JPH0639114U - 高粘度流体のフィルター部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】例えば溶融樹脂などいわゆるポリマのような高
粘度流体の濾過に好適に使用しうる高粘度流体のフィル
ター部材を提供する。 【構成】微細粒子で構成されかつ濾過精度１０μｍ以下
の微細孔を有する濾過層を少なくとも濾過の下流側に設
けた濾材と、該濾材に作用する濾過圧を受けるパンチン
グプレートと、前記濾材とパンチングプレートとの間に
介在する分散板とを具え、該分散板は、前記濾過層より
大な空孔径を有する厚さ１０〜５００μｍかつ前記濾過
層側の金属繊維焼結層と、パンチングプレート側に配置
されるとともに１５〜４０メッシュのスクリーンとが結
合一体化されてなる高粘度流体のフィルター部材。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えば溶融樹脂などいわゆるポリマのような高粘度流体の濾過に好 適に使用しうる高粘度流体のフィルター部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、ポリマなどの高粘度流体の濾過においては、耐熱性と濾過特性を考慮し て例えば微細な金属繊維や金属粒子などの焼結体を、例えばリーフ状、チューブ 状などに成形した濾材がフィルターエレメントとして使用されている。

【０００３】 例えば実開昭５９−１７６６１５号公報は、金属繊維焼結体などのフィルター 板２枚を重ねて外縁部を溶接するとともに、その間に、空孔形成用の金網とその 両面のパンチングプレートとを配置したリーフフィルタを開示している。

【０００４】 また実開昭６０−８６４２６号公報は、このようなリーフフィルタにおいて特 にゲル発生を防止する方法として、単体では濾過圧に耐えない濾材を、該濾材よ りも目びらきの大な焼結金属の支持板で支持することにより、パンチングプレー トを排除したポリマー用のリーフフィルタを提案している。

【０００５】 しかしながら、前者のリーフフィルタにおいては、後者の公報も指摘している ようにフィルター板とパンチングプレートとの接合界面においてゲルが発生し易 く、異物混入のおそれがあり、濾過精度に劣る他、再使用のための洗浄を困難に するという問題がある。

【０００６】 又後者のリーフフィルタは、前記のように、パンチングプレートに代えて金属 粉末などの焼結体からなる支持板で濾材を支持するものであり、例えば２００〜 ４００kg／cm² 程度の濾過圧に耐えるには、その支持板の厚さを最低２mm程度と する必要がある。

【０００７】 このように、支持板の厚さが大となることにより支持板内でのポリマの通過時 間が長く、これによってゲルが発生し、さらには洗浄性にも問題を伴う。又厚さ の増加によってエレメント自体の厚さを増しかつ重量も大となって取り扱いを困 難にする他、濾過装置にセット収容しうるフィルタの枚数を減じるという課題が ある。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

従ってこのような課題の解決のために、フィルター板とパンチングプレートと の間に、比較的目の粗い、例えば金属繊維、粉末材料を厚さ１mm程度に焼結した 焼結体からなるスペーサを介在させることも考えられるが、このようなスペーサ として前記粉末焼結体を用いるときには空孔率が小さく、前記のように濾過液の 流れが阻害され、かつ重量も増す。さらにスペーサとして金属繊維焼結体を用い るときには、濾過圧によって圧縮され空孔を微細化するとともに濾過層とパンチ ングプレート間の間隙を減じて、濾過液のパンチングプレート上での流れが阻害 されることとなる。

【０００９】 本考案は、パンチングプレートを用いて、濾過処理性にすぐれかつ軽量化、薄 厚化しうる高粘度流体のフィルター部材の提供を目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案は、微細粒子で形成されかつ濾過精度１０μｍ以下の微細孔を有する濾 過層を少なくとも濾過の下流側に設けた濾材と、該濾材に作用する濾過圧を受け るパンチングプレートと、前記濾材とパンチングプレートとの間に介在する分散 板とを具え、該分散板は、前記濾過層より大径の孔を有する厚さ１０〜５００μ ｍかつ前記濾過層側の金属繊維焼結層と、前記パンチングプレート側に配置され るとともに１５〜４０メッシュのスクリーンとが結合一体化されてなる高粘度流 体のフィルター部材である。

【００１１】

【作用】

濾過層とパンチングプレートとの間には、薄い金属繊維焼結層と所定メッシュ のスクリーンとを結合一体化した分散板を介在させている為、濾過圧によっても 濾過層とパンチングプレートとを所定間隔に維持でき、濾過液の流れを阻害する ことが少なく、その結果、ゲル発生、洗浄性を改善することができる。

