筒状フィルタの製造方法および筒状フィルタ
【課題】厚さ、強度、弾性などの構成を容易に変更でき、高い強度を有する安価な筒状フィルタを安価な設備で連続生産可能な製造方法を提供する。
【解決手段】一定長さの回転治具３に少なくとも１つの繊維状体５を単層又は複数層に巻き付けると共に前記繊維状体５の単層の重ね代又は複数層の層間を接着または熱融着などの接合技術で固定して筒状フィルタ１３を形成し、この形成された筒状フィルタ１３を前記回転治具３の片側から抜き出すことを特徴とする。
【解決手段】一定長さの回転治具３に少なくとも１つの繊維状体５を単層又は複数層に巻き付けると共に前記繊維状体５の単層の重ね代又は複数層の層間を接着または熱融着などの接合技術で固定して筒状フィルタ１３を形成し、この形成された筒状フィルタ１３を前記回転治具３の片側から抜き出すことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、筒状フィルタの製造方法および筒状フィルタに関し、特にガス状あるいは液状の流体から微細な粉塵を分離する濾過装置に使用される筒状フィルタの製造方法および筒状フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガス状あるいは液状の流体から微細な粉塵を分離して濾過する捕集手段として、種々の形態のフィルタが用いられており、フィルタの形状面で分類すると、プリーツフィルタ、バグフィルタ、焼結体フィルタ、巻き付けフィルタなどがある。
【０００３】
プリーツフィルタは、例えば特許文献１及び特許文献２に示されているように、ひだ折りにした濾過材を筒状に加工したものであり、構造が簡単で、かつ圧力損失が小さいなどの理由で、最も一般的に用いられている。
【０００４】
バグフィルタは、例えば特許文献３に示されているように、ガラス繊維や耐熱性合成樹脂などの繊維を編組して構成される濾材を袋状に縫製したもので、この袋状の濾材が例えば籠状体などの支持体（リテーナ）で支持されるものである。
【０００５】
焼結体フィルタは、例えば特許文献４及び特許文献５に示されているように、セラミックやプラスチックの焼結体を濾材として用いるもので、例えば焼結体の原料となる粒子状のプラスチックを充填した金型が焼結炉内で加熱されて前記粒子同士がその表面で融着することや、セラミック粒子や金属粒子をプレス成形し焼結炉内で加熱されることで粒子が拡散結合されることなどで焼結体フィルタが製造される。
【０００６】
巻き付けフィルタには、反物状のものを巻き付けた場合と、帯状又は紐状のものを巻き付けた場合がある。
【特許文献１】特許第２５０７４５６号公報
【特許文献２】実開平８−１５１０号公報
【特許文献３】特開２０００−２７９７２５号公報
【特許文献４】特開平１１−２７６８２４号公報
【特許文献５】特開２００３−１２６６２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述した従来のフィルタにおいて、プリーツフィルタでは、フィルタの見かけの表面積は大きいので初期は良いが使っていると、ひだの間に粉塵が詰まり易いので、一般的に、その寿命は約１年程度である。また、濾過圧力が上昇するとその風圧又は液圧でひだが密着してしまうために実効表面積は多くないなどの理由から風量又は液量（流体量）などの性能が低下し易いという問題点があった。この問題を解決するために、特許文献２では、濾材の下流（気流の）側に網状のスペーサを前記濾材のひだの間に介在するように設けている。
【０００８】
なお、前記スペーサは、密閉容器の中心部から周辺部に向かって濾過する内圧式では濾材の外側に設けられ、密閉容器の周辺部から中心部に向かって濾過する外圧式では濾材の内側に設けられる。しかし、上記の網状のスペーサをひだ間に介在することが難しく、さらに、スペーサが圧力損失を有するので通液性もしくは通気性を低下させることや、スペーサを設けるために濾材のひだ数が少なくなるので濾過面積が小さくなるなどの理由で、スペーサを設けることで、逆に、フィルタ全体が複雑でコストアップになり、かつ、別の面での能力低下という問題点があった。さらに、ひだの間に粉塵が詰まり易く、寿命が短いという点に関しては解決されていない。
【０００９】
従来のバグフィルタでは、形状は単純であるが、腰（強度）がないため、例えば籠状体などの支持体（リテーナ）が必要であるので、複雑で高価となる。また、布や不織布が支持体（リテーナ）と擦れてしまうために穴が開き易いので、早期に破損してしまい、短寿命であるという問題点があった。
【００１０】
従来の焼結体フィルタでは、高価な金型と焼結炉が必要であるのでコスト高であり、静的な強度はあるが、重量が大きい点や衝撃に弱いなどの取り扱い上の問題点があった。また、通気度、フィルタメッシュサイズ、寸法や形状などの仕様の変更が困難であるという問題点があった。
【００１１】
従来の反物状の巻き付けフィルタでは、例えば不織布を用いたフィルタは水を主体とする液体に対しては実用化されているが、粉塵に対しては目詰まりがフィルタの内部で発生するために逆圧洗浄やパルス洗浄を行っても目詰まりが早く、また表面積も少ないために、実用化が難しいという問題点があった。
【００１２】
一方、帯状又は紐状の巻き付けフィルタでは、紐の隙間の内部に浸入して付着した粉塵は上記の反物状の巻き付けフィルタと同様に除去が難しく、目詰まりが早いという問題点があった。
【００１３】
上記の反物状、帯状又は紐状の何れの巻き付けフィルタでも、寸法面の制約、特に長さの寸法面の制約が大きいという問題点があった。例えば、所定の寸法のフィルタを作る場合、その都度、それにあった治具や素材を用意する必要がある。特に長いものを作るときは、比較的安価な不織布でも幅を大きくする場合は、大きな設備投資が必要である。つまり、原反幅に合わせた設備を作る必要があるので、コスト高になるという問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記発明が解決しようとする課題を達成するために、この発明の筒状フィルタの製造方法は、一定長さの回転治具に少なくとも１つの繊維状体を単層又は複数層に巻き付けると共に前記繊維状体の単層の重ね代又は複数層の層間を接着または熱融着などの接合技術で固定して筒状フィルタを形成し、この形成された筒状フィルタを前記回転治具の片側から抜き出すことを特徴とするものである。
【００１５】
また、この発明の筒状フィルタの製造方法は、前記筒状フィルタの製造方法において、前記繊維状体を前記回転治具にスパイラル状に巻き付けることが好ましい。
【００１６】
また、この発明の筒状フィルタの製造方法は、前記筒状フィルタの製造方法において、前記繊維状体の最外層または最内層の表面に、微細孔を有した多孔質膜あるいはマイクロファイバからなる表面膜を設けることが好ましい。
【００１７】
また、この発明の筒状フィルタの製造方法は、前記筒状フィルタの製造方法において、少なくとも最外層又は最内層は、重ね代を設けてスパイラル状に巻き付けることが好ましい。
【００１８】
この発明の筒状フィルタは、繊維状体を複数層巻き付けて剛性を向上させ、支持体を用いずに中空形状に形成せしめてなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
以上のごとき課題を解決するための手段から理解されるように、この発明によれば、一定長さの回転治具に少なくとも１つの繊維状体を単層又は複数層に巻き付けると共に前記繊維状体の単層の重ね代又は複数層の層間を接着または熱融着などの接合技術で固定して筒状フィルタを形成するので、筒状フィルタの厚さ、強度、弾性などの構成を容易に変更できる。なお、単層の場合でもそれ自体の厚さを調整することで容易に変更できる。しかも、前記筒状フィルタを前記回転治具の片側から抜き出すので、筒状フィルタを連続生産（量産化）することができる。
【００２０】
したがって、不織布や織物などの繊維状体を積層するので、高い強度を有する安価な筒状フィルタを得ることができ、強度と通気性を持ち、表面捕集を可能にし、支持体（リテーナ）を不要とし、焼結炉、金型などの高価で大がかりな設備を必要としない安価な設備で円筒フィルタを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
