JP2017148809A - フィルタエレメント - Google Patents

Abstract

【課題】濾材の深層部における濾過の前での固体粒の捕捉量を増大させることにより長寿命のフィルタエレメントを実現する。
【解決手段】流体の流入方向に延びる濾材５２により、上流側にエレメント流入孔５５ａを有して下流側が閉塞された流入通路５５と、上流側が閉塞されて下流側にエレメント流出孔５７ｂを有する流出通路５７とが区画形成されたフィルタエレメント５１において、５２濾材の流入通路５５側の面に、前記流入方向と直交する方向に突出する突起部５８を設けたことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、流体の濾過に使用されるフィルタエレメントに関する。

このようなフィルタエレメントは、気体や液体に混入した固体粒（例えば、ダスト等）を取り除くための種々のフィルタ装置に用いられている。例えば、空気に混入したダスト等を取り除くフィルタエレメントでは、波形状濾材の一方の面にシート状濾材を接着して構成された濾材を丸めて円筒状に形成されたものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。このような円筒状のフィルタエレメントでは、上流側に流入孔を有して下流側が閉塞された複数の流入通路と、上流側が閉塞されて下流側に流出孔を有する複数の流出通路とが周方向に交互に並んで形成されており、流入通路に流入された空気が濾材を通過して流出通路に流れるときにダスト等が濾材により捕捉されるように構成されている。

特開２０１０‐２０１２９６号公報

ところで、このようなフィルタエレメントのフィルトレーション（濾過）は、図６に示すように濾材の表面および深層部において行われるが、この２つの濾過システムのうち濾材抵抗の増大すなわちフィルタエレメントの寿命に影響をおよぼすのは深層部における濾過となっている。そのため、長寿命のフィルタエレメントを実現するには、濾材の深層部への固体粒の侵入を極力減らす事、すなわち濾材の深層部における濾過の前での固体粒の捕捉量を増大させることが重要である。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、濾材の深層部における濾過の前での固体粒の捕捉量を増大させることにより長寿命のフィルタエレメントを実現することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、流体の流入方向に延びる濾材により、上流側に流入孔（例えば、実施形態におけるエレメント流入孔５５ａ）を有して下流側が閉塞された流入通路と、上流側が閉塞されて下流側に流出孔（例えば、実施形態におけるエレメント流出孔５７ｂ）を有する流出通路とが区画形成されたフィルタエレメントにおいて、波形状濾材の一方の面にシート状濾材を接着して構成された濾材を丸めて円筒状に形成し、前記流入方向に延びる複数の通路空間を有するように構成され、前記複数の通路空間のいずれかにおいて下流側の端部を閉塞して複数の前記流入通路を形成するとともに、前記複数の通路空間の残りにおいて上流側の端部を閉塞して複数の前記流出通路を形成し、前記濾材の前記流入通路を形成する面のうち少なくともいずれかの面に、独立した凸状の突起部を設けたことを特徴とする。

上記構成のフィルタエレメントにおいて、前記突起部は、前記流入方向に所定間隔を置いて複数設けられることが好ましい。

本発明に係るフィルタエレメントによれば、濾材の流入通路側の面に、流入方向と直交
する方向に突出する突起部が設けられているので、この突起部により渦巻きが生じて突起部の下流側に淀み部が形成される。この渦巻きにより流体に混入した固体粒を流体から分離させて淀み部に堆積させて捕捉することができる（突起部の下流側において固体粒のケーク層を形成させることができる）。そのため、濾材の表面および深層部における濾過の前での固体粒の捕捉量を増大させることができる。したがって、フィルタエレメント全体での固体粒の捕捉量を増大させることができ、長寿命のフィルタエレメントを実現することができる。

上記のフィルタエレメントにおいて、突起部は、流入方向に所定間隔を置いて複数設けられることが好ましく、このように構成すれば、複数の突起部により複数の渦巻きおよび淀み部が形成されるので、濾材の表面および深層部における濾過の前での固体粒の捕捉量をより一層増大させることができる。したがって、より一層長寿命のフィルタエレメントを実現することができる。

