促進する効果が期待できる。

　流入開口１０Ｈは、繊維状の活性炭１０Ｆによってケース１０Ａの内側から塞がれている。この構成によれば、繊維状の活性炭１０Ｆによって、粒状のろ材１０Ｇが流入開口１０Ｈから流出することを防止することができ、ケース１０Ａの外周面を外側不織布で覆う構成を省略することが可能となる。

＜他の実施形態＞
　本開示は、上記記述及び図面によって説明した実施形態１に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本開示の技術的範囲に含まれる。

（１）実施形態２とは異なり、図５に示すように、繊維状の活性炭１１０Ｆは、シート状に形成されて円筒状の形状に巻かれてもよい。この場合、円筒状の繊維状の活性炭１１０Ｆの中心軸部に原水を流通させる軸状不織布１１０Ｒを配置してもよい。軸状不織布１１０Ｒの原料となる繊維の種類は特に限定されないが合成樹脂製のものが比較的扱い易い。そして、軸状不織布１１０Ｒを除いた繊維状の活性炭１１０Ｆの下流側の端面を、不透水性を有する止水壁１１０Ｓで覆う。止水壁１１０Ｓの外周縁は、ケース１０Ａの内周面に液密状に密着している。止水壁１１０Ｓの材質は、例えば、合成樹脂製である。この構成によって、流入開口１０Ｈから流入した原水Ｒｗは、繊維状の活性炭１１０Ｆを軸状不織布１１０Ｒに向けて集まるように流れ、軸状不織布１１０Ｒを経由してろ材１０Ｇに流れ込む。これにより、繊維状の活性炭１１０Ｆ内を原水Ｒｗが満遍なく流れ易くなり、繊維状の活性炭１１０Ｆを余すことなく使用することができる。

（２）実施形態１とは異なり、内側不織布を設けない構成としてもよい。

（３）実施形態１、２とは異なり、流入開口をケースの一端面に形成してもよい。例えば、閉鎖蓋の蓋部本体に開口を設けて流入開口とし、この流入開口を塞ぐように内側不織布を配置した構成としてもよい。

（４）実施形態１、２とは異なり、繊維状の活性炭をシート状に成形せずにケース内に詰め込んでもよい。

（５）繊維状の活性炭の軸線方向の長さは、特に限定されない。

（６）軸線方向においてケース内の複数の位置に繊維状の活性炭を配置してもよい。

（７）流入開口の外形形状は、実施形態１、２の外形形状に限らない。また、流入開口の軸線方向における寸法は、実施形態１、２に限らない。

（８）実施形態１、２とは異なり、ケースは、多角形状の筒状であってもよい。

（９）ろ材の粒径の範囲は、実施形態１の粒径の範囲に限らない。

（１０）ろ材の粒径が大きくなるほど、ろ材間の隙間が大きくなるので浄水カートリッジとしての圧力損失は抑えられる。これに対してろ材の粒径が小さくなるほど、ろ材間の隙間が小さくなるので浄水カートリッジとしての圧力損失は大きくなる。例えば、ろ材の粒径が異なる層を軸線方向に重ねつつ、ろ材の粒径が異なる各層の軸線方向の厚みを適宜異ならせて配置することによって、浄水カートリッジとしての圧力損失を所望の大きさに制御することが可能となる。また、ろ材の粒径が異なる層を仕切るように繊維状の活性炭を配置したり、内側不織布を配置したりしてもよい。

１０，２０…浄水カートリッジ、１０Ａ…ケース、１０Ｆ，１１０Ｆ…繊維状の活性炭、１０Ｇ…粒状のろ材、１０Ｈ…流入開口、１０Ｊ…流出開口

Claims (7)

1. 　筒状のケースと、
   　前記ケースに充填される繊維状の活性炭、及び粒状のろ材と、
   　を備え、
   　前記ケースは、上流側に流入用の流入開口と、下流側に流出用の流出開口と、が形成されている、浄水カートリッジ。
2. 　前記粒状のろ材は、活性炭及びイオン交換樹脂の少なくともいずれか一方である、請求項１に記載の浄水カートリッジ。
3. 　前記流入開口は、前記ケースの側面に形成されている、請求項１及び請求項２のいずれか一項に記載の浄水カートリッジ。
4. 　前記繊維状の活性炭は、前記粒状のろ材よりも上流側に配置されている、請求項１及び請求項２のいずれか一項に記載の浄水カートリッジ。
5. 　前記繊維状の活性炭は、前記粒状のろ材よりも下流側に配置されている、請求項１及び請求項２のいずれか一項に記載の浄水カートリッジ。
6. 　前記流入開口は、前記繊維状の活性炭によって塞がれている、請求項１及び請求項２のいずれか一項に記載の浄水カートリッジ。
7. 　前記繊維状の活性炭は、シート状に形成されて円柱状及び円筒状のいずれかの形状に巻かれている、請求項１及び請求項２のいずれか一項に記載の浄水カートリッジ。