JP2019042731A - フィルター成形体の製造装置及び製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】たとえフィルター成形体を連続的に押出成形する場合でも、浄化材が過剰に粉砕されること、更には、重合体結合材が過剰に延伸され、浄化材の表面を覆ってしまうことを防止して、充分な空隙を有した多孔質体を形成し、浄化性能に優れたフィルター成形体を製造することができる製造装置、及び、その製造方法を提供する。【解決手段】浄化材が重合体結合材によって固着された多孔質体からなるフィルター成形体１を成形する製造装置１０について、筒状のシリンダー１１と、シリンダー１１の端部１１ｃ側の外周面１１ａに設けられ、浄化材と重合体結合材との混合原料２がシリンダー１１の内部に投入される投入口１２と、シリンダー１１の内周面１１ｂに摺接し、シリンダー１１の軸方向に摺動可能なラム棒１４と、シリンダーの、投入口１２よりも端部１１ｄ側の外周面１１ａからなる加熱ゾーン１６１を覆うヒーター１６とを備えた構成にする。【選択図】図２

Description

本発明は、液体や気体中の不純物を除去するためのフィルター（浄水器の浄水フィルターや空気清浄機のフィルター）を効率よく製造する方法及びその製造装置に関する。

脱臭や水質浄化など、気体及び液体中の特定の物質を選択的に分離、除去、精製するために活性炭の吸着性を利用することは広く行われている。代表的な例としては、浄水器（ポット型、蛇口直結型、水栓一体型、据え置き型など）や空気清浄機などが挙げられる。特に一般家庭で使用される浄水器の交換カートリッジフィルターは、粒状もしくは繊維状の活性炭（浄化材）で残留塩素や有機物を吸着除去するものが多い。具体的な構造としては、活性炭が通過せず、水のみが通過するような小径の孔を有する膜に仕切られた空間に、粒状もしくは繊維状の活性炭の層を形成して、この活性炭の層を通過させることで水質浄化を行うものである。

しかし、このような構造の交換カートリッジフィルターでは、水が活性炭の層を通過するときに自然と水みちがついてしまうことが多く、いったん水みちがついてしまうと水の流れがその部分に集中し、活性炭を部分的にしか使うことができないので、水質浄化機能が充分に発揮できない。また、小径の孔を有する膜が粒状の活性炭の通過を完全には防ぐことができず、フィルター通過後の水に活性炭の粒が混入する不都合もあった。

このような問題は、活性炭などの浄化材を一定形状の多孔質体に成形して用いることで解決できる。多孔質体に成形する方法としては、浄化材に重合体結合材（熱可塑性樹脂など）の粉体を添加し、金型内で加熱、加圧することで重合体結合材を溶融させ、浄化材同士を接着、一体化する方法が知られている。より具体的には、例えば、特許文献１や特許文献２に開示されるような、一定高さの金型にフィルター成形体１本分の原料を投入し、１本ごとに原料の充填、加熱、加圧、冷却、離型を行う方法である。

しかしながら、これらの方法では多くの工数が必要であるとともに、大量のフィルター成形体を製造しようとすると多数の金型を準備する必要があり、生産性やコストの面で課題があった。

フィルター成形体の生産性を上げる方法として、特許文献３には、押出工法を適用した方法が開示されている。主材料（活性炭）とバインダー材料（固体樹脂粒子）とが混合された後、ダイ内で加熱、冷却されることで固体複合材料（混合原料）となり、加圧の方法としては押出しスクリューが規定されている。このようなスクリューによる固体複合材料（混合原料）の押し出しによれば、主材料（活性炭）とバインダー材料（固体樹脂粒子）とが均一に混ざり易い利点がある。

特開２００１−１８７３０５号公報 特開２００３−２６６４６２号公報 特許第２９２７５４９号公報

しかしながら、例えば、生産性向上を目的として、フィルター成形体を連続的に押出成形するために、混合原料を大量に投入した場合、スクリューによる混合原料の押し出しでは、スクリューを回転させるのに必要なトルクが大きくなり過ぎて、回転させることができなくなる場合がある。この問題を解決するために、スクリューを短くしたり、モーターを大きくしたりすると、スクリューを回転させることはできるが、トルクが大きくなったことにより、浄化材（活性炭など）が過剰に粉砕されたり、空隙のつぶれが生じることから、浄化するためのフィルターとして充分な空隙を有した多孔質体が得られないことがある。また、回転動作により、重合体結合材は過剰に延伸され、浄化材の表面を覆ってしまうため、浄化するためのフィルターとして充分な性能を得られない場合がある。

そこで、本発明は、たとえフィルター成形体を連続的に押出成形する場合でも、浄化材が過剰に粉砕されること、更には、重合体結合材が過剰に延伸され、浄化材の表面を覆ってしまうことを防止して、充分な空隙を有した多孔質体を形成し、浄化性能に優れたフィルター成形体を製造することができる製造装置、及び、その製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明は、浄化材が重合体結合材によって固着された多孔質体からなるフィルター成形体を成形する、製造装置であって、
筒状のシリンダーと、
前記シリンダーの一端側の外周面に設けられ、前記浄化材と前記重合体結合材との混合原料が前記シリンダーの内部に投入される投入口と、
前記シリンダーの内周面に摺接し、前記シリンダーの軸方向に摺動可能なラム棒と、
前記シリンダーの、前記投入口よりも他端側の外周面の少なくとも一部からなる加熱ゾーンを覆う、加熱機と、を備えたことを特徴としている。

上記構成では、投入口からシリンダーの内部に投入された、浄化材と重合体結合材との混合原料は、ラム棒が前進してシリンダーの内周面を摺動することにより押圧される。そして、押圧された混合原料は、更なるラム棒の押圧により、加熱ゾーンに移行し、加熱ゾーンを覆う加熱機により加熱され、重合体結合材が溶融する。その後、更なるラム棒の押圧により、混合原料は加熱ゾーンを離れ、重合体結合材が融点以下に冷めることにより、浄化材が重合体結合材によって固着された多孔質体からなるフィルター成形体が形成される。また、ラム棒を投入口まで後退させたあと、更に、混合原料を投入口から投入し、ラム棒を前進させて押圧することにより、新たに投入した混合原料を、既に投入されている混合原料とラム棒との間で押し固めつつ、既に形成されたフィルター成形体を前方に押し出すことができる。
このように、ラム棒の前進、後退、混合原料の投入を繰り返すことにより、フィルター成形体を連続して形成することができる。
ここで、上記構成では、混合原料の押圧に、スクリューを使用せずに、シリンダーの内周面に摺接し、シリンダーの軸方向に直線的に摺動可能なラム棒を使用している。
スクリューによる混合原料の押し出しによれば、浄化材と重合体結合材とが均一に混ざり易い利点がある。しかしながら、例えば、生産性向上を目的として、フィルター成形体を連続的に押出成形するために、混合原料を大量に投入した場合、スクリューによる混合原料の押し出しでは、スクリューを回転させるのに必要なトルクが大きくなり過ぎて、回転させることができなくなる場合がある。この問題を解決するために、スクリューを短くしたり、モーターを大きくしたりすると、スクリューを回転させることはできるが、トルクが大きくなったことにより、浄化材（活性炭など）が過剰に粉砕されたり、空隙のつぶれが生じることから、浄化するためのフィルターとして充分な空隙を有した多孔質体が得られないことがある。また、回転動作により、重合体結合材は過剰に延伸され、浄化材の表面を覆ってしまうため、浄化するためのフィルターとして充分な性能を得られない場合がある。
そこで、ラム棒を使用して、混合原料を直線的に押圧可能な構成にすることにより、浄化材が過剰に粉砕されることを防止し、更に、重合体結合材が過剰に延伸され、浄化材の表面を覆ってしまうことを防止することができる。これにより、浄化するためのフィルターとして充分な空隙を有した多孔質体を形成し、浄化性能に優れたフィルター成形体を製造することが可能な製造装置を提供することができる。

