特許 6289984 フィルタエレメント

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6289984

(24)【登録日】2018年2月16日

(45)【発行日】2018年3月7日

(54)【発明の名称】フィルタエレメント

(51)【国際特許分類】

   B01D 39/00 20060101AFI20180226BHJP

   B01D 39/18 20060101ALI20180226BHJP

【ＦＩ】

   B01D39/00 C

   B01D39/18

【請求項の数】3

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-83248(P2014-83248)

(22)【出願日】2014年4月15日

(65)【公開番号】特開2015-202456(P2015-202456A)

(43)【公開日】2015年11月16日

【審査請求日】2017年3月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000151209

【氏名又は名称】株式会社マーレ フィルターシステムズ

(74)【代理人】

【識別番号】100086232

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 博通

(74)【代理人】

【識別番号】100092613

【弁理士】

【氏名又は名称】富岡 潔

(74)【代理人】

【識別番号】100096459

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 剛

(72)【発明者】

【氏名】中村 敏之

(72)【発明者】

【氏名】濱田 雄一

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 光俊

【審査官】 関根 崇

(56)【参考文献】

【文献】 実開平０７−００９４１３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００３−１６１２１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０８００１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭４９−１１０５８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｄ ３９／００−２０

Ｆ０２Ｍ ３５／０２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

難燃剤を含浸させた濾材に対し、クレジルジフェニルホスフェートと、クレジル２，６−キシレニルフォスフェートとを４０°Ｃ条件下での動粘度が１０〜５０ｍｍ²／ｓの範囲となるように混合してなるリン酸エステル系難燃剤を塗布してウェット状にしたことを特徴とするフィルタエレメント。

【請求項2】

前記濾材の厚みが５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のフィルタエレメント。

【請求項3】

前記濾材が、セルロースを主成分とした濾紙に、前記濾紙の重量に対して少なくとも５％のリン酸化合物を主成分とする難燃剤と、少なくとも１０％のフェノール系熱硬化性樹脂と、の混合物を含浸させ、乾燥させることによって形成されることを特徴とする請求項１または２に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、自動車用内燃機関等のエアクリーナに関し、特にエアクリーナに用いられるウェットタイプのフィルタエレメントに関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、自動車用内燃機関等のエアクリーナに用いられる濾材として、例えば特許文献１に記載のように、パルプ等の天然繊維からなる濾紙に所謂ビスカスオイルを塗布したウェットタイプ（湿式）と呼ばれるビスカス濾材が知られている。これはフィルタ用濾紙にビスカスオイルを塗布しない所謂ドライタイプ（乾式）の濾材に比べて、優れたダスト捕捉性能を実現することができるものであるが、ビスカスオイルは可燃性であることから、特許文献２では、難燃性の濾紙を用いるとともに、ビスカスオイルの代わりに難燃性のシリコンオイルを塗布したウェットタイプの濾材が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４−２３７２７９号公報

【特許文献2】実開平７−９４１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、ビスカスオイルの代わりに、特許文献２で採用されているシリコンオイルやフッ素オイルを使用した場合、これらのオイルは電気絶縁性を有しているため、近年特に多く設定されている吸気部品周辺の電子機器にこれらのオイルが飛散、付着すると、電子機器に悪影響を及ぼす、例えばエアフロメータ等のセンサー類を絶縁してしまうおそれがある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、難燃剤を含浸させた濾材に、リン酸エステル系難燃剤を塗布してウェット状にしたことを特徴とするフィルタエレメントを提供する。

【0006】

濾材の厚さは、５ｍｍ以下に形成されることが好ましい。

【0007】

また好ましい実施例においては、濾材は、セルロースを主成分とした濾紙に、前記濾紙の重量に対して少なくとも５％のリン酸化合物を主成分とする難燃剤と、少なくとも１０％のフェノール系熱硬化性樹脂と、の混合物を含浸させ、乾燥させることによって形成される。

【0008】

また本発明のフィルタエレメントは、望ましくは、リン酸エステル系難燃剤が、芳香族系リン酸エステルを含む。

【0009】

さらに望ましくは、リン酸エステル系難燃剤が、６０〜１００重量％のクレジルジフェニルホスフェートと、０〜４０重量％のクレジル２，６−キシレニルフォスフェートと、の混合物である。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、難燃性の濾材を用いることに加えて、ダスト捕捉性能向上のために塗布する液体材料として電気絶縁性の低いリン酸エステル系難燃剤を用いたことにより、所望のダスト性能と低い電気絶縁性とを兼ね備えながら、難燃性に優れたウェットタイプのフィルタエレメントを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】濾材にリン酸エステル系難燃剤を吹き付けにより塗布する工程を示す、本発明の実施例に係るフィルタエレメントの概略斜視図。

