(57)【要約】【課題】ワイヤをコイル状、或は平面状に配置し、このワイヤ間スリットがミクロンあるいはサブミクロンオーダーの濾過性能をもち、濾過面が平面であるフィルターエレメントを容易に、かつ安定的に製造すること。【解決手段】ワイヤをコイル型に巻き、このワイヤ間の微細スリットにより液体、気体或は粉体等を濾過するフィルターのフィルターエレメントの製造方法であって、隣接するワイヤ１０が互いに線接触する断面形状のワイヤを籠形フレーム１２に一定の張力をかけて密着巻きして、ワイヤ１０ａを籠形フレーム外周面に固定してコイル型アセンブリ２０を構成し、該コイル型アセンブリを電解研磨槽３０に設置してそのワイヤ外周面を電解研磨し、この電解研磨によってワイヤ間に微細スリット１３を生成させるコイル型フィルターエレメントの製造方法。【選択図】図  ３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤをコイル型に巻き、このワイヤ間の微細スリットにより液体、気体あるいは粉体等を濾過するフィルターのフィルターエレメントの製造方法であって、
隣接するワイヤが互いに線接触する断面形状のワイヤを籠形フレームに一定の張力をかけて密着巻きして、ワイヤを籠形フレーム外周面に固定してコイル型アセンブリを構成し、
上記コイル型アセンブリのワイヤ外周面を溶解し、この溶解によってワイヤ間に微細スリットを生成させるコイル型フィルターエレメントの製造方法。
【請求項２】
上記ワイヤを溶解する手段が、電解研磨である請求項１のコイル型フィルターエレメントの製造方法。
【請求項３】
上記ワイヤがステンレス鋼、チタン、または、チタン合金である請求項１のコイル型フィルターエレメントの製造方法。
【請求項４】
上記ワイヤの断面形状が三角形、台形、半円形、半楕円形である請求項１のコイル型フィルターエレメントの製造方法。
【請求項５】
上記ワイヤを籠形フレームの適宜位置に溶接して籠形フレームに固定する請求項１のコイル型フィルターエレメントの製造方法。
【請求項６】
前記籠形フレームが、横方向の多数のリングに縦方向の多数の押え棒を一定間隔で配置し、これを上記リングに固着して構成されたものである、請求項１のコイル型フィルターエレメントの製造方法。
【請求項７】
前記溶解によって形成されるワイヤ間のスリットが、１０μｍ未満である請求項１のコイル型フィルターエレメントの製造方法。
【請求項８】
請求項５のコイル型フィルターエレメントの製造方法で製作された該フィルターエレメントを、そのリング、押え棒に沿って切断して製作する平面状のワイヤフィルターエレメントの製造方法。
【請求項９】
密に配列されたワイヤ間の微細スリットによる平面状のワイヤフィルターエレメントの製造方法であって、
隣接するワイヤが互いに線接触する断面形状のワイヤを矩形フレーム上に密着させて配列し、当該ワイヤを上記フレーム表面に溶接して固定してワイヤフィルターアセンブリを構成し、
上記ワイヤフィルターアアセンブリのワイヤ外表面を溶解し、この溶解によってワイヤ間に微細スリットを生成させる平面状のワイヤフィルターエレメントの製造方法。
【請求項１０】
上記ワイヤを溶解する手段が、電解研磨である請求項９のワイヤフィルターエレメントの製造方法。
【請求項１１】
上記ワイヤの断面形状が三角形、台形、半円形、半楕円形である請求項９のワイヤフィルターエレメントの製造方法。
【請求項１２】
隣接するワイヤ間に微小スリットが備えられているコイル型フィルターエレメントであって、請求項１乃至請求項８のいずれかの方法で製造されたコイル型フィルターエレメント。
【請求項１３】
隣接するワイヤ間に微小スリットが備えられているワイヤフィルターエレメントであって、請求項９乃至請求項１１のいずれかのワイヤフィルターエレメントの製造方法で製造された平面状のワイヤフィルターエレメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はワイヤをコイル型に巻き、あるいはワイヤを平面状に配置し、このコイルあるいはワイヤ間スリットにより液体、気体あるいは粉体等を濾過する濾過面が平面であるフィルターのフィルターエレメントの製造方法、殊に、ミクロンあるいはサブミクロン（０．１μｍ）オーダーの濾過性能をもつフィルターエレメントの製造方法に関するものであり、高精度のフィルターエレメントを簡単容易にかつ安定的に製造することができるものである。
【背景技術】
【０００２】
