特許 7380351 成形活性炭への包装材巻き付け装置及び包装材巻き付け方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-07

(45)【発行日】2023-11-15

(54)【発明の名称】成形活性炭への包装材巻き付け装置及び包装材巻き付け方法

(51)【国際特許分類】

   B01D 39/14 20060101AFI20231108BHJP

   B01D 39/16 20060101ALI20231108BHJP

   C02F 1/28 20230101ALI20231108BHJP

【ＦＩ】

B01D39/14 M

B01D39/16 A

B01D39/16 D

C02F1/28 D

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020041531

(22)【出願日】2020-03-11

(65)【公開番号】P2021142463

(43)【公開日】2021-09-24

【審査請求日】2022-12-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000003159

【氏名又は名称】東レ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】弘瀬 寛和

(72)【発明者】

【氏名】小澤 稔

【審査官】目代 博茂

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－２７４２０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／１８８６２７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１０－２３４２６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－０６３３２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１８３７１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０６９９５０６８（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｄ２７／００－３９／２０

Ｂ０１Ｄ４６／００－４６／９０

Ｃ０２Ｆ１／２８

Ｂ０１Ｊ２０／００－２０／３４

Ｂ６５Ｂ１１／００－１１／５８

Ｂ６５Ｂ４９／００－４９／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒状の成形活性炭の外周に包装材が巻かれた成形活性炭カートリッジの製造に用いられ、成形活性炭へ包装材を巻き付ける装置であって、
包装材を間欠的に送り出す包装材搬送手段と、
前記包装材搬送手段により送り出された前記包装材の幅方向の両端部を保持する機構であって、成形活性炭からはみ出して巻かれる箇所の包装材を保持し、保持した状態のまま、包装材の幅方向の外側に向かって移動でき、かつ、成形活性炭の周方向に沿って包装材同士が重なるまで移動できる端部保持機構と、
前記端部保持機構により保持された前記包装材の全幅にわたり、前記包装材搬送手段が送り出す方向とは逆方向に張力を付与する包装材張力付与手段と、
前記端部保持機構によって前記成形活性炭の外周に巻かれた前記包装材の重なった部分を、成形活性炭の長手方向の全長にわたって熱溶着するヒーターと、
前記ヒーターによって熱溶着された前記包装材の前記成形活性炭に巻かれていない部分を全幅にわたって切断する切断機構と、
を備えた、成形活性炭用包装材巻き付け装置。

【請求項2】

筒状の成形活性炭の外周に包装材が巻かれた成形活性炭カートリッジの製造方法であって、
包装材を前記成形活性炭に向けて間欠的に送り出す包装材供給工程と、
前記送り出された包装材の先頭部分の幅方向の両端部で、前記成形活性炭からはみ出して巻かれる箇所を把持する包装材把持工程と、
前記包装材の幅方向の両端部を把持したまま、
包装材の両端部を幅方向の外側に向かって引っ張る引っ張り工程と、
前記包装材を全幅にわたり、前記包装材供給工程での送り出す方向とは逆方向に引っ張る張力付与工程と、
前記包装材を前記成形活性炭の外周に、包装材同士が重なるまで巻き付ける巻き付け工程と、
前記包装材の重なった部分を、前記成形活性炭の長手方向の全長にわたって熱溶着する溶着工程と、
前記包装材の前記成形活性炭に巻かれていない部分を全幅にわたって切断する切断工程と、
をこの順に行う、成形活性炭カートリッジの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、成形活性炭の外周部に巻き付ける包装材の巻き付け装置及び巻き付け方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、浄水用フィルターのろ材として、臭気成分や有機物質等を吸着除去できる活性炭を固化した成形活性炭が知られている。例えば、家庭用の浄水用フィルターでは、円筒状に成形された成形活性炭の内外周及び側面を不織布等の包装材で覆い、両端部に流路を備えたキャップを取り付けることで浄水器本体と系合させている。水をキャップの流路から、成形活性炭の内径部に入れ、径方向へ流通させることで、塩素等の有害物質の吸着・除去を行っている。

【0003】

このような浄水用フィルターの製造では、不織布筒の外周部に活性炭を堆積・硬化させて円筒状の成形活性炭を作成し、成形活性炭の外周部に包装材として不織布を巻き付けて溶着固定した後、軸方向の両端からはみ出た不織布を端面に折り返して密着させ、両端部にキャップを接着固定している。

【0004】

ここで、成形活性炭の外周部に不織布を巻き付ける方法としては、成形活性炭の円筒軸方向に平行な第１ヒーターと接線方向に平行な第２ヒーターにより、成形活性炭の円筒軸方向及び円周方向に沿って、カット済みの不織布を熱溶着する方式が提案されている。（特許文献１）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第５２７３８６３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

