JP2011194364A - フィルタの固定構造及び固定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接着剤を用いることなくフィルタ基材を端板に容易に固定することができるとともに、十分な接合強度を発揮することができるフィルタの固定構造及び固定方法を提供する。
【解決手段】濾材シートを襞状に折曲げて形成されたフィルタ基材１１の両端部１１ａに端板１５が固定されてフィルタ１０が構成される。すなわち、フィルタ基材１１の両端部１１ａと端板１５の少なくとも一方を溶融することによりフィルタ基材１１の両端部１１ａと端板１５が接合される。この場合、フィルタ基材１１をポリプロピレン樹脂で形成するとともに、端板１５をフィルタ基材１１が形成されるポリプロピレン樹脂よりも融点の低いポリエチレン樹脂で形成し、端板１５表面を溶融することが好ましい。さらに、端板１５表面には、溶融を容易にする突条１７を設けるとともに、フィルタ基材１１の端部１１ａが挿入される溝部１６を設けることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば自動車の車室内に外気を導入するための空気導入路に配置される空気清浄フィルタ（キャビンフィルタ）等のフィルタの固定構造及び固定方法に関する。

一般に、外気中の不純物の除去、臭気成分の除去、或いはその他ガス成分の除去等を目的として、キャビンフィルタ、空調用フィルタ、脱臭フィルタ等が用いられている。これらのフィルタは、濾過性能を向上させるために、濾材シートを断面波形になるようにプリーツ成形してフィルタ基材を製作することにより表面積（濾過面積）の増大が図られている。しかしながら、プリーツ加工を施したフィルタ基材はアコーデオン状に伸縮するため形状安定性に乏しく、その結果プリーツのピッチが変化しやすいというおそれがあった。

そのようなおそれを解消するために、例えば次のようなフィルタが提案されている（特許文献１を参照）。すなわち、該フィルタは、断面波形にプリーツ成形したフィルタ基材の外周を枠状のフレーム体で囲うとともに、フィルタ基材の外周端縁部をフレーム体の内周面に接着固定してなるものである。このフィルタによれば、フィルタ基材の形状がフレーム体により保持され、取扱性に優れるとともに、プリーツのピッチが維持され、所期のフィルタ性能を発揮することができる。

特開２００２−５８９４３号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているフィルタにおいて、フィルタ基材をフレーム体に接着固定する場合には、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂、熱可塑性ポリウレタン樹脂等のホットメルト接着剤を用いて行われる。このため、ホットメルト接着剤を加熱溶融させ、フィルタ基材とフレーム体の接着部位に塗布する塗布工程が必要であり、作業工数が増えるとともに、作業時間が増える。加えて、接着剤には臭気や揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を発生するものが多く、そのような欠点を解消する低臭気又は低ＶＯＣの接着剤は入手が困難で、コストが嵩むという問題があった。

そこで、本発明の目的とするところは、接着剤を用いることなくフィルタ基材を端板に容易に固定することができるとともに、十分な接合強度を発揮することができるフィルタの固定構造及び固定方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明のフィルタの固定構造は、濾材シートを襞状に折曲げて形成されたフィルタ基材の両端部に端板が固定されているフィルタの固定構造であって、前記フィルタ基材の両端部と端板の少なくとも一方を溶融することによりフィルタ基材の両端部と端板が接合されてフィルタ基材の両端部と端板が固定されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明のフィルタの固定構造は、請求項１に係る発明において、前記フィルタ基材を熱可塑性樹脂で形成するとともに、端板をフィルタ基材が形成される熱可塑性樹脂よりも融点の低い熱可塑性樹脂で形成したことを特徴とする。

