CN106999815A - 中空筒状过滤器及制造装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种中空筒状过滤器，通过在过滤器内部形成包括轴向和径向的复杂流路，能够有效地除去异物。该中空筒状过滤器是一种通过将金属线材20卷绕成螺旋状且多层状而形成的中空筒状过滤器10。金属线材具有在长度方向的整个长度上形成的或沿长度方向重复的凹部，并且构成各线材层的金属线材在倾斜于中空筒状过滤器的轴向的方向上延伸。通过使构成相邻的各线材层的金属线材在相互交叉的方向上延伸，形成有在各线材层重叠的方向上连通的多个连通路，并且在构成一个线材层的金属线材的凹部与构成相邻于该一个线材层的其他线材层的金属线材之间，形成有使多个连通路之间连通的空间。

Description

中空筒状过滤器及制造装置
技术领域
本发明涉及一种通过将金属线材卷绕成螺旋状且多层状而形成的中空筒状过滤器，尤其涉及使用异形压延的金属线材制作的中空筒状过滤器及其制造装置。
背景技术
通过将金属线材卷绕成螺旋状且多层状而形成的中空筒状过滤器，作为从各种流体中除去异物的过滤器被应用于各个方面。例如，在专利文献1中记载了用于汽车气囊充气器的过滤器，作为中空筒状过滤器的一个实例。
用于气囊充气器的过滤器具有在通过将气体发生剂点火使其爆炸、燃烧而产生的高温下，将含有固体残渣的气体过滤，并且根据情况同时进行冷却的功能。
专利文献1中所记载的用于气囊充气器的过滤器，是将通过对正圆形截面的金属线进行压延加工的长方形截面的金属线材，以规定的角度和规定的间距卷绕成螺旋状且多层状，并任选地将其烧结而形成的。
现有技术文献
专利文献
[专利文献1]特开第2011-171472号公报
发明内容
发明所要解决的问题
在此，专利文献1中所记载的过滤器，虽然在使气体从内径侧向外径侧通过的过程中过滤固体残渣，但是构成过滤器的金属线材的截面形状为长方形，因此气体主要在过滤器的径向上移动，并且不能使气体向轴向和径向移动。
本发明是鉴于以上情况而做出的，目的在于提供一种通过在过滤器内部形成包括轴向、径向和周向的复杂流路，能够有效地除去异物的中空筒状过滤器及其制造装置。
解决问题的手段
为了解决上述课题，权利要求1所述的发明，其特征在于，是一种通过将金属线材卷绕成螺旋状且多层状而形成的中空筒状过滤器，构成各线材层的所述金属线材，在倾斜于所述中空筒状过滤器的轴向的方向上延伸；通过使构成相邻的所述各线材层的所述金属线材在相互交叉的方向上延伸，形成有在所述各线材层重叠的方向上连通的多个连通路；在构成一个线材层的所述金属线材与构成相邻于所述一个线材层的其他线材层的所述金属线材之间，通过在构成所述线材层的至少一方的所述金属线材形成的凹部，形成有使所述多个连通路之间连通的空间。
权利要求2所述的发明，其特征在于，所述金属线材具有沿长度方向形成的凹部。
权利要求3所述的发明，其特征在于，所述金属线材具有沿长度方向重复的凹部。
权利要求4所述的发明，其特征在于，所述金属线材具有在与长度方向交叉的方向上重复的凹部。
权利要求5所述的发明，其特征在于，所述金属线材具有沿长度方向重复的厚壁的窄幅部和薄壁的宽幅部。
权利要求6所述的发明，其特征在于，形成有所述凹部的所述金属线材的背侧为平坦面。
权利要求7所述的发明，其特征在于，将所述金属线材配置为使得所述凹部朝向过滤流体的上游侧。
权利要求8所述的发明，其特征在于，将所述金属线材配置为使得所述凹部朝向过滤流体的下游侧。
权利要求9所述的发明，其特征在于，所述金属线材包括:在长度方向上延伸的第一金属线材部分、和配置在与该第一金属线材部分不同的长度方向位置且外形不同的第二金属线材部分，在所述金属线材部分的至少一方形成有所述凹部。
权利要求10所述的发明，是一种权利要求9所述的中空筒状过滤器的制造装置，其特征在于，包括:具有相对设置的一对压延辊，将金属素线夹在中间以形成规定截面形状的金属线材的压延装置、和将通过该压延装置形成的所述金属线材卷绕于芯棒从而形成中空筒状体的卷绕装置，所述一对压延辊，在轴向上不同位置处具有形成所述第一金属线材部分的第一金属线材形成部、和形成所述第二金属线材部分的第二金属线材形成部，所述压延装置包括，沿所述一对压延辊的轴向进退，从而将所述金属素线引导至所述第一金属线材形成部或所述第二金属线材形成部的导向机构。
发明效果
根据本发明，通过金属线材的凹部与金属线材之间形成的空间，能够使连通路之间在轴向、径向和周向上连通，因此能够在过滤器内形成复杂流路，能够有效地除去异物。
附图说明
图1是本发明一实施方式的过滤器的示意性立体图。
图2是显示过滤器的制造装置的一个实例的示意图。
图3是显示过滤器的制造装置的另一个实例的示意图。
图4(a)、(b)是显示在对金属素线进行2次压延的情况下得到的金属线材的实例的截面图。
图5是显示形成本发明第一实施方式的过滤器的金属线材的立体图。
图6是显示制作图5所示金属线材的压延辊的一个实例的截面图。
图7是放大显示过滤器内金属线材交叉部分的示意图，(a)显示本发明第一实施方式的W字形截面的金属线材的实例，(b)显示传统的矩形截面的金属线材的实例。
图8是说明过滤器内流体的通过状况的示意图，(a)显示使用本发明第一实施方式的W字形截面的金属线材的过滤器的实例，(b)显示现有技术例。
