JP4616487B2

JP4616487B2 - フィルター装置

Info

Publication number: JP4616487B2
Application number: JP2001033368A
Authority: JP
Inventors: 保星; 昭人武内
Original assignee: アルプス工業株式会社
Priority date: 2001-02-09
Filing date: 2001-02-09
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2021-02-09
Also published as: JP2002233711A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィルター装置に関し、特に潤滑油や放電加工液の濾過に好適なフィルター装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のフィルター装置は、自動車の吸気、潤滑油、燃料等の濾過や放電加工液の濾過等に広く用いられている。
【０００３】
そしてこれらの濾過に用いられるフィルター部材としては、多孔を有する外筒と内筒の間に蛇腹状の濾紙を配し、この内筒の外周全体に蛇腹状に折り曲げた濾紙を菊花状に形成し、濾過面積を広くしている。しかも、更に濾紙の折り目を増やしてきめ細かな菊花状に配列することにより、濾紙の配列密度を更に高めて濾紙の表面積を増大させると共に、フィルター寿命の延長化が図られてきている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、濾紙の表面積を増加させると、フィルターを補強するための円筒状の内筒に接する側の折り目同士のピッチが狭くなり、逆に有効濾過面積を減少させてしまう結果になっていた。
【０００５】
即ち、図１１はその一例を示す要部の概略図であるが、例えば、濾紙８の配列密度を高めて濾過面積を増やすと、菊花状に折曲した濾紙８の折り目は、外方側（外筒２側）の折り目間のピッチよりも内方側の折り目間のピッチが狭くなるため、濾過部材を複数のブロック８Ｇに分割してフィルターを構成しても、内方側の折り目間のピッチを保つためにブロック８Ｇの両端部にかけて、折曲げ寸法が小さくされるため、図示の如く、ブロック８Ｇ同士の間に空隙の多い領域３５が形成される。
【０００６】
従って、この領域３５へは流体（以下、液体と称する。）が流入し易くなり、内筒３から強制的に供給される液体１１の圧力Ｐにより、特にこの領域３５に存在する襞３４が変形し易く、部分的又は全体に襞３４の変形部３３が生じてしまうため、濾紙８を菊花状に配列するだけでは濾過装置を大型化しない限り濾紙の表面積を増加させることに限界があった。
【０００７】
そこで本発明の目的は、濾過装置を大型化することなく、流体の濾過能力の増大が可能なフィルター装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、濾過部材を通して流体を濾過するフィルターであって、前記濾過部材に接して多孔性部材が配され、この多孔性部材に前記流体を流入させた後にその外部へ流出させ、前記濾過部材へ分配するように構成されているフィルター装置に係るものである。
【０００９】
本発明のフィルター装置によれば、濾過部材に接して配された多孔性部材に流体を流入後に、その外部へ流出させて前記濾過部材へ分配するので、流体の流出域が偏在することなく、流体が分配された状態で濾過部材を通って濾過することができ、従って、フィルター装置を大型化することなく、その濾過能力を増大させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
上記したフィルター装置は、折曲された濾過材のブロックの複数個が流体口の周りに配されることによって前記濾過部材が形成され、前記濾過材ブロックの濾過材の折曲げ方向及び折曲げ寸法が交互に異なっており、これらの濾過材ブロック間に、前記濾過材の折返し部に接しかつ前記濾過部材の外周側へ延びる前記多孔性部材が配されていることが望ましい。
【００１１】
