JPH06180B2 - 逆浸透装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は給水から清浄水を得る装置に関し、特に逆浸透
フィルタを備えたフィルタカートリッジ及びこのような
フィルタを有する水ろ過装置に関する。

従来技術の説明 蛇口から出る水の質を改善して飲み水用、料理用、製氷
用その他の用途に供するため、家庭や仕事場での飲料水
浄化装置の利用が増えてきている。逆浸透法はこの種の
浄化装置に一般に使用されている。この方法は水溶液内
の溶存塩に対して不浸透性の逆浸透膜を使用する。従来
の浄化装置は、逆浸透膜を備えた浸透器のほかに、浸透
膜の目詰まりを防止し浸透膜を保護するため粒子状物質
を除去する給水のための最初のスクリーンとして作用す
る予備フィルタと、水を更に浄化するための、特に溶存
炭化水素の如き有機物を除去するための後続フィルタと
を具備する。一般に、このような装置においては、蛇口
から出る水である給水をろ過し、純水と廃水とに分離す
る。

逆浸透膜を備えた浸透器は、浄化装置を通る水の流れに
対して大きな抵抗となり、従ってろ過作業速度は比較的
遅い。それ故、家庭で便宜的に使用している浄化装置の
大半は必要な生成水を得ることができず、（浄化生成し
た）生成水用の貯蔵リザーバを必要としている。浄化装
置の最適な作動を得るために浄化装置内の圧力を制御す
る必要がある。また、廃水も廃棄する必要がある。

水浄化装置は制御弁装置と、逆浸透ろ過装置と、生成水
用リザーバを有するが、本発明は、カートリッジと、こ
のようなカートリッジを有するろ過装置に関する。

従来技術としては、米国特許第３，７８９，９９３号、
同第３，７９２，１３５号及び同第３，８２４，２９９
号各明細書に開示されたものが存在する。これらの米国
特許明細書は本発明の実施例において使用できる逆浸透
膜を備えた浸透器の特性及び製造について開示してい
る。従来技術を開示したものとして米国特許第３，５０
４，７９６号及び同第３，５４２，１９９号各明細書が
あるが、これらの米国特許明細書は水浄化装置の予備フ
ィルタ、膜浸透器及び後続フィルタの特定な形状及び組
合わせを開示したものにすぎない。以上の従来技術は本
発明の背景技術にすぎない。

米国特許第３，５４２，１９９号明細書に開示された逆
浸透水浄化装置は、例えばフィルタ素子がろ過効力を失
ってフィルタ素子を交換する必要がある場合、この装置
への配管を解体し、新たなフィルタ素子に交換した後に
配管を再組立てしなければならないという欠点を有す
る。少なくとも家庭での使用という観点からは、配管の
解体、再組立ての必要性があれば、購買者にとっては魅
力に乏しく、現使用者にとっては不都合であり好ましく
ない結果を招く可能性もある。

米国特許第４，２１８，３１７号明細書はカウンタ上に
置くようにした水浄化器を開示している。この浄化器は
給水源に接続するホース、廃水をドレンに接続するホー
ス及び浄化水取り出しホースを有する。２つのホースは
浄化器ハウジングの一端で接続し、残りの１つのホース
はハウジングの他端で接続する。ハウジングは２つのハ
ウジング部分を有し、ハウジングの長手方向中間位置で
これらを螺合してハウジングとする。従って、ホースが
可撓性であるから、フィルタカートリッジの交換時に接
続部を解体、再組立てする必要がないが、解体、再組立
てを避けたい場合には、接続部を可撓性にする必要があ
り、また、ホースは長期間の無故障使用という観点から
は望ましくない。

本発明の目的は、フィルタカートリッジの交換時に配管
の解体、再組立てを不必要とし、可撓性の接続部を使用
しなくて済むようにすることである。

発明の概要 上述の従来の問題点を解決するため、本発明は、予備フ
ィルタと逆浸透フィルタと後続フィルタとを備え、すべ
ての配管接続が一端で行われるろ過装置に使用するに適
した水フィルタカートリッジを提供する。このフィルタ
カートリッジは、効力を失ったフィルタカートリッジを
新たなフィルタカートリッジと交換する必要がある場合
にも、配管接続の解体、再組立てを必要としない。

本発明に係る水フィルタカートリッジは、第１及び第２
の端部を有し、第１端部から第２端部へ実質上軸方向に
給水を流通させる環状形状の予備フィルタを具備する。
予備フィルタの外表面は管状の不浸透性バリアで包囲す
る。カートリッジに合体した逆浸透フィルタは巻き付け
チューブ上に巻いた膜を備え、浸透水はこの巻き付けチ
ューブを通過してその内部に至ることができる。不浸透
性バリア層で膜の外表面を包囲する。逆浸透フィルタは
環状断面を有し、予備フィルタの半径方向内側に配置さ
れる。カートリッジは更に、逆浸透フィルタの半径方向
内側に位置した粒状ろ過材料を有する後続フィルタをも
具備する。

