(57)【要約】【課題】簡便な構成で如何なる樹脂材にも適用可能な、樹脂製のフレーム等を有するフィルタエレメントの成形方法を提供する。【解決手段】固定金型と可動金型とを型閉めし、該固定金型と可動金型との間に合成樹脂を射出した後に挿入部材を合成樹脂材に融着して一体化する合成樹脂材の成形方法であって、前記合成樹脂の射出成形後に、加熱手段によって前記固定金型側に保持された前記合成樹脂材の端部を加熱溶融せしめ、前記加熱手段を退避させた後、前記挿入部材を前記溶融した端部に押圧することで、前記挿入部材を合成樹脂材に融着して一体化する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定金型と可動金型とを型閉めし、
該固定金型と可動金型との間に合成樹脂を射出した後に挿入部材を合成樹脂材に融着して一体化する合成樹脂材の成形方法であって、
前記合成樹脂の射出成形後に、加熱手段によって前記固定金型側に保持された前記合成樹脂材の端部を加熱溶融せしめ、
前記加熱手段を退避させた後、前記挿入部材を前記溶融した端部に押圧することで、前記挿入部材を合成樹脂材に融着して一体化することを特徴とする合成樹脂材の成形方法。
【請求項２】
請求項１に記載の合成樹脂材の成型方法において、
前記挿入部材は、筒状のフィルタ部材であり、
前記合成樹脂材の端部は、前記フィルタ部材の軸方向端面に押圧されることを特徴とする合成樹脂の成形方法。
【請求項３】
請求項２に記載の合成樹脂材の成形方法において、
前記フィルタ部材は、シート状の濾材を襞状に折り込むとともに、両端部を突き合わせて筒状に成形したことを特徴とする合成樹脂材の成形方法。
【請求項４】
請求項３に記載の合成樹脂材の成形方法において、
前記フィルタ部材の襞の間隔を一定に保持する位置決め手段を更に備えることを特徴とする合成樹脂材の成形方法。
【請求項５】
請求項４に記載の合成樹脂材の成形方法において、
前記位置決め手段は、前記フィルタ部材の軸方向に沿って延びると共に、前記フィルタ部材の内周に挿入されるホルダ部材であることを特徴とする合成樹脂材の成形方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の合成樹脂材の成形方法により製造されたことを特徴とするフィルタエレメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成樹脂材の成形方法及びこの成形方法を用いて製造された合成樹脂材に係り、特に、フィルタ部材に熱可塑性の合成樹脂材を融着して一体化したフィルタエレメントの成形方法及びこの成形方法を用いて製造されたフィルタエレメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、円筒状のフィルタエレメント等、複雑な形状の金型を用いることなく、複雑な形状のフィルタ部材に対してその両端部に合成樹脂材を接着・固定することができる樹脂製のフレーム等を有するフィルタ部材の成形方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−５８１１０号公報
【０００４】
特許文献１に記載されたフィルタ部材の成形方法は、樹脂を所定の形状で半硬化させる工程と、この半硬化させた樹脂にフィルタの一部を圧入する工程と、圧入された樹脂を硬化させる工程とを有することを特徴とする。
【０００５】
このように特許文献１に記載されたフィルタ部材の成形方法は、半硬化させた樹脂にフィルタの一部を挿入し、その後樹脂を硬化させるものであるので、金型としては樹脂を半硬化させる際に樹脂を所定の形状にするための金型だけでよく、フィルタの形状が複雑であっても金型が複雑化することがなく、フィルタに樹脂を接着させることができ、容易かつ安価にフィルタ部材を製造することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来のフィルタ部材の成形方法によると、特許文献１には、用いられる樹脂として、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂等の半硬化状態とすることができる樹脂であればいかなる樹脂であっても用いることができると記載されているものの、実際に半硬化状態を維持することができる材料はポリエステル系樹脂が最良であり、他の樹脂材では半硬化の状態をコントロールしにくく、例えば広く合成樹脂材として用いられているポリプロピレンやナイロンといった他の樹脂材に適用することができないという問題があった。
【０００７】
また、特許文献１に記載されたフィルタ部材の成形方法は、半硬化状態を維持するために、液状化した樹脂を金型に射出した後、金型の温度を調整して冷却時間を比較的長く保つ必要があり、これらの調整に非常に手間がかかるという問題を有していた。
