JP3703022B2 - フィルタエレメント - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィルタエレメント、特に内燃機関用、集塵装置用その他のエアフィルタエレメントとして好適なフィルタエレメントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば内燃機関用のエアフィルタエレメントにおいて、濾紙に多数のひだを形成するとともに、全体を中空円筒状となして濾過部を構成し、該濾過部の両端部を上下各端板により閉塞した、半径方向に流体を濾過する方式のフィルタエレメントが知られている。このようなフィルタエレメントにおいて、濾過部の内外、半径方向の圧力差に濾過部が耐え得るよう、上下各端板にわたる高さを有する、多数の孔を形成した金属製の円筒を、補強体として濾過部の内部空間に設けることが行なわれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、可燃性の濾紙等を材料とする濾過部と、不燃性の金属製の円筒というように異種材料が混在して構成されているため、そのままの形態での廃棄は困難である。また、一体化したフィルタエレメントを分解して分別処分することも困難であった。また、金属製の円筒は重量が重く、開孔率を十分とれない場合もある。
【０００４】
そこで、射出成形により円筒状に成形された硬質の合成樹脂体を用いてこれ補強体とすることが提案されているが、成形金型が複雑な構造となる上、フィルタエレメントは多種にわたり、それぞれのサイズが異なるため、コスト高となるのを免れない。
【０００５】
本発明は、上記従来技術を考慮してなされたもので、中空筒状をなす濾過部を有し、該濾過部の半径方向に流体を通過させて濾過する方式のフィルタエレメントであって、前記濾過部の内部空間に補強体を設けたフィルタエレメントにおいて、新規な補強体の構成を備えたフィルタエレメントを提供することを目的とする。また、低廉なコストで製造することができ、さらには一括処分（廃棄）あるいは分別処分のし易いフィルタエレメントを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
(1) 中空筒状をなす濾過部を有し、該濾過部の半径方向に流体を通過させて濾過する方式のフィルタエレメントであって、前記濾過部の内部空間に補強体を設けたフィルタエレメントにおいて、
前記補強体は、合成樹脂材からなる可撓性を有するシート状の多孔材を前記濾過部の内面にほぼ沿うように撓ませて形成したチューブと、該チューブを保持するホルダとを具備し、
該ホルダは、前記チューブの内周にほぼ沿うリング部を有し、前記チューブの内側に位置して前記チューブに連結、固定され、前記リング部によって、前記濾過部を通過する流体の圧力に対し、前記チューブの変形を抑えるようにした、フィルタエレメントである。
【０００７】
本発明は、さらに次のような構成を有するものとすることができる。
(2) 前記シート状の多孔材は、そのシート状態において、前記濾過部の軸線方向の柔軟性よりも軸線方向に直交する方向の柔軟性の方が大きい。
(3) 前記シート状の多孔材は、ほぼ格子状をなし、該格子状をなす縦部の断面積が横部の断面積よりも大きい。
(4) 前記ホルダは、合成樹脂材からなる。
(5) 前記ホルダは、前記チューブの孔に係止する複数の突起を有する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、実施例を挙げて説明する。
図１は実施例１のフィルタエレメントの断面図・側面図である。このフィルタエレメント１は、内燃機関用として好適なエアフィルタエレメントとして構成されている。フィルタエレメント１は、中空のほぼ円筒形状をなす濾過部１０と、その軸線方向の両端面を閉塞する上端板２０及び下端板３０とを具備している。図矢印に示すとおり、濾過部１０の半径方向、外側から内側へと流体（エア）を通過させ濾過する。
【０００９】
中空筒状をなす濾過部１０は、シート状濾材を断面ほぼ菊花状となるように屈曲して、多数のひだ１１を形成している。濾過部１０の内周径及び外周径は、通常、上側と下側とが同じで（直円筒）あるが、必ずしも同じでなくてもよい。シート状濾材としては、通常、濾紙、不織布等の可燃性材料が用いられる。
【００１０】
