JP3707870B2 - フィルター用ハブリングおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィルター用ハブリングおよびその製造方法に関し、とくに複数枚積層して使用されるポリマー用フィルターに用いて最適なフィルター用ハブリングおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ポリマー濾過用フィルターとして、円板状のフィルターが知られており、いわゆるリーフディスク形フィルターと呼ばれるものや、リテーナの上下に円板状フィルター部材を積層して一つのフィルターエレメントを組立てる３層タイプのもの等が知られている。このようなフィルターは、濾過の容量（濾過すべき溶融ポリマーの流量）に応じた枚数だけ、積層されて使用されることが多い。積層して使用するためには、濾過の前後のポリマーを互いにシールする必要があることから、各フィルターの内周側に、場合によっては外周側に、ハブリングが設けられる。このハブリングには、上述の如く、濾過前後のポリマーを互いにシールし濾過されたポリマーの通路を確保するとともに、積層される各フィルターを所定の位置関係（例えば所定間隔）に保つ役目を担っている。
【０００３】
従来の代表的なフィルター用ハブリングの構造として、例えば図１０に示すようなものが知られている。図１０は、リーフディスク形フィルター１０１の内周側の一部を示しており、リテーナ１０２の両側に多孔板１０３（例えばパンチングメタル）を介して濾材１０４が設けられている。フィルター１０１の内周にはハブリング１０５が設けられており、ハブリング１０５には、周方向に沿って多数の小孔１０６が穿設されている。フィルター１０１の両面側から濾材１０４に流入し、濾材１０４によって濾過された溶融ポリマー１０７は、矢印で示すようにリテーナ１０２部からハブリング１０５の小孔１０６を通して中央部に集められ、次の工程へと送られる。
【０００４】
フィルター１０１が複数枚積層される場合には、円筒状支柱１０８に所定枚数のフィルター１０１が嵌め込まれて積層され、ハブリング１０５部分を基準に各フィルター１０１の濾材１０４間の間隔が決められる。積層された各フィルター１０１のハブリング１０５は、上方から、濾過前後のポリマーをシールするに足る圧力、例えば総締上力にて５〜１０トン程度の大きな圧力で締め上げられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来構造においては、以下のような問題が残されている。
まず、ハブリング１０５には、濾過後のポリマー通過用に多数の小孔１０６が設けられているが、開口率が高々２０％程度であり、この小さな開口率がこの部位で大きな圧力損失を生じる原因となっている。開口率を大きくするために、孔径を大きくすることが考えられるが、前述の如き大きな締め上げ力を考慮すれば、孔径の大きさには自づと限界が生じる。
【０００６】
また、小孔穿設構造では、ポリマー流入側からみれば、小孔１０６の周囲部分がポリマーの流れに対して大きなデッドスペースを形成するおそれがある。デッドスペースは、ポリマーに滞留を生じさせるが、滞留はポリマーの劣化、さらにはその劣化ポリマーの流出につながるので、極力防止されなければならない。
【０００７】
さらに、小孔１０６は、ハブリング１０５にラジアル方向に穿設されなければならないので、加工が比較的難しく加工に時間を要し、ハブリング１０５の製作費用は比較的高いものになっている。
【０００８】
本発明の課題は、上記のような問題点に着目し、ポリマー通路の開口率を大きくとることができ圧力損失の極めて低い、かつ滞留が極めて生じにくい、しかも容易にかつ安価に製作でき、大きな締め上げ力にも耐えることのできる、フィルター用ハブリングおよびその製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のフィルター用ハブリングは、円板状フィルターの内周および外周の少なくとも一方に設けられるハブリングであって、
（ａ）間隔をもって対向配置された、環状に延びる一対の平板部材からなる押え板と、
