JP4054875B2

JP4054875B2 - 不純物除去装置

Info

Publication number: JP4054875B2
Application number: JP2003371411A
Authority: JP
Inventors: 裕治松本
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2023-10-31
Also published as: JP2005131560A

Description

この発明は、容器内に配置したフィルターに流体を通過させ、流体中に混在する粒子を除去する不純物除去装置に関するものである。

従来の不純物除去装置としては、例えば下記の特許文献１のフィルター装置や、特許文献２の濃縮装置が公知である。
特開平１１−２９０６１８号公報特開平８−１４１３２４号公報

特許文献１のフィルター装置では、図９に示すように、フィルター容器１０１中に、流体を流入する流入ノズル１０４と、フィルター１０３を通過した流体が流出する流出ノズル１０６と、フィルター１０３を通過する前の流体を排出させる排出ノズル１０５とを設け、フィルター１０３を通過する流入ノズル１０４から流出ノズル１０６に至る流れだけでなく、フィルター表面に沿って流れる流入ノズル１０４から排出ノズル１０５に至る流れをつくり、フィルター通過前の領域での不純物濃度の上昇および流体圧力の上昇を抑制するようになっている。

また、特許文献２の濃縮装置は、原理的には図１０に示すように、フィルター容器１０１中に、流体を流入する流入ノズル１０４と、フィルター１０３を通過する前の流体を排出させる排出ノズル１０５と、フィルター１０３を透過した流体をフィルター１０３とは対向する容器側面に流出する流出ノズル１０６とを設け、フィルター１０３を透過した流体が対向する容器側面の流出ノズル１０６に至るようになっている。

ところで、図１１に示すように、フィルター１０３への流体の入射方向で、除去される微粒子の最大径が変化する。図１１（ａ）に示すように、フィルター１０３に垂直に流体が入射する時、透過する微粒子の最大径Ｗ１は、フィルター１０３の孔の口径Ｗと同じとなり、最も大きくなる。図１１（ｂ）のように、フィルター１０３への入射角度（流入角度）Ａが大きくなると、透過する微粒子の最大径Ｗ２は、フィルター１０３の孔の口径Ｗより小さくなる。

この点から上記の特許文献１，２を考察すると、特許文献１では、図９に示すように、フィルター１０３の前後で流線が反転し、その流線の頂点では、流線はどの位置でもフィルター面に垂直となっており、流体のフィルター面への入射角度は、比較的一定に保たれているものの、フィルター面全体ではばらついており、したがってフィルター１０３で除去できる粒子の最大径も均一とはいえなかった。またフィルター面への入射角度を任意に制御することができず、したがってフィルター１０３で除去できる粒子の最大径を任意の所望のサイズに制御することができなかった。

一方、特許文献２では、図１０に示すように、フィルター面への流体の入射方向は、流体のフィルター面方向の流速と、フィルター前後の圧力差によるフィルター面に垂直方向の流速とで決まり、またフィルター１０３を透過した流体は、流出ノズル１０６の方向に向かうので、流体のフィルター１０３への入射角度は、フィルター１０３の各部で変化し、フィルター１０３で除去できる粒子の最大径も様々となりばらついていた。また、上記の特許文献１の場合と同様に、フィルター面への入射角度を任意に制御することができず、したがってフィルター１０３で除去できる粒子の最大径を任意の所望のサイズに制御することができなかった。

この発明は上記に鑑み提案されたもので、フィルターで除去できる粒子の最大径を均一化することができ、またその最大径を所望のサイズに制御することができる不純物除去装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、容器内に配置したフィルターに流体を通過させ、流体中に混在する微粒子を除去するとともに、当該フィルターは流体の入口側、出口側が何れも平らな面で形成されている不純物除去装置において、上記フィルターの入口側に、流体のフィルターへの流入角度を制御する入口流れ方向制御部を設け、上記フィルターの出口側に、流体のフィルターからの流出角度を制御する出口流れ方向制御部を設け、上記入口流れ方向制御部は、流体の入口側のフィルター面に沿って互いに間隙を設けて配列された入口側流れ方向制御板からなり、上記出口流れ方向制御部は、流体の出口側のフィルター面に沿って互いに間隙を設けて配列された出口側流れ方向制御板からなり、上記容器をフィルターを境にして入口室と出口室とに区分けし、入口室には流体を入口室に流入させる流入ノズルと、流体を入口室から排出させつつフィルターの入射面に沿っての流れを形成する排出ノズルとを設け、出口室にはフィルター処理後の流体を流出させる流出ノズルと、フィルターで除去される所定径以上の微粒子を含まない流体を出口室に注入しフィルターの出射面に沿っての流れを形成する注入ノズルとを設け、上記流入ノズルと注入ノズル、また排出ノズルと流出ノズルをそれぞれフィルター面に対して面対称に配置した、ことを特徴としている。

