JP6365731B2 - フィルタ装置、フィルタ材およびフィルタ材用シート - Google Patents

Description

本発明は流体中に混入した異物を除去するためのフィルタ装置、フィルタ材およびフィルタ材用シートに関する。

従来より、飲料等の流体中に混入した異物を除去するため、フィルタ装置が用いられている。

このようなフィルタ装置として、積層型のフィルタ材を有するものも開発されている（特許文献１参照）。

またフィルタ装置内において流体をスムースに流すため、流体抵抗を開口側と密閉側で変化させるフィルタ装置も開発されている（特許文献２参照）。

一般にフィルタ装置は流体中に混入した異物を除去するものであり、この場合、ある形状以上の大きさの異物を除去するとともに、ある形状以下の大きさの異物を通過させたい場合がある。

またフィルタ装置内において流体をスムースに流すことも求められている。

特開２０１１−１４７８７２号公報 特開２００３−１９４１０号公報

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、ある形状以上の大きさの異物を除去することができ、かつこの形状以下の大きさの異物を通過させ、さらに流体をスムースに流すことができるフィルタ装置、フィルタ材およびフィルタ材用シートを提供することを目的とする。

本発明は、一側に開口を有し、他側が閉止されたフィルタ材を含むフィルタ装置において、フィルタ材は同一形状をもつ多数の貫通部を有し、単位面積当りの貫通部の数は一側から他側に向ってその数が増加していることを特徴とするフィルタ装置である。

本発明は、フィルタ材は少なくとも１層のフィルタ機能層を有する積層体を含む
ことを特徴とするフィルタ装置である。

本発明は、フィルタ材の積層体は、複数のフィルタ機能層を有することを特徴とするフィルタ装置である。

本発明は、フィルタ材の積層体は、フィルタ機能層と、このフィルタ機能層を挟持する一対の金網とを有することを特徴とする請求項２記載のフィルタ装置である。

本発明は、フィルタ材の積層体は、フィルタ機能層と、ろ過層と、このフィルタ機能層とろ過層を挟持する一対の金網とを有することを特徴とするフィルタ装置である。

本発明は、フィルタ機能層はエッチングにより貫通孔が形成された金属製フィルタ機能層からなることを特徴とするフィルタ装置である。

本発明は、フィルタ装置は、筒形状のフィルタ材と、フィルタ材の一側に設けられた取付具とを有することを特徴とするフィルタ装置である。

本発明は、フィルタ材において、一側に開口を有し、他側が閉止され、同一形状をもつ多数の貫通孔を有し、単位面積当りの貫通孔の数は、一側が少なくなっており、他側に向かってその数が増加していることを特徴とするフィルタ材である。

本発明は、フィルタ材用シートにおいて、同一形状をもつ多数の貫通孔を有し、単位面積当たりの貫通孔の数は、一側が少なくなっており、他側に向かってその数が増加していることを特徴とするフィルタ材用シートである。

以上のように本発明によれば、ある形状以上の大きさの異物を確実に除去することができ、かつ内部を流れる流体の流れを均一化することができる。

図１は本発明によるフィルタ装置の実施の形態を示す斜視図。 図２は本発明によるフィルタ装置が組込まれたフィルタシステムを示す全体概略図。 図３は本発明によるフィルタ装置のフィルタ材の一例を示す断面図。 図４は本発明によるフィルタ装置のフィルタ材の変形例を示す断面図。 図５は本発明によるフィルタ装置のフィルタ材の変形例を示す断面図。 図６は比較例としてのフィルタ装置を示す斜視図。 図７は本発明によるフィルタ材用シートを示す図。 図８は本発明によるフィルタ材の変形例を示す図。 図９は本発明によるフィルタ装置のフィルタ材の変形例を示す断面図。 図１０は本発明によるフィルタ装置のフィルタ材の変形例を示す断面図。

