フィルターカートリッジ
【課題】フィルターカートリッジの大型化の抑制と濾過寿命の延長を図る。
【解決手段】内周側に位置する円筒状のインナフィルターエレメント２と外周側に位置する円筒状のアウタフィルターエレメント３とが同心状に配置され、これら両エレメント２、３の両端が熱可塑性樹脂からなる上下の端板４、５にそれぞれ熱溶着により連結されている。インナフィルターエレメント２は、円筒状の濾材６の外周側と内周側がそれぞれ多孔状の第１、第２ケーシング８、９により覆われている。アウタフィルタエレメント３は、円筒状の濾材１４の外周側が多孔状のケーシング１４により覆われている。これにより、濾材６、１４によりフィルターエレメント２、３の軸直角方向に２つの濾過層が形成され、フィルターカートリッジは、大型化を抑制しつつ、濾過寿命の延長を図ることが可能となる。
【解決手段】内周側に位置する円筒状のインナフィルターエレメント２と外周側に位置する円筒状のアウタフィルターエレメント３とが同心状に配置され、これら両エレメント２、３の両端が熱可塑性樹脂からなる上下の端板４、５にそれぞれ熱溶着により連結されている。インナフィルターエレメント２は、円筒状の濾材６の外周側と内周側がそれぞれ多孔状の第１、第２ケーシング８、９により覆われている。アウタフィルタエレメント３は、円筒状の濾材１４の外周側が多孔状のケーシング１４により覆われている。これにより、濾材６、１４によりフィルターエレメント２、３の軸直角方向に２つの濾過層が形成され、フィルターカートリッジは、大型化を抑制しつつ、濾過寿命の延長を図ることが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水や溶剤等の液体を濾過するためのフィルターカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
流体内の不要成分や不純物を除去するために、流体の流通経路に配置されるフィルターカートリッジが従来から広く知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、インナーチューブとアウターチューブとを同心状に配置し、これらの間の円環状の空間に、帯状の濾材をプリーツ折りして円筒状に形成したものを装填することで構成されたフィルターカートリッジが開示されている。
【０００４】
このような従来のフィルターカートリッジにおいて、濾過寿命の延長を図ったり、濾過精度を高めるためには、濾過面積を大きくして濾過流速を下げる方法や、濾過精度の異なる濾材を少なくとも２種類重ね合わせて使用する方法や、濾過精度の異なる少なくとも２つのフィルターカートリッジを流体の流れに対して直列に配置して使用する方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１６１８５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、濾過面積を大きくする方法では、濾材が高価な場合にはフィルターカートリッジのコストが高くなるという問題があると共に、フィルターカートリッジが大型化してしまうという問題もある。
【０００７】
また、濾過精度の異なる濾材を重ね合わせる方法では、濾材同士が密着するため、相対的に上流側の濾材裏面と相対的に下流側の濾材表面の間の空間が少なく、下流側の濾材の濾過特性を十分に生かせない虞がある。
【０００８】
そして、濾過精度の異なるフィルターカートリッジを流体の流れに対して直列に配置して使用する場合には、大きな設置スペースが必要となってしまうという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明のフィルターカートリッジは、外周側が多孔状のケーシングで覆われた筒状の濾材の両端が熱可塑性樹脂からなる環状のエンドプレートにより封止されたフィルターエレメントを同心状に複数配置してなり、これらフィルターエレメントの軸直角方向に、前記濾材により複数の濾過層が形成され、前記複数のフィルタエレメントは、前記各エンドプレートに熱溶着により接合される上下一対の端板により互いに連結されていることを特徴としている。
【００１０】
そして、各エンドプレートは、具体的には、円環状の平板であり、前記端板に熱溶着により接合される環状に連続する凸部が形成され、各端板には、具体的には、前記エンドプレートの凸部に熱溶着により接合される環状に連続する複数の凸部が形成されている。
【００１１】
また、フィルターエレメントは、具体的には、外周側に位置するアウタフィルターエレメントと、該アウタフィルターエレメントの内周側に位置するインナフィルターエレメントと、からなり、前記アウタフィルターエレメントと前記インナフィルターエレメントとは、前記エンドプレートに熱溶着により接合される端板により互いに連結されている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、フィルターカートリッジは、内部に複数の濾過層を同心状に有することになるため、濾過層毎に濾過精度の異なる濾材を用いることで、フィルターカートリッジの大型化を抑制しつつ、前記各濾材の濾過寿命の延長を実現することが可能となり、総じてフィルターカートリッジの濾過寿命の延長を図ることが可能となる。
【００１３】
また、隣接するフィルターエレメント間においては、相対的に内周側に位置するフィルターエレメントのケーシングが、両フィルターエレメントの濾材間に位置するため、隣接するフィルターエレメントの濾材同士が密着することもなく、複数の濾過層はそれぞれ所期の濾過特性を確実に発揮することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係るフィルターカートリッジ１の全体構成を模式的に示した説明図である。
【００１６】