图9(a)、(b)是显示变形例的金属线材的立体图。
图10是显示本发明第二实施方式的金属线材的图，(a)是立体图，(b)是侧面照片，(c)是俯视照片。
图11是制造本发明第二实施方式的金属线材的压延辊的示意图。
图12是放大显示过滤器内金属线材交叉部分的示意图。
图13(a)是显示使用图10所示金属线材的试制例的过滤器的截面照片的图，(b)是显示使用矩形截面的金属线材的比较例的过滤器的截面照片的图。
图14(a)、(b)是显示变形例的金属线材的立体图。
图15(a)～(c)是显示其他变形例的金属线材的立体图。
图16是本发明第三实施方式的金属线材、以及制造金属线材的压延辊的立体图。
图17是说明本发明第四实施方式的中空筒状过滤器的图，(a)是构成中空筒状过滤器的金属线材的示意图，(b)是中空筒状过滤器的截面图。
图18(a)是显示过滤器的制造装置的一个实例的示意图,(b)是压延装置的示意性立体图。
附图标记说明
10…中空筒状过滤器，10c…内层，10d…外层，20…金属线材，20c…第一金属线材部分，20d…第二金属线材部分，21…金属素线，22…连通路，23…交叉部空间，201～211…金属线材，221…凹部，222…凸部，223…平坦面，100…制造装置，110…压延装置，111a，111b…压延辊，112…加压部，113，114…成形部，115c，115d…金属线材形成部，116…导向喷嘴(导向机构)，120…张紧单元，121…固定辊，122…可动辊，130…卷绕装置，131…芯棒，132…导向部件，140…传送辊，150…缓冲单元，151…固定辊，152…可动辊，30…过滤器装置，31…壳体，32…贯通孔，35…内径侧空间，300…过滤器，301…金属线材，302…连通路，303…交叉部
具体实施方式
以下，使用附图中所示的实施方式对本发明进行详细说明。但是，只要没有特定说明，则该实施方式中记载的构成要素、种类、组合、形状、其相对设置等就只是单纯的说明例，其目的不是要将本发明的范围仅限定于此。
〔过滤器的形状〕
图1是本发明一实施方式的过滤器的示意性立体图。
本发明实施方式的中空筒状过滤器(以下称为过滤器)10，是将至少一条金属线材20，卷绕成相对于轴向(图中上下方向)有一定的倾斜角度的螺旋状且多层状而形成的。这里，将在相同方向上卷绕的各个层分别称为线材层L1、L2、L3...。构成各线材层L1、L2、L3...的金属线材从正面看在倾斜于中空筒状过滤器的轴向的相同方向上延伸，并且构成相邻各线材层的金属线材在相互交叉的方向上延伸(不平行)。
构成图1中最外层的线材层Ln的线材20A(图中省略厚度)的延伸方向为实线箭头所示方向，构成其直接内侧的线材层Ln-1的线材20B的延伸方向为虚线箭头所示方向。
即，过滤器10具有:通过将金属线材20与轴向呈一定倾斜角度地卷绕成螺旋状而形成的一个线材层(例如，线材层L1)，以及通过将金属线材重叠于一个线材层L1的外周侧，且与构成该一个线材层L1的金属线材呈不同倾斜角度地卷绕成螺旋状而形成的其他线材层(例如，线材层L2)。分别构成一个线材层L1和与其相邻的其他线材层L2的金属线材构成为不平行于轴向且相互交叉。
另外，构成线材层的金属线材与轴向的倾斜角度可以构成为在一个线材层中变化。
此过滤器10用于从液体或气体等各种流体中除去不需要的物质等，以及根据用途同时冷却通过过滤器的流体。此外，此过滤器主要构成为，在线材层重叠的方向(厚度方向)，即，过滤器的径向形成流体通过的流路。可以使流体从过滤器的内径侧通过外径侧，也可以使流体从外径侧通过内径侧。这里，径向不是严格意义上的直径方向(半径方向)，而是表示相对于轴向、周向而言的大致径向。
过滤器的大小(轴向尺寸，直径，厚度等)可以根据装备过滤器的过滤装置的结构和尺寸来适当地确定。
作为用于此过滤器的材料的金属的种类可以列举出铁、软钢、不锈钢、镍合金，铜合金等，其中优选奥氏体类不锈钢(SUS304)。
此外，用于过滤器的金属线材的粗细和截面形状可以根据过滤器的大小，过滤器除去的物质，压力损失等适当地决定。
例如，通过将正圆形截面的金属素线压延为异形(以下称为异形压延)，得到规定截面形状的金属线材用于过滤器。下文将对金属线材的形状进行描述。
需要说明的是，虽然一般将异形定义为“与正常不同的奇怪形状、外观”，但是在此，异形广泛地包括那些，相对于截面形状在整个长度上均为圆形、楕圆形、或多角形等的规则形状的金属线材，线材的截面形状在长度方向的整个长度上为不规则的形状，例如下文中描述的W字形、U字形、J字形、L字形、X字形、～状等。此外，线材的截面形状、外形在线材的长度方向的整个长度上不是一定的，根据长度方向的位置具有不同的截面形状、外形的构成也包括在异形中。
〔过滤器的制造装置及制造方法〕
图2是显示过滤器的制造装置的一个实例的示意图。此装置是由金属线材制作中空筒状体的装置。
制造装置100A大致包括:压延由线轴(未示出)供给的金属素线21的压延装置110，对于通过压延截面形状变形后的金属素线(以下称为“金属线材20”)在长度方向上施加规定张力的张紧单元120，将金属线材20卷绕于芯棒131以形成中空筒状体的卷绕装置130。此外，在金属线材20的传送路径上配置有引导并传送金属线材的多个传送辊140。
