JP2021053533A - フィルタエレメント - Google Patents

Abstract

【課題】シール部のシール性を確保しつつ、シール部の形成に必要な材料量を低減することができるフィルタエレメントを提供する。【解決手段】フィルタエレメント１０は、濾過部２０と、濾過部２０の外周縁に沿って設けられた弾性を有するシール部３０と、を備える。シール部３０は、濾過部２０の外周縁から濾過部２０の外周側に向かって延びる基部３１と、基部３１の外周側にて折り返され、基部３１の内周側に向かって延びる折返し部３２と、を有している。基部３１と折返し部３２との間には、基部３１と折返し部３２との間の屈曲部分３３を起点としたシール部３０の弾性変形を許容する隙間３４が設けられている。【選択図】図３

Description

本発明は、フィルタエレメントに関する。

特許文献１には、エアクリーナのフィルタエレメント（以下、エレメント）が開示されている。エレメントは、波板状の濾過部と、濾過部の各山部の側面を閉塞する閉塞部と、濾過部を取り囲んで取り付け平面に沿って広がり、濾過部を支持するつば部とを有している。濾過部、閉塞部、及びつば部は、同一の濾材によって形成されている。濾材には、熱により溶融する繊維が含まれている。つば部は、濾過部から連続する濾材を折り重ねて多層に積層して板状に形成されている。

上記シール部分がエアクリーナの一対のハウジングのフランジによって挟持されることで、ハウジング同士の間がシールされる。

特許第３８０１２３１号公報

ところで、こうした従来のエレメントにおいては、シール部分によるシール性を確保するために、当該シール部分が所定値以上の厚み及び所定値以上の繊維密度にて形成されている。そのため、シール部分の形成に必要な繊維量を低減することが難しい。

なお、こうした問題は、濾過部及びつば部が繊維材料により成形されるフィルタエレメントに限らず、濾過部とつば部とが互いに異なる材料により成形されるフィルタエレメントにおいても同様にして生じる。

本発明の目的は、シール部によるシール性を確保しつつ、シール部の形成に必要な材料量を低減することのできるフィルタエレメントを提供することにある。

上記目的を達成するためのフィルタエレメントは、濾過部と、前記濾過部の外周縁に沿って設けられた弾性を有するシール部と、を備える。前記シール部は、前記濾過部の外周縁から前記濾過部の外周側に向かって延びる基部と、前記基部の外周側にて折り返され、前記基部の内周側に向かって延びる折返し部と、を有している。前記基部と前記折返し部との間には、前記基部と前記折返し部との間の屈曲部分を起点とした前記シール部の弾性変形を許容する隙間が設けられている。

同構成によれば、エアクリーナを構成する一対のハウジングのフランジによってフィルタエレメントのシール部が挟持されると、各フランジには、基部自体及び折返し部自体の弾性反発力に加えて、基部と折返し部との間の屈曲部分を起点としたシール部の弾性反発力が作用する。このため、一方のフランジと基部とが好適に圧接されるとともに、他方のフランジと折返し部とが好適に圧接される。このように、基部と折返し部との間に隙間を設けることで、シール部全体の体積を低減しつつシール部によるシール性が確保される。

本発明によれば、シール部によるシール性を確保しつつ、シール部の形成に必要な材料量を低減することができる。

フィルタエレメントの一実施形態を示す斜視図。 同実施形態のフィルタエレメントを谷部側から見た平面図。 図２の３−３線に沿った断面図。 同実施形態のフィルタエレメントを備えたエアクリーナを示す断面図。 図４のＡ部を拡大して示す断面図。 折返し部が折り返されていない状態のフィルタエレメントを谷部側から見た平面図。

