JP2013513474A - コンパクトフィルタ、コンパクトフィルタを製造するための方法、およびフィルタ媒体 - Google Patents

Abstract

コンパクトフィルタが、フィルタハウジング内で取り替え可能に使用するためのコンパクトフィルタ要素を有し、コンパクトフィルタ要素が、ウェブ状のフィルタ媒体からなるフィルタ本体を有する。ウェブ状のフィルタ媒体は、少なくとも１つの平坦なフィルタ媒体ウェブと、少なくとも１つの波形のフィルタ媒体ウェブとを有し、それらのウェブは、互いに重ねて配置され、超音波溶接によって少なくとも部分的に互いに接続される。平坦なフィルタ媒体ウェブと波形のフィルタ媒体ウェブの少なくとも一方が、少なくとも２つの構成要素の複合材フィルタ媒体ウェブであり、少なくとも１つの構成要素が合成材料であり、１つの構成要素が非合成材料である。非合成材料は、植物由来材料であり、複合材フィルタ媒体ウェブの支持体を形成し、合成材料は、支持体に塗布された合成層である。

Description

本発明は、コンパクトフィルタ、特に自動車用のコンパクトエアフィルタであって、フィルタハウジング内で取り替え可能に使用するためのコンパクトフィルタ要素を備え、コンパクトフィルタ要素が、ウェブ状のフィルタ媒体からなるフィルタ本体を備え、少なくとも１つの平坦なフィルタ媒体ウェブと少なくとも１つの波形のフィルタ媒体ウェブが互いに重ねて配置され、超音波溶接によって一部の領域にわたって少なくとも部分的に互いに接続されるコンパクトフィルタに関する。

さらに、本発明は、コンパクトフィルタ、特に自動車用のコンパクトエアフィルタを製造する方法であって、前記コンパクトフィルタが、フィルタハウジング内で取り替え可能に使用するためのコンパクトフィルタ要素を備え、コンパクトフィルタ要素からなるフィルタ本体が、ウェブ状のフィルタ媒体からなり、少なくとも１つの平坦なフィルタ媒体ウェブと少なくとも１つの波形のフィルタ媒体ウェブが互いに重ねて配置され、超音波溶接によって一部の領域にわたって少なくとも部分的に互いに接続される方法に関する。

さらに、本発明は、少なくとも１つの平坦なフィルタ媒体ウェブと少なくとも１つの波形のフィルタ媒体ウェブが互いに重ねて配置され、超音波溶接によって一部の領域にわたって少なくとも部分的に互いに接続された、フィルタ媒体、特にウェブ状のフィルタ媒体、特に、好ましくはコンパクトフィルタのフィルタハウジング内で取り替え可能に使用するためのコンパクトフィルタ要素からなるフィルタ本体、特に自動車用のコンパクトエアフィルタに関する。

空気を濾過するとき、特に層状の濾紙から形成されたいわゆるコンパクトフィルタが広く使用されている。波形の濾紙ウェブが平坦な濾紙ウェブに取り付けられる。そのようにして形成された半完成品が、フィルタ本体に巻き付けられるか、または積層され、その結果、複数の平行に延びるガス通路が形成される。これらのガス通路は、栓によって交互に閉じられる。流入する空気は、原材料側（濾過されていない側）から、入口側で開いたガス通路内に流れ、出口側で、栓によって、フィルタ壁を通って隣接するガス通路に進められる。ここから、濾過された空気は、出口側で開いたガス通路を通って、フィルタの清浄側（濾過された側）に流れる。

（特許文献３）が、フィルタおよびフィルタを製造するための方法を開示している。フィルタは、コイルにウェブ状のフィルタ媒体を巻き付けることによって形成される。フィルタ媒体は、超音波溶接によって互いに取り付けられた平坦なフィルタ媒体ウェブと波形のフィルタ媒体ウェブから形成される。フィルタウェブは、ポリエステル不織布から形成される。

国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６９２７０号明細書 ドイツ特許出願第１０ ２００９ ０５８ ０６７．０号明細書 国際公開第２００７／０３５８０２Ａ１号明細書

本発明の目的は、最適な濾過作用および最適な耐用寿命を有するフィルタを簡単にかつ確実に実現することができるように、前述した種類のコンパクトフィルタ、フィルタ要素、および方法を設計することである。

本発明によれば、これは、フィルタ媒体ウェブ（平坦なフィルタ媒体ウェブと波形のフィルタ媒体ウェブ）の少なくとも一方が、少なくとも２つの構成要素からなる複合材から構成され、構成要素の少なくとも１つが合成材料であり、構成要素の少なくとも１つが非合成材料であることによって実現される。

