JP4110982B2 - Fluid filter - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体フィルタに係り、特にセラミック多孔体よりなる流体フィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、内部連通空間を有する3次元網状骨格構造の合成樹脂発泡体、例えばセル膜のない軟質ポリウレタンフォームをセラミックスラリーに浸漬し、セラミックをポリウレタンフォームの骨格に付着させ、これを乾燥、焼成することによって得られた3次元網状骨格を有するセラミック多孔体が知られている(例えば、特開平11−285782号、特開2000−109376号)。
【0003】
このセラミック多孔体は、かさ比重が小さく、耐熱性が高く、不活性で、通気抵抗、即ち圧力損失が低い等の特徴を有するため、厨房用グリスフィルター、触媒担体、通気性断熱材、溶融金属ろ過材等に用いられているが、これらの用途に使用するにあたっては圧力損失ができるかぎり低いことが求められている。
【0004】
従来、圧力損失を小さくするには、ポリウレタンフォームへのセラミックスラリーの付着度合いを少なくすることが行われていたが、セラミック多孔体の見かけ比重が小さくなり、強度面で問題があった。
【0005】
【特許文献1】
特開平11−285782号
【特許文献2】
特開2000−109376号
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、除塵性能に優れると共に圧力損失が低いセラミック多孔体よりなる流体フィルタを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明(請求項1)の流体フィルタは、セラミック多孔体よりなる外部筒状体と、該外部筒状体の内部に配置されたセラミック多孔体よりなる内部筒状体とを有し、該内部筒状体は、周回方向において蛇行するプリーツ形筒状体である流体フィルタであって、該外部筒状体と内部筒状体とは一体に焼結されていることを特徴とするものである。
【0008】
かかる本発明の流体フィルタは、プリーツ形筒状体を有しているので、濾過面積が大きく、除塵性能に優れると共に圧損も小さい。
【0009】
また、このプリーツ形筒状体は筒状体の内部に配置されているので、破損が防止される。
【0010】
なお、筒状体は、円筒状であってもよく、非円筒形の筒状体であってもよい。
【0011】
本発明のセラミック多孔体は、内部連通空間を有する3次元網状骨格構造の合成樹脂発泡体をセラミックスラリーに浸漬して上記合成樹脂発泡体にセラミックを付着せしめた後、乾燥、焼成して得られる3次元網状骨格構造のセラミック多孔体であることが好ましい。
【0012】
本発明の流体フィルタは、空気などのガスを除塵処理するのに好適である。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して実施の形態及び参考例について説明する。図1(a)は参考例に係る流体フィルタの斜視図、図1(b)は図1(a)のB−B線に沿う断面図、図2,図3は図1の流体フィルタの製造方法の説明図、図4は実施の形態に係る流体フィルタの斜視図、図5は図4の流体フィルタの製造方法の説明図、図6は流体フィルタの圧損特性を示すグラフである。
【0014】
図1に示す流体フィルタ1は、短い円筒状の筒状体2と、この筒状体2内に配置された波板状のフィルタ本体3とを有する。この筒状体2とフィルタ本体3とは、いずれもセラミック多孔体よりなり、且つ一体の焼結体となっている。フィルタ本体3は、筒状体2の一端側(図1の上端側)と他端側(図1の下端側)とを遮るように配置されている。フィルタ本体3の外周は筒状体2の内周に連続している。
【0015】
この流体フィルタ1は、フィルタ本体3が波板状であり、濾過面積が大きいので、圧損が小さい。また、このように波板状のセラミック多孔体は破損し易いが、このフィルタ本体3が円筒状の筒状体2内に配設されており、筒状体2がフィルタ本体3を保護するので、フィルタ本体3の破損が防止される。
【0016】
この流体フィルタ1を製造するには、図2のように、それぞれ3次元網状骨格構造の合成樹脂発泡体よりなる波板状フォーム3’と円筒状フォーム2’とを製作しておき、該波板状フォーム3’を円筒状フォーム2’内に挿入して出発体とする。この出発体をセラミックスラリーに浸漬した後、乾燥させ、焼成する。これにより、フィルタ本体3と筒状体2とが一体に焼結されてなるセラミック多孔体製の流体フィルタ1が得られる。
【0017】
波板状フォーム3’は、図3に示すように、楕円形の合成樹脂発泡体シート3”をつづら折り状に曲げることにより製作される。
【0018】
フィルタ本体3の波方向の展開長さをL1とし、これと直交方向長さをL2とした場合、L1/L2が2〜10、特に3〜5とりわけ約4程度であることが好ましい。図6の通り、流体フィルタ1の通気圧損はL1/L2が約4のときに極小となる。
【0019】
