JP7029484B2 - エアクリーナアセンブリ、及びフィルタカートリッジ - Google Patents
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Description
A.外装媒体に固定された媒体リッジ(フルート)を有するフィルタ媒体を使用する媒体パック構造
フルート付きフィルタ媒体(媒体リッジを有する媒体)を用いて、流体フィルタ構造を種々の手法で設けることができる。良く知られた手法の1つは、本明細書中ではzフィルタ構造として特徴付けられる。本明細書で使用する場合、用語「zフィルタ構造」は、波形が付けられた、折られた又はこれ以外で形成されたフィルタフルートの個々のフルートを使用して、媒体を流れる流体のための一群の長手方向の、典型的には平行な、入口及び出口フィルタフルートを画定する種類のフィルタ構造を意味するものである。流体は、フルートの長さに沿って、媒体の対向する位置にある入口流端部と出口流端部(又は流れ面(flow face))との間を流れる。zフィルタ媒体のいくつかの例は、米国特許第5,820,646号明細書、米国特許第5,772,883号明細書、米国特許第5,902,364号明細書、米国特許第5,792,247号明細書、米国特許第5,895,574号明細書、米国特許第6,210,469号明細書、米国特許第6,190,432号明細書、米国特許第6,350,296号明細書、米国特許第6,179,890号明細書、米国特許第6,235,195号明細書、米国意匠特許第399,944号明細書、米国意匠特許第428,128号明細書、米国意匠特許第396,098号明細書、米国意匠特許第398,046号明細書及び米国意匠特許第437,401号明細書に記載されている。これらの引用参照文献はそれぞれ、参照により本明細書中に組み込まれる。
図4では、ストリップ1(図1)に相当する媒体ストリップ(単一フェーサ)を作製するための製造プロセスの一例を示す。概して、外装シート64とフルート68を有するフルート付き(波形付き)シート66とが合わせられ、媒体ウェブ69を形成する。外装シート64とフルート68を有するフルート付き(波形付き)シート66との間の参照符号70に接着剤ビードが配置される。接着剤ビード70は単一フェーサビード10(図1)を形成する。ウェブの中央に配置される中央ダーツ付きセクション72を形成するために、ステーション71において、任意のダーツ付与プロセスが行われる。参照符号75において、ビード70に沿ってzフィルタ媒体又はZ媒体ストリップ74を切断するか細長く切り、zフィルタ媒体74の2つの片又はストリップ76、77を作成することができる。このそれぞれは、波形の付いたシートと外装シートとの間にシーラント(単一フェーサビード)のストリップが延在する縁部を有する。当然、任意のダーツ付与プロセスが使用される場合、シーラント(単一フェーサビード)のストリップを有する縁部はまた、この位置においてダーツが付与されたフルート一式を有する。
間に延びる対向する端部間のフローン(flown)を伴う別の種類の媒体構造又はパックを、本開示に従い選択した原理とともに使用することができる。このような別の媒体構造又はパックの一例が図8~図8Bに示されている。図8~図8Bの媒体は独国実用新案第20 2008 017 059 U1号明細書に示され、記載されているもの、及びMann&Hummelから「IQORON」の商品名で入手可能な構造に見られ得るものに類似している。
本明細書中の図9~図11に、本明細書で特徴付けられる原理の選択した用途において使用され得る媒体種類の更に別の変形形態のいくつかの概略部分断面図が提供されている。これら例は、2014年11月10日に出願され、本開示の譲受人であるDonaldson Company,Inc.によって所有されている米国特許出願第62/077,749号明細書に記載されている。概して、図9~図11の構造のそれぞれは、直流フローの、対向する入口流端部と出口流端部(又は面)を有する構造へと積み重ねられ得る又は巻かれ得る媒体種類を示す。
本明細書で特徴付けられる技術の多くは、濾過のために、カートリッジの対向する流れ端部の間に配向される媒体が、これら反対端の間の方向に延びるフルート又はプリーツ先端部を有する媒体である場合に適用されることが好ましい。しかしながら、別のものも可能である。シール構造の定義に関して本明細書で特徴付けられる技術は、対向する流れ端部を有し、これら端部の間の流体の流れを濾過するための媒体が配置されるフィルタカートリッジに、この媒体がこれら端部間の方向に延びるフルート又はプリーツ先端部を含まない場合であっても適用され得る。媒体は、例えば、デプス媒体とすることもでき、別の方向にプリーツを付けることもでき、又はプリーツ付きでない材料とすることもできる。
