(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定幅を有するプリーツ加工エレメントを製造する装置であって、プリーツの各山のエレメント幅方向の両縁部を、エレメント長手方向において順次融着することにより各山を袋形状に形成する融着手段と、プリーツ加工するためにエレメントの素材に付与する折り目として、少なくともエレメントの素材の幅方向中央部において該幅方向に延びる第１の折り目と、該第１の折り目の両側でエレメントの素材の幅方向両端部のみにおいて該幅方向に延びる第２の折り目とを付与する折り目付け手段を有することを特徴とする、プリーツ加工エレメント製造装置。
【請求項２】
前記融着手段が超音波融着手段からなる、請求項１のプリーツ加工エレメント製造装置。
【請求項３】
前記融着手段が、前記融着と実質的に同時に融着部の外側部分を切断により除去する切断手段も有している、請求項１または２のプリーツ加工エレメント製造装置。
【請求項４】
前記切断手段が、前記袋形状に形成された各山の開口側に、各山間を連接して延びるフランジ部を残すように、前記融着部の外側部分を切断により除去する手段からなる、請求項３のプリーツ加工エレメント製造装置。
【請求項５】
プリーツの山を一山づつ前記融着手段の融着実行部に送るとともに、融着されたプリーツの山を一山づつ融着実行部から送り出す山送り手段を有する、請求項１ないし４のいずれかに記載のプリーツ加工エレメント製造装置。
【請求項６】
プリーツ加工するためにエレメントの素材に折り目を付与する折り目付け手段が、エレメントの素材の送り方向に該素材の送り速度に同期する速度で送られながら、エレメントの素材に折り目を付与する手段からなる、請求項１ないし５のいずれかに記載のプリーツ加工エレメント製造装置。
【請求項７】
プリーツ加工するためにエレメントの素材に折り目を付与する折り目付け手段と、折り目が付与されたエレメントの素材を折り目に沿って折ることによりプリーツの山を順次形成する折り手段と、形成された各山の頂部および／または谷部を加熱して折り癖を付与する加熱手段と、前記融着手段とを有する、請求項１ないし６のいずれかに記載のプリーツ加工エレメント製造装置。
【請求項８】
プリーツ加工エレメントがフィルタエレメントからなる、請求項１ないし７のいずれかに記載のプリーツ加工エレメント製造装置。
【請求項９】
プリーツ加工エレメントが融着可能な不織布を用いて構成されたフィルタエレメントからなる、請求項８のプリーツ加工エレメント製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特殊なプリーツ加工を施したエレメントの製造装置に関し、とくに、プリーツ加工フィルタエレメントの製造に好適な装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エレメントの素材へのプリーツ加工は、各種分野で採用されており、プリーツ加工エレメントとして、たとえば不織布や紙等の濾材からなるプリーツ加工フィルタエレメントが知られている。このようなフィルタエレメントでは、プリーツ加工を施すことにより、エレメント全体を小型に形成しながら、濾過のための大きな表面積をとることが可能となる。
【０００３】
従来のプリーツ加工フィルタエレメントでは、エレメントの素材に対して、単にプリーツの各山（各襞）がジグザグ状に形成されているだけである。したがって、プリーツ加工フィルタエレメント自身で所定の形態を保持することは通常困難であり、このようなプリーツ加工フィルタエレメントを実際のフィルタ装置に装着するに際しては、フィルタエレメントを所定の形態に保持するための枠体が必要になる。また、装着に際しては、枠体に隙間なくプリーツ加工フィルタエレメントを取り付けるか、枠体とプリーツ加工フィルタエレメントを一体的に形成し、被濾過流体（たとえば、空気）がフィルタエレメントをバイパスして流れたり、枠体との間の隙間を素通りしたりするのを防止する構造が必要になる。そのため、枠体に装着あるいは一体化されたプリーツ加工フィルタエレメント装置全体としては、比較的大型になってしまい、所望の濾過面積を確保しつつ、装置全体を小型化することには限界があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような問題は、プリーツ加工フィルタエレメントに限らず、他のプリーツ加工エレメントにおいても同様に生じる。このような問題に対し、プリーツ加工エレメントのプリーツの各山の両縁を閉じて各山を袋形状に形成すれば、各山自身に形態保持能力が生じ、各山が連接されたエレメント全体としても形態保持能力が生じて、前述のようなエレメント保持のための枠体の大幅な小型化、場合によっては枠体の不要化までが可能になると考えられる。