压延装置110包括相对设置的、旋转的2个圆柱状压延辊111a、111b。压延辊111a和压延辊111b的表面(向对面)相接处的部分构成将金属素线21夹在中间以使其变形为希望的形状的加压部112。压延装置110在规定的温度和压力下通过加压部112使金属素线21塑性变形，从而得到具有规定截面形状的金属线材20。压延可以是冷压延也可以是热压延。
压延辊111a、111b的任一方，或双方的表面形成有用于将金属素线压延加工成希望的截面形状的凸部或/和凹部。金属素线通过加压部112时，被这些凸部或凹部压延而塑性变形，从而被加工为具有异形的截面形状的金属线材。
张紧单元120具有，以可自由旋转的状态固定设置在规定位置的固定辊121，和接近或远离固定辊121移动、且可自由旋转的可动辊122。通过使可动辊122接近或远离固定辊121移动，向卷绕于固定辊121和可动辊122而被传送的金属线材20施加张力。
卷绕装置130包括，在一定方向上以规定速度旋转的芯棒131，在芯棒131的轴向(图中与纸面正交的方向)上以规定速度进行往复移动以引导金属线材20的导向部件132。芯棒131为略圆柱状或圆筒状，一般由不锈钢、铜合金、铝合金等金属形成。
制作中空筒状体时，将金属线材20的一端固定在芯棒131的适当位置，通过张紧单元120向金属线材20施加规定的张力的状态下，使芯棒131在一定的方向上旋转，同时通过导向部件132使金属线材20在芯棒131的轴向上往复移动。通过此动作，金属线材20在芯棒131的外周卷绕成螺旋状且多层状。此外，构成相邻线材层的金属线材相互交叉形成网眼。
例如，当直接卷绕于芯棒131外周的第1金属线材层中，各线材为图1中相对于芯棒的轴向仅以规定角度θ朝顺时针方向倾斜时，则构成卷绕于第1金属线材层外周的第2金属线材层的线材相对于芯棒的轴向仅以规定角度θ朝逆时针方向倾斜。
将金属线材20卷绕规定次数(规定层数)后，切断金属线材20，将切断的端部通过点焊等接合在已完成卷绕的线材的适当位置处，并从芯棒131取下，从而得到中空筒状体。
金属线材20相对于芯棒131轴向的角度(卷绕角度)，以及在轴向上相邻的金属线材20彼此的间隔(间距)，可以通过适当地调节芯棒131的旋转速度与导向部件132的移动速度的比例来改变。通过适当地改变金属线材的粗细、卷绕角度、间距、卷绕次数，能够将通过过滤器的流体的压力损失控制在合适的值。
虽然通过制造装置100A制造的中空筒状体可以在原始状态下直接作为过滤器使用，但是优选在高温下进行烧结。虽然烧结时的温度根据金属线的种类、粗细、卷绕次数、间距、卷绕角度等而不同，但可以假定为在500～1500度(℃)的范围内。其中，优选1100～1201度的范围。
进行烧结的目的在于，缓和在压延时产生的金属线材的内部变形，以及接合金属线材的重叠部分。烧结优选在已设定为规定温度的电炉内进行。烧结时间虽然根据金属线材的种类、粗细、卷绕次数、卷绕密度、间距、烧结温度而变化，但是优选在30～80分钟的范围内选择。烧结也可以在空气中进行，但是优选在真空中、或在不易使金属线材脆化或引起化学反应的惰性气体中进行。作为惰性气体，可以举出氮气、氩气等，但是其中优选氮气。
图3是显示过滤器的制造装置100B的其他构成例的示意图。制造装置100B，在金属素线21的传送路径上有多个压延装置110(110A、110B)，能够对金属素线21进行多次压延。
在制造装置100B中配置有多个压延装置的情况下，压延装置110A和110B之间可以任意地插入缓冲单元150。缓冲单元150具有固定辊151和可自由旋转的可动辊152，其中，固定辊151的轴心以可自由旋转的状态固定在规定位置，可动辊152接近或远离固定辊151移动。通过前段的压延装置110A压延后的金属素线卷绕于固定辊151和可动辊152。通过使可动辊152接近或远离固定辊151移动，缓冲单元150在压延装置110A和卷绕装置130之间取得同步，或者吸收压延装置110A和110B之间的加工速度差。
在进行多次压延的情况下，各压延装置110A、110B对金属素线21的压延方向可以为相同方向也可以为不同方向。
图4(a)、(b)是显示在对金属素线进行2次压延的情况下得到的金属线材的实例的截面图。在对金属素线进行多次压延的情况下，能够获得具有比压延1次的情况下更复杂外表面形状的金属线材。此外，通过进行多次压延，还能够获得使金属线材的形状稳定的效果。
〔金属线材〕
以下，对形成过滤器的金属线材的形状进行具体说明。根据本发明的过滤器的特征在于，其由金属线材制成，该金属线材具有通过异形压延在外侧面形成的凹部(或凸部)。特别地，金属线材的特征在于，其具有在长度方向的整个长度上连续形成的凹部，或者沿长度方向重复的凹部。
应当注意，“重复”在这里是指凹部被设置为彼此间断(不连续)地分开的状态。即，其意为沿金属线材的长度方向交替存在有形成了凹部的部分和未形成凹部的部分，凹部在金属线材的长度方向上是不连续的。应当注意，凹部的间距可以是一定的(或规则的)，也可以是不规则的。
〔第一实施方式〕
图5是显示形成本发明第一实施方式的过滤器的金属线材的立体图。金属线材201(20)具有在长度方向的整个长度上连续延伸的凹部221。在与金属线材201的长度方向正交的方向的截面形状为大致W字形，与长度方向交叉的金属线材201的一侧(面)形成有2个凹部221和1个凸部222，另一侧(面)形成有1个凹部221和2个凸部222。
