(57)【要約】【課題】比較的汚濁の多い液体を濾過しても、表層的局所的な汚染や、目詰まりを起こしにくい循環式かつカートリッジ式のフィルタ装置を提供する。【解決手段】導入口、濾過されなかった液体を排出するための排出口、及び濾過された液体を排出するための排出口を有する円筒形のハウジング、並びに、ハウジング内に支持された円筒形のフィルタエレメントから成るフィルタ装置において、ハウジングの内面とフィルタエレメントの外面との間に、導入口から流入して濾過されなかった液体のための排出口に達する液体の流れを方向付けるための螺旋状のガイドを備えていることにより課題を解決する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の導入口、濾過されなかった液体を排出するための排出口、及び濾過された液体を排出するための排出口を有する円筒形のハウジング、並びに、前記ハウジング内に支持された円筒形のフィルタエレメントから成るフィルタ装置において、前記ハウジングの内面と前記フィルタエレメントの外面との間に、前記導入口から流入して前記濾過されなかった液体のための排出口に達する液体の流れを方向付けるための螺旋状のガイドを備えていることを特徴とするフィルタ装置。
【請求項２】
前記ハウジングが開閉可能な蓋部または底部を備え、前記フィルタエレメントが取り外し可能である、請求項１に記載のフィルタ装置。
【請求項３】
前記螺旋状のガイドが前記ハウジングの内面に形成されている、請求項１または２に記載のフィルタ装置。
【請求項４】
前記螺旋状のリブが前記フィルタエレメントの周囲に配置されたガイド保持部材に固定されている、請求項１または２に記載のフィルタ装置。
【請求項５】
前記螺旋状のガイドが前記ハウジングの内面と前記フィルタエレメントの外面との間にある独立した部材である、請求項１または２に記載のフィルタ装置。
【請求項６】
前記ガイドは前記ハウジングの内面と前記フィルタエレメントの外面との間にあって、前記フィルタエレメントの周囲で連続または不連続に螺旋状に配置されている、請求項１から請求項５のいずれかに記載のフィルタ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液体を濾過するために好適なフィルタまたは濾過装置に関するものである。詳細に述べると、本発明は半導体ウエハや液晶装置製造用のガラス基板などの電子部品製造用の基板に用いるアミン系などの有機剥離液や、液晶装置製造用のガラス基板に用いられる顔料分散フォトレジスト、化学的機械的研磨装置に用いられるスラリー、一般産業で用いられる液体などの濾過、純水の製造等を行うための循環式のフィルタ及びカードリッジ式のフィルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フィルタ装置の１つの種類として、円筒形のフィルタエレメント及びそれの支持部材をフィルタ装置のハウジングから脱着可能にしたもの、または円筒形のフィルタエレメントをハウジング内に一体形成したものが知られている。このような装置のうち、前者の脱着可能なフィルタエレメント及びそれの支持部材はフィルタカートリッジ（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）と呼ばれており、フィルタエレメントが汚染または劣化したときに、フィルタカートリッジだけを交換すればよいので非常に経済的である。一方、後者のタイプは基本的にフィルタ装置自体が使い捨て型であり、フィルタエレメントの周辺部等の外部汚染が回避でき、また一般に交換作業が容易である点で優れているが、経済的な面で欠点を有する。
【０００３】
しかしながら、このような円筒形のフィルタエレメントを使用するカートリッジ型または一体形成型のフィルタ装置は、一般にフィルタエレメントのフィルタ膜が目詰まりを起こしやすいことが知られている。特に、比較的汚濁の多い液体をこのようなフィルタ装置で濾過すると、フィルタエレメントの奥まで入りこむ前に表面部のみで目詰まりを起こし、その目詰まりにより短時間で使用不可となるため、フィルタ装置を常に適正な状態に保つためには、フィルタカートリッジまたはフィルタ装置自体を頻繁に交換しなければならなかった。
【０００４】
