JP2005525925A - フィルタ及びその製造方法 - Google Patents

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JP2005525925A
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soluble
seal
housing
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Inventor
ライト，アレン，ビー．
ニューエン，レドゥ，キュー．
Original Assignee
アーヴィン テクノロジーズ，インコーポレイテッド
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Abstract

【課題】 本発明は、フィルタ及びその製造方法に係わる。
【解決手段】流体フィルタ（２０）は、フィルタハウジング（２２）とフィルタモジュール（２４、４０）とを含む。フィルタモジュール（２４、４０）は、フィルタ媒体（３８）と可溶性のシール（２６又は２８）とを含む。可溶性のシール（２６又は２８）はフィルタ媒体（３８）の一部に結合され、ハウジング（２２）と協働して、流体がフィルタ媒体（３８）をバイパスするのを防ぐ。

Description

本発明はフィルタに関し、特に車両用の流体のためのフィルタ及びそのフィルタの製造方法に関する。
流体フィルタは、流体から汚染物質をろ過するために使用される。フィルタは、ろ過されるべき流体が通って流れるフィルタ媒体を含むフィルタモジュールを備えていることが多い。そのフィルタモジュールは、ハウジングにはめ込まれる。流体は、フィルタ媒体の１つの側からハウジングに流れ込み、そのフィルタ媒体を通ってフィルタ媒体の他の側へ流れ、ハウジングから排出される。汚染物質はそのフィルタ媒体によってトラップされる。
１つの通常の構成では、フィルタ媒体はひだ状フィルタ材料を含む。ひだ状フィルタ材料は外側壁と内側壁を有する円筒形に形成され、次にその両端は密閉される。そのフィルタ内に導入された流体は、内側壁から外側壁へ又はその逆にフィルタ媒体を通って流れる。フィルタ媒体円筒の両端を密閉するための端キャップは、接着剤を用いて両端に結合されてきた。
本発明の１つの態様においては、フィルタモジュールの製造方法は、可溶性部材と、その可溶性部材に結合するためのフィルタ媒体とを供給することを含む。その方法は、また前記可溶性部材の少なくとも一部を溶解することと、前記フィルタ媒体を前記可溶性部材の溶解した部分に接触させることと、前記フィルタ媒体が前記可溶性部材の前記溶解した部分に接触した状態で、前記溶解した部分を再固化させることとを含む。
本発明の別の態様においては、ハウジングを有する流体フィルタとともに使用されるフィルタモジュールは、前記ハウジングに少なくとも部分的に収容されるよう構成されたフィルタ媒体を備える。このフィルタモジュールは、また前記フィルタ媒体と前記ハウジング間の流体の流れを防ぐために前記ハウジングと協働する、前記フィルタ媒体に結合された可溶性のシールを備える。
本発明の他の特徴は、本発明を実施するための最良の実施形態についての以下の詳細な記述から、当業者には明らかとなるであろう。
図１に示すように、流体フィルタ２０は、フィルタハウジング２２と、ハウジング２２を通って流れる流体をろ過するフィルタモジュール２４とを備える。フィルタモジュール２４は、フィルタ媒体３８と、フィルタ媒体３８に結合されハウジング２２と協同してシールを形成する第１、第２シール２６、２８とを含む。シール２６、２８を結合することにより流体がフィルタ媒体３８をバイパスするのを防ぐ。
シール２６、２８は、可溶性の材料から成る。溶解するとは、液状になるか又は柔らかくなることである。シール２６、２８は溶解され、フィルタ媒体３８の端４８、５０はシール２６、２８に結合される。例として示したように、フィルタモジュール２４は、ハウジング２２とフィルタ媒体３８との間でシールを形成するために追加の部品を必要としないよう構成されている。しかし、シール２６、２８とハウジング２２との間での漏れの可能性を減少させるためにガスケット等を含むこともこの開示の範囲内である。
