JPH0621708U - 濾材支持体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 濾材を支持し、濾過対象流体が通過する、厚
み方向に貫通する多数の流体通路１２を有する濾材支持
体１１であって、多数の流体通路１２の各流路断面積
を、濾材支持体１１の径方向に徐々に変化させた濾材支
持体。 【効果】 濾材支持体に、径方向における望ましい抵抗
の変化をもたせることができ、それによって濾材の通過
流量を径方向に均一化できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、濾材を支持する濾材支持体に関し、特に、ポリマーを濾過する濾材 に用いて最適な濾材支持体に関する。

【０００２】

【従来の技術】

溶融ポリマー中の異物やゲル等を除去するために、従来から各種のフィルタが 用いられている。フィルタの濾材としても各種のものが知られており、例えば金 属粉末、金属繊維を焼結したものが知られている。このような金属粉末や金属繊 維の焼結体からなる濾材は、薄層でも目の小さいものに形成できる利点がある反 面、通常、濾材単独では濾圧に耐えることができないので、パンチングメタル等 の多孔板からなる濾材支持体によって支持される構造で使用されている。このパ ンチングメタル等の多孔板からなる濾材支持体は、従来、一定の大きさの孔を多 数穿孔したものからなっていた。

【０００３】 上記のような濾材と濾材支持体との組合せ体を、単数又は複数組み込んで濾過 装置が構成されるわけであるが、該濾過装置においては、上記濾材と濾材支持体 との組合せ体の上流側および／または下流側において、装置の構成或いは仕様上 、濾過対象流体を径方向に流すことが多い。

【０００４】 ところが、このような、濾材と濾材支持体との組合せ体の上流側および／また は下流側で濾過対象流体が径方向に流れる装置においては、以下のような問題が ある。

【０００５】 まず、従来の、濾材支持体、濾材を用いたフィルタ装置の代表的な構成、およ びその使用態様について説明する。図８に示すように、濾材１は、多数の一定の 大きさの孔を有するパンチングメタル等の多孔板からなる濾材支持体２によって 支持され、内部にリテーナ３が組み込まれてフィルタエレメント４が形成される 。内周側には、孔又は溝５Ａを有するハブ５、フィルタエレメント４間には放射 状に延びるスポーク状スペーサ６が設けられ、通常、支柱７に複数のフィルタエ レメント４が積層状態で組み込まれる。濾過対象流体である、例えばポリマー８ は、矢印で示すように、フィルタエレメント４間のスペーサ６で画成されたスペ ース９に導入され、径方向に流れるとともに順次濾材１を通して濾過され、濾材 支持体２を通った後リテーナ３内を内径側に向かって流れ、ハブ５の孔又は溝５ Ａ、支柱７の孔７Ａを通して支柱７内に流れる。なお、図示は省略するが、ポリ マーをフィルタエレメントの内径側から外径側に向けて流し、濾材で濾過した後 フィルタエレメントの外径側に集める構成を採ることも可能である。

【０００６】 図８に示したような構造のフィルタ装置においては、ポリマーはフィルタエレ メント４間のスペース９から濾材１、濾材支持体２を通してリテーナ３部に入り 、該リテーナ３部を内径方向に流れるが、このリテーナ３部における径方向の流 れにおいては、他の部分での流れに比較して大きな抵抗を受ける。そのため、ス ペース９からリテーナ３の外径側に流入したポリマーは、リテーナ３部を内径方 向に流れにくく、リテーナ３の内径側に流入したポリマーは、リテーナ３部を内 径方向により流れ易くなる。このように外径側、内径側について、径方向の流れ 易さ（抵抗）に差がある結果、スペース９内から濾材１内へと流入するポリマー の流量に不均一性が生じる。つまり、濾材１の単位面積当たりについてみると、 濾材１の外径側から濾材１に流入するポリマー流量よりも、スペース９内を内径 側に流れ濾材１の内径側から濾材１に流入するポリマー流量の方が多くなる。そ の結果、初期の内は濾材１の内径側がより早く目詰まりし、該目詰まり状態によ りこの部分の抵抗が徐々に大きくなって通過流量が減り、順次濾材１のより外径 側からより多くのポリマーが流入するようになる。したがって、結局、濾材１の 内径側の目詰まり状態が進んだ使用後期においては、濾材１の外径側も相当多く の通過流量に対して有効に濾過作用を行うことになるのであるが、使用初期の段 階でこの濾材１の外径側が殆ど有効に使用されていなかったため、ゲル化したポ リマーや劣化したポリマーがこの部分に生じており、濾材１の外径側が有効に活 用され始める使用後期に、ゲル化したポリマーや劣化したポリマーが下流に流れ 出てしまうという問題がある。とくに、リテーナ３として金網を用いた場合には 、径方向の流れ抵抗が極めて大きいため、使用初期の段階ではスペース９からリ テーナ３の外径側には殆どポリマーが流入しない状態に陥るおそれが強く、上記 ゲル化したポリマーや劣化したポリマーの問題が顕著に現れる。また、このよう な問題が生じる前にフィルタエレメント４の使用を中止、あるいは交換するよう にすれば、結局濾材１の外径側が濾過に有効に使用されないまま使用を中止され たり交換されたりすることになるので、濾材１の寿命が短くなる。

