(57)【要約】【課題】接着剤を使用せず、簡素な構造でありながら、信頼性の高い浄化フィルターを提供する。【解決手段】濾材１と、濾材１のシール箇所１Ｂに配置されたゴム硬度がＡ２０からＡ４０の範囲の弾性シール材５と、弾性シール材５を圧縮させて濾材１のシール箇所１Ｂに押し付けた状態で接合される複数のハウジング部材３，４とが設けられている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
濾材と、前記濾材のシール箇所に配置されたゴム硬度がＡ２０からＡ４０の範囲の弾性シール材と、前記弾性シール材を圧縮させて前記濾材のシール箇所に押し付けた状態で接合される複数のハウジング部材とが設けられている浄化フィルター。
【請求項２】
前記複数のハウジング部材が熱可塑性樹脂で構成され、前記接合が超音波溶着接合で行われる請求項１記載の浄化フィルター。
【請求項３】
前記濾材が外部に開口した内空部を有して、前記内空部の開口が形成された前記濾材の表面を前記シール箇所とし、
前記弾性シール材及び前記ハウジング部材に、前記濾材表面の開口を外部に連通させる連通部を備えている請求項１又は２記載の浄化フィルター。
【請求項４】
前記濾材が筒状に形成されて、その筒軸芯位置に前記内空部を形成し且つ筒軸芯方向の両端部夫々に前記開口を形成し、
前記弾性シール材が、前記濾材の筒軸芯方向の両端部に配置した一対の弾性シール材で構成されるとともに、前記複数のハウジング部材が、前記一対の弾性シール材と前記濾材を挟むように、前記濾材の筒軸芯方向の両端部に配置した一対のハウジング部材で構成され、前記弾性シール材の一方及び前記ハウジング部材に、前記濾材の筒軸芯方向一端部の開口を外部に連通させる連通部を備えている請求項３記載の浄化フィルター。
【請求項５】
前記濾材が有底筒状に形成されて、その筒軸芯位置に前記内空部を形成し且つ筒軸芯方向の一端部にのみ前記開口を形成し、
前記弾性シール材が、前記濾材の筒軸芯方向の一端部に配置した弾性シール材で構成されるとともに、前記複数のハウジング部材が、前記濾材と前記弾性シール材を挟むように、前記濾材の筒軸芯方向の両端部に配置した一対のハウジング部材で構成され、前記弾性シール材及び前記ハウジング部材に、前記濾材の筒軸芯方向一端部の開口を外部に連通させる連通部を備えている請求項３記載の浄化フィルター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浄水器などに用いられる浄化フィルター、特にハウジング一体型の浄化フィルターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記浄化フィルターでは、図４に示すように、例えば筒軸芯位置に水等の浄化対象流体の流路となる内空部を形成し、筒軸芯方向の両端部に開口を形成した円筒状濾材１（スリーブ型濾材ともいう）に上エンドキャップ２ａ及び下エンドキャップ２ｂを接着剤を用いて接着し、次に、このエンドキャップ付きの円筒状濾材１を内部に収納した状態で円筒状のカートリッジハウジング３と円板状のカートリッジキャップ４を組み付け、カートリッジハウジング３とカートリッジキャップ４を超音波溶着によって溶着接合させて、ハウジング一体型の浄化フィルターを組み立てるようにしていた（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
なお、図４では、各エンドキャップ２ａ，２ｂと濾材１の上下端面箇所は接着剤で接着シールされており水等は通過できないので、カートリッジハウジング３の横側部に設けた流入口３ａから流入した水等が、円筒状濾材１の外周側から濾材を通過して内空部１Ａに流れて濾過されたのち、カートリッジキャップ４の流出口４ａから流出する。また、濾材１はカーボンブロックで構成され、その外周面は不織布で覆われている。ここで、カーボンブロックとは、活性炭繊維及び粒状活性炭（又は粉末活性炭）等の一方又は両方を含む炭素材料をバインダー（結合体）によって結合した成形体を示す。このような成形体は、湿式法では、上記炭素材料とバインダーとからなる水性スラリーを吸引成形し、乾燥、加熱することで製造できる。上記バインダーとしては、ポリアクリロニトリル、パルプなどのフィブリル繊維、熱融着繊維、熱可塑性樹脂等を使用することができる。