JP3228783B2 - フィルタエレメントおよびその製造方法 - Google Patents

フィルタエレメントおよびその製造方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属繊維の焼結体から
なるフィルタエレメントおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】流体濾過用、たとえば溶融ポリマ濾過用
のフィルタエレメントとして、ステンレス等からなる金
属繊維を焼結させたものが知られている。従来の金属繊
維焼結体からなるフィルタエレメントでは、同一線径の
金属繊維が用いられており、フィルタ装置全体として、
大きい異物から小さい異物までを濾過しようとする場合
には、線径の大きい金属繊維で構成したフィルタエレメ
ントから線径の小さい金属繊維で構成したフィルタエレ
メントまでを積層した状態で組み込み、線径の大きい金
属繊維層で大きい異物を、線径の小さい金属繊維層で小
さい異物を捕捉するようにしていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、同一線
径の金属繊維で焼結体層を構成する場合、とくに極めて
線径の小さい場合、その金属繊維のみで、取り扱い可能
な、あるいは焼結可能な層を形成することが困難であ
る。したがって、自づと使用できる金属繊維の線径の下
限が制限され、フィルタエレメントの積層構成をとった
としても捕捉異物のカット径(捕捉可能な異物の径)を
それ程小さくできないという問題がある。
【0004】また、金属繊維焼結体は三次元の空隙を有
しており、フィルタエレメントとして使用すると、三次
元の空隙に異物を捕捉でき、従って捕捉異物量が多く、
濾過圧をあまり上昇させることなく長期間使用できるも
のと考えられていた。ところが、本発明者が種々な濾過
実験を行った結果、上記フィルタエレメントは 三次元
空隙を有しているにもかかわらず、主として表面に異物
が堆積してケーク濾過現象を生じ、内部の空隙があまり
有効に作用していないことが判明した。とくに線径の小
さいフィルタエレメントにあっては、ケーク濾過現象が
顕著に現れるので、フィルタエレメントの使用上の寿命
が短いという問題がある。
【0005】本発明は、上記のような問題点に着目し、
極めて小さい線径の金属繊維まで層形成が可能で従来実
質的に不可能であった小さい径の異物まで捕捉可能で、
しかも使用寿命を大幅に延長可能なフィルタエレメン
ト、およびその製造方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この目的に沿う本発明の
フィルタエレメントは、複数層の積層焼結体からなり、
該複数層のうち少なくとも2層以上が、線径の異なる複
数種の金属繊維の焼結体から構成され、該線径の異なる
複数種の金属繊維の各層内における各線径の金属繊維の
含有比率が、前記少なくとも2層以上の層毎に変更され
ているものから成る。
【0007】また、本発明のフィルタエレメントの製造
方法は、線径の異なる複数種の金属繊維を所定の比率で
混在させて金属繊維層を形成し、該線径の異なる複数種
の金属繊維の含有比率を徐々に変更して互いに金属繊維
含有比率の異なる金属繊維層を複数層形成し、該複数層
の金属繊維層を積層して焼結一体化する方法から成る。
【0008】
【作用】このようなフィルタエレメントにおいては、金
属繊維焼結体からなる層が、線径の異なる複数種の金属
繊維、つまり、相対的に線径の大きな金属繊維と線径の
小さな金属繊維が複数種混在された層とされ、主として
相対的に線径の大きな金属繊維が層形態保持作用を担う
ため、線径の極めて小さい金属繊維が存在しても十分に
層形成が可能になる。その結果、従来層形成が不可能で
あった程小さな線径の金属繊維も、フィルタエレメント
構成用に用いることができるようになり、極めて小さい
径の異物まで捕捉可能となる。
【0009】また、一つの層内に線径の大きな金属繊維
と線径の小さな金属繊維が混在しているので、線径の小
さいもののみで構成されたフィルタエレメント層に比
べ、流体中の異物が層内に入りやすくなり、層内でも捕
捉されるようになる。したがって、従来のフィルタエレ
メントにおけるケーク濾過現象が軽減され、層内濾過が
促進されて、厚み方向にフィルタエレメント層全体が効
率よく異物捕捉に利用される。その結果、フィルタエレ
メント使用上の寿命が大幅に延長される。
