JP2016195989A - フィルターエレメント - Google Patents

Abstract

【課題】流体を濾過するための新規フィルターエレメントを提供すること。【解決手段】本発明のフィルターエレメントは、プリーツ状複合材と、フィルターエレメントの互いに反対向きにある第１の端部および第２の端部に取り付けられた、第１のエンドエレメントおよび第２のエンドエレメントとを有する。プリーツ状複合材は、フィルターメディア層と、フィルターメディア層と共にプリーツ加工された溝付きメッシュドレイネージ層とを有する。溝付きメッシュドレイネージ層は、複数のストランドと、ストランドに形成された複数の溝とを有する。溝付きメッシュドレイネージ層は、溝を介して、フィルターメディア層に対してまたはフィルターメディア層から、流体を導き、フィルターメディア層は、フィルターメディア層を通って流れる流体から、１つ以上の物質を除去する。【選択図】図１

Description

技術分野および背景技術

[0001]本発明は、流体を濾過するためのフィルターエレメントに関する。本発明を具現化したフィルターエレメントは、概ね互いに平行に延びる複数のプリーツ（襞）を有するプリーツ状複合材を含むものとすることができる。プリーツ状複合材は、該プリーツ状複合材を通って流れる流体から１つ以上の物質を除去する少なくとも１つのフィルターメディア層を含む。本発明を具現化したフィルターエレメントは、多数の流体を濾過し、かつ多種多様な汚染物質を除去するために使用され得る。例えば、いくつかの実施形態について、フィルターエレメントは、例えば溶融熱可塑性物質のような溶融ポリマー等の粘性流体を濾過するために使用され得る。溶融ポリマーは、溶融ポリマーがさらに加工され得る前に除去されなければならない個体状および／またはゲル状の汚染物質を含むことがしばしばある。本発明を具現化したフィルターエレメントは、溶融ポリマーから汚染物質を除去するのに特に効果的である。

[0002]本発明の一態様によれば、本発明を具現化したフィルターエレメントは、プリーツ状複合材と、少なくとも第１のエンドエレメントおよび第２のエンドエレメントとを備えるとよい。プリーツ状複合材は、互いに反対向きにある少なくとも第１の端部および第２の端部を有する。第１のエンドエレメントおよび第２のエンドエレメントは、プリーツ状複合材の第１の端部および第２の端部に取り付けられ、プリーツ状複合材を通して、流体を導く役割を果たす。

[0003]また、プリーツ状複合材は、互いに反対向きにある第１の端部と第２の端部との間に延びる複数のプリーツを有する。プリーツのそれぞれは、開放端、折り返し端、およびプリーツの開放端と折り返し端との間に延びる一対のプリーツ脚部を有する。

[0004]また、プリーツ状複合材は、フィルターメディア層と、少なくとも１つの溝付きメッシュドレイネージ層とを含む。フィルターメディア層は、互いに反対向きにある第１の面および第２の面を有し、溝付きメッシュドレイネージ層は、フィルターメディア層の第１の面および第２の面のうち１つに沿って、フィルターメディア層と共にプリーツ加工されている。いくつかの実施形態について、プリーツ状複合材は、フィルターメディア層と共にプリーツ加工された第１の溝付きメッシュドレイネージ層および第２の溝付きメッシュドレイネージ層を含む場合があり、一方は、フィルターメディア層の第１の面に沿って延び、他方は、フィルターメディア層の第２の面に沿って延びる。

[0005]溝付きメッシュドレイネージ層は、複数のストランドと、ストランドに形成され、かつプリーツ脚部の一方または両方に沿って延びる複数の溝とを有するものとすることができる。溝付きメッシュドレイネージ層は、フィルターメディア層の第１の面もしくは第２の面に対して、またはフィルターメディア層の第１の面もしくは第２の面から、流体を導き、フィルターメディア層は、フィルターメディア層の第１の面と第２の面との間で、フィルターメディア層を通って流れる流体から、１つ以上の物質を除去する。

[0006]本発明を具現化したフィルターエレメントは、多くの有効な特徴を有し、優れた性能をもたらす。例えば、フィルターメディア層の片面または両面に沿って溝付きメッシュドレイネージ層を設けることにより、流体が、プリーツ内のたとえ深くのフィルターメディア層に対しても、かつ／またはプリーツ内のたとえ深くのフィルターメディア層からでも、非常にむらなく均一に流出する。したがって、フィルターメディア層のすべてが、濾過のために効果的かつ効率的に使用され、フィルターエレメントの汚染対処能力および寿命が、かなり向上する。

本発明を具現化したフィルターエレメントの一例による、一部を切り取った斜視図である。 メッシュの一例の端面図である。 対向するローラ間に形成された溝付きメッシュドレイネージ層の端面図である。 図１のフィルターエレメントにおける溝付きメッシュドレイネージ層の端面図である。 図４の溝付きメッシュドレイネージ層の平面図である。 図１のフィルターエレメントのプリーツ状複合材における軸線方向の図であり、図７に関する視線も示している。 図６のプリーツ状複合材における外周の部分の図である。

