JP3831482B2 - フィルター用支持板またはスペーサの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低圧力損失、高強度、高耐圧、高性能のフィルター用支持板またはスペーサを製造する方法とその方法により製造されたフィルター用支持板またはスペーサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば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、支持板としての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。積層して使用する場合には、各フィルターエフェメント間において、とくに径方向の流体の流れを確保する必要があることから、フィルターエレメント間に所定の間隔を設けるためにスペーサを配置しておくことが多い。
【０００３】
上記のようなフィルターエレメント内に配置されるフィルター用支持板には、従来、金網等が多用されている。また、フィルターエレメント間に配置されるフィルター用スペーサには、径方向に放射状に延びるスポーク状のスペーサを用いることが多い。また、フィルターエレメントの内周側または外周側にハブリングを設け、積層されるフィルターエレメントのハブリング同士を当接させて、あるいはハブリング間に環状のスペーサを介装して、この部分をシールしつつ所定のフィルターエレメント間隔を保つことも行われている。そして、所定枚数のフィルターエレメントを積層した後、濾過前の流体（たとえばポリマー）をシールするに足る圧力、例えば総締上力にて５〜１０トン程度の大きな力で締め上げられる。
【０００４】
上記締上力の全量がフィルターエレメント内に配置された支持板やフィルターエレメント間に配置されたスペーサにかかるわけではないが、これら支持板やスペーサにも当然大きな力（圧力）が作用するため、これら支持板やスペーサには変形を防止できるだけのあるレベル以上の大きな強度が要求される。
【０００５】
また、とくに溶融ポリマーのような高粘度流体を濾過する場合には、フィルター部で大きな圧力損失が生じ、濾材前後の差圧（つまり、濾圧）も大きくなることから、流体通路に配置される上記支持板やスペーサには極力低圧力損失でかつ高耐圧の性能も要求されることになる。
【０００６】
さらに、濾材通過前後の濾過対象流体は、できるだけ均一に濾材に流入し、かつ、濾材通過後にはできるだけ均一に流れることが要求され、流体に滞留を生じさせて流体の劣化等を招くデッドスペースを作らないことが重要である。このため、フィルターエレメント内に配置される支持板およびフィルターエレメント間に配置されるスペーサにも、このような面において高性能であることが要求され、望ましくは支持板やスペーサが優れた流体ミキシング機能を有していることが好ましい。
【０００７】
このように種々の優れた特性が要求されるにもかかわらず、従来の金網型支持板やスポーク状スペーサでは、上記強度上、圧力損失上、耐圧性能上、ミキシング等の性能上のいずれの特性上も満足できるものが得られない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、このような現状に鑑み、低圧力損失、高強度、高耐圧で、しかもミキシング効果の高い高性能のフィルター用支持板またはスペーサを容易に製造できる方法、およびその製造方法により作製されたフィルター用支持板またはスペーサ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支持板またはスペーサの製造方法は、フィルターエレメント内に配置される支持板またはフィルターエレメント間に配置されるスペーサを製造するに際し、円板状平板部材に、径方向に延びる切れ目または長穴を、周方向に多数刻設することにより該切れ目または長穴の環状列を形成するとともに、該切れ目または長穴の環状列を、円板状平板部材の径方向に同心状に複数列配設し、各切れ目または長穴間部分を、円板状平板部材の周方向に互いに位置をオフセットした上下パンチで曲げ加工することにより、円板状平板部材の板面に対し実質的に９０度捻じって該板面から上下方向に垂直に立ち上がる立片部に成形することを特徴とする方法からなる。
【００１０】
