JPH10118415A

JPH10118415A - フィルター装置

Info

Publication number: JPH10118415A
Application number: JP8283821A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Maeda; 伸広前田; Shinichi Ogawa; 信一小川
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1996-10-25
Filing date: 1996-10-25
Publication date: 1998-05-12
Anticipated expiration: 2016-10-25
Also published as: JP3728354B2

Abstract

(57)【要約】【課題】効率的な濾過作用が得られ、かつ、光触媒反
応を利用したフィルター浄化機能を効果的にもたせるこ
とのできるフィルター装置を提供する。【解決手段】多数の長繊維状体１１をその長手方向を
揃えて束ねてなる集合体をフィルター材１０とするフィ
ルター装置であって、前記フィルター材１０によってそ
の長手方向の一端部が開口され他端部が閉じられている
とともに他端部に向かうにしたがって次第にその開口の
大きさが小さくなるような構造体を形成し、前記開口部
２０から被濾過物を流入するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気体や液体などの
流体に含まれる粒子などの捕獲対象物を捕獲、除去する
ためのフィルター装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】気体や液体を濾過するフィルター装置の
構成としては、一般的に、濾過しようとする流体の流路
に垂直に濾過面を設置したもの（例えば、特開平７ー２
２４６３２号公報等参照）や、流体の流路に平行に濾過
面を設置したもの（例えば、特開昭５６−１２９０２０
号公報等参照）等が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前者では、
濾過処理量を大きくしようとすると、流路に直交する濾
過面積を大きくする必要がある。しかし、その為にフィ
ルター付近で流路を拡大すると、フィルターの各部に対
する流体圧力を均一に保持することが困難になり、それ
ゆえ、捕集密度が不均一になって効率的な濾過が行えな
くなるという欠点があった。

【０００４】また、後者においては、流路に平行な面を
濾過面にしているので、前者に比較すると濾過面積を大
きくするために必ずしも流路を拡大する必要がない点で
有利である。しかし、被濾過流体が濾過部を進行する際
に流路を兼ねる濾過面を通じて被濾過流体が徐々に外部
に排出されるのでフィルター各部での圧力差が生じ、こ
れが捕集密度の偏りの原因となって、やはり十分に効率
的な濾過は行えなかった。

【０００５】また、光触媒反応を利用して、各種水処
理、空気処理、環境浄化に応用しようとする試みが行わ
れつつあるが、上記構成のフィルターにおいてかかる反
応を利用しようとしても、光をフィルターに行き渡るよ
うに照射することは非常に困難であった。

【０００６】本発明は、上述の背景のもとでなされたも
のであり、効率的な濾過作用が得られ、かつ、光触媒反
応を利用したフィルター浄化機能を効果的にもたせるこ
とのできるフィルター装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決する手
段として、請求項１にかかる本発明は、多数の長繊維状
体をその長手方向を揃えて束ねてなる集合体をフィルタ
ー材とするフィルター装置であって、前記フィルター材
によってその長手方向の一端部が開口され他端部が閉じ
られているとともに他端部に向かうにしたがって次第に
その開口の大きさが小さくなるような構造体を形成し、
前記開口部から被濾過物を流入するようにしたことを特
徴とするフィルター装置である。

【０００８】また、請求項２にかかる発明は、前記長繊
維状体の一部または全部が、長手方向に波形状をなして
いることを特徴とする請求項１に記載のフィルター装置
である。

【０００９】請求項３にかかる発明は、前記長繊維状体
の表面に突起が形成されていることを特徴とする請求項
１又は２に記載のフィルター装置である。

【００１０】請求項４にかかる発明は、前記長繊維状体
の一部又は全部が導光性の材料で構成され、かつその表
面の一部又は全部に光触媒が形成されていることを特徴
とする請求項１に記載のフィルター装置である。

【００１１】請求項５にかかる発明は、前記長繊維状体
の一部が光ファイバーで構成されていることを特徴とす
る請求項４に記載のフィルター装置である。

【００１２】請求項６にかかる発明は、前記長繊維状体
の一方の端部から該長繊維状体中に光を導入して該長繊
維状体の表面に形成された光触媒に光を供給して光触媒
作用を起こさせ、該長繊維状体表面の付着物を分解・除
去するようにしたことを特徴とする請求項４又は５に記
載のフィルター装置である。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明のフィルター装置の
説明図である。以下、図１を参照にしながら本発明の実
施の形態を説明する。

