JPH09253631A

JPH09253631A - 水処理装置

Info

Publication number: JPH09253631A
Application number: JP7173296A
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、且つ耐熱性を備えた水処理装置を提供する。【解決手段】一端内面にクサビ状の突起１４を形成した
収納容器９に、中央でループ状に折り返した複数の中空
糸膜１２の束を収納し、中空糸束の開口端を突起にポッ
ティング材１３で集束固定するにあたって、突起のポッ
ティング材との接着面を予め臨界表面張力が４０ｄｙｎ
／ｃｍ以上になるようにコロナ放電処理し、更に中空糸
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１１００℃）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通常のプリーツ型プレフィル
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、多数の中空糸膜を束ね、その開口端
を一ヶ所に集合して収納容器内の一端にポッティング材
で集束固定した構造の濾過フィルターは、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。また、このような
構造の中空糸型フィルターに、温度の異なる流体を急激
に供給したり、交互に供給したりすると、ポッティング
部分では半径方向に急速に温度分布が生じ、温度勾配の
大きいところでは大きな内部応力が発生し、あるいは収
納容器とポッティング材の膨張率若しくは収縮率が異な
るために接着面に応力が発生し、接着面に垂直な引っ張
り応力や平行な剪断応力が複雑に働いて、接着力が乏し
い場合にはこれらの接着面で剥離が生じ、漏れの原因に
なることがある。

【０００７】これらの収納容器及び接続部材にはポリ塩
化ビニル、アクリルニトリル／スチレン共重合体樹脂
（ＡＳ樹脂）、ポリカーボネート、ポリスルホン、繊維
強化樹脂（ＦＲＰ）等、ポッティング用熱硬化性樹脂と
の接着性が比較的良いプラスチック材料が使用されてい
るが、熱湯（約８０℃）を通す場合には接着性が十分と
は言えない。これを防止するために従来では収納容器の
内面に溝や突起を設け、接着面積を大きくしたり、アン
カー効果を持たせて接着力を物理的に補っている。即
ち、収納容器のポッティング材との接着面に溝を設ける
方法（例えば、特開昭５３−１０２８７８号公報）、あ
るいはクサビ状の突起を設ける方法（例えば、特開平６
−２９６８３４号公報）が知られている。この場合、接
着面に溝を設ける方法では、溝の中に気泡が残りやすい
こともあって、溝構造よりもクサビ状突起の方がいわゆ
るアンカー効果がより発揮されるが、それでも加熱冷却
を繰り返すことにより大きな剥離は生じなくても漏れが
認めうる微小な剥離はしばしば発生している。また、い
わゆるプライマーを使用して接着力を補う方法もある
が、プライマーから有害な成分が溶出するおそれがあ
る。

【０００８】一方、ポリプロピレンは、耐熱性、耐薬品
性、機械的特性、安全性等の点で優れた材料であるが、
ポッティング用熱硬化性樹脂との接着性が乏しいために
未だにケース材料には使われていない。また、従来の中
空糸膜モジュールではケース材料同士の接続には、ポッ
ティング材と同じ接着剤が使用されたり、接着剤とねじ
や溶接が併用されているが、ポリプロピレンは上記と同
じ理由でケース材料に利用されていない。

【０００９】また、熱硬化性樹脂製のポッティング材と
しては、従来からエポキシ樹脂又はウレタン樹脂が使用
されてきたが、温度の異なる液体を繰り返し濾過する中
空糸型フィルターのポッティング材として特に開発され
たものではない。エポキシ樹脂の場合、硬化剤に脂環式
アミン又は芳香族系アミンを選択することによって耐熱
性及び強度は高くなるが、逆に柔軟性が乏しくなるため
ポッティング材を切断して中空糸膜を開口させる際にナ
イフカッター等で鋭利に切断することができず、切断時
に粉塵が発生し中空糸膜の開口が目詰まりを生じるおそ
れがあるとともに、収納容器とポッティング材の接着面
での剥離の問題は依然残っている。また、ウレタン樹脂
の場合、ナイフカッター等による鋭利な切断が可能であ
る柔軟なものを、常温で使用する医療用として一部使用
されているが、これは常温でも引っ張り強度は数十ｋｇ
／ｃｍ²以下であるので、８０℃程度の温水を濾過する
場合には強度が不足するといった欠点を有する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】水処理装置の耐熱性を
考える場合、濾材とそれを収容する容器の耐熱性を考慮
する必要がある。濾材そのものは、耐熱性の高いものを
選べば良く、実際に８０℃程度の温度では耐熱性が問題
になることは少ないが、収納容器とポッティング材の接
着面や、収納容器が複数の部材からなる場合にはその接
着面での耐熱性が問題になり、この場合単に高温に耐え
るのではなく、加熱と冷却を繰り返しても耐えることが
要求される。本発明は、このような耐熱性を備えた水処
理装置を提供せんとするものである。

【００１１】ポリプロピレンが中空糸膜のケース材料に
使用されていない理由は、上記のようにポッティング材
である熱硬化性樹脂との接着性が乏しいことと、ケース
材料同士の接続が困難であることによる。従って、これ
らの問題を解決すればきわめて優れたケース材料として
利用することができる。

【００１２】接着剤と被接着物の表面エネルギーが等し
いときに接着力が強くなることは、良く知られている。
中空糸膜のポッティング材には通常エポキシ樹脂若しく
はウレタン樹脂が使用されるが、これらの熱硬化性樹脂
は液状の主剤と硬化剤の混合液を硬化させたものであ
り、エポキシ樹脂の場合にはポリアミン、ウレタン樹脂
の場合にはポリオールを硬化剤として使用するためにこ
れらの混合液は比較的大きい表面エネルギーを有する。
従って、ポリプロピレンのように表面エネルギーの小さ
い材料には強い接着力を持たず、またポッティング材と
比較的接着性が良いとされている他のケース材料でも、
加熱冷却を繰り返して使用する場合には、接着力が不足
するのである。