コイル型フィルターエレメントとして、特開平８−１９６８２１号公報に記載されているもの、特開２００１−３００２１３号公報に記載されているもの、特開２００２−１０２６号公報に記載されているもの、さらに、特公昭６１−２４０７７号公報に記載されたものなどがある。
上記公報に記載されたフィルターエレメントはコイルスプリングのワイヤ間の微小スリットを利用するものであり、微小で均一なスリットを、コイル巻きピッチの調整によってワイヤ間に形成するのは困難であるので、より精密な濾過特性を得るためには補助濾材をスプリングフィルターに付加して複合フィルターとするか、ワイヤに表面加工を施して密着したワイヤ間に微小スリットが機械的に形成されるようにする等の工夫を講じるのが、これまでの技術である。
【０００３】
上記特開平８−１９６８２１号公報に記載されているものは、ワイヤ表面に一定間隔で微細な突起を形成し、コイル密着面に上記突起が介在するようにしてワイヤを密着巻きすることで、上記突起の高さに相当するスリットをワイヤ間に形成するようにしている。しかし、ミクロンオーダーの微細突起を安定的に形成することさえ容易でなく、また、この微細突起を隣接ワイヤに正確に当接させながら密着巻きすることも容易ではないので、高精度のフィルターエレメントを製作するのは極めて困難であり、まして、濾過面が平面であるような高精度フィルターエレメントを製造することは実際上不可能である。
【０００４】
また、特開２００１−３００２１３号公報に記載されているものは、ワイヤに一定間隔で微細切り込みを設け、密着巻きされたコイル間に上記微細切り込みによる微細孔を形成するものである。これには濾過効率が低いという問題があり、また、ミクロンオーダーの微細切り欠きを均一に多数形成することは容易でないという問題もある。
【０００５】
さらに、特開２００２−１０２６号公報に記載されているもの（図８乃至図１０）は、多数の縦方向の押さえ棒４と上下両端の押さえ金具３とによるフレームＦにワイヤを巻き付け、スプリング１の両端を上記押さえ金具３で押さえてコイル間の隙間（スリット）を小さくしてコイル型フィルターエレメントを構成したものである。そしてこのものは、特別な加工を施したワイヤを用いることなしに、微小スリットを備えたコイル型フィルターエレメントを構成したものであり、コイル１，１の間に、スペーサ２の放射方向に延びた薄いプレート２ａを介在させておいてコイルスプリングを圧縮して、上記プレート２ａにコイルを密着させて、該プレート２ａの厚さ相当のスリット幅ｔをコイル１，１間に形成するものである。このプレート２ａの厚さを加減することで、所定のスリットをコイル間に形成することができる。しかし、スリット幅ｔを厳格に規定し得る強さを薄いプレート２ａが備えていることが必要であり、そのようなプレートを均等に極めて薄くするには限界があるので、これによって、ミクロンオーダー以下のスリットを備えた高精度コイル型フィルターエレメントを構成することは実際上困難である。
【０００６】
さらに特公昭６１−２４０７７号公報に記載されているものは、濾過装置のフレームを構成する円筒体の外周に螺旋状のＶ溝を形成し、当該Ｖ溝に断面三角形のワイヤを嵌めながら螺旋状に巻き付けて、ワイヤを円筒体の外周に固定するものであり、螺旋状に巻き付けられたコイルの外周間に一定のスリットを形成し、このスリット幅を上記Ｖ溝によって規定し、かつ一定に保持するものである。
これは、螺旋溝のピッチと断面三角形のワイヤの断面形状との組み合わせによってコイル間のスリット幅が規定されるものであるから、スリット幅を微細にするときの限界は、螺旋溝の成形加工精度によって規定される。そして、螺旋状Ｖ溝の成形加工精度の限界からして、上記スリット幅を極めて微小（例えば、ミクロンオーダー）にすることは、実際上不可能である。このために、特殊形状に癖付けし、あるいは表面に微小凹凸加工を施した微細ワイヤを上記スリットの外周部に重ね巻きして、微細ワイヤ間に微細スリットが形成されるようにしたものもある（特開２００２−１８６８１０号公報）が、このものも、スリットの微細さ、均一さは微細ワイヤの癖付け精度、凹凸の加工精度に依存するので、ごく微小幅のスリットによる高精度のコイル型フィルターエレメントを製作することは実際上困難である。
【特許文献１】特開平８−１９６８２１号公報
【特許文献２】特開２００１−３００２１３号公報
【特許文献３】特開２００２−１０２６号公報
【特許文献４】特公昭６１−２４０７７号公報