また、上記のフィルタエレメントにおいて、波形状濾材の一方の面にシート状濾材を接着して構成された濾材を丸めて円筒状に形成し、流入方向に延びる複数の通路空間を有するように構成され、複数の通路空間のいずれかにおいて下流側の端部を閉塞して複数の流入通路を形成し、複数の通路空間の残りにおいて上流側の端部を閉塞して複数の流出通路を形成するように構成される。そのため、単位体積当たりの濾過面積を大きくしつつコンパクトなフィルタエレメントを実現することができる。

本発明に係るフィルタエレメントを備えるエアクリーナの分解斜視図である。 （ａ）は本発明に係るフィルタエレメントの展開側面図であり、（ｂ）はフィルタエレメントの斜視図である。 本発明に係るフィルタエレメントにおける流入方向の断面図である。 （ａ）は図３に示す矢印IV‐IV断面図（一部）であり、（ｂ）は突起部の変形例を示す断面図である。 突起部により生じる渦巻きおよび淀み部（固体粒のケーク層）を説明するための図である。 フィルタエレメントの断面を示す電子顕微鏡画像である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。本発明に係るフィルタエレメントを備えるエアクリーナ１を図１に示している。なお、以下の説明では、説明の便宜上、図１に示す左方、上方、後方の矢印の方向を、左右方向、上下方向、前後方向として説明する。

エアクリーナ１は、車両等のエンジンに取り付けられ、流入された空気に混入した固体粒（ダスト等）を除去するために用いられるフィルタ装置である。エアクリーナ１は、図１に示すように、ハウジング１０と、アウトレットカバー２０と、フィルタレバー３０と、フィルタカバー４０と、フィルタエレメント組立体５０と、エアクリーナカバー７０と、エアクリーナガスケット７５とを備えて構成される。エアクリーナ１は、クリップナット８１、８２およびインサートナット８３により例えば車体等に取付可能となっている。

ハウジング１０は、略矩形箱状に形成されており、クリーナ流入孔１１と、第１取付孔１２ａおよび第２取付孔１２ｂと、複数のリブ１３と、突起部１５，１５とを備えて構成される。クリーナ流入孔１１はハウジング１０の左上部に設けられ、このクリーナ流入孔１１からダスト等が混入した空気がハウジング１０内部に流入される。第１取付孔１２ａ
はハウジング１０の右側部に設けられ、この第１取付孔１２ａにアウトレットカバー２０が取り付けられる。第２取付孔１２ｂはハウジング１０の下面に設けられ、この第２取付孔１２ｂからフィルタレバー３０、フィルタカバー４０およびフィルタエレメント組立体５０からなるアッセンブリがハウジング１０内に挿入される。第２取付孔１２ｂにはエアクリーナカバー７０が取り付けられる。ハウジング１０の表面には複数のリブ１３が設けられており、これらのリブ１３によりハウジング１０の強度を向上させている。ハウジング１０の下端部には突起部１５，１５が設けられ、この突起部１５，１５の孔部にエアクリーナカバー７０の突起部７２，７２を嵌合させることによりエアクリーナカバー７０が第２取付孔１２ｂを覆うようにハウジング１０に取り付けられるようになっている。

アウトレットカバー２０は、クリーナ流出孔２１を備えて構成される。ハウジング１０内に流入した空気が内部に収容されたフィルタエレメント組立体５０により浄化され、その浄化された空気がハウジング１０に取り付けられたアウトレットカバー２０のクリーナ流出孔２１から外部へ流出される。なお、アウトレットカバー２０の内面には、強度を向上させるための複数のリブが設けられている。

フィルタレバー３０は、フィルタカバー４０およびフィルタエレメント組立体５０をハウジング１０内に収容されたときに保持するための構成部材である。フィルタレバー３０は、上方に開口するＵ字形状のレバー部３２と、レバー部３２の上端にそれぞれ設けられたカム部３５とを備えて構成されている。カム部３５の中央にはフィルタカバー４０に形成されたボス部４３に嵌合する孔部３５ｄが設けられている。

