JP6377662B2 - フィルターユニットの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、臨床検査や研究分析等の分野において、検体液や試料液等をろ過するために用いられるフィルターユニットの製造方法に関する。

近年、患者の健康状態を診断する臨床検査において、操作が簡便であり、迅速に検査結果が得られることから、イムノクロマト法を利用した臨床検査が多く採用されている。イムノクロマト法を利用した臨床検査では、主に患者の鼻腔、咽頭又は結膜等を綿棒やスワブ等の検体採取具で拭って採取された検体について検査が行われる。採取された検体は、検体調整液に浸漬することにより分散又は溶解され、イムノクロマトグラフィー測定用の展開液として調整される。その際、検体調整液中には、採取された検体由来の粘性の高い分泌物や細胞片等の不要な物質が多く含まれていることから、これらの不要な物質が検査の検出精度を低下させることを防ぐため、検体調整液中の不要な物質をフィルターでろ過して除去することが行われている。

検体調整液等の試料液のろ過処理にあたっては、たとえば、特許文献１で提案されているようなフィルターユニットが用いられている。フィルターユニットとは、フィルターホルダーに予めフィルターが装着されている器具である。この種のフィルターユニットを用いることにより、ろ過処理の都度フィルターをフィルター保持具にセットする必要がなく、ろ過処理後はフィルターユニットごと廃棄することができるため、迅速かつ簡便にろ過処理を行うことができる。

特許文献１に記載されたフィルターユニットでは、フィルターとしてプラスチック焼結多孔質体や焼結ガラスフィルター等の焼結フィルターが用いられている。焼結フィルターは剛性が高く変形し難いため、フィルターホルダーのフィルター内装部に、フィルター内装部の内径よりも若干大径に形成した焼結フィルターを嵌入することにより、フィルターはフィルターホルダーから脱落することなく、安定してフィルター内装部に保持される。

特開２００７−１７１５１号公報

他方、ろ過フィルターには、上述した焼結フィルター以外にも、スポンジ様素材等の可撓性を有する連通多孔質材料で形成されたものや、シート状の多孔質材料で形成されたものなどがあり、ろ過対象である試料液の物性や、求められるろ過精度等に合わせて選択される。フィルターとして、スポンジ様素材やシート状素材等の変形しやすいものを採用した場合、焼結フィルターと同様にフィルター内装部の内径よりも若干大径にフィルターを形成して圧入しても、この種のフィルターは剛性が低く変形し易いため、安定してフィルター内装部に保持され難い。そのため、ろ過処理の際に比較的高い圧力がフィルターにかかると、所定の位置からフィルターが脱落しやすい。

それゆえ、この種の変形しやすいフィルターを用いる際には、図８に示すように、フィルター４をフィルター内装部に収容させたのち、フィルター４の表面周縁とフィルター内装部の内壁３２ａとをＯリング９を用いて固定させることが行われる。しかしながら、Ｏリング９によるフィルター４の固定は確実ではあるが、フィルターホルダー３とフィルター４の他にＯリング９という別部材を必要とするため、フィルターユニット１’の製造にコストがかかるという問題があった。

そこで、発明者らは、フィルター内装部の内壁に周方向に凸状リブを有するフィルターホルダーを設計し、フィルター内装部に収容されたフィルターの表面周縁を内壁に形成した凸状リブで押さえることを試みた。この場合、上述したＯリングのような別部材は必要としないが、フィルター内装部にフィルターを収容させる際、凸状リブ部分の内径がフィルターの外径よりも著しく小径となるためにフィルターを収容する妨げとなり、フィルターが変形した状態で収容されたり、斜めに傾いた状態で収容されることがあった。

本発明の目的は上述した点に鑑み案出されたもので、変形しやすい材質のフィルターであってもＯリングのような固定のための別部材を必要とせずにフィルターホルダーに固定することができるフィルターユニットの製造方法を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、フィルターをスムーズにフィルターホルダーに収容でき、製造が容易なフィルターユニットの製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明のフィルターユニットの製造方法は、一端が開口した筒体に形成されたフィルター収容部とフィルター収容部の底部と連通したろ液取出口を有し、熱可塑性樹脂からなるフィルターホルダーの筒体の開口からフィルターを挿入して、フィルター収容部にフィルターを収容するフィルター収容工程と、筒体の開口から、柱状に形成された圧入治具の先端を挿入し、圧入治具で筒体の内壁を圧入して圧入バリを生じさせ、フィルターを係止する係止爪を形成する係止爪形成工程と、を含んでいる。

本発明のフィルターユニット製造方法では、フィルターをフィルターホルダーに収容した後、フィルター収容部の筒体の開口から、柱状の圧入治具の先端を挿入する。フィルターホルダーは熱可塑性樹脂で形成されているため圧入治具と当接する筒体の内壁は容易に圧入され、圧入された部分には圧入溝が形成されると共に圧入バリが生じる。圧入バリは筒体の内壁からフィルターの表面方向に突出し、フィルターを係止する係止爪として作用する。このように、フィルターを固定するための別部材を必要とすることなく、フィルターがフィルターホルダーから脱落しないよう装着されたフィルターユニットを容易かつ迅速に得ることができる。本発明では、適用できるフィルターが限定されず、さまざまな素材、厚み及び物性のフィルターを使用することができる。

