JP2008501524A - Ｚ型濾過媒体梱包体構造およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

Z型濾過媒体構成およびその製造方法が提供される。好適な構成によればコイル状Z型濾過媒体梱包体の外部の周りで硬化される被覆体を備える。被覆体は金型の適所で成形される余剰成形部であり、これと一体成形されるハウジングシール構造を含む。センター芯はコイル状Z型濾過媒体のリード末端の一部をシールする対向する凹形の端部を備えている。

Description

本出願は、米国特許法第119条(e)に基づいて2004年6月8日に出願された予備出願番号第60/578, 482号の優先権主張出願である。この第60/578, 482号の内容を本出願に合体することとする。

本発明は液体または気体を濾過する際に使用される濾過媒体に関連するものである。本発明によれば、特に媒体梱包体として、波形媒体をシート状媒体に固定して得られるZ型濾過媒体を使用する媒体梱包体に関連している。特に、エアクリーナで使用されるような点検整備が可能となるフィルタカートリッジ構成を含む媒体梱包体の構成に係るものである。また、媒体梱包体の組立方と使用のための方法についても記載する。

空気および液体などの流体の流れ中には、汚染物質素材が運ばれる。多くの用途事例によれば、 流体中から全てまたは一部の汚染物質素材を濾過することが必要となる。例えば、車両用エンジン(例えば燃焼用空気)または発電装置で使われる空気流や、ガスタービン系や様々な燃焼炉で使用される空気流は、濾過しなければならない微粒子汚染物質を通常含む。また、液体の流れ、エンジン潤滑油系、油圧系統、冷却系および燃料系でも濾過されるべき汚染物質が含まれる。このような系においては、特定の選ばれた汚染物質が流体中から除去（または汚染レベルが減少) されることが望ましい。汚染物質の除去のためにさまざまな流体フィルタ(空気または液体フィルタ)構造が開発されている。しかしながら、改良は継続されている。

本発明によれば、エアフィルタカートリッジなどで好適に使用される多くの特徴点が提供される。これらの特徴点は、望ましいフィルタカートリッジとともに利用できるが、特定のカートリッジによれば、これらの特徴点の特定のものを使用して構成されることになる。さらにカートリッジ構造とその使用方法についても提供される。

本発明による典型的なフィルタカートリッジは、コイル状媒体組合せ体と硬化式固着被覆体とを含む。このコイル状媒体組合せ体は、望ましくは面シートに縦溝流路シートを固着させたコイル状構造を備え、望ましくは面シートが外側に向けられる。一般にコイル状媒体は、正反対の間で拡張され流れが通過する第1と第2の外側の側壁を備える。

適所に設けられる硬化式固着被覆体は、第1と第2の外側の側壁との間で80%、より望ましくは少なくとも95%拡張されて外側の側壁に外接して覆うように硬化される。硬化式固着被覆体は、コイル状媒体組合せ体の端部または末端部をシール可能に構成される。

いくつかの事例では、フィルタカートリッジは適所に成形される成形式固着センタピースまたは芯を含む。いくつかの事例では、使用される成形式固着センタピースまたは芯は、シールするシール領域を規定するためにコイル状媒体組合せ体の内側またはリード端部の一部に位置する凹形端部を含む。

実施形態のエアフィルタカートリッジは硬化式固着被覆体と、適所に成形されるセンタピースまたは芯の双方を使用する。

硬化式固着被覆体は、望ましくは一体成形されハウジングシール構成となる余剰成形部を備える。典型的なハウジングシール構造は、軸方向の嵌合シールである。

余剰成形部と、ハウジングシール部および適所に成形されるセンター芯用に使用される好適な樹脂素材としてはポリウレタンがある。

最も望ましくは、発泡ポリウレタンである。

好適な組立体を提供するための成形型の構成と技術についても提供される。

I.Z型濾過媒体構成の概要
縦溝流路を形成した濾過媒体により、流体フィルタ構造を種々の方法で提供できる。以下に記載する「Z型フィルタ構成」とは、個別の波形に形成されるか、折り重ねられるかまたは別の方法で形成されるフィルタ構成を意味し、フィルタ縦溝流路は媒体を流体が通過するように長手方向に形成され、平行な入口および出口縦溝流路の組を形成して使用されることで、媒体の対向する入口および出口端(または流れ表面)の間で縦溝流路の長手方向に沿って流体が流れる。Z型濾過媒体に関するいくつかの事例が米国特許第5,820,646号、5,772,883号、5,902,364号、5,792,247号、5,895,574号、6,210,469号、6,190,432号、6,350,296号、6,179,890号、6,235,195号、米国意匠特許第399,944号、米国意匠特許第428,128号、米国意匠特許第396,098号、米国意匠特許第398,046号、そして米国意匠特許第437,401号に記載されているので、夫々のこれら15つの文献を本出願に合体する。

一つのタイプのZ型濾過媒体によれば、結合される2つの特定の媒体部品を使用する。これらの媒体部品は、(1) 縦溝流路を設けた(通常、波形の)媒体シートと、(2) これに面する面媒体シートである。この面媒体シートは、通常非波形であるが、例えば2004年2月11日に出願された米国予備出願番号第60/543,804号に記述されるように、縦溝流路の方向に対して垂直に波形が形成された面媒体シートを使用することもあるので、本文献の内容を本発明に合体する。ここで、面媒体シートは、コイル状濾過媒体構造として用いられる場合いは非波形または非溝付け構成の平坦な面シートとして特徴付けられる。

縦溝流路を形成(通常、波形の)した媒体シートと面媒体シートとで、平行な入口および出口縦溝流路を有する媒体が構成される。いくつかの事例では、縦溝流路を形成したシートと溝を付けないシートとが一緒に固定された後に、Z型濾過媒体構造を形成するように巻き付けられる。例えば、このような構造は、米国特許第6,235,195号と6,179,890号の各特許に記述されているので、これらの内容を本発明に合体する。他の構造によれば、平たんな媒体に固定された波形の媒体の非コイル状部分がフィルタ構成を構成できるように積み重ねられる。この構成例は、米国特許第5,820,646号の図11を参照して記述されているので、本内容を本出願に合体する。

以下に記述される特定の用途では、コイル状Z型濾過媒体構造が好適となる。

通常は、縦溝流路シート/面シートとを組み合わせ、面シートを外側に向けた状態にしてから、それ自体に巻き付けられるることで、コイル状媒体梱包体が作られる。この巻き付けのためのいくつかの技術が、2003年5月2日に出願された米国予備出願番号第60/467,521号と、2004年3月17日に出願されたPCT出願番号第04/07927号に記載されているので、それぞを本発明に合体する。このようにして形成されるコイル状構造によれば面シートの一部が媒体梱包体の外側の表面となる。

ここで、「波形に加工する」は、媒体を2本の波形ロールの間を通過させることで縦溝流路を形成することを意味しており、具体的には2本の波形ロールに噛み付かせることで波形が結果として媒体表面に形成される。「波形」は、波形ロールの間を媒体を通過させる工程で形成される縦溝流路を意味する。しかしながら、波形は例えば2004年1月22日に国際公開されたPCT WO 04/007054号に記述されるような折りたたみによる製造方法によっても、またはこれ以外の方法により変形しても「波形」は形成できるので、上記公開公報も本出願に合体する。

波形媒体は、溝付け媒体の特定の構成である。溝付け媒体は、個々の縦溝流路(例えば、波形付け加工処理によって形成されるかまたは折り重なるように形成される)を、夫々拡張させた媒体である。

Z型濾過媒体を使用する点検整備可能フィルタエレメントまたはフィルタカートリッジ構成は「直線的な流れ構成」またはこの変種を備えるとして呼ばれる。一般にこの文脈において直線的な流れ構成の意味することは、点検整備可能なフィルタエレメントが流れ入口端部面から濾過媒体中に流入し、同じ方向に流れて反対の流れ出口端部面から流出することを意味する。また、この文脈で「点検整備可能」とは、フィルタカートリッジの媒体が流体の濾過装置から規則的に取り除かれて取り替えられることを含むことを意味する。いくつかの事例では、それぞれの入口端部面と出口端部面は平たんまたは平面であり、平行に設けられる。しかしながら、これからの変形構成も可能であり、例えば非平面の表面を備える構成も可能である。非平面の対向する流れ表面に関する事例は後述する。

