JP2001205008A - 積層フィルター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 再生率が高く、コンパクトでしかも製造が容
易な積層フィルターの提供を目的とする。 【解決手段】 懸濁物の粒子径よりも大きな孔径の貫通
孔６が厚み方向に向けて複数形成されるとともに、内周
端部と外周端部にそれぞれ切欠き５−１，５−２が形成
されたリング状の濾過体１が複数枚積層され、内周積層
面と外周積層面の一方側に被処理液の流入部及び他方側
に被処理液の流出部がそれぞれ設けられ、内周端部と外
周端部にはそれぞれ端縁方向に向かって肉厚が漸減する
薄肉部を設け、この薄肉部と切欠部５−１，５−２によ
って流入部と流出部とを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リング状の平面形
状を持つ濾過体を複数枚積層した水やその他の流体浄化
用の積層フィルターに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】平板状の濾過体を複数枚積層することで
積層フィルターを構成し、濾過体の積層方向に対して垂
直方向から被処理液を導入して濾過する濾過装置が従来
から利用されている。このような積層フィルターとして
は、たとえば特開平１０−５２６０８号公報等に記載さ
れたものがある。そして、この公報に開示されているよ
うに、濾過体としては多孔性濾過材のような微細な孔を
有したものが一般的に用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来か
ら平板状濾過体として用いられる多孔性濾過材は、微細
な孔や窪みが懸濁物よりも小さく、懸濁物はこの孔や窪
み中に水流によって押し込まれて圧縮状態で捕捉され
る。よって、多孔性濾過材から成る濾過体は目詰まりを
起こしやすい。目詰まった場合では、水流やその他の物
理的手段によるものでは再生率が低く、化学薬品を用い
るか濾過体を交換するしかない。

【０００４】また、積層フィルターを小型化するために
は、濾過面積や通路及び被処理液の流入孔と流出孔を増
やす必要がある。このように流入孔と流出孔を増やすに
は、各濾過体を薄くして積層方向に対して同じ高さで多
くの濾過体を積層することが有効である。しかしなが
ら、多孔性濾過材は厚みが薄い場合や孔を支える中実部
が細い場合には、濾過体が脆くなって強度不足を招く。
更に、多孔性の濾過材は、微細孔や窪みの孔径を制御し
て管理することは非常に難しく、製造方法も複雑で煩雑
になりやすい。

【０００５】このように、多孔性濾過材を濾過体として
用いる従来の積層フィルターでは、目詰まり処理の再生
率が低く製造面での障害も大きいという問題がある。

【０００６】本発明は、再生率が高く、コンパクトでし
かも製造が容易な流体浄化用の積層フィルターを提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、懸濁物の粒子
径よりも大きな孔径の貫通孔が厚み方向に向けて複数形
成されるとともに、内周端部と外周端部にそれぞれ切欠
きが形成されたリング状の濾過体が複数枚積層され、内
周積層面と外周積層面の一方側に被処理液の流入部及び
他方側に被処理液の流出部がそれぞれ設けられた積層フ
ィルターであって、前記内周端部と前記外周端部にはそ
れぞれ端縁方向に向かって肉厚が漸減する薄肉部が設け
られていることを特徴とする。

【０００８】本発明によれば、再生率が高く、コンパク
トでしかも製造が容易な流体浄化用の積層フィルターが
得られる。

【０００９】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、懸濁物
の粒子径よりも大きな孔径の貫通孔が厚み方向に向けて
複数形成されるとともに、内周端部と外周端部にそれぞ
れ切欠きが形成されたリング状の濾過体が複数枚積層さ
れ、内周積層面と外周積層面の一方側に被処理液の流入
部及び他方側に被処理液の流出部がそれぞれ設けられた
積層フィルターであって、前記内周端部と前記外周端部
にはそれぞれ端縁方向に向かって肉厚が漸減する薄肉部
が設けられていることを特徴とする積層フィルターであ
り、濾過時には、貫通孔の重なりにより形成される濾過
通路中に貫通孔の重なり度合いにより懸濁物よりも小さ
な孔を形成し、かつ薄肉部によって外部と連通させるこ
とにより切欠きのほかに露出する貫通孔で流入孔及び流
出孔を形成し、再生時には濾過体の積層間に充分な隙間
を設けることで、懸濁物に拘束力のない自由な状態で再
生できるという作用を有する。

