JPH09313812A - 渦巻型フィルタエレメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製作が容易であり、濾過精度を向上させるこ
とができるとともに、交換寿命を伸ばすことができる渦
巻型フィルタエレメントを得る。 【解決手段】 ２枚のシート状濾材１６，１８と２枚の
シート状スペーサ材１７，１９とを交互に重ねた状態で
渦巻状に巻いて形成された濾過部材１５と、この濾過部
材１５の両端部を覆って濾過部材の軸方向両端のそれぞ
れに取り付けられるエンドプレート２１，２２とから構
成され、エンドプレート２１，２２には、濾過部材１５
の端部の一部を露出させるスリット２１ｄ，２２ｄが形
成されている。そして、スリット２１ｄによって露出し
た部分において一方のスペーサ材１９の端部を開放する
とともに他方のスペーサ材１７の端部を閉塞して流体の
入口とし、スリット２２ｄによって露出した部分におい
て一方のスペーサ材１９の端部を閉塞するとともに他方
のスペーサ材１７の端部を開放して流体の出口としてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オイル等の流体を
濾過するフィルタ装置に用いられるフィルタエレメント
に関し、さらに詳しくは、濾過部材を渦巻状に巻いて作
られる渦巻型フィルタエレメントに関する。

【０００２】

【従来の技術】このような渦巻型フィルタエレメントと
して、本出願人は特開平７−３２８３３２号公報に開示
された渦巻型フィルタエレメントを提案した。このフィ
ルタエレメントは、２枚のシート状濾材と２枚の流体を
通すシート状スペーサ材とを交互に重ねて４層に形成し
た濾過部材を円筒渦巻状に巻いて作られている。そし
て、濾過部材の軸方向一端において、２枚のスペーサ材
のうち一方のスペーサ材の端部を開放するとともに他方
のスペーサ材の端部を閉塞して流体の入口とし、濾過部
材の軸方向他端において、一方のスペーサ材の端部を閉
塞するとともに他方のスペーサ材の端部を開放して流体
の出口としている。

【０００３】このように構成された渦巻型フィルタエレ
メントによれば、単位体積当りの濾過面積が大きく、流
体はエレメント内をほぼ軸方向に流れるため流路抵抗は
小さくなるとともに、濾材の間にスペーサ材が挟まれて
いることにより濾材が変形することがなく、効率よく流
体の濾過を行うことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように流体の入口および出口を形成するためには、エレ
メントの両端面の全面において濾材をスペーサ材で包む
ように交互にシールしなければならないため、エレメン
トの製作に手間がかかるという問題があった。また、円
筒渦巻状に形成された濾材の端面全面が流体の出入口と
なるため、濾材の目詰まりが早く濾過精度が低下すると
ともに交換寿命が短いという問題もあった。

【０００５】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであり、製作が容易であり、濾過精度を向上させる
ことができるとともに、交換寿命を伸ばすことができる
渦巻型フィルタエレメントを提供することを目的として
いる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の渦巻型フィルタエレメントは、２枚のシー
ト状濾材と２枚のシート状スペーサ材とを交互に重ねて
４層にした状態で円筒渦巻状に巻くことによって形成し
た濾過部材と、この濾過部材の軸方向端部を覆って濾過
部材の軸方向両端のそれぞれに取り付けられるエンドプ
レートとから構成し、エンドプレートには、濾過部材の
端部の一部を露出させる流通孔を形成している。そし
て、濾過部材の軸方向一端であって流通孔によって露出
した部分において、２枚のスペーサ材のうち一方のスペ
ーサ材の端部を開放するとともに他方のスペーサ材の端
部を閉塞して流体の入口とし、濾過部材の軸方向他端で
あって流通孔によって露出した部分において、一方のス
ペーサ材の端部を閉塞するとともに他方のスペーサ材の
端部を開放して流体の出口としている。