【０００８】
さらに、特許文献１に記載されたフィルタ部材の成形方法は、上述したようにポリエステル等の高価な材料を使用することからコストの抑制が難しく、コストメリットを出しにくいという問題もあった。
【０００９】
そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、簡便な構成で如何なる樹脂材にも適用可能な、樹脂製のフレーム等を有するフィルタ部材の成形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】
【００１０】
本発明に係る合成樹脂材の成形方法は、固定金型と可動金型とを型閉めし、該固定金型と可動金型との間に合成樹脂を射出した後に挿入部材を合成樹脂材に融着して一体化する合成樹脂材の成形方法であって、前記合成樹脂の射出成形後に、加熱手段によって前記固定金型側に保持された前記合成樹脂材の端部を加熱溶融せしめ、前記加熱手段を退避させた後、前記挿入部材を前記溶融した端部に押圧することで、前記挿入部材を合成樹脂材に融着して一体化することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る合成樹脂材の成形方法において、前記挿入部材は、筒状のフィルタ部材であり、前記合成樹脂材の端部は、前記フィルタ部材の軸方向端面に押圧されると好適である。
【００１２】
また、本発明に係る合成樹脂材の成形方法において、前記フィルタ部材は、シート状の濾材を襞状に折り込むとともに、両端部を突き合わせて筒状に成形すると好適である。
【００１３】
また、本発明に係る合成樹脂材の成形方法において、前記フィルタ部材の襞の間隔を一定に保持する位置決め手段を更に備えると好適である。
【００１４】
また、本発明に係る合成樹脂材の成形方法において、前記位置決め手段は、前記フィルタ部材の軸方向に沿って延びると共に、前記フィルタ部材の内周に挿入されるホルダ部材であると好適である。
【００１５】
また、本発明に係るフィルタエレメントは、上述した成形方法によって製造されることを特徴とする。
【００１６】
上記発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた発明となり得る。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る合成樹脂材の成形方法は、合成樹脂の射出成形後に、加熱手段によって固定金型側に保持された合成樹脂材の端部を加熱溶融せしめて、挿入部材を溶融した端部に押圧して挿入部材を合成樹脂材に融着して一体化するので、簡便な構成で如何なる樹脂材にも適用可能な、樹脂製のフレーム等を有するフィルタエレメントの成形方法を提供することができる。また、加熱手段によって固定金型側に保持された合成樹脂材を溶融するので、金型の熱によって合成樹脂材が比較的高い温度で維持され、加熱手段による加熱が短時間で済み、熱効率の向上及び成形時間の短縮を図ることができる。
【００１８】
また、本発明に係る合成樹脂材の成形方法は、挿入部材として筒状のフィルタ部材を用い、合成樹脂材の端部をフィルタ部材の軸方向端面に押圧するように製造されるので、筒状のフィルタ部材の剛性向上を容易に図ることができる。
【００１９】
また、本発明に係る合成樹脂材の成形方法は、フィルタ部材がシート状の濾材を襞状に折り込むと共に、両端部を突き合わせて筒状に形成しているので、加工を容易に行うことができる。
【００２０】
また、本発明に係る合成樹脂材の成形方法は、固定金型又は可動金型の少なくともいずれか一方にフィルタ部材の襞の間隔を一定に保持する位置決め手段を備えているので、隣接する襞の間隔が乱れることによる濾過面積の低下及び通気抵抗の増加を抑制することができる。
【００２１】
また、本発明に係る合成樹脂材の成形方法は、位置決め手段がフィルタ部材の軸方向に沿って延びると共に、フィルタ部材の内周に挿入されるホルダ部材であるので、フィルタ部材の内周の剛性を高めると共に、フィルタ部材の襞の間隔を一定に保持することができる。
【００２２】
また、本発明に係るフィルタエレメントは、上述した成形方法によって製造されるので、簡便な構成で如何なる熱可塑性の樹脂材にも適用可能な、樹脂製のフレーム等を有するフィルタエレメントを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態に係るフィルタエレメントの構成を説明するための図。
【図２】本実施形態に係る合成樹脂材の成形方法に用いられる金型の一例を示す概略断面図。