图6是显示制作图5所示金属线材的压延辊的一个实例的截面图。图6显示将压延辊沿包含辊的中心轴的平面切断的样子。压延辊111a包括成形部113，该成形部113具有在外表面沿周向的整个圆周呈V字形突出的2个凸部113a，压延辊111b包括成形部114，该成形部114具有在外表面沿周向的整个圆周呈V字形凹陷的2个凹部114a。成形部113和成形部114为一对一对应的关系，凸部113a和凹部114a在两压延辊的夹持部处嵌合。通过金属素线21插入由成形部113和成形部114形成的加压部112内进行挤压，得到图5所示的金属线材201。
图7是放大显示过滤器内金属线材交叉部分的示意图，(a)显示本发明第一实施方式的W字形截面的金属线材的实例，(b)显示传统的矩形截面的金属线材的实例。
图7(b)所示传统过滤器300中，通过构成相邻各线材层L1，L2，L3..的金属线材301A、301B、301C...在相互交叉的方向上延伸，形成有:在构成一个线材层L1的金属线材301A之间呈螺旋状形成的螺旋空间S1、和在构成相邻于一个线材层的其他线材层L2的金属线材301B之间呈螺旋状形成的螺旋空间S2。此外，使各螺旋空间之间连通的多个连通路302是在各线材层的重叠方向(过滤器的内外径方向)上形成的。连通路302形成为网眼状，主要使流体在各线材层重叠的方向通过。
在传统过滤器300中，由于金属线材301A和金属线材301B的交叉部303紧密接触，所以流体不能在交叉部处越过线材移动。因此，流体主要在过滤器的径向上流动，而几乎不在周向和轴向上流动。
图7(a)所示本实施方式的过滤器10中，与传统过滤器300类似，构成相邻各线材层的金属线材201在相互交叉的方向上延伸，从而形成有使流体主要在各线材层重叠的方向(过滤器的径向)上通过的多个连通路(重叠方向上的连通路)22。
本实施方式的过滤器10中，在构成一个线材层L1的金属线材201A与构成邻接于一个线材层L1的其他线材层L2的金属线材201B的交叉部(图中斜线部分)处形成有流体可由金属线材201A和金属线材201B的凹部221通过的交叉部空间23。此交叉部空间23为使各线材层重叠的方向上延伸的多个连通路22之间连通的空间。在交叉部空间23，允许流体在交叉部处沿与金属线材201A的长度方向交叉的方向移动通过金属线材201A，即允许流体在一个线材层内沿过滤器的周向和轴向移动。
因此，在本实施方式的过滤器10中，通过交叉部空间23和连通路22，能够使流体在过滤器的周向和轴向，以及其他多种方向(多重方向)上扩散移动同时在径向通过。
图8是说明过滤器内流体的通过状况的示意图，(a)显示使用本发明第一实施方式的W字形截面的金属线材的过滤器的实例，(b)显示现有技术例。
过滤器装置30具有收容过滤器10、300的壳体31，壳体31形成有使壳体的内外空间连通，同时使通过过滤器10、300的流体流出到外部的贯通孔32。当流体的压力非常高时，壳体31起补强材料的作用。
在用作流体出口的贯通孔32的尺寸相对于过滤器的外周部的面积受到限制的情况下，在如图7(b)所示的使用矩形截面的金属线材的传统过滤器300中，由于流体几乎不在过滤器300的轴向上流动，因此流体从过滤器300的内径侧空间35朝向贯通孔32直线地流向外径侧，从而只有过滤器300的一部分用于捕捉异物(图8(b))。
相对于此，在本实施方式的过滤器10中，如图7(a)所示，由于流体在由凹部221形成的交叉部空间23内流动，因此流体流过过滤器10的壁厚的内部并沿周向、轴向、以及其他多种方向流动。结果，流体也从过滤器10的内径侧空间35沿过滤器的周向和轴向移动，并且通过复杂的路径朝向贯通孔32流动。与现有技术相比，通过将过滤器的更大范围用于异物的过滤，显著增大了与流体的接触面积，并且高效地进行异物的捕捉以及流体与过滤器之间的热交换(图8(a))。
<效果>
在本实施方式的过滤器中，由于在重叠的金属线材之间形成有流体通过的凹状空间，因此能够使流体在多种方向通过。在将金属线材卷绕成螺旋状且多层状而形成的中空筒状过滤器中，通过在金属线材之间呈网眼状形成的多个连通路，使流体可靠地在内外径方向上通过。上述传统的中空筒状过滤器中，由于构成相邻线材层的金属线材在交叉部处紧密接触，因此难以使流体在内外径方向以外的方向上顺畅地移动。
根据本实施方式，除了由多条金属线材以网眼状形成的多个连通路之外，由金属线材和与其重叠的金属线材的凹部形成的空间连接连通路，因此，过滤器内能够三维地形成包括径向、周向和轴向的复杂且不规则的流路。结果，流体与金属线材的接触面积显著增大，并且流体通过过滤器的较大范围，从而可以提高异物的捕捉率和过滤效率。
应当注意，可以使用过滤器，如图7(a)中所示，使流体从上向下流动，也可以使用过滤器使流体从下向上流动。在任一种情况下，金属线材的凹部都可以作为袋部捕捉通过过滤器的流体中的异物，有效地除去异物。特别是在后者的情况下，越过金属线材的凸部移动到金属线材的反面的流体在金属线材的凹部部分形成涡流，使得流体的速度局部下降，可以有效地除去异物。
此外，在本实施方式的过滤器中，由于金属线材沿长度方向形成有凹部使金属线材的单位重量或单位体积的表面积增大，因此能够实现过滤器的小型化和轻量化。此外，由于中空度增加，压力损失值提高。