したがって、本発明によれば、フィルタ媒体ウェブの少なくとも一方は、合成材料と非合成材料の少なくとも２層の構成である。このようにすると、合成フィルタ材料の利点が、非合成フィルタ材料の利点と組み合わされる。合成フィルタ材料は、容易に互いに融接または溶接することができる。フィルタ媒体ウェブを接続するための別個の接着剤の使用は必要なく、これにより、材料浪費およびそれに伴うコストが低減する。さらに、波形のフィルタ媒体ウェブと平坦なフィルタ媒体ウェブの間に形成された通路の局所狭窄の危険が減少される。そのような狭窄は、従来技術のフィルタにおいて、平坦なフィルタ媒体ウェブ上にウェブの長手方向で塗布されたホットメルトの接着剤ビーズを用いて半完成製品を製造するときに生じる。したがって、本発明により、通路内での圧力損失が最小限にされる。

波形のフィルタ媒体ウェブの波頂で半完成品を融接するとき、通路は空いており、すなわち妨げがない。さらなる利点は、合成繊維のサイズおよび形状、ならびに合成層の層厚さを簡単にかつ正確に予め決定できることである。他方、非合成材料によって、有利には、濾過すべき流体から最小の粒子でさえ濾過して除去することができる微細孔を有する高密度フィルタ媒体を形成することができる。合成材料と非合成材料の複合材は、有利には、従来のフィルタ媒体ウェブに比べて、半完成品の強度および安定性を高める。例えば、特に、伸縮剥離（ｔｅｌｅｓｃｏｐｉｎｇ）と呼ばれる半完成品における層分離または層剥離が防止される。従来技術から知られているコンパクトフィルタを車両で使用するとき、そのような層剥離は、車両の動作時に生じる振動により引き起こされることがある。層剥離は、コンパクトフィルタの故障または機能不良をもたらすことがある。有利には、非合成材料はセルロースとし得る。セルロースは、安定な構造を有し、難燃性を容易に与えることができるという利点を有する。製造プロセス中、セルロースのウェブの孔径は、特に繊維直径を予め決定（選択）することによって容易に調節可能である。さらに、セルロースは、優れたコスト対性能比を有する。

有利な実施形態では、複合材フィルタ媒体ウェブは、植物由来材料、特にセルロースからなる支持体を有することができ、そこに合成層、特にメルトブロー層が塗布される。メルトブロー層の３次元収容構造によって、優れたフィルタ性能が実現され、これによりフィルタの耐用寿命が延びる。実験から示されているように、メルトブロー層を備える複合材フィルタ媒体ウェブを用いたフィルタの耐用寿命は、現在広く使用されているナノファイバコーティングを備える複合材フィルタ媒体ウェブを用いたフィルタの耐用寿命よりも長い。それでも、ナノファイバコーティングを備える複合材フィルタ媒体ウェブは、合成材料と非合成材料からなる複合材を備えない従来のフィルタ媒体ウェブよりは、フィルタ技術および耐用寿命の面で優れている。

有利には、複合材フィルタ媒体ウェブは、構成要素の接着剤を用いた貼り合わせによって実現することができ、または構成要素のカレンダー加工もしくは超音波融接もしくは溶接によって実現することができる。そのような複合材フィルタ媒体ウェブはまた、波形のフィルタ媒体ウェブのための製造プロセスで必要とされる複合材の品質に関する高い要件を満たす。このようにして、非合成材料からの合成材料の局所剥離が防止される。そのような剥離は、平坦なフィルタ媒体ウェブと波形のフィルタ媒体ウェブの間の通路の狭窄を引き起こすことになる。特に、通路の入口領域では、剥離を防止するために高い複合材品質を実現することが重要である。そのような剥離は、材料の領域を褶曲させ、対応する通路をほぼ完全に閉止することがある。このため、複合材およびその品質が、複合材フィルタ媒体ウェブの要点である。ウェブ複合材の５％超のスポット密度でのメルトブローとセルロースの超音波溶接は、適した接続または取付方法であることが分かっている。あるいは、特に、難燃性を与えられているフィルタ媒体、好ましくは難燃性を有するセルロース支持体を使用するとき、複合材は、接着剤を用いた貼り合わせによって製造することもでき、このプロセスもよく適している。貼り合わせは、特にスプレー接着剤または精密エンボスローラを使用することによって均一に表面全体にわたって実現することができる。

合成材料の繊維の平均直径は、有利には、０．５マイクロメートル〜２０マイクロメートルとし得る。広範な試験によって示されているように、このようにすると、メルトブロー層によって非常に効率の良い３次元収容構造を実現することができる。そのような構造では、粒子は、ナノファイバでコーティングされたフィルタ媒体の場合のように表面上に堆積されるだけではない。特にナノファイバコーティングと比較すると、メルトブロー層によって、より大きい層厚さを実現することができる。

