JPH0731116U - 積層濾材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】保護スクリーンの直下での被処理流体の滞留を
防止しかつ各層の結合強さを向上する。 【構成】線材を交差させ織成したシート状をなし、かつ
前記線材の交差部で該線材が偏平化した偏平部を少なく
とも片面に形成した保護スクリーンに、該保護スクリー
ンの前記片面に結合される分散層を介して、微細エレメ
ントを用いた濾材層を一体結合するとともに、前記分散
層の平均空孔径を前記濾材層の平均空孔径より大、かつ
その厚さを前記保護スクリーンの前記偏平部の幅Ｗの
０．３〜５倍としたことを特徴とする積層濾材。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、保護スクリーンによる被処理流体の滞留を防止しかつ各層の結合強 さを向上しうる積層濾材に関する。

【０００２】

【従来の技術】

例えば液体中の微細粒子を除去、分離する濾過処理に用いる濾材は、被処理流 体の物性などによってそれに応じた材質、形態のものが開発され、中でも例えば 金属繊維や金属微粉末を焼結した金属焼結体は、耐熱性、耐食性、機械的強度、 加工容易性などの多くの利点により多用されている。

【０００３】 このような金属焼結体からなる濾材を用いるものとして、本出願人は、例えば 実開昭５９−１７６６１５号公報によって、金属繊維などの微細金属を用いた濾 材の少なくとも片面に保護スクリーンを配して焼結、一体化した積層濾材を提案 している。

【０００４】 このような積層濾材の保護スクリーンは、濾材の補強のためと、取り扱いなど に際しての濾材中の繊維の欠落に伴う空孔径などの特性の変化を防止する濾材の 保護のために援用される。

【０００５】 とくに近年、濾過精度、濾過効率の向上のために濾材は極力薄肉化され流過抵 抗を低下させており、このような濾材では、保護スクリーンは不可欠となってい る。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら最近の高度化する濾過性能の要求により、例えば繊維径数μｍと いう微細繊維を焼結してなる焼結体を濾材として用いることがある。このような 濾材を用いるとき、その保護スクリーンは、濾過特性を阻害させない観点から通 常０．１〜０．５mm程度の細線材を採用ししかも保護スクリーンの経線と緯線と をなす線材は厚さ方向に波付けされているために、濾材と保護スクリーンとを積 層する際の、両者の実質的な接合面は非常に小さいものになっている。

【０００７】 その結果、両者は結合強度に劣り、取扱い、後加工の際において剥離しやすく 、保護スクリーンとして機能しえないこととなる。また、かかる傾向は前記のよ うに濾材の構成部材の微小化・微細化によって増大する。

【０００８】 こうした課題を解決するべく、両者をより大きい接合面積で結合させるため保 護スクリーンと濾材とを狭圧して保護スクリーンに濾材を喰い込ませ接合面積を 増加することも考えられるが、保護スクリーンの線材のとくに交差部直下では濾 材が押圧されて変形し局部的に空孔径を減じて流れを悪くし、滞留を生じるなど 濾過特性を損なう。

【０００９】 又両面を押圧して平坦化した保護スクリーン、パンチングプレートなどの補強 板を採用し濾材に変形を与えず接触面積を多くし接合強度を向上することが試験 的に行われているが、このような補強板では非開口部の全面積に占める割合が例 えば４０〜５０％程度とかなり大きくなる結果、補強板と微細空孔の濾材とを単 に積層した積層濾材では、非開口部下まで完全に被処理流体を流入させることが できず、実質的な濾過処理は前記開口部のみに制約され、したがって満足した濾 過効率が得られない。

【００１０】 しかも前記非開口部では滞留現象も発生しやすく、例えば被処理流体が高粘性 な前記ポリマーなどのときには、ポリマー劣化によるゲルが発生して混在し、製 品品質を低下させるという課題もある。

【００１１】 本考案は保護スクリーンを使用しつつ濾材との間に所定特性の分散層を介在さ せ一体化することによって、前記課題を解決し、機械的強度と濾過特性とにすぐ れた積層濾材の提供を目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

本考案は、線材を交差させ織成したシート状をなし、かつ前記線材の交差部で 該線材が偏平化した偏平部を少なくとも片面に形成した保護スクリーンに、該保 護スクリーンの前記片面に結合される分散層を介して、微細エレメントを用いた 濾材層を一体結合するとともに、 前記分散層の平均空孔径を前記濾材層の平均空孔径より大、かつその厚さを前 記保護スクリーンの前記偏平部の幅Ｗの０．３〜５倍としたことを特徴とする積 層濾材である。

【００１３】

【作用】

このように本考案の積層濾材は、偏平部を形成した保護スクリーンと、濾材層 とを、所定厚さの分散層を介して結合しており、分散層が、濾材層よりも大きな 空孔径を有することにより、積層濾材内部に被処理流体が容易に流入できる。

