JP4427820B2

JP4427820B2 - フィルタ装置

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Publication number: JP4427820B2
Application number: JP2004227141A
Authority: JP
Inventors: 輝男白石
Original assignee: Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 2004-08-03
Filing date: 2004-08-03
Publication date: 2010-03-10
Anticipated expiration: 2024-08-03
Also published as: JP2006043568A

Description

この発明は、流体の吸入および吐出を行なう各種装置に連通して設置されたフィルタ装置に関するものである。

例えば、空気清浄器、車両の燃料系、流体圧シリンダ等、空気やガス等の気体またはオイル等の液体を活用する各種装置では(以下、気体および液体を総称して「流体」という)、図３に示すように、この流体内に混在している微細な夾雑物(被捕集物)を捕集して流体を清浄化するための流体フィルタ装置ＦＬを、当該装置Ｍにおける流体導入部Ｍ１に装着してある。この流体フィルタ装置ＦＬは、種々形態・タイプのものが開発されると共に実用化されているが、例えば図４に示すように、所要位置に外方に連通する第１流通孔１４および装置Ｍの流体導入部Ｍ１に連通する第２流通孔１６を開設し、これら第１流通孔１４および第２流通孔１６に連通する内部空間１８を内部に画成したハウジング１２と、ウレタンフォームや不織布等の多孔質体を材質とし、ハウジング１２内に配設される固定フィルタ２０とからなる構造であって、第１流通孔１４から導入された流体内に混在している微細な夾雑物Ｄを固定フィルタ２０で捕集するようになっている。

このような流体フィルタ装置ＦＬの一例として、車両の燃料系における燃料タンクと連通接続したキャニスタの大気開放部に装着されたエアフィルタ装置がある(例えば、特許文献１参照)。このエアフィルタ装置は、キャニスタに導入された燃料タンク内の揮発燃料を、当該キャニスタ内に充填されている吸着材(活性炭)に吸着させて、燃料成分が除去されたガス(排気)を、キャニスタの大気開放部から受入れて大気に放出している。そして、エンジンの運転時に負圧に転じたキャニスタに対し、エアフィルタ装置に吸込んだ外気から固定フィルタで塵埃等の夾雑物を捕集除去し、清浄な外気を供給している。このようにエアフィルタ装置は、空気が双方向に流通する流通路に介挿されるため、双方向に空気が流通するようになっている。
特開平９−１１９３５１号公報

前述した流体フィルタ装置ＦＬでは、流体の吸入に伴って固定フィルタ２０に捕集された夾雑物Ｄが該固定フィルタ２０に堆積し、また装置Ｍからの流体の吐出に伴って固定フィルタ２０に捕集された夾雑物Ｄの一部が外部に排出されるが、夾雑物Ｄの排出量は捕集された該夾雑物Ｄの一部だけであって、固定フィルタ２０には夾雑物Ｄが徐々に溜って所謂目詰まり状態となり、固定フィルタ２０の圧力損失が増大してしまう難点が指摘される。このように、固定フィルタ２０の圧力損失が増大すると、所要の流体の流通量を確保することができないから、圧力損失を規定値以下とするため、固定フィルタ２０の清掃または交換作業が頻繁に発生して煩雑となる不都合が発生する。また、固定フィルタ２０の容積または面積を予め大きく設定しておくようにすれば、清掃または交換作業の頻度を減少させることはできるが、流体フィルタ装置ＦＬの大型化に伴って設置スペースの増大やコストの増加を招いてしまう。

すなわちこの発明は、従来の技術に係るフィルタ装置に内在する前記問題に鑑み、これらを好適に解決するべく提案されたものであって、固定フィルタの寿命を向上させ得るフィルタ装置を提供することを目的とする。

