JPH04247286A - 逆浸透浄化システム用二段フィルタカートリッジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、全体として、浄水シス
テム及び逆浸透型の装置の改良に関する。更に詳細には
、本発明は、必要な場合に定期的に簡単に設置でき且つ
交換できるようになった、多数のフィルタ段をコンパク
トで一体のカートリッジ形態に組み込んだ、逆浸透浄化
ユニットの改良フィルタカートリッジに関する。

【０００２】

【従来の技術】逆浸透浄水システムは、一般的にいえば
、飲用、調理用等に使用される比較的浄化された給水を
つくるための当該技術分野で比較的よく知られたシステ
ムである　　このような浄化システムは、一般に逆浸透
膜を有する逆浸透ユニットを備え、この逆浸透膜は、適
当な流れ及び圧力が存在する状態で来入タップ（ｉｎｃ
ｏｍｉｎｇ　ｔａｐ）即ち供給水を浄化給水と比較的浄
化されていない給水即ちリジェクト給水（ｒｅｊｅｃｔ
　ｗａｔｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ）　とに分離する。特に、
この逆浸透膜は、微粒物及び広範な溶質固体及び他の汚
染物を供給水の部分から除去して浄化給水をつくり、こ
れらの汚染物を供給水の残りの部分内で濃縮し、これに
よって、適当なドレンを介して排出される、ブライン（
ｂｒｉｎｅ）　と呼ばれることのあるリジェクト給水を
つくるように機能する。浄化した給水は、通常、適当な
リザーバ内の適当な位置に貯蔵するため、そして所望の
時に給水弁などを通していつでも小分けできるように収
集される。この点については、利用できる逆浸透ユニッ
トを、例えば米国特許第４，８３４，８７３　号に記載
してあるように、リザーバから浄化水を送出するのに圧
縮空気を使用するように設計するのがよい。そうでない
場合には、このシステムを、例えば米国特許第４，７７
６，９５２　号に記載してあるように、リザーバから浄
化水を送出するのに供給水の圧力を使用するように設計
してもよい。

【０００３】逆浸透膜は、種々の性能効率及び浄化水の
製造速度を与えることが知られている種々の材料からつ
くられてきた。しかしながら、多くの逆浸透システムで
は、膜材料の選択は、性能効率ばかりでなく、地域給水
における供給水の化学的組成及び細菌学上の組成によっ
て決定される。例えば、作動効率が比較的高く、供給水
中に存在することのある特定の細菌生物が存在する場合
に実質的に劣化することがないことから、いわゆる薄い
フィルム又は薄いフィルム状の複合膜が一般的に好まし
い。この比較的高い作動効率は、大きな膜表面積を持つ
非常にコンパクトな膜カートリッジによって得られる。 しかしながら、このような薄いフィルム状の膜は、特定
の化学物質、特に細菌又は他の生物の繁殖を押さえるた
め地域給水にしばしば加えられる塩素及び／又はその化
合物のような酸化体が存在する場合、非常に急速に劣化
することが知られている。従って、供給水中に塩素が存
在する場合、膜の作動寿命を受容し得るようにするため
、通常、酢酸セルロースのようなこれに代わる効率の低
い膜材料が使用されているが、浄化水の製造速度が落ち
、細菌の影響を比較的受けやすいということが知られて
いる。変形例として、逆浸透処理を行う前に供給水から
塩素を除去するため、活性炭前置フィルタを薄いフィル
ム状の膜の上流に使用したシステムもある。この後者の
方法は薄いフィルム状の膜の早期破損を阻止することが
できるが、追加のフィルタハウジング及びフィルタエレ
メント構造を必要とし、そのため全体の大きさを大きく
し、逆浸透システムのコストを上昇させてしまう。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、逆浸透シス
テム用の改良フィルタカートリッジを提供することによ
って、従来技術に関連した問題点及び欠点を解決する。 このフィルタカートリッジは、薄いフィルタ型のコンパ
クトな膜を前置フィルタ段と組み合わせて収容している
。この前置フィルタ段は、この前置フィルタ段がない場
合に膜が接触する地域給水内の有害な成分と膜が接触し
ないように保護する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、逆浸透
システムで使用するための改良フィルタカートリッジが
提供され、このフィルタカートリッジは、二つのフィル
タ段を簡単に交換できる単一のユニットに組み込んであ
る。このカートリッジは、汚染物を来入供給水即ち来入
タップから除去するためのフィルタ媒体を持つ第１フィ
ルタ段、及び逆浸透膜を有する第２フィルタ段を有する
。第１段のフィルタ媒体は、いわゆる薄いフィルム又は
薄いフィルム状の複合膜を地域給水中に存在する特定の
汚染物に注意を払うことなく使用することができるよう
に、このフィルタ媒体がない場合には逆浸透膜に対して
潜在的に有害な汚染物を除去するように設計されている
。