また、本発明は、上記フィルター成形体の製造装置において、前記シリンダーの前記加熱ゾーンの温度が、前記重合体結合材の融点よりも１０℃〜１５０℃高く設定されていることを特徴としている。

加熱ゾーンの温度が低すぎると重合体結合材が溶融するのに時間がかかるため、混合原料の押出速度を遅くする必要があり、生産性が低下してしまう。一方、加熱ゾーンの温度が高すぎると、溶融した重合体結合材の流動性が高くなりすぎて、溶融した重合体結合材が浄化材の表面を覆ってしまうため、浄化するためのフィルターとして充分な性能を得られなくなってしまう。そこで、加熱ゾーンの温度を、重合体結合材の融点よりも１０℃〜１５０℃高く設定することにより、生産性が低下するのを防止し、浄化するためのフィルターとして充分な性能を有するフィルター成形体を製造することができる。

また、本発明は、上記フィルター成形体の製造装置において、前記シリンダーにおける前記加熱ゾーンの前記軸方向の長さが、当該フィルター成形体の径長の３倍から２０倍の範囲であることを特徴としている。

加熱ゾーンの軸方向の長さが、成形されるフィルター成形体の径長の３倍より短いと混合原料中の重合体結合材を溶融させるために、混合原料の押出速度を極端に遅くする必要があり、生産性が著しく低下してしまう。一方、加熱ゾーンの軸方向の長さが、成形されるフィルター成形体の径長の２０倍より長くなると、混合原料とシリンダー内周面との摩擦による押出抵抗が大きくなりすぎ、混合原料を安定して押出すことができない場合がある。そこで、加熱ゾーンの長さを、フィルター成形体の径長の３倍から２０倍の範囲にすることにより、生産性が低下するのを防止し、安定して、効率よくフィルター成形体を製造することができる。

また、本発明は、上記フィルター成形体の製造装置において、前記シリンダーの、前記加熱ゾーンよりも他端側の外周面の少なくとも一部からなる冷却ゾーンを覆う、冷却機を備えたことを特徴としている。

上記冷却機を備えることにより、加熱ゾーンで溶融した重合体結合材を含む混合原料が、更なるラム棒の押圧により、加熱ゾーンを離れ、冷却ゾーンに移行する。この冷却ゾーンにおける冷却機によって、重合体結合材が融点以下に急速に冷却されることにより、浄化材が重合体結合材によって固着された多孔質体からなるフィルター成形体を、短時間で形成することができる。

また、本発明は、上記フィルター成形体の製造装置において、前記シリンダーにおける前記冷却ゾーンの前記軸方向の長さが、当該フィルター成形体の径長の０．５倍から１０倍の範囲であることを特徴としている。

冷却ゾーンの軸方向の長さが、成形されるフィルター成形体の径長の０．５倍より短いと、充分な冷却・固化により、浄化材が重合体結合材によって固着された多孔質体を形成するために、混合原料の押出速度を極端に遅くする必要があり、生産性が著しく低下してしまう。一方、冷却ゾーンの軸方向の長さが、１０倍より長くなると、混合原料とシリンダー内周面との摩擦による押出抵抗が大きくなりすぎ、混合原料を安定して押出すことができない場合がある。そこで、冷却ゾーンの長さを、フィルター成形体の径長の０．５倍から１０倍の範囲にすることにより、生産性が低下するのを防止し、安定して、効率よくフィルター成形体を製造することができる。

また、本発明は、上記フィルター成形体の製造装置において、
収納された前記混合原料を、前記投入口に投入可能なホッパーと、
前記ラム棒の前進と後退との往復動を可能にする往復駆動機と、
（１）前記ホッパーから前記投入口を介して、前記シリンダーの内部に所定量の前記混合原料を投入する原料投入動作、
（２）前記往復駆動機が前記ラム棒を前進させて前記シリンダーの内周面を摺動させることにより、投入された前記混合原料を押圧する押圧動作、
（３）前記往復駆動機が前記ラム棒を後退させる後退動作、
上記（１）〜（３）の動作を繰り返し実行するように制御する制御装置と、を備えたことを特徴としている。

上記構成によれば、制御装置が、ホッパーからシリンダーの内部に混合原料を投入し、往復駆動機を駆動させ、ラム棒を前進させることにより、投入された混合原料を押圧し、往復駆動機を駆動し、ラム棒を後退させる。制御装置が一連の動作を制御することにより、効率的に浄化性能に優れたフィルター成形体を製造することができる。

また、本発明は、上記フィルター成形体の製造装置において、
前記シリンダーの他端付近に設けられた、カット装置を更に備え、
前記制御装置は、前記カット装置が、前記（２）の押圧動作によって、前記シリンダーの他端から押し出された当該多孔質体を、前記（３）の後退動作が行われている間にカットし、当該フィルター成形体に加工するように制御することを特徴としている。

ラム棒が後退中は、浄化材が重合体結合材によって固着された多孔質体が、シリンダーの他端から押し出された状態で静止していることから、固定させたカット装置でも精度よくフィルター成形体にカットすることができる。
また、（１）原料投入動作、（２）押圧動作、（３）後退動作の一連の動作の中で、カット装置によって多孔質体をカットする動作は、後退動作と並列して実行可能であることから、生産性を向上させることができる。
また、連続的に押出された多孔質体をカットして、フィルター成形体に加工することで、金型バッチ生産方式では難しかった長尺のフィルター成形体を製造することが可能となる。

また、本発明は、上記フィルター成形体の製造装置の前記ホッパーに、収納された前記混合原料を予熱する温度調節機が設けられていることを特徴としてもよい。

上記構成によれば、ホッパーに温度調節機を取り付けて混合原料を予熱することにより、混合原料を短時間で溶融させ、多孔質体にすることができる。これにより、混合原料のシリンダーへの投入量を、混合原料を予熱しない場合に比べて増やすことができる。その結果、混合原料（多孔質体）の押出速度が上がり、フィルター成形体の生産性を向上させることができる。

また、本発明では、前記温度調節機による前記混合原料への予熱温度は、前記混合原料中の前記重合体結合材の融点よりも５０℃〜２０℃低く設定されていることが好ましい。

上記予熱温度にすることにより、加熱ゾーンでの加熱温度を過度に上昇させる必要はなく、また、加熱ゾーンの長さについても過度に長くせずとも、混合原料を短時間で溶融させ、多孔質体にすることができる。

また、本発明は、上記フィルター成形体の製造装置の前記ラム棒において、前記混合原料と接触する部位に、樹脂製ラムチップを取り付けたことを特徴としている。

ラム棒において、混合原料と接触する部位に、樹脂製ラムチップを配置することにより、耐熱性や耐摩耗性に優れた構成にすることができる。

また、本発明は、浄化材が重合体結合材によって固着された多孔質体からなるフィルター成形体の製造方法であって、
筒状のシリンダーに設けられた投入口を介して、当該シリンダーの内部に所定量の、前記浄化材と前記重合体結合材との混合原料を投入する原料投入工程と、
前記シリンダーの内周面を軸方向に摺動可能なラム棒を前進させて、前記シリンダーの内周面を摺動させることにより、投入された前記混合原料を押圧しつつ、前記シリンダーの外周面の少なくとも一部が加熱機により覆われた加熱ゾーンに移行させる、押圧工程と、
前記ラム棒を後退させる後退工程と、を含む、上記工程を繰り返し行うことを特徴としている。

