(57)【要約】【課題】フィルターエレメントを洗浄する際の洗浄液の勢いの強度分布の偏りを少なくし、より効果的な洗浄を行うことのできるフィルターエレメントを提供する。【解決手段】本発明の一観点にかかるフィルターエレメントは、巻きバネ状線材と、巻きこのバネ状線材の中空部に配置されるねじれた芯材と、この巻きバネ状線材を挟む一対の受け具と、を有することを特徴とする。本発明により、より効果的な洗浄を行うことのできるフィルターエレメントを提供することができる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻きバネ状線材と、
前記巻きバネ状線材の中空部に配置されるねじれた芯材と、
前記巻きバネ状線材を挟む一対の受け具と、を有するフィルターエレメント。
【請求項２】
前記ねじれた芯材は、幅５ｍｍ以上２０ｍｍ以下であって、かつ、ねじれの山の数が１以上３０以下である請求項１記載のフィルターエレメント。
【請求項３】
前記ねじれた芯材は、幅２０ｍｍより大きく４０ｍｍ以下であって、かつ、ねじれの山の数が１以上１５以下である請求項１記載のフィルターエレメント。
【請求項４】
前記ねじれた芯材は、幅４０ｍｍより大きく６０ｍｍ以下であって、かつ、ねじれの山の数が１以上１０以下である請求項１記載のフィルターエレメント。
【請求項５】
前記ねじれた芯材は、幅６０ｍｍより大きく１００ｍｍ以下であって、かつ、ねじれの山の数が１以上５以下である請求項１記載のフィルターエレメント。
【請求項６】
前記ねじれた芯材は、複数の板が、当該板の面が放射状に接続されたものとなっている請求項１記載のフィルターエレメント。
【請求項７】
前記一対の受け具は、一対の貫通受け具である請求項１記載のフィルターエレメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルターエレメントに関し、より詳細には、芯材と、この芯材の周囲に配置される巻きバネ状の線材とを有するフィルターエレメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
濾過装置の構成部材として使用されるフィルターエレメントに関しては、様々な構成が提案されているが、例えば下記特許文献１に記載されているように、巻きバネ状に巻かれた線材（以下「巻きバネ状線材」という。）と、その線材の中空部に配置される芯材と、この芯材の両端に配置され、巻きバネ状の線材を押さえつける一対の受け具を有して構成されたものが有用である。
【０００３】
この濾過装置を用いた濾過処理について説明すると次のようになる。まず、濾過の対象となる混濁液中にこのフィルターエレメントを配置し、フィルターエレメント外周側の圧力を上げる一方、フィルターエレメント内周側の圧力を下げる（内周側から吸引する）と、フィルターエレメント外周側から内周側への流れを生じさせることができる。そして、この間には上記のとおり巻きバネ状線材が配置されているため、巻きバネ状線材の一定間隔の間隙が濾過のためのフィルターとなり、濾過を行なうことができる。なお、濾過が終わった場合や濾過の効率が落ちた場合、流れを逆流させると、巻きバネ状線材の外周側に溜まった付着物（濾過された物）を巻きバネ状線材から容易に分離する（洗浄する）ことができ、フィルターエレメントの再利用が可能となる。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１９６８２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のとおり、濾過後洗浄しようとする際、フィルターエレメントの内周側には洗浄するための液（洗浄液）が供給されることとなるが、上記特許文献では単に平板の場合を例示しているに過ぎず、このような場合、フィルターエレメントの内周側に供給された液はそのままフィルターエレメントの芯材の延伸方向に沿って進むこととなるため、フィルターエレメント周囲全体を洗浄しようとする場合は、洗浄液の液位がフィルターエレメントよりも高い位置になるまで待たなければならず、また、このような位置になったとしても、洗浄液の勢いの強度分布の偏りが大きい。この偏りは結果として洗浄力の差として現れてしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、上記課題を鑑み、フィルターエレメントを洗浄する際の洗浄液の勢いの強度分布の偏りを少なくし、より効果的な洗浄を行う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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題について鋭意検討を行ったところ、芯材をねじるとフィルターエレメントの延伸方向に対してらせん状に傾いた部分が発生し、この傾いた部分に洗浄液が当たることで液の流れに半径方向の向きの流れが生じ、洗浄力を向上させることを発見し、本発明を完成させるに至った。
