JP5027090B2 - 差圧インジケータ - Google Patents

Description

本発明は、エアフィルターにおけるフィルターエレメントの目詰まりを検出するためエアフィルターに取着される差圧インジケータに関する。

空気清浄用のエアフィルターは、使用する場所に応じて、例えばオイルミストを除去するもの、あるいは微細な塵、埃等を除去するもの等、種々の構成が提案されている。このようなエアフィルターでは、フィルターケース内にフィルターエレメントが収容されるとともに、空気供給孔に流入される空気がフィルターケース内でフィルターエレメントを通過した後、吐出孔から吐出される。このとき、オイルミストを除去するためのエアフィルターでは、空気が筒状のフィルターエレメントの内側から外側に向かって通過するときオイルミストがフィルターエレメントで濾過される。また、塵や埃を除去するためのエアフィルターでは、空気が筒状のフィルターエレメントの外側から内側に向かって通過するとき塵や埃がフィルターエレメントで濾過される。

このようなエアフィルターは、フィルターエレメントの目詰まりを検出する差圧インジケータを備える。この差圧インジケータとしては、フィルターケース内におけるフィルターエレメント通過前の気圧（一次圧）と、通過後の気圧（二次圧）との圧力差に基づいてフィルターエレメントの目詰まりを検出する構成としたものが提案されている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１の差圧インジケータ（差圧表示器）は、本体と内部が目視できるカバーとの間にダイヤフラムの周縁を挟持させ、ダイヤフラムによって、差圧インジケータ内を本体側の一次圧（一次側流体圧）が作用する一次圧力室と、カバー側の二次圧（二次側流体圧）が作用する二次圧力室とに区画している。そして、フィルターエレメントが目詰まりを起こし、一次圧と二次圧との圧力差が大きくなると、ダイヤフラムがカバー側に変位し、このダイヤフラムの変位によって差圧の概略が表示されるようになっている。よって、差圧インジケータにより差圧の概略が表示されることによりフィルターエレメントの目詰まりを検出できる。
実開平７−５０３９号公報

ところで、空気供給孔からフィルターケース内に流れる空気の量が最大流量であり、フィルターエレメントが交換を必要とするような目詰まり状態にあると、一次圧と二次圧との圧力差が最大値に達する。そして、この一次圧と二次圧との圧力差が最大値に達したときがフィルターエレメントを交換する時期であり、作業者は、一次圧と二次圧との圧力差が最大値に達したことを見落とすことなく知る必要がある。

しかしながら、特許文献１の差圧インジケータでは、一次圧と二次圧との圧力差が最大値に達したときは、ダイヤフラムがカバー側に変位するが、その後に圧力差が小さくなると、ダイヤフラムは本体側へ変位し、元の位置へ戻る。このため、もし作業者が、ダイヤフラムがカバー側へ変位したときを見落としてしまった場合、作業者は一次圧と二次圧との圧力差が最大値に達していたことがあったことに気づかず、フィルターエレメントの交換時期が遅れてしまうという虞があった。

