JP2011152540A - フィルタハウジング - Google Patents

Abstract

【課題】 ベント部をフィルタハウジング上端に複数個設けることにより濾過液体の濾過・脱泡を促進させる。
【解決手段】 筒状のフィルタカートリッジ１と、該筒状フィルタカートリッジ１を立設して収納するスリーブ状のシェル２と、該シェルの一端部に液密に固着しあるいは前記シェルと一体化したカバー５と、前記シェルの他端部に液密に固着した液入口ポート４ａと液出口ポート４ｂを形成したヘッド４と、からなり、濾過液体が前記フィルタカートリッジ１の内腔を上昇して濾過・脱泡されるフィルタハウジングＨにおいて、前記カバー５の前記フィルタカートリッジ１の一次側及び二次側に対面した位置にそれぞれベント部１１ａ，１１ｂを設け、及びヘッド４に形成した液出口ポート４ｂから垂直方向に十分離れた位置に立設したスリーブ状のポスト１０の外周にカートリッジシール部６を嵌着し、該カートリッジシール部６上に前記フィルタカートリッジ１を液出口４ｂから十分離して載置する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、フィルタハウジング、とくに濾過流体（液体）からの脱泡・濾過を促進させたフィルタハウジングに関する。

従来のフィルタハウジングは、図４に示すように、立設したフィルタハウジングＨ′のシェル２２内に円筒状またはプリーツ状に成形された濾過体として機能するフィルタカートリッジ２１をロッド２３を介してカートリッジシール部２６上に載置して収納し、シェル２２の上下端にナット２８とボス３１をロッド２３に螺着して、その上下端部をカバー２５とヘッド２４で封止してシェル２２内に濾過空間を形成する。ここで、シェル２２の上下端にシェルガスケット２７ａ，２７ｂを介して液密にカバー２５とヘッド２４とを封止する。さらに、シェル２２の下端に固着したヘッド２４には、液入口ポート２４ａと液出口ポート２４ｂとが形成され、また、ヘッド２４の底部には、ニップル３０を経てドレンバルブ２９が取付けられドレン系へ連通している。他方、カバー２５、フィルタカートリッジ２１の二次側のみに、ベントバルブ３２が取付けられている。

このように構成された従来のフィルタハウジングＨ′では、濾過すべき流体は、図４に示す、シェル２２の下端に固着されたヘッド２４の液入口ポート２４ａから、矢印で示すように、導入され、シェル２２の内壁とフィルタカートリッジ２１の外周との間に形成された空間を上昇する間に、フィルタカートリッジ２１のフィルタエレメントをその半径方向に通過して濾過される。濾過された流体は、フィルタカートリッジ２１の円周とロッド２３との間に形成された空間に流入し、該空間を矢印で示すように流下して液出口ポート２４ｂから所定の個所に排出されるようになっている。

ここで、フィルタカートリッジ２１の上端とカバー２５との間に貯まった空気等の気体（気泡）は、カバー２５に設けたベントバルブ３２からフィルタハウジングＨ′外に排気され、また、必要に応じてシェル２２の下端に設けたヘッド２４のドレンバルブ２９を用いてフィルタハウジングＨ′外に液体を排水されるようになっている。

また、液体（例えば、塗布液）中の気泡を低減する濾過装置も提案されていた（特許文献１）。

しかしながら、このような従来のフィルタハウジングＨ′では、濾過する液体または気体中からの異物除去が主目的であったため、フィルタハウジングＨ′内で発生した気体の排出口（ベント）２５ａは、フィルタ一次側（フィルタカートリッジ２１の外側）のみに設置されていた。このため、このようなフィルタハウジングＨ′を液体から気泡を除去するために使用した場合、フィルタカートリッジ２１の内側（気泡除去の場合の一次側に相当）に貯まった気体は、その排出口が設けられていないため、フィルタカートリッジ２１の二次側に流出し、すでに濾過した液体に混入する問題点があった。また、フィルタカートリッジ２１を載置するカートリッジシール部２６が液出口ポート２４ｂ側に近接して設けられていたため気泡の上昇が阻害されていた。

