JP2012166122A - Cylindrical filter element and filtration device including the same - Google Patents
Cylindrical filter element and filtration device including the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012166122A JP2012166122A JP2011027102A JP2011027102A JP2012166122A JP 2012166122 A JP2012166122 A JP 2012166122A JP 2011027102 A JP2011027102 A JP 2011027102A JP 2011027102 A JP2011027102 A JP 2011027102A JP 2012166122 A JP2012166122 A JP 2012166122A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- filtration
- filter element
- cylindrical filter
- fluid
- cylindrical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Separation Of Solids By Using Liquids Or Pneumatic Power (AREA)
- Filtering Materials (AREA)
- Combined Means For Separation Of Solids (AREA)
Abstract
Description
本発明は、高濃度粒子流体、または高粘度粒子流体の分級濾過に有用な筒形フィルターエレメント及び該フィルターエレメントを含む濾過装置に係り、詳記すれば、従来に比べて濾過寿命を格段に向上させた筒形フィルターエレメント及び該フィルターエレメントを含む濾過装置に関するものである。 The present invention relates to a cylindrical filter element useful for classification filtration of a high-concentration particulate fluid or a high-viscosity particulate fluid, and a filtration apparatus including the filter element. Specifically, the filtration life is significantly improved as compared with the conventional one. The present invention relates to a cylindrical filter element and a filtration device including the filter element.
磁気記録媒体用の強磁性体粒子流体、セラミックコンデンサ用の高誘電体粒子流体、二次電池用の正極活物質粒子流体や負極活物質用粒子流体などが高濃度粒子含有流体としての代表的な流体である。これらの流体は、数ミクロン以上の厚さに基材上に塗布され、加熱乾燥などを経て粒子同士を結着して膜状に形成される。このため、それぞれの流体の粒子濃度は概略10wt%以上であり、また高分子などの結着剤や分散剤が含有されているため、流体の粘度は概ね500cP(0.1Pa・sec)以上である。また、含有される高分子の種類によっては、流体の流動特性がニュートン流体を示すものの他に、流体へのせん断応力が増加するとみかけ粘度が低下する擬塑性を示すもの、せん断応力の増加と共にみかけ粘度が増加するダイラタントを示すものなどがある。かかる流体に、粉砕工程で生じる粗粒や二次凝集による粗粒が存在すると、基材上に製膜された膜の品質が低下するため、粗粒の除去を目的に分級濾過が実施されている。 Typical examples of high-concentration particle-containing fluids include ferromagnetic particle fluids for magnetic recording media, high dielectric particle fluids for ceramic capacitors, and positive electrode active material particle fluids and negative electrode active material particle fluids for secondary batteries. It is a fluid. These fluids are applied on a substrate to a thickness of several microns or more, and are formed into a film by binding particles through heat drying and the like. For this reason, the particle concentration of each fluid is approximately 10 wt% or more, and since the binder or dispersant such as a polymer is contained, the viscosity of the fluid is approximately 500 cP (0.1 Pa · sec) or more. . Also, depending on the type of polymer contained, in addition to the fluid flow characteristics exhibiting Newtonian fluid, those exhibiting pseudoplasticity in which the apparent viscosity decreases as the shear stress to the fluid increases, and appear as the shear stress increases. Some exhibit dilatants with increasing viscosity. If such fluid contains coarse particles produced in the pulverization step or coarse particles due to secondary aggregation, the quality of the film formed on the substrate is degraded, so classification filtration is performed for the purpose of removing coarse particles. Yes.
従来、このような高濃度流体、あるいは高粘度流体の分級濾過には、金属メッシュやガラス繊維または合成樹脂製繊維で形成された濾材層を有する筒形フィルターエレメントが使用されている。筒形フィルターエレメントは、金属製ハウジングや合成樹脂製ハウジングに内装され、フィルターエレメントが目詰まり等で寿命に達した際には、金属製ハウジングにあってはハウジングを開蓋してフィルターエレメントを交換するか、合成樹脂製ハウジングごと交換する。フィルターエレメントを交換する際は、製膜プロセスが中断され、またフィルターエレメントやハウジング内に残存する流体が使用されずに破棄される。このため、このような筒形フィルターエレメントに要求される粗粒子径の粒子を除去するとともに、処理流量が大きくかつ寿命が長いことが要求されている。尚、筒形エレメントは、外径がφ60-65でほぼ一定の大きさのものが使用されている。 Conventionally, a cylindrical filter element having a filter medium layer formed of a metal mesh, glass fiber, or synthetic resin fiber has been used for such high-concentration fluid or high-viscosity fluid classification filtration. The cylindrical filter element is housed in a metal housing or synthetic resin housing. When the filter element reaches its end of life due to clogging, etc., the filter element can be replaced by opening the housing for the metal housing. Or replace the entire synthetic resin housing. When the filter element is replaced, the film forming process is interrupted, and the fluid remaining in the filter element and the housing is discarded without being used. For this reason, it is required to remove particles having a coarse particle size required for such a cylindrical filter element, to have a large treatment flow rate and to have a long life. As the cylindrical element, one having an outer diameter of φ60-65 and a substantially constant size is used.
図1に従来の筒形フィルターエレメント1の濾材の構造の例を模式的に示す。また、図2に図1のA−A断面図を示す。
FIG. 1 schematically shows an example of the structure of a filter medium of a conventional
図1に示す例は、4種類の濾過効率を有する高分子不織布2〜5をコア(多孔筒体)6上に、濾過効率の高い順に複数回ごと巻回して筒形エレメントを形成し、一端が合成樹脂のエンドプレート7に、他端が流体接続口を有するトッププレート8に熱接着で接着して形成した例である。
The example shown in FIG. 1 forms a cylindrical element by winding polymer
図1に示す例は、4種類の濾過効率を有する合成樹脂製不織布を使用して、濾過効率の異なる濾材層を筒形フィルターエレメントの外周から中心方向に概略同心状に段階的に高くなるように形成した例であるが、1種類の不織布を巻回して形成した筒形フィルターエレメントでも、巻回圧力による濾材の圧密化によって、各巻回層の濾過効率が中心方向に連続して高くなるように形成できる。 The example shown in FIG. 1 uses a synthetic resin nonwoven fabric having four types of filtration efficiencies so that the filter medium layers having different filtration efficiencies are gradually increased in a concentric manner from the outer periphery of the cylindrical filter element toward the center. However, even in a cylindrical filter element formed by winding one type of nonwoven fabric, the filtration efficiency of each wound layer is continuously increased in the central direction by consolidation of the filter medium by the winding pressure. Can be formed.
