JP7140239B2

JP7140239B2 - 浄水器用フィルタカートリッジ

Info

Publication number: JP7140239B2
Application number: JP2021105357A
Authority: JP
Inventors: 孝輔高島
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2016-11-30
Filing date: 2021-06-25
Publication date: 2022-09-21
Anticipated expiration: 2037-06-21
Also published as: JP2018089613A; JP6911565B2; JP2021142525A

Description

本発明は、水道水を浄化する浄水器に用いられるフィルタカートリッジに関する。

従来、水道水を浄化する浄水器としては、水道水栓の吐出口に直結する蛇口直結型浄水器、キッチンの上に置いて使用する据置型浄水器、キッチンの内部に置いて使用するアンダーシンク型（またはビルトイン型）浄水器などが知られている。いずれも浄水器用フィルタカートリッジに充填した濾材は処理できる総濾過水量が限られているため、使用者は、浄水器用フィルタカートリッジを定期的に交換しながら浄水器を継続使用する。

アンダーシンク型浄水器は、蛇口直結型浄水器や据置型浄水器に比べて大型であり、処理できる総濾過水量も大きいため長期間使用できる。キッチンの水栓やシンク近傍に浄水器を置かないので、作業の邪魔にならない。

アンダーシンク型浄水器としては、例えば特許文献１のように、原水入口と浄水出口を備え、ワンタッチジョイントを先端に取り付けたホースを接続して使用するものが知られている。使用者は、浄水器用カートリッジをシンク下の空間の底面に置き、原水供給用のホースと、浄水吐出用のホースを接続する。キッチンの水栓を操作すれば容易に浄水を得ることができる。

しかし、このタイプの浄水器は、通常、流し台収納部の奥に設置されており、浄水器を取り出すには手前に収められている物品を取り出さなければならず、交換に手間がかかるという問題があった。また、カートリッジ交換時にカートリッジからワッタッチジョイントを取外し、新しいカートリッジに取りつける際、ワンタッチジョイントを原水入口と浄水出口とで取りつけ間違いが起こるなどの問題があった。

これに対し、例えば特許文献２のように、原水導入口と浄水導出口を有するホルダと、このホルダに着脱自在に装着される、原水入口と浄水出口を有する濾過カートリッジとから構成され、前記ホルダに、回転可能な濾過カートリッジ固定手段が設けられており、原水導入管が原水導入口に接続され、浄水導出管が浄水導出口に接続されたものが知られている。ホルダから直接カートリッジに接続されるので、ホースなどの送水管を必要とせず、カートリッジ交換時にホースを接続したりする必要が無い。

また、特許文献１の浄水器は、吸着材部が中空糸膜束の径方向外側に配置されているため、結果としてカートリッジ外径が大きくなってしまい、キッチン下の収納スペースを確保できない問題もあった。

これに対して、例えば特許文献３のように、下流側から成形活性炭、中空糸膜の順で同軸状に配置された浄水器用カートリッジがある。この構造であると、必要なろ過能力を確保するためのろ材容積を確保しつつ、カートリッジ外径を小さくできる。

特開２００７－２７５８１４号公報国際公開第１９９９／００６４５号国際公開第２０１５／１９９１６１号

[第１の課題]
しかしながら、特許文献２に提案されているホルダでは、原水導入管、浄水導出管の他端において浄水器用水栓に接続する際、原水導入管、浄水導出管にねじれが発生し、そのねじれが浄水器用水栓側に伝わり、浄水器用水栓との接続部位から水漏れが起こるおそれがある。また、原水導入管と原水導入口、浄水導出管と浄水導出口の接続部位に、高い水圧がかかった際に水漏れが起こるおそれがある。

そこで、本発明は、原水導入管、浄水導出管を回転可能にすることで浄水器用水栓と原水導入管、浄水導出管を接続する際に発生するねじれを逃がして浄水器用水栓との接続部位からの水漏れを防ぎ、原水導入管、浄水導出管に構成される口金具とホース体を締結部材で圧迫して固定することにより高い水圧がかかった場合でも水漏れを防ぐことができる浄水器を提供する。

[第２の課題]
また、特許文献３に提案されているカートリッジに用いられている成形活性炭は、活性炭を成形するときに活性炭以外のバインダーを加える必要があり、所定の体積に成形するために活性炭の量が減ってしまう。成形活性炭の代わりに粉体ろ材を使用することで、バインダーが占めていたろ材がろ過に寄与するため、ろ過能力を向上することができるが、一般に粒径を小さくすると、粉体ろ材部の通水での圧力損失が大きくなり、所定のろ過流量を確保できない。

そこで、本発明は、キッチンシンク下の収納空間への設置の際にキッチンシンク下部の収納空間が減少することが少ない、コンパクトな形状で必要なろ過能力を確保できる、浄水器用フィルタカートリッジを提供する。

[第１の課題を解決するための手段]
(１－１) 前記第１の課題を解決する本発明の浄水器は、濾材を収納したフィルタカートリッジとこのフィルタカートリッジが着脱可能な浄水器用フィルタヘッドとを有し、
前記浄水器用フィルタヘッドは、
前記フィルタカートリッジを接続するフィルタヘッド接続部、
前記フィルタヘッド接続部に配され原水を前記フィルタカートリッジへ導入するための原水導入管、
および前記フィルタヘッド接続部に配され前記フィルタカートリッジで浄化された浄水を導出するための浄水導出管、を有し、
前記原水導入管および前記浄水導出管はそれぞれ、
円筒状の頭部とこの頭部から延びる円筒状のニップル部とで構成され、中心部に頭部とニップル部とを貫通する流路が形成された口金具、
前記ニップル部に挿入されたホース体、
および前記ホース体の外周に取り付けられ、前記ホース体を前記ニップル部に圧迫して固定させる締結部材、で構成され、
前記原水導入管の口金具の頭部および前記浄水導出管の口金具の頭部が、前記フィルタヘッド接続部に形成された２つの円形の挿入凹部にそれぞれ配され、かつ固定手段により挿入凹部から抜けないように固定されたことで、前記原水導入管および前記浄水導出管がそれぞれ、前記フィルタヘッドに対して回動可能に固定されている。

(１－２) また、本発明の浄水器は、前記原水導入管の口金具および前記浄水導出管の口金具はそれぞれ、前記頭部の外径が前記ニップル部の外径よりも大きく、
前記固定手段は、前記頭部が貫通せず、前記ニップル部が貫通する大きさの開口が１つまたは２つ形成された固定板と、この固定板を前記フィルタヘッド接続部に固定する固定部材とで構成され、
前記固定板が、前記原水導入管および前記浄水導出管のそれぞれの前記頭部以外の部分を前記固定板の開口を貫通させ、前記頭部を前記挿入凹部に配された状態で、前記フィルタヘッド接続部に固定部材により固定されたことで、前記原水導入管および前記浄水導出管がそれぞれ、前記フィルタヘッドに対して回動可能に固定されていることが好ましい。

[第２の課題を解決するための手段]
(２－１) 前記第２の課題を解決する本発明の浄水器用フィルタカートリッジは、原水受入口および浄水吐出口が設けられた筒状のフィルタ本体と、
前記フィルタ本体内に同軸状に収納された、粉体ろ材を収納した筒状の粉体ろ材モジュール、および中空糸膜を収納した筒状の中空糸膜モジュールと、を備え、
前記原水受入口から入った水が、前記粉体ろ材モジュールの内部、前記中空糸膜モジュールの内部をこの順に通過して、前記浄水吐出口から出て行く構造の浄水器用フィルタカートリッジであって、
前記粉体ろ材モジュールが、
前記粉体ろ材を通さず水を通す外筒と、
前記外筒の内側に配設され、前記粉体ろ材を通さず水を通す内筒と、
前記外筒の一端および前記内筒の一端と液密に接続され、前記外筒の一端と前記内筒の一端との間の空間を塞ぎ、前記内筒の内径側の空間と連通する開口が形成された上内蓋と、
前記外筒の他端および前記内筒の他端と液密に接続され、前記外筒の一端と前記内筒の一端との間の空間および前記内筒の内径側の空間を塞ぐ底蓋と、
前記外筒、前記内筒、前記上内蓋および前記底蓋とで囲まれた空間に収納された前記粉体ろ材と、を備え、
前記中空糸膜モジュールが、その一端が前記浄水吐出口と液密に接続され、その他端が前記粉体ろ材モジュールの前記上内蓋と直接または他の部材を介して液密に接続されており、
前記粉体ろ材が、粒子径順に並べたときの積算個数が９０％となるところの粒子径Ｄ９０、積算個数が１０％となるところの粒子径Ｄ１０、および積算個数が５０％となるところの粒子径Ｄ５０が、０．５≦（Ｄ９０－Ｄ１０）／Ｄ５０≦０．９、を満たす。