このフィルターカートリッジ１は、例えば、液晶パネルのガラス基板を洗浄するための水や、溶剤等の液体を濾過する際に用いられるものであって、内周側に位置する円筒状のインナフィルターエレメント２と、外周側に位置する円筒状のアウタフィルターエレメント３と、が同心状に配置され、これら両エレメント２、３の両端が熱可塑性樹脂からなる上下の端板４、５にそれぞれ熱溶着（詳細は後述）により連結された構成となっている。つまり、インナフィルターエレメント２とアウタフィルターエレメント３とは、上下の端板４、５を介して互いに連結された構成となっている。
【００１７】
インナフィルターエレメント２は、図１〜図６に示すように、円筒状の濾材６と、この円筒状の濾材６の外周側を覆う壁面に複数の貫通孔７（図４〜６を参照）が形成された熱可塑性樹脂からなる円筒状の第１ケーシング８と、この円筒状の濾材６の内周側を覆う壁面に複数の貫通孔（図示せず）が形成された熱可塑性樹脂からなる円筒状の第２ケーシング９と、円筒状の濾材６及び第１、第２ケーシング８、９からなる円筒状部材の両端面に熱溶着により接合される熱可塑性樹脂からなる環状のインナフィルターエレメント用エンドプレート１０、１１と、を有している。
【００１８】
円筒状の濾材６は、例えば、帯状の不織布をプリーツ状に折り曲げた後に円筒状に丸めた上でその円周方向の両端を接合して円環状に成形して得られるものである。
【００１９】
図４〜図６は、インナフィルターエレメント２の第１ケーシング８を示している。第１ケーシング８に形成される複数の貫通孔７は、円周方向に延びる長穴状を呈し、第１ケーシング８の円周方向及び軸方向のそれぞれに所定間隔毎に形成されている。
【００２０】
尚、本実施形態の第１ケーシング８においては、第１ケーシング８の円周方向に沿って隣接する貫通孔７、７の端部間が、第１ケーシング８の外周面８ａと同じ高さとなっているが、第１ケーシング８の円周方向に沿って隣接する貫通孔７、７の端部間に、第１ケーシング８の外周面８ａよりも低くなった溝部（図示せず）を形成することも可能であり、この場合には、貫通孔７に対して、インナフィルターエレメント８外周側からの液体の流入をより円滑することができる。
【００２１】
第２ケーシング９は、第１ケーシング８と伴に円筒状の濾材６を保持するものであって、第１ケーシング８と同一形状、同一肉厚であり、外径のみが第１ケーシング８と異なるものである。
【００２２】
インナフィルターエレメント用エンドプレート１０、１１は、円環状の平板であり、端板４、５に対する熱溶着の際の溶け代を兼ねる凸部１２、１３が外周縁及び内周縁の全周にそれぞれ形成されている。
【００２３】
そして、インナフィルターエレメント２は、図３に示すように、単独のユニットとして予め組み立てられている。
【００２４】
アウタフィルターエレメント３は、図１、図２及び図７に示すように、円筒状の濾材１４と、この円筒状の濾材１４の外周側を覆う壁面に複数の貫通孔（図示せず）が形成された熱可塑性樹脂からなる円筒状のケーシング１５と、円筒状の濾材１４及びケーシング１５からなる円筒状部材の両端面に熱溶着により接合される熱可塑性樹脂からなる環状のアウタフィルターエレメント用エンドプレート１６、１７と、を有している。
【００２５】
円筒状の濾材１４は、例えば、帯状の不織布をプリーツ状に折り曲げた後に円筒状に丸めた上でその円周方向の両端を接合して円環状に成形して得られるものである。
【００２６】
ケーシング１５は、円筒状の濾材１４を保持するものであって、上述したインナフィルターエレメント２の第１ケーシング８と同一形状、同一肉厚であり、外径のみが第１ケーシング８と異なるものである。
【００２７】
アウタフィルターエレメント用エンドプレート１６、１７は、円環状の平板であり、端板４、５に対する熱溶着の際の溶け代を兼ねる凸部１８が内周縁の全周にそれぞれ形成されている。
【００２８】
そして、アウタフィルターエレメント３は、図７に示すように、単独のユニットとして予め組み立てられている。
【００２９】
上部端板４は、鍔付円筒形状を呈し、インナフィルターエレメント２の内部空間、すなわちインナフィルターエレメント２の第２ケーシング９の内周側の空間を相手側の機器に接続するための接続口となる円筒部１９と、インナフィルターエレメント２及びアウタフィルターエレメント３に熱溶着により接合される環状の鍔部２０と、を有している。
【００３０】
円筒部１９には、相手側の機器に接続する際のシール性を確保するためにＯリング等のシール部材（図示せず）を取り付けるための凹部２１、２１が形成されている。
【００３１】
鍔部２０の裏面側には、アウタフィルターエレメント用エンドプレート１６の凸部１８ａとインナフィルターエレメント用エンドプレート１０の外周側凸部１２ａとに接合される環状に連続する鍔部外周側凸部２２と、インナフィルターエレメント用エンドプレート１０の内周側凸部１３ａと接合される環状に連続する鍔部内周側凸部２３と、が形成されている。
【００３２】
下部端板５は、円板形状を呈し、その裏面側には、アウタフィルターエレメント用エンドプレート１７の凸部１８ｂとインナフィルターエレメント用エンドプレート１１の外周側凸部１２ｂとに接合される環状に連続する下部端板外周側凸部２４と、インナフィルターエレメント用エンドプレート１１の内周側凸部１３ｂと接合される環状に連続する下部端板内周側凸部２５と、が形成されている。
【００３３】
そして、予め組み立てられたアウタフィルターエレメント３の内周側に、予め組み立てられたインナフィルターエレメント２を配置し、濾材６、１４により各フィルターエレメント２、３の軸直角方向に２つの濾過層が形成された状態で、インナフィルターエレメント２及びアウタフィルターエレメント３の両端を、端板４、５といわゆる熱板溶着により接合する。詳述すると、端板４、５を１００〜１５０℃程度に予備加熱したのち、６００℃程度に加熱した熱板を端板４、５に近づけることで端板４、５の表層部温度を２００〜３００℃にして溶融化させると共に、インナフィルターエレメント用エンドプレート１０、１１の凸部１２、１３とアウタフィルターエレメント用エンドプレート１６、１７の凸部１８に６００℃程度に加熱した熱板を近づけることで、これら凸部１２、１３、１８を溶融化させる。そして、端板４、５を、インナフィルターエレメント２及びアウタフィルターエレメント３の両端にそれぞれに圧着し、冷却することで、端板４、５側の凸部２２、２３、２４、２５と、インナフィルターエレメント２及びアウタフィルターエレメント３側の凸部１２、１３、１８とが接合されている。