即ち、フィルターの一次側（内筒側の濾過面）に、３次元骨格構造をもった発泡ウレタン材等からなる多孔性部材を装着させることにより、流体の流れを濾過面に対して、均一かつ一定量をより広範囲に流入させることができる。
【００１２】
特に、従来の濾過材で一般的に用いられる蛇腹状に折る加工方法では、この様な措置は必要がなく、濾紙の配列密度を高めるように、特殊な折加工形状に折曲させる場合に、特に効果が大きい。
【００１３】
例えば、蛇腹状に折り加工された濾過材の襞が、各々の折曲寸法と異なる襞状で連続している場合や、流体の流れ方向（圧力方向）に対して、一定以上の角度を有する折り形状などの場合に、上記多孔性部材（分散材）に濾紙の折り目が接触している状態の時に効果を発揮させることができる。
【００１４】
このようにフィルターを形成することにより液体や気体用濾過装置に用いる良好なフィルター装置を提供することができる。
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面参照下で具体的に説明する。
【００１６】
図１は本実施の形態のフィルター１の概略図を示し、（ａ）は（ｂ）のａ−ａ線断面図、（ｂ）は右半分を半断面図で示し、更に左半分の一部分を破断図示した正面図である。
【００１７】
図１に示すように、本実施の形態のフィルター１は、上蓋６と下蓋５によって固定された多数の連通孔４ｂが形成された円筒状の内筒３と、同様に多数の連通孔４ａが形成された円筒状の外筒２との間に、折曲げ寸法Ｌ（図２参照）の異なる多数の襞１３を形成した濾紙８の複数のブロック８Ａが、その一方の折り目９ｂを外筒２の内面に当接して放射状に配設され、これら濾紙のブロック８Ａ同士の間に、流体の分配材１０が、濾紙ブロック８Ａの折り目９ａ（折返し部）に当接して挟着される。
【００１８】
図２は、上記したブロック８Ａ単体の濾紙８の折曲げの展開図を示す。図示の如く、中央部の折り目を頂点として、一方の折り目９ａがブロック８Ａの両端方向にかけて順次に低くなるように、折曲げ寸法が縮小され、このように折曲された濾紙８が破線矢印１４の方向に折りたたまれることにより、他方の折り目９ｂ側が円弧を呈するようにブロック８Ａが形成され、図１（ａ）のように外筒２の内面に当接される。
【００１９】
従って、折曲された濾紙８は非常に細かな間隙の襞１３が形成されるため、濾過面積は増大する。このため、流動する液体の圧力により、濾紙の襞１３同士が密着し易くなり、反って有効濾過面積を減少させることになりかねない。
【００２０】
そこで本実施の形態のフィルター１は、濾紙８のブロック８Ａ間に発泡ウレタンからなる分配材１０を用い、これをブロック８Ａの襞１３の一方の折り目９ａに接触して設けることにより、流入する液体を分散し通過させて各襞１３間へ液体１１を分配し、図１１に示したような襞１３の変形を防止し、全濾過面積の有効活用を図るものである。
【００２１】
即ち、この分配材１０を形成する発泡ウレタンは三次元の骨格網状構造を有し、空孔率が９７％と非常に大きいため、これを通過する液体の保持性とこれを分散させる機能があり、例えば図４に示す如く、普通のスポンジゴム１８等が注がれた例えば水１１の殆どを、その表面に沿って流出させてしまうのに比べ、図３（ａ）に示すように、この発泡ウレタンは注がれた水１１を内部全体に吸収後に、吸収した水１１を分散しながら通過させる。
【００２２】
従って、図４のスポンジゴム１８の場合は、この側面に濾紙の襞１３の折り目が接触して配されていても、水１１は分配されず、偏って流出するが、発泡ウレタンの場合は図３に示すように、この側面に濾紙の襞１３の折り目が接触して配されていれば、通過する水１１は内部で分散されるのでそれぞれの襞１３に分配されて流出する。
【００２３】
しかし、図１（ａ）に示すように、本実施の形態の濾紙８のブロック８Ａは、折曲された状態では内筒３側で鋭角をなすほぼ三角形を呈し、これらのブロック８Ａとブロック８Ａとの間の領域３５が濾紙８の配列密度が低く、上蓋６の流入口７から流入して内筒３から流入する液体１１はこの領域３５へ流入し易い。従って、この場合も図１１により既述した如く、この領域３５に存在する襞１３が液体１１の圧力を多く受けるため、ここに発泡ウレタンからなる分配材１０を配置する。
