JPH05500628A - 成形パネルフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 形パネルフィルタ 本発明は、内燃機関の吸気システム（空気導入装置）に使用する成形パネル流体 フィルタに関する。

関連出願として、本件出願人の所有する現に係属中の米国特許出願筒７６５．７ ８２号及び第７６５．７８３号があり、これらを参照されたい。本願においては 、これらの米国特許出願中の記載を参考として取り上げることにする。

内燃機関の吸気システムに使用されるエアクリーナ用の既存のパネルフィルタは 、含水プリーツ形濾材で構成されている。この濾材はスクリーン（金網）により 支持されておりかつウレタン製又はプラスチゾル製のシーリングフランジを支持 している。従って、この形式のフィルタは数個の部品を必要とし、その製造にも 多くの労力が必要になる。これに対し、本発明の成形パネルフィルタは従来のフ ィルタとは異なり、フィルタ組立体の全体を、自動化された方法で製造及び組み 立てることができ、従って、必要な労力を大幅に低減できるものである。また、 本発明のフィルタ設計によれば、従来のフィルタに比べて、部品の点数を大幅に 低減することができる。

本発明によれば、２つの異なる部材からなるパネル流体フィルタが提供される。

一方の部材は、空気を含むバット状材料（不織材料）を、実質的に平行なプリー ツからなる波形に成形したものである。また、他方のフィルタ部材は、流体の通 過が殆ど制限されることがない開放バット状材料で形成されている。両フィルタ 部材は、これらの両フィルタ部材の支持及びシール構造を形成する、流体を透過 しない堅い周縁出張り部により取り囲まれている。

これらの周縁出張り部は、フィルタが組み立てられるときに、互いに固定される 。開放バット状前宜フィルタ材料は、特に微細な粒子を捕捉するのに適しており 、その繊維網状組織は、これらの微粒子の運動量を低減するのに有効であるため 、波形フィルタ部材により微粒子を一層有効に捕捉することが可能になる。両フ ィルタ部材は熱可塑性材料又は熱可塑性繊維で形成されており、これらは、前述 の先行出願において広範囲に亘って記載されているように、両フィルタ部材がプ レス内で加熱成形されるときに軟化する。先行出願に示されているように、一方 の金型の温度を低温度に維持しておき、他方の金型の温度を高くして、加熱され た側の金型に接する繊維を、低温側の金型に接する繊維よりも一層溶融すること により、密度勾配効果を生じさせることができる。前述の先行出願にも記載され ているように、この密度勾配効果は、熱と同時に圧力を加えることにより、一層 高めることができる。

不透過性の支持構造として形成すべきフィルタ部材の一部に、充分な熱及び／又 は圧力を加えることにより、不透過性の補強部すなわち支持部をフィルタ構造体 の一体部分に形成することができる。

本発明によれば、波形部分の内面（すなわち、フィルタ組立体の内部に面する波 形部材の表面）の密度は、波形フィルタ部材の反対側の面の密度よりも小さくな っている。波形部材の内面は他の部材の開放バット状構造よりも少ない開放繊維 質構造を有しているが、波形内面には嵩の大きな繊維網状組織が設けられている 。