上端板２０は、濾過部１０の軸線方向の上端面を閉塞（シール）している。上端板２０の中央には、濾過部１０を通過して濾過された流体を排出するための開口部２１が形成されている。濾過部１０の内部空間とフィルタエレメント１の外部とが、開口部２１を通して連通し、流体の通路が形成されるようになっている。上端板２０と濾過部１０とは、接着により結合するか、あるいは上端板２０の成形時に濾過部１０と一体的に結合されるようにしてもよい。上端板２０及び下端板３０は、可燃性材料、好ましくは合成樹脂材で形成するとよい。
【００１１】
下端板３０は、濾過部１０の軸線方向の下端面を閉塞している。本実施例では、下端板３０は、濾過部１０の内部空間と外部空間とを区画する閉鎖部３２を有し、全体としてその全面が閉鎖された一の板状部材を構成しているが、フィルタエレメント１を収容するケースの構成によっては、上端板２０と同じように中央に開口部を設けてもよい。下端板３０と濾過部１０とは、接着により結合するか、あるいは下端板３０の成形時に濾過部１０と一体的に結合されるようにしてもよい。
【００１２】
濾過部１０の内側には、多数の孔を形成した金属製の円筒は設けられていない。その代わりに、補強体として、可撓性を有するシート状の多孔材４０ａを濾過部１０の内面にほぼ沿うように撓ませて（丸めて）形成したチューブ４０と、該チューブ４０を保持するホルダ５０とを具備している。
【００１３】
チューブ４０は、可撓性を有するシート状の多孔材４０ａを濾過部１０の内面にほぼ沿うように巻くように撓ませて形成したものである。チューブ４０は、濾過部１０の内面にほぼ接する（多少のクリアランスを有していてもよい）。チューブ４０は、ほぼ上下各端板２０，３０にわたる高さを有するのが好ましい。チューブ４０の上下各端部が、上下各端板２０，３０に埋設されるように構成してもよい。シート状の多孔材４０ａは１枚のものを用いるのが簡便で好ましいが、複数枚を用いてチューブ４０を形成することも可能である。また、複数層によって構成してもよい。
【００１４】
シート状の多孔材４０ａの一例を図２に示す。シート状の多孔材４０ａは好ましくは合成樹脂材からなる。合成樹脂としては、例えば、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂等が挙げられる。合成樹脂材を用いることにより、金属製の円筒と異なり、濾過部材１０と一括処分（廃棄）することが可能となる。
【００１５】
シート状の多孔材４０は、そのシート状態において、濾過部１０の軸線方向の柔軟性（図２において上下方向に延びる縦部４１を屈曲する際の柔軟性）よりも軸線方向に直交する方向の柔軟性（図２において左右方向に延びる横部４３を屈曲する際の柔軟性）の方が大きいものとするのが好ましい。このように構成することにより、チューブ４０を形成する際、シート状の多孔材４０ａを丸めやすく製作が楽で、かつフィルタエレメント１の縦方向の強度を確保することができる。
【００１６】
シート状の多孔材４０ａは、ほぼ格子状をなすものが好ましい。これにより、開孔率を十分にとることができる。ほぼ格子状をなす合成樹脂材からなるシート状の多孔材４０ａは、複雑な構造の成形金型によらず成形可能で製造がしやすく、一般に販売されているので入手もしやすく、コストを抑えることができる。シート状の多孔材４０ａにおける各孔４４は、図２に示す矩形の他、各種多角形、円形等に形成されたものでもよい。孔４４の大きさやピッチは、フィルタエレメント１の大きさや種類によって適宜設定し得る。
図２に示すとおり、格子状をなす縦部４１の断面積を横部４３の断面積よりも大きいものとすることにより、前述のように、濾過部１０の軸線方向の柔軟性（図２において上下方向に延びる縦部４１を屈曲する際の柔軟性）よりも軸線方向に直交する方向の柔軟性（図２において左右方向に延びる横部４３を屈曲する際の柔軟性）の方が大きいものとすることができる。格子状をなす縦部４１及び横部４３の断面形状は、円形、矩形その他の多角形等に形成し得、特に限定されない。
【００１７】
ホルダ５０は、シート状の多孔材４０ａを用いて形成されたチューブ４０の形状を保持してその変形を防ぐ作用を奏する。チューブ４０は、可撓性を有するシート状の多孔材４０ａを撓ませて形成したものであるため、その変形を抑えるものである。ホルダ５０は、チューブ４０と同様、好ましくは合成樹脂材からなる。合成樹脂材を用いることにより、可燃性の濾過部と不燃性の金属製の円筒というように異種材料が混在するものではなくなるから、濾過部材１０及びチューブ４０とともに一括処分（焼却廃棄）することが可能となる。
