JP2004050083A

JP2004050083A - 浄水器

Info

Publication number: JP2004050083A
Application number: JP2002212187A
Authority: JP
Inventors: Yoshie Tanizaki; 谷崎　美江; Hitoshi Takayama; 高山　仁史; Masahiko Taneike; 種池　昌彦
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 2002-07-22
Filing date: 2002-07-22
Publication date: 2004-02-19

Abstract

【課題】低圧でも高い濾過流量を有し、目詰まりし難く、かつ配置方法を問わず高い除去性能を有する浄水器を提供する。
【解決手段】筒状の本体容器内部に、内部に通水路を有し、外周部から水通路に向かって水が流れるように構成された吸着剤成型体と、中空糸膜とが、筒中心軸方向に直線的に配された浄水カートリッジが収められてなる浄水器は、吸着剤成型体に通水する際、面積が広い外周部から通水できるため、低圧でも高い濾過流量を有すると共に目詰まりし難く、かつ確実に水が吸着剤と接触することから高い除去性能を達成することができる。また、吸着剤成型体として繊維状活性炭及び粒状活性炭を用いることにより、除去対象が広がることに加えて、濾材を安価に作成することができる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水道水やその他の原水中に含まれる塩素や臭気原因物質、有害物質等を除去することにより、おいしく安全な水を供給するための浄水器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
安全な水を供給するために、水道水には殺菌用の塩素添加が義務づけられている。そのため、水道水が雑菌により汚染される懸念は少ないが、カルキ臭により水の味は損なわれてしまう。また、この塩素と水道水中に含まれるフミン質などの有機物質とが反応することにより、発ガン性を有するトリハロメタンが水道水中に生成することも確認されている。
また、近年の河川、湖沼の汚染等により、これらを原水とする水道水中には、２−メチルイソボルネオールのようなカビ臭原因物質が微量成分として含まれていることも確認されている。これらの水の味を損ねる物質、有害物質を除去するための浄水器が広く使用されている。
【０００３】
浄水器は様々なタイプがあり、使用者の目的、設置環境に応じて選択されており、蛇口の先端に取り付ける蛇口直結タイプ、流し横スペースに据え付ける据え置きタイプ、シンク下空間を利用して、浄水部を設置し、専用の水栓に接続するアンダーシンクタイプ等が使用されている。
【０００４】
浄水器は、一般家庭のみならず、飲食店等における業務用途での利用も増えて来ている。業務用途に使用される場合、浄水器の設置場所、設置目的は非常に多岐にわたり、調理用途全般はもちろん、炊飯用途、製氷器等の専用用途でも使用される。
【０００５】
これらの用途において共通して求められるのは、一般家庭と比較して使用量が多いことから、水量の多い使用でも高い除去性能が得られること、濾材寿命が長いこと、である。また、設置の際に、各種調理装置の手前への設置や、調理場所への邪魔にならない効率的な設置が望まれることから、水道配管中に充分な耐圧性を有する容器で構成された浄水器を設置場所に応じた方法で組み込めること、も求められる。
【０００６】
実開平５−６７３８８号公報には、中空糸膜による濾過部を上、活性炭による浄化部を下に有し、上向流で通水する筒形カートリッジを本体容器内に配置した浄水器が記載されている。筒型カートリッジの吸着材部は、筒内部の空隙に粒状の活性炭が充填されている。ここで、水の流れは、浄水カートリッジ底面に設けられたフィルター部よりカートリッジ内部に入り、活性炭部、中空糸膜部を順に通過する。
【０００７】
しかしながら、カートリッジ底面部を入水部とした場合、面積が小さい為、一定水量を得るための圧力が高くなってしまう。また使用に伴って目詰まりによる圧力損失が大きくなってしまう。さらに、筒中心軸を水平方向に配置した場合、吸着材部に充填された粒状活性炭に隙間が生じ、通水時に短絡路が形成され、除去性能が低下する可能性があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、低圧でも高い濾過流量を有し、目詰まりし難く、かつ配置方法を問わず高い除去性能を有する浄水器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明の要旨は、筒状の本体容器内部に、内部に通水路を有し、外周部から水通路に向かって水が流れるように構成された吸着剤成型体と、中空糸膜とが、筒中心軸方向に直線的に配された浄水カートリッジが収められてなる浄水器、である。