また、請求項２に記載の発明は、容器内に配置したフィルターに流体を通過させ、流体中に混在する微粒子を除去するとともに、当該フィルターは流体の入口側、出口側が何れも平らな面で形成されている不純物除去装置において、上記フィルターの入口側に、流体のフィルターへの流入角度を制御する入口流れ方向制御部を設け、上記フィルターの出口側に、流体のフィルターからの流出角度を制御する出口流れ方向制御部を設け、上記入口流れ方向制御部は、流体の入口側のフィルター面に沿って互いに間隙を設けて配列された入口側流れ方向制御板からなり、上記出口流れ方向制御部は、流体の出口側のフィルター面に沿って互いに間隙を設けて配列された出口側流れ方向制御板からなり、上記容器をフィルターを境にして入口室と出口室とに区分けし、入口室には流体を入口室に流入させる流入ノズルと、流体を入口室から排出させつつフィルターの入射面に沿っての流れを形成する排出ノズルとを設け、出口室にはフィルター処理後の流体を流出させる流出ノズルと、フィルターで除去される所定径以上の微粒子を含まない流体を出口室に注入しフィルターの出射面に沿っての流れを形成する注入ノズルとを設け、上記流入ノズルと注入ノズル、また排出ノズルと流出ノズルをそれぞれフィルターの中心に対して点対称に配置した、ことを特徴としている。

この発明の不純物除去装置では、フィルターの入口側に、流体のフィルターへの流入角度を制御する流れ方向制御部を設け、フィルターを透過する流体の流れの方向を決定するようにしたので、除去できる粒子の最大径をフィルター全面で一定にでき、均一化することができる。また、その流れ方向制御部によってフィルター面への入射角度（流入角度）を制御できるので、フィルターで除去できる粒子の最大径を所望のサイズに制御することができる。

以下にこの発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１はこの発明の第１実施例における不純物除去装置の概略構成を示す図である。図において、この発明の不純物除去装置は、容器１内に配置したフィルター３に流体を通過させ、流体中に混在する微粒子を除去する装置であり、容器１を隔壁２を境にして入口室Ｒ１と出口室Ｒ２とに区分けしてある。この隔壁２の縦方向中央にはフィルター３が装着されている。また、入口室Ｒ１の上壁には、流体を入口室Ｒ１に流入させる流入ノズル４が設けられ、入口室Ｒ１の底壁には、流体を入口室Ｒ１から排出させつつフィルター３の入射面に沿っての流れを形成する排出ノズル５が設けられている。さらに、出口室Ｒ２の底壁にはフィルター３を通過した流体を流出させる流出ノズル６が設けられている。

また、フィルター３の入口側に、流体のフィルター３への流入角度を制御する入口流れ方向制御部７が設けられ、フィルター３の出口側に、流体のフィルター３からの流出角度を制御する出口流れ方向制御部８が設けられている。

図２は入口流れ方向制御部の構成を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。なお、入口流れ方向制御部７と出口流れ方向制御部８とは同一の構成を有しており、ここでは入口流れ方向制御部７の構成について説明することとする。出口流れ方向制御部８については、入口流れ方向制御部７と同一の構成要素の符号として、２桁目に「８」を、１桁目に共通の数字を付すにとどめ、その説明は省略する。

入口流れ方向制御部７は、支持台７１と、その支持台７１に立設された制御用支持棒７２と、その制御用支持棒７２に支持された制御板７３とから構成されている。すなわち、４つの支持台７１の各々に制御用支持棒７２が立設され、その制御用支持棒７２には所定間隔で支持片７５が固定されている。制御用支持棒７２は、支持台７１の調節用レバー７９によって所定範囲で高さが制御可能となっている。制御板７３は薄板状でその四隅に孔７８が穿設されている。制御用棒７２は制御板７３の孔７８に貫通し、制御板７３は各制御用支持棒７２の、高さ方向で互いに対応する４つの支持片７５に載置され、したがって、制御板７３は、フィルター３の入口面に沿って互いに間隙を設けて配列される。この制御板７３同士の間隙は、例えばＸｍｍ〜Ｙｍｍ程度である。制御板７３は、その一端面がフィルター３の入口面に水平に対向し、水平方向の幅ｓがフィルター３の横幅と略同じになっている。また、制御板７３の長手方向中心に回動軸７６が設けられ、制御板７３はこの回動軸７６を中心に回動自在に構成されている。回動軸７６は、支持受け部（図示省略）でその両端が回転可能に支持されている。

