JP2017198217A

JP2017198217A - エアフィルタアセンブリ

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Publication number: JP2017198217A
Application number: JP2017092479A
Authority: JP
Inventors: 陽太河辺; Yota Kawabe; 賢二伊東; Kenji Ito; ファナウデンホーフウィリアム，; Vanaudenhove William
Original assignee: Donaldson Co Inc
Current assignee: Donaldson Co Inc
Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2017-05-08
Publication date: 2017-11-02
Anticipated expiration: 2032-10-22
Also published as: WO2013066657A2; EP2773441A2; WO2013066657A3; CN103987438B; CN103987438A; JP6141857B2; US9403113B2; US10080988B2; CN107081026B; US10239007B2; US20140230387A1; JP2014533336A; KR20140099878A; CN107081026A; JP6572255B2; KR102032001B1; US20140245708A1; US20160317961A1; EP2773441B1

Abstract

【課題】空気流量測定装置の測定精度に影響を及ぼさないエアフィルタの構造を提供する。
【解決手段】一次フィルタエレメント２００と二次フィルタエレメント２５０と出口管１５０を備えるハウジングとを有するエアフィルタアセンブリにおいて、一次フィルタエレメントはハウジング１０２の中に動作可能に挿入され且つ内部容積を規定する。二次フィルタエレメントは一次フィルタエレメントの内部容積の中に動作可能に挿入される。二次フィルタエレメントの開放された端部キャップ２５６は二次フィルタの内部容積の中へ延出する第１の部分を有する密封構造を規定する。出口管はハウジングの空気出口開口部１１６に動作可能に接続され且つ差込み環を含み、差込み環の少なくとも一部は二次フィルタの内部容積の中に配設され、且つ差込み環は密封構造の第１の部分の少なくとも一部に渡って延設される。
【選択図】図３

Description

本開示は、エンジンの吸気系統で使用するのに適するエアフィルタアセンブリに関する。

空気の流れは汚染物質を伴うことがある。多くの場合、空気の流れから汚染物質の一部又はすべてを濾過することが望ましい。例えば、モータ付き車両又は発電機器のエンジンに向かって流れる空気の流れ（例えば燃焼空気）、ガスタービン系統へ流れるガス流れ及び種々の燃焼炉へ流れる空気流れは微粒子汚染物質を伴い、それらの汚染物質は濾過されるべきである。そのようなシステムでは、選択された汚染物質を空気から除去すること（又は空気中の汚染物質の含有量を減少させること）が好ましい。汚染物質を除去するための多様なエアフィルタ構造が開発されている。多くの場合、特に政府が定めた法規で求められている場合には、送り出される濾過済み空気の質量流量を測定することも望まれる。用途によっては、エアフィルタ構造に空気流量測定装置を含めることが望ましい。しかし、フィルタ構造の他の構成要素は過剰な乱流を引き起こすので、そのような構成で実行される空気流量の測定精度は最低のレベルに抑えられてしまう。改善が求められる。

一次フィルタエレメントと、二次フィルタエレメントと、出口管を備えるハウジングとを有するエアフィルタアセンブリが開示される。ハウジングは、第１の端部と第２の端部との間に延設された側壁により規定される内部容積を有する。ハウジングは、側壁に入口開口部を更に有し且つ第１の端部に出口開口部を有する。一次フィルタエレメントは、ハウジングの中に動作可能に挿入され且つ閉鎖された端部キャップと反対側の開放された端部キャップとの間に延設された第１の壁により規定される内部容積を有する。二次フィルタエレメントは、一次フィルタエレメントの内部容積の中に動作可能に挿入され且つ閉鎖された端部キャップと反対側の開放された端部キャップとの間に延設された第１の壁により規定される内部容積を有する。二次フィルタエレメントの開放された端部キャップは、二次フィルタの内部容積の中へ延出する第１の部分を有する密封構造を規定する。出口管は、ハウジングの空気出口開口部に動作可能に接続され且つ差込み環を含む。差込み環は、少なくとも一部が二次フィルタの内部容積の中に配設され且つ密封構造の第１の部分の少なくとも一部に渡って延設される。

閉鎖された端部キャップと反対側の開放された端部キャップとの間に延設された媒体の第１の壁を備え、第１の壁及び端部キャップは内部容積を規定するセーフティフィルタエレメントが更に開示される。端部キャップは、内部容積の中へ延出する第１の部分を有する密封構造を規定する。差込み環は密封構造の第１の部分に固定され、且つ差込み環の少なくとも一部は内部容積の中に配設される。