【０００６】好ましい形態では、二段フィルタカートリ
ッジは、相補的な形態の逆浸透ユニット用ハウジング内
に比較的簡単に且つ手早く落とし込み設置又は滑り嵌め
設置されるようになっている。当該技術分野で周知のよ
うに、逆浸透ユニットは、浄水システム内に設置されて
、来入供給水を受け取り、この給水を汚染物が除去され
た比較的浄化された給水と汚染物が濃縮された選択的に
浄化されていない即ちリジェクト給水とに分離する。

【０００７】二段フィルタカートリッジは、来入給水を
連続的に通過させるため、共通の中央支持管の周りに支
持された第１及び第２の段を有する。更に詳細に述べる
と、第１フィルタ段は、支持管の周りに取付けられたほ
ぼ円筒形のキャニスタを有し、このキャニスタは、供給
水を通過させるため、孔を備えた両端を構成する。キャ
ニスタ内にはフィルタ媒体が収容され、このフィルタ媒
体は、一つ又はそれ以上の目標汚染物を供給水から引き
つけ、除去し、又はこれと反応するように選択されてい
る。一例として、塩素化処理した供給水から塩素及びそ
の化合物を除去するように設計された活性炭から成るの
がよい。変形例として、米国特許第４，６４２，１９２
　号に記載されている酸化還元媒体のような他の種類の
フィルタ媒体を使用することができ及び／又は他の種類
のフィルタ媒体と組み合わせることができる。

【０００８】処理された供給水は第１フィルタ段のキャ
ニスタを出て、次いで逆浸透膜から成る第二段を通過す
る。この膜は、薄いフィルム状の膜を巻いて細長いけれ
どもコンパクトな管状構造を形成することによって形成
され、これは第１フィルタ段の下流端のところで中央支
持管の周りにぴったりと嵌まっている。供給水は、適当
なシステム圧力が維持されている場合に浄化給水とリジ
ェクト給水とに適切に分離するため、逆浸透膜の一方の
軸線方向端に流入する。リジェクト水は膜の軸線方向他
端で膜を出、浄化水は膜層を通って半径方向内方に通過
し、更に支持管の流れポートを通って支持管の内部に入
る。次に、浄化水は、支持管から適当な貯蔵用リザーバ
へ及び／又は給水弁などへ小分けのため流れるように連
結されている。

【０００９】本発明の一つの特徴によれば、カートリッ
ジの定期的な取外し及び交換を容易にする目的のため、
浄化水及びリジェクト水は逆浸透ユニットのハウジング
から流出するためのフィルタカートリッジの共通の端へ
流される。この点については、好ましい形態では、浄化
水は、第一段キャニスタを通ってハウジングの一端の浄
化水出口まで延びる中央支持管を通して流される。リジ
ェクト水は、同様に支持管を通ってハウジングの同じ端
に配置されたリジェクト水出口まで延びる溢出導管を通
して流される。浄化水とリジェクト水を互いに隔離する
ため、及び支持管及び溢出導管を浄化水出口及びリジェ
クト水出口に夫々連結した状態でフィルタカートリッジ
を逆浸透ハウジング内に簡単に滑り嵌め設置できるよう
にするため、Ｏ−リングシールのような適切なシール手
段が設けられている。

【００１０】本発明の他の特徴及び利点は以下の詳細な
説明を、本発明の原理を例として図示する添付図面と関
連して読むことによって明らかになるであろう。

【００１１】

【実施例】例示の図面に示すように、図１で全体に参照
番号１０を附した浄水システムは、改良二段フィルタカ
ートリッジ１４（図２及び図３参照）を備えた逆浸透ユ
ニット１２を有する。この二段フィルタカートリッジ１
４は、コンパクトで経済的な設計の逆浸透膜を有し、こ
の膜は、来入タップ即ち供給水中に存在することのある
選択された汚染物と接触しないように膜を隔離し且つ保
護するための前置フィルタと組み合わせされている。

