JP6312359B2 - フィルタエレメント - Google Patents

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  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)

Description

本発明は、流体の濾過に使用されるフィルタエレメントに関する。
このようなフィルタエレメントは、気体や液体に混入した固体粒(例えば、ダスト等)
を取り除くための種々のフィルタ装置に用いられている。例えば、空気に混入したダスト
等を取り除くフィルタエレメントでは、波形状濾材の一方の面にシート状濾材を接着して
構成された濾材を丸めて円筒状に形成されたものが知られている(例えば、特許文献1を
参照)。このような円筒状のフィルタエレメントでは、上流側に流入孔を有して下流側が
閉塞された複数の流入通路と、上流側が閉塞されて下流側に流出孔を有する複数の流出通
路とが周方向に交互に並んで形成されており、流入通路に流入された空気が濾材を通過し
て流出通路に流れるときにダスト等が濾材により捕捉されるように構成されている。
特開2010‐201296号公報
ところで、このようなフィルタエレメントのフィルトレーション(濾過)は、図6に示
すように濾材の表面および深層部において行われるが、この2つの濾過システムのうち濾
材抵抗の増大すなわちフィルタエレメントの寿命に影響をおよぼすのは深層部における濾
過となっている。そのため、長寿命のフィルタエレメントを実現するには、濾材の深層部
への固体粒の侵入を極力減らす事、すなわち濾材の深層部における濾過の前での固体粒の
捕捉量を増大させることが重要である。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、濾材の深層部における濾過の前
での固体粒の捕捉量を増大させることにより長寿命のフィルタエレメントを実現すること
を目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、流体の流入方向に延びる繊維製濾材により、上流側に流入孔(例えば、実施形態におけるエレメント流入孔55a)を有して下流側が閉塞された流入通路と、上流側が閉塞されて下流側に流出孔(例えば、実施形態におけるエレメント流出孔57b)を有する流出通路とが区画形成されたフィルタエレメントにおいて、波形状濾材の一方の面にシート状濾材を接着して構成された繊維製濾材を丸めて円筒状に形成し、前記流入方向に延びる複数の通路空間を有するように構成され、前記複数の通路空間のいずれかにおいて下流側の端部を閉塞して複数の前記流入通路を形成するとともに、前記複数の通路空間の残りにおいて上流側の端部を閉塞して複数の前記流出通路を形成し、前記繊維製濾材の前記流入通路を形成する3つの面に、前記繊維製濾材を凹凸加工してもしくは固形接着剤を塗布して、それぞれ独立した凸状の突起部を前記流入方向に所定間隔を置いて複数設けたことを特徴とする。
本発明に係るフィルタエレメントによれば、濾材の流入通路側の面に、流入方向と直交
する方向に突出する突起部が設けられているので、この突起部により渦巻きが生じて突起
部の下流側に淀み部が形成される。この渦巻きにより流体に混入した固体粒を流体から分
離させて淀み部に堆積させて捕捉することができる(突起部の下流側において固体粒のケ
ーク層を形成させることができる)。そのため、濾材の表面および深層部における濾過の
前での固体粒の捕捉量を増大させることができる。したがって、フィルタエレメント全体
での固体粒の捕捉量を増大させることができ、長寿命のフィルタエレメントを実現するこ
とができる。
なお、上記のフィルタエレメントにおいて、突起部は、流入方向に所定間隔を置いて複数設けられる。そのため、複数の突起部により複数の渦巻きおよび淀み部が形成されるので、濾材の表面および深層部における濾過の前での固体粒の捕捉量をより一層増大させることができる。したがって、より一層長寿命のフィルタエレメントを実現することができる。