(２－２) また、本発明の浄水器用フィルタカートリッジは、前記原水受入口および前記浄水吐出口が、前記フィルタ本体の一端に設けられており、
前記フィルタ本体と前記粉体ろ材モジュールの前記外筒との間隙、前記フィルタ本体と前記粉体ろ材モジュールの前記上内蓋との間隙、および前記フィルタ本体と前記中空糸膜モジュールとの間隙をつなぎ、前記原水受入口に連通した通水路が形成されていることが好ましい。

(２－３) また、本発明の浄水器用フィルタカートリッジは、前記粉体ろ材モジュールの底蓋が、前記原水受入口および前記浄水吐出口が設けられた前記フィルタ本体の一端とは反対側の他端を塞ぐ蓋を兼ねていることが好ましい。

本発明の浄水器によれば、原水導入管、浄水導出管が回転可能に固定されることで、浄水器用水栓と原水導入管、浄水導出管とを接続する際に発生するねじれを逃がして、浄水器用水栓との接続部位からの水漏れを防ぐことができる。

また、本発明の好ましい態様の浄水器によれば、原水導入管、浄水導出管に構成される口金具とホース体を締結部材で圧迫して固定することにより、高い水圧がかかった場合でも水漏れを防ぐことができる。

また、本発明の好ましい態様の浄水器によれば、固定板とフィルタヘッド接続部を固定部材で強固に固定しているので、工具などを用いない限り固定板を取り外すことができないため、使用者が誤って分解することを防止できる。

本発明の浄水器用フィルタカートリッジによれば、通水が筒状の粉体ろ材部の外側から内側に向かって径方向に行われるため、通水での圧力損失が低減され、さらに平均粒子径に対する粒度分布の幅が一定以下となっているので、通水での圧力損失を低減させることができる。

また、本発明の好ましい態様の浄水器用カートリッジによれば、原水受入口と浄水吐出口の両方をフィルタ本体の一端に設けることで、原水受入口、浄水吐出口が連接される配管を一箇所に集められるため、シンク下の空間を確保することができる。

また、本発明の好ましい態様の浄水器用カートリッジによれば、粉体ろ材モジュールの底蓋がフィルタ本体を塞ぐ蓋を兼ねているので、部材点数を減少することができる。

本発明における浄水器の一例を示す斜視図である。本発明における浄水器に用いるフィルタカートリッジの一例を示す斜視図である。本発明における浄水器の一例を示す断面図である。本発明における浄水器に用いる浄水器用フィルタヘッドの一例を示す断面図である。本発明における浄水器に用いる浄水器用フィルタヘッドの一例を示す斜視図である。本発明における浄水器に用いるフィルタヘッド接続部の一例を示す斜視図である。本発明における浄水器に用いる原水導入管、浄水導出管の一例を示す斜視図である。本発明における浄水器に用いるフィルタヘッド固定板の一例を示す斜視図である。本発明における浄水器に用いる浄水器用フィルタヘッドの一例を示す断面図である。本発明における浄水器に用いる浄水器用フィルタヘッドの一例を示す左側面図である。本発明における浄水器に用いる可動軸の一例を示す斜視図である。本発明における浄水器に用いるフィルタカートリッジの一例を示す断面図である。本発明における浄水器に用いるフィルタカートリッジの一例を示す断面図である。本発明における浄水器に用いるリングケースの一例を示す断面図（図Ａ）と斜視図（図Ｂ）である。本発明における浄水器に用いる整流板の一例を示す斜視図である。本発明における浄水器に用いる上内蓋の一例を示す断面図（図Ａ）と斜視図（図Ｂ）である。本発明における浄水器に用いる底蓋の一例を示す断面図（図Ａ）と斜視図（図Ｂ）である。本発明における浄水器に用いる中空糸膜モジュールの一例を示す断面図である。本発明における浄水器に用いる接続キャップの一例を示す断面図（図Ａ）と斜視図（図Ｂ）である。

本発明における浄水器の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、この浄水器１は、濾材を収納したフィルタカートリッジ２と、原水導入管７と浄水導出管８とを備え、フィルタカートリッジ２が着脱可能な浄水器用フィルタヘッド３から構成されている。

次に、浄水器用フィルタヘッド３を構成する各部材について説明する。
図４、５に示すように、浄水器用フィルタヘッド３は、原水導入管７と浄水導出管８とフィルタヘッド接続部５とフィルタヘッド接続部５の上面に配されたフィルタヘッド固定板４と下面に配されたフランジ６とから成る。

次に、原水導入管７と浄水導出管８を構成する各部材について説明する。
図７に示すように、原水導入管７は、口金具１１、締結部材１５およびホース体１６から構成されている。前記口金具１１は、円筒状の頭部１４とこの頭部１４から延びる円筒状のニップル部１３とで構成され、中心部に頭部１４とニップル部１３とを貫通する流路が形成されている。そして、ホース体１６がニップル部１３に挿入され、ホース体１６の外周に取り付けた締結部材１５を圧迫して固定することにより、ホース体１６はニップル部１３と締結部材１５の間に固定される。

なお、ホース体１６を圧迫して固定する締結部材１５は、配管用ホースを接続して通水した際に、水が漏れたり、水圧によってホースが抜けないものであればよい。このような締結部材としては、加締めて固定する加締め用スリーブ、ホースクランプ、結束バンドなどがある。

締結部材１５の材料は、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリエチレン、ナイロン、ポリカーボネートなどの安価な樹脂でもよいが、強度の観点から、ステンレス、黄銅、青銅などの金属が好ましい。

また、浄水導出管８は原水導入管７と同様に、口金具１１、加締め用スリーブ１５およびホース体１６から構成されている。前記口金具１１は、円筒状の頭部１４とこの頭部１４から延びる円筒状のニップル部１３とで構成され、中心部に頭部１４とニップル部１３とを貫通する流路が形成されている。そして、ホース体１６がニップル部１３に挿入され、ホース体１６の外周に取り付けた加締め用スリーブ１５を加締めることにより、ホース体１６はニップル部１３と加締め用スリーブ１５の間に固定される。すなわち、原水導入管７と浄水導出管８に高い水圧や外部からの力がかかる場合であっても強固に固定されている点で好ましい。

口金具１１は、強度の観点から、ステンレス、黄銅、青銅などの金属で製造するのが好ましい。

図１、４、５、６に示すフィルタヘッド接続部５は、第１円筒部２３３と第２円筒部２３４とを有する有底・二重円筒形であり、第１円筒部２３３の空間が原水導入管７に、第２円筒部２３４の空間が浄水導出管８に連通している。第１円周部２３３の内周側には、後述のバヨネット機構の一部である一対の部分拡径部２３５、２３６が設けられ、第１円筒部２３３の外側には、強度を向上するための多数のリブ２３７が設けられている。

フィルタヘッド接続部５の原水導入管７側の有底円筒部２２６には、フィルタカートリッジ２が装着されることにより流路が開放する逆止弁２１３が内蔵されている。
また、フィルタヘッド接続部５の浄水導出管８側の有底円筒部２２６には、水の逆流を防止する逆止弁２１４が内蔵されている。

フィルタカートリッジ２を浄水器用フィルタヘッド３から取り外したときには、浄水器用フィルタヘッド３の原水導入管７と浄水導出管８に取り付けられた逆止弁２１３、逆止弁２１４が流路を閉鎖するので、水が逆流したり漏れたりすることを防ぐことができる。

図４、８に示すフィルタヘッド固定板４は、口金具１１の直管部２２２を通す開口部１７、１８が設けられている。

原水導入管７は、フィルタヘッド接続部５の挿入凹部２２０に口金具１１が配置され、口金具１１の直管部２２２がフィルタヘッド固定板４の開口部１７を通る。浄水導出管８も同様に、フィルタヘッド接続部５の挿入凹部２２０に口金具１１が配置され、口金具１１の直管部２２２がフィルタヘッド固定板４の開口部１８を通る。

