JP5109456B2 - フィルタ濾材の折り目付け方法 - Google Patents

Description

この発明は、例えば空調装置に使用されるプリーツ状のフィルタ濾材におけるプリーツの折り目付け方法に関するものである。

従来、この種のフィルタ濾材におけるプリーツの折り目付け方法としては、例えば特許文献１に開示される方法が提案されている。
この特許文献１の従来方法においては、一対の成形ローラが近接して配置され、各成形ローラの外周面には軸線方向に延びる複数のブレードと、ゴムよりなるブレード受けとが円周方向において交互に、かつ等間隔おきで配列されている。そして、一方の成形ローラ上のブレード及びブレード受けが他方の成形ローラ上のブレード受け及びブレードとそれぞれ順次対向する位相を保持しながら、両成形ローラが回転される。そして、それらの成形ローラ間にあらかじめ所定温度に加熱された不織布等よりなる濾材シートが供給される。この濾材シートが両成形ローラのブレードとブレード受けとの間で挟圧されて、濾材シート上にプリーツを形成するための折り目が付けられる。

その後、折り目が付けられた濾材シートは、プリーツ状に折りたたまれるとともに、所定長さに切断されてエアフィルタ用濾材として使用される。
特開平９−２２１２６９号公報

前述のように、この従来の折り目付け方法においては、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、両成形ローラ３１，３２のブレード３３とブレード受け３４との間において濾材シートＦ１が加熱されながら挟圧されることにより、濾材シートＦ１上に折り目Ｆ１ａが付けられる。このため、折り目Ｆ１ａの部分において濾材シートＦ１の不織布繊維間の間隙が縮小されて、繊維密度が高くなるだけではなく、多数の不織布繊維そのものが圧縮されて、相互に一体化される。このため、折り目Ｆ１ａ部分においては、通気性が落ち、このため、圧力損失が高くなり、フィルタとしての機能が低下することがある。

特に、濾材シートＦ１が熱可塑性樹脂よりなる不織布によって構成されている場合には、折り目Ｆ１ａの圧縮された一体化部分が樹脂板状に硬化することがある。この場合、樹脂板状の折り目Ｆ１ａ部分はその剛性が高くなり、強い弾力性を有するようになる。このため、濾材シートＦ１を折り目Ｆ１ａにおいて折り曲げて、プリーツ状のフィルタ濾材Ｆ２を形成する際に、図７（ｂ）に示すように、折り目Ｆ１ａの部分の弾力性，つまり復元力により、折り目Ｆ１ａの部分が広がるとともに、折り目Ｆ１ａ間の部分の間隔が狭くなる。この傾向は、フィルタ濾材Ｆ２が高温になって、そのフィルタ濾材Ｆ２が軟質化した場合に、折り目Ｆ１ａ部分よりも他の部分が柔らかくなるために、拍車がかかる。そして、このような状態では、例えば、エアが矢印方向に流れる場合、プリーツの谷部の開口部Ｑが狭くなって、通気性が低下して、前述のようにフィルタ機能が低下することがある。そればかりではなく、その狭い部分にはダストが集積して、同部分が目詰まりするおそれが高くなり、この目詰まりによって、濾過機能が低下することがある。

また、前記谷部の開口部Ｑを広げるために、折り目Ｆ１ａの部分をその弾力性に抗して強く折り曲げた場合には、折り目Ｆ１ａの部分に割れ等の損傷が生じやすい。このように損傷が生じた場合は、フィルタ濾材Ｆ２としての濾過機能が大きく損なわれることになる。

さらに、濾材シートＦ１が不織布等の柔らかい材料で形成されている場合は、折り目Ｆ１ａを付けたとしても、圧縮されていない他の部分と比較して、折り目Ｆ１ａの部分が硬くなるために、折り目Ｆ１ａの折り曲げ易さはあまり向上しない。よって、濾材シートＦ１を折り目Ｆ１ａにおいて折り曲げようとしても、折り目Ｆ１ａと異なった部分で折れ曲がったりするという不具合が発生して、プリーツが不揃いになり、折り目Ｆ１ａの山高さに差が生じたりする。この場合にも、フィルタ濾材Ｆ２としての濾過機能が低下する。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、濾材シートをプリーツの不揃いや割れ等の損傷が生じることなく、所定の折曲予定位置で正確に折り曲げて正確なプリーツ形状のフィルタ濾材得ることができるようにすることにある。

