JP2001205011A - 積層フィルター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 再生率が高く、コンパクトでしかも製造が容
易な流体浄化用の積層フィルターの提供を目的とする。 【解決手段】 懸濁物の粒子径よりも大きな孔径の貫通
孔６が厚み方向に孔軸を向けて複数形成されるととも
に、内周端部と外周端部にそれぞれ切欠き５−２，５−
１が形成されたリング状の濾過体１が複数枚積層され、
内周積層面と外周積層面の一方側に被処理液の流入部が
及び他方側に被処理液の流出部がそれぞれ設けられ、濾
過体１はいずれもが同一形状を有し且つ隣接する濾過体
１の間で中心位置をずらして積層され、内周積層面と前
記外周積層面には切欠き５−１，５−２のほかに貫通孔
６を一部露出させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リング状の平面形
状を持つ濾過体を複数枚積層した水やその他の流体浄化
用の積層フィルターに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】平板状の濾過体を複数枚積層することで
積層フィルターを構成し、濾過体の積層方向に対して垂
直方向から被処理液を導入して濾過する濾過装置が、従
来から利用されている。このような積層フィルターとし
ては、たとえば特開平１０−５２６０８号公報等に記載
されたものがある。そして、この公報に開示されている
ように、濾過体としては多孔性濾過材のような微細な孔
を有したものが一般的に用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来か
ら平板状濾過体として用いられる多孔性濾過材は、微細
な孔や窪みが懸濁物よりも小さく、懸濁物はこの孔や窪
み中に水流によって押し込まれて圧縮状態で捕捉され
る。よって、多孔性濾過材から成る濾過体は目詰まりを
起こしやすい。目詰まりを起こした場合では、水流やそ
の他の物理的手段によるものでは再生率が低く、化学薬
品を用いるか濾過体を交換するしかない。

【０００４】また、積層フィルターを小型化するために
は、濾過面積や通路及び被処理液の流入孔と流出孔を増
やす必要がある。このように流入孔と流出孔を増やすに
は、各濾過体を薄くして積層方向に対して同じ高さで多
くの濾過体を積層することが有効である。しかしなが
ら、多孔性濾過材は厚みが薄い場合には、濾過体が脆く
なって強度不足を招く。更に、多孔性の濾過材は、微細
孔や窪みの孔径を制御して管理することは非常に難し
く、製造方法も複雑で煩雑になりやすい。

【０００５】このように、多孔性濾過材を濾過体として
用いる従来の積層フィルターでは、目詰まり処理の再生
率が低く製造面での障害も大きいという問題がある。

【０００６】本発明は、再生率が高く、コンパクトでし
かも製造が容易な流体浄化用の積層フィルターを提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、懸濁物の粒子
径よりも大きな孔径の貫通孔が厚み方向に孔軸を向けて
複数形成されるとともに、内周端部と外周端部にそれぞ
れ切欠きが形成されたリング状の濾過体が複数枚積層さ
れ、内周積層面と外周積層面の一方側に被処理液の流入
部が及び他方側に被処理液の流出部がそれぞれ設けられ
た積層フィルターであって、前記濾過体はいずれもが同
一形状を有し且つ隣接する濾過体の間で中心位置をずら
して積層され、前記内周積層面と前記外周積層面には前
記切欠きのほかに前記貫通孔が一部露出していることを
特徴とする。

【０００８】本発明によれば、再生率が高く、コンパク
トでしかも製造が容易な流体浄化用の積層フィルターが
得られる。

【０００９】また、懸濁物の粒子径よりも大きな孔径の
貫通孔が厚み方向に孔軸を向けて複数形成されるととも
に、内周端部と外周端部にそれぞれ切欠きが形成された
非円形リング状の濾過体が複数枚積層され、内周積層面
と外周積層面の一方側に被処理液の流入部が及び他方側
に被処理液の流出部がそれぞれ設けられた積層フィルタ
ーであって、前記濾過体はいずれもが同一形状を有し且
つ隣接する濾過体の間で周方向の積層角度をずらして積
層され、前記内周積層面と前記外周積層面には前記切欠
きのほかに前記貫通孔が一部露出している構成としても
よい。