さらなる有利な実施形態では、合成材料は、一峰性分布の繊維直径を有することができ、合成材料の層厚さは、平均繊維直径の約２０倍〜３００倍でよい。実験により示されているように、約４ｇ／ｍ^２超の合成材料の坪量が、濾過性能に関して、および超音波溶接によって行われるフィルタ媒体ウェブの接続の品質に関して特に有益である。

有利には、合成材料は、２つの異なる平均繊維直径、特に３マイクロメートル〜２０マイクロメートルの第１の平均繊維直径と、１マイクロメートル未満の第２の平均繊維直径とを有する二峰性分布の繊維直径を有することができる。このようにすると、３マイクロメートル〜２０マイクロメートルの平均直径を有するより大きな繊維が支持機能を果たすことができる。１マイクロメートル未満の直径を有するより小さな繊維は、表面拡大、したがって濾過性能の改良に寄与することができる。

安定性および濾過性能に関するさらなる改良を実現するために、合成材料の層厚さは、最小平均繊維直径の約２５倍〜３００倍とし得、特に２５マイクロメートル〜３００マイクロメートルとし得る。

さらなる有利な実施形態では、非合成材料の層厚さは、約１５０マイクロメートル〜６６０マイクロメートルとし得る。そのような材料厚さは、製造中に良好に取り扱うことができる。このようにすると、これらの層厚さに関して、流入表面積の最適な割合を非合成材料によってカバーすることができるので、フィルタ要素の圧力損失も、濾過に最適な範囲内で維持することができる。

平坦なフィルタ媒体ウェブと波形のフィルタ媒体ウェブは、有利には、連続接続線または断続接続線に沿って互いに接続することができる。好ましくは、接続線は、波形のフィルタ媒体ウェブの波頂に延びる。波頂での溶接の利点は、長手方向での溶接により、半完成品でフィルタ表面積が失われないことである。なぜなら、平坦なフィルタ媒体ウェブと波形のフィルタ媒体ウェブが互いに接続される波頂の領域には、どのみち最小量しか流れが通らないからである。超音波溶接によって接続するとき、特に断続溶接継ぎ目が有益であることが分かっている。溶接ラインまたは継ぎ目の中断は、好ましくは、それぞれ約１０ｍｍの長さである。溶接ラインまたは継ぎ目の幅は、好ましくは約０．５ｍｍ〜１ｍｍである。隣接する波頂での２つの隣接する溶接ラインの間隔は、好ましくは約６．１ｍｍ〜７ｍｍである。接続線は直線でも曲線でもよい。

別の有利な実施形態では、平坦なフィルタ媒体ウェブと波形のフィルタ媒体ウェブによって画定された、または境界を画された通路をそれぞれ一端で閉止することができ、特にホットメルトによって封止するか、または超音波溶接によって溶接閉鎖することができる。このようにすると、濾過すべき流体が、強制的に通路壁を通される。ホットメルトは、通常は封止または接着のために採用される材料または接着剤であり、常温では固体であるが、加熱時には液体溶融物に変換される。超音波溶接による閉止または封止は、追加の接着剤が必要ないという利点を有する。

コンパクトフィルタの可燃性を低減するために、フィルタ媒体ウェブの少なくとも一方が難燃性を有すると有利であることがある。

さらに、本発明によれば、技術的な目的は、フィルタ媒体ウェブの少なくとも一方が、少なくとも２つの構成要素からなる複合材から構成され、構成要素の少なくとも１つが合成材料であり、構成要素の少なくとも１つが非合成材料である方法に関して解決される。本発明によるコンパクトフィルタに関連して上述した利点は、本発明の方法にも当てはまる。

複合材フィルタ媒体ウェブを製造するための方法の有利な実施形態では、合成層、特にメルトブロー層を、植物由来材料、特にセルロースからなる支持体上に塗布することができる。

本発明による目的は、さらに、フィルタ媒体ウェブの少なくとも一方が、少なくとも２つの構成要素からなる複合材から構成され、構成要素の少なくとも１つが合成材料であり、構成要素の少なくとも１つが非合成材料であるフィルタ媒体によって解決される。本発明によるコンパクトフィルタの上述した利点は、同様にフィルタ媒体にも当てはまる。

有利には、複合材フィルタ媒体ウェブは、合成層、特にメルトブロー層を有する植物由来材料、特にセルロースからなる支持体を有することができる。

本発明のさらなる利点、特徴、および詳細は、以下の説明から得られる。以下の説明において、図面を用いて本発明の一実施形態をより詳細に説明する。当業者は、図面、明細書、および特許請求の範囲において組み合わせて開示する特徴を、好適に個別に組み合わせ、それらを他の有用な組合せに組み合わせることができよう。

