(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の開口率を有するプロテクタを通してスラリーを吸引することにより、前記プロテクタの表面に前記スラリーに混濁する繊維を堆積させて成形体を形成した後、前記プロテクタを後工程の把持基準及び位置決め基準として使用する濾過体の製造方法であって、
前記プロテクタは、両端が開口する筒形状であり、且つ外周面に筒方向に沿った多数のひだ状部を有し、前記プロテクタの両端で前記ひだ状部によって形成される隙間が前記繊維で閉塞されることを特徴とする濾過体の製造方法。
【請求項２】
前記プロテクタは、外周面に凹部と凸部を有し、前記成形体を吸引成形する吸引工程の途中で、前記プロテクタの吸引位置を前記凹部から前記凸部へ変更することを特徴とする請求項１記載の濾過体の製造方法。
【請求項３】
前記プロテクタの内側に多数の吸引孔を有する吸引芯を収容し、前記プロテクタと前記吸引芯との相対位置を変化させて前記プロテクタに対する前記吸引孔の位置を変えることにより前記プロテクタの吸引位置を変更することを特徴とする請求項２記載の濾過体の製造方法。
【請求項４】
前記プロテクタの内側に多数の吸引孔を有する吸引芯を収容し、その吸引芯は、前記吸引孔が前記吸引芯の全体に亘って略均一に開口し、且つ前記プロテクタより開口率が低く設定されていることを特徴とする請求項１〜３記載の何れかの濾過体の製造方法。
【請求項５】
プロテクタを通してスラリーを吸引することにより、前記プロテクタの表面に前記スラリーに混濁する繊維を堆積させて濾材を形成し、その濾材の内周に前記プロテクタを有して製造された濾過体であって、
前記プロテクタは、両端が開口する筒形状であり、且つ外周面に筒方向に沿った多数のひだ状部を有し、前記プロテクタの両端で前記ひだ状部によって形成される隙間が前記濾材で閉塞されていることを特徴とする濾過体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸引成形工程を経て製造される濾過体に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
従来技術として、特開平２−１６００４３号公報に開示された濾過体がある。
この濾過体は、多孔板を用いて吸引成形した後、その吸引成形によって得られた成形体から多孔板を取り外しているが、吸引成形によって得られた成形体が多くの水分を含んでシャーベット状あるいは綿状となっているため、多孔板の取り外しが容易ではない。また、高空隙率の成形体は、多孔板を取り外した後の形状保持が困難である。なお、成形体に多孔板を取り付けたまま乾燥する方法もあるが、多孔板に成形体及び繊維が接着するため、多孔板の取り外し性は更に悪化する。さらに、成形体自身の形状精度が低いため、吸引成形後の各工程での正確な位置決め、及び把持が困難であり、多孔板の取り外し性や、成形体の形状保持性も考慮すると、大量生産に適さないと言える。
【０００３】
一方、製品形状においては、特公昭５３−４３７０９号公報に示される如く、内円筒部に切り欠きを設定した場合、使用環境の厳しい自動車用オイルフィルタ等では、剛性が大幅に低下するため、差圧強度が問題となる。また、クリーンサイドとダスティサイドを分けるシール性においても、単純な円筒形状に比べて、特別なシール方法を施す必要があることから、コストアップを招くという問題が生じる。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、高い生産性が得られる濾過体の製造方法及び濾過体を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明では、吸引成形より後の工程において、プロテクタを把持基準及び位置決め基準として使用することができるため、吸引成形によって得られた成形体を吸引治具から取り外す際にも、プロテクタを把持して、そのプロテクタと一体に取り外すことができるため、取り外しが容易である。また、吸引成形後の各工程においても、プロテクタを基準とした位置決めを行うことができるため、位置決め性が向上する。
