(57)【要約】【課題】線材及びスリットにて形成されるエレメントを高精度に加工し、超微粒子を扱うミクロの世界に対応可能とする濾過装置の提供。【解決手段】筒体１の側面２に、該筒体１の両端部１ａ、１ｂを残してねじ部３を螺刻し、該ねじ部３を螺刻した面を上流側とし、上流側から下流側に連通する流路４として複数個の流通孔４ａを穿設した凹陥部となる長溝４ｂを、前記筒体１の軸方向に複数列並設し、断面形状が異形多角形を含む多角形の線材５の該多角形の頂部／突起部５ａを前記筒体１のねじ部３のねじ溝３ｂに嵌合しつつ捲装してスリットＳを形成させてエレメントＥとし、該スリットＳのスリット幅寸法ｓを０．２ｍｍ以下及び／または、該スリットＳを形成する線材５の断面多角形底面の角部５ｃとなる先端曲率半径Ｒ／先端面取り寸法Ｃを０．１ｍｍ以下としたことを特徴とする。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒体の側面に、該筒体の両端部を残してねじ部を螺刻し、該ねじ部を螺刻した面を上流側とし、上流側から下流側に連通する流路として複数個の流通孔を穿設した凹陥部となる長溝を、前記筒体の軸方向に複数列並設し、断面形状が異形多角形を含む多角形の線材の該多角形の頂部／突起部を前記筒体のねじ部のねじ溝に嵌合しつつ捲装してスリットを形成させてエレメントとし、該スリットのスリット幅寸法を０．２ｍｍ以下及び／または、該スリットを形成する線材の断面多角形底面の角部となる先端曲率半径Ｒ／先端面取り寸法Ｃを０．１ｍｍ以下としたことを特徴とする濾過装置。
【請求項２】
請求項１記載の濾過装置において、上流側から下流側に連通する流路は、複数連穿した流通孔をねじ部に直交して列状を呈し、前記筒体の軸方向に複数列並設して成ることを特徴とする濾過装置。
【請求項３】
請求項１記載の濾過装置において、上流側から下流側に連通する流路は、複数連穿した流通孔をねじ部に直交して列状を呈し、前記筒体の軸方向に複数列並設し、且つ多層流路構造としたことを特徴とする濾過装置。
【請求項４】
請求項１記載の濾過装置において、上流側から下流側に連通する流路は、ねじ部に直交して穿設した長孔とし、この長孔を前記筒体の軸方向に複数列並設して成ることを特徴とする濾過装置。
【請求項５】
断面形状が異形多角形を含む多角形の線材を渦巻き状に巻いて平板状としたことを特徴とする濾過装置。
【請求項６】
断面形状が異形多角形を含む多角形の線材をスノコ（簀の子）状に敷設して平板状としたことを特徴とする濾過装置。
【請求項７】
断面形状が異形多角形を含む多角形の線材を円錐状となるように捲装し、全体形状を円錐体としたことを特徴とする濾過装置。
【請求項８】
断面形状が異形多角形を含む多角形の線材を多角錐状となるように捲装し、全体形状を多角錐体としたことを特徴とする濾過装置。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れかに記載の濾過装置において、線材の断面形状を流れの方向に先細りの三角形としたことを特徴とする濾過装置。
【請求項１０】
請求項１記載の濾過装置において、筒体の側面は、外周面であることを特徴とする濾過装置。
【請求項１１】
請求項１記載の濾過装置において、筒体の側面は、内周面であることを特徴とする濾過装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、分離・濾過技術における脱水、絞り、濃縮、抽出、分級、回収等に用いられる濾過装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として、当該発明者が提案した特公昭６１−２４０７７号公報がある。
【０００３】
この公報では、線材を用いて均一な幅を有し、かつ、液の通過面積の大きなスリットを形成し、加えて微粒子状の濾過材をコーティングする立体濾過装置及び濾過方法が公知である。
【０００４】
然しながら、ＩＴ関連技術の進展に伴い、超微粒のミクロの世界での分離・濾過が注目され、さらに高精度の微細なスリットから構成されるスクリーンを有する濾過装置の出現が望まれているのが現状である。
【０００５】
