JP5229106B2 - フィルタ装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、濾材を容器内に収納してなるフィルタ装置およびその製造方法に関するものである。

従来、容器内に濾材を収納してなるフィルタ装置の一例として、たとえば、濾材を容器の一部を溶融して濾材に溶着させることにより、濾材を容器に固定する構成としたフィルタ装置が開示されている（特許文献１参照）。

ＷＯ２００５−０６５８０２号公報

上記した従来のフィルタ装置では、濾材としてのフィルタエレメントの上端および下端を容器であるフィルタケースの上カバーおよび下カバーに固定する工程において、フィルタケースの上下端部を熱板により加熱溶融させ、これにより生成された溶融樹脂内にフィルタエレメントの上端および下端を突き刺し、その後溶融樹脂が自然冷却により硬化して、フィルタエレメントがフィルタケースに固定されている。

上述の固定工程において、フィルタケースの上下端部を加熱溶融し溶融樹脂を生成するのに用いられた熱板は、フィルタエレメントを溶融樹脂に突き刺す工程の前にフィルタエレメントを突き刺す工程の邪魔にならないようにフィルタケースから遠ざけられることになる。したがって、フィルタエレメントを溶融樹脂に突き刺す工程期間中、溶融樹脂は加熱されないことになる。言い換えると放熱し自然冷却されていることになる。このため、フィルタエレメントへの溶融樹脂の浸透が部分的に不完全となる恐れがある。このため、フィルタエレメントとフィルタケースとの固定が不十分となる可能性がある。

また、上述のフィルタ装置では、フィルタエレメントにおいて被濾過流体、たとえば燃料の流れる方向に交差する面である濾過面の一部が溶融樹脂に突き刺さることになる。すなわち、フィルタエレメントにおける流体通路面積が部分的に減少し、フィルタ装置としての流路抵抗が増大してしまう。さらに、フィルタエレメントにおいて溶融樹脂中に突き刺さった部分の背後の所定容積部分は流体が淀み流れず濾過機能を果たさないため、フィルタ装置としての濾過面積が減少してしまう。

本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、フィルタ装置としての流路抵抗増大を抑制し且つ濾材の濾過面積減少を最小限度に抑えつつ、濾材を容器へ確実に固定することが可能なフィルタ装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成する為、以下の技術的手段を採用する。

本発明の請求項１に記載の製造方法は、流体を通過させて流体中の異物を濾過する濾材および濾材を収容保持する樹脂製の容器を備えるフィルタ装置として、濾材は柱状あるいは筒状に形成され且つ流体は濾材内を濾材の軸方向に流れ、容器は筒状に形成されるとともに濾材は容器の内周孔内に内周孔と同軸上に収容され、濾材は容器の軸方向の一端側において容器の一部が溶融して生成された溶融樹脂が濾材の軸方向に沿う方向の濾材の外表面である濾材側面に溶着することによって容器に固定され、溶融樹脂は濾材の軸方向に沿う方向の濾材の外表面である濾材側面のみに溶着し、濾材の軸方向に交差する方向に沿う濾材の外表面である濾材端面のうち一端側の濾材端面上には溶着していないフィルタ装置を、製造する方法であって、容器が備える内周孔内に濾材を挿入する挿入工程と、容器に加熱パンチを当接させて容器の一部を溶融させ溶融樹脂を形成するとともに溶融樹脂を濾材に浸透させる溶融・浸透工程と、溶融樹脂を固化させて濾材を容器に固定する固化工程と、を含むフィルタ装置の製造方法において、溶融・浸透工程において加熱パンチは、挿入工程における濾材挿入入り口側端面である容器端面、および該容器端面の外周から内周孔の軸方向に延びる側面である容器側面に直接当接するとともに、濾材と内周孔の径方向において重なったときに濾材側面との間に隙間をあけて離間する当接・離間状態を継続し、固化工程において加熱パンチは、当接・離間状態のまま冷却されることにより溶融樹脂を固化させた後、当接・離間状態を解除することを特徴としている。

従来のフィルタ装置の製造工程では、フィルタケースの上下端部を加熱溶融し溶融樹脂を生成するのに用いられた熱板は、フィルタエレメントを突き刺す工程の邪魔にならないようにフィルタケースから遠ざけられる。このため、フィルタエレメントを溶融樹脂に突き刺す工程の間、溶融樹脂は加熱されずに放熱し続けていることになる。すなわち溶融樹脂の温度が低下し続けている。これにより、フィルタエレメントへの溶融樹脂の浸透が部分的に不完全となり、フィルタエレメントとフィルタケースとの固定が不十分となる可能性がある。

これに対して、本発明の請求項１に記載の製造方法によれば、溶融樹脂を濾材側面に浸透させる溶融・浸透工程においては、加熱パンチは容器の一部が溶融されてなる溶融樹脂に接触しており、したがって溶融樹脂は加熱され続けている。これにより、溶融樹脂をその融点温度以上の溶融状態に維持することで溶融樹脂の良好な流動性を維持し続けられるので、溶融樹脂を濾材中に確実に浸透させることができる。したがって、濾材を容器へ確実に強固に固定することができる。

また、本発明の請求項１に記載の製造方法によれば、溶融・浸透工程において濾材と加熱パンチとが内周孔の径方向において重なったときに、濾材側面と加熱パンチとの間には隙間が形成される。これにより、溶融・浸透工程実施中、加熱パンチが濾材と接触し、両者が焦げ付くことや、加熱パンチの円滑な移動が妨げられることを確実に回避することができる。したがって、フィルタ装置の製造工程において加熱パンチの滑らかな移動を維持して生産性を向上することができる。