【００１３】また、ポリプロピレンのように表面エネル
ギーの小さい材料でもコロナ放電処理や火炎処理すると
表面エネルギーは大きくなり、接着性が向上することも
良く知られている。従って、ポリプロピレンでもこのよ
うな処理をして適度な表面エネルギーを持たせれば中空
糸型フィルターのポッティング材に対して強い接着力を
持たせることは可能であるが、このような技術を実際に
中空糸型フィルターに応用されたことはなく、この場合
の効果は不明である。また、収納容器とポッティング材
の接着面の形状を工夫してアンカー効果も併用すれば、
加熱冷却に対する接着力がより向上すると期待される。
更に、ポッティング材として、ナイフカッター等による
鋭利な切断が可能で、しかも加熱冷却の繰り返しに対し
て耐久性があり、強度も十分に備えた特性のものを採用
する必要がある。

【００１４】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、流量が多
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であ
り、更に中空糸膜をポッティング材で集束固定する接着
部の構造及び収納容器等のケース材料とポッティング材
料を工夫することによって、８０℃程度の熱湯をも処理
できる耐熱性を備えた水処理装置を提供する点にある。

【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、一端内面にクサ
ビ状の突起を形成した熱可塑性樹脂製の収納容器に、中
央でループ状に折り返した複数の中空糸膜の束を収納
し、該中空糸膜束の開口端を前記突起に熱硬化性樹脂製
のポッティング材で集束固定するにあたって、該突起の
ポッティング材との接着面を予め臨界表面張力が４０ｄ
ｙｎ／ｃｍ以上になるようにコロナ放電処理し、更に中
空糸膜に親水性が付与され、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】この場合、前記収納容器が多孔円筒容器の
一端に、内面にクサビ状の突起を有するリングを接着若
しくは熱融着又は超音波融着したものであること、ある
いは前記収納容器が多孔円筒容器の一端を熱変形温度以
上に加熱してから加圧成型することによって内面にクサ
ビ状の突起を形成したものであることが好ましい実施例
である。

【００１７】また、前記収納容器の少なくともポッティ
ング材側の一端に、流体の通路を形成する接続部材が接
着若しくは熱融着又は超音波融着されている。

【００１８】ここで、前記収納容器がポリプロピレン製
又はポリ塩化ビニル製であり、前記接続部材がポリプロ
ピレン製であるとより好ましい。

【００１９】更に、前記ポッティング材が、ＮＣＯ含量
が１３〜１８重量％の芳香族ポリイソシアネートを、Ｏ
Ｈ価が７００ｍｇ−ＫＯＨ／ｇ以上のポリエーテルポリ
オールに対して化学量論量の１００〜１０５％加えた混
合液を硬化させたウレタン樹脂であり、それに加えて混
合液の粘度が２０００〜８０００ｃｐｓであること、あ
るいは前記ポッティング材が、１２０℃における最大引
っ張り応力が３０〜２００ｋｇ／ｃｍ²で、破断時の伸
びが１０％以上であることが好ましい。

【００２０】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。

【００２１】更に具体的には、前記濾過槽として、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を用いる。

【００２２】又は、前記濾過槽として、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を用いる。

【００２３】又は、前記濾過槽として、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
うに配置したものを用いる。

【００２４】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。

【００２５】

【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。

【００２６】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、プレフィルターの中空
糸膜によって水道水中の目詰まり物質を捕捉するので、
濾過槽における濾材の目詰まりの問題は全く生じなく、
中空糸膜に捕捉された目詰まり物質を逆洗するので逆洗
効果が非常に高く、その結果として水処理装置の寿命も
長くなる。また、マンション等の集合住宅に設置されて
いる受水槽で、万一管理不十分による水質低下により微
生物が繁殖しても、中空糸膜によって全て除去できるの
で、プレフィルターを通過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できるので
ある。しかも、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、清潔且つ美味しい水が得られる。

【００２７】更に詳しくプレフィルターにおいては、中
空糸膜を合成樹脂製収納容器に熱硬化性樹脂からなるポ
ッティング材で集束固定するために、ポッティング材を
接着する当該収納容器の接着面を、予め臨界表面張力が
４０ｄｙｎ／ｃｍ以上になるようにコロナ放電処理し
て、収納容器の接着面の表面エネルギーを大きくし、表
面エネルギーが大きいポッティング材、例えばエポキシ
樹脂やウレタン樹脂との接着性を大幅に改善するのであ
る。それにより、前記収納容器がポッティング材に対し
て比較的接着性に優れた材料で作製された場合は勿論、
ポッティング材に対して接着性に乏しいポリプロピレン
製で作製された場合にも、収納容器とポッティング材と
が強力に接着し、加熱冷却を多数回繰り返してもポッテ
ィング材と中空糸膜の収納容器との間で剥離が発生しな
いのである。更に、収納容器のポッティング材との接着
面に接着強度を補うためのクサビ状の突起を設ければ、
収納容器とポッティング材とが構造的に絡み合い、アン
カー効果によって大きな接着強度が得られる。

【００２８】一方、収納容器とその端部に接続する接続
部材の接合面同士を接合した状態で超音波融着する場合
に、該融着面と、接続部材と超音波エネルギー伝達部材
との接触面の間の距離を２０ｍｍ未満に設定すると、超
音波エネルギーが前記融着面に集中的に伝達し、融着に
よって強固な接続が可能となり、その距離が１０ｍｍ未
満であると融着面に超音波エネルギーがより集中するの
で、収納容器と接続部材を共に超音波融着に適しないポ
リプロピレン製で成形した場合にも、互いに強固に超音
波融着することができる。

