CN1518476A - 空气过滤构件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了具有新型密封部结构(端板)的空气过滤构件，该构件的端板的中央的开口部嵌附于突出于箱壳内的筒状构件。封闭中空筒状过滤部(2)的端面的端板(10)由可粘合于筒状构件(33)外表面的软质内周密封部(11)和位于该内周密封部外周侧、埋设了过滤部端面的硬质封闭部(13)构成，内周密封部(11)与封闭部(13)是一体成形的复合结构。在内周密封部(11)的内周侧，自端板的端面(10a)沿轴向开口部形成沟槽部(12)。通过内周密封部(11)，能切实进行与筒状构件(33)间的中心密封，同时通过其外侧的封闭部(13)还可提高空气过滤构件的刚性。

Description

空气过滤构件及其制造方法
技术领域
本发明涉及将其端板的中央开口部嵌附在突出于空气净化器或空气过滤器箱壳内的筒状构件的空气过滤构件，尤其是适用于内燃装置的空气过滤构件及其制造方法。
背景技术
我们知道，内燃装置等所使用的空气净化器是将具有筒状过滤部的空气过滤构件安装在突出于箱壳内而形成的空气排出口(筒状构件)上后再装入箱壳内的。该空气过滤构件，由端板封闭成中空筒状的过滤部的两端面，在至少一面端板的中央形成流体通过的开口部，该开口部嵌附在空气排出口上后再使用。在箱壳内空气过滤构件外侧形成的空间内，空气由箱壳外导入后通过筒状过滤部从外侧到达内侧，净化后的空气由空气过滤构件内侧的空间(过滤室)通过空气排出口排出至箱壳外。
因为必需防止不洁的空气流入过滤室，空气过滤构件与箱壳之间的密封，有在安装于空气排出口侧的端板的端面(过滤部的端面侧)与和其相对方向的箱壳内表面之间进行的情况(轴向密封)；有在端板的开口部(过滤部的内周侧)与空气排出口的外表面之间进行的情况(中心密封(O形环等)；有两者同时进行的情况等。美国专利第4720292号揭示了通过中心密封的空气过滤器。
本发明的目的在于提供一种在端板的开口部与空气排出口(筒状构件)的外表面之间进行空气过滤构件和箱壳间的密封、具有新型密封构件结构(端板结构)的空气过滤构件及其制造方法。
发明的揭示
本发明的空气过滤构件是封闭中空筒状过滤部的端面的端板，它由可将中央形成了嵌附于筒状构件的开口部的端板粘合在该筒状构件外表面的软质内周密封部和位于该内周密封部的外周侧、埋设了过滤部端面的硬质封闭部构成，前述内周密封部与前述封闭部是一体成形的复合结构。
这里所谓一体成形是指使内周密封部和/或封闭部通过合成树脂成形，两者不采用粘合剂而粘合成为一体。
端板由软质内周密封部和埋设了过滤部端面的硬质封闭部构成，由于它们是一体成形的复合结构，所以随着内周密封部的压缩，中心密封(位于空气过滤器中央的半径方向密封)可以切实进行，同时过滤部因为被硬质封闭部牢固地固定，所以能够提高空气过滤构件的刚性。由于是不必采用粘合剂、由软质的内周密封部与硬质的封闭部一体成形的复合结构，所以两者结合牢固，可使密封部完全不会脱离。
和端板整体由作为软质材料的弹性体成形的情况相比，可以得到足够的强度，由于强度提高，所以端板的厚度可以减薄，过滤面积可得到相应的提高。另外，如果端板整体由软质的发泡材料成形，则容易产生空隙(包括空洞与外观出现凹部)等成形不良，本发明可改善这种情况。
又，较理想的情况是在前述内周密封部(11)的外周侧，从端板(10)的端面沿轴向的开口部(18)形成沟槽部(12)，在该沟槽部(12)的外周侧形成前述封闭部(13)。籍此结构，通过筒状构件使内周密封部发生压缩与弯曲，可以切实地进行中心密封。通过调整沟槽部的尺寸，可以调整内周密封部的挠曲度。使用后进行更换的情况下，拔出空气过滤构件也由于内周密封部的弯曲而变得容易。