濾材の濾過効率とは、濾材に流入する特定の粒子径の粒子個数と濾材から流出する同径の粒子個数を測定し、流入粒子個数と流出粒子個数との差と流入粒子個数の比の百分率を用いて表したもので、流入流体の総粒子濃度をベースとした濾過効率とは異なる。 The filtration efficiency of the filter medium is the percentage of the ratio between the difference between the number of inflow particles and the number of outflow particles and the ratio of the number of inflow particles by measuring the number of particles with a specific particle size flowing into the filter medium and the number of particles with the same diameter flowing out from the filter medium. This is different from the filtration efficiency based on the total particle concentration of the inflowing fluid.
一般的には、濾過効率の低い濾材には粗い粒子が捕捉され、濾過効率がより高い濾材にはより細かい粒子が捕捉される。このため、濾過効率に勾配を設けることは、より粗い粒子をより低い濾過効率の濾材に捕捉させ、濾材全体に粒子を捕捉させることにより濾過寿命を長くしようとする意図のためである。特に、比較的粗い粒子の粒子個数が多い被濾過流体では、筒形フィルターエレメントの外周側ほど濾材面積が大きいため、より多くの粒子を捕捉できるので濾過寿命が長い特徴がある。 In general, coarse particles are captured by a filter medium having a low filtration efficiency, and finer particles are captured by a filter medium having a higher filtration efficiency. For this reason, providing a gradient in filtration efficiency is due to the intention of extending the filter life by allowing coarser particles to be captured by a filter medium having a lower filtration efficiency and allowing the entire filter medium to capture particles. In particular, in the fluid to be filtered with a relatively large number of coarse particles, the filter medium area is larger toward the outer peripheral side of the cylindrical filter element, so that more particles can be captured and the filtration life is longer.
しかし、従来の筒形フィルターエレメントでは、コア上から外周方向に濾過効率の高い濾材を順番に複数回ごと巻回して形成するため、濾過効率の高い濾材層ほど濾過面積が小さく、また流体のフラックス(単位濾材面積当りの流体流量)が高いために、濾過差圧が高くなる。このため、筒形フィルターエレメントの濾過抵抗は濾材固有の濾過抵抗のほかに濾材層の構造に起因する増加要因があり、濾過流量を大きく取れない傾向にあった。 However, in the conventional cylindrical filter element, a filter medium with high filtration efficiency is wound in order from the core toward the outer periphery, and the filter medium layer with higher filtration efficiency has a smaller filtration area and fluid flux. Since the (fluid flow rate per unit filter medium area) is high, the filtration differential pressure increases. For this reason, the filtration resistance of the cylindrical filter element has an increase factor due to the structure of the filter medium layer in addition to the filter resistance inherent to the filter medium, and there is a tendency that the filtration flow rate cannot be increased.
特に、被濾過流体が高粘度・高濃度粒子分散流体のようなスラリーの場合、従来の筒形フィルターエレメントでは、十分な濾過流量と濾過寿命が得られない問題があった。また、前記スラリー中の粒度分布は、概ねスラリーに必要な第1のピークと、粒子径の大きい第2のピークを示し、第2のピークの粗粒を捕捉して、第1のピークの必要な粒子径の粒子を可能な限り捕捉しないことが望まれる。しかし、従来の筒形フィルターエレメントでは、濾過効率の低い濾材に捕捉された粗粒の捕捉量に従って、必要な粒子径の粒子の捕捉量が増加し、粒子の捕捉空隙が十分残存するにもかかわらず濾過寿命となり、十分な濾過流量や濾過寿命が得られない問題があった。 In particular, when the fluid to be filtered is a slurry such as a high-viscosity / high-concentration particle-dispersed fluid, the conventional cylindrical filter element has a problem that a sufficient filtration flow rate and filtration life cannot be obtained. Further, the particle size distribution in the slurry generally shows a first peak necessary for the slurry and a second peak having a large particle diameter, and the coarse particles of the second peak are captured, and the first peak is necessary. It is desirable not to capture particles having a large particle size as much as possible. However, in the conventional cylindrical filter element, the trapped amount of particles having a required particle size increases in accordance with the trapped amount of coarse particles trapped by the filter medium having a low filtration efficiency, but the trapped voids of the particles remain sufficiently. Therefore, there was a problem that a sufficient filtration flow rate and filtration life could not be obtained.
寿命の長い筒形フィルターエレメントとしては、濾材層を厚く構成してより多くの粗粒を濾材に捕捉しようとする筒形フィルターエレメントが提案されている。特許文献1には、孔あき円管(以下コアという)に高分子メルトブロー繊維を支持繊維と濾過繊維とを複合させて径方向に積層させた筒形フィルターエレメントが提案されている。また、特許文献1には、外側面から中心部に向かって平均繊維径が小さくなる濾過繊維を積層した筒形フィルターエレメントの例が参照されている。特許文献2には、第1濾過部と第2濾過部を径方向へ交互に同心状に配置された筒形フィルターエレメントが提案されている。
As a cylindrical filter element having a long lifetime, a cylindrical filter element has been proposed in which a filter medium layer is formed thick and more coarse particles are captured by the filter medium.
