JP2001502634A - 流体濾過用フィルタ装置 - Google Patents

流体濾過用フィルタ装置

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Abstract

(57)【要約】 流体濾過用フィルタ装置、特に車両の客室に流入する空気を濾過するための流体濾過用フィルタ装置は、外周縁部(14;64)のある濾過材(12;62)と、この濾過材(12;62)に結合され、その外周縁部(14;64)の少なくとも一部に沿って延在するフィルタエレメント枠体(20;70)と、を備えたフィルタエレメント(10;60)であって、フィルタエレメント枠体(20;70)が、フィルタエレメント(10;60)を受け入れる装置(42;44;48)と当接する突出弾性シールリップ(24;74)を備え、シールリップ(24;74)が、フィルタエレメント枠体(20;70)に面する第1の肉厚(30)の少なくとも1つの曲げ部(26)と、少なくとも1つの曲げ部26に相接しフィルタエレメント枠体(12;62)から遠ざかる方向を向いた少なくとも1つの張出し部(28)とを有し、張出し部の少なくとも一部(40)が、少なくとも1つの曲げ部(26)の第1の肉厚(30)よりも厚い第2の肉厚(32)を備えているフィルタエレメントを有する。

Description

【発明の詳細な説明】 流体濾過用フィルタ装置技術分野 本発明は、流体濾過用フィルタ装置に関するものであり、具体的に言うと、こ の流体は車両の客室に流入する空気である。背景技術 流体、具体的には車両の客室に流入する空気、を濾過するためのフィルタ装置 は、きわめて多数のデザインで知られている。一般に、フィルタ装置は、フィル タエレメント枠体が結合された外周縁部によって範囲を限定する濾過材を備えた フィルタエレメントを有する。フィルタエレメント枠体は、濾過材の外周縁部の 少なくとも一部に沿って延在している。流体流にさらされるフィルタ表面が大き くなるように濾過材(具体的には、濾紙または不織布濾過材)をジグザグ状に折 り加工することが実現可能である。ほとんどの場合、フィルタエレメント枠体は 濾過材の外縁を囲んで延在するように配設されるが、濾過材がジグザグ状に折り 加工された状態では、フィルタ濾過材の折り加工した側縁部に沿ってフィルタ枠 体を延在させるだけで十分なこともある。例えば、そのようなフィルタエレメン トは装置の流体入口開口に挿入され、その後、濾過後の流体がこの開口を流れる 。フィルタエレメントと装置の入口開口の境界を定める縁部との間で流体が流れ ないようにするために、この領域に封止用形材を適用する。この形材は、一般的 には、例えばゴムまたは発泡材料などの弾性材料から作製されるストリップであ る。フィルタエレメントの製造に関しては、封止用形材とフィルタエレメントと を一体構成することが好ましい。 独国特許明細書第34 39 255号により、ボール紙材の外周縁配設用フ ィルタエレメント枠体で囲まれたプリーツ形濾過材を有するフィルタエレメント が公知である。このフィルタエレメント枠体は、フィルタエレメント枠体の外側 に向かって曲げられた、濾過材から遠ざかる方向を向いた突出舌片を備えている 。これら鋭角に突出するダンボールの舌片は、フィルタエレメントを受け入れる 入 口開口縁部に、内側から弾性的に当接するシールリップとして作用する。 独国特許明細書第24 29 474号により、濾過材を囲むフィルタエレメ ント枠体がプラスチック製で、該フィルタエレメント枠体にシールリップが一体 形成され、該シールリップが該フィルタエレメント枠体に相接する曲げ部と該曲 げ部に相接する端部とを備えているフィルタエレメントが周知である。フィルタ エレメントがフィルタハウジング等の装置に挿入された状態のとき、シールリッ プは曲げ部の部分で曲げられ、シールリップの端部の部分がフィルタハウジング に当接する。 欧州特許明細書第0 620 133号および欧州特許明細書第0 6394 74号、および日本特許明細書第59−85472号に開示されているフィルタ エレメントでは、フィルタエレメントを囲むフィルタエレメント枠体に、独立し た付加シールストリップが装備されている。 