また、第２端部において浸透水を粒状ろ過材料へ導く手
段も設けてある。カートリッジの配列は次の通りであ
る。すなわち、第１部で予備フィルタへ進入した給水は
第２端部で予備フィルタから去り、次いで第２端部から
逆浸透フィルタへ進入する。廃水は第１端部において逆
浸透フィルタから去り、浸透水は、巻き付けチューブを
通過し第２端部で後続フィルタへ進入した後、第１端部
において後続フィルタから去る。

本発明の一実施例においては、後続フィルタは更に、粒
状材料を内臓したキャリアチューブを有する。この実施
例は、予備フィルタ及び逆浸透フィルタを交換せずに後
続フィルタを簡単に交換できるという利点を与える。

巻き付けチューブとキャリアチューブとの間に環状空間
を設け、巻き付けチューブを通過した浸透水の流れを後
続フィルタの第２端部へ導くようにするとよい。環状空
間内の浸透水が第１端部へ流れるのを阻止するため、キ
ャリアチューブと巻き付けチューブとの間にシールを配
置するとよい。

第２端部において浸透水を粒状材料へ導く手段は、第２
端部において巻き付けチューブにシールされたキャップ
を有する。また、粒状材料へ浸透水を選択的に流すた
め、キャリアチューブの第２端部にシールされたキャッ
プと弁とを設けるとよい。

本発明の有利な一実施例においては、巻き付けチューブ
及び膜の外表面を包囲したバリア層にシールされたカー
トリッジの第１端部には、給水を廃水から隔離し、廃水
を浸透水から隔離する手段を設ける。

本発明はまた、上述のカートリッジを有する水ろ過装置
をも提供する。この装置は、第１端部を弁板で恒久的に
閉じられ第２端部を着脱可能な端部キャップで閉じられ
たハウジングチューブを有する。弁板は給水源、ドレン
及び浸透水リザーバへ接続するためのポートを有する。
水ろ過装置はまた、巻き付けチューブ及びバリア層にシ
ールされカートリッジの第１端部に位置した上記手段と
共働して、給水のみを予備フィルタへ進入させ浸透水の
みをリザーバへ流出させる手段をも具備する。

図面の簡単な説明 第１図は、一端に弁板を備え他端に端部キャップを備え
た状態でハウジングチューブに装着した本発明に係るカ
ートリッジの部分断面立面図、 第２図は、本発明の一実施例に係る、第１図の逆浸透膜
カートリッジの断面図、 第３図は、第２図のカートリッジに挿入する前の後続フ
ィルタの断面図、 第４図は、第２図の４−４線における第２図のカートリ
ッジの水平断面図、 第５図は、一端に弁板を備え他端に端部キャップを備え
た状態でハウジングチューブに装着した本発明の別の実
施例に係るカートリッジの部分断面立面図である。

好ましい実施例の説明 特に第１図ないし第３図を参照すると、浄化装置は、対
向する第１及び第２端部８、９をそれぞれ有し、らせん
状に巻いた予備フィルタ１６と、分離及びスペーサ層を
有する逆浸透膜式浸透器１１と、後続フィルタ３０とを
備えた逆浸透カートリッジ１０を具備する。第１図はハ
ウジングチューブ４４を有するハウジング内に配置され
た逆浸透カートリッジ１０を示し、ハウジングチューブ
の底部は下方弁板４５にシールしてあり、頂部は着脱可
能な端部キャップ４６で閉じてある。Ｏ−リング４７又
は他の適当なリングシール装置を使用して、内部水圧を
加えたときに、弁板４５とハウジングチューブ４４と着
脱可能な端部キャップ４６とを含むハウジングを水密ユ
ニットとして機能させる。着脱可能な端部キャップは４
つのタイロッド及びネジナット（第１図に示さず）４６
により適所に保持されるが、代わりに、端部キャップに
設けたネジ部、バイオネット式連結具又はスナップリン
グを使用してもよい。ハウジングチューブ４４は作動水
圧に耐えうる任意の材料でつくればよい。塩化ポリビニ
ル、ポリエチレン、ポリプロピレンの如き適当なプラス
チック材料を使用するとよい。一層大きな圧力に対して
は、強度の大きい材料を使用する必要がある。

特に第２図を参照すると、逆浸透膜浸透器１１の分離及
びスペーサ層は中央チューブ１２のまわりにらせん状に
巻かれる。らせん状に巻いた分離及びスペーサ層の外表
面に不浸透性バリア層１５を巻き付ける。スポーク付き
の装着ホイール１３を巻き付けチューブ１２の底端に接
着する。スポーク付きホイール１３の円筒状リム延長部
１４は不浸透性バリア層１５の外側に結合されシールさ
れる。バリヤ層１５の外側に予備フィルタ１６をらせん
状に巻き付け、この予備フィルタはろ過媒体シートと開
編成（オープンウイーブ）スペーサシートとを交互に重
ねた巻回体でできている。一つ置きに一端及び他端に接
着剤２０を施すことにより、第２図に示すように、著し
く大きなろ過表面積を伴つた軸方向の流路が提供され
る。この予備フィルタ１６に不浸透性のバリア層１７を
巻き付ける。予備フィルタの第１及び第２端面は開放し
ておき、第１端部８での入口給水流れ１８及び第２端部
９での予備ろ過された水出口流１９のための開口を提供
する。次いで、端部キャップに取り付けられポリプロピ
レン材料をモールド成形してつくった頂部カートリッジ
２１及びプラスチック製プルリング２２を巻き付けチュ
ーブ１２の第２端部に接着する。