【０００７】 このような問題に対処するために、放射状に延びるスポーク状スペーサ６に大 きな抵抗を持たせる方法や、スペース９内で流路抵抗を持たせるために金網を介 在させる方法が知られている。しかし、前者の方法では、濾材１の内径側、外径 側のポリマー流量を均一化することは困難であり、後者の方法では、金網の抵抗 によりフィルタ装置全体の抵抗が大きくなり、初期濾圧が高くなりすぎて現実の 使用が難しくなるという問題がある。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、上述の如き問題点に着目し、濾材支持体に支持された濾材に対し、 濾過対象流体の濾材通過流量を内外周側について均一化することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

この目的に沿う本考案の濾材支持体は、濾材を支持し、濾過対象流体が通過す る、厚み方向に貫通する多数の流体通路を有する濾材支持体であって、前記多数 の流体通路の各流路断面積を、濾材支持体の径方向に徐々に変化させたものから なる。

【００１０】 上記多数の流体通路は、たとえば、同心円状に配列された多数の孔からなり、 該同心円状に配列された多数の孔のうち、各同一同心円上に配列された孔はそれ ぞれ一定の断面積を有するとともに、異なる同心円上に配列された孔は濾材支持 体の径方向の内側又は外側のいずれかの方向に向かって孔の断面積が徐々に小さ くなっている。この流路断面積が径方向に徐々に変化する多数の流体通路は、エ ッチングにより加工できる。打ち抜きではなくエッチングによる加工とすること により、開口率を大きくできる。

【００１１】 また、本考案の濾材支持体は、次のようにも構成できる。すなわち、少なくと も波形の線材を含む少なくとも一種の線材を、該波形線材の波形湾曲方向面に沿 う面方向にらせん状に巻いて円板状に形成した濾材支持体であって、前記波形線 材の波形のピッチを、濾材支持体径方向に、大小関係に関し一定方向に徐々に変 化させた濾材支持体とすることができる。

【００１２】 上記線材は、波形線材一種から構成されてもよいが、波形線材と真直に延びる 線材との二種の線材から構成し、それらが濾材支持体の径方向に交互に配置され るようらせん状に巻かれていることが望ましい。らせん状に巻かれた線材は、隣 接するらせん巻き層間で互いに焼結により接合され、円板状の濾材支持体に形成 される。

【００１３】 波形線材の波形ピッチの変化は、濾材に対する（濾材支持体に対する）被濾過 流体（たとえばポリマー）の流れ方向によって決めればよい。ピッチの変化によ り、濾材支持体における開口率が変化するので、より抵抗を持たせたい部分（流 量を抑えたい部分）では開口率が小さくなるようにピッチの変化を決めればよい 。

【００１４】

【作用】

このような濾材支持体を用いたフィルタ装置においては、濾材支持体の多数の 流体通路の各流路断面積が、濾材支持体の径方向に徐々に変化され、通過流量を より抑えたい部位の流体通路の流路断面積はより小さく、通過流量をより増やし たい部位の流体通路の流路断面積はより大きく設定される。その結果、濾材支持 体に支持された濾材を通過しようとする濾過対象流体の流れに、流体通路の流路 断面積の変化に対応する抵抗を意図的に持たせることができ、使用初期の段階か ら、濾材の内外周側について通過流量を均一化することが可能になる。