互いに重ねて配置されて互いに接続された、メルトブロー層を備えるセルロース支持体からなる平坦なフィルタ媒体ウェブと波形のフィルタ媒体ウェブとから構成されたウェブ状のフィルタ媒体からなるコンパクトフィルタ要素を備えるコンパクトフィルタの概略斜視図である。 図１のウェブ状のフィルタ媒体の概略断面図である。 ＩＳＯ試験用ダストを投入したときの、メルトブロー層無しのセルロース支持体を用いたフィルタ媒体の圧力推移と比較した図１のフィルタ媒体の圧力推移を示す図である。 煤を投入したときの、メルトブロー層無しのセルロース支持体を用いたコンパクトフィルタ要素の圧力推移と比較した図１のコンパクトフィルタ要素に関する圧力推移を示す図である。 図１および図２のウェブ状のフィルタ媒体を製造するためのデバイスを示す図である。

図面中、同じ要素は同じ参照符号で識別する。

図１に、自動車用のコンパクトエアフィルタとして具現化されたコンパクトフィルタ１０を概略斜視図で示す。コンパクトフィルタ１０は、フィルタ本体１４を有するコンパクトフィルタ要素１２と、概略的に図示されるフィルタハウジング１６とを備える。フィルタハウジング１６は、特定の保全間隔でコンパクトフィルタ要素１２を交換することができるように、詳細には開示しない様式で分解可能である。フィルタ本体１４は、ウェブ状のフィルタ媒体１８から形成される。ウェブ状のフィルタ媒体１８は、平坦なフィルタ媒体ウェブ２０と波形のフィルタ媒体ウェブ２２から構成され、これらのフィルタ媒体ウェブは、連続接続直線または曲線に沿って、波形のフィルタ媒体ウェブ２２の波頂２４に沿って超音波溶接によって互いに接続される。ウェブ状のフィルタ媒体１８の構成は、図２および図４に示されている。そのような半完成品から、フィルタ本体１４は、交互に重ねて配置されるように平坦なフィルタ媒体ウェブ２０と波形のフィルタ媒体ウェブ２２を巻き付ける、積層する、または折り重ねることによって形成される。交互に隣接する波形のフィルタ媒体ウェブ２２と平坦なフィルタ媒体ウェブ２０は、それらの層構成により、複数のガス通路２６および２６’を形成し、これらのガス通路２６および２６’は、フィルタ本体１４の長手方向軸２８に平行に延びる。ガス通路２６および２６’は、フィルタ本体１４をほぼ完全に貫いている。しかし、見やすくするために、いくつかのガス通路２６、２６’のみを概略長手方向断面図で示してあり、これを基本図とする。

隣接するガス通路２６および２６’は、ホットメルト３０および３０’によって交互に気密封止される。コンパクトフィルタ１０の清浄側（濾過された側）３２に隣接する端部でホットメルト３０によって閉じられた入口側での各ガス通路２６は、コンパクトフィルタ１０の原材料側（濾過されていない側）３４に向いている端部でホットメルト３０’によって閉じられた出口ガス通路２６’に隣接するように位置される。例示的形態では、出口側でのガス通路２６’は、ウェブ状のフィルタ媒体１８のガス通路である。入口側のガス通路２６は、ウェブ状のフィルタ媒体１８の２つの隣接する層を重ねて配置することによって形成されるガス通路である。また、入口側ガス通路がウェブ状のフィルタ媒体のガス通路である逆の状況も可能である。

フィルタハウジング１６は入口開口３６を有し、この入口開口３６を通して、ダストを含む空気が、矢印３８の方向に、コンパクトフィルタ要素１２の原材料側３４へ流れる。ここで、ダストを含む空気は、矢印４０によって示されるように、入口側で開いたガス通路２６に入る。この入口側の空気流は、出口側でホットメルト３０によって詰まる、またはせき止められる。入口側でのガス通路２６と、出口側のガス通路２６’は、フィルタ媒体ウェブ２０および２２のフィルタ壁４１によって互いに分離される。上述したせき止め効果により、入口側での空気流は、矢印４２に従って、フィルタ壁４１を通って出口側のガス通路２６’に進む。空気が通過するとき、ダスト粒子は捕集され、空気は、濾過された空気として、矢印４４に従って出口側のガス通路２６’から出て清浄側３２に進む。入口側のホットメルト３０’は、空気が原材料側３４に逆流するのを防止する。

フィルタ媒体ウェブ２０および２２は、セルロース支持体４６とメルトブロー層４８からなる複合材からそれぞれ構成される複合材フィルタ媒体ウェブである。メルトブロー層４８は、接着剤を用いたセルロース支持体４６への貼り合わせによって接続される。

