(57)【要約】【課題】エンドプレートが大径化してもその変形を招くことなく、且つ確実に筒形構造体と接合できるようにしたフィルターカートリッジを提供する。【解決手段】フィルターエレメント４の内側に多孔状のインナチューブ２を、外側に同じく多孔状のアウタチューブ３をそれぞれ同心状に配設し、それら三者からなる筒形構造体５の両端面に樹脂製のエンドプレート６…７を接合して封止してある。エンドプレート６，７のうちフィルターエレメント４との接合面に、二層成形法にて高流動性樹脂層８を予め一体に形成する。この高流動性樹脂層８の少なくとも一部を加熱溶融させることでフィルターエレメント４とエンドプレート６，７を接合してある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の濾材をプリーツ折りしたものを円筒状に形成してなるフィルターエレメントの内側に多孔状の内筒を、外側に同じく多孔状の外筒をそれぞれ同心状に配設し、それら三者からなる筒形構造体の両端面に熱可塑性樹脂製の円板状のエンドプレートを接合して封止してなるフィルターカートリッジの構造であって、
上記エンドプレートのうちフィルターエレメントとの接合面となるべき部分に、二層成形法にてエンドプレートそのものの材質よりも流動性の高い高流動性樹脂層を予め一体に形成し、
この高い流動性樹脂層の少なくとも一部を加熱溶融させることでフィルターエレメントとエンドプレートを接合してあることを特徴とするフィルターカートリッジ。
【請求項２】
上記エンドプレートのうちフィルターエレメントとの接合面となるべき部分に、内側フランジ部と外側フランジ部とで仕切られた円環状のエレメント受容凹部を形成し、
このエレメント受容凹部の底面に、内側フランジ部と外側フランジ部に接触しないように高流動性樹脂層を予め一体に形成してあることを特徴とする請求項１に記載のフィルターカートリッジ。
【請求項３】
上記エンドプレートの材質の流動性と高流動性樹脂層の流動性との差としてＭＦＲ値（メルトフローレートまたはメルトフローインデックスの値で、単位はｇ／１０ｍｉｎである。）で２０以上としたことを特徴とする請求項１または２に記載のフィルターカートリッジ。
【請求項４】
上記帯状の濾材は、高分子膜の表裏両面に補強用の補助濾材を重ね合わせて少なくとも三層構造としたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフィルターカートリッジ。
【請求項５】
少なくともいずれか一方のエンドプレートに、内筒の内部空間を相手側の機器に接続するためのシール部材付きの接続口が一体に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のフィルターカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルターカートリッジ、特に一般産業用の比較的大型のフィルターカートリッジに関し、例えば所定の流体の通流過程において不要成分や不純物（以下、これらを総称して「不純物等」という）を含む液体または気体から上記不純物等を分離するためのフィルターカートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般産業用の比較的大型のフィルターカートリッジとして、帯状の濾材をプリーツ折りしたものを円筒状に形成してなるフィルターエレメントの内側に多孔状の内筒を、外側に同じく多孔状の外筒をそれぞれ同心状に配設し、それら三者からなる筒形構造体の両端面に樹脂製の円板状のエンドプレートを接合して封止した構造のものが知られている。
【０００３】
そして、上記のような筒形構造体とエンドプレートとを接合する方法として、エンドプレート上にエンドプレートそのものと同材質の溶融樹脂を塗布した上で両者を圧接させる方法以外に、エンドプレートそのものを熱可塑性の樹脂材料で形成し、そのエンドプレートのうち少なくとも筒形構造体との接合面となる部分を加熱溶融させて、いわゆる溶着または融着方式にて両者を接合するようにした技術が特許文献１，２等で提案されている。