さらに、本発明の請求項１に記載の製造方法により製造されるフィルタ装置では、流体は、濾材の一端側の濾材端面から濾材内へ流入し、濾材内を流れるうちに流体に含まれる異物が濾材に捕集され、やがて濾材の他端側の濾材端面から流出する。このため、フィルタ装置において溶融樹脂が濾材の一端側の濾材端面に付着し溶着されている場合は、この樹脂により濾材の一端側の濾材端面、言い換えると、濾材における流体の入り口が塞がれることになり、フィルタ装置としての流路抵抗が増大することになる。また、濾材の一端側の濾材端面に付着した樹脂の背後の或る容積部分においては、濾材に流入した流体が澱んで流れないため濾過機能を果たさず濾材の濾過面積の損失となる。本発明の請求項１に記載のフィルタ装置では、溶融樹脂は、濾材の軸方向に沿う方向の濾材の外表面である濾材側面のみに溶着し、濾材の一端側の濾材端面上には溶着していない。したがって、濾材の一端側の濾材端面全域が流体の入り口として機能するのでフィルタ装置の流路抵抗増大を抑制することができる。さらに、濾材においては、溶融樹脂が浸透している部分を除いた全域を流体が流れるので、濾過面積の減少を必要最小限度に抑えることができる。以上により、フィルタ装置としての流路抵抗増大を抑制し且つ濾材の濾過面積減少を最小限度に抑えつつ、濾材を容器へ確実に固定することが可能なフィルタ装置を提供することができる。

本発明の請求項２に記載の製造方法は、溶融・浸透工程において加熱パンチは、内周孔の軸方向に移動しつつ容器に接近・離間するとともに、容器端面側から容器に接近し、加熱パンチは容器に当接することにより容器の一部を溶融させるための加熱面を備え、加熱パンチは、内周孔の中心軸から加熱面までの距離が加熱面の先端において最大となり、且つ内周孔の軸方向において先端から離れるに連れて距離が減少するように形成されることを特徴としている。

本発明の請求項２に記載の製造方法によれば、加熱パンチは容器端面側から容器に接近し、やがて容器に当接する。加熱パンチが容器に接触すると、容器は加熱パンチから熱を供給され、容器の加熱パンチ近傍部分が融解して溶融樹脂となる。そして、加熱パンチの加熱面と濾材側面との間の隙間に融解樹脂が流入していく。

この状態から、加熱パンチがさらに軸方向に沿って移動する場合を考える。加熱面形状は、内周孔の中心軸から加熱面までの距離が加熱面の先端において最大となり、内周孔の軸方向において先端から離れるに連れて距離が減少するように形成されている。言い換えると、加熱面と濾材側面との間の隙間の大きさは、加熱パンチの先端部において最大となり、且つ加熱パンチの先端部から遠ざかる、つまり加熱パンチの根元側に向かうに連れて小さくなっている。溶融・浸透工程において、加熱パンチが容器に向かって移動して容器に接触した後、さらに同方向に移動したときに、この加熱パンチの移動を濾材側面から見ると、加熱パンチの移動に連れて、濾材側面から加熱面までの距離が減少していく、すなわち、濾材側面と加熱面との間の隙間が減少していく。このため、加熱パンチの加熱面と濾材の濾材側面との間の隙間にある融解樹脂は、加熱パンチが移動するに連れて加熱面に押されて圧力が高まり、それにより、溶融樹脂は濾材側面から濾材中に確実に浸透して行く。

以上により、本発明の請求項２に記載の製造方法によれば、容器の一部が溶融してなる溶融樹脂を確実に濾材側面から濾材中に浸透させることができるので、濾材と容器とを確実に固定することができる。

本発明の請求項３に記載の製造方法は、挿入工程が完了すると、濾材の一端側の濾材端面は容器の容器端面よりも濾材の軸方向において内周孔から外側へ突き出していることを特徴としている。

フィルタ装置の製造工程中、溶融・浸透工程において、加熱パンチが容器端面に向かって移動して容器に接触した後にさらに同方向に移動していくと、加熱パンチの加熱面と濾材の濾材側面との間の隙間にある融解樹脂は、加熱面に押されて圧力が高まり、濾材の側面から濾材中に確実に浸透していく。このとき、溶融樹脂の一部は、加熱パンチの加熱面と濾材側面との間の隙間に流入し、さらに加熱パンチの根元側へ向かって流れる。そして、溶融樹脂が濾材側面を伝って濾材の一端側の濾材端面側の端部へ至ると、溶融樹脂が一端側濾材端面上へ回りこむ可能性がある。そうすると、濾材における一端側の濾材端面の面積が狭められフィルタ装置の流路抵抗が増大する可能性がある。

これに対して本発明の請求項３に記載の製造方法によれば、挿入工程が完了した状態で濾材の一端側の濾材端面が容器端面よりも軸方向において外側へ突き出している。このため、加熱パンチが移動して容器に当接し容器の一部が溶融されて溶融樹脂が形成され、この溶融樹脂が濾材側面に浸透し始めた時点で、濾材の一端側端面は、溶融樹脂が浸透している部分よりも加熱パンチの移動方向とは反対方向に延長した位置にある。すなわち、濾材側面における溶融樹脂が浸透し始めた部位から濾材の一端側の端面に到る濾材側面沿いの距離が大きくなっている。これにより、加熱パンチがさらに移動して溶融樹脂の一部が加熱パンチの加熱面と濾材側面との間の隙間に流入しても、溶融樹脂は濾材の一端側の端面に至る前に停止する。したがって、溶融樹脂を確実に濾材側面から濾材中に浸透させて濾材を容器へ確実に固定できると同時に、濾材の一端側の端面上に溶融樹脂が付着することが抑制される。これにより、濾材の一端側の端面、すなわち濾材における流体通路の端面の面積が狭められてフィルタ装置の流路抵抗が増大すること、および、濾材の濾過面積が減少することを確実に抑制することができる。