メルトブロー層４８は、一峰性分布の繊維直径を有し、平均繊維直径は約０．５マイクロメートル〜２０マイクロメートルである。メルトブロー支持体４８の層厚さは、平均繊維直径の約２５倍〜３００倍である。坪量は、約４ｇ／ｍ^２よりも大きい。

セルロース支持体４６の層厚さは、約１５０マイクロメートル〜６６０マイクロメートルである。

フィルタ媒体ウェブ２０および２２が難燃性を有するように、セルロース支持体４６は難燃性となるように処理される。

メルトブロー支持体４８は、高い分離作用を有するデプスフィルタ層として、仕上がったコンパクトフィルタ要素１２の流入側で作用する。また、超音波溶接による製造時、メルトブロー層４８は、平坦なフィルタ媒体ウェブ２０に波形のフィルタ媒体ウェブ２２を固定するための接着剤としても働く。

コンパクトフィルタ要素１２の動作時、メルトブロー層４８は、セルロース支持体４６と相互作用して空気を濾過する。図３に、例示的に、ＩＳＯ（国際標準化機構）試験用ダストを投入したときの、メルトブロー層４８有りのセルロース支持体４６とメルトブロー層４８無しのセルロース支持体４６の比較の圧力推移が示される。座標系において、水平軸の方向には、フィルタ媒体ウェブ２０および２２のダスト負荷（ダスト貯留能力）が線形目盛で示され、垂直軸の方向には、フィルタ媒体１８の原材料側と清浄側の間での圧力損失（気流制限）の増加が線形目盛で示される。図３の左側の曲線５０は、メルトブロー層無しのセルロース支持体を有するフィルタ媒体ウェブを使用したときの圧力推移に対応する。図３の右側の曲線５２は、メルトブロー層４８有りのセルロース支持体４６を使用したときの圧力推移に対応する。

ＩＳＯ試験用ダストを投入したとき、ダストの貯留による圧力増加は、メルトブロー層４８有りのセルロース支持体４６において、メルトブロー層４８無しのセルロース支持体４６の場合よりも後になってから生じる。さらに、メルトブロー層４８有りのセルロース支持体４６の圧力増加は、メルトブロー層無しセルロース支持体での圧力増加よりも小さい。

メルトブロー層４８無しのセルロース支持体４６の場合、圧力増加の推移は、表面上にダストケーキが生じるとすぐに、より平坦になる。さらなる圧力増加は、主に、セルロース支持体４６の表面上でのダスト層の成長によるものである。

メルトブロー層４８有りのセルロース支持体４６では、メルトブロー層４８がダスト粒子の大部分を捕集し、それに従って、セルロース支持体４６内へのダスト粒子の蓄積が減少される。このようにして、高密度のセルロース支持体４６の微細孔が詰まる危険が低減される。これにより、始めから、メルトブロー層４８無しのセルロース支持体４６に比べてかなり平坦な圧力増加推移となる。これは、全体として、濾過作用に対して有利な効果を有する。さらに、メルトブロー層４８により、ダスト分離効率も改良される。これも有利である。

図３ａには、例示的に、煤を投入したときの、メルトブロー層４８有りのセルロース支持体４６とメルトブロー層４８無しのセルロース支持体４６の圧力推移が比較して示されている。図３に示される状況とは対照的に、コンパクトフィルタ要素１２の原材料側３４と清浄側３２の間での圧力損失（気流制限）の増加が示される。図３に示したのと同様に、座標系において、垂直軸の方向には、圧力損失の増加が線形目盛で示される。図３とは異なり、水平軸の方向には、フィルタの煤捕集寿命が線形目盛で例示される。煤は、９５ｎｍの平均粒子サイズを有し、ディーゼルエンジンによって発生される煤粒子（ディーゼル微粒子物質）と同様である。図３ａの左側での曲線５０ａは、メルトブロー層無しのセルロース支持体を有するフィルタ媒体ウェブを使用したときの圧力損失に対応する。右側の曲線５２ａは、メルトブロー層４８有りのセルロース支持体４６を使用したときの圧力推移に対応する。他の点では、図３に関連付けて上述した説明が、図３ａの圧力推移にも同様に当てはまる。

図４には、ウェブ状のフィルタ媒体１８を製造するためのデバイス５４が示されている。平坦なフィルタ媒体ウェブ２０と、始めはやはり平坦である波形のフィルタ媒体ウェブ２２が、好ましくはエンドレスウェブの形態で利用可能になっている。波形のフィルタ媒体ウェブ２２の波形は、逆方向に回転する一対の波形ローラ５６と５８によってエンボス領域で実現される。図４の下部に示される案内波形ローラ５８は、エンボス加工が行われた後、ほぼ半周にわたって波形のフィルタ媒体ウェブ２２を案内する。メルトブロー層４８は、波形のフィルタ媒体ウェブの、案内波形ローラ５８とは反対の側に位置される。