【特許文献１】特開平５−１１１６２２号公報
【特許文献２】特公平８−１７９２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のようにエンドプレートそれ自体を加熱溶融する方式では、エンドプレートのうち筒形構造体との接合面となる部分を局部的に加熱溶融するだけであるため、筒形構造体との接合後の冷却過程において溶融部分と非溶融部分との収縮差のためにエンドプレートが少なからず変形することになる。この変形はエンドプレートの外径が大きくなるほど顕著となり、外径が小さい場合にはある程度許容されるものの、例えば直径が１００ｍｍを超えるようになるとその変形を無視することができず、フィルターカートリッジを収容するためのケーシングへの装着性や外観品質が損なわれることとなって好ましくない。また、上記変形を防止するにはエンドプレートの厚肉化が有効であるが、フィルターカートリッジの重量増加や歩留まりの低下を招くこととなり、実用的でない。
【０００５】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、エンドプレートを加熱溶融させて筒形構造体と接合することを前提としながらも、とりわけエンドプレートが大径化してもその変形を招くことなく、且つ確実に上記筒形構造体と接合できるようにしたフィルターカートリッジを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、帯状の濾材をプリーツ折りしたものを円筒状に形成してなるフィルターエレメントの内側に多孔状の内筒を、外側に同じく多孔状の外筒をそれぞれ同心状に配設し、それら三者からなる筒形構造体の両端面に熱可塑性樹脂製の円板状のエンドプレートを接合して封止してなるフィルターカートリッジの構造であることを前提とする。
【０００７】
その上で、上記エンドプレートのうちフィルターエレメントとの接合面となるべき部分に、二層成形法にてエンドプレートそのものの材質よりも流動性の高い高流動性樹脂層を予め一体に形成し、この高流動性樹脂層の少なくとも一部を加熱溶融させることでフィルターエレメントとエンドプレートを接合してあることを特徴とする。
【０００８】
この場合、上記高流動性樹脂層の溶融深さを一定にし、且つその高流動性樹脂層がはみ出さないようにする上では、請求項２に記載のように、上記エンドプレートのうちフィルターエレメントとの接合面となるべき部分に、内側フランジ部と外側フランジ部とで仕切られた円環状のエレメント受容凹部を形成し、このエレメント受容凹部の底面に、内側フランジ部と外側フランジ部に接触しないように高流動性樹脂層を予め一体に形成してあることが望ましい。
【０００９】
また、エンドプレートの変形を防止し、且つ高流動性樹脂層を効率よく溶融ささせる上では、請求項３に記載のように、上記エンドプレートの材質の流動性と高流動性樹脂層の流動性との差としてＭＦＲ値（メルトフローレートまたはメルトフローインデックスの値で、単位はｇ／１０ｍｉｎである。）で２０以上とすることが望ましい。
【００１０】
また、先に述べた帯状の濾材は、例えば請求項４に記載のように、高分子膜の表裏両面に樹脂製のネット、網布、多孔状シート、不織布等からなる補強用の補助濾材を重ね合わせて少なくとも三層構造としたものが望ましい。
【００１１】
さらに、フィルターカートリッジそのものの機能上では、請求項５に記載のように、少なくともいずれか一方のエンドプレートに、内筒の内部空間を相手側の機器に接続するためのシール部材付きの接続口が一体に形成されていることが望ましい。
【００１２】