【図2】本発明の実施例に係るフィルタエレメントの難燃性能に関する評価試験の説明図。

【図3】本発明の実施例および比較例に係るフィルタエレメントの難燃性能に関する試験結果を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

【0013】

図１に示すように、実施例のフィルタエレメント１は、プリーツ状に加工された濾材２と、濾材２を保持する枠体３と、から構成されており、自動車用内燃機関等のエアクリーナとして用いられる。濾材２は、例えば、木材パルプやセルロースを主成分とする濾紙から構成され、剛性ならびに耐久性の付与や、形状保持のために、必要に応じて熱硬化性樹脂が含浸処理される。さらに後述するように、濾材２自体がＤＩＮ５３４２８のＦ１相当の難燃性を有することが好ましく、濾紙に難燃性を付与するために難燃剤が含浸処理される。

【0014】

尚、本発明のフィルタエレメントは、図１のような矩形立体形状のものに限定されるものではなく、例えばプリーツ加工された濾紙を菊花状に配置した周知の円筒状のフィルタエレメントであってもよく、また濾材がポリエステル等の化学繊維を主体とする不織布で構成されてもよい。また、セルロースを主成分とする濾紙に、化学繊維が含まれてもよい。

【0015】

本実施例の濾材２は、抄造された濾紙表面に、難燃剤と熱硬化性樹脂とを混合させたものをキスロール加工等により含浸させ、これを乾燥させた後に加熱しながらプリーツ加工することによって製造され、それにより図１に示すひだ折状の構造が形成される。この時点では、濾材自体は乾燥した状態となっている。

【0016】

本発明においては、望ましくは、原紙の重量に対して少なくとも５％のリン酸化合物を主成分とする難燃剤と、少なくとも１０％のフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂との混合物が含浸される。リン酸化合物が５％未満だと難燃性が確保できなくなり、熱硬化性樹脂との混合物が１０％未満だと濾材の強度が確保できなくなる。

【0017】

次いでこの濾材２を枠体３に配置した後に、図１に示すように、適当な粘度を有するリン酸エステル系難燃剤を吹き付け等により塗布することにより、濾材表面をウェット状に維持している。フィルタ使用時の濾材表面をウェット状に保つことにより、捕捉されたダストがリン酸エステル系難燃剤の浸透に伴って次第に堆積してケーキ層を形成し、通気抵抗の増加を抑制するため、ドライタイプの濾材に比べてダスト捕捉量が数倍高くなるという利点がある。

【0018】

リン酸エステル系難燃剤の粘度は、４０°Ｃ条件下で１０〜５０ｍｍ²／ｓであることが好ましい。動粘度が１０ｍｍ²／ｓより低いと、濾材への付着度が低くなり、圧力差による濾材からの吹き抜け（いわゆるオイル抜け）が生じやすくなるという欠点があり、一方、動粘度が５０ｍｍ²／ｓより高いと濾材の目詰まり等が生じやすくなり、ダストの捕捉性能が十分に発揮できなくなるという欠点がある。

【0019】

ここで、リン酸エステル系難燃剤として、ハロゲン系リン酸エステル、脂肪族系リン酸エステル、芳香族系リン酸エステルベースの難燃剤が挙げられるが、粘性と難燃性能との両立の観点から、芳香族系リン酸エステルベースの難燃剤を用いることが望ましい。

【0020】

本発明においては、望ましくは、２種類の芳香族系リン酸エステル、すなわち、低粘度でリンの含有量が高く難燃性が高いクレジルジフェニルホスフェートと、高粘度なクレジル２，６−キシレニルフォスフェートと、を１００：０〜６０：４０の割合（重量％）で混合し、４０°Ｃ条件下での動粘度を１０〜５０ｍｍ²／ｓの範囲に調製したものをリン酸エステル系難燃剤として濾材２に塗布している。

【0021】

具体的な一例では、セルロースを主成分とする濾紙に、原紙の重量に対してリン酸化合物を主成分とする難燃剤を３０％、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を３０％混合させたものをキスロール加工等により濾紙表面に含浸させ、これを乾燥させた後に加熱しながらプリーツ加工することにより、ひだ折状の難燃性の乾燥濾材２を形成する。次いでこの濾材２を、図１に示すように、枠体３に配置した後、クレジルジフェニルホスフェートと、クレジル２，６−キシレニルフォスフェートと、を８６：１４（重量％）の割合で混合して、４０°Ｃでの動粘度を１８．８４ｍｍ²／ｓに調製したものをリン酸エステル系難燃剤として濾材２表面上に吹き付け等により塗布することにより、濾材をウェット状とする。