フィルタヘッド固定板４は、口金具１１の頭部１４の頭部端面２２３を押さえつつ、フィルタヘッド接続部５に複数の固定部材２２７で固定されている。これにより、フィルタヘッド固定板４は、フィルタヘッド接続部５の挿入凹部２２０に口金具１１を軸方向に固定し、口金具１１の脱落を防止していることと併せて、口金具１１の回動を可能にしている。

なお、フィルタヘッド固定板４をフィルタヘッド接続部５に固定する固定部材２２７は、プラスチックや木板等に用いられるタッピンネジの他に、工具が不要なプッシュリベットやスナップリベット、パッチン錠やスナップ錠であってもよい。また、フィルタヘッド固定板４またはフィルタヘッド接続部５のいずれか一方に固定部材２２７がツメとして配され、もう一方に開口部が形成され、開口部にツメを挿入して固定する方法であってもよい。
固定部材２２７の材料は、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリエチレン、ナイロン、ポリカーボネ－トなどの安価な樹脂でもよいが、強度の観点から、ステンレス、黄銅、青銅などの金属が好ましい。

当然ながら、口金具１１の直管部２２２は、フィルタヘッド固定板４の開口部１７、１８内にあって、口金具１１の頭部１４の外周面の内側に位置するので、開口部１７、１８は、頭部１４が貫通せず、直管部２２２が貫通する大きさである。開口部１７，１８が円形状であれば、頭部１４の外径＞開口部１７、１８の直径＞直管部２２２の外径、の関係となる。

なお、図４、８に図示した形態では、口金具１１が、ニップル部１３と頭部１４との間に、ニップル部１３より大きく頭部１４より小さい外径の直管部２２２を有しているが、直管部２２２が無い形態であってもよい。この場合、原水導入管７と浄水導出管８をフィルタヘッド接続部５に固定する際に、ニップル部１３が、フィルタヘッド固定板４の開口部１７、１８を通れば十分であるので、開口部１７、１８は、頭部１４が貫通せず、ニップル部１３が貫通する大きさであればよい。開口部１７，１８が円形状であれば、頭部１４の外径＞開口部１７、１８の直径＞ニップル部１３の外径、であればよい。

開口部１７（１８）は、口金具１１の頭部１４以外の部分が貫通し、かつ頭部１４の頭部端面２２３を押さえる形状であればよいので、円形状、角形状、長円状形状、Ｕ字形状などの様々な形状で形成できる。中でも、頭部端面２２３と同じ円形状であれば、開口部を最小にして頭部端面２２３との接触面積を確保できるため、強度の観点から好ましい
また、図４、８に図示した形態では、１枚のフィルタヘッド固定板４に２つの開口部１７、１８が形成されているが、１つの開口部１７（１８）のみ形成されているフィルタヘッド固定板４を２枚用いて、それぞれで原水導入管７と浄水導出管８を個別に固定してもよい。

フィルタヘッド固定板４は、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリプロピレンなどの樹脂でもよいが、強度の観点から、ステンレス、黄銅、青銅などの金属で製造するのが好ましい。

フィルタヘッド固定板４の板厚は、耐圧性の確保のため大きいほうが有利であるが、板厚を大きくすると当然ながらコストが上がるため、耐圧性とコストの兼ね合いを考慮し、板厚は０．５～３．０ｍｍが好ましい。

口金具１１の頭部１４がフィルタヘッド接続部５に装着された際、フィルタヘッド接続部５の挿入凹部２２０の内周面と、頭部１４の外周面との間に配置されるＯリング２２８により、口金具１１とフィルタヘッド接続部５との間は液密結合となっており、液密性が確保されている。

フィルタヘッド接続部５は、ステンレス、黄銅、青銅などの金属でも、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリプロピレンなどの樹脂でもよいが、外観の良いＡＢＳ樹脂やポリプロピレンを射出成形で製造するのが、外観および製造コストに関してメリットがある。

上記の構造により、原水導入管７と浄水導出管８を回転可能にすることができる。これより、浄水器用水栓と原水導入管７と浄水導出管８を接続する際に発生するねじれを逃がして、浄水器用水栓との接続部位からの水漏れを防ぐことができる。

フィルタヘッド固定板４とフィルタヘッド接続部５はタッピンネジ２２７で強固に固定されるため、浄水器１に高い水圧がかかった場合でも水漏れを防ぐことができる。また、タッピンネジ２２７は工具などを用いない限り取り外すことができないため、使用者が誤って分解することを防止できる。

図５に示すフランジ６は、リング状で、フィルタヘッド接続部５に複数のタッピンネジ２２７で固定されている。リング状の内周側には、後述のバヨネット機構の一部である部分拡径部２３０、２３１が設けられ、後述のフィルタカートリッジ２に設けられた一対の凸部９１、９２が通過できるようになっている。

フランジ６の材料は、ステンレス、黄銅、青銅などの金属でも、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリプロピレンなどの樹脂でもよいが、外観の良いＡＢＳ樹脂やポリプロピレンを射出成形で製造するのが、外観および製造コストに関してメリットがある。

図２、１２、１３に示すフィルタカートリッジ２はバヨネット機構により回動して着脱可能に浄水器用フィルタヘッド３に装着、結合されて、浄水器１が構成される。より詳しくは、フィルタカートリッジ２のフィルタ本体８２の外周には、少なくとも２つの凸部９１、９２が設けられており、フランジ６の部分拡径部２３０、２３１を通過し、係合、回動することにより、バヨネット機構による結合がなされる。フィルタカートリッジ２を取り外す場合は、結合の時とは逆方向に回動させることにより、それは行われる。

このように、フィルタカートリッジ２の浄水器用フィルタヘッド３への脱着がバヨネット機構によるものなので、脱着の操作が簡便、容易である。

また、図５、９、１０、１１に示すように、フィルタヘッド接続部５の内面とフランジ６の閉空間２３２においては、フィルタヘッド接続部５の内面とフランジ６との間に可動軸２１５を配し、フィルタヘッド接続部５と可動軸２１５の間にバネ２１６が設けられている。フィルタカートリッジ２の浄水器用フィルタヘッド３への装着のための回動に伴い、その完了段階で、フィルタカートリッジ２のフィルタ本体８２の凸部２１７が、可動軸２１５の傾斜部２１８に接触し、可動軸２１５が上方向に可動して、凸部２１７を乗り越え、可動軸２１５と凸部２１７とが係合するように配置されている。この乗り越え(係合)により、バヨネット機構によるフィルタカートリッジ２の装着感が得られることとなる。

その装着感により、使用者は確実に装着完了を知ることができるし、間違いなく(水漏れしないように)確実に装着を行うことができる。さらに凸部２１７が浄水器用フィルタヘッド３の下部外周にある場合には、使用者それを視認できるので、装着感と共に、視覚により装着完了をより確実に確認できる。

フィルタカートリッジ２を浄水器用フィルタヘッド３から取り外す際は、取り付けと逆の手順で取り外す。使用者は可動軸２１５の突出部２１９を上方向に可動させた後、フィルタカートリッジ２を結合の時とは逆方向に回動させて取外しを完了する。バネ２１６が配設されていることにより、使用者は取り外し操作を意識して実施しないとフィルタカートリッジ２を取外しできないため、使用者が意図しないフィルタカートリッジ２の取外しや脱落を防ぐことができる。

可動軸２１５の材料は、ステンレス、黄銅、青銅などの金属でも、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリプロピレンなどの樹脂でもよいが、摺動に適しているポリアセタールやポリアミドを射出成形で製造するのが、品質および製造コストに関してメリットがある。

図２、３、１２、１３に示すフィルタカートリッジ２は、原水受入口８６と浄水吐出口８８を上端側に有し、下端が開口したフィルタ本体８２と、フィルタ本体８２の下端の開口を閉塞する底蓋２０１とで収納空間を形成している。この収納空間内に中空糸膜束１０５を内蔵した中空糸膜モジュール３８、イオン交換体２０３を内蔵したリングケース２０８、および粉体ろ材１０２を内蔵した粉体ろ材モジュール２４９が収納されており、下流側から、粉体ろ材モジュール２４９、リングケース２０８、中空糸膜モジュール３８の順で同軸状に配置され、液密に接続されている。そして、フィルタカートリッジ２は、図３に示すように、浄水器用フィルタヘッド３に直結され、原水導入管７で浄水器用水栓（図示せず）から供給される原水を受け入れ、浄水器１の一部となって、原水を浄化し浄水として吐出するために使用することができる。