上記構成の入口流れ方向制御部７において、調節用レバー７９による制御用支持棒７２の高さ調節で、制御板７３の傾きは制御可能となる。その際に、すべての制御板７３は、制御用支持棒７２で同じ距離だけ移動するので、フィルター面に対する制御板７３の角度はすべて同一になる。その結果、流体のフィルター３への流入角度をフィルター面全体にわたって均一に、かつ精度良く制御することができる。また、この第１実施例では、出口流れ方向制御部８の制御板８３は、入口流れ方向制御部７の制御板７３と同一の傾きに制御されている。

図３は図１の不純物除去装置の容器内における流線を示す図である。図に示すように、流入ノズル４から容器１の入口室Ｒ１に流入した流体は２方向に分岐し、一方はフィルター３に向かって、他方は排出ノズル５に向かって流れる。フィルター３に向かった流体は、入口流れ方向制御部７の各制御板７３によって、流入角度が一定に制御されてフィルター３を透過して出口室Ｒ２に入り、出口流れ方向制御部８の各制御板８３によって、流出角度が一定に制御される。その後、流出ノズル６から排出される。他方の排出ノズル５に向かった流体は、そのまま排出ノズル５から排出される。

なお、入口流れ方向制御部７および出口流れ方向制御部８を設けない場合は、図４に示すように、流入ノズル４からの流体は、フィルター３を透過して、流出ノズル５に流れるので、フィルター３の流入ノズル４から遠い場所ほど、流体のフィルター３への入射角度は大きくなる。すなわち、流体のフィルター３に対する入射角度Ａは、フィルター３の縦方向にわたって徐々に変化し、上部では小さく、下部になるにつれて大きくなり、フィルター３の全体ではばらつきが大きいことが分かる。

このように、この第１実施例では、フィルター３の入口側に、流体のフィルター３への流入角度を制御する入口流れ方向制御部７を設け、フィルター３を透過する流体の流れの方向を制御板７３で決定するようにしたので、除去できる粒子の最大径をフィルター全面で一定にでき、均一化することができる。また、その入口流れ方向制御部７によってフィルター面への入射角度を精度良く制御できるので、フィルター３で除去できる粒子の最大径を所望のサイズに制御することができる。

また、フィルター３の出口側に、出口流れ方向制御部８を配置したので、流体の流れはフィルター３の前後で一層整然としたものとなり、除去できる粒子の最大径のばらつきも一層小さなものとすることができる。

また、フィルター３を通過する前の流体を排出させる排出ノズル５を設け、フィルター３を通過する流れだけでなく、フィルター３の入口面に沿って流れる流入ノズル４から排出ノズル５に至る流れをつくることができ、フィルター通過前の入口室Ｒ１での不純物濃度の上昇および流体圧力の上昇を抑制することができる。

図５はこの発明の第２実施例における不純物除去装置の概略構成を示す図である。この第２実施例が上記の第１実施例と異なる点は、容器１の出口室Ｒ２の上壁に、注入ノズル１１を設け、注入ノズル１１から注入した流体で出口室Ｒ２での流体の流れを調整している点である。すなわち、流体を注入ノズル１１から出口室Ｒ２に注入し、フィルター３の出射面に沿っての流れを流出ノズル６とともに形成している。なお、この注入ノズル１１から注入される流体は、フィルター３を通過し流出ノズル６から流出した、フィルター３で除去される所定径以上の粒子を含まない流体が用いられる。また、第１実施例の場合と同様に、出口流れ方向制御部８の制御板８３は、入口流れ方向制御部７の制御板７３と同一の傾きに制御されている。

この第２実施例では、流入ノズル４と注入ノズル１１、また排出ノズル５と流出ノズル６をそれぞれフィルター面に対して面対称に配置しているので、入口室Ｒ１での流線と、出口室Ｒ２での流線とは、図６に示すように、フィルター３の中心に対する点対称性を増すようになり、流体の流れがより一層整然となるため、フィルター３で除去できる粒子の最大径を一層正確に制御することができる。

図７はこの発明の第３実施例における不純物除去装置の概略構成を示す図である。この第３実施例が上記の第２実施例と異なる点は、容器１の出口室Ｒ２の上壁に流出ノズル６を設け、出口室Ｒ２の底壁に注入ノズル１１を設けた点であり、この第３実施例においても、上記第２実施例と同様に、流体を注入ノズル１１から出口室Ｒ２に注入し、フィルター３の出射面に沿っての流れを流出ノズル６とともに形成している。また、この注入ノズル１１から注入される流体は、フィルター３を通過し流出ノズル６から流出した、フィルター３で除去される所定径以上の粒子を含まない流体が用いられる。また、この第３実施例では、出口流れ方向制御部８の制御板８３は、入口流れ方向制御部７の制御板７３に対して逆の傾きに制御され、制御板７３と制御板８３とはＶ字状になっている。

