JPH08318116A

JPH08318116A - フィルタエレメント及びその製造方法

Info

Publication number: JPH08318116A
Application number: JP12402495A
Authority: JP
Inventors: Hideo Suda; 秀夫壽田
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 1995-05-23
Filing date: 1995-05-23
Publication date: 1996-12-03
Anticipated expiration: 2013-06-11
Also published as: JP2763751B2

Abstract

(57)【要約】【目的】特定部位に目詰まりが起こりにくいため寿命の
長いフィルタエレメントを提供する。【構成】エアフィルタ１を構成するフィルタエレメン
ト２は、微細な連続気孔を有する中空円筒状の焼結体Ｓ
からなる。焼結体Ｓを構成する樹脂粉末４の粒径は、焼
結体Ｓの内周面から外周面に行くに従って徐々に小さく
なっている。このフィルタエレメント２は、成形型内へ
の樹脂粉末４の充填により成形体を形成した後、成形体
を成形型ごと回転させつつ焼結させることによって製造
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体中の異物を除去す
るためのフィルタに使用されるフィルタエレメント及び
その製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】産業用ロボットのアクチュエータ等に使
用されるエアシリンダには、圧縮空気が駆動用流体とし
て供給される。エアシリンダの故障等を未然に防ぐため
には、エアシリンダに対して、清浄で湿気を含まない圧
縮空気が供給されることが望ましい。このため、従来に
おいては、エアシリンダと流体供給手段との間にエアフ
ィルタを介在させることによって、圧縮空気中のダスト
や湿気等を除去していることが多い。

【０００３】図６には、従来のエアフィルタ２１が例示
されている。このエアフィルタ２１は、中空円筒状のフ
ィルタエレメント２２と、フィルタエレメント２２の下
側端面を塞ぐキャップ２３とによって構成されている。
このフィルタエレメント２２は、２層構造になってい
る。外側の層にはポリプロピレン等の焼結樹脂層２４が
配置され、内側の層にはコットン層２５が配置されてい
る。

【０００４】このように構成されたエアフィルタ２１に
は、上側端面２２ａにある開口から空気が導入される。
エアフィルタ２１の内部空間に到った空気は、コットン
層２５及び焼結樹脂層２４を順に通過した後、外周面全
体から外部へと抜け出す（図６の矢印Ａ1 参照）。そし
て、その際に空気中のダスト２６等が除去され、空気が
清浄化される。なお、図７において概念的に示されるよ
うに、前記コットン層２５のメッシュの平均の大きさ
（即ち、繊維の間隙の平均の大きさ）は、前記焼結樹脂
層２４の連続気孔の平均径よりも大きくなっている。従
って、空気がコットン層２５を通過する際には比較的大
きなダスト２６が除去され、空気が焼結樹脂層２４を通
過する際にはそれよりも小さなダスト２６が除去される
ようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、２層構造か
らなる従来のフィルタエレメント２２の場合、コットン
層２５と焼結樹脂層２４との界面２７において急激に空
気通路が小さくなっていることから、ダスト２６が特に
前記界面２７付近に集中的に溜まりやすい。このため、
フィルタエレメント２２に早期に目詰まりが起こり、短
時間のうちに圧力損失が大きくなる。ゆえに、フィルタ
エレメント２２の寿命が短いという欠点がある。

【０００６】本発明は上記の課題を解決するためなされ
たものであり、その目的は、特定部位に目詰まりが起こ
りにくいため寿命の長いフィルタエレメント及びその製
造方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の発明では、微細な連続気孔を有
する焼結体からなるフィルタエレメントにおいて、前記
連続気孔が前記焼結体の特定方向に行くに従って徐々に
小さくなっているフィルタエレメントをその要旨とす
る。

【０００８】請求項２に記載の発明では、請求項１にお
いて、前記焼結体は中空円筒状であり、前記連続気孔が
前記焼結体の内周面から外周面に行くに従って徐々に小
さくなっている。

【０００９】請求項３に記載の発明では、請求項２にお
いて、前記焼結体は樹脂粉末によって構成されるととも
に、前記樹脂粉末の粒径が、前記焼結体の内周面から外
周面に行くに従って徐々に小さくなっている。

