JP4689185B2

JP4689185B2 - フィルタ

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Publication number: JP4689185B2
Application number: JP2004117301A
Authority: JP
Inventors: 貴常盤
Original assignee: Japan Vilene Co Ltd
Current assignee: Japan Vilene Co Ltd
Priority date: 2004-04-12
Filing date: 2004-04-12
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2024-04-12
Also published as: JP2005296823A

Description

本発明は、流体中の固形物を濾過することのできるフィルタ、特には液体中の固形物を濾過することのできるフィルタに関する。

従来から液体中の固形物を濾過できるフィルタとして、多孔質膜、不織布、織布、ネットなどの多孔質シートを適宜組み合わせた濾過材を襞折り加工した濾過層を多孔筒の周囲に有する、いわゆるプリーツ型フィルタが知られている。このプリーツ型フィルタは濾過面積が広く、濾過寿命が長いため好適なフィルタである。しかしながら、更に濾過寿命の長いフィルタが望まれていた。

このような従来のプリーツ型フィルタよりも濾過面積を広くすることのできるフィルタとして、襞の山部と谷部との間においても波加工が施されたフィルタが提案されている（たとえば、特許文献１。）。しかしながら、このフィルタであってもその濾過面積は、襞の山部と谷部との間において波加工が施されていないプリーツ型フィルタの高々１．３倍程度で、濾過面積の向上が十分ではないため、濾過寿命があまり長くないことが容易に推測できるものであった。

特開昭６３−７２３１２号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、濾過寿命の長いフィルタを提供することを目的とする。

本発明の請求項１にかかる発明は、多孔筒の周囲に濾過層を備えたフィルタであって、前記濾過層は多数の襞（第１襞群）を有する濾過材を、一定長さでジグザグに折り畳んだ後に、折り畳み方向両端を融着した円筒状の山部と谷部を交互に多数有する襞（第２襞群）が形成された層であり、前記第２襞群の山部から谷部までの長さ（Ｌ）に対する前記第１襞群における任意の第１襞の高さ（Ｈｎ）の高さ比率（＝Ｈｎ／Ｌ）が、０.０２〜０.１２の範囲内にあり、第１襞群は折り目が非直線状の第１襞を主体とし、かつ、第１襞が不規則に分布していることにより密集した部分と疎の部分とがあることを特徴とするフィルタである。

本発明のフィルタで任意の第１襞の高さ比率が前記範囲内にあるということは、任意の第１襞の高さが第２襞群の山部−谷部間の長さよりも十分に低いことを意味するため、濾過面積が広い。また、任意の第１襞の高さが低いことによって、第２襞群の数を多くできるので、折り畳むことのできる濾過材の面積が広いため、この点からも濾過面積が広いフィルタである。したがって、本発明のフィルタは濾過寿命が長い。
また、濾過材の第１襞群は、折り目が非直線状の第１襞を主体として構成されていることを特徴とする。非直線状とは、一直線以外のもので、たとえば曲線や波線、直線がジグザグ状の線、曲線と直線が規則的にまたは不規則的につながった線などを挙げられる。第１襞が一直線状の場合には、濾過材表面同士が接した場合に一直線状の山折り部と谷折り部が互いにかみ合って密着してしまう可能性があるが、このように非直線状であれば流体の濾過中における濾過材同士の密着を防止し、デッドスペースが生じず、有効に機能できる濾過面積が広いため、濾過流量が大きく、しかも濾過寿命が長い。

本発明の請求項２にかかる発明は、濾過層は濾過材に加えて濾過材の補強材も有することを特徴とする、請求項１記載のフィルタである。濾過材に加えて補強材も有するため、濾過層全体として強度が高く、濾過時において、その耐圧性にも優れているため、濾過性能が低下しない。

本発明の請求項３にかかる発明は、濾過材の第１襞群が、マジョリカプリーツ加工機により形成されていることを特徴とする、請求項１又は請求項２記載のフィルタである。

本発明の請求項４にかかる発明は、濾過材の第１襞群は、第２襞群の折り目に対して交差する第１襞を含んでいることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のフィルタである。そのため、更に濾過面積が広い。

本発明の請求項５にかかる発明は、濾過材全体がフィルム化していないことを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれかに記載のフィルタ、である。そのため、濾過材全体が濾過に関与でき、有効に機能できる濾過面積が広いため、濾過流量が大きく、しかも濾過寿命が長い。