【００１０】このような構成においても、再生率が高
く、コンパクトでしかも製造が容易な流体浄化用の積層
フィルターが得られる。

【００１１】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、懸濁物
の粒子径よりも大きな孔径の貫通孔が厚み方向に孔軸を
向けて複数形成されるとともに、内周端部と外周端部に
それぞれ切欠きが形成されたリング状の濾過体が複数枚
積層され、内周積層面と外周積層面の一方側に被処理液
の流入部が及び他方側に被処理液の流出部がそれぞれ設
けられた積層フィルターであって、前記濾過体はいずれ
もが同一形状を有し且つ隣接する濾過体の間で中心位置
をずらして積層され、前記内周積層面と前記外周積層面
には前記切欠きのほかに前記貫通孔が一部露出している
ことを特徴とする積層フィルターであり、濾過体の一部
をずらすだけの構成で貫通孔を外部に臨ませて被処理液
の流入部及び流出部を形成できるという作用を有する。

【００１２】請求項２に記載の発明は、懸濁物の粒子径
よりも大きな孔径の貫通孔が厚み方向に孔軸を向けて複
数形成されるとともに、内周端部と外周端部にそれぞれ
切欠きが形成された非円形リング状の濾過体が複数枚積
層され、内周積層面と外周積層面の一方側に被処理液の
流入部が及び他方側に被処理液の流出部がそれぞれ設け
られた積層フィルターであって、前記濾過体はいずれも
が同一形状を有し且つ隣接する濾過体の間で周方向の積
層角度をずらして積層され、前記内周積層面と前記外周
積層面には前記切欠きのほかに前記貫通孔が一部露出し
ていることを特徴とする積層フィルターであり、濾過体
の一部をずらすだけの構成で貫通孔を外部に臨ませて被
処理液の流入部及び流出部を形成できるという作用を有
する。

【００１３】本発明において、孔軸とは貫通孔の各断面
の中心を結んだ線分すなわち中心軸線であり、中心位置
とは各リングの内接円の中心である。また、リング状と
は円に限らず多角形なども含まれるものとし、非円形リ
ング状とは外形が円以外の多角形などのことをいう。

【００１４】また、懸濁物の粒子径よりも大きい貫通孔
とは、被処理液中でもっとも濾過したいと考える物質
（想定除去物質）で粒度分布をとったとき、もっとも数
の多い平均的粒子径（代表値）を基準にして大粒子径側
で、大粒子径側総個数（全体からみると５０％）の４０
％を含む粒子径（全体の総個数では９０％が含まれるこ
とになるから、以下、９０％粒子径と記載する）より大
きい径の孔のことである。例えば、濾過したい被処理液
が浴水で、浴水の濁り物質を濾過したいのであれば、想
定除去物質は体から出る油脂や皮脂細胞等（通常、大き
さは５〜６０μｍ）であり、これとは性質が異なる細菌
類（通常、大きさは０．３〜３μｍ）や、これより大き
な髪毛等は除かれたものである。このように想定除去物
質が濁り物質の場合、濁り物質の９０％粒子径より大き
い貫通孔を開けることにより、濁り物質やこれより大き
い髪毛等の懸濁物が濾過されることになる。なお、本発
明の積層フィルターは、濾過体に開ける貫通孔の数や分
布状態で重なり開口（濾過孔）の分布具合が変化する
し、被処理液の性質によっても影響される。そこで、想
定除去物質の分布が異常にいびつに小径側に広がってい
る場合などには、代表値付近の粒子径にまで貫通孔の径
を下げることも場合によっては有効である。

【００１５】この貫通孔の孔径をどのような径にすれば
よいか、具体的な例を挙げて説明すると、被処理液が浴
水の場合、９０％粒径は３０〜５０μｍである。上記し
たように、想定除去物質は浴水の濁り物質であり、細菌
を濾過するものではない。貫通孔を十分な数で均一に分
布させたとして、濾過体の貫通孔径は９０％粒径より１
オーダー大きい３００〜７００μｍ程度がよい。被処理
液が水道水の場合、９０％粒径は、５〜１０μｍで、こ
の時、濾過体の貫通孔径は５０〜１００μｍがよい。ま
た、被処理液が、水道水を貯水したもので残留塩素が抜
けた水の場合、想定除去物質は細菌となり、９０％粒径
は３μｍとなる。この時、濾過体の貫通孔は２０〜５０
μｍを採用するのがよい。

