JP2013230446A - フィルターユニットとその製造方法、及びエアフィルター - Google Patents

Abstract

【課題】寸法精度の安定したフィルターユニットを、より簡便に製造する方法を提供する。
【解決手段】本発明は、プリーツ加工された濾材を含むフィルター部材と、該フィルター部材の側面に配置される枠体とを有するフィルターユニットの製造方法であって、長尺シート材の一方端と他方端を接合することにより枠体を形成する工程、を含むことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気中のゴミや埃、花粉等を除去するエアフィルター及びその製造方法に関する。

自動車や空調機等には、空気中のゴミや埃を除去するための空気清浄機能が備えられており、空気の清浄には、繊維間が密な濾材が使用されている。

前記濾材は、濾過面積を増やすためにプリーツ加工されている。しかし、プリーツ加工された状態のままでは濾材が自由に変形するため、フィルター設置箇所に濾材を収めることは困難である。そのため、プリーツ加工された濾材は、通常、アルミ枠、木枠、紙枠、プラスチック枠、不織布枠等の各種枠の中に収められている。

ところで、使用後のフィルターは再利用されることなく焼却処分される。このため、濾材の収納枠としてプラスチック製のものを使用すると、焼却処分に多大なエネルギーを要するため好ましくない。そのため近年では、焼却破棄を容易に行うことのできるフィルターユニットの開発が進められている。

焼却破棄を容易に行える材料として、例えば、濾材の枠体に、不織布シートを使用するフィルターユニットが提案されている（特許文献１）。枠材には、適度な座屈強度が求められるため、この特許文献１に記載されるフィルターユニットは、ＦＲＰ的構造が発現するよう、前記不織布シートにホットメルト樹脂を浸透させ、この樹脂の含浸した不織布シートを、プリーツ加工された濾材の四方の側面に一枚ずつ貼り合わせることにより形成されている。

特開平８−２６６８４３号公報

ところが、特許文献１に記載される方法では、不織布シート貼付時には、ホットメルト樹脂が未だ高温であるため、不織布シートには、人が当該シートを持つための余剰部が必要となっていた。しかし、この余剰部は、樹脂が冷却・硬化した後に切断しなければならず、材料の一部が無駄になっていた。

また、硬化後の樹脂は硬く、余剰部の切断は容易ではない。そのため、余剰部切断後のフィルターユニットの寸法は安定せず、歩留まりが悪かった。また、不織布シートを濾材の側面に一枚ずつ貼り合わせる場合、枠の隅部を揃えることが難しく、フィルターユニットの寸法を安定されることが困難であった。加えて、フィルターユニットには用途に応じて難燃性が要求されるものの、不織布シートの代わりに、難燃効果を発揮する紙を使用すると、余剰部の切断がより困難になるため、特許文献１に記載される方法では、紙を枠材として使用することができなかった。

さらに、プリーツ加工された濾材の四方の側面に不織布シートを直接貼付せねばならないため、不織布シート貼付時には、プリーツが閉じることのないようピッチを固定するための専用設備が必要となっていた。加えて、作業自体が煩雑であり、製造工程も多かった。そのため、当該方法はフィルターユニットを製造する方法として、決して効率的な方法ではなかった。

加えて、濾材に脱臭効果を有する粒状活性炭含有フィルターを用いると、不織布シートとフィルター材との貼り合せが難しく、フィルターの折り畳み方向の端部を熱融着する等、別途活性炭脱落防止策を講じる必要があったため、簡便にフィルターユニットを製造できなかった。

