JPH0899080A - 濾過用充填材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 優れた除濁能力を発揮できながらも、長期間
に亘って安定した濾過流量を確保することができる濾過
用充填材を提供する。 【構成】 前記活性炭層１に高密度不織布層２を濾過方
向で積層配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、浄水器などに組み込ま
れて原水中の遊離塩素及び有機物を除去する濾過用充填
材で、具体的には、微粒状活性炭や粒状活性炭、成型繊
維活性炭などからなる活性炭層を有するものに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の浄水器技術では、浄水能力とし
て、遊離塩素及び有機物を除去する遊離塩素・有機物除
去能力に加えて、濁質を除去できる除濁能力も要求され
るようになってきた。そのような要求を充足する濾過用
充填材として従来では、活性炭層と中空糸膜とを組み合
わせたものが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の技
術によるときは、除濁能力を有するものの、中空糸膜を
用いることが原因で次のような不都合があった。

【０００４】中空糸膜が精密濾過領域の濾過膜であるた
め、僅かな水質変化により中空糸膜の目詰まりが急速に
起こり、加えて、その中空糸膜では濁質だけでなく原水
中に含まれる有機物やその有機物に起因して異常増殖し
た菌が目詰まりの原因となり、その結果、短期間に濾過
流量が低下していた。そして、中空糸膜では一旦目詰ま
りが発生すると、洗浄などを行っても、目詰まり解消に
よる濾過流量の回復を望めず、濾過流量を確保するには
濾過流量が低下する毎に交換が必要となって、維持管理
費が嵩んでいた。

【０００５】しかも、中空糸膜では単位時間当たりの濾
過流量を大きく取れないから、浄水器などが必要とする
濾過流量を確保するには、膜面積を大きくする必要があ
り、その結果、高価な中空糸膜を多量に必要としてイニ
シャルコストが高く付くことはもちろん、中空糸膜の設
置に大きなスペースを必要として浄水器を小型化する場
合には実施不可能な事態を招来することもあった。

【０００６】また、中空糸膜により原水中の生菌を濾過
捕捉して無菌浄水を得ることができるものの、捕捉した
生菌の副生物としての異味異臭などによる水質低下が避
けられなかった。

【０００７】本発明の第１の目的は、優れた除濁能力を
発揮できながらも、長期間に亘って安定した濾過流量を
確保することができる濾過用充填材を提供する点にあ
り、第２の目的は、水質低下を招来することなく浄水の
無菌化も図ることができる濾過用充填材を提供する点に
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明の
第１発明による濾過用充填材の特徴は、活性炭層に高密
度不織布層を濾過方向で積層配置してある点にある。

【０００９】請求項２記載の本発明の第２発明による濾
過用充填材の特徴は、上記第１発明において、前記活性
炭層及び高密度不織布層のそれぞれに、合成無機不溶体
に銀イオンを結合させた抗菌材又は合成無機不溶体に銀
化合物を添着させた抗菌材を、活性炭層及び高密度不織
布層の銀含有率を０．０５〜１．０％とさせる量をもっ
て均一分散させてある点にある。

【００１０】請求項３記載の本発明の第３発明による濾
過用充填材の特徴は、上記第１発明において、合成無機
不溶体に銀イオンを結合させた抗菌材又は合成無機不溶
体に銀化合物を添着させた抗菌材を、活性炭層の銀含有
率を０．０５〜１．０％とさせる量をもって前記活性炭
層に均一分散させ、合成無機不溶体に銀イオンを結合さ
せた抗菌材又は合成無機不溶体に銀化合物を添着させた
抗菌材を、高密度不織布層の構成繊維の銀含有率を０．
０５〜１．０％とさせる量をもって高密度不織布層の構
成繊維中に含有させてある点にある。

【００１１】

【作用】本発明者らは、実験及び研究を重ねた結果次の
事実を見出した。すなわち、成型繊維活性炭などからな
る活性炭層と密度が０．３ｇ／ｃｃ以上の高密度不織布
層とを積層配置した構造の濾過用充填材では、活性炭層
及び高密度不織布層を単位時間当たりの濾過流量を大き
くした場合であっても、活性炭層での濾過抵抗と高密度
不織布層での濾過抵抗との僅かな差により、それら活性
炭層と高密度不織布層との界面で濁質を多量に捕捉でき
て、中空糸膜と同等の除濁能力を発揮でき、しかも、活
性炭層及び高密度不織布層では、水道水程度の水質変化
であれば、その水質変化が目詰まりの進行具合に全く影
響せずに常に安定した濾過流量を確保できる。