図１は、フィルタアセンブリを示す正面図である。図２は、図１に示されるフィルタアセンブリを示す斜視展開図である。図３は、図１に示されるフィルタアセンブリを示す横断面図である。図４は、図１に示されるフィルタアセンブリで使用するのに適する二次フィルタを示す横断面図である。図５は、図１に示されるフィルタアセンブリで使用するのに適する出口管を示す横断面図である。図６は、図２に示されるフィルタアセンブリの一部を示す拡大横断面図である。図７は、フィルタアセンブリの第２の実施形態を示す拡大横断面図である。図８は、フィルタアセンブリの第３の実施形態を示す拡大横断面図である。図９は、フィルタアセンブリの第４の実施形態を示す拡大横断面図である。図１０は、フィルタアセンブリの第５の実施形態を示す展開斜視図である。図１１は、図１０に示されるフィルタアセンブリの中で使用可能な差込み。図１２は、図１１に示される差込み環を示す横断面図である。図１３は、図１０に示されるフィルタアセンブリの一部を示す横断面図である。図１４は、フィルタアセンブリの第６の実施形態を示す展開斜視図である。図１５は、図１４に示されるフィルタアセンブリと共に使用可能な差込み環を示す正面図である。図１６は、図１５に示される差込み環を示す横断面図である。図１７は、図１４に示されるフィルタアセンブリの一部を示す横断面図である。図１８は、フィルタハウジングの中に挿入された図１４に示されるフィルタアセンブリを示す横断面図である。図１９は、図１８に示されるフィルタアセンブリの一部を示す拡大横断面図である。図２０は、図１に示されるフィルタアセンブリの差込み環を含まない場合のエアフィルタアセンブリの試験結果を示す概略的なグラフである。図２１は、差込み環を含む場合のエアフィルタアセンブリの試験結果を示す概略的なグラフである。図２２は、差込み環を含む場合及び含まない場合のエアフィルタアセンブリの試験結果を示す概略的な比較図である。

添付の図面に示される本開示の例示的な態様を参照して詳細に説明する。同一又は同様の構造を示すために、図面を通して、可能な限り同一の図中符号が一貫して使用される。

図１〜図３を参照すると、エアフィルタアセンブリ１００が示される。本出願では、説明の便宜上、エアフィルタを説明するが、本明細書において説明される種々の実施形態は、他のガスの濾過にも関する。エアフィルタアセンブリ１００は、例えば内燃機関などのエンドユースデバイスへ清浄空気流れ２０を供給するために汚染空気流れ１０を濾過する。エアフィルタアセンブリ１００の主な構成要素は、入口１１４及び出口管１５０を有するハウジング１０２、一次フィルタエレメント２００、並びに二次フィルタエレメント２５０である。本開示のこれらの構成要素は、以下に更に詳細にそれぞれ説明される。

図１及び図２からわかるように、エアフィルタアセンブリ１００は、オプションの塵芥排出弁１２０を更に含むものとして示される。塵芥排出弁１２０は、ハウジング１０２の中に蓄積された塵芥をハウジング内部で起こるサイクロン効果によって排出する。図示される実施形態では、塵芥排出弁１２０はダックビル形弁である。当該技術分野で知られている他の種類の弁が使用されてもよいことは当業者には理解されるだろう。

図１及び図３を参照すると、エアフィルタアセンブリ１００は、オプションの測定装置１６２ａ、１６２ｂを更に含む。測定装置１６２ａ、１６２ｂは、清浄空気流れ２０の１つの値を測定するために使用可能である。清浄空気流れ２０の測定値の一例は、空気の速度である。測定装置１６２ａ、１６２ｂは空気圧を更に測定してもよい。別の例は空気流れ２０の酸素含有量である。清浄空気流れ２０の値の更に別の例は温度である。図示される特定の実施形態では、測定装置１６２ｂは、清浄空気流れ２０の質量空気流量に比例するパルス幅変調信号を出力するように構成された熱線式流速計である。この種の測定には、羽根型計測センサ及び渦流発生型流速計などの他の種類の測定装置も適している。当該技術分野で知られている他の種類の測定装置が使用されてもよいことは当業者には理解されるだろう。

前述のように、エアフィルタアセンブリ１００は、図２及び図３に最もわかりやすく示される一次フィルタエレメント２００を含む。一次フィルタエレメント２００は、汚染空気流れ１０にさらされ、汚染空気を濾過することにより清浄空気流れ２０を発生する。図示されるように、一次フィルタエレメントは、開放された端部キャップ２０４と反対側の閉鎖された端部キャップ２０６との間に延設される管の形状に形成されたフィルタ媒体の第１の壁２０２を含む。図示される特定の実施形態では、端部キャップ２０４、２０６は弾性ウレタン材料から成形される。成形により形成された媒体及び端部キャップの構造は、内部容積２１０を規定する。動作中、汚染空気流れ１０は、フィルタ媒体の第１の壁２０２の外面にさらされ、フィルタ媒体の第１の壁２０２を通過して内部容積２１０の中に入る。

尚、一次フィルタは外側ライナを備えても備えなくてもよく、また、内側ライナを備えても備えなくてもよい。通常、一次フィルタエレメント２００は襞付き媒体を備え、内側ライナ及び外側ライナを含まない。媒体は通常襞付きであり、使用中に襞を開いた状態に保つのを助けるために、媒体は、襞先端部に対してほぼ垂直に延設される波形構造を含んでもよい。これを容易にするために、当該技術分野では一般的な種々の襞先端部折りたたみ技術を使用できる。その例は、本開示の譲受人であるミネソタ州ミネアポリスのＤｏｎａｌｄｓｏｎＣｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．より販売されている商標「Ｐｌｅａｔｌｏｃ」を有する媒体パックに見られる。

