JP2021137693A - リーフディスクフィルタ - Google Patents

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仁祥 志茂
kimiyoshi Shimo
仁祥 志茂
敏記 江口
Toshiki Eguchi
敏記 江口
直樹 木村
Naoki Kimura
直樹 木村
秀樹 林
Hideki Hayashi
秀樹 林
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Abstract

【課題】ポリマーの滞留を抑制することができるポリマーフィルタを提供する。【解決手段】中央に円形の開口を有する円板状の一対のフィルタメディア2、2間がリテーナ3で一定間隔に保持され、リテーナ3及び一対のフィルタメディア2、2の内周部に環状のハブ4が固定されるリーフメディアフィルタ1であり、フィルタメディア2は、金属繊維の不織体から形成されるろ材6と、ろ材6の一次側表面に配置される金属製の一次側保護メッシュ7とろ材6の二次側表面に配置される金属製の二次側保護メッシュ8とを焼成により一体化したものである。一次側保護メッシュ7が複数本の一次側経糸7aおよび一次側緯糸7bの平織の織物からなり、二次側保護メッシュ8が複数本の二次側経糸8aおよび二次側緯糸8bの平畳織の織物から形成される。【選択図】図3

Description

この発明は、溶融状態のポリマー中に混在する異物を分離除去するリーフディスクフィルタに関する。
従来から、プラスチック成型製品の原材料としてのポリマーを生産する際や、ポリマーを溶融して押し出し成型する際に、異物の除去を目的としてポリマーをろ過するリーフディスクフィルタが使用されている。
このリーフディスクフィルタ30は、例えば、図11〜13に示すように、中央に円形の開口を有する円板状をなす一対のフィルタメディア31、31と、一対のフィルタメディア31、31間を一定間隔に保持するリテーナ32と、リテーナ32とフィルタメディア31との間に配置されるパンチングメタルなどの金属製の多孔板33と、リテーナ32の内周部に配置される円環状のハブ34と、フィルタメディア31の表面に放射状に形成されるスペーサ35を有するものが知られている。
フィルタメディア31は、金属繊維の不織体からなるろ材36と、ろ材36の両面側に配置される保護メッシュ37、37とを加圧焼結して一体化して形成されている。リテーナ32は、径方向に間隔をおいて同心状に配置された複数の円環部32a、32aと、径方向に隣り合う円環部32a、32a間に周方向に間隔をおいて多数架け渡される支持片部32bとを有する。
それぞれの支持片部32bは、それぞれの円環部32aよりもリテーナ32の厚み方向の幅寸法が大きく形成されるものである。径方向に隣り合う円環部32a、32aおよび周方向に隣り合う支持片部32b、32bにより、リテーナ32の厚み方向に貫通する多数の開口部32cが形成される。円環部32aを挟んで径方向に隣り合う開口部32cは、当該円環部32aのリテーナ32の厚さ方向両側部分で連通している。
それぞれの保護メッシュ37、37は、金属糸からなる複数本の経糸および緯糸から形成される平織の織物である。保護メッシュ37の隣り合う経糸および緯糸の間から溶融ポリマーを流通させることができる。
通常、高粘度流体である溶融ポリマーがフィルタメディア31でろ過される際、溶融ポリマーには高圧の負荷が掛けられる。このため、高圧の負荷が掛けられた溶融ポリマーがフィルタメディア31内を流通する際に、溶融ポリマーによりフィルタメディア31がリテーナ32側へ押し付けられる。
図11に示すように、リテーナ32とフィルタメディア31との間には多孔板33が配置され、多孔板33上でフィルタメディア31が支持されている。このため、多数の支持片部32bのエッジ部分にフィルタメディア31が押し付けられることがなく、フィルタメディア31のろ材36の曲げ変形を防止することができる。