波形ローラ５６および５８は、それらの形状は歯車と同様であるが、幅がはるかに広い。波形ローラ５６および５８は、波形を生成するための噛み合い曲線を設けられる。波形ローラ上の曲線は、波形のフィルタ媒体ウェブ２２の波形状および高さを決定する。

案内波形ローラ５８の回転方向（矢印６６）でエンボス領域の後ろに、超音波溶接ユニット６０が存在する。超音波溶接ユニット６０は、超音波ソノトロード６２を備え、超音波ソノトロード６２は、案内波形ローラ５８の回転時に、案内波形ローラ５８の対面する曲線ピーク６３に係合する。

平坦なフィルタ媒体ウェブ２０は、偏向ローラ６４によって案内波形ローラ５８に供給され、案内波形ローラ５８の回転方向６６で超音波ソノトロード６２の手前で、波形のフィルタ媒体ウェブ２２に接するように配置される。メルトブロー支持体４８は、波形のフィルタ媒体ウェブ２２の平坦なフィルタ媒体ウェブ２０に面している。

互いに接触しているフィルタ媒体ウェブ２０と２２が、案内波形ローラ５８によって一緒に送られる。超音波ソノトロード６２に面する曲線ピーク６３上にある波形のフィルタ媒体ウェブ２２の波頂２４が、平坦なフィルタ媒体ウェブ２０に溶接される。このために、超音波ソノトロード６２は、曲線ピーク６３上に超音波周波数で波を打ちこむ。それにより生成される高い温度により、超音波ソノトロード６２と曲線ピーク６３の間に位置されたフィルタ媒体ウェブ２０および２２の領域は局所的に加熱し、それによりメルトブロー層４８が溶融する。メルトブロー層４８は、互いに、および２つのセルロース支持体４６のマトリックス内に浸透する。その後の凝固により、メルトブロー層４８は、フィルタ媒体ウェブ２０と２２を互いに固定接続する。

超音波ソノトロード６２は、案内波形ローラ５８の曲線ピーク６３上で連続接続線に沿ってフィルタ媒体ウェブ２０と２２を溶接するように設計される。例示的実施形態では、接続線は、案内波形ローラ５８の回転軸に平行に延びる。

案内波形ローラ５８の回転方向６６で超音波ソノトロード６２の後ろで、ウェブ状のフィルタ媒体１８は、偏向ローラ６８によってさらなる加工ユニット（図示せず）に供給される。加工ユニットによって、ウェブ状のフィルタ媒体１８のガス通路２６は、ホットメルト３０によって一方の側で気密封止される。このとき、他方の側でのホットメルト３０’によるガス通路２６’の封止は、後でフィルタ本体１４を設計する際に実現される。

コンパクトフィルタ１０全体の製造を以下に開示する。

セルロース支持体ウェブ４６に難燃性を与える。

メルトブロー層４８をセルロース支持体ウェブ４６に塗布する。

そのようにして製造されたフィルタ媒体ウェブ２０および２２から、その後、上述した様式でデバイス５４によってウェブ状のフィルタ媒体１８を製造する。

ウェブ状のフィルタ媒体１８から、好ましくは巻付けまたは積層によってコンパクトフィルタ要素１２のフィルタ本体１４を形成する。ここで、ガス通路２６’も、ホットメルト３０’によって一方の側で閉止または封止される。さらに、平坦なホットメルト接着剤トレースを、ガス通路２６および２６’の延びに対して横方向に塗布することができ、フィルタ本体１４をさらに一体に保つ。コンパクトフィルタ要素１２を具現化するために、好ましくは、架橋する、特に化学的に後架橋するホットメルト（反応性接着剤）を特にホットメルト３０’として使用することができる。架橋ホットメルトは、架橋（反応）の完了後には高温で軟化しないという利点がある。超音波溶接と組み合わせた反応性接着剤の使用により、有利には、より高温でさえ安定なフィルタ本体１４が得られる。このようにすると、より高温、特に８０℃を超える温度でさえ、ホットメルト（接着剤）の急激な軟化が生じることはない。そのような軟化は、フィルタ本体１４の伸縮剥離およびフィルタ本体の機能不良をもたらすことがある。

コンパクトフィルタ要素１２は、シールを設けられる。このために、ポリウレタン（ＰＵＲ）が、コンパクトフィルタ要素１２の周りに成形される。あるいは、コンパクトフィルタ要素１２は、シールを有するケージ内に配置することができる。

