JP3201488B2 - 可撓性管状濾材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体中に含まれる粒
子、とりわけ水，油，燃料などの液体中に含まれる粒子
を除去することができる屈曲閉塞を起こさない均一な孔
径を持った可撓性管状濾材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】流体中の粒子を除去する気体フィルタ−
や液体フィルタ−は、工作機械や自動車など広い分野で
機器の保護に使用されている。一般に流体中に含まれる
粒子、とりわけ水，油，燃料などの液体中の汚濁物質で
ある粒子の除去には、パルプからなる濾紙や合成繊維か
らなる不織布、あるいは金属や合成樹脂の網などのいわ
ゆるシート濾材を折り畳み加工して成型した菊花型フィ
ルターが用いられている。しかし近年、これらの機器の
高性能化と省スペ−ス化の面から、これらに使用される
フィルタ−の孔径の均一化やさらにはフィルターを配管
系に組み込み、配管を曲げて使用しても屈曲閉塞しない
フィルターの要求があり、従来のシート濾材では対応で
きない状況にある。

【０００３】フィルターの孔径の均一性については、パ
ルプからなる濾紙や合成繊維からなる不織布などは、繊
維が複雑に絡み合っているので、孔の大きさも配置も形
状もランダムである。したがって、機器に損傷を与える
ある大きさ以上の粒子を完全に除去できる構造にする
と、機器に影響を及ぼさない小さな粒子も多くがフィル
ターに捕捉されてしまい、結果としてフィルターの目詰
まりが早くおきフィルターの寿命が短くなる。また、シ
ート濾材においては、構造的な理由から、フィルタ−エ
レメントを円筒状以外の任意の形状に加工することも不
可能である。

【０００４】これに対し、丸打組物組織からなる管状濾
材は、可撓性があり配管系に組み込み、配管を曲げて使
用しても屈曲閉塞しないという特徴を持った濾材である
が、濾材に大きな外力や圧力が加わった場合に、濾材が
長手方向に伸び、あるいは縮み、それにより濾材の孔径
が変化し、また、目開きの大きい濾材においては、濾材
屈曲を繰り返すと目ずれが生じる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の点を
鑑みて、流体中に含まれる粒子、とりわけ液体中の粒子
の除去においてフィルタ−エレメントを付設したケ−シ
ングを任意の形状に曲げ加工しても追従して屈曲閉塞を
起こさない、かつ均一で外力や屈曲の繰り返しに対して
安定な孔径を持った可撓性管状濾材を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らはフィルタ−
の孔径、配置、形状が規則正しく一様で、かつフィルタ
−エレメントを付設したケ−シングを任意の形状に曲げ
加工しても追従して屈曲閉塞を起こさない可撓性管状濾
材を得るため、右回りと左回りの組糸が交差して正方
形、あるいはひし形、三角形などの孔を形成する、フレ
キシブルチュ−ブである丸打組物に着目し、鋭意検討し
た結果本発明に到達した。

【０００７】本発明は、丸打組物組織からなる管状濾材
において、中央糸が組み込まれており、組糸が該中央糸
により交差部分で接着されていることを特徴とする可撓
性管状濾材に関するものである。

【０００８】本発明において、丸打組物組織とは螺旋状
に各々左右両方向かつ長手方向に沿って回転する組糸か
らなり、本発明の可撓性管状濾材は、これら組糸に中央
糸が組み込まれて管状構造が形成される。中央糸とは丸
打組物組織において左右両方向かつ長手方向に沿って回
転する組糸に対し、長手方向にこれら組糸と交差して編
組される糸である。

【０００９】本発明において、可撓性管状濾材を構成す
る組糸は、モノフィラメントや長繊維の集合体であるマ
ルチフィラメントや短繊維の集合体である紡績糸や加工
糸の形態があり、その原料繊維はセルロース，ビスコー
ス等の半合成繊維，ポリエステル，ポリオレフィン，ポ
リアミド，アクリル，ポリスルフォン，ポリアミドイミ
ド，ポリイミド，ポリフェニレンサルファイド，ポリ弗
化ビニリデン等の合成繊維やガラス，カ−ボン，メタル
などの無機繊維でありこれらの繊維の単独あるいは混合
した糸や樹脂含浸加工した糸が使用できる。