この長さL1,L2は、焼成時の焼成収縮を無視した場合、図3の合成樹脂発泡体シート2”の長径と短径とに相当する。流体フィルタ1の製品にあっては、フィルタ本体3の波方向の表面の道のり長さがL1であり、筒状体2の内径がL2である。
【0020】
なお、流体フィルタ1の筒状体2の内径をDとし、筒状体2の筒軸心方向長さをWとした場合、D/Wは1.0〜7.0特に1.3〜3.0程度が好ましい。
【0021】
ガス用フィルタとして用いる場合、フィルタ本体3の厚さは1.0〜10.0mm程度が好ましい。筒状体2の厚さは10〜70mm特に30〜50mm程度が好ましい。この筒状体2は、フィルタ本体3よりも高強度であることが好ましい。
【0022】
上記の合成樹脂発泡体としては、内部連通空間を有する3次元網状骨格構造を有すればいずれのものも使用できるが、軟質ポリウレタンフォーム、特にセル膜のない軟質ポリウレタンフォームが好適に使用できる。このセル膜のないポリウレタンフォームとしては、発泡時のコントロールによりセル膜をなくしたもの、あるいはアルカリ処理、熱処理、水圧処理等によりセル膜を除去したものが使用でき、セル数、空孔率その他の物性は用途に応じて選択することができる。
【0023】
セラミック多孔体よりなる流体フィルタ1は、上述した通り、合成樹脂発泡体をセラミックスラリーに浸漬し、合成樹脂発泡体にセラミックスラリーを付着せしめた後、乾燥、焼成し、該合成樹脂発泡体を熱分解又は焼却して得られる。
【0024】
セラミックとしては、アルミナ、シリカ、コーディエライト等の酸化物セラミックのほか、炭化珪素、窒化珪素などの非酸化物セラミック等が挙げられる。
【0025】
なお、セラミックスラリーの安定性を増加させるため粘土を配合することができる。この粘土としては、例えば木節粘土、蛙目粘土などが使用できる。また、配合量は全セラミック成分に対し0〜15%とすることが好ましい。15%より多く配合するとチクソトロピー指数が変化して目づまりの原因となる。
【0026】
そのほかセラミックスラリーには必要に応じポリビニルアルコール、カルボキシルメチルセルロース等の結合剤を配合することによりチクソトロピー性を調整することもできる。
【0027】
なお、セラミックスラリーの粘度は目的とするセラミック多孔体のセルの大きさなどに応じ、水の添加量を加減して調節することができる。
【0028】
次に、上述したセラミックスラリーに3次元網状骨格構造の合成樹脂発泡体よりなる出発体を浸漬し、余剰泥漿を除去し、乾燥し、焼成炉で1000〜1500℃程度の温度で焼成する。これにより、合成樹脂発泡体に対応したセル構造の内部連通空間を有する3次元網状骨格構造のセラミック多孔体よりなる流体フィルタを得ることができる。
【0029】
筒状体2をフィルタ本体3よりも高強度とするには、筒状体2の骨格が太いものとなるように合成樹脂発泡体の平均孔径を選定すればよい。
【0030】
なお、流体フィルタ1のフィルタ本体3は空孔数が10〜50個/25mmであり、空隙率が75〜90%であることが好ましい。
【0031】
筒状体2は空孔数が5〜50個/25mmであり、空隙率が75〜90%であることが好ましい。
【0032】
次に、図4,5を参照して実施の形態に係る流体フィルタ5について説明する。
【0033】
この流体フィルタ5は、円筒状の外部筒状体6と、該外部筒状体6内に配設された内部筒状体7とを有する。内部筒状体7は、周回方向において蛇行するプリーツ状のものである。なお外部筒状体6と内部筒状体7の筒軸心方向長さは同等である。
【0034】
この流体フィルタ5を製造するには、図5のように外部筒状体用フォーム6’に内部筒状体用フォーム7’を挿入して出発体とし、この出発体をセラミックスラリーに浸漬し、乾燥し、焼成する。これにより、全体として一体化された焼結体よりなる流体フィルタ5が得られる。
【0035】
この流体フィルタ5にあっては、内部筒状体7の外周面の周方向の道のり長さをM1とし、外部筒状体6の内周面の周長をM2とした場合、M1/M2が2〜10特に3〜5とりわけ約4であると、圧損が小さいものとなる。
【0036】
この流体フィルタ6にあっては、流体は、内部筒状体7の内部から内部筒状体7及び外部筒状体6を通過して濾過されるか、又は外部筒状体6の外側から外部筒状体6及び内部筒状体7を通過してろ過され、内部筒状体7の内側から取り出される。
【0037】
この流体フィルタ5は、内部筒状体7がプリーツ状であり、濾過面積が大きい。そのため、外部筒状体6を気孔の大きな低圧損のものとすることにより、流体フィルタ5が低圧損となる。また、この内部筒状体7が外部筒状体6により保護される構造となるので、内部筒状体7の破損が防止される。
【0038】
なお、内部筒状体7は、空孔数が10〜50個/25mmであり、空隙率が75〜90%であることが好ましい。外部筒状体6は、空孔数が5〜50個/25mmであり、空隙率が75〜90%であることが好ましい。
【0039】
この流体フィルタ5の筒軸方向の長さは、直径(外部筒状体6の外径)の0.1〜2.5倍程度が好ましい。
【0040】
上記実施の形態では、筒状体6’、6’は円筒形となっているが、楕円筒状、三角形又は四角形あるいはそれ以上の多角形筒状体などであってもよい。