図２及び図６に最も見やすく示されるように、開放された端部キャップ２０４は、フィルタ媒体の第１の壁２０２の一端部を取り囲む密封構造２０８を規定する。汚染空気流れ１０がフィルタ媒体２０２を迂回して清浄空気流れ２０と混じり合うことが不可能であるように、密封構造２０８は、一次フィルタエレメント２００の外側と内側容積２１０との間に半径方向シールを形成する。図示される実施形態では、密封構造２０８は、出口管１５０と共に半径方向シールを形成する。密封構造２０８は、ポリウレタン及びゴムなどの多様な材料から製造されてよい。

一次フィルタエレメント２００の内部容積２１０の中に、二次フィルタエレメント２５０が取り付けられる。二次フィルタエレメント２５０は、一次フィルタエレメント２００が故障した場合又は交換される場合にセーフティ機能を実現する。この点に関して、二次フィルタエレメント２５０は、一次フィルタエレメント２００が損傷した場合又は取り除かれた場合に内燃機関に至る吸気経路が周囲環境に直接さらされるのを阻止する。

図示される実施形態では、二次フィルタエレメント２５０は、開放された端部キャップ２５４と反対側の閉鎖された端部キャップ２５６との間に延設される管の形状に形成された媒体の第１の壁２５２を含む。図示される特定の実施形態では、端部キャップ２５４、２５６は弾性ウレタン材料から成形される。この構造は、エアフィルタアセンブリの出口管１５０と遮断されることなく直接流体連通する内部容積２６０を規定する。図示されるように、内部容積は内径Ｄ₃を有する。媒体の第１の壁２５２は、合成材料又は天然材料から製造可能であり且つ襞付きであってもよいが、襞はなくてもよい。例えば、媒体２５２は、特殊な添加剤で処理された襞付きセルロース材料、襞付きの又は平坦なセルロース／合成材料及びスパンボンド材料を含んでもよい。媒体壁２５２は、単一の媒体層又は複数の媒体層を含んでもよい。二次フィルタエレメント２５０には、構造強度を向上するための内側ライナ及び／又は外側ライナが設けられてもよい。図示される例示的な実施形態では、媒体壁２５２は、２つのフィルタ媒体層及びライナを備える。

図４から最も容易にわかるように、二次フィルタ２５０の開放された端部キャップ２５４は、フィルタ媒体の第１の壁２５２の一端部を取り囲む密封構造２５８を規定する。空気がフィルタ媒体２５２を迂回して出口管１５０に入ることが不可能であるように、密封構造２５８は、二次フィルタエレメント２５０の外側と内部容積２６０との間にシールを形成する。密封構造２５８は、媒体の第１の壁２５２の内面２５２ａに沿って内部容積２６０の中へ延出する第１の部分２５８ａを含む。図示される実施形態では、第１の部分２５８ａは、約２５ｍｍの長さＬ₄を有する。密封構造２５８は、フィルタ媒体の第１の壁２５２の端部分を覆うように延設された第２の部分２５８ｂと、フィルタ媒体の第１の壁２５２の外面２５２ｂを覆うように延設された第３の部分２５８ｃとを更に含む。第３の部分２５８ｃは、出口管１５０に当接して半径方向シールを形成するように構成される。

先に述べた通り、エアフィルタアセンブリ１００は、図１〜図３から最も容易にわかるようにハウジング１０２を含む。図示されるように、ハウジング１０２は、共に内部容積１１８を規定する第１の端部１０６と第２の端部１０８との間に延設された側壁１０４を有する。一次フィルタエレメント２００及び二次フィルタエレメント２５０が取り付けられるのは内部容積１１８の中であり、２つのフィルタエレメントの閉鎖された端部は、ハウジング１０２の第２の端部１０８に最も近接している。フィルタ２００、２５０の挿入及び取り出しを容易にするために、ハウジング１０２は、内部容積１１８への出入りを可能にする第１のシェル１０２ａ及び分離可能な第２のシェル１０２ｂを有するように構成される。第１のシェル及び第２のシェルは、締め具手段１１０により一体に保持される。図示される特定の実施形態では、締め具手段１１０は複数のクラスプ１１０である。フィルタアセンブリのハウジング１０２は、モータ付き車両などの構造にフィルタアセンブリ１００を取り付けるための取り付けバンド１１２を更に備える。

ハウジング１０２は、汚染空気流れ１０を流入させるための空気入口開口部１１４を側壁１０４の中に更に含む。ハウジング１０２は、第１の端部１０６により規定され且つハウジングの内部容積１１８から清浄空気流れ２０を流出させる出口開口部１１６を更に有する。ハウジングの第１の端部１０６は、段差面１０６ａと、清浄空気流れ２０を送り出す出口管１５０を支持し且つ保持する外側突起１０６ｂとを更に規定する。図５を参照すると、出口管１５０は、段差面１０６ａと係合するタブ１５２と、外側突起１０６ｂと係合する凹部１５２ａとを含む。この構造により、出口管１５０はハウジング１０２に関して回転可能に支持できる。

