JP3594092B2 - 密封されたフィルタユニットを製造するための方法およびこの方法によって製造されたフィルタ - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、密封されたフィルタユニットを製造するための方法に関する。詳細には、本発明は、一体シールを確保すべく多孔性フィルタ要素を熱可塑性プラスチックスカートに接合する方法に関する。また、本発明は一般には、気密シールされたフィルタユニットに関し、より詳細には、流体の流れから細菌および他の微細汚染物を除去するのに使用される上記のようなフィルタに関する。更に、本発明は、製造方法の質およびシールの一体性の両方を改良する構造上の特徴の新規な構成を有する射出成形された熱可塑性プラスチックフィルタハウジングに関する。
【０００２】
【従来技術および発明が解決しようとする課題】
成形されたプラスチックフィルタおよびフィルタユニットは周知であり、種々の産業において広く使用され且つ一般に受け入れられている。かかるユニットの機能は、これらのユニットを通って流れる液状またはガス状物質から汚染物を除去することである。これらのユニットは、人の血流に導入される前の溶液から細菌、白血球、凝血、粒子、ガスおよび他の汚染物を濾別するに使用される医療産業において特に重要である。このような重大な用途では、流体がフィルタ要素を迂回しないことが肝要である。従って、フィルタ要素のまわりの漏れを防ぎ且つ組立体の外側からの可能性のある細菌汚染を防ぐための無傷の漏れ防止フィルタユニットを提供することが必要である。
しばしば、点滴溶液を濾過するのに使用されるフィルタユニットは、内部配置フィルタをハウジング部材間に挟んだ２部品ハウジングで構成されている。代表的には、フィルタユニットの製造方法は、まずハウジング部材を射出成形する。ハウジング部材を成形したら、フィルタ要素を通常は出口開口部の上方で出口ハウジング部材に設置する。次いで、入口ハウジング部材を出口ハウジング部材の上方に位置決めしてフィルタ要素を両ハウジング部材間に挟む。フィルタ要素の縁部はハウジング部材間の接合部のところで露出されたままである。次いで、入口ハウジング部材、出口ハウジング部材およびフィルタ要素を圧締め、熱シール、超音波溶接または熱可塑性プラスチックオーバモールドの使用のいずれかによって互いにシールする。詳細には、オーバモールドの使用は、フィルタユニットに著しい構造強度を付加するという利点をもたらす。
【０００３】
２つの米国特許が、一般に熱可塑性プラスチックオーバモールドでフィルタをシールする方法を開示している。１９７８年９月１２日にリーズンに対して付与された米国特許第 ４，１１３，６２７号は、露出フィルタ要素を挟んだ２つの熱可塑性プラスチックハウジング部材の上方に熱可塑性プラスチックオーバモールドを射出成形する方法を開示している。１９８３年１１月８日にリーズンに対して付与された米国特許は第 ４，１１３，６２７号は、１つのハウジング部材および露出フィルタ要素の上方に熱可塑性プラスチックオーバモールドを射出成形する方法を開示してい。
フィルタ要素とフィルタハウジング部材との間に漏れ防止シールを保持することが医療産業界で特に重要である。かくして、熱可塑性プラスチックオーバモールドを設ける射出成形方法は、フィルタ要素の全周およびフィルタハウジング部材のまわりに完全シールを形成することが重要である。
従来の方法では、熱可塑性プラスチックオーバモールドバンドがフィルタ要素の縁部ならびにハウジング部材に対する一体接合をなすように、フィルタ縁部がハウジング部材間に露出されたままである。フィルタ要素の全縁部上にシールが形成されるために、射出成形工程中、型のオーバモールドキャビティが完全に充填されなければならない。完全シールを確保するには、高い温度および圧力が必要である。しかしながら、時々、高圧により熱可塑性プラスチック溶融物をフィルタ要素とハウジング部材との間に押入れる。それにより、熱可塑性プラスチック溶融物は、フィルタキャビティの中へ「噴射」するか、或いは多層フィルタ要素の層間に「噴射」する。この「噴射」問題は、型内の各フィルタがオーバモールドにより完全にシールされるために、より高い温度および圧力が必要とされる場合に多キャビティ型を使用するときに特に深刻である。この「噴射」問題の結果、不良フィルタユニットが得られる。過剰の「噴射」熱可塑性プラスチックによれば、流体を濾過するのに有用なフィルタ要素の表面積を減少させ、また、フィルタキャビティの内部の流体通路を遮断してしまう。
【０００４】
射出熱可塑性プラスチックの温度および圧力の調整では、必ずしもこの問題を解決するとは限らない。より低い温度は噴射を防ぐが、熱可塑性プラスチック溶融物の表面が冷え、フィルタ要素の縁部へ浸入を防ぐスカートを形成する。同様に、より低い圧力は噴射を防ぐが、同時にオーバモールドに気孔を生じ、それによりフィルタ要素の全周に連続したシールを作ることができない。
オーバモールド工程中に行う圧締めはこの「噴射」問題を解決するを助けるが、多くの種類のフィルタに使用するのには推奨されない。圧締めは、締めつけ縁部のところでフィルタ媒体を歪めるか、或いはフィルタ媒体を実際に損傷させ、それによりフィルタ媒体の一体性を破壊し、汚染物を通してしまう。そのうえ、ハウジングの構成に使用される或る種類の熱可塑性樹脂では、圧締めは、フィルタハウジングに応力誘発破損を引き起こす。
また、熱シール、超音波溶接および関連した熱機械接合方法は、フィルタ媒体を損傷してしまう。これらのシール方法は、特にフィルタユニットまたはフィルタ要素が一様でない、不規則な或いは非対称の形状を有する場合に信頼できない。
【０００５】
接着剤または溶媒接合の使用は、他の物質が導入されて汚染されてしまうという点で欠点がある。しばしば、接着剤または溶媒系の成分がフィルタに使用されるいずれの微孔性膜を損傷してしまう。
フィルタ要素の周縁部をシールするための従来技術で見られる他の方法は、この特定の「噴射」問題を解決するが、他の点では、製造方法において追加の工程を加えるか、或いはフィルタユニットを組立てるのに使用される部品の数および複雑性を増すので、不都合である。また、これらの方法の幾つかは、医療業界についてのフィルタユニットの予定の使用、具体的には点滴溶液についての使用に適合されない材料を使用している。更に、幾つかの方法は、熱可塑性プラスチック射出成形方法と関連して行うことができない。