前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、本発明に係るフィルタ装置は、
内部空間が画成されたハウジングと、このハウジングに互いに離間して開口し、該ハウジングの前記内部空間に夫々連通する第１流通孔および第２流通孔と、前記ハウジングの内部空間に配設され、該内部空間を前記第１流通孔側と前記第２流通孔側とに区画する固定フィルタとからなり、前記第２流通孔を流体の吸入・吐出を行なう装置に連通するようにしたフィルタ装置において、
前記内部空間に、前記固定フィルタの一方の面に臨むと共に前記第１流通孔に連通する第１空間と、該固定フィルタの他方の面に臨むと共に前記第２流通孔に連通する第２空間とを設け、
前記ハウジングに、前記固定フィルタの第１空間側の表面を部分的に接離自在に覆う弁体を配設し、
前記弁体は、前記装置による流体の吸入時に固定フィルタの表面に当接して、該固定フィルタに対する弁体の当接領域での被捕集物の捕集を規制し、また前記装置からの流体の吐出に伴い、前記弁体が固定フィルタから離間して、該弁体の当接領域からの流体の流通を許容するよう構成したことを特徴とする。

本発明に係るフィルタ装置によれば、固定フィルタの一方の面に臨むと共に、第１流通孔に連通する第１空間を内部空間に設け、固定フィルタの第１空間側の表面を部分的に接離自在に覆う弁体をハウジングに配設し、弁体を装置による流体の吸入時に固定フィルタの表面に当接して、固定フィルタに対する弁体の当接領域での被捕集物の捕集を規制し、また装置からの流体の吐出に伴い、弁体が固定フィルタから離間して、弁体の当接領域からの流体の流通を許容するよう構成することで、固定フィルタは、吐出過程において流通する流体の圧力損失を要求される規定値以下に維持することができる。すなわち、フィルタとしての性能を長時間に亘って保ち、固定フィルタの清掃または交換頻度を低下させて長寿命化し得る。また、固定フィルタの表面積または容積の設定に際し、経時的な圧力損失の上昇度合が低くなるので、固定フィルタの表面積または容積を小さく設定することができる等の利点もある。

次に、本発明に係るフィルタ装置につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照して以下に説明する。なお、説明の便宜上、図３または図４に示したフィルタ装置の構成要素と同一の要素については、同一の符号を使用して詳細な説明は省略する。本発明に係るフィルタ装置は、空気清浄器、車両の燃料系、流体圧シリンダ等の各種装置に至る空気の流通路に介挿され、空気中の塵埃等を捕集するエアフィルタ装置が好適例として挙げられるが、これに限定されるものでなく、空気以外に他の気体や液体等の各種流体から微少な被捕集物(夾雑物)を捕集する流体フィルタ装置として採用可能である。

図１は、本発明の好適な実施例に係るフィルタ装置を示す縦断側面図である。実施例の流体フィルタ装置１０は、外方に連通する第１流通孔１４および各種装置Ｍに連通する第２流通孔１６を備え、これら第１流通孔１４および第２流通孔１６に連通する内部空間１８を内部画成したハウジング１２と、このハウジング１２の内部空間１８に略水平に配設した固定フィルタ２０と、ハウジング１２の内部に配設され、この固定フィルタ２０の上面側に存在する第１空間１８ａ側の表面(一方の面)を部分的に接離自在に覆う弁体２２とから基本的に構成されている。なお、この流体フィルタ装置１０が装着される各種装置Ｍとしては、前述した車両の燃料系に配設されるキャニスタの如く、外方からこの装置Ｍへ流体を吸入する吸入過程と、この装置Ｍから外方に流体を吐出する吐出過程とを、適宜に反復するものを対象としている。