波形部材の外面の密度は、既存の含水濾過紙の密度と同程度であり、従って、よ り開口度の大きな繊維質ウェブを通過した流体中の全ての異物が篩にかけられて 除去される。

本発明のこれらの及び他の利点は、添付図面を参照して述べる以下の説明により 明らかになるであろう。

第１図は、本発明に従って製造されたフィルタエレメントの斜視図であり、第１ 及び第２濾材を互いに分離した状態を示すものである。

第２図は、波形フィルタ部材のプリーツを横断する断面図であり、第１及び第２ 濾材の組み立て後の状態を示すものである。

第３図は、本発明の別の実施例を示す、第２図と同様な断面図である。

第４図は、本発明の更に別の実施例を示す、第２図と同様な断面図である。

図示のように、全体を番号１０で示す流体フィルタエレメントは、全体を番号１ ２で示す第１濾材と、全体を番号１４で示す第２濾材とで構成されている。第１ 瀘材１２は、ランダムに配向された不織繊維のバットで作られており、このバッ トは、前述の両先行米国特許出願に記載の方法で製造されたものである。バット を形成する繊維は、熱可塑性繊維（例えば、ポリビニル）を含有する繊維の混合 物、或いは架橋性熱可塑性樹脂又は２段熱硬化性樹脂で含浸された繊維の混合物 である。バットは所定のサイズに切断され、上記米国特許出願筒７６５．７８３ 号に記載されているようなリング形加熱金型内に入れられる。金型は、バットに ブレンドされる熱可塑性繊維又は樹脂含浸剤の軟化点（ｓｔｉｃｋ　ｐｏｉｎｔ ）よりも幾分高い所定温度に加熱される。金型は、リング形ダイが熱可塑性材料 の軟化点より高い温度まで加熱される間、例えば１トンの圧力下で閉鎖される。

このため、周縁出張り部１６に作用する熱及び圧力により該周縁出張り部１６が 圧縮されて堅くなり、この周縁出張り部１６内に形成される第１濾材１２のバッ ト部分１８のための、流体を透過しない堅い支持構造体が形成される。

バント部分１日には周縁出張り部１６に作用するような熱及び圧力が作用しない ため、バント部分１８はその開放特性を維持しており、空気は殆ど制限されるこ となくバント部分１８を通って流れることができる。バント部分１８の繊維は、 バット部分１８を通って流れる流体中の微細粒子を捕捉するのに特に適したウェ ブを形成している。微細粒子は、流体がバット１８を通過するときにバットの全 深さく厚さ）に亘って捕捉されるため、このバット１８は、デプス形濾材として 知られているものである。バット１８を形成する繊維は一定位置に固定されてい ないため、大きな粒子であっても比較的容易にバット１８を通過できる。しがし ながら、バット１８の繊維網状＆［ｌ織により、バット１８を通過する粒子の運 動量を効果的に減少させることができる。理想的には、バット１８は、フィルタ エレメント１０を通過する流体の流れ中の７０％以上の微細粒子を捕捉できるよ うにする。

第２濾材１４も、ランダムに配向された不織繊維の混合物からなるバットで作ら れており、このバットも上記両先行米国特許出願に記載の方法で製造される。バ ットは適当なサイズに切断され、切断されたバフ）は、第２濾材Ｉ４を図示のよ うな形状に成形できる適当な形状をもつ金型内に入れられる。この第２濾材１４ には、全体として平行なプリーツ２０の長手方向に延在する列が形成される。プ リーツ２０は、第１濾材１２に面する内面２２と、反対側の外面２４とを備えて いる。第２濾材１４にはプリーツ２０を取り囲む周縁部２６が形成されており、 該周縁部２６は、後述のようにしてフィルタエレメント１０が組み立てられると きに、第１濾材１２の周縁出張り部１６と整合するように設計される。

前述のように、第２濾材１４を形成するバットは、ビニルのような熱可塑性繊維 を含む繊維の混合物、又は樹脂含浸された繊維の混合物を含有している。従って 、第２濾材１４が成形されるとき、繊維は、熱可塑性樹脂の架橋作用、熱硬化性 樹脂の硬化作用、又は繊維を一緒に保持する「グルー（接着剤）」として機能す る熱可塑性繊維の作用により堅くなる。このため、フィルタエレメントｌＯは自 己保持性を有する程に充分堅くなり、従って、従来のパネルフィルタに必要とさ れているスクリーンや他の支持体が不要になる。

第２瀘材１４は、米国特許出願第７６５，７８２号に記載されているように、こ の第２濾材１４を通る流体の流れ方向に、濾材密度が増大するような密度勾配を ４１し２て製造するのが好ましい。かような密度勾配は、プリーツ２０の形状を 備えた雄型及び雌型のダイを用い、次に、第２濾材１４の外面２４を形成する側 のダイを、樹脂含浸剤の硬化点及び／又は熱可塑性繊維の軟化点以上の温度に加 熱することにより付することができる。第２濾材１４の内面２２を形成する側の ダイは、はぼ室温に維持される。上記米国特許出願第７６５．７８２号に記載さ れているように、この密度勾配効果は、雄型及び雌型の金型を種々の温度に加熱 し、かつこれらの両金型に圧力を加えることにより付することもできる。理想的 には、第２濾材１４の外面２４は、繊維間の通路を非常に小さくでき、第２濾材 １４の外面２４が殆ど全ての異物微粒子を除去できるシーブ（篩）すなわちサー フイス形の濾材として作用し、従って非常に高効率のフィルタを製造するのに充 分な温度に加熱される。