請求項３に記載の発明のフィルタの固定構造は、請求項２に係る発明において、前記端板を溶融してフィルタ基材の両端部と端板とが接合されていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明のフィルタの固定構造は、請求項３に係る発明において、前記端板の表面には、端板の溶融代となる突出部が設けられていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明のフィルタの固定構造は、請求項３又は請求項４に係る発明において、前記端板の表面には、フィルタ基材の両端部が挿入される溝部が設けられていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明のフィルタの固定構造は、請求項５に係る発明において、前記突出部は、溝部に沿って設けられていることを特徴とする。
請求項７に記載の発明のフィルタの固定方法は、濾材シートを襞状に折曲げて形成されたフィルタ基材の両端部に端板を固定するフィルタの固定方法であって、前記フィルタ基材の両端部と端板の少なくとも一方を溶融することによりフィルタ基材の両端部と端板を接合してフィルタ基材の両端部に端板を固定することを特徴とする。

本発明によれば、次のような効果を発揮することができる。
本発明のフィルタの固定構造では、濾材シートを襞状に折曲げて形成されたフィルタ基材の両端部に端板が固定される。この場合、フィルタ基材の両端部と端板の少なくとも一方を溶融することによりフィルタ基材の両端部と端板が接合される。このため、フィルタ基材と端板の接合部位を溶融し、接合するという簡単な工程により、フィルタ基材と端板を容易に接合することができる。

従って、本発明のフィルタの固定構造によれば、ホットメルト接着剤等の接着剤を用いることなくフィルタ基材を端板に容易に固定することができるとともに、十分な接合強度を発揮することができる。

本発明の第１実施形態におけるフィルタ基材に端板を接合する状態を示す分解斜視図。 フィルタ基材に端板を接合する状態を示す断面図。 フィルタ基材の両端部に端板を接合する状態を示す分解斜視図。 フィルタ基材の両端部に端板が接合されたフィルタを示す斜視図。 第２実施形態におけるフィルタ基材に端板を接合する状態を示す分解斜視図。 第３実施形態のフィルタ基材に端板を接合する状態を示す分解斜視図。 フィルタ基材の端部を端板に当接させた状態でレーザ光を照射して端板を溶融した後、フィルタ基材を接合する状態を示す斜視図。 端板の裏面に遮光部材を配置した状態で端板にレーザ光を照射する状態を示す正面図。 （ａ）〜（ｃ）は、突出部と溝部の別例を示す断面図。

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図１〜図４に基づいて詳細に説明する。
図３及び図４に示すように、フィルタ基材１１は濾材シートを襞状（プリーツ状）に折曲げて形成され、襞１２の山部（反対側から見れば谷部）１３が連なるように構成されている。これらの山部１３の頂部にはそれぞれ折り筋１４が形成されている。該フィルタ基材１１の両端部１１ａにはそれぞれ端板１５が固定され、フィルタ１０が構成されるようになっている。該フィルタ１０が図示しないフィルタケース内に支持される。なお、実施形態の図面においては、フィルタ基材１１の山部１３の数は実際よりも少なく描かれている。

フィルタ基材１１はポリプロピレン樹脂（ＰＰ、融点１５０〜１６５℃）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ、融点２５６〜２６４℃）等の熱可塑性樹脂により形成され、端板１５はポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂（ＰＥ、融点１０７〜１４０℃）等の熱可塑性樹脂により形成されている。フィルタ機能を発現するフィルタ基材１１を溶融させることなく端板１５を溶融させるために、端板１５はフィルタ基材１１を形成する熱可塑性樹脂より融点の低い熱可塑性樹脂で形成されることが望ましい。また、熱可塑性樹脂の溶融物によってフィルタ基材１１の端部１１ａと端板１５との接合強度を高めるためには、フィルタ基材１１を形成する熱可塑性樹脂と端板１５を形成する熱可塑性樹脂とは同一の材料又は同種の材料〔ポリオレフィン樹脂（例えばポリプロピレン樹脂とポリエチレン樹脂）〕を使用することが好ましい。

図１及び図２に示すように、フィルタ基材１１の端部１１ａに対向する端板１５表面には、フィルタ基材１１の端部１１ａが挿入される断面四角形状の溝部１６が全体としてジグザグ状をなすように穿設されている。該溝部１６はフィルタ基材１１の端部１１ａが挿入されるように、該端部１１ａより若干幅広に形成されている。そして、フィルタ基材１１の端部１１ａが端板１５の溝部１６に挿入された状態で、端板１５表面の溶融物によってフィルタ基材１１の端部１１ａと端板１５とが強固に接合されるようになっている。

