JP5389944B2 - 濾過素子及びこの濾過素子を備えた濾過装置 - Google Patents

Description

本発明は、各種流体に適用できる濾過素子及びこの濾過素子を備えた濾過装置に関する。

一般に、濾過しようとする固体を含む気体ないしは液体などの被処理流体は、ジュース，豆腐などの各種食品用を始め、汚泥処理装置とか稀少金属などの精製処理装置などの濾過処理装置で用いられ、産業技術分野における不可欠の濾過分離作業として極めて重要である。

そして、被処理流体を濾過するものは、布製の繊維質のものとか濾過孔をパンチング処理したものやレーザー光を照射して微細孔を開孔したフィルタ構成のものとか、或はウエッジワイヤーを用いて、コイル状又は多数のリング状の鋼製品とかなどの各種濾過素子が広く知られている。

ところで、ウエッジワイヤーの断面形状は、基板との係入固定のため、先端を先鋭状に係入させているものが多いが、断面逆梯形としたものとして用いた固液分離装置が知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。

また、同様に台形断面のステンレスワイヤを用いた回転スクリーン型スカム分離装置も知られている（例えば、特許文献３参照）。

特開２０００−３５０９０５号公報 特開２００４−８８４９号公報 特開２００４−２０９４３８号公報

上記特許文献１及び３には、確かに断面台形ないし梯形のワイヤーを用いて、隣り合うワイヤー間の間隙を濾過孔として用いているが、断面台形ないし梯形のワイヤーを円筒状の枠体の円筒面に軸上に沿って多数並設したものや、リング状のワイヤーを間隔を置いて並設した構成のものであって、ワイヤーを支持する枠板部との接触部等、単に当接させているだけであり、スポット熔接などにより、固着が施されていると推測できるのみであり、使用中の衝撃などの外圧で簡単に固定が外れて隣り合う濾過孔は容易に変化し、適正な濾過孔の確保は全く不十分と認めざるを得ない。

従って、この種のワイヤーを用いた濾過素子は、高精度の濾過孔には全く不適，不向きであると謂わざるを得ない。

また、特許文献２には、梯形のワイヤーをコイル状に巻き付けて短尺な底面に突条を設けて基材フレームの凹設された凹処に係合させているが、基材とワイヤーの底面との平行な配設が難しく、高精度なワイヤー間の濾過孔を得ることは不可能であった。

本発明は叙上の点に着目して成されたもので、長辺と短辺とが平行な台形ないしは梯形構造の特殊性を生かし、フラットな短辺を用い、かつこの短辺を支持する筒状フレームの支持部分との衝合箇所に、凹凸構造による係合部を形成し、外力などによる移動を防止し、濾過孔としての幅長さの変動を防止して、高精度の濾過作用を行えるようにした濾過素子及びこの濾過素子を用いた濾過装置を得ることを特徴とする。

また、前記した凹凸構造による係止構造は、筒状フレーム側に形成される突出部とこの突出部が係入できるワイヤー側に凹設される係合溝とより成る濾過素子及びこの濾過素子を用いる濾過装置を得ることを特徴とする。

さらに、濾過素子は、全体が円筒形である場合は勿論のこと、断面多角形の筒体形や大きさを異にする截円錐形であること、さらには、上下垂直形状の場合や左右横形状さらには、傾斜した斜め形状など好みの形状として用いることができるようにしたことを特徴としている。

さらにまた、濾過素子は、その外周面を濾過面とする場合は勿論のこと、内周面を濾過面として形成する場合も可能な、濾過素子及びこの濾過素子を用いた濾過装置を得ることを特徴とする。

そして、さらに、ワイヤー側に設けられる凹設した係合溝の深さをこの係合溝と係合できる突出部の高さより大きく形成して常にワイヤーの逆梯形状の短辺の面が支持枠に確実に載置できるようにした濾過素子及びこの濾過素子を備えた濾過装置を得ることを特徴とする。

