JP2000501991A - 環境に優しいフィルターカートリッジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 フィルタシステム（２０）内で使用されるフィルタカートリッジ（２２）。フィルタシステム内で、カートリッジ（２２）は構造上の金属またはプラスチックの部品を有さず、環境に許容される処理に適合されている。プリーツ付きペーパフィルタ媒体はシリンダ（４０）に形成され、シリンダの軸方向端部にある注封されたエンドキャップ（４４、４５）はフィルタの形状を保持する。シーリングガスケット（５０、５１）は、エンドキャップ（４４、４５）と連係する。少なくとも一つの側面は、外周部に見られる高圧区域から連係するエンドキャップを保護するため、フィルタカートリッジ（２２）の外周部に形成された半径方向シールを有する。もう一方の軸方向端部は、ある応用形態において同様の半径方向フィルタを有することができる。他の応用形態においては、フルタの端部における流れは要求されず、外周部における高圧から、軸方向シールが連係するエンドキャップを保護するように特別に形成された軸方向シールを利用することができる。エンドキャップのそれぞれにおける低圧を維持することによってフィルターの軸方向荷重を引っ張り状態に置くことができ、それによりフィルターカートリッジへの軸方向の押しつぶし荷重が作用することを防ぐことができる。

Description

【発明の詳細な説明】 環境に優しいフィルターカートリツジ 発明の技術分野 本発明はフィルターに関し、より詳細には環境に許容される方法で使い捨てで きる使い捨てフィルターカートリッジに関する。 発明の背景 上記フィルターは標準内燃機関、例えば自動車エンジン、トラックまたは重機 エンジン、および定置式電力源の潤滑システムで極めて一般的に使用される。し かしながら、本発明はより広範な用途性があり、油圧フィルター、燃料フィルタ ー、およびエアフィルターの用途にも使用できる。 これらの用途のすべてにおいて、フィルターは定期的に交換しなければならな い。潤滑システムを例にとると、自動車用途では、オイルフィルターは通常、数 千マイル毎に交換される。入手可能であったり使用されている限られた数の再使 用可能なオイルフィルターのタイプが存在するが、大部分の高品質潤滑システム では、使い捨てのスピンオン（spin-on）・オイルフィルターが使用され、これ らが処分問題を発生させることになる。 初期のフィルターでは、取り外し可能なハウジングに嵌合されたカートリッジ タイプのオイルフィルターを使用するのが一般的であった。ハウジングは、エン ジンのオイルフィルター取付台から取り外され、カートリッジがハウジングから 外され、ハウジングが洗浄され、新カートリッジが取り付けられ、次いで新カー トリッジを備えたハウジングがエンジンに再取付けされた。そのタイプのフィル ター用カートリッジは普通、セルロース濾過媒体と、通常は金属メッシュやエク スパンデッドメタルでできた支持中央チューブを含んでいた。しばしば、そのよ うなカートリッジは外部金属サポートも含んでいた。金属サポートと、特に中央 チューブ（または外部ラップ）とは、濾過される潤滑剤内で生じる圧力によって フィルターが潰されないようにするために必要とされた。自動車油圧システム内 の差圧は、エンジン始動時、特に目づまりしたフィルターの動作不良（例えば、 オイル中の水や過度のエンジン磨耗金属による）等の動作不良時に実質的に上昇 して、２００ｐｓｉ以上に達することがある。 要するに、過去の従来のやり方では、セルロースフィルターと組合せてサポー トチューブを使用する必要があった。セルロース・フィルターは良好な濾過能力 を提供し、金属支持構造は必要な剛性と、差圧に耐える能力を提供した。カート リッジの処分は、潰しを実行不能にして完全な焼却を不可能にする金属支持構造 によって厄介なものになった。 より多くの最近の自動車がスピンオン・フィルターに移行している。スピンオ ン・フィルターは通常、より高価で、より大きな処分問題を発生させる一方、古 いフィルターを外した後、新フィルターをその場所にスピンオンする簡易性が、 業界をその方向に駆り立てたのである。スピンオン・フィルターは、典型的なセ ルロース・フィルターエレメントを持つばかりでなく、板金の外部シェル、中央 支持チューブ、ねじ付きベースプレート、およびフィルターを正しい位置に保持 して潰れないようにするための必要な構造を備えている。使用後、スピンオン・ フィルター全体と金属シェルとすべてを廃棄しなければならない。 環境規制、埋立地の立地が限られていること、および埋立地汚染に関する世間 の側の意識の高まりが、環境的に許容される方法で安全に処分できるタイプのオ イルフィルターに対するニ−ズを創出した。確かに、キャニスタ（canister）− タイプのスピンオン・フィルターはこの問題についての困難を伴う。というのは 、それらがペーパー含有物、ガスケット含有物、および残油と共に、かなりの量 の金属含有物を持つからである。旧式の各種カートリッジタイプのフィルターで も処分問題を抱えており、その理由は、それらがセルロース部品（濾過用）と、 金属部品（支持用）の両方を含むからである。 環境的に処分可能な点で許容されるフィルター（すなわち、環境的に優しいフ ィルター）を生産する試みが行なわれてきたが、それらは欠点も抱えている。例 えば、金属の中央サポートチューブを持たないフィルターカートリッジを利用し て、このサポートチューブをフィルターハウジングに内蔵することが提案された 。しかしながら、これらのアプローチは、数々の理由から決して満足するもので はなかった。 問題の一つは、フィルター内部と大気間のメインシールとして半径方向シール を使用するときに遭遇する。問題は、カートリッジを交換するためにフィルター ハウジングを分解する難しさを伴う。前記シール編成は、ハウジングからカバー を取り外すには異常な量のトルクを必要とするようになっていた。更に重要なこ とに、中央サポートチューブは、半径方向にフィルターペーパーエレメントが潰 れないように保護していたが、フィルターの軸に沿ってかなりの圧力降下が見ら れる。これらの圧力降下は、フィルタの座りを悪くして、エンドキャップの一方 または他方で、ガスケット周りに漏れを発生させるか、フィルターをその軸に沿 って圧縮または潰し始めるかのいずれかをもたらすだけの大きさである。かくし て、これらの試みで、金属部品を持たないフィルターカートリッジを提供したの は明らかだが、これらの困難故に、フィルター自体は標準タイプよりも望ましい ものではなかった。 ある妥協を行なうことによって、フィルターかエンジンのいずれかに、バイパ スバルブを用いて、非サポート式フィルターカートリッジの強度不足を補うこと が可能である。バイパスバルブの機能は、例えばフィルターの詰まりによって生 ずる圧力差の生成に応答して、フィルターの周りにオイルをバイパスさせること である。実際には、バイパスバルブは、システム内の圧力を制限するが、未濾過 のオイルを装置に通すという犠牲を払う。それは自動車用途では許容されるかも しれないが、他の用途では全く望ましくない。例えば、未濾過流体を通すことが 、保護されるべき機械に永久的な損傷を与える恐れのある場合、圧力リリーフバ ルブは望ましくない。代表的な例はディーゼル燃料システムや油圧システムであ る。これらのシステムでは、破局的な費用のかかる故障から装置を守るためには フィルターを詰まらせておく方が良い、と考えられている。そのようなシステム でフィルターが詰まったとき、圧力に耐えるために、フィルターカートリッジは 十分な構造的支持体を持たなければならず、それが、過去に利用された非サポー ト式フィルターカートリッジの使用の可能性を排除する。 発明の概要 前記に鑑みて、本発明の一般的な目的は、処分のために潰せるか燃焼可能なフ ィルターカートリッジではあるが、金属格納式(metal housed)スピンオン・フィ ルターに常時伴う厳格な要件を確実に満たし得る動作特性を持つフィルターカー トリッジを提供することである。更にその点に関して、システム内の圧力を制限 するためにリリーフバルブの使用を必要としないフィルターカートリッジを提供 することが目的である。本発明はリリーフバルブシステムで使用できるが、リリ ーフバルブは、フィルターの保護のために必要なわけではない。 本発明の目的は、金属製支持エレメントを持たないフィルターカートリッジで あって、フィルターエレメントへの圧縮力が制限されて許容できるように、フィ ルターハウジングと協働するように成されたフィルターカートリッジ、を用いる 高い性能のフィルターカートリッジを提供することである。 フィルター媒体上の軸方向荷重が主として媒体を圧縮状態（この場合フィルタ ー媒体ははるかに強度が小さい）よりもむしろ引張り状態（この場合、フィルタ ー媒体は大きな強度を持つ）に置くように、フィルターカートリッジに作用する 圧力を制御することが更なる目的である。 