シール２６、２８は、流体がフィルタ媒体３８をバイパスし端部４７とハウジング２２との間を通るのを防ぐようフィルタエレメント４０の端部４７と協働するような形状となっている。例として示したように、各シール２６、２８はおおむね平らな円盤形状であり、中央開口６６を有する。図２に示すように、シール２６、２８は、開口６６がフィルタエレメント４０の軸とそろうようフィルタエレメント４０に取り付けられる。
図１に示すように、フィルタエレメント４０は、２つの端部４７の間の中央部４９を含む。フィルタエレメント４０は、フィルタエレメント４０の軸４１から半径方向に沿って外側に面している外面４２と、その反対側の半径方向に沿って内側に面している内面４４とを有する。内面４４は、フィルタ媒体３８を通過しろ過された流体が流れ込む中央領域４６を画定する。ひだ状のフィルタエレメント４０が示されているが、フィルタエレメント４０はいかなる適切な形状又は構成も取り得ることは、理解されるべきである。
図１に示すように、ハウジング２２は端壁３０と、端壁３０から延設し、端壁３０と協同してフィルタ室３４を形成する側壁３２とを含む。側壁３２は、端壁３０から離れた末端３６において終端し、フィルタモジュール２４を、それを通して挿入したり、取り出したりできる開口３７が画定される。
図２に示すように、流体フィルタ２０は、ハウジング２２のための流体入口と出口を有するフィルタ閉止体５４を含む。フィルタ閉止体５４は、中央管７０の一端７２で中央管７０と結合されている。中央管７０の他端７４は、図１、図２に示すように、ネジ山が設けられている。フィルタ閉止体５４は、１つ以上の入口を有する。その入口の例として、組み立て後のフィルタ２０においてフィルタ閉止体５４上のフィルタモジュール２４の外側となる、軸４１から等距離の位置に形成された複数の入口孔７６が示されている。フィルタ２０の出口７８は、管７０を通って延びる通路８０と連通している。図１、図２に示すように、管７０には、ろ過された流体が出口７８を通ってフィルタ２０から排出されるよう複数の入口開口８２が形成されている。
図１、図２に示すように、フィルタモジュール２４は、フィルタ閉止体５４によって室３４に保持される。図１において、フィルタ閉止体５４は、フィルタシステム２０を形成するためにフィルタハウジング２２と結合されるフィルタ底５６として示されている。図２において、フィルタ閉止体５４は、例えばエンジンブロック（不図示）上に設置されるフィルタ搭載板５８として示されている。ハウジング２２とフィルタ閉止体５４は、フィルタモジュール２４を室３４に保持するために結合される。例として示したように、中央管７０が各シール２６、２８の開口６６とフィルタエレメント４０の中央領域４６とを通って延出するように、フィルタ閉止体５４と側壁３２の末端３６とは互いに隣接して配置される。例として示したように、中央管７０のネジ山付き端部７４は、端壁３０に結合された突出部８６に形成された、ネジ山が設けられた開口８４に結合され、フィルタ閉止体５４をハウジング２２に固定する。しかし、ハウジング２２とフィルタ閉止体５４との結合には、いかなる適切な方法を用いてもよい。
図１と図２に示すように、ガスケット８８はフィルタ閉止体５４と結合され、側壁３２の末端３６と係合する。例として示したように、ガスケット８８は末端３６に設けられ半径方向外側に突き出たフランジ３３と係合する。フランジ３３は、ガスケット８８と係合し末端３６とフィルタ閉止体５４の間を密閉する。
図２に示すように、フィルタエレメント４０とハウジング２２との間の密閉により流体がフィルタ媒体３８をバイパスし、フィルタエレメント４０の端部５０を越えて出口７８へ流れるのを防ぐ。シール２８は、端部５０とハウジング２２の間を密閉すべく、突出部８６に対してシールを形成する。ハウジング２２とフィルタ媒体３８の間を密閉するためにシール２８が端壁３０又はハウジング２２に結合された別の構造と係合してもよい。ガスケットあるいはシール２８と突出部８６又は端壁３０との間を協同して密閉する他の手段を使用してもよい。シール２６はフィルタ閉止体５４に対して密閉し、流体がフィルタ媒体３８をバイパスしフィルタ媒体３８の端部４８を越えて出口７８へ流れ込むのを防ぐ。シール２６とフィルタ閉止体５４の間を協同して密閉するガスケットを使用してもよい。
