JP4893300B2

JP4893300B2 - フィルタユニット

Info

Publication number: JP4893300B2
Application number: JP2006352439A
Authority: JP
Inventors: 健一郎加賀
Original assignee: DKK TOA Corp
Current assignee: DKK TOA Corp
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2026-12-27
Also published as: JP2008161781A

Description

本発明は、ガスや液体等の流体中の粒子を除去するためのフィルタユニットに関する。

一般に、大気中の二酸化硫黄、窒素酸化物、オゾン及びオキシダントのガス分析装置では、ガス中の粉塵を除去するためのフィルタユニットが備え付けられている。従来、フィルタユニットは大きくて重く、配管に負担がかかるため、ガス分析装置の筐体等に固定する必要があった。しかし、フィルタユニットを筐体等に固定すると、ガス分析装置が大きくなり、しかも重くなりがちであったため、フィルタユニットの小型化・軽量化が要求されていた。
小型化を実現したフィルタユニットとしては、例えば、特許文献１に、座ぐり穴が形成された金属材料製の胴部と、胴部の座ぐり穴に配置されたスクリーンとを有するものが開示されている。
また、特許文献２には、市販のソケットに挿入可能な弾性材製の筒体の孔の中に金属メッシュが取り付けられたフィルタが開示されている。
特開平６−３１２１０９号公報特開平８−２９００１９号公報

しかし、特許文献１に記載のフィルタユニットは、胴部が金属材料製であるため、軽量化が不充分である上、構造が複雑なため、作製する際の加工も複雑になるという問題があった。
ところで、大気中のガスの分析においては、ガス中の成分の吸着防止およびガス中の成分との反応防止を目的として、フィルタ等の接ガス部に四フッ化エチレン樹脂等のフッ素樹脂を使用することになっている。具体的には、ＪＩＳＢ７９５２（大気中の二酸化硫黄自動計測器）、ＪＩＳＢ７９５３（大気中の窒素酸化物自動計測器）、ＪＩＳＢ７９５７（大気中のオゾン及びオキシダントの自動計測器）にて定められている。しかし、特許文献２に記載の筒体は弾性材である必要があるため、弾性を有さないフッ素樹脂を適用することは困難であった。
本発明は、前記事情を鑑みてなされたものであり、容易に小型化および軽量化でき、流体に接する全ての部分をフッ素樹脂製とする等、部材の材質に制限がある場合であっても容易に作製できるフィルタユニットを提供することを目的とする。

本発明は、以下の構成を包含する。
［１］第１の配管と第２の配管を連結すると共に、これらの配管の一方から他方に流通する流体中の粒子を除去するためのフィルタユニットであって、
第１の端部から第２の端部まで一定口径の貫通孔が形成された円筒状の収容体と、
収容体の第１の端部から挿入された第１の管状支持部材と、収容体の第２の端部から挿入された第２の管状支持部材と、
収容体に、その貫通孔の略中央に位置するように挿入され、第１および第２の管状の支持部材により挟まれて支持されるフィルタ本体と、
収容体の第１の端部が挿入される第１の配管固定用部材と、収容体の第２の端部が挿入される第２の配管固定用部材とを具備し、
第１および第２の配管固定用部材は弾性体からなり、各々配管挿入穴と、該配管挿入穴と連通しつつ収容体の端部が挿入される収容体挿入穴を有し、
第１の配管が、第１の配管固定用部材の配管挿入穴から第１の管状支持部材に挿入されると共に、
第２の配管が、第２の配管固定用部材の配管挿入穴から第２の管状支持部材に挿入されるように構成されていることを特徴とするフィルタユニット。
［２］第１の配管と第２の配管を連結すると共に、これらの配管の一方から他方に流通する流体中の粒子を除去するためのフィルタユニットであって、
第２の端部側から形成された第２の穴と、第２の穴と連通するように第１の端部側から第２の穴の底面まで形成された第２の穴より口径が小さい第１の穴とからなる貫通孔が形成された円筒状の収容体と、
収容体の第２の端部から挿入された管状支持部材と、
収容体に、その第２の穴の底面に隣接するように挿入され、該第２の穴の底面と管状の支持部材により挟まれて支持されるフィルタ本体と、
収容体の第１の端部が挿入される第１の配管固定用部材と、収容体の第２の端部が挿入される第２の配管固定用部材とを具備し、
第１および第２の配管固定用部材は弾性体からなり、各々配管挿入穴と、該配管挿入穴と連通しつつ収容体の端部が挿入される収容体挿入穴を有し、
第１の配管が、第１の配管固定用部材の配管挿入穴から収容体の第１の穴に挿入されるように構成されていると共に、
第２の配管が、第２の配管固定用部材の配管挿入穴から管状支持部材に挿入されるように構成されていることを特徴とするフィルタユニット。
［３］前記第１および第２の配管固定用部材が弾性高分子材料からなる［１］または［２］に記載のフィルタユニット。
［４］前記収容体および管状支持部材がフッ素樹脂からなる［１］〜［３］のいずれか１項に記載のフィルタユニット。
［５］前記フィルタ本体がフッ素樹脂からなる［１］〜［４］のいずれか１項に記載のフィルタユニット。

