JP7221643B2 - フィルタ枠、およびエアフィルタ - Google Patents

Description

本発明は、フィルタ枠およびエアフィルタに関する。

製品の軽量化や加工性の向上を図るため、金属製や木製のフィルタ枠の代替品として発泡樹脂製のフィルタ枠が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

実用新案登録第３１１９３３８号

しかし、特許文献１のフィルタ枠に用いられる発泡樹脂材は、中心部から表層部に至る全体が発泡層のみで形成されていることから剛性が低く、エアフィルタの強度を担保できる十分な強度を有するフィルタ枠は得られなかった。さらに、特許文献１の発泡樹脂材は、個々の発泡ビーズの集合体であるため、ビーズ間の隙間がリークの原因となっていた。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、強度および気密性の高い発泡樹脂製のフィルタ枠およびエアフィルタを提供することを目的とする。

本発明に係るフィルタ枠は、上述した課題を解決するために、プリーツ加工された濾材を有するフィルタパックを囲むように矩形に組み合わされ、前記フィルタパックを通過する気流に直交する第一の方向に配置される枠材と、前記第一の方向に直交する第二の方向に配置される枠材と、を備えたフィルタ枠において、各前記枠材は前記フィルタパックに面する内周面と、前記内周面と反対の外周面と、前記気流に面する側面と、を有し、少なくとも前記内周面から前記外周面に向って順に発泡樹脂が固化した完全樹脂層である皮膜硬化層と、前記皮膜硬化層よりも部分的に固化した中間層と、前記中間層よりも発泡率が大きい発泡層と、を有し、前記枠材は、前記側面に前記皮膜硬化層を有することを特徴とする。

本発明に係るフィルタ枠およびエアフィルタにおいては、エアフィルタの強度を担保できる十分な強度を有し、高い気密性を維持することができる。

本発明の実施形態に係るエアフィルタを示す分解斜視図である。 本発明の実施形態に係るフィルタ枠に用いられる発泡樹脂材の断面拡大図である。 図１に示すフィルタ枠の要部拡大図である。

本発明に係るフィルタ枠およびエアフィルタの実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るエアフィルタ１を示す分解斜視図であり、図２は本発明の実施形態に係るフィルタ枠２に用いられる発泡樹脂材の断面拡大図である。
本実施形態に係るエアフィルタ１は、フィルタパック６０と、フィルタパック６０を内部に収納する矩形のフィルタ枠２から構成される。

フィルタパック６０は、プリーツ加工された濾材４０を有している。濾材４０は、気体中の微粒子を捕集する、プリーツ加工された部材である。濾材４０には、例えば、ガラス繊維または樹脂繊維の繊維材料からなる不織布または織布が用いられる。濾材４０の具体例として、粒径０．３μｍの粒子に対する捕集効率が、９０～９９．９９％であり、厚みが０．４～０．９ｍｍである。このような濾材４０は、ＨＥＰＡフィルタ（粒径０．３μｍの粒子に対して９９．９７％以上の捕集効率を有し、かつ初期の圧力損失が２４５Ｐａ以下であるフィルタ）、あるいは、ＨＥＰＡに準じる性能のフィルタ（粒径０．３μｍの粒子に対して９０～９９．９９％の捕集効率を有するフィルタ）として用いることができる。
濾材４０は、濾材シートを、山折りおよび谷折りを交互に繰り返し行うことによりジグザグ形状（Ｖ字が連続した形状）に形成されている。山折りおよび谷折りの折り目は、気流の上流側および下流側にそれぞれ表れる。特に制限されないが、フィルタパック６０の外寸は、例えば、縦（図１のＺ方向長さ）５８０ｍｍ×横（図１のＹ方向長さ）５８０ｍｍ×奥行き（図１のＸ方向長さ）５０～２９０ｍｍである。フィルタパック６０のプリーツ間隔は２～１０ｍｍ、折り幅は４０～２６０ｍｍ、プリーツ数は６０～２４０である。