【００１８】
ホルダ５０は、チューブ４０の内側に位置し、チューブ４０の内周にほぼ沿うリング部５１を有している。図３に、チューブ４０を保持するホルダ５０の一例を詳細に示す。チューブ４０の内周にほぼ沿うリング部５１によって、濾過部１０を通過する流体の圧力に対し、チューブ４０の変形をより有効に抑えることができる。図１，３に示すホルダ５０では、リング部５１は、断面コ字状（逆Ｕ字状）をなしており、このコ字状の空間内に、複数の補強リブ５２が放射状に設けられている。もっとも、リング部５１の断面形状は任意である。リング部５１を有するホルダ５０は、通常、濾過部１０の高さに応じて高さ方向に適宜間隔を置いて複数個設けられるが、単数であってもよい。
【００１９】
ホルダ５０は、チューブ４０（多孔材４０ａ）の孔４４に係止する複数の突起５４（５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ，５４ｅ）を有している。チューブ４０を、可撓性を有するシート状の多孔材４０ａを用いて形成したことに対応して、チューブ４０（多孔材４０ａ）の孔４４を利用し、この孔４４に複数の突起５４を係止させてホルダ５０を固定するようにしたものである。製作が簡便であるとともに、分解も容易である。使用後、チューブ４０とホルダ５０は、濾過部１０から分離して再利用に供することも可能である。
【００２０】
突起５４は、孔４４の内径（高さ）よりも大きい係止部５５を有している。突起５４を孔４４に押し込むことにより、係止部５５が孔４４に係止され、ホルダ５０をチューブ４０に固定することができる。係止部５５は先端に向かって先細りに形成されているので、係止部５５を孔４４に押し込むのが容易である。
【００２１】
図３に示す、リング部５１を有するホルダ５０では、合計５個の突起５４（５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ，５４ｅ）を有している。各突起５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ，５４ｅは、それぞれリング部５１の外周縁から放射状に突出している。これらの内、突起５４ａ，５４ｂは、対をなし、隣接して設けられている。図３（ｃ）に示すとおり、この突起５４ａ，５４ｂは、チューブ４０（二点鎖線で表示）を形成するシート状の多孔材４０ａの端部４６，４７付近にそれぞれ位置して、チューブ４０に係止されている。これにより、シート状の多孔材４０ａの端部４６，４７付近が安定して保持される。シート状の多孔材４０ａの端部４６，４７同士を直接に接合しなくてよいため、製作が簡便である。
【００２２】
図４に示すホルダ５０は、図３に示したホルダ５０の変形例である。リング部５１の外周縁に上下各方向に立設された複数の補助面部５６を有している点が図３に示すものと異なっている。補助面部５６は、リング部５１の周方向においてほぼ等間隔に複数箇所（図４の例ではリング部５１の上下にそれぞれ４箇所）設けられている。補助面部５６は、チューブ４０の内周にほぼ沿う。補助面部５６によってホルダ５０のチューブ４０に対する接触面積を大きくし、使用時における濾過部１０を通過する流体の圧力に対し、チューブ４０の変形を抑えて、より安定するように保持することができる。
【００２３】
ホルダ５０は、前述のとおり、チューブ４０の形状を保持して変形を防ぐ作用を奏するものである。また、ホルダ５０のチューブ４０に対する連結（固定）手段は限定されない。ホルダ５０を接着剤を用いてチューブ４０に固定してもよい。
【００２４】
図５に示す実施例２のフィルタエレメント１は、ホルダ５０の構成が実施例２のものと若干異なっている。この実施例２では、実施例１と同様、ホルダ５０は、チューブ４０の内側に位置し、チューブ４０の内周にほぼ沿うリング部５１を有しているが、リング部５１に脚部５８が連設されている点が大きく異なる。このような脚部５８を設けることにより、リング部５１を有するホルダ５０を濾過部１０の高さに応じて適正な位置に固定することができる。脚部５８は、複数本、好ましくはリング部５１の周方向に等間隔に設けるとよい。図示の例では、リング部５１は、断面Ｌ字状をなしており、複数のホルダ５０を設ける場合、一方のリング部５１の脚部５８が、他方の断面Ｌ字状部内に積み重ねられるようになっている。また、複数のホルダ５０を設ける場合、平面形における脚部５８の位置が特定されるよう、適宜位置決め手段を設けることができる（図示省略）。