本発明のフィルタユニットは、容易に小型化および軽量化でき、流体に接する全ての部分をフッ素樹脂製とする等、部材の材質に制限がある場合であっても容易に作製できる。

（第１の実施形態）
本発明のフィルタユニットの第１の実施形態について説明する。図１に、本実施形態のフィルタユニットを示す。このフィルタユニット１は、収容体１０と、フィルタ本体２０と、２つの支持部材３０，３０と、２つの配管固定用部材４０，４０とを具備するものである。

［収容体］
本実施形態における収容体１０は、外周面に凹凸のない円筒体であって、一端１０ａから他端１０ｂにかけて形成された一定口径の貫通孔１１を有している（図２参照）。
収容体１０の材質としては特に制限されず、例えば、金属、ガラス、樹脂などを使用することができる。金属、ガラス、樹脂のうちでは、加工によって容易に目的の形状にできることから、樹脂が好ましい。
金属としては、例えば、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等のステンレス鋼などが挙げられる。
樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ（登録商標））、フッ素樹脂などが挙げられる。樹脂の中でも、ガスや液体等の流体中の成分の吸着防止および流体中の成分との反応防止の点から、フッ素樹脂が好ましい。フッ素樹脂を用いれば、流体中の成分の吸着を防止でき、また、流体中の成分との反応を防止できる。さらには、フッ素樹脂は耐食性に優れるから、腐食性成分を含む流体の分析にも適用できる。
フッ素樹脂としては、例えば、ポリ四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン−フルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）などが挙げられる。

収容体１０は一つの管状部材から形成されていてもよいし、複数の管状部材が重ねられて形成されていてもよい。

［フィルタ本体］
本実施形態におけるフィルタ本体２０は、収容体１０の貫通孔１１の略中央に挿入されている。
本実施形態におけるフィルタ本体２０は、円盤状の膜であり、その直径は貫通孔１１の口径と同じか僅かに小さくなっている。
フィルタ本体２０の材質としては、収容体１０と同様に、金属、ガラス、樹脂などが挙げられる。これらの中でも、収容体１０と同様の理由から、樹脂が好ましく、特にフッ素樹脂がより好ましい。フッ素樹脂としては、収容体１０と同様のものが挙げられる。

［支持部材］
支持部材３０，３０は、管状の部材であって、収容体１０の貫通孔１１の両端から収容体１０に密着しながら挿入されている。
支持部材３０の外径は、収容体１０の貫通孔１１の口径と同じか僅かに小さくなっている。支持部材３０の孔３１は、配管を挿入するための配管挿入穴になっており、孔３１の口径は、挿入される配管の外径と同じか僅かに大きくなっている。
収容体１０の貫通孔１１に挿入された２つの支持部材３０，３０は、フィルタ本体２０を挟んで、フィルタ本体２０を支持している。
支持部材３０の厚みＴ_１は厚いことが好ましい。厚みＴ_１が厚ければ、フィルタ本体２０を確実に支持できる。

支持部材３０の材質としては特に制限されないが、収容体１０と配管との密着性が高くなることから、樹脂が好ましく使用される。樹脂の中でも、流体中の成分の吸着防止および流体中の成分との反応防止の点から、フッ素樹脂が好ましい。フッ素樹脂としては、収容体１０と同様のものが挙げられる。
支持部材３０は一つの管状部材から形成されていてもよいし、複数の管状部材が重ねられて形成されていてもよい。

［配管固定用部材］
本実施形態における配管固定用部材４０は、円筒状の部材であって、収容体１０の一端１０ａまたは他端１０ｂが挿入される収容体挿入穴４１と、収容体挿入穴４１に連通し、配管を挿入するための配管挿入穴４２とを有する（図３参照）。
収容体挿入穴４１の口径は、収容体１０の外径と同じか僅かに小さくなっている。
配管挿入穴４２の口径は、支持部材３０の孔３１の口径と同じか僅かに小さくなっている。

配管固定用部材４０の収容体挿入穴４１には、収容体１０の一端１０ａまたは他端１０ｂが挿入されている。その状態にて、配管固定用部材４０の配管挿入穴４２と収容体１０の貫通孔１１とが連通している（図１参照）。

