JP6541865B2 - 圧延装置、及び中空筒状体の製造装置 - Google Patents
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Description
エアバッグインフレーター用フィルタは、ガス発生剤を点火させて爆発、燃焼させることにより発生した高温で固体残渣を有するガスを濾過し、場合によっては同時に冷却するという機能を果たす。
特許文献1に記載のエアバッグインフレーター用フィルタは、断面が真円形状の金属線を圧延して、断面長方形状に加工した金属線材を所定の角度、及び所定のピッチにて螺旋状、且つ多層状に巻き付け、任意で焼結をすることにより形成される。
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、フィルタ内に複雑な流路を形成できる金属線材を作製する圧延装置、及びこの圧延装置により作成された金属線材を用いて中空筒状体を製造する製造装置を提供することを目的とする。
請求項4に記載の発明は、前記巻付装置は、前記金属線材を、螺旋状、且つ多層状に巻き付けることを特徴とする。
図1は、本発明の一実施形態に係るフィルタの模式的斜視図である。
本発明の実施形態に係る中空筒状のフィルタ(以下、フィルタ、という)10は、少なくとも一本の金属線材20を、軸方向(図中上下方向)に対して一定の傾斜角度を有して螺旋状に、且つ多層状に巻き付けることにより形成される。ここで同じ方向に巻き付けられている個々の層を線材層L1、L2、L3・・・と称する。各線材層L1、L2、L3・・・を構成する金属線材は、正面視で中空筒状フィルタの軸方向に対して傾斜した同一方向へ延びており、また隣接する各線材層を構成する金属線材は互いに交差する方向に延びている(平行していない)。
即ちフィルタ10は、金属線材20を軸方向に対して一定の傾斜角度にて螺旋状に巻付けることにより形成した一つの線材層(例えば、線材層L1)と、一つの線材層L1の外周側に重ねて、且つ該一つの線材層L1を構成する金属線材とは異なる傾斜角度にて螺旋状に金属線材を巻付けることにより形成される他の線材層(例えば、線材層L2)と、を有する。一つの線材層L1とこれと隣接する他の線材層L2を夫々構成する金属線材同士は軸方向とは非平行であり、且つ互いに交差するように構成されている。
なお、線材層を構成する金属線材の軸方向に対する傾斜角度が一つの線材層中で変化するように構成してもよい。
フィルタの大きさ(軸方向寸法、直径、厚さ等)は、フィルタが装備される濾過装置の構造や大きさに応じて適宜決定される。
このフィルタの材料となる金属の種類としては、鉄、軟鋼、ステンレス鋼、ニッケル合金、銅合金などを挙げることができ、中でもオーステナイト系ステンレス鋼(SUS304)が好適である。
フィルタには、例えば断面が真円形状の金属素線が異形となるように圧延(以下、異形圧延、と称する)することにより、所定の断面形状としたものが使用される。金属線材の形状については後述する。
なお、異形とは一般に、「普通とは違う怪しい形・姿をしていること」と定義されるが、ここで異形とは、断面形状が全長に亘って円形、楕円形、多角形等の規則的な形状を有している金属線材に対して、線材の断面形状が長手方向全長に亘って不規則な形状、例えば後述するW字状、U字状、J字状、L字状、X字状、〜状等々を有したものを広く含むものである。また、線材の断面形状、外形が、線材の長手方向全長に亘って一定でなく、長手方向の位置によって異なる断面形状、外形を有している構成も異形に含むものである。
図2は、フィルタの製造装置の一例を示す模式図である。この装置は金属線材から中空筒状体を作製するものである。
製造装置100Aは、不図示のボビンから供給される金属素線21を圧延する圧延装置110と、圧延により断面形状が変形した後の金属素線(以下「金属線材20」という)に対して長手方向へ所定の張力を与えるテンションユニット120と、金属線材20を心棒131に巻付けて中空筒状体を形成する巻付装置130と、を概略備える。また、金属線材20の搬送経路上には、金属線材をガイドしつつ搬送する複数の搬送ローラ140が配置されている。
