JP6273526B1 - 液体浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】市販の容器が使用出来る液体浄化装置を提供する。【解決手段】内側筒１と外側筒３との形状を市販のカートリッジフイルタの外形とほぼ同じにし、吸着剤５として嵩比重が０．０４〜０．３ｇ／ｃｃで粒径が２００μｍと細かく、非常に軽い水酸化マグネシウムの微粉末状体と０．５〜５ｍｍで一般的砂の嵩比重１．７ｔ／ｍ３の１０〜２０％の嵩比重である粒径が大きいパーライトを混ぜることにより形成し、パーライトの相互間隙中に水酸化マグネシウムの微粉末状態を取り込むことで、内側筒１の第一の濾紙２と外側筒３の第二の濾紙４との狭い間隙に吸着剤５を上方から容易に充填できるため、市販の容器９を使用できる液体浄化装置。【選択図】図１
Description
この発明は、例えば、工作機の研削液、洗浄液等の被浄化液中に含まれる微粒子を除去する液体浄化装置に関する。
現在、被浄化液中の微粒子を除去する装置として、特許公報第２６４０９０１号公報、特許公報第２８４１００８号公報、並びに、特許公報第４１１４０９１号公報がある。
例えば、特許公報第４１１４０９１号公報のものは、市販の円筒状のカートリッジフイルタと、このカートリッジフイルタを取り囲むように、カートリッジフイルタと同軸状に設置された円筒状の濾過層との間に吸着剤を充填させて構成している。このため、市販のカートリッジフイルタの外径に比較して格段に大きな外径となり、市販のフイルタ容器を使用することが出来ず、それ専用の容器を必要とする課題があった。
本発明は、多数の貫通孔を有する内側筒に施された第一の過紙と、多数の貫通孔を有し前記内側筒と同軸状に設置された外側筒に施された第二の濾紙との狭い間隙に、嵩比重が０．０４〜０．３ｇ／ｃｃで粒径が２００μｍと非常に細かい水酸化マグネシウムの微粉末状体と、パーライト原石を高温で熱処理して内部に多数の連通した空隙を有する発泡体で、かつ、大部分が粒径０．５ｍｍΦ〜５ｍｍΦの粒状態で、透水性に優れ、一般的な砂の比重：１．７ｔ／ｍ３の１０％〜２０％の嵩比重で、水酸化マグネシウムの微粉末状態に比較して格段に粒径の大きなパーライトとの混合物とからなる吸着剤を充填して、外径が小さく市販のカートリッジフイルタと外径がほぼ同じ吸着剤カートリッジを構成し市販のフイルタ容器を使用出来るようにした。
なお、水酸化マグネシウムの微粉末状体として、嵩比重が０．０４〜０．３ｇ／ｃｃと非常に軽く粒径が２００μｍと非常に細かい宇部マテリアル製のモスファイジを使用した。
この水酸化マグネシウムの粒径２００μｍの微粉末状体に比較して、大部分の粒径が０．５ｍｍΦ〜５ｍｍΦと格段に大きな三井金属鉱業製のパーライト、キングパールＬを混在させ、キングパールＬの相互間隙中にモスファイジの微粉末状態を取り込むことにより、非常に軽いモスファイジの舞い上がりを防ぎ、上方から容易に充填することが出来るようにした。
なお、水酸化マグネシウムの微粉末状体として、嵩比重が０．０４〜０．３ｇ／ｃｃと非常に軽く粒径が２００μｍと非常に細かい宇部マテリアル製のモスファイジを使用した。
この水酸化マグネシウムの粒径２００μｍの微粉末状体に比較して、大部分の粒径が０．５ｍｍΦ〜５ｍｍΦと格段に大きな三井金属鉱業製のパーライト、キングパールＬを混在させ、キングパールＬの相互間隙中にモスファイジの微粉末状態を取り込むことにより、非常に軽いモスファイジの舞い上がりを防ぎ、上方から容易に充填することが出来るようにした。