【０００７】このような渦巻型フィルタエレメントにお
いては、濾過部材の軸方向端面を覆ってエンドプレート
が取り付けられているため、濾材の強度を増加させるこ
とができる。また、濾過部材の軸方向端面がエレメント
のほぼ軸中心部から外周まで広がっているため、単位体
積当りの濾過面積が大きくなる。そして、一方のスペー
サ材内に入口から流入した流体はこのスペーサ材内を軸
方向に流れるが、このスペーサ材の他端が閉塞されてい
るため、濾材を通って他方のスペーサ材内に流れ込む。
このとき流れ込む流体は、エンドプレートに形成された
流通孔によって流路が絞られた状態となるため、濾過部
材に作用する流体の圧力は低減される。

【０００８】濾材を通る際に濾過された流体は、他方の
スペーサ材の軸方向一端が閉塞されているため、軸方向
他端に形成された出口から排出される。こうして、流体
はエレメント内をほぼ軸方向に流れるため流路抵抗は小
さく、濾材の間にスペーサ材が挟まれているため流体の
圧力が高圧でも濾材が変形せずに濾材間隔はほぼ均等に
保たれる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態である渦巻型フィルタエレメント１０について図１お
よび図２を参照して説明する。このフィルタエレメント
１０は、チューブ１１と、このチューブ１１の外周に巻
き付けられる濾過部材１５とから構成されている。チュ
ーブ１１は、長方形の板材を渦巻状に丸めて形成したも
のであり、外端部１１ａと内端部１１ｂとが周方向に重
なるように円筒渦巻状に形成されている。濾過部材１５
は、帯状にカットされた２枚の濾材（第１濾材１６およ
び第２濾材１８）と２枚のスペーサ材（第１スペーサ材
１７および第２スペーサ材１９）とを交互に重ね合わせ
て４層に形成している。

【００１０】第１濾材１６と第２濾材１８は、極細繊維
にて高密度に作られた濾紙からなり、第１スペーサ材１
７および第２スペーサ材１９は、荒い目の網（ポリエス
テル製の網や金網等）を濾材１６，１８よりも小さな幅
（高さ）でカットして複数枚重ねたものである。このよ
うな構造とすることにより、所要の強度を確保するとと
もに、濾材１６，１８同士の密着を防ぎ、各スペーサ１
７，１９の内部をオイル等の流体が流通しやすいように
している。

【００１１】各スペーサ材１７，１９は、これらの上下
端が各濾材１６，１８の上下端からそれぞれほぼ同じ高
さだけ離れるように配置される。このため、濾過部材１
５がチューブ１１に巻き付けられたときには、第１スペ
ーサ材１７の上下に濾材１６，１８により挟まれる溝１
５ｃが形成され、第２スペーサ材１９の上下に、濾材１
６，１８により挟まれる溝１５ｄが形成される。

【００１２】このように構成された濾過部材１５は、ま
ず、チューブ１１に巻き付けられたときに周方向内端と
なる側（以下、これを内端１５ａという）をチューブ外
端部１１ａとチューブ内端部１１ｂとの間に挿入し挟持
させる。そして、内端１５ａの先方にできた溝状空間に
接着剤Ｂを塗布して、濾過部材１５の内端１５ａをチュ
ーブ１１に接着するとともに、濾過部材１５の内端１５
ａを閉塞する。この後、濾過部材１５の残りの部分を４
層まとめてチューブ１１に巻き付け、濾過部材１５の周
方向外端となる側にも接着剤を塗布して接着し、円筒渦
巻状に形成する。

【００１３】このように円筒渦巻状に形成した後は、濾
過部材１５の両端にエンドプレート２１，２２の取り付
けを行う。エンドプレート２１，２２は、樹脂又は金属
により環状に形成されており、外周縁部と内周縁部には
それぞれ図２において中心方向に延びる立ち上がり部２
１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂが形成されている。この
ように形成されたエンドプレート２１，２２は、内外周
の立ち上がり部２１ａ等の間にチューブ１１と濾過部材
１５の両端部とを受容してこれらを覆うように取り付け
られ、濾過部材１５の両端部とエンドプレート２１，２
２の内側面２１ｃ，２２ｃとが接着されて両者間の隙間
は閉塞される。

