JP4107970B2 - 浄水カートリッジのリーク検査方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも多孔質剤を収容した浄水カートリッジのリーク検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水道水などを浄水するために、図４に示すような、浄水カートリッジ１を備えた浄水器２を使用することがある。浄水器２の浄水カートリッジ１としては、例えば、多数本の中空糸膜１１がＵ字状に集束され、それらの端部が固定された中空糸膜モジュール１２と、活性炭などの多孔質剤１３とを有し、ケース１４および蓋部１５で一体化したものが挙げられる。この浄水器２では、原水が流入口１７から浄水カートリッジ２内に流入し、多孔質剤１３、中空糸膜モジュール１２の順に通過した後に流出口１８から流出し、浄水器２の排出口１９から処理水として排出する。
ところが、このような浄水カートリッジ１では、ケース１４と蓋部１５との接合が不完全であると、隙間が形成されてしまうことがあった。ケース１４と蓋部１５との接合部１６に隙間が形成された場合には、原水が中空糸膜モジュール１２および多孔質剤１３を通過せずに、接合部１６の隙間を通って処理水中に混入してしまい、浄水が不十分になるおそれがあった。そのため、通常では、浄水カートリッジ１を作製した後には、リーク検査を実施している。
【０００３】
従来の検査方法（例えば、特許文献１〜３参照）としては、図５に示すように、空気導入管４１から空気を封入した浄水カートリッジ１を水槽４２中に水没させ、気泡４３の発生の有無を目視で確認する水没法、図６に示すように、空気を封入した浄水カートリッジ１の接合部１６に石鹸水を塗布し、気泡４４の発生の有無を目視で確認する石鹸水塗布法などが挙げられる。
また、他の検査方法として、浄水カートリッジに検査用ガスを供給し、検査用ガスの漏れ量を微小流量計で測定する流量法、浄水カートリッジ内を正圧または負圧にし、その後の圧力変化を圧力計、圧力センサ、圧力スイッチなどで測定し、圧力変化量とリーク有無のしきい値とを比較して漏れを検知する圧力法などが挙げられる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−７５６９０号公報
【特許文献２】
特開平１０−１５０５９号公報
【特許文献３】
特開２００２−２３６１０２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した水没法や石鹸水塗布法では、作業者が目視で判断するため、気泡の発生を見落としたりすることがあり、精度が低かった。さらに、水没法や石鹸水塗布法では浄水カートリッジが濡れてしまうため、製品として出荷する前に乾燥しなければならず、そのための時間を要していた。
また、流量法や圧力法では次のような問題があった。すなわち、浄水カートリッジに収容された多孔質剤は空隙が多いため、浄水カートリッジに検査用ガスを供給した際には、検査用ガスが空隙内に充満するのに時間を要する。それゆえ、空気が長時間流れるため、流量法では、リークしていると誤認することがあった。また、圧力法では、圧力が安定したと判断しても、実際には完全に空気が充満しておらず、さらに圧力が低下することがあり、リークしていると誤認することがあった。
つまり、多孔質剤の空隙への空気の進入と、空気の漏洩とを区別することが困難であり、検査精度が低かった。一方、空気が空隙内に完全に充満するのを待てば誤認はなくなるが、検査時間が非常に長くなるという問題が生じた。しかも、近年では、浄水カートリッジが大型化されているので、上述した傾向がより強くなり、流量法や圧力法による検査はより困難になっている。
【０００６】
以上のことから、浄水カートリッジの品質管理に適した検査方法が望まれていた。さらに、工業的な見地から、簡便な検査方法が望まれていた。