[0014]本発明を具現化したフィルターエレメントは、任意の多種多様な方法で作られ得る。フィルターエレメントについての多くの互いに異なる実施形態の一例が、図１に示されている。一般に、フィルターエレメント１０は、互いに反対向きにある少なくとも第１の端部および第２の端部と、プリーツ状複合材１１の第１の端部および第２の端部にそれぞれ取り付けられた少なくとも第１のエンドエレメント１２および第２のエンドエレメント１３とを有するプリーツ状複合材１１を含むものとすることができる。多くの実施形態について、プリーツ状複合材１１は、中心軸線Ａ、互いに反対向きにある軸線方向端部と、中空の内部１４と、多角形もしくは楕円形の断面、または図１に示されるような、円形の断面とを含む中空円筒状の構成を有するとよい。第１のエンドエレメント１２および第２のエンドエレメント１３、例えば第１のエンドキャップおよび第２のエンドキャップは、中空円筒状のフィルターエレメント１０を通して、外側から内側または内側から外側に流体を導くために、プリーツ状複合材１１の互いに反対向きにある軸線方向端部に取り付けられる。中空円筒状のフィルターエレメントは、プリーツ状複合材１１の内周に沿った有孔コア１５と、プリーツ状複合材１１の外周に沿った保持具１６とのうちの一方または両方をさらに含んでもよい。他の実施形態では、フィルターエレメントは非常に異なったものでもよい。例えば、フィルターエレメントは、略長方形の構成を有することができる。プリーツ状複合材は、前面および背面と、一対の互いに反対向きにある第１の端部および第２の端部とを有してもよい。エンドエレメント、例えば枠部材は、長方形のプリーツ状複合材における４つの端部のそれぞれに取り付けられ、かつ互いに接合され、パネルフィルターを形成してもよい。エンドエレメントは、前面と背面との間のプリーツ状複合材を通るように流体を導く。

[0015]プリーツ状複合材は、少なくとも２つの層、即ち流通する流体から１つ以上の物質を除去するためのフィルターメディア層と、フィルターメディア層に対してまたはフィルターメディア層から流体を流出させるための少なくとも１つの溝付きメッシュドレイネージ層とを含むものとすることができる。例えば、図１のフィルターエレメント１０は、外側から内側への流れ用にハウジング（図示せず）内に配置されていてもよく、プリーツ状複合材１１は、フィルターメディア層２０、第１の溝付きメッシュドレイネージ層２１、および第２の溝付きメッシュドレイネージ層２２を含んでもよい。フィルターメディア層２０は、上流側の面２３と、反対側の下流側の面２４とを有してもよい。第１の溝付きメッシュドレイネージ層２１は、フィルターメディア層２０の上流側の面２３に沿って配置されていてもよく、第２の溝付きメッシュドレイネージ層２２は、フィルターメディア層２０の下流側の面２４に沿って配置されていてもよい。円筒状の実施形態については、フィルターメディア層の上流側の面が、フィルターエレメントを通る内側から外側または外側から内側への流体の流れの意図された方向に応じて、内側であってもよく、または図１に示されるように外側であってもよい。同様に、フィルターメディア層の下流側の面が、外側であってもよく、または図１に示されるように内側であってもよい。長方形の実施形態については、フィルターメディア層の上流側の面が、前面であってもよく、一方で下流側が、背面であってもよい。

[0016]フィルターメディア層は、例えば濾過されるべき流体の性質と、流体が濾過されるべき温度を含む濾過条件とに依存して、非常に様々な方法で構成され得る。例えば、フィルターメディア層は、単一の層として、または複数の副層として構成され得る。副層のそれぞれは、同じ濾過特性または異なる濾過特性を有する。フィルターメディア層は、例えば金属材料、ポリマー材料、および／またはセラミック材料もしくはガラス材料を含めて、任意の様々な材料を含有する１枚以上の濾材から作られ得る。濾材は、例えば、１枚の焼結済みもしくは未焼結の繊維金属もしくは粉末金属として、または微細金属メッシュとして、接着済みもしくは未接着のポリマー繊維もしくはセラミック繊維もしくはガラス繊維として、支持されているかもしくは支持されていないポリマー製の膜として、または微細なポリマー製メッシュとして形成されるとよい。濾材は、多孔質、透過性、半透過性、または選択透過性を含めて透過性であってもよく、フィルターメディア層の細孔構造は、均一または段階的であってもよい。フィルターメディア層は、任意の様々な除去率、例えばミクロン範囲もしくはより粗い除去率、またはサブミクロン範囲もしくはより微細な除去率を有してもよい。例えば、いくつかの実施形態について、フィルターメディア層は、Ｐａｌｌ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからＤＹＮＡＬＬＯＹの商標設計のもとに入手可能であり、かつ除去率が約２０ミクロンの焼結された多孔質繊維金属による単一の層を含む場合がある。

[0017]フィルターメディア層と同様に、溝付きメッシュドレイネージ層も非常に様々な方法で構成され得る。溝付きメッシュドレイネージ層は、単一の層として、または２つ以上のメッシュの副層として構成される場合があり、金属のストランドを有する金属製メッシュ、またはポリマーのストランドを有するポリマー製メッシュから作られる場合がある。任意の多数のメッシュが、例えば織メッシュまたは不織メッシュを含めて、溝付きメッシュドレイネージ層用に使用され得る。織メッシュは、例えば平織、畳織、または綾織を含めて、任意の様々な織り方であってもよい。不織メッシュは、例えば押し出しメッシュ、拡張メッシュ、またはスロット付きメッシュとしての場合を含めて、任意の多数の方法で構成され得る。メッシュのいずれも、対称であってもよく、または非対称であってもよい。一般に、メッシュは、互いに交差して間にメッシュ開口を形成する複数のストランドを含んでもよい。複数のストランドは、第１の方向に互いに対して一般に平行に延びる複数の第１のストランドと、第２の方向に互いに対して一般に平行に延びる複数の第２のストランドとを含んでもよい。第１のストランドおよび第２のストランドは、様々な角度、例えば９０°、９０°より大きな角度、または９０°より小さな角度で、互いに交差するものとしてもよい。

