(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルターの洗浄方法における、フィルターの洗浄条件の決定方法であって、
衝撃波を発生する衝撃波発生工程と、
前記衝撃波がフィルターに衝突することにより、前記フィルターに付着した付着物を除去する洗浄工程と、
を含み、
前記衝撃波発生工程において、放電により、前記衝撃波を発生し、
前記洗浄工程において、前記衝撃波が、水中を伝搬し、
前記フィルターの洗浄において、前記フィルターの濾過精度（ｘ）と、前記衝撃波により前記フィルターに与えられる圧力（ｙ）とを、下記式（１）を満たすように決定する方法。
ｙ≧３１．８６ｘ−１．５９１      （１）
ｘ：前記フィルターの濾過精度［μｍ］
ｙ：前記衝撃波により前記フィルターに与えられる圧力［ＭＰａ］
【請求項２】
前記ｙが、１４０ＭＰａ以下である、請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルター洗浄方法およびフィルター洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、フィルターの洗浄に、超音波洗浄が用いられている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３５８２８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、超音波洗浄では、フィルターに付着した付着物を、物理的に除去不可能な場合がある。【０００５】
そこで、本発明は、洗浄性能が超音波洗浄を上回る新たなフィルター洗浄方法およびフィルター洗浄装置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】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明のフィルター洗浄方法は、
衝撃波を発生する衝撃波発生工程と、
前記衝撃波がフィルターに衝突することにより、前記フィルターに付着した付着物を除去する洗浄工程と、
を含み、
下記式（１）を満たすことを特徴とする。
ｙ≧３１．８６ｘ−１．５９１      （１）
ｘ：前記フィルターの濾過精度［μｍ］
ｙ：前記衝撃波により前記フィルターに与えられる圧力［ＭＰａ］
【０００７】
本発明の付着物除去用のフィルター洗浄装置は、
前記本発明のフィルター洗浄方法に用いられ、
衝撃波を発生させる衝撃波発生部と、
前記衝撃波発生部に隣接し、または前記衝撃波発生部を内部に収容し、かつ、前記フィルターを収納するフィルター収納部と、
を含み、
下記式（１）を満たすことを特徴とする。
ｙ≧３１．８６ｘ−１．５９１      （１）
ｘ：前記フィルターの濾過精度［μｍ］
ｙ：前記衝撃波により前記フィルターに与えられる圧力［ＭＰａ］
【発明の効果】
【０００８】
本発明のフィルター洗浄方法およびフィルター洗浄装置によれば、超音波洗浄を上回る洗浄性能が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施例における衝撃波発生部からの距離と衝撃圧との関係の求め方を説明する模式図である。
【図２】図２は、本発明の実施例における衝撃波発生部からの距離と衝撃圧との関係を示すグラフである。
【図３】図３は、本発明の実施例におけるテストサンプルの作製方法を説明するための模式図である。
【図４】図４は、本発明の実施例における洗浄性能評価方法を説明するための模式図である。
【図５】図５は、本発明の実施例における濾過精度３μｍのフィルターを用いて作製したテストサンプルの洗浄性能評価結果を示すグラフである。
【図６】図６は、本発明の実施例における濾過精度５μｍのフィルターを用いて作製したテストサンプルの洗浄性能評価結果を示すグラフである。
【図７】図７は、本発明の実施例における濾過精度１０μｍのフィルターを用いて作製したテストサンプルの洗浄性能評価結果を示すグラフである。
【図８】図８は、本発明の実施例における濾過精度２０μｍのフィルターを用いて作製したテストサンプルの洗浄性能評価結果を示すグラフである。
【図９】図９は、本発明の実施例における濾過精度４０μｍのフィルターを用いて作製したテストサンプルの洗浄性能評価結果を示すグラフである。
