JP4018948B2 - フィルタエレメント - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィルタエレメントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、全体を中空円筒状となして濾過部を構成し、該濾過部の両端面を上下各エンドプレートにより閉鎖したフィルタエレメントは知られている。このようなフィルタエレメントは、ケース内に配設され、濾過部の外側から内側に向けて、あるいは濾過部の内側から外側に向けて半径方向に液体、気体等の流体を通過させることにより、流体を濾過する。
例えば、この種のフィルタエレメントを用いたフィルタ装置として、図７に示すものが知られている。このフィルタ装置６０は、産業機械に使用される、薬液を濾過するためのフィルタである。有底円筒状のケース６１の底部６２の中心に液体の排出孔６３、その外周側に液体の流入孔６４がそれぞれ設けられている。ケース６１の底部６２と反対の側の開放端部には蓋６５が装着されている。ケース６１内において、底部６２の中央には、頂部６６ａが閉鎖された円筒状のインナーパイプ６６が立設されており、インナーパイプ６６の側面には流体を通過させるための透孔６７が形成され、排出孔６３に通じるようになっている。
フィルタエレメント５０は、中空円筒状をなす濾過部５１を有し、該濾過部５１の両端面は上下各エンドプレート５５，５６により閉鎖されている。各エンドプレート５５，５６は、中心に開口部を有するリング状の金属円板で形成されており、内周及び外周の縁に起立部を有している。濾過部５１は、エンドプレート５５，５６の外周側に配置され、接着剤によってエンドプレート５５，５６に固定されている。濾過部５１の内周面にはこれにほぼ沿うように外側多孔円筒８０が配設されている。エンドプレート５５，５６の内周縁には、内側多孔円筒８１が配設されている。
フィルタエレメント５０は、その中心の開口部（エンドプレートの開口部）に、ケース６１内のインナーパイプ６６が挿通されるように、ガスケット６８を介して装着されている。インナーパイプ６６の頂部側の端部には、フィルタエレメント５０を固定するためのハンドル７０が、ガスケット６９を介して取り付けられている。ハンドル７０は、インナーパイプ６６の側面に形成されたネジ部６６ｂに螺合している。ハンドル７０を回すことにより、フィルタエレメント５０はガスケット６８，６９を介して軸方向に押しつけられ、濾過されていない流体がインナーパイプ６６内に入ることのないように、フィルタエレメント５０のシールが行なわれるようになっている。
外側多孔円筒８０及び内側多孔円筒８１は、処理液に侵されることのないように液耐薬品性のあるステンレス製のものが使用され、流体が通過可能なように多数の透孔が形成されており、ほぼ濾過部５１に相当する高さを有している円筒体である。外側多孔円筒８０は、主に、流体の通過に伴う、濾過部５１の内外、半径方向の圧力差によって濾過部５１が変形したりすることのないよう、濾過部５１を内側から支え、その保形性を維持する。内側多孔円筒８１は、主に、フィルタエレメント５０のシールを行なうための軸方向の締め付けに対し、その力に耐え得るよう、フィルタエレメント５０の剛性、強度を確保する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
フィルタエレメントは、経時使用に伴い濾過性能が低下するので、交換が必要となる。上記のフィルタエレメントは、可燃性の濾紙等を材料とする濾過部５１と、不燃性の金属製の多孔円筒８０，８１というように異種材料が混在して構成されているため、交換の際は、そのままの形態での焼却による廃棄は困難である。
また、回収し、分解して再利用を図ろうとしても、一体化したフィルタエレメントの分解が容易でなく、かつその費用が高くつくため、それも容易ではない。各多孔円筒８０，８１はステンレス製のため、製作コストも高い。金属製の多孔円筒は重量が重く、輸送、取扱も簡便ではないという不都合もある。
【０００４】
一方、フィルタエレメントの金属製の多孔円筒に代えて、射出成形により成形された硬質の合成樹脂製の多孔円筒を用いることが、既に提案されているが、割型など成形金型が複雑な構造となるのは避けられず、加えてフィルタエレメントは多種にわたり、それぞれのサイズが異なるため、コスト高となるのを免れない。上記のようなフィルタエレメントにおいては、外側と内側の多孔円筒を製造するために、それぞれ割型が必要となる。
【０００５】
本発明は、上記のような問題を考慮してなされたもので、廃棄処分がし易く、かつ低廉なコストで製造することができる、新規な構造のフィルタエレメント用支持体を備えたフィルタエレメントを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
