(57)【要約】【課題】            エアクリーナに使用される管状のフィルタ部材において、曲げ性が良好でレイアウト性に富むような管状のフィルタ部材を提供する。【解決手段】        ろ過機能を有する不織布を管状に成形した管壁部を有してなるとともに可撓性を有する管状フィルタ部材において、前記不織布は基材繊維と基材繊維よりも融点の低い樹脂成分を含む接着繊維とを混紡した不織布を用い、前記管壁部には、螺旋状またはリング状の硬質補強体を一体化する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ろ過機能を有する不織布を管状に成形した管壁部を有してなるとともに可撓性を有する管状フィルタ部材であって、
前記不織布は基材繊維と基材繊維よりも融点の低い樹脂成分を含む接着繊維とを混紡した不織布であり、
前記管壁部には、螺旋状またはリング状の硬質補強体が一体化されている
ことを特徴とする管状のフィルタ部材。
【請求項２】
不織布が、重量％で接着繊維を１０％〜７０％混紡した不織布であることを特徴とする請求項１記載の管状のフィルタ部材。
【請求項３】
管壁部を形成する不織布に、山折の折ぐせと谷折の折りぐせが、硬質補強体に沿って、交互に設けられていることを特徴とする請求項１記載の管状のフィルタ部材。
【請求項４】
管壁部が、隣り合う硬質補強体の略中間部分において管状のフィルタ部材の中心線の方向にへこんだ状態に形成されていることを特徴とする請求項１記載の管状のフィルタ部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気をろ過するエアクリーナ用のフィルタ部材に関する。特に、内燃機関や燃料電池が吸入する空気をろ過するエアクリーナに用いられる、管状に形成されたフィルタ部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
管状に形成されたフィルタ部材で空気をろ過するものとしては、特許文献１に示すものがある。特許文献1には、ろ過機能を有する不織布を筒状に加工した空調ダクトで空気中の微粒子をろ過することが開示されている。
【０００３】
また、管状に成形された曲げ性に富むフィルタ部材として、特許文献２には、ろ材をひだ状に折りたたんだ上で管状に形成したフィルタ部材が開示されている。フィルタ部材にひだ部を設けることによって、レイアウト性に富むフィルタ部材が得られることが開示されている。
【０００４】
一方で、エアクリーナに使用されるろ材としては特許文献３に示すようなものがある。特許文献３に開示されているように、エアクリーナのフィルタ部材に使用されるろ材として不織布を使用する際には、通常、樹脂バインダーを含浸させ、不織布に適度な剛性（腰強度）を付与した不織布を使用するのが通例であった。
【特許文献１】特開２００２−２２１３５２号公報
【特許文献２】特許公報第２７０１３３３号
【特許文献３】特開平６−３４３８０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献３に示されるように、エアクリーナ用に使用されるろ材として不織布を使用する場合には、通常は剛性を高める目的で、樹脂バインダーを使用した不織布が使用される。そのような不織布では、不織布の基材繊維がバインダーにより接着されており、基材繊維の動きがバインダーにより拘束されるので、不織布の剛性が高まると共に不織布は曲げや伸縮性に乏しいものとなる。したがって、そのような不織布を管状のフィルタ部材に成形しても、得られる管状フィルタ部材は曲がりにくいものとなってしまう。さらに、そのような管状フィルタ部材を無理に曲げたり伸縮させたりすると、繊維の剥離や亀裂が不織布に発生しやすく、フィルタ部材の機能を損なってしまうという問題があった。
【０００６】
従って、樹脂バインダーを使用した不織布で管状のフィルタ部材を形成すると、曲げ性が良好でないために、レイアウト性に劣り、狭い空間に設置されるエアクリーナには適用が難しいという問題があった。
【０００７】
