KR20170075728A - 중공 통상 필터 및 제조 장치 - Google Patents

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후지 필터 고교 가부시키가이샤
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Abstract

축 방향이나 지름 방향을 포함하는 복잡하는 유로를 필터 내에 형성함으로써, 효율적으로 이물을 제거 가능한 중공 통상 필터를 제공한다. 금속 선재(20)를, 나선 모양, 또한 다층 모양으로 감음으로써 형성되는 중공 통상 필터(10)로서, 금속 선재는 길이 방향의 전체 길이에 걸쳐서 형성되거나, 또는 길이 방향을 따라서 반복되는 오목한 곳을 가지고, 각 선재층을 구성하는 금속 선재는, 중공 통상 필터의 축 방향에 대해서 경사지는 방향으로 연장되어 있고, 인접하는 각 선재층을 구성하는 금속 선재는 서로 교차하는 방향으로 연장됨으로써, 각 선재층이 겹치는 방향으로 연통하는 복수의 연통로를 형성하고, 하나의 선재층을 구성하는 금속 선재의 오목한 곳과 하나의 선재층과 인접하는 다른 선재층을 구성하는 금속 선재와의 사이에는, 복수의 연통로 사이를 연통시키는 공간이 형성된다.

Description

중공 통상 필터 및 제조 장치{HOLLOW TUBULAR FILTER AND MANUFACTURING APPARATUS}
본 발명은 금속 선재(線材)를 나선(螺旋) 모양, 또한 다층 모양으로 감음으로써 형성되는 중공(中空) 통상(筒狀) 필터에 관한 것으로, 특히 이형(異形) 압연(壓延)한 금속 선재를 이용하여 제작되는 중공 통상 필터, 및 그 제조 장치에 관한 것이다.
금속 선재를 나선 모양, 또한 다층 모양으로 감음으로써 형성되는 중공 통상 필터는, 각종의 유체(流體)로부터 이물을 제거하는 필터로서 각 방면에 있어서 사용되고 있다. 예를 들면 특허 문헌 1에는, 중공 통상 필터의 일례로서 자동차의 에어백 인플레이터용 필터가 기재되어 있다.
에어백 인플레이터용 필터는 가스 발생제를 점화시켜 폭발, 연소시키는 것에 의해 발생한 고온으로 고체 잔해를 가지는 가스를 여과하고, 경우에 따라서는 동시에 냉각시키는 것과 같은 기능을 달성한다.
특허 문헌 1에 기재된 에어백 인플레이터용 필터는, 단면이 진원(眞圓) 형상의 금속선을 압연하여, 단면 직사각형 모양으로 가공한 금속 선재를 소정의 각도, 및 소정의 피치로 나선 모양, 또한 다층 모양으로 감아, 임의로 소결(燒結)을 함으로써 형성된다.
특허 문헌 1: 일본 특개 2011－171472 공보
여기서 특허 문헌 1에 기재된 필터는, 내경(內徑)측에서 외경(外徑)측으로 가스를 통과시키는 과정에서 고체 잔해를 여과하지만, 필터를 구성하는 금속 선재의 단면 형상이 직사각형 모양이므로, 가스는 주로 필터의 지름 방향으로 이동하며, 가스를 축 방향이나 지름 방향으로 이동시킬 수 없다.
본 발명은 상술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 축 방향이나 지름 방향이나 원주 방향을 포함하는 복잡하는 유로(流路)를 필터 내에 형성함으로써, 효율적으로 이물을 제거 가능한 중공 통상 필터, 및 그 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위해서, 청구항 1에 기재된 발명은, 금속 선재를 나선 모양, 또한 다층 모양으로 감음으로써 형성되는 중공 통상 필터로서, 각 선재층을 구성하는 상기 금속 선재는, 상기 중공 통상 필터의 축 방향에 대해서 경사지는 방향으로 연장되어 있고, 인접하는 상기 각 선재층을 구성하는 상기 금속 선재는 서로 교차하는 방향으로 연장됨으로써, 상기 각 선재층이 겹치는 방향으로 연통(連通)하는 복수의 연통로(漣通路)를 형성하고, 하나의 선재층을 구성하는 상기 금속 선재와 상기 하나의 선재층과 인접하는 다른 선재층을 구성하는 상기 금속 선재와의 사이에는, 적어도 일방의 상기 선재층을 구성하는 상기 금속 선재에 형성된 오목한 곳에 의해서 상기 복수의 연통로 사이를 연통시키는 공간이 형성되는 것을 특징으로 한다.
청구항 2에 기재된 발명은, 상기 금속 선재는 길이 방향을 따라서 형성되는 오목한 곳을 가지는 것을 특징으로 한다.
청구항 3에 기재된 발명은, 상기 금속 선재는 길이 방향을 따라서 반복되는 오목한 곳을 가지는 것을 특징으로 한다.
청구항 4에 기재된 발명은, 상기 금속 선재는 길이 방향과 교차하는 방향으로 반복되는 오목한 곳을 가지는 것을 특징으로 한다.
청구항 5에 기재된 발명은, 상기 금속 선재는 길이 방향을 따라서 반복되는 두꺼운 세폭(細幅)부와 얇은 광폭(廣幅)부를 가지는 것을 특징으로 한다.
청구항 6에 기재된 발명은, 상기 오목한 곳이 형성된 상기 금속 선재의 뒤측(裏側)은 평탄면인 것을 특징으로 한다.
청구항 7에 기재된 발명은, 상기 오목한 곳이, 여과하는 유체의 상류측을 향하도록 상기 금속 선재를 배치한 것을 특징으로 한다.
청구항 8에 기재된 발명은, 상기 오목한 곳이, 여과하는 유체의 하류측을 향하도록 상기 금속 선재를 배치한 것을 특징으로 한다.
청구항 9에 기재된 발명은, 상기 금속 선재는 길이 방향으로 연장되는 제1 금속 선재 부분과, 그 제1 금속 선재 부분과는 상이한 길이 방향 위치에 배치되고, 또한 외형 모양이 상이한 제2 금속 선재 부분을 가지고, 적어도 일방의 상기 금속 선재 부분에 상기 오목한 곳이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 10에 기재된 발명은, 청구항 9에 기재된 중공 통상 필터의 제조 장치로서, 대향 배치된 한 쌍의 압연 롤러를 가지고, 금속 소선을 사이에 끼워 소정의 단면 형상의 금속 선재를 형성하는 압연 장치와, 상기 압연 장치에 의해서 형성된 상기 금속 선재를 코어 봉(core rod)에 감아 중공 통상체를 형성하는 감음 장치를 구비하고, 상기 한 쌍의 압연 롤러는 축 방향의 상이한 위치에, 상기 제1 금속 선재 부분을 형성하는 제1 금속 선재 형성부와, 상기 제2 금속 선재 부분을 형성하는 제2 금속 선재 형성부를 구비하고, 상기 압연 장치는 상기 한 쌍의 압연 롤러의 축 방향을 따라서 진퇴(進退)하여 상기 금속 소선을 상기 제1 금속 선재 형성부 또는 상기 제2 금속 선재 형성부로 안내하는 가이드 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 금속 선재의 오목한 곳과 금속 선재와의 사이에 형성된 공간에 의해서, 연통로 사이를 축 방향이나 지름 방향이나 원주 방향으로 연통할 수 있으므로, 필터 내에서 복잡한 유로를 형성할 수 있어, 효율적으로 이물을 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 필터의 모식적 사시도이다.
도 2는 필터의 제조 장치의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 3은 필터의 제조 장치의 다른 예를 나타내는 모식도이다.
도 4는 (a), (b)는, 금속 소선에 대해서 2회 압연을 실시하는 경우에 얻어지는 금속 선재의 예를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 필터를 형성하는 금속 선재를 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시하는 금속 선재를 제작하는 압연 롤러의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 7은 필터 내에서 금속 선재가 교차하는 부분을 확대하여 나타낸 모식도이며, (a)는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 단면 W자 모양의 금속 선재의 예를 나타내고, (b)는 종래의 단면 직사각 모양의 금속 선재의 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 필터 내에 있어서의 유체의 통과 상황을 설명하는 모식도이며, (a)는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 단면 W자 모양의 금속 선재를 이용한 필터의 예를 나타내고, (b)는 종래예를 나타내는 도면이다.
도 9의 (a), (b)는, 변형예에 따른 금속 선재를 나타내는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 금속 선재를 나타내는 도면이며, (a)는 사시도이고, (b)는 측면 사진이고, (c)는 상면 사진이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 금속 선재를 제조하는 압연 롤러의 모식도이다.
도 12는 필터 내에서 금속 선재가 교차하는 부분을 확대하여 나타낸 모식도이다.
도 13의 (a)는 도 10에 도시한 금속 선재를 이용한 시작(試作)예에 따른 필터의 단면 사진으로 나타내는 도면이고, (b)는 단면 직사각 모양의 금속 선재를 이용한 비교예에 따른 필터의 단면 사진으로 나타내는 도면이다.
