JP4848574B2 - 水処理器用フィルターおよび蛇口直結型水処理器用フィルター - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば一般家庭で蛇口などに取り付けて水道水から汚染物質を除去する用途などに用いる水処理器用フィルターであり、コンパクトサイズでありながら活性炭をより効率よく使うことができ、水処理能力や性能に優れた水処理器用フィルターまたは蛇口直結型水処理器用フィルターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般家庭などで使用される水処理器の交換カートリッジフィルターは、活性炭で塩素や有機物を吸着除去し、中空糸膜でミクロサイズの汚れ、赤サビや細菌などを取る構造を有しているのが一般的である。
【０００３】
具体的な構造としては、円筒形の容器からなるカートリッジ内に活性炭の部屋と中空糸膜の部屋とにそれぞれを収納配置し、水をカートリッジ内に導入して活性炭の部屋へ送ってカルキ臭やカビ臭などをとり、次いで中空糸の部屋へ送り、活性炭で取り除けなかったものを除去するというものが挙げられる（例えば、特開平１０−８５７２９号公報）。
【０００４】
また、中空糸膜からなるチューブを円筒形の容器からなるカートリッジの中心に配置してその外周側に活性炭を配置して、外周側から水を流し、活性炭の層を通過させた後、中空糸膜を通過させて処理済の水をカートリッジから出すという構造のものも使用されている（特開平８―７１５４１号公報）。
【０００５】
いずれの構成においても活性炭は、活性炭が通過せず、水のみが通過するような小径の孔を有する膜に仕切られた部屋の中に粒状で蓄えられた状態で用いられるものであった。
【０００６】
特開平２−１７９８９号公報には、多孔質プラスチック・マトリックス内に活性炭粒子をトラップした水処理器が開示されている。多孔質プラスチック・マトリックス中に活性炭を分散させることによって小さな粒径の活性炭を使用できるようにしたものである。
【０００７】
また、米国特許第４７５３７２８号にもポリマーで活性炭を固めたフィルターで、しかもそのポリマーとして１．０ｇ／１０ｍｉｎ未満（ＡＳＴＭ Ｄ１２３８、１９０℃、１５ｋｇ Ｌｏａｄ）である低メルトインデックスのポリマーを用いたものが開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、まず特開平１０−８５７２９号公報や特開平８―７１５４１号公報に開示されたような構造のフィルターでは、中空糸膜が高価である上に、フィルター全体における中空糸膜の占める体積割合が大きく、例えばスペースや重量の面で小型にならざるを得ない蛇口直結型水処理器の交換カートリッジフィルターとして用いるには、活性炭の使用量が制限される構造となっていた。
【０００９】
従って、活性炭の使用量が制限されることによって、塩素などが取れる寿命は比較的短いのが現状であった。
【００１０】
また、粒状の活性炭を用いると水が活性炭の層中を通過するときに、自然と水みちがついてしまい、活性炭を部分的にしか使うことができないので、塩素などを除去する性能の寿命が短くなってしまうことになる。
【００１１】
特開平２−１７９８９号公報や米国特許第４７５３７２８号公報に示すような多孔質プラスチック・マトリックス中に活性炭を分散させて固化したフィルターを用いている。このような構造にすることによって、より粒径の小さな活性炭を使うことができるので効率がよくなり、しかもフィルター全体に水の流れるようにすることができることから、活性炭による塩素などの除去性能を長持ちさせることが可能である。
【００１２】
しかし、蛇口直結型水処理器のフィルターとして使用するということについてはなんら開示されていない。また、蛇口直結型水処理器のフィルターは前記のように軽量で小型であることが求められるが、活性炭をプラスチック内に分散させたようなフィルターの場合、小型にすると塩素などの除去性能が十分に得られないという欠点があった。また、蛇口直結型水処理器の場合、通常２．０〜３．０Ｌ／ｍｉｎ程度の流量を必要とするが、塩素などを除去する性能を上げるために、粒径の細かい粉末状の活性炭を使用すると流量が十分に得られないといった問題があることがわかった。
【００１３】
そこで本発明は、活性炭による塩素などの除去性能が長期にわたって維持でき、しかも汚れや濁りも除去することができ、また、蛇口直結型水処理器のような活性炭の使用量やサイズが制限される用途においても、浄水性能が高く、しかも十分な流量が得られる水処理器用フィルターの提供を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために本発明の請求項１では、水から汚染物質を除去するための水処理器用フィルターにおいて、６０−１００メッシュパス粒状活性炭及び１００メッシュパス粉末活性炭を重量比で１対１〜４対１の割合で混合した活性炭をメルトインデックスが、１．１〜２．３ｇ／１０ｍｉｎ（ＡＳＴＭ Ｄ１２３８、１９０℃、１５ｋｇ Ｌｏａｄ）の高分子量多孔質ポリマーからなる重合体結合材で固化した多孔質のフィルター本体からなり、該フィルター本体は未処理の水を取りこむ外周面と、処理後の水を排出する排水孔を有していることを特徴とする。
【００１５】
このように活性炭を重合体結合材で固化し、多孔質のフィルターとすることによってフィルター内に水みちを作ってしまうことがなく、全体に水の流れを行き渡らせることができるので、コンパクトでしかも塩素などの除去性能において高い性能を得ることができる。また、活性炭の粒径を２種類のものを混合して用いることによって、活性炭による塩素や汚れなどを除去する性能を十分なものに保持すると同時に、十分な流量を得ることができる。
【００１６】
また、重合体結合材としてこのようなメルトインデックスのものを用いることによって、活性炭を固化する際に重合体結合材が液状に溶融せず活性炭を覆ってしまうことがないので、適度にバインダーとして働かせることができ、しかもより少ない量の重合体結合材で活性炭を固めることができるので、フィルター中に含まれる活性炭の量を多くすることができ、水を処理する性能を向上させることができる。
