(57)【要約】【課題】部材点数を減らすことができるハニカムエレメントの製造方法、ハニカムエレメント及びフィルタ装置を提供する。【解決手段】１枚の帯状の濾材の長手方向に平板部２１ａと波状部２１ｂとを連続的に成形し、その平板部２１ａと波状部２１ｂとの間を折り曲げて該平板部２１ａと波状部２１ｂとを交互に積層することでエレメント２１が成形される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１枚の帯状の濾材の長手方向に平板部と波状部とを連続的に成形し、その平板部と波状部との間を折り曲げて該平板部と波状部とを交互に積層することを特徴とするハニカムエレメントの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のハニカムエレメントの製造方法において、
外周面の周方向半分に前記波状部を成形するための波形歯が設けられた一対の成形ローラにより前記平板部と波状部とが連続的に成形されることを特徴とするハニカムエレメントの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のハニカムエレメントの製造方法において、
前記平板部及び波状部を成形する工程と連続して該平板部及び波状部を積層する工程を行うことを特徴とするハニカムエレメントの製造方法。
【請求項４】
１枚の帯状の濾材の長手方向に平板部と波状部とが連続的に構成され、その平板部と波状部との間で折り曲げられて該平板部と波状部とが交互に積層されてなることを特徴とするハニカムエレメント。
【請求項５】
ケーシング内に請求項４に記載のハニカムエレメントが収容保持されてなることを特徴とするフィルタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば内燃機関に吸引されるエアを清浄化するためのハニカムエレメントの製造方法、ハニカムエレメント及びそのハニカムエレメントを備えたフィルタ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のハニカムエレメントにおいて、例えば特許文献１〜３に示すものでは、波板状の濾材と平板状の濾材とを貼り合わせてなるシート材を複数枚積層（又は渦巻状に巻回積層）することにより、ブロック状（又は円筒状）のハニカム構造をなすハニカムエレメントが形成されている。そして、そのハニカムエレメントをケーシング等に収容配置することにより、例えば内燃機関に吸引されるエアの湿気や塵埃等を吸着し、その清浄化された空気を該内燃機関に供給するためのフィルタ装置が構成されている。
【特許文献１】特開平９−１９６１９号公報
【特許文献２】特公昭６４−１０２４５号公報
【特許文献３】実公平２−５８５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記のようなハニカムエレメントにおいて、波状の濾材は、濾材ロールから供給される帯状の濾材（平板状の濾材）が、例えば外周に波形歯を有する一対の成形ローラにてクセ付けされることで成形される。一方、平板状の濾材は、上記した波状の濾材用の濾材ロールとは別の濾材ロールから供給され、該平板状の濾材と波状の濾材とを貼り合わせることで、長尺のシート材が形成されるようになっている。このように成形されたシート材からブロック状のハニカムエレメントを成形する場合では、シート材を所定寸法で順次切断することで複数枚に分割した後、それらを積層して成形されるようになっている。また、円筒状のハニカムエレメントを成形する場合では、所定寸法で切断されたシート材を渦巻状に巻回積層して成形されるようになっている。このようなハニカムエレメントでは、別々の濾材ロールから成形される平板状の濾材と波状の濾材とにより部材点数が多くなってしまうという問題があった。また、ブロック状のハニカムエレメントを成形する場合においては、シート材を切断する装置ばかりではなく、切断したものを位置合わせする装置が必要となり、製造ラインが複雑になってしまうという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、部材点数を減らすことができるハニカムエレメントの製造方法、ハニカムエレメント及びフィルタ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、１枚の帯状の濾材の長手方向に平板部と波状部とを連続的に成形し、その平板部と波状部との間を折り曲げて該平板部と波状部とを交互に積層することをその要旨とする。
