JP2008518757A - 安全フィルタエレメント - Google Patents

Abstract

フィルタハウジングを貫流する流体およびガスをフィルタするためのフィルタエレメントを提供する。フィルタエレメントは、汚染物質のフィルタ用の透過性フィルタ媒体と、フィルタ媒体を支持して保持する剛性フレームとを備える。ガスおよび流体がフィルタエレメントの回りではなくフィルタ媒体を貫流することを確実にするため、弾力的なシールエレメントをフレームの外周面に沿って取付ける。シールエレメントは、フィルタハウジングの内面と外周面の間で弾力的に圧縮されて、その間においてシール効果を形成できる。フィルタ媒体がシールエレメントを妨害することを防止するため、フィルタ媒体は、実質的にフレームの外周面の内部に拘束される。

Description

本発明は、一般に流体およびガスの濾過に関し、より詳細には、それらの流体およびガスがその中を流れるフィルタハウジング内に受容され得るようにかかる流体およびガスをフィルタするためのフィルタエレメントに関する。

フィルタの装置およびシステムは、種々のプロセス流体から汚染物質をフィルタするために広範な用途で採用されている。例えば、濾紙等のフィルタ媒体を取り囲むフィルタセンブリに空気または類似のガスを通して塵および他の汚染物質を除去することが周知である。濾過媒体は、典型的には、フィルタされた空気またはガスを利用する大きな全体的プロセスシステム内部に恒久的に固定されたハウジングの内部に囲い込まれる。フィルタ媒体は、多くの場合、ハウジングの内部に取外し可能に受容されてその中を流れる流体またはガスから汚染物質を取り除くことのできるフィルタエレメントまたはフィルタカートリッジに形成される。単一のまたは一次フィルタエレメントが置き換えられ或いは損傷する潜在的可能性のため、更には一次フィルタの設置または取外しの間に追い出された異物がエンジンの中に入ることを防止するために、一次フィルタエレメントの、普通は下流に二次フィルタエレメントまたは安全フィルタエレメントを設けることが周知である。

本明細書に引用して組み込まれるギーゼケ（Ｇｉｅｓｅｋｅ）他への米国特許６，２２１，１２２号において教示されるように、かかる安全フィルタエレメントを構成する１つの方法は、可撓性フィルタ媒体の平面シートを支持して保持する剛性サポートフレームを備えることである。平面シートは、フレームの周辺縁とフィルタハウジングの内面の間に折り畳まれたスカートを含み、その間においてシール効果を形成し、プロセス流体およびガスが安全フィルタエレメントを貫流することを確実にする。フィルタハウジングへフィルタエレメントを摺動して挿入しながら折り畳まれる場合、スカートは、安全フィルタエレメントを通り越す漏洩経路の潜在的可能性を生ずる。

本発明は、フィルタ媒体を支持して保持する剛性フレームを含む二次フィルタエレメントまたは安全フィルタエレメントとして使用されるよう意図されるフィルタエレメントを提供する。フィルタ媒体は、透過性であり、それを貫流するプロセスガスから汚染物質をフィルタすることができる一方で、剛性フレームは実質的に非透過性である。プロセスガスおよび流体がフィルタ媒体内を貫流することを確実にするため、フィルタエレメントは、フレームの外周面に取付けられる弾力的なシールエレメントを備える。フィルタエレメントがフィルタハウジングに受容される場合、シールエレメントは、ハウジングの内面と弾力的に係合してそれらの間にシール効果を提供する。本発明の１つの局面では、フィルタ媒体がシールエレメントと内面の間の係合を妨害することを防止するため、フィルタ媒体は、フレームの外周面の内部に拘束され、あるいは閉じ込められる。

本発明の１つの利点は、それがフィルタエレメントとフィルタハウジングの間にシールを提供することにある。もう１つの利点は、本発明はフィルタ媒体がフィルタエレメントとフィルタハウジングの間に形成されるシールを妨害することを防止することにある。本発明のこれらのおよび他の利点ならびに特徴は、添付図面と詳細な説明から明らかになろう。

本発明を特定の好適な実施の形態と関連付けて説明するが、これらの実施の形態に限定する意図はない。反対に、付帯する請求項により画定されるように、本発明の精神および範囲内に含まれるように、全ての代替、改変、および均等物を包含することを意図する。