【００１０】本発明において、孔軸とは貫通孔の各断面
の中心を結んだ線分すなわち中心軸線であり、リング状
とは円に限らず多角形なども含まれるものとする。ま
た、肉厚とは濾過体の肉厚であり、端縁とは濾過体の内
周端部及び外周端部の縁であり、薄肉部とはテーパ面や
傾斜した曲面のことをいう。

【００１１】また、懸濁物の粒子径よりも大きい貫通孔
とは、被処理液中でもっとも濾過したいと考える物質
（想定除去物質）で粒度分布をとったとき、もっとも数
の多い平均的粒子径（代表値）を基準にして大粒子径側
で、大粒子径側総個数（全体からみると５０％）の４０
％を含む粒子径（全体の総個数では９０％が含まれるこ
とになるから、以下、９０％粒子径と記載する）より大
きい径の孔のことである。例えば、濾過したい被処理液
が浴水で、浴水の濁り物質を濾過したいのであれば、想
定除去物質は体から出る油脂や皮脂細胞等（通常、大き
さは５〜６０μｍ）であり、これより性質が異なる細菌
類（通常、大きさは０．３〜３μｍ）や、大きな髪毛等
は除かれたものである。このように想定除去物質が濁り
物質の場合、濁り物質の９０％粒子径より大きい貫通孔
を開けることにより、濁り物質やこれより大きい髪毛等
の懸濁物が濾過されることになる。なお、本発明の積層
フィルターは、濾過体に開ける貫通孔の数や分布状態で
重なり開口（濾過孔）の分布具合が変化するし、被処理
液の性質によっても影響される。そこで、想定除去物質
の分布が異常にいびつに小径側に広がっている場合など
には、代表値付近の粒子径にまで貫通孔の径を下げるこ
とも場合によっては有効である。

【００１２】この貫通孔の孔径をどのような径にすれば
よいか、具体的な例を挙げて説明すると、被処理液が浴
水の場合、９０％粒径は３０〜５０μｍである。上記し
たように、想定除去物質は浴水の濁り物質であり、細菌
を濾過するものではない。貫通孔を十分な数で均一に分
布させたとして、濾過体の貫通孔径は９０％粒径より１
オーダー大きい３００〜７００μｍ程度がよい。被処理
液が水道水の場合、９０％粒径は、５〜１０μｍで、こ
の時、濾過体の貫通孔径は５０〜１００μｍがよい。ま
た、被処理液が、水道水を貯水したもので残留塩素が抜
けた水の場合、想定除去物質は細菌となり、９０％粒径
は３μｍとなる。この時、濾過体の貫通孔は２０〜５０
μｍを採用するのがよい。

【００１３】以下、本発明の実施の形態を図面に基づい
て説明する。

【００１４】図１は本発明の実施の形態における積層フ
ィルターの概要図、図２は図１において円Ｃで囲んだ部
分の断面を示す拡大図であって、被処理液の積層フィル
ター内部での流れを示す図、図３は一様な肉厚とした濾
過体の平面図、図４は内周縁と外周縁のそれぞれをテー
パ状に薄肉とした濾過体の断面図である。

【００１５】図１において、本発明の積層フィルター２
は平面形状を環状とした濾過体を積層したもので、図示
の例では一様な厚さとした濾過体１と内周及び外周側部
分を薄肉とした濾過体１−１の２種類を積層したものと
して構成されている。積層フィルター２は、これらの濾
過体１，１−１によってフィルター外周積層面２−１と
フィルター内周積層面２−２をそれぞれ被処理液の流入
面または流出面として形成し、上端と下端にそれぞれシ
ール状態に配置した上面抑え板３−１と下面抑え板３−
２とによって濾過体１，１−１が挟圧保持されている。
また、下面抑え板３−２には濾過体１と干渉しないよう
に管路４がシール接続されている。なお、被処理液は積
層フィルター２の外から内部に流入して管路４から排出
されるか、逆に管路４から被処理液を供給して積層フィ
ルター２の内部から外に排出する流れとする。

【００１６】２種類の濾過体１，１−１はいずれも図２
に示すように微小な貫通孔６を厚さ方向に孔軸を向けて
多数開けるとともに内周端部と外周端部にそれぞれ切欠
きを形成したものであり、一方の濾過体１は図３に示す
ように円環状の平面形状を持ちその全体の厚さを一様と
したものである。また、他方の濾過体１−１はその平面
形状は濾過体１と同じ円環状であるが、図４の縦断面図
に示すように内周縁と外周縁の上下面にはそれぞれ先細
りするテーパ面の薄肉部として形成されている。すなわ
ち、このようなテーパ面を持つように濾過体１−１の内
周縁及び外周縁の肉厚を薄くすることにより、一様な肉
厚の濾過体１との間に同軸上に挟み込んだときには図２
に示すように積層フィルター２の外周側及び内周側に
は、濾過体１，１−１どうしの間に楔状の隙間ができ
る。