【0022】

このような構成により、後述するように、従来のビスカスオイルと同等のダスト捕捉性能を維持しつつ、比較的に低い電気絶縁性と所望の難燃性能を実現することができる。

【0023】

以下、本発明の難燃性を有する濾材にリン酸エステル系難燃剤を塗布したフィルタエレメントの難燃性能およびダスト性能について詳述する。これらの実施例は、本発明をより具体的に説明するためのものであり、本発明の範囲がこれらの実施例に限定されることはない。

【0024】

１．ＤＩＮ５３４３８難燃試験
本発明のフィルタエレメントの難燃性能に関する評価試験をＤＩＮ５３４３８の難燃試験に基づいて実施した。試験片として、図２に示すように、セルロースを主成分とした、長さ２３０ｍｍ、幅９０ｍｍ、厚さ５ｍｍの濾紙を準備した。

【0025】

（実施例）
上記の試験片に難燃性を付与すべく、濾紙の重量に対してリン酸化合物を主成分とした難燃剤を３０％、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を３０％混合させたものを塗布し、乾燥させた。

【0026】

このようにして得られた難燃性を有する乾燥濾紙にリン酸エステル系難燃剤の液体を４２ｇ塗布することにより、実施例の試験片を得た。

【0027】

リン酸エステル系難燃剤としては、クレジルジフェニルホスフェートと、クレジル２，６−キシレニルフォスフェートと、を８６：１４（重量％）の割合で混合し、４０°Ｃの動粘度を１８．８４ｍｍ²／ｓに調製したものを使用した。

【0028】

次いで、実施例の試験片をＤＩＮ５３４３８に準拠するフレームにセットし、図２に示すように、試験片の下部から４０ｍｍの位置および１９０ｍｍの位置に印を付けた。次いでバーナを垂直にセットし、炎の高さを垂直状態で２０ｍｍに調節した後、バーナを４５度に傾けた状態で、炎を試験片の下部から４０ｍｍのマーク位置中央部に１５秒間、接触させた。尚、バーナの燃焼温度は１５００〜１８００°Ｃであった。

【0029】

試験片の難燃試験の評価は以下の基準に基づいて判定された。

【0030】

＜ＤＩＮの評価基準＞
Ｆ１：燃焼試験試料の炎の先端が上部マーク位置（下部から１９０ｍｍの位置）までに達しない（炎はそれまでに消えてしまう）
Ｆ２：燃焼試験試料の炎の先端が上部マーク位置までに達するのに、２０秒以上かかる
Ｆ３：燃焼試験試料の炎の先端が上部マーク位置までに達するまでに２０秒以内である
難燃試験の結果、試験片は、炎の先端が上部マーク位置に達する前に自己消火性を示した。すなわち、実施例の試験片の評価は、Ｆ１であった。

【0031】

（比較例１）
上記実施例と同様の手順で得られた難燃濾紙にビスカスオイルを４２ｇ塗布したものを比較例１の試験片として使用し、上記の手順により難燃試験を行った。その結果、試験片は２０秒以内に完全に燃焼した。比較例１の試験片の評価は、Ｆ３であった。

【0032】

（比較例２）
試験片として、上記と同様のセルロースを主成分とした、長さ２３０ｍｍ、幅９０ｍｍ、厚さ５ｍｍの濾紙を用意した。尚、この濾紙に対しては難燃処理を行わなかった（通常濾紙）。この濾紙に対し、上記のリン酸エステル系難燃剤の液体を４２ｇ塗布することにより比較例２の試験片を作成し、上記の手順により難燃試験を行った。その結果、上記のリン酸エステル系難燃剤を塗布したことにより比較例２の試験片は完全には燃焼しなかったものの、濾紙自体が難燃性を有していないため、炎の先端が上部マーク位置に２０秒以内で達した。比較例２の試験片の評価は、Ｆ３であった。

【0033】

（比較例３）
上記比較例２と同様の通常濾紙に対し、ビスカスオイルを４２ｇ塗布したものを試験片として使用し、同様の手順により難燃試験を行った。その結果、比較例３の試験片は２０秒以内に完全に燃焼した。試験片の評価は、Ｆ３であった。

