JP2007205261A - フィルタ装置及びフィルタカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタカートリッジをケース内に対して、容易に組み付けることができるとともに、フィルタカートリッジの長さをケースの長さに合わせて設定する必要がないフィルタ装置を提供する。
【解決手段】ケース１０と、そのケース１０内に着脱可能に装着される筒状のフィルタカートリッジ１４とを備える。フィルタカートリッジ１４の外周にはシールリング２４を設けるとともに、フィルタカートリッジ１４の外周の少なくとも１箇所には係合突起２１を設ける。ケース１０の内側には、係合突起２１と係合してフィルタカートリッジ１４をケース１０内に係止保持するための保持部としてのフランジ部２５と、フィルタカートリッジ１４の係止保持状態においてシールリング２４が接合される環状のシール面２５ａとを設ける。
【選択図】図１

Description

この発明は、エンジンに吸引される空気を清浄化するためのフィルタ装置及びそのフィルタ装置に用いられるフィルタカートリッジに関するものである。

従来のこの種のフィルタ装置としては、例えば、特許文献１及び特許文献２に示されるような構成のものが提案されている。
特許文献１に記載の構成では、一端を開放した有底筒状のケース本体と、そのケース本体の開放端に着脱可能に取り付けられる蓋体によりフィルタ装置のケースが構成されている。そしてケース本体内に筒状のフィルタカートリッジが挿入されるとともに、蓋体が取り付けられて、この蓋体に設けられた蝶ボルトを締め付けることにより、フィルタカートリッジの蝶ボルト側の閉成端板を介してフィルタカートリッジがケース本体の内側面に押し付けられて、フィルタカートリッジがケース本体と蓋体とに挟持された状態でケース内に保持されるようになっている。

また、特許文献２に記載の構成では、筒状のフィルタカートリッジが蓋体の内面に係止保持された状態で、その蓋体が一端を開放した有底筒状のケース本体内の開放端に取り付けられることにより、フィルタカートリッジがケース本体内に挿入配置されている。そして、この状態で蓋体がケース本体に対してクランプ固定されることにより、フィルタカートリッジの先端に設けられた環状のシール部がケース本体の内側面に圧接されて、フィルタカートリッジがケース本体と蓋体とに挟持された状態でケース内に保持されるようになっている。

また、従来、図１０に示す構成のフィルタカートリッジも具体化されている。この従来構成では、ケース４０が有底筒状をなすケース本体４２と、蓋体４３とにより構成され、筒状のフィルタカートリッジ４１の一端に設けられたシール筒４１ａを前記ケース本体４２の内側面に突設された保持筒４２ａ内に挿入嵌合することにより、フィルタカートリッジ４１がケース本体４２内に挿入保持される。そして、この状態でケース本体４２の開放端に蓋体４３を固定することにより、フィルタカートリッジ４１の他端に設けられたシール板４１ｂが蓋体４３の内側面に圧接されて、フィルタカートリッジ４１がケース４０内にケース本体４２と蓋体４３との間における挟持状態で保持されるようになっている。
実開平５−８３３５３号公報 実開平６−６０７６０号公報

ところが、これらの従来のフィルタ装置においては、次のような問題があった。すなわち、特許文献１に記載の構成では、ケース内にフィルタカートリッジを組み付ける際に、蝶ボルトを締め付け回転させる必要がある。この場合、フィルタカートリッジの取付部のシール性確保のため、前記蝶ボルトを強い力で締め付ける必要があって、組み付け作業が面倒で手間がかかるという問題があった。また、この特許文献１に記載の構成では、ケース，フィルタカートリッジの外に、閉成蓋板や蝶ボルト等を必要とするため、部品点数が増えて構成が複雑になるものであった。

特許文献２に記載の構成においても、ケースの開放端に蓋体を組み付ける際に、フィルタカートリッジの先端のシール部をケースの内側面に圧接させる必要があるため、特許文献１と同様にその組み付け時に強い力を必要として手間がかかる。

同様に、図１０に示された従来構成においても、フィルタカートリッジ４１の先端のシール筒４１ａを保持筒４２ａ内に無理嵌めする必要があるため、その組み付け時に強い力を必要とする。つまり、図１０に示された従来構成においては、シール筒４１ａと保持筒４２ａとの間の気密性をそれらの圧接により保持するようになっているばかりでなく、シール筒４１ａはシール性維持のために、ゴム等の部材により形成されていて、摩擦係数が高い。従って、フィルタカートリッジ４１の組み付けは高い摩擦抵抗に抗して行う必要があるため、かなり強い力を有し、きわめて面倒な作業である。