【０００５】
しかしながら、このようなアイデアがあったとしても、プリーツの各山を連続的に袋形状に形成し、所望のプリーツ加工エレメントを工業的規模で連続的に製造できる装置は未だ見当たらない。
【０００６】
そこで本発明の課題は、プリーツの各山を袋形状に形成した新しいタイプの所望のプリーツ加工エレメントを工業的にかつ連続的に製造可能なプリーツ加工エレメント製造装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係るプリーツ加工エレメント製造装置は、所定幅を有するプリーツ加工エレメントを製造する装置であって、プリーツの各山のエレメント幅方向の両縁部を、エレメント長手方向において順次融着することにより各山を袋形状に形成する融着手段と、プリーツ加工するためにエレメントの素材に付与する折り目として、少なくともエレメントの素材の幅方向中央部において該幅方向に延びる第１の折り目と、該第１の折り目の両側でエレメントの素材の幅方向両端部のみにおいて該幅方向に延びる第２の折り目とを付与する折り目付け手段を有することを特徴とするものからなる。融着手段としては、とくに限定しないが、極めて短時間で所定の融着が可能な超音波融着手段を用いることが好ましい。
【０００８】
このプリーツ加工エレメント製造装置においては、上記融着手段が、融着と実質的に同時に融着部の外側部分を切断により除去する切断手段も有していることが好ましい。切断手段としては、たとえば、上記袋形状に形成されたプリーツの各山の開口側に、各山間を連接して延びるフランジ部を残すように、上記融着部の外側部分を切断により除去する手段からなる。このように融着手段と切断手段を併設することにより、融着によりプリーツの各山を袋形状に形成すると同時に、融着部の外側部分を切断除去して各山の開口側に各山間を連接して延びる（あるいはプリーツ加工エレメントの周囲にわたって延びる）フランジ部を形成することが可能になる。このようなフランジ部を形成することにより、プリーツ加工エレメント自身の形態保持性が一層向上されるとともに、該フランジ部がプリーツ加工エレメント周囲におけるシール部材として機能することが可能になるため、プリーツ加工エレメントを保持する枠体の大幅な簡略化、小型化、軽量化が可能になる。
【０００９】
また、上記プリーツ加工エレメント製造装置においては、プリーツの山を一山づつ上記融着手段の融着実行部に送るとともに、融着されたプリーツの山を一山づつ融着実行部から送り出す山送り手段を有することが好ましい。このような山送り手段を設けることにより、プリーツの各山を、効率よく、連続的に順次融着していくことができ、短時間で大量に処理することが可能になる。
【００１０】
プリーツ加工を施すためには、通常、先ずプリーツ加工のための折り目を素材に付与する必要があるが、本発明装置では、プリーツ加工するためにエレメントの素材に付与する折り目として、少なくともエレメントの素材の幅方向中央部において該幅方向に延びる第１の折り目と、該第１の折り目の両側でエレメントの素材の幅方向両端部のみにおいて該幅方向に延びる第２の折り目とを付与する折り目付け手段を有している。第１の折り目は、エレメントの素材の幅方向に、全幅にわたって延びていてもよく、幅方向両端部には付与されずに、幅方向中央部にのみ比較的長く延びるように付与されてもよい。第１の折り目は、主として、プリーツの各山の頂部や各谷の底部における折り返し部を規定し、第２の折り目は、主として、各谷の底部における折り返された部分のエレメント長手方向における厚みを規定し、ひいては、各山のエレメント長手方向における配設ピッチを規定する。また、第１の折り目の両側に第２の折り目を付与しておくことにより、第１の折り目を基準に折り返される際に折り返された部分を第２の折り目によって歪みを生じさせることなく容易に所定方向に向けることができ、比較的大きな厚みを有する素材に対しても、円滑に所定の折り加工を施すことが可能になる。
