JPH09511176A - 流体流れを濾過するためのフィルタ構造体 - Google Patents

流体流れを濾過するためのフィルタ構造体

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JPH09511176A JP7525684A JP52568495A JPH09511176A JP H09511176 A JPH09511176 A JP H09511176A JP 7525684 A JP7525684 A JP 7525684A JP 52568495 A JP52568495 A JP 52568495A JP H09511176 A JPH09511176 A JP H09511176A
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Abstract

(57)【要約】 流体流れを濾過するためのフィルタ構造体は、第1のフィルタ要素(14)と、少なくとも1つの第2のフィルタ要素(16)とを具備し、これら少なくとも2つのフィルタ要素(14,16)は流れ方向(12)に互いに並べて配置されている。これら少なくとも2つのフィルタ要素(14,16)を保持するための保持手段(18)は第1および第2の保持部材(20,22)を含み、これら保持部材はそれぞれの当接面上において互いに連結可能である。保持手段(18)の少なくとも2つの保持部材(20,22)は、連結状態において互いに当接するこれら保持部材の当接面上においてこれら少なくとも2つの保持部材(20,22)間に施錠連結部を提供する第1および第2のスナップ連結部材(38,40)を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】 流体流れを濾過するためのフィルタ構造体 発明の背景および技術分野 本発明は、流体流れを濾過するためのフィルタ構造体であって、少なくとも1 つの第1のフィルタ要素と、少なくとも1つの第2のフィルタ要素とを具備し、 これら少なくとも2つのフィルタ要素は流れ方向に互いに並べて配置されており 、これら少なくとも2つのフィルタ要素を保持するための保持手段をさらに具備 し、この保持手段は少なくとも1つの第1の保持部材と、単一の第2の保持部材 とを含み、これら保持部材はそれぞれの当接面上において互いに連結可能である フィルタ構造体フィルタ構造体に関する。 上述の形式のフィルタ構造体は主に自動車産業において運転室内に流入する空 気流を濾過するために用いられる。変更可能には、上述のフィルタ構造体を他の 流体すなわちガス流および液体流に用いることもできる。 自動車において空気流を濾過するために用いられる場合、上述のフィルタ構造 体は通常、粒子フィルタとして作用するすなわち機械的および/または電子的に 作動する第1のフィルタ要素と、(におい)吸着フィルタであって化学的に作動 する追加の第2のフィルタ要素とを具備する。互いに取着されたこれら2つのフ ィルタ要素を保持するために、フィルタ構造体には保持手段が設けられる。この 保持手段は互いに連結されるようになっている2つの部品を必ず備え、すなわち 少なくとも2つの保持部材を具備する。2つのフィルタ要素が位置決めされた後 、保持手段の保持部材同士が接着剤により連結されることによりまたは保持部材 がプラスチック材料から形 成されるときには互いに溶着されることにより保持手段が組み合わされる。 上述の形式のフィルタ構造体は、例えば米国特許第4,714,486号公報 、ドイツ国特許出願第3716243A1号明細書、欧州特許出願第00821 06A1号明細書により知られている。2つの部分からなる保持手段を備えたこ のようなフィルタ構造体では、保持手段の保持部材同士を気密性を備えつつ互い に取着する必要があるという問題がある。この連結を接着、溶着、または超音波 溶接により行うと組立プロセスが非常に複雑になり、結果として製造コストが増 大する。 発明の要約 本発明の目的は、流体流れを濾過するためのフィルタ構造体であって、組立プ ロセスを容易にするために、保持手段の保持部材同士の特に気密性を備えた連結 を簡単な方法でもって実現することができるフィルタ構造体を提供することであ る。 