しかも、特許文献１，２及び図１０に示す従来構成においては、フィルタカートリッジをケースと蓋体との間で挟着保持する構成であるため、フィルタカートリッジの長さと、ケース及び蓋体の長さとの間に固定的な寸法関係を設定する必要があって、フィルタカートリッジあるいはケースの汎用性が乏しいという問題もあった。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、フィルタカートリッジをケース内に対して、強い力や面倒な作業を必要とすることなく、容易に組み付けることができるとともに、フィルタカートリッジの長さをケースの長さに合わせて設定する必要がなく、フィルタカートリッジ等の汎用性を高めることができるフィルタ装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、この発明は、ケースと、そのケース内に着脱可能に装着される筒状のフィルタカートリッジとを備えたフィルタ装置において、前記フィルタカートリッジの外周にはシールリングを設けるとともに、フィルタカートリッジの外周の少なくとも１箇所には係合突起を設け、前記ケースの内側には、前記係合突起と係合してフィルタカートリッジをケース内に係止保持する保持部と、フィルタカートリッジの係止保持状態において前記シールリングが接合されるシール面とを設けたことを特徴としている。

従って、この構成によれば、フィルタカートリッジをケース内に挿入して、そのフィルタカートリッジの外周の係合突起をケース内の保持部に係合させることにより、フィルタカートリッジをその両端側から挟着しなくても、ケース内に係止保持させることができる。このとき、フィルタカートリッジの外周のシールリングがケース内のシール面に接合されて、フィルタカートリッジの装着部がケースの内側に対してシールされ、同装着部の気密が保持される。よって、フィルタカートリッジをケース内に組み付ける際に、強い力や面倒な作業を必要とすることなく、容易かつ短時間に組み付けることができる。また、フィルタカートリッジをケース内において挟着保持する必要がないため、フィルタカートリッジの長さをケースの長さに合わせて設定する必要がなく、従って、短いフィルタカートリッジでも使用することができて、フィルタカートリッジあるいはケースの汎用性を高めることができる。

さらに、前記の構成において、前記フィルタカートリッジを、フィルタエレメントと、そのフィルタエレメントの一端外周に設けられたリング部材とにより構成し、そのリング部材の外周に前記係合突起を形成するとともに、シールリングを嵌合するとよい。このように構成した場合には、構造が簡単であるとともに、フィルタカートリッジの外周に係合突起及びシールリングを簡単に設けることができる。

また、前記ケースの保持部を同ケースに形成したフランジ部により形成し、そのフランジ部に前記係合突起がケースの軸方向に沿って通過可能な凹部を形成するとともに、同フランジ部の一側面を前記シール面とし、前記係合突起が前記凹部を通過した後に、フィルタカートリッジをその軸線を中心に回動させることにより、係合突起とシールリングとの間にフランジ部が挟持されるように構成すれば、フィルタカートリッジをその軸方向に押し込んで回すだけでよく、組付けを簡単に行うことができる。

さらに、前記係合突起とフランジ部との間に、フィルタカートリッジをフランジ部に対する保持状態においてロックするためのロック手段を設ければ、フィルタカートリッジを装着状態において外れることなく有効に保持できる。

加えて、フィルタカートリッジがフランジ部に対して規定位置に配置された状態を確認できるようにした確認手段を設ければ、フィルタカートリッジを規定の位置に対して誤ることなく装着することが可能になる。

以上のように、この発明によれば、フィルタカートリッジをケース内に対して、手間のかかる面倒な作業を必要とすることなく、容易に組み付けることができるとともに、フィルタカートリッジの長さをケースの長さに合わせて設定する必要がなく、フィルタカートリッジやケースの汎用性を高めることができるという優れた効果を発揮する。

（第１実施形態）
以下に、この発明の第１実施形態を、図１〜図７に基づいて説明する。
図１に示すように、このフィルタ装置のケース１０は、一端を開放した有底円筒状のケース本体１１の他端開放部を着脱可能に閉鎖する蓋体１５を設けて構成されている。前記ケース本体１１の周壁には円筒状のインレット１２が突設されるとともに、開放部と反対側の端壁の中心部には円筒状のアウトレット１３が突設されている。前記ケース１０内にはほぼ円筒状のフィルタカートリッジ１４が着脱可能に装着されている。前記蓋体１５は閉鎖状態においてクランプ金具１６により固定される。そして、このフィルタ装置が図示しないエンジンの吸気側に接続された状態で、そのエンジンが運転されたとき、空気がインレット１２からケース本体１１内に吸引されて、フィルタカートリッジ１４内を通過されることにより濾過され、アウトレット１３からエンジンの吸気側に吸引されるようになっている。