また、本発明の圧入治具は、周側面に軸方向に延びる２つ以上の角部を有しており、係止爪形成工程において、角部が筒体の内壁を圧入することも好ましい。フィルター収容部の筒体の開口から、２つ以上の角部を周側面に設けた柱状の圧入治具を挿入し、複数の角部で筒体の内壁を圧入する。これにより、２つ以上の複数の係止爪が得られ、フィルターを安定してフィルターホルダーに係止することができる。また、角部のみで筒体の内壁を圧入するため、圧入にかかる力を小さくすることができ、フィルターホルダーの筒体の変形等も抑制することができる。

また、フィルターホルダーのフィルター収容部の筒体は、円筒形であり、圧入治具は、筒体の内径と略同じかやや小さい径を有する円柱部と、円柱部の周側面に設けられた軸方向に延びる２つ以上の角部と、円柱部の先端に設けられた縮径テーパー状に突出した調芯部を有し、係止爪形成工程において、圧入治具の角部で筒体の内壁を圧入することも好ましい。圧入治具の先端、すなわち圧入方向の先端に縮径テーパー状に突出した調芯部を設けることにより、圧入時に圧入治具の中心軸と筒体の中心軸とを一致させることができ、圧入治具の偏心による係止爪の係止力の低下を防ぐことができる。

また、調芯部は、円柱部と略同じ径を有するストレート部と縮径したテーパー部とからなることも好ましい。圧入治具の先端に設けられた調芯部に、ストレート部とテーパー部とを設けることにより、ストレート部が圧入治具の中心軸と筒体の中心軸とをより一致させるように案内するため、圧入治具の偏心がより改善される。

また、調芯部には、係止爪形成工程において、生じた圧入バリを逃がすための逃がし溝が、角部の圧入端面と連続するように設けられていることも好ましい。これにより、圧入治具の角部の圧入により生じる圧入バリは、調芯部内に設けられた逃がし溝に収容されながら圧入される。それゆえ、フィルター表面に対向して突出する係止爪が形成され、安定してフィルターを係止することができる。

また、本発明の圧入治具は、多角柱形に形成されており、係止爪形成工程において、圧入治具の多角柱の角部が筒体の内壁を圧入することも好ましい。これにより、多角柱に形成された圧入治具の角部のみで筒体の内壁を圧入するため、圧入にかかる力を小さくすることができ、フィルターホルダーの筒体の変形等も抑制することができる。また、圧入治具を単純な形状とすることができるため、圧入治具の入手や維持管理のための費用を低コストとすることができる。

また、圧入治具は、角部の圧入端面が半円弧状の凹面に形成されたものであることも好ましい。これにより、圧入治具の圧入により生じる圧入バリは、圧入端面の半円弧状の凹面に当接し、円弧状にカールされる。それゆえ、カール状の係止爪が形成され、フィルター表面が弾性的に係止爪で押圧されたフィルターユニットが得られる。また、圧入治具の角部の圧入端面が凹アール面に形成されることにより、角部の先端部分が鉤爪状に形成されるため、角部の先端の鉤爪が筒体の内壁を鋭利に削るように作用するため、圧入にかかる力を小さくすることができる。

本発明によれば、以下のような優れた効果を有するフィルターユニットの製造方法を提供することができる。
（１）フィルターを収容したフィルターホルダーに対し、圧入治具の圧入のみでフィルターを固定することができるため、製造が容易である。
（２）圧入治具の圧入により生じた圧入バリでフィルターを係止するため、Ｏリングのような固定のための別部材を必要とせずにフィルターを固定することができる。
（３）２つ以上の角部で筒体の内壁を圧入することにより、２つ以上の係止爪が得られ、フィルターを安定してフィルターホルダーに係止することができる。また、角部のみで筒体の内壁を圧入するため、圧入にかかる力を小さくすることができ、圧入時のフィルターホルダーの変形も抑制することができる。
（４）圧入治具の先端に調芯部を設けることにより、圧入の際の位置決めが容易になされ、圧入の偏心を抑制することができ、フィルターを安定して係止するフィルターホルダーを製造することができる。
（５）圧入治具の調芯部に、生じた圧入バリを逃がすための逃がし溝を設けることにより、圧入時に生ずる圧入バリが逃がし溝に収容されながら圧入されるため、係止爪の折れ等の変形を防ぐことができ、確実にフィルターを係止する係止爪を得ることができる。