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
請求項２では、水道の蛇口に直結するタイプのフィルターを内蔵する水処理器に用いる水から汚染物質を除去するための蛇口直結型水処理器用フィルターにおいて、６０−１００メッシュパス粒状活性炭及び１００メッシュパス粉末活性炭を重量比で１対１〜４対１の割合で混合した活性炭をメルトインデックスが、１．１〜２．３ｇ／１０ｍｉｎ（ＡＳＴＭ Ｄ１２３８、１９０℃、１５ｋｇ Ｌｏａｄ）の高分子量多孔質ポリマーからなる重合体結合材で固化した多孔質のフィルター本体からなり、該フィルターは未処理の水を取りこむ外周面と、処理後の水を排出する排水孔を有していることを特徴とする蛇口直結型水処理器用フィルター。
【００２４】
このように活性炭を重合体結合材で固化し、多孔質のフィルターとすることによってフィルター内に水みちを作ってしまうことがなく、全体に水の流れを行き渡らせることができて蛇口直結型の水処理器であってサイズに制限があっても活性炭による塩素などを除去する性能の高いものを得ることができる。また、重合体結合材としてこのようなメルトインデックスのものを用いることによって、活性炭を固化する際に重合体結合材が液状に溶融せず活性炭を覆ってしまうことがないので、適度にバインダーとして働かせることができ、しかもより少ない量の重合体結合材で活性炭を固めることができる。そのためフィルター中に含まれる活性炭の量を多くすることができ、水を処理する性能を向上させることができる。更に活性炭の粒径を以上のような２種類のものを混合して用いることによって、活性炭による塩素や汚れなどを除去する性能を十分なものに保持すると同時に、十分な流量を得ることができ、蛇口直結型水処理器用フィルターとして使用するのに十分な流量を確保することができ、かつ十分に水の汚れを取り除くこともできる。
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【００３２】
【００３３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の水処理器用フィルターに用いるフィルター本体の斜視図であり、図２は水処理器用フィルターの斜視図、図３は図２におけるＡ−Ａ断面図、図４は水処理器の断面図である。
【００３４】
本発明の水処理器用フィルター１に用いるフィルター本体２は、例えば図４に示すような蛇口直結型の水処理器Ｓに装着使用するものである。形状は例えば図１に示すように中心軸位置孔を有する円筒形状である。
【００３５】
水処理器用フィルター１は、前記のフィルター本体２をベースとして他のものと組み合わせて構成することができる。例えば、図２に示すものでは４５〜５０ｍｍφ×９０〜１００ｍｍ程度のサイズを有する円筒形のフィルター本体２の外周面に、濾過層３を被覆配置し、その頂面及び底面部分には不透水性のキャップ４がかぶさっており、前記フィルター本体２との間を水が通らないように水密性をもって接続されている。また、フィルター本体２と底面のキャップ４には中心軸位置に孔を有しており、水処理器用フィルター１の円筒の中心軸位置に１０〜１５ｍｍφ程度の孔５を有した構造となっている。
【００３６】
この水処理器用フィルター１を水処理器Ｓに取りつけたときの水の流れは、濾過層３側から、水を取り込み、濾過層３で大きなごみなどの汚れを取った後、水処理器用フィルター１を通過して残留塩素や有機物を吸着除去し、孔５内に湧き出して水処理器Ｓの浄水口Ｊから出されるという行程で処理が行われる。
【００３７】
一般的に水処理器Ｓには、浄水口Ｊと原水口Ｇを備えており、水の流れを矢印で示すように水道Ｗから供給された水を切替レバーＣなどによって、処理を行う経路へ水を誘導して処理した水を出す場合と、何も処理せずそのまま通過させて原水で出す場合を切りかえることができるようになっている。そして、処理する場合には、前記のような行程で処理されることになる。
【００３８】
本発明の水処理器用フィルター１に用いるフィルター本体２は、活性炭を重合体結合材で固化した多孔質成形体であり、重合体結合材としては低メルトインデックスの高分子量多孔質ポリマーを用いる。
【００３９】
活性炭は６０メッシュパス以上のものを用いることができ、６０メッシュパス未満であると、重合体結合材で活性炭を固めることが困難になることと、フィルター本体２中の空隙が大きくなりすぎて活性炭に接触することなくフィルター本体２を通過してしまう水が多くなるので塩素や汚れなどを除去する性能が悪くなるので好ましくない。
【００４０】
以上のフィルター本体２に用いられる重合体結合材と活性炭における更に好ましい形態として、粒子の大きいもの及び粒子の小さいものの２種類の活性炭を用い、粒径の大きい第１の活性炭としては６０−１００メッシュパスの粒状活性炭を用い、粒径の小さい第２の活性炭としては１００メッシュパスの粉末活性炭を用いる。そして粒径の大きい活性炭と粒径の小さい活性炭を１対１から４対１の割合で混合し、このような活性炭を低メルトインデックスの重合体結合材で固化する。
【００４１】
このような２種類の粒径分布を有する活性炭を前記のような比率で混ぜて使用することによって、６０−１００メッシュパスの粒状活性炭同士の隙間に適当に１００メッシュパス以上の粉末状活性炭が存在し、塩素などの除去性能と十分な流量が長期に渡って得られるという能力を兼ね備えたフィルター本体２を得ることができる。
【００４２】
ここで上記の第１の活性炭として６０メッシュパス未満のものを用いると、やはり重合体結合材で活性炭を固めることが困難になることと、フィルター本体２中の空隙が大きくなりすぎて活性炭に接触することなくフィルター本体２を通過してしまう水が多くなるので水の塩素などの除去性能が悪くなるので好ましくない。
【００４３】
