JP5578272B2 - 浄水カートリッジおよび浄水器 - Google Patents
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Description
本発明は、浄水カートリッジおよび浄水器に関する。
従来から、中空糸膜などの多孔質ろ過膜を用いた浄水器が知られている。この浄水器は、多孔質ろ過膜により水道水などをろ過して浄化された水を得る構造となっているが、多孔質ろ過膜が目詰まりを起こして流量が減少するという問題がある。
この問題に対する対策として、たとえば、特許文献１（特開平１０−２３５１６０号公報）などに示されるように、洗浄水を流入孔からケース内部に流入させ、多孔質ろ過膜の膜表面に付着・堆積した表層異物を剥離し、異物の混在する洗浄水を排出部より排出することにより膜表面を洗浄する方法がある。
しかし、従来の方法では、浄化された水の流出経路を開放状態のまま洗浄すると洗浄効率が落ち、閉鎖状態で洗浄する場合は排水部および流出経路の２ヶ所にバルブを取り付け、操作を行う必要があり、操作が煩雑であり、コストも高くなるという問題点があった。
本願発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、多孔質ろ過膜の表面に付着・堆積した異物を、安価かつ簡単に除去する構成を備えた浄水カートリッジおよび浄水器を提供することを目的とする。
本発明の一実施形態は、
上記特徴構成によれば、ハウジングの浄水出口とカップ部の浄水止水部とを嵌合することにより多孔質ろ過膜表面の洗浄を行い（（１）の状態）、ハウジングの浄水出口とカップ部の第２の排水口を嵌合することにより水の浄化を行う（（２）の状態）。これにより、浄水カートリッジの付替えのみで水の浄化と多孔質ろ過膜の洗浄の切換えが可能であり、バルブを用いないので安価に行うことができる。
上記特徴構成によれば、ハウジングの浄水出口とカップ部の浄水止水部とを嵌合することにより多孔質ろ過膜表面の洗浄を行い（（１）の状態）、ハウジングの浄水出口とカップ部の第２の排水口を嵌合することにより水の浄化を行う（（２）の状態）。これにより、浄水カートリッジの付替えのみで水の浄化と多孔質ろ過膜の洗浄の切換えが可能であり、バルブを用いないので安価に行うことができる。
本発明の浄水カートリッジの更なる特徴構成は、上記ハウジング内部に吸着剤を配した点にある。上記特徴構成によれば、多孔質ろ過膜で除去される微粒子や異物のほかに、ハウジング内部に配した吸着剤により、流入した水から残留塩素、カルキ臭、カビ臭およびトリハロメタン等の有機物、重金属およびアルミニウムなどの不純物等が吸着除去される。
本発明の浄水カートリッジの特徴構成は、ハウジングの内部に内挿された多孔質ろ過膜と、ハウジングの上部に設けられた原水入口と、ハウジングの外周に設けられた浄水出口および第１の排水口と、ハウジングの下部を収容し浄水止水部および第２の排水口を有するカップ部と、を備えた浄水カートリッジを有する点にある。これにより、浄水カートリッジの付替えのみで水の浄化と多孔質ろ過膜の洗浄の切換えが可能であり、バルブを用いないので安価に行うことができる。
本発明の浄水カートリッジの更なる特徴構成は、浄水カートリッジの取り付け状態が前記（１）又は（２）の状態であることが判別可能な印を設けた点にある。上記特徴構成によれば、浄水カートリッジの位置が水の浄化状態にあるか、多孔質ろ過膜の洗浄状態にあるかが一目で分かり、使用者が浄化した水と洗浄した水を誤って使用することを防ぐことができる。
本発明の浄水カートリッジの更なる特徴構成は、ハウジングおよびカップ部は側面部と底部を有し、浄水出口はハウジングの底部、第１の排水口はハウジングの側面部に設けられ、浄水止水部はカップ部の底部に設けた点にある。上記特徴構成によれば、浄水カートリッジが水の浄化状態にあるとき、大きな流量で水の浄化を行うことができ、水の浄化効率を大きくすることができる。また、浄水カートリッジが多孔質ろ過膜の洗浄状態にあるとき、浄水出口から洗浄水が排出されるのを、より効果的に防ぐことができる。
多孔質ろ過膜の表面に付着・堆積した異物を、安価かつ簡単に除去することが可能な浄水カートリッジおよび浄水器を提供できる。