この様な状況下、本発明者は、寸法精度の安定したフィルターユニットを、より簡便に製造する方法を提供することを、本発明の課題として掲げた。

本発明者は、前記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、フィルターユニットを、長尺シート材の一方端と他方端を接合することにより枠体を形成すると、得られる寸法精度が安定すること、製造工程数を減少できることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明に係るフィルターユニットの製造方法は、プリーツ加工された濾材を含むフィルター部材と、該フィルター部材の側面に配置される枠体とを有するフィルターユニットの製造方法であって、長尺シート材の一方端と他方端を接合することにより枠体を形成する工程、を含むことを特徴とする。更に、前記枠体の中に前記フィルター部材を嵌め込む工程、を含むことも可能である。又は、前記枠体を形成する工程において、前記長尺シート材を前記フィルター部材の側面に配置しながら枠体を形成してもよい。更に、プリーツ加工された濾材の端面に、固定シートを接合する工程を含むこともできる。
また本発明には、プリーツ加工された濾材を含むフィルター部材と、長尺シート材の一方端と他方端を接合することにより形成される枠体とを有し、前記フィルター部材の側面に前記枠体が配置されていることを特徴とするフィルターユニットも包含される。前記枠体がフランジ部を有し、更に、前記フランジ部が切り欠きを有することが好ましい態様である。また、前記フィルター部材は、プリーツ加工された濾材の端面に、固定シートが接合されたものであることが望ましい。更に、前記枠体の上面で、隣り合うフランジ部同士が重なっていないことがより好ましい態様である。
更に本発明には、前記フィルターユニットから構成されるエアフィルターも包含される。

本発明によれば、フィルター部材の側面（周囲）に配置される枠体を、１枚の長尺シート材の一方端と他方端を接合することにより形成するため、得られるフィルターユニットの寸法精度を安定させることができる。これにより、フィルターユニットの歩留まりを向上できる。また、本発明によれば、製造に要する工程数を減らすことができる。このように本発明では、歩留まりを向上させながら、同時に、フィルターユニットの製造工程数を減少できるため、製造コストの削減が期待される。

また本発明によれば、接着剤塗工後の枠体余剰部の切断工程が不要になるため、接着剤塗工後の裁断が困難な素材（例えば、紙などの剛性を有する素材）であっても、枠体の材料として使用することができる。

図１は本発明のフィルターユニットの一例を示す概略斜視図である。 図２は本発明のフィルター部材の製法の一例を示すための概略斜視図である。 図３（ａ）は本発明の長尺シート材の一例を示す概略図であり、図３（ｂ）は本発明の枠体の一例を示す概略斜視図である。 図４は従来のフィルターユニットの一例を示す概略斜視図である。

以下、本発明に係るフィルターユニットに関して、実施例を示す図面を参照しつつ具体的に説明するが、本発明はもとより図示例に限定される訳ではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。

図１は本発明のフィルターユニットの一例を示す概略斜視図である。フィルターユニット１は、空気中のゴミ、塵、花粉、カビなどの除去性能を有するフィルター部材２と、前記フィルター部材２の側面に配置される枠体３から構成される。前記枠体３は、長尺シート材の一方端と他方端を接合することにより形成される（接合箇所を「接合部４」と称する）。このように本発明では、枠体３を、長尺シート材の一方端と他方端を接合することにより形成するため、フィルターユニット１の寸法精度が安定する。また本発明によれば、従来のように、フィルター部材２の側面に、枠体３の材料となるシートを１枚ずつ貼り合わせる必要がないため、フィルターユニット１の製造に要する総工程数を減らすことができる。

前記フィルターユニット１は、
１）プリーツ加工された濾材６を含むフィルター部材２を形成する工程、
２）長尺シート材９の一方端と他方端を接合することにより枠体３を形成する工程、
を経て製造される。

本発明において、フィルターユニット１は、前記２）工程において予め長尺シート材９の一方端と他方端を接合することにより枠体３を形成しておき、３）この形成された枠体３の中に前記フィルター部材２を嵌め込むことで製造されてもよい。この場合、１）フィルター部材２を形成する工程と、２）枠体３を形成する工程の実施順序は、特に限定されず、例えば、１）フィルター部材２を形成する工程を経て２）枠体３を形成する工程を実施する、または、２）枠体３を形成する工程を経て１）フィルター部材２を形成する工程を実施するとよい。また、異なる製造ラインを使用する等して、１）フィルター部材２を形成する工程と２）枠体３を形成する工程を並行して進行させてもよい。本発明では、製造に要する時間を短縮できることから、１）フィルター部材２を形成する工程と２）枠体３を形成する工程を、並行して進行させるとよい。

