JP2001276543A - フィルタ要素 - Google Patents

フィルタ要素

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    • B01D2279/60—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses for the intake of internal combustion engines or turbines

Abstract

(57)【要約】 【課題】出口流路をさらに拡大することにより流量の処
理能力を増加し、流れに対する公知の制限をより低下さ
せることができるフィルタ要素を提供すること。 【解決手段】フィルタ要素202は、閉ループの複数のひ
だ28を有するひだ付きフィルタ媒体26を含み、フィルタ
媒体が複数の外側ひだチップ32によって形成される外縁
部30と、内側ひだチップ36によって形成される内縁部34
とを有し、前記閉ループは、所定の軸線40に沿って伸び
る中空内部38を有し、ろ過されるべき流体がフィルタ媒
体を通って横方向に流れ、かつ中空内部38を軸方向に流
れるように構成される。フィルタ要素は、軸線40に沿っ
て伸びかつ中空内部38の境界を定める軸方向流路56a
と、内縁部34よりも大きい流れ周縁部218とを有して、
中空内部を通る軸方向流れ58と、ひだの軸方向端部68を
通る付加的な軸方向流れ59、59aを与える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流体フィルタに関
し、特に流量の処理能力を最大にしかつ制限を最小にす
る構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】同一の大きさまたはより小さな寸法のフ
ィルタで流量の処理能力を増加するための要求が続いて
いる。これは、特に、エンジンの収納スペースに限りが
ある場所での内燃機関用エアクリーナの設計において当
てはまる。同一またはそれ以下のスペースにおいて、高
い処理能力が得られるフィルタ構造が、競争に打ち勝つ
利点を備えており、またスペース効率の良いフィルタシ
ステムを与える。
【０００３】トラック用エンジンに用いられる一般的な
エアクリーナは、ひだ付きフィルタ媒体が設けられたフ
ィルタ要素を有し、この媒体は、一般的に環状の閉ルー
プ構造を形成する複数のひだを有する。複数の外側ひだ
チップによって形成される外縁部と軸線に沿って伸びる
中空内部を有する。一般的にエアがフィルタ媒体から中
空内部の中に横方向または半径方向内方に流れ、さら
に、出口側流管からエンジンの燃焼エア取入口に軸方向
外側に向けて流れる。
【０００４】出口管は、内側ひだチップ管の中空内部の
直径よりもわずかに小さい直径を有する。第１端部キャ
ップは、フィルタ要素の一方の軸方向端部にあるひだの
軸端部を覆い、かつ部分的に中空内部内を貫通して伸び
ている出口管との半径方向シールを形成する。さらに、
端部キャップは、フィルタ要素を含むハウジングととも
に軸方向シールを形成する。この端部キャップは、公知
のシールを形成する際に役立つための圧縮可能な弾性材
料である。半径方向シールは、出口管と内側ひだチップ
またはそれに沿って伸びる内側ライナーとの間の端部キ
ャップ材料を半径方向に圧縮することによって形成され
る。軸方向シールは、ひだの軸方向端部とフィルタ要素
を含むハウジングの軸方向端部との間の端部キャップ材
料を軸方向に圧縮することによって形成される。
【０００５】第２端部キャップは、フィルタ要素の他方
の軸方向端部にあるひだの軸端部を覆い、かつ中空内部
に跨ってこれを閉鎖する。即ち、このような中空内部
は、その中に伸びるハウジングの一部によって閉じるこ
とができる。フィルタの流量処理能力は、種々の要因に
より影響され、フィルタの軸方向端部での出口管を介し
て開口する出口の寸法等で制限される。
【０００６】本発明と関連した出願の発明では、出口流
路を拡大することによって、公知の流れに対する制限を
少なくして、流量の処理能力を増加させている。フィル
タ要素の出口寸法を増加させ、かつ制限を低く抑えて、
一方、フィルタ媒体の量を維持、即ち増加させることな
く、また、同一のパッケージすなわち同一のハウジング
寸法に留めて、達成される。
【０００７】上述したように、従来技術では、フィルタ
要素からの出口の最大直径は、内側ひだチップによって
形成される中空内部の直径寸法に概略制限される。この
関連した出願の好ましい実施形態では、端部キャップ
が、ひだの軸方向端部の外側端のみを閉鎖しかつ内側ひ
だチップによって形成される中空内部の直径よりも大き
い内径を有する。端部キャップの拡大した内径は、拡大
した出口管に対して半径方向シールを形成する。この出
口管は、内側ひだチップによって形成される中空内部の
直径よりも大きな直径を有している。半径方向シール
は、拡大した直径の出口管と拡大した内径の端部キャッ
プとの間に形成され、端部キャップは、内側ひだチップ
と外側ひだチップの間にあるひだの軸方向端部に沿って
位置している。外側ライナーは、外側ひだチップに沿う
フィルタ要素の境界を定め、フィルタ要素の軸方向端部
を越えて端部キャップの中に伸びて、公知の半径方向シ
ール用の支持体を与える。すなわち、端部キャップ材料
は、出口管と出口ライナーとの間で半径方向に圧縮され
る。フィルタ要素からの出口流路は、内側ひだチップに
よって形成される中空内部の直径よりも端部キャップの
内径の大きさとなっている。フィルタ媒体を流れる流体
は、内側ひだチップによって形成される中空内部を軸方
向に流れると共にひだ間を軸方向に通過することができ
