JP2012166156A - エアフィルタ、エアフィルタの製造方法及びエアフィルタ製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的簡易な方法により製造可能なエアフィルタを提供する。
【解決手段】エアフィルタ１０は、濾材１１の一部にシール材１２が充填されたものである。エアフィルタ１０において、濾材１１の中央部分２１は、シール材１２が充填されておらず、エアが通気されるための円形の通風部分となる。一方、濾材１１の外側部分２２は、シール材１２が充填され、シール材１２によって埋設された状態となり、空気を通さない非通風部分となっている。濾材１１の外側部分２２のシール材１２は、遠心力により、充填されたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気中の塵埃や汚染物質を除去するためのエアフィルタ、エアフィルタの製造方法、及びエアフィルタ製造装置に関する。

従来、濾紙や不織布がひだ状に折り畳まれて構成された直方体の濾材パックが、四角枠形のフィルタ枠内部に収納されたエアフィルタが広く知られている。フィルタ枠は、金属製や樹脂製のものが知られており、金属製の場合、コの字に曲げられた４枚の板状部材から成ることが一般的である。そして、濾材パックは、コの字内部に充填された流動性のある接着剤によって、各板状部材に接着されるとともに、板状部材同士はビスや接続金具等によって固定される。

フィルタ枠は、樹脂製である場合、濾材パック外周に溶融樹脂を圧入するいわゆる射出成型によって成形されること知られている。射出成型では、濾材パック内部に溶融樹脂が流れ込まないように、通常、櫛歯状の金型を一対用意して、それら金型で濾材パックが挟み込まれている。

また、特許文献１に開示されるように、円形に切り抜かれた濾材パックが円形のフィルタ枠に入れられ、遠心力によってシール材が濾材パックとフィルタ枠の間に流し込まれて、濾材パックがフィルタ枠内部に固定される方法も知られている。

特開２００６−３５０８３号公報

しかし、４枚の板状部材によりフィルタ枠が構成される場合、その製造工数や部品点数が多くなり、また、濾材パックと板状部材の間や、板状部材同士の間のシール性に問題が生じることがある。一方、射出成形では、櫛歯状の金型が複雑で金型製作に多大な費用が必要になるという問題がある。

また、特許文献１の方法では、濾材が円形であるため、濾材パックを円形に切り抜くために特殊な工具や装置が必要とされ、さらに、円形のフィルタ枠も別途用意する必要もある。

本発明は、以上の問題点に鑑みて成されたものであり、部品点数が少なくて済み、また、簡単な製造装置や方法で製造することが可能なエアフィルタを提供することを目的とする。

本発明に係るエアフィルタの製造方法は、シール材が溜められた受け台の上に、内部に濾材が収納される枠状型を配置する第１工程と、受け台を回転させて、その遠心力によってシール材を枠状型内部の外周側に注入し、濾材の外側部分にシール材を充填して固化させ、かつ、濾材の中央部分にシール材を充填せずに空気が通る通風部分とする第２工程と、シール材と一体になった濾材を、枠状型から離型する第３工程とを備える。

枠状型と、濾材の間にシール材が充填される隙間がある場合、その隙間に充填されたシール材は、固化されて濾材の外周面上に積層されることになる。上記隙間には管状部材が配置されるとともに、その管状部材が隙間に充填されて固化されたシール材と一体となっても良い。この場合、その管状部材は、例えばパイプや雌ネジ等から成り、エアフィルタを他の部材に取り付けるための取付部材となる。

枠状型は、複数の枠部材を組み立てたものであることが好ましい。この場合、上記第３工程において、枠状型を複数の枠部材に分解することにより、シール材と一体になった濾材を、枠状型から離型することが可能になる。枠状型は、四角形の各辺を構成する４つの枠部材から構成される四角枠形状であることがさらに好ましい。

本発明に係るエアフィルタは、濾材と、濾材の外側部分に充填されるとともに、濾材の中央部分に充填されずに、中央部分を空気が通る円形の通風部分とするシール材とを備えることを特徴とする。

外側部分には、濾材の通風方向に沿った取付孔が設けられても良い。また、濾材の外周面には、シール材が積層されており、その積層されたシール材に上記したような管状部材が設けられても良い。