本発明の請求項４に記載の製造方法は、挿入工程により濾材が内周孔に嵌合する部分の長さを、濾材の軸方向長さよりも短く設定することを特徴としている。

本発明の請求項５に記載の製造方法は、溶融・浸透工程において加熱パンチの温度を、容器を構成している樹脂材料の溶融温度以上に保つことを特徴としている。

本発明の請求項６に記載の製造方法は、濾材はパルプ繊維および化学繊維の少なくとも一方からなる不織布、繊維集合体または連泡構造体から形成されたハニカム構造体であることを特徴としている。

ハニカム構造体を構成する多数のハニカム要素の隔壁が濾過面となるので、濾材の容積に対する濾過面積の比率を大きくして濾材の寿命を長くすることができる。また、ハニカム構造体は製造が容易且つ濾材として普及しているので、これを濾材として用いることにより、長寿命且つ濾材の濾過面積損失のないフィルタ装置を安価に提供することができる。

本発明の請求項７に記載の製造方法は、濾材はパルプ繊維および化学繊維の少なくとも一方からなる不織布、繊維集合体または連泡構造体から形成されたバルク構造体であることを特徴としている。

バルク構造体は製造が容易且つ濾材として普及している。したがって、これを濾材として用いることにより、濾材の濾過面積損失のないフィルタ装置を安価に提供することができる。

本発明の第１実施形態による燃料フィルタ１の断面図である。 本発明の第１実施形態による燃料フィルタ１の製造工程で用いられる装置を説明する模式図である。 フィルタエレメント１０製造工程を説明する模式図である。 フィルタエレメント１０製造工程を説明する模式図である。 フィルタエレメント１０製造工程を説明する模式図である。 フィルタエレメント１０製造工程を説明する模式図である。 燃料フィルタ１の製造工程を説明する模式図である。 燃料フィルタ１の製造工程を説明する模式図である。 燃料フィルタ１の製造工程を説明する模式図である。 燃料フィルタ１の製造工程を説明する模式図である。 本発明の第２実施形態による燃料フィルタ１の製造工程で用いられる装置を説明する模式図である。 本発明の第３実施形態による燃料フィルタ１の製造工程で用いられる装置を説明する模式図である。 加熱パンチ１０１あるいは成型パンチ１０９の変形例の断面図である。 加熱パンチ１０１あるいは成型パンチ１０９の変形例の断面図である。 フィルタエレメント１０の変形例の断面図である。 フィルタエレメント１０の変形例の断面図である。

以下、本発明によるフィルタ装置の実施形態を、自動車に搭載され、燃料タンクからエンジンに供給される燃料を濾過するために用いられる燃料フィルタ１に適用した場合を例に図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による燃料フィルタ１は、図１に示すように、流体である燃料を通過させて燃料中の異物を除去する濾材としてのフィルタエレメント１０と、フィルタエレメント１０を収容保持する樹脂製の容器であるケーシング２０から構成されている。

フィルタエレメント１０は、濾紙からハニカム状に形成されている。フィルタエレメント１０の製造工程について簡単に説明する。先ず、図３に示すように、帯状濾紙１５と、帯状濾紙１５に対して半円形の山Ｐと鋭く切れ込んだ谷Ｖとが交互に繰り返されるように折り曲げ加工を施して形成された波型状濾紙１６とを用意し、図４に示すように、波型状濾紙１６の谷Ｖ側に帯状濾紙１５を重ねて両者を接合した後、図５に示すように、山Ｐおよび谷Ｖの延設方向における一端側において波型状濾紙１６の山Ｐをつぶして帯状濾紙１５に密着させて山Ｐの端部を閉塞してフィルタ帯１４を形成する。図５において、矢印は山Ｐが閉塞された側を示す。次に、このフィルタ帯１４を、図６に示すように、山Ｐおよび谷Ｖの延設方向を中心軸とし且つ半円形の山Ｐを内側としてロール状に巻き、それによって、円柱状のフィルタエレメント１０を形成する。

ここで、フィルタ帯１４をロール状に巻く工程中、山Ｐおよび谷Ｖの延設方向において山Ｐをつぶした一端側とは反対側の端部である他端において谷Ｖ内に谷Ｖを埋め尽くすように接着剤を充填するとともに、山Ｐの稜線全長に亘って接着剤を塗布して山Ｐの稜線と当該山Ｐの中心軸側の帯状濾紙１５とを接着する。

完成した円柱状のフィルタエレメント１０においてロール状に巻かれたフィルタ帯１４に着目して見ると、半円形の山Ｐおよび帯状濾紙１５に囲まれた筒状の空間である山状筒部ＰＰと、谷Ｖおよび帯状濾紙１５に囲まれた筒状の空間である谷状筒部ＶＰとが交互に配列されている。そして、円柱状に形成されたフィルタエレメント１０の軸方向の一端側、言い換えると山Ｐおよび谷Ｖの延設方向の一端側においては、全ての山状筒部ＰＰが閉塞され且つ全ての谷状筒部ＶＰが開口しており、これに対してフィルタエレメント１０の他端側においては、反対に山状筒部ＰＰが開口し且つ谷状筒部ＶＰが閉塞されている。したがって、フィルタエレメント１０の軸方向に燃料を通過させた場合、たとえば上述した一端側から燃料を流入させると、燃料は、山状筒部ＰＰが閉塞されているので谷状筒部ＶＰ内へ流入する。そして、フィルタエレメント１０の他端側で谷状筒部ＶＰが閉塞されているために波型状濾紙１６を透過して隣接する山状筒部ＰＰ内へ流入し、山状筒部ＰＰの他端側の開口からフィルタエレメント１０外へ流出する。すなわち、燃料は、フィルタエレメント１０内を流れる際に必ず波型状濾紙１６を通過し、その際に燃料中の異物が波型状濾紙１６に捕集されて濾過される。