汚濁の多い液体を濾過しても比較的目詰まりを起こしにくい方法としては、循環式の濾過装置（例えば、特許文献３及び特許文献４参照）を使用する方法が知られている。循環式の濾過装置は通常、濾過させる液体を比較的速い流速でフィルタエレメントのフィルタ膜の表面に沿って、かつ乱流を起こさせながら流すことにより、液体の一部のみを濾過し、残りの液体を濾過せずにフィルタ膜表面に沿ってフィルタ装置の外部に排出し、外部の別のフィルタ装置にて汚染物や目詰まりを起こしやすい粒子を除去した後に再循環させるか、濃縮させるか、または排出した液体を単に廃棄するかにより、フィルタ膜の目詰まりを防止したり、付着した汚染や目詰まりを洗い流したりして、長寿命にする効果を得ていた。
【０００５】
このような循環式のフィルタ装置の欠点はフィルタエレメントの、特に液体供給部の周辺部に、十分な流速が存在しない部分が存在すること及び、フィルタエレメントの表面全体に十分な乱流が発生しないことである。このような十分な流速が存在しない部分や十分な乱流が発生しない部分では、フィルタ膜に付着した固体粒子がそのままフィルタ膜の表面に沈着または堆積してしまい、フィルタ膜が次第に目詰まりを起こし、十分な濾過効率を長期間維持することができない。したがって、循環式の方法を利用しても、従来のフィルタ装置ではフィルタエレメントの汚染または目詰まりを防止し、十分な寿命を確保することが困難であり、比較的早期にフィルタ装置全体を交換するか、あるいはフィルタエレメントを洗浄するための特殊な機構を設ける必要があり、フィルタ装置のメンテナンスが非常にコスト高であった。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−１５４５１８号公報（第１図）
【特許文献２】
特開平７−２１３８１４号公報（第２図）
【特許文献３】
特開平５−１２３５３７号公報（第３−６頁、第１−２図）
【特許文献４】
特開２０００−１９７８８４号公報（第２−３頁、第２−３図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は上記の従来技術によるフィルタエレメントまたはフィルタカートリッジの問題点を解決することである。詳細に述べると、本発明の目的は比較的汚濁の多い液体を濾過しても、表層での汚染や、目詰まりを起こしにくい循環式かつカードリッジ式のフィルタ装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は１つの側面において、液体の導入口、濾過されなかった液体を排出するための排出口、及び濾過された液体を排出するための排出口を有する円筒形のハウジング、並びに、ハウジング内に支持された円筒形のフィルタエレメントから成るフィルタ装置において、ハウジングの内面とフィルタエレメントの外面との間に、導入口から流入して濾過されなかった液体のための排出口に達する液体の流れを方向付けるための螺旋状のガイドを備えていることによって上記の目的を達成する。
【０００９】
好まれる実施例として、ハウジングは開閉可能な蓋部または底部を備え、フィルタエレメントは取り外し可能なカートリッジ式である。また、好まれる実施例において、螺旋状のガイドは（例えば、一体成形等によって）前記ハウジングの内面に固定されてもよいし、あるいは、フィルタエレメントの周囲に配置されたガイド保持部材によって固定されてもよい。しかしながら、本発明は一体形成型のフィルタにも応用可能であるし、また、螺旋状のガイドはハウジング及びフィルタエレメントとは別個の単体の部材として作製されてもよい。さらに、螺旋状のガイドは導入口付近から排出口付近まで連続的につながった一本のガイドとして形成されてもよいし、乱流の発生を促進させるための欠落部を備えた複数のガイドから成る不連続的なものであってもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）は本発明の１つの側面に従ったフィルタ１０の実施例を上から見たときの平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の線Ａ−Ａで切り取ったときの断面図である。また、図５は本発明のフィルタ１０を利用した循環式フィルタシステムの概略図を図示している。図１に示されているように、フィルタ１０はハウジング２０及びハウジング内に収容されたフィルタカートリッジ２８から構成されている。
【００１１】