【００１１】
また、プリーツ加工するためにエレメントの素材に折り目を付与する折り目付け手段としては、エレメントの素材の送り方向に該素材の送り速度に同期する速度で送られながら、エレメントの素材に折り目を付与する手段からなることが好ましい。素材の送り速度と同期して走りながら折り目を付与するので、折り目を付与する位置を正確に決めることができるとともに、折り目付与動作を、ブレなく的確に実行できる。この折り目付け手段は、現実的には、上記同期走行中に折り目の付与を行い、付与後には、次の折り目付与のために初期位置に復帰される。したがって、往復動され、その間に所定のピッチで折り目を付与していくことになる。
【００１２】
本発明に係るプリーツ加工エレメント製造装置は、装置全体としては、たとえば、プリーツ加工するためにエレメントの素材に折り目を付与する折り目付け手段と、折り目が付与されたエレメントの素材を折り目に沿って折ることによりプリーツの山を順次形成する折り手段と、形成された各山の頂部および／または谷部を加熱して折り癖を付与する加熱手段と、前述の融着手段とを有するものからなる。
【００１３】
このような本発明に係るプリーツ加工エレメント製造装置は、たとえば、プリーツ加工フィルタエレメントの製造に用いて好適なものである。とくに、プリーツ加工エレメントが融着可能な不織布を用いて構成されたフィルタエレメントからなる場合に有効である。
【００１４】
上記の如く構成された本発明に係るプリーツ加工エレメント製造装置においては、ジグザグ状に形成されたプリーツの各山が、そのエレメント幅方向の両縁部において、エレメント長手方向に送られてくる各山毎に、融着手段により順次融着され、該融着によって各山が順次連続的に袋形状に形成されていく。したがって、プリーツの各山を袋形状に形成した新しいタイプの所望のプリーツ加工エレメントを、工業的に大量生産可能な処理形態にて、連続的に効率よく製造することが可能になる。
【００１５】
プリーツの各山が融着により袋形状に形成されたプリーツ加工エレメントは、各山自身、ひいてはプリーツ加工エレメント自身として優れた形態保持性を有し、該プリーツ加工エレメントを保持するための枠体の簡略化、小型化が可能になり、場合によっては枠体の不要化まで可能になる。したがって、プリーツ加工フィルタエレメントに適用すれば、フィルタ装置全体の小型化や軽量化が可能になる。
【００１６】
また、とくに前記切断手段を融着手段に併設すれば、融着動作と実質的に同時に、袋形状に形成された各山を開口側で連接するフランジ部を残存形成することができる。このようなフランジ部は、プリーツ加工エレメント自身の形態保持性を一層高めることができるとともに、使用に際してのシール部等として機能させることが可能である。
【００１７】
さらに、前述した第１の折り目と第２の折り目を付与した状態でプリーツ加工を施すことにより、素材が比較的厚い場合にあっても円滑な折り動作を達成できるとともに、プリーツ加工された各山間のピッチを正確にかつ容易に所望のピッチに決めることができるようになる。また、折り目付け手段を素材送り速度と同期する速度で送りながら折り目を付与する手段に構成することにより、折り目付け自身についても効率よく正確に所望のピッチで行うことが可能になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図４以降に本発明の一実施態様に係るプリーツ加工エレメント製造装置を示すが、先ず、このプリーツ加工エレメント製造装置で製造の対象となるプリーツ加工エレメントについて図１〜図３を参照して説明する。
【００１９】
本発明において製造対象となるプリーツ加工エレメントは、たとえば図１に示すようなものである。図１において、プリーツ加工エレメント１は、所定幅Ｗを有し、このプリーツ加工エレメント１の素材（後述）も、所定幅Ｗを有する素材として供給される。プリーツ加工エレメント１は、連接された複数の山２を有しており、各山２のエレメント幅方向の両縁部が融着されて融着部３に形成されている。融着されていない各山２のエレメント幅方向中央部は、図３に示すように、図１の下方に向けて開口されており、各山２は一方向に開口４を有している。したがって、各山２は、融着により、開口４を有する袋形状に形成されている。また、エレメント１用の素材は、互いに融着可能な素材、たとえば、融着可能な不織布からなっている。