本発明の目的は、作業者が、一次圧と二次圧との圧力差が最大値に達するまで目詰まりしたフィルターエレメントの交換時期を見落とすことのない差圧インジケータを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、エアフィルター内に収容されるフィルターエレメントの通過前の気圧である一次圧と、通過後の気圧である二次圧との圧力差に基づいて、前記フィルターエレメントの目詰まりを検出するため前記エアフィルターに取着される差圧インジケータであって、前記エアフィルターに取着される本体と、該本体に一体化され内部が目視可能なカバーとからなるハウジングを備え、該ハウジング内には、前記一次圧が供給される一次圧領域と前記二次圧が供給される二次圧領域とに前記ハウジング内を区画するとともに前記圧力差に基づいて変位する感圧部材が配設され、前記カバー内には、該カバーを通して目視可能な表示部材が移動可能に配設されるとともに、前記表示部材と前記感圧部材との間には、前記感圧部材の前記二次圧領域側への変位に伴い前記表示部材を押圧する押圧部材が配設され、さらに、前記一次圧と前記二次圧との圧力差が最大値に達して、前記表示部材が前記押圧部材によって所定位置にまで押圧されたとき、前記表示部材を前記所定位置に保持する保持手段を備え、前記表示部材はリングよりなるとともに、前記保持手段は、前記リングの外周面に取着され、前記カバーの内周面に摺動抵抗を付与する弾性材料製のパッキンであることを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、エアフィルター内に収容されるフィルターエレメントの通過前の気圧である一次圧と、通過後の気圧である二次圧との圧力差に基づいて、前記フィルターエレメントの目詰まりを検出するため前記エアフィルターに取着される差圧インジケータであって、前記エアフィルターに取着される本体と、該本体に一体化され内部が目視可能なカバーとからなるハウジングを備え、該ハウジング内には、前記一次圧が供給される一次圧領域と前記二次圧が供給される二次圧領域とに前記ハウジング内を区画するとともに前記圧力差に基づいて変位する感圧部材が配設され、前記カバー内には、該カバーを通して目視可能な表示部材が移動可能に配設されるとともに、前記表示部材と前記感圧部材との間には、前記感圧部材の前記二次圧領域側への変位に伴い前記表示部材を押圧する押圧部材が配設され、さらに、前記一次圧と前記二次圧との圧力差が最大値に達して、前記表示部材が前記押圧部材によって所定位置にまで押圧されたとき、前記表示部材を前記所定位置に保持する保持手段を備え、前記表示部材はリングよりなるとともに、前記保持手段は、前記リングの外周面に凹設された凹部と、前記カバーの内周面に設けられて前記リングの前記凹部に係止可能な凸部とからなり、前記リングが所定位置に達したとき、前記リングの前記凹部に前記カバーの前記凸部が係止することにより前記リングを所定位置に保持することを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記カバーには、前記所定位置を表示する表示手段が設けられていることを要旨とする。

この発明によれば、作業者が、一次圧と二次圧との圧力差が最大値に達するまで目詰まりしたフィルターエレメントの交換時期を見落とすことがない。

以下、本発明をエアフィルターが備える差圧インジケータに具体化した一実施形態を図１及び図２にしたがって説明する。なお、エアフィルターは、空気供給源から複数のアクチュエータに供給される空気からオイルミストを除去するために使用される。

図１に示すように、エアフィルター１０は、ボディ１１の下部にフィルターケース１２が取着されるとともに、フィルターケース１２内において筒状のフィルターエレメント１３がボディ１１に支持されている。なお、このフィルターエレメント１３は、オイルミストを除去するためのエレメントである。

ボディ１１の一側面には空気供給孔１４が設けられるとともに、他側面には吐出孔１５が設けられている。空気供給孔１４は、フィルターケース１２内のフィルターエレメント１３の内周側に連通されるとともに、吐出孔１５はフィルターエレメント１３の外周側に連通されている。ボディ１１の上面中央部には取付凹部１１ａが形成されるとともに、取付凹部１１ａの内側面には雌ネジ（図示せず）が形成されている。そして、この取付凹部１１ａを利用して、エアフィルター１０に差圧インジケータ１６が取着されている。

ボディ１１には一次圧供給孔３２が形成されるとともに、この一次圧供給孔３２はフィルターエレメント１３の内周側と取付凹部１１ａとを連通している。また、ボディ１１には二次圧供給孔３５が形成されるとともに、この二次圧供給孔３５はフィルターエレメント１３の外周側と取付凹部１１ａとを連通している。

図２に示すように、差圧インジケータ１６のハウジングＨは、上方を開口した有底筒状の本体２１と、透明な合成樹脂製であるとともに下方が開口した円筒状のカバー２２とから構成されている。本体２１は、差圧インジケータ１６がボディ１１の上面中央部に取着される際に、取付凹部１１ａに取付けられる第１本体２１ａと、第１本体２１ａの上部に取着される第２本体２１ｂとから構成されている。第１本体２１ａの外側面には取付凹部１１ａの雌ネジと螺合可能な雄ネジ（図示せず）が形成されている。そして、差圧インジケータ１６は、第１本体２１ａの底面が取付凹部１１ａの底面に当接するまで取付凹部１１ａの雌ネジに第１本体２１ａの雄ネジを螺合することで、エアフィルター１０に取り付けられる。