此外，通过在金属线材上形成凹部，使过滤器和通过过滤器的流体之间的接触面积增大，从而过滤器与流体之间的热交换可以高效地进行。此外，由于在构成一个线材层的金属线材与构成相邻于一个线材层的其他线材层的金属线材之间形成有流体通过的空间，因此通过过滤器的流体与构成过滤器的金属线材的接触面积进一步增大，过滤器与通过过滤器的流体之间的热交换可以高效地进行。
此外，因为金属线材形成有凹部，因此能够有效地减少流体通过时产生的噪音。
〔变形实施方式〕
对第一实施方式的変形例进行说明。图9(a)、(b)是显示变形例的金属线材的立体图。如图9(a)所示，金属线材202在与长度方向正交的方向的截面形状为大致N字形(Z字形，S字形)，并且具备分别在长度方向的整个长度上连续延伸的凹部221和凸部222。凹部221与凸部222在与金属线材的长度方向交叉(正交)的方向上形成为波状。如此，金属线材可以具有各种截面形状。此外，其也可以为U字形、J字形、L字形、X字形等。
或者，如图9(b)所示，金属线材204也可以具有在相对于线材的长度方向倾斜的方向上延伸的凹部221和凸部222。相对于长度方向倾斜的凹部221和凸部222沿长度方向、或者在与长度方向交叉(或正交)的方向上重复。
本实施方式也可以实现与第一实施方式相同的作用和效果。
〔第二实施方式〕
图10是显示本发明第二实施方式的金属线材的图，(a)是立体图，(b)是侧面照片，(c)是俯视照片。图11是制造本发明第二实施方式的金属线材的压延辊的示意图。
如图10所示，金属线材205具有沿一侧(第一面)的长度方向以规定间距重复的凹部221和凸部222，另一侧(第一面的反面，第二面)具有平坦面223。本例中，平坦面在金属线材的长度方向的整个长度上形成。
如图11所示，压延装置包括，沿周向以规定间距形成有凸部113和凹部114的齿轮状压延辊111a，和圆柱状压延辊111b。凹部221和凸部222由压延辊111a形成，平坦面223由压延辊111b形成。凹部221被压延辊111a的凸部113挤压，从而形成为与凸部222相比壁薄且幅宽。相反，凸部222形成为与凹部221相比壁厚且幅窄。
图12是放大显示过滤器内金属线材交叉部分的示意图。过滤器10中，在构成一个线材层L1的金属线材205A与构成邻接于一个线材层L1的其他线材层L2的金属线材205B的交叉部(图中斜线部分)形成有流体可由金属线材205A的凹部221和金属线材205B的平坦面223之间通过的交叉部空间23。在此交叉部空间23，允许流体在交叉部处沿与金属线材205A的长度方向交叉(或正交)的方向越过金属线材205A移动。此外，交叉部空间23使各线材层重叠的方向上延伸的多个连通路22之间连通。因此，在本实施方式的过滤器10中，通过交叉部空间23和连通路22，能够使流体在过滤器的周向和轴向上扩散移动同时在径向通过。应当注意，虽然在图中平坦面223侧作为过滤的流体的上游侧，凹部221和凸部222侧作为下游侧，但是反向的配置也可以得到同样的效果。
图13(a)是显示使用图10所示金属线材的试制例的过滤器的截面照片的图，(b)是显示使用矩形截面的金属线材的比较例的过滤器的截面照片的图。图中，上下方向为过滤器的轴向，左方向为过滤器的内径侧，右方向为外径侧。
试制例的过滤器是制作成平坦面223为内径侧，凹部221和凸部222侧为外径侧的过滤器。照片中，在左右方向上表现为薄壁的部分是凹部221的部分，在左右方向上表现为厚壁的部分是凸部222的部分。用于比较例的过滤器的金属线材是，通过用表面平坦的2个圆柱形压延辊挤压正圆形截面的金属素线而形成的矩形截面的金属线材。与比较例的使用传统矩形截面的金属线材的过滤器相比，试制例的过滤器的中空度增加，且压力损失值提高。
如此，在本实施方式中，与第一实施方式相同，可以在过滤器中三维地形成包括径向、周向和轴向的复杂且不规则的流路，可以提高异物的捕捉率和过滤效率。另外，由于金属线材的表面积增大，因此能够实现过滤器的轻量化、热交换效率的提高、以及噪音的减少。此外，在本实施方式中，由于形成图13所示交叉部空间23的凹部221部分通过压延加工而形成为宽幅，因此增大了与通过交叉部空间23的流体的接触面积，并提高了热交换效率。
此外，在将金属线材的凹部侧配置为通过流体的上游侧的情况下，凹部作为捕捉流体中异物的袋部发挥作用。而在反向配置的情况下，流体通过线材时在凹部部分产生涡流而使流体的速度局部降低，并且可以有效地除去异物。
另外，由于金属线材的一侧形成有凹凸，另一面为平坦面，因此能够确保金属线材之间的烧结接点，能够提高过滤器强度。
〔変形实施方式〕
对第二实施方式的変形例进行说明。
图14(a)、(b)是显示变形例的金属线材的立体图。在金属线材的一侧形成凹部、且另一侧形成平坦面的情况下，凹部形成侧可以是任意形式。如图14(a)所示，可以在金属线材206的一侧形成在长度方向的整个长度上连续延伸的1个凹部221和2个凸部222。此外，如图14(b)所示，也可以在金属线材207的一侧形成在倾斜于长度方向的方向上延伸的多个凹部221和凸部222。
由于金属线材的一侧形成有凹凸，另一面为平坦面，因此能够确保金属线材之间的烧结接点，能够提高过滤器强度。
图15(a)～(c)是显示其他变形例的金属线材的立体图。在金属线材形成有以规定间距重复的凹部221和凸部222的情况下，如图15(a)所示，也可以在金属线材的两侧交替地形成凹部221和凸部222，以使金属线材208的厚度大致恒定。即，图15(a)中，截面形状为大致长方形的金属线材的正面形状为锯齿状。