【００１０】本発明において、可撓性管状濾材を構成す
る組糸は毛羽を有していないものが好ましい。組糸が毛
羽を有していると、組糸の交差点で形成される孔の表面
や内部が毛羽で覆われ、それにより捕捉する必要のない
小さな粒子も捕捉されてしまい、結果としてフィルター
エレメントの寿命が短くなるのである。したがって、モ
ノフィラメントや樹脂含浸加工したフィラメント、紡績
糸が好ましい。

【００１１】本発明において、可撓性管状濾材を構成す
る組糸の繊度は、１０〜５０００デニ−ル、好ましくは
２０〜２０００デニ−ル、より好ましくは３０〜１００
０デニ−ルである。これ未満では濾材の十分な耐圧性に
欠け、これを越えると開孔率が小さくなって、濾過性能
が低下するのである。

【００１２】本発明において、可撓性管状濾材に中央糸
が組み込まれており、該中央糸と組糸が交差点部分で接
着されていることが重要である。該中央糸が組糸に組み
込まれることにより、該可撓性管状濾材の長手方向に対
する伸縮が抑えられ寸法安定性が向上し、該中央糸と組
糸が交差点部分で接着されることにより目ずれが防止さ
れ、安定した濾過性能が得られるのである。つまり、組
糸の主な役目が粒子の捕捉にあるのに対して、中央糸の
主な役目は、該可撓性管状濾材の組織を固定する事にあ
る。この場合用いた中央糸は糸の型を保持して接着に寄
与する場合もあるし、型をとどめずに接着に寄与する場
合もある。本発明において、中央糸に用いる原糸として
は紡績糸，モノフィラメント，マルチフィラメント等が
あげられるが、その中でもモノフィラメントが特に好ま
しい。その原料繊維はセルロース，ビスコース等の半合
成繊維，ポリエステル，ポリオレフィン，ポリアミド，
アクリル，ポリスルフォン，ポリアミドイミド，ポリイ
ミド，ポリフェニレンサルファイド，ポリ弗化ビニリデ
ン等の合成繊維やガラス，カーボン，メタルなどの無機
繊維であり、これら繊維単独あるいは混合した糸や樹脂
含浸加工した糸が使用できる。加えて、中央糸は可撓性
管状濾材に偏在していることが重要である。特に、曲げ
変形の大きい可撓性管状濾材にあっては曲げ変形によ
り、圧縮と伸長を受ける濾材面には中央糸のないことが
滑らかな変形となり、好ましくは圧縮と伸長の中間部に
中央糸を偏在させて配するのがよい。

【００１３】この配置例を管状濾材の断面図で図１に示
す。本発明において中央糸の偏在配置は前述のごとく相
対する２カ所に配する以外に１カ所に偏在させてもよ
く、この配置例を管状濾材の断面図で図２に示す。図
１、図２において、は組糸、は中央糸を示す。

【００１４】本発明において、前記中央糸の繊度として
は、１０〜２０００デニ−ル、好ましくは２０〜１００
０デニ−ル、より好ましくは３０〜５００デニ−ルであ
る。これ未満では、十分な寸法安定性が得られず、これ
を越えると、組糸の交差点で形成される孔径や形状が中
央糸と交差する部分では他の部分と大きく異なってしま
うのである。

【００１５】前記中央糸の本数が少ないと十分な寸法安
定性が得られず、多くすると濾材の可撓性が損なわれて
しまうため、中央糸の本数は組糸の本数に対し２５％以
下、好ましくは２０％以下の本数であり、通常の中央糸
の本数は１〜１０本である。

【００１６】本発明において、管状濾材の長さは５〜２
００ｃｍが好ましく、より好ましくは１０〜５０ｃｍで
ある。この範囲内でないとフィルターエレメントが大き
くなったり、フィルター内の流れが不均一となり濾過性
能が低下したりするのである。

