JP2004230358A

JP2004230358A - Desk top type water purifier

Info

Publication number: JP2004230358A
Application number: JP2003025686A
Authority: JP
Inventors: Hiroatsu Akamatsu; 弘温赤松; Yujiro Kamata; 雄二朗鎌田
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2003-02-03
Filing date: 2003-02-03
Publication date: 2004-08-19

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a desk top type water purifier with which bacteria, or the like, can be removed over a long term even if filtration pressure is about 2,000 Pa. <P>SOLUTION: This desk top type water purifier comprises a hollow fiber membrane module and the other filtration media, and an air venting means. The hollow fiber membrane module and the other filtration media are arranged mutually via separators in such a manner that the hollow fiber membrane module is located in the lower direction. The separator comprises an inclined member having water permeability. The upper part of the inclined member is provided with the air venting means. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、卓上型の浄水器に関する。詳しくは、水道水等の飲料用の原水を、卓上等に持ち運び可能な容器に入れて、その内部に配置された中空糸膜等のろ材により浄化することができる、卓上型浄水器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
卓上型の浄水器に関しては、たとえば、特許文献１に、貯水槽と、中空糸膜や活性炭を備えた浄化筒とを備えたものが記載されている。また、特許文献２には、給水容器に注入される所定量の水を活性炭や中空糸膜などのフィルタにより浄化して下方へ流すようにした卓上型浄水器において、空気の流入量を調節して濾過速度を制御するためのバルブを設ける旨が記載されている。しかしながら、卓上型浄水器は、現実的な寸法から考えれば、中空糸モジュールをカートリッジの最下部に配置して水頭を濾過圧力として利用する場合であっても、中空糸膜に作用する圧力が２０００Ｐａ程度でしかない。この濾過圧力は、最低でも０．１ＭＰａ程度の圧力で使用される蛇口直結型浄水器の５０分の１程度である。そのため、いずれの浄水器においても水を流動させるためにポンプを設けており、前者の浄水器にいたっては、水を循環流動させるためにポンプと浄化水の取り出し用のポンプとの、合計２台のポンプを設けている。
【０００３】
一方、特許文献３、４には、上部に注がれた水がフィルタ手段を通過して濾過される旨が記載されている。すなわち、ポンプを必要としない浄水器が記載されているといえる。しかしながら、このフィルター装置に装着されるフィルタ手段は、活性炭粒子等、粒状のフィルタ材料であって、中空糸膜を備えていない。そのため、水道水に含まれることがあるクリプトスポリジウムなどの原虫類や一般細菌、赤錆、濁り成分等を除去することは難しい。
【０００４】
さらに、特許文献５には、中空糸膜モジュールと活性炭とを備えたポット型（卓上型）浄水器が記載されている。この浄水器は、蛇口に直接連結し、水道水圧を利用して原水を中空糸膜に供給して濾過するので、ポンプを必要としない。しかしながら、水道水圧を利用できないような場合、すなわち、たとえば一旦他の容器に注がれた水をこのポット型浄水器で浄化する場合には、中空糸膜に作用する濾過圧が高くても２０００Ｐａ程度となり、中空糸膜に対する濾過圧としては十分でない。そのため、中空糸膜内部の気泡や水中に溶存している気体によってエアロック現象が生じ、水が中空糸膜を通過しないという問題がある。特にこの問題は、中空糸膜モジュールが他の濾材よりも下側に配置されているときには、中空糸膜モジュールから生じる気体の上昇が他の濾材によって妨げられてしまい、時間の経過とともに中空糸膜モジュールと他の濾材との間に気体の層が形成され、この結果、中空糸膜へ通水が行われなくなるという問題がある。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２７６８５２号公報
【０００６】
【特許文献２】特開２００１−１７０６２０号公報
【０００７】
【特許文献３】特開平１０−７６２５３号公報
【０００８】
【特許文献４】特開平１０−７６１１１号公報
【０００９】
【特許文献５】特開２００２−３２０９６７号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、濾過圧がたとえば２０００Ｐａ程度であっても長期にわたって細菌等を除去できる卓上型の浄水器を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、中空糸膜モジュールおよびその他の濾材と、エア抜き手段とを有している卓上型浄水器を特徴とするものである。
【００１２】
ここで、中空糸膜モジュールおよびその他の濾材は、互いにセパレータを介して中空糸膜モジュールが下方になるように配置され、セパレータは通水性を有する傾斜部材を有し、傾斜部材の上部にエア抜き手段を有していることが好ましく、通水性を有する傾斜部材は中心に向かって上方に傾斜し、その中心に、エア抜き管が設けられていることが好ましい。
【００１３】
さらに、中空糸膜モジュールが、少なくとも０．２ｍＬ／ｍｉｎ・Ｐａの通水性能を有していること、また、次の関係式を満足する中空糸膜を備えていることが好ましい。
【００１４】
ＩＤ／ＷＴ＝５．５〜１０．０
ＩＤ＝３５０〜４５０
ＩＤ：中空糸内径（μｍ）
ＷＴ：中空糸膜厚（μｍ）
そして、中空糸膜モジュールは、標準粒子径０．１５μｍのビーズの阻止率が９９．５％以上であることも好ましい。
【００１５】
一方、その他の濾材が、除塩素濾材、除鉛濾材および除トリハロメタン前駆体濾材の少なくとも１種であることも好ましく、中空糸膜モジュールおよびその他の濾材が脱着可能に取り付けられることが好ましい。さらに、中空糸膜モジュールおよびその他の濾材は、解体可能であることが好ましい。
【００１６】
そして、本発明は、中空糸膜モジュールに作用する濾過圧力が高くても２０００Ｐａである卓上浄水器において特に好適である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の卓上型浄水器は、たとえば図１に示すように、上部容器１と下部容器２とからなる貯水槽３と、上部容器蓋４とを備え、上部容器１と下部容器２とを隔てるように、供給水を浄化するカートリッジ５が設けられている。上部容器１および下部容器２とカートリッジ５との間は、カートリッジ５の外周に設けたＯリングなどのシール部材６によって、液密にシールされており、上部容器１と下部容器２とはカートリッジの内部でのみ連通するように構成されている。
【００１８】
カートリッジは、図２に示すように、上蓋１０を備えた容器１１の中に、中空糸膜モジュール１２と除塩素濾材および除鉛濾材からなる吸着材層１３とを上下方向に設けてなり、さらに、中空糸膜内部の気体や処理水に溶存している気体をカートリッジ５の外部へと逃がすためのエア抜き管（エア抜き手段）１４を有している。
【００１９】
容器１１は、上方に原水流入口２０を、下方に濾過水流出口２１を有し、外周に、浄水器への装着時にこの容器１１によって浄水器の上部容器１と下部容器２とを区切ることができるように、Ｏリングなどのシール部材６を有している。なお、シール部材６を設けず、上部容器１との嵌合構造とするだけでもよく、シール性をより確実にするために嵌合構造とシール部材との両方を採用してもよい。
【００２０】
また、濾過水流出口２１には、水頭を十分に確保することができない場合にサイフォンの原理により初期の濾過流量を高めることができるように、脱着可能な導水管２２を設けることが好ましい。導水管２２は、ポリスチレンやポリエチレンなど材質で形成すればよく、また、抗菌加工を施しておくことが好ましい。
【００２１】
容器１１は、公知の成型技術、手法により製造すればよく、ポリスチレン、ポリスチレン／アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル／ブチレン／スチレン共重合体等を好適に用いることができる。
【００２２】
容器１１の内部には、中空糸膜モジュール１２が、原水流入口２０と濾過水流出口２１との間で、かつ、吸着材層１３よりも下方になるように配置されている。中空糸膜モジュール１２と吸着材層１３とは互いにセパレータ１５を介して連通している。
【００２３】
吸着材層１３は、除塩素濾材や、除トリハロメタン前駆体濾材や、除鉛濾材などを用いることができる。除塩素濾材としては、粒状活性炭、繊維状活性炭などを用いることができ、除トリハロメタン前駆体濾材としては、除塩素濾材よりも細孔径が小さい粒状活性炭、繊維状活性炭などを、さらに、除鉛濾材としてはイオン交換樹脂やゼオライトなどを用いることができる。もちろん、これらを単独で用いてもよいし、複数種を混合して用いてもよい。
【００２４】
吸着材として粒状活性炭を用いる場合には、通水抵抗を小さくするために、粒度が＃１０〜６０のものを、さらには＃１０〜３２のものを用いることが好ましい。さらに、浄水器を使用せずに放置した時に雑菌が繁殖するのを防ぐために、銀が添着された活性炭を用いることもも好ましい。
【００２５】
一方、中空糸膜モジュール１２は、複数本の中空糸膜を一方向に引き揃えてＵ字状にし、膜端面が開口するようにポッティング材で中空糸膜間および中空糸膜と容器１１との間を封止し、容器１１に固定している。このとき、中空糸膜は、本実施態様のように容器１１に直接固定してもよいが、別途用意した筒状のケースに固定して、得られたモジュールをカートリッジ５内に配置するようにしてもよい。また、中空糸膜はＵ字状に折り曲げずに直線状にした状態で容器に固定してもよい。
【００２６】
中空糸膜モジュール１２において、ポッテイング材の厚みは、中空糸膜端面の開口作業と通水量の確保との観点から、５〜１０ｍｍの範囲内が好ましい。特に上限に関しては、１０ｍｍを上回るような厚みでは、中空糸膜面積の活用率が低下し、また、ポッティング材の層における中空糸内径部分の通水抵抗が増加して膜本来の持つ通水性能を充分に発揮することが難しくなる。
【００２７】