特開２００４−４９９５４号公報

本発明が解決しようとする問題点は、液体（例えば、塗布液）の濾過に用いるフィルタハウジングにおいて、液体中からの脱泡効率の低下と、すでに液体中から除去した気泡の濾過済液体への混入である。

本発明は、筒状のフィルタカートリッジと、該筒状フィルタカートリッジを立設して収納するスリーブ状のシェルと、該シェルの一端部に液密に固着しあるいは前記シェルと一体化したカバーと、前記シェルの他端部に液密に固着した液入口ポートと液出口ポートを有するヘッドと、からなり濾過液体が前記筒状フィルタカートリッジの内腔を上昇して濾過・脱泡されるフィルタハウジングにおいて、前記カバーの前記筒状フィルタカートリッジの一次側及び二次側に対面した位置にそれぞれベント部を設け及び前記ヘッドに形成した液出口ポートから垂直方向に十分離れた位置に立設したスリーブ状のポストの外周にカートリッジシール部を嵌着したことを特徴とするフィルタハウジングに関する。

本発明のフィルタハウジングは、濾過液体からの脱泡効率の向上と、液体中から除去した気泡の濾過済液体への混入を飛躍的に防止できる。

本発明のフィルタハウジングの縦断面図。 本発明のフィルタハウジングを感光液の脱泡・濾過に用いた場合の配管図。 本発明のフィルタハウジングによる液体からの脱泡・濾過の原理を示す概念図。 従来のフィルタハウジングの縦断面図。

フィルタハウジングの構成
添付した図１に示すように、本発明のフィルタハウジングＨは立設したスリーブ状のシェル２内に立設して収納された濾過体として機能する筒状の一本あるいは複数本のフィルタカートリッジ１からなる。このフィルタカートリッジ１は、シェル２の下端にシェルガスケット７ａを介して液密に固着されたヘッド４に取り付けられたボス１３にその下端を螺着したロッド３にカートリッジシール部６を介して取付けられている。具体的には、フィルタカートリッジ１は、気泡がその内側（一次側）から外側（二次側）へ抜ける構造になっている。また、ヘッド４の中央部に立設されたスリーブ状の十分な長さをもつポスト１０の外周であって液出口ポート４ｂから十分離れた部位（例えば、約５０ｍｍ以上、液体の性状によっては、それ以下でもよい）に嵌入されたカートリッジシール部６が嵌着され、その上にフィルタカートリッジ１が載置され、ロッド３の外周とスリーブ状のポスト１０の内周との間には、濾過する液体の流路Ｓ₁が形成されている。

ここで、スリーブ状のポスト１０は、フィルタカートリッジ１内に流入した液体がショートカットされて液出口ポート４ｂへ流出しないようにするため、十分長く構成して液体がフィルタカートリッジ１の上端部まで均等に流れるようにしてある。

また、シェル２の上端部には、シェルガスケット７ｂを介してカバー５が液密に固着され（シェル２と一体化してもよい）、フィルタカートリッジ１の上端部であってフィルタカートリッジ１の内側に対応する位置（シェル２の中心部）に凹状のベント部が設けられ、ベントバルブ１１ａがカバー５に螺入されたナット８とニップル９を介して接続されている。

さらに、フィルタカートリッジ１の上端部であって、その外側に対応するカバー５には、円環状の溝５ａが形成され、この溝５ａの底部がカバー５の頂面に螺入されたニップル１２を介してベントバルブ１１ｂに連通している。

したがって、本発明のフィルタハウジングＨでは、２個のベントバルブ１１ａ（フィルタカートリッジ１の内側の気泡），１１ｂ（フィルタカートリッジの１の外側の気泡）から液体から脱泡された気泡がフィルタハウジングＨ外に排気されるようになっている。

ここでは、フィルタカートリッジ１の円周部とロッド３の外周部との間に濾過する液体の流路Ｓ₂が、また、フィルタカートリッジ１の外周部とシェル２の内壁との間には濾過した液体の流路Ｓ₃が形成されている。さらに、カートリッジシール部６に載置されたフィルタカートリッジ１の下端面と液出口ポート４ｂの流出孔４ｃとの間に、十分な空間２ａが形成されるようになっている。