最後に、欧州特許第0 380 026号明細書に記載されているフィルタエ レメントでは、濾過材ウェブの形の平坦なフィルタを、フィルタエレメントを受 け入れるハウジングに設けられたスロットに、横方向に挿入する。特に、フィル タエレメントの縁部と受容ハウジングのスロットとの間の領域の迷路状デザイン により、複数の流体流が多重偏向を起こし、結果として封止効果を生じ、それに よってフィルタエレメントと受容ハウジングの間の密封が得られる。 コスト上の理由から、製造業者は、フィルタエレメントをプラスチック材料部 品で提供する意向である。しかしながら、低コストで製造加工できる今日使用さ れているプラスチック材料の大部分は、熱膨張係数がかなり高く、また、製造関 係寸法がかなり大きく逸脱するので、特に大型フィルタエレメントは、対応遊隙 を備えた受容ハウジングに挿入可能でなければならない。予想される温度条件下 で、フィルタ枠体と受容ハウジングとの間を不足なく封止するために、前述のシ ールストリップは、それ相応に形成されなくてはならない。製造技術上の理由か ら、フィルタエレメントは、フィルタエレメント枠体から突出する一体型シール リップを備えていなくてはならず、それにより、シールリップが常に受容ハウジ ングに当接しているためには、シールリップは比較的、分厚くなくてはならない 。受容ハウジングにフィルタエレメントが挿入されたときにシールリップの弾性 を 維持するために、シールリップの折り曲げ部は、その降伏点を越えて曲げられて はならない。プラスチック材料から成るシールリップを使用する場合、このこと はシールリップが比較的薄くなければならないことを意味する。また、プラスチ ックのフィルタエレメント枠体作製時に使用される射出成形金型のキャビティが 、シールリップの薄い部分で比較的強い(流れ)抵抗を生じるので、これは製造 工程において不利である。これにより、言及されている種類のフィルタ装置の材 料として有利であることが立証されている、具体的にはポリプロピレンなどのビ スコース材料が使用される場合に、材料の圧力を増大することが要求され、また 、射出成型金型および被成形材に大きな負荷がかかる。発明の開示 本発明の目的は、低コストで製造可能ありながら、フィルタエレメント枠体を 受け入れるハウジングにフィルタエレメント枠体を確実に封止できるフィルタ装 置を提供することである。 前述の課題を解決するために、本発明は、フィルタエレメント枠体と外周縁部 付き濾過材とを有するフィルタエレメントを装備したフィルタ装置を提供するも のであり、このフィルタエレメント枠体は濾過材に連結され、更に濾過材の外周 縁部の少なくとも一部に沿って延在している。フィルタエレメント枠体は、フィ ルタエレメントを受け入れる装置に当接する突出弾性シールリップを備え、該シ ールリップは、フィルタエレメント枠体に面する第1の肉厚の少なくとも1つの 曲げ部と、該少なくとも1つの曲げ部に相接し、該フィルタエレメントから遠ざ かる方向を向いた少なくとも1つの張出し部とを有し、該張出し部の少なくとも 一部は、該少なくとも1つの曲げ部の該第1の肉厚よりも厚い第2の肉厚のフィ ルムとなっている。 本発明のフィルタ装置のフィルタエレメントのシールリップは、少なくとも1 つの曲げ部と、少なくとも1つの張出し部とを有する。ここで、曲げ部はフィル タエレメント枠体に面するが、この曲げ部と相接する張出し部はフィルタエレメ ントから遠ざかる方向を向いている。張出し部の少なくとも一部は、曲げ部より も厚い肉厚を有する。シールリップは、曲げ部と隣接張出し部とを含む、そのよ うな対の部分を1組以上有していてもよい。シールリップが、そのような対の部 分を複数組もっている場合、曲げ部および張出し部は交互に配置される。 フィルタエレメントを受容ハウジングまたはその種の別の装置に挿入したとき にシールリップが同と当接するときに、シールリップは、その曲げ部において弾 性変形可能である。