JP2008200607A - ディスクフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】過酷なろ過条件下では、流体圧の損失、流体圧に対する強度不足、をバランスよく抑制できない点、及びろ材のサポート間隔が広い場合や局部的に高い流体圧を受けた場合においては、開孔の目開きあるいはろ材の脱落等が生じて致命的なトラブルを招く可能性がある点、を解消する。
【解決手段】金網３Ａ〜３Ｃを３層以上積層した全ての層又はいくつかの層の全面を一体焼結し、かつ中間層に位置する金網３Ｃに放射状の複数の溝３ａを形成したリテーナ３と、リテーナ３を挟んだ隣接した表層に設けられた一対のろ材２とを備えることとした。
【効果】リテーナは全面を一体焼結している層を有するから、目開きが生じることが抑制され、流体圧に対する強度が向上する。また、中間層の金網に放射状の複数の溝を形成しているから、金網を多層積層することによる分散効果を妨げることなく、流体の異方化が抑制され、従来の諸問題がバランスよく解消される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、構造面において、過酷な条件下で、流体圧の損失及び高流体圧による強度不足をバランスよく抑制でき、また、ろ過面積が広い場合や局部的に高い流体圧を受けた場合にも開孔の目開きが生じることが抑制されるディスクフィルタに関する。

例えば溶融ポリマーなどの種々の流体中の不純物を除去するために、円筒状の筐体の内側空間に、該円筒の中心軸を一致させて配置した筒状管体に対して直角に、複数の円盤状のフィルター（以下、ディスクフィルタという）を積層状に配置して、このディスクフィルタでろ過された流体を中心部の前記筒状管体を介して筐体の外に送り出すろ過装置が知られている。

前記ディスクフィルタは、詳細には、各々円環状の、流体の流路を構成する円盤状とされたリテーナと、このリテーナを挟んで設けた一対の例えばパンチングプレート等の多孔金属板でなるサポートと、このサポートを挟んで設けた一対の例えば金属不織布でなるろ材と、を有し、円環状の中央部にハブを取り付け、ろ材の外周縁部を密着させて固定して構成される。

ろ材は説明するまでもないが、サポートは流体がろ材を通過する際に流体圧によって該ろ材が変形しないよう支持する耐力体であり、リテーナは中央部に流体を導出するために、流体がろ材を通過する際に発生する流体圧による該ろ材とサポートの変形を防止して内部の流路を確保するものである。

上記構成のディスクフィルタについて、ろ材に金属製不織布、サポートにパンチングプレートや平織、畳織の金網、リテーナに粗目の金網、複数本の棒を放射状に並べたもの、金属板に複数の溝を放射状に刻設したもの、が各々例示され、また、リテーナがサポートを兼ねる構成でも良いことが開示された以下の特許文献１が知られている。
特開２００６−８８０８１号公報

ところで、近年では、ディスクフィルタにおいてはろ材の目が細かい、流体においては粘度が高い、のいずれか一方又は両方の傾向にある。こうした傾向において、サポートには、流体圧によってろ材がサポートを超えてリテーナ側へ脱落しないこと、及び流体がサポートやリテーナの流路を閉塞しないような強度を有することが要求される。

また、ディスクフィルタ全体としては、ろ材の目を粗くしたりサポートやリテーナによる流路を広く確保すれば流体圧の損失は減少するが、その代わりに流体圧に対する強度が不足するという不具合、逆にろ材の目を細かくしたりサポートやリテーナによる流路を狭く確保すれば流体抵抗が大きくなるから流体圧の損失が生じるなどの不具合が生じる。

特許文献１では、リテーナがサポートを兼ねてもよい旨、及びリテーナもサポートも金網のものを用いることが記載されているが、そこには、リテーナとしては直径が大きく目の粗い金網などで良いと記載されている。この理由は、該特許文献１のろ過条件下においては、そのような構成で足りるからである。

したがって、特許文献１では、ディスクフィルタの構造上、該特許文献１におけるろ過条件以外の条件、つまりさらに過酷な条件下では、仮にリテーナがサポートを兼ねて、両者を金網にしたところで、依然として、流体圧の損失、流体圧に対する強度不足、の問題は解消できていないことになる。

