(57)【要約】【課題】筒形フィルタの粒子捕捉性能及び分級濾過能力を向上させる。【解決手段】筒形フィルタ１０は、各々がガラス繊維を主成分とするとともに互いに異なる内径を有する複数の筒状の第１濾過部１２と、各々が樹脂繊維を主成分とするとともに互いに異なる内径を有する複数の筒状の第２濾過部１４とを、適宜に組み合わせて構成される中空筒形のフィルタ本体１６を備える。複数の第１濾過部１２と複数の第２濾過部１４とは、互いに径方向へ交互にかつ同心状に重ねて配置される。筒形フィルタ１０はさらに、複数の第１濾過部１２及び複数の第２濾過部１４の軸線方向両端１２ａ、１４ａに固定的に設置される一対のシール部材２０を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々がガラス繊維を主成分とするとともに互いに異なる内径を有する複数の筒状の第１濾過部と、
前記複数の第１濾過部に対し径方向へ交互に同心状に配置され、各々が樹脂繊維を主成分とするとともに互いに異なる内径を有する複数の筒状の第２濾過部と、
前記複数の第１濾過部及び前記複数の第２濾過部の軸線方向両端に固定的に設置される一対のシール部材と、
を具備する筒形フィルタ。
【請求項２】
前記複数の第１濾過部の各々が、前記ガラス繊維を含有する第１濾材シートを一巻き以上筒状に巻回して形成されている、請求項１に記載の筒形フィルタ。
【請求項３】
前記第１濾材シートの一巻きずつの間に、前記第１濾材シートを機械的に支持するメッシュ状の補強材が介在する、請求項２に記載の筒形フィルタ。
【請求項４】
前記複数の第２濾過部の各々が、前記樹脂繊維を含有する第２濾材シートを一巻き以上筒状に巻回して形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の筒形フィルタ。
【請求項５】
前記第２濾材シートの一巻きずつの間に、前記第２濾材シートを機械的に支持するメッシュ状の補強材が介在する、請求項４に記載の筒形フィルタ。
【請求項６】
前記複数の第１濾過部と前記複数の第２濾過部とを備えた筒形のフィルタ本体の中心に設置される有孔コア部材をさらに具備する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の筒形フィルタ。
【請求項７】
前記複数の第１濾過部の各々が、前記ガラス繊維を含有する第１濾材シートを一巻き以上筒状に巻回して形成され、前記複数の第２濾過部の各々が、前記樹脂繊維を含有する第２濾材シートを一巻き以上筒状に巻回して形成され、前記第１濾材シートの一巻きずつの間に、前記第２濾材シートの一部分が介在する、請求項１に記載の筒形フィルタ。
【請求項８】
前記複数の第２濾過部の各々は、熱融着性複合樹脂繊維を含有する、請求項７に記載の筒形フィルタ。
【請求項９】
前記複数の第１濾過部の各々は、熱硬化性樹脂バインダーを含有しない、請求項１〜８のいずれか１項に記載の筒形フィルタ。
【請求項１０】
前記複数の第１濾過部と前記複数の第２濾過部とを備えた筒形のフィルタ本体の最外周に、１つの前記第２濾過部が配置される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の筒形フィルタ。
【請求項１１】
前記複数の第１濾過部と前記複数の第２濾過部とを備えた筒形のフィルタ本体の最内周に、１つの前記第２濾過部が配置される、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の筒形フィルタ。
【請求項１２】
前記複数の第２濾過部と前記一対のシール部材とが互いに熱溶着されている、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の筒形フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒形フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体や気体の濾過システムにおいて、濾過精度の異なる複数種類の濾材を互いに同心状に重ねて配置してなる中空筒形のフィルタ（本出願で筒形フィルタと称する。）が知られている。
【０００３】
例えば特許文献１には、「熱融着性複合繊維を含む一定巾の繊維集合層を、予め熱融着温度に加熱し、巻き芯に巻きつけて先ずシート支持層を形成せしめた後、引き続き該繊維集合層と同じ巾を有しかつ所望の穴径をもつシートを巻き回数が少なくとも１．５回となるように該繊維集合層と共に巻き込んで精密濾過層を形成せしめ、引き続いて繊維集合層のみを巻きとって前濾過層を形成せしめた後、冷却し、巻き芯を抜きとることを特徴とする、精密濾過用カートリッジフィルターの製造方法」が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、特許文献１に記載の精密濾過用カートリッジフィルターと同様の構成を有する「筒状フィルター」であって、精密濾過層として「ガラス繊維不織布層」を用いたものが記載されている。
【０００５】
特許文献１及び２に記載される筒形フィルタは、熱融着性複合繊維を含む繊維集合層自体の熱融着によりフィルタ全体の所要の剛性を確保できるので、成形後に巻き芯を除去するいわゆるコアレスの構成を有するものである。
【０００６】
他方、熱融着性複合繊維を含まない一般的な不織布濾材を、有孔筒状壁を有するコアに巻き付けて構成される、いわゆるコア付きの筒形フィルタが知られている。
【０００７】
例えば、特許文献３には、予め不織布の片側に目の粗いネットをあて、多孔性コアに対し、不織布をネットと共に巻き込んでなる「不織布巻込積層型カートリッジフィルター」が記載されている。