上述したように構成された円柱状のフィルタエレメント１０において、図１に示すように、その軸方向における一端側の端面が第１端面１２、他端側の端面が第２端面１３である。本発明の第１実施形態による燃料フィルタ１では、燃料は、第１端面１２からフィルタエレメント１０内へ流入し、フィルタエレメント１０内を流れるうちに異物が濾過されて、第２端面１３から流出する。しかし、フィルタエレメント１０自体は、流体の流れ方向を特に限定するものではなく、どちら向きに流れても異物濾過機能上問題はない。すなわち、フィルタエレメント１０においては、燃料を第２端面１３から流入させ第１端面１２から流出させても、濾過機能は正常に果たされる。実施形態を説明する際の便宜上、単に、第１端面１２および第２端面１３と区別している。したがって、本発明の第１実施形態による燃料フィルタ１においてフィルタエレメント１０内の燃料の流れ方向は、第１端面１２から第２端面１３へ向かう方向、あるいは第２端面１３から第１端面１２へ向かう方向のどちらでもよい。

ケーシング２０は、樹脂材料、たとえばＰＯＭ樹脂等から略有底円筒状に形成されている。ケーシング２０は、図２に示すように、フィルタエレメント１０を収容し且つフィルタエレメント１０と嵌合可能な内周孔２１を備えている。内周孔２１の内径ｄｈ１は、フィルタエレメント１０の外径Ｄｆとほぼ等しく形成されている。内周孔２１の奥側、すなわちケーシング２０の底部側には、図２に示すように、フィルタエレメント１０の第２端面１３に当接して内周孔２１内におけるフィルタエレメント１０の軸方向位置を規制する規制部２２が設けられている。内周孔２１の内壁において、内径寸法が内径ｄｈ１である部分の長さは、図２に示すように、規制部２２から長さＬｈとなっている。規制部２２からの長さが長さＬｈの位置から内周孔２１の開口端までは、図２に示すように、内周孔２１の内径ｄｈ１は、フィルタエレメント１０の外径Ｄｆよりも大きい内径ｄｈ２へテーパ状に拡大されている。内周孔２１の内径寸法が内径ｄｈ１である部分の長さＬｈは、図２に示すように、フィルタエレメント１０の軸方向長さである長さＬｆよりも短く設定されている。また、ケーシング２０の底部側には、燃料フィルタ１の燃料出口である出口パイプ２３が設けられている。

フィルタエレメント１０は、図１に示すように、ケーシング２０の内周孔２１の開口端部側において、樹脂溶着によりケーシング２０に固定されている。すなわち、図１に示すように、内周孔２１の開口端部近傍の内壁が全周にわたり一度溶解し、その溶融樹脂がフィルタエレメント１０の軸方向に沿う方向の外表面である濾材側面としての側面１１の全周に浸透して固化し、それにより、フィルタエレメント１０がケーシング２０に固定されている。

次に、本発明の第１実施形態による燃料フィルタ１の製造方法、特に、フィルタエレメント１０とケーシング２０との固定方法について、各図に基づいて説明する。

本発明の第１実施形態による燃料フィルタ１の製造工程では、ケーシング２０の内周孔２１にフィルタエレメント１０を挿入した後、樹脂製のケーシング２０の内周孔２１の開口端側の端部を内周孔２１の全周において溶融させ、溶融樹脂をフィルタエレメント１０の軸方向に沿う表面である側面１１に浸透させた後に溶融樹脂を冷却し固化させて、フィルタエレメント１０をケーシング２０に固定している。

ここで、燃料フィルタ１の製造工程中、ケーシング２０にフィルタエレメント１０を固定する工程で使用される装置等について説明する。ケーシング２０にフィルタエレメント１０を固定する工程では、図２に示すように、フィルタエレメント１０の挿入が完了しているケーシング２０を保持するための保持治具１０２、ケーシング２０に当接してその一部を溶融させて溶融樹脂を生成するための加熱パンチ１０１、加熱パンチ１０１に通電するための電気導体１０３、電気導体１０３を介して加熱パンチ１０１に電流を流して加熱パンチ１０１の温度を高めるためのコントローラ１０４、溶融樹脂を冷却し固化させるために冷却用空気を噴出する空気噴出ノズル１０５等が用いられている。

加熱パンチ１０１は、導電性材質、たとえば金属材料から形成されている。本発明の第１実施形態による燃料フィルタ１では、フィルタエレメント１０の形状が円柱状であるので、それに対応して、加熱パンチ１０１はフィルタエレメント１０を内包するリング状に形成されている。加熱パンチ１０１は電気導体１０３を介してコントローラ１０４に接続されている。電気導体１０３は、たとえば銅線から形成されている。コントローラ１０４は、所定電圧・電流を発生制御可能な電気回路装置である。コントローラ１０４から電気導体１０３を介して加熱パンチ１０１へ低電圧大電流が流されると、加熱パンチ１０１はジュール発熱して温度が上昇し、ケーシング２０を構成している樹脂材料の融点よりも高い温度となる。つまり、本発明の第１実施形態による燃料フィルタ１の製造方法においては、加熱パンチ１０１の温度を高めるための手段として、抵抗加熱法を用いている。リング状の加熱パンチ１０１の内径ｄｐは、図２に示すように、フィルタエレメント１０の外径Ｄｆよりも大きく形成されている。これによって、燃料フィルタ１の製造工程中の溶融・浸透工程において、フィルタエレメント１０の外側から加熱パンチ１０１をフィルタエレメント１０に向かって移動させる際に、加熱パンチ１０１がフィルタエレメント１０に接触してフィルタエレメント１０が加熱パンチ１０１に焦げ付くことなく、滑らかに移動させることができる。