本発明のフィルタは濾過寿命が長い。また本発明のフィルタは対象濾過流体が液体である場合に特に有効で、濾過性能に優れている。

本発明のフィルタについて図１〜図４をもとに説明する。図１はフィルタの一部切り欠き斜視図であり、図２はフィルタの上部キャップを取り除いて上から見た図であり、図３は濾過層Ｆの断面の部分拡大図であり、図４は本フィルタに使用できる濾過材を広げた状態で、濾過材の襞の折り目を示す概念斜視図である。

本発明のフィルタは、図１に示したように、濾過材を一定長さでジグザグに折り畳んだ山部と谷部を交互に多数有する襞（第２襞群）を有する濾過層Ｆが円筒状多孔筒１１の周囲に配置されており、濾過層Ｆの外側に円筒状多孔質外筒１２でカバーされている。また、濾過層Ｆの上端及び下端はそれぞれ上部キャップ１３及び下部キャップ１４で固定されている。なお、本発明のフィルタの外径や長さについては特に限定しないが、外径６５〜７５ｍｍ、長さ２４０〜２６０ｍｍ程度が一般的である。なお、本発明のフィルタは複数本を直列に配置して使用することもできる。

濾過材は一定長さでジグザグに折り畳まれて第２襞群を形成しているが、この第２襞群の幅すなわち山部から谷部までの長さＬは、特に限定しない。しかしながら、一般的に１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度である。また、山部と谷部の数も特に限定しないが、従来の襞の山部と谷部との間においても波加工が施されたフィルタよりも多く折り畳むことができ、濾過材の厚さにより一概に言えないが、例えば、内径が３０ｍｍ、外径が６９ｍｍ、長さが２５０ｍｍの一定容積中に占める山数は、本発明の場合、４０〜５０山程度の第２襞群を形成できるが、従来の襞の山部と谷部との間においても波加工が施されたフィルタは、２０山程度しか第２襞群を形成できない。

濾過材は図２からもわかる通り、多数の襞（第１襞群）を有する。この任意の第１襞は高さ比率（＝Ｈｎ／Ｌ）が０.０２〜０.１２の範囲内にある。そのため、任意の第１襞の高さが第２襞群の山部−谷部間の長さＬよりも十分に低く、小さな襞が形成されているため、濾過面積が広い。また、任意の第１襞の高さが低いことによって、第２襞群の数が多く、折り畳むことのできる濾過材の面積が広いため、濾過面積が広い。したがって、濾過寿命が長い。高さ比率（＝Ｈｎ／Ｌ）が０.０２未満であると、襞の高さが低すぎて濾過面積が広くならない。また、濾過材が密着してデッドスペースが生じ、濾過に有効な面積が小さいため濾過寿命が短い。そのため、高さ比率（＝Ｈｎ／Ｌ）は０.０２以上であり、０．０３以上であるのがより好ましく、０．０４以上であるのが更に好ましい。一方で、高さ比率（＝Ｈｎ／Ｌ）が０.１２を超えると第２襞群の数が少なくなり、濾過面積が広くならない。また、耐圧性に劣るため濾過材が変形して密着してデッドスペースが生じ、濾過に有効な面積が小さいため濾過寿命が短い。そのため、高さ比率（＝Ｈｎ／Ｌ）は０.１２以下であり、０.１１以下であるのがより好ましく、０．１０以下であるのが更に好ましい。なお、図３に示したように、第２襞群の山部から谷部までの長さＬとは山部の折り目と谷部の折り目との距離をいい、第１襞の高さＨｎとは第１襞の凸部の上端部の接線と隣接する凹部の下端部の接線との距離をいう。

図４は本フィルタに使用できる濾過材の襞の折り目を示す概念斜視図である。図４中、Ｐ１は第１襞の谷折り（凹部）の折り目を指しており、この谷折りの折り目と隣の谷折りの折り目との間に挟まれた空白部は山折り状にふくらみをもった第１襞となっている。濾過材全体に形成されているｎ箇所の第１襞の集合体である第１襞群をＰ１_{（１−ｎ）}として示している。またＰ２は第２襞の折り目であり、図４中で点線で示した折り目は山折り、一点鎖線で示した折り目は谷折りである。なお図４中には第２襞Ｐ２は２本のみ示されているが、山折りと谷折りが、ピッチＬで交互にｍ箇所繰り返されて第２襞群Ｐ２_（1-ｍ）を形成するものである。また、Ｐ１ｃは、後述する「第２襞群の折り目に対して交差する第１襞」の折り目を示していて、この面から見れば谷折りの折曲線となっている。