【００２０】
図１に２点鎖線で示すように、各山２の、エレメント幅方向に融着部３の外側部分は、後述の切断手段により切断され、除去されている（切断除去部５として示してある）。この切断除去は、各山２の開口４側に、各山２間を連接して延びるフランジ部６を残すように行われており、隣接するフランジ部６も、上記融着部３の延長部３ａによって互いに融着されており、全体として一体的なフランジ部に形成されている。フランジ部６は、連接した山２の両側部に延びる構造の他、プリーツ加工エレメント１の前縁、後縁側にも延びてプリーツ加工エレメント１の周囲にわたって延びる構造とすることも可能である。
【００２１】
各山２は、融着部３においては、図２に示すように、後述の第２の折り目８間の距離によって、予め定められたほぼ一定の間隔に保たれるようになっており、それによって、各山２がほぼ一定のピッチで形成されるようになっている。各山２のエレメント幅方向における融着部３間の位置においては、図３に示すように、各山２の頂部および谷部が、後述の第１の折り目７に沿って折り返されている。この折り返された部分は融着されていないので、各山２は、エレメント長手方向に膨らんでいる。したがって、このプリーツ加工エレメント１をフィルタエレメントとして用いる場合には、各山２を袋形状に形成しても、濾過のための表面積は十分に大きく確保されている。また、各山２を袋形状に形成することにより、各山２自身とともに、プリーツ加工エレメント１全体としての優れた形態保持性が付与されている。さらにフランジ部６の存在により、形態保持性が一層強化されるとともに、フランジ部６がエレメント装着の際のシール部材としての機能を発揮可能となっており、エレメント保持用の枠体（図示略）の簡略化、小型化、さらには枠体の不要化まで可能としている。
【００２２】
上記のようなプリーツ加工エレメント１が、本発明に係る装置により、工業的に効率よく、連続的に製造される。
【００２３】
本発明の一実施態様に係るプリーツ加工エレメント製造装置を図４以降に示す。図４は、プリーツ加工エレメント製造装置１１の全体構成を示している。図４において、プリーツ加工エレメント製造装置１１は、本発明におけるプリーツ加工のために供給されてくる素材１２に折り目を付与する折り目付与手段としての折り目付け機１３と、折り目が付与されたエレメントの素材１２を折り目に沿って折ることによりプリーツ加工の山を順次形成する折り手段としての折り機１４と、形成された各山の頂部および／または谷部にヒータ加熱により折り癖を付与する加熱手段としての加熱機１５と、図１に示したような融着部３を形成する融着手段を備えた成形機１６とを有している。成形機１６から、目標とする図１に示したようなプリーツ加工エレメント１が、順次送り出されるようになっている。
【００２４】
図５は、折り目付け機１３を示している。一対のピンチローラ２１によって引き込まれてきた素材１２には、折り目付け部２２で折り目が付与される。本実施態様では、折り目の付与に超音波ホーン２３が用いられ、平坦なホーン２３の先端を下降させて、下方に配置された所定の突条が予め形成された治具２４との間で素材１２をプレスすることにより、所定の折り目を付与できるようになっている。治具２４とホーン２３は、移動支持体２５に取り付けられている。移動支持体２５は、サーボモータ２６により、ボールスクリュー２７を介して、素材１２の送り方向に素材１２の送り速度と同期する速度で走行されるようになっており、走行中に折り目を付与し、折り目付与後に初期位置に復帰できるようになっている。同期速度での走行中に折り目を付与することで、折り目をズレなく、正確に所定の位置やピッチで付与できるようになっている。また、超音波ホーン２３により、極めて短時間で折り目を付与できるようになっている。
【００２５】