図２に示すように、ハウジング１２は、矩形状に形成された箱体であって、内部に所要の空間(内部空間)１８が画成されている。この内部空間１８を上下の関係で区分するようにして固定フィルタ２０が略水平に装着され、該内部空間１８は固定フィルタ２０の上方に位置する第１空間１８ａと、下方に位置する第２空間１８ｂとに区画されている。ハウジング１２の上部には、その中心部から偏倚した位置に第１流通孔１４が開設され、外方と第１空間１８ａとを空間的に連通している。またハウジング１２の下部には、第１流通孔１４と反対側に中心部から偏倚した位置に第２流通孔１６が開設され、第２空間１８ｂと装置Ｍとを空間的に連通している。すなわち、第１流通孔１４と第２流通孔１６とは、ハウジング１２において固定フィルタ２０を挟んで対称な位置関係となっている。

これにより、第１流通孔１４からハウジング１２内へ導入された流体は、固定フィルタ２０を通過して内部空間１８の一端から他端まで流通移動した後に第２流通孔１６からハウジング１２外(装置Ｍ)へ吐出されるようになっている。一方、第２流通孔１６からハウジング１２内へ吐出された装置Ｍからの流体は、固定フィルタ２０を通過して内部空間１８の他端から一端まで流通移動した後に第１流通孔１４からハウジング１２外(外方)へ放出されるようになる。

固定フィルタ２０は、例えば連泡構造を有するスポンジやウレタンフォーム等の合成樹脂製の連泡体、不織布または繊維集合体(プラスチック、無機物、金属等から形成されるもの)等、多数の孔(空隙)を有する所謂「多孔質体」が好適に実施可能であり、この固定フィルタ２０の空隙の開口サイズや開口形成数によって分散態様および圧力損失が変化し、流体に混在している夾雑物Ｄの捕集能力に影響を及ぼす。そこで固定フィルタ２０は、使用される流体、装着される装置Ｍ等の条件に合わせて、所定の捕集能力を満たすと共に、所定の流体の流通量において所要の圧力損失値以下となるよう、この固定フィルタ２０の空隙の開口サイズや開口形成数、第１空間１８ａまたは第２空間１８ｂに臨む表面積および容積(厚さ)等が設定されている。

弁体２２は、例えば合成樹脂等を材質とした矩形板状の部材であって、ハウジング１２における第１空間１８ａ側の内方に、一対の軸部２４,２４(図１では片方のみ表記)を介して配設されている。板状の弁体２２は、固定フィルタ２０の表面積より充分小さく設定され、その端部に互いに離間する方向に突出する軸部２４,２４を備えている。またハウジング１２は、その第２流通孔１６側に近接して図示しない軸孔が対向する内側面に夫々開設され、この軸孔に軸部２４を夫々係合して、弁体２２が上下方向へ回動可能に保持されるようになっている。すなわち弁体２２は、第２流通孔１６側に位置して、固定フィルタ２０の第１空間１８ａ側の表面(上面)を部分的に接離自在に覆うようになっている。

ここで実施例では、弁体２２は固定フィルタ２０において第２流通孔１６の開口領域に対応する第１空間１８ａ側の表面領域を覆っている。また弁体２２は、流体の吐出過程において、装置Ｍから吐出される流体の勢いによって、軸部２４,２４を中心として上方へ回動して固定フィルタ２０の上面から離間し得る大きさおよび重さに設定される。そして弁体２２は、流体の吸入過程においては、重力の作用下に固定フィルタ２０の上面に当接して、この弁体２２の当接領域Ａでの夾雑物Ｄの捕集を規制するようになっている。

〔実施例の作用〕
次に、実施例に係るフィルタ装置の作用について説明する。装置Ｍの吸入過程において、外方から第１流通孔１４を介して第１空間１８ａに吸入された流体は、固定フィルタ２０を通過することで、この流体に含まれる塵埃等の夾雑物Ｄが除去され、第２流通孔１６を介して装置Ｍに対して清浄な流体が供給される。このとき弁体２２は、固定フィルタ２０の上面に当接して、この固定フィルタ２０の上面に部分的に延在することで、該固定フィルタ２０に対する弁体２２の当接領域Ａにおける流体の流通を阻み、この当接領域Ａにおける夾雑物Ｄの捕集を規制している(図１(ａ)参照)。このように、固定フィルタ２０において、弁体２２に覆われた当接領域Ａでは、夾雑物Ｄが堆積しないので、この当接領域Ａでは固定フィルタ２０の空隙の目詰まりは抑制される。