【００１２】本発明の二段フィルタカートリッジ１４は
、ミネソタ州ミネアポリスのフィルムテック社（Ｆｉｌ
ｍｔｅｋ　Ｃｏｒｐ．）　及びカリフォルニア州サンデ
ィエゴのユー・オー・ピー社（Ｕ．Ｏ．Ｐ．，　Ｉｎｃ
．，）　の部又は課であるフルイドシステムズ社（Ｆｌ
ｕｉｄ　Ｓｙｓｔｅｍｓ，　Ｉｎｃ．，）が販売してい
る膜のような、コンパクトで経済的であるばかりか非常
に効率的な、いわゆる薄いフィルム、又は複合型の薄い
フィルムでできた、逆浸透膜を有利に使用する。この薄
いフィルム状の膜は、前置フィルタと組み合わせて使用
される。この前置フィルタは、細菌の繁殖を回避するた
めに加えられる、例えば塩素及び／又は塩素化合物のよ
うな多くの給水中に存在する特定の汚染物と接触するこ
とによって膜が早期劣化しないように保護する。この組
み合わせフィルタ構造は、単一のユニットに有利に組み
込まれている。このユニットは、逆浸透ユニット用ハウ
ジング１６内に簡単に滑り嵌め取付けすることによって
、手早く且つ容易に設置でき及び／又は交換のため取り
外せるようになっている。

【００１３】逆浸透浄水システム１０（図１参照）は、
来入供給水１８を受け入れるように連結された逆浸透ユ
ニット１２を含む、当該技術分野で全体に従来のシステ
ムである。一般的にいえば、逆浸透ユニット１２は適当
な流体圧の存在の下で飲用、調理用等に使用される比較
的浄化された給水を作るように機能する。この浄化され
た給水は、粒子、特定の溶質汚染物を除去することによ
ってつくられ、これらの除去された成分は、リジェクト
即ちブライン給水内で濃縮される。浄化された給水は、
リザーバ２２へ流れてこの中に貯蔵されるように、通常
、適当な浄化水導管２０を通して連結されている。逆に
、リジェクト即ちブライン給水は、適当な廃液サイト又
はドレンサイトへ流れるように、通常、ドレン導管２４
などを介して排出される。リザーバ内の浄化給水は、小
分けするのに利用でき、給水弁２６などを開いたとき、
使用される。この点については、リザーバ２２は、給水
弁２６が開いているとき、浄化給水を給水弁へ送出する
ための空気圧式又は液圧式の圧力手段を有するのがよい
。これは全て、従来技術で周知の方法で行われ、この方
法は、例えば、参考のため本明細書中に組み込んだ米国
特許第４，８３４，８７３　号及び米国特許第４，７７
６，９５２　号に記載されている。

【００１４】図２及び図３に示すように、逆浸透ユニッ
ト１２は、本発明の新規な特徴を具体化した二段フィル
タカートリッジ１４を受け入れるようになった、上方に
開放したほぼ円筒形のハウジング１６を有する。ハウジ
ング１６は、上キャップ３０に手早く且つ便利に取り外
し自在に連結するため、外側に形成されたねじ山２８の
ような取付け手段をその開放した上端の近くに有する。 上キャップ３０は、以下に詳細に説明するように、浄化
システムの種々の導管に適当に連結してある。図示のよ
うに、このキャップ３０は、ハウジング１６を受け入れ
てこれに連結できるようにするめねじを備えた、下方に
突出した円筒形フランジ３１を有する。しかしながら、
変形態様の取外し自在の連結構造をハウジング１６及び
キャップ３０に使用してもよいということは理解されよ
う。

【００１５】二段フィルタカートリッジ１４は、逆浸透
ユニット１２のハウジング１６内に簡単に滑り嵌め落と
し込み取付けされるように設計されている。次いで、ハ
ウジング１６をキャップ３０に固定したとき、供給水導
管１８の来入供給水は、浄化した給水をつくるため、以
下に説明するように、二つのフィルタ段を連続的に流れ
るように拘束される。

【００１６】更に詳細に述べると、逆浸透ユニット１２
の上キャップ３０は、供給水導管１８が適当に連結され
た（図２及び図３参照）入口ポート３４を有する。シス
テムの作動中、供給水は入口ポート３４を通ってキャッ
プ３０及びフィルタカートリッジ１４の上端によって協
働的に構成された環状入口室３６に流入する。第１フィ
ルタ段を行うため、ほぼ円筒形のフィルタキャニスタ３
８がカートリッジの上端に形成され、このフィルタキャ
ニスタは、入口室３６内の供給水を受け入れるため、上
方に開放している。キャニスタの外側の周りで供給水の
漏れが起こらないように、一つ又はそれ以上のＯ−リン
グ３９のようなシール部材をハウジング１６の内側とキ
ャニスタの上端外側との間に圧縮状態で嵌めてある。