更に、プロテクタの両端でひだ状部によって形成される隙間が繊維で閉塞されるため、成形体の内周にシール部が発生する様な形状の場合でも、そのシール部を一体に形成することができる。これにより、成形体を吸引成形した後に特別なシール方法を施す必要がなく、その分の工数を削減できる。
【０００５】
請求項２および３の発明では、吸引工程の途中でプロテクタの吸引位置を凹部から凸部へ変更することにより、凹部の奥まで均一に繊維を積層させることができるとともに、濾過される流体が通過する流れ方向に対して略垂直な繊維配向が得られることから、安定した濾過性能を得ることができる。
【０００６】
請求項４の発明では、吸引芯の全体に亘って略均一に吸引孔が開口し、且つプロテクタより開口率が低く設定されている。これにより、プロテクタを通過するスラリーの流量がプロテクタの全体に亘って略安定するため、繊維密度が略均一な成形体を得ることができる。
【０００７】
請求項５の発明では、濾材の内周にプロテクタを有しているため、プロテクタの強度を上げることで濾過体としての強度を向上できる。また、吸引工程の後でプロテクタを成形体から取り外す必要がないため、プロテクタの形状に合わせた複雑な形状の濾過体が得られる。
さらに、プロテクタの両端にも濾材を設けることができるため、プロテクタの両端にシール部が発生する様な形状でも、そのシール部を一体に形成することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の濾過体及びその製造方法を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
図１は吸引治具４を構成する各部品の斜視図である。
本実施例の濾過体１００（図４参照）は、例えば内燃機関用のオイルフィルタに用いられるもので、図２に示す吸引成形装置を使用して成形される。
吸引成形装置は、繊維が混入するスラリー１を入れた水槽２、この水槽２内のスラリー１を攪拌する攪拌機３、水槽２内でスラリー１を吸引して成形体を形成する吸引治具４、この吸引治具４に接続された吸引用ホース５を通してスラリー１を吸引し、排出用ホース６を通して再び水槽２内へ戻す吸引ポンプ７等より構成される。なお、オイルフィルタの濾材として使用される繊維は、耐油強度を得るために有用なポリエステル、濾過性能を得るために有用なアクリル、及びコストを低くできるパルプ等である。
【０００９】
吸引治具４は、図１に示す様に、接続管８を有する円形のベース部９、このベース部９に組付けられる円筒形の吸引芯１０、この吸引芯１０の外周に装着されるプロテクタ１１、このプロテクタ１１と組み合わされる外形治具１２等より構成される。
接続管８には、その開口端にジョイント１３を介して吸引用ホース５が接続され、ストッパ１４によって接続管８にジョイント１３が固定される。但し、ジョイント１３は、接続管８と吸引用ホース５とが相対的に回転できるように接続している。
吸引芯１０は、多数の吸引孔１０ａが吸引芯１０の全体に亘って略均一に開口している。なお、吸引芯１０の筒方向で、ベース部側から反ベース部側へ（図１の下側から上側へ）向かって、吸引孔１０ａの数を多く、または吸引孔１０ａの大きさを大きくして吸引孔１０ａの開口率を上げても良い。
【００１０】
プロテクタ１１は、軸方向並びに径方向に対して所定の剛性を有するが、その一方で、その壁面にはスラリーから繊維を漉し取ることが可能な大きさの開口としての孔、もしくはスリットが顕著な圧力損失を生じない程度の高密度で形成されていることが重要である。
プロテクタ１１は、耐蝕性に優れたステンレス製の金属板に多数の吸引孔１１ａとしての丸孔を形成し、これを断面形状が星型の両端開口の筒状に加工して形成されている。プロテクタ１１は、濾過体１００の内側形状、オイルフィルタにおいてはクリーンサイドの形状を規定する部材であって、略筒状の形状をなしており、外側に向かって放射状に延び出した複数のひだ状部１１ｂを有している。その中央部には、吸引芯１０を受入可能な円柱状の中央空間１１ｃが区画されており、この中央空間１１ｃから放射状に広がる様に複数の三角柱状のひだ空間１１ｄがひだ状部１１ｂによって区画されている。
