JP6238423B1 - フィルター構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】自動車等のエンジンへ送る空気を濾過するフィルターの交換時にフィルターに装着されたフレームを全て廃棄することなくその一部を再利用できるフィルター構造体を提供すること。【解決手段】エアクリーナハウジング０１内に保持され、入口部０２から吸引した空気中の微粒子を除去して濾過した空気として出口部０３から排出するフィルター要素１１と、このフィルター要素１１を支持・補強すると共にエアクリーナハウジング０１の内壁０４と接触して前記フィルター要素１１から前記出口部０３の経路とを確保するフレーム部３０とを備えたフィルター構造体１０であって、前記フィルター要素１１に装着された前記フレーム部３０の一部が着脱可能に嵌合・固定する固定手段を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば自動車や発電設備等のエンジンへの取り入れ空気の濾過に使用する交換可能なエアクリーナのフィルターに関するものである。

自動車用エンジン又は発電設備用エンジンへの空気取入れ口からの空気の流れ、ガス・タービンへ送られるガスの流れ、様々な燃焼炉への空気の流れは、その中に粒子物質を含むことが多い。粒子物質は、これが関連するさまざまな機構の内部作動部に到達すると、これに対して実質的な損害を与える可能性がある。そのため、このようなシステムのためには、関連するエンジン、タービン、炉、または他の機器の上流におけるガス等の流れから粒子物質を除去することが好ましい。

このため、種々のエアフィルターが提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。図６は従来のフィルター部の略側面図である。図６に示す通り従来のエアフィルターはフィルター要素１０９と、フィルター要素１０９の入口部１０２の台座部１０４と、フィルター要素１０９の出口部１０３のフレーム部１０１とが一体となったフィルター部１００が図示しないハウジング部の内部に着脱自在に保持される。

このフレーム部１０１は、フィルター要素１０９の出口部１０３に取付けられてフィルター部１００を支持・補強すると共にハウジング部の内壁に接触して出口部１０３との経路を確保するため、樹脂モールド１０５で一体化され、フィルター要素１０９とフレーム部１０１とが一体となったフィルター部１００を構成している。尚、図６では、フィルター要素１０９の入口部１０２にもハウジング部の入口側に接触する台座部１０４が装着されているが、密閉性を重視されていないため、単体のフレームであり単純にフィルター要素１０９の捲回を保持させるためのものである。

このようなフィルター部１００は、一定時間の使用後微粒子が目詰まりしてその用途目的が達成できなくなると消耗品として除去され新たなフィルターと交換される。その際、フレーム部１０１もフィルター部１００と一体化しているため、フィルター要素１０９とフレーム部１０１とが一体となったフィルター部１００が交換され、廃棄される。

特表２００２−５４２４１７号公報 特表２００７−５１５２９１号公報

このタイプのエアフィルターはプラスティックの補強やパッキングが接着されセットとして販売されている。このため一定時間の使用後、その使用目的が達成できなくなり新たなフィルター要素に交換される際、フィルター要素に装着したフレーム及びフレームに取り付けたシール部材もフィルター要素と共に廃棄される。

フレーム自体は磨耗、損傷しているわけではなく、フィルター要素の交換の都度フレームも共に廃棄されことは経済的に合理的でない。また廃棄処分されるフレームやシール部材の原材料が樹脂等であることから環境保護の面からも妥当でない。

本発明は、係る課題を解決するためフィルター要素交換時にフィルター要素に装着されたフレームを全て廃棄することなくその一部を再利用できるフィルター構造体を得ることを目的とするものである。

請求項１に記載された発明に係るフィルター構造体は、エアクリーナハウジング内に保持され、入口部から吸引した空気中の微粒子を除去して濾過した空気として出口部から排出するフィルター要素と、このフィルター要素を支持・補強すると共にエアクリーナハウジング部の内壁と接触して前記フィルター要素から前記出口部の経路とを確保するフレーム部とを備えたフィルター構造体であって、前記フィルター要素に装着された前記フレーム部の一部が着脱可能に嵌合・固定する固定手段を備えたことを特徴とするものである。

請求項２に記載された発明に係るフィルター構造体は、請求項１に記載のフレーム部が、前記フィルター要素の出口部端部外郭部を保持するフレーム基部と、前記ハウジング部の内壁と接触する部分を有するフレーム分離部とからなり、前記固定手段が、前記フレーム基部と前記フレーム分離部とを着脱可能に嵌合・固定するものであることを特徴とするものである。

