JP2013146671A - エアフィルタ及びエアフィルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】濾材の性能を維持しつつ、エアフィルタを湾曲した形状にすることができる。
【解決手段】エアフィルタ１０は、濾材パック１１と、濾材パック１１を内部に収納するケース部材３１とを備える。濾材パック１１は、シート状濾材がひだ状に折られて形成されることにより、湾曲可能になっている。ケース部材３１は、底面と、濾材パック１１を取り巻くように枠状に配置されるケース枠部とを備える。ケース枠部は、濾材パック１１とケース枠部の間の隙間に配置されたシール材１３によって、濾材パック１１の外周面に接着する。また、シール材１３は、濾材パック１１の外側部分２２にも充填される。
【選択図】図１

Description

本発明は、エアフィルタ及びその製造方法に関し、特にマスク用等に使用される小型フィルタに関する。

従来、マスク用エアフィルタとしては、ひだ折りにしたプリーツ状の濾材パックが使用された丸形フィルタが広く知られている。このような丸形フィルタは、濾材表面積が比較的大きいものの、マスクに取り付けられると、装着者の顔から突出し視界を遮るため、装着者の作業性を低下させることがある（例えば、特許文献１参照）。

また、マスク用エアフィルタとしては、顔の形状に沿うように、可撓性を有するものも知られている（例えば、特許文献２参照）。可撓性を有するエアフィルタは、適宜曲げられることにより、視界を遮蔽することが防止されると考えられるが、限られた厚みの濾材しか使用できず、例えばプリーツ状の濾材パックを使用することが難しく、濾材表面積を大きくすることは困難であった。そのため、可撓性フィルタとしては、従来、ろ過効率が低くかつ圧力損失が高い一方で寿命が短い、濾材性能が低いエアフィルタが使用されている。

特開２００２−３０１１６５号公報 特表２００２−５２８１９５号公報

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、濾材の性能を維持しつつ、使用態様に応じた形状にして、使用時の作業性等を低下させない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は、中央部分が凸となるように弧状に湾曲する濾材と、少なくとも濾材の外周に接着されつつ濾材を取り巻くように枠状に配置され、または、濾材の外側部分を埋設しつつ枠状に配置され、枠内側にある濾材の中央部分を通気部分とする枠状部材とを備えることを特徴とする。

上記濾材は、枠状部材によって弧状に湾曲した形状に保持されることが好ましい。また濾材は、例えば、シート状濾材がひだ状に折られて形成されることにより、湾曲可能にされ、さらには、濾材のひだ山間が糸セパレータによって離間されていても良い。

枠状部材がケース枠部を備え、そのケース枠部は、濾材を取り巻くように枠状に配置されるとともに、シール材によって濾材の外周面に接着されることが好ましい。ただし、枠状部材は、外側部分に充填されたシール材によって構成されていて良い。さらには、枠状部材は、外側部分に充填されたシール材と、濾材を取り巻くように配置されるケース枠部とが一体となって構成されていても良い。

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、中央部分が凸となるように弧状に曲げられた濾材を配置する第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少なくとも濾材の外周又は外側部分に注入して固化するとともに、濾材の中央部分にシール材を注入せずに空気が通る通気部分とする第２工程とを備えることを特徴とする。

上記第１工程において、受け台の上に、内側に濾材が収納されたケース枠部を配置する場合、第２工程において、ケース枠部をシール材によって濾材の外周面に接着させることが好ましい。

本発明では、エアフィルタを、性能を低下させることなく、例えば顔等の形状に沿った、弧状に湾曲された形状とすることができる。

本発明の一実施形態に係るエアフィルタを背面側から見た斜視図である。 本発明の一実施形態に係るエアフィルタを背面側から見た平面図である。 エアフィルタの側面図である。 図２におけるIV−IV線上に沿う断面図である。 本発明の一実施形態に係る濾材パック示す部分斜視図である。 本発明の一実施形態に係るエアフィルタの製造方法を示す断面図である。 本発明のエアフィルタの変形例を示す平面図である。

