JP6568174B2 - 溝付きフィルタ装置における圧縮を排除するための方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は流体フィルタに関し、さらに特に、表面板材料と波形フィルタ材料との交互層を有し、かつ、この交互層は濾過されるべき流体の通過のための実質的に縦方向に方向配置された溝を形成するフィルタ要素の構成と使用とに関する。

流体から微粒子物質を濾過して取り除くために使用されるタイプのフィルタ装置が、微粒子物資を含む流体を受け入れるための入口と、微粒子物質を含まない流体を必要とする装置に対して濾過された流体を配送するための出口とを有するフィルタハウジングを含むことがある。例えば、エンジンまたは空気圧縮機の中に入る空気から取り除かれない場合にそのエンジンまたは空気圧縮機の損傷の原因となる可能性がある埃や水や他の微粒子物質を取り除くために、フィルタがエンジンまたは空気圧縮機の空気入口に備えられるだろう。

こうしたフィルタでは、典型的には、微粒子物質の固まりが、流体がフィルタの入口から出口に移動する時にその流体がフィルタ要素を通過しなければならない形でフィルタハウジング内に取り付けられているフィルタ要素によって取り除かれる。このフィルタ要素は、典型的には、流体から微粒子物質を取り除く多孔性フィルタ材料のフィルタパックを含む。時間の経過に応じて、このフィルタ要素のフィルタパックが、微粒子物質によって塞がれるか覆われ、このことが、フィルタの出口において微粒子を含まない流体を供給するという機能をフィルタ要素が持続するために、フィルタ要素の取り外しと交換とを不可欠なものにする。

濾過されるべき流体がフィルタを通過する最中にフィルタ要素を迂回することが不可能であるように、ハウジング内のフィルタ要素の連結箇所に封止装置が備えられている。特に、流体フィルタを提供するために一般的に使用されている従来の対応策の１つでは、フィルタ要素は、メディアパック（ｍｅｄｉａ ｐａｃｋ）と、このメディアパックの入口端部に取り付けられている装着フランジと、シール支持枠とを含み、このシール支持枠は、シールを支持するためにメディアパックの出口端部から軸方向に突き出すその環状の軸方向部分を含む。このシールは、ハウジングの内側表面に対して半径方向および／または軸方向において封止するように形状構成されている。

このような従来技術のシール支持枠は、典型的には、メディアパックの出口端部を完全に横断して延びる一体状のウェブを含む。これらのウェブは、メディアパックに作用する圧力に抵抗するために備えられている場合があり、この圧力は、メディアパックの中央部分が下流方向に外方に弓状に曲がることを引き起こす可能性がある。以前においては、特にメディアパックが汚れまたは湿気によって飽和させられる場合に、フィルタのメディアパックの中央部分が最大割合の入口流体圧力を受けて下方に圧縮することを防止するために、メディアパックの出口面を完全に横断して延びる一体状のウェブを有するこうしたシール支持枠が、いわゆる「溝付きフィルタ」のための波形フィルタ材料の積み重ね層または巻き付け層によって形成されているメディアパックにおいて特に必要だった。ある特許文献には、メディアパックの表面を完全に横断して延びる一体状のウェブを含む軸方向に延びるシール支持枠の環状部分に取り付けられているシールを有するフィルタパックが開示されている（例えば、特許文献１及び２参照。）。

過去において行われてきたように、シール支持枠の軸方向に延びる環状部分上に取り付けられているシールを有することが、フィルタパックの出口端部においてウェブによって占められている空間と共に、ハウジングの内側の体積の大きな部分を望ましくない形で浪費し、および、場合によっては、ウェブ状の軸方向に延びるシール支持枠が取り除かれることが可能である場合のハウジングの大きさに比べて、そのハウジングがより大きなものとなることの原因となる。

米国特許第６，１９０，４３２号明細書 米国特許第６，６１０，１１７号明細書

したがって、改良されたフィルタ要素と、フィルタ要素の圧縮を排除するための手段を依然として提供すると同時にフィルタハウジングの空洞の内側の体積をより適切に利用する形状のフィルタ装置とを提供することが望ましい。