以下、本発明の好適な実施形態について図を参照して具体的に説明する。図１において、符号１は本発明の一実施形態であるピッチャー型浄水器を示している。この浄水器１は主に本体容器２、蓋３、原水タンク４および、浄水カートリッジ５で構成されている。
本体容器２は略台形の平面形状を持つ上部が開口したケースからなり、台形の上底部分にあたる側壁面には、その高さの中ほどから上端縁に向けて傾斜した注ぎ口７が形成され、反対の側面には取っ手６が形成されている。本体容器２の下半部は、浄水貯留部１０を構成する。
本体容器２には、原水タンク４が装填されている。原水タンク４は本体容器２の上部開口に嵌着するカップ型の容器からなり、その上端縁には段部８が形成されており、同段部８を本体容器２の上端開口縁に載置、係合させて本体容器２内に、その外周面と本体容器２の内周面との間に所要の間隔をおいて収納される。この原水タンク４の上部内部が原水貯留部９を構成する。
原水タンク４の底壁部中央には円形のタンクシール部１１が形成され、同タンクシール部１１から下方に向けてカップ部１２が突設されており、このカップ部１２の底部に、ハウジング１７の浄水出口１３と嵌合して浄水カートリッジの位置決めを行う浄水止水部１４と第２の排水口１５が形成されている。カップ部１２に収容されるようにして、カップ部１２内にはハウジング１７が取付けられている。ハウジング１７の底部には下方に突出するように浄水出口１３が設けられている。ハウジング１７の浄水出口１３、又はカップ部１２の浄水止水部１４および第２の排水口１５のいずれかにＯリング又はガスケット等を嵌着する溝部を設けて、Ｏリング又はガスケット等により両者を密嵌させるシール構造を採用することができる。
流入する水の浄化を行う際はハウジング１７の浄水出口１３とカップ部１２の第２の排水口１５を密嵌させて使用する。この状態は、（２）の状態に該当する。この状態では、浄水は浄水貯留部１０に排出される。この状態では、カップ部１２には、略円柱状のハウジング１７の一部がその上端縁に形成された浄水カートリッジシール部１６に密嵌させている。また、下方に伸びるハウジング１７の外周面にカップ部１２の内壁面の一部を面接触させて収容されている。このため、原水は第１の排水口１９から排出されるものの、浄水出口１３と第２の排水口１５の密嵌によりハウジング１７とカップ部１２の間の空間に密閉され、浄水貯留部１０にまで排出されない。すなわち、第１の排水口１９から排出された原水の一部は、ハウジング１７とカップ部１２間の空間に保持・止水され、原水はカップ部１２の外側には排出されない。
一方、多孔質ろ過膜２０の洗浄を行う際は、ハウジング１７の浄水出口１３とカップ部１２の浄水止水部１４を密嵌させて浄水出口１３から浄水が排出されないようにする。そして、ハウジング１７内の多孔質ろ過膜２０を洗浄した洗浄水を、第1の排水口１９を介してハウジング１７内から排出させ、ハウジング１７とカップ部１２の間の空間を通し、第２の排水口１５を介して浄水貯留部１０に排出させる。この状態は、（１）の状態に該当する。この状態では、ハウジング１７の外周面はカップ部１２の内壁面と面接触せず、ハウジング１７の第１の排水口１９と、カップ部１２の第２の排水口１５は連通しているため、洗浄水を浄水貯留部１０に排出させることができる。
なお、例えば、上記（１）と（２）の状態は、原水タンクから浄水カートリッジを取り外し、浄水カートリッジを１８０度、回転させた後、再度、原水タンクに装着させることによって行うことができる。
浄水カートリッジ５の浄水カートリッジシール部１６又は原水タンク４のタンクシール部のいずれかにＯリング、ガスケット等を嵌着する溝部を設けて、Ｏリングまたはガスケット等により両者を密嵌させるシール構造を採用することができる。また、浄水止水部１４は図１では凹となっているが、凸とし、浄水出口を塞ぐ構造でもよい。
浄水カートリッジ５は上端が閉塞された略円筒状のハウジング１７を備え、閉塞された上端部には原水入口１８が形成されている。前記ハウジングの側面部には、第１の排水口１９を形成している。一方、ハウジング１７の底部の一部が開口しており、下方に突出した浄水出口１３を構成している。ハウジング１７内部には多孔質ろ過膜２０がポッティング材２１により固定され、多孔質ろ過膜の開口端部を浄水出口１３に一致させて装着されている。ポッティング材２１としては、食品用途に使用でき十分な接着強度を有していれば特に制限無く使用することができ、例えば、ウレタン系、エポキシ系、シリコン系等のポッティング材を適宜使用することができる。