A.全般
例えば、概して、図6~図11の1つ以上による媒体を用いた比較的深いフィルタ媒体パックを使用するエアクリーナアセンブリが急増してきた。市場にある例示的な実際の製品に関しては、本開示の譲受人であるDonaldson Company,Inc.の「Powercore」の商品名で販売されているエアクリーナと、「IQORON」の商品名で提供されているMann&Hummelの製品にも注目されたい。
保守のために選択するフィルタカートリッジは当該エアクリーナに適したものであることが非常に重要である。エアクリーナは機器全体における重要な構成要素である。予定よりも頻繁に保守を行うことが必要な場合、結果として、費用が増加し、機器の停止時間を伴い、生産性が損なわれる可能性がある。適切な部品に保守が行われない場合、機器の故障又は他の問題のリスクがあり得る。
多くのシステムでは、フィルタカートリッジの下流側且つエンジンの上流側に、空気の流れ特性及び汚染物質特性を監視するためのマスエアフローセンサが提供される。いくつかの例では、媒体パック構成及び配向のわずかな変更はマスエアフローセンサの動作の変動につながる可能性がある。したがって、フィルタカートリッジ及びエアクリーナに、フィルタカートリッジからの空気流れの変動を相対的に最小に管理するような特徴を備えるエアクリーナアセンブリを提供することが望ましい場合がある。このことにより、マスエアフローセンサの使用及び動作を容易にすることができる。本明細書中に記載される特徴及び技術は、この利点を有利に達成するように提供され得る。
多くの例では、エアクリーナが配置される機器は、動作中、かなりの振動及び衝撃にさらされる。図6~図11に関連して上述した種類の媒体パックは、比較的深く、すなわち、少なくとも50mm、及び多くの場合、少なくとも80mmより多く、多くの場合、100mmを超える、空気の流れる方向における伸張の深さを有して構成されていることが多い。このように深いフィルタカートリッジは、使用時、かなりの量の汚染物質を負荷することができ、重量が大幅に増加する。したがって、これらのフィルタカートリッジは、動作中、大きな振動運動量(vibration momenta)にさらされる場合がある。フィルタカートリッジに、カートリッジの安定的な位置決め、運動の際の媒体(又は媒体パック)の破損の回避、及びこうした振動及び衝撃時におけるシールの破損の回避を確実にするのを補助する特徴を付与することが望ましい。
多くの例では、エアクリーナアセンブリに任意のプレクリーナを有することが望ましい。プレクリーナは、一般に、空気流入口を通過してエアクリーナに入る粉じん又は他の微粒子物質(時として、液体微粒子物質)の一部を、その物質が内部に配置されたフィルタカートリッジに到達する前に除去する。このことは、保守なしでのアセンブリの動作寿命の延長を補助することができるとともに、フィルタカートリッジを破損から保護することができる。本明細書では、任意のプレクリーナ構造とともに使用するように特に構成されたアセンブリについて記載する。同じく記載するのは、このようなプレクリーナのいくつかの好ましい特徴である。更に別の構造では、プレクリーナはエアクリーナとは別個のアセンブリであっても、プレクリーナがまったく使用されなくてもよい。これら後者の状態において動作を容易にする、本開示の選択した原理を提供する。
本明細書で特徴付けられる特徴は、上述の懸念の1つ以上に対処するために効果的に使用され得る。これら特徴が、すべての懸念に最大限に対処するように実施される特定の要件はない。しかしながら、上で示した懸念のすべてにかなりの及び望ましい程度まで対処する選択した実施形態を記載する。
図12~図23には、本明細書で以下特徴付けられるように、本明細書において上で特徴付けたような媒体を有するフィルタカートリッジとともに使用可能な特徴を含む例示的なエアクリーナアセンブリが示される。上述の媒体変形形態を使用することができ、これらの変形形態は可能である。媒体の特定の選択は、コスト、組み立ての好み及び/又はフィルタ性能、効率又は寿命の好みの問題である。典型的には、媒体の選択は図1の種類のものであり、2つの流れ面間における伸張範囲の長さは、少なくとも100mm、通常、少なくとも150mm、典型的には、200mm以上、時として、250mm以上、及び実際、場合によっては、300mm以上である。
