JPH078735A - 高速エアフィルタ - Google Patents

高速エアフィルタ

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JPH078735A
JPH078735A JP6106246A JP10624694A JPH078735A JP H078735 A JPH078735 A JP H078735A JP 6106246 A JP6106246 A JP 6106246A JP 10624694 A JP10624694 A JP 10624694A JP H078735 A JPH078735 A JP H078735A
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filter
high speed
length
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Michael D Adams
マイクル、ディー、アダムズ
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Dana Inc
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    • B01D46/52Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material
    • B01D46/521Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material using folded, pleated material
    • B01D46/522Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material using folded, pleated material with specific folds, e.g. having different lengths
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 フィルタエレメントの内径部をぎっしりと詰
めないで、ろ過材の表面積をあまり減らすことなく、空
気流に対する絞りを減らし、各ひだの間隔を保つのに別
個のスペーサ構造を必要としないことにある。 【構成】 フィルタエレメント12の複数の交互のひだ
22の内縁部を、前記フィルタエレメントの縦方向軸線
から前記交互のひだの間のひだの内縁部より小さい距離
を隔てることにより複数の短いひだ52と複数の長いひ
だ50とを形成する。短いひだの長さを、長いひだの長
さの約75%又はそれ以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エアフィルタ、ことに
高速エアフィルタ用の改良されたひだを付けたろ過材
(filter media)に関する。
【0002】
【背景技術】空気をハウジング内に吸引し又は押込みこ
の空気を流れが充満するひだを付けたろ過材を持つフィ
ルタユニットを通過させて空気中で運ばれる汚れたじん
あい粒子及びその他の汚染物を除くようにしたエアフィ
ルタはよく知られた装置である。このようにして実質的
に清浄な空気を内燃機関のような使用場所に進ませるこ
とができる。
【0003】このようなエアフィルタは一般に、空気入
口及び空気出口を設けたフィルタハウジングを備えてい
る。フィルタエレメントは、フィルタハウジング内に取
付けられ、このフィルタハウジングの入口と出口との間
に挿入してある。入口を出口から密封するようにシール
を位置させ、空気は先ずフィルタエレメントを通過しな
ければ出口から出ることができないようにしてある。フ
ィルタエレメントは、円周方向に配置され軸線方向に延
びる1連のひだを形成するように折曲げたひだを付けた
紙製フィルタ材料で適宜に構成する。フィルタエレメン
トは一般に円筒形であり、又は円すい台形にしてもよ
い。
【0004】高速エアフィルタは従来、全部のひだの長
さが同じであり、すなわちひだの半径方向の外縁部から
その半径方向の内縁部までの距離が全部のひだに対し実
質的に同じであるひだを付けた紙製フィルタエレメント
を備えている。しかし比較的簡潔なエアフィルタを必要
とする用途では、フィルタエレメントの内径は、各ひだ
の内側のすなわち下流側の縁部が不当に密集するほどに