第２ｉｌ材１４の内面２２は、第１濾材１２のハント１８よりも開放度の小さな 濾材であり、特に、微粒子の流動速度を緩めて捕捉することができる、嵩の大き な繊維網状Ｍｉ織を有している。第２濾材１４の外面２４は、従来の含水濾過紙 と同程度の密度を有している。上記のように、第２瀘材１４には密度勾配を付す のが好ましいけれども、均一密度に作られた第２濾材１４も本発明の範囲内に含 まれるものである。均一密度の濾材を作るには、雄型及び雌型の両金型を同じ温 度に維持すればよい。

第２ｉ＋１材１４は、該第１濾材の周縁出張り部１６を第２濾材１４の周縁部２ ６に接合することにより、第２濾材１４に組み付けられる。この接合は、接着剤 を用いて行うこともできるが、両開縁部１６．２６を、熱硬化性樹脂及び／又は 熱可塑性繊維がべとつく状態になって互いにくっ付く温度に加熱し、両開縁部１ ６．２６を互いに固定するのが好ましい。必要ならば両開縁部１６．２６にシー ラント材料を付着し、フィルタを適当なエアクリーナのハウジング（図示せず） に装着するときに、フィルタを密封するための弾性シールを形成してもよい、こ のシーラント材料は、両開縁部１６．２６を互いに固定するときに付着してもよ いし、後の製造工程で付着してもよい。

次に、第３図及び第４図の実施例について説明する。第３図の実施例は、この実 施例の第１濾材１２が前述の米国特許出願第７６５．７８３号に示されているよ うなリング形グイで形成され、従って第１濾材１２と第２濾材１４とを組み立て たときにプリーツ２０に対してほぼ平行に配置される壁３０が形成されるように 構成されている点を除いて、第１図及び第２図に示した実施例と実質的に同一で ある。従って、第１濾材１２には、第２濾材１４を受け入れる皿状のキャビティ ３６が形成されている。第４図の実施例は、ハツト材料を互いに積層することに より密度勾配を付した濾材を作り、この濾材で第２濾材１４を成形したものであ る。バット材料からなる濾材の透過性は、バットを形成する繊維の太さ、長さ等 の幾つかのファクタにより決まるものである。従って、第２ｉ＋１材１４は、先 ず、異種の繊維混合物から２種類のバー／　）を作り、次に両ハツトを重ねて金 型に入れるこ七により成形される。

この方法によれば、金型を均一温度に加熱しても、密度勾配を付することができ る。なぜならば、第４図に示すように、第２濾材】４が異なる層３２．３４で形 成されているからである。

制限的なものではないが、本発明の作業例を次に示す。

別−」− １５０ＰＦの太いポリエステル繊維と３　ＤＰＦの細いポリエステル繊維とを、 ６０／４０の混合比（重量比）で混合した混合物からなる第１濾材を用いてフィ ルタエレメントを製造する。この繊維混合物は開放繊維フリース（開放繊維群） を形成し、架橋性酢酸ビニルラテックスで含浸される。バントの周縁出張り部は 、架橋性酢酸ビニルラテックスを硬化するのに充分な温度に加熱されたダイの中 にバットを入れ、約１トンの圧力をかけて金型を閉じることにより形成される。

波形の濾過部分は、６０重量％の木材バルブと、該木材バルブとほぼ同サイズで １．５〜３０ＰＦのビスコース繊維のような１５重量％の合成繊維ステープルと 、残余の、ＰＶＣ−ＰＶＡＣ共重合体又は低融点ポリエステルのような合成バイ ンダ繊維との混合物で構成する。ハントを適当な雄型及び雌型ダイの間に置き、 一方のダイをバインダ繊維の軟化点より僅かに高い温度（２５０°Ｆ、約１２１ ℃）に加熱し、プレスの型締め圧力を数百ｐｓｉに調節して、濾材が流体を透過 しなくなる程度まで稠密化することがないように濾材を形成する。