特許文献1及び2に記載の濾材層を厚く構成した筒形フィルターエレメントは、濾材をひだ織りして筒状に形成したプリーツ型フィルターエレメントと異なり、環状に隣接したいくつかの層に、濾材の厚さ全体に粗粒を選択的に捕捉させる構造で、粒子径に対して濾材の厚さ方向に濾過効率の勾配が得られる構造を採用していることが多い。また、被濾過流体の流れ方向に関しては、筒形フィルターエレメントの外側面からコア方向への流れを想定し、濾過面積の大きい外側面から濾過面積の小さいコア方向に増加する濾過効率勾配が得られる構造を採用することで、筒形フィルターエレメントの濾材の閉塞を防止して濾過寿命の増加が図られている。
Unlike the pleated filter element in which the filter medium layer described in
濾過効率が最も高い濾過部または濾材層は、筒形フィルターエレメントの捕捉可能粒子の最小粒径を決定する。このため、濾過効率が最も高い濾過部または濾材層の前段の濾過部をプレ濾過部、またはプレ濾材と呼ばれることがある。 The filtration part or the filter medium layer having the highest filtration efficiency determines the minimum particle size of the trappable particles of the cylindrical filter element. For this reason, the filtration part with the highest filtration efficiency or the filtration part preceding the filter medium layer may be referred to as a pre-filtration part or a pre-filter medium.
特許文献3には、活性炭素材を吸着素子とする筒形フィルターエレメントの流体の流れ方向を中空中心部から側面方向とする液体浄化装置が提案されている。特許文献3に記載の筒形フィルターエレメントは加圧密化構造体で、筒形フィルターエレメントの側面から流体を流すと、流体の液圧力によって筒形フィルターエレメントが圧縮変形することによって濾過寿命が低下することの対策としている。
濾材層を設けた従来の筒形フィルターエレメントは、外側から内側に濾過するものであったが、このようにした方が表面の目詰まりによる濾過寿命が短くなるのが防げると考えられていたからである。しかしながら、本願発明の高濃度若しくは高粘土微粒子流体の分級濾過の場合は、このようにすると濾過寿命が極めて短くなる。 This is because the conventional cylindrical filter element provided with the filter medium layer was filtered from the outside to the inside, but it was thought that this would prevent the filtration life from being shortened due to clogging of the surface. . However, in the case of the classification filtration of the high concentration or high clay fine particle fluid of the present invention, the filtration life is extremely shortened in this way.
高濃度粒子流体や高粘度粒子流体を筒形フィルターエレメントで分級濾過する場合、流体に要求される濾過精度と処理流量やフィルター寿命にはトレードオフの関係にあり、要求される濾過精度に対して、特にフィルター寿命が十分に改善されないといった問題があった。 When high-concentration particulate fluid or high-viscosity particulate fluid is classified and filtered with a cylindrical filter element, there is a trade-off relationship between the filtration accuracy required for the fluid, the processing flow rate and the filter life. In particular, there is a problem that the filter life is not sufficiently improved.
この発明のうち請求項1に記載の発明は、このような問題点を解消するためのものであり、流体に要求される濾過精度を維持しつつ、処理流量が大きくフィルター寿命の長い、高濃度粒子流体や高粘度粒子流体の分級濾過に使用される筒形フィルターエレメントを提供することを目的とする。
Of the present inventions, the invention described in
また、請求項6に記載の発明は、上記目的に加えて、流体の圧力により、濾材が広がらないようにして、更に濾過精度を高めた筒形フィルターエレメントを提供することを目的とする。 In addition to the above object, an object of the present invention is to provide a cylindrical filter element that further enhances the filtration accuracy by preventing the filter medium from spreading due to the pressure of the fluid.
本発明者は、粒子濃度が10wt%以上で粘度が500cP以上の高濃度粒子流体を濾過する、筒形フィルターエレメントの濾材の構造を精意研究した結果、濾過精度を確保して、濾過流量が増加し、かつ濾過寿命が長い筒形フィルターエレメントの構造を見出したものである。 As a result of extensive research on the structure of the filter medium of the cylindrical filter element that filters a high-concentration particle fluid having a particle concentration of 10 wt% or more and a viscosity of 500 cP or more, the present inventor has ensured filtration accuracy and has a filtration flow rate The present inventors have found a structure of a cylindrical filter element that increases and has a long filtration life.
即ち本発明者は、鋭意研究の結果、流体の流れ方向を筒形フィルターエレメントの中心部(コア側)から外周方向とし、濾過効率の高い濾材を筒形フィルターエレメントの最外径部に配置し、最も濾過効率の高い濾材の濾過面積を最大とすることで濾過差圧が低減でき、長いフィルター寿命の筒形フィルターエレメントとし得ることを見出し、本発明に到達した。特に、筒形エレメントの流体のフラックスは、筒形エレメントの径に反比例するので、高粘度流体では濾過差圧の低減効果が大きい。 That is, as a result of diligent research, the present inventor has arranged the flow direction of the fluid from the central part (core side) of the cylindrical filter element to the outer peripheral direction, and arranges a filter medium with high filtration efficiency at the outermost diameter part of the cylindrical filter element. The inventors have found that the filter differential pressure can be reduced by maximizing the filtration area of the filter medium having the highest filtration efficiency, and that a cylindrical filter element having a long filter life can be obtained. In particular, since the fluid flux of the cylindrical element is inversely proportional to the diameter of the cylindrical element, a high-viscosity fluid has a great effect of reducing the filtration differential pressure.
本発明は、高濃度若しくは高粘土微粒子流体の分級濾過に使用し、概略同心状に配置した合成樹脂製繊維の濾材で形成され、かつ流体の流れ方向を中心部から外周方向とした筒形フィルターエレメントであって、濾材の厚さ方向に対して濾材の濾過効率が、筒形フィルターエレメントの径が増加する方向に対して少なくとも2段以上に段階的に高くなるように形成し、分級粒子は通過し得るように構成したことを特徴とする
前記微粒子流体は、微粒子濃度が10wt%以上で、粘土が500cP以上の濾過し得る流体であるのが好ましい(請求項2)。
The present invention is a cylindrical filter that is used for classification filtration of high-concentration or high-clay fine particle fluid, is formed of a filter material made of synthetic resin fibers arranged substantially concentrically, and has a fluid flow direction from the central portion to the outer peripheral direction. The filter element is formed so that the filtration efficiency of the filter medium in the thickness direction of the filter medium increases stepwise in at least two stages with respect to the direction in which the diameter of the cylindrical filter element increases. It is preferable that the fine particle fluid is a fluid that can be filtered with a fine particle concentration of 10 wt% or more and clay of 500 cP or more.