도 14의 (a), (b)는, 변형예에 따른 금속 선재를 나타내는 사시도이다.
도 15의 (a)~(c)는, 다른 변형예에 따른 금속 선재를 나타내는 사시도이다.
도 16은 본 발명의 제３ 실시 형태에 따른 금속 선재, 및 금속 선재를 제조하는 압연 롤러의 사시도이다.
도 17은 본 발명의 제４ 실시 형태에 따른 중공 통상 필터를 설명하는 도면이며, (a)는 중공 통상 필터를 구성하는 금속 선재의 모식도이고, (b)는 중공 통상 필터의 단면도이다.
도 18의 (a)는 필터의 제조 장치의 일례를 나타내는 모식도이고, (b)는 압연 장치의 모식적 사시도이다.
이하, 본 발명을 도면에 도시한 실시 형태를 이용하여 상세하게 설명한다. 단, 이 실시 형태에 기재되는 구성요소, 종류, 조합, 형상, 그 상대 배치 등은 특정적인 기재가 없는 한, 이 발명의 범위를 그것에만 한정하는 주지(主旨)는 아니고 단순한 설명예에 지나지 않는다.
〔필터의 형상〕
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 필터의 모식적 사시도이다.
본 발명의 실시 형태에 따른 중공 통상의 필터(이하, 필터라고 함)(10)는 적어도 한 개의 금속 선재(20)를, 축 방향(도면 중 상하 방향)에 대해서 일정한 경사 각도를 가지고 나선 모양으로, 또한 다층 모양으로 감음으로써 형성된다. 여기서 같은 방향으로 감겨 있는 개개의 층을 선재층(L1, L2, L3 …)이라고 칭한다. 각 선재층(L1, L2, L3 …)을 구성하는 금속 선재는, 정면에서 볼 때 중공 통상 필터의 축 방향에 대해서 경사진 동일 방향으로 연장되어 있고, 또 인접하는 각 선재층을 구성하는 금속 선재는 서로 교차하는 방향으로 연장되어 있다(평행하지 않음).
도 1 중에 있어서의 최외층의 선재층(Ln)을 구성하는 선재(20A)(두께를 도시 생략)가 연장되는 방향은 실선 화살표로 나타낸 방향이고, 그 바로 내측의 선재층(Ln－1)을 구성하는 선재(20B)가 연장되는 방향은 파선 화살표로 나타낸 방향이다.
즉 필터(10)는 금속 선재(20)를 축 방향에 대해서 일정한 경사 각도에서 나선 모양으로 감음으로써 형성한 하나의 선재층(예를 들면, 선재층(L1))과, 하나의 선재층(L1)의 외주(外周)측에 겹치고, 또한 그 하나의 선재층(L1)을 구성하는 금속 선재와는 상이한 경사 각도에서 나선 모양으로 금속 선재를 감음으로써 형성되는 다른 선재층(예를 들면, 선재층(L2))을 가진다. 하나의 선재층(L1)과 이것과 인접하는 다른 선재층(L2)을 각각 구성하는 금속 선재끼리는 축 방향과는 비(非)평행이면서, 또한 서로 교차하도록 구성되어 있다.
또한, 선재층을 구성하는 금속 선재의 축 방향에 대한 경사 각도가 하나의 선재층 중에서 변화하도록 구성해도 된다.
이 필터(10)는 액체나 기체 등의 각종 유체 중으로부터 불필요한 물질 등을 제거하고, 또 용도에 따라서는 동시에 필터를 통과하는 유체를 냉각시키기 위해서 이용된다. 또, 이 필터는 먼저, 선재층이 서로 겹치는 방향(두께 방향), 즉, 필터의 지름 방향으로 유체가 통과하는 유로를 형성하도록 구성된다. 유체는 필터의 내경측으로부터 외경측으로 통과시켜도, 외경측으로부터 내경측으로 통과시켜도 된다. 여기서 지름 방향이란 엄밀한 의미의 직경(直徑) 방향(반경(半徑) 방향)이 아니고, 축 방향, 원주 방향에 대해서, 대체로 지름 방향이라고 하는 의미이다.
필터의 크기(축 방향 치수, 직경, 두께 등)는, 필터가 장비되는 여과 장치의 구조나 크기에 따라 적당히 결정된다.
이 필터의 재료가 되는 금속의 종류로서는, 철, 연강(煉鋼), 스텐레스강, 니켈 합금, 구리 합금 등을 들 수 있고, 이 중에서도 오스테나이트(austenite)계 스텐레스강(SUS304)이 매우 적합하다.
또, 필터에 사용되는 금속 선재의 굵기 및 단면 형상은, 필터의 크기, 필터가 제거하는 물질, 압력 손실 등에 따라 적당히 결정된다.
필터에는, 예를 들면 단면이 진원 형상인 금속 소선이 이형(異形)으로 되도록 압연(이하, 이형 압연이라고 칭한다)함으로써, 소정의 단면 형상으로 한 것이 사용된다. 금속 선재의 형상에 대해서는 후술한다.
또한, 이형이란 일반적으로, 「보통과는 다른 이상한 형태·모양을 하고 있는 것」이라고 정의되지만, 여기서 이형이란, 단면 형상이 전체 길이에 걸쳐서 원형, 타원형, 다각형 등의 규칙적인 형상을 가지고 있는 금속 선재에 대해서, 선재의 단면 형상이 길이 방향 전체 길이에 걸쳐서 불규칙한 형상, 예를 들면 후술하는 W자 모양, U자 모양, J자 모양, L자 모양, X자 모양 ~ 모양 등등을 가진 것을 넓게 포함하는 것이다. 또, 선재의 단면 형상, 외형이, 선재의 길이 방향 전체 길이에 걸쳐서 일정하지 않고, 길이 방향의 위치에 따라서 상이한 단면 형상, 외형을 가지고 있는 구성도 이형에 포함하는 것이다.
〔필터의 제조 장치 및 제조 방법〕
도 2는 필터의 제조 장치의 일례를 나타내는 모식도이다. 이 장치는 금속 선재로부터 중공 통상체를 제작하는 것이다.
제조 장치(100A)는 도시하지 않은 보빈(bobbin)으로부터 공급되는 금속 소선(21)을 압연하는 압연 장치(110)와, 압연에 의해 단면 형상이 변형된 후의 금속 소선(이하 「금속 선재(20)」라고 함)에 대해서 길이 방향으로 소정의 장력(張力)을 주는 텐션 유닛(120)과, 금속 선재(20)를 코어 봉(131)에 감아 중공 통상체를 형성하는 감음 장치(130)를 대략 구비한다. 또, 금속 선재(20)의 반송 경로상에는, 금속 선재를 가이드하면서 반송하는 복수의 반송 롤러(140)가 배치되어 있다.
압연 장치(110)는 대향 배치되어 회전하는 2개의 원기둥 모양의 압연 롤러(111a, 111b)를 구비한다. 압연 롤러(111a)와 압연 롤러(111b)의 표면(대향면) 끼리가 접촉하는 부분은, 금속 소선(21)을 사이에 끼워 원하는 형상으로 변형시키는 가압부(112)를 구성하고 있다. 압연 장치(110)는 소정의 온도 및 압력하에서 금속 소선(21)을 가압부(112)에서 소성(塑性) 변형시킴으로써, 소정의 단면 형상을 가지는 금속 선재(20)를 얻는다. 압연은 냉간(冷間) 압연이어도 열간(熱間) 압연이어도 된다.
압연 롤러(111a, 111b) 중 어느 일방, 또는 쌍방의 표면에는, 금속 소선을 원하는 단면 형상으로 압연 가공하기 위한 볼록부, 또는/및 오목부가 형성되어 있고, 가압부(112)를 금속 소선이 통과할 때 이들 볼록부나 오목부에 의해 압연되어 소성 변형하여 이형의 단면 형상을 구비한 금속 선재로 가공된다.
텐션 유닛(120)은 소정 위치에 회전 가능한 상태 고정 배치된 고정 롤러(121)와, 고정 롤러(121)에 대해서 접근 또는 이격 이동하고, 또한 회전 가능한 가동 롤러(122)를 가진다. 고정 롤러(121)에 대해서 가동 롤러(122)를 접근 또 이격 이동시킴으로써, 고정 롤러(121) 및 가동 롤러(122)에 감겨서 반송(搬送)되는 금속 선재(20)에 대해서 소정의 장력을 준다.
감음 장치(130)는 일정 방향으로 소정 속도로 회전하는 코어 봉(131)과, 코어 봉(131)의 축 방향(도면 중 지면과 직교하는 방향)으로 소정 속도로 왕복 이동하여 금속 선재(20)를 가이드하는 가이드 부재(132)를 구비한다. 코어 봉(131)은 대략 원기둥 모양 또는 원통 모양이고, 일반적으로 스텐레스강, 구리 합금, 알루미늄 합금 등의 금속으로부터 형성된다.
