JP2009297643A - 濾過用フィルターエレメント及び濾過装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 濾過時に付着した粘着性スラッジを逆洗により簡単に取り除くことができ、目詰まりが起こらず、連続して濾過処理することができる、粘着性スラッジを含む液状体の濾過装置を提供する。
【解決手段】 平滑表面を有する多孔板の平滑表面を、濾過対象の液状体が流入する一次側濾過面として有する複数のフィルターエレメント１４と、前記フィルターエレメントを内蔵するケーシング１３とを備える粘着性スラッジを含む液状体の濾過装置１０であって、前記フィルターエレメントは、逆洗時における他のフィルターエレメントの一次側濾過面から噴出する逆洗流によって、当該一次側濾過面に付着した粘着性スラッジを除去できる程度の位置まで前記他のフィルターエレメントに近接して設けられている、粘着性スラッジを含む液状体の濾過装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、スラッジを含む液状体からスラッジを分離する濾過用フィルターエレメント及びこれを用いた濾過装置に関する。ここでスラッジとは、液状体を構成する液体に溶解していない不溶物のことであるものとする。例えば、液状体を構成する液体が水等の水溶性溶媒を主成分として含む場合（水溶性溶媒を主成分として含むエマルジョンも含む）には、水等の水溶性溶媒に溶解しない固体粒子、ゲル状ないしタール状の物質（固体粒子を含有するものと含有しないものがある）等がある。また、液状体を構成する液体が水に溶解しない油等の油溶性溶媒（非水溶性溶媒）を主成分として含む場合には、油等の油溶性溶媒に溶解しない固体粒子等がある。

スラッジを含む液状体としては各種のものがあるが、その一例として使用済みクーラントがある。クーラントは、研削加工機、研磨加工機等の各種加工機で被加工物（金属、ガラス、セラミックス等の材料）を加工する際に、冷却、潤滑、洗浄等のために供給される液体であり、水性、油性、エマルジョン等の各種の型がある。使用済みのクーラントには、加工の際に生じた被加工物あるいは加工機等から生じた固体粒子が含まれるので、再使用する際には固体粒子を除去する必要がある。

従来、使用済みのクーラントを濾過する濾過装置に使用される逆洗フィルターエレメントは、金網、ウェッジワイヤ、ノッチワイヤ等で製作されるのが一般的であった。例えば、金網が円筒状になるように金網を支持体に固定したもの、ウェッジワイヤを織って得られるウェッジワイヤスクリーンが円筒状になるように前記スクリーンを支持体に固定したもの、長尺ノッチワイヤを隙間（スリット）のあるコイル状になるように支持体の外周を取り囲み固定したもの等がある。例えば、特許文献１には、弾力性のある金属線を螺旋状に巻いて巻線の間に分離間隙を有する螺旋状分離体、及びこれを設けた連続固液分離装置が記載されている。

実開平５−２６１１２号公報

しかし、これら従来のフィルターエレメントは、逆洗しながら使用した場合でも、長時間使用するにつれて、加工切粉等の固体粒子が網目や金属線と金属線との間に挟まったり、金網と支持体、あるいは金属線と支持体との間に挟まったりするので、逆洗により除去できない加工切粉等の固体粒子がフィルターエレメントにしだいに蓄積して目詰まりが発生する。そのため、フィルターエレメントの定期的な交換や分解洗浄が必要であった。

また、研削加工機、研磨加工機等の各種加工機で被加工物を加工する加工工程で加工しながら、使用済みのクーラントから固体粒子を分離除去してクーラントを再生し、再生したクーラントを前記各種加工機に供給し、クーラントをリサイクルしながら被加工物を連続して加工する場合（例えば、そのような加工装置ないしライン）もある。この場合、フィルターエレメントに目詰まりが発生すると、前記加工工程での加工に悪影響（例えば、加工工程の停止）を及ぼすことがあった。そのため、目詰まりが起こらないかより長時間起こりにくいフィルターエレメント及び濾過装置の要求が高まっていた。

また、クーラントは、研削加工機、研磨加工機等の各種加工機で被加工物を加工する際に使用されるものであるから、使用済みのクーラントに機械油が混入する場合がある。この場合において、クーラントが水溶性である時には、粘着性を有するゲル状の物質が生成する。さらに、使用済みの水溶性クーラントに含まれる切粉等の固体粒子、汚れ等が前記ゲル状の物質に絡み合い、より粘着性の高いタール状の物質に成長する。これらのゲル状ないしタール状の物質は、金網やワイヤを用いた従来のフィルターエレメントにおける使用済みの水溶性クーラントが流入する金網及びその隙間、ワイヤ及びその隙間で構成される濾過面に膜状（層状）に堆積する。このように膜状に堆積したゲル状ないしタール状の物質の除去を逆洗により試みても、ある程度まで除去することは可能であるが、完全に除去することは困難であった。そのため、逆洗しながら使用した場合でも、長時間使用するにつれて、加工切粉等の固体粒子と共にゲル状ないしタール状の物質が網目や金属線と金属線との間に挟まったり、金網と支持体、あるいは金属線と支持体との間に挟まったりするので、逆洗により除去できない加工切粉等の固体粒子とゲル状ないしタール状の物質がフィルターエレメントにしだいに蓄積して目詰まりが発生する。そのため、フィルターエレメントの定期的な交換や分解洗浄が必要であった。

本発明は、濾過時に付着したスラッジを逆洗により簡単に取り除くことができ、目詰まりが起こらないかより長時間起こりにくい濾過用フィルターエレメントを提供することを目的とする。また、本発明は、濾過時に付着したスラッジを逆洗により簡単に取り除くことができ、目詰まりが起こらないかより長時間起こりにくく、連続して濾過処理することができる濾過装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、第１の視点において、平滑表面を有する多孔板の平滑表面を、濾過対象の液状体が流入する一次側濾過面として有する、使用済みクーラントの濾過用フィルターエレメントにより、上記目的を達成することができる。

