JP2014087718A - フィルター装置、フィルター装置の組立方法、フィルター装置を用いた濾過方法、フィルター装置を用いた濾過液の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】気泡の少ない濾過液を得ることができるフィルター装置、及びその組立方法、及びそれを用いた濾過方法、並びに濾過液製造方法を提供する。
【解決手段】中空のフィルターカートリッジ２をシェル３内に収容するフィルター装置であって、外蓋４と、外蓋４の内側に当接することで外蓋４との間に密閉空間Ｓを形成する内蓋５と、内蓋５及びフィルターカートリッジ２に取付けられ、フィルターカートリッジ２の内部流路Ｒｂと密閉空間Ｓを連通させる連通部材１３と、を備え、外蓋４には、フィルターカートリッジ２の外部流路Ｒａに対応する第１のベント１４及び密閉空間Ｓに対応する第２のベント１５が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、フィルター装置、フィルター装置の組立方法、フィルター装置を用いた濾過方法、及びフィルター装置を用いた濾過液の製造方法に関する。

特許文献１には、筒状フィルターカートリッジと、フィルターカートリッジを収納する円筒状のシェルと、シェルの一端に配置されるカバーと、シェルの他端に固定され、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筒状フィルター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ーハウジングにおいて、カバーのフィルター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たものが記載されている。

特許文献２には、複数のフィルターカートリッジと、複数のフィルターカートリッジが収容される縦型円筒シェルと、縦型円筒シェルを複数セット同心円状に立設して支持する部材と、複数セットの縦型円筒シェルの上部を覆うカバーと、を備えたフィルターハウジングが記載されている。

特開２００６−２０４９８８号公報 特開２０００−３３２０９号公報

フィルターハウジング及びフィルターカートリッジを備えたフィルター装置においては、濾過対象となる液体をフィルターカートリッジに通すことで異物が取り除かれて濾過液が得られる。

ところで、フィルター装置の濾過開始前には、配管やフィルターハウジング、フィルターカートリッジの内部に空気等の気体が存在しているため、濾過液に気泡を混入させないように気体を抜く必要がある。また、フィルター装置の濾過中には、濾過対象となる液体の撹拌、混合、減圧、沸騰（特に、核沸騰）等によって液体中に気泡が発生する場合があり、発生した気泡を除去する必要がある。このように、フィルター装置は、気泡・気体の除去性能が高く、気泡の少ない濾過液を得られるものであることが望まれている。

本発明は、一つの態様において、中空のフィルター材を容器内に収容し、フィルター材の内部流路及び外部流路のうち一方の流路に供給された液体が、フィルター材を通じて他方の流路に流れ込むことで液体を濾過するフィルター装置であって、外蓋と、外蓋の内側に当接することで、外蓋との間に密閉空間を形成する内蓋と、内蓋及びフィルター材に取付けられ、フィルター材の内部流路と密閉空間を連通させる連通部材と、を備え、外蓋には、フィルター材の外部流路に対応する第１のベント及び密閉空間に対応する第２のベントが設けられている。

この態様に係るフィルター装置では、第１のベントからフィルター材の外部流路の液体中に存在する気泡・気体を取り除くと共に、第２のベントから密閉空間を介して内部流路の液体中に存在する気泡・気体を取り除くことで、気泡の少ない濾過液を得ることができる。しかも、この態様では、内部流路の液体中に存在する気泡・気体が外蓋と内蓋の間の密閉空間に収容されることで、第２のベントを頻繁に開閉しなくても、気泡・気体が内部流路の液体に再び混入することが避けられ、気泡の混入を一層減少させることができる。また、この態様では、外蓋の第２のベントは密閉空間と接続すればフィルター材の内部流路と連通されるので、外蓋の第２のベントとフィルター材との厳密な位置合わせが不要となる。従って、この態様では、厳密な位置合わせが不要なため、設計時に外蓋等の寸法公差を大きく取ることができ、製造コストの低コスト化に有利である。

他の態様において、フィルター材が容器内に複数収容され、複数のフィルター材の内部流路は、密閉空間を介して第２のベントに通じてもよい。

更に、他の態様において、内蓋は、外蓋に当接するシール部材を有してもよい。

また、他の態様において、連通部材は、内蓋を外蓋に向かって付勢するスプリングを有してもよい。

更に、他の態様において、フィルター材及び連通部材は一体構造体であってもよい。

また、他の態様において、内蓋を外蓋に対して押し付ける支持体を更に備えてもよい。

本発明は、一つの態様において、上述した何れかのフィルター装置の組立方法であって、フィルター材を容器内に配置するフィルター材配置工程と、連通部材を介してフィルター材に内蓋を取付ける内蓋取付け工程と、内蓋と当接するように外蓋を取付ける外蓋取付け工程と、を備える。

この態様に係るフィルター装置の組立方法によれば、取り扱いの容易な内蓋をフィルター材に対して取付け、内蓋の上に外蓋を配置することで、密閉空間を介して外蓋の第２のベントとフィルター材の内部流路とが連通されるので、外蓋をフィルター材に対して厳密に位置合わせする必要がなく、組立作業を容易にすることができる。