発明の実施の形態

以下図面を参照して本発明の実施の形態について述べる。

図１乃至図５は、本発明によるフィルタ装置の一実施の形態を示す図である。

図１および図２に示すように、フィルタ装置１０は異物が混入された流体に対して、その異物を除去するものである。実施形態にかかるフィルタ装置１０は多数の円形状貫通孔１１ａを有する円筒状側壁１１Ａと、円筒状側壁１１Ａの一側に形成された開口１３と、円筒状側壁１１Ａの他側に形成された閉止された閉止底部１４とを有するフィルタ材１１と、フィルタ材１１の開口１３周縁に設けられたフランジ（取付具）１５とを備えている。

このうちフィルタ材１１は円筒状側壁１１Ａに形成された多数の円形状貫通孔１１ａを有するとともに、各貫通孔１１ａは同一形状をもつ。このためフィルタ材１１によって、貫通孔１１ａの大きさ以上の異物を除去することができ、貫通孔１１ａの大きさ以下の異物を通過させることができる。

ここで、「略同一形状」とは貫通孔１１ａが完全に同一形状をもつ場合だけでなく、エッチング等により貫通孔１１ａが所望の形状に対して±５％程度の誤差を有する形状も含む。

また単位面積当りの貫通孔１１ａの数は開口１３側（一側）が少なくなっており、単位面積当りの貫通孔１１ａの数は閉止底部１４（他側）に向って徐々に増加している。

このような構成からなるフィルタ装置１０は流入口３と流出口４とを有するケーシング２内に組込まれ、このようにしてケーシング２と、ケーシング２内に組込まれたフィルタ装置１０とからなるフィルタシステム１が構成される（図２）。

この場合、フィルタ装置１０のフランジ１５をケーシング２の流入口３側へ向け、フランジ１５をケーシング２内の固定具（図示せず）に固定することにより、フィルタ装置１０はケーシング２内に固定される。

次に多数の円形状の貫通孔１１ａを有する円筒状フィルタ材１１の構造について更に説明する。

図３に示すように、円筒状フィルタ材１１は、複数、例えば４層のフィルタ機能層２１、２２、２３、２４を有する積層体２０からなっている。

積層体２０の各フィルタ機能層２１、２２、２３、２４は、いずれもステンレス製の金属製基材を用い、この金属製基材に対してエッチングを施すことにより得られる。そして、各フィルタ機能層２１、２２、２３、２４はいずれもエッチングにより形成された貫通孔２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａを有しており、貫通孔２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａの大きさは直径５０μｍとなっている。

図３において、各フィルタ機能層２１、２２、２３、２４は、各々の貫通孔２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａを位置決めし、互いに貼り合せられる。このことにより積層体２０を得ることができる。この場合、互いに位置決められたフィルタ機能層２１、２２、２３、２４の貫通孔２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａの位置合せを行うことにより、大きさが直径５０μｍのフィルタ材１１の貫通孔１１ａが形成される。

図３において各フィルタ機能層２１、２２、２３、２４は、各々厚み３０μｍの金属製基材からなっている。このため各フィルタ機能層を４層集めて積層することにより、フィルタ材１１を堅固に構成することができる。

さらにまた、各フィルタ機能層２１、２２、２３、２４の貫通孔２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａをエッチングにより形成する場合、一般に各貫通孔２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａの断面形状は曲面形状をもち、各貫通孔２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａは、各々内部２１Ａ、２３Ａ、２４Ａから表面２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂ、２４Ｂに向って末広がりの形状をもつ。この場合、フィルタ機能層２１、２２、２３、２４を積層し、各貫通孔２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａの位置合せを行うことによりフィルタ材１１の貫通孔１１ａを形成することができるので、貫通孔１１ａの断面形状を全体として略矩形状にすることができる。

次に多数の円形状貫通孔１１ａを有する円筒状フィルタ材１１の変形例について図４により説明する。

図４に示すように、円筒状フィルタ材１１は、フィルタ機能層２１と、このフィルタ機能層２１を両面から挟持する一対の金網２５、２６とを有する積層体２０からなっている。

積層体２０のフィルタ機能層２１は、ステンレス製の金属製基材を用い、この金属製基材に対してエッチングを施すことにより得られる。そして、フィルタ機能層２１はエッチングにより形成された貫通孔２１ａを有しており、貫通孔２１ａの大きさは直径５０μｍとなっている。