【００１０】
前記吸着剤成型体が、繊維状活性炭及び粒状活性炭からなると、除去対象が広がることに加えて、濾材を安価に作成できるため好ましい。また、前記繊維状活性炭と前記粒状活性炭の質量比が、７０／３０〜３０／７０の範囲であることが好ましい。
また、前記吸着剤成型体の質量が５０ｇ〜４００ｇの範囲であり、かつ前記中空糸膜の膜面積が０．５〜３ｍ^２の範囲であると、業務用途の浄水器として充分な除去性能を得ることができるためこのましい。
また、前記吸着剤成型体の質量と、前記中空糸膜の膜面積との比が、５０〜１５０ｇ／ｍ^２の範囲であると、各々の除去性能が過不足なくバランスするため好ましい。
【００１１】
前記吸着剤成型体が、イオン交換能を有する吸着剤を含有すると、重金属等のイオン性有害物もあわせて除去できるため好ましい。
前記イオン交換能を有する吸着剤は、イオン交換繊維であると、圧力損失を低く出来るためより好ましい。また、アルミノケイ酸塩系無機イオン交換体、チタン珪酸塩、リン酸カルシウム系化合物の少なくとも一つを含有するものであると、除去性能が高いため好ましい。
【００１２】
前記筒状容器は、入水部と、出水部と、前記浄水カートリッジ挿入部とを有する蓋部と、該蓋部を水密に封止するケースとからなると、組立が容易であるため好ましい。
また、前記蓋部と前記ケースの少なくとも一方に、前記筒状容器を壁面等に固定するための平面を有する固定部材が取り付けられていると、設置が容易になるため好ましい。
また、前記固定部材は、前記蓋部及び前記ケースに配されるものであって、前記入水部及び前記出水部を把持する部材と、前記ケースの外周を把持する部材とからなるものであると、前記筒状容器全体を確実に保持できるため好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面を基に説明する。
図１は、本発明の浄水器の概略を示す断面図であり、図２は本発明に使用する浄水カートリッジの概略を示す断面図である。
【００１４】
浄水カートリッジ６は、螺子部２１を、蓋部４の浄水カートリッジ挿入部２４に勘合させることによって固定され、浄水出口１８に設けられたＯリング２０によって水密に封止される。
さらに、本体容器３は、蓋部４とケース５とが水密に嵌合されて構成されている。また、浄水カートリッジ６には、吸着剤成型体７と中空糸膜１４が、中心部に集水口１３を有するカートリッジ中蓋１２を介し、筒中心軸方向に直線的に配置されている。
【００１５】
入水部１より本体容器３に導入された原水は、浄水カートリッジ６及び本体容器３の間に形成される空隙を通り、吸着剤成型体７の側面全体から、中心の通水路８に向かって流れる。この時、吸着剤成型体７表面に貼付された不織布１９により粗いごみが除かれ、通水路８からカートリッジ中蓋１２の中心に設けられた集水口１３を通過し、中空糸膜１４により更に浄化され、浄水出口１８、出水部２の順に通り、最終的な濾過水が得られる構造となっている。
図３は、本発明に使用するカートリッジ中蓋１２の一例を示す正面図である。
【００１６】
浄水カートリッジ６は、中空糸膜ケース１５にカートリッジ中蓋１２が固定され、さらに、一端にカートリッジ底蓋１７が固定された吸着剤成型体７が、他端でカートリッジ中蓋１２に固定されることにより構成されている。ここで、中空糸膜ケース１５と、吸着剤成型体７の組換えを可能とするため、Ｏリング及び／または螺子かん合による着脱自在な形としてもよい。
【００１７】
本発明の浄水器に用いられる吸着剤成型体７は、圧力損失が少なく、高流量が得られ、且つ高流量通水時においても充分な除去性能が得られるものを使用する。具体的には、低圧力損失でも高除去性能の得られる繊維状活性炭を成型したものを用いることが好ましい。
【００１８】
更に、繊維状活性炭に加え、除去特性の異なる粒状活性炭や、抗菌性を有する銀添着活性炭等を添加して成型すると、吸着材部として高機能性が得られることから、より好ましい。さらに、吸着材部の構成は全体を均一な成型品としてもよいし、内外周部で前記吸着剤の混合比率、充填密度等を変更した層を形成し、除去特性に特徴を持たせた形としてもよい。