図１及び図２を参照するに、この実施の形態に係る筒状フィルタの製造方法について筒状フィルタ製造装置１を用いて説明する。筒状フィルタ製造装置１は、図示しない回転駆動装置で回転される回転治具としての例えば回転心棒３が断面円形をなす一定長さで設けられている。回転している前記回転心棒３に繊維状体としての例えば不織布などの繊維状で帯状のフィルタ素材５をスパイラル状に巻き付けるために、前記フィルタ素材５を案内する繊維状体ガイド部材７とガイドローラ９が設けられている。
【００２３】
なお、前記フィルタ素材５が前記回転心棒３に複数層でスパイラル状に巻き付けられるためには、この実施の形態では、例えば図１及び図２（Ａ）に示されているように、２つの帯状のフィルタ素材５Ａ，５Ｂを２層に重ねるために、フィルタ素材５Ａをガイドするための繊維状体ガイド部材７Ａとガイドローラ９Ａ、並びにフィルタ素材５Ｂをガイドするための繊維状体ガイド部材７Ｂとガイドローラ９Ｂが配置されている。
【００２４】
なお、繊維状体ガイド部材７Ａとガイドローラ９Ａが支持部材１１Ａで一体的に設けられ、繊維状体ガイド部材７Ｂとガイドローラ９Ｂが支持部材１１Ｂで一体的に設けられ、それぞれが前記回転心棒３の軸心方向に沿って並行して移動調整自在に構成されている。これにより、フィルタ素材５Ａ，５Ｂがそれぞれ前記回転心棒３の軸心方向の任意の位置で巻き付けられるように移動調整することができる。
【００２５】
また、前記回転心棒３に複数層でスパイラル状に巻き付けられるフィルタ素材５は、接着又は熱融着などの接合技術で接合される。例えば、前記帯状のフィルタ素材５Ｂの内面側に接着剤を塗布するために図示しない接着剤スプレー又はフィルタ素材５を熱溶融するために図示しない加熱ヒータが設けられている。一方、最内層のフィルタ素材５Ａの外面側に接着剤を塗布するための接着剤スプレー又はフィルタ素材５を熱溶融するための加熱ヒータを設けることができる。
【００２６】
また、前記回転心棒３の先端側には、前記フィルタ素材５Ａ，５Ｂが回転心棒３に巻き付けられながら接合して形成された円筒状フィルタ１３を前記回転心棒３の先端から前方（図１において左方）へ送出して抜き出すためのフィルタ送出装置１５が設けられている。
【００２７】
この実施の形態のフィルタ送出装置１５としては、太鼓状をなす一対の送出ローラ１７が前記回転心棒３に形成された円筒状フィルタ１３を両側から挟み込むように配置されている。また、前記一対の送出ローラ１７は、前記回転心棒３に形成された円筒状フィルタ１３を前記回転心棒３の先端より前方へ送出せしめる方向に図示しない回転駆動装置で回転する構成である。なお、上記の一対の送出ローラ１７は、前記回転心棒３へ接近、離反するように進退自在に設けられていることが望ましい。
【００２８】
なお、フィルタ送出装置１５としては、上述した実施の形態に限定されず、例えば前記回転心棒３に形成された円筒状フィルタ１３を両側から挟み込むフィルタ挟込み部材を設け、このフィルタ挟込み部材を例えばシリンダなどの駆動手段で作動すると共に、前記フィルタ挟込み部材が前記円筒状フィルタ１３を挟み込んだ状態で前記回転心棒３の先端より前方へ送出せしめる方向に向けて往復移動自在に設けた構成であっても、あるいは他の構成のフィルタ送出装置であっても良い。
【００２９】
また、回転心棒３の先端より前方側には、前記フィルタ送出装置１５で回転心棒３の先端より前方へ送出された円筒状フィルタ１３を所望の位置で切断するためのフィルタ切断装置１９が設けられている。この実施の形態では、回転駆動手段としての例えばモータ２１により回転される薄刃カッタ２３が前記円筒状フィルタ１３に切り込みを入れる切込み方向に進退移動自在で、且つ前記フィルタ送出装置１５で送出される円筒状フィルタ１３の送出速度に同期して円筒状フィルタ１３の送出方向と同方向に向けて進退移動自在に設けられている。
【００３０】
上記構成の筒状フィルタ製造装置１を用いた場合を例にとって、筒状フィルタの製造方法について説明すると、図１に示されているように巻き付ける速さに同期して完成したパイプがローラなどの力で送出（図で手前）される。この作業が連続して行われる。又は、回転心棒３が矢印の方向に回転すると共に、フィルタ素材５Ａがガイドローラ９Ａを経て繊維状体ガイド部材７Ａで案内されて回転心棒３に巻き付けるように送出される。このとき、繊維状体ガイド部材７Ａが回転心棒３の先端側から後方（図１において右方）へ移動することで、フィルタ素材５Ａが回転心棒３にスパイラル状に巻き付けられることになる。
【００３１】
さらに、上記のフィルタ素材５Ａに後続して、フィルタ素材５Ｂがガイドローラ９Ｂを経て繊維状体ガイド部材７Ｂで案内され、上記のように巻き付けたフィルタ素材５Ａの上から互いに隣接するフィルタ素材５Ａ同士の間の隙間を塞ぐように前記フィルタ素材５Ａとの重ね位置をずらして巻き付けられる。このとき、繊維状体ガイド部材７Ｂが前記繊維状体ガイド部材７Ａに追従するようにして回転心棒３の先端側から後方（図１において右方）へ移動することで、フィルタ素材５Ｂが前記フィルタ素材５Ａの上にスパイラル状に巻き付けられる。
【００３２】
この実施の形態のフィルタ素材５Ａ，５Ｂとしては、いずれも例えば５〜３００μｍの径で、孔径１０μｍ（不織布の密度で０．４〜０．６ｇ／ｃｍ３相当）〜１０００μｍ（不織布の密度で０．０５〜０．０７ｇ／ｃｍ３相当）を持った不織布が用いられている。
【００３３】
なお、不織布としては、ＰＰ（ポリプロピレン）、低密度ポリエチレンや高密度ポリエチレンを含むＰＥ（ポリエチレン）、あるいはＰＰとＰＥとの混合などの素材が用いられる。その他に用いられる樹脂としては、プロピレンと他のα−オレフィンと共重合体などのポリオレフィン系、あるいはポリエチレンテレフタレート、共重合ポリエステル、低融点可塑性ポリエステルなどのポリエステル系、あるいはナイロン６，ナイロン６６などのポリアミド系、あるいはポリスチレン系、塩化ビニール系、熱可塑性エラストマーなどの熱可塑性樹脂およびこれらの混合物からなる合成樹脂をあげることができる。
【００３４】
また、このとき、前記帯状のフィルタ素材５Ｂの内面側は図示しない接着剤スプレーから接着剤を噴射して塗布されるか、あるいは、図示しない加熱ヒータで熱溶融される。さらに加えて、前記帯状のフィルタ素材５Ａの外面側にも接着剤を塗布あるいは加熱ヒータで熱溶融するならば、フィルタ素材５Ａ，５Ｂを相互に接着や熱圧着などで接合させることができる。
【００３５】
なお、使用される接着剤としては、例えば、ビニール系樹脂やフェノール系樹脂、メラニン系樹脂、レゾルシノール系樹脂、アクリルニトリル系樹脂、ウレタン系樹脂などがある。また、上記の各層を熱融着する場合、例えば１００〜２５０°Ｃの加熱温度で行われる。
【００３６】
上記のようにフィルタ素材５Ａ，５Ｂが回転心棒３に巻き付けられながら互いに接合されて円筒状フィルタ１３が形成され、この円筒状フィルタ１３が回転心棒３の後端側まで到達した時に、前記円筒状フィルタ１３がフィルタ送出装置１５によって回転心棒３の先端から前方（図１において左方）へ抜き出すように送出される。つまり、太鼓状をなす一対の送出ローラ１７が前進して前記回転心棒３に形成された円筒状フィルタ１３を両側から挟み込むと共に、図１の矢印で示されている方向に回転することで、円筒状フィルタ１３が前方へ送出されることになる。他に繊維状体ガイド部材７Ａ、７Ｂを固定し、フィルタ素材５Ａ、５Ｂを回転する回転心棒３にスパイラル状に巻き付けられるスピードとフィルタ送出装置１５の送出スピードを同期させて連続的に巻き付けと送出を行う方法もある。
【００３７】
このとき、フィルタ素材５Ａ，５Ｂは、回転心棒３の外周面を滑りながら送出可能な程度に緩く巻き付けられており、図２（Ｂ）に示されているように回転心棒３が回転し、且つ一対の送出ローラ１７が回転しながら円筒状フィルタ１３に接触するので、円筒状フィルタ１３の外周面と一対の送出ローラ１７との間の滑りはそれ程大きくならないものである。また、回転心棒３の表面にテフロン（登録商標）加工などを施し摩擦抵抗を下げることも良く行われる。
【００３８】
