JP2007071072A - フィルタエレメント、プレフィルタ、及び、プレフィルタの取り付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明の目的は、円筒型のフィルタエレメントを備えるエアクリーナのメインフィルタの濾過寿命が延長されるフィルタエレメント、プレフィルタ、及び、プレフィルタの取り付け方法を提供することである。
【解決手段】
本発明によるフィルタエレメント（２）は、円筒型のメインフィルタ（２１）と、シート状のプレフィルタ濾材（１０）と、止め具（１１、１２）とを具備している。前記メインフィルタにおいては、外周面（２１ａ）から内周面（２１ｂ）へ空気が通過し、内燃機関に供給する燃焼用空気を濾過する。前記プレフィルタ濾材は、前記外周面を覆うように前記メインフィルタに巻きつけられている。前記止め具は、前記プレフィルタ濾材を前記メインフィルタに巻きつけた状態に固定する。ここで、前記プレフィルタ濾材は、繊維を含有し、薄くても丈夫である。
【選択図】図２

Description

本発明は、円筒型のフィルタエレメントを備えて内燃機関に供給される燃焼用空気を濾過するエアクリーナにおいて使用されるフィルタエレメント、プレフィルタ、及び、プレフィルタの取り付け方法に関する。

円筒型エアフィルタを備えて自動車のエンジンに供給される空気中の塵埃を除去する従来のエアクリーナが特許文献１に開示されている。円筒型エアフィルタは、濾過面積を大きくさせた状態で全体形状をコンパクトにすることができるという理由から、多く使用されている。

エアフィルタは、使用している間に次第に目が詰まってくる。エアフィルタの目が詰まると空気が十分にエンジンに供給されないため、エンジンが不調になったり燃費が低下したりする。したがって、目が詰まったエアフィルタは新しいものに交換しなければならない。

特開平１１−２８５６０９

本発明の目的は、円筒型フィルタエレメントを備えるエアクリーナのメインフィルタの濾過寿命が延長されるフィルタエレメント、プレフィルタ、及び、プレフィルタの取り付け方法を提供することである。

また、本発明の他の目的は、プレフィルタの取り付け作業が簡便なフィルタエレメント、プレフィルタ、及び、プレフィルタの取り付け方法を提供することである。

以下に、（発明を実施するための最良の形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための最良の形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明によるフィルタエレメント（２）は、円筒型のメインフィルタ（２１）と、シート状のプレフィルタ濾材（１０）と、止め具（１１、１２）とを具備している。前記メインフィルタにおいては、外周面（２１ａ）から内周面（２１ｂ）へ空気が通過し、内燃機関に供給する燃焼用空気を濾過する。前記プレフィルタ濾材は、前記外周面を覆うように前記メインフィルタに巻きつけられている。前記止め具は、前記プレフィルタ濾材を前記メインフィルタに巻きつけた状態に固定する。前記プレフィルタ濾材は、繊維を含有し、薄くても丈夫である。ここで、前記止め具は、前記プレフィルタ濾材とは別体である環状の止め具であってもよい。また、前記止め具を備えずに、接着材を用いて前記プレフィルタ濾材を前記メインフィルタに巻きつけた状態で固定してもよい。

本発明によるフィルタエレメント（２）においては、前記止め具は、互いに係合可能な一対の面ファスナであり、前記プレフィルタ濾材に固着されている。

本発明によるプレフィルタ（１）は、円筒型のメインフィルタ（２１）に取り付けるプレフィルタである。ここで、前記メインフィルタにおいては、外周面（２１ａ）から内周面（２１ｂ）へ空気が通過し、内燃機関に供給する燃焼用空気を濾過する。前記プレフィルタは、繊維を含有し、矩形のシート状をしている濾材（１０）と、前記濾材の一方の面（１０ａ）に固着された第１止め具（１１）と、前記濾材の他方の面（１０ｂ）に固着され、前記第１止め具と係合可能な第２止め具（１２）とを具備している。ここで、前記濾材は一対の第１辺縁（１０ｊ、１０ｊ’）と一対の第２辺縁（１０ｋ、１０ｋ’）とを有している。そして、前記第１辺縁の長さ（Ｈ１）は前記外周面の円筒軸方向の長さ（Ｈ２１）に略等しく、前記第２辺縁の長さ（Ｌ１）は前記外周面の周長さに略等しい。さらに、前記第１止め具と前記第２止め具は、前記第２辺縁に沿う方向に前記周長さに等しい間隔（Ｌ２）だけ離れて配置されている。