本発明は、一つの態様において、上述した何れかのフィルター装置を用いた濾過方法であって、フィルター材の内部流路及び外部流路のうち一方の流路に供給された液体が、フィルター材を通じて他方の流路に流れ込むことで液体を濾過し、フィルター材の内部流路に存在する気泡・気体は浮力又は液面上昇により密閉空間に収容される。

本発明は、一つの態様において、上述した何れかのフィルター装置を用いた濾過液の製造方法であって、フィルター材の内部流路及び外部流路のうち一方の流路に供給された液体がフィルター材を通じて他方の流路に流れ込み、液体を濾過することで濾過液を製造し、フィルター材の内部流路に存在する気泡・気体は浮力又は液面上昇により密閉空間に収容される。

これらの態様に係るフィルター装置を用いた濾過方法及び濾過液製造方法では、第１のベントからフィルター材の外部流路の液体中に存在する気泡・気体を取り除くと共に、第２のベントから密閉空間を介して内部流路の液体中に存在する気泡・気体を取り除くことで、気泡の少ない濾過液を得ることができる。しかも、これらの態様では、内部流路の液体中に存在する気泡・気体が浮力又は液面上昇により密閉空間に収容されることで、第２のベントを頻繁に開閉しなくとも、内部流路の液体に気泡が再び混入することが避けられるので、気泡のより少ない濾過液を得ることができる。

本発明によれば、気泡・気体を密閉空間に収容することでベントを頻繁に開閉しなくとも内部流路の液体に気泡が混入することが避けられ、気泡の少ない濾過液を得ることができ、外蓋等の寸法公差を大きくとることができ、組立作業が容易なフィルター装置、及びその組立方法、及びそれを用いた濾過方法、並びに濾過液製造方法を提供することができる。

第１の実施形態に係るフィルター装置を示す断面図である。 第１の実施形態に係るフィルター装置を示す斜視図である。 フィルターカートリッジの上端側を示す部分拡大図である。 第２の実施形態に係るフィルター装置を示す断面図である。 他の実施形態に係る外蓋及び内蓋の構成を示す断面図である。 更に他の実施形態に係る内蓋の構成を示す平面図である。 一体型のフィルターカートリッジを示す側面図である。 （ａ）一体型のフィルターカートリッジの支持に関する一態様を示す図である。（ｂ）図７に示すフィルターカートリッジの支持に関する他の態様を示す図である。 （ａ）他の実施形態に係る一体型のフィルターカートリッジを示す側面図である。（ｂ）更に他の実施形態に係る一体型のフィルターカートリッジを示す側面図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

［第１の実施形態］
図１及び図２に示されるように、第１の実施形態に係るフィルター装置１は、液体を濾過するための装置である。濾過対象の液体（原液）としては、例えば、ＪＩＳＺ８８０３（2011年度版）に規定する測定方法に準拠して測定される粘度数十から数千もしくは数万mPa・s程度のコーティング液（感光剤、粘着剤、接着剤等）、フィルム原料（輝度向上フィルム、表面保護フィルム、偏光フィルム、反射防止フィルム、配向フィルム、ラッピングフィルム等）、透明樹脂、レジスト液、洗剤、化粧品（ジェル）等が挙げられる。

（フィルター装置の構成）
以下、第１の実施形態に係るフィルター装置１の構成について説明する。フィルター装置１は、１２本の筒状のフィルターカートリッジ（フィルター材）２と、フィルターカートリッジ２が収容された円筒状のシェル３と、シェル３の開口に配置される円板状の外蓋４と、外蓋４の内側に配置された円盤トレイ状の内蓋５を備えている。

シェル３は、上方に開口を有する縦長円筒状の容器であり、開口を塞ぐように外蓋４が配置されている。円板状の外蓋４は、シェル３の開口周囲に形成されたフランジに支えられるように配置され、ボルト６によってシェル３に固定されている。ボルト６は、外蓋４の貫通孔４ｂ及びシェル３のフランジの貫通孔３ｄに挿通された状態で、外蓋４の外周に沿って多数取付けられている。

また、シェル３のフランジには、開口を囲むようにＯリング７が配置されており、外蓋４とシェル３の間を封止している。外蓋４の開閉は、シェル３に取付けられたダビット８のハンドル部８ａを操作することによって行われる。

外蓋４の内側（下面４ａ側）には、上向きに開放された円盤トレイ状の内蓋５が下から当接しており、外蓋４と内蓋５の間に密閉空間Ｓが形成されている。密閉空間Ｓは、外蓋４の下面４ａと内蓋５の内面５ａによって囲まれた空間である。なお、外蓋４の下面４ａは平面として形成されている。

内蓋５は、その上端面５ｂにＯリング（シール部材）９を有している。内蓋５の上端面５ｂが外蓋４の下面４ａに当接され、Ｏリング９が外蓋４に押し付けられることで外蓋４及び内蓋５の間の密閉性が確保される。なお、内蓋５は、Ｏリングに代えて、ガスケットやその他のシール部材を有していてもよい。