【００１７】以上の構成において、被処理液は図２に示
すように、積層フィルター２の外周積層面２−１と直交
する向きに導入され、積層フィルター２の内部で濾過さ
れて、内周積層面２−２へと流れ、濾過された液は管路
４を通って排出される。この被処理液の濾過では、図２
に示すように、被処理液は濾過体１の外周に臨んでいる
切欠き５−１からフィルター２の内部へと流入する。こ
の切欠き５−１はシートに貫通孔６を形成し、外周端部
と内周端部を構成する形状でこのシートを打ち抜いて濾
過体１を形成したときは、打ち抜きで貫通孔６の一部に
より特別の加工をすることなく形成することができる。
流入した被処理水は、切欠き５−１と重なる貫通孔６に
よって形成される濾過通路の流入孔により、上又は下の
濾過体の貫通孔６内に達する。すなわち、切欠き５−１
と重なる貫通孔６の数が流入孔の数となる。そして、こ
の切欠き５−１から流入した被処理液は積層フィルター
２の中を進み、外周面側の切欠き５−１と同様に形成さ
れた内周端部の切欠き５−２または一部露出した貫通孔
６を流出孔として、積層フィルタ２の内部に排出され
る。

【００１８】一方、図２から明らかなように、内周縁と
外周縁の肉厚を先細りのテーパ状とした濾過体１−１と
一様な肉厚の濾過体１との間では、濾過体１−１のテー
パ部分によって積層された内部が外に一部露出される。
したがって、濾過体１，１−１のそれぞれの貫通孔６−
１，６−２が直接外部に連通するようになり、これらの
貫通孔６−１，６−２は積層フィルター２の厚さ方向に
通過する処理液の流入孔及び流出孔としての役割を果た
す。その結果、積層フィルター２に対する被処理液の流
入孔及び流出孔の数を増やすことができる。

【００１９】ここで、流入孔及び流出孔を増やす形状と
した濾過体１−１は、図４に示した断面形状のものに代
えて様々なものが利用できる。

【００２０】図５は外周縁だけをテーパ状に薄肉とした
濾過体の断面図、図６は内外周縁だけをテーパ状に薄肉
とした濾過体の断面図、図７は外縁と外周縁のそれぞれ
を円弧状に薄肉とした濾過体の断面図、図８（ａ）は外
周及び内周の縁を薄肉状としたこれらの縁の間を一様な
肉厚とした濾過体の平面図、図８（ｂ）は（ａ）のＡ−
Ａ線による断面図、図８（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線によ
る断面図である。

【００２１】たとえば、図５に示すように濾過体１−１
の外周縁だけを先細りするテーパ状として厚さで漸減す
るものでもよいし、図６のように濾過体１の内周縁だけ
の厚みテーパ状として漸減させた断面形状としてもよ
い。また、図４の例の直線状のテーパによる肉厚の漸減
に代えて、図７に示すような曲面を描きながら肉厚を薄
くしたものとしてもよい。更に、厚さが漸減する部分が
濾過体１−１の全周に亘るものに限らず、図８（ａ）の
１枚の濾過体１−１について、図８（ａ）におけるＡ−
Ａ線矢視及びＢ−Ｂ線矢視による断面図である図８
（ｂ）及び図８（ｃ）で示すように、厚みの変化がない
部分と、縁部の厚みが漸減する部分を併せ持つものであ
ってもよい。

【００２２】図９は図２の円Ｈで囲んだ部分の拡大図で
あって、被処理液に含まれる懸濁物の濾過されるメカニ
ズムを示す概略図である。図示のように、矢印方向に進
む被処理液が積層した濾過体１，１−１の貫通孔６の重
なり部分を通過するとき、濾過孔すなわち上下の貫通孔
６どうしの重なり部分よりも大きな懸濁物は、濾過孔を
通過できずに捕捉される。また、貫通孔６どうしの重な
りによって形成される濾過孔は、重なり度合いによって
開口面積を大きくしたり微小にしたりすることができ
る。したがって、形成される濾過孔の大きさと貫通孔６
の孔径との大きさの違いから、貫通孔６の内部では被処
理液の流れの速度分布が一様でなくなり、貫通孔６内部
で流れの滞留や渦が発生する。このようにして発生した
被処理液の流れの滞留や渦は、その中に小さな懸濁物を
引き込むように作用し、この引き込みによっても懸濁物
が捕捉される。以上のメカニズムによって、懸濁物は濾
過体１の貫通孔６内に捕捉される。