また、上記のフィルタエレメントにおいて、波形状濾材の一方の面にシート状濾材を接着して構成された濾材を丸めて円筒状に形成し、流入方向に延びる複数の通路空間を有するように構成され、複数の通路空間のいずれかにおいて下流側の端部を閉塞して複数の流入通路を形成し、複数の通路空間の残りにおいて上流側の端部を閉塞して複数の流出通路を形成するように構成される。そのため、単位体積当たりの濾過面積を大きくしつつコンパクトなフィルタエレメントを実現することができる。
本発明に係るフィルタエレメントを備えるエアクリーナの分解斜視図である。 (a)は本発明に係るフィルタエレメントの展開側面図であり、(b)はフィルタエレメントの斜視図である。 本発明に係るフィルタエレメントにおける流入方向の断面図である。 (a)は図3に示す矢印IV‐IV断面図(一部)であり、(b)は突起部の変形例を示す断面図である。 突起部により生じる渦巻きおよび淀み部(固体粒のケーク層)を説明するための図である。 フィルタエレメントの断面を示す電子顕微鏡画像である。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。本発明に係るフィルタエレ
メントを備えるエアクリーナ1を図1に示している。なお、以下の説明では、説明の便宜
上、図1に示す左方、上方、後方の矢印の方向を、左右方向、上下方向、前後方向として
説明する。
エアクリーナ1は、車両等のエンジンに取り付けられ、流入された空気に混入した固体
粒(ダスト等)を除去するために用いられるフィルタ装置である。エアクリーナ1は、図
1に示すように、ハウジング10と、アウトレットカバー20と、フィルタレバー30と
、フィルタカバー40と、フィルタエレメント組立体50と、エアクリーナカバー70と
、エアクリーナガスケット75とを備えて構成される。エアクリーナ1は、クリップナッ
ト81、82およびインサートナット83により例えば車体等に取付可能となっている。
ハウジング10は、略矩形箱状に形成されており、クリーナ流入孔11と、第1取付孔
12aおよび第2取付孔12bと、複数のリブ13と、突起部15,15とを備えて構成
される。クリーナ流入孔11はハウジング10の左上部に設けられ、このクリーナ流入孔
11からダスト等が混入した空気がハウジング10内部に流入される。第1取付孔12a
はハウジング10の右側部に設けられ、この第1取付孔12aにアウトレットカバー20
が取り付けられる。第2取付孔12bはハウジング10の下面に設けられ、この第2取付
孔12bからフィルタレバー30、フィルタカバー40およびフィルタエレメント組立体
50からなるアッセンブリがハウジング10内に挿入される。第2取付孔12bにはエア
クリーナカバー70が取り付けられる。ハウジング10の表面には複数のリブ13が設け
られており、これらのリブ13によりハウジング10の強度を向上させている。ハウジン
グ10の下端部には突起部15,15が設けられ、この突起部15,15の孔部にエアク
リーナカバー70の突起部72,72を嵌合させることによりエアクリーナカバー70が
第2取付孔12bを覆うようにハウジング10に取り付けられるようになっている。
アウトレットカバー20は、クリーナ流出孔21を備えて構成される。ハウジング10
内に流入した空気が内部に収容されたフィルタエレメント組立体50により浄化され、そ
の浄化された空気がハウジング10に取り付けられたアウトレットカバー20のクリーナ
流出孔21から外部へ流出される。なお、アウトレットカバー20の内面には、強度を向
上させるための複数のリブが設けられている。
フィルタレバー30は、フィルタカバー40およびフィルタエレメント組立体50をハ
ウジング10内に収容されたときに保持するための構成部材である。フィルタレバー30
は、上方に開口するU字形状のレバー部32と、レバー部32の上端にそれぞれ設けられ
たカム部35とを備えて構成されている。カム部35の中央にはフィルタカバー40に形
成されたボス部43に嵌合する孔部35dが設けられている。
フィルタカバー40は、略長円筒状に形成されており、フィルタエレメント組立体50
が内部に挿入されてフィルタエレメント組立体50を収容保持するように構成されている