次に、加熱パンチ１０１のケーシング２０に当接する側の先端形状について説明する。リング状の加熱パンチ１０１の内周面のうち、溶融・浸透工程においてケーシング２０に当接する側の先端近傍部分は、フィルタエレメント１０の側面１１にその全周にわたって対向しつつ、当接したケーシング２０を加熱し溶融させるとともに、加熱パンチ１０１およびフィルタエレメント１０間の隙間に介在する溶融樹脂を加熱する加熱面Ｈとして機能する。

ここで、加熱面Ｈの形状について説明する。加熱面Ｈ形状は、図２に示すように、加熱パンチ１０１がフィルタエレメント１０から軸方向において離れている状態における加熱パンチ１０１のフィルタエレメント１０側の先端Ｑから内周孔２１の軸方向において先端Ｑから離れるに連れて、図７に示すように、加熱面Ｈがフィルタエレメント１０の側面と対向した状態で側面１１との距離が減少するように形成されている。すなわち、加熱面Ｈとフィルタエレメント１０の側面１１との距離は、図７に示すように、加熱パンチ１０１の軸方向の先端Ｑにおいて最大であり、先端Ｑから遠ざかるに連れて小さくなっている。

以下に、本発明の第１実施形態による燃料フィルタ１の製造工程の各工程について、実際に実施される工程の順を追って、すなわち、挿入工程、溶融・浸透工程、固化工程の順に説明する。

先ず初めに、挿入工程について説明する。この挿入工程は、フィルタエレメント１０をケーシング２０の内周孔２１内へ嵌合挿入するものであり、ケーシング２０を保持治具１０２に保持させた状態で行われる。このとき、フィルタエレメント１０の軸方向と内周孔２１の軸方向とを一致させて、フィルタエレメント１０を内周孔２１内へ挿入する。このとき、図２に示すように、フィルタエレメント１０の第１端面１２をケーシング２０の容器端面２４側に、フィルタエレメント１０の第２端面１３をケーシング２０の規制部２２側にして挿入する。ここで、ケーシング２０の内周孔２１の内径ｄｈ１は、フィルタエレメント１０の外径Ｄｆと等しいかわずかに小さく設定されている。したがって、フィルタエレメント１０と内周孔２１との嵌め合いは、いわゆる締まり嵌めとなり、フィルタエレメント１０の側面は内周孔２１に圧接している。フィルタエレメント１０を内周孔２１へ挿入するのに要する力は小さく、たとえば作業者が手で挿入することが可能な程度であるものの、挿入後にフィルタエレメント１０が内周孔２１内で動いたり、抜け落ちたりすることはない。ここで、ケーシング１０の内周孔２１は、その内径寸法が内径ｄｈ１である部分の長さＬｈが、フィルタエレメント１０の軸方向長さである長さＬｆよりも短く設定されている。このため、挿入工程が完了してフィルタエレメント１０の端面が内周孔２１の規制部２２に当接した状態で、フィルタエレメント１０の規制部２２と反対側の端面である第１端面１２は、内周孔２１のフィルタエレメント１０と圧接している部分よりも内周孔２１の軸方向外側へ突き出している。言い換えると、フィルタエレメント１０と内周孔２１との嵌合状態は、図２に示すように、内周孔２１の規制部２２から内周孔２１の開口端である容器端面２４方向へ向かって長さＬｈの部分においては締まり嵌めであり、長さＬｈを超えた部分においては、図２に示すように、フィルタエレメント１０の側面１１と内周孔２１との間に径方向の隙間が形成されている。

次に、溶融・浸透工程について説明する。溶融・浸透工程は、コントローラ１０４により加熱パンチ１０１へ通電して加熱パンチ１０１の温度をケーシング２０の溶融温度以上に高めるとともに、加熱パンチ１０１を、フィルタエレメント１０が挿入されたケーシング２０へ向けて移動してケーシング２０に当接させ、内周孔２１の一部を溶融させ、さらに溶融樹脂を、フィルタエレメント１０の側面１１に浸透させるものである。この溶融・浸透工程において、コントローラ１０４から加熱パンチ１０１へ通電して加熱パンチ１０１の温度を高めるタイミングは、加熱パンチ１０１がケーシング２０に当接する前、あるいは当接後のどちらでもよい。加熱パンチ１０１の加熱面がケーシング２０に当接しケーシング２０を形成する樹脂が溶融すると、加熱パンチ１０１はさらに軸方向に内周孔２１の底部へ向かって移動し所定位置で停止する。以下に、溶融・浸透工程について具体的に説明する。

加熱パンチ１０１がフィルタエレメント１０の装着が完了したケーシング２０へ向かって移動して、図７に示すように、加熱パンチ１０１の加熱面Ｈがケーシング２０の容器端面２４に当接し、さらに移動する。ケーシング２０は加熱パンチ１０１と接触した部分が加熱パンチ１０１により熱せられて溶解し、図８に示すように、溶融樹脂Ｍが生成される。このとき、加熱パンチ１０１の加熱面Ｈ形状が先に説明したように、フィルタエレメント１０側の先端Ｑからフィルタエレメント１０の軸方向にフィルタエレメント１０から遠ざかるに連れて、図７に示すように、加熱面Ｈがフィルタエレメント１０の側面と対向した状態で側面１１との距離が減少するように形成されている。言い換えると、加熱面Ｈは、先端Ｑから離れるに連れてフィルタエレメント１０の側面により近づく傾斜面状に形成されている。これにより、フィルタエレメント１０側の先端Ｑからフィルタエレメント１０の軸方向にフィルタエレメント１０から遠ざかるに連れて、図７に示すように、加熱面Ｈがフィルタエレメント１０の側面と対向した状態で側面１１との距離が減少するように形成されている。言い換えると、加熱面Ｈは、先端Ｑから離れるに連れてフィルタエレメント１０の側面により近づく傾斜面状に形成されている。加熱パンチ１０１の移動にしたがって溶融樹脂Ｍ量は増加するが、溶融樹脂Ｍは、依然として加熱面Ｈにガイドされてフィルタエレメント１０の側面１１に向かって流れ、やがて、フィルタエレメント１０の側面１１と加熱パンチ１０１の間に流入していく。