【００１４】各エンドプレート２１，２２には、流体が
通過するスリット（流通孔）２１ｄ，２２ｄが形成され
ている。このスリット２１ｄ，２２ｄは、外周縁部近傍
から内周縁部近傍までの長さで矩形状に、各エンドプレ
ート２１，２２に一箇所づつ形成されている。なお、各
エンドプレート２１，２２の濾過部材１５の両端面への
接着は、図３にも示すように両スリット２１ｄ，２２ｄ
が１８０°ずれた位置となるようになされる。

【００１５】このように形成されたスリット２１ｄ，２
２ｄにおいては濾過部材１５の端面が露出する。なお、
フィルタエレメント１０においては、図２において右方
に示すエンドプレートが入口側エンドプレート２１を構
成し、左方に示すエンドプレート２２が出口側エンドプ
レート２２を構成するため、入口側エンドプレート２１
に形成されたスリット２１ｄが濾過される流体の流入孔
となり、出口側のエンドプレート２２に形成されたスリ
ット２２ｄが濾過された流体の流出孔となる。

【００１６】そして、２枚のスペーサ材１７，１９のう
ち一方のスペーサ材の端部を開放して流体の入口とする
とともに他方のスペーサ材の端部を閉塞するためには、
スリット２１ｄによって開口した部分における濾過部材
１５の軸方向右端における第１スペーサ材１７の端面に
面した溝１５ｃのみに接着剤Ｂ′を詰め込んで、この第
１スペーサ材１７の端面を閉塞する一方、スリット２２
ｄによって開口した部分における濾過部材１５の軸方向
右端における第２スペーサ材１９の端面に面した溝１５
ｄに接着剤Ｂ′を詰め込んで、この第２スペーサ材１９
の端面を閉塞する。

【００１７】こうして濾過部材１５の接着剤による閉塞
処理（コーキング）を行ったフィルタエレメント１０
は、図示しないフィルタケース内に配設され、入口側エ
ンドプレート２１に形成されたスリット２１ｄから流入
させた流体を濾過して出口側のエンドプレート２２に形
成されたスリット２２ｄから流出させる。

【００１８】例えば、入口側のスリット２１ｄからオイ
ルを流入させた場合、このオイルは、第２スペーサ材１
９における右端から濾過部材１５内に流入する。第２ス
ペーサ材１９内に流入したオイルは、第２スペーサ材１
９を軸方向（左方）に流れるが、左端はエンドプレート
２２および接着剤Ｂ′によって閉塞されているので、こ
れに隣合う第１・第２濾材１６，１８を通って濾過され
ながら第１スペーサ材１７内に流入する。そして、第１
スペーサ材１７内に流入したオイルは、この第１スペー
サ材１７の右端が閉塞されているため、左端に開口する
出口側のスリット２２ｄから流出する。

【００１９】このように、オイルはエレメント１０内を
ほぼ軸方向に流れるので、オイルがエレメントの径方向
に流れるタイプのものに比べて流路の長さが短く、その
分流路抵抗が少ない。また、エレメント１０内を流れる
オイルの圧力が高圧であっても、十分な強度を有するス
ペーサ材１７，１９の存在により、濾材１６，１８が径
方向に変形することがなく、径方向において隣合う濾材
１６，１８間の間隔を均等に維持することができる。

【００２０】さらに、オイルは濾過部材１５の右側端面
全面からではなく、入口側のスリット２１ｄからのみ流
入するため、濾材１６，１８に作用するオイルの圧力が
下がる（流体負荷が少なくなる）。このため、目詰まり
は徐々に生じることとなり、濾過精度が向上するととも
に濾過されるオイルの流量減少割合がゆるやかになるた
め、フィルタエレメント１０の交換寿命を伸ばすことが
できる。

【００２１】なお、上記のフィルタエレメント１０は、
各エンドプレート２１，２２に一箇所づつスリット２１
ｄ，２２ｄを形成することとしているが、図４に示すフ
ィルタエレメント１０′のように二箇所づつスリット２
１ｄ′，２２ｄ′を形成するようにしてもよい。なお、
スリット２１ｄ′，２２ｄ′を二箇所づつ形成すること
とした場合には、各エンドプレート２１′，２２′を９
０°ずらした状態で濾過部材１５の両端面に接着するよ
うにように構成する。