本発明の第一の実施形態に係るフィルターユニットの製造方法に用いられる圧入治具を示す図であって、（ａ）圧入治具の底面図（圧入治具の先端）、（ｂ）圧入治具の正面図、及び（ｃ）図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の第一の実施形態に係るフィルターユニットの製造方法を概略的に説明する説明図であって、（ａ）フィルターホルダーにフィルターを収容するところを示す部分断面正面図及び平面図、（ｂ）圧入治具で筒体の内壁を途中まで圧入した状態を示す部分断面正面図及びＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）圧入治具で筒体の内壁を最後まで圧入した状態を示す部分断面正面図、（ｄ）製造されたフィルターユニットの部分断面正面図及び平面図である。 本発明の第二の実施形態に係るフィルターユニットの製造方法に用いられる圧入治具を示す図であって、（ａ）圧入治具の底面図（圧入治具の先端）、（ｂ）圧入治具の正面図、及び（ｃ）図３（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。 本発明の第二の実施形態に係るフィルターユニットの製造方法を概略的に説明する説明図であって、（ａ）圧入治具で筒体の内壁を途中まで圧入した状態を示す部分断面正面図及びＤ−Ｄ線断面図、（ｂ）圧入治具で筒体の内壁を最後まで圧入した状態を示す部分断面正面図、（ｃ）製造されたフィルターユニットの部分断面正面図及び平面図である。 本発明の第三の実施形態に係るフィルターユニットの製造方法に用いられる圧入治具を示す図であって、（ａ）圧入治具の底面図（圧入治具の先端）、（ｂ）圧入治具の正面図、及び（ｃ）Ｅ−Ｅ線断面図である。 本発明の第三の実施形態に係るフィルターユニットの製造方法を概略的に説明する説明図であって、（ａ）圧入治具で筒体の内壁を途中まで圧入した状態を示す部分断面正面図及びＦ−Ｆ線断面図、（ｂ）圧入治具で筒体の内壁を最後まで圧入した状態を示す部分断面正面図、（ｃ）製造されたフィルターユニットの部分断面正面図及び平面図である。 本発明の第四の実施形態に係るフィルターユニットの製造方法に用いられる圧入治具を示す図であって、（ａ）圧入治具の底面図（圧入治具の先端）、（ｂ）圧入治具の正面図、及び（ｃ）Ｇ−Ｇ線断面図である。 従来のフィルターユニットを示す（ａ）部分断面正面図及び（ｂ）平面図である。

以下、図１及び図２を参照して、本発明の第一の実施形態にかかるフィルターユニット１の製造方法並びにそれに用いられる圧入治具２、フィルターホルダー３及びフィルター４について説明する。

まず、図１に基づき、本発明のフィルターユニット１の製造方法に用いられる圧入治具２について説明する。本実施形態の圧入治具２は多角柱状に形成されており、周側面２１には複数の角部２２を有している。この多角柱に形成された圧入治具２の複数の角部２２で、フィルターホルダー３の筒体の内壁３２ａをそれぞれ圧入することにより、フィルター４を係止する係止爪６を得ることができる。係止爪６は圧入治具２が有する角部２２がフィルターホルダー３の内壁３２ａを圧入することにより得られるため、係止するフィルターの種類、フィルターの使用条件などに応じて、多角柱の形状及び角数を適宜選択することができる。安定してフィルターを係止できる観点から、圧入治具２は２つ以上の角部でフィルターホルダー３の内壁３２ａを圧入できるような多角柱形状とすることが好ましく、４つ以上の角部でフィルターホルダー３の内壁３２ａを圧入できるような形状とすることがより好ましく、本実施形態では、図１及び図２に示すように４つの角部２２を有する略正四角柱が選択され、４つの係止爪６を製造している。

圧入治具２は、角部２２を含む軸断面２３（図２（ｂ）参照）において、フィルターホルダー３の内壁３２ａを圧入する各角部２２から中心軸までの線分の長さが、フィルターホルダー３の筒体３２の内径の半分よりも大きく、筒体３２の外径の半分よりも小さくなるように形成されている。これにより、圧入治具２がフィルターホルダー３の筒体３２を圧入する際、筒体の内壁３２ａのみを圧入し、筒体の外壁３２ｂは圧入せずに圧入した内壁３２ａの外方に薄肉部７を形成することができる。例えば、本実施形態で用いられているフィルターホルダー３の筒体の内径は約７ｍｍ、外径は約９ｍｍである。この場合、圧入治具２の軸断面２３における各角部２２と中心軸との線分の長さが３．７ｍｍ〜４．３ｍｍとなるように圧入治具２を設計することが好ましく、３．８ｍｍ〜４．１ｍｍとすることがより好ましい。本実施形態の圧入治具２は、一辺が約５．５ｍｍ、対角線が約７．８ｍｍ、略正方形の底面を有する四角柱に設計されており、各角部２２と中心軸との線分の長さは約３．９ｍｍである。圧入治具２の柱高さは圧入するフィルターホルダー３にフィルター４をセットしたときのフィルター表面から筒体３２の開口３３までの高さ以上であればよく、特に限定されない。また、圧入治具２の材質はフィルターホルダー３に圧入できるものであればよく、特に限定されないが、耐久性や取り扱いのしやすさの観点から金属が好ましく、強度及び耐摩耗性の観点からハイス鋼などの工具鋼が好適に用いられる。圧入治具２は、先端２４側を下向き（フィルターホルダーと対向する方向）にして、ピン圧入機等の圧入装置に取り付けされて用いられる。

次に、図２に基づき、本発明のフィルターユニット１の製造方法に用いられるフィルターホルダー３について説明する。図２（ａ）に示すように、フィルターホルダー３は、一端が開口した筒体３２に形成されたフィルター収容部３１と、フィルター収容部３１の底部と連通したろ液取出口３４とから概略構成されている。フィルター収容部３１の筒体３２は、開口３３からフィルター４を容易に収容できるよう、筒体３２の軸断面がフィルター４の外形と略同じかやや小さめに形成される。本実施形態におけるフィルター収容部３１の筒体３２は円筒状に形成され、内径約７ｍｍ、外径約９ｍｍ、壁の厚みは約１ｍｍ、筒の長さ（高さ）は約５ｍｍに形成されている。フィルター収容部３１の筒体３２の内壁３２ａが上述した圧入治具２で圧入されると、筒体の内壁３２ａには圧入溝８が形成されるが、この圧入溝８の外方に一定の強度を備えた薄肉部７が形成されるよう、筒体３２の壁は一定以上の厚みを有していることが好ましい。なお、筒体３２の形状は円筒以外でもよく、フィルター４の形状に合わせて適宜決定される。