【００１９】
一般に、活性炭は賦活度が高く比表面積が大きいものほど、塩素除去能力に優れる一方で、微細孔が大きくなりすぎるとトリハロメタン等の有機塩素化合物の吸着性能が低下する傾向にある。従って、繊維状活性炭と粒状活性炭を混合して成型することにより、微細孔の大きさや数の異なる活性炭を併用することが可能となり、より幅広い除去性能を有する浄水器とすることができるため、有効な手法である。
さらに、繊維状活性炭と比較して、粒状活性炭は安価に製造できるため、吸着剤成型体全体のコストを低くできるという利点も有する。
【００２０】
繊維状活性炭／粒状活性炭の混合比率は、成形性や圧力損失等を考慮すると、質量比として７０／３０〜３０／７０が好ましく、６０／４０〜４０／６０がより好ましい。
【００２１】
吸着剤成型体７の質量は、業務用途として充分な除去性能を発揮するためには、下限として５０ｇ以上が必要であり、７５ｇ以上がより好ましく、１００ｇ以上が更に好ましい。量を増やし過ぎると大きさが巨大となって設置の邪魔になることから、上限としては４００ｇ以下が好ましく、３００ｇ以下がより好ましく、２００ｇ以下が更に好ましい。
【００２２】
中空糸膜１４の面積は、充分な流量を確保するための下限として、０．５ｍ^２以上が必要であり、０．７５ｍ^２以上がより好ましく、１ｍ^２以上が更に好ましい。また、吸着剤成型体７と同様に量を増やし過ぎると大きさが巨大となって設置の邪魔になることから、上限としては３ｍ^２以下が好ましく、２ｍ^２以下がより好ましく、１．５ｍ^２以下が更に好ましい。
【００２３】
吸着剤成型体７の質量と中空糸膜１４の膜面積については、吸着剤成型体７の質量が５０ｇ〜４００ｇの範囲であると共に、中空糸膜１４の膜面積が０．５〜３ｍ^２の範囲であることが、業務用途の浄水器として充分な除去性能を得ることができるため好ましい。
【００２４】
また、吸着剤成型体７の質量と、中空糸膜１４の膜面積との比率が適正でない場合、つまり吸着剤成型体７が中空糸膜１４の膜面積に比して少なすぎる場合、逆に吸着剤成型体７の質量に比して中空糸膜１４の膜面積が少なすぎる場合のいずれであっても、各濾材の寿命のバランスが悪く、経済的でないことに加えて、不足するほうのどちらかの濾材が圧力損失の増大を招くことになり、効率的な濾過を行うことができなくなる。
吸着剤成型体７の質量と、中空糸膜１４の膜面積との比率は、５０〜１５０ｇ／ｍ^２の範囲であることが好ましく、６０〜１３５の範囲であることがより好ましく、７５〜１２０の範囲であることが更に好ましい。
【００２５】
また、水質によっては重金属除去性能が求められる場合もあることから、イオン交換能を有する吸着剤を併せて添加して成型すると、より高性能な浄水器とすることが出来る。イオン交換能を有する吸着剤としては、繊維状活性炭との混合成型が可能であり、安全で十分な除去性能が得られるものであれば使用できるが、反応性の高さ、取り扱い性の点から、イオン交換繊維を用いることが好ましい。
また、その他にアルミノケイ酸塩系無機イオン交換体、チタン珪酸塩、リン酸カルシウム系化合物を用いることもできる。これらの吸着剤は、単独での使用以外に、混合して用いることもできる。
【００２６】
吸着剤成型体７への添加形態としては、均一に全体に混合してもよいし、吸着剤成型体の外周に集中して存在するように構成し、下流側に活性炭素繊維その他を有する層を設けることもできる。異臭味の発生が懸念されるような外吸着剤を用いる場合、外周に集中させる構成が有効である。
【００２７】
吸着剤成型体７の外層には、粗いゴミを除く目的で適当な目開きを有する不織布を被覆することが好ましい。使用する不織布としては目付、布厚、通気度等、適宜最適なものを選択すればよく、目付を上げ、通気度を下げたものを使用することで、より多くのゴミを除くことが出来る。
不織布の吸着剤成型体７外層への貼付方法は、不織布の目開きを阻害することなく、強度、加工性等問題のない方法であれば特に限定されないが、熱融着性繊維を使用し、加熱して貼り付ける方法が安価で簡便にでき好ましい。また、不織布の巻き形状についても、同様に加工性、実用性共に問題の無い形状であれば特に限定されず、接合面を一箇所にし、吸着材部底面に水平に巻いてもよいし、吸着材部全長より短尺の不織布幅のものを螺旋状に巻いてもよい。巻き形状を変えることで、品種の違いを示す表示の代わりとすることも出来る。
【００２８】
