JPH1076111A - 濾過カートリッジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】一方で、２００μｍ幅以下の小さい顆粒状粒子
が基部の出口開口部を通過するのを防ぎながら、他方
で、浄化される液体の流れを良好に維持できるように濾
過カートリッジを改良する。 【解決手段】出口開口部に篩を備えた濾過カートリッジ
を、水等の液体を濾過するために、頂部が開いて、蓋で
閉じることができる略カップ形状をしていて、少なくと
も１つの出口開口部(2) を持つ基部(1) と篩手段(12)と
側壁(3) とを備えた、顆粒状の濾過物質を充填できる濾
過カートリッジであって、１個から６４個の出口開口部
(2) が、５０μｍから３００μｍ、好ましくは８０μｍ
から２００μｍの繊維間の穴を持ち、かつ、プラスチッ
クフレーム(11)を持つ織物状挿入物(12)をそれぞれ備え
て構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体、特に水を濾
過するために、少なくとも一つの出口開口部を持つ基部
と、篩手段（篩部材）と側壁とを備え、頂部が開放され
ていて蓋で閉じることができるカップに似た形状をして
いて、顆粒状の濾過物質を詰めることのできる、出口開
口部に篩を備えた濾過カートリッジ（差し替え式容器）
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水を濾過するために、濾過物質として、
イオン交換樹脂およびまたは活性炭を使用することが知
られている。既知の濾過部材の濾過カートリッジは、使
用時には、たいていは中央長手方向軸が垂直になるよう
に配置されているので、蓋が頂部にあって、濾過カート
リッジの基部が底部にある。そして、濾過される水は、
（入口開口部から）頂部で蓋に流れ込み、基部で濾過カ
ートリッジを流れ降りる。

【０００３】このような濾過カートリッジは、水の浄化
装置内ではこの濾過カートリッジ用の漏斗状筒状体に挿
入される。この漏斗状筒状体は、濾過される液体ための
受け又は収集容器に置かれ、好ましくは、取り外し可能
な蓋で頂部が閉じられる。ユーザーは、この漏斗状筒状
体の頂部から例えば、水道水を入れて、濾過部材を通し
て収集容器に集めた後、この水をお茶等の用意のために
使用できる。

【０００４】承知のように、濾過カートリッジは射出成
形法で容易に製造できるように、入口と出口の開口部を
形成する幅の狭いスリットを持っている。このような濾
過部材には、たいていは、射出成形プラスチックが使用
される。可能な限り効果的に濾過するためには、濾過部
材に入る液体、例えば水に、できる限り広い濾過物質の
表面を与えて、この液体を最大限、吸着部材に集中的か
つ広範囲に接触させることが望ましい。一方、粒子を濾
過物質として使用する時に、個々の濾過粒子の大きさが
小さくなるに従って、活性表面が大きくなることが知ら
れている。また、約２００μｍより小さい粒子が濾過物
質に提供されることがある。従って、通過して濾過され
る液体に利用できる活性表面は十分な大きさとなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この有
利な点は、不利な点にもなる。つまり、これらの小さな
顆粒状粒子は、蓋の入口開口部と基部の出口開口部を通
過してしまう。この粒子、例えば、黒い活性炭粒子であ
り、液体表面に浮くので、ユーザーの悩みの種になり、
望ましくない。

【０００６】勿論、このような濾過部材の製造者は、濾
過カートリッジの出口開口部のサイズを小さくすること
を試みてきた。しかし、射出成形で容易に実現できるこ
れらの開口部用のスリット形状を、正確に２００μｍよ
り小さいスリットの幅にすることは、再現性や制御上の
問題があり、成功していない。特に、活性炭粒子を最小
寸法が２５０μｍ以下となる板状にすることができる
が、まさに、これが、エンドユーザーが視覚的に容易に
見ることができ、既に射出成形法で製造できる限界の最
小幅となっている入口と出口のスリットを通過できる粒
子である。

【０００７】既に、繊維状の網（ウエッブ）の形をした
平面状の篩構造物が、濾過カートリッジの基部の内部表
面に配置され、この方法で、より小さな粒子の通過を防
ぐことが行われている。しかしながら、都合の悪いこと
に、バイ菌が例えば製紙パルプで作られる繊維状の網と
篩構造物に集まってしまう。それ故、本発明の目的は、
一方では、例えば、２００μｍ幅以下の小さい顆粒状粒
子の基部の出口開口部からの通過を阻止でき、他方で
は、浄化される液体が良好に通過して流れ続けられるよ
うに、既知の濾過カートリッジを改良することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、この目
的は、１個から６４個の出口開口部のそれぞれが、５０
μｍから３００μｍ、好ましくは８０μｍから２００μ
ｍの繊維間の穴を持ち、かつ、プラスチックフレームを
持つ織物状挿入物を備えていることにより達成される。