また、フィルターホルダー３は熱可塑性樹脂から形成されており、結晶性樹脂及び非結晶性樹脂のいずれも選択することができる。結晶性樹脂としては、特に限定されないが、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリアセタール、ＰＢＴ及びＰＥＴ等が好適に用いられ、非結晶樹脂としては、ＰＶＣ、耐衝撃性ポリスチレン、ＡＢＳ及びＰＥＴＧ等が好適に用いられる。また、結晶性樹脂及び非結晶樹脂には分類されないが、液晶ポリマーも適用可能である。

次にフィルター４について説明する。図２（ａ）に示すように、フィルター４はフィルター収容部３１の筒体３２に収容可能な大きさ、すなわち、筒体３２の内径と略同じ大きさか、それよりもやや大きく形成されている。本実施形態では、筒体３２の内径は６．９ｍｍであるところ、フィルター４は若干大径の直径７．１ｍｍの略円形状に形成されている。フィルターの材質としては、特に限定されず、あらゆる材質のものを使用することができる。たとえば、多孔質樹脂成形体、ガラス繊維、微細なメッシュ、綿、布、スポンジ、ビーズ、メンブレンフィルタ若しくは焼結フィルター又はこれらの組み合わせを用いることもでき、フィルターの種類、厚さ、剛性及びその他の物性は限定されない。本実施形態では、主に可撓性を有するＰＶＡスポンジと多孔質樹脂成形体とから構成されたフィルターが選択されており、フィルターの厚みは約３〜４ｍｍである。

次に、図２を参照しながら、本発明の第一の実施形態に係るフィルターユニット１の製造方法について説明する。

［フィルター収容工程］
まず、図２（ａ）に示すフィルター収容工程について説明する。本工程ではフィルターホルダー３のフィルター収容部３１にフィルター４を収容する。フィルター４は、フィルター収容部３１の筒体３２の開口３３からフィルター４を挿入することにより収容される。本実施形態のフィルター４の外形は、筒体３２の内径よりもやや大径に形成されているが、剛性が小さく変形しやすい材質からなるため、筒体３２の開口３３からフィルター４を比較的弱い力で圧入させることにより、容易にフィルター４をフィルター収容部３１に収容することができる。収容されたフィルター４はフィルター収容部３１の底面及びフィルター４の外周縁が当接する内壁に支持される。

［係止爪形成工程］
次に、図２（ｂ）〜（ｃ）に示す係止爪形成工程について説明する。まず、図２（ｂ）に示すように、本工程では、フィルターホルダー３の筒体３２の開口３３から圧入治具２を挿入して筒体の内壁３２ａを圧入する。筒体３２の中心軸と圧入治具２の中心軸がずれて偏心が生じると、圧入治具２の圧入により形成される圧入バリ５、圧入溝８及び薄肉部７の大きさや形状にバラツキが出て、形成される係止爪６の係止力にバラツキが生じやすい。それゆえ、圧入治具２の各角部２２が筒体の内壁３２ａを均一に圧入できるよう、筒体３２の中心軸と圧入治具２の中心軸とをできるだけ一致させた状態で圧入することが好ましい。圧入治具２をフィルターホルダー３の筒体３２の開口３３に挿入し押圧すると、筒体の内壁３２ａは圧入治具２の各角部２２によりそれぞれ圧入される。角部２２の圧入端面２２ａに当接して圧入された筒体の内壁２３ａにはＶ字型の圧入溝８とその外方に薄肉部７が形成され、圧入溝８が形成されたことによる圧入バリ５が圧入治具２の角部２２の圧入端面２２ａ下方に生じる。

次に、図２（ｃ）に示すように、フィルター４の表面近くの位置まで圧入治具２を圧入してフィルター４を係止する係止爪６を作成する。圧入治具２の圧入により生じる圧入バリ５は、フィルター４の表面近くまで圧入された結果、筒体の内壁３２ａから連続してフィルター４の表面上に突出する係止爪６を形成する。本実施形態では圧入治具２の角部２２の圧入端面２２ａは先端２４と同一平面上にあり、平坦面に形成されているため、圧入治具２の角部２２に押圧されて生じる圧入バリ５は平坦な圧入端面２２ａに当接しながら伸長する。それゆえ、係止爪６もストレート形状として形成されている。係止爪作成工程での圧入に係る加工温度は、特に限定されず、室温で行うことができる。なお、圧入治具又はフィルターホルダーの材質や形状等に基づき、環境温度及び圧入治具の温度を加温する等して加工温度を適宜調整することも可能である。

上述した工程による製造方法により、図２（ｄ）に示すフィルターユニット１が得られる。圧入治具２の圧入により形成された各係止爪６がフィルター４の表面を係止してフィルター４の脱落を防ぐ。本発明によれば、フィルターホルダー３へのフィルター４の収容が容易であり、Ｏリングのようなフィルター固定のための別部材を必要とせず、迅速で容易かつ低コストにフィルターユニット１を得ることができる。

次に、図３及び図４を参照して、本発明の第二の実施形態にかかるフィルターユニット１００の製造方法並びにそれに用いられる圧入治具１０２について説明する。なお、フィルターホルダー３及びフィルター４の構成に関する説明は、上述した第一の実施形態の場合と同様であり、その作用効果も同様である。

