JPWO2017138477A1

JPWO2017138477A1 - 水の浄化フィルター

Info

Publication number: JPWO2017138477A1
Application number: JP2017566928A
Authority: JP
Inventors: 佐々木　勉; 勉佐々木; 智佐々木
Original assignee: Basic Co Ltd
Current assignee: Basic Co Ltd
Priority date: 2016-02-08
Filing date: 2017-02-06
Publication date: 2018-12-13
Also published as: WO2017138477A1

Abstract

活性炭をバインダーで固めて成形した活性炭成形品を有する水の浄化フィルターにおいて、活性炭成形品のバインダーの単位体積当たりの表面積が大きく、かつ、単位体積当たりの強度が高いものを提供する。この水の浄化フィルター１は、活性炭３をバインダー４で固めて成形した活性炭成形品２を有するものにおいて、バインダー４は、植物繊維が細かく解きほぐされた平均繊維径がナノオーダーのセルロースナノファイバーを含んでいる。

Description

本発明は、水に含まれる化学物質及び微粒子などを除去して水を浄化する水の浄化フィルターに関する。

従来より、水の浄化フィルターは、活性炭をバインダーで固めて成形した活性炭成形品を有するものが広く知られている。活性炭は、水に含まれる化学物質及び微粒子（そのうち特に化学物質）の吸着が可能である。バインダーは、活性炭の表面の多くが水に接触できるように多孔質になっており、そのため水に含まれる微粒子の捕捉が可能である。バインダーの種類としては、特許文献１などに記載されているセルロース繊維や特許文献２などに記載されている多孔質ポリマーなどがある。水の浄化フィルターは、これらの活性炭とバインダーにより、水に含まれる化学物質及び微粒子を除去して（換言すれば、水をろ過して）水を浄化することができる。

特開２００２−０１８２８０号公報特開２００２−３５５５１５号公報

このようなバインダーは、単位体積当たりの表面積がより大きいとともに、単位体積当たりの強度が高いものが望まれる。バインダーは、単位体積当たりの表面積が大きいと、微粒子の捕捉能力が高くなり、また、活性炭の表面に水が接触し易くもなる。また、バインダーは、単位体積当たりの強度が高いと、バインダーの量が少なくてすむため、活性炭の表面に水が接触し易くなる。

本発明は係る事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、活性炭をバインダーで固めて成形した活性炭成形品を有する水の浄化フィルターにおいて、活性炭成形品のバインダーの単位体積当たりの表面積が大きく、かつ、単位体積当たりの強度が高いものを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の実施形態に係る水の浄化フィルターは、活性炭をバインダーで固めて成形した活性炭成形品を有する水の浄化フィルターにおいて、前記バインダーは、セルロースナノファイバーを含んでいる。

本発明の実施形態に係る水の浄化フィルターは、更に、前記バインダーが、前記セルロースナノファイバーに他のバインダー材料を混合したものであり、該他のバインダー材料が、細かく解きほぐされていて平均繊維径が前記セルロースナノファイバーよりも大きいものであり、前記セルロースナノファイバーが前記他のバインダー材料の平均繊維長よりも短いものである。

本発明の水の浄化フィルターによれば、活性炭成形品のバインダーの単位体積当たりの表面積が大きく、かつ、単位体積当たりの強度が高いものとすることができる。

本発明の実施形態に係る水の浄化フィルターを示す断面図である。同上の水の浄化フィルターを用いた浄水器の一例を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面を参照しながら説明する。本発明の実施形態に係る水の浄化フィルター１は、図１に示すように、活性炭成形品２を有するものである。活性炭成形品２は、活性炭３をバインダー４で固めて成形したものである。

バインダー４は、セルロースナノファイバーを含んでいるものである。セルロースナノファイバーは、植物繊維を平均繊維径がナノオーダー（１ｎｍ以上１０００ｎｍ未満）の状態まで細かく解きほぐされたもの（ミクロフィブリルの状態のもの）である。この解きほぐす方法は、溶媒中の分散処理、化学処理、摩砕処理などが可能であるが、限定されるものではない。なお、平均繊維径は、透過型電子顕微鏡などを用いた観察などによって算出することができる。

セルロースナノファイバーは、平均繊維径がナノオーダーの状態であり、セルロースナノファイバー同士が重なって網目状の構造になり、セルロースナノファイバー間の空間はバインダー４の微細孔となる。よって、バインダー４は、多くの微細孔が形成されており、単位体積当たりの表面積が大きい。また、セルロースナノファイバーは、平均繊維径がナノオーダーの状態であると、強度が高く、容易に多孔質の構造を維持できる。よって、バインダー４は、単位体積当たりの強度が高い。

バインダー４は、セルロースナノファイバーに他のバインダー材料を混合したものとすることができる。この場合、他のバインダー材料（例えば、セルロース繊維や多孔質ポリマーなど）は、細かく解きほぐされていて平均繊維径がセルロースナノファイバーよりも大きいもの（フィブリル状態のもの）とし、セルロースナノファイバーは、他のバインダー材料の平均繊維長（例えば、０．１ｍｍ〜１０ｍｍ）よりも、短いもの（例えば、０．１μｍ〜１０μｍ）とするのが好ましい。このようなバインダー４を用いた活性炭成形品２は、活性炭３とセルロースナノファイバーと他のバインダー材料を別々に用意し、混合して成形することができる。この場合の混合は、通常は、水の中で行う。