本発明によるプレフィルタ（１）においては、前記第１止め具と前記第２止め具とは、互いに係合可能な一対の面ファスナの一方と他方とである。

本発明によるプレフィルタ（１）の取り付け方法は、円筒型のメインフィルタ（２１）に取り付けるプレフィルタの取り付け方法である。ここで、前記メインフィルタにおいては、外周面（２１ａ）から内周面（２１ｂ）へ空気が通過し、内燃機関に供給する燃焼用空気を濾過する。本発明によるプレフィルタ（１）の取り付け方法は、前記外周面を覆うようにプレフィルタ濾材（１０）を前記メインフィルタに巻きつける第１ステップと、前記プレフィルタ濾材を前記メインフィルタに巻きつけた状態で止め具（１１、１２）を用いて固定する第２ステップとを含んでいる。そして、前記プレフィルタ濾材は繊維を含有している。ここで、前記止め具は、前記プレフィルタ濾材とは別体である環状の止め具であってもよい。また、前記止め具のかわりに接着剤を用いても良い。

本発明によるプレフィルタ（１）の取り付け方法においては、前記止め具は、互いに係合可能な一対の面ファスナであり、前記プレフィルタ濾材に固着されている。

本発明によれば、円筒型フィルタエレメントを備えるエアクリーナのメインフィルタの濾過寿命が延長されるフィルタエレメント、プレフィルタ、及び、プレフィルタの取り付け方法が提供される。

また、本発明によれば、プレフィルタの取り付け作業が簡便なフィルタエレメント、プレフィルタ、及び、プレフィルタの取り付け方法が提供される。

添付図面を参照して、本発明によるフィルタエレメント、プレフィルタ、及び、プレフィルタの取り付け方法を実施するための最良の形態を以下に説明する。

図１に本発明によるプレフィルタ１を示す。プレフィルタ１は、可撓性を有する矩形シート状の濾材１０に止め具１１及び止め具１２が接着剤等により固着されて形成されている。止め具１１と止め具１２とは、互いに係合可能な面ファスナである。濾材１０は、長さがＨ１の第１辺縁１０ｊ及び第１辺縁１０ｊ’と、長さがＬ１の第２辺縁１０ｋ及び第２辺縁１０ｋ’とを有している。止め具１１は濾材外側面１０ａにおいて第１辺縁１０ｊに沿って設けられ、止め具１２は濾材外側面１０ａの反対側の面である濾材内側面１０ｂにおいて第１辺縁１０ｊ’に沿って設けられている。止め具１１と止め具１２とは、第２辺縁１０ｋおよび第２辺縁１０ｋ’に沿う方向に間隔Ｌ２を隔てて配置されている。長さＬ１は間隔Ｌ２以上である。

ここで、止め具１１と止め具１２とは、互いに係合可能なスナップボタンであってもよい。あるいは、止め具１１及び止め具１２のかわりに、濾材１０とは別体である環状の止め具（図示せず）を用いて濾材１０を後述するメインフィルタ２１に取り付けることとしても良い。

濾材１０には、ポリエステル繊維及びポリビニルアルコール繊維を含有する不織布を使用しても良く、パルプ及びリンターを含有する濾紙を使用しても良い。濾材１０は、化学繊維、又は天然繊維のような繊維を含有しているため、薄くても丈夫である。濾材１０に撥水加工をしておけば、濾材１０を洗浄して繰り返し使用することも可能である。