【００１４】本発明のフィルター装置は、多数の長繊維
状体１１が束ね合わされてなる集合体をフィルター材１
０として構成されるものである。このフィルター材１０
を構成する長繊維状体１１の素材は、例えば、ガラス、
セラミックス、ガラスセラミックス、金属、プラスチッ
クス、結晶など、フィルターの素材として用いることの
できるものであれば、特に限定されることはない。

【００１５】長繊維状体１１の直径は、適宜選択できる
が、１〜２００μｍが好ましい。直径が１μｍ未満であ
ると、繊維自体の強度が不足するとともに、端面から光
を導入する場合、その効率も悪い。一方、例えば、２０
０μｍを超えると、フィルターが占める体積に比してフ
ィルター機能を担う表面積の割合が著しく小さくなるの
で実用的でなくなる。

【００１６】長繊維状体１１の長さ、本数は、特に限定
されるものではなく、目的に応じて適宜選択することが
できる。また、長繊維状体１１の長さは、全部をほぼ同
一の長さとしても、必要に応じて変えてもよい。

【００１７】本発明のフィルター装置は、多数の長繊維
状体１１をもって、一端が被濾過物の流入口としての開
口部２０を形成し、他端が束ね合わされた収束部２１を
形成する。従って、本発明のフィルター装置では、開口
部２０から収束部２１にかけて形成される空隙部２２
（以下、単に「空隙部」ということがある）を包囲する
部分が、濾過作用を奏する部分である濾過部２３を構成
する。

【００１８】フィルター装置を構成するフィルター材１
０の構造を、上記のようにすることにより、濾過部２３
の濾過面積を大きくすることができる。また、被濾過流
体の流路である空隙部を、その奥（先端部）に行くに従
って徐々に狭まる形状にすると、流入した流体の圧力減
少がある程度補われ、濾過部２３の内周面の各位置間の
圧力差が小さくなるため、捕集の偏りが緩和されるとい
う作用効果が奏される。

【００１９】長繊維状体１１を束ね合わせる方法として
は、止め金１２等で締めつけたり、接着剤等で相互に接
着させたり、熱で融着させたりなどの方法を用いること
ができるが、これらの方法に限定されるものではない。

【００２０】濾過部２３において長繊維状体１１は、略
直線形状となっていても、湾曲形状となっていてもよい
が、捕集効率の均質化の観点からは略直線形状がよい。
また、収束部の長繊維状体１１の中心軸方向に対する濾
過部２３の長繊維状体１１の屈曲角度θ（以下、単に
「屈曲角度θ」という）は、適宜選択することができ
る。すなわち、補集効率最大となるθは圧力損失の大き
さにより変わるが、大きすぎる屈曲角は光の必要以上の
洩れにもつながり、小さすぎるθは装置の大型化につな
がるので、実際には５〜１５°が好ましい。

【００２１】また、開口部２０の形状は、円形、楕円
形、多角形等、どのような形状でもよいが円形が好適で
ある。開口部２０を円形とすると、濾過部がほぼ円錐形
の側壁形状となるため、より捕集効率がよいものとな
る。開口部は、必ずしも一つである必要はない。

【００２２】上記開口部２０を有する空隙部２２を形成
させる方法としては、長繊維状体１１を束ね合わせた集
合体に骨格材、例えば、円錐、角錐の側壁形状の網状体
や、円形、多角形のリング状もしくは螺旋状の骨格材を
挿入する方法が挙げられるが、この方法に限定されるも
のではない。すなわち、長繊維状体を束ね合わせた集合
体に、開口部２０を設けることができ、かつ、被濾過物
がフィルター材１０を通過するのを著しく妨げない方法
であれば、本発明のフィルター装置に連用することがで
きる。