折り目付与のための治具２４は、たとえば図６に示すように構成されている。図６に示す例では、治具２４の幅Ｗ１が、前述のエレメント素材１２の幅Ｗと同じか若干大き目に形成されている。この治具２４の上面に、治具幅方向に平行に延びる、上端が尖鋭な断面三角形状の突条２８が３本形成されている。３本の突条２８のうち、中央の突条２８ａは、治具幅方向両端部を除く幅方向中央部のみに延びている。ただし、幅方向両端部まで延長して延びていてもよい（延長部２９）。三角形断面の先端頂部が折り目付与に供され、この中央部の突条２８ａは、第１の折り目７の付与に供される。両側の突条２８ｂは、逆に治具幅方向中央部を除く幅方向両端部のみに延びており、この両側の突条２８ｂは、第２の折り目８の付与に供される。
【００２６】
治具２４上に素材１２が載せられ、上方からホーン２３でプレスすることで、ホーン２３の超音波による加熱作用とプレスによる加圧作用の両方によって、素材１２に折り目が実質的に瞬時に付与される。付与される折り目の形態は、図７に示すようになり、素材１２の幅方向中央部に第１の折り目７が、その両側でかつ素材幅方向端部に第２の折り目８が、セットで同時に付与され、各組の折り目が、所定のピッチで順次付与されていく。
【００２７】
所定の折り目が付与された素材１２は、次に、図８に示すような折り機１４に送られる。本実施態様では、素材１２は、一対のピンチローラ３１を介して供給され、前述の第１の折り目７に沿って順次折られていく。上刃３２と下刃３３が素材送り方向に位置をシフトされた状態で上下動され、両刃間で順次折られていく。詳しくは、たとえば上刃３２に保持された素材１２に対し、下刃３３が上刃３２よりも上流側位置にて突き上げられ、上刃３２の下端部に相当する位置で第１の折り目７に沿って素材１２が折り返され、上刃３２は上方に退避された後、素材送り方向に下刃３３よりも上流側の位置まで移動され、下方に突き降され、下刃３３の上端部に相当する位置で第１の折り目に沿って素材１２が折り返される。次に下刃３３が下方に退避され、上刃３２よりも上流側の位置まで移動され、上方に突き上げられ、上刃３２の下端部に相当する位置で第１の折り目７に沿って素材１２が折り返される。この動作の後、上刃３２と下刃３３が、上下に山が折られた素材１２とともに素材送り方向下流側に移動された後、再び上記上刃３２の上方への退避、上流側の位置への突き降し動作に入る。このような動作が、順次くり返し行われることにより、供給されてくる素材１２が、第１の折り目７に沿って次々と折られていく。
【００２８】
上刃３２の上下動は、サーボモータ３４とボールスクリューにより、前後方向（上下流側方向）への移動はエアシリンダ３５により行われる。同様に、下刃３３の上下動はサーボモータ３６とボールスクリューにより、前後方向への移動はエアシリンダ３７により行われる。折り高さは、これらサーボモータによって適宜調整可能となっている。
【００２９】
上記のように順次折られていく際、図７に示したように予め第１の折り目７と第２の折り目８が付与されているので、第１の折り目７に沿って折り返された部分が、第２の折り目８に沿って歪み等生じることなく円滑に折り返されていく。とくに、比較的大きな厚みを有する素材に対し、円滑な折り返し加工が可能になる。
【００３０】
折られた素材１２（実質的に、従来一般のいわゆるプリーツ加工の施された素材）は、次に、折られた部分が元に戻ってしまうのを防止するために、加熱により折り癖をつける加熱機１５に送られる。加熱機１５は、本実施態様では図９に示すように、上下の板状ヒータ４１、４２を有しており、該ヒータ４１、４２によって、折られた素材１２の各山の頂部と谷部を加熱して折り癖を付与するようになっている。ヒータ４１、４２間の間隔は、左ねじ、右ねじが刻設された軸４３を調整ハンドル４４を回転することにより、実質的に一回の操作で平行移動させて調整できるようになっている。
【００３１】
折り癖の付与された素材１２は、次に、融着により各山を袋形状に形成する成形機１６に送られる。成形機１６には、図１０、図１１に示すように、融着加工のために一対の超音波ホーン５１ａ、５１ｂが設けられている。各ホーン５１ａ、５１ｂが上下動され、その平坦な下端面と、下方に位置される治具５２ａ、５２ｂとの間に短時間素材１２の各山を一山ずつプレスすることにより、図１に示したような融着部が形成され、同時に切断除去部５が切断除去されるようになっている。