シェル３には、液体が流入又は流出する第１の流出入口３ａ及び第２の流出入口３ｂが形成されている。第１の流出入口３ａは、例えばシェル３の側面に設けられ、フィルターカートリッジ２が配置された空間に接続されている。シェル３の内部には、液体の流れを拡散させるための板部材１０が第１の流出入口３ａに対応する位置に配置されている。なお、第１の流出入口３ａは、シェル３の側面ではなく底面等に設けられていてもよい。また、板部材１０は必ずしも備える必要はない。

第２の流出入口３ｂは、シェル３の底部の側面に設けられ、シェル３の底部に形成された貯留空間Ｇに接続されている。シェル３の底面にはドレン３ｃが設けられている。

シェル３の内部は、仕切り板１１によってフィルターカートリッジ２が配置された空間と貯留空間Ｇとに仕切られている。仕切り板１１は、シェル３の内部で水平に設けられており、例えば溶接によってシェル３の内壁に固定されている。なお、フィルター装置１は、仕切り板１１を使用しない構造であってもよく、濾過前の液体（未濾過液）と濾過後の液体（濾過液）を分離しておける構造であればよい。

仕切り板１１の上には、１２本のフィルターカートリッジ２が配置されている。なお、本発明では、フィルターカートリッジ２の本数は限定されない。フィルターカートリッジ２の本数は１本であってもよく、２本以上（例えば１５本や３０本）であってもよい。

中空のフィルターカートリッジ２は、シェル３内に外部流路Ｒａ及び内部流路Ｒｂを形成する。外部流路Ｒａとは、中空のフィルターカートリッジ２の外側に形成される流路であり、内部流路Ｒｂとは、中空のフィルターカートリッジ２の内側に形成される流路である。本実施形態では、外部流路Ｒａは、内蓋５の密閉空間Ｓ、貯留空間Ｇ、及び内部流路Ｒｂを除いたシェル３内部の空間において形成される流路に相当する。

なお、中空とは、全体形状が内部に空間を有する形状であることを意味する。すなわち、中空のフィルターカートリッジとは、全体形状が筒状その他の内部空間を有するフィルターカートリッジであることを意味する。

フィルターカートリッジ２は、上下方向に延在しており、下端側が中空の支持部材１２を介して仕切り板１１に支持されている。支持部材１２は、例えば、径の異なる上段及び下段を有する二段筒状の部材である。

支持部材１２は、径の小さい下段側が仕切り板１１を貫いて下方の貯留空間Ｇに突出しており、径の大きい上段側が仕切り板１１の上でフィルターカートリッジ２と接続されている。フィルターカートリッジ２の内部流路Ｒｂと貯留空間Ｇとは、支持部材１２の内部を通じて連通している。

なお、支持部材１２の形状は上述したものに限られない。例えば、支持部材１２は、段差のない筒状部材であってもよい。この場合には、仕切り板１１の貫通孔と支持部材１２の間をＯリング等によってシールすることができる。また、支持部材１２が貫通孔にねじ込まれてロックされるツイストロック式の構造であってもよい。

フィルターカートリッジ２の上端側は、中空の連通部材１３を介して内蓋５に接続されている。ここで、図３は、フィルターカートリッジ２の上端側を示す拡大断面図である。

図１〜図３に示されるように、連通部材１３は、フィルターカートリッジ２の内部流路Ｒｂと内蓋５と外蓋４の間に形成される密閉空間Ｓとを連通させる部材である。連通部材１３は、本体部１６及びスプリング１７を有している。

本体部１６は、円筒部１８、シールプレート１９、及びＯリング２０を含んでいる。円筒部１８は、上下方向に延在するように配置されており、下端側がフィルターカートリッジ２の内部流路Ｒｂに入り込んでいる。なお、本体部１６の下端側がフィルターカートリッジ２の内部流路Ｒｂに入り込まない形状であってもよい。

また、円筒部１８の上端側は、内蓋５の貫通孔５ｃを通じて密閉空間Ｓに入り込んでいる。内蓋５には、貫通孔５ｃから下方に延びるように筒状のガイド部５ｄが設けられており、円筒部１８の上端側はガイド部５ｄ内を通って密閉空間Ｓ内に突出している。内部流路Ｒｂ及び密閉空間Ｓは、円筒部１８の内部を通じて連通している。

円筒部１８の上端側及び下端側にはテーパーがつけられており、内蓋５の貫通孔５ｃ又は内部流路Ｒｂに容易に差し込めるように形成されている。また、円筒部１８の下端には、上方へ延びるスリット１９ａが形成されている。スリット１９ａは、フィルターカートリッジ２の上端の高さまで形成されており、フィルターカートリッジ２の内部流路Ｒｂに存在する気泡はスリット１９ａを通じて円筒部１８に入り込む。

シールプレート１９は、円筒部１８を中心として取付けられた環状の板状部材である。シールプレート１９は、円筒部１８の下側でフィルターカートリッジ２の上端を抑えるように配置されている。シールプレート１９の下面には、フィルターカートリッジ２とシールプレート１９の間を封止するためのナイフエッジが形成されている。