前記概略同心状に配置した合成樹脂製繊維の濾材が不織布であり、該不織布の平均繊維径が、筒形フィルターエレメントの濾材の厚さ方向に、筒形フィルターエレメントの径が増加する方向に対して少なくとも2段以上に段階的に小さくなるように形成するのが好ましい(請求項3)。 The synthetic resin fiber filter medium arranged substantially concentrically is a nonwoven fabric, and the average fiber diameter of the nonwoven fabric is in the thickness direction of the filter medium of the cylindrical filter element and the direction in which the diameter of the cylindrical filter element increases. It is preferable to form it so that it becomes smaller in steps of at least two steps.
前記2段が、概略同心状に配置した不織布で構成された第1の濾過部と、該第1の濾過部の外径部に配置した第1の濾過部より平均繊維径が小さい不織布で構成された第2の濾過部から構成するのが好ましい(請求項3)。 The two stages are composed of a first filtration part composed of a non-woven fabric arranged substantially concentrically and a non-woven fabric having an average fiber diameter smaller than that of the first filtration part arranged on the outer diameter part of the first filtration part It is preferable that the second filtering unit is constructed.
前記第1の濾過部を構成する不織布の平均繊維径が前記第2の濾過部を構成する不織布の平均繊維径の1.5倍以上3倍以下であり、第1の濾過部の径方向の厚さが第2の濾過部の径方向の厚さの1倍以上5倍以下であるのが好ましい(請求項5)。 The average fiber diameter of the nonwoven fabric constituting the first filtration part is 1.5 times to 3 times the average fiber diameter of the nonwoven fabric constituting the second filtration part, and the radial direction of the first filtration part is It is preferable that the thickness is not less than 1 and not more than 5 times the radial thickness of the second filtration part.
前記第2の濾過部は、サポート材によって、流体の圧力による濾材の膨張を押さえるのが好ましい(請求項6)。 It is preferable that the second filtration unit suppresses the expansion of the filter medium due to the pressure of the fluid by the support material.
前記第2の濾過部は、サポート材と第2の濾過部を構成する不織布とを交互に配置するのが好ましい(請求項7)。 It is preferable that the second filtration part alternately arranges the support material and the nonwoven fabric constituting the second filtration part (Claim 7).
前記第2の濾過部は、第1の濾過部を構成する不織布と同等かそれ以上の平均繊維径を有する不織布と第2の濾過部を構成する不織布とを交互に配置するのが好ましい(請求項8)。前記合成樹脂製繊維の濾材は、多孔筒体に同心状に配置されているのが好ましい(請求項9)。 It is preferable that the second filtration part alternately arranges a nonwoven fabric having an average fiber diameter equal to or larger than that of the nonwoven fabric constituting the first filtration part and a nonwoven fabric constituting the second filtration part (invention). Item 8). It is preferable that the synthetic resin fiber filter medium is disposed concentrically on the porous cylinder (claim 9).
前記繊維状高分子が、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリアミド、フッ素樹脂の少なくとも1つを含むのが好ましい(請求項10)。 It is preferable that the fibrous polymer contains at least one of polypropylene, polyethylene, polyester, polyamide, and fluororesin (claim 10).
本発明の濾過装置は、フィルターハウジング内に請求項1〜9のいずれかに記載の筒状フィルタエレメントを内装した濾過装置に於いて、該筒状フィルタエレメントのエンドプレートを貫通してエア抜きパイプが位置し、該筒状フィルターのトッププレートは、フィルターハウジングの入口接続部に接続されていることを特徴とする。
The filtration device of the present invention is a filtration device in which the tubular filter element according to any one of
本発明によれば、フィルター寿命が長く、処理流量が大きい筒形フィルターエレメントを提供できるため、筒形フィルターエレメントが小型にでき、フィルター交換の際には、フィルターエレメントやハウジング内に残存する流体が使用されずに破棄される液の量を低減できる利点が得られる。 According to the present invention, a cylindrical filter element having a long filter life and a large processing flow rate can be provided, so that the cylindrical filter element can be reduced in size, and when the filter is replaced, the fluid remaining in the filter element and the housing is removed. There is an advantage that the amount of liquid discarded without being used can be reduced.
本発明の効果の原因は、最外層の濾過効率の高い濾材のフラックスを高めたためと考えられている。 It is thought that the cause of the effect of the present invention is that the flux of the filter medium having a high filtration efficiency in the outermost layer is increased.
以下、本発明を、図面を参照しながら詳しく説明する。
図3に本発明の1形態である筒形フィルターエレメント1の濾材の構造の例を模式的に示す。また、図4に図3のB−B断面図を示す。図3は、合成樹脂不織布をコア6上に巻回して形成された筒形フィルターエレメントの例で、不織布を定巻回圧力で複数回、所定の径まで巻回して第1の濾過部9とし、第1の濾過部9の上に、平均繊維径が第1の濾過部9を構成する不織布より小さい不織布とサポート材であるネットとを重ねて巻回して第2の濾過部10を形成したものである。筒形フィルターエレメントは、図1に示す従来の筒形フィルターエレメントと同様に、一端が合成樹脂のエンドプレート7に、他端が流体接続口を有するトッププレート8に熱接着で接着して形成される。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 3 schematically shows an example of the structure of the filter medium of the
濾材の濾過効率は、濾材の平均繊維径と濾材の空隙率に依存する。不織布を巻回して筒形フィルターエレメントを形成する場合、巻回によって生じる圧縮力が中心に近い層ほど高くなり、不織布の空隙率が低下して濾過効率が増加する。このため、同一の不織布を巻回して筒形フィルターエレメントを形成すると、不織布の圧密化により濾過効率の勾配が筒形フィルターエレメントの中心ほど高くなる方向に形成される。しかし、不織布の圧密化の増加の割合は、平均繊維径が大きいほど低下するので、平均繊維径の大きい順番で、不織布をコア上に複数回ごと巻回することで、濾過層の濾過効率の勾配が筒形フィルターエレメントの径が増加する方向に対して高くなるよう形成することができる。 The filtration efficiency of the filter medium depends on the average fiber diameter of the filter medium and the porosity of the filter medium. When a tubular filter element is formed by winding a nonwoven fabric, the compressive force generated by the winding becomes higher as the layer is closer to the center, and the porosity of the nonwoven fabric is lowered and the filtration efficiency is increased. For this reason, when the same nonwoven fabric is wound to form a cylindrical filter element, the gradient of the filtration efficiency is increased in the direction of the center of the cylindrical filter element due to the consolidation of the nonwoven fabric. However, since the rate of increase in consolidation of the nonwoven fabric decreases as the average fiber diameter increases, the nonwoven fabric is wound several times on the core in the order of increasing average fiber diameter. The gradient can be formed so as to increase in the direction in which the diameter of the cylindrical filter element increases.