本発明は、表面板材料と波形フィルタ材料との交互層を有し、この交互層が、フィルタ要素の第１の端部から第２の端部に軸方向に延びる実質的に縦方向に方向配置されている溝を形成し、および、フィルタ要素が、フィルタ要素の第１および第２の端部のどちらか一方または両方に直接的に取り付けられておりかつフィルタ要素の互いに隣接する層を一体的に連結する１つまたは複数の架橋要素をさらに有するフィルタ要素の使用によって、改良されたフィルタ要素とフィルタ装置とを提供する。この架橋要素は、フィルタ要素が作動圧力差を被る時のフィルタ要素の層の圧縮に対する抵抗性を実現する。

この架橋要素は、接着剤および/または機械的手段によってフィルタ表面の一方または両方に取り付けられている。

本発明の一形態では、１つまたは複数の接着剤ビーズがフィルタ要素の一方または両方の端部を横断して付着させられている。この接着剤は、例えばホットメルト接着剤、または、単一または複数の部分のウレタンまたはエポキシを含む、作動環境内での使用のための適切な接着剤であってよい。

本発明の特定の形態では、架橋要素が、接着剤ビーズ中に埋め込まれた材料のストリングまたはストリップのような可とう性要素を含むことがある。この材料ストリップは、無定形の複数の平行または螺旋状のストランドを含む様々な適切な形態をとることがある。複数の別々のストリングまたは可とう性要素が共通の接着剤ビーズ中に埋め込まれてもよい。

本発明の他の形態では、架橋要素は、フィルタ要素の一方または両方の末端に直接的に取り付けられている剛性の支持部品を含む。この剛性の支持部品は、下に付着させられた接着剤ビーズによって、または、この剛性の支持部品をカプセル封入することによって、所定の位置に保持されるだろう。この剛性の支持部品は、フィルタ要素の１つの端部の上に剛性の支持部品を保持するための外方に延びる柱、タブ、突起、または、他の適切な機械的特徴要素のような特徴要素を含む。例えば、剛性の支持部品は、接着剤ビーズによってフィルタ要素の端部に取り付けられている、成形されたプラスチック製の十字形またはウェブ状の構造物の形態をとることもある。突き出した柱のような機械的な取り付け特徴要素も、剛性の支持部品をフィルタ要素の端部に取り付けるために使用されるだろう。機械的な取り付け特徴要素を有する剛性の支持部品を使用する本発明の実施態様では、この剛性の支持部品は、さらに、機械的な取り付け特徴要素に加えて、接着剤によってフィルタ要素の端部に取り付けられてもよい。

本発明は、さらに、フィルタ要素の一方または両方の端部に対する本発明による架橋要素の取り付けによって圧縮に対する溝付きフィルタの抵抗性を改善するための方法の形態もとるだろう。

本発明の他の側面と目的と利点とが、以下の詳細な説明と添付図面とから明らかになるだろう。

図１は、フィルタ要素の１つの端面を横断して延びる架橋要素を含む、本発明によるフィルタ要素の例示的な実施形態の斜視図である。 図２は、本発明による溝付きフィルタメディアを形成する方法の略斜視図である。 図３は、フィルタ要素の表面を横断して延びる剛性部品を有する架橋要素を含む、本発明によるフィルタ要素の他の実施形態を示す斜視図である。 図４は、フィルタ要素の表面を横断して延びる剛性部品を有する架橋要素を含む、本発明によるフィルタ要素の他の実施形態を示す斜視図である。 図５ａは、図３と図４とに示されているタイプの剛性部品の場合の、本発明による架橋要素の、剛性部品から延びる機械的留め具の詳細図である。 図５ｂは、図３と図４とに示されているタイプの剛性部品の場合の、本発明による架橋要素の、剛性部品から延びる機械的留め具の詳細図である。 図５ｃは、図３と図４とに示されているタイプの剛性部品の場合の、本発明による架橋要素の、剛性部品から延びる機械的留め具の詳細図である。 図５ｄは、図３と図４とに示されているタイプの剛性部品の場合の、本発明による架橋要素の、剛性部品から延びる機械的留め具の詳細図である。 図５ｅは、図３と図４とに示されているタイプの剛性部品の場合の、本発明による架橋要素の、剛性部品から延びる機械的留め具の詳細図である。 図６は、フィルタ要素の１つの端部に取り付けられている架橋要素を有するフィルタ要素を含む、本発明によるフィルタ装置の例示的な実施形態を示す。

