JP6585789B2 - フィルタエレメント - Google Patents

Description

本発明は、フィルタエレメントに関する。

特許文献１には、フィルタの両端面が、第一の環状台座及び第二の環状台座に形成されたリブにそれぞれ当接するフィルタ構造が開示されている。

実用新案登録第３１８５６１２号

特許文献１に記載の発明では、フィルターカートリッジを挟むようにして第一の環状台座と第二の環状台座とをねじ止めしているため、第一の環状台座又は第二の環状台座をフィルターカートリッジに接着する必要はないが、フィルタという製品の性質上、第一の環状台座又は第二の環状台座（以下、プレートという）をフィルターカートリッジ（以下、ろ材という）に接着することが一般的に行われている。

しかしながら、特許文献１に記載の発明のようにろ材とリブとが接触する場合には、接着剤がろ材とプレートとの間にうまく流れず、ろ材とプレートとの間に接着剤が無い領域が発生することで、接着不良となるおそれがある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ろ材とプレートとの間に接着剤が無い領域を無くし、ろ材とプレートとの接着不良を防止することができるフィルタエレメントを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るフィルタエレメントは、例えば、両端に開口を有する略中空円筒形状のろ材と、有底略中空円筒形状のプレートであって、周方向における位置が異なる複数の突起が底面内側に形成されるプレートと、を備え、前記プレートの前記底面内側には接着剤が塗布され、前記プレートが前記ろ材の一方の端を覆うように設けられると、前記突起の先端が前記ろ材と当接し、前記接着剤が前記ろ材と前記プレートとを固定することを特徴とする。

本発明に係るフィルタエレメントによれば、有底略中空円筒形状のプレートの底面内側に塗布された接着剤が、ろ材の一方の端とプレートとを固定する。プレートには、周方向における位置が異なる複数の突起が形成されており、この複数の突起の先端がろ材と当接する。その結果、複数の突起の間が接着剤の流路となり、ろ材とプレートとの間に均等に接着剤が入り込むため、ろ材とプレートとの間に接着剤が無い領域が発生しない。これにより、ろ材とプレートとの接着不良を防止することができる。

上記課題を解決するために、本発明に係るフィルタエレメントは、例えば、両端に開口を有する略中空円筒形状のろ材と、有底略中空円筒形状のプレートであって、環状のリブである突起が底面内側に形成されるプレートと、を備え、前記底面の前記突起の内側の面積は、前記底面の前記突起の外側の面積以上であり、前記プレートの前記底面内側には接着剤が塗布され、前記プレートが前記ろ材の一方の端を覆うように設けられると、前記突起の先端が前記ろ材と当接し、前記接着剤が前記ろ材と前記プレートとを固定することを特徴とする。

本発明に係るフィルタエレメントによれば、有底略中空円筒形状のプレートの底面内側に塗布された接着剤が、ろ材の一方の端とプレートとを固定する。プレートには、環状の突起が形成され、底面における突起の内側（内周側）の面積は、突起の外側（外周側）の面積以上である。その結果、内周側の接着剤の量が多くなり、内周側でより多くの接着剤が吸い上げられたとしても、ろ材とプレートとの間に接着剤が無い領域が発生しない。これにより、ろ材とプレートとの接着不良を防止することができる。

ここで、前記プレートの底面内側には、前記突起の高さより低い凹凸が略全面に形成されてもよい。凹凸により、接着剤の密着性が高くなる。これにより、接着剤がろ材とプレートとをしっかり固定することができる。

ここで、前記複数の突起は、複数個所に切り欠きを有する環状のリブであり、前記リブの直径は、前記プレートの内径と外径との平均値と略同一であってもよい。すなわち、リブは、プレートの略中央にあり、切り欠きの部分が接着剤の流路となる。これにより、ろ材を安定して支えつつ、ろ材とプレートとの接着不良を防止することができる。