小さくなる。この場合フィルタエレメントを通る空気流
の絞りが増しエンジンパワーの損失を招く。
【0005】比較的低速のオイルフィルタ用のフィルタ
エレメントは、長いひだと交互のはるかに短いひだとを
備え多年にわたりW形又はM形の構成と呼ばれることが
多い。オイルフィルタのW形又はM形の構成の目的は、
オイルフィルタエレメントに使われるろ過材の全体の全
表面積を増すことである。互い違いの短いひだ構造は従
来高速エアフィルタ用のフィルタエレメントには決して
利用されないか又はオイルフィルタに使われるW形又は
M形のひだ構造は高速エアフィルタには適当でない。さ
らにオイルフィルタに使われるW形又はM形のひだ構造
はスペーサ構成に関係なく一般に各ひだを隣接するひだ
から一様に間隔を隔てることが必要である。
【0006】
【発明の概要】本発明は、内周面及び外周面の間に前後
に延びてフィルタエレメント縦方向に延びる1連のひだ
を形成するように折曲げたフィルタ材料で形成した中空
の大体において円筒形のフィルタエレメントを備えた高
速フィルタエレメントに係わる。各ひだは、縦方向に延
びる外縁部と縦方向に延びる内縁部とを持つ。複数のひ
だの内縁部は、フィルタエレメントの縦方向軸線から他
のひだの内縁部より一層短い距離にあつて、複数の短い
ひだと複数の長いひだとを形成する。
【0007】本発明の新規な構造は、フィルタエレメン
トの内径部が従来の高速エアフィルタエレメントよりぎ
っしり詰まっていない点で有利である。この場合ろ過材
の表面積をあまり減らさないで又はフィルタエレメント
の容量をあまり犠牲にしないで空気流に対する絞りを減
らす。さらに、各ひだを隣接ひだから間隔を置くのに別
個のスペーサ構造を必要としない。
【0008】以下本発明の好適とする実施例を添付図面
について詳細に説明する。
【0009】
【実施例】図1には本発明による高速エアフィルタアセ
ンブリを例示してある。この説明で使う「高速エアフィ
ルタ」という用語は流量が約30フィート/分又はそれ
以上である任意のエアフィルタを表わすのに使う。この
エアフィルタアセンブリは、フィルタエレメント12を
内部に取付けたハウジング10を備えている。ハウジン
グ10は、フィルタエレメント12を容易に交換できる
ように任意適当な手段によりたとえば適宜の締付手段
(図示してない)により結合した第1のハウジング部分
14及び第2のハウジング部分16から形成してある。
【0010】第1のハウジング部分14にはその端部の
付近にろ過してない空気を受入れるように空気入口18
を設けてある。第2のハウジング部分16には、ろ過空
気をエンジン(図示してない)に供給するように空気出
口20を設けてある。フィルタエレメント12は、空気
が最初にフィルタエレメント12を通過しないで空気出
口20から出ることができないようにハウジング10の
空気入口18及び空気出口20の間に挿入してある。
【0011】フィルタエレメント12は、一般に円筒形
であるが、又図1に示すように円すい台形にしてもよ
い。フィルタエレメント12は、なおとくに、典型的に
は半剛性のひだを付けたフィルタ材料で作ったろ過材に
より構成してある。紙は適当なフィルタ材料の1例であ
る。フィルタエレメント12のフィルタ材料は、半径方
向に内側の周面と半径方向外側の周面との間で行きつ戻
りつ(back andforth)延びるように折曲
げ、図2に示すようにフィルタエレメント12のまわり
に円周方向に配置されフィルタエレメント12の縦方向
に延びる1連のひだ22を形成するようにしてある。各
ひだ22は、半径方向に内方の縦方向に延びる内縁部2
4と1対の半径方向に外方の縦方向に延びる外縁部26
とを備えている。後述のように各外縁部26は2つの互
いに隣接するひだ22により共有されている。
【0012】空気入口18を図1に示すようにフィルタ
エレメント12の一端部にその縦方向軸線に沿って位置
させた場合に、円すい形のデフレクタ28を空気入口1
8に近接してフィルタエレメント12の一端部に取付け
る。デフレクタ28はフィルタエレメント12のこの端
部とひだ22の隣接端部とを密封しろ過されない空気が
フィルタエレメント12の内部にその端部を経て流入し
ないようにする。デフレクタ28は空気の流れをフィル
タエレメント12の外部に沿い下方に各ひだ22の外面
間に軸線方向に差向ける。空気は、フィルタエレメント
12の側部を経てその内部に流れ次いで空気出口20を
通過する。デフレクタ28は、ひだ22の端部も密封す
る接着剤によりフィルタエレメント12の端部に固定す