柔軟なテープで覆った弾性材料のカートリッジ外部シー
ルリング２３を、第２端部近傍で、バリア層１７の外側
に配置する。

第３図に示す円筒状の後続フィルタを巻き付けチューブ
１２の内側に配置する。後続フイルタ３０は適当な不浸
透性プラスチック材料でつくり粒状炭素３６で満たした
キャリアチューブ３１を有し、その底端は、第３図に示
すように、ラジアルリップシール３３を備えたリップシ
ールキャツプ３２で閉じてある。リップシールキャップ
３２はその外側に引出しハンドル３４を有する。リップ
シールキャップ３２は後続フィルタ３０内に炭素粒剤３
６を保持する機能を果たす多孔性デイスク３５をも担持
している。キャリアチューブ３１の頂端は頂部スペーサ
キャップ３７で閉じる。このスペーサキャップはその特
徴の１つとして複数個の半径方向突起３８及び軸方向突
起３９を有し、第２図に示すように、後続フィルタを包
囲した収集空間４０から後続フィルタの上端即ち第２端
部（第２図）への自由な流れ経路を保証する。

スペーサキャップ３７は傘型弁４１をも備え、この弁は
スペーサキャツプ３７の保持穴内に挿入されていて、そ
のスカート部が中央の保持穴のまわりでその同心円上に
位置した複数個の流通孔に重なっている。弁６１の傘部
はキャップ３７の内部に位置し、第２図の頂部側からの
スペーサキャップ内部への流れを許容する。スペーサキ
ャップ３７の内部にも多孔性デイスク３５′を配置し、
炭素粒剤３６を保持する。

作動においては、給水ポート４８を家庭の給水源に接続
することによりカートリッジを浄化すべき適当な加圧水
源に接続する。カートリッジを通る流れ経路は次の通り
であり、第２、３図を参照して説明する。水源からの給
水流れ１８はカートリッジの中心線から半径方向最外側
位置に供給され、第１端部８において予備フィルタ１６
へ入り、内側の不浸透バリア層１５と外側の不浸透バリ
ア層１７との間を上方（第２図）へ流れ、第２端部９に
おいて流れ１９として予備フィルタから流出する。接着
剤２０の位置関係のため、第１端部８での入口流れ１８
は、１つのスペーサシートの層の開口縁において進入で
きるが、その両側にあるスペーサシートの層において
は、その縁部が接着剤２０で満たされているので、進入
できない。同一の開編成スペーサシート内においては、
流れはまっすぐ流出できない。その理由は、このチャン
ネルの頂端が第２端部９において接着剤２０で満たされ
ているからである。有効な唯一の流路はスペーサシート
の両側のろ過媒体シートを通り、次いで第２端部に接着
剤を有さない隣の開編成スペーサシートに至るものであ
る。

第２端部９で予備フィルタ１６から出た流れ１９は、次
いで不浸透バリア層１５の上端のまわりを通り、逆浸透
膜浸透器１１の上端へ入り、スペーサ層中及び逆浸透膜
上を下方に流れる。流れの大半は、カートリッジの半径
方向中間位置で第１端部８において逆浸透膜浸透器１１
から廃水流れ４３として流出する。

逆浸透膜浸透器１１に入った水の一部は膜を浸透して通
過し、案内シートの内向きにらせん状となった経路を案
内され、チューブ１２の外表面に至る。このチューブ１
２は多数の穴９２を有し、浸透水は、これらの穴を通
り、チューブ１２の内側と後続フィルタのキャリアチュ
ーブ３１の外側との間の収集空間４０へ入る。この収集
空間の下端はリップシールキャップ３２のリップシール
３３（第３図）により遮蔽されているので、収集空間内
の浸透水は下方へ流れることができない。それ故、浸透
水は上方へ流れ、スペーサキャップ３７の半径方向突起
３８と軸方向突起３９とにより画定された空間を通る。
スペーサキャップ３７上方の浸透水はスペーサキャップ
３７の開口９０を通り傘型弁４１の上側（第２図）に至
る。浸透水（流れ）の圧力がスカート部を偏向させ、浸
透水は後続フィルタ３０中を下方へ流れ続ける。

傘型弁４１の目的は、長期不使用時に収集空間４０内に
残留して変質する可能性のある水を隔離することであ
る。収集空間４０内の水の体積は小さく、傘型弁４１は
大容量の後続フィルタの劣化を防止する。