炭−１ 第１濾材すなわちハント部分は、上記のように形成される。フィルタエレメント の波形部分は２層の不織繊維で構成する。外側の層（ハント部分から遠い側の層 ）は、８５重量％の木材バルブと、該木材バルブとほぼ同サイズで１．５〜３０ ＰＦのビスコース繊維のような１５重量％の合成繊維ステーブルで構成し、内側 の層は、ＰＶＣ−ＰＶＡＣ共重合体でブレンドした３　ＤＰＦポリエステル繊維 のような大きな表面積をもつ６０重量％の自己支持性繊維で構成する。この複合 材料は１５〜２０重景％の架橋性酢酸ビニルラテ。

クスで接合するが、他の熱可塑性バインダを用いることもできる。

通常、外側の層の重量は、内側の層の重量の２／３である。ハントは、上記例１ のように形成される。

平成元年　月　日 ３．２７ 特許庁長官　吉　１）文　毅　殿 １、特許出願の表示　ＰＣ丁／ＵＳ８７１０　］、　５５２２、発明の名称　成 形パネルフィルタ ３、特許出願人 名　称　アライド　コーポレーション ４、代理人 住　所　東京都千代田区丸の内３丁目３番１号電話（代）２１１〜８７４１番 請求の範囲 １、第１濾材（１２）及び第２濾材（１４）を有しており、前記第１濾材（１２ ）が、ランダムに配向された不織繊維がらなりかつ熱可塑性材料を含有している 第１バツトで構成されており、該第１バツトが、主本体部（１８）及び該主本体 部（１８）を取り囲む周縁出張り部（１６）を形成しており、該周縁出張り部（ １６）における前記熱可塑性材料が加熱され及び／又は圧縮されて、周縁出張り 部の繊維を堅くして前記第１バツトに支持及びシール構造を形成している流体フ ィルタエレメントにおいて、前記第２濾材（１４）が、ランダムに配向された不 織繊維からなりかつ熱可塑性材料を含有している第２バツトで構成されており、 該第２バツトの繊維は堅くされ、圧縮されて波形部分（２０）に形成されており 、前記第１バフ）の主本体部（１８）は実質的にに圧縮されておらずかつ堅くさ れてもおらず、前記第２バツトの繊維は前記第１バツトの繊維よりも稠密であっ て、第１バツトが第２バツトよりも一層開放しているフィルタ構造を形成し、濾 過される流体は最初に前記第１バツトを通り次いで前記第２バツトを通るように 導かれ、前記周縁出張り部（１６）が前記周縁部（２６）に対してシールされて いることを特徴とする流体フィルタエレメント。

２、前記周縁出張り部（１６）及び前記周縁部（２６）が流体を透過しないこと を特徴とする請求の範囲第１項に記載の流体フィルタエレメント。

３、前記第１バツトの前記主本体部（１８）の前記繊維は実質的に圧縮されてい なくて、前記主本体部（１８）が流体の流れを比較的制限しないことを特徴とす る請求の範囲第１項に記載の流体フィルタエレメント。

４、前記第１濾材（１２）がデプス形濾材であり、前記第２濾材（１４）が、濾 過される流体から異物粒子を除去する表面を備えていることを特徴とする請求の 範囲第１項に記載の流体フィルタエレメント。

５、前記波形部分（２０）が、実質的に平行なプリーツの列からなることを特徴 とする請求の範囲第１項に記載の流体フィルタエレメント。

６、前記周縁出張り部（１６）の繊維の少なくとも幾分かは、前記周縁部（２６ ）の繊維の少なくとも幾分かと融合していて、前記第１及び第２濾材を一緒に接 合していることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の流体フィルタエレメント 。

７、前記第２濾材（１４）が、木材バルブと合成繊維との混合物であることを特 徴とする請求の範囲第１項に記載の流体フィルタエレメント。

８、前記第１濾材（１２）が合成繊維を備えていることを特徴とする請求の範囲 第４項に記載の流体フィルタエレメント。

９、前記第２濾材（１４）の密度が、この第２濾材（１４）を通って流れる流体 の方向に沿って変化していることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の流体フ ィルタエレメント。

