JP2010201296A - フィルタエレメント - Google Patents

Abstract

【課題】濾過性能を向上することができるとともに、通気抵抗を低減することができるエアクリーナに用いるフィルタエレメントを提供する。
【解決手段】平板状濾材１８の片面に第１半筒部１９ａ及び第２半筒部１９ｂを交互に波状に連続するように形成した波形状濾材１９の前記第１半筒部１９ａの頂部を接着部２１により接合して、エレメント素材２０を形成する。このエレメント素材２０を渦巻き状に巻回してフィルタエレメント１３を形成する。前記波形状濾材１９の第２半筒部１９ｂの頂部のうち導出孔２６側の端部のみを接着部２２によって該第２半筒部１９ｂと対向する平板状濾材１８の片面に接合する。該接着部２２から離隔した第２半筒部１９ｂの頂部と平板状濾材１８との間に隙間Ｇを設け、接着面積を低減し、その分、濾過面積を広くする。
【選択図】図２

Description

この発明は、例えば車両用エンジン等においてエアクリーナに用いられるフィルタエレメントに係り、特に濾過性能を向上することができるフィルタエレメントに関するものである。

この種のフィルタエレメントとして、特許文献１に開示されたものが提案されている。このエレメントは、平板状濾材（特許文献１ではライナー）に横断面がＶ字状の半筒部を波状に連続成形した波形状濾材（フルート）を接着して構成されている。

又、特許文献２には、平板状濾材に波形状濾材を接着したエレメント素材を渦巻き状に巻回して、全体として円筒状に形成したフィルタエレメントが提案されている。

特開２００３‐１３５５７７号公報 特開２００３−１３７２４号公報

これらの従来構成においては、波形状濾材の各波を構成する半筒部の横断面形状がエアの流路方向において、どの部位も同じ形状及び同じ大きさに形成され、各半筒部の頂部がエアの流路方向の全長にわたり平板状濾材の表面に接着剤によって接着されている。このため、平板状濾材と波形状濾材との接着面積が広くなり、この面積が増える分、平板状濾材及び波形状濾材の有効濾過面積が低減され、濾過性能が低下するという問題があった。又、有効濾過面積が低減されると、その分、波形状濾材及び平板状濾材を透過するエアの通気抵抗が大きくなるため、エアの圧力損失が大きくなり、エンジンの燃焼効率が低下する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、濾過性能を向上することができるフィルタエレメントを提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、第１半筒部及び第２半筒部を交互に波形状に連続成形した波形状濾材の前記第１半筒部の頂部に平板状濾材を接着部により接合してエレメント素材を形成し、該エレメント素材を複数段に積層して、前記平板状濾材と波形状濾材との間に、第１エア通路及び第２エア通路を区画形成したフィルタエレメントにおいて、前記波形状濾材の前記第２半筒部の頂部の一部と、該頂部と対向する平板状濾材とを接着部により部分的に接合し、該接着部以外の前記第２半筒部の頂部と前記平板状濾材との間に隙間を形成したことを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記第２半筒部の一部の頂部と平板状濾材との接着部は、該第２半筒部の長手方向の両端部のいずれか一方の端部に設けられていることを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２において、前記隙間は前記接着部から離隔するほど連続的に大きくなるように形成されていることを要旨とする。
請求項４に記載の発明は、請求項３において、前記接着部と対応する第２半筒部の端部は、半円筒状に形成され、第２半筒部の前記接着部と反対側の端部は、台形筒状に形成されていることを要旨とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項において、前記波形状濾材は、外周面に第１及び第２半筒部を成形する突条及び溝を有する一対の成形用ローラの間に通すことにより成形されたものであることを要旨とする。

（作用）
この発明は、波形状濾材の第２半筒部の頂部と平板状濾材の表面との間に形成された隙間により両濾材の有効濾過面積が拡大されて、エアの濾過機能が向上し、濾過性能を向上することができる。又、有効濾過面積の拡大により、両濾材を透過するエアの通気抵抗（圧力損失）を低減することができる。