以下、図１〜図６を参照して、一実施形態について説明する。なお、本実施形態では、内燃機関用エアクリーナに用いられるフィルタエレメントとして本発明を具体化している。

図１及び図２に示すように、フィルタエレメント１０は、濾過部２０と、濾過部２０の外周縁に全周にわたって設けられた弾性を有するシール部３０とを備えている。フィルタエレメント１０は、熱融着性の繊維材料からなるシート状の不織布を熱プレスして形成されている。すなわち、濾過部２０及びシール部３０は、同一の熱融着性の繊維材料からなる不織布により形成されている。本実施形態のフィルタエレメント１０は、平面視長方形状である。

＜濾過部２０＞
図１〜図３に示すように、濾過部２０は、上述した不織布を襞折りすることで形成された波板状である。より詳しくは、濾過部２０は、山部２１と、山部２１の突出方向とは反対側に向かって突出する谷部２２とが交互に並んだ構造を有している。本実施形態の濾過部２０は、平面視長方形状である。

山部２１及び谷部２２は、互いに平行に延在する頂部２１ａ及び底部２２ａをそれぞれ有している。頂部２１ａと底部２２ａとの間には、頂部２１ａ及び底部２２ａよりも肉厚の厚い厚肉部２３が設けられている。頂部２１ａ及び底部２２ａは、厚肉部２３よりも高い圧力にて不織布を熱プレスして成形されており、厚肉部２３よりも高密度且つ高剛性である。

なお、以降において、頂部２１ａの延在方向を延在方向Ｘとし、頂部２１ａの並び方向を並び方向Ｙとし、延在方向Ｘ及び並び方向Ｙの双方に直交する方向を直交方向Ｚとして説明する。

濾過部２０における頂部２１ａの延在方向Ｘの両側には、濾過部２０を閉塞する側面部２４が設けられている。
＜シール部３０＞
図１〜図３、及び図６に示すように、シール部３０は、濾過部２０の外周縁から濾過部２０の外周側に向かって延びる基部３１と、基部３１の外周側にて折り返され、基部３１の内周側に向かって延びる折返し部３２とを有している。なお、本実施形態では、折返し部３２が折り返される前の状態のシール部３０は、前述したシート状の不織布の外縁部を丸めて熱プレスすることで形成されている（図６参照）。

基部３１は、内周側から順に、直交方向Ｚ（図３の上下方向）に対して傾斜して延びる傾斜部３１ａと、延在方向Ｘ及び並び方向Ｙの双方に沿って外周側に向かって延びる平坦部３１ｂとを有している。

図２に示すように、本実施形態のシール部３０の外周縁は長方形状をなしている。すなわち、４つの折返し部３２が、シール部３０を構成する４つの辺に沿って延在している。ここで、４つの折返し部３２のうち上記長方形の短辺に沿って延在する一対の折返し部３２を折返し部３２Ａとし、長辺に沿って延在する一対の折返し部３２を折返し部３２Ｂとして区別する。折返し部３２Ａ（３２Ｂ）の延在方向の端縁３２ａ（３２ｂ）は、当該延在方向と直交する直交方向に対して傾斜している。より詳しくは、端縁３２ａ（３２ｂ）は、シール部３０の内周側ほど折返し部３２の延在方向の内側に位置するように傾斜している。

図２に示すように、折返し部３２Ａ（３２Ｂ）の延在方向の端縁３２ａ（３２ｂ）全体が、シール部３０の周方向において折返し部３２Ａ（３２Ｂ）と隣り合う他の折返し部３２Ｂ（３２Ａ）の延在方向の端縁３２ｂ（３２ａ）全体に対して対向している。対向する端縁３２ａ，３２ｂ同士の間には、隙間がほとんどない。

図３に示すように、基部３１と折返し部３２との間には、基部３１と折返し部３２との間の屈曲部分３３を起点としたシール部３０の弾性変形を許容する隙間３４が設けられている。