参照符号400(図12)は、本開示による例示的なエアクリーナアセンブリを全体として示す。エアクリーナアセンブリ400は、概して、ハウジング401を含む。ハウジング401は本体402を含む。本体402はその上に、取り外し可能な保守又はアクセスカバー403を備える。保守又はアクセスカバー403によって、フィルタカートリッジなどの内部に受け入れられたコンポーネントコンポーネントへのアクセスを得ることができる。
図14に、本開示によるアセンブリを有する可能ないくつかの変形形態を示す概略図を記載する。例えば、及び図14を参照すると、エアクリーナアセンブリ439が、参照符号440で示されるハウジング本体の変形形態とともに示されている。この本体の変形形態440は、例えば、汚染物質排出ポートを必要とするプレクリーナを含まない構造において使用可能であり、したがって、汚染物質排出ポートは全く示されない。更に、エアクリーナ本体440は、端部入口よりもむしろ側部空気流入口441を含む。典型的には、入口シールはアクセスカバー端部442に隣接して方向付けられている。アクセスカバー端部442の反対側の、ハウジング本体443に、図12に示したものと別の構成を有する出口構造443が設けられている。出口構造443は、代替として、本体440の残りの部分とは別個の構成要素として作製し、本体440の残りの部分に固定することができる、又は出口構造443は本体440の残りの部分と一体成形することができる。
図13を再度参照すると、示されているように、示されるアセンブリ400は、特徴付けられているように、メインフィルタカートリッジ430を含む。メインフィルタカートリッジ430は、同じく、保守部品であり、使用時、エアクリーナ400が使用されると、通常、粉じん及び他の汚染物質を負荷する。やがて、メインフィルタカートリッジが十分に閉塞すると、アクセスカバー403を開き、フィルタカートリッジ430を取り外し、その後、それを修理するかそれを交換するかのいずれかによるエアクリーナ400の保守が許可される。いくつかの例では、この作業にはまた、任意の安全フィルタ435がある場合には任意の安全フィルタ435の交換又は修理の取り外しを伴うことがあるが、多くの場合、安全フィルタ435はない。
ここで、組み立て済みエアクリーナアセンブリ400の一部分の部分概略断面図を示す図17に注目されたい。図17に関してまず注目するのは、ハウジング401内の適所におけるカートリッジ430の固定及び密閉に関する特徴である。図17において、部分断面図は、ほぼハウジング401(図12)の短軸で切ったものである。
前述のように、示されているエアクリーナアセンブリ400はその中に任意の安全カートリッジ435(図13)を含み得る。このような安全要素又はカートリッジの例示的な構造は、概して、図21~図23の参照により理解され得る。
図24~図26に、本明細書の上記で特徴付けた特徴の多くを組み入れたプロトタイプシステムが示されている。図24を参照すると、部分組立分解図においてプロトタイプエアクリーナアセンブリが全体として参照符号600で示されている。アセンブリ600は、本体602とアクセスカバー603とを含むハウジング601を含み、アクセスカバー603は、この例では、プレクリーナ610を含む。プレクリーナ610からの汚染物質排出がプレクリーナ側壁611の孔612において示され、本体602の汚染物質排出ポート626に粉じんが達することを可能にする。
A.アクセスカバー、プレクリーナ及びハウジングの更なる選択した(任意の)特徴及び変形形態、図27~図30
図27に、任意のプレクリーナ410を含むアクセスカバー403を斜視図で示す。ここでは、プレクリーナ410は図19の図及びその使用時の通常の向きに対して上下逆に示されている。出口カバーセクション410bの周囲壁506内の汚染物質排出孔又はポート463を見ることができる。孔を取り囲み且つ壁506から径方向外側に突出する突起リム又は密閉リブ(汚染物質封じ込め突起)464が提供されていることに留意されたい。突起リム又は密閉リブ(汚染物質封じ込め突起)464は、プレクリーナアセンブリ410の内部から出口ポート426への汚染物質の搬送を容易にするためのものである。リブ又はリム464は、壁506と、汚染物質出口ポート426への入口を取り囲む領域内のハウジング壁セクション426i(図13)との間の空間をほぼ横断して延びるように配置されている。