【００１０】請求項４に記載の発明では、微細な連続気
孔を有する焼結体からなり、その焼結体を構成する樹脂
粉末の粒径が前記焼結体の特定方向に行くに従って徐々
に小さくなっているフィルタエレメントを製造する方法
において、成形型に遠心力を付加しながら同成形型内に
前記樹脂粉末を徐々に充填することによって得られる成
形体を焼結させるフィルタエレメントの製造方法をその
要旨とする。

【００１１】請求項５に記載の発明では、微細な連続気
孔を有する中空円筒状の焼結体からなり、その焼結体を
構成する樹脂粉末の粒径が前記焼結体の内周面から外周
面に行くに従って徐々に小さくなっているフィルタエレ
メントを製造する方法において、成形型をその中心線を
軸として回転させながら同成形型内に前記樹脂粉末を徐
々に充填することによって得られる成形体を焼結させる
フィルタエレメントの製造方法をその要旨とする。

【００１２】

【作用】請求項１〜３に記載の発明によると、連続気孔
が徐々に小さくなる方向に沿って流体を流通させること
によって、特定部位におけるダストの滞留を回避しつ
つ、確実に流体の清浄化を図ることができる。

【００１３】請求項２に記載の発明によると、焼結体の
内周面から外周面へと流体を流通させることによって、
特定部位におけるダストの滞留を回避しつつ、確実に流
体の清浄化を図ることができる。

【００１４】請求項４，５に記載の発明によると、成形
型内に充填された樹脂に遠心力が付加した場合、粒径の
小さい樹脂粉末と粒径の大きい樹脂粉末とが成形体内に
おいて規則的に偏在した状態となる。このような状態で
成形体を焼結させると、樹脂粉末の粒径が焼結体の特定
方向に行くに従って徐々に小さくなっているフィルタエ
レメントが得られる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明をエアシリンダ用のエアフィル
タにおけるフィルタエレメントに具体化した一実施例を
図１〜図３に基づき詳細に説明する。

【００１６】図１，図２に示されるように、本実施例の
エアフィルタ１は、中空円筒状をした樹脂製の焼結体Ｓ
からなるフィルタエレメント２と、そのフィルタエレメ
ント２の下側端面２ａにある開口を塞ぐキャップ３とに
よって構成されている。また、このフィルタエレメント
２は、従来のものとは異なり１層構造である。

【００１７】前記焼結体Ｓは、流体としての空気が通過
しうる程度の微細な連続気孔を有している。換言する
と、焼結体Ｓを構成する樹脂粉末４の粒界には、空気が
通過しうる程度の微細な間隙が存在している。この焼結
体Ｓにおける連続気孔は、同焼結体Ｓの特定方向に行く
に従って徐々に小さくなっている。本実施例の場合、前
記「特定方向」とは焼結体Ｓの内周面から外周面に向か
う方向である。また、焼結体Ｓ中の樹脂粉末４の粒径
も、同様に焼結体Ｓの内周面から外周面に行くに従って
徐々に小さくなっている。

【００１８】次に、このフィルタエレメント２を製造す
る方法の１つを紹介する。図３には、フィルタエレメン
ト２の製造時に使用される製造装置の一部を構成する成
形型５が示されている。この成形型５は、固定部５ａ、
回転部５ｂ及び蓋部５ｃという３つの部分からなる。こ
の成形型５の固定部５ａ内には、回転部５ｂが回転可能
に収容されている。回転部５ｂ内には、フィルタエレメ
ント２の外形に相当する形状の凹部６が設けられてい
る。この凹部６の中央部には、フィルタエレメント２の
貫通孔７を形成するための円柱状の中子８が突設されて
いる。なお、蓋部５ｃは成形型５の上面に設けられる。
また、この成形型５における固定部５ａの下面中央部に
は、回転軸９が連結されている。この回転軸９に対して
一体的に設けられたギア１０には、モータ１１側のギア
１２が係合している。従って、モータ１１を回転させる
と、回転部５ｂがその回転に追従して所定回転数で回転
するようになっている。