浸透水が後続フィルタ３０中を下方（第２図）へ流れる
と、浸透水はまず上部の多孔性デイスク３５′を通過
し、次いでキャリアチューブ３１を満たした炭素粒剤３
６を通り、下部の多孔性デイスク３５を通って底部即ち
第１端部から流出する。次いで、浸透水はカートリッジ
の中心線から半径方向内側部分９１（第１図）において
カートリッジ１０から去る。

半径方向最外側での給水を半径方向中間での廃水から隔
離するための適正なシールを提供するため、Ｏ−リング
４７又はこれと同機能を有する他の適当なシールリング
をスポーク付きホイール１３のグルーブ内に配置する。
半径方向中間での廃水を半径方向内側での生成水から隔
離するため、Ｏ−リング４７′をスポーク付きホイール
１３の別のグルーブ内に配置する。

第２、３図に示すように、ハウジングチューブ４４の上
端即ち第２端部から小距離だけ離れてハウジングチュー
ブの内面に係合する圧縮性外部シールリング２３によ
り、給水が予備フィルタ１６をバイパスするのを阻止す
る。

予備フィルタ１６からの予備ろ過された水は、着脱可能
な端部キャップ４６により、流れ方向を変え、環状表面
区域４９から逆浸透膜浸透器１１に入り、下向きに流れ
る。

飲料水装置において逆浸透フィルタカートリッジ１０を
交換するためには、着脱可能な端部キャップ４６を取り
外し、プルリング２２を持ち上げてカートリッジ１０を
引き出せばよい。新たなカートリッジ１０をハウジング
チューブ４４の適所へ押し込む。新たなカートリッジは
不適正に設置されることはない。新たなＯ−リングシー
ル４７、４７′及び外部リングシール２３は各カートリ
ッジ１０に設けられている。次いで、着脱可能な端部キ
ャップ４６を再度ハウジングチューブ４４に装着し適所
で固定する。パイプ接続又はチューブ接続が存在しない
から、本発明の逆浸透カートリッジ１０の交換設置に当
たって何等支障は生じない。

次に、本発明の別の実施例を示す第５図を参照すると、
逆浸透ろ過装置５０は、第１端部で装着端板５１に一体
に装着されこの端板から軸方向に延びた円筒状外側ハウ
ジングチューブ５２を有する。装着端板５１は、この逆
浸透フィルタユニットを装着する関連した制御弁ブロッ
クの支持板としても作用し、以下弁板５１と呼ぶ。弁板
５１は給水ポート５４、廃水ポート５６及び生成水ポー
ト５８を有する。弁板５１は一対の同心円筒状の支持表
面５３をも有する。ハウジングチューブ ５２の他端即
ち第２端部は着脱可能な端部キャップ５５で閉じてあ
り、このキャップは１以上のＯ−リング５９によりチュ
ーブ５２に対してシールされている。端部キヤップ５５
は、例えば、タイロッド、ネジ係合、バイオネット式結
合等の種々の手段によりハウジングチューブ５２に装着
できる。また、Ｏ−リング５９と同機能を有する既知の
その他のシール装置でハウジングチューブ５２に対する
端部キャツプ５５のシールを行ってもよい。端部キャツ
プ５５は８０にて示すような通気手段を備えてもよい。
弁板５１、外側ハウジングチューブ５２及び着脱可能な
端部キャップ５５は逆浸透フィルタユニット５０の恒久
部分（交換しない部分）である。

着脱可能で使い捨て式のフィルタカートリッジ６０はハ
ウジングチューブ５２内に収容した状態で示す。このフ
ィルタカートリッジ６０は内周辺装着チューブ６２を具
備し、このチューブは、この装着チューブ６２の一端即
ち第１端部においてシールされ固定された装着用スポー
ク付きホイール６１を有する。カートリッジ端部キャツ
プ６３は装着チューブ６２の他端において固定されシー
ルされている。適当な接着剤その他の結合手段がチュー
ブ６２とホイール６１との間及びチューブ６２とカート
リッジ端部キャップ６３との間の結合シール７９を形成
する。装着用ホイール６１は大きい直径の方の円筒状支
持表面５３内に滑り嵌合できる外側リム６５と、小さい
方の円筒状支持表面５３ａ内に滑り嵌合できる延長ハブ
６７とを有する。接着用ホイールの外側リム６５は円筒
状のリム円筒部６９を有する。装着用ホイール６１は更
に、複数の廃水通路６６をも有し、これらの通路は、例
えば、ホイールの半径方向スポーク間の空間、又は、一
層単純には、ホイールを通る一列の穴で構成される。弁
板５１の円筒状支持表面５３ａ内への装着用ホイール６
１の滑り嵌合においては、Ｖ字状シール５９ａによりシ
ールを行う。カートリッジ端部キャップ６３は一体の引
出しハンドル６３ａを有し、このハンドルによりカート
リッジをつかんで、ハウジングチューブ５２に対する着
脱を行う。

