JP2005138083A - 金網フィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】金網フィルタを構成する各金網の網目が連続して重なることなく、フィルタ全体として見ると細かい網目構造を有する、捕集機能に優れる金網フィルタを提供することを課題とする。
【解決手段】二以上の金網が積層され形成された金網フィルタであって、前記金網は、網目方向が同一とならないように平面回転方向に所定角度網目方向をずらせて積層されている。
【選択図】図９

Description

本発明は、二以上の金網が積層されて一体的に形成された金網フィルタ、更に詳細には、各金網を、網目方向が連続して重ならないように平面回転方向に一定の回転角で向きをずらせて積層させた金網フィルタに関する。

一般に、濾過は、多孔質構造を持つフィルタを分離面とし、その両面間における圧力差を利用して、懸濁流体中の固体粒子群や粗大粒子をフィルタケーキとして捕捉して、これらを透過する流体を清澄流体として分離するものである。そして、濾過過程における流体の透過機構は、フィルタ及びフィルタケーキによって構成された流路群に加圧又は負圧による流動抵抗に基づいて決定されるが、流体中の固体粒子群や有効空隙分布などの諸要素が重要な影響を与える。

そして、濾過操作がそれぞれの適用目的を高効率に達成するためには、フィルタの合理的な選定と、それぞれの条件に適合した操作基準の設定などが必要であり、特に、フィルタについては、温度に対して安定を有する点、化学薬品・ｐＨなど広範囲に適用し得る点、物理的な強度が大きくで寿命が長い点、加工が容易である点および価格的に低減である点等の諸要件を満たす必要があり、特に、フィルタの材質、空隙の大きさや分布などの設定が重要である。なお、この他にも、濾過機の形式或いはその使用条件に適合する形状や構造なども重要な要素となる。

前記のフィルタの材質、形状及び構造に関しては、例えば、溶融ポリマーを溶融成膜してフィルム、シートまたは合成繊維糸を製造する際、ポリマー中の異物やゲル状物、フィラー等の添加剤から生じる粗大粒子等を除去することを目的とする場合のように、フィルタを高温下で使用する場合には、高温に耐えるようにステンレスなどの耐蝕性金属線を用いた金網を複数枚積層させたフィルタを用いる必要がある。

この種のフィルタとしては、例えば、特許文献１に記載の金網製積層フィルタが公知である。この金網製積層フィルタは、目の粗さが異なる複数枚の濾過用金網を、目の粗さが順番に小さくなるように並べて重ね合わせ、これら金網群を離脱不能に保持しており、各金網の固定にはリムＲが用いられており、さらに、各金網の網目の向きを揃えて各金網を規則的に整列させている。そして、金網製の濾過層に焼結金属製濾材のような他の濾材を積層してもよく、溶接や焼結によって金網相互間を固着して形成している。

一方、各金網に耐蝕性を持たせて一体化させた構造を持つフィルタとしては、例えば、特許文献２に記載のフィルタが公知である。このフィルタは、溶融ポリマーの濾材に用いる金属細線焼結フィルタであって、該金属細線の表面が化学的気相法によって形成されたセラミックスまたは耐食性金属の薄膜で被膜されているフィルタであり、化学的気相反応法による被膜が金属細線の焼結時もしくは焼結後に形成されている。

特開２０００−１０２７０７号公報（特許請求の範囲における請求項１の記載、図１、図２、図３、明細書の段落番号「００２１」の欄） 特公平７−１６２号公報（特許請求の範囲における請求項１の記載、及び請求項２の記載）

