JPH0247923B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は濾過材に関し、特に内燃機関のオイル
フイルターやエアーフイルターなどに好適な濾過
材に関する。

〔発明の技術的背景〕

自動車のオイルフイルターやエアーフイルター
に使用する濾過材として要求される条件として
は、被濾過流体中に存在するダストなどの微粒子
を効果的に除去する濾過性能を有し、しかも長期
間にわたつて良好な濾過性能を維持し続けること
が特に重要である。

このような観点で、従来から様々な濾過材が提
案されているが、濾過性能の向上とライフの長期
化との双方を同時に具備させるという点において
は、従来の濾過材は必ずしも充分満足のいくもの
ではない。

たとえば、従来、繊維密度の異なる濾紙を抄合
させるなどして、濾紙の厚さ方向に密度勾配を設
けた濾過材が知られている（たとえば特公昭54−
40778号公報）。

これら密度勾配型濾過材は、被濾過流体の流れ
の上流側から下流側の方向に、粗から密へ変化す
るように形成されているので、低密度層で大寸法
粒子を捕捉し、高密度層で、微細粒子が捕捉され
ることにより、良好なふるい分け効果とある程度
のライフの向上を図ることができる点ですぐれて
いるが、以下のような欠点を有している。

(イ) 従来の密度勾配型濾過材においては、濾過材
を通過する際の流速が速く、単なる接触による
ダスト付着（捕捉）が生じにくく深層部に突き
ささる様に強固に捕捉されるため（いわゆる深
層濾過）、濾過材の目づまりがおこりやすく、
圧力損失がいきおい増大するという問題があ
る。

(ロ) 従来の濾過材は、被濾過流体の上流側の濾過
材表面の気孔率が大きいので、ダストが濾過材
の表面層内に取り込まれやすく、このため濾過
材表面層上にダストケーキ層が形成されにくい
という欠点がある。したがつて、ケーキ層によ
る濾過機能（すなわちプライマルフイルター機
能）を期待することはできず、ロングライフ化
を図る上で大きな制限がある。

〔発明の概要〕

本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので
あり、濾過性能とロングライフ化の双方にすぐれ
た濾過材を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の濾過材は、
厚さ方向に密度勾配を有する濾過材において、被
濾過流体の流れの上流側から下流側に向けて密度
が連続的に低下するような密度勾配を有し、か
つ、前記下流側の濾過材表面に、前記上流側の表
面密度よりも高い密度を有する高密度層を設ける
ことにより濾過材の層の内部に被濾過流体中のダ
ストを捕捉し堆積させるためのチヤンバーを形成
してなることを特徴としている。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の濾過材を添付図面に示す実施例
に基づいて詳細に説明する。

第１図の断面概念図に示すように、本発明によ
る濾過材においては、基材１の面方向において、
被濾過流体の流れ（図中の矢印の方向）の上流側
から下流側に向かつて気孔２の径が大きくなるよ
うな密度勾配を有し、さらに下流側の濾過材表面
に、基材１の上流側表面の気孔径よりも小さな気
孔２を有する高密度層を設けることにより、基材
１の内部に図示のようなチヤンバーが形成されて
いる。

このように、本発明においては、まず被濾過流
体の入口側を密にし出口側を粗に構成することに
より、比較的大きなダスト粒子が濾過材内部に取
り込まれ捕捉されることを防止し、逆に濾過材の
表面上にダストケーキ層が形成されるのを促進す
る上で大きな効果がある。

さらに、濾過材を通過する際の流速が徐々にお
そくなる傾向にあるため、密層を通過した比較的
大きなダストも濾過材内部に付着しやすくなり、
しかも出口側を粗に構成しているため、このよう
なダスト付着による流通抵抗も大幅には増大しな
いという効果がある。これにより、濾過材内部に
おける目づまりを少なくするとともに、表面に形
成されるケーキ層による濾過作用（プライマルフ
イルター機能）を利用することにより濾過性能な
らびにライフの向上を図ることができる。

さらに、本発明の濾過材は、下流側の基材表面
に高密度層が設けられているので、基材内部に形
成されたチヤンバーの作用により、ライフの向上
と圧力損失の増大防止を図ることができる。第２
図は、このチヤンバー効果を説明するための模式
図である。すなわち、基材１内に侵入したダスト
４はチヤンバー内をスムーズにしかも自由に移動
することができしかも気孔径が次第に大きくなる
ように構成されているので、流れ抵抗の増大化を
緩和する上で有利である。さらに、高密度層３の
気孔径は、被濾過流体の上流側の表面密度よりも
小さいので、濾過材内部に侵入したダストはチヤ
ンバー内にあたかも雪の吹き溜まりのように集積
ないし堆積され、しかも流れ抵抗自体は上述した
密度勾配のためにその増大化が緩和されるので、
ダスト保持量が飛躍的に増大と相まつて濾過材の
更なるロングライフ化を図ることができるのであ
る。

第３図に示す濾過材は、流体の入口側の基材表
面に起毛５で構成される起毛層を形成した場合の
実施例である。この起毛層によつて、ダストが樹
氷のように捕捉されて起毛層上にダストケーキ層
が形成されやすくなり、良好なプライマルフイル
ター機能が発揮される。また、ダストケーキ層と
基材との間には一定の空間が形成されるので、こ
れによつて流通抵抗の低減化を図ることができ
る。さらに、上記起毛５は、基材１の密層側に形
成されるので、ケーキ層が形成された場合の起毛
のヘタリを防止する上でも有利である。

