JP5640347B2

JP5640347B2 - 浄水器

Info

Publication number: JP5640347B2
Application number: JP2009214888A
Authority: JP
Inventors: はつ美竹田; 畠山　厚; 厚畠山
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 2009-09-16
Filing date: 2009-09-16
Publication date: 2014-12-17
Anticipated expiration: 2029-09-16
Also published as: JP2011062630A; CN105174535A; CN102019109A

Description

本発明は、浄水器に関する。

上部の原水貯留部と下部の浄水貯留部との間に浄水カートリッジが装着されて、原水貯留部からの原水が自重によって浄水カートリッジのハウジング内に収容された浄水部を通過し、浄水となって浄水貯留部に吐出されるようにされた浄水器が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

浄水カートリッジにおいては、ハウジング内に収容された浄水部を保護する目的で、ハウジングの底部の浄水吐出口をメッシュで覆ったり（特許文献１）、ハウジングの底部の浄水吐出口と浄水部の浄水出口との間に空隙を設けたりしている（特許文献２）。

しかし、浄水吐出口をメッシュで覆ったとしても、メッシュはたいへん柔らかいため、指等で強く押せば容易に浄水部の浄水出口に指等が触れてしまう。浄水部の浄水出口に指等が触れると、衛生面の問題が生じる。

一方、ハウジングの底部の浄水吐出口と浄水部の浄水出口との間に空隙を設けた場合は、空隙の奥行きの分だけ指等が浄水部の浄水出口に届きにくくなる。しかし、水がその自重のみ（すなわち、おおよそ０．０１ＭＰａ以下の超低圧力）で浄水カートリッジを通過する場合、空隙に空気が滞留しやすくなる。

そのため、特許文献２の浄水カートリッジにおいては、ハウジングの底部から側部にわたって空気抜け孔を設けている。しかし、ハウジングの側部に空気抜け孔を、強度を保持し、かつ安価で容易に形成することは難しく、ハウジングの製造に手間がかかる。

特表２００３−５１４６４７号公報特開２００９−１２５６６４号公報

本発明は、ハウジングの底部の浄水吐出口と浄水部の浄水出口との間の空隙に空気が滞留しにくく、浄水出口に指等が届きにくく、ハウジングの製造も容易な浄水カートリッジ；および浄水カートリッジが原因となる衛生面の問題が抑えられ、かつ安定した浄水流量を維持できる浄水器を提供する。

本発明の浄水器は、ハウジングと、該ハウジングの底部との間に空隙が形成されるように前記ハウジング内に収容された浄水部とを有し、前記ハウジングの底部のみに、前記ハウジングの内側の開口の形状が異なる２種類以上の浄水吐出口が、合計で２つ以上形成されている浄水カートリッジが、
上部の原水貯留部と下部の浄水貯留部との間に、前記ハウジングの上部側が前記原水貯留部に連通し、前記ハウジングの底部側が前記浄水貯留部に位置するように装着されたものであることを特徴とする。

前記浄水吐出口は、前記ハウジングの内側の開口の面積よりも前記ハウジングの外側の開口の面積の方が小さくされていることが好ましい。
前記浄水吐出口として、前記ハウジングの底部の中央に形成された円形の中央吐出口と、該中央吐出口の同心円上の複数箇所に形成され、前記同心円の円周方向に延びるスリット状の周辺吐出口とを有することが好ましい。

本発明の浄水カートリッジは、ハウジングの底部の浄水吐出口と浄水部の浄水出口との間の空隙に空気が滞留しにくく、浄水出口に指等が届きにくく、ハウジングの製造も容易である。
本発明の浄水器は、浄水カートリッジが原因となる衛生面の問題が抑えられ、かつ安定した浄水流量を維持できる。

本発明の浄水カートリッジの一例を示す断面図である。ハウジングの底部の正面図である。ハウジングの底部の拡大断面図である。ハウジングの底部の他の例を示す拡大断面図である。本発明の浄水器の一例を示す断面図である。