なお、多孔質ろ過膜としては、その形態、構造、材質、寸法等、特に制限無く使用することができ、例えば、中空糸膜、平膜等を必要に応じ適宜使用することができる。多孔質ろ過膜の材質としては、特に制限はされないが、例えば、ポリオレフィン、ポリスルフォン、ポリビニルアルコール、セルロース、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等を用いることができる。また、疎水性の中空糸膜を用いる場合には、親水化処理をして用いることができる。
また、多孔質ろ過膜としては、例えば、水道水、井戸水等の浄化においては、平均孔径０．０１〜０．３μｍ、空孔率２０〜９５％、膜厚０．０１〜２ｍｍのものを用いることが好ましい。平均孔径が０．０１μｍよりも小さいとろ過流束が不足し、０．３μｍよりも大きいと分離性能が不足する。また、空孔率が２０％よりも小さいとろ過流束が不足し、９５％よりも大きいと強度が不足する。また、多孔質ろ過膜の形態が中空糸膜の場合は、外径が０．１〜５ｍｍであることが好ましい。外径が０．１ｍｍよりも小さいと、中空糸膜内部を流れる水の通水抵抗が大きくなり、５ｍｍを超えると耐圧性の低下やコンパクトさを失う。
なお、この浄水器１を使用した原水の浄化は、以下のように行われる。まず、図１に示すように、原水タンク４の原水貯留部９に原水を貯めて、原水が浄水カートリッジ５に形成された原水入口１８からハウジング１７内に導入される。この原水は多孔質ろ過膜２０に浸入し、多孔質ろ過膜２０を通過する間に浄化され、浄水となる。この浄水は多孔質ろ過膜２０の開口端部から浄水出口１３に吐出され、第２の排水口１５から排水され、浄水貯留部１０に浄水が溜まる。なお、この際、ハウジング１７の外周部に開口した第１の排水口１９から原水が排出されるが、ハウジング１７とカップ部１２の間の空間に保持され、浄水貯留部１０にまで排出されない。
図２は、本発明の多孔質ろ過膜表面の洗浄を行う際の原水タンク４および浄水カートリッジ５の断面図である。多孔質ろ過膜の洗浄を行う際は、カップ部１２の浄水止水部１４とハウジング１７の浄水出口１３を密嵌させて使用する。まず、洗浄水を原水貯留部９に貯めて、洗浄水が浄水カートリッジ５に形成された原水入口１８からハウジング１７内に導入される。この洗浄水が多孔質ろ過膜２０の表面に堆積・付着している異物を除去洗浄する。この洗浄した後の洗浄水が第１の排水口１９から吐出され、ハウジング１７とカップ部１２の間の空間を通って、最終的に第２の排水口１５から排水される。この多孔質ろ過膜洗浄時は、浄水出口１３が浄水止水部１４によって密閉されており水が排出されないので、多孔質ろ過膜を原水は通過せず、流入した洗浄水はすべて第１の排水口１９から排出されるので洗浄効率は高くなる。
図３（ａ）は、本発明の浄水カートリッジの一部の他の例を示す断面図である。浄水カートリッジ５は上端が閉塞された略円筒状のハウジング１７を備え、閉塞された上端部には原水入口１８が形成されている。原水入口１８にはフィルター２２が配されている。更にハウジングの側面部には、第１の排水口１９を形成している。一方、ハウジング１７の底部の一部が開口しており、浄水出口１３を構成している。更に浄水カートリッジ５の略中央にフィルター２３が配され、ハウジング１７の内部が上下に仕切られている。ハウジング１７の内部の上半部には吸着剤２４が充填されており、下半部には多孔質ろ過膜２０がポッティング材２１により固定された多孔質ろ過膜の開口端部を浄水出口１３に一致させて装着されている。フィルター２３は吸着剤２４が第１の排水口１９から流出するのを防ぐために設けているので、第１の排水口１９にフィルターを配してもよい。
吸着剤は特に限定されるものではなく、例えば、活性炭、分子吸着樹脂、ゼオライト、モレキュラーシーブ、キレート樹脂、イオン交換樹脂、コーラルサンド、麦飯石、医王石、トルマリン、骨炭、ヒドロキシアパタイト、ケイ酸チタニウムなどを使用することができる。
このような浄水カートリッジを用いると、多孔質ろ過膜による細菌類、濁度成分の除去に加えて、上記吸着剤によりカルキ臭、カビ臭およびトリハロメタン等の有機物、重金属およびアルミニウム等の不純物を、吸着剤の種類に応じた物質の除去も同時に行える。