コンパクトフィルタ要素１２は、フィルタハウジング１６内に挿入される。

コンパクトフィルタ１０の上述した実施形態、およびそのようなフィルタを製造するための方法では、とりわけ以下の修正形態が想定可能である。

本発明は、空気濾過用のコンパクトフィルタ１０に関連付けた使用に限定されない。他の気体流体または液体流体、例えば水、油、または燃料の濾過に使用することもできる。

本発明は、トラックまたは乗用車または他の自動車で使用することができる。また、例えば工業用モータなど、工業用使用も可能である。

上述したように複合材として２つのフィルタ媒体ウェブ２０、２２を具現化するのではなく、平坦なフィルタ媒体ウェブ２０または波形のフィルタ媒体ウェブ２０のみを、合成材料と非合成材料からなる複合材として提供することもできる。

また、フィルタ媒体ウェブ２０、２２は、３つ以上の構成要素からなる複合材から構成することもできる。

セルロースの代わりに、異なるタイプの非合成材料、例えば植物由来材料を使用することもできる。

メルトブロー層４８の代わりに、別の合成層、例えばナノファイバコーティングを使用することもできる。

貼り合わせを使用する代わりに、メルトブロー層４８とセルロース支持体４６の複合材を、別の様式で、例えば構成要素のカレンダー加工、好ましくはホットカレンダー加工、または超音波溶接によって形成することもできる。構成要素の超音波溶接は、好ましくは複合材表面の５％超のスポット密度で実現することができる。

一峰性分布の繊維直径ではなく、メルトブロー層４８は、少なくとも２つの異なる平均繊維直径を有する二峰性分布の繊維直径を有することもでき、平均繊維直径は、例えば約３マイクロメートル〜２０マイクロメートルと、約１マイクロメートル未満である。この場合、合成材料の層厚さは、最小平均繊維直径の２５倍〜３００倍、例えば２５マイクロメートル〜３００マイクロメートルとし得る。

一峰性分布でも二峰性分布でも、より大きいまたはより小さい繊維直径を使用することができる。また、一峰性分布の繊維直径でのメルトブロー層４８の坪量は、好ましくは約４ｇ／ｍ^２未満でよい。

平坦なフィルタ媒体ウェブ２０と波形のフィルタ媒体ウェブ２２は、連続する接続線に沿って互いに接続するのではなく、断続接続線に沿って互いに接続することもできる。例えば、好ましくは、長さ方向で１０ｍｍ毎に、波形のフィルタ媒体ウェブ２２の波頂２４に幅３ｍｍの溶接継ぎ目を形成することができる。このために、特別に設計された超音波ソノトロードを採用することもできる。

ホットメルト３０、３０’によって閉止するのではなく、ガス通路２６、２６’を他の方法で閉止（封止）することもできる。例えば、ガス通路２６、２６’は、超音波溶接によって溶接閉鎖することもできる。このようにすると、いずれにせよ存在しているメルトブロー層４８を使用することができるので、別個の接着剤は必要ない。

両方のフィルタ媒体ウェブ２０、２２に難燃性を与えるのではなく、フィルタ媒体ウェブの一方にのみ難燃性を与えることもでき、また、どちらにも難燃性を与えないこともできる。

波形ローラ５６および５８は、真直ぐの噛み合い構成を有するのではなく、傾いた噛み合い構成を有することもできる。この場合、それに従って、接続線は、案内波形ローラの回転軸に対して傾いて延びる。

本発明の具体的な実施形態を、本発明の原理を例示するために図示してより詳細に説明してきたが、そのような原理から逸脱することなく他の形で本発明を具現化することもできることを理解されたい。

Claims (20)