중공 통상체를 제작하려면, 코어 봉(131)의 적소에 금속 선재(20)의 일단을 걸고, 금속 선재(20)에 대해서 텐션 유닛(120)에서 소정의 장력을 준 상태에서, 코어 봉(131)을 일정 방향으로 회전시킴과 아울러, 가이드 부재(132)에 의해서 금속 선재(20)를 코어 봉(131)의 축 방향으로 왕복 이동시킨다. 이 동작에 의해, 금속 선재(20)는 코어 봉(131)의 외주에 나선 모양, 또한 다층 모양으로 감긴다. 또, 인접하는 선재층을 구성하는 금속 선재끼리가 서로 교차하여 망(net)을 형성한다.
예를 들면, 코어 봉(131)의 외주에 직접 감기는 제1 금속 선재층에서는, 각선재가 도 1에 있어서 코어 봉의 축 방향에 대해서 소정 각도 θ만큼 시계회전 방향으로 경사져 있다고 하면, 제1 금속 선재층의 외주에 감기는 제2 금속 선재층을 구성하는 선재는, 코어 봉의 축 방향에 대해서 소정 각도 θ만큼 반시계 회전 방향으로 경사진다.
금속 선재(20)를 소정 횟수(소정 계층수) 감은 후, 금속 선재(20)를 절단하고, 절단된 단부를 스팟 용접 등에 의해 감기를 완료한 선재의 적소에 접합하여 코어 봉(131)으로부터 떼어냄으로써, 중공 통상체를 얻는다.
코어 봉(131)의 축 방향에 대한 금속 선재(20)의 각도(감음 각도), 및 축 방향에 인접하는 금속 선재(20)끼리의 간격(피치)은, 코어 봉(131)의 회전 속도와 가이드 부재(132)의 이동 속도와의 비율을 적당히 조절함으로써 변경할 수 있다. 금속 선재의 굵기, 감음 각도, 피치, 감음 횟수를 적당히 변경함으로써, 필터를 통과하는 유체의 압력 손실을 적절한 값으로 제어할 수 있다.
제조 장치(100A)에 의해 제조된 중공 통상체는, 그대로의 상태로 필터로서 사용할 수도 있지만, 고온으로 소결하는 것이 바람직하다. 소결할 때의 온도는, 금속선의 종류, 굵기, 감음 횟수, 피치, 감음 각도 등에 따라 상이하지만, 500~1500도(℃)의 범위에서 행하는 것으로 한다. 이 중에서도 1100~1201도의 범위가 매우 적합하다.
소결은 압연을 할때 생긴 금속 선재의 내부 변형을 완화하고, 또한 금속 선재의 서로 겹치는 부분을 접합하는 것을 목적으로 하여 행한다. 소결은 소정 온도로 설정된 전기로(爐) 내에서 실시하는 것이 바람직하고, 소결 시간은 금속 선재의 종류, 굵기, 감음 횟수, 감음 밀도, 피치, 소결 온도에 따라 바뀌지만, 30~80분의 범위에서 선택하는 것이 바람직하다. 소결은 공기 중에서 행할 수도 있지만, 진공 중이나 금속 선재를 취화(脆化)시키거나 화학 반응을 일으킬 우려가 없는 불활성 가스 중에서 실시하는 것이 바람직하다. 불활성 가스로서는, 질소 가스, 아르곤 등을 들 수 있지만, 이 중에서도 질소 가스가 매우 적합하다.
도 3은 필터의 제조 장치(100B)의 다른 구성예를 나타내는 모식도이다. 제조 장치(100B)는 금속 소선(21)의 반송 경로상에 복수의 압연 장치(110)(110A, 110B)를 구비하고, 금속 소선(21)에 대해서 복수 회 압연을 실시할 수 있다.
제조 장치(100B) 내에 복수의 압연 장치를 배치하는 경우, 압연 장치(110A, 110B) 사이에, 임의로 버퍼 유닛(150)을 삽입해도 된다. 버퍼 유닛(150)은 소정 위치에 회전 가능한 상태로 축심(軸心)이 위치 고정된 고정 롤러(151)와, 고정 롤러(151)에 대해서 접근 또는 이격 이동하는 회전 가능한 가동 롤러(152)를 가진다. 고정 롤러(151)와 가동 롤러(152)에는, 전단(前段)의 압연 장치(110A)에 의해 압연된 후의 금속 소선이 감긴다. 고정 롤러(151)에 대해서 가동 롤러(152)를 접근 또 이격 이동시킴으로써, 버퍼 유닛(150)은 압연 장치(110A)와 감음 장치(130)와의 사이의 동기를 취하거나, 혹은 압연 장치(110A, 110B) 사이의 가공 속도차를 흡수한다.
복수 회 압연을 실시하는 경우, 각 압연 장치(110A, 110B)에 의한 금속 소선(21)의 압연 방향은, 동일 방향으로 해도 되고, 상이한 방향으로 해도 된다.
도 4의 (a), (b)는, 금속 소선에 대해서 2회 압연을 실시하는 경우에 얻어지는 금속 선재의 예를 나타내는 단면도이다. 금속 소선에 대해서 복수 회 압연을 실시하는 경우, 압연 1회의 경우보다도 더 복잡한 외면 형상의 금속 선재를 얻을 수 있다. 또, 복수 회 압연을 실시함으로써, 금속 선재의 형상을 안정시킬 수 있다고 하는 효과도 얻어진다.
〔금속 선재〕
이하, 필터를 형성하는 금속 선재의 형상에 대해 구체적으로 설명한다. 본 발명에 따른 필터는, 이형 압연에 의해 외측면에 오목한 곳(또는 볼록한 곳)이 형성된 금속 선재로부터 제작되는 점에 특징이 있다. 특별히 금속 선재는 길이 방향의 전체 길이에 걸쳐서 연속적으로 형성된 오목한 곳, 또는 길이 방향을 따라서 반복되는 오목한 곳을 가지고 있는 점에 특징이 있다.
또한, 여기서 「반복한다」란 오목한 곳이 단속적(비연속적)으로 이격되어 배치되어 있는 상태를 말한다. 즉, 금속 선재의 길이 방향을 따라서 오목한 곳이 형성되어 있는 부분과 형성되어 있지 않은 부분이 교대로 존재하고, 오목한 곳이 금속 선재의 길이 방향으로 비연속적인 것을 의미한다. 또한, 오목한 곳의 피치는 일정(또는 규칙적)해도 되고, 불규칙적이어도 된다.
〔제1 실시 형태〕
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 필터를 형성하는 금속 선재를 나타내는 사시도이다. 금속 선재(201)(20)는 길이 방향의 전체 길이에 걸쳐서 연속적으로 연장되는 오목한 곳(221)을 가진다. 금속 선재(201)의 길이 방향과 직교하는 방향에 있어서의 단면 형상은 대략 W자 모양이고, 길이 방향과 교차하는 금속 선재(201)의 일방의 측(면)에는 2개의 오목한 곳(221)과 1개의 볼록한 곳(222)이, 타방의 측(면)에는 1개의 오목한 곳(221)과 2개의 볼록한 곳(222)이 형성되어 있다.
도 6은 도 5에 도시하는 금속 선재를 제작하는 압연 롤러의 일례를 나타내는 단면도이다. 도 6은 압연 롤러를, 롤러의 중심축을 포함하는 평면에서 절단한 모습을 나타낸다. 압연 롤러(111a)는 외면에 원주 방향의 전체 둘레에 걸쳐서 V자 모양으로 돌출된 2개의 볼록부(113a)를 가진 성형부(113)를 구비하고, 압연 롤러(111b)는 외면에 원주 방향의 전체 둘레에 걸쳐서 V자 모양으로 오목하게 움푹한 2개의 오목부(114a)를 가진 성형부(114)를 구비한다. 성형부(113)와 성형부(114)는 일 대 일로 대응하는 관계에 있고, 볼록부(113a)와 오목부(114a)는 양 압연 롤러의 닙(nip)부에 있어서 감합(嵌合, 끼워 맞춤)한다. 성형부(113)와 성형부(114)에 의해서 형성되는 가압부(112) 내에 금속 소선(21)을 삽입하여 압축(compression)함으로써, 도 5에 도시하는 금속 선재(201)가 얻어진다.
도 7은 필터 내에서 금속 선재가 교차하는 부분을 확대하여 나타낸 모식도이며, (a)는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 단면 W자 모양의 금속 선재의 예를 나타내고, (b)는 종래의 단면 직사각 모양의 금속 선재의 예를 나타내는 도면이다.