在前述沟槽部内设计多个连接前述内周密封部与前述封闭部的加强筋，藉由加强筋在保持内周密封部形状的同时，还可以调整内周密封部的挠曲状况。
在形成前述端板的环形凹部的金属模型的环形凹部的内周侧注入固化后的软质合成树脂材料，在前述环形凹部的外周侧注入固化后的硬质合成树脂材料，再将上述过滤部的端面插入环形凹部使两种合成树脂材料一体固化，就可简单而切实地制得本发明的空气过滤构件。另外，在上述金属模型的环形凹部的内周侧配置预先成形的软质密封构件，在前述环形凹部的外周侧注入固化后的硬质合成树脂材料，然后将前述过滤部的端面插入环形凹部，使该合成树脂材料与前述密封构件一体固化，也可制得本发明的空气过滤构件。
附图的简单说明
图1为实施例1的空气过滤构件1的纵剖面图；图2为实施例1的端板10部分的放大剖面图；图3为实施例1的空气过滤构件1的底面图；图4为将实施例1的空气过滤构件1装入箱壳30内的状态的剖面图；图5为实施例1的空气过滤构件1的制造方法的说明图；图6为实施例1的空气过滤构件1的制造方法的说明图；图7为实施例2的空气过滤构件1的纵剖面；图8为实施例3的空气过滤构件1的端板10部分的放大剖面图；图9为实施例3的空气过滤构件1的制造方法的说明图；图10为实施例4的空气过滤构件1的纵剖面图；图11为实施例4的空气过滤构件1的制造方法的说明图。
实施发明的最佳方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细地说明，相同构件采用同一符号表示，适当省略重复说明。
实施例1
图1为实施例1的空气过滤构件1的纵剖面图，图2是端板10部分的放大剖面图。空气过滤构件1具备中空筒状的过滤部2和封闭过滤部2的两端面的端板10及20。在一边端板10的中央，形成可排出经过滤部2过滤后的流体的开口部18，该开口部18嵌入后述的筒状构件(空气排出口)后使用。对另一边的端板20的结构没有特别的限定。在本实施例中，具有划分过滤室(过滤部2的内部空间)3与外部空间的封闭部20a，作为整体，用一个板状构件封闭空气过滤构件1一边的整个端面。过滤部2可采用将滤纸、非织造布等片状滤材适当折成其截面基本成菊花状的样子，也可以将片状滤材卷绕起来或采用其他形式，并无特别限定。另外，如图所示，在过滤部2的外周面上还配置了埋设在封闭部13中的多孔筒5，多孔筒5等的支撑构件的设置是任意的，可配置在过滤部2的外周面和/或内周面。
端板10由软质的内周密封部11和封闭过滤部2的端面2b的硬质封闭部13构成，它们是一体成形的复合结构。端板10的开口部18由可粘合在筒状构件33外面的软质内周密封部11形成。在硬质封闭部13内埋设、固定过滤部2的端面2b，封闭过滤部2的端面2b。
内周密封部11的外周侧(空气过滤构件的径向外侧)从端板10的端面10a沿轴向(高度方向)的开口部18形成沟槽部12。
如图2所示，沟槽部12与过滤部2的内周面2a相比，位于更径向内侧，沟槽部的最深处部位(底部12a)与相比过滤部2的端面2b，位于更轴向内侧。沟槽部沿着开口部18形成环状。沟槽部12沿着底部12a其宽度逐步减小。通过内周密封部11形成沟槽部12的内侧的壁部，通过硬质的封闭部13形成沟槽部12的外侧的壁部。在沟槽部12的径向外侧形成封闭过滤部2的端面2b的封闭部13。