図２において流体の流れの方向を示す矢印によって示されているように、流体は閉止体５４の入口孔７６を通ってフィルタ２０に入り、開口３７を通って室３４に入る。次に流体は、フィルタ媒体３８を通ってフィルタエレメント４０の内部４６に入る。次に流体は、中央管７０に形成された入口開口８２に入り、通路８０と閉止体５４にある出口７８を通る。
図２と図３に示すように、シール２６、２８はフィルタエレメント４０の端部４８、５０にそれぞれ結合されている。シール２６、２８は可溶性の樹脂、重合体等の可溶性の材料から製作される。エネルギ源、例としてレーザ９０は、各シール２６、２８の中間領域９２にエネルギを加え、中間領域９２を溶解する。次にフィルタエレメント４０の端部４８、５０を、溶解された中間領域９２に挿入または押し付ける。中間領域９２が固まると、シール２６、２８は端部４８、５０と密閉結合される。
図３〜図７に示すように、各シール２６、２８は、中央開口６６に隣接する内周領域９４とシール２６、２８の外周に隣接する外周領域９６とで画定される中間領域９２を含む。レーザ９０は、中間領域９２だけを溶解する。図３に示すように、中間領域９２はフィルタ媒体３８を受け止めるのに十分な半径方向の幅を有している。フィルタエレメント４０が溶解された中間領域９２に挿入された時、溶解された中間領域９２の半径方向に沿って内側又は外側への望ましくない流れもしくははみ出しを最小限にとどめるために、内周領域９４と外周領域９６は溶解されない。溶解された中間領域９２にフィルタエレメント４０を押し付けた時、内周領域９４と外周領域９６は、中間領域９２から移動する溶解された物質の流れをせき止める。
図４〜図７に示すように、各シール２６、２８の中間領域９２は、エネルギ源からのエネルギを中間領域９２に向け、内周領域９４と外周領域９６には向けないことにより溶解することができる。図４では、レーザ９０からの放射エネルギが、中間領域９２に集束するよう鏡又はレンズあるいはそれら両方（不図示）を使用して、中間領域９２に向けられている。図５は、各シール２６、２８の溶解される中間領域９２と、中間領域９２又はその周囲にエネルギを向ける、エネルギを放射するレーザ等のエネルギ源９０との相対移動を示す。この相対移動は、各シール２６、２８を中心軸９８の回りに回転させることで達成できる。あるいは、中間領域９２を溶解するためにレーザ９０を中心軸９８の回りに回転させてもよい。図６は、中間領域９２の幅を横切るエネルギ源９０の往復走査のための、相対的回転と揺動を含む合成された相対的運動を示す。相対的回転と揺動は、エネルギ源９０とシール２６、２８のどちらか又は両方を動かすことによって達成され、最も単純には、エネルギ源９０を揺らしながら、同時にシール２６、２８を軸９８の回りに回転させることによって達成される。図７は、エネルギ源９０から内周領域９４と外周領域９６をマスクするためにマスキング器具９９を使用する場合を示す。結果として、中間領域９２だけが溶解される。なお、中間領域９２を溶解するのに十分な出力パワーを有するいかなるエネルギ源９０を使用してもよい。
エネルギ源９０としては、レーザが好ましいが、中間領域９２を溶解するために赤外線ランプ、抵抗ヒータ等の他のエネルギ源を使用してもよい。また、ろ過される流体と反応せず、また熱的又は機械的あるいはその両者の衝撃抵抗等の環境要求を満たす、内周領域９４と外周領域９６を溶解することなく、集束したエネルギが選択的に中間領域９２を溶解できるいかなる材料からシール２６、２８を製作してもよい。なお、中間領域９２から内周領域９４及び外周領域９６への熱の移動が起こり、内周領域９４と外周領域９６においてある量の溶解が発生する可能性があるが、その量は許容範囲である。
シール２６、２８は、フィルタ媒体３８の押し当てが可能な任意の適切な可溶性の材料を使用して製作してもよい。中間領域９２が固化すると、シール２６、２８はフィルタ媒体３８と協働、結合または一体となる。フィルタ媒体３８はセルロース、セルラー重合体、金属ウール等の適切なフィルタ材料を含んでよい。
