JP2004516444A - フィルタエレメント - Google Patents
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Abstract
Description
(技術分野)
本発明は請求の範囲第1項の上位概念のフィルタエレメント並びに請求の範囲第9項の空気フィルタに関する。
【0002】
(背景技術)
DE3723807に、半径方向の穴を有する剛性材の支持筒と、濾過媒体および端版とより構成された管状のフィルタエレメントが開示されている。前記支持筒の外側は濾過媒体で覆われている。前記端版は支持筒に後工程で射出成型されたプラスチック材で形成されている。該端版は前記濾過媒体に気密に固着されている。
周知のように、支持筒には既製のホース状の濾過媒体で被せられる。その際、濾過媒体は、例えば長手方向に縫合してホース状の濾過媒体としてもよい。この予め製作されたホース状の濾過媒体は、フィルタエレメントの組立て工程において支持筒に被せられる。
しかしながら、該支持筒の直径に応じて異なるホース状の濾過媒体を作製しなければならず、そのことは相当な補給上の経費のほかに組立て及び在庫のコストが嵩む要因となる。さらに、多くの濾過媒体、特に作製時に重なり部が生じた濾過媒体は、支持筒の外周を滑らないので、支持筒に被せることが出来ない。
本発明の課題は、したがって、簡単で安価に製作できる、支持体と濾過媒体を有するフィルタエレメントを提供することである。この課題は特許請求範囲1記載の特徴によって解決される。
【0003】
(発明の開示)
本発明のフィルタエレメントは、例えば空気等の清浄化を行うもので、外套面を備えた支持体とその両端部、並びに溶接接合可能な濾過媒体を有する。前記濾過媒体は、例えばポリエステル不織布で作製することが出来る。前記支持体は円筒状に形成されるが、断面形状が任意の、例えば円形のほか楕円形の筒であってもよい。さらに該支持体は清浄化される流体が通過できるようにしてある。
支持体を流体が通過可能にするのには、例えば多数の窓を支持体に設けてもよいし、あるいは窓を設けないが支持体の材料を流体が通過可能なものとしてもよい。
前記窓は、任意の形状、例えば円形あるいは長方形形状としてよい。前記濾過媒体は、前記支持体の外套部を覆い、少なくとも1つの溶接継ぎ目で支持体に溶接接合される。前記濾過媒体の支持体への溶接に際しては、濾過媒体は継ぎ目領域が圧縮され、継ぎ目がそれ以外の材料部分よりも盛り上がることはない。したがって、例えば接合の際に発生する高く盛上った継ぎ目によって変形されることがないいろいろな取付け方法を可能とすることが出来る。前記支持体は、濾過媒体の溶接接合に際して表面が溶ける材料で製作され、これにより前記濾過媒体は少なくともところどころで支持体に接合される。濾過媒体は部分的に、例えば溶接継ぎ目に沿って重なってもよく、それにより該濾過媒体はそれ自身および支持体と気密に溶接接合されることになる。濾過媒体がそれ自身と溶接接合されると、溶接継ぎ目に沿って漏れが発生することがなくなる。
【0004】
前記濾過媒体は、直接にコイルから巻き解いて支持体への巻き付け、溶接、切断の工程が連続的に行われるが、この工程の順序については種々の変形が可能である。1つの特別な製作方法においては、相前後して並べられた多くの支持体に濾過媒体が被せられ、続く濾過媒体の切断により別々にされる。コイルから直接に濾過媒体を作製することにより、支持体に被せるホース状の濾過媒体を予め製作する工程がなくなる。さらに、支持体上を滑らせることができない重ね合わせ濾過媒体でも、支持ロールに巻き付けることができる。
【0005】
本発明の好ましい実施形態によれば、濾過媒体は長方形形状に作製され、長手方向の継ぎ目で支持体に溶接接合される。そして、該濾過媒体は予め切断していてもよいし、あるいは直接にコイルから巻き解きその後に切断してもよい。前記長方形の濾過媒体は、終端と始端とが重なるように支持体に巻き付けられる。その後該濾過媒体は溶接される。
【0006】
前記支持体には、前記両端部のうちの1端部近くの外套面に周方向に延びるシール***を設けるのが好ましい。該シール***は、例えばハウジングにフィルタエレメントを囲むように設けられた取付け部に気密に支持される。シール***は、例えば支持体自身の形状として形成してもよいし、あるいは別部品で形成してもよい。別部品で形成する場合は、例えばシール性のあるPUR発泡材を選ぶことができる。