図４において、フィルタ機能層２１の貫通孔２１ａは直径５０μｍの大きさを有し、またフィルタ機能層２１を両面から挟持する一対の金網２５、２６は貫通孔２１ａよりかなり大きな開口を有する。

このため、フィルタ材１１の貫通孔１１ａはフィルタ機能層２１の貫通孔２１ａに一致する。

またフィルタ機能層２１は厚み３０μｍの金属製基材からなっており、このフィルタ機能層２１を両面から一対の金網２５、２６により挟持することにより、フィルタ材１１を堅固に構成することができる。

また、本変形例において、円筒状フィルタ材１１は、複数のフィルタ機能層２１、２２、２３、２４と、この複数のフィルタ機能層２１、２２、２３、２４を両面から挟持する一対の金網２５、２６とを有する積層体２０からなっていてもよい（図９参照）。

なお、図４において、一対の金網２５、２６の代わりに、貫通孔１１ａより大きな開口をもつ一対のパンチングメタルを用いてもよい。

次に多数の円形状の貫通孔１１ａを有する円筒状フィルタ材１１の更なる変形例について図５により説明する。

図５に示すように、円筒状フィルタ材１１は、フィルタ機能層２１と、ろ過層２８と、このフィルタ機能層２１およびろ過層２８を両面から挟持する一対の金網２５、２６とを有する積層体２０からなっている。

積層体２０のフィルタ機能層２１は、ステンレス製の金属製基材を用い、この金属製基材に対してエッチングを施すことにより得られる。そして、フィルタ機能層２１はエッチングにより形成された貫通孔２１ａを有しており、貫通孔２１ａの大きさは直径５０μｍとなっている。

また、本変形例において、円筒状フィルタ材１１は、複数のフィルタ機能層２１、２２、２３、２４と、ろ過層２８と、この複数のフィルタ機能層２１、２２、２３、２４およびろ過層２８を両面から挟持する一対の金網２５、２６とを有する積層体２０からなっていてもよい（図１０参照）。

図５において、フィルタ機能層２１の貫通孔２１ａは直径５０μｍの大きさを有し、またフィルタ機能層２１およびろ過層２８を両面から挟持する一対の金網２５、２６は貫通孔２１ａよりかなり大きな開口を有する。

このため、フィルタ材１１の貫通孔１１ａはフィルタ機能層２１の貫通孔２１ａに一致する。

またフィルタ機能層２１はステンレスの金属製基材からなっており、またろ過層２８は不織布、珪藻土、炭素繊維等のろ材からなっている。そしてこのフィルタ機能層２１およびろ過層２８を両面から一対の金網２５、２６により挟持することにより、フィルタ材１１を堅固に構成することができる。

ところで、図５において、一対の金網２５、２６内に配置されたフィルタ機能層２１およびろ過層２８に加えて、更に他の機能層を設けてもよく、一対の金網２５、２６内に各層を配置する順番は特に制限はなく、任意の順に各層を配置することができる。また一対の金網２５、２６の代わりに、貫通孔１１ａより大きな開口を有する一対のパンチングメタルを用いてもよい。

次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。

はじめに、フィルタ材用シート２０Ａを準備する（図７参照）。

この場合、まず金属製基板をエッチングすることにより、各々貫通孔２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａを有するフィルタ機能層２１、２２、２３、２４を作製し、各々の貫通孔２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａの位置を合わせてフィルタ機能性２１、２２、２３、２４を積層して接着する。このようにしてフィルタ材用シート２０Ａを準備することができる。

この場合、フィルタ材用シート２０Ａには予め多数の貫通孔１１ａが形成され、貫通孔１１ａの数は開口１３側（図７の左側）から閉止底部１４側（図７の右側）へ向かって徐々に増加している。

次にこのフィルタ材用シート２０Ａを円筒状に成形して円筒状側壁１１Ａを形成し、この円筒状側壁１１Ａの一側を開口１３とし、円筒状側壁１１Ａの他側を閉止して閉止底部１４を形成する。このようにして円筒状フィルタ材１１を作製する。次にフィルタ材１１の開口１３にフランジ１５を取付けて、フィルタ装置１０を作製する。

