JP2016036799A - フィルタ用濾材及びエアフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】谷折り部へのダストの集中を緩和し、そこでの目詰まりを抑制して寿命を延長させることができるフィルタ用濾材を提供する。【解決手段】フィルタ用濾材１３は襞折りして形成され、山折り部１１と谷折り部１２とを有するとともに、濾過層１４と該濾過層１４を支持する支持層１５とが積層して形成されている。このフィルタ用濾材１３は、濾過層１４を上流側とし、支持層１５を下流側としてエアフィルタに使用される。前記支持層１５には複数の通気孔１６が形成され、山折り部１１側における通気孔１６の開口率が谷折り部１２側における通気孔１６の開口率より高くなるように設定されている。支持層１５の通気孔１６は、山折り部１１側に向うほど次第に開口率が高くなるように設定されることが好ましい。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば自動車等の車両のエアクリーナに組み込まれるエアフィルタに使用されるフィルタ用濾材及びエアフィルタに関する。

この種のエアフィルタとしては、襞折り状（波板状）に形成され、例えば濾紙による支持層と合成樹脂製の不織布による濾過層とが積層されて構成されたものがある。
この種のフィルタ用濾材が例えば特許文献１に開示されている。すなわち、このフィルタ用濾材は、目の粗い上流側濾材層と目の細かい下流側濾材層とが積層され、前記上流側濾材層にはその上流側濾材層を厚み方向に貫通する複数の貫通孔が形成されている。そして、下流側濾材層には、上流側濾材層で濾過された空気のみならず、上流側濾材層の貫通孔を通して外部の空気が直接的に導入され、上流側濾材層がダストで目詰まりした場合でも、貫通孔によって導入された空気が下流側濾材層で濾過されるように構成されている。

特開２００６−１５９１５６号公報

ところで、フィルタ用濾材は襞折り状に形成され、上流側の襞折り部（山折り部）と下流側の襞折り部（谷折り部）とを有していることから、フィルタ用濾材をエアフィルタとして使用した場合、ダストは山折り部側の傾斜面に沿って流れ、谷折り部側へ集まる傾向を示す。

前述の特許文献１に記載された従来構成のフィルタ用濾材をエアフィルタとして使用したときには、ダストが谷折り部に集中しやすいことから、その谷折り部において通気抵抗が高くなって目詰まりを起こしやすくなり、濾材の寿命が短くなるというおそれがあった。

そこで、本発明の目的とするところは、谷折り部へのダストの集中を緩和し、そこでの目詰まりを抑制して寿命を延長させることができるフィルタ用濾材を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明のフィルタ用濾材は、複数層が積層して形成されるとともに、襞折りによる山折り部と谷折り部とを有するフィルタ用濾材であって、エア下流側の層には複数の通気孔を設け、山折り部側における通気孔の開口率を谷折り部側における通気孔の開口率より高くなるように設定したものである。

従って、山折り部側における通気量が多くなるため、谷折り部側に対するダストの集中を緩和できる。
また、エアフィルタは、前記フィルタ用濾材の濾過層をエア流の上流側に、支持層を下流側に配置したものである。

本発明のフィルタ用濾材によれば、谷折り部へのダストの集中を緩和し、そこでの目詰まりを抑制して寿命を延長させることができるという効果を奏する。

実施形態におけるフィルタ用濾材をエアフィルタとして使用した状態を示す要部拡大断面図。 フィルタ用濾材の支持層を直交方向から見た状態を示す正面図。 フィルタ用濾材によって形成されたエアフィルタを示す斜視図。 フィルタケースに収容されたエアフィルタを示す部分破断側面図。 濾紙の孔あけ装置を示す概略説明図。 メルトブロー装置を示す概略説明図。 エンボス加工装置を示す概略説明図。 襞折り装置を示す概略説明図。 本発明の別例を示すフィルタ用濾材の正面図。 本発明のさらなる別例を示すフィルタ用濾材の正面図。