直線的な流れ構成(特に媒体梱包体がコイル状の場合)は、例えば一般に流れがカートリッジを通して回転する米国特許第6,039,778号に開示されるタイプの筒状のひだ付きフィルタカートリッジと比較されるので、この特許を本出願に合体する。すなわちこの特許第6,039,778号特許のフィルタでは流れは筒状の外側を通り、筒状のフィルタカートリッジの内部に入り、次に端面(前進の流動システムによる)を通して流れるように方向転換される。典型的な逆流システムでは、流れは端面を通して点検整備可能な円筒形カートリッジ内に入り、次に筒状フィルタカートリッジの側面を通るように方向転換される。このような逆流システムに関する事例は米国特許第5,613,992号に記載されているので、本内容を本出願に合体する。

ここで「Z型媒体構造」と、その変形例によれば、入口および出口縦溝流路を形成するように適切に縦溝流路媒体と面シート媒体とが固定され、適所がシールされることで縦溝流路が形成される媒体ウェブ、または入口および出口を形成するように三次元的に巻き付けられる構成、または別の方法で組み立てられるかまたは形成された媒体を含むこととなる。

図1は、Z型濾過媒体で使用可能な媒体1を図示している。図示されるようにこの媒体1は波形シート3と、これに面した面シート4とから形成される。

一般に、図1の波形シート3は、縦溝流路または波形7となるように規則的に曲げられた波形パターンを備えることを特徴としている。ここで、「波形パターン」とは、谷と尾根（7b,7a）を交互に形成した縦溝流路または波形の形状を備えることを意味する。また「規則的」は、谷と尾根(7b, 7a)の組が同じように繰り代えされた形状(または、縦溝流路)となる形とサイズになることを意味する。(また、各谷7bが通常規則的に構成される場合には、実質的にそれぞれの谷の逆形状となる尾根7aが形成される。) このように「規則的」は、縦溝流路の長手方向に沿う少なくとも70%に沿って波形形状の変更なしで繰り返しながら波形(または縦溝流路)のパターンの各組が谷と尾根(特に隣接した谷と尾根)形成することを意味する。この文脈で「規則的」は、波形か縦溝流路を形成したシートを作成するために使用される媒体が可撓性であることから生じる変更の構成も含む。このように繰り返えされる波形パターンの特徴としては、いかなるフィルタ構成であっても等しい数の谷と尾根とが必ずしも存在するとは限らない点がある。例えば、谷と尾根を含む1組の間で媒体1を終息させるか、または谷と尾根の1組に対して部分的に沿うように媒体1を終息させることができる。(例えば、図1で断片的に表現される媒体1は、8個の完全な尾根7aと7個の完全な谷７bを備える。)また、対向する縦溝流路の端部(谷と尾根の端部）もまたお互いに異なるように形成されるであろう。特に述べない限り、端部の変形例については無視される。すなわち、縦溝流路の端部の変形例は上記のように定義したようにシールされることが意図される。

縦溝の「曲げられた」波形パターンの特徴を述べた文脈において、この「曲げられた」とは、媒体に提供される折り重ねられるか、または折り目を付けた結果ではなく、なだらかな波形パターンを意味しており、それぞれの谷7bと尾根7aとは半径Rの円弧に沿って形成されることになる。このようなZ型濾過媒体のための典型的な半径は、少なくとも0.25mm、通常は3mmとなるであろう。

図1の波形シート3の特定の規則的に曲げられた波形パターンの追加的な特徴は、概ね直線的であることである。ここで、「直線的」とは、縦溝流路の端部8、9の間において少なくとも70%、通常は少なくとも80%の距離で尾根7aと谷7bの横断面形状が実質的に変化しないことを意味する。図1の「直線的」な縦溝流路は、2003年6月12日に公開された国際公開第WO 97/40918号および第WO 03/47722号の図1に基づき記述された波形媒体のテーパ状の縦溝流路とは相違するので、これらを本出願に合体する。例えば国際公開第WO 97/40918号においける、図1に図示されたテーパ状縦溝流路は、曲げられた波形パターンではあるが、「規則的な」パターンあるいは直線的なパターンではない。

本発明の図1を参照すると、媒体1は第1端部8と第2端部9を対向して有する。媒体1が媒体梱包体となるように巻き付けられるときに、第2端部9は媒体梱包体の入口端部を形成し、第1端部8は媒体梱包体の出口端部を形成することになるが、入口と出口を逆にした構成も可能となる。

隣接した端部8には面シート4と波形シート3とをシールするためのシール棒状接着剤10が設けられる。この棒状接着剤10は波形シート3と面シート4の間の棒状接着剤であり媒体片1を形成するために使用されることから、時として「シングルフェーサ」棒状接着剤と呼ばれることもある。シール材棒状接着剤10は、端部8に隣接して塗布されることで空気通路となる縦溝流路11を個別に閉塞する。

一方、端部9に隣接して塗布されるシール棒状接着剤14が設けられる。このシール棒状接着剤14は、端部9に隣接して設けられ、流体通路となる縦溝流路15を閉塞して、濾過前の流体が通過しないようにする。媒体1の波形シート3が内側に向けられ、それ自体に巻き付けられるときにこのシール棒状接着剤14が通常塗布されることになる。このためシール棒状接着剤14は面シート4の裏面17と、波形シート3の側面18との間でシール部を形成することになる。媒体片1がコイル状媒体梱包体となるように巻き付けられるときに使用されることからシール棒状接着剤14は、時として「巻線棒状接着剤」とも呼称される。また、上記のようにコイル状に形成する代わりに、媒体1が板状に切断されて、複数分が積み重ねられるときに使用される場合には、このシール棒状接着剤14は「積層棒状接着剤」と呼称されるであろう。

図1を参照して、媒体1が媒体梱包体に一旦組み入れられ、例えばコイル状または積層構成として準備されると、以下のように動作することができる。先ず最初に、矢印12の向きに流れる（汚染された）空気は、端部9に隣接して開口した縦溝流路11内に入る。棒状接着剤10によって端部8は閉塞されているので、導入された空気は矢印13で図示した方向に流れて媒体を通り抜け濾過が行われる。次に、空気は縦溝流路15の端部8に隣接した開口端部15aを介して介して外部に流れる。気流が逆方向にある状態には、上記と逆方向に空気を流すことで濾過を行うことができる。

図1に図示された特定の構造によれば、平行な尾根7aと谷7bの各溝付け部は完全に端部8から端部9の間で直線的に構成される。直線的縦溝流路または溝付け部は、特に端部を変形させるかまたは折り重ねることができる。この縦溝流路の端部の変更は、上記の定義である「規則的」、「曲げられた」、「波形パターン」の各定義から外れる。

直線的であり、かつ規則的に曲げられた波形パターンを用いないZ形濾過媒体構成が知られている。例えば、発明者の山田、他による米国特許第5,562,825号によれば、出口縦溝流路が幾分か半円形状(断面で)であり、これに隣接してV字形(曲げられた)の入口の縦溝流路を形成することが当該特許の図1、図3に図示されている。また、発明者の松本、他による米国特許第5,049,326号によれば、円形(横断面が)または管状の縦溝流路を形成するために半円形状のシートと、半円形状のシートとを接合して、平たんな領域を備える平行な直線的な構成が当該特許の図2を参照して記載されている。発明者、石井、他による米国特許第4,925,561号(図1)の縦溝流路によれば四角形の横断面を形成するように折り重ねられる構成が記載されている。また国際公開第WO 97/40918号(図1)によれば、曲げられた波形パターン(隣接している曲げられた凸部と凹部が谷を形成)を備え、直線的な部分に沿って先細りになる（このため直線的ではない）平行な縦溝流路が図示されている。この国際公開第WO 97/40918号によれば、異なる尾根と谷のサイズを備えた波形パターンを有する縦溝流路が図示されている。