まず、図３に基づき、本発明のフィルターユニット１００の製造方法に用いられる圧入治具１０２について説明する。本実施形態の圧入治具１０２は前述した第一の実施形態と同様に略正四角柱状に形成されており、周側面１２１には４つの角部１２２を有している。本実施形態にかかる圧入治具１０２の角部１２２の圧入端面１２２ａは、半円弧状の凹アール面に形成されており、角部１２２の先端部分が鉤爪状に形成されている。それゆえ、この圧入治具１０２を用いてフィルターホルダー３の筒体の内壁３２ａを圧入すると、角部１２２の先端の鉤爪が筒体の内壁３２ａを鋭利に削るように作用するため、圧入にかかる力を小さくすることができる。また、圧入により生じる圧入バリが半円弧状の凹アール面に当接するため、円弧状にカールした係止爪１０６が４つ形成される。たとえば、本実施形態の圧入治具２は、一辺が約５．５ｍｍ、対角線が約７．８ｍｍの正方形の底面を有し、その各角部１２２の圧入端面１２２ａには、深さ約０．２ｍｍ、曲率半径約１ｍｍの凹アール面がそれぞれ形成されている。圧入治具１０２の先端１２４は、圧入治具１０２の各角部１２２の鉤爪状の先端部分と同一平面上にあるように構成されており、圧入端面１２２ａは各角部１２２から中心に向かって所定の曲率半径で削られて形成されている。圧入治具１０２の構成に関するその他の説明は、上述した第一の実施形態の場合と同様であり、その作用効果も同様である。

次に、図４を参照しながら、本発明の第二の実施形態に係るフィルターユニット１００の製造方法について説明する。なお、フィルター収容工程に関する説明は、上述した第一の実施形態の場合と同様であり、その作用効果も同様である。

係止爪作成工程について、まず、図４（ａ）を参照して説明する。本工程では、フィルターホルダー３の筒体３２の開口３３から圧入治具１０２を挿入して筒体の内壁３２ａを圧入する。筒体３２の中心軸と圧入治具１０２の中心軸がずれて偏心すると、圧入治具１０２の圧入により形成される圧入バリ１０５、圧入溝１０８及び薄肉部１０７の大きさや形状にバラツキが出て、形成される係止爪１０６の大きさや係止力にもバラツキが生じやすい。それゆえ、圧入治具１０２の各角部１２２が筒体の内壁３２ａを均一に圧入できるよう、筒体３２の中心軸と圧入治具１０２の中心軸とをできるだけ一致させた状態で圧入することが好ましい。圧入治具１０２をフィルターホルダー３の筒体３２の開口３３に挿入すると、筒体の内壁３２ａは圧入治具２の各角部１２２によりそれぞれ圧入される。このとき、角部１２２の先端部分が鉤爪状に形成されているため、角部１２２が筒体の内壁３２ａを鋭利に削るように作用する。それゆえ、圧入にかかる力を小さくすることができ、スムーズに圧入することができる。角部１２２の圧入端面１２２ａと当接して圧入された筒体の内壁２３ａにはＶ字型の圧入溝１０８とその外方に薄肉部１０７が形成され、圧入溝１０８が形成されたことによる圧入バリ１０５が圧入治具１０２の角部１２２の圧入端面１２２ａ下方に生じる。

次に、図４（ｂ）に示すように、フィルター４の表面近くの位置まで圧入治具１０２を圧入してフィルター４を係止する係止爪１０６を作成する。圧入治具１０２の圧入により生じる圧入バリ１０５は、フィルター４の表面近くまで圧入された結果、筒体の内壁３２ａから連続してフィルター４の表面上に突出する係止爪１０６を形成する。本実施形態では圧入治具１０２の角部１２２の圧入端面１２２ａは半円弧状の凹アール面に形成されているため、圧入治具１０２の角部１２２に押圧されて生じる圧入バリ１０５は圧入端面１２２ａに当接し案内されて、カール状に伸長する。それゆえ、カール状に突出した係止爪１０６が形成される。

上述した工程による製造方法により、図２（ｃ）に示すフィルターユニット１００が得られる。本実施形態では、カール状に突出した係止爪１０６が圧入治具１０２の圧入により形成される。各係止爪１０６はカール状に形成された爪の先端部でフィルター４を弾性的に押圧して係止することができる。なお、本実施形態においては、係止爪１０６のカール形状が形成されやすい観点から、フィルターホルダー３をポリプロピレン等の比較的硬質な材質で形成することが好ましい。なお、フィルターユニット１００の製造方法に関するその他の説明は、上述した第一の実施形態の場合と同様であり、その作用効果も同様である。

次に、図５及び図６を参照して、本発明の第三の実施形態にかかるフィルターユニット２００の製造方法並びにそれに用いられる圧入治具２０２について説明する。なお、フィルターホルダー３及びフィルター４の構成に関する説明は、上述した第一の実施形態の場合と同様であり、その作用効果も同様である。