次に図１および図２に示すように、フィルタ装置１０をケーシング２内に組み込む。この場合、フィルタ装置１０のフランジ１５をケーシング２内の固定具に固定することにより、フィルタ装置１０をケーシング２内に固定することができ、このようにしてフィルタシステム１が得られる。

次に異物が混入した飲料等の流体がケーシング２のケーシング２内に流入口３から流入する。流体はその後フィルタ装置１０内に流入してフィルタ装置１０により異物が除去される。次にフィルタ装置１０により異物が除去された流体は、その後、ケーシング２の流出口４からケーシング２の外方へ排出される。

次にフィルタ装置１０内において流体から異物を除去する作用について更に述べる。

まず異物を含む流体はフィルタ装置１０のフィルタ材１１内に流入口として機能する開口１３から流入する。そしてフィルタ材１１内に流入する流体は、フィルタ材１１のうち円筒状側壁１１Ａに形成された貫通孔１１ａを通過し、この間、貫通孔１１ａにより流体中の異物が除去される。

上述のようにフィルタ材１１の各開孔１１ａは、同一形状を有するため、貫通孔１１ａの口径より大きな形状をもつ異物をこの開孔１１ａにより除去することができ、貫通孔１１ａの大きさより小さな形状をもつ異物は開孔１１ａを通過する。このためフィルタ材１１の貫通孔１１ａによって、所望形状以上の大きさをもつ異物のみをフィルタ材１１により除去することができる。

また、フィルタ材１１の単位面積当りの貫通孔１１ａの数は開口１３側（一側）が少なくなっており、かつその数は閉止底部１４側（他側）に向って徐々に増加している。

このためフィルタ材１１内において、開口１３側から閉止底部１４側に向う流体の流れを均一化することができる。

すなわち、円筒状側壁１１Ａに形成された貫通孔１１ａの数は、開口１３側から閉止底部１４側に向って徐々に増加している。このためフィルタ材１１の円筒状側壁１１Ａにおける流体抵抗を開口１３側から閉止底部１４側に向けて徐々に低下させることができる。
従ってフィルタ材１１内に開口１３から流入する流体が、開口１３近傍の貫通孔１１ａから直ちに外方へ流出してしまうことはなく、フィルタ材１１内の流体を閉止底部１４側へスムースに流すことができ、このことにより、フィルタ材１１内において、開口１３側から閉止底部１４側へ向う流体の流れを均一化することができる。

ここで図６に比較例としてのフィルタ材１１を示す。図６に示すフィルタ材１１において、円筒状側壁１１Ａには同一口径をもつ多数の貫通孔１１ａが形成されている。この貫通孔１１ａは所定ピッチで均一に配置されているため、単位面積当りの貫通孔１１ａの数は一定となっている。

図６において、フィルタ材１１の円筒状側壁１１Ａにおける流体抵抗は、開口１３側から閉止底部１４側に向けて一定となっている。このため図６において、フィルタ材１１内に開口１３から流入する流体が流入口１３近傍の貫通孔１１ａから直ちに外方へ流出してしまうことも考えられる。

これに対して本実施の形態によれば、フィルタ材１１の円筒状側壁１１Ａにおける流体抵抗を開口１３側から閉止底部１４側に向けて徐々に低下させることができる。このため開口１３からフィルタ材１１内に流入する流体を、開口１３側から閉止底部１４側に向けてスムースに均一化して流すことができる。さらにまた、フィルタ材１１内で流体を均一化して流すことができるので、フィルタ材１１内における流体の滞留、汚染を防止することができ、フィルタ材１１の局所的な破損が生じることもない。またフィルタ材１１の全域を用いて流体を流すことができるため、フィルタ材１１を用いて異物を取除く作用の効率化を図ることができる。

なお、上記実施の形態において、開口１３からフィルタ材１１内に流体を流入させ、円筒状側壁１１Ａの貫通孔１１ａを介して外方へ排出する例を示したが、これに限らず円筒状側壁１１Ａの貫通孔１１ａからフィルタ材１１内に流体を流入させ、フィルタ材１１の開口１３から流体を排出してもよい。この場合、フィルタ材１１の開口１３は、フィルタ材１１の一側に設けられた流出口となる。

