JP5415426B2 - 鋸歯状シールを備えたフィルタエレメント及びフィルタシステム - Google Patents

Description

本発明は、鋸歯状シールを備えたフィルタエレメント及びフィルタシステムに関し、特に内燃機関の吸入空気のためのフィルタエレメント及びフィルタシステムに関する。

特許文献１（ＵＳ ４，７２０，２９２）に開示されるエアフィルタの特徴は以下の通りである。軸方向に開口する気体出口と、取り外し可能なカバーで開閉され通常は開放されている第２端とを有するフィルタハウジングであって、ハウジング外周には空気吸入口が設けられる。ハウジング内には、内側支持筒と、外側支持筒によって支持されるフィルタと、を備えた略円筒状フィルタエレメントが備えられ、該フィルタエレメントはハウジングと同軸に配置されている。フィルタエレメントをハウジングにシールする作業は、径方向内側に傾斜する略シリンダ状の外周側面部を有する環状エンドプレートをハウジングの出口開口部から内側へと押し込むことによって行われる。

エアフィルタのフィルタインサートは一定期間運転した後に交換することは周知である。エアフィルタに詰まるほこりの量によって、フィルタの寿命は数日（建設機械の場合）になったり数ヶ月になったりする。

特許文献１に開示されるフィルタインサートは、従来から使用されている他のフィルタインサートと同様に複数の材料を組み合わせて製造され、特に支持筒には鋼板が用いられる。ろ過媒体には紙若しくはプラスチック製の不織布が用いられ、エンドプレートはプラスチック、例えば軟質エラストマーで作られる。

特にフィルタエレメントを頻繁に交換する場合には、フィルタエレメントが確実且つ安全な方法でハウジングにシールされることが重要である。シール構造は温度耐性及び振動耐性を備える必要がある。設備や装置に強い振動や衝撃が与えられても、フィルタエレメントが確実にシールされた状態でなければならない。また、フィルタエレメントは熱的接合が問題なく行われるように、可能な限り金属素材を使用すべきではない。

ＵＳ ４，７２０，２９２

よって、本発明の目的は、高いろ過性能を備えるとともに、未ろ過媒体の領域とろ過済み媒体の領域を隔てて確実にシールされるフィルタエレメント及びフィルタシステムを提供することである。この目的は独立請求項の特徴により解決される。

本発明の決定的な利点は、フィルタエレメントのシール部をＶ字型構造とＶ字の脚に挟まれたシール溝とで構成することによって、高いシール作用を備えながらフィルタエレメントがハウジングに支持される点である。特に、プラスチック材を用いる場合や振動荷重が掛かる部材をシールする場合、温度が大きく変動してもシール作用を確保できるような構造が求められる。

本発明の１実施例によれば、シール部を支持するエンドプレートは２種類のプラスチック材で構成される。エンドプレートをそれぞれのプラスチック材のみで構成してもよいことは勿論である。原則的に硬質の構成材料は支持部材に使用し、その上にＶ字型シール部材として形成されたエラストマー又は発泡プラスチック材を設置する。硬質部材とろ過媒体の間にはエラストマー又は発泡プラスチック材製の連結部が設けられてもよい。また、この連結部は２成分射出成形法で作ることもできる。

エンドプレートは熱板溶接法によってフィルタエレメントに取り付けることも可能である。また、赤外線放射によってエンドプレートを加熱して、加熱した熱可塑性プラスチック材にフィルタエレメントを植設してもよい。

本発明では、Ｖ字型シール部材にステーが設けられている。これらのステーがハウジング側の封止用ステーに支持されることにより、シール作用が高められる。ステーの代わりにシールリップを設けてもよいことは当然である。

更に本発明では、Ｖ字型シール部材はダブルステー構造の軸端面に沿って延出している。こうすると、確実にフィルタエレメントがハウジングに接触することになる。

また、本発明はフィルタエレメントを備えたフィルタシステムに関する。このフィルタシステムは特に内燃機関の吸気をろ過するために使用されるものであり、ハウジングとフィルタエレメントを収納するカバーを備えている。

エンドプレートはチキソトロピーを利用した方法で製造してもよい。これは一定量のチキソトロピー材料を用いた方法で、成型を何回も行わずにシール構造が作られる。

フィルタシステムには、フィルタエレメントのシール構造と連絡する２つの環状溝が、シール領域に設けられていることが好ましい。

更なる実施例によれば、ハウジングの吸気口周辺にサイクロン型又はロータリー型セパレータが設けられる。このセパレータはろ過媒体を回転させるためのガイドリブを備える。回転することによりほこりが外側へと案内されて、適当な場所に配置されたほこり排出口から排出される。

上記の特徴並びに他の特徴は請求項だけでなく明細書及び図面からも理解できるであろう。

フィルタシステムの断面図である。 フィルタハウジングにおけるシール領域の詳細図である。

以下に実施例を用いて本発明を更に詳細に説明する。
図１に記載のフィルタシステムは、略同心円状のハウジング２６より成り、ハウジングには吸気口２８が備えられる。このフィルタシステムは内燃機関の吸入空気をろ過するために使用される。吸気口２８から未ろ過空気が矢印３８で示すように供給され、供給された空気はサイクロン型のプレセパレータ３４を通過して回転流となる。このように空気が回転すると、空気中に含まれるパーティクルはハウジング壁に付着して、適当なバルブによって閉鎖されるほこり排出口３５から外部へと排出される。

ハウジング２６には中間部材３７が取り付けられる。この中間部材３７はハウジングと同様に同心円状で、４０で示す領域において溶接等によりハウジング２６に結合させている。そして、中間部材３７にはカバー２７が取り付けられる。クランプ式の閉鎖部材や他の適当な閉鎖手段によって、カバー２７と中間部材３７は着脱可能に連結される。このように、カバー２７、中間部材３７、ハウジング２６によって、被ろ過空気を放出するための気体出口２９を備えた密閉システムができる。