【0010】さらに、従来線径の極めて小さい金属繊維
のみでは層形成が不可能であったが、上記フィルタエレ
メントの製造においては、線径の異なる複数種の金属繊
維で各層が形成されるので、線径の極めて小さい金属繊
維が混在していても層形成が可能になり、上述の如く小
さい径の異物まで捕捉可能でかつ寿命の長いフィルタエ
レメントが実現される。
【0011】
【実施例】以下に、本発明の望ましい実施例について、
図面を参照して説明する。図1および図2は、本発明の
一実施例に係るフィルタエレメントを示している。図1
において、1はフィルタエレメントを示しており、フィ
ルタエレメント1は複数層(n層)2(2a、2b、2
c、・・・2n)の積層焼結体からなっている。この複
数層のうち少なくとも2層以上が、図2に示すように、
線径の異なる複数種の金属繊維3の焼結体層から構成さ
れている。図2に示した金属繊維焼結体層は、線径の異
なる2種の金属繊維3aと、3bが混在した層に構成さ
れているが、3種以上の金属繊維が混在する層から構成
してもよい。
【0012】この線径の異なる複数種の金属繊維からな
る層は、濾過対象物の流れ方向(図1のA方向)に対
し、上流側にある層程相対的に大径の金属繊維の含有比
率が高く、下流側にある層程相対的に小径の金属繊維の
含有比率が高くなるように、各金属繊維の含有比率を設
定することが好ましい。
【0013】たとえば、ボリマ濾過用のフィルタエレメ
ントについて例示すると、含有比率(%)が、(φ20
μ×100%)+(φ20μ×80%+φ10μ×20
%)+(φ20μ×60%+φ10μ×40%)+(φ
20μ×40%+φ10μ×60%)+(φ20μ×2
0%+φ10μ×80%)+(φ10μ×100%)+
(φ10μ×80%+φ5μ×20%)+(φ10μ×
60%+φ5μ×40%)+(φ10μ×40%+φ5
μ×60%)+(φ10μ×20%+φ5μ×80%)
+・・・・・・・となるように設定される。この例にお
いては、最上層2aは、一種の線径(φ20μ)のもの
のみで構成されているが、勿論2種以上の線径の金属繊
維で構成してもよい。
【0014】上記のようなフィルタエレメント1におい
ては、相対的に線径の大きな金属繊維3aが、層厚み方
向にそれ自身濾過用空隙を形成するとともに、層形態保
持機能を担うため、相対的に線径の小さな金属繊維3b
がそれ自身では層形成不可能な程小さな線径のものであ
っても、層全体として層形成およびその形態保持が可能
となる。したがって、上記例示のように、流体流れの下
流側にいく程線径の小さな金属繊維の含有比率を徐々に
増大させていき、下流側の層の線径の小さな方の金属繊
維の該線径を小さく設定することにより、従来捕捉不可
能であったような小さい径の異物まで捕捉可能となる。
【0015】しかも、相対的に線径の大きな金属繊維と
小さな金属繊維の混在した層に形成されているから、ケ
ーク濾過現象が軽減され、層内でも効率よく異物が捕捉
される。したがって、層が厚み方向全体にわたって有効
に使用され、フィルタエレメント各層の有効濾過体積が
大幅に増大されてフィルタエレメントの使用寿命が大幅
に延長される。
【0016】上記のようなフィルタエレメント1は、従
来公知の抄紙法、本出願人が先に提案した沈降法のいず
れの方法でも製造できる。以下に沈降法を例にとって説
明する。
【0017】図3は、前述の例示フィルタエレメント1
を製造するための装置を示している。まず、供給タンク
9aより、平均繊維径20μの金属繊維を含んだスラリ
ーを抄紙槽4に供給し、必要に応じ、攪拌翼(図示せ
ず)等によって機械的に攪拌し、次いで空気噴出板6の
空気噴出孔7より通路8を通して送られてきた空気を噴
出してその上方で金属繊維を液中に分散させる。金属繊
維が液中に適当に分散した後、空気噴出板6からの空気
噴出を停止し、この空気噴出板6を引き抜くと、液中に
浮遊していた金属繊維はすのこ5上に沈降を始める。同
時に抄紙槽4の下端に通じる弁10を開いて液をすのこ
5を通して排出する。この動作により、金属繊維がすの
こ5上にほぼ水平に堆積してマットを形成する。なお、
この時、抄紙槽4内の液は全部抜いてもよいし、液面が
空気噴出板6の位置まで低下した後、液排出を停止して
もよい。
【0018】次に、空気噴出板6を図示のように元の位
置に戻し、供給タンク9bより、繊維径20μと繊維径
10μの金属繊維を80%対20%の割合で含んだスラ