【００２９】ウレタン樹脂製のポッティング材におい
て、硬化物の耐熱性と強度は、ＮＣＯ含量とＯＨ価によ
ってほぼ決定される。図１１はポリオール変性ＭＤＩと
ポリオール変性ポリメリックＭＤＩを混合してＮＣＯ含
量を調節し、ＯＨ価が８５０ｍｇ−ＫＯＨ／ｇのトリメ
チロールプロパン系ポリエーテルポリオールとを配合し
て得た硬化物のＪＩＳ−１号ダンベルを用い、引っ張り
速度５０ｍｍ／分で測定した１２０℃における最大引っ
張り強度を示したものである。１２０℃の蒸気圧がその
ままポッティング材に加わった場合を想定するとこの温
度で少なくとも３０ｋｇ／ｃｍ²以上の引っ張り強度が
必要であると考えられるので、この図からＮＣＯ含量は
１３重量％以上でなければならないことがわかる。同様
な関係はＭＤＩとポリメリックＭＤＩの混合物について
も得られ、ＮＣＯ含量によってほぼ一義的に決定され
る。一方、ＮＣＯ含量が１８重量％を越えると硬化物が
固くなりすぎてナイフカッターでは鋭利に切断すること
が困難になる。従って、本発明では１３〜１８重量％の
ＮＣＯ含量のポリイソシナネートが特に好ましく使用さ
れる。

【００３０】糖、多価アルコール、多価アミン等にプロ
ピレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加させ
た多種類のポリエーテルポリオールがポリイソシアネー
トの硬化剤として知られており、何れも本発明に使用可
能であるが、エステル系ポリオールは、耐薬品性と耐加
水分解性に難点があり、本発明には好ましくない。ま
た、多価アルコールのうちでグリセリン系のものも耐薬
品性と耐加水分解性が比較的劣る。従って、グリセリン
を除く多価アルコール、糖及び多価アミンにアルキレン
オキサイドを付加させたポリエーテルポリオールが本発
明では好ましく用いられる。エチレンジアミン等のアミ
ン系ポリエーテルポリオールは反応が早く、他のポリオ
ールと混合して反応速度を調節するために好適である。

【００３１】図１２は、ＮＣＯ含量が１６重量％のポリ
イソシアネートとＯＨ価の異なるトリメチロールプロパ
ン系ポリエーテルポリオールを配合して上記と同様な測
定をした結果を示したものである。同様な関係は、糖及
びグリセリン系のポリエーテルポリオールや多価アミン
系ポリエーテルポリオールを添加したポリオールについ
ても得られる。従って、この図から適切な強度を得るた
めにはＯＨ価がおよそ７００ｍｇ−ＫＯＨ／ｇ以上必要
であることがわかる。また、ポリイソシアネートとポリ
エーテルポリオールの配合比率は、安全性の点から未反
応成分の溶出をできるだけ少なくするために化学量論量
の±１０％以内、更に好ましくは±５％以内に調整す
る。

【００３２】また、中空糸膜のポッティングは遠心注型
あるいは浸漬によって行われるが、中空糸膜の有する孔
が大きい場合には、成型時のポッティング材の粘度が低
いと中空糸膜の内部までポッティング材が侵入して開口
部が失われことがある。逆に、ポッティング材の粘度が
高すぎると中空糸膜の間に完全に充填されず、漏れの原
因になることがある。従って、ポッティング時のポッテ
ィング材の粘度は、ポリイソシアネートあるいはポリオ
ールの分子量やこれらの温度を適当に選択して２０００
〜８０００ｃｐｓになるように調整する必要がある。

【００３３】中空糸膜の収納容器には、前述の理由によ
ってポリプロピレン製の多孔円筒容器が好ましく用いら
れる。中空糸膜は通常これらの収納容器とともに適当な
厚みのポッティング材で集束固定される。このような中
空糸型フィルターに加熱冷却のヒートサイクルを繰り返
すとポッティング材内部で温度分布による内部応力が発
生し、収納容器とポッティング材の界面でこの応力が接
着力を越えて剥離が生じることがある。また、接着力が
強いときにはポッティング材自身に亀裂が生じることが
ある。このような問題を避けるためにはポッティング材
が適度な柔軟性を持ち、ヒートサイクル時に過度の内部
応力を発生させない必要があり、このような柔軟性の目
安として使用温度範囲でポッティング材の破断時の伸び
が１０％以上必要であることを見いだした。また、ナイ
フカッターで鋭利に切断できるためにもこの伸びが好ま
しいことも見いだした。

【００３４】

【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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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
で作製した多孔円筒容器９ａと、ヘッダー１０及びボト
ム１１とで、該多孔円筒容器９ａの上下端にヘッダー１
０とボトム１１とを接着又は融着又は超音波融着で接続
して収納容器９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状
突起１４が形成されている。尚、本実施例の前記クサビ
状突起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、クサビ状突起１４の
接着面１５は、コロナ放電処理して臨界表面張力が４０
ｄｙｎ／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。

【００３９】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１６から内部に導入された原液
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１
７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１
６に近接し、中空糸膜１２のループ部分１２ｂ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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】例えば、中空糸の水透過係数が１０００、
５０００及び１００００（ｌ／ｍ²・ｈｒ・ｋｇ／ｃｍ²
）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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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及びアセトンが
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
水性膜の膜表面及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、膜の材質及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。

【００５１】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。

【００５２】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
（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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】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も適宜用いることができ
る。

【００５６】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
白砂をさらに高温（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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】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。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】次に、前記中空糸型カートリッジフィルタ
ーＢ１の各部、特に部材と部材との接合部の具体的実施
例について説明する。先ず、前記収納容器９を構成する
多孔円筒容器９ａの一端内周に突設したクサビ状突起１
４を形成する方法について例示する。勿論、クサビ状突
起１４を多孔円筒容器９ａに一体成形することは可能で
あるが、多孔円筒容器９ａとボトム１１を一体成形する
場合や、導入孔１６の形状、配置によっては一体的に成
形できない場合もある。以下は、その場合にもクサビ状
突起１４を形成することができる方法を例示する。

【００６９】図７(a) は、多孔円筒容器９ａの一端に、
内周にクサビ状突起１４を突設したリング部材７０を熱
融着したものである。図中７１は多孔円筒容器９ａとリ
ング部材７０との熱融着部（接合部）、７２はリング部
材７０と接続部材としてのヘッダー１０との熱融着部
（接合部）である。また、熱融着が困難な場合、あるい
は接着が容易な場合には、接着剤を用いて接合すること
も可能である。この場合には接合部７１及び７２を図７
(b) に示すように凹凸嵌合構造とし、接合面７３を形成
して接着面積を大きくすることが好ましい。