またフィル板材１１が円筒状側壁１１Ａと閉止底部１４とを有する例を示したが、これに限らず、図８に示すようにフィルタ材１１を全体として袋状に形成してもよい。

図８に示すように、フィルタ装置１０は開口１３を有するフィルタ材１１と、フィルタ材１１の開口１３に設けられたフランジ１５とを備え、このうちフィルタ材１１は袋状に形成されている。またフィルタ材１１は同一形状をもつ多数の貫通孔１１ａを有し、貫通孔１１ａの数は開口１３側から閉止底部１４に向かって増加している。

さらにまた、上記実施の形態において、フィルタ材１１を積層体２０から構成する例を示したが、フィルタ材１１を単層のフィルタ機能層から構成してもよい。

また貫通孔１１ａは円形をなす旨示したが、貫通部の形状は、同一の形状であれば円形に限られず、使用目的に合わせ楕円、矩形等様々な態様でよい。

さらにフィルタ材11の素材については、ステンレスにて実施の形態を説明したが、耐蝕性の求められる用途であればインコネル、ハステロイのような合金でも同様な効果を得られるし、ナイロン、PTEFのような樹脂でも同様な効果が得られる。

１ フィルタシステム
２ ケーシング
３ 流入口
４ 流出口
１０ フィルタ装置
１１ フィルタ材
１３ 開口
１４ 閉止底部
１５ フランジ
２０ 積層体
２０Ａ フィルタ材用シート
２１、２２、２３、２４ フィルタ機能層
２５、２６ 金網
２８ ろ過層

Claims (9)

1. 流入口側に開口を有し、流出口側に向け凸形状をなすフィルタ材を含むフィルタ装置において、
   フィルタ材は少なくとも１層のフィルタ機能層を有し、フィルタ機能層は金属製基材からなり、同一形状をもつ多数の貫通孔を有し、単位面積当りの貫通孔の数は流入口側から流出口側に向ってその数が増加し、
   フィルタ材は、複数のフィルタ機能層を有することを特徴とするフィルタ装置。
2. フィルタ材は、フィルタ機能層を挟持する一対の金網を有することを特徴とする請求項１記載のフィルタ装置。
3. 流入口側に開口を有し、流出口側に向け凸形状をなすフィルタ材を含むフィルタ装置において、
   フィルタ材は少なくとも１層のフィルタ機能層を有し、フィルタ機能層は金属製基材からなり、同一形状をもつ多数の貫通孔を有し、単位面積当りの貫通孔の数は流入口側から流出口側に向ってその数が増加し、
   フィルタ材は、フィルタ機能層を挟持する一対の金網を有することを特徴とするフィルタ装置。
4. フィルタ材は、金属製以外のろ材からなるろ過層をさらに有し、フィルタ機能層とろ過層は一対の金網により挟持されることを特徴とする請求項２または３記載のフィルタ装置。
5. ろ過層は不織布、珪藻土、炭素繊維のいずれかのろ材からなることを特徴とする請求項４記載のフィルタ装置。
6. フィルタ装置は、筒形状のフィルタ材と、フィルタ材の流入口側に設けられた取付具とを有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載のフィルタ装置。
7. フィルタ材において、
   流入口側に開口を有し、流出口側に向け凸形状をなし、
   フィルタ材は少なくとも１層のフィルタ機能層を有し、フィルタ機能層は金属製基材からなり、同一形状をもつ多数の貫通孔を有し、単位面積当りの貫通孔の数は流入口側から流出口側に向かってその数が増加し、
   フィルタ材は、複数のフィルタ機能層を有することを特徴とするフィルタ材。
8. フィルタ材は、フィルタ機能層を挟持する一対の金網を有することを特徴とする請求項７記載のフィルタ材。
9. フィルタ材において、
   流入口側に開口を有し、流出口側に向け凸形状をなし、
   フィルタ材は少なくとも１層のフィルタ機能層を有し、フィルタ機能層は金属製基材からなり、同一形状をもつ多数の貫通孔を有し、単位面積当りの貫通孔の数は流入口側から流出口側に向かってその数が増加し、
   フィルタ材は、フィルタ機能層を挟持する一対の金網を有することを特徴とするフィルタ材。

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