JPH09253630A

JPH09253630A - 水処理装置

Info

Publication number: JPH09253630A
Application number: JP7173196A
Authority: JP
Inventors: Masao Yokoyama; 昌夫横山; Tamiyuki Eguchi; 民行江口
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1996-03-27
Filing date: 1996-03-27
Publication date: 1997-09-30

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】濾過性能に優れた新規な中空糸膜型の濾過フィ
ルターと、効果的な磁化処理機能を有する濾過槽とを組
み合わせた水処理装置を提供する。【解決手段】複数の中空糸膜が各々複数の交差点を有し
ながらループ状に折り返されており且つ直線部分及びル
ープ部分の断面が略円形である中空糸膜１２を、その開
口端で収納容器９の一ヶ所にポッティング材１３を用い
て集束固定し、中空糸膜が自己保持され且つ中空糸膜に
親水性が付与されている外圧濾過式で逆洗可能なプレフ
ィルターＢと、一端及び他端にそれぞれ水の流入口及び
流出口を有する筒状のハウジング内に粒状活性炭、砂等
をそれぞれ層状に堆積してなるとともに、粒状セラミッ
クを堆積した層の上下にそれぞれ少なくとも１個の磁石
をその磁力線の向きが互いに一致し且つ方向が水の流れ
の沿うように配置した濾過槽Ｃとからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水処理装置に係わり、
更に詳しくは水道水やそれを加熱した温水を浄化、活性
化する水処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から水道水を処理する水処理装置と
しては、活性炭、中空糸膜等により残留塩素や汚染物質
を除去するようになしたものや（第１世代）や、これに
加えて電気分解処理、イオン交換樹脂等により水質（ｐ
Ｈ等）を調整するようになしたもの（第２世代）がある
が、近年、更にこれに加えて遠赤外線照射、磁化処理等
により水分子を活性化するようになしたもの（第３世
代）がある。

【０００３】例えば、特開平１−２６６８９２号公報、
特開平２−１１５０９４号公報、特公平４−７００７３
号公報には、水が通過する流路内にセラミック等からな
る遠赤外線放射体を敷設するとともに、該流路内若しく
はその周囲に永久磁石等からなる磁場発生装置を設けた
水処理装置が開示されている。

【０００４】その一例を簡単に説明すれば、従来の水処
理装置は、筒状のハウジング内にその水の流入口を有す
る上部から水の流出口を有する下部に向かって、第１の
砂層、活性炭層、第２の砂層、磁性層及びセラミック層
が、不織布フィルター等を介して積層されている。ここ
で、第１の砂層及び第２の砂層は、火成岩シラスを特殊
処理した白砂からなり、また活性炭層は抗菌性の粒状活
性炭からなっており、これらによって主として残留塩
素、有機物質、有害物質（例えばトリハロメタン）、赤
錆、不純物、カビ臭等を除去する。また、磁性層は、磁
鉄鉱石、フェライトマグネット、石英閃緑玲石、泰澄石
の細片が混合されたものであり、磁鉄鉱石とフェライト
マグネットによる磁場で重金属類を除去するともとに、
水分子を磁化処理して活性化し、更に石英閃緑玲石及び
泰澄石によって主として水質（ｐＨ等）を調整するとと
もにミネラルを補給する。また、セラミック層は、火成
岩シラスを特殊処理した白砂を更に高温（例えば１１０
０℃）で特殊処理した粒状セラミックからなっており、
遠赤外線照射によって水分子を活性化するとともに水質
劣化を防止する。

【０００５】しかし、前述の水処理装置では、磁性層に
おいて磁鉄鉱石とフェライトマグネットがランダムに混
合されているため、個々のフェライトマグネットの磁場
が互いに打ち消し合い、水分子に作用する磁場が弱くな
って活性化が十分に行われ難いという問題があった。ま
た、濾材や不織布フィルター等の目詰まりによる除去性
能低下、流量低下が生じて寿命が短くなるという問題も
あり、この問題に対してはプレフィルターを設けること
によってある程度は改善できるものの、プレフィルター
の目詰まりによる同様な問題は残る。

【０００６】一方、流体の流れが均一になるように多数
の中空糸膜を各々が数ヶ所以上の交差点を持つ（以下、
「綾をかける」と言う）ように束ねた中空糸膜束を用い
た濾過フィルターは、限外濾過、精密濾過、逆浸透、人
工透析、ガス分離等に用いられている。一般的には、中
空糸膜は微細な不純物や微生物を除去する濾過性能に優
れているが、水透過係数が小さく、流量を多くするには
多数本の中空糸膜束を用いなければならず、装置が大型
になる欠点を有している。そのため、中空糸膜を用いた
家庭用の浄水器では、流量を犠牲にして小型化を図って
いるのが現状である。

【０００７】しかし、多数の中空糸膜をループ状に折り
返し、その両端を一ヶ所で集束固定した中空糸膜束は、
容易に推測できるように特別な工夫を施さなければ中空
糸膜束のループ部分の断面が円形にならないだけでな
く、その相当直径は直線部分の断面の直径よりも通常２
０％以上大きくなる。このような中空糸膜束ではループ
部分だけでなく直線部分でも中空糸充填状態に疎密のバ
ラツキが大きくなり、均一な流体の流れが期待できな
い。

【０００８】図１５は、従来の中空糸膜束を製造する際
の巻き取り工程を示したものであり、中空糸膜１０１を
巻き取る二軸のカセ１０２と、綾をかけるためのトラバ
ース１０３を示し、図１６及び図１７は、従来の直線状
のカセ１０２に中空糸膜１０１を巻き取ったときのルー
プ部分を示し、各図の(a) はループ部分１０４のカセ１
０２を含む中空糸膜束の軸方向の断面、(b) は中空糸膜
束の軸方向に対して垂直な方向の断面を表している。図
１６(b) から従来のカセでは、カセの断面積がそのまま
ループ部分の空間になり、ループ部分１０４の束の直径
が直線部分１０５より大きくならざるを得ないことがわ
かる。また、中空糸膜をカセ全体に均一に巻き取ると中
空糸膜束の外形が矩形になり、通常使用される円筒形の
容器に充填したときには該容器との間に隙間が生じるこ
ともわかる。そこで、図１７(b)のように中空糸膜束の
外形が円形になるように巻き取ると、図１７(a) のよう
に流体が最も流れにくい中空糸膜束の中央の中空糸膜が
最も長くなって好ましくない。

【０００９】一方、互いに交差積層した中空糸膜の帯状
積層体を芯管に巻き付けたもの（特開昭５３−３７１８
３号公報）、サポート部材を設けて中空糸膜束の形状を
保持するもの（実開昭６２−１０３４０７号公報、実開
昭６２−１０３４０９号公報、実開平１−９２２０３号
公報等）では、形状保持材を用いることによって中空糸
膜の充填状態の疎密を均一にしている。また、実開平４
−３３９２７号公報では、中空糸膜の充填量を大きくす
るために、中空糸膜束のループ部分の直径が直線部分よ
りも大きいことを利用して複数の中空糸膜束が互いに交
差するように配置しているが、それぞれの束の中空糸膜
の充填状態は改善されているとは言えない。

【００１０】また、中空糸膜とカセの接触面積を小さく
すると、中空糸膜に大きな圧力が加わって中空糸膜が潰
れるので、従来の直線状のカセの厚さを単に薄くして
も、ループ部分の断面（以下、断りなく「断面」と言う
場合には、中空糸膜束の軸方向に対して垂直な方向の断
面を意味する）の最大直径は、直線部分の直径のおよそ
１．２倍までが限界である。また、直線状のカセでルー
プ部分の断面が円形になるように中空糸膜を巻き取るた
めには、トラバースが特殊な動きをしなければならない
だけでなく、このようにしてもループ部分の軸方向の断
面の形状は山なりになり、流体の到達が最も遅い中空糸
膜束の中央の中空糸膜の長さが最も長くなって濾過効率
が低下する等の欠点が生じる。

【００１１】更に、ループ部分１０４では、容易に想像
されるように、中空糸膜は互いに密着し、流体が直線部
分１０５に比べて通りにくい状態になっている。そのた
め、原水が中空糸膜の表面から中空糸膜に対してほぼ垂
直方向に束の中央まで中空糸膜で濾過されながら流れ、
その開口端から取り出される構造のフィルターでは、中
空糸膜束は原水の流れによって絶えず圧縮されており、
しばしばポッティング材近傍で中空糸膜が切断すること
がある。