。フィルタカバー40の前後側面にはそれぞれボス部43が形成され、このボス部43,
43をフィルタレバー30の孔部35d,35dに嵌合させることによりフィルタカバー
40がフィルタレバー30に取り付けられる。
フィルタエレメント組立体50は、フィルタエレメント51と、シールリング59とを
備えて構成される。フィルタエレメント51は、図2に示すように、波形状の第1濾材5
2の一方の面(頂部)にシート状の第2濾材53を接着して構成した濾材を丸めて円筒状
に形成し、空気の流入方向に延びる複数の通路空間を有するように構成されている。そし
て、複数の通路空間において、図3に示すように、下流側端部に気密栓54を設けて閉塞
させた流入通路55と、上流側端部に気密栓56を設けて閉塞させた流出通路57とが周
方向に交互に並ぶように形成されている。流入通路55の上流側端部にはエレメント流入
孔55aが形成され、流出通路57の下流側端部にはエレメント流出孔57bが形成され
ている。気密栓54,56は、例えば、ホットメルト(ポリオレフィン系、ポリアミド系
、EVA系、反応型ポリウレタン系、剛性ゴム系等の固形接着剤)を塗布して形成される
図3および図4に示すように、第1および第2濾材52,53の流入通路55側の面に
は、空気の流入方向と直交する方向に突出する突起部58がそれぞれ設けられている。ま
た、突起部58は、流入方向に所定間隔を置いて複数設けられている。突起部58は、例
えば、濾材52,53を凹凸加工して濾材自体を膨らませて形成される。または、濾材5
2,53上にホットメルト(固形接着剤)を塗布して突起部58を形成するようにしても
よい。
なお、図4には流入側から見たときの突起部58を示しており、本実施形態における突
起部58は、第1および第2濾材52,53の面に3個ずつ設けられている。しかしなが
ら、いずれかの面に少なくとも一つの突起部58が設けられる構成であってもよい。また
、突起部58は、流入方向に所定間隔を置いて複数設けられているが、少なくとも一箇所
に突起部58が設けられる構成であってもよい。さらに、突起部58の形状は、図4(a
)に示す形状に限定されず、種々の形状に変更可能である。例えば、図4(b)に示すよ
うに流入側から見て環状の突起部58′であってもよく、流入通路55の断面積を縮小さ
せるような形状の突起部であればよい。
シールリング59は、図1に示すように、弾性部材により環状に形成されており、フィ
ルタエレメント51の流出側端部の外周を囲むようにフィルタエレメント51に取り付け
られる。なお、フィルタエレメント51は、シールリング59が取り付けられることによ
り、図2(b)に示す円筒形状から図1に示す長円筒形状に変形されている。フィルタエ
レメント51をフィルタカバー40内に収容させた状態において振動が加わった場合に、
このシールリング59によりその振動が吸収されるようになっている。
エアクリーナカバー70は、図1に示すように、突起部72,72をハウジング10の
突起部15,15の孔部に嵌合させて第2取付孔12bを覆うように取り付けられ、クラ
ンプ84,84によりハウジング10に固定される。そして、ハウジング10内に挿入さ
れたフィルタレバー30、フィルタカバー40およびフィルタエレメント組立体50から
なるアッセンブリを下方から支持するように構成されている。エアクリーナカバー70の
下方には、水、ダスト等を排出するための排出孔が設けられており、この排出孔を開閉可
能なアンローダバルブ85が設けられている。
エアクリーナガスケット75は、ハウジング10とエアクリーナカバー70の間に設け
られる。エアクリーナガスケット75は、いわゆる固定用シール材であり、ハウジング1
0内の空気が外部に漏れないように、また外部の空気がハウジング10内に流入しないよ
うに、ハウジング10の気密性を確保するために設けられている。
このように構成されるエアクリーナ1では、ダスト等が混入した空気はハウジング10
のクリーナ流入孔11からハウジング10内に流入する。そして、その空気はハウジング
10内に収容保持されたフィルタエレメント51のエレメント流入孔55aから流入通路