以下、本発明の実施形態を図１〜図８に基づいて詳細に説明する。
図３及び図４に示すように、自動車のエンジンのエアクリーナ等に組み込まれるエアフィルタ１０は、襞折りして形成され、山折り部１１と谷折り部１２とを有するフィルタ用濾材１３（以下、単に濾材ともいう）により構成されている。図１に示すように、前記濾材１３は、支持層１５と、その支持層１５に支持され、空気（エア流）中のダストを濾過する濾過層１４とが積層されて形成されている。濾材１３がエアフィルタ１０として使用されるとき、その濾過層１４が上流側に配置され、支持層１５が下流側に配置される。図４は濾材１３をフィルタケース４１内に収容したエアフィルタ１０を示す。

前記支持層１５は天然紙等の濾紙又はエポキシ樹脂、フェノール樹脂等の合成樹脂が含浸された濾紙で形成され、濾過層１４はポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル等の合成樹脂製の不織布により形成されている。濾過層１４を形成する繊維の繊維径は例えば０．８〜１５μｍ、目付量は例えば１１〜１３ｇ／ｍ^２に設定される。一方、支持層１５を形成する繊維の繊維径は例えば１０〜４６μｍ、目付量は例えば１００〜１５０ｇ／ｍ^２に設定される。従って、支持層１５は濾過層１４よりも目付量が多い。また、濾過層１４は支持層１５より濾目が粗く形成され、濾過層１４における通気性を良くして目詰まりを抑えるようになっている。

図１及び図２に示すように、前記支持層１５には、該支持層１５における通気抵抗を抑え、目詰まりを緩和するために複数の通気孔１６が形成されている。山折り部側半部１７（濾材１３の上半分）における通気孔１６の開口率が、谷折り部側半部１８（濾材１３の下半分）における通気孔１６の開口率より高くなるように通気孔１６の分布密度が設定されている。なお、通気孔１６の開口率は、山折り部側半部１７又は谷折り部側半部１８の面積に対する通気孔１６の開口面積の百分率として算出される。

山折り部側半部１７と谷折り部側半部１８における通気孔１６の開口率を前述のように設定することにより、山折り部１１側に空気を流通させやすくしている。この場合、支持層１５の通気孔１６は、谷折り部１２側から山折り部１１側へ向うに従って次第に開口率が高くなるように設定することが、山折り部１１側において空気を良好に流通させることができて好ましい。

また、支持層１５の通気孔１６は、山折り部１１の折り目１９にも形成されていることが好ましい。この場合には、濾材１３を襞折りして山折り部１１を形成するときに濾材１３を折り曲げやすくできるとともに、空気を山折り部１１の折り目１９に形成された通気孔１６から流通しやすくすることができる。

ここで、前記支持層１５の通気孔１６について具体的に説明する。図２に示すように、襞折りされた濾材１３は、例えば高さ（図１の上下方向の長さ）が５０ｍｍ、横方向の長さ（山折り部１１又は谷折り部１２の長さ）が２００ｍｍに設定される。通気孔１６は、直径が好ましくは０．３〜３ｍｍの円孔状に形成され、例えば直径２ｍｍの円孔状に形成される。

前記通気孔１６間の間隔は、縦方向において谷折り部１２から山折り部１１に向って順に７ｍｍ、６ｍｍ、５ｍｍ、４ｍｍ、３ｍｍ、２ｍｍ及び２ｍｍとなるように次第に狭く設定されている。なお、山折り部１１の折り目１９にも通気孔１６が形成され、すなわち該通気孔１６の中心線が折り目１９を通るように形成されている。また、通気孔１６間の間隔は、横方向において３ｍｍという一定間隔に設定されている。

その結果、図２に示すように、谷折り部側半部１８においては例えば１２０個の通気孔１６が形成され、山折り部側半部１７においては例えば２００個の通気孔１６が形成される。なお、山折り部１１における４０個の通気孔１６はその中心線が折り目１９を通るように形成されていることから、通気孔１６の開口面積は半分として計算される。従って、谷折り部側半部１８の面積に対する通気孔１６の開口面積の割合を示す開口率は７．５％であり、山折り部側半部１７の面積に対する通気孔１６の開口面積の割合である開口率は１１．７％である。

このように、山折り部側半部１７における通気孔１６の開口率を谷折り部側半部１８における通気孔１６の開口率より高く設定することにより、空気の通り難い山折り部１１における通気抵抗を低減させることができる。