도 7의 (b)에 도시하는 종래의 필터(300)에서는, 인접하는 각 선재층(L1, L2, L3, …)을 구성하는 금속 선재(301A, 301B, 301C, …)가 서로 교차하는 방향으로 연장됨으로써, 하나의 선재층(L1)을 구성하는 금속 선재(301A) 사이에 나선 모양으로 형성되는 나선 공간(S1)과, 하나의 선재층과 인접하는 다른 선재층(L2)을 구성하는 금속 선재(301B) 사이에 나선 모양으로 형성되는 나선 공간(S2)이 형성된다. 또, 각 나선 공간끼리를 연통시키는 복수의 연통로(302)가 각 선재층의 겹치는 방향(필터의 내외 지름 방향)으로 형성되어 있다. 연통로(302)는 망 모양으로 형성되어, 주로 각 선재층이 겹치는 방향으로 유체를 통과시킨다.
종래의 필터(300)에 있어서는, 금속 선재(301A)와 금속 선재(301B)와의 교차부(303)가 밀착되어 있기 때문에, 유체는 교차부에 있어서 선재를 넘어서 이동할 수 없다. 이 때문에, 유체는 주로 필터의 지름 방향으로 흐르고, 원주 방향 및 축 방향으로는 거의 흐르지 않았다.
도 7의 (a)에 도시하는 본 실시 형태에 따른 필터(10)에는, 종래의 필터(300)와 마찬가지로, 인접하는 각 선재층을 구성하는 금속 선재(201)가 서로 교차하는 방향으로 연장됨으로써, 주로 각 선재층이 겹치는 방향(필터의 지름 방향)으로 유체를 통과시키는 복수의 연통로(겹치는 방향으로의 연통로)(22)가 형성되어 있다.
본 실시 형태에 따른 필터(10)에 있어서는, 하나의 선재층(L1)을 구성하는 금속 선재(201A)와 하나의 선재층(L1)과 인접하는 다른 선재층(L2)을 구성하는 금속 선재(201B)와의 교차부(도면 중 사선 부분)에, 금속 선재(201A)와 금속 선재(201B)의 오목한 곳(221)에 의해서 유체가 통과할 수 있는 교차부 공간(23)이 형성된다. 이 교차부 공간(23)은 각 선재층이 겹치는 방향으로 연장되는 복수의 연통로(22) 사이를 연통시키는 공간이다. 교차부 공간(23)은 교차부에 있어서 유체가 금속 선재(201A)를 그 길이 방향과 교차하는 방향으로 이동하는 것, 즉 유체가 필터의 원주 방향 및 축 방향으로, 하나의 선재층 내에서 이동하는 것을 허용한다.
이 때문에, 본 실시 형태에 따른 필터(10)에 있어서는, 교차부 공간(23)과 연통로(22)에 의해서, 유체를 필터의 원주 방향 및 축 방향, 그 외의 다양한 방향(다중 방향)으로 확산 이동시키면서 지름 방향으로 통과시킬 수 있다.
도 8은 필터 내에 있어서의 유체의 통과 상황을 설명하는 모식도이며, (a)는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 단면 W자 모양의 금속 선재를 이용한 필터의 예를 나타내고, (b)는 종래예를 나타내는 도면이다.
필터 장치(30)는 필터(10, 300)를 수용하는 하우징(31)을 구비하고, 하우징(31)에는 하우징의 내외 공간을 연통시킴과 아울러, 필터(10, 300)를 통과한 유체를 외부에 유출시키는 관통공(32)이 형성되어 있다. 하우징(31)은 유체의 압력이 매우 높은 경우에는 보강재로서 기능한다.
필터의 외주부의 면적에 대해서, 유체의 출구가 되는 관통공(32)의 크기가 제한되고 있는 경우, 도 7의 (b)에 도시하는 같은 단면 직사각 모양의 금속 선재를 사용한 종래의 필터(300)에서는, 유체가 필터(300)의 축 방향으로 거의 흐르지 않기 때문에, 유체는 필터(300)의 내경측 공간(35)으로부터 외경측으로, 직선적으로 관통공(32)을 향해 흐르게 되어, 이물을 포착하는데 필터(300)의 일부밖에 활용되고 있지 않게 된다(도 8의 (b)).
이것에 대해서 본 실시 형태의 필터(10)에서는, 도 7의 (a)에 도시한 것처럼, 유체는 오목한 곳(221)에 의해 형성되는 교차부 공간(23) 내를 흐르기 때문에, 유체는 필터(10)의 두께 내부를 원주 방향, 축 방향, 그 외의 다양한 방향으로도 흐른다. 그 결과, 유체는 필터(10)의 내경측 공간(35)으로부터, 필터의 원주 방향 및 축 방향으로도 이동하면서 복잡한 경로를 지나 관통공(32)을 향해 흐른다. 종래에 비해 필터의 넓은 범위가 이물의 여과에 사용됨으로써, 유체와의 접촉 면적이 현격히 증대되어, 이물의 포착, 및 유체와 필터와의 사이에 있어서의 열교환이 효율적으로 행해진다(도 8의 (a)).
＜효과＞
본 실시 형태에 따른 필터에 있어서는, 서로 겹치는 금속 선재 사이에 유체가 통과하는 오목한 모양 공간이 형성되기 때문에, 유체를 다양한 방향으로 통과시킬 수 있다. 금속 선재를 나선 모양, 또한 다층 모양으로 감음으로써 형성되는 중공 통상의 필터에 있어서는, 금속 선재 사이에 망 모양으로 형성되는 복수의 연통로에 의해서, 유체를 확실히 내외 지름 방향으로 통과시킨다. 상기 종래의 중공 통상의 필터에서는, 인접하는 선재층을 구성하는 금속 선재끼리가 교차부에서 밀착되어 있기 때문에, 내외 지름 방향 이외의 방향으로 유체를 스무스하게 이동시키는 것은 곤란했다.
본 실시 형태에 의하면, 복수의 금속 선재에 의해서 망 모양으로 형성된 복수의 연통로 외에, 금속 선재와 이것과 겹치는 금속 선재의 오목한 곳에 의해서 형성되는 공간이 연통로끼리를 연락하므로, 필터 내에, 지름 방향, 원주 방향, 축 방향을 포함하는 복잡하고 또한 불규칙적인 유로를 3차원적으로 형성할 수 있다. 이 결과, 유체와 금속 선재와의 접촉 면적이 현격히 증대되어, 유체가 필터의 넓은 범위를 통과하게 되어, 이물의 포착율이나 여과 효율의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 필터는, 도 7의 (a) 중, 위에서 아래로 유체를 흐르도록 사용해도 되고, 아래에서 위로 유체를 흐르도록 사용해도 된다. 어느 경우도 금속 선재의 오목한 곳은 필터를 통과하는 유체 중의 이물을 포착하는 포켓으로서 기능하여, 효과적으로 이물을 제거할 수 있다. 특별히 후자의 경우는, 금속 선재의 볼록한 곳을 넘어 금속 선재의 반대면으로 이동한 유체는 금속 선재의 오목한 곳 부분에서 와류(渦流)를 형성하기 때문에, 국소적으로 유체의 속도가 저하되어, 효과적으로 이물을 제거할 수 있다.
또, 본 실시 형태에 따른 필터에 있어서는, 금속 선재에 길이 방향을 따른 오목한 곳을 형성하여 금속 선재의 단위 중량, 또는 단위 체적당 표면적을 증대시켰으므로, 필터의 소형화, 경량화를 도모할 수 있다. 또, 중공도(中空度)가 증대되므로 압력 손실치가 향상된다.
또, 금속 선재에 오목한 곳을 형성한 것에 의해, 필터와 필터를 통과하는 유체와의 접촉 면적이 증대되므로, 필터와 유체와의 사이에 있어서의 열교환을 효율적으로 행할 수 있다. 또, 하나의 선재층을 구성하는 금속 선재와, 하나의 선재층과 인접하는 다른 선재층을 구성하는 금속 선재와의 사이에 유체가 통과하는 공간이 형성되기 때문에, 필터를 통과하는 유체와, 필터를 구성하는 금속 선재와의 접촉 면적이 더욱 증대되어, 필터와, 필터를 통과하는 유체와의 사이에 있어서의 열교환이 효율적으로 행해진다.
또, 금속 선재에 오목한 곳을 형성했으므로, 유체가 통과할 때 발생하는 소음을 효과적으로 저감시킬 수 있다.
〔변형 실시 형태〕
제1 실시 형태의 변형예에 대해 설명한다. 도 9의 (a), (b)는, 변형예에 따른 금속 선재를 나타내는 사시도이다. 도 9의 (a)에 도시하는 것처럼 금속 선재(202)는 길이 방향과 직교하는 방향에 있어서의 단면 형상이 대략 N자 모양(Z자 모양, S자 모양)이고, 각각 길이 방향의 전체 길이에 걸쳐서 연속적으로 연장되는 오목한 곳(221) 및 볼록한 곳(222)을 구비한다. 오목한 곳(221)과 볼록한 곳(222)은, 금속 선재의 길이 방향과 교차(직교)하는 방향으로 물결(波) 모양으로 형성되어 있다. 이와 같이 금속 선재는, 다양한 단면 형상으로 할 수 있다. 이 밖에도, U자 모양, J자 모양, L자 모양, X자 모양 등으로 해도 된다.