上記の目的を達成するために、不織布よりなる濾材シートに折曲部を設けてプリーツ状のフィルタ濾材を形成する際に、前記濾材シートの折曲予定位置に対して前記折曲部を形成する前に折り目を付けるフィルタ濾材の折り目付け方法であって、前記濾材シートの折曲予定位置の両側を押さえ部材により受け治具に対して押圧して固定した状態で、折曲予定位置を加熱しながら折り目付け部材により前記受け治具の成形溝内に押込んで押圧することにより、折曲予定位置の不織布繊維を延伸させるとともに、その折曲予定位置に折り目を付けることを特徴としている。

従って、この折り目付け方法によれば、濾材シートの折り目の形成部分において不織布繊維が延伸されて、その部分の不織布繊維厚さが他の部分の不織布繊維厚さよりも薄くなる。そして、この折り目の形成部分では、不織布繊維が延伸されることにより、繊維密度の増加が抑制されるとともに、柔軟性が高められる。よって、濾材シートを折り目の部分で折り曲げて、プリーツ状のフィルタ濾材を形成する際に、折り曲げ位置にずれ等が生じたり、折り目の部分に割れ等の損傷が生じたりすることなく、所定の折曲予定位置で正確に折り曲げることができる。また、濾材シートの折曲予定位置の加熱温度を不織布繊維の軟化点付近に調整することにより、濾材シートの目を潰すことなく不織布繊維を容易に延伸させることができる。

また、受け治具と押さえ部材とを用いることにより、不織布繊維を適切に延伸させて、濾材シートを折り目の部分で正確に折り曲げることができる。

さらに、前記の折り目付け方法において、前記折り目の形成に当たって前記折り目付け部材を加熱するとよい。このようにした場合には、加熱手段を別途付設することなく、折り目付け部材により濾材シートの折曲予定位置を直接加熱することができて、折り目付け装置の構成を簡略化することができる。

さらに、前記の折り目付け方法において、前記折り目を濾材シートの表裏両面に対して交互に付けるとよい。このようにした場合には、濾材シートを表裏両面の折り目の部分で折り曲げて、プリーツ状のフィルタ濾材を容易に形成することができる。

さらに、前記の折り目付け方法において、前記濾材シートを間欠送りしながら、その停止中において折り目を付けるとよい。このようにした場合には、押さえ部材、受け治具及び折り目付け部材を一組分装備すればよくて、折り目付け装置の構成が簡単であるとともに、濾材シート上に折り目を所定間隔おきで付けることができる。

さらに、前記の折り目付け方法において、前記押さえ部材、受け治具及び折り目付け部材を濾材シートとともに送りながら折り目を付けるとよい。このようにした場合には、濾材シートを連続的に送り移動させながら、濾材シート上に折り目を能率よく付けることができる。また、押さえ部材、受け治具及び折り目付け部材を複数組分装備して、それらを一体的に送り移動させるように構成すれば、折り目付けの作業能率を一層高めることができる。

さらに、前記の折り目付け方法において、前記濾材シートはその両面間に剛性差が形成され、剛性が高い方の面から低い方の面に向かって押圧して折り目を付けるとよい。このようにした場合には、濾材シートの不織布繊維を剛性が高い方の面から低い方の面に向かって容易に延伸させて、不織布繊維厚さの薄い折り目を適切に形成することができる。

以上のように、この発明によれば、濾材シートを位置ずれや割れ等の損傷が生じることなく、所定の折曲予定位置で正確に折り曲げることができて、正確なプリーツ形状のフィルタ濾材を得ることができる。従って、この発明においては、濾過機能に優れたフィルタ濾材を実現できる。