上記のように円筒状フィルタ１３がフィルタ送出装置１５により送出されるときに、繊維状体ガイド部材７Ａ，７Ｂは、後方側への移動を停止する。その後は、形成された円筒状フィルタ１３が回転心棒３により回転しながらフィルタ送出装置１５の一対の送出ローラ１７によって前方へ送出されるので、繊維状体ガイド部材７Ａ，７Ｂが停止していても、連続して送出されるフィルタ素材５Ａ，５Ｂは回転する回転心棒３に引き続きスパイラル状に巻き付けられることになる。
【００３９】
以上のように、フィルタ素材５Ａ，５Ｂを供給していく限り、円筒状フィルタ１３は回転心棒３に形成され、際限なく前記回転心棒３の先端より前方へ送り出されていくことになる。
【００４０】
そこで、回転心棒３の先端より前方へ抜き出された円筒状フィルタ１３は、図１及び図２（Ａ）に示されているように、所望の長さＬで切断するために、フィルタ切断装置１９の薄刃カッタ２３が切込み方向に前進して前記円筒状フィルタ１３に切り込みを入れながら、円筒状フィルタ１３の送出速度に同期して円筒状フィルタ１３の送出方向と同方向に向けて前進する。円筒状フィルタ１３が例えば２回転すると前記円筒状フィルタ１３が切断されるように、前記薄刃カッタ２３を切込み方向に前進するように設定することができる。
【００４１】
円筒状フィルタ１３が切断された後は、図２（Ａ）の矢印で示されているように、前記薄刃カッタ２３が切込み方向と反対方向に後退してから、円筒状フィルタ１３の送出方向と反対方向に後退して原位置に戻ることになる。次いで、円筒状フィルタ１３が前記薄刃カッタ２３の原位置から前方へ長さＬまで送出されたときに、上述した切断工程と同様の動作で切断される。この切断工程が後続して繰り返される。
【００４２】
なお、上述した実施の形態では２つの帯状のフィルタ素材５Ａ，５Ｂを巻き付けることを例にとって説明したが、２つ以上の帯状のフィルタ素材５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，・・・・・を巻き付けることについても、同様にして実施することができる。この場合は、複数のフィルタ素材５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，・・・・・を供給するためにそれぞれ対応してガイドするための複数の繊維状体ガイド部材７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，・・・・・と、複数のガイドローラ９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，・・・・・が設けられる。
【００４３】
また、別の実施の形態として、１つの帯状のフィルタ素材５Ａを回転心棒３に巻き付けて単層の繊維状体から形成される円筒状フィルタ１３についても同様にして実施することができる。この場合は、隣り合う帯状のフィルタ素材５Ａの間で隙間が生じないようにオーバラップ代を設けて巻き付けられると共にオーバラップする部分が接着あるいは熱融着の接合技術で接合される必要がある。
【００４４】
以上のことから、１つ又は複数の帯状のフィルタ素材５を連続的に回転心棒３にスパイラル状に巻き付けながら接着あるいは熱融着の接合技術で接合して円筒状フィルタ１３を形成し、この円筒状フィルタ１３を回転心棒３の片側から抜き取ることで、回転心棒３の回転を停止することなく、つまり円筒状フィルタ１３の製造を中止することなく、任意の長さの例えば幾十メートル（ｍ）もの円筒状フィルタ１３を連続生産することができ、生産コストの低減となる。しかも、帯状のフィルタ素材５の原反幅が例えば２００ｍｍであっても、例えば１０ｍ〜２０ｍの筒状フィルタの製造が可能となり、円筒状フィルタ１３の製造長さの制限が無くなる。
【００４５】
さらには、円筒状フィルタ１３の製造を中止することなく、フィルタ切断装置１９で所望の長さＬの円筒状フィルタ１３を製造することができる。
【００４６】
これによって、単層または複数層の繊維状体（フィルタ素材５）をスパイラル状に回転心棒３に巻き付けることで、厚さ、繊維径、密度を自由に選定できるので、弾力と強度のバランスを取った肉厚が０．５ｍｍ以上の中空形状の円筒状フィルタ１３を製造することができる。この円筒状フィルタ１３の厚みをコントロールすることができ、このコントロールで円筒状フィルタ１３の強度を選定することができるので、支持体（リテーナ）が不要となる。また、従来のセラミックやプラスチックの焼結体フィルタと比較しても、強度が大幅に向上する。しかも衝撃にも強い円筒状フィルタ１３を製造することができる。
【００４７】
また、上記のように円筒状フィルタ１３が製造される際に、円筒状フィルタ１３の内部への粉塵の浸入を防止するために、表面（外周側または内周側）に多孔質膜やマイクロファイバ膜などの表面膜を形成することができる。つまり、筒状フィルタの周辺部から中心部に向かって濾過する外圧式では、表面膜がフィルタ本体の外側に巻かれるが、筒状フィルタの中心部から周辺部に向かって濾過する内圧式では、表面膜がフィルタ本体の内側に巻かれる。すなわち、上記の外圧式および内圧式のいずれにおいても、表面膜が最外側又は最内側に位置するように巻かれる。
【００４８】
このとき、最外層あるいは最内層となるフィルタ素材５には、このフィルタ素材５としての例えば不織布よりも細かい孔を持った表面膜としての例えば多孔質膜やマイクロファイバ膜を前もって不織布の原反に貼り付けることができる。これによって、円筒状フィルタ１３の最外層あるいは最内層の表面に表面膜を設ける際に安定した作業ができ、品質が安定する。また、円筒状フィルタ１３に上記の表面膜を貼り付けるための特別な装置も不要となる。
【００４９】
しかも、上記の表面膜を貼り付けた円筒状フィルタ１３は、表面膜で表面捕集を行い、複数層の不織布などのフィルタ素材５で構成したフィルタ本体の内部への粉塵の付着、堆積を防止し、フィルタ詰まりを防止することができる。
【００５０】
より詳しく説明すると、表面膜としての例えば多孔質膜は微細孔を有するので微細粒子の粉塵を捕集することができ、表面濾過の効率を向上させると共に、表面膜の多孔質膜は適正な間隔で、大きい隙間と強度を有するフィルタ本体としての不織布に支持されるので全体として適正で広い開口部を有することになり、流体の通過面積を大きくすることができるので、風量又は液量（流体量）を低下させず、しかも長寿命の円筒状フィルタ１３を提供することができる。
【００５１】
上記の多孔質膜としては、１０μｍ以下の径の微細孔を有しており、例えばＰＴＦＥ膜などがある。このＰＴＦＥ膜はテフロン（登録商標）素材であるために粉塵の付着力が弱いので、捕集した粉塵が落下し易いものである。なお、多孔質膜としては、上記のテフロン（登録商標）素材に限らず、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロースなどの他の材質からなるものであってもよい。また、具体的には、孔径がミクロンからサブミクロン（０．０１μｍ〜１０μｍ）である。
【００５２】
上記のマイクロファイバとしては、１．０μｍ以下の繊維径を有し１０μｍ以下の径の孔を持っており、例えば、テフロン（登録商標）、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロースなどのマイクロファイバの例えば不織布などのシート状の物体からなるシートであって比較的安価であり、表面処理を行うことで難燃性を付加し易いものであり、粉塵の剥離性も向上できる。また、具体的には、繊維径は０．０１〜１．０μｍである。
【００５３】
また、不織布と表面膜との接着には、上述した不織布の複数層の接着剤と同様の接着剤が用いられ、一方、熱融着の場合も上述した不織布の複数層の熱融着と同様であるので、詳しい説明は省略する。
【００５４】