Ｏリング２０は、円筒部１８を中心として例えば円筒部１８の中腹部に配置されている。円筒部１８には、Ｏリング２０を嵌め込むための溝が形成されている。Ｏリング２０は、円筒部１８の側面と内蓋５のガイド部５ｄの内面の間を封止しており、密閉空間Ｓの貫通孔５ｃにおける密閉性を確保している。

スプリング１７は、円筒部１８を中心として設けられたコイル状のスプリングである。スプリング１７は、シールプレート１９の上面と内蓋５の下面の間に圧縮された状態で配置され、弾性力によって内蓋５を外蓋４に向かって付勢している。また、スプリング１７は、フィルターカートリッジ２を下向きに付勢することで、フィルターカートリッジ２と連通部材１３の間のシール性を高めると共にフィルターカートリッジ２を高い安定性で保持している。

連通部材１３とフィルターカートリッジ２とは、別々の部材であってもよいが、連通部材１３及びフィルターカートリッジが一体的に固定された一体構造体であってもよい。

なお、フィルター装置１では、フィルターカートリッジ２によって濾過される液体の流れ方向は限定されない。図１に示す矢印Ａ，Ｂは濾過対象の液体の流れを例示している。詳細な濾過方法については後述する。

外蓋４には、液体から気泡・気体を取り除くための第１のベント１４及び第２のベント１５が設けられている。第１のベント１４は、フィルターカートリッジ２の外部流路Ｒａに対応している。第１のベント１４は、外蓋４の外周寄りの位置に配置されており、外部流路Ｒａに対して接続されている。

図３に、外部流路Ｒａの液体中に存在する気泡・気体の移動を矢印Ｃ１として示す。矢印Ｃ１が示すように、外部流路Ｒａの液体中に存在する気泡・気体は、浮力又は液面上昇によって上方に進み、第１のベント１４へ向かって移動する。第１のベント１４を開放することで、外部流路Ｒａの液体中に存在する気泡・気体はシェル３の外に除去される。

第２のベント１５は、フィルターカートリッジ２の内部流路Ｒｂに対応している。第２のベント１５は、例えば第１のベント１４よりも外蓋４の中央寄りに配置されており、密閉空間Ｓに対して接続されている。なお、第２のベント１５を複数設けてもよい。

図３に、内部流路Ｒｂの液体中に存在する気泡・気体の移動を矢印Ｃ２として示す。矢印Ｃ２が示すように、内部流路Ｒｂの液体中に存在する気泡・気体は、浮力又は液面上昇によって上方に進み、連通部材１３を通じて密閉空間Ｓに入り込む。密閉空間Ｓに入り込んだ気泡・気体は、第２のベント１５を開放することでシェル３の外に除去される。

以上説明した第１の実施形態に係るフィルター装置１では、第１のベント１４からフィルターカートリッジ２の外部流路Ｒａの液体中に存在する気泡・気体を取り除くと共に、第２のベント１５から密閉空間Ｓを介して内部流路Ｒｂの液体中に存在する気泡・気体を取り除くことで、気泡の少ない濾過液を得ることができる。

しかも、このフィルター装置１では、外蓋４と内蓋５の間に内部流路Ｒｂと連通する密閉空間Ｓが形成されているので、内部流路Ｒｂの気泡が密閉空間Ｓに収容されることで、第２のベント１５を頻繁に開閉しなくても、気泡が内部流路Ｒｂの液体に再び混入することが避けられ、気泡の混入を一層減少させることができる。

また、このフィルター装置１では、外蓋４の第２のベント１５は密閉空間Ｓと接続することで内部流路Ｒｂと連通できるので、外蓋４の第２のベント１５とフィルターカートリッジ２との厳密な位置合わせが不要となる。従って、このフィルター装置１では、厳密な位置合わせが不要なため、外蓋４等の寸法公差を大きく取ることができ、製造コストの低コスト化に有利である。

更に、このフィルター装置１では、密閉空間Ｓに対応する第２のベント１５を一つ設ければよいので、複数本のフィルターカートリッジ２のそれぞれの内部流路Ｒｂに対して専用のベントを設ける態様と比べてベントの数を少なくすることができる。従って、このフィルター装置１では、多数のベントを設ける態様と異なり、操作性も考慮してベントの間隔を十分に確保する必要がないので、幅方向におけるフィルター装置の小型化が図られる。

また、このフィルター装置１では、フィルターカートリッジ２の本数を変えることなくフィルター装置の小型化を実現できるので、不要な内部スペースを減らして処理効率等を向上できると共に、濾過停止時におけるフィルター装置内の残液を少なくすることができ、運用コストの低コスト化に有利である。

（フィルター装置の組立方法）
次に、第１の実施形態に係るフィルター装置１の組立方法について説明する。図１〜図３に示されるように、フィルター装置１の組立方法では、まずシェル３が用意される。シェル３の内部には、仕切り板１１が予め固定されており、仕切り板１１には、支持部材１２を差し込むための貫通孔が形成されている。

次に、シェル３内にフィルターカートリッジ２を配置するフィルターカートリッジ配置工程（フィルター材配置工程）が行われる。フィルターカートリッジ配置工程では、まず、仕切り板１１の貫通孔に対して支持部材１２が配置される。続いて、フィルターカートリッジ２の下端側がポストを介して支持部材１２に対して取付けられる。ポストとは、フィルターカートリッジ２及び支持部材１２の内部に挿通される筒状又は柱状のガイド部材である。なお、必ずしもポストを介してフィルターカートリッジ２を支持部材１２に取付ける必要はない。

