JP6154241B2 - フィルターエレメント - Google Patents

Description

本発明は、液体を濾過するフィルターエレメントに関するものである。

水、燃料、塗料、オイル等の液体を濾過する際に用いられるフィルターエレメントは、筒状のフィルターと、フィルターの内空に挿入されているコアと、フィルターの外周側面を覆う外筒とを有している。このフィルターエレメントは、容器であるハウジングに収容されて使用される。被濾過液は、ハウジング内に流入した後、フィルターの外周から内空に向かって、又はその逆に流れることによって濾過され、濾過済液となる。

被濾過液を多段階に濾過するためのフィルターエレメントとして、複数のフィルターが一つの外筒に収容されていることにより、一つで多段階に濾過することができるフィルターエレメントが知られている。特許文献１に、二つのフィルターを仕切プレートの両面に固定して外筒（エレメントハウジング）内に収容し、これらフィルターの外周面と外筒の内壁面との空間を流路としたフィルターエレメントが開示されている。被濾過液は、一つ目のフィルターの内空から外周へ向かって流れることによって、一度目の濾過がなされる。さらに被濾過液は上記の流路を流れて、二つ目のフィルターの外周から内空へ向かって流れる。それによって、被濾過液は二度目の濾過がなされ、濾過済液となる。

このようなフィルターエレメントは、被濾過液を各フィルターへ順に導くのに、内部に複雑な形状の流路を有している。一方、限られたスペースに取り付けできるようにするため、フィルターエレメントの外寸は制限されることが多い。この場合、外筒内に占めるフィルターの体積を大きくするため、流路のスペースは限られるので、流路の形状は、一層複雑になりがちである。このような流路は、被濾過液に乱流を生じさせる。そのため、各フィルターに掛かる圧力は、不均一になり易い。このことは、各フィルターに、積極的に使用される部分とほとんど使用されない部分とが偏在するという濾過の不均一を生じさせていた。この濾過の不均一は、各フィルターを局所的に目詰まりさせるので、フィルターエレメントの交換頻度を増大させる原因となっていた。

特開２０１２−４０４５５号公報

本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、多段階に濾過可能で、交換頻度を低減させることのできるフィルターエレメントを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するためになされた、特許請求の範囲の請求項１に記載されたフィルターエレメントは、液体を濾過する筒状のフィルターと、前記フィルターの内空に挿入されている筒状のコアと、複数の前記フィルターの端面同士が対向しつつ、ジョイントプレートを介して接合していることにより、前記フィルターが連結されているフィルター連結体と、前記フィルター連結体の外周側面を取り巻いており、傾斜角を３°以上かつ４５°以下としている複数の平行な螺旋状の流路溝と、前記流路溝を取り囲んでいる外筒と、前記フィルター連結体の一端面に接合し、前記コアの内空に繋がっている開口部又は前記流路溝に繋がっている側溝を有する第１エンドキャップ、及びそれの他端面に接合し、前記コアの内空に繋がっている環内部を有する第２エンドキャップとを有することを特徴とする。

請求項２に記載されたフィルターエレメントは、請求項１に記載のフィルターエレメントであって、前記内空の周縁で筒口を突き出しており、前記筒口が他のフィルターエレメントの前記開口部に嵌まっていることを特徴とする。

請求項３に記載されたフィルターエレメントは、請求項１に記載のフィルターエレメントであって、前記開口部及び前記内空の夫々の周縁で、外部管路に接続するコネクタが突き出していることを特徴とする。

請求項４に記載されたフィルターエレメントは、請求項１から３のいずれかに記載のフィルターエレメントであって、前記流路溝が、前記外筒の内壁面で窪んでいるものであることを特徴とする。

請求項５に記載されたフィルターエレメントは、請求項１から３のいずれかに記載のフィルターエレメントであって、前記流路溝が筒状の流路部材の側壁を貫通しているものであり、前記流路部材が前記外筒に挿入されていることを特徴とする。

請求項６に記載されたフィルターエレメントは、請求項１から３のいずれかに記載のフィルターエレメントであって、分割された内筒の内壁面で前記流路溝が窪んでおり、前記内筒が前記外筒に挿入されていることを特徴とする。

請求項７に記載されたフィルターエレメントは、請求項１から６のいずれかに記載のフィルターエレメントであって、前記フィルター連結体が、少なくとも３体の前記フィルターを有していることを特徴とする。

本発明のフィルターエレメントは、フィルター連結体の外周側面を取り巻いている流路溝を有している。この流路溝が、複数のフィルター全体を被濾過液で均一に濡らすので、各フィルターは、局所的な目詰まりを生じない。そのため各フィルターの使用開始から目詰まりするまでの時間、すなわちフィルター寿命を、従来のフィルターエレメントに比較して長くすることができる。その結果、本発明のフィルターエレメントの交換頻度は、低減される。さらに、複数体のフィルターを一度の作業で交換することができるので、交換頻度を一層低減できる。その結果、廃棄される使用済のフィルターエレメントの数を減らすことができる。また、このフィルターエレメントは、既存のハウジングにセットすることができる。