【００１２】中空糸膜型の流体分離装置の長所の一つ
は、他の形状のものに比べて有効膜面積を大きくするこ
とができる点である。しかしながら、中空糸膜の充填状
態に疎密があれば流体の流れが不均一になり、すべての
中空糸膜が有効に使用されない。中空糸膜の充填状態を
均一にするために束の形状を保持する形状保持材を用い
ると、装置が複雑になるだけでなく中空糸膜の充填量が
保持材の分だけ減少する。また、保持材の形状によって
は中空糸膜の自由な振動まで妨げるために中空糸膜の表
面に付着物が蓄積し、目詰まりし易いなどの欠点が生じ
る。更に、前記のように、被処理流体の流れによってポ
ッティング材近傍の中空糸膜に剪断力が生じ、中空糸膜
が切断することがある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明が前述
の状況に鑑み、解決しようとするところは、水透過係数
が大きく、収納容器への充填率が高く、流量が多く、目
詰まりし難く、濾過性能に優れた新規な中空糸膜型の濾
過フィルターと、水質調整機能、ミネラル補給機能及び
効果的な磁化処理機能を有する濾過槽とを組み合わせて
それぞれの特徴を生かすとともに、逆洗が可能で且つ長
寿命の水処理装置を提供する点にある。

【００１４】つまり、中空糸膜の充填状態の疎密が均一
で、特別な形状保持材を用いることなく中空糸膜束自身
に形状を保持させながら、流体の流れを均一にし且つ中
空糸膜を切断する作用を軽減させることによって、有効
面積を大きくしながら流体の流れを均一にし、しかも流
体の流れにより自然に発生する中空糸膜の揺れ若しくは
振動を妨げないことによって、目詰まりし難く、濾過効
率の高い形状の中空糸膜束をプレフィルターとして用い
ることで、逆洗効果が高く且つ水処理装置の長寿命化を
図るのである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題解
決のために、プレフィルターと濾過槽とからなる水処理
装置であって、前記プレフィルターは、複数の中空糸膜
が各々複数の交差点を有しながらループ状に折り返され
ており且つ直線部分及びループ部分の断面が略円形であ
る中空糸膜束を、その開口端で収納容器内の一ヶ所にポ
ッティング材を用いて集束固定し、中空糸膜が自己保持
され且つ中空糸膜に親水性が付与されている外圧濾過式
で逆洗可能な中空糸型フィルターであり、前記濾過槽
は、一端及び他端にそれぞれ水の流入口及び流出口を有
する筒状のハウジング内に粒状活性炭、砂等をそれぞれ
層状に堆積してなるとともに、粒状セラミックを堆積し
た層の上下にそれぞれ少なくとも１個の磁石をその磁力
線の向きが互いに一致し且つ方向が水の流れの沿うよう
に配置したものであり、前記プレフィルターで原水を濾
過した後、その濾過液を前記濾過槽によって濾過、活性
化してなることを特徴とする水処理装置を構成した。

【００１６】ここで、前記中空糸膜束は、乾湿式紡糸に
よって製造される中空糸膜を中空糸膜束の直線部分の軸
方向に対して垂直な方向の断面の最小直径に略等しい半
円形状で且つ厚さが該直径の２０％以下の巻取部を有す
る二軸カセで綾をかけながら巻き取り、その中央部分で
束ねて切断して形成し、該中空糸膜束のループ部分の最
大直径が直線部分の最小直径の０．９５〜１．１５倍で
あり、更にループ部分の中央の中空糸膜の長さが最も短
くなるように設定していることが好ましい実施例であ
る。

【００１７】更に、前記中空糸膜束は、乾湿式紡糸によ
って製造される中空糸膜を直径方向に一つ以上の棒状突
起を有する二軸カセで綾をかけながら巻き取り、その中
央部分で束ねて切断して形成することで、該中空糸膜束
のループ部分に一ヶ所以上の直線部分に連通した空間を
形成し且つ中空糸膜束が集束固定部の近傍に小さい流体
通路とループ部分近傍に大きな流体通路を有する収納容
器に収納されているとより好ましい。

【００１８】また、粒状セラミックを堆積した層の上下
の少なくとも一方に磁鉄鉱石を堆積した層を介在させて
なることが好ましい。

【００１９】更に具体的には、前記濾過槽が、上部よ
り、砂、粒状活性炭、砂、泰澄石、磁鉄鉱石、粒状セラ
ミック、磁鉄鉱石及び麦飯石をそれぞれ層状に堆積して
第１の砂層、活性炭層、第２の砂層、泰澄石層、第１の
磁鉄鉱石層、セラミック層、第２の磁鉄鉱石層及び麦飯
石層を形成するとともに、活性炭層と第２の砂層との
間、第１の磁鉄鉱石層とセラミック層との間並びに第２
の磁鉄鉱石層と麦飯石層との間に、それぞれ少なくとも
１個の磁石をその磁力線の向きが互いに一致し且つ方向
が水の流れの沿うように配置したものである。

【００２０】又は、前記濾過槽が、上部より、砂、粒状
活性炭、砂、泰澄石、磁鉄鉱石、粒状セラミック、磁鉄
鉱石及び麦飯石をそれぞれ層状に堆積して第１の砂層、
活性炭層、第２の砂層、泰澄石層、第１の磁鉄鉱石層、
セラミック層、第２の磁鉄鉱石層及び麦飯石層を形成す
るとともに、第２の砂層と泰澄石層との間、第１の磁鉄
鉱石層とセラミック層との間並びにセラミック層と第２
の磁鉄鉱石層との間に、それぞれ少なくとも１個の磁石
をその磁力線の向きが互いに一致し且つ方向が水の流れ
の沿うように配置したものである。

【００２１】又は、前記濾過槽が、上部より、砂、粒状
活性炭、砂、泰澄石、磁鉄鉱石、粒状セラミック、磁鉄
鉱石及び麦飯石をそれぞれ層状に堆積して第１の砂層、
活性炭層、第２の砂層、泰澄石層、第１の磁鉄鉱石層、
セラミック層、第２の磁鉄鉱石層及び麦飯石層を形成す
るとともに、第１の砂層と活性炭層との間、泰澄石層と
第１の磁鉄鉱石層との間、第２の磁鉄鉱石層と麦飯石層
との間に、それぞれ少なくとも１個の磁石をその磁力線
の向きが互いに一致し且つ方向が水の流れの沿うように
配置したものである。

【００２２】そして、前述の具体的な濾過槽において、
層と層との間に配置された少なくとも１個の磁石同士の
各層と直交する方向に対する間隔をほぼ同一となしたこ
と、層と層との間に配置される磁石としてハウジングの
中心軸を中心とする同一円上の中心角を等分した位置に
配置された少なくとも２個の磁石を用いてなること、磁
石の磁力線の向きと水の流れの向きとを逆にしてなるこ
とがより好ましい。

【００２３】

【作用】以上の如き内容からなる本発明の水処理装置
は、以下の作用を有する。中空糸型フィルターからなる
プレフィルターについては、中空糸膜に親水性が付与さ
れ、最小浸透圧が低くなっているので、通常の水道水の
水圧によって即時使用することが可能であり、また外圧
濾過式で逆洗可能であるので、濾過性能が低下した場合
には、逆洗によってその機能を回復させることができ、
長寿命である。また、濾過槽については、粒状セラミッ
クを堆積した層の上下にそれぞれ配置された磁石の磁場
は互いに結合して補強し合うことになり、しかもその方
向が水の流れに沿っていることにより水分子を効果的に
磁化処理することができ、また、前記磁場は粒状セラミ
ックを堆積した層を通過することになるため、粒状セラ
ミックの遠赤外線照射による水分子の活性化作用を向上
させるのである。

【００２４】そして、プレフィルターと濾過槽とを組み
合わせた水処理装置においては、プレフィルターによっ
て原水から微細な不純物や微生物を除去した濾過液を濾
過槽に送ることにより、濾過槽内での微生物の繁殖を防
止するとともに、該濾過槽で残留塩素、有機物質、有害
物質（例えばトリハロメタン）、赤錆、不純物、カビ臭
等を除去し、水質（ｐＨ等）を調整し、ミネラルを補給
し、更に磁化処理と遠赤外線照射による水分子の活性化
を行うので、美味しい水が得られる。

【００２５】その上、前記中空糸膜束は、乾湿式紡糸に
よって製造される中空糸膜を中空糸膜束の直線部分の軸
方向に対して垂直な方向の断面の最小直径に略等しい半
円形状で且つ厚さが該直径の２０％以下の巻取部を有す
る二軸カセで綾をかけながら巻き取り、その中央部分で
束ねて切断して形成し、該中空糸膜束のループ部分の最
大直径が直線部分の最小直径の０．９５〜１．１５倍で
あり、更にループ部分の中央の中空糸膜の長さが最も短
くなるように設定していることから、直線部分とループ
部分とで中空糸膜の充填状態の疎密が略均一になって流
体の流れが均一化されるとともに、当該中空糸膜束を収
容する容器への装填作業が簡単になり且つ容器との間の
間隔も均一化され、しかも形状保持材によって中空糸膜
を固定していないので、流体の流れにより自然に発生す
る中空糸膜の揺れ若しくは振動を妨げないのである。ま
た、流体の到達が最も遅いループ部分の中央の中空糸膜
の長さが最も短くなるように束ねられていることによっ
て、全ての中空糸膜の濾過特性が平均化するのである。