その後、連通部材１３を介してフィルターカートリッジ２に内蓋５を取付ける内蓋取付け工程が行われる。内蓋取付け工程には、本体部１６にスプリング１７を取り付けて連通部材１３を組み立てる工程が含まれてもよい。内蓋取付け工程において、連通部材１３は、先にフィルターカートリッジ２に対して取り付けられてもよく、先に内蓋５の貫通孔５ｃに対して取り付けられてもよい。

なお、フィルターカートリッジ２及び連通部材１３が一体的に固定された一体構造体を採用した場合には、一体構造体に対して内蓋５を取付けるだけでよく、内蓋取付け工程を短時間で完了させることができる。

続いて、内蓋５と当接するように外蓋４を取付ける外蓋取付け工程が行われる。外蓋取付け工程では、第１のベント１４が外部流路Ｒａに接続され、第２のベント１５が密閉空間Ｓに接続されるように外蓋４が配置される。外蓋４はシェル３に取付けられたダビット８を利用して取付けられてもよい。

外蓋４の下面４ａに対して内蓋５の上端面５ｂのＯリング９が当接することで、外蓋４と内蓋５の間に密閉空間Ｓが形成される。内蓋５は連通部材１３のスプリング１７によって外蓋４に押し付けられる。

以上説明した第１の実施形態に係るフィルター装置１の組立方法では、密閉空間Ｓを介して第２のベント１５とフィルターカートリッジ２の内部流路Ｒｂとが連通されるので、重量のある外蓋４をフィルターカートリッジ２に対して厳密に位置合わせしなくとも、内部流路Ｒｂの液体中に存在する気泡・気体を第２のベント１５を通じて除去することができ、組立作業を容易にすることができる。

また、この組立方法では、複数本のフィルターカートリッジ２の内部流路Ｒｂが密閉空間Ｓにまとめられ、密閉空間Ｓに対応する第２のベント１５が外蓋４に設けられているので、複数本のフィルターカートリッジ２のそれぞれの内部流路Ｒｂに対して専用のベントを設ける態様と比べて複数本のフィルターカートリッジ２と専用のベントとの厳密な位置合わせを行う必要がなく、組立作業が容易になる。

更に、この組立方法では、連通部材１３のスプリング１７により外蓋４に向かって内蓋５を付勢し、内蓋５の上端面５ｂのＯリング９が外蓋４に当接されることで、密閉空間Ｓの密閉性を簡素な構成で容易に確保することができる。従って、この組立方法では、外蓋４に対して内蓋５を厳密に位置合わせしなくとも、密閉性を容易に確保できるので、組立作業が容易になる。

（フィルター装置を用いた濾過方法及び濾過液の製造方法）
次に、第１の実施形態に係るフィルター装置１を用いた濾過方法及び濾過液の製造方法について説明する。フィルター装置１では、液体の流れ方向は特に限定されず、図１の矢印Ａ又は矢印Ｂに沿って液体の濾過を行うことができる。まず、図１の矢印Ａに沿って液体が流れる場合について説明する。

図１の矢印Ａに示されるように、濾過対象となる液体は、シェル３の第１の流出入口３ａを通じて供給され、シェル３内の外部流路Ｒａに入り込む。外部流路Ｒａの液体中に存在する気泡・気体は、浮力又は液面上昇により上方へ移動し、第１のベント１４を通じて除去される（図３の矢印Ｃ１参照）。

外部流路Ｒａに入り込んだ液体は、板部材１０を迂回してフィルターカートリッジ２へと至る。なお、板部材１０は必ず設ける必要はない。その後、液体は、フィルターカートリッジ２を通過して内部流路Ｒｂに入り込む。このとき、液体中の異物はフィルターカートリッジ２によって取り除かれる。

内部流路Ｒｂの液体中に存在する気泡・気体は、浮力又は液面上昇により上方に移動し、連通部材１３を通じて密閉空間Ｓに収容され、第２のベント１５を通じて除去される（図３の矢印Ｃ１参照）。

内部流路Ｒｂに入り込んだ液体は、図１の矢印Ａが示すように下に向かって流れ、支持部材１２の内部を通過してシェル３底部の貯留空間Ｇに入り込む。貯留空間Ｇに入り込んだ液体は、濾過液として第２の流出入口３ｂから流れ出る。このようにしてフィルター装置１を用いた濾過液が製造される。

図１の矢印Ａに示す流れでは、フィルターカートリッジ２の抵抗があるため、フィルターカートリッジ２の内部圧力が外部圧力より低くなるように圧力差が生じる。これにより、内蓋５は、外部流路Ｒａ側から外蓋４側に向かって押し付けられるように圧力を受け、密閉空間Ｓの密閉性がより強く保たれる。

次に、図１の矢印Ｂに沿って液体が流れる場合について説明する。図１の矢印Ｂに示されるように、濾過対象となる液体は、シェル３の第２の流出入口３ｂを通じて供給され、シェル３底部の貯留空間Ｇに入り込む。