【0007】
本発明の他の実施形態では、濾過媒体は前記シール***を囲み該シール***の近くで固着される。
溶接継ぎ目は、前記シール***の領域で中断してもよいし、あるいは続いていてもよい。
溶接継ぎ目が、シール***の直ぐ手前で終わるか、あるいはシール***領域では溶接せずに過ぎた後に再び溶接する中断溶接継ぎ目では、濾過媒体はシール***領域では各部でフレキシブルであり、そのため組み付けに際して濾過媒体は前記取付け部で圧縮される。したがって、取付け部とフィルタエレメントの間は追加のシール部材を設けることなく気密にすることができる。
【0008】
本発明のさらに他の実施形態によれば、シール部材を具備した前記支持体の両端部のうちの1端部に濾過媒体が接合され、前記シール部材をフィルタエレメントを囲む部分に設けられた取付け部で支持することができる。該シール部材は、例えばTPE或はPUR発泡材製で、支持体の端部領域および濾過媒体の端部周辺を取り巻く。これにより、濾過媒体は支持体に固着される。さらに、前記取付け部と関連してフィルタエレメントの流入側と流出側とを確実に気密に分割することができる。
【0009】
別体のシール部材が前記第1の端部で支持体と接合されるようにするのも好ましい。このシール部材により、濾過媒体がシール機能を果たすことから免除される。該濾過媒体は支持体を気密に取り巻いている。前記シール部材は唯支持体を前記取付け部に対してシールするのみである。したがって、濾過媒体が汚れた場合に、例えばスポンジゴムからなる前記シール部材を交換することなく濾過媒体を支持体から取り外して新しい濾過媒体に交換することができる。このことは、コスト安で材料を節約したフィルタエレメント交換を可能とする。
【0010】
本発明のさらに他の実施例によれば、前記濾過媒体は支持体の周りに螺旋状に巻き付けられ、その際該濾過媒体は、螺旋巻きに沿う1つの溶接継ぎ目によって支持体の外套面に固着することができるが、該外套の第1および第2の端部に近い領域においても支持体の外套面に固着することができる。さらにこれら両方法を組み合わせることもでき、その場合、濾過媒体は3つの溶接継ぎ目で支持体に固着されることになる。濾過媒体を螺旋状に巻き付ける方法は製作が容易であり、特に連続工程で製作する場合にそうである。濾過媒体に掛ける予張力と巻き角はフィルタエレメントの特性に影響を与えるので、これらのパラメータは要求特性に応じて決定しなければならない。例えば、巻き角は濾過媒体が支持体を二重に巻くように選ばれる。
予張力を十分に大きくすると、濾過媒体自身が後から続く巻き付けによって固着されるので、螺旋巻きに沿う溶接接合を省略することができる。さらに、螺旋巻きが重なり合う領域では特に濾過媒体に適する溶接可能な材料からなる固定帯域ができ、引き続き該固定帯域で溶接接合を行うことも考えられる。
【0011】
本発明によるフィルタエレメントを空気フィルタに組み付けることは有効な実施形態である。該空気フィルタはさらに、例えば星型に折り畳まれて形成されたプライマリフィルタエレメントを有する。該プライマリフィルタエレメントは流体中の汚れを分離する。それが健全である間は2次エレメントには流体中の汚れが接触することがない。プライマリフィルタエレメントが損傷した場合は、2次エレメントが流体を十分に清浄化して、後続するコンポーネント、例えば内燃機関に損傷が生じないようにする。
【0012】
上記およびその他の本発明の好ましい実施例の特徴が、請求の範囲のほか、明細書及び図面から読み取れ、それらの特徴が個々にあるいは幾つかが組み合わされて本発明の実施形態に実施され、および他の分野で適用されて有利かつそれ自身保護され得る実施形態を具現することができ、それらに対して茲に保護を要請するものである。
【0013】
(発明を実施するための最良の形態)
第1図にフィルタエレメント10が断面で示されている。
該フィルタエレメント10は支持体11、濾過媒体12、およびシール部材13で構成されている。前記支持体11は、円筒状に形成され、プラスチック製である。該支持体11は、清浄化すべき流体が支持体11を通って内側に流入するために、その外套面14に多くの窓15を有している。これらの窓15は、本実施例においては長方形形状に形成されている。窓は、例えば円形あるいは三角形形状に形成することも可能である。支持体11は第1の端部16と第2の端部17を有する。