由于形成沟槽部12，所以内周密封部11可以弯曲。内周密封部11的外壁11a，形成沟槽部12的内侧壁部，具有相当于沟槽部12深度的高度。内周密封部11的内壁11b形成开口部18，其形成高度比沟槽部12的深度还要高。此外，内周密封部11的内壁11b沿着轴向内侧方向口径逐步变小形成锥形状。内壁11b的形状(内周面形状)只要能与筒状构件的外表面粘合发挥密封功能即可，对其无特别的限定。也可形成适当的凸部和凹部(阶梯部)。
内周密封部11的上表面11c卷绕沟槽部12的底部12a沿径向外侧延展，和硬质封闭部13相连接。内周密封部11从沟槽部12的底部12a的上方位置延伸至内周侧后，弯曲形成近似钩子状折延向轴向外侧，整体截面成为近L字状。在沟槽部12的内侧，内周密封部11的截面形成纵长的台型。
内周密封部11为了发挥密封功能采用适当的弹性材料构成，例如，软质发泡合成树脂，更好的是由发泡聚氨酯树脂等构成。硬质的封闭部13由比内周密封部11更硬的合成树脂，例如，硬质的(不是弹性体)聚氨酯树脂等构成。作为硬质合成树脂部分的封闭部13，由于与空气过滤构件和箱壳间的密封无关，所以可由比内周密封部更硬、基本没有弹性、无需发挥密封功能的材料构成。如果所述软质内周密封部采用软质发泡聚氨酯树脂、硬质封闭部采用硬质聚氨酯树脂，则由于采用同种材料，所以两者的结合可以更牢固地一体成形。最好采用表面硬度为30～50(ASKER C)的发泡聚氨酯等构成的软质发泡合成树脂，表面硬度为35～55(SHORE D)的硬质发泡聚氨酯树脂等构成的硬质合成树脂[例如，按照JIS K-6301测定]。
又，软质内周密封部11与硬质封闭部13之间的界线并不必象图示那样清楚，该边界位置可适当地作调整。如后所述，硬质封闭部13的端面、径向中央部分形成的凹部15是为确定过滤部2的端面2b的位置而形成的，可以环状连续或局部形成。
如图3所示，在沟槽部12内也可以形成多个连接内周密封部11与封闭部13的加强筋16。籍由加强筋16可以保持内用密封部11的形状并调整内周密封部11的挠曲状况。加强筋16由合成树脂材料与内周密封部11和封闭部13形成为一体。
图4表示将上述空气过滤构件1装入在筒状的箱壳30内的情况。在箱壳30内的空气过滤构件1的外周侧形成未净化空气室31；在过滤部2的内周侧形成过滤室3。在箱壳30的侧面形成与未净化空气室31相通的导入口32。在箱壳30的一边端部中央，形成与过滤室相通并突出于箱壳内的筒状构件33(空气排出口)。在筒状构件33的径向外侧形成箱壳底面34。
使通过内周密封部11而形成的开口部18嵌附于筒状构件33并装入箱壳30内，内周密封部11的内壁11b，由于其口径向着空气过滤构件的轴向内侧逐渐变小形成锥形状，所以容易嵌入筒状构件33。
通过可粘合于筒状构件33的外表面的软质内周密封部11形成开口部18，通过筒状构件33使内周密封部11的压缩与挠曲，可以切实地进行中心密封。此外，过滤部2由于被硬质封闭部13牢固地固定，所以能够提高空气过滤构件1的刚性。
来自导入口32的外界空气被导入箱壳30内的未净化空气室31，通过空气过滤构件1的过滤部2后对空气进行除尘。净化后的空气通过过滤室3后由空气排出口33排出至箱壳30之外，再导入未图示的内燃装置等。
又，虽然对流体沿过滤部2的半径方向由外侧向内侧过滤的情况进行了说明，但本发明也适用于流体沿过滤部2的半径方向由内侧向外侧过滤的情况(筒状构件33成为空气导入口时)。
以下，对上述空气过滤构件1的理想制造方法进行说明。图5是空气过滤构件1的制造方法的说明图。符号40是成形时用的向上开放的金属模型。