本発明に係るエアフィルタ製造装置は、シール材が溜められるすり鉢状の凹部を有する受け台と、受け台の上に配置されるとともに、上方から見ると凹部を囲うように構成され、内部に濾材が収納される枠状型と、受け台を回転させて遠心力によりシール材を枠状型内部の外周側に注入させることが可能な回転手段とを備える。

本発明において、濾材は、例えば、シート状濾材がひだ状に折られて構成され、又は、三次元網目構造体を有するものである。また濾材は、切断の容易さから直方体であることが好ましい。

本発明では、濾材を特別な加工をせず、また、比較的簡易的な装置を用いて製造工数が少ない方法でエアフィルタを製造することが可能になる。

第１の実施形態におけるエアフィルタを示す斜視図である。 第１の実施形態における金型の構造を示す分解斜視図である。 第１の実施形態におけるエアフィルタ製造装置を示す断面図であって、図２におけるIII―III線に沿う断面図である。 第２の実施形態におけるエアフィルタを示す斜視図である。 第３の実施形態におけるエアフィルタを示す斜視図である。

以下、本発明について図面を参照しつつさらに詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るエアフィルタを示す。図１に示すように、エアフィルタ１０は、濾材パック１１の一部にシール材１２が充填されたものである。

濾材パック１１は、ガラス繊維等から成る濾紙や、ポリエステル等の不織布から成るシート状濾材がひだ折りされて所定の厚みを有する直方体に形成されたものであって、その厚さ方向に通風されるものである。シール材１２は、後述するように、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂が固化されたものである。なお、以下の説明では、濾材パック１１の折目に沿う方向を横方向、横方向に直交し、ひだ山が並べられる方向を縦方向とする。また、濾材パック１１の厚さ方向は、これら縦横方向に直交するものである。

エアフィルタ１０において、濾材パック１１の中央部分２１にはシール材１２が充填されておらず、濾材パック１１の中央部分２１は、空気が通るための円形（具体的には、円柱形）の通風部分となる。一方、濾材パックの外側部分２２、すなわち中央部分２１以外の部分は、シール材１２が充填され、シール材１２によって埋設された状態となり、空気を通さない非通風部分となる。これにより、円形の通風部分は、濾材パック１１のシール材１２が充填された非通風部分（外側部分２２）で包囲され、通風部分を通る空気は、例えば、濾材パック１１の外周面１１Ｂ、１１Ｄから抜け出すことが防止される。また、エアフィルタ１０は、外側部分２２によってその形状が保持され、外力が作用されても大きく変形することが防止される。

なお、シール材１２は、濾材パック１１の正面１１Ｅ及び背面１１Ｆの両方において各ひだ山間に充填され、外側部分２２における正面１１Ｅ、背面１１Ｆは、シール材１２により略平面となっている。また、シール材１２は、ひだ山間だけではなく、濾材パック１１の外周面１１Ａ〜１１Ｄ上にも薄く積層された状態となっており、これにより、エアフィルタ１０は、縦横の寸法が濾材パック１１の縦横の寸法よりも僅かに大きくなった略直方体となっている。

濾材パック１１の外側部分２２には、厚さ方向（通風方向）に沿う取付孔２３が穿設される。取付孔２３は、エアフィルタ１０の４隅に設けられる。エアフィルタ１０は、取付孔２３に挿入されたネジ等の取付部材によって、例えば、ファン３０に取り付けられて使用される。なお、エアフィルタ１０の通風部分に接続されるファン３０の通気口３１は、円形であり、その径は、フィルタ１０の円形の通風部分の径と略同一である。

エアフィルタ１０は、もちろんファン以外に取り付けられても良く、例えば、通気口が円形のパイプ等に接続されても良いし、通気口が円形ではないものに接続されても良い。

図２、３は、エアフィルタ製造装置を示す図である。図３に示すように、エアフィルタ製造装置は、回転治具４１上に金型４０が載せられて構成されるものである。金型４０は、受け台４２と、受け台４２の上に配置される枠状型４３と、枠状型４３の上方を塞ぐ蓋部４４から構成される。

受け台４２は、その上面が金型の底面を構成するものである。受け台４２には、上方から見ると円形を呈し、かつ、径が下方に向かって漸次小さくなるすり鉢状の凹部４６が設けられる。凹部４６は、液状のシール材１２が溜められるためのものである。また、その凹部４６を取り巻く外周部４７は、上面が平面とされている。凹部４６の中心には、上方に向けて突出する突出部４８が設けられる。突出部４８の上面は、外周部４７の上面と同一平面上に配置される。突出部４８が設けられたことにより、後述するように、濾材パック１１が受け台４２上に載せられたとき、濾材パック１１の中央が自重により下方に沈み込むことが防止される。