圧延装置110は対向配置されて回転する2つの円柱状の圧延ローラ111a、111bを備える。圧延ローラ111aと圧延ローラ111bの表面(対向面)同士が接触する部分は、金属素線21を間に挟んで所望の形状に変形させる加圧部112を構成している。圧延装置110は所定の温度及び圧力下で金属素線21を加圧部112にて塑性変形させることにより、所定の断面形状を有する金属線材20を得る。圧延は冷間圧延でも熱間圧延でもよい。
テンションユニット120は、所定位置に回転自在な状態で固定配置された固定ローラ121と、固定ローラ121に対して接近又は離間移動し、且つ回転自在な可動ローラ122とを有する。固定ローラ121に対して可動ローラ122を接近また離間移動させることにより、固定ローラ121及び可動ローラ122に巻き掛けられて搬送される金属線材20に対して所定の張力を与える。
巻付装置130は、一定方向に所定速度にて回転する心棒131と、心棒131の軸方向(図中紙面と直交する方向)に所定速度にて往復移動して金属線材20をガイドするガイド部材132と、を備える。心棒131は概略円柱状又は円筒状であり、一般的にステンレス鋼、銅合金、アルミニウム合金などの金属から形成される。
例えば、心棒131の外周に直接巻き付けられる第1の金属線材層では、各線材が図1において心棒の軸方向に対して所定角度θだけ時計回り方向へ傾斜しているとすると、第1の金属線材層の外周に巻き付けられる第2の金属線材層を構成する線材は、心棒の軸方向に対して所定角度θだけ反時計回り方向に傾斜する。
心棒131の軸方向に対する金属線材20の角度(巻付け角度)、及び軸方向に隣接する金属線材20同士の間隔(ピッチ)は、心棒131の回転速度とガイド部材132の移動速度との比率を適宜調節することにより変更することができる。金属線材の太さ、巻付け角度、ピッチ、巻付け回数を適宜変更することにより、フィルタを通過する流体の圧力損失を適切な値に制御することができる。
焼結は、圧延の際に生じた金属線材の内部歪を緩和し、かつ、金属線材の重なり合う部分を接合することを目的として行う。焼結は所定温度に設定された電気炉内で実施するのが好ましく、焼結時間は、金属線材の種類、太さ、巻き付け回数、巻き付け密度、ピッチ、焼結温度により変わるが、30〜80分の範囲で選ぶのが好ましい。焼結は空気中で行うこともできるが、真空中や金属線材を脆化させたり化学反応を生起するおそれのない不活性ガス中で行うのが好ましい。不活性ガスとしては、窒素ガス、アルゴンなどをあげることができるが、中でも窒素ガスが好適である。
製造装置100B内に複数の圧延装置を配置する場合、圧延装置110A、110B間に、任意でバッファユニット150を挿入してもよい。バッファユニット150は、所定位置に回転自在な状態で軸心を位置固定された固定ローラ151と、固定ローラ151に対して接近又は離間移動する回転自在な可動ローラ152とを有する。固定ローラ151と可動ローラ152には、前段の圧延装置110Aにより圧延された後の金属素線が巻き掛けられる。固定ローラ151に対して可動ローラ152を接近また離間移動させることにより、バッファユニット150は圧延装置110Aと巻付装置130との間の同期を取り、或いは圧延装置110A、110B間の加工速度差を吸収する。
複数回の圧延を実施する場合、各圧延装置110A、110Bによる金属素線21の圧延方向は、同一方向としてもよいし、異なる方向としてもよい。
以下、フィルタを形成する金属線材の形状について具体的に説明する。本発明に係るフィルタは、異形圧延により外側面に凹所(又は凸所)が形成された金属線材から作製される点に特徴がある。特に金属線材は、長手方向の全長に渡って連続的に形成された凹所、又は長手方向に沿って繰り返す凹所を有している点に特徴がある。
なお、ここで「繰り返す」とは、凹所が断続的(非連続的)に離間して配置されている状態をいう。即ち、金属線材の長手方向に沿って凹所が形成されている部分と形成されていない部分とが交互に存在し、凹所が金属線材の長手方向に非連続的であることを意味する。なお、凹所のピッチは一定(又は規則的)であってもよいし、不規則的であってもよい。
図5は、本発明の第一の実施形態に係るフィルタを形成する金属線材を示す斜視図である。金属線材201(20)は、長手方向の全長に渡って連続的に延びる凹所221を有する。金属線材201の長手方向と直交する方向における断面形状は概略W字状であり、長手方向と交差する金属線材201の一方の側(面)には2つの凹所221と1つの凸所222が、他方の側(面)には1つの凹所221と2つの凸所222が形成されている。