【0041】
図1に示す流体フィルタ1を製造して行った圧損測定結果を次に説明する。
【0042】
この流体フィルタ1は次のようにして製造されたものである。
【0043】
即ち、バイヤー法アルミナ95重量部と、木節粘土5重量部と、ポリビニルアルコール4重量部と、水20重量部とを混合してセラミックスラリーを調製した。
【0044】
また、1インチ(25mm)当たりセル数が30個の長径480mm、短径120mm、厚さ7mmのセル膜のない3次元網状骨格構造のシート状軟質ポリウレタンフォームによりフィルタ本体用フォーム3’を製作した。また、1インチ(25mm)当たりセル数が25個の外径130mm、内径120mm、長さ52mmの円筒形状を有するセル膜のない3次元網状骨格構造の軟質ポリウレタンフォームよりなる筒状体用フォーム2’を製作した。これらを嵌め合わせてポリウレタンフォーム出発体を製作した。この出発体を上記スラリーに浸漬した。余分なスラリーを除去し、十分に乾燥し、次いで1300℃で10時間焼成を行ってセラミック多孔体を得た。このセラミック多孔体の平均空隙率は、フィルタ本体3では80%、筒状体2では80%である。なお、焼成された後の流体フィルタの外径は128mm、内径は116mm、長さは50mm、筒状体2及びフィルタ本体3の厚さ(肉厚)はそれぞれ6mmである。
【0045】
この他の流体フィルタ1においては、フィルタ本体用フォーム3’の長径を異ならせることによりフィルタ本体3の波の数を異ならせた他は上記の流体フィルタと同様にして流体フィルタを製造した。
【0046】
各流体フィルタに風速3m/secにて含塵空気を流通させて圧損を測定した。含塵空気としては、JIS−12種の粉塵を0.08g/m3含むものを用いた。結果を図6に示す。図6の通り、圧損はL1/L2が約4のときに極小となった。
【0047】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によると、圧損が低くしかも破損しにくい流体フィルタが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1(a)は参考例に係る流体フィルタの斜視図、図1(b)は図1(a)のB−B線に沿う断面図である。
【図2】 図1の流体フィルタの製造方法の説明図である。
【図3】 図1の流体フィルタの製造方法の説明図である。
【図4】 実施の形態に係る流体フィルタの斜視図である。
【図5】 図4の流体フィルタの製造方法の説明図である。
【図6】 流体フィルタの圧損特性を示すグラフである。
【符号の説明】
1,5 流体フィルタ
2 筒状体
3 フィルタ本体
6 外部筒状体
7 内部筒状体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fluid filter, and more particularly to a fluid filter made of a ceramic porous body.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a synthetic resin foam having a three-dimensional network skeleton structure having an internal communication space, for example, a soft polyurethane foam without a cell membrane is immersed in a ceramic slurry, and the ceramic is attached to the skeleton of the polyurethane foam, which is dried and fired. Ceramic porous bodies having a three-dimensional network skeleton obtained by this method are known (for example, JP-A Nos. 11-258572 and 2000-109376).
[0003]
This ceramic porous body has features such as low bulk specific gravity, high heat resistance, inertness, low airflow resistance, ie low pressure loss, etc., so it can be used for kitchen grease filters, catalyst carriers, breathable heat insulating materials, molten metal. Although it is used for filter media, it is required that the pressure loss be as low as possible when used in these applications.