そして第２の活性炭として１００メッシュパスよりも細かい、例えば３００メッシュパス以上の活性炭を用いるとフィルター本体２の空隙部分が少なくなってしまい十分な流量が得られなくなるので好ましくない。
【００４４】
前記低メルトインデックスの重合体結合材としては、水処理器のフィルターとしての用途として問題なく使用できるために無毒性であることが必要になるとともに、単体で成形した場合に多孔質体を形成しやすい樹脂であることが好ましい。具体的には分子量が数十万〜数百万程度の超高分子量ポリエチレンで原料の粒子径が約１００μｍ、カサ密度０．３ｇ／ｃｍ3未満の樹脂であって、メルトインデックスが、１．１〜２．３ｇ／１０ｍｉｎ（ＡＳＴＭ Ｄ１２３８、１９０℃、１５ｋｇ Ｌｏａｄ）であるものが挙げられる。
【００４５】
重合体結合材がのメルトインデックスが、１．１ｇ／１０ｍｉｎ（ＡＳＴＭ Ｄ１２３８、１９０℃、１５ｋｇ Ｌｏａｄ）未満であると、フィルター成形時の流れが悪く、活性炭を固めるためには、重合体結合材の量を多くしなければならない。そうするとフィルター内に占める活性炭の量が少なくなるので、水を処理する性能は低くなってしまう。
【００４６】
また、重合体結合材がのメルトインデックスが、２．３ｇ／１０ｍｉｎ（ＡＳＴＭ Ｄ１２３８、１９０℃、１５ｋｇ Ｌｏａｄ）をこえると、フィルター成形時に溶融したポリマーが活性炭の細孔部を覆ってしまい、水が活性炭を通過できなくなるので好ましくない。
【００４７】
重合体結合材が上記のようなメルトインデックスを有するポリマーであることによって高温において適度な粘度であるがゆえ、活性炭ブロック成形時に溶融したポリマーが活性炭の細孔部を覆ってしまうことがない。また多孔質体を形成することは活性炭ブロックのフィルター機能を損なわない有効な結合材である。
【００４８】
さらに活性炭と重合体結合材を混合する割合は活性炭に対して重合体結合材を１０から２５重量％配合し、かつフィルター本体２の密度が０．５〜０．６５ｇ／ｃｍ3を有したものとすることによって、例えば、蛇口直結型水処理器では、通常必要とされる動水圧０．１ＭＰａにて２．０Ｌ／ｍｉｎを上回る流量を確保することが可能である。
【００４９】
活性炭に対する重合体結合材の配合量が１０重量％未満であると活性炭を固化することが困難となり、２５重量％を超えると重合体結合材が活性炭の表面を覆う部分が多くなりすぎて、活性炭を有効に使用することができなくなるので好ましくない。
【００５０】
また、固化後のフィルター本体２の密度が０．５ｇ／ｃｍ3未満になると剛性が低くなってしまい、フィルターが脆く崩れやすいので好ましくない。０．６５ｇ／ｃｍ3を超えると硬め過ぎとなってフィルター本体２の空隙がすくなく十分な流量を得ることができなくなるので好ましくない。
【００５１】
フィルター本体２の作成方法としては、次のような方法が挙げられる。所定量の活性炭と重合体結合材を混合し、金型に充填後２００℃前後の温度にて所定時間加熱、圧縮し、冷却することによってフィルター本体２を作成することができる。前記の加熱後に圧縮量を調整することによって、フィルター本体２の密度を上記のような０．５〜０．６５ｇ／ｃｍ3の範囲内に調整することができる。
【００５２】
以上のような、２種類の所定の粒径を有する活性炭を所定の比率で混合し、しかも重合体結合材のメルトインデックスも前記のような所定の範囲のものを用いて活性炭との割合も所定範囲とすることによって、活性炭により水の塩素や汚れなどを除去する効果が大きく、しかも流量の面でも十分な流量を確保することができる。よって、蛇口直結型水処理器のようにフィルターの重さや大きさが制限されコンパクトさが求められるような状態においても十分な性能と能力を持ったフィルターを提供することができる。
【００５３】
濾過層３は、これを配置することで１次フィルターの役割を果たし、固化した活性炭ブロックの早期目詰まりを防止することができる。仮に球形のもので表現するとサイズが５μｍφ相当以上のものを除去することができればよく、不織布、織布などの繊維材などを用いることができ、不織布を用いる場合は３デニール程度の繊維径を用いた厚み０．５ｍｍ程度のものを用いることができ、目付量でいえば５０〜１００ｇ／ｍ3程度である。そうすることによって、フィルター本体２にて目詰まりを起こすし易いようなサイズの汚れを除去することができるとともに濾過層３で目詰まりを起こしてしまうというような問題も防止することができる。
【００５４】
なお、フィルター本体２には上記のような活性炭以外にも、水の汚れや塩素などを除去できるような添加物を別途混入してもよく、また、前記の濾過層３および本発明の水処理器用フィルターとしては前記のフィルター本体２以外に、浄水効果を有する別のフィルターと組み合わせて用いることも本発明に含まれるものである。
【００５５】
次に本発明の実施例をおよび比較例を用いて本発明の効果を確認した。
【００５６】
【実施例】
［実施例１］
６０−１００メッシュパス粒状活性炭及び１００メッシュパス粉末活性炭を２対１の割合で混合し、１．５ｇ／１０ｍｉｎ（ＡＳＴＭ Ｄ１２３８、１９０℃、１５ｋｇＬｏａｄ）の高分子量多孔質ポリマー（Ｔｉｃｏｎａ Ｇｍｂｈ製、ＨｏｓｔａｌｅｎＧＵＲ２１０５ ）を１５重量％配合し、所定の金型にて２００℃で１時間加熱後冷却し、圧縮量を調整し、固化した活性炭ブロック密度が０．５５ｇ／ｃｍ3となるような外径φ４５×内径φ１１×長さ９２Ｌの活性炭ブロックを成形し、外円周部を不織布で巻き、その両サイドを少なくとも一方に穴を設けたポリエチレン樹脂にてキャップし水処理器用フィルターを得た。その得られた水処理器用フィルターにて家庭用浄水器試験方法（ＪＩＳ Ｓ ３２０１ ：１９９９）もしくは、浄水器（ＪＷＷＡ Ｓ １０２ ：１９９８）に準じて初期濾過流量、及び残留塩素と濁度の除去能力の評価を実施した。
【００５７】
［実施例２］
６０−１００メッシュパス粒状活性炭及び１００メッシュパス粉末活性炭を５対１の割合で混合し、その他は実施例と同様に水処理器用フィルターを成形し、実施例と同様の方法にて評価を実施した。
【００５８】