フィルタ本体８２の上端側に、原水受入口８６と浄水吐出口８８の両方を設けることは、フィルタカートリッジ２をコンパクトにできるので好ましい。ただし、フィルタカートリッジ２の大きさを気にしなければ、原水受入口８６をフィルタカートリッジ２の下端側に、浄水吐出口８８をフィルタカートリッジ２の上端側に設けてもよい。

中空糸膜モジュール３８は、中空糸膜ケース１０３、中空糸膜束１０５、および注型材１０６で構成されている。中空糸膜束１０５は、中空糸膜ケース１０３の下流側に注型材１０６で封止固定されて中空糸膜ケース１０３内に収容されている。

イオン交換体２０３は、イオン交換体２０３を内蔵したリングケース２０８内に収容されている。イオン交換体２０３への整流効果を生み出す整流板２０２は後述する上内蓋２０７に取りつけられ、イオン交換体２０３の上流側に配置されている。

粉体ろ材モジュール２４９は、粉体ろ材１０２、内筒２０６、外筒２０５、上内蓋２０７、および底蓋２０１で構成されている。粉体ろ材１０２は、内筒２０６、外筒２０５、上内蓋２０７、および底蓋２０１で囲まれた略筒状の収容空間に収容されている。図１２に示すように原水受入口８６から入った原水は、フィルタ本体８２の内側壁面２３９と中空糸膜ケース１０３の外周面や外筒２０５の外周面との間に形成された筒状の間隙２３８に導かれた後、外筒２０５、粉体ろ材１０２、内筒２０６をこの順で径方向に通過して、内筒２０６の下流側に配されている整流板２０２、イオン交換体２０３、中空糸膜１０５によって濾過され、浄水吐出口８８から浄水として吐出される。

原水受入口８６は浄水吐出口８８の同軸状外側に配置されることは、フィルタカートリッジ２をコンパクトにするためには、最も効果的、合理的であり、好ましい形態である。

中空糸膜モジュール３８、リングケース２０８、および粉体ろ材モジュール２４９を同軸状に配置することは、フィルタカートリッジ２をコンパクトにするためには、最も効果的、合理的であり、好ましい形態である。なお、イオン交換作用が必要なければ、リングケース２０８を省いて、中空糸膜モジュール３８と粉体ろ材モジュール２４９とを同軸状に配置して、液密に接続してもよい。

次に、フィルタカートリッジ２を構成する各部材について説明する。
外筒２０５は、合成樹脂製の支持枠３４とフィルタ材３６からなる。外筒２０５の支持枠３４の周面には、格子状の複数の開口部３５が設けられており、その支持枠の周面には開口部３５の開口を覆うようにポリエチレンテレフタレートや、ポリプロピレンやポリエチレン、ナイロンなどの合成繊維からなるフィルタ材３６が固定されている。

フィルタ材３６は、対面する粉体ろ材１０２は漏らさず、処理されるべき水は通過させるフィルタ機能を有するものであるので、このフィルタ材３６の目開きは、粉体ろ材１０２の粒径より小さいものとなっている。また、通水での圧力損失を低減させるため、フィルタ材３６の開口率は強度の許す限り大きいものが好ましい。また、同様に支持枠３４の開口部３５の開口率も強度の許す限り大きいものが好ましい。

このように、外筒２０５は、その壁面に複数の開口部３５を有する円筒状の支持枠３４と、その支持枠３４に固定され、開口部３５を覆うフィルタ材３６とから構成されるので、外筒２０５の強度が向上し、浄水工程において発生する水圧により外筒２０５が変形し、粉体ろ材１０２（吸着材層）の層厚が低下することで、浄水工程において原水が通過する吸着材層の距離が縮小し、原水の吸着材層での吸着処理不足で、浄水カートリッジのろ過性能が低下するのを抑制することができる。

さらに、略筒状の収容空間に収容された粉体ろ材１０２の全体を有効に活用できるようにするため、開口部３５の存在する領域は、対面する粉体ろ材１０２の存在する領域と略一致させることが好ましい。開口部３５の開口を覆うフィルタ材３６は、不織布や、メッシュなどの織物など、薄いシート状で、粉体ろ材１０２は漏らさず処理されるべき水は通過させるフィルタ機能を有するものであればよい。

フィルタ材３６を外筒２０５の支持枠３４に固定する方法としては、外筒２０５の成形時にフィルタ材３６と一体成形する方法が強固に取り付けられる点で好ましい。

フィルタ材３６を一体成形する場合、フィルタ材３６を支持枠３４の外周面に位置させると、外筒２０５の径方向の内側に充填、収容される粉体ろ材１０２は、支持枠３４の厚み分だけ充填量を増やすことができる。さらに、支持枠３４の外側にリブや突起を設け、フィルタ材３６を挟み込む構造とすることで、水圧によりフィルタ材３６が支持枠３４から剥がれないように強度を向上させることができる。また、リブであれば、支持枠３４の強度向上に寄与することもでき、好ましい。

また、固定方法として接着剤で貼り付けたり、熱融着、超音波溶着または圧着させることも可能である。これらの方法であれば、使用する粉体ろ材１０２の粒度に合わせて、フィルタ材の目開きや目付けを変更でき、１種類の支持枠で複数種類の外筒を作成することが可能になるとともに、支持枠の金型形状も簡単なものになるため、製品のコストを下げることができ好ましい。これらの固定方法の場合、フィルタ材３６は支持枠３４の外周面に位置させることで、容易に固定でき、フィルタ材３６および支持枠３４の両方で水圧を分散して保持できるため、剥がれ等の問題が発生しづらく、強度的にも好ましい。

これらの固定方法の中でも、支持枠３４との固定強度を保つために、熱融着あるいは超音波溶着が好ましい。選定したフィルタ材３６の材質に合わせて、付与するエネルギー量を調節し支持枠３４に一定の強度以上で固定できることから、超音波溶着が好適に用いられる。

具体的には、フィルタ材３６としてのシート状のポリオレフィン系不織布が（外筒の）支持枠外周面を覆うように巻かれ、筒状形状となった不織布の軸方向両端部全周が（外筒の）支持枠外周面に超音波溶着され、さらに筒状に巻かれた不織布の軸方向の合わせ目部分も超音波溶着され、粉体ろ材１０２を目止めできるようになっている固定形態が好ましい。この固定形態は超音波溶着箇所が最低限の領域であるという簡素なものでありながら、粉体ろ材１０２を漏らすことがないという確かな効果を発揮する。

当然ながら、外筒２０５はフィルタ本体８２内にあって、かつ内筒２０６の径方向外側に位置するので、フィルタ本体８２口径＞外筒２０５口径＞内筒２０６口径の関係がある。
外筒２０５の下端開口部２１２の環状溝にはＯリング２２９が装着されている。外筒２０５を介して底蓋２０１と接続しているので、浄水と、原水（浄化していない水道水）とが混ざることがない。

内筒２０６は円筒形であり、粉体ろ材１０２は通さず、水は通すように目開きを調整してある。目開きが２０～５０μｍのものが好適に使用できる。ポリオレフィン系熱融着繊維の不織布を原料として、この不織布を加熱した軸に複数回巻いて円筒形状に成形したものを、所定の長さに切断した不織布が、安価でよい。ただし、それに限定されない。ポリプロピレンなどのオレフィン系材料を溶融してブロー成形により円筒形に成形したものでもよい。外周面に開口を有する円筒形の樹脂成形体に、不織布やメッシュクロスを溶着あるいは接着したものでもよく、開口を有する円筒形の樹脂成形体を成形する際に、不織布やメッシュクロスをインサートしてもよい。内筒２０６は不織布であることが好ましい。内筒が不織布であることで、内筒が側面開口を有する内ケースの内周面に網目状部材が固定されたものである場合に比べ、内筒の厚みが薄くなり、浄水器用カートリッジのサイズが同じであっても、より多くの粉体ろ材１０２を充填することができる。

不織布で成形した内筒２０６の厚さは０．５～２ｍｍがよい。厚さが０．５ｍｍ未満であると、通水時に通水抵抗および粉体ろ材１０２の圧力損失によって陥没する不具合が生じる。厚さが２ｍｍを越えると、外径側にせり出すことになり、粉体ろ材１０２の充填量を減らしてしまう。厚さが０．５～２ｍｍであれば陥没することは無く、粉体ろ材１０２の充填量を不適切に減らしてしまうことも無い。