また、溶融状態のポリマー中に混在する異物を分離除去するリーフディスクフィルタとして、例えば、特許文献1に記載されたものが従来から知られている。特許文献1に記載されたリーフディスクフィルタは、円環状の一対のフィルタメディアと、一対のフィルタメディア間を一定間隔に保持するリテーナと、リテーナとフィルタメディアとの間に配置される金属製の多孔板と、リテーナの内周部に配置される円環状のハブを有するものが知られている。
特開2015−112596号公報
図11に示すリーフディスクフィルタ30は、フィルタメディア31でろ過された溶融ポリマーが多孔板33に形成された多数の孔33aの周囲から孔33aへ集中し、孔33aの周囲で溶融ポリマーの滞留が発生するという問題があった。同様に、特許文献1に記載されたリーフディスクフィルタも、多孔板の孔の周囲で溶融ポリマーの滞留が発生するという問題があった。
そこで、この発明の課題は、ポリマーの滞留を抑制することができるポリマーフィルタを提供することにある。
上記の課題を解決するため、この発明に係るリーフディスクフィルタにおいては、
中央に円形の開口を有する円板状の一対のフィルタメディアと、前記一対のフィルタメディア間を一定間隔に保持するリテーナと、前記リテーナおよび一対のフィルタメディアの内周部に固定される環状のハブとを有し、前記ハブが外周部と内周部との間を貫通する通路を有し、前記リテーナが前記一対のフィルタメディア側の表面から前記ハブの通路につながる流路を有するリーフディスクフィルタであって、前記フィルタメディアは、金属製のろ材と前記ろ材の二次側表面に一体化される金属製の二次側保護メッシュとを有し、前記二次側保護メッシュは、金属糸からなる複数本の二次側経糸および二次側緯糸とから形成される織物であり、前記二次側保護メッシュが前記ろ材よりも高い曲げ強度を有する構成を採用することができる。
上記二次側保護メッシュは、金属糸からなる複数本の二次側経糸および二次側緯糸とから形成される織物である。織物である二次側保護メッシュは、従来の多孔板に対して、二次側経糸と二次側緯糸との間から被ろ過流体が流通し易く、被ろ過流体の滞留の発生を抑制することができる。
また、ろ過時、被ろ過流体によりフィルタメディアがリテーナ側へ押し付けられても、ろ材よりも曲げ強度が高い二次側保護メッシュが、フィルタメディアのろ材をリテーナ上で支持する。この二次側保護メッシュにより、リテーナによるろ材の曲げ変形を防止することができ、上述の従来の金属製の多孔板としての機能を有するものとなる。
前記フィルタメディアが、前記ろ材の一次側表面に一体化される金属製の一次側保護メッシュを有し、前記一次側保護メッシュが金属糸からなる複数本の一次側経糸および一次側緯糸から形成される織物であり、前記一次側保護メッシュが前記ろ材よりも高い曲げ強度を有し、前記二次側経糸が前記一次側経糸よりも大きい線径を有し、前記二次側緯糸が前記一次側緯糸よりも大きい線径を有し、前記二次側保護メッシュが前記一次側保護メッシュよりも高い曲げ強度を有する構成を採用することができる。
上記一次側保護メッシュは、金属糸からなる複数本の一次側経糸および一次側緯糸とから形成される織物である。織物である一次側保護メッシュは、従来の多孔板に対して、一次側経糸と一次側緯糸との間から被ろ過流体が流通し易く、二次側保護メッシュと同様に、被ろ過流体の滞留の発生を抑制することができる。
一次側保護メッシュはろ材よりも曲げ強度が高いため、ろ過時、被ろ過流体による一次側でのろ材の曲げ変形を防止することができる。
前記二次側保護メッシュが畳織りの織物であり、前記二次側経糸および二次側緯糸のうち、いずれか一方の隣り合う金属糸が相互に接する状態に配置され、前記二次側経糸および二次側緯糸のうち、他方の隣り合う金属糸が間隔をおいて配置され、前記他方の金属糸が前記一方の金属糸よりも大きい線径を有している構成を採用することができる。
この構成によると、二次側保護メッシュは、相互に密着している複数本の前記一方の金属糸を、その一方の金属糸よりも線径が大きい前記他方の金属糸で支持する状態となる。このため、二次側経糸と二次側緯糸との間からの被ろ過流体の流通性を維持しつつ、ろ材または一次側保護メッシュに対して、二次側保護メッシュがより高い曲げ強度を有するものとなる。
