JP2002219320A

JP2002219320A - フィルターユニットおよびその製造方法

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Publication number: JP2002219320A
Application number: JP2001020573A
Authority: JP
Inventors: Sadahito Goto; 禎仁後藤; Shinichi Minemura; 慎一峯村; Mitsuhiko Akiyama; 光彦秋山
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 2001-01-29
Filing date: 2001-01-29
Publication date: 2002-08-06

Abstract

(57)【要約】【課題】軽量でかつ処理装置への装着性に優れ,また
低圧損、高捕集効率のフィルターユニット及び、フィル
ター保持枠の射出成形と同時にフィルター部を接着させ
る一体成形のフィルターユニットの製造方法。【解決手段】フィルター保持枠の射出成形に用いる金
型において、フィルター保持枠の濾材配列方向にリブ、
フィルター保持枠の濾材幅方向にゲートをつけることに
より、射出成形時に溶融した熱可塑性樹脂が金型全体に
速やかに行き渡り、更にフィルター部との接触が容易で
且つ確実になり、このため不良率が低減しかつ、フィル
ター全体の軽量化とともに装着時のねじれ性に優れか
つ、低圧損、高捕集効率のフィルターユニットを一体成
形で製造することが可能となった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、フィルター保持枠
の射出成形と同時に、別に用意されたフィルター部を同
時接着させて、気体処理装置への装着性に優れ、軽量、
かつ低圧損失、高捕集効率のフィルターユニットを製造
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、空気清浄機、およびそのような空
気清浄機を備えたエアーコンディショナーなどの気体処
理装置に対する需要が増えている。

【０００３】上述の気体処理装置は、通常、空気中に含
まれる浮遊物や臭気成分を除去するためのフィルターを
内蔵している。このようなフィルターは、活性炭含有
紙、ポリエステル不織布、ガラス繊維紙などからなるシ
ートまたは、シートをプリーツ状に成形加工されたフィ
ルター部をフィルター保持枠に取りつけられ、フィルタ
ーユニットとして用いられている。また、気体処理装置
への簡易性が求められる。従来このようなフィルターユ
ニットを製造する場合は、予めシートまたはプリーツ状
に成型加工されたフィルター部を別に準備し、また別に
用意したフィルター保持枠に組みこみ、接着剤で固定す
る方法、係止ツメやネジ、バネで固定する方法が行われ
ていた。このため、工数が多く、製造効率が悪化すると
いう問題があった。最近では、特開平１０−２６３３４
８に示されるように、フィルター保持枠の周囲にパッキ
ンを用いて一体成形をする方法、特開平１１−９０１５
０のようにフィルター保持枠に発泡樹脂を用いる方法な
どが知られている。しかし,これらの方法は生産性の効
率化に主眼を置かれ,フィルターユニットそのものの強
度や重量など、またフィルターとしての性能、特性の向
上については、なんら言及されていない。

【０００４】また、フィルターを気体処理装置に装着さ
せるために、フィルター保持枠が着けられる。このフィ
ルター保持枠は、装着時にねじれなど自由に形状を変え
られるうにして操作性に優れ、保持枠の厚みを薄くして
軽量化することが望ましいが、逆にその分強度が低下す
るため、特に湾曲した気体処理装置に装着しにくい問題
がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】フィルター保持枠を熱
可塑性樹脂特に、エラストマー化するとともに、装着時
の操作性に優れかつ低圧損、高捕集効率を有するフィル
ターユニットで、また一体成形することにより工程を簡
略化でき、さらに製造工程での不良率を低減させる方法
を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るフィルター
ユニットの製造方法は、フィルター保持枠の成形と同時
に予め別工程にて準備されたフィルター部を接着させる
一体成形法であって、フィルター保持枠の側面の厚みを
薄くすることにより、軽量化するとともに装着性を改善
し、かつ厚みの薄くなった分、フィルター部の面積を増
やして、フィルターユニットにおける圧力損失を低減か
つ捕集効率を向上させ、かつ製造工程を簡略化するとと
もに、不良率を大幅に低減させる製造方法に関するもの
である。