本発明は、前記事情を鑑みてなされたものであり、簡便かつ高精度で、しかも短時間に浄水カートリッジの漏れを検査でき、品質管理に容易に適用できる浄水カートリッジの検査方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の浄水カートリッジのリーク検査方法は、少なくとも多孔質剤を収容し、リークしていないことが確認された基準用浄水カートリッジに、該浄水カートリッジの水の流入口および流出口に接続したガス導入用の配管によって所定圧力の検査用ガスを導入した後、該基準用浄水カートリッジ内の圧力変化を測定する第１の測定工程と、
基準用浄水カートリッジと同じ構成を有する検査対象の浄水カートリッジに、該浄水カートリッジの水の流入口および流出口に接続したガス導入用の配管によって第１の測定工程と同等の所定圧力の検査用ガスを導入した後、該浄水カートリッジ内の圧力変化を測定する第２の測定工程とを有し、
第１の測定工程で測定された圧力変化と第２の測定工程で測定された圧力変化とに基づいて、検査対象の浄水カートリッジのリークの有無を検査することを特徴とする。
本発明の浄水カートリッジのリーク検査方法においては、密封した所定圧力の検査用ガスを圧力変化の基準として利用することが好ましい。
また、浄水カートリッジに検査用ガスを導入する際に、浄水カートリッジに形成された全ての開口部から検査用ガスを導入することが好ましい。
さらに、検査用ガスの所定圧力が０．０１〜０．７ＭＰａの範囲内であることが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の浄水カートリッジのリーク検査方法（以下、リーク検査方法と略す）の一実施形態例について図面を参照して説明する。なお、この実施形態例で使用される浄水カートリッジは、図４に示したものである。
本実施形態例のリーク検査方法では、まず、第１の測定工程において、リークしていないことが確認された基準用浄水カートリッジに、所定圧力の検査用ガスを導入した後、基準用浄水カートリッジの圧力変化を測定する。ここで測定された圧力変化は、多孔質剤および中空糸膜の空隙への検査用ガスの充満に起因する現象である。
次いで、第２の測定工程において、基準用浄水カートリッジと同じ構成を有する検査対象の浄水カートリッジに、第１の測定工程と同等の所定圧力の検査用ガスを導入した後、浄水カートリッジの圧力変化を測定する。
そして、第１の測定工程で測定された圧力変化と第２の測定工程で測定された圧力変化とに基づいて、浄水カートリッジのリークの有無を検査する。
【０００９】
上述したリーク検査方法における圧力変化の測定方法について説明する。
図１に、圧力変化を測定する際に使用される圧力変化測定装置２０の模式図を示す。この圧力変化測定装置２０は、検査用ガスを送気するポンプなどの送気手段２１と、送気手段２１に接続されたガス導入管２２と、検査用ガスを収容可能な基準圧力用容器２３と、ガス導入管２２と浄水カートリッジ１とを接続する第１の接続管２５と、ガス導入管２２と基準圧力用容器２３とを接続する第２の接続管２６と、第１の接続管２５と第２の接続管２６とに接続し、基準圧力用容器２３側の検査用ガスと浄水カートリッジ１側の検査用ガスの差圧を測定する圧力測定手段２７とを有している。
【００１０】
この圧力変化測定装置２０においては、第１の接続管２５および第２の接続管２６には、開閉用バルブ２８ａ，２８ｂが設置されている。
また、浄水カートリッジ１に形成された全ての開口部が、第１の接続管と接続されて検査用ガスが導入されるようになっている。すなわち、使用時に原水を取り入れるための流入口１７と、処理水を流出させる流出口１８とが、第１の接続管２５に接続されている。このように、浄水カートリッジに形成された全ての開口部から検査用ガスを導入すれば、導入時間を短縮化できるとともに、圧力を容易に安定化させることができ、結果的に、検査時間をより短縮できる。
【００１１】
