(57)【要約】【課題】耐久性が高くまた逆洗も容易に行うことができるとともに、微生物などの微細な異物までも良好に除去することが可能な金属製ろ過器を提供する。【解決手段】板面２ａが互いに重ね合わされる一対の金属製板材２のうち、一方の板材２の板面２ａに、他方の板材２の板面２ａとの間にろ過通路７を区画形成する溝８を形成した。複数枚の金属製板材２を積層する。溝８の幅寸法および深さ寸法を、ミクロンオーダー以下とする。溝８は、フォトリソグラフィ法を用いて形成する。金属製板材２は、重ね合わされる板面２ａ相互間で当該板材２同士を離隔させる弾発力を発生するバネとして形成される。金属製板材２は、ステンレススチール製、ステンレス合金製および銅ベリリウム合金製のいずれかである。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板面が互いに重ね合わされる一対の金属製板材のうち、一方の板材の板面に、他方の板材の板面との間にろ過通路を区画形成する溝を形成したことを特徴とする金属製ろ過器。
【請求項２】
複数枚の前記金属製板材が積層されていることを特徴とする請求項１記載の金属製ろ過器。
【請求項３】
前記溝の幅寸法および深さ寸法がミクロンオーダー以下であることを特徴とする請求項１〜３いずれかの項に記載の金属製ろ過器。
【請求項４】
前記溝は、フォトリソグラフィ法を用いて形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の金属製ろ過器。
【請求項５】
前記金属製板材は、重ね合わされる板面相互間で当該板材同士を離隔させる弾発力を発生するバネとして形成されることを特徴とする請求項１〜４いずれかの項に記載の金属製ろ過器。
【請求項６】
前記金属製板材は、ステンレススチール製、ステンレス合金製および銅ベリリウム合金製のいずれかであることを特徴とする請求項１〜５いずれかの項に記載の金属製ろ過器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐久性が高くまた逆洗も容易に行うことができるとともに、微生物などの微細な異物までも良好に除去することが可能な金属製ろ過器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、固液分離のために用いられる浄水器などのろ過装置として、合成繊維による中空糸膜を利用したものや、金属製多孔板を利用したものが知られている。
【０００３】
前者としては、例えば、活性炭をバインダーにより結合して形成した円筒形の固形多孔質成形体と、その中空部に充填された、多数の中空糸膜の開口端をポッティング部により固定した中空糸膜モジュールとを有し、原水導入部である成形体の外周面から導入された原水が、同成形体の内部を中空部に向けて通過する間に塩素等の化学物質が吸着除去されると共に比較的大きなゴミが濾過され、次いで中空糸膜により微生物等が濾過された後、吐出部を構成する中空糸膜の開口端から浄水が吐出される「浄水ユニット」が知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
他方、後者としては例えば、メッキ法によって微細孔を有する板状に形成されたメッキシートと、微細孔よりも大きな孔を網目状に有する金属多孔板とが積層されて、金属多孔板における孔間の骨格部分がメッキシートと接合一体化された構成の「濾過フィルター」が知られている（特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２６３６３７号公報
【特許文献２】
特開２００２−３１６０１３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前者の中空糸膜を利用したろ過装置は、微細な異物まで除去できる一方で、中空糸膜は、合成繊維であるために、耐久性に乏しいとともに高い圧力を加えて行われる逆洗も容易ではないことから、交換が必要な消耗品とされており、ランニングコストが高いという課題があった。
【０００７】
また、金属板から構成されている後者については、高い耐久性を有するものの、形成可能な孔径に限界があり、固形物の除去には相当の効果を発揮するが、微生物などの除去に必要なミクロンオーダー以下、特にナノメーターオーダーのろ過性能を確保することが難しいという課題があった。
【０００８】
本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、耐久性が高くまた逆洗も容易に行うことができるとともに、微生物などの微細な異物までも良好に除去することが可能な金属製ろ過器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる金属製ろ過器は、板面が互いに重ね合わされる一対の金属製板材のうち、一方の板材の板面に、他方の板材の板面との間にろ過通路を区画形成する溝を形成したことを特徴とする。金属製板材の板面と板面に形成した溝との間に、ろ過通路を区画形成するようにしていて、金属製のろ過構造であることから耐久性が高くかつ逆洗も容易化し得るとともに、溝は精細に形成可能であることから微細な異物までも良好に除去することが可能となる。