図３を参照するに、５つの帯状のフィルタ素材５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅがスパイラル状に巻き付けられて形成した円筒状フィルタ１３の一部の断面が図示されている。ここでは、最外層のフィルタ素材５Ｅの外表面には表面膜２５が貼り付けられている。しかも、内層となる４つの帯状のフィルタ素材５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄはそれぞれオーバラップしないように巻き付けられており、しかも、上層のフィルタ素材５が下層の隣り合うフィルタ素材５の間の隙間Ｇを塞ぐようにして巻き付けられている。帯状の各フィルタ素材５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄがオーバラップして巻き付けられると、全体として凹凸のある外表面となるのであまり良くない外観となるが、図３に示されているようにオーバラップしないで巻き付けられることにより、円筒状フィルタ１３の全体が良好な外観となる。
【００５５】
一方、最外層のフィルタ素材５Ｅは外表面に表面膜２５が貼り付けられているので、前記表面膜２５の機能を損なわないようにするためにオーバラップ（ＯＬ）代を設けて巻き付けられている。しかし、表面膜２５が設けられていない場合は、必ずしもオーバラップさせる必要はない。
【００５６】
また、この場合は、表面膜２５を備えたフィルタ素材５Ｅが最外層に１層だけ巻き付けられているが、必ずしも１層に限定されず、２層以上であっても構わないが、表面膜２５が複数層になると通気性を低下させることになるので、表面膜２５を１層のみとすることが望ましい。
【００５７】
また、円筒状フィルタ１３の厚さが必要なときは、前述したように複数の帯状のフィルタ素材５を用意するか、あるいは、前もって帯状のフィルタ素材５を積層させて所望の厚さを設けた原反を用意し、この原反を回転心棒３に巻き付けても良い。また、円筒状フィルタ１３が単層の帯状のフィルタ素材５で構成する場合でも、フィルタ素材５自体の厚さを調整することで容易に変更できる。
【００５８】
また、上記の円筒状フィルタ１３の最外層のフィルタ素材５としての例えば不織布に、導電繊維を含有することで静電気発生を防止することができ、容易に静電対策ができる。なお、高価な導電処理を安価にするという理由で、導電繊維を含有する素材フィルタを１層のみとすることが望ましい。
【００５９】
次に、他の実施の形態に係る筒状フィルタの製造方法について説明する。なお、前述した実施の形態と同様の部分は同符号を付して同じ部分の詳細な説明は省略する。
【００６０】
図４（Ａ），（Ｂ）を参照するに、この実施の形態の筒状フィルタの製造方法について筒状フィルタ製造装置２７を用いて説明すると、所定幅の繊維状体としての例えば不織布などの繊維状のフィルタ素材２９が回転心棒３に複数層に巻き付けられながら接着または熱融着などの接合技術で接合して円筒状フィルタ３１を形成し、次いでフィルタ送出装置１５で前記円筒状フィルタ３１を回転心棒３の片側から抜き出すものである。
【００６１】
なお、円筒状フィルタ３１は、複数種のフィルタ素材２９が順番に回転心棒３に複数層で巻き付けられて形成されても良い。例えば、まず、１番目のフィルタ素材２９が回転心棒３に複数層に巻き付けられながら接着または熱融着などの接合技術で接合され、このフィルタ素材２９の供給を停止し切断する。次いで、２番目のフィルタ素材２９が上記の１番目のフィルタ素材２９の外側に複数層に巻き付けられながら接着または熱融着などの接合技術で接合され、このフィルタ素材２９の供給を停止し切断する。次いで、３番目のフィルタ素材２９が上記の２番目のフィルタ素材２９の外側に複数層に巻き付けられながら接着または熱融着などの接合技術で接合され、このフィルタ素材２９の供給を停止し切断するという具合である。
【００６２】
フィルタ送出装置１５は、前述した実施の形態と同様であり、図４（Ｂ）に示されているように、太鼓状をなす一対の送出ローラ１７が前記回転心棒３に形成された円筒状フィルタ３１を両側から挟み込んで、前記円筒状フィルタ３１を前記回転心棒３の先端より前方へ送出せしめる方向に回転するものである。上記の一対の送出ローラ１７は、前記回転心棒３へ接近、離反するように進退自在に設けられている。
【００６３】
したがって、図４（Ａ）に示されているように、フィルタ素材２９がガイドローラ３３を経て送出されて回転心棒３に複数層に巻き付けられる。このとき、フィルタ素材２９の内面側は、図示しない接着剤スプレーから接着剤を噴射して塗布される。あるいは、図示しない加熱ヒータで熱溶融される。フィルタ素材２９が所望の長さで回転心棒３に複数層に巻き付けられると、図４（Ｂ）に示されているようにカッタ３５などの素材切断装置でフィルタ素材２９が切断される。このとき、フィルタ素材２９は図示しないガイド装置により次の円筒状フィルタ３１を製造するために待機する。
【００６４】
次いで、図４（Ｂ）に示されているように、すぐに、一対の送出ローラ１７が前記回転心棒３に形成された円筒状フィルタ３１を挟み込むように前進すると共に矢印のように回転することで、前記円筒状フィルタ３１が二点鎖線で示されているように前方へ送出されて回転心棒３の片側から抜き出されることになる。その後、一対の送出ローラ１７は原位置へ後退して待機する。
【００６５】
次の円筒状フィルタ３１は、待機しているフィルタ素材２９が図示しないガイド装置で案内されて再び回転心棒３に巻き付けられることになる。その後の円筒状フィルタ３１の製造工程は上述した動作と同様である。
【００６６】
以上のように、フィルタ素材２９を回転心棒３に複数層に巻き付けながら接合して形成された円筒状フィルタ３１が、すぐにフィルタ送出装置１５で回転心棒３の片側から抜き出されるので、円筒状フィルタ３１の製造を殆ど中止することなく、円筒状フィルタ３１を連続生産することができ、生産コストの低減となる。また、繊維状体（フィルタ素材２９）が単層または複数層の所望の長さで回転心棒３に巻き付けられることで、厚さ、繊維径、密度を自由に選定できるので、弾力と強度のバランスを取った円筒状フィルタ３１を製造することができる。その他の作用、効果は前述した実施の形態とほぼ同様であるので、詳しい説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】この発明の実施の形態で使用される筒状フィルタ製造装置の概略的な斜視図である。
【図２】（Ａ）は図１の正面図で、（Ｂ）は（Ａ）の矢視ＩＩＢ−ＩＩＢ線の断面図である。
【図３】この実施の形態の円筒状フィルタの部分的な断面図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）は、この発明の他の実施の形態で使用される筒状フィルタ製造装置の概略的な斜視図である。
【符号の説明】
【００６８】
１ 筒状フィルタ製造装置
３ 回転心棒（回転治具）
５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅ フィルタ素材（繊維状体）
７，７Ａ，７Ｂ 繊維状体ガイド部材
９，９Ａ，９Ｂ ガイドローラ
１１Ａ，１１Ｂ 支持部材
１３ 円筒状フィルタ（筒状フィルタ）
１５ フィルタ送出装置
１７ 送出ローラ
１９ フィルタ切断装置
２１ モータ
２３ 薄刃カッタ
２５ 表面膜
２７ 筒状フィルタ製造装置
２９ フィルタ素材
３１ 円筒状フィルタ
３３ ガイドローラ
３５ カッタ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、筒状フィルタの製造方法および筒状フィルタに関し、特にガス状あるいは液状の流体から微細な粉塵を分離する濾過装置に使用される筒状フィルタの製造方法および筒状フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガス状あるいは液状の流体から微細な粉塵を分離して濾過する捕集手段として、種々の形態のフィルタが用いられており、フィルタの形状面で分類すると、プリーツフィルタ、バグフィルタ、焼結体フィルタ、巻き付けフィルタなどがある。
【０００３】
プリーツフィルタは、例えば特許文献１及び特許文献２に示されているように、ひだ折りにした濾過材を筒状に加工したものであり、構造が簡単で、かつ圧力損失が小さいなどの理由で、最も一般的に用いられている。
【０００４】
バグフィルタは、例えば特許文献３に示されているように、ガラス繊維や耐熱性合成樹脂などの繊維を編組して構成される濾材を袋状に縫製したもので、この袋状の濾材が例えば籠状体などの支持体（リテーナ）で支持されるものである。
【０００５】