【００２２】次に、図５を参照して本発明に係るフィル
タエレメントをデュアルフロータイプのフィルタにおけ
るバイパスエレメントとして用いたスピンオンタイプの
オイルフィルタ１について説明する。このオイルフィル
タ１は、有底筒状に形成されたフィルタケース２の内周
空間２ａ内に、環状に形成されたフルフローエレメント
３０およびバイパスエレメント５０を収容して構成さ
れ、フィルタケース２の開口部には、カバープレート４
が取り付けられている。

【００２３】カバープレート４は、中心部に取付孔（流
出孔）４ａが形成されるとともにその外周に複数の流入
孔４ｂが形成された厚板と、この厚板に固着された薄板
とからなり、薄板の外周縁はフィルタケース２の開口部
端縁に巻き締められている。

【００２４】このように構成されたオイルフィルタ１
は、取付孔４ａをエンジンのシリンダブロックに取り付
けられた取付基台９に形成された取付けボス９ａに螺合
させることによって、その取付基台９に固定される。な
お、取付ボス９ａの内部には、シリンダブロックの内部
に繋がる流出側油路９ｂが取付ボス９ａの下端において
開口するように形成されており、また、取付基台９にお
ける流出側油路９ｂの側方には、流入側油路９ｃが形成
されている。さらに、取付ボス９ａにおける流出側油路
９ｂの外側には、同じくシリンダブロックの内部に繋が
るバイパス油路９ｄが形成されている。

【００２５】ここで、図示するように、フィルタケース
２の内周空間２ａ内には、下段にフルフローエレメント
３０が配設されるとともに、上段にはバイパスエレメン
ト５０が配設されている。フルフローエレメント３０
は、複数の流通孔３１ａが形成されたインナーチューブ
３１の外周に円筒状に形成された濾材３２を配設すると
ともに、このインナーチューブ３１および濾材３２の上
下端面を上下エンドプレート３３，３４によって挟持す
るようにして構成されている。上部エンドプレート３３
の中心部には上方に突出した突出部３３ａが形成され、
この突出部３３ａの内側には流出孔３３ｂが形成されて
いる。

【００２６】このように構成されたフルフローエレメン
ト３０においては、オイルは矢印Ａで示すように濾材３
２の外周側から内周側に通過することによって濾過さ
れ、流通孔３１ａを通過した後に流出孔３３ｂから流出
側油路９ｂに流れ込む。

【００２７】フルフローエレメント３０の上方には前記
のフィルタエレメント１０と基本的な構成を同一とした
バイパスエレメント５０が配設されている。このバイパ
スエレメント５０においては、下方に位置する入口側の
エンドプレート６１における内周の立ち上がり部６１ａ
が大きく立ち上がって（上方に伸びて）おり、上方に伸
びるにつれて内径が細くなるように形成されている。こ
の立ち上がり部６１ａの内側には、突出部３３ａが挿入
可能に構成されている。

【００２８】チューブ５１の外周に巻き付けられて、こ
のチューブ５１とともに入口側のエンドプレート６１に
接着された濾材５５の上端面には、出口側のエンドプレ
ート６２が接着されている。この出口側のエンドプレー
ト６２の上面には網６３が配設されるとともに、この網
６３のさらに上面には外側エンドプレート６４が配設さ
れている。

【００２９】網６３はポリエステルによって形成され、
出口側のエンドプレート６２に形成されたスリット（図
示せず）を、外側エンドプレート６４によって塞がない
ようにするためのものである。また、外側エンドプレー
ト６４の外周縁部は出口側のエンドプレート６２と固着
されているが、内周縁部同士は固着されておらず、網６
３を通過したオイルが流出可能な間隙６６を有して形成
されている。また、濾材５５の外周には入口側のエンド
プレート６１と外側エンドプレート６４の外縁部を繋い
で、円筒状に形成されたプロテクタ６５も設けられてい
る。

