(57)【要約】【課題】簡単且つ安価に製造して据え付けることができる内燃エンジン用濾過装置を提供する。【解決手段】本発明は、濾過装置（１０）の濾過層（１２，１４，１６，１８）は、フォームで作られ、これらの少なくとも１つの表面（１８）には、回旋部（４２）が設けられる。フィルタハウジング内に配置されるようになった複数の濾過層を有し、少なくとも１つの前記濾過層の少なくとも１つの表面は、フォームで作られ、少なくとも１つの入り組んだ表面を含む、フィルタエレメント。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルタエレメントであって、
フィルタハウジング内に配置されるようになった複数の濾過層を有し、少なくとも１つの前記濾過層の少なくとも１つの表面は、フォームで作られ、少なくとも１つの入り組んだ表面を含む、フィルタエレメント。
【請求項２】
前記少なくとも１つの濾過層の長さ及び幅は、前記フィルタハウジングの長さ及び幅よりも大きい、請求項１記載のフィルタエレメント。
【請求項３】
各前記濾過層は、フォームで作られ、少なくとも１つの入り組んだ表面を含む、請求項１記載のフィルタエレメント。
【請求項４】
前記少なくとも１つの濾過層は、１５〜３０ｐｐｉの気孔率を有する、請求項３記載のフィルタエレメント。
【請求項５】
前記少なくとも１つの濾過層は、３０〜６５ｐｐｉの気孔率を有する、請求項３記載のフィルタエレメント。
【請求項６】
前記少なくとも１つの濾過層は、６５〜８０ｐｐｉの気孔率を有する、請求項３記載のフィルタエレメント。
【請求項７】
前記少なくとも１つの濾過層は、８０〜１００ｐｐｉの気孔率を有する、請求項３記載のフィルタエレメント。
【請求項８】
前記濾過層は、積み重ね関係をなして配置されている、請求項１記載のフィルタエレメント。
【請求項９】
前記濾過層は、約１５〜約１００ｐｐｉの気孔率を有する、請求項１記載のフィルタエレメント。
【請求項１０】
フィルタエレメントであって、
複数のフォーム濾過層を有し、前記フォーム濾過層は各々、少なくとも１つの入り組んだ表面を含む、フィルタエレメント。
【請求項１１】
前記濾過層は、積み重ね関係をなして配置されている、請求項１記載のフィルタエレメント。
【請求項１２】
少なくとも１つの前記濾過層の長さ及び幅は、フィルタハウジングの長さ及び幅よりも大きい、請求項１０記載のフィルタエレメント。
【請求項１３】
前記濾過層は、約１５〜約１００ｐｐｉの気孔率を有する、請求項１０記載のフィルタエレメント。
【請求項１４】
フィルタエレメントであって、
フィルタハウジング内に配置されるようになった第１の濾過層と、
前記フィルタハウジング内に前記第１の濾過層に隣接して配置された第２の濾過層と、
前記フィルタハウジング内に前記第２の濾過層に隣接して配置された第３の濾過層と、
前記フィルタハウジング内に前記第３の濾過層に隣接して配置された第４の濾過層とを有し、前記第１の濾過層、前記第２の濾過層、前記第３の濾過層、及び前記第４の濾過層のうちの少なくとも１つの濾過層の少なくとも１つの表面は、フォームで作られ、少なくとも１つの入り組んだ表面を含む、フィルタエレメント。
【請求項１５】
前記第１の濾過層、前記第２の濾過層、前記第３の濾過層、及び前記第４の濾過層は、約１５〜１００ｐｐｉの気孔率を有する、請求項１４記載のフィルタエレメント。
【請求項１６】
前記フィルタハウジングは、車両の空気取入口内に配置されるようになっている、請求項１４記載のフィルタエレメント。
【請求項１７】
少なくとも１つの前記濾過層の長さ及び幅は、前記フィルタハウジングの長さ及び幅よりも大きい、請求項１４記載のフィルタエレメント。
【請求項１８】
前記第１の濾過層、前記第２の濾過層、前記第３の濾過層、及び前記第４の濾過層は各々、フォームで作られ、少なくとも１つの入り組んだ表面を含む、請求項１４記載のフィルタエレメント。
【請求項１９】
前記濾過層は、積み重ね関係をなして配置されている、請求項１４記載のフィルタエレメント。
【請求項２０】
前記第１の濾過層は、１５〜３０ｐｐｉの気孔率を有し、前記第２の濾過層は、３０〜６５ｐｐｉの気孔率を有し、前記第３の濾過層は、６５〜８０ｐｐｉの気孔率を有し、前記第４の濾過層は、８０〜１００ｐｐｉの気孔率を有する、請求項１４記載のフィルタエレメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、濾過装置に関し、特に、入り組んだ表面を有する少なくとも１つの濾過層を含む濾過装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃エンジンは、現行の効率及び耐久性に関する要件を満たすために清浄で濾過された空気を必要とする。エンジンに流入する空気から塵粒子、ミスト、煙粒子等を含む粒子状汚染要因物を除去するために種々の濾過装置が用いられている。