＜浄水カートリッジ＞
本発明の浄水カートリッジは、ハウジングと、該ハウジングの底部との間に空隙が形成されるようにハウジング内に収容された浄水部とを有し、ハウジングの上部側から導入された原水が、自重によって浄水部を通過し、浄水となってハウジングの底部側から吐出される浄水カートリッジであって、ハウジングの底部には、ハウジングの内側の開口の形状が異なる２種類以上の浄水吐出口が、合計で２つ以上形成され、該浄水吐出口が、ハウジングの側部に形成されていないことを特徴とする。

図１は、本発明の浄水カートリッジの一例を示す断面図である。
浄水カートリッジ１０は、ハウジング１２と、ハウジング１２内に収容された吸着浄水部１４と、ハウジング１２内に収容され、吸着浄水部１４よりも下流側に位置する膜濾過浄水部１６とを有する。

（ハウジング）
ハウジング１２は、有底略円筒状のハウジング本体２０と、ハウジング本体２０の上部開口を覆うように取り付けられた略椀形状のハウジング蓋体２２と、ハウジング本体２０の上部開口を覆うように、かつハウジング蓋体２２よりも内側に取り付けられた略椀形状の内蓋体２４とから構成される。

ハウジング本体２０は、大径部３０と、大径部３０よりも下方に、大径部と同軸的に設けられた小径部３２と、大径部３０の下端と小径部３２の上端とを接続するリング状の段部３４と、小径部３２の下側の開口を封止する円板状の底部３６と、底部３６に複数形成された浄水吐出口３８とを有する。

浄水吐出口３８としては、図２および図３に示すように、ハウジング１２の外側の開口４６および内側の開口４８の形状が異なる２種類以上の浄水吐出口３８、すなわち底部３６の中央に形成された、ハウジング１２の外側の開口４６および内側の開口４８の形状が円形の中央吐出口４０と、中央吐出口４０の同心円４２上の円周等分４箇所に形成され、同心円４２の円周方向に延びる、ハウジング１２の外側の開口４６および内側の開口４８の形状がスリット状の周辺吐出口４４とが形成されている。

浄水吐出口３８の、ハウジング１２の外側の開口４６の面積は、０．８ｃｍ^２以下が好ましい。外側の開口４６の面積が０．８ｃｍ^２以下であれば、浄水吐出口３８からハウジング１２内に指等が挿し込まれることがない。後述する空隙８０に滞留した空気が浄水吐出口３８から抜け出しやすい点からは、外側の開口４６の面積は０．０１ｃｍ^２以上が好ましい。

浄水吐出口３８は、図３に示すように、ハウジング１２の内側から外側に向かってしだいに縮径するテーパ孔５０とテーパ孔５０から下方に延びる小径孔５２とを有する。すなわち、ハウジング１２の内側の開口４８の面積よりもハウジング１２の外側の開口４６の面積の方が小さくされている。外側の開口４６の面積は、内側の開口４８の面積よりも０．０１ｃｍ^２以上小さくされていることが好ましい。

ハウジング蓋体２２は、上部の中央から上方に突出した頭頂部５４と、頭頂部５４の中央から上方に延びる原水導入管５６と、頭頂部５４のエッジ部に設けられたツイストロック用の突起５８とを有する。

内蓋体２４は、上部の中央から上方に突出した頭頂部６０と、頭頂部６０の上面に放射状に形成された複数のスリット状の空気抜け孔６２と、側部に形成された複数の取水口６４と、取水口６４を覆うメッシュ６６とを有する。

内蓋体２４は、ハウジング蓋体２２よりも一回り小さくされた、ハウジング蓋体２２と略同一形状のものである。そのため、ハウジング蓋体２２と内蓋体２４との間には、頭頂部から側部にわたって間隙が形成され、該間隙が原水導入管５６から取水口６４までの原水流路６８となる。

ハウジング１２の材料としては、樹脂（ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリプロピレン、ポリスチレン等）、金属（ステンレス鋼）等が挙げられる。

（膜濾過浄水部）
膜濾過浄水部１６は、Ｕ字形に屈曲した複数の中空糸膜７０を、その端部の開口を維持しつつ端部間に充填されたポッティング部７２にて一体化するとともに、中空糸膜７０を円筒状の筒状体７４に収容した状態で固定した、いわゆる中空糸膜モジュールである。

