JP6060288B2 - エアフィルタの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、マスクやファンフィルタユニット等に使用される各種エアフィルタの製造方法に関する。

従来、ファンフィルタユニット等で使用される比較的大型のエアフィルタは、金属等で構成される４枚の板部材が組み立てられて成るフィルタ枠内部に濾材が収納されて構成されるのが一般的である。このようなフィルタは、気密性を高めるために、フィルタ枠の一方の開口の周縁部にガスケットが設けられ、ガスケットを介して天井面やケーシングの当たり面に押し当てられて取り付けられる（例えば、特許文献１参照）。

一方、例えば防護マスクに使用される比較的小型のエアフィルタは、フィルタ枠がインサート成形によって得られるのが一般的である（例えば、特許文献２参照）。このようなエアフィルタは、ケースに収納された状態で、保護具本体に例えば螺合されて取り付けられるのが一般的であるが、気密性を確保するために、通常、保護具本体側のゴムパッキンに押し当てられている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００７−２６０６５５号公報 特開２０１０−２６９４６２号公報 特開２００２−３０１１６５号公報

しかし、いずれのエアフィルタにおいても、気密性を確保するためのガスケットやゴムパッキン等のシール部材は、濾材やフィルタ枠と別部材として設けられているため、部品点数が多くなり、製造工程が複雑になるおそれがある。さらに、大型フィルタでは、フィルタ枠を構成する各板と濾材の間の気密性を確保するために、それらの間にシール材を充填する必要があるので、製造工程がより複雑になるおそれがある。

また、小型エアフィルタは、防護マスクにおいて、保護具本体から出張って配置されるため、視界を遮ってしまうことがある。視界の遮蔽を防止するために、エアフィルタを顔面に沿った形状にすることが考えられるが、ひだ状に折られた濾材パックは通常フィルタ枠が硬直であるため、顔面に沿った形状にすることは困難であった。

また、従来、可撓性を有するフィルタも知られているが、そのようなフィルタは、通常、濾材表面積が小さくフィルタ性能が良好ではなく、例えば、ろ過効率が低くかつ圧力損失が高い一方で、寿命が短いものであった。

そこで、本発明は、部品点数を増やすことなく容易に気密性を確保でき、また、比較的良好なフィルタ性能を有しつつ所望の形状に容易に変形可能なエアフィルタの製造方法を提供すること目的とする。

本発明は、直方体状の濾材の外周を取り巻く枠状を呈する枠状部材を備え、枠状部材が弾性体で構成されるとともに、全周にわたって外周に突出するように成形される突出部を有するエアフィルタの製造方法であって、突出部に対応した凹部を含む溝が設けられた第１〜第４の枠部材を、溝が一端の端面まで延在して開口する一方、他端の端面までは延在しないように成形し、第１〜第４の枠部材の各々の一端を、隣接する枠部材の他端に接続させることにより、内周面の全周にわたって溝が延在するように枠状型を成形し、枠状型の内側に濾材を配置するとともに、溝の内部に注型材料を注入することを特徴としている。

本発明では、フィルタ枠を支持する枠状部材を弾性体とすることにより、少ない部品点数でエアフィルタと他の部材との間の気密性を確保しやすくし、また、比較的高いフィルタ性能を維持しつつ所望の形状に容易に変形可能なエアフィルタの製造方法を得ることができる。

第１の実施形態に係るエアフィルタを示す斜視図である。 第１の実施形態に係るエアフィルタが適用されたファンフィルタユニットを示す断面図である。 第１の実施形態に係るエアフィルタを製造する工程を示す斜視図である。 第１の実施形態に係るエアフィルタを製造する工程を示す斜視図である。 第１の実施形態に係るエアフィルタを製造する工程を示し、枠状型の内部に濾材パックが配置された状態を示す斜視図である。 第２の実施形態に係るエアフィルタを示す斜視図である。 第２の実施形態に係るエアフィルタが適用されたマスクの一部を示す断面図である。 第３の実施形態に係るエアフィルタが適用されたマスクの一部を示す断面図である。 第４の実施形態に係るエアフィルタが適用されたマスクの一部を示す断面図である。 第４の実施形態におけるエアフィルタ製造装置を示す断面図である。 第５の実施形態に係るエアフィルタを示す斜視図である。 第５の実施形態に係るエアフィルタを適用したマスクの一部を示す断面図である。 第５の実施形態におけるエアフィルタ製造装置を示す分解斜視図である。 図１３におけるIII−III線上に沿う断面図である。 第６の実施形態に係るエアフィルタの使用態様を示すための斜視図である。 第６の実施形態に係るエアフィルタの濾材パックを示す斜視図である。

以下、本発明について図面を参照しつつさらに詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るエアフィルタを示す。図１に示すように、エアフィルタ１０は、濾材パック１１と、濾材パック１１を取り巻くように配置される枠状部材１２とを備える。

枠状部材１２は、矩形又は方形の四角枠形状を呈する枠本体１４と、枠本体１４の一方の開口側の端面の外縁部から全周にわたって外周側に突出するフランジ部（突出部）１５を備える。フランジ部１５は、枠本体１４に垂直に連設される四角枠形の板状の部材であり、枠本体１４の端面とともに、枠状部材１２の一方の開口側の端面を構成する。枠本体１４及びフランジ部１５は、エラストマーによって一体に形成された弾性体である。