【００２３】ここで、図９までの構成では濾過体を環状
円の平面形状としているが、図１０〜図１２に示すよう
な様々なリング状の形状のものとしても、それぞれに開
ける貫通孔６及び積層する濾過体１の貫通孔６どうしの
重なりによる濾過孔によって図２及び図９で示したもの
と同様の濾過機能を持たせることができる。

【００２４】図１０は内周及び外周を正多角形状とした
の濾過体の平面図、図１１は内周及び外周をともに星型
形状とした濾過体の平面図、図１２は内周及び外周を異
なる形状とした濾過体の平面図である。

【００２５】図１０の濾過体１は中央部を開口させた正
六角形の平面形状を持ち貫通孔６を一様に分布させたも
のであり、図１１は正四角形を二つ重ね合わせたような
星型としたものである。また、図１２に示すように、内
周面と外周面の形状を変えた平面形状とすることもでき
る。これらの多角形の外周形状とした濾過体１の場合で
も、図示の大きさのものを基準とした相似形のものと組
み合わせて積層することで、貫通孔６の一部を外に臨ま
せて開放した流入孔及び流出孔とすることができ、これ
らの流入孔及び流出孔を増やすことができる。

【００２６】図１３は再生時に濾過体間に隙間を設け再
生させるときのメカニズムを示す概略図である。

【００２７】濾過体１から付着懸濁物を取り除いて再生
するときには、濾過体１の間に少なくとも懸濁物よりも
大きな隙間を設け、貫通孔６内に捕捉されていた懸濁物
への拘束を解く。この状態で液を流すと、懸濁物は貫通
孔６から濾過体１どうしの間の隙間に速やかに流れ出
し、積層フィルター２外へと流れて再生される。このよ
うに濾過体１どうしの間に隙間を持たせることで、低エ
ネルギー下で再生率が極めて高いフィルターが実現でき
る。

【００２８】図１４は一つの入口と二つの出口とした貫
通孔を備える濾過体の要部の断面図である。図示のよう
に、貫通孔６液が上側から入り込むと、二つの出口へ向
かう手前の分岐部で流れが乱れることによって、速度分
布が一様でなくなる。これにより、貫通孔６の内部で流
れの滞留や渦が発生し、これに懸濁物が取り込まれると
貫通孔６の外へ出難くなる。したがって、再生率が下が
ることになり、貫通孔６は入口と出口が１個ずつで内部
に分岐流路がないストレート形状構成とすることが好ま
しい。

【００２９】図１５は開口断面が厚さ方向に一様でない
貫通孔を備える濾過体の要部の断面図である。このよう
な開口断面の貫通孔６では、液が上側から入り込むと、
貫通孔６の広がり部又は狭部で流れが乱れることによっ
て、速度分布が一様でなくなる。これにより、貫通孔６
の内部で流れの滞留や渦が発生し、これに懸濁物が取り
込まれると貫通孔６の外へ出難くなる。したがって、再
生率が下がることになり、貫通孔６は厚み方向に一様な
開口断面形状を持つものが好ましい。

【００３０】図１６は貫通孔に加えて表面に窪みを形成
した濾過体の配列を示す要部の断面図である。濾過体１
が窪み７を有してない場合、貫通孔６どうしの重なりが
ない所では濾過通路は途切れてしまう。一方、濾過体１
に窪み７を設けていると、貫通孔６と窪み７の重なりま
たは窪み７どうしの重なりにより形成される濾過通路が
できることになり、通水抵抗を小さくできる。

【００３１】図１７は図１６の例に更に濾過体の厚さ方
向と直交する向きに貫通孔を開けた濾過体の配列を示す
要部の断面図である。貫通孔８は濾過体１の厚さ方向
（図において上下方向）と一致しない開口軸線を持つよ
うに開けたもので、図示の例では厚さ方向の貫通孔６と
直交した開口軸線として形成されている。濾過体１が窪
み７または貫通孔８を備えていないと、貫通孔６どうし
の重なりがない所で濾過通路は途切れる。一方、濾過体
１に窪み７及び貫通孔８を備えたものでは、貫通孔６と
窪み７の重なりまたは窪み７どうし重なりにより形成さ
れる濾過通路に加えて、貫通孔８が流路として加わる。
これにより、通水抵抗を小さくできる。