るのがよい。
【0013】フィルタエレメント12の反対側端部に
は、典型的にはウレタン、プラスチゾル又は類似の材料
から形成した環状の密封環30を設けてある。密封環3
0はフィルタエレメント12の端部に直接成形するのが
よい。密封環30は、ハウジング部分14,16間に密
封状態で衝合させ、フィルタエレメント12をハウジン
グ10内に位置させる。密封環30は又、フィルタエレ
メント12に形成したひだの下流側端部を固定し、初め
にフィルタエレメント12を通過しないで空気がでく出
口20を通るのを防ぐ。
【0014】高速エアフィルタ用の典型的な従来のフィ
ルタエレメント32は図3に横断面を示してある。従来
のフィルタエレメント32では全部のひだ34を等しい
長さに形成してある。すなわち内縁部36により形成し
た半径方向内側の図面と外縁部38により形成した半径
方向外側の周面との間の距離は各ひだ34に対し実質的
に同じである。なお重要なことには、内縁部36とフィ
ルタエレメント32の縦方向軸線との間の距離は各ひだ
34に対し実質的に同じである。すなわちとくに、各ひ
だ34の内縁部36により仕切った内径が比較的小さい
場合には、内縁部36は相互に密集しフィルタエレメン
ト32を通る空気の流れに対し望ましくないほど高い絞
り作用を及ぼす。
【0015】これに反して本発明のフィルタエレメント
12は交互に長いひだ50及び短いひだ52を持つ1連
のひだ22から成っている。全部のひだ22の各外縁部
24は、フィルタエレメント12の縦方向軸線からほぼ
等距離にある。しかし長い各ひだ50の内縁部26は、
フィルタエレメント12の縦方向軸線から短い各ひだ5
2の内縁部より一層短い距離にある。この構成により全
部のひだ22の各内縁部26間の間隔が増す。従来のエ
アフィルタひだ構造を使う同等の寸法のフィルタエレメ
ント32に比べると空気流の絞り作用の著しく減ること
が分った。
【0016】高速のエアフィルタにおける高い空気速度
によつて短いひだ52を長いひだ50よりあまりにも短
く形成すると不利になる。短いひだ52が長いひだ50
よりあまり短かすぎると、短いひだ52はひろがつて短
いひだの内縁部が長いひだ50を挟める。この場合空気
流の絞り作用が増し動力の損失を招く。又長いひだ50
を形成するフィルタ媒体のろ過能力が利用不足になる。
【0017】すなわちひだ22は、内縁部26により形
成される周面から外縁部24により形成される周面まで
半径方向に測って短いひだの長さが長いひだの長さの約
75%又はそれ以上になるように形成しなければならな
いことが分った。この場合全部のひだ22の外縁部24
はフィルタエレメント12の縦方向軸線から互いにほぼ
同じ距離だけ半径方向外方に延びるものとする。長いひ
だ50の長さの約75%以下の長さの短いひだ52で
は、これ等の短いひだ52は若干の独立のスペーサ構造
がないので長いひだ50を挟める。多くの好適な実施例
では、短いひだ52の長さは長いひだ50の長さの約8
2%ないし約92%である。
【0018】さらに、短いひだ52が長いひだ50の長
さの約75%以下であると、フィルタエレメント12の
上流側端部を適正に密封するのがむずかしくなる。デフ
レクタ28のような密封手段は長いひだ50と共に短い
ひだ52の内縁部26を覆い密封するように直径を一層
大きくフィルタエレメント12のこの端部を有効に密封
しなければならない。デフレクタ28自体が大き過ぎる
と、空気流の絞りが潜在的に増し一層大きいフィネタハ
ウジング10を必要とする。
【0019】次の各側は本発明による食い違い形の短い
ひだを持つ高速エアフィルタエレメントの利点を示す。
従来のひだ形状を持ち全部のひだが等しい長さを持つフ
ィルタエレメントの比較例も示してある。これ等の例の
各フィルタエレメントは一般に円すい台形で同じフィル
タハウジングに納めて試験した。これ等の各例でフィル
タエレメントは約350フィート/分までの範囲の可変
の速度の空気流を使って試験した。
【0020】
【例1】例1のフィルタエレメントは約0.030イン
チの厚さを持つ紙製ろ過材料から形成した。このフィル
タエレメントは交互の短いひだ及び長いひだで形成し
た。長いひだは、これ等のひだの内縁部により形成され
る周面からこれ等の長いひだの外縁部により形成される
周面まで半径方向に測って長さが約1インチであつた。
短いひだは長さが約7/8インチで、すなわち長いひだ
より約1/8インチだけ短かった。このフィルタエレメ
ントは全部で77のひだを持ち、全ろ過材面積が約5.