枠状型４３は、上下が開口する矩形又は方形の四角枠形状を呈しており、受け台４２の外周部４７の上に載置される。枠状型４３は、上方から見ると、凹部４６と接しない状態で、凹部４６を取り囲むように配置される。枠状型４３は、四角形の各辺を構成する４つの枠部材４３Ａ〜４３Ｄを組み立てたものである。枠部材４３Ａ〜４３Ｄは、それぞれ矩形の板形状であって、各枠部材の幅方向が上下方向に沿うように配置される。

各枠部材４３Ａ、４３Ｂ、４３Ｃ、４３Ｄは、その長手方向における一方の端部の端面が、隣接する枠部材４３Ｂ、４３Ｃ、４３Ｄ、４３Ａの他方の端部の内面に突き合わされる。そして、枠部材４３Ａは、隣接する枠部材４３Ｂの他方の端部に穿設されたネジ孔４３Ｆと、枠部材４３Ａの一方の端部の端面４３Ｅに形成された不図示のネジ穴とに通されたネジ（不図示）によって、枠部材４３Ｂに固定される。他の枠部材４３Ｂ、４３Ｃ、４３Ｄの一方の端部も同様に、隣接する枠部材に固定される。さらに、各枠部材４３Ａ〜４３Ｄは、受け台４２の外周部４７に穿設されたネジ孔４７Ａと、各枠部材４３Ａ〜４３Ｄに設けられた不図示のネジ穴とに挿入されたネジによって、受け台４２に固定される。

蓋部４４は、枠状型４３の四角形状に一致した四角形板状に形成され、枠状型４３の上に載せられる。蓋部４４は、その外縁部に穿設されたネジ孔４４Ａと、枠状型４３に設けられたネジ穴４３Ｈに通されたネジにより、枠状型４３に固定される。蓋部４４には、蓋部４４の中心を挟み込むように２つの空気孔４９Ａ、４９Ｂが穿設される。空気孔４９Ａ、４９Ｂは、上方から見ると、凹部４６と重なる位置に配置される。金型４０内部は、空気孔４９Ａ、４９Ｂを介して、外部に連通するため、金型４０内部におけるシール材１２の流動性が良好となる。

なお、受け台４２、枠状型４３及び蓋部４４は、金属等から構成されるが、固化されたシール材１２から離型可能なものであれば、如何なる材料から形成されても良い。

次に、フィルタ製造装置を用いたエアフィルタの製造方法を説明する。本製造方法では、まず、凹部４６内部に液状のシール材１２が溜められるとともに、受け台４２の上に枠状型４３が固定され、さらには、枠状型４３の内部に濾材パック１１が収納される。このとき、濾材パック１１は、その背面１１Ｆ側が下方に向けられるとともに、各外周面１１Ａ〜１１Ｄが、各枠部材４３Ａ〜４３Ｄに対向する。

濾材パック１１は、縦横の寸法がそれぞれ、凹部４６の直径よりも長いが、枠状型４３の対向する枠部材４３Ａ、４３Ｃ（又は４３Ｂ、４３Ｄ）の離間距離よりも短くなっている。そのため、濾材パック１１は、凹部４６を塞ぐように配置されて、受け台４２の外周部４７及び突出部４８の上面に載せられるが、濾材パック１１の外周面１１Ａ〜１１Ｄと枠状型４３の間には、僅かな隙間Ｓがある。

次いで、枠状型４３の上部に蓋部４４が固定された後、受け台４２が、回転治具４１によって例えば７００〜１５００ｒｐｍ程度で回転させられ、これにより、互いに固定された受け台４２、枠状型４３及び蓋部４４は、一体となって回転させられる。この回転により、凹部４６に溜められた液状のシール材１２は、遠心力により凹部４６の傾斜面を伝って上方に進み、枠状型４３内部の外周側に注入され、濾材パック１１の外側部分に充填される。