【０００７】本発明におけるフィルター部とは、活性炭
含有紙、ポリエステル不織布、ガラス繊維紙、多孔性の
樹脂シート、不織布、各種の織物、編物などからなるシ
ートまたは、それをプリーツ状などに成形加工されたも
のからなり、フィルター保持枠との一体成形に供する。

【０００８】本発明によってできるフィルターユニット
全体を図１に示した。また、フィルター部を図２に示し
た。一体成形する時に用いる金型を図３乃至図４に示し
た。図４中の１４に示した溝はできたフィルター枠部の
側面外側（濾材配列方向）のリブに相当する。また、図
４中の１６は、フィルター枠部の濾材巾方向面に位置す
るゲートに相当する。このリブ、ゲートを設けることに
より、射出成形時の溶融した樹脂の流動性が上がり,短
時間に金型全体に溶融した樹脂が行き渡り,また、金型
の隙間全体に均一に圧がかかり、隙間なく樹脂が行き渡
る。この結果、金型の出口に位置するフィルター部との
溶融した樹脂がほぼ完全に隙間なく接触可能となる。ま
た、金型の隙間を小さくすることができ、即ち、出来た
フィルター保持枠の厚みを小さくすることができる。さ
らに驚くべきことに、固化した樹脂がフィルター保持枠
の側面（濾材配列方向）を補強することにもなり、出来
たフィルターの強度を著しく向上させ、ゆがみや衝撃に
強くすることがわかった。本発明に用いるフィルター保
持枠の素材としては、アクリル系樹脂、フェノール系樹
脂、シリコン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレ
タン系樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル系樹脂、塩化
ビニル系樹脂、メラミン系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ポ
リスチレン系樹脂などの熱可塑性樹脂、スチレン系熱可
塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、
オレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱
可塑性エラストマー、ポアミド系熱可塑性エラストマ
ー、塩ビ系熱可塑性エラストマー、フッ素系熱可塑性エ
ラストマー、などの熱可塑性エラストマーなど溶融射出
成形ができるものなら何でも良い。特にオレフィン系熱
可塑性エラストマーが衝撃性などの点で好ましい。

【０００９】従来の方法では、工程の簡略化による生産
性の向上を目的としたものである。従って,フィルター
保持枠の金型については、特別の工夫もなく、単なる溶
融した樹脂を金型内の隙間部に流し込むだけのものであ
った。本発明のように、金型の構造を検討した結果、オ
レフィン系熱可塑性エラストマーのような溶融粘度の高
い樹脂でも容易に射出成形ができ、フィルター保持枠の
側面（濾材配列方向、幅方向）の厚みを薄くすることが
可能となり、また装着性も改善され、かつフィルター保
持枠の側面（濾材配列方向）が薄くなった分をフィルタ
ー部に置き換えることができ、その分フィルター部の面
積を増やせることになり、その結果として、圧力損失が
低減しかつ捕集効率も向上することが可能となった。

【００１０】オレフィン系熱可塑性エラストマーのよう
な溶融粘度の高い樹脂ではフィルター保持枠の側面（濾
材配列方向）の厚みを、薄くすることは困難とされてい
た。フィルター保持枠の濾材幅方向の両側から金型に流
れ込んだ溶融した樹脂は、フィルター保持枠の側面（濾
材配列方向）の中央部にて合流する。この時、リブ部分
に相当する金型の隙間を薄くすると、射出成型時にショ
ートが発生し、不良品発生の原因となっていた。ショー
トとは樹脂がフィルター保持枠の成型金型全体に行き渡
らず、一部隙間を残して冷却固化し、そのため成型品の
一部に強度斑を生じ、その結果そこの部分の保持枠の一
部が欠ける現象のことで指す。しかし、リブを設けるこ
とによって、ショートの発生もなくなり不良品の発生も
減少した。またフィルター保持枠全体の強度が増し、か
つ装着時に自由に変形が可能となり、特に湾曲した気体
処理装置に装着する時の操作困難の問題も解消した。リ
ブ、ゲートがない場合は、金型内で溶融した樹脂の流れ
が不均一となり、温度斑が生じて、この結果冷却速度も
異なり、冷却固化したフィルター保持枠の側面部に強度
斑を生じ、ショートの原因になって不良品が発生してい
た。