【０００８】
また、特許文献４には、特許文献３に記載の不織布巻込積層型カートリッジフィルターと同様の構成を有する「多層濾過筒」であって、ネットとして「耐有機溶剤性シート」を用い、不織布として「濾過精度の異なる複数のガラス繊維不織布」を用いたものが記載されている。ガラス繊維不織布について、「フェノール樹脂等の耐有機溶剤性バインダー剤によってガラス繊維どうしの交点がバインドされてなる」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭５５−０２４５７５号公報
【特許文献２】特開平０９−１２２４１４号公報
【特許文献３】実開平０１−１７０４１７号公報
【特許文献４】実開平０７−００９４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の筒形フィルタは、用途によっては粒子捕捉性能が不十分になる場合がある。また、特定の径寸法以上の粒子を捕捉する一方で特定の径寸法未満の粒子を効率良く通過させる、いわゆる分級濾過の能力を向上させることが望まれている。
【００１１】
本発明の目的は、粒子捕捉性能及び分級濾過能力に優れる筒形フィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の一態様は、各々がガラス繊維を主成分とするとともに互いに異なる内径を有する複数の筒状の第１濾過部と、前記複数の第１濾過部に対し径方向へ交互に同心状に配置され、各々が樹脂繊維を主成分とするとともに互いに異なる内径を有する複数の筒状の第２濾過部と、前記複数の第１濾過部及び前記複数の第２濾過部の軸線方向両端に固定的に設置される一対のシール部材と、を具備する筒形フィルタを提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る筒形フィルタは、各々がガラス繊維を主成分とする複数の第１濾過部と、各々が樹脂繊維を主成分とする複数の第２濾過部とを、互いに径方向へ交互に同心状に配置して構成されるから、濾過対象の流体に対し、第１濾過部と第２濾過部との双方がいずれも重層的に濾過能力を発揮する。その結果、筒形フィルタに、高水準の粒子捕捉性能が付与される。また、複数の第１濾過部と複数の第２濾過部との各々を、材料や形成手法の選定により、所望の濾過精度を有するように形成できるので、筒形フィルタに所望の分級濾過能力が確保される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態による筒形フィルタの斜視図である。
【図２】図１の筒形フィルタの線ＩＩ−ＩＩに沿った縦断面図である。
【図３】図１の筒形フィルタの線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った横断面図である。
【図４】図１の筒形フィルタにおけるフィルタ本体の構造を示す横断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による筒形フィルタの斜視図である。
【図６】図５の筒形フィルタの線ＶＩ−ＶＩに沿った縦断面図である。
【図７】図５の筒形フィルタの線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿った横断面図である。
【図８】図５の筒形フィルタにおけるフィルタ本体の構造を示す一部切欠き斜視図である。
【図９】図５の筒形フィルタにおけるフィルタ本体の構造を示す部分拡大横断面図である。
【図１０】図５の筒形フィルタにおけるフィルタ本体の製造方法を模式図的に示す図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態による筒形フィルタの正面図である。
【図１２】図１１の筒形フィルタの縦断面図である。
【図１３】図１の筒形フィルタの粒子捕捉性能を説明する図である。
【図１４】図５の筒形フィルタの粒子捕捉性能を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。全図面に渡り、対応する構成要素には共通の参照符号を付す。
図面を参照すると、図１は、本発明の第１の実施形態による筒形フィルタ１０を概略で示す斜視図、図２及び図３は、筒形フィルタ１０の概略断面図である。
【００１６】
筒形フィルタ１０は、各々がガラス繊維を主成分とするとともに互いに異なる内径を有する複数（図では２つ）の筒状の第１濾過部１２と、各々が樹脂繊維を主成分とするとともに互いに異なる内径を有する複数（図では３つ）の筒状の第２濾過部１４とを、適宜に組み合わせて構成される中空筒形のフィルタ本体１６を備える。フィルタ本体１６の中心には、軸線方向へ貫通する中空部１８が形成される。
【００１７】
複数の第１濾過部１２と複数の第２濾過部１４とは、互いに径方向へ交互にかつ同心状に重ねて配置される。図示実施形態では、フィルタ本体１６の最外周に、最大内径を有する１つの第２濾過部１４が配置され、フィルタ本体１６の最内周に、最小内径を有する１つの第２濾過部１４が配置され、フィルタ本体１６の中間周に、中間内径を有する１つの第２濾過部１４が配置されている。そして、最外周及び中間周の第２濾過部１４の間に、１つの大径の第１濾過部１２が挟持されるとともに、最内周及び中間周の第２濾過部１４の間に、１つの小径の第１濾過部１２が挟持されている。
【００１８】