結果としての目的は、フィルターカートリッジに、それが耐え得る負荷、例え ばフィルターエレメントが支持される場所での半径方向への圧縮負荷、を加える と共に、軸方向圧縮負荷よりも、フィルターがより良く支持できる軸方向引張負 荷を加えることである。 本発明の詳細な目的は、シングルフローとデュアルフローの両タイプのフィル ターカートリッジを提供することである。 更なる詳細な目的は、環境的に許容されるばかりでなく、ユーザーに優しいフ ィルターアセンブリを提供することである。この点に関して、一方向ののみに取 付け可能で、フィルターアセンブリが、確実に、組立時に正しくガスケット装着 されるように取付け可能なフィルターカートリッジ、を提供することが目的であ る。言い換えれば、未熟な個人が確実にフィルター交換を達成できるように、フ ィルター交換を実質上フールプルーフにすることが目的である。 他の目的と利点は、下記の図面に関連して考慮し、以下の詳細説明を参照する ことによって明らかになるであろう。 図面の簡単な説明 図１は、本発明に従って構成された、特に既存の装置の改装に適した使い捨て フィルターカートリッジを用いたフィルターシステムを示す分解斜視図、 図２は図１のフィルターの中心を通る側断面図、 図３は図１のフィルター内の流れと圧力を示す図、 図４は図２のフィルターの拡大断面図で、オイル入口と、入口端部のフィルタ ーカートリッジの半径方向シールとを示し、 図５は図４と同様の拡大図であるが、フィルターカートリッジの反対側端部の 半径方向シールを示し、 図６は、特にデュアルフローフィルタータイプの改装用に適した、本発明を具 体化した使い捨てフィルターカートリッジを用いたフィルターシステムの別の実 施例の断面図、 図７は図６の線７−７にほぼ沿ったフィルターカートリッジ（そのハウジング から取り外した状態）の底面図、 図８は図６の線８−８にほぼ沿った斜視図で、一体の懸下式ハウジングガスケ ットを示し、 図９は、主としてファーストフィット（first-fit）またはＯＥＭ用途のため に意図された本発明の更に別の実施例の、図１と同様の分解図、 図１０は、図９のフィルターシステムの中心を通る側断面図、 図１１は、図１０のフィルターシステムのエンドキャップと軸方向シールとを 示す拡大断面図、 図１２は、図１０のフィルターシステムの回転防止ピンを示す拡大断面図、お よび、 図１３は、主として、デュアルフローフィルターを要求するファーストフィッ トまたはＯＥＭ用途のために意図された、本発明の更に別の実施例のフィルタの 中心線を通る断面図である。 本発明は様々に変更されると共に別途に構成される可能性があるが、その幾つ かの実施例を図示して以下に詳しく説明する。しかしながら、本発明を、開示さ れる特定の形態に限定するつもりはなく、その反対に、本発明は、付属の請求項 で定義される発明の精神と範囲に入るすべての変更、代替構造、および同等物を 含むことは言うまでもない。 好ましい実施例の詳細な説明 図解のために図で示したように、本発明は濾過システム２０で使用される交換 可能なフィルターカートリッジ２２で具体化される。好ましい実施例の濾過シス テム２０は、内燃機関用オイルフィルターシステム等の潤滑剤フィルターシステ ムである。上述のように、本発明は、燃料フィルター、油圧フィルター、および エアフィルター等の他の濾過用途へ十分に適用できる。しかしながら、オイルフ ィルターシステムに関連するこの好ましい実施例の説明は、これらの他の濾過用 途に対する本発明の原理の適用についての本発明の適切な説明になるであろう。 次に図面を参照すると、図１はフィルターシステム２０の分解斜視図であって 、３つの主要なグループである、エンジン取付けコンポーネント２１のセット、 交換可能なフィルターカートリッジ２２、および取り外し可能なハウジング２３ を含む。内燃機関は概略的に２５で示し、スピンオン・フィルターの正規取付け 用スパッド２６を持つ。弧状のオイル入口ポート２７はフィルターへのオイルの 供給をもたらし、スパッド２６の内部通路２８は、エンジンに戻るオイル流用の ポートを提供する。エンジンに取り付けられているのはフィルターベースプレー ト３０で、ガスケット３１を伴う。これらのエレメントの組立関係を最もよく説 明するのが図２で、ガスケット３１が、入口ポート２７からフィルター入口３３ へのオイル流の通路となる内部チャンバ３２をシールする状態を示す。ベースプ レート３０はめねじによってエンジンに永久的に固定され、ロックナット３５は ベースプレートの偶発的な弛みを防止する。 フィルターカートリッジ２２を、図１に斜視図で示すと共に、図２に側断面図 で示す。カートリッジは、シリンダー内に配置された円筒形フィルター４０を含 み、円筒形フィルター４０はシリンダー内に配置された同じく円筒形のフィルタ ー媒体４１を備えると共に、内部チャンバ４３を形成する内部円筒壁４２と外周 部４６とを画成することが分かるであろう。図１と２を調べることによってフィ ルターカートリッジは支持用中央チューブを持たないことがわかるであろう。フ ィルタ媒体は、比較的従来型のプリーツ構造を持つ処理済ペーパー形式のセルロ ースであることが望ましい。ペーパがプリーツ加工された後で、それはシリンダ に形成され、シリンダーは内部周囲部４２を形成する内部プリーツからなり、同 心シリンダは外周部４６を形成する外部プリーツからなる。ペーパオーバーラッ プ（図１）はある種の保護手段を提供し、また外観を良くし、製品の同一証明の 場所を提供する。他の形式のフィルタ媒体も使用できるが、現在はプリーツ付き ペーパフィルタが望ましい。 フィルターカートリッジに中央チューブが存在しないことは、それが金属フィ ルタサポートに対するニ−ズを除去する点で重要である。中央チューブの存在し ないカートリッジ構造は、環境的に許容される使い捨て材料であるガスケットと エンドキャップ構造（以下に説明）と共に、使用後に容易に廃棄可能なフィルタ ーカートリッジを提供する。選択肢の一つとして、例えば、フィルターカートリ ッジは、有毒材料や焼却不可能な金属を含まないので、焼却可能である。更なる 選択肢として、フィルタは潰しが可能だが、これは残油を除去するばかりでなく 、実質的に体積を減少させる。フィルターカートリッジは、オイルの除去とその 体積の減少のために潰された後、焼却するか、埋立地に処分できる。中央チュー ブの存在しない構造は、両方の処分選択肢で重要である。 フィルタの端部を固定してシールするためにフィルターカートリッジの円筒形 状を維持するという目的のため、エンドキャップ４４、４５は、フィルタの各端 部でフィルタ媒体に固定された速続リング状ディスクを形成する。図１と２のエ ンドキャップ４４、４５に埋め込まれているのは半径方向シールガスケット５０ 、５１で、その構造と機能は、以下に、より詳しく説明する。ここでは、エンド キャップ４４、４５は、望ましくはモールディング作業で形成されるエポキシか ら成り、その作業でエポキシがフィルタのプリーツとガスケットの取付け面の両 者に付着する、と言えば充分である。全体の外観は図１に最もよく説明されてお り、エンドキャップ（図１にはエンドキャップ４５のみが見える）により取り付 けられて、内部チャンバ４３を形成する非サポート式円筒壁４２を有する、フィ ルタ４０と半径方向シールガスケット５０、５１とを示す。外面４１も円筒形で 、図１に示すように、ペーパー包装４８によって最もうまく覆われている。以下 に、より詳しく説明するように、フィルタアセンブリ２２は、フィルタの一端に 配置されてフィルタをキャニスタの中に一方向からのみ挿入可能にすると共に、 フィルターハウジングをシールするための自動位置決めガスケットを備えた、一 体取付け式ハウジングガスケット５３も装着している。 本発明の現在の好ましい実施例において、エンドキャップは、例えばエポキシ のような型成形可能な材料から形成され、半径方向シールガスケットは前もって 形成されたゴム製でありエンドキャップに固定されている。しかし、エンドキャ ップと半径方向シールとを同じ材料、望ましくは型成形した弾力性のある注封材 料（potting material）、例えばポリウレタン（polyurethane）、エポキシ、 プラシチゾール（plastisol）、及び他の型成形可能な、柔軟性のある材料から 製造することができることが認められる。本発明の広い意味において、両方のタ イプの端部構造、エンドキャップとシーリングガスケット、が考えられる。 フィルターカートリッジの更なる詳細を以下に強調しておこう。ここでは、フ ィルタが挿入されると共にフィルタをベースプレートに結合するためのハウジン グに注目しよう。ここまでに述べられたフィルターカートリッジは、取り外し可 能なフィルターハウジング内で使用するように意図されている。