更に図５を参照すると、出口管１５０は、ハウジングの第１の端部１０６に結合するように構成された第１の部分１５０ａと、出口ホース（図示せず）に接続するように構成された第２の部分１５０ｂとを有する。図示されるように、第１の部分１５０ａ及び第２の部分１５０ｂは、互いに対してほぼ直角であり、Ｌ字形部分を形成する。あるいは、第１の部分１５０ａ及び第２の部分１５０ｂは、まっすぐな出口管１５０を形成するように互いに一直線上に並ぶ構成を含めて、互いに別の角度を成してもよい。図示される実施形態では、図１に示されるように、第１の部分１５０ａ及びハウジング１０２は共通の長手方向軸１２２を共有する。

図示されるように、出口管１５０の第１の部分１５０ａは、ほぼ一定の内径Ｄ₁を有する。本明細書を通して使用される場合の用語「ほぼ一定の直径」は、側壁が長手方向軸から約５°を超えて変化しないことを意味するものとする。材料によっては、特に少なくとも多少の抜き勾配角度を必要とするプラスチック成形では、製造上の制限があるため、完璧に平行な内壁を実現することが不可能な場合もある。従って、側壁はほぼ一定の直径を形成するが、わずかな傾斜を含むこともある。図示される実施形態では、出口管１５０はプラスチックから成形され、第１の部分１５０ａが第２の部分１５０ｂに向かって下流側の方向へ延びる間にわずかに狭まるように、出口管１５０は約１°の抜き勾配角度傾斜を有する。

図示される実施形態では、出口管１５０の第１の部分１５０ａは、外側環１５４を含む。図６を参照すると、外側環１５４は、一次フィルタエレメント２００のシール構造２０８に当接して第１の半径方向シール１６１を形成し且つ二次フィルタエレメント２５０の密封構造２５２の第３の部分２５２ｃに当接して第２の半径方向シール１６３を形成する。このような構造により、外側環１５４は、空気流れ入口１１４から流入する濾過前の空気が一次フィルタエレメント２００及び二次フィルタエレメント２５０を迂回して出口管１５０に入ることを不可能にするように作用する。図示される実施形態では、外側環１５４は、約３０ｍｍの長さＬ₁及び約９０ｍｍの平均内径Ｄ₁を有する。

更に図示されるように、出口管１５０の第１の部分は差込み環１５６を含む。差込み環１５６は、空気流れの分散を最小限に抑え且つ出口管１５０に導入される間に二次フィルタエレメントの内部容積２６０から流れ出る清浄空気流れ２０の流量安定度を最大限にする。特定の構成では、二次フィルタエレメントの典型的な端部キャップは、空気流れを著しく大きく分裂させ、測定装置１６２ｂから取得できる読み取り値に悪影響を及ぼす可能性がある。

特定の実施形態では、差込み環１５６の少なくとも一部は、二次フィルタエレメント２５０の内部容積２６０の中へ延出する。図６に最も明確に示されるように、差込み環１５６は、密封構造２５８の第１の部分２５８ａを越えて二次フィルタエレメントの内部容積２６０の中へ延出する。このような構成により、内部容積２６０の中に流入した空気は、開放された端部キャップ２５０の密封構造２５８の第１の部分２５８ａを通り過ぎることなく出口管１５０の第１の部分１５０ａの中へ誘導される。この構造の利点の１つは、密封構造２５８に寸法の不揃いな部分があっても、空気の流れをその部分から遮蔽することができ、その結果、空気流れの崩壊を防止できることである。

図示される特定の実施形態では、差込み環１５６と外側環１５４との間の間隙Ｇ₁が約１３ｍｍとなるように、差込み環１５６は、約３１ｍｍの長さＬ₂及び約６５ｍｍの平均内径Ｄ₂を有する。いくつかの実施形態では、長さＬ₂は間隙Ｇ₁より大きい。他の実施形態では、長さＬ₂は間隙Ｇ₁の少なくとも２倍である。図６に示されるように、差込み環は１５６と密封構造２５８との間にシールが形成されないように、間隙Ｇ₁は、差込み環１５６を第１の部分２５８ａから分離させることができる。差込み環１５６は、シール構造２５８の第１の部分２５８ａを越えて、差込み環の長さＬ₂と第１の部分の長さＬ₄との差に等しい量だけ延出する。

特定の実施形態では、長さＬ₂は長さＬ₄より相当に大きい。他の実施形態では、長さＬ₂は、差込み環１５６の少なくとも一部が二次フィルタエレメント２５０のシール構造の第１の部分２５８ａを覆うことができるような長さである。他の実施形態では、長さＬ₂は、差込み環１５６が長さＬ₄に渡ってシール構造の第１の部分２５８ａの大部分を十分に覆うことができるような長さである。更に別の実施形態では、シール構造の第１の部分２５８ａが完全に被覆されるように、長さＬ₂は第１の部分２５８ａの長さＬ₄以上である。特定の実施形態では、長さＬ₂は、二次フィルタエレメント２５０の内径Ｄ₃の少なくとも４分の１である。他の実施形態では、長さＬ₂は、二次フィルタエレメント２５０の内径Ｄ₃の少なくとも３分の１である。