【図３】（ａ）は本実施形態に係る合成樹脂材の成形方法に用いる固定具の斜視図、（ｂ）は固定具にフィルタ部材を挿入した状態を示す斜視図。
【図４】本実施形態に係る合成樹脂材の成形方法の工程の一例を示す説明図。
【図５】本実施形態に係る合成樹脂材に用いられる製造装置の一例を示す概略図。
【図６】本実施形態に係る合成樹脂材の成形方法の工程図。
【図７】本実施形態に係るフィルタエレメントの変形例を示す図。
【図８】本実施形態に係るフィルタエレメントの端板の他の変形例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２５】
図１は、本実施形態に係るフィルタエレメントの構成を説明するための図であり、図２は、本実施形態に係る合成樹脂材の成形方法に用いられる金型の一例を示す概略断面図であり、図３（ａ）は、本実施形態に係る合成樹脂材の成形方法に用いる固定具の斜視図、（ｂ）は固定具にフィルタ部材を挿入した状態を示す斜視図であり、図４は、本実施形態に係る合成樹脂材の成形方法の工程の一例を示す説明図であり、図５は、本実施形態に係る合成樹脂材に用いられる製造装置の一例を示す概略図であり、図６は、本実施形態に係る合成樹脂材の成形方法の工程図であり、図７は、本実施形態に係るフィルタエレメントの変形例を示す図であり、図８は、本実施形態に係るフィルタエレメントの端板の他の変形例を示す図である。
【００２６】
図１に示すように、本実施形態に係るフィルタエレメント１０は、シート状の濾材を襞状に折り込み、折り方向と直交する方向の両端部を突き合わせて筒状に形成した挿入部材としてのフィルタ部材１１と、フィルタ部材１１の軸方向の両端面に取り付けられた合成樹脂材としての端板１２とから構成されている。なお、フィルタ部材１１は端板１２に対して融着して一体化されている。フィルタ部材１１は、不織布やろ紙等、周知の濾材が好適に用いられ、両端部は超音波などを用いた溶着、ホットメルト樹脂などを用いた接着又はカシメ部材などを用いた結合などの周知の接合手段によって接合されている。
【００２７】
また、端板１２は、熱可塑性の合成樹脂によって形成されており、例えばポリプロピレンやポリエチレン等の種々の熱可塑性の合成樹脂が好適に用いられる。なお、端板１２には、開口１３が形成されており、フィルタ部材１１の外周からフィルタ部材の内周に向かって流れることで濾過された流体を開口１３から排出することができるように構成されている。
【００２８】
端板１２は、フィルタ部材１１の外部のダストサイドと、フィルタ部材１１の内部のクリーンサイドを仕切る作用を奏しており、該ダストサイドとクリーンサイドの境界に端版１２を配置することで、流体の気密性を確保している。また、フィルタ部材１１は、濾材で形成されているために剛性が低いことから、これを補強する作用も奏する。即ち、この端板１２によってフィルタ部材１１が座屈等して変形することを防止し、フィルタエレメント１０を他の部材に組み付けた際に他の部材との気密性を確保することができるように構成されている。
【００２９】
次に、図２から６を参照して本実施形態に係るフィルタエレメント１０の成形方法について説明を行う。図２に示すように、本実施形態に係る合成樹脂材の成形方法に用いられる金型２０は、固定金型２１と、固定金型２１に対して相対的に移動可能な可動金型２２と、フィルタ部材１１が挿入されて保持される固定具２３とを備えている。
【００３０】
固定金型２１は、後述する可動金型２２に対向して円環状の溝２４が形成されており、該溝２４に溶融した合成樹脂を射出充填するゲート２５が連絡して形成されている。なお、溝２４は固定金型２１と可動金型２２を型開きした状態でも、端板１２が溝２４内に保持できるように形成されている。
【００３１】
可動金型２２は、固定金型２１と型閉めすることで、その上面で固定金型２１に形成された溝２４を密封するように接触する。また、合成樹脂の射出後、溶融した合成樹脂を冷却して硬化を早めるために冷却手段２６を備えている。さらに、可動金型２２は、合成樹脂の射出成形後、固定具２３と固定金型２１とを対向配置するために、退避可能に構成されている。
【００３２】
固定具２３は、少なくともフィルタ部材１１の一部が露出するように、フィルタ部材１１が挿入されて保持される部材であり、図３（ａ）に示すように、内周壁に位置決め手段２８が形成されている。位置決め手段２８は、内周壁から放射状に突出する複数の突起で構成されており、該突起をフィルタ部材１１の襞間に介装するようにフィルタ部材１１を固定具２３に挿入することで、襞の間隔を一定にすることができ、端板１２を融着した場合にフィルタ部材１１の隣り合う襞の間隔が乱れることを防止する。このように、フィルタ部材１１の隣り合う襞の間隔が乱れないように構成されているので、本実施形態に係るフィルタエレメント１０は、隣り合う襞の間隔が乱れることによる、濾過面積の低下及び通気抵抗の増加を抑制することができる。