内側の環状逆浸透膜浸透器７０と外側の環状予備フィル
タ７２とを有するろ過媒体は、不浸透層７１を間に挟ん
で装着チューブ６２のまわりにらせん状に巻かれ、これ
らの間に流れ経路を制限する。すなわち、ろ過媒体内で
の流体の「短絡」を阻止する。装着用スポーク付きホイ
ール６１は、その円筒状リム延長部６９によりバリア層
７１に対して結合シールされてこのバリア層と連続し、
ろ過媒体と弁板５１との間に別個の水流通路を画定す
る。装着用ホイール６１のリム延長部６９は不浸透バリ
ア層７１への装着用ホイールの結合を容易にするための
１つの便宜的な手段にすぎず、これのみに限定されな
い。単に、装着用ホイール６１を膜浸透器７０及びこれ
に巻いた不浸透バリア層７１に接合させてもよい。

弁板５１との接続部において、装着用ホイール６１のシ
ールされた外側リム６４及びハウジングチューブ５２
は、これらの間に環状の給水通路６４を形成し、この通
路は弁板５１の給水ポート５４に連通する。装着用ホイ
ール６１自体は、弁板５１の廃水ポート５６に直接通じ
最終的にはドレンに通じた複数個の軸方向の廃水通路６
６を有する。スポーク付きホイール６１の中央ハブ６７
は、弁板５１の生成水ポート５８に直接通じ最終的には
生成水リザーバに通じた中央の生成水通路６３を形成す
る。

カートリッジの他端即ち第２端部において、端部キャツ
プ６３、膜浸透器７０の端部及び予備フィルタ７２の端
部は、予備フィルタ７２の出口即ち第２（右）端から膜
浸透器７０の入口即ち第２（右）端への半径方向内向き
の流れに対する中間流路７４を画定する。適当な接着剤
又は他の結合手段は端部キャップ６３と予備フイルタ７
２との間の結合シール７９を形成する。

浸透器装着チューブ６２の壁は、その周辺に、長さ方向
に沿って離間した多数の浸透流れ開口７３を備え、これ
らの開口は膜浸透器７０から装着チューブ６２への浸透
水の内向きの流れのためのものである。

全体を７５にて示す円筒状の後続フィルタは装着チュー
ブ６２内に配置する。後続フィルタ７５は、キャリアチ
ューブ７７内に位置した粒状ろ過材料の本体７６と、両
端に位置しろ過材料を適所に保持する多孔性端部デイス
ク７８とを有する。ろ過材料７６は粒状活性炭、木炭で
つくるのが望ましいが、研磨した粒状黄銅、イオン交換
樹脂、粒状活性炭又は木炭と研磨した粒状黄銅又はイオ
ン交換樹脂との混合物の如き他の類似の材料でつくって
もよい。端部デイスク７８は青銅の如き焼結金属、又は
ポリエチレンの如き多孔性プラスチックで形成すること
ができ、一例としては、厚さが０．１００インチ（約
２．５４ミリメートル）で２０ミクロンの孔を多数有す
る多孔性ポリエチレンを用いる。殺菌ろ過デイスクとし
て機能させるため、端部デイスク７８は、例えば ０．１００インチの厚さを有し３ミクロンの孔を多数備
え第四級アンモニウム官能体で含浸し正帯電させたガラ
ス繊維の板でつくるとよい。後続フィルタの各端部に各
種のデイスク７８を１以上配置するとよい。第５図に示
す例においては、カートリッジ端部キャップ６３に隣接
して後続フィルタの入口端に単一の機械的な（多孔性プ
ラスチック）デイスク７８を配置し、弁板５１に隣接し
て後続フィルタの出口に一枚の金属デイスク７８及び一
枚の殺菌デイスク７８を配置する。

軸方向突起８１とラジアルシール８２と後続フィルタ引
出しハンドル８３とを備えたリップシールキャップ８９
を、生成水通路６８に隣接してキャリアチューブ７７の
端部に冠着する。リップシールキャップ８９は、端部デ
イスク７８を適所に保持し、キャリアチューブ７７を包
囲する環状空間８７の隣接端部をシールし、生成水通路
６８への放水のため後続フィルタの出口端に軸方向間隙
空間を形成する役目を果たす。後続フィルタ引出しハン
ドル８３は、装着チューブ６２をハウジングチユーブ５
２から取り出したのちに装着チューブ内からの後続フィ
ルタ７５の取り出しを容易にする。

軸方向突起８５と複数個の半径方向タブ８６とを備えた
スペーサキャップ８４を、カートリッジ端部キャップ６
３に隣接してキャリアチューブ７７の端部に冠着する。
スペーサキャップ８４は、端部デイスク７８を適所に保
持し、装着チューブ６２内でキャリアチューブ７７をセ
ンタリングし、端部浸透水通路８８からの吸水のため後
続フィルタの入口即ち第２端部に軸方向の間隙空間を形
成する役目を果たす。スペーサキャップ８４はシールで
はなく、浸透水はキャリアチューブのまわりの環状空間
８７から軸方向に自由に流れ、スペーサキャップ８４を
通り、端部浸透通路８８内へ流入することができる。