なお、特許公報第２６４０９０１号公報の第４頁、左欄、段落３０、並びに、特許公報第２８４１００８号公報の右欄、段落２０に、吸着剤の目減り対策として、例えば、ポリプロピレン、コルク、活性炭等を吸着剤に混入する旨の記載が有るが、これは飽くまで吸着剤の嵩の目減り対策であり、これらを混在させても、第一の過紙と第二の濾紙との狭い間隙に容易に充填させることは出来ず、本願の成果を示唆するものではない。
また、粒径０．５ｍｍΦ〜５ｍｍΦの活性炭、ゼオライトを、水酸化マグネシウムの粉末状体に混合しても、活性炭、ゼオライト自体は、表面に多数の穴を有する構造で、その穴に異物を吸着するもので、その単体自体内部に空隙を有さず、通水はその単体自体の相互間隙のみとなり、相互間隙が直ぐに目詰まりを起こし、到底使用し得るものではない。
また、粒径０．５ｍｍΦ〜５ｍｍΦの活性炭、ゼオライトを、水酸化マグネシウムの粉末状体に混合しても、活性炭、ゼオライト自体は、表面に多数の穴を有する構造で、その穴に異物を吸着するもので、その単体自体内部に空隙を有さず、通水はその単体自体の相互間隙のみとなり、相互間隙が直ぐに目詰まりを起こし、到底使用し得るものではない。
図１はこの発明の一実施例を示す断面図、図２、図３はこの発明の説明図である。
図１において、内側筒１は、内径２５ｍｍΦ、外径３１ｍｍΦ、高さ２４６ｍｍの樹脂製円筒状体の周囲壁に多数の貫通孔を設け、この貫通孔を覆うように２００μｍの第一の濾紙２を施して構成されている。外側筒３は、内径６１ｍｍΦ、外径６５ｍｍΦ、高さ２４６ｍｍの樹脂製円筒状体の周囲壁に多数の貫通孔を設け、この貫通孔を覆うように２００μｍの第二の濾紙４を施して構成されている。吸着剤５は、嵩比重が０．０４〜０．３ｇ／ｃｃと非常に軽く粒径２００μｍの水酸化マグネシウムの微粉末状体と、大部の粒径が０．５ｍｍΦ〜５ｍｍΦの発泡体であるパーライトとの混合物からなっている。両端蓋６，７は、内径２５ｍｍΦ、外径６５ｍｍΦ、厚さ２ｍｍの円盤状に樹脂で形成され、内側筒１と外側筒３との両端面に溶着で取り付けられ吸着剤５を封印する。吸着剤カートリッジ８は、吸着剤５を収納した内側筒１と外側筒３と両端蓋６，７との円筒状の容器で、市販のカートリッジフイルタとほぼ同じ形状に構成されている。容器９は、吸着剤カートリッジ８を収納するものであり、市販のカートリッジフイルタの容器が用いられる。カートリッジフイルタ容器１０は、容器９の後段に設けられ、内径２５ｍｍΦ、外径６５ｍｍΦ、高さ２５０ｍｍの市販のカートリッジフイルタ１１を収納している。
図１において、内側筒１は、内径２５ｍｍΦ、外径３１ｍｍΦ、高さ２４６ｍｍの樹脂製円筒状体の周囲壁に多数の貫通孔を設け、この貫通孔を覆うように２００μｍの第一の濾紙２を施して構成されている。外側筒３は、内径６１ｍｍΦ、外径６５ｍｍΦ、高さ２４６ｍｍの樹脂製円筒状体の周囲壁に多数の貫通孔を設け、この貫通孔を覆うように２００μｍの第二の濾紙４を施して構成されている。吸着剤５は、嵩比重が０．０４〜０．３ｇ／ｃｃと非常に軽く粒径２００μｍの水酸化マグネシウムの微粉末状体と、大部の粒径が０．５ｍｍΦ〜５ｍｍΦの発泡体であるパーライトとの混合物からなっている。両端蓋６，７は、内径２５ｍｍΦ、外径６５ｍｍΦ、厚さ２ｍｍの円盤状に樹脂で形成され、内側筒１と外側筒３との両端面に溶着で取り付けられ吸着剤５を封印する。