まず、図５に基づき、本発明のフィルターユニット２００の製造方法に用いられる圧入治具２０２について説明する。本実施形態の圧入治具２０２は柱状に形成された円柱部と、円柱部の周側面２２１に設けられた角部２２２と、円柱部の先端に設けられた調芯部２２５とを有している。円柱部の外径は、円筒形に形成された筒体３２の内径と略同じか筒体３２の内径よりも若干小さくなるように設計されている。この円柱部の周側面２２１には軸方向に延びる複数の角部２２２が設けられており、この複数の角部２２２で、フィルターホルダー３の筒体の内壁３２ａをそれぞれ圧入することにより、フィルター４を係止する係止爪２０６を得ることができる。角部２２２の形状、数又は配置等は係止するフィルターの種類、フィルターの使用条件などに応じて適宜選択することができ、安定してフィルターを係止できる係止爪２０６を得る観点から、２つ以上の角部２２２を設けることが好ましく、４つ以上の角部２２２を設けることがより好ましく、角部２２２は周側面２２１に均等に配置することが好ましい。また、角部２２２の形状は、特に限定されないが、比較的小さな力で圧入できる形状とすることが好ましく、圧入にかかる力を小さくできる観点からＶ字形とすることが好ましい。なお、角部２２２をＶ字形とした場合の内角の角度は、特に限定されないが、安定してフィルターを係止できる係止爪を形成できる観点から、３０度以上が好ましく、６０度以上がより好ましい。本実施形態では、図５（ａ）に示すように、周側面２２１に略均等に配置されたＶ字形の８つの角部２２２を有しており、Ｖ字形に形成された角部２２２の内角の角度は約９０度である。

また、圧入治具２０２の角部２２２を含む軸断面２２３（図６（ａ）参照）において、各角部２２２から円柱の中心軸までの線分の長さが、フィルターホルダー３の筒体３２径の半分よりも大きく、筒体の外径の半分よりも小さくなるように形成されている。これにより、圧入治具２０２がフィルターホルダー３の筒体３２を圧入する際、圧入治具２０２の角部２２２が筒体の内壁３２ａのみを圧入し、筒体の外壁３２ｂは圧入せずに圧入した内壁３２ａの外方に安定した薄肉部２０７を形成することができる。例えば、本実施形態で用いられているフィルターホルダー３の筒体の内径は約７ｍｍ、外径は約９ｍｍである。この場合、圧入治具２０２の軸断面２２３における各角部２２２と中心軸との線分の長さが３．７ｍｍ〜４．３ｍｍとなるように設計することが好ましく、３．８ｍｍ〜４．１ｍｍとすることがより好ましい。本実施形態の圧入治具２０２は、円柱部の直径が約６．９ｍｍに形成されており、各角部２２２と中心軸との線分の長さは約３．９ｍｍに設計されている。

また、本実施形態にかかる圧入治具２０２の圧入方向の先端２２４には、圧入治具２０２の円柱部の底面から連続して縮径テーパー状に突出する調芯部２２５が設けられている。それゆえ、圧入の際には、圧入治具２０２の角部２２２が筒体３２に接する前に、テーパー部２２５ａを有する調芯部２２５が筒体３２の開口３３から挿入され、筒体３２の中心軸と圧入治具２０２の中心軸とを一致させるように案内する。これにより、圧入治具２０２の偏心を防ぐことができ、安定してフィルター４を係止する係止爪２０６を容易に得ることができる。

さらに、本実施形態の圧入治具２０２の調芯部２２５には、圧入により生じた圧入バリ２０５を逃がすための逃がし溝２２５ｂが、角部２２２の圧入端面２２２ａと連続するように設けられている。これにより、圧入治具２０２の角部２２２の圧入により生じる圧入バリ２０５は、テーパー部２２５ａに当接することなく、調芯部２２５内に設けられた逃がし溝２２５ｂに収容されながら圧入される。それゆえ、テーパー部２２５ａに圧入バリ２０５が接触して折り畳まれる等の変形を抑制でき、フィルター４表面に対向して突出する係止爪２０６が確実に形成される。本実施形態では、調芯部２２５は、突出高さが０．５ｍｍ、縮径された先端の外径は約５．９ｍｍに形成されているが、特にこれに限定されない。また、逃がし溝２２５ｂは、全ての角部２２２の圧入端面２２２ａから中心軸方向に連続した凹溝に形成され中心近傍で連結されているが、この形状に限定されず、中心近傍で連結されていなくてもよい。

次に、図６を参照しながら、本発明の第三の実施形態に係るフィルターユニット２００の製造方法について説明する。なお、フィルター収容工程に関する説明は、上述した第一の実施形態の場合と同様であり、その作用効果も同様である。

係止爪作成工程について、まず、図６（ａ）を参照して説明する。本工程では、フィルターホルダー３の筒体３２の開口３３から圧入治具２０２を挿入して筒体の内壁３２ａを圧入する。本実施形態にかかる圧入治具２０２の圧入方向の先端２２４には縮径テーパー状に突出する調芯部２２５が設けられている。それゆえ、圧入治具２０２の角部２２２が筒体３２に接する前に、調芯部２２５のテーパー部２２５ａが筒体３２の開口３３から挿入され、筒体３２の中心軸と圧入治具２０２の中心軸とを一致させるように案内する。引き続き、圧入治具２０２を挿入すると筒体の内壁３２ａは圧入治具２０２の各角部２２２に接触し、それぞれ圧入される。角部２２２の圧入端面２２２ａと当接して圧入された筒体の内壁２３ａにはＶ字型の圧入溝２０８とその外方に薄肉部２０７が形成され、圧入溝２０８が形成されたことによる圧入バリ２０５は、圧入治具２０２の角部２２２の圧入端面２２２ａ下方に生じる。圧入バリ２０５はさらなる圧入治具２０２の圧入により圧入端面２２２ａに当接しながら伸長するが、伸長した圧入バリ２０５はテーパー部２２５ａに当接することなく、圧入端面２２２ａと連続して設けられた逃がし溝２２５ｂに収容される。それゆえ、テーパー部２２５ａに圧入バリ２０５が接触して折り畳まれる等の変形を抑制でき、フィルター４表面に対向して突出する係止爪２０６が確実に形成される。