また、乾式法では、上記成形体は、上記炭素材料と熱融着繊維、熱可塑性樹脂等のバインダーを乾式で混合後、加熱圧縮成形して製造することができる。なお、炭素材料の他に、吸着性のある繊維又は粉粒体等の他の材料を添加しても構わない。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２８２８４６号公報（第５頁、図４）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、接着剤を用いて濾材端面箇所にエンドキャップを取り付ける方法では、一般に、生産効率の低下、組み立て費用の増大、接着剤による濾材の性能劣化のおそれ等の不都合がある。ここで、接着剤を用いたフィルター加工の不都合について以下補足する。先ず、接着剤の塗布量のコントロールが難しく、塗布量が多いと外観不良になる一方、少ないと強度不足になり、接着工程の不良率が高くなる（具体的には、不良率が０．１％オーダーに達する場合がある）。また、接着剤の固化時間が長いため、固化完了まで接着済みの半製品を一時的に保管するスペースと時間が必要になり、結果的に工程間に停滞時間が発生して、生産効率が低下する。
そこで、接着剤を使用しない構造の浄化フィルターが望まれている。ただし、接着剤を使用しない場合に、浄化フィルターの構造が複雑化し、また、シールの信頼性が低下することは避けなければならない。
【０００６】
本発明の目的は、上記実情に鑑み、接着剤を使用せず、簡素な構造でありながら、信頼性の高い浄化フィルターを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を実現するための本発明に係る浄化フィルターの第１の特徴構成は、請求項１に記載したように、濾材と、前記濾材のシール箇所に配置されたゴム硬度がＡ２０からＡ４０の範囲の弾性シール材と、前記弾性シール材を圧縮させて前記濾材のシール箇所に押し付けた状態で接合される複数のハウジング部材とが設けられている点にある。尚、本願では、ゴム硬度を、ＪＩＳ  Ｋ６２５３のタイプＡデュロメータ硬さで示している。
【０００８】
すなわち、弾性シール材を濾材のシール箇所にハウジング部材で押し付けて圧縮させ、シール箇所に密着させることでシール性が確保されるようにする。この場合、ゴム硬度が大きい弾性シール材では、圧縮させたときに、弾性シール材の反発力が大きくなってハウジング部材の接合箇所を分離させる力が強くなり、当該接合箇所の接合強度が低下するため、シール性と接合強度が両立する領域を得ることが難しいが、ゴム硬度がＡ２０からＡ４０の範囲の軟質の弾性シール材を用いることで、シール性の確保と接合強度の維持が可能となった。
【０００９】
従って、接着剤を使用せずに、濾材のシール箇所に位置させたゴム硬度がＡ２０からＡ４０の範囲の軟質の弾性シール材を圧縮させながら、濾材と弾性シール材を挟んだ状態の複数のハウジング部材を接合させるだけの簡素な構造であり、しかも、軟質の弾性シール材を十分に圧縮させてシール性を確保することで、信頼性の高い浄化フィルターを提供することができる。
【００１０】
同第２の特徴構成は、請求項２に記載したように、第１の特徴構成において、前記複数のハウジング部材が熱可塑性樹脂で構成され、前記接合が超音波溶着接合で行われる点にある。
すなわち、複数の熱可塑性樹脂製のハウジング部材で前記弾性シール材をシール箇所に押し付けた状態で、熱可塑性樹脂製のハウジング部材を超音波による熱で溶かして接合させる。この場合、弾性シール材のゴム硬度が小さいので、接合されたハウジング部材の接合箇所が、圧縮された弾性シール材から受ける反発力が小さく、ハウジング部材の接合箇所の接合強度がそれほど大きくない超音波溶着接合の場合でも、接合強度が低下することが防止される。
従って、超音波溶着接合を用いて簡便に製作できかつ接合強度の低下を防止した信頼性の高い浄化フィルターの好適な実施形態が提供される。
【００１１】
同第３の特徴構成は、請求項３に記載したように、第１又は第２の特徴構成において、前記濾材が外部に開口した内空部を有して、前記内空部の開口が形成された前記濾材の表面を前記シール箇所とし、前記弾性シール材及び前記ハウジング部材に、前記濾材表面の開口を外部に連通させる連通部を備えている点にある。
【００１２】