一方、特許文献２に開示されたフィルタ部材においては、ろ材をひだ状に折りたたむように管状フィルタ部材を構成して、曲げ性に富む管状のフィルタ部材に成形していた。しかしながら、エアクリーナに使用される不織布材は一般に厚みが比較的厚いために、このような形状に成形するのは困難であり、エアクリーナ用の小型の管状フィルタ部材を成形することができないという問題もあった。
【０００８】
したがって、本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、エアクリーナに使用される管状のフィルタ部材において、曲げ性が良好でレイアウト性に富むような管状のフィルタ部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ろ過機能を有する不織布を管状に成形した管壁部を有してなるとともに可撓性を有する管状フィルタ部材であって、前記不織布は基材繊維と基材繊維よりも融点の低い樹脂成分を含む接着繊維とを混紡した不織布であり、前記管壁部には、螺旋状またはリング状の硬質補強体が一体化されていることを特徴とする管状のフィルタ部材である（請求項１）。
【００１０】
また、不織布は、重量％で接着繊維を１０％〜７０％混紡した不織布であっても良い（請求項２）。また、管壁部を形成する不織布に、山折の折ぐせと谷折の折りぐせを、硬質補強体に沿って、交互に設けても良い（請求項３）。また、管壁部を、隣り合う硬質補強体の略中間部分において管状のフィルタ部材の中心線の方向にへこんだ状態に形成しても良い（請求項４）。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、上記課題を解決し、曲げやすくて車両等へのレイアウト性に優れ、曲げてもつぶれにくい管状のフィルタ部材を提供することができる。
【００１２】
また、接着繊維を１０％〜７０％混紡した不織布を使用することで、管状フィルタ部材の強度信頼性を高めながら、可撓性を高めることができる。また、管壁部を形成する不織布に、山折の折ぐせと谷折の折りぐせを、硬質補強体に沿って交互に設けることにより、管状フィルタ部材の可撓性を更に高めることができる。また、管壁部を、隣り合う硬質補強体の略中間部分において管状のフィルタ部材の中心線の方向にへこんだ状態に形成することによって、管状フィルタ部材の可撓性を更に高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面に基づいて本発明を説明する。図１は本発明に係る管状のフィルタ部材１がエアクリーナに使用される一形態を示す部分断面図である。管状のフィルタ部材１は、エアクリーナケース２の内部に環状（ループ状）に配置され、その両端が集合管３に取り付けられ、管状のフィルタ部材１の内部空間がループ状に集合管の内部空間につながっている。エアクリーナケース２には、空気取り入れ口４が設けられている。空気取り入れ口４はエアクリーナの上流側の空気経路（図示せず）に接続されており、集合管３の末端部３ａはエアクリーナの下流側の空気経路（図示せず）に接続されている。空気取り入れ口４からエアクリーナケース２内に流入した空気は、管状のフィルタ部材１の管壁部を透過して、管状フィルタ部材１の内部空間に流入し、集合管３を通って、エアクリーナの下流（内燃機関や燃料電池など）へと流れていく。
【００１４】
図１に示した形態には、管状のフィルタ部材１の両端が集合管３に取り付けられた形態を示したが、管状のフィルタ部材１の一端側に末端部を閉塞させる部材を取り付け、他端側をエアクリーナの下流側の空気経路に接続するようにしても良い。
【００１５】
図２には、本発明の管状のフィルタ部材１の第１の実施形態を示す。本発明の管状のフィルタ部材１は、フィルタ機能を有する不織布からなる所定幅の不織布帯状体１１を、螺旋状に捲回し、互いに隣接する側縁どうしを突き合わせて、管壁部を構成してなるものである。さらに、互いに突き合わされた隣接する帯状体１１の側縁部にまたがるように、熱可塑性樹脂からなる螺旋状の硬質補強体１２が接着一体化されている。
【００１６】