図３（ｂ）は吸着剤２４を多孔質ろ過膜２０の下流側に、図３（ｃ）は多孔質ろ過膜２０の上流および下流の両方に配している。図３（ｂ）の構造は、洗浄水が吸着剤２４に接触せず、洗浄時に吸着剤２４の能力低下を防ぐことができる。また、図３（ｃ）の構造ならば、吸着剤２４が再生可能なもの、例えば、イオン交換樹脂を上流側に配している場合、塩化ナトリウム水溶液を洗浄水として用いれば、イオン交換樹脂の再生と多孔質ろ過膜２０の洗浄を同時に行うことができる。
図４は浄水カートリッジの位置を示す表示の一例を示す図である。浄水カートリッジ５の浄水出口１３が図１のようにカップ部１２の第２の排水口１５と密嵌している場合は、図４（ａ）のように浄水カートリッジ５の上面の矢印２５が原水タンク内に書かれた「浄水」の方を指す。また、浄水カートリッジ５の浄水出口１３が図２のようにカップ部１２の浄水止水部１４と密嵌している場合は、図４（ｂ）のように浄水カートリッジ５の上面の矢印２５が原水タンク内に書かれた「洗浄」の方を指し、使用時の浄水カートリッジの位置を示し、使用者が誤って使用することにより、洗浄水を飲んでしまうことを未然に防ぐことができる。これは、一例であり、矢印は星型など他の絵や図を用いてもよい。また、「浄水」などの文字も、絵や図を用いて使用者に知らせる方法を用いてもよい。
図５は、本発明の浄水器で使用される浄水カートリッジの他の例を示す断面図である。浄水カートリッジ５は原水入口１８を有する略円筒状のハウジング１７及びハウジング１７を収容するカップ部１２の上部を閉塞するキャップ４６を備え、キャップ４６の上端部にはキャップ入口２６が形成されている。キャップ入口２６から流入した原水または洗浄水は、原水入口１８を通してハウジング１７内に導入される。キャップ４６は、カップ部１２の開口部と着脱自在な嵌合構造を有し、バヨネット式、ネジ式、カプラー式等の形態を有することができる。キャップ入口２６にはフィルター２２が配されている。更にハウジング１７の側面部には、第１の排水口１９を形成している。一方、ハウジング１７の底部の一部が開口しており、浄水出口１３を構成している。ハウジング１７の内部の上半部には吸着剤２４が充填されており、下半部にはポッティング材２１により固定された多孔質ろ過膜２０の開口端部を浄水出口１３に一致させて装着されている。図５に示すように、吸着剤２４が浄水出口１３から流出するのを防ぐ目的で浄水出口１３にフィルター２３を配してもよい。
図６は、図５の浄水カートリッジ５を備えた蛇口直結型浄水器の一例を示す図である。この浄水器は、水道の蛇口と接続する蛇口取付部３０を有する流路切換部３１と浄水カートリッジ５とから構成されている。水道水は、蛇口取付部３０で水道の蛇口と連結されることにより原水受入口３２から流路切換部３１内部に導入される。導入された水道水は流路切換レバー３３の操作により、水道水を浄化せずにそのまま吐出する原水吐出口（図示せず）と、浄水カートリッジ５とに、選択的に切り換えられ送水される。浄水カートリッジ５に流入した水道水は、吸着剤２４、および多孔質ろ過膜２０を順に通過し濾過され、浄水として第２の排水口１５より吐出される。なお、図６は水を浄化する状態を示しているが、浄水カートリッジ５内の多孔質ろ過膜２０の洗浄を行う場合には、上述したように、カップ部１２をキャップ４６から取り外して、浄水カートリッジ５の浄水出口１３を、浄水止水部１４により密嵌させれば良い。
図７は、図５の浄水カートリッジ５を備えたアンダーシンク型浄水器の一例を示す図である。この浄水器は、キャップ入口２６と第２の排水口１５とを有していて、その内部に吸着剤、および多孔質ろ過膜を内蔵して構成してある浄水カートリッジ５を、流し台４５の下方に配置する浄水システムである。浄水カートリッジ５のキャップ入口２６には継手３８を介して浄水器入口側配管３５を、又第２の排水口１５には継手３９を介して浄水器出口側配管３６を、それぞれ着脱可能に接続してある。浄水器出口側配管３６は、浄水用ノズル４０につながっており、給水栓４１をまわすことによって、浄水カートリッジ５で浄化された浄水が浄水用ノズル４０から流れるようになっている。更に、浄水器入口側配管３５の上流側に給水栓（図示せず）を配置し、この給水栓の入口には水道水の導管３４を接続してある。