る。
【０００８】このような構造のために、流体の流れの制
限が減少し、ひだの半径方向深さが特定の出口管の径に
もはや制限されない。代わりに、ひだの半径方向深さ
は、所定のパッケージ即ちハウジング寸法内でフィルタ
媒体領域の最大化を可能にしながら、フィルタの軸方向
中心線の全体にわたって伸びている。上記関連の発明で
は、反対方向に流れる流体に対するフィルタとしても使
用することができ、その場合、入口流路の制限を少なく
するために入口流路を拡大することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明
は、上記関連発明よりも出口流路をさらに拡大すること
により流量の処理能力を増加し、流れに対する公知の制
限をより低下させることができるフィルタ要素を提供す
ることを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は各請求項に記載の構成を有する。本発明の
請求項に記載の構成によれば、本発明は、閉ループの複
数のひだを有するひだ付きフィルタ媒体を含むフィルタ
要素であって、前記フィルタ媒体が複数の外側ひだチッ
プによって形成される外縁部と、内側ひだチップによっ
て形成される内縁部とを有し、前記閉ループは、所定の
軸線に沿って伸びる中空内部を有し、ろ過されるべき流
体が前記フィルタ媒体を通って横方向に流れ、かつ前記
中空内部を軸方向に流れるように構成され、前記フィル
タ要素は、前記軸線に沿って伸びかつ前記中空内部の境
界を定める軸方向流路と、前記内縁部よりも大きい流れ
周縁部とを有し、さらに前記フィルタ要素は、第１軸方
向端部が開放してそこを通過する前記軸方向流路を備え
ている第１，第２の軸方向端部と、前記第１軸方向端部
において前記外側ひだチップの回りに設けられ、前記外
側チップの前記外縁部よりも大きい外周部を有して前記
軸方向流路の外側に外側シール表面を形成する端部キャ
ップとを有することを特徴としている。
【００１１】また、本発明の他の構成によれば、フィル
タ要素の外側ひだチップの回りに外側支持ライナーを含
み、端部キャップは、前記外側ひだチップと前記外側支
持ライナーを封入し、かつ前記外側支持ライナーから前
記端部キャップの前記外周部に離れて半径方向外側に伸
びている主マージンを有することを特徴とする。さら
に、端部キャップは、前記外側支持ライナーから前記端
部キャップの前記内周部に半径方向内方に伸びている副
マージンを有することもできる。
【００１２】また、別の構成によれば、端部キャップ内
に支持延長部材を含み、この支持延長部材が、外側ひだ
チップにある第１脚部と、この第１脚部から半径方向外
側に伸びる第２脚部と、この第２脚部の外側端部にある
第３脚部とを有し、この第３脚部が前記端部キャップの
シール部分を圧縮するための支持用裏当てを与え、前記
シール部分は、前記第３脚部と前記外側シール表面との
間にあり、かつ前記第１脚部と第３脚部の間の半径方向
ギャップにより前記外側ひだチップの半径方向外側に間
隔を置いて配置されていることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】関連発明 図１および図２は、ハウジング２４内に設けられたフィ
ルタ要素２２を含むフィルタ２０を示している。フィル
タ要素２２は、図２に示すひだ付きフィルタ媒体２６を
有し、このフィルタ媒体は、図５〜図９に示す複数のひ
だ２８を有する。ひだは、一般的に環状の閉ループ構造
で、複数の外側ひだチップ３２によって形成される外縁
部３０と、複数の内側ひだチップ３６によって形成され
る内縁部３４とを有する。この環状の閉ループは、その
内部に軸線４０に沿って伸びる中空内部３８を有する。
【００１４】ハウジング２４は、一般的に円筒でかつハ
ウジング部分４２，４４を備えており、これらのハウジ
ング部分はオバーセンタースプリングクリップ式のクラ
ンプ４６または他の適当な方法によって互いに取り付け
られている。ハウジング２４は、エアまたは液体等の入
口流体を、フィルタ要素２２の回りにあるハウジング内
の環状空間５２に半径方向および／または接線方向に流
体を流すことを可能にする入口５０を有する。このハウ
ジングは、内部ダムまたは偏向表面５４を有し、これに
より、フィルタ要素２２に対する直接的な衝撃を阻止す
ること、および流れを、例えば、スパイラルまたはトロ
イダルパターンにすること、の両方またはいずれか一方
を達成する。流体は、フィルタ媒体２６から中空内部３
８内に横方向または半径方向内方に流れ、そして、クリ
ーンな流体が、図２の矢印５８，５９で示すように、流
路５６に沿って中空内部３８へと軸方向右側に流れる。
【００１５】軸線４０に沿って伸びる流路５６は、中空
内部３８の境界を定め、上述したように、内側ひだチッ
プによって形成される内縁部３４よりも大きい流れ周縁
部６０を有する。流れ周縁部６０は、外側ひだチップ３
２によって形成される外縁部３０よりも小さい。内縁部
３４は、第１横断面積を形成する。流れ周縁部６０は、
第２横断面積を形成する。この第２横断面積は、第１横
断面積よりも大きい。外縁部３０は、第３横断面積を形
成する。第２横断面積は、第３横断面積よりも小さい。
【００１６】フィルタ要素２２は、第１，第２軸方向端
部６２、６４を有する。軸方向端部６２は、図３におい
て、開放されており、その間に軸方向流路が設けられ
る。端部キャップ６６は、柔らかい弾性体の圧縮可能材
料、例えば、発泡ウレタンで形成されており、この端部
キャップは、ひだの軸方向端部６８と軸方向に対面して
接触している。端部キャップ６６は、図３及び図４で示
すように、内側ひだチップ３６によって形成される内縁