中空糸膜モジュール１２を構成する中空糸膜は、ポリスルホンやポリエチレンなど、どのような素材から形成されていてもよいが、化学的安定性、物理的強度に優れ、寸法設定が任意に可能であること、さらに透水性を高めやすいことからポリスルホン系膜が好ましい。ポリスルホン系膜は、たとえばポリスルホンとポリビニールピロリドンなどから製造することができる。
【００２８】
また、中空糸膜は、低圧でも十分な透水量が得られるように、次の関係式を満足するものであることが好ましい。ＩＤ／ＷＴの比率が５．５を下回るということは、十分な透水量を得ることができないことを意味し、低圧での濾過が難しくなり、また、１０を上回る場合には、透水量は得られるものの、膜自体の強度が低下し、長期の使用に耐えることが難しくなる。
【００２９】
ＩＤ／ＷＴ＝５．５〜１０．０
ＩＤ＝３５０〜４５０
ＩＤ：中空糸内径（μｍ）
ＷＴ：中空糸膜厚（μｍ）
卓上型浄水器用カートリッジの処理能力としては、ＪＩＳ家庭用浄水器試験方法、Ｓ３２０１：１９９９、６．試験方法、ｂ）回分式浄水器の場合の測定方法（表示の容量の水を浄水器から水をこぼさない程度に速やかに注入してから、全ての水を排出するまでの時間を測定して、注入量と測定時間からろ過流量を算出する方法）において、１００〜３００ｍＬ／ｍｉｎ程度の範囲内で有れば実用上の問題はないと考えられる。この値は、例えば１Ｌの処理に必要な時間が３〜１０分程度ということを示しており、使用者からすれば、短時間であるほうが好ましい。そのため、中空糸膜モジュール１２としては、上述のような中空糸膜を用いるなどして、少なくとも０．２ｍＬ／ｍｉｎ・Ｐａの通水性能を達成できるものが好ましい。なお、中空糸膜モジュール１２の通水性能は、吸着材層１３を除いた上述のカートリッジ５を、卓上型浄水器の所定の位置に嵌合、装着し、上部容器に注水して測定する。
【００３０】
なお、一方で、吸着材層１３による処理能力を考慮すると、水を吸着材層１３に所定時間接触させるほうが好ましい。したがって、吸着材と中空糸膜とを用いる場合には、浄水器用カートリッジは、１００〜３００ｍＬ／ｍｉｎ程度の範囲内、好ましくは、２００〜３００ｍＬ／ｍｉｎ程度の範囲内の処理能力を有するものが好ましい。
【００３１】
また、ポンプ等を用いずに通水性能を高めるためには、卓上型浄水器の上部容器１に供給される水の水頭を最大限に利用することが好ましい。すなわち、本実施態様のように、中空糸膜モジュール１２を他の濾材よりも下側に配置することが好ましい。そして、本実施態様のように、通水流路が実質的に直線状になるように、濾材を上下方向に並べて配置することも好ましい。圧力損失を低減し、中空糸膜に作用する濾過圧力をより高く維持することができる。
【００３２】
さらに、中空糸膜モジュールにおける中空糸膜の充填率（ある断面での中空糸膜の占める割合）によっても、膜面積を確保して通水性能を高めることが可能である。通水性能の向上に加えて、中空糸膜の容器への挿入のし易さ、膜損傷の防止の観点から、充填率は５０〜７０％の範囲内にすることが好ましい。
【００３３】
さらにまた、中空糸膜モジュール１２は、原水中に含まれているクリプトスポリジウムなどの原虫類や一般細菌、赤錆、濁り成分等、さらには上流側に配置されている吸着材層から流出した粒子をも濾過するために、標準粒子径０．１５μｍのビーズの阻止率が９９．５％以上であることが好ましい。
【００３４】
阻止率は、次のように測定する。すなわち、標準粒子径０．１５μｍのビーズ（たとえば綜研化学製のポリメチルメタアクリレートの組成からなるＭＰ−１４５１）を、５０ｐｐｍの濃度で分散させた蒸留水を、中空糸膜モジュールの外表面側から、２．３±０．５Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２、２５±３℃、０．０１３ＭＰａの条件で通水して、通水開始１０分後の濾過水をサンプリングする。そして、原水とサンプリングした濾過水とについて、２６０ｎｍの波長、２５±３℃でＵＶ値を測定し、次の関係式から算出する。
【００３５】
阻止率＝（（原水のＵＶ値ー濾過水のＵＶ値）×１００／原水のＵＶ値）
そして、上述の吸着材層１３と中空糸膜モジュール１２は、互いにセパレータ１５によって区切られている。セパレータ１５は、通水性を有するもので、かつ、空気の通過を遮るものであればよいが、その中でも圧力損失の少ない単純な構造が望ましい。また、活性炭等の吸着材層充填物の粒度分布のために、より小さい粒度の充填物が吸着材層の下部へ移動し、セパレータの目詰まりを発生することがある。そのため、平板状のセパレータでは通水量の低下を招くことがあるので、図３に示すように、通水性を有する傾斜部材１６と、傾斜部材１６を支持する支持枠１７とで構成することが好ましく、さらには傾斜部材１６を支持枠１７によって、錐体状に、中央部が高く、外周部が低くなるように支持することがより好ましい。そして、この傾斜部材１６の中央部（すなわち頂部）にエア抜き管１４を接続することが好ましい。
【００３６】
このような構造により、粒度の小さな充填物が吸着材層の下部へ移動したとしても、セパレータの全面が充填物で覆われることがなく、通水量の低下を防ぐことができる。また、傾斜部材１６の中央部（すなわち頂部）にエア抜き管１４が接続されているので、中空糸膜モジュール内に存在する気体や通水中に注入水に混入する気体、さらには原水に溶存している気体を傾斜部材１６によって中空糸膜モジュール１２の中央上部に集めることができ、さらに、その気体をカートリッジの外に逃がして、通水性能を維持することができる。
【００３７】
傾斜部材１６が錐体状に形成される場合、その傾斜面（底面に対して傾斜している面）の角度が１０〜５０°の範囲内が好ましい。さらには２０〜４０°の範囲内が好ましい。
【００３８】
傾斜部材１６としては、ポリエチレンやポリプロピレンなどのネット、網状物、不織布やパンチング状物などを用いることができる。また、支持枠１７は、外周が容器１１に接して支持されるように、リング状枠部材１８を有している。なお、傾斜部材１６そのものが十分な強度、剛性を有している場合には、支持枠１７は不要である。
【００３９】
エア抜き管１４は、中空糸膜モジュール１２の上部に滞留する気体を抜くための、たとえば内径３〜５ｍｍのポリスチレン製の管であって、図１に示すように一方の端部を傾斜部材１６の中央部に接続するとともに、他方の端部を端面が卓上型浄水器の上部容器１に注がれる原水の水面よりも上方に開口するように設けられる。
【００４０】
なお、原水を上部容器１に注入する際に原水中に取り入れられてしまう気体等を、上流側に配置されている吸着材層１３の段階で少しでも多く除去するために、原水流入口２０を、注入した原水中に完全に浸漬しないように構成することが好ましい。より好ましくはたとえば原水流入口を楔形にして、気体が逃げやすくすることが好ましい。
【００４１】
上述の卓上型浄水器５において、水の浄化は次のように行われる。まず、図１に示すように、カートリッジ５を上部容器３側から貯水槽３の所定位置に嵌合、装着する。このとき、上部容器１、下部容器２およびカートリッジ５の間は、シール部材６によって液密にシールされている。
【００４２】
続いて、上部容器１に、原水を注ぎいれる。このとき、原水の水面がエア抜き管１４の端面を超えないようにする。その後、一定時間を放置することで、原水の浄化が行われる。すなわち、図２に示すように、原水流入口２０からカートリッジ５内に流入した原水は、まず、吸着材層３を構成している除塩素濾材や除鉛濾材等によって遊離塩素や溶解性鉛等が吸着除去される。続いて、塩素や鉛等が吸着除去された水は下方へと流れ、水頭によって得られる圧力によって中空糸膜を通過する。このとき、クリプトスポリジウムなどの原虫類や一般細菌、赤錆、濁り成分等、さらには吸着材層そのものに起因する粒子などが濾過される。その後、中空糸膜モジュール１２を通過した水は、濾過水として濾過水流出口２１、さらには導水管２２から流出し、下部容器２に貯留される。使用者は、下部容器２に貯留されている水を使用する。
【００４３】
【実施例】
＜実施例１＞
内径寸法３８０μｍ、膜厚４０μｍの中空糸膜を９００本を用意し、一方向に引き揃えた後Ｕ字状に湾曲させ、筒状ケースに入れポッティングした。筒状ケースの下部のポッテイグ層近傍にはφ１０孔を対角に配置した。そして、中空糸膜の端面を開口するように端部をカットし、中空糸膜の外径基準で膜面積が０．１４ｍ^２の中空糸膜モジュールを得た。この中空糸膜モジュールのＩＤ／ＷＴ比率は、９．５であった。
【００４４】
この中空糸膜モジュールを、図４に示す容器６１に組み込み、中空糸膜モジュール６２の上部には図３に示すセパレータ１５とエア抜き管１４とを配置して、上蓋６０を設けた。この状態で中空糸膜モジュール６２を事前に水中で３０分程度浸漬処理し、図１に示す卓上型浄水器の貯水槽３にセットした。次いで、水を注入した後水の入り口を閉止し、容器６１の上部から加圧して容器６１内の気泡を除去した。その後、上部容器１に水を入れて満タンにし、中空糸膜モジュール６２の中央部に常時１５７０Ｐａの圧力がかかるように水を注ぎながら濾過を行った結果、通水量は５３０ｍＬ／ｍｉｎであった。
【００４５】
また、中空糸膜モジュール６２の標準粒子径０．１５μｍビーズの阻止率を次のように測定した。ビーズとしては、綜研化学製のポリメチルメタアクリレートの組成からなる、ＭＰ−１４５１（粒径０．１５μｍ）を使用した。このビーズを５０ｐｐｍの濃度で蒸留水に分散させ、その蒸留水を中空糸膜モジュールの外表面側から、２．３±０．５Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２、２５±３℃、０．０１３ＭＰａの条件で通水して、通水開始１０分後の濾過水５０ｍｌをサンプリングした。そして、原水と濾過水とについて、２６０ｎｍの波長、２５±３℃でＵＶ値を測定した結果、原水のＵＶ値は１．５００、濾過水のＵＶ値は０．００７であった。この測定値を用いて、次の関係式から阻止率を算出した結果、阻止率＝９９．５３％であった。
【００４６】
さらに、中空糸膜モジュール６２を図５に示すようにカートリッジの容器６１に組み込んだ後、容器６１と中空糸膜モジュール６２との間に活性炭と除鉛樹脂を混合したものを吸着材層６３として充填し、上蓋６０を設けて、カートリッジ５５を形成した。活性炭としては、二村活性炭Ｔ−ＳＢ（抗菌タイプ）＃１０／３２を６０ｍＬ用い、除鉛樹脂としては、三菱化学製ダイヤイオンＣＲ−１１を４０ｍＬ用いた。また、このとき、中空糸膜モジュール６２の上方には、図３に示すセパレータ１５とエア抜き管１４とを配置した。セパレータとしては♯５０の網状物を使用し、エア抜き管としては、内径４ｍｍのものを使用した。
【００４７】
そして、このカートリッジを事前に水中に３０分程度浸漬し、さらに図１に示す卓上型浄水器の貯水槽３に装着して、上部容器１に水を注入した後、カートリッジの上部から加圧し、同時に水の入り口を閉止して、カートリッジ内部の気泡を水で置換した。その後、上部容器１に水を入れて満タンにし、中空糸膜モジュール６２の中央部に常時１５７０Ｐａの圧力がかかるように水を注ぎながら濾過を行った結果、通水量は２３０ｍＬ／ｍｉｎであった。また、ＪＩＳＳ３２０１に規定されるろ過流量について、初期には１２０ｍＬ／ｍｉｎであったが、５０Ｌ通水した時には１０５ｍＬ／ｍｉｎまで低下し、初期ろ過流量に対する低下率は１３％であった。
【００４８】
実験条件および結果を表１に示す。
【００４９】
【表１】

