(57)【要約】【解決手段】金属繊維フィルタ要素は金属繊維布地および金属シートを備えた補強構造体で構成されている。この金属シートは、複数の開口領域を有し、それらの開口領域を覆う金属繊維布地に焼結されている。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属繊維布地と補強構造体を備える金属繊維フィルタ要素において、前記補強構造体が金属シートで形成され、該金属シートが複数の開口領域を有し、前記金属繊維布地および前記金属シートが互いに焼結され、前記金属繊維布地が前記開口領域を覆い、前記開口領域の全域で各開口領域内の各点と前記開口領域の縁との間の最小距離が６５ｍｍ未満であることを特徴とする金属繊維フィルタ要素。
【請求項２】
前記金属シートの総開口領域が前記金属繊維布地の全面の２５％よりも大きく、前記総開口領域が全ての前記開口領域の表面の合計である請求項１に記載の金属繊維フィルタ要素。
【請求項３】
前記金属繊維布地の縁に最も近い前記開口領域の縁と前記金属繊維布地の前記縁との間の距離が１０ｍｍよりも大きく形成されている請求項１または請求項２に記載の金属繊維フィルタ要素。
【請求項４】
前記金属繊維布地の前記縁が溶接によって密封されている請求項１から請求項３のいずれかに記載の金属繊維フィルタ要素。
【請求項５】
前記金属シートが前記金属繊維布地を超えて延在している請求項１から請求項４のいずれかに記載の金属繊維フィルタ要素。
【請求項６】
前記金属繊維布地と前記金属シートが同じ金属合金によって形成されている請求項１から請求項５のいずれかに記載の金属繊維フィルタ要素。
【請求項７】
前記金属繊維布地が金属繊維で形成され、前記金属繊維が０．５μｍから１００μｍの範囲内の等価直径を有している請求項１から請求項６のいずれかに記載の金属繊維フィルタ要素。
【請求項８】
前記金属繊維フィルタが流入側と流出側を有し、前記金属シートが前記流出側に配置されている請求項１から請求項７のいずれかに記載の金属繊維フィルタ要素。
【請求項９】
２つの金属繊維布地を備え、前記金属繊維布地は前記金属シートの各側に配置されている請求項１から請求項８のいずれかに記載の金属繊維フィルタ要素。
【請求項１０】
チューブ状金属繊維フィルタ要素で形成されている請求項１から請求項９のいずれかに記載の金属繊維フィルタ要素。
【請求項１１】
請求項１から請求項９のいずれかに記載の金属繊維フィルタ要素を２つ備えているフィルタプレートであって、前記金属繊維フィルタ要素が互いに平行であり、前記プレートの縁がシール手段によって密封されているフィルタプレート。
【請求項１２】
前記金属フィルタ要素間にスペーサ層をさらに備えている請求項１１に記載のフィルタプレート。
【請求項１３】
金属繊維布地を用意する段階と、
複数の開口領域を備える金属シートを用意し、前記開口領域の全域で前記開口領域内の各点と前記開口領域の縁との間の最小距離が６５ｍｍ未満となるようにする段階と、
前記金属シートと前記金属繊維布地とを互いに焼結する段階と、
を含む金属繊維フィルタ要素を作製する方法。
【請求項１４】
前記焼結された金属繊維布地と金属シートとをチューブ形状に曲げる段階と、
前記チューブ形状に曲げた前記焼結された金属繊維布地と金属シートとを溶接、蝋付け、接着剤、または半田付けによって密封する段階と
をさらに含む請求項１３に記載の金属繊維フィルタ要素を作製する方法。
【請求項１５】
前記金属繊維布地と前記金属シートとを焼結する前に、前記金属繊維布地を焼結する段階をさらに含む請求項１３または請求項１４に記載の金属繊維フィルタ要素を作製する方法。
【請求項１６】
前記金属シートの総開口領域が前記金属繊維布地の全面の２５％よりも大きく、前記総開口領域が全ての前記開口領域の表面の合計である請求項１３から請求項１５のいずれかに記載の金属繊維フィルタ要素を作製する方法。
【請求項１７】
前記金属繊維布地の縁に最も近い前記開口領域の縁と前記金属繊維布地の前記縁との間の距離が１０ｍｍよりも大きく形成されている請求項１３から請求項１６のいずれかに記載の金属繊維フィルタ要素を作製する方法。
【請求項１８】
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の金属繊維フィルタ要素としての使用であって、逆パルスろ過操作されるフィルタ要素として用いられている使用。
【請求項１９】
前記逆パルスが前記フィルタ要素の流出側に付加され、前記金属シートが前記流出側に配置されている請求項１８に記載の使用。
【請求項２０】
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の金属繊維フィルタ要素としての使用であって、食品液体のろ過に用いられている使用。
【請求項２１】
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の金属繊維フィルタ要素としての使用であって、冷却液のろ過に用いられている使用。
【請求項２２】
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の金属繊維フィルタ要素としての使用であって、廃液のろ過に用いられている使用。
【請求項２３】
請求項１１または請求項１２に記載のフィルタプレートとしての使用であって、食品液体のろ過に用いられている使用。