部３４よりも大きな内周部７０を有する。端部キャップ
６６は、ひだの軸方向端部６８を部分的に覆い、その結
果、ひだの軸方向端部の横方向外側部分７２は、端部キ
ャップ６６によって覆われ、ひだの軸方向端部の横方向
内側部分７４は、覆われない。その結果、この横方向内
側部分７４は、覆われず図８、図９に支援すようにフィ
ルタ要素２２の軸方向端部６２が露出している。
【００１７】フィルタ要素２２の第２軸方向端部６４
は、閉じられている。発泡ウレタン等の柔らかい弾性体
の圧縮可能材料で作られた第２端部キャップ７６（図２
参照）は、フィルタ要素の第２端部６４に設けられ、か
つ軸方向端部６４に外側ひだチップと内側ひだチップを
含んでいるひだの軸方向端部７８を完全に覆う。端部キ
ャップ７６は、フィルタ要素の軸方向端部６４の位置で
フィルタ要素２２の中空内部３８に跨りかつこれを完全
に覆う中央部分８０を含む。ハウジング部分４４は、環
状内部側壁８２を含み、この側壁はハウジング部内に軸
方向に部分的に伸び、軸方向端部６４の位置にフィルタ
要素２２を配置しかつ保持する。
【００１８】他の実施形態では、端部キャップ７６の中
央部分８０が省略され、かつハウジング部分４４の一部
がフィルタ要素２２の中空内部３８内に伸びて、フィル
タ要素の軸方向端部６４を閉鎖しかつハウジング内のフ
ィルタ要素２２の軸方向端部６４を位置決める。端部キ
ャップ７６は、ハウジング部分４４の軸方向端部壁８５
に係合しかつ軸方向にわずかに圧縮される環状リッジ８
４を含み、このリッジは、ハウジング内のフィルタ要素
を保持しかつ軸方向の許容誤差を補う役目をする。端部
キャップ６６は、ハウジング部分４２の軸方向端部壁８
８に係合しかつ半径方向にわずかに圧縮される環状リッ
ジ８６を含み、このリッジは、ハウジング内のフィルタ
要素を保持しかつ軸方向の許容誤差を補い、さらに、軸
方向シールを与えて、フィルタ要素の軸方向端部６２の
まわりに形成される環状室から汚れたエアがバイパスす
るのを防止する。ハウジング部分４２の軸方向端部壁８
８は、そこを貫通して伸びている出口流管９０を有す
る。軸方向シール８６に加えてまたはその代わりに、端
部キャップ６６が上述した出口流管９０に対して半径方
向シールを与える。
【００１９】端部キャップ６６は、図２、図４に示す側
壁９２を有し、この側壁は、フィルタ要素２２の軸方向
端部６２においてひだ２８の軸方向端部６８から軸方向
に離れて伸びている。上述したように、側壁９２の内周
部７０は、内側ひだチップ３６によって形成されるフィ
ルタ要素２２の内縁部３４よりも大きい。端部キャップ
６６の側壁９２の内周部７０は、外側ひだチップ３２に
よって形成されるフィルタ要素２２の外縁部３０よりも
小さい。端部キャップ６６の側壁９２の外周部９４は、
外側ひだチップ３２によって形成されるフィルタ要素２
２の外縁部３０よりも大きい。流管９０は、ひだ２８の
軸方向端部６８に軸方向に対面する内側部分９６を有す
る。流管９０の内側部分９６は、内周部９８と外周部１
００を有する。
【００２０】外周部１００は、端部キャップ６６の側壁
９２の内周部７０よりも大きく、その結果、端部キャッ
プ６６でのフィルタ要素が流管９０の内側部分９６を越
えて軸方向右側にスライドするので、端部キャップ６６
は、半径方向に圧縮され、流管の内側部分９６の外側側
壁１００に沿う内周部７０を膨張させて、公知の半径方
向シールとして作用する。端部キャップ６６の内周部７
０は、図８の段部７１で示すように好ましくは段が付け
られており、図８及び図２に見られるように、右側から
左側に径を徐々にわずかに減少させ、流管９０の内側部
分を受け入れかつ案内し、さらに半径方向の圧力を増加
する。端部キャップ６６は、流管９０の内側部分９６の
境界を定め、公知の半径方向シールをそこに形成するよ
うにシール関係で半径方向に支持されている。ハウジン
グ部分４２の端部壁８８は、ひだ２８の軸方向端部６８
に軸方向に対面し、また、端部キャップ６６は、公知の
軸方向シールをそこに形成するようにシール関係で端部
壁８８に対して軸方向に支持する。
【００２１】図２及び図４の外側ライナー１０２は、拡
張したワイヤメッシュまたはスクリーンまたは穿孔メタ
ルで作られ、外側ひだチップ３２に沿うフィルタ要素２
２の境界を定め、ひだ２８の軸方向端部６８を越えて軸
方向に伸びている軸方向端部分１０４を有する。上述し
たように、流管９０は、流路５６に沿うフィルタ要素の
中空内部３８に連通し、フィルタ要素の軸方向端部から
軸方向に伸びている。フィルタ要素の軸方向端部にある
端部キャップ６６は、外側ライナー１０２の部分１０４
と流管９０の内側部分９６との間で半径方向に押圧を受
けて支えられる。外側ライナー１０２は、軸方向に伸び
て参照番号１０４で端部キャップ６６内に入り、記載し
たようにモールド処理中にそこに取り付けられる。上述
のように、端部キャップ６６の側壁が、フィルタ要素の
軸方向端部位置で、ひだ２８の軸方向端部６８から軸方
向に離れて伸びている。
【００２２】ひだ２８は、図７に示すように、軸方向に
伸びる内部チャネル１０６と軸方向に伸びる外側チャネ
ル１０８を形成する一対の壁を有する。外側チャネル１
０８を形成するひだの壁は、従来公知として、例えば、
米国特許第５１０６３９７号に開示されるように、接着
剤のストリップ１１０に沿って加熱シール結合によって
フィルタ要素の軸方向端部６２近くで互いにシールされ
ている。この参考文献は、ここに包含される。これは、
図８，図９で示す内側露出部分７４で、ひだの軸方向端
部のまわりに汚れたエアがバイパスされるのを防止す
る。
【００２３】図４において参照番号１１２で示すよう