吸着剤カートリッジ８は、吸着剤５を収納した内側筒１と外側筒３と両端蓋６，７との円筒状の容器で、市販のカートリッジフイルタとほぼ同じ形状に構成されている。容器９は、吸着剤カートリッジ８を収納するものであり、市販のカートリッジフイルタの容器が用いられる。カートリッジフイルタ容器１０は、容器９の後段に設けられ、内径２５ｍｍΦ、外径６５ｍｍΦ、高さ２５０ｍｍの市販のカートリッジフイルタ１１を収納している。
吸着剤５を構成する水酸化マグネシウムの微粉末状体は２００μｍと非常に細かく、かつ、嵩比重が０．０４〜０．３ｇ／ｃｃと非常に軽いため、それ単独では、内側筒１の第一の濾紙２と外側筒３の第二の濾紙４との狭い間隙への上方からの充填が非常に困難であり、量産工程で充填するには不可能に近い。
このため、透水性に優れ、かつ、大部分の粒径が０．５ｍｍΦ〜５ｍｍΦであり、一般的な砂の嵩比重：１．７ｔ／ｍ３の１０％〜２０％の嵩比重で、水酸化マグネシウムの２００μｍの微粉末状態に比較して格段に粒径の大きなパーライトを水酸化マグネシウムに混在させることにより、パーライトの相互間隙中に水酸化マグネシウムの微粉末状態を取り込み、内側筒１の第一の濾紙２と外側筒３の第二の濾紙４との狭い間隙に、水酸化マグネシウムの非常に軽い微粉末状態の舞い上がりを防ぎ、上方から容易に充填することが出来る。
また、その混合割合は体積比で、水酸化マグネシウム３０％〜８０％、パーライト７０％〜２０％で、最適割合は体積比で１対１である。
さらに、水分を通過させやすいパーライトを、粉末状の水酸化マグネシウムに混在させることにより、吸着剤５自体の目詰まりも軽減でき、使用時における水酸化マグネシウムの嵩の目減り軽減もできる。
このため、透水性に優れ、かつ、大部分の粒径が０．５ｍｍΦ〜５ｍｍΦであり、一般的な砂の嵩比重：１．７ｔ／ｍ３の１０％〜２０％の嵩比重で、水酸化マグネシウムの２００μｍの微粉末状態に比較して格段に粒径の大きなパーライトを水酸化マグネシウムに混在させることにより、パーライトの相互間隙中に水酸化マグネシウムの微粉末状態を取り込み、内側筒１の第一の濾紙２と外側筒３の第二の濾紙４との狭い間隙に、水酸化マグネシウムの非常に軽い微粉末状態の舞い上がりを防ぎ、上方から容易に充填することが出来る。
また、その混合割合は体積比で、水酸化マグネシウム３０％〜８０％、パーライト７０％〜２０％で、最適割合は体積比で１対１である。
さらに、水分を通過させやすいパーライトを、粉末状の水酸化マグネシウムに混在させることにより、吸着剤５自体の目詰まりも軽減でき、使用時における水酸化マグネシウムの嵩の目減り軽減もできる。
次に、吸着剤５の凝集作用を、図２，図３を用いて説明する。
図２は、水酸化マグネシウムの電荷０ポイント特性を示す図で、横軸にｐＨ値を、縦軸に濃度Ｄを取っている。被浄化液のｐＨ値が吸着剤５の電荷０ポイントより低いｐＨ領域の場合、吸着剤５から負に帯電する水酸基ＯＨ−が被浄化液中に溶解し、吸着剤５の表面が正に帯電する性状を利用する。
図２は、水酸化マグネシウムの電荷０ポイント特性を示す図で、横軸にｐＨ値を、縦軸に濃度Ｄを取っている。被浄化液のｐＨ値が吸着剤５の電荷０ポイントより低いｐＨ領域の場合、吸着剤５から負に帯電する水酸基ＯＨ−が被浄化液中に溶解し、吸着剤５の表面が正に帯電する性状を利用する。