なお、上記起毛層は、通常、濾過材の構成繊維
の端部が濾過材表面から突起して毛羽立つた状態
として構成され得る。表面からの起毛は、粗大な
ダスト粒子が集塵されてダストケーキ層が形成さ
れやすくなる程度で充分であり、起毛部の密度
も、必ずしも芝生状の程度に密である必要はな
い。たとえば、ダストの大きさが５〜70μｍ程度
であるとき、ダストの大きさが５〜70μｍ程度で
あるとき、繊維の突出部の長さは80〜300μｍで
あれば充分である。

第４図に示す濾過材は、基材１の面方向に対し
ても密度勾配を設けた場合の実施例であり、基材
の面方向において、相対的な小さな気孔径を有す
る高密度部分と大きな気孔径を有する低密度部分
とが均一に分布形成されている。このような構成
にすることにより、ダストの捕捉を段階的に進行
させることができる。すなわち、ダスト捕捉によ
る目づまりは、まず高密度部分で生じ、次いで低
密度部分に移行するので、面方向の密度が一定の
場合に比べて圧力損失の急激な増大を防止するこ
とができ、一層のロングライフ化を図ることがで
きる。さらに、微細粒子の除去は高密度部分で行
なわれ、大寸法粒子の除去は低密度部分の層で行
なわれやすくなるので、両層の密度範囲ならびに
面積割合を適宜選択することによつても濾過性能
の向上を図ることができる。また、面方向の密度
差は、連続的あるいは段階的に変化させてもよ
い。

第５図に示す濾過材は、第４図に示す濾過材の
表面に凹凸と起毛層を設けた場合の実施例であ
る。すなわち、この実施例においては、低密度部
が凸部に設けられ、高密度部が凹部に設けられて
いる。したがつて、濾過材の製造工程において、
ローラーなどの手段によつて凹凸を設けることに
よつて同時に密度差が形成される点で有利であ
る。

このように、濾過材の表面に凹凸を設けること
によつて流れ抵抗も凹部と凸部で変化するので、
これによつてダストの捕捉を段階的に進行させる
ことができるという効果がある。さらに、凹凸部
の流速割合いを適宜変化させることによつて濾過
性能を向上させる上でも有利である。また、一般
に大きな粒子は低密度部に集まり、微小粒子は高
密度部で捕捉されやすいので、第５図の様な構造
にすることは、ダストケーキ層のレベルを一定に
保持し、これにより凹凸部の流速割合いを一定に
維持して濾過性能を向上させる上で有利である。

起毛層を設けることによる効果やチヤンバー効
果については前記と同様である。

濾過材の構成材料としては、従来、濾紙原料と
して使用されている天然繊維、合成繊維ならびに
これらの混合物が用いられ、必要に応じて、バイ
ンダー、着色剤などの添加剤を用いることもでき
る。

濾過材に密度分布を設ける方法としては、たと
えば、繊維密度の異なる濾過材を抄き合わせて一
体化する方法、性状、繊維分布の異なる抄紙原料
スラリーを抄造工程で段階的に供給して抄紙する
方法などがとられ得る。

また、高密度層は、抄き合わせによつて形成し
得る。

また、濾過材の表面を起毛させる方法として
は、たとえば、抄造網の片面に抄紙原料スラリー
流を供給すると同時にその抄造網の他面から吸引
することにより、繊維の長手方向を抄紙表面に対
して垂直方向に配向させて起毛層を効果的に形成
することができる。

本発明の濾過材を内燃機関のエアーフイルター
やオイルフイルターに用いる場合は、濾過面積を
拡大する上で、断面が菊花状の円筒形に成形する
ことが好ましく、さらに端部に円板状金属プレー
トを接合するか、あるいは樹脂製プレートを一体
成形もしくは接着するなどしてフイルター構造と
する。

濾過性能試験例 本発明の濾過材Ａ（第３図に示すもの）と従来
の濾過材Ｂについて、JIS−D1611に記載された
濾過性能試験を行なつた場合の結果を第６図に示
す。

この際の、濾過材の有効濾過面積は1000cm²であ
り、流量は10／分、油温は80℃である。

第６図から明らかなように、本発明の濾過材
は、被濾過流体中のダスト捕捉に伴う圧力損失の
増加を、濾過効率に変動なくゆるやかに進行させ
ることができ、濾過材のライフを一層向上させる
ことができる。

〔発明の効果〕

本発明の濾過材は、その厚さ方向において、流
体の上流側が高密度で下流側が低密度であるよう
な密度勾配を有するとともに濾過材層内部にチヤ
ンバーが形成されるようになつており、しかも下
流側の濾過材表面に高密度層が形成されているの
で、ダストケーキ層が形成されやすく、かつ、良
好なチヤンバー効果が発揮され、これらの相乗的
な作用により濾過性能の向上とロングライフ化の
双方においてすぐれた効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は、各々、本発明の実施例に係
る濾過材の断面の概念図であり、第６図は、濾過
性能の試験結果を示すグラフである。 １……基材、２……気孔、３……高密度層、４
……ダスト、５……起毛。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 厚さ方向に密度勾配を有する濾過材におい
   て、被濾過流体の流れの上流側から下流側に向け
   て密度が連続的に低下するような密度勾配を有
   し、かつ、前記下流側の濾過材表面に、前記上流
   側の表面密度よりも高い密度を有する高密度層を
   設けることにより濾過材の層の内部に被濾過流体
   中のダストを捕捉し堆積させるためのチヤンバー
   を形成してなることを特徴とする、濾過材。 ２ 濾過材の面方向に対して高密度部と低密度部
   とが散在して形成されている、特許請求の範囲第
   １項に記載の濾過材。 ３ 被濾過流体の流れの上流側の濾過材表面に凹
   凸が形成されている、特許請求の範囲第１項また
   は第２項に記載の濾過材。 ４ 被濾過流体の流れの上流側の濾過材表面に起
   毛層を有する、特許請求の範囲第１項ないし第３
   項のいずれか１項に記載の濾過材。