【００１２】 又前記分散板はスクリーンとの結合により、粉末焼結体などに比べ軽量化、薄 肉化が可能となる。

【００１３】 しかも金属繊維焼結層を前記濾過層側に、かつスクリーンをパンチングプレー ト側に配し、かつ金属繊維焼結層は比較的微細で柔軟性にもすぐれている為、ス クリーンの凹凸が濾過層の表面に与える損傷を緩和しつつスクリーンは濾過層の 濾過圧を支持して濾過層とパンチングプレートとの間を一定に保ち、流れを円滑 とする。

【００１４】

【実施例】

図１は、本考案の高粘度流体のフィルター部材（以下フィルター部材という） をドーナツ型のリーフフィルタとして用いた場合の断面図であって、図２は図１ のＡ部を拡大した断面図である。

【００１５】 リーフフィルタ１は、中央に開口部２Ａを有してドーナツ円盤状に中抜きされ た一対の向き合う本考案に係るフィルター部材２、２の外縁部２Ｂを溶接して一 体にされる。又フィルター部材２、２間には濾過室３を形成する為の例えば金網 などからなるリテーナー４を配しており、フィルター部材２、２を通過した濾過 液が前記濾過室３を経て前記開口部２Ａから流出する。

【００１６】 フィルター部材２は、濾過液が流入する濾過の上流側から流出する下流側に向 かって、濾過層１０Ａを有する濾材１０、分散板１２、パンチングプレート１１ を積層することにより形成される。

【００１７】 又前記濾材１０は、前記濾過層１０Ａと、その上流側に設けたプレフィルター 層１０Ｂとからなり、本例ではさらにその上流側に保護スクリーン１０Ｃを配し 、かつそれらを一体に焼結している。

【００１８】 前記濾材１０の濾過層１０Ａは、１０μｍ以下（好ましくは５μｍ以下）の濾 過精度を維持する微細孔を有し、かつ一体なプレフィルター層１０Ｂが補強用の 支持層として機能することにより、その厚さを例えば２０〜５００μｍ以下と薄 く設定して圧力損失を低下させる。

【００１９】 前記濾過精度を１０μｍ以下とするのは、近年の樹脂製品の高品質化によって 、例えば紡糸用のとき、太さ数μｍという細かいフィラメントを糸切れなく効率 よく紡糸するには細径の異物をも除去することが必要であることによる。好まし くは濾過精度を５μｍ以下とする。

【００２０】 このような濾過層１０Ａとしては、例えば粒子径５μｍ以下のアトマイズド粉 末粒子、直径２０μｍ以下でアスペクト比２〜２０の金属短繊維などを用いた焼 結品を採用しうる。特に金属短繊維を用いた焼結品は空孔が立体的となり、低圧 損となる。なお金属短繊維と粉末粒子との混合体の焼結品とすることもできる。

【００２１】 なお空孔精度のバラツキを減じることが好ましく、孔径のバラツキを減じるこ とにより、厚さを前記のごとく１０〜５００μｍ、好ましくは２０〜１００μｍ と薄く形成することができ、そのような薄肉化によって圧損をさらに低減できる 。

【００２２】 またその上流側のプレフィルター層１０Ｂは、前記濾過層１０Ａよりも大径の 孔を具え、比較的大きな不純物を濾過層１０Ａに先行して捕捉し、これにより濾 過層１０Ａの濾過寿命を延長しつつ、圧損の増加を抑制する。

【００２３】 このため、プレフィルター層１０Ｂには、図３に示すごとく上流側に向かって 空孔率が除々に大となる金属繊維焼結体が好適に用いうる。又繊維径や濾過径の 異なる２以上の複数層を順次積層することによって濾過径を除々に変化させるの もよい。

【００２４】 又プレフィルター層１０Ｂには、濾過層１０Ａが粒子径２μｍ程度の金属微細 粒子を用いた厚さ２０μｍ程度の焼結品であるとき、繊維径２６〜３μｍ程度の 数種の金属繊維を用いて、濾過径を順次変化させて焼結されかつ厚さを０．５〜 ２mm程度とした焼結品を採用しうる。

【００２５】 このように微小な孔径と薄肉の濾過層１０Ａをプレフィルター層１０Ｂに一体 的に形成するには、本出願人が先に提案した特願平３−２８９０８７号の方法、 すなわち、予め金属粒子を懸濁させた懸濁液を、予め製造されたプレフィルター 層となる焼結体からなる支持板の片面に所定厚さで吸引付着せしめ、その後焼結 する方法を用いうる。