このようなハウ ジングの一実施例が図１と２に示され、金属ハウジング６０は成形された板金シ ェル６１を備え、またシェル６１の閉端部６３に配置されて、シェル６１の外周 部部まわりに形成された連続ビード６４によって正しい位置に保持された、内部 サポートチューブアセンブリ６２を含む。シェル６１は引抜加工された金属キャ ニスタであることが好ましく、今のところ、厚さ約０．０５５インチのスチール 製シェルを引抜（または絞り）加工することが好ましい。アルミニウムも役立つ と思われるが、シェルは取り外し可能で再使用可能な部品なので、スチールを使 用することが好ましい。サポートチューブアセンブリ６２は、プラスチック製も 可能であるが、好ましくは金属製の多孔チューブ６６を固定的に取り付けたベー スプレート６５を含む。取付けは圧入、溶接、接着等で行なわれる。今のところ 好ましいチューブは多孔アルミニウムでできており、ベースプレートに接着され る。ベースプレートはその外周部に、円筒シェル６１にぴったりはまる直径の円 筒フランジ６８の形の成形端を持つ。ビード６４を形成してベースプレート６５ をシェル６２のベース６３にしっかり固定する。よって、永久中央チューブ６６ はハウジング６０に一体化される。 かくして、通常の作業では、そしてフィルターが分解されることを想定すると 、エンジンに清浄なフィルターを取り付けるには先ず、内部の一体固定式中央チ ュ ーブ６６を持つキャニスタ６０を取り上げて、中央チューブに被せてキャニスタ 内にフィルターカートリッジ４０を挿入する。次いで、部分的に組み立てられた ユニットを、おねじ７０を持つと共にキャニスタ６０にその開口部近くで固定さ れたリング７１がベース部材の相補ねじ７２に係合するように、ベースプレート ３０の反対側の位置に持ってくる。次に、フィルターキャニスタを回転してねじ ７０、７２を係合させ、最終的にガスケット５３を圧縮する。ガスケットをこの ように圧縮した状態で、フィルターが定位置に固定されて、ユニットが作動でき る。 図３を参照して、フィルターカートリッジ４０とフィルターアセンブリ２０の 間の相互関係の幾つかの重要な点をここで説明しよう。半径方向シール５０、５ １については先に簡単に言及した。これから説明するように、それらのシールは 、フィルターカートリッジ４０に対してフィルター媒体４１が耐えそうな方向に 、フィルター媒体を破壊または変形しそうな力の付加を防ぎつつ、負荷をかける 場合に重要である。図３から分かるように、フィルターカートリッジ４０はキャ ニスタ内の外側上流高圧チャンバ８０（ＨＰと表示）を、フィルターカートリッ ジのボア内に配置された下部下流圧力セクション８１（ＬＰと表示）から分離す る。実線の矢印は、キャニスタ６１の壁とフィルターカートリッジの外周部４６ 間に画成されたチャンバ８０に流入するために、オイルが入口２７を通ってフィ ルターに進入する状態を示す。当該技術に精通する者には、このようにしてチャ ンバ８０がシステム中で最高の圧力（上流圧力）を持つことは明白であろう。潤 滑剤は、矢印で示すようにフィルターを通って流れ、支持中央チューブ内のパー フォレーション（perforations）を通って内部下流チャンバ８１に入り、そこで 実線の矢印で示すように、ポート２８を通ってエンジンに戻る。流れの方向は外 側から内側に向かうので、チャンバ８１内の圧力はチャンバ８０の圧力よりも低 くなる。８２で囲まれたエンドキャップの部分と、エンドキャップ４５に隣接す る小チャンバ８３内とに、より低い圧力が存在することも充分理解されるであろ う。半径方向シールをフィルターエレメントの外周部またはそのすぐ近くに置く ことによって、高圧力ゾーンが外周部部４６に制限され、フィルターの他のすべ ての部分は低圧状態(at a lower pressure)になる。かくして、半径方向シール のリ ップ８４、８５がハウジングの結合フランジ８６、８７にしっかり押し付けられ て、その区域のシールを向上させる。 しかしながら更に重要なことは、区域８２、８３のエンドキャップが低圧状態 にあるという事実が、点線の矢印９０で示す引張り力をフィルター媒体に加える 。外周部には高圧が加わり、エンドキャップには低圧(lower pressure)が加わっ て、その結果、フィルター媒体を矢印９０で示すように引張り状態に置く。フィ ルター媒体は適度な大きさの引張り力に完全に抵抗できるし、またフィルターは 、ハウジングのエレメントに接しているかそれらに近いエンドキャップの配置に よって大幅な軸方向の膨張から制限されるので、フィルター媒体はこれらの引張 り力に耐えることになる。 この能力は、エンドキャップの少なくとも一部に高圧が加わるのを許すいくつ かの従来設計に比べて重要である。エンドキャップの一部に加えられるその高圧 は通常、反対側のエンドキャップの異なる部分に反対の低圧をもたらし、それが フィルター媒体に対する圧縮力となる。その力は、軸方向に非サポート式のフィ ルター媒体に対する潰しの力を意味するが、多くの場合、フィルターの座りを悪 くするか、実際に変形させ始めるか、フィルターを潰し始めるので、フィルター システムをフィルターとして動作不能にする。 機能性を理解しつつ、この機能性を達成するフィルターカートリッジの構成と そのフィルターハウジングとの関係はここで、図１と２、図４と５の部分拡大図 に関連させ、より詳細に記述する。まず最初に上部半径方向シール５０（図２と ４）について言及するが、シールはふさわしい弾力性のあるカスケット材から作 られた軸方向に伸びる柔軟性のあるフランジ１００を備えることがわかる。ガス ケット材は有毒な物質を発生することなく焼却可能であり、またごみ埋立地に処 分するのに適していることが好ましい。ニトリル（nitrile）ゴムが現在好まし い材料であり、前もって形成されたエンドキャップ内に注封された取付フランジ を備えた弾力性のあるリングとして形作られている。しかし、ガスケットリング をそれ自身適当な柔軟性のある注封材料（potting material）製とし、エンド キャップとガスケットを同時に形成することを可能にすることもまた望ましい。 しかし、好ましい構成では、エンドキャップは合理的に堅い注封コンパウンド（ pott ing compound）製であり、注封コンパウンドは柔軟なガスケットをペーパフィ ルターのプリーツに結合させ、エンドキャップを結合させる。一体ガスケットと 注封されたエンドシールが形成される方法はより詳細にブラウンらの米国出願第 １９５，２１９号に記述されている。手法は本発明に従って、好ましくない燃焼 物質を発生するかもしれないプラスチゾール注封コンパウンドを除外し、その代 わりに環境に許容される注封コンパウンドを使用することにより変えている。現 在はハードマン社（Hardmann）製の参照番号20216Aと13403bで特定される二重構 造（two-part）のエポキシの使用が好まれる。注封材料は、またガスケット自身 を形成するのに使用され、別に前もって形成された弾力性のあるガスケット５０ の使用の必要性をなくしている。 図４と５を参照することにより、注封作業はプリーツ付きペーパの縁を部分的 に包んで行われ、ガスケットに結合する凹凸面５０ａ、５１ａを部分的に囲み、 包んで行われることがわかる。前もって結合することにより、エンドキャップは プリーツにしっかりと固定され、フィルターの形状を保持する。二回目の結合に より、ガスケットはエンドキャップに一体化して結合され、このためフィルター のプリーツ付きペーパ部分に結合される。凹凸のある注封材料のガスケット５０ ａ、５１ａの結合の形状によりガスケットは注封材料に機械的に組み合わされ、 前者二者は一緒に半径及び軸方向に共に保持される。 半径方向シール５０は、好ましくは丸い、またはベベル状のノーズ１０１を有 し、フィルターのエンドキャップ内への挿入を容易にし、実質的に平らなシール 面１０２を有する。シール面１０２は、ベースプレート３０の要素として形成さ れた金属フランジ１０３の外部と合わさる形状を有し、この外部に適合された連 続円筒状表面を形成する。円筒シェル６１とフィルターカートリッジの外周部４ ６の間の領域は高圧ゾーンであり、図４においてＨＰと符号を付けられたことが 思いだされるであろう。フィルターカートリッジ４０内部の円筒空間８１は、こ れにオイルフローがポート１０３を経由して連通するが、下流の低圧であり、図 ４においてＬＰと符号を付けられている。全般に１０５で示される流体通路のた め、低圧ＬＰは上部エンドキャップ４４の露出部分１０６においてもまた見られ る。 この配置によって、高圧ＨＰは矢印１１０によって示される圧力を発生させ、 この圧力はシーリングを高めるためにフランジ１０３に対して半径方向シールの 弾力性のあるフランジ１００を押しつける。