図12~図12Bに関して示した特定のエアクリーナアセンブリ400は、特に、カートリッジ及びハウジングの長断面軸が垂直に配向されており、粉じん出口ポート426が下方に向けられている好ましい取り付けのために構成されていることに留意されたい。本明細書中に記載される原理は、ハウジング及びカートリッジの断面軸が水平な取り付けのために配向されている構造に適用され得る。この例を図31~図32Aに示す。
フィルタカートリッジは、ハウジング本体内に、ハウジング本体に対する1つ以上の回転方向において配置可能であるように構成され得る。示されている種類のカートリッジでは(例えば、カートリッジが長断面アクセス(long cross-sectional access)と短断面アクセス(short cross-sectional access)とを有する図15を参照)、カートリッジは、1つのみの適切な回転方向において配置されるように構成され得る、又は2つの回転方向において適切に配置可能であるように構成され得る。カートリッジとハウジングとの間に割り出し構造を用いて、所望され得るように、1つの回転方向又は2つの回転方向のいずれかに適応させることができる。このような例示的な割り出し構造は、カートリッジが1つの選択した回転方向にある場合、プレクリーナのインナチューブシート内の受け入れグルーブを、カートリッジ上のハンドル構造のみを受け入れるように位置決め及び成形することによるものであり得る。これは、相互作用部材の位置又は形状(又はこの両方)によって行うことができる。
上で示したように、プレクリーナ410をエアクリーナアセンブリ400の一部として使用することは任意である。いくつかのシステムでは、本明細書中に記載される選択的特徴を、プレクリーナをアクセスカバーの一部として含まないエアクリーナにおいて使用することが望ましい場合がある。これに該当する場合、プレクリーナはエアクリーナアセンブリ400とは別個の機器の一部であってもよい、又はプレクリーナはプレクリーナを有しないシステムにおいて使用されてもよい。
一般的に、メインフィルタカートリッジは、2013年6月28日に出願の米国特許出願第61/841,005号明細書、及び2014年6月27日に出願の国際出願PCT/US2014/044712号明細書(これらのそれぞれは参照により本明細書中に組み込まれる)に記載されている原理に従い構成してもよい。例示的なフィルタカートリッジ及びその特徴を図34~図36Aに示す。
ここでは、エアクリーナアセンブリ及び構成要素で使用可能な一般的な特徴を記載する。これらは、他の特徴から独立して、又は所与の用途にとって望ましいと考えられる他の特徴とともに使用してもよい。概して、本開示に従い:
1.ハウジング本体と、アクセスカバーと、を含むハウジングであって、ハウジング本体は、開放保守アクセス端部と、開放保守アクセス端部から凹設されたメインフィルタカートリッジ密閉シェルフと、を有し、アクセスカバーは、複数のフローセパレータチューブを含むフローセパレータチューブ構造を含むプレクリーナアセンブリを含んでおり、アクセスカバーはハウジング本体上の、保守アクセス端部上に着脱可能に取り付けられており、フローセパレータチューブ構造は、ハウジング本体によって囲まれた位置までハウジング本体内に突出しており、ハウジングは、空気流入口構造と、空気流出口構造と、汚染物質排出ポート構造と、を含む、ハウジングと、ハウジング本体内に着脱可能に配置されたメインフィルタカートリッジであって、メインフィルタカートリッジは、入口側端部と、対向する出口側端部と、を有する媒体パックと、周囲ピンチシールを含むハウジングシール構造であって、周囲ピンチシールは、メインカートリッジ密閉シェルフに対し密閉的に付勢されて着脱可能に配置されている、ハウジングシール構造と、を含む、メインフィルタカートリッジと、を含む、エアクリーナアセンブリ。
Claims (10)
- (a)空気流入口と、空気流出口と、メインフィルタカートリッジと、を含むハウジングであって、前記ハウジングはハウジング本体とアクセスカバーとを含み、
(i)前記ハウジング本体は、開放保守アクセス端部と、空気流出口と、前記保守アクセス端部から凹設されたメインフィルタカートリッジ密閉シェルフと、を有し、前記ハウジング本体は前記メインフィルタカートリッジを受容するサイズにされており、
(ii)前記アクセスカバーは周囲壁を含み、前記周囲壁は、前記ハウジング本体によって囲まれた位置まで前記ハウジング本体内に突出している突起リムを有し、