本発明は特定の実施形態に関連付けて説明されているが、これらの実施形態に本発明を限定する意図はない。これとは反対に、添付されている特許請求項によって定義されている本発明の着想と範囲とに含まれるすべての代替案と変型と等価物とを含むことが意図されている。

図１は、メディアパック１２を有するフィルタ要素１０の形態である本発明の第１の例示的な実施形態を示す。図２を参照すると、メディアパックは、溝付きフィルタ材料のコイル１８を形成するように一体状に連結されている交互に並んだ表面板１４と波形シート１６とのコイルから形成されている。

図１に示されているように、メディアパック１２は縦軸線２０を中心として巻き付けられており、メディアパック１２はフィルタ要素１０の第１の端部２２から第２の端部２４に延びる。この例示的な実施形態のフィルタ要素１０の第１および第２の端部２２、２４は実質的に平らでありかつ軸方向に対向しているが、本発明の他の実施形態では、フィルタ要素１０の第１および第２の端部２２、２４の一方または両方は、円筒形、球形、円錐形、波形、または、本発明の特定の実施形態の設計に適合している他の形状のような他の形状であってもよい。

図１に示されているように、フィルタ要素１０の例示的な実施形態は、さらに、フィルタ要素１０の第１の端部２２を横断して延びかつフィルタ要素１０の第２の端部２２を横断する形でメディアパック１２の互いに隣接する層を一体状に連結する、４つの接着剤ビーズ２８を有する架橋要素２６を含む。図１に示されている例示的な実施形態では、架橋要素は、さらに、接着剤ビーズ２８の中に埋め込まれているストリング３０のストランドを含む。本発明の他の実施形態では、埋め込みストリング３０なしに接着剤ビーズ２８を使用することが望ましくかつ適切であることがある。

図１に示されているフィルタ要素１０の例示的な実施形態がフィルタ要素の第１の末端２２だけに取り付けられている架橋要素２６を含むが、本発明の他の実施形態では本発明による架橋要素がフィルタ要素１０の第１および第２の端部２２、２４のどちらか一方または両方に取り付けられてもよいということが指摘される。

図３と図４とに示されているように、本発明の他の実施形態では、架橋要素３２、３４は、フィルタ要素１０の第１および第２の端部２２、２４の一方または両方に直接的に取り付けられている剛性部品３６、３８を含むだろう。この剛性部品は、図３の剛性部品３６に示されているようにフィルタ要素を横断して延びる直線状の脚部を含むだろうし、および、本発明の他の実施形態では、図４に示されている剛性部品３８は湾曲した脚部を含むだろう。本発明の他の実施形態では、本発明による剛性部品は、直線状の脚部または湾曲した脚部の組み合わせ、または、メディアパック１２の互いに隣接する層を架橋して一体状に連結するようにフィルタ要素１０の端部２２、２４を少なくとも部分的に横断して延びる一部分を有する他の形状を含むだろう。

本発明の特定の実施形態では、図３と図４とに示されている剛性部品のような剛性部品を有する架橋要素が、接着剤によってフィルタ要素１０の端部に連結されているだろう。この接着剤は、剛性部品の対向表面および／またはフィルタ要素１０の端部に連続的または断続的に付着させられるだろうし、または、特定の実施形態では、剛性部品３４、３６の全部または一部分をカプセル封入するだろう。