本発明において、フィルターユニット１は、前記２）工程において前記長尺シート材９を前記フィルター部材２の側面に配置することで、枠体３を形成すると同時に本発明のフィルターユニット１を製造することもできる。このとき、予め長尺シート材９の少なくとも片面（一部又は全面）に樹脂を塗布しておき、ヒーター等で加熱・溶融しながら前記フィルター部材２の側面に長尺シート材９を貼り合わせるとよい。

１．フィルター部材２の形成工程
図２は本発明のフィルター部材２の製法の一例を示すための概略斜視図である。フィルター部材２は、プリーツ加工された濾材６の端面に、固定シート７が接合された材料であることが好ましい。本構成を採用することにより、フィルターの製造時及び使用時に、濾材６のプリーツ間隔が乱れることを防止できる。なお、本願明細書において「フィルター部材２」には、固定シート７が接合されていないプリーツ加工された濾材６そのものも含まれる。

フィルター部材２は、まず、濾材６の材料をプリーツ加工しておき、次いでプリーツ加工された濾材６と固定シート７を接合して形成される。

濾材６には、ダスト捕捉能を有する材料を適宜使用するとよく、例えば、不織布、メッシュ状の織物や編物等の布帛が使用できる。また本発明では、活性炭（例えば、粒状、繊維状）を含有するフィルターやエレクトレット化されたフィルターも使用可能である。

濾材６のプリーツの種類は、特に限定されないが、濾過効率を向上するために、材料を蛇腹状に折り畳むアコーディオンプリーツ加工を採用するとよい。

固定シート７は、濾材６のプリーツが経時的に開くことを防止するために設けられる材料である。そのため、固定シート７には適度な剛性を有する材料を使用するとよく、例えば、不織布、織物、編物等の布帛；紙；合成樹脂からなる板等が好適に使用できる。中でも、固定シート７には、使用後の焼却処分が容易なことから、布帛、紙等を採用することがより好ましい。
また、濾材６に活性炭含有フィルターを使用する場合、固定シート７は活性炭の脱落防止の役割も果たす。

固定シート７の目付は、例えば、目付は１００〜３００ｇ／ｍ²であることが望ましく、より好適には１５０〜２５０ｇ／ｍ²である。

また、固定シート７として布帛を使用する場合は、原料繊維には、例えば、ポリエチレンテレフタレート繊維等のポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維等のポリオレフィン系繊維、ナイロン繊維等の合成繊維；レーヨン繊維、アセテート繊維等の再生繊維；綿、麻、羊毛等の天然繊維等を使用するとよく、より好適にはポリエステル系繊維であり、更に好適にはポリエチレンテレフタレート繊維である。

濾材６と固定シート７の接合方法は特に限定されず、接着剤を介した接合、熱接着による接合、超音波融着による接合、縫製による接合等の公知の接合方法を適宜採用するとよい。中でも、接着剤を介した接合方法を採用すると、硬化した接着剤が、側面から受ける圧力や、フィルター使用時の流入方向に生じる圧力に対して、適度な反発応力を発揮するため、得られるフィルターユニット１が屈曲し難くなるため好ましい。

接着剤を用いて濾材６と固定シート７を接合する方法としては、例えば、複数本の櫛歯を有する固定器具の櫛歯間に、予め濾材６のプリーツを挟んで固定しておき、濾材６の端面（例えば、プリーツの折りたたみ方向に直交する面）に、接着剤８を塗布した固定シート７を貼り合わせるとよい。そして、固定シート７を貼り合わせ、櫛歯間にプリーツを挟んだままの状態で、接着剤８が充分に硬化するまで養生することにより、濾材６の端面と固定シート７を固定するとよい。

濾材６の端面（図２中、濾材６の上下の側面）と固定シート７は、濾材６の少なくとも一つの端面が固定シート７と接合されることが好ましく、濾材６のプリーツをより確実に固定するため、濾材６の全ての端面が固定シート７と接合されることがより好ましい。本発明では、濾材６の折りたたみ方向の側面に、固定シート７を接合することを必須としない。これにより、接着剤８の使用量低減が期待される。