さらに、シェル２の下端部には、シェルガスケット７ａを介してヘッド４が液密に固着されあるいは一体化されて形成されていて、このヘッド４には、液入口ポート４ａと液出口ポート４ｂとが同一レベルで水平にあるいは段差をもって形成されている。さらに、液出口ポート４ｂの入口部に連通するように、ヘッド４に螺入されたニップル１５を介してドレンバルブ１４が設けられ、必要に応じてドレンバルブ１４を開いてシェル２内の液体をシェル２の外に排出できるようにしてある。

また、本発明のフィルタハウジングＨは、シェル２、ヘッド４、ロッド３、あるいはカバー５が分解できるように構成されているので、それらを分解して洗浄することが容易である。

このようにして構成された本発明のフィルタハウジングＨを、例えば感光ドラムへ塗布する感光液の濾過、あるいは感光紙へのコーティング液の濾過に用いる場合には、図２に示すように、ライン状あるいは循環状に配置する。すなわち、図２に示すように、上流側から調合タンクＴ₁、本発明のフィルタハウジングＨ、微粒子除去用フィルタＦ（使用しない場合もある）及びタンクＴ₂の順に配置し、調合タンクＴ₁で原料を調合して感光液を製造し、本発明のフィルタハウジングＨで感光液を濾過・脱泡し、さらに微粒子除去用フィルタＦで濾過した後、濾過済液体（感光液）をタンクＴ₂内に貯留する。ここで、フィルタハウジングＨから濾過済液体を調合タンクＴ₁に還流してもよい。

フィルタハウジングの使用（操作）方法
このような構成を具備する本発明のフィルタハウジングを使用するには、まずフィルタハウジングＨを、例えば、濾過液体としての感光液の脱泡に使用する場合、例えば図２に示す管路に配設し、図１に示すフィルタハウジングＨの下端部に設けた液入口ポート４ａから、濾過液体を矢印で示すように、導入する。導入された濾過液体は、液入口ポート４ａに連通するよう立設されたロッド３とポスト１０との間に形成された空間Ｓ₁内をフィルタカートリッジ１の内側から外側に流れるように上昇し、ポスト１０に嵌入されたフィルタカートリッジ１とロッド３との間に形成された空間（濾過空間）Ｓ₂内に流入する。ここで、濾過液体は、この空間Ｓ₂内を上昇する間に、フィルタカートリッジ１内に、矢印で示すように、それらの半径方向から流入し、濾材を通過する間に濾過液体の濾過・脱泡が行われ二次側に流出する。

とくに、液体からの気泡除去の場合、一般的な異物除去とは異なり、フィルタカートリッジ１の一次側と二次側が逆となる。すなわち、フィルタカートリッジ１の内側が一次側となり、液はフィルタカートリッジ１の下部より進入し上昇するとともに、濾材の一次側より二次側へ流れ、フィルタカートリッジ１の外側（二次側）を下降しヘッド４の液出口４ｂへと向かう。

次いで、濾過・脱泡された液体（例えば、感光液）は、フィルタカートリッジ１の外周部とシェル２との間に形成された空間Ｓ₃内を流下し、空間２ａを経て液出口ポート４ｂからフィルタハウジングＨ外へ排出される（図２に示す感光液の濾過・脱泡ラインでは、微粒子除去用フィルタＦへ送られる）。

他方、濾過液体から脱泡された気体は、フィルタカートリッジ１の上端部に対応する位置に設けられたカバー５内の環状あるいは他形状の空間５ａとカバー５の中心部に設けられたベント空間８ａに貯まり、ベントバルブ１１ａ，１１ｂをそれぞれ開放することにより、フィルタハウジングＨ外に排気される。

とくに、本発明のフィルタハウジングＨでは、フィルタカートリッジ１を載置するカートリッジシール部６が、液出口ポート４ｂの流出孔４ｃから十分離れた位置に、それらの間に空間２ａを形成するように構成されている。フィルタカートリッジ１の二次側より（空間Ｓ₃と空間２ａ）浮上しようとする気泡は、液体の流れに運ばれフィルタハウジングＨの液出口４ｂ側へ移動しようとする場合がある。このとき、気泡の浮上する速度よりもフィルタカートリッジ１の外側（二次側）での液の流速が高い場合、気泡はフィルタカートリッジ１の下方に向って流れる液体とともに液出口４ｂより排出されてしまう。