【００１９】成形体Ｍの形成は、次のような手順で行わ
れる。まず、前記モータ１１の駆動によって、成形型５
の回転部５ｂをその中心線１３を軸として回転させる。
この状態で、回転部５ｂの凹部６内に、成形材料として
の樹脂粉末４を徐々に充填する。なお、本実施例では、
平均粒径が１００μｍの硬質ポリプロピレン樹脂と、同
じ平均粒径のポリエチレン樹脂とを均一に混ぜてなる混
合樹脂粉末が使用されている。この混合樹脂粉末は、約
３０μｍ〜約１５０μｍ程度の粒径を有する粒子を含ん
でいる。ここで、上記のような条件で充填を行うと、粒
径の小さい樹脂粉末４ほど中心線１３よりも遠い位置に
（即ち、凹部６の内壁面近くまで）移動する。その反
面、粒径の大きい樹脂粉末４ほど中心線１３に近い位置
に止まろうとする。凹部６内への粉末樹脂４の充填が完
了した後、成形型５の上面に蓋部５ｃを被せ、粉末樹脂
４に対して押圧力を加える。すると、成形材料が所定形
状に保持され、結果として円筒状の成形体Ｍが得られ
る。本実施例において得られる成形体Ｍの場合、外周面
側には３０μｍ前後の樹脂粉末４が偏在し、内周面側に
は１５０μｍ前後の樹脂粉末４が偏在した状態となる。
なお、その中間には数十μｍの樹脂粉末４が偏在した状
態となる。そして、このような成形体Ｍを成形型５の中
にて焼成を行えば、図１，図２に示されるフィルタエレ
メント２を得ることができる。そして、得られたフィル
タエレメント２は、５μｍ程度のドレン除去が可能なも
のとなる。

【００２０】さて、以上のように構成されたエアフィル
タ１の使用時には、キャップ３で塞がれていない上側端
面２ｂにある開口から空気が導入されるようになってい
る。エアフィルタ１の内部空間１４に到った空気は、フ
ィルタエレメント２の内周面から外周面へと進み、最終
的には外周面全体から外部へ抜け出す（図１，図２の矢
印Ａ1 参照）。そして、その際に空気中のダスト等が除
去され、空気が清浄化される。ここで、本実施例のフィ
ルタエレメント２の場合、上述のように、連続気孔が焼
結体Ｓの内周面から外周面に行くに従って徐々に小さく
なっている。つまり、このフィルタエレメント２には、
２層構造からなる従来のフィルタエレメントにおける界
面に相当する部位（即ち、空気通路の大きさが急激に小
さくなる部位）が全く存在しない。従って、焼結体Ｓの
特定部位にダストが集中的に滞留することがない。それ
ゆえ、フィルタエレメント２における早期の目詰まりが
解消され、圧力損失に到るまでの時間も今までより確実
に長くなる。よって、フィルタエレメント２の寿命が従
来に比較して長くなる。

【００２１】また、本実施例のフィルタエレメント２は
１層構造であるため、２層以上の構造であった従来品よ
りも構成が簡単である。しかも、このフィルタエレメン
ト２は１種の材料のみによって構成されていることか
ら、そうでない場合よりも強度的に優れている。さら
に、本実施例のフィルタエレメント２は、樹脂粉末４を
焼結させてなるものであるため、軽量性及びコスト性の
点で優れている。そして、上述した成形型５等を用いた
製造方法であると、このように優れたフィルタエレメン
ト２を容易にかつ確実に製造することができる。

【００２２】なお、本発明は例えば次のように変更する
ことが可能である。（１）図４に示される別例１のように、本発明を板状の
フィルタエレメント１５に、即ち非中空円筒状のものに
具体化することも可能である。このフィルタエレメント
１５の場合、連続気孔が焼結体Ｓの特定方向、即ち上側
面１５ａから下側面１５ｂに行くに従って徐々に小さく
なっている。従って、上側面１５ａから下側面１５ｂへ
向かう方向に沿って空気を流通させれば、特定部位にお
けるダストの滞留を回避しつつ、確実に空気の清浄化を
図ることができる。勿論、本発明を板状以外のものに具
体化することも可能である。

【００２３】（２）図５に示される別例２のように、本
発明を有底中空円筒状のフィルタエレメント１６に具体
化することも可能である。このフィルタエレメント１６
の場合、底部１７がキャップ１３の役目を果たすことか
ら、実施例の構成よりもさらに簡略な構成にすることが
できる。