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、２に示すように、本発明の一実施形態に係るエアフィルタ１０は、小型の丸形フィルタであって、マスク用に使用されるものである。マスクは、吸気エアを浄化するための吸気用マスクであり、例えば防毒、防塵マスクである。エアフィルタ１０は、濾材パック１１と、濾材パック１１を内部に収納するケース部材３１とを備える。

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、ジグザグにされたものである。濾材パック１１は、全体として略円柱形を有するものであるが、以下で詳述するように、その略円柱形のものが湾曲された状態でケース部材３１内部に収納される。なお、以下の説明においては，フィルタ１０において、濾材パック１１の折目に沿う方向をＸ方向、Ｘ方向に直交し、概ね濾材パック１１のひだ山１２が並べられる方向をＹ方向、これらＸ方向、Ｙ方向に直交する濾材パック１１の通気方向（厚さ方向）をＺ方向とする（図２〜５参照）。

図３、４に示すように、ケース部材３１は、濾材パック１１の外周側に配置され、濾材パック１１を取り囲む枠状のケース枠部３２と、ケース枠部３２の正面側の開口を塞ぐ底面３３とを備える。底面３３には、不図示の通気口があり、その通気口を通気した空気は、濾材パック１１で浄化されたうえで、使用者によって吸気される。なお、エアフィルタ１０は、ケース部材３１の背面側（図４の下側）が、例えば、マスクの顔面に装着される保護具本体（不図示）に取り付けられて使用される。

図５に示すように、濾材パック１１は、濾材パック１１の正面１１Ａ及び背面１１Ｂを構成する、シート状濾材の表面及び裏面それぞれに、線状のセパレータ１５が接着される。セパレータ１５は、ジグザグを呈するシート状濾材に合わせて、Ｙ方向に沿ってジグザグに延在する。

セパレータ１５は、糸の外周が合成樹脂等の接着剤で被膜された糸セパレータである。濾材パック１１の正面１１Ａ及び背面１１Ｂそれぞれにおいて、濾材パック１１の隣接するひだ山１２、１２間でセパレータ１５は自身に接着され、セパレータ１５によりひだ山１２、１２間が離間させられる。

各セパレータ１５において、糸の表面に被膜される接着剤は弾性を有するとともに、糸自身も径方向に圧縮・復元可能なものである。これにより、セパレータ１５は、弾性を有し、Ｙ方向に伸縮可能になる。そのため、ひだ折りされた濾材パック１１は、折目を起点に伸縮可能となり、全体としてＹ方向に沿って湾曲変形可能なものとなる。

本実施形態では、濾材パック１１は、図４に示すように、Ｙ方向において円弧状に湾曲された状態で、ケース部材３１の内部に収納される。これにより、濾材パック１１は、Ｙ方向における中央がフィルタの正面側に膨らむ凸となるとともに、両端部１１Ｙ、１１Ｙ側が背面側に配置されたものとなる。このとき、濾材パック１１では、背面１１Ｂ側における各ひだ山１２、１２間の距離が短くされるとともに、正面１１Ａ側における各ひだ山１２、１２間の距離が長くされることにより、上記したように円弧状に湾曲される。

また、円弧の中心角度αは、５°〜１７５°、好ましくは６０°〜１６０°である。中心角度αが、上記した上限値より大きくなると、濾材パック１１の外周をケース枠部３２によって取り囲むことが難しくなり、また下限値より小さいと円弧にした効果が殆ど得られないからこれら範囲であることが好ましい。

ケース部材３１は、濾材パック１１と同様に、Ｙ方向において円弧状に湾曲された形状を呈し、ケース部材３１の底面３３は、濾材パック１１の正面１１Ａに沿うように配置される。