【００２３】濾過部においてフィルター材１０としての
適当な空孔度（メッシュ）を与えるために、これを構成
する長繊維状体１１は、長手方向に波形状であるか、ま
たは、その表面に突起１３が形成されたものであること
が好ましい。図２は長手方向を波形状にした長繊維状体
を示す図であり、図３は表面に突起１３が形成された長
繊維状体の一例を示す図である。

【００２４】このような長繊維状体を用いることで、長
繊維状体を単に束ねたり、積層させるだけで、適度な空
孔度を有するフィルター材とすることができる他、流体
を通しても空孔が変化せず、適当な空孔度を長期にわた
って維持することが可能となる。また、紡績工程を経ず
にフィルター材として使用できるため、従来フィルター
材を構成することが困難であったような長繊維状体であ
っても使用可能となる。さらに、濾過部の表面積が増大
するため、表面反応を利用して流体の浄化を行う場合に
は、その浄化効率を向上させることができる。

【００２５】空孔度は、波形や突起の大きさ、ピッチ、
長繊維状体の積層間隔等により任意に変えることができ
る。

【００２６】表面に突起が形成された長繊維状体では、
突起のピッチは、特に限定されないが、繊維径の２倍〜
１０倍程度であることが好ましい。繊維径が２倍未満で
あると、流路の縮小のための抵抗損失が大きい。一方、
ピッチが繊維径の１０倍を超える程度になると、繊維ど
うしの間隔を保つのが難しくなってフィルター効果が小
さくなるおそれがある。

【００２７】突起の形状としては、例えば、球状、不定
形、棒状、鱗片状、繊維状、多孔体などが挙げられる。
突起の大きさは、全て同等の大きさとしてもよいが、捕
集効率の観点から、入側の面では大きく、出側の面に向
かうにつれて小さくすることにより捕集密度が分散さ
れ、捕集効率およびフィルターの寿命を上げることがで
きる。

【００２８】突起の材質としては、例えば、セラミック
ス、ガラス、セラミックスガラス、金属、樹脂、結晶等
が挙げられる。なお、フィルター材とその表面に形成す
る突起の材質は、同一であってもよく、異種の材料とし
てもよい。

【００２９】突起の形成方法の態様を以下に例示する。

【００３０】第一の態様は、長繊維状体基材の表面に粒
子を固着させて突起を形成する方法であり、次の各種態
様が含まれる。

【００３１】（１）バインダー成分に、粒子を混合、分
散又は懸濁させて作成した塗布液を長繊維状体基材の表
面に塗布する方法。

【００３２】（２）長繊維状体基材の表面にバインダー
成分を塗布し、バインダー成分が固化する前に粒子を付
着させる方法。

【００３３】（３）長繊維状体基材と粒子を熱融着する
方法。この場合、両者を共に加熱してもよく、熱した長
繊維状体基材の表面に散布してもよく、あるいは、長繊
維状体基材の表面に熱した粒子又は溶融した粒子を散布
してもよい。

【００３４】（４）長繊維状体基材の表面に、固化後に
粒子を形成する液体を散布又は噴霧し、固化する方法。

【００３５】（５）長繊維状体基材の表面を試薬等で変
質させた後、粒子を付着させ、固化する方法。具体的に
は、例えば、アクリルなどの有機樹脂の表面を有機溶媒
（溶剤）で溶かしたのち、粒子を付着させ、固化する方
法が挙げられる。

【００３６】上記態様（１）〜（５）において用いる粒
子としては、例えば、ガラス質、結晶質の粒子を用いる
ことができる。

【００３７】ガラス質のものとしては、シリカガラス、
ソーダライムシリケートガラス、無アルカリガラスが挙
げられる。また、結晶質のものとしては、無数にある
が、代表的なものとしては、アルミナ、ジルコニア、チ
タニア、ムライト、コーディライト、マグネシア、チタ
ン酸バリウムなどをあげることができる。

【００３８】第二の態様は、長繊維状体基材の表面自体
に突起を形成する方法であり、次の各種態様が含まれ
る。

【００３９】（１）金型を用い、成形によって長繊維状
体基材の表面に突起を形成する方法。

【００４０】（２）長繊維状体基材の表面に金型の形状
を転写して突起を形成する方法。

【００４１】（３）長繊維状体基材の表面を蝕刻して、
突起を形成する方法。なお、この方法では公知のリソグ
ラフィー技術を利用してサブミクロンオーダーの規則正
しい任意の配列および分布密度の突起を形成でき、超精
密フィルターを作成できる。