次に、前記フィルタ用濾材１３の製造方法について説明する。
図５に示すように、孔あけ装置４３は外周面に複数の孔あけ用凹部４４を有する第１孔あけ用ローラ４５と、外周面に複数の孔あけ用凸部４６を有する第２孔あけ用ローラ４７とにより構成されている。そして、支持層１５を形成する濾紙１５１を第１孔あけ用ローラ４５と第２孔あけ用ローラ４７との間を通すことにより、濾紙１５１に前述した複数の通気孔１６をあける。一方、メルトブロー装置を使用して濾過層１４を構成する不織布のシートを形成する。ここで、メルトブロー装置について簡単に説明する。

図６に示すように、コンベヤを構成する無端ベルト２０の上方にはメルトブロー装置２１が配置され、その下面には溶融樹脂を吐出するための複数のノズル２２が無端ベルト２０の幅方向に所定ピッチで配列されている。それらノズル２２の前後（図６の左右）には、熱風を吹き出すための一対のスリット２３が無端ベルト２０の幅方向に平行に配設されている。

そして、無端ベルト２０が図６の矢印方向に周回移動されながらメルトブロー装置２１のノズル２２から溶融樹脂が吐出されるとともに、両スリット２３から熱風が吹き出されることにより、溶融樹脂が引き延ばされてファイバー化された状態で無端ベルト２０上に供給され、不織布２４がシート状に形成される。この不織布２４は、無端ベルト２０の後端部の上方に配置された巻き取りローラ２５に巻き取られる。

続いて、得られた不織布２４を、エンボス加工により濾紙に貼り合せ、積層体を作製する。図７に示すように、エンボス加工装置４８は、ガイドローラ４９と、外周面に複数の突起５０を有するエンボス用ローラ５１とにより構成されている。そして、積層体２８をガイドローラ４９とエンボス用ローラ５１との間を通すことにより、エンボス加工が施され、不織布２４と濾紙１５１とが接合される。このとき、複数の突起５０を有するエンボス用ローラ５１が加熱状態で積層体２８を押圧することにより、積層体２８に複数の凹部２６（図２にその一部を図示）が形成される。この凹部２６は、例えば直径１ｍｍ以下で、凹部２６間の間隔が例えば３ｍｍ程度であることが好ましい。また、この凹部２６は、前記通気孔１６の機能を良好に発現するために、通気孔１６とは重ならない位置に形成することが好ましい。

その後、例えば図８に示すように、ローラ２７から繰り出された積層体２８は、外周面が凹凸状に形成された上下一対のコルゲートローラ２９間を通過することにより、襞折り状に形成される。コルゲートローラ２９の後方にはカッター３０が配置され、襞折り状に形成された積層体２８がカッター３０にて所定長さに切断される。このようにして、山折り部１１及び谷折り部１２を有するフィルタ用濾材１３が作製される。その後、フィルタ用濾材１３はフィルタケース４１内に納められる。

以上のように構成された実施形態のフィルタ用濾材１３及びエアフィルタ１０について作用を説明する。
さて、図１に示すように、フィルタ用濾材１３がエアフィルタ１０として使用される場合には、濾材１３はその濾過層１４が上流側で支持層１５が下流側となるように配置される。すなわち、濾材１３の山折り部１１が上流側で谷折り部１２が下流側となるように配置される。

エアフィルタ１０の使用時には、空気は図４の矢印に示すように上流の山折り部１１側から谷折り部１２側へと濾材１３の傾斜面１３１に沿って流れ、濾過層１４でダストが濾過されるとともに支持層１５を通過する。この場合、図１の矢印に示すように、濾過層１４を通った空気は支持層１５に形成された複数の通気孔１６に誘導され、各通気孔１６を通過する。

このとき、図１及び図２に示すように、通気孔１６は谷折り部１２から山折り部１１に向うほどその数が多く、密に形成されている。つまり、山折り部側半部１７における通気孔１６の開口率は、谷折り部側半部１８における通気孔１６の開口率より高くなるように設定されている。このため、濾材１３へ流れ込む空気の多くは山折り部側半部１７に形成された通気孔１６を通過する。その結果、ダストが谷折り部１２へ集中することを抑制できる。このため、濾材１３の谷折り部１２におけるダストの目詰まりを回避することができる。