本発明によれば、第２の視点において、平滑表面を有する多孔板の平滑表面を、濾過対象の液状体が流入する一次側濾過面として有する、粘着性スラッジを含む液状体の濾過用フィルターエレメントにより、上記目的を達成することができる。

上記本発明の濾過用フィルターエレメントでは、次のようにすることができる。多孔板の一次側濾過面に対する多孔開口の端部を、円滑な曲面から構成することができる。平滑表面は、粘着性スラッジが容易に剥離できる程度に平滑にすることができる。多孔板の多孔開口の内径は、濾過液が流出する二次側濾過面に向かってしだいに拡開させることができる。平滑表面を有する多孔板の平滑表面を外面として前記多孔板から成る筒状フィルターエレメントであり、前記平滑表面を、濾過対象の液状体が流入する一次側濾過面として有することができる。前記筒状フィルターエレメントは、前記多孔板の平滑表面を外周面とし一端側だけが開口端である有底の筒状フィルターエレメントであり、スパイラルエレメントの捻じり軸の方向が、前記筒状フィルターエレメントの長さ方向と略一致するように、前記筒状フィルターエレメントの内部空間に、スパイラルエレメントを設けることができる。

本発明によれば、第３の視点において、平滑表面を有する多孔板の平滑表面を、濾過対象の液状体が流入する一次側濾過面として有する複数のフィルターエレメントと、前記フィルターエレメントを内蔵するケーシングとを備える使用済みクーラントの濾過装置であって、前記フィルターエレメントは、逆洗時における他のフィルターエレメントの一次側濾過面から噴出する逆洗流によって、当該一次側濾過面に付着したスラッジを除去できる程度の位置まで前記他のフィルターエレメントに近接して設けられている、使用済みクーラントの濾過装置により、上記目的を達成することができる。

本発明によれば、第４の視点において、平滑表面を有する多孔板の平滑表面を、濾過対象の液状体が流入する一次側濾過面として有するフィルターエレメントと、前記フィルターエレメントを内蔵するケーシングとを備える使用済みクーラントの濾過装置であって、前記フィルターエレメントは、逆洗時における当該フィルターエレメントの一次側濾過面から噴出する逆洗流及びその反射流によって、当該一次側濾過面に付着したスラッジを除去できる程度の位置まで前記ケーシングの内面ないし逆洗流反射面に近接して設けられている、使用済みクーラントの濾過装置により、上記目的を達成することができる。

本発明によれば、第５の視点において、平滑表面を有する多孔板の平滑表面を、濾過対象の液状体が流入する一次側濾過面として有する複数のフィルターエレメントと、前記フィルターエレメントを内蔵するケーシングとを備える粘着性スラッジを含む液状体の濾過装置であって、前記フィルターエレメントは、逆洗時における他のフィルターエレメントの一次側濾過面から噴出する逆洗流によって、当該一次側濾過面に付着した粘着性スラッジを除去できる程度の位置まで前記他のフィルターエレメントに近接して設けられている、粘着性スラッジを含む液状体の濾過装置により、上記目的を達成することができる。

本発明によれば、第６の視点において、平滑表面を有する多孔板の平滑表面を、濾過対象の液状体が流入する一次側濾過面として有するフィルターエレメントと、前記フィルターエレメントを内蔵するケーシングとを備える粘着性スラッジを含む液状体の濾過装置であって、前記フィルターエレメントは、逆洗時における当該フィルターエレメントの一次側濾過面から噴出する逆洗流及びその反射流によって、当該一次側濾過面に付着した粘着性スラッジを除去できる程度の位置まで前記ケーシングの内面ないし逆洗流反射面に近接して設けられている、粘着性スラッジを含む液状体の濾過装置により、上記目的を達成することができる。

本発明の第１の視点における使用済みクーラントの濾過用フィルターエレメントは、上記構成を有するものであり、使用済みクーラントに含まれるスラッジ（切粉等の固体粒子等）がフィルターエレメントに引っ掛かりにくいので、一次側濾過面に開口する開口部に対してスラッジが濾過時に付着しても、付着したスラッジは逆洗によって短時間で簡単に完全に取り除くことができ、スラッジの蓄積による目詰まりは起こらない。

また、使用済みクーラントが、粘着性スラッジ（粘着性を有するゲル状ないしタール状の物質）を含有する使用済みの水溶性クーラントである場合、粘着性スラッジが一次側濾過面に付着（特に、膜状の付着物として付着）しても、付着した粘着性スラッジは逆洗によって短時間で簡単に剥離除去することができ、粘着性スラッジの蓄積による目詰まりは起こらない。

本発明の第２の視点における粘着性スラッジを含む液状体の濾過用フィルターエレメントは、上記構成を有するものであり、粘着性スラッジが一次側濾過面に付着（特に、膜状の付着物として付着）しても、付着した粘着性スラッジは逆洗によって短時間で簡単に剥離除去することができ、粘着性スラッジの蓄積による目詰まりは起こらない。

本発明の第１〜２の視点におけるフィルターエレメントが、平滑表面を有する多孔板の平滑表面を外周面とし一端側だけが開口端である有底の筒状フィルターエレメントであり、前記平滑表面を、濾過対象の液状体が流入する一次側濾過面として有し、スパイラルエレメントの捻じり軸の方向が、前記筒状フィルターエレメントの長さ方向と略一致するように、前記筒状フィルターエレメントの内部空間に、スパイラルエレメントを設けたものである場合、前記スパイラルエレメントにより前記筒状フィルターエレメントを補強することができるので、濾過時に、濾過対象の液状体の圧力を高圧にして使用することができる。また、濾過時において、前記筒状フィルターエレメントの内部空間を流れる濾過された液体の流れは、前記スパイラルエレメントにより乱流となる。そのため、前記筒状フィルターエレメントの内部空間に、前記多孔板の多孔開口を通過した固体粒子等のスラッジが流入しても、前記筒状フィルターエレメントの内面にスラッジが付着したり内部空間に溜まることを防止することができる。さらに、逆洗時において、前記筒状フィルターエレメントの内部空間を流れる逆洗液の流れは、前記スパイラルエレメントにより渦流になる。そのため、本発明の濾過装置におけるフィルターエレメントとして用いる場合には、ケーシング内がさらに撹拌され逆洗性を向上させることができる。