(1) 支持体の外周に筒状の濾過部が設けられたフィルタエレメントであって、
前記支持体は、合成樹脂材の一体成形品により構成され、前記フィルタエレメントが用いられるフィルタ装置のインナーパイプが挿入されるための中空の空間を形成している中心部を包囲して軸方向に延びる内側支持部と、該内側支持部の外側にほぼ同心的に配置した、前記濾過部の内面にほぼ沿う外側支持部と、内側支持部と外側支持部との間に架設されて放射状に延びる放射状支持部とを有し、
内側支持部及び外側支持部には、それぞれ半径方向に流体が連通可能な切欠部を有し、該切欠部は、支持体の軸方向の一方端部から他方端部に向かってえぐられるように形成され、該切欠部によって、内側支持部及び外側支持部は、それぞれ支持体の高さにほぼ相当する起立壁部を有しており、この起立壁部間に、支持体の軸方向に板状をなす放射状支持部が架設され、
内側支持部及び外側支持部それぞれの軸方向の両端部が、前記濾過部の軸方向の端面を閉鎖するエンドプレートに支持されている、フィルタエレメントである。
【０００７】
本発明は、さらに次のような構成を有するものとすることができる。
(2) 支持体は、軸方向に複数個、積み重ねられている。
【０００８】
(3) 支持体の軸方向の一方端部と、支持体の軸方向の他方端部とが係合する係合部を有し、積み重ねられた支持体同士が半径方向及び周方向にずれることを防止するように構成した。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、実施例を挙げて説明する。
図１は本発明の実施例におけるフィルタエレメント用支持体１の斜視図、図２の（ａ）は同フィルタエレメント用支持体１の平面図、（ｂ）は正面図（右側は（ａ）のｂ−ｂ断面図）、図３は同フィルタエレメント用支持体１の底面図、図４及び図５はフィルタエレメント用支持体１を用いたフィルタエレメント５０の正面図（片側断面図）、図６は、図４に示すフィルタエレメント５０を用いたフィルタ装置６０を例示するものである。各図において、同じ要素には同じ符号を付し、その説明を省略する場合がある。
【００１０】
図１〜３に示すフィルタエレメント用支持体（以下、単に「支持体」という）１は、合成樹脂材、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド等を用いて成形される。合成樹脂は、処理すべき流体の種類や性状、必要とする強度、コスト等を考慮して選択される。
【００１１】
支持体１は、中心部Ｓを包囲して軸方向に延びる内側支持部１０と、該内側支持部１０の外側にほぼ同心的に配置した外側支持部３０と、内側支持部１０と外側支持部３０との間に架設されて放射状に延びる放射状支持部２０とを有している。
【００１２】
内側支持部１０は、中心部Ｓを包囲して軸方向に延びている。すなわち、中心部Ｓは、内側支持部１０に包囲されて中空の空間を形成しており、この中心部Ｓに、後述するフィルタ装置のインナーパイプが挿入される。したがって、中心部Ｓの直径（内側支持部１０の内径）は、インナーパイプの外径に適合する大きさに形成される。中心部Ｓの平面形状（内側支持部１０の平面形状）は、インナーパイプの平面形状に合わせられるので、通常、円形であるが、インナーパイプの平面形状に適合するものであればよい。図示のものは、中心部Ｓが円形の例を示している。
【００１３】
内側支持部１０は、支持体１の軸方向に延びて、支持体１の高さに相当する高さを有している。そして、内側支持部１０には、半径方向に流体が連通可能な切欠部１５が形成されている。該切欠部１５は、支持体１の軸方向の一方端部（図１，図２（ｂ）の支持体における上端部）２から他方端部（図１，図２（ｂ）の支持体における下端部）３に向かってえぐられるように形成されている。このため、成形の金型が複雑とならず、成形が簡単である。
【００１４】
内側支持部１０の外側には、これとほぼ同心的に外側支持部３０が配置されている。外側支持部３０は、フィルタエレメントの濾過部の内径に相当する外径を有するように形成されている。外側支持部３０の平面形状は、フィルタエレメントの濾過部の内面形状に合わせられるので、通常、円形であるが、濾過部の内面形状に適合するものであればよい。図示のものは、外側支持部３０の平面形状が円形の例を示している。
【００１５】
外側支持部３０は、内側支持部１０と同様、支持体１の軸方向に延びて、支持体１の高さに相当する高さを有している。そして、外側支持部３０には、半径方向に流体が連通可能な切欠部３５が形成されている。該切欠部３５は、支持体１の軸方向の一方端部２から他方端部３に向かってえぐられるように形成されている。このため、成形の金型が複雑とならず、成形が簡単である。