この圧力変化測定装置２０を用いた場合の圧力変化方法では、第１の接続管２５の開閉用バルブ２８ａと、第２の接続管２６の開閉用バルブ２８ｂとを開けて、送気手段２１によってガス導入管２２から基準圧力用容器２３内及び浄水カートリッジ１内に所定圧力の検査用ガスを導入する。次いで、第１の接続管２５の開閉用バルブ２８ａと、第２の接続管２６の開閉用バルブ２８ｂを閉じ、基準圧力用容器２３側の検査用ガスと浄水カートリッジ１側の検査用ガスとに隔離して放置する。そして、放置している間、圧力測定手段２７によって、基準圧力用容器２３側の検査用ガスと浄水カートリッジ１側の検査用ガスの差圧を測定する。ここで、検査用ガスを導入した直後は圧力値の振れ幅が大きいため、圧力値の振れ幅が小さくなるまで待ってから差圧を測定することが好ましい。その待ち時間は、浄水カートリッジ１の大きさ、収容された多孔質剤の量や物性、検査条件によって異なるが、０．２〜５秒程度であることが好ましい。放置時間が０．２秒未満であると圧力値の振れ幅が十分に小さくならなことがあり、５秒を超えると多孔質剤および中空糸膜の空隙への検査用ガスの進入の影響が無視できなくなることがある。
【００１２】
差圧の測定の際には、基準圧力用容器２３側の検査用ガスは密封されているから、基準圧力用容器２３側の検査用ガスの圧力には変化がなく、導入したときの圧力のままである。一方、浄水カートリッジ１側は、多孔質剤および中空糸膜の空隙への検査用ガスの充満あるいはリークによって圧力低下する。したがって、基準圧力用容器２３側の検査用ガスと浄水カートリッジ１側の検査用ガスの差圧を測定することで、浄水カートリッジ１内の検査用ガスの圧力変化を測定できる。
なお、圧力変化の測定間隔は、圧力変化の大きい測定初期で短くし、圧力変化の小さい測定後期で長くすることが好ましい。
なお、検査用ガスの導入は、ここでは基準圧力用容器２３内及び浄水カートリッジ１内に同時に行っているが、別々に行っても構わない。
【００１３】
このような圧力変化測定方法は、第１の測定工程および第２の測定工程の両方に適用できる。また、このような圧力変化測定方法は、圧力変化測定手段２７によって、導入時の検査用ガスの圧力と浄水カートリッジ内の圧力との差圧を測定して圧力低下を求めており、常に変化の基準を有しているのでより高精度に測定できる。
【００１４】
上述した圧力変化測定方法において、検査用ガスとしては特に制限はなく、例えば、空気を使用できる。また、検査用ガスの所定圧力は、浄水カートリッジの大きさ、構造、加圧時の変形などを考慮して適宜最適値を選ぶことができるが、０．０１〜０．７ＭＰａの範囲内であることが好ましい。検査用ガスの所定圧力が０．０１〜０．７ＭＰａの範囲内にあれば、リークの有無を容易に判定できるとともに、高圧に対応する設備が不要になる。
【００１５】
上述した圧力変化測定方法によって測定された第１の測定工程での圧力変化と第２の測定工程での圧力変化とから、浄水カートリッジのリークの有無を判定する。以下に、その判定方法の一例について説明する。この判定方法では、第１の測定工程で測定された圧力変化をプロットして、図２に示すような、マスターカーブＡを作成し、そのマスターカーブＡを基準として許容できる圧力低下量を加味したしきい値カーブＢを作成する。そして、第２の測定工程で測定された圧力変化をプロットして測定値カーブＣを作成し、この測定値カーブＣがしきい値カーブＢより上に位置する場合には、リークしていないと判定し、一方、測定値カーブＣがしきい値カーブＢより下に位置する場合（図示例）には、リークしていると判定する。また、図２のグラフを利用し、所定時間Ｔにおける検査対象品の圧力低下量と、しきい値カーブＢ上のしきい値との大小関係で判定することもできる。
この判定方法において、許容できる圧力低下量は、要求される性能、浄水カートリッジの構造、所定圧力量などによって決定される。
【００１６】