【０００３】
典型的には、濾過装置は、ハウジング内に配置された濾過材を有する。流体、例えば空気が、ハウジング内に流入し、濾過材を通過する。流体が濾過材を通過しているときに、粒子状汚染要因物が流体から除去される。流体は、濾過材を通過した後、ハウジングから流出して所望の場所、例えば自動車エンジンに流入する。
【０００４】
最大濾過能力及び効率を有すると共に通過する流体の流れ絞りを最小限に抑える濾過材を作ることが望ましい。米国特許第４，１７８，１６１号明細書は、剛性化された回旋状フォームの製造方法を開示しており、この場合、結果的に得られた製品をエアフィルタとして使用することができる。フォームを剛性化するための製造方法では、複数枚の回旋状フォームシートを嵌め合わせ、しかる後、フォームシートに熱硬化性メラミン、ウレア（尿素）又はベンゾグアナミン樹脂及び架橋剤の混合物を含浸させる。この樹脂混合物が反応した後、嵌め合わされたフォームシートを分離する。嵌め合わせ状態を解いた各シートを回旋状自立形エアフィルタとして使用することができる。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第４，１７８，１６１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
簡単且つ安価に製造して据え付けることができ、濾過材により生じる流れ絞りが最小限に抑えられると共にその濾過能力及び効率が最大限に高められた内燃エンジン用濾過装置を製造することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に従って、簡単且つ安価に製造して据え付けることができる内燃エンジン用濾過装置であって、濾過材により生じる流れ絞りが最小限に抑えられると共にその濾過能力及び効率が最適化された濾過装置が開発されたことは、驚くべきことである。
【０００８】
一実施形態では、フィルタエレメントは、フィルタハウジング内に配置されるようになった複数の濾過層を有し、少なくとも１つの濾過層の少なくとも１つの表面は、フォーム又は発泡体で作られ、少なくとも１つの回旋状表面又は入り組んだ表面を含む。
【０００９】
別の実施形態では、フィルタエレメントは、複数のフォーム濾過層を有し、フォーム濾過層は各々、少なくとも１つの回旋状表面を含む。
【００１０】
別の実施形態では、フィルタエレメントは、フィルタハウジング内に配置されるようになった第１の濾過層と、フィルタハウジング内に第１の濾過層に隣接して配置された第２の濾過層と、フィルタハウジング内に第２の濾過層に隣接して配置された第３の濾過層と、フィルタハウジング内に第３の濾過層に隣接して配置された第４の濾過層とを有し、第１の濾過層、第２の濾過層、第３の濾過層、及び第４の濾過層のうちの少なくとも１つの濾過層の少なくとも１つの表面は、フォームで作られ、少なくとも１つの回旋状表面を含む。
【００１１】
本発明の上記目的及び利点並びに他の目的及び利点は、本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明を添付の図面と関連して読むと、当業者には容易に明らかになろう。
【００１２】
以下の詳細な説明及び添付の図面は、本発明の種々の例示の実施形態を記載している。詳細な説明及び図面は、当業者が本発明を構成して利用することができるようにするのに役立つが、本発明の範囲を何ら制限するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、第１の濾過層１２、第２の濾過層１４、第３の濾過層１６及び第４の濾過層１８を有するフィルタエレメント１０を示している。追加の又はこれよりも少ない濾過層（図示せず）を用いてフィルタエレメント１０を所望通りに形成しても良いことは言うまでもない。フィルタエレメント１０は、フィルタハウジング（図示せず）内に配置されるようになっている。
【００１４】