従って、フィルタ要素をシールするために熱熱可塑性プラスチックオーバモールドバンドを射出成形する従来方法に見られる噴射問題を除去する方法が必要である。また、「噴射」問題を解決するために複雑な射出成形制御装置、複雑な部品および追加の製造工程に頼らない方法が必要である。
従って、本発明は、ユニットから流れる濾液すべてが実際にフィルタ媒体を通過するようにし、オーバモールド射出成形工程中、熱可塑性プラスチックオーバモールド材料がフィルタキャビティの中への「噴射」することを全く除去する気密シールれたフィルタユニットを製造する改良方法に向けられている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
一般に、本発明の方法は、入口および出口ハウジング部材間にフィルタ要素を整合させる工程と、対向したハウジング部材の縁部のまわりに薄いスカートを配置してハウジング部品とフィルタ要素との間の接合部をシールドする工程と、ハウジング部材に圧力を加える工程と、ハウジング部材の周囲の上方に熱可塑性プラスチックオーバモールドを射出成形する工程とを有しており、この射出成形工程では、熱可塑性プラスチックオーバモールド材料は、スカートを溶融し、フィルタ要素の縁部に浸入させてハウジング部材とフィルタ要素の縁部との間に一体のシールを形成するような温度および圧力にある。また、スカートおよびハウジング部材の周囲は、オーバモールド射出成形工程中に互いに融着し、いずれの熱可塑性プラスチックオーバモールド材料がフィルタ要素キャビティに中へ直接噴射しないようにする。
好ましくは、部品数を最小にするために、スカートは１つのハウジング部材に一体に予め成形されている。また、好ましくは、スカートに対向したハウジング部材は周囲から外方に延びているリップを有し、このリップは、組立ての際、スカートに隣接して位置決めされる。リップおよびスカートは、オーバモールド射出成形工程中に互いに融着する。この好適な方法は、フィルタユニットの製造に追加の部品および追加の工程を加えないので噴射問題のコスト上効果的な解決法である。
【０００７】
【実施例】
以下に説明し図示するフィルタユニットは、人の血流中に導入する前に血液または他の溶液の濾過に使用するのに特に適している。このような溶液は容易に殺菌されるが、血流中に注入されると、容易ならぬ問題を引き起こす微粒状物または他の異物を含有することがある。本発明のフィルタユニットは特に、かかる異物が静脈に入る直前に、溶液から異物を除去するのに適している。
後述の本発明の好適な実施例の説明は、このようなフィルタユニットに関するものである。しかしながら、ここに記載のフィルタユニットをシールするための新規な方法が、本発明の特定の特徴が望ましいものと思われるような他の用途にも使用されることは理解されよう。従って、本発明は１００％のシールが不可欠または望ましいような種類のプラスチック成形フィルタユニットを製造するのに利用される。
例えば、自動車エンジンのフィルタは、本発明が利用される一分野である。当業者は、本発明が自動車エンジンに使用されるフィルタの構成および製造に与える利点をわかるであろう。現代の自動車のガソリン燃焼エンジンは、非常に敏感かつ精巧な空気／燃料注入混合装置を有している。従って、これらのエンジンの清浄性および性能を維持するために、効果的な空気／ガソリン濾過ユニットの必要が不可欠である。
【０００８】
更に、以下に十分に説明するように、当業者は本発明を熱可塑性プラスチックハウジングを有していないフィルタユニットに容易に適用される。
図１および図３を参照すると、好適なフィルタユニット１０が示されており、このフィルタユニット１０においては、フィルタは、フィルタ要素１２をフィルタハウジング１４、１６の２つの半体間に取り囲み、次いでフィルタユニットの周囲にオーバモールド１８を射出成形することによってシールされている。フィルタユニット１０はハウジング１３内に配置されたフィルタ要素１２を有しており、ハウジング１３は、流体の通過する出口開口部および入口開口部１７、１５をそれぞれ有する第１および第２ハウジング部材１６、１４を含む。これらの部品は、射出成形されたオーバモールドバンド１８によって一体のフィルタユニットに組付けされ、融着または接合されている。
フィルタ要素１２は、当業界で周知の多くの材料および設計のいずれによっても構成され得る。フィルタ要素１２の孔径は、これを使用する特定の用途によって定められる。例えば、点滴に使用する場合には、フィルタユニット１２は、ナイロン、セルロースエステルまたは他の同等な安定かつ不活性な材料から構成された多孔性膜である。孔径は０．１〜１５ミクロンに及ぶ。種々様々のこのようなフィルタ要素が利用でき、これらは当業者には周知である。
【０００９】
フィルタユニット１２と共に使用されるハウジング１３は、熱可塑性プラスチック材料製の少なくとも２つの部分１４、１６を含む。ハウジング１３の構成に使用される熱可塑性プラスチック材料は、当業界で周知な種々様々のプラスチック、例えば、中でも、セルロースプロピオネート、ナイロン、ポリエステル、ポリプロピレン、ＡＢＳ、ポリエチレン、アクリル共重合体およびビニルから選択される。第２ハウジング部材１４は、外側部分２２により取り囲まれた中央の凹部分２０を有している。また、第２ハウジング部材１４は、外側部分２２の内方に配置された複数の半径方向に延びたリブ２１を有している。これらのリブ２１はハウジング部材１４に付加的な強度をもたらし、フィルタ要素１２の支持体としても作用する。
第１ハウジング部材１６は同様な強化用リブを有するのがよく、好ましくは複数の同心の環状リブ４２および断切同心流路４０（図５）を備えた一体成形フィルタ要素支持体４８を有する。第１ハウジング部材の周囲２３は、支持部材４８を取り囲んでいる。スカート２４が、周囲２３から垂下している。遠位端の内側に配置された足部３８を有する整合タブ３６が、スカート２４の端部から、或いはスカート２４が別体部品である場合にはハウジング部材１６の周囲２３から、垂下している。