また、ケース枠部３２は、円筒をＹ方向において、円弧状に湾曲変形させたものに近似した形状を有する。したがって、ケース枠部３２は、側方から見ると、Ｙ方向においては、濾材パック１１と同様に、中央が正面側に膨らむとともに、両端部が背面側に配置された略円弧となる一方、Ｘ方向においては、中央が背面側に膨らむとともに、両端部が正面側に配置された略円弧を呈する（図３参照）。そして、ケース枠部３２の背面側の端面３２Ａも、同様の形状を有する。

但し、ケース枠部３２は、Ｚ方向に対しては傾いておらず、すなわち、ケース枠部３２の外周面及び内周面はＺ方向に平行であり、後述するように、金型内部に配置されるとき、金型の内周面に沿うことになる。なお、濾材パック１１の外周面は、円柱形が孤状に湾曲されたことにより、大部分が、Ｚ方向に対して傾くため、ケース枠部３２と、濾材パック１１の外周面との間には、比較的大きな隙間がある部分もある。但し、このような隙間は、後述するシール材により埋められるので、エア漏れ等の不具合が生じることはない。

図１、２に示すように、エアフィルタ１０において、濾材パック１１の外側部分２２、すなわち、中央部分２１を包囲する部分は、シール材１３が充填され、シール材１３によって埋設された状態となり、空気を通さない非通気部分となる。一方、濾材パック１１の中央部分２１は、上記したように、湾曲されて凸となる部分を含むとともに、シール材１３が充填されず、空気が通るための円形（具体的には、円柱形）の通気部分となる。このように、シール材１３は、通気部分を取り囲む円形枠状を形成する。シール材１３は、例えば熱硬化性樹脂等の樹脂材料等である。

シール材１３は、外側部分２２に加えてさらに、濾材パック１１の外周面とケース枠部３２の間の隙間にも充填される。シール材１３は、濾材パック１１の外周面を、ケース枠部３２の内周面に接着させるとともに、濾材パック１１とケース枠部３２との間をシールする。すなわち、本実施形態では、濾材パック１１の外周に接着されつつ濾材パック１１を取り巻くように配置されるケース枠部３２と、濾材パック１１の外側部分２２を埋設しつつ枠状に配置されるシール材１３とが一体となって枠状部材２５を構成し、その枠状部材２５の内側が、通気部分となるものである。そして、濾材パック１１は、これらケース枠部３２とシール材１３により、上記した湾曲した形状に保持される。

濾材パック１１及びケース部材３１は、上記したように、略円柱形または有底の略円筒形が曲げられた形状をほぼ有するため、これらは図２に示すように、背面側から見ると、Ｘ方向に長い略楕円形を呈する。一方で、後述するようにシール材１３は遠心により充填されたものであり、シール材１３が充填されていない通気部分（中央部分２１）は円形となる。そのため、濾材パック１１において、Ｘ方向における両端部１１Ｘ、１１Ｘは、図４に示すように、Ｙ方向における両端部１１Ｙ、１１Ｙよりも相対的にシール部材が充填される部分（容積）が大きくなる。

次に、図６を用いて本実施形態に係るエアフィルタの製造方法について説明する。
本製造方法で使用されるエアフィルタ製造装置１００は、回転治具１０１と、回転治具１０１の上に載せられる金型１０２とを備える。金型１０２は、枠状部１０４の下側の開口が底部１０３で塞がれて構成される受け台１０６と、受け台１０６の上に載せられ、枠状部１０４の上側の開口を塞ぐ蓋部１０９とを備える。

枠状部１０４は、その内周面１０４Ａが、ケース枠部３２の外周面に一致した形状を有し、上方から見ると、略楕円形を呈するとともに、図６の上下方向に平行な面となる。また、蓋部１０９は、ケース部材３１の底面３３に一致した形状の凹部１０９Ａが、下面に設けられる。これにより、ケース部材３１が金型１０２内部に配置されると、ケース枠部３２の外周面は、枠状部１０４の内周面１０４Ａに沿って配置されるとともに、底面３３が凹部１０９Ａに沿って配置される。したがって、金型１０２内部に配置されるケース部材３１と、金型１０２の間に隙間が生じることが防止される。

