JP4689185B2 - フィルタ - Google Patents

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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、厚さ0.25mm、見かけ密度0.32g/cm、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、厚さ:0.25mm、見かけ密度:0.14g/cm、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、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)
Figure 0004689185
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 (5)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
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