【００３４】
本実施形態においては、インナフィルターエレメント２とアウタフィルターエレメント３とが上下の端板４、５と熱溶着され、フィルターカートリッジ１の組み立てが完了した状態において、図２に示すように、アウタフィルターエレメント３の円筒状の濾材１４の内周面（図２中の２点鎖線を参照）と、インナフィルターエレメント２の第１ケーシング８との間に、０．５〜１ｍｍのクリアランスが生じるように設定されている。
【００３５】
また、本実施形態におけるフィルターカートリッジ１は、アウタフィルターエレメント３外周側の円筒面から流入させた液体をインナフィルターエレメント２の内周側の空間に導き、上部端板４の円筒部１９を介して相手側の機器に導入させているので、上流側となるアウタフィルターエレメント３の濾材１４に比べて、下流側となるインナフィルターエレメント２の濾材６の方が、除去できる粒子が小さくなるように設定されている。尚、フィルターカートリッジ１は、上部端板４の円筒部１９から流入させた液体をアウタフィルターエレメント３外周側の円筒面から流出させるようにして使用することも可能であるが、この場合には上流側となるインナフィルターエレメント２の濾材６に比べて、下流側となるアウタフィルターエレメント３の濾材１４の方が、除去できる粒子が小さくなるように設定されることになる。
【００３６】
ここで、例えば、下部端板５と、インナフィルターエレメント用エンドプレート１１と、アウタフィルターエレメント用エンドプレート１７と、を一つの円板状部材に置き換えてしまうことも考えられるが、この場合には、この円板状部材が下部端板５に比べて大きくなり、熱溶着の際に変形し易くなる。つまり、本実施形態のように、インナフィルターエレメント２及びアウタフィルターエレメント３をそれぞれユニット化した上で、両者を同心状に配置し、両者の上下端面に対して端板４、５を熱溶着する方が、上下の端板とフィルターエレメントのエンドプレートとを単一部材に置き換えた場合に比べて、端板４、５を小さくすることができるため、熱溶着の際の変形を抑制でき、製造性に優れている。
【００３７】
また、各フィルターエレメント２、３に適用される濾材６、１４は、上述したような不織布からなる菊花状のものに限定されるものではなく、全体として円筒形状に形成可能であれば、周知のものを適宜選択して使用可能である。
【００３８】
本実施形態のフィルターカートリッジ１においては、このフィルターカートリッジ１が接続される相手側の機器の接続部分の形状が変わる場合には、例えば図８に示すように上部端板２７の形状を変更することで対応することができる。この上部端板２７は、円筒形状を呈し、その外周面には相手側の機器に接続する際のシール性を確保するためにＯリング等のシール部材（図示せず）を取り付けるための凹部２８が形成され、その下端側の内周面にインナフィルターエレメント２及びアウタフィルターエレメント３に熱溶着により接合される環状の鍔部２９が突出形成されている。図８中の３０は、アウタフィルターエレメント用エンドプレート１６の凸部１８ａとインナフィルターエレメント用エンドプレート１０の外周側凸部１２ａとに接合される鍔部外周側凸部であり、３１はインナフィルターエレメント用エンドプレート１０の内周側凸部１３ａと接合される鍔部内周側凸部である。
【００３９】
このような本実施形態のフィルターカートリッジ１は、内部にインナフィルターエレメント２とアウタフィルターエレメント３とを有するため、内部に複数の濾過層を同心状に有することになる。そのため、インナフィルターエレメント２とアウタフィルターエレメント３とで濾過精度が互いに異なる濾材６、１４を用いることで、フィルターカートリッジ１の大型化を抑制しつつ、各濾材６、１４の濾過寿命の延長を実現することが可能となり、総じてフィルターカートリッジ１の濾過寿命の延長を図ることが可能となる。
【００４０】
また、インナフィルターエレメント２の第１ケーシング８が、インナフィルターエレメント２の濾材６とアウタフィルターエレメント３の濾材１４との間に位置するため、インナフィルターエレメント２の濾材６とアウタフィルターエレメント３の濾材１４とが適宜な間隔で離間し、互いに密着することもないので、各フィルターエレメント２、３はそれぞれ所期の濾過特性を確実に発揮することができる。特に、本実施形態のおいては、インナフィルターエレメント２の第１ケーシング８と、アウタフィルターエレメント３の濾材１４との間に、０．５〜１ｍｍのクリアランスが生じるように設定されているので、インナフィルターエレメント２の濾材６とアウタフィルターエレメント３の濾材１４との間に十分な間隔を設けることができ、各フィルターエレメント２、３がそれぞれ所期の濾過特性を実現する上で有利な構成となっている。
【００４１】
そして、各フィルターエレメント２、３毎にそれぞれの濾材６、１４の濾過精度を変更することが可能であり、濾過精度が異なるフィルターエレメント２、３を個々に製作することができるため、フィルターカートリッジ１の生産効率を向上させることができる。
【００４２】
また、インナフィルターエレメント２及びアウタフィルターエレメント３の濾過特性は、それぞれ個々に選択できるため、フィルターカートリッジ１を構成するフィルターエレメントの組み合わせは多種類となり、用途に応じたフィルターカートリッジ１を容易に製作することができる。
【００４３】
そして、熱溶着により、インナフィルターエレメント２とアウタフィルターエレメント３と上下の端板４、５とを接合しているので、各フィルターエレメント２、３同士を容易にかつ強固に一体化することが可能となり、フィルターカートリッジ１の生産効率を向上させることができる。
【００４４】