さらに、端板１５表面には、突出部としての断面四角形状をなす突条１７が溝部１６の一側縁に沿って連なるように形成されている。この端板１５表面の突条１７に沿って電磁加熱器のくし歯状をなす発熱部１８の各くし歯の両側外面が突条１７に接触するように配置され、発熱部１８の発熱により突条１７が融点以上に加熱されて溶融されるように構成されている。かかる突条１７の溶融物が溝部１６に流れ込むことにより、溝部１６に挿入されるフィルタ基材１１の端部１１ａが溶融物の接着力に基づいて端板１５に接合されるようになっている。

次に、フィルタ基材１１の両端部１１ａに端板１５を固定するフィルタ１０の固定方法について説明する。
さて、図１又は図２に示すように、まず一方の端板１５を水平に配置し、フィルタ基材１１を端板１５に対して上方から下降させて近づけ、その一方の端部１１ａを端板１５表面の溝部１６に挿入する。続いて、端板１５表面の突条１７に沿うようにして電磁加熱器の発熱部１８を構成する各くし歯の両側外面を突条１７の側面に接触させた状態で発熱させる。すると、突条１７の温度が端板１５を形成する熱可塑性樹脂の融点に達し、突条１７が溶融し、その溶融物は突条１７に隣接する溝部１６に流れ込む。

そのため、溝部１６内には溶融物が十分に注入され、フィルタ基材１１の端部１１ａが溶融物中に埋め込まれる。その後、電磁加熱器の発熱部１８を端板１５表面から取り去る。その状態で冷却されると、溶融物が固化してフィルタ基材１１の端部１１ａが溝部１６内において端板１５に接合される。フィルタ基材１１の他方の端部１１ａと他方の端板１５との接合も上記と同様にして行われる。

以上の第１実施形態により発揮される効果について以下にまとめて説明する。
(1) 本実施形態におけるフィルタ１０の固定方法では、濾材シートを襞状に折曲げて形成されたフィルタ基材１１の両端部１１ａに端板１５が固定される。この場合、両側の端板１５表面を加熱して溶融することによりフィルタ基材１１の両端部１１ａに端板１５が接合される。このため、端板１５の接合部位を溶融し、そこにフィルタ基材１１の端部１１ａを接合するという簡単な工程により、フィルタ基材１１と端板１５を容易に接合することができる。

従って、フィルタ１０の固定方法及びその方法により得られる固定構造によれば、ホットメルト接着剤等の接着剤を使用することなく端板１５の加熱、溶融のみでフィルタ基材１１に端板１５を速やかに固定することができるとともに、十分な接合強度を発揮することができる。本実施形態では従来とは異なり接着剤を使用しないことから、接着剤の塗布工程を省略することができるとともに、接着剤による臭気やＶＯＣの発生を回避できるうえに、高価なホットメルト接着剤を用いないため製造コストの低減を図ることができる。

(2) 前記端板１５はフィルタ基材１１が形成される熱可塑性樹脂よりも融点の低い熱可塑性樹脂で形成されることにより、フィルタ機能を発揮するフィルタ基材１１を溶融させることなく、端板１５を低い温度で溶融させることができる。従って、フィルタ１０は高い濾過能力を維持することができる。

(3) 前記端板１５表面には突出部としての突条１７を設けることにより、電磁加熱器でその突条１７を加熱、溶融させやすく、溶融物を容易かつ速やかに形成することができる。しかも、その突条１７を溝部１６に沿って設けることにより、突条１７の溶融物を溝部１６に流し込みやすくすることができる。

(4) 前記端板１５の表面に溝部１６を設けることにより、その溝部１６にフィルタ基材１１の端部１１ａを挿入して端板１５に対するフィルタ基材１１の端部１１ａの位置決めを安定した状態で行うことができるとともに、溝部１６内に流れ込んだ突条１７の溶融物でフィルタ基材１１の端部１１ａと端板１５との接合を強固に行うことができる。