予備フィルタ 予備フィルタ７２はろ過媒体即ちフィルタ素子の軸流環
状体である。その最も簡単な形態においては、綿の如き
ある種の多孔性材料を使用することができる。しかし、
図示の好ましい実施例においては、予備フィルタ７２は
フィルタ素子、スペーサウエブ、別のフィルタ素子及び
別のスペーサウエブをらせん状に巻いた複合体でできて
いる。一つ置きのスペーサウエブは一端で隣接するフィ
ルタ素子にシールされ、他の一つ置きのスペーサウエブ
は他端で隣接するフィルタ素子にシールされる。従っ
て、一端での内流チャンネル及び他端での外流チャンネ
ルは共通のチャンネルではない。内流チャンネルから外
流チヤンネルへ行くためには、水は間に挟まったフイル
タ素子を横断しなければならない。フィルタ素子は階調
（等級付き）多孔構造体であり、０．００８インチ（約
２ミリメートル）の厚さ及び５ミクロンの孔を有し、ポ
リエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン又はナイロ
ンの如き紡ぎ結合し及び（又は）溶融吹込みした繊維を
含むとよい。スペーサウエブは、０．０１８インチ（約
０．４６ミリメートル）のストランド厚さ、０．０３５
インチ（約０．８９ミリメートル）のノジュール厚さ、
及び０．０８０インチ（約２ミリメートル）のピッチ直
径のパターンを持つポリオレフィン網目体、又は ０．０１２インチ（約０．３ミリメートル）の厚さを有
し１インチ（約２５．４ミリメートル）当り３４個のう
ねを有するエポキシ含浸ポリエステルトリコットを有す
る。端部のシール剤は、予備フィルタのシール端部を液
密にするような、２部分ポリウレタン、又は２部分エポ
キシ、又は電磁的に活性化するポリプロピレン接着シー
ル剤、又は類似の適当なシール組成体を使用する。

巻回した予備フィルタモジュールは、ろ過媒体の隣接す
る巻回体を分離するため波形を提供する***部と溝部と
を備えた分離用樹脂ウエブをも使用している。波形にお
ける隣接する***部間の溝部は長手方向のチャンネルを
形成し、一端でろ過した液体の内流を許容し他端からの
ろ過した液体の外流を許容する。分離用ウエブ及びろ過
媒体として他の種々の材料を使用できる。また、分離用
ウエブにおいて別の形状の***部及び溝部を用いてもよ
く、これらの***部及び溝部は、内流の体積が外流の体
積を越える比率を調整するために変化させることができ
る。好ましいろ過媒体は、２５ミクロン程度の微細な粒
子、好ましくは０．１ミクロンまで小さな微細粒子を流
体流から除去するのに十分なものでなければならない。
粒子除去と使用寿命との最良の兼ね合いから、３ないし
５ミクロンの公称寸法の粒子を除去するのが望ましい。
普通につくったフィルタ層はアルミナ、シリカ、ガラス
繊維又はガラスの如き無機質のものとすることができる
が、ナイロン、ダクロン、ポリエチレン又はポリプロピ
レンの如き有機ポリマーでつくってもよいし、フェノー
ル樹脂、塩化ビニル樹脂又はメラミン樹脂でつくっても
よい。セルロースや綿の如き動物繊維又は植物繊維を使
用してもよい。これらの素子は、必要ならブレンドして
もよいし、巻き付け法、フェルト製法、針縫い法、縮れ
毛製法等の既知の方法でフィルタ材料として形成でき
る。この場合、一般には、フィルタ材料製造期間中に適
当な結合剤を施してこれらの素子を一緒に保持する。更
に、製造中にフィルタ材料内に炭素を含浸する方法も知
られている。流体不浸透性の分離用ウエブは高圧におい
ても流体の通過を阻止するのに十分な強度の任意の可撓
性材料でつくるとよい。この層は、フィルタ層と同様、
一定のフィルタ容積に対して最大のろ過表面積を与える
ように比較的薄い方が望ましい。分離用ウエブの材料
は、波形形状へとクリンプでき、かつ、高圧においても
流体の通過を阻止するため破損せずにコアのまわりに巻
くことができるように十分柔軟なものでなければならな
い。特に適した流体不浸透性材料は、ポリエチレンテレ
フタレートの如きポリエステル、塩化ポリビニルやポリ
ビニルアセテートの如きポリビニル材料、又はポリエチ
レンやポリプロピレンの如きポリオレフィンである。