【００１６】以下、本発明の実施の形態を図面に基づい
て説明する。

【００１７】図１は本発明の実施の形態における積層フ
ィルターの概略図、図２は図１における濾過体の積層平
面図である。

【００１８】図１において、濾過体１は環状体であって
その厚み方向に孔軸を向けて貫通孔６（後述の図４参
照）を開けたものであり、それぞれの外周端部と内周端
部の代表寸法を同じとしたものである。なお、濾過体１
の形状は円に限定されるものではなく、全ての濾過体の
内周端と外周端の形状のそれぞれが同一であって積層時
に各濾過体１の内周端部と外周端部とが略一致するもの
であればよい。

【００１９】濾過体１はその厚み方向に互いに隙間が無
い状態で複数枚積層することによって積層フィルター２
を構成し、非透過性の上面抑え板３−１及び下面抑え板
３−２によって上下両端を挟着して保持されている。な
お、積層フィルター２の積層最上面濾過体１−１と上面
抑え板３−１との間は隙間がない状態で密着し、同様に
積層フィルター２の積層最下面濾過体１−２と下面抑え
板３−２との間も隙間のない状態で密着している。ま
た、下面抑え板３−２は最下面濾過体１−２と接してい
ない部分に積層フィルター２の外部へ液体を導く管路４
をシールした状態で接続している。なお、上面押さえ板
３−１、または上面押さえ板３−１と下面抑え板３−２
の双方が、管路４をシール状態で接続したものとしても
よい。

【００２０】濾過体１のうちの一部は、濾過体１−３の
ように他の濾過体１に対して中心位置を矢印Ａ−Ｂ方向
のＢからＡに向かってずらして積層されている。すなわ
ち、図２の濾過体１−３の平面図に示すように、濾過体
１−３はこれに隣接した濾過体１−４に対して、Ａ−Ｂ
方向にその外端中心をずらして積層されている。濾過体
１−３をずらす方向は、特に制限されるものではなく、
濾過体１の表面を延長する方向であらゆる方向にずらす
ものとしてよい。図３は濾過体の積層平面図である。例
えば図３に示すように、濾過体１−５、濾過体１−６、
濾過体１−７、濾過体１−８の中心Ｃ−５、Ｃ−６、Ｃ
−７、Ｃ−８のように相互の位置をＤ−Ｅ−Ｆ−Ｇの２
軸方向にずらして積層することも可能であるし、これ以
上の軸方向にずらすことも可能である。また、ずらす濾
過体１の数も調節することができ、すべての濾過体１に
ついてずらすこともできるし、何枚かの濾過体１ごとに
ずらした構成としてもよい。

【００２１】図４は図１において円Ｃで囲んだ部分の断
面を示す拡大図であって、被処理液の積層フィルター内
部での流れを示す図である。被処理液は、濾過体１の外
周端部の切欠き５−１から積層フィルター２の内部へと
流入する。流入した被処理水は、切欠き５−１と重なる
貫通孔６によって形成される濾過通路の流入孔により、
上又は下の濾過体１の貫通孔６内に達する。つまり、切
欠き５−１と重なる貫通孔６の数が流入孔の数となる。
このような流入孔の形態によって、被処理液は貫通孔６
どうしの重なりによって形成される濾過通路を通って、
次第に積層フィルター２の内周側へと進んでいく。そし
て、積層フィルター２の内周端側に達した被処理液はこ
の内周端部の切欠き５−２と重なる貫通孔６を流出孔と
して積層フィルター２の外部へ流出する。