金型１０２の底部１０３の中央には、中央を取り囲む外周部１０８より凹む、凹部１０５が設けられる。外周部１０８の上面は、平面状に形成される。凹部１０５は、上方から見ると円形を呈し、かつ径が下方に向かうに従って小さくなるすり鉢状である。また、凹部１０５の中心には、上方に向けて突出する突出部１１５が設けられる。

本実施形態では、まず、外周部１０８の上面にシリコーン樹脂等から構成される環状のパッキン１１０が載せられるとともに、凹部１０５の内部に液状のシール材１３が溜められる。パッキン１１０は、下面が平面で構成されて、外周部１０８の上に密着する。次いで、受け台１０６の内部に、濾材パック１１とケース部材３１が配置される。ここで、濾材パック１１及びケース部材３１は、Ｙ方向が図６の左右方向に一致するように配置される。ケース部材３１は、正面側（底面３３）が上方に配置され、そのＹ方向における中央が上方に膨らむようにして、パッキン１１０の上に載置される。

濾材パック１１は、その外周部分２２がパッキン１１０の上に、中央部分２１の一部が突出部１１５の上に載せられ、受け台１０６によって支持される。このとき、濾材パック１１は、ケース部材３１の形状に沿うように湾曲され、すなわち、Ｙ方向において、中央が上方に膨らむ円弧状となるようにしてケース枠部３２の内側に収納される。

パッキン１１０の上面は、ケース枠部３２の端面３２Ａ、及び濾材パック１１の外側部分２２の背面１１Ｂに一致する形状を有する。すなわち、パッキン１１０の上面は、傾斜した形状を有し、側方から見ると、左右方向（Ｙ方向）において、中央が上方に膨らむ略円弧状となるとともに、紙面に直交する方向（Ｘ方向）において、中央が下方に膨らむ略円弧状となる。そのため、濾材パック１１やケース部材３１がパッキン１１０の上に安定的に載せされる。

次いで、受け台１０６の上に、蓋部１０９の凹部１０９Ａにケース部材３１の底面３３が嵌合されるように、蓋部１０９が載せられる。そして、蓋部１０９が受け台１０６に固定された後、これらは一体となって金型１０２として、内部に収納された濾材パック１１及びケース部材３１とともに、回転治具１０１により例えば７００〜１５００ｒｐｍ程度で回転される。この回転により、凹部１０５に溜められた液状のシール材１３は、遠心力により凹部１０５の傾斜面を伝わって上方に進む。そして、シール材１３は、ケース枠部３２の内周側であるパッキン１１０の上に注入されていき、濾材パック１１の外周面とケース枠部３２の間の隙間、並びに、濾材パック１１の外側部分２２に充填される。一方、濾材パック１１の中央部分２１にはシール材１３が注入されない。なおこのとき、パッキン１１０は、外周部１０８の上面に密着するため、パッキン１１０と外周部１０８の間にシール部材１３が浸入することはない。

また、シール材１３は、外側部分２２において、濾材パック１１の背面１１Ｂ側から各ひだ山１２、１２間に充填されるとともに、濾材パック１１の外周面とケース枠部３２の間を通って、正面１１Ａ側に回り込み、正面１１Ａ側においてもひだ山１２、１２間に充填される。さらには、濾材パック１１の正面１１Ａ及び背面１１Ｂの上にも積層され、濾材パック１１をシール材１３の内部に埋設した状態にする。

その後、シール材１３が加熱等により固化されと、回転治具１０１の回転が停止され、金型１０２内部から、シール材１３によって一体化されたケース部材３１と濾材パック１１が取り出され、図１〜５に示すエアフィルタ１０が得られる。