本発明によれば、濾過性能を向上することができるとともに、通気抵抗を低減することができる。

この発明のフィルタエレメントを備えたエアクリーナの一実施形態を示す縦断面図。 図１のフィルタエレメントを示す斜視図。 フィルタエレメントの部分拡大斜視図。 （ａ）はフィルタエレメントのエア導入口側の横断面図、（ｂ）は導出口側の横断面図。 波形状濾材の製造装置の成形用ローラを示す側面図。 成形用ローラの部分拡大斜視図。 この発明の別の実施形態を示すエレメントの導入口側の部分拡大横断面図。 （ａ）はこの発明の別の実施形態を示すエレメントのエアの導入口側の部分拡大横断面図、（ｂ）はエアの導出口側の部分拡大横断面図。 （ａ）はこの発明の別の実施形態を示すエレメントのエアの導入口側の部分拡大横断面図、（ｂ）はエアの導出口側の部分拡大横断面図。 この発明の別の実施形態を示すエレメントの部分拡大縦断面図。

以下に、この発明の一実施形態を、図１〜図６に基づいて説明する。
図１に示すように、この実施形態のエアクリーナ１１は、ケース１２と、そのケース１２内に嵌め込まれたフィルタエレメント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。図１に示すように、前記エレメント１３は、導入側ケース部材１２Ａ内に嵌め込まれた状態で、その導入側ケース部材１２Ａの内側面とエレメント１３の外側面との間の間隙をシール１６により封止することにより、嵌め込み状態に固定されている。

前記エレメント１３は、図３に示すように平板状濾材１８と、該平板状濾材１８に接着された波形状濾材１９とからなるエレメント素材２０を、図２に示すように渦巻状に巻回して、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。前記波形状濾材１９は、図３に示すように平板状の濾材に第１半筒部１９ａと第２半筒部１９ｂを交互に波形に連続して成形することにより形成されている。図２に示すように、平板状濾材１８の一側には、波形状濾材１９の多数の第１半筒部１９ａの頂部（図４において谷部の裏面）が、該半筒部１９ａの長手方向（図３の長手方向）の全域にわたって例えばホットメルト接着された接着部２１によって接合されている。

一方、前記波形状濾材１９の多数の第２半筒部１９ｂは、その一端部、つまりダーティーエアの入口側は、図３及び図４（ａ）に示すように台形筒状に形成されている。この第２半筒部１９ｂはエア流の下流側に行くほど、高さｈ寸法が連続的に高くなるようにしている。図３及び図４（ｂ）に示すように、第２半筒部１９ｂのクリーンエアの出口側は、半円筒状に成形されている。そして、高さｈが高い第２半筒部１９ｂの下流側端部の半円筒部の頂部のみを例えばホットメルト接着された接着部２２によって平板状濾材１８の外周面に部分的に接着している。従って、第２半筒部１９ｂはその上流側端部を除いて対向する平板状濾材１８の外周面から離隔されて、エア流の上流側ほど広くなる隙間Ｇが形成されている。

図２に示すように、前記波形状濾材１９の上流側端縁と、フィルタエレメント１３の半径方向に関して外側に位置する平板状濾材１８の上流側端縁との間の開口は、閉塞材２３によって閉塞されている。波形状濾材１９の上流側端縁と、前記半径方向に関して内側に位置する平板状濾材１８の上流側端縁との間の開口は、ダーティーエアの導入孔２４となっている。又、前記波形状濾材１９の下流側端縁と、前記半径方向に関して内側に位置する平板状濾材１８の下流側端縁との開口は、閉塞材２５によって閉塞されている。波形状濾材１９の下流側端縁と、前記半径方向に関して外側に位置する平板状濾材１８の下流側端縁との間の開口は、クリーンエアの導出孔２６となっている。前記波形状濾材１９の第２半筒部１９ｂの内部は、前記導入孔２４から閉塞材２５までの間がダーティーエアを通過させる第１エア通路２７となっている。前記閉塞材２５から前記導入孔２４までの波形状濾材１９と平板状濾材１８の間の空間は、前記各隙間Ｇによって連通され、この一つの連通された空間がダーティエアを通過させる前記第１エア通路２７となっている。前記閉塞材２３から前記導出孔２６までの波形状濾材１９と平板状濾材１８の間の空間がクリーンエアを通過させる第２エア通路２８となっている。