혹은 도 9의 (b)에 도시하는 것처럼, 금속 선재(204)는 선재의 길이 방향에 대해서 경사지는 방향으로 연장되는 오목한 곳(221) 및 볼록한 곳(222)을 구비해도 된다. 길이 방향에 대해서 경사진 오목한 곳(221) 및 볼록한 곳(222)은, 길이 방향을 따라서, 또는 길이 방향과 교차(혹은 직교)하는 방향으로 반복된다.
본 실시 형태도, 제1 실시 형태와 마찬가지의 작용·효과를 달성할 수 있다.
〔제2 실시 형태〕
도 10은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 금속 선재를 나타내는 도면이며, (a)는 사시도이고, (b)는 측면 사진이고, (c)는 상면 사진이다. 도 11은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 금속 선재를 제조하는 압연 롤러의 모식도이다.
도 10에 도시하는 것처럼 금속 선재(205)는, 일방의 측(제1 면)의 길이 방향을 따라서 소정의 피치로 반복되는 오목한 곳(221) 및 볼록한 곳(222)을 가지고, 타방의 측(제1 면의 반대면, 제2 면)에 평탄면(223)을 가진다. 본 예에 있어서 평탄면은 금속 선재의 길이 방향으로 전체 길이에 걸쳐서 형성되어 있다.
도 11에 도시하는 것처럼 압연 장치는, 원주 방향을 따라서 소정의 피치로 볼록부(113) 및 오목부(114)가 형성된 기어 모양의 압연 롤러(111a)와, 원기둥 모양의 압연 롤러(111b)를 구비한다. 오목한 곳(221) 및 볼록한 곳(222)은 압연 롤러(111a)에 의해서, 평탄면(223)은 압연 롤러(111b)에 의해서 형성된다. 오목한 곳(221)은 압연 롤러(111a)의 볼록부(113)에 의해서 눌려 찌부러짐으로써 볼록한 곳(222)에 비해 얇으면서 또한 광폭(廣幅)으로 형성된다. 반대로 볼록한 곳(222)은 오목한 곳(221)에 비해 두꺼우면서 또한 세폭(細幅)으로 형성된다.
도 12는 필터 내에서 금속 선재가 교차하는 부분을 확대하여 나타낸 모식도이다. 필터(10)에 있어서는, 하나의 선재층(L1)을 구성하는 금속 선재(205A)와 하나의 선재층(L1)과 인접하는 다른 선재층(L2)을 구성하는 금속 선재(205B)와의 교차부(도면 중 사선 부분)에는, 금속 선재(205A)의 오목한 곳(221)과 금속 선재(205B)의 평탄면(223)과의 사이에 유체가 통과할 수 있는 교차부 공간(23)이 형성된다. 이 교차부 공간(23)은, 교차부에 있어서 유체가 금속 선재(205A)를 그 길이 방향과 교차(또는 직교)하는 방향을 넘어 이동하는 것을 허용한다. 또, 교차부 공간(23)은 각 선재층의 겹침 방향으로 연장되는 복수의 연통로(22) 사이를 연통시킨다. 이 때문에, 본 실시 형태에 따른 필터(10)에 있어서는, 교차부 공간(23)과 연통로(22)에 의해서, 유체를 필터의 원주 방향 및 축 방향으로 확산 이동시키면서 지름 방향으로 통과시킬 수 있다. 또한, 도면에 있어서는 평탄면(223)측을 여과하는 유체의 상류측으로 하고, 오목한 곳(221) 및 볼록한 곳(222)측을 하류측으로 하고 있지만, 역방향으로 배치해도 마찬가지의 효과가 얻어진다.
도 13의 (a)는 도 10에 도시한 금속 선재를 이용한 시작예에 따른 필터의 단면 사진으로 나타내는 도면이고, (b)는 단면 직사각 모양의 금속 선재를 이용한 비교예에 따른 필터의 단면 사진으로 나타내는 도면이다. 도면 중 상하 방향이 필터의 축 방향, 좌방(左方)이 필터의 내경측, 우방(右方)이 외경측이다.
시작예의 필터는, 평탄면(223)이 내경측, 오목한 곳(221) 및 볼록한 곳(222)측이 외경측이 되도록 제작한 것이다. 사진 중, 좌우 방향으로 얇게 나타내지는 부분이 오목한 곳(221) 부분이고, 좌우 방향으로 두껍게 나타내지는 부분이 볼록한 곳(222) 부분이다. 비교예의 필터에 이용한 금속 선재는, 단면이 진원형의 금속 소선을 표면이 플랫한 원기둥 형상의 2개의 압연 롤러의 사이에서 압축하여, 단면 직사각 모양으로 한 것이다. 시작예의 필터는, 비교예에 따른 종래의 단면 직사각 모양의 금속 선재를 이용한 필터에 비해 중공도가 증대되어, 압력 손실치가 향상된다.
이와 같이 본 실시 형태에 있어서는 제1 실시 형태와 마찬가지로, 필터 내에, 지름 방향, 원주 방향, 축 방향을 포함하는 복잡하고 또한 불규칙적인 유로를 3차원적으로 형성할 수 있어, 이물의 포착율이나 여과 효율의 향상을 도모할 수 있다. 또, 금속 선재의 표면적을 증대시켰으므로, 필터의 경량화, 열교환 효율의 향상, 및 소음의 저감을 도모할 수 있다. 추가로, 본 실시 형태에 있어서는, 도 13에 도시하는 교차부 공간(23)을 형성하는 오목한 곳(221) 부분은 압연 가공에 의해 광폭으로 형성했기 때문에, 교차부 공간(23)을 통과하는 유체와의 접촉 면적을 증대시켜, 열교환 효율을 높인다.
또, 금속 선재의 오목한 곳측이 통과 유체의 상류측이 되도록 배치했을 경우는 오목한 곳이 유체 중의 이물을 포착하는 포켓으로서 기능하고, 역방향으로 배치했을 경우는, 유체가 선재를 통과할 때 오목한 곳 부분에서 와류가 발생하여 국소적으로 유체의 속도가 저하되어, 효과적으로 이물을 제거할 수 있다.
또, 금속 선재의 일방의 측에 요철을 형성하여, 타방의 면을 평탄면으로 했으므로, 금속 선재 사이의 소결 접점을 확보할 수 있어, 필터 강도를 향상시킬 수 있다.
〔변형 실시 형태〕
제2 실시 형태의 변형예에 대해 설명한다.
도 14의 (a), (b)는, 변형예에 따른 금속 선재를 나타내는 사시도이다. 금속 선재의 일방의 측에 오목한 곳을, 타방의 측에 평탄면을 형성하는 경우, 오목한 곳 형성측은 임의의 형태로 할 수 있다. 도 14의 (a)에 도시하는 것처럼 금속 선재(206)의 일방의 측에는, 길이 방향의 전체 길이에 걸쳐서 연속적으로 연장되는 하나의 오목한 곳(221), 및 2개의 볼록한 곳(222)을 형성할 수 있다. 또, 도 14의 (b)에 도시하는 것처럼 금속 선재(207)의 일방의 측에는, 길이 방향에 대해서 경사지는 방향으로 늘어나는 복수의 오목한 곳(221) 및 볼록한 곳(222)을 형성해도 된다.
금속 선재의 일방의 측에 요철을 형성하고, 타방의 면을 평탄면으로 했으므로, 금속 선재 사이의 소결 접점을 확보할 수 있어, 필터 강도를 향상시킬 수 있다.
도 15의 (a)~(c)는, 다른 변형예에 따른 금속 선재를 나타내는 사시도이다. 금속 선재에 소정의 피치로 반복되는 오목한 곳(221) 및 볼록한 곳(222)을 형성하는 경우, 도 15의 (a)에 도시하는 것처럼 금속 선재(208)의 두께가 대략 일정하게 되도록, 금속 선재의 쌍방의 측에 오목한 곳(221) 및 볼록한 곳(222)을 교대로 형성해도 된다. 즉, 도 15의 (a)는 단면 형상이 대략 직사각형의 금속 선재의 정면 형상이 지그재그 모양이 되도록 한 것이다.
또 도 15의 (b)에 도시하는 것처럼, 금속 선재(209)의 일방의 측에 오목한 곳(221) 및 볼록한 곳(222)을 교대로 연속 형성하고, 타방의 측에 평탄면(223)을 형성해도 된다.