（第１実施形態）
以下に、この発明の第１実施形態を、図１及び図２に基づいて説明する。
図１に示すように、この実施形態のフィルタ濾材の折り目付け装置においては、長尺状の濾材シートＦ１が繰り出しローラ１１上に巻回されている。そして、この繰り出しローラ１１が間欠回転され、その間欠回転にともなって濾材シートＦ１が移送経路上に間欠的に送り出される。この濾材シートＦ１は、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン類、ポリエステル、ポリアミド等の熱可塑性樹脂繊維、またはこれらのうちの複数種類の樹脂繊維よりなる単層構造の不織布から構成されている。

図１に示すように、前記濾材シートＦ１の移送経路には、濾材シートＦ１の表面側（図１における上面側）に折り目Ｆ１ａを付けるための第１折り目付け機構１２Ａが配置されている。その第１折り目付け機構１２Ａの下流側における濾材シートＦ１の移送経路には、濾材シートＦ１の裏面側（図１における下面側）に折り目Ｆ１ａを付けるための第２折り目付け機構１２Ｂが配置されている。

前記第１折り目付け機構１２Ａは、濾材シートＦ１の裏面側に固定配置された受け治具１３と、濾材シートＦ１の表面側において濾材シートＦ１の送り方向に所定の間隔をおくとともに、受け治具１３と接離する方向へ移動可能に配置された一対の押さえ部材１４と、両押さえ部材１４間において受け治具１３と接離する方向へ移動可能に配置された折り目付け部材１５とから構成されている。前記第１折り目付け機構１２Ａと同様な構成の第２折り目付け機構１２Ｂは、濾材シートＦ１の表面側に固定配置された受け治具１３と、濾材シートＦ１の裏面側において濾材シートＦ１の送り方向に所定の間隔をおくとともに、受け治具１３と接離する方向へ移動可能に配置された一対の押さえ部材１４と、両押さえ部材１４間において受け治具１３と接離する方向へ移動可能に配置された折り目付け部材１５とから構成されている。前記両折り目付け部材１５は、その両側の押さえ部材１４とは関係なく単独で移動される。

前記両折り目付け機構１２Ａ，１２Ｂの受け治具１３，押さえ部材１４及び折り目付け部材１５は、濾材シートＦ１の幅方向に延長されている。
前記両受け治具１３の濾材シートＦ１と対応する側の面には、濾材シートＦ１の幅方向に延びるとともに、底部がほぼ円弧状をなす成形溝１３ａが形成されている。前記押さえ部材１４は、受け治具１３の成形溝１３ａに対して濾材シートＦ１の送り方向の前後両側において受け治具１３に対向されている。そして、図２（ｂ）に示すように、濾材シートＦ１の間欠送りの停止中に、押さえ部材１４が受け治具１３に向かって接近移動されたとき、濾材シートＦ１上の成形溝１３ａと対応する折曲予定位置の送り方向前後両側が押さえ部材１４と受け治具１３との間で押圧保持される。

前記両折り目付け部材１５の濾材シートＦ１と対応する側の面には、受け治具１３の成形溝１３ａと係合可能な先端をほぼ円弧状にするとともに、濾材シートＦ１の幅方向に延びる成形突条１５ａが形成されている。また、各折り目付け部材１５内には、図示しない加熱用のヒータが組み込まれている。そして、図２（ｃ）に示すように、押さえ部材１４及び受け治具１３による濾材シートＦ１の押圧保持状態で、折り目付け部材１５が受け治具１３に向かって接近移動されたとき、折り目付け部材１５の成形突条１５ａにより、濾材シートＦ１の折曲予定位置が加熱されながら、受け治具１３の成形溝１３ａ内に押し込まれる。この押し込みにより、図２（ｄ）に示すように、濾材シートＦ１の折曲予定位置において同濾材シートＦ１の不織布繊維が延伸されるとともに、不織布繊維厚さを他の部分の不織布繊維厚さよりも薄くした折り目Ｆ１ａが付けられる。

図１に示すように、前記濾材シートＦ１の移送経路において第２折り目付け機構１２Ｂよりも下流側の位置には、上下一対の折曲プレート１６が濾材シートＦ１の表面及び裏面に対して接離する方向へ移動可能に配置されている。そして、これらの折曲プレート１６が濾材シートＦ１上の各折り目Ｆ１ａに向かって移動されることにより、濾材シートＦ１の各折り目Ｆ１ａが表面側及び裏面側から交互に折り曲げられて、折り目Ｆ１ａの部分が折曲部になり、プリーツ状のフィルタ濾材Ｆ２が形成される。