本発明によれば、上述の形式のフィルタ構造体であって、保持手段の少なくと も2つの保持部材が、連結状態において互いに当接するこれら保持部材の当接面 上においてこれら少なくとも2つの保持部材間に施錠連結部を提供する第1およ び第2のスナップ連結部材を具備したフィルタ構造体が記載される。 本発明のフィルタ構造体の保持手段には、保持部材を互いに連結するためのス ナップ連結部が設けられる。このスナップ連結部は第1および第2のスナップ連 結部材を具備する。第1のスナップ連結部は一方の保持部材上に形成され、第2 のスナップ連結部は他方の保持部材であって上記一方の保持部材と連結されるよ うになっている保持部材上に形成される。スナップ連結部は少なくとも2つの保 持部材の自動施錠連結部を提供し、これら保持部材は、連結状態において密封さ れつつ互いに当接する当接面を有する。本発明のフィルタ構造体では、連結され るべき2つの保持部材を単に、他に対して、スナップ連結部が施錠されるまで機 械的に移動させるだけでよい。接着連結または(超音波)溶接などの追加の手段 が必要でなく、したがって本発明のフィルタ構造体を比較的簡単に組み立てるこ とができる。 通常、スナップ連結部は離脱可能であってもよく、または離脱不可能すなわち 永久的な連結部として提供されてもよい。2つのスナップ連結部材間の離脱可能 な連結は次のような利点を有する。すなわち、フィルタ要素が保持部材に取着さ れることなく保持手段により保持されるときに、吸着フィルタ要素および/また は粒子フィルタ要素を交換することができる。 好ましくは、これらスナップ連結部材は互いにほぼ相補形状をなし、一方のス ナップ連結部材は少なくとも1つの突起を有し、この突起は、連結状態において この突起と協働する他方のスナップ連結部材の少なくとも1つのくぼみ内に受容 される。スナップ連結部材のこのような構成により、2つの保持部材の、相互に 当接する当接面がラビリンス形状になる。したがって、2つの保持部材間の良好 な機械的連結を提供することの他、スナップ連結部は流路抵抗を提供し、それに よってフィルタ要素内を流通する流体が保持部材の互いに当接する当接面間から 漏れ出ることがほとんどないようにしている。 スナップ連結部から漏れ出るであろう流体が濾過されることなく、或いは完全 に濾過されることなく逃げるのを阻止するために、2つの保持部材の当接面は好 ましくは、流れ方向に関し最下流のフィルタ要素の概ね下流に配置される。この ようにして、漏れ出る可能 性のある流体が少なくとも濾過されるのが確保されている。 好ましくは、一方のスナップ連結部材はほぼV字形状をなすくぼみであって側 面に切欠き部または凹部を有するくぼみを具備し、他方のスナップ連結部材はほ ぼV字形状の突起であって側面に凸部を有する突起を具備する。V字形状突起が V字形状くぼみ内に受容されたときに凸部が切欠き部(凹部)内に位置する。両 方のスナップ連結部材に、このようなV字形状突起またはV字形状くぼみを複数 設けることができる。好ましくは、凸部は曲面状の凸部であり、したがって切欠 き部も同様に曲面状である。適当には、凸部および凹部は相補的な形状である。 スナップ連結部のV字形状は2つの保持部材の組立を容易にし、なぜならばこの V字形状は2つの保持部材の自動心出し効果を提供するからである。 好ましくは、上記V字形状突起は上記V字形状くぼみの深さよりも短い。これ は、有利にも、公差の場合に凸部と凹部間の信頼性ある施錠係合を可能にする。 好ましくは、V字形状突起の先端は曲面状であり、かつ2つの保持部材の連結状 態においてV字形状くぼみの底部から離間して配置される。 上記V字形状突起の側面および上記V字形状くぼみの側面は好ましくは互いに ほぼ同一の角度でもって延びる。言い換えると、V字形状突起の各側面は、2つ の保持部材の組立状態において対面するV字形状くぼみの側面と平行に延びる。 上述のスナップ連結部を、両方の保持部材の全当接面に沿って形成することが できる。しかしながら、スナップ連結部は、相互に間隙を隔てて設けられた複数 のV字形状突起およびV字形状くぼみを具備することができる。 保持手段は好ましくは可撓性プラスチック材料、特にポリプロピレンから形成 される。この場合、2つの保持部材のうちの一方に配 置されるV字形状くぼみはその材質のために本質的に弾性を備えている。