また吐出過程においては、装置Ｍからの流体の吐出に伴って、ハウジング１２の第１空間１８ａに回動可能な状態で配設された弁体２２が、固定フィルタ２０から勢いよく吐出した流体により軸部２４,２４を中心として上方へ回動し、固定フィルタ２０の上面から離間して、弁体２２の当接領域Ａからの流体の流通を許容するようになる(図１(ｂ)参照)。ここで、固定フィルタ２０における弁体２２の当接領域Ａでは、吸入過程において、夾雑物Ｄの捕集がされず、空隙が目詰まりしていないので、流体の通気抵抗が低く装置Ｍから吐出された流体が第１流通孔１４を介して外方へ好適に放出される。そして弁体２２は、吐出過程から吸入過程に切替わると、下方に回動して再び固定フィルタ２０の上面を覆い、この当接領域での夾雑物Ｄの捕集を阻むようになる。

すなわち吸入過程において、固定フィルタ２０における弁体２２の当接領域Ａ以外の領域が夾雑物Ｄで目詰まりしたとしても、吐出過程において、弁体２２が開放されることで、当接領域Ａから流体を吐出し得るから、通気抵抗が上昇して装置Ｍにかかる負荷が大幅に軽減される。また弁体２２は、固定フィルタ２０の通気抵抗が低い状態では、固定フィルタ２０の上面からの離間幅が小さく、固定フィルタ２０の目詰まりの進行につれて、弁体２２が固定フィルタ２０の上面から大きく離間するようになるので、当接領域Ａを大きく開放して吐出流体を好適に放出するという調整機能も期待できる。

このように、固定フィルタ２０は、吐出過程において流通する流体の圧力損失を要求される規定値以下に維持することができ、フィルタとしての性能を長時間に亘って保ち、固定フィルタ２０の清掃または交換頻度を低下させて長寿命化し得る。また、固定フィルタ２０の表面積または容積の設定に際し、経時的な圧力損失の上昇度合が低くなるので、固定フィルタ２０の表面積または容積を従来品と比較して小さく設定することができる。

本実施例では、略水平に配設された固定フィルタ２０を備える流体フィルタ装置１０に対し、弁体２２を配設したが、これに限定されず、弁体２２が吸入過程において固定フィルタ２０の表面に部分的に当接して夾雑物Ｄの捕集を規制し、吐出過程において離間して当接領域Ａからの流体の流通を許容し得れば、他の構成であってもよい。すなわち、ハウジング１２に、固定フィルタ２０を略鉛直方向に配設し、弁体２２を自由状態に懸吊支持することで、弁体２２が吸入過程において固定フィルタ２０の表面に部分的に当接すると共に、吐出過程において吐出流体の流通に伴って、固定フィルタ２０の表面から離間する構成も採用し得る。また、弁体２２をばね等の弾性部材で、常に固定フィルタ２０の表面側へ向けて付勢するよう構成するようにすれば、流体フィルタ装置の配設方向や角度は限定されない。

更に、弁体２２の配設構造についても、実施例の如く軸部２４,２４を中心として回動する構成ではなく、ハウジング１２の内側面に凹設された溝に沿ってスライド移動することで、固定フィルタ２０の表面に対し接離する構成であってもよい。