フィルタカバー４０は、略長円筒状に形成されており、フィルタエレメント組立体５０が内部に挿入されてフィルタエレメント組立体５０を収容保持するように構成されている。フィルタカバー４０の前後側面にはそれぞれボス部４３が形成され、このボス部４３，４３をフィルタレバー３０の孔部３５ｄ，３５ｄに嵌合させることによりフィルタカバー４０がフィルタレバー３０に取り付けられる。

フィルタエレメント組立体５０は、フィルタエレメント５１と、シールリング５９とを備えて構成される。フィルタエレメント５１は、図２に示すように、波形状の第１濾材５２の一方の面（頂部）にシート状の第２濾材５３を接着して構成した濾材を丸めて円筒状に形成し、空気の流入方向に延びる複数の通路空間を有するように構成されている。そして、複数の通路空間において、図３に示すように、下流側端部に気密栓５４を設けて閉塞させた流入通路５５と、上流側端部に気密栓５６を設けて閉塞させた流出通路５７とが周方向に交互に並ぶように形成されている。流入通路５５の上流側端部にはエレメント流入孔５５ａが形成され、流出通路５７の下流側端部にはエレメント流出孔５７ｂが形成されている。気密栓５４，５６は、例えば、ホットメルト（ポリオレフィン系、ポリアミド系、ＥＶＡ系、反応型ポリウレタン系、剛性ゴム系等の固形接着剤）を塗布して形成される。

図３および図４に示すように、第１および第２濾材５２，５３の流入通路５５側の面には、空気の流入方向と直交する方向に突出する突起部５８がそれぞれ設けられている。また、突起部５８は、流入方向に所定間隔を置いて複数設けられている。突起部５８は、例えば、濾材５２，５３を凹凸加工して濾材自体を膨らませて形成される。または、濾材５２，５３上にホットメルト（固形接着剤）を塗布して突起部５８を形成するようにしてもよい。

なお、図４には流入側から見たときの突起部５８を示しており、本実施形態における突起部５８は、第１および第２濾材５２，５３の面に３個ずつ設けられている。しかしながら、いずれかの面に少なくとも一つの突起部５８が設けられる構成であってもよい。また
、突起部５８は、流入方向に所定間隔を置いて複数設けられているが、少なくとも一箇所に突起部５８が設けられる構成であってもよい。さらに、突起部５８の形状は、図４（ａ）に示す形状に限定されず、種々の形状に変更可能である。例えば、図４（ｂ）に示すように流入側から見て環状の突起部５８′であってもよく、流入通路５５の断面積を縮小させるような形状の突起部であればよい。

シールリング５９は、図１に示すように、弾性部材により環状に形成されており、フィルタエレメント５１の流出側端部の外周を囲むようにフィルタエレメント５１に取り付けられる。なお、フィルタエレメント５１は、シールリング５９が取り付けられることにより、図２（ｂ）に示す円筒形状から図１に示す長円筒形状に変形されている。フィルタエレメント５１をフィルタカバー４０内に収容させた状態において振動が加わった場合に、このシールリング５９によりその振動が吸収されるようになっている。

エアクリーナカバー７０は、図１に示すように、突起部７２，７２をハウジング１０の突起部１５，１５の孔部に嵌合させて第２取付孔１２ｂを覆うように取り付けられ、クランプ８４，８４によりハウジング１０に固定される。そして、ハウジング１０内に挿入されたフィルタレバー３０、フィルタカバー４０およびフィルタエレメント組立体５０からなるアッセンブリを下方から支持するように構成されている。エアクリーナカバー７０の下方には、水、ダスト等を排出するための排出孔が設けられており、この排出孔を開閉可能なアンローダバルブ８５が設けられている。

エアクリーナガスケット７５は、ハウジング１０とエアクリーナカバー７０の間に設けられる。エアクリーナガスケット７５は、いわゆる固定用シール材であり、ハウジング１０内の空気が外部に漏れないように、また外部の空気がハウジング１０内に流入しないように、ハウジング１０の気密性を確保するために設けられている。