複数の平均繊維径の不織布を平均繊維径が大きい順にコア上に複数回ごと巻回して形成すれば、段階的に濾過効率を変化させることができるので、粒度分布のブロードな流体の濾過に効果的である。また、前記した2つのピークを持つスラリーを濾過する場合は、2種類の不織布を用いて2段階の濾過効率を有する筒形フィルターエレメントを使用することで、濾過効率の高い濾過層を筒形フィルターエレメントの外径部に配置する効果は高い。 If a nonwoven fabric with multiple average fiber diameters is formed by winding the core multiple times in order of increasing average fiber diameter, the filtration efficiency can be changed in stages, which is effective for filtering a fluid with a broad particle size distribution. Is. In addition, when filtering a slurry having two peaks as described above, a cylindrical filter element having a two-stage filtration efficiency using two types of non-woven fabric is used to form a filtration layer having a high filtration efficiency. The effect of arranging the outer diameter portion of the element is high.
特に、筒形フィルターエレメントのコア側に位置する第1の濾過部9を構成する不織布の平均繊維径が第1の濾過部9の外周側に位置する第2の濾過部10を構成する不織布の平均繊維径の1.5〜3倍であり、第1の濾過部9の筒形エレメントの径方向の厚さが第2の濾過部10の径方向の厚さの1〜5倍であることを特徴とする筒形フィルターエレメントが好適である。
In particular, the average fiber diameter of the nonwoven fabric constituting the
第2の濾過部10はスラリー中の第1のピークの粒子径の粒子を通過させ、スラリーとして許容されない粒子径を捕捉できるための濾過効率の濾材が選ばれる。例示すれば、濾過効率が80%を示す粒子径(以下濾材の濾過精度という)が第1のピークの粒子径に近い濾材で第2の濾過部10を構成する場合、スラリーの粒度分布の形状にもよるが、特別の場合を除き、第1の濾過部9の濾材の濾過精度は第2の濾過部10の濾過精度のせいぜい数倍程度でよい。
The
第1の濾過部9の濾材の濾過精度が大き過ぎるとスラリー中の粗粒を第1の濾過部9の濾材が十分に捕捉できなくなり、第2の濾過部10が粗粒で閉塞する。また逆に第1の濾過部9の濾材の濾過精度が第2の濾過部10の濾過精度に近すぎると第1の濾過部9が閉塞して共にフィルター寿命が短くなる。
If the filtration accuracy of the filter medium of the
このため第2の濾過部10の平均繊維径に対する第1の濾過部9の平均繊維径の割合(以下平均繊維径の比と言う)を小さく設定する場合は、第1の濾過部9の厚さを小さくし、平均繊維径の比が大きい場合は、第1の濾過部9の厚さを大きくするが、平均繊維径の比が3を超えると濾過精度が離れすぎ、第2の濾過部10の厚さに対する第1の濾過部9の厚さの比が5を越えると、筒形フィルターエレメントの外径がほぼ、一定であるので、第2の濾過部10の厚さが小さくなり過ぎて安定した濾過精度を維持できなくなる。
For this reason, when setting the ratio of the average fiber diameter of the
第2の濾過部10は、ネット材や第1の濾過部9を構成する不織布と同等がそれ以上の平均繊維径の大きい不織布をサポート材として複合させることで、さらに好適な筒形フィルターエレメントが得られる。これは、第2の濾過部10を構成する不織布が濾過流体から引っ張り応力を受け、不織布の伸びに起因する濾過効率の低下を防止するためである。剛性の高いサポート材と第2の濾過部10を構成する不織布とを交互に配置することで、不織布の伸びを抑制するものであるが、特にサポート材として、第1の濾過部9を構成する不織布を使用すると、構成濾材の種類が少なくでき、経済的である。
The
筒形フィルターエレメントを構成する濾材の材質としては、ガラス繊維や炭素繊維などの無機繊維も使用できるが、ポリプロピレンやポリエチレン等のポリオレフィン、熱可塑性ポリアミド、ポリエステル、ポリエーテルスルホン、アクリル、ポリスチレン、フッ素樹脂、熱可塑性ポリウレタン樹脂などの高分子不織布が使用できる。 As the material of the filter medium constituting the cylindrical filter element, inorganic fibers such as glass fiber and carbon fiber can be used, but polyolefins such as polypropylene and polyethylene, thermoplastic polyamide, polyester, polyethersulfone, acrylic, polystyrene, fluororesin A polymer nonwoven fabric such as a thermoplastic polyurethane resin can be used.