管状のフィルタ部材１は以下に示す製造方法で製造される。すなわち、あらかじめ所定の幅にスリットしたテープ状の不織布帯状体１１を、周知のホース成形装置の成形軸に対し、帯状体の側縁部が互いに隣接するように螺旋状に巻きつけながら、加熱して溶融状態とした熱可塑性樹脂を押し出し機から押し出し、帯状体の隣接する側縁部にまたがるように巻きつけて冷却し、熱可塑性樹脂によって帯状体の側縁部を互いに接着一体化すると共に硬質補強体を構成することで、不定長の管状のフィルタ部材１を連続して製造することができる。得られた管状フィルタ部材を所定の長さに切断して、エアクリーナに使用する。
【００１７】
不織布から管壁部を構成する形態は、上記形態に限定されるものではなく、不織布からなる帯状体を、隣接する側縁部が互いに重なり合うように螺旋状に捲回し、重ね合せ部を接着して管壁部を構成しても良い。その場合には、硬質補強体を重ね合せ部の不織布の間に配置して、硬質補強体で不織布を接着一体化することもできる。
【００１８】
さらに、所定の幅・長さの長方形状にカットした不織布を曲げて筒状にして、隣接するようになった不織布端部を互いに接着一体化して、管状の不織布１１’に構成しても良い。この場合には、所定の長さの管壁部が直接得られるので、得られた管状の不織布１１’を適宜回転させながら、溶融した熱可塑性樹脂をその表面に押し出していくことで、複数のリング状の硬質補強体１２’、１２’を管壁部に接着一体化し、図３に示す形態の管状のフィルタ部材１’を得ることもできる。
【００１９】
帯状体１１を構成する不織布は、不織布の基材繊維に、接着繊維を混紡してなる、しなやかで伸縮性や曲げ性に富む不織布である。不織布の基材繊維としては、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ樹脂）やポリアミド樹脂などの合成樹脂繊維が使用できる。接着繊維とは、不織布の基材繊維を互いにつなぎ合わせ、不織布がばらばらになるのを防ぐ働きをする繊維である。接着繊維としては、基材繊維の材料よりも融点が低い材料を含んで構成された繊維が使用される。接着繊維を使用した不織布の製造は、基材繊維と接着繊維を混紡し、目付け量などを調整しながら、ニードルパンチなどの方法で繊維を互いに交絡させて不織布状にしたものを、熱風や熱ローラなどで加熱し、接着繊維を溶融させることによって、繊維の交絡状態を固定することにより行われる。バインダーにより交絡状態を固定した不織布においては、基材繊維間でバインダーが膜状に固化・固定することが多く、不織布の伸縮性・しなやかさが失われやすい傾向があるのに比べ、接着繊維を使用して得られる不織布では、主として基材繊維が交絡する部位のみで繊維が互いに固定されており、基材繊維は自由にたわむことが許容されるので、不織布がしなやかで伸縮性に富んだものとなる。従って、接着繊維を含む不織布で形成される管状フィルタ部材の管壁部は伸縮性を持つようになり、管状フィルタ部材１が曲げやすくなると共に、曲げた際に管壁部の接合部分がはがれにくい、強度信頼性に優れたものとできる。
【００２０】
接着繊維としては、特に、ＰＥＴ樹脂やポリアミド樹脂などの高融点成分と、変性ポリエステル樹脂やポリプロピレン樹脂などの低融点成分とが、それぞれ接着繊維の長さ方向に連続した繊維状にされ、図４、図５、図６に例示されるような断面構造を持つようにした接着繊維が望ましい、すなわち、高融点成分６の芯材繊維の外周に低融点成分７がコーティングされたような構成の接着繊維（図４）、高融点成分６の繊維の一側面に低融点成分７の繊維が一体化されたような構成の接着繊維（図５）、高融点成分６の繊維を低融点成分７の繊維でサンドイッチしたような構成の接着繊維である。このような接着繊維は、加熱を行い低融点成分が溶融しても、高融点成分の繊維が溶融することなく繊維のまま維持されるので、加熱を経ても接着繊維が繊維状に残存しやすくなり、接着繊維と基材繊維が交絡する点において互いに融着している状態の不織布が得られやすく、不織布のしなやかさや伸縮性をより高めることができる。
【００２１】
基材繊維と接着繊維の配合の割合は、重量％で接着繊維が１０％〜７０％となるように混紡することが望ましく、より望ましくは、２０％〜６０％とするのが良い。接着繊維の配合量が１０％を下回ると、不織布の繊維がほつれやすくなり、管状のフィルタ部材の形状をうまく保持できなくなる。一方、接着繊維の配合量が７０％を超えると、不織布の伸縮性や曲げやすさが失われて、可撓性を持つ管状フィルタ部材への使用に適さなくなってしまう。