本発明によれば、ろ材とプレートとの間に接着剤が無い領域を無くし、ろ材とプレートとの接着不良を防止することができる。

本発明の第１の実施の形態である濾過装置１の概略図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 プレートの平面図である。 図３のＢ−Ｂ断面図であり、プレートを部分的に断面表示したものである。 接着剤の状態を説明する図である。 本発明の第２の実施の形態にかかるプレートを示す図である。 本発明の第３の実施の形態にかかるプレートを示す図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。

＜第１の実施の形態＞
図１は、濾過装置１の概略を示す図である。濾過装置１は、油、水等の液体に含まれる塵埃等を、フィルタを用いて除去するものであり、主として、フィルタエレメント２と、フィルタケース３とを有する。図１においては、フィルタエレメント２及びフィルタケース３の右半分を断面表示している。

フィルタエレメント２は、主として、外筒１０と、内筒１１と、外筒１０と内筒１１との間に設けられるろ材１２と、外筒１０、内筒１１及びろ材１２の両端に設けられるプレート１３、１４と、ガスケット１５と、を有する。

外筒１０及び内筒１１は、両端に開口を有する略中空円筒形状の部材である。外筒１０及び内筒１１は、耐腐食性の高い材料（例えば、ステンレス）を用いて形成される。なお、外筒１０及び内筒１１は、樹脂を用いて形成されていてもよい。内筒１１は、外筒１０の内側に収容されている。内筒１１の直径は外筒１０よりも小さく、内筒１１の高さは外筒１０の高さと略同一である。ろ材１２は、径方向に厚みを有する略中空円筒形状である。

外筒１０、内筒１１及びろ材１２について詳細に説明する。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。

外筒１０及び内筒１１の略全域には、複数の孔が形成されている。外筒１０の略全域には、孔１０ａが複数形成され、内筒１１の略全域には、孔１１ａが複数形成されている。孔１０ａは、外筒１０の外側と内側とを連通しており、孔１１ａは、内筒１１の外側と内側とを連通している。

ろ材１２は、合成樹脂や紙等を用いたシート状のろ紙をひだ折りにし、ひだ折りにしたろ紙の両端を連結して円筒状に丸めることによって形成される。これにより、ろ材１２は、略円筒プリーツ形状に形成される。ろ材１２の高さは、外筒１０及び内筒１１と略同じである。

ろ紙をひだ折りにしているため、ろ材１２には山１２ａ、１２ｂが形成されている。そして、ひだ折りにしたろ紙を丸めてろ材１２としているため、ろ材１２の内周側の山１２ａと山１２ａとの間隔は、外周側の山１２ｂと山１２ｂとの間隔より狭い。すなわち、ろ材１２は、内周側の密度が外周側の密度より高い。

外筒１０に形成された孔１０ａを通過した液体は、ろ材１２を外側から内側へ通過する。その際、液体中の不純物は、ろ材１２によって除去される。ろ材１２の内側へ通過した液体は、内筒１１に形成された孔１１ａを通過して内筒１１の内部へ流出する。

なお、図１、２では、ろ材１２の外側に外筒１０が設けられているが、外筒１０は必須の構成ではない。

図１の説明に戻る。外筒１０及び内筒１１の一方の端にはプレート１３が設けられ、他方の端にはプレート１４が設けられる。プレート１３及びプレート１４は、有底略円筒形状の部材であり、樹脂を用いて形成される。なお、プレート１３及びプレート１４は、耐腐食性の高い材料（例えば、ステンレス）を用いて形成されてもよい。

プレート１３及びプレート１４は、ろ材１２が間に設けられた外筒１０及び内筒１１の端（開口）を覆うように設けられる。言い換えると、プレート１３及びプレート１４の内側には、外筒１０、内筒１１及びろ材１２が設けられる。