さらに、エンドキャップの部分１０ ６における低圧（lower pressure）ＬＰと平行並列である、フィルターの外周 部４６における高圧ＨＰは、フィルター媒体４１を引っ張り状態に置く矢印１１ ２で示された力を発生させる。チャンバ８１内の低圧ゾーンＬＰに対して作用す る高圧ゾーンＨＰは、またフィルター媒体４１上に圧縮力を発生させる。しかし 、フィルター要素の内部周囲部４２は支持用永久中央チューブ６６にかぶさって ぴったりと嵌合して、フィルター媒体を支持し、それによって半径方向の押しつ ぶしを防ぐ。 フィルターが詰まる条件に付いて簡単に焦点をあてて注意を喚起する。フィル ターが詰まると、フィルター媒体４１を通って全く流れが存在しないか、非常に 低流量の流れしか存在せず、チャンバ８１内の圧力ＬＰは非常に低いレベルまで 低下し、しかるに外部チャンバの圧力ＨＰはポンプによって発生できる最大圧力 まで上昇する。フィルター媒体４１上の半径方向の力は支持チューブ６６によっ て抵抗され続ける。高圧はまた半径方向シール１００がフランジ１０３と接触す るのを維持する働きをなす。もし、エンドキャップ４４の部分もまた高圧に曝さ れるとすれば、例えばシール１０２をさらにフィルターの内部方向に、従来あっ たように内部周囲部と外周部の中間の地点まで位置させることにより、高圧がエ ンドキャップの外部に、低圧が反対のエンドキャップの内部に発生し、フィルタ ーにかかる軸方向の圧縮力を発生させる。もし安全弁が存在しなければ、この力 はフィルターの詰まりの条件下において２００psiにまで達成するであろう。し かし、本発明によれば半径方向シールを外周部に配置し、この配置をエンドキャ ップの全露出部１０６を低圧環境下に維持するように構成すれば、ペーパ媒体を 横切る全ての力は引っ張り方向となり、これはフィルター媒体によって比較的簡 単に耐えることができ、そのためフィルターシステムの健全性は維持される。 ここで図２と５を同時に参照して、反対側のシーリング構成を簡単に説明しよ う。下部エンドキャップ４５は、注封コンパウンドに形成作業中に取り付けられ た半径方向シールガスケット５１を持ち、一体のエンドキャップ兼半径方向シー ルを持つフィルターカートリッジを形成する。永久中央チューブ６６を支持する サポートプレート６５も、半径方向シール５１の内部円筒面１２６と結合する円 筒フランジ１２５を持つ。半径方向シール５１は半径方向シール５０と全く同一 に形成することが好ましく、そうすることで上記の説明通り働くことになる。低 圧ＬＰゾーンと高圧ＨＰゾーン（フィルターカートリッジに対して）は図５では 適切な文字で表示する。 本発明によるフィルターシステムの注目すべき特徴は、上記に詳しく説明した 優れた性能と特性に加えて、不正確または誤った取付けの危険なしにフールプル ーフの取付けをもたらす取付けの簡易性である。より詳細にはフィルターカート リッジは、それにハウジングガスケットを組み合わせることにより、そして上記 ガスケットを、ハウジングの結合エレメントの組立時にこれらのエレメント間に 迅速で自動的に取付けられるように配置することによって、（フィルターハウジ ングへの挿入の方向に対して）一方向化される。かくして、図１で分かるように 、ニトリル（nitrile）ゴム等の半径方向シールと同一の材料で形成された複数 のセグメント化した可撓リンクまたはコネクタ１３０がフィルタの外周部のまわ りに配置されて、半径方向シール部分５０をハウジングガスケット５３に接合す る。リンク１３０は、フィルターカートリッジの外周部からはみ出したガスケッ ト５３を支持する。このように懸下したガスケット５３の直径はシェル６１の内 径よりも大きいので、フィルターの上部がハウジング６０内に挿入されるのを防 止する。かくして、ハウジングには決して入らない懸下式ガスケット５３を端部 に装着した状態で、フィルタが一方向のみからハウジング内に挿入されることは 明らかである。 重要なのは、フィルターカートリッジがこのように挿入されたときに、ガスケ ット５３が、シェル６１に形成された肩部１３２の上に重なることである。フィ ルターカートリッジを挿入したハウジング６０を、ベースプレート３０に対して 正しい位置に持ってくると、ガスケット５３は指による調整等の必要もなく適切 に位置決めされるので、ねじ７０、７２を係合して締め付けるとガスケット５３ は自動的に着座して、シールの肩部１３２とハウジング３０の円筒シール面１４ ０間のシールを提供する。 内部チャンバをシールするためのフィルターエレメントに対する半径方向シー ルの使用は、ハウジングシールとしての軸方向簡易シールの使用を容易にする。 ハウジングシールとして、半径方向シールの代わりに軸方向シールを使用するこ とも重要である。一部で実施されていることだが、半径方向シールを使用した場 合、ハウジングをベースから外すのに要するトルクは非常に大きいことが分かっ ている。しかしながら、本発明によれば、内部チャンバをシールする方式がハウ ジングガスケット用の軸方向簡易シールの使用を可能にする。従って、ガスケッ トは自身で芯だしを行い、ハウジングの最後の一回転未満の回転のみが圧縮状態 を作り出す。ガスケットは圧縮状態にあるのみであり、フィルターを変えるため にハウジングを取り外したいときには、適度なトルクをハウジングに加えるだけ で、回転すればほとんど即座に、ガスケットがその保持力を解放して比較的簡単 にカバーを取り外すことができる。 図６のフィルターシステムでは、本発明の更なる実施例を示す。図１と同様、 これは主として改装として意図される。したがって、フィルターカートリッジ２ １０は好ましくはフィルターシステムで使用され、このフィルターシステムはエ ンジンに取り付けられた取付けベース２００と、フィルターカートリッジを支持 するため、そしてベース２００へカートリッジを取付けるための円筒キャニスタ ー２０１とを備える。運転中に、フィルターカートリッジ２１０がハウジング内 に挿入され、その後、ハウジング２０１がベース２００に固定される。 図１の実施例とは対照的に、図６の実施例のフィルターシステムはデュアルフ ロータイプで、共同所有のブラウン（ Brown）他の米国特許第5,342,511号、お よび Cudaback 他の米国特許第 5,078,877 号に記載されている。上記フィルタ ーは、第２の内部の小直径の円周フィルターエレメント２１２を囲むように配置 された第１の大フィルターエレメント２１１の、２つの円筒同軸フィルターエレ メントを含む。フィルターへの一次流は入口ポート２１４を通って、フィルター エレメント２１１の外周部２１６とシェル２０１の内壁２１７の間に形成された 円筒チャンバ２１５に至る。エンド部材２２１に装着された多孔中央チューブ２ ００は、内部支持のためにフィルターエレメント２１１の内周の内部にはまって いる。内部フィルターエレメント２１２は、これまたエンドプレート２２１に装 着された独立の永久中央チューブ２２２に支持される。小カートリッジ２１２の 外周部２２５と中央チューブ２２０の内周２２６の間に形成された円筒チャンバ ２２４は低圧チャンバ２２４を提供する。この場合、圧力はチャンバ２１５の高 圧よりは低いが、内部中央チューブ２２２の内部に形成された内部チャンバ２２ ８の圧力よりは高い。各チャンバは低圧についてはＬＰ、中圧はＭＰ、高圧はＨ Ｐと表示される。しかしながら、中圧は高圧チャンバに対して一般的には、より 低圧のチャンバであり、同時に低圧チャンバに対して、よい高圧のチャンバであ る。 フィルターを通る流れは、入口ポート２１４を経て最外部フィルターエレメン ト２１２を通ってチャンバ２２０に至る。出口ポート２３０は、エンジン用の濾 過済オイルの主ソースであるチャンバ２２４からの出口を提供する。しかしなが ら、更なる流れも、内部フィルターエレメント２１２を通って内部チャンバ２２ ８に至り、小径の絞りポート２３２から出て直接にクランクケースに戻る。 本発明を実施する場合、フィルターエレメントの外周部に、高圧のゾーンを維 持すると共にその内周とエンドキャップに、低圧のゾーンを維持するように、各 フィルターエレメント２１１、２１２に、シール構成を設ける。かくして、先の 実施例に関連して説明したように、個々のフィルターエレメントのそれぞれはガ スケット構成をシールできるようにした高圧力を持ち、永久中央チューブに軸方 向に支持されたフィルター媒体に半径方向の力を与え、フィルターカートリッジ は直接のサポートを持たず（永久中央チューブの上の滑りばめによる）、フィル ター媒体に加わる力は引張り状態になる。 かくして、フィルターカートリッジの上部２３５とベースプレート２００の間 の相互はめ合い関係については、ベースプレート２００が一対の円筒フランジ２ ３６、２３７を装着することが分かるであろう。また、内部フィルターセクショ ン２１２が、フランジ２３６と結合するように成した円筒内周を持つ半径方向シ ール２３８を装着することも分かるであろう。