[0018]メッシュの開口についての任意の多種多様な大きさは、例えば流体の性質と、フィルターメディア層によって除去されるべき流体中の物質、例えば汚染物質の大きさとに依存して選択され得る。一般に、開口の大きさを、流体が、溝付きメッシュドレイネージ層を通り、フィルターメディア層のほとんどもしくはすべてに対して、またはフィルターメディア層のほとんどもしくはすべてから、重大なさらなる圧力低下を引き起こすことなく、プリーツ状複合材を通って容易に流れることが可能になるように、十分大きくすることができる。また、開口の大きさを、流体中のいかなる汚染物質のすべてまたはほとんどが、溝付きメッシュドレイネージ層を通過してフィルターメディア層に達することが可能になるように、十分大きくすることができる。この際にフィルターメディア層は、汚染物質を除去することができる。

[0019]溝付きメッシュドレイネージ層用に使用される可能性があるメッシュ２５についての、多くの互いに異なる例のうちの１つが、端面図として図２に示されている。メッシュ２５は、互いに反対向きにある第１の面３０および第２の面３１と、例えば縦ストランド即ち機械方向のストランドを含む複数の第１のストランド３２と、例えば横ストランドを含む複数の第２のストランド３３とを含んでもよい。いくつかの実施形態について、メッシュは、平織で、約３０×３０×０．０１２×０．０１２インチまたはより粗いか、例えば約４０×４０×０．００５５×０．００５５インチのように、３０×３０×０．０１２×０．０１２インチと６０×６０×０．００７５×０．００７５インチとの間か、または約６０×６０×０．００７５×０．００７５インチまたはより微細な、あるストランド数および径を有する、金属ワイヤストランドの織メッシュを含んでもよい。

[0020]溝付きメッシュドレイネージ層の溝は、多種多様な方法で形成され得る。例えば、溝は、メッシュの片側のみに形成されていてもよく、または両側に形成されていてもよい。溝付きメッシュドレイネージ層が複数の副層を有する場合、溝は、個々の副層のそれぞれに形成されていてもよく、または複数の副層に共同的に形成されていてもよい。溝は、メッシュの第１のストランドに対して平行に形成されていてもよく、または第１のストランドに対して平行にではなく、交差するように形成されていてもよい。溝は、メッシュの第２のストランドに対して平行に形成されていてもよく、または第２のストランドに対して平行にではなく、交差するように形成されていてもよい。溝のすべてもしくは第１の群が、互いに対して平行に形成され、かつ一定のピッチ距離もしくは変化するピッチ距離で、互いから間隔をおいて配置されていてもよく、または溝が、互いに交差する第１の群および第２の群を含むように形成されていてもよい。多くの実施形態について、すべての溝が、例えば縦ストランド即ち機械方向のストランドに対して平行にというように、１つの方向のみに互いに対して平行に延びる場合がある。また、溝のそれぞれは、溝付きメッシュドレイネージ層に沿って、連続的または不連続的に延びるように形成されていてもよい。いくつかの実施形態について、溝付きメッシュドレイネージ層２１、溝付きメッシュドレイネージ層２２の複数の溝３４は、連続的であってもよく、図４および図５に示されるように、互いに対して平行に、かつメッシュ２５の第１の側３０のみに、第１のストランド３２に対して平行に延びてもよい。