フィルタカートリッジ２８はさらに、フィルタエレメント４２、フィルタエレメントを保持するための内側円筒４４、並びに、それらを保持するための蓋部４６及び底部４８から構成されている。内側円筒４４には濾過された液体を通過させるための、多数の開口５２が設けられている。図示された実施例において、フィルタエレメント４２は内側円筒４４によって支持されているが、実施例によってはフィルタエレメント４２の外周が内側円筒４４と同様な構造を持った外側円筒によって支持されてもよいことは当業者に明白であるだろう。また、フィルタエレメント４２はこの分野で周知のどのようなタイプのものであってもよいが、好まれるものとしてはシート状フィルタ膜をネット状支持体と共に一定幅で多数回プリーツ状にひだ折りし、それらを突き合わせ縁部を接合してエンドレスに形成し円筒状にしたプリーツ型、糸巻き型、またはラップ型等である。
【００１２】
ハウジング２０は処理される液体を取り込むための導入口３２、濾過処理後の液体を排出する濾過液排出３６、及び（選択的に）ガスベント口８２を備えた蓋部２４、濾過されない液体を排出する循環用排出口３４を備えた底部２６、並びに本体部２２から構成されている。蓋部２４及び底部２６はＯ−リング等の封止部材を用いて、この分野において周知の方法で気密状に本体部２２に結合されている。好まれる実施例において、導入口には通常、ポンプ９２等（図５参照）により圧力のかけられた液体が流入され、液体がハウジング内を比較的速い流速で流れるようにされる。また、ハウジング２０の本体部２２の内面７２には、本発明の特徴の１つである螺旋状の突起部またはガイド６２が設けられている。好まれる実施例として、ガイド６２の螺旋の内径はガイド６２の内側がフィルタエレメント４２の外面に接する程度にされる。
【００１３】
使用中、導入口３２から流入した液体の一部はフィルタエレメント４２によって濾過され、内側円筒４４の内側を通って濾過液排出３６から濾過された液体として排出される。流入した液体の残りの部分は濾過されずに循環用排出口３４を通って排出される。図５に図示されているように、排出された液体は、用途に応じて、（選択的な）外部の別の濾過装置（図示せず）を通ってタンク９４内に再循環されてもよいし、あるいは単に、廃棄されてもよい。濾過されて濾過液排出３６から排出される液体の量は、用途に応じて異なるが、好まれるものとしては、導入された全液量に対して、廃棄の場合約１０〜４０％、循環の場合約２０〜７０％程度である。
【００１４】
ここで注目すべき点は、導入口３２から流入した液体が直接循環用排出口３４には流れず、ガイド６２に沿って螺旋状に流れることである。すなわち、この螺旋状の流れにより液体は滞留することなく、フィルタエレメントの全面に均等に行き渡り、フィルタエレメントの表層での汚染や目詰まりが防止される。また、このような螺旋状のガイド６２に沿って流れる液体はハウジングの本体部２２の内面７２とフィルタエレメント４２の外面とに交互に衝突しながら流れ、結果的に乱流（すなわち、液体の流れの方向に対して垂直な液体の動きが存在する流れ）を引き起こす。このような乱流は層流（すなわち、液体の流れの方向に対して垂直な液体の動きががほとんど存在しない流れ）に比べてフィルタエレメントに目詰まりを起こしにくく、また、既に付着した汚れや目詰まり（いわゆるケーキ層）を洗い流す効果があることが知られている。
【００１５】
図２（ａ）は本発明のもう１つの側面に従ったフィルタ１２の実施例を上から見たときの平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の線Ａ−Ａで切り取ったときの断面図である。図２において、図１の実施例の構成エレメントと同一または同様な構成エレメントは同一の番号で表してある。図２（ｂ）に示されているように、この実施例のフィルタはハウジングの本体部２２の内面７２には突起部またはガイドが設けられておらず、代わりに、フィルタエレメント４２の周囲にガイド６４を備えたガイド保持部材７４が設けられている。
【００１６】
図３及び図４は図２の実施例を詳細に説明するために図示されたもので、図３（ａ）は図２のフィルタに収容されたフィルタカートリッジ２８の上からの平面図を示しており、図３（ｂ）は図３（ａ）の線Ａ−Ａで切り取ったときの断面図を示しており、さらに、図４はフィルタカートリッジ２８の斜視図を示している。図示されているように、螺旋状の突起部またはガイド６４を備えたガイド保持部材７４はフィルタカートリッジ２８の蓋部４６及び底部４８によってフィルタエレメント４２の周囲に固定されている。好まれるものとして、ガイド６４の螺旋の外径はガイド６４の外側がハウジング２０の内面７２に接する程度にされる。