上記方法においては、上下パンチによる曲げ加工に際し、上記円板状平板部材の板面を上下押さえ部材で保持しておくことが好ましい。この場合、上下パンチと上下押さえ部材を互いに相対変位可能に支持することが好ましい。たとえば、上下の押さえ部材をばね等により弾性支持し、それらの押さえ部材に対し上下パンチを加工方向に相対変位できるようにする。
【００１１】
また、前記切れ目または長穴の刻設に際しては、それらの長手方向両端部に、長手方向中央部における切れ目または長穴の幅よりも大径の孔を形成しておくことが好ましい。
【００１２】
上記円板状平板部材の素材としてはとくに限定しないが、従来から支持板やスペーサの素材として用いられているステンレスとすることができる。
【００１３】
本発明に係るフィルター用支持板またはスペーサは、上記のような製造方法により、後述の実施例に示す如く極めて容易に、かつ精度良く製造できる。
【００１４】
上述した本発明に係るフィルター用支持板またはスペーサの製造方法においては、所定の位置関係に配置された上下パンチを用いて曲げ加工することにより、極めて容易に精度よく所望の立片部が形成される。形成された立片部は、円板状平板部材の板面から上下方向に垂直に立ち上がり、周方向に多数配列されるとともに、該立片部の環状列が径方向に複数同心状に配置されることになる。各立片部は円板状平板部材に対し９０度捻られており、この方向は、複数のフィルターエレメントを積層する際の積層方向と同じ方向であるから、立片部は積層フィルターエレメント締め上げ力に対し極めて高い抗力（強度）を発揮し、使用中にもとくにこの方向に極めて高い強度を発揮するとともに、この方向に要求される耐圧性に対しても高い値を示す。
【００１５】
また、上記立片部は切れ目または長穴間部分が９０度捻じられて形成されたものであるから、立片部形成後には、元の円板状平板部材の切れ目または長穴間部分には面積の大きな貫通穴が形成されることになる。濾過対象流体は、この貫通穴を通して自由に出入りできることになり、極めて圧力損失の低い、かつ、デッドスペースが生じない優れたミキシング効果が得られる状態が実現される。しかも、各立片部は円板状平板部材の径方向に延びているから、とくに径方向流れに対しては大きな抵抗にはならず、この面からも一層の低圧力損失性能が確保される。
【００１６】
その結果、従来の支持板やスペーサでは得られない、低圧力損失、高強度、高性能のフィルター用支持板またはスペーサが容易に得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明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、本発明方法における円板状平板部材および該円板状平板部材に形成された立片部を示しており、図３は本発明に係るフィルター用支持板およびスペーサを用いてフィルターを積層した場合の濾過装置の一例を示しており、さらに、図４は上記立片部の形成方法を示している。
【００１８】
図１は、フィルター用支持板成形用の円板状平板部材１を示している。フィルター用スペーサを成形する場合にも、同様の円板状平板部材を用いることができる。本実施態様では、円板状平板部材１の内周側に、ハブリング２が一体的に形成されているが、ハブリング２は別体構成としてもよく、また、外周側に一体または別体のハブリングを設けてもよい。
【００１９】
円板状平板部材１には、その径方向Ａ−Ａに延びる切れ目または長穴３（本実施態様では長穴）が周方向Ｂ−Ｂに多数刻設されており、該長穴３の環状列が、円板状平板部材１の径方向に同心状に複数列配設されている。各長穴３間部分４が、図４に示す方法により、円板状平板部材１の板面に対し９０度捻じられ、図２に示すように、該板面から上下方向に垂直に立ち上がる立片部５に成形される。このように成形された立片部５が、円板状平板部材１の周方向Ｂ−Ｂに多数配設されるとともに、立片部５の環状列が径方向Ａ−Ａに複数列同心状に配設されて、フィルター用支持板６（図３）が形成される。フィルター用スペーサ７（図３）も、実質的に同様の方法で形成できる。
【００２０】
本実施態様では、長穴３は、その長手方向両端部に中央部３ａにおける長穴の幅よりも大きな径の円形孔３ｂを有する形状に形成されており、上記立片部５の捻じり成形が行い易くなっている。ただし、このような円形孔３ｂを持たない、通常形状の長穴であってもよい。また、長穴の他、単なるスリット（切れ目）であってもよい。
【００２１】