シールリップの曲げ部の材料が、降伏限界を越えて変形する ことによって可塑的変形するのを防止するために、曲げ部は、適切な長さのもの であるか、あるいは、同数の短い曲げ部と中間張出し部とを備えたものでなくて はならない。前述のように、一様な一体型シールリップを備えたフィルタエレメ ント枠体を射出成形プラスチック部品で製造するとき、シールリップを形成する 狭い空間全体にプラスチック材料が充填されない、または、プラスチック材料の 射出圧を増大しなければそのようにならない、といった問題が生じる。これに関 し、本発明は、シールリップ延在部の一部だけを、シールリップを弾性的に曲げ るに十分な薄さに構成することによって問題に対処する。シールリップの前述以 外の部分はもっと厚い。前述以外の部分とは、張出し部のことである。このよう に、射出成形金型の、シールリップを形成するために設けられているキャビティ は、その一部のみに、曲げ部を形成する1つ以上の薄い狭窄部を有する。他の部 分のキャビティはもっと厚いので、過度に高い射出圧を利用せずに容易に充填す ることが可能であり、そのため、射出成形金型および被成形材に対する負荷が増 大することは無いと考えられる。 このように、本発明は、少なくとも一部が弾性変形可能である比較的長いシー ルリップを備えてもよいフィルタエレメントであって、フィルタエレメント枠体 と一緒に射出成形によって作製されてもよいフィルタエレメントを備えたフィル タ装置を提供するものである。具体的には、ポリプロピレンなどの比較的高粘度 のプラスチック材料を利用してもよい。比較的長い突出シールリップは、可能温 度変化および製作公差により、わりあいに大きな遊隙を備えた被濾過流体供給先 ユニットの装置などの受容スロットに、対応温度範囲にわたってフィルタエレメ ントと受容装置との間にリークを生じることなく挿入できるので、比較的長い突 出シールリップを製造できることは、大型フィルタエレメントにとって特に利点 である。更に、製作公差要件を緩和してもよく、それによって製造工程でそのよ うな厳格な公差を適用しなくてもよいので製造コスト削減効果がある。 本発明の好適実施態様において、それぞれの張出し部は、隣接部と端部とを有 することが定められている。隣接部は、フィルタエレメント枠体に面するととも に、曲げ部に相接している。そのため、複数組の曲げ部および張出し部対が設け られている場合、端部は、フィルタエレメント枠体から、張出し部の自由端すな わち次の曲げ部まで延在する。隣接部では、張出し部の肉厚が具体的には直線的 に増加し、またシールリップの肉厚は張出し部の端部で減少する。 前述の端部と隣接部とは互いに相接していることが好ましい。あるいは、これ ら2つの部分の間に、シールリップの厚さが一定の中間部を設けるように定める ことができる。 シールリップの張出し部の端部は、隣接部よりも長きにわたって延在している ことが適している。また、端部の長さは、隣接部の長さの2倍〜4倍であること が好ましい。 シールリップは、上面および下面によって、その厚さ方向に画定される。下面 が平滑であるが上面が翼形をなし、それによって異なる区間または区間各部を形 成することが実現可能である。 フィルタエレメント枠体から遠ざかる方向を向いたシールリップの末端の肉厚 が次第に薄くなることが適当である。詳しく言うと、この末端は、フィルタエレ メント枠体から最も遠い張出し部の端部の一部である。 シールリップの曲げ部における構造弾性により、シールリップおよびフィルタ エレメント枠体に同一プラスチック材料を使用できることは、本発明の別の利点 である。詳しく言うと、この材料は、ポリプロピレン、ポリエチレン、または他 のポリオレフィン材料である。濾過材も、フィルタフレームおよびシールリップ と同じ材料から構成されることが好ましい。具体的には、濾過材は、互いに接着 、溶接、または(機械的に)係合されたマイクロファイバーから構成された不織 布であり、この不織布は、ポリオレフィン材料から成る網状の支持構造と結合さ れている。