JP2009057852A - フィルタユニット及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シール部材等をあらかじめ作製することなく、エレメントをケース内に封止固定ことができるフィルタユニット及びその製造方法を提供する。
【解決手段】ケース１２と、そのケース１２内に嵌め込まれたエレメント１３とにより、フィルタユニット１１を構成する。ケース１２の内側面とエレメント１３の外側面との間の間隙には、液状シール材を充填して硬化させることにより封止材１６を形成する。この封止材１６により、エレメント１３をケース１２内への嵌め込み状態に固定するとともに、それらの間の間隙を封止する。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば車両用エンジン等の内燃機関の吸気側に接続して使用されるエアクリーナ等のフィルタユニットに係り、特にケース内に筒状のエレメントを嵌め込んだ構成のフィルタユニット及びその製造方法に関するものである。

一般に、この種のフィルタユニットにおいては、ケースの内側面とエレメントの外側面との間にシール材を介装して、エレメントをケース内に気密状態で設置する必要があった。この場合、従来は、シール部材をあらかじめ作製しておき、そのシール部材をエレメントの外周に装着した状態で、エレメントをケース内に組み込むように構成されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。

また、エレメント用筐体をあらかじめ作製しておき、そのエレメント用筐体内にエレメントを装着した状態で、エレメント用筐体をケース内に組み込むようにした構成も従来から提案されている。
実公平２−３１１３１号公報 特表２００５−５２４７９７号公報

ところが、これらの従来構成においては、シール部材またはエレメント用筐体をそれぞれ単独で作製する必要がある。このため、例えばシール部材等を成形する成形型が必要になり、製造コストが高くなってしまうという問題があった。

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、シール部材等をあらかじめ作製して使用することなく、エレメントをケース内に封止固定ことができるフィルタユニット及びその製造方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、フィルタユニットに係る発明は、ケースと、そのケース内に嵌め込まれたエレメントとを備えたフィルタユニットにおいて、前記ケースの内側面とエレメントの外側面との間の間隙に液状シール材を充填して硬化させることにより封止材を形成し、その封止材により前記間隙を封止したことを特徴としている。

従って、この発明においては、成形型を用いてシール部材等をあらかじめ作製する必要がなく、ケース内にエレメントを嵌め込んだ状態で、ケースの内側面とエレメントの外側面との間に形成される間隙に液状シール材を充填して硬化させることにより、封止材を形成することができる。そして、この封止材によってエレメントをケース内に封止固定することができる。その結果、シール部材等をあらかじめ作製するための成形型を必要とせず、その成形型の製造やその維持管理に要するコストを削減することができる。

前記のフィルタユニットにおいて、前記ケースの内側面の一部をエレメントの外側面に当接させて前記間隙を区画するとよい。このように構成した場合には、ケースの内側面とエレメントの外側面との間に均一な間隙を形成することができて、その間隙内に封止材を片寄りなく形成することができる。

前記のフィルタユニットにおいて、前記ケースの内側面の一部に、前記エレメントの外側面に当接する堰部を形成し、その堰部によって前記間隙を区画するとよい。このように構成した場合には、間隙に液状シール材を充填する際に、液漏れが生じるのを抑制することができる。

前記のフィルタユニットにおいて、前記ケースの外壁に、前記間隙に開口する透孔を形成するとよい。このように構成した場合には、透孔から間隙内に液状シール材を円滑に注入充填することができる。

また、フィルタユニットの製造方法に係る発明は、ケースと、そのケース内に嵌め込まれたエレメントとを備えたフィルタユニットの製造方法において、前記ケースとエレメントとの間に間隙が形成されるように、エレメントをケース内に嵌め込んだ後に、前記間隙内に液状シール材を注入して硬化させることを特徴としている。

従って、この製造方法に係る発明においても、前記フィルタユニットに係る発明と同様な作用を得ることができる。
前記の製造方法において、前記ケースの内側面の一部をエレメントの外側面に当接させることにより前記間隙を区画するとよい。また、前記の製造方法において、前記ケースの内側面の一部に形成された堰部にエレメントを当接させることにより間隙を形成するとよい。さらに、前記の製造方法において、前記ケースの外壁に形成された透孔から前記間隙内に液状シール材を注入するとよい。