に、フィルタ媒体を介して半径方向内方に流れるエア等
の流体は、矢印５８，５９で示すようにこのような流体
が軸方向に流れる前に、ひだ２８の側壁を通って流れる
にちがいない。このようなエアのある量は、内部チャネ
ル１０６に沿って軸方向に矢印５９で示すように、図４
において軸方向右側に流れる。また、エアのバランスに
より、矢印１１４で示すようにエアが半径方向内方に流
れ、そして矢印５８で示すように軸方向に流れる。フィ
ルタ要素の軸方向端部にある外側チャネル１０８の軸方
向端部は、接着剤のストリップ１１０に沿う公知のシー
ル結合によって阻止される。フィルタ要素を介して流れ
る流体は、外側チャネル１０８から内側チャネル１０６
に通過するように強いられる。図６および図９におい
て、内側ひだチップ３６から外側ひだチップ３２に外側
チャネル全体の中に伸びているシール結合用接着剤１１
０を理想化して示す。
【００２４】シール結合が、内側ひだチップ３６から外
側ひだチップ３２の全体に伸びる場合、外側ひだチップ
３２での内側チャネルの形状は、ほぼ丸くなっており、
外側チャネル１０８を形成する外側ひだチップ３２側の
ひだ２８の壁は、通常より密接している。この代わり
に、外側チャネル１０８内の接着剤のシール結合を、内
側ひだチップ３２から外側ひだチップ３２の方に一部分
だけ伸びるようにすることもできる。外側チャネル１０
８の外側部分は、端部キャップ６６によってフィルタ要
素の軸方向端部位置で閉鎖される。
【００２５】モールドボッテイング処理中、液体カスタ
ブル(castble)材料がひだ付きフィルタ媒体にディップ
付けされ、図４に示す距離１１８だけ端部キャップがひ
だ間において移動し、図４，８，９において端部キャッ
プの内側部分１１６で示すように、ひだ間のチャネル内
に軸方向にわずかな距離分だけ液体カスタブル材料の発
泡が広がる。ひだの軸方向端部６８からひだ上の接着剤
のストリップ１１０の間隔は、標準の接着剤のシール結
合用貼付け機で調整することができる。好ましくは、接
着剤のシールストリップ１１０は、ひだの軸方向端部か
ら小さな距離１１８の間隔を置いて配置され、モールド
形成およびボッテイング処理中、モールド内のダムによ
ってひだの軸方向端部６８をわずかに変形させることが
でき、端部キャップの液体カスタブル材料が、露出され
るべきひだの端部の内側部分７４上で半径方向内方に流
れないようにする。このモールド処理及びダムについて
は、後述する。この代わりに、シール用接着剤のストリ
ップ１１０は、ひだの軸方向端部にその間にギャップな
しで貼付けることもできる。
【００２６】図１１は、フィルタ要素のひだ付きフィル
タ媒体２６上に端部キャップ６６をモールド形成または
ポッティング(potting)するモールド１２０を示す。こ
のモールドは、第１の環状周縁部に沿って伸びかつウレ
タン等の液体カスタブル材料を保持する溝１２２を有す
る。この溝の中には、ひだ２８の軸方向端部６８がディ
ップされる。モールドは、立上りダム１２６を備えるイ
ンサート１２４を有し、このダムが溝１２２の環状周縁
部によって境界を定める第２環状周縁部に沿って伸びて
いる。ダム１２６は、外側ひだチップ３２と内側ひだチ
ップ３６の間において、ひだの軸方向端部６８に係合
し、内側ひだチップ３６の方に横向きに半径方向内方に
液体カスタブル材料が流れるのを妨げる。
【００２７】溝１２２は、ひだの軸方向端部６８を部分
的にまたがり、その結果、ひだの軸方向端部の横方向内
側部分７４ではなくて、ひだの軸方向端部の横方向外側
部分７２が液体カスタブル材料によって覆われ、その結
果、ひだの軸方向端部の横方向外側部分７２が端部キャ
ップ６６によって覆われ、ひだの軸方向端部の横方向内
側部分７４は、端部キャップ６６によって覆われず、露
出されたまま残る。好ましくは、ひだの軸方向端部６８
がダム１２６によって係合されるまで、ひだ付きフィル
タ媒体は、モールド内の液体カスタブル材料内にディッ
プ付けされる。そして、ひだ付きフィルタ媒体をダムに
対してわずかに下方に押圧する。
【００２８】その結果、ダムは、この係合点でひだの軸
方向端部６８を変形し、さらに、わずかに横方向のチャ
ネルを形成するひだの側壁を押圧してチャネルを閉鎖
し、さらに、内側ひだチップ３６の方に横向きに半径方
向内方に液体カスタブル材料が流れるのを妨げる。溝１
２２は、外側周縁部１２６と内側周縁部１２８によって
境界を定める。溝の外側周縁部１２６は、外側ひだチッ
プ３２によって形成されるフィルタ要素の外縁部３０よ
りも大きい。溝１２２の内側周縁部１２８は、フィルタ
要素の外縁部３０よりも小さい。溝１２２の内側周縁部
１２８は、内側ひだチップ３６によって形成されるフィ
ルタ要素の内縁部３４よりも大きい。環状ダム１２６で
のモールドの第２外縁部は、溝１２２の内側周縁部１２
８よりも小さいか等しい。
【００２９】公知のように、ひだ付きフィルタ媒体２６
上に端部キャップをモールド成形する方法では、モール
ド１２０の溝１２２内にある液体カスタブル材料の中に
ひだの軸方向端部６８をディップ付けし、外側ひだチッ
プ３２と内側ひだチップ３６の間の位置でダム１２６に
対してひだの軸方向端部６８を係合し、その結果、ダム
は、液体カスタブル材料が内側ひだチップ３６の方に横
向き内方に流れるのを妨げる。溝１２２は、ひだの軸方
向端部６８に部分的に広がるように設けられかつ配置さ
れている。その結果、ひだの軸方向端部の横方向外側部
分７２は、ディップ処理中に液体カスタブル材料によっ
て覆われるが、ひだの軸方向端部の横方向内側部分７４
は覆われない。
【００３０】さらに、上述の方法によれば、液体カスタ
ブル材料の横方向内方の流れは、ダム１２６を設けるこ