図２に本発明によるフィルタエレメント２を示す。フィルタエレメント２は、プレフィルタ１と、メインフィルタ２１と、端面部材２２と、端面部材２２’と、内筒２４とを具備している。メインフィルタ２１は、外周面２１ａと内周面２１ｂとを有する円筒形状をしており、その軸方向の両端面には端面部材２２と端面部材２２’とがそれぞれ取り付けられている。端面部材２２は、輪状円盤２２ｃと、輪状円盤２２ｃの外円周に固着されている外側環状体２２ａと、輪状円盤２２ｃの内円周に固着されている内側環状体２２ｂとを有している。端面部材２２’は、輪状円盤２２ｃ’と、輪状円盤２２ｃ’の外円周に固着されている外側環状体２２ａ’と、輪状円盤２２ｃ’の内円周に固着されている内側環状体２２ｂ’とを有している。端面部材２２と端面部材２２’とは、輪状円盤２２ｃと輪状円盤２２ｃ’とを対向させてメインフィルタ２１の両端面の一方と他方とに固着されている。内筒２４は、内周面２１ｂの内側に配置されて端面部材２２及び端面部材２２’に固着されており、フィルタエレメント２の構造を強固にしている。内筒２４においては、多数のパンチ孔が設けられている。図２に示すように、外側環状体２２ａと外側環状体２２ａ’の間隔をＨ２１とする。間隔Ｈ２１は、メインフィルタ２１の高さであり、メインフィルタ２１の円筒軸方向の長さである。プレフィルタ１は、外周面２１ａを覆うようにメインフィルタ２１に取り付けられている。ここで、濾材内側面１０ｂが内側、濾材外側面１０ａが外側となっており、第２辺縁１０ｋ及び第２辺縁１０ｋ’の方向はメインフィルタ２１の外周面２１ａの周方向に一致している。また、Ｈ１は、Ｈ２１と等しいか、Ｈ２１よりわずかに短い。図２においては、プレフィルタ１をメインフィルタ２１に対して途中まで巻きつけた状態が示されている。

フィルタエレメント２において、メインフィルタ２１に対するプレフィルタ１の取り付けが完了した状態を図３に示す。図３においては、プレフィルタ１に周方向の張力が生じている状態で止め具１１と止め具１２とが係合することで、プレフィルタ１がメインフィルタ２１に対して固定されている。

ここで、濾材１０に止め具１１及び１２を設けずに、止め具１１の位置と止め具１２の位置とを接着剤を用いて接着することで濾材１０をメインフィルタ２１に巻きつけた状態で固定してもよい。

フィルタエレメント２の軸方向から見る横断面図を図４に示す。プレフィルタ１と、メインフィルタ２１と、端面部材２２と、端面部材２２’と、内筒２４とは、軸を共有している。メインフィルタ２１の端面と輪状円盤２２ｃとの間はシール剤２３によってシールされている。メインフィルタ２１は多数の襞が放射状に形成されている濾材２５から形成されている。メインフィルタ２１の外周面２１ａは、濾材２５の襞の外側稜線２５ａを連ねて形成される仮想的な円筒面であり、メインフィルタ２１の内周面２１ｂは、濾材２５の襞の内側稜線２５ｂを連ねて形成される仮想的な円筒面である。外側稜線２５ａと内側稜線２５ｂは、メインフィルタ２１の軸方向に平行である。内筒２４の内径は輪状円盤２２ｃ及び輪状円盤２２ｃ’の内円周の直径より大きく、メインフィルタ２１の内周面２１ｂの直径は内筒２４の外径より大きく、輪状円盤２２ｃ及び輪状円盤２２ｃ’の外円周の直径Ｄ２２はメインフィルタ２１の外周面２１ａの直径Ｄ２１より大きい。濾材１０の厚さが薄いため、プレフィルタ１は輪状円盤２２ｃの外円周と輪状円盤２２ｃ’の外円周とによって規定される円筒面から外にはみ出さないか、わずかしかはみ出さない。止め具１１と止め具１２との間隔Ｌ２がメインフィルタ２１の外周面２１ａの周長さに等しいため、プレフィルタ１をメインフィルタ２１に巻きつけた状態で止め具１１と止め具１２が係合して止着する。

本発明によるフィルタエレメント２を、円筒形状のフィルタハウジング３０に収容した状態を図５に示す。フィルタエレメント２と、フィルタハウジング３０とはエアクリーナ３を形成している。メインフィルタ２１と端面部材２２の間と、メインフィルタ２１と端面部材２２’の間とは、シール剤２３によってシールされている。フィルタハウジング３０は、フィルタハウジング本体３１とフィルタハウジング蓋体３２を有している。フィルタハウジング本体３１は、本体底壁３１ａと本体外周壁３１ｂとを有しており、本体底壁３１ａと反対側の開口している端部にフィルタハウジング蓋体３２が取り付けられている。本体底壁３１ａと本体外周壁３１ｂと蓋体内側面３２ａとに囲まれている空間は、フィルタエレメント２を収容する収容室３３である。フィルタエレメント２は、フィルタハウジング３０と円筒軸を共有した状態でエアクリーナ３に収容され、本体底壁３１ａと蓋体内側面３２ａの間に配置されている。輪状円盤２２ｃと本体底壁３１ａの間と、輪状円盤２２ｃ’と蓋体内側面３２ａの間とがシールされている。したがって、収容室３３は、フィルタエレメント２によって、フィルタエレメント２の外側に位置する上流側空気室３３ａとフィルタエレメント２の内側に位置する下流側空気室３３ｂとに分けられている。本体外周壁３１ｂには空気導入口３１ｘが設けられ、本体底壁３１ａには空気導出口３１ｙが設けられている。空気導入口３１ｘから上流側空気室３３ａに導入された空気は、プレフィルタ１とメインフィルタ２１とを順に通過することで濾過され、内筒２４に設けられたパンチ孔を通って下流側空気室３３ｂに流入し、空気導出口３１ｙから内燃機関へと導出される。空気導出口３１ｙから導出された空気は、内燃機関の燃焼室に燃焼用空気として供給される。ここで、内燃機関としては、自動車のガソリンエンジンやディーゼルエンジン、発電機や動力噴霧器等の動力源として用いられる汎用エンジンが例示される。

