(57)【要約】  【課題】不純物・異物の捕集機能に優れたフィルターを提供する。  【手段】フィルターエレメントとしてエッジ部を備えたものを使用する。焼結金属製フィルターの場合は、金属微粒子２を角錐状やダイヤモンドカット状のような稜線を備えた形状に形成し、この金属微粒子２が無数に集まっている金属粉末をプレスで固めてから焼結する。角張った金属微粒子２がランダムな姿勢で結合しているため、フィルター１の空隙率は高く、かつ、空隙は複雑に入り込んでいる。その結果、不純物・異物の捕集機能に優れている。また、化繊紡糸用フィルターに使用すると、ゲル状樹脂粒を微細に破砕できるため、従来のサンド層を無くすことも可能になる。【選択図】        図１
2005186010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルターエレメントが、角張ったり尖ったりした鋭いエッジ部を備えた形態になっている、
フィルター。
【請求項２】
前記フィルターエレメントは微小な金属微粒子であって、この金属微粒子の外表面は、複数の稜線部と、隣合った稜線部が交わって形成される尖ったピーク部とを有しており、無数の金属微粒子の集まりである金属粉末を焼結によって一体的に結合している、
請求項１に記載したフィルター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、液体や気体等の流体の濾過に使用するフィルターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流体を濾過するためのフィルターには様々の構造のものがある。金網の単層構造や積層構造もの、細い線材をランダムに曲げて絡ませたもの、不織布製のもの、或いは焼結金属製のものなど多くの構造のもの等があり、用途によって使い分けられている。材質からみると、金属製と合成樹脂製とが多用されている。
【０００３】
各種構造のフィルターのうち焼結金属製のフィルターは、無数の金属微粒子の集まりである金属粉末を原料として、これをプレス装置によって例えば円板状等の所望の形態に固め、次いで、加熱炉において金属の融点以下の温度で加熱することによって金属粉末を一体に結合させたもので、金属微粒子は球状の形態を成している。また、金網製や線材製、不織布製のものは線材や繊維を素材としているが、従来の線材や繊維は断面が円形になっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フィルターには、濾過性能と耐久性などの様々の機能が求められる。高い濾過性能を得るには、フィルターの内部にできるだけ多くの不純物・異物を捕集できることが必要であり、そのためには、フィルターの内部の空隙率が高くて、しかも空隙が入り込んでいることが好ましい。また、不純物・異物がフィルターの内部でフィルターエレメントに引っ掛かり易いことも重要である。
【０００５】
そして、例えば溶融合成樹脂から化繊繊維を製造するための紡糸用口金パックに使用されるフィルターのように微小な不純物・異物を捕集するためのフィルターには焼結金属製のものが使用されることが多いが、既述のとおり、従来の焼結粉末を構成する微粒子は球状であるため、フィルターの内部の空隙率が低く、このため、早く目詰まりする現象が生じて濾過性能が高いと言えず、また、流体がフィルターを通過するときの流れ抵抗が大きいため、流体を透過させるのに高い圧力が必要であるといった問題があった。
【０００６】
他方、前記した化繊紡糸用口金パックでは、フィルターを透過した樹脂がノズルから吐出して冷却されることによって繊維（フィラメント）となるが、原料樹脂がゲル状（半固体状）の粒になる場合があり、このゲル状樹脂粒がそのままの大きさでノズルまで至ると糸切れの原因になる。そこで、金属等の微粒子よりなるサンド層を設け、このサンド層を金網製や焼結金属製等のフィルターで支持している。
【０００７】
そして、ゲル状樹脂はある程度以下に細分化されるとノズルに至っても糸切れは生じないと推測されており、サンド層はゲル状樹脂を通過の過程で悪影響がない程度に細分化する機能があると考えられている。しかし、サンド層は微小粒子の集まりであるため、洗浄や交換に多大の手間が掛かるという問題があった。
【０００８】
本願発明は、このような現状を改善することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
フィルターの濾過性能や耐久性はフィルターエレメントの形状や配置構造と密接に関係している。この点について本願発明者たちは研究を重ね、本願発明を完成させるに至った。
【００１０】
すなわち本願発明のフィルターは、これに使用するフィルターエレメントが、角張ったり尖ったりした鋭いエッジ部を備えた形態になっている点を特徴とするものである。なお、フィルターは複数種類のフィルターエレメントからなることがあるが、この場合は、少なくとも１種類のフィルターエレメントが本願発明の構造であれば良い。
【００１１】