特許文献１に記載の金網製積層フィルタのように、目の粗さが異なる複数枚の濾過用金網を、目の粗さが順番に小さくなるように並べて重ね合わせ、これら金網群を離脱不能に保持してフィルタを形成すると、捕集を必要とする固体粒子群や粗大粒子に合わせた網目を設定し易くなるが、細かい網目に対応した金属細線を使用すると、各金網を焼結させて一体化させるために高温化でプレス圧を加えたときに、細い金属線が比較的太い金属線に押し潰されて破断し易い。このため、使用する金属細線の太さに応じたプレス圧を加える必要があるが、高温化で最適なプレス圧を決定するのは容易ではなく、とくに、網目がそれぞれ異なる複数枚の金網を重ね合わせて高温化でプレス圧を加える場合に、最適なプレス圧を決定するのは更に難しくなる。

また、一般に、フィルタは、前述したように、流体に加圧又は負圧を与えて流体を透過させるという方式を採っているため、常圧で使用することは無く、このため、最後段の金網の更に後段に、例えば、ステンレス製のパンチングメタルやセラミックスなどの耐圧性に優れる支持材を設けたり、特許文献２のフィルタのように金属細線の表面にセラミックスや耐食性金属の薄膜で機膜する事例があるが、支持材を設けると加圧又は負圧に対する圧力損が発生し、流体の透過や適正な流通に悪影響をもたらすことがあり、このような支持材を設けたり、金属細線に被膜を形成すると、濾過面積が縮小して、濾過効率を低減させる原因にもなる。

また、網目の細かい金網を使用すると、目詰まりを除去するためにブラシを用いてフィルタを掃除したときに、金網を傷めることがあり、特に、フィルタに回転ブラシの先端を摺接させて、間欠的に、或いは定期的に目詰まりを解消させる構造を持つ機器では、ブラシで金網を傷める場合がある。

このため、従来の同じ網目を持つ金網または比較的網目が大きい金網を各金網の網目が連続しないように積層させてフィルタを製造する技術においては、例えば特許文献１の従来技術において記載されているように、多くの場合各金網をランダムに積層させているが、このように各金網をランダムに積層させたフィルタでは、数多くの個所で各金網の網目が連続しているものがあり、空隙が連通して形成されているため、金網を積層させているにもかかわらず、所望の大きさの固体粒子群や粗大粒子を捕捉する作用が十分に発揮できない場合が生じる。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、複数枚の金網を平面回転方向に一定の回転角で順に向きをずらせて積層させた焼結させることにより、各金網の網目が連続して重なることなく、フィルタ全体として見ると幾何学的に細かい網目構造を有する、捕集機能に優れる金網フィルタを提供することを目的とする。

請求項１に記載の金網フィルタは、二以上の金網が積層され形成された金網フィルタであって、前記金網は、網目方向が同一とならないように平面回転方向に所定角度網目方向をずらせて積層されてなることを特徴とする。

請求項１に記載の発明にあっては、比較的網目の粗い複数枚の金網を使用しても、金網全体としては、少なくとも隣り合う金網の網目が同じ大きさで連通しない小さな網目となるため、効果的に固体粒子群や粗大粒子を捕捉することができるようになる。

また、線材が比較的太く比較的網目の粗い金網を用いる場合であって、フィルタの目詰まりが生じたときでも、フィルタを取り出して、ブラシの先端をフィルタに当てて、目詰まりを起こさせている固体粒子群や粗大粒子を取り去る作業を行なっても、金網の網目が損傷しない。更に、このように線材が比較的太く比較的網目の粗い金網を用いた金網フィルタは、その製造時、高温下でプレス圧を加えて各金網を焼結させて固定一体化させたときでも、各金網や各金網を形成している線材を、フィルタの使用に悪影響を及ぼす程、損傷させない。つまり、丈夫で耐久性に富む金網フィルタが出来上がる。