【００７０】前記収納容器９あるいは多孔円筒容器９ａ
及びクサビ状突起１４を有するリング部材７０は、熱可
塑性合成樹脂で成形したものである。例えば、熱融着に
適した材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、
アクリロニトリル・スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、ポ
リカーボネートなどがあり、その中ではポリプロピレン
が特に好ましく、また接着が好ましい材料としては、ポ
リ塩化ビニル、塩素化ポリ塩化ビニル、ポリスルホン、
ポリ弗化ビニリデンなどがあり、その中ではポリ塩化ビ
ニルが特に好ましい。熱融着は、接着に比べて溶剤の溶
出の心配がなく、好ましい方法であるために更に詳しく
説明する。

【００７１】前記の円筒容器２の両端に、図８に示す加
工方法を用いてリング部材７０を熱融着する。多孔円筒
容器９ａと、切削加工あるいは射出成形で成形されたリ
ング部材７０を、ヒーター７４に接触させ、これらの溶
融温度以上に加熱したのちヒーター７４から外し、溶融
温度以下になる前に加熱面同士を押しつけながら熱変形
温度以下になるまで保持する。例えば、これらの材質と
してポリプロピレンを使用する場合、表面温度が２５０
〜２８０℃のヒーター７４に多孔円筒容器９ａとリング
部材７０を、５〜１０秒間接触させ、各々の先端を溶融
させてから、溶融温度以下になる前に各々の加熱面同士
を押しつけながら熱変形温度以下、例えば１００℃以下
になるまで保持する。材質が異なる場合も適切な溶融温
度を選択することによって同様にして加工することがで
きる。

【００７２】図９は、多孔円筒容器９ａの一端内面にク
サビ状突起１４を加熱・加圧成形して加工するときの方
法を示す。図９(a) のステップ１で先端に型抜きを可能
にした片半分のクサビ型７５ａを設けた右コアー７５と
他方の片半分のクサビ型７６ａを設けた左コアー７６を
挿入した多孔円筒容器９ａがヒーターを内蔵する開閉で
きるメス型７７に装着される。尚、図中１６は多数の孔
（導入孔）である。次いで図９(b) のステップ２で、ヒ
ーターで多孔円筒容器９ａの加工部分を熱変形温度以
上、例えば円筒容器がポリプロピレンの場合には、１７
０〜２５０℃に加熱しながらコアー７５と７６のクサビ
型７５ａ，７６ａに軟化した円筒容器の先端が充填する
ように円筒容器を押し込む。最後に熱変形温度以下に冷
却してからメス型７７を開き左右のコアー７５、７６を
抜いて先端にクサビ状突起１４を有する多孔円筒容器９
ａが形成される。

【００７３】図１０は、クサビ状突起１４を有するリン
グ部材７０の破断面斜視図であり、ポッティング材を充
填する際にクサビ面に気泡が残らないようにするための
空気の抜け穴７８（図１０(a) ）又は切欠７９（図１０
(b) ）を形成している。尚、前記抜け穴７８又は切欠７
９は、多孔円筒容器９ａとクサビ状突起１４を有するリ
ング部材７０とを別々に成形して互いに接着若しくは熱
融着する場合又は多孔円筒容器９ａの一端にクサビ状突
起１４を加熱・加圧成形する場合の何れの場合にも、成
形時に一体形成することも又は後加工の穿孔、切削によ
って形成することも可能である。

【００７４】ポッティング材１３にはエポキシ樹脂ある
いはウレタン樹脂が通常使用される。加熱冷却の繰り返
しに耐えるためにはこれらのポッティング材は使用温度
の範囲で数十ｋｇ／ｃｍ²以上の最大引っ張り強度とお
よそ１０％以上の破断時の伸びが必要である。このよう
なポッティング材の例として、脂環式多価アミンに末端
がアミノ化されたアクリロニトリル−ブタジエン共重合
体オリゴマーを柔軟性付与剤として加えた硬化剤を用い
たビスフェノールＡ系エポキシ樹脂が、あるいは、ＮＣ
Ｏ含量が１３重量％以上のポリイソシアネートとＯＨ価
が７００ｍｇ−ＫＯＨ／ｇ以上のポリエーテルからなる
ウレタン樹脂が挙げられる。

【００７５】更に詳しくは、前記ポッティング材１３で
用いるウレタン樹脂は、図１１及び図１２の結果に基づ
いて行った前述の考察により、ＮＣＯ含量が１３〜１８
重量％の芳香族ポリイソシアネートを、ＯＨ価が７００
ｍｇ−ＫＯＨ／ｇ以上のポリエーテルポリオールに対し
て化学量論量の１００〜１０５％加えた混合液を硬化さ
せたものが好ましく、しかも混合液の粘度が２０００〜
８０００ｃｐｓであり、また１２０℃における最大引っ
張り応力が３０〜２００ｋｇ／ｃｍ²で、破断時の伸び
が１０％以上であることがより好ましい。これらの特性
を備えることによって、ポッティング材１３で中空糸膜
１２を集束固定する際の充填作業、ポッティング材１３
を切断して中空糸膜１２を開口させる際の加工性、耐熱
性及びその他の性質が中空糸型カートリッジフィルター
Ｂ１のポッティング材１３として要求される全ての特性
を満足するのである。

【００７６】前述のウレタン樹脂の安全性については、
中空糸型カートリッジフィルターＢ１のポッティング材
１３と同じ硬化温度、時間になるようにして厚さ３ｍｍ
のウレタン樹脂板を作り、「食品衛生法・食品、添加物
等の規格基準（昭和３４年厚生省告示第３７０号）個別
規格に規定された以外の合成樹脂製の器具又は容器包装
（昭和５７年厚生省告示第２０号）使用温度が１００℃
を越えるもの」（以下、食品衛生法による方法と呼
ぶ）、あるいは「日本薬局方、輸液用プラスチック容器
試験法」（以下、局方と呼ぶ）によって評価した。