とにより、ひだの軸方向端部に沿って内側ひだチップ３
６に向う流れを阻止する。このダムは、外側ひだチップ
３２と内側ひだチップ３６の間において、ひだの軸方向
端部６８に係合するように設けられ、その結果、ひだの
軸方向端部の横方向外側部分７２は、端部キャップ６６
によって覆われ、ひだの軸方向端部の横方向内側部分７
４は端部キャップ６６によって覆われず露出したままと
なる。
【００３１】溝１２２とフィルタ要素２２は、ディップ
処理により整合し、溝１２２の外側周縁部１２６は、外
側ひだチップ３２によって形成されるフィルタ要素の外
縁部の境界を定め、溝１２２の内側周縁部１２８は、内
側ひだチップ３６によって形成されるフィルタ要素の内
縁部２６の境界を定める。
【００３２】図１０は、別の実施形態を示しており、こ
の場合、出口流管９０aは、エンジンルームの大きさと
配置条件に適合するように縮小した直径を有する外側部
分９０bを備え、また、増加した直径を有する内側部分
９０cを備えて周辺流路５６を維持している。この周辺
流路５６は、図４及び図１０で示す軸方向の流体の流れ
５８と、特別の軸方向流れ５９を含んでいる。フィルタ
媒体のひだの軸方向端部からのハウジング部分４２の軸
方向端部壁８８の間隔は、特別の流れと制限を減少する
ことができるプレナム(plenum)１３０を与える。
【００３３】上述したフィルタ構造は、液体等の他の流
体のために使用することができるが、エアフィルタ用に
開発されたものであった。上記実施形態では、ろ過され
るべき流体は、フィルタ媒体の外縁部から内縁部へ横方
向内方に流れ、それから、中空内部内を軸方向に流れる
ので、それゆえ、流路５６は、出口流路となる。この代
わりに、ろ過されるべき流体が中空内部３８内を軸方向
に流れ、それから、フィルタ媒体の内縁部から外縁部に
横方向外方に流れるようにすることもできる。この場
合、流路５６は、入口流路である。他の変形例では、ウ
レタン製端部キャップの代わりに金属製端部キャップが
用いられる。また、種々の組合せの材料が端部キャップ
として使用される。更なる実施形態では、内側ライナー
は、内側ひだチップ３６に沿って付加することができ
る。さらに、別の形態では、図１０に示す流管の外側部
分９０ｂは、内側部分９０ｃよりも大きな内径を有す
る。
【００３４】本発明 図１２ないし図１４は、本発明の構成を示し、理解を容
易にするために上記構成において使用した参照番号を同
一部材に使用する。
【００３５】図１２は、ハウジング２４に取り付けるた
めのフィルタ要素２０２を示す。フィルタ要素２０２
は、閉ループ、一般的に環状体に形成された複数のひだ
２８を有するひだ付きフィルタ媒体２６を備えている。
この閉ループは、複数の外側ひだチップ３２によって形
成される外縁部３０と、複数の内側ひだチップ３６によ
って形成される内縁部３４を有する。環状の閉ループ
は、軸線４０に沿って伸びる中空内部３８を有する。ろ
過すべき流体は、フィルタ媒体２６を通って横方向、即
ち、半径方向に流れ、中空内部３８内で軸方向に流れ
る。
【００３６】フィルタ要素は、軸線４０に沿って伸びる
軸方向流路５６aを有し、中空内部３８の境界を定め、
直径２０６で示す内縁部３４よりも大きな直径２０４で
示す流れ周縁部を有する。フィルタ要素２０２は、第
１，第２の軸方向端部６２、６４を有する。第１軸方向
端部６２は、開放されかつ貫通する軸方向流路５６aを
備える。発泡ウレタン等の柔らかい弾性体の圧縮可能材
料の端部キャップ２０８が、軸方向端部６２にある外側
ひだチップの回りに設けられている。この端部キャップ
は、直径２０４で示す外側ひだチップ３２の外縁部３０
よりも大きな直径２１２で示す外周部２１０を有し、こ
の外周部は、軸方向流路５６aの外側に外側シール表面
２１４を形成しかつ半径方向に圧縮したシール関係でハ
ウジング部分４２の内側表面に係合する。端部キャップ
２０８の軸方向端部２１６は、軸方向に圧縮または非圧
縮関係で、ハウジング部分４２の軸方向端部壁８８と係
合してもしなくても良い。
【００３７】シーリングは、外側ライナー１０２の部分
１０４とハウジングの内側対向面４３との間の端部キャ
ップ２０８を半径方向に圧縮することにより与えられる
半径方向シールと、ハウジングの軸方向端部壁８８に対
して端部キャップ２０８の軸方向シールとの両方または
いずれか一方によって達成される。外側支持ライナー１
０２の部分１０４は、上述したように、端部キャップ２
０８の半径方向シールにおける圧縮用の支持用背面部材
を提供する。第２端部キャップ７６は、フィルタ要素の
第２端部６４に設けられ、外側ひだチップと内側ひだチ
ップを含むひだの軸方向端部を覆う。上記したように、
端部キャップ７６は、フィルタ要素の中空内部を跨いで
かつ完全に覆ってこれを閉鎖するための中央部分８０を
含んでいる。
【００３８】外周部２１０での端部キャップ２０８の外
側シール表面２１４は、軸方向流路５６aから離れてか
つ軸線４０に対して半径方向外側に対面する。端部キャ
ップ２０８は、直径２０４で示すように外側ひだチップ
３２での外縁部３０にほぼ等しい直径２０４で示す内周
部２１８を有する。図２において、参照番号９０で示す
ハウジングの出口流管は、図１２において、上記直径２
０４に対して参照番号９０ｄで示すように拡大されてい
る。これは、さらに、流量の処理能力が増加し、最大と
なり、流量の制限を最小にする。流体は、上述したよう
に矢印５８，５９の方向に流れるのみならず、矢印５９
a（図１２参照）にも流れて、図８，９，４におけるひ
だの軸方向端部の横方向外側部分７２を通って図６，７
の軸方向チャネル１０６を通って流れる。
【００３９】端部キャップ２０８は、外側ひだチップ３