【００５０】
＜実施例２＞
内径寸法３８０μｍ、膜厚４０μｍの中空糸膜を１８００本を用意し、一方向に引き揃えた後Ｕ字状に湾曲させ、図２に示すようにカートリッジの容器１１に直接入れ、ポッティングした。そして、中空糸膜の端面を開口するように端部をカットし、中空糸膜の外径基準で膜面積が０．２０ｍ^２の中空糸膜モジュール１２を得た。この中空糸膜モジュール１２のＩＤ／ＷＴ比率は、９．５であった。
【００５１】
そして、この中空糸膜モジュール１２の上方に、図３に示すセパレータ１５とエア抜き管１４とを配置し、上蓋１０を設けた。この状態で、中空糸膜モジュール１２を事前に水中で３０分程度浸漬処理し、図１に示す卓上型浄水器の貯水槽３にセットした。次いで、水を注入した後水の入り口を閉止し、容器１１の上部から加圧して容器１１内の気泡を除去した。その後、上部容器１に水を入れて満タンにし、中空糸膜モジュール１２の中央部に常時１５７０Ｐａの圧力がかかるように水を注ぎながら濾過を行った結果、通水量は６１０ｍＬ／ｍｉｎであった。
【００５２】
また、中空糸膜モジュール１２の標準粒子径０．１５μｍビーズの阻止率を実施例１と同様に測定した結果、原水のＵＶ値が１．５００、濾過水のＵＶ値が０．００６、阻止率が９９．６０％であった。
【００５３】
さらに、中空糸膜モジュール１２を図２に示すようにカートリッジの容器１１に組み込んだ後、容器１１と中空糸膜モジュール１２との間に活性炭と除鉛樹脂を混合したものを吸着材層１３として充填し、上蓋１０を設けて、カートリッジ５を形成した。活性炭としては、二村活性炭Ｔ−ＳＢ（抗菌タイプ）＃１０／３２を５０ｍＬ用い、除鉛樹脂としては、三菱化学製ダイヤイオンＣＲ−１１を２０ｍＬ用いた。また、このとき、中空糸膜モジュール６２の上方には、図３に示すセパレータ１５とエア抜き管１４とを配置した。セパレータとしては♯５０の網状物を使用し、エア抜き管としては、内径４ｍｍのものを使用した。
【００５４】
そして、このカートリッジ５を事前に水中に３０分程度浸漬し、さらに図１に示す卓上型浄水器の貯水槽３に装着して、上部容器１に水を注入した後、カートリッジの上部から加圧し、同時に水の入り口を閉止して、カートリッジ内部の気泡を水で置換した。その後、上部容器１に水を入れて満タンにし、中空糸膜モジュール１２の中央部に常時１５７０Ｐａの圧力がかかるように水を注ぎながら濾過を行った結果、通水量は５００ｍＬ／ｍｉｎであった。また、ＪＩＳＳ３２０１に規定されるろ過流量について、初期には２００ｍＬ／ｍｉｎであったが、５０Ｌ通水した時には１７０ｍＬ／ｍｉｎまで低下し、初期ろ過流量に対する低下率は１５％であった。
【００５５】
実験条件および結果を表１に示す。
＜実施例３＞
中空糸膜モジュール１２を膜面積が０．２８ｍ^２になるように構成し、また、カートリッジ５に充填した活性炭としては、二村活性炭Ｔ−ＳＢ（抗菌タイプ）＃１０／３２を６０ｍＬ用い、除鉛樹脂としては、三菱化学製ダイヤイオンＣＲ−１１を４０ｍＬ用いたた以外は、実施例２と同様に実験を行った。
【００５６】
その結果、上部容器１に水を入れて満タンにし、中空糸膜モジュール１２の中央部に常時１５７０Ｐａの圧力がかかるように水を注ぎながら濾過を行った結果、通水量は８００ｍＬ／ｍｉｎ、阻止率については、原水のＵＶ値が１．５００、濾過水のＵＶ値が０．００６、阻止率＝９９．６０％であった。そして、カートリッジを卓上型浄水器に装着し、上部容器１に水を入れて満タンにし、中空糸膜モジュール１２の中央部に常時１５７０Ｐａの圧力がかかるように水を注ぎながら濾過を行った結果、通水量は４８５ｍＬ／分であった。また、ＪＩＳＳ３２０１に規定されるろ過流量について、初期には２２０ｍＬ／ｍｉｎであったが、５０Ｌ通水した時には１８５ｍＬ／ｍｉｎまで低下し、初期ろ過流量に対する低下率は１６％であった。
【００５７】
実験条件および結果を表１に示す。
＜比較例１＞
図６に示すように、セパレータおよびエア抜き管を設けなかった以外は実施例１同様にして実験を行った。
【００５８】
その結果、上部容器１に水を入れて満タンにし、中空糸膜モジュール１２の中央部に常時１５７０Ｐａの圧力がかかるように水を注ぎながら濾過を行った結果、通水量は５３０ｍＬ／ｍｉｎであった。阻止率については、原水のＵＶ値が１．５００、濾過水のＵＶ値が０．００６、阻止率が９９．６０％であった。そして、カートリッジを図１に示す卓上型浄水器の貯水槽３に装着し、上部容器１に水を満タンに入れ、中空糸膜モジュール１２の中央部に常時１５７０Ｐａの圧力がかかるように水を注ぎながら濾過を行った結果、通水量は２２０ｍＬ／分であった。また、ＪＩＳＳ３２０１に規定されるろ過流量について、初期には１１０ｍＬ／ｍｉｎであったが、５０Ｌ通水した時には６５ｍＬ／ｍｉｎまで低下し、初期ろ過流量に対する低下率は４１％であった。
【００５９】
実験条件および結果を表１に示す。
＜比較例２＞
内径寸法３００μｍ、膜厚８０μｍの中空糸膜を９００本を用意し、一方向に引き揃えた後Ｕ字状に湾曲させ、筒状ケースに入れポッティングした。筒状ケースの下部のポッテイグ層近傍にはφ１０の孔を２つ対角に配置した。そして、中空糸膜の端面を開口するように端部をカットし、中空糸膜の外径基準で膜面積が０．１１ｍ^２の中空糸膜モジュールを得た。この中空糸膜モジュールのＩＤ／ＷＴ比率は、３．８であった。
【００６０】
この中空糸膜モジュールを、図７に示すように、エア抜き手段のないカートリッジの容器９１に配置し、上蓋９０を設けた。この状態で、中空糸膜モジュール９２を事前に水中に３０分程度浸漬し、図１に示す卓上型浄水器の貯水槽３にセットした。次いで、水を注入した後水の入り口を閉止し、容器１１の上部から加圧して容器１１内の気泡を除去した。その後、上部容器１に水を満タンに入れ、中空糸膜モジュール９２の中央部に常時１５７０Ｐａの圧力がかかるように水を注ぎながら濾過を行った結果、通水量は２９９ｍＬ／ｍｉｎであった。
【００６１】
また、中空糸膜モジュール９２の標準粒子径０．１５μｍビーズの阻止率を次のように測定した。ビーズとしては、綜研化学製のポリメチルメタアクリレートの組成からなる、ＭＰ−１４５１（粒径０．１５μｍ）を使用した。このビーズを５０ｐｐｍの濃度で蒸留水に分散させ、その蒸留水を中空糸膜モジュールの外表面側から、２．３±０．５Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２、２５±３℃、０．０１３ＭＰａの条件で通水して、通水開始１０分後の濾過水５０ｍｌをサンプリングした。。そして、原水と濾過水とについて、２６０ｎｍの波長、２５±３℃でＵＶ値を測定した結果、原水のＵＶ値は１．５００、濾過水のＵＶ値は０．００７であった。この測定値を用いて、次の関係式から阻止率を算出した結果、阻止率＝９９．５３％であった。
【００６２】
さらに、中空糸膜モジュール９２を図６に示すように、エア抜き手段のないカートリッジの容器９１に組み込んだ後、容器９１と中空糸膜モジュール９２との間に活性炭と除鉛樹脂を混合したものを吸着材層９３として充填し、上蓋９０を設けて、カートリッジ８５を形成した。活性炭としては、二村活性炭Ｔ−ＳＢ（抗菌タイプ）＃１０／３２を６０ｍＬ用い、除鉛樹脂としては、三菱化学製ダイヤイオンＣＲ−１１を４０ｍＬ用いた。
【００６３】
そして、このカートリッジ５を事前に水中に３０分程度浸漬し、さらに図１に示す卓上型浄水器の貯水槽３に装着して、上部容器１に水を注入した後、カートリッジの上部から加圧し、同時に水の入り口を閉止して、カートリッジ内部の気泡を水で置換した。その後、上部容器１に水を満タンに入れ、中空糸膜モジュール９２の中央部に常時１５７０Ｐａの圧力がかかるように水を注ぎながら濾過を行った結果、通水量は１８０ｍＬ／ｍｉｎであった。また、ＪＩＳＳ３２０１に規定されるろ過流量について、初期には９０ｍＬ／ｍｉｎであったが、５０Ｌ通水した時には５２ｍＬ／ｍｉｎまで低下し、初期ろ過流量に対する低下率は４１％であった。
【００６４】
実験条件および結果を表１に示す。
＜比較例３＞
内径寸法４００μｍ、膜厚８０μｍの中空糸膜を９００本を用意し、一方向に引き揃えた後Ｕ字状に湾曲させ、筒状ケースに入れポッティングした。筒状ケースの下部のポッテイグ層近傍にはφ１０の孔を２つ対角に配置した。そして、中空糸膜の端面を開口するように端部をカットし、中空糸膜の外径基準で膜面積が０．１０ｍ^２の中空糸膜モジュールを得た。この中空糸膜モジュールのＩＤ／ＷＴ比率は、５．０であった。
【００６５】
この中空糸膜モジュールを用いた以外は、比較例２と同様に実験を行った。
【００６６】
その結果、上部容器１に水を入れて満タンにし、中空糸膜モジュール９２の中央部に常時１５７０Ｐａの圧力がかかるように水を注ぎながら濾過を行った結果、中空糸膜モジュール９２としての通水量は４２０ｍＬ／ｍｉｎであった。阻止率については、原水のＵＶ値が１．５００、濾過水のＵＶ値が０．００７、阻止率＝９９．５３％であった。そして、カートリッジを図１に示す卓上型浄水器の貯水槽３に装着し、上部容器１に水を満タンに入れ、中空糸膜モジュール９２の中央部に常時１５７０Ｐａの圧力がかかるように水を注ぎながら濾過を行った結果、通水量は２１０ｍＬ／分であった。また、ＪＩＳＳ３２０１に規定されるろ過流量について、初期には１００ｍＬ／ｍｉｎであったが、５０Ｌ通水した時には６０ｍＬ／ｍｉｎまで低下し、初期ろ過流量に対する低下率は４０％であった。
【００６７】
実験条件および結果を表１に示す。
【００６８】
【発明の効果】
本発明の卓上型浄水器によれば、中空糸膜モジュールの上方に上がってくる中空糸膜内部にあった気泡や水中に溶存していた気体を、カートリッジの外に逃がすことができるので、低圧での濾過の際に問題となるエアロック現象の発生による通水量の大幅な低下を防ぐことができ、原水が中空糸膜を通過しないという問題の発生を防ぐことができる。そのため、乾燥による中空糸膜の損傷を防ぐこともでき、中空糸膜モジュールに充填された膜面積を最大限に活用することができる。したがって、卓上等に持ち運び可能な卓上型浄水器に中空糸膜モジュールを設けても、ポンプ等の動力源を用いずとも実用的な濾過水量を得ることができる。そして、中空糸膜により濾過をすることができるので、クリプトスポリジウムなどの原虫類や一般細菌、赤錆、濁り成分等、さらには上流側に配置された濾材に起因する濁質等が除去された濾過水を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】卓上型浄水器の一実施態様を示す模式図である。
【図２】本発明の卓上型浄水器に装着されるカートリッジの模式図である。
【図３】図２に示すカートリッジに搭載されるセパレータおよびエア抜き管の模式図である。
【図４】実施例１における中空糸膜モジュールの通水量測定時の模式図である。
【図５】実施例１におけるカートリッジの模式図である。
【図６】比較例におけるカートリッジの模式図である。
【図７】比較例における中空糸膜モジュールの通水量測定時の模式図である。
【符号の説明】
１：上部容器２：下部容器
３：貯水槽４：上部容器蓋
５：カートリッジ６：シール部材
１０：上蓋１１：容器
１２：中空糸膜モジュール１３：吸着材層
１４：エア抜き管１５：セパレータ
１６：傾斜部材１７：支持枠
１８：リング状枠部材２０：原水流入口
２１：濾過水流出口２２：導水管[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a desktop water purifier. More specifically, the present invention relates to a table-top water purifier that can put raw water for drinking such as tap water into a container that can be carried on a table or the like, and purify the raw water with a filter medium such as a hollow fiber membrane disposed therein.
[0002]
[Prior art]
Regarding a tabletop water purifier, for example, Patent Literature 1 describes a water purifier provided with a water storage tank and a purifying cylinder provided with a hollow fiber membrane or activated carbon. Further, Patent Document 2 discloses a tabletop water purifier that purifies a predetermined amount of water injected into a water supply container with a filter such as activated carbon or a hollow fiber membrane and allows the water to flow downward. It is described that a valve for controlling the filtration speed is provided. However, in view of realistic dimensions, the desktop type water purifier has a pressure acting on the hollow fiber membrane of 2000 Pa even when the hollow fiber module is arranged at the bottom of the cartridge and the head is used as the filtration pressure. Only about. This filtration pressure is at least about 1/50 of a tap water purifier used at a pressure of at least about 0.1 MPa. Therefore, any of the water purifiers is provided with a pump for flowing water, and the former water purifier has a total of two pumps for circulating and flowing water and a pump for removing purified water. There are two pumps.
[0003]
On the other hand, Patent Literatures 3 and 4 describe that water poured into the upper part is filtered by passing through filter means. That is, it can be said that a water purifier that does not require a pump is described. However, the filter means mounted on this filter device is a granular filter material such as activated carbon particles and does not include a hollow fiber membrane. Therefore, it is difficult to remove protozoa such as Cryptosporidium, general bacteria, red rust, and cloudy components that may be contained in tap water.
[0004]