円筒形状の成形活性炭に水を流す際に、径方向への通水抵抗によって成形活性炭に負荷がかかり、割れや潰れ等が発生することがある。その場合、成形活性炭の割れや潰れの箇所に水が偏流し、所望のろ過性能が得られない。特に、成形活性炭の内周側から外周へ通水させる場合においては、支えとなる部材がないため、水圧による負荷がかかる際に成形活性炭の割れが避けがたくなる。これを防止するためには、成形活性炭の周方向に張力を付与しながら包装材を巻き付けることが有効となる。

【0007】

しかし、特許文献１に開示されているような、カット済みの不織布を成形活性炭に直接溶着する方法は、不織布を成形活性炭の外周部に巻き付ける際に、不織布の走行方向に対して張力をかける機構が無いため、張力をかけて巻くことはできない。また、不織布の先頭部が成形活性炭の表層部に直接溶着されているが、この状態で不織布を引っ張ると、溶着された箇所の活性炭が脱落して不織布が容易に剥がれるため、装置を改造して不織布に張力をかける機構を追加することもできない。

【0008】

すなわち、特許文献１の方法では、不織布に張力をかける機構が無い上に、成形活性炭の表層部に直接溶着された不織布は非常に剥がれやすいため、不織布に張力をかけることができない。

【0009】

本発明は、従来の不織布巻き付け作業では、成形活性炭の外周部に張力をかけて不織布を巻き付ける作業を行えなかった問題点を解決するためになされたものであり、付与した張力を確実に保持しながら成形活性炭に巻き付けることができる成形活性炭への包装材巻き付け装置及び包装材巻き付け方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決する本発明の成形活性炭用包装材巻き付け装置は、筒状の成形活性炭の外周に包装材が巻かれた成形活性炭カートリッジの製造に用いられ、成形活性炭へ包装材を巻き付ける装置であって、
包装材を間欠的に送り出す包装材搬送手段と、
上記包装材搬送手段により送り出された上記包装材の幅方向の両端部を保持する機構であって、成形活性炭からはみ出して巻かれる箇所の包装材を保持し、保持した状態のまま、包装材の幅方向の外側に向かって移動でき、かつ、成形活性炭の周方向に沿って包装材同士が重なるまで移動できる端部保持機構と、
上記端部保持機構により保持された上記包装材の全幅にわたり、上記包装材搬送手段が送り出す方向とは逆方向に張力を付与する包装材張力付与手段と、
上記端部保持機構によって上記成形活性炭の外周に巻かれた上記包装材の重なった部分を、成形活性炭の長手方向の全長にわたって熱溶着するヒーターと、
上記ヒーターによって熱溶着された上記包装材の前記成形活性炭に巻かれていない部分を全幅にわたって切断する切断機構と、を備えている。

【0011】

上記課題を解決する本発明の成形活性炭カートリッジの製造方法は、筒状の成形活性炭の外周に包装材が巻かれた成形活性炭カートリッジの製造方法であって、
包装材を前記成形活性炭に向けて間欠的に送り出す包装材供給工程と、
上記送り出された包装材の先頭部分の幅方向の両端部で、上記成形活性炭からはみ出して巻かれる箇所を把持する包装材把持工程と、
上記包装材の幅方向の両端部を把持したまま、
包装材の両端部を幅方向の外側に向かって引っ張る引っ張り工程と、
上記包装材を全幅にわたり、上記包装材供給工程での送り出す方向とは逆方向に引っ張る張力付与工程と、
上記包装材を上記成形活性炭の外周に、包装材同士が重なるまで巻き付ける巻き付け工程と、
上記包装材の重なった部分を、上記成形活性炭の長手方向の全長にわたって熱溶着する溶着工程と、
上記包装材の上記成形活性炭に巻かれていない部分を全幅にわたって切断する切断工程と、をこの順に行う。

【発明の効果】

【0012】

本発明の成形活性炭用包装材巻き付け装置および成形活性炭カートリッジの製造方法を用いれば、成形活性炭と成形活性炭の軸方向の長さよりも広幅の包装材を用いることで、成形活性炭の外周部に張力をかけて包装材を巻き付け、固定することができる。

【0013】

さらに、包装材の先頭部は、成形活性炭の表層部に沿わせた状態で、最初に幅方向に引っ張って伸ばすので、後から搬送方向に張力をかけても、包装材の先頭部が伸びて変形することが無い。その結果、包装材の巻き始めの部分が、成形活性炭の表層部に直線状に密着した状態となるため、包装材を巻き重ねた後に、巻き始め部分が透けて見えても、外観の品位が良い。

