JP3689935B2

JP3689935B2 - フィルタエレメント

Info

Publication number: JP3689935B2
Application number: JP17732195A
Authority: JP
Inventors: 勝久山田; 謹吾岡田; 浩司泉谷; 健司岡部
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-07-13
Filing date: 1995-07-13
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2015-07-13
Also published as: US6004462A; CN1083288C; KR100255176B1; DE19628060A1; CN1146924A; KR970005359A; JPH0924226A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料フィルタに好適に使用される静電気の発生を抑制するフィルタエレメントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、フィルタにより液体を濾過するときにフィルタエレメントに静電気が発生することを抑制するための種々の技術があることが知られている。
例えば、特開昭５０−３８８６１号公報には、パルプにアクリル系繊維を混入し、合成樹脂を含浸して固めてなる燃料フィルタ用濾材が開示されている。
【０００３】
一般に、燃料フィルタ用濾材として濾紙を使用してなる燃料フィルタを絶縁性樹脂ケースに収容した場合、通油時に静電気が発生する。そこで、前記公報に開示される燃料フィルタ用濾材は、マイナスに帯電する物質としてのパルプとプラスに帯電する物質としてのアクリル系繊維とからなるフィルタを完全絶縁体に近い燃料フィルタケースに収容することにより、マイナスとプラスの静電気を同時に発生させ中和することによって静電気発生を抑制している。
【０００４】
この従来の燃料フィルタ用濾材の構成は、コットンリンターパルプに重量％で１０％のアクリル系繊維（アクリルと塩化ビニルの共重合体）を混入した濾材繊維を所定の紙厚み、通気性および気孔率になるように抄造した後フェノール樹脂で固めたものである。ここではプラスに帯電する材料としてアクリル系繊維を使用している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、マイナスの帯電傾向をもつ濾材繊維にプラスの帯電傾向をもつ濾材繊維を混入することによりフィルタエレメントから発生する静電気を中和する従来の方法によると、濾材繊維に要求される濾過性能や強度などの特性と濾材繊維の帯電特性とを両立させることが困難であった。
【０００６】
本発明の目的は、濾材繊維に含浸させる樹脂の帯電傾向を利用して濾材繊維の帯電傾向を中和することにより、フィルタ濾材での静電気発生を抑制するようにしたフィルタエレメントを提供することにある。
本発明の他の目的は、静電気の発生電位を所定の小さなプラス側マイナス側の静電圧の範囲に抑制したフィルタエレメントを提供することにある。
【０００７】
本発明のさらに他の目的は、絶縁性の樹脂ケースと組合わせて使用できるフィルタエレメントを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段・作用・発明の効果】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１記載のフィルタエレメントは、プラスに帯電する傾向の樹脂と、マイナスに帯電する傾向の樹脂との両方を含浸させたフィルタ濾材を有することを特徴とする。このフィルタエレメントによると、濾材繊維にこの濾材繊維の帯電傾向を中和可能な樹脂を含浸することにより、フィルタエレメントとフィルタエレメントを通過する流体との摩擦による静電気発生を抑制することができる。帯電傾向の中和は濾材繊維の組成のみではなく濾材繊維と樹脂とによって行われるので、フィルタエレメントに要求される性能を満たすための濾材繊維の選択範囲が拡がる。
【０００９】
本発明の請求項２記載のフィルタエレメントは、請求項１記載のフィルタエレメントにおいて、前記濾材繊維に含浸させる樹脂は、ヒドロキシル基、カルボキシル基またはアミノ基のいずれか一種の官能基を有するモノマーからなることを特徴とする。これらの官能基を有するモノマーからなる樹脂を含浸させることにより、濾材繊維の帯電傾向を中和してフィルタエレメントからの静電気発生を抑制することができる。
【００１０】