Further, Patent Document 5 describes a pot-type (table-top) water purifier including a hollow fiber membrane module and activated carbon. This water purifier is directly connected to a faucet and supplies raw water to a hollow fiber membrane using tap water pressure to filter the water, so that a pump is not required. However, when tap water pressure cannot be used, that is, for example, when water once poured into another container is purified by this pot-type water purifier, even if the filtration pressure acting on the hollow fiber membrane is high, 2000 Pa And the filtration pressure for the hollow fiber membrane is not sufficient. Therefore, there is a problem that an airlock phenomenon occurs due to bubbles inside the hollow fiber membrane or gas dissolved in water, and water does not pass through the hollow fiber membrane. In particular, this problem is caused when the hollow fiber membrane module is disposed below the other filter media, the rise of gas generated from the hollow fiber membrane module is hindered by the other filter media, and the hollow fiber membrane module elapses with time. There is a problem that a gas layer is formed between the module and another filter medium, and as a result, water cannot flow through the hollow fiber membrane.
[0005]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-276852
[0006]
[Patent Document 2] JP-A-2001-170620
[0007]
[Patent Document 3] JP-A-10-76253
[0008]
[Patent Document 4] JP-A-10-76111
[0009]
[Patent Document 5] JP-A-2002-320967
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a desktop water purifier capable of removing bacteria and the like for a long period of time even when the filtration pressure is, for example, about 2000 Pa.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention for solving the above problems is characterized by a desktop water purifier having a hollow fiber membrane module and other filter media, and an air vent.
[0012]
Here, the hollow fiber membrane module and the other filter medium are disposed so that the hollow fiber membrane module is located below the separator via a separator, and the separator has an inclined member having water permeability, and air is vented on the upper part of the inclined member. It is preferable to have a means, and the inclined member having water permeability is inclined upward toward the center, and an air vent tube is preferably provided at the center.
[0013]
Further, it is preferable that the hollow fiber membrane module has a water permeability of at least 0.2 mL / min · Pa, and is provided with a hollow fiber membrane satisfying the following relational expression.
[0014]
ID / WT = 5.5 to 10.0
ID = 350-450
ID: Inner diameter of hollow fiber (μm)
WT: Hollow fiber thickness (μm)
The hollow fiber membrane module also preferably has a rejection of 99.5% or more for beads having a standard particle size of 0.15 μm.
[0015]
On the other hand, the other filter medium is preferably at least one of a chlorine-free filter medium, a lead-free filter medium, and a trihalomethane precursor filter medium, and it is preferable that the hollow fiber membrane module and the other filter medium are detachably attached. Further, it is preferable that the hollow fiber membrane module and other filter media can be disassembled.
[0016]
And this invention is especially suitable for the tabletop water purifier which is 2000 Pa even if the filtration pressure which acts on a hollow fiber membrane module is high.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The tabletop type water purifier of the present invention includes, for example, a water storage tank 3 including an upper container 1 and a lower container 2 and an upper container lid 4, as shown in FIG. 1, and separates the upper container 1 from the lower container 2. Thus, the cartridge 5 for purifying the supply water is provided. The space between the upper container 1 and the lower container 2 and the cartridge 5 is liquid-tightly sealed by a sealing member 6 such as an O-ring provided on the outer periphery of the cartridge 5, and the upper container 1 and the lower container 2 It is configured to communicate only inside.
[0018]
As shown in FIG. 2, the cartridge is provided with a hollow fiber membrane module 12 and an adsorbent layer 13 made of a chlorine-free filter material and a lead-free filter material in a container 11 having an upper lid 10 in a vertical direction. The cartridge 5 has an air vent tube (air vent means) 14 for allowing gas inside the hollow fiber membrane or gas dissolved in the treated water to escape to the outside of the cartridge 5.
[0019]
The container 11 has a raw water inlet 20 at an upper part and a filtered water outlet 21 at a lower part. The container 11 can be used to separate an upper container 1 and a lower container 2 of the water purifier by the container 11 at the outer periphery when the water purifier is attached to the water purifier. It has a sealing member 6 such as an O-ring so that it can be made. It is to be noted that the sealing member 6 may not be provided, and only the fitting structure with the upper container 1 may be adopted, and both the fitting structure and the sealing member may be adopted in order to further ensure the sealing performance.
[0020]
In addition, it is preferable that a detachable water guide pipe 22 be provided at the filtered water outlet 21 so that the initial filtration flow rate can be increased by the siphon principle when a sufficient water head cannot be secured. The water pipe 22 may be formed of a material such as polystyrene or polyethylene, and is preferably subjected to antibacterial processing.
[0021]
The container 11 may be manufactured by a known molding technique and technique, and polystyrene, a polystyrene / acrylonitrile copolymer, an acrylonitrile / butylene / styrene copolymer, or the like can be suitably used.
[0022]
Inside the container 11, a hollow fiber membrane module 12 is disposed between the raw water inlet 20 and the filtered water outlet 21 and below the adsorbent layer 13. The hollow fiber membrane module 12 and the adsorbent layer 13 communicate with each other via the separator 15.
[0023]
As the adsorbent layer 13, a chlorine-free filter material, a trihalomethane precursor filter material, a lead-free filter material, or the like can be used. Granular activated carbon, fibrous activated carbon, and the like can be used as the chlorine-free filter medium.Granular activated carbon, fibrous activated carbon, and the like having a smaller pore diameter than the chlorine-free filter medium can be used as the trihalomethane precursor filter medium. For example, an ion exchange resin or zeolite can be used. Of course, these may be used alone or a plurality of types may be used as a mixture.
[0024]
When granular activated carbon is used as the adsorbent, it is preferable to use particles having a particle size of # 10 to 60, and more preferably particles having a particle size of # 10 to 32, in order to reduce water flow resistance. Furthermore, it is also preferable to use activated carbon to which silver is impregnated in order to prevent germs from growing when left without using a water purifier.
[0025]
On the other hand, the hollow fiber membrane module 12 arranges a plurality of hollow fiber membranes in one direction to form a U-shape, and uses a potting material to form a space between the hollow fiber membranes and between the hollow fiber membrane and the container 11 so that the membrane end faces are open. The space is sealed and fixed to the container 11. At this time, the hollow fiber membrane may be directly fixed to the container 11 as in this embodiment, but it is fixed to a separately prepared cylindrical case so that the obtained module is arranged in the cartridge 5. You may. Further, the hollow fiber membrane may be fixed to the container in a state where the hollow fiber membrane is not bent in a U-shape but is linear.