一般に、濾過媒体は比較的に可撓性を有する材料である、非織布、繊維質材料(セルロース繊維、合成繊維または両方)であって、樹脂を通常含み、追加素材を含む素材から作られる。したがって、この素材を折り重ねることができ、波形パターンを損傷なしで構成できる。また、素材を容易に巻き付かせることができ、また使用のために容認できない媒体損傷なしで構成することができる。使用期間中は、波形パターンまたは折り重ねられた構成をもちろん維持することができる。

溝付けの工程では、弾力性で元の形状に戻ることのない塑性変形が媒体に引き起こされる。すなわち、この工程では媒体が戻ることがないようにする。しかしながら、この工程で外力が解除されると、縦溝流路か溝付け部がスプリング・バックされて変形された伸び部分と曲がり部分の一部だけが残る状態となるであろう。面シートが、このスプリング・バックを禁止するために溝付シートに固定される。

また、一般に媒体は樹脂を含有する。上記の溝付けの工程の間に媒体を樹脂のガラス転移点以上の温度に加熱することができる。この後、樹脂が冷えると縦溝流路形状を維持する一助となる。

波形シート3と面シート4のいずれかまたは双方の媒体において、例えば米国特許第6,673,136号に記載されているような一方側面または両面に繊維材料を設けることができる。

Z型フィルタ構成に関する課題として個々の縦溝流路の端部をいかに閉じるかが挙げられる。通常、シール材か粘着剤が閉端をシールする目的で使用される。上記の記載から明らかなように、特にテーパ状縦溝流路とは対照的に直線的縦溝流路を使用する典型的なZ型濾過媒体梱包体によれば、上流の終端と下流の終端の双方に大きいシール材表面積(体積)が必要となる。これらの各終端位置での高品質のシール状態を得ることは媒体構造にとってかなり重要である。しかし大きなシール材体積と広いシール領域とが以上の点で問題となる。

次に、図2に着目すると、規則的に曲げられた波形パターンの波形シート43と、面シート44を使用するZ型濾過媒体構造40が図示されている。本図において、距離D1は、点50と点51の間であって、波形の縦溝流路53の下方で面する面媒体44の拡張領域を示している。距離D2は、波形のアーチ形の媒体に沿う距離であり、縦溝流路53を形成するとともに、波形の縦溝流路に沿うことから距離D2は、距離D1よりも大きくなる。一般に、溝付けされた濾過用で使用される典型的な規則的な媒体によれば、距離D2は、距離D1の少なくとも1.2倍に設定されるであろう。従来からの特定のエアフィルタ構成によれば、距離D1の1.2〜2.0倍の範囲内に通常、距離D2が設定され、距離D2が1.25〜1.35×距離D1になるであろう。このような媒体はドナルドソン社の商標登録名「パワー芯」としてZ型媒体構成として販売されている。この特徴は、縦溝/平坦比または媒体が波形(縦溝流路)である比率であるD2/D1比として特徴付けられることになるであろう。

一方、段ボール製造業によれば、様々な標準の縦溝流路が定義されている。例えば、標準のE段縦溝、標準のX縦溝、標準のB縦溝、標準のC縦溝および標準のA段縦溝である。添付の図15には、表Aと付属してこれらの縦溝に関する定義が規定されている。

本発明の出願人であるドナルドソン(DCI) 株式会社では、種々のタイプのZ型フィルタ構成において、標準のA段縦溝、標準のB縦溝の変形構成を使用している。これらの縦溝（流路）は表Aと図3に規定されている。

もちろん、段ボール箱業界では、縦溝を他の方法で定義することも知られている。

一般に、波形の媒体を得るために溝付け形状に加工するために、段ボール箱業界で用いられている標準の縦溝形成工程をそのまま使用することができる。上記のDCIのB段の縦溝とDCIのA段の縦溝と、ダンボール業界での業界基準Aおよび標準Bとの間では共通する特徴がある。

II.溝付け媒体を用いるコイル状媒体構成の製造方法の概要

＜A.工程の概要、縦溝流路の折り曲げ工程＞
図4は、図1に図示された媒体片1に対応した媒体を製造する一例に関する工程を図示している。一般に、面シート64と縦溝流路68を形成した溝付け(波形)シート66は、粘着性の棒状接着剤70がこれらの間に塗布された状態で、媒体ウェブ69を形成するために合体される。この粘着性の棒状接着剤70は、図1で述べたシングルフェーサ棒状接着剤10を形成する。任意の折り目付け工程は、媒体ウェブの中間に位置する中央折り目部72を形成するようにステーション71で行われる。Z型濾過媒体74の2枚の媒体片76、77を作るために、棒状接着剤70に沿って切り裂くことで、各媒体片はシール材(シングルフェーサ棒状接着剤)が波付け部分と面している面シートの間に残った各端部を備えることになる。また、この折り目付け工程が使用されることで、シール材(シングルフェーサ棒状接着剤)の片の端部は1組の縦溝流路を形成することができる。

図4に関連して特徴付けられた技術は、2004年1月22日に国際公開第WO 04/007054号として開示されたので、本内容を本願に合体する。

依然として図4を参照して、折り目付け工程のテーション71を通過し、次に2枚に分離されるまでの間にZ型濾過媒体74は成形されなければならない。図4で示される模式図的に図示される工程では、1組の波形ロール94, 95の間に平らな媒体92を通過させることで、上記の成形が行われる。図4で示される模式図によれば、平らな媒体92はロール96から解かれて広げられテンションローラ98に巻きついて波形ロール94, 95の間の歯102に噛み付くことで波形に加工される。このため波形ロール94, 95には平らなすトリップ92がニップ102を通り抜けた後に波形を成形させるための必要な形を備えた歯104が形成されている。このニップ102を通り抜けた後に、平らなストリップ92は波形に加工され波形シート66となる。これに続き、波形シート66は面している面シート64に固定される。(波形付け工程は、いくつかの事例では媒体を加熱する工程を含むであろう。)

依然として図4を参照すると、各工程において面シート64がステーション71に送り出されることが図示されている。面シート64はロール106として格納されている様子が図示されており、波形シート66に向けて搬送されてZ型濾過媒体74を形成する。波形シート66と面シート64とは粘着剤または他の方法(例えば、超音波溶着による)によって一体的になるように固定される。

図4を参照すると、波形シート66を固定するために使用されるシール材棒状接着剤は、面シート64上の線70に沿うように塗布される。また、このように塗布する代わりに線70aで示されるように棒状接着剤を塗布しても良く、この場合には、この棒状接着剤70aを逃げるために波形ロール95、または波形ロール94, 95の双方に間隙を形成することが望ましいであろう。

波形の媒体に形成される波形形状は任意に選択でき、波形ロール94, 95の波形または波形の歯によって変更されることになる。一つの好適な波形のパターンは上記のように定義されるような直溝として規則的に曲げられた波形パターンがあり、上記の距離D2が距離Dlの少なくとも1.2倍となるように定義され、規則的に曲げられた波形パターンが使用されることになる。好適な用途では、通常、D2=1.25〜1.35x Dlとなる。いくつかの事例では、「規則的ではない」曲げられた波形パターンまたは例えば直溝を使用しないものも可能となる。

図4で図示された工程によれば、中央に押し潰しセクション72が作られる。図5は、押し潰し工程と切込み工程の後に構成される縦溝流路68の一例を図示した横断面図である。

本図において、縦溝流路120を形成するために4つの折り目121a, 121b, 121c, 121dを有する折り目構造118が図示されている。この折り目の構造118は、面シート64に固定される平らな第1層または一部122を含む。第2層または一部124が、第1層または一部122に押し付けられた様子が図示されている。望ましくは第2層または一部124が第1層または一部122の反対の外側の端126, 127で折り重ねられて形成されると良い。

依然として図5を参照して、折り目121a, 121bの2つは「上側で内部で指示された」折り目か折り目と呼ぶ。折り目120が、図5のように位置決めされると「上側の」は、折り目が全体の折り目120の上部に位置する。「内部で指示される」は、各折り目121a, 121bの線か折り目線が片方に向かうことを意味する。