【００４２】第三の態様は、長繊維状体基材原料に粒子
を混合し、これを成形して長繊維状体基材の表面に突起
を形成する方法である。

【００４３】以上に述べた長繊維状体を波形したり、表
面に突起を形成したりする技術は、各種分野で各種技術
が知られており、これらを利用すればよい。

【００４４】なお、長繊維状体１１として導光性のもの
を用いた場合に、図４に示したように、次第にその曲率
半径が小さくなるように（曲率が大きくなるように）曲
線状に形成したものを用いれば、該長繊維状体の光の量
が多い基端部のほうの部分と少ない先端部のほうの部分
とで洩れ出る光の量を同程度にすることが可能になり、
光触媒に効率良く光を供給することが可能になる。

【００４５】本発明のフィルターは、長繊維状体に光触
媒を把持させることにより、捕集効率がより向上したも
のとなる。すなわち、光触媒にその活性に必要な光が照
射されると、光触媒反応を起こして、その表面に強い酸
化力と還元力を生じ、光触媒と接触する物質を分解して
除去する光分解作用を利用するのである。光触媒による
と、フューム、ダスト、大気塵、タバコの煙、粉塵、ビ
ールス、バクテリア、ガス中の匂い、有害ガス、汚泥、
有機物、トリハロメタン等、あらゆるものを光分解によ
り除去することができる。

【００４６】光触媒を把持する長繊維状体の素材は、ガ
ラス、セラミックス、プラスチック、結晶などの光触媒
自身と反応しない導光体であることが好ましい。さら
に、光触媒活性を下げない素材であることがより好まし
い。光触媒活性を下げない素材としては、光触媒中への
不純物の拡散がなく光触媒活性を劣化させないととも
に、光触媒薄膜を形成しやすく、化学的耐久性や透明性
等に優れ、長繊錐に形成することが可能なものが挙げら
れる。このような素材としては、例えば、重量％表示
で、ＳｉＯ2 を３０〜７０％、アルカリ成分の含有量が
０〜１０％である、低アルカリのケイ酸塩ガラス、アル
ミノケイ酸塩ガラス、ホウケイ酸塩ガラス、又は無アル
カリガラスが挙げられる。中でも、ＳｉＯ₂を３０〜７
０％、Ａ１₂Ｏ₃を１〜３５％、Ｂ₂Ｏ₃を０〜３０
％、ＭｇＯを０〜２０％、ＣａＯを０〜２０％、ＳｒＯ
を０〜２０％、ＢａＯを０〜４０％、ＺｎＯを０〜２０
％、Ｌｉ₂Ｏを０〜１０％、Ｎａ₂Ｏを０〜１０％、Ｋ
₂Ｏを０〜１０％、Ｃｓ₂Ｏを０〜１０％、Ｌｉ₂Ｏ＋
Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ＋Ｃｓ₂ＯをＯ〜１０％、ＭｇＯ＋Ｃ
ａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ＋Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋
Ｋ₂Ｏ＋Ｃｓ₂Ｏを０．１〜６５％であるガラス材は、
光触媒活性を低下させない素材として好ましい。

【００４７】各成分の限定理由は次のとうりである。

【００４８】ＳｉＯ₂は、ガラス形成成分であるが、７
０重量％を超えると、ガラスの粘性が高くなり溶融か困
難となる。また、３０重量％未満であると、耐失透性、
化学的耐久性が劣化する。また、同様の理由から、Ｓｉ
Ｏ₂は、３５〜６５重量％、特に５０〜６０重量％とす
ることがより好ましい。

【００４９】Ａ１₂Ｏ₂は、ガラスの化学的耐久性、耐
熱性を向上させ、液相温度を下げる効果がある成分であ
る。しかし、Ａ１₂Ｏ₂が３５重量％を超えると、耐失
透性が悪化する。同様の理由から、Ａ１₂Ｏ₂は１〜２
０重量％、特に１５〜２０重量％とすることがより好ま
しい。