膜濾過浄水部１６は、その下部がＯリング８４を介してハウジング本体２０の小径部３２内に嵌合されるとともに、小径部３２内に嵌合された部分以外が、吸着浄水部１４を通過した水が上方および側方から侵入するように、吸着浄水部１４内に埋め込まれている。

膜濾過浄水部１６には、筒状体７４の側部から外方に向かってリング状のフランジ部７６が形成されている。そのため、膜濾過浄水部１６の下部がハウジング本体２０の小径部３２内に嵌合された際に、フランジ部７６がハウジング本体２０の段部３４に当接することによって、中空糸膜７０の端部の開口からなる、膜濾過浄水部１６の浄水出口７８とハウジング本体２０の底部３６との間に空隙８０が形成される。

空隙８０の高さは、１〜４０ｍｍが好ましい。空隙８０の高さが１ｍｍ以上であれば、空隙８０に滞留した空気が浄水吐出口３８から抜け出しやすい。空隙８０の高さが４０ｍｍ以下であれば、浄水カートリッジ１０をコンパクトにできる。

中空糸膜７０は、多孔質の膜であり、その材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ（４−メチルペンテン−１）、テトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリスチレン、ポリスルフォン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、等が挙げられる。

ポッティング部７２は、熱硬化性樹脂を硬化させて形成された部分である。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられる。

筒状体７４は、上部が全面にわたって開口し、側部に複数の通水口８２を有する。そのため、吸着浄水部１４を通過した水が膜濾過浄水部１６の上方および側方から内部に侵入可能とされている。なお、吸着浄水部１４の吸着材の一部が、上部の開口および側部の通水口８２から膜濾過浄水部１６の内部に侵入するが、中空糸膜７０の上方や中空糸膜７０間の隙間に吸着材が存在していても構わない。

（吸着浄水部）
吸着浄水部１４は、ハウジング本体２０の内周壁と、膜濾過浄水部１６の筒状体７４の外周壁との間、および膜濾過浄水部１６よりも上方のハウジング本体２０内に、吸着材９０を充填することによって形成される。
吸着材９０としては、粉状または粒状吸着材（活性炭、ゼオライト、モレキュラーシーブ等）、繊維状吸着材（繊維状活性炭）等が挙げられる。

（原水の浄化）
浄水カートリッジ１０による原水の浄化は、以下のように行われる。
ハウジング蓋体２２の上部の原水導入管５６からハウジング１２内に自重によって導入された原水は、ハウジング蓋体２２と内蓋体２４との間に形成された原水流路６８を内蓋体２４の側部の取水口６４まで自重によって流下する。

内蓋体２４の側部の取水口６４からハウジング本体２０内に導入された原水は、取水口６４から吸着浄水部１４に向かって自重によって流下する。
吸着浄水部１４の上部に到達した原水は、原水に含まれる不純物等を吸着材９０に吸着させつつ吸着浄水部１４内を膜濾過浄水部１６に向かって自重によって通過する。

膜濾過浄水部１６を通過した水は、膜濾過浄水部１６の上方および側方から、筒状体７４の上部の開口および側部の通水口８２を通って吸着浄水部１４の内部に侵入する。
吸着浄水部１４の内部に侵入した水は、ハウジング１２内を水が自重によって流下することによって発生する水圧によって、水に含まれる不純物等を中空糸膜７０に補足させつつ中空糸膜７０の一次側から二次側へ通過する。

中空糸膜７０を通過した浄水は、中空糸膜７０の端部の開口からなる浄水出口７８から、膜濾過浄水部１６の浄水出口７８とハウジング本体２０の底部３６との間に形成された空隙８０に自重によって流下し、一旦貯留される。
空隙８０内の浄水は、ハウジング本体２０の底部３６に複数形成された浄水吐出口３８から自重によってハウジング１２の外部に吐出される。