55内に流入する。流入通路55内には複数の突起部58が設けられているため、図5に
示すように、各突起部58により渦巻きEが生じて各突起部58の下流側に淀み部が形成
される。この渦巻きEによりダスト等が空気から分離されて淀み部に堆積されて捕捉され
る(ダスト等のケーク層Cが形成される)。そして、空気は濾材52,53を通り抜けて
流出通路57に流入する。このとき、渦巻きEにより捕捉しきれなかったダスト等が、濾
材52,53の表面および深層部において捕捉されて取り除かれる。なお、濾材52,5
3の表面において捕捉されたダスト等は、流入通路55内の流れにより流入通路55の最
下流側の位置(気密栓54の近傍)に堆積される。このようにしてダスト等の固体粒が取
り除かれた空気は、流出通路57のエレメント流出孔57bから再びハウジング10内に
流出され、そしてアウトレットカバー20のクリーナ流出孔21からエアクリーナ1の外
部に流出される。
以上のように、フィルタエレメント51では、濾材52,53の流入通路55側の面に
、空気の流入方向と直交する方向に突出する突起部58が設けられているので、この突起
部58により渦巻きEが生じて突起部58の下流側に淀み部が形成される。この渦巻きE
により空気に混入したダスト等を空気から分離させて淀み部に堆積させて捕捉することが
できる(突起部58の下流側においてダスト等のケーク層Cを形成させることができる)
。そのため、濾材52,53の表面および深層部における濾過の前でのダスト等の捕捉量
を増大させることができる。したがって、フィルタエレメント全体でのダスト等の捕捉量
を増大させることができ、長寿命のフィルタエレメントを実現することができる。
また、フィルタエレメント51では、突起部58が流入方向に所定間隔を置いて複数設
けられているので、複数の突起部58により複数の渦巻きEおよび淀み部が形成される。
そのため、濾材52,53の表面および深層部における濾過の前でのダスト等の捕捉量を
より一層増大させることができる。したがって、より一層長寿命のフィルタエレメントを
実現することができる。
また、フィルタエレメント51では、波形状の第1濾材52の一方の面にシート状の第
2濾材53を接着して構成した濾材を丸めて円筒状に形成され、流入通路55と流出通路
57が周方向に交互に並ぶように形成されて構成されているので、単位体積当たりの濾過
面積を大きくしつつコンパクトなフィルタエレメントを実現することができる。
これまで本発明に係る実施形態を説明してきたが、本発明の範囲は上述の実施形態に示
したものに限定されない。例えば、上述の実施形態においては、本発明に係るフィルタエ
レメントを備えるエアクリーナ1について説明したが、液体(例えば、水、オイル等)に
混入した固体粒を除去するためのフィルタ装置において本発明に係るフィルタエレメント
を適用することも可能である。
51 フィルタエレメント
52 第1濾材(波形状濾材)
53 第2濾材(シート状濾材)
55 流入通路
55a エレメント流入孔(流入孔)
57 流出孔
57b エレメント流出孔(流出孔)
58 突起部

Claims (1)

  1. 流体の流入方向に延びる繊維製濾材により、上流側に流入孔を有して下流側が閉塞された流入通路と、上流側が閉塞されて下流側に流出孔を有する流出通路とが区画形成されたフィルタエレメントにおいて、
    波形状濾材の一方の面にシート状濾材を接着して構成された繊維製濾材を丸めて円筒状に形成し、前記流入方向に延びる複数の通路空間を有するように構成され、前記複数の通路空間のいずれかにおいて下流側の端部を閉塞して複数の前記流入通路を形成するとともに、前記複数の通路空間の残りにおいて上流側の端部を閉塞して複数の前記流出通路を形成し、
    前記繊維製濾材の前記流入通路を形成する3つの面に、前記繊維製濾材を凹凸加工してもしくは固形接着剤を塗布して、それぞれ独立した凸状の突起部を前記流入方向に所定間隔を置いて複数設けたことを特徴とするフィルタエレメント。
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