請求項２に記載の金網フィルタは、請求項１に記載の金網フィルタにおいて、前記金網は、順に略４５°の回転の回転角ごとに向きをずらして積層されてなることを特徴とする。

請求項２に記載の発明にあっては、積層する金網が、順に４５°の角度で向きをずらしてあるため、１枚目の金網の網目に対して２枚目の金網の網目は略４５°と、ちょうど１枚目の金網の網目を半分に区切る位置で交差するように見え、個体粒子群や粗大粒子の捕集作用が極めて高くなっている。例えば、金網を４枚使用している場合には、各金網の網目が交互に交差して見え、隣り合う金網どうしの網目は同じ形で重なり合うことはない。この結果、フィルタ全体を通し見ると、２枚又はその倍数という枚数に最適な捕集作用を持つフィルタが形成される。なお、略４５°とは、４５°±２〜５°の範囲内であり、この程度の誤差は、固体粒子群や粗大粒子の捕捉に大きく影響されない誤差である。後述する各請求項に記載の角度についても同様に略と記載した。

これに対し、請求項３に記載の金網フィルタでは、請求項１に記載の金網フィルタにおいて、前記金網は、順に略３０°の回転角ごとに向きをずらして積層されてなることを特徴とする。

請求項３に記載の発明にあっては、３枚又はその倍数の金網が、順に３０度の角度で向きをずらしてあるため、２枚目の金網と３枚目の金網の網目が、１枚目の金網の網目をちょうど３等分する位置にある。また、３の倍数枚の金網を用いている場合も同じことが言える。この結果、３枚又はその倍数枚の金網を持つフィルタに最適な、捕集作用の高い網目を持つフィルタが形成される。

請求項４に記載の金網フィルタは、請求項１に記載の金網フィルタにおいて、前記金網は、順に略３６°の回転角ごとに向きをずらして積層されてなることを特徴とする。

請求項４に記載の発明にあっては、金網の全周３６０°を分割し易い１０分割として、回転角を略３６°に設定した。この結果、角度設定がし易く、捕集作用の高い網目を持つフィルタが形成される。

請求項５に記載の金網フィルタは、請求項１乃至４に記載の金網フィルタにおいて、高温下でプレス圧を加えて焼結させることにより形成されてなることを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、フィルタを構成する各金網を高温下でプレス圧を加えることによって固定一体化させてあるため、各金網の強度は高く、流体による加圧や負圧が加わっても、金網、特に最後段の金網は撓んだり、変形したりしない。

請求項１に記載の金網フィルタは、二以上の金網が積層され形成された金網フィルタであって、前記金網は、網目方向が同一とならないように平面回転方向に所定角度網目方向をずらせて積層されているので、請求項１に記載の発明にあっては、フィルタを面方向から見た場合、隣接する金網の網目が同じ方向で重なり合うことがなく、隣接する金網の網目が交差するため、フィルタ全体としては、空隙の大きさが小さな網目になっている。この結果、流体の混じって流れてくる固体粒子群や粗大粒子の捕集をきめ細かく行なうことができる。

請求項２に記載の金網フィルタは、請求項１に記載の金網フィルタにおいて、前記金網は、順に略４５°の回転の回転角ごとに向きをずらして積層されているので、請求項２に発明にあっては、１枚目の金網の網目に対して２枚目の金網の網目は略４５°とちょうど１枚目の金網の網目を半分に区切る位置で交差するように見え、フィルタ全体を通し見ると、隣り合う金網どうしの網目が同じ形で重なり合うことがなく、２枚目又はその倍数に最適な捕集効果を持つフィルタにすることができる。

請求項３に記載の金網フィルタは、請求項１に記載の金網フィルタにおいて、前記金網は、順に略３０°の回転角ごとに向きをずらして積層されているので、請求項３に記載の発明にあっては、２枚目の金網と３枚目の金網の網目の位置が、１枚目の金網の網目をちょうど３等分する位置になり、この結果、３枚又はその倍数枚の金網を持つフィルタに最適な、捕集作用の高い網目を持つフィルタにすることができる。