本発明の第３及び第４の視点における使用済みクーラントの濾過装置は、それぞれ上記構成を有するものであり、使用済みクーラントに含まれるスラッジ（切粉等の固体粒子等）がフィルターエレメントに引っ掛かりにくいので、一次側濾過面に開口する開口部に対してスラッジが濾過時に付着しても、付着したスラッジは逆洗によって短時間で簡単に完全に取り除くことができ、フィルターエレメントにはスラッジの蓄積による目詰まりは起こらない。

使用済みクーラントが、粘着性スラッジ（粘着性を有するゲル状ないしタール状の物質）を含有する使用済みの水溶性クーラントである場合、本発明の第３の視点における使用済みクーラントの濾過装置は、粘着性スラッジが一次側濾過面に付着（特に、膜状の付着物として付着）しても、付着した粘着性スラッジは逆洗によって（特に、他のフィルターエレメントの一次側濾過面から噴出する逆洗流によって）短時間で簡単に完全に剥離除去することができ、粘着性スラッジの蓄積による目詰まりは起こらない。

使用済みクーラントが、粘着性スラッジ（粘着性を有するゲル状ないしタール状の物質）を含有する使用済みの水溶性クーラントである場合、本発明の第４の視点における使用済みクーラントの濾過装置は、粘着性スラッジが一次側濾過面に付着（特に、膜状の付着物として付着）しても、付着した粘着性スラッジは逆洗によって（特に、当該フィルターエレメントの一次側濾過面から噴出する逆洗流及びその反射流によって）短時間で簡単に完全に剥離除去することができ、粘着性スラッジの蓄積による目詰まりは起こらない。

よって、本発明の第３及び第４の視点における使用済みクーラントの濾過装置は、濾過と逆洗を繰り返すことにより、濾過前の濾過能力に回復した効率の良い状態での濾過を繰り返し連続して行うことが可能になり、使用済みクーラントを効率良く連続して濾過処理することができるので、濾過されたクーラントを効率良く連続して得ることができる。したがって、本発明の第３及び第４の視点における使用済みクーラントの濾過装置は、研削加工機、研磨加工機等の各種加工機で被加工物を加工する加工工程で加工しながら、使用済みのクーラントからスラッジを分離除去してクーラントを再生し、再生したクーラントを前記各種加工機に供給し、クーラントをリサイクルしながら被加工物を連続して加工する場合に使用する使用済みクーラントの濾過装置として好適である。

本発明の第５の視点における粘着性スラッジを含む液状体の濾過装置は、上記構成を有するものであり、粘着性スラッジが一次側濾過面に付着（特に、膜状の付着物として付着）しても、付着した粘着性スラッジは逆洗によって（特に、他のフィルターエレメントの一次側濾過面から噴出する逆洗流によって）短時間で簡単に完全に剥離除去することができ、粘着性スラッジの蓄積による目詰まりは起こらない。

本発明の第６の視点における粘着性スラッジを含む液状体の濾過装置は、上記構成を有するものであり、粘着性スラッジが一次側濾過面に付着（特に、膜状の付着物として付着）しても、付着した粘着性スラッジは逆洗によって（特に、当該フィルターエレメントの一次側濾過面から噴出する逆洗流及びその反射流によって）短時間で簡単に完全に剥離除去することができ、粘着性スラッジの蓄積による目詰まりは起こらない。

よって、本発明の第５及び第６の視点における粘着性スラッジを含む液状体の濾過装置は、濾過と逆洗を繰り返すことにより、濾過前の濾過能力に回復した効率の良い状態での濾過を繰り返し連続して行うことが可能になり、粘着性スラッジを含む液状体を効率良く連続して濾過処理することができるので、濾過された液体を効率良く連続して得ることができる。

［フィルターエレメント］
本発明のフィルターエレメントは、平滑表面を有する多孔板の平滑表面を、濾過対象の液状体が流入する一次側濾過面として有するものである。平滑表面を有する多孔板としては、平面状の平滑表面を有する多孔板、あるいは曲面状の平滑表面を有する多孔板がある。曲面状の平滑表面を有する多孔板としては、例えば、外周面の一部ないし全部に平滑表面を有する円筒状の多孔板、内周面の一部ないし全部に平滑表面を有する円筒状の多孔板、前記いずれかの円筒状の多孔板の一部を構成する多孔板であって平滑表面を有するもの等がある。本発明のフィルターエレメントは、前記多孔板を１枚だけで構成したもの、前記多孔板を２枚以上組み合わせて構成したもの（例えば、８枚の長方形の平滑表面を有する多孔板を、開口端の形状が八角形の筒であって外周面が平滑表面になるように組み合わせたもの等のような多角筒状のフィルターエレメント）にすることができる。

〈平滑表面〉
平滑表面を有する多孔板の平滑表面は、好ましくは、粘着性スラッジが逆洗により容易に剥離できる程度に平滑にする。平滑表面を有する多孔板の平滑表面の平滑の程度は、表面粗さ規格（ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４）により、次の程度にすることができる。算術平均粗さＲａでは、２μｍ以下（好ましくは１．５μｍ以下、より好ましくは１μｍ以下、さらに好ましくは０．６μｍ以下、特に好ましくは０．４μｍ以下）にすることができる。最大高さＲｙでは、１０μｍ以下（好ましくは８μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下、さらに好ましくは３μｍ以下）にすることができる。十点平均粗さＲｚでは、５μｍ以下（好ましくは４μｍ以下、より好ましくは３μｍ以下、さらに好ましくは２μｍ以下）にすることができる。平滑表面を有する多孔板の平滑表面は、特に好ましくは鏡面（例えば、Ｒａ０．０１μｍ以下、Ｒｙ０．０８μｍ以下、Ｒｚ０．０６μｍ以下）にすることができる。平滑表面を有する多孔板の平滑表面は、例えば、ステンレス鋼板等の金属製多孔板の表面を電解研磨及びバフ研磨のうちのいずれか一方又は両方を行うことにより得ることができる。金属製多孔板の表面は、例えば、バフ研磨することにより鏡面にすることができる。