【請求項２４】
請求項１１または請求項１２に記載のフィルタプレートとしての使用であって、冷却液のろ過に用いられている使用。
【請求項２５】
請求項１１または請求項１２に記載のフィルタプレートとしての使用であって、廃液のろ過に用いられている使用。
【請求項２６】
請求項１３から請求項１７のいずれかに記載の方法によって得られる金属繊維フィルタ要素としての使用であって、食品液体のろ過に用いられている使用。
【請求項２７】
請求項１３から請求項１７のいずれかに記載の方法によって得られる金属繊維フィルタ要素としての使用であって、冷却液のろ過に用いられている使用。
【請求項２８】
請求項１３から請求項１７のいずれかに記載の方法によって得られる金属繊維フィルタ要素としての使用であって、廃液のろ過に用いられている使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［発明の分野］
本発明は金属繊維フィルタ要素およびフィルタを清浄化するために逆パルスを付加するフィルタユニットへの金属繊維フィルタ要素の用途に関する。また本発明はチューブ状金属繊維フィルタ要素に関する。さらに本発明は金属繊維フィルタ要素、さらにチューブ状の金属繊維フィルタ要素を作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
［発明の背景］
金属繊維フィルタ要素は業界において公知であり、種々のろ過用途、例えば、高温気体や液体のろ過およびポリマーのろ過に用いられている。
【０００３】
ろ過中において、滞留された粒子は、金属繊維フィルタ要素の表面内または表面上に保持されることになる。これらの滞留された粒子を周期的にフィルタから外部に除去する必要がある。この粒子の除去は、逆パルスによってその場で行なわれている。比較的高圧でかつ非常に短いパルス間隔（例えば、０．１秒ないし０．５秒）のパルスを付加することによって、粒子は金属繊維フィルタ要素から外部に、例えば、吹き飛ばされるかまたは押し出されて除去されるようになる。しかし、このような過酷な圧力パルスの付加は金属繊維フィルタ要素を損傷するおそれがある。この過酷な逆パルスに対して金属繊維フィルタ要素に耐性を付与するために、従来、金属ワイヤのメッシュに基づいて種々の補強システムが用いられている。しかし、補強構造体の利点を最大限活用するためには、このワイヤ構造が好ましくは金属繊維フィルタ要素の上流側、すなわち、ろ過される液体または気体がそのフィルタ要素に流れる側に配置される必要がある。この側を以後「流入側」と呼ぶ。すなわち、金属繊維布地は逆パルスによって流入側に向かう方向に膨張するので、補強構造体は、その金属繊維布地を膨張させようとするパルスのエネルギーを吸収するために金属繊維フィルタ要素の流入側に設けられるようになる。
【０００４】
しかし、補強構造体が金属繊維フィルタ要素の流入側に設けられると、ろ過中に粒子は補強構造体に付着してしまい、逆パルスの付与中であっても、補強構造体に付着しようとする。さらに、２本以上のワイヤ間において、粒子は凝集し、いわゆるブリッジ効果を起こし、１本のワイヤから他のワイヤに延びる粒子の領域が生じることがある。このブリッジは、パルスを用いて金属繊維布地から除去することができない。このような金属繊維布地に対する粒子の凝集を防止するために、補強構造物の表面は可能な限り平坦かつ滑らかであることが望ましい。また、金属繊維布地が支持されていない場合、逆パルスを繰り返し付与することによって、金属繊維布地に疲労損傷が生じる可能性がある。
【０００５】
ワイヤ補強構造体を金属繊維フィルタ要素の他の側である流出側に配置した場合には、金属繊維布地とワイヤメッシュ間の接合が剥がれ、さらに破壊することもある。すなわち、補強ワイヤ構造体は逆パルス付加中にその機能を失い、金属繊維布地そのものが圧力パルスを受け、疲労破壊を起こすことがある。
【０００６】
さらに、チューブ状金属繊維フィルタ要素で構成した場合には、公知の金属繊維布地はその布地を溶接するのが困難または不可能であり、その結果、例えば、平面金属繊維フィルタ要素をチューブ形状に変形するのが困難であるという欠点がある。
【発明の開示】
【０００７】
［発明の要約］
本発明によれば、金属繊維布地および補強構造体を備えた金属繊維フィルタ要素が提供される。補強構造体は、孔および／または開口が形成された開口領域を有する金属シートを備えている。
【０００８】
金属シートは、実質的に平らな表面を有すると共に実質的に平板状に形成される金属または金属合金の物体として理解されるべきである。
【０００９】
孔および／または開口が形成された開口領域を有するこの金属シートを以後「穿孔金属シート」と呼ぶ。ただし、「穿孔」という用語は開口領域を構成する孔および／または開口の状態をなんら制限するものではない。穿孔金属シートにおける開口領域は、穿孔によるだけではなく、例えば、レーザ切断、ドリルによる穴あけ、打抜き、押し抜き、または金属シートに開口領域を形成する他の公知の技術によって形成されていてもよい。また、さほど好適な実施例とはいえないが、伸縮性のある金属シートを用いてもよい。穿孔金属シートの「開口領域」は穿孔金属シートにおいて金属が除去された領域または開口あるいは穿孔が形成された領域と理解されるべきである。穿孔金属シートの残りの領域、すなわち、金属が除去されていない領域を以後「金属領域」と呼ぶ。