すなわち、濾材が有する内空部の開口が形成された濾材表面を弾性シール材でシールすることで、濾材表面を通して浄化対象流体が漏れないようにしながら、上記濾材表面の開口が弾性シール材及びハウジング部材に備えた連通部によって外部に連通し、浄化対象流体が、濾材の外部、濾材自体、濾材の内空部、開口、弾性シール材及びハウジング部材を経由して通流するが、濾材内空部と濾材外部と間の経路が短くなるので、濾過流路の圧力損失を小さくして充分な流量を確保することができる。
従って、濾過流路の圧力損失を小さくして充分な流量を確保しながら、シール信頼性の高い浄化フィルターの好適な実施形態が提供される。
【００１３】
同第４の特徴構成は、請求項４に記載したように、第３の特徴構成において、前記濾材が筒状に形成されて、その筒軸芯位置に前記内空部を形成し且つ筒軸芯方向の両端部夫々に前記開口を形成し、前記弾性シール材が、前記濾材の筒軸芯方向の両端部に配置した一対の弾性シール材で構成されるとともに、前記複数のハウジング部材が、前記一対の弾性シール材と前記濾材を挟むように、前記濾材の筒軸芯方向の両端部に配置した一対のハウジング部材で構成され、前記弾性シール材の一方及び前記ハウジング部材に、前記濾材の筒軸芯方向一端部の開口を外部に連通させる連通部を備えている点にある。
【００１４】
すなわち、筒軸芯位置に内空部が形成され筒軸芯方向の両端部夫々に内空部の外部への開口が形成された筒状濾材の筒軸芯方向の両端部に、一対の弾性シール材を配置するとともに、筒状濾材及び一対の弾性シール材を挟むように一対のハウジング部材を配置して接合すると、上記筒状濾材の筒軸芯方向の両端部が弾性シール材によってシールされるとともに、筒軸芯方向一端部の開口が弾性シール材及びハウジング部材に備えた連通部によって外部に連通し、浄化対象流体が、筒状濾材の外部、濾材自体、濾材の内空部、濾材端部の開口、弾性シール材及びハウジング部材を経由して通流する。
従って、筒軸芯方向の両端部に内空部の開口を形成した筒状濾材、所謂スリーブ型濾材を用いて、濾過流路の圧力損失を小さくして充分な流量を確保したシール信頼性の高い浄化フィルターの好適な実施形態が提供される。
【００１５】
同第５の特徴構成は、請求項５に記載したように、第３の特徴構成において、前記濾材が有底筒状に形成されて、その筒軸芯位置に前記内空部を形成し且つ筒軸芯方向の一端部にのみ前記開口を形成し、前記弾性シール材が、前記濾材の筒軸芯方向の一端部に配置した弾性シール材で構成されるとともに、前記複数のハウジング部材が、前記濾材と前記弾性シール材を挟むように、前記濾材の筒軸芯方向の両端部に配置した一対のハウジング部材で構成され、前記弾性シール材及び前記ハウジング部材に、前記濾材の筒軸芯方向一端部の開口を外部に連通させる連通部を備えている点にある。
【００１６】
すなわち、筒軸芯位置に内空部が形成され筒軸芯方向の一端部にのみ内空部の外部への開口が形成された有底筒状濾材の筒軸芯方向の一端部に、弾性シール材を配置するとともに、有底筒状濾材の筒軸芯方向の両端部に、有底筒状濾材及び弾性シール材を挟むように一対のハウジング部材を配置して接合すると、上記筒状濾材の筒軸芯方向の一端部が弾性シール材によってシールされるとともに、筒軸芯方向一端部の開口が弾性シール材及びハウジング部材に備えた連通部によって外部に連通し、浄化対象流体が、筒状濾材の外部、濾材自体、濾材の内空部、濾材一端部の開口、弾性シール材及びハウジング部材を経由して通流する。そして、この第５の特徴構成では、弾性シール材が第４の特徴構成のように一対ではなく一つで済む利点がある。
従って、筒軸芯方向の一端部にのみ内空部の開口を形成した有底筒状濾材を用いて、一層簡素な構造で、濾過流路の圧力損失を小さくして充分な流量を確保したシール信頼性の高い浄化フィルターの好適な実施形態が提供される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る浄化フィルターの実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明において、従来技術の図４で示した部材と同じ部材については同じ番号を付している。
【００１８】