また、二次側保護メッシュは、二次側経糸と二次側緯糸との間からの被ろ過流体を流通させ、相互に密着している複数本の二次側緯糸で被ろ過流体内の異物を捕捉することができる。このため、二次側保護メッシュを焼結一体化したろ材のろ過性能を向上させることができる。
この発明に係るリーフディスクフィルタは、被ろ過流体が、二次側保護メッシュの二次側経糸と二次側緯糸との間を通るので、従来の金属製の多孔板に対して、流動性を向上させることができる。被ろ過流体の流動性が向上すると、被ろ過流体の滞留の発生が抑制され、圧力損失の低減を図ることができる。
ろ材よりも曲げ強度が高い二次側保護メッシュが、従来の金属製の多孔板としての機能を有するものとなるので、従来の多孔板が不要となり、リーフディスクフィルタの部品点数を減らすことができる。また、二次側保護メッシュが織物であるので、使用後のリーフディスクフィルタを洗浄する際、超音波がフィルタメディアの内部にまで達し、フィルタメディアに詰まった異物等を除去しやすい。
また、この発明に係るリーフディスクフィルタは、従来の多孔板が不要となるので、多孔板を有する従来のリーフディスクフィルタに対して、厚みを薄く形成することが可能となる。このため、複数枚のリーフディスクフィルタを積層した場合において、単位長さ当たりの積層枚数を多くすることができ、フィルタメディアの有効ろ過面積を増大させることができる。
この発明の第一実施形態に係るリーフディスクフィルタを示す一部切り欠き平面図 図1中のA−A線における断面図 リーフディスクフィルタの要部拡大断面図 一次側保護メッシュの一部拡大平面図 図4中のB−B線における断面図 二次側保護メッシュの一部拡大断面図 図6中のC−C線における断面図 第一実施形態に係るリーフディスクフィルタを用いたろ過装置を示す断面図 この発明の第二実施形態に係るリーフディスクフィルタを示す一部切り欠き平面図 図9中のD−D線における断面図 従来のリーフディスクフィルタを示す一部切り欠き平面図 図11のE−E線における断面図 従来のリーフディスクフィルタの要部拡大断面図
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1、2に示すように、この第一実施形態のリーフディスクフィルタ1は、中央に開口を有する円板状の一対のフィルタメディア2、2と、一対のフィルタメディア2、2の間を一定間隔に保持するリテーナ3と、リテーナ3及び一対のフィルタメディア2、2の内周部に固定される環状のハブ4と、片側のフィルタメディア2の外表面に放射状に設けられるスペーサ5とを有する。
ここで、「厚さ方向」および「径方向」とは、特に言及しない限り、リーフディスクフィルタ1の厚さ方向および径方向のことをいう。「周方向」とは、特に言及しない限り、リーフディスクフィルタ1の中央を通り、かつリーフディスクフィルタ1の径方向に直交する中心線周りの円周方向のことをいう。
図3に示すように、フィルタメディア2は、板状のろ材6と、ろ材6の一次側の表面に配置される金属製の一次側保護メッシュ7と、ろ材6の二次側の表面に配置される金属製の二次側保護メッシュ8とを焼結により一体化したものである。
ろ材6は、ステンレス鋼の微細な金属繊維を焼結した不織体で形成されている。ろ材6のろ過精度は、被ろ過流体の種類、処理条件などにより適宜設定され、例えば、1〜100μm程度に設定される。なお、ろ材6は、ステンレス鋼などの金属粉末を板状に焼結した多孔体、または、上述の不織体と多孔体を積層複合化した積層体などを使用してもよい。
図4に示すように、一次側保護メッシュ7は、ステンレス鋼から形成される金属糸である複数本の一次側経糸7aおよび一次側緯糸7bを平織で織った織物である。図5に示すように、一次側経糸7aおよび一次側緯糸7bは、同じ線径を有しており、例えば、0.10〜0.30mm、好ましくは、0.125〜0.25mmの線径を有する金属糸が使用される。一次側保護メッシュ7は、メッシュ数が28〜50、好ましくは30〜48であるものを使用することができる。