２と外側支持ライナー１０２を封入する。端部キャップ
２０８は、外側支持ライナー１０２から端部キャップ２
０８の外周部２１０にはなれて半径方向外側に伸びる主
マージン２２０を有する。端部キャップ２０８は、外側
支持ライナー１０２から端部キャップ２０８の内周部２
１８に半径方向内方に伸びる副マージン２２２を有す
る。副マージン２２２は、外側ひだチップ３２を封入す
る。主マージン２２０の半径方向または横方向延長部
は、副マージン２２２の長さ方向または半径方向延長部
よりも長い。端部キャップ２０８の内周部２１８は、外
側ひだチップ３２での外縁部３０にほぼ等しく、その差
は、副マージン２２２の長さ方向または半径方向延長部
である。
【００４０】内側ひだチップ３６の内縁部３４は、第１
横断面積を定める。端部キャップ２０８の内周部２１８
は、軸方向流路５６aの直径で示すように、流れ周縁部
を形成する。端部キャップ２０８の外周部３０は、第３
横断面積を定める。第１，第２横断面積の間の差は、第
２，第３横断面積の差よりも大きい。
【００４１】上述したように、ろ過すべき流体は、外側
ひだチップ３２での外縁部３０から内側ひだチップ３６
での内縁部３４へフィルタ媒体２６を介して横方向内方
に流れ、そして、中空内部３８内で軸方向に流れ、さら
に流路５６aとハウジング出口管９０dを通過する。流路
５６aは、即ち出口流路である。別の実施形態では、ろ
過すべき流体は、流管９０ｄを介してハウジング内へ軸
方向に流れ、それから、流路５６aに沿って中空内部３
８内に流れ、さらに内側ひだチップ３６の内縁部３４か
ら外側ひだチップ３２の外縁部３０へフィルタ媒体２６
を通って横方向外側に流れる。この実施形態では、流路
５６aは、入口流路である。
【００４２】本発明は、図４で矢印５８で示すように軸
方向流れを与え、さらに、図１２で矢印５９aで示すよ
うに付加的な軸方向流れを与える。この付加的な軸方向
流れは、端部キャップ２０８の外周部２１０および／ま
たは軸方向端部２１６（図１２）に対するシール機能を
移動することに組み合わせて、ひだの軸方向端部６８か
ら端部キャップ２０８の半径方向延長部を取り除くこと
により生じるものであり、内側に面する半径方向端部キ
ャップシール表面７０および／または軸方向シール表面
を有し、さらに、ひだの軸方向端部を覆って流れを阻止
するか、さもなければ、流路領域として役立てる端部キ
ャップ部分１１６を有する、図２及び図４の端部キャッ
プの場合と比較される。本発明において可能になる特別
の流れは、図１２で矢印５９aで示すように、本発明に
関連した発明により与えられた特別の流れ５９にさらに
追加される。このように、本発明は、流量の処理能力を
さらに増加し、かつ最大化し、また流れの制限を減少し
て最小化する。
【００４３】図１３は、図１１と同様の図であり、フィ
ルタ要素のひだ付きフィルタ媒体２６上の端部キャップ
２０８をモールド形成またはポッティングするためのモ
ールド２３０を示している。このモールドは、環状体に
沿って伸びる溝２３２を有し、ウレタン等の液体カスタ
ブル材料をこの溝内に保持して、ひだ２８の軸方向端部
６８がディップ付けされる。環状溝２３２は、端部キャ
ップ２０８の外周部２１０を形成する外側周縁部２３４
と、端部キャップ２０８の内周部２１８を形成する内側
周縁部２３６を有する。好ましくは、ライナー１０２の
端部１０４を封入し、かつ軸方向端部６８に沿う外側ひ
だチップを封入するために、内側周縁部２３６とフィル
タ要素の外側支持ライナー１０２との間に最小のギャッ
プ２３８が設けられる。また、好ましくは、このギャッ
プ２３８は、内側周縁部２３６が外縁部３０にほぼ等し
いように最小に保たれる。
【００４４】他の実施形態では、ギャップ２３６の半径
方向長さは、ゼロ、すなわち、内側周縁部２３６と外側
ライナー１０２との間にギャップはない。モールドは、
内側周縁部２３６に沿って伸びる立上りダム２４２を有
するインサート２４０を備えている。このダムは、ひだ
の軸方向端部６８に係合する軸方向端部を有し、内側ひ
だチップ３６に向けて横方向で半径方向内方に液体カス
タブル材料の流れを妨げる。ひだ付きフィルタ媒体は、
ひだの軸方向端部６８がダム２４２によって係合される
までひだ付きフィルタ媒体を下方に下げることによっ
て、モールド内の液体カスタブル材料の中にディップ付
けされる。そして、ひだ付きフィルタ媒体をさらにダム
に対してわずかに押付け、その結果、ダムがひだの軸方
向端部６８をこの係合点においてわずかに変形させ、さ
らに、チャネルを形成するひだの側壁をわずかに横方向
に押しつけて、チャネルをブロック閉鎖し、内側ひだチ
ップ３６に向けて横方向内方への液体カスタブル材料の
流れを妨げる。
【００４５】図１４は、図１２と同様な図であり、別の
実施形態を示し、理解を容易にするために、対応する部
材に同様な参照番号を使用する。フィルタ要素２５０
は、モールド処理中そこにはめ込まれた金属製の支持延
長部材２５４を有する端部キャップ２５２を備えてい
る。支持延長部材は、外側ひだチップ３２での外側支持
ライナー１０２に沿う第１脚部２５６と、この第１脚部
から半径方向外側に伸びる第２脚部２５８と、端部キャ
ップのシール部分を圧縮するための支持用裏当てを与え
る第３脚部２６０とを有する。
【００４６】シール部分２６２は、脚部２６０と外側シ
ール表面２６４との間にあり、かつ脚部２５６，２６０
間の半径方向ギャップ２６６によって外側ひだチップ３
２の半径方向外側に間隔を置いて配置される。第２脚部
２５８は、軸方向に対して互いに反対側に面する第１，
第２側面２６８、２７０を有し、脚部２５６，２６０と
組み合って半径方向ギャップ２６６を形成する。端部キ