【００１６】
内側支持部１０と外側支持部３０との間には、放射状に延びる（ほぼ半径方向に延びる）放射状支持部２０が架設されている。内側支持部１０と外側支持部３０とが放射状支持部２０によって連結された構造であるため、支持体１の剛性が高められる。
放射状支持部２０は、図示の例のように、板状に形成するのが成形が簡単である。
放射状支持部２０は、周方向にほぼ均等な間隔で、３個以上設けるのが望ましい。図示の例は、周方向に均等な間隔で８個設けた例を示している。
周方向に隣り合う放射状支持部２０，２０の間において、内側支持部１０及び外側支持部３０のそれぞれに、半径方向に流体が連通可能な切欠部１５，３５が形成されている。そして、これらの切欠部１５，３５は、支持体１の軸方向の一方端部２から他方端部３に向かってえぐられるように形成されている態様である。
換言すると、内側支持部１０及び外側支持部３０のそれぞれに形成した切欠部１５，３５によって、内側支持部１０及び外側支持部３０は、それぞれ支持体１の高さにほぼ相当する起立壁部１１，３１を有しており、この起立壁部１１，３１間に放射状支持部２０が架設された態様である。
【００１７】
支持体１の他方端部３側には、内側支持部１０、外側支持部３０及び放射状支持部２０，２０を連結する平面部４０が設けられている。この平面部４０は、必須のものではないが、支持体１の剛性を高めている。また、この平面部４０には、透孔４１が形成されており、支持体を複数個、積み重ねて使用する場合にも、内側支持部１０と外側支持部３０との間の空間において、流体が各支持体１，１間を軸方向に連通することができるようになっている。
【００１８】
支持体１の製作は、内側支持部１０、外側支持部３０及び放射状支持部２０が当初から一体化されるよう、射出成形等の手段を用いて一体成形により行なう。これにより、製作が簡便となり、また、部品点数も減らすことができ、フィルタエレメントへの取り付けも容易である。
【００１９】
支持体１の径寸法及び高さは、フィルタエレメントの大きさによって定められるが、フィルタエレメントの形状が縦長、つまり径寸法に比べて高さが大きい場合、内側支持部１０及び外側支持部３０に形成する切欠部１５，３５の形状等によっては、支持体１の剛性が低下することがある。
したがって、このような場合にも、支持体１の剛性が低下することのないよう、支持体１を軸方向に複数個、積み重ね可能に構成するのが好ましい。このようにすれば、使用済みのフィルタエレメントを分解して廃棄するとき、支持体１を複数個に分割できるため、器具を用いて分断することなく廃棄が可能である。また、同径であるが、高さの異なる複数のフィルタエレメントへの対応もし易いものとなる。
【００２０】
支持体１の軸方向の積み重ねは、支持体１の軸方向の一方端部２と、支持体１の軸方向の他方端部３とが係合する係合（嵌合などを含む）部を設けることにより、支持体１，１同士が所定の位置において積み重ねられるようにするとよい。 この係合部は、内側支持部１０、外側支持部３０又は放射状支持部２０のいずれかの部位、又はこれらを適宜組合せた部位等に設けることができる。
【００２１】
図４及び図５は、支持体１を用いて製造されたフィルタエレメント５０の正面図（片側断面図）である。支持体１は、中空筒状をなす濾過部５１を有するフィルタエレメント５０の、濾過部５１の内側空間に配設されている。これらのフィルタエレメント１は、例えば、産業機械に使用される、各種薬液を濾過するためのフィルタ装置等に使用可能なものである。
【００２２】
フィルタエレメント５０は、中空のほぼ円筒形状をなす濾過部５１と、その軸線方向の各端面を閉鎖（シール）する上エンドプレート５５及び下エンドプレート５６とを具備している。中空筒状をなす濾過部５１は、図示の例では、シート状濾材を断面ほぼ菊花状となるように屈曲して、多数のひだ５２を形成している。濾過部５１としては、濾紙、不織布等の可燃性材料が用いられる。
【００２３】
上エンドプレート５５及び下エンドプレート５６の中央には、フィルタ装置のインナーパイプが挿通されるための開口部５５ａ，５６ａが形成されている。
図４は、上エンドプレート５５及び下エンドプレート５６が、予め成形されたリング状の金属円板又は合成樹脂製円板からなるものを例示している。この場合、濾過部５１は各エンドプレート５５，５６に接着剤等により固定される。