上記方法では、投入口からシリンダーの内部に投入された、浄化材と重合体結合材との混合原料は、ラム棒が前進してシリンダーの内周面を摺動することにより押圧される。そして、押圧された混合原料は、更なるラム棒の押圧により、加熱ゾーンに移行し、加熱ゾーンを覆う加熱機により加熱され、重合体結合材が溶融する。その後、更なるラム棒の押圧により、混合原料は加熱ゾーンを離れ、重合体結合材が融点以下に冷めることにより、浄化材が重合体結合材によって固着された多孔質体からなるフィルター成形体が製造される。また、ラム棒を投入口まで後退させたあと、更に、混合原料を投入口から投入し、ラム棒を前進させて押圧することにより、新たに投入した混合原料を、既に投入されている混合原料とラム棒との間で押し固めつつ、既に形成されたフィルター成形体を前方に押し出すことができる。
このように、ラム棒の前進、後退、混合原料の投入を繰り返すことにより、フィルター成形体を連続して製造することができる。
ここで、上記方法では、混合原料の押圧に、スクリューを使用せずに、シリンダーの内周面に摺接し、シリンダーの軸方向に直線的に摺動可能なラム棒を使用している。
スクリューによる混合原料の押し出しによれば、浄化材と重合体結合材とが均一に混ざり易い利点がある。しかしながら、例えば、生産性向上を目的として、フィルター成形体を連続的に押出成形するために、混合原料を大量に投入した場合、スクリューによる混合原料の押し出しでは、スクリューを回転させるのに必要なトルクが大きくなり過ぎて、回転させることができなくなる場合がある。この問題を解決するために、スクリューを短くしたり、モーターを大きくしたりすると、スクリューを回転させることはできるが、トルクが大きくなったことにより、浄化材（活性炭など）が過剰に粉砕されたり、空隙のつぶれが生じることから、浄化するためのフィルターとして充分な空隙を有した多孔質体が得られないことがある。また、回転動作により、重合体結合材は過剰に延伸され、浄化材の表面を覆ってしまうため、浄化するためのフィルターとして充分な性能を得られない場合がある。
そこで、ラム棒を使用して、混合原料を直線的に押圧可能な方法にすることにより、浄化材が過剰に粉砕されることを防止し、更に、重合体結合材が過剰に延伸され、浄化材の表面を覆ってしまうことを防止することができる。これにより、浄化するためのフィルターとして充分な空隙を有した多孔質体を形成し、浄化性能に優れたフィルター成形体を製造することができる。

また、本発明は、上記製造方法において、前記押圧工程によって、前記シリンダーから押し出された当該多孔質体を、前記後退工程が行われている間にカットし、当該フィルター成形体に加工するカット工程を、更に含むことを特徴としている。

ラム棒が後退中は、浄化材が重合体結合材によって固着された多孔質体が、シリンダーの他端から押し出された状態で静止していることから、精度よくフィルター成形体にカットすることができる。
また、原料投入工程、押圧工程、後退工程の一連の動作の中で、多孔質体をカットするカット工程は、後退工程と並列して実行可能であることから、生産性を向上させることができる。
また、連続的に押出された多孔質体をカットして、フィルター成形体に加工することで、金型バッチ生産方式では難しかった長尺のフィルター成形体を製造することが可能となる。

たとえフィルター成形体を連続的に押出成形する場合でも、浄化材が過剰に粉砕されること、更には、重合体結合材が過剰に延伸され、浄化材の表面を覆ってしまうことを防止して、充分な空隙を有した多孔質体を形成し、浄化性能に優れたフィルター成形体を製造することができる製造装置、及び、その製造方法を提供することができる。

本実施形態に係る製造装置・製造方法で得られるフィルター成形体を用いた蛇口直結型水処理器の断面図である。 本実施形態に係る製造装置の鉛直方向の断面図である（原料投入工程の説明図）。 本実施形態に係る製造装置のコンピュータのブロック図である。 本実施形態に係る製造方法の押圧工程の説明図である。 本実施形態に係る製造方法の後退工程及びカット工程の説明図である。

（実施形態）
以下、本発明の実施形態について説明する。

（フィルター成形体１）
本実施形態の製造装置１０及び製造方法によって得られるフィルター成形体１は、典型的には円筒状であって、例えば、図１に示すような蛇口直結型の水処理器１００の水処理器用フィルター１０１に使用される。水処理器用フィルター１０１は、水処理器１００内に形成されたフィルター収容室１００ａに収容されている。水処理器用フィルター１０１は、フィルター成形体１と、フィルター成形体１の外周面を被覆する濾過層１０２と、フィルター成形体１の上面及び下面に取り付けられる一対のキャップ１０３で構成される。キャップ１０３は、フィルター成形体１に密着して（水密性をもって）取り付けられている。水処理器１００内には、蛇口１０６から供給される水の流れを切り換える切換板１０４が配置されており、図１に示す位置に切換板１０４が配置されている状態では、蛇口１０６から供給された水は水処理器用フィルター１０１を通過する。具体的には、水処理器用フィルター１０１を通過する水の流れは、まず、濾過層１０２を通過して比較的大きなごみ等が除去された後、フィルター成形体１を通過することで残留塩素や有機物等が除去されて、その後、浄水口１０５から外部に流出する。

フィルター成形体１は、粒状や粉末状の活性炭からなる浄化材を、高分子量で低メルトインデックスの重合体結合材をバインダーとして固化した固体活性炭成形体である。重合体結合材としては、例えば、平均分子量が数十万〜数百万程度の超高分子量ポリエチレンが用いられる。フィルター成形体１は、多数の空隙を含む多孔質体となっている。浄化材は、この空隙に露出するように重合体結合材に固着しており、空隙を通る水に含まれる有害物質（残留塩素、有機物等）を吸着できる。

（フィルター成形体１の製造装置１０）
フィルター成形体１の製造装置１０は、図２に示すように、外周面１１ａに投入口１２が設けられた、シリンダー１１と、投入口１２に接続された原料投入ホッパー１３と、シリンダー１１の内周面１１ｂに摺接し、シリンダー１１の軸方向に摺動可能なラム棒１４と、油圧シリンダー１５（往復駆動機）と、シリンダー１１の外周面１１ａを覆うヒーター１６（加熱機）と、シリンダー１１の外周面１１ａを覆う水冷ジャケット１７（冷却機）と、シリンダー１１の出口側の端部１１ｄ付近に設けられたカット装置１８と、コンピュータ１９（制御装置）と、を備えた構成をしている。

なお、製造装置１０においては、コンピュータ１９による制御システムは必須の要素ではなく、コンピュータ１９によるシステム制御を行わない構成でもよい。

シリンダー１１は、円筒形状をしており、鋼製である。投入口１２は、シリンダー１１の外周面１１ａにおいて、シリンダー１１の端部１１ｃ側（入口側）に形成されている。

原料投入ホッパー１３は、粒状や粉末状の活性炭からなる浄化材と熱可塑性樹脂などの重合体結合材との混合原料２を収納し、コンピュータ１９からの制御指令により適切なタイミングで、所定量の混合原料２を、投入口１２を介してシリンダー１１の内部に投入可能としている。

なお、原料投入ホッパー１３は、コンピュータ１９による制御が行われないものを使用してもよい。この場合、混合原料２は、別途計量装置で計量された後、原料投入ホッパー１３に投入される。そして、原料投入ホッパー１３に投入された混合原料２は、ラム棒１４が後退して生じたシリンダー１１内の空隙に自然落下することにより、投入口１２を介してシリンダー１１の内部に投入される。