【００５０】Ｂ₂Ｏ₃は、ガラスの粘度を下げ、溶融性
をよくする効果がある成分であるが、３０重量％を超え
ると、分相傾向が増大し、均質なガラスを得にくい。同
様な理由から、Ｂ₂Ｏ₃は０〜１５重量％、特に０〜１
０重量％とすることがより好ましい。

【００５１】ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯ
は、適宜添加によりガラスの特性および溶融性を調節す
ることができる成分である。ＭｇＯは、得られるガラス
の熱膨張係数と粘性を低下させる成分であるが、２０重
量％を超えると、ガラスの耐失透性が低下する。同様の
理由から、ＭｇＯは、０〜１０重量％、特に０〜５重量
％とすることがより好ましい。

【００５２】ＣａＯは、ＭｇＯとほぼ類似した作用を示
す成分であるが、２０重量％を超えると。耐失透性が低
下する。同様の理由から、ＣａＯは、０〜１０重量％、
特に０〜５重量％とすることがより好ましい。

【００５３】ＳｒＯは、ガラスの耐失透性を向上させる
成分であるが、２０重量％を超えると、逆に耐失透性か
悪化する。同様の理由から、ＳｒＯは０〜１０重量％、
特に０〜５重量％とすることがより好ましい。

【００５４】ＢａＯは、ＳｒＯとほぼ類似した作用を示
す成分であるが、５０重量％を超えると、逆に耐失透性
が悪化する。同様の理由から、ＢａＯは０〜３０重量
％、特に０〜５重量％とすることがより好ましい。

【００５５】ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯ
の含有量の合計が、６５重量％を超えると、耐失透性が
悪化する。同様の理由から、これらの合計含有量は、１
０〜３０重量％、特に１０〜２０重量％とすることがよ
り好ましい。

【００５６】Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、Ｃｓ₂Ｏの
アルカリ成分は、ガラスの粘度を下げ、溶融性をよくす
る成分であるが、これらのアルカリ成分の含有量の合計
が、１０重量％を超えると、光触媒活性が劣化し、好ま
しくない。同様の理由から、これらの合計含有量は、０
〜５重量％、特に０〜２重量％とすることがより好まし
い。

【００５７】また、上述した光触媒活性を低下させない
ガラス素材は、上述した成分の他に、上述した特性を損
なわない範囲で、ＰｂＯ，ＺｒＯ₂，ＴｉＯ₂，Ａｓ₂
Ｏ₃，Ｓｂ₂Ｏ₃，ＳｎＯ₂，Ｌａ₂Ｏ₃，Ｐ₂Ｏ₅，
ＷＯ₃，Ｂｉ₂Ｏ₃，Ｔａ₂Ｏ₅，Ｎｂ₂Ｏ₅，Ｇｄ₂
Ｏ₃およびＦなどの成分を、耐失透性、溶融性、化学的
耐久性などの改善や、清澄剤などの目的で添加すること
ができる。

【００５８】このようなガラス材は、その製造方法は特
に制限されないが、例えば、上記成分のハッチ原料を、
白金るつぼ等の耐熱容器に入れ、１２００〜１６５０℃
で２〜４時間程度加熱溶融し、この溶融ガラスを撹枠に
より均質化し、清澄を行ったのち、鋳型に流し込み、徐
冷することで製造できる。

【００５９】ガラス材に用いるガラス原料は、いずれの
成分についても、ガラス原料として通常使用される水酸
化物、炭酸塩、硝酸塩、硫化物、酸化物、窒化物などを
適宜用いることができる。

【００６０】次に、本発明のフィルター装置に用いるこ
とのできる光触媒について説明する。光触媒としては、
特に限定されるものではないが、例えば、チタン酸化物
およびその化合物、鉄酸化物およびその化合物、亜鉛酸
化物およびその化合物、ルテニウム酸化物およびその化
合物、セリウム酸化物およびその化合物、タングステン
およびその化合物、モリブデン酸化物およぴその化合
物、カドミウムおよびその化合物、ストロンチウム酸化
物およびその化合物の群がら選ばれる１種または２種以
上の化合物を用いることができる。