同様に、外部フィルターエレメン ト２１１は、フランジ２３７とシール状態で結合するように成した内周を持つ半 径方向シール２３９を装着する。 フィルターカートリッジの下部について言及すると、半径方向シール２４２、 ２４３はフィルターハウジング内に位置するサポートプレート２２１の円筒シー リングフランジ２４０、２４１にそれぞれ合わせられる。 また、先の実施例に関連して説明したように、半径方向シールを形成するガス ケットはエンドキャップによってフィルターの端部に取り付けられる。エンドキ ャップは環境に許容される注封材料の注封部材（potted member）とし、フィル ター媒体の関連プリーツを確実に埋め込むと共に関連ガスケットのフランジ部材 をも捕足して、それぞれのフィルターエレメントの外周部でエンドキャップに取 り付けられた一体式シールガスケットを形成することが望ましい。 ２つのフィルターエレメントを持つ単体フィルターカートリッジを提供するた めに特別のガスケット方式と取付けの技術が利用されるが、それを図７と８に更 に詳しく示す。図７は、ハウジングから取り外されたフィルターカートリッジの 図で、図６の線７−７にほぼ沿って描かれたものである。図で示すように、フィ ルタ媒体は、外部フィルターの内周と内部フィルターの外周部間に作られたゾー ン２６０を持つ。エンドキャップ２６２、２６２ａを形成する同一の注封材料か ら形成された角度間隔を持つラグ２６１が内部フィルターエレメントの外周部の まわりに形成され、ゾーン２６０内で２つのフィルターエレメント間の分離を保 つために半径方向外方に延びる。これらのラグは、フィルタが水平かやや垂直か ら外れて取り付けられた場合に、内部エレメントを中央チューブに整列させるの に役立つ。これらのラグが存在しなければ、内部エレメントは「垂れ下って」バ イパス中央チューブの端部に当たり、カートリッジの軸方向の挿入を妨げるかも しれない。 図８は反対側端部を示すが、この端部は２つのフィルターエレメント間のエン ドキャップを持ち、エンドキャップには、外部フィルターエレメントのエンドキ ャップ２６３を内部フィルターエレメントのエンドキャップ２６３ａに取り付け るウェブ状のコネクタ２６４が形成されている。かくして、フィルタの上端では 、２つのフィルターエレメントは、相互取付けリンク２６４によって相互にかな りしっかり取り付けられる。リンクの間の隙間は、必要に応じてフィルタを通る 流れを許す。注目に値するのは、フルフロー中央チューブは、フルフローおよび バイパスフィルタ間のコネクタ用の軸方向スペースを残すために、また容易に挿 入 できるように同心エレメントを自己アラインメントさせるために、バイパス中央 チューブよりも短く作られていることである。フイルターの反対側端部では、リ ンクは、内部フィルターエレメントを外部フィルターエレメントの内周と接触せ ずに支持するだけの剛性を持つ傾向がある。しかしながら、間隔ラグ２６１は更 に、それらのエレメント間の間隔を維持するのに役立つ。ラグは、フィルターが 一対のサポートチューブ上に挿入されるとき（図７参照）と２エレメントフィル ターカートリッジがハウジング２０１に挿入されるときに、内部フィルターエレ メントが中央に位置するように、テーパー加工されることが好ましい。 図２のフィルターカートリッジと同様、図６の実施例の複合フィルターカート リッジも円筒サポート式ハウジングシール２６５を装着する。シールは、先の実 施例のように、フィルター挿入を一方向性にすると同時に、ガスケット２６５の 位置決めを自動的にするので、キャニスタをハウジングに取り付けて回転すると 、フィルターシステムは、ガスケットが自動的に位置決めされた状態で正しく固 定されて、適切なシールを提供する。 これまで説明した２フィルターシステムの実施例は、改装フィルターアセンブ リとして指定したが、その理由は、それらが従来型フィルターに代わって既存エ ンジンへの設置に容易に適応できるからである。図２のフルフローフィルターは スパッド上に容易に位置決め可能で、ロックナットで固定される。エンジンから の軸方向範囲は限定され、カートリッジと中央チューブはすべて金属ハウジング 内に格納され、金属ハウジングは殆どすべての角度からベースプレートの定位置 に来るよう手動で調整できる。最終位置になったとき、ねじが係合されてフィル ターを正しく固定できるように、ハウジングは当然、ベースプレートと同軸でな ければならない。しかしながら、その位置に来るまでは、アラインメントされた 状態となるために、フィルターカートリッジが挿入されたフィルターハウジング を傾けたり、障害となるエンジンコンポーネントのまわりで調整したりすること ができる。 図６のデュアルフローフィルターは独立の鋳物２００を使用し、スピンオン・ フィルターのエンジンへの取付けに通常的に使用される従来のおねじ付き鋳物の 代わりに、その鋳物が、エンジンにボルト締めされる。鋳物２００をエンジンに 取り付けるボルトは簡単のために図示しない。独立鋳物の概念をデュアルフロー フィルターに使用する理由は、それが、より実際的で、はるかに簡単であり、既 存の鋳物のおねじに比べてフィルターの全長が短くなるからである。この多くは 、デュアルフローフィルターの、より複雑な流れの幾何学による。 利点が達成できるのは、フィルターアセンブリの設計と設置が、エンジンに永 久的に取り付けられるフィルターハウジングに直接に、軸方向の経路に沿って、 フィルターカートリッジの挿入を許す用途の場合である。そのような用途では、 永久ハウジングを簡単なカバーで閉鎖できるし、フィルターハウジング、永久中 央チューブ、および関連構造を永久的にエンジンに装着できる。その場合、フィ ルターハウジングの小さくて比較的軽量な部分だけを取り外すだけでよい。すな わち、カバーと、フィルターシステムの残部はエンジンの一部として残る。上記 の構成は、アクセスの易しさと、取り外しと再取付けの簡易さに対して有利なば かりでなく、エンジンから外される部分が全アセンブリの比較的重要でない部分 なので、整備士の側の洗浄作業を少なくする。 フルフローフィルター用の上記構成の例を図９に分解斜視図で示す。図は、好 ましい板金製のフィルターハウジング３０２を装着したエンジンブロック３００ を概略的に示す。永久中央チューブ３０３はハウジング内でベースプレート３０ １に取り付けられ（図１０）、ハウジングの永久部分を形成する。ハウジング自 体は、カバーの相補ねじに取り付けるためのねじ付きフランジ３０４を装着する 。 フィルターカートリッジ３１０を設け、フィルターカートリッジ３１０は本発 明に従って構成される。フィルターカートリッジ３１０はシール構成を有し、シ ール構成は、外周部における高圧からエンドキャップと内部周囲部を分離する少 なくとも一つの半径方向シールを有する。カートリッジはハウジング３０２内に 、永久中央チューブ３０３にかぶさってはまる。最後に、好ましくはアルミ鋳物 等の金属鋳物製で、円筒フランジ３０４のねじ３１３に結合するように成しため ねじセクション３１２を有する金属カバ−３１１を設ける。フィルターカートリ ッジ３１０は、カバーを締め付けたときにハウジングを自動的にシールするため の懸下式軸方向ガスケット３１７を装着する。フィルターアセンブリ３１０は、 他の実施例と同様、支持中央チューブを持たず、半径方向支持はハウジングの中 央 チューブ３０３に依存する。軸方向支持の欠如は、先の実施例と同様、圧縮では なくて引張り状態にフィルターエレメントを負荷することによって補償される。 図１０で説明される実施例において、半径方向シール３３２の平坦面３３１は 、ベースプレート３０１の円筒フランジ３３０と合わさるように寸法が決められ ている。半径方向シールはフィルター要素がハウジング内に挿入されるのを容易 にするための丸頭ノーズを有する。ベースプレート３０１の入り口ポートはフロ ーダイバータを含み、フロー・ダイバータ３４１は外部円筒チャンバ３４２への 流れをそらすと同時に、半径方向シールのノーズ３３３とハウジングのフランジ ３３２間の境界面３４３への直接の衝突を回避する。先の実施例と同様、外部円 筒チャンバ３４２の高圧ゾーンは、永久中央チューブ３４６内の中央円筒チャン バ３４５の低圧ゾーンＬＰに向かうよう流れを強制する。低圧ゾーンＬＰは、フ ィルターエレメント３１０に形成されたエンドキャップ３４９の上面３４８に出 現することも分かるであろう。 図１０の実施例の重要な特徴は、フィルターカートリッジ３１０に付随するシ ールの一つが軸方向シールであり、フィルタの外周の高圧ゾーンも、エンドキャ ップのより低圧のゾーン及びフィルター内部のより低圧のゾーンから隔離するよ うに構成されることである。図１０に示すと共に、図１１で更に詳しく示す構成 では、フィルターカートリッジ３１０の下部エンドキャップ３７０はその平面に 形成されてカバーアセンブリ３１１の平面３７２と結合するように成した平坦面 ３７１を持つことが分かるであろう。