請求項３に記載された発明に係るフィルター構造体は、請求項２に記載のフレーム基部が、前記出口部端部外郭部全周を保持する保持部と、この外郭部全周から縮径する縮径部と、この縮径部から前記出口部側に筒状に延びた環部とを備え、前記フレーム分離部が、フレーム基部の環部に嵌合する環状部と、該環状部の下部に形成された底面部と、該環状部の上端部から外側に突設したフック形体からなる外延部を備え、前記固定手段として、前記フレーム基部の環部と、この環部に嵌合される前記フレーム分離部の環状部と、前記環状部の外延部に取り付けられたシール部材を含むことを特徴とするものである。

請求項４に記載された発明に係るフィルター構造体は、請求項３に記載の固定手段として、前記フレーム基部の環部に対して前記フレーム分離部の環状部が嵌合される際に、前記フレーム基部の環部と前記フレーム分離部の環状部との嵌合位置を固定する掛止手段を更に備えたことを特徴とするものである。

本発明は、廃棄物を極力減らすことは勿論のこと、新しいフィルターを簡単に交換することができるフィルター構造体を得ることができるという効果がある。また、取り外した部分のフレームを新たに交換されるフィルターに装着されたフレーム部分に嵌め込むことで再利用できるという効果がある。

図１は、エアクリーナハウジングの中に設置されたフィルター構造体１０の概略断面図である。 図２は、第２フレームの説明図であり、図ａはシール部材が取り付けられたフレーム分離部の概略断面図、図ｂはフレーム基部の概略断面図、図ｃはフレーム基部とフレーム分離部とが固定された状態を示す概略断面図である。 図３は、フィルター構造体の要部の拡大図である。 図４は、掛止手段を備えたフィルター構造体の要部の拡大図であり、図ａはフレーム基部とフレーム分離部とが固定された状態を示し、図ｂはフレーム基部とフレーム分離部とが分離された状態を示す。 図５は、別の掛止手段を備えたフィルター構造体の要部の拡大図であり、図ａはフレーム基部とフレーム分離部とが固定された状態を示し、図ｂはフレーム基部とフレーム分離部とが分離された状態を示す。 図６は、従来のフィルター部の概略側面図である。

以下、本発明のフィルター構造体の実施の形態を図１〜３に基づいて説明する。

図１に示すように、本発明のフィルター構造体１０が保持されるエアクリーナハウジング０１（以下ハウジングと言う）は、入口部０２から吸引した空気を内部に保持されたフィルター構造体１０で濾過して出口部０３に送り出すものである。
ハウジング０１は、内部のフィルター構造体１０を交換する際に用いるカバーを備え、カバーには、パッキングとカバーを固定するネジ止めあるいはフック止め機構とを備えている(いずれも図示せず)。

フィルター構造体１０にはフレーム単体からなる第１フレーム２０がフィルター要素１１の第１端部１２に装着されており、フレーム基部４０と、フレーム分離部５０と、圧縮性シール部材６０から構成される第２フレーム３０が第２端部１３に装着されている。 そして、フィルター構造体１０はフィルター要素１１の第１端部１２をハウジング０１の空気入口０２の領域に向け、その第２端部１３を空気出口０３の領域に向けて設置されている。

本発明のフィルター要素１１としては、空気中の微粒子を濾過するものであればよい。好ましいフィルター要素１１としては、特許文献１及び特許文献２にも示されているような、縦溝流路を形成する波形シートと、この波形シートの波頂部に固定される面シートとからなるフィルターシートを円筒状又は陸上競技場のトラック状に縦溝流路を形成するように捲回して形成されるものであればよい。
このフィルター要素１１の入口側に装着される第１フレーム部２０と出口側に装着される第２フレーム部３０とが一体化されてフィルター構造体１０が構成されている。

本発明の第２フレーム部３０は、図２に示すように着脱可能の２つの部材から構成されフィルター要素１１の第２端部１３に取付けられてフィルター要素１１を支持・補強すると共にハウジング０１の内壁０４に接触してより密閉性を高めて出口部０３との経路を確保するものであればよい。尚、前記密閉性とはフィルター要素１１を通過しない空気が混入してエンジン内に送られないようにハウジング０１の内壁０４の一部と第２フレーム部３０とが係合して密閉シール６４を形成していることを意味する。