【００１１】本発明に関わるリブの巾は保持枠側面の巾
に対して、１０％以上９０％以下、好ましくは,１５〜
４０％である。また、リブの厚みは、保持枠側面の厚み
に対して１０〜７０％、好ましくは２０〜５０％であ
る。特にリブの巾が、保持枠側面の巾に対して、１０％
以下であれば強度が得られず、また、９０％以上であれ
ば,補強効果はあるが,側面厚みが大きくなったのと同じ
ことであり、軽量化を図ることはできない。このリブを
つけることにより、金型のフィルター保持枠の側面（濾
材配列方向）の隙間（厚み）を２．００５ｍｍ以下好ま
しくは、１．５０４ｍｍ以下とすることにより、出来た
保持枠の側面の厚みは、２ｍｍ以下、好ましくは,１．
５ｍｍ以下が可能となった。このような熱可塑性樹脂、
特にオレフィン系熱可塑性エラストマーによる保持枠の
薄いものはなかった。

【００１２】フィルター保持枠のプリーツ幅方向の側面
には、複数のゲートを設けることにより、溶融した樹脂
は、このゲートを通り、流れが分散されて金型全体の隙
間に速やかに流れ込む。またリブと併用することによ
り、より効果が発揮される。ゲートの数としては、３点
以上好ましくは４〜６点が良い。

【００１３】フィルターユニットの気体処理装置への装
着時のねじれとは、フィルターユニットの挿入時にかか
る力によって生じる一時的な変形を意味し、これを下記
（１）式で示して,代用特性とした。即ち,濾材幅方向の
保持枠の一方の側面を固定し、対面の保持枠の一端に濾
材面に対して垂直方向から力を加えた時、保持枠が歪ん
で動いた距離（Ａ）を保持枠の巾（Ｂ）で割った値に１
００を乗じてねじれ率とした。ねじれ率＝（Ａ）／（Ｂ） ×１００％（１）この値は、小さい程剛直であり、変形しにくいことを示
し、湾曲した気体処理装置への装着が困難であることを
意味する。１０％以上好ましくは,２５％以上であれ
ば、湾曲した処理装置への装着時には何ら支障はない。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明は、フィルターユニットを
一体成形して製造するものであって、別の工程で用意し
たシートまたは、プリーツ状に加工したフィルター部
を、フィルター保持枠の金型に組み込み、フィルター保
持枠を射出成形によって成形するのと同時に、フィルタ
ー部と保持枠との接合も同時に行うものである。

【００１５】フィルター保持枠は上部、下部に分かれた
の２つの金型からなる。この２つの金型の間にフィルタ
ー部が配置され、フィルター保持枠の射出成形と同時に
接合が同時になされる。通常の射出成形と同様、溶融し
た樹脂は、図３に示した樹脂流動経路８乃至１３を通
り、フィルター保持枠のプリーツ巾方向側面のゲートか
ら金型に行き渡る。樹脂の導入はフィルター保持枠のプ
リーツ濾材巾方向の両側側面から導入されて、フィルタ
ー保持枠の濾材配列方向側面の中央で合流する。この
時、リブ、ゲートを設けることにより、溶融した樹脂の
流れも早く、かつ速やかに金型全体の隙間に行き渡るた
め、ショートは発生しない。通常金型への溶融した樹脂
の流れ込みは１５から20秒で完了する。この後、金型内
の冷却に３０〜３５秒を要する。冷却後、金型を上下に
はがして、目的とするフィルターユニットが得られる。

【００１６】本発明の金型を用いることによりフィルタ
ーユニットを製造する場合、１つ１つの個別生産でもで
きるが、ショートによる不良品の発生はゼロに近いこと
から,連続生産に適する方法である。更に用途として自
動車などに装着性が良好のため適しているが、この用途
に限定されるものではない。

【００１７】以下、本発明の一体成型フィルターの実施
例及び比較例を記載するが本発明はこの実施例に限定さ
れるものではなく、本明細書の趣旨を逸脱しない範囲で
変更することができるものである。