一端をエンドキャップ３７０に固定した連 続可撓リング３７５は懸下式ガスケット３７６を装着する。この実施例では、ア ダプタ３７１を使用するエンドキャップとリッド３７２の平面間のスペースがエ ンジンの下流フィルター圧力に曝されるが、エンドキャップ３７１の反対側はエ ンジンの上流フィルター圧力に曝される。かくして、エンドキャップを横切って 圧力差が存在し、それが、エンドキャップ３７１をリッド３１１に押し付ける力 を発生させる。この方式は、フィルタの一方の側の半径方向シールの除去を可能 にするので重要である。この実施例における半径方向シールの除去は、過大なト ルクを加える必要なしにハウジングのカバーの取り外しを可能にして、全体の設 計を簡易化する。半径方向シールを使用したとすれば、半径方向シールは、結合 ねじをねじ戻すときに、カバーの移動のかなりの部分でカバーの取り外しに抵抗 するであろう。 図１０と１１から分かるように、この構成は、上記の実施例とよく似た形状の 懸下式ハウジングガスケット３７６を備えている。しかしながら、本実施例の場 合、軸方向ガスケット３７６用の懸下リング３７５をセグメント化した形にする 必要はない。というのは、そのセクションを通る流れは望ましくないし、それど ころか、そのセクションを通る流れを防ぐことが望ましいからである。かくして 、シール３７６は、カバーのシール面３７７とハウジングの肩部３７８の間には まるように適当な位置に装着されるので、カバーを再取付けすればシールは完全 になる。 本発明を用いたフィルターシステムの最後の実施例を図１３に示し、ごく簡単 に説明しよう。それは、支持中央チューブを装着するベースプレート４０１にハ ウジング４００を取り付けたＯＥＭ版であるという点で、図１０の実施例と類似 する。しかしながらこの場合は、ベースプレートに装着された２つの支持中央チ ューブ４０２、４０３が存在する。フィルターアセンブリは、図６の実施例と同 様、２つの同心円筒フィルター４０５、４０６を有する。しかしながら、これら の実施例の違いの一つは、図１２のフィルター構成がカートリッジエンド４１０ において１セットの半径方向シールを含み、カートリッジエンド４１１において 第２セットの軸方向シールを含むことである。軸方向シールを含むエンド４１１ のエンドキャップ４２０は、両フィルターエレメント４０５、４０６を接合する 連続円筒リングであり、軸方向のシールを高める方向にフィルターカートリッジ を負荷する無孔の単体エンドキャップ４２０を提供する。かくして、図１０の実 施例と同様、シール構成は図１２のハウジング内に軸方向力を提供し、それがエ ンド４１１の軸方向シールを係合させる。外周ゾーンの高圧は、図６の実施例と 同様、半径方向シール４１０ａ、４１０ｂの有効性を高める。フロー・ダイバー タ４１４は半径方向シール４１０ａへの直接の衝突を防止する。更なる詳細説明 がなくても、指摘した類似性によって図１２のフィルターの構造と動作は今や明 白であろう。 ここで提供されたものは、改良された使い捨てフィルターカートリッジであり 、 このフィルターカートリッジはカートリッジを潜在的に破損させる圧力差から保 護するように適合されたフィルターシステム内で機能することは明らかであろう 。フィルターカートリッジは支持中央チューブを持たず、好ましい実施例では、 それはペーパーで包まれた単なるプリーツ付きペーパーフィルタである。両エン ドは、焼却可能な、理立てにも適した材料で注封(potted)することが望ましい。 ガスケット用エレメントは注封材料から形成できるが、好ましい実施例では、注 封用エンドキャップ材料としてにモールドされたグリップ用エレメントを持つニ トリルゴム製が望ましい。 このように、フィルターカートリッジは金属を含まず、また焼却時に有毒なも のは何も含んでいない。フィルタは軽い圧力で容易に潰すことができるし、使用 済フィルタは比較的簡単な装置で潰されて残油を除去できると共に、体積を実質 的に減少させることができる。潰した後、フィルターは、希望に応じて埋立てに 向けてもよいし、焼却に向けてもよい。そのようなフィルタに通常付随する支持 中央チューブが存在しないことは、フィルターを環境的に優しい処分に適したも のにする点で、非常に重要な要素である。 しかしながら、支持中央チューブの欠如は、ハウジングのシール構成と組み合 わせたフィルターカートリッジの特別な構成によって補償される。フィルタの内 部とエンドキャップの、より低圧のゾーンから高圧の外周ゾーンを分離するため に、フィルターカートリッジの少なくとも一端に、フィルタの外周に配置された 半径方向シールを設ける。軸方向シールの位置と構造は、エンドキャップのどの 部分も高圧ゾーンには存在しないことを保証するのに役立つ。この構造の結果、 フィルタに加わる軸方向力はすべて、フィルタ媒体を圧縮ではなくて引張り状態 に置き、ペーパーとネオプレンを含めた最もの適切なフィルタ媒体が、加えられ た軸方向負荷に容易に耐えることが分かるであろう。 本発明の一実施例では、半径方向シールはフィルターハウジングの両端部に置 かれ、フィルターの両端部の流れが許される。別の実施例では、フィルターの一 方の端部のみの流れが要求され、他の端部には、半径方向シールに伴う隔離機能 を実行できる軸方向シールが設けられる。実際、その実施例では、フィルターに 対する軸方向力が軸方向シールをその座に接するように負荷する傾向があるので 、 漏れを防止する。 フィルターハウジングの機械的構成の更なる詳細は、我々の同時出願の米国特 許出願第 08/575,625号、発明の名称「オイルフィルターハウジング」に記載さ れ、フィルターハウジングの機械的構成について説明し、特許を請求している。 フィルターとカートリッジ自体の更なる詳細とそれらの相互関係は、我々の同時 出願の米国特許出願第 08/575,515号、発明の名称「環境に優しいフィルターカ ートリッジ用のフィルターシステム」に記載され、フィルターカートリッジとハ ウジング間の協働関係について説明し、請求項に記載されている。必要な範囲で 、これらの同時係属中の出願の説明が引用によって本明細書に組み込まれている 。しかしながら、当該技術に精通する者には、本発明の充分な詳細が本明細書に 提供されたことによって、本発明の実施が可能であることも明らかであろう。 注目すべきは、本フィルターカートリッジが自動車オイルフィルター用ばかり でなく、他の、より厳格な用途の使用にも適していることである。実際、自動車 用途では、必要な場合は、高圧リリーフバルブを装備しなくても本フィルターカ ートリッジを使用できる。更に、ディーゼル燃料フィルターや油圧フィルタ等の 他の用途では、過負荷バルブは許容されない。これらの用途では、フィルターが 詰まり始めた場合、フィルターをバイパスして高価な装置を損傷させるリスクを 負うよりは、機械の性能を低下させてフィルタを交換する方が望ましい。しかし ながら、上記の用途では、従来型の非サポート式フィルター媒体は効果がない。 その理由は、バイパスバルブなしでは、フィルターは、詰まったフィルターの運 転時に遭遇する高圧によって潰れる可能性が大きく、それが明らかに装置の損傷 をもたらすからである。 本発明によれば、上記の損傷の危険は実質上存在しない。というのは、フィル ターは上記のように構成されるので、フィルターに対するすべての半径方向負荷 は永久中央チューブで支持され、また、すべての軸方向負荷がフィルター媒体を 引張り状態に置くので、詰まったフィルター状態でフィルター媒体に加わる軸方 向負荷はすべて、フィルターカートリッジによって容易に耐えられるからである 。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年１０月２９日（１９９７．１０．２９） 【補正内容】 請求の範囲において 請求項４、９、及び２１を下記のごとく補正いたします。 （補正後） ４． 前記通路が前記エンドキャップと連通し、前記外周部から前記エンドキ ャップへの圧力差は、前記フィルター媒体の長手方向軸に沿って、前記フィルタ ー媒体に対し引っ張り力のみ作用させる請求項３に記載の組合わせからなる使い 捨てフィルターカートリッジ。 （補正後） ９． 