本発明の浄化フィルターには、図１及び図３に示すように、濾材１，１０と、濾材１，１０のシール箇所１Ｂ，１０Ｂに配置されたゴム硬度がＡ２０からＡ４０の範囲の弾性シール材５と、弾性シール材５を圧縮させて濾材１，１０のシール箇所１Ｂ，１０Ｂに押し付けた状態で互いに接合される複数のハウジング部材３，４とが設けられている。なお、弾性シール材５は、後述のようにゴム硬度に応じた所定の圧縮率に圧縮してシール性を確保する。そして、上記濾材１，１０が外部に開口した内空部１Ａ，１０Ａを有して、この内空部１Ａ，１０Ａの開口１Ｃ，１０Ｃが形成された濾材１，１０の表面を前記シール箇所１Ｂ，１０Ｂとし、前記弾性シール材５及び前記ハウジング部材４に、前記濾材表面の開口１Ｃ，１０Ｃを外部に連通させる連通部ＲＢを備えている。以下、濾材１，１０の形が異なる第１実施形態と第２実施形態とに分けて説明する。
【００１９】
〔第１実施形態〕
第１実施形態では、図１に示すように、前記濾材１が円筒状に形成されて、その筒軸芯位置に前記内空部１Ａを形成し且つ筒軸芯方向の両端部１Ｂ夫々に前記開口１Ｃを形成し、前記弾性シール材５が、濾材１の筒軸芯方向の両端部１Ｂに配置した一対の弾性シール材５で構成されるとともに、前記複数のハウジング部材３，４が、前記一対の弾性シール材５と濾材１を挟むように、濾材１の筒軸芯方向の両端部１Ｂに配置した一対のハウジング部材３，４で構成され、前記弾性シール材５の一方及び前記ハウジング部材４に、濾材１の筒軸芯方向一端部（図では下端部）の開口１Ｃを外部に連通させる連通部ＲＢを備えている。
【００２０】
上記一対のハウジング部材３，４は、カートリッジハウジング３とカートリッジキャップ４で構成され、一対の弾性シール材５は円板状に形成されている。そして、上記弾性シール材５の円板中央の貫通孔５ａと、カートリッジキャップ４の中央の貫通孔４ａが上記連通部ＲＢを構成している。実際には、上記一対のハウジング部材３，４は、上エンドキャップ２ａ及び下エンドキャップ２ｂを介して弾性シール材５を押圧し、下エンドキャップ２ｂに上記弾性シール材５の貫通孔５ａとカートリッジキャップ４の貫通孔４ａを連通させる孔が形成される一方、上エンドキャップ２ａには孔がなく、濾材１の筒軸芯方向他端部（図では上端部）の開口１Ｃを閉塞している。ただし、かかるエンドキャップ２ａ，２ｂを介在させず、一対のハウジング部材３，４が直接、弾性シール材５に押圧するようにしてもよい。
【００２１】
前記一対のハウジング部材３，４が熱可塑性樹脂で構成され、互いの接合が超音波溶着接合で行われる。熱可塑性樹脂としては、具体的には、ＡＢＳ、アクリル、低融点ポリエステル、ナイロン、ＥＶＡなどが使用される。なお、超音波接合機としては市販のものが使用できる。ここで超音波溶着接合の具体的な方法について簡単に補足すると、先ず上記ハウジング部材３，４で弾性シール材５をシール箇所に押し付け、この状態を保持するためにハウジング部材３，４を治具（図示せず）によって固定する。そして、上記ハウジング部材３，４の超音波溶着箇所（図１参照）に超音波を照射して熱可塑性樹脂を溶かし接合させる。
【００２２】
次に、ゴム硬度Ａ２０の発泡シリコンゴム、ゴム硬度Ａ３０のシリコンゴム、ゴム硬度Ａ４０のＮＢＲ／ＥＰＤＭ、ゴム硬度Ａ５０のＮＢＲ／ＥＰＤＭの各種ゴム材料を弾性シール材５として用いて、圧縮率１０％〜７０％の範囲で圧縮させて、ハウジング部材３，４を超音波溶着接合したときの実験データを図２に示す。なお、ゴム硬度はＪＩＳ  Ｋ６２５３のタイプＡ規格で表したものである。
【００２３】
図２において、弾性シール材５に生じる圧縮力はゴム硬度が大きく、又は圧縮率が大きいほど大きな値を示す。この弾性シール材５の圧縮力は濾材への長期圧縮ストレスや、弾性シール材５の圧縮永久歪みの原因となる観点から、シールできる範囲で小さい方が望ましい。なお、試験対象の弾性シール材５の面積が同一であるので、圧縮力の単位をニュートン（Ｎ）で表して比較している。
【００２４】
超音波溶着強度（接合強度）は０．７５ＭＰａの圧力に耐えるかどうかで、適合○、不適合×を評価した。弾性シール材５の圧縮力が大きくなると、超音波溶着した箇所の接合強度が低下して不適合×が発生している。
シール性は、接着剤固定の場合のシール性能の評価条件「２ｍｇ／Ｌの残留塩素に対する除去率９８％以上」で試験し、適合○、不適合×を評価した。弾性シール材５の圧縮率が小さい条件で不適合×が発生している。
【００２５】