具体的には、シール材１２は、濾材パック１１の背面１１Ｆ側から各ひだ山間に充填されるとともに、外周面１１Ａ〜１１Ｄと枠状型４３の間の隙間Ｓに充填される。またシール材１２は、その隙間Ｓを通って、外周面１１Ｂ、１１Ｄから濾材パックの正面側に回り込み、正面１１Ｅ側においてひだ山間に充填される。その後、シール材１２が固化されると、図１に示すように、濾材パック１１の外側部分２２は、シール材１２に埋設された状態となる。一方、濾材パック１１の中央部分２１には、シール材１２が充填されず、濾材パック１１の厚さ方向に通気可能な円形の通風部分となる。また、隙間Ｓに充填されたシール材１２は、外周面１１Ａ〜１１Ｄ上に薄く積層される部分となる。

シール材１２が固化されると、回転治具４１による回転が停止され、その後、蓋部４４が枠状型４３から取り外されるとともに、枠状型４３が分解されて、濾材パック１１とシール材１２が一体となって形成されたエアフィルタ１０が、金型４０から離型される。枠状型４３の分解は、例えば、ネジ穴４７Ａ、４３Ｆに挿入されたネジが外された後、枠部材４３Ａ〜４３Ｄが、受け台４２や他の枠部材から１つずつ順次取り外されることにより行われる。その後、エアフィルタ１０の４隅に、公知の手段により、取付孔２３（図１参照）が開けられる。

本実施形態におけるシール材１２としては、特に限定されるわけではないが、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂等が使用される。熱硬化性樹脂が使用される場合、例えば金型４０全体が加熱されることにより、遠心力により枠状型４３の内部に注入されたシール材１２が固化される。また、熱可塑性樹脂が使用される場合、シール材１２は、加熱された状態で遠心力により枠状型４３の内部に注入された後、冷却されて固化される。

以上のように本実施形態では、フィルタが比較的簡易的な金型で製造できるとともに、濾材パックも作製が容易な直方体で良いので、フィルタの製造コストや製造工数を低減させることができる。また、濾材パック１１はシール材１２によって保持され、シール材１２とは別体のフィルタ枠が省略可能であるので、部品点数も少なくすることができる。

さらに、通風部分が円形であるため、通風口が丸形であるファンや、丸形パイプで構成された配管途中に接続されても、大きな圧力損失を生じさせることなく、空気中の塵埃や汚染物質を除去することが可能になる。また、濾材パックの非通風部分（外側部分２２）が比較的大きく、取付孔２３等の取付手段が設けられることが可能になるため、他の機器や配管等に容易に取付可能になる。

図４は、本発明の第２の実施形態に係るエアフィルタの構造を示す斜視図である。以下第２の実施形態について、第１の実施形態との相違点について説明する。

第１の実施形態における取付孔２３は、シール材１２が充填された濾材パック１１の外側部分２２に開けられたが、本実施形態におけるエアフィルタ６０では、濾材パック６１自体には孔が開けられず、濾材パック６１のさらに外側に取付孔を構成する管状部材６３が埋設される。すなわち、本実施形態では、図４に示すように、濾材パック６１の外周面６１Ａ〜６１Ｄに積層されたシール材６２がさらに厚くされ、その厚く積層された部分にパイプ等の管状部材６３が埋設される。

本実施形態では、エアフィルタ６０が製造される際、濾材パック６１の外周面６１Ａ〜６１Ｄと枠状型４３の間の隙間Ｓ（図２、３参照）がさらに大きくされるとともに、その大きくなった隙間Ｓの４隅に管状部材６３が立てられる。このような構成によれば、シール材６２が枠状型４３の内部に充填・固化されるときに、シール材の内部に管状部材６３が埋設されることとなる。但し管状部材６３は、下端面が外周部４７（図２参照）の上面に、上端面が蓋部４４に密着して、これらで挟持され、その内部はシール材が充填されず取付孔となる。管状部材６３は、パイプや雌ネジとなっており、第１の実施形態の取付孔と同様に、エアフィルタを、ファン等の他の装置に取り付けるための取付部材となる。

図５は、本発明の第３の実施形態に係るエアフィルタの構造を示す斜視図である。以下第３の実施形態について、第１の実施形態との相違点についてのみ説明する。第１の実施形態では、濾材は、シート状濾材が折られて形成された濾材パックであったが、本実施形態に係るエアフィルタ７０では、濾材は、図５に示すように、ウレタンフォーム等の発泡体から構成された、直方体の三次元網目構造体７１である。