【００１７】
図２のフィルタはフィルタカートリッジ２８を交換する度に、自動的にガイド６４も取り換えられるため、ガイドに付着した汚れを容易に除去することができる点で図１の実施例に比べ優れている。また、図２の実施例のフィルタカートリッジは図１の実施例に比べフィルタカートリッジの製造コストが高くなることが予想されるが、すでに生産されている製品に対しても組み込むことができる等の利点を有する。
【００１８】
本発明は図示された実施例と共に説明されてきたが、本発明が他の多様な様式で実施できることは当業者にとって明白であるだろう。例えば、実施例においてハウジングは蓋部２４、本体部２２、及び底部２８の３つの部分から構成され、循環用排出口３４は底部２８の中央に配置されているが、蓋部または底部は本体部と一体的に形成されてもよいし、循環用排出口は必ずしも底部の中央に配置される必要はない。
【００１９】
また、本発明はカートリッジ式のフィルタエレメントと共に説明されてきたが、本発明がカートリッジ式でないフィルタエレメントにも適用可能であることや、フィルタエレメントがこの分野で周知のどのようなタイプのものであってもよいことは当業者に明白であるだろう。さらに、本発明のガイドはフィルタのハウジングまたはフィルタカートリッジに固定された状態で説明されてきたが、ガイド及びガイド保持部材だけを単独で作製し（例えば、図４のガイド保持部材７４及びガイド６４だけを単独で作製し）、それを取り外し可能な状態でハウジングとフィルタカートリッジの間に配置してもよい。このような構成は従来の円筒形のフィルタ装置の構造を実質的に変更することなく、従来のフィルタ装置に螺旋状のガイドを適用することを可能にする。
【００２０】
また、前記ガイドは連続的なものとして例示したが、非連続なものとすることもできる。この場合、複数のガイド間の欠落部によって、汚れや目詰まりを洗い流すための乱流の発生が積極的に引き起こされ、本発明の効果をより高めることができる。
【００２１】
【発明の効果】
上述の構成により、本発明のフィルタは液体がフィルタエレメント全体に均一に分配されることを可能し、フィルタの表層的局所的な汚染や目詰まりを防止することができる。さらに、本発明の螺旋状のガイドは液体の流れに乱流を生じさせ、その乱流の効果によりフィルタエレメントの目詰まりを防止したり、既に付着した汚れを洗い流したりする効果もある。このような効果により、本発明はフィルタエレメントの汚染や劣化を遅らせ、フィルタエレメントの寿命を延ばすことができる。
【００２２】
また、上述のように、本発明のフィルタは従来、円筒形のカートリッジ式の構造が困難であると考えられていた循環式のフィルタに円筒形のカートリッジ式のフィルタエレメントを適用することを可能にし、循環式のフィルタ装置のメンテナンスコストを大幅に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの側面に従ったフィルタの実施例を上から見たときの平面図（ａ）及び、線Ａ−Ａで切り取ったときの断面図（ｂ）である。
【図２】本発明のもう１つの側面に従ったフィルタの実施例を上から見たときの平面図（ａ）及び、線Ａ−Ａで切り取ったときの断面図（ｂ）である。
【図３】図２のフィルタに収容されるフィルタカートリッジの上からの平面図（ａ）及び、線Ａ−Ａで切り取ったときの断面図である。
【図４】図２のフィルタに収容されるフィルタカートリッジの斜視図である。
【図５】本発明のフィルタ装置を利用した循環式フィルタシステムの全体的な概略図である。
【符号の説明】
１０　　フィルタ装置
１２　　フィルタ装置
２０　　ハウジング
２２　　ハウジングの本体部
２４　　ハウジングの蓋部
２６　　ハウジングの底部
２８　　フィルタカートリッジ
３２　　導入口
３４　　循環用排出口
３６　　濾過液排出口
４２　　フィルタエレメント
４４　　内側円筒
４６　　内側円筒の蓋部
４８　　内側円筒の底部
５２　　開口
６２　　螺旋状のガイド（突起部）
６４　　螺旋状のガイド（突起部）
７２　　ハウジングの内面
７４　　ガイド保持部材
８２　　ガスベント口
９２　　ポンプ
９４　　タンク
【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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