【００３３】
なお、固定具２３に挿入保持されたフィルタ部材１１は、図３（ｂ）に示すように、一方端が露出した状態で保持される。固定具２３はフィルタ部材１１の軸方向に沿って昇降自在に配置されており、可動金型２２が退避した後、フィルタ部材１１の露出した部位を端板１２に押圧することができるように構成されている。
【００３４】
本実施形態に係るフィルタエレメント１０の成形方法は、図４（ａ）に示すように、まず同時に固定具２３にフィルタ部材１１を挿入する（Ｓ１０１）。次に、固定金型２１と可動金型２２とを型閉め（Ｓ１０２）して溝２４にゲート２５を介して溶融した合成樹脂を射出充填する（Ｓ１０３）。溝２４に合成樹脂を射出した後、冷却手段２６によって射出された合成樹脂を所定の温度まで冷却することで端板１２を形成する。
【００３５】
次に、図４（ｂ）に示すように、端板１２の成形が終了した後、可動金型２２を側方に退避させて固定金型２１と可動金型２２との型開きを行い（Ｓ１０４）、固定金型２１の溝２４に保持された端板１２と固定具２３に挿入されたフィルタ部材１１を対向配置する。
【００３６】
次に、図４（ｃ）に示すように、端板１２のフィルタ部材１１と対向する端面を加熱するように、固定金型２１と固定具２３との間に加熱手段２７を配置する（Ｓ１０５）。加熱手段２７は、固定金型２１に保持された端板１２の端部を加熱溶融できれば如何なる手段を用いても構わないが、例えばヒータやバーナなどを用いることができる。この加熱手段２７によって、端板１２の端部は加熱されて溶融される（Ｓ１０６）。
【００３７】
この際、端板１２は、固定金型２１側に保持されているので、合成樹脂の射出成形時の余熱が残っており、端板１２自体も雰囲気温度よりも高めに維持されているので、加熱手段２７で熱を付与する場合でも短時間で端板１２の端部を溶融させることができ、熱効率が非常に良好である。
【００３８】
加熱手段２７によって十分に端板１２の端部が溶融された後、図４（ｄ）に示すように、加熱手段２７を側方へ退避させると共に、固定具２３を持ち上げることで溶融した端板１２の端部にフィルタ部材１１を押圧する（Ｓ１０７）。その後、端板１２とフィルタ部材１１との融着部をエアブローなどで冷却することで、確実に端板１２とフィルタ部材１１とを融着して一体化させる（Ｓ１０８）。
【００３９】
なお、加熱手段２７による加熱によって、端板１２の端部が溶融され、フィルタ部材１１を押圧する際、端板１２の冷却によって、端板１２に収縮や反りが生じて、固定金型２１から端板１２が落下する場合がある。これを防止するために、加熱手段２７で加熱する際に、固定金型２１や端板１２に落下防止手段を形成すると好適である。落下防止手段は、例えば端板１２の縁部を保持する爪状の部材を固定金型２１側に設置することによって、端板１２の落下を防止することができる。
【００４０】
その後、溝２４内に取り付けられた図示しないピンによって、端板１２を溝２４から押し出す。次に、図４（ｅ）に示すように、一方端に端板１２が融着されたフィルタ部材１１を反転させて固定具２３に再度保持し、他端側が露出するように保持する（Ｓ１０９）。
【００４１】
次に、図４（ａ）から（ｄ）に示した成形方法と同様の方法（Ｓ１１０〜Ｓ１１７）によって他端側にも端板１２を融着してフィルタエレメント１０が製造される。
【００４２】
また、図５に示すように、本実施形態に係るフィルタエレメント１０の成形方法は、一対の固定具２３が成形融着エリア３１と挿入反転エリア３２とに区画されたターンテーブル３０上に配置されている。図４に示した成形工程は、成形融着エリア３１で行われ、挿入反転エリア３２では、固定具２３にフィルタ部材１１を挿入する作業及び、一方端に端板１２が融着されたフィルタ部材１１を反転して、端板１２が融着されていない他端を固定具２３から露出させる作業が行われる。
【００４３】
即ち、ターンテーブル３０には４つの固定具２３が配列されており、成形融着エリア３１側の固定具２３は、一方でフィルタ部材１１の一方端に端板１２を融着する工程を行い、他方でフィルタ部材１１の他端に端板１２を融着する工程を行う。また、挿入反転エリア３２側の固定具２３は、一方で端板１２が融着されていないフィルタ部材１１を固定具２３に挿入する工程を行い、他方で一方端に端板１２が融着されたフィルタ部材１１を反転して端板１２が融着されていない他端を露出する工程が行われる。
【００４４】
このように、成形融着エリア３１と挿入反転エリア３２とを固定具２３が往来することで、合成樹脂の射出成形や端板１２へフィルタ部材１１を押圧して融着するなどの工程と同時に挿入反転エリア３２の固定具２３にフィルタ部材１１を挿入する作業を行うことができるので、フィルタエレメント１０を連続して製造する場合にサイクルタイムを短くすることが可能となる。