本発明においては、比較的目の粗い濾材１０を備えるプレフィルタ１用いて前濾過を行ってから比較的目の細かいメインフィルタ２１を用いて本濾過を行うため、メインフィルタ２１の目詰まりが生じにくくメインフィルタ２１の濾過寿命が長い。また、プレフィルタ１は、面ファスナを使用しているために交換が容易であり、構造が単純であるために製造が容易で製造コストが抑えられている。したがって、プレフィルタ１を頻繁に交換することも可能である。

また、濾材１０の厚さは、０．５６ｍｍ±０．０６ｍｍであり、１ｍｍ以下であり、２ｍｍ以下である。濾材１０の厚さが薄いため、上流側空気室３３ａ内の空気の流れが濾材１０によって妨げられることが防がれている。本発明によるプレフィルタは、プレフィルタを取り付けるための特別な構造をメインフィルタ側に必要としないため、既存の円筒型メインフィルタに取り付けることができる。また、本発明によるプレフィルタは嵩高でないため、本発明によるプレフィルタを取り付けた既存の円筒型メインフィルタは、そのフィルタハウジングに容易に収容することができる。したがって、本発明によるプレフィルタは既存の円筒型エアクリーナ、及び円筒型メインフィルタに使用することができる。

次に、本発明よるプレフィルタ１の取り付け方法、又は交換方法について説明する。プレフィルタ１の取り付け方法、又は交換方法は、フィルタハウジング３０からフィルタエレメント２を取り出すステップ１と、メインフィルタ２１からプレフィルタ１を取り外すステップ２と、メインフィルタ２１に新しいプレフィルタ１を取り付けるステップ３と、新しいプレフィルタ１を取り付けたフィルタエレメント２をフィルタハウジング３０に収容するステップ４とを備えている。ステップ１においては、フィルタハウジング本体３１からフィルタハウジング蓋体３２を取り外し、次いでフィルタエレメント２を収容室３３から取り出す。ステップ２においては、止め具１１と止め具１２の係合を外し、次いでプレフィルタ１をメインフィルタ２１から取り外す。ステップ３においては、図２に示すように、濾材内側面１０ｂを内側にしてプレフィルタ１をメインフィルタ２１に巻きつけ、次いで止め具１１と止め具１２とを係合させてプレフィルタ１をメインフィルタ２１に固定する。ステップ４においては、新しいプレフィルタ１を取り付けたフィルタエレメント２の軸方向とフィルタハウジング本体３１の軸方向とを一致させ、フィルタエレメント２をフィルタハウジング本体３１の開口側からフィルタハウジング本体３１の軸方向に移動して収容室３３に収容し、フィルタハウジング蓋体３２をフィルタハウジング本体３１の開口側に取り付けてフィルタハウジング本体３１とフィルタハウジング蓋体３２とでフィルタエレメント２を挟持し、フィルタエレメント２を収容室３３内に固定する。

また、プレフィルタ１の取り付け方法、又は交換方法の他の形態としては、ステップ２の後にステップ２−１としてステップ２で取り外したプレフィルタ１を洗浄し、ステップ３において洗浄後のプレフィルタ１を新しいプレフィルタ１としてメインフィルタ２１に取り付けることとしても良い。