構造上の金属部品を持たない使い捨て可能なフィルターカートリッジで あって； シリンダーの中へ形成されたプーリツ付きペーパフィルター媒体であって、前 記シリンダーの中で前記プリーツが、前記フィルター媒体内部の円筒内部ボアと 、円筒外周部を画成するペーパフィルター媒体と； 前記フィルター媒体のそれぞれの軸方向エンドにある前記プリーツに結合され た注封材料からなるエンドキャップと； 前記フィルターカートリッジの各軸方向エンドにある弾力性のある半径方向シ ールガスケットであって、前記フィルターカートリッジの前記外周部にある前記 高圧区域からそれぞれの前記エンドキャップを保護するために、それぞれの前記 エンドキャップに装着され、前記外周部に配置され、前記シールは前記内部ボア にある前記区域の低圧を前記エンドキャップに連通するように構成され 、使用中 に、前記エンドキャップが、外周部にかかる圧力より、より低い圧力に維持され る半径方向シールガスケットとを組合わせて備え； 前記フィルターカートリッジは、その外周部にある高圧区域から、その内部ボ アにある低圧区域へ向かう意図的な流路を有するフィルターカートリッジ。 （補正後） ２１． 構造上の金属部品を持たない使い捨て可能なフィルターカートリッジ であって、 前記フィルター媒体内部の円筒内部ボアと円筒外周部とを画成する前記プリー ツの内部に形成されるプリーツ付きペーパーフィルター媒体と、 前記フィルター媒体のそれぞれの軸方向端部にある前記プリーツに接続される と共に注封材料からなるエンドキャップと、 前記エンドキャップの第１に接合され、前記フィルターカートリッジの前記外 周部に配置され、その結果前記フィルターカートリッジの前記外周部にある高圧 区域から前記第１のエンドキャップが保護される半径方向シールガスケットとを 備え、 前記フィルターカートリッジは、その外周部にある高圧区域からその内部ボア にある低圧区域への意図的な流路を有し、 第２のエンドキャップは、それと連係した軸方向シールガスケットを有し、前 記流路の外部に配置され、軸方向シールガスケットが、前記フィルターカートリ ッジの前記外周部にある前記区域の高圧よりむしろ低圧に維持され、 前記それぞれのエンドキャップと連係する前記シールは、前記内部ボアにある 前記区域の低圧を前記エンドキャップに連通するよう構成されてい る請求項１９ に記載の組合わせからなる使い捨てフィルターカートリッジ。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 っ張り状態に置くことができ、それによりフィルターカ ートリッジへの軸方向の押しつぶし荷重が作用すること を防ぐことができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 構造上の金属部品を持たない使い捨て可能なフィルターカートリッジで あって； シリンダーの中へ形成されたプーリツ付きペーパフィルター媒体であって、前 記シリンダーに中で前記プリーツが、前記フィルター媒体内部の円筒内部ボアと 、円筒外周部を画成するペーパフィルター媒体と； 前記フィルター媒体のそれぞれの軸方向エンドにある前記プリーツに結合され た注封材料からなるエンドキャップとを組合わせて備え； 前記フィルターカートリッジは、その円筒外周部にある高圧（higher pressu re）区域からその内部ボアにある低圧（lower pressure）区域へ向かう意図的 な流路を有し； 前記エンドキャップの第１は、前記フィルタカートリッジの前記外周部にある 前記高圧区域から、連係する（associated）前記エンドキャップを保護するため に、前記外周部に配置された、共に一体として形成された弾力性のある半径方向 シールを有し； 前記他のエンドキャップは、前記フィルターカートリッジの前記外周部にある 前記ゾーン内の前記高圧が前記他のエンドキャップの外部エンドに作用するのを 防ぐためのシール手段を有し； 前記エンドキャップと前記プリーツは、前記外周部から前記内部ボアへ向かう 半径方向に作用する圧力に前記プリーツ付きペーパが耐えるのを助けるため、フ ィルターハウジング内の構造上の支持用チューブを受容するように適合されてお り； 前記シールは、押しつぶし軸方向荷重が前記フィルターカートリッジに作用す るのを避けるために、前記内部ボアにある前記区域内の前記低圧を、押前記エン ドキャップに連通するように構成されているそれぞれのエンドャップと結合され ているフィルターカートリッジ。 ２． 前記他のエンドキャップが、それと共に一体として形成された第２の弾 力性のある半径方向シールを有し、前記フィルターカートリッジの前記外周部に ある前記高圧区域から前記第２のエンドキャップを保護するために、外周部に配 置されている請求項１に記載の組合わせからなる使い捨てフィルターカートリッ ジ。 ３． 前記エンドキャップと前記内部ボア間の連通のため、前記フィルターカ ートリッジは、前記エンドキャップ近くに通路を常設し、それによって前記内部 ボアにある前記低圧を前記エンドキャップに接続する請求項２に記載の組合わせ からなる使い捨てフィルターカートリッジ。 ４． 前記外周部から前記エンドキャップへの圧力差は、前記フィルター媒体 の長手方向軸に沿って、前記フィルター媒体に対し引っ張り力のみ作用させる請 求項３に記載の組合わせからなる使い捨てフィルターカートリッジ。 ５． 前記他のエンドキャップと連係しているシール手段が、その軸方向エン ドにある平坦なシール面を有する軸方向シールガスケットを備え、前記手段が、 前記外周部にある前記区域内の高圧がシール面に作用することを防ぐために、前 記軸方向シールガスケットと連係されている請求項１に記載の組合わせからなる 使い捨てフィルターカートリッジ。 ６． 前記軸方向シールガスケットに連係されている前記手段が、前記軸方向 シールを圧縮することにより前記高圧区域に対して応答するために前記フィルタ ーカートリッジ内の手段を含む請求項５に記載の組合わせからなる使い捨てフィ ルターカートリッジ。 ７． 前記プリーツ付きペーパーフィルター媒体は、第１のシリンダーを備え 、さらに、同心形状で第１のシリンダーの内部に位置する、第２のシリンダーを 備える第２のプリーツ付きペーパーフィルター媒体を含み、前記第２のシリンダ ーはそれぞれの軸方向エンドにあるエンドキャップとガスケット手段をも有し、 前 記第２のシリンダーのガスケット手段は少なくとも一つの半径方向シールガスケ ットを含み、前記内部シリンダーの前記外周部の圧力からそれぞれのエンドキャ ップを保護するように適合されている請求項１に記載の組合わせからなる使い捨 てフィルターカートリッジ。 ８． 前記内部シリンダーを前記外部シリンダーから懸下させるために、その 一つの端部にある前記内部及び外部のシリンダーの前記エンドキャップと連係す る接続リンクをさらに含み、それによって、二重要素を持つ単一フィルターを提 供する請求項７に記載の組合わせからなる使い捨てフィルターカートリッジ。 ９． 構造上の金属部品を持たない使い捨て可能なフィルターカートリッジで あって； シリンダーの中へ形成されたプーリツ付きペーパフィルター媒体であって、前 記シリンダーの中で前記プリーツが、前記フィルター媒体内部の円筒内部ボアと 、円筒外周部を画成するペーパフィルター媒体と； 前記フィルター媒体のそれぞれの軸方向エンドにある前記プリーツに結合され た注封材料からなるエンドキャップと； 前記フィルターカートリッジの各軸方向エンドにある弾力性のある半径方向シ ールガスケットであって、前記フィルターカートリッジの前記外周部にある前記 高圧区域からそれぞれの前記エンドキャップを保護するために、それぞれの前記 エンドキャップに装着され、前記外周部に配置され、使用中に、前記エンドキャ ップが、外周部にかかる圧力より、より低い圧力に維持される半径方向シールガ スケットとを組合わせて備え； 前記フィルターカートリッジは、その外周部にある高圧区域から、その内部ボ アにある低圧区域へ向かう意図的な流路を有するフィルターカートリッジ。 １０． それぞれの前記半径方向シールガスケットは、前記エンドキャップの 材料と一体の弾力性のある材料からなる注封リングである請求項９に記載の組合 わせからなる使い捨てフィルターカートリッジ。 １１． それぞれの前記半径方向シールガスケットは、それぞれの前記エンド キャップに接合された弾力性のある材料からなる前もって形成された注封リング である請求項９に記載の組合わせからなる使い捨てフィルターカートリッジ。 １２． 弾力性のある材料からなる前もって形成された各リングは、前記注封 材料の中に閉じ込められ、前記注封材料に固定されるように適合される凹凸面を 含み、前記注封材料は、単一のリングを機械的に形成し、前記ペーパフィルター 媒体の前記プリーツと前記前もって形成されたリングとを、粘着的に結合する請 求項１１に記載の組合わせからなる使い捨てフィルターカートリッジ。 １３． 弾性力のある各半径方向シールガスケットは、前記フィルターカート リッジの前記外周部の近くにある連係するエンドキャップから軸方向に突出する と共に柔軟性があり弾力性のある材料から作られた円筒ガスケットフランジを含 み、各円筒ガスケットフランジは、半径方向内側を向くシール面と、該シール面 上にシール力を発生させることにより、前記外周部にある高圧に応答するように 適合された外側を向く周囲面を有する請求項９に記載の組合わせからなる使い捨 てフィルターカートリッジ。 １４． 前記円筒フランジが、前記エンドキャップを形成する注封材料からな る連続体である請求項１３に記載の組合わせからなる使い捨てフィルターカート リッジ。 １５． 前記円筒フランジが、そのベース部において伸長部分を有し、前記フ ィルター媒体に前記円筒フランジを固定するために、前記エンドキャップの注封 材料の中に伸びる請求項１３に記載の組合わせからなる使い捨てフィルターカー トリッジ。 １６． 一つの端部においてフィルタカートリッジに装着される懸下式ハウシ ングガスケットをさらに含み、前記懸下式ガスケットは軸方向に圧縮されるよう に適合された弾力性のある材料から作られる円筒リングであり、懸下手段は、前 記フィルターカートリッジに関して所定の関係にある前記ガスケットを懸下する ために、懸下式ガスケットをエンドキャップの一つに接合する請求項１５に記載 の組合わせからなる使い捨てフィルターカートリッジ。 １７． 弾力性のある半径方向シールガスケットは、弾力性のある材料から作 られ前もって形成されたリングと、注封材料に埋め込まれ、前記リングをそれに 固定した凹凸面形状の搭載タングと；前記エンドキャップから離れて軸方向に突 出し、内部方向を向いたシール面と、外側を向いた圧力応答面と、内部方向及び 外部方向を向く前記面を接合する丸頭ノーズとを有する柔軟性のある円筒フラン ジと；前記エンドキャップの一つから伸長し、前記フィルターカートリッジが前 記ハウジング内に設置された時は、ハウジングの合わせ部間に嵌合するように寸 法が決められると共に、配置が決められる懸下式ハウジングを装着するリンクと を備えた請求項９に記載の組合わせからなる使い捨てフィルターカートリッジ。 １８． 前記プリーツ付きペーパフィルター媒体は、第１の円筒フィルターを 備え；前記第１と同軸の第２の円筒フィルターを含み、第２の円筒フィルターは その前記内部ボアの内部に配置され、前記内部と外部のシリンダー間の中間区域 を画成し、前記内部シリンダーはその各軸方向端部にある前記弾力性のある半径 方向シールをさらに有する請求項９に記載の組合わせからなる使い捨てフィルタ ーカートリッジ。 １９． 前記フィルターの少なくとも一つの軸方向端部にある前記エンドキャ ップは、同軸のエンドキャップを備え、前記同軸のエンドキャップの第１は前記 内部シリンダーのフィルター媒体に固定されており、前記同軸エンドキャップの 第２は前記外部シリンダーのフィルター媒体に固定されており、前記第１と第２ の同軸エンドキャップは前記フィルターを前記ハウジング内部に挿入するのを可 能とするためにその間に接合部を持たず、 前記フィルターカートリッジの前記第２のエンドキャップは、それぞれのシリ ンダーに固定された同軸エンドキャップを有し、前記外部シリンダーの内部に前 記外部シリンダーと接触しないで前記内部シリンダを懸下するための接合手段を 含む請求項１８に記載の組合わせからなる使い捨てフィルターカートリッジ。 ２０． 前記内部及び外部シリンダーの間の分離を維持するため、前記内部及 び外部シリンダーの間に配置される前記フィルターの一つの端部にある孤立体を さらに含む請求項１９に記載の組合わせからなる使い捨てフィルターカートリッ ジ。 ２１． 構造上の金属部品を持たない使い捨て可能なフィルターカートリッジ であって、 前記フィルター媒体内部の円筒内部ボアと円筒外周部とを画成する前記プリー ツの内部に形成されるプリーツ付きペーパーフィルター媒体と、 前記フィルター媒体のそれぞれの軸方向端部にある前記プリーツに接続される と共に注封材料からなるエンドキャップと、 前記エンドキャップの第１に接合され、前記フィルターカートリッジの前記外 周部に配置され、その結果前記フィルターカートリッジの前記外周部にある高圧 区域から前記第１のエンドキャップが保護される半径方向シールガスケットとを 備え、 前記フィルターカートリッジは、その外周部にある高圧区域からその内部ボア にある低圧区域への意図的な流路を有し、 第２のエンドキャップは、それと連係した軸方向シールガスケットを有し、前 記流路の外部に配置され、軸方向シールガスケットが、前記フィルターカートリ ッジの前記外周部にある前記区域の高圧よりむしろ低圧に維持される請求項１９ に記載の組合わせからなる使い捨てフィルターカートリッジ。 ２２． 前記ガスケットの少なくとも一つは、エンドキャップと同じ注封材料 から形成された前記エンドキャプの伸長部である請求項２１に記載の組合わせか らなる使い捨てフィルターカートリッジ。 ２３． 前記ガスケットの少なくとも一つは、前記連係するエンドキャップに 接合されると共に弾力性のある材料からなる前もって形成されたリングである請 求項２１に記載の組合わせからなる使い捨てフィルターカートリッジ。 ２４． 弾力性のある材料からなる前もって形成されたリングは、前記注封材 料の中に閉じ込められ、前記注封材料に固定されるよう適合された凹凸面を含み 、前記注封材料は前記ペーパーフィルター媒体と前記前もって形成されたリング の前記プリーツを接続する単一のリングを形成する請求項２３に記載の組合わせ からなる使い捨てフィルターカートリッジ。 ２５． 前記半径方向シールガスケットは、前記フィルターカートリッジの前 記外周部近くにある連係する前記エンドキャップから軸方向に突出すると共に柔 軟性があり弾力性のある材料からなる円筒ガスケットフランジを含み、前記円筒 ガスケットフランジは、前記シール面上にシール力を発生さることにより、半径 方向内側に向くシール面と、前記外周部の前記高圧に応答するように適合された 外部を向く周囲表面とを有する請求項２１に記載の組合わせからなる使い捨てフ ィルターカートリッジ。 ２６． 前記円筒フランジが、前記連係するエンドキャップを形成する注封材 料からなる連続体である請求項２５に記載の組合わせからなる使い捨てフィルタ ーカートリッジ。 ２７． 前記円筒フランジが、その前記ベース部で伸長部を有し、前記円筒フ ランジを前記フィルター媒体に固定するために、前記エンドキャップの注封材料 の中に伸長する請求項２５に記載の組合わせからなる使い捨てフィルターカート リッジ。 ２８． 前記フィルターカートリッジの前記第２のエンドキャップが装着する 懸下式ハウジングガスケットをさらに含み、前記懸下式ハウジングガスケットは 、軸方向に圧縮されるよう適合された弾力性のある材料からなる円筒リングであ り、懸下手段は、前記フィルターカートリッジに関して、所定の関係にある前記 ガスケットを懸下するために前記懸下ガスケットを前記第２のエンドキャップに 接合する請求項２７に記載の組合わせからなる使い捨てフィルターカートリッジ 。 ２９． 弾力性のある半径方向シールガスケットは、弾力性のある材料からな り前もって形成されたリングと、注封材料に埋め込まれ、前記リングをそれに固 定する凹凸面形状の搭載タングと；前記エンドキャップから離れて軸方向に突出 し、内部方向を向いたシール面と、外部方向を向いた圧力応答面と、内部方向及 び外部方向を向く前記面を接合する丸頭ノーズとを有する柔軟性のある円筒フラ ンジと；前記第２のエンドキャップから伸長する懸下手段であって、前記フィル ターカートリッジが前記ハウジング内に設置された時は、ハウジングの合わせ部 間に嵌合するように寸法が決められると共に、配置が決められる懸下式ハウジン グガスケットを装着する懸下手段とを備えた請求項２１に記載の組合わせからな る使い捨てフィルターカートリッジ。 ３０． 前記プリーツ付きペーパフィルター媒体は、第１の円筒フィルターを 備え；前記第１と同軸の第２の円筒フィルターを含み、第２の円筒フィルターは 前記内部ボアの内部に配置され、前記内部と外部のシリンダー間の中間区域を画 成し、前記内部シリンダーは、それぞれのその前記端部に、追加の半径方向シー ルと軸方向シールガスケットとを有する請求項２１に記載の組合わせからなる使 い捨てフィルターカートリッジ。 ３１． 前記第１のエンドキャップは、同軸エンドキャップを備え、前記同軸 エンドキャップの第１は前記内部シリンダーの前記フィルター媒体に固定されて おり、前記同軸エンドキャップの第２は前記外部シリンダーの前記フィルター媒 体に固定されており、前記第１と第２の同軸エンドキャップは、前記フィルター を前記ハウジング内部に挿入するのを可能とするためにその間に接合部を持たず 、 前記第２のエンドキャップは、前記外部シリンダーの内部に前記外部シリンダ ーと接触しないで前記内部シリンダを懸下するため、それぞれのシリンダーに固 定された請求項３０に記載の組合わせからなる使い捨てフィルターカートリッジ 。 ３２． 前記内部及び外部シリンダーの間の分離を維持するため、前記内部及 び外部シリンダーの間に配置される前記フィルターの前記第１の端部にある孤立 体をさらに含む請求項３１に記載の組合わせからなる使い捨てフィルターカート リッジ。