図7(b)に示す従来のフィルタ300では、隣接する各線材層L1、L2、L3・・を構成する金属線材301A、301B、301C・・・が互いに交差する方向に延びることにより、一つの線材層L1を構成する金属線材301A間に螺旋状に形成される螺旋空間S1と、一の線材層と隣接する他の線材層L2を構成する金属線材301B間に螺旋状に形成される螺旋空間S2とが形成される。また、各螺旋空間同士を連通させる複数の連通路302が各線材層の重なる方向(フィルタの内外径方向)へ形成されている。連通路302は網目状に形成され、主として各線材層が重なる方向に流体を通過させる。
図7(a)に示す本実施形態に係るフィルタ10には、従来のフィルタ300と同様に、隣接する各線材層を構成する金属線材201が互いに交差する方向に延びることにより、主として各線材層が重なる方向(フィルタの径方向)へ流体を通過させる複数の連通路(重なり方向への連通路)22が形成されている。
本実施形態に係るフィルタ10においては、一の線材層L1を構成する金属線材201Aと一の線材層L1と隣接する他の線材層L2を構成する金属線材201Bとの交差部(図中斜線部分)に、金属線材201Aと金属線材201Bの凹所221とによって流体が通過しうる交差部空間23が形成される。この交差部空間23は、各線材層が重なる方向へ延びる複数の連通路22間を連通させる空間である。交差部空間23は、交差部において流体が金属線材201Aをその長手方向と交差する方向に移動すること、即ち流体がフィルタの周方向及び軸方向に、一の線材層内で移動することを許容する。
このため、本実施形態に係るフィルタ10においては、交差部空間23と連通路22とによって、流体をフィルタの周方向及び軸方向、その他の多様な方向(多重方向)に拡散移動させながら径方向に通過させることができる。
フィルタ装置30は、フィルタ10、300を収容する筐体31を備え、筐体31には筐体の内外空間を連通させると共に、フィルタ10、300を通過した流体を外部に流出させる貫通孔32が形成されている。筐体31は、流体の圧力が非常に高い場合には補強材として機能する。
フィルタの外周部の面積に対して、流体の出口となる貫通孔32の大きさが制限されている場合、図7(b)に示すような断面矩形状の金属線材を使用した従来のフィルタ300では、流体がフィルタ300の軸方向に殆ど流れないため、流体はフィルタ300の内径側空間35から外径側に、直線的に貫通孔32に向かって流れることとなり、異物を捕捉するのにフィルタ300の一部のみしか活用されていないことになる(図8(b))。
これに対して本実施形態のフィルタ10では、図7(a)に示したように、流体は凹所221により形成される交差部空間23内を流れるため、流体はフィルタ10の肉厚内部を周方向、軸方向、その他の多様な方向にも流れる。その結果、流体はフィルタ10の内径側空間35から、フィルタの周方向及び軸方向にも移動しつつ複雑な経路を通って貫通孔32に向かって流れる。従来に比べてフィルタの広い範囲が異物の濾過に使用されることで、流体との接触面積が格段に増大し、異物の捕捉、及び流体とフィルタとの間における熱交換が効率的に行われる(図8(a))。
本実施形態に係るフィルタにおいては、重なり合う金属線材間に流体が通過する凹状空間が形成されるため、流体を多様な方向に通過させることができる。金属線材を螺旋状、且つ多層状に巻き付けることにより形成される中空筒状のフィルタにおいては、金属線材間に網目状に形成される複数の連通路によって、流体を確実に内外径方向に通過させる。上記従来の中空筒状のフィルタでは、隣接する線材層を構成する金属線材同士が交差部で密着しているため、内外径方向以外の方向へ流体をスムーズに移動させることは困難であった。
本実施形態によれば、複数の金属線材によって網目状に形成された複数の連通路の他に、金属線材とこれに重なる金属線材の凹所とによって形成される空間が連通路同士を連絡するので、フィルタ内に、径方向、周方向、軸方向を含む複雑且つ不規則的な流路を3次元的に形成することができる。この結果、流体と金属線材との接触面積が格段に増大し、流体がフィルタの広い範囲を通過することとなり、異物の捕捉率や濾過効率の向上を図ることができる。