5ft2 であつた。長いひだの内縁部により形成される
内径は、入口端部における約2 1/2 インチから出口端
部における約3 1/4 インチまでである。
【0021】フィルタエレメントの絞り又は圧力降下は
水柱約0.5インチになるように定めた。このフィルタ
エレメントの全効率は約99%であり能力は約80gす
なわち14.55g/ft2 であつた。
【0022】
【例2】例2のフィルタエレメントは例1の場合と同じ
フィルタ材料で形成され交互の短いひだ及び長いひだを
備えた。長いひだは長さが約1インチであるが、短いひ
だは長さが約7/8インチであつた。このフィルタエレ
メントは全部で85のひだを備え全ろ過材面積が約6.
1ft2 であつた。フィルタエレメントの内径は例1の
場合と同じであつた。
【0023】このフィルタエレメントの絞り、すなわち
圧力降下は水柱約0.5インチになるように定めた。フ
ィルタエレメントの全効率は約99%であり能力は約8
0g又は13.11g/ft2 であつた。
【0024】
【比較例A】従来の高速エアフィルタエレメントは例1
及び2の場合と同じ紙製フィルタ材料で全部のひだを互
いに等しい長さにして形成した。このフィルタエレメン
トは、全部で72のひだを持ち、全ろ過材面積は約5.
4ft2 であつた。このフィルタエレメントの内径は例
1及び2の場合と同じであつた。
【0025】フィルタエレメント絞り作用すなわち圧力
降下は水柱約1.4インチになるように定めた。このフ
ィルタエレメントの全効率は約99.7%であり、能力
は約70g又は12.96g/ft2 であつた。
【0026】
【例3】例3のフィルタエレメントは約0.040イン
チの厚さを持つ紙製フィルタ材料で形成した。このフィ
ルタエレメントは交互に短いひだ及び長いひだを持つよ
うに形成した。長いひだは、これ等の長いひだの内縁部
により形成される周面から長いひだの外縁部により形成
される周面まで半径方向に測って長さが約1インチであ
つた。短いひだは長さが約7/8インチで、すなわち長
いひだより約1/8インチだけ短い。このフィルタエレ
メントは全部で59のひだを持ち、全フィルタ媒体面積
が約4.2ft2 であつた。フィルタエレメントの内径
は前記各例の場合と同じであつた。
【0027】フィルタエレメントの絞り作用、すなわち
圧力降下は水柱約1.0インチになるように定めた。全
効率及び能力は例3では測定しなかつた。
【0028】
【例4】例4のフィルタエレメントは例3の場合と同じ
紙製フィルタ材料で形成し交互に短いひだ及び長いひだ
を設けた。長いひだは、これ等の長いひだの内縁部によ
り形成される周面から長いひだの外縁部により形成され
る周面まで半径方向に測って長さが約1インチであつ
た。短いひだは長さが約7/8インチで、すなわち長い
ひだより約1/8インチだけ短かった。このフィルタエ
レメントは全部で63のひだを持ち全ろ過材面積が約
4.5ft2 であつた。このフィルタエレメントの内径
は前記の各例の場合と同じであつた。
【0029】フィルタエレメント絞り作用すなわち圧力
降下は、水柱約1.2インチになるように定めた。全効
率及び能力は例4では計測しなかつた。
【0030】
【比較例B】普通の高速エアフィルタエレメントを例3
及び4の場合と同じ紙製フィルタ材料から全部のひだが
互いに等しい長さを持つように形成した。このフィルタ
エレメントは全部で58のひだを持ち、全ろ過材面積は
約4.35ft2 であつた。このフィルタエレメントの
内径は前記各例の場合と同じであつた。
【0031】フィルタエレメント絞り作用すなわち圧力
降下は、水柱約4.2インチになるように定めた。全効
率及び能力は比較例Bでは計測しなかつた。
【0032】すなわち例1及び2と比較例Aでは、普通
の高速エアフィルタエレメントの場合の空気流絞り作用
は、本発明による交互の短いひだ及び長いひだを持つフ
ィルタエレメントを使うとほぼ2/3だけ減った。これ
は例1及び2の両方のフィルタエレメントにこの比較例
の普通のフィルタエレメントに対して一層多数のひだ及
び一層大きい表面積を設けてあつてもこのようになつ
た。さらに例1及び例2のフィルタエレメントは、フィ
ルタ効率がわずかに減るだけで単位面積当たり比較的大
きい能力が得られた。