フィルタパック６０は、さらに、プリーツ間隔の間隔保持材としてセパレータ５０を有していることが好ましい。セパレータ５０は、濾材４０の隣り合う２つのプリーツ（山折りされた山部）の間のスペースごとに配置された複数の部材である。セパレータ５０の材料としては、アルミニウム、ステンレスなどの金属、あるいは紙が用いられる。セパレータ５０は、プリーツ同士の間隔（図１のＹ方向に沿った間隔）を保持する部材である。セパレータ５０は、波形状に折り曲げられて形成され、プリーツの折り目が延びる方向（図１のＺ方向）と略平行な方向に延びるよう配置されている。フィルタパック６０の第一の方向（図１のＹ方向）の両端には、濾材４０が位置していることが好ましい。また、間隔保持材はホットメルト、スタビライザ、濾材４０のエンボス加工などでも良い。

フィルタ枠２は、矩形の各辺を構成する４つの枠材２０、３０で形成される。枠材２０、３０は、フィルタパック６０を通過する気流に直交する第一の方向（以下、図１および図３のＹ方向をいう）に２つの枠材２０が対向して配置され、第一の方向に直交する第二の方向（以下、図１および図３のＺ方向をいう）に２つの枠材３０が対向して配置される。

本発明の実施形態に係るフィルタ枠２は発泡樹脂材７から形成される。発泡樹脂材７は、発泡性原料を溶融固化させた完全樹脂層である皮膜硬化層７１と、部分的に溶融固化した中間層７２と、発泡層７３から構成される。
皮膜硬化層７１と発泡層７３の間に存在する中間層７２は、発泡層７３の発泡率よりも小さい発泡率を有するように発泡性原料を発泡溶着させて成形している。これにより、高硬度の皮膜硬化層７１と高発泡率の発泡層７３を強く接合することができる。

第一の方向に配置される枠材（第一の枠材）２０および第二の方向に配置される枠材（第二の枠材）３０の内周面２３、３３に皮膜硬化層７１が配置され、外周面２４、３４および側面（内周面２３、３３および外周面２４、３４以外の面）２５、３５は中間層７２または発泡層７３が配置される。

第一の枠材２０の内周面２３には、第二の枠材３０の溝部３１と嵌合するためのリブ２１ｂと、第一の枠材２０の内周面２３に塗布されたシール材２２の垂れを防止するための舟２１ａが設けられている。リブ２１ｂおよび舟２１ａの詳細については、後述する。
第二の枠材３０のＺ方向の両端面には、第一の枠材２０のリブ２１ｂと嵌合するための溝部３１が第二の枠材３０の短手方向（以下、図１および図３のＸ方向をいう）に沿って設けられている。

リブ２１ｂは、第一の枠材２０の短手方向（以下、図１および図３のＸ方向をいう）に延びており、第一の枠材２０のＸ方向の長さと同一である。舟２１ａは第一の枠材２０の長手方向に沿う内周面２３の縁からフィルタパック６０の気流が通過する面に沿うように突出している。互いに対向する舟２１ａの両端はリブ２１ｂと接続し、矩形の環状体（シール材垂れ防止用リブ２１）を形成している。シール材垂れ防止用リブ２１の内側には、フィルタパック６０のＺ方向の両端部がそれぞれ収容される。

リブ２１ｂおよび舟２１ａは、第一の枠材２０の内周面２３に一体成形されることが好ましい。リブ２１ｂおよび舟２１ａが第一の枠材２０の内周面２３に一体成形されることにより、リブ２１ｂおよび舟２１ａの別体を第一の枠材２０の内周面２３に接着する場合に比べ、加工点数の削減を図ることができるからである。さらに、リブ２１ｂおよび舟２１ａの内周面２３との接着不良により生じる隙間を無くすことができるため、リークの発生を防止することができる。