【００１０】
好ましくは、スカート２４は第１ハウジング部材１６から垂下している。しかしながら、スカート２４は別体部品であってもよい。スカート２４は単一のバンドであってもよく、或いは幾つかの部分から構成されていてもよい。また、スカート２４は、整合タブ３６と、フィルタ要素の周囲に連続した薄い熱可塑性プラスチックシートを生じるように整合タブ３６間に配置された幾つかの弧状スカート部分とを含む。本発明に関しては、スカート２４はここに述べるような好適な実施例に限定されるものではない。スカート２４の機能は、以下に詳細に説明するように、いずれの実施例でも実質的に同様である。
射出成形されたオーバモールドバンド１８は一般に、相溶性の熱可塑性プラスチック材料、通常はハウジング部材１４、１６を製造するのと同じ熱可塑性プラスチック材料から作られる。オーバモールドバンド１８は、ハウジング部材１４、１６と結合してフィルタ要素をハウジング部材１４、１６内にシールし、代表的にはハウジング部材１４、１６と融着して単一の一体ユニットをなす。
フィルタユニット１０の組立ての際、ハウジング部材１４、１６は、ハウジング部材１４、１６の外側部分２２、２３（周囲とも称する）が互いに対向し、且つフィルタ要素１２と中央で整合するように、フィルタ要素１２の両側で整合させる。次いで、ハウジング部材１４、１６の外面に力を加えて、第１ハウジング部材１６のスカート２４を対向するハウジング部材１４の周囲２２に重ねる。スカート２４は、フィルタ要素１２の周縁部２８を通り越して延び、第２ハウジング部材１４の周縁部２２に隣接して配置される。このようにして、フィルタ要素１２は、スカート２４によって遮蔽され、内部フィルタキャビティ２６（図２）を構成する両ハウジング部材１４、１６内に保持される。
【００１１】
フィルタ要素１２が両ハウジング部材１４、１６間に整合された状態で、熱可塑性プラスチック溶融物が第１および第２ハウジング部材１４、１６の周囲２２、２３のまわりに射出成形されてオーバモールドバンド１８を形成する。オーバモールドバンド１８はハウジング部材１４、１６の周囲２２、２３を完全に取り囲んでフィルタユニットの一体部品を形成する。
従来技術により製造されるフィルタユニットの縁部の横断面図である図４を比較すると、フィルタ要素がスカートによって遮蔽されておらず、且つハウジング部材４５、４６内に完全には配置されていないことがわかる。実際、従来のフィルタユニットの構成は、２つのハウジング部材４５、４６が合う接合部２５間にフィルタ要素の縁部２８を意図的に露出させていた。フィルタ要素の縁部２８を露出させることによって、オーバモールドバンド１８はフィルタ要素の縁部に直接浸入し、フィルタ要素とハウジング部材４５、４６との間に一体のシールを形成する。しかしながら、射出成形された熱可塑性プラスチックの溶融物の高い圧力および温度に起因して「噴射」の問題がしばしば起こることがわかった。この状況では、オーバモールドの溶融物がフィルタ要素の内部へ噴射して層剥離４７および効果的な表面積の減少、ならびにフィルタキャビティ４９内への噴射および流路５１の妨害を引き起こす。
【００１２】
本発明は、ハウジング部材１６から垂下するスカート２４の独特な使用により「噴射」の問題を解消する。オーバモールド射出成形工程中、オーバモールド熱可塑性プラスチックの溶融物がフィルタ要素にすぐに接触し、或いはフィルタキャビティの中へ噴射するのを阻止する遮蔽をスカート２４により初めに形成するような温度および圧力でオーバモールド熱可塑性プラスチックの溶融物は射出される。しかる後、スカート２４は溶融し、オーバモールド熱可塑性プラスチックの溶融物と混合してフィルタ要素１２の縁部２８の中へ浸入する。
フィルタ１０の切取り横断面図である図２に示されるように、フィルタ要素１２は、熱可塑性プラスチックハウジング部材１４、１６内に完全に包囲されている。この実施例では、オーバモールド熱可塑性プラスチックの溶融物は、オーバモールドバンド１８の熱可塑性プラスチックがフィルタ要素１２の縁部２８に浸入する程度にはスカート２４と混合しなかった。異なる熱可塑性プラスチック部品の混合度は後述のような多くの要因に依存している。
図５は、本発明の好適な実施例により構成されるときにオーバモールドバンドが設置される前のフィルタ組立体の縁部の拡大横断面図を示している。フィルタ要素１２は、ハウジング部材１４、１６間に設置されている。フィルタ要素１２は、その縁部２８が第１ハウジング部材１６のスカート２４に隣接して配置されるように寸法決めされている。第１ハウジング部材１６のスカート２４は、第２ハウジング部材１４の周囲２２に隣接して延びている。好適な実施例では、リップ３０が、第２ハウジング部材１４の周囲２２から外方に延びている。リップ３０はスカート２４に隣接して配置され、それにより両ハウジング部材１４、１６により構成されたフィルタキャビティ内にフィルタ要素１２を封入している。
【００１３】
ハウジング部材は、フィルタ要素の対向表面と接触する隆起した対向表面部分３２、３４、すなわち平らなリムを有している。オーバモールド射出成形工程に先立って、第１および第２ハウジング部材１４、１６に圧力を加えて平らなリム３２、３４をフィルタ要素１２に絞り付ける。このわずかな圧力は、ハウジング部材１４、１６、スカート２４、リップ３０、周囲２２、２３およびオーバモールド熱可塑性プラスチックの溶融物の溶融部分のいずれも対向表面部分３２、３４を越えてフィルタキャビティの中へ浸入しないようにするのに有用である。
図６は、ハウジング部材１４、１６の周囲２２、２３のまわりにオーバモールドバンド１８を射出成形した後のフィルタの縁部の拡大横断面図を示している。射出されたオーバモールド熱可塑性プラスチックの溶融物の熱により、スカート２４、リップ３０および周囲２２、２３の表面を溶融し、オーバモールドバンド１８と融着させてフィルタ要素１２を包囲した一体ハウジング１３を形成する。また、熱可塑性プラスチックオーバモールドの溶融物はフィルタ要素１２の縁部２８に浸入した溶融スカート２４と混合した。スカート２４には、冷却後、フィルタ要素１２の縁部２８のまわりに気密シールが形成された。
【００１４】