【０００９】前記の寸法穴を持つプラスチック製の篩構
造物を使用する時に、濾過カートリッジの基部の出口開
口部のすべての形状と寸法を決めることは、通過流れに
関係する問題と必然的に絡んでくる。他方、これらの小
さな顆粒状粒子をうまく捕らえるために、前記寸法のオ
ーダーの穴を持つ非常に細かい篩を使用することが必要
となる。

【００１０】基部の出口開口部の数を１個から６４個の
間の範囲内に選定する時には、予期せずに、懸念される
通過流の問題は最小になる。基部に１個から６４個の出
口開口部があるフレームを持つ挿入物として特に選定さ
れた構造物を使用することによって、懸念される通過流
の阻害と、多くの例で測定された液体通過流の封鎖を防
ぐことができる。これと共に、小さい顆粒状粒子を保持
するためと、濾過カートリッジを通過する濾過される液
体の通過流を維持するための両方の解決策が見いだされ
た。

【００１１】更に、基部の１個から６４個の出口開口部
で、基部面積全体に対する出口面積の比率を０．４４
（＝１／２．３）から０．１２（＝１／７．７）の範囲
内にすることが示される。織物状挿入物のフレームを、
濾過カートリッジの基部と殆ど同じ厚さにすることがで
きるので、この方法で配列された織物状挿入物を基部表
面と同一平面にすることができる。

【００１２】濾過される液体のための通過流の状態は、
この方法では、更に改善される。もしも、基部の出口開
口部がこの数で、基部面積全体に対する出口面積の比率
が上述した範囲内に維持されるならば、予め見つかって
いる絞り効果が最小になることが確かめられる。それ
故、全体の基部表面に関係して特定の出口表面だけを製
造するような、出口開口部の特定の寸法と数の教えを技
術者は入手できる。

【００１３】本発明によって追求されている効果は、３
個から１６個の出口開口部が基部に備えられ、基部面積
全体に対する出口面積の比率が０．３８（＝１／２．
６）から０．１６（＝１／６．２５）の範囲にある時
に、特に発揮される。本発明に係わる多くの実施例にお
いて、一方の基部の出口開口部の数と、他方の他面に対
する表面の前記した関係とを選択することによって、通
過液体に対する閉塞の影響をあったとしても、出来る限
り最小できることが示された。

【００１４】本出願者による多くの実験と経験とによ
り、６個の出口開口部が各カートリッジの基部にあっ
て、基部面積全体に対する出口面積の比率が約０．３０
３（＝１／３．３）であるという、特別に好ましい解決
策が導出された。この液体の通過流は、干渉無しで、つ
まり、濾過される液体の表面張力や圧力比率のよって生
じる可能性のある、閉塞や絞り効果が無い状態で流れ
る。

【００１５】小さな顆粒状粒子を保有する濾過カートリ
ッジの能力は、本発明に係わる上の部分の範囲において
改善される。この部分では、濾過カートリッジと蓋の間
に篩構造物が配置される。この篩構造物は完全に蓋に接
することが好ましい。そして、これとともに、織物状挿
入物と濾過物質が接触するように、織物状挿入物が濾過
カートリッジの内側に突き出した部分を伴って、例え
ば、ドーム形状などで形成されることが特に好ましい。
このようにして、一方では、小さな寸法の穴を持つ篩手
段（篩部材）によって良好な保持能力を持つと共に、他
方では、水の性質である液体の表面張力の発生を妨げ
て、結果として、通過流に対する良い能力を持つ。

【００１６】従来の濾過カートリッジでは、ときどき圧
力比ではブロッキング（閉鎖）効果を打破できない場合
があるけれど、本発明に係わる蓋の部分と濾過カートリ
ッジの部分の両方において、濾過される液体の流れに関
する問題は有利となる。本発明に係わる教えを観察する
ことによって、従来技術の濾過カートリッジの欠点を軽
減することができる。どんな空気クッションも押し退け
るので、液体柱の圧力は、小さい時でさえ、無視できな
い逆圧力に出会うことはない。濾過される液体を、濾過
物質を通過させて問題なく流すことができ、また、同時
に濾過物質の小さな粒子の流出を非常によく抑制でき
る。