本発明の請求項３記載のフィルタエレメントは、請求項２記載のフィルタエレメントにおいて、前記濾材繊維に複数種類の樹脂を含浸させたことを特徴とする。このように複数の樹脂を組み合わせて含浸させることにより、樹脂の種類による帯電傾向の違いを利用してフィルタエレメントから発生する静電圧が小さくなるように調節することができる。
【００１１】
本発明の請求項４記載のフィルタエレメントは、請求項３記載のフィルタエレメントにおいて、前記濾材繊維にフェノール樹脂およびメラミン樹脂を含浸させることを特徴とする。マイナスの帯電傾向を有するフェノール樹脂とプラスの帯電傾向を有するメラミン樹脂との組成比により、フィルタエレメントから発生する静電気圧が所定値以下になるように調節することができる。
【００１２】
本発明の請求項５記載のフィルタエレメントは、請求項４記載のフィルタエレメントにおいて、前記濾材繊維の組成は、
ポリエステル：５０〜７０重量％、
ガラス繊維：５〜２５重量％、
パルプ：１５〜３５重量％であり、
前記濾材繊維にフェノール樹脂：５〜２０重量％およびメラミン樹脂：８０〜９５重量％の組成からなる樹脂を含浸させたことを特徴とする。上記の組成の濾材繊維および樹脂を用いることにより、濾材繊維の帯電傾向を中和してフィルタエレメントからの静電気発生を抑制することができる。
【００１３】
本発明の請求項６記載のフィルタエレメントは、請求項１から５のいずれか一項記載のフィルタエレメントにおいて、樹脂ケースに前記フィルタエレメントを収容して燃料フィルタを構成することを特徴とする。フィルタエレメントからの静電気発生が抑制されているため、絶縁性の樹脂ケースと組合わせても静電圧が過剰に上昇することを防止できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本発明によるフィルタエレメントは、ポリエステル、ガラス繊維、パルプなどの濾材繊維を抄造して濾材原紙とし、成形を容易にするとともに表面のけば立ちを抑えるため前記濾材原紙に樹脂を含浸してフィルタ濾材とし、前記フィルタ濾材を所望の形状に成形して得られる。
【００１５】
フィルタエレメントを構成する濾材繊維の帯電傾向は、その繊維のゼータ電位とほぼ一致する。また、繊維のゼータ電位はその繊維の有する官能基の種類に依存する傾向がある。例えば、カルボキシル基を有しゼータ電位符号がマイナスのポリエステル繊維はマイナスに帯電する傾向があり、ヒドロキシル基を有しゼータ電位符号がマイナスのパルプはマイナスに帯電する傾向があり、またアミノ基を有しゼータ電位符号がプラスのナイロンはプラスに帯電する傾向がある。これらの繊維の帯電列を図２に示す。濾材繊維の組成が、ポリエステル：６０重量％、ガラス繊維：１５重量％、パルプ：２５重量％である場合、この濾材繊維から抄造される濾材原紙は全体としてマイナスの帯電傾向を有する。
【００１６】
一方、濾材原紙に含浸される樹脂の帯電傾向はその樹脂の有する官能基の種類に依存し、例えば、図３に示すように、ヒドロキシル基を有するフェノール樹脂はマイナスに帯電する傾向があり、カルボキシル基を有する酢酸ビニル樹脂はマイナスに帯電する傾向があり、またアミノ基を有するメラミン樹脂はプラスに帯電する傾向があることが予想される。
【００１７】
含浸樹脂の帯電傾向がフィルタエレメントの帯電傾向に与える影響を調べるため、ポリエステル：６０重量％、ガラス繊維：１５重量％、パルプ：２５重量％からなる濾材繊維を目付量６１ｇ／ｍ²で抄紙し、フェノール樹脂をまたはメラミン樹脂を含浸し、硬化させた後に菊花型に成形した２種のものを作成した。なお、一方の濾紙のフェノール樹脂含浸量は７ｇ／ｍ²（試験例１）であり、他方の濾紙のメラミン樹脂含浸量は７ｇ／ｍ²（試験例２）である。そして、これら試験例１、２により２リットル／min の流速でガソリンを濾過したときの発生電位を測定した。その結果を図４に示す。
【００１８】
図４に示すように、試験例１の発生電位は約−３０ｋＶ、試験例２の発生電位は約＋８ｋＶであった。この結果から、濾材繊維の組成が同一でも含浸樹脂の帯電傾向によってフィルタエレメントの帯電傾向が変化することが判り、フェノール樹脂とメラミン樹脂との割合を調節することにより濾材繊維の帯電傾向を中和して発生電位をゼロに近づけることができると考えられる。
【００１９】
上記の組成の濾材繊維の帯電傾向を最も良く中和できる含浸樹脂の組成を調べるために、フェノール樹脂とメラミン樹脂との割合をフェノール樹脂：メラミン樹脂＝０：１００〜１００：０の範囲で変化させて発生電位を測定した。濾材繊維を６１ｇ／ｍ²の目付量にて抄紙して濾材原紙とし、この濾材原紙にフェノール／メラミン混合樹脂をそれぞれ７ｇ／ｍ²含浸させ硬化させてフィルタ濾材とした。このフィルタ濾材をハニカム状に成形したフィルタエレメントを用いて、２リットル／min の流速でガソリンを濾過したときの発生電位を測定した。その結果を図１に示す。