【００２４】
これにより、分配材１０に接触していないブロック８Ａの三角形の頂点近傍の部分は液体１１の流れに対向するようになるため、濾紙８の折り目９ａはその強度を保持しながら、液体１１をストレートに襞１３内へ受入れるが、ブロック８Ａ間の領域３５へ流入した液体１１は、その圧力と共に分配材１０に吸収され、分散されて近傍の襞１３へ分配される。
【００２５】
このように機能し得る分配材は、図３（ａ）に示した発泡ウレタン１２以外にも、例えば、図３（ｂ）及び図３（ｃ）のように構成してもよい。
【００２６】
即ち、図３（ｂ）は硬質の材料（例えば金属）からなる分配材１５であり、その本体１５ａの側面に複数の流出孔１６を設け、開口１５ｂから圧力を伴って供給される液体１１を流出孔１６によって分配して流出させるものであり、この長さ方向における流出孔１６同士の間隔は、非開口側に近い程狭めることにより流出孔１６が増えるため、一層分配性を高めることもできる。
【００２７】
また、図３（ｃ）は硬質で多孔質の材料からなる本体１７ａを有する分配材１７であり、開口１７ｂから圧力を伴って供給される液体１１は自然に本体１７ａの側方へ透過して流出させるものであり、この長さ方向において透過量に差をつけるために、本体１７ａの厚みを長さ方向において、仮想線で示すように開口１７ｂ側を厚く、先側を順次に薄くすることにより、上記した図３（ｂ）と同様に機能させることもできる。
【００２８】
上記した図１のように、発泡ウレタンからなる分配材１０を設けたフィルター１と分配材１０を設けにフィルターとを使用し、それぞれの液体の分配性能を測定したデータを図５に示す。
【００２９】
即ち、濾紙８自体も濾過の時間的経過により、徐々に目づまりを発生し、目づまりに伴って濾過のための圧力も上昇し、或る圧力（この場合は２ｋｇ／ｃｍ²）以上の圧力を必要とするときがこの濾過材の寿命となる。従って、２ｋｇ／ｃｍ²に圧力が達するまでの時間を比較した。
【００３０】
図示の如く、上記分配材１０を使用したフィルター１の性能曲線Ａは、２ｋｇ／ｃｍ²の圧力に達するまでの時間は２５０分（４時間１０分）であるのに比べ、分配材１０を用いない場合の性能曲線Ｂは２２０分（３時間４０分）であり、この差の原因は分配材１０によって液体１１が分散して分配されるため、分配材１０を用いたフィルター１は、図１１において既述した如き濾紙８の襞１３の変形が生じないことによるものであることが証明できる。
【００３１】
上記した濾紙８を折曲させて形成するブロックは、図１に示した以外にも各種の形状のブロックに形成することができる。図６〜図１０はその変形例を示す。
【００３２】
図６に示すフィルター２０は、外筒２から内方へ延設した複数（この場合は４個）の仕切板２１を有し、この仕切り領域にそれぞれ２個のブロック８Ｂが配され、このブロック間に発泡ウレタンからなる分配材２２を設けたものであり、濾紙８の折曲げ方も図１とは異なり、内筒３から流入する液体１１は流入し易いブロック８Ｂと８Ｂ間の領域へ流入後、分配材２２によって外筒２に近い位置において分配される。
【００３３】
図７に示すフィルター２４（以下、外筒及び内筒は図示省略する）は、図６と類似の曲げ形状で、小さい折曲げ寸法に折曲された濾紙８を隣設配置してブロック８Ｃを形成し、ブロック８Ｃと８Ｃの間において、円の中心寄りに発泡ウレタンからなる分配材２５を設けたものである。
【００３４】
図８に示すフィルター２６は、図１と類似な濾紙８の折曲げ方により、ブロック８Ｄを小さく形成して、多数のブロック８Ｄを配設し、それぞれのブロック間に発泡ウレタンからなる分配材２７を設けたものである。
【００３５】
図９に示すフィルター２８は、図示の如く、発泡ウレタンからなる分配材２９を十字状に配し、これによって仕切られる４つの領域に、濾紙８の折り目の一方を外周に位置させて折曲させ、ブロック８Ｅを設けたものである。
【００３６】
また、図１０に示すフィルター３０は、中心側が一体に形成され、外方の四方向へ延設された延設部３１ａを有して、発泡ウレタンからなる分配材３１が形成され、延設部３１で囲まれる円の領域に濾紙８のブロック８Ｆを、それぞれの折り目の一方を外周に向けて配設したものである。