【０００８】
すなわち、本発明の第一の観点に係るフィルターエレメントは、巻きバネ状線材と、巻きバネ状線材の中空部に配置されるねじれた芯材と、巻きバネ状線材を挟む一対の受け具と、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
以上、本発明により、より効果的な洗浄を行うことのできるフィルターエレメントを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態１に係るフィルターエレメントの概略図を示す。
【図２】実施形態１に係る巻きバネ状線材の概略を示す図である。
【図３】実施形態１に係る巻きバネ状線材を延伸方向から見た場合の図である。
【図４】実施形態１に係る巻きバネ状線材の一例の断面図及び隣接する線材の配置関係を示す図である。
【図５】実施形態１に係る巻きバネ状線材の他の一例の断面図及び隣接する線材の配置関係を示す図である。
【図６】実施形態１に係る芯材を側面から見た場合の概略図である。
【図７】実施形態１に係る芯材の山の数の数え方について説明するための図である。
【図８】実施形態１に係るトップ受け具の概略図である。
【図９】実施形態１に係るトップ受け具、芯材及び巻きバネ状線材を組み合わせた場合の概略断面図である。
【図１０】実施形態１に係るボトム受け具の概略図である。
【図１１】実施形態１に係るボトム受け具近傍における断面図である。
【図１２】実施形態２に係るフィルターエレメントの概略図である。
【図１３】実施形態２に係るトップ受け具の概略を示す図である。
【図１４】実施形態２に係るフィルターエレメントのトップ受け具近傍の断面概略図である。
【図１５】実施形態３に係るフィルターエレメントの概略図である。
【図１６】実施形態３に係る芯材の概略を示す図である。
【図１７】実施形態３に係る芯材の接続方法を説明するための図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。ただし、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に示す実施形態に限定されるものではない。なお、本明細書においては同一又は同様の機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１２】
（実施形態１）
図１は、本実施形態に係るフィルターエレメント（以下「本フィルターエレメント」という。）１の概略図であり、図２は、第一の巻きバネ状線材２の概略を示す図であり、図３は、巻きバネ線材を延伸方向から見た場合の図である。
【００１３】
これらの図で示すように、本フィルターエレメント１は、巻きバネ状線材２と、巻きバネ状線材２の中空部に配置される芯材３と、巻きバネ状線材２を挟む一対の受け具４、５（トップ受け具４とボトム受け具５）と、を有して構成されている。
【００１４】
本実施形態において、第一の巻きバネ状線材２とは、所定の内径を保ちつつ巻きバネ状に巻かれた線材であって、隣接する線材部分が所定の距離をもって密に配置されているものである。フィルターエレメントとして構成され機能する際、巻きバネ状線材は実質的にフィルター部材として機能する。線材の材質としては、限定されるわけではないが、ステンレス鋼は錆びに強いため好ましい一例である。なおステンレス鋼である場合、限定されるわけではないが、オーステナイト系のステンレス鋼であることがより好ましく、例えばＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１７を例示することができる。また、巻きバネ状線材は例えばＰＣＶ、スチロール等の樹脂材料、及びこの樹脂材料を含浸した材料とすることも可能である。
【００１５】
ここで巻きバネ状線材２の「内径」とは、巻きバネ状線材の内周側と外周側に圧力差が生じていない状況で測定する円筒形状の中空の内側の径をいう（例えば図３参照）。
【００１６】
また、本フィルターエレメントにおいて、限定されるわけではないが、巻きバネ状線材２には、平坦部２２１を有する突起２２が一定距離を開けて多数形成されており、また、巻きバネ状線材２には、突起２２の平坦部２２１が形成される側と反対の側に平坦部２３が形成されている。突起２２を設けることで、巻きバネ状線材の線材同士の間のスペーサーとしての役割を担い、線材同士距離を一定に保つことができ、平坦部２２１を突起２２及び線材に設けることで、隣接する線材との接触面積を確保し、線材同士が重なる又は座屈するといった問題を大幅に軽減させることができる。図４に、巻きバネ状線材の断面図（（Ａ））及び隣接する線材の配置関係（（Ｂ））を示しておく。