図5は、本発明の筒形フィルターエレメント1を合成樹脂製のハウジングに内装したフィルターモジュール11の構造を説明する断面模式図である。合成樹脂製のハウジングは流体の入口接続部12と出口接続部13とを有するシェルキャップ11aとエアベント接続部14を有するシェル11bで構成され、筒形フィルターエレメント1の流体接続口を有するトッププレート8と入口接続部12とが同軸上で液密に接続され、シェルキャップ9aとシェル9bとが接着されている。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating the structure of a
流体の流れ方向は筒形フィルターエレメントの中心部から外周方向であるため、コア内部に被濾過流体が流入する空間15が形成され、被濾過流体は入口接続部12からの圧力によって、筒形フィルターエレメント1の中心部からコアを経由して外側面方向に流動し、出口接続部13から出力される。被濾過流体中に含まれる気泡や空間15に残存するエアーは、エンドプレート7を貫通して設置されたパイプ16を経由して、適宜エアベント接続部14から排出して、濾過流体への気泡含有を防止する。
Since the flow direction of the fluid is from the center of the cylindrical filter element to the outer peripheral direction, a
以下に本発明の実施例を挙げて、本発明を更に説明する。
(濾過精度測定液の調整)
純水にアルミナ系粉体(800メッシュパス)を分散させて、粒子濃度10ppmの測定液を調整した。
The following examples further illustrate the present invention.
(Adjustment of filtration accuracy measurement solution)
A measurement liquid having a particle concentration of 10 ppm was prepared by dispersing alumina powder (800 mesh pass) in pure water.
(濾過精度の測定)
前記測定液を全長62.5mmの筒形フィルターエレメントを使用して2.5リットル/minの一定の流量で濾過し、測定液(濾過前の液)と濾過後の液の粒度分布をレーザー散乱型パーティクルカウンターで測定した。粒径ごとの粒子数カウント値を用いて、 (N0−N1) x100/N0
で標記される濾過効率を算出し、濾過効率が80%の粒径を濾過精度とした。ここで、N0は濾過前の液の特定粒径の粒子数カウント値で、N1は濾過後の液の特定粒径の粒子数カウント値である。
(Measurement of filtration accuracy)
The measurement liquid is filtered at a constant flow rate of 2.5 liters / min using a cylindrical filter element with a total length of 62.5 mm, and the particle size distribution of the measurement liquid (liquid before filtration) and the liquid after filtration are measured by a laser scattering type particle counter. Measured with Using the particle count value for each particle size, (N 0 −N 1 ) x100 / N 0
The filtration efficiency indicated by is calculated, and the particle size at which the filtration efficiency is 80% is defined as the filtration accuracy. Here, N 0 is the particle count value of the specific particle size of the liquid before filtration, and N 1 is the particle count value of the specific particle size of the liquid after filtration.
(試験スラリー1の調整)
カルボキシメチルセルロース(CMC)を純水に溶解させ、12umにピークを有する有機粒子と分散剤とを添加して十分に攪拌し、粒子濃度10wt%、流体粘度733cP(B型粘度計、ローター回転速度12rpmでの測定値)を得た。
(Adjustment of test slurry 1)
Dissolve carboxymethyl cellulose (CMC) in pure water, add organic particles having a peak at 12 um and a dispersant, stir well,
(試験スラリー2の調整)
カルボキシメチルセルロース(CMC)を純水に溶解させ、12umにピークを有する有機粒子と分散剤とを添加して十分に攪拌し、粒子濃度40wt%、流体粘度5051cP(B型粘度計、ローター回転速度12rpmでの測定値)を得た。
(Adjustment of test slurry 2)
Carboxymethylcellulose (CMC) is dissolved in pure water, organic particles having a peak at 12 um and a dispersant are added and sufficiently stirred, particle concentration 40 wt%, fluid viscosity 5051 cP (B type viscometer,
(スラリー濾過試験)
全長62.5mmの筒形フィルターエレメントを合成樹脂製のハウジングに内装し、流体入口接続部に接続された接続管部での圧力を100kPaとなるように調整して定圧濾過を実施し、濾過後の液を重量計に導いて重量の時間変化を記録した。重量の時間変化を用いて初期流量(g/min)と初期流量の20%に流量が低下した時の総濾過量を処理量として算出した。
(Slurry filtration test)
A cylindrical filter element with a total length of 62.5mm is built in a synthetic resin housing, and the pressure at the connecting pipe connected to the fluid inlet connection is adjusted to 100 kPa to perform constant pressure filtration. The liquid was introduced into a weigh scale and the change with time of the weight was recorded. Using the change in weight over time, the total flow rate when the flow rate was reduced to 20% of the initial flow rate (g / min) and the initial flow rate was calculated as the throughput.
第1の濾過部として、平均繊維径40umのポリプロピレン不織布を直径36mmのコア部に直径52mmまで一定の巻回圧力で巻回し、さらに第1の濾過部の上層に第2濾過部として、平均繊維径20umのポリプロピレン不織布と平均繊維径40umのポリプロピレン不織布を交互に配置して、直径62mmまで巻回した全長62.5mmの筒形フィルターエレメントを製作し、図6に示すフィルターモジュールの構造となるよう、ポリプロピレン製のフィルターハウジングに内装し、流体の流れ方向が前記エレメントの中心部から外周方向としたモジュールを製作した。第1の濾過部の厚さは8mmであり、第2の濾過部の厚さは、5mmである。 As a first filtration part, a polypropylene nonwoven fabric with an average fiber diameter of 40 um is wound around a core part with a diameter of 36 mm with a constant winding pressure up to a diameter of 52 mm, and further an average fiber as a second filtration part above the first filtration part A cylindrical filter element having a total length of 62.5 mm wound up to a diameter of 62 mm is produced by alternately arranging a polypropylene nonwoven fabric having a diameter of 20 μm and a polypropylene nonwoven fabric having an average fiber diameter of 40 μm, so that the filter module structure shown in FIG. A module was manufactured in a polypropylene filter housing, and the flow direction of fluid was from the center of the element to the outer peripheral direction. The thickness of the first filtration part is 8 mm, and the thickness of the second filtration part is 5 mm.