プレート１４にはガスケット１５が設けられ、プレート１３には図示しないガスケットが設けられる。ガスケット１５は、略中空円板形状の部材であり、軟質材料（例えばゴム）を用いて形成される。ガスケット１５は、流体が外部に漏れることを防止するシール部材である。ガスケット１５は、弾性を有する材料、例えばニトリルゴム（ＮＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）等の合成ゴムや、樹脂等を用いて形成される。なお、プレート１３及びプレート１４が樹脂を用いて形成されている場合には、図示しないガスケットやガスケット１５を用いない場合もあり得る。

図３、４は、プレート１４の詳細を示す図である。図３は、プレート１４の平面図であり、図４は、図３のＢ−Ｂ断面図であり、プレート１４を部分的に断面表示したものである。プレート１３の形状は、プレート１４の形状と略同一であるため、説明を省略する。

プレート１４は、有底略中空円筒形状であり、樹脂又は金属により形成される。プレート１４は、主として、環状の底面１４ａと、底面１４ａの外周部分から突出するように形成された外壁１４ｂと、底面１４ａの内周部分から突出するように形成された内壁１４ｃと、を有する。

底面１４ａの内側には、突起１４ｄと、複数の溝１４ｅとが形成される。

突起１４ｄは、複数個所に切り欠きを有する環状のリブである。本実施の形態では、４箇所に切り欠きがあるため、４個の突起１４ｄが形成される。このように、突起１４ｄは、周方向における位置が異なる複数の突起である。突起１４ｄは、底面１４ａの内側に、すなわち底面１４ａの上側（＋ｚ側）から突出するように形成される。

突起１４ｄの直径は、プレート１４の内径と外径との平均値（外壁１４ｂの直径と内壁１４ｃの直径との平均値）と略同一である。すなわち、突起１４ｄは、底面１４ａの略中央に設けられる。これにより、組立時にろ材を安定して支えることができる。ただし、突起１４ｄの径方向の位置はこれに限られない。

溝１４ｅは、突起１４ｄと同様、底面１４ａの内側に形成される。溝１４ｅは、平面視（＋ｚ方向から見たとき）が環状であり、断面形状は先端が細い略三角形状である。溝１４ｅは、突起１４ｄに隣接して形成される。溝１４ｅの高さは、突起１４ｄの高さより低い。

本実施の形態では、溝１４ｅは環状であるが、溝１４ｅの形状はこれに限られない。ただし、プレート１４と接着剤との密着性を高める（後に詳述）ためには、溝１４ｅが底面１４ａの略全面に形成されることが望ましい。そして、底面１４ａが円板形状であるため、溝１４ｅを底面１４ａの略全面に形成するためには、溝１４ｅを環状とすることが望ましい。

さらに、溝１４ｅの位置及び数も、図３に示す位置及び数に限られない。例えば、突起１４ｄと突起１４ｄとの間に、突起１４ｄの高さより低い溝を形成してもよい。そして、突起１４ｄの高さより低い溝は、溝１４ｅと略平行であってもよい。

プレート１４が外筒１０、内筒１１及びろ材１２に設けられた場合には、突起１４ｄにろ材１２が当接する（図５参照）。溝１４ｅは突起１４ｄより低いため、溝１４ｅとろ材１２とは当接しない。

なお、本実施の形態では、プレート１４の内径が５５ｍｍ程度であり、プレート１４の外径が９０ｍｍ程度である。突起１４ｄの高さ及び幅は略１．５ｍｍであり、溝１４ｅの高さは略０．５ｍｍであり、幅は略１．５ｍｍである。ただし、これらの形状は一例であり、これに限定されるものではない。

図１の説明に戻る。外筒１０、内筒１１、ろ材１２、プレート１３、プレート１４及びガスケット１５は、フィルタエレメント２として一体化される。フィルタエレメント２は、フィルタケース３の内部に設けられる。