内筒２０６の下流側の端部（一端）は、後述する上内蓋２０７の内リブ２４０に嵌め合いにより固定されている。粉体ろ材１０２が漏れず、後述の軸芯合わせ作業が可能な程度の嵌め合いになっている。

内筒２０６の上流側の端部(一端)は、底蓋２０１の内リブ２０９に嵌め合いにより固定されている。粉体ろ材１０２が漏れず、後述の軸芯合わせ作業が可能な程度の嵌め合いになっている。

図１６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、上内蓋２０７は中央に開口３２を有する円盤状で、外筒２０５と連結する部分には外リブ３３、内筒２０６と連結する部分には内リブ２４０が立設されている。外リブ３３は厚さが０．３～２．０ｍｍ、高さが１～４ｍｍであり、外筒２０５と上内蓋２０７の中心軸を合わせる役目を果たしている。外リブ３３の内径は外筒２０５の外径とほぼ同じであり、粉体ろ材１０２が外部にはみ出して漏れるのを防ぐ役割も果たしている。

内リブ２４０の内径側に開口３２が配設されている。内リブ２４０の内径は、内筒２０６の外径とほぼ同じであり、内リブ２４０に内筒２０６が嵌め合いにより固定されている。粉体ろ材１０２が漏れず、後述の軸芯合わせ作業が可能な程度の嵌め合いになっている。これにより、内筒２０６の内径側流路２２と開口３２が連通する。すなわち粉体ろ材１０２から整流板２０２への流路を確保しているのである。

上内蓋２０７は透明であると、組立時に異常がないか等、上内蓋２０７の内部の状況を確認できるので好ましい。

外リブ３３の外周面には突起２４３が複数配設されている。上内蓋２０７の中心軸とフィルタ本体８２の中心軸を容易に合わせることができるため、組立作業性を向上させる点で好ましい。

上内蓋２０７の材料は、ステンレス、黄銅、青銅などの金属でも、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリプロピレンなどの樹脂でもよいが、成形精度が高いＡＢＳ樹脂を射出成形で製造するのが、品質および製造コストに関してメリットがある。

図１７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、底蓋２０１は有底円筒形であり、外筒２０５と内筒２０６が挿入された後にフィルタ本体８２がネジとＯリングを用いて締結される。フィルタ本体８２の固定は溶着であってもよい。溶着であれば、Ｏリングなどのシール部材が不要であり、製造コストが安くなる。超音波溶着、回転溶着、振動溶着など特に限定されないが、回転溶着であれば、溶着面積を広くすることが可能であり、フィルタカートリッジとしての耐圧性が高くなるため好ましい。

底蓋２０１の底面には、強度を向上するための多数のリブ２４５が設けられている。

底蓋２０１の材料は、ステンレス、黄銅、青銅などの金属でも、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリプロピレンなどの樹脂でもよいが、外観の良いＡＢＳ樹脂もしくはポリプロピレンを射出成形で製造するのが、外観および製造コストに関してメリットがある。

次に粉体ろ材１０２について説明する。図１３に示すように、粉体ろ材１０２は、上述の内筒２０６、外筒２０５、上内蓋２０７、底蓋２０１で形成される略筒状の収容空間に収容される。製造工程的には、上内蓋２０７が内筒２０６と外筒２０５に嵌着される前に、内筒２０６の上部と外筒２０５の上部との間の部分から粉体ろ材１０２が充填され、充填完了後、上内蓋２０７が粉体ろ材１０２を密閉するように内筒２０６の上部の外側壁面と外筒２０５の上部の外側壁面に嵌着される。また、充填の際、粉体ろ材１０２に対して振動や吸気、排気を行って、粉体ろ材の充填密度を高めることは、浄水カートリッジのろ過能力を高めるために好ましい方法である。

粉体ろ材１０２としては、椰子殻や木材、石炭などを原料とした粒状または粉状活性炭や、原水中の鉛等の重金属を除去するのに適した粒状または粉状イオン交換体、例えばチタンケイ酸塩やゼオライトなどのアルミノケイ酸塩、またはイオン交換樹脂などを、適宜組み合わせて充填して使用することができる。

また、底蓋２０１は、粉体ろ材１０２とフィルタ本体８２の一端を塞ぐ蓋を兼ねているため、粉体ろ材１０２を底蓋２０１の表面まで充填でき、さらに、内筒２０６と外筒２０５の一端を閉塞する部材を別途必要としないので好ましい。

粉体ろ材１０２には、その平均粒径がおよそ３０～９００μｍの範囲のものが使用可能で、浄水カートリッジの種類、用途、性能に応じて選択して使用される。粒径を小さくすると表面積が増えるため、粉体ろ材の吸着能力やイオン交換能力を高めることができるし、粉体ろ材の充填密度も向上する。粉体ろ材の粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置（島津製作所社製、型式ＳＡＬＤ－３１００）を用いて測定し、体積の粒度分布による積算値が５０％を占める粒径（５０％粒径）を平均粒径とする。

従来の成形体の活性炭などのろ材では、成形のためのバインダーの占める体積割合が３０～２０％程度を占め、その部分はろ過に寄与しないが、粉体ろ材を使用することで、バインダーが占めていた体積を活性炭もしくはイオン交換体で充填することができ、増加したろ材がろ過に寄与するためろ過能力を大幅に向上することができる。

一般に粒径を小さくすると粉体ろ材部の通水での圧力損失が大きくなり、所定のろ過流量を確保できないこともあり得る。しかし本発明では、上述のように細長い略筒状の内筒２０６形状に対応して、上述の略筒状の収容空間およびそこに収容される粉体ろ材１０２の全体形状（粉体ろ材部の形状）は、軸方向長さが長くなっており、しかもその径方向長さ（厚さ）より長い筒状形状となっている。そして通水は、筒状の粉体ろ材部の外側から内側に向かって径方向に行われるため、通水の流路断面積が、軸方向に通水する場合より、ずっと広くなっているので通水の流速は低減され、粒径の小さい粉体ろ材を高密度充填したとしても、通水での圧力損失を十分低減でき、所定のろ過流量を達成できる。

筒状の粉体ろ材部の軸方向長さ／径方向長さは、１を超える数値で要求される圧力損失等に応じて定められるが、２以上が好ましい。また、径方向長さの絶対値は、粉体ろ材と収容空間上端や収容空間下端との境界面での通水のショートカットを防ぐこと、および粉体ろ材のろ過原理から最低限必要とされる値などを考慮して定められるが、実用上は約５ｍｍ以上が通例である。

上述したように、本発明では、粉体ろ材部に粒径の小さい粉体ろ材を高密度充填したとしても、通水での圧力損失を十分低減できるが、平均粒径に対する粒度分布の幅を一定以下とすると、さらに圧力損失を低減できる。粒度分布の幅が広いと、粒径の小さい粉体ろ材粒子と粒径の大きい粉体ろ材粒子との粒径差が大きくなる。そうなると、粒径が小さい粉体ろ材粒子は、それより大きい粒径の粉体ろ材粒子の間に入り込んでしまい、全体として粉体ろ材の密度を高くして粉体ろ材部を目詰まりさせ、原水の流れを阻害し、圧力損失の上昇の大きな要因になると推定される。粒度分布の幅を平均粒径に対して一定以下とすることで、粒径の小さな粉体ろ材粒子が除去されるので、圧力損失を低減させる効果が生じると推定される。そこで、粉体ろ材が、粒子径順に並べたときの積算体積が９０％となるところの粒子径Ｄ９０、積算体積が１０％となるところの粒子径Ｄ１０、および積算体積が５０％となるところの粒子径Ｄ５０が、０．５≦（Ｄ９０－Ｄ１０）／Ｄ５０≦０．９、を満たすことが好ましい。より好ましくは、０．６≦（Ｄ９０－Ｄ１０）／Ｄ５０≦０．８、である。

（Ｄ９０－Ｄ１０）／Ｄ５０が、０．５未満では粉体ろ材の製造時に篩い分け等の追加工程が必要になったり、篩い分けによって利用されない粉体ろ材の割合が増え、コストアップとなる。また、（Ｄ９０－Ｄ１０）／Ｄ５０が、０．９を超えると、粒径が小さい粉体ろ材粒子が、それより大きい粒径の粉体ろ材粒子の間に入り込んでしまう機会が増加し、通水時の圧力損失が増加する。