(実験例)
次に、実施例に係る流体フィルタ装置１０において、弁体２２による固定フィルタ２０の圧力損失低減効果を評価するため、ＪＩＳ試験用粉体１５種(混合ダスト)を含む空気の吸入・吐出試験を行なった。具体的には、実施例として、縦横１５ｍｍ×５０ｍｍで、厚さ０．１ｍｍに設定した板状の弁体２２を使用すると共に、固定フィルタ２０としてろ過面積を４０００ｍｍ^２に設定したウレタンフォームを使用した流体フィルタ装置１０を準備した。一方、比較例として、固定フィルタのみ(弁体２２を有さない)からなる流体フィルタ装置を準備した。試験条件は、吸入過程として、空気流通量を３０Ｌ／ｍｉｎで４０秒間、第１流通孔１４から第２流通孔１６へ向けて空気を流通させ、吐出過程として、空気流通量を１５Ｌ／ｍｉｎで２０秒間、第２流通孔１６から第１流通孔１４へ向けて空気を流通させるこれらのサイクルを３０分間継続すると共に、吸入過程において試験用粉体１００ｇを１５分毎に攪拌しつつ第１流通孔１４から投入した。そして、吸入・吐出サイクルを終了した後、空気を流通量６０Ｌ／ｍｉｎで流通させた際の正圧での圧力損失を測定すると共に、固定フィルタ２０で捕集した夾雑物Ｄの量を測定し、以下の表１に示す。なお、実施例および比較例の各流体フィルタ装置における固定フィルタは、空気流通量６０Ｌ／ｍｉｎにおいて、初期値(実験前の値)が０．０４ｋｐａ以下の圧力損失(通気抵抗)となるものを使用している。

表１は、前述した実験結果をまとめたものである。この表１によれば、実施例の流体フィルタ装置１０は、比較例の流体フィルタ装置と同等の夾雑物Ｄの捕集能力を示していると共に、比較例と比較して圧力損失がかなり小さくなっていることが判る。すなわち、固定フィルタ２０の第１空間１８ａ側の表面を部分的に接離自在に弁体２２で覆うことで、この弁体２２の当接領域Ａでの目詰まりを抑制して、これにより圧力損失が小さくなることが確認された。

本発明の好適な実施例に係るフィルタ装置を示す縦断側面図であって、(ａ)は流体の吸入過程を示し、(ｂ)は流体の吐出過程を示す。実施例の流体フィルタ装置を示す概略斜視図である。流体フィルタ装置を装着した装置の概略図である。従来の流体フィルタ装置を示す縦断側面図である。

符号の説明

１２ハウジング
１４第１流通孔
１６第２流通孔
１８内部空間
１８ａ第１空間
１８ｂ第２空間
２０固定フィルタ
２２弁体
Ｄ被捕集物(夾雑物)
Ｍ装置

Claims

内部空間(18)が画成されたハウジング(12)と、このハウジング(12)に互いに離間して開口し、該ハウジング(12)の前記内部空間(18)に夫々連通する第１流通孔(14)および第２流通孔(16)と、前記ハウジング(12)の内部空間(18)に配設され、該内部空間(18)を前記第１流通孔(14)側と前記第２流通孔(16)側とに区画する固定フィルタ(20)とからなり、前記第２流通孔(16)を流体の吸入・吐出を行なう装置(M)に連通するようにしたフィルタ装置において、
前記内部空間(18)に、前記固定フィルタ(20)の一方の面に臨むと共に前記第１流通孔(14)に連通する第１空間(18a)と、該固定フィルタ(20)の他方の面に臨むと共に前記第２流通孔(16)に連通する第２空間(18b)とを設け、
前記ハウジング(12)に、前記固定フィルタ(20)の第１空間(18a)側の表面を部分的に接離自在に覆う弁体(22)を配設し、
前記弁体(22)は、前記装置(M)による流体の吸入時に固定フィルタ(20)の表面に当接して、該固定フィルタ(20)に対する弁体(22)の当接領域(A)での被捕集物(D)の捕集を規制し、また前記装置(M)からの流体の吐出に伴い、前記弁体(22)が固定フィルタ(20)から離間して、該弁体(22)の当接領域(A)からの流体の流通を許容するよう構成した
ことを特徴とするフィルタ装置。