逆浸透膜浸透器 逆浸透膜浸透器７０はセルロース逆浸透膜のらせん状巻
回体である。この巻回体は半浸透膜として有用な既知の
材料でつくることができる。この種の膜の例は前述の米
国特許第３，７８９，９９３号、同第 ３，７９２，１３５号及び同第３，８２４，２９９号各
明細書に開示されている。多孔性ガラス、焼結金属、セ
ラミック等の無機材料を微孔性基体として使用してもよ
い。既知の方法で有機材料からつくった微孔性基体を使
用してもよい。有機材料の例としては、セルロースアセ
テート、セルロースブチレート、セルロースプロピオネ
ート、セルロースアセテートブチレート、セルロースト
リアセテートの如きセルロースエステル誘導体や、メチ
ルセルロース、エチルセルロース、エチルメチルセルロ
ースの如きセルロースエーテル誘導体や、米国特許第
４，２０７，１８２号、同第４，０２６，９７７号、同
第３，８５５、１２２号及び同第３，５６７，８１０号
各明細書に開示されたポリスルホン、スルホン化ポリス
ルホンの如きポリスルホン誘導体や、スルホン化酸化ポ
リフェニレンや、フェノール樹脂及びスルホン化フェノ
ール樹脂や、ポリアクリロニトリル、ポリビニルブチラ
ル、米国特許第４，２０３，８４８号明細書に開示され
た如きビニリデンフッ化物を含むハロゲン化ビニルポリ
マー、ビニルフツ化物を含むハロゲン化ビニルポリマー
等のポリビニルコンパウンドや、ナイロン重合体（メタ
・フェニレンイソフタルアミド）、重合体（パラ・フェ
ニレンテレフタルアミド）、及び米国特許第４，２７
７，３４４号明細書に開示されたものの如きポリアミド
や、メタ・アミド系安息香性ヒドラジド及びテレフタル
オイル塩化物から得られたものの如きポリアミドヒドラ
ジドや、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテ
レフタレート、又はスルホン化ポリエチレンテレフタレ
ートの如きポリエステルや、ポリスチレンがある。

基体はその裏側を織布又は不織布などで補強して使用す
るのが好ましい。織布又は不織布の例としては、ポリエ
チレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリプロピレ
ン、ナイロン及び塩化ビニル樹脂製のものがある。

作用 予備フィルタ７２の機能は給水から大粒の不純物を最初
に除去することである。膜浸透器７０の主たる機能は浸
透水から溶存塩を除去することである。後続フィルタ７
５の主たる機能は、生成水からの吸収により、溶存炭化
水素ガスの如き有機物を除去することである。

予備フィルタ７２、膜浸透器７０及び後続フィルタ７５
を含むろ過媒体を装着チューブ６２上又は装着チューブ
内に装着し、次いで、装着チューブをカートリッジ端部
キャップ６３に取り付ける。必要時に交換のため、端部
キャップ５５を取り外せば、引出しハンドル６３ａによ
り、装着チューブ６２及びすべてのろ過媒体と一緒にカ
ートリッジ端部キャップ６３をハウジングチューブ内か
ら取り出すことができる。全体のフィルタカートリッジ
６０以外の交換を行いたい場合は、後続フィルタ引出し
ハンドル８３により、フィルタカートリッジの残りの部
分から後続フィルタを選択的に取り出すことができる。

作動において、本発明の装置を通る基本的な水流経路は
次の通りである。給水は弁板５１の給水ポート５４を介
してカートリッジの第１端部で環状給水通路６４へ導入
される。給水は環状給水通路６４から軸方向に流れて予
備フィルタ７２を通り、他端即ち第２反部で中間流れ通
路７４に至り、そこから軸方向反対向きに流れて逆浸透
膜浸透器７０を通る。

膜浸透器７０において、水の一部は半径方向内向きにら
せん状に膜を浸透して装着チューブ６２に至り、装着チ
ューブ６２の浸透水開口７３を通って、後続フィルタの
キャリアチューブ７７を包囲した環状空間８７に至る。
次いで、浸透水は環状空間８７に沿って軸方向に動き、
スペーサキャップ８４を通って端部浸透水通路８８に至
り、後続フィルタ７５中を軸方向に流れ、カートリッジ
の第１端部で生成水通路６８に至る。この時点で、給水
は生成水になっている。生成水は生成水通路６８から弁
板５１の生成水ポート ５８へ流入し、そこから関連す
る制御弁を介して生成水リザーバに至る。

膜浸透器７０において、膜を浸透しなかった水は膜に沿
って軸方向に流れ、廃水流れ通路６６を通る。この時点
で、水は廃水になっている。廃水は廃水流れ通路６６か
ら第１端部での弁板５１の廃水ポート５６へ流入し、そ
こから関連する制御弁を介して排水される。

効果 本発明の逆浸透膜カートリッジはいくつかの有意義な利
点を有する。すべてのろ過媒体の交換は、単一のカート
リッジを取り外し交換するだけで、簡単に行うことがで
きる。後続フィルタだけを取り外して交換したい場合
も、簡単な手順で実行できる。交換時には、新たなユニ
ットはすべてのカートリッジシールをも自動的に交換す
る。ハウジングチューブ５０から端部キャップを取り外
せば、パイプ配管の解体を必要とせずに、カートリッジ
の内部のあらゆる必要な部分に接近触手できる。諸素子
は入れ子式に組立てられるから、カートリッジが必要と
するスペースは最小となる。フィルタカートリツジの３
つの素子、即ち予備フィルタ、逆浸透膜及び後続フィル
タは、個々の素子の予測使用に応じて、特定の使用寿命
を有するように設計でき、寸法決めできる。

