JPH06142417A - プリーツ式フイルターカートリッジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】流体中の粒子の粒径分布が広い場合でも、目詰
まりを引き起こし難くし、高精度で効率的に濾過するこ
とができるプリーツ式フイルターカートリッジを提供す
ることを目的とする。 【構成】この発明に於いては、メルトブロー不織布製法
によって無段的に密度勾配を持つようにチューブ状の不
織布を形成し、該チューブ状の不織布に内装される多孔
コアには外周に多数のリーフを設け、前記チューブ状の
不織布と前記多孔コアとを連続的に或は多数の個所で締
め付け固定して多数の横ヒダを形成し、前記リーフと前
記チューブ状の不織布との当接面若しくは前記リーフ自
体に流体回路を形成してなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、流体中に粒子が広い
粒径分布で存在している場合の粒子の除去に特に効率良
く機能するプリーツ式フイルターカートリッジに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、流体中には、超微粒子と呼ばれ
る微細異物から数１０〜数１００ミクロンの粒子まで幅
広く混在している場合が多い。従来、これら異物を除去
するフイルターとしては、一般にデプスフイルターと呼
ばれる体積型フイルターと、表面積を多く確保して濾過
寿命を延ばすため縦方向に濾材をヒダ折り加工したプリ
ーツ式フイルターが知られている。

【０００３】前者のデプスフイルターは、微細異物から
数１０〜数１００ミクロンの広い領域分布を持つ異物を
効率良く除去するため、円筒状フイルターカートリッジ
の内部構造を、流体の入口となる外周部は粗い濾過材
で、そしてフイルターカートリッジの中心部に近付くほ
ど微細な濾過材で構成し、流体を流した場合に、流体中
の粒子は濾過筒の外周部で大きい粒子が除去され、内周
部即ち中心部に流れるほど微粒子が除去されるように設
計されている。その結果、粒子分布と濾過材の粗密の度
合が適合すれば、素晴らしい経済性をもって所定の濾過
ができる。

【０００４】しかしながら、このフイルターは、単に円
筒状であるため表面積が小さいほか、経済性を追及する
ために粗密濾過材を多層に巻き込まねばならず、必然的
に濾過材全体の厚さが増し、その結果、濾過抵抗が大き
くなり、所定の流量を確保しようとするとフイルターカ
ートリッジの本数を大きく増やさなければならない欠点
があった。

【０００５】プリーツ式フイルターは、シート状のフイ
ルターを縦方向にヒダ折り加工して表面積を確保し、濾
過抵抗を低くしているので、上記フイルターカートリッ
ジの欠点は一応解消されるが、前記したように、流体中
に分布する粒子の粒径分布が非常に幅が広い場合は、フ
イルターカートリッジの表面積を大きく確保しても、濾
過材の孔径よりも大きい粒子が一斉に同じ表面で捕捉さ
れてしまうため、デプスフイルターに比べて濾過寿命が
短くなることもしばしば発生する等の欠点があった。

【０００６】このため、近年多用されているプリ−ツ式
フイルターは、シ−ト状の孔径の異なる不織布濾過材を
数層重ね合わせてプリーツフイルターを構成し、デプス
フイルターのメカニズムを応用し、外側から内側に向か
って大きい粒子から小さい粒子を段階的に除去すること
によって、前記プリ−ツ式フイルターの欠点を改善して
いる。

【０００７】しかしながら、上記改善されたプリーツ式
フイルターでも、経済性を追及し、濾過寿命を延ばそう
とすると、新たな問題点が発生する。即ち、シ−ト状の
孔径の異なる不織布濾過材を多数の層に重ね合わせるに
は、技術的にも経済的にも限度があり、そのため通常は
３〜４層で構成しているが、この３〜４層で幅広い分布
の流体中の粒子を各層で選択的に捕捉しようとすると、
極めて例外的な場合を除き、いずれかの層に於いて粒子
分布と不織布孔径との不適合が生じ、急激な目詰まりを
起こし、トラブルの原因となることが多い。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、このよう
な点に着目してなされたものであり、流体中の粒子の粒
径分布が広い場合でも、目詰まりを引き起こし難くし、
高精度で効率的に濾過することができるプリーツ式フイ
ルターカートリッジを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的に沿う本発明の
構成は、メルトブロー不織布製法によって無段的に密度
勾配を持つようにチューブ状の不織布を形成し、該チュ
ーブ状の不織布に内装される多孔コアには外周に多数の
リーフを設け、前記チューブ状の不織布と前記多孔コア
とを連続的に或は多数の個所で締め付け固定して多数の
横ヒダを形成し、前記リーフと前記チューブ状の不織布
との当接面若しくは前記リーフ自体に流体回路を形成し
てなることを特徴とする。リーフと不織布との当接面に
流体回路を形成するには、リーフの表裏面に凹凸条若し
くは突起などによる凹凸部を形成したり、或はリーフと
不織布との当接面にネット状物等の流体回路を維持する
ものを介在させれば良い。当接面にネット状物等を介在
させるには、例えば、円筒状に形成した自在に変形する
ネット状物をリーフに覆せればよい。