【００１５】

【実施例】

以下に、本考案の実施例を図面を参照して説明する。 図１および図２は、本考案の第１実施例に係る濾材支持体および該濾材支持体 を用いたフィルタ装置を示している。図１はフィルタ装置の一部を示しており、 １１は濾材支持体１１を示している。金属粉末や金属繊維の焼結体等からなる濾 材２０が濾材支持体１１に支持され、一対の濾材２０および濾材支持体１１間に リテーナ２１が介在されて一組のフィルタエレメント２２が構成されている。内 周側には、孔又は溝２３Ａを有するハブ２３が設けられ、フィルタエレメント２ ２間には、放射状に延びる、比較的流路抵抗の小さなスポーク状のスペーサ２４ が設けられている。これらフィルタエレメント２２が、複数組支柱２５に組み込 まれる。濾過対象流体２６は、矢印で示す如く、スポーク状スペーサ２４で画成 されるフィルタエレメント２２間のスペース２７に流入し、濾材２０、濾材支持 体１１を通過してリテーナ２１内に流入し、内径側に流れて、ハブ２３の孔又は 溝２３Ａから支柱２５の孔２５Ａを通して支柱２５内に流入する。

【００１６】 濾材支持体１１は、図２に示すように、濾材支持体１１の厚み方向に貫通し、 濾材支持体１１の径方向に流路断面積が徐々に変化する多数の流体通路としての 多数の孔１２を有している。本実施例では、孔１２の断面積は、径方向内側に向 かう程徐々に小さくなるように設定されている。ただしこの断面積の変化方向は 、濾材支持体１１および濾材２０の上流側、下流側の流れ方向に応じて決めれば よく、後述の如く、通過流体の流れにより抵抗を与えたい部位をより小さくする ように設定すればよい。

【００１７】 多数の孔１２は、同心円状に配列され、該同心円状に配列された多数の孔１２ のうち、各同一同心円上に配列された孔１２は、それぞれ一定の断面積を有して いる。そして、異なる同心円上に配列された孔１２が、上記の如く、濾材支持体 １１の径方向内側方向に向かって断面積を徐々に小さくされている。

【００１８】 この多数の孔１２は、エッチングにより加工されている。打ち抜き加工では、 開口率を大きくとることが難しいが、エッチング加工とすることにより、容易に 開口率を大きくとることができ、濾材支持体１１全体としての抵抗を小さく保つ ことができる。

【００１９】 このように構成された装置においては、スペース２７内に流入した流体は、該 スペース２７内での流路抵抗が小さいため、内径側に向けて多量に流れようとす る。しかし、濾材２０、濾材支持体１１を通過する流路において、濾材支持体１ １の内径側程抵抗が大きくなるように構成されているので、内径側から濾材２０ 内に流入する流体の流量はより抑えられる。この濾材支持体１１の径方向の抵抗 の変化は、前述の如く多数の孔１２の断面積を、径方向内側に向かう程徐々に小 さくなるように設定することによって生じるものであり、この径方向の抵抗変化 を適切に設定することにより、濾材２０への流入流量は、径方向にみて均一化さ れる。また、前述の如く、リテーナ２１部では、内径方向への流れに対し、外径 側程抵抗が大きく、内径側程抵抗が小さくなるが、この抵抗の大小関係を相殺す るように上記濾材支持体１１の抵抗の変化が定められる。したがって、濾材２０ からリテーナ２１部終端に至るまで、場合によってはスペース２７からリテーナ ２１部終端に至るまで、径方向にみて、抵抗が均一化される。

【００２０】 濾材２０の通過流量が径方向に均一化されると、濾材２０が、使用初期の段階 から、径方向全体に略同じ条件で使用されることになり、従来のように使用初期 の段階においてある特定部分（例えば外径側部分）で通過流量が極めて少なく（ あるいは滞留して）ポリマーがゲル化したり劣化したりすることはなくなる。ま た、濾材２０は使用初期の段階から径方向全体が略同じ条件で濾過に有効に使用 されるので、濾材２０の全領域が略同じ時期に寿命に達するようになる。その結 果、有効使用の度合いが径方向に不均一であった場合に比べ、寿命が大幅に延長 される。また、通過流量の条件が径方向に同じになることにより、濾材２０によ る流体中の異物等の捕捉条件も均一化され、捕捉洩れ等が防止されて目標とする 濾過性能が確実に発揮されるようにもなる。