濾材パック１１は、ガラス繊維等から成る濾紙や、ポリエステル等の不織布から成るシート状濾材がひだ折りされ、直方体に形成される。濾材パック１１の各側面を構成する端部１１Ａ〜１１Ｄは、枠本体１４の各辺に埋設されつつ接着され、これにより、枠本体１４は、全周にわたって、濾材パック１１の外周に接着されることになる。

弾性体である枠状部材１２（すなわち、枠本体１４及びフランジ部１５）の硬度は、２０〜８０度、好ましくは４０〜８０度である。枠状部材１２の硬度がこのような範囲となることにより、後述するようにフランジ部１５によってエアフィルタ１０と当たり面との間の気密性を確保することが可能になるとともに、枠本体１４に一定の強度を持たせることが可能になる。なお、本明細書において硬度とは、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠にして測定するアスカーＡ型である。

図２は、本実施形態に係るエアフィルタが適用されたファンフィルタユニットを示す。ファンフィルタユニット２０は、ケーシング（ケース部材）２１と、ケーシング２１の内部に配置されるエアフィルタ１０及びファン（送風機）２２を備える。ケーシング２１は、天井面２３に設けられた開口２３Ａを上から塞ぐように、天井面２３に取り付けられる。

ケーシング２１は、下方が開口した四角形の箱体であって、その上面２１Ａの中央に通風口２１Ｂがある。また、ケーシング２１は、その下端から全周にわたって外周側に垂直に突出するケースフランジ部２５を備える。

ケーシング２１内部において、通風口２１Ｂの下方にファン２２が配置され、そのファン２２の下方にさらにエアフィルタ１０が配置される。そして、ファン２２が回転されると、外気が通風口２１Ｂから導入され、この導入された外気がエアフィルタ１０で浄化された上で、開口２３Ａを通って天井面２３下方の室内に流される。

エアフィルタ１０は、枠状部材１２の一方の開口側の端面を構成するフランジ部１５が、天井面２３の開口２３Ａ周縁に当接するように、天井面２３上に載置される。ケーシング２０は、ケースフランジ部２５がフランジ部１５に当接するように、フランジ部１５の上に載置される。また、ケーシング２０は、箱体の各側面の内周面が枠本体１４の四辺の外周面それぞれに沿うように配置される。ケーシング２０及びエアフィルタ１０は、ケースフランジ部２５及びフランジ部１５のネジ穴２５Ｈ、１５Ｈに通されたネジ２６により、天井面２３に取り付けられる。

本実施形態では、枠状部材１２（すなわち、フランジ部１５）は、弾性体で構成されるため、フランジ部１５はガスケットとしての役割を果たす。すなわち、弾性を有するフランジ部１５は、その全周にわたって、ケースフランジ部２５によって天井面２３に押さえ付けられることにより、ケースフランジ部２５及び天井面２３に密着し、これらの間をシールして空気が漏洩するのを防止する。

図３〜５は、本実施形態に係るエアフィルタの製造方法を説明するための図である。本実施形態に係るエアフィルタ１０は、図５に示すように矩形又は方形の四角枠形状の枠状型３０が使用されて成形される。以下、まず枠状型３０の構造を説明する。

図５に示すように、枠状型３０は、四角形の各辺を構成する第１〜第４の枠部材３１〜３４を組み立てたものである。第１〜第４の枠部材３１〜３４はそれぞれ、その長手方向における一端３１Ａ〜３４Ａの端面が、隣接する第２〜第４及び第１の枠部材３２〜３４、３１それぞれの他端３２Ｂ〜３４Ｂ、３１Ｂの内面に突き合わされ、隣接する枠部材に接続される。

第１の枠部材３１は、図３に示すように、枠状型３０の内周面を構成する一面（内面）４１に溝４２が設けられたものである。溝４２は、第１の枠部材３１の長手方向に沿って延在する。溝４２は、枠状部材１２の一辺を成形するものであり、枠状部材１２（図１参照）の一辺に対応した形状を有する。そのため、溝４２は、その幅方向における一端側が、フランジ部１５を成形するために、他の部分より凹んだ凹部４３となる。

溝４２は、第１の枠部材３１において一端３１Ａの端面３１Ｃまで延在し、端面３１Ｃにおいて開口する一方、他端３１Ｂの端面までは延在しない。また、他端３１Ｂ側の溝４２の端部においては、凹部４３が設けられた幅方向における一端側が、他の部分より、長手方向に延出し延出部４４となる。延出部４４は、凹部４３とともにフランジ部１５を成形するためのものである。なお、第２〜第４の枠部材３２〜３４は、第１の枠部材３１と同様の形状を有するので、その説明は省略する。

各枠部材３１〜３４の一端３１Ａ〜３４Ａが、隣接する枠部材３２〜３４、３１の他端３２Ｂ〜３４Ｂ、３１Ｂに接続するとき、それら枠部材に設けられた溝４２、４２同士も接続し、これにより、枠状型３０の内周面には、全周にわたって溝が延在することになる。そして、後述するように、その溝内部に充填された注型材料によって、枠状部材１２（図１参照）が成形される。また、溝４２、４２同士が接続するとき、他端３１Ｂ〜３４Ｂ側の延出部４４は、一端３１Ａ〜３４Ａ側の端面に開口する凹部４３に接続し、これにより、図１に示すように、枠状部材１２には、その全周にわたってフランジ部１５が設けられる。