変更可 能なまたは追加の方法として、V字形状突起も弾性を備えるようにすることがで きる。 好ましくは、2つの保持部材のうち一方の保持部材は開口を画定しかつ特に両 方のフィルタ要素を包囲するフレーム部材である。この場合、第2の保持部材は 同様に開口を画定する環状部材として形成される。しかしながら、この開口はフ レーム部材の開口よりも小さい。薄いフレーム部材の2つの小さい方の側部また は端部のうちの一方に、上記環状部材を取り付けることができる。環状部材は環 状部分を具備し、この環状部分はこの環状部分内に配置された第1および第2の スナップ連結部材を有し、環状部分には環状部材の開口を減少させる突状部が設 けられる。この突状部を、例えば内側に突出する周辺フランジとして、または環 状部分の開口を架橋する横断ウェブとして形成することができる。このようにし て、互いに連結された2つの保持部材により、2つのフィルタ要素が互いに取着 された状態に維持される。 好ましくは、上記第1のフィルタ要素は機械的粒子フィルタ要素であり、この フィルタ要素は特にジグザグ状パターンの襞が設けられる。第2のフィルタ要素 は化学的吸着フィルタ要素である。粒子フィルタ要素には好ましくは、粒子濾過 用の不織布製フィルタ層を保持するための、プラスチック材料製の網状支持構造 体が設けられ、この不織布製フィルタ層は網状支持部材に取着されている。これ ら構成要素の両方は好ましくはプラスチック、特にポリプロピレンからなる。吸 着フィルタ要素として、活性炭層を用いるのが好ましい。活性炭層は、互いに成 形されるか或いは別の方法により局所的に互いに連結された比較的粗い寸法の個 々の活性炭粒子を具備することができる。活性炭層の両側に、特にプラスチック 製、好ましく はポリプロピレンからなる不織布製カバー層を配置することができる。 好ましくは、上記粒子フィルタ要素は2つの保持部材のうちの一方に密着して 連結される。この保持部材は粒子フィルタ要素の下流出口側部を越えて突出して 保持部材が粒子フィルタ要素の出口側部に配置された吸着フィルタ要素を少なく とも部分的に、横方向に包囲するようにしている。第2の保持部材は単に、粒子 フィルタ要素に当接する吸着フィルタ要素を保持する機能を有するだけである。 必要であれば、スペーサや、濾過または流れの案内のために必要とされうる他の 部品を2つのフィルタ要素間に配置することができる。 フィルタ構造体を取り付けるために、フィルタ要素のうちの一方、特に粒子フ ィルタ要素を保持部材のうちの一方に上述したように連結するのが有利である。 この連結を、例えば接着により提供することができる。しかしながら、生産技術 の観点から見ると、この保持部材を粒子フィルタ要素に成形するのがより好まし い。これは、例えばインサート成形プロセスにより実現される。この場合、粒子 フィルタ要素は、インサート成形部を越えて横方向に突出しつつ内側インサート 成形部により保持され、それにより、外側からインサート成形部に向けて射出さ れる保持部材用の材料が粒子フィルタ要素の突出領域に連結されるようにしてい る。 上述の流体流れはこの目的のための適当な手段により維持される。例えば、こ の手段をブロア、またはこの場合はフィルタ構造体を介して空気を送風する同様 な装置から形成することができる。本発明の記載において、「手段」という言葉 は非常に広い意味で用いられ、フィルタ構造体内を流通する(流体)流れを発生 する可能性のあるすべての装置および状況を示している。さらに、上述の定義に よれば、本発明のフィルタ構造体を備えた乗り物も手段と考えられる。乗り物の が移動することによって発生する空気流がフィルタ構造体内を流通するからであ る。 図面の簡単な説明 添付図面を参照して本発明の実施態様を以下に詳細に説明する。 添付図面において、 図1は、例えば自動車の運転室内に流入する空気流を濾過するために用いられ る、粒子フィルタ要素と吸着フィルタ要素とを具備したフィルタ構造体の斜視図 であり、 図2は、図1の線II−IIに沿ってみた、フィルタ構造体の保持手段の流れ 方向後ろ半分の断面図であり、 図3は、互いに離間した状態にある2つの保持部材を示す図2と同様な断面図 であり、 図4は、図1の線IV−IVに沿ってみた、フィルタ構造体の保持手段の流れ 方向前端の断面図である。 