【００２６】更に、前記中空糸膜束は、乾湿式紡糸によ
って製造される中空糸膜を直径方向に一つ以上の棒状突
起を有する二軸カセで綾をかけながら巻き取り、その中
央部分で束ねて切断して形成することで、該中空糸膜束
のループ部分に一ヶ所以上の直線部分に連通した空間を
形成し且つ中空糸膜束が集束固定部の近傍に小さい流体
通路とループ部分近傍に大きな流体通路を有する収納容
器に収納されていることから、流体は主にループ部分近
傍の大きい流体通路からループ部分に設けられた上記の
空間を通って中空糸膜に分散され、中空糸膜の繊維軸方
向に沿って流れるため、ポッティング材近傍の中空糸膜
に対する剪断力が軽減し、この部分で中空糸膜が切断す
ることが避けられる。また、形状保持材で中空糸膜束を
固定していないので、流体の流れにより自然に発生する
中空糸膜の揺れもしくは振動を妨げず、それにより目詰
まり物質が中空糸膜の表面に付着することを抑制するこ
とができる。

【００２７】

【実施例】次に添付図面に示した実施例に基づき更に本
発明の詳細を説明する。図１は本発明の水処理装置を示
し、図中Ａは本体ケース、Ｂはプレフィルター、Ｃは濾
過槽をそれぞれ示している。

【００２８】本発明におけるプレフィルターＢは、原液
中に混入した微細不純物あるいは微生物を除去するため
のものであり、その性能は例えば０．１μｍのポリマー
粒子の対数除去率が５以上あるいはシュードモナス菌の
対数除去率が７以上である。また、濾過槽Ｃは、残留塩
素等を除去し、水質を調整するとともにミネラルを補給
し、水分子を磁化処理して活性化し、遠赤外線照射によ
って水分子を活性化するとともに水質劣化を防止するも
のである。

【００２９】本体ケースＡは、後述のプレフィルターＢ
と濾過槽Ｃを内装して水処理装置を構成するものであ
り、プレフィルターＢと濾過槽Ｃを立起状態で固定する
ベース部材１と、それらを外被するカバー２とで構成さ
れている。前記ベース部材１には、上面にプレフィルタ
ーＢと濾過槽Ｃの下端部をそれぞれ嵌合保持するための
取付台３，４が設けられ、各取付台３，４の中央部には
貫通孔５，６が形成されており、また下面には複数の脚
部７，…が突設されている。そして、前記カバー２は、
下方を開放した箱状であり、下方開口部８を前記ベース
部材１に外嵌し、適宜な固定手段にて一体化されるもの
である。

【００３０】プレフィルターＢは、水透過係数が３００
０（ｌ／ｍ² ・ｈｒ・ｋｇ／ｃｍ²）（但し、単位にお
ける「ｌ」はリットルを表す。以下同様である。）以上
の多数の中空糸膜を充填し、流量が６（ｌ／ｍｉｎ）以
上、耐熱温度が８０℃の外圧濾過式で逆洗可能な中空糸
型フィルターからなる。具体的には、前記プレフィルタ
ーＢは、前述の濾過性能を有する中空糸型カートリッジ
フィルターＢ１と、それを交換可能に装着する装填ケー
スＢ２とで構成されている。

【００３１】前記中空糸型カートリッジフィルターＢ１
は、図１及び図２に示すように、何れも耐熱性合成樹脂
で作製した円筒状の収納容器９と、ヘッダー１０及びボ
トム１１とで、該収納容器９の上下端にヘッダー１０と
ボトム１１とを超音波融着で接続して容器を形成すると
ともに、該収納容器９の内部に多数本の中空糸膜１２，
…を装填したものである。この中空糸膜１２は中央部で
Ｕ字状に折り返して形成し、先端を収納容器９とともに
熱硬化性樹脂でポッティングされている。このポッティ
ング材１３と接する収納容器９の端部内周部分には接着
力を補うためにクサビリング１４が形成されている。
尚、本実施例の前記クサビリング１４は、上下にテーパ
ー面を有するように内縁が拡開した形状のものである。
また、クサビリング１４の接着面１５は、コロナ放電処
理して臨界表面張力が４０ｄｙｎ／ｃｍ以上になるよう
にしてポッティング材１３との接着力を高めている。

【００３２】そして、前記収納容器９の周囲及びボトム
１１に形成した導入孔（流体通路）１６から内部に導入
された原水は、中空糸膜１２を通過して濾過され、その
濾過液は中空糸膜１２の内部を通りポッティング材１３
に開口した端部からポッティング材１３とヘッダー１０
とで形成される空間に溢出し、ヘッダー１０に設けられ
た流通路１７を通って外部に排出されるのである。ここ
で、前記収納容器９の周囲に形成した導入孔１６は小さ
く、またボトム１１に形成した導入孔１６は大きく設定
し、中空糸膜１２の直線部分１２ａは収納容器９の小さ
な導入孔１６に近接し、中空糸膜１２のループ部分１２
ｂはボトム１１の大きな導入孔１６に近接している。
尚、前記ヘッダー１０は、流通路１７を有する口部が円
筒形に形成されており、その周囲には単又は複数のＯリ
ング１８が装着され、後述の装填ケースＢ２にこのＯリ
ング１８によって封着される。

【００３３】また、前記装填ケースＢ２は、本実施例で
は外筒１９の上端部に上蓋２０をＯリング２１を介在さ
せて嵌合するとともに、外筒１９の上端に螺合したリン
グ状の締付具２２にて上蓋２０を着脱自在に取付ける構
造のものである。そして、前記外筒１９の底面２３の中
央部には、外周にネジ部を有する流入管２４を突設し、
前記取付台３に底面２３部分を嵌合し且つ流入管２４を
貫通孔５に挿通した状態で、口金２５を流入管２４に螺
合して装填ケースＢ２をベース部材１に固定するととも
に、流入ホース２６を接続している。また、前記上蓋２
０の内部には、前記ヘッダー１０の口部を嵌合する円筒
部２７が形成され、前記中空糸型カートリッジフィルタ
ーＢ１を装填ケースＢ２の内部に収容した際に、前記Ｏ
リング１８が密着するのである。また、外筒１９の内部
下方には、収納容器９の下部をガタつきなく保持するた
めに複数条のリブ２８，…が縦設されている。そして、
前記上蓋２０の上端には、流出管２９が突設されてお
り、この流出管２９には接続ホース３０の一端が口金３
１にて接続される。

【００３４】ここで、前記中空糸膜１２は、濾過圧力だ
けでなく大量に流体を濾過する際に生じる中空糸への振
動及び引っ張り荷重にも耐えなければならない。したが
って、中空糸１本あたりの引っ張り強度は１００ｇ以
上、更に好ましくは１５０ｇ以上必要である。また、最
大伸びは２０％、更に好ましくは３０％以上必要であ
る。また、中空糸膜１２の強度を維持させながらプレフ
ィルターＢとしての透水速度を最大にする内径を解析的
に設定することは可能である。中空糸を細くすれば収納
できる中空糸の有効濾過面積を大きくすることができる
が、通常のプリーツ型カートリッジフィルターと同様に
水を中空糸の外側から濾過したときには中空糸の内側を
流れる濾過水の圧力損失が大きくなる。したがって、中
空糸の水透過係数に対応してプレフィルターＢとしての
透水速度を最大にする中空糸の寸法の最適値が存在す
る。

【００３５】例えば、中空糸の水透過係数が１０００、
５０００及び１００００（ｌ／ｍ²・ｈｒ・ｋｇ／ｃｍ
²）の場合、プレフィルターＢにしたときの透水速度
は、強度を保持するために必要な中空糸の肉厚にも多少
依存するが、それぞれおよそ３００μｍ、４００μｍ及
び５００μｍのときに最大になる。このときプリーツ型
カートリッジフィルターに相当する標準サイズのカート
リッジフィルターとしての透水速度は０．１ｋｇ／ｃｍ
² の濾過圧力で、それぞれおよそ４、１１、１７（ｌ／
ｍｉｎ）である。