【００２４】（３）連続気孔（樹脂粉末の粒径）が小さ
くなる方向は、フィルタエレメントの用途に応じて任意
に変更することができる。例えば、円筒状のフィルタエ
レメントにおいて、一方の端面から他方の端面に向かっ
てこれらが小さくなるようにしてもよい。即ち、焼結時
において成形体Ｍに付加される遠心力の方向は、任意に
変更することができる。

【００２５】（４）焼結体Ｓは、必ずしも実施例のよう
に樹脂粉末４を焼結させたもののみに限定されることは
なく、例えば金属粉末やセラミックス粉末を焼結させた
もの等でもよい。

【００２６】（５）焼結体Ｓにおける上側端面２ｂに、
雄のねじ山等といった取付用構造を形成してもよい。こ
のような構成であると、エアフィルタ１の取り付けを容
易に行うことができる。

【００２７】（６）成形型５によって形成された成形体
Ｍは、成形型５の凹部６内に保持されたままの状態で焼
成されてもよく、その場合に成形型５の回転によって遠
心力を与えてもよい。

【００２８】なお、本明細書中において使用した技術用
語を次のように定義する。「焼結体：樹脂の焼結体をいうばかりでなく、金属や
セラミックスの焼結体もいう。」

【００２９】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜３に記
載の発明によれば、連続気孔が特定方向に行くに従って
徐々に小さくなっているため、特定部位に目詰まりが起
こりにくく、寿命の長いフィルタエレメントを提供する
ことができる。

【００３０】また、請求項４，５に記載の発明によれ
ば、上記の優れたフィルタエレメントを容易にかつ確実
に得ることが可能な製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のフィルタエレメントを示す概略断面
図。

【図２】図１のフィルタエレメントの概略平面図。

【図３】図１のフィルタエレメントの製造方法を示す概
略断面図。

【図４】別例１のフィルタエレメントの概略斜視図。

【図５】別例２のフィルタエレメントの概略断面図。

【図６】従来のフィルタエレメントの概略断面図。

【図７】図６のフィルタエレメントの拡大概略図。

【符号の説明】

２，１５，１６…フィルタエレメント、４…樹脂粉末、
５…成形型、１３…成形体の中心線、Ｓ…焼結体、Ｍ…
成形体。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】微細な連続気孔を有する焼結体（Ｓ）から
なるフィルタエレメント（２，１５，１６）において、前記連続気孔が前記焼結体（Ｓ）の特定方向に行くに従
って徐々に小さくなっているフィルタエレメント。
【請求項２】前記焼結体（Ｓ）は中空円筒状であり、前
記連続気孔が前記焼結体（Ｓ）の内周面から外周面に行
くに従って徐々に小さくなっている請求項１に記載のフ
ィルタエレメント。
【請求項３】前記焼結体（Ｓ）は樹脂粉末（４）によっ
て構成されるとともに、前記樹脂粉末（４）の粒径が、
前記焼結体（Ｓ）の内周面から外周面に行くに従って徐
々に小さくなっている請求項２に記載のフィルタエレメ
ント。
【請求項４】微細な連続気孔を有する焼結体（Ｓ）から
なり、その焼結体（Ｓ）を構成する樹脂粉末（４）の粒
径が前記焼結体（Ｓ）の特定方向に行くに従って徐々に
小さくなっているフィルタエレメント（２，１５，１
６）を製造する方法において、成形型（５）に遠心力を付加しながら同成形型（５）内
に前記樹脂粉末（４）を徐々に充填することによって得
られる成形体（Ｍ）を焼結させるフィルタエレメントの
製造方法。
【請求項５】微細な連続気孔を有する中空円筒状の焼結
体（Ｓ）からなり、その焼結体（Ｓ）を構成する樹脂粉
末（４）の粒径が前記焼結体（Ｓ）の内周面から外周面
に行くに従って徐々に小さくなっているフィルタエレメ
ント（２，１６）を製造する方法において、成形型（５）をその中心線（１３）を軸として回転させ
ながら同成形型（５）内に前記樹脂粉末（４）を徐々に
充填することによって得られる成形体（Ｍ）を焼結させ
るフィルタエレメントの製造方法。