焼結体フィルタは、例えば特許文献４及び特許文献５に示されているように、セラミックやプラスチックの焼結体を濾材として用いるもので、例えば焼結体の原料となる粒子状のプラスチックを充填した金型が焼結炉内で加熱されて前記粒子同士がその表面で融着することや、セラミック粒子や金属粒子をプレス成形し焼結炉内で加熱されることで粒子が拡散結合されることなどで焼結体フィルタが製造される。
【０００６】
巻き付けフィルタには、反物状のものを巻き付けた場合と、帯状又は紐状のものを巻き付けた場合がある。
【特許文献１】特許第２５０７４５６号公報
【特許文献２】実開平８−１５１０号公報
【特許文献３】特開２０００−２７９７２５号公報
【特許文献４】特開平１１−２７６８２４号公報
【特許文献５】特開２００３−１２６６２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述した従来のフィルタにおいて、プリーツフィルタでは、フィルタの見かけの表面積は大きいので初期は良いが使っていると、ひだの間に粉塵が詰まり易いので、一般的に、その寿命は約１年程度である。また、濾過圧力が上昇するとその風圧又は液圧でひだが密着してしまうために実効表面積は多くないなどの理由から風量又は液量（流体量）などの性能が低下し易いという問題点があった。この問題を解決するために、特許文献２では、濾材の下流（気流の）側に網状のスペーサを前記濾材のひだの間に介在するように設けている。
【０００８】
なお、前記スペーサは、密閉容器の中心部から周辺部に向かって濾過する内圧式では濾材の外側に設けられ、密閉容器の周辺部から中心部に向かって濾過する外圧式では濾材の内側に設けられる。しかし、上記の網状のスペーサをひだ間に介在することが難しく、さらに、スペーサが圧力損失を有するので通液性もしくは通気性を低下させることや、スペーサを設けるために濾材のひだ数が少なくなるので濾過面積が小さくなるなどの理由で、スペーサを設けることで、逆に、フィルタ全体が複雑でコストアップになり、かつ、別の面での能力低下という問題点があった。さらに、ひだの間に粉塵が詰まり易く、寿命が短いという点に関しては解決されていない。
【０００９】
従来のバグフィルタでは、形状は単純であるが、腰（強度）がないため、例えば籠状体などの支持体（リテーナ）が必要であるので、複雑で高価となる。また、布や不織布が支持体（リテーナ）と擦れてしまうために穴が開き易いので、早期に破損してしまい、短寿命であるという問題点があった。
【００１０】
従来の焼結体フィルタでは、高価な金型と焼結炉が必要であるのでコスト高であり、静的な強度はあるが、重量が大きい点や衝撃に弱いなどの取り扱い上の問題点があった。また、通気度、フィルタメッシュサイズ、寸法や形状などの仕様の変更が困難であるという問題点があった。
【００１１】
従来の反物状の巻き付けフィルタでは、例えば不織布を用いたフィルタは水を主体とする液体に対しては実用化されているが、粉塵に対しては目詰まりがフィルタの内部で発生するために逆圧洗浄やパルス洗浄を行っても目詰まりが早く、また表面積も少ないために、実用化が難しいという問題点があった。
【００１２】
一方、帯状又は紐状の巻き付けフィルタでは、紐の隙間の内部に浸入して付着した粉塵は上記の反物状の巻き付けフィルタと同様に除去が難しく、目詰まりが早いという問題点があった。
【００１３】
上記の反物状、帯状又は紐状の何れの巻き付けフィルタでも、寸法面の制約、特に長さの寸法面の制約が大きいという問題点があった。例えば、所定の寸法のフィルタを作る場合、その都度、それにあった治具や素材を用意する必要がある。特に長いものを作るときは、比較的安価な不織布でも幅を大きくする場合は、大きな設備投資が必要である。つまり、原反幅に合わせた設備を作る必要があるので、コスト高になるという問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記発明が解決しようとする課題を達成するために、この発明の筒状フィルタの製造方法は、一定長さの回転治具に少なくとも１つの繊維状体を単層又は複数層に巻き付けると共に前記繊維状体の単層の重ね代又は複数層の層間を接着または熱融着などの接合技術で固定して筒状フィルタを形成し、この形成された筒状フィルタを前記回転治具の片側から抜き出すことを特徴とするものである。
【００１５】
また、この発明の筒状フィルタの製造方法は、前記筒状フィルタの製造方法において、前記繊維状体を前記回転治具にスパイラル状に巻き付けることが好ましい。
【００１６】
また、この発明の筒状フィルタの製造方法は、前記筒状フィルタの製造方法において、前記繊維状体の最外層または最内層の表面に、微細孔を有した多孔質膜あるいはマイクロファイバからなる表面膜を設けることが好ましい。
【００１７】
また、この発明の筒状フィルタの製造方法は、前記筒状フィルタの製造方法において、少なくとも最外層又は最内層は、重ね代を設けてスパイラル状に巻き付けることが好ましい。
【００１８】
この発明の筒状フィルタは、繊維状体を複数層巻き付けて剛性を向上させ、支持体を用いずに中空形状に形成せしめてなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
以上のごとき課題を解決するための手段から理解されるように、この発明によれば、一定長さの回転治具に少なくとも１つの繊維状体を単層又は複数層に巻き付けると共に前記繊維状体の単層の重ね代又は複数層の層間を接着または熱融着などの接合技術で固定して筒状フィルタを形成するので、筒状フィルタの厚さ、強度、弾性などの構成を容易に変更できる。なお、単層の場合でもそれ自体の厚さを調整することで容易に変更できる。しかも、前記筒状フィルタを前記回転治具の片側から抜き出すので、筒状フィルタを連続生産（量産化）することができる。
【００２０】
したがって、不織布や織物などの繊維状体を積層するので、高い強度を有する安価な筒状フィルタを得ることができ、強度と通気性を持ち、表面捕集を可能にし、支持体（リテーナ）を不要とし、焼結炉、金型などの高価で大がかりな設備を必要としない安価な設備で円筒フィルタを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
図１及び図２を参照するに、この実施の形態に係る筒状フィルタの製造方法について筒状フィルタ製造装置１を用いて説明する。筒状フィルタ製造装置１は、図示しない回転駆動装置で回転される回転治具としての例えば回転心棒３が断面円形をなす一定長さで設けられている。回転している前記回転心棒３に繊維状体としての例えば不織布などの繊維状で帯状のフィルタ素材５をスパイラル状に巻き付けるために、前記フィルタ素材５を案内する繊維状体ガイド部材７とガイドローラ９が設けられている。
【００２３】
なお、前記フィルタ素材５が前記回転心棒３に複数層でスパイラル状に巻き付けられるためには、この実施の形態では、例えば図１及び図２（Ａ）に示されているように、２つの帯状のフィルタ素材５Ａ，５Ｂを２層に重ねるために、フィルタ素材５Ａをガイドするための繊維状体ガイド部材７Ａとガイドローラ９Ａ、並びにフィルタ素材５Ｂをガイドするための繊維状体ガイド部材７Ｂとガイドローラ９Ｂが配置されている。
【００２４】
なお、繊維状体ガイド部材７Ａとガイドローラ９Ａが支持部材１１Ａで一体的に設けられ、繊維状体ガイド部材７Ｂとガイドローラ９Ｂが支持部材１１Ｂで一体的に設けられ、それぞれが前記回転心棒３の軸心方向に沿って並行して移動調整自在に構成されている。これにより、フィルタ素材５Ａ，５Ｂがそれぞれ前記回転心棒３の軸心方向の任意の位置で巻き付けられるように移動調整することができる。
【００２５】
また、前記回転心棒３に複数層でスパイラル状に巻き付けられるフィルタ素材５は、接着又は熱融着などの接合技術で接合される。例えば、前記帯状のフィルタ素材５Ｂの内面側に接着剤を塗布するために図示しない接着剤スプレー又はフィルタ素材５を熱溶融するために図示しない加熱ヒータが設けられている。一方、最内層のフィルタ素材５Ａの外面側に接着剤を塗布するための接着剤スプレー又はフィルタ素材５を熱溶融するための加熱ヒータを設けることができる。
【００２６】