或者，如图15(b)所示，也可以在金属线材209的一侧交替地连续形成凹部221和凸部222，并在另一侧形成平坦面223。
此外，如图15(c)所示，也可以采用增加或减少金属线材210的厚度的构成，即厚壁部和薄壁部重复的构成。如图所示，凹部和凸部也可以形成为波状。
虽然在图15所示实例中为沿金属线材的长度方向凹凸或薄壁部与厚壁部重复的构成，但是也可以为在与金属线材的长度方向交叉(正交)的方向上凹凸或薄壁部与厚壁部重复的构成。
〔第三实施方式〕
图16是本发明第三实施方式的金属线材、以及制造金属线材的压延辊的立体图。
形成中空筒状过滤器的金属线材，可以为表面(面内)形成多个凹部和凸部的带状线材。图示金属线材211在一面具有凹部221和凸部222，另一面为平坦面223，但是金属线材也可以在两面都有凹部和凸部。
上述金属线材211可以通过用外周面形成有凸部113和凹部114的压延辊111a、和圆柱状的压延辊111b按压带状金属线材211来制作。如图4(a)所示，带状金属线材211是通过压延截面为正圆形的金属素线而获得。
在使用金属线材211制作如图1所示的中空筒状过滤器的情况下，将形成有凹部和凸部的面作为内径侧或外径侧。
在使用本实施方式的金属线材制作中空筒状过滤器的情况下，与第一实施方式相同，能够三维地形成复杂或不规则的连通路，并且能够实现异物捕捉率和过滤效率的提高。此外，由于可以增大金属线材单位重量的表面积，因此能够实现过滤器的小型化、轻量化、热交换效率的提高、以及噪音的减少。另外，由于在金属线材形成有平坦面的情况下，能够确保金属线材之间的烧结接点，因此可以提高过滤器强度。
〔第四实施方式〕
图17是说明本发明第四实施方式的过滤器的图，(a)是构成过滤器的金属线材的示意图，(b)是过滤器的截面图。本实施方式的过滤器的特征在于，在形成一个过滤器的一根金属线材中，具有外形或截面形状不同的多个金属线材部分。
构成过滤器10的金属线材20包括:在长度方向上延伸的第一金属线材部分20c，和设置在与第一金属线材部分20c不同的长度方向位置处、且外形或截面形状不同的第二金属线材部分20d。例如，图17所示的金属线材20具有，通过第一金属线材部分20c和第二金属线材部分20d在长度方向上分成两部分的构成。在与第一金属线材部分20c的长度方向正交的方向的截面形状为大致W字形，是与图5所示的金属线材201相同的形状。在与第二金属线材部分20d的长度方向正交的方向的截面形状为大致矩形，是与图7(b)所示现有技术例中金属线材301相同的形状。即，构成金属线材20的金属线材部分的至少一方的金属线材部分(在此为第一金属线材部分20c)形成有凹部221(见图5)。
或者，也可以是将金属线材20在长度方向上分成三个部分以上，并且第一金属线材部分20c和第二金属线材部分20d交替重复的构成。在此情况下，根据过滤器所需要的性能和效果适当地确定第一金属线材部分20c和第二金属线材部分20d的长度。
图17(b)所示过滤器10包括通过第一金属线材部分20c形成的内层10c，和通过第二金属线材部分20d形成的外层10d。即，通过第一金属线材部分20c形成从过滤器10的卷绕开始的规定数量的线材层之后，通过第二金属线材部分20d形成直至卷绕结束的规定数量的线材层。在此，内层10c个外层10d分别构成为包括一个或多个线材层。
过滤器10的内层10c和外层10d起到与包含在该层中的金属线材部分的形状相对应的作用和效果。即，过滤器10的内层10c，能够通过构成其的第一金属线材部分20c实现如第一实施方式所述的通气性的提高、热交换率的提高、轻量化等。
而且，由于构成外层10d的第二金属线材部分20d，在过滤器的内径侧和外径侧具有平坦面，因此能够增大与构成相邻线材层的各金属线材的接触面积。因此，由于当过滤器10被烧结时能够确保金属线材之间的烧结接点，所以能够提高过滤器强度，特别是提高过滤器轴向的强度。此外，由于第二金属线材部分20d，与如第一金属线材部分20c的异形线材相比，其内外径方向的厚度较薄，因此能够实现过滤器的薄型化。
如此，通过在一个过滤器10中包含截面形状或外形不同的多种类型的金属线材部分，过滤器10可以复合地发挥各金属线材部分所起的效果。
注意，一根金属线材所包括的金属线材部分可以是3个以上。即，也可以有第三及以上的金属线材部分。另外，金属线材部分也可以包括金属素线未变形的部分(例如圆形线)。在金属线材包含3个以上金属线材部分的情况下，金属线材部分可以包括具有相同外形的金属线材部分，也可以形成为所有金属线材部分都具有相互不同的外形。
此外，由各金属线材部分形成的线材层的数量、由各金属线材部分形成的线材层的径向厚度的比率等，根据过滤器所需要的性能和效果适当地确定。
另外，也可以在过滤器的轴向一端附近仅形成第一金属线材部分，而在另一端附近仅形成第二金属线材部分。即，通过将过滤器在轴向分割成多个部分而获得的各个分割部分可以由每个金属线材部分分别形成。即，第一金属线材部分和第二金属线材部分可以在不同的轴向位置共存于一个线材层中。
<过滤器的制造装置及制造方法-2>
参照图18，对本发明的第四实施方式的中空筒状过滤器的制造装置进行说明。图18(a)是显示过滤器的制造装置的一个实例的示意图，(b)是压延装置的示意性立体图。对于与图2相同的构成赋予相同的符号，并省略其说明。