ハウジング部材１４、１６の周囲２２、２３の一部も溶融し、溶融したスカート２４、リップ３０およびオーバモールド溶融物と混合し、フィルタ要素１２の周面５４、５６に浸入してより大きいシール領域を形成した。熱可塑性プラスチックがフィルタ要素１２の全周の表面および多孔性ミクロ構造体に浸入したような実質的に連続した気密シールが形成されている。
ここで使用する語「浸入」は、結合、封入、付着、融着、浸透等のような多くの物理的現象を意味している。熱可塑性プラスチック材料および使用したフィルタ材料に応じて、いずれかの数の物理的現象が組み合わせで起こって気密シールを形成するものと思われる。例えば、スカートおよびフィルタが相溶性のアクリル共重合体製である場合、オーバモールドおよびスカートはフィルタの縁部を溶融して互いに融着する。繊維フィルタ要素を使用する場合、熱可塑性プラスチック溶融物はフィルタの内部に浸透し、繊維を封入し、それによりフィルタの縁部を封入する。材料の相溶性に応じて、熱可塑性プラスチック溶融物は、フィルタの外面および内面に物理的に結合し或いは付着して孔をライニングする。熱可塑性プラスチック溶融物がフィルタの縁部の中へ浸入するので、フィルタの縁部のまわりには、吸い上げ作用すなわちキャピラリ作用によってさえ材料がフィルタを迂回させるような明瞭なフィルタ─ハウジング界面がもはや無い。
【００１５】
オーバモールドバンド１８の熱可塑性プラスチックが溶融したスカート２４、リップ３０およびハウジング部材１４、１６の周部分２２、２３と混合し、フィルタ要素１２に浸入する度合は、多くの要因に依存している。幾つかの有力な要因には、射出成形の温度、圧力および速度、ならびに熱可塑性プラスチックの組成、部品の物理的寸法、および埋めるべきフィルタの縁部のまわりの気孔空間が含まれる。スカート２４およびリップ３０が融着し或いは押し合って、高圧のオーバモールド熱可塑性プラスチック溶融物材料がフィルタ要素１２またはフィルタキャビティ２６にすぐに押し入るのを阻止したり遅延させたりするシールドとして作用するように、工程パラメータを選択することが期待される。
オーバモールド熱可塑性プラスチック溶融物がまずオーバモールドキャビティに射出されると、この溶融物は射出ポートに最も近い箇所でハウジング部材１４、１６に接触する。次いで、オーバモールドプラスチック溶融物はキャビティのまわりを流れ、オーバモールドキャビティに露出されたハウジング部材１４、１６の残部に接触する。熱が、オーバモールドプラスチック溶融物からハウジング部材１４、１６ならびにモールドへ伝達される。スカート２４が比較的薄いので、ハウジング部材１４、１６の隣接部分より先に溶融温度まで熱くなる。
【００１６】
溶融温度に達する前は、スカート２４はまだ可なりの剛性を有している。スカート２４は、剛性である間、高圧のオーバモールド熱可塑性プラスチック溶融物がフィルタ要素１２に接触するのを阻止するバリアとして作用する。
スカート２４は、溶融温度に近づくにつれて剛性を失う。この時までに、オーバモールド溶融物は多くの熱を周囲に伝え、それによりそれ自身の温度を下げる一方、粘度を高め圧力を下げる。それでも、かなりの圧力を残してそのときのさほど剛性ではないスカート２４をフィルタ要素１２に向けて内方に変形させる。溶融時に、スカート２４はオーバモールドプラスチック溶融物と混合し、フィルタ要素１２の縁部の多孔性表面と、フィルタ要素１２の内部２９の多孔性ミクロ構造体に浸入する。混合の度合は、スカートの変形および溶融速度、ならびに溶融熱可塑性プラスチックで充填されるべきフィルタ要素１２の縁部２８内およびまわりの気孔空間の量に匹敵するスカート２４の量に依存している。フィルタ要素１２の縁部２８のまわりの最小の気孔空間では、スカート２４の量は、最小の変形およびオーバモールド溶融熱可塑性プラスチック溶融物との最小の混合で気孔を埋めるのに十分である。
【００１７】
「噴射」問題は、オーバモールド溶融物とフィルタ要素１２との初めの接触に対するバリアとして作用するスカート２４の時間遅延効果のために除去される。この時までにスカート２４は溶融し、オーバモールド溶融物はわずかに冷え、その圧力は、混合されたスカート２４およびオーバモールドプラスチック溶融物がフィルタ要素１２の周面部分５４、５６とハウジング部材の対向表面部分３２、３４との間、またはフィルタ要素１２の層間に押し入ることのないような点まで下がっている。
もちろん、スカート２４の厚さは、スカート２４が溶融し、オーバモールド溶融物と混合し、フィルタ要素１２の縁部２８に浸入する速度を定める重要なパラメータである。スカート２４は、厚すぎると溶融せず、且つフィルタ要素１２に浸入しない。従って、必要とされる一体シールが形成されない。また、ハウジング部材１４、１６の周囲２２、２３が代わりに溶融し、変形してフィルタ要素の縁部のまわりの気孔空間を埋め、その結果、フィルタハウジングがひどく歪んでしまう可能性がある。
他方、スカート２４が薄すぎる場合には、スカート２４は、非常に速く溶融してしまう。スカートの急速な溶融により、オーバモールド溶融物がスカート２４と混合し、まだ実質的に高圧であるうちに、平らなリム３２、３４を通り越してフィルタキャビティ２６に押し入れる。
【００１８】
オーバモールド射出成形工程で利用されたパアラメータおよび処理手順の一般範囲は当業界では周知であり、材料および設備により変動する。特定のパラメータおよび処理手順はスカートの厚さ、フィルタの厚さおよびフィルタ要素の組成によりわずかに変動する。
例えば、本発明によるフィルタユニットの製造には、マーチナンにより製造されているクラス１５８マーチナン１４０／２５０のプラスチック射出成形機を使用することができる。ハウジング１４、１６およびオーバモールドバンド１８がクリオライトＧ−２０ヒフロ（Ｃｒｙｏｌｉｔｅ Ｇ−２０ Ｈｉｆｌｏ）よりなる熱可塑性アクリル樹脂で構成され、８キャビティ射出成形型を ２３．９ ℃（７５°Ｆ）に保持して行うこの機械では、熱可塑性プラスチック射出ノズルの温度は約 ２３２．２℃（４５０ °Ｆ）の範囲にあるべきであり、射出圧力は略９６．６ ｋｇ／ｃｍ^２ （１３８０ ｐｓｉｇ） であるべきである。射出速度制御は、４．０ 秒の射出時間および３８．０秒の全サイクル時間で中速に設定されるべきである。これらの条件下では、パル、パート Ｎｏ．２７−０７３３ で製造された直径２．８６ ｃｍ （１．１２５インチ） 、厚さ０．２５４ ｃｍ （０．１ インチ） の多層ポリエステル系メディアフィルタ要素の場合、約 ２５ ミルの厚さを有するスカートにより、上記のようないずれの難点を回避すべく不当な実験を必要とすることなしに、本発明を実施することができる。