１０、前記第２濾材（１４）は、前記両種材（１２，１４）が組み立てられたと きに前記第１濾材（１２）に面する内面（２２）と、該内面とは反対側の外面（ ２４）とを備えており、この外面（２４）の繊維密度の方が、前記内面（２２） の繊維密度よりも大きいことを特徴とする請求の範囲第９項に記載の流体フィル タエレメント。

１１、前記第２濾材（１４）が、密度の大きな層（３２）と、密度の小さな＠（ ３４＞とからなることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の流体フィルタエレ メント。

国際調査報告 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　ＴＨＥ　ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲＥＰ ＯＲＴ　０ＮＤＥ−Ａ−１４３６２Ｂ４　２０１０３／６９　ＮｏｎｅＥＦ’− Ａ−００５３８７９１６１０６／８２　ＪＰ−Ａ−５７０８４７１３２７１０Ｓ ／８′；！ｌｅｅ　０ｆｆｘｃｉａｌ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｅｕｒ ｏｐｅａｎ　ｐａｔｅｎｔ　０ｆｆｉｃｅ、Ｎｏ、１２７８２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第１濾材（１２）及び第２濾材（１４）を有しており、前記第１濾材（１２ ）が、ランダムに配向された不織繊維からなりかつ熱可塑性材料を含有している 第１バットで構成されており、該第１バットが、主本体部（１８）及び該主本体 部（１８）を取り囲む周縁出張り部（１６）を形成しており、該周縁出張り部（ １６）における前記熱可塑性材料が、周縁出張り部の繊維を堅くして前記第１バ ットに支持及びシール構造を形成している液体フィルタエレメントにおいて、前 記第２濾材（１４）が、ランダムに配向された不織繊維からなりかつ熱可塑性材 料を含有している第２バットで構成されており、該第２バットの繊維は前記熱可 塑性材料により堅くされておりかつ圧縮されて波形部分（２０）に形成されてお り、前記第２濾材（１４）は、前記熱可塑性材料により堅くされた繊維を含んで いて前記周縁出張り部（１６）と補完する支持及びシール構造を形成する周縁部 （２６）を備えており、前記周縁出張り部（１６）が前記周縁部（２６）に対し てシールされていることを特徴とする流体フィルタエレメント。 ２．前記周縁出張り部（１６）及び前記周縁部（２６）が流体を透過しないこと を特徴とする請求の範囲第１項に記載の流体フィルタエレメント。 ３．前記第１バットの前記主本体部（１８）の前記繊維は実質的に圧縮されてい なくて、前記主本体部（１８）が流体の流れを比較的制限しないことを特徴とす る請求の範囲第１項に記載の流体フィルタエレメント。 ４．前記第１濾材（１２）がデプス形濾材であり、前記第２濾材（１４）が、濾 過される液体から異物粒子を除去する表面を備えていることを特徴とする請求の 範囲第１項に記載の流体フィルタエレメント。 ５．前記波形部分（２０）が、実質的に平行なプリーツの列からなることを特徴 とする請求の範囲第１項に記載の流体フィルタエレメント。 ６．前記周縁出張り部（１６）の繊維の少なくとも幾分かは、前記周縁部（２６ ）の繊維の少なくとも幾分かと融合していて、前記第１及び第２濾材を一緒に接 合していることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の流体フィルタエレメント 。 ７．前記第２濾材（１４）が、木材パルプと合成繊維との混合物であることを特 徴とする請求の範囲第１項に記載の流体フィルタエレメント。 ８．前記第１濾材（１２）が合成繊維を備えていることを特徴とする請求の範囲 第４項に記載の流体フィルタエレメント。 ９．前記第２濾材（１４）の密度が、この第２濾材（１４）を通って法れる流体 の方向に沿って変化していることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の流体フ ィルタエレメント。 １０．前記第２濾材（１４）は、前記両濾材（１２、１４）が組み立てられたと きに前記第１濾材（１２）に面する内面（２２）と、該内面とは反対側の外面（ ２４）とを備えており、この外面（２４）の繊維密度の方が、前記内面（２２） の繊維密度よりも大きいことを特徴とする請求の範囲第９項に記載の流体フィル タエレメント。 １１．前記第２濾材（１４）が、密度の大きな層（３２）と、密度の小さな層（ ３４）とからなることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の流体フィルタエレ メント。