本発明のフィルタの濾過材は、非直線状の第１襞Ｐ１を主体とした第１襞群Ｐ１_{（１−ｎ）}によって構成されているのが好ましい。第１襞群Ｐ１_{（１−ｎ）}のほとんどが一直線状の場合には、濾過材表面同士が接した場合に山折り部分と谷折り部分が互いにかみ合って密着してしまう可能性があるが、このように非直線状の第１襞Ｐ１を主体とした第１襞群Ｐ１_{（１−ｎ）}であることによって、流体の濾過中における濾過材同士の密着を防止し、デッドスペースが生じず、有効に機能できる濾過面積が広いため、濾過流量が大きく、しかも濾過寿命が長い。なお、この場合濾過材の保形性が高まり、従来必要とされていたスペーサーを不要にできるため、スペーサーの分だけ第２襞Ｐ２の数を増やすことができ、濾過面積を広くできる。なお任意の第１襞Ｐ１は、フィルタの長手方向上端から下端まで連続していても不連続でもよく、第１襞群Ｐ１_（1-ｎ）中にこれらが混在していても良い。第１襞Ｐ１は不規則に分布していることにより濾過材同士の密着防止効果が期待できるので、密集した部分と疎の部分とがあることが望ましい。

また、濾過材は図４に示すように第２襞群Ｐ２_（1-ｍ）の折り目に対して交差する第１襞Ｐ１ｃも含んでいるのが好ましい。このように第１襞Ｐ１ｃを含むことによって濾過面積が更に広くなり、濾過材同士の密着を防止する。この交差する第１襞Ｐ１ｃは一直線状であっても非直線状であっても良い。また、この交差する第１襞Ｐ１ｃは連続していても不連続でもこれらが混在していても良い。図４では第２襞群Ｐ２_（1-ｍ）の折り目に対して直交しているが、直交している必要はない。なお、図４に示すように、第１襞Ｐ１ｃを挟んだ両側の濾過材のうち片方の第１襞群が密集していて、他方が粗雑となっている場合は濾過材同士の密着防止効果が高いので好適である。

濾過材前駆体としては不織布が好ましく、特にメルトブロー不織布、湿式不織布、メルトブロー繊維と延伸繊維とが混在する不織布、スパンボンド不織布の中から選ばれる不織布を濾過材前駆体として使用し、襞折加工して濾過材にすることが好ましい。特にメルトブロー不織布が好ましい。

メルトブロー不織布は強い延伸作用を受けていないメルトブロー繊維から構成されているため、加熱処理及び加圧処理を実施することによって、濾過材の孔径の調整を容易に実施することが出来、各種用途の要望に容易に対応することが出来る。

この「メルトブロー不織布」は、メルトブロー法により得られる不織布をいい、例えば、オリフィス径０．１〜０．５ｍｍで、ピッチ０．３〜１．２ｍｍで配置されたノズルピースを温度２２０〜３７０℃に加熱し、１つのオリフィスあたり０．０２〜１．５ｇ／ｍｉｎの割合でメルトブロー繊維を吐出し、この吐出したメルトブロー繊維に対して、温度２２０〜４００℃、かつ質量比で繊維吐出量の５〜２，０００倍量の気体を作用させて製造することができる。

なお、メルトブロー繊維は熱可塑性樹脂から構成することができ、例えば、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂（例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂など）、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂など１種類以上から構成することができる。これら樹脂の中でも、ポリオレフィン系樹脂（特に、ポリプロピレン）は耐薬品性に優れ、汎用性にも優れているため好適である。

なお、メルトブロー繊維を構成する樹脂成分は１種類である必要はなく、２種類以上含んでいても良い。メルトブロー繊維が２種類の樹脂成分からなる場合、その断面形状は、例えば芯鞘型、偏芯型、サイドバイサイド型、海島型、オレンジ型、或いは多重バイメタル型であることができる。

このメルトブロー不織布はオリフィスから吐出されたメルトブロー繊維を捕集体で捕集して集積したものをそのまま使用しても良いし、濾過材の孔径を調節するために、集積後に加熱処理及び／又は加圧処理を実施したものを使用しても良い。