(5) 先に端板１５表面の溝部１６にフィルタ基材１１の端部１１ａを挿入し、その後に端板１５表面の突条１７をくし歯状の発熱部１８で溶融し、その溶融物を溝部１６に流し込むようにした。このため、フィルタ基材１１の形状を保持しつつ、端板１５に対するフィルタ基材１１端部１１ａの位置決めを容易かつ迅速に行うことができるとともに、フィルタ基材１１の端部１１ａが溝部１６の底面まで揃って入ることから、フィルタ基材１１の端部１１ａと端板１５との接合強度を向上させることができる。
（第２実施形態）
次に、本発明を具体化した第２実施形態を図５に基づいて説明する。この第２実施形態では、前記第１実施形態と異なる部分について主に記載する。

図５に示すように、端板１５の表面には溶融代を構成する突出部として低い円柱状をなす突起１９が、縦横に一定間隔をおいて多数設けられている。この端板１５表面が赤外線ヒータ等で端板１５を形成する熱可塑性樹脂の融点以上に加熱されると、突起１９が溶融して溶融物が得られるように構成されている。

そして、端板１５表面を加熱して突起１９全体を溶融させ溶融物を形成させた後、端板１５の上方に配置されたフィルタ基材１１の端部１１ａを端板１５表面の所定位置に押し当て、その状態で冷却させる。その結果、フィルタ基材１１の端部１１ａに端板１５を接合することができる。従って、第２実施形態によれば、端板１５表面全体に突起１９を形成してそれを溶融させるという簡単な構成で、フィルタ基材１１の端部１１ａと端板１５とを容易に接合することができる。
（第３実施形態）
次に、本発明を具体化した第３実施形態を図６〜図８に基づいて説明する。この第３実施形態では、前記第１実施形態と異なる部分について主に記載する。

本実施形態ではレーザ光を照射することにより端板１５表面の所定箇所を溶融して溶融物を形成する。そのため、図６に示すように、フィルタ基材１１の端部（端面）１１ａを黒色に塗って黒色面２０（図６のハッチング面）を形成し、レーザ光がその黒色面２０で遮蔽されるようにしておく。端板１５はレーザ光を透過させるように白色になっている。図６に示すように、黒色面２０が形成されたフィルタ基材１１の端部１１ａを端板１５表面の所定位置に当接させる。

その状態で、図７の矢印で示すように端板１５の外方からフィルタ基材１１の端部を狙ってレーザ光２１を照射すると、レーザ光２１は端板１５内を透過し、フィルタ基材１１の端部１１ａの黒色面２０で遮光される。このため、フィルタ基材１１の黒色面２０に対向する端板１５表面で発熱し、その部分が端板１５を形成する熱可塑性樹脂の融点以上の温度に達すると溶融し、溶融物が形成される。その状態を保持したまま冷却することにより、溶融物が固化し、フィルタ基材１１の端部１１ａと端板１５とが接合される。

或いは、図８に示すように、フィルタ基材１１の端部１１ａが対向する端板１５表面全体又はフィルタ基材１１の端部１１ａが対向する部位のみに同図の二点鎖線に示す遮光治具２２を配置し、その状態で端板１５の外方から同図の矢印で示すようにレーザ光２１を照射することもできる。この場合、端板１５表面の遮光治具２２で遮光されるとともにレーザ光２１が照射された部材が加熱されて溶融物が形成される。その溶融物が溶融状態にある間にフィルタ基材１１の端部１１ａを端板１５表面に押し当て、その状態を保持しつつ冷却することにより、溶融物が固化し、フィルタ基材１１の端部１１ａと端板１５とが接合される。

従って、第３実施形態によれば、端板１５又はフィルタ基材１１の所定箇所をレーザ光２１が遮光されるように構成した後、レーザ光２１を照射するという簡単な方法により、フィルタ基材１１の端部１１ａと端板１５とを速やかに接合することができる。