【0014】

本発明による成形活性炭への包装材巻き付け装置および包装材巻き付け方法とを、成形活性炭の包装材巻き付け工程に適用すれば、包装材同士の重なった箇所の外観の品位が良い状態で、包装材に高い張力をかけて成形活性炭に巻き付けることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】家庭用浄水器の交換用浄水カートリッジ１の側断面図である。

【図2】本発明の成形活性炭への包装材巻き付け装置の概略側面である。

【図3】本発明の成形活性炭への包装材巻き付け装置の概略正面図である。

【図4】本発明の成形活性炭への包装材巻き付け装置の第２のチャック周辺部を示す概略正面図である。

【図5A】本発明の成形活性炭への包装材巻き付け方法の工程１～２をステップ的に示す説明図である。

【図5B】本発明の成形活性炭への包装材巻き付け方法の工程３～４をステップ的に示す説明図である。

【図5C】本発明の成形活性炭への包装材巻き付け方法の工程５～６をステップ的に示す説明図である。

【図5D】本発明の成形活性炭への包装材巻き付け方法の工程７～８をステップ的に示す説明図である。

【図5E】本発明の成形活性炭への包装材巻き付け方法の工程９～１０をステップ的に示す説明図である。

【図6】包装材の両端部を把持して走行方向に張力をかけた時の包装材の状況を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明を、家庭用浄水器を例として図面を参照しながら説明する。
図１は、交換用浄水カートリッジ１の側断面図を例示している。ただし、好ましい態様や例示はこれに限られるものではない。

【0017】

交換用浄水カートリッジ１の成形活性炭２は、円筒形状に成形されており、内壁部には不織布を筒状に成形した筒状部材３を有する。ここで、筒状部材３は、樹脂製のフレームに不織布を巻きつける構成であってもよい。成形活性炭２の外周部には、全長に渡って包装材である不織布４が巻きつけられており、この不織布４は、成形活性炭２の軸方向に対し両端面の少なくとも一部を覆っている。

【0018】

さらに、成形活性炭２の軸方向に対し両端面には、円盤形状の端部キャップ５が取り付けられている。また、端部キャップ５の中心部には、軸方向に対して流路６が貫通孔として備えられ、筒状部材３の内壁部への導入口または導出口となっている。なお、家庭用浄水器との接続箇所にはＯリング７を備えてシール性を確保している。

【0019】

［成形活性炭への包装材巻き付け装置］
図２を参照する。図２は、成形活性炭への包装材巻き付け装置１０の概略側面図である。成形活性炭への包装材巻き付け装置１０は、１本の張力付与ローラー１２と、その両側に２本のガイドローラー１１が配置されており、ウェブ状の包装材１３が巻きかけられている。張力付与ローラー１２は、図のＹ方向へ昇降可能なリニアガイド１４に接続されており、自重により包装材１３へ張力をかけることができる。また、張力付与ローラー１２には、図示しない錘が設けられており、包装材１３への張力を自在に設定することができる。 更に、リニアガイド１４の可動部は、図示しない滑車を介して、図示しないワイヤーと図示しない錘に接続されており、張力付与ローラー１２の自重をキャンセルする方向へ荷重をかけることができる。これにより、包装材１３へかける張力を張力付与ローラー１２の自重以下に設定することもできる。

【0020】

張力付与ローラー１２の上流側には、ロール状の包装材１３を送り出す巻出し機１５を設けており、巻出し機１５には図示しないサーボモータを搭載しているので、包装材１３の送り出し量を自在に設定することができる。更に、サーボモータは、図示しない制御装置を介して、リニアガイド１４に設けられている図示しないエンコーダと電気的に接続されており、張力付与ローラー１２の位置に連動して包装材１３の送り量をコントロールすることができる。

【0021】

張力付与ローラー１２の下流側には、３つ目のガイドローラー１１と搬送ローラー１６が配置されている。搬送ローラー１６には、図示しないサーボモータを搭載しており、包装材１３の送り出し量を自在に設定することができる。

【0022】

搬送ローラー１６の上部にはニップローラー１７が設けられており、ニップローラー１７は、第１の昇降装置１８に接続され、搬送ローラー１６へ押し当てられている。ここで、第１の昇降装置１８は、油圧シリンダー、単軸ロボット等どの様なものを用いてもよいが、搬送ローラーへの押し付け力の調整が容易で安価なエアシリンダーを用いることが好ましい。更に、ニップローラー１７の表層部は、包装材１３の滑りを防止するためにゴムで被覆されている。