【００２１】 なお、上記孔１２の断面積の変化は、究極的には濾材支持体の径方向における 抵抗を変化させ、それによって濾材の通過流量を径方向に均一化しようとするも のであるから、たとえばフィルタエレメント間における流体の流れ方向が図２に 示したものとは逆方向になる装置を想定すれば、その装置に応じて、濾材の通過 流量を均一化できるよう、濾材支持体の径方向における抵抗の変化（したがって 孔１２の断面積の変化）をもたせればよい。

【００２２】 図３ないし図５は、本考案の第２実施例に係る濾材支持体を示している。フィ ルタ装置に関しては前記実施例に準じるので、ここでは濾材支持体のみについて 説明する。 図３および図４に示すように、濾材支持体３１は、波形の線材３２と、真直に 延びる線材３３との二種の線材から構成されている。この二種の線材３２、３３ が、波形線材３２の波形湾曲方向面に沿う面方向に、かつ濾材支持体３１の径方 向に交互に配置されるよう、両線材がセットでらせん状に巻かれている。らせん 状に巻かれた線材３２、３３は、線材３２、３３間、および隣接するらせん巻層 間で互いに焼結、ロー付けなどにより接合されている。

【００２３】 波形線材３２の波型のピッチＰは、濾材支持体３１の径方向にみて、内径側で より大きく、外径側でより小さくなるよう、径方向に徐々に変化されている。こ のような波形のピッチＰの変化は、次のように線材３２、３３を巻くことにより 簡単に達成される。

【００２４】 すなわち、図５に示すように、巻取コア３４上に巻取駆動源３５により線材３ ２、３３をらせん状に巻いていくに際し、巻取駆動源３５の巻取トルクＴ、およ び／又はニップロール３６（又は巻出し装置：図示略）等を介してブレーキ３７ により制御される供給線材３２、３３の制動力Ｂを、巻径の増加に従って徐々に 小さくすることにより、内径側では波形線材３２がより伸ばされ、外径側では波 形線材３２がより縮められて、上記のような波形のピッチＰの変化が得られる。

【００２５】 図３のように形成された円板状の濾材支持体３１においては、波形線材３２の 波形のピッチＰを徐々に変化させることにより、内径側程線材３３間の距離が縮 まり外径側程線材３３間の距離が大きくなることも相まって、内径側程開口率が 小さく、外径側程開口率が大きくなる。したがって、通過する流体に対する抵抗 は、内径側程高く、外径側程低くなる。

【００２６】 なお、上記濾材支持体３１にあっては、図４に示すように、各線材３２、３３ は、その幅ｄが、厚みｔ、ｔ’よりも大きい偏平型の線材から構成されることが 好ましい。このような構成により、濾材支持体としての十分な強度を保ちながら 、大きな開口率、小さな抵抗を達成できる。

【００２７】 上記のように構成された濾材支持体３１が、たとえば図１に示したのと同様の 方法でフィルタ装置内に組み込まれる。 前述の如く、濾材への流入流体の流量は内径側程大きくなろうとするが、濾材 支持体３１の抵抗が内径側程大きくなるように構成されているので、この抵抗の 変化を適切に設定することにより、濾材の通過流量を径方向に均一化することが 可能になる。つまり、前記実施例と同様の作用、効果が得られる。

【００２８】 なお、上記実施例においては、波形線材３２の波形のピッチＰが内径側程大き くなるように濾材支持体３１を形成したが、らせん状に巻かれる波形線材の形状 （自由状態での波形ピッチ、波形の高さ）によっては、逆に内径側程波形のピッ チを小さくする方が内径側での開口率を小さく（従って抵抗を大きく）できる場 合もある。そのような場合には、たとえば図６に示すように、内径側程巻取駆動 源３５の巻取トルクＴおよび／又はブレーキ３７の制動力Ｂを小さくし、巻取り の増加にしたがってそれらを徐々に大きくするようコントロールすればよい。

【００２９】 また、上記波形線材のピッチの径方向変化方向は、たとえばフィルタエレメン ト間における流体の流れ方向に応じて定めればよく、上記と逆になる場合もあり 得る。つまり、濾材の通過流量を均一化できるように、濾材支持体の径方向にお ける抵抗の変化（したがって波形線材のピッチの変化）をもたせればよい。