なお、複数の突起５４その他の構成は、実施例１とほぼ同様の構成であるため、その説明を省略する。
【００２５】
上記各実施例のフィルタエレメント１は、通常、図示省略したケース内に収容して使用される。ケースの構成及びケース内への装着は、公知の手段を適用することができ、特に限定されるものではない。
【００２６】
上端板２０、下端板３０、チューブ４０及びホルダ５０を、合成樹脂材で形成することにより、フィルタエレメント１は不燃性である金属部材を含まないものとなるので、使用後、フィルタエレメント１を分解せずにそのままでの焼却廃棄することも可能となる。
【００２７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲で適宜変更付加等して実施することができるものである。上記各実施例において、濾過部１０の外周に多孔の補強体を設けるようにしてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複雑な構造の成形金型を用いることなく、濾過部の内部空間に新規な構造の補強体を設けたフィルタエレメントを低廉なコストで製造することができる。また、その組立製造もいたって簡便である。
また、チューブ及びホルダからなる補強体を合成樹脂材で構成することにより、軽量となし得、また開孔率も大きくとれ、通気抵抗の小さいフィルタエレメントが得られる。さらには一括処分（廃棄）や分別処分のし易いフィルタエレメントが提供される。
補強体を取り外して再利用することが可能なため、省資源、廃棄物処理等の環境対策の見地からも有益である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のフィルタエレメント１を示す断面図・側面図である。
【図２】シート状の多孔材４０ａの一例を示す正面図である。
【図３】ホルダ５０の一例を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ断面図、（ｃ）は背面図である。
【図４】図３のホルダ５０の変形例を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ断面図である。
【図５】実施例２のフィルタエレメント１を示す断面図・側面図である。
【符号の説明】
１ フィルタエレメント
１０ 濾過部
１１ ひだ
２０ 上端板
３０ 下端板
４０ チューブ
４０ａ シート状の多孔材
４１ 縦部
４３ 横部
４４ 孔
５０ ホルダ
５１ リング部
５４ 突起

Claims (5)

1. 中空筒状をなす濾過部を有し、該濾過部の半径方向に流体を通過させて濾過する方式のフィルタエレメントであって、前記濾過部の内部空間に補強体を設けたフィルタエレメントにおいて、
   前記補強体は、合成樹脂材からなる可撓性を有するシート状の多孔材を前記濾過部の内面にほぼ沿うように撓ませて形成したチューブと、該チューブを保持するホルダとを具備し、
   該ホルダは、前記チューブの内周にほぼ沿うリング部を有し、前記チューブの内側に位置して前記チューブに連結、固定され、前記リング部によって、前記濾過部を通過する流体の圧力に対し、前記チューブの変形を抑えるようにした、
   フィルタエレメント。
2. 前記シート状の多孔材は、そのシート状態において、前記濾過部の軸線方向の柔軟性よりも軸線方向に直交する方向の柔軟性の方が大きい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。
3. 前記シート状の多孔材は、ほぼ格子状をなし、該格子状をなす縦部の断面積が横部の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載のフィルタエレメント。
4. 前記ホルダは、合成樹脂材からなる請求項１〜３のいずれかに記載のフィルタエレメント。
5. 前記ホルダは、前記チューブの孔に係止する複数の突起を有する請求項４に記載のフィルタエレメント。

Images