[0004]
Conventionally, in order to reduce the pressure loss, the degree of adhesion of the ceramic slurry to the polyurethane foam has been reduced. However, the apparent specific gravity of the ceramic porous body is reduced, and there is a problem in strength.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-11-2857882 [Patent Document 2]
JP-A-2000-109376 [0006]
[Problems to be solved by the invention]
This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the fluid filter which consists of a ceramic porous body which is excellent in dust removal performance and has low pressure loss.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The fluid filter of the present invention (Claim 1) has an outer cylindrical body made of a ceramic porous body, and an inner cylindrical body made of a ceramic porous body arranged inside the outer cylindrical body. The cylindrical body is a fluid filter that is a pleated cylindrical body meandering in the circumferential direction, and the outer cylindrical body and the inner cylindrical body are integrally sintered. .
[0008]
Fluid filter according the present invention has a flop Lietz form tubular body, filtering area is large, the pressure loss is small is excellent in dust removal performance.
[0009]
Further, since the flop Lietz form tubular body of this is disposed inside the cylindrical body, and to prevent breaking.
[0010]
The cylindrical body may be a cylindrical shape or a non-cylindrical cylindrical body.
[0011]
The ceramic porous body of the present invention is obtained by immersing a synthetic resin foam having a three-dimensional network skeleton structure having an internal communication space in a ceramic slurry to attach the ceramic to the synthetic resin foam, followed by drying and firing. A ceramic porous body having a three-dimensional network skeleton structure is preferred.
[0012]
The fluid filter of the present invention is suitable for removing dust such as air.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments and reference examples will be described below with reference to the drawings. 1A is a perspective view of a fluid filter according to a reference example , FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 1A, and FIGS. 2 and 3 are diagrams for manufacturing the fluid filter of FIG. illustration of a method, Figure 4 is a perspective view of a fluid filter according to the form of implementation, Fig. 5 is a schematic view for illustrating a manufacturing method of the fluid filter of FIG. 4, FIG. 6 is a graph showing the pressure loss characteristics of the fluid filter.
[0014]
A fluid filter 1 shown in FIG. 1 includes a short cylindrical
[0015]
The fluid filter 1 has a small pressure loss because the
[0016]
In order to manufacture the fluid filter 1, as shown in FIG. 2,
[0017]
As shown in FIG. 3, the
[0018]
Wave direction developed length of the
[0019]
The lengths L 1 and L 2 correspond to the major axis and minor axis of the synthetic
[0020]
When the inner diameter of the
[0021]
When used as a gas filter, the thickness of the
[0022]
Any synthetic resin foam may be used as long as it has a three-dimensional network skeleton structure having an internal communication space, but a flexible polyurethane foam, particularly a flexible polyurethane foam having no cell membrane, can be preferably used. This polyurethane foam without cell membranes can be obtained by removing the cell membrane by controlling at the time of foaming, or by removing the cell membrane by alkali treatment, heat treatment, water pressure treatment, etc., and the number of cells, porosity, etc. Physical properties can be selected according to the application.
[0023]
As described above, the fluid filter 1 made of a ceramic porous body is obtained by immersing a synthetic resin foam in a ceramic slurry, adhering the ceramic slurry to the synthetic resin foam, drying and firing, and then heating the synthetic resin foam. Obtained by decomposition or incineration.
[0024]
Examples of the ceramic include oxide ceramics such as alumina, silica, and cordierite, and non-oxide ceramics such as silicon carbide and silicon nitride.
[0025]
Clay can be added to increase the stability of the ceramic slurry. As this clay, for example, Kibushi clay and Sasame clay can be used. Moreover, it is preferable that a compounding quantity shall be 0 to 15% with respect to all the ceramic components. If it exceeds 15%, the thixotropy index changes and causes clogging.
[0026]
In addition, the thixotropy can be adjusted by adding a binder such as polyvinyl alcohol and carboxymethyl cellulose to the ceramic slurry as required.
[0027]
The viscosity of the ceramic slurry can be adjusted by adjusting the amount of water added according to the size of the target ceramic porous body cell.
[0028]
Next, a starting body made of a synthetic resin foam having a three-dimensional network skeleton structure is immersed in the above-described ceramic slurry, excess slurry is removed, dried, and fired at a temperature of about 1000 to 1500 ° C. in a firing furnace. Thereby, the fluid filter which consists of a ceramic porous body of the three-dimensional network skeleton structure which has the internal communication space of the cell structure corresponding to a synthetic resin foam can be obtained.
[0029]
In order to make the
[0030]
In addition, it is preferable that the filter
[0031]
The
[0032]
Next, a description will be given fluid filter 5 according to the embodiment thereof with reference to the implementation of FIGS.