第1の濾過部として、平均繊維径40umのポリプロピレン不織布を直径36mmのコア部に直径56mmまで一定の巻回圧力で巻回し、さらに第1の濾過部の上層第2濾過部として、平均繊維径20umのポリプロピレン不織布を直径62mmまで巻回した全長62.5mmの筒形フィルターエレメントを製作し、図6に示すフィルターモジュールの構造11となるよう、ポリプロピレン製のフィルターハウジングに内装し、流体の流れ方向が前記エレメントの中心部から外周方向としたモジュールを製作した。第1の濾過部の厚さは10mmであり、第2の濾過部の厚さは、3mmである。
(比較例1)
As a first filtration part, a polypropylene nonwoven fabric with an average fiber diameter of 40 um is wound around a core part with a diameter of 36 mm with a constant winding pressure up to a diameter of 56 mm, and further, as an upper layer second filtration part of the first filtration part, an average fiber diameter A cylindrical filter element with a total length of 62.5mm, which is a 20um polypropylene non-woven fabric wound to a diameter of 62mm, is manufactured, and is installed in a polypropylene filter housing so that the
(Comparative Example 1)
平均繊維径40umのポリプロピレン不織布を直径36mmのコア部に直径54mmまで一定の巻回圧力で巻回した全長62.5mmの筒形フィルターエレメントを製作し、図6に示すフィルターモジュールの構造11となるよう、ポリプロピレン製のフィルターハウジングに内装し、流体の流れ方向が前記エレメントの中心部から外周方向としたモジュールを製作した。
(比較例2)
A tubular filter element with a total length of 62.5 mm is produced by winding a polypropylene nonwoven fabric with an average fiber diameter of 40 um around a core of 36 mm diameter with a constant winding pressure up to a diameter of 54 mm so that the
(Comparative Example 2)
比較例1に記載の筒形フィルターエレメントを、図7に示すフィルターモジュールの構造17となるよう、ポリプロピレン製のフィルターハウジングに内装し、流体の流れ方向が筒形フィルターエレメントの外周部から中心方向とした従来のフィルターモジュールを製作した。
(比較例3)
The cylindrical filter element described in Comparative Example 1 is mounted in a polypropylene filter housing so as to have the
(Comparative Example 3)
平均繊維径20umのポリプロピレン不織布と平均繊維径40umのポリプロピレン不織布を交互に配置した濾過部を、36mmのコア部に直径42mmまで一定の巻回圧力で巻回し、さらに平均繊維径40umのポリプロピレン不織布を直径62mmまで巻回した全長62.5mmの筒形フィルターエレメントを製作し、図6に示すフィルターモジュールの構造11となるよう、ポリプロピレン製のフィルターハウジングに内装し、流体の流れ方向が前記エレメントの中心部から外周方向としたモジュールを製作した。
(比較例4)
A filtration unit consisting of polypropylene nonwoven fabric with an average fiber diameter of 20um and polypropylene nonwoven fabric with an average fiber diameter of 40um is wound around a core of 36mm with a constant winding pressure up to a diameter of 42mm. A cylindrical filter element with a total length of 62.5 mm wound to a diameter of 62 mm is manufactured, and is installed in a polypropylene filter housing so as to have the
(Comparative Example 4)
比較例3に記載の筒形フィルターエレメントを、図7に示すフィルターモジュールの構造17となるよう、ポリプロピレン製のフィルターハウジングに内装し、流体の流れ方向が筒形フィルターエレメントの外周部から中心方向とした従来のフィルターモジュールを製作した。
各実施例及び比較例の筒形フィルターエレメントの構造と流体の流れ方向を図8にまとめて示す。
(試験結果)
実施例1、2、及び比較例1〜4のフィルターモジュールの濾過精度の測定結果と実験用スラリー1、2を被濾過流体としたときの初期流量と処理量の測定結果を次表1に示す。
The cylindrical filter element described in Comparative Example 3 is mounted in a polypropylene filter housing so as to have the
The structure of the cylindrical filter element of each Example and Comparative Example and the fluid flow direction are shown together in FIG.
(Test results)
Table 1 shows the measurement results of the filtration accuracy of the filter modules of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 4, and the measurement results of the initial flow rate and the processing amount when the
実施例1と実施例2の濾過精度を比較すると、実施例1が1um小さい結果であったが、これはサポート材による濾材の伸び抑制の効果であると判断できる。 Comparing the filtration accuracy of Example 1 and Example 2, Example 1 was 1 um smaller, but it can be determined that this is the effect of suppressing the elongation of the filter medium by the support material.
実施例1と比較例4のスラリー濾過試験結果を比較すると、実施例1の初期流量は試験スラリー1及び試験スラリー2ともに比較例4の約2倍であり、処理量では約5倍と格段に優れた結果が得られた。比較例4は、流体の流れ方向が筒形エレメントの外周部から中心方向で、濾過効率の異なる濾材層を外周から中心方向に2段階に高くなるように形成した従来型の筒形フィルターエレメントである。本発明の1形態である流体の流れ方向が中心部から外周方向とし、濾過効率の異なる濾材層を中心から外周方向に2段階に高く配置した濾材構成の効果が極めて大きいことを示している。
When comparing the slurry filtration test results of Example 1 and Comparative Example 4, the initial flow rate of Example 1 is about twice that of Comparative Example 4 for both
比較例1、2のスラリー濾過試験結果を比較すると、同一濾材構成の筒形フィルターエレメントでは初期流量が流体の流れ方向に影響され、比較例1、すなわち流体の流れ方向がエレメントの中心部から外周方向とした場合が比較例2に対して約1.2倍大きい結果であったが、処理量に関しては比較例2より少ない結果となった。比較例1は、実施例1、2の第2の濾過部のプレ濾過部としての、また比較例2は、比較例4のプレ濾過部としての性能を評価するためのもので、比較例1が比較例2よりも処理量が少ないことは、より早期に粗粒を捕捉し、濾過精度の高い濾過部の粗粒捕捉の負担を軽減するものと判断できる。実施例1が比較例4より処理量が格段に多いことの一因であると言える。 Comparing the slurry filtration test results of Comparative Examples 1 and 2, in the cylindrical filter element of the same filter medium configuration, the initial flow rate is affected by the fluid flow direction, and in Comparative Example 1, that is, the fluid flow direction is changed from the center of the element to the outer periphery. When the direction was set, the result was about 1.2 times larger than that of Comparative Example 2, but the processing amount was smaller than that of Comparative Example 2. Comparative Example 1 is for evaluating the performance as the pre-filtration unit of the second filtration unit of Examples 1 and 2, and Comparative Example 2 is for evaluating the performance as the pre-filtration unit of Comparative Example 4, Comparative Example 1 However, it can be determined that the amount of treatment is smaller than that of Comparative Example 2 to capture coarse particles earlier and reduce the burden of capturing coarse particles in a filtration unit with high filtration accuracy. It can be said that Example 1 is one of the causes that the processing amount is much larger than that of Comparative Example 4.