活性炭成形品２は、通常、円筒形であり、中心軸に沿って貫通孔が形成されている。水の浄化フィルター１は、このような活性炭成形品２に加えて、例えば、活性炭成形品２の側面に付着された不織布５と、その不織布５が付着した状態の活性炭成形品２の両端面が嵌め込まれた２個のキャップ（例えば、プラスチック製）６、６と、で構成される略円筒形のものである。２個のキャップ６、６のうちの一つのキャップ６には、活性炭成形品２の貫通孔に対応する位置に孔６ａが形成されている。水の浄化フィルター１では、水は、不織布５から入って、活性炭成形品２を通過してキャップ６の孔６ａから出るか、或いは、キャップ６の孔６ａから入って、活性炭成形品２を通過して不織布５から出る。水が活性炭成形品２を通過するときは、バインダー４は、その微細孔によって、水に含まれる微粒子を捕捉する。また、活性炭３は、水に含まれる化学物質及び微粒子（特に化学物質）を吸着する。なお、水の浄化フィルター１においては、形状は様々に変更可能であり、活性炭成形品２の周りの構成（不織布５、キャップ６、６など）は適宜他の構成に変更可能である。

活性炭成形品２のバインダー４は、単位体積当たりの表面積が大きいので、微粒子の捕捉能力（ろ過性能）が高く、かつ、目詰まりし難く、活性炭３の表面に水が接触し易くもなる。また、バインダー４は、単位体積当たりの強度が高いので、活性炭成形品２の強度を上げることが可能であり、また、活性炭成形品２の強度を保ちつつバインダー４の量を少なくすることも可能である。バインダー４の量を少なくすると、バインダー４で活性炭３の表面が埋められるのを防ぐことができ、活性炭３の表面に水が接触し易くなる。

また、活性炭成形品２のバインダー４は、温度変化による伸縮が少ないので、活性炭成形品２の成形精度を高くすることができる。バインダー４は、原材料が植物繊維であり豊富に有るので、活性炭成形品２のコストを低減することも可能である。

また、活性炭成形品２のバインダー４は、正電荷を帯び易い性質がある。それにより、水の中の負に帯電した微粒子や細菌などの捕捉能力が高くなることが期待できる。また、バインダー４のセルロースナノファイバーは、平均繊維径がナノオーダーのミクロフィブリルの状態であるので、活性炭３の流出を抑制でき、また、金属イオン又は細菌などの吸着が期待できる。

また、上述したように、バインダー４をセルロースナノファイバーに他のバインダー材料を混合したものとし、他のバインダー材料は細かく解きほぐされていて平均繊維径がセルロースナノファイバーよりも大きいものとし、セルロースナノファイバーは他のバインダー材料の平均繊維長よりも短いものとすると、セルロースナノファイバーが活性炭３の周囲に色々な方向からまとわり付き易くなる。それにより、活性炭成形品２の強度を更に上げることが可能になり、活性炭３の流出を更に抑制可能になる。

以上説明した水の浄化フィルター１は、様々な水の浄化装置に適用可能である。例えば、図２に例示すような家庭用浄水器７に適用することができる。この家庭用浄水器７では、水の浄化フィルター１は、浄化フィルター収容体７１の中に収容される。浄化フィルター収容体７１には、周面に複数の周面連通孔７１ａ、一つの端面の中央に端面中央連通孔７１ｂ、が形成されている。家庭用浄水器７では、原水流入口７ａから流入した水は、内部に形成された流路７ｂを通過して浄化フィルター収容体７１の周面連通孔７１ａに到り、浄化フィルター１の活性炭成形品２を通過し、浄化フィルター収容体７１の端面中央連通孔７１ｂを通り、流路７ｃを通過して浄水流出口７ｄから浄水を流出させることができる。水の浄化フィルター１により、家庭用浄水器７を浄水能力の優れたものにすることが可能である。また、家庭用浄水器７では、水の浄化フィルター１は、その外側（周面連通孔７１ａ側）から内側（端面中央連通孔７１ｂ側）に水を流して浄水を得ているが、その内側から外側に水を流すことで洗浄（逆洗）が可能である。その場合、水の浄化フィルター１の内側は水圧が高くなるので、活性炭成形品２の強度を上げられることは非常に有用である。なお、家庭用浄水器７を含め一般の家庭用浄水器は、一般に、その内部に形成された流路（流路７ｂ、流路７ｃ、又は図示していない流路）のいずれに水が流れるかを切り替えることにより、浄水を流出させたり原水をそのまま流出させたりすることができる。

以上、本発明の実施形態に係る水の浄化フィルターについて説明したが、本発明は、上述の実施形態に記載したものに限られることなく、請求の範囲に記載した事項の範囲内でのさまざまな設計変更が可能である。

１水の浄化フィルター
２活性炭成形品
３活性炭
４バインダー

Claims

活性炭をバインダーで固めて成形した活性炭成形品を有する水の浄化フィルターにおいて、
前記バインダーは、セルロースナノファイバーを含んでいることを特徴とする水の浄化フィルター。
請求項１に記載の水の浄化フィルターにおいて、
前記バインダーは、前記セルロースナノファイバーに他のバインダー材料を混合したものであり、該他のバインダー材料は細かく解きほぐされていて平均繊維径が前記セルロースナノファイバーよりも大きいものであり、前記セルロースナノファイバーは前記他のバインダー材料の平均繊維長よりも短いものであることを特徴とする水の浄化フィルター。