【００６１】また、光触媒には触媒活性層増強、密着強
度増強、安定性増強、または光反応増強等の作用のある
添加物を加えたり、アンダーコートとして使用できる。
添加物しては、Ｃｒ，Ａｇ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｒｕ，
Ｐｄ，Ｒｈ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ｉｎ，Ｐｂ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｐ
等の金属、またはそれらの酸化物または化合物が使用で
きる。また、密着強度増強としては、添加物を加える代
わりに触媒層の下地層としてＣｒ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｓｉ，
Ｐ等を設けてもよい。

【００６２】光触媒は、長繊維状体に均一に含有させて
もよいが、導光体からなる長繊維状体の表面に把持させ
ることか好ましい。後者によると、導光体に導かれた光
が導光体表面より出て、光触媒に直接照射することがで
きるため、光分解作用が向上する。

【００６３】光触媒の把持方法としては、ゾルゲル法、
パエロゾル法、ウォッシュ・コート法、蒸着法、スパッ
タ法、熱分解法、金属酸化法等を採用することができ、
１種または２種以上用いることができる。導光体表面に
光触媒を把持させる場合には、１ｎｍ〜１ｍｍの膜厚に
被覆することが好ましい。

【００６４】光触媒は、その活性に必要な光に対し透明
であることが好ましいが、不透明であってもよい。不透
明の場合は、導光体の表面に、光触媒を島状に多数把持
して、光触媒の把持されていない部分の導光体表面から
でた光が不透明な光触媒の周囲を包み込むようにすれば
よい。

【００６５】光源波長としては、光触媒かＴｉＯ₂であ
る場合には、これを励起できる２００〜５００ｎｍの紫
外域が好ましく、光源としては、これを連続光として出
力する水銀ランプ、紫外線ランフが使用できる。

【００６６】光源からの光は一方向または二方向以上か
ら導光体に入射してもよいが、フィルター材の端部から
光を入射することにより、長繊維状体を通じて全ての光
触媒に光を到達させることができるため、光触媒は、光
触媒の支持体である導光体の内部から直接光を受け取
り、光触媒作用を発現させることができるフィルター装
置となる。とりわけ、光の入射を、フィルター材の収束
部端部より行うことにより、光を効率よく長繊維状体に
入射することができるフィルター装置となる。

【００６７】上記フィルター材の端部から光を入射する
フィルター装置では、導光体からなる長繊維状体は、光
触媒の支持体であるとともに、光触媒反応を起こさせる
光を通す導波路でもある。このため、長繊維状体の屈曲
角度９は、導波路としての機能を消失させない程度とす
ることが必要であり、具体的には、１５°より小さい角
度であることが好ましい。

【００６８】フィルター材の端部から光を入射するフィ
ルター装置によれば、ほこり、ちり、または汚泥等でフ
ィルター材か覆われても、光触媒に光を照射できるた
め、触媒機能が低下することはない。また、導光体を介
して光触媒に光を到達させるため、外部から照射する場
合に比較して、光源からの光エネルギーのほとんどを有
効に光触媒に照射できることから、強い紫外線を必要と
せず、大がかりな光源が必要とされない。

【００６９】このとき、フィルター材の収束部方向の端
部から光を入射する場合には、フィルター材の収束部に
おいては入射した光が長繊維状体外へ漏出しにくく、反
対に濾過部においては入射した光が長繊維状体外へ漏出
し易い構造であることが好ましい。このようにすること
により、光源を濾過部の近傍に置くことができない場合
にも本発明のフィルターを用いることかできる上、入射
した光を残らず、光触媒に照射することが可能となる。

【００７０】このために、フィルター材の収束部を担う
長繊維状体の一部を光ファイバで構成し、フィルター材
の濾過部にあたる長繊維状体の他の部分については光フ
ァイバのクラッドを担う材料を用いる代わりにその部分
を光が漏出して光触媒に供給されるような材料で構成す
ることが好ましい。

【００７１】ここで用いることのできるクラッド素材と
しては、例えば、シリカガラス等の低屈折率ガラスや有
機樹脂等が挙げられる。また、濾過部においては、クラ
ッドを設けず、コアを露出させた構造とすることが好ま
しく、特にそのコア露出部表面にコアよりも高い屈折率
を有する光触媒を把持させることがより好ましい。