実施例1、2の濾過試験結果を試験スラリー1と試験スラリー2について比較すると、初期流量に関しては、スラリーの粘度に概略反比例した流量低下を示した。処理量の変化に関しては、スラリーの粒子濃度が10wt%から40wt%に増加しても、顕著な低下が見られず高粒子濃度流体に対しても優れた濾過寿命特性を示した。
When the filtration test results of Examples 1 and 2 were compared for
実施例1及び実施例2は、2種類の平均繊維径に不織布を使用し、濾過部の濾過効率を、エレメントの径が増加する方向に対して2段に段階的に小さくなるよう形成した筒形フィルターエレメントの例であり、試験結果は、粒度分布が12umに単一ピーク有する粒子を分散させたスラリーに関するものであるが、本発明の構造の効果は、他の粒度分布のスラリーに対しても有効である。 Example 1 and Example 2 use a non-woven fabric for two types of average fiber diameters, and the tube formed so that the filtration efficiency of the filtration part is gradually reduced in two steps with respect to the direction in which the element diameter increases. This is an example of a filter element, and the test results relate to a slurry in which particles having a single peak in a particle size distribution of 12 μm are dispersed, but the effect of the structure of the present invention is compared to a slurry of other particle size distribution. Is also effective.
1・・・・・・フィルターエレメント
6・・・・・・コア(多孔筒体)
7・・・・・・エンドプレート
8・・・・・・トッププレート
9・・・・・・第1の濾過部
10・・・・・・第2の濾過部
11・・・・・・フィルターモジュール
12・・・・・・流体の入口接続部
16・・・・・・エア抜きパイプ
1 ...
7 ···
Claims (11)
In the filter apparatus which equipped the cylindrical filter element in any one of Claims 1-9 in the filter housing, the air vent pipe penetrates the end plate of this cylindrical filter element, and this cylindrical shape The filter top plate is connected to the inlet connection portion of the filter housing.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011027102A JP2012166122A (en) | 2011-02-10 | 2011-02-10 | Cylindrical filter element and filtration device including the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011027102A JP2012166122A (en) | 2011-02-10 | 2011-02-10 | Cylindrical filter element and filtration device including the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012166122A true JP2012166122A (en) | 2012-09-06 |
Family
ID=46970831
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011027102A Withdrawn JP2012166122A (en) | 2011-02-10 | 2011-02-10 | Cylindrical filter element and filtration device including the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2012166122A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101731851B1 (en) | 2016-11-10 | 2017-05-11 | (주)한국수질기술연구원 | Cylindrical Pre-Filter |
CN111757774A (en) * | 2018-02-26 | 2020-10-09 | 洛奇科技株式会社 | Depth filter and cartridge |
CN112485093A (en) * | 2020-10-22 | 2021-03-12 | 西北农林科技大学 | Separation and extraction system and method for soil micro-plastic |
-
2011
- 2011-02-10 JP JP2011027102A patent/JP2012166122A/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101731851B1 (en) | 2016-11-10 | 2017-05-11 | (주)한국수질기술연구원 | Cylindrical Pre-Filter |
CN111757774A (en) * | 2018-02-26 | 2020-10-09 | 洛奇科技株式会社 | Depth filter and cartridge |
CN112485093A (en) * | 2020-10-22 | 2021-03-12 | 西北农林科技大学 | Separation and extraction system and method for soil micro-plastic |
CN112485093B (en) * | 2020-10-22 | 2024-05-03 | 西北农林科技大学 | Separation and extraction system and separation and extraction method for soil microplastic |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2006501058A (en) | Filter element having filter media with multilayer pleated support | |
CN104667628B (en) | Large volume agglomerates filter medium and its use | |
JP6050752B2 (en) | Cartridge filter including combination of depth filter and submicron filter and RO pretreatment method | |
US20160256805A1 (en) | Filter Medium, Method for Producing a Filter Medium and a Filter Element Having a Filter Medium | |
JP5784458B2 (en) | Air filter media | |
KR102138010B1 (en) | Composit filter of water purifier | |
JP2009148748A (en) | Filter and filter unit | |
US10668411B2 (en) | Depth filtration media with multiple organic and/or inorganic materials | |
US20190170098A1 (en) | Filter Medium and Filter Element Having a Filter Medium | |
US8257591B2 (en) | Methodology for filtering a fluid using a plurality of surface filtration mediums | |
JP2012166122A (en) | Cylindrical filter element and filtration device including the same | |
CN112105437B (en) | Composite filter media having multiple fiber structures including nanofibers | |
KR101377477B1 (en) | Pleated depth filter | |
KR101385947B1 (en) | Depth filter for filtering cmp slurry | |
JP6340186B2 (en) | Cylindrical filter | |
CN115554740A (en) | Deep filtration filter core, filter assembly | |
KR20140047996A (en) | Composit filter of water purifier | |
JP2003047809A (en) | Filter element | |
TW469151B (en) | Filtration cartridge and process for filtering a slurry | |
JP2014159033A (en) | Liquid filter with high separability | |
KR20160083562A (en) | Filter assembly having excellent filtration efficiency depending on the particle size and filter unit comprising the same | |
JPH03278810A (en) | Cartridge filter | |
KR20140019636A (en) | Filter for a water purifier, and a water purifier including the same | |
JP2006000798A (en) | Ion exchange filter | |
KR101626129B1 (en) | High Viscous fluid filter assemblies and method for manufacturing thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140303 |
|
A072 | Dismissal of procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A072 Effective date: 20140613 |
|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20140701 |