【００１０】リーフ自体に流体回路を形成するには、例
えば、多数の孔が開口した材料例えばネット状若しくは
格子状の材料から中空のリーフを形成するか、或はネッ
ト状若しくは格子状の材料を立体的に多層に積層したよ
うな構造体にリーフを形成すれば良い。このようにして
形成されたリーフは、液圧によって変形しない程度の強
度を有しなければならないのは勿論である。横ヒダを形
成したプリーツ式フイルターとしては、スプリングを内
装することにより横ヒダを形成した粗濾過用フイルター
は、従来知られていたが、この横ヒダは、スプリングに
より形成されるものであるため、液圧により容易に変形
し、精密濾過用としては到底使用し得ないものであり、
現在は粗濾過用としても産業上殆ど使用されていない。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は、本発明の実施例を示す一部切欠斜視図で
あり、多孔コア１の外周には、スパイラル状のリーフ２
が設けられ、該リーフ２の外周には、無段的に密度勾配
を持つように形成されたチューブ状の不織布３で被覆さ
れ、上端と下端にはエンドプレート４，４′が嵌合さ
れ、リーフ２のスパイラルに沿って紐５で締め付け、外
周にスパイラル状の横ヒダを形成し、前記リーフの表裏
面には、流体回路となる凹凸部を形成することにより構
成されている。

【００１２】次に、上記のように構成された本発明のプ
リーツ式フイルターの製法を説明する。図２は、本発明
に使用するチューブ状不織布を成形する概略図であり、
エクストルーダーからノズル内に押し出された溶融樹脂
６が、ノズル７ａ，７ｂ，７ｃから圧縮空気と共に噴霧
状になって、ノズル下方の回転するマンドレル８に吹き
当てられる。上記実施例に於いては、マンドレル８は約
２５００ＲＰＭで回転しており、吹き当てられた樹脂が
外周に連続的に被覆される。同時に、送り出しロール
９，９′で、被覆物を送り出し、カット刃１０で所定の
長さに切断して、チューブ状不織布３が得られる。

【００１３】上記実施例に於いては、チューブ状不織布
３の外径は６４ｍｍとなるように送り出しロールの条件
を設定し、全長は６２０ｍｍとなるようにカット刃で切
断した。上記実施例に於いては、溶融樹脂６として、ポ
リプロピレン樹脂を使用しているが、他の原料例えばポ
リエステル、ナイロン、テフロン等であっても良く、メ
ルトブロー法で不織布が形成できるならどのようなもの
であっても良く、特に限定されない。また上記実施例に
於いては、第一群ノズル７ａからは、５μ平均径の繊維
が吐出されるように、第二群ノズル７ｂからは、１０μ
平均径の繊維が吐出されるように、そして第三群ノズル
７ｃからは、１５μ平均径の繊維が吐出されるようにノ
ズル径等の条件設定をした。本発明に於いては、ノズル
の種類、個数及び吐出する繊維径等も目的とするフイル
ターに応じて適宜選択すれば良く、特に限定されないの
は勿論である。

【００１４】第一群〜第三群のノズルの噴射状態は、図
２に示すように、第一群ノズル７ａからの噴射と第二群
ノズル７ｂからの噴射がオーバーラップし、第二群ノズ
ル７ｂからの噴射と第三群ノズル７ｃからの噴射がオー
バーラップするように条件設定されている。この結果、
図３に示すように、チューブ状不織布の内部構造は、密
度段差のない即ちアナログ的な密度勾配となっている。

【００１５】次に、図１に示すように、ポリプロピレン
製多孔コア１の外周に、インジエクション成型により形
成したスパイラルピッチ１４ｍのポリプロピレン製スパ
イラル状リーフ２を嵌め込み、該スパイラル状リーフ２
に上記のようにして得た外径６４ｍｍ、内径５８ｍｍ、
全長６２０ｍｍのチューブ状不織布３を覆せた。次い
で、直径１．５ｍｍのポリプロピレン製強撚糸の紐５で
スパイラルに沿って、チューブ状不織布３を多孔コア１
に縛り付け、全長２５０ｍｍのフイルターカートリッジ
中間体とし、最後に両端にエンドプレート４，４′を溶
着して図１に示す本発明のカートリッジフイルターを形
成した。