以下、本発明の他の実施形態について説明するが、上述した第１実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００４５】
図９〜図１２は、本発明の第２実施形態におけるフィルターカートリッジ４１を示している。この第２実施形態のフィルターカートリッジ４１は、上述した第１実施形態のフィルターカートリッジ１と略同一構成となっているが、インナフィルターエレメント用エンドプレート４２、４３の外周縁にのみ熱溶着の際の溶け代を兼ねる凸部１２が形成され、これに対応して上部端板４４と下部端板４５には、インナフィルターエレメント用エンドプレート４２、４３の外周縁に形成された凸部１２と接合される凸部２２、２４のみが形成されている。詳述すると、上部端板４４は、インナフィルターエレメント用エンドプレート４２の凸部１２ａと、アウタフィルターエレメント用エンドプレート１６の凸部１８ａとに接合される凸部２２のみを有している。下部端板４５は、インナフィルターエレメント用エンドプレート４３の凸部１２ｂと、アウタフィルターエレメント用エンドプレート１７の凸部１８ｂとに接合される凸部２４のみを有している。
【００４６】
また、この第２実施形態におけるアウタフィルターエレメント４６は、第１実施形態のアウタフィルターエレメント３と異なり、円筒状の濾材１４が、外周側だけでなくその内周側も壁面に複数の貫通孔（図示せず）が形成された熱可塑性樹脂からなる円筒状の第２のケーシング４７で覆われている。
【００４７】
すなわち、アウタフィルターエレメント４６の濾材１４も、インナフィルターエレメント２の濾材６と同様に、その外周側及び内周側が、それぞれケーシング１５、４７によって覆われている。アウタフィルターエレメント４６の第２のケーシング４７は、外周側のケーシング１５と伴に円筒状の濾材１４を保持するものであって、外周側のケーシング１５と同一形状、同一肉厚であり、外径のみが第１ケーシング１５と異なるものである。
【００４８】
尚、第２実施形態においては、インナフィルターエレメント２とアウタフィルターエレメント４６とが上下の端板４４、４５と熱溶着され、フィルターカートリッジ４１の組み立てが完了した状態において、図１０に示すように、アウタフィルターエレメント４６の円筒状の濾材１４の内周面（図１０中の２点鎖線を参照）と、アウタフィルターエレメント４６の第２のケーシング４７との間に０．５〜１ｍｍのクリアランスが生じるように設定され、アウタフィルターエレメント４６の第２のケーシング４７と、インナフィルターエレメント２の第１ケーシング８との間に０．５〜１ｍｍのクリアランスが生じるように設定されている。
【００４９】
また、この第２実施形態においても、インナフィルターエレメント２及びアウタフィルターエレメント４６は、図１１及び図１２に示すように、単独のユニットとしてそれぞれ予め組み立てられている。
【００５０】
このような第２実施形態においても、上述した第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００５１】
尚、上述した各実施形態におけるフィルターカートリッジ１、４１は、インナフィルターエレメントとアウタフィルターエレメントの２つのフィルターエレメントを有しているが、本発明に係るフィルターカートリッジは２つフィルターエレメントを有するものにのみ限定されるものではなく、２つ以上のフィルターエレメントを同心状に配置し、これら複数のフィルターエレメントの軸直角方向に、複数の濾過層が形成されたものも包括するものである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１実施形態におけるフィルターカートリッジの全体構成を模式的に示した説明図。
【図２】第１実施形態におけるフィルターカートリッジの断面図。
【図３】第１実施形態におけるフィルターカートリッジのインナフィルターエレメントの断面図。
【図４】インナフィルターエレメントの平面図。
【図５】図４のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図６】図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図。
【図７】第１実施形態におけるフィルターカートリッジのアウタフィルターエレメントの断面図。
【図８】第１実施形態におけるフィルターカートリッジの上部端板の他の実施形態を示す説明図。
【図９】本発明の第２実施形態におけるフィルターカートリッジの全体構成を模式的に示した説明図。
【図１０】第２実施形態におけるフィルターカートリッジの断面図。
【図１１】第２実施形態におけるフィルターカートリッジのインナフィルターエレメントの断面図。
【図１２】第２実施形態におけるフィルターカートリッジのアウタフィルターエレメントの断面図。
【符号の説明】
【００５３】
１…フィルターカートリッジ
２…インナフィルターエレメント
３…アウタフィルターエレメント
４…上部端板
５…下部端板
６…濾材
８…第１ケーシング
９…第２ケーシング
１４…濾材
１５…ケーシング
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水や溶剤等の液体を濾過するためのフィルターカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
流体内の不要成分や不純物を除去するために、流体の流通経路に配置されるフィルターカートリッジが従来から広く知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、インナーチューブとアウターチューブとを同心状に配置し、これらの間の円環状の空間に、帯状の濾材をプリーツ折りして円筒状に形成したものを装填することで構成されたフィルターカートリッジが開示されている。
【０００４】