即ち、吸着剤５が水酸化マグネシウムの場合、その電荷０ポイントはｐＨ１２で、ｐＨ領域がｐＨ６〜ｐＨ１２の被浄化液中にあっては、水酸化マグネシウムから水酸基ＯＨ−が被浄化液中へ溶解して、水酸化マグネシウムの表面は正に帯電する。
一方、被浄化液中の例えば鉄、シリコン等の微粒子は、ｐＨ６〜ｐＨ１２の領域の水溶液中にあっては負に帯電する。
例えば、被浄化液中の微粒子が鉄粉の場合、被浄化液中では鉄粉は酸化鉄となり、その電荷０ポイントはｐＨ４で、ｐＨ６〜ｐＨ１２の被浄化液中では負に帯電する。
一方、被浄化液中の例えば鉄、シリコン等の微粒子は、ｐＨ６〜ｐＨ１２の領域の水溶液中にあっては負に帯電する。
例えば、被浄化液中の微粒子が鉄粉の場合、被浄化液中では鉄粉は酸化鉄となり、その電荷０ポイントはｐＨ４で、ｐＨ６〜ｐＨ１２の被浄化液中では負に帯電する。
図３は、粒子間距離とポテンシャルエネルギーの特性曲線で、横軸に微粒子Ａ，Ｂ間の距離Ｌを、縦軸に反発力Ｐ１と、吸引力Ｐ２とを取っている。
図２において、負に帯電している微粒子は、正に帯電している吸着剤５の表面に吸引されて、図３に示すように、微粒子Ａ，Ｂの相互間距離Ｌが、互いに吸引力Ｐ２が働く距離Ｌ１まで狭くなり、互いに凝集して大きな塊となる。
即ち、図１において、矢印に示す如く、被浄化液が吸着剤５の相互間隙を通過すると、被浄化液中の微粒子は吸着剤５の表面に吸引され互いに凝集して、約３００倍の大きな塊となる。この大きな塊となった微粒子は、第一の濾紙２を通過して市販のフイルタ１１で捕捉される。
図２において、負に帯電している微粒子は、正に帯電している吸着剤５の表面に吸引されて、図３に示すように、微粒子Ａ，Ｂの相互間距離Ｌが、互いに吸引力Ｐ２が働く距離Ｌ１まで狭くなり、互いに凝集して大きな塊となる。
即ち、図１において、矢印に示す如く、被浄化液が吸着剤５の相互間隙を通過すると、被浄化液中の微粒子は吸着剤５の表面に吸引され互いに凝集して、約３００倍の大きな塊となる。この大きな塊となった微粒子は、第一の濾紙２を通過して市販のフイルタ１１で捕捉される。
メーカー公称１μｍのカートリッジフイルタ１１は、目詰まり状態に近い時に１μｍの微粒子が除去されるであろうとの推定値のものが多く、初期状態時には２０μｍ程度の微粒子しか除去出来ないものが多い。
一方、本実施例の吸着剤カートリッジ８を使用し、カートリッジフイルタ１１としてメーカー公称１μｍを使用すると０．１μｍの微粒子が除去でき、カートリッジフイルタ１１としてメーカー公称１０μｍを使用すると１μｍの微粒子が除去できた。
一方、本実施例の吸着剤カートリッジ８を使用し、カートリッジフイルタ１１としてメーカー公称１μｍを使用すると０．１μｍの微粒子が除去でき、カートリッジフイルタ１１としてメーカー公称１０μｍを使用すると１μｍの微粒子が除去できた。
なお、水酸化マグネシウムの電荷０ポイントは、現時点で知られているあらゆる物質の電荷０ポイントの中で一番高い。このため、ｐＨ６〜ｐＨ１２の領域の水溶液中にあっては殆どの物質が凝集する。
本発明は、吸着剤５を構成する水酸化マグネシウムの微粉末状体が２００μｍと非常に細かく、かつ、嵩比重が０．０４〜０．３ｇ／ｃｃと非常に軽いため、水酸化マグネシウムの微粉末状体単独では、内側筒１の第一の濾紙２と外側筒３の第二の濾紙４との狭い間隙への上方からの充填が非常に困難であり、量産時には不可能に近いに状態である。