【０００６】
この発明では、１枚の帯状の濾材の長手方向に平板部と波状部とを連続的に成形し、その平板部と波状部との間を折り曲げて該平板部と波状部とを交互に積層することによってハニカムエレメントが成形される。従って、ハニカムエレメントを構成する平板部と波状部とが１つの濾材から構成されるので、部材点数を減らすことができる。また、濾材供給用の濾材ロールが１つで済むので、ハニカムエレメントの成形設備スペースを小さくすることができる。また更に、平板部と波状部とが連続的に構成されるため、該平板部と波状部とからなる各層間における接着すべき箇所が少なくなり、その接着のための接着材の量、及び接着工程を減らすことが可能である。また更に、ブロック状のハニカムエレメントを成形する場合において、シート材を切断する装置や、その切断したものを位置合わせする装置等が不要となり、製造ラインの簡素化に貢献することができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のハニカムエレメントの製造方法において、外周面の周方向半分に前記波状部を成形するための波形歯が設けられた一対の成形ローラにより前記平板部と波状部とが連続的に成形されることをその要旨とする。
【０００８】
この発明では、外周面の周方向半分に波状部を成形するための波形歯が設けられた一対の成形ローラにより平板部と波状部とが連続的に成形される。そのため、簡単な構成の成形ローラによって平板部と波状部とを連続的に成形することができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のハニカムエレメントの製造方法において、前記平板部及び波状部を成形する工程と連続して該平板部及び波状部を積層する工程を行うことをその要旨とする。
【００１０】
この発明では、平板部及び波状部の成形する工程と連続して該平板部及び波状部を積層する工程を行うため、ハニカムエレメントの成形時間短縮に貢献することができる。
請求項４に記載の発明は、１枚の帯状の濾材の長手方向に平板部と波状部とが連続的に構成され、その平板部と波状部との間で折り曲げられて該平板部と波状部とが交互に積層されてなるハニカムエレメントであることをその要旨とする。
【００１１】
この発明では、１枚の帯状の濾材の長手方向に平板部と波状部とが連続的に構成され、その平板部と波状部との間で折り曲げられて該平板部と波状部とが交互に積層されてなるため、ハニカムエレメントの部材点数を減らすことができる。また、成形時における濾材供給用の濾材ロールが１つで済むので、ハニカムエレメントの成形設備スペースを小さくすることができる。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、ケーシング内に請求項４に記載のハニカムエレメントが収容保持されてなるフィルタ装置であることをその要旨とする。
この発明では、ケーシング内に請求項４に記載のハニカムエレメントが収容保持されてフィルタ装置が構成される。そのため、部材点数の少ないフィルタ装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１３】
従って、上記記載の発明によれば、部材点数を減らすことができるハニカムエレメント、フィルタ装置及びハニカムエレメントの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態のフィルタ装置１０のケーシング１１は、断面矩形の筒状をなすケース本体１２と、該ケース本体１２の一方の開口端部（図１において左側端部）にクランプ１４を介して開閉可能取り付けられたカバー１３とから構成されている。ケーシング１１の開口方向一端（左端）にはカバー１３の側壁外面から延びて外気に連通されるエア導入口１５が、他端（右端）にはケース本体１２の側壁外面から延び車両用エンジン等の内燃機関の吸気側に接続されるエア導出口１６がそれぞれ形成されている。尚、ケース本体１２の側壁内面におけるエア導出口１６と対応する位置にはエレメント保持筒１７が突出形成されている。
【００１５】