【００１４】 この為、保護スクリーンに、例え大きい非開口部が形成されているとしても、 その直下にも被処理流体は容易に入り、かつ下流側の濾材層に到達するまでの間 にほぼ均一に分散でき、したがって濾材層の全面を有効に活用した濾過をなしう ることによって滞留が防止しうる。

【００１５】 しかも分散層は、濾材層に作用する濾過圧を緩和でき、又比較的大きな異物は この分散層で除去するプレフィルタ層としても機能するため、積層濾材の寿命ア ップに貢献できる。

【００１６】 また、保護スクリーンの線材の交差部に形成される偏平部は分散層との接合面 積を増大し、かつ前記分散層のエレメントを濾材のエレメントよりも太径とした ときには、保護スクリーンとの結合強度がさらに大となり、前記した結合不足に よる剥離などを減じる。

【００１７】

【実施例】

以下本考案の一実施例を図面に基づき説明する。 図１は、本考案に係る積層濾材１の一実施例を示す拡大斜視図、図２は他の実 施例を示す断面図である。

【００１８】 積層濾材１は、図１に示すように、例えば上流側に配される保護スクリーン２ と、下流側に配置した濾材層３との間に、該濾材層３より大きな空孔径の分散層 ４を配置しかつ全体を焼結一体化している。

【００１９】 前記保護スクリーン２は 経線２Ａと緯線２Ｂとからなる線材２を交差させ織 成したシート状をなす。本例ではシート状体の両面を押圧することにより交差部 ２Ｃの線材２が変形して前記両面に偏平部２Ｄが設けられた平坦化した前記保護 スクリーン２が用いられている。又保護スクリーン２は、例えば、研削、研磨な どより偏平部２Ｄを分散層４に接する面にのみ形成させたものでもよい。

【００２０】 又保護スクリーン２の線材２は、例えば０．１〜０．５mmのステンレス鋼細線 であり、１０〜１００＃程度に織成されたシート状の織物体が好ましい。

【００２１】 偏平部２Ｄの形成が例えば押圧（圧延）による場合、その圧下率（Ｔ）は、１ ０〜５０％とする。また前記圧下率とは、次式のように、織物体の織り上がり厚 さ（Ｔ０）と、押圧後の厚さ（Ｔ１）との差（Ｔ０−Ｔ１）に対する前記織り上 がり厚さ（Ｔ０）の比とする。 圧下率（Ｔ）＝（Ｔ０−Ｔ１）／ＴＯ×１００

【００２２】 前記圧下率が１０％以下では、接合強度を高めるのに必要な大きさの偏平部と ならず、高い結合強度が得られず、他方５０％を越える強加工では、経線及び緯 線の拡幅によって、その間の開口部５の面積が減少し、実質的に流過面積を低下 させる。押圧（圧延）によるときには、各偏平部２Ｄの高さが全体に亘って均一 となり、かつ所望の厚さの偏平部が得られるとともに、とくにステンレス鋼を用 いるときには加工硬化によって腰の強いスクリーンとなる。また織物体であるこ とにより伸縮、変形も少なく補強効果にもすぐれ、さらに線材の交差部でも線材 が互いに凹み変形し喰込むことによって線材間が互いに係合でき目ズレのないス クリーンとなる。

【００２３】 このような観点から、その圧下率Ｔは１０〜５０％、好ましくは２０〜５０％ とし、更に好ましくは３０〜４５％とする。

【００２４】 なお前記した圧下率（Ｔ）が１０〜５０％であることによって、経線２Ａ、緯 線２Ｂが同じ径、同種の円形断面の線材とするとき偏平部２Ｄの幅Ｗは、線材の 圧下前の径ｄの約０．３〜１．１倍程度となる。また偏平部２Ｄの幅Ｗとは、経 線２Ａ又は緯線２Ｂの長さ方向と直角な向きの前記偏平部２Ｄの最大寸法をいう 。

【００２５】 前記織物体は、一般的な平織りの他、例えばピッチ間隔を変化させ、経線、緯 線に異なる太さの線材を用い、さらには綾織り、畳織りなどの他の織構造のもの も採用される。なお太さの異なる線材の場合には、前記偏平幅Ｗとは、最大の前 記巾とする。

【００２６】 他方、前記濾材層３は実質的に被処理流体を濾過し、濾過性能を保証するもの であり、この濾材層３は、図１で示すように単一の層からなる場合の他、図２に 示すように、最下流側の微細かつ薄い第１の濾材層３Ａと、例えばその上流側の 第１の濾材層３Ａよりもやや粗くかつ厚い第２の濾材層３Ｂとの２層体とするこ ともできる。