前記外套面14の前記端部領域16、17には窓15が設けられず、従ってこれらの領域から流体が支持体内に流入することは出来ない。前記第1の端部16は開口端に形成されていてシール部材13が設けられている。該シール部材13は、支持体11にその第1の端部を取り巻くように取り付けられ、フィルタエレメントが取付け部(不図示)に組み付けられた際にシール機能を果たす部材である。該シール部材13は前記濾過媒体12とは接触しない。前記第2の端部17は、閉口端に形成されていて、このことにより対応するシール部材(不図示)を設けることを妨げるものではないが、清浄前側(不図示)の清浄化されていない流体が清浄側(不図示)に達することはない。
【0014】
前記濾過媒体12は、溶接可能なポリエステル不織布から成り、前記支持体11の外套面14の窓15が設けられた領域を囲む。本実施例では、濾過媒体12は2つの周方向の溶接継ぎ目18および1つの長手方向の溶接継ぎ目19で支持体11に気密に固着されている。これらの溶接継ぎ目18、19の部分では濾過媒体は圧縮される。
【0015】
第2図には他の実施例のフィルタエレメント10の断面が示されている。
第1図と同じ構成については同じ符号が付してある。この変形例では、濾過媒体12は1つの長手方向溶接継ぎ目19と1つの周方向継ぎ目18とで支持体11に固着されている。第1の端部16の領域では、濾過媒体12はシール部材20を介して固着されている。
該シール部材20は、PUR発泡材製で、前記濾過媒体12のみでなく支持部材11にも接合されている。前記シール部材20を安定させるために支持リング21が鋳込まれている。
【0016】
本実施例では、第2の端部は開口端に形成されている。フィルタエレメント10をハウジング(不図示)に組み込む際には、第1の端部16とともに第2の端部17も取付け部(不図示)に気密に取り付けられる。
【0017】
第3図には、さらに他の実施例のフィルタエレメント10の断面が示されている。第1図と同じ構成については同じ符号が付してある。支持体11には第1の端部領域の外套面14に周方向に沿うシールのための***22が設けられている。シール部材12は、前記シール***22をその前後でそれぞれ周方向の溶接継ぎ目18で完全に覆って支持体11に固着している。さらに、長手方向の溶接継ぎ目19は軸平行方向に延び前記シール***22の前で終わっている。濾過媒体12のシール***22を覆う部分は、フィルタエレメント10の組付けに際して取付け部(不図示)に圧入される。これにより、濾過媒体12は取付け部(不図示)に気密に密着し、漏れの発生が防止される。
【0018】
第2の端部17の領域においても同様に、前記濾過媒体12は周方向溶接継ぎ目18によって支持体11に接合されている。該第2の端部17は閉口端に形成され、フィルタエレメント10を取付け部(不図示)から引き抜くための取出し把手23が設けられている。
該取出し把手23は、フィルムヒンジ24を介して支持体11に繋がっている。フィルタエレメント10を取り外す際には、前記フィルムヒンジ24は、軸方向の引上げ力をフィルタエレメントに掛けられるように90°回転される(鎖線で示す)。
【0019】
第4図には、さらに他の実施例のフィルタエレメント10の半分断面が示されている。第1図と同じ構成については同じ符号が付してある。本実施例においては、濾過媒体12は支持体に螺旋状に巻き付けられている。濾過媒体12の固着のために、端部16、17の領域にはそれぞれに周方向溶接継ぎ目18が設けられている。さらに、前記濾過媒体12は、螺旋溶接継ぎ目25で支持体11に接合されている。該螺旋溶接継ぎ目25は濾過媒体12の継ぎ目に沿って延びている。濾過媒体12を被せるに際しては、螺旋溶接継ぎ目25は濾過媒体の重なりの中央部を走ってもよいし、あるいは適当な予張力を掛けて巻き付けるて溶接を省略してもよい。
【0020】
第5図には、空気フィルタの断面が示されている。