また、湿式不織布は孔径分布が狭いため、フィルタの濾過精度を向上させることができる。この「湿式不織布」とは、湿式法により繊維ウエブを形成した後に、繊維ウエブを水流などの流体流によって絡合させたり、繊維ウエブ中に熱可塑性繊維を含ませておいて熱可塑性繊維によって接着させたり、エマルジョンバインダーやラテックスバインダーによって接着させたり、これらを併用することにより繊維同士を結合して得られる不織布をいう。これらの中でも、熱可塑性繊維を含ませておいて熱可塑性繊維によって接着させた湿式不織布は適度な剛性を有し、加工性を向上させることができるため好適である。

この熱可塑性繊維としては、例えば、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂（例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂など）、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂などの樹脂を１種類以上含んでいる繊維を使用することができる。これら熱可塑性繊維の中でも、ポリオレフィン系繊維（特に、ポリプロピレン繊維）は耐薬品性に優れ、汎用性にも優れているため好適に使用できる。なお、熱可塑性繊維は１種類である必要はなく、２種類以上含んでいることもできる。この熱可塑性繊維の含有量は多ければ多いほど好ましく、具体的には５０ｍａｓｓ％以上であるのが好ましく、８０ｍａｓｓ％以上であるのがより好ましく、１００ｍａｓｓ％熱可塑性繊維から構成されているのが最も好ましい。

これら熱可塑性繊維以外の繊維として、非熱可塑性繊維（例えば、レーヨン繊維などの再生繊維、アセテート繊維などの半合成繊維、綿や麻などの植物繊維、羊毛などの動物繊維など）を含んでいても良い。

スパンボンド不織布は適度な強度を有し、第１襞群Ｐ１_（1-ｎ）の形状維持性に優れているため、濾過材同士の密着を防止し、デッドスペースが生じず、有効に機能できる濾過面積が広いため、濾過流量が大きく、しかも濾過寿命が長い。この「スパンボンド不織布」は、常法のスパンボンド法により得られる不織布をいい、市販されているため容易に入手することができる。

このスパンボンド不織布を構成するスパンボンド繊維は、前述のような湿式不織布を構成する熱可塑性繊維と同様の樹脂成分１種類以上から構成することができる。なお、スパンボンド繊維が２種類の樹脂からなる場合には、断面形状が芯鞘型、偏芯型、サイドバイサイド型、海島型、オレンジ型、或いは多重バイメタル型であることができる。

このスパンボンド不織布は常法のスパンボンド法により得られるスパンボンド不織布をそのまま使用しても良いし、孔径を調節するために、加熱処理及び／又は加圧処理を実施したものを使用しても良い。

メルトブロー繊維と延伸繊維とが混在する不織布（以下、「混在不織布」ということがある）は緻密な構造を有するにもかかわらず、濾過流量が大きく、濾過精度に優れ、しかも濾過寿命も長いという特長を有している。また、強度的に優れ、加工性に優れるという特長もある。

この混在不織布は、メルトブロー法によって製造された平均繊維径（１００点以上の箇所における繊維径の平均値）が０．１〜２０μｍのメルトブロー繊維５〜９５ｍａｓｓ％と、平均繊維径が１０〜１００μｍの延伸繊維９５〜５ｍａｓｓ％とが混在しているのが好ましい。

このメルトブロー法によりメルトブロー繊維を製造する条件は特に限定するものではないが、前述のメルトブロー不織布を製造する際の条件と同様の条件で製造することができる。

このメルトブロー繊維は前述のような湿式不織布を構成する熱可塑性繊維と同様の樹脂１種類以上から構成することができる。なお、メルトブロー繊維が２種類以上の樹脂からなる場合、断面形状は、例えば、芯鞘型、偏芯型、サイドバイサイド型、海島型、オレンジ型、多重バイメタル型であることができる。

他方、「延伸繊維」はメルトブロー繊維やスパンボンド繊維のように、ノズルから押し出した繊維に対して空気を作用させるなどして延伸した繊維ではなく、ノズルから押し出した繊維を延伸機などの機械的作用によって延伸した繊維をいう。