出口管１５０の第１の部分は、空気流量測定装置１６２ａ、１６２ｂ又は他の感知装置の取り付けに対応するためのセンサポート１６０ａ、１６０ｂを更に含む。図示される実施形態では、ポート１６０ｂは、差込み環１５６の端部１５６ａから上方へ距離Ｌ₃の位置にある。この長さに渡って、出口管１５０の第１の部分１５０ａは滑らかな面を有するので、上方の測定装置１６２に至るまでの清浄空気流れ２０の速度プロファイルは改善される。また、この構成により、Ｌ₃とＤ₁との比は約２．３：１〜２．５：１になる。この比は少なくとも１：１であることが望ましく、この比は少なくとも２：１であるのが更に好ましい。更に、Ｌ₃とセンサポート１６０ｂにおける入口管の実際の直径（抜き勾配角度があるためにＤ₁よりわずかに小さい）との比は、少なくとも１．１：１であることが望ましい。特定の実施形態では、長さＬ₂は、差込み環１５６の上流側端部から流量測定装置までの全長Ｌ₃の少なくとも２０％である。先に述べた通り、出口管１５０の第２の部分１５０ｂは、第１の部分１５０ａに対してほぼ直角であるものとして示される。このような構成であるので、測定装置１６２ｂを取り付けることができる場所は制約され、空気流れがＬ字形部分の前でまだ一様な方向に進んでいる場所に長さＬ₃を制限する。

先に説明し且つ図示したようにエアフィルタアセンブリ１００で差込み環１５６を利用することにより、図２０〜図２２に提示される試験結果のグラフにより立証されるように、センサポート１６０ｂの場所における空気流れプロファイルを大幅に改善することができる。図２０は、差込み環を備えていないエアフィルタアセンブリに関する複数回の試験の結果を示す概略的なグラフであり、この場合、空気流れは、出口管に流入する前にセーフティフィルタエレメントの開放された端部キャップを越えて流れる可能性がある。図からわかるように、このような構成の場合、流れ分散の割合は約＋０．４５％〜約−０．３％である。これと比較して、図２１は、差込み環１５６が使用されている場合の同一のフィルタエレメントに関する試験結果を表し、流れ分散の割合範囲は、約＋０．２％〜約−０．２％の範囲に縮小している。図２２は、差込み環１５６が設けられた場合に流量安定度の割合が改善されることを示す同様の比較結果である。

図７〜図１９を参照すると、付加的な実施形態が提示される。その概念及び特徴構造の多くは、図１〜図６に示される第１の実施形態と同様であるので、他のすべての実施形態に関連して、第１の実施形態の説明はそのまま取り入れられ、逆に第１の実施形態に関連して、他のすべての実施形態の説明はそのまま取り入れられる。同様の又は類似する特徴構造又は要素が示される場合、可能な限り同一の図中符号が使用される。付加的な実施形態に関する以下の説明は、主に第１の実施形態との相違点に限定される。

図７を参照すると、出口管及び差込み環の代替実施形態が示される。図からわかるように、差込み環１５６’の長さＬ₂’は先の実施形態の場合より短く、差込み環１５６’は、二次フィルタエレメントのシール構造２５８の第１の部分２５８ａの全長にわたり延設されてはいない。また、差込み環１５６’は二次フィルタエレメント２５０のシール構造２５８に装着される。第１のシール構造の部分２５８ａに装着される長さＬ₅の追加の差込み環２２０が設けられる。差込み環２２０は、差込み環アセンブリを形成するために境界面の場所２２２で差込み環１５６’の端部と係合するように構成される。差込み環１５６’及び２２０は、境界面の場所２２２で適正に一体にかみ合うことができるように、歯、スプライン又は他の位置合わせを確実にする手段を有するように構成されてもよい。

図８を参照すると、出口管及び差込み環の別の代替実施形態が示される。図７に示される実施形態と同様に、差込み環１５６’の長さＬ₂’は短く、差込み環１５６’は、二次フィルタエレメントのシール構造２５８の第１の部分２５８ａの全長にわたり延設されてはいない。長さＬ₅を有する追加の差込み環２２０’が設けられ、この差込み環２２０’は、差込み環アセンブリを形成するために境界面の場所２２２’で差込み環１５６’の端部と係合するように構成される。差込み環１５６’及び２２０’は、境界面の場所２２２’で適正に一体にかみ合うことができるように、歯、スプライン又は他の位置合わせを確実にする手段を有するように構成されてもよい。図７に示される実施形態とは異なり、図８では、差込み環２２０’は二次フィルタエレメント２５０に直接装着される。一実施形態では、差込み環１５６’は、フィルタエレメント２５０の内側ライナ２５０ａに装着される。フィルタエレメント２５０の内側ライナ２５０ａ及び差込み環２２０’は、同一の材料から形成されてもよいが、異なる材料から形成されてもよく、プラスチック、金属又は他の種類の材料から形成可能である。好適な一実施形態では、内側ライナ２５０ａ及び差込み環２２０’は共にプラスチックである。

図９を参照すると、更に別の代替実施形態が示される。この場合、差込み環は、全体として、二次フィルタエレメントのシール構造２５８の第１の部分２５８ａに装着されると定義される。図示されるように、差込み環２２０”は、シール構造の第１の部分２５８ａに装着され且つ長さＬ₅を有する。差込み環２２０”は、境界面の場所２２２”で出口管１５０”の一部と係合するように構成される。差込み環２２０”及び出口管１５０”は、境界面の場所２２２”で適正に一体にかみ合うことができるように、歯、スプライン又は他の位置合わせを確実にする手段を有するように構成されてもよい。