図５は、上エンドプレート５５及び下エンドプレート５６が、合成樹脂材からなるもので、かつモールド内に溶融した合成樹脂（例えば、エポキシ樹脂、ポリウレタン等）を流し込んでエンドプレートを濾過部５１及び支持体１と一体的に形成したものを例示している。つまり、濾過部５１及び支持体１が、上エンドプレート５５及び下エンドプレート５６に埋設されているものである。
上エンドプレート５５及び下エンドプレート５６を合成樹脂材で形成することにより、フィルタエレメント５０は不燃性である金属部材を含まないものとすることができるので、使用後、フィルタエレメント５０を分解せずにそのままで焼却廃棄することが可能となる。上エンドプレート５５及び下エンドプレート５６が金属製である場合、上エンドプレート５５及び下エンドプレート５６のみを取り去ることにより、濾過部５１と支持体１とをそのまま廃棄することができる。なお、もちろん、使用後にフィルタエレメント５０を分解して支持体１を再利用に供するようにしてもよい。
【００２４】
濾過部５１の内側には、多数の孔を形成した金属製の円筒は設けられていない。その代わりに、支持体１が配設されている。支持体１の外側支持部３０の外面は、濾過部５１の内面にほぼ沿う（多少のクリアランスを有していてもよい）ように位置している。支持体１の内側支持部１０は、上エンドプレート５５及び下エンドプレート５６の内周縁部近傍に位置している。
支持体１は、複数個積み重ねられており、積み重ねられた全体の高さは、濾過部５１の高さに相当し、内側支持部１０及び外側支持部３０それぞれの軸方向の両端部は、上エンドプレート５５及び下エンドプレート５６に支持されている。
【００２５】
支持体１の軸方向の積み重ねが所定の位置で行なわれるよう、支持体１の軸方向の一方端部２と、支持体の軸方向の他方端部３とが係合する係合（嵌合などを含む）部を有している。
本実施例では、外側支持部３０の他方端部の下面に、もう一方の支持体１の外側支持部の起立壁部３１の一方端部が係合する係合部３２が形成されている（図１〜図３参照）。係合部３２は、複数の起立壁部３１が係合するように複数箇所に設けられている。また、係合部３２は、図３に示すように、起立壁部３１を囲んで平面視コ字状をなすように突設されている。係合部３２に起立壁部３１が係合することによって、積み重ねられた支持体１，１同士が半径方向及び周方向にずれることが防止される。また、内側支持部１０の他方端部の下面には、もう一方の支持体１の内側支持部の起立壁部１１の一方端部が係合するように、起立壁部１１の一方端部の外側位置に、係合部１２が突設されている。
【００２６】
図６は、図４に示すフィルタエレメント５０を用いたフィルタ装置６０を例示するものである。このフィルタ装置６０は、産業機械に使用される、薬液を濾過するためのフィルタ装置である。有底円筒状のケース６１の底部６２の中心に液体の排出孔６３、その外周側に液体の流入孔６４がそれぞれ設けられている。ケース６１の底部６２と反対の側の開放端部には蓋６５が装着されている。ケース６１内において、底部６２の中央には、頂部６６ａが閉鎖された円筒状のインナーパイプ６６が立設されており、インナーパイプ６６の側面には流体を通過させるための透孔６７が形成され、排出孔６３に通じるようになっている。
【００２７】
フィルタエレメント５０は、その中心の開口部（エンドプレートの開口部５５ａ，５６ａ）に、ケース６１内のインナーパイプ６６が挿通されるように、ガスケット６８を介して装着されている。なお、図６において、フィルタエレメント５０は、図４，図５に示したものと上下方向に反転した形態で配設されている。インナーパイプ６６の頂部側の端部には、フィルタエレメント５０を固定するためのハンドル７０が、ガスケット６９を介して取り付けられている。ハンドル７０は、インナーパイプ６６の側面に形成されたネジ部６６ｂに螺合している。ハンドル７０を回すことにより、フィルタエレメント５０はガスケット６８，６９を介して軸方向に押しつけられ、濾過されていない流体がインナーパイプ６６内に入ることのないように、フィルタエレメント５０のシールが行なわれるようになっている。
【００２８】
流入孔６４から流入した流体は、濾過部５１を外側から内側に通過して濾過され、支持体１及びインナーパイプ６６を経て流出孔６３から排出される。外側支持部３０は、主に、流体の通過に伴う、濾過部５１の内外、半径方向の圧力差によって濾過部５１が変形したりすることのないよう、濾過部５１を内側から支え、その保形性を維持する。内側支持部１０は、主に、フィルタエレメント５０のシールを行なうための軸方向の締め付けに対し、その力に耐え得るよう、フィルタエレメント５０の剛性、強度を確保する。