なお、フィルタは、図7(a)中、上から下に流体を流すように使用してもよいし、下から上に流体を流すように使用してもよい。何れの場合も金属線材の凹所はフィルタを通過する流体中の異物を捕捉するポケットとして機能し、効果的に異物を除去できる。特に後者の場合は、金属線材の凸所を越えて金属線材の反対面へと移動した流体は金属線材の凹所部分で渦流を形成するため、局所的に流体の速度が低下し、効果的に異物を除去できる。
また、金属線材に凹所を形成したことで、フィルタとフィルタを通過する流体との接触面積が増大するので、フィルタと流体との間における熱交換を効率的に行える。また、一の線材層を構成する金属線材と、一の線材層と隣接する他の線材層を構成する金属線材との間に流体が通過する空間が形成されるため、フィルタを通過する流体と、フィルタを構成する金属線材との接触面積が更に増大し、フィルタと、フィルタを通過する流体との間における熱交換が効率的に行われる。
また、金属線材に凹所を形成したので、流体が通過する際に発生する騒音を効果的に低減することができる。
第一の実施形態の変形例について説明する。図9(a)、(b)は、変形例に係る金属線材を示す斜視図である。図9(a)に示すように金属線材202は、長手方向と直交する方向における断面形状が概略N字状(Z字状、S字状)であり、夫々長手方向の全長に渡って連続的に延びる凹所221及び凸所222を備える。凹所221と凸所222は、金属線材の長手方向と交差(直交)する方向に波状に形成されている。このように金属線材は、様々な断面形状とすることができる。この他にも、U字状、J字状、L字状、X字状、等としてもよい。
或いは図9(b)に示すように金属線材204は、線材の長手方向に対して傾斜する方向に延びる凹所221及び凸所222を備えてもよい。長手方向に対して傾斜した凹所221及び凸所222は、長手方向に沿って、又は長手方向と交差(或いは直交)する方向に繰り返される。
本実施形態も、第一の実施形態と同様の作用・効果を奏することができる。
図10は、本発明の第二の実施形態に係る金属線材を示す図であり、(a)は斜視図であり、(b)は側面写真であり(c)は上面写真である。図11は、本発明の第二の実施形態に係る金属線材を製造する圧延ローラの模式図である。
図10に示すように金属線材205は、一方の側(第一面)の長手方向に沿って所定のピッチで繰り返す凹所221及び凸所222を有し、他方の側(第一面の反対面、第二面)に平坦面223を有する。本例において平坦面は金属線材の長手方向に全長に渡って形成されている。
図11に示すように圧延装置は、周方向に沿って所定のピッチで凸部113及び凹部114が形成された歯車状の圧延ローラ111aと、円柱状の圧延ローラ111bとを備える。凹所221及び凸所222は圧延ローラ111aによって、平坦面223は圧延ローラ111bによって形成される。凹所221は圧延ローラ111aの凸部113によって押しつぶされることにより凸所222に比べて薄肉且つ幅広に形成される。逆に凸所222は、凹所221に比べて厚肉且つ細幅に形成される。
試作例のフィルタは、平坦面223が内径側、凹所221及び凸所222側が外径側となるように作製したものである。写真中、左右方向に薄肉に現れる部分が凹所221部分であり、左右方向に厚肉に現れる部分が凸所222部分である。比較例のフィルタに用いた金属線材は、断面が真円形の金属素線を表面がフラットな円柱形状の2つの圧延ローラにて挟圧して、断面矩形状としたものである。試作例のフィルタは、比較例に係る従来の断面矩形状の金属線材を用いたフィルタに比べて中空度が増大し、圧力損失値が向上する。
このように本実施形態においては第一の実施形態と同様に、フィルタ内に、径方向、周方向、軸方向を含む複雑且つ不規則的な流路を3次元的に形成することができ、異物の捕捉率や濾過効率の向上を図ることができる。また、金属線材の表面積を増大させたので、フィルタの軽量化、熱交換効率の向上、及び騒音の低減を図ることができる。さらに、本実施形態においては、図13に示す交差部空間23を形成する凹所221部分は圧延加工により幅広に形成したため、交差部空間23を通過する流体との接触面積を増大し、熱交換効率を高める。