本発明は、上述の点に着目して成されたもので、線材及びスリットにて形成されるエレメントを高精度に加工し、超微粒子を扱うミクロの世界に対応可能とする濾過装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記構成を備えることにより上記課題を解決できるものである。
【０００７】
（１）筒体の側面に、該筒体の両端部を残してねじ部を螺刻し、該ねじ部を螺刻した面を上流側とし、上流側から下流側に連通する流路として複数個の流通孔を穿設した凹陥部となる長溝を、前記筒体の軸方向に複数列並設し、断面形状が異形多角形を含む多角形の線材の該多角形の頂部／突起部を前記筒体のねじ部のねじ溝に嵌合しつつ捲装してスリットを形成させてエレメントとし、該スリットのスリット幅寸法を０．２ｍｍ以下及び／または、該スリットを形成する線材の断面多角形底面の角部となる先端曲率半径Ｒ／先端面取り寸法Ｃを０．１ｍｍ以下としたことを特徴とする濾過装置。
【０００８】
（２）前項（１）記載の濾過装置において、上流側から下流側に連通する流路は、複数連穿した流通孔をねじ部に直交して列状を呈し、前記筒体の軸方向に複数列並設して成ることを特徴とする濾過装置。
【０００９】
（３）前項（１）記載の濾過装置において、上流側から下流側に連通する流路は、複数連穿した流通孔をねじ部に直交して列状を呈し、前記筒体の軸方向に複数列並設し、且つ多層流路構造としたことを特徴とする濾過装置。
【００１０】
（４）前項（１）記載の濾過装置において、上流側から下流側に連通する流路は、ねじ部に直交して穿設した長孔とし、この長孔を前記筒体の軸方向に複数列並設して成ることを特徴とする濾過装置。
【００１１】
（５）断面形状が異形多角形を含む多角形の線材を渦巻き状に巻いて平板状としたことを特徴とする濾過装置。
【００１２】
（６）断面形状が異形多角形を含む多角形の線材をスノコ（簀の子）状に敷設して平板状としたことを特徴とする濾過装置。
【００１３】
（７）断面形状が異形多角形を含む多角形の線材を円錐状となるように捲装し、全体形状を円錐体としたことを特徴とする濾過装置。
【００１４】
（８）断面形状が異形多角形を含む多角形の線材を多角錐状となるように捲装し、全体形状を多角錐体としたことを特徴とする濾過装置。
【００１５】
（９）前項（１）乃至（８）の何れかに記載の濾過装置において、線材の断面形状を流れの方向に先細りの三角形としたことを特徴とする濾過装置。
【００１６】
（１０）前項（１）記載の濾過装置において、筒体の側面は、外周面であることを特徴とする濾過装置。
【００１７】
（１１）前項（１）記載の濾過装置において、筒体の側面は、内周面であることを特徴とする濾過装置。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る濾過装置の実施の形態を説明する。
【００１９】
図１は、実施例１における流路として凹陥部となる複数列の長溝に複数個の流通孔を設けた場合の説明図、（ａ）は筒体の斜視図、（ｂ）は筒体の断面図、（ｃ）は三角形断面の線材の例を示す斜視説明図、（ｄ）は三角形断面の線材を筒体に捲装した場合の例を示す部分断面拡大説明図、（ｅ）は線材の底面角部となる先端曲率半径を示す拡大説明図、（ｆ）は線材の底面角部となる先端面取り寸法を示す拡大説明図、図２は、実施例２における複数連穿した流通孔をねじ部に直交して列状を呈し筒体の軸方向に複数列並設した例を示す説明図、（ａ）は実施例２における筒体の斜視図、（ｂ）は流通孔が二層流路構造の例を示す筒体の断面図、図３は、実施例３における長孔とした流通孔をねじ部に直交して筒体の軸方向に複数列並設した例を示す説明図、（ａ）は筒体の斜視図、（ｂ）は筒体の断面図、図４は、実施例４における濾過装置の説明図であり、（ａ）は線材を渦巻き状に巻いて平板状とした場合の例を示す外観斜視図、（ｂ）は線材をスノコ（簀の子）状に敷設して平板状とした場合の例を示す外観斜視図、図５は、線材のその他の断面形状の例であって、（ａ）は四角形（台形）断面とした場合の斜視図、（ｂ）は四角形（台形）断面の線材を捲装した状態の断面説明図、図６は、線材のその他の断面形状の例であって、（ａ）は五角形断面とした場合の斜視図、（