このフィルターエレメントは、第２エンドキャップの内空から突き出た筒口を有していると、他のフィルターエレメントの第１エンドキャップの開口部に嵌めることができる。それによって、フィルターエレメント同士を連結させることができ、フィルターエレメントによって被濾過液を濾過できる回数を簡便に増やすことができる。

このフィルターエレメントは、第１エンドキャップの開口部及び第２エンドキャップの内空の夫々の周縁でコネクタが突き出していると、このコネクタに外部管路を繋ぐことによって、被濾過液を濾過することができる。

本発明を適用するフィルターエレメントの一形態を示す分解斜視図である。 本発明を適用するフィルターエレメントの使用状態を示す断面図である。 本発明を適用するフィルターエレメントに用いられる外筒の別な形態を示す一部切欠き部分斜視図である。 本発明を適用するフィルターエレメントに用いられる流路溝の別な形態を示す斜視図である。 本発明を適用するフィルターエレメントに用いられる流路溝の別な形態を示す斜視図である。 本発明を適用するフィルターエレメントに用いられる外筒及び内筒の別な形態を示す斜視図である。 本発明を適用するフィルターエレメントに用いられる流路溝の別な形態を示す斜視図である。 本発明を適用するフィルターエレメントの別な形態を示す断面図である。 本発明を適用するフィルターエレメントの別な形態を示す断面図である。 本発明を適用するフィルターエレメントの別な形態を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの形態に限定されるものではない。

本発明のフィルターエレメント１０の一形態の分解斜視図を図１に示す。フィルターエレメント１０は、フィルター連結体４０と、このフィルター連結体４０が挿入される外筒２０と、フィルター連結体４０及び外筒２０の上端面に接合している第１エンドキャップ３１と、フィルター連結体４０及び外筒２０の下端面に接合している第２エンドキャップ３４とを有している。

フィルター連結体４０は、円筒形状のメインフィルター４１と、円筒形状のファイナルフィルター４２と、それらフィルター４１，４２の内空に夫々挿入されたコア３２と、ジョイントプレート３３とが一体化しているものである。円板形状のジョイントプレート３３の上面は、メインフィルター４１の下端面及びそれの内空のコア３２の下端面に接合している。ジョイントプレート３３の下面は、ファイナルフィルター４２の上端面及びそれの内空のコア３２の上端面に接合している。

メインフィルター４１は、例えば平均繊維径が太くて目の粗い不織布で形成されている。ファイナルフィルター４２は、例えば平均繊維径が細くて目の細かい不織布で形成されている。メインフィルター４１で粒径の大きい粒子を除去する濾過した後に、ファイナルフィルター４２で濾過することによって、ファイナルフィルター４２が早期に目詰まることを防止している。

コア３２は、両端が開口した円筒形状をなし、四角形状の多孔を有している。この多孔は、コア３２の側壁を貫通している。コア３２は、メインフィルター４１及びファイナルフィルター４２の内空に挿入されていることにより、各フィルター４１，４２を支持している。

外筒２０は、円筒形状をなし、その内壁面で窪んだ溝である流路溝２１を有している。流路溝２１は、外筒２０の内壁で等間隔な螺旋状をなし、フィルター連結体４０の外周側面を取り巻いている。凸部２２は、外筒２０の内壁面で出っ張っていることによって、フィルター連結体４０の外周側面に当接し、メインフィルター４１及びファイナルフィルター４２を支持している。

第１エンドキャップ３１は環形状をなし、フィルター連結体４０と外筒２０との上端面に接合している。開口部３１ａは、被濾過液をフィルターエレメント１０内に流入させるように、フィルターエレメント１０の内外を連通させている。

第２エンドキャップ３４は環形状をなし、フィルター連結体４０と外筒２０との下端面に接合している。環内部３４ａは、第２エンドキャップ３４の外径よりも小さい外径の筒口３５に繋がっていることにより、フィルターエレメント１０の内外を連通させている。筒口３５は、濾過済液をフィルターエレメント１０内から流出させるものである。筒口３５の外周側面は、２箇所で周方向に窪んでいる。その窪みにシール材であるＯリング３６が嵌められている。Ｏリング３６は、弾性体製であって、アウトレット５４ｂ（図２参照）の内壁面に変形しつつ密着し、濾過済液が漏れることを防止するものである。

図２は、フィルターエレメント１０の使用状態を示す断面図である。矢印は、被濾過液及び濾過済液の流れを示している。流路溝２１は、メインフィルター４１を均等な間隔で取り巻いている上流部２１ａとファイナルフィルター４２を取り巻いている下流部２１ｂとからなる。メインフィルター４１に挿入されたコア３２の内空であるメイン流路４１ａは、被濾過液が流れるものである。ファイナルフィルター４２に挿入されたコア３２の内空であるファイナル流路４２ａは、濾過済液が流れるものである。上流部２１ａ及び下流部２１ｂの容積は、夫々メイン流路４１ａ及びファイナル流路４２ａよりも小さい。