[0021]多くの実施形態について、溝は、対向するローラ間にメッシュを通すことにより、溝付きメッシュドレイネージ層のメッシュ内に形成され得る。ローラは、例えばメッシュの溝についての所望の構成またはパターンに依存して、様々に構成され得る。例えば、両ローラが、溝をメッシュ内にプレス成形する隆起リブを備えてもよい。この結果、メッシュの両面に溝が生じる。或いは、１つのローラのみが隆起リブを備えてもよい。この結果、メッシュの片面のみに溝が生じる。図３に示された実施形態では、上側ローラ３５の本体４０は、本体４０を越えて半径方向に延びる複数の隆起リブ４１を備えてもよく、一方、下側ローラ３６の本体４２は、いかなる隆起リブも有することなく、全体的に平滑であってもよい。リブは、例えば溝の所望の構成に依存して、様々に構成され得る。例えば、図示された実施形態では、リブ４１は、一定のピッチ距離Ｄで互いから間隔をおいて配置され、上側ローラ３５の本体４０の周囲で、円周方向に連続的に延びている。メッシュ２５は、メッシュ２５の第１の面３０がリブ付きの上側ローラ３５の方を向き、かつメッシュ２５の第２の面３１が下側ローラ３６の方を向いている状態で、ローラ３５、ローラ３６を通るように送り込まれてもよい。また、メッシュ２５は、隆起リブ４１のそれぞれが、一対の隣り合う第１のストランド３２間に配置された状態で、ローラ３５とローラ３６との間に配置されていてもよい。ピッチ距離Ｄは、複数の第１のストランド３２、例えば２つ、３つ、４つ、またはより多数の第１のストランド３２に及ぶように構成されていてもよい。メッシュ２５がローラ３５とローラ３６との間を通過する際、溝３４が、隆起リブ４１により、メッシュ２５内にプレス成形される。そしてローラ３５、ローラ３６の本体４０、本体４２が、メッシュ２５の第１の面３０および第２の面３１を押圧することができる。隆起リブ４１が溝３４をメッシュ２５内にプレス成形する際、溝内のストランド、例えば溝３４の底部付近における第２のストランド３３が、例えば平坦にされ、かつ／または引き伸ばされるというように、変形され得る。第２のストランド３３における残りの部分、および第１のストランド３２は、隆起リブ４１によってほとんど変形させられないか、または全く変形させられない可能性がある。これにより、溝付きメッシュドレイネージ層の構造的一体性が維持される。他の実施形態では、第１のストランドと第２のストランドとの両方が、ローラによって変形させられる場合がある。リブ付きローラ３５のリブ４１の間における本体４０の平滑な部分は、溝付きメッシュドレイネージ層２１、溝付きメッシュドレイネージ層２２の第１の面３０を、溝３４間で比較的平坦に維持することができ、一方、下側ローラ３６の平滑な本体４２は、溝付きメッシュドレイネージ層２１、溝付きメッシュドレイネージ層２２の第２の面３１全体を、同様に比較的平坦に維持することができる。ローラ３５、ローラ３６が、図３に示されるように構成されると、結果として得られる溝付きメッシュドレイネージ層２１、溝付きメッシュドレイネージ層２２は、ピッチ距離Ｄ単位で均一に間隔をおいて配置された、複数の連続的で平行な溝３４を有する可能性がある。この溝３４は、メッシュ２５の１つの面３０のみに形成され、メッシュ２５の隣り合う第１のストランド３２に対して平行に、かつこれらのストランド３２の間を、交差することなく延びる。もちろん、構成が異なるローラは、溝付きメッシュドレイネージ層における構成が異なる溝につながる可能性がある。

[0022]溝付きメッシュドレイネージ層を形成するための加工方法および加工条件は、例えばメッシュの本質に依存して変わる。例えば、ローラ３５、ローラ３６によりメッシュ２５に加えられる圧力は、ストランドを破壊することなく、またはメッシュ開口を過度に塞ぐことなく、溝３４をメッシュ２５内に永久的にプレス成形するように、例えばストランドを永久的に変形させるように選択され得る。ポリマー製メッシュについては、ストランドを破壊もしくは溶融することなく、またはメッシュ開口を過度に塞ぐことなく、ストランドを永久的に変形させるために、例えばローラにより、圧力と同様に熱が、メッシュに加えられる場合がある。また、メッシュは、例えば溝付きメッシュドレイネージ層をより平滑にかつより薄くし、溝付きメッシュドレイネージ層の構造的一体性および延性をさらに高めるために、メッシュがローラを通過する前および／または通過した後に、１回以上カレンダにかけられる場合があり、かつ／または焼きなまされる場合がある。

[0023]プリーツ状複合材は、フィルターメディア層および１つ以上の溝付きメッシュドレイネージ層の他にさらなる層を含んでもよい。例えば、フィルターメディア層が多孔質のポリマー製の膜を含む場合、複合材は、片面または両面に、フィルターメディア層と接触するように配置された支持層をさらに含んでもよい。支持層は、より脆いポリマー製の膜よりも機械的強度が大きなメッシュまたは繊維シートを含んでもよく、これにより、多孔質の膜がプリーツ加工によりよく耐えることを可能にするさらなる機械的支持が提供される。別の例として、フィルターメディア層が、多孔質のポリマー製の膜、または繊維状ポリマー製のシートもしくはガラス繊維シートを含む場合、複合材は、フィルターメディア層と溝付きメッシュドレイネージ層との間に、緩衝層をさらに含んでもよい。緩衝層は、プリーツ加工中および／または濾過中、溝付きメッシュドレイネージ層によりフィルターメディア層がすり減ることを防止する強固で平滑なポリマー製繊維シートであってもよい。緩衝層の様々な例が、例えば米国特許第５，２５２，２０７号明細書に開示されており、この特許明細書の内容は、フィルターの緩衝層および他の態様をさらに説明するために、参照によって援用される。

[0024]プリーツ加工の前に、複合材が、層を重ね合わせることにより、例えばフィルターメディア層と少なくとも１つの溝付きメッシュドレイネージ層とを重ね合わせることにより形成され得る。例えば、複合材は、フィルターメディア層の上流面に沿って、上流溝付きメッシュドレイネージ層を重ね合わせることにより、かつ／またはフィルターメディア層の下流面に沿って、下流溝付きメッシュドレイネージ層を重ね合わせることにより形成され得る。溝付きメッシュドレイネージ層は、溝付きメッシュドレイネージ層がフィルターメディア層に接触するか、または１つ以上のさらなる層が、溝付きメッシュドレイネージ層とフィルターメディア層との間に配置された状態で、フィルターメディア層に沿って重ね合わされてもよい。溝付きメッシュドレイネージ層が、メッシュの第１の面のみに形成された溝を有する場合、溝付きメッシュドレイネージ層は、溝付きの第１の面がフィルターメディア層から離れた方を向いている状態で、フィルターメディア層に沿って重ね合わされてもよい。その後、溝付きメッシュドレイネージ層の第２の面は、反対側の溝付きの第１の面よりもフィルターメディア層に近くなる可能性があり、いくつかの実施形態については、フィルターメディア層と接触する場合がある。また、多くの実施形態について、溝付きメッシュドレイネージ層が、第１の面のみに形成された溝を有する場合、溝付きメッシュドレイネージ層の第１の面は、最も上流または最も下流に位置する複合材の面になる可能性がある。言い換えれば、溝付きメッシュドレイネージ層がメッシュの第１の面のみに溝を有する多くの実施形態について、複合材のさらなる層が、溝付きメッシュドレイネージ層の溝付きの第１の面には重ねられることはない。