前記濾材シートＦ１の移送経路において折曲プレート１６よりも下流側の位置には、上下一対のヒータ１７が配置されている。そして、プリーツ状に折り曲げられたフィルタ濾材Ｆ２がこのヒータ１７間に沿って所定時間移送されることにより、プリーツ形状にヒートセットされる。また、ヒータ１７の下流側には図示しないカッタが配置され、ヒートセット後のフィルタ濾材Ｆ２がこのカッタにより所定長さに切断される。

次に、前記のように構成されたフィルタ濾材の折り目付け装置において、第１及び第２折り目付け機構１２Ａ，１２Ｂにより濾材シートＦ１に折り目Ｆ１ａを付ける場合の動作について説明する。

さて、各折り目付け機構１２Ａ，１２Ｂにおいては、図２（ａ）に示すように、押さえ部材１４及び折り目付け部材１５が受け治具１３からそれぞれ離間する位置に配置された状態で、濾材シートＦ１が移送経路に沿って間欠送りされる。そして、その間欠送りの停止にともない濾材シートＦ１上の折曲予定位置が受け治具１３の成形溝１３ａと対応する位置に配置される。この状態で、図２（ｂ）に示すように、一対の押さえ部材１４が受け治具１３に向かって接近移動され、濾材シートＦ１上の成形溝１３ａと対応する折曲予定位置の前後両側が押さえ部材１４と受け治具１３との間において動かないように押圧保持される。

その後、図２（ｃ）に示すように、押さえ部材１４及び受け治具１３による濾材シートＦ１の押圧保持状態で、折り目付け部材１５が受け治具１３に向かって接近移動され、折り目付け部材１５の成形突条１５ａにより、濾材シートＦ１の折曲予定位置が、加熱されながら受け治具１３の成形溝１３ａ内に押し込まれる。この動作により、図２（ｄ）に示すように、濾材シートＦ１の折曲予定位置において不織布繊維が延伸されるとともに、折り目付けが行われて、不織布繊維厚さを他の部分の不織布繊維厚さよりも薄くした折り目Ｆ１ａが付けられる。

その後、折曲プレ−ト１６により、濾材シートＦ１が折り目Ｆ１ａの部分で折り曲げられ、次いで、ヒータ１７によってヒートセットされ、引き続き図示しないカッタにより所定長さに切断される。そして、所定長さに切断された濾材シートＦ１に対して、外周枠の取付け等の別の加工が施されて、フィルタエレメントとなる。

そして、この実施形態においては、以下の効果を得ることができる。
（１） 折り目付けに際して、折曲予定位置の前後両側が押さえ部材１４と受け治具１３との間において動かないように拘束された状態で、加熱されながら受け治具１３の成形溝１３ａ内に押し込まれる。従って、濾材シートＦ１の折り目Ｆ１ａが、不織布繊維の圧縮を避けて延伸によって形成される。このため、その折り目Ｆ１ａの部分の繊維密度が増加することを抑制することができるとともに、折り目Ｆ１ａの部分の柔軟性が損なわれることを防止できる。よって、後工程において折曲プレ−ト１６により、濾材シートＦ１を折り目Ｆ１ａの部分で折り曲げて、プリーツ状のフィルタ濾材Ｆ２を形成する際に、折り目Ｆ１ａの部分で折り曲げ位置にずれ等が生じることなく折り曲げることができる。従って、プリーツの山の高さと谷の深さとが均一な濾過機能の高いフィルタ濾材Ｆ２を成形できる。

（２） 濾材シートＦ１の折り目Ｆ１ａの部分における不織布繊維の密度の増加を抑制しつつ延伸されるため、折り目Ｆ１ａの部分の樹脂板化を防止できる。このため、その折り目Ｆ１ａの部分の折曲げによって折り目Ｆ１ａの部分に濾過機能を大きく損なう割れ等の損傷が生じることを防止できる。