第１の濾過層１２、第２の濾過層１４及び第３の濾過層１６は、平面図で見て、実質的に矩形の形状を有する。第１の濾過層１２、第２の濾過層１４及び第３の濾過層１６は、所望に応じて他の形状を有しても良いことは言うまでもない。第１の濾過層１２、第２の濾過層１４及び第３の濾過層１６は、汚染要因物、例えば落ちた炭素粉塵を集めることができるフォームで形成される。連続気泡フォーム、網状フォーム又は網状「連続気泡」ポリウレタンフォームを用いると、好ましい結果が得られることが判明した。連続気泡フォームの密度は、約１．７５ポンド／立方フィート、即ち７９６ｇ／立方フィート、即ち２８，１１１ｇ／ｍ3である。他の材料を用いて第１の濾過層１２、第２の濾過層１４及び第３の濾過層１６を所望通りに形成しても良いことは言うまでもない。図示の第１の濾過層１２は、気孔（細孔）が１インチ（２．５４ｃｍ）当たり約１５〜３０個、即ち、約１５〜３０ｐｐｉ（pore(s) per inch）の気孔率を有する。図示の第２の濾過層１４は、気孔（細孔）が１インチ（２．５４ｃｍ）当たり約３０〜６５個、即ち、約３０〜６５ｐｐｉ（pore(s) per inch）の気孔率を有する。図示の第３の濾過層１６は、気孔（細孔）が１インチ（２．５４ｃｍ）当たり約６５〜８０個、即ち、約６５〜８０ｐｐｉ（pore(s) per inch）の気孔率を有する。第１の濾過層１２、第２の濾過層１４及び第３の濾過層１６は、所望に応じて他の気孔率を有しても良いことは言うまでもない。
【００１５】
第１の濾過層１２、第２の濾過層１４及び第３の濾過層１６のそれぞれの第１の表面２０，２６，３４は、それぞれこれらから側方外方に延びる複数個の突起２２，２８，３６を有している。複数個の突起２２，２８，３６は、それぞれの第１の表面２０，２６，３４上に回旋部を形成するよう互いに協働する。図示の実施形態では、突起２２，２８，３６は、それぞれの第１の表面２０，２６，３４から複数の行及び列をなして規則的なパターンで延びている。突起２２，２８，３６を所望に応じて他のパターン、例えばランダムなパターンで配置しても良いことは言うまでもない。オプションとして、隣り合う濾過層１２，１４，１６相互間の相対運動を止めるようにするために、突起２８，３６のうちの１つ又は２つ以上の遠位端部３０，３８上には接着剤（図示せず）、例えばグルーが施されるのが良い。
【００１６】
図示の実施形態では、第１の濾過層１２、第２の濾過層１４及び第３の濾過層１６のそれぞれの第２の表面２４，３２，４０は、実質的に平らである。第２の表面２４，３２，４０は、所望に応じて他の形状、例えば第１の表面２０，２６，３４について上述した形状を有しても良いことは言うまでもない。
【００１７】
第４の濾過層１８は、平面図で見て実質的に矩形の形状を有している。第４の濾過層１８は、所望に応じて他の形状を有しても良いことは言うまでもない。第４の濾過層１８は、汚染要因物、例えば落ちた炭素粉塵を集めることができるフォームで形成される。連続気泡フォーム、網状フォーム又は網状「連続気泡」ポリウレタンフォームを用いると、好ましい結果が得られることが判明した。連続気泡フォームの密度は、約１．７５ポンド／立方フィート、即ち７９６ｇ／立方フィート、即ち２８，１１１ｇ／ｍ3である。他の材料を用いて第４の濾過層１８を所望通りに形成しても良いことは言うまでもない。図示の第４の濾過層１８は、気孔（細孔）が１インチ（２．５４ｃｍ）当たり約８０〜１００個、即ち、約８０〜１００ｐｐｉ（pore(s) per inch）の気孔率を有する。第４の濾過層１８は、所望に応じて他の気孔率を有しても良いことは言うまでもない。
【００１８】
図示の実施形態では、第４の濾過層１８の第１の表面４２は、これから側方外方に延びる複数個の突起４４を有している。複数個の突起４４は、第１の表面４２上に回旋部を形成するよう互いに協働する。突起４４は、第１の表面４２から複数の行及び列をなして規則的なパターンで延びている。回旋部４２を所望に応じて他のパターン、例えばランダムなパターンで配置しても良いことは言うまでもない。オプションとして、隣り合う濾過層１６，１８相互間の相対運動を止めるようにするために、突起４４のうちの１つ又は２つ以上の遠位端部４６上には接着剤（図示せず）、例えばグルーが施されるのが良い。
【００１９】
図示の実施形態では、第４の濾過層１８の第２の表面４８は、これから側方外方に延びる複数個の突起５０を有している。複数個の突起５０は、第２の表面４８上に回旋部を形成するよう互いに協働する。突起５０は、第２の表面４８から複数の行及び列をなして規則的なパターンで延びている。突起５０を所望に応じて他のパターン、例えばランダムなパターンで配置しても良いことは言うまでもない。
【００２０】