【００１２】従って、第１発明によれば、中空糸膜と同
等の除濁性能を発揮でき、しかも、それでいて、長期間
に亘って安定した濾過流量を確保でき、その上、単位時
間当たりの濾過流量が大きいことで必要な濾過流量を得
るにあたって必要となる濾過面積を小さくできる。

【００１３】また、ゼオライトなどの合成無機不溶体に
銀イオンを結合させた抗菌材や、合成無機不溶体に銀化
合物を添着させた抗菌材では、銀の生菌との接触で生菌
を死滅させる抗菌能を発現することが知られている。

【００１４】従って、活性炭層及び高密度不織布層にそ
のような抗菌材を均一分散させてある第２発明や、或い
は、活性炭層に抗菌材を均一分散させ、高密度不織布層
の構成繊維に抗菌材を混入させてある第３発明によると
きは、それら活性炭層及び高密度不織布層の銀の含有率
を適宜選択することにより、活性炭層及び高密度不織布
層内での生菌の繁殖を阻止して、それらを無菌状態に維
持することができる。このように生菌の繁殖を阻止でき
るから、自ずと、水質低下原因となる異味異臭などの生
菌副生物の発生もない。

【００１５】そして、本発明者らは、実験及び研究の結
果、活性炭層及び高密度不織布層への抗菌材の添加量
は、活性炭層及び高密度不織布層の銀含有率を０．０５
〜１．０％とさせる量が抗菌面及び経済面から見て最適
であることを見出した。つまり、０．０５％よりも少な
いと、活性炭層及び高密度不織布層の抗菌化を確実に達
成できず、また、１．０％よりも多くしても、抗菌能の
改善が見られず、また、銀イオンの溶出量増大を招く。

【００１６】従って第２発明によるときは、確実な抗菌
を経済的に行うことができる。

【００１７】また、本発明者らは、実験及び研究の結
果、高密度不織布層の構成繊維中の抗菌材の混合量は、
構成繊維の銀含有率を０．０５〜１．０％とさせる量が
抗菌能の面及び経済面からみて最適であることを見出し
た。上記と同様に、０．０５％よりも少ないと、活性炭
層及び高密度不織布層の抗菌化を確実に達成できず、ま
た、１．０％よりも多くしても、抗菌能の改善が見られ
ない。

【００１８】従って第３発明によるときは、確実な抗菌
を経済的に行うことができる。

【００１９】

【発明の効果】以上の結果、請求項１記載の第１発明に
よるときは、中空糸膜と同等の除濁性能を発揮できなが
らも、長期間に亘って安定した濾過流量を確保できるこ
とにより交換サイクルが長くて維持管理が低コストにな
り、しかも、単位時間当たりの濾過流量が大きいことで
必要な濾過流量を得るにあたって必要となる濾過面積が
小さいことにより、設置スペースが少なくて済んで小型
の浄水器への組み込み実施も容易に行うことができる濾
過用充填材を提供できるようになった。

【００２０】特に、請求項２記載の第２発明や請求項３
記載の第３発明によるときは、加えて、水質低下を招来
することなく、無菌浄水を経済的に得ることもできる濾
過用充填材を提供できるようになった。

【００２１】

【実施例】浄水器等に組み込まれる濾過用充填材は、図
１に示すように、筒状の活性炭層１の外周に、高密度不
織布層２を積層密着配置して構成されている。

【００２２】前記活性炭層１は、成型繊維活性炭から構
成されており、それの密度は０．２ｇ／ｃｃ未満であ
る。つまり、密度が０．２ｇ／ｃｃ以上であると、中空
糸膜と同様に僅かな水質変化により目詰まりが急速に起
こって短期間で濾過流量低下を招来するからである。成
型繊維活性炭は、約１０００〜２０００ｍ² ／ｇの比表
面積を有する繊維活性炭にバインダーを加えて成型する
ことで製造されたものである。

【００２３】前記高密度不織布層２は、ナイロン繊維や
ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維などの合成繊維
を原材料（構成繊維）として製造された不織布を密度が
０．３ｇ／ｃｃ以上となるように圧縮加工した不織布か
らなる。

【００２４】そして、前記活性炭層１及び高密度不織布
層２は、抗菌材の添加により抗菌化されている。

【００２５】前記抗菌材としては、合成無機不溶体に銀
イオンを結合させた抗菌材や、合成無機不溶体に銀化合
物を添着した抗菌材を挙げることができ、これらは、銀
の生菌への接触によりその生菌を死滅させるものであ
る。抗菌材の具体例としては、合成又は天然のゼオライ
トに銀イオンをイオン交換反応により結合させたもの
（以下銀ゼオライトと称する。）や、リン酸ジルコニウ
ムに銀イオンを担持結合させたものを挙げることができ
る。