【００３２】
融着実行部５３には、素材１２の各山が一山ずつ送られ、融着されたプリーツの山が、一山ずつ融着実行部５３からシュート５４上に送り出され、シュート５５を介して最終プリーツ加工エレメント１として成形機１から送り出される。この融着実行部５３への一山ずつの送り込み、融着実行部５３からの一山ずつの送り出しは、本実施態様では、パルスモータ５６により間欠的に回転駆動される一対の板状のスターホイール５７ａ、５７ｂによって行われる。また、融着実行部５３に対しては、融着対象となる山を保持するために、該山を上下から融着加工の邪魔にならないように保持する保持治具５８が、シリンダ５９によって進退される。さらに、融着実行部５３には、各山の幅方向中央部の融着されない部分に対して、中子６０が挿入されるようになっている。融着加工後には、中子６０は退避され、融着された山がスターホイール５７ａ、５７ｂによってターン、回動され、シュート５４上へと送り出される。中子６０は、シリンダ６１によって往復動される。
【００３３】
融着、切断除去用の治具５２ａ、５２ｂは、図１１に示すように、斜め下方から融着実行部５３に移動され、融着後に退避される。この治具５２ａ、５２ｂの往復動は、エアシリンダ６２ａ、６２ｂによって行われる。
【００３４】
このように、上記プリーツ加工エレメント製造装置１により、折り目付けから最終のプリーツ加工エレメント１に成形するまでの一連の操作が、連続的な流れ作業により円滑に効率よく行われる。したがって、図１に示すような所望のプリーツ加工エレメント１が、工業的規模で連続的に大量生産可能となる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のプリーツ加工エレメント製造装置によれば、プリーツの各山が袋形状に融着加工されたプリーツ加工エレメントを、効率よく大量生産することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で対象とするプリーツ加工エレメントの一例を示す斜視図である。
【図２】図１のエレメントのＩＩ−ＩＩ線に沿う拡大断面図である。
【図３】図１のエレメントのＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う拡大断面図である。
【図４】本発明の一実施態様に係るプリーツ加工エレメント製造装置の全体側面図である。
【図５】図４の装置における折り目付け機の拡大側面図である。
【図６】図５の折り目付け機における治具の拡大斜視図である。
【図７】図６の治具を用いて折り目が付与された素材の部分斜視図である。
【図８】図４の装置における折り機の拡大側面図である。
【図９】図４の装置における加熱機の拡大側面図である。
【図１０】図４の装置における成形機の拡大側面図である。
【図１１】図１０の成形機の部分正面図である。
【符号の説明】
１  プリーツ加工エレメント
２  山
３  融着部
４  開口
５  切断除去部
６  フランジ部
７  第１の折り目
８  第２の折り目
１１  プリーツ加工エレメント製造装置
１２  プリーツ加工エレメントの素材
１３  折り目付与手段としての折り目付け機
１４  折り手段としての折り機
１５  加熱手段としての加熱機
１６  融着手段を備えた成形機
２１  ピンチローラ
２２  折り目付け部
２３  超音波ホーン
２４  治具
２５  移動支持体
２６  サーボモータ
２７  ボールスクリュー
２８  突条
２８ａ  中央の突条
２８ｂ  両側の突条
３１  ピンチローラ
３２  上刃
３３  下刃
３４、３６  サーボモータ
３５、３７  エアシリンダ
４１、４２  板状ヒータ
４３  軸
４４  調整ハンドル
５１ａ、５１ｂ  超音波ホーン
５２ａ、５２ｂ  治具
５３  融着実行部
５４、５５  シュート
５６  パルスモータ
５７ａ、５７ｂ  スターホイール
５８  保持治具
５９  シリンダ
６０  中子
６１  シリンダ
６２ａ、６２ｂ  エアシリンダ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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