このように、本発明では、フィルタ装置自体を1タイプだけ、すなわ ち、1種類の同一材料から作製できるので、実質的にフィルタ装置のシンプルリ サイクル性に貢献する。図面の簡単な説明 以下に、添付図面を参照しながら本発明の実施態様を詳細に説明する。 図1は、折り加工を施した濾過材と、突出する一体型外周シールリップを備え た外周フィルタエレメント枠体と、を有するフィルタエレメントである。 図2は、図1のII−II線によるフィルタエレメントの断面である。 図3は、図2の領域IIIの拡大図である。 図4は、図3に対応する図であるが、フィルタエレメントを受け入れるハウジ ングの開口に挿入されたフィルタエレメントを示している。 図5は、図1の領域Vの拡大図である。 図6は、図1のVに対応する拡大図であるが、コーナー部のデザインが異なっ ているシールリップを有する代替実施態様によるフィルタエレメントを示してい る。詳細な説明 図1は、本発明の第1の実施態様によるフィルタエレメント10の平面図であ る。例えば、このフィルタエレメント10は、自動車の客室に流入する空気を濾 過するのに役立つ。この空気流は、そのために提供される装置、例えば、フィル タエレメントを介して空気を送風または排気するようにした送風機等によって維 持される。「手段」という用語は、本発明の文脈においては、かなり全般的な意 味を持ち、フィルタエレメントを通る(流体の)流れを提供する全ての装置およ び環境を含むことを意味する。送風機が装備されているか否かに関わらず前述の フィルタエレメント10を備えた車両において、該車両はその駆動時にフィルタ 手段のフィルタエレメントを通って流れる空気流を生成するので、究極的には、 前述の手段が車両自体である可能性もある。フィルタエレメント10は、方形に 延在する外周縁部14を備えたプリーツ形濾過材12を有する。図2に詳しく記 載されているように、濾過材は、不織布濾過材18で被覆されたプラスチック支 持スクリム16を備えている。ストリップとして形成された矩形のフィルタエレ メント枠体20は、濾過材12の周囲に延在する。フィルタエレメント枠体20 の、濾過材12に面しない方向を向いた枠体外側22には、外周に延在するシー ルリップ24が設けられている。以下に、シールリップ24の形状、および、例 えば、濾過後の空気の供給先ユニットの空気入口開口にフィルタエレメントを挿 入する ときにフィルタエレメントを密封するシールリップの機能について、図3および 図4を参照しながら説明する。 フィルタエレメント10は、射出成形部品として作製され、ポリマー材料、具 体的にはポリプロピレン、ポリエチレン、またはポリオレフィンから成る。フィ ルタエレメント10の製造は、インサート成形工程で実施される。この工程で、 濾過材12は、外周縁部領域を自由状態で残しながら、射出成形金型で形締めさ れる。この自由外周縁部14は、フィルタエレメント枠体20を形成する金型キ ャビティの中に突出する。この金型キャビティと、シールリップ24を形成する 金型キャビティとは結合されている。プラスチック材料を射出すると、濾過材1 2の自由外周縁部14が濾過材の周囲に成形され、それによってフィルタエレメ ント枠体20とフィルタ濾過材12との間が結合される。射出成形金型は、被射 出ポリマー材料の温度よりずっと低い温度に予熱されているので、射出成形金型 は被射出材を速やかに冷却するのにも役立つ。 既に上に説明したように、フィルタエレメントは、具体的には、ポリプロピレ ンのみから構成される。これは、シールリップ24付きフィルタエレメント枠体 20、支持スクリム16、および不織布濾過材18の繊維が、いずれもポリプロ ピレン製であることを意味する。この材料は、わりあいと被成形材に加工しやす いため、この点で、汎用的有用性がある。また、車両内および排気システムの個 々の構成要素がさらされる予想温度は、同様に、ポリプロピレンの軟化温度範囲 より下である。加えて、ポリプロピレンは比較的に低価格な材料である。更に、 ポリプロピレンはリサイクル可能である。 ここで、図3と図4を参照しながら、シールリップの構造および機能を説明す る。 