貯留空間Ｇに入り込んだ液体は、支持部材１２を通じてフィルターカートリッジ２の内部流路Ｒｂに入り込む。内部流路Ｒｂに入り込んだ液体は、フィルターカートリッジ２内を上方に流れる過程でフィルターカートリッジ２を横方向に通過して外部流路Ｒａに入り込む。このとき、液体中の異物はフィルターカートリッジ２によって取り除かれる。

外部流路Ｒａに入りこんだ液体は、濾過液として第１の流出入口３ａから流れ出る。なお、気泡・気体の移動については矢印Ａの場合と同じため説明を省略する。

以上説明した第１の実施形態に係るフィルター装置１の濾過方法及び濾過液の製造方法では、液体を濾過するに当たり、外部流路Ｒａの液体中に存在する気泡・気体を第１のベント１４から取り除くと共に、密閉空間Ｓを介して内部流路Ｒｂの液体中に存在する気泡・気体を第２のベント１５から取り除くことで、気泡の少ない濾過液を得ることができる。しかも、これらの方法では、内部流路Ｒｂの液体中に存在する気泡・気体が浮力又は液面上昇により密閉空間Ｓに収容されることで、第２のベント１５を頻繁に開閉しなくとも、内部流路Ｒｂの液体に気泡が再び混入することが避けられるので、気泡のより少ない濾過液を得ることができる。

［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態に係るフィルター装置２１の構成について図４を参照して説明する。図４において、図１と同じ構成要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図４に示す第２の実施形態に係るフィルター装置２１は、第１の実施形態に係るフィルター装置１と比べて、内蓋５を支える棒状の支持体２２を備える点と、仕切り板２３がシェル３に固定されていない点が異なっている。なお、支持体２２は、第１の実施形態に係るフィルター装置１に設けてもよい。

具体的には、フィルター装置２１は、内蓋５を外蓋４に向かって押し付けるための棒状の支持体２２を備えている。支持体２２は、フィルターカートリッジ２に沿って上下方向に延在する十分な剛性を有する棒材であり、内蓋５及び仕切り板２３の間に配置されている。

なお、支持体２２は、棒状のものに限られず、筒状や板状等であってもよい。また、支持体２２を複数本備えてもよく、複数本備える場合には必ずしもシェル３の中心に配置する必要はない。

また、フィルター装置２１では、貯留空間Ｇを形成する仕切り板２３がシェル３に対して固定されていない。円板状の仕切り板２３は、シェル３の支持部３ｅの上に配置されている。支持部３ｅは、シェル３の内周面に沿って環状に形成された棚状の部位であり、仕切り板２３を下から支持している。

仕切り板２３は、上から棒状の支持体２２によって支持部３ｅに押し付けられている。すなわち、支持体２２は、上端側で内蓋５を外蓋４に押し付けると共に、下端側で仕切り板２３をシェル３の支持部３ｅに対して押し付けている。支持部３ｅの上面には、Ｏリング２４がシェル３の内周面に沿って配置されており、Ｏリング２４が仕切り板２３の下面に当接することで貯留空間Ｇの密閉性が確保されている。なお、Ｏリング２４以外のシール部材を採用してもよい。

以上説明した第２の実施形態に係るフィルター装置２１では、支持体２２により内蓋５を外蓋４に押し付けるので、スプリング１７の力のみで内蓋５を押し付ける場合と比べて、安定して内蓋５を支持することができ、密閉空間Ｓの密閉性を十分に確保することができる。なお、第２の実施形態に係るフィルター装置２１では、必ずしもスプリング１７を備える必要はない。

また、このフィルター装置２１では、例えば、仕切り板２３をシェル３に固定しない構成を選択することで、メンテナンスの際に仕切り板２３を取り外して効率的に作業することができる。しかも、このフィルター装置２１では、支持体２２が上端側で内蓋５を外蓋４に押し付けながら、下端側で仕切り板２３をシェル３の支持部３ｅに押し付けるので、簡素な構成で密閉空間Ｓと貯留空間Ｇの密閉性を確保することができる。

なお、フィルター装置２１において、必ずしも仕切り板２３を取り外し可能にする必要はない。この場合、支持体２２は、仕切り板２３を押し付ける必要はなく、シェル３の内壁等を足場として内蓋５を押し付ける態様であってもよい。また、フィルター装置２１においても、フィルターカートリッジ２及び連通部材１３が一体的に固定された一体構造体を採用してもよい。

本発明は、上述した第１及び第２の実施形態に限定されるものではない。図５は、他の実施形態に係る外蓋３０及び内蓋３１の構成を示す断面図である。

図５に示されるように、外蓋３０の下面３０ａには、下方に突出して環状突部３０ｂが形成されている。環状突部３０ｂは、円盤トレイ状の内蓋３１の外周を囲むように形成されており、内蓋３１は環状突部３０ｂと嵌合している。

内蓋３１は、上端面３１ｂではなく、横方向で環状突部３０ｂの内面と当接するＯリング３２を有している。Ｏリング３２は、内蓋３１の上端面３１ｂ側で内蓋３１の外周に沿って配置されている。