【００２０】
図１から、濾材繊維の組成がポリエステル：６０重量％、ガラス繊維：１５重量％、パルプ：２５重量％の場合には、フェノール樹脂とメラミン樹脂との割合がフェノール樹脂：メラミン樹脂＝１５：８５程度のときに発生電位が最も小さくなることが判る。
濾材繊維の組成は、フィルタエレメントに要求される性能に応じて最適なものが選択される。例えば、フィルタエレメントの寿命および清浄効率と濾材繊維中のポリエステル含有率との間には図５に示す関係があり、またフィルタエレメントの寿命および清浄効率と濾材繊維中のガラス繊維含有率との間には図６に示す関係がある。そして、濾材繊維の組成によってこの濾材繊維の帯電傾向も異なるため、各濾材繊維組成に対してその帯電傾向を中和可能なフェノール樹脂とメラミン樹脂との比率は異なる。濾過性能面において最適な濾材繊維の組成としては、ポリエステル：５０〜７０重量％、ガラス繊維：５〜２５重量％、パルプ：１５〜３５重量％程度であり、この範囲の組成の濾材繊維に対しては、フェノール樹脂：５〜２０％、メラミン樹脂：８０〜９５％の樹脂を含浸させることにより帯電傾向を中和することができる。
【００２１】
濾材繊維に含浸させる樹脂の種類としては、フェノール樹脂、メラミン樹脂の他にも、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基などの官能基を有する各種の樹脂を使用可能である。また、一種類の樹脂のみにより濾材繊維の帯電傾向を中和可能な場合には一種類の樹脂を含浸させればよく、フェノール樹脂とメラミン樹脂とのように帯電傾向の異なる複数種類の樹脂を濾材繊維の帯電傾向を中和可能な比率に混合してもよい。
【００２２】
本発明のフィルタエレメントによると、濾材繊維の組成ごとに異なる帯電傾向をこの濾材繊維に含浸させる樹脂によって中和することによりフィルタ濾材からの静電気発生を防止し、フィルタエレメントから発生する静電圧を小さくすることができる。このため、濾材繊維を専ら濾過性能、機械的強度などの観点から選定しても静電気発生を抑制することができる。
【００２３】
本発明のフィルタエレメントは、例えば内燃機関に供給される燃料濾過用の燃料フィルタに好適に用いられる。この燃料フィルタは、燃料ポンプから内燃機関に燃料を供給する通路や内燃機関から燃料タンクに燃料が戻される通路などに設置することができる。燃料フィルタの設置位置は、燃料タンクの内部または外部のいずれでもよい。さらに、フィルタエレメントをフィルタハウジングに収容して燃料フィルタを構成する場合、このフィルタハウジングを燃料タンクの開口部に設けられた樹脂製の蓋に一体化することも可能である。
【００２４】
以下、本発明のフィルタエレメントの成形方法の一実施例を図７および図８に基づいて説明する。
図７および図８に示すように、フィルタエレメント１は、長尺状の平板濾材３と長尺状の波板濾材４とを重ね、これらを長手方向に巻回したものである。平板濾材３および波板濾材４は、ポリエステル：６０重量％、ガラス繊維：１５重量％、パルプ：２５重量％からなる濾材繊維を６１ｇ／ｍ²の目付量にて抄紙して濾材原紙とし、この濾材原紙にフェノール樹脂：メラミン樹脂＝１５：８５の樹脂９ｇ／ｍ²を含浸させ硬化させたフィルタ濾材からなる。図７において、フィルタエレメント１の円筒軸方向の一方側である右上側がこのフィルタエレメント１によって濾過される液体流れ上流側、円筒軸方向の他方側である左下側が液体流れ下流側となる。また、図８においては上方が液体流れ上流側、下方が液体流れ下流側である。
【００２５】
波板濾材４は、図示しない波型ローラにより平板状のフィルタ濾材を波状に成形して得られる。平板濾材３の上に波板濾材４を重ね、液体流れ下流側において平板濾材３と波板濾材４との間にホットメルト型接着剤からなるシール材５を塗布し、ローラ１９でプレスして加熱圧着する。加熱圧着の条件は、例えば加熱温度２２５℃、加圧力７ｋｇｆ／ｃｍ²、時間１．５秒以上である。また、液体流れ上流側においても平板濾材３と波板濾材４との間にホットメルト型接着剤７が塗布され、この接着剤７により波板濾材４の谷部４ａが平板濾材３に固定される。次いで、波板濾材４側が径方向内側となるように巻回されて円筒状のフィルタエレメント１が形成される。この巻回時、液体流れ上流側の波板濾材４の上にホットメルト型接着剤からなるシール材６を塗布することにより、波板濾材４とその径方向内側に位置する部分の平板濾材３とが接合される。