ジョイントプレート３３は、メイン流路４１ａを流れる被濾過液と、ファイナル流路４２ａを流れる濾過済液とが混ざり合わないように、メイン流路４１ａとファイナル流路４２ａとを仕切っている。

メイン流路４１ａに流入した被濾過液は、メインフィルター４１に浸入する。このとき、メインフィルター４１の外周側面を螺旋状で等間隔に取り巻いている上流部２１ａによって、被濾過液の圧力は分散されて、メインフィルター４１に均一に掛かる。しかも上流部２１ａがメイン流路４１ａよりも小さな容積を有しているので、この容積差によって被濾過液は、高圧力になり付勢される。それによって被濾過液は、メインフィルター４１内に一気に拡散して濾過される。その結果メインフィルター４１は、均一に濡らされて、濾過の不均一を生じない。被濾過液は、高い圧力を保持しつつ、等間隔な螺旋状の下流部２１ｂを流れるので、ファイナルフィルター４２に均一に圧力が掛かる。それにより、ファイナルフィルター４２にも濾過の不均一を生じさせない。

多段階の濾過をすることができるフィルターエレメント１０は、螺旋状の流路溝２１を有していることによって、被濾過液がメインフィルター４１及びファイナルフィルター４２の全体を万遍なく均一に流れるので、局所的な目詰まりを生じさせない。その結果、メインフィルター４１及びファイナルフィルター４２のフィルター寿命を長くすることができ、フィルターエレメント１０の交換頻度を低減することができる。さらに、フィルターエレメント１０の外寸を、標準的に採用されている外径６０〜７５ｍｍ、長さ約２５０ｍｍとすることができる。それによって、フィルターエレメント１０は、既に送液ラインに設置されているハウジングに変更を施すことなくセットすることができる。

凸部２２は、メインフィルター４１の内空側から外周側へ向かって流れる被濾過液の圧力によってメインフィルター４１の外周側面が膨らまないようにしている。それにより、上流部２１ａがメインフィルター４１によって塞がれてしまうことを防止している。凸部２２は、メインフィルター４１を構成している不織布が伸縮又は破断し、除粒子性能のような濾過性能が劣化することを防止している。

フィルターエレメント１０に流入する被濾過液を止めた直後や、被濾過液を律動的に流したとき、被濾過液及び濾過済液の逆流によって逆圧が発生する。逆圧は、ファイナルフィルター４２の濾材をその内空側から外周側へ押し広げる。凸部２２は、この逆圧によってファイナルフィルター４２の外周側面が膨らむことを防止している。このように外筒２０は、液体を流す機能を有している流路溝２１と、メインフィルター４１及びファイナルフィルター４２の外周側面を支持する機能を有している凸部２２とを内壁面で有していることによって、異なる２つの機能を両立させている。

このように、フィルターエレメント１０は、濾過の不均一を生じさせない流路溝２１と、複数のフィルターが一体化したフィルター連結体４０とを有していることによって、早期の目詰まりを防止し、それの交換頻度を相乗的に低減している。交換頻度の低減によって、廃棄されるフィルターエレメントの数を減じることができるので、フィルターエレメント１０は、廃棄物の減量にも資する。

外筒２０の内壁面における流路溝２１の疎密及び長さは、流路溝２１を形成している螺旋の傾斜角及び螺旋の本数によって適宜設定される。例えば、１本の螺旋を等間隔に設ける場合、傾斜角（仰角）θを３°以上かつ４５°以下のように緩やかに設定すると、流路溝２１は密に形成される。一方、傾斜角（仰角）θを４５°を超えて６７°以下のように急に設定すると疎に形成される。流路溝２１は、密に形成されると、その長さが長くなり、メインフィルター４１及びファイナルフィルター４２を被濾過液で十分に濡らすことができる。また、凸部２２も密に形成される。それにより、各フィルター４１，４２にそれらの内空から外周へ向かって圧力が掛かった場合、密な凸部２２は、この圧力を分散させながらフィルター連結体４０を支持する。その結果、各フィルター４１，４２の濾材が伸長又は破断したり、流路溝２１を塞いだりすることをより確実に防止することができる。

フィルターエレメント１０は、次のようにして製造される。先ず、外筒２０、第１エンドキャップ３１、コア３２、第２エンドキャップ３４、及びジョイントプレート３３を射出成形によって成型する。この際、外筒２０の内壁面で凸部２２及び螺旋状の流路溝２１を模る雄型金型を、外筒２０又は雄型金型を回転させながら抜く。次いでシート状の不織布である濾材をプリーツ折りし、円筒形状に成形してから端部同士を貼り合わせてメインフィルター４１及びファイナルフィルター４２を成形する。コア３２をメインフィルター４１の内空に挿入した後、メインフィルター４１の下端面とジョイントプレート３３の上面とを接合する。コア３２をファイナルフィルター４２の内空に挿入した後、ファイナルフィルター４２の上端面とジョイントプレート３３の下面とを接合してフィルター連結体４０を得る。フィルター連結体４０を外筒２０に挿入する。フィルター連結体４０及び外筒２０の上端面に第１エンドキャップ３１を、それの下端面に第２エンドキャップ３４を接合する。次いで筒口３５の窪みにＯリング３６を嵌めて、フィルターエレメント１０が完成する。フィルターエレメント１０は、包装袋に封入されて搬送に供される。