ｂ）は五角形断面の線材を捲装した状態の断面説明図、図７は、線材のその他の断面形状の例であって、（ａ）は断面形状を倒立した三角形と突起部を組合わせた異形多角形とした場合の斜視図、（ｂ）は倒立した三角形と突起部を組合わせた異形多角形の線材を捲装した状態の断面説明図、図８は、線材のその他の断面形状の例であって、（ａ）は断面形状を台形と突起部を組合わせた異形多角形とした場合の斜視図、（ｂ）は台形と突起部を組合わせた異形多角形断面の線材を捲装した状態の断面説明図、図９は、線材のその他の断面形状の例であって、（ａ）は断面形状を五角形と突起部を組合わせた異形多角形とした場合の斜視図、（ｂ）は五角形と突起部を組合わせた異形多角形断面の線材を捲装した状態の断面説明図、図１０は、線材のその他の断面形状の例であって、（ａ）は断面形状を菱形とした場合の斜視図、（ｂ）は菱形断面の線材を捲装した状態の断面説明図、図１１は、線材のその他の断面形状の例であって、（ａ）は断面形状を三角形と突起部を組合わせた異形多角形とした場合の斜視図、（ｂ）は三角形と突起部を組合わせた異形多角形断面の線材を捲装した状態の断面説明図、図１２は、濾過装置の全体形状のその他の例を示す説明図、（ａ）は円錐体とした場合の例を示す斜視図、（ｂ）は多角錐体とした場合の例を示す斜視図、図１３は、本発明に係る濾過装置の線材を外周面に捲装し内向き濾過とした場合の例を示す斜視説明図、図１４は、本発明に係る濾過装置の線材を内周面に捲装し外向き濾過とした場合の例を示す斜視説明図である。
【００２０】
以下、図面を参照して実施例について説明する。
【００２１】
（実施例１）
所望の厚みを有する筒体１の側面２（外周面２ａまたは内周面２ｂ）に、該筒体１の両端部１ａ、１ｂを残してねじ部３を螺刻し、該ねじ部３を螺刻した側面２（外周面２ａまたは内周面２ｂ）を上流側とし、上流側から下流側に連通する流路４として複数個の流通孔４ａを穿設した凹陥部となる長溝４ｂを、前記筒体１の軸方向に複数列並設し、断面形状が異形多角形を含む多角形、例えば三角形断面の線材５の該三角形の頂部／突起部５ａを前記筒体１のねじ部３のねじ溝３ｂに嵌合しつつ捲装してスリットＳを形成させてエレメントＥとし、線材５の両端を筒体１の端部１ａ、１ｂに止め部材を用いて固着、または溶接により固着してある。
【００２２】
そして、前記スリットＳのスリット幅ｓ寸法を０．２ｍｍ以下及び／または、該スリットＳを形成する線材５の断面多角形底面５ｂの角部５ｃとなる先端曲率半径Ｒ／先端面取り寸法Ｃを夫々０．１ｍｍ以下としたことを特徴とする。
【００２３】
５ｂは、濾過の上流側の表面を表し、断面形状が三角形の場合は底面を指し、この底面両側が底面角部５ｃを示す。
【００２４】
図１（ｅ）、（ｆ）に基づいて、エレメントＥを構成する要素であるＳ、Ｒ、Ｃについて説明する。
【００２５】
即ち、微小、且つ高精度の角部先端Ｒ（曲率半径Ｒ≦０．１ｍｍ＝１００μｍ）、面取り寸法Ｃ（Ｃ≦０．１ｍｍ＝１００μｍ）を有する線材５を筒体１に捲装し、隣接する線材間にスリットＳ（スリット幅ｓ≦０．２ｍｍ＝２００μｍ）を形成させてエレメントＥを構成したものであって、要求される濾過条件に応じて、前記エレメントＥを決定する。また繊維状の微細な長いものの含まれる被処理物の場合では、例えば、エレメントＥが形成する凹処に予め濾過剤／濾過助剤等を成形またはコーティングして対応可能である。
【００２６】
本実施例において、面取り寸法Ｃは、図１（ｆ）に示すように線材の底面５ｂに対し４５°（α）の角度で面取りした場合の仮想先端部までの寸法を意味するものとし、前述したように、本実施例では、Ｃ≦０．１ｍｍ＝１００μｍを満足する構成としてある。
【００２７】
尚、線材及び筒体の材質は、金属材料、または非金属材料のセラミックス、等が挙げられ、金属材料の場合は、例えば耐酸、耐孔食性のＳＵＳ３１６（オーステナイト系ステンレス鋼）、チタンまたはチタニウム合金、が挙げられ、非金属材料としては、例えば耐熱性、耐食性、耐摩耗性に優れたセラミックス、または加えて、靭性を高めたセラミックス系複合材料、或はセラミックスをコーティングした材料等が挙げられる。
【００２８】