図１３に示すように、粉体ろ材１０２と上内蓋２０７との間に弾性部材２１０が配設されると好ましい。こうすると、弾性部材２１０が粉体ろ材１０２と上内蓋２０７とを押圧し、それらと密着することにより、充填した粉体ろ材１０２と上内蓋２０７の間に空隙ができなくなり、原水を通水した際に粉体ろ材１０２をショートカットする恐れがなくなる。弾性部材としては、硬度の低いシリコーンゴムなどのゴム、合成樹脂のスポンジ、発泡体、不織布、フェルトなどが使用可能である。

上述の説明において、略筒状の部材が同一中心軸を有して同軸的に配置されることは、フィルタカートリッジをコンパクトにするためには、最も効果的、合理的であり、好ましい形態である。

次に、図１４（Ａ）、（Ｂ）に示すリングケース２０８について説明する。粉体ろ材１０２の下流側にリングケース２０８に内蔵してイオン交換体２０３を配しているため、原水は粉体ろ材１０２で整流され、イオン交換体２０３の全体に均一に接触することができ、原水中の特定のイオン（溶解性鉛等の重金属イオン等）がイオン交換され除去される。

リングケース２０８は、上流側である開放されている底面２４と、開口部２３を有する上面２５と、内筒２６と、外筒２７とから構成される概略円筒状の形状をしている。リングケース２０８は、安価に製作でき、かつイオン交換体２０３を滑りよく圧縮挿入・組立でき、さらに圧縮挿入しても形状変形しない剛性を持たせるために、合成樹脂の成形品であることが好ましい。合成樹脂材質としては、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂）、ポリアセタール、ポリスチレン、ＡＳ樹脂（アクリロニトリルスチレン樹脂）、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリエチレン、などが使用可能である。

また、フィルタ本体８２の胴部外径(ｄ)に対する粉体ろ材１０２の軸方向長さ(Ｌ)との比（Ｌ／ｄ）は１．０～４．０であることが、フィルタカートリッジ２をコンパクトにして、かつ十分なろ過能力を達成する上で好ましい。Ｌ／ｄが１．０より小さいとフィルタカートリッジ２の胴部外径が大きくなりフィルタカートリッジ２がコンパクトにならない。また、Ｌ／ｄが４．０より大きいとフィルタカートリッジ２胴部外径(ｄ)の減少に伴い粉体ろ材１０２の通水方向の厚さが小さくなり十分なろ過能力が得られない。

イオン交換体２０３がリングケース２０８の底面２４の開放部分から挿入できるよう、前記開放部分の形状は、イオン交換体形状と同様のリング状をしていることが好ましい。リングケース２０８の上面２５の開口部２３は、イオン交換体２０３における通水面積を確保するため、リングケース２０８の強度の許容する範囲で極力大きい開口面積を有することが望ましい。開口部２３の形状は、均一な通水となるよう、リング状である上面２５を均等分割した複数の扇状形状が好ましいが、多数の円形状や角形状の開口や長円状形状などその他形状でもよい。

本実施形態にかかるリングケース２０８の外筒２７の下側外周面と、上内蓋２０７の外リブ３３の内周面はほぼ同じであり、リングケース２０８に外リブ３３が嵌め合いにより固定されている。これにより、浄水と、原水(浄化していない水道水)とが混ざることがない。

また、リングケース２０８の外筒２７の上側外周面と、後述の中空糸膜ケース１０３の外リブ２１１の内周面はほぼ同じであり、リングケース２０８に外リブ２１１が嵌め合いにより固定されている。これにより、浄水と、原水(浄化していない水道水)とが混ざることがない。

また、外筒２７の外周面にはつば部２８が設けられている。リングケース２０８と上内蓋２０７、リングケース２０８と中空糸膜ケース１０３を組み立てる際に位置決めができる点で好ましい。

リングケース２０８の材料は、ステンレス、黄銅、青銅などの金属でも、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリプロピレンなどの樹脂でもよいが、寸法精度の高いＡＢＳ樹脂を射出成形で製造するのが、品質および製造コストに関してメリットがある。
イオン交換体２０３はイオン交換能を有する長尺濾材が層状に巻回積層されたリング状であることが好ましい。特にイオン交換体２０３が、シート状の長尺濾材を巻回積層したものを、その軸方向に垂直な断面で、所定の軸方向厚さにスライスして製作されるリング状である場合は、安価に製作できるので、さらに好ましい。その他例えば、長尺ではなく短冊状などの比較的短いイオン交換能を有する濾材を繋いで層状に巻回積層されたリング状でもよい。また、イオン交換能を有する繊維状濾材をリング状の所定形状に圧縮成形しただけのものでもよい。

さらに、イオン交換体２０３は、層状に巻回積層されたリング状に製作し易く、その形状を保持し易くするため、リングケース２０８内におけるイオン交換体２０３の外径ｄ_oに対する当該イオン交換体２０３の径方向厚みt_ａの割合t_ａ／ｄ_oが、０．１～０．３５の関係を満足するようなものであることが好ましい。

イオン交換能を有する長尺濾材は、イオン交換繊維をシート化したものが好ましいが、不織布やフェルトなどにイオン交換能を有する吸着剤を担持したものでも構わない。イオン交換繊維は、スチレン系、アクリル系、メタクリル酸系、フェノール系の高分子母体に、所定の官能基を結合した繊維である。より高い性能を得るためには、アクリル系、メタクリル酸系の母体とすることが好ましい。所定の官能基としては、スルホン酸、カルボン酸、トリメチルアンモニウム、ジメチルエタノールアンモニウム、ジメチルアミン、ポリアミン、イミノ二酢酸、アミノカルボン酸、ポリカルボン酸などがある。より高い性能を得るためには、スルホン酸、カルボン酸とすることが好ましい。イオン交換能を有する吸着剤としては、アルミノケイ酸塩、リン酸カルシウム、炭酸カルシウムおよびチタノケイ酸塩などの無機吸着剤や、イオン交換樹脂、キレート樹脂などの有機吸着剤を用いることが好ましい。より高い性能を得るために、チタノケイ酸塩、アルミノケイ酸塩を用いることが好ましい。長尺濾材は、複数の濾材を混合して使用しても構わない。例えば、イオン交換繊維と繊維状活性炭とを混合してシート状にした成形体を用いると、重金属除去性能に優れ、かつトリハロメタンやカビ臭などの除去性能も向上させたカートリッジとすることができる。

図１５に示す整流板２０２について説明する。粉体ろ材１０２で浄化された浄水は内筒２０６を通った後、リングケース２０８の内筒平面２４８に接し、径方向に流れ、上内蓋２０７の底面２４を通過し、イオン交換体２０３に到達する。ここで整流板２０２は、上面２４６に複数配置された開口穴２４７により、流入する浄水に適度な圧力損失をつけることで、イオン交換体２０３に到達するまでにより均一に流すことができ、イオン交換体２０３のろ過能力を向上させることができる。

開口穴２４７は、流入する浄水を均一に流すことと圧力損失のバランスを考慮し、穴径はΦ０．５～Φ３．０、上面２４６に対する開口率は１５～２５％が好ましい。

また、整流板２０２の材料は、ステンレス、黄銅、青銅などの金属でも、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリプロピレンなどの樹脂でもよいが、寸法精度の高いＡＢＳ樹脂を射出成形で製造するのが、品質および製造コストに関してメリットがある。
図２、１２に示すフィルタ本体８２は、先端には原水受入口８６が設けられ、外周には先端付近から順に、小径Ｏリング８７、浄水吐出口８８、大径Ｏリング８９、バヨネット機構としての一対の凸部９１、９２が設けられている。

フィルタ本体８２の拡径側は開口していて、内部は二重円筒形であり、内側円筒９３には後述の接続キャップ１０４が挿入される。内側円筒９３の内周側は浄水吐出口８８に連通し、内側円筒９３の外周側は原水受入口８６に連通している。

フィルタ本体８２の材料は、ステンレス、黄銅、青銅などの金属でも、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリプロピレンなどの樹脂でもよいが、外観の良いＡＢＳ樹脂もしくはポリプロピレンを射出成形で製造するのが、外観および製造コストに関してメリットがある。