本発明の固定手段としては、フィルター要素１１に装着された第２フレーム部３０の一部が着脱可能に嵌合・固定するものであればよい。好ましくは、本発明の第２フレーム部３０がフィルター要素１１の出口部端部外郭部１４を保持するフレーム基部４０と、ハウジング０１の内壁０４と接触する圧縮性のシール部材６０を備えるフレーム分離部５０とからなり、好ましい固定手段としては、フレーム基部４０とフレーム分離部５０とを着脱可能に嵌合・固定するものであればよい。これにより、フィルター交換時にフレーム分離部５０を取り外してフレーム基部４０が装着されたフィルター要素１１の部分を交換することにより、廃棄物を極力減らすことは勿論のこと、新しいフィルターを簡単に交換することができるフィルター構造体１０を得ることができる。

また、より好ましくは、本発明のフレーム基部４０が、フィルター要素１１の出口部端部外郭部１４を保持する保持部４１と、この保持部４１の外郭部全周から縮径する縮径部４２と、この縮径部から前記出口部側に筒状に延びた環部４３とを備え、フレーム分離部５０がフレーム基部４０の環部４３に嵌合する環状部５１と、該環状部５１の下部に形成されフィルター要素１１の第２端部１３の出口面に当接する底面部５２と、該環状部５１の上端部の外縁から突設したフック形体からなる外延部５４を備え、固定手段としてフレーム基部の環部４３と、この環部に嵌合する前記フレーム分離部の環状部５１と、外延部５４に取り付けられた圧縮性のシール部材６０とを含むものである。

好ましくは、本発明の固定手段としては、フレーム基部４０の環部４３とフレーム分離部５０の環状部５１が嵌合する際に、フレーム基部４０の環部４３の所定の位置と、それに対応するフレーム分離部５０の環状部５１の位置に、嵌合位置を固定する掛止手段を更に備えてもよい。これにより、フレーム基部４０とフレーム分離部５０がより強固に嵌合されることになる。

フレーム基部４０の保持部４１は装着されるフィルター要素１１の形状に合わせて例えば、円形やトラック形状をしており、この内径は使用するフィルター要素１１の外径にほぼ等しくフィルター要素１１の出口部端部外郭部１４と円滑に嵌合するように調整されている。
またその奥行き長さもフィルター要素１１が嵌合した際、外れることのない距離があればよい。このように保持部４１は、フレーム基部４０をフィルター要素１１に取り付ける役目を有する。

フレーム基部４０の保持部４１をフィルター要素１１の出口部端部外郭部１４に嵌装させて形成された重複領域１５には接着剤を使用してフレーム基部４０をフィルター要素１１の出口部端部外郭部１４に接着させ重複領域１５からの空気の漏れを防止している。

環部４３は保持部４１に準じた形状を有するが、その内径はフィルター要素１１を通過して濾過された空気がハウジング０１の出口部０３の方向にスムーズに流れるように保持部４１の内径より小さいサイズとなっている。この環部４３はフレーム分離部５０の環状部５１を嵌合して保持する役目を有し、第２フレームを構成する２つフレームを一体化する基部となる。

保持部４１と環部４３の間を繋ぐ部分として縮径部４２がある。縮径部４２は、保持部
４１と環部４３の内径差のある区間を濾過された空気が抵抗なく流れる通路として保持部４１から環部４３に向かって一定の長さの狭窄した環で保持部４１と環部４３を繋いでいる。

フレーム分離部５０の環状部５１は、図２ａに示すようにフレーム分離部５０の本体を形成するものであり、フレーム基部４０の環部４３に準じた形状を有している。また、その環状部５１は、フレーム基部４０の環部４３に密接に嵌合するように環状部５１の外径はフレーム基部４０の環部４３の内径に合わせて調整されている。環状部５１がフレーム基部４０の環部４３に嵌合されることでフレーム基部４０とフレーム分離部５０が一体化することになる。また、環状部５１の長さは、フィルター要素１１の第２端部１３から延び出るフレーム基部４０の縮径部４２と環部４３を合わせた長さとほぼ等しい距離を有する。

底面部５２は、環状部５１の下部に位置している。この底面部５２には剛性突っ張りと十字筋交い（図示せず）が形成されており、トラス構造５３を形成して強度を補強するものである。この、トラス構造５３によりフレーム基部４０にフレーム分離部５０が嵌合されることでフレーム基部４０に構造的剛性をもたらす。これによりフィルター要素１１の縁辺に取り付けられているフレーム基部４０に外部から内向きの力が加わってもその耐圧構造によりフィルター要素１１の端面縁部の屈曲や曲げを防ぐことができる。

外延部５４は、環状部５１の上端部の外縁から突設した部分がフック形体を有しそれが環状部上端周部を環囲して形成されるものである。
この環状部上端に環装されるフック形体は、環状部外周壁５５と、環状部上端の縁辺から外側に水平に延びる中間余長部５６と、該中間余長部５６の端部から下方に直角に延びる最終余長部５７で構成される。