【００１１】
さらに、プロテクタ１１の両側の軸方向端面には、ほぼ円形の仮想の輪郭を持った中央開口と、ひだ状部１１ｂに対応するひだ部開口とが形成されている。このひだ部開口は、スラリーから繊維を漉し取ることができる程度の隙間とすることが、プロテクタ１１を単純な筒状形状として、その製造を容易にする上で重要である。なお、ひだ部開口の隙間を狭くするように、あるいは閉塞するように加工してもよいが、後工程において他の部材との接触によって中央開口を閉塞するためには、中央開口の外側全周に繊維が堆積していることが重要であり、ひだ状部１１ｂの開口上にも繊維が堆積するようにすることが重要である。また、両端に中央開口を形成することで、その一方をオイルフィルタとしての出口とし、その他方にオイルフィルタとしてのリリーフ弁を装着することができる。
【００１２】
吸引芯１０のベース部９側の付け根には、プロテクタ１１の下側端面が着座して、プロテクタ１１の下側端面とベース部９との間に隙間を確保するとともに、プロテクタ１１の回転を阻止する台座９ａが設けられている。この台座９ａは、プロテクタ１１が着座するスペーサ部９ｂと、プロテクタ１１のひだ状部１１ｂと係合して回転を阻止するストッパ部９ｃとからなる。この台座９ａによってプロテクタ１１とベース部９との間には隙間が確保され、後述する吸引工程においてプロテクタ１１の下側端面に繊維が堆積することを許容する。これにより、プロテクタ１１の下側端面のひだ部開口が繊維によって閉じられる。そして、ベース部９のプロテクタ１１側の面は、上記隙間に堆積する繊維の外側形状を規定しており、外側成形型の一部をなしている。
【００１３】
外形治具１２は、濾過体１００の外側形状、オイルフィルタにおいてはダスティサイドの形状を規定する部材である。保持部１２ａのプロテクタ１１側の面には、ベース部９の台座９ａに対応する台座１２ｃが形成されている。この台座１２ｃもまたスペーサ部１２ｄとストッパ部１２ｅとを有している。また、保持部１２ａのプロテクタ１１側の面は滑らかな面をなしており、プロテクタ１１の間の隙間に堆積する繊維の外側形状を規制する。よって、この保持部１２ａは、濾過体１００の端面形状を規定する。
【００１４】
複数の脚部１２ｂは、断面三角形の三角柱状に形成されている。この複数の脚部１２ｂは、プロテクタ１１のひだ状部１１ｂ間の複数の谷部にそれぞれ配置される。脚部１２ｂは、プロテクタ１１との間に隙間を介して位置されて、その隙間に堆積する繊維の外側形状を規定する。さらに複数の脚部１２ｂの間には、これら脚部１２ｂ間を通って繊維が堆積することなく自由に流通できる程度の大きな隙間が形成されている。これにより、プロテクタ１１上へ向けて、外周側のほぼ全周からスラリーが流入し、均一な繊維配向が得られるとともに、短時間の吸引成形が可能となる。
吸引芯１０の先端は閉塞されており、治具固定用のボルト１５がねじ込まれる穴が形成されている。このボルト１５によって、プロテクタ１１と外形治具１２とがベース部９に固定されて、吸引治具４が組み立てられる。
【００１５】
次に、濾過体１００の製造工程について説明する。
図３は製造工程の一例を示す工程図である。
まず、予めミキサー（図示しない）等により細かく切断された繊維をバインダ繊維（熱融着性繊維）とともに均一に配合して水槽２に投入し（ａ）、攪拌機３により攪拌分散してスラリー１の繊維濃度を均一化する（ｂ）。