【００２６】 さらに本例では、前記のごとく、前記プレフィルター層１０Ｂの上流面には表 面保護用の保護スクリーン１０Ｃを積層焼結させている。

【００２７】 この保護スクリーン１０Ｃは、表面保護用として比較的太径、例えば０．１〜 ０．５mm程度の線材が用いられており、かつプレフィルター層１０Ｂの局部押圧 を防ぎ、かつプレフィルター層１０Ｂとの結合強度の向上のために、保護スクリ ーン１０Ｃの線材は、図３に示すごとく、本例では交差部において偏平化されて いる。

【００２８】 しかしながらこの偏平部において濾液の流動不良を生じるおそれがあり、その ため前記プレフィルター層１０Ｂの保護スクリーン１０Ｃと接する最外部分を、 その内部層１０Ｂ１に比してやや太径の金属繊維を用いたスペーサ層１０Ｂ２と している。このスペーサ層１０Ｂ２は、偏平化されない保護スクリーン１０Ｃを 用いるときにも採用できかつ耐圧強度を３００kg／cm² 以上として耐圧縮強さを 維持する。

【００２９】 前記分散板１２は、少なくとも前記濾過層１０Ａよりも空孔径が大かつ厚さ（ ｔ）が１０〜５００μｍの金属繊維焼結層１２Ａと、保護スクリーン１２Ｂとを 結合一体化した複合体であり、金属繊維焼結層１２Ａは濾過層１０Ａ側に位置し 、本例では濾過層１０Ａに接して配される。

【００３０】 前記金属繊維焼結層１２Ａの厚さ（ｔ：単位μｍ）を前記範囲に設定する理由 は、１０μｍ未満の場合、その下流側に設けられるスクリーン１２Ｂの凹凸が前 記濾過層１０Ａ表面に転写されて濾過層１０Ａに損傷を与える原因となること。 又５００μｍを越える厚肉とすることは、濾過液の流れを阻害するとともにコス トアップとなる。より好ましくは５０〜３００μｍ、さらに好ましくは１００〜 ３００μｍ程度である。

【００３１】 又金属繊維焼結層１２Ａは、ステンレス鋼繊維、ニッケル繊維、ハステロイ繊 維などの例えば直径２〜５０mm、好ましくは１５〜５０μｍ程度の金属繊維から なる繊維不織布を、所定厚さに加圧焼結することによって形成され、その一面側 に前記スクリーン１２Ｂを積層して結合一体化することにより前記分散板１２が 形成される。

【００３２】 このような金属繊維焼結層１２Ａは、空孔率が５０〜８０％程度と極めて高く 、かつある程度の弾性も具えている為、圧損が小さく滞留が改善できるとともに 、厚さを前記のように薄くしても割れなどが防止できる利点があり、さらに前記 弾性に起因してこれと直接接する濾過層１０を緩衝してその損傷を防ぐ。

【００３３】 又金属繊維焼結層１２Ａは、圧縮力が作用したときにも目づまりしない程度の 充分な孔径を維持するように設定される。

【００３４】 前記スクリーン１２Ｂは、薄い金属繊維焼結層１２Ａを用いつつ、前記濾材１ ０とパンチングプレート１１とを所定の間隔（例えば０．１〜１mm程度）に隔て るものであり、スクリーン１２Ｂとして１５〜４０ 程度のものを利用する。

【００３５】 スクリーン１２Ｂは、縦線と横線とを所定の屈曲ピッチで織上げた織成体であ り平面方向にも液体を流過しうる。又スクリーン１２Ｂは圧縮強度も高く前記濾 過圧に耐え、かつ金属繊維焼結層１２Ａを直接的に支持することができる。

【００３６】 このためには１５ 未満では繊維脱落防止、耐濾過圧性の点で好ましくなく、 また４０ を越えるときには濾過液の流れが阻害される問題がある。さらにより 好ましいスクリーンのメッシュＭは、金属繊維焼結層１２Ａの厚さ（ｔ：単位μ ｍ））に対して次式の範囲とする。 Ｍ＝Ｋ／√ｔ Ｋ：３００〜５００

【００３７】 また、パンチングプレート１１は従来のリーフフィルターなどで広く採用され てきたものがそのまま使用でき、全面にわたって例えば０．５〜１mm程度の小孔 を所定ピッチ（例えば１〜２mm）で穿設した厚さ０．５mm程度の薄板品であり、 実質的に濾材１０及び分散板１２を濾過圧に抗して支持することができる。