【００２７】 さらに多層構造としたものでもよく、層数の増加は一般には濾過効率を向上す る。又図２の場合には保護スクリーン２には、偏平部２Ｄが研削によって片面（ 下面）側のみに形成されている。

【００２８】 濾材層３としては、例えばステンレス鋼の他、ニッケル、クロム、アルミ、銅 など各種の金属ないし合金材料を用いた金属長繊維、金属短繊維、金属粉末など の単体またはそのいづれかを混合した微細エレメントの焼結体を用いている。

【００２９】 被処理液がポリマのように高温かつ高粘性の流体であるときには、例えばステ ンレス鋼短繊維焼結体であって、特公昭６３ー５４４３号公報、特公昭６３ー６ ３６４５号公報、特公昭６３ー３１５２１号公報などが開示する微細繊維径であ って、アスペクト比２〜１５程度の短繊維を用いたものが、微細かつ均一しかも 高い空孔率の焼結体が得られることから好ましく採用できる。又図１のように一 層の濾過層３を用いるときには、その厚さは０．０２〜２mm程度であり、通常は ０．３〜１．０mm、とくに濾過効率の向上を意図するときには、例えば０．５〜 ０．０２mm程度の膜状濾材を用いる。

【００３０】 また被処理流体がポリマである場合でも、高品質のポリマ、例えばフィルム（ ビデオフィルム）用ポリマなどであるときには、微細な異物までも完全に除去す る必要から濾過精度を第１に重視し、空孔径を１０μｍ以下（好ましくは５μｍ 以下）とする一方、厚さ、空孔率は自在とする場合がある。

【００３１】 なお図２の２層の濾過層３を用いるときには、第１の濾過層３Ａとしては、例 えば粒子径５μｍ以下のアトマイズド粉末粒子、又は直径０．１〜２０μｍで平 均アスペクト比２〜５０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。

【００３２】 さらに、前記短繊維の使用は、孔径のバラツキを減じることにより、厚さを１ ０〜５００μｍ、好ましくは２０〜１００μｍと薄く形成することができ、また 薄肉化によって圧損をさらに低減できる。

【００３３】 また第２の濾過層３Ｂは、前記濾過層３Ａよりも大径の孔を具え、第１の濾過 層３Ａを支持するとともに比較的大きな不純物を濾過層３Ａに先行して捕捉し、 これにより濾過層３Ａの濾過寿命を延長しつつ、圧損の増加を抑制する。

【００３４】 第２の濾過層３Ｂは、そのために、上流側に向かって空孔径が除々に大となる のがよく、このため、繊維径や濾過径の異なる２以上の複数層を順次積層した積 層体として形成するのもよい。

【００３５】 また、第２の濾過層３Ｂは、前記第１の濾過層３Ａと同様に、金属粒子や金属 繊維、金属短繊維又はその混合体などの焼結品が使用でき、ここではその厚さを ０．２〜２mm程度としている。

【００３６】 このような微小な孔径の薄肉の第１の濾過層３Ａを第２の濾過層３Ｂ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、予め製造された第２の濾過層３Ｂ 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。

【００３７】 他方、前記分散層４は、前記保護スクリーン２の偏平部２Ｄに接し、しかも平 均空孔径を前記したように濾材層３よりも大として、目詰まりを防止しており、 また分散層４は、好ましくは、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２〜５０μｍ、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る。なお平 均空孔径については、例えば断面を顕微鏡などにより測定することによっても知 ることができる。

【００３８】 また分散層４の厚さは、前記保護スクリーン２に形成される前記偏平部２Ｄの 幅Ｗの０．３〜５倍であって、０．１〜１．０mm程度としている。０．３倍未満 では保護スクリーン２と濾材層３との間に均一流れのための十分な隙間を与える ことができず、濾材層３全面を有効に活用できない。また５倍を越えると全体厚 さを増し、より好ましくは０．５〜３倍程度とする。

【００３９】 図１の場合は、分散層４は前記濾材層３と同様にステンレス鋼繊維の焼結体で 形成した約０．１３mm厚さのものであって、その厚さは前記偏平部２Ｄの幅Ｗの 約０．９倍に相当している。また前記のように、比較的太い金属繊維からなるエ レメントを用い、しかも、これらを平面的にランダム分布させることによって、 空孔径を下流側の濾材層３の空孔径よりも大とする。

【００４０】 このような金属繊維からなる分散層４では、空孔率も粉末を用いた焼結体に比 べて大きく５０〜８０％程度であり、さらに柔軟性にもすぐれることから、比較 的薄いものであっても割れなどの問題がなく、また濾過圧緩衝の機能を発揮しう る。さらに、空孔径を下流側の濾材層３の空孔径よりも大としていることにより 、濾過に除して、被処理液の流れを良好とし、滞留などの問題が改善される。