フロントページの続き (72)発明者 ホルザー，ジョセフ・シー アメリカ合衆国ニューヨーク州13090，リ バプール，トレッドミル・サークル 7751 (72)発明者 パヴェル，オーガスティン アメリカ合衆国ニューヨーク州13027，ボ ールドウィンズヴィル，フェナー・ロード 8734 (72)発明者 トーン，フレデリック アメリカ合衆国ニューヨーク州14470，ホ リー，ホリー‐バイロン・ロード 4119 (72)発明者 ウエスト，ヘンリー・エル アメリカ合衆国ニューヨーク州14617，ロ チェスター市ローズモント・ドライブ 169

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１端部と第２端部とを有する水フィルタ
   カートリッジにおいて、 前記第１端部から前記第２端部へ向かって実質上軸方向
   に給水を内部で流通させる環状形状の予備フィルタと、 前記予備フィルタの外表面を包囲する管状の不浸透性バ
   リアと、 内部へ浸透水を流通させることのできる巻き付けチュー
   ブ上に巻かれた膜と、該膜の外表面を包囲する不浸透性
   バリア層とを有し、前記予備フィルタの半径方向内側に
   位置した環状断面の逆浸透フィルタと、 前記逆浸透フィルタの半径方向内側に位置し、粒状ろ過
   材料を有する後続フィルタと、 前記第２端部において前記粒状ろ過材料へ前記浸透水を
   導く手段と、 を備え、 前記第１端部で前記予備フィルタへ進入した給水が前記
   第２端部で該予備フィルタから去り次いで前記第２端部
   で前記逆浸透フィルタへ進入し、廃水が前記第１端部で
   前記逆浸透フィルタから去り、前記巻き付けチューブ中
   を流通し前記第２端部で前記後続フィルタへ進入した浸
   透水が前記第１端部で該後続フィルタから去るように構
   成した、 水フィルタカートリッジ。
2. 【請求項２】請求の範囲第１項に記載の水フィルタカー
   トリッジにおいて、前記後続フィルタが更に、前記粒状
   ろ過材料を内蔵したキャリアチューブを有する水フィル
   タカートリッジ。
3. 【請求項３】請求の範囲第２項に記載の水フイルタカー
   トリッジにおいて、前記巻き付けチューブを流通した浸
   透水の流れを前記後続フィルタの第２端部へ導くため、
   前記巻き付けチユーブと前記キャリアチューブとの間に
   環状空間を設けた水フィルタカートリッジ。
4. 【請求項４】請求の範囲第３項に記載の水フィルタカー
   トリッジにおいて、前記第１端部への前記環状空間内の
   浸透水の流入を阻止するように前記キャリアチューブと
   前記巻き付けチューブとの間に位置したシールを備えた
   水フィルタカートリッジ。
5. 【請求項５】請求の範囲第１項ないし第４項のうちのい
   ずれかに記載の水フィルタカートリッジにおいて、前記
   第２端部において前記粒状ろ過材料へ浸透水を導く前記
   手段が、該第２端部において前記巻き付けチューブにシ
   ールされたキャップを有する水フィルタカートリッジ。
6. 【請求項６】請求の範囲第２項、第３項又は第４項に記
   載の水フィルタカートリッジにおいて、前記キャリアチ
   ューブの第２端部にシールされたキャップと、前記粒状
   ろ過材料への浸透水の流れを選択的に許容する弁とを備
   えた水フィルタカートリッジ。
7. 【請求項７】請求の範囲第１項ないし第６項のうちのい
   ずれかに記載の水フィルタカートリッジにおいて、前記
   巻き付けチューブ及び前記膜の外表面を包囲した前記バ
   リア層にシールされた前記カートリッジの第１端部に設
   けられ、給水を廃水から隔離し廃水を浸透水から隔離す
   る隔離手段を備えた水フィルタカートリッジ。
8. 【請求項８】請求の範囲第７項に記載の水フィルタカー
   トリッジを有する水ろ過装置において、 この装置が第１端部を弁板で閉じられ第２端部を着脱可
   能な端部キャップで閉じられたハウジングチューブを備
   え、該弁板が、給水源、ドレン及び浸透水用リザーバに
   接続するためのポートと、前記巻き付けチューブ及び前
   記バリア層にシールされたカートリッジの第１端部に設
   けられた前記隔離手段と共働して、給水のみを前記予備
   フィルタへ進入させると共に浸透水のみを前記浸透水用
   リザーバへ接続するための前記ポートへ進入させる手段
   と、前記巻き付けチューブにシールされたカートリッジ
   の第１端部に設けられた前記隔離手段と共働する手段と
   を有する、 水ろ過装置。