【００１７】本発明において、管状濾材の断面の形状は
円形、楕円形、矩形、三角形などいずれでもよい。ま
た、管状濾材の断面形状が長手方向に同一でも、異なっ
ていてもいずれでもよい。

【００１８】本発明において、管状濾材の直径は特に限
定するものではないが、好ましくは２ｍｍ〜１００ｍ
ｍ、より好ましくは５ｍｍ〜５０ｍｍである。

【００１９】本発明において、管状濾材を構成する組糸
と中央糸を交差部分で接着する方法としては、特に限定
するものではないが、例示すると、中央糸に組糸より低
い融点の熱可塑性繊維を用いて編組した管状濾材を中央
糸の融点以上かつ組糸の融点以下の温度で熱処理し、中
央糸を組糸に融着する方法とか、中央糸に熱硬化性樹脂
を含浸したマルチフィラメントを用いて編組した管状濾
材を熱処理し、中央糸に含浸されている樹脂により組糸
と中央糸を固着する方法とか、液状接着剤に編組した管
状濾材を浸漬し、引き上げた後接着剤を硬化する方法な
どがあげられる。組糸および中央糸に熱可塑性繊維を用
いて、熱処理により組糸に融着する場合には、該組糸と
該中央糸の融点差が２０℃以上あることが好ましい。

【００２０】本発明における管状濾材の端末は、一方は
閉じられ、他方は開かれ、閉じられた端末は熱溶着処
理、接着剤固着処理、かしめ処理などで封鎖される。一
方、開放端末は、リング状金具やプラスチックスで端末
処理をしフィルターのケーシングにセットされる。本発
明において、流体の流れは管状濾材の内から外でも、外
から内でもいずれでもかまわない。

【００２１】本発明における可撓性管状濾材の制御でき
る孔径は１０μｍから５０００μｍであり、この孔径は
除去すべき粒子サイズにより自由に選ぶことができる。

【００２２】本発明における可撓性管状濾材の孔径分布
については、特に限定するものではないが、好ましい範
囲を例示すると平均孔径に対する変動係数が５００％以
下が好ましく、より好ましくは３００％以下である。可
撓性管状濾材の孔径分布が大きくなり、変動係数が５０
０％を越えると除去する必要のない小さな粒子まで濾材
で捕捉する割合が大きくなって、結果として濾材の寿命
が短くなるのである。ここで、変動係数とは、孔径の標
準偏差を平均値で割った値である。以下に実施例にて本
発明をさらに詳しく説明する。

【００２３】

【実施例１】６４打の丸打製紐機を用い、２５０デニ−
ルのポリエステルモノフィラメントを２本合糸しこれを
組糸とし、６６０デニ−ルの６−ナイロンモノフィラメ
ント（融点２１５℃）の中央糸を２本入れて、可撓性管
状濾材を製作した。この可撓性管状濾材のチューブ内に
直径６．３ｍｍのステンレスロッドを挿入し２４０℃で
５分間熱処理し、組糸と中央糸を固着した後、ステンレ
スロッドを引き抜いて得られた可撓性管状濾材は、長さ
３００ｍｍで、外径７．０ｍｍ、厚さ０．３４ｍｍ、目
付２１３ｇ／ｍ² で、光学顕微鏡により測定した平均孔
径は７３０μｍでその変動係数は２４０％であった。該
可撓性管状濾材の一方の端部をエポキシ樹脂で固着して
閉塞端とし、内径１０ｍｍのバイトンゴム製ケ−シング
に挿入し、フィルタ−アセンブリーとした。

【００２４】次に、このフィルターアセンブリーに標準
ふるいでふるい分けた海砂を８０％グリセリン水溶液に
均一に分散させた０．２ｇ／リットルの濃度の粒子懸濁
液２リットルを２リットル／ｍｉｎの流量で流入して濾
過を行った。この間にフィルターアセンブリーに捕捉さ
れた粒子量及び通過した粒子量を重量法により測定し、
各粒径ごとの捕集効率を測定した。また、このフィルタ
ーアセンブリーに海砂（粒径１７７〜１７００μｍ）を
８０％グリセリン水溶液に均一に分散させた１ｇ／リッ
トルの濃度の粒子懸濁液を５リットル／ｍｉｎの流量で
流入してシングルパス濾過を行った。フィルターアセン
ブリーの圧力損失が０．５ｋｇ／ｃｍ² に達するまでの
時間をフィルターアセンブリーの寿命として測定し、該
寿命は５８分であった。