[0025]フィルターメディア層および少なくとも１つの溝付きメッシュドレイネージ層を含む複合材は、任意の多数の方法でプリーツ加工され、複数のプリーツが形成され得る。この場合、プリーツのそれぞれは、開放端、折り返し端、および開放端と折り返し端との間に延びる一対のプリーツ脚部を有する。例えば、いくつかの実施形態について、プリーツ状複合材は、軸線方向に延びるプリーツを有する中空の一般に円筒状の構造体として形成され得る。この場合、プリーツの高さは、プリーツ状複合材の内周と外周との間の半径方向の距離より大きい。内周と外周との間の半径方向の距離よりも大きいプリーツ高さを有する中空円筒状のフィルターエレメントの例が、例えば米国特許第５，５４３，０４７号明細書に開示されており、この特許明細書の内容は、フィルターのプリーツおよび他の態様をさらに説明するために、参照によって援用される。本発明を具現化し、かつ同様の構成を有するプリーツ状複合材１１が、図６および図７に示されている。プリーツ４３のそれぞれは、開放端４４、折り返し端４５、および開放端４４と折り返し端４５との間に延びる一対のプリーツ脚部４６を有する。また、隣り合うプリーツ脚部に沿って測定された場合の各プリーツの高さは、プリーツ状複合材１１の内周と外周との間の半径方向の距離より大きい。これらの実施形態の多くについて、プリーツ脚部４６は、実質的にプリーツ４３の高さ全体に沿って、互いと密接している場合がある。そして、プリーツ状複合材１１は、フィルターメディア層２０に対して、かつフィルターメディア層２０から流体を流出させやすくするために、フィルターメディア層２０の上流側の面２３および下流側の面２４に沿って、上流溝付きメッシュドレイネージ層２１と下流溝付きメッシュドレイネージ層２２との両方を含むことができる。溝付きメッシュドレイネージ層２１の溝付きの第１の面３０が、プリーツ状複合材１１の外周にある場合、溝３４は、例えば、連続的に、外周に沿って、プリーツ４３の開放端４４から、プリーツ脚部４６に沿って、プリーツ４３内深くの折り返し端４５にまで延びる場合がある。同様に、溝付きメッシュドレイネージ層２１の溝付きの第１の面３０が、プリーツ状複合材１１の内周にある場合、溝３４は、例えば、連続的に、内周に沿って、プリーツ４３内深くの折り返し端４５から、プリーツ脚部４６に沿って、プリーツ４３の開放端４４にまで延びる場合がある。プリーツ内で、隣り合うプリーツ脚部の溝は、互いと整列していてもよく、または互いからずらされていてもよい。

[0026]別の例として、いくつかの実施形態について、プリーツ状複合材は、軸線方向に延びるプリーツを有する中空の一般に円筒状の構造体として形成され得る。この場合、プリーツの高さは、プリーツ状複合材の内周と外周との間の半径方向の距離より大きくはない。内周と外周との間の半径方向の距離よりも大きくないプリーツ高さを有する中空円筒状のフィルターエレメントの例が、例えば米国特許第５，２５２，２０７号明細書に開示されている。これらの実施形態の多くについて、プリーツ状複合材は、フィルターメディア層の内側に対して、またはフィルターメディア層の内側から流体を流出させやすくするために、フィルターメディア層の少なくとも内側に沿った溝付きメッシュドレイネージ層を含んでもよい。

[0027]さらに別の例として、プリーツ状複合材は、前述のように、長手方向に延びるプリーツ、２対の互いに反対向きにある端部、並びに前面および背面を有する一般に長方形の構成になるように形成され得る。このプリーツ状複合材は、前面もしくは背面、または両面に沿って、溝付きメッシュドレイネージ層を含んでもよい。

[0028]エンドエレメントが構成される場合があり、任意の多数の方法で、プリーツ状複合材の端部に取り付けられ得る。例えば、プリーツ状複合材１１が、中空円筒状の構成を有する場合、エンドエレメント１２、エンドエレメント１３は、図１に示されるような、プリーツ状複合材１１の互いに反対向きにある軸線方向端部に取り付けられた、第１のエンドキャップおよび第２のエンドキャップを含んでもよい。エンドエレメントの片方または両方は、中空円筒状のプリーツ状複合材１１の内部１４と外部と間で流体連通する開口５０を有する開放型エンドエレメント１２であってもよい。エンドエレメントのうち１つは、プリーツ状複合材１１の端部を閉鎖し、かつプリーツ状複合材の内部１４と外部との間の流体連通を妨げる、行き止まりエンドエレメント１３であってもよい。エンドエレメント１２、エンドエレメント１３は、プリーツ状複合材１１を通して、半径方向外側から内側または内側から外側に、流体を導くことができる。プリーツ状複合材が長方形の構成を有する場合、エンドエレメントは、プリーツ状複合材における４つの端部のそれぞれに取り付けられ、かつプリーツ状複合材の前面と背面との間におけるプリーツ状複合材の角で互いに取り付けられた枠部材を含んでもよい。