延伸繊維は前述のような湿式不織布を構成する熱可塑性繊維と同様の樹脂１種類以上から構成することができる。なお、延伸繊維が２種類以上の樹脂からなる場合、断面形状は、例えば、芯鞘型、偏芯型、サイドバイサイド型、海島型、オレンジ型、多重バイメタル型であることができる。このように延伸繊維が２種類以上の熱可塑性樹脂からなる場合、樹脂の融点差があるようにすれば繊維同士を熱融着させることができ、低融点成分の融点以上の熱処理によって低融点成分を溶融させ、高融点の樹脂成分によって繊維形状を維持したまま冷却固化して熱融着させることができ、延伸繊維により適度な空間を保持できるため、流体の通過性に優れている。この場合、低融点成分と高融点成分との融点差は、１０℃以上あるのが好ましく、２０℃以上あるのがより好ましい。また、延伸繊維の低融点成分はメルトブロー繊維の融点（メルトブロー繊維が２種類以上の樹脂からなる場合には、最も低い融点を有する樹脂の融点）よりも１０℃以上低いのが好ましく、２０℃以上低いのがより好ましい。

この延伸繊維は長繊維であっても短繊維であっても良いが、メルトブロー繊維と均一に混合した状態で存在できるように、短繊維であるのが好ましい。短繊維である場合、繊維長は５〜１６０ｍｍであるのが好ましく、メルトブロー繊維と絡みやすいように２５〜１１０ｍｍであるのがより好ましい。

この延伸繊維は１種類からなる必要はなく、繊維径、組成、或いは繊維長などの点で相違する２種類以上の延伸繊維を使用しても良い。

このような混在不織布は、例えば、次のようにして製造することができる。

まず、図５に示すように、メルトブロー不織布を製造する場合と同様の条件で、メルトブロー装置１から吐出されるメルトブロー繊維２の流れに対して、開繊機３により開繊された延伸繊維４を供給して両者を混合した後、この混合した繊維群をコンベアなどの捕集体５で捕集して混在不織布６を形成できる。

この延伸繊維４を供給する開繊機３としては、カード機やガーネット機などを例示でき、また図６に示すような複数の開繊シリンダ３１をハウジング３２内に収納した開繊機３は、メルトブロー繊維２の流れに対して勢い良く延伸繊維４を衝突させて、混在不織布６の厚さ方向においてもメルトブロー繊維２と延伸繊維４とが均一に混在しているようにすることができるため好適である。

また、開繊機３によって延伸繊維４を供給する際には、延伸繊維４をメルトブロー繊維２と均一に混合できるように、メルトブロー繊維２の流れに対して、直角方向から延伸繊維４を供給するのが好ましい。例えば、メルトブロー装置１から吐出されるメルトブロー繊維２の流れが水平方向に形成される場合には、このメルトブロー繊維２の流れに対して直角方向上方から延伸繊維４を自然落下させて供給しても良いが、一般的にメルトブロー装置１から吐出されるメルトブロー繊維２の流れは重力の作用する方向と同じ方向であるのが好ましいため、開繊機３から供給される延伸繊維４は、重力の作用する方向に対して直角な方向から供給するのが好ましい。図６の開繊機３においては、このような角度（直角）で延伸繊維４を勢い良く供給できるように、エアを供給することのできるエアノズル３３を設けている。

なお、メルトブロー繊維２に対して延伸繊維４を供給する角度を調節することによって、混在不織布６の厚さ方向における延伸繊維４の存在比率を変えることもできる。

このメルトブロー繊維２と延伸繊維４とが混合された繊維群を捕集する捕集体５はロール状のものであっても、ネット状のものであっても良いが、これら繊維群を搬送する気流との衝突によって混在不織布６が乱れたり飛散したりすることがないように、捕集体５は通気性であるのが好ましく、捕集面とは反対側に気流吸引装置を設けるのが好ましい。

このようにして製造された混在不織布はそのまま使用しても良いし、加熱処理及び／又は加圧処理を実施して平均流量孔径を調整するのが好ましい。この加熱処理及び加圧処理は同時に実施しても良いし、加熱処理を実施した後に加圧処理を実施しても良い。図５においては、７の加熱加圧処理装置で加熱加圧処理して融着混在不織布８を形成出来る。

以上に示したこれらの不織布を単独であるいは適宜組み合わせて使用することにより、目的の優れた濾過性能を得ることができる。

本発明のフィルタは気体から固形物を濾過するために使用することもできるが、液体から固形物を濾過するために使用しても、第１襞群Ｐ１_（1-ｎ）及び第２襞群Ｐ２_（1-ｍ）の形態を維持できるため、好適に使用できる。より具体的には食品・飲料、電子、医薬、化学、水処理、写真、塗料、メッキ、染色、機械・鉄鋼など各製造プロセスにおいて使用する液体、又は使用した液体などの流体の濾過に使用することができる。