（作用効果）
以上説明した浄水カートリッジ１０にあっては、ハウジング本体２０の底部３６の浄水吐出口３８と膜濾過浄水部１６の浄水出口７８との間に空隙８０が形成されているため、浄水出口７８に指等が届きにくい。その結果、膜濾過浄水部１６の浄水出口７８が汚染されにくく、浄水の汚染が抑えられる。

また、ハウジング本体２０の底部３６に、ハウジング１２の内側の開口４８の形状が異なる２種類以上の浄水吐出口３８（中央吐出口４０、周辺吐出口４４）が、合計で２つ以上形成されているため、各吐出口の吐水圧力に差をつけることができる。そのため、水がその自重のみ（すなわち、おおよそ０．０１ＭＰａ以下の圧力）で浄水カートリッジ１０を通過する場合であっても、空隙８０に滞留した空気が、空隙８０内の浄水が浄水吐出口３８から吐出される際に、浄水とともに浄水吐出口３８から抜け出しやすい。その結果、浄水吐出口３８の外側の目詰まりや空気の滞留による流量低下を防ぐことができる。
また、ハウジング本体２０の底部３６に浄水吐出口３８が形成され、ハウジング本体２０の側部には浄水吐出口３８が形成されていないため、浄水吐出口３８を、強度を保持し、かつ安価で容易に形成しやすく、ハウジングの製造も容易である。

また、浄水吐出口３８が、ハウジング１２の内側の開口４８の径よりもハウジング１２の外側の開口４６の径の方が小さくされているため、内側の開口４８と外側の開口４６との間で通過する浄水に差圧が生じやすいため、空気が浄水とともに浄水吐出口３８からさらに抜け出しやすい。
また、浄水吐出口３８として、円形の中央吐出口４０と、該中央吐出口の同心円上の複数箇所にスリット状の複数の周辺吐出口４４とが形成されているため、吐水の整流化が図れ、その結果、空気が浄水とともに浄水吐出口３８からさらに抜け出しやすい。

（他の形態）
なお、本発明の浄水カートリッジは、図示例の浄水カートリッジ１０に限定されない。
例えば、浄水部は、吸着浄水部１４のみであってもよく、膜濾過浄水部１６のみであってもよい。
また、吸着浄水部１４および膜濾過浄水部１６の他に、他の浄水部をさらに併設してもよい。
また、吸着浄水部１４および膜濾過浄水部１６を上下方向に直列に配置し、膜濾過浄水部１６の側方に吸着浄水部１４を存在させなくてもよい。
また、膜濾過浄水部１６として、中空糸膜モジュールの代わりに、他の膜モジュール（平膜モジュール等）を用いてもよい。
また、膜濾過浄水部１６の筒状体７４の上部の開口および側部の通水口８２を、吸着浄水部１４の吸着材９０が侵入しないように、メッシュ、不織布等で覆ってもよい。

また、ハウジング１２には、内蓋体２４を必ずしも設ける必要はない。
また、ハウジングの底部の浄水吐出口の一部を、他の浄水吐出口よりも高い位置に形成し、浄水吐出口間で高低差を設けてもよい。たとえば、図４に示すように、ハウジング本体の底部３６を下方に突出した半球状のドーム型とし、周辺吐出口４４を中央吐出口４０よりも高い位置に設ける。この場合、高い位置の浄水吐出口と低い位置の浄水吐出口との間で水圧に差が生じ、その結果、空気が浄水とともに浄水吐出口からさらに抜け出しやすくなる。また、浄水カートリッジが傾いた場合でも、空気が浄水吐出口から抜け出しやすい。
また、浄水吐出口は、図示例のテーパ孔５０と小径孔５２とからなる浄水吐出口３８に限定されず、ハウジングの内側から外側に向かってしだいに縮径するテーパ孔のみからなるものでもよい。また、テーパ孔の傾斜は、図示例のように一定でなくてもよく、しだいに変化してもよい。
また、図１においては、円形の中央吐出口４０と、該中央吐出口４０の同心円４２上の円周等分４箇所に周辺吐出口４４とが形成されているが、本発明においては必ずしも同心円上に周辺吐出口を設ける必要はない。しかし、吐水の整流化を望む場合、同心円上の円周等分（例えば、３等分、６等分等）の箇所に周辺吐出口を設けることが好ましい。