【００１９】
本発明のこの実施例の他の利点は、スカート２４の使用により、作動条件を大きく変化させて上記射出成形設備を作動することができる。詳細には、スカートを有するフィルタユニットは高い温度または圧力に起因した欠陥をさほど受けない。従って、射出圧力の適当な上昇とともに、製造サイクルにおけるキャビティの数を増やせばよく、補償すべく他の工程パラメータおよび部品寸法を調整する必要がない。
本発明を実施するのにハウジング部材の異なる構成を利用してもよい。図７、図８および図９は、オーバモールドバンド１８の付設前のスカート２４および対向ハウジング部材の縁部の特定の構成を有する本発明の異なる実施例の拡大横断面図を示している。
図７では、スカート２４はリップ３０に当接している。この特定の実施例は、フィルタ要素１２の正確な寸法が既知であり、ハウジング部材１４、１６が互いに非常に近接して絞りつけられて、対向表面部分３２、３４がフィルタ要素１２に接触するような圧縮箇所でフィルタ要素１２を損傷しないようにするために組み込みストッパを設けたい場合に有用である。
【００２０】
図８は、スカート２４が対向ハウジング部材１４の周囲２２に摺動可能に係合する本発明の実施例を示している。この特定の実施例によれば、フィルタ媒体の異なる厚さで使用される設計が得られる。ハウジング部材１４、１６は、対向ハウジング部材１４の周囲２２をちょうどカバーするようにスカート２４の長さを変えることによっていずれの特定のフィルタの厚さにも対処するように設計されるのがよい。
図９は、本発明の更に他の実施例を示している。この場合、スカート２４は第２ハウジング部材１４から垂下しており、リップ３０は第１ハウジング部材１６から延びている。従って、スカート２４およびリップ３０が入口ハウジング部材１４または出口ハウジング部材１６のいずれかに相互交換可能に位置決めされるのは明らかである。図面では、出口ハウジング部材１６にはフィルタ要素支持体４８が成形付設されているものとして示されている。入口ハウジング部材１４は、深い中央凹部部分２０と強化リブ２１を有するものとして示されている。
このフィルタユニットを組立てる一方法では、フィルタ要素１２を第１熱可塑性プラスチックハウジング部材１６の上方に整合させ、それによりフィルタ要素１２の縁部２８を第１ハウジング部材１６のスカート２４に隣接して配置する。必要に応じて、第１ハウジング部材１６は、図３に示されるように、フィルタ要素１２をスカート２４内で第１ハウジング部材１６の上方に容易に整合し得る少なくとも１つの整合タブ３６を有してもよい。この場合、フィルタ要素１２の上方に第２熱可塑性プラスチックハウジング部材１４を設置するのがよい。整合タブ３６は、第２ハウジング部材１４をスカート２４内でフィルタ要素１２の上方に整合させるのにも有用である。次いで、ハウジング部材１４、１６を互いに押しつけ、オーバモールドバンド１８をハウジング部材１４、１６の周囲に射出成形する。
【００２１】
整合タブ３６は本発明には不可欠ではないが、それでも有用である。例えば、一方のハウジング部材上の少なくとも１つのタブを対向ハウジング部材のノッチと整合するように使用して半径方向に向けられた入口および出口ポートを互いにに整合させることができる。少なくとも２つのタブが、第１ハウジング部材内にフィルタ要素および対向ハウジング部材を中央に位置決めするのに使用される。また、これらのタブは、リップとの組み合わせで、予め組み立てられたユニットを共に保持するのに有用である。
組立て方法は射出成形機の使用により最も迅速に行うことができる。ハウジング部材１４、１６およびフィルタ要素１２を手でまたは機械で予め組み立て、次いで射出成形機に設置し、そこでオーバモールドバンドをこれらの上に成形する。当業者は、本発明を実施するのに特別な設備を必要としないと言う本発明の一利点をわかるはずである。本発明のフィルタを製造するのに標準の射出成形設備および射出成形型を使用し得る。
代表的には、自動化設備による部品の組立てには、ハウジング部材の幾つかを成形するのにも使用されていた射出成形型が使用される。予め成形された第１ハウジング１６を下側型半体（図示せず）に支持する。そして、フィルタ要素１２を第１ハウジング部材１６の上方に整合させる。次いで、第２ハウジング１４をフィルタ要素１２の上方に設置する。次に、上側型半体（図示せず）を第２ハウジング部材１４の上方に設置する。この上側型半体は下側型半体に合致し、ハウジング１４、１６の周囲２２、２３のまわりにチャンネルを構成する。このチャンネルは、これに熱可塑性プラスチック溶融物を射出する次の工程中、オーバモールドバンド１８用の型として作用する。材料が冷却固化した後、型を分離し、フィルタ１０を突き出す。
【００２２】
手による部品の組み立てを容易にするために、整合バー３６は各々、その遠位端部に位置決めされた足部３８を有するのがよい。足部３８は、ハウジング部材１６の中心軸線に向けて内方に延びている。整合タブ３６の足部３８を横切る内径はリップ３０の外側縁部を横切って測定した対向ハウジング部材１４の外径よりも僅かに小さいべきである。整合タブ３６は、適度な圧力を足部３８に加えたときにタブ３６を外方に曲げるのに十分な可撓性且つ半剛性である。従って、フィルタ要素１２をハウジング部材１４、１６間に設置した後、整合タブ３６の足部３８は対向ハウジング１４のリップ３０に嵌まる。それによりハウジング部材１４、１６が互いに保持され、引き離されないようになる。これにより、組立て部品を人または機械により取扱ったり、予め組み立てられたユニットとして保管したりするときに、フィルタ要素を適所に保持することができる。この特徴を必要としない場合には、ハウジング部品は、図８に示されるように、リップ３０無しに構成される。