次に、図６（ｂ）に示すように、フィルター４の表面近くの位置まで圧入治具２０２を圧入してフィルター４を係止する係止爪２０６を得る。圧入治具２０２の圧入により生じる圧入バリ２０５は、フィルター４の表面近くまで圧入された結果、逃がし溝２２５ｂ内に収容されて伸長し、筒体の内壁３２ａから連続してフィルター４の表面上に突出する係止爪２０６を形成する。

上述した工程による製造方法により、図６（ｃ）に示すフィルターユニット２００が得られる。本実施形態では、圧入治具２０２の調芯部２２５により、中心軸あわせが行われ、圧入治具の偏心による係止爪の係止力の低下を防ぐことができる。なお、フィルターユニット２００の製造方法に関するその他の説明は、上述した第一の実施形態の場合と同様であり、その作用効果も同様である。

次に、図７を参照して、本発明の第四の実施形態にかかるフィルターユニットの製造方法に用いられる圧入治具３０２について説明する。なお、フィルターホルダー３及びフィルター４の構成に関する説明は、上述した第一の実施形態の場合と同様であり、その作用効果も同様である。

まず、図７に基づき、本発明のフィルターユニットの製造方法に用いられる圧入治具３０２について説明する。本実施形態の圧入治具３０２は円柱状に形成された円柱部と、円柱部の周側面３２１に設けられた角部３２２と、円柱部の先端に設けられた調芯部３２５とを有している。本実施形態にかかる圧入治具３０２の圧入方向の先端３２４に設けられた調芯部３２５には、さらに、ストレート部３２５ｃが設けられている。ストレート部３２５ｃは、円柱部の周側面３２１の外径と略同じ径を有し、円柱部と連続して形成されており、円柱部の底面とテーパー部３２５ａとの間に配置されている。圧入治具３０２の先端に設けられた調芯部３２５に、ストレート部３２５ｃとテーパー部３２５ａとを設けることにより、ストレート部３２５ｃが筒体３２の中心軸と圧入治具３０２の中心軸とをより一致させるように案内するため、圧入治具の偏心がより改善される。圧入の際には、圧入治具３０２の角部３２２が筒体３２に接する前に、テーパー部３２５ａ及びストレート部３２５ｃを備える調芯部３２５が筒体３２の開口３３から挿入され、筒体３２の中心軸と圧入治具３０２の中心軸とをより一致させるように案内する。これにより、圧入治具３０２の偏心を防ぐことができ、安定してフィルター４を係止する係止爪を容易に得ることができる。

さらに、本実施形態の圧入治具３０２の調芯部３２５には、圧入により生じた圧入バリを逃がすための逃がし溝３２５ｂが、角部３２２の圧入端面３２２ａと連続するように設けられている。これにより、圧入治具３０２の角部３２２の圧入により生じる圧入バリは、ストレート部３２５ｃ及びテーパー部３２５ａに当接することなく、調芯部３２５内に設けられた逃がし溝３２５ｂに収容されながら圧入される。それゆえ、ストレート部３２５ｃ及びテーパー部３２５ａに圧入バリが接触して折り畳まれる等の変形を抑制でき、フィルター４表面に対向して突出する係止爪が確実に形成される。本実施形態では、調芯部３２５は、ストレート部３２５ｃ及びテーパー部３２５ａを含めた全体の突出高さが０．５ｍｍ、縮径された先端の外径は約６．４ｍｍに形成されているが、特にこれに限定されない。また、逃がし溝３２５ｂは、全ての角部３２２の圧入端面３２２ａから中心軸方向に連続した凹溝に形成され中心近傍で連結されているが、この形状に限定されず、中心近傍で連結されていなくてもよい。なお、圧入治具３０２の構成、圧入治具３０２を用いたフィルターユニットの製造方法に関するその他の説明は、上述した第三の実施形態の場合と同様であり、その作用効果も同様である。

なお、上述した実施形態では具体的に説明されていないが、他の実施形態として、係止爪作成工程で用いる圧入治具をフィルターホルダーの筒体３２の内径よりもひとまわり大径に形成された円柱状とすることも可能である。これにより、フィルターホルダーの筒体３２の内壁３２ａが環状に圧入され、環状の係止爪を得ることができる。さらに、圧入治具をフィルターホルダーの筒体３２の内壁３２ａの２箇所を圧入して２つの係止爪を作成できるような、マイナスドライバー様形状とすることも可能である。