このような従来のフィルターカートリッジにおいて、濾過寿命の延長を図ったり、濾過精度を高めるためには、濾過面積を大きくして濾過流速を下げる方法や、濾過精度の異なる濾材を少なくとも２種類重ね合わせて使用する方法や、濾過精度の異なる少なくとも２つのフィルターカートリッジを流体の流れに対して直列に配置して使用する方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１６１８５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、濾過面積を大きくする方法では、濾材が高価な場合にはフィルターカートリッジのコストが高くなるという問題があると共に、フィルターカートリッジが大型化してしまうという問題もある。
【０００７】
また、濾過精度の異なる濾材を重ね合わせる方法では、濾材同士が密着するため、相対的に上流側の濾材裏面と相対的に下流側の濾材表面の間の空間が少なく、下流側の濾材の濾過特性を十分に生かせない虞がある。
【０００８】
そして、濾過精度の異なるフィルターカートリッジを流体の流れに対して直列に配置して使用する場合には、大きな設置スペースが必要となってしまうという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明のフィルターカートリッジは、外周側が多孔状のケーシングで覆われた筒状の濾材の両端が熱可塑性樹脂からなる環状のエンドプレートにより封止されたフィルターエレメントを同心状に複数配置してなり、これらフィルターエレメントの軸直角方向に、前記濾材により複数の濾過層が形成され、前記複数のフィルタエレメントは、前記各エンドプレートに熱溶着により接合される上下一対の端板により互いに連結されていることを特徴としている。
【００１０】
そして、各エンドプレートは、具体的には、円環状の平板であり、前記端板に熱溶着により接合される環状に連続する凸部が形成され、各端板には、具体的には、前記エンドプレートの凸部に熱溶着により接合される環状に連続する複数の凸部が形成されている。
【００１１】
また、フィルターエレメントは、具体的には、外周側に位置するアウタフィルターエレメントと、該アウタフィルターエレメントの内周側に位置するインナフィルターエレメントと、からなり、前記アウタフィルターエレメントと前記インナフィルターエレメントとは、前記エンドプレートに熱溶着により接合される端板により互いに連結されている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、フィルターカートリッジは、内部に複数の濾過層を同心状に有することになるため、濾過層毎に濾過精度の異なる濾材を用いることで、フィルターカートリッジの大型化を抑制しつつ、前記各濾材の濾過寿命の延長を実現することが可能となり、総じてフィルターカートリッジの濾過寿命の延長を図ることが可能となる。
【００１３】
また、隣接するフィルターエレメント間においては、相対的に内周側に位置するフィルターエレメントのケーシングが、両フィルターエレメントの濾材間に位置するため、隣接するフィルターエレメントの濾材同士が密着することもなく、複数の濾過層はそれぞれ所期の濾過特性を確実に発揮することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係るフィルターカートリッジ１の全体構成を模式的に示した説明図である。
【００１６】
このフィルターカートリッジ１は、例えば、液晶パネルのガラス基板を洗浄するための水や、溶剤等の液体を濾過する際に用いられるものであって、内周側に位置する円筒状のインナフィルターエレメント２と、外周側に位置する円筒状のアウタフィルターエレメント３と、が同心状に配置され、これら両エレメント２、３の両端が熱可塑性樹脂からなる上下の端板４、５にそれぞれ熱溶着（詳細は後述）により連結された構成となっている。つまり、インナフィルターエレメント２とアウタフィルターエレメント３とは、上下の端板４、５を介して互いに連結された構成となっている。
【００１７】
インナフィルターエレメント２は、図１〜図６に示すように、円筒状の濾材６と、この円筒状の濾材６の外周側を覆う壁面に複数の貫通孔７（図４〜６を参照）が形成された熱可塑性樹脂からなる円筒状の第１ケーシング８と、この円筒状の濾材６の内周側を覆う壁面に複数の貫通孔（図示せず）が形成された熱可塑性樹脂からなる円筒状の第２ケーシング９と、円筒状の濾材６及び第１、第２ケーシング８、９からなる円筒状部材の両端面に熱溶着により接合される熱可塑性樹脂からなる環状のインナフィルターエレメント用エンドプレート１０、１１と、を有している。
【００１８】
円筒状の濾材６は、例えば、帯状の不織布をプリーツ状に折り曲げた後に円筒状に丸めた上でその円周方向の両端を接合して円環状に成形して得られるものである。
【００１９】
図４〜図６は、インナフィルターエレメント２の第１ケーシング８を示している。第１ケーシング８に形成される複数の貫通孔７は、円周方向に延びる長穴状を呈し、第１ケーシング８の円周方向及び軸方向のそれぞれに所定間隔毎に形成されている。
【００２０】
尚、本実施形態の第１ケーシング８においては、第１ケーシング８の円周方向に沿って隣接する貫通孔７、７の端部間が、第１ケーシング８の外周面８ａと同じ高さとなっているが、第１ケーシング８の円周方向に沿って隣接する貫通孔７、７の端部間に、第１ケーシング８の外周面８ａよりも低くなった溝部（図示せず）を形成することも可能であり、この場合には、貫通孔７に対して、インナフィルターエレメント８外周側からの液体の流入をより円滑することができる。
【００２１】
第２ケーシング９は、第１ケーシング８と伴に円筒状の濾材６を保持するものであって、第１ケーシング８と同一形状、同一肉厚であり、外径のみが第１ケーシング８と異なるものである。
【００２２】
インナフィルターエレメント用エンドプレート１０、１１は、円環状の平板であり、端板４、５に対する熱溶着の際の溶け代を兼ねる凸部１２、１３が外周縁及び内周縁の全周にそれぞれ形成されている。
【００２３】
そして、インナフィルターエレメント２は、図３に示すように、単独のユニットとして予め組み立てられている。
【００２４】