また、原料投入ホッパー１３には、原料投入ホッパー１３に収納された混合原料２を予熱する温度調節機２０を取り付けてもよい。この場合、混合原料２への予熱温度としては、混合原料２中の重合体結合材の融点よりも５０℃〜２０℃低く設定されることが好ましい（「融点−５０℃」〜「融点−２０℃」）。このように、原料投入ホッパー１３に温度調節機２０を取り付けて混合原料２を予熱することにより、後述するヒーター１６による加熱ゾーン１６１での加熱温度を過度に上昇させる必要はなく、また、加熱ゾーン１６１の長さについても過度に長くせずとも、混合原料２を短時間で溶融させ、多孔質体にすることができる。これにより、混合原料２のシリンダー１１への投入量を、混合原料２を予熱しない場合に比べて増やすことができる。その結果、多孔質体の押出速度が上がり、生産性を向上させることができる。

ラム棒１４は、投入口１２から投入された混合原料と接触し、シリンダー１１の内周面１１ｂに実際に摺接するラムチップ１４１と、ラムチップ１４１の端部１１ｄ側の側面の中心部に設けられ、シリンダー１１の軸方向に沿って延伸するマンドレル１４２と、ラムチップ１４１の端部１１ｃ側の側面の中心部に設けられ、シリンダー１１の軸方向に沿って延伸する支持棒１４３とを備えている。

ラムチップ１４１は、シリンダー１１の内周面１１ｂとのすき間を小さくして混合原料２の端部１１ｃ側への漏れを防ぐとともに、支持棒１４３とシリンダー１１の内周面１１ｂとの干渉により金属粉が発生して、混合原料２が汚染されることを防ぐため、支持棒１４３よりわずかに太く、シリンダー１１の内径と概同寸法の円柱形状をしている。ラムチップ１４１の材質は耐熱性や耐摩耗性に優れる樹脂であることが好ましく、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、ポリプロピレン樹脂等が挙げられる。さらに、これらの樹脂は補強材を含んでもよく、補強材としては木粉、綿、グラスファイバーなどが例示できる。これらのうち、強度と耐熱性を勘案し、布入りフェノール樹脂を好適に用いることができる。

マンドレル１４２は、円柱形状をしており、その外径は、成形するフィルター成形体１の内径に対応させている。即ち、マンドレル１４２は成形するフィルター成形体１の内径を規制する役割を果たす。また、マンドレル１４２は、ラム棒１４がシリンダー１１内を前進した時にマンドレル１４２の先端とシリンダー１１の端部１１ｄとがほぼ同位置となる長さにするのが好ましい（図４参照）。支持棒１４３は、ラムチップ１４１を支持する役割を果たす。なお、支持棒１４３の外径は、ラムチップ１４１の外径よりも小さくして、シリンダー１１の内周面１１ｂに摺動しないようにしている。これにより、ラム棒１４の軸方向への往復動作時に発生する摩擦抵抗を低減させている。

油圧シリンダー１５は、コンピュータ１９からの制御指令により適切なタイミングで、支持棒１４３の、シリンダー１１の軸方向の往復動作を可能にしている。これにより、シリンダー１１内のラム棒１４に対して、端部１１ｄ側（出口側）に移動させる前進動作、又は、端部１１ｃ側（入口側）に移動させる後退動作の何れかの動作をさせることができる。

なお、油圧シリンダー１５は、コンピュータ１９による制御が行われないものを使用してもよい。この場合、油圧シリンダー１５は、リミットスイッチで動作方向を切替えて操作される。このリミットスイッチでの切替により油圧シリンダー１５の動作方向が切り替えられ、シリンダー１１内のラム棒１４に対して、端部１１ｄ側（出口側）に移動させる前進動作と、端部１１ｃ側（入口側）に移動させる後退動作とが切り替えられる。

ヒーター１６は、シリンダー１１の投入口１２よりも端部１１ｄ側の外周面１１ａに設定された加熱ゾーン１６１を覆っている。加熱ゾーン１６１の、シリンダー１１における軸方向の長さは、成形されるフィルター成形体１の外径（径長）の３倍から２０倍の範囲が好ましい（より好ましくは５倍から１５倍の範囲）。加熱ゾーン１６１の軸方向の長さが、成形されるフィルター成形体１の外径の３倍より短いと混合原料中の重合体結合材を溶融させるために、混合原料の押出速度を極端に遅くする必要があり、生産性が著しく低下してしまう。一方、加熱ゾーン１６１の軸方向の長さが、成形されるフィルター成形体１の外径の２０倍より長くなると、混合原料とシリンダー１１の内周面１１ｂとの摩擦による押出抵抗が大きくなりすぎ、混合原料を安定して押出すことができない場合がある。このような理由から、加熱ゾーン１６１の長さを、フィルター成形体１の外径の３倍から２０倍の範囲にすることにより、生産性が低下するのを防止し、安定して、効率よくフィルター成形体１を製造可能としている。

また、本実施形態では、ヒーター１６は、加熱ゾーン１６１における、シリンダー１１の外周面１１ａの全部を覆うように設けられているが、加熱ゾーン１６１における、シリンダー１１の外周面１１ａの少なくとも一部を覆うように設けられていてもよい。

ヒーター１６により加熱される加熱ゾーン１６１の温度は、混合原料２中の重合体結合材の融点または軟化点によって決定されるが、好ましくは、重合体結合材の融点よりも１０℃〜１５０℃高く設定されるのがよい（より好ましくは３０℃〜１００℃高くてもよく、さらに好ましくは５０〜８０℃高い方がよい）。加熱ゾーン１６１の温度が低すぎると重合体結合材が溶融するのに時間がかかるため、混合原料２の押出速度を遅くする必要があり、生産性が低下してしまう。一方、加熱ゾーン１６１の温度が高すぎると、溶融した重合体結合材の流動性が高くなりすぎて、溶融した重合体結合材が浄化材の表面を覆ってしまうため、浄化するためのフィルターとして充分な性能を得られなくなってしまう。このような理由から、加熱ゾーン１６１の温度を、上記のように重合体結合材の融点よりも１０℃〜１５０℃高く設定することにより、生産性が低下するのを防止し、浄化するためのフィルターとして充分な性能を有するフィルター成形体１を製造可能としている。なお、加熱ゾーン１６１の温度は一定であってもよく、場所によって変化させてもよい。

水冷ジャケット１７は、加熱ゾーン１６１よりも端部１１ｄ側の外周面１１ａに設定された冷却ゾーン１７１を覆っている。冷却ゾーン１７１の、シリンダー１１における軸方向の長さは、成形されるフィルター成形体１の外径（径長）の０．５倍から１０倍の範囲が好ましい（より好ましくは１倍から５倍の範囲）。冷却ゾーン１７１の軸方向の長さが、成形されるフィルター成形体１の外径の０．５倍より短いと、充分な冷却・固化により、浄化材が重合体結合材によって固着された多孔質体を形成するために、混合原料２の押出速度を極端に遅くする必要があり、生産性が著しく低下してしまう。一方、冷却ゾーン１７１の軸方向の長さが、１０倍より長くなると、混合原料２とシリンダー１１の内周面１１ｂとの摩擦による押出抵抗が大きくなりすぎ、混合原料２を安定して押出すことができなかったり、ラム棒１４の押出時に混合原料２がマンドレル１４２に抱き付き、ラム棒１４の後退時に、抱き付いた混合原料２がマンドレル１４２とともに後退してしまい、シリンダー１１の内部に投入する空隙ができず、新たな混合原料２が投入できなくなったりする場合がある。このような理由から、冷却ゾーン１７１の長さを、フィルター成形体１の外径の０．５倍から１０倍の範囲にすることにより、生産性が低下するのを防止し、安定して、効率よくフィルター成形体１を製造可能としている。

