JP2013230443A - 流体フィルター - Google Patents

Abstract

【課題】被処理流体のリークが防止され、高度に浄化された流体を得ることができる流体フィルターを提供する。
【解決手段】流体の流入口及び流出口を有したハウジングと、該ハウジング内に配置されたフィルターエレメントとを有する流体フィルターにおいて、該フィルターエレメントが該ハウジング内に直接に充填されていることを特徴とする流体フィルター。
【選択図】図１

Description

本発明はガスフィルターとして用いるのに好適な流体フィルターに係り、特に燃料電池用エアフィルターとして用いるのに好適な流体フィルターに関する。

燃料電池に供給される燃料や空気の流体中に不純物が含まれていると、電極触媒を被毒させるため、燃料電池の起電力が低下し、結果として、発電効率の低下や寿命の低下を引き起こすことが知られている。

特許文献１には、燃料電池に供給される空気や燃料中の不純物を除去するフィルターとして、三次元網状骨格構造の多孔質基材と、該多孔質基材に保持された活性炭とからなるフィルターが記載されている。

特許文献２には、活性炭等の吸着剤をカートリッジに充填し、このカートリッジをハウジング内に挿填した流体フィルターが記載されている。

ＷＯ２００５／０６２４１１ ＷＯ２００７／０６０９２３

上記特許文献２のように吸着剤をカートリッジに充填し、このカートリッジをハウジングに挿填した流体フィルターにあっては、エアーがカートリッジ外周面とハウジング内周面との間隙を通ってリークし、処理エアー中の不純物濃度が十分に低下しないおそれがある。

本発明は、被処理流体のリークが防止され、高度に浄化された流体を得ることができる流体フィルターを提供することを目的とする。

第１態様の流体フィルターは、流体の流入口及び流出口を有したハウジングと、該ハウジング内に配置されたフィルターエレメントとを有する流体フィルターにおいて、該フィルターエレメントが該ハウジング内に直接に充填されていることを特徴とするものである。

第２態様の流体フィルターは、第１態様において、前記ハウジングは、一端側が閉鎖され、他端側が開放した有底無蓋筒形のハウジング本体と、該ハウジング本体の該他端面に着脱可能に装着された蓋体とを備えており、該ハウジング本体の該一端側に、前記流入口及び流出口の一方を構成する第１の開口が設けられ、該蓋体に、該流入口及び流出口の他方を構成する第２の開口が設けられており、該ハウジング本体内の該一端側に、該第１の開口とフィルターエレメント配置部とを区画するための流体通過性を有した仕切体が設置されており、前記フィルターエレメントは該フィルターエレメント配置部に充填されていることを特徴とするものである。

第３態様の流体フィルターは、第２態様において、該仕切体は、前記ハウジング本体を横断する目皿部と、該目皿部から前記ハウジング本体の前記一端側に立設された脚部とを有していることを特徴とするものである。

第４態様の流体フィルターは、第３態様において、前記第１の開口は前記ハウジング本体の前記一端側の周面に設けられており、前記脚部は、前記目皿部の外周縁に沿って略半周する半円筒形であり、前記ハウジング本体の内周面には、該脚部が該第１の開口と非対面状態となるように該脚部の位置決めを行うための凸部が設けられていることを特徴とするものである。

第５態様の流体フィルターは、第１〜第４態様において、前記流体フィルターは燃料電池用エアフィルターであり、前記フィルターエレメントは、三次元網状骨格構造の多孔質基材と、該基材に保持された活性炭とを有することを特徴とするものである。

第１態様の流体フィルターにあっては、フィルターエレメントがハウジング内に直接に充填されており、カートリッジが用いられていないので、カートリッジとハウジングとの間からの流体のリークがなく、高浄化度の処理流体を得ることができる。

第２態様の流体フィルターにあっては、蓋体を開けてハウジング内にフィルターエレメントを容易に出し入れすることができる。

第３態様の流体フィルターによると、仕切体の目皿部とハウジング本体の一端面との間にスペースが存在するので、流体がフィルターエレメントと均等に接触するようになる。

第４態様の流体フィルターによると、仕切体の脚部によって第１の開口が閉鎖されることがなく、流体フィルターの組み立てを容易に行うことが可能である。

第５態様の流体フィルターによると、高度に浄化されたエアーを燃料電池に供給することができる。

実施の形態に係る流体フィルターの縦断面図である。 実施の形態に係る流体フィルターの分解斜視図である。 蓋体の平面図である。 図１のIII−III線断面図である。

以下、図１〜４を参照して実施の形態に係る流体フィルター１について説明する。なお、図１は図３のＩ−Ｉ線に沿う縦断面を示している。また、図２ではフィルターエレメント及び緩衝材の図示が省略されている。以下の説明における「上」、「下」は図１，２における「上」、「下」を表現するものであり、流体フィルターの設置状態を限定するものではない。