フィルタケース３は、ケース２０と、ケース流入部２１と、ケース流出部２２と、蓋２３と、バルブ２４と、を有する。

ケース２０の側面には、ケース流入部２１が設けられる。また、ケース２０のプレート１４に平行な面（ここでは、底部２０ａ）には、外筒１０又は内筒１１と平行な面を有するケース流出部２２が設けられる。さらに、ケース２０の上部には、開口部を覆うように、図示しないパッキンを介して蓋２３が設けられる。

バルブ２４（詳細は図示せず）は、外筒１０の一方の端に設けられる。蓋２３とバルブ２４との間には、スプリング（図示せず）が設けられる。バルブ２４、すなわちフィルタエレメント２は、スプリングにより図１下方向（蓋２３から底部２０ａへ向かう方向）に付勢される。これにより、フィルタエレメント２は、フィルタケース３内での姿勢が維持される。なお、フィルタエレメント２は、ねじ止め等によりフィルタケース３に取り付けられてもよい。

図１における矢印は、液体の流れを示す。濾過すべき液体は、ケース流入部２１からケース２０内部へと流入する。ケース２０内部へと流入した液体は、外筒１０に形成された孔１０ａ、ろ材１２、及び内筒１１に形成された孔１１ａを介して、内筒１１の内部に流出する。内筒１１の内部に流入した液体は、ケース流出部２２から流出する。

ケース２０及びケース流出部２２と、フィルタエレメント２とは、ガスケット１５等によりシールされる。なお、液体の流れはこれに限られず、例えば下方（例えば、ケース流出部２２）から液体が流入し、上方又は側方（例えば、ケース流入部２１）から液体が流出するようにしてもよい。

次に、フィルタエレメント２の製造方法について説明する。

まず、外筒１０と内筒１１との間にろ材１２を挿入する。プレート１３の底面内側及びプレート１４の底面１４ａの内側（図４における底面１４ａの上側）に接着剤（図５参照）を塗布し、これを外筒１０、内筒１１及びろ材１２の両端にかぶせる。本実施の形態では、接着剤として、エポキシ樹脂系接着剤を用いるが、これに限られるものではない。

接着剤は、塗布時には液体でありその後硬化して固体になるが、フィルタエレメント２を組み立てている間は液体である。

図３に示すように、突起１４ｄは周方向における位置が異なり、突起１４ｄと突起１４ｄとの間にはすき間が形成されている。したがって、ろ材１２が突起１４ｄに当接しても、液体である接着剤は、突起１４ｄの間を通って外筒１０側から内筒１１側へ、又は内筒１１側から外筒１０側へ移動可能である。

図５は、接着剤の状態を説明する図である。図５においては、外筒１０、内筒１１及びろ材１２についての断面表示を省略する。また、接着剤についても、一部断面表示を省略する。

接着剤は液体であるため、ろ材１２が接着剤を吸い上げる。特に、ろ材１２は内周側の密度が外周側の密度より高い（図２参照）ため、ろ材１２の内周側でより多くの接着剤が吸い上げられる。

図５の１点鎖線及び縦破線のハッチング（一部省略）は、突起１４ｄが分割されておらず、切り欠きのない環状の突起が形成される場合の接着剤の様子を示す一例である。組立時にろ材を安定して支えるため、突起１４ｄが底面１４ａの略中央に設けられる場合には、突起１４ｄの内周側の接着剤の量は、突起１４ｄの外周側の接着剤の量より少ない。突起１４ｄが切り欠きの無い環状である場合には、接着剤の流路が確保されていないため、外周側から内周側へ接着剤が流入しない。その結果、内周側で接着剤が全てろ材１２に吸い上げられてしまい、ろ材１２とプレート１４との間に接着剤が無い部分（図５の一点鎖線で囲んだ領域Ｃ）が形成されてしまう場合がある。このような場合には、ろ材１２の一部がプレート１４と接着されないため、ろ材１２がプレート１４からはがれやすいうえ、接着されていない部分から液体が漏れてしまうおそれがある。