また、本実施形態では、水冷ジャケット１７は、冷却ゾーン１７１における、シリンダー１１の外周面１１ａの全部を覆うように設けられているが、冷却ゾーン１７１における、シリンダー１１の外周面１１ａの少なくとも一部を覆うように設けられていてもよい。また、水冷ジャケット１７の冷媒としては水やオイルが挙げられ、本実施形態では、簡単のために水冷ジャケット１７をシリンダー１１の外周面１１ａに巻く方法を採用している。なお、冷却方法としては、本実施形態では、冷却速度を早めるために冷却ゾーン１７１を設けて、水冷ジャケット１７により強制的に冷却しているが、水冷ジャケット１７等を使用せずに、自然冷却や空冷により混合原料２を冷却してもよい。

カット装置１８は、モーターの駆動により回転駆動可能な丸刃を備えており、コンピュータ１９からの制御指令により適切なタイミングで、シリンダー１１の端部１１ｄから押し出された多孔質体をカットして、フィルター成形体１に加工する。

なお、カット装置１８は、コンピュータ１９による制御が行われないものを使用してもよい。

コンピュータ１９は、図３に示すように、入力部１９１（操作ボタン、キーボード、タッチパネル等）、ＣＰＵ１９２、記憶装置１９３等を備えており、入力部１９１からの情報入力や記憶装置１９３に記憶された情報に基づき、原料投入ホッパー１３による混合原料２の投入量・投入タイミングや、油圧シリンダー１５によるラム棒１４の往復動作や、ヒーター１６及び水冷ジャケット１７の温度調節や、カット装置１８のカット動作などがプログラム制御される。なお、コンピュータ１９による制御は必須の要素ではなく、コンピュータ１９を備えない構成でもよい。

（混合原料２）
混合原料２は、粒状や粉末状の活性炭からなる浄化材と熱可塑性樹脂などの重合体結合材とを混合させたものである。

浄化材としては、異なる粒径の活性炭を混合したものを用いてもよい。例えば、６０〜２００メッシュパスの粒状の活性炭と、２００メッシュパスの粉末状の活性炭とを、２対１の割合で混合したものを使用するとよい。なお、「メッシュ」は、網目の大きさを表す尺度である。「メッシュパス」は、そのメッシュを通過する全ての粒子を意味し、メッシュパスが大きいほど粒径が小さいことを示す。例えば、６０メッシュパスは、６０メッシュ（１インチ（＝２５．４ｍｍ）平方中に縦６０本横６０本の網目）の篩を通過する全ての粒子を意味する。６０メッシュパス未満の比較的大きな径の粒状の活性炭を用いると、重合体結合材で活性炭を固めることが困難になることと、フィルター成形体１の空隙が大きくなりすぎて活性炭に接触することなくフィルター成形体１を通過してしまう水が多くなり、浄化性能が悪くなってしまうことから好ましくない。一方、２００メッシュパスを超える比較的小さな径の粉末状の活性炭を用いると、フィルター成形体１における空隙部分が少なくなってしまい、充分な許容流量を確保できないことから好ましくない。

なお、浄化材は異なる粒径の活性炭を混合して用いることに限定されず、同じ粒径の活性炭を用いてもよい。また、浄化材として、繊維状の活性炭を用いてもよく、粒状又は粉末状の活性炭と繊維状の活性炭とを混合して用いてもよい。さらに、浄化材として、活性炭以外の材料（例えば、ゼオライトやシリカゲル等）を用いてもよい。

重合体結合材としては、平均粒径が約１００μｍ、嵩密度が０．３ｇ／ｃｍ³未満、メルトインデックスが１．１〜２．３ｇ／１０ｍｉｎ（ＡＳＴＭ Ｄ１２３８、１９０℃、１５ｋｇＬｏａｄ）の粉末状の超高分子量ポリエチレンを用いるのが好ましい。「メルトインデックス」は、高分子材料の溶融時の流動性を表す尺度であり、この値が小さいほど流動性が低いことを示す。重合体結合材のメルトインデックスが、１．１ｇ／１０ｍｉｎ未満であると、活性炭を固めてブロックとするためには、重合体結合材の割合を多くしなければならない。そうするとフィルター成形体１に占める活性炭の量が少なくなって浄化性能が悪くなることから好ましくない。一方、重合体結合材のメルトインデックスが、２．３ｇ／１０ｍｉｎを超えると、フィルター成形体１の成形時に溶融したポリマーが活性炭の細孔部を覆ってしまい、水が活性炭を通過できなくなることから好ましくない。

なお、重合体結合材は、超高分子量ポリエチレンに限定されず、浄化材を結合する機能を有する任意の材料を用いてよい（超高分子量ポリエチレン以外の熱可塑性樹脂を用いてもよい）。また、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂を用いてもよい。また、混合原料２全体における重合体結合材の含有率も特に限定されない。

（フィルター成形体１の製造方法：コンピュータ１９による制御あり）
次に、上記製造装置１０を使用したフィルター成形体１の製造方法を説明する。

［混合原料攪拌工程］
先ず、フィルター成形体１の原料となる混合原料２（浄化材及び重合体結合材）を、混合原料２全体における重合体結合材の含有率が所定の比率（例えば１０質量％）となるように混合する。そして、浄化材及び重合体結合材が均一に分散するように攪拌する。

[原料投入工程]
次に、図２に示すように、攪拌した混合原料２を、投入口１２上に設けられた原料投入ホッパー１３内に充填しておき、ラム棒１４が端部１１ｃ側（入口側）に移動する後退動作によって生じたシリンダー１１内の空隙に、コンピュータ１９からの制御指令により適切なタイミングで、所定量の混合原料２を投入する。なお、混合原料２は、原料投入ホッパー１３外で計量装置により毎回計量して所定量を投入するようにしても良い。これにより、原料投入ホッパー１３から投入口１２を介して、シリンダー１１の内部に所定量の混合原料２が投入される（原料投入動作）。

[押圧工程]
次に、原料投入工程後、図４に示すように、コンピュータ１９からの制御指令により、油圧シリンダー１５を稼働させ、シリンダー１１内のラム棒１４を前進させる。これにより、シリンダー１１内部に投入された混合原料２を押圧しつつ（混合原料２を押し固めつつ）、混合原料２を加熱ゾーン１６１に移行させる（押圧動作）。そして、ヒーター１６により重合体結合材の融点よりも１０℃〜１５０℃高く設定された加熱ゾーン１６１に移行した、混合原料２中の重合体結合材は、溶融する。

次に、ラム棒１４による混合原料２の更なる押圧により、重合体結合材が溶融した混合原料２は、押し固められつつ冷却ゾーン１７１に移行される。そして、水冷ジャケット１７により冷却された冷却ゾーン１７１に移行した混合原料２は、冷却された重合体結合材が固化し、浄化材が重合体結合材によって固着された多孔質体（フィルター成形体前駆体）になる。これにより、冷却ゾーン１７１を通過した混合原料２は、一定形状を保った多孔質体になる。

次に、冷却ゾーン１７１を通過した多孔質体は、ラム棒１４による更なる押圧により、シリンダー１１の端部１１ｄから一定量（一定長さ）押し出された状態になる。

なお、シリンダー１１内の多孔質体の押出速度は、ラム棒１４がシリンダー１１内を１往復する毎に投入される混合原料２の量と、ラム棒１４が１往復するのに要するサイクルタイムで決められるが、この押出速度は、混合原料２中の重合体結合材が加熱ゾーン１６１で充分に溶融すること、及び、シリンダー１１の端部１１ｄから押し出された多孔質体が充分な強度を保持する温度まで冷却ゾーン１７１で冷却されることが保障される範囲で、生産性を考慮して決定される。