配管固定用部材４０は弾性高分子材料製であることが好ましい。配管固定用部材４０が弾性高分子材料製であれば、容易に変形するため、僅かな力で配管固定用部材４０の収容体挿入穴４１に収容体１０の一端１０ａまたは他端１０ｂを挿入して取り付けることができる。
また、配管固定用部材４０が弾性高分子材料製であり、かつ、配管挿入穴４２の口径を収容体１０の貫通孔１１の口径より僅かに小さくした場合には、配管挿入穴４２および収容体１０の貫通孔１１に挿入する配管に配管固定用部材４０を確実に密着させることができる。したがって、配管を強固に固定することができる。

弾性高分子材料としては、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム、エチレン−プロピレン共重合体ゴムなどのポリオレフィン系エラストマーなどが挙げられる。これらの中でも、半透明であり、収容体１０の挿入状態を視認できることから、シリコーンゴムが好ましい。

［使用方法］
上述したフィルタユニット１は、図４に示すように、支持部材３０，３０の各々の孔３１に配管Ａを挿入して接続することにより、流体の流路に取り付けられ、使用される。このようにフィルタユニットを使用することにより、配管Ａを流れる流体をフィルタ本体２０によりろ過して粉塵等を除去できる。
配管Ａの材質としては、収容体１０と同様に、金属、ガラス、樹脂などが挙げられる。これらの中でも、収容体１０と同様の理由から、樹脂が好ましく、特にフッ素樹脂がより好ましい。フッ素樹脂としては、収容体１０と同様のものが挙げられる。

以上説明した第１の実施形態のフィルタユニット１を構成する収容体１０、フィルタ本体２０および支持部材３０は、単純な形状であるから、容易に小型化して軽量化できる。また、収容体１０、フィルタ本体２０および支持部材３０は弾性材である必要はなく、フッ素樹脂製とすることもできる。したがって、これらの部品から構成されたフィルタユニット１は、容易に小型化および軽量化でき、流体に接する全ての部分をフッ素樹脂製とすることもできるものである。

（第２の実施形態）
本発明のフィルタユニットの第２の実施形態について説明する。図５に、本実施形態のフィルタユニットを示す。このフィルタユニット２は、収容体５０と、フィルタ本体６０と、支持部材７０と、２つの配管固定用部材８０ａ，８０ｂとを具備するものである。

［収容体］
本実施形態における収容体５０は、外周面に凹凸のない円筒体であって、配管を挿入するための孔である第１の穴５１ａと、第１の穴５１ａより口径が大きい第２の穴５１ｂとからなる貫通孔５１を有している（図６参照）。貫通孔５１の第２の穴５１ｂの底面５１ｃの一部には第１の穴５１ａが連通している。
収容体５０においては、第１の穴５１ａの口径と第２の穴５１ｂの口径との差が大きく、第１の穴５１ａと第２の穴５１ｂとの段差Ｔ_２が大きいことが好ましい。第１の穴５１ａと第２の穴５１ｂとの段差Ｔ_２が大きければ、フィルタ本体６０をより確実に支持できる。

収容体５０の材質としては、第１の実施形態と同様に、金属、ガラス、樹脂などが挙げられる。これらの中でも、樹脂が好ましく、特にフッ素樹脂がより好ましい。フッ素樹脂としては、第１の実施形態における収容体１０と同様のものが挙げられる。

［フィルタ本体］
本実施形態におけるフィルタ本体６０は、収容体５０の第２の穴５１ｂの底面５１ｃに隣接して挿入されている。
本実施形態におけるフィルタ本体６０は、円盤状の膜であり、その直径は第２の穴５１ｂの口径と同じか僅かに小さくなっている。フィルタ本体６０の材質としては、第１の実施形態と同様に、金属、ガラス、樹脂などが挙げられる。これらの中でも、第１の実施形態と同様の理由から、樹脂が好ましく、特にフッ素樹脂がより好ましい。フッ素樹脂としては、第１の実施形態における収容体１０と同様のものが挙げられる。