【００２２】ここで、積層フィルター２は内周積層面に
排出側の切欠き５−２と一部の貫通孔６が多数露出して
形成され、外周積層面に供給側の切欠き５−１と一部の
貫通孔６が多数露出したものとなっている。この積層フ
ィルター２の内周積層面２−２を覆って濾過後の被処理
液を集水することができる流出部、並びに外周積層面２
−１を覆って被処理液を供給することができる流入部
が、通水のため設けられる。本実施の形態では、上面抑
え板３−１と下面板抑え板３−２と濾過体１の内周積層
面で囲まれた空間が、これに接続された排出管とともに
流出部を構成する。流入部は図１においては図示されて
いない。外周積層面を覆うカバーのようなものであれば
よい。このように本実施の形態の積層フィルター２で
は、積層体の外周の流入部から流入し、内部の流出部か
ら吐出する構成となっている。しかし、流れの方向を逆
にして積層体の内部に流入部を設け、外部に設けた流出
部から排出することもできる。このとき、供給側の切欠
きと排出側の切欠きは位置が逆となり、供給側の切欠き
が濾過体１の内周端部に形成され、排出側の切欠きが濾
過体１の外周端部に形成されることになる。そして、こ
の場合の積層フィルター２は、内周積層面２−２に供給
側の切欠き５−１と一部の貫通孔６が多数露出し、外周
積層面２−１に排出側の切欠き５−２と一部の貫通孔６
が多数露出したものとなる。流入部を外周に設けるほう
が流入時の濾過面積を広く取れ、再生までの時間を若干
ながら長く取れる。ただ、流入部をどちらの側にするか
は配管等の配置関係から選択すればよい。

【００２３】図５は図４の円Ｈで囲んだ部分の部拡大図
であって、被処理液に含まれる懸濁物の濾過されるメカ
ニズムを示す概略図である。図示のように、矢印方向に
進む被処理液が上下２枚の濾過体１の貫通孔６の重なり
部分を通過するとき、濾過孔すなわち上下の貫通孔６ど
うしの重なり部分よりも大きな懸濁物は、濾過孔を通過
できずに捕捉される。また、貫通孔６どうしの重なりに
よって形成される濾過孔は、重なり度合いによって開口
面積を大きくしたり微小にしたりすることができる。し
たがって、形成される濾過孔の大きさと貫通孔６の孔径
との大きさの違いから、貫通孔６の内部では被処理液の
流れの速度分布が一様でなくなり、貫通孔６内部で流れ
の滞留や渦が発生する。このようにして発生した被処理
液の流れの滞留や渦は、その中に小さな懸濁物を引き込
むように作用し、この引き込みによっても懸濁物が捕捉
される。

【００２４】図１〜図５に示した実施の形態の積層フィ
ルター２は、濾過体１がいずれも同一形状のリング状
で、積層したとき隣接する濾過体１の間で中心位置をず
らしたものである。この中心位置は、リング形状が円形
の場合には円の中心であるが、リング形状が非円形リン
グ形状の場合にはこの形状の中で内接円を描いたときの
最大内接円の中心である。このように積層したときに
は、濾過体１の内周端部と外周端部が隣接する濾過体１
間でずれ、積層体フィルター２の内周積層面２−２と外
周積層面２−１には内外周端部に設けられた供給側の切
欠き５−１と排出側の切欠き５−２のほかに、ずれて露
出した表面に貫通孔６の一部が露出するようになる。本
実施の形態の積層フィルター２は、前述のように、隣接
する多数の濾過体１の間で、供給側の切欠き５−１と貫
通孔６、貫通孔６どうしの重なりによる濾過孔、貫通孔
６と排出側の切欠き５−２とにより、供給側から排出側
にまで複雑につながって形成される濾過通路で被処理液
を濾過するものである。しかし、本実施の形態では、積
層フィルター２の内周積層面２−２と外周積層面２−１
には供給側の切欠き５−１と排出側の切欠き５−２のほ
かに、隣接する濾過体１間でずれて露出した表面に貫通
孔６の一部も露出することになり、この露出した貫通孔
６が濾過面積として加わって、濾過流量が増加するとと
もに、圧力損失が低下する。

【００２５】図５までの構成では濾過体を環状円の平面
形状としているが、図６〜図９に示すような様々な形状
のものとしても、それぞれにあける貫通孔及び上下配置
の濾過体の貫通孔どうしの重なりによる濾過孔によって
図４及び図５で示した濾過形態を持たせることができ
る。