外蓋３０及び内蓋３１では、Ｏリング３２が外蓋３０の環状突部３０ｂに横方向で当接することで、外蓋３０と内蓋３１の間の密閉性が確保される。しかも、外蓋３０及び内蓋３１では、内蓋３１が多少下に移動したとしてもＯリング３２が環状突部３０ｂに当接している限り、密閉空間Ｓの密閉性を確保することができるので、信頼性の高い密閉空間Ｓを形成することができる。

続いて、図６は、更に他の実施形態に係る内蓋４１の構成を示す平面図である。図６に示されるように、内蓋４１は、三つの扇形状の分割体４２，４３，４４に分けられる。すなわち、三つの扇形状の分割体４２，４３，４４は、互いに組み合わさることで円形状の内蓋４１を構成している。

分割体４２，４３，４４は、それぞれが扇形トレイ状に形成されており、外蓋に当接されることでそれぞれの内部に密閉空間Ｓを形成する。分割体４２，４３，４４には、連通部材を介してフィルターカートリッジと接続するための貫通孔４２ａ、４３ａ、４４ａが形成されている。

また、分割体４２，４３，４４には、外蓋に当接することで密閉性を確保するためのＯリング４５，４６，４７がそれぞれ配置されている。なお、Ｏリングに代えて、密閉性を確保する他のシール部材を採用してもよい。

この内蓋３１では、内蓋３１が三つの分割体４２，４３，４４に分けられることで、分割体４２，４３，４４ごとにフィルターカートリッジと位置合わせを行うことができるので、フィルター装置の組立作業を容易にすることができる。このような分割構造は、特に、フィルターカートリッジの本数が多い場合に有効である。

なお、内蓋３１の分割体の数は、三つに限られず、フィルターカートリッジの本数や配置によって二つであってもよく、四つ以上であってもよい。また、分割体４２，４３，４４の形状は、扇形トレイ状に限られず、台形トレイ状や環状トレイ状であってもよい。また、分割体４２，４３，４４は、必ずしも組み合わせることで一つの円形状を成す必要はなく、別々に配置されてもよい。

なお、複数の密閉空間Ｓを形成した場合には、密閉空間Ｓごとに対応するベントを設ける必要がある。但し、分割体４２，４３，４４の内部空間を連通させて一つの密閉空間Ｓを形成した場合には、密閉空間Ｓに対応する少なくとも一つのベントを設ければよい。

図７は、一体型のフィルターカートリッジ５０を示す側面図である。図７に示されるように、フィルターカートリッジ５０は、フィルターカートリッジ本体５１に対して連通部材５２及び支持部材５３が固定された一体構造体である。フィルターカートリッジ５０は、フィルターカートリッジ本体５１、連通部材５２、及び支持部材５３がカートリッジとして一体的に交換される。

一体型のフィルターカートリッジ５０では、支持部材５３がシェル３に対して取付けられると共に連通部材５２が内蓋５の貫通孔５ｃに対して取付けられる。連通部材５２には、内蓋５の貫通孔５ｃに対して密閉性を確保するためのＯリング５４が設けられている。

支持部材５３は、筒状のフィルターカートリッジ本体５１に固定された環状のシールプレート５５と、シールプレート５５から下方に延びる筒状体５６を有している。筒状体５６の側面には、段差が形成されており、二本のＯリング５７，５８が配置されている。

図８（ａ）は、一体型のフィルターカートリッジ５０の支持に関する一態様を示す図である。図８（ａ）に示すフィルターカートリッジ５０は、フィルターカートリッジ本体５１と一体的に構成された支持部材５３が仕切り板１１に直接取付けられることで支持されている。具体的には、支持部材５３の筒状体５６が仕切り板１１の貫通孔に対して嵌め込まれることで、フィルターカートリッジ５０が支持されている。

図８（ｂ）は、一体型のフィルターカートリッジ５０の支持に関する他の態様を示す図である。図８（ｂ）に示すフィルターカートリッジ５０は、仕切り板１１の貫通孔に固定されたパイプ５９に対して支持部材５３が取付けられることで支持されている。具体的には、支持部材５３の筒状体５６がパイプ５９の内部に嵌め込まれることで、フィルターカートリッジ５０が支持されている。この場合、仕切り板１１が薄くても、二本のＯリング５７，５８によって密閉性を十分に確保することができる。

なお、第１及び第２の実施形態において、支持部材１２に代えて図７及び図８に示す支持部材５３を備えてもよい。この場合、支持部材５３をフィルターカートリッジ２と一体にしてもよく、別体としてもよい。

一体型のフィルターカートリッジは、連通部材及び支持部材の両方を有するものに限られない。

図９（ａ）は、他の実施形態に係る一体型のフィルターカートリッジを示す図である。図９（ａ）に示す一体型のフィルターカートリッジ６０は、フィルターカートリッジ本体６１に対して連通部材６２のみが固定された一体構造体である。連通部材６２には、Ｏリング６３が設けられている。このフィルターカートリッジ６０の下端側には、例えば図１に示す支持部材１２などを配置することができる。フィルターカートリッジ６０では、フィルターカートリッジ本体６１及び連通部材６２がカートリッジとして一体的に交換される。