【００１８】以下実施例における評価、測定方法を下記
に示す。フィルター部に用いる濾材の性能については以
下の試験により実施したものとする。［濾材厚み］測定加重７ｇｆ／ｃｍ^２、測定端子２５ｍ
ｍφの厚み計により測定した。［剛軟度］ＪＩＳＬ１０９６８．１９Ｂ法によ
り測定した。［圧縮弾性率］ＪＩＳＬ１０９６８．１８により
測定した。［大気塵清浄効率］０．３μｍの大気塵を使ったワンパ
スの除塵性能を測定。風速２３ｃｍ／ｓにおける上流側
と下流側の０．３μｍの大気塵濃度を粉塵測定器（ＲＩ
ＯＮＰＡＲＴＩＣＬＥＣＯＵＮＴＥＲＫＣ−０１
Ｃ）によって測定。その結果より、濾材の大気塵清浄効
率を算出した。［圧力損失］風速４８ｃｍ／ｓにおける濾材の通気抵抗
を測定した。フィルターユニットの性能評価を下記とし
た。［フィルター部有効面積］フィルターユニットにおける
フィルター部の濾材有効面積。［樹脂使用量］保持枠に要したポリプロピレンの樹脂
量。［成型性不良率］射出成型２０００ショットした時に発
生した不良個数より下記式により算出した。成型不良率＝不良個数／２０００ショット×１００％［大気塵清浄効率］０．３μｍの大気塵を使ったワンパ
スの除塵性能を測定した。風量３００ｍ^３／ｈｒにおけ
る上流側と下流側の０．３μｍの大気塵濃度を粉塵測定
器（ＲＩＯＮＰＡＲＴＩＣＬＥＣＯＵＮＴＥＲＫ
Ｃ−０１Ｃ）によって測定。その結果より、フィルター
ユニットの大気塵清浄効率を算出した。［圧力損失］風量６００ｍ^３／ｈｒにおけるフィルター
ユニットの通気抵抗を測定した。［ねじれ率］濾材幅方向の一方の保持枠を固定し、対面
の保持枠の一端に濾材面に対して垂直方向から加重３Ｋ
ｇをかけ,保持枠の歪んで動いた距離を測り,保持枠側面
の巾で割った値に１００を乗じて求めた。［装着性］フィルター挿入方向に対して垂直方向に湾曲
した気体処理装置の架台に装着する時の操作において、
装着可能なものを操作性良好とし、装着不可能な場合を
操作性不良と判定した。なお，架台としてはフィルター
挿入方向のフィルター長さの１．５倍を曲率半径とする
架台を用いた。

【００１９】

【実施例】実施例１フィルター部として、濾材厚み１．１ｍｍ、幅方向の剛
軟度２２〜２６ｋｇ・ｃｍ、厚み方向の圧縮弾性率４５
〜５０％、粒径０．３μｍの大気塵清浄効率４０％以
上、圧力損失９０Ｐａ以下ポリプロピレン製のシート
を、ヒダ高さ３９ｍｍ、ヒダ間隔が９ｍｍでヒダ折りし
た後、濾材幅１０５．５ｍｍにカットする。予め用意さ
れた図４に示す金型のインサート部すなわちフィルター
部１５に該濾材を挿入する。該金型に該濾材を挿入し
て、射出成型機により２１５℃に溶融したエラストマー
樹脂（三井化学株式会社製ミラストマー5030B）を、図
３の金型の樹脂導入部８より５０ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力
をかけて６点のゲートから図４に示す金型の隙間１７に
流し込む。この時、金型への注入時間は１５秒とし、注
入後冷却に３５秒かけた。この後、金型を上下に分離し
て、フィルターユニットを取り出した。これにより、ユ
ニット外形寸法１０６ｍｍ×２２２ｍｍ×４０ｍｍ、フ
ィルター部寸法１０３ｍｍ×２１６ｍｍ×３９ｍｍ、ヒ
ダ間隔９ｍｍ、フィルター保持枠の形状としては、保持
枠厚み１．５ｍｍ、リブ厚み０．５ｍｍ、リブ幅６ｍｍ
のフィルターユニットを得た。このフィルターユニット
のフィルターとしての特性を測定した。また、このフィ
ルターユニットを気体処理装置の架台に装着する時の装
着性を判定した。実施例２フィルター形成方法は実施例１と同じとしたが，成型樹
脂にリブを設けなかった。比較例１フィルター形成方法は実施例１と同じとしたが，成型樹
脂にポリプロピレン樹脂（Ｃ＆ＣＴＥＣ製）を用いた。比較例２フィルター形成方法は実施例１と同じとしたが，成型樹
脂にポリプロピレン樹脂（Ｃ＆ＣＴＥＣ製）を用い，リ
ブを設けなかった。比較例３フィルター形成方法は実施例１と同じとした。フィルタ
ー部：実施例１と同じ方法としたが、用いた金型の樹脂
の流れ込み部の厚みを変え保持枠の厚みおよびゲートの
数を変えたが、リブを設けなかった。