アウタフィルターエレメント３は、図１、図２及び図７に示すように、円筒状の濾材１４と、この円筒状の濾材１４の外周側を覆う壁面に複数の貫通孔（図示せず）が形成された熱可塑性樹脂からなる円筒状のケーシング１５と、円筒状の濾材１４及びケーシング１５からなる円筒状部材の両端面に熱溶着により接合される熱可塑性樹脂からなる環状のアウタフィルターエレメント用エンドプレート１６、１７と、を有している。
【００２５】
円筒状の濾材１４は、例えば、帯状の不織布をプリーツ状に折り曲げた後に円筒状に丸めた上でその円周方向の両端を接合して円環状に成形して得られるものである。
【００２６】
ケーシング１５は、円筒状の濾材１４を保持するものであって、上述したインナフィルターエレメント２の第１ケーシング８と同一形状、同一肉厚であり、外径のみが第１ケーシング８と異なるものである。
【００２７】
アウタフィルターエレメント用エンドプレート１６、１７は、円環状の平板であり、端板４、５に対する熱溶着の際の溶け代を兼ねる凸部１８が内周縁の全周にそれぞれ形成されている。
【００２８】
そして、アウタフィルターエレメント３は、図７に示すように、単独のユニットとして予め組み立てられている。
【００２９】
上部端板４は、鍔付円筒形状を呈し、インナフィルターエレメント２の内部空間、すなわちインナフィルターエレメント２の第２ケーシング９の内周側の空間を相手側の機器に接続するための接続口となる円筒部１９と、インナフィルターエレメント２及びアウタフィルターエレメント３に熱溶着により接合される環状の鍔部２０と、を有している。
【００３０】
円筒部１９には、相手側の機器に接続する際のシール性を確保するためにＯリング等のシール部材（図示せず）を取り付けるための凹部２１、２１が形成されている。
【００３１】
鍔部２０の裏面側には、アウタフィルターエレメント用エンドプレート１６の凸部１８ａとインナフィルターエレメント用エンドプレート１０の外周側凸部１２ａとに接合される環状に連続する鍔部外周側凸部２２と、インナフィルターエレメント用エンドプレート１０の内周側凸部１３ａと接合される環状に連続する鍔部内周側凸部２３と、が形成されている。
【００３２】
下部端板５は、円板形状を呈し、その裏面側には、アウタフィルターエレメント用エンドプレート１７の凸部１８ｂとインナフィルターエレメント用エンドプレート１１の外周側凸部１２ｂとに接合される環状に連続する下部端板外周側凸部２４と、インナフィルターエレメント用エンドプレート１１の内周側凸部１３ｂと接合される環状に連続する下部端板内周側凸部２５と、が形成されている。
【００３３】
そして、予め組み立てられたアウタフィルターエレメント３の内周側に、予め組み立てられたインナフィルターエレメント２を配置し、濾材６、１４により各フィルターエレメント２、３の軸直角方向に２つの濾過層が形成された状態で、インナフィルターエレメント２及びアウタフィルターエレメント３の両端を、端板４、５といわゆる熱板溶着により接合する。詳述すると、端板４、５を１００〜１５０℃程度に予備加熱したのち、６００℃程度に加熱した熱板を端板４、５に近づけることで端板４、５の表層部温度を２００〜３００℃にして溶融化させると共に、インナフィルターエレメント用エンドプレート１０、１１の凸部１２、１３とアウタフィルターエレメント用エンドプレート１６、１７の凸部１８に６００℃程度に加熱した熱板を近づけることで、これら凸部１２、１３、１８を溶融化させる。そして、端板４、５を、インナフィルターエレメント２及びアウタフィルターエレメント３の両端にそれぞれに圧着し、冷却することで、端板４、５側の凸部２２、２３、２４、２５と、インナフィルターエレメント２及びアウタフィルターエレメント３側の凸部１２、１３、１８とが接合されている。
【００３４】
本実施形態においては、インナフィルターエレメント２とアウタフィルターエレメント３とが上下の端板４、５と熱溶着され、フィルターカートリッジ１の組み立てが完了した状態において、図２に示すように、アウタフィルターエレメント３の円筒状の濾材１４の内周面（図２中の２点鎖線を参照）と、インナフィルターエレメント２の第１ケーシング８との間に、０．５〜１ｍｍのクリアランスが生じるように設定されている。
【００３５】
また、本実施形態におけるフィルターカートリッジ１は、アウタフィルターエレメント３外周側の円筒面から流入させた液体をインナフィルターエレメント２の内周側の空間に導き、上部端板４の円筒部１９を介して相手側の機器に導入させているので、上流側となるアウタフィルターエレメント３の濾材１４に比べて、下流側となるインナフィルターエレメント２の濾材６の方が、除去できる粒子が小さくなるように設定されている。尚、フィルターカートリッジ１は、上部端板４の円筒部１９から流入させた液体をアウタフィルターエレメント３外周側の円筒面から流出させるようにして使用することも可能であるが、この場合には上流側となるインナフィルターエレメント２の濾材６に比べて、下流側となるアウタフィルターエレメント３の濾材１４の方が、除去できる粒子が小さくなるように設定されることになる。
【００３６】
ここで、例えば、下部端板５と、インナフィルターエレメント用エンドプレート１１と、アウタフィルターエレメント用エンドプレート１７と、を一つの円板状部材に置き換えてしまうことも考えられるが、この場合には、この円板状部材が下部端板５に比べて大きくなり、熱溶着の際に変形し易くなる。つまり、本実施形態のように、インナフィルターエレメント２及びアウタフィルターエレメント３をそれぞれユニット化した上で、両者を同心状に配置し、両者の上下端面に対して端板４、５を熱溶着する方が、上下の端板とフィルターエレメントのエンドプレートとを単一部材に置き換えた場合に比べて、端板４、５を小さくすることができるため、熱溶着の際の変形を抑制でき、製造性に優れている。
【００３７】
また、各フィルターエレメント２、３に適用される濾材６、１４は、上述したような不織布からなる菊花状のものに限定されるものではなく、全体として円筒形状に形成可能であれば、周知のものを適宜選択して使用可能である。