このようにした場合でも、前記フィルタユニットに係る発明と同様な作用を得ることができる。

以上のように、この発明によれば、シール部材等をあらかじめ作製して使用することなく、エレメントをケース内に直接封止固定することができ、製造コストを低減できるという効果を発揮する。

（第１実施形態）
以下に、この発明の第１実施形態を、図１〜図３に基づいて説明する。
図１に示すように、この実施形態のフィルタユニット１１は、ケース１２と、そのケース１２内に嵌め込まれたエレメント１３とから構成されている。

ケース１２は、端部にエア導入口１４を有する円筒状の導入側ケース部材１２Ａと、端部にエア導出口１５を有する導出側ケース部材１２Ｂとから構成されている。導入側ケース部材１２Ａは合成ゴム等の弾性材料により形成され、導出側ケース部材１２Ｂは合成樹脂等の硬質材料により形成されている。

図１に示すように、前記エレメント１３は、導出側ケース部材１２Ｂ内に嵌め込まれた状態で、その導出側ケース部材１２Ｂの内側面とエレメント１３の外側面との間の間隙Ｓに封止材１６を充填することにより、嵌め込み状態に封止固定されている。そして、このエレメント１３の固定状態で、導出側ケース部材１２Ｂの開口端部の外側に導入側ケース部材１２Ａの開口端部を嵌め込むとともに、締め付けバンド１７を装着することにより、エレメント１３が両ケース部材１２Ａ，１２Ｂ内に収納されている。

図１及び図２に示すように、前記エレメント１３は、平板状濾材１８ａと波形状濾材１８ｂとからなる積層材１８を渦巻状に巻回して、全体として円筒状のハニカム構造をなすように形成されている。そして、渦巻状に配置された積層材１８の平板状濾材１８ａ間には、波形状濾材１８ｂにより複数のエア通路１９が区画形成されている。なお、図１は、平板状濾材１８ａと波形状濾材１８ｂとが重なり合っていない部分における断面を示したものである。

図１及び図２に示すように、前記エア通路１９のうちで、隣接方向において１つおきの第１エア通路１９ａについては、前記エア導入口１４と対応する導入側端部が開口されるとともに、エア導出口１５と対応する導出側端部が閉塞材２０によりに閉塞されている。これに対して、残りの第２エア通路１９ｂについては、導入側端部が閉塞材２１により閉塞されるとともに、導出側端部が開口されている。以上の構成により、エレメント１３の導入側端部には第１開口１３ａが形成されるとともに、導出側端部には第２開口１３ｂが形成されている。

そして、図１に矢印で示すように、前記エア導入口１４からケース１２内に導入されたエアは、エレメント１３の第１開口１３ａから各第１エア通路１９ａに導入されて、平板状濾材１８ａ又は波形状濾材１８ｂで濾過される。その後、エアは、各第２エア通路１９ｂを介してエレメント１３の第２開口１３ｂから導出され、エア導出口１５からケース１２外に送出される。

次に、前記のような構成のフィルタユニット１１を製造する方法について説明する。
さて、このフィルタユニット１１の製造には、図３（ａ）に示すように、まずエレメント１３を導出側ケース部材１２Ｂ内に嵌め込む。このとき、導出側ケース部材１２Ｂの内側面とエレメント１３の外側面との間には、間隙Ｓが区画形成される。この場合、導出側ケース部材１２Ｂの内部には、エア導出口１５に向かって次第に縮径するテーパ面１２ａが形成されている。そのため、このテーパ面１２ａの一部がエレメント１３の導出側端部の外周縁に当接することにより、導出側ケース部材１２Ｂに対するエレメント１３の嵌め込み位置が規制されるとともに、前記間隙Ｓの端部が閉塞される。

続いて、図３（ｂ）に示すように、注入用器具２５を用いて、導出側ケース部材１２Ｂの開口端部側から前記間隙Ｓに液状シール材１６Ａを注入して充填する。この液状シール材１６Ａとしては、例えばウレタン等の接着剤を使用する。そして、この液状シール材１６Ａを硬化（乾燥）させることにより、間隙Ｓ内に封止材１６が形成されて、その封止材１６によりエレメント１３が導出側ケース部材１２Ｂに対する嵌め込み状態に封止固定される。