図１３、１８に示す中空糸膜ケース１０３の中央の開口１２５には、中空糸膜を束ねて逆Ｕ字状に折り曲げた中空糸膜束１０５が注型材１０６によって封止固定されている。各中空糸膜間および中空糸膜と中空糸膜ケース１０３との間に注型材１０６を充填して、それが固化することによって固定される。中空糸膜ケース１０３と後述の接続キャップ１０４を連結する前に、注型材１０６を一部切断除去することにより、中空糸膜１０５は、接続キャップ１０４に向かって開口している。中空糸膜ケース１０３の内周面の一部にはシボ加工を施すことが好ましい。注型材１０６の中空糸膜ケース１０３からの剥離を防ぎ、通水時には、注型材１０６に水圧による荷重が加わるが、シボの凹凸に沿って注型材１０６に凹凸が形成されているので、凹凸同士が引っかかることから、注型材１０６が中空糸膜ケース１０３から剥離・脱落することはない。

中空糸膜ケース１０３の材料としては、接着剤との親和性が良い非晶性樹脂が好ましく、安全性を加味するとＡＢＳ樹脂やポリスチレンが好ましい。

中空糸膜束１０５としては、親水化したポリスルホン中空糸膜を用いている。ポリスルホンは生物学的特性、耐熱性、耐薬品性等に優れていて、浄水器用途として好ましい。ポリスルホン以外に、ポリアクリルニトリル、ポリフェニレンスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリプロピレンの中空糸膜を用いても差し支えない。材料が異なる複数種類の中空糸膜を組み合わせてもよい。疎水性のポリエチレンやポリプロピレンの中空糸膜を入れれば、水に混入した空気を効率良く排出することができる。中空糸膜の孔径は０．１～０．３μｍであり、水道水中の濁質を捕捉するのに最も適している。中空糸膜の外径はφ３００～６００μｍ、内径はφ１８０～３４０μｍ、膜厚は５０～１５０μｍであり、十分な強度を有している。製造におけるＵ字状に折り曲げる工程や、中空糸膜ケース１０３に押し込む工程で切れることはない。

中空糸膜束１０５の中空糸膜のみの断面積を、中空糸膜ケース１０３の開口１２５の断面積の４５～５５％としているので、高い濁りろ過能力を有しており、長期間使用することができる。４５％を下回ると中空糸膜の膜面積が小さくなり、また５５％を上回ると密集した中空糸膜束の内部まで濁質が回り切らなくなり、いずれの場合も濁りろ過能力が低下して長期間使用できなくなる。中空糸膜の外径がφ３００～６００μｍと、強度を有しながらも十分に細いので、小さなケーシングの中に十分に大きな膜面積を確保できている。これも高い濁りろ過能力を発揮する要因となっている。

注型材（ポッティング材）１０６としては、流動性を有する主剤と硬化剤を混合して硬化させる二液混合型で、ポリウレタンやエポキシ樹脂などを適宜用いることができる。それらを遠心法や静置法などによって固化させればよい。

中空糸膜ケース１０３の、注型材１０６によって封止固定された端部の外周側には、後述の接続キャップ１０４と係合する鍔部が設けられている。

図１３、１９（Ａ）、（Ｂ）に示す接続キャップ１０４は、大筒１３１と、小筒１３２を有し、大筒１３１の一端の内周側には中空糸膜ケース１０３との第１接続部１３５を有し、小筒１３２の一端の外周側にはフィルタ本体８２の内側円筒９３との第２接続部１３４を有している。第１接続部１３５の内周は、前述の中空糸膜ケース１０３に設けた鍔部外周と、がたつきが無いように係合するようになっている。係合させた状態で、接続キャップ１０４側から超音波溶着機のホーンを当てて、加圧しながら振動エネルギーを与えることで、接続キャップ１０４と中空糸膜ケース１０３を溶着させている。溶着方式としては、バッドジョイント方式、ステップジョイント方式、シェアジョイント方式、ビードジョイント方式など、いずれの方式でもよく、特に限定されない。接続キャップ１０４と中空糸膜ケース１０３とは、超音波溶着ではなく、嵌合により連結させてもよい。接続キャップ１０４と中空糸膜ケース１０３との間にＯリングなどの弾性部材を介在させても差し支えない。

小筒１３２の第２接続部１３４の環状溝にはＯリング１３６が装着されている。接続キャップ１０４を、Ｏリング１３６を介してフィルタ本体８２と接続しているので、浄水と、原水（浄化していない水道水）とが混ざることがない。

接続キャップ１０４の材料としては、中空糸膜ケース１０３と超音波溶着にて連結する場合には、中空糸膜ケース１０３と同じ材料を用いる。成形での寸法精度が高いＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリスチレンが使用できる。中空糸膜ケース１０３と嵌合により連結する場合は、比較的柔らかいポリエチレンあるいはポリプロピレンを用いる。ポリエチレンやポリプロピレンであれば、アンダーカット部分の金型の無理抜きが容易であり、金型製作費が安価となる。比較的柔らかいので、製造でのはめ込みが容易であり、生産性が向上する。

また、大筒１３１の外周面には突起２４４が配設されている。接続キャップ１０４の中心軸とフィルタ本体８２の中心軸を容易に合わせることができるため、組立作業性を向上させる点で好ましい。

接続キャップ１０４の材料は、中空糸膜ケース１０３と超音波溶着にて連結する場合には、中空糸膜ケース１０３と同じ材料を用いる。成形での寸法精度が高いＡＢＳ樹脂、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリスチレンが使用できる。中空糸膜ケース１０３と嵌合により連結する場合は、比較的柔らかいポリエチレンあるいはポリプロピレンを用いる。ポリエチレンやポリプロピレンであれば、アンダーカット部分の金型の無理抜きが容易であり、金型製作費が安価となる。比較的柔らかいので、製造でのはめ込みが容易であり、生産性が向上する。

次に浄水器１の設置について説明する。本発明の浄水器１は設置場所を特に限定しないが、キッチンのシンクの下に設置して使用するアンダーシンク型浄水器として用いれば、従来の課題を解決できて有効である。

浄水器用フィルタヘッド３の原水導入管７と、浄水導出管８は、キッチンの浄水器用水栓（図示せず）に接続されている。浄水器用水栓のレバーを回すなどして開栓すると、浄水器用水栓に内蔵された弁機構から原水導入管７に水道水が供給されるようになっている。浄水器１で浄化された浄水が浄水導出管８から浄水器用水栓に戻り、弁機構を通過せずに浄水器用水栓の吐出口からそのまま吐出される。すなわち浄水器用水栓に内蔵された弁機構より下流側に浄水器１が設けられ、止水時には浄水器１に水圧がかからないようになっている。いわゆるＩＩ形の浄水器である。しかしながら本発明の浄水器１はＩＩ形に限定されない。止水時に浄水器１に水圧がかかる、いわゆるＩ形の浄水器として使用してもよい。

次に浄水器１での水道水の浄化について説明する。本発明の浄水器は、図３、図１２において矢印で示すように、浄水器用水栓（図示せず）を開くと、浄水器用フィルタヘッド３の原水導入管７に原水が流入し、フィルタカートリッジ２のフィルタ本体８２の原水受入口８６へ導入される。ここで、フィルタカートリッジ２が浄水器用フィルタヘッド３に未装着のときは逆止弁２１３、逆止弁２１４が流路を閉止しているので、フィルタカートリッジ２の装着不備によって水道水が吹き出るといったトラブルを防止できる。

浄水器用水栓（図示せず）のレバーを回すなどして開栓すると、水道水が浄水器用フィルタヘッド３のフィルタヘッド接続部５の原水流路２２４を介して、フィルタカートリッジ２の原水受入口８６に流入する。円筒状の粉体ろ材１０２の外径側から内径側に向かって均一に流れ、水道水中の遊離残留塩素が分解され、同時に水道水中の揮発性有機物が吸着除去される。次に、水は円筒状の粉体ろ材１０２の内部の内筒２０６に到達し、上方向に水が流れ、整流板２０２を通り、イオン交換体２０３に到達する。水はイオン交換体２０３の下側から上側に流れ、鉛成分が除去される。次に、水は中空糸膜１０５の外径側から内径側に流れ、水中の濁質や細菌が中空糸膜に捕捉される。中空糸膜１０５を通過した浄水はフィルタカートリッジ２の浄水吐出口８８から吐出され、フィルタヘッド接続部５の浄水流路２２５を介して浄水器用水栓の吐出口からそのまま吐出される。使用者は美味しくて安全な浄水を得ることができる。