吸着剤成型体７の中心には、通水路８を設け、通水方向として吸着剤成型体７の外層から中心部に向かって濾過をすることから、通水に伴う吸着剤部の破壊等が発生しないよう、中心部に中芯１６を設けることが好ましい。中芯１６の形態は、繊維状活性炭の成型時に漏れ等が発生せず、通水濾過時の形態を保つことが出来るものであればよく、例えば円筒形状の樹脂に格子状に多数の穴を設け、更に不織布で被覆したものを使用しても良いし、低融点繊維等を用いて加熱成型し、通水性を有するパイプ状としたものを使用してもよい。
【００２９】
本発明に用いられる中空糸膜１４としては、ポリオレフィン系、ポリスルホン系等が用いられる。中空糸膜部は中空糸膜ケースにループ状に束ねられた中空糸膜が浄水出口側をウレタン樹脂やエポキシ樹脂等を用いて接着固定され、端部が前記樹脂により閉塞されないように開口しているものが用いられる。
【００３０】
本発明の浄水器は、図４に示すように、蓋部４とケース５の少なくとも一方に、前記筒状容器を壁面等に固定するための平面を有する固定部材２２、２３が取り付けられていると、浄水器を設置する際に容易かつ確実に固定できるため好ましい。かかる固定部材２２、２３が配置されていることにより、浄水器を設置するにあたって、筒中心軸を水平方向に配置することも、鉛直方向に配置することも可能となる。
【００３１】
固定部材２２、２３は、蓋部４とケース５のいずれか一方に配置することもできるが、図４の例のように、蓋部４とケース５の両方に固定部材２２、２３を配置すると、より確実に本体容器３を固定することができるため好ましい。
蓋部４に配置する固定部材２２は、入水部１及び出水部２を把持する部材からなり、ケース５に配置する固定部材２３は、ケースの外周を把持する部材からなることが好ましい。
【００３２】
固定部材２２の構造、固定方法としては、図４に示すように、入水部１及び出水部２に対応する位置に穴を有するＬ字状の板を、入水部１及び出水部２が貫通するように被せ、ナット等によって締め付けて固定する方法が挙げられる。
固定部材２３の構造、固定方法としては、図４に示すように、アームによってケース５の外周を挟み込んでケース５に固定する方法が挙げられる。
固定部材２２、２３の、壁等に固定するための平面部分は、壁等への固定を容易にするために、概略同一平面上に位置するように調整することが好ましい。
【００３３】
本発明に用いられる本体容器３は、常に圧力がかかる配管途中に設置することを可能にするため、耐圧性に優れたものを使用することが必要であり、金属製の容器を使用することが好ましい。また、水道水は消毒用の塩素を含んでおり、長期使用時における錆の発生等が懸念されることから、ステンレス製容器を使用することがより好ましい。
【００３４】
本発明に用いられる浄水カートリッジ６は、吸着剤成型体の側面から水が入る構成となっていることから、本体容器と浄水カートリッジの寸法によっては、浄水カートリッジ６の底面と本体容器３の底面との間に形成される隙間が小さくなり、この空隙内の水が入れ替わり難くなり、滞留水が生じる可能性がある。このような場合、本体容器３の底面あるいは浄水カートリッジ６の底面の空隙に、不織布等の繊維、樹脂、金属などの１つまたは組合せで構成されたスペーサを加えることで、滞留水の発生を容易に抑制できる。
【００３５】
【実施例】
以下、実施例を基に本発明をさらに詳細に説明する。
＜実施例１＞
図１に示した、高さ１００ｍｍ、外径８０ｍｍ、内径３０．５ｍｍの繊維状活性炭及び粒状活性炭からなる吸着剤成形体７を内部に有し、全体高さが２５２ｍｍの浄水カートリッジ６を、底面外径が１０２ｍｍ、入出水部を含む全体高さが３００ｍｍのステンレス製本体容器３に挿入した浄水器を作成した。
【００３６】
吸着剤成型体７は、活性炭繊維（ユニチカ製、製品名：Ａ−１５）を４７．５質量％、粒状活性炭（武田薬品製、製品名：ＷＨ_２Ｃ４０／１００ＬＨ）を４３．５質量％、粒状活性炭（クラレケミカル製、製品名：Ｔ−ＳＢ４８／１００）を４質量％、バインダー繊維（旭化成製、製品名：カミロンＰＦ（Ａ１０４））を５質量％使用して、吸着剤成型体の充填密度が０．２８ｇ／ｍｌとなるように、水に分散させて湿式成型し、その中央には、ポリエチレンテレフタレート繊維を芯材とし、ポリエチレンテレフタレート／イソフタレートを鞘材とする芯鞘構造の低融点繊維と、ポリエステル繊維とを加熱成形して得られたパイプ状の中芯１６を挿入して通水路８を形成し、吸着剤成型体の外層をユニチカ製スパンボンド不織布、製品名：エルベス＃Ｓ０５０３ＷＤＯで被覆して作成した。
【００３７】