＜浄水器＞
図５は、本発明の浄水器の一例を示す断面図である。
浄水器１００は、原水貯留部１０２を有する上部容器１０４と、上半分に上部容器１０４が挿入されることによって下半分が浄水貯留部１０６となる下部容器１０８と、ハウジング１２の上部の原水導入管５６が原水貯留部１０２に連通し、ハウジング１２の底部３６が浄水貯留部１０６に位置するように、上部容器１０４の底部１１０に装着された浄水カートリッジ１０と、上部容器１０４の上部の開口を覆う蓋体１１２とを有する。

上部容器１０４の底部１１０には、大径孔１１４と、小径孔１１６と、大径孔１１４の内周壁に形成されたツイストロック用の縦溝（図示略）と、ツイストロック用の縦溝に連続して大径孔１１４の内周壁に形成されたツイストロック用の横溝１１８とからなる装着孔１２０が形成されている。

上部容器１０４の底部１１０への浄水カートリッジ１０の装着は、装着孔１２０の大径孔１１４、小径孔１１６およびツイストロック用の縦溝（図示略）に、浄水カートリッジ１０のハウジング蓋体２２の頭頂部５４、原水導入管５６および頭頂部５４のエッジ部に設けられたツイストロック用の突起５８をそれぞれ挿入し、ついで浄水カートリッジ１０を周方向に回転させて、装着孔１２０のツイストロック用の横溝１１８に、ハウジング蓋体２２の頭頂部５４のツイストロック用の突起５８を係合させることによって行われる。

（作用効果）
以上説明した浄水器１００にあっては、膜濾過浄水部１６の浄水出口７８が汚染されにくく、浄水の汚染が抑えられた浄水カートリッジ１０を装着しているため、浄水カートリッジが原因となる衛生面の問題が抑えられる。
また、水がその自重のみ（すなわち、おおよそ０．０１ＭＰａ以下の圧力）で浄水カートリッジ１０を通過する場合であっても、ハウジング本体２０の底部３６の浄水吐出口３８と膜濾過浄水部１６の浄水出口７８との間の空隙８０に滞留した空気が浄水吐出口３８から抜け出しやすい浄水カートリッジ１０を装着しているため、安定した浄水流量を維持できる。

（他の形態）
なお、本発明の浄水器は、図示例の浄水器１００に限定されない。
たとえば、タンク等からなる原水貯留部と浄水カートリッジの原水導入管とをホース等で接続し、タンク等からなる浄水貯留部の上部に浄水カートリッジが装着された据置型の浄水器であってもよく、特許文献１、２等に記載されているようなピッチャー型の浄水器であってもよい。

以下、実施例を示す。
〔実施例１〕
まず、図１に示す浄水カートリッジ１０を、以下のようにして作製した。

ハウジング本体２０（大径部３０の高さ約９３ｍｍ、外径約９５ｍｍ；小径部３２の高さ約１５ｍｍ、外径約５７ｍｍ；周辺吐出口４４の外側の開口４６の最大径６ｍｍ、外側の開口４６の面積０．３ｃｍ^２、内側の開口４８の最大径７ｍｍ、内側の開口４８の面積０．４ｃｍ^２；中央吐出口４０の外側の開口４６の直径１０ｍｍ、外側の開口４６の面積０．８ｃｍ^２、内側の開口４８の直径１１ｍｍ、内側の開口４８の面積０．９５ｃｍ^２）、ハウジング蓋体２２（全体の高さ約４５ｍｍ、外径約９５ｍｍ；頭頂部５４の高さ約１０ｍｍ、外径約４０ｍｍ；原水導入管５６の高さの高さ約１３ｍｍ、外径約２０ｍｍ）、および内蓋体２４（全体の高さ約３３ｍｍ、外径約９５ｍｍ；頭頂部６０の高さ約１０ｍｍ、外径約３０ｍｍ）は、材料としてＡＢＳ樹脂を用い、射出成形法にて成形した。