この流体フィルター１は、ハウジング２と、該ハウジング２内に直接に充填されたフィルターエレメント３とを有する。ハウジング２は、一端側が閉鎖しており、他端側が開放した有底無蓋のほぼ円筒形のハウジング本体４と、該ハウジング本体４の該他端側に着脱可能に装着された蓋体５と、ハウジング本体４内に配置された仕切体６とを有する。

ハウジング本体４は、図の下端側が閉鎖しており、上端が開放している。この実施の形態では、ハウジング本体４は下端側が上端側よりもごく僅かに小径となっており、仕切体６を出し入れし易いように構成されている。このハウジング本体４の下部外周面にノズル部７が突設され、該ノズル部７に第１の開口８が設けられている。

仕切体６は、図２に明示の通り、目皿部６ａと、該目皿部６ａの外周縁を約半周する脚部６ｂとを有する。目皿部６ａには、多数の透口６ｃが設けられている。この目皿部６ａの透口６ｃの形状は後述の蓋体５の第２の開口１０の形状と同一である。

ハウジング本体４の下部内周面のうち第１の開口８側に複数の凸部９が設けられている。この実施の形態では、凸部９は上下方向に延在する突条であり、目皿部６ａよりも下位側に設けられている。凸部９は、第１の開口８の両サイドと、脚部６ｂの直近とに合計４条設けられているが、これに限定されない。

蓋体５は、図３に明示の通り、最外周を周回する大環体５ａと、その内側を周回する中環体５ｂと、該中環体５ｂの内側を周回する小環体５ｃと、大環体５ａと中環体５ｂとを連結し、半径方向に延在した橋絡部５ｄと、中環体５ｂと小環体５ｃとを連結し、半径方向に延在した橋絡部５ｅとを有している。各環体と橋絡部との間が第２の開口１０となっている。大環体５ａの外周面からは係止凸部１１が突設されている。

ハウジング本体４の上端部内周面には、この係止凸部１１が差し込まれる係止凹部１４（図２）が設けられている。また、ハウジング本体４の上端部内周面には、この係止凹部１４よりも若干下位部分には、大環体５ａが係合する段部１２が設けられている。

フィルターエレメント３は仕切体６の目皿部６ａと蓋体５との間に充填されている。この実施の形態では、フィルターエレメント３の上面と蓋体５との間に不織布等の繊維材料よりなる緩衝材１３が介在されている。

この流体フィルター１に対しては、第１の開口８から第２の開口１０に向って流体を流してもよく、逆に第２の開口１０から第１の開口８に向って流体を流してもよい。

この流体フィルター１を組み立てるには、ハウジング本体４内に仕切体６を挿填し、目皿部６ａの上側にフィルターエレメント３を充填し、その上に緩衝材１３を配置し、蓋体５をハウジング本体４に装着する。蓋体５の係止凸部１１の向きを係止凹部１４に合致させた状態で蓋体５をハウジング本体４に押し込むと、係止凸部１１が係止凹部１４に嵌まり、蓋体５がハウジング本体４に係止される。なお、緩衝材１３が蓋体５によって圧縮されるように多目に入れておくと、フィルターエレメント３の上下方向の動きが拘束される。フィルターエレメント３の交換等を行うには、蓋体５を引っ張ってハウジング本体４から取り外す。

フィルターエレメント３としては、適用する流体の物性に応じて適宜選定することが可能であるが、フィルターの内部濾過機能を最大限に発揮させる観点から、三次元網状構造のフィルター基材に吸着剤が担持されたものが好適であり、具体的には前記特許文献１に記載のもの（三次元網状骨格構造の多孔質基材と、該多孔質基材に保持された活性炭とからなるフィルターエレメント）が好適である。

このように構成された流体フィルター１にあっては、フィルターエレメント３がハウジング２内に直接に充填されており、カートリッジが用いられていないので、カートリッジとハウジング本体４との間からの流体のリークがなく、高浄化度の処理流体を得ることができる。なお、フィルターエレメントを径方向に圧縮して設置（充填）するとさらにリークを防止できる点で好ましい。この流体フィルター１にあっては、蓋体５を開けてハウジング本体４内にフィルターエレメントを容易に出し入れすることができる。この流体フィルター１によると、仕切体６の目皿部６ａとハウジング本体４の底面との間にスペース１６（図１）が存在するので、流体がハウジング本体４内の全体に均等に分散して流れ、流体がフィルターエレメント３と均等に接触するようになる。