これに対して、大部分の粒径が０．５ｍｍΦ〜５ｍｍΦで、水酸化マグネシウムの２００μｍの微粉末状態に比較して格段に粒径の大きなパーライトを混ぜることにより、パーライトの相互間隙に水酸化マグネシウムの粉末状態を取り込み、上記狭い間隙中にも水酸化マグネシウムの微粉末状態の舞い上がりを防止しながら上方から比較的容易に充填することができ、吸着剤５を収納した吸着剤カートリッジ８を市販のカートリッジフイルタの外形寸法とほぼ同じにすることが出来るため、容器９として市販の容器を使用することが出来る。
また、吸着剤５の混在物が透水性の優れたパーライトであるため、水分を通過させやすく、かつ、吸着剤５を構成する水酸化マグネシウムの粉末状体の相互間隙を拡げる役目もし、吸着剤５自体の目詰まりも軽減できる。さらに、使用時における水酸化マグネシウムの粉末状体の嵩の軽減も出来る。
これに対して、大部分の粒径が０．５ｍｍΦ〜５ｍｍΦで、水酸化マグネシウムの２００μｍの微粉末状態に比較して格段に粒径の大きなパーライトを混ぜることにより、パーライトの相互間隙に水酸化マグネシウムの粉末状態を取り込み、上記狭い間隙中にも水酸化マグネシウムの微粉末状態の舞い上がりを防止しながら上方から比較的容易に充填することができ、吸着剤５を収納した吸着剤カートリッジ８を市販のカートリッジフイルタの外形寸法とほぼ同じにすることが出来るため、容器９として市販の容器を使用することが出来る。
また、吸着剤５の混在物が透水性の優れたパーライトであるため、水分を通過させやすく、かつ、吸着剤５を構成する水酸化マグネシウムの粉末状体の相互間隙を拡げる役目もし、吸着剤５自体の目詰まりも軽減できる。さらに、使用時における水酸化マグネシウムの粉末状体の嵩の軽減も出来る。
１ ： 内側筒
２ ： 第一の濾紙
３ ： 外側筒
４ ： 第二の濾紙
５ ： 吸着剤
６，７： 両端蓋
８ ： 吸着剤カートリッジ
９ ： 容器
２ ： 第一の濾紙
３ ： 外側筒
４ ： 第二の濾紙
５ ： 吸着剤
６，７： 両端蓋
８ ： 吸着剤カートリッジ
９ ： 容器
Claims (1)
- 円筒状に構成され多数の貫通孔を有する周囲壁に第一の濾紙が施された内側筒と、
円筒状に構成され多数の貫通孔を有する周囲壁に第二の濾紙が施され、上記内側筒と同軸状に設置された外側筒と、
上記第一の濾紙と上記第二の濾紙との間に充填され、粒径数百μｍで嵩比重が０．０４〜０．３ｇ／ｃｃと非常に軽い水酸化マグネシウムからなる微粉末状体と、粒径が水酸化マグネシウムの粒径の数倍〜数十倍で、嵩比重が一般的な砂の嵩比重：１．７ｔ／ｍ ３ の１０％〜２０％で、上記微粉末状態に比較して粒径が大きなパーライトとの混合物とからなる吸着剤とで構成され、
上記混合物の混合割合は、体積比で水酸化マグネシウム３０％〜８０％、パーライト７０％〜２０％であり、
上記粒径の大きなパーライトの相互間隙中に上記水酸化マグネシウムの微粉末状体を取り込み、被浄化液体を上記第二の濾紙側から上記吸着剤の相互間隙中に通過させ、上記水酸化マグネシウムの電荷０ボイントを利用して、被浄化液体中の微粒子を上記水酸化マグネシウムの表面に吸引し、微粒子相互間距離を互いに吸引力が発生する距離まで近づけ微粒子を凝集させて大きな塊として後、上記第一の濾紙を通過して大きな塊となった微粒子を、捕捉手段で捕捉させるように構成した前記吸着剤からなる液体浄化装置。
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