筒形フィルタ１０はさらに、複数の第１濾過部１２及び複数の第２濾過部１４の軸線方向両端１２ａ、１４ａ（つまりフィルタ本体１６の軸線方向両端）に固定的に設置される一対のシール部材２０を備える。各シール部材２０は、中心開口２２を有する板状の部材であり、第１濾過部１２及び第２濾過部１４の軸線方向両端１２ａ、１４ａに、接着、熱溶着等の手段によって固定される。シール部材２０の中心開口２２は、フィルタ本体１６の中空部１８よりも幾分小径であってよく、またシール部材２０の外径は、フィルタ本体１６の外径よりも幾分大きくてよい。シール部材２０は、中心開口２２を中空部１８に同軸状に配置してフィルタ本体１６に固定される。その状態で、シール部材２０の外周領域は、図示のようにフィルタ本体１６の外周面から外方へ僅かに突出する場合もあるが、突出しない場合もある。
【００１９】
筒形フィルタ１０は、上記したようにコアレスの構成を有するものであり、図示しない別体のハウジングに収納されて使用されるいわゆるカートリッジタイプのフィルタである。カートリッジタイプのフィルタは一般に、目詰まり等が生じたときにハウジングから取り外して新規なものに交換可能な構成を有する。したがって、筒形フィルタ１０の上記及び図示の形状及び寸法関係は、あくまで一例であり、筒形フィルタ１０の適用（例えばハウジングの形状）に応じて適宜変更できる。なお、本出願において「筒形」ないし「筒状」とは、図示の円筒及び図示しない角筒の形状を包含するものである。
【００２０】
また、筒形フィルタ１０は、ハウジング（図示せず）に収納された使用時に、いずれか一方のシール部材２０の中心開口２２に、ハウジングに設けた位置決め及び固定用の突起が密に嵌入されることで、ハウジング内の所定位置に固定される。この状態で、筒形フィルタ１０のフィルタ本体１６の外周面（図では最大内径の第２濾過部１４の外周面）は、流体導入側（いわゆる一次側）のハウジング内部空間に露出して配置され、フィルタ本体１６の内周面（図では最小内径の第２濾過部１４の内周面）は、突起によって塞がれていない他方のシール部材２０の中心開口２２を介して、流体導出側（いわゆる二次側）に配置される。
【００２１】
したがって筒形フィルタ１０においては、濾過対象の流体は、フィルタ本体１６の外周面から第１及び第２濾過部１２、１４を通過してフィルタ本体１６の中空部１８に流れ込み、その間に、第１及び第２濾過部１２、１４が有する濾過精度に従い、不要かつ粗大な粒子が流体から除去される。ここで、フィルタ本体１６の軸線方向両端に設置される一対のシール部材２０は、流体の全てが第１及び第２濾過部１２、１４を確実に通過するように、第１及び第２濾過部１２、１４の軸線方向両端を封止する。
【００２２】
図４に示すように、フィルタ本体１６は、各第１濾過部１２が、ガラス繊維を含有する第１濾材シート２４を一巻き以上筒状に巻回して形成され、各第２濾過部１４が、樹脂繊維を含有する第２濾材シート２６を一巻き以上筒状に巻回して形成される。このような構成のフィルタ本体１６は、予め所定の幅及び長さに裁断された複数の第１濾材シート２４と予め所定の幅及び長さに裁断された複数の第２濾材シート２６とを、所定の順序で、図示しない成形用の巻き軸に巻き付けることにより作製できる。或いは、長尺に連続する所定幅の第２濾材シート２６を巻き軸に連続的に巻き付けるとともに、第２濾材シート２６の所定の巻き付け位置で、内側の一巻きと外側の一巻きとの間に、所定幅及び所定長さの第１濾材シート２４を挿入することにより、フィルタ本体１６を作製することもできる。後者の方法によれば、第１濾過部１２を構成する第１濾材シート２４の一巻きずつの間に、長尺の第２濾材シート２６の一部分が介在することになる。いずれの場合も、第１濾材シート２４と第２濾材シート２６とは、互いに同一の幅を有する。
【００２３】
第１濾過部１２を構成する第１濾材シート２４は、特定の手法（ＡＳＴＭ  Ｆ３１６−８６）に従って測定した平均流量孔径（ＭＦＰ：mean flow pore size）が、例えば１μｍ以上３５μｍ以下のガラス繊維不織布、或いは例えば２μｍ以上２０μｍ以下のガラス繊維不織布から形成できる。また第１濾材シート２４は、厚み方向へ５５ｋＰａの圧力を印加したときに例えば０．５ｍｍ以上１．２ｍｍ以下の平均厚みを有するガラス繊維不織布から形成できる。各第１濾過部１２における第１濾材シート２４の巻回数は、例えば１回以上１０回以下とすることができる。例えば、予め２枚の第１濾材シート２４を重ね合わせたものを３回程度巻回させて、計６巻きの第１濾材シート２４により各第１濾過部１２を形成することもできる。第１濾材シート２４に関するこれらのパラメータは、フィルタ本体１６が有する第１濾過部１２の個数が２個以上であることを前提として、筒形フィルタ１０の形状や寸法並びに要求される粒子捕捉性能及び分級濾過能力に応じて、適宜に設定できる。
【００２４】
第１濾材シート２４に用いられるガラス繊維不織布は、熱硬化性樹脂バインダーを含有しないことが望ましい。この場合、複数の第１濾過部１２の各々が、熱硬化性樹脂バインダーを含有しないものとなる。バインダーによりガラス繊維同士が部分的に結着されていると、第１濾材シート２４を通過する流体の流量及び圧力の損失が増加する傾向がある。また、濾過対象の流体の特性に何らかの影響を及ぼす物質が、バインダーから発生する危惧もある。
【００２５】
第２濾過部１４を構成する第２濾材シート２６は、シート成形温度に加熱したときに熱溶融又は熱変形せずに繊維状態を保持し得る第１の繊維材料に対し、シート成形温度に加熱することで熱溶融又は熱変形する第２の繊維材料を付着させてなる、いわゆる芯鞘型、並列型等の熱融着性複合樹脂繊維を含有する不織布から形成できる。この場合、複数の第２濾過部１４の各々が、熱に対し異なる性質を有する繊維材料を組み合わせた熱融着性複合樹脂繊維を含有するものとなる。各第２濾過部１４における第２濾材シート２６の巻回数は、例えば１回以上１０回以下とすることができ、そのようにして形成された第２濾過部１４の厚みは、例えば１ｍｍ以上とすることができる。