したがって、少なくとも請求項１に記載の発明では、フィルターエレメントとエンドプレートとの接合に際してエンドプレートの一部を加熱溶融させることになるものの、エンドプレートそのものは溶融させることなく予め二層成形してある高流動性樹脂層のみを部分的に加熱溶融させた上で、フィルターエレメントと接合する。こうすることにより、エンドプレートへの熱的影響を最小限にしてそのエンドプレートの変形を抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、エンドプレートとフィルターエレメントとの接合に際して、二層成形をもって予めエンドプレートと一体に形成してある高流動性樹脂層のみを部分的に溶融させて接合するので、エンドプレートそのものを部分的に加熱溶融させる場合と比べてエンドプレートの変形を大幅に抑制することができ、相手側となるケーシングへのフィルターカートリッジの装着性や、フィルターカートリッジそのものの外観品質を良好なものとすることができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、エンドプレートに形成したエレメント受容凹部の底面に、内側フランジ部と外側フランジ部に接触しないように高流動性樹脂層を予め一体に形成してあるため、高流動性樹脂層の加熱溶融深さが一定のものであるとともに、その高流動性樹脂層のはみ出しを未然に防止でき、フィルターエレメントとの接合が確実に行われるとともに、外観品質も一段と良好なものとなる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、エンドプレートと高流動性樹脂層との流動性の差としてＭＦＲ値で２０以上としてあるため、高流動性樹脂層を部分的に加熱溶融させるだけでフィルターエレメントとの接合が速やかに且つ確実に行える利点がある。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、フィルターエレメントの素材である帯状の濾材を少なくとも三層構造としてあるため、接触面積の増大によりフィルターエレメントとエンドプレートとの接合をより確実に行える利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１以下の図面は本発明に係るフィルターエレメントのより具体的な実施の形態を示す図であり、特に図１は先に述べた一般産業用の比較的大型のフィルターカートリッジ全体の断面図を示している。
【００１８】
図１に示すフィルターカートリッジ１は、内筒であるインナチューブ２と外筒であるアウタチューブ３とを同心状に配置するとともに、それら内外筒２，３の間の円環状の空間に同じく円環状をなすフィルターエレメント４を装填して、それら内外筒２，３とフィルターエレメント４との三者をもって筒形構造体５としてある。そして、その筒形構造体５の両端面に外径がアウタチューブ３と同径の円板状のエンドプレート６，７を配設し、接合層である高流動性樹脂層８をもってフィルターエレメント４と各エンドプレート６，７を接合して封止してある。
【００１９】
図１に示したフィルターカートリッジ１は、アウタチューブ３の円筒面側から流入した流体をフィルターエレメント４で濾過した上でインチューブ２側から流出させる方式のものであり、インナチューブ２およびアウタチューブ３共に熱可塑性樹脂材料、例えばポリプロピレン（ＰＰ）にて格子状または多孔状のものとして形成し、濾過対象となる流体の透過性を持たせつつ筒形構造体５として必要な剛性を持たせてある。なお、符号２ａはインナチューブ２の穴または穴状空間を、符号３ａはアウタチューブ３の穴または穴状空間をそれぞれ示す。
【００２０】
また、双方のエンドプレート６，７もインナチューブ２等と同じ材料で形成されているとともに（例えば、エンドプレート６，７の厚みは５ｍｍ程度）、筒形構造体５との接合面となる部分には内側フランジ部６ａ，７ａと外側フランジ部６ｂ，７ｂとをもって円環状のエレメント受容凹部６ｃ，７ｃを予め形成してあり、このエレメント受容凹部６ｃ，７ｃにてフィルターエレメント４を主要素とする筒形構造体５を受容するようにして接合してある。そして、一方のエンドプレート７の中央部には、インナチューブ２の内部空間を相手側の機器に接続するためのＯリング等のシール部材９付きの接続口としてのボス部１０を一体に突出形成してある。
【００２１】
ここで、双方のエンドプレート６，７のエレメント受容凹部６ｃ，７ｃの底面には、図２，３にも示すように接合層としての所定厚みの円環状の高流動性樹脂層８を予め一体に形成してある。この高流動性樹脂層８は、エンドプレート６，７自体を成形する際に親和性のある同種または異種材料を同時にもしくは時間差をもって射出する公知の二層成形法（二色成形法）を採用することで予めエンドプレート６，７と一体に成形される。