その後、図３（ｃ）に示すように、導出側ケース部材１２Ｂの開口端部の外側に導入側ケース部材１２Ａの開口端部を嵌め込むとともに、その導入側ケース部材１２Ａの開口端部の外周に締め付けバンド１７を装着する。このため、エレメント１３が両ケース部材１２Ａ，１２Ｂ内に収納されて、フィルタユニット１１の製造が完了する。

以上のように、間隙Ｓに液状シール材１６Ａを充填して硬化させることにより、封止材１６を形成することができ、この封止材１６によってエレメント１３を導出側ケース部材１２Ｂ内に封止固定することができる。従って、シール部材等をあらかじめ作製するための成形型を必要とせず、その成形型の製作や維持管理に要するコストを削減することができる。

また、この実施形態においては、導出側ケース部材１２Ｂの内部にテーパ面１２ａが形成され、エレメント１３を導出側ケース部材１２Ｂ内に嵌め込んだ場合に、エレメント１３の導出側端部の外周縁がテーパ面１２ａの一部に当接するようになっている。よって、この導出側ケース部材１２Ｂのテーパ面１２ａとエレメント１３の外周縁との当接により、導出側ケース部材１２Ｂに対するエレメント１３の嵌め込み位置を規制することができるとともに、両者１２Ｂ，１３間に形成される間隙Ｓの端部を区画することができる。

よって、この第１実施形態においては、以下の効果がある。
（１） 封止材１６を作製するための成形型を必要とせず、製造コストを削減することができる。

（２） 封止材１６が導出側ケース部材１２Ｂに対して隙間なく一体化されるため、エレメント１３とケース１２との間のシールを確保でき、エレメント１３内を通過しない、つまり濾過されないバイパス流を防止できる。

（３） 導出側ケース部材１２Ｂのテーパ面１２ａとエレメント１３の外周縁との当接により、エレメント１３の嵌め込み位置を規制することができて、エレメント１３と導出側ケース部材１２Ｂとの位置関係を正確に保つことができる。

（第２実施形態）
次に、この発明の第２実施形態を中心に説明する。なお、この第２実施形態以降の各実施形態及び変形例については、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４に示すように、導出側ケース部材１２Ｂの内部に環状の段差部３１が形成されるとともに、導出側ケース部材１２Ｂの開口端部側の内面に環状の堰部３２が形成されている。そして、エレメント１３を導出側ケース部材１２Ｂ内に嵌め込んだ場合に、エレメント１３の導出側端部の外周縁が段差部３１に当接されるとともに、エレメント１３の外側面が堰部３２に当接される。これらの当接により、段差部３１と堰部３２との間において、導出側ケース部材１２Ｂの内側面とエレメント１３の外側面との間に間隙Ｓが区画形成されるようになっている。

また、前記導出側ケース部材１２Ｂの外壁には、前記間隙Ｓに開口する透孔３３が形成されている。そして、図４に示すように、導出側ケース部材１２Ｂ内にエレメント１３を嵌め込んだ状態で、注入用器具２５を使用して、この透孔３３から間隙Ｓ内に液状シール材１６Ａを注入して硬化させることにより、封止材１６が形成されるようになっている。

なお、図４の状態では、透孔３３が側方に位置するように示されているが、実際の液状シール材１６Ａの注入時には、透孔３３が上方に位置するように、導出側ケース部材１２Ｂの姿勢を変更した状態で、液状シール材１６Ａの注入作業が行われるようにするのが好ましい。また、後述する第３〜第５実施形態においても、同様に液状シール材１６Ａの注入部分を上向きに姿勢変更した状態で、液状シール材１６Ａの注入作業が行われるようにするのが好ましい。