【００２６】
第２濾材シート２６の熱融着性複合樹脂繊維の材料としては、（１）ポリプロピレンやポリエチレン等のポリオレフィン、ナイロン（登録商標）等の熱可塑性ポリアミド、ポリエステル、ポリエーテルスルホン、アクリル、ポリスチレン、ポリフェニレンスルファイド、フッ素樹脂、熱可塑性ポリウレタン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリアクリロニトリル等の熱可塑性樹脂材料、（２）ポリウレタン等の熱硬化性樹脂材料、（３）レーヨン、アセテート、ウッドパルプ、セルロース等の天然素材や半合成素材を挙げることができる。これらの材料から、筒形フィルタ１０の適用に応じて、第１及び第２の繊維材料を適宜の組み合わせで選択し、芯鞘型や並列型に相互付着した複合繊維を形成することで、熱融着性複合樹脂繊維不織布を作製できる。
【００２７】
上位構成を有するフィルタ本体１６は、熱融着性複合樹脂繊維からなる第２濾材シート２６を、その材料によって決まるシート成形温度に加熱するとともに所定圧力を加えながら筒状に巻回することで、重なり合った第２濾材シート２６同士が熱融着して、フィルタ本体１６の所要の剛性を確保できるものである。したがって、フィルタ本体１６の成形後には、成形用の巻き軸が除去される。このような特性を有する第２濾材シート２６は、シート成形温度への加熱によって平均流量孔径や平均厚み等が変化するから、成形後の濾過精度を予測して第２濾材シート２６の材料、寸法等を選定することが望ましい。なお、互いに重なり合う第１濾材シート２４と第２濾材シート２６とは、第２濾材シート２６の第２の繊維材料が熱溶融したときにも、ガラス繊維と樹脂繊維とが互いに接触状態を維持するだけで融着することはない。
【００２８】
シール部材２０は、フィルタ本体１６の軸線方向両端に対する所要の封止能力を発揮できることを条件として、種々の材料から形成できる。特に、シール部材２０がフィルタ本体１６に熱溶着により固定される構成においては、ポリエチレンフォームやポリプロピレン等の熱可塑性樹脂材料から、シール部材２０を成形できる。この構成では、成形後のフィルタ本体１６の軸線方向両端のそれぞれに、前述した適正相対配置でシール部材２０を当接させ、その状態で、フィルタ本体１６とシール部材２０との接触箇所を局所的に適宜温度に加熱することにより、シール部材２０がフィルタ本体１６に熱溶着される。この場合、フィルタ本体１６に対するシール部材２０の熱溶着による固定力は、第２濾過部１４に対する固定力が第１濾過部１２に対する固定力よりも有意に高いものとなる。したがってシール部材２０は、主として第２濾過部１４に対する固定力により、振動や流体圧力変化等の衝撃に抗して、フィルタ本体１６に密接して固定された状態を維持する。
【００２９】
上記構成を有する筒形フィルタ１０は、各々がガラス繊維を主成分とする複数の第１濾過部１２と、各々が樹脂繊維を主成分とする複数の第２濾過部１４とを、互いに径方向へ交互に同心状に配置して構成されるから、濾過対象の流体に対し、第１濾過部１２と第２濾過部１４との双方がいずれも重層的に濾過能力を発揮する。その結果、筒形フィルタ１０に、高水準の粒子捕捉性能が付与される。また、複数の第１濾過部１２と複数の第２濾過部１４との各々を、材料や形成手法の選定により、所望の濾過精度を有するように形成できるので、筒形フィルタ１０に所望の分級濾過能力が確保される。さらに、樹脂繊維を主成分とする第２濾過部１４よりも微細な濾過精度をそれぞれに有し得るガラス繊維を主成分とする複数の第１濾過部１２を、それらの濾過精度が、フィルタ本体１６の外周側（一次側）から内周側（二次側）に向かって段階的に高まる（つまり捕捉粒子径が段階的に小さくなる）ように形成することで、筒形フィルタ１０の濾過寿命を向上させることができる。
【００３０】
特に、シール部材２０がフィルタ本体１６に熱溶着により固定される構成では、ガラス繊維を主成分とする第１濾過部１２とシール部材２０との溶着箇所が、樹脂繊維を主成分とする第２濾過部１４とシール部材２０との溶着箇所に比べて、振動や流体圧力変化等による衝撃に対し脆弱で破壊され易くなる傾向がある。この傾向は、後述するように、第１濾過部１２の単体での粒子捕捉性能の向上を予期できる第１濾過部１２の厚みの増加に伴い、逆に高まることが確認されている。この問題に対し、上記構成を有する筒形フィルタ１０は、１つの第１濾過部１２の厚みを増加させる代わりに、複数の第１濾過部１２を設けてそれら第１濾過部１２の間に第２濾過部１４を介在させる構成を採用することで、個々の第１濾過部１２とシール部材２０との溶着箇所の、破壊に至る寿命を増加させ、結果として筒型フィルタ１０の粒子捕捉性能を向上させている。なお、筒形フィルタ１０の粒子捕捉性能及び分級濾過能力については、さらに後述する。
【００３１】
また、フィルタ本体１６の最外周及び最内周のそれぞれに第２濾過部１４を配置する構成によれば、振動や流体圧力変化等による衝撃に対して比較的脆弱なガラス繊維を主成分とする第１濾過部１２を、同様の衝撃に対して比較的堅牢な樹脂繊維を主成分とする第２濾過部１４によって、確実に保護することができる。つまり、筒状フィルタ１０に振動や流体圧力変化等による衝撃が加わったときに、第１濾過部１２の両面に位置する第２濾過部１４が、そのような衝撃を吸収して第１濾過部１２の破壊を効果的に防止することができる。さらに、フィルタ本体１６の最外周に配置した第２濾過部１４は、第１濾過部１２に対する前濾過層として機能する。他方、フィルタ本体１６の最内周に配置した第２濾過部１４は、第１濾過部１２から脱落するガラス繊維の断片を捕捉する機能を有する。