构成制造装置100C的压延装置110具有相对设置的一对压延辊111a、111b。一对压延辊111a、111b在轴向的不同位置处具有形成第一金属线材部分20c的第一金属线材形成部115c，和形成第二金属线材部分20d的第二金属线材形成部115d作为加压部112。压延装置110还具备，沿一对压延辊111a、111b的轴向进退，从而将金属素线21引导至第一金属线材形成部115c或第二金属线材形成部115d的导向喷嘴116(导向机构)。
金属线材形成部115c、115d分别具有与制作的金属线材部分的外形相对应的形状。例如，第一金属线材形成部115c具有与图6所示的加压部112相同的形状。另外，第二金属线材形成部115d是通过将2个圆柱状的辊仅间隔与第二金属线材部分20d的厚度相当的距离配置而形成的。
对制造装置100C的操作进行说明。例如，图17所示的过滤器10如下形成。
首先，将导向喷嘴116移动到引导金属素线21至第一金属线材形成部115c的位置。压延辊111a、111b的第一金属线材形成部115c压延金属素线21以形成第一金属线材部分20c。在行进方向下游侧，第一金属线材部分20c卷绕至芯棒131形成内层10c。
接着，当第一金属线材部分20c完成形成希望数量的线材层时，将导向喷嘴116移动到引导金属素线21至第二金属线材形成部115d的位置。压延辊111a、111b的第二金属线材形成部115d压延金属素线21以形成第二金属线材部分20d。在金损线材20的行进方向下游侧，第二金属线材部分20d卷绕至芯棒131形成外层10d。
通过第二金属线材部分20d形成希望数量的线材层后，切断金属线材20，将切断的端部通过点焊等接合在已完成卷绕的线材的适当位置处，并从芯棒131取下，从而得到中空筒状体。中空筒状体可以直接用作过滤器，也可以进一步进行烧结处理。
对应于中空筒状过滤器所包含的金属线材部分的数量，以上说明的压延装置可以包括3个以上的金属线材形成部。此外，金属线材形成部之一可以包括允许金属素线通过而不变形的金属线材形成部。
如此，通过使陆续放出金属素线的导向喷嘴相对于包括多个金属线材形成部的压延辊在压延辊的轴向上进退，可以通过一对压延辊制作具有不同外形或截面形状的金属线材部分。此外，由于即使在中空筒状过滤器包括多种类型金属线材部分的情况下，也可以由一根连续的金属素线制作中空筒状过滤器，因此制造工程不复杂。
<本发明的作用、效果的总结>
以上，虽然已经参照各实施方式对本发明进行了说明，但是形成于线材的凹部也可以形成为根据金属线材的长度方向位置改变周向位置。此外，上述各实施方式也可以相互组合实施，只要彼此不矛盾即可。例如，可以在金属线材的一侧形成如第一实施方式所示的在长度方向的整个长度上连续延伸的凹部，而在金属线材的另一侧形成如第二实施方式所示的沿长度方向重复的凹部和凸部。
<第一实施方式>
本方式的特征在于:是一种通过将具有在长度方向的整个长度形成的、或者沿长度方向重复的(断续设置的)凹部221的金属线材20卷绕成螺旋状且多层状而形成的中空筒状过滤器10，构成各线材层的金属线材，在倾斜于中空筒状过滤器的轴向的方向上延伸；通过使构成相邻各线材层的金属线材在相互交叉的方向上延伸，形成有主要在各线材层重叠的方向上连通的多个连通路22，在构成一个线材层的金属线材的凹部与构成相邻于一个线材层的其他线材层的金属线材之间，形成有使多个连通路之间连通的空间。
由于金属线材形成有凹部，因此可以在构成一个线材层的金属线材的凹部与构成相邻于一个线材层的其他线材层的金属线材之间形成交叉部空间23。由于通过此空间，使主要在各线材层重叠的方向上连通的连通路在轴向和径向上连接，因此能够在过滤器内形成复杂流路，能够有效地除去异物。此外，由于金属线材形成有凹部，因此金属线材单位重量的表面积增大，可以获得过滤器的小型化、轻量化，以及提高热交换率，减少由通过过滤器的流体所产生的噪音的效果。
<第二实施方式>
本方式的过滤器10的特征在于，金属线材20具有在与金属线材的长度方向交叉的方向上形成为波状的凹部221和凸部222。
同样在此方式中，通过在构成一个线材层的金属线材的凹部与构成相邻于一个线材层的其他线材层的金属线材之间形成的交叉部空间23，能够在过滤器内形成复杂流路，能够有效地除去异物。。此外，由于金属线材形成有凹部，因此金属线材单位重量的表面积增大，可以获得过滤器的小型化、轻量化，以及提高热交换率，减少由通过过滤器的流体所产生的噪音的效果。
<第三实施方式>
本方式的过滤器10的特征在于，金属线材20具有沿长度方向重复的(断续设置的)厚壁的窄幅部和薄壁的宽幅部。
由于在薄壁的宽幅部中，与流体的接触面积增大，因此能够提高热交换效率。
<第四实施方式>
本方式的过滤器10的特征在于，形成有凹部221的金属线材20的背侧是平坦面223。
能够确保金属线材之间的烧结接点，可以提高过滤器强度。
<第五实施方式>
本方式的过滤器10的特征在于，将金属线材20配置为使得凹部221朝向过滤流体的上游侧。
通过将凹部配置在上游侧，凹部作为袋部捕捉流体中的异物，可以有效地除去异物。
<第六实施方式>
本方式的过滤器10的特征在于，将金属线材20配置为使得凹部221朝向过滤流体的下游侧。
通过将凹部配置在下游侧，当流体通过线材时在凹部部分产生涡流而使流体的速度局部降低，并且可以有效地除去异物。