完成した密閉システムの中にはフィルタエレメント３９が設けられる。このフィルタエレメントはジグザグに折畳まれたろ過媒体１０を備えており、このろ過媒体もまた同心円状である。フィルタエメント３９の両端面にはエンドプレート１１、１２が設けられる。一方のエンドプレート１２はフィルタエレメントと同心円の開口１３が設けられ、他方のエンドプレート１１には閉鎖部材２４が設けられる。被ろ過空気はフィルタエレメント内を矢印４１の方向に通過することによって浄化され、出口２９から内燃機関（不図示）へと矢印４２の方向に移動する。

（図１で見ると）左側に位置するフィルタエレメントのエンドプレート１２には、２本の脚１４ａ、１４ｂからなるダブルステー構造１４が設けられている。このダブルステー構造の２つの２本の脚１４ａ、１４ｂの間に、Ｖ字型シール１６が配設される。このＶ字型シールは、２本の脚１４ａ、１４ｂがダブルステー構造の軸端面に沿って延出するように構成されている。更に、２本の脚１４ａ、１４ｂの内側には突起状の封止部２１ａ〜２１ｄが周方向に延設されている。Ｖ字型シール１６と、２本の脚１４ａ、１４ｂからなるダブルステー構造１４は、これらの突起状の封止部２１ａ〜２１ｄでハウジング２６側の封止用ステー２０を（円周方向に）包囲することによって、未ろ過空気領域（領域１９）と清浄空気領域４３とを隔てるように封止している。

エンドプレート１２において、Ｖ字型シール１６の裏側にポリウレタンフォーム４５が設けられる。このポリウレタンフォール４５にはフィルタ媒体が植設されている。ポリウレタンフォームをハウジング２６の壁４６まで到達する大きさにして、ハウジング壁とともに粗い粉塵のためのシール構造を形成することにより、シール機能を劣化させる可能性がある粗い粉塵をシール領域１９に侵入させないようにしている。

エンドプレート１１周辺では、フィルタエレメントが支持用突起４３ａ、４３ｂによってカバー２７に支持されている。このような構成によってエンドプレート１２に向かって充分な軸方向力が働き、信頼性のあるシール作用が行われる。

Claims (8)

1. ジグザグに折畳まれた同心円状のろ過媒体（１０）と、１端面に設けられる第１のエンドプレート（１１）と、他端面に設けられる第２のエンドプレート（１２）とを備え、前記第２のエンドプレート（１２）は同心円状の開口（１３）を備えるとともに前記ろ過媒体のジグザグ部分の上に円形リングの形で配置されるように構成された、フィルタエレメントにおいて、
   前記第２のエンドプレート（１２）は軸方向外方に向かって延びる２つのステー（１４ａ、１４ｂ）を備え、該２つのステー（１４ａ、１４ｂ）の間に、エラストマー材又は発泡プラスチック材からなるＶ字型シール部材（１６）を介在させて、該Ｖ字型シール部材によって前記フィルタエレメントを収納するハウジング（２６）に周方向に延設された封止用ステー（２０）が包囲されているとともに、
   前記ハウジング（２６）の前記封止用ステー（２０）に対向する位置にある前記Ｖ字型シール部材（１６）の内側のシール領域に、前記封止用ステー（２０）を周方向に包囲するように突起状の封止部（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ）が周方向に延設され、
   前記Ｖ字型シール部材（１６）の裏側の前記第２のエンドプレート（１２）には、前記ろ過媒体（１０）が植設されているポリウレタンフォーム（４５）が設けられ、該ポリウレタンフォーム（４５）を前記ハウジング（２６）の壁（４６）まで到達する大きさに構成していることを特徴とするフィルタエレメント。
2. 前記第２のエンドプレート（１２）は２種類の構成材で作ったプラスチック部材であり、第１の構成材は硬質材で第２の構成材はＶ字型シールを形成するエラストマー材であることを特徴とする請求項１記載のフィルタエレメント。
3. 前記エラストマー材によって前記硬質材とフィルタ媒体が連結されることを特徴とする請求項１又は２に記載のフィルタエレメント。
4. 前記Ｖ字型シール部材は、前記２つのステー（１４ａ、１４ｂ）の軸端面に沿って延出していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のフィルタエレメント。
5. 前記Ｖ字型シール部材は、ＥＰＤＭ、ＴＰＥ、シリコン、ＰＵＲフォームの中の１又は複数の構成材よりなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のフィルタエレメント。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のフィルタエレメントと、略同心円状のハウジング（２６）と、該ハウジング（２６）を閉鎖する同じく同心円状のカバー（２７）と、特に空気などの被ろ過媒体を供給するためにハウジング及び／又はカバーに設けた流入口（２８）と、を備え、前記ハウジング（２６）には前記ろ過済み媒体を排出するための同心円状の排出口（２９）が設けられたフィルタシステムにおいて、
   前記ハウジングの排出口（２９）周辺には、封止用ステー（２０）と接触面（４４）によるシール構造が、前記Ｖ字型シール部材（１６）と適合するように設けられることを特徴とするフィルタシステム。
7. 前記封止用ステー（２０）は並行に延びる２つの封止面（２０ｂ）を有し、これらの面は傾斜若しくは曲線部を含む端面（２０ｃ）を介して連続していることを特徴とする請求項５記載のフィルタシステム。
8. 前記流入口（２８）の周辺にはサイクロン型セパレータ（３４）が設けられ、前記ハウジング（２６）又は前記カバー（２７）には粉塵排出口（３５）が設けられることを特徴とする請求項５又は６に記載のフィルタシステム。
   

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