（ｂ）所定厚みを有する平板からプレスによる打ち抜き、機械加工あるいは放電加工により作成された立片形成部材であって、円板状部または環状板部からなる支持部と、該支持部から径方向に放射状かつ直線状に延びるとともに軸方向に直線状に延びる複数の立片形成部とを有する立片形成部材から切り離されることにより形成され、前記一対の押え板間に介在されて該一対の押え板に一体的に接合され、径方向および軸方向に直線状に延びるとともに周方向に複数配置された立片と、からなることを特徴とするものからなる。
【００１０】
上記立片は、ハブリングの周方向に等間隔に配置されていることが好ましい。また、立片のハブリング径方向における、外径側あるいは内径側の少なくとも一方の端面に、丸みＲが付与されていることが好ましい。前述の図１０に示したように濾過対象流体がハブリングの外径側から内径側に向けて流れる場合には、ハブリングの入口側となる、立片の外径側端面に丸みＲを付与すればよく、流体がハブリングの内径側から外径側に向けて流れる場合には、立片の内径側端面に丸みＲを付与すればよい。もちろん、両側に丸みＲを付与してもよい。
【００１１】
ハブリングの材質はとくに限定しないが、立片が締め上げ荷重等に対して大きな耐力を発揮できるように、また、押え板が容易に変形しないように、高強度材料、たとえばステンレス鋼からなることが好ましい。
【００１２】
本発明に係るフィルター用ハブリングの製造方法は、所定厚みを有する平板からプレスによる打ち抜き、機械加工あるいは放電加工により作成された立片形成部材であって、円板状部または環状板部からなる支持部と、該支持部から径方向に放射状かつ直線状に延びるとともに軸方向に直線状に延びる複数の立片形成部とを有する立片形成部材の、前記立片形成部の上下両面にそれぞれ、環状に延びる平板部材を互いに対向配置して接合し、しかる後に前記支持部を一対の平板部材に接合された前記立片形成部から切り離すことを特徴とする方法からなる。
【００１３】
上記立片形成部と一対の平板部材との接合は、たとえばろう付けによって行われる。
【００１４】
このようなフィルター用ハブリングにおいては、一対の押え板間に、放射状に配置され、該一対の押え板に対し実質的に垂直方向に延びる複数の立片が介在することになり、互いに隣接する立片の間の空間が、径方向に延びる、濾過されたポリマーの通路に形成される。この一対の押え板間の上記立片が介在する部位においては、立片以外の部分は、全てポリマーの通路として機能する。したがって、従来の小孔を設けるデッドスペースの大きな構造に比べ、ポリマー通路の開口率が大幅に増大され、圧力損失が大幅に低減される。
【００１５】
この立片は、ハブリングの軸方向に直線状に延びており、一対の押え板に対し実質的に垂直方向に延びているから、一対の押え板に加わる圧縮荷重に対してつっかい棒（板）の機能を果たし、それらが座屈を起こさない限り、たとえば単なるワイヤー状のものを波状に形成した部材等に比べ、極めて大きな耐圧縮強度を発揮できる。一対の押え板間寸法は、通常それ程大きくなく、高々５ｍｍ程度であるから、上記立片には座屈は生じない。したがって、一対の押え板間に大きな圧縮荷重が加わっても、つまり、複数のフィルターの積層構成により積層された各ハブリングに大きな締め上げ力が加わっても、変形することがなく、上記開口率の大きなポリマー通路が問題なく所定形状に維持される。
【００１６】
このように、開口率を大きくとれることにより、ハブリング全体としての圧力損失が極めて小さく抑えられ、しかも、ハブリング内のポリマー流路において、ポリマーの滞留のおそれがある部位が無くなり、濾過されたポリマーの全量が円滑にハブリングを通過できるようになる。
【００１７】
さらに、本発明に係るハブリングは、支持部と立片形成部を有する立片形成部材を準備し、その両面側にそれぞれ押え板形成用の環状平板部材を接合し、接合後に支持部を切り離すだけで構成できるので、従来のような小孔加工なしで極めて容易に製造できる。
【００１８】
上記立片形成部は、単なる板状部材として形成されるものであるから、打ち抜き、プレス成形、あるいは機械加工等により、容易に準備される。また、ハブリング全体としては、一対の押え板とその間の立片とが一体的に接合された一体物として形成されるので、取扱い性に極めて優れたハブリングが製作される。
【００１９】