膜濾過浄水部１６として、ポリエチレン多孔質中空糸膜（三菱レイヨン社製、ＥＸ２７０Ｔ、外径３８０μｍｍ、内径２７０μｍ、平均孔径０．１μｍ）の複数本をＵ字形に屈曲し、その端部の開口を維持しつつ端部間に充填されたポッティング部７２（ウレタン樹脂）にて一体化するとともに、中空糸膜７０を円筒状の筒状体７４（ＡＢＳ樹脂製、高さ約５０ｍｍ、外径約５２ｍｍ）に収容した状態で固定した、有効膜面積が０．３ｍ^２の中空糸膜モジュールを用いた。
吸着材９０としては、粒径０．３６〜１．７ｍｍの粒状活性炭の３５０ｃｃを用いた。

膜濾過浄水部１６の下部（ポッティング部７２側）を、Ｏリング８４を介してハウジング本体２０の小径部３２内に嵌合させ、膜濾過浄水部１６のフランジ部７６とハウジング本体２０の段部３４とを超音波溶着した。中空糸膜７０の端部の開口からなる、膜濾過浄水部１６の浄水出口７８とハウジング本体２０の底部３６との間に空隙８０の高さは２ｍｍとした。
ハウジング本体２０の内周壁と、膜濾過浄水部１６の筒状体７４の外周壁との間、および膜濾過浄水部１６よりも上方のハウジング本体２０内に、吸着材９０を充填密度０．４５ｇ／ｃｃで充填して吸着浄水部１４とした。
ハウジング本体２０に内蓋体２４およびハウジング蓋体２２を取り付け、ハウジング本体２０の周縁部とハウジング蓋体２２の周縁部とを超音波溶着し、浄水カートリッジ１０を得た。

ついで、図５に示す浄水器１００を、以下のようにして作製した。
上部容器１０４の底部１１０に浄水カートリッジ１０を装着した。
上部容器１０４を浄水カートリッジ１０ごと下部容器１０８に挿入し、上部容器１０４の上部に蓋体１１２を取り付け、浄水器１００を得た。

上部容器１０４の原水貯留部１０２に、８Ｌの原水を入れ、原水の浄化を行った。
膜濾過浄水部１６の浄水出口７８とハウジング本体２０の底部３６との間の空隙８０に空気が滞留することはなく、安定した浄水流量を維持できた。
また、上部容器１０４の底部１１０に浄水カートリッジ１０を装着する際に、ハウジング本体２０の底部３６に指が触れたが、浄水出口７８から空隙８０に指が差し込まれることはなかった。

本発明の浄水カートリッジは、原水貯留部からの原水が自重によって浄水カートリッジのハウジング内に収容された浄水部を通過し、浄水となって浄水貯留部に吐出される浄水器の浄水カートリッジとして有用である。

１０浄水カートリッジ
１２ハウジング
１４吸着浄水部
１６膜濾過浄水部
３６底部
３８浄水吐出口
４０中央吐出口
４２同心円
４４周辺吐出口
４６外側の開口
４８内側の開口
８０空隙
１００浄水器
１０２原水貯留部
１０６浄水貯留部

Claims

ハウジングと、該ハウジングの底部との間に空隙が形成されるように前記ハウジング内に収容された浄水部とを有し、前記ハウジングの底部のみに、前記ハウジングの内側の開口の形状が異なる２種類以上の浄水吐出口が、合計で２つ以上形成されている浄水カートリッジが、
上部の原水貯留部と下部の浄水貯留部との間に、前記ハウジングの上部側が前記原水貯留部に連通し、前記ハウジングの底部側が前記浄水貯留部に位置するように装着された、浄水器。
前記浄水吐出口が、前記ハウジングの内側の開口の面積よりも前記ハウジングの外側の開口の面積の方が小さくされている、請求項１に記載の浄水器。
前記浄水吐出口として、前記ハウジングの底部の中央に形成された、前記ハウジングの内側の開口の形状が円形の中央吐出口と、該中央吐出口の同心円上の複数箇所に形成され、前記同心円の円周方向に延びる、前記ハウジングの内側の開口の形状がスリット状の周辺吐出口とを有する、請求項１または２に記載の浄水器。