【００３２】なお、以上に示した実施の形態の積層フィ
ルター２は、各濾過体１がリング状の形状を有してお
り、かつ、内周端部と外周端部にはそれぞれ肉厚が端縁
方向に漸減する薄肉部が設けられている。従って、薄肉
部によって端縁方向に向かって濾過体１の肉厚が薄くな
るため、濾過体１の内周積層面と外周積層面にはリング
状の溝が隣接する濾過体１間に形成される構造となる。
このリング状の溝は深さ方向に溝幅が減少し、端縁上に
は供給側の切欠きと排出側の切欠きに加えて一部露出し
た貫通孔が多数存在するものとなる。被処理液の流入は
これらの切欠きとともに内周積層面と外周積層面に形成
された多数のリング状の溝により、露出した貫通孔が濾
過面積として加わるため、積層フィルターの濾過流量を
増加し、圧力損失が低下する。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、低エネルギー下で再生
効率の極めて高い積層フィルターが得られ、目詰まりに
よるフィルターの交換を必要としない省資源タイプの流
体浄化用の積層フィルターを提供できる。また、濾過
（液の流れ）方向やフィルターの取付け方向に制約がな
く、圧力損失も少ない小型化が可能となりその製造も容
易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における積層フィルターの
概要図

【図２】図１において円Ｃで囲んだ部分の断面を示す拡
大図であって、被処理液の積層フィルター内部での流れ
を示す図

【図３】一様な肉厚とした濾過体の平面図

【図４】内周縁と外周縁のそれぞれをテーパ状に薄肉と
した濾過体の断面図

【図５】外周縁だけをテーパ状に薄肉とした濾過体の断
面図

【図６】内周縁だけをテーパ状に薄肉とした濾過体の断
面図

【図７】内周縁と外周縁のそれぞれを円弧状に薄肉とし
た濾過体の断面図

【図８】（ａ）外周及び内周の縁を薄肉状としたこれら
の縁の間を一様な肉厚とした濾過体の平面図 （ｂ）（ａ）のＡ−Ａ線による断面図 （ｃ）（ａ）のＢ−Ｂ線による断面図

【図９】図２の円Ｈで囲んだ部分の部拡大図であって、
被処理液に含まれる懸濁物の濾過されるメカニズムを示
す概略図

【図１０】内周及び外周をともに正多角形状とした濾過
体の平面図

【図１１】内周及び外周をともに星型形状とした濾過体
の平面図

【図１２】内周及び外周を異なる形状とした濾過体の平
面図

【図１３】再生時に濾過体間に隙間を設け再生させると
きのメカニズムを示す概略図

【図１４】一つの入口と二つの出口とした貫通孔を備え
る濾過体の要部の断面図

【図１５】開口断面が厚さ方向に一様でない貫通孔を備
える濾過体の要部の断面図

【図１６】貫通孔に加えて表面に窪みを形成した濾過体
の配列を示す要部の断面図

【図１７】図１６の例に更に濾過体の厚さ方向と直交す
る向きに貫通孔を開けた濾過体の配列を示す要部の断面
図

【符号の説明】

１，１−１ 濾過体 ２ 積層フィルター ２−１ 外周積層面 ２−２ 内周積層面 ３−１ 上面抑え板 ３−２ 下面抑え板 ４ 管路 ５−１，５−２ 切欠き ６，６−１，６−２ 貫通孔 ７ 窪み ８ 貫通孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 楢木野 滋 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4D019 AA03 BB10 BD01 BD03 CA05

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】懸濁物の粒子径よりも大きな孔径の貫通孔
   が厚み方向に向けて複数形成されるとともに、内周端部
   と外周端部にそれぞれ切欠きが形成されたリング状の濾
   過体が複数枚積層され、内周積層面と外周積層面の一方
   側に被処理液の流入部及び他方側に被処理液の流出部が
   それぞれ設けられた積層フィルターであって、前記内周
   端部と前記外周端部にはそれぞれ端縁方向に向かって肉
   厚が漸減する薄肉部が設けられていることを特徴とする
   積層フィルター。