【0033】比較例Bに比べた例3及び4の絞り作用の
減少、すなわち約3/4の減少はなお一層著しかつた。
絞り作用の一層大きい減少は、例1及び2と比較例Aと
に使われる材料厚さに対して例3及び4と比較例Bとに
使われる紙製フィルタ材料の厚さが一層厚いことによる
ものと考えられる。フィルタ材料の厚さが厚くなるほ
ど、フィルタエレメントの内径部が一層ぎっしり詰まり
空気流の絞り作用が一層大きくなる。以上本発明をその
好適な実施例について詳細に説明したが本発明はなおそ
の精神を逸脱しないで種々の変化変型を行うことができ
るのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のフィルタエレメントを使った高速エア
フィルタアセンブリの縦断面図である。
【図2】図1の2−2線に沿う断面図である。
【図3】高速エアフィルタ用の従来のフィルタエレメン
トの横断面図である。
【符号の説明】
10 フィルタハウジング 12 フィルタエレメント 22 ひだ 24 内縁部 26 外縁部 50 長いひだ 52 短いひだ

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フィルタエレメント縦方向に延びる1連
    のひだを形成するように、半径方向に内側の周面と、半
    径方向に外側周面との間に行きつ戻りつ延びるように折
    曲げたフィルタ材料で形成された中空の大体において円
    筒形のフィルタエレメントを備え、前記各ひだに、半径
    方向に外側の縦方向に延びる外縁部と、半径方向に内側
    の縦方向に延びる内縁部とを設け、複数の短いひだと、
    複数の長いひだとを形成するように、複数の前記ひだの
    前記内縁部を、前記フィルタエレメントの縦方向軸線か
    ら前記各ひだのうちの他のひだの内縁部より小さい距離
    を隔てて成る高速エアフィルタ。
  2. 【請求項2】 前記交互のひだの内縁部を、前記フィル
    タエレメントの縦方向軸線から、前記交互のひだの間の
    各ひだの内縁部より小さい距離を隔てた請求項1の高速
    エアフィルタ。
  3. 【請求項3】 前記フィルタエレメントが、円すい台形
    である請求項1の高速エアフィルタ。
  4. 【請求項4】 前記各ひだの外縁部が、前記フィルタエ
    レメントの前記縦方向軸線からほぼ同じ距離だけ外方に
    延びるようにした請求項1の高速エアフィルタ。
  5. 【請求項5】 前記短いひだの長さを、前記長いひだの
    長さの約75%又はそれ以上とし、前記各ひだの長さ
    を、前記内縁部により形成される周面から前記外縁部に
    より形成される周面まで半径方向に測った請求項1の高
    速エアフィルタ。
  6. 【請求項6】 前記短いひだの長さを、前記長い各ひだ
    の長さの約82%ないし約92%とした請求項5の高速
    エアフィルタ。
  7. 【請求項7】 前記フィルタエレメントの各端部を密封
    する密封手段を備えた請求項1の高速エアフィルタ。
  8. 【請求項8】 前記フィルタハウジングの入口に隣接し
    て前記フィルタエレメントの端部に取付けた大体におい
    て円すい形のデフレクタを備えた請求項7の高速エアフ
    ィルタ。
  9. 【請求項9】 前記フィルタエレメントをひだを付けた
    紙で形成した請求項1の高速エアフィルタ。
  10. 【請求項10】 前記長いひだの内縁部により形成され
    た内径を約4インチ又はそれ以下にした請求項1の高速
    エアフィルタ。
  11. 【請求項11】 フィルタエレメント縦方向に延びる1
    連のひだを形成するように、半径方向に内側の周面と、
    半径方向に外側周面との間に行きつ戻りつ延びるように
    折曲げたフィルタ材料で形成された中空の大体において
    円筒形のフィルタエレメントを備え、前記各ひだに半径
    方向に外側の縦方向に延びる外縁部と、半径方向に内側
    の縦方向に延びる内縁部とを設け、交互の短いひだ及び
    長いひだを形成するように、交互のひだの内縁部を、前
    記フィルタエレメントの縦方向軸線から、前記交互のひ
    だの間のひだの内縁部より小さい距離を隔て、前記短い