【００１７】フィルタキャニスタ３８は、全体にカップ
状形状を有し、下端壁４０を有する。この端壁４０には
中央開口部４１が形成され、これによって、二つのフィ
ルタ段を単一のユニットをなすように互いに連結する主
支持構造を構成する中央支持管４２を比較的ぴったりと
滑り嵌めで受け入れることができる。所望であれば、キ
ャニスタを支持管に固定するのに接着剤を使用してもよ
い。支持管４２は無孔上端領域を有し、この領域は、キ
ャニスタ内をほぼ同心に延び、キャニスタと協働してほ
ぼ環状断面の円筒形フィルタキャビティ４４を構成する
。上アダプター接手４６は、支持管４２の上端内に嵌ま
る下プラグを有し、キャニスタ３８の内壁面とぴったり
と接触するように半径方向外方に延びる環状フランジ４
８を更に有する。

【００１８】接手４６のフランジ４８は、供給水が入口
室３６から下方へフィルタキャビティ４４に流れること
ができるようにする多数の流れポート５０を有する。選
択されたフィルタ媒体５２がフィルタキャビティ４４内
に収容されている。フィルタ媒体は、フィルタ媒体の構
造上の特徴に従った粒子の濾過に加えて、一つ又はそれ
以上の目標汚染物を供給水から引きつけ、除去し、又は
これと反応するように選択されている。本発明の一つの
好ましい態様では、塩素及びその化合物を供給水から除
去するためのフィルタ媒体として活性炭が使用される。 変形態様では、他のフィルタ媒体及び／又は米国特許４
，６４２，１９２　号に記載されている酸化還元媒体の
ようにその組み合わせを使用することができる。

【００１９】二段カートリッジの第２フィルタ段は、中
央支持管４２にキャニスタ３８の真下の位置に取付けら
れた逆浸透膜５４によって構成されている。この点につ
いては、キャニスタ３８の下端壁４０は、処理済供給水
を逆浸透膜５４へ下方に通過させる複数の流れポート５
６を有する。供給水が端に向かって膜に流入するように
拘束するため、密封スリーブ５７がキャニスタ３８と膜
５４との接合域の周りに便利に取付けられている。この
点については、当該技術分野で周知のように、逆浸透膜
５４は、支持管４２の周りに端の開放した円筒形形状を
なすように巻付けられた非常に多数の膜層から成る。図
示の膜５４についていえば、この膜は、コンパクトに巻
いてあるが供給水と接触する全体として大きな表面積を
提供するいわゆる薄いフィルム又は薄いフィルム状複合
材料から便利につくられている。システムの作動中、適
切な流体圧力を維持すると、半径方向への泳動によって
比較的浄化された水の供給が行われ、最終的には、支持
管４２の下端領域の一連のポート５８を通って内方へ通
過する。リジェクト又はブライン給水は、膜層間に付着
した汚染物を収集し、膜５４の下端から流出させる。

【００２０】本発明の一つの主要な特徴によれば、キャ
ニスタ３８内のフィルタ媒体５２は逆浸透膜５４を保護
するように選択される。更に詳細に述べると、薄いフィ
ルム材料のような特定の膜材料は急速に劣化しやすく、
供給水中に存在することのある特定の化学物質と接触す
ると早期破損するということが知られている。一例とし
て、細菌の繁殖を押さえるため、上水システムで塩素が
添加剤としてしばしば使用されるが、この化学物質は薄
いフィルム状の膜の急速な劣化を引き起こす。かくして
、キャニスタ３８内のフィルタ媒体５２は供給水から塩
素を除去するように選択するのがよく、これによって薄
いフィルム状の膜を使用できるようにする。この点につ
いては、薄いフィルム状の膜が、浄化水を比較的速い速
度で製造する比較的大きな効率を持つため、このような
薄いフィルム状の膜が望ましい。

【００２１】本発明の別の特徴によれば、浄化給水及び
リジェクト給水の両方とも、上キャップ３０を通して排
出するため、逆浸透ユニット１２の上部へ導かれる。こ
の構造によれば、カートリッジ１４を滑り嵌め落とし込
み取付けするようになった簡単な上方へ開放した円筒体
としてハウジング１６を形成することができる。かくし
て、カートリッジ１４は、複雑な配管設備等に注意を払
うことなく、必要に応じて手早く且つ簡単に設置したり
交換したりすることができる。