[後退工程]
次に、図５に示すように、コンピュータ１９からの制御指令により、油圧シリンダー１５を稼働させ、シリンダー１１内のラム棒１４を後退させる（後退動作）。これにより、ラム棒１４が端部１１ｃ側（入口側）に移動し、シリンダー１１の投入口１２の下に空隙ができる。

[カット工程]
次に、図５に示すように、コンピュータ１９からの制御指令により、上記後退工程によりシリンダー１１内のラム棒１４を後退させている間に、上記押出工程においてシリンダー１１の端部１１ｄから押し出された多孔質体を、カット装置１８によってカットして、規定の長さ（高さ）のフィルター成形体１に加工する。

上記押出工程においてシリンダー１１の端部１１ｄから押し出された多孔質体をカットするタイミングとしては、ラム棒１４が前進している間は多孔質体も移動するので、カットするのが困難である。そこで、ラム棒１４が後退している間にカットすることで、静止した多孔質体を、精度よくフィルター成形体１にカットすることができる。また、押出された多孔質体を連続的にカットすることで、従来の金型バッチ生産方式では難しかった長尺のフィルター成形体１を製造することが容易となる。また、原料投入工程、押圧工程、後退工程の一連の動作の中で、カット装置１８によって多孔質体をカットする動作は、後退工程と並列して実行可能であることから、生産性を向上させることができる（効率化）。また、従来の金型で製造する場合には、混合原料の投入量や押圧にバラツキがあった際にはフィルター成形体の長さにもバラツキが生じやすかったが、本実施形態のように連続的に押出された多孔質体を所定長さにカットしてフィルター成形体１を製造する方法では、フィルター成形体１の長さ精度を高めることができる。

上記原料投入工程、押圧工程、後退工程、カット工程が繰り返し実行されることにより、フィルター成形体１が連続して製造される。

上記製造装置１０及び製造方法では、投入口１２からシリンダー１１の内部に投入された、浄化材と重合体結合材との混合原料２は、ラム棒１４が前進してシリンダー１１の内周面１１ｂを摺動することにより押圧される。そして、押圧された混合原料２は、更なるラム棒１４の押圧により、加熱ゾーン１６１に移行し、加熱ゾーン１６１を覆うヒーター１６により加熱され、重合体結合材が溶融する。その後、更なるラム棒１４の押圧により、混合原料２は加熱ゾーン１６１を離れ、冷却ゾーン１７１に移行し、重合体結合材が融点以下に冷却されることにより、浄化材が重合体結合材によって固着された多孔質体（フィルター成形体１）が形成される。また、ラム棒１４を投入口１２まで後退させたあと、更に、混合原料２を投入口１２から投入し、ラム棒１４を前進させて押圧することにより、新たに投入した混合原料２を、既に投入されている混合原料２とラム棒１４との間で押し固めつつ、既に形成された多孔質体を前方に押し出すことができる。そして、押し出された多孔質体をカット装置１８によりカットすることでフィルター成形体１に加工する。このように、ラム棒１４の前進、後退、混合原料２の投入を繰り返すことにより、フィルター成形体１を連続して形成することができる。

ここで、上記構成では、混合原料２の押圧に、スクリューを使用せずに、シリンダー１１の内周面１１ｂに摺接し、シリンダー１１の軸方向に直線的に摺動可能なラム棒１４を使用している。このように、ラム棒１４を使用して、混合原料２を直線的に押圧可能な構成にすることにより、浄化材が過剰に粉砕されることを防止し、更には、重合体結合材が過剰に延伸され、浄化材の表面を覆ってしまうことを防止することができる。これにより、浄化するためのフィルターとして充分な空隙を有した多孔質体を形成し、浄化性能に優れたフィルター成形体１を製造することができる。

また、上記製造装置１０に水冷ジャケット１７を備えた冷却ゾーン１７１を設けることにより、加熱ゾーン１６１で溶融した重合体結合材を含む混合原料２が、更なるラム棒１４の押圧により、加熱ゾーン１６１を離れ、冷却ゾーン１７１に移行する。この冷却ゾーン１７１における水冷ジャケット１７によって、重合体結合材が融点以下に急速に冷却されることにより、浄化材が重合体結合材によって固着された多孔質体を、短時間で形成することができる。

また、上記製造装置１０では、コンピュータ１９が、原料投入工程（原料投入動作）、押圧工程（押圧動作）、後退工程（後退動作）、カット工程（カット動作）の一連の動作の繰り返しを制御することにより、効率的に浄化性能に優れたフィルター成形体を製造することができる。

（フィルター成形体１の製造方法：コンピュータ１９による制御なし）
次に、コンピュータ１９によるシステム制御機能を有しない製造装置１０によるフィルター成形体１の製造方法について説明する。なお、上記コンピュータ１９によるシステム制御を使用したフィルター成形体１の製造方法の説明と重複する動作・効果の説明は省略する。

［混合原料攪拌工程］
先ず、フィルター成形体１の原料となる混合原料２（浄化材及び重合体結合材）を、混合原料２全体における重合体結合材の含有率が所定の比率（例えば１０質量％）となるように混合する。そして、浄化材及び重合体結合材が均一に分散するように攪拌する。

[原料投入工程]
次に、混合原料２を、原料投入ホッパー１３に投入し貯めておく。そして、原料投入ホッパー１３に貯められた混合原料２は、ラム棒１４が端部１１ｃ側（入口側）に移動する後退動作によって生じたシリンダー１１内の空隙に自然落下することにより、投入口１２を介してシリンダー１１の内部に自動的に投入される（原料投入動作）。

[押圧工程]
次に、原料投入工程後、リミットスイッチの信号により、油圧シリンダー１５を稼働させ、シリンダー１１内のラム棒１４を前進させる。これにより、シリンダー１１内部に投入された混合原料２を押圧しつつ（混合原料２を押し固めつつ）、混合原料２を加熱ゾーン１６１に移行させる（押圧動作）。

次に、ラム棒１４による混合原料２の更なる押圧により、重合体結合材が溶融した混合原料２は、押し固められつつ冷却ゾーン１７１に移行される。そして、水冷ジャケット１７により冷却された冷却ゾーン１７１に移行した混合原料２は、冷却された重合体結合材が固化し、浄化材が重合体結合材によって固着された多孔質体（フィルター成形体前駆体）になる。

次に、冷却ゾーン１７１を通過した多孔質体は、ラム棒１４による更なる押圧により、シリンダー１１の端部１１ｄから一定量（一定長さ）押し出された状態になる。

[後退工程]
次に、リミットスイッチの信号により、油圧シリンダー１５の動作方向を切り替えて、シリンダー１１内のラム棒１４を後退させる（後退動作）。これにより、ラム棒１４が端部１１ｃ側（入口側）に移動し、シリンダー１１の投入口１２の下に空隙ができる。

[カット工程]
次に、上記後退工程によりシリンダー１１内のラム棒１４を後退させている間に、上記押出工程においてシリンダー１１の端部１１ｄから押し出された多孔質体を、カット装置１８の丸刃を回転駆動させてカットして、規定の長さ（高さ）のフィルター成形体１に加工する。なお、多孔質体をカット装置１８によりカットするタイミングとしては、後退工程によりシリンダー１１内のラム棒１４を後退させている間に限らず、ラム棒１４を後退させる前でも、ラム棒１４を後退させた後でもよい。