次に、本実施形態に係るエアフィルタの製造方法を説明する。本製造方法では、まず図３に示すように、第１の枠部材３１の溝４２の内部に注型材料５０が注入されるとともに、溝４２の内部に濾材パック１１の端部１１Ａが挿入される。

次いで、図４に示すように、第２の枠部材３２の溝４２内部に、注型材料が注入されるとともに、端部１１Ａが第１の枠部材３１に挿入された濾材パック１１の端部１１Ｂが、第２の枠部材３２の溝４２内部に挿入される。そして、第１の枠部材３１の一端３１Ａが、第２の枠部材３２の他端３２Ｂに接続され、これら一端３１Ａと他端３２Ｂが、不図示のネジによって固定される。

このとき、濾材パック１１の端部１１Ａ、１１Ｂは、その隙間に注型材料５０が浸入されて、注型材料５０の内部に埋設されたような状態となる。また、濾材パック１１は、溝４２の内部において、端部１１Ａ、１１Ｂが溝４２の底面４２Ｄから離間するように適宜保持される。これにより、エアフィルタ１０において、濾材パック１１の端部１１Ａ、１１Ｂは、枠本体１４の内部に埋設されるようにして枠本体１４の内周に接着されるとともに、濾材パック１１が枠本体１４の外周面に露出することが防止される。

各枠部材の溝４２内部に注入される注型材料は、揺変性（チキソトロピー）を有するものである。揺変性とは、力が加えられ変形が続いている間は高い流動性を示すが、静止した状態では大きな力が加わらなければ流動しない性質をいう。揺変性を有する接着剤としては、例えば、公知の硬化型エラストマーに、揺変性を発現させるために、公知の揺変剤が加えられたものである。なお、硬化型エラストマーとしては、硬化後に弾性を有するものであり、例えばウレタン、シリコーン等が使用される。

図４において濾材パック１１は、第１の枠部材３１に対して移動しないように適宜保持される。これにより、濾材パック１１は、枠部材３１の溝４２内部の注型材料５０に大きな力を与えず、注型材料５０に実質的に流動性を発現させない。そのため、図４に示すように、濾材パック１１の端部１１Ｂが、第２の枠部材３２の溝４２内部に挿入されるとき、第１の枠部材３１は例えば直立した状態となり、枠部材３１の溝４２の開口は下向き及び横向きにされるが、溝４２内部の注型材料５０は流動せず、垂れたりすることはない。

上記工程が繰り返され、第３及び第４の枠部材３３、３４の溝４２、４２内部に、上記した注型材料が注入されつつ濾材パック１１の端部１１Ｃ、１１Ｄが挿入されるとともに、第１〜第４の枠部材３１〜３４から枠状型３０が組み立てられる。これにより、濾材パック１１は、その外周が全周にわたって溝４２内部に挿入され、かつ、図５に示すように枠状型３０の内側に配置された状態となる。また、枠状型３０の内周面の溝には、全周にわたって注型材料５０が注入されることになる。

図５の状態では、枠状型３０の溝の開口は横向きになるが、溝内部の注型材料は、実質的に流動しない状態に保たれ、垂れたりすることはない。なお、図５の状態において、濾材パック１１は、その端部１１Ａ〜１１Ｄが例えば溝４２の側面４２Ｅ（図３、４参照）に支持され、下方に移動されることはない。ただし、濾材パック１１は、その下側に設けられた支持部材（不図示）によって支持されても良い。

その後、図５の状態で、必要に応じて加熱等されることにより注型材料が硬化され、濾材パック１１が注型材料５０に一体化される。硬化された注型材料は、四角枠形状の枠状部材１２（図１参照）を構成する。次いで、ネジ（不図示）が外されて、枠状型３１が第１〜第４の枠部材３１〜３４に分解され、これにより、注型材料５０と一体となった濾材パック１１が枠状型３０から離型され、図１に示すエアフィルタ１０が得られる。

以上のように、本実施形態では、濾材パック１１を支持する枠状部材１２が弾性体で構成される。そのため、ガスケットを別途設けなくても、枠状部材１２自体を取付部（天井面）の当たり面に密着させることにより、エアフィルタ１０と取付部との間の気密性を確保することが可能になる。なお、枠状部材１２が別部材であるガスケットを介さずに取付部に密着されるため、シール面は一面となり、シール性は向上されやすくなる。また、枠状部材１２が板部材ではなく注型材料によって成形されるので、枠状部材１２を安価に製造できるとともに、枠状部材１２と濾材パック１１との間のシール性を確保するために、別途シール材を用いる必要もない。

さらに、本実施形態では、枠状部材１２にはフランジ部１５が設けられ、そのフランジ部１５が、枠状部材１２の外周側に配置されるケースフランジ部２５によって押さえ付けられて気密性が確保される。そのため、濾材パック１１を支持する枠本体１４自体は、ケーシング２１によって押さえ付けられず変形等することがないので、濾材パック１１は枠本体１４によって安定的に支持される。