カバー２２は、本体２１における上方から第２本体２１ｂ内へ挿入されることで本体２１と組み付けられるとともに、カバー２２内は目視可能となっている。なお、カバー２２と第２本体２１ｂとの間にはシール２３が介在されるとともに、第１本体２１ａと第２本体２１ｂとの間にはシール２４が介在され、ハウジングＨ内外が密封されている。また、カバー２２の上部には挿入孔２２ａが形成されている。

本体２１内にはダイヤフラム２５が配設されている。ダイヤフラム２５は、ダイヤフラム２５の周縁部が第１本体２１ａの上面と第２本体２１ｂの底面との間に挟持されている。そして、このダイヤフラム２５により、ハウジングＨは、ダイヤフラム２５より下側の一次圧空間３４と、ダイヤフラム２５より上側の二次圧空間３９とに区画されている。

カバー２２内には、カバー２２内を摺動可能（移動可能）な表示部材としての円環状をなすリング３０が配設されている。リング３０は、カバー２２外から目視可能である。リング３０の外周面には保持手段としての弾性材料製（本実施形態ではゴム製）のパッキン３１が一体に設けられている。また、このパッキン３１によって、リング３０とカバー２２の内周面との間に摺動抵抗が付与され、この摺動抵抗によってリング３０が移動した位置に位置決め保持されるようになっている。

また、カバー２２内において、リング３０より上側にはハウジングＨ内を上下方向へ移動可能な円板状のストッパ２９が設けられている。ストッパ２９の下面中央部には、嵌合凹部２９ａが凹設されている。ストッパ２９の周面とカバー２２の内周面との間にはシール３８が介在されるとともに、このシール３８によりストッパ２９の周面とカバー２２の内周面との間がシールされている。また、このシール３８は、ストッパ２９と一体的にハウジングＨ内を上下方向へ移動可能である。

また、ハウジングＨ内において、リング３０とダイヤフラム２５との間には、ハウジングＨ内を上下方向へ移動可能な押圧部材としてのピストン２６が収容されている。ピストン２６の上面中央部には、嵌合凹部２６ａが凹設されている。この嵌合凹部２６ａにはコイルバネ２７が配設されるとともに、このコイルバネ２７には下方を開口したガイド筒２８が被せられている。ガイド筒２８の上部は、ストッパ２９の嵌合凹部２９ａに嵌合している。そして、ピストン２６は、このコイルバネ２７によって、ハウジングＨ内における下方側、すなわち、ダイヤフラム２５に向けて付勢されるとともに、ピストン２６における下面はダイヤフラム２５の上面と接している。また、ストッパ２９は、このコイルバネ２７によって、リング３０より上側に向けて付勢されるとともに、カバー２２の上部内面に当接している。

そして、空気供給孔１４からフィルターケース１２内に流れる空気の量が最大流量であり、フィルターエレメント１３が交換を必要とするような目詰まり状態にあると、一次圧と二次圧との圧力差が最大値に達し、リング３０は、ダイヤフラム２５の変位によってストッパ２９の下面に当接するようになっている。ここで、「最大流量」とは、本実施形態におけるエアフィルター１０の使用形態において、全てのアクチュエータに空気を供給するため空気供給源から供給される空気の量が最大となったときの空気の流量のことをいう。また、このリング３０がストッパ２９に当接する位置は、フィルターエレメント１３が目詰まり状態であって、フィルターエレメント１３の交換時期であることを示す所定位置とする。すなわち、ストッパ２９は、所定位置を表示する表示手段として機能する。

図２に示すように、第１本体２１ａには、一端が一次圧供給孔３２と連通する連通孔３３が形成されるとともに、連通孔３３の他端は一次圧空間３４と連通している。したがって、フィルターエレメント１３の内周側、一次圧供給孔３２、連通孔３３及び一次圧空間３４は一次圧領域となっている。

また、第１本体２１ａには、一端が二次圧供給孔３５と連通する連通孔３６が形成されるとともに、連通孔３６の他端は、ダイヤフラム２５の周縁部における上方において、第２本体２１ｂの側面に形成された連通孔３７と連通している。連通孔３７は二次圧空間３９に連通している。したがって、フィルターエレメント１３の外周側、二次圧供給孔３５、連通孔３６，３７及び二次圧空間３９は二次圧領域となっている。