【００３６】このような中空糸膜１２の素材としては、
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポ
リアクリロニトリル、ポリテトラフロロエチレン、ポリ
フッ化ビニリデン、ポリ弗化エチレン、セルロースアセ
テート、再生セルロース、ポリスルホン、ポリエーテル
スルホン、ポリエステル、芳香族ポリマーなど種々のも
のが挙げられ、表面がフィブリル化したものを使用する
ことが可能である。また、芳香族ポリマーの中では、芳
香族ポリエーテル、芳香族ポリエステル、芳香族ポリア
ミド、芳香族ポリイミド、芳香族ポリスルホンが挙げら
れる。これらのうち、耐薬品性、機械的強度、耐熱性、
濾過特性などの基本的な特性が優れたポリエーテルスル
ホン、ポリアリルエーテルスルホン等の芳香族ポリスル
ホンが特に好ましく、またポリスルホンも好ましく使用
できる。

【００３７】ところで、水に対して有限の接触角をもつ
膜に水を濾過させようとする場合、ある一定圧力以上の
加圧が必要であり、これを通常最小浸透圧と呼ぶ。前述
の素材からなる疎水性の中空糸膜では、この接触角が大
きく最小浸透圧もそれに伴い大きい。膜が完全な親水性
を有する場合、あるいは完全に水で濡れて接触角が０で
あれば最小浸透圧も０になるが、実際には実用上問題の
ない最小浸透圧を与える程度に膜が親水性を有するかあ
るいは濡れていることが必要である。

【００３８】前述の芳香族ポリマー系疎水性膜に親水性
を付与するには、溶剤に完全溶解しないものを予め分別
して除いた親水性セルロース誘導体を不可逆的に吸着さ
せることにより行う。これにより、溶出物が極めて少な
い親水性膜が得られる。ここで、親水性セルロース誘導
体としては、メチルセルロース、カルボキシメチルセル
ロース、低置換度ヒドロキシプロピルセルロース、ヒド
ロキシプロピルメチルセルロースが好ましく、これらは
単独又は２種以上組み合わせて用いることができる。こ
れらの親水性セルロース誘導体は、水又はアルカリ水溶
液に溶解するので取り扱いが容易である。また、これら
のセルロース誘導体から不溶性部分を分別するために用
いる溶剤については特に限定されないが、例えば水、エ
タノール、エタノール水溶液、エタノール／アルカリ水
溶液などを好適に使用することができる。更に、よく知
られているように分別溶剤の溶解度を変えることによっ
て分画分子量を調整することができる。分別によって析
出した不溶性部分を含む大きな凝集物を濾紙などで濾過
することもできるが、自然に沈澱する場合には、上澄み
溶液を分取するだけで不溶性部分を含まない成分を得る
ことができる。

【００３９】通常入手できるセルロース誘導体の数平均
分子量は、およそ１万〜３０万（例えば日本薬局方、ヒ
ドロキシプロピルメチルセルロースの項参照）である。
分子量が大きくなるほど不溶性部分の割合も増加するの
で、分画前の原料としてはできるだけ分子量の小さいも
のを選ぶことが好ましい。このような原料から前記の方
法で不溶性部分を分別すると、数平均分子量が２０００
〜８０００のセルロース誘導体が得られる。

【００４０】本発明者らによる研究によって、メチルセ
ルロースやヒドロキシプロピル基含量がヒドロキシプロ
ピルセルロースのおよそ１／１０のヒドロキシプロピル
セルロース及び低置換度のヒドロキシプロピルセルロー
スの方がヒドロキシプロピルセルロースよりも強固に吸
着することから、芳香族残基、即ちポリスルホンに対す
る疎水性結合基は、セルロース骨格であるブドウ糖残基
自身であり、ヒドロキシプロピル基はメトキシ基と同様
に親水性を付与するが、ポリスルホンに対する疎水結合
を逆に妨げるとの知見に基づき、強固な不可逆結合を発
揮させるためにはこれらの置換基の量がおよそ４０％以
下、また親水性を付与するためにおよそ１０％以上の範
囲のセルロース誘導体を用いることが好ましいことを見
出した。このようなセルロース誘導体を使用すれば、分
子量が１万未満であってもポリスルホンに強固に不可逆
吸着するとともに、親水性を付与することができる。し
かし、分子量が２０００未満ではやはり結合力が低下す
る。

【００４１】上記のセルロース誘導体の溶液を疎水性膜
に含浸させて不可逆的に吸着させるが、速やかに含浸さ
せるために、溶液にエタノールなどのアルコールを少量
添加してもよい。また、セルロース誘導体の濃度はおよ
そ５０〜１０００ｐｐｍであり、疎水性膜をセルロース
誘導体の溶液に１０分〜２時間以内接触させる。ここ
で、含浸させる場合、予め疎水性膜が水で濡れていれば
単にセルロース誘導体の溶液に浸すだけでよく、乾燥し
ている場合には強制的に圧入する。

【００４２】この方法によって親水性中空糸膜を具体的
に作成する一例を以下に説明する。ポリアリルエーテル
スルホン（帝人アモコエンジニアリングプラスチック
社、Ｐ−３５００）を２０重量部とジメチルスルホキシ
ド８０重量部の溶液を７０℃に保持しながら少量の水を
含むプロピレングリコール水溶液とともに二重管状ノズ
ルから空気中に押し出し、ノズルの下方約１０ｃｍにあ
る温水中に侵入させた後巻き取り、孔径が約０．０２μ
ｍの中空糸を作成した。この中空糸を束ねた後、ジメチ
ルスルホキシドの残存量が約１ｐｐｍになるまで熱水で
洗浄した。それから、この中空糸束に平均分子量が２５
００のヒドロキシプロピルメチルセルロースの５００ｐ
ｐｍ水溶液を４０℃で１時間シャワーリングしながら含
浸させた後、直ちに５０℃の水を１時間シャワーリング
してヒドロキシプロピルメチルセルロースの水溶液を洗
い流した。この中空糸束を９０℃で乾燥して所望の親水
性中空糸膜を作成した。

【００４３】また、疎水性膜を水で濡らす方法として
は、膜との接触角が小さくなる溶液を膜に接触させ、そ
の溶液で膜全体が濡れた後、溶液を水で置換すればよ
い。該溶液としては、いわゆる有機溶剤、２種以上の有
機溶剤の混合溶液、有機溶剤の水溶液、有機物の水溶液
等を使用することができる。有機溶剤としては、メタノ
ール、エタノール等の各種アルコール類およびアセトン
が好ましい。また、有機物としては界面活性剤等が好ま
しい。これらの溶液を用いて中空糸膜全体を濡らす方法
としては、通常の方法を用いることができる。中空糸膜
を溶液に浸す方法よりは中空糸膜に溶液を通過させる方
法の方が好ましい。その後、水で洗浄し、膜に付着して
いる物質を水に置き換える。このような方法で疎水性膜
を単に水で濡らすことによっても、親水性を付与するこ
とができ、実際に使用するまで乾燥せずに濡れた状態を
維持できれば、一応の目的は達成できる。このように、
疎水性膜の膜表面および細孔部にある一定以上の水分子
が付着していることにより膜は親水性を有するのである
が、その水の必要量は、膜の材質および構造により異な
るが、通常膜重量の５〜３０％である。それ以上の水を
含有していても効果は変わらないし、また支障もない。

【００４４】更に、中空糸型カートリッジフィルターＢ
１の全体が滅菌されていることが好ましく、この滅菌方
法として具体的にはエチレンオキサイドガス滅菌、オー
トクレイブ滅菌、γ線による滅菌等が挙げられる。そし
て、滅菌操作後の再汚染を防止し、所望の効果を使用時
まで維持するために、ガスバリヤー性の高い、滅菌可能
なフィルム状の材質でカートリッジフィルターを密封す
ることが環境によっては必要である。市販されている各
種滅菌バッグをこれに用いることができる。また、効果
の維持を補強する目的でプラスチック容器に密封しても
良い。

【００４５】例えば、中空糸膜がポリスルホン製である
中空糸型カートリッジフィルターＢ１を、３０％エタノ
ール水溶液に１０分間浸漬した後、通水し、エタノール
を除去すると同時に水で膜を濡らし、直ちに滅菌バッグ
に入れ、減圧下で密封した後、１２１℃加圧蒸気下で１
時間処理した。室温で１週間放置した後、滅菌バッグか
ら中空糸型カートリッジフィルターを取り出し、水の濾
過を行った。原水側の空気を追い出した直後から２０リ
ットル／分（ｌ／ｍｉｎ）、濾過圧力１５０ｍｍＨｇで
通水し、最小浸透圧が濾過圧力を越えることはなかっ
た。また、濾過液からは細菌は検出されなかった。