【００１０】
本発明によれば、金属繊維布地および補強構造体は、金属繊維布地が穿孔金属シートの開口領域の全てを完全に覆うような状態で互いに焼結されることになる。金属繊維布地は、その全面に亘って穿孔金属シートの金属領域に焼結される。穿孔金属シートは、必ずしも必要ではないが、金属繊維布地を超えて延長するように構成するとよい。穿孔金属シートは、金属繊維布地を金属領域に接触させる実質的に平らな表面を備えているので、金属繊維布地と穿孔金属シート間の焼結による接触部が金属領域のほぼ全面に亘って得られる。
【００１１】
好ましくは、金属繊維布地の縁とその縁に最も近い開口領域の縁と間の最小距離は１０ｍｍよりも大きい値または２０ｍｍよりもさらに大きい値に設定されるとよい。つまり、金属繊維布地と穿孔金属シートの金属領域は金属繊維布地の縁に沿って少なくとも１０ｍｍの幅を有する共通の区域を有している。この共通の区域を以後「共通領域」と呼ぶ。この共通領域は、ろ過されない液体または気体が金属繊維布地の縁に沿って迂回するのを避けるために設けられている。あるいは、金属繊維布地の縁を溶接または圧縮することによってその縁における微細孔を閉塞し、その布地の縁を介して気体または液体が迂回するのを避けるように構成してもよい。
【００１２】
金属繊維布地のみを最初に焼結し、焼結金属繊維布地を得てもよい。次いで、この焼結金属繊維布地を本発明の特徴である穿孔金属シートに焼結する。あるいは、金属繊維布地と穿孔金属シートを一回の焼結工程によって互いに焼結してもよい。開口領域の寸法は、開口領域の各点とその開口の縁の最小距離が６５ｍｍ未満になるように選択されるとよい。好ましくは、この距離は５０ｍｍ未満の値、または２５ｍｍ未満の値、例えば、２０ｍｍ、１０ｍｍまたは３ｍｍであるとよい。この距離を以後「最小距離」または「臨界距離」と呼ぶ。穿孔金属シートの開口領域の形状は好ましくは円形、正方形、長方形、台形、または平行四縁形であるとよい。
【００１３】
上記の特性が満たされたとき、金属繊維布地と穿孔金属シート間の焼結による接合が改善されることが判明している。
【００１４】
本発明によれば、穿孔金属シートの総開口領域は、好ましくはそれらの開口領域を覆う金属繊維布地の表面の２５％よりも大きい値に設定されるとよい。さらに好ましくは５０％よりも大きい値、最も好ましくは７０％よりも大きい値、さらに８５％よりも大きい値に設定されるとよい。しかし、補強効果を確保するためには、総開口領域は好ましくは９０％よりも小さい値に設定される必要がある。
【００１５】
好ましくは、開口領域の寸法は、開口領域の少なくとも１点とその開口領域の縁との間の極小距離、すなわち最小距離が０．５ｍｍよりも大きい値、さらに１ｍｍよりも大きい値、例えば２ｍｍまたは３ｍｍよりも大きい値になるように設定されるとよい。
【００１６】
穿孔金属シートの「総開口領域」は、穿孔金属シートの表面に配置された、本発明によれば金属繊維布地に覆われる、すべての開口領域の表面の合計を意味する。
【００１７】
金属繊維フィルタ要素を構成要素とするろ過システムは、通常システム圧力を有している。このシステム圧力は、液体または気体を金属繊維フィルタ要素に供給するために用いられる圧力である。ろ過システムから逆パルス付与（以後、「逆流洗浄」と呼ぶこともある）によって滞留粒子を除去するためには、少なくとも上記のシステム圧力に等しい逆パルス圧力、通常、上記のシステム圧力よりも高い逆パルス圧力が用いられている。システム圧力はろ過システムごとに異なるので、臨界距離および金属繊維布地の表面に対する穿孔金属シートの総開口領域は、金属繊維フィルタ要素に付加される各システム圧力に関連する逆パルス圧力に基づいて決定されている。補強層がフィルタ媒体の流出側に配置された場合、金属繊維布地は逆流洗浄の間流入側において支持されていない。しかし、フィルタ媒体の流出側に配置された補強層と金属繊維布地は焼結によって接合しているので、金属繊維布地は、逆流洗浄によって穿孔金属シートから分離しないようになっている。焼結による接合は逆流洗浄、例えば、高圧液洗浄によるエネルギーを金属繊維布地の屈曲または変形を生じさせることなく吸収するだけの強さを有していなければならない。
【００１８】
穿孔金属シートを得るのに、どのような金属シートを用いてもよい。好ましくは、ＡＬＳＩ  ３１６Ｌまたはインコネル（登録商標：Inconel?）のようなステンレス鋼またはＮｉを含む金属シートを用いるとよい。好ましくは、穿孔金属シートと金属繊維布地は、同一または類似の金属合金から形成されるとよい。穿孔金属シートの厚みは好ましくは０．５ｍｍから２ｍｍの範囲内にあるとよい。
【００１９】
金属繊維布地の金属繊維を得るのに、どのような金属または金属合金を用いてもよい。好ましくは、ニッケル繊維、ステンレス鋼繊維、または鉄、アルミニウム、およびクロムを含む合金を用いるとよい。ステンレス鋼の例としては、ＡＩＳＩ３００またはＡＩＳＩ４００系列の合金、例えば、ＡＩＳＩ３１６ＬまたはＡＩＳＩ３４７が挙げられる。さらに、ステンレス鋼として、クロム、アルミニウム、および／またはニッケル、および総含有量が０．０５質量％−０．３質量％のイットリウム、セリウム、ランタン、ハフニウム、またはチタニウムを含む合金、例えばフェクラロイ（登録商標：Fecralloy?）を用いてもよい。
【００２０】