ここで、本発明の第１実施形態による燃料フィルタ１では、フィルタエレメント１０が内周孔２１と密着嵌合している部分の長さ、すなわち内周孔２１の内径寸法が内径ｄｈ１である部分の長さＬｈがフィルタエレメント１０の軸方向長さである長さＬｆよりも短く設定され、フィルタエレメント１０の第１端面１２が、図２に示すように、内周孔２１の開口端から突き出している。このため、溶融樹脂Ｍが生成された位置からフィルタエレメント１０の第１端面１２へ至るフィルタエレメント１０の側面１１と加熱パンチ１０１間の隙間の側面１１沿いの長さおよび容積が大きくなっており、溶融樹脂Ｍはこの隙間容積に確実に収容されてしまい、溶融樹脂Ｍがフィルタエレメント１０の第１端面１２へ達して第１端面１２にかぶさることがない。したがって、フィルタエレメントの端面の一部が溶融樹脂に覆われてフィルタエレメントの流路面積が減少し濾過効率が低下するという不具合を防止できる。

加熱パンチ１０１の移動中も加熱パンチ１０１へはコントローラ１０４から通電され続け、加熱パンチ１０１の温度は樹脂の溶融温度以上に保たれている。このため、溶融樹脂Ｍは、溶融状態に維持され且つ加熱パンチ１０１の移動中は加熱面Ｈによりフィルタエレメント１０の側面１１へ向けて加圧されている。これにより、溶融樹脂Ｍは、フィルタエレメント１０の側面１１に確実に浸透する。フィルタエレメント１０の側面１１は、図６に示すように、帯状濾紙１５により形成されているが、濾紙は微細な繊維を絡み合わせて形成されており、この絡み合った繊維間に溶融樹脂Ｍが浸透する。本発明の第１実施形態による燃料フィルタ１の製造工程の溶融・浸透工程では、先ず、ケーシング２０の一部が溶融される溶融工程が始まり、続いて、溶融樹脂Ｍがフィルタエレメント１０の側面１１へ浸透する浸透工程が始まる。浸透工程が始まった後も加熱パンチ１０１はケーシング２０に当接し続けるため、溶融樹脂Ｍの生成も引き続き行われる。したがって、浸透工程が始まった以降は溶融工程、浸透工程の両工程が同時に進行する。やがて加熱パンチ１０１は図９に示す位置で停止する。

すると、引き続いて、固化工程が実行される。すなわち、コントローラ１０４が加熱パンチ１０１への通電を停止するのと同時に、空気噴出ノズル１０５から空気が加熱パンチ１０１の内外周表面に向かって噴出して、加熱パンチ１０１を冷却する。やがて、溶融樹脂Ｍが固化すると、加熱パンチ１０１は、図１０に示すように、ケーシング２０から離れて初期位置へ向かって移動する。溶融樹脂Ｍは、フィルタエレメント１０内に浸透した溶融樹脂Ｍおよびフィルタエレメント１０の外側にある溶融樹脂Ｍが固化することにより、フィルタエレメント１０はケーシング２０に固定される。フィルタエレメント１０の側面１１において、溶融樹脂Ｍが浸透し固化した領域である溶着領域Ａは、図１０に示す範囲となり、この溶着領域Ａは、フィルタエレメント１０の全周にわたって連続して形成され、それにより、フィルタエレメント１０はケーシング２０に強固に固定される。

以上説明したように、本発明の第１実施形態による燃料フィルタ１の製造方法においては、フィルタエレメント１０が内周孔２１と密着嵌合している部分の長さＬｈをフィルタエレメント１０の軸方向長さＬｆよりも短く設定して、フィルタエレメント１０の第１端面１２を内周孔２１の開口端から突き出させている。これにより、溶融樹脂Ｍが生成された位置からフィルタエレメント１０の第１端面１２へ至るフィルタエレメント１０の側面１１と加熱パンチ１０１間の隙間の側面１１沿いの長さおよび容積を大きくして、溶融樹脂Ｍをこの隙間容積に確実に収容可能としている。したがって、溶融樹脂がフィルタエレメントの端面へ達してフィルタエレメントの端面の一部が溶融樹脂に覆われてフィルタエレメントの流路面積が減少し濾過効率が低下するという不具合を防止することができる。

また、本発明の第１実施形態による燃料フィルタ１の製造方法においては、生成された溶融樹脂Ｍをフィルタエレメント１０の側面１１に浸透させる浸透工程実施中は、加熱パンチ１０１はコントローラ１０４により通電されて溶融樹脂Ｍを加熱し続けている。これにより、溶融樹脂Ｍは融点温度以上の溶融状態に保たれて良好な流動性を維持し続けるので、溶融樹脂Ｍをフィルタエレメント１０の側面１１内へ確実に浸透させることができる。したがって、フィルタエレメント１０を、その全周において確実にケーシング２０に固定することができる。

以上により、フィルタエレメント１０の濾過面積減少を最小限度に抑えつつ、フィルタエレメント１０をケーシング２０に確実に固定することが可能な燃料フィルタ１およびその製造方法を提供することができる。