また、プレフィルタ１が止め具１１及び１２を備えずにメインフィルタ２１に巻きつけた状態で接着材により固定されている場合には、ステップ２において濾材１０を切断すること又は破ることでプレフィルタ１をメインフィルタ２１から取り外し、ステップ３においてメインフィルタ２１に巻きつけた濾材１０の止め具１１の位置と止め具１２の位置とを接着しても良い。

図１は、本発明によるプレフィルタを示す図である。 図２は、本発明によるフィルタエレメントを示す図であって、プレフィルタを取り付け途中の状態を示す図である。 図３は、本発明によるフィルタエレメントを示す図である。 図４は、本発明によるフィルタエレメントの横断面図である。 図５は、本発明によるフィルタエレメントをフィルタハウジングに収容した状態を示す部分断面図である。

符号の説明

１…プレフィルタ
１０…濾材
１０ａ…濾材外側面
１０ｂ…濾材内側面
１０ｊ、１０ｊ’…第１辺縁
１０ｋ、１０ｋ’…第２辺縁
１１、１２…止め具
２…フィルタエレメント
２１…メインフィルタ
２１ａ…外周面
２１ｂ…内周面
２２、２２’…端面部材
２２ａ、２２ａ’…外側環状体
２２ｂ、２２ｂ’…内側環状体
２２ｃ、２２ｃ’…輪状円盤
２３…シール剤
２４…内筒
２５…濾材
２５ａ…外側稜線
２５ｂ…内側稜線
３…エアクリーナ
３０…フィルタハウジング
３１…フィルタハウジング本体
３１ａ…本体底壁
３１ｂ…本体外周壁
３１ｘ…空気導入口
３１ｙ…空気導出口
３２…フィルタハウジング蓋体
３２ａ…蓋体内側面
３３…収容室
３３ａ…上流側空気室
３３ｂ…下流側空気室

Claims (8)

1. 外周面から内周面へ空気が通過し、内燃機関に供給する燃焼用空気を濾過する円筒型のメインフィルタと、
   前記外周面を覆うように前記メインフィルタに巻きつけたシート状のプレフィルタ濾材と
   を具備し、
   前記プレフィルタ濾材は繊維を含有している
   フィルタエレメント。
2. 請求項１に記載のフィルタエレメントであって、
   前記プレフィルタ濾材を前記メインフィルタに巻きつけた状態で固定する止め具を具備する
   フィルタエレメント。
3. 請求項２に記載のフィルタエレメントであって、
   前記止め具は、互いに係合可能な一対の面ファスナであり、前記プレフィルタに固着されている
   フィルタエレメント。
4. 外周面から内周面へ空気が通過し、内燃機関に供給する燃焼用空気を濾過する円筒型のメインフィルタに取り付けるプレフィルタであって、
   繊維を含有し、矩形のシート状をしている濾材と、
   前記濾材の一方の面に固着された第１止め具と、
   前記濾材の他方の面に固着され、前記第１止め具と係合可能な第２止め具と
   を具備し、
   前記濾材は一対の第１辺縁と一対の第２辺縁とを有し、
   前記第１辺縁の長さは前記外周面の円筒軸方向の長さに略等しく、
   前記第２辺縁の長さは前記外周面の周長さに略等しく、
   前記第１止め具と前記第２止め具は、前記第２辺縁に沿う方向に前記周長さに等しい間隔だけ離れて配置されている
   プレフィルタ。
5. 請求項４に記載のプレフィルタであって、
   前記第１止め具と前記第２止め具とは、互いに係合可能な一対の面ファスナの一方と他方とである
   プレフィルタ。
6. 外周面から内周面へ空気が通過し、内燃機関に供給する燃焼用空気を濾過する円筒型のメインフィルタに取り付けるプレフィルタの取り付け方法であって、
   前記外周面を覆うようにシート状のプレフィルタ濾材を前記メインフィルタに巻きつける第１ステップと、
   前記プレフィルタ濾材を前記メインフィルタに巻きつけた状態で固定する第２ステップと
   を含み、
   前記プレフィルタ濾材は繊維を含有している
   プレフィルタの取り付け方法。
7. 請求項６に記載のプレフィルタの取り付け方法であって、
   前記第２ステップにおいて、前記プレフィルタ濾材を前記メインフィルタに巻きつけた状態で止め具を用いて固定する
   プレフィルタの取り付け方法。
8. 請求項７に記載のプレフィルタの取り付け方法であって、
   前記止め具は、互いに係合可能な一対の面ファスナであり、前記プレフィルタ濾材に固着されている
   プレフィルタの取り付け方法。

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