図5において、折り目121c,121dは「下側で外面的に指示された」折り目と呼ばれる。この「下側で」とは、折り目121c,121dが折り目121a, 121bのように上面に位置していないことを意味する。「外面的に指示される」とは、折り目121c,121dが互いに離れて指示される状態であることを意味する。

図5の位置決め状態を見ると、「上側」と「下側」は特に折り目120について規定していることが分かる。折り目120が実際の製品の中で構成されると方向は意味を持たない。

これらの特徴点と図5の構成から判断すると、少なくとも2つの「上側で内部で指示された折り目」を含むものであると考えることができる。これらの内部に指示された折り目は独創的であり、折り重なることで隣接している縦溝流路への食い込みを引き起こさない総合的な構造を提供できる。

また第2層または一部124に対して押し付けられるようにされた第3層または一部128が図示されている。第3層128の対向する内側の端部130,131が折り重なることによって第3層または一部128が形成される。

この折り目構造118を別の視点から見ると、波形シート66の交互の尾根と谷の幾何的配置が特徴である。第1層または一部122が逆さの形状の尾根から形成される。第2層または一部124は、逆さの尾根に対して折り重ねられた二倍のピーク部分(尾根を逆にした後の)に対応している。

図5で記述される任意の折り曲げ部を提供する技術は、国際公開第WO 04/007054号に記載されているので、これを本願発明に合体する。巻線棒状接着剤を塗布し媒体を巻き付ける技術は2004年3月17日にPCT出願された米国出願番号第04/07927号に記載されているので、当該出願も本願に合体する。

ここに記述される技術は、波形シート/面シートを「シングルフェーサ」片として巻きつける媒体梱包体の製造のために特によく適合可能となる。巻き付け以外の方法で形成される他の製造方法においては多数のシングルフェーサ片から形成される。

コイル状媒体梱包体構造の周囲を、さまざまな周辺定義付けさせることができる。ここで、「周辺定義」とこの変形例は、媒体梱包体の入口端または出口端の一方から見た外周面の形状を意味する。典型的な形状は、国際公開第04/007054号および米国出願番号第04/07927号に記載されている円形形状である。他の使用可能な形状としては長円形、小判胴形などがある。一般に楕円形の形状は対向する側面が、これに続く一組の曲げられた側面と連続している。また、いくつかの楕円形の形状では対向する側面も曲がっている。一般に、時として競馬場形状とも呼ばれる他の楕円形の形状によれば対向する側面は直線である。例えば、国際公開第04/007054号およびPCT米国出願番号第04/07927号において、このような競馬場形状の媒体梱包体が記載されている。

他の形状の周辺定義としては、媒体の巻き付け軸に直交した方向に破断した横断面形状として形状を定義することができる。

媒体の対向する流れ端部または流れ面は、さまざまに異なる定義を行うことができる。以下の図6〜図16を参照して記述される構造によれば、端部は概ねお互いに平たんあり垂直である。図11〜図14を参照して記述される他の構造では、端部はその端面が先細りとなるように巻き付けられ、媒体梱包体の側壁の軸の軸端から軸方向に外面的に突出するように定義することができる。あるいは媒体梱包体の側壁の端から軸方向に向けて内部に突出するように定義することもできる。これらの実施可能な構成は以下のその他の詳細に記述される。

さまざまな素材を用いて縦溝流路のシール(シングルフェーサ棒状接着剤、巻き付け用棒状接着剤または積層用棒状接着剤)を形成することができる。例えば、ホットメルトまたはポリウレタンの様々なシール素材が様々な用途別に使用される。

III.シールリードと末端の成形、媒体梱包体のハウジングシール構造の製造方法

A. 背景
ここに記述される技術は、点検整備可能なエアフィルタカートリッジを提供するために通常使用される。ここで、「点検整備可能」とは、エアクリーナで使用されるエアフィルタカートリッジが取り外し可能で交換できる交換部品であることを意味する。

一般的に、本発明のZ型濾過媒体を使用する点検整備可能なフィルタカートリッジ構成は以下の構成を備える。

1. 第I章と、第II章で記述された技術を用いてコイル状Z型濾過媒体片を製造し、
2. 得られた結果の媒体を(a)ハウジングシール構造をその上に設け、(b) リードエンドシールと媒体梱包体のための末端シールとを有したコイル状媒体のフィルタカートリッジとする。

ハウジングシール構造とは、フィルタカートリッジが使用のためにエアクリーナに動作可能に装填されるときにエアクリーナハウジングとの間でシール部分を形成するようにフィルタカートリッジに組み入れられたシールである。ここで、「ハウジングシール」とは、フィルタカートリッジとハウジングの部品の間にはシール部分が通常存在することから派生するものである。この「ハウジングシール」は、媒体梱包体の中で梱包体を一体的に閉じるために使用される内部の媒体シール（縦溝流路を形成する)、他の媒体シール(例えば末端シール)とは区別される。

縦溝流路のシールについては図1〜図5を参照して述べた通りである。縦溝流路シールとは、一般的に媒体の表面の入口に隣接した出口をシールするか、媒体の表面の出口に隣接した入口をシールすることで縦溝流路を形成するためのものである。

コイル状媒体を得るためのリードエンドシールとは、一般に縦溝流路に並列に拡張されることで巻き付け開始時の芯を提供できるようにZ型濾過媒体のコイル状片のリード端に設けられるシールである。ここで、「リード端」とは、シングルフェーサの端部を意味しており、波形シート/面シートの組合せが巻き付けられるときに媒体内部の中心芯となる部分である。すなわち典型的なシール構造では(1)縦溝流路のリード端に沿うシングルフェーサの波形シートと面シートの間のシール部分と(2) リード端を巻き付け後に縦溝流路に平行となるシングルフェーサの次の外側の層との間のシングルフェーサのシール部分の、リード端における二箇所のシールが重要となる。

これに類似して、末端シールは、媒体の巻き付け後の端部のシール部分であり、縦溝流路と並列に設けられ、媒体片(シングルフェーサ)の巻き付け後のシール部分である。この末端シールは、(i)コイル状シングルフェーサの面シートと波付けシートの間の末端の間に形成されるシール部分と、(ii)末端のシングルフェーサと次の中間層の端部またはコイル状部分との間をシールする二箇所のシールが重要となる。

一般的には、本発明に従う好適な構造によれば、これらのシールは以下の特徴点を有する。

1. リード端シールは、シングルフェーサコイル中に、センタピースまたは芯が成形式固着される工程で形成される。

2. 媒体梱包体(すなわち、媒体が外接して梱包される)の外周面周りに硬化可能な樹脂を注入することで、コイル状片と面シートの末端との露出を防止した状態で、硬化式固着コーティングにより末端シールが成形される。

3. ハウジングシールが、望ましくは媒体梱包体と上記の硬化式固着コーティングとともに成形される。

ここで、一つ以上の構成部品が一体成形されるとは、それらが破壊なしでは互いに分離でなきないことを意味する。それらが一体成形されるとは、それらが同時に同じ熔融樹脂材料から同時成形されることを意味する。

望ましくは、ハウジングシールと樹脂コートは、適所の余剰成形部分として媒体梱包体の周りに後述するように一体成形されることになる。この結果得られる特徴は、以下で説明される様々な形態の構造において実施可能となる。

B. 図6〜図10の筒状の構造の事例
図6において、本発明に従うフィルタ構造が図示されている。図7では、図6の構造の横断面図が図示されている。また図8では、内部に図6の構造を形成した媒体梱包体を収容する成形金型の横断面図が図示されている。図9と図10は、図8の一部の拡大図である。

図6を参照すると、一般的なフィルタカートリッジ201が図示されている。このフィルタカートリッジ201は対向する流れ表面204、205を有するコイル状媒体梱包体202(図7)のZ型濾過媒体であって、硬化樹脂で媒体の周りに被覆体208を表面204、205の間で拡張して設けている。この媒体梱包体202の外側の部分に固定されているのはハウジングシール構造209である。