【００２６】そして、前記活性炭層１を抗菌化する手段
は、活性炭層１内に抗菌材を均一分散させる手段であっ
て、抗菌化に必要な抗菌材の添加量は、活性炭層１の銀
含有量を０．０５〜１．０％とさせる量である。また、
活性炭層１内に抗菌材を均一分散させる具体的手段とし
ては、成型繊維活性炭を製造する際、原料である繊維活
性炭に銀ゼオライトなどの抗菌材を均一分散混合させ、
この混合物を成型する手段を挙げることができる。

【００２７】他方、前記高密度不織布層２を抗菌化する
手段としては、〈１〉高密度不織布層２内に抗菌材を均
一分散させる手段と、〈２〉高密度不織布の原材料であ
る合成繊維（構成繊維）自体を抗菌材含有の抗菌繊維と
して製造する手段とを挙げることができる。

【００２８】前者〈１〉の手段による抗菌化に必要な抗
菌材の添加量は、高密度不織布層２の銀含有量を０．０
５〜１．０％とさせる量であり、高密度不織布層２内に
抗菌材を均一分散させる具体的手段としては、高密度不
織布を製造する際、原材料である合成繊維（構成繊維）
に銀ゼオライトなどの抗菌材を均一分散混合させ、その
混合物から不織布を製造する手段を挙げることができ
る。

【００２９】また、後者〈２〉の手段による抗菌化に必
要な抗菌材の添加量は、構成繊維の銀含有率を０．０５
〜１．０％とさせる量である。

【００３０】なお、前者〈１〉の手段で抗菌化された高
密度不織布層２を抗菌材分散型のものと称し、後者
〈２〉の手段で抗菌化された高密度不織布層２を抗菌材
含有型のものと称する。

【００３１】上記のように構成された濾過用充填材は、
高密度不織布層２・活性炭層１とその記載順に原水を透
過させることにより、原水を濾過処理するものであり、
図２に示すように、カートリッジ容器３に内装された形
態で使用される。つまり、浄水器などに着脱自在に装填
される浄水カートリッジ４が濾過用充填材とカートリッ
ジ容器３とから構成されている。

【００３２】前記カートリッジ容器３について説明する
と、カートリッジ容器３は、円筒部とその円筒部の両端
を閉塞する端板部とを有する構造に構成されており、高
密度不織布層２の外周面と円筒部の内周面との間に原水
分散ゾーン５を形成するように濾過用充填材を同芯状に
位置させて内装するものであり、端板部のそれぞれに
は、内装した濾過用充填材の活性炭層１の端面に食い込
むことにより、活性炭層１の端面と端板部との隙間を通
しての濾過水集水路６を構成する濾過用充填材内空洞部
と前記原水分散ゾーン５との間での通水を遮断するリン
グ状のシール部７が形成されている。そして、円筒部に
は、原水分散ゾーン５に原水を供給する原水入口８が形
成され、一方の端板部には、濾過水集水路６から濾過水
を取り出す濾過水出口９が形成されている。これら原水
入口８及び濾過水出口９は、浄水器などの本体への浄水
カートリッジ４の装填に伴って本体に形成の原水供給路
及び濾過水取出し路に自動的に接続するものである。

【００３３】活性炭層１及び高密度不織布層２の銀の含
有率は同じであっても良いが、相違していても良い。そ
して、活性炭層１においては、活性炭による有機物の吸
着により活性炭表面に有機物が付着堆積してその活性炭
表面が生菌の繁殖に最適な環境となり易いことから、活
性炭層１の銀の含有率を大きくすることが好ましい。

【００３４】次に本発明者らが行った浄水実験を示す。 〈濾過テスト〉試験体の仕様を表１に示す。

【表１】

【００３５】試験体における活性炭層１及び高密度不織
布層２の組成などは実施例で説明したものである。な
お、高密度不織布層２は、抗菌材分散型のものである。
そして、上述の実施例で説明した浄水カートリッジ４の
形態としてテストを行った。テストは、濾過圧力を１．
０ｋｇ／ｍ² として行った。原水の濁度を２°とした場
合と、１０°とした場合とについてテストした。そし
て、濾過に伴う濾過用充填材の濾過流量（リットル／
分）の変化、つまり、総濾過流量（リットル）と濾過流
量（リットル／分）との関係及び、総濾過流量（リット
ル）と濁質の除去率（％）との関係を調査した。原水濁
度２°の場合の調査結果を図３及び図４に示し、原水濁
度１０°の場合の調査結果を図５及び図６に示す。特
に、原水濁度２°の場合における図４の濁度除去率の向
上は濁質による充填材の目詰まりによるもので、圧力損
失の上昇を招く。従って、対比して示す図３から分かる
ごとく濾過流量の低下を来す。その結果、実用上の濾過
流量は初期流量の５０％程度となる。図５、図６（原水
濁度１０°の場合）についても同様である。なお、高密
度不織布層２を抗菌材分散型とする場合の濾過性能と抗
菌材含有型とする場合の濾過性能とは同じと考えられる
から、つまり、抗菌材の添加の仕方による濾過性能の差
異がないと考えられるから、高密度不織布層２として抗
菌材含有型のものを用いた場合であっても、仕様が同じ
なら同様な結果を得られると推定できる。