【００２２】
本発明に使用される不織布が備える他の特質としては以下のものをあげることができる。適度なろ過性能を持たせるためには、不織布の目付け量は８０〜５００ｇ／平方メートルであることが望ましく、捕捉すべきダストの種類や量に応じて、単層または多層構造とした不織布を採用することができる。
【００２３】
管状のフィルタ部材１が螺旋状またはリング状の硬質補強体１２を備えることにより、しなやかで伸縮性に富む不織布を用いても、フィルタに作用する負圧によってつぶれにくいものとすることができると共に、フィルタ部材１を曲げて使用しても、曲げた部位がつぶれてしまうことを防止し、管状のフィルタ部材１の内部空間を維持することができ、適切なろ過性能を維持することができる。硬質補強体の材料は、不織布の材料、特に接着繊維を構成する低融点成分材料との熱溶着性の良い材料を使用することが望ましく、例えばポリプロピレン樹脂などを用いることができる。帯状体の側縁部が接着剤などによって接合される場合には、コイル状に成形された鋼線などを管壁部に接着一体化して硬質補強体を構成しても良い。
【００２４】
図７には本発明に係る第3の実施形態を示す。本実施形態は、図２に示した第1の実施形態と比べ、管壁部を構成する不織布帯状体１１に、複数の折すじ１３ａ，１３ａ、１３ｂ、１３ｂを設けた点で相違するが、他は図２に示した第1の実施形態と同じである。本実施形態において折すじは、不織布帯状体１１の長手方向に対して斜めに設けられた谷折り方向の折すじ１３ａ，１３ａと、谷折り方向の折すじ１３ａ，１３ａの間に設けられた山折り方向の折すじ１３ｂ，１３ｂとが、略ノコ歯形状をなすようなジグザグ状に、硬質補強体１２に沿って交互に設けられている。図７では谷折り方向の折すじ１３ａ，１３ａを破線で、山折り方向の折すじ１３ｂ，１３ｂを点線で示している。
【００２５】
このような折すじは、折すじに対応する凸部や凹部を有する折型やローラ型部材の間に不織布を挟みこみプレスすることによって、管状に成形する前の不織布にあらかじめ付与しておくことができる。好ましくは折型やローラ方部材を加熱しておくことにより、より確実に折すじを付与することができる。
【００２６】
第３の実施形態においては、管壁部を構成する帯状体１１にあらかじめ折すじが設けられているので、折すじに沿って管壁部が曲がりやすくなっており、管状のフィルタ部材１をさらに曲げやすく、伸縮しやすくすることができる。また、このような折すじを管状に成形する前の不織布にあらかじめ付与しておくことにより、不織布からなる管壁に折すじを付与された管状フィルタ部材を容易に製造することができる。
【００２７】
図８には本発明に係る第４の実施形態を示す。本実施形態は、図３に示した第２の実施形態と比べ、管壁部を構成する不織布部分１１’に、複数の折すじ１３ａ’，１３ａ’、１３ｂ’、１３ｂ’を設けた点で相違するが、他は第２の実施形態と同じである。本実施形態における折すじは、隣り合う硬質補強体１２’の略中間部に沿って、谷折り方向の折すじ１３ａ’，１３ａ’と、山折り方向の折すじ１３ｂ’，１３ｂ’とが、硬質補強体１２’と略平行かつ一直線状に、交互に配置されている。図８では谷折り方向の折すじ１３ａ’，１３ａ’を破線で、山折り方向の折すじ１３ｂ’，１３ｂ’を点線で示している。本実施形態もまた、第３の実施形態と同様な方法で製造することが可能であり、得られる管状のフィルタ部材１をさらに曲げやすく、伸縮しやすくすることができる。
【００２８】
図９には本発明に係る第５の実施形態を示す。本実施形態においては、図２に示した第１の実施形態と比べ、螺旋状に巻かれた不織布帯状体１１が、隣り合う硬質補強体１２の略中間部分で管状フィルタ部材１の中心線の方向にへこんだ状態で管壁部を構成している点で異なるが、他の点においては第１の実施形態と同じ構成である。
【００２９】