請求項４に記載の金網フィルタは、請求項１に記載の金網フィルタにおいて、前記金網は、順に略３６°の回転角ごとに向きをずらして積層されているので、請求項４に記載の発明では、使用する金網が４枚以上の場合は、１枚目の金網の網目を均等に分断する位置に、各金網の網目が順に位置し、この結果、４枚以上の金網を持つフィルタに最適な、捕集作用の高い網目を持つフィルタにすることができる。また、各金網の向きを３６０°を１０分割するという、各金網の分割がし易い角度になり、更に捕集効果の高いフィルタを形成することができる。

請求項５に記載の金網フィルタは、請求項１乃至４に記載の金網フィルタにおいて、高温下でプレス圧を加えて焼結させることにより形成されているので、請求項５に記載の発明によれば、フィルタを構成する各金網の強度を高くすることができ、流体による加圧や負圧が加わっても、金網、特に最後段の金網は撓んだり、変形したりしないフィルタにすることができる。

また、このように各金網を焼結させて固定一体化させると、補強板などを使用しなくても、負圧に対する耐圧性に富むフィルタになり、濾過抵抗が小さく捕集効率に優れるフィルタになる。

本発明を実施するための最良の形態は、同径の円板形状を有する複数枚の金網が積層されかつ固定一体化された金網フィルタであり、当該金網フィルタを構成する各金網が、網目が連続して重ならないように平面回転方向に略一定の順に向きをずらせて積層されて、各金網が高温下でプレス圧を加えることによって固定一体化された金網フィルタである。

図１は本発明の金網フィルタとして用いる金網を示した平面図であり、図２は本発明の第１実施例に係る金網フィルタを製造する際に２枚の金網のうちの１枚を平面回転方向に４０°向きをずらす手法を示した平面図であり、図２では２枚目の金網２が向きを変えたことが解り易くなるように、各金網１，２の外形を正方形で示している。

これら各図に示すように、セラミック製のフィルタの大きさに適合するように円板形状に打ち抜いた２枚のステンレス製の金網１，２を、各外周の一端に例えば刻印するなどして印Ｐ１，Ｐ２を付け、続いて、図２に示すように、各金網１，２を重ね合わせ、更に、各金網１，２の網目が連続して重ならないように、各金網１，２の印Ｐ１，Ｐ２を目印にして、２枚目の金網２を平面回転方向に４５°の回転角で向きをずらせた。

なお、前記金網フィルタ１，２を構成している金網は、平織金網、綾織金網、ロッククリンプ金網、フラットトップ金網など、網目が格子状の金網であれば、その種類を問わない。そして、前記金網の網目の大きさ及び枚数は、捕集すべき固体粒子群や粗大粒子の大きさと、複数の金網の網目が連続しないように平面回転方向に一定の回転角で向きをずらせることによって形成される空隙の大きさ、透過する流体の速度、圧力等を総合的に考慮して決定される。

なお、前記金網は所定の角度で順に向きをずらせてあれば足り、その角度は必ずしも限定されるものではない。また、各金網に使用される線材についても、フィルタに適した公知の金属線であれば足り、必ずしも限定されるものではないが、耐蝕性に優れるステンレス製の線材は最適である。

図３は本発明の金網フィルタの製造工程を簡略して示した側面図である。そして、図３に示すように、重ね合わせた各金網１，２を、プレス機６を備えたＣＶＤ装置ＢのチャンバＣ内の基台上に設置し、チャンバＣに接続されているガス流入口８の前方及びガス排出口７の後方に設けてあるバルブ１０，９を閉じ、ガス排出口７の手前に分岐して設けた図示しない吸引ポンプによる負圧を利用して、ガス流入口８の近傍に分岐して設けた水素ガスタンク１１からチャンバＣ内に水素ガス５を導入し、更に好ましくは、シリコン微粒子とともに導入した。そして、図示しない電磁誘導ヒータで高温化させたチャンバＣ内を水素雰囲気下で１２５０℃の温度に加熱して、プレス機６で各金網１，２に圧力を加えつつ焼結させて各金網１，２を一体化させて、金属細線の表面が化学的気相法（ＣＶＤ）によってセラミックス又は耐蝕性金属の薄膜で被覆し、上記焼結により金属粒子や金属細線を一体化させた金網フィルタＡを製造する。