【００１７】
なお、本実施形態では、突起及び線材自体それぞれに平坦部を設ける構成としているが、例えば図５で示す断面図及びその配置関係図のように、突起に、線材の曲面に合わせた凹みを形成したものであっても良い。このようにすることで、線材自体には加工が不要になり、更には線材の回転や移動が起こるような状況であっても、巻きバネ状線材２の配置をより安定的なものとすることができる。なお図５（Ａ）は、巻きバネ状線材の断面図を、図５（Ｂ）は、隣接する線材の配置関係を示している。
【００１８】
また、本実施形態に係る芯材３は、一方向に延伸されてなる部材であって、両端近傍に一対の受け具としてトップ受け具４及びボトム受け具を配置してなり、これらによって巻きバネ状線材２を挟み、巻きバネ状線材２を安定的に保持することができるものである。芯材３の材質は、限定されるわけではないが、上記巻きバネ状線材と同様に錆びに強いステンレス鋼を好適に採用することができるが、上記巻きバネ状線材と同様に樹脂材料又は樹脂材料を含浸した材料で構成することも可能である。
【００１９】
また本実施形態にかかる芯材３は、板状の部材がねじれた形状（延伸方向から見た場合、延伸方向に沿って平板の平面が回転する形状）となっており、芯材３の側部は延伸方向に沿って螺旋を描く。芯材３がねじれた形状となることで、トップ受け具４側から供給される洗浄液を半径方向に向かせることができるようになり、延伸方向及び半径方向に偏りを少なく洗浄液を供給することができ、洗浄効率を上げることができる。また、ねじれた形状となっていることで芯材３自身の強度を高めることができるとともにその方向性についても均一化することができるようになる。本実施形態に係る芯材３を側面から見た場合の概略図を図６に示しておく。
【００２０】
また本実施形態に係る芯材３のねじれ具合としては、上記の機能を有する限りにおいて限定されるわけではなく、また、芯材の幅や長さ、厚さや材質によって適宜調整可能であるが、芯材の幅が５ｍｍ以上１００ｍｍ以下であって、ねじれの山の数が１以上３０以下であることが好ましく、より好ましくは、幅５ｍｍ以上２０ｍｍ以下の場合は１以上３０以下、幅２０ｍｍより大きく４０ｍｍ以下の場合は１以上１５以下、幅４０ｍｍより大きく６０ｍｍ以下の場合は１以上１０以下、幅６０ｍｍより大きく１００ｍｍ以下の場合は、１以上５以下であることが好ましい。ねじれの山の数を１以上とすることで周方向に対する均一性を確保することが可能となり、３０以下とすることでねじりすぎによる洗浄液の流れを不必要に弱めてしまうことを防止することができる。なおここで「山」とは、芯材３のねじれていない部分（芯材の両端のうちの一方）における一の面を基準面とし、この基準面を基準として確認できるねじれ部分の芯材３の側面がなす高さの頂点をいい、「山の数」とは、この頂点の数をいう。この場合のイメージ図を図７に示しておく。
【００２１】
また本実施形態において、ねじれ具合に重み付けがなされていても良い。具体的には、延伸方向を複数の領域に区分し、そのそれぞれにおいてねじれ具合を異ならせること、ねじれ具合が芯材の延伸方向に沿ってきつくなる又は緩くなること、が好ましく、より好ましくは貫通穴を有するトップ受け具４側からボトム受け具５側に行くに従いきつくなっていることである。このようにすることで、導入される洗浄液の水圧に応じて延伸方向に対する芯材の傾きを調整し、半径方向への洗浄液供給を調節することが可能となる。なおここで「ねじれ具合」とは、具体的には延伸方向単位長さに対する平板の回転角をいい、この角度が大きいほどきつくねじれており、小さいほどゆるくねじれていることになる。
【００２２】
また本実施形態に係る芯材３の長さとしては、上記機能を有する限りにおいて限定されるわけではないが、例えば１００ｍｍ以上１８００ｍｍ以下の範囲にあることが好ましい。
【００２３】
本実施形態においてトップ受け具４は、芯材の一端３２近傍に配置されるものであって、ボトム受け具５と対となり巻きバネ状線材を保持することができるものである。トップ受け具４の構成は、限定されるわけではないが、円筒状の中空４１が形成され、その内部に巻きバネ状線材を当てるための段差面４２を有して構成されていることは好ましい一例である。トップ受け具４の概略図を図８に、トップ受け具４、芯材３及び巻きバネ状線材２を組み合わせた場合の概略断面図を図９に示す。トップ受け具４の材質としては、限定されるわけではないが、ステンレス鋼が錆びに強いため好ましい一例である。なおステンレス鋼である場合、限定されるわけではないが、オーステナイト系のステンレス鋼であることがより好ましく、例えばＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１７を例示することができる。また場合によっては、ＰＶＣ、スチロール等の樹脂材料及びこの樹脂材料を含浸した材料としてもよい。