したがって、ダイヤフラム２５は、一次圧領域と二次圧領域とを区画する感圧部材として機能する。
次に、差圧インジケータ１６の動作について説明する。なお、差圧インジケータ１６において、空気供給孔１４からフィルターケース１２内に空気が流入されておらず、フィルターエレメント１３が目詰まり状態でない場合、ダイヤフラム２５は変位せず、ピストン２６はダイヤフラム２５上に支持されるとともに、このピストン２６の上面にリング３０が支持されているとする。

空気供給孔１４からフィルターケース１２内に空気が流入されると、空気はフィルターエレメント１３の内側から外側に向かって通過するとともに、フィルターエレメント１３によって濾過された空気が吐出孔１５から吐出される。このとき、フィルターエレメント１３を通過する前の一次圧が、一次圧供給孔３２から連通孔３３を介して、一次圧空間３４内に供給される。また、フィルターエレメント１３を通過した後の二次圧が、二次圧供給孔３５から連通孔３６，３７を介して、二次圧空間３９に供給される。また、フィルターエレメント１３を空気が通過することによって、オイルミストがフィルターエレメント１３で濾過され、フィルターエレメント１３は徐々に目詰まり状態となっていく。フィルターエレメント１３が目詰まり状態となるにつれて、一次圧と二次圧との圧力差が大きくなっていく。

空気供給孔１４からフィルターケース１２内に流入される空気の量が少なく、フィルターエレメント１３があまり目詰まり状態でない場合は、一次圧と二次圧との間の圧力差は小さいため、図２（ａ）に示すように、ダイヤフラム２５は僅かにしか上方へ変位していない。

そして、空気供給孔１４からフィルターケース１２内に流入される空気の量が多く、フィルターエレメント１３が目詰まり状態となってくると、一次圧と二次圧との間の圧力差が大きくなっていくとともに二次圧空間３９の気圧が低下していき、ダイヤフラム２５が徐々に上方へと押し上げられる。すると、ピストン２６がダイヤフラム２５によって上方へと徐々に押し上げられるとともに、リング３０がピストン２６によってストッパ２９側へと徐々に押し上げられる。このとき、リング３０は、パッキン３１の摺動抵抗により押し上げられた位置に位置決め保持される。

そして、空気供給孔１４からフィルターケース１２内に流れる空気の量が最大流量であり、フィルターエレメント１３が交換を必要とするような目詰まり状態となると、一次圧と二次圧との圧力差が最大値に達する。その結果、図２（ｂ）に示すように、ピストン２６はダイヤフラム２５によってさらに上方に押し上げられるとともに、リング３０はピストン２６によってストッパ２９の下面に当接する。このとき、リング３０は、パッキン３１の摺動抵抗によりストッパ２９に当接した所定位置に位置決め保持される。その後、空気供給孔１４からフィルターケース１２内に流入される空気の量が減少すると、ダイヤフラム２５は一次圧空間３４側へ変位するとともに、ピストン２６もダイヤフラム２５とともに一次圧空間３４側へ戻る。よって、図２（ｃ）に示すように、空気供給孔１４からフィルターケース１２内に流入される空気の量が最大流量であり、フィルターエレメント１３が交換を必要とするような目詰まり状態となると、一次圧と二次圧との圧力差が最大値に達し、リング３０はストッパ２９の下面に当接された状態で保持される。

作業者は、リング３０がストッパ２９の下面に当接された状態で保持されていることを視認すると、それをフィルターエレメント１３の交換時期と判断し、フィルターエレメント１３を新たなフィルターエレメントに交換する。

一方、ストッパ２９に当接し、所定位置にまで移動したリング３０を移動する前の元の位置に戻すためには、図２（ｄ）に示すように、カバー２２の挿入孔２２ａを介してストッパ２９を下方（図２（ｄ）に示す矢印Ｙの方向）へ押し込むことでリング３０を元の位置に戻す。押し込まれたストッパ２９は、コイルバネ２７の付勢力によってカバー２２の下面の位置まで戻される。すなわち、ストッパ２９は、所定位置まで移動したリング３０を、移動する前の元の位置に復帰させる復帰手段としても機能する。