【００２６】
こうして成形されたフィルタエレメント１の部分切欠斜視図を図８に示す。図８の上方から入口通路８に流入した液体は、平板濾材３または波板濾材４を矢印方向に透過して出口通路９へと流入し、このとき平板濾材３および波板濾材４によって液体が濾過される。
次に、このフィルタエレメント１を用いた燃料フィルタの構成を図９に基づいて説明する。
【００２７】
燃料フィルタ１１は、絶縁性樹脂製の樹脂ハウジング１２および樹脂キャップ１３の内部にフィルタエレメント１が収容されている。樹脂ハウジング１２の一方の端部には流体を排出する排出口１６が設けられており、樹脂キャップ１３の一方の端部には流体を導入する導入口１５が設けられている。樹脂ハウジング１２と樹脂キャップ１３のそれぞれの他方の端部は溶接部２１にて溶接により液密に接合されている。樹脂ハウジング１２の内部にはフィルタエレメント１が収容され、フィルタエレメント１と樹脂ハウジング１２との間はシール材１７によって液密に接合されている。
【００２８】
この燃料フィルタ１１によると、上述のようにフィルタエレメント１には濾材繊維の帯電傾向を中和可能な樹脂が含浸されているため、フィルタエレメント１とこのフィルタエレメント１を通過する流体との摩擦による静電気発生を抑制することができる。したがって、燃料フィルタ１１のケース部分である樹脂ハウジング１２、樹脂キャップ１３および周囲の部品を絶縁性としても静電気の蓄積を防止することができる。
【００２９】
なお、樹脂ハウジング１２および樹脂キャップ１３に替えてカーボン含有樹脂などの導電性材料からなるハウジングに本発明のフィルタエレメントを収容してもよい。この場合には、フィルタエレメントから発生する静電圧をさらに低減することができる。
また、フィルタエレメントの形状としては、上述したロール式のハニカム型の他に、半円筒型のハニカム型や菊花型、さらには濾材繊維をカップ状またはブロック状に成形したものでもよい。さらに、小さな球形、円筒形などに成形されたフィルタエレメントをケース内に充填して燃料フィルタを構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】フェノール樹脂とメラミン樹脂との組成比を変化させたときのフィルタエレメントにおける静電気の発生電位を示すデータ図である。
【図２】繊維の種類と帯電傾向との関係を示す説明図である。
【図３】フェノール樹脂、メラミン樹脂および酢酸ビニル樹脂の有する官能基の種類と帯電符号とを示す説明図である。
【図４】濾材原紙にフェノール樹脂およびメラミン樹脂を含浸したときのフィルタエレメントにおける静電気の発生電位を示すデータ図である。
【図５】濾材繊維中のポリエステル含有率とフィルタエレメントの寿命ならびに清浄効率との相関関係を示す模式図である。
【図６】濾材繊維中のガラス繊維含有率とフィルタエレメントの寿命ならびに清浄効率との相関関係を示す模式図である。
【図７】フィルタエレメントの製造方法を示す斜視図である。
【図８】フィルタエレメントの部分切欠斜視図である。
【図９】燃料フィルタを示す一部切欠側面図である。
【符号の説明】
１フィルタエレメント
３平板濾材（フィルタ濾材）
４波板濾材（フィルタ濾材）
５、６シール材
７接着剤
８入口通路
９出口通路
１１フィルタ
１２樹脂ハウジング（樹脂ケース）
１３樹脂キャップ（樹脂ケース）
１５導入口
１６排出口
１７シール材
２１溶接部

Claims

プラスに帯電する傾向の樹脂と、マイナスに帯電する傾向の樹脂との両方を含浸させたフィルタ濾材を有することを特徴とするフィルタエレメント。
前記濾材繊維に含浸させる樹脂は、ヒドロキシル基、カルボキシル基またはアミノ基のいずれか一種の官能基を有するモノマーからなることを特徴とする請求項１記載のフィルタエレメント。
前記濾材繊維に複数種類の樹脂を含浸させたことを特徴とする請求項２記載のフィルタエレメント。
前記濾材繊維にフェノール樹脂およびメラミン樹脂を含浸させることを特徴とする請求項３記載のフィルタエレメント。
前記濾材繊維の組成は、
ポリエステル：５０〜７０重量％、
ガラス繊維：５〜２５重量％、
パルプ：１５〜３５重量％であり、
前記濾材繊維にフェノール樹脂：５〜２０重量％およびメラミン樹脂：８０〜９５重量％の組成からなる樹脂を含浸させたことを特徴とする請求項４記載のフィルタエレメント。
樹脂ケースに前記フィルタエレメントを収容して燃料フィルタを構成することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載のフィルタエレメント。