各部材の接合及び濾材の貼り合わせは、接合部をヒーター等で加熱することによって溶融させて接合する熱溶着によって行うことができる。熱溶着の他にもレーザー照射、赤外線照射又は超音波振動で接合部を加熱溶融させることによって接合してもよいし、接着剤による接着で接合してもよい。また、筒口３５を第２エンドキャップ３４と別体に成型してから第２エンドキャップ３４に接合してもよい。また、各部材同士は嵌合や螺合によって接合されていてもよい。それによれば、簡易にフィルターエレメント１０を製造することができる。

各部材を、射出成形の他、切削加工によって成形してもよい。

外筒２０の肉厚は、内壁面で流路溝２１が窪んでいるので、不均一である。そこで、凸部２２に対向している外筒２０の外周面は、外筒２０の肉厚が均一になるように、凹んでいることが好ましい。それによれば、射出成形時に内部にボイドが発生したり、冷却時に収縮して凹む所謂ひけが発生したりすることを抑制できる。また、原材料の使用量を低減したり、成型時間を短くしたりすることができるので、フィルターエレメント１０を、低コストで製造することができる。

メインフィルター４１及びファイナルフィルター４２の種類は、プリーツフィルターの他、不織布等が巻かれたロールフィルター、糸等が巻かれた糸巻フィルターであってもよく、互いに同一でも異なっていてもよい。フィルターの種類は、濾過すべき液体の種類・粘度・温度、取り除く粒子や不純物の種類・性状等に応じて、適宜選択される。

フィルターエレメント１０の使用方法を、説明する。フィルターエレメント１０は、ハウジング５０にセットされて使用される。このハウジング５０として、既存のものを使用することができる。筒口３５をアウトレット５４ｂに挿し込んでフィルターエレメント１０を固定する。マニホールド５４のフランジにガスケット５２を嵌める。シェル５１をフィルターエレメント１０に被せる。シェル５１のフランジと、マニホールド５４のフランジとをクランプバンド５３で液密に接合する。次いで、ベントプラグ５１ｂが緩んで、エアベント５１ａが開放されていることを確認する。インレット５４ａに繋がっている外部管路６１の先のバルブ（不図示）を開いて被濾過液をハウジング５０内に流入させる。ハウジング５０内に溜まっていく被濾過液により、エアベント５１ａから空気が追い出され、それによってエア抜きがなされる。被濾過液がエアベント５１ａから流出し始めたところで、ベントプラグ５１ｂを締める。

被濾過液は、フィルターエレメント１０とシェル５１との間の流路を流れ、開口部３１ａを経てメイン流路４１ａに流入する。被濾過液は、メインフィルター４１の内周側面から浸入する。被濾過液は、メインフィルター４１の外周側面へ向かって流れ、一度目の濾過がなされて上流部２１ａに到達する。被濾過液は、上流部２１ａから下流部２１ｂに向かって流れる。下流部２１ｂを流れる被濾過液は、ファイナルフィルター４２の外周側面からファイナルフィルター４２内へ浸入する。被濾過液は、ファイナルフィルター４２を通過し、二度目の濾過がなされて、ファイナル流路４２ａに到達する。濾過済液は、筒口３５を経て、アウトレット５４ｂへ流れる。

図２に示す矢印の方向と逆方向で、フィルターエレメント１０に被濾過液を流してもよい。フィルターエレメント１０は、外部管路６１を流れる被濾過液及び濾過済液の流れ方向に合わせて濾過をすることができる。

フィルターエレメント１０の交換は、以下のように行う。インレット５４ａに繋がっている外部管路６１の先のバルブ（不図示）を閉じ、ハウジング５０内に流入する被濾過液を止める。ベントプラグ５１ｂを開けてハウジング５０内に空気を導入し、溜まっている被濾過液及び濾過済液をインレット５４ａ及びアウトレット５４ｂに流す。必要に応じてドレン５５のプラグを開放することによって、そこからハウジング５０内に溜まっている被濾過液を排出してもよい。次いでクランプバンド５３を外してシェル５１を取り外す。使用済のフィルターエレメント１０を取り外し、所定の手順に従って廃棄する。ハウジング５０に、新たなフィルターエレメント１０をセットする。

フィルターエレメント１０は、複数のフィルターが連結されたフィルター連結体４０を有しているので、一度の交換作業で複数のフィルターを同時に交換することができる。このことは、フィルターエレメント交換の都度、送液ラインのバルブが締められることで発生する送液停止の頻度を低減させる。それによって、送液ラインの稼働率を向上させることができる。