【００４６】次に、濾過槽Ｃについて詳細に説明する。
この濾過槽Ｃは、図１及び図３に示すように、耐熱性合
成樹脂製のハウジング３２の内部に特殊な濾過材を充填
したものであり、該ハウジング３２は、円筒状の濾過槽
本体３３の上端にキャップ３４を密封装着し、該キャッ
プ３４に突設したネジ付き流入管３５に、前記接続ホー
ス３０の他端を口金３６を螺合して接続し、前記プレフ
ィルターＢを通った一次濾過液を濾過材で更に濾過処理
するものである。そして、前記ハウジング３２の底面３
７を前記取付台４に嵌合するとともに、該底面３７に突
設したネジ付き流出管３８を前記貫通孔６に挿通した状
態で、該流出管３８に口金３９を螺合して当該濾過槽Ｃ
を立起状態でベース部材１に取付けると同時に、流出ホ
ース４０を接続している。尚、図中３５ａは流入口、３
８ａは流出口である。

【００４７】図３は濾過槽Ｃの代表的な実施例の要部を
示すもので、図中、３２はハウジング、４１は第１の砂
層、４２は活性炭層、４３は第２の砂層、４４は泰澄石
層、４５は第１の磁鉄鉱石層、４６はセラミック層、４
７は第２の磁鉄鉱石層、４８は麦飯石層、５１は穴明き
フィルター、５２は不織布フィルター、５３は仕切り
網、６０−１，６０−２，６０−３はマグネットプレー
トである。

【００４８】第１の砂層４１及び第２の砂層４３は火成
岩シラスを特殊処理した白砂を層状に堆積してなってお
り、また、活性炭層４２は粒状活性炭を層状に堆積して
なっており、これらによって主として残留塩素、有機物
質、有害物質（例えばトリハロメタン）、赤錆、不純
物、カビ臭等を除去する。また、泰澄石層４４及び麦飯
石層４８はそれぞれ泰澄石及び麦飯石の細片を層状に堆
積してなっており、主として水質（ｐＨ等）を調整する
とともにミネラルを補給する。尚、活性炭層４２は粒状
活性炭に限らず繊維状活性炭を適宜用いることができ
る。

【００４９】第１の磁鉄鉱石層４５及び第２の磁鉄鉱石
層４７は磁鉄鉱石の細片を層状に堆積してなっており、
後述するマグネットの磁場によって磁化され、重金属類
を除去するとともに水分子を磁化処理して活性化する。
また、セラミック層４６は火成岩シラスを特殊処理した
白砂を更に高温（例えば１１００℃）で特殊処理した粒
状セラミックを層状に堆積してなっており、遠赤外線照
射によって水分子を活性化するとともに水質劣化を防止
する。

【００５０】穴明きフィルター５１はほぼ全面に細かい
穴が多数設けられたプラスチックプレートからなってお
り、周知の不織布フィルター５２及び仕切り網５３とと
もに前述した各層を分離・保持する。

【００５１】マグネットプレート６０−１〜６０−３は
全て同一構成で、図４に示すように３個のコイン状のマ
グネット６１及びほぼ全面に細かい穴（図示せず）が多
数設けられたプラスチックプレート等からなるスペーサ
６２より構成され、該３つのマグネット６１はスペーサ
６２の３つの収納孔６２ａによって、それぞれがハウジ
ングの中心軸を中心とする同一円上の中心角を等分した
位置（ここでは中心角１２０°で３等分した位置）に保
持される如くなっている。また、前記マグネット６１は
表面がプラスチック等によりコーティングされた強力な
磁石（例えば残留磁束密度１２０００ガウス）であり、
軸方向に磁化されている。

【００５２】而して、ハウジング３２の本体１１内にそ
の上部より下方に向かって、前述した各層、フィルター
及びプレートが、符号５１、５２、４１、５２、５３、
４２、５２、６０−１、５２、４３、５２、５３、４
４、５３、５２、４５、５２、６０−２、４６、５３、
５２、４７、５２、６０−３、４８、５２、５１の順に
積層配置され、濾過槽が構成される。この際、マグネッ
トプレート６０−１〜６０−３はマグネットプレート６
０−１及び６０−２の間隔とマグネットプレート６０−
２及び６０−３の間隔とがほぼ同一になり且つそれぞれ
のマグネット６１の位置が上下方向で一致するように位
置決めされ、また、各マグネットプレート６０−１〜６
０−３の全てのマグネット６１はその磁力線の向きが互
いに一致、特に水の流れに対して逆向きとなるように一
致し且つ磁力線の方向が水の流れに沿うように配置され
ている。

【００５３】この濾過槽によれば、マグネットプレート
６０−１〜６０−３のそれぞれのマグネット６１の磁力
線は互いに結合して増強し合い、特に上向き、即ち水の
流れに沿い且つそれとは逆向きの均一で強力な磁場６３
を形成し、また、該磁場６３は第１の磁鉄鉱石層４５及
び第２の磁鉄鉱石層４７全体を強力に磁化するため、水
分子はマグネットプレート６０−１とマグネットプレー
ト６０−３との間、特に第１の磁鉄鉱石層４５及び第２
の磁鉄鉱石層４７を通過する際、効果的に磁化処理され
ることになる。また、前記磁場６３並びにこれにより磁
化された第１の磁鉄鉱石層４５及び第２の磁鉄鉱石層４
７による磁場がセラミック層４６を通過するため、遠赤
外線照射による水分子の活性化がより増強される。な
お、他の各層における作用は従来の濾過槽の場合と同様
である。

【００５４】図５は濾過槽Ｃの他の実施例を示すもの
で、図中、図３の実施例と同一構成部分は同一符号をも
って表す。即ち、３２はハウジング、４１は第１の砂
層、４２は活性炭層、４３は第２の砂層、４４は泰澄石
層、４５は第１の磁鉄鉱石層、４６はセラミック層、４
７は第２の磁鉄鉱石層、４８は麦飯石層、５１は穴明き
フィルター、５２は不織布フィルター、５３は仕切り
網、６０−１，６０−２，６０−３はマグネットプレー
トである。

【００５５】本実施例の構成は基本的に図３の実施例と
同一であるが、活性炭層４２の厚さをハウジング全体の
１／２程度まで広げた点、マグネットプレート６０−１
を第２の砂層４３及び泰澄石層４４間に配置した点、マ
グネットプレート６０−３をセラミック層４６及び第２
の磁鉄鉱石層４７間に配置した点、泰澄石層４４及び第
１の磁鉄鉱石層４５間の仕切部材を除いた点、並びに第
２の磁鉄鉱石層４７及び麦飯石層４８間の仕切部材を除
いた点で異なる。

【００５６】この濾過槽によれば、活性炭槽４２が厚く
なった分、残留塩素、有機物質、有害物質、赤錆、不純
物、カビ臭等をより強力に除去でき、また、各マグネッ
トプレート６０−１〜６０−３の間隔が狭くなった分、
より強力な磁場が形成され、該磁場並びにこれにより磁
化された第１の磁鉄鉱石層４５及び第２の磁鉄鉱石層４
７による磁場によって、水分子の磁化処理やセラミック
層４６の遠赤外線照射による水分子の活性化がより一層
増強される。

【００５７】図６は濾過槽Ｃの更に他の実施例を示すも
ので、図中、図３の実施例と同一構成部分は同一符号を
もって表す。即ち、３２はハウジング、４１は第１の砂
層、４２は活性炭層、４３は第２の砂層、４４は泰澄石
層、４５は第１の磁鉄鉱石層、４６はセラミック層、４
７は第２の磁鉄鉱石層、４８は麦飯石層、５１は穴明き
フィルター、５２は不織布フィルター、５３は仕切り
網、６０−１，６０−２，６０−３はマグネットプレー
トである。

【００５８】本実施例の構成は基本的に図３の実施例と
同一であるが、活性炭層４２の厚さをハウジング全体の
１／２程度まで広げた点、マグネットプレート６０−１
を第１の砂層４１及び活性炭層４２間に配置した点、マ
グネットプレート６０−２を泰澄石層４４及び第１の磁
鉄鉱石層４５間に配置した点で異なる。

【００５９】この濾過槽によれば、活性炭層４２が厚く
なった分、残留塩素、有機物質、有害物質、赤錆、不純
物、カビ臭等をより強力に除去でき、また、マグネット
プレート６０−１が上部に配置されたため、濾過槽全体
に平均的な磁場が形成され、該磁場により濾過槽全体に
おいて水分子の磁化処理がなされる。