［実施例３］
６０−１００メッシュパス粒状活性炭及び１００メッシュパス粉末活性炭を１対２の割合で混合し、その他は実施例と同様に水処理器用フィルターを成形し、実施例と同様の方法にて評価を実施した。
【００５９】
［比較例１］
粒状活性炭＋中空糸膜構造を有するフィルターであって、６０−１００メッシュパスの粒状活性炭を充填した層と約０．１ミクロン孔径を有するポリエチレン製中空糸膜の構造であって、それらのフィルターにしめる容積は約半々である実施例とほぼ同等の大きさの水処理器用フィルターを使用し、実施例と同様の方法にて評価を実施した。
【００６０】
【表１】
【００６１】
除去能力を示す数値は、それぞれ原水濃度の８０％を除去、維持できるまでに濾過された総濾過水量である。また、濁度においては、フィルターの目詰まりにより流量が１．０Ｌ／ｍｉｎを下回った時点でも評価終了としている。（残留塩素除去能力評価の原水は２ｐｐｍ、濁度除去能力評価の原水は１０度）
実施例１では比較例１より残留塩素除去能力が大幅にアップされているのが確認でき、かつ濁度除去能力も維持されている。実施例２では、初期濾過流量は確保されているが、各除去能力において比較例１には及ばないが初期処理流量において優れている。
【００６２】
実施例３では初期処理流量および濁度除去能力では劣っているが、残留塩素除去能力において優れていることがわかる。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項１では、水から汚染物質を除去するための水処理器用フィルターにおいて、６０−１００メッシュパス粒状活性炭及び１００メッシュパス粉末活性炭を重量比で１対１〜４対１の割合で混合した活性炭をメルトインデックスが、１．１〜２．３ｇ／１０ｍｉｎ（ＡＳＴＭ Ｄ１２３８、１９０℃、１５ｋｇ Ｌｏａｄ）の高分子量多孔質ポリマーからなる重合体結合材で固化した多孔質のフィルター本体からなり、該フィルター本体は未処理の水を取りこむ外周面と、処理後の水を排出する排水孔を有していることを特徴とする。
【００６４】
このように活性炭を重合体結合材で固化し、多孔質のフィルターとすることによってフィルター内に水みちを作ってしまうことがなく、全体に水の流れを行き渡らせることができるので、コンパクトでしかも塩素などの除去性能において高い性能を得ることができる。また、活性炭の粒径を２種類のものを混合して用いることによって、活性炭による塩素や汚れなどを除去する性能を十分なものに保持すると同時に、十分な流量を得ることができる。
【００６５】
また、重合体結合材としてこのようなメルトインデックスのものを用いることによって、活性炭を固化する際に重合体結合材が液状に溶融せず活性炭を覆ってしまうことがないので、適度にバインダーとして働かせることができ、しかもより少ない量の重合体結合材で活性炭を固めることができるので、フィルター中に含まれる活性炭の量を多くすることができ、水を処理する性能を向上させることができる。
【００６６】
【００６７】
【００６８】
【００６９】
【００７０】
【００７１】
【００７２】
請求項２では、水道の蛇口に直結するタイプのフィルターを内蔵する水処理器に用いる水から汚染物質を除去するための蛇口直結型水処理器用フィルターにおいて、６０−１００メッシュパス粒状活性炭及び１００メッシュパス粉末活性炭を重量比で１対１〜４対１の割合で混合した活性炭をメルトインデックスが、１．１〜２．３ｇ／１０ｍｉｎ（ＡＳＴＭ Ｄ１２３８、１９０℃、１５ｋｇ Ｌｏａｄ）の高分子量多孔質ポリマーからなる重合体結合材で固化した多孔質のフィルター本体からなり、該フィルターは未処理の水を取りこむ外周面と、処理後の水を排出する排水孔を有していることを特徴とする蛇口直結型水処理器用フィルター。
【００７３】
このように活性炭を重合体結合材で固化し、多孔質のフィルターとすることによってフィルター内に水みちを作ってしまうことがなく、全体に水の流れを行き渡らせることができて蛇口直結型の水処理器であってサイズに制限があっても活性炭による塩素などを除去する性能の高いものを得ることができる。また、重合体結合材としてこのようなメルトインデックスのものを用いることによって、活性炭を固化する際に重合体結合材が液状に溶融せず活性炭を覆ってしまうことがないので、適度にバインダーとして働かせることができ、しかもより少ない量の重合体結合材で活性炭を固めることができる。そのためフィルター中に含まれる活性炭の量を多くすることができ、水を処理する性能を向上させることができる。更に活性炭の粒径を以上のような２種類のものを混合して用いることによって、活性炭による塩素や汚れなどを除去する性能を十分なものに保持すると同時に、十分な流量を得ることができ、蛇口直結型水処理器用フィルターとして使用するのに十分な流量を確保することができ、かつ十分に水の汚れを取り除くこともできる。
【００７４】
【００７５】
【００７６】
【００７７】
【００７８】
【００７９】
【００８０】
【００８１】
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のフィルター本体の斜視図である。
【図２】本発明の水処理気用フィルターの斜視図である。
【図３】 図２におけるＡ−Ａ断面図である。
【図４】 水処理器の断面図である。
【符号の説明】
１ 水処理器用フィルター
２ フィルター本体
３ 濾過層
４ キャップ
５ 孔
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば一般家庭で蛇口などに取り付けて水道水から汚染物質を除去する用途などに用いる水処理器用フィルターであり、コンパクトサイズでありながら活性炭をより効率よく使うことができ、水処理能力や性能に優れた水処理器用フィルターまたは蛇口直結型水処理器用フィルターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般家庭などで使用される水処理器の交換カートリッジフィルターは、活性炭で塩素や有機物を吸着除去し、中空糸膜でミクロサイズの汚れ、赤サビや細菌などを取る構造を有しているのが一般的である。