また、金属線材の一方の側に凹凸を形成し、他方の面を平坦面としたので、金属線材間の焼結接点を確保でき、フィルタ強度を向上させることができる。
第二の実施形態の変形例について説明する。
図14(a)、(b)は、変形例に係る金属線材を示す斜視図である。金属線材の一方の側に凹所を、他方の側に平坦面を形成する場合、凹所形成側は任意の形態とすることができる。図14(a)に示すように金属線材の206一方の側には、長手方向の全長に渡って連続的に延びる一つの凹所221、及び2つの凸所222を形成できる。また、図14(b)に示すように金属線材207の一方の側には、長手方向に対して傾斜する方向に延びる複数の凹所221及び凸所222を形成してもよい。
金属線材の一方の側に凹凸を形成し、他方の面を平坦面としたので、金属線材間の焼結接点を確保でき、フィルタ強度を向上させることができる。
また図15(b)に示すように、金属線材209の一方の側に凹所221及び凸所222を交互に連続形成し、他方の側に平坦面223を形成してもよい。
さらに図15(c)に示すように、金属線材210の厚さが増減する構成、即ち厚肉部と薄肉部が繰り返す構成としてもよい。凹所及び凸所は図示するように波状に形成してもよい。
図15に示す例では、金属線材の長手方向に沿って凹凸又は薄肉部と厚肉部が繰り返す構成であるが、金属線材の長手方向と交差(直交)する方向に凹凸又は薄肉部と厚肉部が繰り返す構成としてもよい。
図16は、本発明の第三の実施形態に係る金属線材、及び金属線材を製造する圧延ローラの斜視図である。
中空筒状フィルタを形成する金属線材は、表面(面内)に複数の凹所及び凸所が形成された帯状の線材とすることができる。図示する金属線材211は、一面に凹所221及び凸所222を有し、他面が平坦面223であるが、金属線材は両面に凹所及び凸所を有していてもよい。
上記金属線材211は、外周面に凸部113及び凹部114が形成された圧延ローラ111aと、円柱状の圧延ローラ111bとによって帯状の金属線材211を押圧することにより作製できる。なお、帯状の金属線材211は図4(a)に示すように断面が真円形状の金属素線を圧延することにより得られる。
金属線材211を用いて図1に示すような中空筒状フィルタを作製する場合、凹所及び凸所が形成された面を内径側又は外径側とする。
本実施形態係る金属線材を用いて中空筒状フィルタを作製した場合、第一の実施形態と同様に、複雑な或いは不規則的な連通路を3次元的に形成することができ、異物の捕捉率や濾過効率の向上を図ることができる。また、金属線材の単位重量あたりの表面積を増大させることができるので、フィルタの小型化、軽量化、熱交換効率の向上、及び騒音の低減を図ることができる。また、金属線材に平坦面を形成する場合、金属線材間の焼結接点を確保できるので、フィルタ強度を向上させることができる。
図17は、本発明の第四の実施形態に係るフィルタを説明する図であり、(a)はフィルタを構成する金属線材の模式図であり、(b)はフィルタの断面図である。本実施形態に係るフィルタは、一つのフィルタを形成する一本の金属線材中に、外形状又は断面形状が異なる複数の金属線材部分を有する点に特徴がある。
フィルタ10を構成する金属線材20は、長手方向に延びる第一金属線材部分20cと、第一の金属線材部分20cとは異なった長手方向位置に配置され、且つ外形状又は断面形状が異なる第二金属線材部分20dと、を備える。例えば、図17に示す金属線材20は、第一金属線材部分20cと第二金属線材部分20dとによって長手方向に二分割された構成を有する。第一金属線材部分20cの長手方向と直交する方向における断面形状は概略W字状であり、図5に示した金属線材201と同様の形状である。第二金属線材部分20dの長手方向と直交する方向における断面形状は概略矩形状であり、図7(b)に示した従来例に係る金属線材301と同様の形状である。即ち、金属線材20を構成する金属線材部分の少なくとも一方の金属線材部分(ここでは第一金属線材部分20c)には、凹所221(図5参照)が形成されている。
また、金属線材20を長手方向に三以上に分割し、第一の金属線材部分20cと第二金属線材部分20dとが交互に繰り返す構成としてもよい。この場合、第一の金属線材部分20cと第二金属線材部分20dの長さは、フィルタに求められる性能や効果に基づいて適宜決定される。