ここで、この代替構成も可能であるが、図示される特定の構造201において硬化された樹脂被覆体208およびハウジングシール構造209は一体成形される余剰成形 212として互いに形成されると良い。この余剰成形 212は、望ましくは適所にハウジングシール構造209を形成するためのポリウレタン材料から成形されると良い。また、望ましくはこの素材としては、密度が30ポンド/立方フィート以下、25ポンド/立方フィート以上、より望ましくは22ポンド/立方フィート以下であるが、以下にセクションIVで述べるようにこれ以外の材料も使用できる。このように使用可能なポリウレタン材料に関する事例は、例えば2002年3月28日に出願された米国特許出願第10/112097号に記述されているので、当該内容を本願に合体する。代替手段も可能であるが、望ましくはポリウレタン余剰成形はショアAスケールで硬度が25以下、通常20または30以上、例えば12〜20で硬化するものが望ましいことになる。

望ましくは余剰成形部212は、対向する流れ表面204、205とのの間での軸方向に長さの少なくとも80%の距離分成形されると良い。より望ましくは、余剰成形部は距離の少なくとも95%〜100%まで、最も望ましくはこの距離の少なくとも90%、望ましくはと少なくとも98%延設されると良い。このような完全な余剰成形を提供する代わりに、いくつかの事例によれば、シールをするための巻線棒状接着剤、シングルフェーサ棒状接着剤の一部に併設される部分的な余剰成形部として提供できる。

一般に、余剰成形として適所の金型の工程が適用されると、余剰成形 部212はこの余剰成形 212の下方に位置する末端213のすべての部分に沿って末端シール213を形成することになる。その理由は、コイル状媒体の末端213が成形工程の間、硬化する樹脂被覆体208の中に吸い込まれるように成形されることによる。

次に、図7を参照すると、フィルタカートリッジ201の横断面図を図示している。図7を参照すると、媒体梱包体202はコイル状媒体の中心部220を含むことが分かる。この中心部220は、媒体梱包体を流れる気流に対してシールをするために設けられる。このためのセンタピースとして芯22が用いられる。また、この芯22は巻き始めのリードエンドシールのシール端を提供する。

より具体的には、図7で媒体リードエンド222は破線で図示されている。特に図示の構成では、領域224と225との間の中心220で成形式に固着されるように芯22が設けられている。したがって少なくとも媒体のリード末端222が成形式固着部でシールされる。

依然として図7を参照して、一般に望ましい芯22は注入後に硬化した芯状になるものが良い。すなわち、中心220に液体樹脂を注ぎ込んで、樹脂が硬化して芯22が結果として成形されることになる。この芯22は、さまざまな形状とサイズが可能となる。

リード末端シールとして使用されると、通常芯22はリード末端のシール部分の長さの少なくとも80%、通常その長さの少なくとも90%に渡るように吸い込まれる構成となるであろう。

いくつかの事例であって、例えば図7で示される事例によれば、シールをするために芯22は全体のリード端を覆うかまたは一部がエレメントから突出構成されることになるであろう。

芯22は、図示されるように凹部が設けられ、このとき領域224が端部204から少なくとも2mm離れ、領域225が端部205から少なくとも2mm離れるようにして通常形成される。

領域227は領域224から表面204に向かって拡張しおり、図示されるように表面204で終わるか、または望ましい距離分離間して設けられる。この領域は、空洞の中心部229において外側のシール壁228を定義する。シール壁228は、媒体梱包体202のリード末端のシール部分を連続形成する。領域227は、芯22の凹面端部227aとみなすこともできる。空洞229は以下に記述されるように使用される。ここで、領域227は軸方向に外面的に突出した端部のスカート228から形成される凹形の端部227aとも定義されることになる。

図7では好適な実施形態が図示されているが、スカート228は端面204で終わる必要はない。スカートは端面手前で終わることもでき、例えばこの領域で巻線棒状接着剤シールかシングルフェーサシールに隣接して終わることによって、リード端222のシールを行うような多くの構成も実施可能である。

これと同じように、領域225と表面205の間には、外側のシール部235と内側のセンター凹部236を有した領域234が提供される。このシール部235は、領域225と表面205の間において媒体202のリード端222のシールを行うために特に提供される。シール部領域235は芯221の凹面端部235aとして見ることができる。ここで、領域225は端部のスカート235から軸方向に外面的に突出した凹形端部235aであるとも見ることができる。またいくつかの事例では端部スカート235は、図7の好適な実施形態に図示されるように端面205に近い部分で終える必要もないことになる。むしろスカート235は、端面205より短い部分で終え、この位置に塗布される巻線棒状接着剤かシール棒状接着剤とともにリード端222の適切なシールを形成するように構成することもできる。

引き続き図7を参照して、凹形領域227aおよび235aは、ハウジングへ装着するときにハウジング内で構成要素の一部を構成するように設けられる。この構成要素は、ハウジング中でカートリッジ201を支えるように領域235aと227aがカートリッジエレメント201に突出させることができる。さらに以下に記載する成形手法により凹形領域235aと227aが得ることができる。

引き続き図7を参照して、図示されていないが芯22の中に構造体を埋め込むことができる。本発明の成形手法により、芯22の中に巻きつけ工程の領域220を埋め込むために、中空芯または他の構造を設けることができる。

次にフィルタカートリッジ1を成形するための図8の成形工程の横断面図を参照する。図8を参照して、金型構造240は、センターポスト241aを有するモールドベース241と、スライド可能なエンドパッド242およびセンターポスト243aを有するカバー243とを含む。

成形工程では、媒体コイル202がスライド可能なエンドパッド242上に置かれモールドベース241内に位置されてセンターポスト241aが媒体コイル202のセンター202aへ突出されるようにセットされる。次に硬化可能な樹脂がキャビティ246、247の中に注がれた後に、センターポスト243aが媒体コイル202のセンター202aに突出する適所となるようにカバー243がセットされる。必ずしも全ての用途で必要とはならないが、上記の樹脂(通常、ポリウレタン)としては、硬化後に少なくとも20%、通常少なくとも40%または50%以上その体積が増加するものが使用される。いくつかの事例では、硬化後に100%以上の体積増加をするものも使用される。同じ樹脂を用いて芯部分と余剰成形の両方を成形する必要もないが、通常は同じ種類の樹脂から双方が成形される。

センターポスト241aはカバー243が適所に置かれる前に樹脂が領域241に注がれて領域225でシール部235で形成するように構成される。金型のカバー243は、領域250の樹脂が膨張し硬化後に、図7に図示した領域224とシール領域228とを成形するための突起部243aを含む。この金型のカバー243が適所に置かれる前に通常は硬化する樹脂は領域241から注がれることになる。樹脂は硬化後にリード端部202bのシールを行う。

以上のように構成されるので、センターポスト243aは媒体コイル202に対して係合することで図7に図示した表面204と同一レベル以上の樹脂が禁止されて硬化される。同じように媒体コイル202と係合したセンターポスト241aは硬化の間、図7の表面205と同一レベル以上の樹脂が禁止されて硬化される。

媒体コイル245は金型構造250中に巻線棒状接着剤がカバー243かベース241に隣接して置かれている状態でセットされるであろう。どのようにセットするかは特定の金型の特徴および最終製品においてどの端がシール棒状接着剤でシールされるかによって決定されるであろう。

もちろん、図6と図7に図示した余剰成形部208とシール部209とは、キャビティ246内に注がれる樹脂により成形される。

図8のスライド可能なエンドパッド242(図8)により成形後の離型を容易にすることができる。特に、ベースの外側の壁256に隣接した一部の領域においてエンドパッド242のポケット255はセンターポスト241aに外接している。この金型構造240によれば圧縮空気をポケット255に追い込むことができるので、カバー243が一度取り外されると矢印257の方向にスライド可能なベース241を移動できる結果、成形後のカートリッジ（図6のカートリッジ210）を金型構造240から押し出すことができる。