【００７７】また、ウレタン樹脂の強度は、最大引っ張
り応力（単位、ｋｇ／ｃｍ²）で表し、上記の板から切
り出したＪＩＳ−１号ダンベルを使い、オートグラフを
用いて所定の温度で５０ｍｍ／分の引っ張り速度で測定
し、また破断時の伸び（％）も測定した。

【００７８】更に、ウレタン樹脂の耐薬品性は、水、有
効塩素濃度１０００ｐｐｍの次亜塩素酸ソーダ水溶液、
１％の過酸化水素水溶液、３％のホルマリン水溶液、硝
酸で調整したｐＨ１の水溶液、カ性ソーダで調整したｐ
Ｈ１４の水溶液、それぞれに３０℃で１週間上記のダン
ベルを浸した後、水洗し、乾燥することなく強度を上記
の方法で測定し、浸漬前の強度と比較して評価した。

【００７９】その一例を示せば、ポリオール変性ＭＤＩ
とポリオール変性ポリメリックＭＤＩを混合してＮＣＯ
含量を１３．４％（重量％、以下同）、１６．０％、１
８．０％に調整した３種類のポリイソシアネートをＯＨ
価が８５０ｍｇ−ＫＯＨ／ｇのトリメチロールプロパン
系ポリエーテルポリオールに５０℃で化学量論量の１０
５％加えた配合液を減圧下で２分間脱気してから型に流
し込んで硬化させ、厚さ３ｍｍの板を作成し、これらの
板からＪＩＳ−１号ダンベルを切り出し、１２０℃にお
ける最大引っ張り強度（ｋｇ／ｃｍ²）を測定した結
果、それぞれ５５、１３５、１９６であり、また破断時
の伸び（％）はそれぞれ５１、３１、１３であった。

【００８０】また、ＮＣＯ含量が１６．０％のポリオー
ル変性ポリメリックＭＤＩにＯＨ価が７２０、８５０、
１０００ｍｇ−ＫＯＨ／ｇの３種類のトリメチロールプ
ロパン系ポリエーテルポリオールを配合し、前記同様に
してダンベルを作成し、１２０℃における最大引っ張り
強度（ｋｇ／ｃｍ²）を測定した結果、それぞれ７４、
１３５、１７４であり、また破断時の伸び（％）はそれ
ぞれ３８、３１、２２であった。

【００８１】更に、ＮＣＯ含量が１５％のポリオール変
性ＭＤＩとトリメチロールプロパン系ポリエーテルポリ
オールに、少量のエチレンジアミンのプロピレンオキサ
イド変性ポリオールを添加したＯＨ価が８２０ｍｇ−Ｋ
ＯＨ／ｇのポリエーテルポリオールを配合して前記同様
にしてウレタン樹脂板を作成した。このウレタン樹脂の
１２０℃での最大強度及び伸びは、それぞれ９７ｋｇ／
ｃｍ²、４２％であった。また、このウレタン樹脂の食
品衛生法及び局方試験の結果は何れも合格であった。ま
た、このダンベルについて耐薬品性試験を行った結果、
試験液による差は見られなかったが、試験前に比べて最
大引っ張り強度は約３０％低下し、伸びは変わらなかっ
た。

【００８２】次に、クサビ状突起１４と収納容器９との
接着性について説明する。前述のようにポッティング材
１３には通常エポキシ樹脂もしくはウレタン樹脂のよう
な熱硬化性樹脂が使用される。これらはいわゆる液状の
主剤と硬化剤の混合液を、中空糸膜とその収納容器を装
着したモールドに、浸漬あるいは遠心注型によって注入
したのち硬化させて用いられる。エポキシ樹脂の硬化剤
は反応基として２〜３級アミンあるいはカルボン酸無水
物を持ち、これらが主剤のエポキシ基と反応して硬化物
になる。ウレタン樹脂の硬化剤は反応基として水酸基あ
るいはアミノ基を持ち、これらが主剤のイソシアネート
と反応して硬化物になる。

【００８３】従って、中空糸膜の収納容器表面（クサビ
状突起１４の接着面１５）のポリマーにこれらの反応基
が存在すると主剤と化学的にも結合して強力な接着力が
えられる。合成樹脂の表面をコロナ放電処理すると空気
中の、主に酸素が様々な分子形態で導入されることが知
られており、これらの中で前記の主剤と反応するものも
存在することが推定される。

【００８４】図１３(a) はクサビ状突起１４の表面を含
めて収納容器９のポッティング材１３との接着面１５を
コロナ放電処理するための装置の一部を示す。図示した
リング状電極８０の直径は、クサビ状突起１４の内径よ
りも約２ｍｍ小さく、収納容器９が上下してリング状電
極８０に出入りする間に接着面１５がコロナ放電処理さ
れる。また、電極は図１３(b) のように直線状電極８１
でも良く、収納容器９を直線状電極８１のまわりで回転
させ、接着面１５を直線状電極８１に沿って移動させて
コロナ放電処理される。コロナ放電処理した表面の表面
エネルギーの変化は市販のぬれ指数標準液により臨界表
面張力を測定することによって評価される。

【００８５】図１４はコロナ放電処理前の、図１５はコ
ロナ放電処理後のポリ塩化ビニルのＸ線光電子分光法に
よる表面分析である。コロナ放電処理後のポリ塩化ビニ
ルの表面分子には酸素元素の多量の増加が認められる。
また、図１６はコロナ放電処理前の、図１７はコロナ放
電処理後のポリプロピレンの表面分析である。ポリ塩化
ビニルと同様に処理前にはほとんど存在しなかった酸素
元素の大量の増加が認められる。同様な変化は、ポリエ
チレン、ポリカーボネート、塩素化ポリ塩化ビニル、ポ
リスルホン、ポリフッ化ビニリデン、アクリロニトリル
／スチレン共重合体などにも認められ、合成樹脂一般に
生じる変化と考えられる。