【００７２】以上説明したように、本発明のフィルター
装置は、ディーゼルエンジンの排ガスに含まれる黒煙、
未燃炭化水素および潤滑油からなる固体粒状物（パーテ
ィキュレート）を除去する排気浄化装置や、クリーンル
ーム用エアフィルター、空気洗浄機等のガス処理フィル
ター、水や海水浄化用フィルター等の溶液処理フィルタ
ー等、様々な用途に用いることができる。

【００７３】以下、実施例に基づき、本発明をさらに詳
細に説明する。

【００７４】図５は本発明のフィルター装置をディーゼ
ルパティキュレートフィル夕一（ＤＰＦ）に適用した例
を示す図である。

【００７５】直径３０μｍ、長さ６００ｍｍの長繊維状
体に、濾過部となる部分には、直径３０μｍの突起をピ
ッチ約１００μｍで形成し、表面にＴｉＯ2 を膜厚０．
１μｍで把持させるとともに、収束部となる部分には、
表面にシリカガラスからなるクラッドを形成した。この
長繊維状体を８０００×３３８本束ね合わせ、その一端
を止め金１０で止め、他端から円錐（頂角約９０°）の
側壁形状のステンレス鋼製の網を長繊維状体の束のほぼ
中央部に挿入し、開口部を形成させフィルターを作成し
た。ここでは、長繊維状体の素材として、高温度（１０
０から７００℃）の高温に耐えるアルミノシリケートガ
ラス（ガラス転移点１００〜７００℃）を用いたが、石
英ガラス（ガラス転移点１１００℃）などを用いてもよ
い。

【００７６】このフィルターを、ステンレス鋼製の外殻
材４０で覆い、フィル夕ー材の開口部側に、外殻材４０
に連続する流出筒５０、およびフィルター材の開口部に
つながる流入筒３０を流出筒５０に挿入する位置に配置
して、排気ガスの流入口３１と流出口５１を確保し、収
束部の端部には、紫外線を照射する光源６０を設置し
て、ＤＰＦを構成した。

【００７７】本実施例のＤＰＦでは、図５中に矢印で示
したように、流入口３１から流入筒３０を通ってフィル
ター材の開口部２０に流入した排気ガスは、濾過部の内
壁に到達すると、該到達点付近で、フィルター材１０を
構成する長繊維状体と交差する方向に、フィルターを通
過し、長繊維状体によりパーティキュレートの除去が行
われる。そして、フィルターを通過した排気ガスは、フ
ィルターと外殻材との隙間通路５２を通って、流出口５
１から排出される構造となっている。このとき、本実施
例ではフィルターの空隙部は奥に行くほど狭まっている
ため、流入した排ガスの圧力減少か補われ、フィルター
に均等に濾過されて、捕集の偏りがなくパーティキュレ
ートの捕集が効率よく行われる。

【００７８】本実施例のＤＰＦでは、フィルターを通過
した排ガスは、収束部に到達する以前に全てフィルター
を通過してフィルターと外殻材４０との隙間通路５２に
排出されるが、外殻材４０内は、流出入口以外が閉じた
空間であるため、流出口５１方向にガスの流路が方向転
換され、速やかに流出口５１から排出される。

【００７９】このように、本実施例のＤＰＦは、排気ガ
スの流路が、光源とは全く分離されたところに設定され
ているから、設計上の困難さがなく、実用上有用なもの
である。

【００８０】次に、本実施例のＤＰＦでは、フィルター
材１０の収束部端部から長繊維状体に光を入射すること
により、濾過部の長繊維状体から漏出した光によって、
長繊維状体に付着したパーティキュレートが光触媒作用
により光分解される構造となっている。

【００８１】本発明のフィルターは、収束部の長繊維状
体の断面に光を照射するだけで、全ての長繊維状体に容
易に光を導入できる。また、長繊維状体の長さがほぼ同
じにできるため、光分解能力に断面方向での差ができに
くい。また、それぞれの長繊維状体の屈曲角度θが小さ
い上、各長繊維の屈曲角度の差も小さいため、導入され
た光の漏れ量の差が長繊維状体間で小さく、均等で効率
的な光分解作用が発現される。