次に、図9の図8の一部の拡大図を参照する。図9はモールドベース241と、スライド可能なエンドパッド242と、媒体コイル202と、モールドベースに隣接した外側の壁256との間の相対位置関係を図示している。この特定の構造によれば、スライド可能なエンドパッド242は、媒体コイル202の表面262の周囲から始まり薄くエッジ状に先細りに形成された周辺突起部261を含んでいる。この周辺突起部261へ媒体コイル202を押し入れることにより、成形途中で樹脂が端面264を超えてバリ状に広がることが効果的に防止される。また、この構成により離型を容易にできるようになる。また領域202cから媒体コイル202に樹脂が侵入することを防止するように突起部261を構成することができる。しかしながら典型的な用途では、領域202cにおいて少量の樹脂の板状ばり分が媒体202に侵入できる程度に押さえ付けられるであろう。

図8を参照すると、成形中に表面269の樹脂の板状ばり分が侵入を防止するためのテーパ状の領域268が金型のカバー243の表面267に隣接して同様に設けられている。一方、表面269の全体にわたり樹脂が充満することを防ぐために領域268が挟持されるが、この挟持力はこの領域の位置から樹脂拡張を防ぐ程にはきつくない。表面269を横切る非常に小さいクリープ量である通常5mm未満が許容できる。隣接している端部205も同様である。

通常、媒体コイル202が金型構造240の中に置かれる前に、媒体コイル202の末端は解かれずまたは開かないようにテープで固定または取り付けられる。加えて、この代わりに媒体コイル202の図8に図示する領域261、268を挟むことで解かれる傾向が禁止される。

図10は、図7に図示したフィルタカートリッジ201を成形するためのハウジングシール構造209を形成する金型構造240の一部の断面図である。図7を参照すると、ハウジングシール209は周囲の領域272において互いに軸方向に向けられた表面270、271として分離して成形される。使用時には、ハウジングシール209は、ハウジングにセットされることで圧縮されて表面270と表面271との間で圧縮状態に維持されるであろう。ここで、「軸方向」とは、カートリッジ201の縦軸の向きに力が作用することを意味するか、または一般に表面204、205の間の軸線に対応する方向のことを意味する。一般にこのようなシールを「軸方向シール」と呼ぶ。

好まれた構造では、表面270と表面271とが互いに平たんでなく平行でもないような輪郭を備えていても良い。これらの位置で一般に平面部分を有するシールを互いに平たんかつ平行に構成しても良い。

次に図10において成形ハウジングシール209の金型構造を示している。図10を参照すると金型のパート241、243の間のパーティングラインとなる分離線280が図示されている。この分離線は、キャビティ表面281の中央の部分に設けられる。表面281は図7のハウジングシール構造209の周囲の領域272を形成するための表面となる。したがって、パーティングラインもしくは分離線は金型で成形される密封面270か271も成形しない。

再度、図10においてシール表面270を形成する型の表面285は図7の表面270を成形する。この表面285は示される好まれた具体化ではいくつかの特徴を持っている。まず最初に、表面285が一般に梱包体202のから傾斜角度Aであって、図10に図示する角度30°〜70°の範囲、45°〜55°、45°〜55°の範囲に設定されており表面286から非垂直な状態で拡張されている。この構成により表面270の樹脂材料がキャビティ246の中を上昇するときに発生する空気気泡が表面285に沿って上昇されて気泡が表面286に形成されない。

さらに、表面285はまっすぐな表面ではなく図10に図示したように輪郭を形成したことから成形後の表面270も図7に示されるようにいくらかなだらかな輪郭が形成される。ハウジング部分との好適な係合状態を得るためにこのように成形された輪郭部分を有効に使用できる。

図10を参照すると、金型の領域288は図7のシール表面271を形成するために構成される。この領域288は媒体表面286に対して近い部分からかなり垂直近くに形成される。図示の事例では角度Bとしておよそ70°であり、典型的な構造では60°〜85°、もちろん90°の垂直な構造も可能である。

図7を参照すると、成形後に得られる表面271はハウジングの部品に係合するのに適切な形または輪郭を備える。

引き続き図7を参照して、代替構成も可能となるが、カートリッジ201が表面204が上流に位置され表面205が下流側に位置する状態で通常インストールされることになる。

通常ハウジングシール209の領域272は、媒体梱包体202(圧縮かひずみが発生する前の状態で)から外面的(半径方向、放射状に)に少なくとも5mmの距離、通常少なくとも10mm分外側に突出される。通常、表面272の軸方向の拡張距離分(表面270、271間での距離)は少なくとも4mm、通常少なくとも6mm(圧縮かひずみが発生する前の状態で)である。

図7を参照して、ポイント270aであって余剰成形部208の残りの部分と表面270の一部との間の合流点は、表面204から少なくとも3mmの距離分、通常は少なくとも5mm分が離される。同様に表面271の一部と余剰成形 208の残りの部分との間の合流点に位置するポイント271aは、表面205から少なくとも3mmの距離分、通常は少なくとも5mm分が離される。通常の事例では、ポイント271aはカートリッジ201の軸方向長さに沿うように表面205から40%分が離されるように形成される。

図7を参照すると、シール構造209が両端204と205の間に配置されることから、余剰成形部には二つの領域280、281が設けられる。一般に領域280はハウジングシール209から拡張され表面205に向かって下向きに先細りに成形される。この先細り角度は一般に10°以下、通常は5°以下である。

領域281では、余剰成形部は表面204からその角度は下向きに拡張しており厚みが次第に増加されてシール209を成形している。先細り角度は一般に10°以下、通常は5°以下である。

シール209は両端表面204、205の間に形成することが必ず必要となるものではなく、このシール構成は特定の構造における選択の問題である。しかしながらハウジングシール209が両端204、205から離れて形成される場合には通常少なくとも10mm、少なくとも15mmの部位に形成される。また、いくつかの実例によればハウジングシール209を両端204、205の表面と同一面となるかまたは非常に近くに成形させることもできる。

また、中央のボリューム220とリード端が図7で示される構成とは異なる状態でシールされるフィルタカートリッジ構造であってもこの余剰成形を使用することができることとなる。

C.図11〜図14に図示される弾丸形状または円錐形バージョン

図11と図12は、フィルタカートリッジ300を模式図的に図示している。図11を参照するとカートリッジ300は余剰成形部301と媒体梱包体302を含む構成である。この余剰成形部301は側壁部分303とハウジングシール304とを含む。典型的な構造によれば、図6〜図10に基づき上述したような一つの金型を用いてハウジングシール304と側壁部分303とが一体成形されるであろう。

媒体梱包体302は、コイル状シングルフェーサ構成であって、軸方向の外面的に突出した端部または流れ表面306と、内部に向けて軸方向に突出した端部または流れ表面307を備えている。図11を参照すると、表面306は中央の平面の部分308と外側の傾斜部分または表面(スカート)309を含む。ここで、典型的な構造では傾斜表面(スカート)は完壁な直線でないが媒体シングルフェーサのコイル状層から生じる一連のコイル状ステップから形成されることとなる。典型的な表面307は中央の部分314と外側の角張っているスカート315が形成される。

典型的な構造ではセンター部分306はカートリッジ300の領域320、321の間で媒体梱包体の外周面となる直径に対応する少なくとも20%、例えば20〜60%、通常30-50%分となるように形成される。

この構成は、中心部分314にも適用されることになる。すなわち、中心部分は少なくともカートリッジ300の領域320、321の間で媒体梱包体の外周面となる直径に対応する少なくとも20%、例えば20〜60%、通常30-50%分となるように形成される。

図11の角度Dは領域320、321の「スカート角度」を定義する。これらの角度Dは領域309と315が円錐となるその度合いをあらわすことになる。角度Dは少なくとも5°であり40°以下であり、通常は10〜30°、またはしばしば15〜25°である。一般的な媒体梱包体302は矢印330の向きに表面307を押付けることで表面302を得た後に、適切な量の樹脂材料から余剰成形 301を成形することで完成される。

ここで、媒体梱包体306にはセンターシールとリードエンドシールが通常必要なる。代替手段は可能であるが、芯22に図7のカートリッジ201に関して記述したシールを使用することができる。