上記原料投入工程、押圧工程、後退工程、カット工程が繰り返し実行されることにより、フィルター成形体１が連続して製造される。

（その他の実施形態）
以上に本発明の好適な実施形態を示したが、上記の実施形態は更に以下のように変更することができる。

上記実施形態のフィルター成形体１の製造装置１０では、混合原料２の種類、シリンダー１１の形状、加熱ゾーン１６１や冷却ゾーン１７１の温度や長さによっては、多孔質体に固化させるのに必要な背圧が充分にかからない場合がある。そのような場合には、多孔質体をより強固に固化させるため、あるいは、多孔質体の密度を一定に保つため、シリンダー１１の端部１１ｄとカット装置１８との間に、多孔質体を押しとどめるブレーキ装置を設けても良い。ブレーキ装置としては、板状のブレーキ板を一定の力で多孔質体に押し付ける方式や、ローラーあるいはキャタピラで多孔質体を挟む方式が採用できる。言うまでもなく、充分な背圧が得られる場合は、ブレーキ装置は設けなくてもよい。

また、上記実施形態では、成形されるフィルター成形体１の軸方向に直交する方向の断面形状は、シリンダー１１の軸方向に直交する方向の断面形状とほぼ同一となる。そのため、シリンダー１１の断面形状を変化させることにより、フィルター成形体１の断面形状は、本実施形態における円形状だけでなく、楕円、三角や四角などの多角形など所望の形状に成形可能である。また、フィルター成形体１は、筒形状に限らず、中央に孔のない形状でもよい。

また、本発明の製造装置・製造方法で製造されるフィルター成形体１は、蛇口直結型の水処理器の他、種々の形態の水処理器に使用できる。例えば、フィルター成形体１は、シンク内に配置されて蛇口とホースを介して接続される浄水器に使用してもよく、また、シャワーのハンドルを兼ねて構成された浄水器に使用してもよい。さらには、ポットピッチャー型浄水器に使用してもよい。

また、本発明の製造装置・製造方法で製造されるフィルター成形体１は、空気から有害物質を除去する空気清浄機に使用してもよい。

以下の実施例１〜５及び比較例１〜３に係る「フィルター成形体の製造装置」を使用してフィルター成形体を作製し、作製したフィルター成形体の品質、生産性（押出速度）への影響を比較した。

（実施例１）
実施例１に係るフィルター成形体の製造装置１０としては、横型ラム押出機（田端機械工業株式会社製）に断面円形状のシリンダー１１及びラム棒１４を取り付け、パイプ状のフィルター成形体１を作製した。

具体的な寸法・条件を以下に記載する。
シリンダー１１の内径：φ４８．５ｍｍ
シリンダー１１の加熱ゾーン１６１：軸方向の長さ４００ｍｍ（フィルター成形体１の外径の約８倍）の範囲にバンドヒーターを巻きつけ、温調した。
シリンダー１１の冷却ゾーン１７１：軸方向長さ１００ｍｍ（フィルター成形体１の外径の約２倍）の範囲に水冷ジャケットを取り付け、水冷した。
ラム棒１４の先端に、外径φ４８．１ｍｍの布入りフェノール樹脂製のラムチップ１４１を取り付けた。
ラムチップ１４１の先端に、外径φ２７ｍｍのマンドレル１４２を取り付けた。マンドレル１４２はラムチップ１４１と同心となるように取り付け、長さは、ラム棒１４が前進したとき、マンドレル１４２の先端がシリンダー１１の先端（端部１１ｄ）と同位置となるようにした。具体的には、マンドレル１４２の長さは５００ｍｍとした。
混合原料２として、下記粉末の混合物を使用した。
浄化材：平均粒子径約１７０μｍの粉末状ヤシ殻活性炭、８８質量部
重合体結合材：平均粒子径約３０μｍの粉末状超高分子量ポリエチレン（三井化学（株）製 ミペロンＸＭ−２２０、融点約１３６℃）、１２質量部
押出条件は下記の通りとした。
加熱ゾーン１６１の温度：２１０℃
冷却ゾーン１７１の温度：２０℃（２０℃の冷却水を水冷ジャケットに通水し続けた）
混合原料投入量：６ｇ／サイクル（１サイクルはラム棒１４が前進、後退をして次に前進し始めるまで）
サイクルタイム：１０秒

実施例１では、外径がシリンダー１１の内径とほぼ同じ、内径がマンドレル１４２の外径とほぼ同じで、表面が平滑なフィルター成形体１の良品が得られた。また、押し出される多孔質体の押出速度は、５０ｍｍ／分であった。

（実施例２）
実施例２に係るフィルター成形体の製造装置では、加熱ゾーン１６１の温度を１７０℃に低下させた以外は実施例１と同じ設備構成、条件でフィルター成形体１の製造を試みた。

実施例２でも、表面が平滑なフィルター成形体１の良品が得られた。また、加熱ゾーン１６１での温度を実施例１に比べて低くしていることから、混合原料中の重合体結合材を充分に溶解するためには、混合原料の投入量を少なくする必要があり、混合原料投入量は、３ｇ／サイクルとなり、押し出される多孔質体の押出速度は、２５ｍｍ／分であった。

（実施例３）
実施例３に係るフィルター成形体の製造装置では、加熱ゾーン１６１の長さを２００ｍｍ（フィルター成形体１の外径の約４倍）とした以外は実施例１と同じ設備構成、条件でフィルター成形体１の製造を試みた。

実施例３でも、表面が平滑なフィルター成形体１の良品が得られた。また、加熱ゾーン１６１の長さを実施例１に比べて短くしていることから、混合原料中の重合体結合材を充分に溶解するためには、混合原料の投入量を少なくする必要があり、混合原料投入量は、３ｇ／サイクルとなり、押し出される多孔質体の押出速度は、２５ｍｍ／分であった。

（実施例４）
実施例４に係るフィルター成形体の製造装置では、加熱ゾーン１６１の長さを８００ｍｍ（フィルター成形体１の外径の約１６倍）とした以外は実施例１と同じ設備構成、条件でフィルター成形体１の製造を試みた。

実施例４でも、表面が平滑なフィルター成形体１の良品が得られた。また、加熱ゾーン１６１の長さを実施例１に比べて長くしていることから、混合原料中の重合体結合材を充分に溶解することができるため、混合原料の投入量を多くすることができ、混合原料投入量は、９ｇ／サイクルとなり、押し出される多孔質体の押出速度は、７５ｍｍ／分であった。

（実施例５）
実施例５に係るフィルター成形体の製造装置では、原料投入ホッパー１３に温度調節機２０を取り付け、原料投入ホッパー１３を１００℃に加熱して、混合原料を原料投入ホッパー１３内で予熱した以外は実施例４と同じ設備構成、条件でフィルター成形体１の製造を試みた。

実施例５でも、表面が平滑なフィルター成形体１の良品が得られた。また、混合原料を原料投入ホッパー１３内で予熱していることから、加熱ゾーン１６１において、混合原料２を短時間で溶融させ、多孔質体にすることができる。これにより、混合原料の投入量を、混合原料を予熱しない場合に比べて増やすことができ、混合原料投入量は、１２ｇ／サイクルとなり、押し出される多孔質体の押出速度は、１００ｍｍ／分であった。

（比較例１）
比較例１に係るフィルター成形体の製造装置では、冷却ゾーンを設けなかった（水冷ジャケットを取り付けなかった）以外は実施例１と同じ設備構成、押出条件でフィルター成形体１の製造を試みた。

比較例１では、多孔質体を連続して押出すことはできたが、シリンダー先端から押出された多孔質体は軟らかく、一定のパイプ形状を維持できなかった（フィルター成形体の品質は不良であった）。従って、水冷ジャケット等により冷却ゾーンを設けない場合には、加熱ゾーンの終端からシリンダーの先端までの距離を長くしたシリンダーを使用することによって、自然冷却により、重合体結合材が溶融した混合原料を冷却する必要がある。