図１及び図３に示すように、前記フィルタカートリッジ１４は、ほぼ円筒状のフィルタエレメント１４ｃが濾過部を構成し、そのフィルタエレメント１４ｃは、平板状のフィルタシート１７ａと、ひだ折り状のフィルタシート１７ｂとよりなるフィルタ材１７を渦巻状に形成して、全体として円筒状をなすように構成されている。なお、図１においては、左側の上下のフィルタ材１７を省略して描いてあり、図２においては、フィルタエレメント１４ｃを単なる円筒状として描いてある。フィルタエレメント１４ｃの交互に隣接するハニカム空間１４ａ，１４ｂのうちの一方のハニカム空間１４ａの一端が閉塞部材１９により閉塞され、他方のハニカム空間１４ａ，１４ｂが他端が閉塞部材１９により閉塞されている。従って、空気流は、一方のハニカム空間１４ａ，１４ｂの図１右側の開放端からフィルタカートリッジ１４内に導入されて、同ハニカム空間１４ａ，１４ｂ間のフィルタ材１７の濾過壁を濾過されながら通過して他のハニカム空間１４ａ，１４ｂに至り、そのハニカム空間１４ａ，１４ｂの図１左側の開放端からエンジン側に流れる。

図１、図２、図４及び図５に示すように、前記フィルタエレメント１４ｃの先端部（図１の左側）の外周にはリング部材２０が固定され、その軸方向（図１の左右方向）中間部には段差部２０ａが形成されている。リング部材２０の先端部外周には、係合突起２１が等間隔をおいて４箇所に形成されている。各係合突起２１の段差部２０ａと対向する側面には半径方向に延びるロック手段及び確認手段としての位置決め用突条２２が形成されるとともに、各係合突起２１の外周面には確認手段としての確認用マーク２３が付設されている。

リング部材２０の外周には、シールリング２４が段差部２０ａに接合するように嵌合されて、フィルタカートリッジ１４の軸方向において前記係合突起２１と並設されている。このシールリング２４はリップシールよりなり、そのリップ部２４ａが係合突起２１側を指向している。

図１、図２及び図６に示すように、前記ケース本体１１のアウトレット１３の内周には保持部としてのフランジ部２５が形成されている。フランジ部２５の内周縁にはフィルタカートリッジ１４上の係合突起２１を通過させるための切欠凹部２６が４箇所に等間隔をおいて形成されるとともに、フランジ部２５の内側面（図１における右側面）にはシールリング２４に接合するシール面２５ａが全周にわたって形成されている。各切欠凹部２６の一側近傍において、フランジ部２５の外側面には各係合突起２１上の位置決め用突条２２に係合可能なロック手段及び確認手段としての位置決め用凹溝２７が形成されている。上方に位置する１つの位置決め用凹溝２７に対応して、アウトレット１３の周壁上部には透明材料よりなる確認手段としての確認用窓２８が形成されている。

なお、前記シールリング２４には、摩擦係数を低下させるためのグリスが塗布され、また、切欠凹部２６のシールリング２４と対向するコーナ部はエッジが立たないように円弧状に形成されている。前記グリスは、後述するフィルタカートリッジ１４の組み付け時においてシールリング２４がケース本体１１のフランジ部２５上を滑りやすくするためのものであり、コーナ部の円弧は、シールリング２４がフランジ部２５上を移動する際に、シールリング２４がエッジによって損傷するのを防止するためのものである。

次に、前記のように構成されたフィルタ装置において、ケース１０内にフィルタカートリッジ１４を組み付ける場合の方法について説明する。
さて、このフィルタカートリッジ１４の組み付け時には、ケース本体１１の開放端部から蓋体１５を取り外した状態で、そのケース本体１１内にフィルタカートリッジ１４を挿入する。そして、フィルタカートリッジ１４上の各係合突起２１を、ケース本体１１の軸方向に沿って同ケース本体１１内の各切欠凹部２６を通過させて、フランジ部２５の外側に突出させる。この状態で、シールリング２４のリップ部２４ａがフランジ部２５のシール面２５ａに接合し、シールリング２４とケース本体１１との間の気密状態が形成される。次いで、フィルタカートリッジ１４をケース本体１１に対して図７において矢印方向に回転させると、各係合突起２１とシールリング２４とがフランジ部２５を挟着する状態になるとともに、各係合突起２１上の位置決め用突条２２がフランジ部２５上の各位置決め用凹溝２７に係合されて、ロック状態になる。従って、図１及び図２に示すように、フィルタカートリッジ１４がケース本体１１内に係止保持される。