次に、図６、７を用いて本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態に係るエアフィルタは、小型フィルタであって、マスク用に使用されるものである。マスクは、吸気エアを浄化するための吸気用マスクであり、例えば防毒、防塵マスクである。以下、第２の実施形態について、第１の実施形態との相違点を説明する。

図６に示すように、本実施形態に係るエアフィルタ６０は、丸形の小型フィルタであって、円柱形の濾材パック６１と、エラストマーから形成され弾性体である枠状部材６２とを備える。枠状部材６２は、濾材パック６１を取り巻くように配置される円筒状の枠本体６４とフランジ部６５とを有する。フランジ部６５は、枠本体６４の一方の開口側の端面から、全周にわたって外周側に突出するものであり、円環状を呈する。

枠状部材６２の硬度は、第１の実施形態と同様に２０〜８０度であるが、本実施形態では、マスク用で使用される小型のフィルタであるため、硬度は比較的低くても良く、好ましくは２０〜４０度である。なお、エアフィルタ６０は、ここで説明した以外の構成は、第１の実施形態に係るエアフィルタと同様であり、その説明は省略する。

図７に示すように、顔面に装着されるマスクの保護具本体５２には、外周面に雄ネジ部がある円筒状の取付部５３が設けられる。取付部５３の先端面５３Ａは、エアフィルタ６０が押し当てられて取り付けられるための当たり面となる。

エアフィルタ６０は、ケース部材７１の内部に収納されて、ケース部材７１とともに、エアフィルタユニット７０を構成する。ケース部材７１は、図７に示すように、一方の端部が開口７３とされるとともに、他方の端部に不図示の通気口がある底部７２が設けられた有底の筒状部材である。なお、底部７２の通気口を通気した空気は、エアフィルタ６０で浄化されたうえで、保護具本体５２側に通気される。

ケース部材７１の筒状部７１Ｄは、底部７２側に配置された円筒状の小径部７１Ａと、小径部７１Ａより径が大きく開口側に配置された円筒状の大径部７１Ｂと、これら小径部７１Ａ及び大径部７１Ｂを接続する接続部７１Ｃによって構成される。接続部７１Ｃは、ケース部材７１の軸方向に垂直に配置された円環状の部材であり、小径部７１Ａの軸方向における一端から全周にわたって外周側に突出するように形成されたものである。また、大径部７１Ｂは、その内周面に雌ネジが設けられる。

エアフィルタ６０は、フランジ部６５が接続部７１Ｃに沿って配置されるとともに、枠本体６４の外周面が小径部７１Ａの内周面に沿うように配置され、これにより、ケース部材７１内部に嵌合されて取り付けられる。また、フィルタユニット７０は、大径部７１Ｂが取付部５３に螺着されて取り付けられる。

このように、フィルタユニット７０が取付部５３に取り付けられると、接続部７１Ｃ上に配置されたフランジ部６５は、接続部７１Ｃと、取付部５３の先端面５３Ａとに挟み込まれる。そしてフランジ部６５は全周にわたって、先端面５３Ａ及び接続部７１Ｃに押し付けられる。これにより、フランジ部６５は、枠状部材６２と取付部５３を気密的に接続し、これらの間からエアが漏れるのを防止する。

本実施形態に係るエアフィルタ６０は、例えばインサート成形により製造されるものであるが、その製造方法は、従来の小型フィルタと同様であるので、その説明は省略する。なお、インサート成形に使用される注型材料は、揺変剤が加えられない点以外、第１の実施形態における注型材料と同じである。ただし、第１の実施形態と同様に、枠状型によって成形されたものであっても良い。

以上のように、本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、ガスケット等のシール材を別途設けず、また枠本体自体を変形させずに、エアフィルタ６０と取付部５３との間の気密性を確保できる。

次に、図８を用いて本発明の第３の実施形態について説明する。図８は、第３の実施形態に係るエアフィルタが取り付けられるマスクの一部を示す模式的な断面図である。以下、第３の実施形態について、第２の実施形態との相違点を説明する。

図８に示すように、本実施形態に係るエアフィルタ８０は、フランジ部が省略された点を除いて第２の実施形態と同様であり、円筒形の枠状部材８２と濾材パック８１によって構成される。また、ケース部材８３は、一方の端部が開口８４とされるとともに、他方の端部に不図示の通気口がある底部８５が設けられた有底円筒部材であり、その開口８４側の端部の内周面には、雌ネジが設けられる。

保護具本体の取付部８７は、筒状のベース部８７Ａと、ベース部８７Ａの先端面８７Ｂに連設され、内径がベース部８７Ａより大きくされた円筒状の取付先端部８７Ｃとを備える。ベース部８７Ａの先端面８７Ｂは、ベース部８７Ａの内周面と、取付先端部８７Ｃの内周面とを接続する面となる。また、先端面８７Ｂは、ケース部材８３の軸方向に垂直な面であり、枠状部材８２の一方の開口側の端面８２Ａが押し当てられる当たり面となる。