本発明の濾過装置は、外→内、または内→外への濾過方向を諸条件に合わせて選択し、構成するものであり、即ち、筒体１の外周面２ａにねじ部３を螺刻し、該ねじ部３を螺刻した外周面２ａを上流側とし、即ち、外側から内側に向って濾過する内向き濾過（外→内）とした場合と、筒体１の内周面２ｂにねじ部３を螺刻し、該ねじ部３を螺刻した内周面２ｂを上流側とし、即ち、内側から外側に向って濾過する外向き濾過（内→外）とした場合の両方向の濾過が可能な構成となっている（図１３及び図１４参照）。
【００２９】
断面形状が三角形の線材５の場合、底面の幅Ｗ、高さＨとすると、本実施例では、Ｗ＝２．０〜２．５ｍｍで、ＷとＨの寸法比はＷ：Ｈ＝１：（２〜２．５）を用いた（図１（ｃ）、（ｄ）参照）。勿論、構造上の強度等を含む諸条件を考慮してＷの寸法及びＷ：Ｈの比率は自由に選択出来る。
【００３０】
（実施例２）
実施例２について以下に説明する。
【００３１】
図２（ａ）、（ｂ）において、上流側から下流側に連通する流路４は、複数連穿した流通孔４ａ′をねじ部３′に直交して列状を呈し、筒体１の軸方向に複数列並設し、また、図２（ｂ）に示すように、上流側から下流側に連通する流路４は、複数連穿した流通孔４ａ′をねじ部３′に直交して列状とし、筒体１′の軸方向に複数列並設し、流通孔４ａ′の配置を千鳥または格子状とし、第１層流路、第２層流路からなる二層流路構造とした場合の例である（図２（ｂ）参照）。
【００３２】
（実施例３）
実施例３について以下に説明する。
【００３３】
図３（ａ）、（ｂ）において、上流側から下流側に連通する流路４は、ねじ部３″に直交して穿設した長孔４ａ″とし、この長孔４ａ″を筒体１″の軸方向に複数列並設した場合の例である。
【００３４】
（実施例４）
実施例４は、図４（ａ）に示すように、断面形状が異形多角形を含む多角形の線材を渦巻き状に巻いて平板状とした場合の例であり、例えば、円形状の基体に千鳥状または格子状に流通孔を設け、線材５の頂部／突起部５ａに係合する溝（凹部）を刻設し、この溝に前記頂部／突起部５ａを嵌合しつつ渦巻き状に敷設した例であり、図４（ｂ）は断面形状が異形多角形を含む多角形の線材５をスノコ（簀の子）状に敷設して平板状とした場合の例であり、例えば、図示するように方形状の基体に千鳥状または格子状に流通孔を設け、線材５の頂部／突起部５ａに係合する溝（凹部）を刻設し、この溝に前記頂部／突起部５ａを嵌合しつつ平行して敷設し、平板状とした場合の例である。
【００３５】
（その他の実施例）
図５（ａ）、（ｂ）〜図１１（ａ）、（ｂ）に示すように線材５の断面形状を、四角形（台形）、五角形、倒立三角形に四角形の突起部を加えた異形多角形、台形に突起部を加えた異形多角形、五角形に突起部を加えた異形多角形、三角形に突起部を加えた異形多角形、及び菱形とした例である。
【００３６】
その他の符号について、矢印Ｆは被処理物の流入方向を、矢印Ｊは処理後の濾過液（物）を示す。
【００３７】
尚、本実施例において異形多角形とは、上述のように二つ以上の形態を組合わせて形成した多角形を意味するものとする。また突起部を四角形として説明したが、四角形に限定するものではない。
【００３８】
また、濾過装置全体の形状を円筒状の筒体として説明したが、四角・五角・六角・七角・八角等の多角筒体、円錐体（図１２（ａ）参照）、多角錐体（図１２（ｂ）参照）等が挙げられる。
【００３９】
更に、付け加えるとすれば、濾過装置においては、流量と被処理液の性状とエレメントを構成する各要素との間に次のような関係式が成立する。
【００４０】
即ち、Ｑ＝κπ（ΔＰ・Ｗｄ・Ｓ３）／（μ・ｌ）において、
Ｑ：流量
κ：係数（または諸条件に応じて決まる定数）
π：円周率（円筒状筒体の場合）
ΔＰ：差圧（押し込み圧と抵抗との差）
Ｗｄ：流路または流通孔の幅
Ｓ３：スリットＳのスリット幅の三乗
μ：被処理物の粘度
ｌ：スリット等の厚み（深さ）
上式において、構造上関与するファクターはＷｄ（流路または流通孔の幅）、Ｓ３（スリットＳのスリット幅の三乗）、ｌ（スリット等の厚み（深さ））であり、流量ＱはＷｄとＳ３に比例し、スリット等の厚みｌに反比例する。
【００４１】