図２より、超音波溶着強度とシール性が共に適合○となり量産性を満たす条件は、硬度Ａ２０の発泡シリコンゴムを圧縮率４０％〜６０％の範囲で圧縮した場合（１）と、硬度Ａ３０のシリコンゴムを圧縮率３０％〜５０％の範囲で圧縮した場合（２）と、硬度Ａ４０のＮＢＲ／ＥＰＤＭを圧縮率３０％〜４０％の範囲で圧縮した場合（３）の３つであるが、ここでは、上記場合（１）の条件範囲の中間値（圧縮率５０％）と場合（２）の条件範囲の中間値（圧縮率４０％）を好ましい条件として選択し、場合（３）の条件範囲のうち圧縮力が小さい方の条件（圧縮率３０％）を適用可能な条件として選択した。
【００２６】
以上より、前記弾性シール材５のゴム硬度をＡ２０からＡ４０の範囲に設定し、前記弾性シール材５を上記所定範囲の圧縮率に圧縮させた状態で前記一対のハウジング部材３，４の結合箇所を溶着接合させることで、十分な溶着接合強度と良好なシール性を実現できる。
【００２７】
〔第２実施形態〕
第２実施形態では、図３に示すように、濾材１０が有底円筒状に形成されて、その筒軸芯位置に前記内空部１０Ａを形成し且つ筒軸芯方向の一端部１０Ｂにのみ開口１０Ｃを形成した断面Ｕ字型の筒状濾材１０に形成されている。
そして、前記弾性シール材５が、濾材１０の筒軸芯方向の一端部（図では下端部）１０Ｂに配置した弾性シール材５で構成されるとともに、前記複数のハウジング部材３，４が、濾材１０と弾性シール材５を挟むように、濾材１０の筒軸芯方向の両端部に配置した一対のハウジング部材３，４で構成され、弾性シール材５及びハウジング部材４に、濾材１０の筒軸芯方向一端部（図では下端部）１０Ｂの開口１０Ｃを外部に連通させる連通部ＲＢを備えている。
【００２８】
上記一対のハウジング部材３，４は、カートリッジハウジング３とカートリッジキャップ４で構成され、弾性シール材５は円板状に形成されている。そして、上記弾性シール材５の円板中央の貫通孔５ａと、カートリッジキャップ４の中央の貫通孔４ａが上記連通部ＲＢを構成している。実際には、下側のカートリッジキャップ４は、下エンドキャップ２ｂを介して弾性シール材５を押圧し、下エンドキャップ２ｂに上記弾性シール材５の貫通孔５ａとカートリッジキャップ４の貫通孔４ａを連通させる孔が形成されている。ただし、下エンドキャップ２ｂを介在させず、カートリッジキャップ４が直接、弾性シール材５に押圧するようにしてもよい。
【００２９】
図３において、円筒状濾材１０の外周部と内空部１０Ａ間の濾材厚さＸを濾材全体で同じにして、濾材１０の各部分における圧力損失をほぼ同一になるようにし、浄化対象流体が濾材全体を均一に流れるようにしている。
【００３０】
〔別実施の形態〕
上記実施形態では、濾材１，１０を円筒状に形成したが、円筒状以外の筒状、あるいは、角型（ブロック状）その他の形状に形成してもよい。
【００３１】
上記実施形態では、濾材１，１０が外部に開口した内空部１Ａ，１０Ａを備えることで、浄化対象流体の流路での圧力損失が小さくなるようにしたが、濾材の形状によっては、内空部を備えないようにしてもよい。
【００３２】
上記実施形態では、一対のハウジング部材３，４を熱可塑性樹脂で構成し、両ハウジング部材３，４の接合を超音波溶着接合で行ったが、超音波溶着以外の高周波加熱等の熱溶着方法、あるいは、その他の接着等の接合方法が使用できる。また、ハウジング部材３，４を熱可塑性以外の樹脂材料、あるいは、樹脂以外の材料で構成し、これらに適合した接合方法を用いるようにしてもよい。具体的には、例えばネジやヘリコイド等による機械的な固定手段による接合方法を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の浄化フィルターの全体構成を示す断面図
【図２】浄化フィルターの実験データを示す図
【図３】第２実施形態の浄化フィルターの全体構成を示す断面図
【図４】従来の浄化フィルターの全体構成を示す断面図
【符号の説明】
１          濾材
１Ａ        内空部
１Ｂ        シール箇所（端部）
１Ｃ        開口
３，４      複数のハウジング部材
５          弾性シール材
１０        濾材
１０Ａ      内空部
１０Ｂ      シール箇所（端部）
１０Ｃ      開口
ＲＢ        連通部
【図１】
2004344709.tif 000003
【図２】
2004344709.tif 000004
【図３】
2004344709.tif 000005
【図４】
2004344709.tif 000006