このように構成されるエアクリーナ１では、ダスト等が混入した空気はハウジング１０のクリーナ流入孔１１からハウジング１０内に流入する。そして、その空気はハウジング１０内に収容保持されたフィルタエレメント５１のエレメント流入孔５５ａから流入通路５５内に流入する。流入通路５５内には複数の突起部５８が設けられているため、図５に示すように、各突起部５８により渦巻きＥが生じて各突起部５８の下流側に淀み部が形成される。この渦巻きＥによりダスト等が空気から分離されて淀み部に堆積されて捕捉される（ダスト等のケーク層Ｃが形成される）。そして、空気は濾材５２，５３を通り抜けて流出通路５７に流入する。このとき、渦巻きＥにより捕捉しきれなかったダスト等が、濾材５２，５３の表面および深層部において捕捉されて取り除かれる。なお、濾材５２，５３の表面において捕捉されたダスト等は、流入通路５５内の流れにより流入通路５５の最下流側の位置（気密栓５４の近傍）に堆積される。このようにしてダスト等の固体粒が取り除かれた空気は、流出通路５７のエレメント流出孔５７ｂから再びハウジング１０内に流出され、そしてアウトレットカバー２０のクリーナ流出孔２１からエアクリーナ１の外部に流出される。

以上のように、フィルタエレメント５１では、濾材５２，５３の流入通路５５側の面に、空気の流入方向と直交する方向に突出する突起部５８が設けられているので、この突起部５８により渦巻きＥが生じて突起部５８の下流側に淀み部が形成される。この渦巻きＥにより空気に混入したダスト等を空気から分離させて淀み部に堆積させて捕捉することができる（突起部５８の下流側においてダスト等のケーク層Ｃを形成させることができる）。そのため、濾材５２，５３の表面および深層部における濾過の前でのダスト等の捕捉量を増大させることができる。したがって、フィルタエレメント全体でのダスト等の捕捉量を増大させることができ、長寿命のフィルタエレメントを実現することができる。

また、フィルタエレメント５１では、突起部５８が流入方向に所定間隔を置いて複数設けられているので、複数の突起部５８により複数の渦巻きＥおよび淀み部が形成される。そのため、濾材５２，５３の表面および深層部における濾過の前でのダスト等の捕捉量をより一層増大させることができる。したがって、より一層長寿命のフィルタエレメントを実現することができる。

また、フィルタエレメント５１では、波形状の第１濾材５２の一方の面にシート状の第２濾材５３を接着して構成した濾材を丸めて円筒状に形成され、流入通路５５と流出通路５７が周方向に交互に並ぶように形成されて構成されているので、単位体積当たりの濾過面積を大きくしつつコンパクトなフィルタエレメントを実現することができる。

これまで本発明に係る実施形態を説明してきたが、本発明の範囲は上述の実施形態に示したものに限定されない。例えば、上述の実施形態においては、本発明に係るフィルタエレメントを備えるエアクリーナ１について説明したが、液体（例えば、水、オイル等）に混入した固体粒を除去するためのフィルタ装置において本発明に係るフィルタエレメントを適用することも可能である。

５１ フィルタエレメント
５２ 第１濾材（波形状濾材）
５３ 第２濾材（シート状濾材）
５５ 流入通路
５５ａ エレメント流入孔（流入孔）
５７ 流出孔
５７ｂ エレメント流出孔（流出孔）
５８ 突起部

Claims (2)

1. 流体の流入方向に延びる濾材により、上流側に流入孔を有して下流側が閉塞された流入通路と、上流側が閉塞されて下流側に流出孔を有する流出通路とが区画形成されたフィルタエレメントにおいて、
   波形状濾材の一方の面にシート状濾材を接着して構成された濾材を丸めて円筒状に形成し、前記流入方向に延びる複数の通路空間を有するように構成され、前記複数の通路空間のいずれかにおいて下流側の端部を閉塞して複数の前記流入通路を形成するとともに、前記複数の通路空間の残りにおいて上流側の端部を閉塞して複数の前記流出通路を形成し、
   前記濾材の前記流入通路を形成する面のうち少なくともいずれかの面に、独立した凸状の突起部を設けたことを特徴とするフィルタエレメント。
2. 前記突起部は、前記流入方向に所定間隔を置いて複数設けられたことを特徴とする請求項１に記載のフィルタエレメント。