【０００３】
具体的な構造としては、円筒形の容器からなるカートリッジ内に活性炭の部屋と中空糸膜の部屋とにそれぞれを収納配置し、水をカートリッジ内に導入して活性炭の部屋へ送ってカルキ臭やカビ臭などをとり、次いで中空糸の部屋へ送り、活性炭で取り除けなかったものを除去するというものが挙げられる（例えば、特開平１０−８５７２９号公報）。
【０００４】
また、中空糸膜からなるチューブを円筒形の容器からなるカートリッジの中心に配置してその外周側に活性炭を配置して、外周側から水を流し、活性炭の層を通過させた後、中空糸膜を通過させて処理済の水をカートリッジから出すという構造のものも使用されている（特開平８―７１５４１号公報）。
【０００５】
いずれの構成においても活性炭は、活性炭が通過せず、水のみが通過するような小径の孔を有する膜に仕切られた部屋の中に粒状で蓄えられた状態で用いられるものであった。
【０００６】
特開平２−１７９８９号公報には、多孔質プラスチック・マトリックス内に活性炭粒子をトラップした水処理器が開示されている。多孔質プラスチック・マトリックス中に活性炭を分散させることによって小さな粒径の活性炭を使用できるようにしたものである。
【０００７】
また、米国特許第４７５３７２８号にもポリマーで活性炭を固めたフィルターで、しかもそのポリマーとして１．０ｇ／１０ｍｉｎ未満（ＡＳＴＭ Ｄ１２３８、１９０℃、１５ｋｇ Ｌｏａｄ）である低メルトインデックスのポリマーを用いたものが開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、まず特開平１０−８５７２９号公報や特開平８―７１５４１号公報に開示されたような構造のフィルターでは、中空糸膜が高価である上に、フィルター全体における中空糸膜の占める体積割合が大きく、例えばスペースや重量の面で小型にならざるを得ない蛇口直結型水処理器の交換カートリッジフィルターとして用いるには、活性炭の使用量が制限される構造となっていた。
【０００９】
従って、活性炭の使用量が制限されることによって、塩素などが取れる寿命は比較的短いのが現状であった。
【００１０】
また、粒状の活性炭を用いると水が活性炭の層中を通過するときに、自然と水みちがついてしまい、活性炭を部分的にしか使うことができないので、塩素などを除去する性能の寿命が短くなってしまうことになる。
【００１１】
特開平２−１７９８９号公報や米国特許第４７５３７２８号公報に示すような多孔質プラスチック・マトリックス中に活性炭を分散させて固化したフィルターを用いている。このような構造にすることによって、より粒径の小さな活性炭を使うことができるので効率がよくなり、しかもフィルター全体に水の流れるようにすることができることから、活性炭による塩素などの除去性能を長持ちさせることが可能である。
【００１２】
しかし、蛇口直結型水処理器のフィルターとして使用するということについてはなんら開示されていない。また、蛇口直結型水処理器のフィルターは前記のように軽量で小型であることが求められるが、活性炭をプラスチック内に分散させたようなフィルターの場合、小型にすると塩素などの除去性能が十分に得られないという欠点があった。また、蛇口直結型水処理器の場合、通常２．０〜３．０Ｌ／ｍｉｎ程度の流量を必要とするが、塩素などを除去する性能を上げるために、粒径の細かい粉末状の活性炭を使用すると流量が十分に得られないといった問題があることがわかった。
【００１３】
そこで本発明は、活性炭による塩素などの除去性能が長期にわたって維持でき、しかも汚れや濁りも除去することができ、また、蛇口直結型水処理器のような活性炭の使用量やサイズが制限される用途においても、浄水性能が高く、しかも十分な流量が得られる水処理器用フィルターの提供を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために本発明の請求項１では、水から汚染物質を除去するための水処理器用フィルターにおいて、６０−１００メッシュパス粒状活性炭及び１００メッシュパス粉末活性炭を重量比で１対１〜４対１の割合で混合した活性炭をメルトインデックスが、１．１〜２．３ｇ／１０ｍｉｎ（ＡＳＴＭ Ｄ１２３８、１９０℃、１５ｋｇ Ｌｏａｄ）の高分子量多孔質ポリマーからなる重合体結合材で固化した多孔質のフィルター本体からなり、該フィルター本体は未処理の水を取りこむ外周面と、処理後の水を排出する排水孔を有していることを特徴とする。
【００１５】
このように活性炭を重合体結合材で固化し、多孔質のフィルターとすることによってフィルター内に水みちを作ってしまうことがなく、全体に水の流れを行き渡らせることができるので、コンパクトでしかも塩素などの除去性能において高い性能を得ることができる。また、活性炭の粒径を２種類のものを混合して用いることによって、活性炭による塩素や汚れなどを除去する性能を十分なものに保持すると同時に、十分な流量を得ることができる。
【００１６】
また、重合体結合材としてこのようなメルトインデックスのものを用いることによって、活性炭を固化する際に重合体結合材が液状に溶融せず活性炭を覆ってしまうことがないので、適度にバインダーとして働かせることができ、しかもより少ない量の重合体結合材で活性炭を固めることができるので、フィルター中に含まれる活性炭の量を多くすることができ、水を処理する性能を向上させることができる。
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
請求項２では、水道の蛇口に直結するタイプのフィルターを内蔵する水処理器に用いる水から汚染物質を除去するための蛇口直結型水処理器用フィルターにおいて、６０−１００メッシュパス粒状活性炭及び１００メッシュパス粉末活性炭を重量比で１対１〜４対１の割合で混合した活性炭をメルトインデックスが、１．１〜２．３ｇ／１０ｍｉｎ（ＡＳＴＭ Ｄ１２３８、１９０℃、１５ｋｇ Ｌｏａｄ）の高分子量多孔質ポリマーからなる重合体結合材で固化した多孔質のフィルター本体からなり、該フィルターは未処理の水を取りこむ外周面と、処理後の水を排出する排水孔を有していることを特徴とする蛇口直結型水処理器用フィルター。