また、中空糸膜（三菱レイヨン製、製品名：ＥＸ２７０Ｔ）を用い、膜面積を１．１ｍ^２とした中空糸膜モジュールを、吸着剤成型体７と直線状に接続して浄水カートリッジ６とした。
【００３８】
この浄水器に、名古屋市水を、公称孔径０．１μｍの精密濾過膜で濾過し、２０℃に調温した原水を、差圧を変えて通水して初期流量特性を測定した。その結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】

【００４０】
また、残留塩素除去性能について、ＪＩＳ　Ｓ　３２０１「家庭用浄水器試験方法」に基づき、流量８Ｌ／ｍｉｎで通水した際の除去率８０％に達するまでの積算通水量を測定したところ、５８ｍ^３であった。
【００４１】
＜比較例１＞
吸着剤として、粒状活性炭（クラレケミカル製、製品名：Ｔ−ＳＢ４８／１００）を１９０ｇ充填した以外は、実施例１と同様にして浄水器を作成し、実施例１と同様にして初期流量特性を測定した。結果は表１に示した。
また、流量を６Ｌ／ｍｉｎとした以外は実施例１と同様にして残留塩素除去性能を測定したところ、除去率８０％に達するまでの積算通水量は、６０ｍ^３であった。
【００４２】
以上の実施例１及び比較例１の結果が示すように、本願発明の浄水器は、低い圧力で大きな濾過流量を得ることができると共に、浄化性能も優れている。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の浄水器は、内部に通水路を有し、外周部から水通路に向かって水が流れるように構成された吸着剤成型体と、中空糸膜とが、筒中心軸方向に直線的に配されているため、低圧でも高い濾過流量を有し、目詰まりし難く、かつ配置方法を問わず高い除去性能を発揮することができる。
また、吸着剤成型体として繊維状活性炭及び粒状活性炭を用いることにより、除去対象が広がることに加えて、濾材を安価に作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の浄水器の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の浄水カートリッジの一例を示す断面図である。
【図３】本発明に使用するカートリッジ中蓋の一例を示す平面図である。
【図４】本発明の浄水器の一例を示す側面図である。
【符号の説明】
１　　　入水部
２　　　出水部
３　　　本体容器
４　　　蓋部
５　　　ケース
６　　　浄水カートリッジ
７　　　吸着剤成型体
８　　　通水路
１２　　カートリッジ中蓋
１３　　集水口
１４　　中空糸膜
１５　　中空糸膜ケース
１６　　中芯
１７　　カートリッジ底蓋
１８　　浄水出口
１９　　不織布
２０　　Ｏリング
２１　　螺子
２２　　固定部材
２３　　固定部材
２４　　浄水カートリッジ挿入部

Claims

筒状の本体容器内部に、内部に通水路を有し、外周部から水通路に向かって水が流れるように構成された吸着剤成型体と、中空糸膜とが、筒中心軸方向に直線的に配された浄水カートリッジが収められてなる浄水器。
前記吸着剤成型体が、繊維状活性炭及び粒状活性炭からなる請求項１に記載の浄水器。
前記繊維状活性炭と前記粒状活性炭の質量比が、７０／３０〜３０／７０の範囲である請求項２に記載の浄水器。
前記吸着剤成型体の質量が５０ｇ〜４００ｇの範囲であり、かつ前記中空糸膜の膜面積が０．５〜３ｍ^２の範囲である請求項１〜３いずれか一項に記載の浄水器。
前記吸着剤成型体の質量と、前記中空糸膜の膜面積との比が、５０〜１５０ｇ／ｍ^２の範囲である請求項１〜４いずれか一項に記載の浄水器。
前記吸着剤成型体が、イオン交換能を有する吸着剤を含有する請求項１〜５いずれか一項に記載の浄水器。
前記イオン交換能を有する吸着剤が、イオン交換繊維である請求項６に記載の浄水器。
前記イオン交換能を有する吸着剤が、アルミノケイ酸塩系無機イオン交換体、チタン珪酸塩、リン酸カルシウム系化合物の少なくとも一つを含有する請求項６又は７に記載の浄水器。
前記筒状容器は、入水部と、出水部と、前記浄水カートリッジ挿入部とを有する蓋部と、該蓋部を水密に封止するケースとからなる請求項１〜８いずれか一項に記載の浄水器。
前記蓋部と前記ケースの少なくとも一方に、前記筒状容器を壁面等に固定するための平面を有する固定部材が取り付けられてなる請求項９に記載の浄水器。
前記固定部材は、前記蓋部及び前記ケースに配されるものであって、前記入水部及び前記出水部を把持する部材と、前記ケースの外周を把持する部材とからなる請求項１０に記載の浄水器。