この外延部５４の最終余長部５７を支持体として圧縮性のシール部材６０が確保される。このシール部材６０は、圧縮性素材からなる略凹形状を有しており図３に示すように環状部５１の上端部外縁に設けられているフック形体の最終余長部５７を被包するように取り付けられている。その外側部６１はハウジング０１の内壁０４と接触して密閉シール６４を形成し、内側部６２はフレーム基部４０の環部４３に対し内方向に力が掛かるように押圧してフレーム基部４０とフレーム分離部５０を着脱可能に嵌合・固定している。

圧縮性シール部材６０のハウジング０１の内壁０４に接触する外側部６１は密閉シール６４を形成するため、またフィルター要素１１を保護する目的で外延部５４のフック形体内に位置する内側部６２と比較して肉厚が同等か又はやや厚い形状にしても良い。特に密閉性を高めるためハウジング０１の内壁０４の接触部全体に均等に圧接できるように、また接触面積を大きくする目的でその内壁０４の形状に合わせて圧縮性シール部材６０の外側部の上部側面６３が緩やかな傾斜面を有している。

このシール部材６０の上部側面６３の形状は、傾斜面に限定されるものでなくハウジング０１の内壁０４の形状に合わせて適宜変更することができる。一方、圧縮性シール部材６０の内側部６２はフレーム分離部５０のフック形体の内に位置するため外側部６１と比較して肉厚が同等か又はやや薄い形状としても良いが、フレーム基部４０の環部４３を押圧してフレーム分離部５０をフレーム基部４０の内側に固定するに十分な厚みが要求される。また、フレーム基部４０の環部４３が、圧縮性シール部材６０の内側部６２とフレーム分離部５０の環状部５１の間に円滑に入り込み易いように内側部６２の下部側面６５が丸み又は傾斜面を有しているのが好ましい。更に内側部６２は、中央部が上端部および下端部に比較して肉厚になっており、その断面が劣弧となる形状であってもよい。これによりフレーム基部４０とフレーム分離部５０がより強固に固定される。

圧縮性シール部材６０は、上記目的を達成するためにその圧縮量は少なくとも１５パーセントが要求されることから、例えばポリウレタン発泡材料、又はゴム等の弾性体から形成されることが好ましい。

掛止手段は図４に示すようにフレーム基部４０の環部４３の内側に嵌合されるフレーム分離部５０の環状部５１に向かって突設された断面が半円状の掛合部４４が形成され、これに対応した被掛合部５８がフレーム分離部５０の環状部５１に形成されている。フレーム分離部５０をフレーム基部４０の環部４３に嵌合させて、掛合部４４がフレーム分離部５０の被掛合部５８に嵌入することで、フレーム基部４０とフレーム分離部５０が着脱可能に掛合・固定される。
また、図４のｂに示すように圧縮性シール部材６０の内側部６２は、その中央部が肉厚の形状になっている。

また別の掛止手段として図５に示すようにフレーム基部４０の環部４３に内側に嵌合されるフレーム分離部５０の環状部５１に向かって突設する嵌合片４５が形成され、これに対するフレーム分離部５０の環状部５１の対応箇所に嵌合孔５９を形成させ、フレーム分離部５０の環状部５１をフレーム基部４０の環部４３に嵌め込むことで、嵌合片４５が嵌合孔５９に嵌入して、フレーム基部４０とフレーム分離部５０が着脱可能に掛合して固定される。

この掛止手段により、フレーム基部４０とレーム分離部５０がより強固に一体化することになりフレーム分離部の予期しない離脱を防止できる。また、フレーム基部４０に対するフレーム分離部５０の嵌め込み位置を規定することになり正確に嵌合させることができる。

上記したように、フィルター要素１１の第２端部１３の外郭部の全周を保持するフレーム基部４０の保持部４１と、この保持部４１の外郭部全周から縮径する縮径部４２と、この縮径部４２からハウジング０１の出口部０３に筒状に延びた環部４３、該環部４３に嵌合したフレーム分離部５０の環状部５１の上端部外縁から突設した外延部５４がハウジング０１の出口部０３の方向に伸びて前記外延部５４に取り付けられた圧縮性シール部材６０の外側部６１がハウジング０１の内壁０４と接触して密閉シール６４を形成し、ハウジング０１の空気の入口部０２と出口部０３の領域間でフィルター要素１１を通過しない空気が出口部０３の領域に混入することを防止している。