【００６０】以上のような本発明の水処理装置は、水道
管に接続した流入ホース２６から供給された原水を、プ
レフィルターＢを構成する装填ケースＢ２内に下端部の
流入管２４から注水すると、原水は中空糸型カートリッ
ジフィルターＢ１の導入孔１６，…から収納容器９内に
侵入し、その水圧によって中空糸膜１２，…の外側から
内側へ浸透して濾過される。この中空糸膜１２の内部を
通過した濾過液は、ポッティング材１３の上面に開口さ
れた中空糸膜１２の端部から溢れ出て、上端部の流出管
２９に接続された接続ホース３０を通して、プレフィル
ターＢに並設した濾過槽Ｃの上端部の流入管３５からハ
ウジング３２内に注水され、前述の如く内部で各種の処
理がなされて下端部の流出管３８に接続した流出ホース
４０より処理水が排出される。ここで、プレフィルター
Ｂと濾過槽Ｃとは、上端部で互いに接続ホース３０で連
結されているため、接続ホース３０の長さを短くするこ
とができ、それにより接続ホース３０での圧力損失を最
小に抑制できる。

【００６１】次に、多数の中空糸膜１２，…を束ねた中
空糸膜束の第１製造方法を図７〜図９に基づいて説明す
る。図７は本発明に係る中空糸膜束を製造する際の巻き
取り工程を示したものであり、連続した中空糸膜１２を
回転する二軸のカセ７０に、トラバース７１で綾をかけ
ながら巻き取る方法は従来と同様であるが、前記カセ７
０には互いに接近する方向に半円形状に湾曲した巻取部
７２，７２を設けている点が大きく異なっている。

【００６２】前記カセ７０の巻取部７２は、図８に示す
ように、中空糸膜束の直線部分１２ａの軸方向の断面の
最小直径に略等しい直径Ｄの半円形状を有し且つ厚さｄ
が該直径Ｄの２０％以下になるように設定している。図
８(b) は中空糸膜束のループ部分１２ｂにおける軸方向
の断面を示し、該ループ部分１２ｂのカセ７０による空
間は軸方向に分散されており、一断面ではカセ７０との
接触部分のみとなっているので束のループ部分１２ｂと
直線部分１２ａの断面の直径の差は殆どなく、カセ７０
から外した束の外形が略円柱形になることがわかる。ま
た、図８(a) は中空糸膜束のループ部分１２ｂを軸方向
から見た図であり、束のループ部分１２ｂの中央の中空
糸膜１２が最も短くなることもわかる。

【００６３】そして、綾は、中空糸膜１２をカセ７０に
巻き取りながら、略巻き取り幅に等しい幅でトラバース
７１を往復させることによって与えられる。この往復周
期を短くすると中空糸膜１２の交差点数が多くなり、束
の外形は太く（即ち、中空糸膜１２の充填密度は小さ
く）、形状はより強く保持される。

【００６４】中空糸膜自身で中空糸膜束の形状を保持さ
せるために必要なトラバース７１の往復回数は、カセ７
０の一回転あたりおよそ１から３である。この値が１の
ときループ部分１２ｂの断面の最大直径が直線部分１２
ａの最小直径のおよそ１．１５倍になり、２のときに両
者は略等しく、３のときにはおよそ０．９５倍とむしろ
小さくなる。この範囲であれば、中空糸膜自身が中空糸
膜束の形状を保持するだけでなく、中空糸膜束中の中空
糸膜の充填密度及びこの中空糸膜束の通常用いられる円
筒状の容器に収容したときの中空糸膜束の充填状態に粗
密のむらがなく、流体が中空糸膜全体にわたって均一に
流れる。

【００６５】本発明で使用する中空糸膜の外径は、およ
そ４００〜２０００μｍである。４００μｍ以下ではカ
セの厚さが小さくなり、カセとの接触部分で中空糸膜が
潰れ易くなる。２０００μｍ以上のときには中空糸膜自
身が綾をかけなくとも中空糸膜束の形状を保持する強度
を持つだけでなく、中空糸膜間の隙間も現実上問題にな
らない程に自然に形成されるが、中空糸膜の充填密度が
低くなって有効膜面積が減少するので好ましくない。ま
た、本発明が実施可能なカセに巻き取る中空糸膜の数
は、中空糸膜の太さにもよるが、中空糸膜の太さが２０
００μｍでおよそ１００本以上、４００μｍでおよそ２
０００本以上である。また、カセに送る中空糸膜は、１
本から２０本一組の範囲で特に限定されない。２０本を
越えるとこの一組の中空糸膜密度が必然的に大きくな
り、中空糸膜束全体としても中空糸膜の充填密度が過度
に大きくなるために、中空糸膜間の隙間で目詰まりがし
易くなるので好ましくないものとなる。また、中空糸膜
束の長さは、特に限定されないが、通常数ｃｍから約１
ｍである。

【００６６】前述の製造方法が効果的に実施できる中空
糸膜は、乾湿式紡糸によるものであって、未乾燥状態の
もの、更に好ましくは溶剤が残留していて凝固が完全に
は終了していないものである。乾湿式紡糸によって、例
えば、ポリアクリルニトリル、ポリメチルメタクリレー
ト、ポリフッ化ビニリデン、セルロースアセテート、ポ
リスルホン、ポリエーテルスルホン等の中空糸膜が製造
されているが、これらは何れも未乾燥状態では柔軟で、
弛むことなくカセに巻き取られる。この状態で乾燥する
と中空糸膜束の状態がそのまま形状記憶されて固定され
る。即ち、溶剤が残留していて凝固が完全に終了してい
ない状態の中空糸膜を巻き取って、この状態で凝固を終
了させると、カセからこの中空糸膜束を外して乾燥して
も中空糸膜束の状態が維持される。

【００６７】また、カセ７０，７０に中空糸膜１２を巻
き取った後、中空糸膜束を中央の二ヶ所をバンド７３で
縛り、その間を切断すると図９に示す状態になり、それ
からカセ７０から抜き取って二つの中空糸膜束を得るの
である。そして、この中空糸膜束に熱水を振りかけて残
存する溶剤を更に除去した後、９０℃で恒量になるまで
乾燥する。

【００６８】そして、図１０は第２製造方法によって中
空糸膜束を製造する際の巻き取り工程を示したものであ
り、連続した中空糸膜１２を回転する二軸のカセ７０
に、トラバース７１で綾をかけながら巻き取る方法は従
来と同様である。しかし、カセ７０には中空糸膜の巻取
部７２に、カセのほぼ直径方向に一つ以上の棒状突起７
４を設けている点が大きく異なっている。

【００６９】また、カセ７０の巻取部７２を、図１１に
示すように、中空糸膜束の直線部分１２ａの軸方向の断
面の直径に大略等しい直径の半円状にするとループ部分
１２ｂの断面の直径と直線部分１２ａの断面の直径の差
が小さくなり、中空糸膜束の収納容器に束全体が均一に
収まるので、被処理流体の流れがより均一になる。

【００７０】図１２（ａ）は、図１１のカセ７０で巻き
取ったときのカセを含む束の軸方向の断面を示し、図１
２（ｂ）は、図１２（ａ）の矢印の位置の束の軸に対し
て垂直な方向の断面図を示す。棒状突起７４はループ部
分１２ｂに直線部分１２ａと連通する空間を与える。こ
の空間は液体を中空糸膜束の中心部まで均一に供給する
働きをする。図１２（ｂ）が示すように図１１の形状の
カセ７０を用いることにより、ループ部分１２ｂの各断
面に占めるカセの面積はわずかであり、ループ部分１２
ｂの断面の直径と直線部分１２ａの断面の直径の差は小
さくなる。

【００７１】綾は、前記同様に中空糸膜１２をカセ７０
に巻き取りながら巻き取り幅にほぼ等しい幅でトラバー
ス７１を往復させることによって与えられる。中空糸膜
自身で中空糸膜束の形状を保持させるために必要なトラ
バース７１の往復回数は、この場合には、カセ７０の一
回転あたりおよそ１から５である。この往復周期を短く
すると中空糸膜１２の交差点数が多くなり、束の外径は
太く（すなわち、中空糸膜１２の充填密度は小さく）、
形状はより強く保持される。この範囲であれば、中空糸
膜自身が中空糸膜束の形状を保持するだけでなく、中空
糸膜束中の中空糸膜の充填密度およびこの中空糸膜束を
円筒状の収納容器に収納したときの中空糸膜束と収納容
器との間の充填状態も均等になり、流体が中空糸膜全体
にわたって均一に流れる。

【００７２】図１３は、上記のようにして製造された中
空糸膜束を用いて、公知の方法により組み立てた中空糸
型カートリッジフィルターＢ１の中空糸膜１２のループ
面方向の、棒状突起７４によって形成された空間７５を
含む断面を示し、図１４はループ面に対して垂直方向
の、棒状突起７４によって形成された空間７５を含む断
面を示す。