【００３０】 さらに、濾材支持体は波形線材のみでも構成可能である。図７に濾材支持体４ １の一部を示すように、波形線材４２を、所定のピッチ変化を生じるようらせん 状に巻いた後、波形線材４２同士を焼結、ロー付けなどにより接合することによ り所望の径方向抵抗変化を有する濾材支持体４１が構成される。

【００３１】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案の濾材支持体によるときは、多数の流体通路の各 流路断面積を、濾材支持体の径方向に徐々に変化させることにより、濾材支持体 に、径方向における望ましい抵抗の変化をもたせることができ、それによって濾 材の通過流量を径方向に均一化できる。この均一化により使用初期の段階から濾 材全体を実質的に同一条件で濾過に使用でき、ある特定部分にポリマーのゲル化 や劣化が生じるのを防止でき、きわめて高性能かつ信頼性の高いフィルタ装置を 実現できる。また、濾材全体を使用初期の段階から有効に活用できるようになる ので、その寿命を大幅に延長できる。また、上記径方向の均一化は、濾材支持体 自身の特性によって達成できるものであり、フィルタエレメント間等に特別な部 材を必要としないから、フィルタ装置全体としての抵抗を低く抑えつつ、上記均 一化を達成できるとともに、フィルタ装置の簡素化をはかることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例に係る濾材支持体を用いた
フイルタ装置の部分縦断面図である。

【図２】図１の濾材支持体の平面図である。

【図３】本考案の第２実施例に係る濾材支持体の平面図
である。

【図４】図３の濾材支持体の部分拡大斜視図である。

【図５】図３の濾材支持体の巻き取り状態を示す装置の
概略構成図である。

【図６】図３の変形例に係る濾材支持体の巻き取り状態
を示す装置の概略構成図である。

【図７】図３の別の変形例に係る濾材支持体の部分斜視
図である。

【図８】従来のフィルタ装置の部分縦断面図である。

【符号の説明】

１１、３１、４１ 濾材支持体 １２ 孔 ２０ 濾材 ２１ リテーナ ２２ フィルタエレメント ２３ ハブ ２４ スペーサ ２５ 支柱 ２６ 流体 ２７ スペース ３２、４２ 波形線材 ３３ 真直な線材 ３４ 巻き取りコア ３５ 巻取駆動源 ３６ ニップロール ３７ ブレーキ

Claims (7)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 濾材を支持し、濾過対象流体が通過す
   る、厚み方向に貫通する多数の流体通路を有する濾材支
   持体であって、前記多数の流体通路の各流路断面積を、
   濾材支持体の径方向に徐々に変化させたことを特徴とす
   る濾材支持体。
2. 【請求項２】 前記多数の流体通路が、同心円状に配列
   された多数の孔からなり、該同心円状に配列された多数
   の孔のうち、各同一同心円上に配列された孔はそれぞれ
   一定の断面積を有するとともに、異なる同心円上に配列
   された孔は濾材支持体の径方向の内側又は外側のいずれ
   かの方向に向かって孔の断面積が徐々に小さくなってい
   る請求項１の濾材支持体。
3. 【請求項３】 前記多数の流体通路が、エッチングによ
   り加工されたものである請求項１又は２の濾材支持体。
4. 【請求項４】 少なくとも波形の線材を含む少なくとも
   一種の線材を、該波形線材の波形湾曲方向面に沿う面方
   向にらせん状に巻いて円板状に形成した濾材支持体であ
   って、前記波形線材の波形のピッチを、濾材支持体径方
   向に、大小関係に関し一定方向に徐々に変化させたこと
   を特徴とする濾材支持体。
5. 【請求項５】 前記線材が、前記波形の線材と、真直に
   延びる線材との二種の線材からなり、該波形線材と真直
   な線材とが、濾材支持体の径方向に交互に配置されるよ
   う、該波形線材と真直な線材とをらせん状に巻いた請求
   項４の濾材支持体。
6. 【請求項６】 前記波形線材の波形のピッチが、濾材支
   持体径方向内側にいく程大きくなっている請求項４又は
   ５の濾材支持体。
7. 【請求項７】 前記らせん状に巻かれた線材が、隣接す
   るらせん巻層間で互に焼結、ロー付けなどにより接合さ
   れている請求項４ないし６のいずれかに記載の濾材支持
   体。