このような管壁部を有する管状フィルタ部材は、ホース成形装置の成形軸に不織布帯状体１１を巻きつける際に、不織布帯状体１１に張力（テンション）をかけながら成形を行うことにより、ホース成形装置上で管状のフィルタ部材が製造された後に、管壁部をなす不織布帯状体１１が収縮して形成される。または、不織布として熱収縮性を有する不織布を用いて、第１の実施形態と同様の方法で管状フィルタ部材を成形し、成形後に熱風などにより不織布部分を加熱して収縮させて本実施形態の管状フィルタ部材を得ても良い。
【００３０】
第５の実施形態の管状フィルタ部材においては、帯状体の略中央部分がへこんだ状態に管壁部が構成されているので、曲げやすく、伸縮性に富んだ管状フィルタ部材を得ることができる。
【実施例】
【００３１】
（実施例１）
ＰＥＴ樹脂からなる基材繊維と、ＰＥＴ繊維の周囲にポリプロピレン樹脂がコーティングされた接着繊維とを混紡してなる、厚さ２．０ｍｍ、目付け量３００ｇ／平方メートルの不織布から、幅３０ｍｍの帯状体を製造した。谷折方向の折ぐせと山折方向の折ぐせが略のこ歯形状に交互に配置されるようにした凹凸形状を有する加圧ローラの間に、帯状体を通して帯状体に折りぐせを付与した。得られた帯状体から、ホース成形装置によって第３の実施形態に相当する内径６０ｍｍの管状のフィルタ部材を得た。硬質補強体にはポリプロピレン樹脂を使用し、補強体は、その断面が幅７ｍｍ高さ２ｍｍとなるようにした。
【００３２】
（実施例２）
実施例１と同じ不織布、硬質補強体、ホース成形装置を使用し、ただし、折ぐせはつけずに、第１の実施形態に相当する管状フィルタ部材を得た。
【００３３】
（比較例）
目付けと厚みが実施例１、２に使用した不織布と同等であり、バインダーを使用した不織布を使用し、実施例１と同じ硬質補強体、ホース成形装置を使用し、ただし、折ぐせはつけずに、比較例の管状フィルタ部材を得た。
【００３４】
得られた管状のフィルタ部材を５００ｍｍの長さに切断し、曲げ性の評価を行った。評価は、フィルタ部材の中心線の曲率半径が１３０ｍｍとなるようにフィルタ部材に曲げた際の、反力の大きさやフィルタ部材の様子を観察することにより行った。
【００３５】
実施例１のフィルタ部材は、スムーズに曲がり、反力も実施例２や比較例と比べ小さかった。あらかじめ付与してあった折ぐせに沿って管壁部が変形して曲がっており、不織布の破れや接合部でのはがれなどは見られなかった。
【００３６】
実施例２のフィルタ部材は、スムーズに曲がったが、反力は実施例１と比べ、やや大きめであった。不織布の破れや接合部でのはがれなどは見られなかった。
【００３７】
比較例の管状フィルタ部材は、実施例１、実施例２と比べ曲げに要する反力が大きく、フィルタ部材が曲がりにくく、目標とする曲率半径１３０ｍｍに至る前に、不織布側縁部の接合部にはがれが発生してしまい、フィルタ部材としての機能が失われてしまった。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る管状のフィルタ部材の使用形態を示す一部断面図である。
【図２】本発明の管状フィルタ部材の第1の実施形態を示す部分断面図である。
【図３】本発明の管状フィルタ部材の第２の実施形態を示す図である。
【図４】不織布に使用される接着繊維の構成を示す断面図である。
【図５】不織布に使用される接着繊維の構成を示す断面図である。
【図６】不織布に使用される接着繊維の構成を示す断面図である。
【図７】本発明の管状フィルタ部材の第３の実施形態を示す図である。
【図８】本発明の管状フィルタ部材の第４の実施形態を示す図である。
【図９】本発明の管状フィルタ部材の第５の実施形態を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１，１’  管状のフィルタ部材
２  エアクリーナケース
３  集合管
４  空気取り入れ口
１１  不織布帯状体
１１’  不織布
１２，１２’  硬質補強体
１３ａ，１３ａ’  谷折の折すじ
１３ｂ，１３ｂ’  山折の折すじ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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