エアフィルタ８０は、枠状部材８２の他方の開口側の端面８２Ｂが、ケース部材８３の底部８５に接着されてケース部材８３に取り付けられ、ケース部材８３とともにエアフィルタユニット８６を構成する。枠状部材８２の外周面と、筒状のケース部材８３の内周面の間には隙間があり、この隙間に挿入された取付先端部８７Ｃが、ケース部材８３の内周面に螺着され、これにより、エアフィルタユニット８６が取付部８７に取り付けられる。

ここで、エアフィルタ８０の枠状部材８２は、先端面８７Ｂと底部８５の間に挟み込まれるように配置されている。そして、枠状部材８２は、ケース部材８３の底部８５に押圧されることにより、全周にわたって先端面８７Ｂに押し付けられ、これにより、エアフィルタ８０の枠状部材８２と取付部８７との間の隙間から空気が漏洩するのが防止される。

本実施形態では、フランジ部が省略されたことにより、濾材パック８１を保持する枠状部材８２全体がケース部材８３の底部８５によって押圧される。そのため、枠状部材８２がそのような押圧により座屈しないように、枠状部材８２の硬度は、第２の実施形態より高いほうが良く、例えば４０〜８０度、好ましくは６０〜８０度である。

以上のように、本実施形態では、フランジ部を省略することによりエアフィルタの構造を単純にしつつ、エアフィルタと当たり面との間の気密性を容易に確保することが可能になる。

次に、図９を用いて第４の実施形態について説明する。上記各実施形態では、エアフィルタにおいて濾材パックは、枠状部材のみによって支持されていたが、本実施形態では、枠状部材と外側枠状部材とによって一体的に構成された複合枠体によって支持される。以下、第４の実施形態について、第２の実施形態との相違点を中心に説明する。

本実施形態に係るエアフィルタ９０は、円柱形の濾材パック９１と、枠状部材９４と、外側枠状部材９３によって構成される。枠状部材９４は、エラストマーから形成される弾性体であり、円筒形の枠本体９５と、膨出部９６とが一体となって構成される。枠本体９５は、濾材パック９１の外周を埋設させつつ濾材パック９１の外周に接着し、濾材パック９１を取り巻くように配置される。

外側枠状部材９３は、枠本体９５の外周側に配置され、その内周面が全周にわたって、枠状部材９４の外周面に接着され、枠状部材９４と一体となって複合枠体９８を形成する。外側枠状部材９３は、円筒形であるとともに、硬質のプラスチック等で構成され、実質的に弾性を有しない。

枠本体９５の軸方向における一方の端部は、軸方向に沿って外側枠状部材９３の端面９３Ａより上側に延出し、その延出した部分には、外周側に膨出する膨出部９６が連設される。膨出部９６は、外側枠状部材９３の端面９３Ａの上に配置され、端面９３Ａに接着される。このように、複合枠体９８の一方の開口側における端部９８Ａは、膨出部９６と枠本体９５とが一体になって構成され、断面略半円形を呈する。

本実施形態では、取付部８７及びケース部材８３は、第３の実施形態と同一の構成を有する。エアフィルタ９０は、複合枠体９８の他方の開口側の端面９８Ｂが、ケース部材８３の底部８５に接着され、ケース部材８３とともにエアフィルタユニット９９を構成する。エアフィルタユニット９９は、第３の実施形態と同様に、取付部８７に取り付けられる。

本実施形態では、複合枠体９８が、先端面８７Ｂと底部８５の間に挟み込まれるように配置される。そして、複合枠体９８の端部９８Ａ（すなわち膨出部９６）は、ケース部材８３の底部８５からの押圧により、全周にわたって、外側枠状部材９３によって先端面８７Ｂに押し付けられ、複合枠体９８と取付部８７との間のシール性が確保される。

次に、第４の実施形態に係るエアフィルタの製造方法について図１０を用いて説明する。第１〜第３の実施形態において、エアフィルタは、枠状型を用いた成形又はインサート成形により製造されたが、本実施形態では、遠心が用いられて成形される。

本製造方法で使用されるエアフィルタ製造装置１００は、回転治具１０１と、回転治具１０１の上に載せられる金型１０２とを備える。金型１０２は、円筒形の枠状部１０４の下側の開口が底部１０３で塞がれた金型本体１０６と、金型本体１０６の上に載せられ、枠状部１０４の上側の開口を塞ぐ蓋部１０９とを備える。

金型１０２の底部１０３の中央には、上方から見ると円形を呈し、かつ径が下方に向かうに従って小さくなるすり鉢状の凹部１０５が設けられる。凹部１０５は、液状の注型材料１０７が溜められるためのものである。また、底部１０３において、中央の凹部１０５を取り巻く外周部１０８は、上面が平面とされている。

蓋部１０９には、２つの空気孔１０９Ａ、１０９Ｂが穿設される。金型１０２の内部は、空気孔１０９Ａ、１０９Ａを介して外部に連通するため、金型１０２内部における注型材料１０７の流動性が良好になる。また、蓋部１０９の下面には、複合枠体９８の端部９８Ａを成形するための円環状の環状溝１０９Ｃが設けられる。環状溝１０９Ｃは、上方から見ると、後述するように、金型１０２内部に配置される外側枠状部材９３に重なる位置に設けられる。