焼結金属製フィルターの場合、フィルターエレメントは金属微粒子であり、無数の金属微粒子の集まりである金属粉末を焼結によって一体的に結合している。そして、請求項２の発明では、このような焼結金属タイプのフィルターにおいて、金属微粒子の外表面は、複数の稜線部と、隣合った稜線部が交わって形成される尖ったピーク部とを有している。
【００１２】
フィルターエレメントとして線材を使用したり金属繊維を使用したりする場合、それら線材や金属繊維の断面形状を三角形や四角形のように鋭いエッジがある形状にしたら良い。
【発明の効果】
【００１３】
本願発明によると、フィルターエレメントはエッジ部を備えた角張った形状であるため、フィルターが球状や円形線材である場合に比べて、空隙率が高くなり、かつ、多数のフィルターエレメントが複雑に重なることによって空隙も複雑に入り込んだものとなる。このため、不純物・異物の捕集機能を向上できる。換言すると濾過性能を向上できる。
【００１４】
また、フィルターエレメントがエッジ部を持っていることにより、固体状や糸屑状の不純物・異物がフィルターエレメントのエッジ部に引っ掛かり易いと考えられ、このため、不純物・異物の捕集機能が高い一方、ゲル状樹脂のような半流体状物質については、ある程度の圧力によってフィルターの内部に至るとフィルターエレメントのエッジ部で切断される現象が生じ、透過過程で微細化することも可能になる。このため、既述した化繊紡糸用のフィルターに使用すると、従来のサンド層が不要になる可能性があり、これにより、化繊の紡糸工程に要するランニングコストを抑制することが可能になる。
【００１５】
請求項２のように構成すると、金属微粒子が複数のエッジ部を備えているため、不純物・異物がフィルターエレメントのエッジ部に引っ掛かる確率が極めて高くなり、このため不純物・異物の捕集機能に優れている。また、化繊紡糸用フィルターに使用すると、ゲル状樹脂がフィルターエレメントのエッジ部に接触しつつフィルターの内部を通過することにより、ゲル状樹脂を紡糸の確実性が阻害されない大きさにまで細分化することを確実化できると期待される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
(1).第１実施形態（図１〜図４）
図１〜図４では第１実施形態を示している。図１（Ａ）は焼結金属製の円板状フィルター１の外観を示す斜視図であり、このフィルター１は、フィルターエレメントとして金属微粒子２を使用している。
【００１８】
金属微粒子２は、図１（Ｂ）で例示しているように、ダイヤモンドカット状の形態や三角錐状の形態、四角錐状の形態などのように様々の形態を採用することができる。いずれにしても、複数のナイフリッジ状稜線部３と、隣合った稜線部３が交叉した尖った形態のピーク部４と、稜線部２で囲われた平面部５とを備えている。なお、稜線部３及びピーク部４とも請求項に記載したエッジ部の範疇に含まれる。
【００１９】
図１（Ｂ）に示す形態は模式的なものであり、実際には、製造上の問題で形は一定しないことが多いし、稜線部３やピーク部４が潰れている場合もあろうが、基本的には、稜線部３やピーク部４と認められるエッジ部が存在したら差し支えない。
【００２０】
また、図２（Ｂ）の形態の他に、立法体状や直方体状、或いは円錐状などの形態も採用できる。基本的に同形態のものを１種類だけ使用しても良いし、複数の形態のものを混合して使用してもよい。粒度はフィルターに求められる条件によって設定したらよい。具体的には、篩に掛けて粒度を揃えて使用しても良いし、粒度が大きくことなるものを混合して使用しても良い。なお、後述する化繊紡糸用フィルターに使用する場合、金属微粒子２の大きさは１０μｍ以下（好適には数ミクロン以下）とするのが好ましい。
【００２１】
金属微粒子２の素材はフィルター１に求められる条件によって設定したら良い。一般には、錆びの防止のために、オーステナイト系等のステンレス粉を使用することが多いと考えられるが、銅粉やアルミ粉を使用したり、鋼粉（鉄粉）を使用してメッキ処理したりすることも可能である。
【００２２】
フィルター１を製造するにおいては、図２に示すように、金属微粒子２の無数の集まりである金属粉６をプレス装置７で押し固めることによって円板状に保形し、次いで、これを加熱炉（図示せず）で加熱して焼結する。本実施形態のように予めプレス加工して保形しておくと、加熱炉による焼結時間を短くできる利点がある。
【００２３】
図３（Ａ）は、本実施形態に係るフィルターの断面を模式的に示しており、この図から容易に推測できるように、本実施形態では、無数の金属微粒子２が様々の姿勢で結合しており、このため、空隙率が高く、かつ、空隙は迷路のように複雑に入り込んだ状態になっている。従って、不純物・異物はフィルターの内部で引っ掛かる確率が極めて高く、このため不純物・異物の捕集性能に優れている。特に、不純物・異物が固形である場合や糸屑状である場合は特に高い捕集性能が発揮されると解される。また、空隙率が高い分だけ流体の流れ抵抗も小さいと考えられる。