ここで、図面を参照すると、同様の参照番号が同様の要素を参照し、図１および図２では、フィルタエレメント１００が示され、それを介して、プロセス流体と、特に空気等のガスが流れてもよい。フィルタエレメント１００は、プロセスガスから含有物を取り除くフィルタ媒体１０２と、フィルタ媒体を支持して保持する剛性フレーム１０４とを備える。ガス透過性フィルタ媒体１０２は、例えば繊維状不織布のフィルタ材料、あるいは、より好適にポリエステル繊維を含む、任意の適切な材料で作成できる。同様にして、非透過性の剛性フレームも、例えば熱可塑性樹脂を含む、任意の適当な材料で作成できる。図３に示すように、フィルタエレメント１００は、より大きな全体システム内部に固定される管状フィルタハウジング１０６の内部に収容されるように設計され、好ましくは、一次フィルタエレメント１０８の上流または下流に配置される二次フィルタエレメントまたは安全フィルタエレメントとして使用されることになる。一次フィルタエレメントは、複数の縦溝流路を有する波形の多層シートから構成できる。

図１および図２に戻って参照すると、フィルタエレメント１００は、第１の面１１０と、離間した第２の面１１２とを備え、フィルタエレメントの全体の高さ、１１４で表される、を画定する。動作において、プロセスガスは、第１または第２の面１１０、１１２の何れかに衝突し、フィルタ媒体１０２を貫流し、その対向表面から流出する。図示の実施の形態では、剛性フレーム１０４を含むフィルタエレメント１００は、形状が円形であり、軸線１１６を画定するが、他の実施の形態では、例えば長円形、矩形等を有しても良い。従って、「環状」、「リング形状」等の幾何学的な表示が、これらおよび他の形状の代替案をも包含するよう意図されている。

プロセスガスがフィルタ媒体１０２を貫流し、フィルタエレメント１００とフィルタハウジングの内面の間を流れないことを確実にするために、フィルタエレメントは、フレーム１０４の外周面１２２に取付けられる弾力的なシールエレメント１２０を含む。外周面１２２は、対応して形成されるフィルタハウジングの内面に対向して配向される。図示の実施の形態では、弾力的なシールエレメント１２０は、フレーム１０４の回りに連続的に延在する一様な帯状に形成されるが、他の実施の形態では、シールエレメントは、例えばＯ−リング等の異なった形状に構成できる。フィルタエレメント１００が対応して形成されるハウジングへ軸方向に挿入される場合、シールエレメント１２０は、ハウジングの内面とフレーム１０４の外周面１２２の間で圧縮されてシール効果を提供すると認識されるであろう。その一様な形状および弾力的な特性のために、シールエレメント１２０は、折り目または畳み目の形成を回避し、それによって潜在的な漏洩経路を排除するように、圧縮して歪むことになる。

弾力的なシールエレメント１２０は、例えばウレタンフォームおよび発泡ニトリルゴムを含む、任意の適当な弾力的圧縮材料で作成できる。好ましくは、弾力的なシールエレメントは、接着材裏打ちを有する発泡ウレタンテープから作成される。ウレタンテープの接着材裏打ちは、シールエレメント１２０をフレーム１０４に取付ける便利な方法を提供する。他の実施の形態では、弾力的なシールエレメントは、シールエレメントを適切な大きさにしてフレームの外周面の回りに圧縮嵌合を提供することによって取付けることができる。

フィルタ媒体１０２がシールエレメント１２０とフィルタハウジングの内面との間に形成されるシールを妨害することを防止するため、フィルタ媒体は、フレーム１０４の内部に拘束さるか、または閉じ込められるのが好ましい。図２を参照すると、作動中にフレーム１０４に対して保持されたフィルタ媒体１０２の変位を防止するため、フレームは、第１および第２の面１１０、１１２を横断して延在し、それによってフィルタ媒体を挟持する種々のサポートリブ１２４、１２６を備える。更にまた、フィルタ媒体１０２の最外部の部分すなわち縁１２８は、フレーム１０４の外周面１２２の内部で制限されて閉じ込められる。従って、柔軟なフィルタ媒体がフィルタエレメントにおいて利用される場合でさえも、フレームは、フィルタ媒体がシールエレメントとフィルタハウジングの間においてずれたり位置を変えたりすることを抑制する。フィルタ媒体１０２を拘束することに加えて、フレーム１０４は、更に、フィルタハウジングの内面に対してシールエレメント１２０を位置決めして支持する。

シールエレメント１２０が取付けられる剛性フレーム１０４は、両者ともに環状形状を有する外側および内側リング１３０、１３２を含む２部分構造である。図４および図５における図示の実施の形態では、両者の内側および外側リング１３０、１３２は、円形であり、軸線１１６の回りに延在し、内側リングが小径を有し、外側リングの内部に位置する。図４を参照すると、外側リング１３０は、軸線１１６の回りに連続的に延在して、かつそれに対して平行に配置される概ね薄肉の環状壁１３４を有する。第１の複数のサポートリブ１２４は、環状壁１３４に対して接合され、かつそれを横断し延在して、フィルタ媒体の変位を防止する格子構造を提供する。図５を参照すると、内側リング１３２もまた、軸１１６線の回りに延在する薄肉の環状壁１３６と、環状壁を横断して延在する第２の複数のサポートリブ１２６とを有する。内側および外側リングは、例えば、熱可塑性樹脂を含む、任意の適当な材料で作成できる。