なお、逆洗による粘着性スラッジの易剥離性（高剥離性）は、多孔板の表面が平滑であるために得られる特別な効果であり、金網やワイヤで製造された従来のフィルターエレメントの表面を電解研磨しても、粘着性スラッジの易剥離性は得られない。即ち、金網やワイヤで製造された従来のフィルターエレメントの表面は、図８に示すように、板状体とは比較にならない程度に大きい凹凸や段差が存在するので、電解研磨しても大きい凹凸や段差は基本的になくならない。図８は、径方向の断面が三角形である一本の長尺のワイヤ８１を隙間（スリット）のあるコイル状に支持体８２に固定した従来のフィルターエレメント（電解研磨後）の表面部分の、ワイヤを横断する方向（ワイヤの径方向）の部分拡大断面図であり、支持体に巻き付けられたワイヤ間には大きな段差８３が存在する。したがって、金網やワイヤで製造された従来のフィルターエレメントの電解研磨後の表面に付着した粘着性スラッジ（特に、膜状の粘着性スラッジ）は、逆洗した後でも十分に除去することはできず表面に残存することになる。

〈多孔板〉
平滑表面を有する多孔板における、濾過対象の液状体が流入する一次側濾過面の開口の径は、濾過対象の液状体に含まれるスラッジを除去できる程度の径にする。例えば、８００μｍ以下（好ましくは５００μｍ以下、より好ましくは３００μｍ以下、さらに好ましくは２００μｍ以下、特に好ましくは１００μｍ以下）にすることができる。前記多孔板の厚さは、例えば、０．３ｍｍ〜５ｍｍにすることができる。

濾過対象の液状体が使用済みクーラントの場合、前記多孔板の一次側濾過面の開口の径は、５００μｍ以下（好ましくは４５０μｍ以下、より好ましくは３００μｍ以下、さらに好ましくは２００μｍ以下、特に好ましくは１００μｍ以下、最も好ましくは８０μｍ以下、特に必要であれば７０μｍ以下）にすることができる。

平滑表面を有する多孔板の濾過対象の液状体が流入する一次側濾過面における開口率は５％以上（例えば、１０％）にすることができる。ここで一次側濾過面における開口率とは、Ｓ_１を開口の総面積、Ｓ_２を開口を含む一次側濾過面の総面積とした場合に、Ｓ_１／Ｓ_２×１００（％）で算出される値である。なお、平滑表面を有する多孔板において多孔形成領域が偏っていて濾過面にならない無孔領域を有する場合の開口率は、無孔領域の面積は一次側濾過面の総面積に含ませないで算出される値である。

平滑表面を有する多孔板の開口の内径は、好ましくは、濾過対象の液状体が流入する一次側濾過面から、濾過液が流出する二次側濾過面に向かってしだいに拡開する開口（貫通孔）にする。より詳細には、平滑表面を有する多孔板の開口の内部空間の形状は、一次側濾過面の開口面積が、二次側濾過面の開口面積よりも小さく且つ一次側濾過面の開口端から二次側濾過面の開口端に向かって次第に拡開しているテーパー形状である。

なお、前記多孔板の一次側濾過面に対する開口の端部と二次側濾過面に対する開口の端部のいずれか一方又は両方は、円滑な曲面から構成されるようにすることができる。前記多孔板の一次側濾過面に対する開口の端部が、円滑な曲面から構成される場合、開口の内径が最も小さい部分は、一次側濾過面の開口端よりも開口の内側に存在することになる。

多孔板は、電子ビーム穴あけ加工法あるいはレーザ穴あけ加工法等の穴あけ加工法により、金属、セラミックス、合成樹脂等の樹脂の各種の板状体に、貫通孔を形成して得ることができる。前記金属としては、例えば、ステンレス鋼、ニッケルを主成分とする合金（Haynes International,Inc.のハステロイ等）、チタン、アルミニウム等がある。多孔板は、好ましくは、電子ビーム穴あけ加工機で板状体に微細貫通孔を形成して得ることができる。前記多孔板の厚さは、例えば、０．３ｍｍ〜５ｍｍにすることができる。

〈スパイラルエレメント〉
本発明のフィルターエレメントは、筒状にすることができ、筒状のフィルターエレメントの内側の柱状の内部空間には、スパイラルエレメントを設けることができる。好ましくは、一端側だけが開口端である有底の円筒状ないし多角筒状である筒状のフィルターエレメントであって、平滑表面を少なくとも外周面に有し、筒の内側（特に内周面）と外側（特に外周面）とを連通させる複数の微細貫通孔を有するものの内側の柱状の内部空間にスパイラルエレメントを設ける。スパイラルエレメントとしては、長方形の金属板を長軸を中心として捻じって得られるもの、あるいは、そのような形状を有するセラミックス又は樹脂から成るものがある。

［濾過装置］
本発明の濾過装置は、複数の本発明のフィルターエレメントと、前記フィルターエレメントを内蔵するケーシングとを備える場合がある。前記フィルターエレメントの各々は、逆洗時における他のフィルターエレメントの一次側濾過面から噴出する逆洗流によって、当該一次側濾過面に付着したスラッジ（特に、粘着性スラッジ）を除去できる程度の位置まで他のフィルターエレメントに近接して設けられている。

また、本発明のフィルターエレメントを１つだけケーシングに内蔵する濾過装置の場合、前記フィルターエレメントは、逆洗時における当該フィルターエレメントの一次側濾過面から噴出する逆洗流及びその反射流によって、当該一次側濾過面に付着したスラッジ（特に、粘着性スラッジ）を除去できる程度の位置まで前記ケーシングの内面ないし逆洗流反射面に近接して設ける。逆洗流反射面は、フィルターエレメントの一次側濾過面から噴出する逆洗流を反射して当該一次側濾過面に衝突させて当該一次側濾過面に付着したスラッジ（特に、粘着性スラッジ）を除去するものであればよい。