金属模型40从径向内侧起依次设计了形成软质内周密封部11的环形内周凹部41、形成沟槽部12的环形凸部42、形成硬质封闭部13的环形外周凹部43。在环形外周凹部43内的底部设计的凸部45成为端板10的凹部15，它决定过滤部2的端面2b的位置，可以环状连续或局部地形成。环形凸部42比凸部45更高。为了形成前述加强筋16，环形凸部42可以部分地不存在。
如图5所示，在环形内周凹部41由注入喷嘴定量注入固化后的软质合成树脂材料；在环形外周凹部43由注入喷嘴61定量注入固化后的硬质合成树脂材料，对顺序无特别限定，同时进行也可以。依靠环形凸部42可以防止固化后的软质合成树脂材料50与固化后的硬质合成树脂材料51间的不经意的混合。
注入两种合成树脂50、51后，如图6所示，在固化前将半成品状态的筒状过滤部2的端面浸入(插入)已注入到环形外周凹部43内的合成树脂材料51之中，然后与两合成树脂材料50、51一体固化，在环形内周凹部41中，最好使软质合成树脂材料50溢流到硬质合成树脂材料51侧与合成树脂材料51一体固化。固化时常规加热。固化后将过滤部2从金属模型40取出。制得具有软质内周密封部11与埋设了过滤部2端面的硬质封闭部13一体成形的复合结构的端板10。此后或在此前封闭过滤部2的另一侧端面。
通过调整各合成树脂材料50、51的粘度、注入速度、注入量、注入位置等，可以改变软质内周密封部11与硬质封闭部13间的边界位置。两合成树脂材料50、51的注入，一般使金属模型40以模型的中心点为轴旋转的同时注入。各合成树脂材料50、51的注入可以同时或依次进行。同时注入能简化工序缩短时间。
实施例2
图7是实施例2的空气过滤构件1的纵剖面图。此实施例2在没有实施例1的沟槽部12这一点上与实施例1有所不同。
在端板10的中央形成使经过过滤部2过滤后的流体排出的开口部18。端板10由软质的内周密封部11和封闭过滤部2的端面2b的硬质封闭部13构成，它们是一体成形的复合结构。端板10的开口部18与实施例1相同，由可粘合在筒状构件33外表面的软质内周密封部11形成。过滤部2的端面2b埋设、固定在硬质封闭部13内，使过滤部2的端面2b封闭。
内周壁密封部11的形状(内周面形状)只要能与筒状构件33外表面粘合发挥密封功能即可，对其并无特别的限定，既可成形为凸部和凹部，又可成形为锥形状。图示例子中，在内周面形成2个加强筋。
在端板10的底面(封闭部13的端面)形成凸部13c。凸部13c装入箱壳30时，与其底部内表面对接。在端板10的底面局部地设计多个凸部13c，也可以设计为环形，涉及圆周方向的整个区域。过滤器构件1与实施例1同样装入箱壳30后使用。
实施例3
图8所示为实施例3的空气过滤构件1。其基本结构虽然与实施例2相同，但具有附加部分。该空气过滤构件1与实施例2的不同点在于内周密封部11与封闭部13之间的边界处设置了由可挠性材料构成的隔离构件17。隔离构件17是多孔性材料，以环状邻接于内周密封部11的外侧。合成树脂制网状物适用于隔离构件17，也可使用纸等材料。由于隔离构件17是可挠曲的，其自身具有的刚性不具备壁的功能。网状物与内周密封部11和封闭部13一起相互交错混杂而互相固着。隔离构件17在决定内周密封部11与封闭部13之间的位置关系方面起着分隔的功能。关于隔离构件17的其他功能，将在以下的制造方法的说明中加以叙述。
关于上述过滤器构件1的理想制造方法的说明。图9是上述空气过滤构件1制造方法的说明图。符号40是成形用的向上开放的金属模型，形成可使端板成形的环形凹部47。在环形凹部47的内周侧(图9右侧)由注入喷嘴60定量注入固化后的软质合成树脂材料50；在环形凹部的外周侧(图9左侧)由注入喷嘴61定量注入固化后的硬质合成树脂材料51。