好ましい実施態様の簡単な説明 図1は、矢印12の方向に流れる空気流を濾過するためのフィルタ構造体10 の部分破断斜視図である。フィルタ構造体10は、ジグザグ状の襞が設けられた 粒子フィルタ要素14と、活性炭粒子層として提供される吸着フィルタ要素16 とを具備する。流れ方向12に見て、ジグザグ状の粒子フィルタ要素14は吸着 フィルタ要素16の手前に配置される。これらフィルタ要素14,16は共に保 持手段18により保持されており、この保持手段18は2つのフィルタ要素14 ,16を包囲する保持フレームからなる。図面から明らかなように保持手段18 は2つの保持部材20,22を具備する 。保持部材20は包囲フレーム部分として提供される。保持部材22は包囲フレ ーム部分の形状に一致する環状部分24として提供され、環状部分24と一体的 に連結された複数の横断ウェブ26を具備する。これら保持部材20,22はフ ィルタ構造体10の入口側部および出口側部を形成する開口28,30を画定す る。保持部材22の開口30の面積は保持部材20の開口28の面積よりも小さ く、というのは参照番号31でもって示されるように環状部分24が保持部材2 2により画定される開口28内まで内側に突出しているからである(図2および 図3参照)。この突出領域は横断ウェブ26と共に吸着フィルタ要素16を、ジ グザグ状フィルタ要素14の空気出口側部上に当接せしめている。 2つの保持部材20,22間の界面について、図2および図3を参照して以下 に詳細に説明する。図2は組立状態にある2つの保持部材20,22を示してお り、図3は互いに間隙を隔てた2つの保持部材20,22を示している。これら 2つの保持部材20,22はスナップ連結部32により互いに連結される。この スナップ連結部32は2つの保持部材20,22の2つの当接面34,36上に 設けられる(図3参照)。スナップ連結部32の領域において、保持部材22の 当接面36にはV字形状またはくさび状の断面を有する突起38が形成されてお り、フレーム状保持部材20の当接面34にはV字形状またはくさび状のくぼみ 40が形成されている。突起38の側面42にはそれぞれほぼ半円状の凸部44 が設けられる。V字形状くぼみ40の側面48上には凸部44にそれぞれ対応す る相補的な凹部46が設けられる。V字形状くぼみ40はフレーム要素20の頂 側の小さい方の側部50内に形成される。したがって、この保持部材20は保持 部材22に対面する一端に形成された、傾斜する2つの突出部52を有すること になる。 保持部材20の頂側の小さい方の側部50内に形成されて周囲を囲うV字形状 くぼみ40は環状保持部材22の環状部分24上に形成されて周囲を囲う同様の V字形状突起38を受容する。突起38の側方凸部44の高さにおけるV字形状 突起38の幅は、V字形状くぼみ40の開口の幅よりもわずかばかり小さく定め られる(図3の鎖線参照)。保持部材22が突起38と共にV字形状くぼみ40 内に押し込まれると突起52が外側に弾性変形する(図3の矢印56参照)。保 持フレーム手段18全体が弾性変形可能なプラスチック材料から形成されている のでこれら2つの突出部52は、突起38がV字形状くぼみ40内に押し込まれ て突起38の凸部44がV字形状くぼみ40の凹部46内に受容されると同時に スナップ動作により元に戻る。したがって、2つの保持部材20,22のスナッ プ嵌め結合が完成される(図2参照)。凸部44が凹部46内に没入するのに先 立って前端57がV字形状くぼみ40の底部58に当接するのを阻止するために 、凸部44と突起38の前端57間の距離が、凹部46とV字形状くぼみ40の 底部58間の距離よりも小さくれている。したがって、2つの保持部材20,2 2が施錠状態にあるときに、曲面状前端57と底部58間の間隙59は依然とし て形成される(図2参照)。 図2から明らかなように、保持手段18の内部と外部間に位置する2つの保持 部材20,22の当接面はラビリンスパターンを形成し、当接面に沿って設けら れた複数の湾曲部を有する。この手法は2つの保持部材20,22間の信頼性あ る気密閉鎖作用を提供するのに寄与する。したがって、スナップ連結部32を介 する2次的な流路は実際的に遮断される。 