【００２４】
図３（Ｂ）では、比較例として、球状の金属微粒子２′を使用して焼結したフィルターの断面を模式的に示している。金属微粒子２′が球状の場合は、各金属微粒子２′はいわば整列した状態に並び、しかも、隣合った金属微粒子２′の間の空間の体積は小さいため、空隙率はいきおい低くならざるを得ず、また、空隙の延び方向も単調になる傾向が高いと言える。これらのことと、不純物・異物が金属微粒子の表面を滑り易いこととより、本願実施品に比べて不純物・異物の捕集性能に劣り、また、流体の流れ抵抗も高くなると考えられる。
【００２５】
図４では、前記したフィルター１を化繊紡糸用口金パック９に使用した状態を示ししている。口金パック９は、円筒状の本体１０を備えており、その内部に、上流側から順に、蓋板１１、スペーサ１２、メインフィルター１３、多数の透液穴１４が空けられた分散板１５、補助フィルター１６、紡糸穴１７が空いたノズル１８の順で配置されており、本体１０にノズル１８が支持される内向きフランジ１０ａを設けると共に、蓋板１１を本体１０にねじ込むことにより、他の部材を押さえ固定している。
【００２６】
そして、メインフィルター１３と補助フィルター１６とのうち何れか一方又は両方を上記実施形態のフィルター１を使用している。そして、フィルター１３，１６に本願実施形態のフィルター１を使用することにより、ゲル状樹脂粒が発生しても、図３（Ａ）に模式的に示すように、ゲル状樹脂粒１０は金属微粒子２の稜線部３による切断作用で微細粒１９ａに切断細分化され得る。このため、従来のサンド層を廃止することが可能になり、これによって口金パック９の部品交換の手間が格段に軽減することができると期待される。
【００２７】
(2).使用例の変形例
図５では化繊紡糸用口金パック９に本願実施形態のフィルター１を使用するにおいて、メインフィルター１３の上流側に、本願実施形態のフィルター１よりなる複数枚又は１枚のプレフィルター２０，２１を配置している。この場合、上流側のプレフィルター２０の目が最も粗くなるように設定している。このように、目の粗さを変えた複数枚のフィルター群２０，２１，１３を設けると、固形状不純物・異物の捕集機能とゲル状樹脂粒１９の破砕機能とをより向上できるとと解される。
【００２８】
(3).第２実施形態（図６）
フィルターに高い圧力が掛かる場合は、下流側の面に補強材を配置したら良い。その例を図６において第２実施形態として示している。（Ａ）は断面図、（Ｂ）は（Ａ）の底面図である。この補強材２２は金網製であり（パンチングメタル製でも良い）、フィルター１と一体に焼結しても良いし、一点鎖線で示すようにリム２３でフィルター１に固定しても良いし、単に重ねただけでも良い。
【００２９】
(3).第３実施形態（図７）
金網製等の補強材（或いは補強用フィルター）２３はフィルター１の内部に埋設した状態にすることも可能である。その例を図７で第３実施形態として示している。
【００３０】
すなわちこの実施形態では、プレス装置７で固めて金属粉末６を保形するにおいて、雌型２４に段部２５を形成し、この段部２５に補強材２２を配置してこれを筒体２６で押さえ保持し、その状態で雌型２４に金属粉末６を投入してから雄型２７で押圧して保形し、次いで、加熱炉で加熱して焼結したのち、補強材２２の張り出し縁部を切除するものである。補強材２２は複数枚配置しても良い。
【００３１】
(4).第４実施形態（図８）
上記の各実施形態ではフィルター１の製造工程で、金属粉末６をプレス装置で押し固めて保形していたが、図８に簡単に示すように、セラミック製等の耐熱性容器２８に金属粉末６を所定量入れて、その状態で加熱炉に入れて加熱することによって焼結しても良い。この場合は、プレスによる加圧工程での金属微粒子２の潰れがないため、空隙率はより高くなると解される。なお、この実施形態でも金属粉末６は円板等で軽く押して形状を整えておくのが良い。
【００３２】
中間工程での加圧工程を無くして焼結する方法としては、金属粉末に無機性（消失性）バインダーを混練して成形し、これを加熱炉で焼結することも可能である（但し、この場合は、高圧で水洗い又は酸洗いするなどしてバインダーの滓を完全に除去する必要がある）。或いは、フィルターエレメントとなる金属微粒子２よりも融点の低い金属の微小粉末をバインダーとして焼結することも可能であり、この場合は、バインダーの離脱はないので洗浄は不要となる。
【００３３】
(5).第５実施形態（図９）
図９では、フィルターエレメントとして線材２９を使用した例を示している。（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ視断面図であり、線材２９は断面が三角形になっている。そして、この線材２９をくしゃくしゃに曲げて絡ませた状態の中間品３０を作り、これをプレス装置３で押し潰すことよにってフィルター１と成すか、更に加熱炉で加熱して焼結フィルター１と成すものである。
【００３４】
