JP2003071217A

JP2003071217A - 一体成型フィルターユニット及びその製造法

Info

Publication number: JP2003071217A
Application number: JP2001269288A
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: 2001-09-05
Filing date: 2001-09-05
Publication date: 2003-03-11

Abstract

(57)【要約】【課題】濾材の有効面積を大きくして捕集効率を高める
とともに、フィルター装着性および生産効率を高めたフ
ィルターユニットおよびその成型方法である。【解決手段】フィルターユニットの金型における逃がし
部のクリアランスＡが濾材厚みに対して８０〜１１５
%、掴み部のクリアランスＢが濾材厚みに対して２５〜
４５%，且つ，掴み部の距離Ｃが０．５〜５ｍｍである
ことを特徴とするフィルターユニットの製造法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フィルター保持枠
の射出成型と同時に、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、活性炭等の吸
着剤、高分子不織布や織布、ガラス繊維などからなるシ
ートまたは、シートをプリーツ状に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。

【０００４】フィルターユニットの製造方法としては，
予めシートまたはプリーツ状に加工されたフィルター部
を準備し、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１０−２６３３４８号公報に示されるように、フィル
ター保持枠の周囲にパッキンを用いて成型加工する方
法、特開平１１−９０１５０号公報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、特性については、なんら言及され
ていない。また、製造効率が良く，且つ，高強度で軽量
なフィルターユニットを製造する方法として，フィルタ
ー保持枠の成型と同時に予め別工程で準備されたフィル
ター部を接着させる一体成型方法がある。

【０００５】しかし、一体成型法に於いても、特にフィ
ルター部に活性炭等の吸着剤が含有されている場合、そ
の吸着剤の機能を少しでも発揮させるべくフィルター部
の表面積を大きくしたり、保持枠との接着する部分を少
しでも少なくして、捕集効果をあげ、且つ、フィルター
成型加工性を向上させるためフィルター濾材と保持枠と
の接着にいろいろな工夫が凝らされている。しかし、例
えば、フィルター部の表面積を最大限に利用するため
に、保持枠端部まで活性炭を装填したものがあるが、フ
ィルター濾材の端部から活性炭が金型掴み部に脱落して
バリを生じたり、あるいは金型破損を引き起こすという
問題があった。また、濾材端部には活性炭を装填せずバ
リや金型破損を防止する方法があるが、フィルターとし
ての有効表面積が減少するため、フィルター性能が低下
するという問題があった。さらに、金型構造を工夫し、
枠内側の掴み部に樹脂流入部を数ミリ設けることにより
バリや活性炭脱落を防止する方法があるが、先述したも
のと同様、フィルターとしての有効表面積が減少するた
め、フィルター性能が低下するという問題があった。ま
た、気体処理装置に装着されるフィルター保持枠は、装
着性に優れ、軽いことが望ましいが、枠の厚みを薄くし
て軽量化するとその分強度が低下して気体処理装置への
装着時にねじれや破壊を生じ、取り扱いにくい問題があ
った。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、保持枠用の
樹脂を溶融射出してフィルターユニットを成型する時
に、フィルター濾材の破損をなくし、かつ濾材の有効面
積を大きくして捕集効率を高めるとともに、フィルター
装着性および生産効率を高めたフィルターユニットの成
型方法である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、図５に示す金
型を用いてフィルター濾材と保持枠を接合するフィルタ
ーユニットの成型方法である。図５の１７はフィルター
濾材が型逃がし部、１８は掴み部、１９は掴み部の距離
を示す。本発明は逃がし部のクリアランスＡがフィルタ
ー部の濾材厚みに対して８０〜１１５％、好ましくは１
００〜１１０％、掴み部のクリアランスＢを２５〜４５
％、好ましくは３５〜４０％、掴み部の距離Ｃを０．５
〜５ｍｍ、好ましくは１〜３ｍｍとすることにより、濾
材の表面積が大きく、一体成型性の良好なフィルターを
提供するものであり、さらに、フィルターにリブを付与
することにより、フィルター保持枠の側面（濾材配列方
向）の補強およびフィルター装着時の歪みを防止し、取
り扱い性にも優れたフィルターを提供するものである。
ここでクリアランスとはフィルター濾材部を挟み込む金
型間つまりキャビ側とコア側の距離である。掴み部とは
フィルター濾材部の中で保持枠との境界に位置し，その
他のフィルター濾材部，つまり逃がし部よりクリアラン
スが小さくなっている部分である。この掴み部，逃がし
部を設けることによって溶融した熱可塑性樹脂が濾材部
に流れ込むこと無く，また濾材構造が破壊される事無く
成型される。このＡ，Ｂ，Ｃを調整してフィルター部末
端に活性炭が担持されていても、容易に保持枠と接着が
可能となり、本発明にいたった。