【図１０】図１０は、本発明の実施例における濾過精度６０μｍのフィルターを用いて作製したテストサンプルの洗浄性能評価結果を示すグラフである。
【図１１】図１１は、本発明の実施例における濾過精度と衝撃圧との関係を示すグラフである。
【図１２】図１２は、本発明の実施例におけるダメージ検証結果を示すグラフである。
【図１３】図１３は、本発明の実施例におけるダメージ検証結果を示すグラフである。
【図１４】図１４は、本発明の実施例におけるダメージ検証結果を示すグラフである。
【図１５】図１５は、本発明の実施例におけるダメージ検証結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明において、「衝撃波」とは、例えば、音速を超える速さで伝わる圧力変化の波である。本発明において、前記衝撃波の発生手段および発生方法に特に制限はなく、例えば、前記発生手段が、一対の電極であり、前記電極を用いたパルス放電等の放電により前記衝撃波を発生させてもよいし、前記発生手段が、火薬等の爆薬であり、その爆発により前記衝撃波を発生させてもよい。
【００１１】
本発明のフィルター洗浄方法では、前記洗浄工程において、前記衝撃波が、水中を伝搬してもよい。また、本発明のフィルター洗浄装置において、前記フィルター収納部内に水が充填されており、前記衝撃波が、前記フィルター収納部内の水中を伝搬してもよい。
【００１２】
本発明のフィルター洗浄方法およびフィルター洗浄装置において、前記ｙは、１４０ＭＰａ以下であってもよい。
【００１３】
つぎに、本発明のフィルター洗浄方法およびフィルター洗浄装置について、例をあげて説明する。本発明のフィルター洗浄方法は、例えば、図４に示すフィルター洗浄装置を用いて実施可能である。図４に示すように、このフィルター洗浄装置は、衝撃波発生部１０と、フィルター収納部１２と、を含む。
【００１４】
本例のフィルター洗浄装置は、フィルター収納部１２の内部に、衝撃波発生部１０を収容する。衝撃波発生部１０は、アルミニウムワイヤーを張った電極端子に電荷をチャージした際の放電により衝撃波を発生する。この場合において、放電は、一回であってもよいし、連続した複数回であってもよい。なお、前記アルミニウムワイヤーに代えて、アルミニウム以外の各種金属の単体または合金製のワイヤーを用いることも可能である。衝撃波発生部１０は、例えば、フィルター収納部１２の内部において、支持部材（図示省略）によって所定の位置に配置される。
【００１５】
図４には、フィルター収納部１２の内部に、衝撃波発生部１０が収容されたフィルター洗浄装置を示している。ただし、本発明は、この例に限定されない。本発明において、衝撃波発生部１０が、例えば、後述の爆薬または打撃手段により衝撃波を発生するものである場合、衝撃波発生部１０は、フィルター収納部１２に隣接して設けられてもよい。
【００１６】
図４には、前記衝撃波の発生手段として、アルミニウムワイヤーを張った電極端子を例示したが、本発明は、これに限定されない。前述のとおり、本発明において、前記衝撃波の発生手段および発生方法に特に制限はなく、例えば、前記発生手段が、電気雷管等により起爆される火薬等の爆薬であり、前記爆薬の爆発により前記衝撃波を発生させてもよい。また、例えば、前記発生手段が、ハンマー部材等の打撃手段であり、前記打撃手段を用いてフィルター収納部１２に機械的な衝撃力を加えることにより前記衝撃波を発生させてもよい。これらの場合において、爆発または打撃は、一回であってもよいし、連続した複数回であってもよい。さらに、例えば、レーザーにより、前記衝撃波を発生させることも可能である。
【００１７】
フィルター収納部１２は、フィルター２０を収納する。フィルター２０は、例えば、載置台３０等の支持部材によってフィルター収納部１２の所定の位置に収納される。図４において、フィルター２０の数は、六個であるが、これは例示であって、本発明は、これに限定されない。本発明において、フィルター収納部１２に収納するフィルター２０の数は、一個であってもよいし、六個以外の任意の複数であってもよい。
【００１８】
フィルター収納部１２の形成材料は、特に限定されず、例えば、樹脂；アルミニウム、銅、銅合金、鉄、鉄合金、ニッケル、タングステン、タングステン合金等の金属；等があげられる。
【００１９】