図6に示すように、二次側保護メッシュ8は、ステンレス鋼などから形成される金属糸である複数本の二次側経糸8aおよび二次側緯糸8bを平畳織りで織った織物である。すなわち、二次側保護メッシュ8は、隣り合う二次側緯糸8bが相互に接触する状態に配置され、隣り合う二次側経糸8aが間隔をおいて配置されたものである。なお、二次側保護メッシュ8は、畳織りの織物であれば、綾畳織りで織った織物でもよく、平畳織りで織った織物であれば、折り曲げ強度を確保しつつ、後述する溶融ポリマーの流通性も確保できるので好適である。
二次側経糸8aは一次側経糸7aよりも大きい線径を有し、二次側緯糸8bは一次側緯糸7bよりも大きい線径を有している。図7に示すように、二次側経糸8aは、二次側緯糸8bよりも大きい線径を有している。二次側保護メッシュ8は、一次側保護メッシュ7よりも大きい厚さを有し、かつ一次側保護メッシュ7より大きい折り曲げ強度を有するものである。
図3に示すように、フィルタメディア2は、ろ材6、一次側保護メッシュ7および二次側保護メッシュ8の内周部が他の部分よりも薄肉となるように圧縮されている。一対のフィルタメディア2の内周部2aは、二次側保護メッシュ8がリテーナ3側に位置する状態で、ハブ4の円板状部材9の外周部9aと溶接部2cを介して接合されている。一対のフィルタメディア2は、リテーナ3を挟んだ状態で、それぞれの外周部2b同士を接合する溶接部2dを介して一体化されている。
図1に示すように、リテーナ3は、径方向に間隔をおいて同心状に配置された複数の円環部3a、3aと、径方向に隣り合う円環部3a、3a間に周方向に間隔をおいて多数架け渡される支持片部3b、3bとを有する。図3に示すように、それぞれの支持片部3bは、その表面が相互に周方向に対向する状態に配置され、それぞれの円環部3aよりも厚み方向の幅寸法が大きく形成されるものである。
径方向に隣り合う円環部3a、3aおよび周方向に隣り合う支持片部3b、3bにより、リテーナ3の厚み方向に貫通する多数の開口部3cが形成される。円環部3aを挟んで径方向両側に配置される開口部3c、3cは、当該円環部3aの厚み方向外側に形成される環状通路3dにより連通している。
リテーナ3は、その厚み方向に貫通する多数の開口部3cおよび環状通路3dにより、一対のフィルタメディア2側の表面から、ハブ4に形成される開口部4aに至る流路が形成される。
ハブ4は、中央に円形の開口を有する一対の金属製の円板状部材9、9から形成されている。図2に示すように、それぞれの円板状部材9、9の外周部9aは、リテーナ3の内周部分を径方向両側から挟む状態で、フィルタメディア2の内周部2aに溶接部2cを介して接合されている。
それぞれの円板状部材9、9の外周部9aの厚み方向外側の表面は、フィルタメディア2の径方向外表面よりも厚さ方向外側に位置し、かつ、スペーサ5の厚さ方向外縁部よりも厚さ方向内側に位置している。ハブ4は、一対の円板状部材9、9の内周部によって形成される円形の開口部4aと、一対の円板状部材9、9間に形成される径方向の間隙4bとを有する。間隙4bは、リテーナ3の支持片部3bと同じ径方向の幅寸法を有し、ハブ4の内周部と外周部とを貫通する通路となる。
図1に示すように、スペーサ5は、ハブ4とフィルタメディア2の外周部2bとの間に放射状に延びる複数本の線状部材である。スペーサ5は、一対のフィルタメディア2、2のうち、一方のフィルタメディア2に固定されている。
この発明の実施形態に係るリーフディスクフィルタ1は、以上のように構成される。次に、このリーフディスクフィルタ1を用いたろ過装置20を説明する。図8に示すように、ろ過装置20は、上下方向に開口する円筒状のケーシング21と、ケーシング21の上部開口を閉じる蓋体22と、ケーシング21の下部開口を閉じ、円筒状の支持ポール23が一体に形成された底体24とを有する。
蓋体22は円板状部材であり、中央に上下方向に貫通する流入路22aが形成されている。流入路22aは、下部が下方に向かって径方向外向きに広がるように形成されている。支持ポール23は、底体24の上面中央から上方に延び出している。支持ポール23の外周部は、長さ方向の全範囲にわたり径方向の貫通孔23aが多数形成されている(図3の一点鎖線参照)。支持ポール23の内部は、底体24に形成された上下方向の流出路24aに連通している。