【0023】

搬送ローラー１６の下流側には、包装材１３を切断するため、包装材１３の下側に固定刃１９が、包装材１３の上側に可動刃２０が、それぞれ包装材１３の全幅に亘って配置されている。

【0024】

可動刃２０は、第２の昇降装置２１に接続されており、固定刃１９との交差位置まで動作することで、包装材１３を切断できる構成となっている。ここで、第２の昇降装置２１は、油圧シリンダー、単軸ロボット等どの様なものを用いてもよいが、刃の押し付け力の調整が容易で安価なエアシリンダーを用いることが好ましい。

【0025】

固定刃１９と搬送ローラー１６との間には、第１の案内板２２が設けられており、固定刃１９の下流側には第２の案内板２３が設けられている。また、第１の案内板２２と第２の案内板２３は、包装材１３を下から支える配置となっている。

【0026】

第２の案内板２３の上方には、第１のチャック２４で円筒側面を把持された成形活性炭２が配置されており、第１のチャック２４は、図示しない搬送装置により、図のＹ方向へ昇降できる構成となっている。ここで、第１のチャック２４は、電磁式、油圧式等、どの様な駆動方式のものでもよいが、把持力の調整が容易で安価なエア駆動式が好ましい。

【0027】

第２の案内板２３の下方には、ヒーター２５が配置されている。ヒーター２５は、第３の昇降装置２６に接続されＹ方向へ自在に昇降可能となっており、ヒーター２５が第３の昇降装置２６により上昇した際に成形活性炭２の下面に押し当てられる構成となっている。ヒーター２５の長さは、成形活性炭２の長手方向の全長にわたる長さであればよく、成形活性炭２の長手方向の全長よりも長くてもよい。また、ヒーター２５は、第３の昇降装置２６で上昇した時に第２の案内板２３に干渉しない位置に配置されている。ここで、第３の昇降装置２６は、油圧シリンダー、単軸ロボット等どの様なものを用いてもよいが、成形活性炭への押し付け力の調整が容易で安価なエアシリンダーを用いることが好ましい。

【0028】

ヒーター２５の材質は、アルミニウムや銅等、使用温度に十分耐えることのできる金属であればどの様なものでもよいが、防錆性が高く、傷が付きにくいステンレスが、長期間の使用を考慮すると好ましい。

【0029】

さらに、ヒーター２５を成形活性炭へ押し当てた際、包装材１３が溶融してヒーター２５へ付着することを防ぐため、ヒーター２５の包装材１３との接触面には、剥離性を高めるシリコン系やフッ素系の表面処理を施すことが、実用上好ましい。

【0030】

そして、ヒーター２５は、温度制御手段である温度制御装置２７と電気的に接続されており、ヒーター２５に内蔵された図示しない熱電対により、測定された温度データが温度制御装置２７へと伝達されることで、ヒーター２５の温度制御が行われる。温度条件変更時は、温度制御装置２７と電気的に接続された操作盤２８に適宜設定温度を入力すれば、それが温度制御装置２７に伝達されて、ヒーター２５を制御して温度変更が実現できる。

【0031】

次に、図３を参照する。図３は、図２をＡ方向から見た、成形活性炭への包装材巻き付け装置１０の正面図である。但し、固定刃１９より上流側に配置されているものは全て省略している。

【0032】

成形活性炭２の長手方向の両端の外側には、成形活性炭２の軸芯と一致する様に１組のピン２９が配置されている。ピン２９は段付き形状となっており、先端部の外径Ｄ1は筒状部材３の内径ｄよりも小さく、根本部の外径Ｄ２は筒状部材３の内径ｄよりも大きい。

【0033】

ピン２９は、第１の接続板３０を介してモータ３１に接続されており、モータ３１の回転軸とピン２９は軸芯が一致している。また、第１の接続板３０には、第１の移動装置３２を介して第２のチャック３３が設けられており、第２のチャック３３が図のＸ方向へ移動できると共に、モータの回転により第２のチャック３３が回転する構成となっている。

【0034】

更に、第２のチャック３３周辺部を詳しく示している図４を参照すると、第２のチャック３３は、チャックハンド３４を備えており、第２のチャック３３が開の状態では、チャックハンド３４の間に包装材１３が入り（図４の（ａ）の状態）、第２のチャック３３が閉の状態では、チャックハンド３４が成形活性炭２の外径よりも内側に収まる配置（図４の（ｂ）の状態）となっている。これにより、包装材１３を重ねて巻き付けた際に、上に巻かれた包装材１３とチャックハンド３４とが干渉することを防ぐことができる。