【0034】

実施例および比較例１〜３の結果を下記の表１に示す。

【0035】

【表1】

【0036】

上記の結果から、濾紙自体を難燃化することに加えて、ダスト捕捉性の向上のために塗布するビスカスオイルをリン酸エステル系の難燃剤に置き換えることにより、本発明のビスカス濾材においてＤＩＮ５３４３８のＦ１相当の優れた自己消火性を達成できることが判明した。

【0037】

２．ダスト性能試験
次に、本発明のフィルタエレメントのダスト性能に関する評価試験をＪＩＳ Ｄ １６１２の「自動車用エアクリーナ試験方法」に基づいて実施した。尚、以下の各濾材の試験条件、試験用ダスト、試験装置は全てＪＩＳ Ｄ １６１２に準拠したものを使用した。

【0038】

（実施例）
濾材として、上記燃焼試験の実施例と同様、濾紙の重量に対し、リン酸化合物を主成分とする難燃剤を３０％、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を３０％混合させたものを含浸させた難燃性の乾燥濾紙を使用し、この濾紙表面に、同じくクレジルジフェニルホスフェートと、クレジル２，６−キシレニルフォスフェートと、を８６：１４（重量％）の割合で混合して、４０°Ｃでの動粘度を１８．８４ｍｍ²／ｓに調製した混合物をビスカス材として４２ｇ塗布したものを用意した。

【0039】

次いで、この濾材を試験装置にセットし、６．７２ｍ³／ｍｉｎの定格空気流量で試験用ダストを供給し、ＪＩＳ Ｄ １６１２の試験条件に基づいて濾材が捕捉できるダストの全質量（ダスト保持量）を測定した。ダスト保持量は、７４ｇであった。

【0040】

（比較例２）
濾材として、上記燃焼試験の比較例２と同様の、難燃処理を行っていない乾燥濾紙（通常濾紙）を使用し、この濾紙表面に、上記実施例と同様の条件で調製したクレジルジフェニルホスフェートと、クレジル２，６−キシレニルフォスフェートと、の混合物をビスカス材として４２ｇ塗布した。

【0041】

次いでこの濾材のダスト保持量を、上記実施例と同様の手順で測定した。 ダスト保持量は、９５ｇであった。

【0042】

（比較例４）
濾材として、上記実施例の乾燥濾紙と同様、セルロースを主成分とする濾紙の重量に対し、リン酸化合物を主成分とする難燃剤を３０％、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を３０％混合させたものを含浸させた難燃性の乾燥濾紙を使用した。尚、ビスカス材の塗布は行わなかった。

【0043】

次いでこの濾材のダスト保持量を、上記実施例と同様の手順で測定した。ダスト保持量は、４９ｇであった。

【0044】

（比較例５）
濾材として、上記比較例２と同様の通常濾紙を使用し、この濾紙表面に従来のビスカスオイルを４２ｇ塗布した。

【0045】

次いでこの濾材のダスト保持量を、上記実施例と同様の手順で測定した。ダスト保持量は、９７ｇであった。

【0046】

実施例および比較例２，４，５の結果を下記の表２に示す。

【0047】

【表2】

【0048】

上記の結果から、本発明の実施例の濾材は、ビスカス材が塗布されていないドライタイプの難燃濾材（比較例４）に比べて、ダスト保持量が１．５倍以上に向上することが分かった。

【0049】

一方、本発明の実施例の濾材は、難燃性を備えていない通常濾紙にリン酸エステル系難燃剤を塗布した濾材（比較例２）に比べてダスト保持性能が若干劣るが、前述の難燃試験での比較により、（比較例２）の濾材に比べて難燃性が大幅に向上しているという観点から、難燃性の濾材を用いることに加えて、リン酸エステル系難燃剤を塗布することにより、所望のダスト性能と比較的低い電気絶縁性とを兼ね備えながらも、難燃性に優れたウェットタイプのフィルタエレメントを提供することができる、という利点があることが分かる。

【0050】

さらに、通常濾紙にリン酸エステル系難燃剤が塗布された濾材（比較例２）のダスト保持量と、通常濾紙に可燃性のビスカスオイルが塗布された濾材（比較例５）のダスト保持量と、がほとんど変わらないことから、リン酸エステル系難燃剤が塗布されたフィルタエレメントにおいても、従来の可燃性ビスカスオイルが塗布されたフィルタエレメントに匹敵するダスト捕捉性能を発揮できることが分かる。

【符号の説明】

【0051】

１…フィルタエレメント
２…濾材
３…枠体

【図1】

【図2】

【図3】