[0029]エンドエレメントは、金属材料およびポリマー材料を含む様々な不透過性材料から作られる可能性があり、非常に様々な形状および大きさを有する場合がある。いくつかの実施形態について、エンドエレメントの１つ以上が、フィルターエレメントをハウジングに取り付けやすくするための部品として構成され得る。例えば、図１に示されるように、開放型エンドエレメント１２は、ねじ山が切られた部品として構成され得る。また、エンドエレメントは、任意の多数の方法で、プリーツ状複合材に取り付けられ得る。例えば、エンドエレメントは、プリーツ状複合材の端部に対して溶接されるか、または接着され得る。

[0030]コアおよび保持具はまた、様々に構成され得る。例えば、コア１５は、外側から内側への流体の流れに関連する力に対して、プリーツ状複合材を支持する役割を果たすことができ、プリーツ状複合材１１の内周の周りに配置された、孔が開けられた金属またはポリマー製の管またはシリンダを含んでもよい。保持具は、取り付け中にプリーツ状複合材を保護し、かつ内側から外側への流れに関連する力に対して、プリーツ状複合材を支持する役割を果たすことができる。保持具１６は、図１に示されるような、プリーツ状複合材１１の外周の周りに据え付けられた螺旋状のワイヤケージを含んでもよい。或いは、保持具は、プリーツ状複合材の外周の周りに配置された、孔が開けられた金属もしくはポリマー製のシリンダを含んでもよく、またはプリーツ状複合材の外周の周りに、例えば円周方向もしくは螺旋状に巻き付けられた、１つ以上の金属もしくはポリマー製の巻き付け部材を含んでもよい。コアおよび保持具の一方または両方が、プリーツ状複合材と併せてエンドエレメントに取り付けられてもよい。

[0031]本発明を具現化したフィルターエレメントは、優れた性能を提供する多くの有効な特徴を有する。例えば、溝付きメッシュドレイネージ層は、沿層方向の流れ、即ち溝内の流れを含む、溝付きメッシュドレイネージ層における互いに反対向きの主要な面に平行な、溝付きメッシュドレイネージ層内の流れに対して、抵抗が非常に低い。

[0032]溝付きメッシュドレイネージ層における、沿層方向の流れに対するより低い抵抗を示す実験では、流体は、ベースラインメッシュ、および溝付きメッシュドレイネージ層内に形成された同じタイプのメッシュを通して、沿層方向に向けられる。各メッシュは、平織３０×３０×０．０１２×０．０１２インチのステンレス鋼製織ワイヤメッシュである。溝付きメッシュドレイネージ層について、溝は、メッシュの片面のみに形成されている。溝は、縦ワイヤ即ち機械方向のワイヤに対して一般に平行であり、約０．１３３インチ（例えばおよそ４本の縦ワイヤ毎）という一定のピッチ距離で、間隔をおいて配置されている。ベースラインメッシュと溝付きメッシュドレイネージ層との両方は、同様にカレンダにかけられ、かつ焼きなまされる。

[0033]ベースラインメッシュの２つの層は、２０ミクロンの焼結された繊維金属の濾材であるＤｙｎａｌｌｏｙの対向する層間に挟まれ、第１の試験用複合材が形成される。同様に、２つの溝付きメッシュドレイネージ層は、同じ濾材の対向する層間に挟まれ、第２の試験用複合材が形成される。２つの溝付きメッシュドレイネージ層の溝付きの側は、互いの方を向いている。両試験用複合材の層は、フィルターエレメントの意図された動作圧力と同様の圧力で、流体により互いに押圧される。

[0034]その後、各試験用複合材を２つの遮水板の間に封じ、そして試験用複合材を通して沿層方向にこれらの板の間に流体を導くことによって、各試験用複合材の沿層方向の流れが判定される。フィルターメディア層の沿層方向の流れに対する抵抗は非常に大きいため、沿層方向の流れは、実質的にメッシュ層または溝付きメッシュドレイネージ層内で起きる。各試験用複合材の沿層方向の流れに対する抵抗は、基本的に、試験用複合材内のメッシュ層または溝付きメッシュドレイネージ層における、沿層方向の流れに対する抵抗である。ベースラインメッシュ層を有する第１の試験用複合材について、沿層方向の流れについての抵抗係数（Ｋ_ｅ）は、約０．００１２８（ｐｓｉ×ｍｉｎ）／（ｍＬ×ｃＰ）である。溝付きメッシュドレイネージ層を有する第２の試験用複合材について、沿層方向の流れについての抵抗係数（Ｋ_ｅ）は、約０．０００４０（ｐｓｉ×ｍｉｎ）／（ｍＬ×ｃＰ）である。したがって、溝付きメッシュドレイネージ層の沿層方向の流れに対する抵抗は、ベースラインメッシュ層の沿層方向の流れに対する抵抗の約１／３である。

[0035]したがって、少なくとも１つの溝付きメッシュドレイネージ層を、本発明を具現化したフィルターエレメントのプリーツ状複合材に設けることにより、流体は、開放端から折り返し端までずっと、プリーツ脚部に沿ってプリーツ内に、または折り返し端から開放端まで、プリーツ脚部に沿ってプリーツの外に、溝付きメッシュドレイネージ層を通って極めて容易に沿層方向に流れる。したがって、溝付きメッシュドレイネージ層は、プリーツ内深くのフィルターメディア層全体に対してさえ、またはプリーツ内深くのフィルターメディア層全体からでさえ、流体をより容易に流出させる。これにより、フィルターメディア層のすべてが、濾過のために効果的かつ効率的に使用され得る。また、溝付きメッシュドレイネージ層は、フィルターメディア層の全面に対してまたは全面から、プリーツ内にむらなく均一に、流体を流出させる。結果として、汚染対処能力がより高くなり、かつ／または寿命がより長くなる。