三次元網目構造体７１には、活性炭等の無数の吸着剤が付着されており、その吸着剤により、空気中の汚染物質が除去される。なお、三次元網目構造体７１は、発泡体に限定されず、例えば、有機繊維や無機繊維から構成される繊維状基材等であっても良い。本実施形態に係るエアフィルタ７０は、第１の実施形態と同様に製造されるが、シール材７２の三次元網目構造体７１への充填は、三次元網目構造体の網目の空隙を通っても行われる。図５の構成では、第１の実施形態と同様に、三次元網目構造体７１にシール材７２が充填されて成る外側部分８２に、取付孔７３が設けられたが、第２の実施形態のように、三次元網目構造体よりも外側のシール材７２のみから成る部分に、管状部材が設けられても良い。

なお、以上の各実施形態では、枠状型４３の形状は、エアフィルタが離型できる形状であれば、四角形に限らず、四角形以外の多角形や円形の形状を有する枠形であっても良い。

１０、６０、７０ エアフィルタ
１１、６１ 濾材パック（濾材）
１１Ａ〜１１Ｄ 外周面
１２、６２、７２ シール材
２１ 中央部分
２２、８２ 外側部分
２３、７３ 取付孔
４０ 金型
４１ 回転治具（回転手段）
４２ 受け台
４３ 枠状型
４３Ａ〜４３Ｄ 枠部材
４６ 凹部
６３ 管状部材
７１ 三次元網目構造体（濾材）

Claims (13)

1. シール材が溜められた受け台の上に、内部に濾材が収納される枠状型を配置する第１工程と、
   前記受け台を回転させて、その遠心力によって前記シール材を前記枠状型内部の外周側に注入し、前記濾材の外側部分に前記シール材を充填して固化させ、かつ、前記濾材の中央部分に前記シール材を充填せずに空気が通る通風部分とする第２工程と、
   前記シール材と一体になった前記濾材を、前記枠状型から離型する第３工程と
   を備えるエアフィルタの製造方法。
2. 前記濾材は、直方体であることを特徴とする請求項１に記載のエアフィルタの製造方法。
3. 前記濾材は、シート状濾材がひだ状に折られて構成され、又は、三次元網目構造体を有することを特徴とする請求項１に記載のエアフィルタの製造方法。
4. 前記枠状型と、前記濾材の間には前記シール材が充填される隙間があり、その隙間に充填されたシール材は、固化されることにより前記濾材の外周面上に積層されることを特徴とする請求項１に記載のエアフィルタの製造方法。
5. 前記隙間には管状部材が配置されるとともに、前記管状部材は、前記隙間に充填されて固化されたシール材と一体となることを特徴とする請求項４に記載のエアフィルタの製造方法。
6. 前記枠状型は、複数の枠部材を組み立てたものであって、
   前記枠状型を前記複数の枠部材に分解して、前記シール材と一体になった前記濾材を、前記枠状型から離型することを特徴とする請求項１に記載のエアフィルタの製造方法。
7. 前記枠状型は、４つの前記枠部材から構成される四角枠形状であることを特徴とする請求項６に記載のエアフィルタの製造方法。
8. 濾材と、
   前記濾材の外側部分に充填されるとともに、前記濾材の中央部分に充填されずに、前記中央部分を空気が通る円形の通風部分とするシール材と
   を備えることを特徴とするエアフィルタ。
9. 前記濾材は、直方体であることを特徴とする請求項８に記載のエアフィルタ。
10. 前記濾材は、シート状濾材がひだ状に折られて構成され、又は、三次元網目構造体を有することを特徴とする請求項８に記載のエアフィルタ。
11. 前記外側部分に、前記濾材の通風方向に沿った取付孔が設けられることを特徴とする請求項８に記載のエアフィルタ。
12. 前記濾材の外周面には、前記シール材が積層されており、その積層されたシール材に管状部材が設けられることを特徴とする請求項８に記載のエアフィルタ。
13. シール材が溜められるすり鉢状の凹部を有する受け台と、
    前記受け台の上に配置されるとともに、上方から見ると前記凹部を囲うように構成され、内部に濾材が収納される枠状型と、
    前記受け台を回転させて遠心力により前記シール材を前記枠状型内部の外周側に注入させることが可能な回転手段と
    を備えるエアフィルタ製造装置。

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