【００２４】
このように活性炭を重合体結合材で固化し、多孔質のフィルターとすることによってフィルター内に水みちを作ってしまうことがなく、全体に水の流れを行き渡らせることができて蛇口直結型の水処理器であってサイズに制限があっても活性炭による塩素などを除去する性能の高いものを得ることができる。また、重合体結合材としてこのようなメルトインデックスのものを用いることによって、活性炭を固化する際に重合体結合材が液状に溶融せず活性炭を覆ってしまうことがないので、適度にバインダーとして働かせることができ、しかもより少ない量の重合体結合材で活性炭を固めることができる。そのためフィルター中に含まれる活性炭の量を多くすることができ、水を処理する性能を向上させることができる。更に活性炭の粒径を以上のような２種類のものを混合して用いることによって、活性炭による塩素や汚れなどを除去する性能を十分なものに保持すると同時に、十分な流量を得ることができ、蛇口直結型水処理器用フィルターとして使用するのに十分な流量を確保することができ、かつ十分に水の汚れを取り除くこともできる。
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【００３２】
【００３３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の水処理器用フィルターに用いるフィルター本体の斜視図であり、図２は水処理器用フィルターの斜視図、図３は図２におけるＡ−Ａ断面図、図４は水処理器の断面図である。
【００３４】
本発明の水処理器用フィルター１に用いるフィルター本体２は、例えば図４に示すような蛇口直結型の水処理器Ｓに装着使用するものである。形状は例えば図１に示すように中心軸位置孔を有する円筒形状である。
【００３５】
水処理器用フィルター１は、前記のフィルター本体２をベースとして他のものと組み合わせて構成することができる。例えば、図２に示すものでは４５〜５０ｍｍφ×９０〜１００ｍｍ程度のサイズを有する円筒形のフィルター本体２の外周面に、濾過層３を被覆配置し、その頂面及び底面部分には不透水性のキャップ４がかぶさっており、前記フィルター本体２との間を水が通らないように水密性をもって接続されている。また、フィルター本体２と底面のキャップ４には中心軸位置に孔を有しており、水処理器用フィルター１の円筒の中心軸位置に１０〜１５ｍｍφ程度の孔５を有した構造となっている。
【００３６】
この水処理器用フィルター１を水処理器Ｓに取りつけたときの水の流れは、濾過層３側から、水を取り込み、濾過層３で大きなごみなどの汚れを取った後、水処理器用フィルター１を通過して残留塩素や有機物を吸着除去し、孔５内に湧き出して水処理器Ｓの浄水口Ｊから出されるという行程で処理が行われる。
【００３７】
一般的に水処理器Ｓには、浄水口Ｊと原水口Ｇを備えており、水の流れを矢印で示すように水道Ｗから供給された水を切替レバーＣなどによって、処理を行う経路へ水を誘導して処理した水を出す場合と、何も処理せずそのまま通過させて原水で出す場合を切りかえることができるようになっている。そして、処理する場合には、前記のような行程で処理されることになる。
【００３８】
本発明の水処理器用フィルター１に用いるフィルター本体２は、活性炭を重合体結合材で固化した多孔質成形体であり、重合体結合材としては低メルトインデックスの高分子量多孔質ポリマーを用いる。
【００３９】
活性炭は６０メッシュパス以上のものを用いることができ、６０メッシュパス未満であると、重合体結合材で活性炭を固めることが困難になることと、フィルター本体２中の空隙が大きくなりすぎて活性炭に接触することなくフィルター本体２を通過してしまう水が多くなるので塩素や汚れなどを除去する性能が悪くなるので好ましくない。
【００４０】
以上のフィルター本体２に用いられる重合体結合材と活性炭における更に好ましい形態として、粒子の大きいもの及び粒子の小さいものの２種類の活性炭を用い、粒径の大きい第１の活性炭としては６０−１００メッシュパスの粒状活性炭を用い、粒径の小さい第２の活性炭としては１００メッシュパスの粉末活性炭を用いる。そして粒径の大きい活性炭と粒径の小さい活性炭を１対１から４対１の割合で混合し、このような活性炭を低メルトインデックスの重合体結合材で固化する。
【００４１】
このような２種類の粒径分布を有する活性炭を前記のような比率で混ぜて使用することによって、６０−１００メッシュパスの粒状活性炭同士の隙間に適当に１００メッシュパス以上の粉末状活性炭が存在し、塩素などの除去性能と十分な流量が長期に渡って得られるという能力を兼ね備えたフィルター本体２を得ることができる。
【００４２】
ここで上記の第１の活性炭として６０メッシュパス未満のものを用いると、やはり重合体結合材で活性炭を固めることが困難になることと、フィルター本体２中の空隙が大きくなりすぎて活性炭に接触することなくフィルター本体２を通過してしまう水が多くなるので水の塩素などの除去性能が悪くなるので好ましくない。
【００４３】
そして第２の活性炭として１００メッシュパスよりも細かい、例えば３００メッシュパス以上の活性炭を用いるとフィルター本体２の空隙部分が少なくなってしまい十分な流量が得られなくなるので好ましくない。
【００４４】
前記低メルトインデックスの重合体結合材としては、水処理器のフィルターとしての用途として問題なく使用できるために無毒性であることが必要になるとともに、単体で成形した場合に多孔質体を形成しやすい樹脂であることが好ましい。具体的には分子量が数十万〜数百万程度の超高分子量ポリエチレンで原料の粒子径が約１００μｍ、カサ密度０．３ｇ／ｃｍ3未満の樹脂であって、メルトインデックスが、１．１〜２．３ｇ／１０ｍｉｎ（ＡＳＴＭ Ｄ１２３８、１９０℃、１５ｋｇ Ｌｏａｄ）であるものが挙げられる。