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）空気供給孔１４からフィルターケース１２内に流れる空気の量が最大流量であり、フィルターエレメント１３が交換を必要とするような目詰まり状態となると、一次圧と二次圧との圧力差が最大値に達し、ダイヤフラム２５の変位によって、リング３０はストッパ２９に当接する。そして、ストッパ２９に当接する位置まで移動したリング３０は、パッキン３１によってストッパ２９の下面に当接された位置に保持される。よって、作業者は、位置決め保持されたリング３０を視認することで、一次圧と二次圧との圧力差が最大値に達したことを見落とすことがない。したがって、フィルターエレメント１３の交換時期の見落としを防止することができる。その結果、交換を必要とするような目詰まり状態であるフィルターエレメント１３を新しいフィルターエレメントに交換することができるとともに、フィルターエレメント１３を通過する空気によって、フィルターエレメント１３にて捕獲したオイルミストが吐出孔１５側へ流れ込んでしまうことを防止することができる。

（２）空気供給孔１４からフィルターケース１２内に流れる空気の量が最大流量であり、フィルターエレメント１３が交換を必要とするような目詰まり状態となると、一次圧と二次圧との圧力差が最大値に達し、リング３０はパッキン３１によってストッパ２９の下面に当接された位置に保持される。よって、作業者は、エアフィルター１０に最大流量の空気を流しているタイミングで差圧インジケータ１６を視認していなくても、エアフィルター１０に最大流量の空気が流れたタイミングでの圧力差を確認することができる。例えば、作業前の点検等のタイミングであったとしても、そのときに、リング３０がストッパ２９の下面に当接された位置に保持されているか否かを視認するだけで、エアフィルター１０に最大流量の空気が流れたときの圧力差を知り、フィルターエレメント１３の交換の要否を確認することができる。

（３）上記構成の差圧インジケータ１６においては、電源が必要でないため、例えば、電気信号を保持するためのシーケンサ等のソフトや複雑な配線等を必要としない。よって、差圧インジケータ１６における構成が簡素化できる。さらには、上記構成の差圧インジケータ１６であれば、電気が使用不可である場所であっても使用することができる。

（４）リング３０を移動した位置に保持する保持手段として、弾性材料製（ゴム製）のパッキン３１を設けた。このように、リング３０とは別の部材を用いてリング３０に摺動抵抗を付与することで、別の部材の材質を適宜選択して摺動抵抗の大きさを調節することができる。

（５）リング３０がストッパ２９の下面に当接するとともに、その当接した位置に保持されたことで、圧力差が最大値に達したことを示すようにした。よって、作業者は、一次圧と二次圧との圧力差が最大値に達したことを容易に視認することができる。

（６）ストッパ２９は、コイルバネ２７の付勢力によってカバー２２の下面側に向けて付勢されている。よって、ストッパ２９を押圧してリング３０を元の位置に移動させた後、ストッパ２９を自動でカバー２２の下面の位置まで戻すことができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ カバー２２の側面に表示手段としてのラインを引くなどして所定位置を表示してもよい。

○ 実施形態において、感圧部材としてダイヤフラムを用いたが、これに限らず、例えばベローズを用いてもよい。
○ リング３０をゴム材料で形成し、このリング３０の外周面によって保持手段を構成するとともに、パッキン３１を削除してもよい。

○ リング３０の外周面に凹部を凹設するとともに、カバー２２の内周面にリング３０の凹部に係止可能な凸部を設け、リング３０が所定位置に達したとき、リング３０の凹部にカバー２２の凸部が係止してリング３０を所定位置に保持するようにしてもよい。このとき、リング３０の凹部とカバー２２の凸部とがリング３０を所定位置のみに保持する保持手段として機能する。

○ 本発明を塵や埃を除去するためのエアフィルターに適用してもよい。このエアフィルターでは、外部から供給される空気をフィルターエレメントの外周側から内周側に向かって通過させるため、ボディ１１は上記実施形態と共通であるが、空気供給孔と吐出孔とを入れ替えて使用する。

以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。
（１）前記表示部材が前記表示手段に当接することで、前記圧力差が最大値に達して前記フィルターエレメントの交換時期を示す請求項３に記載の差圧インジケータ。