（第２実施形態）
図１１は、本発明の第２実施形態による燃料フィルタ１の製造工程を説明する模式図である。本発明の第２実施形態による燃料フィルタ１の製造工程は、本発明の第１実施形態による燃料フィルタ１の製造工程に対して、加熱パンチ１０１の加熱手段を変更したものである。すなわち、金属製の加熱パンチ１０１に直接低電圧大電流を流してジュール発熱で昇温させる抵抗加熱方法に替えて、金属製の加熱パンチ１０１の外周に配置されたコイル１０６に、高周波発生装置１０７で発生した高周波電流を流し加熱パンチ１０１表面に誘導電流を発生させ、それによるジュール発熱で昇温させる電磁誘導加熱方法を採用している。加熱パンチ１０１の加熱方法以外の構成、および挿入工程・溶融・浸透工程・浸透工程・固化工程は、本発明の第１実施形態による燃料フィルタ１の製造工程と同一である。

電磁誘導加熱方法によっても、加熱パンチ１０１を容易に樹脂の溶融温度以上の温度に昇温させることができる。

（第３実施形態）
図１２は、本発明の第３実施形態による燃料フィルタ１の製造工程を説明する模式図である。本発明の第３実施形態による燃料フィルタ１の製造工程は、本発明の第１実施形態による燃料フィルタ１の製造工程に対して、ケーシング２０を溶融させるための加熱手段を変更したものである。すなわち、本発明の第３実施形態による燃料フィルタ１の製造工程では、図１２に示すように、ケーシング２０の外周に配置された環状の赤外線照射装置１０８と成型パンチ１０９とにより、溶融・浸透工程〜固化工程を実施している。

赤外線照射装置１０８は、ハロゲンランプ、レーザダイオード等から放射される赤外線を、図１２に示すように、ケーシング２０の内周孔２１の外壁に向けて照射するものである。

成型パンチ１０９は、本発明の第１実施形態による燃料フィルタ１の製造工程で用いられる加熱パンチ１０１と同一形状に形成されている。すなわち、ケーシング２０に当接する部分の形状は、加熱パンチ１０１の加熱面Ｈと同一形状に形成されている。

本発明の第３実施形態による燃料フィルタ１の製造工程を説明する。

先ず、成型パンチ１０９がフィルタエレメント１０から離れている状態、すなわち成型パンチ１０９が図１２に示す位置にある状態で、赤外線照射装置１０８を作動させてケーシング２０に赤外線を照射して容器端面２４およびそれに連なる容器側面２５を溶融させる。次に、成型パンチ１０９をフィルタエレメント１０の軸方向にフィルタエレメント１０へ向かって移動させ溶融樹脂Ｍに押し当て、溶融樹脂Ｍをフィルタエレメント１０の側面に浸透させる。このとき、成型パンチ１０９は、赤外線照射装置１０８とケーシング２０との間に入るので、ケーシング２０への赤外線照射が遮られるが、赤外線照射装置１０８の作動は継続されて成型パンチ１０９を照射し、それにより成型パンチ１０９の温度を上昇させて溶融樹脂Ｍの良好な流動性を維持して、溶融樹脂Ｍをフィルタエレメント１０の全周に確実に浸透させることができる。次に、赤外線照射装置１０８の作動を停止し、空気噴出ノズルから空気を成型パンチ１０９に吹き付けて成型パンチ１０９を冷却して溶融樹脂Ｍを固化させる。次に、成型パンチ１０９を反対方向へ移動させて、ケーシング２０から離脱させる。以上により、フィルタエレメント１０とケーシング２０との固定が完了する。

本発明の第３実施形態による燃料フィルタ１の製造工程においては、赤外線照射装置１０８および成型パンチ１０９が、本発明の第３実施形態による燃料フィルタ１の製造工程における加熱パンチ１０１の役割を果たしていると言える。

本発明の第３実施形態による燃料フィルタ１の製造工程によっても、本発明の第１実施形態による燃料フィルタ１の製造工程の場合と同様の効果が得られる。すなわち、フィルタエレメント１０の濾過面積減少を最小限度に抑えつつ、フィルタエレメント１０をケーシング２０に確実に固定することが可能な燃料フィルタ１およびその製造方法を提供することができる。

なお、以上説明した本発明の第１実施形態および第２実施形態による燃料フィルタ１の製造工程で用いられる加熱パンチ１０１の加熱面Ｈ形状、および本発明の第３実施形態による燃料フィルタ１の製造工程で用いられる成型パンチ１０９の溶融樹脂Ｍとの当接面形状を、いずれも同一且つ図２に示す形状に形成しているが、このような形状に限定する必要はなく、以下のような条件を満足する他の形状であってもよい。すなわち、図７に示すように、フィルタエレメント１０側の先端Ｑからフィルタエレメント１０の軸方向にフィルタエレメント１０から遠ざかるに連れて、加熱面Ｈがフィルタエレメント１０の側面と対向した状態で側面１１との距離が減少するように形成されていればよい。言い換えると、加熱面Ｈは、先端Ｑから離れるに連れてフィルタエレメント１０の側面により近づく傾斜面状に形成されていればよい。このような条件を満足する形状であれば、加熱パンチ１０１の移動中に溶融樹脂Ｍが加熱面Ｈによりフィルタエレメント１０の側面１１へ向けて加圧されるので、溶融樹脂Ｍをフィルタエレメント１０の側面１１に確実に浸透させることができる。たとえば、図１３に示すように、加熱面Ｈを断面直線の斜面状としてもよい。あるいは、図１４に示すように、加熱面Ｈの断面を曲線と直線とを組み合わせてなる斜面状としてもよい。

また、以上説明した、本発明の第１実施形態〜第３実施形態による燃料フィルタ１の製造方法で製造される燃料フィルタ１では、フィルタエレメント１０として、図６に示すように、濾紙をロール状に巻いて形成されたハニカム体を用いているが、これに限定する必要はなく、他の材質からなる濾材を用いてもよい。たとえば、不織布をブロック状に形成したもの等を用いてもよい。