さらに、立片部５が、円板状平板部材１に同心円状に配設される場合、円板状平板部材１の径方向に互いに隣接する立片部列間に位置する環状帯部８（図１）は、円板状平板部材１の厚み方向に交互に波打った構成にすることもできる。この場合、立片部５の円板状平板部材１の上面からの高さおよび下面からの高さと、環状帯部８の波打ちの円板状平板部材１の上面からの高さおよび下面からの高さとが同じであることが好ましい。このような構成とすることにより、製造される支持板６あるいはスペーサ７の強度がより向上されるとともに、上記立片部５の捻じり成形の際にも、環状帯部８の望ましくない変形を防止できる。
【００２２】
このタイプのフィルター用支持板またはスペーサにおいては、材質としてはステンレス鋼が好ましい。
【００２３】
なお、長穴３の周方向Ｂ−Ｂにおける配設ピッチは、各長穴環状列ごとに同一ピッチであってもよく、異なるピッチとしてもよい。
【００２４】
このように形成されるフィルター用支持板およびスペーサの使用例を図３に示す。図３においては、支持板６の両面に多孔板１１が配され、その両外側に濾材１２が配されてディスク状のフィルターエレメント１３が構成されている。所定枚数の複数のフィルターエレメント１３が、支柱１４を中心として積層され、フィルターエレメント１３間にスペーサ７が介装されてフィルター装置が組み立てられている。径方向外方から、濾過対象流体１５（たとえば溶融ポリマー）がフィルターエレメント１３間のスペーサ７配置部に流入し、そこから濾材１２を通過することにより、濾過され、多孔板１１を通して支持板６部に至る。流体は、支持板６部で径方向内方に流れ、ハブリング１６に設けた通路１６ａ、支柱１４に設けた孔１４ａ（通路）を通して支柱１４内に集められ、次の工程へと送られる。このような構成においては、支持板６の立片部５の強度、配設ピッチによっては、多孔板１１を省略することも可能である。
【００２５】
各立片部５は、円板状平板部材１に対し９０度捻じられており、形成された立片部５の立ち上がり方向は、図３から明らかなように、フィルターエレメント１３を積層する際の積層方向、および濾材１２の通過圧損により加わる圧力に対する耐圧方向と一致している。したがって、各立片部５は、積層組立の際の締め上げ力、および濾過装置使用中の濾圧を、最も高い強度特性を発揮できる方向にて効率よく受けることになる。立片部５は、周方向に多数配設され、立片部５の環状列が径方向に複数列配設されているから、支持板６およびスペーサ７全体としては、極めて高い強度特性、耐圧性能を発揮できることになる。
【００２６】
また、各立片部５は、図１、図２に示したように、長穴３間部分が９０度捻じられて形成されたものであるから、立片部５形成後には、つまり、完成された支持板６およびスペーサ７としては、元の円板状平板部材１の長穴３部分に大きな面積の貫通穴が形成された状態となる。濾過対象流体はこの貫通穴を通して自由に出入りできるから、実質的にあらゆる方向の流れに対して極めて低圧力損失流れとなり、しかも、上記自由な流れにより、デッドスペースを作ることなく、極めて優れた流体ミキシング効果も併せ得られる。
【００２７】
さらに、円板状平板部材１に刻設する切れ目または長穴３は径方向に延び、９０度捻じられて形成される立片部５も径方向に延設されることになるから、該立片部５はとくに径方向の流体流れに対しては大きな抵抗とはならない。したがって、図３におけるスペーサ７部における径方向流れ、支持板６部における径方向流れが、低圧力損失状態で円滑に行われることになり、濾過装置全体としても、均一で円滑な流れ、低圧力損失、良好なミキシング効果が確保される。
【００２８】
このような優れた特性を発揮するフィルター用支持板およびスペーサの、とくに立片部５は、たとえば図４に示すように形成される。図４は、図１におけるＩＶ−ＩＶ線に沿う断面を拡大して示したものである。
【００２９】
図４において、２１は上パンチ、２２は下パンチを示しており、上下パンチ２１、２２は、円板状平板部材１の周方向に互いに位置をオフセットした状態で、各長穴間部分４に対応させて配置されている。２３、２４は、円板状平板部材１の上下面を保持する、押さえ部材（押さえ板）であり、上下の押さえ部材２３、２４はばね２５、２６により弾性支持されている。この上下押さえ部材２３、２４は、本実施態様では、前述の円板状平板部材１の長穴３の環状列間に位置する環状帯部８に対応する位置に設けられ、環状または弧状に延びている。円板状平板部材１の径方向にみて、隣接する上下押さえ部材２３、２４の組間は、空間に形成されている。そして、上下パンチ２１、２２と、上下押さえ部材２３、２４とは、パンチ作動方向に互いに相対変位可能に支持されている。