【００３２】
また、第１濾過部１２が一巻き以上の第１濾材シート２４から形成されるとともに、第２濾過部１４が一巻き以上の第２濾材シート２６から形成され、第１濾材シート２４の一巻きずつの間に第２濾材シート２６の一部分が介在する構成を採用すれば、長尺に連続する第２濾材シート２６を成形用の巻き軸に連続的に巻き付けながら、第２濾材シート２６の所定の巻き付け位置で第１濾材シート２４を挿入するという、比較的簡単な連続作業により、フィルタ本体１６を形成できる利点がある。このとき、熱融着性複合樹脂繊維不織布からなる第２濾材シート２６に適当な圧力を加えながら加熱する熱融着工程も、比較的容易に実施できる。
【００３３】
図５〜図７は、本発明の第２の実施形態による筒形フィルタ３０を概略で示す。筒形フィルタ３０は、熱融着性複合樹脂繊維を含まない一般的な不織布濾材を、有孔筒状壁を有するコアに巻き付けてなるコア付きの構成を有する点以外は、前述した筒形フィルタ１０と実質的に同一の構成を有する。したがって、筒形フィルタ１０の構成要素に対応する構成要素には、共通の参照符号を付して、その説明を適宜省略する。
【００３４】
筒形フィルタ３０は、各々がガラス繊維を主成分とするとともに互いに異なる内径を有する複数（図では２つ）の筒状の第１濾過部１２と、各々が樹脂繊維を主成分とするとともに互いに異なる内径を有する複数（図では３つ）の筒状の第２濾過部１４とを、適宜に組み合わせて構成される中空筒形のフィルタ本体３２を備える。フィルタ本体３２の中心には、有孔筒状壁３４を有する有孔コア部材３６が設置され、有孔コア部材３６の内側に、軸線方向へ貫通する中空部１８が形成される。
【００３５】
複数の第１濾過部１２と複数の第２濾過部１４とは、互いに径方向へ交互にかつ同心状に重ねて配置される。図示実施形態では、フィルタ本体３２の最外周に、最大内径を有する１つの第２濾過部１４が配置され、フィルタ本体３２の最内周に、最小内径を有する１つの第２濾過部１４が配置され、フィルタ本体３２の中間周に、中間内径を有する１つの第２濾過部１４が配置されている。そして、最外周及び中間周の第２濾過部１４の間に、１つの大径の第１濾過部１２が挟持されるとともに、最内周及び中間周の第２濾過部１４の間に、１つの小径の第１濾過部１２が挟持されている。
【００３６】
筒形フィルタ３０はさらに、複数の第１濾過部１２及び複数の第２濾過部１４の軸線方向両端１２ａ、１４ａ（つまりフィルタ本体３２の軸線方向両端）に固定的に設置される一対のシール部材２０を備える。各シール部材２０は、中心開口２２を有する板状の部材であり、第１濾過部１２及び第２濾過部１４の軸線方向両端１２ａ、１４ａに、接着、熱溶着等の手段によって固定される。
【００３７】
図９に示すように、フィルタ本体３２は、各第１濾過部１２が、ガラス繊維を含有する第１濾材シート２４を一巻き以上筒状に巻回して形成され、各第２濾過部１４が、樹脂繊維を含有する第２濾材シート２６を一巻き以上筒状に巻回して形成される。このとき、図１０に示すように、長尺に連続する所定幅のメッシュ状の補強材３８を用意し、補強材３８の上に、それぞれが所定幅及び所定長さを有する複数の第１濾材シート２４及び複数の第２濾材シート２６を所定順序で並べて配置して、それら第１濾材シート２４及び第２濾材シート２６を順次巻き込みながら、補強材３８を有孔コア部材３６に連続的に巻き付けることにより、フィルタ本体３２を作製できる。この方法によれば、第１濾過部１２を構成する第１濾材シート２４の一巻きずつの間に、第１濾材シート２４を機械的に支持する補強材３８が介在するとともに、第２濾過部１４を構成する第２濾材シート２６の一巻きずつの間に、第２濾材シート２６を機械的に支持する補強材３８が介在することになる。
【００３８】
なお、図１０に示す作製方法において、隣り合う第１濾材シート２４と第２濾材シート２６とは、図示のように互いに一部重なり合っていても良いし、両者間に隙間を空けて配置されていても良い。また、上記したフィルタ本体３２の作製方法を適宜改変して、第１濾材シート２４と第２濾材シート２６とのいずれか一方のみに、補強材３８を用いることもできる。或いは、補強材３８を用いることなく、前述した筒形フィルタ１０のフィルタ本体１６と同様の方法により、フィルタ本体３２を作製することもできる。
【００３９】
第１濾過部１２を構成する第１濾材シート２４は、筒形フィルタ１０で用いた第１濾材シート２４と同様の構成を有するものであり、前述した種々のパラメータを有するガラス繊維不織布から形成できる。他方、第２濾過部１４を構成する第２濾材シート２６は、熱融着性複合樹脂繊維に代えて、（１）ポリプロピレンやポリエチレン等のポリオレフィン、ナイロン（登録商標）等の熱可塑性ポリアミド、ポリエステル、ポリエーテルスルホン、アクリル、ポリスチレン、ポリフェニレンスルファイド、フッ素樹脂、熱可塑性ポリウレタン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリアクリロニトリル等の熱可塑性樹脂材料、（２）ポリウレタン等の熱硬化性樹脂材料、（３）レーヨン、アセテート、ウッドパルプ、セルロース等の天然素材や半合成素材のうち、適宜選択した材料からなる繊維を含有する樹脂繊維不織布から形成できる。この樹脂繊維不織布には、上記材料のうち２以上の材料を混入させても良い。