【特許文献５】特開２００２−１８６８１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
濾過性能がミクロンあるいはサブミクロンオーダーの濾過面が平面である高精度のコイル型フィルターエレメントを構成することは、従来技術では不可能であり、また、ワイヤをコイル型に密着巻きする場合にその巻きピッチを正確に一定にすることは比較的容易であるが、コイル間にサブミクロンオーダーの微小スリットを介在させた状態で正確に一定ピッチでコイル巻きすることは、ほとんど不可能である。他方、コイル型のワイヤ間のスリットを一定にした濾過面が平面であるコイル型フィルターエレメントは最もその濾過精度が安定しており、また、洗浄性に優れ濾過効率も比較的に高い。
そこで、この発明は、ワイヤ間のミクロンあるいはサブミクロンオーダーのスリットによる高精度で濾過面が平面であるコイル型フィルターエレメントを簡便にかつ高品質で製造できる、コイル型フィルターエレメント製造方法を工夫することをその課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題解決のための手段は、ワイヤをコイル型に巻き、このワイヤ間の微細スリットにより液体、気体あるいは粉体等を濾過するのに使用されるコイル型フィルターエレメントの製造方法について、次の（イ）（ロ）によるものである。
（イ）隣接するワイヤが互いに線接触する断面形状のワイヤを籠形フレームに一定の張力をかけて密着巻きし、ワイヤを籠形フレーム外周面に固定してコイル型アセンブリを構成すること、
（ロ）上記コイル型アセンブリのワイヤ外周面を溶解し、この溶解によってワイヤ間に微細スリットを生成させること。
上記の「隣接するワイヤが互いに線接触する断面形状」は、密着巻きされたワイヤの外周部において隣接するワイヤが全線において線接触し、当該線接触部よりも半径方向内方において互いに離間する断面形状を意味する。
【０００９】
〔作用〕
上記籠形フレームにワイヤを密着巻きして形成されたコイル型アセンブリは、そのワイヤが上記籠形フレームに一定の張力で密着巻きされ、かつ籠形フレーム外周に固定されているから、各コイル間のピッチは一定で均一であり、かつ、変動することはない。この状態のコイル外周全面を溶解すると、隣接している線接触部を含む外周面が削除されて、ここに極めて微小なスリットが生成される。
他方、ワイヤをコイル型に巻いたワイヤの外周面の溶解は、線接触している部分において均一に進行するから、均一な幅の螺旋状のスリットが生成される。この溶解は電解研磨が好ましい。電解研磨によれば研磨量をより精密に制御する〔電解研磨条件（電解研磨液の組成および温度等）を一定にして電解研磨の電流密度、電解研磨時間を制御〕ことができ、より簡単容易に、かつより高精度で、微細で均一な幅の螺旋状スリットを形成することができる。
【００１０】
〔実施態様１〕
実施態様１は、上記ワイヤがステンレス鋼、チタン、または、チタン合金であることである。
【００１１】
〔実施態様２〕
実施態様２は、上記ワイヤの断面形状が三角形、台形、半円形、半楕円形であるものである。
〔作用〕
断面形状が三角形、台形、半円形、半楕円形のワイヤを密着巻きすると、このワイヤをコイル巻きしたそのワイヤの外周部が平面になり、外周部において隣接するワイヤが互いに線接触し、当該線接触部を含む外周平面の電解研磨量に比例した幅のスリットが均一に形成される。
ワイヤの断面形状が三角形、台形、半円形、半楕円形であるから、密着巻きされたワイヤの外周面が平面になり、この外周平面の電解研磨によってワイヤ間にスリットが生成されることになる。そして、ワイヤの外周平面の電解研磨は最も能率的で全周均一になされるので、微小の電解研磨によって幅が均一な微小スリットをワイヤ間に形成することができる。また、外周部が平面であるので、濾過後の洗浄性が極めて優れている。
【００１２】
〔実施態様３〕
実施態様３は、解決手段におけるワイヤを籠形フレームの適宜位置にスポット溶接して籠形フレームに固定することである。
〔作用〕
ワイヤが籠形フレームに適宜の位置でスポット溶接されて、籠形フレームに固定されるので、そのワイヤ間のスリット幅が変動することはない。
【００１３】
〔実施態様４〕
実施態様４は、解決手段における「籠形フレーム」が、横方向の多数のリングに縦方向の多数の押え棒を一定間隔で配置し、これを上記リングに固着して構成されたものである。
〔作用〕