また、特許文献１を含め従来のディスクフィルタは、ろ材、サポート、リテーナ、のいずれかの組み合わせについて外周縁部を溶接などして固定する構造となっている。つまりサポートとリテーナの全面を焼結する構成とはされていなかった。よって、ディスクフィルタのサポートの間隔が広い場合、ディスクフィルタの面に局部的に高い流体圧を受けた場合、の一方又は両方の状況下において撓んだ部位には、ろ材の開孔の目開き、さらにこれが進んで脱落が生じる。

上記開孔の目開き部位が生じると、ろ過の条件が変わってしまったり、ろ材がリテーナ側へ脱落したり、ろ材が破断して最悪にはこの破断したろ材が２次側へ出力する、といったようなディスクフィルタとしては致命的なトラブルを招く可能性がある。

本発明が解決しようとする問題点は、特許文献１に定められたろ過条件以外のさらに過酷な条件下では、流体圧の損失、流体圧に対する強度不足、をバランスよく抑制できない点、及びろ材のサポート間隔が広い場合や局部的に高い流体圧を受けた場合においては、開孔の目開きあるいはろ材の脱落等が生じて致命的なトラブルを招く可能性がある点、である。

上記問題点を解決するために、本発明のディスクフィルタは、各々円環状の、金網を３層以上積層した全ての層又はいくつかの層の全面を一体焼結し、かつ中間層に位置する前記金網に放射状の複数の溝を形成したリテーナと、このリテーナを挟んで隣接した表層に設けられた一対のろ材とを備えることとした。

上記構成により、本発明のディスクフィルタは、３層以上積層された金網の全ての層又はいくつかの層の全面を一体焼結することで、焼結された層同士の金網の目開きが確実に抑制される。したがって、ろ材の支持が確実となるため、仮に粘度の高い流体をろ過するなど、流体圧の高い条件下で使用するとしても、ろ材の流体圧に対する強度が必要かつ十分に発揮されることとなる。

この一体焼結は、主として溝を形成した中間層を他の層で安定的に支持するために行っているのではあるが、副次的に前記の効果を得ることができ、結果として、中間層における溝と全面の一体焼結との相乗効果により、従来では得られることのない格別な作用効果が生じることとなった。

次に、分散効果と流体の異方化について説明する。分散効果とは、流体が局部的に滞留することなく均一的に流動させることを意味する。一方、異方化とは、流体の流動方向がろ過方向（２次側方向）以外の方向に流動することを意味する。

流体の異方化により分散効果が得られるのではあるが、分散効果は、流体の滞留によるゲル状化を防止する観点から生じることが望ましく、異方化は、流体抵抗が高くなったり前記滞留によるゲル状化の助長要因となる観点から抑制されることが望ましい、といったようにディスクフィルタの分野においては相反する点が存在する。

本発明のディスクフィルタは、多層の細目の金網によって分散効果が得られ、かつ低圧損を目的に、中間層に位置する金網に放射状の複数の溝を形成したのである。すなわち、中間層以外の他層で分散効果を発揮しつつ該中間層に到達した流体を、この中間層の金網の溝により今度は異方化を抑制しつつ２次側に速やかに導出させるので、分散効果を妨げないで異方化を抑制できるのである。

したがって、本発明のディスクフィルタは、分散効果を妨げることなく流体の異方化を抑制できると共に、過酷な条件下であっても、流体圧の損失を抑制でき、また、流体圧に対する強度も向上するといったように、従来の諸問題をバランスよく解決できる。

本発明は、図１〜図８を参照して説明する以下の形態により実施可能である。図１〜図５は第１形態におけるディスクフィルタを示す。図６は第２形態におけるディスクフィルタを示す。図７は第３形態におけるディスクフィルタを示す。図８は第４形態におけるディスクフィルタを示す。

本発明のディスクフィルタ１は、概略的な構成としては、各々円環状の、例えば金属不織布でなるろ材２と、金網（３Ａ〜３Ｃ）を３層以上積層して一体焼結し、かつ中間層に位置する金網３Ｃに放射状の複数の溝３ａを形成したリテーナ３と、ろ材２とリテーナ３を介して該ろ材２によりろ過された流体を導出するために円環状の中央部に設けたハブ４とを有する。以下、各々の構成について第１形態において詳細に説明する。なお、第２形態以降は、第１形態における説明と重複する説明は省略し、異なる構成についてのみ説明する。