ャップ２５２は、半径方向ギャップ２６６内に第１部分
２７２と、その半径方向外側に第２部分２６２を有し、
さらに、シール部分が設けられている。脚部２５８の第
２側面２７０は、外側ひだチップ３２と端部キャップ２
５２のシール部分２６２との間に開放した半径方向ギャ
ップ２７４に対面する。この開放した半径方向ギャップ
２７４は、端部キャップ２５２のポッテイング材料が充
填されない。脚部２５６，２５８，２６０は、Ｕ字形状
の支持延長部材２５４を形成し、第２脚部２５８は、Ｕ
字の湾曲部であり、第１，第２脚部２５６，２６０は、
互いにほぼ平行に軸方向に伸びている。
【００４７】特許請求の範囲に記載の範囲内において、
種々の同様な構成、変形及び修正が可能である。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明のフィルタ要素は、閉ループの複数のひだを有す
るひだ付きフィルタ媒体を含み、フィルタ媒体が複数の
外側ひだチップによって形成される外縁部と、内側ひだ
チップによって形成される内縁部とを有し、ろ過される
べき流体がフィルタ媒体を通って横方向に流れ、かつ中
空内部38を軸方向に流れるように構成されており、さら
にフィルタ要素は、軸線に沿って伸びかつ中空内部の境
界を定める軸方向流路と、内縁部よりも大きい流れ周縁
部とを有して、中空内部を通る軸方向流れ５８と、ひだ
の軸方向端部を通る付加的な軸方向流れ５９、５９aを
与えるので、上記関連発明よりも出口流路をさらに拡大
することにより流量の処理能力を増加し、流れに対する
公知の制限をより低下させることができる。
【００４９】さらに、本発明は、フィルタ要素の出口寸
法をさらに増加しかつ制限の低下により、フィルタ媒体
の量を維持しまたは増加させ、同一のパッケージまたは
ハウジング寸法内に維持しながら達成される。
【００５０】本発明では、フィルタ要素から最大の出口
径は、内側ひだチップによって形成される中空内部の直
径の寸法に制限されないし、たとえ、公知の関連発明に
従って端部キャップを大きくしたとしても、端部キャッ
プの内径にも制限されない。本発明では、フィルタ出口
の大きさを、外側ひだチップ位置でのフィルタ要素の外
径と同じ大きさの径にすることができる。本発明は、フ
ィルタを反対方向の流れのために使用することもでき、
この場合、入口流路の制限を最小にして、入口流路を最
大に拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関連する発明に従って構成されたフィ
ルタの側部正面図である。
【図２】図１の線２−２に沿って見た断面図である。
【図３】図２のフィルタ要素の一部分を示す斜視図であ
る。
【図４】図３の線４−４に沿って見た断面図である。
【図５】図４の線５−５に沿って見た断面図である。
【図６】図４の線６−６に沿って見た断面図である。
【図７】図４の線７−７に沿って見た断面図である。
【図８】図３の構造の一部を示し、かつその一部分を切
断した拡大図である。
【図９】さらに一部分を拡大して見た図８と同様の図で
ある。
【図１０】他の実施形態を示す図２の部分と同様の拡大
断面図である。
【図１１】フィルタ要素のひだ付きフィルタ媒体上に端
部キャップをモールドまたは取り付けるためのモールド
を示す図である。
【図１２】本発明に従うフィルタ要素を示す図２と同様
な断面図である。
【図１３】本発明のフィルタ要素のひだ付きフィルタ媒
体上に端部キャップをモールドまたは取り付けるための
モールドを示す図１１と同様な図である。
【図１４】別の実施形態を示す図１２と同様な図であ
る。
【符号の説明】
２０２，２５０ フィルタ要素 ２４ ハウジング ２６ フィルタ媒体 ２８ ひだ ３０ 外縁部 ３２ 外側ひだチップ ３４ 内縁部 ３６ 内側ひだチップ ３８ 中空内部 ４０ 軸線 ５６a 軸方向流路 ５９，５９a 軸方向流れ ６２ 第１軸方向端部 ７０ 軸方向シール表面 １０２ 外側ライナー ２０８，２５２ 端部キャップ ２１６ 軸方向端部 ２１８ 内周部（流れ周縁部） ２３２ 溝 ２４２ ダム ２５４ 延長支持部材 ２６４ 外側シール表面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェフリー エス． モルガン アメリカ合衆国 ウイスコンシン 53589 スタウトン ウエスト タフト ストリ ート 308 (72)発明者 ジョン エス． ウエイク アメリカ合衆国 ウイスコンシン 53598 ベローナ リンデンストリート 498 (72)発明者 ケント ジェー． カルセン アメリカ合衆国 ウイスコンシン 53575 オレゴン パートリッジ ヒル ドライ ブ 1507

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】閉ループの複数のひだを有するひだ付きフ
    ィルタ媒体を含むフィルタ要素であって、 前記フィルタ媒体が複数の外側ひだチップによって形成
    される外縁部と、内側ひだチップによって形成される内
    縁部とを有し、前記閉ループは、所定の軸線に沿って伸
    びる中空内部を有し、ろ過されるべき流体が前記フィル
    タ媒体を通って横方向に流れ、かつ前記中空内部を軸方
    向に流れるように構成され、 前記フィルタ要素は、前記軸線に沿って伸びかつ前記中
    空内部の境界を定める軸方向流路と、前記内縁部よりも
    大きい流れ周縁部とを有し、さらに前記フィルタ要素
    は、第１軸方向端部が開放してそこを通過する前記軸方
    向流路を備えている第１，第２の軸方向端部と、前記第
    １軸方向端部において前記外側ひだチップの回りに設け