フィルタエレメント１０を構成する熱融着性の繊維材料としては、芯鞘構造を有する複合繊維が好ましい。この複合繊維は、芯部と、芯部を構成する材料よりも融点の低い鞘部とからなる。芯部よりも融点の低い鞘部を加熱により軟化させることで、鞘部を介して繊維同士が熱融着される。芯部及び鞘部を構成する樹脂材料の組み合わせとしては、例えばポリプロピレン及びポリエチレン、ポリエステル及びポリエチレン、ポリエステル及び低融点ポリエステルなどが挙げられる。

次に、フィルタエレメント１０を備えるエアクリーナについて説明する。
図４及び図５に示すように、エアクリーナは、フィルタエレメント１０を収容するハウジング１００を備えている。

ハウジング１００は、インレット１１１を有する第１ハウジング１１０と、アウトレット１２１を有する第２ハウジング１２０とからなる。
フィルタエレメント１０がハウジング１００内に収容された状態において、第１ハウジング１１０の開口部１１２の周縁に設けられたフランジ１１３と、第２ハウジング１２０の開口部１２２の周縁に設けられたフランジ１２３とによってシール部３０が全周にわたって挟持される。

本実施形態では、第１ハウジング１１０のフランジ１１３に折返し部３２が圧接されるとともに、第２ハウジング１２０のフランジ１２３に基部３１が圧接されている。
内燃機関の吸気は、インレット１１１を通じてハウジング１００内に導入され、フィルタエレメント１０を通過する際に濾過される。そして、濾過された吸気は、アウトレット１２１を通じて燃焼室に向けて導出される。

次に、本実施形態の作用について説明する。
図４に示すように、エアクリーナを構成する一対のハウジング１１０，１２０のフランジ１１３，１２３によってフィルタエレメント１０のシール部３０が挟持されると、各フランジ１１３，１２３には、基部３１の平坦部３１ｂ自体及び折返し部３２自体の弾性反発力に加えて、屈曲部分３３を起点としたシール部３０の弾性反発力が作用する。このため、フランジ１２３と基部３１とが好適に圧接されるとともに、フランジ１１３と折返し部３２とが好適に圧接される。このように、基部３１と折返し部３２との間に隙間３４を設けることで、シール部３０全体の体積を低減しても、シール部３０によるシール性が確保される。

次に、本実施形態の効果について説明する。
（１）シール部３０は、濾過部２０の外周縁から濾過部２０の外周側に向かって延びる基部３１と、基部３１の外周側にて折り返され、基部３１の内周側に向かって延びる折返し部３２と、を有している。基部３１と折返し部３２との間には、基部３１と折返し部３２との間の屈曲部分３３を起点としたシール部３０の弾性変形を許容する隙間３４が設けられている。

こうした構成によれば、上記作用を奏することから、シール部３０によるシール性を確保しつつ、シール部３０の形成に必要な材料量を低減することができる。
（２）シール部３０は、熱融着性の繊維材料により形成されている。

こうした構成によれば、シール部３０が熱融着性の繊維材料により形成されているため、繊維材料を熱プレスすることによって基部３１及び折返し部３２を有するシール部３０を容易に形成することができる。また、シール部３０によるシール性を確保しつつ、シール部３０の形成に必要な繊維量を低減することができる。

（３）濾過部２０及びシール部３０は、繊維材料により一体にて形成されている。
こうした構成によれば、フィルタエレメント１０全体が繊維材料により一体にて形成されているため、フィルタエレメント１０の形成に必要な材料の種類が少なくて済む。

（４）シール部３０の外周縁は、長方形状をなしており、４つの折返し部３２Ａ，３２Ｂが、シール部３０を構成する４つの辺に沿ってそれぞれ延在している。折返し部３２の延在方向の端縁３２ａ，３２ｂは、当該延在方向と直交する直交方向に対して傾斜している。折返し部３２Ａ（３２Ｂ）の延在方向の端縁３２ａ（３２ｂ）全体が、シール部３０の周方向において当該折返し部３２Ａ（３２Ｂ）と隣り合う他の折返し部３２Ｂ（３２Ａ）の延在方向の端縁３２ｂ（３２ａ）全体に対向している。