横方向の多数のリングに縦方向の多数の押え棒を一定間隔で配置し、これを上記リングに固着して構成された「籠形フレーム」に所定張力をかけてワイヤを巻き付けると、「籠形フレーム」の半径方向内方に押え棒が弾力的に微小に撓み、その弾発力でワイヤを支持するから、ワイヤの緩るみが防止される。したがって、コイルが緩んでワイヤ間のスリット幅が変動することが確実に防止される。
【００１４】
〔実施態様５〕
実施態様５は、上記電解研磨によって形成されるワイヤ間のスリットが、１０μｍ未満であることである。
【００１５】
〔実施態様６〕
実施態様６は、実施態様３によって製作されたコイル型フィルターエレメントをそのリング、押え棒に沿って切断して製作する平面状のワイヤフィルターエレメントを製造することである。
ただし、この場合は、ワイヤフィルターエレメントの切断線に沿って、２本の押え棒、２つのリングを近接させて配置して籠形フレームを構成し、近接する２本の押え棒、２つのリングの間を切断することが必要である。
〔作用〕
上記リングと押え棒とによる籠形フレームにワイヤを密着巻きして構成されるコイル型アセンブリにおけるコイル型フィルターエレメントは、多数の平面からなる多角形状であるので、これをリング、押え棒に沿って切断することで平面状のワイヤフィルターエレメントが製作される。
【発明の効果】
【００１６】
この発明は、密着巻き状態で互いに線接触する断面形状のワイヤを籠形フレームに密着巻きし、そのワイヤを籠形フレームに固着させコイル型アセンブリを構成し、当該コイル型アセンブリのコイル外周面を溶解して、ワイヤ間の線接触部を溶解して、そこにスリットを形成するものであり、溶解量を制御することで、ミクロンあるいはサブミクロンオーダーの極微小幅のスリットをワイヤ間に容易、正確に形成することができる。
溶解量は、０．１μｍ以下の精度で極めて正確に制御することができ、また密着巻きは高精度になされるので、溶解によって生成されるワイヤ間のスリットの幅は、その全長にわたって極めて高精度である。
また、ワイヤに特別な加工を施すものではないので、限りなく細いワイヤによる高精度のコイル型フィルターエレメントを容易に製造することができる。
また、溶解量を加減することによってワイヤ間のスリットの幅を適宜正確に調整することができ、この溶解量の調整は極めて簡単容易であるから、スリットの幅を簡単容易に、正確に調整・変更することができる。
【００１７】
〔実施の形態〕
この実施の形態は、例えば、純水製造装置の固形異物を濾過するのに用いられる超高精度コイル型フィルターエレメントの製造方法、殊に、ワイヤ線径が０．２ｍｍ、ワイヤのスリットの幅が１μｍのコイル型フィルターエレメントの製造方法の例である。
【実施例１】
【００１８】
実施例１に用いる籠形フレーム１２はステンレス鋼製の丸形ワイヤで作られたものであり、等間隔に配列した５つの横方向リング１２ｂの外周に８本の縦方向の押え棒１２ａを一定間隔で配置し、これらを溶接して固着したもので、押え棒１２ａが内接する円の直径が２０ｍｍ、高さが２００ｍｍである。
断面形状が台形（上辺幅０．２ｍｍ、底辺幅０．０５ｍｍ、高さ０．５ｍｍ）のステンレス鋼製ワイヤ１０に張力を負荷させて籠形フレーム１２に密着巻きし、固定してコイル型アセンブリ２０を構成する。
籠形フレーム１２に密着巻きされたワイヤ１０ａを押え棒１２ａに適宜の位置で溶接して、隣接するワイヤ１０ａ，１０ａ間のピッチを固定している。
以上のコイル型アセンブリ２０を電解研磨槽３０内の電極３１の内側に設置して、コイル外周面を電解研磨する（図３）。
電解研磨液に浸されたコイル型アセンブリ２０を（＋）電極に、電極３１を（−）電極にして通電することによって、電極３１に対面するコイルの外周面が電解研磨作用を受けて、均等に研磨される。
【００１９】
これを模式図４を参照して説明すると、外周部が全面線接触した状態でワイヤが密着巻きされているコイル型アセンブリ２０（図４（ａ））を、電解研磨槽３０内の電極３１にワイヤ１０ａの外周面１０ｆを対面した状態で、電解研磨槽３０内に設置し、コイル型アセンブリ２０（＋）と電極３１（−）間に通電する（図４（ｂ））。これにより、ワイヤ１０ａの外周面１０ｆが均等に電解研磨され、これに伴って隣接するワイヤ１０ａ，１０ａ間にスリット１３が生成されて来る（図４（ｃ））。このスリット１３の幅ｔは、ワイヤ１０ａの外周面１０ｆにおける電解研磨量に比例し、この電解研磨量は、電解研磨条件を一定にして電流密度、研磨時間によって精密に制御される。