(A)前記突起リムは、少なくとも50mmの軸方向距離にわたって延びており、
(B)前記突起リムは前記突起リム内に汚染物質排出孔を含み、
(C)前記周囲壁は外部表面を有し、前記外部表面は前記外部表面上に、複数の離間した軸方向に延びる突起リブを有する、
ハウジングを含むエアクリーナアセンブリ。 - (a)前記ハウジング本体は、前記開放保守アクセス端部に隣接する位置において、
(i)第1の長断面寸法と、
(ii)第2の短断面寸法であって、前記第1の長断面寸法の半分の位置において、前記第1の長断面寸法に垂直に、前記第1の長断面寸法に垂直にとった寸法である、前記第2の短断面寸法と、
を有する内部を有する、
請求項1に記載のエアクリーナアセンブリ。 - (a)前記ハウジングは汚染物質排出ポートを含む、
請求項1に記載のエアクリーナアセンブリ。 - (a)媒体パックが前記メインフィルタカートリッジ内に配置され、前記媒体パックは、2つの対向する直線の辺と、2つの対向湾曲端部と、を有する周囲楕円形の外周を有する、
請求項1に記載のエアクリーナアセンブリ。 - (a)媒体パックが前記メインフィルタカートリッジ内に配置され、前記媒体パックはコイル式媒体ストリップ配置を含む、
請求項1に記載のエアクリーナアセンブリ。 - (a)前記コイル式媒体ストリップ配置は、第2の媒体シートに固定されたフルート付き媒体シートのコイル式ストリップを含む、
請求項5に記載のエアクリーナアセンブリ。 - (a)媒体パックが前記メインフィルタカートリッジ内に配置され、前記メインフィルタカートリッジはハウジングシール構造と外部シェルとを含み、前記外部シェルは、前記媒体パックを取り囲むとともに、前記ハウジングシール構造から、少なくとも、前記ハウジングシール構造から最も遠い前記媒体パックの端部まで延びる、
請求項1に記載のエアクリーナアセンブリ。 - (a)前記外部シェルは出口側端部を含み、前記出口側端部は前記ハウジングシール構造から離れており、前記出口側端部上に媒体支持グリッドを有し、
(b)前記外部シェルは出口側端部を含み、前記出口側端部は前記ハウジングシール構造から離れており、前記出口側端部上に安全フィルタカートリッジ圧力フランジを有し、
(c)前記外部シェルは、前記出口側端部に外部シェル外部周囲縁部を含み、
(i)前記安全カートリッジ圧力フランジは前記外部シェル外部周囲縁部から径方向内側に離間しており、
(d)前記安全カートリッジ圧力フランジは少なくとも1つの軸方向突起を含み、
(e)前記メインフィルタカートリッジの前記外部シェルは前記外部シェル上に周囲径方向外側に延びる突起構造を含み、前記周囲径方向外側に延びる突起構造は、前記ハウジングシール構造の周囲ピンチシールに埋め込まれた部分を有し、
(f)前記外部シェル上の前記周囲突起構造は周囲フランジを含み、前記周囲フランジは前記周囲フランジ内に複数の樹脂流孔を有する、
請求項7に記載のエアクリーナアセンブリ。 - (a)媒体パックが前記メインフィルタカートリッジ内に配置され、前記メインフィルタカートリッジは、ハウジングシール構造を含み、前記ハウジングシール構造の周囲ピンチシールは、前記媒体パックの前記出口側端部の方向に一致する方向に面して配向された周囲軸方向シール表面を含み、
(b)前記周囲軸方向シール表面は、ハウジング部分受け入れグルーブによって媒体から離間している、請求項1に記載のエアクリーナアセンブリ。 - (a)媒体パックが前記メインフィルタカートリッジ内に配置され、前記ハウジング本体はメインフィルタカートリッジ安定化フランジを含み、前記メインフィルタカートリッジ安定化フランジは、周囲軸方向シール表面と前記媒体パックとの間の位置までハウジング部分受け入れグルーブ内に突出し、
(b)前記メインフィルタカートリッジは周辺シール取付突起を含み、前記周辺シール取付突起は、前記媒体パックから径方向外側に、ハウジングシール構造内に突出し、
(c)前記メインフィルタカートリッジは前記ハウジングシール構造と外部シェルとを含み、前記外部シェルは前記媒体パックを取り囲み、且つ前記ハウジングシール構造から、少なくとも、前記ハウジングシール構造から離れている前記媒体パックの端部まで延びており、
(d)前記周辺シール取付突起は、前記外部シェル上の径方向外側に延びるフランジであり、
(e)前記ハウジングシール構造の周囲ピンチシールの前記周囲軸方向シール表面は傾斜表面である、
請求項1に記載のエアクリーナアセンブリ。
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