一次側濾過面が平面である場合、逆洗流反射面は、一次側濾過面に対向するように設けることができる。また、円筒状ないし多角筒状の筒状のフィルターエレメントの外周面が一次側濾過面である場合、逆洗流反射面は、前記筒状のフィルターエレメントの中心軸を中心として同心状に設けた円筒状ないし多角筒状の筒状体（両端のうち少なくとも一方は開口端）の内周面にすることができる。即ち、前記円筒状ないし多角筒状の筒状体は、その柱状の内部空間に前記フィルターエレメントを内蔵させる。前記円筒状ないし多角筒状の筒状体は、前記フィルターエレメントに着脱自在に設けることができる。

また、複数の本発明のフィルターエレメントをケーシングに内蔵する濾過装置の場合であっても、互いに離れていたり障害物の存在により、他のフィルターエレメントの一次側濾過面から噴出する逆洗流の影響を受けないフィルターエレメントが存在する時は、そのようなフィルターエレメントは、逆洗時における当該フィルターエレメントの一次側濾過面から噴出する逆洗流及びその反射流によって、当該一次側濾過面に付着したスラッジを除去できる程度の位置まで前記ケーシングの内面ないし逆洗流反射面に近接して設けることができる。

本発明のフィルターエレメント（特に、本発明の濾過装置）によれば、粘着性スラッジを含む液状体の濾過時において一次側濾過面に付着した粘着性スラッジは、膜状に付着した場合でも、逆洗により短時間で簡単に完全に剥離除去することができる。したがって、本発明のフィルターエレメント（特に、本発明の濾過装置）は、粘着性スラッジを含む液状体をフィルターエレメントで濾過する濾過工程と、前記濾過工程で前記フィルターエレメントに付着した粘着性スラッジを逆洗して除去する逆洗工程を有し、粘着性スラッジを含む液状体を連続して濾過する、粘着性スラッジを含む液状体の濾過方法に好適に用いることができる。

本発明の濾過装置の実施例を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施例の略円筒状濾過装置１０の長さ方向（円筒の径方向に対して直角方向）の概略断面図である。略円筒状濾過装置１０には、本発明の一実施例のフィルターエレメント１４が配設されている。図２は、図１の略円筒状濾過装置に取り付けられている、一端側が開口端である有底の円筒状のフィルターエレメント１４を円筒の径方向から視た図である。まず、フィルターエレメント１４について説明する。

［実施例１（フィルターエレメント）］
フィルターエレメント１４は、図２に示すように、一端側が開口端１４ａであり他端側に底１４ｂを有する円筒状である。また、フィルターエレメント１４は、円筒の内側の内部空間と外側の空間とを連通させる複数の微細貫通孔を円筒面に有する。円筒の外周面は、濾過時において濾過対象の液状体が流入する一次側濾過面であり、平滑表面である。前記微細貫通孔の内部空間の形状は、一次側濾過面の開口面積が、濾過された液体が流出する二次側濾過面の開口面積よりも小さく且つ前記一次側濾過面側の開口端から前記二次側濾過面側の開口端に向かって次第に拡開しているテーパー形状である。一次側濾過面及び二次側濾過面の各開口の形状は、円形である。なお、両方の開口の端部は、円滑な曲面から構成することもできる。

〈粘着性スラッジを含まない液状体の濾過〉
濾過対象の液状体が、粘着性スラッジを含まない使用済みクーラントである場合の濾過と逆洗を説明する。図３（ａ）は、図２の円筒状フィルターエレメントの円筒部の壁３０の厚さ方向の概略拡大部分断面図であって、濾過運転時の状況を説明するための図である。図３（ｂ）は、図２の円筒状フィルターエレメントの円筒部の壁３０の厚さ方向の概略拡大部分断面図であって、逆洗運転時の状況を説明するための図である。

円筒部の壁３０には、微細貫通孔３１が設けられている。微細貫通孔３１の一方の開口端は、濾過対象の液状体が流入する一次側濾過面３０ａに開口し、もう一方の開口端は、濾過された液体が流出する二次側濾過面３０ｂに開口する。微細貫通孔３１の内部空間の形状は、一次側濾過面３０ａの開口面積が、二次側濾過面３０ｂの開口面積よりも小さく且つ一次側濾過面の開口端から二次側濾過面の開口端に向かって次第に拡開しているテーパー形状である。そのため、濾過時には、使用済みクーラントに含まれている固体粒子３２が微細貫通孔３１の小径の開口端３１ａで捕捉されてクーラントから分離されるので、濾過対象の液状体の流入側の開口端から濾過液の流出側の開口端に向かって内径が次第に小さくなっているテーパー形状である場合よりも分離対象である固体粒子３２が目詰まりしにくい。

一方、逆洗時には、図３（ｂ）に示すように、逆洗液が微細貫通孔３１の大径の開口端３１ｂ側から小径の開口端３１ａに向かって流れるので孔内の逆洗液の流速が次第に増加して逆洗液が小径の開口端３１ａからより勢い良く噴出されて小径の開口端３１ａに捕捉された固体粒子を除去するので、逆洗液が微細貫通孔の小径の開口端側から大径の開口端に向かって流れる場合や微細貫通孔の内径が均一である場合よりもより一層効果的に逆洗することができる。

〈粘着性スラッジを含む液状体の濾過〉
濾過対象の液状体が、粘着性を有するゲル状の物質（粘着性スラッジ）と切粉等の固体粒子を含む使用済み水溶性クーラントである場合の濾過と逆洗を図７により説明する。なお、図７において、図３と同じ番号のものは、図３に示されたものと同じものなので、詳細な説明は省略する。