【００４０】
第２濾材シート２６は、単位面積当たりの通気度が、例えば３ＣＦＭ／ｆｔ２以上６００ＣＦＭ／ｆｔ２以下、或いは例えば５ＣＦＭ／ｆｔ２以上４２０ＣＦＭ／ｆｔ２以下の樹脂繊維不織布から形成できる。また、第２濾材シート２６は、厚み方向へ５５ｋＰａの圧力を印加したときに例えば０．３ｍｍ以上の平均厚みを有する樹脂繊維不織布から形成できる。
【００４１】
シール部材２０は、筒形フィルタ１０のシール部材２０と同様の材料から形成できる。特に、シール部材２０がフィルタ本体３２に熱溶着により固定される構成においては、筒形フィルタ１０のシール部材２０と同様に、フィルタ本体３２に対するシール部材２０の熱溶着による固定力は、第２濾過部１４に対する固定力が第１濾過部１２に対する固定力よりも有意に高いものとなる。したがってシール部材２０は、主として第２濾過部１４に対する固定力により、振動や流体圧力変化等の衝撃に抗して、フィルタ本体３２に密接して固定された状態を維持する。
【００４２】
有孔コア部材３６は、第２濾過部１４を構成する第２濾材シート２６の材料と同様の材料から形成できる。或いは、銅、鉄、ニッケル、ステンレス鋼、アルミニウム等の金属材料から、有孔コア部材３６を形成することもできる。いずれの材料においても、有孔コア部材３６は、補強材３８と共に第１及び第２濾材シート２４、２６を巻き付けるときの圧力によって容易には変形しない剛性を有することが望ましい。また、有孔筒状壁３４が有する孔の寸法、形状、個数等は、フィルタ本体３２の濾過能力に影響を及ぼさない（つまり濾過対象流体の流量及び圧力の損失を生じない）ものであることが望ましい。
【００４３】
補強材３８は、第２濾過部１４を構成する第２濾材シート２６の材料と同様の材料から形成できる。或いは、ケブラー（登録商標）やノーメックス（登録商標）として知られるアラミド繊維から、補強材３８を形成することもできる。いずれの材料においても、補強材３８は、メッシュ構造の織布として形成でき、その開口面積及び開口率は、フィルタ本体３２の濾過能力に影響を及ぼさない（つまり濾過対象流体の流量及び圧力の損失を生じない）ものであることが望ましく、例えば２メッシュ／インチ以上３０メッシュ／インチ以下の開口率のものを採用できる。また、熱融着性複合樹脂繊維不織布のような、成形後に自己結着により剛性を確保できる材料を用いないフィルタ本体３２においては、濾過工程中の対象流体の圧力によるフィルタ本体３２の変形を可及的に防止するべく、第１及び第２濾材シート２４、２６を有孔コア部材３６にきつく巻き付けることが要求されており、したがって補強材３８は、そのような巻付け工程で印加される張力によって容易には破断しないだけの引張り強さを有することが望ましい。
【００４４】
上記構成を有する筒形フィルタ３０は、前述した筒形フィルタ１０と実質的に同一のメカニズムにより、粒子捕捉性能及び分級濾過能力の向上という、同様の効果を奏するものである。また、第１及び第２濾材シート２４、２６の一巻きずつの間に補強材３８が介在する構成を採用すれば、複数の第１及び第２濾材シート２４、２４を巻き込みながら長尺に連続する補強材３８を有孔コア部材３６に連続的に巻き付けるという、比較的簡単な連続作業により、フィルタ本体３２を形成できる利点がある。なお、筒形フィルタ３０の粒子捕捉性能及び分級濾過能力については、さらに後述する。
【００４５】
図１１及び図１２は、本発明の第３の実施形態による筒形フィルタ４０を概略で示す。筒形フィルタ４０は、別体のハウジングに収納されて使用されるカートリッジタイプのフィルタではなく、それ自体に一体成形ケースを有するいわゆるカプセルタイプのフィルタである点以外は、前述した筒形フィルタ３０と実質的に同一の構成を有する。したがって、筒形フィルタ３０の構成要素に対応する構成要素には、共通の参照符号を付して、その説明を適宜省略する。なお、カプセルタイプのフィルタは一般に、目詰まり等が生じたときに全体を新規なものに交換可能な構成を有する。
【００４６】
筒形フィルタ４０は、各々がガラス繊維を主成分とするとともに互いに異なる内径を有する複数（図では２つ）の筒状の第１濾過部１２と、各々が樹脂繊維を主成分とするとともに互いに異なる内径を有する複数（図では３つ）の筒状の第２濾過部１４とを、適宜に組み合わせて構成される中空筒形のフィルタ本体３２と、フィルタ本体３２の中心に設置される有孔コア部材３６とを備える。図示省略するが、フィルタ本体３２は、筒形フィルタ３０のフィルタ本体３２と同様に、複数の第１及び第２濾材シート２４、２６を順次巻き込みながら、補強材３８を有孔コア部材３６に連続的に巻き付けることにより作製される。
【００４７】
筒形フィルタ４０はさらに、複数の第１濾過部１２及び複数の第２濾過部１４の軸線方向一端（図で上端）に固定的に設置されるシール部材４２と、複数の第１濾過部１２及び複数の第２濾過部１４の軸線方向他端（図で下端）に固定的に設置される二次側ケース部材４４と、フィルタ本体３２を収容して二次側ケース部材４４に固定される一次側ケース部材４６とを備える。シール部材４２は、中心開口を有しない板状の部材であり、第１濾過部１２及び第２濾過部１４の軸線方向一端に、接着、熱溶着等の手段によって固定される。二次側ケース部材４４は、濾過対象流体の導出口４８を有する蓋状の部材であり、第１濾過部１２及び第２濾過部１４の軸線方向他端に、接着、熱溶着等の手段によって固定される。一次側ケース部材４６は、濾過対象流体の導入口５０を有するカップ状の部材であり、二次側ケース部材４４に、接着、熱溶着等の手段によって固定される。