この発明は下記の構成を備えることにより上記課題を解決できるものである。

（１）筒形フレームの外周，内周の中の１方の周に、線材をコイル状に捲装し、この線材の隣り合うコイル部の間隙を連続するコイル状の濾過孔として形成される濾過素子であって、コイル状の線材の断面形状を逆梯形とし、短尺な面に係合溝を形成し、筒状フレームの線材が配設される箇所に前記線材の係合溝に係合できる突出部を設けると共に、この突出部の基端の大きさと前記係合溝の開口部の大きさを同一として係入係合できるようにして成ることを特徴とする濾過素子。

（２）前記線材の短尺な面に凹設される係合溝の深さは、この係合溝に係入される筒状フレームに形成される突出部の高さより大きく形成されることを特徴とする前項（１）記載の濾過素子。

（３）前記線材の短尺な面に凹設される係合溝及び筒状フレームに形成できる突出部は、いずれも断面形状が半円形，三角形，角形のいずれか一つであることを特徴とする前項（１）または（２）記載の濾過素子。

（４）筒形フレームは同一径の円筒形，截円錐形，三角形のいずれか一つの構成を備え、竪型，傾斜型，横型のいずれか一つの形状を備えることを特徴とする前項（１）ないし（３）のいずれか１項に記載の濾過素子。

（５）前項（１）ないし（４）のいずれか１項記載の濾過素子を備えた、被濾過流体を濾過できることを特徴とする濾過装置。

本発明によれば、断面逆梯形のコイル線材の短辺側を、筒状フレームの外周又は内周に沿って配置させ、短辺側に凹設した係合溝を、筒状フレーム内に突設した突出部と係合させ、この突出部の基端の大きさと、前記係合溝の開口部の大きさとを同一として固定位置が決定でき、短辺側が常に確実に筒状フレームの外周面又は内周面と衝接できるので、表側の長尺面で形成されるコイル状の濾過孔は適正な大きさのスリット状に形成され、数ミクロンないし数百ミクロンの濾過孔設定に対して１０分の１程度以下の誤差範囲を保持して、高精度に濾過素子として提供できると共に、特にコイル線材の短尺側に設けた係合溝と、筒状フレームに設けた突出部との係合では、係合溝の深さは突出部の長さより僅かに大きい値を呈しているので、突出部は完全に係合溝内に係入し、突出部の先端が係合溝の最奥端と衝接するという不都合は生じない。従って、コイル線材の長尺な隣り合う長辺部間で形成される濾過孔の形状が変動して濾過孔の大きさを変化させる虞れが生じない。

さらに、本発明によれば、コイル線材の断面形状が、長尺な長辺と短尺な短辺とが、梯形の平行面を形成しているので、短尺な短辺と当接する筒状フレームの支持部面とが偏倚することなく載置される条件は短尺と雖も比較的長く、しかも係合溝と突出部との一体的な係入が組み合わさっているので正置でき、従って、長尺な隣り合う長辺との濾過孔は常に正確な間隙を保持できる顕著な効果を有する。しかも、断面逆梯形のコイル状の線状体は、筒状フレームの形状に関係なく適用でき、数多くの固液分離を含む高精度の濾過装置として実施に供することができる。

線材コイルを筒状フレームの内周に捲装した構造のワイヤー内巻きタイプの濾過素子であって、（ａ）は全体正面図、（ｂ）は（ａ）のＩａ−Ｉａ線拡大断面図、（ｃ）は（ｂ）のＩＩａ−ＩＩａ線部分拡大断面図、（ｄ）は（ｃ）のＩＩＩａ−ＩＩＩａ線部分断面図 線材コイルを筒状フレームの外周に捲装した構造のワイヤー外巻きタイプの濾過素子であって、（ａ）は全体正面図、（ｂ）は（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線拡大断面図、（ｃ）は（ｂ）のＩＩｂ−ＩＩｂ線部分拡大断面図、（ｄ）は（ｃ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線部分断面図 図２（ｃ）のＰ部分の変形構造図で、（ａ）は丸形（１）、（ｂ）は角形、（ｃ）は三角形（１）、（ｄ）は丸形（２）、（ｅ）は三角形（２）の拡大断面図 筒形フレームの三例を示し、（ａ）は左右の枠杆（フランジ）に支持杆を装架させた構造のもの、（ｂ）は打抜構成で長尺孔とした例の筒状フレームの正面図、（ｃ）は短尺な孔を穿孔した筒状フレームの正面図 濾過素子の三例を示すもので、（ａ）は円筒型タイプのもの、（ｂ）は截円錐型タイプのもの、（ｃ）は多角形で三角形タイプのものをそれぞれ示す。 （ａ）ワイヤー内巻きタイプの濾過素子を用いた濾過装置の一例を示す概略図、（ｂ）ワイヤー外巻きタイプの濾過素子を用いた濾過装置の一例を示す概略図