図１０〜図１４を参照すると、更に別の代替実施形態が示される。この場合、差込み環１２２０は、全体として、二次フィルタエレメントのシール構造２５８の第１の部分２５８ａに装着されると定義される。先に説明した実施形態とは異なり、図１０〜図１４の実施形態は、図１８及び図１９に示されるフィルタアセンブリ１００’のように、出口管がセーフティフィルタエレメントの内部容積の中まで延出しない改良型構成に適用するのに特に適する。図１３から最も容易にわかるように、差込み環１２２０は、シール構造の第１の部分２５８ａに装着され且つ長さＬ₅及び内径Ｄ₄を有する。図示される実施形態では、差込み環１２２０は、約３２．５ｍｍの長さＬ₅及び約６６ｍｍの平均内径Ｄ₄を有する。材料によっては、特に少なくとも多少の抜き勾配角度を必要とするプラスチック成形では、製造上の制限があるため、完璧に平行な内壁を実現することが不可能な場合もある。従って、差込み環１２２０の側壁は、ほぼ一定の直径を形成するが、わずかな傾斜を含むこともある。

更に、図示されるように、差込み環１２２０の長さＬ₅はシール構造２５８の長さＬ₄より約８ｍｍ長い。Ｌ₅の方を長くした構成は、公称では２４ｍｍであるとして示されるシール構造の長さＬ₄の製造時のばらつきに対応し、それにより、シール構造の第１の部分２５８ａが差込み環１２２０により完全に被覆されるように保証できるので有用である。図示されるように、差込み環１２２０がフィルタの閉鎖された端部キャップに向かって軸方向にシール構造の第１の面２５８ａを越えるまで延設され、その結果、内部容積２６０が形成されるように、差込み環１２２０はシール構造２５８に関して配置される。

この構成により、ポート１６０’に配置されてもよい圧力センサ又は質量空気流量センサなどのセンサの空気流量特性は、シール構造２５８が空気流れにさらされるような用途と比較して著しく向上する。尚、図１〜図９の実施形態とは異なり、差込み環１２２０の内面１２２０ａは、図１８及び図１９に示される構成と同様に出口管１５０’の内側側壁１５１’から差し込まれるように構成される。しかし、その代わりに、差込み環１２２０は、図９に示される構成と同様に境界面の場所で出口管の一部と係合するように構成されてもよい。

図１１及び図１２を参照すると、差込み環１２２０は、差込み環１２２０から半径方向外側へ延出する複数の突起を備える。一実施形態では、それらの突起は、半径方向に互いに離間して配置されたタブ１２２１及びリブ１２２３の形態である。半径方向に離間して配置されたタブ１２２１は、差込み環１２２０にシール構造２５８を成形し且つ固定することができるようにシール構造２５８と係合するように構成される。図１３は、シール構造２５８に埋め込まれたタブ１２２１の１つを示す。半径方向に互いに離間して配置されたリブ１２２３は、フィルタ媒体２５２と差込み環１２２０とを適正に位置合わせし且つ確実に離間させるために設けられる。図１２を参照すると、各リブ１２２３は、フィルタ媒体２５２を差込み環１２２０に更に差し込みやすくするために先細りの形状に形成された第１の部分１２２３ａと、タブ１２２１の下面まで延設された第２の部分１２２３ｂとを有する。図示されるように、リブ１２２３は差込み環１２２０の内面１２２０ａから約４ｍｍの距離だけ延出し、タブは内面１２２０ａから約８．５ｍｍ延出する。

図示される特定の実施形態では、差込み環１２２０の周囲に８個のタブ１２２１及び８個のリブ１２２３が等間隔で配列される。しかし、用途に応じてタブ１２２１及びリブ１２２３の数は、７個以下又は９個以上であってもよい。更に、各タブ１２２１は、リブ１２２３のうち１つと位置合わせされるものとして示されるが、位置をずらした配置も可能である。また、タブ１２２１の数をリブ１２２３の数と等しくしないことも可能である。突起は、タブ１２２１ではなく、成形工程の間に密封構造材料を流し込むことができる開口部を有するのが好ましい連続するリング又は部分リング、あるいは他の形状の突起の形であってもよい。

図１５〜図１９を参照すると、別の代替実施形態が示される。この場合、差込み環１２２０’は、図１０〜図１４に示される差込み環に類似しているが、シール構造２５８から取り外し可能であるように構成される。図１５から最もよくわかるように、差込み環１２２０’は、シール構造の第１の部分２５８ａに押し込まれ且つ圧接されることが可能である。図示されるように、差込み環１２２０’は、長さＬ₅及び内径Ｄ₄を有する。図示される実施形態では、差込み環１２２０’は、約３３ｍｍの長さＬ₅及び約６６ｍｍの平均内径Ｄ₄を有する。