図７（ａ）は、図２の円筒状フィルターエレメントの円筒部の壁３０の厚さ方向の概略拡大部分断面図であって、濾過運転時の状況を説明するための図である。図７（ｂ）は、図２の円筒状フィルターエレメントの円筒部の壁３０の厚さ方向の概略拡大部分断面図であって、逆洗運転時の状況を説明するための図である。

濾過時には、使用済み水溶性クーラントに含まれている固体粒子３２と粘着性を有するゲル状の物質が、一次側濾過面３０ａで捕捉されてクーラントから分離され、濾過時間の経過によって、膜状の粘着性スラッジ７１として蓄積される。

一方、逆洗時には、図７（ｂ）に示すように、逆洗液が、微細貫通孔３１の大径の開口端３１ｂ側から小径の開口端３１ａに向かって流れるので孔内の逆洗液の流速が次第に増加して逆洗液が小径の開口端３１ａからより勢い良く噴出される。これに加えて、一次側濾過面３０ａは平滑表面であり、膜状の粘着性スラッジ７１は、一次側濾過面３０ａから剥離しやすい状態で付着しているだけである。したがって、一次側濾過面に付着している膜状の粘着性スラッジ７１は、逆洗によって簡単に剥離除去することができる。

フィルターエレメント１４は、例えば、厚さ０．５ｍｍの平面ステンレス鋼板に電子ビーム穴あけ加工法により、小径の開口端３１ａの孔径がおよそ７０μｍ、大径の開口端３１ｂの孔径がおよそ２００μｍの微細貫通孔３１を開口し、円筒状に折り曲げ加工し、一方の開口端に底部を設け、もう一方の開口端にリング状のフランジ部を設けて製造することができる。また、フィルターエレメント１４の一次側濾過面は、電解研磨されており、表面粗さ規格（ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９９４）は、算術平均粗さＲａがおよそ０．３５μｍ、最大高さＲｙがおよそ２．４μｍ、Ｒｚがおよそ１．７μｍである。

［実施例２（濾過装置）］
略円筒状濾過装置１０は、濾過対象である使用済みクーラントを流入させるための流入口１１及び濾過されたクーラントを流出させるための流出口１２を有する略円筒状のケーシング１３と、前記ケーシングに内蔵された使用済みクーラントの濾過用フィルターエレメント１４とを備える。濾過対象である使用済みクーラントは、ポンプ（図示せず）により、流入口１１に供給される。

略円筒状のケーシング１３には、１本のフィルターエレメントを中心にしてその外周を６本のフィルターエレメントが離隔して取り囲むように、総数７本のフィルターエレメントが配置されている（後述の図４参照）。略円筒状のケーシング１３には、７本のフィルターエレメントを上述のように配置するための７つの開口を備えた円板状の隔壁１３ｂが設けられている。隔壁１３ｂは、略円筒状のケーシング１３の内部空間を、使用済みクーラント流入室１３ａと濾過されたクーラントが流入する濾過クーラント流入室１３ｃに分割（区画）すると共に、７本のフィルターエレメントの取付板でもある。隔壁１３ｂの７つの開口は、１つの開口を中心にしてその外周を６つの開口が離隔して取り囲むように設けられている。７本のフィルターエレメントの各々は、開口端側が隔壁（取付板）１３ｂの７つの開口に接続するように固定部材（図示せず）で着脱自在に固定されている。

流入口１１から流入した使用済みクーラント（一次液）は、使用済みクーラント流入室１３ａに流入する。使用済みクーラント流入室１３ａには、円筒状のフィルターエレメント１４が設けられている。使用済みクーラントは、円筒状のフィルターエレメント１４の外側から内側に流入する際に濾過され、円筒状のフィルターエレメント１４の内側には、濾過されたクーラントが流入する。濾過されたクーラント（二次液）は、円筒状のフィルターエレメント１４の開口端から濾過クーラント流入室１３ｃに流入し、流出口１２から流出する。

逆洗する場合は、逆洗エアー吹き込み口１５から逆洗エアー吹き込むことにより行うことができる。逆洗エアー吹き込み口１５から逆洗エアー吹き込むことにより、濾過されたクーラント（逆洗液）が円筒状のフィルターエレメント１４の内側から外側に噴出されるので、逆洗することができる。より詳細には、７本のフィルターエレメントの各々は、それ自体の外周面から噴出される濾過されたクーラントの逆洗流と他のフィルターエレメントの外周面から噴出される濾過されたクーラントの逆洗流（さらには、前記逆洗流が他のフィルターエレメントの外周面あるいはケーシング１３の内周面で反射した反射流）によって、フィルターエレメントの外周面に付着したスラッジを完全に除去することができる。

特に、濾過対象の液状体が、粘着性スラッジ（粘着性を有するゲル状ないしタール状の物質）を含有する使用済みの水溶性クーラントである場合、実施例２の濾過装置は、粘着性スラッジが一次側濾過面に膜状の付着物として付着しても、付着した粘着性スラッジは、逆洗によって短時間で簡単に完全に剥離除去することができ、粘着性スラッジの蓄積による目詰まりは起こらない。円筒状のフィルターエレメント１４の外側から除去された固体粒子等のスラッジと逆洗液は、排出口１６から略円筒状のケーシング１３の外部にドレンとして排出される。なお、逆洗する場合は、流出口１２を閉じて行う。また、濾過する際は、逆洗エアー吹き込み口１５及び排出口１６は閉じておく。

［ゲル状の物質の剥離性評価］
実施例２の濾過装置を用いて、粘着性スラッジを含むテスト液の濾過を行い、フィルターエレメント１４と同様の評価試験用フィルターエレメント（但し、小径側の開口端の径７０μｍ、小径側の開口率５％）の外周側にゲル状の物質（粘着性スラッジ）を膜状に付着させて逆洗し、膜状に付着したゲル状の物質の剥離性を評価した。その際、フィルターエレメント間の距離Ｌを、１／２Ｄ、Ｄ、２Ｄ及び３Ｄ（ここで、Ｄはフィルタの直径）と変化させた。この関係を図４に示す。図４は、７本の円筒状フィルターエレメント４０を内蔵する本発明の一実施例の略円筒状濾過装置の略円筒状のケーシング４１の円筒の径方向の概略断面図であって、７本の円筒状フィルターエレメントの配置関係を説明するための図である。前記テスト液としては、機械油を０．５％混入した水溶性クーラント（エマルジョンタイプ）と平均粒径１００μｍのスラッジを含むもの（固体粒子の濃度を４００ｍｇ／Ｌに調整）を用いた。また、逆洗は、濾過圧力０．２Ｍｐａにて逆洗を開始し、逆洗時間を１０秒間とした。