内側および外側リング１３０、１３２を係合させるため、第１および第２の環状壁１３４、１３６は、連結式の肩部および溝という特長を備えて形成される。例えば、図４を参照すると、肩部１４０は、第１の環状壁１３４の内面１４４から突出できる。肩部１４０は、図示のように、サポートリブ（環状壁接合部１４８）を収容するよう切り分けられ、内面１４４に沿って間欠的に延在でき、或いは他の実施の形態では、内面に沿って連続的に延在できる。図５に示すように、対応する溝１４２は、第２の環状壁１３６の外面１４６に配設される。

図６および図７を参照すると、フィルタエレメントを組立てるため、内側リング１３２およびフィルタ媒体１０２は、肩部１４０および溝１４２が整列し、連結するまで、外側リング１３０の中へ軸方向に押し込まれる。認識されるであろうように、内側および外側リングを熱可塑性物質で作成することは、依然としてフレームのための十分な剛性を提供しつつ、特に内側および外側リングが連結される場合に、環状壁の限定的な歪みを許容して、組立てを容易にする。シールエレメント１２０は、内側および外側リング１３０、１３２の組立ての前後の何れかにおいて、外周面１２２に取付けることができる。

図７に示すように、内側および外側リングが連結される場合、フィルタ媒体１０２の最外部の部分１２８は、第１および第２の環状壁１３４、１３６の間に保持され、肩部および溝１４０、１４２によって摘むようになされる。それ故、フィルタ媒体１０２は、フレーム１０４に対して確実に保持される。更にまた、フィルタ媒体１０２のこの最外部の部分１２８は、第１の環状壁１３４の内面１４４に対して当接し、かつそれにより拘束され、そのためにフィルタ媒体がシールエレメント１２０を妨害することを防止する。

図２に戻って参照すると、図示の実施の形態では、サポートリブ１２４、１２６を含む内側および外側リング１３０、１３２が適切に係合することを可能にするため、環状壁１３４、１３６の高さは、異なっていると認識される。具体的に言えば、第１の環状壁１３４の高さは、第１および第２の面１１０、１１２の間において測定されるようなフィルタエレメント１００の全体の高さ１１４と寸法的に対応する。参照番号１１８によって示される第２の環状壁１３６の高さは、第１の環状壁１３４の高さ１１４より寸法的に小さい。組立てられる場合、第２の環状壁１３６は、従って、第２の面１１２から離間され、それによって、第１の環状壁１３４を横断し、かつ第２の面に隣接して延在する第１の複数のサポートリブ１２４のためのクリアランスが提供される。

以上のように、本発明は、対応して形成されるフィルタハウジングへ取外し可能に挿入できるフィルタエレメントを提供する。フィルタエレメントは、汚染物質を除去するフィルタ媒体と、フィルタ媒体を保持して支持する剛性フレームとを含む。フィルタエレメントとフィルタハウジングの内面との間にシールを形成するため、弾力的なシールエレメントが、フレームの周囲外壁に取付けられる。フィルタエレメントがハウジングに挿入される場合、弾力的なシールエレメントは、剛性フレームの内面と周辺壁との間で圧縮される。

本明細書中で引用する刊行物、特許出願および特許を含むすべての文献を、各文献を個々に具体的に示し、参照して組み込むのと、また、その内容のすべてをここで述べるのと同じ限度で、ここで参照して組み込む。

本発明の説明の文脈で（特に特許請求の範囲の文脈で）用いられる名詞及び同様な指示語の使用は、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、単数および複数の両方に及ぶものと解釈される。語句「備える」、「有する」、「含む」および「包含する」は、特に断りのない限り、オープンエンドターム（すなわち「〜を含むが限定しない」という意味）として解釈される。本明細書中の数値範囲の具陳は、本明細書中で特に指摘しない限り、単にその範囲内に該当する各値を個々に言及するための略記法としての役割を果たすことだけを意図しており、各値は、本明細書中で個々に列挙されるかのように、明細書に組み込まれる。本明細書中で説明されるすべての方法は、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、あらゆる適切な順番で行うことができる。本明細書中で使用するあらゆる例または例示的な言い回し（例えば「など」）は、特に主張しない限り、単に本発明をよりよく説明することだけを意図し、本発明の範囲に対する制限を設けるものではない。明細書中の如何なる言い回しも、本発明の実施に不可欠である、特許請求の範囲に記載されていない要素を示すものとは解釈されないものとする。