【００１７】プラスチック繊維が不織布である時でも、
網のような篩構造物に対しては、「織物状挿入物」や
「篩構造物」の言葉を使用することにしている。細いプ
ラスチック繊維が直角あるいは角度を持って交差して、
射出成形法を使用したスリットの場合にはできないよう
な小さい寸法の穴を作る。ガーゼのような、プラスチッ
クから作られる織物状挿入物を形作りし、切断すること
ができる。

【００１８】取り外しできない方法で織物状挿入物に濾
過カートリッジの基部あるい蓋を結合することで、製造
面において有利となりうる。射出成形法による製造で
は、例えば、濾過カートリッジの基部やカートリッジ全
体を型で成形するので、織物状挿入物をその中で射出成
形し、例えば、その上さらに溶接する。実際のプラスチ
ック構造物を取り巻いて支持するフレームは、基部と同
一平面にすることができる。

【００１９】そのような中間生産物が、充填機械装置に
引き渡される。そこでは、中間生産物は貯蔵室（マガジ
ン）で利用可能であり、自動的に充填し蓋する（閉じ
る）機械によって掴まえられる。そして、機械や製造者
の職員が個々の織物状挿入物について気を使ったり、ま
た、特別な注意を払って移動や配列をする必要がない。
つまり、濾過カートリッジは、充填や閉鎖のために正確
に位置決めする必要がなく、また、取り外しできない方
法で基部が織物状挿入物に結合されている時には、特別
の組み立てステップを更に追加する必要がない。

【００２０】上述した形式の濾過カートリッジの基部に
親水性のプラスチック構造物を使用すると、更に有利と
なる。端的に言えば、濾過される液体の通過時間を改善
するためには、構造物を親水性にする物質を備えたプラ
スチックから作られた篩構造物を取り扱うと有利であ
る。これらの物質はプラスチックの表面に作用する液体
である。

【００２１】同様に、本発明によれば、静菌（細菌の繁
殖阻止）処理したプラスチック構造物を上述した濾過カ
ートリッジに使用することができる。このためには、異
なった方法があり、それらの間には蒸着（蒸気）や照射
や類似の効果がある。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の特徴、効果、可能性は図
１と図２を参照して好適な以下に示す実施の形態で明確
になる。図１と図２に示された濾過カートリッジ（差し
替え用容器）の実施列は、図示されない蓋で閉鎖できる
頂部が開いたカップ形状をしている。基部１には６個の
出口開口部２が配置され、一周して閉じた側壁３が基部
１から上方に向かって円錐状に僅かに拡がりながら延び
ている。側壁２は、周囲の一点で、側部切り込み４によ
って中断されている。

【００２３】この側部切り込み４は、固定されていない
舌部と溝との係合によって、濾過装置に配置された時に
濾過カートリッジの回転方向の位置決めするのに使用さ
れる。この側部切り込み４は、正確にこの側部切り込み
４の中心を通る一点鎖線で示す、角度を持って切断され
た図２の断面図で、はっきりと示されている。図１のこ
の切断線の一点鎖線をたどると、屈曲点が基部１の中心
にあり、図２の一点鎖線で、垂直に示される中央長手方
向軸５がこの屈曲点を通っている。切断線II−IIは、こ
の屈曲点から左に延びて、基部１の出口開口部２を横断
している。

【００２４】図２には、円錐形状の側壁３の内側に配置
され、側壁３のほぼ半分の高さ以上に基部１から延びて
いる二つの積み重ねリブ６が示されている。これらは、
ある角度で規則的に分散配置され、この実施例では、例
えば、３つが配置されている。別のものの内側に次のも
のを積み重ねた後、最後の濾過カートリッジが貯蔵のた
めにこの積み重ねリブ６の上に降ろされる。全体の濾過
部材の組立前に、特に濾過カートリッジを図示してない
蓋に接する前に、これらの空の濾過カートリッジはマガ
ジン（貯蔵室）の棹のような棚に貯えることができる。