以下、実施例を用いて、本発明を詳細に説明する。以下実施例におけるフィルターの係止力の測定方法は以下の通りである。図２（ａ）に示すフィルターホルダー３のフィルター収容部３１に収容されたフィルター４に対し、フィルター収容部３１の底部側から開口３３側に押圧できるよう、フィルター収容部３１とろ液取り出し口３４との間を剃刀で切断した。フィルター収容部３１の底部を上に、筒体３２の開口３３が下になるように置き、フィルター収容部３１の底部孔の中心部から開口３３側に向かって収容されたフィルター４の底面を３ｍｍのピンで押圧し、フィルター４が脱落するまでのピーク応力（単位：Ｎ）を測定した。ピーク応力は、プッシュプルゲージ（製品名：ＡＩＫＯＨデジタルプッシュプルゲージＲＸ−５）を用いて測定した。

［実施例１］
材質がポリプロピレンからなる図２（ａ）に示すフィルターホルダー３に対し、フィルター４として、可撓性を有する複層フィルター（上からＰＶＡスポンジ、連通多孔質樹脂成形体、ガラス繊維ろ紙及びＰＶＡスポンジの４層構造、全体で約３〜４ｍｍ厚）を収容し、図１に示す圧入治具２（試験区１）又は図７に示す圧入治具３０２（試験区２）でそれぞれ圧入してフィルターユニットを得た。フィルター４の外径はフィルターホルダー３の筒体３２の内径（６．９ｍｍ）よりもやや大きい７．１ｍｍとした。フィルター４とほぼ同じ外径の焼結フィルターを収容させて得られたフィルターユニット（対照区１）及びフィルター４を収容したのみで圧入治具での圧入を行わなかったもの（対照区２）を対照とした。得られたフィルターユニットについてそれぞれフィルターの係止力を測定した。Ｎ数はいずれの対照区、試験区とも１０とした。結果を以下表に示す。この結果によれば、本発明の方法により得られたフィルターユニットは、高い係止力を有しており、係止爪の数、すなわち、圧入治具の角部の数を増やすことにより、さらに高い係止力が得られることが示された。

［実施例２］
材質がＰＥＴＧ、ポリエチレン又は６６ナイロンのフィルターホルダーについて、図７に示す圧入治具３０２で圧入してフィルターユニットを製造し、実施例１と同様にして係止力の評価試験を行った。結果を以下表に示す。この結果によれば、フィルターホルダーがいずれの材質からなる場合においても、本発明の方法により得られた係止爪はフィルターを安定的に係止することがわかった。

本発明は、上記の実施形態に限定されるものでなく、特許請求の範囲に記載された発明の要旨を逸脱しない範囲内での種々、設計変更した形態を技術的範囲に含むものである。

１、１００、２００、１´ フィルターユニット
２、１０２、２０２、３０２ 圧入治具
２１、１２１、２２１、３２１ 周側面
２２、１２２、２２２、３２２ 角部
２２ａ、１２２ａ、２２２ａ、３２２ａ 圧入端面
２３、１２３、２２３ 軸断面
２４、１２４、２２４、３２４ 先端
２２５、３２５ 調芯部
２２５ａ、３２５ａ テーパー部
２２５ｂ、３２５ｂ 逃がし溝
３２５ｃ ストレート部
３ フィルターホルダー
３１ フィルター収容部
３２ 筒体
３２ａ 内壁
３２ｂ 外壁
３３ 開口
３４ ろ液取出口
４ フィルター
５、１０５、２０５ 圧入バリ
６、１０６、２０６ 係止爪
７、１０７、２０７ 薄肉部
８、１０８、２０８ 圧入溝
９ Ｏリング

Claims (6)

1. 一端が開口した筒体に形成されたフィルター収容部と該フィルター収容部の底部と連通したろ液取出口を有し、熱可塑性樹脂からなるフィルターホルダーの前記筒体の開口からフィルターを挿入して、前記フィルター収容部に該フィルターを収容するフィルター収容工程と、
   前記筒体の開口から、柱状に形成された圧入治具の先端を挿入し、前記圧入治具で前記筒体の内壁を圧入して圧入バリを生じさせ、前記フィルターを係止する係止爪を形成する係止爪形成工程と、を含み、
   前記圧入治具は、周側面に軸方向に延びる２つ以上の角部を有しており、
   前記係止爪形成工程において、前記角部が前記筒体の内壁を圧入することを特徴とするフィルターユニットの製造方法。
2. 前記フィルターホルダーのフィルター収容部の前記筒体は、円筒形であり、
   前記圧入治具は、前記筒体の内径と略同じかやや小さい径を有する円柱部と、該円柱部の周側面に設けられた軸方向に延びる２つ以上の角部と、該円柱部の先端に設けられた縮径テーパー状に突出した調芯部を有し、
   前記係止爪形成工程において、前記圧入治具の前記角部で前記筒体の内壁を圧入することを特徴とする請求項１に記載のフィルターユニットの製造方法。
3. 前記調芯部は、前記円柱部と略同じ径を有するストレート部と縮径したテーパー部とからなることを特徴とする請求項２に記載のフィルターユニットの製造方法。
4. 前記調芯部には、前記係止爪形成工程において生じた圧入バリを逃がすための逃がし溝が、前記角部の圧入端面と連続するように設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載のフィルターユニットの製造方法。
5. 前記圧入治具は、多角柱形に形成されており、
   前記係止爪形成工程において、前記圧入治具の多角柱の角部が前記筒体の内壁を圧入することを特徴とする請求項１に記載のフィルターユニットの製造方法。
6. 前記圧入治具は、前記角部の圧入端面が半円弧状の凹面に形成されたものであることを特徴とする請求項５に記載のフィルターユニットの製造方法。

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