【００４１】 分散層４のより好ましい具体例としては、繊維径２０μｍの３１６Ｌステンレ ス繊維を空孔率５５％に加圧することによって空孔径を１７μｍの程度としたも のであり、図１のように前記保護スクリーン２の偏平面２Ｄと濾材３との間に介 在して一体に結合される。

【００４２】 なお積層濾材１を、使用するには、前記保護スクリーン２を例えば上流側とし て単品で使用するときの他、下流側に例えば金網や焼結体を支持部材として配し たフィルター板７とすることもできる。さらに支持部材９として図３に示すよう に、例えばパンチングプレートからなる支持板１０、およびこの支持板１０に支 持されるスクリーン１２と、金属短繊維、アトマイズト粉などの金属微粒子の焼 結層１３との積層体１４からなる組合わせ体を用いることができる。このとき、 スクリーン１２として、前記した保護スクリーン２と同構成のものを用いうる。

【００４３】 又前記焼結層１３は、前記濾材層３と同様な濾材層１５と、分散層４と同様な 繊維層１６とすることができる。

【００４４】 又濾材層１５は、第１、第２の濾材層３Ａ、３Ｂと同構成の第１、第２の濾材 層１５Ａ、１５Ｂとから構成することもでき、精密濾過用の第１の濾材層１５Ａ を最上流側に配する。

【００４５】 このような構成によって、全体として粗から密をへて粗となる空孔構成とし流 速の急激な変化をなくして滞留を防ぐことができ、リーフフィルター、チューブ フィルターなど各種フィルター用として採用しうる。又各部材においても、例え ば各層の境界部において両者を混在させ又凹凸状とするなど種々変形しうる。

【００４６】 （具体例） 本考案の濾材をフィルター部材として特性評価する為、まず表１に示すように 、実施例品、比較例品１（偏平部を持たない保護スクリーンと濾過層とを直接積 層し焼結したもの…分散層なし）、比較例品２（偏平部を持たない保護スクリー ンを濾材層に食い込ませ、十分な接合面積を与えて焼結したもの…分散層なし） 、比較例品３（両面押圧により偏平面を持つ保護スクリーンに濾材層に積層し、 焼結したもの…分散層なし）を作成した。

【００４７】 そしてこれら積層濾材は図３に示す支持部材９を重ね合わせた２枚のフィルタ ー板７、７を前記支持板１０を向かい合わせてその間にリテーナメッシュを配し て外径３００mmのリーフフィルタを形成し、かつリーフフィルタを高さ１００mm のセンターポストにセットし、濾過装置を構成した。

【００４８】 一方、被処理流体としては、温度３００℃のポリエチレンテレフタレートポリ マーを用い、毎時５０kgの流量で連続濾過した時の結果を、併せて表１に示して いる。

【００４９】

【表１】

【００５０】 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。

【００５１】 このように同一条件での測定結果である表１から明らかなように、本考案の積 層濾材はゲル発生までの時間が２０２時間と最も長く、また低圧損でもあること から濾過効率に優れていることが判る。しかも実施例品の保護スクリーンには偏 平面が形成され、また濾材層との間には比較的接合面積を高めうる分散層を介在 させている為、両者の結合が強固で剥離などの問題は生じなかった。

【００５２】

【考案の効果】

以上説明したように本願考案の積層濾材は、保護スクリーンと濾材層の間に分 散層を設けることにより、各部間の結合強度と濾過効率を高めたものであって、 特に高粘度流体の濾過に有効に利用しうる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願考案の積層濾材の一実施例を示す拡大斜視
図である。

【図２】積層濾材の他の実施例を示す断面図である。

【図３】積層濾材の使用例を説明する斜視図である。

【符号の説明】

１ 積層濾材 ２ 保護スクリーン ２Ｃ 交叉部 ２Ｄ 偏平部 ３ 濾材層 ４ 分散層

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】線材を交差させ織成したシート状をなし、
   かつ前記線材の交差部で該線材が偏平化した偏平部を少
   なくとも片面に形成した保護スクリーンに、該保護スク
   リーンの前記片面に結合される分散層を介して、微細エ
   レメントを用いた濾材層を一体結合するとともに、 前記分散層の平均空孔径を前記濾材層の平均空孔径より
   大、かつその厚さを前記保護スクリーンの前記偏平部の
   幅Ｗの０．３〜５倍としたことを特徴とする積層濾材。
2. 【請求項２】前記分散層は、その厚さが前記偏平部の幅
   Ｗの０．５〜３倍の範囲であることを特徴とする請求項
   １記載の積層濾材。
3. 【請求項３】前記保護スクリーンは、圧下率１０〜５０
   ％で押圧することにより両面に前記偏平部を形成せしめ
   たことを特徴とする請求項１又は２記載の積層濾材。