[0026]
In the hollow fiber membrane module 12, the thickness of the potting material is preferably in the range of 5 to 10 mm from the viewpoint of opening the hollow fiber membrane end face and securing the water flow rate. In particular, as for the upper limit, when the thickness exceeds 10 mm, the utilization rate of the hollow fiber membrane area decreases, and the water flow resistance of the hollow fiber inner diameter part in the potting material layer increases, and the water flow performance inherent to the membrane It is difficult to fully demonstrate
[0027]
The hollow fiber membrane constituting the hollow fiber membrane module 12 may be formed of any material such as polysulfone or polyethylene, but is excellent in chemical stability and physical strength, and can be arbitrarily set in dimensions. In addition, a polysulfone-based membrane is preferable because water permeability is easily increased. The polysulfone-based membrane can be manufactured from, for example, polysulfone and polyvinylpyrrolidone.
[0028]
Further, the hollow fiber membrane preferably satisfies the following relational expression so that a sufficient water permeability can be obtained even at a low pressure. When the ratio of ID / WT is less than 5.5, it means that a sufficient amount of water cannot be obtained, and it becomes difficult to perform filtration at a low pressure. However, the strength of the film itself is reduced, making it difficult to withstand long-term use.
[0029]
ID / WT = 5.5 to 10.0
ID = 350-450
ID: Inner diameter of hollow fiber (μm)
WT: Hollow fiber thickness (μm)
As the processing capacity of the tabletop water purifier cartridge, JIS home water purifier test method, S3201: 1999,6. Test method, b) Measuring method for batch type water purifier (measure the time from injecting the indicated volume of water promptly so that water does not spill from the water purifier to draining all water) In the method of calculating the filtration flow rate from the injection amount and the measurement time), it is considered that there is no practical problem if the filtration flow rate is in the range of about 100 to 300 mL / min. This value indicates that, for example, the time required for processing of 1 L is about 3 to 10 minutes, and it is preferable that the time is short for the user. Therefore, it is preferable that the hollow fiber membrane module 12 can achieve at least 0.2 mL / min · Pa of water permeability by using the hollow fiber membrane as described above. The water-passing performance of the hollow fiber membrane module 12 is measured by fitting and mounting the above-described cartridge 5 except for the adsorbent layer 13 at a predetermined position of a desktop water purifier, and pouring water into an upper container.
[0030]
On the other hand, in consideration of the treatment capacity of the adsorbent layer 13, it is preferable that water be brought into contact with the adsorbent layer 13 for a predetermined time. Therefore, when the adsorbent and the hollow fiber membrane are used, the water purifier cartridge preferably has a treatment capacity within a range of about 100 to 300 mL / min, preferably about 200 to 300 mL / min. .
[0031]
In addition, in order to enhance the water flow performance without using a pump or the like, it is preferable to make maximum use of the head of water supplied to the upper container 1 of the desktop water purifier. That is, as in the present embodiment, it is preferable that the hollow fiber membrane module 12 is disposed below the other filter media. Then, as in the present embodiment, it is also preferable to arrange the filter media vertically so that the water passage is substantially linear. The pressure loss can be reduced, and the filtration pressure acting on the hollow fiber membrane can be kept higher.
[0032]
Furthermore, depending on the filling rate of the hollow fiber membrane in the hollow fiber membrane module (the ratio of the hollow fiber membrane occupied in a certain cross section), it is possible to secure the membrane area and improve the water passage performance. The filling rate is preferably in the range of 50 to 70% from the viewpoints of easy insertion of the hollow fiber membrane into the container and prevention of damage to the membrane, in addition to the improvement of the water passage performance.
[0033]
Furthermore, the hollow fiber membrane module 12 removes particles such as cryptosporidium contained in raw water, protozoa such as cryptosporidium, general bacteria, red rust, turbid components, and the like, which have flowed out from the adsorbent layer disposed on the upstream side. In order to also filter, the rejection of beads having a standard particle size of 0.15 μm is preferably 99.5% or more.
[0034]
The rejection is measured as follows. That is, distilled water in which beads having a standard particle size of 0.15 μm (for example, MP-1451 having a composition of polymethyl methacrylate manufactured by Soken Chemical Co., Ltd.) are dispersed at a concentration of 50 ppm is applied from the outer surface side of the hollow fiber membrane module. 2.3 ± 0.5L / min ・ m ² , 25 ± 3 ° C. and 0.013 MPa, and sample the filtered water 10 minutes after the start of water passage. Then, the UV value of the raw water and the sampled filtered water is measured at a wavelength of 260 nm and 25 ± 3 ° C., and is calculated from the following relational expression.
[0035]
Rejection = ((UV value of raw water-UV value of filtered water) x 100 / UV value of raw water)
The adsorbent layer 13 and the hollow fiber membrane module 12 are separated from each other by the separator 15. The separator 15 may be any material that has water permeability and blocks the passage of air, and among them, a simple structure with low pressure loss is desirable. Also, due to the particle size distribution of the adsorbent layer filler such as activated carbon, the smaller particle size filler may move to the lower part of the adsorbent layer, causing clogging of the separator. For this reason, a flat separator may cause a decrease in the amount of water passing therethrough. Therefore, as shown in FIG. 3, the separator preferably includes a slope member 16 having water permeability and a support frame 17 supporting the slope member 16. Further, it is more preferable that the inclined member 16 is supported by the support frame 17 in a conical shape so that the central portion is high and the outer peripheral portion is low. Then, it is preferable to connect the air vent pipe 14 to the center (that is, the top) of the inclined member 16.
[0036]
With such a structure, even if the packing material having a small particle size moves to the lower part of the adsorbent layer, the entire surface of the separator is not covered with the packing material, so that it is possible to prevent a decrease in water flow. Further, since the air vent pipe 14 is connected to the central part (that is, the top part) of the inclined member 16, the gas existing in the hollow fiber membrane module, the gas mixed with the injected water in the flowing water, and further dissolved in the raw water. The gas flowing can be collected at the upper central portion of the hollow fiber membrane module 12 by the inclined member 16, and the gas can escape to the outside of the cartridge to maintain the water flow performance.