流体フィルタ２０の製作又は組み立てあるいはその両者の方法は、エネルギ源９０からのエネルギを中間領域９２に加えることによる中間領域９２の溶解を含む。中間領域９２を溶解した直後に、フィルタエレメント４０の端部４８、５０の一方を中間領域９２に押し当てる。次に、中間領域９２は固化し、シール２６又は２８を端部４８又は５０に結合する。この処理は、もう一方のシール２６、２８をもう一方の端部４８、５０に結合するためにも実行される。
ほぼ円盤状のシール２６、２８について説明してきたが、フィルタエレメント４０を製作するのに適切ないかなる形状のシールをシール２６、２８の片方または両方として使用してもよい。両方のシール２６、２８の中間領域９２を同時に溶解し、フィルタエレメント４０を一度に組み立ててもまた、異なる時間に溶解し、フィルタエレメント４０を順々に組み立ててもよい。フィルタ媒体３８は円筒状エレメント４０を構成するひだ状の構造体として描かれているが、フィルタ媒体の構成を、流体をろ過するために適切に構成されたシール２６、２８及びフィルタハウジング２２と協働する任意の適切な構成とすることができる。また、本明細書に開示された装置及び方法を、エンジンオイルフィルタ、トランスミッションオイルフィルタ、水圧流体フィルタ、空気フィルタ、燃料フィルタ等を含む任意の流体フィルタとして又はそれと一緒に使用することができる。
例証的な特徴と実施形態を参照しながら詳細に本発明を記述したが、記述した本発明の精神及び範囲内で変更、変形が可能である。
流体フィルタの展開斜視図である。フィルタハウジングと、ひだ状円筒形フィルタエレメントに成形されたフィルタ媒体とフィルタエレメントの端から離れている１対のシールとを含むフィルタモジュールとを示している。 組み立て後のフィルタと、フィルタエレメントの端に結合されたシール（フィルタエレメントとシールはフィルタモジュールを形成する）と、ハウジングのフィルタ室内の前記フィルタモジュールと、前記フィルタモジュールを前記フィルタ室に固定しているフィルタ閉止体とを示す部分断面図である。 フィルタエレメントの端に結合されたシールの中間領域の断片的断面図である。 シールの中間領域を溶解するためにエネルギを放射する静止レーザの斜視図である。 軸の回りを回転し、シールの中間領域を溶解するためにエネルギを放射するレーザの斜視図である。 ある経路に沿って往復走査し、シールの中間領域を溶解するためにエネルギを放射するレーザの斜視図である。 シールの中間領域を溶解するためにエネルギを放射するレーザと、シールの内周領域と外周領域への放射エネルギを阻止し、中間領域への放射エネルギを通すよう配置されたマスキング器具との斜視図である。
符号の説明
２０ 流体フィルタ（フィルタシステム）
２２ ハウジング
２４ フィルタモジュール
２６、２８ シール
３０ 端壁
３２ 側壁
３４ フィルタ室
３８ フィルタ媒体
４０ フィルタエレメント
４７ フィルタエレメントの端部
４９ フィルタエレメントの中央部
５４ フィルタ閉止体
７６ 入口孔
７８ 出口
９０ レーザ
９２ 中間領域
９４ 内周領域
９６ 外周領域

Claims (20)

  1. 第１の可溶性部材を供給するステップと、
    前記第１の可溶性部材に結合するためのフィルタ媒体を供給するステップと、
    前記第１の可溶性部材の少なくとも一部を溶解するステップと、
    前記フィルタ媒体を前記第１の可溶性部材の溶解した部分に接触させるステップと、
    前記フィルタ媒体が前記第１の可溶性部材の前記溶解した部分に接触した状態で、前記溶解した部分を再固化させるステップと
    を備えるフィルタモジュールの製造方法。
  2. 請求項１に記載の方法で製造されたフィルタモジュール。
  3. 第２の可溶性部材を供給するステップと、
    前記第２の可溶性部材の少なくとも一部を溶解するステップと、
    前記フィルタ媒体の前記第１の可溶性部材から離れた箇所において、前記フィルタ媒体を前記第２の可溶性部材の溶解した部分に接触させるステップと、
    前記フィルタ媒体が前記第２の可溶性部材の前記溶解した部分に接触した状態で、前記溶解した部分を再固化させるステップと
    を更に備える請求項１に記載の方法。
  4. 第１の可溶性部材を供給する前記ステップは、適切な強度のエネルギに可溶性樹脂又は重合体が溶解するのに十分な時間曝された時に溶解する樹脂又は重合体を含む第１の可溶性部材を供給することを含む請求項１に記載の方法。