リーを供給し、前回と同様に攪拌後空気噴出板6から空
気を噴出してその上方で金属繊維を液中に均一に分散さ
せる。この動作の際、空気噴出板6はすのこ5上に堆積
した金属繊維が乱れるのを防止する。金属繊維が液中で
分散された後、空気噴出板6からの空気噴出を停止し、
この空気噴出板6を引き抜くと、液中に浮遊していた金
属繊維が沈降をはじめる。同時に弁10を開いて液を下
方に排出すると、浮遊していた金属繊維は、先にすのこ
5上に堆積していた金属繊維マット上に堆積し、より厚
いマットを形成する。
【0019】この動作を、所定線径の金属繊維を所定割
合で含有するスラリーを収容した供給タンク9c・・・
9nについて繰り返すことにより、図1に示したような
積層構成が作られる。この積層体を取り出し、公知の焼
結炉を用いて全体を焼結して一体化することにより、フ
ィルタエレメント1が製造される。
【0020】なお、前述の如く、極めて線径の小さい金
属繊維であっても、相対的に線径の大きな金属繊維と混
在させることによって層形成が可能であり、層としての
取り扱いも可能になるので、各層毎に焼結し、それを適
宜組み合わせて積層した後、全体を焼結一体化するよう
にしてもよい。
【0021】このような製造方法により、従来、極めて
線径の小さいもののみでは層形成不可能であり、したが
ってフィルタエレメントの構成要素となり難かった金属
繊維であっても使用可能になり、前述の如きフィルタエ
レメント1が構成可能となる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のフィルタ
エレメントおよびその製造方法によるときは、フィルタ
エレメントの構成金属繊維として従来使用不可能であっ
た線径の小さなものまで十分に使用可能となり、かつ各
層を厚み方向に実質的に全体にわたって有効に濾過に使
用できるようになるので、極めて小さな異物まで効率よ
く捕捉できるとともに、フィルタエレメントの使用寿命
を大幅に延長できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るフィルタエレメントの
部分縦断面図である。
【図2】図1のフィルタエレメントの一層分の拡大部分
縦断面図である。
【図3】本発明の製造方法の一実施例を示すフィルタエ
レメント製造装置の概略縦断面図である。
【符号の説明】
1 フィルタエレメント 2、2a、2b、2c、・・・・2n 各層 3、3a、3b、金属繊維 4 抄紙槽 5 すのこ 6 空気噴出板 9a、9b、・・・・9n 供給タンク 10 弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B32B 31/26 B32B 31/26

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数層の積層焼結体からなり、該複数層
    のうち少なくとも2層以上が、線径の異なる複数種の金
    属繊維の焼結体から構成され、該線径の異なる複数種の
    金属繊維の各層内における各線径の金属繊維の含有比率
    が、前記少なくとも2層以上の層毎に変更されているこ
    とを特徴とするフィルタエレメント。
  2. 【請求項2】 前記線径の異なる複数種の金属繊維から
    なる層は、濾過対象物の流れ方向に対し、上流側にある
    層程大径の金属繊維の含有比率が高く、下流側にある層
    程小径の金属繊維の含有比率が高い請求項1のフィルタ
    エレメント。
  3. 【請求項3】 線径の異なる複数種の金属繊維を所定の
    比率で混在させて金属繊維層を形成し、該線径の異なる
    複数種の金属繊維の含有比率を徐々に変更して互いに金
    属繊維含有比率の異なる金属繊維層を複数層形成し、該
    複数層の金属繊維層を積層して焼結一体化することを特
    徴とするフィルタエレメントの製造方法。
  4. 【請求項4】 前記複数層の金属繊維層を各層毎に焼結
    した後該複数層の金属繊維層を焼結一体化する請求項3
    のフィルタエレメントの製造方法。
  5. 【請求項5】 前記複数層の金属繊維層を層形成した
    後、各層を積層し、各層自身の焼結と該複数層の金属繊
    維層の焼結一体化とを実質的に同時に行う請求項3のフ
    ィルタエレメントの製造方法。
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