    られ、前記外側チップの前記外縁部よりも大きい外周部
    を有して前記軸方向流路の外側に外側シール表面を形成
    する端部キャップとを有することを特徴とするフィルタ
    要素。
  2. 【請求項２】前記外側シール表面は、前記軸方向流路か
    ら離れて対面しかつ前記軸線に対して半径方向外側にあ
    ることを特徴とする請求項１記載のフィルタ要素。
  3. 【請求項３】前記端部キャップは、前記外側ひだチップ
    の外縁部にほぼ等しい内周部を有することを特徴とする
    請求項１記載のフィルタ要素。
  4. 【請求項４】前記フィルタ要素の外側ひだチップの回り
    に外側支持ライナーを含み、前記端部キャップは、前記
    外側ひだチップと前記外側支持ライナーを封入し、かつ
    前記外側支持ライナーから前記端部キャップの前記外周
    部に離れて半径方向外側に伸びている主マージンを有す
    ることを特徴とする請求項１記載のフィルタ要素。
  5. 【請求項５】前記端部キャップは、前記外側支持ライナ
    ーから前記端部キャップの前記内周部に半径方向内方に
    伸びている副マージンを有すことを特徴とする請求項４
    記載のフィルタ要素。
  6. 【請求項６】前記主マージンの半径方向延長部は、前記
    副マージンの半径方向延長部よりも長いことを特徴とす
    る請求項５記載のフィルタ要素。
  7. 【請求項７】前記主マージンの半径方向延長部は、前記
    副マージンの半径方向延長部よりも長く、かつ前記端部
    キャップの前記内周部が前記外側ひだチップの外縁部に
    ほぼ等しく、その差が前記副マージンの前記半径方向延
    長部の長さであることを特徴とする請求項６記載のフィ
    ルタ要素。
  8. 【請求項８】前記内側ひだチップの前記内縁部は、第１
    横断面積を形成してその境界を定め、前記端部キャップ
    は、前記流れ周縁部を定める内周部を有し、この内周部
    は、第２横断面積を形成してその境界を定め、前記外側
    ひだチップの前記外縁部が第３横断面積を形成してその
    境界を定め、前記第１，第２の横断面積の差が、前記第
    ２，第３の横断面積の差よりも大きいことを特徴とする
    請求項１記載のフィルタ要素。
  9. 【請求項９】前記フィルタ要素の第２軸方向端部におい
    て前記ひだの第２軸方向端部を完全に覆う第２端部キャ
    ップを含み、前記ひだは、前記第２軸方向端部に、前記
    外側ひだチップと前記内側ひだチップを含んでいること
    を特徴とする請求項１記載のフィルタ要素。
  10. 【請求項１０】第２端部キャップは、前記フィルタ要素
    の前記第２軸方向端部において前記中空内部を跨いでか
    つ完全に覆うことを特徴とする請求項９記載のフィルタ
    要素。
  11. 【請求項１１】ろ過されるべき流体は、前記外側ひだチ
    ップの外縁部から前記内側ひだチップの内縁部にフィル
    タ媒体を通って横方向内方に流れ、さらに前記中空内部
    内を軸方向に流れることにより、前記軸方向流路が出口
    流路となることを特徴とする請求項１記載のフィルタ要
    素。
  12. 【請求項１２】ろ過されるべき流体は、前記中空内部内
    を軸方向に流れ、さらに、前記内側ひだチップの内縁部
    から前記外側ひだチップの外縁部にフィルタ媒体を通っ
    て横方向外側に流れることにより、前記軸方向流路が入
    口流路となることを特徴とする請求項１記載のフィルタ
    要素。
  13. 【請求項１３】前記閉ループが環状であることを特徴と
    する請求項１記載のフィルタ要素。
  14. 【請求項１４】前記端部キャップ内に支持延長部材を含
    み、この支持延長部材が、前記外側ひだチップにある第
    １脚部と、この第１脚部から半径方向外側に伸びる第２
    脚部と、この第２脚部の外側端部にある第３脚部とを有
    し、この第３脚部が前記端部キャップのシール部分を圧
    縮するための支持用裏当てを与え、前記シール部分は、
    前記第３脚部と前記外側シール表面との間にあり、かつ
    前記第１脚部と第３脚部の間の半径方向ギャップにより
    前記外側ひだチップの半径方向外側に間隔を置いて配置
    されていることを特徴とする請求項１記載のフィルタ要
    素。
  15. 【請求項１５】前記第２脚部は、軸方向に対して互いに
    反対側に面する第１，第２の側面を有し、前記第１脚部
    及び第３脚部を組み合わせて前記半径方向ギャップを形
    成し、前記端部キャップが、前記半径方向ギャップ内に
    第１部分を有し、かつその半径方向外側に前記シール部
    分を与える第２部分を有することを特徴とする請求項１
    ４記載のフィルタ要素。
  16. 【請求項１６】前記第２脚部の前記第２側面は、前記外
    側ひだチップと前記端部キャップの第２部分との間の開
    放した半径方向ギャップに対面し、この半径方向ギャッ
    プは、前記端部キャップによって塞がれないことを特徴
    とする請求項１５記載のフィルタ要素。
  17. 【請求項１７】前記第１，第２及び第３脚部は、Ｕ字形
    状の前記支持延長部材を形成し、前記第２脚部は、前記
    Ｕ字形状の湾曲部であり、前記第１及び第２脚部は、互
    いにほぼ平行に軸方向に伸びていることを特徴とする請
    求項１４記載のフィルタ要素。
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