接着剤８としては、例えば、ＳＩＳ系、ＳＥＢＳ系等ホットメルト接着剤；ポリビニルピロリドン等の水溶性接着剤；水分散性接着剤；溶剤系接着剤；ゴム系接着剤；エポキシ樹脂系接着剤等の接着剤を適宜使用するとよく、中でも毒性が低く、生産性が高いことから、ホットメルト接着剤の使用が望ましい。また接着剤８は、少なくとも、濾材６と固定シート７が接触する部分に塗布されていることが望ましい。すなわち、固定シート７の端部には、接着剤８が塗布されていなくてもよい。

本発明では、フィルター部材２と枠体３との寸法を合わせる方法として、固定シート７を予め所定幅に切断する方法や、固定シート７と濾材６との接合後、固定シート７の余剰部を切断する方法等を適宜採用できる。

固定シート７の切断には、トムソン刃、スウェーデン刃、カッター刃、超音波、高周波などを用いることができる。また固定シート７と濾材６との接合後に余剰部を切断する場合、例えば、余剰部は濾材６の端を含む線（例えば、図２に示すＡ１−Ａ１’線〜Ａ４−Ａ４’線）に沿って切断されてもよく、または、枠体３との寸法を合わせるために固定シート７の端部を一部残して切断されてもよい。

２．枠体３の形成工程
次に、枠体３の形成方法について説明する。枠体３は、長尺シート材の一方端と他方端を接合することにより形成される。また枠体３は、多角形枠状に形成されることが好ましく、矩形枠状に形成されることがより好ましい。

２−１．長尺シート材９の製造工程
図３（ａ）は本発明の長尺シート材９の一例を示す概略図である。長尺シート材９は、枠体３の組み立て前の材料である。長尺シート材９は、原料シートを所定形状に裁断することにより形成できる。長尺シート材９の好ましい形状としては、図３（ａ）に示すように、切り欠きを有する４つのフランジ部５が、長方形の上端に形成された形状である。

長尺シート材９には、組み立て作業を補助するために、ミシン目や軽い切り目（ハーフカット）等の折り曲げ線（例えば、図３（ａ）に示す高さ方向の点線）を入れることが望ましい。折り曲げ線は、長尺シート材９を原料シートから裁断するとき、または、長尺シート材９を切り出した後等、いずれの段階でも入れることができる。作業工程を減らすために、本発明では、長尺シート材９を裁断するときに、折り曲げ線を入れることが望ましい。

枠体３には、前述したように、クッション材を貼り合わせる土台となるフランジ部５が存在することが望ましい。フランジ部５にクッション材を貼り合わせることにより、フィルター設置箇所との気密性を高めることができる。前記フランジ部５の形状は、例えば、多角形状であることが好ましく、特に、切り欠きを有する略矩形状であることが好ましい。

図４は従来のフィルターユニット１１の一例を示す概略斜視図である。従来の方法では、フィルターユニット１１を、シート材９を濾材６に直接一枚ずつ貼り合わせることにより形成していたため、フィルターユニット１１の上面には、隣り合うフランジ部５同士の重なり合う部分が存在していた。このようにフランジ部５が重なり合う箇所では、フィルターユニット１１の厚みが増大するため、フィルター使用時に、フィルターとフィルター設置箇所との間に隙間が生じ、濾過効率が低下する等の不具合が生じていた。また、貼り合せの際に使用した接着剤が厚さ方向にはみ出す等によりフィルターユニット１１の寸法が予定していた所定寸法から外れると、フィルターをフィルター設置箇所に装着できない等の問題が発生していた。

しかし、本発明のフィルターユニット１において、フランジ部５に切り欠きを形成すると、枠体３の上面で、隣り合うフランジ部５同士が重なり合うことを抑制できる。これにより、フィルターユニット１の厚さ方向のバラツキを小さくできるため、不良品が発生し難く、歩留まりの向上にも繋がるため好ましい。なお、前記切り欠きは、４つのフランジ部５の全てに存在しても、フランジ部５の一部に存在してもよい。