このように、ハブリングを構成する各部材のみならず、ハブリング全体としても極めて簡単に製作でき、短時間で大量生産が可能になるとともに、製造費用も従来のものに比べ大幅に低減される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のフィルター用ハブリングおよびその製造方法の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１および図２は、本発明の一実施態様に係るフィルター用ハブリングを示している。図１において、１はリーフディスク形のフィルター全体を示しており、図は、そのハブリング２周囲部を示している。フィルター１は、その厚み方向中央部に配設されたリテーナ３と、リテーナ３の両面側に配設された多孔板４と、各多孔板４の外側にそれぞれ配設された濾材５と、フィルター１の内周に配設されたハブリング２と、からなっている。フィルター１が所定枚数積層される場合には、各フィルター１間に所定のポリマー流路を確保するために、本実施例では、各ハブリング２間に所定厚みのリング状部材からなるスペーサ６が介装されている。濾過すべき溶融ポリマー７は、矢印で示すように、濾材５で濾過された後、多孔板４、リテーナ３部を通過し、ハブリング２を通過した後中央の支柱８内に集められ、次の工程へと送られる。なお、本実施例ではスペーサ６をハブリング２とは別部材としたが、ハブリング２に一体化したものに構成してもよい。また、本発明に係るハブリングの構造は、フィルターの外周にハブリングが配置されるものにも適用できる。
【００２１】
ハブリング２は、所定の間隔をもって対向配置された、上下一対の、環状に延びる平板部材からなる押え板９ａ、９ｂと、両押え板９ａ、９ｂ間に介在されて一対の押え板９ａ、９ｂに一体的に接合された複数の立片１０から構成されている。各立片１０は、ハブリングの径方向に放射状にかつ直線状に延びるとともに、一対の押え板９ａ、９ｂ間においてハブリングの軸方向にも直線状に延びている。これら立片１０は、後述の如く、立片形成部材２１から形成され、立片形成部材２１は、所定厚みを有する平板をプレスで打ち抜いたり、機械加工あるいは放電加工等により容易に作成できる。そして、本実施態様では、図２に示すように、複数の立片１０がハブリングの周方向に等間隔にて全周にわたって配置されている。また、本実施態様では、一対の押え板９ａ、９ｂおよび立片１０ともにステンレス鋼から構成されており、両者はろう付け、たとえばＮｉろう付けによって接合されている。
【００２２】
図１および図２に示したハブリングにおいては、図３に示すように、各立片１０のハブリング外径側の端面に丸みＲが付与されていることが好ましい。Ｒ加工は、端面の角部のみに施してもよく、端面全面に丸みをもたせるようにしてもよい。また、単なる面取り加工も可能である。このＲを施した端面側は、図３に示すように、ポリマー等の流体の流れ１１に対し、ハブリングの入口側となるので、丸みＲにより、圧力損失がより低減されるとともに、デッドスペースもより小さくなる。
【００２３】
ハブリングをフィルターエレメントの外周側に設ける場合等、流体の流れ方向がハブリング内径側から外径側に向かう場合には、図４に示すように、各立片１０ａの内径側端面に丸みＲを付与すればよい。
【００２４】
上記のようなフィルター用ハブリングは、以下に説明するように製造できる。 図１および図２に示したハブリングを例にとって説明するに、まず、図５に示すような立片形成部材２１を作成する。立片形成部材２１は、円板状部からなる支持部２２と、該支持部２２から径方向に放射状かつ直線状に延びるとともに、軸方向に直線状に延びる（つまり真直に立ち上がる）立片形成部２３とを有している。この立片形成部材２１は、所定厚みを有する平板（つまり、支持部２２として形成される部分と立片形成部２３として形成される部分が同じ厚みを有する単なる平板）をプレスで打ち抜いたり、機械加工あるいは放電加工等により容易に作成できる。なお、支持部２２は、環状に形成してもよい。
【００２５】
準備された立片形成部材２１の立片形成部２３の上下両面にそれぞれ、押え板となる環状に延びる平板部材２４を図６に示すように配置し、配置した平板部材２４を、たとえばろう付けにより立片形成部材２１に接合する。
【００２６】
接合により一体化された立片形成部材２１と一対の平板部材２４から、支持部２２を切断により切り離す。この切断は、たとえば図５に示す切断線２５に沿って行う。切断線２５は、本実施態様では、環状平板部材２４の内径と実質的に同一径の円形軌跡とされている。