【０００８】クリアランスＡを８０〜１１５％、好まし
くは１００〜１１０、クリアランスＢを２５〜４５％、
好ましくは３５〜４５％、掴み部の距離Ｃを０．５〜５
ｍｍ、好ましくは１〜３ｍｍとすることにより、金型に
溶融した樹脂を流した場合、濾材への溶融した樹脂の染
み出しがなく、フィルター濾材を最大限に利用すること
ができる。クリアランスＡを８０％以下とした場合はフ
ィルター濾材が圧縮・破壊され圧力損失が増大し、１１
５％以上した場合は、フィルター部のプリーツ形状が変
形したり皺が発生する。またクリアランスＢを２５％以
下とした場合もフィルター濾材が圧縮・破壊され圧力損
失が増大し、４０％以上とした場合はフィルター部へ樹
脂が流出しバリが発生する。更に掴み部の距離Ｃを０．
５ｍｍ以下とした場合もフィルター部へ樹脂が流出しバ
リが発生し、５ｍｍ以上した場合はフィルター部の面積
が減少しフィルター性能が低下する。

【０００９】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
現象のことを指す。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、全体のゆ
がみもなくなり、気体処理装置に装着する時のねじれの
問題も解消した。リブ、ゲートが無い場合は、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
不良が発生していた。

【００１０】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、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。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明に用いる濾材は、活性炭や
ゼオライト等の吸着剤含有シート、高分子不織布、ガラ
ス繊維、多孔性の樹脂シート、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型加工
されたものからなる。本発明の保持枠に用いることので
きる熱可塑性樹脂としては、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
融射出成型ができるものなら何でも良い。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。一体成型する時に用
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、射出成型時の溶
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。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。

【００１２】さらに濾材を固定し，保持枠を形成する金
型の概略図を図５に示した。逃がし部のクリアランスＡ
をフィルター部の濾材厚みに対して８０〜１１５％、掴
み部のクリアランスＢを２５〜４５％、掴み部の距離Ｃ
を０．５〜５ｍｍ、好ましくは１〜３ｍｍとしてキャビ
とコアを圧着させることにより、溶融した保持枠用の樹
脂の濾材への染み出しもなく、完全に溶着される。この
結果、濾材中の活性炭の脱落や濾材の破壊もなく濾材と
保持枠とが接着され、活性炭を含んだ濾材が保持枠に直
接接合することができる。そして、活性炭を含んだ濾材
の有効面積が大きくなり、フィルター性能に大きく寄与
することが可能となった。また、濾材の破損、破壊もな
く、さらに活性炭の飛散もないことから、保持枠との一
体成型が可能となり、１つ１つのバッチ生産だけでな
く、連続生産も可能となり、工程が簡略化され工程での
不良率を低減させることもでき、コスト低減にも寄与で
きるものである。

【００１３】また、保持枠部の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
向上させることが可能となった。