フランジ部５の形成方法は特に限定されないが、作業を簡便に行えることから、例えば、長尺シート材９に折り曲げ線を入れる際に、併せて長尺シート材９の上部にフランジ部５を形成し得る折り曲げ線（例えば、図３（ａ）に示す幅方向の点線）を入れる方法が挙げられる。また、フランジ部５に前記切り欠きを設ける場合は、長尺シート材９の切り出しの際に、フランジ部５の端部を、斜めに切断するとよい。

更に、長尺シート材９には、必要に応じて、長尺シート材９の一方端と他方端を接合するときの接合の補助となる耳部１０を設けることも可能である。耳部１０は、長尺シート材９の端に形成することが好ましく、より好ましくは長尺シート材９の一方端に形成するとよい。また、耳部１０の形状は、特に限定されず、矩形状、台形状等が適宜選定される。

前記耳部１０の形成方法は、特に限定されないが、例えば、耳部１０の形成を考慮して長尺シート材９を長めに切り出し、長尺シート材９の端部に折り曲げ線（例えば、図３（ａ）に示す長尺シート材９の端部に存在する高さ方向の点線）を入れる方法、長尺シート材９の一端に別途形成した耳部１０を接合する方法等が好適に採用できる。

長尺シート材９に使用される材料としては、例えば、不織布、織物、編物等の布帛；紙；フィルム等が挙げられる。本発明では長尺シート材９として、不織布や、従来使用が困難であった紙を好適に使用できる。また、フィルターユニット１に難燃性が要求される場合は、長尺シート材９に紙を使用するとよい。

長尺シート材９に不織布を用いる場合、例えば、目付は１００〜３００ｇ／ｍ²であることが望ましく、より好適には１５０〜２５０ｇ／ｍ²である。

また、長尺シート材９に布帛を使用する場合、原料繊維には、例えば、ポリエチレンテレフタレート繊維等のポリエステル系繊維、ポリプロピレン繊維等のポリオレフィン系繊維等の合成繊維、ナイロン繊維等の合成繊維；レーヨン繊維、アセテート繊維等の再生繊維；綿、麻、羊毛等の天然繊維等を使用するとよく、より好適にはポリエステル系繊維であり、更に好適にはポリエチレンテレフタレート繊維である。
なお、長尺シート材９に使用する材料は、固定シート７と同一であっても、異なっていてもよい。

長尺シート材９の切断には、トムソン刃、スウェーデン刃、カッター刃、超音波、高周波などを用いることができる。トムソン刃、スウェーデン刃は、所定寸法を連続して正確に打出すことができるため、生産性に優れる。また、カッター刃、超音波、高周波を用いる場合には、様々な形状への加工が容易であり、切断面にほつれ等の不良が生じ難いため好ましい。これらの切断方法を適宜組み合わせて使用することも可能である。

２−２．枠体３の製造工程
図３（ｂ）は本発明の枠体３の一例を示す概略斜視図である。枠体３とは、フィルター部材２の周囲を囲う材料である。枠体３は、長尺シート材９を折り曲げて、長尺シート材９の一方端と他方端を接合することで形成される。長尺シート材９に予め折り曲げ線を入れておくと、折り曲げ線に沿って、長尺シート材９を折り曲げるだけで、簡便に枠体３を組み立てることができる。

長尺シート材９の一方端と他方端の接合には、例えば、粘着テープ、接着剤、熱融着、超音波融着、縫製による接合が採用できる。中でも、粘着テープによる接合は、接合作業を簡便に行えるため好ましい。

３．フィルターユニット１の形成工程
フィルターユニット１は、前記フィルター部材２の側面に、枠体３を配置することにより製造できる。フィルターユニット１は、前記２）工程において予め長尺シート材９の一方端と他方端を接合することにより枠体３を形成しておき、３）この形成された枠体３の中に前記フィルター部材２を嵌め込むことで製造されてもよい。又は、前記２）工程において、予め長尺シート材９に樹脂を塗布しておき、ヒーター等で加熱・溶融しながら前記フィルター部材２の側面に長尺シート材９を配置して本発明のフィルターユニット１を製造することもできる。