続いて、スラリー１内に吸引治具４を浸し、吸引ポンプ７を作動させて吸引成形を行う（ｃ）。この吸引工程は、吸引治具４を回転しながら，吸引ポンプ７の吸引量を調節して行う。これにより、水槽２内のスラリー１が吸引治具４→吸引用ホース５→吸引ポンプ７→排出用ホース６を流れて再び水槽２内へと循環する。この時、吸引治具４では、プロテクタ１１に空けられた吸引孔１１ａをスラリー１が通過する際に、スラリー１に含まれる繊維の一部が吸引孔１１ａを通過することなくプロテクタ１１の表面に付着し、その付着した繊維に順次新たな繊維が堆積して層を成すことにより、プロテクタ１１と外形治具１２とで形成される空間に星型筒形状の成形体１６（図４参照）が形成される。
図４は、吸引成形後の吸引治具４と成形体１６との断面形状を模式的に示した断面図である。同図では複数の脚部１２ｂは省略されている。同図に示されるように、成形体１６はプロテクタ１１の外周、並びに両端面にも堆積される。
【００１６】
吸引成形が終了した後、吸引治具４からプロテクタ１１ごと成形体１６を取り外して水槽２から取り出し、脱水処理を行った後、所定の温度で加熱して乾燥硬化させる（ｄ）。
続いて、成形体１６にバインダ樹脂（例えばフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂）を含浸させた後（ｅ）、所定の温度で加熱してバインダ樹脂を硬化させる（ｆ）。
以上の各工程を経て、図５に示す様に、成形体１６から成る濾材の内周にプロテクタ１１を芯材として備えた濾過体１００が完成する（ｇ）。
【００１７】
こうして成形された濾過体１００は、ほぼ円柱状の形状を有している。濾過体１００の外周には、図５に示すように、吸引治具４の型割り方向である軸方向に沿って延びる複数のひだを有している。その両端面には、吸引芯１０が貫通していた痕跡としての中央開口が開口している。そして、その内側には、プロテクタ１１の形状に対応した星型断面の空間が形成されている。
こうして成形された濾過体１００を、内燃機関の潤滑油濾過用のオイルフィルタとして用いる。濾過体１００は、オイルフィルタとしてのハウジング内に収容される。そして、その一方の端面の中央開口が吸い出し口としてハウジングに接続され、他方の端面の中央開口がリリーフ弁によって閉塞される。
【００１８】
（本実施例の効果）
本実施例では、プロテクタ１１をそのまま濾過体１００の芯材として使用するため、吸引成形が終了した後、シャーベット状もしくは綿状の成形体１６を吸引治具４から取り外す際にも、プロテクタ１１を把持して、そのプロテクタ１１と一体に取り外すことができるため、取り外しが容易である。また、吸引成形後の各工程においても、プロテクタ１１を基準とした位置決めを行うことができるため、位置決め性が向上する。これらの結果、生産性を大幅に向上できるため、大量生産に適応できる。
【００１９】
プロテクタ１１を濾過体１００の芯材として使用することで、吸引成形後にプロテクタ１１を成形体１６から取り外す必要がないため、成形体１６の形状が複雑でも、プロテクタ１１の形状に合わせて容易に吸引成形することができる。
また、芯材であるプロテクタ１１自身の強度を上げることによって、濾過体１００の強度を向上できる効果も生じる。
【００２０】
さらにこの実施例では、濾過体１００からの被濾過流体の出口としての中央開口を成形体１６によって区画している。このため、星型のような複雑な端面形状を有するプロテクタ１１を内蔵しているにもかかわらず、成形体１６によって滑らかな円形のシール面を得ることができ、オイルフィルタとして利用する場合に、例えばハウジング等の他部材とのシールを簡単な構造で得ることができる。また、リリーフ弁装着用の中央開口についても同様に成形体１６によって区画している。このため、別部品として組み立てられた円盤状のリリーフ弁を成形体１６の表面に直接に接着して装着することができる。
【００２１】
（変形例）
上記実施例では、プロテクタ１１の内周に吸引芯１０を配置しているが、吸引芯１０を廃止してプロテクタ１１により直接吸引する方法を採用することもできる。
上記実施例では、吸引ポンプ７によって吸引したスラリー１を再び水槽２に戻しているが、必ずしも水槽２に戻すことはなく、水槽２内のスラリー１を吸い切る方法により成形体１６を形成しても良い。