図５ａ−５ｅに示されているように、剛性部品４０は、さらに、フィルタ要素の第１または第２の端部２２、２４の一方において溝の開放端部に係合するための、剛性部品４０の残り部分から突き出す機械的留め具４２を含むだろう。この機械的な留め具４２は、本発明の様々な実施形態において接着剤ビーズと共にまたは接着剤ビーズなしに使用されるだろう。しかし、この機械的留め具４２が、一般的に、図３と図４に示されている実施形態の説明に関して上述したのと同じ形で連続的または断続的な接着剤ビーズと組み合わせて使用されることが好ましいだろう。

当業者によって理解されるように、この機械的留め具４２は、図５ａと図５ｂとに示されている直角の円形円筒形柱、図５ｃと図５ｄとに示されている長方形の十字形タブ４２のような任意の適切な形状であってよく、および、図５ｅに示されているように突起４４をさらに含んでもよい。

図６は、フィルタハウジング４８の中に挿入されておりかつフィルタ要素１０とフィルタハウジング４８の接合部分を封止するシール部材５０によってフィルタハウジング４８に対して封止されている上述したフィルタ要素１０を含む、本発明によるフィルタ装置４６の例示的な実施形態を示す。本発明による架橋要素２６の使用によって、フィルタ装置４６は、そのフィルタ装置４６の中を通って流れる流体からの圧力の影響によるフィルタメディアパック１２の互いに隣接する層の圧縮に対して抵抗性があるフィルタ要素１０を備えている。架橋要素２６は、本発明に先行するフィルタ装置のフィルタ要素の表面を横断して延びる一体状のウェブを有するシール支持部材の使用に付随しているハウジング４８内の空間の不要な複雑性と無駄とを回避する。

本発明は、フィルタ要素の圧縮に対する抵抗性の増大を実現するための方法、および/または、圧縮に対する改善された抵抗性を有するフィルタ要素を構成するための方法の形態で実施されるだろう。

本発明の説明の文脈における（特に後述の特許請求項の文脈における）術語「ａ」と「ａｎ」と「ｔｈｅ」と類似の指示対象の使用が、本明細書に特記されていないかまたは文脈に明らかに矛盾しない限りは、単数と複数の両方を含むことが想定されている。術語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」と「有する（ｈａｖｉｎｇ）」と「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」と「包含する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」が、特記されていない限りは、オープンエンドな術語（すなわち、「含むが、限定されていない」を意味する）であることが想定されている。本明細書における値の範囲の記述は、本明細書に特記されていない限り、その範囲内に含まれる各々の別個の値を個別的に意味する略記方法としての役目を果たすことが単に意図されており、および、各々の別々の値は本明細書に個別的に示されているように仕様の中に組み入れられている。本明細書で説明されているすべての方法は、本明細書に特記されていない限り、または、文脈に明らかに矛盾していない限りは、任意の適切な形で実施されることが可能である。本明細書に示されている任意かつすべての例または例示的な言葉（例えば「のような（ｓｕｃｈ ａｓ）」は、本発明をより適切に説明することだけを単に意図されており、および、特記されていない限りは、本発明の範囲を限定しない。本明細書における術語はいずれも、本発明の実施に不可欠である任意の特許請求されていない要素を示すものとしては想定されてはいない。

本発明を実施することに関して本発明人に知られている最良の形態の方法を含む、本発明の好ましい実施形態が本明細書に説明されている。この好ましい実施形態の変形例が、上記の説明を理解することによって当業者に明らかになるだろう。本発明人は、こうした変型例を当業者が適切に使用することを期待し、および、本発明人は、本明細書に明確に説明されているものとは別の形で本発明が実施されることを意図している。したがって、本発明は、適用可能な法律によって許容される限りにおいて、本明細書に添付されている特許請求項に指摘されている主題の変型と等価物のすべてを含む。さらに、上述の要素の想定可能なすべての変型例における上述の要素のあらゆる組み合わせが、特記されていないかまたは文脈に明らかに矛盾していない限りは、本発明によって包含されている。

１０ フィルタ要素
１２ メディアパック
２２ 第１の端部
２４ 第２の端部
２６ 架橋要素

Claims (22)