フィルタ10の内層10cと外層10dは、当該層内に含む金属線材部分の形状に応じた作用及び効果を奏する。即ち、フィルタ10の内層10cは、これを構成する第一金属線材部分20cによって、第一の実施形態に記載したような通気性の向上、熱交換率の向上、軽量化等を図ることができる。
また外層10dを構成する第二金属線材部分20dは、フィルタの内径側と外径側に平坦面を備えているため、隣接する線材層を構成する各金属線材との接触面積を大きくすることができる。このため、フィルタ10を焼結した場合の金属線材間の焼結接点を確保できるので、フィルタ強度、特に、フィルタの軸方向における強度を向上させることができる。また、第二金属線材部分20dは、第一金属線材部分20cのような異形状の線材と比べて内外径方向の厚さが薄いため、フィルタの薄型化を図ることができる。
なお、一本の金属線材に含む金属線材部分は、3以上としてもよい。つまり、第三金属線材部分以降があってもよい。また、金属線材部分の中には金属素線を変形させていない部分(例えば丸線)を含んでもよい。金属線材部分は、金属線材が3以上の金属線材部分を含む場合、同一の外形状の金属線材部分を含んでもよいし、全ての金属線材部分が互いに異なる外形状となるように形成してもよい。
また、各金属線材部分によって形成される線材層の数量や、各金属線材部分によって形成される線材層の径方向の厚さの割合等は、フィルタに求められる性能や効果に基づいて適宜決定される。
また、フィルタの軸方向一端寄りを第一金属線材部分のみにて形成し、他端寄りを第二金属線材部分のみにて形成するようにしてもよい。即ち、フィルタを軸方向に複数に分割した各分割部分を夫々の金属線材部分にて形成してもよい。つまり、一つの線材層中に第一金属線材部分と第二金属線材部分が軸方向位置を異ならせて併存するようにしてもよい。
本発明の第四の実施形態に係る中空筒状フィルタの製造装置について図18に基づいて説明する。図18(a)はフィルタの製造装置の一例を示す模式図であり、(b)は圧延装置の模式的斜視図である。なお、図2と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
製造装置100Cを構成する圧延装置110は、対向配置された一対の圧延ローラ111a、111bを有する。一対の圧延ローラ111a、111bは、加圧部112として軸方向の異なる位置に、第一金属線材部分20cを形成する第一金属線材形成部115cと、第二金属線材部分20dを形成する第二金属線材形成部115dと、を備える。更に圧延装置110は、一対の圧延ローラ111a、111bの軸方向に沿って進退して、金属素線21を第一金属線材形成部115c又は第二金属線材形成部115dに案内するガイドノズル116(ガイド手段)を備えている。
夫々の金属線材形成部115c、115dは、作製する金属線材部分の外形状に応じた形状を有する。例えば、第一金属線材形成部115cは図6に示した加圧部112と同様の形状を有する。また、第二金属線材形成部115dは、2つの円柱状のローラが第二金属線材部分20dの厚さに相当する距離だけ離間して配置されることにより形成されている。
まず、金属素線21が第一金属線材形成部115cに案内される位置にガイドノズル116を移動させる。圧延ローラ111a、111bの第一金属線材形成部115cは金属素線21を圧延して第一金属線材部分20cを形成する。走行方向下流側において第一金属線材部分20cは、心棒131に巻付けられて内層10cを形成する。
続いて、第一金属線材部分20cが所望の数の線材層の形成を終了するタイミングを図って、金属素線21を第二金属線材形成部115dに案内する位置にガイドノズル116を移動させる。圧延ローラ111a、111bの第二金属線材形成部115dは金属素線21を圧延して第二金属線材部分20dを形成する。金属線材20の走行方向下流側において第二金属線材部分20dは、心棒131に巻付けられて外層10dを形成する。
第二金属線材部分20dによって所望の数の線材層を形成した後、金属線材20を切断し、切断された端部をスポット溶接等により巻付けを完了した線材の適所に接合して心棒131から取り外すことにより、中空筒状体を得る。中空筒状体をそのままフィルタとしてもよいし、更に焼結処理を施してもよい。