最後に、浄水器１のフィルタカートリッジ２の交換について説明する。フィルタカートリッジ２を反時計回りに９０度回すと、バヨネット機構によりフィルタカートリッジ２が浄水器用フィルタヘッド３から容易に外れる。

次に未使用のフィルタカートリッジ２を浄水器用フィルタヘッド３に取り付ける。未使用のフィルタカートリッジ２の先端を浄水器用フィルタヘッド３に挿入すると、浄水器用フィルタヘッド３の中心軸２４１にフィルタカートリッジ２の中心軸２４２が自ずと合うようになっている。浄水器用フィルタヘッド３に到達した感触を得てから、未使用のフィルタカートリッジ２を時計回りに９０度回すと、未使用のフィルタカートリッジ２をフィルタカートリッジ接続部３に確実に取り付けることができる。

実施例で示した粒径は、純水に試料を少量入れて攪拌させたものの一部を、レーザー回折式粒度分布測定装置（島津製作所製、型式［ＳＡＬＤ－３１００］）を用いて測定した。装置試料槽内にて常時攪拌を行い、試料槽からセル間に循環させている状態で超音波処理を１分間行った後、粒度分布を測定した。

（実施例１）
粉体ろ材としてヤシ殻活性炭を使用した。体積の粒度分布による積算値が５０％となるところの粒子径Ｄ５０は１９７μｍ、体積の粒度分布による積算値が９０％となるところの粒子径Ｄ９０は２９５μｍ、体積の粒度分布による積算値が１０％となるところの粒子径Ｄ１０は１４１μｍであった。この活性炭を図３の構造のフィルタカートリッジに充填し、表示流量３．５Ｌ／分で通水したときの圧力損失値（１）を測定した。その後、粉体ろ材を除いたフィルタカートリッジの圧力損失値（２）を測定し、圧力損失（１）から圧力損失（２）を差し引いて、粉体ろ材部の圧力損失値（３）を算出した。粉体ろ材部における圧力損失は非常に小さい結果となった。

（実施例２）
粉体ろ材として、体積の粒度分布による積算値が５０％となるところの粒子径Ｄ５０が２１１μｍ、体積の粒度分布による積算値が９０％となるところの粒子径Ｄ９０が３１９μｍ、体積の粒度分布による積算値が１０％となるところの粒子径Ｄ１０が１４３μｍであるヤシ殻活性炭を使用した以外は、実施例１と同様にして圧力損失を測定した。圧力損失は、実施例１よりも高くなったが、実用上問題はなかった。

（参考例１）
粉体ろ材として、体積の粒度分布による積算値が５０％となるところの粒子径Ｄ５０が１９９μｍ、体積の粒度分布による積算値が９０％となるところの粒子径Ｄ９０が３１９μｍ、体積の粒度分布による積算値が１０％となるところの粒子径Ｄ１０が１１６μｍであるヤシ殻活性炭を使用した以外は、実施例１と同様にして圧力損失を測定した。圧力損失は、０．０１８ＭＰａを上回っていた。

実施例１，２、参考例１の粉体ろ材の条件を表１に、圧力損失値を表２にまとめた。粉体ろ材部の３．５Ｌ／分通水時の圧力損失値（３）が０．０１８ＭＰａ以下であれば、実用上問題はない。

本発明は、水道水を浄化する浄水器に関し、さらに詳しくは、シンクの横や下の空間に設置するアンダーシンク型浄水器に関するものであるが、壁掛型浄水器、スタンド型浄水器など浄水器全般に応用できる。アンダーシンク型浄水器に限定されるものではない。

１浄水器
２フィルタカートリッジ
３浄水器用フィルタヘッド
４フィルタヘッド固定板
５フィルタヘッド接続部
６フランジ
７原水導入管
８浄水導出管
１１口金具
１３ニップル部
１４頭部
１５締結部材(加締め用スリーブ)
１６ホース体
１７開口部
１８開口部
２２内径側流路
２３開口部
２４底面
２５上面
２６内筒
２７外筒
２８つば部
３２開口
３３外リブ
３４支持枠
３５開口部
３６フィルタ材
３８中空糸膜モジュール
８２フィルタ本体
８６原水受入口
８７小径Ｏリング
８８浄水吐出口
８９大径Ｏリング
９１凸部
９２凸部
９３内側円筒
１０２粉体ろ材
１０３中空糸膜ケース
１０４接続キャップ
１０５中空糸膜
１０６注型材
１２５開口
１３１大筒
１３２小筒
１３４第２接続部
１３５第１接続部
１３６Ｏリング
２０１底蓋
２０２整流板
２０３イオン交換体
２０４内側内壁
２０５外筒
２０６内筒
２０７上内蓋
２０８リングケース
２０９内リブ
２１０弾性部材
２１１外リブ
２１２下端開口部
２１３逆止弁
２１４逆止弁
２１５可動軸
２１６バネ
２１７凸部
２１８傾斜部
２１９突出部
２２０挿入凹部
２２１流路
２２２直管部
２２３頭部端面
２２４原水流路
２２５浄水流路
２２６有底円筒部
２２７固定部材(タッピンネジ)
２２８Ｏリング
２２９Ｏリング
２３０部分拡径部
２３１部分拡径部
２３２閉空間
２３３第１円筒部
２３４第２円筒部
２３５部分拡径部
２３６部分拡径部
２３７リブ
２３８間隙
２３９内側壁面
２４０内リブ
２４１中心軸
２４２中心軸
２４３突起
２４４突起
２４５外リブ
２４６上面
２４７開口穴
２４８内筒平面
２４９粉体ろ材モジュール

Claims

原水受入口および浄水吐出口が設けられた筒状のフィルタ本体と、
前記フィルタ本体内に同軸状に収納された、粉体ろ材を収納した筒状の粉体ろ材モジュール、および中空糸膜を収納した筒状の中空糸膜モジュールと、を備え、
前記原水受入口から入った水が、前記粉体ろ材モジュールの内部、前記中空糸膜モジュールの内部をこの順に通過して、前記浄水吐出口から出て行く構造の浄水器用フィルタカートリッジであって、
前記粉体ろ材モジュールが、
前記粉体ろ材を通さず水を通す外筒と、
前記外筒の内側に配設され、前記粉体ろ材を通さず水を通す内筒と、
前記外筒の一端および前記内筒の一端と液密に接続され、前記外筒の一端と前記内筒の一端との間の空間を塞ぎ、前記内筒の内径側の空間と連通する開口が形成された上内蓋と、
前記外筒の他端および前記内筒の他端と液密に接続され、前記外筒の一端と前記内筒の一端との間の空間および前記内筒の内径側の空間を塞ぐ底蓋と、
前記外筒、前記内筒、前記上内蓋および前記底蓋とで囲まれた空間に収納された前記粉体ろ材と、を備え、
前記中空糸膜モジュールが、その一端が前記浄水吐出口と液密に接続され、その他端が前記粉体ろ材モジュールの前記上内蓋と直接または他の部材を介して液密に接続されており、
前記粉体ろ材が、粒子径順に並べたときの積算個数が９０％となるところの粒子径Ｄ９０、積算個数が１０％となるところの粒子径Ｄ１０、および積算個数が５０％となるところの粒子径Ｄ５０が、０．５≦（Ｄ９０－Ｄ１０）／Ｄ５０≦０．９、を満たす、
浄水器用フィルタカートリッジ。
前記原水受入口および前記浄水吐出口が、前記フィルタ本体の一端に設けられており、
前記フィルタ本体と前記粉体ろ材モジュールの前記外筒との間隙、前記フィルタ本体と前記粉体ろ材モジュールの前記上内蓋との間隙、および前記フィルタ本体と前記中空糸膜モジュールとの間隙をつなぎ、前記原水受入口に連通した通水路が形成されている、請求項１の浄水器用フィルタカートリッジ。
前記粉体ろ材モジュールの底蓋が、前記原水受入口および前記浄水吐出口が設けられた前記フィルタ本体の一端とは反対側の他端を塞ぐ蓋を兼ねている、請求項１または２の浄水器用フィルタカートリッジ。