また、上述した判定方法では、図３に示すような、記憶部３１と比較部３２と表示部３３とを有する判定装置３４を用いてもよい。判定装置３４を用いた場合には、第１の測定工程において圧力変化測定手段２７で測定された圧力変化を記憶部３１に記憶させる。そして、比較部３２によって、この記憶部３１で記憶された圧力変化に許容値を加味した圧力変化と、第２の測定工程において圧力変化測定手段２７で測定された圧力変化とを比較し、その比較結果（判定結果）を表示部３３で表示させる。このように判定装置３４を用いれば、極めて短時間に判定することができる。この場合、同じ形状の浄水カートリッジのリーク検査を行う場合には、記憶されたマスターカーブＡを用いて対比することができるので、リーク検査を行うごとに第１の測定工程を繰り返して行わなくてもよい。
【００１７】
以上説明したリーク検査方法では、第１の測定工程にて、リークしていない基準用浄水カートリッジに所定圧力の検査用ガスを導入した後、基準用浄水カートリッジ内の圧力変化を測定するので、多孔質剤および中空糸膜の空隙への空気の進入による圧力変化を把握できる。そして、この圧力変化を考慮してリークの有無の判断基準を定め、第２の測定工程の測定結果と比較するので、高精度である。しかも、検査用ガスが多孔質剤および中空糸膜の空隙に完全に充満するまで待つ必要はないから検査時間が短縮される。また、この検査方法は特殊な装置を用いなくてもよいので簡便である。
【００１８】
【実施例】
以下のようにして浄水カートリッジを作製した。まず、ポリエチレン製中空糸膜（三菱レイヨン（株）製、分画性能；０．１μｍ、外径；３８０μｍ）を、中空糸膜の総表面積が０．６ｍ^２ 、Ｕ字状に折り返した際に長さが６５ｍｍになるように、中空糸膜を７５００本に集束し、底面を有する円筒状のケースに装填した。次いで、ポリウレタン樹脂からなる固定用樹脂をケースの底面近傍に充填し、固定用樹脂を固化させて、中空糸膜を固定する固定部を形成した。次いで、ケースの底面から１０ｍｍの位置で、固定部を底面に平行に切断して中空糸膜を開口させて、ケースと一体化した中空糸膜モジュールを作製した。
次いで、中空糸膜モジュールと一体化したケース内に、多孔質剤である粒状の活性炭２００ｇを充填し、ケースに蓋部を接合して、図１に示すような、多数本の中空糸膜１１がＵ字状に集束され、それらの端部が固定された中空糸膜モジュール１２と、多孔質剤１３である活性炭とを有する浄水カートリッジ１を得た。
【００１９】
（実施例１）
まず、第１の測定工程において、リークしていないことが確認された基準用浄水カートリッジの流入口および流出口に、図１に示すような圧力変化測定装置２０の第１の接続管２５を接続した。次いで、第１の接続管２５の開閉用バルブ２８ａと、第２の接続管２６の開閉用バルブ２８ｂとを開けて、送気手段２１によってガス導入管２２から基準圧力用容器２３内及び浄水カートリッジ１内に、検査用ガスとして１５０ｋＰａの空気を６０秒間で導入した。
次いで、第１の接続管２５の開閉用バルブ２８ａと第２の接続管２６の開閉用バルブ２８ｂとを閉じ、基準圧力用容器２３側の空気と浄水カートリッジ１側の空気とに隔離して放置した。そして、放置している間、圧力測定手段２７によって、基準圧力用容器２３側の空気と浄水カートリッジ１側の空気の差圧変化を３０秒間測定することで、圧力変化を測定した。なお、空気を導入した直後は圧力値の振れ幅が非常に大きいため、圧力値の振れ幅が小さくなるまで０．５〜２秒間程度放置した。このような第１の測定工程によって、浄水カートリッジ内の中空糸膜および活性炭の空隙への空気の進入による圧力変化を求めた。なお、圧力変化測定での測定間隔は、圧力変化の大きい測定初期で短くし、圧力変化の小さい測定後期で長くした。また、第１の測定工程は複数回行って、平均の圧力変化を求め、この平均の圧力変化を、図３に示すような判定装置３４の記憶部３１に記憶させた。
【００２０】
次に、第２の測定工程において、第１の測定工程と同様にして、検査対象の浄水カートリッジの圧力変化を測定した。そして、判定装置３４を用い、記憶部３１に記憶された圧力変化に許容値を加味した圧力変化と、検査対象の浄水カートリッジの圧力変化とを比較部３２で比較し、リークの有無を判定した。なお、比較部３２では、同じ経過時間での圧力値を比較した。
このような検査方法により２０本の浄水カートリッジを検査したところ、高精度にリークの有無を判定し、良品・不良品を区別することができた。また、検査時間も極めて短時間であった。