【００７３】最後に、最も好ましい中空糸膜束の具体的
な製造例を簡単に示す。ポリスルホン（テイジンアモ
コエンジニアリングプラスチック社、Ｐ−３５００）
２０重量部（以下同じ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン
６６部、プロピレングリコール９部、平均分子量３０万
のポリエチレングリコール５部からなる紡糸原液を６５
℃に保持しながら、Ｎ−メチル−２−ピロリドン６０
部、プロピレングリコール４０部からなる中空糸の内側
の凝固液とともに二重菅状ノズルから空気中に押し出
し、約２０ｃｍ下方の７０℃の水に侵入させ、約３ｍ走
行させてから、図１１に示した、直径が８ｍｍの丸棒か
らなる二つの棒状突起７４が直径約６０ｍｍの半円状の
巻取部７２に設けられた、カセ７０，７０間の距離が約
４５ｃｍのカセに束の太さが約６ｃｍになるように３２
００本巻き取った。このときカセ７０が１回転する間に
トラバース７１がほぼ２往復するようにして中空糸膜１
２に綾をかけながら中空糸膜束を作成した。また、凝固
が進むように巻き取り中は束に水を振りかけた。

【００７４】それから、カセ７０に巻き取った中空糸膜
１２の束を中央の二ヶ所でバンド７３で縛り、その間を
切断して全長が約２５ｃｍの二つの中空糸膜束を取り出
した。これらの束を樋に置き、３０容量％のアセトン水
溶液、次いで温水を順次シャワーリングして残存する溶
剤やポリエチレングリコールを除去したのち、バンドに
針金をかけて束を吊るして乾燥した。

【００７５】この中空糸膜は、０．５μｍの大きさの粒
子を通さず、内径、外径はそれぞれ５００μｍ、８００
μｍであった。また、中空糸膜束の直線部分１２ａとル
ープ部分１２ｂに紙テープを巻き、その長さからそれぞ
れの部分の相当する直径を測定した結果、それぞれ５６
ｍｍ、６０ｍｍで、ループ部分１２ｂの最大直径が直線
部分１２ａの最小直径の約１．０７倍であった。そし
て、ループ部分１２ｂには、棒状突起７４によって直径
約８ｍｍの空間７５が形成されていた。

【００７６】

【発明の効果】以上にしてなる本発明の水処理装置は、
以下の顕著な効果を奏する。

【００７７】請求項１によれば、プレフィルターによっ
て原水から微細な不純物や微生物を除去した濾過液を濾
過槽に送ることにより、濾過槽内での微生物の繁殖を防
止するとともに、濾過槽の目詰まりを防止でき、また濾
過槽で残留塩素、有機物質、有害物質（例えばトリハロ
メタン）、赤錆、不純物、カビ臭等を除去し、水質（ｐ
Ｈ等）を調整し、ミネラルを補給し、更に効果的に磁化
処理と遠赤外線照射による水分子の活性化を行うので、
美味しい水が得られる。特に、プレフィルターは、中空
糸膜に親水性が付与され、最小浸透圧が低くなっている
ので、通常の水道水の水圧によって即時使用することが
でき、また外圧濾過式で逆洗可能であるので、濾過性能
が低下した場合には、逆洗によってその機能を回復させ
ることができ、水処理装置の長寿命化（３〜５年）を達
成できる。また、濾過槽は、粒状セラミックを堆積した
層の上下にそれぞれ配置された磁石の磁場は互いに結合
して補強し合うことになり、しかもその方向が水の流れ
に沿っていることにより水分子を効果的に磁化処理する
ことができ、また、前記磁場は粒状セラミックを堆積し
た層を通過することになるため、粒状セラミックの遠赤
外線照射による水分子の活性化をより増強させることが
できる。また、本発明の水処理装置は、処理流量が多い
ので、飲み水や料理用水のみならず、お風呂の水やシャ
ワーにも使用することができる。また、複数の中空糸膜
は各々複数の交差点を有しながらループ状に折り返され
ているので、束の状態でその形状を自己保持するととも
に、中空糸膜束はの開口端で収納容器の一ヶ所にポッテ
ィング材にて集束固定され、形状保持材によって固定さ
れてないので、流体の流れにより自然に発生する中空糸
膜の揺れ若しくは振動を妨げず、それによって更に目詰
まりを抑制することができる。更に、中空糸膜束は、直
線部分及びループ部分の断面が略円形であるので、収納
容器に密に充填することができるとともに、取扱いが容
易である。

【００７８】請求項２によれば、中空糸膜束の直線部分
とループ部分とで中空糸膜の充填状態の疎密が略均一に
なって流体の流れが均一化されるとともに、中空糸膜束
を収容する収納容器への装填作業が簡単になり且つ容器
との間の間隔も均一化され、更に流体の到達が最も遅い
ループ部分の中央の中空糸膜の長さが最も短くなるよう
に束ねられていることによって、全ての中空糸膜の濾過
特性が平均化するのである。

【００７９】請求項３によれば、流体は主に中空糸膜束
のループ部分近傍の大きい流体通路からループ部分に設
けられた空間を通って中空糸膜に分散され、中空糸膜の
繊維軸方向に沿って流れるため、ポッティング材近傍の
中空糸膜に対する剪断力が軽減し、この部分で中空糸膜
が切断することを防止することができる。また、ループ
部分に設けられた空間によって、中空糸膜束の内部への
液体の供給が増えて全体としての濾過性能が向上する。

【００８０】請求項４によれば、磁鉄鉱石を堆積した層
全体が磁石の磁場によって磁化されることになり、該磁
鉄鉱石を堆積した層を通過する全ての水分子に磁場を効
果的に加えることができる。

【００８１】請求項５によれば、活性炭層と第２の砂層
との間、第１の磁鉄鉱石層とセラミック層との間並びに
第２の磁鉄鉱石層と麦飯石層との間に配置された磁石の
磁力線が互いに結合して増強し合い、上下方向、即ち水
の流れに沿って方向の強力な磁場が形成され、また、該
磁場により第１及び第２の磁鉄鉱石層全体が強力に磁化
されるので、第１及び第２の磁鉄鉱石層を通過する際、
水分子に効果的に磁場を加えることができ、また、前述
した磁場並びにこれによって磁化された第１及び第２の
磁鉄鉱石層による磁場がセラミック層を通過するので、
遠赤外線照射による水分子の活性化をより増強させるこ
とができる。

【００８２】請求項６によれば、第２の砂層と泰澄石層
との間、第１の磁鉄鉱石層とセラミック層との間並びに
セラミック層と第２の磁鉄鉱石層との間に配置された磁
石の磁力線が互いに結合して増強し合い、上下方向、即
ち水の流れに沿って方向の強力な磁場が形成され、ま
た、該磁場により第１及び第２の磁鉄鉱石層全体が強力
に磁化されるので、特に第１及び第２の磁鉄鉱石層を通
過する際、水分子に効果的に磁場を加えることができ、
また、前述した磁場並びにこれによって磁化された第１
及び第２の磁鉄鉱石層による磁場がセラミック層を通過
するので、遠赤外線照射による水分子の活性化をより増
強させることができる。

【００８３】請求項７によれば、第１の砂層と活性炭層
との間、泰澄石層と第１の磁鉄鉱石層との間並びに第２
の磁鉄鉱石層と麦飯石層との間に配置された磁石の磁力
線が互いに結合して増強し合い、濾過槽全体の上下方
向、即ち水の流れに沿って方向の強力な磁場が形成さ
れ、また、該磁場により第１及び第２の磁鉄鉱石層全体
が強力に磁化されるので、濾過槽全体、特に第１及び第
２の磁鉄鉱石層を通過する際、水分子に効果的に磁場を
加えることができ、また、前述した磁場並びにこれによ
って磁化された第１及び第２の磁鉄鉱石層による磁場が
セラミック層を通過するので、遠赤外線照射による水分
子の活性化をより増強させることができる。

【００８４】請求項８によれば、層と層との間に配置さ
れた磁石による磁場が均一となり、水分子の磁化処理や
粒状セラミックの遠赤外線照射による水分子の活性化が
より効果的に行われる。

【００８５】請求項９によれば、層全体に対してほぼ均
一な磁場を発生でき、水分子の磁化処理や粒状セラミッ
クの遠赤外線照射による水分子の活性化がより効果的に
行われる。

【００８６】請求項１０によれば、水分子の磁化処理や
粒状セラミックの遠赤外線照射による水分子の活性化が
より効果的に行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の水処理装置を一部断面で示した説明図
である。