図示のように、濾過層１６，１８の長さ及び幅は、第４の濾過層１８から第３の濾過層１６まで減少している。濾過層１６，１８の長さ及び幅は、フィルタハウジングの寸法に実質的に適合するよう減少している。オプションとして、濾過層１２，１４，１６，１８の寸法は、フィルタハウジングの寸法よりも僅かに大きくても良い。したがって、濾過層１２，１４，１６，１８は、フィルタハウジング内に収納されたとき、フィルタハウジングの内部に嵌まるよう僅かに圧縮されるようになる。種々の寸法を有するフィルタハウジングの場合、濾過層１２，１４，１６，１８の寸法は、それに応じて変化することができる。
【００２１】
フィルタエレメント１０を組み立てるため、濾過層１２，１４，１６，１８を積み重ね関係に位置合わせする。接着剤を用いる場合、この接着剤を突起２８，３６，４４の遠位端部３０，３８，４６に施して濾過層１２，１４，１６，１８を互いにくっつける。次に、フィルタエレメント１０をフィルタハウジングの内部に収納して所望の位置に配置する。
【００２２】
使用にあたり、流体（図示せず）、例えば空気が、フィルタハウジングの入口を通って流れる。流体が第１の濾過層１２を流通すると、汚染要因物、例えば塵粒子、ミスト、煙粒子等が流体から濾過される。第１の濾過層１２の山部Ｐ１及び谷部Ｖ１が、第１の濾過層１２の全表面積を最大にし、それにより第１の濾過層１２の濾過能力を最大にしている。
【００２３】
流体は、次に、第２の濾過層１４を通って流れ、ここで、汚染要因物が更に濾過される。第２の濾過層１４の気孔率は、第１の濾過層１２の気孔率よりも大きいので、小さなサイズの汚染要因物は、第２の濾過層１４によって濾過される。第２の濾過層１４上に形成された回旋部は、第２の濾過層１４の全表面積を最大にしている。かくして、第２の濾過層１４の濾過能力は、最大限に高められている。
【００２４】
次に、流体は、第３の濾過層１６を通って流れ、ここで汚染要因物が更に濾過される。第３の濾過層１６の気孔率は、第２の濾過層１４の気孔率よりも大きいので、小さなサイズの汚染要因物は、第３の濾過層１６によって濾過される。第３の濾過層１６上に形成された回旋部は、第３の濾過層１６の表面積を最大にしており、それにより、第３の濾過層１６の濾過能力は、最大限に高められている。
【００２５】
次に、流体は、第４の濾過層１８を通って流れ、ここで汚染要因物が更に濾過される。第４の濾過層１８の気孔率は、第３の濾過層１６の気孔率よりも大きいので、小さなサイズの汚染要因物は、第４の濾過層１８によって濾過される。第４の濾過層１８上に形成された回旋部は、第４の濾過層１８の表面積を最大にしている。したがって、第４の濾過層１８の濾過能力は、最大限に高められている。第４の濾過層１８の第２の表面４８から延びる突起５０が、フィルタエレメント１０により生じる騒音を減少させることができ、他方、フィルタエレメント１０を通る流体の流れを最大にすることが判明した。
【００２６】
濾過層１２，１４，１６，１８の各々は、突起２２，２８，３６，４４，５０を含む少なくとも１つの表面２０，２６，３４，４２，４８を有するものとして示されているが、濾過層１２，１４，１６，１８のうち幾つかは、オプションとして、実質的に平らであり、回旋部を備えていなくても良い。変形例として、回旋部を濾過層のそれぞれの他の表面２４，３２，４０上に形成しても良い。加うるに、濾過層１２，１４，１６，１８の気孔率を第１の濾過層１２から第４の濾過層１８まで増大するものとして説明したが、他の形態を所望に応じて用いることができ、例えば、全ての濾過層１２，１４，１６，１８は、実質的に同一の気孔率を有し、１つ又は２つ以上の隣り合う層の気孔率は、実質的に同一であり、又は、濾過層１２，１４，１６，１８の気孔率は、例えば、第１の濾過層１２から第４の濾過層１８まで減少する。
【００２７】
上記説明から、当業者であれば、本発明の本質的な特徴を容易に確認することができ、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本発明を種々の使用法及び条件に適合させるよう本発明の種々の変更及び改造を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態としてのフィルタ要素の斜視図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  フィルタエレメント
１２，１４，１６，１８  濾過層
２０，２６，３４  第１の表面
２２，２８，３６，４４  突起
２４，３２，４０  第２の表面
４２  回旋部
【図１】
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【外国語明細書】
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