本実施形態では、まず、凹部１０５の内部に注型材料１０７が溜められるとともに、金型１０２の内部に、外側枠状部材９３が配置される。外側枠状部材９３は、外周部１０８上に載せられるとともに、その外周面が枠状部１０４の内周面に沿うように配置される。このとき、外側枠状部材９３の内部には、外周部１０８に載せられた濾材パック９１が収納されている。なお、注型材料１０７は、第２の実施形態の注型材料と同様である。

次いで、金型本体１０６の上に蓋部１０９が載せられ、蓋部１０９が金型本体１０６に固定された後、金型本体１０６が、内部に収納された外側枠状部材９３及び濾材パック９１とともに、回転治具１０１により例えば７００〜１５００ｒｐｍ程度で回転される。この回転により、凹部１０５に溜められた液状の注型材料１０７は、遠心力により凹部１０５の傾斜面を伝わって上方に進む。そして、注型材料１０７は、外側枠状部材９３の内周側及び環状溝１０９Ｃの内部に注入される。

その後、注型材料１０７が固化され、外側枠状部材９３の内周側に注入された注型材料は、濾材パック９１の外周が内部に埋設された枠状部材９５となる。枠状部材９５は、外側枠状部材９３と一体化され複合枠体９８を構成する。また、環状溝１０８内部に充填された注型材料は、膨出部９６を含む複合枠体９８の端部９８Ａを構成する。

注型材料１０７が固化されると、回転治具１０１の回転が停止され、金型１０２内部から、注型材料１０７によって一体化された外側枠状部材９３及び濾材パック９１が取り出され、図９に示すようなエアフィルタ９０が得られる。

以上のように、第４の実施形態でも、上記各実施形態と同様に、比較的簡単な構造を有するエアフィルタにより、エアフィルタと当たり面との間の気密性を容易に確保することが可能になる。また、エアフィルタを支持する複合枠体９８は、実質的に弾性を有しない硬質の外側枠状部材９３を備えるので、弾性体で構成される枠状部材のみで形成される場合に比べて、高強度となる。

次に、本発明の第５の実施形態に係るエアフィルタについて図１１を用いて説明する。
図１１に示すように、本実施形態に係るエアフィルタ１１０は、濾材パック１１１の一部にエラストマーが充填され、そのエラストマーにより枠状部材１３０が形成されるものである。濾材パック１１１は、直方体に形成されたものであるとともに、エラストマーは、後述するように、注型材料が固化されたものである。

エアフィルタ１１０において、濾材パック１１１の中央部分１２１にはエラストマーが充填されておらず、濾材パック１１１の中央部分１２１は、空気が通るための円形（具体的には、円柱形）の通気部分となる。一方、濾材パックの外側部分１２２、すなわち中央部分１２１以外の部分は、エラストマーが充填され、エラストマーによって埋設された状態となり、空気を通さない非通風部分となる。すなわち、濾材パック１１１の外側部分１２２に充填されたエラストマーは、内周面が円形で、外周面が四角形の枠状部材１３０を構成し、その枠内側を濾材パック１１１の通気部分とするものである。枠状部材１３０を構成するエラストマーは、第２の実施形態と同様であり、枠状部材１３０は弾性体となる。

なお、エラストマーは、濾材パック１１１の正面１１１Ｅ及び背面１１１Ｆの両方において各ひだ山間に充填され、通気部分（中央部分１２１）の両開口を取り囲む枠状部材１３０の各端面１３０Ａ、１３０Ｂは、エラストマーにより略平面とされる。また、エラストマーは、ひだ山間だけではなく、濾材パック１１１の各側面を構成する端部１１１Ａ〜１１１Ｄ上にも薄く積層された状態となっており、これにより、エアフィルタ１１０は、縦横の寸法が濾材パック１１の縦横の寸法よりも僅かに大きくなった略直方体となっている。

本実施形態に係るエアフィルタ１１０は、図１２に示すように、例えば、第３の実施形態と同様に、ケース部材８３内部に収納されエアフィルタユニット１３５として、取付部８７に取り付けられる。すなわち、第３の実施形態と同様に、枠状部材１３０は、先端面８７Ｂと底部８５の間に挟み込まれて配置される。そして、枠状部材１３０は、弾性体であるため、底部８５によって先端面８７Ｂに押し付けられて取り付けられることにより、エアフィルタ１１０と取付部８７の間をシールすることになる。なお、枠状部材１３０の端面１３０Ａ、１３０Ｂは、それぞれ先端面８７Ａ（当たり面）に押し当てられる面、底部８５に接着される面となる。

次に、図１３、１４を用いて本実施形態に係るエアフィルタの製造方法を説明する。なお、本実施形態に係る製造方法は、第４の実施形態と同様に、遠心を利用した製造方法である。以下、本実施形態におけるエアフィルタの製造方法について、第３の実施形態との相違点を中心に説明する。

本実施形態における金型１４０は、枠状部が枠状型１４３として底部１４２から分離可能とされたものであり、底部１４２には、第４の実施形態と同様に、凹部１４６と、凹部１４６を取り巻く外周部１４７とが設けられる。また、凹部１４６の中心には、上方に向けて突出する突出部１４８が設けられる。突出部１４８の上面は、外周部１４７の上面と同一平面上に配置される。本実施形態では、突出部１４８が設けられたことにより、濾材パック１１１が底部１４２上に載せられたとき、濾材パック１１１の中央が自重により下方に沈み込むことが防止される。