比較試験として、７本の前記評価試験用フィルターエレメントを、前記評価試験用フィルターエレメントと同じ寸法及び形状の、ウェッジワイヤを用いたフィルターエレメント、ノッチワイヤを用いたフィルターエレメント（穴径５０μｍ、開口率２０％）、金網を用いたフィルターエレメント（穴径＃２００（７７μｍ）、線径０．０５ｍｍ、開口率３７％）に変更する以外は、上記と同様にしてゲル状の物質の剥離性を評価した。

これらの評価結果を表１に示す。剥離性の評価は、肉眼による目視にて行った。評価結果の５は「完全剥離」、４は「ほぼ剥離」、３は「表面に付着」、２は「エレメント内部に残る」、１は「目詰まり」を意味する。

フィルタの直径Ｄに対するフィルターエレメント間の距離Ｌの相対比は、０．２≦Ｌ／Ｄ≦３（好ましくはＬ／Ｄ≦２、より好ましくはＬ／Ｄ≦１、さらに好ましくはＬ／Ｄ≦０．５）にすることができる。

［実施例３（濾過装置）］
実施例２の濾過装置では、７本のフィルターエレメントが配置されているが、実施例３の濾過装置では、１本のフィルターエレメントだけを配置した。そのため、隔壁（取付板）の中央部にだけ開口を設けている。

この１本の前記評価試験用フィルターエレメントを用いた濾過装置を用いて、上記ゲル状の物質の剥離性評価と同様の評価を行った。
その際、フィルターエレメント５０の外周面と円筒状ケーシング５１の内周面との間の距離Ｌを、１／２Ｄ、Ｄ、３／２Ｄ及び２Ｄ（ここで、Ｄはフィルタの直径）と変化させた。この関係を図５に示す。図５は、１本の円筒状フィルターエレメント５０を内蔵する本発明の一実施例の略円筒状濾過装置の略円筒状のケーシング５１の円筒の径方向の概略断面図であって、円筒状フィルターエレメントと円筒状ケーシングの配置関係を説明するための図である。得られた結果を表２に示す。

フィルタの直径Ｄに対する、フィルターエレメント５０の外周面と円筒状ケーシング５１の内周面との間の距離Ｌの相対比は、０．２≦Ｌ／Ｄ≦２（好ましくはＬ／Ｄ≦１．５、より好ましくはＬ／Ｄ≦１、さらに好ましくはＬ／Ｄ≦０．５）にすることができる。

［実施例４（フィルターエレメント）］
本発明の実施例４のフィルターエレメントを図６（ｂ）に示す。図６（ａ）は、本発明の一実施例の一端側が開口端である有底の円筒状のフィルターエレメント６０及びスパイラルエレメント６１を径方向（長さ方向に対して直角方向）から視た図である。スパイラルエレメント６１は、長方形の金属板の長手方向の両端を互いに逆の方向に捻じって得られる形状のスパイラルエレメント（捻じり方向は全体にわたって同じ一方向であり、反転箇所は存在しない）である。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示されたスパイラルエレメント６１を内蔵する本発明の一実施例の一端側が開口端である有底の円筒状のフィルターエレメントの長さ方向（円筒の径方向に対して直角方向）の概略断面図である。

フィルターエレメント６０は、実施例１のフィルターエレメントと同様のものである。スパイラルエレメント６１の捻じり軸の方向が、フィルターエレメント６０の長さ方向と一致するように、フィルターエレメント６０の円柱状の内部空間に、スパイラルエレメント６１を設けている。スパイラルエレメント６１は、その外周端がフィルターエレメント６０の円筒部の壁の内周面にほとんど接するように設けられている。本発明の実施例４のフィルターエレメントによれば、スパイラルエレメント６１によりフィルターエレメント６０を補強することができるので、濾過時に、濾過対象の液状体（例えば、使用済みクーラント）の圧力を高圧にして使用することができる。また、濾過時において、フィルターエレメント６０の内部空間を流れる濾過された液体の流れは、スパイラルエレメント６１により乱流となる。そのため、円筒状のフィルターエレメント６０の内部空間に、円筒部の壁に設けられている微細貫通孔の小径の開口端の径よりも小径であるため微細貫通孔を通過した固体粒子等のスラッジが流入しても、フィルターエレメント６０の内面にスラッジが付着したり内部空間に溜まることを防止することができる。さらに、逆洗時には、フィルターエレメント６０の内部空間を流れる逆洗液の流れは、スパイラルエレメント６１により渦流になる。そのため、実施例２〜３の濾過装置におけるフィルターエレメントの代わりとして実施例４のフィルターエレメントを用いる場合には、ケーシング内がさらに撹拌され逆洗性を向上させることができる。

［ゲル状の物質の剥離性評価］
この実施例４のフィルターエレメントを用いて、前記と同様のゲル状の物質の剥離性評価を行った。濾過装置内部への配置は、図４と同様に７本配置した多管式の場合と、図５と同様に１本配置した単管式の場合とで行った。多管式の場合に得られた結果を表３に示す。また、単管式の場合に得られた結果を表４に示す。