なお、図１は、平板状濾材１８と波形状濾材１９とが重なり合った部分における断面を示したものである。
次に、前記のような構成のエアクリーナ１１の波形状濾材１９を製造する装置について説明する。

図５に示すように、この製造装置は第１及び第２成形用ローラ３１，３２を備えている。第１成形用ローラ３１の外周面には、前記波形状濾材１９の第１及び第２半筒部１９ａ，１９ｂを成形するための突条３１ａ及び溝３１ｂが形成されている。図６に示すように前記突条３１ａは、一端部が半円柱状に形成され、他端部が台形柱状に形成されている。突条３１ａの中間部は、半円柱状から台形柱状に緩やかに変化するように形成されている。前記溝３１ｂは第１成形用ローラ３１の長手方向全域にわたってほぼ半円筒状に形成されている。一方、前記ローラ３２にも前記第１成形用ローラ３１の溝３１ｂ及び突条３１ａと所定の均一な隙間をもって噛み合わされる突条３２ａ及び溝３２ｂが形成されている。

上記のような装置を用いて波形状濾材１９を成形する素材３３を、矢印方向に回転される第１及び第２成形用ローラ３１，３２の間に通して、素材３３に第１及び第２半筒部１９ａ，１９ｂを成形する。

前記のように構成されたエアクリーナにおいて、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内に導入されたダーティーエアは、エレメント１３の導入孔２４から第１エア通路２７に導入されて、平板状濾材１８又は波形状濾材１９を透過する過程で濾過される。その後、濾過されたクリーンエアは、各第２エア通路２８を介してエレメント１３の導出孔２６から導出され、エア導出口１５からケース１２の外部に送出される。

従って、この実施形態においては、以下の効果がある。
（１）前記実施形態では、波形状濾材１９の第２半筒部１９ｂの頂部のうち導出孔２６側の頂部を部分的に接着部２２によって接合し、該接着部２２から導入孔２４までの第２半筒部１９ｂの頂部と平板状濾材１８との間に隙間Ｇを設けた。このため、第２半筒部１９ｂと平板状濾材１８との接着面積が低減され、その分、平板状濾材１８及び波形状濾材１９の有効濾過面積が拡大され、ダーティーエアの濾過性能を向上することができる。

又、上記のように、濾過性能を向上することができるので、エレメント全体を小型化でき、結果として、平板状濾材１８及び波形状濾材１９の使用材料を低減することができ、材料コストを低減することができるとともに、軽量化を達成することができる。

（２）前記実施形態では、平板状濾材１８及び波形状濾材１９の有効濾過面積が拡大されるので、両濾材１８，１９を透過するエアの通気抵抗も低減され、エンジンの燃焼効率を向上することができる。

（３）前記実施形態では、平板状濾材１８と第２半筒部１９ｂの形状を導出孔２６側において半円筒状に形成し、中間部において半楕円筒状に形成し、導入孔２４側において、台形筒状に緩やかに変形するようした。このため、前記第１及び第２成形用ローラ３１，３２の突条３１ａ，３２ａ、溝３１ｂ，３２ｂの形状を変更するのみで、従来の製造方向と同様な製造方法により波形状濾材１９を容易に製造することができる。