図３は、図１のフィルタ枠２の要部拡大図である。
フィルタ枠２を形成する際には、まず、エアフィルタ１の下辺をなす第一の枠材２０のシール材垂れ防止用リブ２１の内側にシール材２２を塗布し、フィルタパック６０のＺ方向の端部をシール材垂れ防止用リブ２１の内側に収容し、固定する。次に、第二の枠材３０の溝部３１をリブ２１ｂに嵌合させて、フィルタパック６０の横方向（濾材４０の折り目と直交する方向）の両側に第二の枠材３０を配置し、フィルタ枠組立体を作製する。このとき、フィルタパック６０と第二の枠材３０とは、接着剤により固定されている。
最後に、フィルタ枠組立体を上下反転させ、シール材２２が塗布されたエアフィルタ１の上辺をなす第一の枠材２０のシール材垂れ防止用リブ２１の内側にフィルタパック６０のＺ方向の端部を収容させつつ、溝部３１をリブ２１ｂに嵌合させる。

このような本実施形態におけるフィルタ枠２およびエアフィルタ１は、エアフィルタ１の強度を担保できる十分な強度を有し、高い気密性を維持することができる。具体的には、内周面２３、３３に高硬度の皮膜硬化層７１を配置することにより、フィルタパック６０に当接する第一の枠材２０および第二の枠材３０の内周面２３、３３から中間層７２および発泡層７３の隙間を通ってフィルタ枠２の下流側の側面２５ｂ、３５ｂに空気が抜けることを防止することができる。

本発明の第１の変形例として、第一の枠材２０および第二の枠材３０の内周面２３、３３および側面２５、３５に皮膜硬化層７１が配置され、外周面２４、３４は発泡層７３が配置されてもよい。内周面２３、３３および側面２５、３５に皮膜硬化層７１を配置することにより、上記実施形態の効果に加え、第一の枠材２０および第二の枠材３０の外周面２４、３４および上流側の側面２５ａ、３５ａの表面の隙間から入り込んだ空気が中間層７２および発泡層７３の隙間を通ってフィルタ枠２の下流側の側面２５ｂ、３５ｂに抜けることを防止することができる。

本発明の第２の変形例として、第一の枠材２０および第二の枠材３０の全面に皮膜硬化層７１が配置されてもよい。この場合、枠材２０、３０の中心部が発泡層７３であり、中心部から表層部に向かって発泡層７３、中間層７２、皮膜硬化層７１の順序に配置される。高硬度の皮膜硬化層７１が全面に配置されることにより、上記実施形態および第1の変形例の効果に加え、フィルタ枠２の強度を高めることができる。さらに、枠材２０、３０のいずれの表面にも発泡層７３による隙間が存在しないため、エアフィルタ1の気密性を高めることができる。

本発明のフィルタ枠およびエアフィルタは上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更を行うことができる。
例えば、リブおよび舟は、第一の枠材に限らず、第二の枠材に設けてもよく、全ての枠材に設けてもよい。

１ エアフィルタ
２ フィルタ枠
２０ 第一の方向に配置される枠材（第一の枠材）
３０ 第二の方向に配置される枠材（第二の枠材）
７ 発泡樹脂材
７１ 皮膜硬化層
７２ 中間層
７３ 発泡層

Claims (3)

1. プリーツ加工された濾材を有するフィルタパックを囲むように矩形に組み合わされ、前記フィルタパックを通過する気流に直交する第一の方向に配置される枠材と、前記第一の方向に直交する第二の方向に配置される枠材と、を備えたフィルタ枠において、
   各前記枠材は前記フィルタパックに面する内周面と、前記内周面と反対の外周面と、前記気流に面する側面と、を有し、少なくとも前記内周面から前記外周面に向って順に発泡樹脂が固化した完全樹脂層である皮膜硬化層と、前記皮膜硬化層よりも部分的に固化した中間層と、前記中間層よりも発泡率が大きい発泡層と、を有し、
   前記枠材は、前記側面に前記皮膜硬化層を有することを特徴とするフィルタ枠。
2. 前記枠材は、前記内周面、前記外周面および前記側面から中心部に向って順に、前記皮膜硬化層、前記中間層および前記発泡層を有することを特徴とする請求項１に記載のフィルタ枠。
3. プリーツ加工された濾材を有するフィルタパックと、
   前記フィルタパックを囲む請求項１または２に記載のフィルタ枠と、を備えたエアフィルタ。

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