【００８６】一方、従来からよく知られているように接
着物の表面エネルギーが互いにほぼ等しいときに最大の
物理的接着強度がえられる。前記のポッティング材は極
性の大きい官能基を持ち、表面エネルギーが比較的大き
いものであるが、合成樹脂からなる中空糸膜の収納容器
の表面をコロナ放電処理すると表面エネルギーが大きく
なり、物理的接着力も向上する。コロナ放電処理によっ
て表面エネルギーが大きくなることはその臨界表面張力
（接触角が０になる液体の表面張力）によって確認する
ことができる。

【００８７】中空糸型カートリッジフィルターＢ１に使
用されるエポキシ樹脂、ウレタン樹脂の場合、中空糸膜
１２の収納容器９との接着力はその臨界表面張力がおよ
そ４０ｄｙｎ／ｃｍ以上のとき、更に好ましくは６０ｄ
ｙｎ／ｃｍ以上のときに強力になる。前記のようにコロ
ナ放電処理によって表面エネルギーが大きくなるだけで
なく、ポッティング材と化学的に反応する官能基も導入
されるために物理的効果と化学的効果が重なって、一層
強力な接着力が生じると考えられる。この場合の接着強
度はポッティング材自身の破壊強度を上回ることもあ
る。

【００８８】次に、図１８に基づいて収納容器９と、流
体の通路を有する接続部材としてのヘッダー１０及びボ
トム１１との超音波融着について説明する。本実施例の
中空糸型カートリッジフィルターＢ１の収納容器９は、
多孔円筒容器９ａと、それに接続するヘッダー１０及び
ボトム１１からなり、多孔円筒容器９ａ、ヘッダー１０
及びボトム１１は、ポリプロピレン製である。前記収納
容器９の内部に装填する中空糸膜１２は、多数本を中央
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と接する多孔円筒容器９ａの端部内周部
分には接着力を補うために設けたクサビ状突起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。

【００８９】通常、ポリプロピレン同士は、接着面を約
３００℃で数秒間加熱して溶かし、熱融着で接続される
が、中空糸型カートリッジフィルターＢ１では接着部分
がポッティング部分の近傍にあるために短時間とはいえ
このような高い温度で加熱されるとポッティング材１３
と収納容器９との接着力が低下してこれらの間に剥離が
生じるおそれがある。

【００９０】超音波エネルギーの伝達部材（ホーン）８
２は、ヘッダー１０については超音波融着部７２（接合
部）の上方に形成した平坦な接触面８３でヘッダー１０
と接触してそのエネルギーを伝達する。ボトム１１につ
いては同様に超音波融着部７２（接合部）の下方に形成
した平坦な接触面８３で接触してエネルギーを伝達す
る。

【００９１】図１９は融着前のヘッダー１０を示すが、
ヘッダーの融着面８４には超音波エネルギーを集中させ
る突起８５がある。前記ボトム１１にも同様な突起があ
る。この突起８５の底辺は融着面８４の幅の１／３〜１
／５が好ましく、高さは０．３〜１．０ｍｍが好まし
い。これらの寸法が大きすぎると突起８５を溶融するた
めに過大な超音波エネルギーが必要になり、中空糸膜１
２を損傷することがある。逆に、小さすぎると全面が融
着しないために接着強度が小さかったり、漏れの原因に
なることがある。

【００９２】前記ホーン８２の接触面８３と融着面８４
の間の距離は、２０ｍｍ未満、更に好ましくは１０ｍｍ
未満がよい。ポリプロピレンは比較的柔軟な材料である
ために超音波エネルギーが材料自身に吸収され易く、こ
の距離が長いと過大な超音波エネルギーが必要になり、
中空糸膜４を損傷したり、ホーン８２との接触面８３が
傷つくことがある。この距離は小さい方がよいがヘッダ
ー１０自身の強度上から通常４ｍｍ以上は必要である。

【００９３】超音波融着設備は限定されないが、ポリプ
ロピレンに効果的に融着エネルギーを伝達するために
は、周波数は２０ｋＨｚ程度が好ましい。また、超音波
エネルギーの伝達条件については、ホーン８２の加圧力
を大きくするよりも、超音波エネルギーの伝達効率が比
較的よくないので融着時間を長くする方が好ましい。

【００９４】最後に、以下の製造方法で作製した各々の
中空糸型カートリッジフィルターＢ１の耐熱性を調べた
結果を例示する。

【００９５】内径が約７７ｍｍ、長さが約２２ｃｍのポ
リ塩化ビニル製パイプの一端の内面を、先端から約２０
ｍｍ、臨界表面張力が７０ｄｙｎ／ｃｍとなるように、
直径が約７３ｍｍのリング状電極を使用し、周波数約３
０ｋＨｚ、出力０．３ｋＷでコロナ放電処理した。この
パイプの中にループ状に折り返した内、外径が０．８、
１．２ｍｍの分画分子量が約２００００のポリスルホン
製中空糸膜を１２５０本入れ、ＮＣＯ含量が１５重量％
のポリオール変性４、４−ジフェニルメタンジイソシア
ネートとＯＨ価が８５０ｍｇ−ＫＯＨ／ｇのトリメチロ
ールプロパン系ポリエーテルポリオールとの混合液から
なるポッティング材を用いて遠心注型によってポッティ
ング部分の厚さが前記のコロナ放電処理した長さ以下に
なるようにポッティングしたのち、パイプの先端でポッ
ティング部分を切断して中空糸を開口させた。次いで端
部にポリ塩化ビニル製のヘッダーとボトムを水道用ポリ
塩化ビニルパイプ接続用接着剤で接着して接続して中空
糸型カートリッジフィルターを作製した。このフィルタ
ーに約６０℃の熱水と約２０℃の水を約６０リットル／
分で１時間づつ交互に流した。この加熱冷却を５０回繰
り返してもポッティング材とポリ塩化ビニル製円筒容器
との間に剥離は発生しなかった。