したがって、電解研磨の進行に伴って生成されるスリット１３の幅ｔは電解研磨の電流密度、研磨時間を制御することによって精密に制御される。
電解研磨がなされたコイル型アセンブリ２０には、微小で均一な幅の螺旋状スリットがその全面に形成されており（図５）、正八角形の筒状のコイル型フィルターエレメント２０Ａが形成される。なお、上記スリットの幅ｔは、フィルターの性能に応じて適宜選択できることであり、電解研磨における電極の形状と配置を適宜選択し電流密度、研磨時間を規定することで高精度で一定幅にすることができるが、この実施例では幅ｔが１μｍである。
【実施例２】
【００２０】
実施例２は、本発明のコイル型フィルターエレメント製造方法によって高精度のコイル型フィルターエレメントを製作し、これを利用して矩形の高精度ワイヤフィルターエレメント４０（図７）を製造するものである。
実施例２のコイル型アセンブリは実施例１のそれと基本的には違いがなく、籠形フレーム（構造体）１２のリング１２ｂ、縦方向の押え棒１２ａが２つ一組で構成されている点が異なる。
実施例２の籠形フレームは、その一部を展開して図６に示しているものであり、この籠形フレーム１４は２つ一対のリング１４ｂ，１４ｂと、２つ一対の押え棒１４ａ，１４ａによるものである。
この籠形フレーム１４に実施例１におけると同様にワイヤを密着巻きし、溶接して固定してコイル型アセンブリを構成し、これを電解研磨して、正多角形の筒状のコイル型フィルターエレメントを製作する。
その後、筒状のコイル型フィルターエレメントを２つ一対のリング１４ｂ，１４ｂ、押え棒１４ａ，１４ａの間で切断して、矩形のワイヤフィルターエレメントを切り取る。これによってミクロンあるいはサブミクロンオーダーの濾過性能を備えた高品質のワイヤフィルターエレメント４０が製作される。
【実施例３】
【００２１】
実施例３は、本発明のコイル型フィルターエレメント製造方法を応用して矩形のワイヤフィルターエレメントを直接製造するものである。
図面は省略しているが、実施例３では、実施例１における籠形フレームと同様に、棒材を縦横に配置して互いに溶接して、所定の大きさの矩形フレーム（構造体）を構成し、この矩形フレームの縦棒（図６、図７の押え棒１４ａに相当）上に断面台形のワイヤ（図７のワイヤ１０ａに相当）を密着状態で配置し上記縦棒に溶接して固定して、矩形のワイヤフィルターアセンブリを構成し、これを電解研磨槽に設置して電解研磨してワイヤ間に微小スリット（図７におけるスリット１３に相当）を生成させることによって、ワイヤフィルターエレメント（図７に示す実施例２によるワイヤフィルターエレメント４０に相当）を製作する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（ａ）は実施例１における籠形フレームの平面図であり、（ｂ）は同籠形フレームの正面図である。
【図２】（ａ）は、断面台形のワイヤを密着巻きし、籠形フレームに固定したコイル型アセンブリの平面図であり、（ｂ）は同コイル型アセンブリの正面図である。
【図３】は、コイル型アセンブリを電解研磨槽に設置した状態を模式的に示す平面図である。
【図４】は、コイル型アセンブリに対する電解研磨工程を示す模式図である。
【図５】（ａ）は、電解研磨工程を経て製作されたコイル型フィルターエレメントの平面図、（ｂ）は同コイル型フィルターエレメントの正面図である。
【図６】は、実施例２における籠形フレームの一部展開図である。
【図７】（ａ）は、実施例２で製作された矩形状ワイヤフィルターエレメントの平面図、（ｂ）は同ワイヤフィルターエレメントの正面図である。
【図８】は従来例の断面図である。
【図９】は同従来例の正面図である。
【図１０】は同従来例におけるスペーサの平面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０・・・ワイヤ
１０ａ・・・ワイヤ
１２，１４・・・籠形フレーム
１２ａ，１４ａ・・・押え棒
１２ｂ，１４ｂ・・・リング
１３・・・スリット
２０・・・コイル型アセンブリ
２０Ａ・・・コイル型フィルターエレメント
４０・・・ワイヤフィルターエレメント
ｔ・・・スリット幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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