このとき、図１及び図２に示すように、上方に位置する係合突起２１上の確認用マーク２３が確認用窓２８の下方に対応配置される。よって、この確認用窓２８を透過して確認用マーク２３を目視することにより、フィルタカートリッジ１４がケース本体１１内の規定位置に組み付け保持されたことを確認することができる。その後、クランプ金具１６によりケース本体１１の開放端部に蓋体１５を取り付ければ、ケース本体１１に対するフィルタカートリッジ１４の組み付け作業が完了する。

従って、この実施形態のフィルタ装置は以下の効果がある。
（１） フィルタカートリッジ１４をその軸方向に押し込んで回すだけで、係合突起２１とシールリング２４とがケース本体１１のフランジ部２５を挟持した状態になり、フィルタカートリッジ１４がケース本体１１に保持される。このため、ケース本体１１に対する蓋体１５の取り付けに関係なく、フィルタカートリッジ１４をケース本体１１内に簡単に組み付け状態に保持することができる。よって、強い力を有する面倒な作業を必要とすることなく、フィルタカートリッジ１４をケース本体１１内に容易かつ素早く組み付けることができる。

（２） フィルタカートリッジ１４がケース本体１１と蓋体１５との間に挟着保持される構成ではないため、フィルタカートリッジ１４の蓋体１５側の端面に端板や締め付用のボルトを用いたりする必要がなく、部品点数を少なくして構成を簡単にすることができる。

（３） 前記のように、フィルタカートリッジ１４は、フランジ部２５と係合突起２１との係合により保持されるものであって、ケース本体１１と蓋体１５との間に挟持されるものではないため、フィルタカートリッジ１４の長さをケース１０の長さに合わせて設定したりする必要がない。よって、フィルタカートリッジ１４がケース１０よりも短かいものであれば、その長短にかかわらず使用できて、フィルタカートリッジ１４あるいはケース１０の汎用性を向上できる。

（４） 係合突起２１の位置決め用突条２２がフランジ部２５の位置決め用凹溝２７に係合することにより、ケース本体１１とフィルタカートリッジ１４とがロックされるため、それらをより確実に固定できる。また、位置決め用突条２２が位置決め用凹溝２７に係合した際に、作業者は、その状態をクリック感により確認できるため、作業がより容易になるとともに、フィルタカートリッジ１４を規定位置に誤ることなく装着できる。

（５） フィルタカートリッジ１４が規定位置に配置された状態においては、確認用マーク２３が確認用窓２８と対向するため、その確認用窓２８を介して、フィルタカートリッジ１４が規定位置に配置されたことを目視で確認できる。

（第２実施形態）
次に、この発明の第２実施形態を、前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
さて、この第２実施形態においては、図８及び図９に示すように、ケース本体１１のアウトレット側の端壁が円環状の肉厚部３１として形成され、その肉厚部３１の内側面（図８の右側面）にはフィルタカートリッジ１４の外周のシールリング２４に接合するシール面３１ａが全周にわたって形成されている。また、肉厚部３１にはフィルタカートリッジ１４上の係合突起２１を挿入するための４箇所の切欠凹部３２と、各切欠凹部３２の奥部から円周方向に延びる保持部としての保持溝３３とが形成されている。各保持溝３３の内底面には各係合突起２１上の位置決め用突条２２に係合可能な位置決め用凹溝３４が形成されている。

そして、ケース本体１１内にフィルタカートリッジ１４を組み付ける際には、図９に鎖線で示すように、フィルタカートリッジ１４の各係合突起２１を、ケース本体１１の各切欠凹部３２に挿入した後、同図の矢印方向に回転させる。すると、各係合突起２１が切欠凹部３２から保持溝３３内に進入して、係合突起２１上の位置決め用突条２２が保持溝３３内の位置決め用凹溝３４に係合され、フィルタカートリッジ１４がケース本体１１内に係止保持される。このとき、フィルタカートリッジ１４上のシールリング２４がケース本体１１内のシール面３１ａに接合されて、シールされる。

従って、この第２実施形態においては、ケース本体１１のフィルタカートリッジ１４を係合保持する部分が同ケース本体１１の周壁に近くなる。このため、フィルタカートリッジ１４のリング部材２０として大径のものを使用でき、濾過能力をアップさせることができる。

（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ フィルタカートリッジ１４として、周壁が円筒状のフィルタ部によって形成された単純円筒構造のものや、周壁がひだ折り状のフィルタ部によって形成されたひだ折り構造のものを使用すること。