【００４５】
重合体結合材がのメルトインデックスが、１．１ｇ／１０ｍｉｎ（ＡＳＴＭ Ｄ１２３８、１９０℃、１５ｋｇ Ｌｏａｄ）未満であると、フィルター成形時の流れが悪く、活性炭を固めるためには、重合体結合材の量を多くしなければならない。そうするとフィルター内に占める活性炭の量が少なくなるので、水を処理する性能は低くなってしまう。
【００４６】
また、重合体結合材がのメルトインデックスが、２．３ｇ／１０ｍｉｎ（ＡＳＴＭ Ｄ１２３８、１９０℃、１５ｋｇ Ｌｏａｄ）をこえると、フィルター成形時に溶融したポリマーが活性炭の細孔部を覆ってしまい、水が活性炭を通過できなくなるので好ましくない。
【００４７】
重合体結合材が上記のようなメルトインデックスを有するポリマーであることによって高温において適度な粘度であるがゆえ、活性炭ブロック成形時に溶融したポリマーが活性炭の細孔部を覆ってしまうことがない。また多孔質体を形成することは活性炭ブロックのフィルター機能を損なわない有効な結合材である。
【００４８】
さらに活性炭と重合体結合材を混合する割合は活性炭に対して重合体結合材を１０から２５重量％配合し、かつフィルター本体２の密度が０．５〜０．６５ｇ／ｃｍ3を有したものとすることによって、例えば、蛇口直結型水処理器では、通常必要とされる動水圧０．１ＭＰａにて２．０Ｌ／ｍｉｎを上回る流量を確保することが可能である。
【００４９】
活性炭に対する重合体結合材の配合量が１０重量％未満であると活性炭を固化することが困難となり、２５重量％を超えると重合体結合材が活性炭の表面を覆う部分が多くなりすぎて、活性炭を有効に使用することができなくなるので好ましくない。
【００５０】
また、固化後のフィルター本体２の密度が０．５ｇ／ｃｍ3未満になると剛性が低くなってしまい、フィルターが脆く崩れやすいので好ましくない。０．６５ｇ／ｃｍ3を超えると硬め過ぎとなってフィルター本体２の空隙がすくなく十分な流量を得ることができなくなるので好ましくない。
【００５１】
フィルター本体２の作成方法としては、次のような方法が挙げられる。所定量の活性炭と重合体結合材を混合し、金型に充填後２００℃前後の温度にて所定時間加熱、圧縮し、冷却することによってフィルター本体２を作成することができる。前記の加熱後に圧縮量を調整することによって、フィルター本体２の密度を上記のような０．５〜０．６５ｇ／ｃｍ3の範囲内に調整することができる。
【００５２】
以上のような、２種類の所定の粒径を有する活性炭を所定の比率で混合し、しかも重合体結合材のメルトインデックスも前記のような所定の範囲のものを用いて活性炭との割合も所定範囲とすることによって、活性炭により水の塩素や汚れなどを除去する効果が大きく、しかも流量の面でも十分な流量を確保することができる。よって、蛇口直結型水処理器のようにフィルターの重さや大きさが制限されコンパクトさが求められるような状態においても十分な性能と能力を持ったフィルターを提供することができる。
【００５３】
濾過層３は、これを配置することで１次フィルターの役割を果たし、固化した活性炭ブロックの早期目詰まりを防止することができる。仮に球形のもので表現するとサイズが５μｍφ相当以上のものを除去することができればよく、不織布、織布などの繊維材などを用いることができ、不織布を用いる場合は３デニール程度の繊維径を用いた厚み０．５ｍｍ程度のものを用いることができ、目付量でいえば５０〜１００ｇ／ｍ3程度である。そうすることによって、フィルター本体２にて目詰まりを起こすし易いようなサイズの汚れを除去することができるとともに濾過層３で目詰まりを起こしてしまうというような問題も防止することができる。
【００５４】
なお、フィルター本体２には上記のような活性炭以外にも、水の汚れや塩素などを除去できるような添加物を別途混入してもよく、また、前記の濾過層３および本発明の水処理器用フィルターとしては前記のフィルター本体２以外に、浄水効果を有する別のフィルターと組み合わせて用いることも本発明に含まれるものである。
【００５５】
次に本発明の実施例をおよび比較例を用いて本発明の効果を確認した。
【００５６】
【実施例】
［実施例１］
６０−１００メッシュパス粒状活性炭及び１００メッシュパス粉末活性炭を２対１の割合で混合し、１．５ｇ／１０ｍｉｎ（ＡＳＴＭ Ｄ１２３８、１９０℃、１５ｋｇＬｏａｄ）の高分子量多孔質ポリマー（Ｔｉｃｏｎａ Ｇｍｂｈ製、ＨｏｓｔａｌｅｎＧＵＲ２１０５ ）を１５重量％配合し、所定の金型にて２００℃で１時間加熱後冷却し、圧縮量を調整し、固化した活性炭ブロック密度が０．５５ｇ／ｃｍ3となるような外径φ４５×内径φ１１×長さ９２Ｌの活性炭ブロックを成形し、外円周部を不織布で巻き、その両サイドを少なくとも一方に穴を設けたポリエチレン樹脂にてキャップし水処理器用フィルターを得た。その得られた水処理器用フィルターにて家庭用浄水器試験方法（ＪＩＳ Ｓ ３２０１ ：１９９９）もしくは、浄水器（ＪＷＷＡ Ｓ １０２ ：１９９８）に準じて初期濾過流量、及び残留塩素と濁度の除去能力の評価を実施した。
【００５７】
［実施例２］
６０−１００メッシュパス粒状活性炭及び１００メッシュパス粉末活性炭を５対１の割合で混合し、その他は実施例と同様に水処理器用フィルターを成形し、実施例と同様の方法にて評価を実施した。
【００５８】
［実施例３］
６０−１００メッシュパス粒状活性炭及び１００メッシュパス粉末活性炭を１対２の割合で混合し、その他は実施例と同様に水処理器用フィルターを成形し、実施例と同様の方法にて評価を実施した。
【００５９】
［比較例１］
粒状活性炭＋中空糸膜構造を有するフィルターであって、６０−１００メッシュパスの粒状活性炭を充填した層と約０．１ミクロン孔径を有するポリエチレン製中空糸膜の構造であって、それらのフィルターにしめる容積は約半々である実施例とほぼ同等の大きさの水処理器用フィルターを使用し、実施例と同様の方法にて評価を実施した。
【００６０】
【表１】