【００８２】以上のとおり、本実施例のＤＰＦは上記構
成により、単純で安価な機構でありながら、長寿命でメ
ンテナンスフリーを実現できるフィルターとなる。

【００８３】本発明によれば、濾過部の面積を広くとる
ことができ、捕集効率のよいフィルターが得られる。

【００８４】また、フィルター材を、開口部から徐々に
狭まる形状の空隙部を形成するように構成すると、流入
した流体の圧力減少がある程度補われ、フィルター内周
面の各位置間の圧力差が小さくなるため、捕集の偏りが
緩和されるという作用効果が奏される。

【００８５】さらに、長繊維状体として、長手方向に波
形状をなす長繊維状体、または、表面に突起を形成され
ている長繊維状体を用いることにより、長繊維状体を単
に束ねたり、積層させるだけで、適度な空孔度を有する
フィルター材とすることができる他、流体を通しても空
孔が変化せず、適当な空孔度を長期にわたって維持する
ことが可能なフィルターとなる。さらに、濾過部の表面
積が増大するため、表面反応を利用して流体の浄化を行
う場合には、その浄化効率を向上させることができる。

【００８６】また、本発明のフィルターを光分解作用を
利用したフィルターとして用いた場合には、全ての長繊
維状体に光を導入できるため、光触媒に充分かつ均等に
光を到達させることが可能で、その結果、捕集効率がよ
く、長寿命のメンテナンスフリーなフィルター装置が提
供できる。

【００８７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明にかかるフ
ィルター装置は、多数の長繊維状体をその長手方向を揃
えて束ねてなる集合体をフィルター材とするフィルター
装置であって、前記フィルター材によってその長手方向
の一端部が開口され他端部が閉じられているとともに他
端部に向かうにしたがって次第にその開口の大きさが小
さくなるような構造体を形成し、前記開口部から被濾過
物を流入するようにしたことを特徴としたもので、これ
により、効率的な濾過作用が得られ、かつ、光触媒反応
を利用したフィルター浄化機能を効果的にもたせること
のできるフィルター装置を得ているものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフィルターの模式斜視図である。

【図２】波形状の長繊維状体を示す正面図である。

【図３】表面に突起が形成された長繊維状体を示す正面
図である。

【図４】曲線状に形成された長繊維状体を示す正面図で
ある。

【図５】本発明の実施例であるＤＰＦの模式斜視図であ
る。

【符号の説明】

１…フィルター装置、１０フィルター材、１２…止め
金、１３…突起、２０…開口部、２１…収束部、２２…
空隙部、２３…濾過部、３０…流入筒、３１…流入口、
４０…外殻材、５０…流出筒、５１…流出口、５２…隙
間通路、６０…光源。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ０１Ｎ 3/02 ３２１Ｆ０１Ｎ 3/02 ３２１Ａ３２１Ｅ 3/08 3/08 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多数の長繊維状体をその長手方向を揃え
て束ねてなる集合体をフィルター材とするフィルター装
置であって、前記フィルター材によってその長手方向の
一端部が開口され他端部が閉じられているとともに他端
部に向かうにしたがって次第にその開口の大きさが小さ
くなるような構造体を形成し、前記開口部から被濾過物
を流入するようにしたことを特徴とするフィルター装
置。
【請求項２】前記長繊維状体の一部または全部が、長
手方向に波形状をなしていることを特徴とする請求項１
に記載のフィルター装置。
【請求項３】前記長繊維状体の表面に突起が形成され
ていることを特徴とする請求項１又は２に記載のフィル
ター装置。
【請求項４】前記長繊維状体の一部又は全部が導光性
の材料で構成され、かつその表面の一部又は全部に光触
媒が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の
フィルター装置。
【請求項５】前記長繊維状体の一部が光ファイバーで
構成されていることを特徴とする請求項４に記載のフィ
ルター装置。
【請求項６】前記長繊維状体の一方の端部から該長繊
維状体中に光を導入して該長繊維状体の表面に形成され
た光触媒に光を供給して光触媒作用を起こさせ、該長繊
維状体表面の付着物を分解・除去するようにしたことを
特徴とする請求項４又は５に記載のフィルター装置。