【００９６】内径が約６０ｍｍ、長さが２２ｃｍのポリ
プロピレン製のパイプの一端の内面を先端から約１５ｍ
ｍ、臨界表面張力が７０ｄｙｎ／ｃｍとなるようにコロ
ナ放電処理した。このパイプの中にループ状に折り返し
た内、外径が０．５、０．８ｍｍの平均孔径が約０．２
ミクロンのポリスルホン製中空糸膜を１７００本入れ、
コロナ放電処理をした端部で実施例１と同じポッティン
グ材を用いて集束固定したのち、パイプの先端でポッテ
ィング部分を切断して中空糸を開口させた。このモジュ
ールは、１２１℃、１時間のオートクレーブと２０℃の
水に３０分間浸す加熱冷却を１０回繰り返しても剥離が
生じなかった。

【００９７】コロナ放電によってポッティング材と接触
する部分（接着面）の臨界表面張力を７０ｄｙｎ／ｃｍ
にしたポリプロピレン製収納容器に、平均孔径０．２μ
ｍで、内径０．５ｍｍ、外径０．８ｍｍのポリスルホン
製中空糸膜を３４００本入れ、ＮＣＯ含量が１５重量％
のポリオール変性４，４−ジフェニルメタンジイソシア
ネートとＯＨ価が８５０ｍｇ−ＫＯＨ／ｇのトリメチロ
ールプロパン系ポリエーテルポリオールとの混合液から
なるポッティング剤を用いて遠心注型によってポッティ
ングした後、ポッティング部分を切断して中空糸膜を開
口させた。次いで、ホーン８２の接触面８３と融着面８
４の間の距離が８ｍｍ、融着面の幅が３ｍｍ、突起８５
の底辺が０．６ｍｍ、高さが０．５ｍｍであるヘッダー
１０とボトム１１を周波数２０ＫＨｚ、加圧力１８ポン
ド／平方インチ（１２４１１０Ｐａ）、融着時間０．８
秒で収納容器に融着した。この中空糸型カートリッジフ
ィルターは、１２１℃、６０分間のオートクレーブ処理
と約２０℃の水に浸す処理を１０回以上繰り返すヒート
サイクル試験の前後で、水の濾過流量と３ｋｇ／ｃｍ²
における空気の拡散流量をそれぞれＪＩＳ−Ｋ３８３
１、ＪＩＳ−Ｋ３８３３の方法で測定したが、水の濾過
流量、空気の拡散流量とも変わらず、漏れも発生しなか
った。

【００９８】外径８９ｍｍ、内径７７ｍｍ、長さ約２２
ｃｍの塩素化ポリ塩化ビニル製のパイプの一端に、塩素
化ポリ塩化ビニルを切削して作成した、突起の高さが３
ｍｍ、クサビの角度が４５度、帯状部分の幅が１０ｍｍ
のクサビ状突起を有する外径８９ｍｍ、内径７７ｍｍ、
全長２５ｍｍのリング部材を市販の接着剤（積水化学工
業（株）製、耐熱接着剤、Ｎｏ．１００）を用いて接着
した。リング部材の内面をコロナ放電処理したのち、こ
の収納容器に中央で折り返したポリスルホン製の中空糸
膜を充填して一端を、ＮＣＯ含量が１５重量％のポリオ
ール変性４、４−ジフェニルメタンジイソシアネートと
少量のエチレンジアミンのポリプロピレンオキサイド変
性ポリオールを加えたＯＨ価が８２０ｍｇ−ＫＯＨ／ｇ
のトリメチロールプロパン系ポリエーテルポリオールか
らなるウレタン樹脂でポッティング部分の長さが約２０
ｍｍになるように集束固定した。次いで塩素化ポリ塩化
ビニルを切削して作成したヘッダーをリング部材に、ボ
トムを収納容器の端部に前記の接着剤で接着した。この
中空糸型カートリッジフィルターは、約９０℃の熱水と
約２０℃の冷水を交互に３０分間づつ流すヒートサイク
ルテストを１００回繰り返してもポッティング材とリン
グ部材の間で剥離が発生せず、漏れは生じなかった。

【００９９】約３ｍｍ角の矩形孔を形成した外径７０ｍ
ｍ、長さ約７０ｃｍのポリプロピレン製押出成形多孔パ
イプの一端に、ポリプロピレンを射出成形した、突起の
高さが３ｍｍ、クサビの角度が４５度、帯状部分の幅が
１０ｍｍのクサビ状突起を有する外径７０ｍｍ、内径６
３ｍｍ、長さ２０ｍｍのリング部材を、図８に示す方法
で、表面温度が２７０℃のヒーターに各々同時に１０秒
間接触させてから熱融着した。リング部材の内面をコロ
ナ放電処理したのちポリスルホン製中空糸膜を充填し、
ＮＣＯ含量が１５重量％のポリオール変性４、４−ジフ
ェニルメタンジイソシアネートと少量のエチレンジアミ
ンのポリプロピレンオキサイド変性ポリオールを加えた
ＯＨ価が８２０ｍｇ−ＫＯＨ／ｇのトリメチロールプロ
パン系ポリエーテルポリオールからなるウレタン樹脂で
ポッティング部分の長さが約１５ｍｍになるように集束
固定した。次いで、ポリプロピレンを射出成形したヘッ
ダーをリング部材に、またボトムをパイプの他端に上記
と同様にして熱融着した。この中空糸型カートリッジフ
ィルターは、１２１℃、６０分間のオートクレーブ処理
と約２０℃の水に３０分間浸すヒートサイクルテストを
５０回繰り返してもリング２３とポッティング材５の間
で剥離が発生せず、漏れは生じなかった。

【０１００】

【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。

【０１０１】請求項１によれば、プレフィルターの中空
糸膜に直接原水を通して、原水から微細な不純物や微生
物を除去した後、その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（ｐＨ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る。また、外圧
濾過式で逆洗可能であるので、中空糸膜の外表面に不純
物が捕捉されて濾過性能が低下した場合には、逆洗によ
って中空糸膜の外表面から不純物を排除してその機能を
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、飲み水
や料理用水のみならず、処理流量が多くしかも８０℃程
度の熱水を処理できる耐熱性を有するのでお風呂のお湯
やシャワーにも使用することができる。