こうした構成によれば、折返し部３２同士が重ならないことに加え、シール部３０の周方向において折返し部３２が存在しない部分がほとんどなくなる。このため、シール部３０の厚みが周方向において不均一となることを抑制でき、シール部３０の弾性反発力が周方向において不均一となることを抑制できる。したがって、シール部３０によるシール性を一層高めることができる。

＜変更例＞
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・シール部３０の外周縁は、平面視長方形状に限られるものではなく、他に例えば、平面視五角形状であってもよい。
・折返し部３２Ａ，３２Ｂの端縁３２ａ，３２ｂ同士の間に隙間が形成されているものであってもよい。

・折返し部３２は、シール部３０の外周縁の全周にわたって設けられていなくてもよい。例えば、一対の折返し部３２Ａまたは一対の折返し部３２Ｂを省略することもできる。すなわち、シール部３０の周方向の一部にのみ折返し部３２が設けられていてもよい。この場合、折返し部３２が設けられていない部分については、折返し部３２が設けられている部分に比べて基部３１の厚みを厚くすることでシール性を確保すればよい。

・濾過部２０がシール部３０とは別部材によって形成されていてもよい。この場合、例えば不織布や濾紙などによって形成された濾過部２０の外周縁に、熱融着性の繊維材料により形成されたシール部３０を接合すればよい。

・シール部３０は熱融着性の繊維材料により形成されるものに限定されない。濾過部２０がシール部３０とは別部材によって形成される場合には、シール部３０をポリウレタン樹脂などの独立気泡の発泡体によって形成することもできる。この場合であっても、シール部３０は、基部３１及び折返し部３２を有しており、基部３１と折返し部３２との間に、基部３１と折返し部３２との間の屈曲部分３３を起点としたシール部３０の弾性変形を許容する隙間３４が設けられているものであればよい。

１０…フィルタエレメント、２０…濾過部、２１…山部、２１ａ…頂部、２２…谷部、２２ａ…底部、２３…厚肉部、２４…側面部、３０…シール部、３１…基部、３１ａ…傾斜部、３１ｂ…平坦部、３２，３２Ａ，３２Ｂ…折返し部、３２ａ，３２ｂ…端縁、３３…屈曲部分、３４…隙間、１００…ハウジング、１１０…第１ハウジング、１１１…インレット、１１２…開口部、１１３…フランジ、１２０…第２ハウジング、１２１…アウトレット、１２２…開口部、１２３…フランジ。

Claims (4)

1. 濾過部と、前記濾過部の外周縁に沿って設けられた弾性を有するシール部と、を備えるフィルタエレメントにおいて、
   前記シール部は、前記濾過部の外周縁から前記濾過部の外周側に向かって延びる基部と、前記基部の外周側にて折り返され、前記基部の内周側に向かって延びる折返し部と、を有しており、前記基部と前記折返し部との間には、前記基部と前記折返し部との間の屈曲部分を起点とした前記シール部の弾性変形を許容する隙間が設けられている、
   フィルタエレメント。
2. 前記シール部は、熱融着性の繊維材料により形成されている、
   請求項１に記載のフィルタエレメント。
3. 前記濾過部及び前記シール部は、前記繊維材料により一体にて形成されている、
   請求項２に記載のフィルタエレメント。
4. 前記シール部の外周縁は、多角形状をなしており、
   複数の前記折返し部が、前記シール部を構成する複数の辺に沿ってそれぞれ延在しており、
   前記折返し部の延在方向の端縁は、当該延在方向と直交する直交方向に対して傾斜しており、
   前記折返し部の延在方向の端縁全体が、前記シール部の周方向において当該折返し部と隣り合う他の前記折返し部の延在方向の端縁全体に対向している、
   請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のフィルタエレメント。

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