整合タブ３６およびリップ３０無しでも、オーバモールドバンドを射出成形する前にフィルタユニットを予め組立て得る。もちろん、ハウジング部材１４、１６を互いに保持するのに或る他の手段が必要である。この予め組立てられたユニットは顧客に輸送することができる望ましい中間製品であってもよい。この場合、顧客は予め組立てられたフィルタユニットに特定のオーバモールドを付設することができる。例えば、オーバモールドを付設し、同時に射出成形される熱可塑性プラスチック製品の一体部品としてフィルタユニットを組み入れるのに、単一の射出成形工程のみを必要とするだけである。この実施例におけるように、スカート２４の使用により、異なるオーバモールドの寸法形状または処理条件に起因した「噴射」問題のおそれなしに、使用される付設の特定オーバモールドの種類を大幅に変更することができる。
【００２３】
本発明の最も好適な実施例は、静脈注射用の流体流から汚染物を除去するのに特に適している。図２、図５および図６を参照すると、この最も好適な実施例により組立てられたフィルタユニット１０は、上記の特徴のほかに他の特徴を有している。出口ハウジング部材１６は円形の形状を有しており、平らなリム３４はリブ４２と略同じ高さにあって、フィルタ要素１２をその直径にわたって同一高さに支持している。フィルタ要素支持体４８の中心には、流体流通用の孔１９が設けられている。この孔は軸方向に配置された出口ポート１７と連通している。入口ハウジング部材１４は円形の形状を有し且つ中央凹部分２０の中心に流体流通用の孔２７を有している。孔２７は、軸線方向に配置された入口ポート１５と連通している。入口ポート１５の遠位端部は尖った先端部４４を有している。尖った先端部４４は、プラスチック製点滴溶液バッグに刺さって挿入するようになっている。また、尖った先端部４４は、弾性チューブの中への入口ポート１５の挿入を案内するのに有用である。
平らなリム３２が中央凹部分２０を取り囲んでおり、この平らなリム３２は上方に延びており、中央凹部分２０の外壁部を構成している。複数の半径方向に配置された強化リブ２１が、平らなリム３２から孔２７に向かって延びている。これらのリブ２１は平らなリム３２に隣接した同じ高さにあるが、リブの高さは孔２７に隣接した凹部分２０の表面と面一になるまで中央凹部分２０の中心に向けて低下している。
【００２４】
リム３２の表面と同じ高さの直ぐ下には、リップ３０が周囲２２から半径方向に延びている。このリップの上面３７は、入口ハウジング部材１４を適所に設置すると、整合タブ３６の足部３８を外方に押してリップ３０の上方で摺動させるように傾斜されている。足部３８は、リップ３０の下側３９にかかるように嵌まり直して、オーバモールドバンド１８の付設前に取扱中に組立て済みの部品が容易に離れないようにする。
オーバモールドバンド１８は入口および出口ハウジング部材１４、１６の周部分２２、２３を取り囲んでいる。オーバモールドバンド１８は、出口ハウジング部材１６の周面部分５２から延びている。バンド１８は出口ハウジング部材１６の周縁部２３、スカート２４およびタブ３６のまわりに延びている。バンド１８は、入口ハウジング部材１４のリップ３０および周縁部２２のまわりに連続しており、且つ入口ハウジング部材１４の周面部分５０まで連続している。
当業者は本発明を広い範囲の用途における実施に容易に適合し得る。例えば、本発明はハウジング部材が熱可塑性プラスチック樹脂より構成されていないフィルタに実施し得る。セラミックまたは或る他の材料で作られた無スカート型ハウジング部材では、スカートに代わって使用される熱可塑性プラスチックシールリングを組付けてもよい。フィルタ要素を２つのこのようなセラミックハウジング部材間に整合させる場合には、フィルタ要素の縁部を露出させる。フィルタ要素の露出縁部を覆うセラミックハウジング部材のまわりに、シールリングまたは熱可塑性プラスチックシールバンドを設置し得る。次いで、この組立体を型に装入し、そこでセラミックハウジング部材および熱可塑性プラスチックシールバンドのまわりに熱可塑性プラスチックオーバモールドバンドを射出成形する。熱可塑性プラスチックオーバモールドバンドの熱および圧力によりシールバンドを溶融し、シールバンドおよびオーバモールド溶融物を混合し、フィルタ要素の縁部に浸入させ、それにより気密シールを形成する。オーバモールドバンドはセラミックハウジング部品の上方およびまわりに延びて全組立体を保持し且つシールバンドをハウジング部材にシールする。この熱可塑性プラスチックシールバンドを使用する利点は、一体取付けスカートを有していないハウジング部材を使用する場合には、熱可塑性プラスチックオーバモールドがフィルタ要素およびフィルタキャビティの中へ噴射する潜在性を無くすことである。
【００２５】
本発明の好適な実施例の一利点は、シールバンドが、外側ハウジング部材にスカートとして予め成形されることにある。これにより、気密シールされたフィルタユニットを製造するのに必要な部品数および工程数が減少される。しかも、スカートが入口ハウジング部材のリップに摺動可能に重なり且つ係合し得るため、種々のフィルタ要素の厚さの場合に標準の部品を使用し得る。本発明はフィルタの不規則な表面積および不規則な厚さにかかわらず、フィルタ要素の全周縁部のまわりに連続シールを設ける利点を提供する。不規則な厚さでは、ハウジング部材の対向隆起表面部分はフィルタ要素の表面部分に完全には接触しない。かくして、ギャップを位置決めした従来技術においては、熱可塑性プラスチックオーバモールド溶融物は、これらのギャップを通る「噴射」の大きな可能性がある。本発明によれば、この可能性は除去される。スカートは、オーバモールド溶融物をフィルタキャビティの中へ「噴射」しないようにするシールドをフィルタ要素の縁部のまわりに形成している。
本発明の装置および方法を種々様々な実施例（これらのうちの２、３のみを図示し且つ以上で述べた）の形態に組入れられることが可能であることはわかるべきである。本発明は、その精神または本質的な特徴から逸脱することなしに他の形態で具体化し得る。上記実施例は、あらゆる点で単に例示的なものであるにすぎず、限定的なものではないと考えるべきである。従って、上記説明によるのではなく、添付の特許請求の範囲によって規定される。請求項の同等内容の意味および範囲内に入るあらゆる変形例はそれらの範囲内に包含される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、フィルタを示す斜視図である。