【0035】

再び図３を参照すると、第１の移動装置３２は、油圧シリンダー、単軸ロボット等どの様なものを用いてもよいが、ストローク調整が容易で、図に示す機器の配置を簡便に実現できる様に、ロッドを有するシリンダータイプの単軸ロボットを用いることが好ましい。また、第２のチャック３３は、電磁式、油圧式等、どの様な駆動方式のものでもよいが、把持力の調整が容易で安価なエア駆動式が好ましい。更に、モータ３１は、インバータモータやステッピングモータ等、どの様なものでも良いが、動作の繰り返し再現性が高いサーボモータを用いることが、包装材の巻き付け量を一定に管理する上で好ましい。

【0036】

モータ３１は、第２の接続板３５を介して第２の移動装置３６に接続されており、図のＸ方向へ自在に移動可能となっている。ここで、第２の移動装置３６は、油圧シリンダー、エアシリンダー等どの様なものを用いてもよいが、品種切り替え等で成形活性炭の全長が変わっても、ピン２９の停止位置を容易に変更できる単軸ロボットを用いることが好ましい。

【0037】

［成形活性炭への包装材巻き付け方法］
次に図５Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを参照しながら、成形活性炭への包装材巻き付け装置１０を用いて、成形活性炭２へ包装材１３を巻き付ける、成形活性炭への包装材巻き付け方法を、工程１～１０で示すステップを追って説明する。図５Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、成形活性炭への包装材巻き付け方法の一態様をステップ的に示す説明図である。

【0038】

図５Ａ（ａ）を見ると、図の右側には成形活性炭への包装材巻き付け装置１０の概略側面図が、図の左側には概略側面図をＦ方向から見た概略正面図が示されている。なお、概略正面図は一部を省略して描いており、また、線ｋ－ｋに対して対象の形状である。

【0039】

まず側面図を見ると、ロール状に巻かれた包装材１３が巻き出し機１５から巻き出され、張力付与ローラー１２とガイドローラー１１を通って、搬送ローラー１６に巻きかけられている。搬送ローラー１６の上部には、第１の昇降装置１８に接続されたニップローラー１７が設けられており、搬送ローラー１６の下流側には、包装材１３の下側に固定刃１９が、包装材１３の上側に可動刃２０が配置されている。可動刃２０は、第２の昇降装置２１に接続されており、固定刃１９と搬送ローラー１６との間には、第１の案内板２２が配置されている。また、固定刃１９の下流側には第２の案内板２３と第３の昇降装置２６に接続されたヒーター２５が配置されている。そして、ヒーター２５の上方には、第１のチャック２４で把持された成形活性炭２が配置されている。

【0040】

次に、Ｆ方向から見た正面図を見ると、ヒーター２５の上方側面には、ピン２９が第１の接続板３０を介してモータ３１に接続されており、また、第１の接続板３０には、第１の移動装置３２を介して第２のチャック３３が接続されている。更に、モータ３１は第２の接続板３５を介して第２の移動装置３６に接続されている。

【0041】

＜工程１＞（図５Ａの（ａ）の状況）
準備工程である。張力付与ローラー１２が最上位置Ｚｍにあり、ニップローラー１７が搬送ローラー１６へ押し当てられて、包装材１３を把持している。包装材１３の先頭部は、固定刃１９の位置で切断されており、可動刃２０が、最上位置で待機している。また、ヒーター２５は所定の温度まで昇温して最下位置で待機している。

【0042】

更に、第１のチャック２４は閉じた状態で成形活性炭２を把持しており、図示しない搬送装置により、最上位置で待機している。一方、第１の移動装置３２は左端位置で待機しており、第２のチャック３３は開いている。モータ３１は、第２のチャック３３を下死点の位置で待機させ、第２の移動装置３６は、右端位置で待機している。

【0043】

＜工程２＞（図５Ａの（ｂ）の状況）
包装材供給工程である。巻き出し機１５と搬送ローラー１６が駆動して、包装材１３を同じ送り速度で送り出し、包装材１３の先端が第２の案内板２３からはみ出た位置で、搬送ローラー１６のみが停止する。次いで、張力付与ローラー１２が下降し、１本の成形活性炭２の巻き付けに必要な包装材１３の長さをＬとした場合、初期位置である最上位置ＺｍからＬ／２だけ下方にある準備位置Ｚｐに張力付与ローラー１２が到達した時点で巻き出し機１５が停止する。
そして、図示しない搬送装置により第１のチャック２４が下降し、筒状部材３の軸芯とピン２９の軸芯が一致する位置で待機する。