【００１０】
また、複数枚の前記金属製板材が積層されていることを特徴とする。積層構造にすることにより、ろ過通路断面積を増大させることが可能で、これにより多量の液体を処理し得る。
【００１１】
また、前記溝の幅寸法および深さ寸法がミクロンオーダー以下であることを特徴とする。これにより、より微細な異物を含む液体までろ過することが可能となる。
【００１２】
さらに、前記溝は、フォトリソグラフィ法を用いて形成されることを特徴とする。これにより、ミクロンオーダー以下の溝を適切に形成でき、ろ過性能を向上し得る。
【００１３】
また、前記金属製板材は、重ね合わされる板面相互間で当該板材同士を離隔させる弾発力を発生するバネとして形成されることを特徴とする。金属製板材をバネとして形成することにより、板面相互間に隙間を形成することが可能となり、逆洗効率を向上し得る。
【００１４】
また、前記金属製板材は、ステンレススチール製、ステンレス合金製および銅ベリリウム合金製のいずれかであることを特徴とする。これら素材を用いることで、耐食性やバネ性能を適切に確保し得る。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる金属製ろ過器の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態にかかる金属製ろ過器１は図１および図２に示すように、主に、板面２ａが互いに重ね合わされて積層される複数枚の矩形状の金属製板材２と、積層された金属製板材２に対してその積層方向両側から当接され、これら金属製板材２を挟み込む一対の矩形状の厚板３と、一対の厚板３間にわたって配設され、これら厚板３同士を締結することによって金属製板材２の積層方向に圧縮力（図７参照）を生じさせ、金属製板材２の板面２ａ同士を互いに緊密に密着させるボルト・ナットなどの締結部材４とから構成される。
【００１６】
この金属製ろ過器１は、原液を導入する導入配管５とろ過液を流出させる流出配管６との間に設けられ、これら配管５，６とは厚板３を介して接続される。
【００１７】
金属製板材２は、耐食性を有しかつ板状に加工されることで相当の弾性を発現するステンレススチール製で形成され、図２に示すように板面２ａが互いに重ね合わされる一対を一組として、一方の金属製板材２の板面２ａに、他方の金属製板材２の板面２ａとの間にろ過通路７を区画形成する溝８が形成される。金属製板材２としてはステンレススチール製の他、どのようなものでも良いが、耐食性に優れ、また板状形態で相当の弾性を発揮する各種のステンレス合金製、あるいは銅ベリリウム合金製の板材を使用することが好ましい。
【００１８】
溝８は図３にも示すように、導入配管５側から流出配管６側に向かう金属製板材２の一端から他端にわたって一方向に揃えて、多数本形成される。図示例にあっては、溝８は直線状に形成され、またその断面がＶ字状に形成されている。
【００１９】
しかしながら、溝８は通水を妨げる角部がない限り上記直線状には限られず、図４に示すように波形形状に形成しても良く、この場合には溝８によって形成されるろ過通路７の長さを、直線状の場合よりも延長することができる。いずれにしても、溝８は板面２ａに高密度で形成することが好ましく、これにより単位面積あたりのろ過効率を高めることができる。また溝８の断面形状もＶ字状に限らず、さまざまに設定してよい。
【００２０】
溝８の幅寸法および深さ寸法は、原液からさまざまな大きさの固形物、また微細な微生物などを捕集してこれらを除去したろ過液を得ることができるように、ミクロンオーダー（ミクロン単位；１／１，０００，０００ｍ）以下、より好ましくはナノメーターオーダー（ナノメーター単位；１／１，０００，０００，０００ｍ）、あるいはナノメーターオーダー以下とされる。
【００２１】
このような超微細な溝８は、回折光学素子や、半導体集積回路、導波路などの製造に利用されている、周知のフォトリソグラフィ法を用いることで容易に形成することが可能である。すなわち、フォトリソグラフィ法によって耐食性のあるマスクを金属製板材２に形成し、その後この金属製板材２を腐食性のあるエッチング溶液に浸すことで、上記ミクロンオーダー以下の寸法の溝８を形成することができる。
【００２２】
フォトリソグラフィ法によれば、このような超微細な溝８を必要に応じて、低コストで大量に形成することができる。また、フォトリソグラフィ法では、さまざまな形態のマスクを任意かつ自由に形成することが可能で、複雑な形状の溝８も容易に形成できる利点がある。
【００２３】