支持ポール23には、複数枚のリーフディスクフィルタ1のハブ4が挿通されており、それぞれのリーフディスクフィルタ1のハブ4間には、ガスケット10が介在している。支持ポール23の上部には、複数枚のリーフディスクフィルタ1を底体24へ押し付ける円錐状のキャップ体25がボルト26の締結により固定されている。
以上のように、複数枚のリーフディスクフィルタ1を備えたろ過装置20が構成される。ろ過装置20では、ケーシング21の流入路22aに接続される被ろ過流体であるポリマーの配管等(図示省略)は、ヒータ(図示省略)により加熱されている。
所定温度の溶融状態のポリマー(以下、溶融ポリマーという)が、押出機やポンプ(図示省略)により圧送されケーシング21の流入路22aへ流入される。溶融ポリマーはキャップ体25によりリーフディスクフィルタ1の外周部側へ導かれる。このとき、リーフディスクフィルタ1は、スペーサ5が固定されているため、さらに連続的に溶融ポリマーが圧送され、ケーシング21の内部に流入された溶融ポリマーは、複数枚のリーフディスクフィルタ1の間に入り込む。その後、溶融ポリマーは、それぞれのフィルタメディア2によりろ過されて、リテーナ3の多数の開口部3cからリテーナ3の内部に流入する。
リテーナ3の内部に流入した溶融ポリマーは、多数の開口部3cと複数の環状通路3dを通り、リテーナ3の内周部へ向かって流動する。さらに、溶融ポリマーがハブ4の間隙4bを通り、ハブ4の開口部4aから支持ポール23の貫通孔23aを通過して、支持ポール23内に流入する。支持ポール23内に流入した溶融ポリマーが流出路24aから次工程へ流出する。以上のようにして、この実施形態に係るリーフディスクフィルタ1により溶融ポリマー中に混在する異物が分離除去される。
この実施形態に係るリーフディスクフィルタ1は、フィルタメディア2の二次側保護メッシュ8が複数本の二次側経糸8aおよび二次側緯糸8bを平畳織りで織った織物により形成されたものである。二次側保護メッシュ8では、二次側経糸8aと二次側緯糸8bとの間からの溶融ポリマーが流通し易く、リテーナ3の多数の開口部3cへ円滑に導かれるので、溶融ポリマーの滞留の発生が抑制される。
また、二次側保護メッシュ8は、二次側経糸8aと二次側緯糸8bとの間からの溶融ポリマーを流通させ、相互に密着する複数本の二次側緯糸8bで溶融ポリマー内の異物を捕捉することができる。すなわち、二次側保護メッシュ8によって溶融ポリマーがろ過されるので、二次側保護メッシュ8を焼結一体化したろ材6のろ過性能を向上させることができる。
さらに、二次側保護メッシュ8は、相互に密着する複数本の二次側緯糸8bを二次側緯糸8bよりも線径が大きい二次側経糸8aで支持する状態となっている。このため、一次側保護メッシュ7に対して、二次側保護メッシュ8がより高い曲げ強度を有するものとなる。
高い曲げ強度を有する二次側保護メッシュ8は、ろ過時、溶融ポリマーによりフィルタメディア2がリテーナ3側へ押し付けられても、リテーナ3の支持片部3bのエッジによる曲げ変形し難く、フィルタメディア2のろ材6の曲げ変形を防止することができる。ろ材6の曲げ変形を防止することができる二次側保護メッシュ8は、上述の従来の金属製の多孔板としての機能を有するものとなる。
さらに、二次側保護メッシュ8が従来の多孔板の機能を有することから、リーフディスクフィルタ1は、従来の金属製の多孔板が不要となり、部品点数を減らすことができる。その結果、多孔板を有する従来のリーフディスクフィルタに対して、厚みを薄く形成することが可能となる。このため、複数枚のリーフディスクフィルタ1を積層した場合において、単位長さ当たりの積層枚数を多くすることができ、フィルタメディア2の有効ろ過面積を増大させることができる。
また、一次側保護メッシュ7が平織の織物であり、二次側保護メッシュ8が平畳織の織物である。このため、使用後のリーフディスクフィルタ1を洗浄する際、超音波がフィルタメディア2の内部にまで達し易くなり、フィルタメディア2に詰まった異物等を除去し易くなる。