【0044】

＜工程３＞（図５Ｂの（ｃ）の状況）
包装材把持工程である。第２の移動装置３６が移動してピン２９が筒状部材３の内側に挿入され、ピン２９の段付き部と筒状部材３が接触する位置で第２の移動装置３６が停止する。次いで、第２のチャック３３が閉じて、成形活性炭２の軸方向の端部からはみ出ている包装材１３を把持する。そして、第１のチャック２４が開いて成形活性炭の把持を解除した後、図示しない搬送装置により第１のチャック２４が上昇して退避する、
＜工程４＞（図５Ｂの（ｄ）の状況）
包装材１３の引っ張り工程である。第１の移動装置３２が、成形活性炭２の軸方向に対して外側に向かって移動し、第２のチャック３３で把持されている包装材１３を同じ方向へ引っ張る。

【0045】

＜工程５＞（図５Ｃの（ｅ）の状況）
包装材１３への張力付与工程である。第１の昇降装置１８が上昇してニップローラー１７が搬送ローラー１６から離れ、搬送ローラー１６より下流の包装材１３に、張力付与ローラー１２で発生している搬送方向の張力が作用する。

【0046】

＜工程Ａ６＞（図５Ｃの（ｆ）の状況）
成形活性炭２への包装材巻き付け工程である。モータ３１が回転して、第２のチャック３３で把持された包装材１３が、成形活性炭２の外周部に巻き付けられる。そして、巻き付けられた包装材１３が、成形活性炭２の下部で重なった時点でモータ３１が停止する。この間、張力付与ローラー１２は、１本の成形活性炭２の巻き付けに必要な包装材長さをＬとした場合、Ｌ／２だけ上方にある最上位置Ｚｍまで上昇して停止する。

【0047】

＜工程７＞（図５Ｄの（ｇ）の状況）
包装材１３の溶着工程である。第３の昇降装置２６が上昇し、昇温が完了したヒーター２５を、成形活性炭２下部の包装材１３が重なった箇所に成形活性炭２の長手方向の全長にわたって、所定の時間だけ押し当てた後、第３の昇降装置２６が下降し、ヒーター２５が下端位置へ退避する。

【0048】

＜工程Ａ８＞（図５Ｄの（ｈ）の状況）
包装材１３の切断工程である。第１の昇降装置１８を下降させることでニップローラー１７を搬送ローラー１６へ押し当てて包装材１３を把持する。そして、第２のチャック３３を開き、第１の移動装置３２を成形活性炭２の軸方向外側に移動することで、第２のチャック３３を包装材１３の端部位置から退避させる。
次いで、第２の昇降装置２１が下降し、可動刃２０が固定刃１９に擦り合わされて、包装材１３が切断された後、第２の昇降装置２１が上昇し、可動刃２０が上端へ移動する。

【0049】

＜工程９＞（図５Ｅの（ｉ）の状況）
包装材１３の末端処理工程である。包装材の切断稜線が成形活性炭２の下死点に来るようにモータ３１を回転させる。次いで、第３の昇降装置２６が上昇し、昇温が完了したヒーター２５を包装材１３の切断稜線に所定の時間だけ押し当てた後、第３の昇降装置２６が下降し、ヒーター２５が下端位置へ退避する。

【0050】

＜工程１０＞（図５Ｅの（ｊ）の状況）
成形活性炭２の取り出し工程である。図示しない搬送装置により第１のチャック２４が下降した後、第１のチャック２４を閉じて成形活性炭２の外周部を把持する。次いで、第２の移動装置３６が成形活性炭２の軸方向外側に移動することで、ピン２９を筒状部材３の内側から引き抜いて退避させる。そして、図示しない搬送装置により第１のチャック２４を上昇させて、成形活性炭２を搬出する。

【0051】

以上の本発明の成形活性炭への包装材巻き付け方法の一態様で、成形活性炭２の軸方向の両端からはみ出た状態の包装材１３の両端部を第２のチャック３３で把持することで、包装材１３の先頭部分を確実に把持し、更に、包装材１３の上流側から引っ張ることで搬送方向に高い張力をかけながら成形活性炭３の外周部に包装材１３を巻き付けることができる。

【0052】

また、第１の移動装置３２を用いることで、包装材１３の搬送方向に張力をかける前に、包装材１３の両端部を把持している第２のチャック３３を包装材１３の幅方向へ移動させることができる。

【0053】

これにより、予め包装材１３の先頭部分を、包装材１３の幅方向に向かって引っ張ることができるので、後に包装材１３の搬送方向へ張力をかけた時に、包装材１３の先頭部分が変形して成形活性炭２の表層部から浮き上がる状態を防止でき、外観品位が整った成形活性炭カートリッジを製造することができる。その理由を以下に具体的に述べる。