【００３８】
本実施形態のフィルターカートリッジ１においては、このフィルターカートリッジ１が接続される相手側の機器の接続部分の形状が変わる場合には、例えば図８に示すように上部端板２７の形状を変更することで対応することができる。この上部端板２７は、円筒形状を呈し、その外周面には相手側の機器に接続する際のシール性を確保するためにＯリング等のシール部材（図示せず）を取り付けるための凹部２８が形成され、その下端側の内周面にインナフィルターエレメント２及びアウタフィルターエレメント３に熱溶着により接合される環状の鍔部２９が突出形成されている。図８中の３０は、アウタフィルターエレメント用エンドプレート１６の凸部１８ａとインナフィルターエレメント用エンドプレート１０の外周側凸部１２ａとに接合される鍔部外周側凸部であり、３１はインナフィルターエレメント用エンドプレート１０の内周側凸部１３ａと接合される鍔部内周側凸部である。
【００３９】
このような本実施形態のフィルターカートリッジ１は、内部にインナフィルターエレメント２とアウタフィルターエレメント３とを有するため、内部に複数の濾過層を同心状に有することになる。そのため、インナフィルターエレメント２とアウタフィルターエレメント３とで濾過精度が互いに異なる濾材６、１４を用いることで、フィルターカートリッジ１の大型化を抑制しつつ、各濾材６、１４の濾過寿命の延長を実現することが可能となり、総じてフィルターカートリッジ１の濾過寿命の延長を図ることが可能となる。
【００４０】
また、インナフィルターエレメント２の第１ケーシング８が、インナフィルターエレメント２の濾材６とアウタフィルターエレメント３の濾材１４との間に位置するため、インナフィルターエレメント２の濾材６とアウタフィルターエレメント３の濾材１４とが適宜な間隔で離間し、互いに密着することもないので、各フィルターエレメント２、３はそれぞれ所期の濾過特性を確実に発揮することができる。特に、本実施形態のおいては、インナフィルターエレメント２の第１ケーシング８と、アウタフィルターエレメント３の濾材１４との間に、０．５〜１ｍｍのクリアランスが生じるように設定されているので、インナフィルターエレメント２の濾材６とアウタフィルターエレメント３の濾材１４との間に十分な間隔を設けることができ、各フィルターエレメント２、３がそれぞれ所期の濾過特性を実現する上で有利な構成となっている。
【００４１】
そして、各フィルターエレメント２、３毎にそれぞれの濾材６、１４の濾過精度を変更することが可能であり、濾過精度が異なるフィルターエレメント２、３を個々に製作することができるため、フィルターカートリッジ１の生産効率を向上させることができる。
【００４２】
また、インナフィルターエレメント２及びアウタフィルターエレメント３の濾過特性は、それぞれ個々に選択できるため、フィルターカートリッジ１を構成するフィルターエレメントの組み合わせは多種類となり、用途に応じたフィルターカートリッジ１を容易に製作することができる。
【００４３】
そして、熱溶着により、インナフィルターエレメント２とアウタフィルターエレメント３と上下の端板４、５とを接合しているので、各フィルターエレメント２、３同士を容易にかつ強固に一体化することが可能となり、フィルターカートリッジ１の生産効率を向上させることができる。
【００４４】
以下、本発明の他の実施形態について説明するが、上述した第１実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００４５】
図９〜図１２は、本発明の第２実施形態におけるフィルターカートリッジ４１を示している。この第２実施形態のフィルターカートリッジ４１は、上述した第１実施形態のフィルターカートリッジ１と略同一構成となっているが、インナフィルターエレメント用エンドプレート４２、４３の外周縁にのみ熱溶着の際の溶け代を兼ねる凸部１２が形成され、これに対応して上部端板４４と下部端板４５には、インナフィルターエレメント用エンドプレート４２、４３の外周縁に形成された凸部１２と接合される凸部２２、２４のみが形成されている。詳述すると、上部端板４４は、インナフィルターエレメント用エンドプレート４２の凸部１２ａと、アウタフィルターエレメント用エンドプレート１６の凸部１８ａとに接合される凸部２２のみを有している。下部端板４５は、インナフィルターエレメント用エンドプレート４３の凸部１２ｂと、アウタフィルターエレメント用エンドプレート１７の凸部１８ｂとに接合される凸部２４のみを有している。
【００４６】
また、この第２実施形態におけるアウタフィルターエレメント４６は、第１実施形態のアウタフィルターエレメント３と異なり、円筒状の濾材１４が、外周側だけでなくその内周側も壁面に複数の貫通孔（図示せず）が形成された熱可塑性樹脂からなる円筒状の第２のケーシング４７で覆われている。
【００４７】
すなわち、アウタフィルターエレメント４６の濾材１４も、インナフィルターエレメント２の濾材６と同様に、その外周側及び内周側が、それぞれケーシング１５、４７によって覆われている。アウタフィルターエレメント４６の第２のケーシング４７は、外周側のケーシング１５と伴に円筒状の濾材１４を保持するものであって、外周側のケーシング１５と同一形状、同一肉厚であり、外径のみが第１ケーシング１５と異なるものである。
【００４８】
尚、第２実施形態においては、インナフィルターエレメント２とアウタフィルターエレメント４６とが上下の端板４４、４５と熱溶着され、フィルターカートリッジ４１の組み立てが完了した状態において、図１０に示すように、アウタフィルターエレメント４６の円筒状の濾材１４の内周面（図１０中の２点鎖線を参照）と、アウタフィルターエレメント４６の第２のケーシング４７との間に０．５〜１ｍｍのクリアランスが生じるように設定され、アウタフィルターエレメント４６の第２のケーシング４７と、インナフィルターエレメント２の第１ケーシング８との間に０．５〜１ｍｍのクリアランスが生じるように設定されている。
【００４９】