[0036]プリーツ状複合材内の流れのパターンに関する多くの例のうち１つが、図６および図７に示されるプリーツ状複合材１１に関して説明される。流体は、一般に半径方向に外側から内側に、プリーツ状複合材１１を通って流れることができる。濾過されていない流体は、上流溝付きメッシュドレイネージ層２１を介して、プリーツ４３の開放端４４に入る。その後、濾過されていない流体は、上流溝付きメッシュドレイネージ層２１を通り、溝３４および任意の相互接続された開口２９を介して、プリーツ脚部４６に沿い、プリーツ４３内深くの折り返し端４５にまで、沿層方向に流れる。上流溝付きメッシュドレイネージ層２１から、濾過されていない流体が入り、上流側２３から下流側２４にフィルターメディア層２０を通って流れる。ここで、流体内の物質が、濾材によって除去される。上流溝付きメッシュドレイネージ層２１が、フィルターメディア層２０の上流側の面２３におけるすべての部分、プリーツ４３内深くにさえ流体を流出させるため、フィルターメディア層２０全体が、濾過のために効果的かつ効率的に使用される。フィルターメディア層２０の下流側２４から、濾過された流体、例えば濾液または浸透液が、下流溝付きメッシュドレイネージ層２２を通り、溝３４および任意の相互接続された開口２９を介して、プリーツ脚部４６に沿い、プリーツ４３内深くの折り返し端４５から開放端４４まで、一般に半径方向かつ沿層方向に流れることができる。ここで濾過された流体は、プリーツ状複合材１１の内側１４に入り、少なくとも１つの開放型エンドキャップ１２の開口５０を介して、フィルターエレメント１０を出る。下流溝付きメッシュドレイネージ層２２が、フィルターメディア層２０の下流側２４におけるすべての部分、プリーツ４３内深くからでさえ流体を流出させるため、フィルターメディア層２０全体が、濾過のために効果的かつ効率的に使用される。

[0037]もちろん、他の実施形態では、プリーツ状複合材が、フィルターメディア層の上流側の面もしくは下流側の面に沿って、単一の溝付きメッシュドレイネージ層を有してもよく、かつ／または流体が、前面から背面に、一般に半径方向内側から外側もしくは横方向に流れてもよい。すべての実施形態において、溝付きメッシュドレイネージ層により、フィルターエレメントの性能が高まる。

[0038]本発明を説明する文脈において（特に以下の特許請求の範囲での文脈において）、単数形、「この」、「少なくとも１つの」という用語、および同様の指示対象を使用することは、本明細書にそうではないことが示されるか、または文脈により明らかに否定されている場合を除き、単数形および複数形の両方に及ぶと解釈されるべきである。１つ以上の項目のリストが後に続く「少なくとも１つの」という用語（例えば「少なくとも１つのＡおよびＢ」）を使用することは、本明細書にそうではないことが示されるか、または文脈により明らかに否定されている場合を除き、列挙された項目（ＡまたはＢ）から選択された１つの項目、または列挙された項目（ＡおよびＢ）の２つ以上の任意の組み合わせを意味すると解釈されるべきである。「備える」「有する」「含む」、および「含有する」という用語は、そうではないことが述べられていない限り、制限のない用語（即ち「含むが限定されない」を意味する）として解釈されるべきである。本明細書において値の範囲を記述することは、本明細書にそうではないことが示されていない限り、別個の値のそれぞれがその範囲内にあることを個別に示す簡単な方法として役立つことが単に意図されており、別個の値のそれぞれは、本明細書に個別に述べられているかのように、本明細書に組み込まれる。本明細書に説明されるすべての方法は、本明細書にそうではないことが示されるか、そうでなければ文脈により明らかに否定される場合を除き、任意の適切な順序で実施され得る。本明細書に提供されるいずれの例およびすべての例、または例示的な言語（例えば「等」「例えば」または「例示すれば」を含む制限のない用語）を使用することは、単に本発明をよりよく明らかにすることが意図されており、そうではないことがクレームされていない限り、本発明の範囲に制限を設けるものではない。本明細書のどの言語も、任意のクレームされていない要素が本発明の実践に必須であることを示すと解釈されるべきではない。

[0039]本発明の好ましい実施形態は、本発明を実行するための本発明者らに知られているベストモードを含めて、本明細書に説明される。これらの好ましい実施形態の変形形態は、前述の説明を読むことにより、当業者にとって明らかになり得る。本発明者らは、当業者が必要に応じて、そのような変形形態を用いることを期待しており、本発明者らは、本発明が、本明細書に特に説明されたものとは違うように実践されることを意図している。したがって、本発明の様々な態様が、いくつかの実施形態に対して記載されかつ／または説明されてきたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。例えば、任意の実施形態における１つ以上の特徴が、除外されるかもしくは修正される場合があり、または一実施形態の１つ以上の特徴が、本発明の範囲から逸脱することなく、他の実施形態における１つ以上の特徴と組み合わされる場合がある。実施形態のすべての可能性がある変形形態における、上述の要素のいかなる組み合わせも、本明細書にそうでないことが示されるか、そうでなければ、文脈により明らかに否定される場合を除き、本発明に含まれる。特徴が非常に異なる実施形態でさえ、本発明の範囲内にあり得る。したがって、本発明は、適用可能な法律によって認められたものとして、本明細書に添付の特許請求の範囲に述べられた主題における、すべての修正形態および均等形態を含む。