【0054】

包装材１３には、不織布の様に伸縮性を持つものが用いられることが多く、この場合、図６に示す様に、包装材１３の両端部を把持しただけで、包装材１３の幅方向に張力をかけない状態で、包装材１３の搬送方向に張力Ｔをかけると、両端の把持部から遠い包装材１３の中央部分に変形が集中し、成形活性炭２の表層部から包装材１３が浮き上がる状態となる。この状態で、成形活性炭２に包装材１３を巻きつけると、変形して浮き上がった包装材１３が、その形状のまま内側に巻き込まれる。包装材１３が不織布の場合、重なった部分では内層の包装材１３が透けて見えるため、外観が乱れてしまう。

【0055】

そこで、予め包装材１３の先頭部分を幅方向に十分に伸ばしておくことで、後に搬送方向に張力をかけても、包装材１３はそれ以上伸びることができないので、変形して浮き上がることを防止することができる。

【0056】

以上で述べた、第１の移動装置３２を備えた第２のチャック３３を用いることで、包装材１３の先頭部が浮き上がることを防止できるので、包装材１３の先頭部を成形活性炭に一直線状に密着させた状態で巻き付けることができ、その結果、外観の乱れを防止することができる。

【0057】

本発明の包装材１３に適用できる不織布としては、浄水用フィルターを浄水器本体に組み付けた後の通水の際に脱落した活性炭を捕捉できれば、どの様な製法で作成されたものでもよく、スパンボンド法、メルトブロー法、サーマルボンド法、ケミカルボンド法、ニードルパンチ法、スパンレース法等の既知の手法で作成された不織布から適宜選定すればよい。また、不織布の材質としては、浄水用途で用いるため、耐水性があればどの様なものでもよく、代表的なものとしてポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、アクリル等が挙げられ、これらを単一素材で用いても、２種類以上の混合素材として用いてもよい。

【実施例】

【0058】

本発明の成形活性炭への包装材巻き付け装置の一実施態様を以下に説明するが、本発明の内容はこれらに限定されるものではない。

【0059】

［実施例１］
成形活性炭への包装材巻き付け装置として、図２に示す成形活性炭への包装材巻き付け装置１０を用いて、成形活性炭２の外周部に張力をかけて包装材１３を巻き付け、包装材１３の重なった部分を溶着固定する処理を行った。

【0060】

まず、張力付与ローラー１２には、直径５０ｍｍ、幅２００ｍｍのステンレス製のものを用い、最大ストローク１５０ｍｍのリニアガイド１４の可動部に固定した。張力付与ローラー１２は、図示しない錘を用いて、包装材１３の搬送方向に対して５００ｇｆの張力が発生する様に調整を行った。

【0061】

そして、ガイドローラー１１は、直径５０ｍｍ、幅２００ｍｍのステンレス製のものを用い、張力付与ローラー１２への不織布の巻き付け角度が１８０度となる様に、張力付与ローラー１２の両側面へ２本配置した。

【0062】

更に、搬送ローラー１６は、直径１００ｍｍ、幅２００ｍｍのステンレス製のものを用い、角度１５０度で包装材１３を巻き付ける様に、搬送ローラー１６の下部に３本目のガイドローラー１１を配置した。この搬送ローラー１６の上部に配置するニップローラー１７は、直径４０ｍｍ、幅２００ｍｍのステンレス製とし、表層部には厚さ３ｍｍのＮＢＲ製のゴム層を設けた上で、第１の昇降装置１８としてエアシリンダーに接続した。

【0063】

次に、固定刃１９と可動刃２０は、それぞれ有効切断長さが２３０ｍｍのものを用い、可動刃２０には第２の昇降装置２１としてエアシリンダーを接続した。

【0064】

また、ヒーター２５は、成形活性炭２との接触部の幅が３ｍｍ、長さが１５５ｍｍのものを用い、第３の昇降装置２６としてエアシリンダーに接続した。

【0065】

成形活性炭２は、ポリプロピレン製の格子状フレームの外周部にポリエステル製不織布を巻き付けて溶着し、内径φ１２ｍｍ、外径１４ｍｍ、長さ１５０ｍｍの円筒状に成形した筒状部材３の外周部に、湿式成形法にて外周部にφ３０ｍｍの活性炭を筒状に堆積させた後、１００度のオーブンで５時間乾燥させたものを用いた。

【0066】

そして、包装材１３として、幅１６０ｍｍで巻き量１０００ｍのポリエステル製の不織布ロールを巻出し機１５に装着し、ヒーター２５の温度を操作盤２８にて１９０度に設定した。