【００２４】
また本実施形態においてボトム受け具５は、芯材３の他の一端近傍３１に配置されるものであって、トップ受け具４と対となり巻きバネ状線材２を保持することができるものである。なおボトム受け具５の構成は、限定されるわけではないが、巻きバネ状線材２を抑えるための底板５１と、この底板５１の周囲に配置される側面５２とを有して構成されている。なおボトム受け具５は、芯金３に固定されたボルト３１１と、このボルト３１１に嵌めあわされるナットにより固定されていることが好ましい。ボトム受け具５の概略図を図１０に、ボトム受け具５近傍における断面図を図１１にそれぞれ示しておく。
【００２５】
また本実施形態において、巻きバネ状線材２は、トップ受け具４とボトム受け具５の間に配置されるが、トップ受け具とボトム受け具との間に遊びを設けて配置されており、かつ、巻きバネ状線材２の中空部の内径は、芯材３の幅よりも１０μｍ以上２ｍｍ以下の範囲で大きくなっている。芯金３の幅よりも１０μｍ以上大きくすることで、外周側から圧力がかけられた場合に生じる座屈を防止することができるといった効果があり、２ｍｍ以下とすることで、巻きバネ状線材２の不必要な撓みを抑えることができる効果がある。また、遊びの大きさとしては、フィルターエレメントに加えられる圧力等や内径によって適宜調整可能であるが、例えば上記内径の条件の下で、トップ受け具４の段差面４２と、ボトム受け具５の底面５１との間の距離の０．０５％以上５％以下であることが好ましい。上記内径の条件の下で０．０５％以上とすれば、外周側から圧力がかかり、内径が縮小して巻きバネ状線材の長さが長くなった場合であっても、トップ受け具４及びボトム受け具５の間よりも不必要に長くなり座屈を起こすおそれを少なくすることができ、５％以下とすることで、巻きバネ状線材が長くなった場合でも巻きバネ線材がトップ受け具４とボトム受け具５の間に遊びが生じてしまうことを防止することができる。
【００２６】
また、本実施形態に係る巻きバネ線材２の両端は、研磨して平坦な面を設けておくことが好ましい。このようにすることで隙間漏れをより少なくし、濾過の効率を高くすることが可能となる。
【００２７】
以上、本実施形態に係るフィルターエレメントは、より濾過能力が高く、信頼性の高いフィルターエレメントとなっている。より具体的に説明すると、本実施形態に係るフィルターエレメントは、芯材３がねじれた形状となっているため、芯材３はフィルターエレメントの延伸方向に対して傾いた面をもつこととなる。そしてフィルターエレメント内周側に洗浄液が供給された場合、洗浄液がこの傾いた面に当たり、線材の半径方向を含む流れが生じる。この結果、供給された水圧を従来に比べ大きく損ねることなく、延伸方向及び半径方向に偏りを少なく洗浄液を供給することができ、洗浄効率の大幅な向上を図ることができる。しかも、芯材がねじれた形状となっていることで芯材自身の強度を高めることができるとともにその方向性についても均一化することができるようになる。
【００２８】
（実施形態２）
本実施形態は、ほぼ上記実施形態１と同様であるが、芯材３の形状が異なる。それ以外はほぼ実施形態１と同様であるため、主として異なる部分のみ説明し、その他同様の構成については説明を省略する。なお図１２（Ａ）に側面から見た場合の概略図を、図１２（Ｂ）に正面から見た場合の概略図をそれぞれ示す。
【００２９】
本実施形態に係る芯材３は、複数の板状の部材が放射線状に接続されており、これが接続点を中心にねじられている点が特徴となっている。このようにすることで、ねじって製造する場合はより強くねじる力が必要となるが、上記実施形態１と同様な効果を得ることができるとともに、芯材のより高い強度、洗浄能力の均一性を確保することができるといった効果がある。
【００３０】
なお、本実施形態の例では４枚の板状の部材が接続されているが、場合によって３枚、５枚といったように枚数を変化させることは適宜調整可能である。
【００３１】
また、本実施形態では、芯材３の構造の違いによって、トップ受け具４の形状等が少し異なる。この点について以下説明する。
【００３２】