【００４８】
筒形フィルタ４０においては、濾過対象の流体は、導入口５０から一次側ケース部材４６とフィルタ本体３２との間の空間に導入され、フィルタ本体３２の外周面から第１及び第２濾過部１２、１４を通過してフィルタ本体３２の中空部１８に流れ込み、二次側ケース部材４４の導出口４８から外部に導出される。シール部材４２及び二次側ケース部材４４は、流体の全てが第１及び第２濾過部１２、１４を確実に通過するように、第１及び第２濾過部１２、１４の軸線方向両端を封止する。
【００４９】
上記構成を有する筒形フィルタ４０も、前述した筒形フィルタ１０と実質的に同一のメカニズムにより、粒子捕捉性能及び分級濾過能力の向上という、同様の効果を奏するものである。
【００５０】
本発明に係る筒形フィルタ（例えば筒形フィルタ１０、３０、４０）は、例えば、０．１μｍ以上１０μｍ以下の粒子を捕捉することが要求される精密濾過の用途に使用できる。精密濾過の用途としては、例えば、半導体の製造工程において表面研磨に用いられるＣＭＰ（Chemical Mechanical Planarization）スラリーの製造を挙げることができる。ＣＭＰスラリーは、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカ、酸化セリウム等の粒子が薬液中に分散している研磨液であって、微小粒子による機械的研磨と薬液による化学的研磨との両機能を併せ持つ。薬液中に規格外の粗大粒子が存在すると、ウエハの研磨中にウエハ表面を損傷する恐れがあるので、ＣＭＰスラリーの製造工程においては、そのような粗大粒子を確実に除去する粒子捕捉性能と、研磨に必要な粒子を薬液中に十分に残存させる分級濾過能力とを有する高性能フィルタを用いることが要求されており、近年その要求レベルが高まっている。本発明に係る筒形フィルタ（例えば筒形フィルタ１０、３０、４０）は、このような要求に答え得るものである。なお、本発明に係る筒形フィルタの他の用途として、カラーレジスト、インク、飲料、食品加工等の用途を挙げることができる。
【実施例】
【００５１】
本発明に係る筒形フィルタの効果を一層明確にするべく、発明者が行った実験の内容及びその結果を、図１３及び図１４を参照して以下に説明する。
【００５２】
〔実験１〕
実施例１（Ｅ１）として、第１実施形態による筒形フィルタ１０を、下記の構成で用意した。ポリプロピレン製の第１の繊維材料とポリエチレン製の第２の繊維材料とを含有する芯鞘型の熱融着性複合樹脂繊維からなる第２濾材シート２６を、熱及び張力を加えながら成形用の巻き軸に連続的に巻き付けるとともに、第２濾材シート２６の間隔を空けた２箇所の巻き付け位置で、内側の一巻きと外側の一巻きとの間に、所定寸法の第１濾材シート２４（平均流量孔径３．０μｍ、平均厚み０．６３ｍｍのシートを２枚重ねた厚み約１．２６ｍｍのもの）をそれぞれ挿入し、巻き軸を除去することにより、フィルタ本体マスターを作製した。このフィルタ本体マスターを、長さ約５ｃｍに切断してフィルタ本体１６を作製し、フィルタ本体１６の軸線方向両端に、ポリプロピレン製のシール部材２０を熱溶着により固定して、筒状フィルタ１０を作製した。１つの第１濾過部１２における第１濾材シート２４の巻回数は、内側の小径の第１濾過部１２において約８回、外側の大径の第１濾過部１２において約６回であった。また、それら第１濾過部１２の間の第２濾過部１４の厚みは、４．０ｍｍであり、フィルタ本体１６の内径は２７ｍｍ、外径は６４ｍｍであった。
【００５３】
比較例１（ＣＥ１）として、実施例１における第１濾過部１２と同一の構成の第１濾過部を、フィルタ本体に１つのみ備えた筒形フィルタを用意した。この第１濾過部における第１濾材シートの巻回数は、約７回であった。
【００５４】
比較例２（ＣＥ２）として、実施例１における第１濾過部１２に対して厚みのみが異なる第１濾過部を、フィルタ本体に１つのみ備えた筒形フィルタを用意した。この第１濾過部における第１濾材シートの厚みは、４枚重ねにより約２．５２ｍｍであり、その巻回数は約１４回であった。
【００５５】
実施例２として、実施例１における第１濾材シート２４とは構成が異なる第１濾材シート２４を用いた点以外は、実施例１と実質的同一構造の筒形フィルタ１０を用意した。この第１濾材シート２４は、平均流量孔径２．０μｍ、平均厚み０．７６ｍｍのシートを２枚重ねた厚み約１．５２ｍｍのものであり、１つの第１濾過部１２における第１濾材シート２４の巻回数は、内側の小径の第１濾過部１２において約４．５回、外側の大径の第１濾過部１２において約３．５回であった。
【００５６】
実施例１及び２並びに比較例１及び２に対し、平均粒径Ｄ５０＝０．２〜０．４μｍのヒュームドシリカを市水（０．１μｍ濾過水、２５℃）に濃度１００ｐｐｍ／水で分散させた液体を、流量１００ｍＬ／ｍｉｎで３分間通液し、濾過後の液体を採取して、各筒型フィルタの粒子捕捉性能及び分級濾過能力を検証した。粒子捕捉性能の検証には、対象液体に含有される濾過前後の粒子数を粒径ごとにカウントして得られる除粒子性能（ＬＲＶ：対数減少値）を用いた。検証結果を図１３に示す。
【００５７】
図１３から理解されるように、Ｅ１の筒形フィルタ１０は、第１濾過部を１つのみ有するＣＥ１の筒形フィルタよりも、全ての粒径において優れた粒子捕捉性能を示した。また、第１濾過部の厚みを２倍にしたＣＥ２の筒形フィルタは、ＣＥ１の筒形フィルタよりも粒子捕捉性能が劣っていた。これにより、１つの第１濾過部の厚みを増加させる代わりに、複数の第１濾過部１２を設けてそれら第１濾過部１２の間に第２濾過部１４を介在させる構成を採用することで、筒型フィルタ１０の粒子捕捉性能が向上することが証明された。なお、Ｅ２については、第１濾材シート２４の素材がＥ１並びにＣＥ１及びＣＥ２と異なるので、図１３には示していないが、Ｅ１と同等の粒子捕捉性能を有することが確認された。さらに、必要な粒子を残留させる分級濾過能力については、Ｅ１及びＥ２並びにＣＥ１及びＣＥ２の間で有意差は認められず、いずれも所要水準にあることが確認された。