【００３６】〈抗菌テスト〉試験体として、高密度不織
布層２が抗菌材分散型のものと抗菌材含有型のものとの
二種類を用意した。各試験体の仕様及びテスト結果を表
２に示す。各試験体は、銀の含有率が相違するだけで、
他の仕様は表１に示した試験体１と同じである。

【表２】

【００３７】テストは浄水カートリッジ４の形態で行っ
た。そしてテストは、各積算流量において濾過水をサン
プリングし、サンプリング水を標準寒天培地を用いて３
６℃４８時間培養後に培地に集落を形成した生菌の数を
計測した。ＮＤは検出せずである。

【００３８】〔別実施例〕上記実施例では、濾過用充填
材として円筒形のものを示したが、濾過用充填材は、図
７に示すように、円柱体又は立方体或いは直方体状の活
性炭層１に板状の高密度不織布層２を濾過方向で積層配
置したものであっても良い。上記実施例では、活性炭層
１として成型繊維活性炭からなるものを示したが、活性
炭層１は、微粒状活性炭や粒状活性炭からなるものであ
っても良い。また、繊維活性炭と微粒状活性炭とを混在
させて成型したものや、繊維活性炭と粒状活性炭とを混
在させて成型したものであっても良い。

【００３９】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】切り欠き斜視図

【図２】浄水カートリッジの縦断面図

【図３】原水濁度２°の場合の濾過テスト結果である総
濾過流量と濾過流量との関係を示すグラフ

【図４】原水濁度２°の場合の濾過テスト結果である総
濾過流量と濁質除去率との関係を示すグラフ

【図５】原水濁度１０°の場合の濾過テスト結果である
総濾過流量と濾過流量との関係を示すグラフ

【図６】原水濁度１０°の場合の濾過テスト結果である
総濾過流量と濁質除去率との関係を示すグラフ

【図７】別実施例を示す断面図

【符号の説明】

１ 活性炭層 ２ 高密度不織布層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０２Ｆ 1/50 ５４０ Ｆ ５６０ Ｚ Ｂ (72)発明者 國▲崎▼ 伸一 大阪府三島郡島本町大字山崎1023―１ サ ントリー株式会社技術開発センター微生物 センター内 (72)発明者 益田 光信 大阪府大阪市北区堂島浜１丁目３番23号 株式会社タクマ内 (72)発明者 川口 純 大阪府大阪市北区堂島浜一丁目３番23号 株式会社タクマ内 (72)発明者 森本 健 大阪府大阪市北区堂島浜一丁目３番23号 株式会社タクマ内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 活性炭層（１）を有する濾過用充填材で
   あって、前記活性炭層（１）に高密度不織布層（２）を
   濾過方向で積層配置してある濾過用充填材。
2. 【請求項２】 前記活性炭層（１）及び高密度不織布層
   （２）のそれぞれに、合成無機不溶体に銀イオンを結合
   させた抗菌材又は合成無機不溶体に銀化合物を添着させ
   た抗菌材を、活性炭層（１）及び高密度不織布層（２）
   の銀含有率を０．０５〜１．０％とさせる量をもって均
   一分散させてある請求項１記載の濾過用充填材。
3. 【請求項３】 合成無機不溶体に銀イオンを結合させた
   抗菌材又は合成無機不溶体に銀化合物を添着させた抗菌
   材を、活性炭層（１）の銀含有率を０．０５〜１．０％
   とさせる量をもって前記活性炭層（１）に均一分散さ
   せ、合成無機不溶体に銀イオンを結合させた抗菌材又は
   合成無機不溶体に銀化合物を添着させた抗菌材を、高密
   度不織布層（２）の構成繊維の銀含有率を０．０５〜
   １．０％とさせる量をもって高密度不織布層（２）の構
   成繊維中に含有させてある請求項１記載の濾過用充填
   材。