フィルター収納部１２内には、前記衝撃波を伝搬させる伝達媒体が充填されていてもよい。前記伝達媒体としては、例えば、水等の液体；ゴム等の弾性体、ジェル状の物体等の固体；大気等の気体；あるいはこれらの混合物等を用い得る。これらの中でも、前記衝撃波の伝達性の観点から、液体または固体が好ましく、さらに、安価かつ入手が容易であることから、水が好適である。前述のように、衝撃波発生部１０が、フィルター収納部１２に隣接して設けられる場合には、衝撃波発生部１０内にも、同様の伝達媒体が充填されていてもよい。
【００２０】
図４に示すフィルター洗浄装置を用いた本発明のフィルター洗浄方法は、例えば、つぎのようにして実施される。まず、衝撃波発生部１０により、衝撃波を発生する。前記衝撃波は、フィルター収納部１２内の前記伝達媒体（例えば、水）を伝搬して、フィルター２０に衝突する。フィルター２０への前記衝撃波の衝突により、フィルター２０に付着した付着物が粉砕され、前記伝達媒体に拡散されることで、除去される。このとき、下記式（１）を満たすようにすることで、後述の実施例で実証されているように、超音波洗浄を上回る洗浄性能が得られる。前記伝達媒体は、前記付着物の拡散による汚れ具合により、適宜交換してもよい。
ｙ≧３１．８６ｘ−１．５９１      （１）
ｘ：前記フィルターの濾過精度［μｍ］
ｙ：前記衝撃波により前記フィルターに与えられる圧力［ＭＰａ］
【実施例】
【００２１】
つぎに、本発明の実施例について比較例と併せて説明する。なお、本発明は、下記の実施例および比較例により限定および制限されない。【００２２】
〔衝撃波発生部からの距離と衝撃圧との関係〕
まず、本発明のフィルター洗浄方法およびフィルター洗浄装置による洗浄性能評価に先立ち、衝撃波発生部からの距離と衝撃圧との関係を求めた。【００２３】
図１に示すとおり、フィルター収納部（水を張った水槽）１２内において、衝撃波発生部１０と、圧力プローブ１１との間隔（ｄ［ｍｍ］）を変えながら、圧力プローブ１１に接続したオシロスコープ１３で、圧力を測定した。水槽１２の大きさは、特に制限されず、本例では、６５０ｍｍ×６５０ｍｍ×６５０ｍｍの立方体状の水槽１２を用いた。また、水槽１２に張る水の量も、特に制限されず、本例では、約０．２５ｍ３（深さ約６００ｍｍ）とした。さらに、衝撃波発生部１０の構成も、特に制限されず、本例では、線径０．８ｍｍ、線長５０ｍｍのアルミニウムワイヤーを張った電極端子に、発生装置１４を用いて、電圧４０ｋＶ、静電容量１２．５μＦ、エネルギー１０ｋＪの電荷をチャージした際の放電により、前記衝撃波を発生させた。【００２４】
図２のグラフに、求められた衝撃波発生部１０からの距離ｄ［ｍｍ］と衝撃圧との関係を示す。図２に示す結果から、衝撃波発生部１０からｄ［ｍｍ］離れた箇所には、下記式（２）で求められる衝撃圧ｙ［ＭＰａ］が生じることがわかった。
ｙ＝２３５．５５ｅ−０．０１１ｄ      （２）
【００２５】
〔テストサンプルの作製〕
つぎに、本発明のフィルター洗浄方法およびフィルター洗浄装置による洗浄性能評価の事前準備として、テストサンプルを作製した。本例においては、テストサンプルとして、濾過精度（９８％捕集サイズ）が、３μｍ、５μｍ、１０μｍ、２０μｍ、４０μｍおよび６０μｍの６種のフィルターをそれぞれ直径５０ｍｍに打ち抜いたものに、「ＪＩＳ試験用粉体１（１１種  関東ローム）」、「ＩＳＯ  １２１０３−Ａ２  ＡＣダスト  Ｆｉｎｅ（Ａ２）」および「ＩＳＯ  １２１０３−Ａ４  ＡＣダスト  Ｃｏａｒｓｅ（Ａ４）」の３種の砂を付着させたものを用いた。【００２６】
具体的には、図３に示すように、フィルター２０をフィルターホルダー２１で保持し、グリースを塗った２つのパッキン２２および２３で挟み込み、ねじ２４でねじ締めしたものの上部に、ポリエチレンコック２７を閉じた状態で、前述の３種の砂を水で懸濁した溶液を充填した容器２５を配置した。ついで、ポリエチレンコック２７を開き、アスピレーター（図示省略）に接続された減圧吸引びん２６に前記溶液を吸引することで、前述の３種の砂が付着したフィルター２０を作製した。フィルター２０作製用の図３に示す装置には、例えば、アドバンテック東洋（株）製の「ＳＦ−６０ＰＳ」を用いてもよい。作製したフィルター２０を、１００℃で１時間程度乾燥した後、重量を測定し、前述の３種の砂を付着させる前のものの重量を差し引くことで、フィルター２０に付着した前述の３種の砂の重量を算出した。このようにして、前述の３種の砂が９０〜１５０ｍｇ程度付着したテストサンプルを準備した。【００２７】
〔洗浄性能評価〕