（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。
・図７に示すように、前記波形状濾材１９の第１半筒部１９ａ及び第２半筒部１９ｂをどの部位もそれぞれ同じ大きさの半円筒状に形成する。そして、図示しないが第２半筒部１９ｂの頂部の一部と平板状濾材１８を前記接着部２２により部分的に接合（図２参照）し、第２半筒部１９ｂの大半の頂部と対応する平板状濾材１８に対し、溝状の屈曲部１８ａを設けることによって、前記隙間Ｇを形成するようにしてもよい。

・図８（ａ）に示すように、波形状濾材１９の第２半筒部１９ｂの導入孔２４側の横断面形状を、台形筒状に形成するとともに、図８（ｂ）に示すように、導出孔２６側の横断面形状を三角筒状に成形するようにしてもよい。

・図９に示すように、平板状のエレメント素材２０を、平面状態に複数層に積層したフィルタエレメントに具体化してもよい。この場合に、図９（ａ）に示すように、導入孔２４側の第２半筒部１９ｂの頂部と平板状濾材１８の間に前記隙間Ｇを形成し、図９（ｂ）に示すように、導出孔２６側の第２半筒部１９ｂの頂部と平板状濾材１８とを接着部２２により部分的に接着する。

・図１０に示すように、導入孔２４と導出孔２６の中間部に前記接着部２２を部分的に形成し、該接着部２２を起点に前記隙間Ｇを二箇所に形成し、閉塞材２５と対向するよう閉塞材２３を第２半筒部１９ｂの上流側の開口に配設し、両閉塞材２３，２５の間に中間エア通路３４を設けてもよい。この実施形態では、エアが図１０の矢印で示すように第１エア通路２７から中間エア通路３４を通して第２エア通路２８へ流れる。

・図１〜図９に示す各実施形態において、前記平板状濾材１８と第２半筒部１９ｂの接着部２２を導入孔２４側のみに部分的に形成してもよい。
・図２において、前記閉塞材２３を導入孔２４側に移動し、閉塞材２５を導出孔２６側へ移動し、第１エア通路２７と第２エア通路２８を逆にしてもよい。

・前述した各実施形態のエアクリーナ１１において、ダーティー側をクリーン側とし、クリーン側をダーティー側とした構成に具体化してもよい。
・前記実施形態においてはフィルタエレメント１３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してもよい。

Ｇ…隙間、ｈ…高さ、１３…フィルタエレメント、１８…平板状濾材、１９…波形状濾材、１９ａ…第１半筒部、１９ｂ…第２半筒部、２０…エレメント素材、２１，２２…接着部、２７…第１エア通路、２８…第２エア通路、３１ａ，３２ａ…突条、３１ｂ，３２ｂ…溝。

Claims (5)

1. 第１半筒部及び第２半筒部を交互に波形状に連続成形した波形状濾材の前記第１半筒部の頂部に平板状濾材を接着部により接合してエレメント素材を形成し、該エレメント素材を複数段に積層して、前記平板状濾材と波形状濾材との間に、第１エア通路及び第２エア通路を区画形成したフィルタエレメントにおいて、
   前記波形状濾材の前記第２半筒部の頂部の一部と、該頂部と対向する平板状濾材とを接着部により部分的に接合し、該接着部以外の前記第２半筒部の頂部と前記平板状濾材との間に隙間を形成したことを特徴とするフィルタエレメント。
2. 請求項１において、前記第２半筒部の一部の頂部と平板状濾材との接着部は、該第２半筒部の長手方向の両端部のいずれか一方の端部に設けられていることを特徴とするフィルタエレメント。
3. 請求項２において、前記隙間は前記接着部から離隔するほど連続的に大きくなるように形成されていることを特徴とするフィルタエレメント。
4. 請求項３において、前記接着部と対応する第２半筒部の端部は、半円筒状に形成され、第２半筒部の前記接着部と反対側の端部は、台形筒状に形成されていることを特徴とするフィルタエレメント。
5. 請求項１〜４のいずれか１項において、前記波形状濾材は、外周面に第１及び第２半筒部を成形する突条及び溝を有する一対の成形用ローラの間に通すことにより成形されたものであることを特徴とするフィルタエレメント。

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