以上説明した圧延装置は、中空筒状フィルタに含ませる金属線材部分の数に応じて3以上の金属線材形成部を備えてもよい。また、金属線材形成部の一つには金属素線を変形させずに通過させる金属線材形成部を含んでもよい。
このように、複数の金属線材形成部を備えた圧延ローラに対して、金属素線を繰り出すガイドノズルを圧延ローラの軸方向に進退させることにより、一対の圧延ローラにて異なる外形状又は断面形状の金属線材部分を作製することができる。また、中空筒状フィルタが複数種類の金属線材部分を含む場合であっても、中空筒状フィルタを一本の連続した金属素線から作成することができるので、製造工程が複雑にならない。
以上、各実施形態に基づいて本発明を説明したが、線材に形成する凹所は金属線材の長手方向位置に応じて周方向位置が変化するように形成されてもよい。また、上記各実施形態は、矛盾しない限り相互に組み合わせて実施してもよい。例えば、第一の実施形態に示したような長手方向の全長に渡って連続的に延びる凹所を金属線材の一方の側に形成し、第二の実施形態に示したような長手方向に沿って繰り返す凹所及び凸所を金属線材の他方の側に形成してもよい。
本態様は、長手方向の全長に渡って形成されるか、又は長手方向に沿って繰り返す(断続的に配置された)凹所221を有した金属線材20を、螺旋状、且つ多層状に巻き付けることにより形成される中空筒状フィルタ10であって、各線材層を構成する金属線材は、中空筒状フィルタの軸方向に対して傾斜する方向へ延びており、隣接する各線材層を構成する金属線材は互いに交差する方向に延びることにより、主として各線材層が重なる方向へ連通する複数の連通路22を形成し、一の線材層を構成する金属線材の凹所と一の線材層と隣接する他の線材層を構成する金属線材との間には、複数の連通路間を連通させる空間が形成されることを特徴とする。
金属線材に凹所を形成したので、一の線材層を構成する金属線材の凹所と一の線材層と隣接する他の線材層を構成する金属線材との間に交差部空間23を形成することができる。この空間によって、主として各線材層が重なる方向へ連通させる連通路を軸方向や径方向に連絡させたので、フィルタ内で複雑な流路を形成することができ、効率的に異物を除去できる。また、金属線材に凹所を形成したので、金属線材の単位重量あたりの表面積が増大し、フィルタの小型化、軽量化、及び熱交換率の向上、フィルタを通過する流体により発生する騒音の低減効果が得られる。
本態様に係るフィルタ10において金属線材20は、金属線材の長手方向と交差する方向に波状に形成された凹所221と凸所222を有することを特徴とする。
本態様においても、一の線材層を構成する金属線材の凹所と一の線材層と隣接する他の線材層を構成する金属線材との間に形成される交差部空間23によって、フィルタ内で複雑な流路を形成することができ、効率的に異物を除去できる。また、金属線材に凹所を形成したので、金属線材の単位重量あたりの表面積が増大し、フィルタの小型化、軽量化、及び熱交換率の向上、フィルタを通過する流体により発生する騒音の低減効果が得られる。
本態様に係るフィルタ10において金属線材20は、長手方向に沿って繰り返す(断続的に配置された)厚肉の細幅部と薄肉の幅広部とを有することを特徴とする。
薄肉の幅広部において流体との接触面積が増大させたので、熱交換効率を高めることができる。
<第四の実施態様>
本態様に係るフィルタ10において、凹所221が形成された金属線材20の裏側は、平坦面223であることを特徴とする。
金属線材間の焼結接点を確保でき、フィルタ強度を向上させることができる。
本態様に係るフィルタ10は、凹所221が、濾過する流体の上流側を向くように金属線材20を配置したことを特徴とする。
凹所を上流側に配置したことで、凹所が流体中の異物を捕捉するポケットとして機能し、効果的に異物を除去できる。
<第六の実施態様>
本態様に係るフィルタ10は、凹所221が、濾過する流体の下流側を向くように金属線材20を配置したことを特徴とする。
凹所を下流側に配置したことで、流体が線材を通過する際に凹所部分で渦流が発生して局所的に流体の速度が低下し、効果的に異物を除去できる。