【００３０】
まずステップ▲１▼において、下押さえ部材２４上に図１に示した長穴３を有する円板状平板部材１がセットされ、ステップ▲２▼において、上押さえ部材２３が下降され、押さえ部材２３、２４間に円板状平板部材１が保持、固定される。ステップ▲３▼において、上下パンチ２１、２２が実質的に同時に作動され（伸長し）、隣接する上下パンチ２１、２２間に位置していた長穴間部分４が図示の如く曲げ加工により捻じられる。曲げ加工が進められると、やがてステップ▲４▼に示すように上記長穴間部分４が９０度捻じられて立片部５が成形される。立片部５形成後に、上パンチ２１および上押さえ部材２３が退避し、所望の支持板６またはスペーサ７が完成する。
【００３１】
このような製造方法においては、円板状平板部材１に所定の切れ目または長穴３を形成しておけば、その円板状平板部材１を単に上下パンチ２１、２２で曲げ加工するだけで、極めて容易に所定の支持板６またはスペーサ７を成形することができる。
【００３２】
立片部５の成形に際しては、円板状平板部材１の全体にわたって一時に全ての立片部５を形成することも可能であり、周方向のある領域に、あるいは径方向における列毎に、分割して形成することも可能である。いずれの方法でも、極めて容易にしかも精度良く立片部５を形成できる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明方法によれば、多数の立片部を有するフィルター用支持板またはスペーサを、極めて容易に製造でき、この方法により製造されたフィルター用支持板またはスペーサは、優れた強度、耐圧特性を発揮するとともに、低圧力損失でミキシング効果にも優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るフィルター用支持板またはスペーサ製造用の円板状平板部材の部分平面図である。
【図２】図１の円板状平板部材から形成された立片部の斜視図である。
【図３】本発明に係るフィルター用支持板およびスペーサの使用例を示すフィルター装置の部分縦断面図である。
【図４】本発明に係るフィルター用支持板またはスペーサの製造方法における立片部形成の様子を示す、図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う拡大概略構成図である。
【符号の説明】
１ 円板状平板部材
２ ハブリング
３ 長穴
３ａ 長穴中央部
３ｂ 長穴端部の孔
４ 長穴間部分
５ 立片部
６ 支持板
７ スペーサ
８ 環状帯部
１１ 多孔板
１２ 濾材
１３ フィルターエレメント
１４ 支柱
１５ 濾過対象流体
１６ ハブリング
２１ 上パンチ
２２ 下パンチ
２３、２４ 押さえ部材
２５、２６ ばね

Claims (6)

1. フィルターエレメント内に配置される支持板またはフィルターエレメント間に配置されるスペーサを製造するに際し、円板状平板部材に、径方向に延びる切れ目または長穴を、周方向に多数刻設することにより該切れ目または長穴の環状列を形成するとともに、該切れ目または長穴の環状列を、円板状平板部材の径方向に同心状に複数列配設し、各切れ目または長穴間部分を、円板状平板部材の周方向に互いに位置をオフセットした上下パンチで曲げ加工することにより、円板状平板部材の板面に対し実質的に９０度捻じって該板面から上下方向に垂直に立ち上がる立片部に成形することを特徴とする、フィルター用支持板またはスペーサの製造方法。
2. 前記上下パンチによる曲げ加工に際し、前記円板状平板部材の板面を上下押さえ部材で保持する、請求項１のフィルター用支持板またはスペーサの製造方法。
3. 前記上下パンチと前記押さえ部材を互いに相対変位可能に支持する、請求項２のフィルター用支持板またはスペーサの製造方法。
4. 前記切れ目または長穴の長手方向両端部に、長手方向中央部における切れ目または長穴の幅よりも大径の孔を形成する、請求項１ないし３のいずれかに記載のフィルター用支持板またはスペーサの製造方法。
5. 前記円板状平板部材がステンレスからなる、請求項１ないし４のいずれかに記載のフィルター用支持板またはスペーサの製造方法。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の方法により製造されたフィルター用支持板またはスペーサ。

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