図３にフィルターエレメント１０に用いられる外筒２０の別な実施形態を示す。外筒２０は、螺旋状の流路溝２１を２本有するものである。流路溝２１の２本は、夫々平行して、外筒２０の内壁面で窪んでいる。１本の流路溝の行程と、２本の流路溝の行程の合計とが等しい場合、後者の流路溝１本当たりの行程は、前者の行程よりも短い。そのため、被濾過液を速やかに流すことができる。なお複数の流路溝２１は、図４に２本の例を示したが、これに限定されず、３本以上であってもよい。

図４にフィルターエレメント１０に用いられる流路溝２１の別な実施形態を示す。外筒２０は、その内壁面で流路溝２１及び凸部２２を有していない。流路部材２３は、円筒形状であって、その側壁を螺旋状の流路溝２１が貫通しているものである。流路部材２３は、外筒２０に挿入され、外筒２０の内壁面へ熱溶着や接着剤等により固定される。フィルター連結体４０は、流路部材２３の内空に挿入される。それにより流路溝２１は、フィルター連結体４０の外周側面を取り巻くことができる。

図５にフィルターエレメント１０に用いられる流路溝２１の別な実施形態を示す。内筒２４は、半円筒形状に２分割されており、それらの内壁面同士を対向させて組み合わされることによって、全体として円筒形状をなしている。内筒２４の内壁面で流路溝２１が窪んでいる。流路溝２１は、２つの内筒２４が組み合わされることによって、１本の螺旋状に繋がるように設けられている。組み合わされた内筒２４の外径は、外筒２０の内径よりもわずかに小さい。内筒２４は、組み合わされた状態で外筒２０に挿入されて、外筒２０の内壁面へ熱溶着や接着剤等により固定される。フィルター連結体４０は、内筒２４の内空に挿入される。それにより流路溝２１は、フィルター連結体４０の外周側面を取り巻くことができる。なお内筒２４は、２分割に限られず、３分割以上であってもよい。

フィルターエレメント１０が、図４に示す流路部材２３又は図５に示す内筒２４を有していると、外筒２０の成型時、雄型金型を抜く際、外筒２０又は雄型金型を回転させる必要がないのでフィルターエレメント１０を速やかに製造することができる。また、流路溝２１を形成するのに、金型の構造を簡素にできるのでフィルターエレメント１０を安価に製造することができる。さらに、外筒２０と流路溝２１とを別体で成型することにより、流路溝２１が雄型金型を回転させて抜くことのできる形状に限られず、所望の形状とすることができる。しかも、流路部材２３又は内筒２４を外筒２０に固定することによって、外筒２０の内部及び外部を流れる被濾過液及び濾過済液の圧力に十分耐えうる強度を、フィルターエレメント１０に付与することができる。

流路部材２３又は内筒２４と、外筒２０との固定は、熱溶着や接着剤による他、図６に示すように、これらの嵌め合わせによってなされていてもよい。同図に示す内筒２４は、樹脂で成形されていることにより、わずかの可撓性を有している。外筒２０の内壁面の上端で嵌合部２５ａ、下端で係止部２６ａが夫々窪んでいる。外筒２０は、嵌合部２５ａ及び係止部２６ａを、対称の位置に夫々２つずつ有している。内筒２４の外壁面の上端で当接部２５ｂ、下端で爪２６ｂが夫々出っ張っている。爪２６ｂは、外筒２０の下端から上端に向って漸次高くなる傾斜を有している。２つが組み合わされた内筒２４は、嵌合部２５ａに当接部２５ｂが嵌り、かつ係止部２６ａに爪２６ｂが嵌るように位置決めされつつ外筒２０に挿入される。このとき内筒２４が有する可撓性によってわずかに撓むことと、爪２６ｂの傾斜が外筒２０の上端開口周縁に当接して滑らかに摺動することとにより、内筒２４は、外筒２０にスムーズに挿入される。内筒２４が外筒２０にすべて挿入されると、係止部２６ａの側壁に爪２６ｂが引っ掛ると同時に、嵌合部２５ａと当接部２５ｂとの側壁同士が当接する。これらによって、内筒２４は、外筒２０に嵌まって固定される。内筒２４がこのような嵌め合わせによって外筒２０に固定されていると、溶着工程や接着工程が不要であるので、製造工程を簡素なものとすることができる。なお、同図に内筒２４を示したが、流路部材２３もこれと同様に固定することができる。

嵌合部２５ａ及び係止部２６ａは、外筒２０の開口周縁に、連続して周設されていてもよい。それによれば、内筒２４を位置決めすることなく、外筒２０に挿入することができる。

図７に内筒２４の内壁面で窪んだ流路溝２１の別な実施形態を示す。同図は、半円筒形状である内筒２４の一方のみを示し、組み合わされる同形状の他方を省略している。螺旋状の流路溝２１は、同図（ａ）に示すように斜歯歯車状であってもよい。流路溝２１の形状は、螺旋状の他に同図（ｂ）に示す直線状、（ｃ）に示す井桁格子状、（ｄ）に示す斜方格子状、（ｅ）に示す屈曲状を挙げることができる。流路溝２１はこれらが組み合わされたものであってもよい。

