JP6084686B2 - フィルター用リテーナ及びそれを用いたフィルター - Google Patents

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Description

本発明は、フィルター用リテーナ及びそれを用いたフィルターに関する。
溶融ポリマー濾過用及び粘性流体濾過用のフィルターとして、円板状のフィルターが知られている。このようなフィルターにおいては、フィルターの厚み方向中央部に濾材を支持するための金網等からなるリテーナが配置されることが多く、リテーナの両面に多孔板（例えば、パンチングメタル）を配置し、その上に濾材を敷設してフィルターを構成することが多い。このようなフィルターが、例えば、間にスペーサを介在させた状態で複数枚積層され、フィルター間に流入されてきた被濾過流体が、濾材を通過して濾過された後、多孔体を介してリテーナ部に至り、リテーナ部内を径方向に（例えば、径方向中心部に向かう方向に）流れて積層フィルターの中央部等に集められ、そこから濾過流体が所定の行先に送られる（例えば、特許文献１〜３参照）。
特開平８−１０５２１号公報 特開平１１−７６７２１号公報 特開２００１−９２１３号公報
上記のような構成のフィルターエレメントにおいては、リテーナ部に流入されてきた濾過流体は、リテーナの両面部及び内部を通って径方向に流れることになるが、金網等からなるリテーナの場合には、流路形状が複雑となり、リテーナ内での濾過流体の滞留が生じやすい。
また、上記のような構成のフィルターエレメントにおいては、多孔体の孔の真下にリテーナである金網等の金属線が位置することがあり、この面からも、リテーナ内での濾過流体の滞留が生じやすい。
そこで、本発明の目的は、濾過流体の滞留を抑制可能なフィルター用リテーナ、及びそれを用いたフィルターを提供することである。
前記目的を達成するために、本発明のフィルター用リテーナは、
２枚の濾材に挟みこまれて流路を形成するフィルター用リテーナであって、
前記フィルター用リテーナは、両面に前記流路が形成された略円形の板であり、
前記フィルター用リテーナの径方向において、外周側の前記流路の垂直断面積が、中心側の前記流路の垂直断面積より狭くなっていることを特徴とする。
本発明のフィルターは、
フィルター用リテーナの両面上に濾材を有するフィルターであって、
前記フィルター用リテーナが、前記本発明のフィルター用リテーナであることを特徴とする。
本発明のフィルター用リテーナでは、外周側の流路の垂直断面積が、中心側の流路の垂直断面積より狭くなっているため、外周側における濾過流体の流速が速くなり、濾過流体の滞留が抑制される。
図１は、本発明の実施形態１のフィルター用リテーナの一例の一部を示す斜視図である。 図２は、本発明の実施形態１のフィルター用リテーナの別の例を示す斜視図である。 図３は、本発明の実施形態１のフィルター用リテーナのさらに別の例を示す斜視図である。 図４（Ａ）は、本発明の実施形態１のフィルター用リテーナを用いたフィルターの一例を示す断面図であり、図４（Ｂ）は、本発明の実施形態１のフィルター用リテーナを用いたフィルターの別の例を示す断面図であり、図４（Ｃ）は、本発明の実施形態１のフィルター用リテーナを用いたフィルターのさらに別の例を示す断面図であり、図４（Ｄ）は、本発明の実施形態１のフィルター用リテーナを用いたフィルターのさらに別の例を示す断面図である。 図５は、本発明の実施形態２のフィルター用リテーナを示す斜視図である。 図６は、従来のフィルター用リテーナを用いたフィルターの一例を示す断面図である。
本発明のフィルター用リテーナでは、前記流路として、前記フィルター用リテーナの両面に溝が形成され、前記フィルター用リテーナの径方向において、外周側の前記溝の幅が、中心側の前記溝の幅より広くなっていることで、外周側の前記流路の垂直断面積が、中心側の前記流路の垂直断面積より狭くなっていてもよい。
本発明のフィルター用リテーナでは、前記流路として、前記フィルター用リテーナの両面に溝が形成され、前記フィルター用リテーナの径方向において、外周側の前記溝の深さが、中心側の前記溝の深さより浅くなっていることで、外周側の前記流路の垂直断面積が、中心側の前記流路の垂直断面積より狭くなっていてもよい。