【００５８】
〔実験２〕
実施例３（Ｅ３）として、第２実施形態による筒形フィルタ３０を、下記の構成で用意した。ポリプロピレン製の有孔コア部材３６（内径２８ｍｍ、外径３３ｍｍ）に、ポリプロピレン製の補強材３８（開口率１２メッシュ／インチ、厚み０．８ｍｍ）の先端を熱溶着し、補強材３８の有孔コア部材３６に面する側の表面に、〔Ａ〕ポリプロピレン不織布からなる第２濾材シート２６（通気度１５０ＣＦＭ／ｆｔ２、平均厚み０．４ｍｍのシートを２枚重ねた厚み約０．８ｍｍのもの。長さ４０ｃｍ。）、〔Ｂ〕ガラス繊維不織布からなる第１濾材シート２４（平均流量孔径２．０μｍ、平均厚み０．７６ｍｍのシートを２枚重ねた厚み約１．５２ｍｍのもの。長さ３０ｃｍ。）、及び〔Ｃ〕ガラス繊維不織布からなる第１濾材シート２４（平均流量孔径３．０μｍ、平均厚み０．６３ｍｍのシートを２枚重ねた厚み約１．２６ｍｍのもの。長さ５０ｃｍ。）を、内側からＡ−（重なり長さ１２ｃｍ）−Ｂ−（重なり長さ１４ｃｍ）−Ａ−（重なり長さ１８ｃｍ）−Ｃ−（重なり長さ２０ｃｍ）−Ａの順で部分的に重ねて配置し、補強材３８に張力を加えてそれら第１及び第２濾材シート２４、２６を巻き込みながら有孔コア部材３６に巻き付け、補強材３８の終端を熱溶着することにより、フィルタ本体マスターを作製した。このフィルタ本体マスターを、長さ約５ｃｍに切断してフィルタ本体３２を作製し、フィルタ本体３２の軸線方向両端に、ポリプロピレン製のシール部材２０を熱溶着により固定して、筒状フィルタ３０を作製した。１つの第１濾過部１２における第１濾材シート２４の巻回数は、内側の小径の第１濾過部１２（Ｂ）において約２回、外側の大径の第１濾過部１２（Ｃ）において約６回であった。また、それら第１濾過部１２の間の第２濾過部１４の厚みは、２．４ｍｍであり、フィルタ本体３２の外径は６４ｍｍであった。
【００５９】
実施例４（Ｅ４）として、実施例３における２つの第１濾過部１２を、いずれも同一の第１濾材シート２４（平均流量孔径３．０μｍ、平均厚み０．６３ｍｍのシートを２枚重ねた厚み約１．２６ｍｍのもの）から形成した点以外は、実施例３と実質的同一構造の筒形フィルタ３０を用意した。１つの第１濾過部１２における第１濾材シート２４の巻回数は、内側の小径の第１濾過部１２において約７回、外側の大径の第１濾過部１２において約６回であった。また、それら第１濾過部１２の間の第２濾過部１４の厚みは、２．３ｍｍであり、フィルタ本体３２の外径は６５ｍｍであった。
【００６０】
比較例３（ＣＥ３）として、実施例３における外側の第１濾過部１２（Ｃ）と同一の構成の第１濾過部を、フィルタ本体に１つのみ備えた筒形フィルタを用意した。この第１濾過部における第１濾材シートの巻回数は、約６．５回であった。また、フィルタ本体の外径は６３ｍｍであった。
【００６１】
比較例４（ＣＥ４）として、実施例３における内側の第１濾過部１２（Ｂ）と同一の構成の第１濾過部を、フィルタ本体に１つのみ備えた筒形フィルタを用意した。この第１濾過部における第１濾材シートの巻回数は、約３．５回であった。また、フィルタ本体の外径は６４ｍｍであった。
【００６２】
実施例３及び４並びに比較例３及び４に対し、実験１と同一の対象液体を同一の条件下で通液し、濾過後の液体を採取して、各筒型フィルタの粒子捕捉性能及び分級濾過能力を検証した。粒子捕捉性能の検証には、対象液体に含有される濾過前後の粒子数を粒径ごとにカウントして得られる除粒子性能（ＬＲＶ：対数減少値）を用いた。検証結果を図１４に示す。
【００６３】
図１４から理解されるように、Ｅ３及びＥ４の筒形フィルタ３０は、第１濾過部を１つのみ有するＣＥ３及びＣＥ４の筒形フィルタよりも、全ての粒径において優れた粒子捕捉性能を示した。また、必要な粒子を残留させる分級濾過能力については、Ｅ３及びＥ４並びにＣＥ３及びＣＥ４の間で有意差は認められず、いずれも所要水準にあることが確認された。
【符号の説明】
【００６４】
１０、３０、４０    筒形フィルタ
１２    第１濾過部
１４    第２濾過部
１６、３２    フィルタ本体
２０、４２    シール部材
２４    第１濾材シート
２６    第２濾材シート
３６    有孔コア部材
３８    補強材
【図１】
2010253419.tif 000003
【図２】
2010253419.tif 000004
【図３】
2010253419.tif 000005
【図４】
2010253419.tif 000006
【図５】
2010253419.tif 000007
【図６】
2010253419.tif 000008
【図７】
2010253419.tif 000009
【図８】
2010253419.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2010253419.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2010253419.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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