（３） 濾材シートＦ１の折り目Ｆ１ａの部分の樹脂板化を防止できるため、同部分の弾性反発力が強くなることを防止できる。このため、濾材シートＦ１が図７（ｂ）に示すような形状になることを防止でき、濾材シートＦ１が高温下において用いられても、図７（ａ）に示すプリーツ形状を維持でき、従って、高い濾過機能と低い通気抵抗とを維持できる。

（４） 濾材シートＦ１の折り目Ｆ１ａの部分の樹脂板化を防止できる。このため、その折り目Ｆ１ａの部分の通気性が低下することを防止できる。
（５） 濾材シートＦ１に対する折り目Ｆ１ａの形成時には、折り目付け部材１５が加熱されているため、その加熱温度を濾材シートＦ１の不織布繊維の軟化点付近に調整することにより、濾材シートＦ１の目を潰すことなく不織布繊維を円滑に延伸させることができる。

（６） 濾材シートＦ１の不織布繊維は延伸によって強度が向上する性質を有するため、折り目Ｆ１ａの部分が薄くなったとしても、同部分の強度低下を抑制できて、折り曲げ工程等において濾材シートＦ１の破損を防止できる。

（第２実施形態）
次に、この発明の第２実施形態を、前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
さて、この第２実施形態においては、図３に示すように、前記第１実施形態の折曲プレート１６に代えて、濾材シートＦ１の移送経路に上下一対の折曲ローラ２１が配置されている。そして、これらの折曲ローラ２１の回転による送り込み作用により、濾材シートＦ１が折り目Ｆ１ａの部分で折り曲げられて、プリーツ状のフィルタ濾材Ｆ２が形成される。つまり、折り目付け機構１２Ａ，１２Ｂにより濾材シートＦ１に対して折り目Ｆ１ａが適切に付けられるため、このような折曲ローラ２１を用いた場合であっても、プリーツ形状を得ることができる。

従って、この第２実施形態においても、前記第１実施形態に記載の効果とほぼ同様の効果を得ることができる。
（第３実施形態）
次に、この発明の第３実施形態を、前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

さて、この第３実施形態においては、図４に示すように、一対の繰り出しローラ１１から繰り出される不織布よりなる２枚の濾材シートＦ１が、貼り合わされることなく重ねられた状態で、第１及び第２折り目付け機構１２Ａ，１２Ｂに間欠送りされて、その濾材シートＦ１に折り目Ｆ１ａが形成されるようになっている。また、この第３実施形態においても、前記第２実施形態と同様に、濾材シートＦ１を折り目Ｆ１ａの部分で折り曲げるための一対の折曲ローラ２１が配置されている。なお、２枚の濾材シートＦ１は、それらの材質が同種類であっても、異種類であってもよい。

従って、この第３実施形態においても、前記第１実施形態に記載の効果とほぼ同様の効果を得ることができる。
（第４実施形態）
次に、この発明の第４実施形態を、前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

さて、この第４実施形態においては、図５に示すように、濾材シートＦ１の移送経路の上部及び下部に、一対の支持部材２２が図示しない駆動手段により、濾材シートＦ１の送り移動と連動して送り方向の前後方向及び接離方向（図５では上下方向）の四送り移動（矢印Ｐ方向）可能に配置されている。各支持部材２２には、それぞれ複数対の第１及び第２折り目付け機構１２Ａ，１２Ｂが濾材シートＦ１の送り方向に沿って交互に配列されている。

そして、この第４実施形態においては、濾材シートＦ１が移送経路に沿って、間欠的ではなく、連続的に送り移動される。この連続送りに際して、支持部材２２が四送り移動される。従って、各折り目付け機構１２Ａ，１２Ｂが濾材シートＦ１とともに送り移動されるとともに、濾材シートＦ１から離れ、次いで復帰移動される。これらの動作により、濾材シートＦ１上に複数の折り目Ｆ１ａが連続的に形成される。

従って、この第４実施形態においても、前記第１実施形態に記載の効果とほぼ同様の効果を得ることができる。
また、この第４実施形態においては、濾材シートＦ１を連続的に送り移動させながら、その移動中において濾材シートＦ１上に折り目Ｆ１ａを形成することができるため、折り目付け作業を高能率で行うことができる。