また、以上説明した、本発明の第１実施形態〜第３実施形態による燃料フィルタ１の製造方法で製造される燃料フィルタ１では、フィルタエレメント１０の形状を、円柱状としているが、これ以外の形状であってもよい。たとえば、図１５に示すように、燃料流れ方向に直交する断面形状が略Ｃ字状、あるいは、図１６に示すように円筒状であってもよい。この場合、加熱パンチ１０１および成型パンチ１０９の形状は、フィルタエレメント１０の全ての輪郭線を外挿するような形状に作られる。

また、以上説明した各実施形態は、いずれも本発明を燃料フィルタに適用した場合を例に説明しているが、濾過対象である流体を燃料に限定する必要はなく、他の種類の流体を濾過するフィルタに適用しても良い。例えば、流体として、エンジン用潤滑油、飲料用水、工業用水、各種食用飲料、各種薬品等の液体、あるいは気体に適用しても良い。

１ 燃料フィルタ（フィルタ装置）
１０ フィルタエレメント（濾材）
１１ 側面（濾材側面）
１２ 第１端面（一端側の端面）
１３ 第２端面（他端側の端面）
１４ フィルタ帯
１５ 帯状濾紙
１６ 波型状濾紙
２０ ケーシング（容器）
２１ 内周孔
２２ 規制部
２３ 出口パイプ
２４ 容器端面
２５ 容器側面
１０１ 加熱パンチ
１０２ 保持治具
１０３ 電気導体
１０４ コントローラ
１０５ 空気噴出ノズル
１０６ コイル
１０７ 高周波発生装置
１０８ 赤外線照射装置
１０９ 成型パンチ（加熱パンチ）
Ａ 溶着領域
Ｄｆ、 外径
ｄｈ１、ｄｈ２、ｄｐ 内径
Ｈ 加熱面
Ｌｆ、Ｌｈ 長さ
Ｍ 溶融樹脂
Ｐ 山
ＰＰ 山状筒部
Ｑ 先端
Ｖ 谷
ＶＰ 谷状筒部

Claims (7)

1. 流体を通過させて前記流体中の異物を濾過する濾材および前記濾材を収容保持する樹脂製の容器を備えるフィルタ装置として、
   前記濾材は柱状あるいは筒状に形成され且つ前記流体は前記濾材内を前記濾材の軸方向に流れ、前記容器は筒状に形成されるとともに前記濾材は前記容器の内周孔内に前記内周孔と同軸上に収容され、前記濾材は前記容器の軸方向の一端側において前記容器の一部が溶融して生成された溶融樹脂が前記濾材の軸方向に沿う方向の前記濾材の外表面である濾材側面に溶着することによって前記容器に固定され、前記溶融樹脂は前記濾材の軸方向に沿う方向の前記濾材の外表面である濾材側面のみに溶着し、前記濾材の軸方向に交差する方向に沿う前記濾材の外表面である濾材端面のうち前記一端側の前記濾材端面上には溶着していないフィルタ装置を、製造する方法であって、
   前記容器が備える前記内周孔内に前記濾材を挿入する挿入工程と、
   前記容器に加熱パンチを当接させて前記容器の一部を溶融させ前記溶融樹脂を形成するとともに前記溶融樹脂を前記濾材に浸透させる溶融・浸透工程と、
   前記溶融樹脂を固化させて前記濾材を前記容器に固定する固化工程と、を含むフィルタ装置の製造方法において、
   前記溶融・浸透工程において前記加熱パンチは、前記挿入工程における前記濾材挿入入り口側端面である容器端面、および該容器端面の外周から前記内周孔の軸方向に延びる側面である容器側面に直接当接するとともに、前記濾材と前記内周孔の径方向において重なったときに前記濾材側面との間に隙間をあけて離間する当接・離間状態を継続し、
   前記固化工程において前記加熱パンチは、前記当接・離間状態のまま冷却されることにより前記溶融樹脂を固化させた後、前記当接・離間状態を解除することを特徴とするフィルタ装置の製造方法。
2. 前記溶融・浸透工程において前記加熱パンチは、前記内周孔の軸方向に移動しつつ前記容器に接近・離間するとともに、前記容器の前記容器端面側から前記容器に接近し、
   前記加熱パンチは前記容器に当接することにより前記容器の一部を溶融させるための加熱面を備え、
   前記加熱パンチは、前記内周孔の中心軸から前記加熱面までの距離が前記加熱面の先端において最大となり、且つ前記内周孔の軸方向において前記先端から離れるに連れて前記距離が減少するように形成されることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ装置の製造方法。
3. 前記挿入工程が完了すると、前記濾材の前記一端側の前記濾材端面は前記容器の前記容器端面よりも前記濾材の軸方向において前記内周孔から外側へ突き出していることを特徴とする請求項２に記載のフィルタ装置の製造方法。
4. 前記挿入工程により前記濾材が前記内周孔に嵌合する部分の長さを、前記濾材の軸方向長さよりも短く設定することを特徴とする請求項３に記載のフィルタ装置の製造方法。
5. 前記溶融・浸透工程において前記加熱パンチの温度を、前記容器を構成している樹脂材料の溶融温度以上に保つことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一つに記載のフィルタ装置の製造方法。
6. 前記濾材はパルプ繊維および化学繊維の少なくとも一方からなる不織布、繊維集合体または連泡構造体から形成されたハニカム構造体であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一つに記載のフィルタ装置の製造方法。
7. 前記濾材はパルプ繊維および化学繊維の少なくとも一方からなる不織布、繊維集合体または連泡構造体から形成されたバルク構造体であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一つに記載のフィルタ装置の製造方法。

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