更に、図示されるように、差込み環１２２０’の長さＬ₅は、シール構造２５８の長さＬ₄より約８ｍｍ長い。Ｌ₅の方を長くした構成は、公称では２４ｍｍであるとして示されるシール構造の長さＬ₄の製造時のばらつきに対応し、それにより、シール構造の第１の部分２５８ａが差込み環１２２０’により完全に被覆されるように保証できるので有用である。図示されるように、差込み環１２２０’がフィルタの閉鎖された端部キャップに向かって軸方向にシール構造の第１の面２５８ａを越えるまで延設され、それにより内部容積２６０が形成されるように、差込み環１２２０’はシール構造２５８に関して配置される。

この構成により、ポート１６０’に配置されてもよい圧力センサ又は質量空気流量センサなどのセンサの空気流量特性は、シール構造２５８が空気流れにさらされるような用途と比較して著しく向上する。図１８及び図１９からわかるように、差込み環１２２０の内壁１２２０ａ’は、出口管１５０’の内側側壁１５１’から差し込まれるように構成されるが、その代わりに、図９に示される構成と同様に境界面の場所で出口管の一部と係合するように構成されてもよい。

図１５及び図１６を参照すると、差込み環１２２０’は、１つのフランジ１２２１’と、複数の半径方向に離間して配置されたリブ１２２３’とを備える。尚、図示されるフランジ１２２１’の代わりに、複数の半径方向に離間して配置されたタブ又は他の同様の突起も使用可能である。フランジ１２２１’は、差込み環１２２０’がシール構造２５８に適正に受け入れられるようにシール構造２５８の上面２５８ｂと係合するように構成される。半径方向に離間して配置されたリブ１２２３’は、差込み環１２２０’とシール構造２５８とを確実に位置合わせし且つ摩擦によって差込み環１２２０’をシール構造２５８に固定させるために設けられる。図１６を参照すると、各リブ１２２３’は、差込み環１２２０’をシール構造２５８に更に差し込みやすくするために先細りの形状に形成された第１の部分１２２３ａ’を有する。各リブ１２２３’は、フランジ１２２１’の下面まで延設された第２の部分１２２３ｂ’を更に有する。図示されるように、リブは、差込み環１２２０’の内面１２２０ａ’から約４．５ｍｍの距離だけ延出し、フランジは、内面１２２０ａ’から約１２．５ｍｍ延出する。

図示される特定の実施形態では、差込み環１２２０’の周囲に１６個のリブ１２２３’が等間隔で設けられる。しかし、用途に応じて、リブ１２２３’の数は１５個以下であってもよい。

本開示の範囲及び精神から逸脱することなく、本開示の種々の変形及び変更が当業者には明らかだろう。本明細書において説明される例示的な実施形態のみに本開示の範囲が不当に限定されてはならないことを理解すべきである。

図８を参照すると、出口管及び差込み環の別の代替実施形態が示される。図７に示される実施形態と同様に、差込み環１５６’の長さＬ₂’は短く、差込み環１５６’は、二次フィルタエレメントのシール構造２５８の第１の部分２５８ａの全長にわたり延設されてはいない。長さＬ₅を有する追加の差込み環２２０’が設けられ、この差込み環２２０’は、差込み環アセンブリを形成するために境界面の場所２２２’で差込み環１５６’の端部と係合するように構成される。差込み環１５６’及び２２０’は、境界面の場所２２２’で適正に一体にかみ合うことができるように、歯、スプライン又は他の位置合わせを確実にする手段を有するように構成されてもよい。図７に示される実施形態とは異なり、図８では、差込み環２２０’は二次フィルタエレメント２５０に直接装着される。一実施形態では、差込み環２２０’は、フィルタエレメント２５０の内側ライナ２５０ａに装着される。フィルタエレメント２５０の内側ライナ２５０ａ及び差込み環２２０’は、同一の材料から形成されてもよいが、異なる材料から形成されてもよく、プラスチック、金属又は他の種類の材料から形成可能である。好適な一実施形態では、内側ライナ２５０ａ及び差込み環２２０’は共にプラスチックである。