１０…フィルターエレメント、１１…プリーツ状複合材、１２…エンドエレメント、１３…エンドエレメント、１４…内部、１５…コア、１６…保持具、２０…フィルターメディア層、２１…溝付きメッシュドレイネージ層、２２…溝付きメッシュドレイネージ層、２３…上流側の面、２４…下流側の面、２５…メッシュ、２９…開口、３０…第１の面、３１…第２の面、３２…第１のストランド、３３…第２のストランド、３４…溝、３５…上側ローラ、３６…下側ローラ、４０…本体、４１…リブ、４２…本体、４３…プリーツ、４４…開放端、４５…折り返し端、４６…プリーツ脚部、５０…開口、Ａ…中心軸線、Ｄ…ピッチ距離

Claims (13)

1. 流通する流体から１つ以上の物質を除去するためのフィルターエレメントであって、
   互いに反対向きにある少なくとも第１の端部および第２の端部と、互いに反対向きにある前記第１の端部と前記第２の端部との間に延びる複数のプリーツとを有するプリーツ状複合材と、
   前記プリーツ状複合材の前記第１の端部および前記第２の端部にそれぞれ取り付けられた、第１のエンドエレメントおよび第２のエンドエレメントと
   を備え、
   前記プリーツのそれぞれが、開放端、折り返し端、および前記開放端と前記折り返し端との間に延びる一対の脚部を有し、
   前記プリーツ状複合材が、互いに反対向きにある第１の面および第２の面を有するフィルターメディア層と、前記フィルターメディア層の前記第１の面および前記第２の面のうちの一方に沿った、前記フィルターメディア層と共にプリーツ加工された溝付きメッシュドレイネージ層とを含み、
   前記溝付きメッシュドレイネージ層が、複数のストランドと、前記ストランドに形成され、かつ前記プリーツの各々の一方のプリーツ脚部または両方のプリーツ脚部に沿って延びる複数の溝とを有し、
   前記溝付きメッシュドレイネージ層が、前記溝を介して、前記フィルターメディア層の前記第１の面および前記第２の面のうちの一方に対してまたはその一方から、流体を導き、
   前記フィルターメディア層が、前記フィルターメディア層の前記第１の面と前記第２の面との間で、前記フィルターメディア層を通って流れる流体から１つ以上の物質を除去するようになっている、フィルターエレメント。
2. 前記溝付きメッシュドレイネージ層が、前記フィルターメディア層の前記第１の面および前記第２の面のうちの一方に接する、請求項１に記載のフィルターエレメント。
3. 前記溝付きメッシュドレイネージ層が、前記フィルターメディア層の前記第１の面に沿って延び、前記フィルターメディア層の前記第１の面に対してまたは前記第１の面から、前記溝を介して、流体を流出させる、請求項１または２に記載のフィルターエレメント。
4. 前記溝付きメッシュドレイネージ層が、前記フィルターメディア層の前記第２の面に沿って延び、前記フィルターメディア層の前記第２の面からまたは前記第２の面に対して、前記溝を介して、流体を流出させる、請求項１または２に記載のフィルターエレメント。
5. 前記溝付きメッシュドレイネージ層が第１の面および第２の面を有し、前記第１の面が前記複数の溝を含み、前記溝付きメッシュドレイネージ層および前記フィルターメディア層は、前記溝付きメッシュドレイネージ層の前記第２の側が前記溝付きメッシュドレイネージ層の前記第１の面よりも前記フィルターメディア層に近い状態で、前記プリーツ状複合材に配置されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のフィルターエレメント。
6. 前記溝付きメッシュドレイネージ層の前記複数のストランドが金属のストランドを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のフィルターエレメント。
7. 前記溝付きメッシュドレイネージ層の前記複数のストランドがポリマー製のストランドを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のフィルターエレメント。
8. 前記溝付きメッシュドレイネージ層の前記複数の溝が互いに平行に延びている、請求項１〜７のいずれか一項に記載のフィルターエレメント。
9. 前記複数のストランドが、前記複数の平行な溝に対して平行に延びる第１の複数の平行なストランドを含み、前記複数の平行な溝のそれぞれが、一対の隣り合う平行な第１のストランドと第２のストランドとの間で平行に配置されている、請求項８に記載のフィルターエレメント。
10. 前記溝付きメッシュドレイネージ層の前記複数の溝が、前記開放端と前記折り返し端との間で、前記プリーツの各々の一方のプリーツ脚部または両方のプリーツ脚部に沿って連続的に延びている、請求項１〜９のいずれか一項に記載のフィルターエレメント。
11. 前記プリーツ状複合材が円筒状の構成と中空の内側とを有し、前記エンドエレメントのうちの少なくとも１つが、前記中空の内部と流体連通する開口を有する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のフィルターエレメント。
12. 前記プリーツ状複合材の前記中空の内部に配置された有孔コアをさらに備える、請求項１１に記載のフィルターエレメント。
13. 前記プリーツの各々の高さが、前記プリーツ状複合材の内周と外周との間における半径方向の距離より大きい、請求項１１または１２に記載のフィルターエレメント。