【００２７】
このようにして、図１および図２に示したフィルター用ハブリング２が製造される。
【００２８】
上記立片形成部材は、たとえば図７に示すように、支持部３１に対し、立片形成部３２を、より幅の狭い接続部３３を介して接続した立片形成部材３０としてもよいし、図８に示すように、支持部４１に対し、立片形成部４２の根元側に切欠き４３を設けた立片形成部材４０としてもよい。このような立片形成部材３０、４０では、切断線２５に沿った切断がより円滑かつ容易に行われ得る。
【００２９】
また、図７、図８に示すように、立片形成部３２、４２のとくに先端側、つまり完成されるハブリングの流体入口側となる側の端面に丸みＲを付与しておくことが好ましい。反対側にも、切断後に残るようなＲを付与しておくことも可能である。
【００３０】
また、流体が内径側から外径側に向かって流れるタイプのハブリングの製造では、たとえば図９に示すように、環状の支持部５１と、該支持部５１の内径側に径方向に放射状に延びる立片形成部５２とを有する立片形成部材５３とし、その支持部５１の上下両面に環状平板部材５４を接合して、平板部材５４の外周に沿って切断して支持部５１を切り離せばよい。立片形成部の内径側先端部には丸みＲを付与しておくことが好ましい。
【００３１】
上記のように作製されるフィルター用ハブリングの作用、効果を、図１、図２に示したハブリングについて説明する。
【００３２】
濾材５によって濾過され、リテーナ３部からハブリング２へと流入する溶融ポリマー７は、両押え板９ａ、９ｂ間に形成されるポリマー通路１２（流体通路）を通って支柱８内へと集められる。両押え板９ａ、９ｂ間においては、立片１０以外の空間部は、全てポリマー通路１５として形成されることになるので、従来の小孔穿設構造等に比べ、極めて大きな開口率が得られる。この開口率は、立片１０の板厚と配設ピッチ、立片１０の内端部における径から計算上容易に求められる。設計に当たっては、押え板９ａ、９ｂに加わる圧縮荷重、つまり複数枚のフィルター１が積層、組み立てられた場合にハブリング２部分に加わる締め上げ力に対し、ハブリング２が十分な耐変形強度を有するように設計されなければならないが、総締上力１０トン程度以上の大きな圧力に対しても十分に高い耐変形強度をもたせつつ、極めて高い開口率に設定することができる。
【００３３】
このような大きな開口率により、ポリマー通過の際の圧力損失が大幅に低減される。通常フィルター装置においては、濾材部の目詰まりに伴う濾圧（濾材の入口圧）上昇によってフィルターの寿命を判定し、濾圧が一定の上限値に達するとフィルターが交換されるが、上記の如く開口率が増大されハブリング部分での圧力損失が大幅に低減されると、初期濾圧が著しく低くなり、その分上記一定の上限値に達するまでのフィルター使用可能時間が長くなり（つまりポリマーの累積通過流量が大きくなり）、フィルターの寿命が大幅に延長される。
【００３４】
また、立片１０は、押え板９ａ、９ｂに対し実質的に垂直に延び、押え板９ａ、９ｂ間に加わる圧縮荷重を最も効率よく受けることになるので、極めて大きな耐圧縮強度を発揮する。したがって、まず構造的に、総締上力１０トン程度以上に対しても容易に十分な耐圧縮強度をもつように設計可能となる。
【００３５】
また、前述の如く開口率を極めて大きくとれるので、ハブリング２のポリマー通路１５全体にわたってポリマーの滞留のおそれのある部位が全く無くなる。つまりポリマー全量が、円滑にハブリング２のポリマー通路１５を通過できる。滞留が生じないため、劣化ポリマーの発生はなく、劣化ポリマー流出によるフィッシュアイ等の製品品質上の欠陥の発生が防止されるとともに、劣化ポリマー流出による後続の工程での生産上のトラブルの発生も防止される。
【００３６】
また、ハブリングの立片のポリマー（流体）入口側端面に、丸みＲを付与しておけば、ポリマーの流れが一層円滑な流れになり、滞留のおそれを完全に除去できる。
【００３７】