繊維の等価直径は、好ましくは０．５μｍから１００μｍ、例えば、２μｍから２５μｍの範囲内の値に設定されるとよい。等価直径は金属繊維の直径方向の表面、すなわち、断面の面積と同じ面積の表面を有する仮想円の直径を意味している。
【００２１】
金属繊維は、繊維束引抜き法、（米国特許第４、９３０、１９９号に記載されている）シェービング法、または公知の任意の方法によって得ることができる。
【００２２】
本発明による金属繊維布地を得るのに用いられる金属繊維布地は、一層のみの金属繊維層または異なる繊維層の積層からなるとよい。繊維の積層を用いる場合、各繊維層は特定の等価な繊維直径、繊維密度、および層重量からなる金属繊維からなるとよい。層重量はｇ／ｍ2の単位で表示され、以後、この層重量を「比層重量」と呼ぶ。
【００２３】
金属ワイヤの織物メッシュまたは編物メッシュが金属繊維布地に付設されるとよい。好ましくは、この金属ワイヤメッシュ２つの金属繊維層間に配置されるとよい。さほど好適な実施例とはいえないが、金属繊維布地の穿孔金属シートが焼結される側と反対側に金属ワイヤメッシュを配置することもできる。
【００２４】
本発明の一変更例によれば、２つの穿孔金属シートを金属繊維布地に焼結させた金属繊維フィルタ要素が提供される。金属繊維布地は、１つの穿孔金属シートが金属繊維布地の片側に位置するように２つの穿孔金属シート間に配置されている。さらに本発明の他の変更例によれば、穿孔金属シートを２つの金属繊維布地間に焼結させた金属繊維フィルタ要素が提供される。
【００２５】
本発明によれば、金属繊維布地を前述の開口率（開口領域を覆う金属繊維布地の表面の％）、臨界距離、および寸法を有する穿孔金属シートに焼結することによって、非補強焼結金属繊維布地またはワイヤメッシュによって補強された金属繊維布地と比較して、本発明による金属繊維フィルタ要素の機械的性質は著しく改善されることが判明している。また、開口領域が上記の寸法よりも大きい寸法を有し、特に金属繊維布地をフィルタの流入側に配置した場合、金属繊維布地と穿孔金属シートがフィルタの洗浄中、特に高圧の噴流によるフィルタの洗浄中に緩む可能性があることが判明している。
【００２６】
本発明による穿孔金属シートに焼結される金属繊維布地は、平面金属繊維フィルタ要素として用いられてもよいし、さらにチューブ状金属繊維フィルタ要素に変換して用いられてもよい。このようなチューブ状金属繊維フィルタ要素は、平面金属繊維フィルタ要素を所定のチューブ形状に曲げ、その平面金属繊維フィルタ要素の対向する縁を溶接によって閉じることによって得ることができる。具体的には、平面金属繊維フィルタ要素の端部を重ねて、その重なった部分を抵抗溶接で接合することによって、チューブ状金属繊維フィルタ要素を得ることができる。これらの重なった端部は、金属繊維布地を超えて延びる穿孔金属シートの金属領域であるか、または金属繊維布地と穿孔金属シートの共通領域からなるとよい。抵抗溶接の代わりに、ＴＩＧ溶接、蝋付け、半田付け、または接着剤を用いて接合してもよい。
【００２７】
金属繊維フィルタ要素は、金属繊維布地から延びる穿孔金属シートの領域または共通領域を用いて、金属繊維フィルタ要素を構成要素とするフィルタシステムの他の部分に接続させることができる。
【００２８】
本発明による金属繊維フィルタ要素は、公知のメッシュ補強または非補強金属繊維フィルタと比較して種々の利点を有している。
【００２９】
本発明による金属繊維フィルタ要素は、そのフィルタ要素を最終形状、例えば、チューブ形状に変換するための曲げ、溶接、成形時に付加される機械的力に十分耐えることができる。具体的には、本発明による金属繊維フィルタ要素は、上記の機械的力に十分耐えるだけの剛性を有するように改善されている。さらに、本発明による金属繊維フィルタ要素は、金属シートを溶接するのと同じように溶接することができる。
【００３０】
通常、金属繊維フィルタ要素は、気体または液体のいずれかをろ過するのに用いられている。金属繊維フィルタ要素は、そのフィルタ要素をその場で清浄化するために周期的に逆パルスが付加されている。これらの逆パルスとして、システム圧力よりも高い部分的に気体または液体のろ過に用いられるパルス圧力が付加されるので、公知の補強金属繊維フィルタ要素は補強構造体、例えば、ワイヤメッシュを流入側に配置している。
【００３１】
逆パルス圧力は、流出側から流入側に付加されるので、公知の金属繊維フィルタ要素の補強構造体は、好適な例として金属繊維フィルタ要素の流入側に配置されている。しかしながら、本発明による金属繊維フィルタ要素は、（穿孔金属シートの平坦な面によって）、補強構造体と金属繊維布地間に極めて強靭な接合が得られるので、補強構造体を金属繊維フィルタ要素の流出側に配置することができる。従って、個々のワイヤと金属繊維布地間が実質的に線接触するように焼結されている従来の補強メッシュと比較して、補強構造体と金属繊維布地が大きな面積に亘って焼結されているので、逆パルスの付加中、金属繊維布地は補強構造体から圧力流体によって剥がされることなくその補強構造体に固着した状態を維持することができる。その結果、金属繊維フィルタ要素に保持された滞留粒子が公知のフィルタ要素においてよく知られているように補強構造体の比較的粗い表面に付着することがないという利点が得られる。なお、逆流パルスによって、金属繊維フィルタ要素を効率よく、かつ完全に清浄化することができる。
【００３２】