【００２５】

【実施例２】４８打の丸打製紐機を用い、２２０デニ−
ルのナイロンモノフィラメントを組糸とし、中央糸には
エポキシ樹脂含浸のガラスロービングのヤーンプリプレ
グ（ヤーン直径２００μｍ）を２本使用して組み上げ、
次いで１５０℃で３０分間熱処理を行い、中央糸と組糸
の接着固着をした。得られた可撓性管状濾材は外径５．
０ｍｍ、厚さ０．３５ｍｍ、目付２０５ｇ／ｍ² で、平
均孔径は６００μｍでその変動係数は２１０％であっ
た。この可撓性管状濾材で実施例１と同様にフィルタ−
アセンブリーを製作し、実施例１と同様の測定条件で濾
過性能を測定した。寿命は４１分であった。

【００２６】

【比較例１】比較のため、平均繊維径７０μｍのポリプ
ロピレンからなる不織布（目付２２ｇ／ｍ² 、厚さ０．
２１ｍｍ）をプリ−ツ幅１５ｍｍでひだ折りし、外径６
５ｍｍ、内径３５ｍｍ、高さ３０ｍｍの菊花型エレメン
トを製作した。このフィルタ−エレメントを外径７０ｍ
ｍ、高さ３５ｍｍのケ−シングに挿入してフィルタ−ア
センブリーとした。このフィルタ−アセンブリーを実施
例１と同様の測定条件で濾過性能を測定した。寿命は３
２分であった。

【００２７】実施例１、２及び比較例１の測定結果を表
１に各粒径ごとの捕集効率を示した。本発明における可
撓性管状濾材からなるフィルタ−アセンブリーの実施例
１、２は従来から用いられている不織布からなるフィル
タ−アセンブリーの比較例１に比べ、孔径の分布が非常
にシャープであるため孔径以上の粒子のみを完全に分離
することができ、結果として長寿命となることがわかっ
た。

【００２８】

【比較例２】繊維径７０μｍのポリプロピレンからなる
不織布（目付２２ｇ／ｍ² 、厚さ０．２１ｍｍ）を外径
７ｍｍ、長さ３００ｍｍの管状に加工し、開口部の一端
をエポキシ樹脂で硬めて閉じ、それを内径１０ｍｍのバ
イトンゴム製ケ−シングに挿入してフィルタ−アセンブ
リーを製作し、前述の実施例１と同様の測定条件で濾過
性能を測定したところ、寿命は２１分、各粒径ごとの捕
集効率は表２に示すような結果が得られた。比較例２の
各粒径ごとの捕集効率は比較例１と変わらず寿命は実施
例１、２よりも低いものであった。

【００２９】

【実施例３および比較例３】実施例１で述べたフィルタ
ーアセンブリー及び比較例２で述べたフィルターアセン
ブリーをそれぞれ曲率半径５００ｍｍで同じように曲
げ、実施例１と同様の条件で濾過性能を測定した。この
とき実施例３の平均孔径は７３０μｍでその変動係数は
２５０％であった。各粒径ごとの捕集効率を表３に示し
た。寿命は実施例が５９分、比較例が１４分であった。

【００３０】比較例３は濾材を付設したケ−シングを曲
げたときに管状濾材がそれに追従できず屈曲閉塞を起こ
したために濾過性能の低下が生じたものと考えられる。
一方、実施例５は実施例１の結果と一致しており、濾過
性能の低下は認められず、このことは本発明の可撓性管
状濾材が、曲げ変形に対しても孔径の変化が極めて小さ
く、屈曲閉塞しない優れた濾材であることを示してい
る。