【００２２】
本実施の形態では、各エンドプレート６，７の材質をポリプロピレンとしているので、そのエンドプレート６，７を成形する際に流動性の異なる二種類のポリプロピレン材料を射出して、エンドプレート６，７そのものを形成することになる低流動性のポリプロピレン材料よりも流動性の高い別のポリプロピレン材料をもってエンドプレート６，７と一体に高流動性樹脂層８を成形してある。
【００２３】
エンドプレート６，７のポリプロピレン材料の流動性の値をＭＦＲ値（メルトフローレートまたはメルトフローインデックスの値で、単位はｇ／１０ｍｉｎである。）で例えば２５としたならば、そのエンドプレート６，７と二層成形法をもって一体成形される高流動性樹脂層８の流動性の値をＭＦＲ値で６０とし、双方のＭＦＲ値の差を３５としてある。なお、双方のＭＦＲ値の差は必ずしも３５である必要はないが、フィルターエレメント４との接合性等を考慮すると、双方のＭＦＲ値の差は２０以上あることが望ましい。
【００２４】
上記高流動性樹脂層８の厚みは図２，３に示すようにの内側フランジ部６ａ，７ａおよび外側フランジ部６ｂ，７ｂの高さと同等またはそれよりもわずかに高い程度とし（高流動性樹脂層８の厚みは、例えば２〜３ｍｍ程度）、その高流動性樹脂層８が内側フランジ部６ａ，７ａおよび外側フランジ部６ｂ，７ｂに接触しないように、それらの内側フランジ部６ａ，７ａおよび外側フランジ部６ｂ，７ｂに対して所定の隙間Ｃを持たせて成形してある。なお、上記の隙間Ｃは例えば１〜４ｍｍ程度に設定される。
【００２５】
そして、各エンドプレート６，７と一体に形成された高流動性樹脂層８にヒータ等の熱源を対向させてその高流動性樹脂層８の少なくとも表層部のみを予め加熱溶融させた上で、溶着または融着をもって筒形構造体５側のフィルターエレメント４と接合してある。
【００２６】
なお、図２，３の（Ａ）にも示すように、アウタチューブ３の両端面にはエンドプレート６，７との接合のために段状部３ｂを予め形成してあり、筒形構造体５と各エンドプレート６，７とを接合する際には、エンドプレート６，７側の外側フランジ部６ｂ，７ｂとアウタチューブ３側の段状部３ｂが凹凸嵌合をもって相互嵌合するようになっている。
【００２７】
フィルターエレメント４は、周知のように例えば高分子膜を主要素とする帯状の濾材をプリーツ状（アコーディオンプリーツ状）に折り曲げたものを円筒状に丸めた上でその円周方向の両端を接合して円環状に整形したものである。上記の濾材としては複数の異種の濾材を複数枚重ね合わせた複合構造のものが望ましく、例えば主要素となる高分子膜の表裏両面に樹脂製のネット、網布、多孔状シート、不織布等からなる補強用の補助濾材を重ね合わせて少なくとも三層構造としたものが使用される。このような複合構造の濾材は、濾過性能の向上のほか、濾過性能に最も優れた高分子膜はきわめて薄い故に剛性に乏しいことから、高分子膜の剛性を補うように補強して、フィルターエレメント４としての円環状の形状保持のために採用される。
【００２８】
次に、上記筒形構造体５と各エンドプレート６，７との接合方法をもう少し詳しく説明する。
【００２９】
先ず、図２の（Ａ），（Ｂ）に示すように、予め高流動性樹脂層８と一体成形された一方のエンドプレート６を所定の受治具１１にセットして位置決めした上、その高流動性樹脂層８とヒータブロック１２を対向させて、少なくとも高流動性樹脂層８の表層部を溶融・流動化させる。加熱条件としては、例えばヒータブロック１２の温度を６００℃程度とし、高流動性樹脂層８との間の距離を２ｍｍ程度に保持して、３０〜４０秒間加熱する。
【００３０】
ここで、同図（Ａ）に示すように高流動性樹脂層８が内側フランジ部６ａおよび外側フランジ部６ｂに接触しないように予め隙間Ｃを確保してあることから、その高流動性樹脂層８とほぼ同径のヒータブロック１２の円環状の平坦面１２ａを対向させることで、高流動性樹脂層８の全面を均一深さをもって溶融させることが可能となる。