図８は、図５の浄水カートリッジ５を備えた据置型浄水器の一例を示す図である。なお、図中の矢印「→」は、水の流れる方向を示している。後述する図９についても同様である。この浄水器は、浄水カートリッジ５と、キャップ４６のキャップ入口２６に接続された被処理水供給管４３、浄水カートリッジ５の第２の排水口１５に接続された処理水吐出管４４、とを具備して概略構成される。
また、図５の浄水５を備えた据置型浄水器はこれに限らず、図９のように、浄水カートリッジ５のように被処理水供給管４３と処理水吐出管４４を配置しても良い。
１ 浄水器
２ 本体容器
３ 蓋
４ 原水タンク
５ 浄水カートリッジ
６ 取っ手
７ 注ぎ口
８ 段部
９ 原水貯留部
１０ 浄水貯留部
１１ タンクシール部
１２ カップ部
１３ 浄水出口
１４ 浄水止水部
１５ 第２の排水口
１６ 浄水カートリッジシール部
１７ ハウジング
１８ 原水入口
１９ 第１の排水口
２０ 多孔質ろ過膜
２１ ポッティング材
２２ フィルター
２３ フィルター
２４ 吸着剤
２５ 矢印
２６ キャップ入口
３０ 蛇口取付部
３１ 流路切換部
３２ 原水受入口
３３ 流路切換レバー
３４ 水道水の導管
３５ 浄水器入口側配管
３６ 浄水器出口側配管
３８、３９ 継手
４０ 浄水用ノズル
４１ 給水栓
４３ 被処理水供給管
４４ 処理水吐出管
４５ 流し台
４６ キャップ
２ 本体容器
３ 蓋
４ 原水タンク
５ 浄水カートリッジ
６ 取っ手
７ 注ぎ口
８ 段部
９ 原水貯留部
１０ 浄水貯留部
１１ タンクシール部
１２ カップ部
１３ 浄水出口
１４ 浄水止水部
１５ 第２の排水口
１６ 浄水カートリッジシール部
１７ ハウジング
１８ 原水入口
１９ 第１の排水口
２０ 多孔質ろ過膜
２１ ポッティング材
２２ フィルター
２３ フィルター
２４ 吸着剤
２５ 矢印
２６ キャップ入口
３０ 蛇口取付部
３１ 流路切換部
３２ 原水受入口
３３ 流路切換レバー
３４ 水道水の導管
３５ 浄水器入口側配管
３６ 浄水器出口側配管
３８、３９ 継手
４０ 浄水用ノズル
４１ 給水栓
４３ 被処理水供給管
４４ 処理水吐出管
４５ 流し台
４６ キャップ
Claims (5)
- ハウジングの内部に内挿された多孔質ろ過膜、
前記ハウジングの上部に設けられた原水入口、
前記ハウジングの底部に設けられた浄水出口、
前記ハウジングの側面部に設けられた第１の排水口、
を備えた浄水カートリッジであって、
前記ハウジングの下部は、カップ部及び原水貯留部を備えた原水タンクの前記カップ部に収容され、
前記カップ部は浄水止水部および第２の排水口を有し、
下記（１）と（２）の状態の切替えが可能である浄水カートリッジ。
（１）前記ハウジングの浄水出口と前記カップ部の浄水止水部を嵌合させ、前記ハウジングの第１の排水口と前記カップ部の第２の排水口を連通させる、
（２）前記ハウジングの浄水出口と前記カップ部の第２の排水口を嵌合させる。 - 前記ハウジングの内部に吸着剤を配した、請求項１に記載の浄水カートリッジ。
- 請求項１または２に記載の浄水カートリッジと、
原水貯留部と前記カップ部を有し、前記ハウジングを収容する原水タンクと、
前記浄水カートリッジ及び原水タンクが装填された本体容器と、
を有する浄水器。 - 前記浄水カートリッジの取り付け状態が前記（１）又は（２）の状態であることが判別可能な印を設けた、請求項３に記載の浄水器。
- ハウジングの内部に内挿された多孔質ろ過膜、
前記ハウジングの上部に設けられた原水入口、
前記ハウジングの底部に設けられた浄水出口、
前記ハウジングの側面部に設けられた第１の排水口、
を備えた浄水カートリッジと、
浄水止水部および第２の排水口が設けられたカップ部と、
を備えた浄水器において、
前記ハウジングの下部は前記カップ部に収容され、
下記（１）と（２）の状態の切替えが可能である浄水器。
（１）前記ハウジングの浄水出口と前記カップ部の浄水止水部を嵌合させ、前記ハウジングの第１の排水口と前記カップ部の第２の排水口を連通させる、
（２）前記ハウジングの浄水出口と前記カップ部の第２の排水口を嵌合させる。
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