【００２１】
（比較例１）
第１の測定工程を省略し、リーク有無の判定基準の圧力低下量（しきい値）を定め、このしきい値と、第２の測定工程における所定時間経過後の任意の時間の圧力低下量とを比較したこと以外は実施例１と同様にして、浄水カートリッジを検査した。このように、所定時間経過後の任意の時間の圧力低下量としきい値とを比較した場合には、浄水カートリッジ内の圧力は所定時間経過後にも低下するから、リークしていないものをリークしていると判定してしまうことがあり、複数回測定を繰り返しても、リークの有無を高精度に判定することはできなかった。すなわち、実施例１で良品あるいは不良品と判定された浄水カートリッジを比較例１の検査方法で検査しても異なった結果になることがあり、しかもその結果は誤っていた。
【００２２】
（比較例２）
以下のような水没法によって浄水カートリッジを検査した。すなわち、図５に示すように、空気導入管４１から空気を封入した作製後の浄水カートリッジ１を水槽４２中に水没させ、浄水カートリッジ１から発生する気泡４３の有無でリークの有無を判定した（図示例ではリークしている）。このような水没法によっても、リークの有無の判定は約１分で可能であったが、リーク検査後に浄水カートリッジ１を約１日かけて乾燥させる必要があったため、判定に時間を要した。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の浄水カートリッジのリーク検査方法は、簡便かつ高精度で、しかも短時間に浄水カートリッジの漏れを検査でき、品質管理に容易に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の浄水カートリッジのリーク検査方法で使用される検査用ガスの圧力変化測定装置の一例を示す模式図である。
【図２】 浄水カートリッジ内の検査用ガスの圧力変化の一例をプロットしたグラフである。
【図３】 本発明の浄水カートリッジのリーク検査方法で使用される判定装置の構成を示す模式図である。
【図４】 浄水器の構造の一例を示す断面図である。
【図５】 従来の浄水カートリッジのリーク検査方法である水没法を示す側面である。
【図６】 従来の浄水カートリッジのリーク検査方法である石鹸水塗布法を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 浄水カートリッジ
１３ 多孔質剤

Claims (4)

1. 少なくとも多孔質剤を収容し、リークしていないことが確認された基準用浄水カートリッジに、該浄水カートリッジの水の流入口および流出口に接続したガス導入用の配管によって所定圧力の検査用ガスを導入した後、該基準用浄水カートリッジ内の圧力変化を測定する第１の測定工程と、
   基準用浄水カートリッジと同じ構成を有する検査対象の浄水カートリッジに、該浄水カートリッジの水の流入口および流出口に接続したガス導入用の配管によって第１の測定工程と同等の所定圧力の検査用ガスを導入した後、該浄水カートリッジ内の圧力変化を測定する第２の測定工程とを有し、
   第１の測定工程で測定された圧力変化と第２の測定工程で測定された圧力変化とに基づいて、検査対象の浄水カートリッジのリークの有無を検査することを特徴とする浄水カートリッジのリーク検査方法。
2. 密封した所定圧力の検査用ガスを圧力変化の基準として利用することを特徴とする請求項１に記載の浄水カートリッジのリーク検査方法。
3. 浄水カートリッジに検査用ガスを導入する際に、浄水カートリッジに形成された全ての開口部から検査用ガスを導入することを特徴とする請求項１または２に記載の浄水カートリッジのリーク検査方法。
4. 検査用ガスの所定圧力が０．０１〜０．７ＭＰａの範囲内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浄水カートリッジのリーク検査方法。

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