従って、この第２実施形態においても、前記第１実施形態に記載の効果とほぼ同様な効果を得ることができる。
さらに、この第２実施形態においては、以下の効果がある。

（４） 導出側ケース部材１２Ｂの内側面にエレメント１３の外側面と当接可能な堰部３２が形成されている。よって、エレメント１３を導出側ケース部材１２Ｂ内に嵌め込んだ際に、エレメント１３が堰部３２により位置規制される。このため、導出側ケース部材１２Ｂの内側面とエレメント１３の外側面との間に均一な間隙Ｓを形成することができる。そして、この間隙Ｓ内に液状シール材１６Ａを充填することにより、均一厚さの封止材１６を形成することができる。

（５） 導出側ケース部材１２Ｂの外壁には、間隙Ｓに開口する透孔３３が形成されているため、この透孔３３から間隙Ｓ内に液状シール材１６Ａを簡単に注入充填することができる。

（６） 堰部３２の位置を段差部３１側に近接させれば、間隙Ｓの容積を小さくでき、その間隙Ｓに充填される液状シール材１６Ａの量を少なくすることができる。
（第３実施形態）
次に、この発明の第３実施形態を説明する。

さて、この第３実施形態においては、図５に示すように、導出側ケース部材１２Ｂの外壁に第２実施形態と同様な透孔３３が形成されている。そして、導出側ケース部材１２Ｂ内にエレメント１３を嵌め込むとともに、導出側ケース部材１２Ｂの開口端部の外周に導入側ケース部材１２Ａの開口端部を嵌め込んだ状態で、注入用器具２５を使用して、この透孔３３から液状シール材１６Ａを注入するようになっている。この場合、エレメント１３の外側面全体と両ケース部材１２Ａ，１２Ｂの内側面との間に間隙Ｓが形成されており、液状シール材１６Ａが間隙Ｓの全体にわたって充填されて、その硬化により封止材１６が形成される。

従って、この第３実施形態においても、前記第１実施形態に記載の効果とほぼ同様な効果を得ることができる。
また、この実施形態においては、以下の効果を得ることができる。

（７） 封止材１６を介して導入側ケース部材１２Ａ及び導出側ケース部材１２Ｂの双方とエレメント１３とが固定されるため、前記第１実施形態とは異なり、導入側ケース部材１２Ａの開口端部の外周に締め付けバンド１７を装着する必要がなくなる。

（第４実施形態）
次に、この発明の第４実施形態を説明する。
さて、この第４実施形態においては、図６に示すように、前記第１実施形態とは逆で、導入側ケース部材１２Ａが合成樹脂等の硬質材料により形成され、導出側ケース部材１２Ｂが合成ゴム等の弾性材料により形成されている。そして、エレメント１３を導入側ケース部材１２Ａ内に嵌め込んだ状態で、その導入側ケース部材１２Ａの外側面とエレメント１３の内側面との間の間隙Ｓに液状シール材を充填して硬化させることにより、封止材１６が形成されている。このため、エレメント１３が導入側ケース部材１２Ａ内に固定されている。この固定状態で、導入側ケース部材１２Ａの開口端部の外周に導出側ケース部材１２Ｂの開口端部が嵌め込まれて、締め付けバンド１７により締め付け固定されている。

従って、この第４実施形態においても、前記第１実施形態に記載の効果とほぼ同様な効果を得ることができる。
（第５実施形態）
次に、この発明の第５実施形態を説明する。

さて、この第５実施形態においては、図７及び図８に示すように、エレメント１３が、パンチングメタルや金網等よりなる通気性を有する円筒状の芯材３４と、その芯材３４の外周に配設された断面菊花状をなす濾材３５と、その濾材３５の両端面に固定配置された一対の端板３６，３７とから構成されている。そして、このエレメント１３が導出側ケース部材１２Ｂ内に嵌め込まれるようになっている。

図７に示すように、前記導出側ケース部材１２Ｂの内底部には段差状の位置決め凹部３８が形成され、導出側ケース部材１２Ｂ内にエレメント１３が嵌め込まれたとき、そのエレメント１３の導出端部側の端板３７が位置決め凹部３８に嵌合して位置決めされる。導出側ケース部材１２Ｂの内底部には円環状の凹所３９が形成され、エレメント１３の端板３７が位置決め凹部３８に嵌合された状態で、この凹所３９により、導出側ケース部材１２Ｂの内底面とエレメント１３の端板３７の外面との間に間隙Ｓが形成される。