【図２】本発明で用いた中空糸型カートリッジフィルタ
ーを一部断面で示した正面図である。

【図３】本発明で用いた濾過槽の代表的な実施例を示す
断面図である。

【図４】マグネットプレートの分解斜視図である。

【図５】濾過槽の他の実施例を示す断面図である。

【図６】濾過槽の更に他の実施例を示す断面図である。

【図７】本発明の製造方法によってカセに中空糸膜を巻
き取る状態を示した簡略説明図である。

【図８】同じくカセに巻き取った中空糸膜束のループ部
分を示し、(a) は中空糸膜束の軸方向の断面図、(b) は
ループ部分を軸方向から見た平面図である。

【図９】本発明の中空糸膜束を一部破断して示した斜視
図である。

【図１０】本発明の方法によって中空糸膜を巻き取る状
態を示した概略説明図である。

【図１１】同じく本発明の方法によって中空糸膜を巻き
取る、より好ましい状態を示した説明図である。

【図１２】図２のカセで巻き取った中空糸膜束のループ
部分を示し、（ａ）はカセを含む束の軸方向の断面図、
（ｂ）は（ａ）の矢印の位置の束の軸方向に対して垂直
方向のＡ−Ａ線断面図を示す。

【図１３】本発明の方法によって作成した中空糸膜束を
用いて組み立てた本発明の中空糸膜型カートリッジフィ
ルターを示し、中空糸膜束のループ面方向の断面図であ
る。

【図１４】同じく中空糸膜束のループ面に対して垂直な
方向の断面図である。

【図１５】従来の製造方法によってカセに中空糸膜を巻
き取る状態を示した簡略説明図である。

【図１６】同じくカセに巻き取った中空糸膜束のループ
部分を示し、(a) は中空糸膜束の軸方向の断面図、(b)
は軸方向に対して垂直な方向の断面図である。

【図１７】同じく断面が半円形状になるようにカセに巻
き取った中空糸膜束のループ部分を示し、(a) は中空糸
膜束の軸方向の断面図、(b) は軸方向に対して垂直な方
向の断面図である。

【符号の説明】

Ａ本体ケースＢプレフィルターＢ１中空糸型カートリッジフィルターＢ２装填ケース１ベース部材２カバー３取付台４取付台５貫通孔６貫通孔７脚部８下方開口部９収納容器１０ヘッダー１１ボトム１２中空糸膜１２ａ直線部分１２ｂループ部分１３ポッティング材１４クサビリング１５接着面１６導入孔（流体通路）１７流通路１８Ｏリング１９外筒２０上蓋２１Ｏリング２２締付具２３底面２４流入管２５口金２６流入ホース２７円筒部２８リブ２９流出管３０接続ホース３１口金３２ハウジング３３濾過槽本体３４キャップ３５流入管３５ａ流入口３６口金３７底面３８流出管３８ａ流出口３９口金４０流出ホース４１第１の砂層４２活性炭層４３第２の砂層４４泰澄石層４５第１の磁鉄鉱石層４６セラミック層４７第２の磁鉄鉱石層４８麦飯石層５１穴明きフィルター５２不織布フィルター５３仕切り網６０−１，６０−２，６０−３マグネットプレート６１マグネット６２スペーサ６２ａ収納孔６３磁場７０カセ７１トラバース７２巻取部７３バンド７４棒状突起７５空間

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 1/48 Ｃ０２Ｆ 1/48 Ａ 1/68 ５１０ 1/68 ５１０Ｂ５２０５２０Ｐ５２０Ｖ５３０５３０Ｂ５４０５４０Ａ５４０Ｂ５４０Ｄ５４０Ｆ５４０Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プレフィルターと濾過槽とからなる水処
理装置であって、前記プレフィルターは、複数の中空糸膜が各々複数の交
差点を有しながらループ状に折り返されており且つ直線
部分及びループ部分の断面が略円形である中空糸膜束
を、その開口端で収納容器内の一ヶ所にポッティング材
を用いて集束固定し、中空糸膜が自己保持され且つ中空
糸膜に親水性が付与されている外圧濾過式で逆洗可能な
中空糸型フィルターであり、前記濾過槽は、一端及び他端にそれぞれ水の流入口及び
流出口を有する筒状のハウジング内に粒状活性炭、砂等
をそれぞれ層状に堆積してなるとともに、粒状セラミッ
クを堆積した層の上下にそれぞれ少なくとも１個の磁石
をその磁力線の向きが互いに一致し且つ方向が水の流れ
の沿うように配置したものであり、前記プレフィルターで原水を濾過した後、その濾過液を
前記濾過槽によって濾過、活性化してなることを特徴と
する水処理装置。
【請求項２】前記中空糸膜束は、乾湿式紡糸によって
製造される中空糸膜を中空糸膜束の直線部分の軸方向に
対して垂直な方向の断面の最小直径に略等しい半円形状
で且つ厚さが該直径の２０％以下の巻取部を有する二軸
カセで綾をかけながら巻き取り、その中央部分で束ねて
切断して形成し、該中空糸膜束のループ部分の最大直径
が直線部分の最小直径の０．９５〜１．１５倍であり、
更にループ部分の中央の中空糸膜の長さが最も短くなる
ように設定している請求項１記載の水処理装置。
【請求項３】前記中空糸膜束は、乾湿式紡糸によって
製造される中空糸膜を直径方向に一つ以上の棒状突起を
有する二軸カセで綾をかけながら巻き取り、その中央部
分で束ねて切断して形成することで、該中空糸膜束のル
ープ部分に一ヶ所以上の直線部分に連通した空間を形成
し且つ中空糸膜束が集束固定部の近傍に小さい流体通路
とループ部分近傍に大きな流体通路を有する収納容器に
収納されている請求項１又は２記載の水処理装置。
【請求項４】粒状セラミックを堆積した層の上下の少
なくとも一方に磁鉄鉱石を堆積した層を介在させてなる
請求項１記載の水処理装置。
【請求項５】前記濾過槽が、上部より、砂、粒状活性
炭、砂、泰澄石、磁鉄鉱石、粒状セラミック、磁鉄鉱石
及び麦飯石をそれぞれ層状に堆積して第１の砂層、活性
炭層、第２の砂層、泰澄石層、第１の磁鉄鉱石層、セラ
ミック層、第２の磁鉄鉱石層及び麦飯石層を形成すると
ともに、活性炭層と第２の砂層との間、第１の磁鉄鉱石
層とセラミック層との間並びに第２の磁鉄鉱石層と麦飯
石層との間に、それぞれ少なくとも１個の磁石をその磁
力線の向きが互いに一致し且つ方向が水の流れの沿うよ
うに配置したものである請求項１記載の水処理装置。
【請求項６】前記濾過槽が、上部より、砂、粒状活性
炭、砂、泰澄石、磁鉄鉱石、粒状セラミック、磁鉄鉱石
及び麦飯石をそれぞれ層状に堆積して第１の砂層、活性
炭層、第２の砂層、泰澄石層、第１の磁鉄鉱石層、セラ
ミック層、第２の磁鉄鉱石層及び麦飯石層を形成すると
ともに、第２の砂層と泰澄石層との間、第１の磁鉄鉱石
層とセラミック層との間並びにセラミック層と第２の磁
鉄鉱石層との間に、それぞれ少なくとも１個の磁石をそ
の磁力線の向きが互いに一致し且つ方向が水の流れの沿
うように配置したものである請求項１記載の水処理装
置。
【請求項７】前記濾過槽が、上部より、砂、粒状活性
炭、砂、泰澄石、磁鉄鉱石、粒状セラミック、磁鉄鉱石
及び麦飯石をそれぞれ層状に堆積して第１の砂層、活性
炭層、第２の砂層、泰澄石層、第１の磁鉄鉱石層、セラ
ミック層、第２の磁鉄鉱石層及び麦飯石層を形成すると
ともに、第１の砂層と活性炭層との間、泰澄石層と第１
の磁鉄鉱石層との間、第２の磁鉄鉱石層と麦飯石層との
間に、それぞれ少なくとも１個の磁石をその磁力線の向
きが互いに一致し且つ方向が水の流れの沿うように配置
したものである請求項１記載の水処理装置。
【請求項８】層と層との間に配置された少なくとも１
個の磁石同士の各層と直交する方向に対する間隔をほぼ
同一となした請求項５又は６記載の水処理装置。
【請求項９】層と層との間に配置される磁石としてハ
ウジングの中心軸を中心とする同一円上の中心角を等分
した位置に配置された少なくとも２個の磁石を用いてな
る請求項１、４、５、６、７又は８いずれか記載の水処
理装置。
【請求項１０】磁石の磁力線の向きと水の流れの向き
とを逆にしてなる請求項１、４、５、６、７、８又は９
いずれか記載の水処理装置。