図９（ｂ）は、更に他の実施形態に係る一体型のフィルターカートリッジを示す図である。図９（ｂ）に示す一体型のフィルターカートリッジ７０は、フィルターカートリッジ本体７１に対して支持部材７２のみが固定された一体構造体である。このフィルターカートリッジ７０の上端側には、例えば図１に示す連通部材１３を配置することができる。フィルターカートリッジ７０では、フィルターカートリッジ本体７１及び支持部材７２がカートリッジとして一体的に交換される。なお、フィルターカートリッジ７０では、支持部材７２に代えて図７に示す支持部材５３を採用してもよい。

本発明は、濾過開始時の空気等の気体の排出及び濾過中の気泡の排出に有効であり、気泡・気体を密閉空間に収容することでベントを頻繁に開閉しなくとも内部流路の液体に気泡が混入することが避けられ、気泡の少ない濾過液を得ることができ、外蓋等の寸法公差を大きくとることができ、組立作業が容易なフィルター装置、及びその組立方法、及びそれを用いた濾過方法、並びに濾過液製造方法として有用である。

１…フィルター装置 ２，５０，６０，７０…フィルターカートリッジ（フィルター材） ３…シェル（容器） ３ａ…第１の流出入口 ３ｂ…第２の流出入口 ３ｃ…ドレン ３ｅ…支持部 ４，３０…外蓋 ４ａ，３０ａ…下面 ５，３１，４１…内蓋 ５ａ…内面 ５ｂ，３１ｂ…上端面 ５ｃ…貫通孔 ５ｄ…ガイド部 ６…ボルト ７，９，２０，２４，３２，４５，４６，４７…Ｏリング（シール部材） ８…ダビット ８ａ…ハンドル部 １０…板部材 １１，２３…仕切り板 １２，５３，７２…支持部材 １３，５２，６２…連通部材 １４…第１のベント １５…第２のベント １６…本体部 １７…スプリング １８…円筒部 １９…シールプレート １９ａ…スリット ２１…フィルター装置 ２２…支持体 ３０ｂ…環状突部 ４２，４３，４４…分割体 ５９…パイプ Ｇ…貯留空間 Ｒａ…外部流路 Ｒｂ…内部流路 Ｓ…密閉空間

Claims (9)

1. 中空のフィルター材を容器内に収容し、前記フィルター材の内部流路及び外部流路のうち一方の流路に供給された液体が、前記フィルター材を通じて他方の流路に流れ込むことで前記液体を濾過するフィルター装置であって、
   外蓋と、
   前記外蓋の内側に当接することで、前記外蓋との間に密閉空間を形成する内蓋と、
   前記内蓋及び前記フィルター材に取付けられ、前記フィルター材の前記内部流路と前記密閉空間を連通させる連通部材と、
   を備え、
   前記外蓋には、前記フィルター材の前記外部流路に対応する第１のベント及び前記密閉空間に対応する第２のベントが設けられている、フィルター装置。
2. 前記フィルター材が容器内に複数収容され、
   前記複数のフィルター材の前記内部流路は、前記密閉空間を介して前記第２のベントに通じている、請求項１に記載のフィルター装置。
3. 前記内蓋は、前記外蓋に当接するシール部材を有する、請求項１又は２に記載のフィルター装置。
4. 前記連通部材は、前記内蓋を前記外蓋に向かって付勢するスプリングを有する、請求項３に記載のフィルター装置。
5. 前記フィルター材及び前記連通部材は一体構造体である、請求項１〜４の何れか一項に記載のフィルター装置。
6. 前記内蓋を前記外蓋に対して押し付ける支持体を更に備える、請求項３〜５の何れか一項に記載のフィルター装置。
7. 請求項１〜６の何れか一項に記載のフィルター装置の組立方法であって、
   前記フィルター材を容器内に配置するフィルター材配置工程と、
   前記連通部材を介して前記フィルター材に前記内蓋を取付ける内蓋取付け工程と、
   前記内蓋と当接するように前記外蓋を取付ける外蓋取付け工程と、
   を備える、フィルター装置の組立方法。
8. 請求項１〜６の何れか一項に記載のフィルター装置を用いた濾過方法であって、
   前記フィルター材の前記内部流路及び前記外部流路のうち一方の流路に供給された液体が、前記フィルター材を通じて他方の流路に流れ込むことで前記液体を濾過し、
   前記フィルター材の前記内部流路に存在する気泡及び気体は浮力又は液面上昇により前記密閉空間に収容される、フィルター装置を用いた濾過方法。
9. 請求項１〜６の何れか一項に記載のフィルター装置を用いた濾過液の製造方法であって、
   前記フィルター材の前記内部流路及び前記外部流路のうち一方の流路に供給された液体が前記フィルター材を通じて他方の流路に流れ込み、前記液体を濾過することで濾過液を製造し、
   前記フィルター材の前記内部流路に存在する気泡及び気体は浮力又は液面上昇により前記密閉空間に収容される、フィルター装置を用いた濾過液の製造方法。

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