[0037]
When the inclined member 16 is formed in a cone shape, the angle of the inclined surface (the surface inclined with respect to the bottom surface) is preferably in the range of 10 to 50 °. Further, the angle is preferably in the range of 20 to 40 °.
[0038]
As the inclined member 16, a net such as polyethylene or polypropylene, a net-like material, a nonwoven fabric, a punching-like material, or the like can be used. Further, the support frame 17 has a ring-shaped frame member 18 so that the outer periphery is supported in contact with the container 11. In the case where the inclined member 16 itself has sufficient strength and rigidity, the support frame 17 is unnecessary.
[0039]
The air vent tube 14 is a polystyrene tube having an inner diameter of 3 to 5 mm, for example, for removing gas remaining in the upper part of the hollow fiber membrane module 12, and has one end portion inclined as shown in FIG. And the other end is provided such that the end face is opened above the surface of the raw water poured into the upper container 1 of the desktop water purifier.
[0040]
In order to remove at least a small amount of gas or the like that is taken into the raw water when the raw water is injected into the upper container 1 at the stage of the adsorbent layer 13 disposed on the upstream side, the raw water inlet 20 is provided. It is preferable that the raw water is not completely immersed in the raw water. More preferably, for example, it is preferable that the raw water inlet is formed in a wedge shape so that the gas can easily escape.
[0041]
In the tabletop water purifier 5 described above, water purification is performed as follows. First, as shown in FIG. 1, the cartridge 5 is fitted and attached to a predetermined position of the water storage tank 3 from the upper container 3 side. At this time, the space between the upper container 1, the lower container 2, and the cartridge 5 is sealed in a liquid-tight manner by the seal member 6.
[0042]
Subsequently, raw water is poured into the upper container 1. At this time, the water level of the raw water should not exceed the end face of the air vent pipe 14. Thereafter, the raw water is purified by leaving it for a certain period of time. That is, as shown in FIG. 2, the raw water flowing into the cartridge 5 from the raw water inlet 20 is first separated from free chlorine, soluble lead, etc. Is adsorbed and removed. Subsequently, the water from which chlorine, lead or the like has been adsorbed and removed flows downward, and passes through the hollow fiber membrane due to the pressure obtained by the head. At this time, protozoa such as Cryptosporidium, general bacteria, red rust, turbid components, etc., and particles resulting from the adsorbent layer itself are filtered. Thereafter, the water that has passed through the hollow fiber membrane module 12 flows out of the filtered water outlet 21 and the water pipe 22 as filtered water, and is stored in the lower container 2. The user uses the water stored in the lower container 2.
[0043]
【Example】
<Example 1>
900 hollow fiber membranes having an inner diameter of 380 μm and a thickness of 40 μm were prepared, aligned in one direction, curved into a U-shape, placed in a cylindrical case, and potted. In the vicinity of the potting layer at the bottom of the cylindrical case, φ10 holes were arranged diagonally. Then, the end is cut so as to open the end face of the hollow fiber membrane, and the membrane area is 0.14 m based on the outer diameter of the hollow fiber membrane. ² Was obtained. The ID / WT ratio of this hollow fiber membrane module was 9.5.
[0044]
This hollow fiber membrane module was assembled in a container 61 shown in FIG. 4, and a separator 15 and an air vent tube 14 shown in FIG. In this state, the hollow fiber membrane module 62 was previously immersed in water for about 30 minutes, and set in the water tank 3 of the desktop water purifier shown in FIG. Next, after injecting water, the inlet of the water was closed, and pressure was applied from above the container 61 to remove bubbles in the container 61. Thereafter, the upper container 1 was filled with water to fill the space, and filtration was performed while pouring water at a constant pressure of 1570 Pa to the center of the hollow fiber membrane module 62. As a result, the flow rate was 530 mL / min. .
[0045]
In addition, the rejection of the hollow fiber membrane module 62 with a standard particle diameter of 0.15 μm beads was measured as follows. As beads, MP-1451 (particle size: 0.15 μm) having a composition of polymethyl methacrylate manufactured by Soken Chemical was used. The beads are dispersed in distilled water at a concentration of 50 ppm, and the distilled water is supplied from the outer surface side of the hollow fiber membrane module to 2.3 ± 0.5 L / min · m. ² , 25 ± 3 ° C., and 0.013 MPa, and 50 ml of filtered water 10 minutes after the start of water passing was sampled. The UV value of the raw water and the filtered water was measured at a wavelength of 260 nm and 25 ± 3 ° C., and as a result, the UV value of the raw water was 1.500, and the UV value of the filtered water was 0.007. Using this measured value, the rejection was calculated from the following relational expression. As a result, the rejection was 99.53%.
[0046]
Further, after the hollow fiber membrane module 62 is incorporated into the container 61 of the cartridge as shown in FIG. 5, a mixture of activated carbon and a lead-free resin between the container 61 and the hollow fiber membrane module 62 is used as the adsorbent layer 63. After filling, the upper lid 60 was provided, and the cartridge 55 was formed. As activated carbon, 60 mL of Nimura activated carbon T-SB (antibacterial type) # 10/32 was used, and 40 mL of Diaion CR-11 manufactured by Mitsubishi Chemical was used as a lead-free resin. At this time, the separator 15 and the air vent tube 14 shown in FIG. 3 were arranged above the hollow fiber membrane module 62. A mesh material of # 50 was used as a separator, and an air vent tube having an inner diameter of 4 mm was used.
[0047]
Then, this cartridge is immersed in water for about 30 minutes in advance, further mounted on the water tank 3 of the tabletop water purifier shown in FIG. 1, water is injected into the upper container 1, and then pressurized from the upper part of the cartridge. At the same time, the water inlet was closed, and the air bubbles inside the cartridge were replaced with water. Thereafter, the upper container 1 was filled with water to fill the space, and filtration was performed while pouring water at a constant pressure of 1570 Pa to the center of the hollow fiber membrane module 62. As a result, the flow rate was 230 mL / min. . Further, the filtration flow rate specified in JIS S3201 was 120 mL / min at the beginning, but decreased to 105 mL / min when 50 L of water was passed, and the rate of decrease with respect to the initial filtration flow rate was 13%.
[0048]
Table 1 shows the experimental conditions and results.
[0049]
[Table 1]