シールリップ24は、フィルタエレメント枠体20から始まる異なる部分26 、28を有する。フィルタエレメント枠体20のすぐ隣の部分26は曲げ部であ り、シールリップのこの部分は薄い肉厚30になっている。この肉厚30は、シ ールリップ24を曲げ部26で弾性変形できるように設定される。肉厚30の下 限は、フィルタエレメントハウジングまたは同様装置に十分な当接力で当接する ようにシールリップ24を変形した後で、シールリップ24の曲げ部26が十分 な弾性 を備えていることを事実として設定される。肉厚30の上限は、フィルタエレメ ント10をフィルタエレメントハウジングに挿入できるようにシールリップ24 の曲げ部26が変形可能でなくてはならないことを事実として決定される。一般 に、曲げ部26の肉厚30は、0.20mmと0.40mmとの間、好ましくは 0.25mmと0.30mmとの間の値を実質的に有していなくてはならない。 曲げ部26に連接しているのは、曲げ部26の肉厚30よりもシールリップ2 0の肉厚32が大きい張出し部を構成する部分28である。肉厚32は、肉厚3 0の約2〜5倍、特に約3倍であることが適切である。張出し部28自体は、隣 接部34と、隣接部34に相接する端部36とに分けられる。隣接部34では、 張出し部28の肉厚が、曲げ部26の肉厚30の値から肉厚32の値に、好まし くは直線的に増加して、遷移部は角がそがれている。最大肉厚32の部分で、隣 接部34の隣に端部36が続くが、その途中、張出し部28の肉厚は、肉厚32 からゼロに減少する。図3に示すように、端部36で、シールリップ24は、シ ールリップ24の自由端38に向かって、曲げ部26の肉厚程度まで次第に薄く なる。このようにして、張出し部28の頂点(vertex)、更に正確には「バ ーテックスライン(vertex line)」が得られ、張り出し部28の肉厚 は、その頂点からバーテックスライン40の両側に向かって実質的に直線的に減 少する。 シールリップは、曲げ部26および張出し部28の長さ、すなわち、フィルタ エレメント枠体20から遠ざかる方向に向けられた、シールリップ24の延在長 を備えたこれら2つの部分の延在部の長さであり、張出し部28の長さは、曲げ 部26の長さの約1〜5倍、好ましくは3倍である。張出し部28内の端部36 は、隣接部34の長さの約1〜5倍、好ましくは3倍である。 図4から分かるように、フィルタエレメント10を44で示される受容ハウジ ングの入口開口42に挿入したときに、シールリップ24は、具体的には、曲げ 部26の部分で曲がる。張出し部28では、シールリップ24は実質的にまっす ぐに延び、端部36の自由端38との隣接部分46が多少変形している。この部 分46では、シールリップ24の平坦で外側に面した下面48が、受容ハウジン グ44の入口開口42を画定する表面50に当接する。シールリップ24の下面 48は、フィルタエレメント枠体20から遠ざかる方向に向いており、シーリン グリップ24の内側に面する上面52は、フィルタエレメント枠体20の方向を 向いている。この上面52は、張出し部28を定める三角形の隆起部54を有す る。 図5に示されているように、シールリップ24のコーナー部56にはスリット が入っている。シールリップ24のコーナー部56には、約45°の角度でシー ルリップ24の自由端38からフィルタエレメント枠体20まで延びるスリット 58が設けられており、それによって互いに直角に延在するシールリップ24が 、コーナー部56で自由に変形でき、また、受容ハウジング44の入口開口にフ ィルタエレメント10を挿入するときに生じるこれらコーナー部56の詰まりを 回避できる。従って、シールリップ24は、そのコーナー部56も、入口開口4 2の内面50に当接する。このように、互いに直角に延在する内面を有する受容 ハウジング44の入口開口42の場合でさえも、確実な密封が得られる。 フィルタエレメントの第2の実施態様のシールリップのコーナー部の代替デザ インを図6に示す。図6のフィルタエレメント60は、矩形のフィルタエレメン ト枠体70によって囲まれる濾過材62を備えている。