図4は粒子フィルタ要素14の形状と、この粒子フィルタ要素14とフレーム 状保持部材20間の連結部とを示している。粒子フィ ルタ要素14は網状のプラスチック製支持構造体60を具備し、この支持構造体 60はポリプロピレンから形成され、またジグザグ状となるように襞が設けられ る。この支持構造体60は不織布製フィルタ層62を担持し、このフィルタ層6 2はポリプロピレンからなるプラスチック繊維などを具備する。好ましくは、不 織布製フィルタ層62の材料はエレクトレット材料である。フレーム状保持部材 20は網状支持構造体60および不織布製フィルタ層62の縁部周りにおける射 出成形により形成され、粒子フィルタ要素14に連結される。 この目的のため、インサート射出成形が行われる。この射出成形技術は専門家 に知られているのでこれ以上の説明を要しない。 図1に示される吸着フィルタ要素16は、接着または他の適当な方法により互 いに連結された活性炭粗粒子からなる活性炭層64を具備する。活性炭層64の 両側に不織布製カバー層66が配置される。図1に示されるように、吸着フィル タ要素16はジグザグ状フィルタ要素14上またはその空気出口側部上に配置さ れる。 実施例 図1から図4までに示す実施態様によるフィルタ構造体10に、ポリプロピレ ンからなる熱可塑性網状支持構造体60を設けた。網状支持構造体60は一辺が 約3mmの概ね正方形状開口を有していた。網状支持構造体60の厚さは約0. 64mmであり、開口間のグリッドバーの幅はほぼ0.84mmであった。不織 布製フィルタ層62の材料はエレクトレット材料、特に平均繊維径が約40から 50pmのポリプロピレン繊維をニードルにより縫着してなる不織布から形成さ れていた。専門家に知られている方法により、これらの繊維にエレクトレット特 性が付与された。不織布製フィルタ層6 2と網状支持構造体60とは接着により連結された。 ジグザグ状をなすよう襞が形成されたフィルタ要素14の高さは概ね1から1 .5cmであった。このフィルタ要素14はその上に係止する活性炭層64を有 していた。この活性炭層64の厚さは約1cmであり、活性炭層64は平均粒径 が約2から4mmの活性炭粒子からなっていた。活性炭層64の両側に、不織布 製カバー層66が設けられており、カバー層66は平均繊維径が約40から50 pmのポリプロピレン繊維を熱的に相互に連結してなる繊維状不織布からなって いた。活性炭層64上には不織布製カバー層66が単体で係止しており、粗表面 の活性炭粒子に引っかかることにより、活性炭層64に取着状態に維持されてい た。 粒子フィルタ要素14は周辺部において射出成形されたポリプロピレン製のフ レーム形状保持部材20を有していた。この保持部材の高さは約2.5cmであ った。フレームの厚さは約3mmであった。保持部材20のV字形状くぼみ40 の開口の幅は約2mmであり、(上方)保持部材22のV字形状突起38の最大 幅も約2mmであった。保持部材22の高さは約2mmであり、しかしながらウ ェブ26の厚さは約1mmであった。フィルタ構造体10の全体の寸法は約36 0cm×180cmであった。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.流体流れを濾過するためのフィルタ構造体であって、第1のフィルタ要素 (14)と、少なくとも1つの第2のフィルタ要素(16)とを具備し、これら 少なくとも2つのフィルタ要素(14,16)は流れ方向(12)に互いに並べ て配置されており、これら少なくとも2つのフィルタ要素を保持するための保持 手段(18)をさらに具備し、該保持手段(18)は少なくとも1つの第1の保 持部材(20)と、単一の第2の保持部材(22)とを含み、これら保持部材は それぞれの当接面上において互いに連結可能であるフィルタ構造体において、保 持手段(18)の少なくとも2つの保持部材(20,22)が、連結状態におい て互いに当接するこれら保持部材の当接面上においてこれら少なくとも2つの保 持部材(20,22)間に施錠連結部を提供する第1および第2のスナップ連結 部材(38,40)を具備したフィルタ構造体。 2.