ケーシング１１の内部に着脱可能に取り付けられるハニカムエレメント（以下、エレメント）２１は、その導入側端部が矩形環状のシール３０を介してカバー１３に保持されるとともに、導出側端部がケース本体１２のエレメント保持筒１７に保持されている。尚、シール３０はエレメント２１の端部外面に装着されるとともに、カバー１３内面に密着されている。エレメント２１はエア導入口１５からの吸気エアの湿気や塵埃等を吸着するためのものであり、該エレメント２１により清浄化されたエアはエア導出口１６から送出されるようになっている。
【００１６】
エレメント２１は、図２に示すように、１枚の帯状濾材の長手方向に交互に連続的に形成された平板部２１ａ及び波状部２１ｂがそれぞれの境目で折り曲げられて交互に積層されることにより、全体として直方体状のハニカム構造をなすように形成されている。波状部２１ｂは複数の山と谷が連続して形成されており、この波状部２１ｂによって各平板部２１ａ間に複数のエア通路２２が区画形成されている。
【００１７】
これらエア通路２２のうちで、１つおきの第１エア通路２２ａについては、図１に示すように、前記エア導入口１５と対応する導入側端部が開口されるとともに、エア導出口１６と対応する導出側端部が封止材２３によりに封止されている。これに対して、残りの第２エア通路２２ｂについては、導入側端部が封止材２４により封止されるとともに、導出側端部が開口されている。このため、エレメント２１の導入側端部には第１開口２１ｃが形成されるとともに、導出側端部には第２開口２１ｄが形成されている。
【００１８】
上記のように構成されたフィルタ装置１０の作用を説明する。
このフィルタ装置１０が車両用エンジン等の内燃機関の吸気側に接続された状態で、その内燃機関が運転されると、図１に矢印で示すように、吸気エアがエア導入口１５からケーシング１１内に導入される。そして、このエアがエレメント２１の第１開口２１ｃから各第１エア通路２２ａに導入され、平板部２１ａ又は波状部２１ｂを通過することでそのエアに含まれる湿気や塵埃等が該平板部２１ａ又は波状部２１ｂに吸着される。その後、エアが第２エア通路２２ｂを通って第２開口２１ｄから導出され、エア導出口１６からケーシング１１外に送出される。
【００１９】
［エレメントの製造方法］
上記したような構成のエレメント２１を製造する方法を図３〜図６に従って説明する。
まず、図３に示すように、１つの濾材ロール３１から供給される帯状濾材３２に対し一対の成形ローラ３３による成形を行うことで、その帯状濾材３２に前記平板部２１ａ及び波状部２１ｂが交互に連続的に形成される。詳述すると、帯状濾材３２は耐熱性有機繊維で形成された紙からなり、その耐熱性有機繊維としては例えば、天然繊維や合成繊維等が用いられる。一対の成形ローラ３３はそれぞれ、外周面の周方向半分に平板部２１ａを成形するための平板部成形面３３ａを、残りの半分に波状部２１ｂを成形するための波形歯３３ｂを有している。そして、帯状濾材３２が同速度で互いに逆回転する各ローラ３３間に供給され、その各ローラ３３の平板部成形面３３ａ又は波形歯３３ｂで帯状濾材３２を挟みながら回転することで、その回転力により帯状濾材３２を濾材ロール３１から引っ張り出すとともにその帯状濾材３２に平板部２１ａ及び波状部２１ｂが交互に連続的に形成される。尚、波状部２１ｂは複数の山と谷が帯状濾材３２の長手方向に連続するように形成されている。また、この平板部２１ａ及び波状部２１ｂの成形時において、帯状濾材３２を屈曲させ易くし波状部２１ｂの成形を容易にするために、帯状濾材３２に熱を加えながら行ってもよい。
【００２０】
次に、平板部２１ａ及び波状部２１ｂを交互に積層する積層工程について説明する。この工程では、前記成形ローラ３３によって順次成形される平板部２１ａ及び波状部２１ｂが図示しない積層用機械により順次積層されていくようになっている。つまり、上記したような平板部２１ａ及び波状部２１ｂを成形する工程と連続して積層工程が行われる。
【００２１】
図４（ａ）（ｂ）に示すように、積層工程ではまず、片側のみで波状部２１ｂと繋がる平板部２１ａが平面をなすベース面４０上に載置され、その平板部２１ａの上面には駆動ノズル４１ａから吐出されるホットメルト等の接着材４２ａが塗布される。この接着材４２ａは、図４（ｂ）に示すように、平板部２１ａにおける波状部２１ｂと繋がっていない方の端部（以下、開放端部）２１ｘと、該開放端部２１ｘと直交する幅方向の一端部２１ｙとに沿ってＬ字状に塗布される。
【００２２】