本発明による金属繊維フィルタの他の利点は、高剛性の金属シートを用いることによって、剛性を改善することができる点にある。
【００３３】
余分の支持体を用いることなく、公知の金属繊維フィルタの表面よりも大きなフィルタ表面を水平方向または垂直方向のいずれにおいても得ることができる。すなわち、本発明の金属繊維フィルタ要素は、いわゆる自立式のフィルタ要素である。
【００３４】
本発明による金属繊維フィルタ要素を使って、本発明による１対の金属繊維フィルタ要素からなるフィルタプレートを得ることができる。この場合、本発明による２つの金属繊維フィルタ要素をそれらの面が互いに平行になるように配置し、金属繊維フィルタ要素の外側の縁を適当なシール手段を用いて密封することによって、２つの面が金属繊維フィルタ要素からなるフィルタプレートを得ることができる。ここで、必ずしも必要ではないが、好ましくは、メッシュ、発泡体、または伸縮性金属（膨張金属シート）からなるスペーサ層を２つの金属繊維フィルタ要素間に配置するとよい。金属繊維フィルタ要素は金属繊維布地がフィルタプレートの内側または外側に配向するように配置されるとよい。
【００３５】
ろ過操作に用いる場合、このようなフィルタプレートを水平または垂直に配置させるとよい。このフィルタプレートは自重を支持するのに十分な剛性を有している。好ましくは、液体または気体を（例えば、過圧力を用いて）フィルタプレートの外側から金属繊維フィルタ要素を介して、好ましくは、スペーサ層を通して、液体または気体排出ダクトに向けて強制的に送るとよい。なお、当業者にとっては明らかなことではあるが、フィルタプレートの縁は、ろ過されない液体または気体の迂回を避けるために密封されている。
【００３６】
あるいは、好適な実施例とはいえないが、液体または気体を逆方向からフィルタプレート内に流入させてもよい。
【００３７】
本発明によるこのようなフィルタプレートは食品液体、例えば、ワイン、ビール、ジュース、またはオリーブ油のようなオイルをろ過するのに用いると有益である。
【００３８】
本発明によれば、本発明による金属繊維フィルタ要素を作製する方法がさらに提供される。
【００３９】
まず、金属繊維布地を業界において公知の技術によって作製する。必ずしも必要ではないが、好ましくは、金属繊維布地を焼結し、次いで、穿孔金属シートに配置する。ここで、金属シートは業界において公知の技術を用いて設けられた開口を有している。本発明によれば、穿孔金属シートの総開口領域はそれらの開口領域を覆う金属繊維布地の表面の２５％よりも大きい値に設定されている。穿孔金属シートの各開口領域はその開口領域の各点とその開口領域の縁との間の距離が６５ｍｍ未満になるような寸法を有している。穿孔金属シートの開口領域の形状は、好ましくは円形、正方形、長方形、台形、または平行四縁形であるとよい。
【００４０】
本発明による金属繊維フィルタ要素を作製する方法によれば、予め焼結されているかまたは焼結されていない金属繊維布地を穿孔金属シートに焼結することによって、本発明による平面金属繊維フィルタ要素を作製することができる。
【００４１】
穿孔金属シートに焼結された金属繊維布地の縁を介する気体または液体の迂回を避けるために、好ましくは１０ｍｍよりも大きい幅を有する共通領域を設ける。あるいは、金属繊維布地の縁を密封することによって、ろ過されない液体または気体のその縁を介する迂回を避けるように構成してもよい。この場合、金属繊維布地の全ての縁を金属領域に、例えば、抵抗溶接法によって溶接するか、または金属繊維布地の全ての縁を金属領域に過圧力によって圧縮するとよい。
【００４２】
次いで、この平面金属繊維フィルタ要素の互いに平行である２つの端部を仮想軸線の周りに巻くことによってチューブ状金属繊維フィルタ要素に変換するとよい。２つの端部は好ましくはＴＩＧ溶接または抵抗溶接によって接合するとよい。このようにして、チューブ形状の金属繊維フィルタ要素を得ることができる。さらにエンドキャップをチューブ形状のフィルタ要素の両端の１つに設けるとよい。好ましくは、エンドキャップをＴＩＧ溶接または抵抗溶接によって端部に接合するとよい。あるいは、フィルタ系における金属繊維フィルタ要素を構成要素とする本発明によるろ過システムによれば、エンドキャップを設けずに、金属繊維フィルタ要素を、例えば、溶接によってフィルタ系のモジュールに直接接合してもよい。この場合、金属繊維布地を超えて延長する金属領域または共通領域が溶接部になるので、金属繊維フィルタ要素を溶接するために特別の溶接手法を用いる必要がない。この点が金属繊維布地を溶接する場合と比較して有利である。
【００４３】
本発明によるフィルタ媒体は、種々の用途、例えば、金属フライス加工装置の冷却液、排水、崩壊し易いまたは高価な金属または粒子などを含む液体、または食品液体およびワイン、ビール、ジュースまたはオリーブ油のような飲料のろ過に用いることができる。
【００４４】
なお、フィルタ媒体およびフィルタ装置の寸法は、種々のろ過用途の要件を満たすように選択されている。
【００４５】
以下、添付の図面に基づいて、本発明をさらに詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
［発明の好適な実施例の説明］