さらに、本発明に係るハブリング２は、従来構造のものに比べ、製造方法的にも大幅に簡素化、容易化される。すなわち、本発明に係るハブリング２は、各押え板９ａ、９ｂと立片形成部材とをそれぞれ別部材として加工でき、押え板９ａ、９ｂは極めて簡単に大量生産できることは勿論のこと、立片形成部材も簡単に作製でき、両者を接合して所定部分を切断するだけで済むから、従来のラジアル方向に多数の小孔を設ける場合に比べ加工が極めて容易である。したがって、ハブリング２は、簡単な加工工程にて、簡単にかつ短時間で大量に製造でき、安価に製造できる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のフィルター用ハブリングおよびその製造方法によるときは、一対の押え板間流体通路を形成するようにしたので、流体通路の開口率を大幅に増大でき、ハブリングによる圧力損失を極めて低く抑えることができる。
【００３９】
また簡素な構造でありながら、ハブリングに所望の高い圧縮強度を容易にもたせることができる。
【００４０】
また、ポリマー滞留のおそれのないハブリング内流路形状を実現でき、滞留による劣化ポリマー等の発生を防止して、製品品質の向上をはかることができる。
【００４１】
さらに、本発明に係るハブリングは、極めて容易に製造でき、かつ、大量生産可能であり、安価に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様に係るハブリングを用いたフィルターの部分透視斜視図である。
【図２】図１のハブリングの平面図である。
【図３】図２の変形例に係るハブリングの部分横断面図である。
【図４】図２の別の変形例に係るハブリングの部分横断面図である。
【図５】図２のハブリングの製造方法を示す立片形成部材の平面図である。
【図６】図５の立片形成部材に環状平板部材を接合した様子を示す平面図である。
【図７】図５の変形例に係る立片形成部材の部分平面図である。
【図８】図５の別の変形例に係る立片形成部材の部分平面図である。
【図９】図１とは別のハブリングを製造する様子を示す立片形成部材の部分平面図である。
【図１０】従来のフィルターの部分斜視図である。
【符号の説明】
１ フィルター
２ ハブリング
３ リテーナ
４ 多孔板
５ 濾材
６ スペーサ
７ 溶融ポリマー
８ 支柱
９ａ、９ｂ 押え板
１０、１０ａ 立片
１１ 流体の流れ
１２ ポリマー通路（流体通路）
２１、３０、４０、５３ 立片形成部材
２２、３１、４１、５１ 支持部
２３、３２、４２、５２ 立片形成部
２４、５４ 環状平板部材
２５ 切断線
３３ 接続部
４３ 切欠き
Ｒ 丸み

Claims (7)

1. 円板状フィルターの内周および外周の少なくとも一方に設けられるハブリングであって、
   （ａ）間隔をもって対向配置された、環状に延びる一対の平板部材からなる押え板と、
   （ｂ）所定厚みを有する平板からプレスによる打ち抜き、機械加工あるいは放電加工により作成された立片形成部材であって、円板状部または環状板部からなる支持部と、該支持部から径方向に放射状かつ直線状に延びるとともに軸方向に直線状に延びる複数の立片形成部とを有する立片形成部材から切り離されることにより形成され、前記一対の押え板間に介在されて該一対の押え板に一体的に接合され、径方向および軸方向に直線状に延びるとともに周方向に複数配置された立片と、からなることを特徴とするフィルター用ハブリング。
2. 前記立片が周方向に等間隔に配置されている、請求項１のフィルター用ハブリング。
3. 前記立片の、ハブリング径方向における外径側端面に、丸みＲが付与されている、請求項１または２のフィルター用ハブリング。
4. 前記立片の、ハブリング径方向における内径側端面に、丸みＲが付与されている、請求項１または２のフィルター用ハブリング。
5. ステンレス鋼からなる、請求項１ないし４のいずれかに記載のフィルター用ハブリング。
6. 所定厚みを有する平板からプレスによる打ち抜き、機械加工あるいは放電加工により作成された立片形成部材であって、円板状部または環状板部からなる支持部と、該支持部から径方向に放射状かつ直線状に延びるとともに軸方向に直線状に延びる複数の立片形成部とを有する立片形成部材の、前記立片形成部の上下両面にそれぞれ、環状に延びる平板部材を互いに対向配置して接合し、しかる後に前記支持部を一対の平板部材に接合された前記立片形成部から切り離すことを特徴とする、フィルター用ハブリングの製造方法。
7. 前記立片形成部と一対の平板部材をろう付けにより接合する、請求項６のフィルター用ハブリングの製造方法。

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