また、この第２実施形態においても、インナフィルターエレメント２及びアウタフィルターエレメント４６は、図１１及び図１２に示すように、単独のユニットとしてそれぞれ予め組み立てられている。
【００５０】
このような第２実施形態においても、上述した第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００５１】
尚、上述した各実施形態におけるフィルターカートリッジ１、４１は、インナフィルターエレメントとアウタフィルターエレメントの２つのフィルターエレメントを有しているが、本発明に係るフィルターカートリッジは２つフィルターエレメントを有するものにのみ限定されるものではなく、２つ以上のフィルターエレメントを同心状に配置し、これら複数のフィルターエレメントの軸直角方向に、複数の濾過層が形成されたものも包括するものである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１実施形態におけるフィルターカートリッジの全体構成を模式的に示した説明図。
【図２】第１実施形態におけるフィルターカートリッジの断面図。
【図３】第１実施形態におけるフィルターカートリッジのインナフィルターエレメントの断面図。
【図４】インナフィルターエレメントの平面図。
【図５】図４のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図６】図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図。
【図７】第１実施形態におけるフィルターカートリッジのアウタフィルターエレメントの断面図。
【図８】第１実施形態におけるフィルターカートリッジの上部端板の他の実施形態を示す説明図。
【図９】本発明の第２実施形態におけるフィルターカートリッジの全体構成を模式的に示した説明図。
【図１０】第２実施形態におけるフィルターカートリッジの断面図。
【図１１】第２実施形態におけるフィルターカートリッジのインナフィルターエレメントの断面図。
【図１２】第２実施形態におけるフィルターカートリッジのアウタフィルターエレメントの断面図。
【符号の説明】
【００５３】
１…フィルターカートリッジ
２…インナフィルターエレメント
３…アウタフィルターエレメント
４…上部端板
５…下部端板
６…濾材
８…第１ケーシング
９…第２ケーシング
１４…濾材
１５…ケーシング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周側が多孔状のケーシングで覆われた筒状の濾材の両端が熱可塑性樹脂からなる環状のエンドプレートにより封止されたフィルターエレメントを同心状に複数配置してなり、これらフィルターエレメントの軸直角方向に、前記濾材により複数の濾過層が形成され、
前記複数のフィルタエレメントは、前記各エンドプレートに熱溶着により接合される上下一対の端板により互いに連結されていることを特徴とするフィルターカートリッジ。
【請求項２】
前記各エンドプレートは、円環状の平板であり、前記端板に熱溶着により接合される環状に連続する凸部が形成され、
前記各端板には、前記エンドプレートの凸部に熱溶着により接合される環状に連続する複数の凸部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のフィルターカートリッジ。
【請求項３】
前記フィルターエレメントは、外周側に位置するアウタフィルターエレメントと、該アウタフィルターエレメントの内周側に位置するインナフィルターエレメントと、からなり、前記アウタフィルターエレメントと前記インナフィルターエレメントとは、前記エンドプレートに熱溶着により接合される前記一対の端板により互いに連結されていることを特徴とする請求項１または２に記載のフィルターカートリッジ。
【請求項１】
外周側が多孔状のケーシングで覆われた筒状の濾材の両端が熱可塑性樹脂からなる環状のエンドプレートにより封止されたフィルターエレメントを同心状に複数配置してなり、これらフィルターエレメントの軸直角方向に、前記濾材により複数の濾過層が形成され、
前記複数のフィルタエレメントは、前記各エンドプレートに熱溶着により接合される上下一対の端板により互いに連結されていることを特徴とするフィルターカートリッジ。
【請求項２】
前記各エンドプレートは、円環状の平板であり、前記端板に熱溶着により接合される環状に連続する凸部が形成され、
前記各端板には、前記エンドプレートの凸部に熱溶着により接合される環状に連続する複数の凸部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のフィルターカートリッジ。
【請求項３】
前記フィルターエレメントは、外周側に位置するアウタフィルターエレメントと、該アウタフィルターエレメントの内周側に位置するインナフィルターエレメントと、からなり、前記アウタフィルターエレメントと前記インナフィルターエレメントとは、前記エンドプレートに熱溶着により接合される前記一対の端板により互いに連結されていることを特徴とする請求項１または２に記載のフィルターカートリッジ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１３１１１１（Ｐ２０１１−１３１１１１Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８９９３６（Ｐ２００９−２８９９３６）
【出願日】平成２１年１２月２２日（２００９．１２．２２）
【出願人】（０００１５１２０９）株式会社マーレ フィルターシステムズ (159)
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２２日（２００９．１２．２２）
【出願人】（０００１５１２０９）株式会社マーレ フィルターシステムズ (159)
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