本発明のフィルター用リテーナでは、前記フィルター用リテーナの両面に柱状の突起が形成され、前記フィルター用リテーナの径方向において、外周側の単位面積当たりの前記突起の個数が、中心側の単位面積当たりの前記突起の個数より多くなっていることで、外周側の前記流路の垂直断面積が、中心側の前記流路の垂直断面積より狭くなっていてもよい。
本発明のフィルター用リテーナでは、前記流路の断面において、前記流路の側壁と底部とのなす角が鈍角であるか、前記流路の側壁と底部とが円弧で接続されていることが好ましい。
本発明のフィルター用リテーナでは、前記流路の断面において、前記流路の少なくとも底部が円弧状であってもよい。
本発明のフィルター用リテーナにおいて、前記流路は、化学エッチングにより形成されることが好ましい。
本発明のフィルターにおいて、前記濾材と前記フィルター用リテーナの流路の側壁がなす角が鈍角であるか、前記フィルター用リテーナの流路が、前記濾材と円弧で接続されていることが好ましい。
以下、本発明のフィルター用リテーナ及びそれを用いたフィルターについて、例を挙げて詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されない。なお、以下の図において、同一部分には、同一符号を付している。また、図面においては、説明の便宜上、各部の構造は適宜簡略化して示す場合があり、各部の寸法比等は、実際とは異なる場合がある。
（実施形態１）
図１は、本実施形態のフィルター用リテーナの一例の一部を示す斜視図である。図１に示すように、本実施形態のフィルター用リテーナ１０は、両面に流路として溝１１が形成された略円形の板である。
フィルター用リテーナ１０の形成材料は、特に限定されず、防食性、機械強度及び耐熱性等の観点から、例えば、ステンレス（ＳＵＳ）板を使用できる。フィルター用リテーナ１０の大きさは、例えば、直径が５０ｍｍ〜５００ｍｍの範囲、厚みが１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であり、好ましくは、直径が７５ｍｍ〜４５０ｍｍの範囲、厚みが１．５ｍｍ〜８ｍｍの範囲であり、より好ましくは、直径が１００ｍｍ〜４００ｍｍの範囲、厚みが２ｍｍ〜６ｍｍの範囲である。
フィルター用リテーナ１０の両面に形成された２本の溝（流路）１１は、それぞれ、径方向において、中心から外側に向かうに従い、幅が狭く、かつ、深さが浅くなっている。これにより、本実施形態のフィルター用リテーナ１０の径方向において、外周側の流路１１の垂直断面積が、中心側の流路１１の垂直断面積より狭くなっている。濾過流体は、溝（流路）１１を、外周側から中心側に向かって流れる。
溝（流路）１１の中心側端部の幅は、例えば、０．５ｍｍ〜６ｍｍの範囲であり、好ましくは、１ｍｍ〜４ｍｍの範囲であり、より好ましくは、１．５ｍｍ〜２ｍｍの範囲である。溝（流路）１１の外側端部の幅は、例えば、０ｍｍ〜２ｍｍの範囲であり、好ましくは、０．２ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲であり、より好ましくは、０．５ｍｍ〜１ｍｍの範囲である。
溝（流路）１１の中心側端部の深さは、例えば、０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲であり、好ましくは、１ｍｍ〜４．５ｍｍの範囲であり、より好ましくは、１．５ｍｍ〜４ｍｍの範囲である。図１に示すように、溝（流路）１１の中心側端部の深さがフィルター用リテーナ１０の厚みの半分とされ、フィルター用リテーナ１０の両面に形成された２本の溝（流路）１１が中心側端部において一体化していてもよい。ただし、本実施形態のフィルター用リテーナ１０は、これに限定されず、溝（流路）１１の中心側端部の深さがフィルター用リテーナ１０の厚みの半分未満とされていてもよい。溝（流路）１１の外側端部の深さは、例えば、０ｍｍ〜２ｍｍの範囲であり、好ましくは、０．２ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲であり、より好ましくは、０．３ｍｍ〜１ｍｍの範囲である。