次に、図５（ａ）（ｂ）に示すように、該平板部２１ａにおける波状部２１ｂとの境目部分２１ｚが折り曲げられ、その波状部２１ｂがたたみ込まれるように平板部２１ａの上に載置される。このとき、平板部２１ａ上に塗布された接着材４２ａによって、平板部２１ａと波状部２１ｂとが接着されるとともに、平板部２１ａ上面と波状部２１ｂ下面とから前記エア通路２２が形成される。このエア通路２２は幅方向端部２１ｙが接着材４２ａにより封止され、後に硬化するこの接着材４２ａが前記封止材２３（又は封止材２４）となる。尚、接着材４２ａは、開放端部２１ｘへの塗布量が平板部２１ａと波状部２１ｂとの接着に必要な量に設定され、幅方向端部２１ｙへの塗布量はエア通路２２を封止可能な量に設定されている。そのため、開放端部２１ｘへの塗布量に比べて幅方向端部２１ｙへの塗布量の方が多く設定されている。
【００２３】
次に、その波状部２１ｂの上面に駆動ノズル４１ｂから吐出されるホットメルト等の接着材４２ｂが塗布される。この接着材４２ｂは、波状部２１ｂにおける屈曲端部２１ｓと、該屈曲端部２１ｓと直交し前記幅方向端部２１ｙとは反対側の端部２１ｔ（以下、幅方向端部２１ｔ）とに沿ってＬ字状、即ち、前記接着材４２ａと対称的な位置に接着材４２ｂが塗布される。その後、接着された波状部２１ｂにおける平板部２１ａとの境目部分２１ｕが折り曲げられ、図６に示すように、平板部２１ａが該波状部２１ｂ上に載置される。このとき、波状部２１ｂ上に塗布された接着材４２ｂによって、波状部２１ｂと平板部２１ａとが接着されるとともに、波状部２１ｂ上面と平板部２１ａ下面とから前記エア通路２２が形成される。このエア通路２２は幅方向端部２１ｔが接着材４２ｂにより封止され、後に硬化するこの接着材４２ｂが前記封止材２４（又は封止材２３）となる。尚、屈曲端部２１ｓへの接着材４２ｂの塗布は、該屈曲端部２１ｓに最も近い山部分の頂点２１ｖ上に連続的になされる。また、接着材４２ｂは前記平板部２１ａに塗布された接着材４２ａと同様に、屈曲端部２１ｓ（頂点２１ｖ）への塗布量に比べて幅方向端部２１ｔへの塗布量の方が多く設定されている。
【００２４】
以上の工程を所望の層数分繰り返し行った後、図７に示すように、最上段の平板部２１ａを切断し、エレメント２１が完成する。その後、導入側端部に前記シール３０を巻き付けたエレメント２１がケーシング１１に収容固定され、これによりフィルタ装置１０が構成される。
【００２５】
次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）本実施形態では、１つの濾材（帯状濾材３２）の長手方向に平板部２１ａと波状部２１ｂとを連続的に成形し、その平板部２１ａと波状部２１ｂとの間を折り曲げて該平板部２１ａと波状部２１ｂとを交互に積層することでエレメント２１が成形される。従って、エレメント２１を構成する平板部２１ａと波状部２１ｂとが１つの帯状濾材３２から構成されるので、エレメント２１、ひいてはフィルタ装置１０全体の部品点数を減らすことができる。また、平板部２１ａと波状部２１ｂとが連続的に構成されるため、該平板部２１ａと波状部２１ｂとからなる各層間における接着すべき箇所が少なくなり、その接着のための接着材４２ａ，４２ｂの量を減らすことが可能であるとともに接着工程を簡素化が可能である。
【００２６】
（２）本実施形態では、帯状濾材３２が巻回された濾材供給用の濾材ロールが１つのみ設けられるため、ハニカムエレメント２１の成形設備スペースを小さくすることができる。
【００２７】
（３）本実施形態では、外周面の周方向半分に波状部２１ｂを成形するための波形歯３３ｂが設けられた一対の成形ローラ３３により平板部２１ａと波状部２１ｂとが連続的に成形される。そのため、簡単な構成の成形ローラ３３によって平板部２１ａと波状部２１ｂとを連続的に成形することができる。
【００２８】
（４）本実施形態では、平板部２１ａ及び波状部２１ｂの成形工程と連続して積層工程が行われるため、ハニカムエレメント２１の成形時間の短縮に貢献することができる。
（５）本実施形態では、一対の成形ローラ３３が帯状濾材３２を挟みながら回転することで、帯状濾材３２が濾材ロール３１から引っ張り出されるように構成されるため、帯状濾材３２を引っ張り出すための駆動機構を単体で設ける必要がなく、ハニカムエレメント２１の成形設備の簡素化に貢献することができる。
【００２９】