図１〜図４ではフィルタの濾過層Ｆは濾過材のみからなるが、濾過材に加えて濾過材を補強できる補強材を有していてもよい。補強材があることにより、濾過層全体として強度が高く、濾過時における耐圧性にも優れているため、濾過性能が低下しない。

この補強材は濾過材の片面又は両面にあってもよい。また、補強材は濾過材の第１襞群Ｐ１_（1-ｎ）に沿った襞群を有することが好ましい。補強材は濾過材と接着していてもよいし、接着していなくてもよい。補強材としては、例えば、上述した湿式不織布、メルトブロー繊維と延伸繊維とが混在する不織布、スパンボンド不織布などを使用できる。

本発明のフィルタを製造するには、濾過層Ｆとして前記高さ比率を満たすものを使用すること以外は、従来どおりの工程で製造でき、具体的には第１襞群Ｐ１_（1-ｎ）を形成した濾過材を一定長さでジグザグに折り畳んで山部と谷部を交互に形成（第２襞群Ｐ２_（1-ｍ）を形成）した後、折り畳み方向両端を超音波ウエルダー加工機などで融着して円筒状の濾過層Ｆを形成する。次いで、この濾過層Ｆを多孔筒の周囲に配置し、この濾過層Ｆを円筒状多孔質外筒１２でカバーし、その後、多孔筒の長さ方向における両端面に上部キャップ１３及び下部キャップ１４を接着して製造できる。

第１襞群Ｐ１_（1-ｎ）を形成する前の濾過材前駆体としては、前述の通りメルトブロー不織布、湿式不織布、メルトブロー繊維と延伸繊維とが混在する不織布、スパンボンド不織布の中から選ばれる不織布からなるのが好ましい。また、濾過材前駆体に各襞群を形成する際にはフィルム化しないように形成し、フィルム化した部分の無い濾過材とすることが好ましい。フィルム化した部分が無い濾過材は、濾過材全体が濾過に関与でき、有効に機能できる濾過面積が広いため、濾過流量が大きく、流体通過時の圧力損失が増大しにくいうえ、濾過寿命が長い。本発明の濾過材の第１襞群Ｐ１_（1-ｎ）を形成するにはエンボスロールを使用して濾過材前駆体がフィルム化しない程度の温度でエンボスする方法がある。フィルム化しない温度は実験を繰り返すことによって、適宜設定することができる。なお、温度が高すぎたり、圧力が高すぎたりすると、加圧した部分の濾過材が部分的にフィルム化するため、有効に機能できる濾過面積が狭く、流体通過時の圧力損失が増大する。

また、本発明の濾過材の第１襞群Ｐ１_（1-ｎ）を形成する好適な手段としては、エンボス加工以外に、衣料分野で使われている各種のプリーツ加工機、特に細かいプリーツを加工することのできる装置を用いて全体がフィルム化していない濾過材を製造できる。なお、図４のような折り目が非直線状の第１襞Ｐ１を主体とする濾過材はマジョリカプリーツ加工機やイレギュラープリーツ加工機により製造でき、第２襞Ｐ２に対して直交する第１襞Ｐｃを含む濾過材はマジョリカプリーツ加工機により製造でき、また、図４のように第１襞密度の異なるものの製造方法は、マジョリカプリーツ加工機により製造できる。

なお、濾過層Ｆに補強材も有する場合には、濾過材前駆体と補強材とを接着又は接着していない状態で、片面又は両面に積層した後に、各種プリーツ加工機を使用して製造できる。このように、濾過材前駆体と補強材とを積層した状態で各種プリーツ加工機で第１襞群Ｐ１_（1-ｎ）を形成すると、濾過材を損傷することなく第１襞群Ｐ１_（1-ｎ）を形成でき、加工性に優れている。また、第２襞群Ｐ２_（1-ｍ）を形成する際にも濾過材を損傷することなく第２襞群Ｐ２_（1-ｍ）を形成でき、加工性に優れている。

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。

（実施例１）
オリフィス径０．３ｍｍ、ピッチ０．８ｍｍでオリフィスが配置されたノズルピースを温度３３０度に加熱し、１つのオリフィスあたり０．３３ｇ／ｍｉｎの割合でポリプロピレン樹脂を吐出し、この吐出したポリプロピレン樹脂に対して、温度３３０℃、かつ質量比で樹脂吐出量の２４０倍量の空気を作用させて形成したメルトブロー繊維をコンベア上に集積させて（ノズルピースとコンベアとの距離：４９ｃｍ）、メルトブロー繊維ウエブを製造した。