この実施形態でも、線材２９が３条の鋭いエッジ部３を備えていることと、線材２９は曲がりくねって絡まり合っていることにより、円形の線材で製造した場合に比べてフィルター１は空隙率が高く、かつ、不純物・異物の引っ掛かり性能も高いと言える。（Ｅ）に示すように線材２９をその軸線回りに捩じって、これを曲げて絡ませることも可能である。
【００３５】
(6).第６〜第８実施形態（図10〜図12）
図１０では第６実施形態を示している。このうち（Ａ）に示す例では、焼結等のフィルター１においてこれを筒状に形成している。また、（Ｂ）に示す例では有底筒状に形成している。
【００３６】
図１１では、複数種類のフィルターエレメントを使用した複合構造のフィルターの製法を示している。このうち（Ａ）の例では、線材をくしゃくしゃに曲げて絡ませた中間体３０を作り、この中間体３０をプレス装置３の雌型２４に入れてから金属粉末６を投入し、次いで、雄型で押圧して円板状に押し固めてから焼結するものである。
【００３７】
（Ｂ）に示す例では、線材を交叉させた金網３１を製造し、複数枚の金網３１をプレス装置３の雌型２４に入れてから金属粉末６を投入し、次いで、雄型で押圧して円板状に押し固めてから焼結している。これら両例において、線材（金網）と金属微粒子とのうちいずれか一方を本願発明の構成とすれば良いが、両方を本願発明の構成にすると好適である。
【００３８】
図１２では、図９で示したエッジ部付き線材２９の多数本を束ねて一体化したフィルター１の例である。（Ａ）に示す例では、エッジ付き線材の多数本を平行に束ねた状態で焼結することにより、線材を一体化している。この場合、空隙率を高くするため、各線材は図９（Ｅ）に示したように軸回りにねじっておくのが好ましいと言える。（Ａ）に示す例では、長さの長い中間製品１′を製造して、これを適当な寸法に切断してフィルター１と成している。フィルター１はリム２３を備えていても良い。
【００３９】
図１２（Ｂ）に示す例では、束ねた多数本の線材群をねじって、その状態で焼結するか又はバンド３２で縛ることにより、線材群を保持してフィルター１と成している。この場合も、各線材もねじっておくのが好適であると言える。これら図１２の実施形態では、不純物・異物はフィルター１を透過する過程で線材のエッジによって切断作用を受けるため、不純物・異物を微細化する機能に優れていると言える。
【００４０】
(7).その他
本願発明は上記の実施形態の他にも様々に具体化することができる。例えばフィルターの素材は金属には限らず、例えばガラスやセラミックのような無機硬質材や樹脂を使用することも可能である。ガラス製の場合は、その粉末を焼結したら良いし、セラミック製の場合は、その粉末にガラス粉末をバインダーとして混ぜて焼結したら良い。
【００４１】
更に、本願発明の用途は特に限定はない。なお、射出成形機で様相した樹脂に混入している不純物を濾過するためのフィルターに使用すると、紡糸用フィルターの場合と同じ効果を得ることができる解される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第１実施形態に係るフィルター及び金属微粒子を示す図である。
【図２】第１実施形態に係るフィルターの製造工程を示す図である。
【図３】（Ａ）は本実施形態のフィルターの断面模式図、（Ｂ）は比較例を示す図である。
【図４】第１実施形態のフィルターの使用例を示す図である。
【図５】他の使用例を示す図である。
【図６】第２実施形態を示す図である。
【図７】第３実施形態を示す図である。
【図８】第４実施形態を示す図である。
【図９】第５実施形態を示す図である。
【図１０】第６実施形態を示す図である。
【図１１】第７実施形態を示す図である。
【図１２】第７実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  フィルター
２  フィルターエレメントの一例としての金属微粒子
３  エッジ部
４  ピーク部
６  金属粉末
９  化繊紡糸用口金パック
１３，１６，２０，２１  本願発明を適用できるフィルター
２９  フィルターの一例としての線材
【図１】
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【図２】
2005186010.tif 000004
【図３】
2005186010.tif 000005
【図４】
2005186010.tif 000006
【図５】
2005186010.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005186010.tif 000009
【図８】
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【図９】
2005186010.tif 000011
【図１０】
2005186010.tif 000012
【図１１】
2005186010.tif 000013
【図１２】
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