また、前記回転心棒３の先端側には、前記フィルタ素材５Ａ，５Ｂが回転心棒３に巻き付けられながら接合して形成された円筒状フィルタ１３を前記回転心棒３の先端から前方（図１において左方）へ送出して抜き出すためのフィルタ送出装置１５が設けられている。
【００２７】
この実施の形態のフィルタ送出装置１５としては、太鼓状をなす一対の送出ローラ１７が前記回転心棒３に形成された円筒状フィルタ１３を両側から挟み込むように配置されている。また、前記一対の送出ローラ１７は、前記回転心棒３に形成された円筒状フィルタ１３を前記回転心棒３の先端より前方へ送出せしめる方向に図示しない回転駆動装置で回転する構成である。なお、上記の一対の送出ローラ１７は、前記回転心棒３へ接近、離反するように進退自在に設けられていることが望ましい。
【００２８】
なお、フィルタ送出装置１５としては、上述した実施の形態に限定されず、例えば前記回転心棒３に形成された円筒状フィルタ１３を両側から挟み込むフィルタ挟込み部材を設け、このフィルタ挟込み部材を例えばシリンダなどの駆動手段で作動すると共に、前記フィルタ挟込み部材が前記円筒状フィルタ１３を挟み込んだ状態で前記回転心棒３の先端より前方へ送出せしめる方向に向けて往復移動自在に設けた構成であっても、あるいは他の構成のフィルタ送出装置であっても良い。
【００２９】
また、回転心棒３の先端より前方側には、前記フィルタ送出装置１５で回転心棒３の先端より前方へ送出された円筒状フィルタ１３を所望の位置で切断するためのフィルタ切断装置１９が設けられている。この実施の形態では、回転駆動手段としての例えばモータ２１により回転される薄刃カッタ２３が前記円筒状フィルタ１３に切り込みを入れる切込み方向に進退移動自在で、且つ前記フィルタ送出装置１５で送出される円筒状フィルタ１３の送出速度に同期して円筒状フィルタ１３の送出方向と同方向に向けて進退移動自在に設けられている。
【００３０】
上記構成の筒状フィルタ製造装置１を用いた場合を例にとって、筒状フィルタの製造方法について説明すると、図１に示されているように巻き付ける速さに同期して完成したパイプがローラなどの力で送出（図で手前）される。この作業が連続して行われる。又は、回転心棒３が矢印の方向に回転すると共に、フィルタ素材５Ａがガイドローラ９Ａを経て繊維状体ガイド部材７Ａで案内されて回転心棒３に巻き付けるように送出される。このとき、繊維状体ガイド部材７Ａが回転心棒３の先端側から後方（図１において右方）へ移動することで、フィルタ素材５Ａが回転心棒３にスパイラル状に巻き付けられることになる。
【００３１】
さらに、上記のフィルタ素材５Ａに後続して、フィルタ素材５Ｂがガイドローラ９Ｂを経て繊維状体ガイド部材７Ｂで案内され、上記のように巻き付けたフィルタ素材５Ａの上から互いに隣接するフィルタ素材５Ａ同士の間の隙間を塞ぐように前記フィルタ素材５Ａとの重ね位置をずらして巻き付けられる。このとき、繊維状体ガイド部材７Ｂが前記繊維状体ガイド部材７Ａに追従するようにして回転心棒３の先端側から後方（図１において右方）へ移動することで、フィルタ素材５Ｂが前記フィルタ素材５Ａの上にスパイラル状に巻き付けられる。
【００３２】
この実施の形態のフィルタ素材５Ａ，５Ｂとしては、いずれも例えば５〜３００μｍの径で、孔径１０μｍ（不織布の密度で０．４〜０．６ｇ／ｃｍ３相当）〜１０００μｍ（不織布の密度で０．０５〜０．０７ｇ／ｃｍ３相当）を持った不織布が用いられている。
【００３３】
なお、不織布としては、ＰＰ（ポリプロピレン）、低密度ポリエチレンや高密度ポリエチレンを含むＰＥ（ポリエチレン）、あるいはＰＰとＰＥとの混合などの素材が用いられる。その他に用いられる樹脂としては、プロピレンと他のα−オレフィンと共重合体などのポリオレフィン系、あるいはポリエチレンテレフタレート、共重合ポリエステル、低融点可塑性ポリエステルなどのポリエステル系、あるいはナイロン６，ナイロン６６などのポリアミド系、あるいはポリスチレン系、塩化ビニール系、熱可塑性エラストマーなどの熱可塑性樹脂およびこれらの混合物からなる合成樹脂をあげることができる。
【００３４】
また、このとき、前記帯状のフィルタ素材５Ｂの内面側は図示しない接着剤スプレーから接着剤を噴射して塗布されるか、あるいは、図示しない加熱ヒータで熱溶融される。さらに加えて、前記帯状のフィルタ素材５Ａの外面側にも接着剤を塗布あるいは加熱ヒータで熱溶融するならば、フィルタ素材５Ａ，５Ｂを相互に接着や熱圧着などで接合させることができる。
【００３５】
なお、使用される接着剤としては、例えば、ビニール系樹脂やフェノール系樹脂、メラニン系樹脂、レゾルシノール系樹脂、アクリルニトリル系樹脂、ウレタン系樹脂などがある。また、上記の各層を熱融着する場合、例えば１００〜２５０°Ｃの加熱温度で行われる。
【００３６】
上記のようにフィルタ素材５Ａ，５Ｂが回転心棒３に巻き付けられながら互いに接合されて円筒状フィルタ１３が形成され、この円筒状フィルタ１３が回転心棒３の後端側まで到達した時に、前記円筒状フィルタ１３がフィルタ送出装置１５によって回転心棒３の先端から前方（図１において左方）へ抜き出すように送出される。つまり、太鼓状をなす一対の送出ローラ１７が前進して前記回転心棒３に形成された円筒状フィルタ１３を両側から挟み込むと共に、図１の矢印で示されている方向に回転することで、円筒状フィルタ１３が前方へ送出されることになる。他に繊維状体ガイド部材７Ａ、７Ｂを固定し、フィルタ素材５Ａ、５Ｂを回転する回転心棒３にスパイラル状に巻き付けられるスピードとフィルタ送出装置１５の送出スピードを同期させて連続的に巻き付けと送出を行う方法もある。
【００３７】
このとき、フィルタ素材５Ａ，５Ｂは、回転心棒３の外周面を滑りながら送出可能な程度に緩く巻き付けられており、図２（Ｂ）に示されているように回転心棒３が回転し、且つ一対の送出ローラ１７が回転しながら円筒状フィルタ１３に接触するので、円筒状フィルタ１３の外周面と一対の送出ローラ１７との間の滑りはそれ程大きくならないものである。また、回転心棒３の表面にテフロン（登録商標）加工などを施し摩擦抵抗を下げることも良く行われる。
【００３８】
上記のように円筒状フィルタ１３がフィルタ送出装置１５により送出されるときに、繊維状体ガイド部材７Ａ，７Ｂは、後方側への移動を停止する。その後は、形成された円筒状フィルタ１３が回転心棒３により回転しながらフィルタ送出装置１５の一対の送出ローラ１７によって前方へ送出されるので、繊維状体ガイド部材７Ａ，７Ｂが停止していても、連続して送出されるフィルタ素材５Ａ，５Ｂは回転する回転心棒３に引き続きスパイラル状に巻き付けられることになる。
【００３９】
以上のように、フィルタ素材５Ａ，５Ｂを供給していく限り、円筒状フィルタ１３は回転心棒３に形成され、際限なく前記回転心棒３の先端より前方へ送り出されていくことになる。
【００４０】
そこで、回転心棒３の先端より前方へ抜き出された円筒状フィルタ１３は、図１及び図２（Ａ）に示されているように、所望の長さＬで切断するために、フィルタ切断装置１９の薄刃カッタ２３が切込み方向に前進して前記円筒状フィルタ１３に切り込みを入れながら、円筒状フィルタ１３の送出速度に同期して円筒状フィルタ１３の送出方向と同方向に向けて前進する。円筒状フィルタ１３が例えば２回転すると前記円筒状フィルタ１３が切断されるように、前記薄刃カッタ２３を切込み方向に前進するように設定することができる。
【００４１】
円筒状フィルタ１３が切断された後は、図２（Ａ）の矢印で示されているように、前記薄刃カッタ２３が切込み方向と反対方向に後退してから、円筒状フィルタ１３の送出方向と反対方向に後退して原位置に戻ることになる。次いで、円筒状フィルタ１３が前記薄刃カッタ２３の原位置から前方へ長さＬまで送出されたときに、上述した切断工程と同様の動作で切断される。この切断工程が後続して繰り返される。
【００４２】