上記第1および第2のスナップ連結部材(38,40)が互いにほぼ相補 形状をなし、一方のスナップ連結部材が少なくとも1つの突起(38)を有し、 該突起(38)が、該突起(38)と協働する他方のスナップ連結部材の少なく とも1つのくぼみ(40)内に受容されるようになっている請求項1に記載のフ ィルタ構造体。 3.一方のスナップ連結部材がほぼV字形状をなすくぼみ(40)であって側 面(48)に少なくとも1つの凹部(46)を有する少なくとも1つのくぼみ( 40)を具備し、他方のスナップ連結部材がほぼV字形状の突起(38)であっ て側面(42)に少なくとも1つの凸部(44)を有する少なくとも1つの突起 (38)を具備し、V字形状突起(38)がV字形状くぼみ(40)内に受容さ れたときに突起(38)の少なくとも1つの凸部(44)がV字形状くぼみ(4 0)の少なくとも1つの凹部(46)内に位置するようにした請求項1または2 に記載のフィルタ構造体。 4.上記V字形状突起(38)が上記V字形状くぼみ(40)の深さよりも短 い請求項3に記載のフィルタ構造体。 5.上記V字形状突起(38)の側面(42)および上記V字形状くぼみ(4 0)の側面(48)をほぼ同一の角度に形成した請求項3または4に記載のフィ ルタ構造体。 6.上記少なくとも2つの保持部材(20,22)の上記当接面に沿って設け られる上記スナップ連結部を連続的にまたは間隙を隔てて間欠的に形成した請求 項1から5までのいずれか一項に記載のフィルタ構造体。 7.上記少なくとも2つの保持部材(20,22)をプラスチックから形成し た請求項1から6までのいずれか一項に記載のフィルタ構造体。 8.上記V字形状くぼみ(40)の側面(48)および/または上記V字形状 突起(38)の側面(42)が弾性を有する請求項3から6までのいずれか一項 および請求項7に記載のフィルタ構造体。 9.一方の保持部材(20)が開口(28)を画定するフレーム部材であり、 第2の保持部材(22)が環状部材として形成され、該環状部材は上記スナップ 結合部(32)により上記フレーム部材の小さい方の側部(50)上に取り付け 可能でありかつ環状部分(24)を具備し、該環状部分(24)は開口(30) を画定し、かつ該環状部材の該開口(30)を減少させる突状部(31,横断ウ ェブ26)を有する請求項1から8までのいずれか一項に記載のフィルタ構造体 。 10.上記第1のフィルタ要素(14)が特にジグザグ状をなすよう襞が設け られた機械的および/または静電的粒子フィルタ要素であり、上記第2のフィル タ要素(16)が化学的吸着フィルタ要素である請求項1から9までのいずれか 一項に記載のフィルタ構造体。 11.上記粒子フィルタ要素(14)がプラスチック製の網状支持部材(60 )と、該網状支持部材(60)に取着された不織布製フィルタ層(62)とを具 備した請求項10に記載のフィルタ構造体。 12.上記粒子フィルタ要素(14)を上記保持手段(18)の2つの保持部 材(20)のうちの一方に密着させて連結した請求項10または11に記載のフ ィルタ構造体。 13.上記保持手段(18)の2つの保持部材(20)のうちの一方がプラス チック製のフレーム部分として提供され、該フレーム部分が周辺部において成形 されることにより上記粒子フィルタ要素と連結される請求項12に記載のフィル タ構造体。 14.上記吸着フィルタ要素(16)が活性炭を備えた活性炭層(64)を具 備した請求項10に記載のフィルタ構造体。 15.上記活性炭層(64)に頂部側および底部側不織布製カバー層(66) を設けた請求項14に記載のフィルタ構造体。 16.上記吸着フィルタ要素(16)が上記粒子フィルタ要素(14)と当接 し、かつ少なくとも部分的に上記保持部材(20)により包囲され、該保持部材 (20)は粒子フィルタ要素(14)に密着して連結されている請求項10およ び請求項12または13に記載のフィルタ構造体。 17.上記保持部材(20,22)の当接面を、上記流れ方向(12)に関し 最下流のフィルタ要素(16)の概ね下流に配置した 請求項1から16までのいずれか一項に記載のフィルタ構造体。 18.上記第1および第2の保持部材(20,22)を離脱可能に互いに連結 した請求項1から17までのいずれか一項に記載のフィルタ構造体。
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