また流路溝２１の容積は、図２に各流路４１ａ，４２ａの合計より小さいものを示したが、これに限定されずこれらと同一又はこれらより大きくてもよい。

このように流路溝２１の形状及び容積は、流す液体の種類、流量、固形分比率、及び粘度、含有する粒子の性状や粒径、メインフィルター４１及びファイナルフィルター４２の種類や目の細かさのような種々の要素に加えて、各フィルター４１，４２に掛かる液体の圧力が均一になるように適宜設定される。

図８にフィルターエレメント１０の別な実施形態を示す。第１エンドキャップ３１の開口部３１ａの形状が異なる以外、フィルターエレメント１０，１０ａは、図１に示したものと同様である。フィルターエレメント１０，１０ａの開口部３１ａは、その周縁でメイン流路４１ａ内に向かって突き出したガイド３１ｃを有している。フィルターエレメント１０は、筒口３５が他のフィルターエレメント１０ａのガイド３１ｃに嵌められることによって、他のフィルターエレメント１０ａに連結させることができる。Ｏリング３６は、それの内周方向に潰されて変形していることによって、ガイド３１ｃの内周壁面に押し付けられ、フィルターエレメント１０，１０ａ同士の連結が容易に解除されないようにしている。連結されたフィルターエレメント１０，１０ａは、ハウジング５０にセットされて使用される。

このようにフィルターエレメント１０は、第１エンドキャップ３１が開口部３１ａでガイド３１ｃを有していると、他のフィルターエレメント１０ａに連結することができ、この連結によって、簡易に濾過の回数を増やすことができる。その結果、濾過の回数を増やすのに、送液ラインを寸断して新たなハウジング５０を設ける必要がなく、省スペースに資するので、濾過に要するコストを削減することができる。

なお、フィルターエレメント１０の第２エンドキャップ３４と、他のフィルターエレメント１０ａの第１エンドキャップ３１との互いに対向している面同士が、接合されることにより、フィルターエレメント１０，１０ａ同士が連結されてもよい。それによれば、フィルターエレメント１０，１０ａ同士を強固に連結させることができる。

また、フィルターエレメント１０の第２エンドキャップ３４及び他のフィルターエレメント１０ａの第１エンドキャップ３１に代え中央部が貫通したドーナツ形状の連結板（不図示）を介して、フィルターエレメント１０，１０ａ同士が予め連結されていてもよい。この場合、フィルターエレメント１０の外筒２０、コア３２、及びファイナルフィルター４２の各下端面が、連結板の上面に接合され、他のフィルターエレメント１０ａの外筒２０、コア３２、及びメインフィルター４１の各上端面が、連結板の下面に接合される。ドーナツ形状の連結板の内空を経て、フィルターエレメント１０によって濾過された被濾過液が、他のフィルターエレメント１０ａのメイン流路４１ａに流れ込む。このように、フィルターエレメント１０，１０ａ同士が、連結板によって予め連結されていると、連結部分の各エンドキャップ３１，３４及びＯリング３６が不要になるので部材の数を減じることができるとともに、それらの部材を接合したり取り付けたりする手間を省くことができる。

図９にフィルターエレメント１０の別な実施形態を示す。フィルターエレメント１０は、開口部３１ａと環内部３４ａとに夫々コネクタ３７が螺合しているものである。コネクタ３７は、シリコーンチューブのような外部管路６１に接続されることによって、フィルターエレメント１０に外部管路６１を直接繋げることができるものである。それによってフィルターエレメント１０を、所謂カプセル型フィルターとして使用することができる。カプセル型フィルターは、使用時にハウジング５０を必要とせず、実験室等で小規模の濾過を行う際に用いられるものである。

このフィルターエレメント１０は、容積の小さい流路溝２１を有しているので、チューブポンプによる送液のように、被濾過液が低圧力で流入してもその圧力を高めることができる。それにより、フィルターエレメント１０内に流入した被濾過液は、メインフィルター４１及びファイナルフィルター４２を十分に濡らすことができる。さらにフィルターエレメント１０は、カプセル型フィルターとして用いられた場合、流路の容積が大きい従来のカプセル型フィルターに比較して、使用後廃棄されるフィルターエレメント１０内に残存する被濾過液及び濾過済液の量を少なくすることができる。なおコネクタ３７は、第１エンドキャップ３１及び第２エンドキャップ３４に、夫々接合されていてもよいし、夫々一体に成形されていてもよい。

このフィルターエレメント１０からコネクタ３７を取り外し、環内部３４ａに別体で成型された筒口３５を螺合して取り付けることによって、工場等の送液ライン中に設置されたハウジング５０にセットして使用することもできる。

このように、フィルターエレメント１０は、部材を取り外したり、付け替えたりするだけの簡易な操作で、カプセル型フィルターとして実験室で用いることもできるし、工場等の送液ラインで用いることもできる。