추가로 도 15의 (c)에 도시하는 것처럼, 금속 선재(210)의 두께가 증감하는 구성, 즉 후육부(厚肉部, 두께가 두꺼운 부)과 박육부(薄肉部, 두께가 얇은 부)가 반복되는 구성으로 해도 된다. 오목한 곳 및 볼록한 곳은 도시하는 것처럼 물결 모양으로 형성해도 된다.
도 15에 도시하는 예에서는, 금속 선재의 길이 방향을 따라서 요철 또는 박육부과 후육부가 반복되는 구성이지만, 금속 선재의 길이 방향과 교차(직교)하는 방향으로 요철 또는 박육부과 후육부가 반복되는 구성으로 해도 된다.
〔제３ 실시 형태〕
도 16은 본 발명의 제３ 실시 형태에 따른 금속 선재, 및 금속 선재를 제조하는 압연 롤러의 사시도이다.
중공 통상 필터를 형성하는 금속 선재는, 표면(면내)에 복수의 오목한 곳 및 볼록한 곳이 형성된 띠모양의 선재로 할 수 있다. 도시하는 금속 선재(211)는, 일면에 오목한 곳(221) 및 볼록한 곳(222)을 가지고, 타면이 평탄면(223)이지만, 금속 선재는 양면에 오목한 곳 및 볼록한 곳을 가지고 있어도 된다.
상기 금속 선재(211)는, 외주면에 볼록부(113) 및 오목부(114)가 형성된 압연 롤러(111a)와, 원기둥 모양의 압연 롤러(111b)에 의해서 띠모양의 금속 선재(211)를 압압함으로써 제작할 수 있다. 또한, 띠모양의 금속 선재(211)는 도 4(a)에 도시하는 것처럼 단면이 진원 형상의 금속 소선을 압연함으로써 얻어진다.
금속 선재(211)를 이용하여 도 1에 도시하는 것 같은 중공 통상 필터를 제작하는 경우, 오목한 곳 및 볼록한 곳이 형성된 면을 내경측 또는 외경측으로 한다.
본 실시 형태에 따른 금속 선재를 이용하여 중공 통상 필터를 제작했을 경우, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 복잡한 혹은 불규칙적인 연통로를 3차원적으로 형성할 수 있어, 이물의 포착율이나 여과 효율의 향상을 도모할 수 있다. 또, 금속 선재의 단위 중량당 표면적을 증대시킬 수 있으므로, 필터의 소형화, 경량화, 열교환 효율의 향상, 및 소음의 저감을 도모할 수 있다. 또, 금속 선재에 평탄면을 형성하는 경우, 금속 선재 사이의 소결 접점을 확보할 수 있으므로, 필터 강도를 향상시킬 수 있다.
〔제４ 실시 형태〕
도 17은 본 발명의 제４ 실시 형태에 따른 필터를 설명하는 도면이며, (a)는 필터를 구성하는 금속 선재의 모식도이고, (b)는 필터의 단면도이다. 본 실시 형태에 따른 필터는 하나의 필터를 형성하는 한 개의 금속 선재 중에, 외형 모양 또는 단면 형상이 상이한 복수의 금속 선재 부분을 가지는 점에 특징이 있다.
필터(10)를 구성하는 금속 선재(20)는, 길이 방향으로 연장되는 제1 금속 선재 부분(20c)과, 제1 금속 선재 부분(20c)과는 상이한 길이 방향 위치에 배치되고, 또한 외형 모양 또는 단면 형상이 상이한 제2 금속 선재 부분(20d)을 구비한다. 예를 들면, 도 17에 도시하는 금속 선재(20)는, 제1 금속 선재 부분(20c)과 제2 금속 선재 부분(20d)에 의해서 길이 방향으로 2분할된 구성을 가진다. 제1 금속 선재 부분(20c)의 길이 방향과 직교하는 방향에 있어서의 단면 형상은 대략 W자 모양이며, 도 5에 도시한 금속 선재(201)와 마찬가지의 형상이다. 제2 금속 선재 부분(20d)의 길이 방향과 직교하는 방향에 있어서의 단면 형상은 대략 직사각 모양이며, 도 7의 (b)에 도시한 종래예에 따른 금속 선재(301)와 마찬가지의 형상이다. 즉, 금속 선재(20)를 구성하는 금속 선재 부분 중 적어도 일방의 금속 선재 부분(여기에서는 제1 금속 선재 부분(20c))에는, 오목한 곳(221)(도 5 참조)이 형성되어 있다.
또, 금속 선재(20)를 길이 방향으로 3 이상으로 분할하고, 제1 금속 선재 부분(20c)과 제2 금속 선재 부분(20d)이 교대로 반복되는 구성으로 해도 된다. 이 경우, 제1 금속 선재 부분(20c)과 제2 금속 선재 부분(20d)의 길이는, 필터에 요구되는 성능이나 효과에 기초하여 적당히 결정된다.
도 17의 (b)에 도시하는 필터(10)는, 제1 금속 선재 부분(20c)으로 형성된 내층(10c)과, 제2 금속 선재 부분(20d)으로 형성된 외층(10d)을 구비하고 있다. 즉, 필터(10)를 감기 시작하여 소정 수의 선재층을 제1 금속 선재 부분(20c)에 의해서 형성한 후, 감기를 종료할 때까지의 소정 수의 선재층을 제2 금속 선재 부분(20d)에 의해서 형성한 것이다. 여기서, 내층(10c)과 외층(10d)은, 각각 단수 또는 복수의 선재층을 포함하여 구성된다.
필터(10)의 내층(10c)과 외층(10d)은, 당해 층 내에 포함하는 금속 선재 부분의 형상에 따른 작용 및 효과를 달성한다. 즉, 필터(10)의 내층(10c)은, 이것을 구성하는 제1 금속 선재 부분(20c)에 의해서, 제1 실시 형태에 기재한 것 같은 통기(通氣)성의 향상, 열교환율의 향상, 경량화 등을 도모할 수 있다.
또 외층(10d)을 구성하는 제2 금속 선재 부분(20d)은, 필터의 내경측과 외경 측에 평탄면을 구비하고 있기 때문에, 인접하는 선재층을 구성하는 각 금속 선재와의 접촉 면적을 크게 할 수 있다. 이 때문에, 필터(10)를 소결했을 경우의 금속 선재 사이의 소결 접점을 확보할 수 있으므로, 필터 강도, 특별히, 필터의 축 방향에 있어서의 강도를 향상시킬 수 있다. 또, 제2 금속 선재 부분(20d)은, 제1 금속 선재 부분(20c)과 같은 이형 모양의 선재와 비교해서 내외 지름 방향의 두께가 얇기 때문에, 필터의 박형화(薄型化)를 도모할 수 있다.
이와 같이, 1개의 필터(10)에 단면 형상 또는 외형 모양이 상이한 복수 종류의 금속 선재 부분을 포함함으로써, 필터(10)는 각 금속 선재 부분이 달성하는 효과를 복합적으로 발휘할 수 있다.
또한, 한 개의 금속 선재에 포함하는 금속 선재 부분은, 3 이상으로 해도 된다. 즉, 제3 금속 선재 부분 이후가 있어도 된다. 또, 금속 선재 부분 중에는 금속 소선을 변형시키지 않는 부분(예를 들면 환선)을 포함해도 된다. 금속 선재 부분은, 금속 선재가 3 이상의 금속 선재 부분을 포함하는 경우, 동일한 외형 모양의 금속 선재 부분을 포함해도 되고, 모든 금속 선재 부분이 서로 상이한 외형 모양이 되도록 형성해도 된다.
또, 각 금속 선재 부분에 의해서 형성되는 선재층의 수량이나, 각 금속 선재 부분에 의해서 형성되는 선재층의 지름 방향의 두께의 비율 등은, 필터에 요구되는 성능이나 효과에 기초하여 적당히 결정된다.
또, 필터의 축 방향 일단 쪽을 제1 금속 선재 부분만으로 형성하고, 타단 쪽을 제2 금속 선재 부분만으로 형성하도록 해도 된다. 즉, 필터를 축 방향으로 복수 개로 분할한 각 분할 부분을 각각의 금속 선재 부분으로 형성해도 된다. 즉, 하나의 선재층 중에 제1 금속 선재 부분과 제2 금속 선재 부분이 축 방향 위치를 상이하게 하여 병존(倂存)하도록 해도 된다.
＜필터의 제조 장치 및 제조 방법~2＞
본 발명의 제４ 실시 형태에 따른 중공 통상 필터의 제조 장치에 대해 도 18에 기초하여 설명한다. 도 18의 (a)는 필터의 제조 장치의 일례를 나타내는 모식도이고, (b)는 압연 장치의 모식적 사시도이다. 또한, 도 2와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.