また、金網３Ａ〜３Ｃにおける開孔率は、ろ過する流体粘度、ろ過時の流体圧、ろ過装置におけるディスクフィルタ１の使用枚数、などによって、適宜、目開き、メッシュ、線径から算出し、決定すればよく、特に例示しない。この理由は、本発明は、条件面からではなく、構造面の改良により、分散効果を妨げることのない流体の異方化の抑制と共に、流体圧の損失、流体圧に対する強度不足の抑制、を全てバランスよく実現することを目的としているからである。

流体は、ろ過装置内においては、全体として出力側へ流動するが、ディスクフィルタ１によりろ過される際には、流体はろ材２を通過し、後述ハブ４の開孔から導出されて、さらに他のディスクフィルタ１、あるいは当該ディスクフィルタ１が出力側の最終であればろ過装置における最終出力に至る。

（第１形態）
図１〜図５に示す第１形態は、リテーナ３が全５層とされている。このリテーナ３は、最外面には本例では平畳織（以下、畳織と言う）の金網３Ａ，３Ａが、金網３Ａ，３Ａに隣接する下層（内部側）には平織の金網３Ｂ，３Ｂが、さらに金網３Ｂ，３Ｂに隣接する下層、すなわち本発明でいう中間層には１枚の金網３Ｃが、積層されており、本第１形態では、金網３Ｂ，３Ｃ，３Ｂの全面を一体焼結している。以下、さらに詳述する。

金網３Ａとして採用した畳織とは、図２（ｂ）に示すように相接して並ぶ横線Ｔが、一定間隔で並ぶ縦線Ｌ、及び隣の横線Ｔの上下交互に現れる織り方で、図２（ａ）に示すように平面視ではその表裏に直線的に貫通して開孔していない。

金網３Ａとして畳織を採用することが望ましい理由は、平面視した状態では一対のろ材２方向（以下ろ材方向）に直線的に開孔していないので分散効果を得ることができるからである。また、図２に示したように、線径の小さい縦線Ｌの目を広くしてもなお、横線Ｔが相接しているから強度を確保でき、また、前記の状態からさらに縦線Ｌの目を狭くすればろ材２を支持する間隔を短くなり、確実な支持が可能となるからである。

さらに、畳織りであれば、前記の通り、横線Ｔ及び縦線Ｌがほぼ固定されているから目の細かい流路を安定して確保できるからである。このことから、仮に、金網３Ａを他の金網３Ｂ，３Ｃと焼結しない場合は、該金網３Ａには、強度の向上と、確実なろ材の支持が可能な畳織を採用することが望ましい。

なお、金網３Ａは、畳織でなくても、積層した金網３Ｂや金網３Ｃとの関係により上記条件を満たせばよく、流体の種類や、ろ過条件によっては、例えば目の細かい（目開きが小さい）平織のものを採用することも可能である。その場合は、金網３Ａは他の金網３Ｂ，３Ｃと焼結されていることが望ましい。

金網３Ｂは、本例の場合、横線Ｔ及び縦線Ｌが４５°傾斜した平織のものを採用している。平織は、図３（ｂ）に示すように一定間隔で並ぶ横線Ｔが、一定間隔で並ぶ縦線Ｌ、及び隣の横線Ｔの上下交互に現れる織り方で、図２（ａ）に示すように平面視ではその表裏に直線的に貫通した開孔を有している。

中間層となる金網３Ｃは、本例の場合、横線Ｔ及び縦線Ｌが９０°、つまり傾斜していない図４（ｂ）（ｃ）に示す平織のものを採用している。また、金網３Ｃは、後述するハブ４に形成された開口４ａと連通する、該金網３Ｃの表裏を貫通した溝３ａが、中央部から外周部付近まで放射状に複数形成されている。溝３ａは、例えばレーザーにより溶断することで形成されている。

そして、第１形態のリテーナ３においては、金網３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｂ，３Ａの５層のうち、金網３Ｂ，３Ｃ，３Ｂの３層の全面を一体焼結しているから、リテーナ３全体として高い流体圧に耐える強度を発揮でき、また、金網３Ａは畳織を採用したことにより、金網３Ｂ，３Ｃは一体焼結していることにより、目開きが抑制されると共に流路を確実に維持することができる。