【００３０】このように形成されたバイパスエレメント
５０は、フィルタケース２内においてフルフローエレメ
ント３０の突出部３３ａを立ち上がり部６１ａの内側に
挿入するようにして配設される。なお、フルフローエレ
メント３０の上部エンドプレート３３とバイパスエレメ
ント５０の入口側のエンドプレート６１との間には、フ
ィルタガスケット６が配設されており、入口側のエンド
プレート６１に形成されたスリット６１ｄを塞がないよ
うにするとともに、濾過されていないオイルが流出側油
路９ｂに流出することを防止している。

【００３１】バイパスエレメント５０における立ち上が
り部６１ａの上端部には、取付ボス用ガスケット７が配
設されており、フルフローエレメント３０を通過しただ
けのオイルがバイパス油路９ｄへ流入しないようになっ
ている。また、カバープレート４とバイパスエレメント
５０との間にも本体用ガスケット５が配設され、エンジ
ンオイルを流入させたときに取付基台９とオイルフィル
タ１との間でエンジンオイルが漏れないようにしてい
る。

【００３２】このように構成されたフルフローエレメン
ト３０とバイパスエレメント５０とは、フィルタケース
２内に配設されるわけであるが、フィルタケース２の底
部には圧縮スプリング３が配設されており、このスプリ
ング３の付勢力によって各ガスケット５，６と各エレメ
ント３０，５０およびカバープレート４とを密着させる
ようにしている。

【００３３】上記のように構成されたオイルフィルタ１
においては、エンジンの作動を行うと、流入側油路９ｃ
を流れてきたエンジンオイルは、矢印Ｅで示すように流
入孔４ｂからケース２の内部における両エレメント３
０，５０の外周側に流入する。流入したオイルは、多く
が矢印Ａで示すようにフルフローエレメント３０を内周
側に向かって通過することにより濾過され、矢印Ｆで示
すようにフルフローエレメント３０の内周に繋がる流出
側油路９ｂから流出する。

【００３４】また、流入したオイルの一部は、矢印Ｃで
示すように入口側のエンドプレート６１に形成されたス
リット６１ｄから流入して濾材５５によって濾過され、
出口側のエンドプレート６２に形成されたスリットから
流出する。このスリットから流出したオイルは、外側エ
ンドプレート６４との間に配設された網６３の間を通
り、外側エンドプレート６４の内周縁部と出口側のエン
ドプレート６２の内周縁部との間の間隙６６から矢印Ｄ
で示すようにチューブ５１の内周空間内に流入する。な
お、この網６３は、第１スペーサ材１７等と同様にポリ
エステルや金属等によって形成された目の荒い網であ
る。そして、内周空間５１ａ内に流入したオイルは、バ
イパス油路９ｄを通って矢印Ｄで示すようにエンジンに
戻される。

【００３５】このように構成されたオイルフィルタ１に
よれば、オイルフィルタ１内に流入するオイルの多くを
フルフローエレメント３０によって濾過することができ
るとともに、一部のオイルをバイパスエレメント５０に
よって濾過させることができる。ここで、バイパスエレ
メント５０は高い濾過精度を有するとともに目詰まりも
生じにくいため、オイルフィルタ１の性能の向上を図る
ことができるとともに交換までの寿命を伸ばすことがで
きる。

【００３６】次に、図６を参照してフィルタエレメント
１０に設けられる濾過部材１５と異なる構成の濾過部材
１１５について説明する。なお、図６は図１において示
すチューブ１１および濾過部材１５の内端部分に相当す
る部分を表す拡大図である。この濾過部材１１５は、前
記濾過部材１５と同様に、帯状にカットされた２枚の濾
材（第１濾材１１６および第２濾材１１８）と２枚のス
ペーサ材（第１スペーサ材１１７および第２スペーサ材
１１９）とを交互に重ね合わせて４層に形成した状態で
チューブ１１′に巻き付けることによって形成される。

【００３７】チューブ１１′は、チューブ外端部１１
ａ′とチューブ内端部１１ｂ′とがスポット溶接等によ
って固着され、前記チューブ１１と異なって予め円筒状
に形成されている。また、第１および第２スペーサ材１
１７，１１９は不織布によって形成されており、第１ス
ペーサ材１１７の両側に第１濾材１１６および第２濾材
１１８が位置する。第１濾材１１６および第２濾材１１
８は一枚の濾材によって形成されており、第１スペーサ
材１１７の内端部Ｔを包むようにして両側に伸びて配設
されている。