【００１４】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。

【００１５】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／ｃｍ²、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。［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。ＪＩＳＬ１０９６
８．１８により測定した。［濾材トルエン効率］８０ｐｐｍのトルエンを使ったワ
ンパスの除去性能を測定した。風速２３ｃｍ／ｓにおけ
る上流側と下流側の濃度を島津製炭化水素系によって測
定。次式より除去効率を算出した。トルエン除去効率＝（下流側濃度／上流側濃度）×１０
０［％］［濾材圧力損失］風速４８ｃｍ／ｓにおける濾材の通気
抵抗を測定した。［樹脂使用量］保持枠に要した樹脂量。［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。ここで不良
とは保持枠部のバリ，ショートおよび濾材破れ，変形を
指す。成型不良率＝不良個数／２０００ショット×１００％［トルエン除去効率］８０ｐｐｍのトルエンを使ったワ
ンパスの除去性能を測定した。風量３００ｍ³／ｈｒに
おける上流側と下流側の濃度を島津製炭化水素系によっ
て測定。次式より除去効率を算出した。トルエン除去効率＝（下流側濃度／上流側濃度）×１０
０［％］［圧力損失］風量６００ｍ³／ｈｒにおけるフィルター
ユニットの通気抵抗を測定した。［装着性］気体処理装置の架台に装着するときの操作に
おいて、フィルターユニットを持って、一回の挿入で装
着できるものを、操作性良好とし、二回以上の繰り返し
が必要な場合を操作性不良と判定した。

【００１６】

【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％、濾材トルエン除去効率５０％以上、濾材圧力
損失９０Ｐａ以下の活性炭含有シートを、ヒダ高さ３９
ｍｍ、ヒダ間隔が９ｍｍでヒダ折りした後、濾材幅１０
５．５ｍｍにカットした。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
挿入した。この金型の逃がし部クリアランスＡは濾材厚
みに対して１０５％即ち１．１６ｍｍ，掴み部クリアラ
ンスＢは４０％即ち０．４４ｍｍ，掴み部の距離Ｃは
１．５ｍｍとした。該金型に該濾材を挿入して、射出成
型機により２１５℃に溶融したポリプロピレン樹脂（Ｃ
＆ＣＴＥＣＨ製）を、図３の金型の樹脂導入部８より５
０ｋｇｆ／ｃｍ²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に流し込んだ。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。

【００１７】実施例２フィルター部は実施例１と同様のものを使用した。フィ
ルターユニットの成型方法も実施例１と同じとしたが、
金型構造を逃がし部クリアランスＡを濾材厚みに対して
１０３％即ち１．１３ｍｍ，掴み部クリアランスＢを３
５％即ち０．３９ｍｍ，掴み部の距離Ｃを３ｍｍとし
た。

【００１８】比較例１フィルター部は実施例１と同様のものを使用した。フィ
ルターユニットの成型方法も実施例１と同じとしたが、
リブを設けなかった。金型構造を逃がし部クリアランス
Ａを濾材厚みに対して１００％即ち１．１ｍｍとし，掴
み部は設けなかった。また金型の樹脂の流れ込み部の厚
みを変え，保持枠厚みを３ｍｍとした。

【００１９】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。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【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型する際の金型の掴み部，逃がし部
のクリアランス，および掴み部の距離を限定する事によ
って，濾材の破損や成型時のバリ，ショート等の不良を
無くし，かつ濾材の有効面積が大きく捕集効率が大きな
フィルターユニットを得ることができた。さらにリブを
設けることで、フィルター保持枠のプリーツ濾材配列方
向の強度を維持するとともに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
軽量化が可能となっている。また、フィルター部との一
体成型工程が効率よくなり、不良品の減少も可能となっ
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。

【図５】本発明に係る成型金型の下金型の斜視図例。

【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掴み部１８逃がし部１９掴み部の距離

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4D019 AA01 BA03 BA04 BA07 BA13 BB02 BB03 CA02 CB01 CB06 CB07 4F202 AD16 AD18 AG12 AH03 AM33 CA11 CB01 CB11 CK42 CK90 CQ01 CQ05 CQ10 4F206 AD16 AD18 AH03 AM33 AR12 JA07 JB12 JF05 JQ02 JQ06 JQ82

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フィルターユニットにおいて、フィルター
部に担持される活性炭がフィルター保持枠部まで装填さ
れ、かつフィルターユニットにリブを有することを特徴
とする一体成型からなるフィルターユニット。
【請求項２】請求項１に記載のフィルターユニットにお
いて、該フィルターユニットの金型における逃がし部の
クリアランスＡが濾材厚みに対して８０〜１１５%、掴
み部のクリアランスＢが濾材厚みに対して２５〜４５
%，且つ，掴み部の距離Ｃが０．５〜５ｍｍであること
を特徴とするフィルターユニットの製造法。