【００３１】

【比較例４】実施例１を製作する際に６６０デニ−ルの
６−ナイロンモノフィラメントの２本の中央糸を使用せ
ずに、２５０デニ−ルのポリエステルモノフィラメント
の２本合糸の組糸のみで管状濾材の比較例４を製作し
た。得られた比較例４は長さ３００ｍｍで外径７．４ｍ
ｍ、厚さ０．３０ｍｍ、目付１７７ｇ／ｍ² 平均孔径は
７００μｍで、その変動係数は２００％であった。この
可撓性管状濾材で実施例１と同様にフィルターアセンブ
リーを製作し、実施例１と同様の条件で濾過性能を測定
したところ、寿命は６１分で、各粒径ごとの捕集効率は
表４に示すような結果が得られた。

【００３２】

【実施例４および比較例５】実施例１で述べたフィルタ
−アセンブリー及び比較例４で述べたフィルタ−アセン
ブリーに挿入されている濾材の伸長方向にそれぞれ３０
０ｇで同じように張力を加え、実施例１と同様の条件で
濾過性能を測定した。各粒径ごとの捕集効率を表５に示
した。寿命は実施例で５８分、比較例で４２分であっ
た。

【００３３】比較例５は濾材の孔径が外力により変化し
たために比較例４の濾過性能から大きく変化したものと
考えられる。一方、実施例６は実施例１の結果と一致し
ており、濾過性能の変化は認められず、このことは本発
明の可撓性管状濾材が、外力に対しても孔径の変化が極
めて小さく、安定した濾過性能が得られる優れた濾材で
あることを示している。

【００３４】

【比較例６】実施例１を製作する際に、熱処理しないで
管状濾材の比較例６を製作した。得られた比較例６は、
外径７．４ｍｍ、厚さ０．３０ｍｍ、目付１７０ｇ／ｍ
² で平均孔径は７００μｍでその変動係数は２１０％で
あった。この可撓性管状濾材で実施例１と同様にフィル
ターアセンブリーを製作し、実施例１と同様の条件で濾
過性能を測定したところ、寿命は１０９分で、各粒径ご
との捕集効率は表６に示すような結果が得られた。

【００３５】

【実施例５および比較例７】実施例１で述べたフィルタ
ーアセンブリー及び比較例６で述べたフィルターアセン
ブリーに同じように屈曲を繰り返した後に、実施例１と
同様の条件で濾過性能を測定した。各粒径ごとの捕集効
率を表７に示した。寿命は実施例で５７分、比較例で５
１分であった。

【００３６】比較例７は、濾材の屈曲を繰り返すうちに
目ずれが生じ、孔径の分布が広くなったために比較例６
の濾過性能から変化したものと考えられる。一方、実施
例５は実施例１の結果と一致しており、濾過性能の変化
は認められず、このことは本発明の可撓性管状濾材が、
屈曲を繰り返した場合にも目ずれを起こさず、安定した
濾過性能が得られる優れた濾材であることを示してい
る。

【００３７】

【発明の効果】以上記載の通り、本発明の可撓性管状濾
材は従来の濾紙や不織布濾材と比較すると濾過精度が正
確であるため、除去したい粒子のみを完全に捕捉するこ
とが可能で、かつ配管系に組み込み、配管を曲げて使用
しても管状濾材の可撓性ゆえに屈曲閉塞を起こさず、外
力に対して安定した濾過性能が得られるという優れた効
果を有するものである。また、本発明の可撓性管状濾材
は液体はさることながら気体にも応用できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】中央糸を相対する２カ所に配した場合の配置例
を示す管状濾材の断面図

【図２】中央糸を１カ所に配した場合の配置例を示す管
状濾材の断面図

【表１】

【表２】

【表３】

【表４】

【表５】

【表６】

【表７】

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】丸打組物組織からなる管状濾材において、
   左右両方向かつ長手方向に沿って回転する組糸に対し、
   長手方向に該組糸と交差して編組される中央糸が組み込
   まれており、該組糸が該中央糸により交差部分で接着さ
   れていることを特徴とする可撓性管状濾材。