1. 複数の互いに隣接する層と、接着剤と共に使用される架橋要素とを備える流体フィルタ要素であって、
   前記複数の互いに隣接する層がフィルタ材料を含みかつ端面を有していて、そして縦方向に配置されている溝を形成しており、前記フィルタ材料を空気が通過することができ、
   前記架橋要素は前記複数の互いに隣接する層を連結するために、かつ、前記複数の互いに隣接する層間の相対的な移動を防止するために、前記複数の互いに隣接する層の前記端面に前記端面を横断して連結されており、前記架橋要素は前記端面の上に延在しており、
   前記架橋要素は、突起を含む長方形断面のタブを備える機械的な特徴要素によって前記フィルタ材料に連結されている、流体フィルタ要素。
2. 前記架橋要素は接着剤によって前記端面に連結されている請求項１に記載の流体フィルタ要素。
3. 前記架橋要素は材料ストリップを備える請求項１に記載の流体フィルタ要素。
4. 前記材料ストリップは実質的に直線状である請求項３に記載の流体フィルタ要素。
5. 前記材料ストリップは実質的に湾曲状である請求項３に記載の流体フィルタ要素。
6. 前記架橋要素は、前記端面の中に延びる構造を備える請求項１に記載の流体フィルタ要素。
7. 前記複数の互いに隣接する層は、前記複数の互いに隣接する層が同中心に配置されているようにコイル状に配置されている請求項１に記載の流体フィルタ要素。
8. 前記複数の互いに隣接する層はシート材料と波形材料とを含む請求項１に記載の流体フィルタ要素。
9. 前記複数の互いに隣接する層はシート材料と波形材料とを交互にする請求項８に記載の流体フィルタ要素。
10. 前記溝は、前記流体フィルタ要素の前記端面から第２の端面に軸方向に延びている請求項１に記載の流体フィルタ要素。
11. フィルタハウジングと組合わされた、請求項１に記載の流体フィルタ要素。
12. 圧縮に対する流体フィルタ要素の抵抗性を改善する方法であって、
    フィルタ要素材料を提供する段階と、
    前記フィルタ要素材料が複数の層を備えるように前記フィルタ要素材料を構成する段階であって、前記複数の層が縦方向に配置されている溝を形成し、前記フィルタ要素材料を空気が通過することができる、段階と、
    接着剤と共に使用される架橋要素を提供する段階と、
    機械的な特徴要素によって前記架橋要素を前記流体フィルタ要素の端面を横切って前記流体フィルタ要素の端面に連結する段階であって、互いに隣接する層の互いに対する相対的な移動に抵抗するために、前記架橋要素が前記流体フィルタ要素の前記複数の層の互いに隣接する層を連結し、前記機械的な特徴要素は突起を含む長方形断面のタブを備え、前記架橋要素が前記端面の上に延在する、段階と、を含む方法。
13. 前記架橋要素を前記流体フィルタ要素に連結するために接着剤を付着させることをさらに含む請求項１２に記載の方法。
14. 前記架橋要素は材料ストリップを備える請求項１２に記載の方法。
15. 材料ストリップは実質的に直線状である請求項１４に記載の方法。
16. 前記材料ストリップは実質的に湾曲状である請求項１４に記載の方法。
17. 前記架橋要素は、前記端面の中に延びる構造を備える請求項１２に記載の方法。
18. 前記複数の互いに隣接する層は、前記複数の互いに隣接する層が同中心に配置されているようにコイル状に配置されている請求項１２に記載の方法。
19. 前記複数の互いに隣接する層はシート材料と波形材料とを含む請求項１２に記載の方法。
20. 前記複数の互いに隣接する層はシート材料と波形材料とを交互にする請求項１９に記載の方法。
21. 前記溝は、前記流体フィルタ要素の前記端面から第２の端面に軸方向に延びている請求項１２に記載の方法。
22. さらに、フィルタハウジングを提供する段階を含んでいる、請求項１２に記載の方法。

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