・ フィルタカートリッジ１４の外周に対する係合突起２１の形成個数、及びケース本体１１の切欠凹部２６，３２の形成箇所数を任意に変更すること。例えば、係合突起２１及び切欠凹部２６，３２を１個，２個，３個あるいは５個以上にすること。

・ 位置決め用凹溝２７，３４をフィルタカートリッジ１４上の係合突起２１側に形成し、位置決め用突条２２をケース本体１１側に形成すること。
・ 確認手段としての確認用マーク２３及び確認用窓２８よりなる確認構成に代えて、電気的検出構成を設けること。例えば、フィルタカートリッジ１４上の係合突起２１の外周面に永久磁石を設けるとともに、ケース本体１１側に永久磁石を検出してフィルタカートリッジ１４の組み付け位置を確認するためのホール素子を設けること。

・ フィルタカートリッジ１４のリング部材２０をフィルタエレメント１４ｃの長さ方向中央部に設けること。このようにすれば、フィルタエレメント１４ｃの一端部側がエンジン側に突出状態で配置されるものの、他端部側の突出量が少なくなって、ケース１０を小型化することが可能になる。

・ フィルタカートリッジ１４のシールリング２４とは反対側の端部を蓋体１５により押さえるように構成すること。
・ フィルタカートリッジ１４がその軸線を中心とした回転方向において方向性をもって装着される構成の場合、複数の係合突起２１の少なくとも一つを円周方向における均等配分位置から外れたところに設けること。従って、フランジ部２５側の切欠凹部２６等も同様に均等配分位置から外れたところに配置される。このように構成すれば、フィルタカートリッジ１４が方向性をもって装着される構成において、装着方向が誤っている場合は装着が不可能になるため、方向を誤ることなく装着できる。

・ シールリング２４としてリップ部２４ａを有しない単純な断面円形あるいは四角形のものを用いること。

第１実施形態のフィルタ装置を示す断面図。 図１のフィルタ装置の一部を拡大して示す部分断面図。 図１の３−３線における断面図。 図１のフィルタ装置におけるフィルタカートリッジを示す要部正面図。 同フィルタカートリッジの側面図。 図１の６−６線におけるケースの断面図。 図６に示すケースにフィルタカートリッジを組み付ける過程を示す断面図。 第２実施形態のフィルタ装置を示す部分断面図。 図８の９−９線における部分断面図。 従来のフィルタ装置を示す断面図。

符号の説明

１０…ケース、１１…ケース本体、１４…フィルタカートリッジ、１４ｃ…フィルタエレメント、１５…蓋体、２０…リング部材、２１…係合突起、２２…位置決め用突条、２４…シールリング、２５…保持部としてのフランジ部、２５ａ…シール面、２６…切欠凹部、２７…位置決め用凹溝、３１…肉厚部、３１ａ…シール面、３２…切欠凹部、３３…保持部としての保持溝、３４…位置決め用突条。

Claims (6)

1. ケースと、そのケース内に着脱可能に装着される筒状のフィルタカートリッジとを備えたフィルタ装置において、
   前記フィルタカートリッジの外周にはシールリングを設けるとともに、フィルタカートリッジの外周の少なくとも１箇所には係合突起を設け、前記ケースの内側には、前記係合突起と係合してフィルタカートリッジをケース内に係止保持する保持部と、フィルタカートリッジの係止保持状態において前記シールリングが接合されるシール面とを設けたことを特徴とするフィルタ装置。
2. 前記フィルタカートリッジを、フィルタエレメントと、そのフィルタエレメントの一端外周に設けられたリング部材とにより構成し、そのリング部材の外周に前記係合突起を形成するとともに、シールリングを嵌合したことを特徴とする請求項１に記載のフィルタ装置。
3. 前記ケースの保持部を同ケースに形成したフランジ部により形成し、そのフランジ部に前記係合突起がケースの軸方向に沿って通過可能な凹部を形成するとともに、同フランジ部の一側面を前記シール面とし、
   前記係合突起が前記凹部を通過した後に、フィルタカートリッジをその軸線を中心に回動させることにより、係合突起とシールリングとの間にフランジ部が挟持されるように構成したことを特徴とする請求項２に記載のフィルタ装置。
4. 前記係合突起とフランジ部との間に、フィルタカートリッジをフランジ部に対する保持状態においてロックするためのロック手段を設けたことを特徴とする請求項３に記載のフィルタ装置。
5. フィルタカートリッジがフランジ部に対して規定位置に配置された状態を確認できるようにした確認手段を設けたことを特徴とする請求項３または４に記載のフィルタ装置。
6. 請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載に記載された構成を有するフィルタカートリッジ。

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