【００２０】以上のようにして得られた、フィルターユ
ニットを用いてフィルターとしての性能評価を行なっ
た。結果を表１に示した。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【発明の効果】以上のように、合成樹脂からなるフィル
ター保持枠を射出成形する際の金型にリブ、ゲートを設
けることで、オレフィン系熱可塑性エラストマーのよう
な高い溶融粘度の樹脂も射出成形が可能となり、またフ
ィルター保持枠の厚みを薄くすることが可能となり、さ
らに加えて保持枠に使用する樹脂量の低減し軽量化が可
能となり湾曲部への装着性も向上した。また、フィルタ
ー部との一体成形工程が効率よくなり、不良品の減少も
可能となった。また、フィルター部の面積が増加したこ
とにより、捕集効率も向上した。産業界に寄与すること
大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）はこの発明における製造方法により作製
したフィルターユニットの斜視図例。（ｂ）は該フィル
ターユニットの濾材幅方向側正面図例。

【図２】フィルター部となるプリーツ濾材の斜視図例。

【図３】本発明に係る成型金型の全体断面図例。

【図４】本発明に係る成型金型の下金型展開上面概略図
例。

【符号の説明】

１ゲート２リブ３保持枠側面（濾材配列方向）４保持枠側面（濾材幅方向）５フィルター部乃至フィルター濾材６リブ幅７リブ厚み８溶融樹脂の流動経路９成型金型上下合わせ面１０セレーション部１１上金型（固定側金型）１２下金型（可動側金型）１３ランナー部１４リブを形成する金型コア１５成型金型における濾材挿入部１６ゲート１７濾材配列方向の保持枠を形成する金型隙間部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２９Ｌ 31:14 Ｂ２９Ｌ 31:14 Ｆターム(参考） 4D019 AA01 BA03 BA04 BA12 BA13 BB02 BB03 CA02 CB01 CB04 CB06 4D058 JA12 JA14 JB04 JB05 JB13 JB14 JB24 JB25 KA14 KA23 KA25 SA20 4F202 AA03 AG03 AG28 AH03 AR12 CA11 CB01 CB12 CK06 CL02 CQ01 CQ03 CQ05 4F206 AA03 AG03 AG28 AH03 AR12 JA07 JB12 JF05 JL02 JM04 JN11 JQ81

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フィルター部とフィルター保持枠から構成
されるフィルターユニットにおいて、熱可塑性樹脂から
なり、かつ下記（１）式で示されるねじれ率が２５％以
上であることを特徴とするフィルターユニット。ねじれ率＝（Ａ）／（Ｂ） ×１００％（１）（ここで（Ａ）とは、濾材幅方向の保持枠の一方の側面
を固定し、対面の保持枠の一端に濾材面に対して垂直方
向から力を加えた時の保持枠が歪んで動いた距離、
（Ｂ）は保持枠の巾）
【請求項２】フィルター保持枠の濾材配列方向側面にリ
ブを有する請求項１に記載のフィルターユニット。
【請求項３】フィルター保持枠の濾材配列方向側面の巾
に対して、リブの幅が１０％以上９０％以下、濾材配列
方向側面の厚みに対し、リブの厚みが２０〜７０％であ
ることを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の
フィルターユニット。
【請求項４】フィルター保持枠を射出成形して得る同時
にフィルター部を同時接合させることを特徴とする請求
項１乃至３のいずれかに記載のフィルターユニットの一
体成形による製造方法。
【請求項５】フィルター保持枠の濾材幅方向側面にゲー
トを４点以上有することを特徴とする請求項１乃至４の
いずれかに記載のフィルターユニット。
【請求項６】熱可塑性樹脂がオレフィン系熱可塑性エラ
ストマーである請求項１乃至５のいずれかに記載のフィ
ルターユニット。