注入两种合成树脂材料50、51后，在固化前将半成品状态的筒状过滤部2的端面浸入(插入)到已注入在环形凹部47内的合成树脂材料51之中，然后使这两种合成树脂材料固化。固化时一般进行加热。固化后，将过滤部2从金属模型40取出。制得具有软质内周密封部11与埋设了过滤部2的端面的硬质封闭部13一体成形的复合结构的端板10，在此后或在此前封闭过滤部2的另一侧端面。
在图9中，符号17是图8所示的由可挠性材料构成的隔离构件。在将两种合成树脂材料50、51注入金属模型40的环形凹部47之前，通过采用适当的方法将该隔离构件17放置在环形凹部47内的合适位置，可以起到区分两种合成树脂材料50和51的隔离构件17的作用，同时可以形成具有均匀厚度的内周密封部11。特别是即使不用隔离构件17，也可以通过各树脂材料50和51的粘度、注入速度、注入量、注入位置的调整，形成内周密封部11与封闭部13。两种合成树脂材料50、51的注入一般是使金属模型40以金属模型的中心点为轴旋转而注入。各合成树脂材料50、51的注入可以同时也可依次进行，但同时注入可简化工序缩短时间。
实施例4
图10所示为实施例4的空气过滤构件1。该空气过滤构件1与前述各实施例相同，端板10由软质的内周密封部110和封闭过滤部2的端面2b的硬质封闭部13构成，它们为一体成形的复合结构。此外，端板10的开口部18和实施例1相同，由可粘合在筒状构件33外表面的软质内周密封部11形成。在硬质的封闭部13内埋设、固定过滤部2的端面2b，使过滤部2的端面2b封闭。
但是，内周密封部110的特征是，具有比封闭部的端部13更向轴方向突出的上壁部113。内周密封部110具备位于端板10的内侧可粘合在筒状构件33外表面的内周壁部111和与该内周壁部111相连、比封闭部的端部13还要向轴向突出的上壁部113。内周密封部110的截面基本成L字状。对内周壁部111的形状(内周面形状)并没有特别限定，既可以形成适当的凸部和凹部，也可以形成锥形。
由于软质内周密封部110与硬质封闭部13是一体成形的复合结构，所以不需要费力地将另外制造的垫圈构件(密封构件)用粘合剂贴合在端板上。
通过内周壁部111可进行与筒状构件33之间的中心密封，同时通过与内周壁部111相连、比封闭部端部13还要向轴向突出的上壁部113，可进行与箱壳30的底面之间的轴向密封。另外，通过硬质的封闭部13，可以提高空气过滤构件的刚性。也可以从中心密封或轴向密封中任选其一作为主要密封方式。
参照图11说明上述空气过滤构件1的一种制造方法时。符号40是成形用的向上开放的金属模型，它形成环形凹部47。在该环形凹部47的内周侧(图11右侧)配置预先成形的软质内周密封构件120。环形凹部47形成适合内周密封构件120的配置的形状。然后，在环形凹部47内定量注入固化后的硬质合成树脂材料51。而且将半成品状态的筒状过滤部2浸入合成树脂材料51之中。固化后将过滤部2从金属模型40取出。制得具有软质内周密封部110与埋设了过滤部2的端面的硬质封闭部一体成形的复合结构的端板10。在此后或在此前封闭过滤部2的另一侧端面。
与上述不同，也可以预先形成封闭过滤部2的端面的硬质封闭部13，再将其配置在形成内周密封部110的金属模型内，通过将固化后的软质合成树脂材料注入金属模型内并使其固化，也能获得硬质封闭部13与软质内周密封部110一体成形的复合结构。
以上，虽然例举实施例说明了本发明的实施方式，但本发明并不仅限于此，只要在本发明的宗旨范围内，还可以进行各种增加和变化。
产业上利用的可能性
如上所述，本发明的空气过滤构件通过安装在突出于箱壳内的筒状构件上后装入到箱壳内，可作为净化污染空气的各种空气净化器或空气过滤器用过滤构件使用，特别是可作为内燃装置用空气过滤构件使用。而且采用本发明的空气过滤构件的制造方法，可以简单而可靠地制造上述空气过滤构件。