他方、溝８の寸法は、良く知られているようにエッチング溶液の濃度や温度、浸漬時間などでコントロールすることが可能である。さらに、溝８の幅寸法ｗおよび深さ寸法ｄについては図５に示すように、原液が導入される導入配管５側で大きく（ｗ１，ｄ１）、そして流出配管６側に近づくに従って順次小さく（ｗ２，ｄ２）するように設定してもよく、このようにすれば溝８の形成方向若しくはろ過通路７の経路に沿って、順次大きさの異なる異物を除去することが可能になる。
【００２４】
そして、一対の金属製板材２の重ね合わせ、すなわち多数の溝８を形成した一方の金属製板材２の板面２ａに、他方の金属製板材２の板面２ａを重ね合わせる組み合わせによって、多数のろ過通路７が形成される。そしてまた、複数枚の金属製板材２を、それらの溝８の方向を揃えて重ね合わせて、上記一対の金属製板材２の組み合わせを複数組多層に積層することによって、膨大な数のろ過通路７が形成される。金属製板材２の積層枚数は対をなす２枚以上であればその枚数は問わないが、多数枚を積層することで、ろ過通路７の数を増加させることができる。
【００２５】
ろ過通路７の数をさらに数多く確保する場合には、図６に示した構成を採用することができる。すなわち、一枚の金属製板材２の表裏の板面２ａに、互いに位置をずらして溝８を形成するようにする。このようにすれば、金属製板材２を重ね合わせることで、図２に示した構造に比べて、およそ２倍の数のろ過通路７を区画形成することができる。
【００２６】
さらに金属製板材２は図３に示したようにその弾性域内で湾曲させて、図示例にあっては溝８の形成方向と交差する方向に沿って湾曲させて、いわゆる板バネとして形成される。これにより、金属製板材２は、これを湾曲状態から平坦化するように変形させると、復原しようとする弾発力を発生する。
【００２７】
従って、この金属製板材２を図７に示すように積層した状態で、上記締結部材４によりその積層方向に圧縮力Ｃを加えると、互いに重ね合わされる板面２ａ相互間で当該金属製板材２同士を離隔させる弾発力を発生するバネ性が発現され、締結状態では板面２ａ間で相当の密着力が確保されて、これによりろ過通路７周りをシールすることができて当該ろ過通路７からの漏れを防止できるとともに、締結を緩めると板面２ａ間に相当の隙間ｇを生じさせることができるようになっている。
【００２８】
次に、本実施形態の金属製ろ過器１の作用について説明する。金属製ろ過器１は、金属製板材２を、一方の金属製板材２の溝８が他方の金属製板材２の板面２ａに向かい合うように、かつ溝８を同じ方向に揃えて積層し、次いで一対の厚板３で挟み込んだ後、締結部材４でこれらを一体的に締結するようにする。これにより金属製板材２間には、ミクロンオーダー以下の膨大な数のろ過通路７が形成されることになる。そしてこれを導入配管５と流出配管６との間に設置する。
【００２９】
導入配管５から原液を送り込むと、金属製ろ過器１はそのろ過通路７で、原液からさまざまな大きさの固形物や微細な微生物などを除去し、ろ過液を流出配管６へと流出させる。他方、逆洗に際しては通常の方法に従って、流出配管６側から金属製ろ過器１へ洗浄液を送り込むようにする。洗浄液は、ろ過通路７を洗浄しつつ異物とともに導入配管５側へと排出される。
【００３０】
特にこの際、締結部材４を緩めれば、金属製板材２の弾性復原力によって板面２ａ間に隙間ｇが生じ、これにより洗浄液を、ろ過通路７のみならずその周辺の板面２ａまでへも行き渡らせて洗浄することができ、容易かつきわめて効率的に逆洗を実施することができる。また、必要に応じて、超音波振動に乗せた洗浄液を送り込むことにより、さらに完全かつ短時間で逆洗作業を完了することができる。
【００３１】
以上説明した本実施形態にかかる金属製ろ過器１にあっては、金属製板材２によってろ過通路７を形成するようにしたので、合成繊維の中空糸膜に比べて、耐久性が高くかつ逆洗も容易にかつ高効率で行うことができ、これにより交換が不要となってランニングコストを低減することができるとともに、溝８は孔に比べて精細に形成可能であることから微細な異物までも良好に除去することができる。
【００３２】
また、複数枚の金属製板材２を積層して構成するようにしたので、ろ過通路７の断面積を増大させることができ、これにより多量の液体を処理することができる。また、溝８の幅寸法および深さ寸法をミクロンオーダー以下としたので、より微細な異物を含む液体までろ過することができる。さらに、溝８をフォトリソグラフィ法を用いて形成するようにしたので、ミクロンオーダー以下の溝８を適切に形成でき、ろ過性能を向上させることができる。
【００３３】
また、金属製板材２を、重ね合わされる板面２ａ相互間で当該板材２同士を離隔させる弾発力を発生するバネとして形成するようにしたので、板面２ａ相互間に隙間ｇを生じさせることができ、逆洗効率を向上することができる。また、金属製板材２を、ステンレススチール製、ステンレス合金製または銅ベリリウム合金製としたので、板材２に求められる耐食性やバネ性能を適切に確保することができる。
【００３４】