제조 장치(100C)를 구성하는 압연 장치(110)는, 대향 배치된 한 쌍의 압연 롤러(111a, 111b)를 가진다. 한 쌍의 압연 롤러(111a, 111b)는, 가압부(112)로서 축 방향의 상이한 위치에, 제1 금속 선재 부분(20c)을 형성하는 제1 금속 선재 형성부(115c)와, 제2 금속 선재 부분(20d)을 형성하는 제2 금속 선재 형성부(115d)를 구비한다. 추가로 압연 장치(110)는, 한 쌍의 압연 롤러(111a, 111b)의 축 방향을 따라서 진퇴하여, 금속 소선(21)을 제1 금속 선재 형성부(115c) 또는 제2 금속 선재 형성부(115d)로 안내하는 가이드 노즐(116)(가이드 수단)을 구비하고 있다.
각각의 금속 선재 형성부(115c, 115d)는, 제작하는 금속 선재 부분의 외형 모양에 따른 형상을 가진다. 예를 들면, 제1 금속 선재 형성부(115c)는 도 6에 도시한 가압부(112)와 동일한 형상을 가진다. 또, 제2 금속 선재 형성부(115d)는 2개의 원기둥 모양의 롤러가 제2 금속 선재 부분(20d)의 두께에 상당하는 거리만큼 이격해서 배치됨으로써 형성되어 있다.
제조 장치(100C)의 동작에 대해 설명한다. 예를 들면, 도 17에 도시하는 필터(10)는 이하와 같이 형성된다.
먼저, 금속 소선(21)이 제1 금속 선재 형성부(115c)로 안내되는 위치에 가이드 노즐(116)을 이동시킨다. 압연 롤러(111a, 111b)의 제1 금속 선재 형성부(115c)는 금속 소선(21)을 압연하여 제1 금속 선재 부분(20c)을 형성한다. 주행 방향 하류측에 있어서 제1 금속 선재 부분(20c)은, 코어 봉(131)에 감겨 내층(10c)을 형성한다.
이어서, 제1 금속 선재 부분(20c)이 원하는 수의 선재층의 형성을 종료하는 타이밍을 고려하여, 금속 소선(21)을 제2 금속 선재 형성부(115d)로 안내하는 위치로 가이드 노즐(116)을 이동시킨다. 압연 롤러(111a, 111b)의 제2 금속 선재 형성부(115d)는 금속 소선(21)을 압연하여 제2 금속 선재 부분(20d)을 형성한다. 금손 선재(20)의 주행 방향 하류측에 있어서 제2 금속 선재 부분(20d)은, 코어 봉(131)에 감겨 외층(10d)을 형성한다.
제2 금속 선재 부분(20d)에 의해서 원하는 수의 선재층을 형성한 후, 금속 선재(20)를 절단하고, 절단된 단부를 스팟 용접 등에 의해 감기를 완료한 선재의 적소에 접합하여 코어 봉(131)으로부터 떼어냄으로써, 중공 통상체를 얻는다. 중공 통상체를 그대로 필터로 해도 되고, 추가로 소결 처리를 실시해도 된다.
이상 설명한 압연 장치는, 중공 통상 필터에 포함하게 한 금속 선재 부분의 수에 따라 3 이상의 금속 선재 형성부를 구비해도 된다. 또, 금속 선재 형성부의 하나에는 금속 소선을 변형시키지 않고 통과시키는 금속 선재 형성부를 포함해도 된다.
이와 같이, 복수의 금속 선재 형성부를 구비한 압연 롤러에 대해서, 금속 소선을 계속 내보내는 가이드 노즐을 압연 롤러의 축 방향으로 진퇴시킴으로써, 한 쌍의 압연 롤러로 상이한 외형 모양 또는 단면 형상의 금속 선재 부분을 제작할 수 있다. 또, 중공 통상 필터가 복수 종류의 금속 선재 부분을 포함하는 경우에도, 중공 통상 필터를 한 개의 연속한 금속 소선으로부터 작성할 수 있으므로, 제조 공정이 복잡하게 되지 않는다.
〔본 발명의 작용, 효과의 정리〕
이상, 각 실시 형태에 기초하여 본 발명을 설명했지만, 선재에 형성하는 오목한 곳은 금속 선재의 길이 방향 위치에 따라 원주 방향 위치가 변화하도록 형성되어도 된다. 또, 상기 각 실시 형태는, 모순되지 않는 한 서로 조합하여 실시해도 된다. 예를 들면, 제1 실시 형태에 나타낸 것 같은 길이 방향의 전체 길이에 걸쳐서 연속적으로 연장되는 오목한 곳을 금속 선재의 일방의 측에 형성하고, 제2 실시 형태에 나타낸 것 같은 길이 방향을 따라서 반복되는 오목한 곳 및 볼록한 곳을 금속 선재의 타방의 측에 형성해도 된다.
＜제1 실시 양태＞
본 양태는, 길이 방향의 전체 길이에 걸쳐서 형성되거나, 또는 길이 방향을 따라서 반복되는 (단속적으로 배치된) 오목한 곳(221)을 가진 금속 선재(20)를, 나선 모양, 또한 다층 모양으로 감음으로써 형성되는 중공 통상 필터(10)로서, 각 선재층을 구성하는 금속 선재는, 중공 통상 필터의 축 방향에 대해서 경사지는 방향으로 연장되어 있고, 인접하는 각 선재층을 구성하는 금속 선재는 서로 교차하는 방향으로 연장됨으로써, 주로 각 선재층이 겹치는 방향으로 연통하는 복수의 연통로(22)를 형성하고, 하나의 선재층을 구성하는 금속 선재의 오목한 곳과 하나의 선재층과 인접하는 다른 선재층을 구성하는 금속 선재와의 사이에는, 복수의 연통로 사이를 연통시키는 공간이 형성되는 것을 특징으로 한다.
금속 선재에 오목한 곳을 형성했으므로, 하나의 선재층을 구성하는 금속 선재의 오목한 곳과 하나의 선재층과 인접하는 다른 선재층을 구성하는 금속 선재와의 사이에 교차부 공간(23)을 형성할 수 있다. 이 공간에 의해서, 주로 각 선재층이 겹치는 방향으로 연통시키는 연통로를 축 방향이나 지름 방향으로 연락시켰으므로, 필터 내에서 복잡한 유로를 형성할 수 있어, 효율적으로 이물을 제거할 수 있다. 또, 금속 선재에 오목한 곳을 형성했으므로, 금속 선재의 단위 중량당 표면적이 증대되어, 필터의 소형화, 경량화, 및 열교환율의 향상, 필터를 통과하는 유체에 의해 발생하는 소음의 저감 효과가 얻어진다.
＜제2 실시 양태＞
본 양태에 따른 필터(10)에 있어서 금속 선재(20)는, 금속 선재의 길이 방향과 교차하는 방향으로 물결 모양으로 형성된 오목한 곳(221)과 볼록한 곳(222)을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 양태에 있어서도, 하나의 선재층을 구성하는 금속 선재의 오목한 곳과 하나의 선재층과 인접하는 다른 선재층을 구성하는 금속 선재와의 사이에 형성되는 교차부 공간(23)에 의해서, 필터 내에서 복잡한 유로를 형성할 수 있어, 효율적으로 이물을 제거할 수 있다. 또, 금속 선재에 오목한 곳을 형성했으므로, 금속 선재의 단위 중량당 표면적이 증대되어, 필터의 소형화, 경량화, 및 열교환율의 향상, 필터를 통과하는 유체에 의해 발생하는 소음의 저감 효과가 얻어진다.
＜제３ 실시 양태＞
본 양태에 따른 필터(10)에 있어서 금속 선재(20)는, 길이 방향을 따라서 반복되는 (단속적으로 배치된) 두꺼운 세폭부와 얇은 광폭부를 가지는 것을 특징으로 한다.
얇은 광폭부에 있어서 유체와의 접촉 면적이 증대되었으므로, 열교환 효율을 높일 수 있다.
＜제４ 실시 양태＞
본 양태에 따른 필터(10)에 있어서, 오목한 곳(221)이 형성된 금속 선재(20)의 뒤측은, 평탄면(223)인 것을 특징으로 한다.
금속 선재 사이의 소결 접점을 확보할 수 있어, 필터 강도를 향상시킬 수 있다.
＜제5 실시 양태＞
본 양태에 따른 필터(10)는, 오목한 곳(221)이, 여과하는 유체의 상류측을 향하도록 금속 선재(20)를 배치한 것을 특징으로 한다.
오목한 곳을 상류측에 배치함으로써, 오목한 곳이 유체 중의 이물을 포착하는 포켓으로서 기능하여, 효과적으로 이물을 제거할 수 있다.
＜제6 실시 양태＞
본 양태에 따른 필터(10)는, 오목한 곳(221)이, 여과하는 유체의 하류측을 향하도록 금속 선재(20)를 배치한 것을 특징으로 한다.
오목한 곳을 하류측에 배치함으로써, 유체가 선재를 통과할 때 오목한 곳 부분에서 와류가 발생하여 국소적으로 유체의 속도가 저하되어, 효과적으로 이물을 제거할 수 있다.