［支持部材］
支持部材７０は、管状の部材であって、収容体５０の第２の穴５１ｂに密着しながら収容体５０に挿入されている。
支持部材７０の外径は、収容体５０の第２の穴５１ｂの口径と同じか僅かに小さくなっている。支持部材７０の孔７１は、配管が挿入される配管挿入穴になっている。したがって、孔７１の口径は、挿入される配管の外径と同じか僅かに大きくなっている。
支持部材７０は、フィルタ本体６０を第２の穴５１ｂの底面５１ｃに押さえ付けて支持している。
支持部材７０の厚みＴ_３も、第１の実施形態と同様に、厚いことが好ましい。
また、支持部材７０の厚みＴ_３は、第１の穴５１ａと第２の穴５１ｂとの段差Ｔ_２より大きくても小さくても構わないが、段差Ｔ_２と同等または段差Ｔ_２より小さいことが好ましい。支持部材７０の厚みＴ_３が段差Ｔ_２より大きい場合には、収容体５０の第２の穴５１ｂの口径を第１の穴５１ａより大きくした意味がないからである。

支持部材７０の材質は、第１の実施形態と同様に、フッ素樹脂が好ましい。
支持部材７０は一つの管状部材から形成されていてもよいし、複数の管状部材が重ねられて形成されていてもよい。

［配管固定用部材］
本実施形態における配管固定用部材８０ａは、円筒状の部材であって、収容体５０の、第１の穴５１ａの開口部５１ｄ側の一端５０ａが挿入される収容体挿入穴８１ａと、収容体挿入穴８１ａに連通する配管挿入穴８２ａとを有する（図３参照）。
収容体挿入穴８１ａの口径は、収容体５０の外径と同じか僅かに小さくなっている。
配管挿入穴８２ａの口径は、第１の穴５１ａの口径と同じか僅かに小さくなっている。
配管固定用部材８０ａの収容体挿入穴８１ａには、収容体５０の、第１の穴５１ａの開口部５１ｄ側の一端５０ａが挿入されている。その状態にて、収容体５０の第１の穴５１ａと配管固定用部材８０ａの配管挿入穴８２ａとが連通している（図５参照）。

また、配管固定用部材８０ｂは、円筒状の部材であって、収容体５０の第２の穴５１ｂの開口部５１ｅ側の一端５０ｂが挿入される収容体挿入穴８１ｂと、収容体挿入穴８１ｂに連通する配管挿入穴８２ｂとを有する（図５，７参照）。
収容体挿入穴８１ｂの口径は、収容体５０の外径と同じか僅かに小さくなっている。
配管挿入穴８２ｂの口径は、支持部材７０の孔７１の口径と同じか僅かに小さくなっている。
配管固定用部材８０ｂの収容体挿入穴８１ｂには、収容体５０の第２の穴５１ｂの開口部５１ｅ側の一端５０ｂが挿入されている。その状態にて、配管固定用部材８０ｂの配管挿入穴８２ｂと支持部材７０の孔７１とが連通している（図５参照）。

本実施形態の配管固定用部材８０ａ，８０ｂは、第１の実施形態と同様に、弾性高分子材料製であることが好ましい。

［使用方法］
上述したフィルタユニット２は、図８に示すように、収容体５０の第１の穴５１ａに配管Ａを挿入し、支持部材７０の孔７１に配管Ｂを挿入して接続することにより、流体の流路に取り付けられ、使用される。このようにフィルタユニットを使用することにより、配管Ａ，Ｂを流れる流体をフィルタ本体６０によりろ過して粉塵等を除去できる。
配管Ａ，Ｂの材質としては、第１の実施形態と同様に、金属、ガラス、樹脂などが挙げられる。これらの中でも、樹脂が好ましく、特にフッ素樹脂がより好ましい。フッ素樹脂としては、第１の実施形態における収容体１０と同様のものが挙げられる。
収容体５０の第１の穴５１ａと第２の穴５１ｂとの段差Ｔ_２と支持部材７０の厚みＴ_３とが同じである場合には、配管Ａの直径と配管Ｂの直径とが同じとなる。

以上説明した第２の実施形態のフィルタユニット２を構成する収容体５０、フィルタ本体６０および支持部材７０も、単純な形状であり、また、弾性材である必要はないから、フッ素樹脂製とすることができる。したがって、フィルタユニット２は、第１の実施形態と同様に、容易に小型化および軽量化でき、流体に接する全ての部分をフッ素樹脂製とすることもできるものである。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されない。例えば、上述した第１および第２の実施形態では、弾性高分子材料からなり、収容体の端部が挿入される収容体挿入穴と該収容体挿入穴に連通する配管挿入穴とを有する配管固定用部材を具備していたが、市販の配管固定用部材を具備してもよい。また、フィルタユニットの一端から試料流体を採り込む場合には、フィルタユニットの一端への配管の取り付けを省略できるから、一方の配管固定用部材を具備していなくてもよい。
また、第１および第２の実施形態では、収容体が外周面に凹凸のない円筒体であったが、収容体の外周面の一部または全部が雄ネジ状になっていてもよい。収容体の外周面が雄ネジ状になっている場合には、該雄ネジに対応する雌ネジを有する配管固定用部材を収容体に螺着することができる。また、収容体は、外形が多角柱状（例えば、三角形状、四角形状等。）であってもよい。
また、第１および第２の実施形態では、フィルタ本体が膜であったが、例えば、ブロック、繊維（例えば、ガラスウール等）であってもよい。
また、第１および第２の実施形態では、支持部材と配管とが別個の部材であったが、配管が支持部材を兼ねていても構わない。