【図２】図２は、図１の線２−２に沿った図１のフィルタの横断面図である。
【図３】図３は、射出成形オーバモールドバンドの適用前の図１に示すフィルタの構成部品の分解斜視図である。
【図４】図４は、従来技術により構成された以外、図１のフィルタと同様なフィルタの縁部の拡大横断面図である。
【図５】図５は、射出成形オーバモールドバンドの適用前の図２に示すフィルタの縁部の拡大横断面図である。
【図６】図６は、射出成形オーバモールドバンドの適用後の図２に示すフィルタの縁部の拡大横断面図である。
【図７】図７は、射出成形オーバモールドバンドの適用前のフィルタの第２実施例の縁部の拡大横断面図である。
【図８】図８は、射出成形オーバモールドバンドの適用前のフィルタの第３実施例の縁部の拡大横断面図である。
【図９】図９は、射出成形オーバモールドバンドの適用前のフィルタの第４実施例の縁部の拡大横断面図である。
【符号の説明】
１０ フィルタユニット
１２ フィルタ要素
１４、１６ フィルタハウジング
１５ 出口開口部
１７ 入口開口部
１８ オーバモールド
２０ 凹部分
２１ リブ
２２、２３ 周囲
２４ スカート
２６ フィルタキャビティ
２７ 孔
２８ フィルタ要素の周縁部
３０ リップ
３２、３４ リム
３６ タブ
３８ 足部
４０ 通路
４４ 尖った先端
４５、４６ ハウジング部材
４８ フィルタ要素支持体
４９ フィルタキャビティ
５１ 通路

Claims (22)

1. フィルタ要素をハウジング内に密封するための方法であって、
   フィルタキャビティを構成する第１および第２ハウジング部材間にフィルタ要素を整合させる工程と、
   第１および第２ハウジング部材間に位置決めされたフィルタ要素の全周縁部を取り囲むように熱可塑性プラスチックスカートを第２ハウジング部材の周縁部に隣接して配置する工程と、
   第１および第２ハウジング部材に圧力を加える工程と、
   スカートおよびハウジング部材の周囲の上方に熱可塑性プラスチックオーバモールドを射出成形する工程とを有しており、射出成形されるオーバモールドの温度および圧力により、スカートを溶融し、オーバモールドと混合してフィルタ要素の縁部に浸入させることを特徴とする方法。
2. スカートは第１ハウジング部材の周縁部から垂下していることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ハウジング部材は熱可塑性プラスチックであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. オーバモールドは、スカートおよび第２ハウジング部材の周囲を互いに融着させ、且つフィルタ要素の周縁部に浸入させてハウジング部材、オーバモールドおよびフィルタ要素の周縁部の間に一体の気密シールを形成する温度および圧力で射出成形されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 第１および第２ハウジング部材は対向表面部分を有しており、フィルタ要素は周面部分を有しており、上記フィルタ要素は、その周面部分がハウジング部材の対向表面部分間に配置されるように整合されており、上記圧力は、対向表面部分をフィルタ要素の周面部分に接触させ、且つオーバモールド射出成形工程中に、溶融された熱可塑性プラスチックが対向表面部分を越えてフィルタ要素の中へ内方に浸入するのを阻止するのに十分なシールを形成する程に加えられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 第２ハウジング部材の周囲はスカートに隣接して配置されて外方の延びているリップを有していることを特徴とする請求項４に記載の方法。
7. 第１ハウジング部材はフィルタ要素支持体および出口ポートを備えており、第２ハウジング部材は入口ポートを備えていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 第１ハウジング部材は入口ポートを備えており、第２ハウジング部材はフィルタ要素支持体および出口ポートを備えていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 少なくとも１つの整合タブが第１ハウジング部材の周囲から延びていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. フィルタ要素を２つの熱可塑性プラスチックハウジング部材間に整合させ、ハウジング部材を互いに押しつけ、ハウジング部材の周囲の上方、且つフィルタ要素の周縁部の上に熱可塑性プラスチックオーバモールドを射出成形して一体のシールを形成する熱可塑性プラスチックハウジング部材内にフィルタ要素を密封するための方法において、第１ハウジング部材に周囲から垂下するスカートを設け、それによりフィルタ要素の全周縁部がオーバモールド処理中にオーバモールド熱可塑性プラスチックとの初期の直接接触から保護されるように、スカートおよび第２ハウジング部材の外周縁部を構成し、オーバモールド処理中にスカートを溶融してフィルタ要素の周縁部に浸入させ、且つハウジング部材の周縁部と融着させてフィルタ要素とハウジング部材との間に一体の気密シールを形成するための温度および圧力で熱可塑性プラスチックオーバモールドを射出成形することを特徴とする方法。
11. 第１熱可塑性プラスチックハウジング部材を下側型半体に支持し、ハウジング部材はフィルタ要素支持体と、周囲と、流体流通用の孔と、周囲から垂下するスカートとを備えており、フィルタ要素の周縁部が第１ハウジング部材のスカートに隣接して配置されるように、フィルタ要素を孔と、フィルタ要素の周縁部との上方に整合させ、第２熱可塑性プラスチックハウジング部材の周縁部がフィルタキャビティを構成するスカートの内面に隣接して配置され、且つフィルタ要素がハウジング部材内に収納されるように、第２熱可塑性プラスチックハウジング部材をフィルタ要素の上方に設置し、上側型半体を下側型半体上に設置し、これらの型半体はハウジング部材に接触してこれに圧力を付加する部分を有しており、また型半体はハウジング部材の周囲にチャンネルを構成しており、ハウジング部材の周囲の上方に熱可塑性プラスチックオーバモールドをハウジング部材の周囲の上方に射出成形してハウジング部材とフィルタ要素との間に一体シールを形成し、熱可塑性プラスチックオーバモールドは第１ハウジング部材のスカートおよび第２ハウジング部材の周縁部を互いに融着させ、且つフィルタ要素の縁部に浸入させるための温度および圧力で射出成形され、型半体を分離し、フィルタユニットを突き出すことを特徴とするフィルタ要素をシールする方法。