【0067】

不織布は、成形活性炭２に１周半巻き付けることとしたため、必要な不織布長さＬは、
Ｌ＝３０ｍｍ×３．１４（円周率）×１．５（周）＝１４１．３ｍｍ
となる。そして、張力付与ローラーの降下量は、Ｌ／２であるため、
Ｌ／２＝１４１．３ｍｍ÷２＝７０．６５ｍｍ
となる。そこで、張力付与ローラー１２の降下量が、７０．６５ｍｍの時点で、巻き出し機１５が停止する様に、図示しない制御装置への設定を行った上で、不織布の巻き付けを開始した。

【0068】

まず、成形活性炭２が第１のチャック２４からピン２９へ受け渡された後、不織布が送り出され、張力付与ローラー１２が、初期位置から７０．６５ｍｍ降下した時点で、不織布の供給が止まった。

【0069】

次いで、成形活性炭２の端部から、片側５ｍｍはみ出た不織布を第２のチャック３３で把持し、第１の移動装置３２により不織布を幅方向へ１．５ｍｍ引っ張った。そして、ニップローラー１７が上昇し、５００ｇｆの張力をかけながら、成形活性炭の外周部に不織布が１．５周巻き付けられた。そして、ヒーター２５が１．０秒押し付けられて、不織布同士が溶着された後、可動刃２０が昇降して不織布が切断された。

【0070】

最後に、切断された不織布の終端部が、ヒーター２５の上部に来るように、成形活性炭２が回転し、ヒーター２５を１．０秒押し付けた後、第１のチャック２４により成形活性炭２が把持され搬出された。

【0071】

この動作を繰り返すことで合計１００本の成形活性炭２への不織布の巻き付け処理を行った。

【0072】

１００本の巻き付け動作の中で、張力により第２のチャック３３から不織布が外れたり、ずれたことは１度も無く、１００本全数において、成形活性炭２の外周部に張力をかけて不織布を巻き付けることができた。

【0073】

また、不織布の巻き付け処理が完了した成形活性炭２を目視確認した結果、不織布が重なった箇所において、下層の不織布を透かして見ることが出来たが、不織布の先頭部分は、１００本全て一直線状に整った状態で巻き込まれており、外観品位は良好であった。

【0074】

このことから、成形活性炭への包装材巻き付け装置１０を用いた、成形活性炭への包装材巻き付け方法は、不織布の先頭部分の変形が起因である不織布の重なった箇所の外観を乱すことなく、また、不織布の先頭部分を、チャックでしっかり把持することで、不織布に高い張力をかけて成形活性炭に巻き付けることができることがわかった。

【0075】

［参考例１］
第１の移動装置３２における不織布の引っ張り量を０ｍｍとした以外は、実施例１と同じ成形活性炭、同じ不織布、同じ装置、同じ方法により、成形活性炭への不織布の巻き付け処理を１００本行った。

【0076】

結果、１００本の巻き付け動作の中で、張力により第２のチャック３３から不織布が外れたり、ずれたことは０回であった。しかし、不織布の巻き付け処理が完了した成形活性炭２を目視確認した結果、不織布が重なった箇所において、下層の不織布を透かして見ると、１００本全数において、不織布の先頭部分が変形した状態で成形活性炭２に巻き付けられており、外観検査にて１００本全数が不合格となった。

【0077】

実施例１と参考例１の結果から、外観品位に拘らないのであれば、不織布を予め幅方向へ引っ張らずとも、成形活性炭の外周に張力をかけて不織布を巻き付けることができることがわかる。

【0078】

また、同時に、不織布の先頭部分を予め幅方向へ引っ張ることで、搬送方向の張力がかかった時に不織布の変形を防止でき、その結果、不織布の重なった箇所における外観の乱れを防止できるということも明白である。

【符号の説明】

【0079】

１ 交換用浄水カートリッジ
２ 成形活性炭
３ 筒状部材
４ 不織布
５ 端部キャップ
６ 流路
７ Ｏリング
１０ 成形活性炭への包装材巻き付け装置
１１ ガイドローラー
１２ 張力付与ローラー
１３ 包装材
１４ リニアガイド
１５ 巻出し機
１６ 搬送ローラー
１７ ニップローラー
１８ 第１の昇降装置
１９ 固定刃
２０ 可動刃
２１ 第２の昇降装置
２２ 第１の案内板
２３ 第２の案内板
２４ 第１のチャック
２５ ヒーター
２６ 第３の昇降装置
２７ 温度制御装置
２８ 操作盤
２９ ピン
３０ 第１の接続板
３１ モータ
３２ 第１の移動装置
３３ 第２のチャック
３４ チャックハンド
３５ 第２の接続板
３６ 第２の移動装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図5E】

【図6】