なお、上述した実施の形態では２つの帯状のフィルタ素材５Ａ，５Ｂを巻き付けることを例にとって説明したが、２つ以上の帯状のフィルタ素材５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，・・・・・を巻き付けることについても、同様にして実施することができる。この場合は、複数のフィルタ素材５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，・・・・・を供給するためにそれぞれ対応してガイドするための複数の繊維状体ガイド部材７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，・・・・・と、複数のガイドローラ９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，・・・・・が設けられる。
【００４３】
また、別の実施の形態として、１つの帯状のフィルタ素材５Ａを回転心棒３に巻き付けて単層の繊維状体から形成される円筒状フィルタ１３についても同様にして実施することができる。この場合は、隣り合う帯状のフィルタ素材５Ａの間で隙間が生じないようにオーバラップ代を設けて巻き付けられると共にオーバラップする部分が接着あるいは熱融着の接合技術で接合される必要がある。
【００４４】
以上のことから、１つ又は複数の帯状のフィルタ素材５を連続的に回転心棒３にスパイラル状に巻き付けながら接着あるいは熱融着の接合技術で接合して円筒状フィルタ１３を形成し、この円筒状フィルタ１３を回転心棒３の片側から抜き取ることで、回転心棒３の回転を停止することなく、つまり円筒状フィルタ１３の製造を中止することなく、任意の長さの例えば幾十メートル（ｍ）もの円筒状フィルタ１３を連続生産することができ、生産コストの低減となる。しかも、帯状のフィルタ素材５の原反幅が例えば２００ｍｍであっても、例えば１０ｍ〜２０ｍの筒状フィルタの製造が可能となり、円筒状フィルタ１３の製造長さの制限が無くなる。
【００４５】
さらには、円筒状フィルタ１３の製造を中止することなく、フィルタ切断装置１９で所望の長さＬの円筒状フィルタ１３を製造することができる。
【００４６】
これによって、単層または複数層の繊維状体（フィルタ素材５）をスパイラル状に回転心棒３に巻き付けることで、厚さ、繊維径、密度を自由に選定できるので、弾力と強度のバランスを取った肉厚が０．５ｍｍ以上の中空形状の円筒状フィルタ１３を製造することができる。この円筒状フィルタ１３の厚みをコントロールすることができ、このコントロールで円筒状フィルタ１３の強度を選定することができるので、支持体（リテーナ）が不要となる。また、従来のセラミックやプラスチックの焼結体フィルタと比較しても、強度が大幅に向上する。しかも衝撃にも強い円筒状フィルタ１３を製造することができる。
【００４７】
また、上記のように円筒状フィルタ１３が製造される際に、円筒状フィルタ１３の内部への粉塵の浸入を防止するために、表面（外周側または内周側）に多孔質膜やマイクロファイバ膜などの表面膜を形成することができる。つまり、筒状フィルタの周辺部から中心部に向かって濾過する外圧式では、表面膜がフィルタ本体の外側に巻かれるが、筒状フィルタの中心部から周辺部に向かって濾過する内圧式では、表面膜がフィルタ本体の内側に巻かれる。すなわち、上記の外圧式および内圧式のいずれにおいても、表面膜が最外側又は最内側に位置するように巻かれる。
【００４８】
このとき、最外層あるいは最内層となるフィルタ素材５には、このフィルタ素材５としての例えば不織布よりも細かい孔を持った表面膜としての例えば多孔質膜やマイクロファイバ膜を前もって不織布の原反に貼り付けることができる。これによって、円筒状フィルタ１３の最外層あるいは最内層の表面に表面膜を設ける際に安定した作業ができ、品質が安定する。また、円筒状フィルタ１３に上記の表面膜を貼り付けるための特別な装置も不要となる。
【００４９】
しかも、上記の表面膜を貼り付けた円筒状フィルタ１３は、表面膜で表面捕集を行い、複数層の不織布などのフィルタ素材５で構成したフィルタ本体の内部への粉塵の付着、堆積を防止し、フィルタ詰まりを防止することができる。
【００５０】
より詳しく説明すると、表面膜としての例えば多孔質膜は微細孔を有するので微細粒子の粉塵を捕集することができ、表面濾過の効率を向上させると共に、表面膜の多孔質膜は適正な間隔で、大きい隙間と強度を有するフィルタ本体としての不織布に支持されるので全体として適正で広い開口部を有することになり、流体の通過面積を大きくすることができるので、風量又は液量（流体量）を低下させず、しかも長寿命の円筒状フィルタ１３を提供することができる。
【００５１】
上記の多孔質膜としては、１０μｍ以下の径の微細孔を有しており、例えばＰＴＦＥ膜などがある。このＰＴＦＥ膜はテフロン（登録商標）素材であるために粉塵の付着力が弱いので、捕集した粉塵が落下し易いものである。なお、多孔質膜としては、上記のテフロン（登録商標）素材に限らず、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロースなどの他の材質からなるものであってもよい。また、具体的には、孔径がミクロンからサブミクロン（０．０１μｍ〜１０μｍ）である。
【００５２】
上記のマイクロファイバとしては、１．０μｍ以下の繊維径を有し１０μｍ以下の径の孔を持っており、例えば、テフロン（登録商標）、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロースなどのマイクロファイバの例えば不織布などのシート状の物体からなるシートであって比較的安価であり、表面処理を行うことで難燃性を付加し易いものであり、粉塵の剥離性も向上できる。また、具体的には、繊維径は０．０１〜１．０μｍである。
【００５３】
また、不織布と表面膜との接着には、上述した不織布の複数層の接着剤と同様の接着剤が用いられ、一方、熱融着の場合も上述した不織布の複数層の熱融着と同様であるので、詳しい説明は省略する。
【００５４】
図３を参照するに、５つの帯状のフィルタ素材５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅがスパイラル状に巻き付けられて形成した円筒状フィルタ１３の一部の断面が図示されている。ここでは、最外層のフィルタ素材５Ｅの外表面には表面膜２５が貼り付けられている。しかも、内層となる４つの帯状のフィルタ素材５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄはそれぞれオーバラップしないように巻き付けられており、しかも、上層のフィルタ素材５が下層の隣り合うフィルタ素材５の間の隙間Ｇを塞ぐようにして巻き付けられている。帯状の各フィルタ素材５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄがオーバラップして巻き付けられると、全体として凹凸のある外表面となるのであまり良くない外観となるが、図３に示されているようにオーバラップしないで巻き付けられることにより、円筒状フィルタ１３の全体が良好な外観となる。
【００５５】
一方、最外層のフィルタ素材５Ｅは外表面に表面膜２５が貼り付けられているので、前記表面膜２５の機能を損なわないようにするためにオーバラップ（ＯＬ）代を設けて巻き付けられている。しかし、表面膜２５が設けられていない場合は、必ずしもオーバラップさせる必要はない。
【００５６】
また、この場合は、表面膜２５を備えたフィルタ素材５Ｅが最外層に１層だけ巻き付けられているが、必ずしも１層に限定されず、２層以上であっても構わないが、表面膜２５が複数層になると通気性を低下させることになるので、表面膜２５を１層のみとすることが望ましい。
【００５７】
また、円筒状フィルタ１３の厚さが必要なときは、前述したように複数の帯状のフィルタ素材５を用意するか、あるいは、前もって帯状のフィルタ素材５を積層させて所望の厚さを設けた原反を用意し、この原反を回転心棒３に巻き付けても良い。また、円筒状フィルタ１３が単層の帯状のフィルタ素材５で構成する場合でも、フィルタ素材５自体の厚さを調整することで容易に変更できる。
【００５８】
また、上記の円筒状フィルタ１３の最外層のフィルタ素材５としての例えば不織布に、導電繊維を含有することで静電気発生を防止することができ、容易に静電対策ができる。なお、高価な導電処理を安価にするという理由で、導電繊維を含有する素材フィルタを１層のみとすることが望ましい。
【００５９】