図１は、本発明による平面金属繊維フィルタ要素を概略的に示している。金属繊維フィルタ要素は、金属繊維フリース（羊毛状布地）１２を補強する構造体として機能する穿孔金属シート１１を備えている（図１において、金属繊維布地１２は、穿孔金属シート１１によって覆われ、破線によって示されている）。穿孔金属シート１１は、いくつかの開口領域１３と金属領域１４を有している。穿孔金属シート１１と金属繊維布地１２は、金属繊維布地１２を覆う金属領域１４の全面に亘って互いに焼結されている。穿孔金属シート１１の金属領域の部分１５は、金属繊維布地１２を超えて延在している。さらに、金属繊維布地の縁１７とその縁１７に最も近接する各開口領域の縁１６との間には、少なくとも１０ｍｍの幅１８を有する共通領域が形成されている。あるいは、共通領域の幅は、１０ｍｍよりも小さくてもよいが、その場合、金属繊維布地の縁１７は、その縁１７の微細孔を溶接、例えば、抵抗溶接によって塞ぐことによって密封するとよい。あるいは、金属繊維布地の縁１７は、その縁１７の微細孔を圧縮によって実質的に塞ぐことによって密封してもよい。一例として、４０ｍｍ幅を有する正方形の開口領域１３を設けるとよい。金属領域１４に関して、隣接する正方形の開口領域１３の隣接する側縁間の幅は、３ｍｍに設定するとよい。このように設定した場合、総開口領域は、金属繊維布地１２の全面の８５％よりも大きいことになる。
【００４７】
図２は、フィルタユニットの他の部分、例えば、図１に示す金属繊維フィルタ要素をフィルタチャンバ２１に組付けた後の状態を示す断面図である。金属繊維フィルタ要素は、金属繊維布地１２を超えて延在している穿孔金属シート１１の延長部１５において、フィルタユニットに組付けられている。粒子２２を含む液体または気体は、金属繊維フィルタ要素１１に向かって矢印２３の方向に流れるようになっている。ろ過された液体または気体は、矢印２４で示されるように金属繊維フィルタ要素から外部に流れるようになっている。金属繊維フィルタ要素の側２５は、流入側と呼ばれ、金属繊維フィルタ要素の側２６は、流出側と呼ばれている。金属繊維フィルタ要素の流入側には、捕捉された滞留粒子を除くために逆パルスが付加されている。この場合、圧力パルスは、矢印２７の方向に付加されている。穿孔金属シート１１と金属繊維布地１２は、全体に亘って金属領域１４の平面２８において焼結によって接合されているので、金属繊維布地１２は逆パルスが付加されても穿孔金属シート１１から分離しないようになっている。さらに具体的に、金属繊維布地１２は、流入側２５で補強構造によって支持されていないので、流入側に滞留する粒子２２は、逆パルスによって均一に除去され、従来技術におけるように流入側に配置された補強構造体に妨げられ、またはその補強構造体上に堆積するという問題を生じることがない。
【００４８】
本発明の好適な実施例によれば、好ましくは、ＡＩＳＩ３１６Ｌに該当するステンレス鋼の繊維を３層重ねた金属繊維布地１２を用いている。この場合、金属繊維布地１２の流入側２５に位置する第１層は、２μｍの等価な繊維直径(diameter fiber)、および４５０ｇ／ｍ2の特定の比層重量(specific layerweight)を有している。この第１層の上に位置する第２層は、４μｍの等価な繊維直径、および３００ｇ／ｍ2の特定の比層重量を有している。第２層の上に位置して金属繊維布地１２の流出側に配向する第３層は、６．５μｍの等価な繊維直径、および６００ｇ／ｍ2の特定の比層重量を有している。これらの３つの層は、互いに焼結され、次いで１ｍｍ厚みのＡＩＳＩ３１６Ｌステンレス鋼を使用した穿孔金属シート１１に焼結されている。穿孔金属シート１１は、幅と高さが１０ｍｍの複数の正方形の開口領域を有し、それらの開口領域間の金属領域の幅は２ｍｍである。このようにして、完全ろ過級数(absolute filter rating)が２μｍの金属繊維フィルタ要素が得られることになる。
【００４９】
金属繊維布地１２は、好ましくは、穿孔金属シート１１に焼結される前に、その穿孔金属シート１１が存在しない状態で焼結されるとよい。この焼結された金属繊維布地１２は、所定のろ過効率(fiber efficiency)が得られるように圧縮されるとよい。次いで、この焼結された金属繊維布地１２は、穿孔金属シート１１に焼結されることになる。
【００５０】
一つの変更例として、０．２５ｍｍから０．５ｍｍの範囲内の厚みを有する上記と同一の穿孔金属シート１１の両側に、上記と同様の積層構造を有する金属繊維布地１２を設けるとよい。
【００５１】
本発明の金属繊維フィルタ要素において、開口領域の寸法を種々変更することが可能である。図３は、円形の開口領域を有する穿孔金属シートの一例を示している。
【００５２】
穿孔金属シートは、金属領域３１を有している。この穿孔金属シートの表面に円形開口領域３２が繰り返し配設されている。各開口領域３２は、直径３３および隣接する開口領域との間の最小距離３４によって特定されている。表１に示すような異なる総開口領域は、この直径３３および最小距離３４に基づいている。表１には、開口領域３２内の点とその開口領域３２の縁との間の最大距離（「縁までの臨界距離」と呼ぶ）も示している。
【００５３】
【表１】
2004528169.tif 000003
【００５４】