プロテクタ１１は、上記実施例で説明したパンチングメタルでも良いが、網状、スリット状、あるいは多孔質材（スポンジや焼結体等）等でも良い。また、材質としても、金属製に限らず樹脂製でも良い。
【００２２】
なお、上記実施例では、両端が開口した筒状のプロテクタ１１を用いたが、プロテクタ１１の一方端面の中央開口を予めキャップによって閉塞しておき、オイルフィルタとして必要となるリリーフ弁を他方の端面側に設ける構成としてもよい。
また、上記実施例では、ベース部９並びに外形治具１２との間に隙間を確保してプロテクタ１１を固定し、プロテクタ１１の両端面にも繊維を堆積させたが、これを一方の端面のみとしてもよく、さらに両端面をベース部９並びに外形治具１２に接触させてもよい。これらの場合には、濾過体１００の両端面にプロテクタ１１の両端形状に対応した開口が残るが、これらは別に用意した部材で閉塞することができる。例えば、環状の濾紙を濾過体１００の端面に貼りつけて、中央開口を残して他の開口を閉塞することができる。
【００２３】
また、上記実施例では、乾燥工程（ｄ）とバインダ樹脂硬化工程（ｆ）とを別々に設けているが、乾燥工程（ｄ）を廃し、バインダ樹脂硬化工程（ｆ）において乾燥も行ってもよい。この場合、スラリー１の溶媒とバインダ樹脂の溶媒とを共通のものとする。
また、上記実施例では、吸引成形工程（ｃ）の後にバインダ樹脂含浸工程（ｅ）を置いており、製造工程中に２つの湿式工程が含まれているが、スラリー１の調整工程（ａ）において、バインダ樹脂をスラリー１中に混入させてスラリー１を調整し、乾燥工程（ｄ）において乾燥と樹脂硬化とを同時に行ってもよい。これにより、工程（ｅ）と（ｆ）とを廃することができる。
また、図６に示されるように、球形のプロテクタ１１０を用い、その表面に成形体１５０を成形してもよい。この場合にも、濾過表面積を大きくするために球形プロテクタ１１０の表面に複数の凹部を形成することが有効である。
【００２４】
さらに、図７に示されるように、蛇腹状のプロテクタ１２０を用いてもよい。この場合には、外形治具がプロテクタ１２０の軸と直交する方向に分割可能な割り型とされ、成形体１６０が成形される。
また、図８に示されるように、デージー型と呼ばれる花弁形のプロテクタ１３０を用い、その表面に成形体１７０を成形してもよい。この場合には、外形治具の形状もプロテクタ１３０の形状に対応した形状とされ、成形体１７０の表面がデージー型に成形される。
【００２５】
（第２実施例）
図９は吸引治具を示す斜視図である。
本実施例は、吸引工程の途中でプロテクタ１１の吸引位置を変更する場合の一例を示すものである。
本実施例の吸引治具４は、吸引芯１０がプロテクタ１１及び外形治具１２に対して予め設定した角度で回転可能な構造（図９参照）であり、吸引芯１０の吸引孔もその角度に合わせて設定してある。
【００２６】
吸引工程は、吸引治具４を回転しながら、吸引ポンプ７の吸引量を調整して行われるが、その吸引工程の途中でプロテクタ１１の吸引位置を変更する。具体的には、図１０に示す様に、プロテクタ１１の凹部（プロテクタ１１のひだ状部１１ｂとひだ状部１１ｂとの間）に吸引芯１０の吸引孔１０ａを合わせて吸引を行う。その後、プロテクタ１１に対して吸引芯１０を所定の角度だけ回転して、図１１に示す様に、プロテクタ１１の凸部に吸引芯１０の吸引孔１０ａを合わせて吸引を行う。これにより、プロテクタ１１と外形治具１２との間の細溝の奥（プロテクタ１１の凹部）まで略均一に繊維を積層できるだけでなく、濾過される流体（オイル）が通過する流れ方向に対して略垂直な繊維配向が得られることから、安定した濾過性能を得ることができる。
【００２７】
このように、プロテクタ１１の形状に合わせた吸引方向の切換制御を行うことで、一定の吸引を行った場合には、図１２のように堆積する繊維の配向を、図１３のように堆積させることができる。図１３のような繊維配向は、プロテクタ１１の表面全体において表面と平行に繊維が配向されるため、プロテクタ１１の全体で均一な濾過特性が得られる。