本態様は、金属線材20を、螺旋状、且つ多層状に巻き付けることにより形成される中空筒状フィルタ10であって、各線材層を構成する金属線材は、中空筒状フィルタの軸方向に対して傾斜する方向へ延びており、隣接する各線材層を構成する金属線材は互いに交差する方向に延びることにより、各線材層が重なる方向へ連通する複数の連通路22を形成し、一の線材層を構成する金属線材と一の線材層と隣接する他の線材層を構成する金属線材との間には、少なくとも一方の線材層を構成する金属線材に形成された凹所221によって複数の連通路間を連通させる空間が形成されることを特徴とする。
本態様は、第一の実施態様と同様の作用、効果を奏する。
<第八の実施態様>
本態様に係るフィルタ10において金属線材20は、長手方向に沿って形成される凹所221を有することを特徴とする。
本態様は、第一の実施態様と同様の作用、効果を奏する。
本態様に係るフィルタ10において金属線材20は、長手方向に沿って繰り返す(断続的に配置された)凹所221を有することを特徴とする。
本態様は、第一の実施態様と同様の作用、効果を奏する。
<第十の実施態様>
本態様に係るフィルタ10において金属線材20は、長手方向に延びる第一金属線材部分20cと、該第一の金属線材とは異なった長手方向位置に配置され、且つ外形状が異なる第二金属線材部分20dと、を有し、少なくとも一方の金属線材部分に凹所221が形成されていることを特徴とする。
本態様によれば、1つの中空筒状フィルタ内に外形状が異なる複数種類の金属線材部分を含むので、中空筒状フィルタは、各形状の金属線材部分が生じさせる作用効果を複合的に発揮することができる。
なお、凹所によって形成される複数の連通路間を連通させる空間は、凹所を有する金属線材部分によって形成される線材層と、凹所を有さない金属線材部分によって形成される線材層との間に形成される空間であってもよい。
第十の実施態様に記載の中空筒状フィルタの製造装置100Cであって、対向配置された一対の圧延ローラ111a、111bを有し、金属素線21を間に挟んで所定の断面形状の金属線材を形成する圧延装置110と、圧延装置によって形成された金属線材20を心棒131に巻付けて中空筒状体を形成する巻付装置130と、を備え、一対の圧延ローラは、軸方向の異なる位置に、第一金属線材部分20cを形成する第一金属線材形成部115cと、第二金属線材部分20dを形成する第二金属線材形成部115dと、を備え、圧延装置は、一対の圧延ローラの軸方向に沿って進退して金属素線を第一金属線材形成部又は第二金属線材形成部に案内するガイド手段(ガイドノズル116)を備えたことを特徴とする。
本態様によれば、複数の金属線材形成部を備えた圧延ローラに対して、金属素線を繰り出すガイドノズルを圧延ローラの軸方向に進退させることにより、一対の圧延ローラにて異なる外形状又は断面形状の金属線材部分を作製することができる。また、中空筒状フィルタが複数種類の金属線材部分を含む場合であっても、中空筒状フィルタを一本の連続した金属素線から作成することができるので、製造工程が複雑にならない。
Claims (4)
- 金属素線を間に挟んで所定の断面形状を有する金属線材を作製する圧延装置であって、
軸方向の異なる位置に、第一の金属線材部分を形成する第一金属線材形成部と、前記第一の金属線材部分とは異なる断面形状を有する第二の金属線材部分を形成する第二金属線材形成部と、を有して対向配置された一対の圧延ローラと、
前記一対の圧延ローラの軸方向に沿って進退して前記金属素線を前記第一金属線材形成部又は前記第二金属線材形成部に案内するガイド手段と、を備え、
前記金属線材の長手方向の異なる位置に前記第一の金属線材部分と前記第二の金属線材部分とを形成することを特徴とする圧延装置。 - 少なくとも前記第一金属線材形成部と前記第二金属線材形成部の一方は、前記金属素線に凹所を形成することを特徴とする請求項1に記載の圧延装置。
- 請求項1又は2に記載の圧延装置と、
該圧延装置によって形成された前記金属線材を心棒に巻付けて中空筒状体を形成する巻付装置と、を備えることを特徴とする中空筒状体の製造装置。 - 前記巻付装置は、前記金属線材を、螺旋状、且つ多層状に巻き付けることを特徴とする請求項3に記載の中空筒状体の製造装置。
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