[0033]
The fluid filter 5 includes a cylindrical outer cylindrical body 6 and an inner cylindrical body 7 disposed in the outer cylindrical body 6. The inner cylindrical body 7 has a pleated shape meandering in the circumferential direction. The outer cylindrical body 6 and the inner cylindrical body 7 have the same length in the cylinder axis direction.
[0034]
In order to manufacture the fluid filter 5, as shown in FIG. 5, the inner cylindrical foam 7 ′ is inserted into the outer cylindrical foam 6 ′ as a starting body, and the starting body is immersed in a ceramic slurry. Dry and fire. Thereby, the fluid filter 5 which consists of a sintered compact integrated as a whole is obtained.
[0035]
In this fluid filter 5, when the circumferential length of the outer peripheral surface of the inner cylindrical body 7 is M 1 and the peripheral length of the inner peripheral surface of the outer cylindrical body 6 is M 2 , M 1 When / M 2 is 2 to 10, particularly 3 to 5, especially about 4, the pressure loss is small.
[0036]
In this fluid filter 6, the fluid is filtered from the inside of the internal cylindrical body 7 through the internal cylindrical body 7 and the external cylindrical body 6, or from the outside of the external cylindrical body 6 to the outside. It passes through the cylindrical body 6 and the internal cylindrical body 7, is filtered, and is taken out from the inside of the internal cylindrical body 7.
[0037]
In the fluid filter 5, the inner cylindrical body 7 is pleated and has a large filtration area. Therefore, the fluid filter 5 has a low pressure loss by making the outer cylindrical body 6 have a low pressure loss with large pores. Further, since the inner cylindrical body 7 is protected by the outer cylindrical body 6, damage to the inner cylindrical body 7 is prevented.
[0038]
In addition, it is preferable that the internal cylindrical body 7 is 10-50 holes / 25mm in number of holes, and has a porosity of 75-90%. The outer cylindrical body 6 preferably has 5 to 50 holes / 25 mm and a porosity of 75 to 90%.
[0039]
The length of the fluid filter 5 in the cylinder axis direction is preferably about 0.1 to 2.5 times the diameter (outer diameter of the outer cylindrical body 6).
[0040]
In the above embodiment, the cylindrical bodies 6 ′ and 6 ′ are cylindrical, but they may be elliptical cylindrical, triangular or quadrangular or more polygonal cylindrical bodies.
[0041]
Next, pressure loss measurement results obtained by manufacturing the fluid filter 1 shown in FIG. 1 will be described.
[0042]
Fluid filter 1 of this are those prepared in the following manner.
[0043]
That is, 95 parts by weight of Bayer method alumina, 5 parts by weight of Kibushi clay, 4 parts by weight of polyvinyl alcohol, and 20 parts by weight of water were mixed to prepare a ceramic slurry.
[0044]
Further, a
[0045]
In this other fluid filter 1 , a fluid filter was manufactured in the same manner as the fluid filter described above except that the number of waves of the
[0046]
Pressure loss was measured by circulating dust-containing air through each fluid filter at a wind speed of 3 m / sec. As the dust-containing air, air containing 0.08 g / m 3 of JIS-12 type dust was used. The results are shown in FIG. As shown in FIG. 6, the pressure loss was minimized when L 1 / L 2 was about 4.
[0047]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a fluid filter with low pressure loss and hardly damaged is provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 (a) is a perspective view of a fluid filter according to a reference example , and FIG. 1 (b) is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 1 (a).
2 is an explanatory diagram of a method for manufacturing the fluid filter of FIG. 1. FIG.
3 is an explanatory diagram of a method for manufacturing the fluid filter of FIG. 1. FIG.
4 is a perspective view of a fluid filter according to an embodiment of implementation.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a method for manufacturing the fluid filter of FIG. 4;
FIG. 6 is a graph showing pressure loss characteristics of a fluid filter.
[Explanation of symbols]
1,5
Claims (4)
該内部筒状体は、周回方向において蛇行するプリーツ形筒状体である流体フィルタであって、
該外部筒状体と内部筒状体とは一体に焼結されていることを特徴とする流体フィルタ。 An outer cylindrical body made of a ceramic porous body, and an inner cylindrical body made of a ceramic porous body disposed inside the outer cylindrical body,
The inner tubular body is a fluid filter that is a pleated tubular body that meanders in the circumferential direction ,
The fluid filter, wherein the outer cylindrical body and the inner cylindrical body are integrally sintered.
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