つぎに、図４に示すように、フィルター収納部（水を張った水槽）１２内において、衝撃波発生部１０と、濾過精度の異なる６種のテストサンプル２０が載置された載置台３０との間隔（ｄ［ｍｍ］）を変えながら、洗浄性能を評価した。図４において、水槽１２の大きさ、水槽１２に張る水の量、および衝撃波発生部１０の構成は、図１におけるのと同様である。なお、本例では、６つのテストサンプルの洗浄性能評価を同時に実施したが、洗浄性能評価は、テストサンプル１つずつについて個別に行うことも可能であるし、６つ以外の任意の複数のテストサンプルについて同時に行うことも可能である。洗浄性能は、下記式（３）で求めた洗浄率に基づいて評価した。
洗浄率［％］＝｛１−（Ａ−Ｆ）／（Ｂ−Ｆ）｝×１００      （３）
Ａ：洗浄処理後のテストサンプルの重量
Ｂ：洗浄処理前のテストサンプルの重量
Ｆ：３種の砂を付着する前のフィルターの重量
【００２８】
図５のグラフに、濾過精度３μｍのフィルターを用いて作製したテストサンプルにおける、衝撃波発生部１０とテストサンプル２０との距離ｄ［ｍｍ］と、洗浄率［％］との関係を示す。なお、図５において、比較例１−１の一点鎖線は、メガネ槽式超音波洗浄における濾過精度３μｍのテストサンプルの洗浄率（４３％）を示し、比較例１−２の二点鎖線は、ホーン式超音波洗浄における濾過精度３μｍのテストサンプルの洗浄率（５．９％）を示す。図５に示すとおり、濾過精度３μｍでは、距離ｄが３４０ｍｍ以内において、洗浄率が、メガネ槽式およびホーン式の超音波洗浄を上回った。【００２９】
図６のグラフに、濾過精度５μｍのフィルターを用いて作製したテストサンプルにおける、衝撃波発生部１０とテストサンプル２０との距離ｄ［ｍｍ］と、洗浄率［％］との関係を示す。なお、図６において、比較例２−１の一点鎖線は、メガネ槽式超音波洗浄における濾過精度５μｍのテストサンプルの洗浄率（１９％）を示し、比較例２−２の二点鎖線は、ホーン式超音波洗浄における濾過精度５μｍのテストサンプルの洗浄率（２．０％）を示す。図６に示すとおり、濾過精度５μｍでは、距離ｄが４２４ｍｍ以内において、洗浄率が、メガネ槽式およびホーン式の超音波洗浄を上回った。【００３０】
図７のグラフに、濾過精度１０μｍのフィルターを用いて作製したテストサンプルにおける、衝撃波発生部１０とテストサンプル２０との距離ｄ［ｍｍ］と、洗浄率［％］との関係を示す。なお、図７において、比較例３−１の一点鎖線は、メガネ槽式超音波洗浄における濾過精度１０μｍのテストサンプルの洗浄率（４１％）を示し、比較例３−２の二点鎖線は、ホーン式超音波洗浄における濾過精度１０μｍのテストサンプルの洗浄率（０．９６％）を示す。図７に示すとおり、濾過精度１０μｍでは、距離ｄが５２２ｍｍ以内において、洗浄率が、メガネ槽式およびホーン式の超音波洗浄を上回った。【００３１】
図８のグラフに、濾過精度２０μｍのフィルターを用いて作製したテストサンプルにおける、衝撃波発生部１０とテストサンプル２０との距離ｄ［ｍｍ］と、洗浄率［％］との関係を示す。なお、図８において、比較例４−１の一点鎖線は、メガネ槽式超音波洗浄における濾過精度２０μｍのテストサンプルの洗浄率（４２％）を示し、比較例４−２の二点鎖線は、ホーン式超音波洗浄における濾過精度２０μｍのテストサンプルの洗浄率（２３％）を示す。図８に示すとおり、濾過精度２０μｍでは、距離ｄが６２０ｍｍ以内において、洗浄率が、メガネ槽式およびホーン式の超音波洗浄を上回った。【００３２】
図９のグラフに、濾過精度４０μｍのフィルターを用いて作製したテストサンプルにおける、衝撃波発生部１０とテストサンプル２０との距離ｄ［ｍｍ］と、洗浄率［％］との関係を示す。なお、図９において、比較例５−１の一点鎖線は、メガネ槽式超音波洗浄における濾過精度４０μｍのテストサンプルの洗浄率（５０％）を示し、比較例５−２の二点鎖線は、ホーン式超音波洗浄における濾過精度４０μｍのテストサンプルの洗浄率（３３％）を示す。図９に示すとおり、濾過精度４０μｍでは、距離ｄが７２１ｍｍ以内において、洗浄率が、メガネ槽式およびホーン式の超音波洗浄を上回った。【００３３】
図１０のグラフに、濾過精度６０μｍのフィルターを用いて作製したテストサンプルにおける、衝撃波発生部１０とテストサンプル２０との距離ｄ［ｍｍ］と、洗浄率［％］との関係を示す。なお、図１０において、比較例６−１の一点鎖線は、メガネ槽式超音波洗浄における洗浄率（７９％）を示し、比較例６−２の二点鎖線は、ホーン式超音波洗浄における濾過精度６０μｍのテストサンプルの洗浄率（６６％）を示す。図１０に示すとおり、濾過精度６０μｍでは、距離ｄが４２０ｍｍ以内において、洗浄率が、メガネ槽式およびホーン式の超音波洗浄を上回った。【００３４】