次いで、このメルトブロー繊維ウエブを１００℃で約３０秒間予備加熱した直後に、表面温度１００℃の加圧ロールにより線圧２００Ｎ／ｃｍで加圧処理して、目付８０ｇ／ｍ^２、厚さ０．２５ｍｍ、見かけ密度０．３２ｇ／ｃｍ^３、平均繊維径１．７μｍ、平均流量孔径３．７μｍのメルトブロー不織布を製造した。

このメルトブロー不織布を、マジョリカプリーツ加工機を使用して、第１襞群を有する濾過材を製造した。この濾過材は図４に示すように折り目が非直線状の第１襞を主体としており、濾過材全体がフィルム化していないものであった。また、第１襞の中で最も高さの高い襞の高さ（Ｈｍａｘ）は１.２ｍｍで、第１襞の中で最も高さの低い襞の高さ（Ｈｍｉｎ）は０.８ｍｍであった。また、図４のように第１襞群は粗密になっており、各第１襞は不連続であった。

次いで、この濾過材を襞折り加工機により折り幅１５ｍｍで第２襞群を形成（山数：４５）した後、濾過材の折り畳み方向両端を超音波ウェルダー加工機により融着して濾過層を形成した。なお、第２襞群の山部から谷部までの長さ（Ｌ）は１５ｍｍであった。また、濾過材の第１襞として、第２襞群の折り目に対して直交して連続した第１襞を１０ｍｍピッチで有していた。更に、任意の第１襞の高さ比率は０.０５〜０.０８の範囲内にあった。

この濾過層をポリプロピレン製多孔筒（内径：３０ｍｍ）の周囲に配置し、ポリプロピレン製円筒状多孔質外筒（外径：７０ｍｍ）を濾過層表面に装着した後、多孔筒の長さ方向両端面にポリプロピレン製上部キャップ及び下部キャップを接着して、内径が３０ｍｍ、外径が６９ｍｍ、長さが２５０ｍｍのフィルタを製造した。

（比較例１）
実施例１と同じメルトブロー不織布（濾過材）を準備し、第１襞群を形成せずに、ポリプロピレン製ネット（目付：３４ｇ／ｍ^２、厚さ：０．２５ｍｍ、見かけ密度：０．１４ｇ／ｃｍ^３、目合：１ｍｍ×２ｍｍ）２枚で挟んだ。

このネットで挟んだ濾過材を、ネットごと襞折り加工機により折り幅１５ｍｍでひだ折り加工（山数：４５）を施した後、濾過材の折り畳み方向両端を超音波ウェルダー加工機により融着して濾過層を形成した。

そして、この濾過層を用いて、実施例１と全く同様にして、フィルタ（内径：３０ｍｍ、外径：７０ｍｍ、長さ：２５０ｍｍ）を製造した。なお、比較例１においては、濾過材が柔軟で保形性がなく、処理流体を通過させたときに変形して濾過材同士が密着してしまいデッドスペースを生じる危険性が高かったため、ネットで濾過材を挟んだ。

（比較例２）
実施例１と同じメルトブロー不織布（濾過材）とポリプロピレン製スパンボンド不織布（補強材、目付：１５ｇ／ｍ^２、厚さ：０．２ｍｍ、平均繊維径：３７μｍ）を準備し、メルトブロー不織布をポリプロピレン製スパンボンド不織布で挟んだ後、マジョリカプリーツ加工機を使用して、第１襞群を有する複合濾過材を製造した。この複合濾過材におけるメルトブロー不織布（濾過材）は図４に示すように折り目が非直線状の第１襞を主体としており、複合濾過材全体がフィルム化していないものであった。なお、濾過材の第１襞の中で最も高さの高い襞の高さ（Ｈｍａｘ）は２.４ｍｍで、第１襞の中で最も高さの低い襞の高さ（Ｈｍｉｎ）は２.０ｍｍであった。また、図４のように第１襞群は粗密になっており、各第１襞は不連続であった。