この実施の形態にあっては、ハウジング本体４の下部内周面のうち第１の開口８近傍側に凸部９を設けているので、半円筒形の脚部６ｂが第１の開口８と反対側に位置するように仕切体６が挿填される。従って、第１の開口８が脚部６ｂで閉鎖されることがなく、流体フィルター１の組み立てを容易に行うことが可能である。

この流体フィルターは、高度に浄化されたエアーを燃料電池に供給する用途に用いるのに好適であるが、その他のガスや液体などの濾過にも用いることができる。

以下、実施例及び比較例について説明する。

［実施例１］
前記フィルターエレメント３を次のように製造した。三次元網状骨格構造を有するウレタンフォーム（(株)ブリヂストン製商品名QWK−09 5ｍｍ厚み）に固形分５０％のアクリル系エマルジヨンバインダー（大日精化工業(株）製商品名WA-470-2)を固形分で３０ｇ/Ｌになる様に含浸した後、１２０℃で５分間乾燥させその表裏面力平均粒子径３０メッシュの椰子柄活性炭を付着加工させ余剰分の活性炭を振るい落とす事により活性炭付着量が７５０±２００ｇ/ｍ^２の活性炭フィルターシートを得た。この活性炭フィルターシートを直径７４．６ｍｍに打ち抜き、フィルターエレメントとした。

緩衝材１３としては三次元網状骨格構造を有するウレタンフォーム用いた。

このフィルターエレメント及び緩衝材を用いて図１〜４に示す流体フィルター１を製作した。なお、各部の寸法を次の通りとした。
仕切体６の目皿部６ａの直径７４ｍｍ
ハウジング本体４の段部１２直下の直径８０．０９ｍｍ
目皿部６ａ上面から蓋体５の下面までの高さ１５５ｍｍ
フィルターエレメント３の充填厚さ１５５ｍｍ
緩衝材１３の充填厚さ３ｍｍ

この流体フィルター１に対しＳＯ_２濃度１５ｐｐｍのエアーを第２の開口１０から第１の開口８へ１Ｌ／ｍｉｎにて流通させた。１５分経過後、この流体フィルター１を通過した処理エアー中のＳＯ_２濃度をガステック社製検知管にて測定したところ、０ｐｐｍであった。

［比較例１］
実施例１において、ハウジング本体４にぴったりと嵌まる形状のケーシングを製作し、このケーシング内に実施例１と同量のフィルターエレメントを充填したこと以外は実施例１と同様にして通気試験を行った。１５分経過後の処理エアー中のＳＯ_２濃度は３ｐｐｍであった。

以上の結果より、本発明によると、流体のリークを生じさせることなく流体を高度に浄化できることが認められた。

１ 流体フィルター
２ ハウジング
３ フィルターエレメント
４ ハウジング本体
５ 蓋体
６ 仕切体
６ａ 目皿部
６ｂ 脚部
７ ノズル部
８ 第１の開口
１０ 第２の開口
１１ 係止凸部
１４ 係止凹部

Claims (6)

1. 流体の流入口及び流出口を有したハウジングと、該ハウジング内に配置されたフィルターエレメントとを有する流体フィルターにおいて、該フィルターエレメントが該ハウジング内に直接に充填されていることを特徴とする流体フィルター。
2. 請求項１において、前記ハウジングは、一端側が閉鎖され、他端側が開放した有底無蓋筒形のハウジング本体と、該ハウジング本体の該他端面に着脱可能に装着された蓋体とを備えており、
   該ハウジング本体の該一端側に、前記流入口及び流出口の一方を構成する第１の開口が設けられ、
   該蓋体に、該流入口及び流出口の他方を構成する第２の開口が設けられており、
   該ハウジング本体内の該一端側に、該第１の開口とフィルターエレメント配置部とを区画するための流体通過性を有した仕切体が設置されており、
   前記フィルターエレメントは該フィルターエレメント配置部に充填されていることを特徴とする流体フィルター。
3. 請求項２において、該仕切体は、前記ハウジング本体を横断する目皿部と、該目皿部から前記ハウジング本体の前記一端側に立設された脚部とを有していることを特徴とする流体フィルター。
4. 請求項３において、前記第１の開口は前記ハウジング本体の前記一端側の周面に設けられており、
   前記脚部は、前記目皿部の外周縁に沿って略半周する半円筒形であり、
   前記ハウジング本体の内周面には、該脚部が該第１の開口と非対面状態となるように該脚部の位置決めを行うための凸部が設けられていることを特徴とする流体フィルター。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、前記流体フィルターは燃料電池用エアフィルターであり、
   前記フィルターエレメントは、三次元網状骨格構造の多孔質基材と、該基材に保持された活性炭とを有することを特徴とする流体フィルター。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項において、前記フィルターエレメントが径方向に圧縮されて前記ハウジング内に充填されていることを特徴とする流体フィルター。

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