（２）前記表示手段は、前記所定位置に移動した前記表示部材を押圧して移動前の位置へ復帰させる復帰手段を兼ねている請求項３及び前記技術的思想（１）に記載の差圧インジケータ。

（３）前記表示手段は、前記ハウジング内に設けられるコイルバネの付勢力によって、前記表示部材を押圧する前の位置に戻される前記技術的思想（２）に記載の差圧インジケータ。

実施形態におけるエアフィルターの縦断面図。 （ａ）〜（ｄ）は実施形態における差圧インジケータの縦断面図。

符号の説明

１０…エアフィルター、１３…フィルターエレメント、１６…差圧インジケータ、２１…本体、２２…カバー、２５…感圧部材としてのダイヤフラム、２６…押圧部材としてのピストン、２９…表示手段としてのストッパ、３０…表示部材としてのリング、３１…保持手段としてのパッキン、３２…一次圧領域を構成する一次圧供給孔、３３…一次圧領域を構成する連通孔、３４…一次圧領域を構成する一次圧空間、３５…二次圧領域を構成する二次圧供給孔、３６，３７…二次圧領域を構成する連通孔、３９…二次圧領域を構成する二次圧空間、Ｈ…ハウジング。

Claims (3)

1. エアフィルター内に収容されるフィルターエレメントの通過前の気圧である一次圧と、通過後の気圧である二次圧との圧力差に基づいて、前記フィルターエレメントの目詰まりを検出するため前記エアフィルターに取着される差圧インジケータであって、
   前記エアフィルターに取着される本体と、該本体に一体化され内部が目視可能なカバーとからなるハウジングを備え、該ハウジング内には、前記一次圧が供給される一次圧領域と前記二次圧が供給される二次圧領域とに前記ハウジング内を区画するとともに前記圧力差に基づいて変位する感圧部材が配設され、
   前記カバー内には、該カバーを通して目視可能な表示部材が移動可能に配設されるとともに、前記表示部材と前記感圧部材との間には、前記感圧部材の前記二次圧領域側への変位に伴い前記表示部材を押圧する押圧部材が配設され、
   さらに、前記一次圧と前記二次圧との圧力差が最大値に達して、前記表示部材が前記押圧部材によって所定位置にまで押圧されたとき、前記表示部材を前記所定位置に保持する保持手段を備え、
   前記表示部材はリングよりなるとともに、前記保持手段は、前記リングの外周面に取着され、前記カバーの内周面に摺動抵抗を付与する弾性材料製のパッキンであることを特徴とする差圧インジケータ。
2. エアフィルター内に収容されるフィルターエレメントの通過前の気圧である一次圧と、通過後の気圧である二次圧との圧力差に基づいて、前記フィルターエレメントの目詰まりを検出するため前記エアフィルターに取着される差圧インジケータであって、
   前記エアフィルターに取着される本体と、該本体に一体化され内部が目視可能なカバーとからなるハウジングを備え、該ハウジング内には、前記一次圧が供給される一次圧領域と前記二次圧が供給される二次圧領域とに前記ハウジング内を区画するとともに前記圧力差に基づいて変位する感圧部材が配設され、
   前記カバー内には、該カバーを通して目視可能な表示部材が移動可能に配設されるとともに、前記表示部材と前記感圧部材との間には、前記感圧部材の前記二次圧領域側への変位に伴い前記表示部材を押圧する押圧部材が配設され、
   さらに、前記一次圧と前記二次圧との圧力差が最大値に達して、前記表示部材が前記押圧部材によって所定位置にまで押圧されたとき、前記表示部材を前記所定位置に保持する保持手段を備え、
   前記表示部材はリングよりなるとともに、前記保持手段は、前記リングの外周面に凹設された凹部と、前記カバーの内周面に設けられて前記リングの前記凹部に係止可能な凸部とからなり、前記リングが所定位置に達したとき、前記リングの前記凹部に前記カバーの前記凸部が係止することにより前記リングを所定位置に保持することを特徴とする差圧インジケータ。
3. 前記カバーには、前記所定位置を表示する表示手段が設けられている請求項１又は請求項２に記載の差圧インジケータ。

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