濾過材62から遠ざかる 方向を向いたフィルタエレメント枠体70の外側72には、一体型のシールリッ プ74が設けられている。このシールリップ74の構造とデザインは、図1〜図 5に記載のフィルタエレメント10のシールリップ24と同様である。 コーナー76で、シールリップは90°のカーブ78を描いて延びている。こ の90°のカーブ78の端部において、シールリップ74には、シールリップ7 2の全幅にわたって延在する2つのV形スリット80が設けられている。これら 2つのスリット80により、シールリップ76のコーナー部76は詰め込まずに 変形できる。シールリップ75の自由端38のカーブ78により、シールリップ 75のコーナー部が丸く構成されるときに、受容ハウジング44の入口開口42 の内面に対する気密当接が保証される。
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Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.特に車両の客室に流入する空気を濾過するための流体濾過用フィルタ装置 において、 外周縁部のある濾過材と、前記濾過材に結合され、前記濾過材の外周縁部の 少なくとも一部に沿って延在するフィルタエレメント枠体と、を備えたフィ ルタエレメントであって、前記フィルタエレメント枠体が、前記フィルタエ レメントを受け入れる装置に当接する突出弾性シールリップを備え、前記シ ールリップが、前記フィルタエレメント枠体に面する第1の肉厚の少なくと も1つの曲げ部と、前記少なくとも1つの曲げ部に相接し前記フィルタエレ メント枠体から遠ざかる方向を向いた少なくとも1つの張出し部とを有し、 前記張出し部の少なくとも一部が、前記少なくとも1つの曲げ部の第1の肉 厚よりも厚い第2の肉厚を備えるフィルタエレメント、 を有するフィルタ装置。 2.前記シールリップの張出し部の肉厚が、前記曲げ部と隣接する前記張出し 部の隣接部分で増加し、前記曲げ部から遠ざかる方向を向いた前記張出し部の端 部で減少する、請求項1記載のフィルタ装置。 3.前記隣接部の前記肉厚の増加および/または前記端部の前記肉厚の減少が 直線的である、請求項2記載のフィルタ装置。 4.前記端部が前記隣接部に相接している、請求項2または3記載のフィルタ 装置。 5.前記端部が、前記隣接部よりも長い延在長を備えた、請求項2〜4のいず れか一項記載のフィルタ装置。 6.前記端部の前記延在長が、前記隣接部の前記延在長の約2〜4倍である、 前記請求項5記載のフィルタ装置。 7.前記第2の肉厚が、前記第1の肉厚の約2〜5倍である、請求項1〜6の いずれか一項記載のフィルタ装置。 8.前記第2の肉厚が、前記第1の肉厚の約3倍である、請求項7記載のフィ ルタ装置。 9.前記シールリップが、平坦な下面と翼形の上面とを有する、請求項1〜8 のいずれか一項記載のフィルタ装置。 10.前記シールリップが、前記フィルタエレメント枠体と一体に形成され、 前記シールリップが、濾過材から遠ざかる方向を向いた前記フィルタエレメント 枠体の外側に配設される、請求項1〜9のいずれか一項記載のフィルタ装置。 11.前記シールリップが、前記フィルタエレメント枠体のコーナーの周囲に 延在する先細のコーナー部を有し、前記シールリップが、前記フィルタエレメン ト枠体から遠ざかる方向に向けられた前記シールリップの末端から始まって前記 フィルタエレメント枠体付近で終わるスリットを前記コーナー部に有する、請求 項1〜10のいずれか一項記載のフィルタ装置。 12.前記シールリップが、前記フィルタエレメント枠体のコーナーの周囲に 延在する丸いコーナー部を有し、前記シールリップが、前記丸いコーナー部の両 側に、フィルタエレメント枠体から遠ざかる方向に向けられた前記シールリップ の末端から始まって前記フィルタエレメント枠体付近で終わる2つの個別スリッ トを有する、請求項1〜10のいずれか一項記載のフィルタ装置。
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