図７に示すように、前記導出側ケース部材１２Ｂの図示下部には、間隙Ｓに開口する透孔４０が形成されている。そして、導出側ケース部材１２Ｂ内にエレメント１３を嵌め込んで、そのエレメント１３の端板３７を導出側ケース部材１２Ｂの位置決め凹部３８に嵌合した状態で、この透孔４０から間隙Ｓ内に液状シール材１６Ａを充填して硬化させることにより、封止材１６が形成される。このため、エレメント１３が導出側ケース部材１２Ｂの内底部に対してシール状態で固定される。

そして、このフィルタエレメントの使用時には、図７に矢印で示すように、エア導入口１４からケース１２内に導入されたエアが、エレメント１３の外周側から濾材３５を透過して、濾材３５と芯材３４との間の空間内に導入され、その濾材３５によって濾過される。その後、エアは、芯材３４の小孔３４ａを介してエレメント１３の導出側端部から導出され、エア導出口１５からケース１２外に送出される。

従って、この第５実施形態においても、前記第１実施形態に記載の効果とほぼ同様な効果を得ることができる。
（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。

・ 前記各実施形態において、ケース１２の導入側ケース部材１２Ａ及び導出側ケース部材１２Ｂを、エアダクトまたはエアホースと一体的に形成すること。
・前記図４，図５及び図７の実施形態において、透孔３３，４０をそれぞれ複数箇所に設けること。

前記第１〜第４実施形態においてはフィルタエレメントを円筒状に形成したが、楕円筒状等、筒状をなす他の形状に形成すること。

第１実施形態のフィルタユニットを示す断面図。 図１のフィルタユニットのエレメントを示す斜視図。 （ａ）〜（ｃ）は図１のフィルタユニットの製造方法を順に示す断面図。 第２実施形態のフィルタユニットの製造方法を示す断面図。 第３実施形態のフィルタユニットの製造方法を示す断面図。 第４実施形態のフィルタユニットを示す断面図。 第５実施形態のフィルタユニットを示す断面図。 図７のフィルタユニットのエレメントを示す断面図。

符号の説明

１１…フィルタユニット、１２…ケース、１２Ａ…導入側ケース部材、１２Ｂ…導出側ケース部材、１２ａ…テーパ面、１３…エレメント、１６…封止材、１６Ａ…液状シール材、２５…注入用器具、３１…段差部、３２…堰部、３３…透孔、３９…凹所、４０…透孔、Ｓ…間隙。

Claims (8)

1. ケースと、そのケース内に嵌め込まれたエレメントとを備えたフィルタユニットにおいて、
   前記ケースの内側面とエレメントの外側面との間の間隙に液状シール材を充填して硬化させることにより封止材を形成し、その封止材により前記間隙を封止したことを特徴とするフィルタユニット。
2. 前記ケースの内側面の一部をエレメントの外側面に当接させて前記間隙を区画したことを特徴とする請求項１に記載のフィルタユニット。
3. 前記ケースの内側面の一部に、前記エレメントの外側面に当接する堰部を形成し、その堰部によって前記間隙を区画したことを特徴とする請求項２に記載のフィルタユニット。
4. 前記ケースの外壁に、前記間隙に開口する透孔を形成したことを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載のフィルタユニット。
5. ケースと、そのケース内に嵌め込まれたエレメントとを備えたフィルタユニットの製造方法において、
   前記ケースとエレメントとの間に間隙が形成されるように、エレメントをケース内に嵌め込んだ後に、前記間隙内に液状シール材を注入して硬化させることを特徴とするフィルタユニットの製造方法。
6. 前記ケースの内側面の一部をエレメントの外側面に当接させることにより前記間隙を区画することを特徴とする請求項５に記載のフィルタユニットの製造方法。
7. 前記ケースの内側面の一部に形成された堰部にエレメントを当接させることにより間隙を形成することを特徴とする請求項６に記載のフィルタユニットの製造方法。
8. 前記ケースの外壁に形成された透孔から前記間隙内に液状シール材を注入することを特徴とする請求項５〜７のうちのいずれか一項に記載のフィルタユニットの製造方法。

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