図11において、媒体梱包体の末端306aは余剰成形部301中に吸い込まれた状態で示されている。図11で示される特定の構造では、ハウジングシール304は、図6の構造とは対照的に表面306に隣接して位置している。このハウジングシール304が表面306から離れた位置に成形される代替構成ももちろん可能である。

図12において、エレメント300が外観斜視図で示されており、芯330が見えている。

図6と図7、図11と図12と同様に模式的に図示されているので媒体の個々のコイルは図12では、もちろん表現されていない。

図13に着目すると、余剰成形部を有する円錐か弾丸形状の媒体梱包体を形成するための一般的な工程が図示されている。図13を参照すると金型構成350は、側壁351と、カバー352と、ベース353およびセンタピース354を備えている。ベース353は傾斜した上面353aを定義している。

工程360において、金型350は媒体梱包体361をその上にセットされる様子が図示されている。一般に媒体梱包体361はコイル状媒体梱包体構造を備える。ベース353上でカバーで押されることで円錐(弾丸形状)の構造になる。工程370では、金型350は閉じられて、媒体梱包体361の周りに樹脂の硬化による余剰成形部371が図示のように成形される。

工程380では、完成後のエレメント381が図示されるように得られる。ここで、上記の成形において、芯390が工程370で形成される。

図13からさまざまな異なる成形構造を作ることができることが理解されよう。この異なった構成は、異なる金型から可能である。

図14において変形構成例が図示されている。工程400ではカバー401とベース402を含む金型構造が図示されている。図14では媒体梱包体の位置決めのために開くことが可能となることが図示されている。工程420では金型400は、媒体421がセットされ、樹脂が注がれ硬化することで余剰成形部425と中央芯材426が提供されることが図示されている。この余剰成形部425は端部の表面430、431の間に成形され、シール428がさらに成形される。

D.図15〜図19の長円形バージョン
図15を参照すると長円形フィルタカートリッジ500が図示されている。このカートリッジ500は媒体梱包体501と余剰成形部502を含む。余剰成形 502は側壁部分503、504とハウジングシール505を含む。望ましくは部分503、504、505は一体成形される余剰成形部502を含み、この余剰成形部502により媒体梱包体501の末端501bのシールが行われる。カートリッジ501はセンター芯510を含む。望ましくはセンター芯510は図7の芯221と同じように成形されると良い。

一般に媒体梱包体501は楕円形の周辺を形成する端部520、521と反対側の端部522、523を備える。図示される特定の構造では端部522と523は平行かつ直線的であるので競馬場形状となっているが、これに代えて曲げられた端部を使用することもできる。

図16は、エレメント500の横断面図が図示されている。図16では媒体梱包体501が媒体の反対側の流れ表面530、531を備える様子が分かる。図16で示される構造では表面530と531は互いに平面かつ平行である。図11と図12を参照して述べたような円錐か弾丸形状の段差面を設けることもできる。

図16を参照すると、セクション503は図7の部分280と類似しており、ハウジングシール505が端部531に向かって先細りになっており、領域504は領域281に類似しておりハウジングシール505が端部の表面530に向かって先細りになるように形成されている。これの代替構成も当然ながら可能である。

図16を参照すると、芯510はその一部510cの反対側から軸線501aに沿うように外面的に突出形成されたスカート510aと510bを含んでいる。この芯510の代替構成も可能である。シールは芯510の媒体梱包体501のスカート501aで終えるように形成される。

図17において類似する長円形エレメント600が斜線で図示されており、媒体梱包体601と余剰成形部602を含んでいる。この余剰成形部602はシール部605と端部606、607を備える。図17で表現される特定のシール構造605もまた、軸方向シール構造であるが、図16の構造505とは異なる構成である。

図示されるセンター芯610は、中央の部分611と、互いに対向するように軸方向の外面的に指示された凹形の端部の部分612、613を備えているスカート部を含む。領域612は中央の凹部614と軸方向に突出したエッジの領域615を含む。領域613は、中央の部分618と軸方向に突出した端部の領域619を同様に含む。芯610は媒体梱包体601のリード末端601aをシールする。

図17によれば、セクション607は図7のセクション280と同じように媒体梱包体601の端部の表面620に向かって先細りになるようにハウジングシール605から拡張され、領域606は媒体梱包体601の端部の流れ表面621に向かって、上記の領域281と同じようにハウジングシール605からその厚みが先細りになる。この代替構成ももちろん可能である。

図18は、エレメント600を成形するために使用可能な金型構造640の横断面図である。金型構造640は媒体梱包体601が内部にセットされた状態で図示されている。金型構造640は、図8の金型構造240と同じようにベース645と、カバー646および可動式プラットホーム647を含む。樹脂がキャビティ650、651に注がれて硬化および取り出し後に、図17で示される成形品が得られる。

図19において、図18の金型構造640を垂直面で破断した断面図が図示されている。突起部660、661に着目すると、これらの突起部は図17のカートリッジ600の領域614と613とをそれぞれ成形する部位となる。

ここで、図16と図17で図示した長円形バージョンの芯510、610が夫々成形されることになる。これに代えて、長円形バージョンをセンター芯なしで提供することができるが、むしろ圧縮することで媒体の一端にシールを提供することができる。この手法は、例えば2004年3月17日にPCT出願第US04/07927号で出願されているので当該出願内容を本願に合体する。さらにそのような手法が使用されるときは通常リードエンドシールを、波形シートとこれ面している面シートの間でシングルフェーサ片に供給する必要がある。このようなシールが必要である場合には、この位置で適用されるシール材をコイリング工程前に他の方法によって提供することができる。

IV.いくつかの最終的な考察

ここで、余剰成形部において商標、装飾または他の表示を行うように金型中の表面(特に側面)を構成することができるになる。このようにして行われる表示は、選択の問題であり、これには商標情報、装飾、取り扱い説明書を含ませることができる。

ここで、硬化成形式の余剰成形部は、ハウジングシールと一体成形されることが図示されている。しかし、余剰成形部を別々に設けるために最初に適用される被覆体と後で適用されるハウジングシールとして提供することもできる。成形によって被覆体を設けず、例えばそれをスプレーするか追加硬化させる別の方法で適用することもできる。望ましくは、ハウジングシールは適所に成形されると良い。しかしながら、各部材を別々に成形して適宜用途別に取り付けるようにしても良い。

ここに図示されたハウジングシールは軸方向シールであり、すなわち
ハウジングの部品の間の軸圧縮でシール機能を発生するように構成されている。この代わりに同じ位置で半径方向シールを成形することもできる。また、シール部を複数設けた多重シールも使用できる。

図示される構造によれば、凹形の端部を有する芯を備えている。この芯の代替構成は別用途で可能となる。

成型されたウレタン(縦溝流路のシール用のウレタンを除く)は3つの領域で使用されることを記述した。これらの3つの領域は以下の通りである。ハウジングシール、余剰成形部、成形後に得られる芯。同じウレタンがいくつかの事例で必要であるかも知れないが、必ずしも同じウレタンがすべて3つの位置で使用される必要はない。

芯に関しては、15ポンド/立方フィート(0.24g/cc)未満、10ポンド/立方フィート(0.16g/cc)未満の密度、またはより高い密度のウレタンが使用可能である。通常、密度は少なくとも5ポンド/立方フィート(0.08g/cc)である予想される。

ハウジングシール以外の余剰成形の部分に関しては、上記と同じような仕様が要求される。

ハウジングシールを形成する余剰成形の部分に関しては、5ポンド/立方フィート(0.08g/cc)の素材が軽負荷用途において許容できるかもしれないが、通常は少なくとも10ポンド/立方フィート(0.16g/cc)の密度を有する素材が良好となる。多くの事例では、素材におよそ22ポンド/立方フィート(0.35g/cc)の密度を設けることが望ましいであろう。

上記の3つの位置に関して使用可能な上限範囲は選択の問題である。希望するのであれば硬化する素材を用いて比較的に高い密度の芯を成形することができる。したがって50ポンド/立方フィート(0.8g/cc)以上の密度を有する素材を使用することができた。このような素材は80以上のショアAスケール硬度を通常有するであろう。しかしながら重量とコストが嵩むのでこのような素材は通常有利でなくなるだろう。