以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。

各図において、符号１は好みの形状を備える筒状フレームであって、金属ないし硬質合成樹脂などで形成される。２，３は前記筒状フレーム１の入口側又は出口側の両端部、４は前記筒状フレーム１の外周に形成される開口部を示し、例えば、図４に示す構成の筒状フレーム１において、（ａ）の場合は両端を形成する環状フランジ２ａ，３ａの両部材に一定間隔を置いて多数装架される多数の部材である支持杆５との間に開口部４が形成され、又（ｂ），（ｃ）の場合は、円筒構成の単一部材である筒状フレーム１の周面全域に亘って切削加工により大小好みの大きさの開口部４を形成するものである。これらの開口部４は、濾過される濾過分を流通できる透過孔を形成する。

６は、前記筒状フレーム１に捲装固着されるコイル状のワイヤーを示し、断面形状において、表面と底面が平行な断面台形、即ち断面梯形状を備え、筒状フレーム１に対しては逆梯形状に捲装され、隣り合うコイルの長辺同士間で設定される濾過孔ｇを形成できるようになっている。

そして、この断面逆梯形状のコイル状のワイヤーは、硬質材料であれば、硬質合成樹脂でも差支えないが、ステンレス鋼，チタンなどの硬質金属であることが好ましい。

さらに、前記筒状フレーム１に対して、図１に示すように内周側に捲き込むワイヤー内巻きタイプ（Ｉ）の場合と、図２に示すように筒状フレーム１の外周に捲き付けるワイヤー外巻きタイプ（ＩＩ）の場合がある。

いずれのタイプ（Ｉ）（ＩＩ）の場合にあっても、ワイヤー６の下面、即ち、断面短辺６Ａの中央に係合溝Ｘを穿ち、この係合溝Ｘに対してワイヤー６の下面が当接する筒状フレーム１の支持杆５の支持面７に正確に突設される突出部Ｙとの係合により、求める濾過素子Ａを得ることができる。

従って、長尺なワイヤー６の断面逆梯形状の成形加工と併せてワイヤー６の下面の断面短辺６Ａの中央に図３の形状、即ち、（ａ）丸形（１）及び（ｄ）丸形（２）や（ｃ）三角形（１）及び（ｅ）三角形（２）並びに（ｂ）角形などの種々異なる断面形状を同時に成形することができる。

しかも、ワイヤー６の係合溝Ｘの深さＨは、筒状フレーム１の支持面７に突出する突出部Ｙの高さｈよりも深いΔｈを備えており、突出部Ｙの成形時の誤差による高さの変動成分を完全に吸収して、常にワイヤー６は筒状フレーム１上において、隣り合うワイヤー６同士がワイヤー６の高さＬと同一の高さＬを保持できる。

併せて係合溝Ｘ及び突出部Ｙの幅の大きさＷを同一に保持することにより、隣り合うワイヤー６同士間の間隔、即ちコイル状の濾過孔ｇを精度よく形成できる。

さらに、ワイヤー６を筒状フレーム１に捲回する時は、捲き始め及び捲き終わりのみ筒状フレーム１に溶着，固着するのみで他の箇所での固定手段を省略して行うか、ワイヤー６の捲回箇所を、全域又は部分的に間隔を置いて、熱溶着とか接着剤を介して行うか、何等特定されることはない。