以上から、各濾過精度において、洗浄性能が超音波洗浄を上回る最長の距離ｄ［ｍｍ］と、それを前記式（２）で衝撃圧ｙ［ＭＰａ］に換算した結果をまとめると、下記表１のとおりである。
【表１】
0006647453.tif 000002
【００３５】
図１１のグラフに、前記表１における濾過精度［μｍ］と、衝撃圧ｙ［ＭＰａ］との関係を示す。図１１に示す結果から、下記式（１）を満たせば、超音波洗浄を上回る洗浄性能が得られ、フィルターに付着した付着物を除去可能であることが確認された。
ｙ≧３１．８６ｘ−１．５９１      （１）
ｘ：前記フィルターの濾過精度［μｍ］
ｙ：前記衝撃波により前記フィルターに与えられる圧力［ＭＰａ］
【００３６】
〔ダメージ検証〕
つぎに、前述の洗浄性能評価後のテストサンプル２０について、ダメージ検証を行った。具体的には、洗浄性能評価後のテストサンプル２０について、空気流動抵抗（テストサンプル２０に一定流量の空気を流した際のフィルター差圧）および初期バブルポイント（ＩＢＰ、テストサンプル２０の最大孔径）を測定し、洗浄性能評価前のテストサンプルにおけるそれらの数値からの変動により、ダメージを評価した。【００３７】
図１２のグラフに、衝撃波発生部１０とテストサンプル２０との距離ｄ［ｍｍ］と、洗浄性能評価前後での空気流動抵抗の変動［％］との関係を示す。また、図１３のグラフに、衝撃波発生部１０とテストサンプル２０との距離ｄ［ｍｍ］と、洗浄性能評価前後での初期バブルポイントの変動［％］との関係を示す。【００３８】
図１４および図１５に、前記式（２）を用いて、図１２および図１３のグラフにおける距離ｄ［ｍｍ］を、衝撃圧ｙ［ＭＰａ］に換算したグラフを示す。図１４および図１５から、衝撃圧ｙが１４０ＭＰａ以下であれば、洗浄性能評価前後での空気流動抵抗および初期バブルポイントの数値の変動が、いずれも±５％程度を上回ることがなく、衝撃波による洗浄によるフィルターへのダメージが小さく、より好ましいことが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上のように、本発明のフィルター洗浄方法およびフィルター洗浄装置は、洗浄性能が超音波洗浄を上回るものである。本発明のフィルター洗浄方法およびフィルター洗浄装置の用途は、特に限定されず、各種フィルターの洗浄に幅広く利用できる。【００４０】
以上、実施形態および実施例を参照して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態および実施例に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。【００４１】
この出願は、２０１７年１１月６日に出願された日本出願特願２０１７−２１４２１９を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００４２】
１０  衝撃波発生部
１１  圧力プローブ
１２  フィルター収納部（水槽）
１３  オシロスコープ
１４  発生装置
２０  フィルター
２１  フィルターホルダー
２２、２３  パッキン
２４  ねじ
２５  容器
２６  減圧吸引びん
２７  ポリエチレンコック
３０  載置台
【図１】
0006647453.tif 000003
【図２】
0006647453.tif 000004
【図３】
0006647453.tif 000005
【図４】
0006647453.tif 000006
【図５】
0006647453.tif 000007
【図６】
0006647453.tif 000008
【図７】
0006647453.tif 000009
【図８】
0006647453.tif 000010
【図９】
0006647453.tif 000011
【図１０】
0006647453.tif 000012
【図１１】
0006647453.tif 000013
【図１２】
0006647453.tif 000014
【図１３】
0006647453.tif 000015
【図１４】
0006647453.tif 000016
【図１５】
0006647453.tif 000017