【００２６】図６は内周及び外周を正多角形状としたの
濾過体の平面図、図７は内周及び外周をともに星型形状
とした濾過体の平面図、図８は内周及び外周を異なる形
状とした濾過体の平面図、図９は中心点に対し点対称な
内周及び外周形状を有する濾過体をその中心点周りにず
らして積層した状態を示す平面図である。図６の濾過体
１は中央部を開口させた正六角形の平面形状を持ち貫通
孔６を一様に分布させたものであり、図７は正四角形を
二つ重ね合わせたような星型としたものである。また、
図８に示すように、内周面と外周面の形状を変えた平面
形状とすることもできる。更に、外形が形成する仮想円
の中心に対して内周及び外周の形状が点対称である場合
には、図９に示す濾過体１−１０，１−１１のように濾
過体１−９の中心点Ｃ−９を中心に回転方向にずらすこ
とにより、積層フィルター２内部の濾過通路を形成する
貫通孔６の一部を積層フィルター２の外部空間に露出さ
せることができ、流入孔、流出孔の数を増加させること
が可能である。

【００２７】図６〜図９に示した実施の形態では、濾過
体１がいずれも同一形状の非円形リング形状で、積層し
たとき隣接する濾過体１の間で積層角度をずらしたもの
となっている。リング形状が円形の場合には積層角度を
ずらしても内外周端にずれによる露出表面は生じない
が、リング形状が非円形リング形状の場合には積層角度
をずらすと、濾過体１の内周端部と外周端部とがそれぞ
れ隣接する濾過体１間でずれ、積層フィルター２の内周
積層面２−２と外周積層面２−１には内外周端部に設け
られた供給側の切欠き５−１と排出側の切欠き５−２の
ほかに、ずれて現れた露出表面に貫通孔６の一部が露出
するようになる。

【００２８】図１０は再生時に濾過体間に隙間を設け再
生させるときのメカニズムを示す概略図である。

【００２９】濾過体１から付着懸濁物を取り除いて再生
するときには、濾過体１の間に少なくとも懸濁物よりも
大きな隙間を設け、貫通孔６内に捕捉されていた懸濁物
への拘束を解く。この状態で液を流すと、懸濁物は貫通
孔６から濾過体１どうしの間の隙間に速やかに流れ出
し、積層フィルター２外へと流れて再生される。このよ
うに濾過体１どうしの間に隙間を持たせることで、低エ
ネルギー下で再生率が極めて高いフィルターが実現でき
る。

【００３０】図１１は一つの入口と二つの出口とした貫
通孔を備える濾過体の要部の断面図である。図示のよう
に、貫通孔６に液が上側から入り込むと、二つの出口へ
向かう手前の分岐部で流れが乱れることによって、速度
分布が一様でなくなる。これにより、貫通孔６の内部で
流れの滞留や渦が発生し、これに懸濁物が取り込まれる
と貫通孔６の外へ出難くなる。したがって再生率が下が
ることになり、貫通孔６は入口と出口が１個ずつで内部
に分岐流路がない構成とすることが好ましい。

【００３１】図１２は開口断面が厚さ方向に一様でない
貫通孔を備える濾過体の要部の断面図である。このよう
な開口断面の貫通孔６では、液が上側から入り込むと、
貫通孔６の広がり部又は狭部で流れが乱れることによっ
て、速度分布が一様でなくなる。これにより、貫通孔６
の内部で流れの滞留や渦が発生し、これに懸濁物が取り
込まれると貫通孔６の外へ出難くなる。したがって、再
生率が下がることになり、貫通孔６は厚み方向に一様な
開口断面形状を持つものが好ましい。

【００３２】図１３は貫通孔に加えて表面に窪みを形成
した濾過体の配列を示す要部の断面図である。濾過体１
が窪み７を有してない場合、貫通孔６どうしの重なりが
ない所では濾過通路は途切れてしまう。一方、濾過体１
に窪み７を設けていると、貫通孔６と窪み７の重なりま
たは窪み７どうしの重なりにより形成される濾過通路が
できることになり、通水抵抗を小さくできる。