図１３は本実施形態に係るトップ受け具４の概略を示す図であり、（Ａ）は側面から見た場合の図を、（Ｂ）は正面から見た場合の図をそれぞれ示す。本実施形態においてトップ受け具４は、芯材の両端３１、３２近傍にそれぞれ配置されるものであって、ボトム受け具５と一対となり巻きバネ状線材２を安定的に保持することができるとともに、貫通孔が形成された金具である。また限定されるわけではないが、先端にねじ溝が掘られており、後述の接続部剤に接続可能となっている。トップ受け具４の構成は、限定されるわけではないが、円筒状であってその内部に貫通孔４１が形成され、その内部に巻きバネ状線材２を当てるための段差面４３を有して構成されていることが好ましい一例である。
【００３３】
組み立ては、まず、図１４（Ａ）で示すように、本実施形態におけるフィルターエレメントは、トップ受け具４内に段差部４３が設けられており、バネ状線材２を当てるとともに、芯材３の段差部３１も内部の段差部に当てる。一方、トップ受け具４の先端部分にも先端側が径の広くなる段差部４４が設けられており、芯材３の先端の段差部３２が引っ掛けられるようになっている。これにより、トップ受け具４と芯材３を固定配置とし、バネ状線材を固定することができる。なお、この場合において、芯材３の挿入方法としては限定されるわけではないが、例えば芯材３を先端部分とそれ以外の部分のように複数の部材にわけ、それぞれを挿入後、ねじ止めや溶接などによって固定することで実現できる（図１５（Ｂ）参照）。
【００３４】
以上、本実施形態に係るフィルターエレメントは、より濾過能力が高く、信頼性の高いフィルターエレメントとなっている。
【００３５】
（実施形態３）
本実施形態は、トップ受け具だけでなくボトム受け具にも貫通孔が設けられている点を除いてほぼ実施形態１と同様である。主として異なる点のみ説明し、その他同様の構成については説明を省略する。図１６は、本実施形態に係るフィルターエレメントの概略図である。
【００３６】
本実施形態において、トップ受け具４、ボトム受け具５のいずれも、上記実施形態２におけるトップ受け具４と同様の構成となっており、それぞれが貫通孔を有している。この構成により、複数のフィルターエレメント同士を接続し、より長い構成が可能となるとともに、フィルターエレメントの延伸方向を重力方向に対して傾けて配置したとしても濾過能力が低下しにくいフィルターエレメントを提供することができる。
【００３７】
また本実施形態に係る芯材の概略を図１６に示す。なお（Ａ）はその側面を、図（Ｂ）はその正面をそれぞれ示す。本芯材は端部を除いて実施形態１と同様である。また、図１７はその接続方法を説明するための図である。本図で示すように、トップ受け具４内には段差部４３が設けられており、バネ状線材２を当てるとともに、芯材３の段差部３１も内部の段差部に当てる。一方、トップ受け具４の先端部分にも先端側が径の広くなる段差部４４が設けられており、芯材３の先端の段差部３２が引っ掛けられるようになっている。これにより、トップ受け具４と芯材３を固定配置とし、バネ状線材を固定することができる。なお、この場合において、芯材３の挿入方法としては限定されるわけではないが、例えば芯材３を先端部分とそれ以外の部分のように複数の部材にわけ、それぞれを挿入後、ねじ止めや溶接などによって固定することで実現できる。
【００３８】
また本実施形態によると、フィルターエレメントの延伸方向に沿った貫通孔が形成されているため、フィルターエレメントの延伸方向及びその逆方向に沿って自在に洗浄液を供給することが可能となり洗浄能力を高めることができるとともにさまざまな洗浄方法を実現することができるようになる。ところで、このようなフィルターエレメントを洗浄する場合、一方の貫通孔に通じた経路を閉じることで実施形態１と同様の構成となるため洗浄可能となるが、経路を閉じない場合においては、芯材がねじれていない平板だけの場合、折角洗浄液をフィルターエレメント内に供給しても流れが変わることなくそのまま他方の貫通孔から排出されてしまうことになる。しかしながら、本実施形態のように芯材がねじれている場合は、上記実施形態と同様、芯材に傾いた部分が存在しているため洗浄液の流れに半径方向成分を含ませることが可能となり、両端を開放した場合であっても洗浄能力を確保することができるといった効果がある。
【００３９】
以上、本実施形態に係るフィルターエレメントは、より濾過能力が高く、信頼性の高いフィルターエレメントとなっている。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、フィルターエレメントとして産業上の利用可能性がある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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