ここで、液体の流量を一定とした場合、フィルタカートリッジ１の外側での液体の流速は、ハウジングのシェル２の内径断面積よりフィルタカートリッジ１の外径断面積を差し引いた流路としての断面積により決定される。

ここで、例えば、シェル２の内径を８５ｍｍ、フィルタカートリッジ１の外径を６６ｍｍとした場合、当該断面積は、
（（８５／２）²×３．１４）−（（６６／２）²×３．１４）＝２２５０（ｍｍ²）
となる。

これに対し、カートリッジシール部６を液出口４ｂより十分離した場合（例えば、５０ｍｍ以上）、フィルタカートリッジ１の下端よりさらに下部の断面積は、シェル２の内径を８５ｍｍ、ポスト１０の外径を２７ｍｍとした場合、
（（８５／２）²×３．１４）−（（２７／２）²×３．１４）＝５１００（ｍｍ²）
となり、前者の約２．３倍の断面積となる。そして、液体の流速は流路の断面積に比例するため、フィルタカートリッジ１の下部では外側部の４４％程度となり、気泡の浮上が容易になるとともに、図１に示す空間２ａ中の気泡が合体して空間Ｓ₂中で浮上する時間を稼ぐことができるようになる。

また、一般的なフィルタカートリッジは、入り口側（「一次側」）の目開きを粗く、出口側（「二次側」）の目開きを細かいものにし、液体中のある粒子径分布を持った粒子群（除去対象粒子）を大径粒子から小径粒子まで段階的に捕捉することを意図している。

図３に示すように、液体からの気泡除去は、フィルタカートリッジの表面での気泡の捕捉および表面で捕捉されなかった微細な気泡を、フィルタカートリッジを構成する繊維（濾材）に衝突・付着させ、その表面張力による合体・成長により大きな気泡塊とし、浮上・分離するという二つの機構により行われる。そしてフィルタカートリッジの一次側の目開きが二次側より小さい場合、フィルタカートリッジの表面での濾材への液体の衝突・付着による気泡の除去率が向上するとともに、濾材内部では、一次側から二次側に向って大きくなる目開きに沿って気泡の合体・成長が効果的に行われ、気泡の除去率が向上する。

とくに、本発明のフィルタハウジングは、例えば感光液、コーティング液等の粘性の高い液体もしくは粘性が低いが界面活性剤等が入っている液体を平滑な面に塗布・コーティングした際に発生する微細な気泡で感光紙等の表面の均一性が損なわれるのを嫌う技術分野に有用である。

Ｈ フィルタハウジング
１ フィルタカートリッジ（濾材）
２ シェル
３ ロッド
４ ヘッド
４ａ 液入口ポート
４ｂ 液出口ポート
５ カバー
６ カートリッジシール部
７ａ，７ｂ シェルガスケット
８ ナット
９ ニップル
１０ ポスト
１１ａ，１１ｂ ベントバルブ
１２ ニップル
１３ ボス
１４ ドレンバルブ
１５ ニップル

Claims (3)

1. 筒状のフィルタカートリッジと、該筒状フィルタカートリッジを立設して収納するスリーブ状のシェルと、該シェルの一端部に液密に固着しあるいは前記シェルと一体に形成したカバーと、前記シェルの他端部に液密に固着され液入口ポートと液出口ポートを形成したヘッドと、からなり、濾過液体が前記フィルタカートリッジの内腔を上昇して濾過・脱泡されるフィルタハウジングにおいて、前記ヘッドの中央部にスリーブ状のポストを立設し、前記ヘッドに形成した液出口ポートから垂直方向に十分離れた位置に、該スリーブ状のポストの外周に前記フィルタカートリッジを載置し、前記フィルタカートリッジの下端面と前記液出口ポートの流出孔との間に空間を形成したことを特徴とするフィルタハウジング。
2. 前記スリーブ状のポストの外周にカートリッジシール部を嵌着し、該カートリッジシール部に前記フィルタカートリッジを載置したことを特徴とする請求項１に記載のフィルタハウジング。
3. 前記フィルタカートリッジの濾材内部の目開きが、一次側から二次側に向って大きくなることを特徴とする請求項１に記載のフィルタハウジング。

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