図１０にフィルターエレメント１０の別な実施形態を示す。フィルターエレメント１０は、フィルター連結体４０がメインフィルター４１、ファイナルフィルター４２、及びプレフィルター４３の３体を有していることによって、フィルターエレメント１０内で３回の濾過ができるものである。第１ジョイントプレート３３ａは、その上面でプレフィルター４３の外周側面を取り囲んでいる外筒２０ａ、プレフィルター４３の内空に挿入されているコア３２、及びプレフィルター４３の下端面に接合し、その下面でメインフィルター４１及びファイナルフィルター４２の外周側面を取り囲んでいる外筒２０、メインフィルター４１の内空に挿入されているコア３２、及びメインフィルター４１の上端面に接合している。第１ジョイントプレート３３ａは、中央部が貫通しており、プレ流路４３ａとメイン流路４１ａとを連通させているとともに、流路溝２１の上流部２１ａと中流部２１ｃとを仕切っている。第２ジョイントプレート３３ｂは、その上面でメインフィルター４１の下端面、及びメインフィルター４１の内空に挿入されているコア３２と接合し、下面でファイナルフィルター４２の上端面、及びファイナルフィルター４２の内空に挿入されているコア３２と接合している。第２ジョイントプレート３３ｂは、メイン流路４１ａとファイナル流路４２ａとを仕切っている。

第１エンドキャップ３１は開口を有していない。第１エンドキャップ３１の周縁と外筒２０の内壁面との空間は、側溝３１ｂである。側溝３１ｂは、流路溝２１の上流部２１ａに繋がっている。

このフィルターエレメント１０は、ハウジング５０にセットされて使用される（図２参照）。被濾過液及び濾過済液は、図１０に示す矢印方向に流れる。ハウジング５０内に流入した被濾過液は、側溝３１ｂに流入し、上流部２１ａを流れて、プレフィルター４３内に浸入する。プレフィルター４３によって、被濾過液に一度目の濾過が行われる。プレフィルター４３によって濾過された被濾過液は、メイン流路４１ａに向かってプレ流路４３ａを流れ、メインフィルター４１に浸入する。メインフィルター４１によって、被濾過液に二度目の濾過が行われる。メインフィルター４１によってさらに濾過された被濾過液は、下流部２１ｂへ向かって中流部２１ｃを流れ、ファイナルフィルター４２に浸入する。ファイナルフィルター４３によって、被濾過液に三度目の濾過が行われる。濾過済液は、ファイナル流路４２ａから筒口３５を経てフィルターエレメント１０外へ流出する。

このようにフィルターエレメント１０は、フィルター連結体４０を構成するフィルターを任意の数にすることができる。それによって、ひとつのフィルターエレメント１０で多段階の濾過をすることができる。その例として次のような濾過が挙げられる。プレフィルター４３の濾材が太い繊維径の不織布であることによって、まず１０μｍ以上の粒径の粒子を除去する濾過が行われる。メインフィルター４１の濾材が細い繊維径の不織布であることによって、次に５μｍ以上の粒子を除去する濾過が行われる。ファイナルフィルター４２の濾材がメインフィルター４１の濾材よりもさらに細い繊維径の不織布、又は微細な多孔膜であることによって、最後に０．８μｍ以上の粒子を除去する濾過が行われる。

この例において、濾過済液中に５μｍ未満の粒子を、濾過済液中に残留させる場合、メインフィルター４１と、ファイナルフィルター４２とに、同一の濾材を用いてもよい。それによれば、メインフィルター４１で濾過された液体中に、万一不要な５μｍ以上の粒子が存在している場合、この粒子は、ファイナルフィルター４２によって除去される。それによりフィルターエレメント１０は、不必要な粒子を、被濾過液中から確実に除去することができる。

このように、種々の特性を有するフィルターの組み合わせによってフィルター連結体４０が構成されていると、液体の性状等に合わせた所望の濾過をすることができる。これに加えて流路溝２１が濾過の不均一を生じさせず、フィルターが早期に目詰まってしまうことを確実に防止している。

さらにこのフィルターエレメント１０によれば、上流部２１ａ、中流部２１ｃ、及び下流部２１ｂを、夫々同一又は異なる形状の流路溝２１とすることができる。それにより濾過の進行度によって変化する液体の性状等に応じて、流路溝２１の形状を、適宜設定することができる。

フィルターエレメント１０は、フィルター連結体４０が２体のフィルターから構成される例を図１に、３体のフィルターから構成される例を図１０に示したが、これらに制限されず、４体以上であってもよい。さらに、フィルター連結体４０を構成する各フィルターは、その長さ、内外径差、及び濾材の種類等を必要に応じて任意に設定することができる。

フィルターエレメント１０は、多段階の濾過、分級及び／又は精製を要する液体に好適に用いられる。このような液体として、例えば水・飲料・液状医薬のような水系液体、食用油・灯油・ガソリン・潤滑油・有機溶剤・樹脂バインダー・レジストのような有機系液体、スラリー、レジスト、金属ペースト、ガラスペースト、塗料、顔料及び染料が挙げられる。