また、副次的な効果として、リテーナ３はこれら前記のとおり全体としての強度と流路が確実に維持されるから、積層された金網３Ａ〜３Ｃのいずれか、あるいは全て、の横線Ｔ及び縦線Ｌについて線径の小さいものを採用することも可能となり、結果として、目開きを小さくできると共に、全体の薄型化や広面積化も可能となる。

ディスクフィルタ１全体の薄型化についてさらに説明する。本発明のディスクフィルタ１は、金網３Ａ〜３Ｃを多層となるが、厚みはさほど大きくならない。この理由は、一体焼結している層においては線径を小さくしたり目を広くしても、他の層の縦線Ｌ及び横線Ｔにより相互に固定され、一方、畳織の金網３では上記したように縦線Ｌ及び横線Ｔにより相互に固定され、いずれにしても目開きがほとんど生じない。そのためろ材のサポートとして良好である。したがって、本発明のディスクフィルタ１は、従来と同じ厚みであれば、分散効果に優れた低圧損の流路が形成され、かつ強度不足を解消できる。

ハブ４は、図５に示すように、金属製の筒状体とされ、平面視の筒状体の周縁肉厚に段部が形成され、該肉厚内に該筒状の周面内外を貫通した等間隔の開口４ａが形成されている。ハブ４の前記段部には、ろ材２、金網３Ａ，３Ｂの中央開口周縁が載設され、例えば溶接される。ハブ４の前記段部間においては、金網３Ｃが配置され、該ハブ４の開口４ａと金網３Ｃの溝３ａとが、例えば連通する。なお、分散効果を期待する場合は開口４ａを溝３ａより多数形成しておくことや、該開口４ａと溝３ａとの位置をずらす構成としてもよい。

（第２形態）
図６に示す第２形態は、第１形態におけるリテーナ３の金網３Ｂを省略し、また、金網３Ｃをもう１枚増加して、金網３Ａ，３Ｃ，３Ｃ，３Ａの４層とし、これら全層を一体焼結した構成である。第２形態におけるリテーナ３の中間層とされる金網３Ｃ，３Ｃについては、それぞれの溝３ａが平面視において、例えば一致するように積層した構成を示しているが、等間隔にずらしておいても構わない。

（第３形態）
図７に示す第３形態は、第１形態におけるリテーナ３の金網３Ｂを省略したこと以外は、第１形態と同様であり、リテーナ３は金網３Ａ，３Ｃ，３Ａの３層とし、これら全層を一体焼結した構成である。

（第４形態）
図８に示す第４形態は、第１形態におけるリテーナ３の金網３Ｃをもう１枚増加して、金網３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｃ，３Ｂ，３Ａの６層とし、これらのうち金網３Ｂ，３Ｃ，３Ｃ，３Ｂの４層を一体焼結した構成である。第４形態におけるリテーナ３の中間層とされる金網３Ｃ，３Ｃについては、それぞれの溝３ａが平面視において一致する位置となるように積層するが、第２形態同様、等間隔にずらしておいても構わない。

本発明の第１形態におけるディスクフィルタを示す分解斜視図である。 リテーナを構成する金網（３Ａ）を示し、（ａ）は平面状態を、（ｂ）は縦線の断面状態を、各々示す図である。 リテーナを構成する金網（３Ｂ）を示し、（ａ）は平面状態を、（ｂ）は縦線の断面状態を、各々示す図である。 リテーナを構成する金網（３Ｂ）を示し、（ａ）は平面状態を、（ｂ）は縦線の断面状態を、各々示す図である。 本発明の第１形態におけるディスクフィルタのハブ周辺を示す図である。 本発明の第２形態におけるディスクフィルタを示す分解斜視図である。 本発明の第３形態におけるディスクフィルタを示す分解斜視図である。 本発明の第４形態におけるディスクフィルタを示す分解斜視図である。

符号の説明

１ ディスクフィルタ
２ ろ材
３ リテーナ
３Ａ 金網
３Ｂ 金網
３Ｃ 金網
３ａ 溝
４ ハブ
４ａ 開口

Claims (2)

1. 各々円環状の、金網を３層以上積層した全ての層又はいくつかの層の全面を一体焼結し、かつ中間層に位置する前記金網に放射状の複数の溝を形成したリテーナと、このリテーナを挟んで隣接した表層に設けられた一対のろ材とを備えたことを特徴とするディスクフィルタ。
2. リテーナの表層の金網が畳織とされていることを特徴とする請求項１記載のディスクフィルタ。

Images