斯くして、得られる濾過素子Ａは、例えば図６（ａ）又は（ｂ）の濾過装置として広く適用できる。

同図（ａ）は、図１のワイヤー内巻きタイプ（Ｉ）の截円錐型のものを横型に設定した濾過装置Ｑとして使用したもので、被処理流体が投入口８より投入でき、モータＭで駆動されるスクリュ９内を通過させ、濾過素子Ａにより濾過された処理流体が、ハウジング１０内より、吐出口１１を経て排出させることができると共に、非濾過分は濾過素子Ａの吐出側の開口部のバルブ１２より取り出すことができる。

また、同図（ｂ）は、図２のワイヤー外巻きタイプ（ＩＩ）を用いた縦型の濾過装置Ｒとして用いた一例であって、縦型に配設され、ハウジング１３との間にモータＭで駆動されるリボンスクリュ１４が捲装され、上部よりリボンスクリュ１４側に供給される被濾過流体は、濾過孔ｇより濾過された分離分だけ濾過素子Ａ内を通って下方に流下し、下部の排出口１５より給出されると共に、非濾過分はリボンスクリュ１３によって移送され、排出口１６より排出される。

以上、本発明に係る濾過素子Ａは、図６（ａ），（ｂ）で示す濾過装置に限定されるものでなく、特に高精度の濾過，分離に適用できるあらゆる濾過装置に適用できる。

本発明によれば、濾過ないし分離を高精度に行えるようにするために、隣り合う線状のコイルの断面構造を断面逆梯形とし、上面及び下面を一定間隔に保持できる線状コイルの高さＬとし、平面状態を確保させ、かつ支持固定される下面を確実に載置できる平面性の高い支持杆上で載置させると共に、筒状フレームに突出して設けた突出部Ｙの幅Ｗをコイル状のワイヤー６の中央に凹設した係合溝Ｘの開口部の幅Ｗと一致させて隣り合うワイヤー６間の間隔、即ちコイル状の濾過孔ｇを設定した精度の高い数値、例えば１００ミクロンないし５ミクロンの大きさに確保できる。

しかも、係合溝Ｘの深さは突出部Ｙの高さｈより僅かに深いΔｈを保持させているので、突出部Ｙの加工精度の変動にも応答でき、精度維持向上を図ることができる。

１ 筒状フレーム
２，３ 両端部
２ａ，３ａ 環状フランジ
４ 開口部
５ 支持杆
６ ワイヤー
６Ａ 断面短辺
７ 支持面
８ 被処理流体が投入口
９ スクリュ
１０ ハウジング
１１ 吐出口
１２ バルブ
１３ ハウジング
１４ リボンスクリュ
１５，１６ 排出口
Ａ 濾過素子
Ｍ モータ
Ｙ 突出部
Ｘ 係合溝
Ｑ，Ｒ 濾過装置
ｇ 濾過孔
Ｈ 係合溝Ｘの深さ
ｈ 突出部Ｙの高さ
Ｌ 線状コイルの高さ
Ｗ 開口部の幅（突出部Ｙの幅）

Claims (5)

1. 筒形フレームの外周，内周の中の１方の周に、線材をコイル状に捲装し、この線材の隣り合うコイル部の間隙を連続するコイル状の濾過孔として形成される濾過素子であって、コイル状の線材の断面形状を逆梯形とし、短尺な面に係合溝を形成し、筒状フレームの線材が配設される箇所に前記線材の係合溝に係合できる突出部を設けると共に、この突出部の基端の大きさと前記係合溝の開口部の大きさを同一として係入係合できるようにして成ることを特徴とする濾過素子。
2. 前記線材の短尺な面に凹設される係合溝の深さは、この係合溝に係入される筒状フレームに形成される突出部の高さより大きく形成されることを特徴とする請求項１記載の濾過素子。
3. 前記線材の短尺な面に凹設される係合溝及び筒状フレームに形成できる突出部は、いずれも断面形状が半円形，三角形，角形のいずれか一つであることを特徴とする請求項１または２記載の濾過素子。
4. 筒形フレームは同一径の円筒形，截円錐形，三角形のいずれか一つの構成を備え、竪型，傾斜型，横型のいずれか一つの形状を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の濾過素子。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項記載の濾過素子を備えた、被濾過流体を濾過できることを特徴とする濾過装置。

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