（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 前記各実施形態において、図１及び図３〜図５に鎖線で示すように、繰り出しローラ１１と第１折り目付け機構１２Ａとの間に上下一対の予熱ヒータ２３を配置して、これらの予熱ヒータ２３により濾材シートＦ１を折り目付けに先立って予熱するように構成すること。このように構成すれば、濾材シートＦ１に対する折り目付けをより確実に行うことができるとともに、折り目付け機構１２Ａ，１２Ｂの折り目付け部材１５に設けられたヒータを省略することも可能となる。

・ 前記各実施形態において、濾材シートＦ１の表裏両面から折り目付けを行うことなく、表面側または裏面側のいずれか一方から折り目付けするように構成すること。
・ 前記のように濾材シートＦ１の表面側または裏面側のいずれか一方から折り目付けする場合において、剛性が異なる２枚以上の濾材シートＦ１を用いたり、表裏両面間において剛性差が存在する濾材シートＦ１を用いたりすること。このような場合には、剛性が高い方の面から低い方の面に向かって折り目付けを行うようにすること。このようにした場合には、濾材シートＦ１の不織布繊維を剛性が高い方の面から低い方の面に向かって容易に延伸させて、不織布繊維厚さの薄い折り目Ｆ１ａを形成することができる。

・ 前記各実施形態において、折曲プレート１６または折曲ローラ２１に代えて、歯車状の折り曲げ手段を設けること。
・前記第３実施形態において、２枚の濾材シートＦ１を接着剤により貼り合わせること。この場合、貼り合わせるための接着剤が通気性を阻害しないように、接着材として、粉末状のものを用い、それを加熱溶融させて接着させることが好ましい。

第１実施形態のフィルタ濾材の折り目付け装置を示す断面図。 （ａ）〜（ｄ）は図１の折り目付け装置における折り目付け工程を順に示す部分断面図。 第２実施形態のフィルタ濾材の折り目付け装置を示す断面図。 第３実施形態のフィルタ濾材の折り目付け装置を示す断面図。 第４実施形態のフィルタ濾材の折り目付け装置を示す断面図。 （ａ）〜（ｃ）は従来のフィルタ濾材の折り目付け装置における折り目付け工程を順に示す部分断面図。 （ａ）は折り目付け終了後のフィルタ濾材を示す部分拡大断面図。（ｂ）は高温化で使用した際の従来のフィルタ濾材の変形状態を示す部分拡大断面図。

符号の説明

１２Ａ…第１折り目付け機構、１２Ｂ…第２折り目付け機構、１３…受け治具、１３ａ…成形溝、１４…押さえ部材、１５…折り目付け部材、１５ａ…成形突条、２２…支持部材、２３…予熱ヒータ、Ｆ１…濾材シート、Ｆ１ａ…折り目、Ｆ２…フィルタ濾材。

Claims (6)

1. 不織布よりなる濾材シートに折曲部を設けてプリーツ状のフィルタ濾材を形成する際に、前記濾材シートの折曲予定位置に対して前記折曲部を形成する前に折り目を付けるフィルタ濾材の折り目付け方法であって、
   前記濾材シートの折曲予定位置の両側を押さえ部材により受け治具に対して押圧して固定した状態で、折曲予定位置を加熱しながら折り目付け部材により前記受け治具の成形溝内に押込んで押圧することにより、折曲予定位置の不織布繊維を延伸させるとともに、その折曲予定位置に折り目を付けることを特徴とするフィルタ濾材の折り目付け方法。
2. 前記折り目の形成に当たって前記折り目付け部材を加熱することを特徴とする請求項１に記載のフィルタ濾材の折り目付け方法。
3. 前記折り目を濾材シートの表裏両面に対して交互に付けることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のフィルタ濾材の折り目付け方法。
4. 前記濾材シートを間欠送りしながら、その停止中において折り目を付けることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載のフィルタ濾材の折り目付け方法。
5. 前記押さえ部材、受け治具及び折り目付け部材を濾材シートとともに送りながら折り目を付けることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載のフィルタ濾材の折り目付け方法。
6. 前記濾材シートはその両面間に剛性差が形成され、剛性が高い方の面から低い方の面に向かって押圧して折り目を付けることを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載のフィルタ濾材の折り目付け方法。

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