【００３７】
上記したように、本実施の形態の各フィルターは濾紙８を折曲させたブロック同士の間において、圧力が高くなる領域に発泡ウレタンからなる分配材を配して、流入する液体を分配してブロックに流入させるので、液体１１が偏って流入することがないため、濾紙８の襞１３が局部的に変形して濾過面積を低下させることがない。従って、従来、このような現象によって有効濾過面積が減少するという問題を解消することができる。
【００３８】
上記した本実施の形態のフィルターは、本発明の技術的思想に基づいて変形することができる。
【００３９】
例えば、濾紙８を折曲させて変形するブロックの形状や折り方等は上記各実施の形態以外の適宜に実施することができる。
【００４０】
また、分配材１０の材料は発泡ウレタンに限らず、同等な性能の材料であってもよく、例えばセラミックスを用いてもよい。
【００４１】
【発明の作用効果】
上述した如く、本発明のフィルター装置は、濾過部材を通して流体を濾過するフィルターであって、前記濾過部材に接して多孔性部材が配され、この多孔性部材に前記流体を流入させた後にその外部へ流出させ、前記濾過部材へ分配するように構成されているので、多孔性部材に流体が流入後に外部へ流出して前記濾過部材へ分配されるため、流体の流出域が偏在することなく、流体を分配された状態で濾過部材を通って濾過することができ、従って、フィルター装置を大型化することなく、その濾過能力を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態によるフィルターを示し、（ａ）は（ｂ）のａ−ａ線断面図、（ｂ）は右半分を半断面図で示し、左半分の一部分を破断図示した正面図である。
【図２】同、フィルターの濾紙の折曲げの展開図である。
【図３】同、フィルターに使用可能な分配材の性能を示し、（ａ）は発泡ウレタン、（ｂ）は流出孔を有して筒状に形成したもの、（ｃ）は多孔性材料で筒状に形成したものである。
【図４】スポンジゴムで分配材を形成した場合の分配性能を示す図である。
【図５】同、フィルターの性能を示すグラフである。
【図６】同、フィルターの変形例を示す概略図である。
【図７】同、フィルターの他の変形例を示す概略図である。
【図８】同、フィルターの他の変形例を示す概略図である。
【図９】同、フィルターの他の変形例を示す概略図である。
【図１０】同、フィルターの更に他の変形例を示す概略図である。
【図１１】従来例によるフィルターの内部の一部分を示す拡大図である。
【符号の説明】
１、２０、２４、２６、２８、３０・・・フィルター
２・・・外筒
３・・・内筒
４ａ、４ｂ・・・連通孔
５・・・下蓋
６・・・上蓋
７・・・流入口
８・・・濾紙
８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ、８Ｅ、８Ｆ、８Ｇ・・・ブロック
９ａ、９ｂ・・・折り目
１０、１５、１７、２２、２５、２７、２９、３１・・・分配材
１１・・・液体（水）
１２・・・発泡ウレタン
１３、３４・・・襞
１４・・・矢印
１５ａ、１７ａ・・・本体
１５ｂ、１７ｂ・・・開口
１６・・・流出孔
１８・・・スポンジゴム
２１・・・仕切板
３３・・・変形部
３５・・・領域
Ｐ・・・圧力
Ｌ・・・折曲げ寸法

Claims

濾過部材を通して流体を濾過するフィルター装置として、前記濾過部材に接して多孔性部材が配され、この多孔性部材に前記流体を流入させた後にその外部へ流出させ、前記濾過部材へ分配するように構成されているフィルター装置であって、
流体流出孔を有する内筒と外筒との間において、濾過材が折曲されてなる濾過材のブロックの複数個が前記内筒の回りに配されることによって前記濾過部材が形成されていて、前記ブロックにおいて前記濾過材が一方向及びこれとは逆方向に交互に折曲げられ、この折曲げ部分の一端側の折返し部と他端側の折返し部との間の寸法が隣接し合う折曲げ部分間で互いに異なっており、隣接し合う前記ブロック間に、前記濾過材の折返し部に接しかつ前記濾過部材の外周側へ延びる前記多孔性部材が配されている、
フィルター装置。