そして、バルブコントローラ１２，１３を作動させて、上記バルブ１０，９を開放し、吸引ポンプによる負圧を作用させて配管１５を通じて外部から空気を導入して、チャンバＣ内の水素ガス５をチャンバＣの外に排出してこれを回収した後、チャンバＣ内から金網フィルタＡを取り出した。チャンバＣ内の空気は、その後、水素ガス５を導入するときに、吸引ポンプの負圧を利用して、配管１４から外部に排出させるのである。なお、水素ガス５を排出するときに、窒素ガスをキャリヤガスとして配管７内に導入して水素ガス５を稀釈するように構成してもよい。

以上のように製造された金網フィルタは、隣接する金網が所定の回転角で向きをずらせて形成されているので、フィルタを面方向からみた場合、各金網の網目が、立体的に複雑に交差して形成されており、フィルタ全体として、空隙の大きさが小さな網目に形成される。このため、網目の大きな金網を使用しても、網目の大きさよりも小さい固体粒子群や粗大粒子の捕集を効果的に行うことができる。特に、前記金網フィルタを構成する各金網が同じ大きさの網目であっても、前記のように、隣接する金網が所定の回転角で向きをずらせて形成されているため、フィルタ全体としては、使用される網目の大きさよりも、空隙の大きさが小さな網目に形成されるので、耐久性に富むとともに、製造の際に高温化でプレス圧を加える場合に、最適なプレス圧を容易に決定することができる。

図４はこのようにして製造した金網フィルタの一部の拡大斜視図であり、図５は本発明の実施例１に係る金網フィルタの一部を拡大して示した平面図であり、図６は同じく側面断面図である。図４乃至図６に示すように、各金網１，２は、平面回転方向に順に４５°の回転角で向きをずらせたまま、焼結されて一体化されており、金網フィルタＡの網目Ｓは、各金網１，２の網目Ｓは、同方向に連続して重なっておらず、金網の網目より小さい空隙を立体的に形成するのである。

図７は本発明の実施例２に係る金網フィルタを製造する際に２枚目以降の各金網を平面回転方向に順の３０°向きをずらす手法を示した平面図であり、図８は同じくその一部を拡大して示した図であり、図７においても各金網１，２，３の位置関係が解り易くなるように、各金網１，２，３の外形を正方形で示している。

図７に示すように、実施例１の場合と同様の手法で、３枚のステンレス製の金網１，２，３を、各金網１，２，３の網目Ｓが連続して重ならないように、各金網１，２，３に印Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を付けて、２枚目及び３枚目の金網２，３を平面回転方向に３０°の回転角で順に位置をずらせ、実施例１の場合と同様の手法で、水素雰囲気下のチャンバ内で加圧焼結させて金網フィルタＡ２を製造した。

そして、このように製造した金網フィルタＡ２においては、図８に示すように、各金網１，２は、平面回転方向に順に３０°の回転角で向きをずらせたまま、焼結されて一体化されるため、各金網１，２の網目Ｓが連続して重ならないように（位置していないように）形成されるのである。

図９は本発明の実施例３に係る金網フィルタを製造する際に２枚目以降の各金網を平面回転方向に順の３６°向きをずらす手法を示した平面図であり、図１０は同じくその一部を拡大して示した図であり、図１０においても各金網１，２，３，４の位置関係が解り易くなるように、各金網１，２，３，４の外形を正方形で示している。

図９に示すように、実施例１の場合と同様の手法で、４枚のステンレス製の金網１，２，３，４を、各金網１，２，３，４の網目Ｓが連続して重ならないように、各金網１，２，３に印Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を付けて、２枚目以降の各金網２，３，４を平面回転方向に３６°の回転角で順に位置をずらせ、実施例１の場合と同様の手法で、水素雰囲気下のチャンバ内で加圧焼結させて金網フィルタＡ３を製造した。