それに対し、周方向における位置が異なる複数の突起１４ｄが形成されている場合には、接着剤の流路が確保されている。したがって、内周側で接着剤がろ材１２に吸い上げられてしまったとしても、外周側から内周側に接着剤が流入するため、図５の２点鎖線及び縦線のハッチング（一部省略）で示すように、ろ材１２とプレート１４との間に均等に接着剤が入り込み、ろ材１２の全面がプレート１４と接着される。なお、溝１４ｅは突起１４ｄより低いため、溝１４ｅにより接着剤の流れが止まることはない。

本実施の形態によれば、突起１４ｄを複数、周方向の異なる位置に形成するため、接着剤の流路が確保され、ある部分（例えば、内周側）で接着剤がなくなったとしても、他の部分（例えば、外周側）から接着剤を補充することができる。したがって、接着剤が存在しない部分を無くし、ろ材とプレートとの接着不良を防止することができる。その結果、ろ材１２がプレート１３、１４から外れてしまったり、ろ材１２とプレート１３、１４との間から液体が漏れたりすることを防止することができる。

また、本実施の形態では、溝１４ｅが底面１４ａの内側に形成されていることにより、接着剤の密着性を高くすることができる。これにより、接着剤がろ材１２とプレート１４とをしっかり固定することができる。

＜第２の実施の形態＞
第１の実施の形態では、環状のリブを切り欠くことで突起１４ｄを形成したが、周方向における位置が異なる複数の突起を設ける形態はこれに限られない。図６は、第２の実施の形態にかかるフィルタエレメントのプレート１４Ａを示す図である。第２の実施の形態にかかるフィルタエレメントと第１の実施の形態にかかるフィルタエレメントとの差異は、プレート１４Ａ（プレート１３Ａについても同様）のみであるため、以下プレート１４Ａについてのみ説明し、その他の説明を省略する。また、プレート１４Ａとプレート１４との差異は、突起１４ｆ及び溝１４ｇのみであるため、以下突起１４ｆ及び溝１４ｇについてのみ説明し、その他の説明を省略する。

突起１４ｆは、略円筒形状であり、底面１４ａの内側に３箇所形成される。突起１４ｆの高さは、溝１４ｇの高さより高い。溝１４ｇは、環状に形成されたものが部分的に切り欠かれている（切断されている）点のみが溝１４ｅと異なり、その他の形状等は溝１４ｅと同様である。なお、突起１４ｆは、数が３個に限定されず、例えば４個以上形成されていてもよい。

なお、本実施の形態では、突起１４ｆの近傍に溝１４ｇを形成せず、それ以外の部分に溝１４ｇを形成したが、溝１４ｇの位置、数、形状等はこれに限定されない。例えば、図６に示す状態よりも溝１４ｇを延長し、溝１４ｇを突起１４ｆの近傍まで形成してもよい。ただし、溝１４ｇの位置、数、形状等を変形させる場合においても、溝１４ｇを底面１４ａの略全面に形成することが望ましい。

＜第３の実施の形態＞
第１の実施の形態では、環状のリブを切り欠くことで突起１４ｄを形成し、接着剤の流路を確保することで、接着剤が存在しない部分を無くしたが、接着剤が存在しない部分を無くす方法はこれに限られない。図７は、第３の実施の形態にかかるフィルタエレメントのプレート１４Ｂを示す図である。第３の実施の形態にかかるフィルタエレメントと第１の実施の形態にかかるフィルタエレメントとの差異は、プレート１４Ｂ（プレート１３Ｂについても同様）のみであるため、以下プレート１４Ｂについてのみ説明し、その他の説明を省略する。また、プレート１４Ｂとプレート１４との差異は、突起１４ｈ及び溝１４ｉのみであるため、以下突起１４ｈ及び溝１４ｉについてのみ説明し、その他の説明を省略する。