除去能力を示す数値は、それぞれ原水濃度の８０％を除去、維持できるまでに濾過された総濾過水量である。また、濁度においては、フィルターの目詰まりにより流量が１．０Ｌ／ｍｉｎを下回った時点でも評価終了としている。（残留塩素除去能力評価の原水は２ｐｐｍ、濁度除去能力評価の原水は１０度）
実施例１では比較例１より残留塩素除去能力が大幅にアップされているのが確認でき、かつ濁度除去能力も維持されている。実施例２では、初期濾過流量は確保されているが、各除去能力において比較例１には及ばないが初期処理流量において優れている。
【００６２】
実施例３では初期処理流量および濁度除去能力では劣っているが、残留塩素除去能力において優れていることがわかる。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項１では、水から汚染物質を除去するための水処理器用フィルターにおいて、６０−１００メッシュパス粒状活性炭及び１００メッシュパス粉末活性炭を重量比で１対１〜４対１の割合で混合した活性炭をメルトインデックスが、１．１〜２．３ｇ／１０ｍｉｎ（ＡＳＴＭ Ｄ１２３８、１９０℃、１５ｋｇ Ｌｏａｄ）の高分子量多孔質ポリマーからなる重合体結合材で固化した多孔質のフィルター本体からなり、該フィルター本体は未処理の水を取りこむ外周面と、処理後の水を排出する排水孔を有していることを特徴とする。
【００６４】
このように活性炭を重合体結合材で固化し、多孔質のフィルターとすることによってフィルター内に水みちを作ってしまうことがなく、全体に水の流れを行き渡らせることができるので、コンパクトでしかも塩素などの除去性能において高い性能を得ることができる。また、活性炭の粒径を２種類のものを混合して用いることによって、活性炭による塩素や汚れなどを除去する性能を十分なものに保持すると同時に、十分な流量を得ることができる。
【００６５】
また、重合体結合材としてこのようなメルトインデックスのものを用いることによって、活性炭を固化する際に重合体結合材が液状に溶融せず活性炭を覆ってしまうことがないので、適度にバインダーとして働かせることができ、しかもより少ない量の重合体結合材で活性炭を固めることができるので、フィルター中に含まれる活性炭の量を多くすることができ、水を処理する性能を向上させることができる。
【００６６】
【００６７】
【００６８】
【００６９】
【００７０】
【００７１】
【００７２】
請求項２では、水道の蛇口に直結するタイプのフィルターを内蔵する水処理器に用いる水から汚染物質を除去するための蛇口直結型水処理器用フィルターにおいて、６０−１００メッシュパス粒状活性炭及び１００メッシュパス粉末活性炭を重量比で１対１〜４対１の割合で混合した活性炭をメルトインデックスが、１．１〜２．３ｇ／１０ｍｉｎ（ＡＳＴＭ Ｄ１２３８、１９０℃、１５ｋｇ Ｌｏａｄ）の高分子量多孔質ポリマーからなる重合体結合材で固化した多孔質のフィルター本体からなり、該フィルターは未処理の水を取りこむ外周面と、処理後の水を排出する排水孔を有していることを特徴とする蛇口直結型水処理器用フィルター。
【００７３】
このように活性炭を重合体結合材で固化し、多孔質のフィルターとすることによってフィルター内に水みちを作ってしまうことがなく、全体に水の流れを行き渡らせることができて蛇口直結型の水処理器であってサイズに制限があっても活性炭による塩素などを除去する性能の高いものを得ることができる。また、重合体結合材としてこのようなメルトインデックスのものを用いることによって、活性炭を固化する際に重合体結合材が液状に溶融せず活性炭を覆ってしまうことがないので、適度にバインダーとして働かせることができ、しかもより少ない量の重合体結合材で活性炭を固めることができる。そのためフィルター中に含まれる活性炭の量を多くすることができ、水を処理する性能を向上させることができる。更に活性炭の粒径を以上のような２種類のものを混合して用いることによって、活性炭による塩素や汚れなどを除去する性能を十分なものに保持すると同時に、十分な流量を得ることができ、蛇口直結型水処理器用フィルターとして使用するのに十分な流量を確保することができ、かつ十分に水の汚れを取り除くこともできる。
【００７４】
【００７５】
【００７６】
【００７７】
【００７８】
【００７９】
【００８０】
【００８１】
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のフィルター本体の斜視図である。
【図２】本発明の水処理気用フィルターの斜視図である。
【図３】 図２におけるＡ−Ａ断面図である。
【図４】 水処理器の断面図である。
【符号の説明】
１ 水処理器用フィルター
２ フィルター本体
３ 濾過層
４ キャップ
５ 孔
Claims (2)
- 水から汚染物質を除去するための水処理器用フィルターにおいて、６０−１００メッシュパス粒状活性炭及び１００メッシュパス粉末活性炭を重量比で１対１〜４対１の割合で混合した活性炭をメルトインデックスが、１．１〜２．３ｇ／１０ｍｉｎ（ＡＳＴＭ Ｄ１２３８、１９０℃、１５ｋｇ Ｌｏａｄ）の高分子量多孔質ポリマーからなる重合体結合材で固化した多孔質のフィルター本体からなり、該フィルター本体は未処理の水を取りこむ外周面と、処理後の水を排出する排水孔を有していることを特徴とする水処理器用フィルター。
- 水道の蛇口に直結するタイプのフィルターを内蔵する水処理器に用いる水から汚染物質を除去するための蛇口直結型水処理器用フィルターにおいて、６０−１００メッシュパス粒状活性炭及び１００メッシュパス粉末活性炭を重量比で１対１〜４対１の割合で混合した活性炭をメルトインデックスが、１．１〜２．３ｇ／１０ｍｉｎ（ＡＳＴＭ Ｄ１２３８、１９０℃、１５ｋｇ Ｌｏａｄ）の高分子量多孔質ポリマーからなる重合体結合材で固化した多孔質のフィルター本体からなり、該フィルターは未処理の水を取りこむ外周面と、処理後の水を排出する排水孔を有していることを特徴とする蛇口直結型水処理器用フィルター。
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