以上のように、本実施形態では、エアフィルタ１０は、その全体（すなわち、ケース部材３１及び濾材パック１１）が、中央部分が凸となるように弧状に湾曲させられた形状で、マスクの保護具本体（不図示）に取り付けられる。そのため、エアフィルタ１０の形状を顔の形状に沿ったものとすることができ、エアフィルタ１０によって視界が遮蔽されるのが防止される。また、濾材は、シート状濾材がひだ状に折られて成る濾材パック１１であるため、エアフィルタ１０の濾材表面積が比較的大きくなり、フィルタ性能を良好にすることができる。

なお、本実施形態では、ケース部材３１の形状は、濾材パック１１が内部に収納できるものであれば、上記のものに限定されない。また、ケース部材３１には、エアフィルタ１０を保護具本体等に取り付けるためのネジ部が設けられていても良い。

また、本実施形態では、図７に示すように、エアフィルタ１０において、ケース部材３１が省略されても良い。この場合、枠状部材は、濾材パック１１の外側部分２２を埋設して枠状に配置されるシール材１３のみで構成される。また、濾材パック１１は、シール材１３のみにより、湾曲した形状に保持される。

さらに、シール材１３は、実質的に濾材パック１１の外側部分２２に充填されず、濾材パック１１とケース枠部３２の間のみに充填されても良い。また、濾材パック１１の形状は、円柱形に限らず如何なる形状であっても良い。

また、本実施形態では、濾材パック全体が、円弧状に湾曲されたものであったが、一部のみが円弧状に湾曲されても良い。例えば、Ｙ方向における両端部を除いた部分が、円弧状に湾曲されても良い。

さらに、濾材として、シート状濾材がひだ状に折られた濾材パックが使用されたが、例えばウレタンフォーム等の発泡体や、有機繊維や無機繊維から構成される繊維状基材等の三次元網目構造体であっても良い。この場合、三次元網目構造体には、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。もちろん、濾材としては、三次元網目構造体以外の濾材が使用されても良い。

１０ エアフィルタ
１１ 濾材パック（濾材）
１２ ひだ山
１３ シール材
１５ セパレータ
２１ 中央部分（通気部分）
２２ 外側部分
２５ 枠状部材
３１ ケース部材
３２ ケース枠部
３３ 底面
１０２ 金型
１０３ 底部
１０４ 枠状部
１０６ 受け台

Claims (9)

1. 中央部分が凸となるように弧状に湾曲する濾材と、
   少なくとも前記濾材の外周に接着されつつ前記濾材を取り巻くように枠状に配置され、または、前記濾材の外側部分を埋設しつつ枠状に配置され、枠内側にある前記濾材の中央部分を通気部分とする枠状部材と
   を備えることを特徴とするエアフィルタ。
2. 前記濾材は、前記枠状部材によって弧状に湾曲した形状に保持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。
3. 前記濾材は、シート状濾材がひだ状に折られて形成されることにより、湾曲可能に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。
4. 前記濾材は、濾材のひだ山間が糸セパレータによって離間されることを特徴とする請求項３に記載のエアフィルタ。
5. 前記枠状部材は、ケース枠部を備え、前記ケース枠部は、前記濾材を取り巻くように枠状に配置されるとともに、シール材によって前記濾材の外周面に接着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。
6. 前記枠状部材は、前記外側部分に充填されたシール材によって構成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。
7. 前記枠状部材は、前記外側部分に充填されたシール材と、前記濾材を取り巻くように配置されるケース枠部とが一体となって構成されることを特徴とする請求項６に記載のエアフィルタ。
8. シール材が溜められた受け台の上に、中央部分が凸となるように弧状に曲げられた濾材を配置する第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少なくとも前記濾材の外周又は外側部分に注入して固化するとともに、前記濾材の中央部分に前記シール材を注入せずに空気が通る通気部分とする第２工程と
   を備えることを特徴とするエアフィルタの製造方法。
9. 前記第１工程において、前記受け台の上に、内側に前記濾材が収納されたケース枠部を配置し、
   前記第２工程において、前記ケース枠部を、前記シール材によって前記濾材の外周面に接着させることを特徴とする請求項８に記載のエアフィルタの製造方法。
   
   

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