<第七实施方式>
本方式的特征在于，是一种通过将金属线材20卷绕成螺旋状且多层状而形成的中空筒状过滤器10，构成各线材层的所述金属线材，在倾斜于中空筒状过滤器的轴向的方向上延伸；通过使构成相邻的各线材层的金属线材在相互交叉的方向上延伸，形成有在各线材层重叠的方向上连通的多个连通路22；在构成一个线材层的金属线材与构成相邻于一个线材层的其他线材层的金属线材之间，通过在构成线材层的至少一方的金属线材形成的凹部221，形成有使多个连通路之间连通的空间。
本方式实现与第一实施方式相同的作用和效果。
<第八实施方式>
本方式的过滤器10的特征在于，金属线材20具有沿长度方向形成的凹部221。
本方式实现与第一实施方式相同的作用和效果。
<第九实施方式>
本方式的过滤器10的特征在于，金属线材20具有沿长度方向重复的(断续设置的)凹部221。
本方式实现与第一实施方式相同的作用和效果。
<第十实施方式>
本方式的过滤器10的特征在于，金属线材20具有，在长度方向上延伸的第一金属线材部分20c，和配置在与该第一金属线材不同的长度方向位置且外形不同的第二金属线材部分20d，金属线材部分的至少一方形成有凹部221。
根据本方式，由于在一个中空筒状过滤器中包含外形不同的多种类型的金属线材部分，因此中空筒状过滤器可以复合地发挥各形状金属线材部分所产生的作用效果。
另外，使通过凹部形成的多个连通路之间连通的空间也可以为，在通过具有凹部的金属线材部分形成的线材层与通过没有凹部的金属线材部分形成的线材层之间形成的空间。
<第十一实施方式>
是一种第十实施方式所述的中空筒状过滤器的制造装置100C，其特征在于，包括:具有相对设置的一对压延辊111a、111b，将金属素线21夹在中间以形成规定截面形状的金属线材的压延装置110，和将通过压延装置形成的金属线材20卷绕于芯棒131从而形成中空筒状体的卷绕装置130，一对压延辊，在轴向的不同位置处具有形成第一金属线材部分20c的第一金属线材形成部115c，和形成第二金属线材部分20d的第二金属线材形成部115d，压延装置包括，沿一对压延辊的轴向进退，从而将金属素线引导至第一金属线材形成部或者第二金属线材形成部的导向机构(导向喷嘴116)。
根据本方式，通过使陆续放出金属素线的导向喷嘴相对于包括多个金属线材形成部的压延辊在压延辊的轴向上进退，可以通过一对压延辊制作具有不同外形或截面形状的金属线材部分。此外，由于即使在中空筒状过滤器包括多种类型金属线材部分的情况下，也可以由一根连续的金属素线制作中空筒状过滤器，因此制造工程不复杂。

Claims (10)

1.一种中空筒状过滤器，其特征在于，其是通过将金属线材卷绕成螺旋状且多层状而形成的，
构成各线材层的所述金属线材，在倾斜于所述中空筒状过滤器的轴向的方向上延伸；
通过使构成相邻的所述各线材层的所述金属线材在相互交叉的方向上延伸，形成有在所述各线材层重叠的方向上连通的多个连通路；
在构成一个线材层的所述金属线材与构成相邻于所述一个线材层的其他线材层的所述金属线材之间，通过在构成所述线材层的至少一方的所述金属线材形成的凹部，形成有使所述多个连通路之间连通的空间。
2.根据权利要求1所述的中空筒状过滤器，其中，所述金属线材具有沿长度方向形成的凹部。
3.根据权利要求1所述的中空筒状过滤器，其中，所述金属线材具有沿长度方向重复的凹部。
4.根据权利要求1所述的中空筒状过滤器，其中，所述金属线材具有在与长度方向交叉的方向上重复的凹部。
5.根据权利要求1所述的中空筒状过滤器，其中，所述金属线材具有沿长度方向重复的厚壁的窄幅部和薄壁的宽幅部。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的中空筒状过滤器，其中，形成有所述凹部的所述金属线材的背侧为平坦面。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的中空筒状过滤器，其中，将所述金属线材配置为使得所述凹部朝向过滤流体的上游侧。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的中空筒状过滤器，其中，将所述金属线材配置为使得所述凹部朝向过滤流体的下游侧。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的中空筒状过滤器，其中，所述金属线材包括:在长度方向上延伸的第一金属线材部分、和配置在与该第一金属线材部分不同的长度方向位置且外形不同的第二金属线材部分，在所述金属线材部分的至少一方形成有所述凹部。
10.一种中空筒状过滤器的制造装置，其为权利要求9所述的中空筒状过滤器的制造装置，其特征在于，
包括:具有相对设置的一对压延辊，将金属素线夹在中间以形成规定截面形状的金属线材的压延装置；和将通过该压延装置形成的所述金属线材卷绕于芯棒从而形成中空筒状体的卷绕装置，
所述一对压延辊，在轴向上不同位置处具有形成所述第一金属线材部分的第一金属线材形成部、和形成所述第二金属线材部分的第二金属线材形成部，
所述压延装置包括，沿所述一对压延辊的轴向进退，从而将所述金属素线引导至所述第一金属线材形成部或所述第二金属线材形成部的导向机构。
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