しかし、好ましくは、図４ａに示すような正方形または長方形の開口領域を用いるとよい。この例においても、金属シートは、金属領域４１と、いくつかの繰り返しによって配置される開口領域４２とを有している。開口領域４２の寸法は、幅４３と高さ４５および隣接する開口領域４２との間の距離４４および４６によって決定されている。いくつかの例を表２に示す。開口領域４２内の点とその開口領域４２の縁との間の最大距離（「縁までの臨界距離」と呼ぶ）も表２に示す。
【００５５】
【表２】
2004528169.tif 000004
【００５６】
あるいは、図４ｂに示すように、開口領域４２は、ダイヤモンド状の形状を有していてもよい。この場合、開口領域４２の寸法は、さらに角度α１およびα２によって規定されることになる。
【００５７】
図５ａは、開口領域５２が平行四辺形の形状を有するチューブ状金属繊維フィルタ要素の好適な他の実施例を示している。図示するように、金属シートには、金属領域５１と、いくつかの繰り返しによって配置される開口領域５２とが設けられている。開口領域５２の寸法は、高さ５３と幅５４、隣接する開口との間の距離５５、および平行四辺形の傾斜角βによって決定されている。いくつかの例を表３に示す。開口領域５２内の点とその開口領域５２の縁との間の最大距離（「縁までの臨界距離」と呼ぶ）も表３に示す。
【００５８】
【表３】
2004528169.tif 000005
【００５９】
あるいは、図５ｂに示すように、角度βは４５°未満、例えば、３０°に設定してもよい。
【００６０】
図６ａ、図６ｂ、図６ｃ、および図７は、本発明によるチューブ状金属繊維フィルタ要素を示している。図６ａに示すように、平行四辺形の開口領域６０２および金属領域６０３を有する穿孔金属シートは、全ての開口領域６０２が金属繊維布地６０４に覆われるような状態で、金属繊維布地６０４に焼結されている。穿孔金属シート６０１の上下側において、穿孔金属シート６０１の２つの部分６０５および６０６が金属繊維布地６０４を超えて延在している。可能であれば、穿孔金属シートの左右側の部分６０７および６０８も金属繊維布地を越えて延在しているとよい。ろ過されない気体または液体が金属繊維布地６０４の縁を介して迂回するのを避けるために、少なくとも１０ｍｍの幅６０９を有する共通の領域が設けられている。金属繊維フィルタ要素をチューブ形状に形成するために、矢印６１２および６１３で示すように、２つの縁６１０および６１１は、その縁６１０および６１１と平行に延びる仮想軸線６１４を中心として円を描くように互いに曲げられている。この場合、穿孔金属シートは、チューブ状金属繊維要素の内側に位置し、チューブ状金属繊維フィルタ要素の流入側はそのチューブ状金属繊維フィルタ要素の外側に位置していることは明らかである。
【００６１】
図７に示されるように、２つの縁６１０および６１２は対向し(brought)、溶接線７１に沿って互いに溶接されている。この溶接はＴＩＧ溶接法で行なわれるとよい。このようにしてチューブ状金属繊維フィルタ要素が得られることになる。あるいは、部分６０７および６０８を部分的または全体的に重なるように配置させてもよい。これらの部分も溶接線７１に沿って抵抗溶接によって接合させるとよい。
【００６２】
あるいは、図６ｂに示すように、縁６１０および６１１を金属繊維布地６０４が覆うように構成してもよい。この場合、金属シートは横方向において金属繊維布地６０４を超えて延びる領域を有していない。その代わり、平面金属繊維フィルタ要素の左右両側には、幅６０９を有する共通領域６１５および６１６が設けられている。２つの縁６１０および６１１は、曲げられ、図７に示したのと同様の方法によって溶接線７１に沿って溶接されている。この溶接はＴＩＧ溶接法によって行なわれるとよい。このようにして、チューブ状金属繊維フィルタ要素が得られることになる。あるいは、部分６１５および６１６を部分的または全体的に重なるように配置させてもよい。これらの部分も溶接線７１に沿って抵抗溶接法によって溶接されている。
【００６３】
あるいは、図６ｃに示すように、金属繊維布地６０４が縁６１７および６１８を覆うように構成してもよい。この場合、金属シートは横方向および縦方向のいずれにおいても金属繊維布地を超えて延在する領域を有していない。その代わり、平面金属繊維フィルタ要素の左右両側の幅６０９を有する共通領域６１５および６１６に加え、上下両側にも幅６０９を有する共通領域６１９および６２０が設けられている。
【００６４】
図７に示すように、チューブ状金属繊維フィルタ要素の両側に、穿孔金属シートの部分６０５および６０６に対応する２つの領域７２および７３が形成されている。これらの領域７２および７３は、金属繊維フィルタ要素をフィルタユニットの他の部品に接続させるのに用いられている。例えば、１つの領域７２は、キャップ７４と係合させるとよい。具体的には、領域７２をキャップ７４とともに溶接し、金属繊維フィルタ要素の領域７２側を閉鎖するとよい。図７に示す本発明による金属繊維フィルタ要素をろ過操作に用いる場合、矢印７５で示すチューブの外側からろ過される液体または気体が流入されることになる。ろ過された液体または気体は、矢印７６で示す軸方向に排出されるようになる。チューブの外面に滞留した粒子は、逆パルスによってチューブの外側に吹き飛ばされるかまたは押し出されることになる。
【００６５】
ここで、液体ろ過中に逆パルスを付加する場合、領域７３から伝達される圧力は、エンドキャップ７４における圧力波の反射によってそのエンドキャップ７４の近傍で高くなり、その結果、極めて高い圧力がエンドキャップ７４に近接するチューブ状金属繊維フィルタ要素の部分に付加されることになる。