そして、このように製造した金網フィルタＡ３においては、図１０に示すように、各金網１，２，３，４は、平面回転方向に順に３２，３，４°の回転角で向きをずらせたまま、焼結されて一体化されて、各金網１，２の網目Ｓが連続して重ならないように（位置しないように）形成される。

また、前記した金網の他に、例えば、各金網を４枚又はその倍数枚を有るようにし、かつ後段の金網が、順に２０°〜２５°の回転角ごとに向きをずらして積層するように形成してもよい。

このように形成した場合は、フィルタを構成する２枚目以降の各金網が、１枚目の金網の網目を金網の枚数に応じた数で分割する位置にあるので、この場合も金網の枚数に最適な捕集作用の高い網目が形成される。尚、この場合の回転角を２０°〜２５°の範囲内としたのは、本来、４枚の金網を用いたときの、網目を分割する最適な角度は２２．５°であるが、このように細かな角度に金網を向けることが容易ではないことから、角度設定が容易な２０°〜２５°の範囲内とした。このように形成した金網フィルタにあっては、使用する金網が４枚以上の場合は、１枚目の金網の網目を均等に分断する位置に各金網の網目が順に一定の回転角でずれていれば、高い捕集効果が得られる。

本発明の金網フィルタは、例えば、溶融ポリマーを溶融成膜してフィルム、シート、合成繊維糸を製造する際に、ポリマー中の異物やゲル状物、フィラー等の添加剤から生じる粗大粒子等を除去することを目的とする場合、半導体製造工業など各種産業分野において排出される排ガスに含まれる環境に悪影響を与える有害な粉塵などを除去する場合に好適な金網フィルタである。

本発明の金網フィルタとして用いる金網を示した平面図である。 本発明の第１実施例に係る金網フィルタを製造する際に２枚の金網のうちの１枚を平面回転方向に４０℃向きをずらす手法を示した平面図である。 本発明の金網フィルタの製造工程を簡略して示した側面図である。 本発明の実施例１に係る金網フィルタを示した斜視図である。 本発明の実施例１に係る金網フィルタの一部を拡大して示した平面図である。 同じく側面断面図である。 本発明の実施例２に係る金網フィルタを製造する際に２枚目以降の各金網を平面回転方向に順の３０°向きをずらす手法を示した平面図である。 同じくその一部を拡大して示した図である。 本発明の実施例３に係る金網フィルタを製造する際に２枚目以降の各金網を平面回転方向に順の３６°向きをずらす手法を示した平面図である。 同じくその一部を拡大して示した図である。

符号の説明

Ａ （実施例１の）金網フィルタ
Ａ２ （実施例２の）金網フィルタ
Ａ３ （実施例３の）金網フィルタ
Ｂ ＣＶＤ装置
Ｃ チャンバ
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ 印
１，２，３，４ 金網
６ プレス機
７ ガス排出口
８ 水素ガスタンク
１１ 電磁誘導ヒータ
１２，１４ バルブ

Claims (5)

1. 二以上の金網が積層され形成された金網フィルタであって、
   前記金網は、網目方向が異なるように平面回転方向に所定角度網目方向をずらせて積層されてなることを特徴とする金網フィルタ。
2. 前記金網は、順に略４５°の回転の回転角ごとに向きをずらして積層されてなることを特徴とする請求項１記載の金網フィルタ。
3. 前記金網は、順に略３０°の回転角ごとに向きをずらして積層されてなることを特徴とする請求項１記載の金網フィルタ。
4. 前記金網は、順に略３６°の回転角ごとに向きをずらして積層されてなることを特徴とする請求項１記載の金網フィルタ。
5. 高温下でプレス圧を加えて焼結させることにより形成されてなることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の金網フィルタ。
   
   

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