以上のように構成された実施形態により得られる効果を以下にまとめて説明する。
（１）本実施形態におけるフィルタ用濾材１３では、支持層１５には複数の通気孔１６が設けられ、山折り部１１側における通気孔１６の開口率が谷折り部１２側における通気孔１６の開口率より高くなるように設定されている。このため、濾材１３を流れる空気は、山折り部１１側の通気孔１６を通過しやすくなり、その分谷折り部１２側へ流れる空気が減少する。従って、濾材１３全体として空気の流通が円滑になり、フィルタの機能が良好に維持される。

よって、本実施形態のフィルタ用濾材１３によれば、谷折り部１２へのダストの集中を緩和し、そこでの目詰まりを抑制して寿命を延長させることができる。
（２）前記支持層１５は濾紙で形成され、濾過層１４は不織布２４で形成されている。従って、支持層１５の剛性を高め、濾材１３の形状を良好に保持することができるとともに、濾過層１４におけるダストの捕捉性能を向上させることができる。

（３）前記支持層１５は、樹脂含浸された濾紙で形成されている。従って、支持層１５の剛性を高めることができ、支持層１５の強度が高くなって濾材１３の寿命を一層延長させることができる。

（４）前記支持層１５の通気孔１６は、山折り部１１の折り目１９にも形成されている。このため、濾材１３を襞折りして山折り部１１を形成するときの折り曲げを容易に行うことができるとともに、山折り部１１における空気の通過を促進することができる。

（５）前記濾材１３の支持層１５と濾過層１４とはエンボス加工により接合され、支持層１５の通気孔１６はエンボス加工による凹部２６以外の部分に設けられている。従って、支持層１５に設けられた通気孔１６の機能を良好に発揮することができる。

（６）エアフィルタ１０は、前述のフィルタ用濾材１３の濾過層１４をエア流の上流側に、支持層１５を下流側に配置したものである。従って、エアフィルタ１０は、前記フィルタ用濾材１３に基づいてその機能を長期間に亘って保持することができる。

なお、前記実施形態を次のように変更して実施することも可能である。
・図９に示すように、支持層１５の山折り部側半部１７における通気孔１６を、山折り部１１ほど次第に直径が大きくなる円孔で形成してもよい。この場合には、通気孔１６の直径を変更することにより、山折り部側半部１７における通気孔１６の開口率を高めることができる。

・図１０に示すように、支持層１５の山折り部側半部１７における通気孔１６を、その数が谷折り部側半部１８における通気孔１６の数より多くなるように形成してもよい。この場合、通気孔１６の数を変更することにより、山折り部側半部１７における通気孔１６の開口率を高めることができる。

・前記通気孔１６の形状を、楕円形状、八角形状、四角形状等に変更してもよい。
・前記濾材１３を山折り部側半部１７と谷折り部側半部１８とに２分割して通気孔１６の開口率を算出したが、濾材１３を３分割以上に分割して各分割部における通気孔１６の開口率を算出するように構成してもよい。また、通気孔１６の開口率が無段階に変化するようにしてもよい。

１１…山折り部、１２…谷折り部、１３…フィルタ用濾材、１４…濾過層、１５…支持層、１５１…濾紙、１６…通気孔、１９…折り目、２４…不織布、２６…凹部。

Claims (6)

1. 複数層が積層して形成されるとともに、襞折りによる山折り部と谷折り部とを有するフィルタ用濾材であって、
   エア下流側の層には複数の通気孔を設け、山折り部側における通気孔の開口率を谷折り部側における通気孔の開口率より高くなるように設定したフィルタ用濾材。
2. 濾紙で形成された支持層とその支持層上の不織布で形成された濾過層とが積層され、通気孔が支持層に形成された請求項１に記載のフィルタ用濾材。
3. 前記支持層が濾過層より目付量が大きいとともに、剛性が高く、かつ肉厚が厚い請求項２に記載のフィルタ用濾材。
4. 前記支持層の通気孔は、山折り部の折り目にも形成されている請求項２又は請求項３に記載のフィルタ用濾材。
5. 前記支持層と濾過層とはエンボス加工により接合され、支持層の通気孔はエンボス加工による凹部以外の部分に設けられている請求項２から請求項４のいずれか一項に記載のフィルタ用濾材。
6. 請求項２から請求項５のいずれか一項に記載のフィルタ用濾材の濾過層をエア流の上流側に、支持層を下流側に配置したエアフィルタ。