図１は、本発明の一実施例の略円筒状濾過装置の長さ方向（円筒の径方向に対して直角方向）の概略断面図である。 図２は、図１の略円筒状濾過装置に取り付けられている、一端側が開口端である有底の円筒状の本発明の一実施例のフィルターエレメントを円筒の径方向から視た図である。 図３（ａ）は、図２の円筒状フィルターエレメントの円筒部の壁の厚さ方向の概略拡大部分断面図であって、濾過運転時の状況を説明するための図である。図３（ｂ）は、図２の円筒状フィルターエレメントの円筒部の壁の厚さ方向の概略拡大部分断面図であって、逆洗運転時の状況を説明するための図である。 図４は、７本の円筒状フィルターエレメントを内蔵する本発明の一実施例の略円筒状濾過装置の円筒の径方向の概略断面図であって、７本の円筒状フィルターエレメントの配置関係を説明するための図である。 図５は、１本の円筒状フィルターエレメントを内蔵する本発明の一実施例の略円筒状濾過装置の円筒の径方向の概略断面図であって、円筒状フィルターエレメントと円筒状ケーシングの配置関係を説明するための図である。 図６（ａ）は、本発明の一実施例の一端側が開口端である有底の円筒状のフィルターエレメント及びスパイラルエレメントを径方向（長さ方向に対して直角方向）から視た図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示されたスパイラルエレメントを内蔵する本発明の一実施例の一端側が開口端である有底の円筒状のフィルターエレメントの長さ方向（円筒の径方向に対して直角方向）の概略断面図である。 図７（ａ）は、図２の円筒状フィルターエレメントの円筒部の壁３０の厚さ方向の概略拡大部分断面図であって、濾過運転時の状況を説明するための図である。図７（ｂ）は、図２の円筒状フィルターエレメントの円筒部の壁３０の厚さ方向の概略拡大部分断面図であって、逆洗運転時の状況を説明するための図である。 図８は、径方向の断面が三角形である一本の長尺のワイヤを隙間（スリット）のあるコイル状に支持体に固定した従来のフィルターエレメント（電解研磨後）の表面部分の、ワイヤを横断する方向（ワイヤの径方向）の部分拡大断面図である。

符号の説明

１０ 略円筒状濾過装置
１３ 略円筒状のケーシング
１４ 円筒状のフィルターエレメント
１４ａ 開口端
１４ｂ 底
３０ａ 一次側濾過面
３０ｂ 二次側濾過面
３１ 微細貫通孔
３２ 固体粒子
７１ 膜状の粘着性スラッジ

Claims (11)

1. 平滑表面を有する多孔板の平滑表面を、濾過対象の液状体が流入する一次側濾過面として有することを特徴とする、使用済みクーラントの濾過用フィルターエレメント。
2. 平滑表面を有する多孔板の平滑表面を、濾過対象の液状体が流入する一次側濾過面として有することを特徴とする、粘着性スラッジを含む液状体の濾過用フィルターエレメント。
3. 前記多孔板の一次側濾過面に対する多孔開口の端部が、円滑な曲面から構成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載のフィルターエレメント。
4. 前記平滑表面は、粘着性スラッジが容易に剥離できる程度に平滑であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載のフィルターエレメント。
5. 前記多孔板の多孔開口の内径は、濾過液が流出する二次側濾過面に向かってしだいに拡開することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載のフィルターエレメント。
6. 平滑表面を有する多孔板の平滑表面を外面として前記多孔板から成る筒状フィルターエレメントであり、前記平滑表面を、濾過対象の液状体が流入する一次側濾過面として有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載のフィルターエレメント。
7. 前記筒状フィルターエレメントは、前記多孔板の平滑表面を外周面とし一端側だけが開口端である有底の筒状フィルターエレメントであり、
   スパイラルエレメントの捻じり軸の方向が、前記筒状フィルターエレメントの長さ方向と略一致するように、前記筒状フィルターエレメントの内部空間に、スパイラルエレメントを設けたことを特徴とする請求項６に記載のフィルターエレメント。
8. 平滑表面を有する多孔板の平滑表面を、濾過対象の液状体が流入する一次側濾過面として有する複数のフィルターエレメントと、前記フィルターエレメントを内蔵するケーシングとを備える使用済みクーラントの濾過装置であって、
   前記フィルターエレメントは、逆洗時における他のフィルターエレメントの一次側濾過面から噴出する逆洗流によって、当該一次側濾過面に付着したスラッジを除去できる程度の位置まで前記他のフィルターエレメントに近接して設けられていることを特徴とする、使用済みクーラントの濾過装置。
9. 平滑表面を有する多孔板の平滑表面を、濾過対象の液状体が流入する一次側濾過面として有するフィルターエレメントと、前記フィルターエレメントを内蔵するケーシングとを備える使用済みクーラントの濾過装置であって、
   前記フィルターエレメントは、逆洗時における当該フィルターエレメントの一次側濾過面から噴出する逆洗流及びその反射流によって、当該一次側濾過面に付着したスラッジを除去できる程度の位置まで前記ケーシングの内面ないし逆洗流反射面に近接して設けられていることを特徴とする、使用済みクーラントの濾過装置。
10. 平滑表面を有する多孔板の平滑表面を、濾過対象の液状体が流入する一次側濾過面として有する複数のフィルターエレメントと、前記フィルターエレメントを内蔵するケーシングとを備える粘着性スラッジを含む液状体の濾過装置であって、
    前記フィルターエレメントは、逆洗時における他のフィルターエレメントの一次側濾過面から噴出する逆洗流によって、当該一次側濾過面に付着した粘着性スラッジを除去できる程度の位置まで前記他のフィルターエレメントに近接して設けられていることを特徴とする、粘着性スラッジを含む液状体の濾過装置。
11. 平滑表面を有する多孔板の平滑表面を、濾過対象の液状体が流入する一次側濾過面として有するフィルターエレメントと、前記フィルターエレメントを内蔵するケーシングとを備える粘着性スラッジを含む液状体の濾過装置であって、
    前記フィルターエレメントは、逆洗時における当該フィルターエレメントの一次側濾過面から噴出する逆洗流及びその反射流によって、当該一次側濾過面に付着した粘着性スラッジを除去できる程度の位置まで前記ケーシングの内面ないし逆洗流反射面に近接して設けられていることを特徴とする、粘着性スラッジを含む液状体の濾過装置。

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