【００３１】
これに対して、上記の隙間Ｃが確保されずに高流動性樹脂層８が内側フランジ部６ａおよび外側フランジ部６ｂに接触していると、高流動性樹脂層８が受けた熱の一部が内側フランジ部６ａおよび外側フランジ部６ｂとの接触によって逃げてしまい、高流動性樹脂層８のうちその内側フランジ部６ａおよび外側フランジ部６ｂに近い部分ほど溶融深さが小さくなり、結果として高流動性樹脂層８の溶融深さの不均一さのためにフィルターエレメント４との接合が不十分になりやすい。
【００３２】
そして、同図（Ｃ）に示すようにエンドプレート６の上から筒形構造体５を位置決めしながら押し付けて、筒形構造体５のうちフィルターエレメント４のみをエンドプレート６と接合する。なお、図２，３ではインナチューブ２やアウタチューブ３の穴または穴状空間２ａ，３ａを図示省略してある。
【００３３】
この場合、筒形構造体５を形成しているインナチューブ２およびアウタチューブ３は端面の段状部３ｂをもってエンドプレート６側の内側フランジ部６ａおよび外側フランジ部６ｂと凹凸嵌合するだけであり、溶融・流動化した高流動性樹脂層８がフィルターエレメント４を形成している濾材の折り目間に入り込むことで筒形構造体５とエンドプレート６とが堅固に接合固定される。
【００３４】
また、先に述べたように高流動性樹脂層８が内側フランジ部６ａおよび外側フランジ部６ｂに接触しないように予め隙間Ｃを確保してあることで、高流動性樹脂層８が溶融・流動化しても筒形構造体５の内外周側にはみ出すことがない。
【００３５】
こうして、一方のエンドプレート６の筒形構造体５との接合を終えたならば、図３の（Ａ）に示すように同じ手順でもう一方のエンドプレート７の受治具１３にセットした上で高流動性樹脂層８をヒータブロック１２で加熱・溶融させ、同図（Ｂ）に示すようにエンドプレート６の接合が完了している筒形構造体５を押し付けて接合し、最終的には図１のようなフィルターカートリッジ１を得ることができる。なお、シール部材９は後から装着される。
【００３６】
このように本実施の形態によれば、加熱溶融させた上でフィルターエレメント４とエンドプレート６，７とを接合することを前提としながらも、熱収縮によるエンドプレート６，７の変形を抑制することができ、外観品質に優れたフィルターカートリッジ１を得ることができるとともに、直径の大きなフィルターカートリッジ１も変形なしに容易に製造することが可能となる。
【００３７】
なお、上記実施の形態では、インナチューブ２およびアウタチューブ３のほかエンドプレート６，７や高流動性樹脂層８の材質をポリプロピレンとしたが、本発明はこれらの材質に限定されるものではなく、熱可塑性樹脂であれば例えばフッ素樹脂、ポリエチレン樹脂等を使用しても良い。特にエンドプレート６，７をフッ素樹脂（ＰＦＡ）製のものとした場合には、高流動性樹脂層８をエンドプレート６，７よりも流動性が高く且つ低融点のフッ素樹脂（ＦＥＰ）を使用することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係るフィルターカートリッジのより具体的な一例を示す断面説明図。
【図２】図１のフィルターカートリッジにおける筒形構造体と一方のエンドプレートとの接合手順を示す説明図。
【図３】図１のフィルターカートリッジにおける筒形構造体と他方のエンドプレートとの接合手順を示す説明図。
【符号の説明】
【００３９】
１…フィルターカートリッジ
２…インナチューブ（内筒）
３…アウタチューブ（外筒）
４…フィルターエレメント
５…筒形構造体
６…エンドプレート
６ａ…内側フランジ部
６ｂ…外側フランジ部
６ｃ…エレメント受容凹部
７…エンドプレート
７ａ…内側フランジ部
７ｂ…外側フランジ部
７ｃ…エレメント受容凹部
８…高流動性樹脂層
９…シール部材
１０…ボス部（接続口）
【図１】
2008161851.tif 000003
【図２】
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【図３】
2008161851.tif 000005