次に、他の実施の形態に係る筒状フィルタの製造方法について説明する。なお、前述した実施の形態と同様の部分は同符号を付して同じ部分の詳細な説明は省略する。
【００６０】
図４（Ａ），（Ｂ）を参照するに、この実施の形態の筒状フィルタの製造方法について筒状フィルタ製造装置２７を用いて説明すると、所定幅の繊維状体としての例えば不織布などの繊維状のフィルタ素材２９が回転心棒３に複数層に巻き付けられながら接着または熱融着などの接合技術で接合して円筒状フィルタ３１を形成し、次いでフィルタ送出装置１５で前記円筒状フィルタ３１を回転心棒３の片側から抜き出すものである。
【００６１】
なお、円筒状フィルタ３１は、複数種のフィルタ素材２９が順番に回転心棒３に複数層で巻き付けられて形成されても良い。例えば、まず、１番目のフィルタ素材２９が回転心棒３に複数層に巻き付けられながら接着または熱融着などの接合技術で接合され、このフィルタ素材２９の供給を停止し切断する。次いで、２番目のフィルタ素材２９が上記の１番目のフィルタ素材２９の外側に複数層に巻き付けられながら接着または熱融着などの接合技術で接合され、このフィルタ素材２９の供給を停止し切断する。次いで、３番目のフィルタ素材２９が上記の２番目のフィルタ素材２９の外側に複数層に巻き付けられながら接着または熱融着などの接合技術で接合され、このフィルタ素材２９の供給を停止し切断するという具合である。
【００６２】
フィルタ送出装置１５は、前述した実施の形態と同様であり、図４（Ｂ）に示されているように、太鼓状をなす一対の送出ローラ１７が前記回転心棒３に形成された円筒状フィルタ３１を両側から挟み込んで、前記円筒状フィルタ３１を前記回転心棒３の先端より前方へ送出せしめる方向に回転するものである。上記の一対の送出ローラ１７は、前記回転心棒３へ接近、離反するように進退自在に設けられている。
【００６３】
したがって、図４（Ａ）に示されているように、フィルタ素材２９がガイドローラ３３を経て送出されて回転心棒３に複数層に巻き付けられる。このとき、フィルタ素材２９の内面側は、図示しない接着剤スプレーから接着剤を噴射して塗布される。あるいは、図示しない加熱ヒータで熱溶融される。フィルタ素材２９が所望の長さで回転心棒３に複数層に巻き付けられると、図４（Ｂ）に示されているようにカッタ３５などの素材切断装置でフィルタ素材２９が切断される。このとき、フィルタ素材２９は図示しないガイド装置により次の円筒状フィルタ３１を製造するために待機する。
【００６４】
次いで、図４（Ｂ）に示されているように、すぐに、一対の送出ローラ１７が前記回転心棒３に形成された円筒状フィルタ３１を挟み込むように前進すると共に矢印のように回転することで、前記円筒状フィルタ３１が二点鎖線で示されているように前方へ送出されて回転心棒３の片側から抜き出されることになる。その後、一対の送出ローラ１７は原位置へ後退して待機する。
【００６５】
次の円筒状フィルタ３１は、待機しているフィルタ素材２９が図示しないガイド装置で案内されて再び回転心棒３に巻き付けられることになる。その後の円筒状フィルタ３１の製造工程は上述した動作と同様である。
【００６６】
以上のように、フィルタ素材２９を回転心棒３に複数層に巻き付けながら接合して形成された円筒状フィルタ３１が、すぐにフィルタ送出装置１５で回転心棒３の片側から抜き出されるので、円筒状フィルタ３１の製造を殆ど中止することなく、円筒状フィルタ３１を連続生産することができ、生産コストの低減となる。また、繊維状体（フィルタ素材２９）が単層または複数層の所望の長さで回転心棒３に巻き付けられることで、厚さ、繊維径、密度を自由に選定できるので、弾力と強度のバランスを取った円筒状フィルタ３１を製造することができる。その他の作用、効果は前述した実施の形態とほぼ同様であるので、詳しい説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】この発明の実施の形態で使用される筒状フィルタ製造装置の概略的な斜視図である。
【図２】（Ａ）は図１の正面図で、（Ｂ）は（Ａ）の矢視ＩＩＢ−ＩＩＢ線の断面図である。
【図３】この実施の形態の円筒状フィルタの部分的な断面図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）は、この発明の他の実施の形態で使用される筒状フィルタ製造装置の概略的な斜視図である。
【符号の説明】
【００６８】
１ 筒状フィルタ製造装置
３ 回転心棒（回転治具）
５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅ フィルタ素材（繊維状体）
７，７Ａ，７Ｂ 繊維状体ガイド部材
９，９Ａ，９Ｂ ガイドローラ
１１Ａ，１１Ｂ 支持部材
１３ 円筒状フィルタ（筒状フィルタ）
１５ フィルタ送出装置
１７ 送出ローラ
１９ フィルタ切断装置
２１ モータ
２３ 薄刃カッタ
２５ 表面膜
２７ 筒状フィルタ製造装置
２９ フィルタ素材
３１ 円筒状フィルタ
３３ ガイドローラ
３５ カッタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定長さの回転治具に少なくとも１つの繊維状体を単層又は複数層に巻き付けると共に前記繊維状体の単層の重ね代又は複数層の層間を接着または熱融着などの接合技術で固定して筒状フィルタを形成し、この形成された筒状フィルタを前記回転治具の片側から抜き出すことを特徴とする筒状フィルタの製造方法。
【請求項２】
前記繊維状体を前記回転治具にスパイラル状に巻き付けることを特徴とする請求項１記載の筒状フィルタの製造方法。
【請求項３】
前記繊維状体の最外層または最内層の表面に、微細孔を有した多孔質膜あるいはマイクロファイバからなる表面膜を設けることを特徴とする請求項１又は２記載の筒状フィルタの製造方法。
【請求項４】
少なくとも最外層又は最内層は、重ね代を設けてスパイラル状に巻き付けることを特徴とする請求項２又は３記載の筒状フィルタの製造方法。
【請求項５】
繊維状体を複数層巻き付けて剛性を向上させ、支持体を用いずに中空形状に形成せしめてなることを特徴とする筒状フィルタ。
【請求項１】
一定長さの回転治具に少なくとも１つの繊維状体を単層又は複数層に巻き付けると共に前記繊維状体の単層の重ね代又は複数層の層間を接着または熱融着などの接合技術で固定して筒状フィルタを形成し、この形成された筒状フィルタを前記回転治具の片側から抜き出すことを特徴とする筒状フィルタの製造方法。
【請求項２】
前記繊維状体を前記回転治具にスパイラル状に巻き付けることを特徴とする請求項１記載の筒状フィルタの製造方法。
【請求項３】
前記繊維状体の最外層または最内層の表面に、微細孔を有した多孔質膜あるいはマイクロファイバからなる表面膜を設けることを特徴とする請求項１又は２記載の筒状フィルタの製造方法。
【請求項４】
少なくとも最外層又は最内層は、重ね代を設けてスパイラル状に巻き付けることを特徴とする請求項２又は３記載の筒状フィルタの製造方法。
【請求項５】
繊維状体を複数層巻き付けて剛性を向上させ、支持体を用いずに中空形状に形成せしめてなることを特徴とする筒状フィルタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−２７９３８６（Ｐ２００８−２７９３８６Ａ）
【公開日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１２６６４４（Ｐ２００７−１２６６４４）
【出願日】平成１９年５月１１日（２００７．５．１１）
【出願人】（３９１０６５５２９）株式会社ニコテック (14)
【出願人】（５０３４３１３４５）朝日テック株式会社 (3)
【出願人】（５０７０４９０２７）有限会社 エヌテック (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月１１日（２００７．５．１１）
【出願人】（３９１０６５５２９）株式会社ニコテック (14)
【出願人】（５０３４３１３４５）朝日テック株式会社 (3)
【出願人】（５０７０４９０２７）有限会社 エヌテック (4)
【Ｆターム（参考）】
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