[0050]
<Example 2>
1,800 hollow fiber membranes having an inner diameter of 380 μm and a thickness of 40 μm were prepared, aligned in one direction, curved into a U-shape, directly placed in the container 11 of the cartridge as shown in FIG. 2, and potted. Then, the end is cut so as to open the end face of the hollow fiber membrane, and the membrane area is 0.20 m based on the outer diameter of the hollow fiber membrane. ² Was obtained. The ID / WT ratio of this hollow fiber membrane module 12 was 9.5.
[0051]
Then, the separator 15 and the air vent pipe 14 shown in FIG. 3 were arranged above the hollow fiber membrane module 12, and the upper lid 10 was provided. In this state, the hollow fiber membrane module 12 was previously immersed in water for about 30 minutes, and set in the water tank 3 of the tabletop water purifier shown in FIG. Next, after water was injected, the inlet of water was closed, and pressure was applied from above the container 11 to remove bubbles in the container 11. Thereafter, the upper container 1 was filled with water to fill the space, and filtration was performed while constantly pouring water to the center of the hollow fiber membrane module 12 so that a pressure of 1570 Pa was applied. As a result, the flow rate was 610 mL / min. .
[0052]
Also, the rejection of the standard particle size 0.15 μm beads of the hollow fiber membrane module 12 was measured in the same manner as in Example 1. As a result, the UV value of the raw water was 1.500, the UV value of the filtered water was 0.006, and the rejection was 0.005. Was 99.60%.
[0053]
Further, after incorporating the hollow fiber membrane module 12 into the container 11 of the cartridge as shown in FIG. 2, a mixture of activated carbon and a lead-free resin between the container 11 and the hollow fiber membrane module 12 is used as the adsorbent layer 13. The cartridge 5 was filled and the upper lid 10 was provided to form the cartridge 5. As activated carbon, 50 mL of Nimura activated carbon T-SB (antibacterial type) # 10/32 was used, and as a lead-free resin, 20 mL of Diaion CR-11 manufactured by Mitsubishi Chemical was used. At this time, the separator 15 and the air vent tube 14 shown in FIG. 3 were arranged above the hollow fiber membrane module 62. A mesh material of # 50 was used as a separator, and an air vent tube having an inner diameter of 4 mm was used.
[0054]
Then, this cartridge 5 is immersed in water for about 30 minutes in advance, further mounted on the water tank 3 of the tabletop water purifier shown in FIG. 1, and water is injected into the upper container 1, and then pressurized from above the cartridge. At the same time, the water inlet was closed, and the air bubbles inside the cartridge were replaced with water. After that, the upper container 1 was filled with water, and the hollow fiber membrane module 12 was filtered while pouring water so that a pressure of 1570 Pa was constantly applied to the central portion thereof. As a result, the flow rate was 500 mL / min. . Further, the filtration flow rate specified in JIS S3201 was 200 mL / min at the beginning, but decreased to 170 mL / min when 50 L of water was passed, and the rate of decrease with respect to the initial filtration flow rate was 15%.
[0055]
Table 1 shows the experimental conditions and results.
<Example 3>
The hollow fiber membrane module 12 has a membrane area of 0.28 m ² And 60 mL of Nimura activated carbon T-SB (antibacterial type) # 10/32 is used as the activated carbon filled in the cartridge 5, and Diaion CR-11 manufactured by Mitsubishi Chemical is used as the lead-free resin. The experiment was performed in the same manner as in Example 2 except that 40 mL was used.
[0056]
As a result, the upper vessel 1 was filled with water, and the hollow fiber membrane module 12 was filtered while pouring water so that a pressure of 1570 Pa was constantly applied to the central portion thereof. Regarding the ratio, the UV value of the raw water was 1.500, the UV value of the filtered water was 0.006, and the rejection was 99.60%. Then, the cartridge was mounted on a tabletop water purifier, filled with water in the upper container 1, and filtered while pouring water so that a pressure of 1570 Pa was always applied to the center of the hollow fiber membrane module 12. The water flow rate was 485 mL / min. Further, the filtration flow rate specified in JIS S3201 was 220 mL / min at the beginning, but decreased to 185 mL / min when 50 L of water was passed, and the rate of decrease with respect to the initial filtration flow rate was 16%.
[0057]
Table 1 shows the experimental conditions and results.
<Comparative Example 1>
As shown in FIG. 6, an experiment was performed in the same manner as in Example 1 except that the separator and the air vent tube were not provided.
[0058]
As a result, the upper vessel 1 was filled with water, and the hollow fiber membrane module 12 was filtered while pouring water so that a pressure of 1570 Pa was constantly applied to the center of the hollow fiber membrane module 12. As a result, the flow rate was 530 mL / min. Was. Regarding the rejection, the UV value of the raw water was 1.500, the UV value of the filtered water was 0.006, and the rejection was 99.60%. Then, the cartridge is mounted on the water tank 3 of the tabletop water purifier shown in FIG. 1, and the upper container 1 is filled with water, and water is applied to the center of the hollow fiber membrane module 12 so that a pressure of 1570 Pa is always applied. As a result of filtration while pouring, the flow rate was 220 mL / min. In addition, the filtration flow rate specified in JIS S3201 was 110 mL / min at the beginning, but decreased to 65 mL / min when 50 L of water was passed, and the reduction rate with respect to the initial filtration flow rate was 41%.
[0059]
Table 1 shows the experimental conditions and results.
<Comparative Example 2>
900 hollow fiber membranes having an inner diameter of 300 μm and a film thickness of 80 μm were prepared, aligned in one direction, curved into a U-shape, placed in a cylindrical case, and potted. Two φ10 holes were arranged diagonally near the potting layer at the bottom of the cylindrical case. Then, the end is cut so as to open the end face of the hollow fiber membrane, and the membrane area is 0.11 m based on the outer diameter of the hollow fiber membrane. ² Was obtained. The ID / WT ratio of this hollow fiber membrane module was 3.8.
[0060]
As shown in FIG. 7, this hollow fiber membrane module was placed in a container 91 of a cartridge without air bleeding means, and an upper lid 90 was provided. In this state, the hollow fiber membrane module 92 was previously immersed in water for about 30 minutes and set in the water tank 3 of the tabletop water purifier shown in FIG. Next, after water was injected, the inlet of water was closed, and pressure was applied from above the container 11 to remove bubbles in the container 11. Thereafter, the upper container 1 was filled with water, and filtration was performed while pouring water so that a pressure of 1570 Pa was constantly applied to the center of the hollow fiber membrane module 92. As a result, the flow rate was 299 mL / min.
[0061]
Further, the rejection of the hollow fiber membrane module 92 with the standard particle diameter of 0.15 μm beads was measured as follows. As beads, MP-1451 (particle size: 0.15 μm) having a composition of polymethyl methacrylate manufactured by Soken Chemical was used. The beads are dispersed in distilled water at a concentration of 50 ppm, and the distilled water is supplied from the outer surface side of the hollow fiber membrane module to 2.3 ± 0.5 L / min · m. ² , 25 ± 3 ° C., and 0.013 MPa, and 50 ml of filtered water 10 minutes after the start of water passing was sampled. . The UV value of the raw water and the filtered water was measured at a wavelength of 260 nm and 25 ± 3 ° C., and as a result, the UV value of the raw water was 1.500, and the UV value of the filtered water was 0.007. Using this measured value, the rejection was calculated from the following relational expression. As a result, the rejection was 99.53%.
[0062]
Further, as shown in FIG. 6, after the hollow fiber membrane module 92 is incorporated in a container 91 of a cartridge without air bleeding means, activated carbon and a lead-free resin are mixed between the container 91 and the hollow fiber membrane module 92. Was filled as an adsorbent layer 93, an upper lid 90 was provided, and a cartridge 85 was formed. As activated carbon, 60 mL of Nimura activated carbon T-SB (antibacterial type) # 10/32 was used, and 40 mL of Diaion CR-11 manufactured by Mitsubishi Chemical was used as a lead-free resin.
[0063]
Then, this cartridge 5 is immersed in water for about 30 minutes in advance, further mounted on the water tank 3 of the tabletop water purifier shown in FIG. 1, and water is injected into the upper container 1, and then pressurized from above the cartridge. At the same time, the water inlet was closed, and the air bubbles inside the cartridge were replaced with water. Thereafter, the upper vessel 1 was filled with water, and filtration was performed while pouring water at a center of the hollow fiber membrane module 92 so that a pressure of 1570 Pa was constantly applied. As a result, the flow rate was 180 mL / min. In addition, the filtration flow rate specified in JIS S3201 was 90 mL / min at the beginning, but decreased to 52 mL / min when 50 L of water was passed, and the rate of decrease with respect to the initial filtration flow rate was 41%.
[0064]
Table 1 shows the experimental conditions and results.
<Comparative Example 3>
900 hollow fiber membranes having an inner diameter of 400 μm and a thickness of 80 μm were prepared, aligned in one direction, curved into a U-shape, placed in a cylindrical case, and potted. Two φ10 holes were arranged diagonally near the potting layer at the bottom of the cylindrical case. Then, the end is cut so as to open the end face of the hollow fiber membrane, and the membrane area is 0.10 m based on the outer diameter of the hollow fiber membrane. ² Was obtained. The ID / WT ratio of this hollow fiber membrane module was 5.0.
[0065]
An experiment was performed in the same manner as in Comparative Example 2 except that this hollow fiber membrane module was used.
[0066]
As a result, the upper container 1 was filled with water, and the hollow fiber membrane module 92 was filtered while pouring water so that a pressure of 1570 Pa was constantly applied to the central portion thereof. The amount of water was 420 mL / min. Regarding the rejection, the UV value of the raw water was 1.500, the UV value of the filtered water was 0.007, and the rejection was 99.53%. Then, the cartridge is mounted on the water tank 3 of the tabletop water purifier shown in FIG. 1 and the upper container 1 is filled with water, and water is applied so that a pressure of 1570 Pa is always applied to the center of the hollow fiber membrane module 92. As a result of filtration while pouring, the flow rate of water was 210 mL / min. In addition, the filtration flow rate specified in JIS S3201 was 100 mL / min at the beginning, but decreased to 60 mL / min when 50 L of water was passed, and the rate of decrease with respect to the initial filtration flow rate was 40%.
[0067]
Table 1 shows the experimental conditions and results.
[0068]
【The invention's effect】
According to the tabletop water purifier of the present invention, air bubbles and gas dissolved in water that have risen inside the hollow fiber membrane rising above the hollow fiber membrane module can be released out of the cartridge. It is possible to prevent a large decrease in the flow rate of water due to the occurrence of an airlock phenomenon, which is a problem at the time of filtration, and to prevent the problem that raw water does not pass through the hollow fiber membrane. Therefore, damage to the hollow fiber membrane due to drying can be prevented, and the membrane area filled in the hollow fiber membrane module can be utilized to the maximum. Therefore, even if the hollow fiber membrane module is provided in a desktop water purifier that can be carried on a desktop or the like, a practical amount of filtered water can be obtained without using a power source such as a pump. Then, since filtration can be performed by the hollow fiber membrane, protozoa such as Cryptosporidium and general bacteria, red rust, turbid components, and the like, and turbidity and the like caused by the filter medium disposed on the upstream side are removed. It becomes possible to obtain water.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing one embodiment of a desk type water purifier.
FIG. 2 is a schematic view of a cartridge mounted on the tabletop water purifier of the present invention.
FIG. 3 is a schematic view of a separator and an air vent tube mounted on the cartridge shown in FIG.
FIG. 4 is a schematic diagram of a hollow fiber membrane module in Example 1 at the time of measuring a water flow rate.
FIG. 5 is a schematic view of a cartridge according to the first embodiment.
FIG. 6 is a schematic diagram of a cartridge in a comparative example.
FIG. 7 is a schematic diagram of a hollow fiber membrane module in a comparative example at the time of measuring a water flow rate.
[Explanation of symbols]
1: Upper container 2: Lower container
3: Water tank 4: Upper container lid
5: Cartridge 6: Seal member
10: Top lid 11: Container
12: Hollow fiber membrane module 13: Adsorbent layer
14: Air vent tube 15: Separator
16: Inclined member 17: Support frame
18: Ring-shaped frame member 20: Raw water inlet
21: Filtration water outlet 22: Water pipe