12. スカートが第２ハウジング部材の周縁部に摺動可能に係合するように、第２ハウジング部材の外径が第１ハウジング部材のスカートの内径とほぼ同じ大きさであることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 熱可塑性プラスチックオーバモールドハウジング部材の周囲を溶融し且つフィルタ要素の周面部分に浸入させるための温度および圧力で射出成形されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
14. 第１および第２ハウジング部材はこれらの間に整合されたフィルタ要素に配置された隆起対向表面部分を有しており、ハウジング部材に付加される圧力は対向表面部分がフィルタ要素を圧縮して溶融熱可塑性プラスチックが対向表面部分を越えてフィルタ要素およびフィルタキャビティの中へ内方に浸入するのを阻止するのに十分であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
15. 第２ハウジング部材の周囲はスカートに隣接して配置された外方に延びるリップを有しており、少なくとも２つの整合タブがスカートの端部から延びており、整合タブは内方に延びる遠位端部に足部を有しており、足部のところの第１ハウジング部材の内径は第２ハウジング部材のリップの外径より小さく、整合タブは半剛性であり、且つ第２ハウジング部材を第１ハウジング部材の上方に設置すると、足部をリップの上方に摺動させるのに十分に可撓性であり、足部は、ハウジング部材およびフィルタ要素が互いに保持されるように、ハウジング部材を引き離すと、リップに保持されるように実質的に剛性であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
16. スカートを有する第１熱可塑性プラスチックハウジング部材と、
    第１ハウジング部材に対向して軸線方向に位置決めされた第２熱可塑性プラスチックハウジング部材とを備え、
    第２ハウジング部材は第１ハウジング部材に融着された周縁部を有しており、
    第１および第２ハウジング部材間に挟まれた多孔性フィルタ要素を備え、フィルタ要素の縁部はスカートまで延びており、スカートはフィルタ要素の縁部に浸入されてフィルタ要素の孔を通して浸透された熱可塑性プラスチック材料の実質的に連続した耐漏れ性マトリックスを形成しており、
    ハウジング部材の周囲の上方に配置されてハウジング部材の周囲をシールする熱可塑性プラスチックオーバモールドを備えたことを特徴とするフィルタユニット用のフィルタ組立体。
17. 第２ハウジング部材は周縁部から半径方向に延びるリップを有しており、該リップはスカートに融着されていることを特徴とする請求項１６に記載のフィルタユニット用のフィルタ組立体。
18. 第１および第２ハウジング部材の周囲は多孔性フィルタ要素の周囲に浸入されていることを特徴とする請求項１６に記載のフィルタユニット用のフィルタ組立体。
19. オーバモールドは、これとハウジング部材とが多孔性フィルタ要素の周囲に浸入された実質的に一体のフィルタハウジングを構成するように、ハウジング部材の隣接部分と混合され且つ融着されていることを特徴とする請求項１７に記載のフィルタユニット用のフィルタ組立体。
20. 熱可塑性プラスチック製の円形出口ハウジング部材を備え、該出口ハウジング部材は、軸方向に配置された出口ポートと連通する中央に位置決めされた孔と、複数の環状リブにより分離された複数の同心の環状流体流通を備えた一体成形された支持部材と、リブと同じハウジング部材の側で最も外側の通路を取り囲んでいる平らなリムとを有し、該リムはリブと同じ高さにあり、ハウジング部材の周囲からスカートが垂下しており、該スカートは環状リブと同じ方向に延びており、且つリブより高い高さまで延びており、スカートから少なくとも１つの位置決めタブが延びており、
    通路、リブおよびリムの上方に配置された平らで円形の多孔性フィルタ要素を備え、フィルタ要素の周縁部はスカートの内面に隣接して延びており、
    熱可塑性プラスチック製の円形入口ハウジング部材を備え、該入口ハウジング部材は軸方向に配置された入口ポートと連通している中央に位置決めされた孔を持つ凹中央部分を有しており、該凹中央部分は複数の半径方向に位置決めされた強化リブを有しており、入口ハウジング部材は中央部分を取り囲む平らなリムを有しており、リブは孔に隣接してリムの表面から凹中央部分まで延びており、周囲からリップが半径方向に延びており、入口ハウジング部材は、そのリムが出口ハウジング部材のリムと対向してフィルタ要素に配置され、且つ出口ハウジング部材のスカートが入口ハウジング部材のリップに重なって、フィルタ要素がハウジング部材内に収納されるように、位置決めされており、
    フィルタ要素をハウジング部材の内側にシールするように支持部材および入口ハウジング部材の外周部分の上方に形成された熱可塑性プラスチックオーバモールドを備え、オーバモールドは溶融されてリップ、スカート、出口ハウジング部材の周囲および入口ハウジングの周囲の諸部分と混合され、且つ多孔性フィルタ要素に浸入されてフィルタ要素の周縁部および周表面部分に実質的に連続した気密シールを形成していることを特徴とするフィルタユニット。
21. 整合タブはそれらの各々の遠位端部に内方に延びる足部を有していることを特徴とする請求項２０に記載のフィルタユニット。
22. 入口ポートは尖った先端を持つ遠位端部を有していることを特徴とする請求項２０に記載のフィルタユニット。

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