（６）本実施形態では、エレメント２１における幅方向端部２１ｙ，２１ｔの接着（封止）、及び該端部２１ｙ，２１ｔと直交する端部（開放端部２１ｘ、屈曲端部２１ｓ）への接着材４２ａ，４２ｂの塗布が連続的になされるため、成形工程を簡素化することができる。
【００３０】
（７）本実施形態のように、平板部２１ａ及び波状部２１ｂが１つの帯状濾材３２に連続的に形成される構成をブロック状のエレメント２１に適用した場合では、平板部２１ａ及び波状部２１ｂを切り離して構成したときに必要な平板状の濾材と波状の濾材とを貼り合わせたシート材を順次切断する工程が必要なくなるため、成形工程を特に効果的に簡素化することができる。また、そのシート材切断のための切断装置や、その切断したものを位置合わせする装置等も不要となり、製造ラインの簡素化に貢献することができる。
【００３１】
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、ケーシング１１及びエレメント２１はブロック状に形成されたが、特にこれに限定されるものではなく、例えば、平板部２１ａ及び波状部２１ｂの成形長さを一定ではなく変化させて、開口方向断面がＴ字、Ｌ字状等に形成してもよい。また、図８に示すような円柱状に形成してもよい。図８に示すハニカムエレメント５０は、平板部２１ａ及び波状部２１ｂを１つずつ連続的に成形し、その平板部２１ａと波状部２１ｂとの間を折り曲げて重ねて貼り合わせ、その後巻回積層することによって成形される。
【００３２】
・上記実施形態では、特に言及しなかったが、波状部２１ｂ及びそれを成形するための波形歯３３ｂは三角波状に形成されたが、これ以外に例えば、湾曲波状、台形波状でもよい。
【００３３】
・上記実施形態では、エレメント２１の最下段及び最上段に平板部２１ａが配置されるように積層されたが、波状部２１ｂが配置されてもよい。
・上記実施形態では、平板部２１ａ及び波状部２１ｂを成形する工程と連続して積層工程が行われるが、必要な数の平板部２１ａ及び波状部２１ｂを成形し終えてから、積層工程を行ってもよい。
【００３４】
・上記実施形態では、帯状濾材３２が成形ローラ３３によって濾材ロール３１から引っ張り出されたが、これ以外に例えば、帯状濾材３２を引っ張り出すための駆動機構を成形ローラ３３とは別に設けてもよい。
【００３５】
・上記実施形態では、一対の成形ローラ３３はそれぞれ、その外周面に平板部成形面３３ａ及び波形歯３３ｂ部分を１つずつ有する構成としたが、平板部成形面３３ａ及び波形歯３３ｂの周方向における形成割合が等しければ、平板部成形面３３ａ及び波形歯３３ｂ部分をそれぞれ２つ以上有する構成としてもよい。また、成形ローラ３３の外周全面に波形歯３３ｂを設け、通常時（平板部２１ａ成形時）においては一対の成形ローラ３３を互いに離間させ、波状部２１ｂを成形するときのみ各ローラ３３の波形歯３３ｂ同士を噛合させるようにスライド可能に設けてもよい。
【００３６】
・上記実施形態では、波状部２１ｂは成形ローラ３３によって成形されたが、これ以外に例えば、帯状濾材３２の面と直交する方向にプレスすることで波状部２１ｂの山部分を１つ又は複数成形可能なプレス機構により成形してもよい。
【００３７】
・上記実施形態では、接着材４２ａ，４２ｂにはホットメルト接着材が用いられたが、それ以外の接着材を用いてもよい。
・上記実施形態のフィルタ装置１０は、車両用エンジンに用いられたが、特にこれに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施形態におけるフィルタ装置を示す断面図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図。
【図３】ハニカムエレメントの製造方法を説明するための模式図。
【図４】（ａ）（ｂ）積層工程を説明するための模式図。
【図５】（ａ）（ｂ）積層工程を説明するための模式図。
【図６】積層工程を説明するための模式図。
【図７】ハニカムエレメントを示す模式図。
【図８】別例のハニカムエレメントを示す斜視図。
【符号の説明】
【００３９】
１０…フィルタ装置、１１…ケーシング、２１，５０…ハニカムエレメント、２１ａ…平板部、２１ｂ…波状部、３１…濾材ロール、３２…帯状濾材、３３…成形ローラ、３３ｂ…波形歯。
【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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