従って、流量を大きくし、目詰まりを抑える為に、基本的には、スリットＳ、流通孔の幅Ｗｄ、を出来るだけ大きくし、スリット等の厚みｌを出来るだけ小さくするようにし、被処理物の性状（例えば、粘性の程度、酸性か、アルカリ性か）、処理条件（処理能力、圧力、温度）等を勘案して線材及び筒体等の基体の材質や寸法を選定し、全体にバランスの良い構成とすることが望まれる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、線材及びスリットを形成するエレメントを高精度に加工し、超微粒子を扱うミクロの世界に対応可能とする濾過装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における流路として凹陥部となる複数列の長溝に複数個の流通孔を設けた場合の説明図、（ａ）は筒体の斜視図、（ｂ）は筒体の断面図、（ｃ）は三角形断面の線材の例を示す斜視説明図、（ｄ）は三角形断面の線材を筒体に捲装した場合の例を示す部分断面拡大説明図、（ｅ）は線材の底面角部となる先端曲率半径を示す拡大説明図、（ｆ）は線材の底面角部となる先端面取り寸法を示す拡大説明図
【図２】実施例２における複数連穿した流通孔をねじ部に直交して列状を呈し筒体の軸方向に複数列並設した例を示す説明図、（ａ）は実施例２における筒体の斜視図、（ｂ）は流通孔が二層流路構造の例を示す筒体の断面図
【図３】実施例３における長孔とした流通孔をねじ部に直交して筒体の軸方向に複数列並設した例を示す説明図、（ａ）は筒体の斜視図、（ｂ）は筒体の断面図
【図４】実施例４における濾過装置の説明図であり、（ａ）は線材を渦巻き状に巻いて平板状とした場合の例を示す外観斜視図、（ｂ）は線材をスノコ（簀の子）状に敷設して平板状とした場合の例を示す外観斜視図
【図５】線材のその他の断面形状の例であって、（ａ）は四角形（台形）断面とした場合の斜視図、（ｂ）は四角形（台形）断面の線材を捲装した状態の断面説明図
【図６】線材のその他の断面形状の例であって、（ａ）は五角形断面とした場合の斜視図、（ｂ）は五角形断面の線材を捲装した状態の断面説明図
【図７】線材のその他の断面形状の例であって、（ａ）は断面形状を倒立した三角形と突起部を組合わせた異形多角形とした場合の斜視図、（ｂ）は倒立した三角形と突起部を組合わせた異形多角形の線材を捲装した状態の断面説明図
【図８】線材のその他の断面形状の例であって、（ａ）は断面形状を台形と突起部を組合わせた異形多角形とした場合の斜視図、（ｂ）は台形と突起部を組合わせた異形多角形断面の線材を捲装した状態の断面説明図
【図９】線材のその他の断面形状の例であって、（ａ）は断面形状を五角形と突起部を組合わせた異形多角形とした場合の斜視図、（ｂ）は五角形と突起部を組合わせた異形多角形断面の線材を捲装した状態の断面説明図
【図１０】線材のその他の断面形状の例であって、（ａ）は断面形状を菱形とした場合の斜視図、（ｂ）は菱形断面の線材を捲装した状態の断面説明図
【図１１】線材のその他の断面形状の例であって、（ａ）は断面形状を三角形と突起部を組合わせた異形多角形とした場合の斜視図、（ｂ）は三角形と突起部を組合わせた異形多角形断面の線材を捲装した状態の断面説明図
【図１２】濾過装置の全体形状のその他の例を示す説明図、（ａ）は円錐体とした場合の例を示す斜視図、（ｂ）は多角錐体とした場合の例を示す斜視図
【図１３】本発明に係る濾過装置の線材を外周面に捲装し内向き濾過とした場合の例を示す斜視説明図
【図１４】本発明に係る濾過装置の線材を内周面に捲装し外向き濾過とした場合の例を示す斜視説明図
【符号の説明】
１、１′、１″　筒体
２、２′、２″　側面
２ａ、２ａ′、２ａ″　外周面
２ｂ、２ｂ′、２ｂ″　内周面
３、３′、３″　ねじ部
３ａ、３ａ′、３ａ″　ねじ山
３ｂ、３ｂ′、３ｂ″　ねじ溝
４　流路
４ａ、４ａ′、４ａ″　流通孔
４ｂ　凹陥部となる長溝
５　線材
５ａ　頂部／突起部
５ｂ　底面
５ｃ　角部（底面角部）
Ｅ　エレメント
Ｓ　スリット
ｓ　スリット幅寸法
【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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