【００２５】円錐形状側壁３の頂部側の広い端部では、
環状の溝８を持つシールフランジ７が配置されている。
側壁３は基部１を持つ一片から射出成形される。図２の
断面図には、厚い部分の底部の基部内に供給中心９が示
されている。射出成形製造法では、プラスチックがこの
供給中心９から放射状溝10を通過して外側に流れる。そ
こでは、形成されたフレーム11内の出口開口部２が、織
物状挿入物12を備えて組み立てられる。これらの織物状
挿入物12は基部１のフレーム11の上に射出され、これら
に完全に接合される。プラスチック繊維14の間の穴13を
図１に断面ハッチングで示す。

【００２６】ここに選ばれた実施例では、Ｃ形状のフレ
ーム11の内側に６個の出口開口部２が配置されている。
この出口面積ＡＦ6 は基部面積全体に対する割合が１／
３．３＝０．３０３の値になるように形成される。他の
実施例では、図示しないが、それぞれに匹敵した構成比
率で、３個の出口開口部を持つものと、１６個の出口開
口部を持つものがある。このＶＦ3-16の面積比率は、一
端は１／２．６＝０．３８４、他端は１／６．２５＝
０．１６の範囲にある。つまり、１／２．６≧ＶＦ3-16
≧１／６．２５である。

【００２７】更に１個から６４個の開口部を持つ実施例
の試験では、これに対応する関係は１／２．３≧ＶＦ1-
64≧１／７．７である。ＶＦ6 は６個の出口開口部の場
合の基部面積全体に対する出口面積の比率である。ＶＦ
3-16は出口開口部の数が３個から１６個の間の範囲にあ
る時の基部面積全体に対する出口面積の比率である。従
って、１個と６４個の範囲に出口開口部の数がある時は
ＶＦ1 ＝１．２３とＶＦ64＝１／７．７となる。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
による濾過カートリッジによれば、一方で、２００μｍ
幅以下の小さい顆粒状粒子が基部の出口開口部を通過す
るのを防止でき、他方では、浄化される液体の通過流の
流れを良好に維持できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】中央長手方向軸の方向の外側から見た濾過カー
トリッジの基部の図である。

【図２】本発明に係わる濾過カートリッジの側断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 基部 ２ 出口開口部 ３ 側壁 ４ 側面切り込み ５ 中央長手方向軸 ６ 積み
重ねリブ ７ シールフランジ ８ 環状の溝 ９ 供給
中心 10 放射状溝 11 フレーム（プラスチックフレ
ーム） 12 織物状挿入物 13 穴 14 プラ
スチック繊維

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水等の液体を濾過するために、頂部が開
   いて、蓋で閉じることができる略カップ形状をしてい
   て、少なくとも１つの出口開口部(2) を持つ基部(1) と
   篩手段(12)と側壁(3) とを備えた、顆粒状の濾過物質を
   充填できる濾過カートリッジであって、１個から６４個
   の出口開口部(2) が、５０μｍから３００μｍ、好まし
   くは８０μｍから２００μｍの繊維間の穴を持ち、か
   つ、プラスチックフレーム(11)を持つ織物状挿入物(12)
   をそれぞれ備えていることを特徴とする濾過カートリッ
   ジ。
2. 【請求項２】 基部(1) に１個から６４個の出口開口部
   (2) を備え、基部面積全体(B) に対する出口面積(A) の
   比率（ＶＦ1-64）が、０．４４（＝１／２．３）から
   ０．１２（＝１／７．７）の範囲内にあることを特徴と
   する請求項１記載の濾過カートリッジ。
3. 【請求項３】 ３個から１６個の出口開口部(2) が基部
   (1) に設けられ、基部面積全体(B) に対する出口面積
   (A) の比率（ＶＦ3-16）が、０．３８（＝１／２．６）
   から０．１６（＝１／６．２５）の範囲にあることを特
   徴とする請求項１又は２に記載の濾過カートリッジ。
4. 【請求項４】 ６個の出口開口部(2) が基部(1) に設け
   られ、基部面積(B)全体に対する出口面積(A) の比率
   （ＶＦ6 ）が、０．３０３（＝１／３．３）であること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の濾過カー
   トリッジ。
5. 【請求項５】 濾過カートリッジと蓋の間に、好ましく
   は蓋に完全に接する篩構造物を配置したことを特徴とす
   る請求項１〜４のいずれかに記載の濾過カートリッジ。
6. 【請求項６】 前記請求項１〜５のいずれかに記載の濾
   過カートリッジに親水性プラスチック構造物を使用する
   方法。
7. 【請求項７】 前記請求項１〜６のいずれかに記載の濾
   過カートリッジに静菌処理したプラスチック構造物を使
   用する方法。