フレーム基部４０からフレーム分離部５０を分離する場合には、外部から力を加えることで容易にフレーム基部４０からフレーム分離部５０を分離することができる。

第２フレーム部３０は、フレーム分離部５０の環状部５１をフレーム基部４０の環部４３に嵌合させることで環部４３の上半部はフレーム分離部５０の外延部５４のフック形体内に押し込まれフレーム分離部５０の外延部５４に取り付けられた圧縮性シール部材６０で環部４４が内方向に押圧されて環部４３と環状部５１が密接に接触して固定されている。

従って、フレーム分離部５０に対し上方に引く力を加え、フレーム基部４０を下方に引く力を人為的に加えることで圧縮性のあるシール部材６０によりフレーム基部４０の環部４３に押圧されていた力が開放され容易に分離することができる。

また、フレーム基部４０の環部４３とフレーム分離部５０の環状部５１との嵌合位置を定めて固定する掛止手段を備えている場合には、フレーム分離部５０の環状部５１に対し内側に向けた力を人為的に加えることで容易に外れる。

前述したようにフレーム基部４０の保持部４１は接着剤によりフィルター要素１１に固定されているため、フレーム基部４０からフレーム分離部５０を分離するとフィルター要素１１にはフレーム基部４０のみが装着されている状態で残る。

使用済みのフィルター要素１１を新規なものと交換する場合、このようにフレーム分離部５０を取り外し、フレーム基部４０が装着されているフィルター要素１１が廃棄される。そして、フレーム基部４０のみが装着されている新規のフィルター要素１１に取り外したフレーム分離部５０が再度使用されることになる。この際、フレーム分離部５０には圧縮性シール部材６０が取り付けられており、これも再利用される。
これにより、廃棄物を極力減らすことは勿論のこと、新しいフィルターを簡単に交換することができるフィルター構造体を得ることができる。

本発明のフィルタエレメント構造体は取替え交換する際に、フィルタエレメントに取り付けたフレームを廃棄することなく、フレームの一部を取り外し再利用することができることから経済的であり尚且つ環境にも配慮した製品である。

１０ フィルター構造体
１１ フィルター要素
１２ 第１端部
１３ 第２端部
１４ 出口部端部外郭部
２０ 第１フレーム部
３０ 第２フレーム部
４０ フレーム基部
４１ 保持部
４２ 縮径部
４３ 環部
４４ 掛合部
４５ 嵌合片
５０ フレーム分離部
５１ 環状部
５２ 底面部
５３ トラス構造
５４ 外延部
５５ 環状部外周壁
５６ 中間余長部
５７ 最終余長部
５８ 被掛合部
５９ 嵌合孔
６０ 圧縮性シール部材
６１ 外側部
６２ 内側部
６３ 上部側面
６４ 密閉シール
６５ 下部側面

Claims (3)

1. エアクリーナハウジング内に保持され、入口部から吸引した空気中の微粒子を除去して濾過した空気として出口部から排出するフィルター要素と、このフィルター要素を支持・補強すると共にエアクリーナハウジング部の内壁と接触して前記フィルター要素から前記出口部の経路とを確保するフレーム部とを備えたフィルター構造体であって、前記フィルター要素の出口側に装着され２つの部材から構成された前記フレーム部の一部が着脱可能に嵌合・固定する固定手段を備え、前記フレーム部が、前記フィルター要素の出口部端部外郭部を保持するフレーム基部と、前記ハウジング部の内壁と接触する部分を有するシール部材を備えるフレーム分離部とからなり、前記固定手段が、前記フレーム基部と前記シール部材を備えるフレーム分離部とを着脱可能に嵌合・固定するものであることを特徴とするフィルター構造体。
2. 前記フレーム基部が、前記出口部端部外郭部全周を保持する保持部と、この外郭部全周から縮径する縮径部と、この縮径部から前記出口部側に筒状に延びた環部とを備え、前記フレーム分離部が、フレーム基部の環部に嵌合する環状部と、該環状部の下部に形成された底面部と、該環状部の上端部から外側に突設したフック形体からなる外延部を備え、前記固定手段として、前記フレーム基部の環部と、この環部に嵌合される前記フレーム分離部の環状部と、前記環状部の外延部に取り付けられたシール部材を含むことを特徴とする請求項１に記載のフィルター構造体。
3. 前記固定手段として、前記フレーム基部の環部に対して前記フレーム分離部の環状部が嵌合される際に、前記フレーム基部の環部と前記フレーム分離部の環状部との嵌合位置を固定する掛止手段を更に備えたことを特徴とする請求項２に記載のフィルター構造体。