【００３８】 本考案は、このように濾材１０と分散板１２とパンチングプレート１１を含ん で順次積層されたフィルター部材であって、それぞれが単独の組み合わせ品とし ても、隣接するいずれかもしくはそれら全体を一体に結合して用いることもでき る。又濾材１０には、その開口部２Ｂに、リーク防止用のリム１３を嵌着し、あ るいは開口部２Ａを周知のハブ金具（図示しない）に溶接するなどによってリー フフィルタを形成する。

【００３９】 （具体例） 本考案のフィルター部材の濾過特性などを評価する為、表１に示す仕様により 作成した実施例品、分散板を用いない比較例品１、分散板として厚さ１mmの金属 繊維焼結体を用いた比較例品２、分散板として厚さ２mm金属粒子焼結品を用いた 比較例品３について、外径３００mmのリーフフィルターを高さ１００mmのセンタ ーポストに各々セットした濾過装置について、温度３００℃のポリエチレンテレ フタレートを５０kg／時の流量で濾過し測定した。その結果を同表に示す。 なお使用した実施例品の濾過層はプレフィルター層によって支持したものであ る。

【００４０】

【表１】

【００４１】 なお表１において圧力損失とは濾過装置前後の差圧、洗浄の容易さとはポリエ チレンテレクタレートを濾過した後、トリエチレングリコールに浸漬し、熱処理 を施し、フィルター内に残留するポリマー灰分異物等を超音波洗浄によって除去 するのに要する時間（処理回数）の長短で判断している。

【００４２】 本考案（実施例品）のフィルター部材は、ゲル発生がほとんど認められずかつ 寿命的にもすぐれていることがわかる。しかも分散板自身は非常に軽量かつ薄板 品でもあることから、エレメント重さが軽減され、その取り扱いを極めて容易と する。

【００４３】 このことは、濾材支持板としてのパンチングプレートに変えて、金属粉末焼結 体を用いる実開昭６０−８６４２６号の複合リーフフィルターと比べても、重量 及び厚さにおいてそれぞれ約３０％軽減されたものとなり、軽量化、軽薄化が可 能となった。

【００４４】 本考案のフィルター部材は、このようにリーフフィルターにおいて実施可能で あるが、それ以外にも例えばプレート状で用いるディスク型、円筒型などをはじ めとして種々応用され得る。

【００４５】

【考案の効果】

このように本考案のフィルター部材は、濾過層とパンチングプレートを使用す ることを前提とし、その間に耐圧強度を有するスクリーンと繊維層との複合であ る分散板を介在させることによって、滞留、ゲル発生を解決し流れを整流とさせ るとともに、軽量、薄肉化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】フィルター部材を用いたリーフフィルターの断
面を例示する断面図である。

【図２】フィルター部材を拡大した他の実施例である。

【図３】濾材の組織を拡大して示す顕微鏡拡大写真（×
倍）である。

【符号の説明】

１０ 濾材 １０Ａ 濾過層 １０Ｂ プレフィルター層 １０Ｃ 保護スクリーン １１ パンチングプレート １２ 分散板 １２Ａ 金属繊維焼結層 １２Ｂ スクリーン

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】微細粒子で形成されかつ濾過精度１０μｍ
   以下の微細孔を有する濾過層を少なくとも濾過の下流側
   に設けた濾材と、該濾材に作用する濾過圧を受けるパン
   チングプレートと、前記濾材とパンチングプレートとの
   間に介在する分散板とを具え、該分散板は、前記濾過層
   より大径の孔を有する厚さ１０〜５００μｍかつ前記濾
   過層側の金属繊維焼結層と、前記パンチングプレート側
   に配置されるとともに１５〜４０メッシュのスクリーン
   とが結合一体化されてなる高粘度流体のフィルター部
   材。
2. 【請求項２】前記濾過層は、濾過精度１０μｍ以下、厚
   さ２０〜５００μｍ、かつ少なくとも金属微粉末、又は
   金属短繊維を用いて形成されたことを特徴とする請求項
   １記載のフィルター部材。
3. 【請求項３】前記分散板のスクリーンのメッシュ（Ｍ）
   は、前記金属繊維焼結層の厚さ（ｔ：単位μｍ）に対し
   て次式の範囲であることを特徴とする請求項１または２
   に記載のフィルター部材。 Ｍ＝Ｋ／√ｔ（Ｋ：３００〜５００）