図１では、わかりやすくするために、フィルター用リテーナ１０の各面に１本ずつの２本の溝（流路）１１のみを示しているが、実際には、フィルター用リテーナ１０の各面には、複数の溝（流路）１１が周方向に等間隔に並んで配置されている。フィルター用リテーナ１０の各面における溝（流路）１１の本数は、例えば、２０本〜３６０本の範囲である。
図１では、溝（流路）１１は、直線状である。ただし、本実施形態のフィルター用リテーナ１０は、これに限定されない。本実施形態のフィルター用リテーナ１０は、径方向において、中心から外側に向かうに従い、幅が狭く、かつ、深さが浅くなった溝（流路）１１を有するものであればよく、例えば、溝（流路）１１が円弧状等の曲線状となったものであってもよいし、図２に示すように、隣接する径方向に直線状に延びた溝（流路）１１を周方向につなぐ溝（流路）を有するものであってもよい。また、図３に示すように、隣接する径方向に直線状に延びた溝（流路）１１の間に、Ｖ字状の溝（流路）が、フィルター用リテーナ１０の一方の面と他方の面で互い違いになるように形成されたものであってもよい。
本実施形態のフィルター用リテーナ１０において、外側と中心側の溝（流路）１１の幅を同じとし、中心から外側に向かうに従い、溝（流路）１１の深さを浅くすることのみで、外周側の流路１１の垂直断面積を、中心側の流路１１の垂直断面積より狭くしてもよい。また、本実施形態のフィルター用リテーナ１０において、外側と中心側の溝（流路）１１の深さを同じとし、中心から外側に向かうに従い、溝（流路）１１の幅を狭くすることのみで、外周側の流路１１の垂直断面積を、中心側の流路１１の垂直断面積より狭くしてもよい。
本実施形態のフィルター用リテーナ１０の製造方法は、特に限定されず、例えば、略円形のＳＵＳ板等の形成材料に、化学エッチング、プレス加工等により、溝（流路）を形成することで製造できる。前記化学エッチングの条件は、特に限定されず、板厚、作業方法等に応じて適宜設定すれば良いが、一例として次の条件を挙げることができる。
（化学エッチング条件）
エッチング液の種類：塩化第二鉄
時間：３．５時間〜４時間
温度：４０℃〜６０℃
レジストの種類：ドライフィルムレジスト（ＤＦＲ）
現像液の種類：アルカリ系現像液
剥離液の種類：アルカリ系剥離液
つぎに、本実施形態のフィルター用リテーナ１０の使用方法について説明する。本実施形態のフィルター用リテーナ１０は、両面上に濾材を配置することでフィルターとしたものを単独で、又は、間にスペーサを介在させた状態で複数枚積層し、溶融ポリマー濾過用及び粘性流体濾過用のフィルター等として利用できる。前記濾材は、特に限定されず、従来公知の濾材を使用可能であり、例えば、シート状のＳＵＳ不織布等を使用できる。本実施形態のフィルター用リテーナ１０によれば、濾過流体が集中する中心側に対し、濾過流体が少なく、流速が遅くなりがちな外周側において、前記流路の垂直断面積が狭くなっていることで、外周側における濾過流体の流速を速くし、濾過流体の滞留を抑制することが可能である。
図６に、従来のフィルター用リテーナ１１０を用いたフィルター１３０の一例を示す。図６に示すように、フィルター１３０は、フィルター用リテーナ１１０の両面にパンチングメタル等の多孔体１２１を配置し、その上に濾材２０を敷設した構成である。図６に示すように、従来のフィルター用リテーナ１１０では、流路１１１の断面において、流路１１１の側壁と底部のなす角が直角であったり、フィルター用リテーナ１１０が金網である場合には、流路中に楔状等の鋭角となる箇所が存在した。このように、流路１１１中に直角や鋭角の角部が存在すると、その角部において濾過流体の流速が極端に遅くなり、濾過流体の滞留が生じる場合があった。また、濾過流体が溶融樹脂である場合には、ゲル化等の劣化を生じる場合もあった。このため、本実施形態のフィルター用リテーナ１０では、流路１１の断面において、流路１１の側壁と底部のなす角が鈍角であるか、流路１１の側壁と底部とが円弧で接続されていることが好ましい。また、本実施形態のフィルター用リテーナ１０を用いたフィルターでは、前記濾材と前記フィルター用リテーナ１０の流路１１の側壁がなす角が鈍角であるか、フィルター用リテーナ１０の流路１１が、前記濾材と円弧で接続されていることが好ましい。これにより、濾過流体の滞留抑制効果を更に高めることができる。