次に、この発明の第二実施形態に係るリーフディスクフィルタ1を図面に基づいて説明する。この第二実施形態のリーフディスクフィルタは、フィルタメディア2がろ材6の一次側表面に一次側保護メッシュ7を有していない点で、上述の第一実施形態と相違する。その他の構成において、第一実施形態と同じ構成には同じ符号を付してその説明を省略する。
第二実施形態では、図9、図10に示すように、フィルタメディア2は、ろ材6とろ材6の二次側表面に一体化される金属製の二次側保護メッシュ8とを有し、一次側保護メッシュ7を有していないものである。
二次側保護メッシュ8は、金属糸からなる複数本の二次側経糸8aおよび二次側緯糸8bとを平畳織りで織った織物であって、ろ材6よりも高い曲げ強度を有するものである。このため、従来の多孔板に対して、二次側経糸8aと二次側緯糸8bとの間から被ろ過流体が流通し易く、被ろ過流体の滞留の発生を抑制することができる。
また、ろ過時、被ろ過流体によりフィルタメディア2がリテーナ3側へ押し付けられても、ろ材6よりも曲げ強度が高い二次側保護メッシュ8がろ材6をリテーナ3上で支持する。この二次側保護メッシュ8により、リテーナ3によるろ材6の曲げ変形を防止することができる。
1 リーフディスクフィルタ
2 フィルタメディア
3 リテーナ
3a 円環部
3b 支持片部
3c 開口部
3d 環状通路
4 ハブ
4a 開口部
4b 間隙
5 スペーサ
6 ろ材
7 一次側保護メッシュ
7a 一次側経糸
7b 一次側緯糸
8 二次側保護メッシュ
8a 二次側経糸
8b 二次側緯糸
9 円板状部材
20 ろ過装置
21 ケーシング
22 蓋体
22a 流入路
23 支持ポール
23a 貫通孔
24 底体
24a 流出路
25 キャップ体
30 リーフディスクフィルタ
31 フィルタメディア
32 リテーナ
32a 円環部
32b 支持片部
32c 開口部
33 多孔板
33a 孔
34 ハブ
35 スペーサ
36 ろ材
37 保護メッシュ

Claims (3)

  1. 中央に円形の開口を有する円板状の一対のフィルタメディアと、前記一対のフィルタメディア間を一定間隔に保持するリテーナと、前記リテーナおよび一対のフィルタメディアの内周部に固定される環状のハブとを有し、
    前記ハブが外周部と内周部との間を貫通する通路を有し、前記リテーナが前記一対のフィルタメディア側の表面から前記ハブの通路につながる流路を有するリーフディスクフィルタであって、
    前記フィルタメディアは、金属製のろ材と前記ろ材の二次側表面に一体化される金属製の二次側保護メッシュとを有し、前記二次側保護メッシュは、金属糸からなる複数本の二次側経糸および二次側緯糸とから形成される織物であり、前記二次側保護メッシュが前記ろ材よりも高い曲げ強度を有するリーフディスクフィルタ。
  2. 前記フィルタメディアが、前記ろ材の一次側表面に一体化される金属製の一次側保護メッシュを有し、前記一次側保護メッシュが金属糸からなる複数本の一次側経糸および一次側緯糸から形成される織物であり、前記一次側保護メッシュが前記ろ材よりも高い曲げ強度を有し、前記二次側経糸が前記一次側経糸よりも大きい線径を有し、前記二次側緯糸が前記一次側緯糸よりも大きい線径を有し、前記二次側保護メッシュが前記一次側保護メッシュよりも高い曲げ強度を有する請求項1に記載のリーフディスクフィルタ。
  3. 前記二次側保護メッシュが畳織りの織物であり、前記二次側経糸および二次側緯糸のうち、いずれか一方の隣り合う金属糸が相互に接する状態に配置され、前記二次側経糸および二次側緯糸のうち、他方の隣り合う金属糸が間隔をおいて配置され、前記他方の金属糸が前記一方の金属糸よりも大きい線径を有している請求項1または2に記載のリーフディスクフィルタ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2023026587A1 (ja) 2021-08-26 2023-03-02 三菱造船株式会社 避難誘導システム及び避難誘導方法

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