外筒２０、流路部材２３、内筒２４、第１エンドキャップ３１、コア３２、ジョイントプレート３３、第２エンドキャップ３４、及びコネクタ３７の材料は、液体への耐性や用途に応じて選択される。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン樹脂；ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体、ポリビニリデンフルオライド、ポリクロロトリフルオロエチレン、クロロトリフルオエチレン・エチレン共重合体のようなフッ素樹脂；ポリエチレンテレフタレートのようなポリエステル；ポリメタクリル酸メチルのようなアクリル樹脂；ポリサルフォン；ポリエーテルサルフォン；ポリフェニルエーテルサルフォン；ポリフェニレンサルファイド；ポリアセタール；ポリスチレン；ポリカーボネート；ポリアミド；塩化ビニル；金属が挙げられる。

各フィルター４１，４２，４３の濾材として、スパンボンド、メルトブローン、及びエレクトロスピニングによって製造された不織布が好適に用いられる。さらにこれらによって製造された不織布同士が、サーマルボンド、ケミカルボンド、ニードルパンチ、及びスパンレースによって接着されたものを用いてもよい。濾材は、不織布の他、織布、ネット、撚糸・不撚糸のような糸、紙、多孔膜・活性炭・珪藻土・ゼオライト・セラミックのような多孔体、パーライトのような発泡体、粒状活性炭・イオン交換樹脂のような粒状体を用いることができる。不織布、織布、多孔膜、ネット、撚糸、及び不撚糸の材料は、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン；ナイロン、アラミドのようなポリアミド；ポリエチレンテレフタレートのようなポリエステル；ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニルサルフォンのようなサルフォン系樹脂；ポリテトラフルオロエチレン；ポリスチレン；ポリカーボネート；ポリビニルアルコール；アクリル；ポリビニリデンジフロライド；ビスコースレーヨン；コットンの他、カーボン、ガラス、ステンレスのような無機材料が挙げられる。

Ｏリング３６の材料は、ニトリルゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴム、シリコーンゴム、アクリルゴム、及び水素化ニトリルゴムのようなＪＩＳ Ｂ ２４１０に準拠した材料；ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、パーフルオロエラストマー；四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）又は四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）で被覆されたフッ素ゴムが挙げられる。なお、Ｏリング３６に代えてＶリング又はＵリングを用いてもよい。

本発明のフィルターエレメントは、液体を濾過するために用いられる。

１０，１０ａはフィルターエレメント、２０，２０ａは外筒、２１は流路溝、２１ａは上流部、２１ｂは下流部、２１ｃは中流部、２２は凸部、２３は流路部材、２４は内筒、２５ａは嵌合部、２５ｂは当接部、２６ａは係止部、２６ｂは爪、３１は第１エンドキャップ、３１ａは開口部、３１ｂは側溝、３１ｃはガイド、３２はコア、３３はジョイントプレート、３３ａは第１ジョイントプレート、３３ｂは第２ジョイントプレート、３４は第２エンドキャップ、３４ａは環内部、３５は筒口、３６はＯリング、３７はコネクタ、４０はフィルター連結体、４１はメインフィルター、４１ａはメイン流路、４２はファイナルフィルター、４２ａはファイナル流路、４３はプレフィルター、４３ａはプレ流路、５０はハウジング、５１はシェル、５１ａはエアベント、５１ｂはベントプラグ、５２はガスケット、５３はクランプバンド、５４はマニホールド、５４ａはインレット、５４ｂはアウトレット、５５はドレン、６１は外部管路である。

Claims (7)

1. 液体を濾過する筒状のフィルターと、
   前記フィルターの内空に挿入されている筒状のコアと、
   複数の前記フィルターの端面同士が対向しつつ、ジョイントプレートを介して接合していることにより、前記フィルターが連結されているフィルター連結体と、
   前記フィルター連結体の外周側面を取り巻いており、傾斜角を３°以上かつ４５°以下としている複数の平行な螺旋状の流路溝と、
   前記流路溝を取り囲んでいる外筒と、
   前記フィルター連結体の一端面に接合し、前記コアの内空に繋がっている開口部又は前記流路溝に繋がっている側溝を有する第１エンドキャップ、及びそれの他端面に接合し、前記コアの内空に繋がっている環内部を有する第２エンドキャップとを有することを特徴とするフィルターエレメント。
2. 前記内空の周縁で筒口を突き出しており、前記筒口が他のフィルターエレメントの前記開口部に嵌まっていることを特徴とする請求項１に記載のフィルターエレメント。
3. 前記開口部及び前記内空の夫々の周縁で、外部管路に接続するコネクタが突き出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エレメント。
4. 前記流路溝が、前記外筒の内壁面で窪んでいるものであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のフィルターエレメント。
5. 前記流路溝が筒状の流路部材の側壁を貫通しているものであり、前記流路部材が前記外筒に挿入されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のフィルターエレメント。
6. 分割された内筒の内壁面で前記流路溝が窪んでおり、前記内筒が前記外筒に挿入されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のフィルターエレメント。
7. 前記フィルター連結体が、少なくとも３体の前記フィルターを有していることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のフィルターエレメント。

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