図４（Ａ）〜（Ｄ）を参照して、流路１１がこのような断面形状を有する本実施形態のフィルター用リテーナ１０及びそれを用いたフィルター３０について説明する。フィルター３０は、本実施形態のフィルター用リテーナ１０の両面上に濾材２０を有している。図４（Ａ）に示すフィルター用リテーナ１０では、流路１１の断面において、流路１１の側壁と底部のなす角が鈍角となっている。図４（Ｂ）に示すフィルター用リテーナ１０では、流路１１の断面において、流路１１の底部が円弧状となっている。図４（Ｃ）に示すフィルター３０では、濾材２０とフィルター用リテーナ１０の流路１１の側壁のなす角が鈍角となっている。図４（Ａ）及び（Ｃ）においては、丸で囲んだ部分が円弧状であってもよい。図４（Ｄ）に示すフィルター３０では、フィルター用リテーナ１０の流路１１の断面において、流路１１全体が円弧状となっている。このように、流路１１の断面において、流路１１全体を円弧状とすれば、流路１１中に直角や鋭角の角部が一つもなく、特に好ましい。流路１１を、前記化学エッチングで形成すれば、流路１１の断面を図４（Ｄ）に示す形状とできる。また、前述のとおり、図１に示すように、フィルター用リテーナ１０の両面に形成された２本の流路１１は、中心側端部において一体化していてもよい。
また、本実施形態のフィルター用リテーナ１０は、従来の金網等と比べて、表面に平滑な部分を多く有し、濾材２０の変形が抑制されるため、フィルター用リテーナ１０と濾材２０との間にパンチングメタル等の多孔体を介在させる必要がない。このため、本実施形態のフィルター用リテーナ１０を用いれば、フィルター内部の全抵抗を減少でき、この点でも濾過流体の滞留を抑制可能である。また、本実施形態のフィルター用リテーナ１０を用いれば、フィルターの構成部材が少なくなり、フィルターの製造コストを削減することも可能となる。さらに、本実施形態のフィルター用リテーナ１０は、例えば、材料が１枚のＳＵＳ板のみで済み、製造における作業工程を少ないことから、容易に精度よく製造することが可能である。
（実施形態２）
図５は、本実施形態のフィルター用リテーナを示す斜視図である。図５に示すように、本実施形態のフィルター用リテーナ１０では、両面に柱状の突起１２が周方向に複数配列されるとともに、突起１２の列が同心円状の４列の環状列として配置されている。本実施形態のフィルター用リテーナ１０において、隣接する突起１２の間の空間が、濾過流体の流路となる。濾過流体は、前記流路を、外周側から中心側に向かって流れる。本実施形態のフィルター用リテーナ１０の径方向において、外周側の単位面積当たりの突起１２の個数が、中心側の単位面積当たりの突起１２の個数より多くなっていることで、外周側の流路の垂直断面積が、中心側の流路の垂直断面積より狭くなっている。突起１２の環状列は、図５に示す４列に限定されず、例えば、４列〜５００列の範囲である。最も中心側の環状列における突起１２の単位面積当たりの個数は、例えば、２０万個／ｍ２〜８０万個／ｍ２の範囲であり、好ましくは、３０万個／ｍ２〜７０万個／ｍ２の範囲であり、より好ましくは、４０万個／ｍ２〜６０万個／ｍ２の範囲である。最も外側の環状列における突起１２の単位面積当たりの個数は、例えば、３０万個／ｍ２〜１２０万個／ｍ２の範囲であり、好ましくは、５０万個／ｍ２〜１００万個／ｍ２の範囲であり、より好ましくは、６０万個／ｍ２〜９０万個／ｍ２の範囲である。
本実施形態のフィルター用リテーナは、実施形態１のフィルター用リテーナと同様にして製造できる。また、本実施形態のフィルター用リテーナの使用方法も、実施形態１のフィルター用リテーナと同様である。本実施形態のフィルター用リテーナにおいても、濾過流体が集中する中心側に対し、濾過流体が少なく、流速が遅くなりがちな外周側において、前記流路の垂直断面積が狭くなっていることで、外周側における濾過流体の流速を速くし、濾過流体の滞留を抑制することが可能である。