1. フィルタハウジング内で取り替え可能に使用するためのコンパクトフィルタ要素を備えるコンパクトフィルタであって、
   前記コンパクトフィルタ要素が、ウェブ状のフィルタ媒体からなるフィルタ本体を備え、
   前記ウェブ状のフィルタ媒体が、少なくとも１つの平坦なフィルタ媒体ウェブと、少なくとも１つの波形のフィルタ媒体ウェブとを備え、前記フィルタ媒体ウェブ同士が、互いに重ねて配置され、超音波溶接によって少なくとも部分的に互いに接続され、
   前記平坦なフィルタ媒体ウェブと前記波形のフィルタ媒体ウェブの少なくとも一方が、少なくとも２つの構成要素からなる複合材フィルタ媒体ウェブから構成され、前記構成要素の少なくとも１つが合成材料であり、前記構成要素の少なくとも１つが非合成材料であるコンパクトフィルタ。
2. 前記非合成材料が、植物由来材料であり、前記複合材フィルタ媒体ウェブの支持体を形成し、前記合成材料が、前記支持体に塗布された合成層である請求項１に記載のコンパクトフィルタ。
3. 前記植物由来材料がセルロースであり、前記合成層がメルトブロー層である請求項２に記載のコンパクトフィルタ。
4. 前記複合材フィルタ媒体ウェブが、前記少なくとも２つの構成要素を、接着剤を用いて貼り合わせる、カレンダー加工する、または超音波溶接することによって形成される請求項１に記載のコンパクトフィルタ。
5. 前記合成材料が繊維を含み、前記繊維が、０．５マイクロメートル〜２０マイクロメートルの平均繊維直径を有する請求項１に記載のコンパクトフィルタ。
6. 前記合成材料が、前記繊維の一峰性分布の繊維直径を有し、前記合成材料の層厚さが、前記平均繊維直径の５０倍〜３００倍である請求項５に記載のコンパクトフィルタ。
7. 前記合成材料が、前記繊維の二峰性分布の繊維直径を有し、第１の平均繊維直径と、前記第１の平均繊維直径よりも小さい第２の平均繊維直径とを有する請求項５に記載のコンパクトフィルタ。
8. 前記第１の平均繊維直径が３マイクロメートル〜２０マイクロメートルであり、前記第２の平均繊維直径が１マイクロメートル未満である請求項７に記載のコンパクトフィルタ。
9. 前記合成材料の層厚さが、最小平均繊維直径の約２５倍〜３００倍である請求項７に記載のコンパクトフィルタ。
10. 前記層厚さが、２５マイクロメートル〜３００マイクロメートルである請求項９に記載のコンパクトフィルタ。
11. 前記非合成材料の層厚さが、約１５０マイクロメートル〜６６０マイクロメートルである請求項１に記載のコンパクトフィルタ。
12. 前記平坦なフィルタ媒体ウェブと前記波形のフィルタ媒体ウェブが、連続する接続線または断続的な接続線に沿って互いに接続される請求項１に記載のコンパクトフィルタ。
13. 前記平坦なフィルタ媒体ウェブと前記波形のフィルタ媒体ウェブが流路を画定し、前記流路がそれぞれ一端で封止される請求項１に記載のコンパクトフィルタ。
14. 前記流路の前記一方の端部が、ホットメルトによって封止されるか、または超音波溶接による溶接閉鎖によって封止される請求項１３に記載のコンパクトフィルタ。
15. 前記平坦なフィルタ媒体ウェブと前記波形のフィルタ媒体ウェブとの少なくとも一方が難燃性を有する請求項１に記載のコンパクトフィルタ。
16. フィルタハウジング内で取り替え可能に使用するためのコンパクトフィルタ要素を備えるコンパクトフィルタの製造方法であって、前記コンパクトフィルタ要素のフィルタ本体が、ウェブ状のフィルタ媒体から構成され、少なくとも１つの平坦なフィルタ媒体ウェブと少なくとも１つの波形のフィルタ媒体ウェブとが互いに重ねて配置され、超音波溶接によって少なくとも部分的に互いに接続されて、ウェブ状のフィルタ媒体を形成し、
    前記平坦なフィルタ媒体ウェブと前記波形のフィルタ媒体ウェブの少なくとも一方を、少なくとも２つの構成要素からなる複合材フィルタ媒体として構成するステップを含み、前記構成要素の少なくとも１つが合成材料であり、前記構成要素の少なくとも１つが非合成材料であるコンパクトフィルタの製造方法。
17. 前記非合成材料を支持体として提供するステップと、前記支持体上に合成材料の層を塗布するステップとを含む請求項１６に記載のコンパクトフィルタの製造方法。
18. 前記非合成材料が植物由来であり、前記合成材料がメルトブロー層である請求項１７に記載のコンパクトフィルタの製造方法。
19. 少なくとも１つの平坦なフィルタ媒体ウェブと、少なくとも１つの波形のフィルタ媒体ウェブとを備えるフィルタ媒体であって、前記フィルタ媒体ウェブ同士が、互いに重ねて配置され、超音波溶接によって少なくとも部分的に互いに接続され、前記平坦なフィルタ媒体ウェブと前記波形のフィルタ媒体ウェブの少なくとも一方が、少なくとも２つの構成要素からなる複合材フィルタ媒体ウェブから構成され、前記構成要素の少なくとも１つが合成材料であり、前記構成要素の少なくとも１つが非合成材料であるフィルタ媒体。
20. 前記複合材フィルタ媒体ウェブが、前記非合成材料の支持体と、前記支持体に塗布された前記合成材料からなるメルトブロー層とを備え、前記非合成材料が植物由来である請求項１９に記載のフィルタ媒体。
    

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