なお、前記各実施形態を次のように変更して実施することも可能である。
・ 図９（ａ）に示すように、前記第１実施形態において、突出部としての突条１７の形状を断面台形状に形成し、突条１７の頂部側を溶融しやすくするとともに、溶融物を溝部１６内に流れ込みやすくすることができる。

・ 図９（ｂ）に示すように、前記第１実施形態において、溝部１６の形状を断面Ｖ字状に形成し、フィルタ基材１１の端部１１ａをその溝部１６に案内しやすくなるように構成することができる。

・ 図９（ｃ）に示すように、前記実施形態において、突出部としての突条１７の形状を断面山形状（∧状）に形成すると同時に溝部１６を断面Ｖ字状に形成し、突条１７の溶融を一層容易にし、溶融物を溝部１６内に流れ込みやすくできるとともに、フィルタ基材１１の端部１１ａを端板１５の溝部１６に容易に案内できるように構成することができる。

・ 前記第１〜第３実施形態では端板１５表面を溶融する構成を採用したが、フィルタ基材１１の端部１１ａを加熱して溶融し、その溶融物によりフィルタ基材１１の端部１１ａと端板１５とを接合するように構成することも可能である。さらには、フィルタ基材１１の端部１１ａと端板１５表面の双方を加熱して溶融し、それらの溶融物によってフィルタ基材１１の端部１１ａと端板１５とを接合するように構成することも可能である。

・ 前記第１実施形態において、端板１５の突条１７を溝部１６の両側縁に沿って形成することもできる。この場合、溝部１６に突条１７の溶融物を十分に流し込むことができ、フィルタ基材１１の端部１１ａと端板１５との接合強度を高めることができる。

・ 前記第１実施形態において、先に端板１５表面の突条１７をくし歯状の発熱部１８により溶融して溶融物を溝部１６に導いた後、フィルタ基材１１の端部１１ａを溝部１６内に挿入することも可能である。

・ 前記第２実施形態において、端板１５表面をフィルタ基材１１の端部１１ａに対応する部分のみを加熱、溶融したり、端板１５表面の突起１９をフィルタ基材１１の端部１１ａに対応するようにジグザグ状の部位に形成してその突起１９を加熱、溶融したりすることも可能である。

・ 前記第２実施形態において、端板１５表面に不規則（ランダム）な凹凸を形成し、その凸部を溶融代とするように構成することもできる。
・ 前記第１実施形態又は第２実施形態において、突条１７又は突起１９を加熱、溶融させる手段として、熱風加熱等の方法を採用することも可能である。

１０…フィルタ、１１…フィルタ基材、１１ａ…端部、１５…端板、１６…溝部、１７…突出部としての突条。

Claims (7)

1. 濾材シートを襞状に折曲げて形成されたフィルタ基材の両端部に端板が固定されているフィルタの固定構造であって、
   前記フィルタ基材の両端部と端板の少なくとも一方を溶融することによりフィルタ基材の両端部と端板が接合されてフィルタ基材の両端部と端板が固定されていることを特徴とするフィルタの固定構造。
2. 前記フィルタ基材を熱可塑性樹脂で形成するとともに、端板をフィルタ基材が形成される熱可塑性樹脂よりも融点の低い熱可塑性樹脂で形成したことを特徴とする請求項１に記載のフィルタの固定構造。
3. 前記端板を溶融してフィルタ基材の両端部と端板とが接合されていることを特徴とする請求項２に記載のフィルタの固定構造。
4. 前記端板の表面には、端板の溶融代となる突出部が設けられていることを特徴とする請求項３に記載のフィルタの固定構造。
5. 前記端板の表面には、フィルタ基材の両端部が挿入される溝部が設けられていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のフィルタの固定構造。
6. 前記突出部は、溝部に沿って設けられていることを特徴とする請求項５に記載のフィルタの固定構造。
7. 濾材シートを襞状に折曲げて形成されたフィルタ基材の両端部に端板を固定するフィルタの固定方法であって、
   前記フィルタ基材の両端部と端板の少なくとも一方を溶融することによりフィルタ基材の両端部と端板を接合してフィルタ基材の両端部に端板を固定することを特徴とするフィルタの固定方法。

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