  5. 第２の可溶性部材を供給するステップと、
    前記第２の可溶性部材の少なくとも一部を溶解するステップと、
    前記フィルタ媒体の前記第１の可溶性部材から離れた箇所において、前記フィルタ媒体を前記第２の可溶性部材の溶解した部分に接触させるステップと、
    前記フィルタ媒体が前記第２の可溶性部材の前記溶解した部分に接触した状態で、前記溶解した部分を再固化させるステップと
    を更に備え、前記第１と第２の可溶性部材は、互いに前記フィルタ媒体の反対側の端に結合されている請求項１に記載の方法。
  6. 前記第１の可溶性部材の少なくとも一部を溶解する前記ステップは、レーザを使用して前記第１の可溶性部材の少なくとも一部を溶解することを含む請求項１に記載の方法。
  7. ハウジングを有する流体フィルタとともに使用されるフィルタモジュールであって、
    流体の流れを許可し、汚染物質の通過を阻止する、前記ハウジングに少なくとも部分的に収容されるよう構成されたフィルタ媒体と、
    前記フィルタ媒体と前記ハウジング間の流体の流れを防ぐために前記ハウジングと協働する、前記フィルタ媒体に結合された可溶性のシールと
    を備えるフィルタモジュール。
  8. 前記フィルタ媒体は多孔性で、前記シールの少なくとも一部を溶解し、前記シールの前記溶解した少なくとも一部が前記フィルタ媒体の孔に流れ込むことにより前記シールは前記フィルタ媒体に結合されている請求項７に記載のフィルタモジュール。
  9. 前記フィルタ媒体は円筒状を成す請求項７に記載のフィルタモジュール。
  10. 前記フィルタ媒体は更にひだ状を成す請求項９に記載のフィルタモジュール。
  11. 前記シールは前記円筒状媒体の端に結合され、前記円筒状媒体はその中に縦方向に延設された孔を有し、流体は前記ハウジングに流れ込み前記円筒状媒体の外から前記円筒状媒体を通って前記孔に流れ込む請求項９に記載のフィルタモジュール。
  12. 前記シールは、適切な強度のエネルギに十分な時間曝された時に溶解可能な材料を含む請求項７に記載のフィルタモジュール。
  13. 流体をろ過する流体フィルタシステムであって、
    ハウジングと、
    前記ハウジングに近接する第１部分と、前記流体が通って流れる第２部分とを有するフィルタ媒体と、
    前記フィルタ媒体の前記第１部分に結合された第１の可溶性シールであって、自身と前記第１部分の間の流体の流れを阻止する第１の可溶性シールと
    を備える流体フィルタシステム。
  14. 前記第１の可溶性シールは、適切な強度のエネルギに可溶性樹脂又は重合体が溶解するのに十分な時間曝された時に溶解し、前記第１の可溶性シールを前記フィルタ媒体の前記第１部分に結合させる可溶性の樹脂又は重合体を含む請求項１３に記載の流体フィルタシステム。
  15. 前記ハウジングは、端壁と、前記端壁から延設された側壁とを含み、前記フィルタ媒体は少なくとも部分的に前記ハウジングに収容され、前記第１の可溶性シールは、前記端壁と前記フィルタ媒体の前記第２部分の間に配置されている請求項１３に記載の流体フィルタシステム。
  16. 第２の可溶性シールを更に備え、前記フィルタ媒体は更に第３部分を含み、前記第２の可溶性シールは前記第３部分に結合されている請求項１３に記載の流体フィルタシステム。
  17. 前記フィルタ媒体の前記第２部分は、前記第１部分と前記第３部分の間である請求項１６に記載の流体フィルタシステム。
  18. 流体入口と流体出口を有するフィルタ閉止体を更に備え、前記フィルタ閉止体は前記ハウジング及び前記第２の可溶性シールと協働して、前記流体入口から前記流体出口へ流れる流体が前記フィルタ媒体をバイパスするのを阻止する請求項１６に記載の流体フィルタシステム。
  19. 前記フィルタ閉止体は前記ハウジングに結合されている請求項１８に記載の流体フィルタシステム。
  20. 前記第１の可溶性シールは、前記ハウジングの前記端壁と係合し、前記第１と第２の可溶性シールの間の前記フィルタ媒体が前記ハウジングの前記端壁と前記フィルタ閉止体の間に配置される請求項１８に記載の流体フィルタシステム。

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