図８には、上記実施形態の変形例が示されている。この変形例では、金属製板材２が円環状に形成される。これに伴って、一対の厚板３も円形状に形成され、さらに一方の厚板３にはその中央に、導入配管５と接続される配管接続部９が形成される。また厚板３および金属製板材２の外回りには、流出配管６と接続される環状のチャンバー１０が設けられる。これにより、円形状の金属製ろ過器１が構成される。そして、原液は金属製板材２の中央から送り込まれ、ろ過液が外周部から流出されるようになっている。導入配管５および流出配管６の接続を反対にして、流れを逆向きにしても良いことはもちろんである。
【００３５】
このように金属製板材２を円形状とした場合には、図９〜図１２に示すようなさまざまな形態の溝８を形成することができる。図９には、金属製板材２の半径方向に直線状の溝８ａを形成した例が示され、図１０には、図９の溝８ａを円周方向に傾かせた直線状の溝８ｂや、この直線状の溝方向に沿って波形に形成した溝８ｃが示され、図１１には、図９の直線状の溝８ａを曲線状に湾曲させた溝８ｄや、この曲線状に湾曲させた溝方向に沿って波形に形成した溝８ｅが示され、さらに図１２には、板面２ａの中央から外周縁にわたって螺旋状に形成された溝８ｆが示されていて、ろ過通路７の数やその経路長さを考慮したさまざまな形態の溝を形成することができる。このような変形例にあっても、上記実施形態と同様の作用・効果を得ることができることはもちろんである。
【００３６】
図１３には、金属製ろ過器１の使用形態の一例が示されている。図に示すように、溝寸法８ｐが一番大きい金属製ろ過器１ａの下流側に、それよりも溝寸法８ｑの小さい金属製ろ過器１ｂを接続し、さらにその下流側にさらに溝寸法８ｒの小さい金属製ろ過器１ｃを接続するようにして、多段階でろ過処理を行うようになっている。このように構成しても、上記実施形態と同様の作用・効果を得ることができることはもちろんのこと、一枚の金属製板材２に形成し得る溝８の形態に制限を受けることなく、任意かつ自由にろ過通路７の数およびその経路長を設定することができる。
【００３７】
本発明を構成する超微細な溝８については、上記実施形態で説明した方法のほか、レーザー加工や放電加工によっても形成可能であることはもちろんである。
【００３８】
【発明の効果】
以上要するに、本発明にかかる金属製ろ過器にあっては、金属製板材の板面と板面に形成した溝との間に、ろ過通路を区画形成するようにしていて、金属製のろ過構造であることから耐久性が高くかつ逆洗も容易化できるとともに、溝は精細に形成可能であることから微細な異物までも良好に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる金属製ろ過器の好適な一実施形態を示す側断面図である。
【図２】図１の金属製ろ過器に組み込まれる金属製板材の積層状態を示す要部断面図である。
【図３】図１の金属製ろ過器に用いられる金属製板材の概略斜視図である。
【図４】図１の金属製ろ過器に用いられる金属製板材に形成される溝の他の例を示す概略平面図である。
【図５】図１の金属製ろ過器に用いられる金属製板材に形成される溝のさらに他の例を示す、金属製板材の平面と側断面を示す説明図である。
【図６】図１の金属製ろ過器に組み込まれる金属製板材の積層状態の他の例を示す要部断面図である。
【図７】図１の金属製ろ過器に積層状態で組み込まれる金属製板材が弾性変形される様子を示す概略説明図である。
【図８】本発明にかかる金属製ろ過器の他の実施形態を示す側断面図である。
【図９】図８の金属製ろ過器に用いられる金属製板材に形成される溝の例を示す部分平面図である。
【図１０】図８の金属製ろ過器に用いられる金属製板材に形成される溝の他の例を示す部分平面図である。
【図１１】図８の金属製ろ過器に用いられる金属製板材に形成される溝の他の例を示す部分平面図である。
【図１２】図８の金属製ろ過器に用いられる金属製板材に形成される溝の他の例を示す部分平面図である。
【図１３】本発明にかかる金属製ろ過器の使用形態の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１  金属製ろ過器                    ２  金属製板材
２ａ  板面                          ７  ろ過通路
８  溝
【図１】
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【図２】
2004181272.tif 000004
【図３】
2004181272.tif 000005
【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】
2004181272.tif 000011
【図１０】
2004181272.tif 000012
【図１１】
2004181272.tif 000013
【図１２】
2004181272.tif 000014
【図１３】
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