さらに、収容体、フィルタ本体、支持部材の材質は全て同一材質である必要はなく、異なる材質の部材を組み合わせてもよい。
また、収容体および支持部材を、例えば、いずれもポリエーテルエーテルケトン製にして、あるいは、ポリエーテルエーテルケトン製とステンレス鋼製との組み合わせにして、圧入によりフィルタユニットを作製した場合には、流体の圧力を高くすることができる。

本発明に係る第１の実施形態のフィルタユニットを示す断面図である。第１の実施形態のフィルタユニットを構成する収容体を示す断面図である。第１の実施形態のフィルタユニットを構成する配管固定用部材を示す断面図である。第１の実施形態のフィルタユニットの使用方法を示す断面図である。本発明に係る第２の実施形態のフィルタユニットを示す断面図である。第２の実施形態のフィルタユニットを構成する収容体を示す断面図である。第２の実施形態のフィルタユニットを構成する配管固定用部材を示す断面図である。第２の実施形態のフィルタユニットの使用方法を示す断面図である。

符号の説明

１，２フィルタユニット
１０，５０収容体
５１，１１貫通孔
５１ａ第１の穴
５１ｂ第２の穴
５１ｃ底面
５１ｄ，５１ｅ開口部
１２，貫通孔の端部の周辺部
２０，６０フィルタ本体
３０，７０支持部材
３１，７１孔
４０，８０ａ，８０ｂ配管固定用部材
４１，８１ａ，８１ｂ収容体挿入穴
４２，８２ａ，８２ｂ配管挿入穴

Claims

第１の配管と第２の配管を連結すると共に、これらの配管の一方から他方に流通する流体中の粒子を除去するためのフィルタユニットであって、
第１の端部から第２の端部まで一定口径の貫通孔が形成された円筒状の収容体と、
収容体の第１の端部から挿入された第１の管状支持部材と、収容体の第２の端部から挿入された第２の管状支持部材と、
収容体に、その貫通孔の略中央に位置するように挿入され、第１および第２の管状の支持部材により挟まれて支持されるフィルタ本体と、
収容体の第１の端部が挿入される第１の配管固定用部材と、収容体の第２の端部が挿入される第２の配管固定用部材とを具備し、
第１および第２の配管固定用部材は弾性体からなり、各々配管挿入穴と、該配管挿入穴と連通しつつ収容体の端部が挿入される収容体挿入穴を有し、
第１の配管が、第１の配管固定用部材の配管挿入穴から第１の管状支持部材に挿入されると共に、
第２の配管が、第２の配管固定用部材の配管挿入穴から第２の管状支持部材に挿入されるように構成されていることを特徴とするフィルタユニット。
第１の配管と第２の配管を連結すると共に、これらの配管の一方から他方に流通する流体中の粒子を除去するためのフィルタユニットであって、
第２の端部側から形成された第２の穴と、第２の穴と連通するように第１の端部側から第２の穴の底面まで形成された第２の穴より口径が小さい第１の穴とからなる貫通孔が形成された円筒状の収容体と、
収容体の第２の端部から挿入された管状支持部材と、
収容体に、その第２の穴の底面に隣接するように挿入され、該第２の穴の底面と管状の支持部材により挟まれて支持されるフィルタ本体と、
収容体の第１の端部が挿入される第１の配管固定用部材と、収容体の第２の端部が挿入される第２の配管固定用部材とを具備し、
第１および第２の配管固定用部材は弾性体からなり、各々配管挿入穴と、該配管挿入穴と連通しつつ収容体の端部が挿入される収容体挿入穴を有し、
第１の配管が、第１の配管固定用部材の配管挿入穴から収容体の第１の穴に挿入されるように構成されていると共に、
第２の配管が、第２の配管固定用部材の配管挿入穴から管状支持部材に挿入されるように構成されていることを特徴とするフィルタユニット。
第１および第２の配管固定用部材が弾性高分子材料からなる請求項１または２に記載のフィルタユニット。
収容体および管状支持部材がフッ素樹脂からなる請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィルタユニット。
フィルタ本体がフッ素樹脂からなる請求項１〜４のいずれか１項に記載のフィルタユニット。