フィルター部材２と枠体３を、直接接合することも可能である。フィルター部材２の側面と枠体３の側面同士の接合、フィルター部材２と枠体３のフランジ部５との接合、フィルター部材２の下端と枠体３の下端同士の接合等、接合箇所は、採用する接合方法により適宜選定するとよい。フィルター部材２と枠体３の接合には、例えば、接着剤、熱接着、超音波融着、縫製等の公知の接合手段を適宜採用するとよい。

また、濾材６として活性炭含有フィルターを使用する場合、前記活性炭含有フィルターは、フランジ部５の裏側で適量のホットメルト樹脂を用いて接着されることが好ましい。活性炭が脱落することを防止するため、例えば、前記ホットメルト樹脂はフィルターの折り畳み方向の端部に塗工されることが好ましい。

４．エアフィルター
前記フィルターユニット１は、自動車や空調機等に備えられるエアフィルター（特にキャビンフィルター）として使用できる。フィルターユニット１にかかる厚さ方向の圧力を吸収するために、フィルターユニット１の少なくとも上面には、クッション材（図示しない）を備えることが好ましい。前記クッション材を設けることにより、フィルターユニット１と設置箇所の間に生じる隙間を小さくすることもできる。

前記クッション材は、濾材６を被覆しないように備えられることが望ましい。前記枠体３には、前記クッション材を貼り合わせるための土台としてフランジ部５を形成するとよい。前記クッション材は、フランジ部５がフィルター部材２と対向する面の裏面に貼ることが好ましい。

前記クッション材には、ウレタンフォーム、発泡ポリエチレンフォーム、ゴムスポンジ等の材料を適宜使用するとよい。

更に、必要に応じて、フィルター使用時の吸引力により、濾材６のプリーツが開くことを防止するため、濾材６の折り畳み方向に樹脂等から形成されるリブや、プリーツの山なり沿ってホットメルト樹脂を線状に吐出することにより形成されるビード等の固定具（図示しない）を設けることにより各プリーツを固定することもできる。なお、本発明によれば、濾材６の各プリーツは固定シート７に固定されている。そのため本発明では、前記固定具の使用は必須ではない。これにより、フィルターユニット１の製造に要するコストの削減が期待される。

１ フィルターユニット
２ フィルター部材
３ 枠体
４ 接合部
５ フランジ部
６ 濾材
７ 固定シート
８ 接着剤
９ 長尺シート材
１０ 耳部
１１ 従来のフィルターユニット

Claims (9)

1. プリーツ加工された濾材を含むフィルター部材と、該フィルター部材の側面に配置される枠体とを有するフィルターユニットの製造方法であって、
   長尺シート材の一方端と他方端を接合することにより枠体を形成する工程、を含むことを特徴とするフィルターユニットの製造方法。
2. 更に、前記枠体の中に前記フィルター部材を嵌め込む工程、を含む請求項１に記載のフィルターユニットの製造方法。
3. 前記枠体を形成する工程において、前記長尺シート材を前記フィルター部材の側面に配置しながら枠体を形成する請求項１に記載のフィルターユニットの製造方法。
4. 更に、プリーツ加工された濾材の端面に、固定シートを接合する工程を含む請求項１〜３のいずれかに記載のフィルターユニットの製造方法。
5. プリーツ加工された濾材を含むフィルター部材と、
   長尺シート材の一方端と他方端を接合することにより形成される枠体とを有し、
   前記フィルター部材の側面に前記枠体が配置されていることを特徴とするフィルターユニット。
6. 前記枠体がフランジ部を有し、
   更に、前記フランジ部が切り欠きを有する請求項５に記載のフィルターユニット。
7. 前記フィルター部材は、プリーツ加工された濾材の端面に、固定シートが接合されたものである請求項５又は６に記載のフィルターユニット。
8. 前記枠体の上面で、隣り合うフランジ部同士が重なっていない請求項６又は７に記載のフィルターユニット。
9. 請求項５〜８のいずれか一項に記載のフィルターユニットから構成されることを特徴とするエアフィルター。

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