Claims (9)

1.空气过滤构件，所述构件用端板封闭中空筒状过滤部的两端面，在至少一侧端板的中央形成流体通过的开口部，将该开口部嵌附于筒状构件后再使用，其特征在于，前述一侧端板由可粘合于前述筒状构件外表面的软质内周密封部和位于该内周密封部外周侧、埋设了过滤部端面的硬质封闭部构成，前述内周密封部与前述封闭部是一体成形的复合结构。
2.如权利要求1所述的空气过滤构件，其特征还在于，在前述内周密封部的外周侧，从端板的端面沿轴向的开口部形成沟槽部，在该沟槽部的外周侧形成前述封闭部。
3.如权利要求2所述的空气过滤构件，其特征还在于，在前述沟槽部内设计多个连接前述内周密封部与前述封闭部的加强筋。
4.如权利要求1所述的空气过滤构件，其特征还在于，前述内周密封部与前述封闭部之间的边界设置了由可挠性材料构成的隔离构件。
5.如权利要求1所述的空气过滤构件，其特征还在于，前述内周密封部具有比前述封闭部的端部更向轴向突出的上壁部。
6.如权利要求1～5中任一项所述的空气过滤构件，其特征还在于，前述内周密封部由软质发泡聚氨酯树脂形成，前述封闭部由硬质聚氨酯树脂形成。
7.空气过滤构件的制造方法，所述方法是用端板封闭中空筒状过滤部的两端面，在至少一侧端板的中央形成流体通过的开口部，将该开口部嵌附于筒状构件后再使用的空气过滤构件的制造方法，其特征在于，在形成前述一侧端板的环形凹部的金属模型的环形凹部的内周侧注入固化后的软质合成树脂材料，在前述环形凹部的外周侧注入固化后的硬质合成树脂材料，通过将前述过滤部的端面插入环形凹部而使两种合成树脂材料一体固化，前述一侧端板由可粘合于前述筒状构件外表面的软质内周密封部和位于该内周密封部外周侧、埋设了过滤部端面的硬质封闭部构成，前述内周密封部与前述封闭部是一体成形的复合结构。
8.空气过滤构件的制造方法，所述方法是用端板封闭中空筒状过滤部的两端面，在至少一侧端板的中央形成流体通过的开口部，将该开口部嵌附于筒状构件后再使用的空气过滤构件的制造方法，其特征在于，使用从径向内侧依次设计了形成前述软质内周密封部的环形内周凹部、形成前述沟槽部的环形凸部、形成前述硬质封闭部的环形外周凹部的金属模型，在前述环形内周凹部注入固化后的软质合成树脂材料，在前述环形外周凹部注入固化后的硬质合成树脂材料，通过将前述过滤部的端面插入环形外周凹部而使两种合成树脂材料一体固化，前述一侧端板由可粘合于前述筒状构件外表面的软质内周密封部和位于该内周密封部外周侧、埋设了过滤部端面的硬质封闭部构成，前述内周密封部与前述封闭部是一体成形的复合结构，在前述内周密封部的外周侧，从端板的端面沿轴向的开口部形成沟槽，在沟槽部的外周侧形成前述封闭部。
9.空气过滤构件的制造方法，所述方法是用端板封闭中空筒状过滤部的两端面，在至少一侧端板的中央形成流体通过的开口部，将该开口部嵌附于筒状构件后再使用的空气过滤构件的制造方法，其特征在于，在形成前述一侧端板的环形凹部的金属模型的环形凹部的内周侧配置预先成形的软质密封构件，在前述环形凹部的外周侧注入固化后的硬质合成树脂材料后，通过将前述过滤部的端面插入环形凹部而使该合成树脂材料与前述密封构件一体固化，前述一侧端板由可粘合于前述筒状构件外表面的软质内周密封部和位于该内周密封部外周侧、埋设了过滤部端面的硬质封闭部构成，前述内周密封部与前述封闭部是一体成形的复合结构。
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