（比較例２）
比較例２に係るフィルター成形体の製造装置では、加熱ゾーンの長さを１２００ｍｍ（成形されるフィルター成形体の外径の約２５倍）とした以外は実施例１と同じ設備構成、押出条件でフィルター成形体の製造を試みた。なお、マンドレルの長さは実施例１と同じく５００ｍｍとした。

比較例２では、混合原料とシリンダーの内周面との摩擦による押出抵抗が大きく、押出に必要なラム棒の押出し力が７０ｋＮを超えたため、押出を中止した（製造不可）。従って、加熱ゾーンの長さを、成形されるフィルター成形体の外径の２０倍より大きくする場合には、ラム棒の押出し力を高めるために、より押出し力の大きい大型の油圧シリンダー等が必要になる。

（比較例３）
比較例３に係るフィルター成形体の製造装置では、混合原料投入量を１２ｇ／サイクルに増やした以外は実施例４と同じ設備構成、条件でフィルター成形体の製造を試みた。

比較例３では、混合原料の投入量を増やしていることから、加熱ゾーンにおいて混合原料中の重合体結合材が充分に溶融されないため、多孔質体を形成できなかった（製造不可）。

下記表１に、実施例１〜５及び比較例１〜３に係る「フィルター成形体の製造装置」を使用して作製したフィルター成形体の品質（フィルター形状）、押出速度をまとめた。

フィルター成形体１の製造工程において、シリンダー１１内での多孔質体の押出速度は、混合原料２の投入量と、ラム棒１４が１往復するのに要するサイクルタイムにより決められることから、サイクルタイムが一定として考えると、混合原料２の投入量を増やすほど、多孔質体の押出速度は速くなって、生産性を向上することができる。ただし、混合原料２の投入量をあまり多くし過ぎると、重合体結合材が加熱ゾーン１６１において充分に溶融されないために、多孔質体を成形することができない場合がある（比較例３参照）。これを解消するために、加熱ゾーン１６１の温度を高くする対策も考えられるが、前述したように、溶融した重合体結合材の流動性が高くなりすぎて、溶融した重合体結合材が浄化材の表面を覆ってしまうことから、浄化するフィルターとしての充分な性能を得られなくなってしまう。また、加熱ゾーン１６１を長くする対策も考えられるが、その場合には、前述したように、混合原料２とシリンダー１１の内周面１１ｂとの摩擦による押出抵抗が大きくなりすぎ、混合原料２を安定して押出すことができなくなる（比較例２参照）。

そこで、実施例５のように、原料投入ホッパー１３に温度調節機２０を取り付けて、混合原料２を予熱すると、加熱ゾーン１６１での加熱温度を過度に上昇させる必要はなく、また、加熱ゾーン１６１の長さについても過度に長くせずとも、混合原料２を短時間で溶融させ、多孔質体にすることができる。このため、混合原料２のシリンダー１１への投入量を、混合原料２を予熱しない場合に比べて増やすことができ、その結果、多孔質体の押出速度が向上し、生産性がより向上することがわかった。

１ フィルター成形体
２ 混合原料
１０ 製造装置
１１ シリンダー
１１ａ 外周面
１１ｂ 内周面
１１ｃ 端部
１１ｄ 端部
１２ 投入口
１３ 原料投入ホッパー
１４ ラム棒
１４１ ラムチップ
１４２ マンドレル
１４３ 支持棒
１５ 油圧シリンダー
１６ ヒーター
１６１ 加熱ゾーン
１７ 水冷ジャケット
１７１ 冷却ゾーン
１８ カット装置
１９ コンピュータ
２０ 温度調節機

Claims (12)

1. 浄化材が重合体結合材によって固着された多孔質体からなるフィルター成形体を成形する、製造装置であって、
   筒状のシリンダーと、
   前記シリンダーの一端側の外周面に設けられ、前記浄化材と前記重合体結合材との混合原料が前記シリンダーの内部に投入される投入口と、
   前記シリンダーの内周面に摺接し、前記シリンダーの軸方向に摺動可能なラム棒と、
   前記シリンダーの、前記投入口よりも他端側の外周面の少なくとも一部からなる加熱ゾーンを覆う、加熱機と、を備えたことを特徴とする、フィルター成形体の製造装置。
2. 前記シリンダーの前記加熱ゾーンの温度は、前記重合体結合材の融点よりも１０℃〜１５０℃高く設定されていることを特徴とする、請求項１に記載のフィルター成形体の製造装置。
3. 前記シリンダーにおける前記加熱ゾーンの前記軸方向の長さは、当該フィルター成形体の径長の３倍から２０倍の範囲であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のフィルター成形体の製造装置。
4. 前記シリンダーの、前記加熱ゾーンよりも他端側の外周面の少なくとも一部からなる冷却ゾーンを覆う、冷却機を備えたことを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載のフィルター成形体の製造装置。
5. 前記シリンダーにおける前記冷却ゾーンの前記軸方向の長さは、当該フィルター成形体の径長の０．５倍から１０倍の範囲であることを特徴とする、請求項４に記載のフィルター成形体の製造装置。
6. 収納された前記混合原料を、前記投入口に投入可能なホッパーと、
   前記ラム棒の前進と後退との往復動を可能にする往復駆動機と、
   （１）前記ホッパーから前記投入口を介して、前記シリンダーの内部に所定量の前記混合原料を投入する原料投入動作、
   （２）前記往復駆動機が前記ラム棒を前進させて前記シリンダーの内周面を摺動させることにより、投入された前記混合原料を押圧する押圧動作、
   （３）前記往復駆動機が前記ラム棒を後退させる後退動作、
   上記（１）〜（３）の動作を繰り返し実行するように制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする、請求項１〜５の何れかに記載のフィルター成形体の製造装置。
7. 前記シリンダーの他端付近に設けられた、カット装置を更に備え、
   前記制御装置は、前記カット装置が、前記（２）の押圧動作によって、前記シリンダーの他端から押し出された当該多孔質体を、前記（３）の後退動作が行われている間にカットし、当該フィルター成形体に加工するように制御することを特徴とする、請求項６に記載のフィルター成形体の製造装置。
8. 前記ホッパーには、収納された前記混合原料を予熱する温度調節機が設けられていることを特徴とする、請求項６又は７に記載のフィルター成形体の製造装置。
9. 前記温度調節機による前記混合原料への予熱温度は、前記混合原料中の前記重合体結合材の融点よりも５０℃〜２０℃低く設定されていることを特徴とする、請求項８に記載のフィルター成形体の製造装置。
10. 前記ラム棒において、前記混合原料と接触する部位に、樹脂製ラムチップを取り付けたことを特徴とする、請求項１〜９の何れかに記載のフィルター成形体の製造装置。
11. 浄化材が重合体結合材によって固着された多孔質体からなるフィルター成形体の製造方法であって、
    筒状のシリンダーに設けられた投入口を介して、当該シリンダーの内部に所定量の、前記浄化材と前記重合体結合材との混合原料を投入する原料投入工程と、
    前記シリンダーの内周面を軸方向に摺動可能なラム棒を前進させて、前記シリンダーの内周面を摺動させることにより、投入された前記混合原料を押圧しつつ、前記シリンダーの外周面の少なくとも一部が加熱機により覆われた加熱ゾーンに移行させる、押圧工程と、
    前記ラム棒を後退させる後退工程と、を含む、上記工程を繰り返し行うことを特徴とする、フィルター成形体の製造方法。
12. 前記押圧工程によって、前記シリンダーから押し出された当該多孔質体を、前記後退工程が行われている間にカットし、当該フィルター成形体に加工するカット工程を、更に含むことを特徴とする、請求項１１に記載のフィルター成形体の製造方法。