一方余剰成形部とハウジングシールに関しては、いくつかの事例では比較的に堅いかまたは硬質材料を使用することができる。しかしながら多くの事例ではハウジング構成は比較的柔らかいハウジングシールを採用するものになるだろう。

は、本発明で使用されるZ型濾過媒体を断片的に図示した外観斜視図である。 は、図1の濾過媒体の一部の横断面図である。 は、様々な波形媒体を規定した模式図である。 は、本発明に従って媒体を製造するための工程を図示した模式図である。 は、本発明で使用可能な媒体縦溝流路の別構成である端部折り曲げ部の横断面図である。 は、本発明のフィルタカートリッジの側面図である。 は、図6で図示されるフィルタ要素の横断面図である。 は、図6のフィルタカートリッジを形成するように媒体梱包体を内部で成形させるための成形金型の模式図である。 は、図8の成形金型の第1部分を拡大して図示した破断図である。 は、図8の成形金型の第2部分を拡大して図示した破断図である。 は、本発明の第2の実施形態のフィルタカートリッジを模式図的に図示した側面図である。 は、図11で図示されるフィルタカートリッジの外観斜視図である。 は、本発明の代替構成になるフィルタカートリッジを形成する工程の模式図である。 は、本発明の代替構成になるフィルタカートリッジを作るための第2の工程の模式図である。 は、本発明の特徴点を有する長円形フィルタカートリッジに関する外観斜視図である。 は、図15の線16-16に沿って破断して図示した横断面図である。 は、第2の長円形カートリッジの横断面図である。 は、図17の構成を成形するために媒体梱包体をセットした後の成形金型構造の概要を図示した横断面図である。 は、図18の矢印19-19の向きに破断して図示した成形金型の横断面図である。

Claims (21)

1. (a) 第1の流れ端部とこれに対向する第2の流れ端部とを有する媒体梱包体であって、
   (i) 前記媒体梱包体は、対向する媒体の波形シートに固定された媒体の面シートから形成される濾過用の縦溝流路を含むZ型フィルタ構成を備え、前記縦溝流路が前記第1の流れ端部と前記第2の流れ端部の間に渡り、
   (ii) 前記縦溝流路の一方は、前記第1の流れ端部に隣接して開かれ、かつ前記第2の流れ端部に隣接して閉じられ、
   (iii) 前記縦溝流路の他方は、前記第1の流れ端部に隣接して閉じられ、かつ前記第2の流れ端部に隣接して開かれている前記媒体梱包体と、
   (b) 前記第1の流れ端部と前記第2の流れ端部の間に渡って前記媒体梱包体に配置され、前記媒体梱包体の一部を成形金型中の適所に位置決めして成形される成形シールと、
   (c) 前記媒体梱包体の周りに渡り、かつ前記媒体梱包体に固定される成形ハウジングシール構造と、
   を具備することを特徴とするエアフィルタカートリッジ。
2. (a) 前記第1の流れ端部と前記第2の流れ端部の間に渡って前記媒体梱包体上に配置される前記成形シールは、前記成形ハウジングシール構造と一体成形されることを特徴とする請求項１に記載のエアフィルタカートリッジ。
3. (a) 前記第1の流れ端部と前記第2の流れ端部の間に渡って前記媒体梱包体上に配置される前記成形シールは、前記成形ハウジングシール構造と一体成形されることを特徴とする請求項２に記載のエアフィルタカートリッジ。
4. (a) 前記第1の流れ端部と前記第2の流れ端部との間に渡って前記媒体梱包体上に配置される前記成形シールは、発泡ポリウレタン成形シールであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか1項に記載のエアフィルタカートリッジ。
5. (a) 前記成形ハウジングシール構造と、前記第1の流れ端部と前記第2の流れ端部の間に渡って前記媒体梱包体上に配置される前記成形シールとのいずれか一方または双方は、成形後の密度が0.35g/cc以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のエアフィルタカートリッジ。
6. (a) 前記成形ハウジングシール構造と、前記第1の流れ端部と前記第2の流れ端部の間に渡って前記媒体梱包体上に配置される前記成形シールとは、前記媒体梱包体の周りに形成される余剰成形部であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のエアフィルタカートリッジ。
7. (a) 前記成形ハウジングシール構造と前記第1の流れ端部と前記第2の流れ端部の間に渡って前記媒体梱包体上に配置される前記成形シールは、前記媒体梱包体の周りで部分的に形成される余剰成形部であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のエアフィルタカートリッジ。
8. (a) 前記成形ハウジングシール構造は、軸方向に形成される挟持シールを含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のエアフィルタカートリッジ。
9. (a) 前記挟持シールは、ハウジング係合される少なくとも4mm分の間隔を有する対向面を有することを特徴とする請求項８に記載のエアフィルタカートリッジ。
10. (a) 前記媒体梱包体は、複数のシングルフェーサ片を含み、
    (i) 前記シングルフェーサ片の夫々は、前記波形シート/前記面シートの組合せから構成されることを特徴とする請求項１に記載のエアフィルタカートリッジ。
11. (a) 前記媒体梱包体は、面シートに固定される縦溝流路付きシートからなるコイル状媒体組合せ体であることを特徴とする請求項１に記載のエアフィルタカートリッジ。
12. (a) 前記コイル状媒体組合せ体は、
    （i) 前記第1の流れ端部から軸方向の外側に向かうように、コイル状かつ段差状に拡張される外方突出面と、
    (ii) 前記第2の流れ端部から軸方向の内側に向かうように、コイル状かつ段差状に拡張される引っ込み面と、を備えることを特徴とする請求項１１に記載のエアフィルタカートリッジ。
13. (a) 前記第1の流れ端部は、前記コイル状媒体組合せ体の軸方向に沿う最も大きい断面距離の少なくとも20%の距離に達する中央の非先細り状の部分を備え、
    (b) 前記第2の流れ端部は、前記コイル状媒体組合せ体の軸方向に沿う最も大きい断面距離の少なくとも20%の距離に達する中央の非先細り状の部分を備えることを特徴とする請求項１２に記載のエアフィルタカートリッジ。
14. (a) 前記コイル状媒体組合せ体は、円形の周辺形状を有することを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載のエアフィルタカートリッジ。
15. (a) 前記コイル状媒体組合せ体は、対向する曲げられた端部を有する楕円形の周辺形状を有することを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載のエアフィルタカートリッジ。
16. (a) 前記コイル状媒体組合せ体は、２つの対向する曲げられた端部と、２つの対向する直線部分とを有する競馬場の走路形状を有することを特徴とする請求項１５に記載のエアフィルタカートリッジ。
17. (a) 面シートに固定される溝付シートにより入口縦溝流路の組と出口縦溝流路の組とを定義したコイル状媒体組合せ体であって、
    (i) 外側の側壁は第1の流れ端部とこれに対向する第2の流れ端部との間に拡張され、
    (ii) 前記コイル状媒体組合せ体の末端は内部に位置決めされ、
    (b) センター成形芯は、少なくとも前記末端をシールする一部を提供し、かつ前記コイル状媒体の中心部位で発泡されるポリウレタンから成形されることを特徴とするエアフィルタカートリッジ。
18. (a) 前記センター成形芯は、少なくとも1つが前記末端の一部をシールする端部スカート部を軸方向に外面的に突出して形成した対向端部を有することを特徴とする請求項１７に記載のエアフィルタカートリッジ。
19. (a) 前記センター芯は、0.24g/cc以下の密度を有することを特徴とする請求項１７または１８に記載のエアフィルタカートリッジ。
20. (a) 前記コイル状媒体組合せ体は、円形の周辺形状を有することを特徴とする請求項１７乃至１９のいずれか１項に記載のエアフィルタカートリッジ。
21. (a) 前記コイル状媒体組合せ体は、対向する曲げられた端部を有する楕円形の周辺形状を有することを特徴とする請求項１７乃至１９のいずれか１項に記載のエアフィルタカートリッジ。

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