Claims

A desktop water purifier comprising a hollow fiber membrane module and other filter media, and an air vent.

The hollow fiber membrane module and the other filter medium are arranged such that the hollow fiber membrane module is located below the separator via a separator. The separator has a water-permeable inclined member, and has an air vent means on the upper part of the inclined member. The tabletop water purifier according to claim 1, wherein

The desktop water purifier according to claim 2, wherein the inclined member having water permeability is inclined upward toward the center, and an air vent tube is provided at the center.

The desktop water purifier according to any one of claims 1 to 3, wherein the hollow fiber membrane module has a water passage performance of at least 0.2 mL / min · Pa.

The desktop water purifier according to claim 4, wherein the hollow fiber membrane module includes a hollow fiber membrane satisfying the following relational expression.
ID / WT = 5.5 to 10.0
ID = 350-450
ID: Inner diameter of hollow fiber (μm)
WT: Hollow fiber thickness (μm)

The desktop water purifier according to any one of claims 1 to 5, wherein the hollow fiber membrane module has a rejection of 99.5% or more for beads having a standard particle size of 0.15 µm.

The desktop water purifier according to any one of claims 1 to 6, wherein the other filter medium is at least one of a chlorine-free filter medium, a lead-free filter medium, and a trihalomethane precursor filter medium.

The desktop water purifier according to any one of claims 1 to 7, wherein the hollow fiber membrane module and the other filter medium are detachably attached.

The tabletop water purifier according to any one of claims 1 to 8, wherein the hollow fiber membrane module and the other filter medium are disassembled.

The desktop water purifier according to any one of claims 1 to 9, wherein the filtration pressure acting on the hollow fiber membrane module is at most 2,000 Pa.