【００３３】図１４は図１３の例に更に濾過体の厚さ方
向と直交する向きに貫通孔を開けた濾過体の配列を示す
要部の断面図である。貫通孔８は濾過体１の厚さ方向
（図において上下方向）と一致しない開口軸線を持つよ
うにあけたもので、図示の例では厚さ方向の貫通孔６と
直交した開口軸線として形成されている。濾過体１が窪
み７または貫通孔８を備えていないと、貫通孔６同士の
重なりがない所で濾過通路は途切れる。一方、濾過体１
に窪み７及び貫通孔８を備えたものでは、貫通孔６と窪
み７の重なりまたは窪み７どうしの重なりにより形成さ
れる濾過通路に加えて、貫通孔８が流路として加わる。
これにより、通水抵抗を小さくできる。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、低エネルギー下で再生
効率の極めて高い積層フィルターが得られ、目詰まりに
よるフィルターの交換を必要としない省資源タイプの流
体浄化用の積層フィルターを提供できる。また、濾過
（液の流れ）方向やフィルターの取付け方向に制約がな
く、圧力損失も少ない小型化が可能となりその製造も容
易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における積層フィルターの
概要図

【図２】図１における濾過体の積層平面図

【図３】濾過体の積層平面図

【図４】図１において円Ｃで囲んだ部分の断面を示す拡
大図であって、被処理液の積層フィルター内部での流れ
を示す図

【図５】図４の円Ｈで囲んだ部分の部拡大図であって、
被処理液に含まれる懸濁物の濾過されるメカニズムを示
す概略図

【図６】内周及び外周を正多角形状とした濾過体の平面
図

【図７】内周及び外周をともに星型形状とした濾過体の
平面図

【図８】内周及び外周を異なる形状とした濾過体の平面
図

【図９】中心点に対し点対称な内周及び外周形状を有す
る濾過体をその中心点周りにずらして積層した状態を示
す平面図

【図１０】再生時に濾過体間に隙間を設け再生させると
きのメカニズムを示す概略図

【図１１】一つの入口と二つの出口とした貫通孔を備え
る濾過体の要部の断面図

【図１２】開口断面が厚さ方向に一様でない貫通孔を備
える濾過体の要部の断面図

【図１３】貫通孔に加えて表面に窪みを形成した濾過体
の配列を示す要部の断面図

【図１４】図１３の例に更に濾過体の厚さ方向と直交す
る向きに貫通孔を開けた濾過体の配列を示す要部の断面
図

【符号の説明】

１，１−１，１−２，１−３，１−４，１−５，１−
６，１−７，１−８，１−９，１−１０，１−１１ 濾
過体 ２ 積層フィルター ２−１ 外周積層面 ２−２ 内周積層面 ３ 抑え板 ３−１ 上面抑え板 ３−２ 下面抑え板 ４ 管路 ５ 切欠き ５−１，５−２ 切欠き ６ 貫通孔 ７ 窪み ８ 貫通孔 Ｃ−５，Ｃ−６，Ｃ−７，Ｃ−８，Ｃ−９ 中心点

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】懸濁物の粒子径よりも大きな孔径の貫通孔
   が厚み方向に孔軸を向けて複数形成されるとともに、内
   周端部と外周端部にそれぞれ切欠きが形成されたリング
   状の濾過体が複数枚積層され、内周積層面と外周積層面
   の一方側に被処理液の流入部が及び他方側に被処理液の
   流出部がそれぞれ設けられた積層フィルターであって、
   前記濾過体はいずれもが同一形状を有し且つ隣接する濾
   過体の間で中心位置をずらして積層され、前記内周積層
   面と前記外周積層面には前記切欠きのほかに前記貫通孔
   が一部露出していることを特徴とする積層フィルター。
2. 【請求項２】懸濁物の粒子径よりも大きな孔径の貫通孔
   が厚み方向に孔軸を向けて複数形成されるとともに、内
   周端部と外周端部にそれぞれ切欠きが形成された非円形
   リング状の濾過体が複数枚積層され、内周積層面と外周
   積層面の一方側に被処理液の流入部が及び他方側に被処
   理液の流出部がそれぞれ設けられた積層フィルターであ
   って、前記濾過体はいずれもが同一形状を有し且つ隣接
   する濾過体の間で周方向の積層角度をずらして積層さ
   れ、前記内周積層面と前記外周積層面には前記切欠きの
   ほかに前記貫通孔が一部露出していることを特徴とする
   積層フィルター。