【００６６】
逆パルス付加中に補強構造体に付加される圧力は、場所によって異なる。そのため、本発明によるチューブ状金属繊維フィルタ要素に用いられる穿孔金属シートは、その表面の開口領域を不均一に分布させるとよい。図８に示すように、金属繊維布地８２に焼結される穿孔金属シート８１は、例えば、３つの異なる開口領域、すなわち、最大補強領域８３、通常補強領域８４、および最小補強領域８５を有している。図６および図７に基づいて説明したのと同じように、金属繊維フィルタ要素の縁８６および８７は、互いにチューブ形状が得られるように曲げられてから互いに溶接されている。金属領域８８は、エンドキャプに接続するために設けられている。エンドキャップをこの領域８８に溶接することによって、チューブ状金属繊維フィルタ要素の領域８８側を閉鎖する。この構成によって、逆パルスの付加中、より高い圧力が最大補強領域８３に付加されることになる。
【００６７】
図９ａ、図９ｂおよび図１０は本発明によるフィルタプレート９０１を示している。フィルタプレート９０１は、２つの金属繊維フィルタ要素９０２と、好ましくは、伸縮性金属シートまたは織られた金属ワイヤメッシュからなるスペーサ層９０３を備えている。図９ａは、補強層９０４をフィルタプレート９０１の外側に配置している点に特徴がある２つの金属繊維フィルタ要素９０２を有する実施例を示している。２つの金属繊維フィルタ要素９０２の金属繊維布地９０５は、フィルタプレート９０１の内側に配置されている。図９ｂは、補強層９０４がフィルタプレート９０１の内側配置している点に特徴がある２つの金属繊維フィルタ要素９０２を有する実施例を示している。２つの金属繊維フィルタ要素９０２の金属繊維布地９０５はフィルタプレートの外側に配置されている。
【００６８】
フィルタプレートの縁を密封し、フィルタプレートの使用時にろ過されていない液体または気体の迂回に対処するために、シール手段９０６がフィルタプレートの縁に設けられている。２つの金属繊維フィルタ要素９０２は、ポリマー帯またはボルトとナットの組９０７によってシール手段９０６に固定されている。なお、ボルトとナットの組９０７は、２つの金属繊維フィルタ要素９０２とシール手段９０６に設けた適当な孔に配置されている。
【００６９】
図示される上記の実施例において、適当な出口手段９０８、例えば、円錐チューブ要素がフィルタプレート９０１の下側に設けられている。この出口手段９０８を用いて、フィルタプレート９０１を排出ダクト９１０の対応する入口手段９０９に取り付けるとよい。金属繊維フィルタ要素９０２の補強層９０４の存在によって、フィルタプレート９０１を垂直または水平位置で用いる場合、他の支持体を用いる必要がない。可能であれば、フィルタプレート９０１の外側またはフィルタプレート９０１の内側において補強構造体９０４の開口の外側のいずれかに配置されている金属繊維布地９０５の機械的な損傷を防ぐために、ワイヤメッシュまたは他の透過性手段をフィルタプレートの外側に設けるとよい。
【００７０】
本実施例において、補強層９０４の金属繊維布地９０５から延びている部分は、フィルタプレートを構成するのに有益である。例えば、延長部からなる領域９１３を用いてシール手段９０６を固定することができ、また延長部からなる領域９１４によって排出チャンネル９１１を形成し、さらに延長部からなる領域９１５を出口手段９０８に例えば溶接することによって、出口手段９０８を金属繊維フィルタ要素９０２に接続することができる。
【００７１】
ワイン、ビール、オリーブ油、またはジュースのような液体を矢印９１２で示すようにフィルタプレート９０１の外側から補強層９０４の開口、金属繊維布地９０５、任意選択的に設けたスペーサ層９０３、および任意選択的に設けた排出チャンネル９１１を介して排出ダクト９１０に強制的に送給することによってろ過することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明による金属繊維フィルタ要素の概略図である。
【図２】図１に示す金属繊維フィルタ要素の概略断面図である。
【図３】本発明による金属繊維フィルタ要素を構成する円形開口領域を有する穿孔金属シートの概略図である。
【図４】図４ａおよび図４ｂは、本発明による金属繊維フィルタ要素を構成する長方形およびダイヤモンド状開口領域を有する穿孔金属シートの概略図である。
【図５】図５ａおよび図５ｂは、本発明による金属繊維フィルタ要素を構成する平行四辺形の開口領域を有する穿孔金属シートの概略図である。
【図６】図６ａ、図６ｂおよび図６ｃは、本発明によるチューブ状金属繊維フィルタ要素に変換される金属繊維フィルタ要素の概略図である。
【図７】図７は、本発明によるチューブ状金属繊維フィルタ要素に変換される金属繊維フィルタ要素の概略図である。
【図８】本発明によるチューブ状金属繊維フィルタ要素に変換される他の金属繊維フィルタ要素の概略図である。
【図９】図９ａおよび図９ｂは、本発明によるフィルタプレートの概略立断面図である。
【図１０】本発明によるフィルタプレートの概略正面図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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2004528169.tif 000041