    ひだの長さを、前記長いひだの長さの約75%又はそれ
    以上とし、前記各ひだの長さを前記内縁部により形成さ
    れる周面から前記外縁部により形成される周面まで半径
    方向に測るようにした高速エアフィルタ。
  12. 【請求項12】 前記フィルタエレメントが、円すい台
    形である請求項11の高速エアフィルタ。
  13. 【請求項13】 前記短いひだの長さを、前記長いひだ
    の長さの約82%ないし約92%にした請求項11の高
    速エアフィルタ。
  14. 【請求項14】 前記フィルタエレメントの各端部を密
    封する密封手段を備えた請求項11の高速エアフィル
    タ。
  15. 【請求項15】 フィルタハウジングの入口に隣接して
    前記フィルタエレメントの端部に取付けた大体において
    円すい形のデフレクタを備えた請求項14の高速エアフ
    ィルタ。
  16. 【請求項16】 前記フィルタエレメントを、ひだを付
    けた紙で形成した請求項11の高速エアフィルタ。
  17. 【請求項17】 フィルタエレメント縦方向に延びる1
    連のひだを形成するように、半径方向に内側の周面と半
    径方向に外側の周面との間に行きつ戻りつ延びるように
    折曲げたフィルタ材料で形成された中空の大体において
    円すい台形のフィルタエレメントを備え、前記各ひだ
    に、半径方向に外側の縦方向に延びる外縁部と、半径方
    向に内側の縦方向に延びる内縁部とを設け、交互の短い
    ひだ及び長いひだを形成するように、交互のひだの内縁
    部を、前記フィルタエレメントの縦方向軸線から、前記
    交互のひだの間のひだの内縁部より小さい距離を隔て、
    前記短いひだの長さを、前記長いひだの長さの約75%
    又はそれ以上とし、前記各ひだの長さを、前記内縁部に
    より形成される周面から前記外縁部により形成される周
    面まで半径方向に測るようにした高速エアフィルタ。
  18. 【請求項18】 空気入口及び空気出口を形成したフィ
    ルタハウジングと、 このフィルタハウジング内に取付けられ、このフィルタ
    ハウジングの前記空気入口と前記空気出口との間に挿入
    された中空の大体において円筒形のフィルタエレメント
    を備えることにより、 前記空気入口から前記空気出口を通過する空気が、最初
    に前記フィルタエレメントを通過しなければならないよ
    うにし、前記フィルタエレメントの縦方向に延びる1連
    のひだを形成するように、半径方向に内側の周面と、半
    径方向に外側の周面との間に行きつ戻りつ延びるように
    折曲げたフィルタ材料で前記フィルタエレメントを構成
    し、前記各ひだに、半径方向に外側の縦方向に延びる外
    縁部と、半径方向に内側の縦方向に延びる内縁部とを設
    け、交互の短いひだ及び長いひだを形成するように、交
    互のひだの内縁部を、前記フィルタエレメントの縦方向
    軸線から、前記交互のひだの間のひだの内縁部より小さ
    い距離を隔て、前記短いひだの長さを、前記長いひだの
    長さの約75%又はそれ以上とし、前記各ひだの長さ
    を、前記内縁部により形成される周面から前記外縁部に
    より形成される周面まで半径方向に測るようにした高速
    エアフィルタアセンブリ。
  19. 【請求項19】 前記フィルタエレメントが、円すい台
    形である請求項18の高速エアフィルタアセンブリ。
  20. 【請求項20】 前記短いひだの長さを、前記長いひだ
    の長さの約82%ないし約92%にした請求項11の高
    速エアフィルタアセンブリ。
  21. 【請求項21】 前記フィルタハウジングの入口に隣接
    して前記フィルタエレメントの端部に取付けた大体にお
    いて円すい形のデフレクタを備えた請求項18の高速エ
    アフィルタアセンブリ。
  22. 【請求項22】 前記フィルタエレメントを、ひだを付
    けた紙で形成した請求項18の高速エアフィルタアセン
    ブリ。
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