【０１０２】請求項２又は３によれば、ポッティング材
と中空糸膜の収納容器との接着強度が高く、加熱冷却を
繰り返しても接着部が剥離せず、更に耐熱性に優れる。

【０１０３】請求項４によれば、ポッティング材の切断
を行った後に、収納容器と接続部材とを確実に接合で
き、特に超音波融着する場合には、ポッティング材及び
中空糸膜を熱変形させずに接合できる。

【０１０４】請求項５又は６によれば、各部材の接着強
度が高く、またケース材料自体も耐熱性を有し、特にケ
ース材料がポリプロピレンである場合には、耐薬品性、
安全性、堅牢性等の特性が備わる。

【０１０５】請求項７〜９によれば、耐熱性、安全性、
強度、耐薬品性、相性及び切断性の全ての特性を満足
し、ポッティング材として最も好ましい。

【０１０６】請求項１０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。

【０１０７】請求項１１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。

【０１０８】請求項１２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。

【０１０９】請求項１３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。

【０１１０】請求項１４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。

【０１１１】請求項１５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。

【０１１２】請求項１６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】中空糸型カートリッジフィルターの他の例を示
す概略断面図であり、(a) は多孔円筒容器の端部にクサ
ビ状突起を有するリング部材を熱融着した例、(b) は同
じく接着した例を示す。

【図８】多孔円筒容器とリング部材の熱融着方法を示す
説明図である。

【図９】多孔円筒容器の先端を加熱・加圧成型してクサ
ビ状突起を形成するための方法を示す説明図である。

【図１０】クサビ状突起にポッティング材を接着する際
の空気抜きを設けた説明図であり、(a) は抜け穴を貫通
させた構造、(b) は切欠を設けた構造を示す。

【図１１】ＯＨ価を一定にした場合のＮＣＯ含量と最大
引っ張り強度との関係を示すグラフである。

【図１２】ＮＣＯ含量を一定にした場合のＯＨ価と最大
引っ張り強度との関係を示すグラフである。

【図１３】収納容器の内周に設けたクサビ状突起の接着
面をコロナ放電処理するための装置の一部を示した部分
断面図であり、(a) はリング状の電極を使用した場合
を、(b) は直線状の電極を使用した場合を示す。

【図１４】コロナ放電処理前のポリ塩化ビニル表面のＸ
線電子分光法によるワイドスペクトルである。

【図１５】コロナ放電処理後のポリ塩化ビニル表面のＸ
線電子分光法によるワイドスペクトルである。

【図１６】コロナ放電処理前のポリプロピレン表面のＸ
線電子分光法によるワイドスペクトルである。

【図１７】コロナ放電処理後のポリプロピレン表面のＸ
線電子分光法によるワイドスペクトルである。

【図１８】多孔円筒容器の端部にヘッダーを超音波融着
する場合の、超音波エネルギーの伝達部材であるホーン
との関係を一部破断して示した側面図である。

【図１９】超音波融着前のヘッダーを示す断面図であ
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９ａ多孔円筒容器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クサビ状突起１５接着面１６導入孔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リング部材７１接合部７２接合部７３接合面７４ヒーター７５右コアー７５ａクサビ型７６左コアー７６ａクサビ型７７メス型７８抜け穴７９切欠８０リング状電極８１直線状電極８２ホーン８３接触面８４融着面８５突起

───────────────────────────────────────────────────── 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、一端内面にクサビ状の突起を形
成した熱可塑性樹脂製の収納容器に、中央でループ状に
折り返した複数の中空糸膜の束を収納し、該中空糸膜束
の開口端を前記突起に熱硬化性樹脂製のポッティング材
で集束固定するにあたって、該突起のポッティング材と
の接着面を予め臨界表面張力が４０ｄｙｎ／ｃｍ以上に
なるようにコロナ放電処理し、更に中空糸膜に親水性が
付与され、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】前記収納容器が多孔円筒容器の一端に、
内面にクサビ状の突起を有するリングを接着若しくは熱
融着又は超音波融着したものである請求項１記載の水処
理装置。
【請求項３】前記収納容器が多孔円筒容器の一端を熱
変形温度以上に加熱してから加圧成型することによって
内面にクサビ状の突起を形成したものである請求項１記
載の水処理装置。
【請求項４】前記収納容器の少なくともポッティング
材側の一端に、流体の通路を形成する接続部材が接着若
しくは熱融着又は超音波融着されている請求項１、２又
は３いずれかに記載の水処理装置。
【請求項５】前記収納容器がポリプロピレン製又はポ
リ塩化ビニル製である請求項１、２、３又は４いずれか
に記載の水処理装置。
【請求項６】前記接続部材がポリプロピレン製である
請求項４記載の水処理装置。
【請求項７】前記ポッティング材が、ＮＣＯ含量が１
３〜１８重量％の芳香族ポリイソシアネートを、ＯＨ価
が７００ｍｇ−ＫＯＨ／ｇ以上のポリエーテルポリオー
ルに対して化学量論量の１００〜１０５％加えた混合液
を硬化させたウレタン樹脂である請求項１記載の水処理
装置。
【請求項８】混合液の粘度が２０００〜８０００ｃｐ
ｓである請求項７記載の水処理装置。
【請求項９】前記ポッティング材が、１２０℃におけ
る最大引っ張り応力が３０〜２００ｋｇ／ｃｍ²で、破
断時の伸びが１０％以上である請求項１、７又は８いず
れかに記載の水処理装置。
【請求項１０】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１１】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１２】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１３】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１４】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１１又は１２記載の水処理装置。
【請求項１５】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、１０、１１、１２、１３又は１４いずれ
か記載の水処理装置。
【請求項１６】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、１０、１１、１２、１３、
１４又は１５いずれか記載の水処理装置。