【００３８】このように構成された濾過部材１１５にお
いては、第２スペーサ材１１９を内側に位置させるとと
もに、両濾材１１６，１１８によって挟持された第１ス
ペーサ材１１７を外側に重ねて位置させた状態で、内端
部Ｔをチューブ外端部１１ａ′の端面近傍に位置させ、
接着材Ｂによってチューブ１１′に接着する。その後
は、前記濾過部材１５と同様に、４層まとめてチューブ
１１に巻き付けて円筒渦巻状に形成し、両端にエンドプ
レートを取り付ける。

【００３９】ここで、第１および第２スペーサ材１１
７，１１９は、濾材１１６，１１８よりは目が荒いが、
前記のスペーサ材１７，１９よりは目が細かく形成され
ている。これにより、粒子の大きいゴミは、濾材１１
６，１１８のみならず各スペーサ材１１７，１１９によ
っても捕捉することができるため、濾過部材１１５の濾
過精度を向上させることができる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の渦巻型フィ
ルタエレメントでは、濾過部材の間に挟持された２枚の
スペーサ材の一方のみの端部を接着等によって塞ぐこと
により、開放している方のスペーサ材の端部を流体の出
入口としているが、これらの出入口は濾過部材の両端に
取り付けられたエンドプレートに形成された流通孔（ス
リット）によって露出した部分となるため、フィルタエ
レメントの組立時には流通孔によって露出した部分のス
ペーサ材のみを交互に（一つおきに）接着すればよく、
その他の部分はエンドプレートに接着剤を塗布して組み
立てればよいため、組立作業を簡素化することができ
る。

【００４１】また、エンドプレートを設けることにより
濾材の両端が保持されるため機械的な強度が増加すると
ともに流体の圧力および流量に対する剛性が増加し、適
正な形状に保持されるので濾過精度およびライフサイク
ルが向上する。さらに、流通孔によって流路が絞られる
こととなるため、濾面に作用する流体負荷が少なくなる
（濾材の面圧が下がる）。これにより、濾材は徐々に目
詰まりを生じることとなるため、この点からも濾過精度
の向上を図ることができるとともに、流量減少割合を緩
やかにすることによってライフサイクルの向上を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る渦巻型フィルタエレメントの正面
図（一部断面図）である。

【図２】上記フィルタエレメントの図１におけるＩＩ−
ＩＩ断面図である。

【図３】上記フィルタエレメントの斜視図である。

【図４】上記フィルタエレメントの異なる構成を示す斜
視図である。

【図５】本発明に係るフィルタエレメントを用いたオイ
ルフィルタの断面図である。

【図６】本発明に係る渦巻型フィルタエレメントの異な
る構成を示す部分断面図である。

【符号の説明】

１０ 渦巻型フィルタエレメント １１，１１′ チューブ １５，１１５ 濾過部材 １６，１８，１１６，１１８ 濾材 １７，１９，１１７，１１９ スペーサ材 ２１，２２ エンドプレート ２１ｄ，２２ｄ スリット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２枚のシート状の濾材と２枚の流体を通
   すシート状のスペーサ材とを交互に重ねて４層に形成し
   た状態で円筒渦巻状に巻いた濾過部材と、 この濾過部材の軸方向端部を覆って前記濾過部材の軸方
   向両端のそれぞれに取り付けられ、前記端部の一部を露
   出させる流通孔が形成されたエンドプレートとからなる
   渦巻型フィルタエレメントであって、 前記濾過部材の軸方向一端であって前記流通孔によって
   露出した部分において前記２枚のスペーサ材のうち一方
   のスペーサ材の端部を開放するとともに他方のスペーサ
   材の端部を閉塞して流体の入口とし、前記濾過部材の軸
   方向他端であって前記流通孔によって露出した部分にお
   いて前記一方のスペーサ材の端部を閉塞するとともに前
   記他方のスペーサ材の端部を開放して流体の出口とした
   ことを特徴とする渦巻型フィルタエレメント。