本実施例は、図７に示した様に、成形体１６の縦方向（プロテクタ１１の筒方向）に凹凸がある場合にも適応できる。即ち、吸引芯１０を縦方向にスライドさせてプロテクタ１１の吸引位置を縦方向で切り換えることにより、上記と同様の作用を得ることができる。
【００２８】
（第３実施例）
図１４は吸引成形装置の平面図、図１５は吸引成形装置の断面図である。
本実施例は、水槽２内に規則的なスラリー１の循環流を発生させて吸引成形する場合の一例を示すものである。
吸引成形装置は、スラリー１の入った円筒形の水槽２と、この水槽２内でスラリー１を吸引して成形体１６を形成するための吸引治具４と、この吸引治具４に接続された吸引用ホース５を通してスラリー１を吸引し、排出用ホース６を通して再び水槽２内へ戻す吸引ポンプ７等より構成される。但し、排出用ホース６は、排出用ホース６から水槽２内に排出されたスラリー１が水槽２の内壁面に沿って流れることができる様に、水槽２の側壁に対して浅い角度で取り付けられている。一方、吸引用ホース５に接続された吸引治具４は、図１４に示す様に、水槽２内に発生する規則的な循環流（渦流）の中に配置され、図示しないモータ等の駆動手段により、吸引用ホース５に対して回転しながら吸引成形を行うことができる。
また、水槽２内には、スラリー１の流れが吸引治具４に向かう様に、円弧状の案内羽根１７が設けられている。
【００２９】
本実施例によれば、水槽２内に渦流を発生させて水槽２内でのスラリー１の流れを整流化し、その整流化されたスラリー１の流れの中に吸引治具４を配置して吸引成形を行うことにより、繊維が均一に分散したスラリー１を積極的に吸引治具４に供給できる。このため、水槽２内のスラリー１を攪拌機等で攪拌しながら吸引成形を行う方式より高速で、且つより均一な成形体１６を得ることが可能である。
なお、水槽２は、スラリー１の規則的な循環流を発生させることができれば、どの様な形状（例えば楕円形状）でも良い。
また、本実施例では、吸引ポンプ７からの吐出流によって渦流を発生させているが、吸引ポンプ７の他に渦流を発生させるためのポンプを使用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】吸引治具を構成する各部品の斜視図である。
【図２】吸引成形装置の全体模式図である。
【図３】濾過体の製造工程図である。
【図４】吸引成形後の吸引治具と成形体の断面形状を模式的に示した断面図である。
【図５】濾過体（成形体）の斜視図である。
【図６】プロテクタと成形体の縦断面図である。
【図７】成形体の斜視図である。
【図８】成形体の一部断面を含む斜視図である。
【図９】吸引治具の斜視図である。
【図１０】プロテクタの吸引位置を示す模式図である。
【図１１】プロテクタの吸引位置を示す模式図である。
【図１２】成形体の繊維配向を模式的に示す断面図である。
【図１３】成形体の繊維配向を模式的に示す断面図である。
【図１４】吸引成形装置の全体模式図である。
【図１５】図１４に示す吸引成形装置の断面図である。
【符号の説明】
１    スラリー
２    水槽
１０    吸引芯
１０ａ  吸引芯の吸引孔
１１    プロテクタ
１１ｂ  ひだ状部
１６    成形体
１００    濾過体
【図１】
0003700249.tif 000002
【図２】
0003700249.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003700249.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003700249.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0003700249.tif 000011
【図１１】
0003700249.tif 000012
【図１２】
0003700249.tif 000013
【図１３】
0003700249.tif 000014
【図１４】
0003700249.tif 000015
【図１５】
0003700249.tif 000016