第3図と同じ構成については同じ符号が付してある。空気フィルタは、容器27と蓋28を有するプラスチック製の筒状のハウジングを有する。前記容器27はシール部材29を介して前記蓋28と気密に接合されている。該容器27には、その底部に接線方向に開口する流入口30および中央部に位置する出口管31が設けられている。前記ハウジング26内には、第1図乃至4で説明したフィルタエレメント10が組み込まれる。フィルタエレメント10は、前記出口管31と同心に取り付けられ、支持体11に対応して窓15が設けられたプラスチック製の中空円筒状のプライマリ支持筒32に囲まれている。該プライマリ支持筒32には、内側に取付け部33が設けられ、該取付け部に第1の端部16に濾過媒体12で覆われたシール***22を有するフィルタエレメント10が気密に支持される。プライマリ支持筒32の周囲には、リング状に閉じ星形に折り畳まれたプライマリフィルタエレメント34がハウジング26に対して気密に取り付けられる。該プライマリフィルタエレメント34は、1個の濾紙35とそれに気密に接合された2個の端版36より成る。端版36は、シール性を有する弾性材料、例えばPUR発泡材からなる。そして、流入口30から流入する空気は前記プライマリフィルタエレメント34に対して一方側のみから流入するのではなく、容器27には案内壁37が設けられていて、流入空気はプライマリフィルタエレメント34を流過するには先ず最初に該案内壁37に沿って上昇しなければならないようになっている。
【0021】
前記プライマリフィルタエレメント34が損傷した場合は、フィルタエレメント10は流れの矢印方向に関して流入口30を出口管31から気密に分離しているので、空気は少なくとも粗い清浄化がなされて出口管31から流出する。
【図面の簡単な説明】
本発明のさらなる詳細は、実施形態の概略を示すつぎの図面を参照して説明される。
【図1】フィルタエレメントの実施例の断面図である。
【図2】フィルタエレメントの他の実施例の断面図である。
【図3】フィルタエレメントのさらに他の実施例の断面図である。
【図4】フィルタエレメントのさらに他の実施例の半分断面図である。
【図5】空気フィルタの断面図である。
Claims (10)
- 外套面(14)、第1の端部(16)、および第2の端部(17)を備えた流体が通過できる支持体(11)と、該支持体(11)の前記外套面(14)を覆う濾過媒体(12)とを有する流体流を清浄化するフィルタエレメント(10)において、前記濾過媒体(12)は溶接接合可能で前記支持体(11)に少なくとも溶接継ぎ目(18、19)で溶接接合されていることを特徴とするフィルタエレメント(10)。
- 前記濾過媒体(12)は長方形形状に作製されて長手方向の溶接継ぎ目(19)で前記支持体(11)に溶接接合されていることを特徴とする請求の範囲第1項記載のフィルタエレメント(10)。
- 前記支持体(11)は、前記外套面(14)の両端部(16,17)の近くに設けられて前記フィルタエレメント(10)を囲む部分に設けられた取付け部(33)で支持される周方向に延びるシール***(22)を有することを特徴とする請求の範囲第1項あるいは2項に記載のフィルタエレメント(10)。
- 前記濾過媒体(12)は前記シール***(22)を覆い該シール***(22)の近くで固着されていることを特徴とする請求の範囲第3項記載のフィルタエレメント(10)。
- 前記濾過媒体(12)は前記支持体(11)の端部(16)、(17)のうちの1つの端部に接合されたシール部材(20)を備え、該シール部材(20)は前記フィルタエレメント(10)を囲む部分に設けられた取付け部(33)で支持されることを特徴とする前記請求の範囲のいずれか1項に記載のフィルタエレメント(10)。
- シール部材(13)が前記第1の端部(16)にのみ前記支持体(11)に接合されていることを特徴とする請求の範囲第1項乃至4項のいずれか1項に記載のフィルタエレメント(10)。
- 前記濾過媒体(12)は前記支持体(11)に螺旋状に巻き付けられていることを特徴とする前記請求の範囲のいずれか1項に記載のフィルタエレメント(10)。
- 前記濾過媒体(12)は第1の周方向接合面(18)でもって前記外套面(14)の前記第1の端部表面(16)において、第2の周方向接合面(18)でもって前記外套面(14)の前記第2の端部表面(17)において前記支持体(11)に固着されていることを特徴とする請求の範囲第7項記載のフィルタエレメント(10)。
- 流入口(30)および流出口(31)を備え、該流入口(30)と流出口(31)気密に隔てられているハウジング(26)を有する空気フィルタにおいて、前記請求の範囲のいずれか1項に記載のフィルタエレメント(10)が組み込まれたことを特徴とする空気フィルタ。
- 前記ハウジング(26)に前記フィルタエレメント(10)に加えてさらにプライマリフィルタエレメント(34)が組み込まれていることを特徴とする請求の範囲第9項記載の空気フィルタ。
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