枠状型１４３は、上下が開口する矩形又は方形の四角枠形状を呈しており、底部１４２の外周部１４７の上に載置される。枠状型１４３は、四角形の各辺を構成する４つの枠部材１４３Ａ〜１４３Ｄを、ネジ穴１４３Ｆに通されたネジにより組み立てたものである。蓋部１４４は、四角形板状に形成されるとともに、第４の実施形態と同様に空気孔１４９Ａ、１４９Ｂが穿設される。

次に、フィルタ製造装置を用いたエアフィルタの製造方法を説明する。本製造方法では、まず、凹部１４６内部に液状の注型材料１５０が溜められる。次に、底部１４２の上にネジ孔１４７Ａに通されたネジにより枠状型１４３が固定されるとともに、枠状型１４３の内部に濾材パック１１１が収納される。このとき、濾材パック１１１は、その背面１１１Ｆ側が下方に向けられるとともに、各端部１１１Ａ〜１１１Ｄが、各枠部材１４３Ａ〜１４３Ｄに対向する。ただし、濾材パック１１１の端部１１１Ａ〜１１１Ｄと枠状型１４３の間には、僅かな隙間Ｓがある。

次いで、枠状型１４３の上部に、ネジ穴１４４Ａ、１４３Ｈに通されたネジ等により、蓋部１４４が固定される。その後、底部１４２が、回転治具１４１によって回転させられ、これにより、底部１４２、枠状型１４３及び蓋部１４４は、一体となって回転させられる。この回転により、凹部１４６内部の液状の注型材料１５０は、遠心力により上方に進み、枠状型１４３内側の外周側に注入され、濾材パック１１１の外側部分に充填される。

具体的には、注型材料１５０は、濾材パック１１１の背面１１１Ｆ側から各ひだ山間に充填されるとともに、端部１１１Ａ〜１１１Ｄと枠状型１４３の間の隙間Ｓに充填される。また注型材料１５０は、その隙間Ｓを通って、端部１１１Ｂ、１１１Ｄから濾材パックの正面側に回り込み、正面１１１Ｅ側においてひだ山間に充填される。

その後、注型材料１５０が固化されると、図１１に示すように、濾材パック１１１の外側部分１２２は、エラストマーに埋設された状態となり、そのエラストマーにより枠状部材１３０が構成される。一方、濾材パック１１１の中央部分１２１には、注型材料１５０が充填されず、円形の通風部分となる。また、隙間Ｓに充填された注型材料１５０は、端部１１１Ａ〜１１１Ｄ上に薄く積層される部分となる。

注型材料１５０が固化されると、回転治具１４１による回転が停止される。その後、蓋部１４４が枠状型１４３から取り外されるとともに、枠状型１４３が４つの枠部材１４３Ａ〜１４３Ｄに分解されて、濾材パック１１１とエラストマー１１２が一体となって形成されたエアフィルタ１１０が、金型１４０から離型される。

以上のように本実施形態では、フィルタが比較的簡易的な金型で製造できるとともに、濾材パックも作製が容易な直方体で良いので、フィルタの製造コストや製造工数を低減させることができる。また、枠状部材１３０は弾性を有するので、別途パッキンを設けなくても、取付部８７とエアフィルタ１１０との間をシールすることができる。

なお、本実施形態でも、濾材パック１１１は円柱形であっても良い。濾材パック１１１が円柱形であれば、金型１４０の枠状型１４３も円筒形となるとともに、枠状部材１３０も円筒形となり、エアフィルタ１１０の形状は、第３の実施形態と同様になる。また、金型１４０には適宜凹部等が設けられて、第２の実施形態のように、枠状部材１３０にフランジ部が設けられても良い。

次に、図１５、１６を用いて本発明の第６の実施形態について説明する。本実施形態においては、濾材パックは、変形可能な構造を有し、枠状部材と共に湾曲変形可能なものとなっている。以下、本実施形態に係るエアフィルタについて、第２の実施形態との相違点を中心に説明する。

本実施形態に係るエアフィルタ２２０は、丸形の小型フィルタであり、図１５に示すように第２の実施形態と同様に、枠本体２２４及びフランジ部２２５を有する枠状部材２２２と、濾材パック２２１とによって構成され、枠状部材２２２は、エラストマーで形成された弾性体である。

濾材パック２２１は、図１６に示すように、シート状濾材がひだ状に折られ、ジグザグにされたものであり、濾材パック２２１の正面２２１Ａ及び背面２２１Ｂ側それぞれには、線状のセパレータ２２５が接着される。セパレータ２２５は、ジグザグを呈するシート状濾材に合わせて、折目方向Ｘに直交する直交方向Ｙ（濾材パックのひだ山４２が並べられる方向）に沿ってジグザグに延在する。

セパレータ２２５は、糸の外周が合成樹脂等の接着剤で被膜された糸セパレータである。濾材パック２２１の正面及び背面それぞれにおいて、濾材パック１１１の隣接するひだ山２３１、２３１間でセパレータ２２５は自身に接着され、セパレータ２２５によりひだ山２３１、２３１間が離間させられる。