次いで、この複合濾過材を襞折り加工機により折り幅１５ｍｍでひだ折り加工（第２襞群の形成）を施した後、複合濾過材の折り畳み方向両端を超音波ウェルダー加工機により融着して濾過層を形成した。なお、第２襞群の山部から谷部までの長さ（Ｌ）は１５ｍｍであった。また、濾過材の第１襞として、第２襞群の折り目に対して直交して連続した第１襞を１０ｍｍピッチで有していた。更に、濾過材の任意の第１襞の高さ比率は０.１３〜０.１６の範囲内にあった。なお、複合濾過材を襞折り加工機により折り幅１５ｍｍでひだ折り加工を施して、実施例と同じ山数が４５の濾過層を形成しようとしたが、第１襞の高さが高すぎて、２０山しか形成することが出来なかった。また、比較例１と同様にメルトブロー不織布が柔軟で保形性がなく、処理流体を通過させたときに変形して濾過材同士が密着してしまいデッドスペースを生じる危険性が高かったため、スパンボンド不織布を補強材として使用した。

この濾過層を用いて、実施例１と全く同様にして、フィルタ（内径：３０ｍｍ、外径：７０ｍｍ、長さ：２５０ｍｍ）を製造した。

実施例１及び比較例１、２のフィルタの性能を下記の条件で測定し、結果を表１に示した。
１．通水抵抗
各フィルタを用いて、流量２５Ｌ／ｍｉｎで通水したときの圧力損失を測定して通水抵抗とした。

２．ろ過精度
ＪＩＳ試験用粉体（１１種；関東ローム）を水に分散させた濃度１０ｐｐｍの試験液を準備し、攪拌しながら各々のフィルタに流量２５Ｌ／ｍｉｎで通水し、通水１分後の濾液を採取した。この濾液と濾過前の試験液に含まれる粉体について、粒度分布測定器（ＣＯＵＬＴＥＲ社製 Coulter Multisizer ll）を用いて、粒径別に粒子数を測定した。

各粒径ごとの濾過効率を下記の式から算出し、濾過効率１００％となる粒径を、そのフィルタの濾過精度とした。

濾過前試験液中の粒子数−濾液の粒子数
濾過効率（％）＝――――――――――――――――――― ×１００
濾過前試験液中の粒子数

３．濾過寿命
ＪＩＳ試験用粉体（８種；関東ローム）を水に分散させた濃度１００ｐｐｍの試験液を準備し、攪拌しながら各々のフィルタに流量２５Ｌ／ｍｉｎで通水させ、圧力損失を測定した。初期の圧力損失との差圧が１００ｋＰａになるまでに処理された総通水量を濾過寿命とした。
（表１）

この表１から本発明のフィルタは濾過流量が大きく、濾過寿命が長いことがわかった。

フィルタの一部切り欠き斜視図である。フィルタの上部キャップを取り除いて上から見た図である。濾過層の断面の部分拡大図である。濾過材の襞の折り目を示す概念斜視図である。繊維ウエブの製造工程図である。開繊機の断面図である。

符号の説明

１メルトブロー装置
２メルトブロー繊維
３開繊機
４延伸繊維
５捕集体
６混在不織布
７加熱加圧処理装置
８融着混在不織布
３１開繊シリンダ
３２ハウジング
３３エアノズル
Ｆ濾過層
１１円筒状多孔筒
１２円筒状多孔質外筒
１３上部キャップ
１４下部キャップ
Ｌ第２襞群の長さ
Ｈｎ第１襞の高さ
Ｐ１第１襞の折り目
Ｐ１_（1-ｎ）第１襞群
Ｐ２第２襞の折り目
Ｐ１ｃ第２襞群の折り目に対して直交する第１襞の折り目

Claims

多孔筒の周囲に濾過層を備えたフィルタであって、前記濾過層は多数の襞（第１襞群）を有する濾過材を、一定長さでジグザグに折り畳んだ後に、折り畳み方向両端を融着した円筒状の山部と谷部を交互に多数有する襞（第２襞群）が形成された層であり、前記第２襞群の山部から谷部までの長さ（Ｌ）に対する前記第１襞群における任意の第１襞の高さ（Ｈｎ）の高さ比率（＝Ｈｎ／Ｌ）が、０.０２〜０.１２の範囲内にあり、第１襞群は折り目が非直線状の第１襞を主体とし、かつ、第１襞が不規則に分布していることにより密集した部分と疎の部分とがあることを特徴とするフィルタ。
濾過層は濾過材に加えて濾過材の補強材も有することを特徴とする、請求項１記載のフィルタ。
濾過材の第１襞群が、マジョリカプリーツ加工機により形成されていることを特徴とする、請求項１又は請求項２記載のフィルタ。
濾過材の第１襞群は、第２襞群の折り目に対して交差する第１襞を含んでいることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のフィルタ。
濾過材全体がフィルム化していないことを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれかに記載のフィルタ。