このように、この第３実施例では、流入ノズル４と注入ノズル１１、また排出ノズル５と流出ノズル６をそれぞれフィルター３の中心に対して点対称に配置し、また制御板７３と制御板８３とをＶ字状に制御しているので、入口室Ｒ１での流線と、出口室Ｒ２での流線とは、図８に示すように、フィルター３を中心に左右対称となって対称性を増し、流体の流れがより一層整然となるため、フィルター３で除去できる粒子の最大径を一層正確に制御することができる。

この発明の第１実施例における不純物除去装置の概略構成を示す図である。入口流れ方向制御部の構成を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。第１実施例の不純物除去装置の容器内における流線を示す図である。第１実施例の不純物除去装置で入口流れ方向制御部および出口流れ方向制御部を設けない場合の容器内における流線を示す図である。この発明の第２実施例における不純物除去装置の概略構成を示す図である。第２実施例の不純物除去装置の容器内における流線を示す図である。この発明の第３実施例における不純物除去装置の概略構成を示す図である。第３実施例の不純物除去装置の容器内における流線を示す図である。従来の不純物除去装置の説明図である。従来の不純物除去装置の説明図である。フィルターへの流体の入射角度とフィルターを通過する最大径との関係を示す図である。

符号の説明

１容器
２隔壁
３フィルター
４流入ノズル
５排出ノズル
６流出ノズル
１１注入ノズル
７入口流れ方向制御部
７１支持台
７２制御用支持棒
７３制御板
７５支持片
７６回動軸
７８孔
７９調節用レバー
８出口流れ方向制御部
８３制御板
Ｒ１入口室
Ｒ２出口室

Claims

容器内に配置したフィルターに流体を通過させ、流体中に混在する微粒子を除去するとともに、当該フィルターは流体の入口側、出口側が何れも平らな面で形成されている不純物除去装置において、
上記フィルターの入口側に、流体のフィルターへの流入角度を制御する入口流れ方向制御部を設け、
上記フィルターの出口側に、流体のフィルターからの流出角度を制御する出口流れ方向制御部を設け、
上記入口流れ方向制御部は、流体の入口側のフィルター面に沿って互いに間隙を設けて配列された入口側流れ方向制御板からなり、
上記出口流れ方向制御部は、流体の出口側のフィルター面に沿って互いに間隙を設けて配列された出口側流れ方向制御板からなり、
上記容器をフィルターを境にして入口室と出口室とに区分けし、
入口室には流体を入口室に流入させる流入ノズルと、流体を入口室から排出させつつフィルターの入射面に沿っての流れを形成する排出ノズルとを設け、
出口室にはフィルター処理後の流体を流出させる流出ノズルと、フィルターで除去される所定径以上の微粒子を含まない流体を出口室に注入しフィルターの出射面に沿っての流れを形成する注入ノズルとを設け、
上記流入ノズルと注入ノズル、また排出ノズルと流出ノズルをそれぞれフィルター面に対して面対称に配置した、
ことを特徴とする不純物除去装置。
容器内に配置したフィルターに流体を通過させ、流体中に混在する微粒子を除去するとともに、当該フィルターは流体の入口側、出口側が何れも平らな面で形成されている不純物除去装置において、
上記フィルターの入口側に、流体のフィルターへの流入角度を制御する入口流れ方向制御部を設け、
上記フィルターの出口側に、流体のフィルターからの流出角度を制御する出口流れ方向制御部を設け、
上記入口流れ方向制御部は、流体の入口側のフィルター面に沿って互いに間隙を設けて配列された入口側流れ方向制御板からなり、
上記出口流れ方向制御部は、流体の出口側のフィルター面に沿って互いに間隙を設けて配列された出口側流れ方向制御板からなり、
上記容器をフィルターを境にして入口室と出口室とに区分けし、
入口室には流体を入口室に流入させる流入ノズルと、流体を入口室から排出させつつフィルターの入射面に沿っての流れを形成する排出ノズルとを設け、
出口室にはフィルター処理後の流体を流出させる流出ノズルと、フィルターで除去される所定径以上の微粒子を含まない流体を出口室に注入しフィルターの出射面に沿っての流れを形成する注入ノズルとを設け、
上記流入ノズルと注入ノズル、また排出ノズルと流出ノズルをそれぞれフィルターの中心に対して点対称に配置した、
ことを特徴とする不純物除去装置。