【００４５】
このように、本実施形態に係るフィルタエレメント１０は、固定金型２１側に保持された端板１２を金型内で加熱手段２７によって加熱溶融するので、固定金型２１の余熱を利用することで熱効率を向上させることができ、短い時間で確実にフィルタ部材１１に端板１２を融着することができる。
【００４６】
また、本実施形態に係るフィルタエレメント１０のように円筒状のフィルタ部材１１の軸方向端面に端板１２を融着するといった従来のインサート成形では非常に複雑な金型構造が必要であった部材も容易に成形することが可能となる。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態に係るフィルタエレメント１０では、フィルタ部材１１を円筒状に形成した場合について説明を行ったが、フィルタ部材の形状はこれに限られず、例えば図７に示すように、円錐状に形成しても構わない。この場合、端板１２ａは、フィルタ部材１１ａの端面と確実に融着することができるように、円錐状の頂角と垂直に交わるように傾斜した傾斜面を備えると好適である。
【００４８】
また、上述した本実施形態に係るフィルタエレメント１０，１０ａでは、両端の端板１２，１２ａに開口１３，１３ａが形成された場合について説明を行ったが、開口１３，１３ａはいずれか一方の端板１２，１２ａのみに形成し、他方の端板は開口１３，１３ａを形成しない円盤状としても構わない。さらに、本実施形態に係るフィルタエレメント１０，１０ａでは、フィルタ部材１１，１１ａの外部から内部に流れる方向に沿って流体を濾過する場合について説明を行ったが、流体の流路はこれに限られず、フィルタ部材１１，１１ａの内部から外部に流れる方向に沿って流体を濾過しても構わない。
【００４９】
また、位置決め手段２８は、フィルタ部材１１，１１ａの其々の襞の間に挿入する場合について説明を行ったが、襞の間隔を一定に保持できれば、例えば襞の３〜５山ごとに位置決め手段が挿入されるように構成しても構わない。このように構成することで、固定具２３へフィルタ部材１１，１１ａを挿入する作業を簡素化することができる。
【００５０】
また、位置決め手段は固定具２３の内壁面に放射状に突出するリブで構成した場合について説明を行ったが、位置決め手段はこれに限られず、例えば、フィルタ部材の軸方向に沿って延びると共に、フィルタ部材の内周に挿入されるホルダ部材として構成しても構わない。この場合、ホルダ部材の外周面に放射状に突出するリブを形成することで、上述した位置決め手段２８と同様の作用を奏すると共に、フィルタ部材の内周を補強することも可能となる。なお、ホルダ部材は、事前に射出成形によって成形しておけば、フィルタ部材を固定具２３に挿入する際に同時に固定具２３に挿入することで、フィルタ部材と共に端板に一体化することができる。
【００５１】
また、本実施形態に係るフィルタエレメントの製造方法において、ターンテーブル３０を用いて連続的にフィルタエレメントの製造を行う場合について説明を行ったが、ターンテーブル３０を用いることなく、例えばコンベアなどのスライド機構を適用してフィルタエレメントを連続して製造するように構成しても構わない。
【００５２】
また、本実施形態に係るフィルタエレメントの製造方法において、落下防止手段として、固定金型２１側に端板１２の縁部を保持する爪状の部材を設置する場合について説明を行ったが、落下防止手段はこれに限られず、例えば、図８に示すように、端板１２ｂの固定金型２１ａと対向する面の縁部に沿ってリブ１２ｃを延設させても構わない。このように構成すれば、端板１２ｂの冷却によって収縮や反りが生じても、リブ１２ｃが固定金型２１ａに引っかかることで、端板１２ｂの落下を防止することができる。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００５３】
１０  フィルタエレメント，    １１，１１ａ  フィルタ部材，    １２，１２ａ  端板，    １３，１３ａ  開口，    ２０  金型，    ２１  固定金型，    ２２  可動金型，    ２３  固定具，    ２４  溝，    ２５  ゲート，    ２６  冷却手段，    ２７  加熱手段，    ２８  位置決め手段，    ３０  ターンテーブル，    ３１  成形融着エリア，    ３２  挿入反転エリア。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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