外周側と中心側での突起の個数の多少に代えて、外周側と中心側で突起の個数を同じとし、各突起の体積を、中心から外側に向かうに従い大きくすることでも、外周側の流路の垂直断面積を、中心側の流路の垂直断面積より狭くでき、本実施形態のフィルター用リテーナと同じ効果を得ることができる。この場合には、最も中心側の環状列における突起の単位面積当たりの体積は、例えば、８０ｃｍ３／ｍ２〜３０００ｃｍ３／ｍ２の範囲であり、好ましくは、２４０ｃｍ３／ｍ２〜２４００ｃｍ３／ｍ２の範囲であり、より好ましくは、４７０ｃｍ３／ｍ２〜１８００ｃｍ３／ｍ２の範囲であり、最も外側の環状列における突起の単位面積当たりの体積は、例えば、０ｃｍ３／ｍ２〜１８００ｃｍ３／ｍ２の範囲であり、好ましくは、８０ｃｍ３／ｍ２〜１２００ｃｍ３／ｍ２の範囲であり、より好ましくは、１４０ｃｍ３／ｍ２〜７００ｃｍ３／ｍ２の範囲である。このようなフィルター用リテーナも、実施形態１のフィルター用リテーナと同様にして製造し、使用できる。
以上のように、本発明によれば、濾過流体の滞留の抑制が可能なフィルター用リテーナ及びフィルターを得ることができる。本発明のフィルター用リテーナ及びフィルターの用途は、特に限定されず、例えば、溶融ポリマー濾過用及び粘性流体濾過用のフィルター等に幅広く利用できる。
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
この出願は、２０１３年４月２６日に出願された日本出願特願２０１３−９３４８９を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
１０、１１０ フィルター用リテーナ
１１、１１１ 流路
１２ 柱状の突起
２０ 濾材
３０、１３０ フィルター
１２１ 多孔体

Claims (7)

  1. ２枚の濾材に挟み込まれて流路を形成するフィルター用リテーナであって、
    前記フィルター用リテーナは、両面に前記流路が形成された略円形のステンレス製平板であり、
    前記フィルター用リテーナの径方向において、外周側の前記流路の垂直断面積が、中心側の前記流路の垂直断面積より狭くなっており、
    下記条件（Ｉ）又は下記条件（ＩＩ）を満たすことを特徴とするフィルター用リテーナ。

    条件（Ｉ）：前記流路の断面において、前記流路の側壁と底部とのなす角が鈍角である、又は、前記流路の側壁と底部とが円弧で接続されている。

    条件（ＩＩ）：前記流路の断面において、前記流路の少なくとも底部が円弧状である。
  2. 前記流路として、前記フィルター用リテーナの両面に溝が形成され、
    前記フィルター用リテーナの径方向において、外周側の前記溝の幅が、中心側の前記溝の幅より広くなっていることで、外周側の前記流路の垂直断面積が、中心側の前記流路の垂直断面積より狭くなっている、請求項１記載のフィルター用リテーナ。
  3. 前記流路として、前記フィルター用リテーナの両面に溝が形成され、
    前記フィルター用リテーナの径方向において、外周側の前記溝の深さが、中心側の前記溝の深さより浅くなっていることで、外周側の前記流路の垂直断面積が、中心側の前記流路の垂直断面積より狭くなっている、請求項１又は２記載のフィルター用リテーナ。
  4. 前記フィルター用リテーナの両面に柱状の突起が形成され、
    前記フィルター用リテーナの径方向において、外周側の単位面積当たりの前記突起の体積が、中心側の単位面積当たりの前記突起の体積より大きくなっていることで、外周側の前記流路の垂直断面積が、中心側の前記流路の垂直断面積より狭くなっている、請求項１記載のフィルター用リテーナ。
  5. 前記流路が、化学エッチングにより形成され、且つ、前記条件（ＩＩ）を満たす、請求項１から４のいずれか一項に記載のフィルター用リテーナ。
  6. フィルター用リテーナの両面上に濾材を有するフィルターであって、
    前記フィルター用リテーナが、請求項１から５のいずれか一項に記載のフィルター用リテーナであることを特徴とするフィルター。
  7. 前記濾材と前記フィルター用リテーナの流路の側壁がなす角が鈍角である、又は、前記フィルター用リテーナの流路が、前記濾材と円弧で接続されている、請求項６記載のフィルター。
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