【００２２】図２及び図３を引き続いて参照しながら更
に詳細に述べると、下アダプター接手５９は、浄化給水
とリジェクト給水とが混ざらないようにするため、中央
支持管４２の下端部に嵌まっている。膜５４とハウジン
グ１６の下端との間に適当な間隔を保持するため、一つ
又はそれ以上のスペーサ脚部６０を接手５９に設けるの
がよい。支持管４２内の製造した浄化水は、支持管４２
を通して上方に通し、更に、キャニスタ３８の上端のア
ダプター接手４６を通る。この上アダプター接手４６は
管状上延長部４６´を有し、この延長部は、キャップ３
０内に取付けられた出口接手６２内に突出している。出
口接手６２の内腔６４は、延長部４６´のセグメントを
取り囲む管状出口室６６を構成し、適当な排出ポート６
８によって浄化水をこの出口室６６へ流入させることが
でき、この出口室６６は、次に、接手６２の浄化水出口
ポート７０に連結するためキャップ３０を貫通した浄化
水導管２０に連結されている。

【００２３】逆浸透膜５４の下端のリジェクト給水は、
溢出導管７２を通って自由に流れる。この溢出導管７２
の下端は、支持管４２の下端のところでアダプター接手
５９によって支持され、アダプター接手５９は、溢出導
管を、支持管４２内をアダプター延長部４６´との上端
連結部まで同心に延びるように取付ける。リジェクト給
水は、出口接手６２のリジェクト出口ポート７４を通っ
て更に流れ、この出口ポートはドレン導管２４へ適当に
連結されている。

【００２４】かくして、二段フィルタカートリッジは、
逆浸透ハウジング１６内に手早く且つ簡単に落とし込み
取付けできるようになった一体構造を提供する。このカ
ートリッジは組み合わせ濾過逆浸透作用を行い、これは
、そうでない場合には敵対的な環境内で特別な膜材料を
使用できるように調整することができる。本発明の二段
フィルタカートリッジに種々の変形及び改善を施すこと
ができるということは、当業者には明らかであろう。 従って、本発明は、特許請求の範囲に記載してあるもの
を除き、以上の記載及び添付図面によって限定を受ける
ものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】例示の逆浸透型浄水システムの概略図。

【図２】図１のシステムで使用する逆浸透ユニットの構
成部品を示す分解斜視図であり、このユニットは本発明
の新規な特徴を具体化した改良二段フィルタカートリッ
ジを有する。

【図３】逆浸透ユニットを組み立てた形態で示す部分垂
直断面図。

【符号の説明】

１０　　浄水システム １２　　逆浸透ユニット １４　　二段フィルタカートリッジ １６　　逆浸透ユニット用ハウジング ２０　　浄化水導管 ２２　　リザーバ ２４　　ドレン導管 ２６　　給水弁 ３０　　上キャップ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　全体に端の開放したシリンダとして形
   成されたユニットハウジングと、供給水流入ポート、浄
   化水出口ポート、及びリジェクト水出口ポートを構成す
   るハウジングキャップとを有し、前記シリンダ及びキャ
   ップは、ほぼ中空の内部を構成するため、取外し自在に
   相互連結するための手段を有し、更に、選択したフィル
   タ媒体を有する第１フィルタ段と、水を比較的浄化され
   た給水と比較的浄化されていないリジェクト給水に分離
   するための逆浸透膜、前記流入ポートから前記第１及び
   第２のフィルタ段を通して水を連続的に通過させるため
   、前記供給水流入ポートを前記カートリッジに連結する
   ための手段、浄化した給水を前記浄化水出口ポートへつ
   なぐための手段、及び前記リジェクト給水を前記リジェ
   クト給水出口ポートへつなぐための手段を有する第２フ
   ィルタ段とを有し、前記第１及び第２のフィルタ段は一
   体のカートリッジを形成するように相互連結されている
   、前記ハウジングの内部に落とし込み取付けされるよう
   になった二段フィルタカートリッジを有する浄化システ
   ム用逆浸透ユニット。
2. 【請求項２】　　前記連結手段は、前記シリンダの内側
   と密封係合するため、前記カートリッジによって支持さ
   れたシール手段を有する、請求項１に記載の逆浸透ユニ
   ット。
3. 【請求項３】　　前記第１及び第２のフィルタ段は共通
   の中央支持管に取付けられ、前記カートリッジの、浄化
   した給水を前記浄化水出口ポートへつなぐための手段、
   及び前記リジェクト給水を前記リジェクト給水出口ポー
   トへつなぐための手段は、前記浄化した給水及び前記リ
   ジェクト給水を前記中央支持管を通して前記キャップへ
   別々に通過させるための手段を有する、請求項１に記載
   の逆浸透ユニット。
4. 【請求項４】　　前記第１段のフィルタ前記フィルタ媒
   体は、前記第２段の前記逆浸透膜に有害な汚染物を除去
   するように選択された材料から成る、請求項１に記載の
   逆浸透ユニット。
5. 【請求項５】　　前記第２段の前記逆浸透膜は薄いフィ
   ルム状の膜から成る請求項１に記載の逆浸透ユニット。