【００１６】このようにして得た横プリーツ式フイルタ
ーの表面積は、約０．１１ｍ²であり、従来の円筒状フ
イルターの約２倍の表面積を確保することができた。図
１に示すように、チューブ状不織布（濾材）３は、スパ
イラル状のリーフ２に沿って、紐５で堅固に結束されて
いるので、流体の脈動によって濾材３は動かないので、
確実な濾過精度が得られる。リーフ２には中心に向けた
波形の凹凸１１が形成されているので、流体の圧力によ
って濾材がリーフ２に貼り付いても、凹凸１１が流体回
路となるため、流体の流れは阻害されない。

【００１７】上記実施例に於いては、リーフ２はスパイ
ラル状に形成しているが、流体の脈動によって濾材が動
かない横ヒダが形成し得るならどのようなものでも良
く、例えば水平ドーナツ状等の他の形状であっても差し
支えない。また、リーフ２は、多孔コア１に一体的に形
成しても勿論良い。上記実施例に於いては、濾材３を紐
５でスパイラル状リーフ２を包み込む形で結束している
が、これは紐以外の成型物を使用しても良く、濾材３が
流体の脈動によって動かないように固定し得るなら特に
限定されない。本発明に使用する多孔コア１、リーフ
２、紐５及びエンドプレート４，４′等の材質は、通常
この種目的に使用される材質を使用すれば良く、特に限
定されない。

【００１８】次に、上記実施例に記載のようにして製造
した０．１１ｍ²の表面積を有するプリーツ式フイルタ
ーカートリッジ（試料Ａ）と、図４に示す従来の不織布
を使用し、従来の形状で表面積が０．１１ｍ²となるよ
うに形成したプリーツ式フイルターカートリッジ（試料
Ｂ）とを、濾過試験機を使用して、濾過寿命の比較試験
を行った。尚、図４に示す従来の不織布は、表面を平均
１５μの繊維径の不織布、中間層を平均１０μの繊維径
の不織布、裏面を平均５μの繊維径の不織布とした。

【００１９】試験は、ＪＩＳ８種の試験粉体を使用し、
流体として水を使用し、試験粉体を１０ｇ／時間投入
し、流量１５リットル／分で濾過したときの差圧を測定
することにより行った。結果を図５に示す。図５から明
らかなように、従来のプリーツ式フイルターカートリッ
ジ（図中Ａ）を使用した場合は、差圧１ｋｇ／ｃｍ²に
達する時間が３．７時間であるのに対し、本発明のプリ
ーツ式フイルターカートリッジ（図中Ｂ）は、差圧１ｋ
ｇ／ｃｍ²に達する時間が５．２時間であった。

【００２０】

【効果】本発明によれば、次のような効果が得られる。 （１）一層の不織布を、従来のデジタルからアナログ的
に、即ち無段的な密度勾配となるように形成することに
より、粒子の粒径のアナログ的分布に応じた濾過材のア
ナログ的密度勾配によって、濾過寿命を長くすることが
できる。 （２）リーフの作用によって、濾材は液圧によって動か
ないように構成されているので、濾過精度を向上させる
ことができる。 （３）リーフにより濾材に横ヒダを形成しているので、
広い濾過面積を確保することができる。 （４）リーフと濾材との当接面若しくはリーフ自体に流
体回路を形成しているので、濾材がリーフに密着して
も、流体回路によって流体のスム−ズな流れが維持され
る。 （５）本発明のプリーツ式フイルターカートリッジは、
機能的には従来のデプスフイルターと同様の機能を有す
るが、デプスフイルターと比べて表面積が大きく、しか
も濾過抵抗が小さいという従来のデプスフイルターの欠
点を解消している。

【００２１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す一部切欠斜視図である。

【図２】本発明のフイルターに使用するチューブ状不織
布の製造法を説明するための概略図である。

【図３】本発明に使用するチューブ状不織布の内部構造
を示す図である。

【図４】従来の三層から形成した不織布の内部構造を示
す図である。

【図５】本発明のフイルターと従来のフイルターとの濾
過寿命の比較試験結果を示す線図である。

【符号の説明】

１ 多孔コア ２ スパイラル状のリーフ ３ チューブ状不織布 ４，４′ エンドプレート ５ 紐 １１ 凹凸部（流体回路）

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｄ０４Ｈ 1/42 Ｋ 7199−3Ｂ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】メルトブロー不織布製法によって無段的に
   密度勾配を持つように形成したチューブ状の不織布と、
   該チューブ状の不織布に内装される外周に多数のリーフ
   を設けた多孔コアと、前記チューブ状の不織布と多孔コ
   アとを締め付け固定して形成した多数の横ヒダと、前記
   リーフと前記チューブ状不織布との当接面若しくは前記
   リーフ自体に形成した流体回路とを具備したことを特徴
   とするプリーツ式フイルターカートリッジ。