突起１４ｈは、環状のリブであり、底面１４ａの内側に形成される。突起１４ｈは、底面１４ａの内側において、突起１４ｈの内周側（図７横破線ハッチング部参照）の面積が、底面１４ａの突起１４ｈの外周側（図７縦破線ハッチング部参照）の面積以上となる位置に形成される。図７では、底面１４ａの突起１４ｈの内周側の面積と、底面１４ａの突起１４ｈの外周側の面積とが略同一となる場合を例示している。突起１４ｈの幅、高さ等は、突起１４ｄと同様である。

溝１４ｉは、溝１４ｅと同様に、環状の部材であり、底面１４ａの内側に形成される。溝１４ｉは、径方向の位置のみが溝１４ｅと異なり、その他の形状等は溝１４ｅと同様である。

例えば図５に示すように、突起１４ｄが底面１４ａの略中央に設けられる場合、すなわち底面１４ａの内側において、突起１４ｈの内周側の面積が突起１４ｈの外周側の面積以上でない場合には、突起１４ｄの内周側の接着剤の量は、突起１４ｄの外周側の接着剤の量より少ない。したがって、内周側で接着剤が全てろ材１２に吸い上げられてしまった場合には、ろ材１２とプレート１４との間に接着剤が無い部分（図５の一点鎖線で囲んだ領域Ｃ）が形成されてしまう可能性がある。

それに対し、図７に示すように、内周側の面積が外周側の面積以上となるように突起１４ｈを形成する場合には、内周側の接着剤の量がより多くなり、内周側でより多くの接着剤が吸い上げられたとしても、内周側にある全ての接着剤がろ材１２に吸い上げられない。したがって、ろ材とプレートとの間に接着剤が無い領域を無くすことで、ろ材とプレートとの接着不良を防止することができる。

以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。当業者であれば、実施形態の各要素を、適宜、変更、追加、変換等することが可能である。

また、本発明において、「略」とは、厳密に同一である場合のみでなく、同一性を失わない程度の誤差や変形を含む概念である。例えば、略平行とは、厳密に平行の場合には限られず、例えば数度程度の誤差を含む概念である。また、例えば、単に平行、直交等と表現する場合において、厳密に平行、直交等の場合のみでなく、略平行、略直交等の場合を含むものとする。また、本発明において「近傍」とは、基準となる位置の近くのある範囲（任意に定めることができる）の領域を含むことを意味する。例えば、Ａの近傍という場合に、Ａの近くのある範囲の領域であって、Ａを含んでもいても含んでいなくてもよいことを示す概念である。

１ ：濾過装置
２ ：フィルタエレメント
３ ：フィルタケース
１０ ：外筒
１０ａ ：孔
１１ ：内筒
１１ａ ：孔
１２ ：ろ材
１２ａ、１２ｂ：山
１３、１４、１４Ａ、１４Ｂ：プレート
１４ａ ：底面
１４ｂ ：外壁
１４ｃ ：内壁
１４ｄ、１４ｆ、１４ｈ：突起
１４ｅ、１４ｇ、１４ｉ：溝
１５ ：ガスケット
２０ ：ケース
２０ａ ：底部
２１ ：ケース流入部
２２ ：ケース流出部
２３、２４ ：蓋

Claims (2)

1. 両端に開口を有する略中空円筒形状のろ材と、
   前記ろ材の一方の端を覆うように設けられた有底略中空円筒形状のプレートであって、底面内側に環状のリブである突起が１本形成され、前記底面内側に前記突起の高さより低い凹凸が複数形成されたプレートと、
   を備え、
   前記プレートの前記底面内側において、前記突起の内周側の面積は、前記突起の外周側の面積以上であり、
   前記突起の先端が前記ろ材の端面と当接し、
   前記プレートの前記底面内側には接着剤が塗布されており、前記接着剤が前記ろ材と前記プレートとを固定することを特徴とするフィルタエレメント。
2. 請求項１に記載のフィルタエレメントであって、
   前記凹凸の平面視における形状は、環状であり、
   前記凹凸の断面形状は、先端が細い略三角形状である
   ことを特徴とするフィルタエレメント。

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