【００２９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲で適宜変更付加等して実施することができるものである。例えば、支持体を適用して構成されるフィルタエレメントの構成は、前記のものに限定されるものではない。また、支持体を用いたフィルタエレメントが装着されるケースの構成及びケース内へのフィルタエレメントの装着手段は、公知の手段を適用することができ、前記のものに限定されない。処理すべき流体が液体であるフィルタエレメントに好適に使用されるが、エアフィルタエレメント等に適用することもできる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、支持体は合成樹脂材を用いて充分な剛性が得られ、廃棄処分がし易く、製造コストも低廉である。また、支持体の開孔率を大きくとることにより、通気抵抗の小さいフィルタエレメントを得ることも可能である。
内側支持部及び外側支持部に形成された切欠部が、支持体の軸方向の一方端部から他方端部に向かってえぐられるように形成されている構成により、複雑な構造の成形金型を用いることなく、製造することができる。
合成樹脂の一体成形品により構成することにより、部品点数を少なくすることができ、フィルタエレメントの製作もいたって簡便である。
支持体を軸方向に複数個、積み重ね可能に構成することにより、使用済みのフィルタエレメントを分解して廃棄するとき、支持体を複数個に分割できるため、器具を用いて分断することなく廃棄が可能である。また、同径であるが、高さの異なる複数のフィルタエレメントへの対応もし易いものとなる。
支持体の軸方向の一方端部と、支持体の軸方向の他方端部とが係合する係合部を有し、積み重ねられた支持体同士が半径方向及び周方向にずれることを防止するように構成することにより、支持体同士を所定位置に簡単かつ確実にセットすることができる。
また、本発明のフィルタエレメントは、上記のようなフィルタエレメント用支持体を用いてなるため、フィルタエレメントの廃棄が簡便となる。支持体は金属製のものに比べて軽量であるため、フィルタエレメントの軽量化を図ることができる。エンドプレートに合成樹脂を用いた場合には、可燃性廃棄物として、フィルタエレメントを分解することなくそのまま焼却廃棄することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 フィルタエレメント用支持体１の斜視図である。
【図２】 （ａ）はフィルタエレメント用支持体１の平面図、（ｂ）は正面図（右側は（ａ）のｂ−ｂ断面図）である。
【図３】 フィルタエレメント用支持体１の底面図である。
【図４】 フィルタエレメント用支持体１を用いたフィルタエレメント５０の正面図（片側断面図）である。
【図５】 フィルタエレメント用支持体１を用いたフィルタエレメント５０の正面図（片側断面図）である。
【図６】 フィルタエレメント５０を用いたフィルタ装置６０を例示する縦断面図である。
【図７】 従来のフィルタ装置を例示する縦断面図である。
【符号の説明】
１ 支持体
１０ 内側支持部
１１ 起立壁部
１５ 切欠部
２０ 放射状支持部
３０ 外側支持部
３１ 起立壁部
３２ 係合部
３５ 切欠部
５０ フィルタエレメント
５１ 濾過部
５５ 上エンドプレート
５６ 下エンドプレート
Ｓ 中心部

Claims (3)

1. 支持体の外周に筒状の濾過部が設けられたフィルタエレメントであって、
   前記支持体は、合成樹脂材の一体成形品により構成され、前記フィルタエレメントが用いられるフィルタ装置のインナーパイプが挿入されるための中空の空間を形成している中心部を包囲して軸方向に延びる内側支持部と、該内側支持部の外側にほぼ同心的に配置した、前記濾過部の内面にほぼ沿う外側支持部と、内側支持部と外側支持部との間に架設されて放射状に延びる放射状支持部とを有し、
   内側支持部及び外側支持部には、それぞれ半径方向に流体が連通可能な切欠部を有し、該切欠部は、支持体の軸方向の一方端部から他方端部に向かってえぐられるように形成され、該切欠部によって、内側支持部及び外側支持部は、それぞれ支持体の高さにほぼ相当する起立壁部を有しており、この起立壁部間に、支持体の軸方向に板状をなす放射状支持部が架設され、
   内側支持部及び外側支持部それぞれの軸方向の両端部が、前記濾過部の軸方向の端面を閉鎖するエンドプレートに支持されている、フィルタエレメント。
2. 支持体は、軸方向に複数個、積み重ねられている、請求項１に記載のフィルタエレメント。
3. 支持体の軸方向の一方端部と、支持体の軸方向の他方端部とが係合する係合部を有し、積み重ねられた支持体同士が半径方向及び周方向にずれることを防止するように構成した、請求項２に記載のフィルタエレメント。

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