本明細書中では、発明を実施するため本発明者が知っている最良の形態を含め、本発明の好ましい実施の形態について説明している。当業者にとっては、上記説明を読んだ上で、これらの好ましい実施の形態の変形が明らかとなろう。本発明者は、熟練者がこのような変形を適宜用いるであろうことを予期し、本発明が本明細書中で具体的に説明される以外の方法で実施されることを意図している。従って本発明は、準拠法で許されているように、本明細書に添付された請求項に記載の主題の修正および均等物をすべて含む。さらに、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、すべての考えられる変形における上記要素のいずれの組合せも本発明に包含される。

本明細書中に組み込まれ、その一部を形成する添付図面は、本発明の幾つかの局面を示し、その説明と共に本発明の原理を説明するのに役立つ。
図１は、フィルタ媒体、フレームおよびシールエレメントを含み、本発明の教示に従って設計されたフィルタエレメントの上部斜視図である。 図２は、図１の２−２線に沿った断面図である。 図３は、一次フィルタエレメントに対して二次フィルタエレメントとして配置される図１のフィルタエレメントを含むフィルタセンブリの断面図である。 図４は、フレームの外側リング構成要素の底部斜視図である。 図５は、フレームの内側リング構成要素の上部斜視図である。 図６は、内側および外側リングとフィルタ媒体とのアセンブリを示す図２に示した領域の分解図である。 図７は、内側および外側リングの連結係合を示す図２に示した領域の詳細図である。

Claims (18)

1. 軸線の回りに延在する第１の環状壁を有する外側リングと；
   前記軸線の回りに延在して、前記外側リングと係合可能である第２の環状壁を有する内側リングと；
   前記第１の環状壁の外周面に取付けられる弾力的なシールエレメントと；
   前記第１および第２の環状壁の間に保持されるフィルタ媒体とを備える；
   フィルタエレメント。
2. 前記シールエレメントが前記外周面に対して接着される；
   請求項１に記載のフィルタエレメント。
3. 前記シールエレメントが、前記シールエレメントを前記外周面に接着するための接着材裏打ちを有する発泡ゴムを備える；
   請求項２に記載のフィルタエレメント。
4. 前記発泡ゴムが発泡ウレタンである；
   請求項３に記載のフィルタエレメント。
5. 前記フィルタ媒体が実質的に前記第１の環状壁の内部に拘束される；
   請求項１に記載のフィルタエレメント。
6. 前記第１の環状壁が前記第１の環状壁の内面から突出する肩部を含み、前記第２の環状壁が前記第２の環状壁の外面に配設される溝を含み；
   前記内側および外側の保持するリングが係合する場合に前記溝および肩部が連結する；
   請求項１に記載のフィルタエレメント。
7. 前記第１および第２の環状壁は形状が円形である；
   請求項６に記載のフィルタエレメント。
8. 前記フィルタ媒体の一部が前記第１および第２の環状壁の間に保持される；
   請求項７に記載のフィルタエレメント。
9. 前記フィルタ媒体の前記一部が前記肩部と前記溝の間で摘まれる；
   請求項８に記載のフィルタエレメント。
10. 前記フィルタ媒体が繊維状不織布の媒体を備える；
    請求項１に記載のフィルタエレメント。
11. 前記フィルタ媒体がポリエステル繊維を備える；
    請求項１０に記載のフィルタエレメント。
12. 前記第１および第２の保持するリングが熱可塑性物質を備える；
    請求項１に記載のフィルタエレメント。
13. 前記外側リングが前記第１の環状壁を横断して延在する第１の複数のサポートリブを含み、前記内側リングが前記第２の環状壁を横断して延在する第２の複数のサポートリブを含む；
    請求項１に記載のフィルタエレメント。
14. 外周面を画定する剛性フレームと；
    前記フレームによって支持され、実質的に前記外周面の内部に拘束されるガス透過性フィルタ媒体と；
    前記外周面に取付けられる弾力的なシールエレメントとを備える；
    フィルタエレメント。
15. 入口および出口を有する管状フィルタハウジングと；
    前記ハウジングの中に受容される一次フィルタエレメントと；
    前記一次フィルタエレメントの下流において前記ハウジングに受容される二次フィルタエレメントであって、外周面を画定する剛性フレームと、前記フレームにより支持され、実質的に前記外周面の内部に拘束されるガス透過性フィルタ媒体と、前記外周面に対して取付けられる弾力的なシールエレメントとを含む二次フィルタエレメントとを備える；
    フィルタセンブリ。
16. 前記シールエレメントが、前記シールエレメントを前記外周面に接着するための接着材裏打ちを有する発泡ゴムを備える；
    請求項１５に記載のフィルタセンブリ。
17. 前記発泡ゴムが発泡ウレタンである；
    請求項１６に記載のフィルタセンブリ。
18. 前記一次フィルタエレメントが複数の縦溝流路を備える；
    請求項１５に記載のフィルタセンブリ。

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