各セパレータ２２５において、糸の表面に被膜される接着剤は弾性を有するとともに、糸自身も径方向に圧縮・復元可能なものである。これにより、セパレータ２２５は、弾性を有し、直向方向Ｙに伸縮可能なものとなる。そのため、ひだ折りされた濾材パック２２１は、折目を起点に伸縮可能となり、全体として弾性を有するものとなる。これにより、エアフィルタ２２０は、濾材パック２２１及び枠状部材２２２のいずれもが弾性を有することになり、全体として湾曲変形可能となり、例えば湾曲された状態でマスクの保護具本体（不図示）に取り付けられる。

具体的には、エアフィルタ２２０は、例えば、図１５に示すように、直交方向Ｙにおける両端部が背面２２１Ｂ側に曲げられ、中央部分が凸となるように弧状に湾曲させられ、その弧状にされた状態でマスクの保護具本体（不図示）に取り付けられる。このとき、エアフィルタ２２０は、背面２２１Ｂ側が保護具本体側に配置される。これにより、エアフィルタ２２０は、顔の形状に沿ったものとすることができ、エアフィルタ２２０によって視界が遮蔽されるのが防止される。勿論、エアフィルタは、上記各実施形態と同様に、ケース部材に収納された状態でフィルタユニットとして取り付けられても良い。なお、濾材パック２２１は、図１５に示すように湾曲されるとき、背面２２１Ｂ側において各ひだ山２３１、２３１間の距離が短くされるとともに、正面２２１Ａ側において各ひだ山２３１、２３１間の距離が長くされている。

以上のように、本実施形態では、エアフィルタが湾曲可能であるため、用途に応じて所望の形状とすることができる。また、濾材は、シート状濾材がひだ状に折られて成る濾材パックであるため、エアフィルタの濾材表面積が比較的大きくなり、フィルタ性能を良好にすることができる。

なお、本実施形態では、フランジ部２２５は、上記各実施形態と同様に、取付部の当たり面に押し付けられて、シール材として使用されても良いが、そのように使用されなくても良い。勿論、第３の実施形態のようにフランジ部２２５は省略されても良い。また、第５の実施形態に係るエアフィルタも、本実施形態と同様に、濾材パックが弾性変形可能なものにされ、全体として湾曲変形可能なものとされても良い。

なお、上記各実施形態では、濾材としては、シート状濾材がひだ状に折られた濾材パックが使用されたが、例えばウレタンフォーム等の発泡体や、有機繊維や無機繊維から構成される繊維状基材等の三次元網目構造体であっても良い。この場合、三次元網目構造体には、活性炭等の無数の吸着剤が付着されており、その吸着剤により、空気中の汚染物質が除去される。もちろん、濾材としては、三次元網目構造体以外の濾材が使用されても良い。

１０、６０、８０、９０、１１０、２２０ エアフィルタ
１１、６１、８１、９１、１１１、２２１ 濾材パック（濾材）
１２、６２、８２、９４、１３０、２２２ 枠状部材
１５、６５、２２５ フランジ部（突出部）

Claims (6)

1. 直方体状の濾材の外周を取り巻く枠状を呈する枠状部材を備え、前記枠状部材が弾性体で構成されるとともに、全周にわたって外周に突出するように成形される突出部を有するエアフィルタの製造方法であって、
   前記突出部に対応した凹部を含む溝が設けられた第１〜第４の枠部材を、前記溝が一端の端面まで延在して開口する一方、他端の端面までは延在しないように成形し、
   前記第１〜第４の枠部材の各々の一端を、隣接する枠部材の他端に接続させることにより、内周面の全周にわたって溝が延在するように枠状型を成形し、
   前記枠状型の内側に前記濾材を配置するとともに、前記溝の内部に注型材料を注入することを特徴とするエアフィルタの製造方法。
2. 前記溝が前記枠状部材の外周面に対応することを特徴とする請求項１に記載のエアフィルタの製造方法。
3. 前記凹部は、前記溝の幅方向における一端側が他の部分よりも凹ませて成形されることを特徴とする請求項１に記載のエアフィルタの製造方法。
4. 前記他端側の前記溝の端部において、前記凹部が設けられた幅方向における一端側が、他の部分より長手方向に延出して延出部が形成されることを特徴とする請求項３に記載のエアフィルタの製造方法。
5. 前記注型材料が揺変性を有することを特徴とする請求項１に記載のエアフィルタの製造方法。
6. 濾材の外周を取り巻く枠状を呈する枠状部材を備え、前記枠状部材が弾性体で構成されるとともに、全周にわたって外周に突出するように成形される突出部を有するエアフィルタの製造方法であって、
   前記突出部に対応した凹部を含む溝が設けられた複数の枠部材を、前記溝が一端の端面まで延在して開口する一方、他端の端面までは延在しないように成形し、
   前記複数の枠部材の各々の一端を、隣接する枠部材の他端に接続させることにより、内周面の全周にわたって溝が延在するように枠状型を成形し、
   前記枠状型の内側に前記濾材を配置するとともに、前記溝の内部に注型材料を注入することを特徴とするエアフィルタの製造方法。
   

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