＜제7 실시 양태＞
본 양태는 금속 선재(20)를, 나선 모양, 또한 다층 모양으로 감음으로써 형성되는 중공 통상 필터(10)로서, 각 선재층을 구성하는 금속 선재는, 중공 통상 필터의 축 방향에 대해서 경사지는 방향으로 연장되어 있고, 인접하는 각 선재층을 구성하는 금속 선재는 서로 교차하는 방향으로 연장됨으로써, 각 선재층이 겹치는 방향으로 연통하는 복수의 연통로(22)를 형성하고, 하나의 선재층을 구성하는 금속 선재와 하나의 선재층과 인접하는 다른 선재층을 구성하는 금속 선재와의 사이에는, 적어도 일방의 선재층을 구성하는 금속 선재에 형성된 오목한 곳(221)에 의해서 복수의 연통로 사이를 연통시키는 공간이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 양태는 제1 실시 양태와 마찬가지의 작용, 효과를 달성한다.
＜제8 실시 양태＞
본 양태에 따른 필터(10)에 있어서 금속 선재(20)는, 길이 방향을 따라서 형성되는 오목한 곳(221)을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 양태는 제1 실시 양태와 마찬가지의 작용, 효과를 달성한다.
＜제9 실시 양태＞
본 양태에 따른 필터(10)에 있어서 금속 선재(20)는, 길이 방향을 따라서 반복되는 (단속적으로 배치된) 오목한 곳(221)을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 양태는 제1 실시 양태와 마찬가지의 작용, 효과를 달성한다.
＜제10 실시 양태＞
본 양태에 따른 필터(10)에 있어서 금속 선재(20)는, 길이 방향으로 연장되는 제1 금속 선재 부분(20c)과, 그 제1 금속 선재와는 상이한 길이 방향 위치에 배치되고, 또한 외형 모양이 상이한 제2 금속 선재 부분(20d)을 가지고, 적어도 일방의 금속 선재 부분에 오목한 곳(221)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 양태에 의하면, 1개의 중공 통상 필터 내에 외형 모양이 상이한 복수 종류의 금속 선재 부분을 포함하므로, 중공 통상 필터는, 각 형상의 금속 선재 부분이 생기게 하는 작용 효과를 복합적으로 발휘할 수 있다.
또한, 오목한 곳에 의해서 형성되는 복수의 연통로 사이를 연통시키는 공간은, 오목한 곳을 가지는 금속 선재 부분에 의해서 형성되는 선재층과, 오목한 곳을 갖지 않는 금속 선재 부분에 의해서 형성되는 선재층과의 사이에 형성되는 공간이어도 된다.
＜제11 실시 양태＞
제10 실시 양태에 기재된 중공 통상 필터의 제조 장치(100C)로서, 대향 배치된 한 쌍의 압연 롤러(111a, 111b)를 가지고, 금속 소선(21)을 사이에 끼워 소정의 단면 형상의 금속 선재를 형성하는 압연 장치(110)와, 압연 장치에 의해서 형성된 금속 선재(20)를 코어 봉(131)에 감아 중공 통상체를 형성하는 감음 장치(130)를 구비하고, 한 쌍의 압연 롤러는, 축 방향의 상이한 위치에, 제1 금속 선재 부분(20c)을 형성하는 제1 금속 선재 형성부(115c)와, 제2 금속 선재 부분(20d)을 형성하는 제2 금속 선재 형성부(115d)를 구비하고, 압연 장치는, 한 쌍의 압연 롤러의 축 방향을 따라서 진퇴하여 금속 소선을 제1 금속 선재 형성부 또는 제2 금속 선재 형성부로 안내하는 가이드 수단(가이드 노즐(116))을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 양태에 의하면, 복수의 금속 선재 형성부를 구비한 압연 롤러에 대해서, 금속 소선을 계속 내보내는 가이드 노즐을 압연 롤러의 축 방향으로 진퇴시킴으로써, 한 쌍의 압연 롤러로 상이한 외형 모양 또는 단면 형상의 금속 선재 부분을 제작할 수 있다. 또, 중공 통상 필터가 복수 종류의 금속 선재 부분을 포함하는 경우에도, 중공 통상 필터를 한 개의 연속한 금속 소선으로부터 작성할 수 있으므로, 제조 공정이 복잡하게 되지 않는다.
10 … 중공 통상 필터, 10c … 내층,
10d … 외층, 20 … 금속 선재,
20c … 제1 금속 선재 부분, 20d … 제2 금속 선재 부분,
21 … 금속 소선, 22 … 연통로,
23 … 교차부 공간, 201~211 … 금속 선재,
221 … 오목한 곳, 222 … 볼록한 곳,
223 … 평탄면, 100 … 제조 장치,
110 … 압연 장치, 111a, 111b … 압연 롤러,
112 … 가압부, 113, 114 … 성형부,
115c, 115d … 금속 선재 형성부, 116 … 가이드 노즐(가이드 수단),
120 … 텐션 유닛, 121 … 고정 롤러,
122 … 가동 롤러, 130 … 감음 장치,
131 … 코어 봉, 132 … 가이드 부재,
140 … 반송 롤러, 150 … 버퍼 유닛,
151 … 고정 롤러, 152 … 가동 롤러,
30 … 필터 장치, 31 … 하우징,
32 … 관통공, 35 … 내경측 공간,
300 … 필터, 301 … 금속 선재,
302 … 연통로, 303 … 교차부.

Claims (10)

  1. 금속 선재(線材)를, 나선(螺線) 모양, 또한 다층(多層) 모양으로 감음으로써 형성되는 중공(中空) 통상(筒狀) 필터로서,
    각 선재층을 구성하는 상기 금속 선재는, 상기 중공 통상 필터의 축 방향에 대해서 경사지는 방향으로 연장되어 있고,
    인접하는 상기 각 선재층을 구성하는 상기 금속 선재는 서로 교차하는 방향으로 연장됨으로써, 상기 각 선재층이 겹치는 방향으로 연통하는 복수의 연통로(漣通路)를 형성하고,
    하나의 선재층을 구성하는 상기 금속 선재와, 상기 하나의 선재층과 인접하는 다른 선재층을 구성하는 상기 금속 선재와의 사이에는, 적어도 일방의 상기 선재층을 구성하는 상기 금속 선재에 형성된 오목한 곳에 의해서 상기 복수의 연통로 사이를 연통시키는 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 중공 통상 필터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속 선재는 길이 방향을 따라서 형성되는 오목한 곳을 가지는 것을 특징으로 하는 중공 통상 필터.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속 선재는 길이 방향을 따라서 반복되는 오목한 곳을 가지는 것을 특징으로 하는 중공 통상 필터.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속 선재는 길이 방향과 교차하는 방향으로 반복되는 오목한 곳을 가지는 것을 특징으로 하는 중공 통상 필터.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속 선재는 길이 방향을 따라서 반복되는 두꺼운 세폭(細幅)부와 얇은 광폭(廣幅)부를 가지는 것을 특징으로 하는 중공 통상 필터.
  6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오목한 곳이 형성된 상기 금속 선재의 뒤측은, 평탄면인 것을 특징으로 하는 중공 통상 필터.
  7. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오목한 곳이, 여과하는 유체의 상류측을 향하도록 상기 금속 선재를 배치한 것을 특징으로 하는 중공 통상 필터.
  8. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오목한 곳이, 여과하는 유체의 하류측을 향하도록 상기 금속 선재를 배치한 것을 특징으로 하는 중공 통상 필터.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 선재는, 길이 방향으로 연장되는 제1 금속 선재 부분과, 그 제1 금속 선재 부분과는 상이한 길이 방향 위치에 배치되고, 또한 외형 모양이 상이한 제2 금속 선재 부분을 가지고, 적어도 일방의 상기 금속 선재 부분에 상기 오목한 곳이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 중공 통상 필터.
  10. 청구항 9에 기재된 중공 통상 필터의 제조 장치로서,
    대향 배치된 한 쌍의 압연 롤러를 가지고, 금속 소선을 사이에 끼워 소정의 단면 형상의 금속 선재를 형성하는 압연 장치와, 그 압연 장치에 의해서 형성된 상기 금속 선재를 코어 봉에 감아 중공 통상체를 형성하는 감음 장치를 구비하고,
    상기 한 쌍의 압연 롤러는, 축 방향의 상이한 위치에, 상기 제1 금속 선재 부분을 형성하는 제1 금속 선재 형성부와, 상기 제2 금속 선재 부분을 형성하는 제2 금속 선재 형성부를 구비하고,
    상기 압연 장치는, 상기 한 쌍의 압연 롤러의 축 방향을 따라서 진퇴하여 상기 금속 소선을 상기 제1 금속 선재 형성부 또는 상기 제2 금속 선재 형성부로 안내하는 가이드 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 중공 통상 필터의 제조 장치.
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