Claims

エアフィルタアセンブリであって、
（ａ）第１の端部と第２の端部との間に延設された側壁により規定される内部容積を有するハウジングを備え、前記ハウジングは、前記側壁に空気入口開口部を有し且つ前記第１の端部に空気出口開口部を有し、
（ｂ）前記ハウジングの前記内部容積の中に動作可能に取り付けられる一次フィルタエレメントを備え、前記一次フィルタエレメントは、閉鎖された端部キャップと反対側の開放された端部キャップとの間に延設された第１の壁により規定される内部容積を有し、
（ｃ）前記一次フィルタの前記内部容積の中に動作可能に取り付けられる二次フィルタエレメントを備え、前記二次フィルタエレメントは、閉鎖された端部キャップと反対側の開放された端部キャップとの間に延設された第１の壁により規定される内部容積を有し、前記開放された端部キャップは、前記二次フィルタの前記内部容積の中へ延出する第１の部分を有する密封構造を規定し、
（ｄ）前記ハウジングの前記空気出口開口部に動作可能に接続された出口管を備え、前記出口管は差込み環を含み、前記差込み環の少なくとも一部は、前記二次フィルタの前記内部容積の中に配設され、且つ前記差込み環は、前記密封構造の前記第１の部分の少なくとも一部に渡って延出することを特徴とするエアフィルタアセンブリ。
前記差込み環は、前記密封構造の前記第１の部分より長い長さを有することを特徴とする請求項１記載のエアフィルタアセンブリ。
前記差込み環は、前記密封構造の前記第１の部分の全長に渡って延設されることを特徴とする請求項１記載のエアフィルタアセンブリ。
前記差込み環は、ほぼ一定の第１の内径を有することを特徴とする請求項１記載のエアフィルタアセンブリ。
（ａ）前記出口管の中に取り付けられた空気流量測定装置を更に備えることを特徴とする請求項４記載のエアフィルタアセンブリ。
前記空気流量測定装置は、第１の距離と前記第１の内径との比が少なくとも１：１になるように、前記差込み環の端部から前記第１の距離だけ離間して取り付けられることを特徴とする請求項５記載のエアフィルタアセンブリ。
前記第１の距離と前記第１の内径との比は少なくとも２：１であることを特徴とする請求項５記載のエアフィルタアセンブリ。
前記第１の距離と前記第１の内径との比は約２．３：１であることを特徴とする請求項５記載のエアフィルタアセンブリ。
前記空気流量測定装置は熱線式流速計であることを特徴とする請求項５記載のエアフィルタアセンブリ。
セーフティフィルタエレメントであって、
（ａ）閉鎖された端部キャップと反対側の開放された端部キャップとの間に延設された媒体の第１の壁を備え、前記第１の壁及び前記端部キャップは内部容積を規定し、前記開放された端部キャップは、前記内部容積の中へ延出する第１の部分を有する密封構造を規定し、
（ｂ）前記媒体の第１の壁に隣接し且つ前記媒体の第１の壁により規定される前記内部容積の中にある内側ライナを備え、
（ｃ）前記セーフティフィルタエレメントの前記内側ライナに固定され且つ少なくとも一部が前記内部容積の中に配設されている差込み環を備えることを特徴とするセーフティフィルタエレメント。
前記差込み環は、エアフィルタアセンブリの出口管と確実に係合するための位置合わせ手段を含むことを特徴とする請求項１０記載のセーフティフィルタエレメント。
前記差込み環は、前記密封構造の前記第１の部分の長さ未満の長さを有することを特徴とする請求項１０記載のセーフティフィルタエレメント。
前記差込み環は、前記密封構造の前記第１の部分の長さ以上の長さを有することを特徴とする請求項１０記載のセーフティフィルタエレメント。
前記差込み環は、前記閉鎖された端部キャップに向かって、前記密封構造の前記第１の部分より遠くまで前記内部容積の中へ延出することを特徴とする請求項１０記載のセーフティフィルタエレメント。
前記差込み環は、ほぼ一定の内径を有することを特徴とする請求項１０記載のセーフティフィルタエレメント。
フィルタエレメントであって、
（ａ）閉鎖された端部キャップと反対側の開放された端部キャップとの間に延設された媒体の第１の壁を備え、前記第１の壁及び前記端部キャップは内部容積を規定し、前記開放された端部キャップは、前記閉鎖された端部キャップに向かって前記内部容積の中へ第１の距離だけ軸方向に延出する第１の部分を有する密封構造を規定し、
（ｂ）前記フィルタエレメントの前記開放された端部キャップの中に配設された差込み環を備え、前記差込み環が前記閉鎖された端部キャップに向かって前記第１の距離以上の第２の距離だけ軸方向に延出するように、前記差込み環の少なくとも一部は前記内部空間の中に配設されることを特徴とするフィルタエレメント。
前記密封構造は前記差込み環に成形されることを特徴とする請求項１６記載のフィルタエレメント。
前記密封構造は前記媒体の第１の壁に成形されることを特徴とする請求項１６又は１7に記載のフィルタエレメント。
前記差込み環は、前記差込み環から半径方向外側へ延出する少なくとも１つの突起を更に備え、前記少なくとも１つの突起は、前記密封構造を前記差込み環に保持するように構成されることを特徴とする請求項１６から１８のいずれか１項に記載のフィルタエレメント。
前記差込み環は、前記差込み環の周囲に半径方向に離間して配置された複数の位置合わせリブを更に備えることを特徴とする請求項１６から１９のいずれか１項に記載のフィルタエレメント。
前記差込み環を前記開放された端部キャップに固定するために、前記差込み環は前記開放された端部キャップと摩擦係合することを特徴とする請求項１６から２０のいずれか１項に記載のフィルタエレメント。
前記差込み環は、前記閉鎖された端部キャップに対向しない側の前記密封構造の第２の部分と係合するフランジを更に備えることを特徴とする請求項１６から２１のいずれか１項に記載のフィルタエレメント。
前記差込み環は前記開放された端部キャップと取り外し可能に結合されることを特徴とする請求項１６から２２のいずれか１項に記載のフィルタエレメント。
前記差込み環は前記開放された端部キャップと取り外せないように結合されることを特徴とする請求項１６から２２のいずれか１項に記載のフィルタエレメント。
エアフィルタアセンブリであって、
（ｅ）第１の端部と第２の端部との間に延設された側壁により規定される内部容積を有するハウジングを備え、前記ハウジングは、前記側壁に空気入口開口部を有し且つ前記第１の端部に空気出口開口部を有し、
（ｆ）前記ハウジングの前記内部容積の中に動作可能に挿入される一次フィルタエレメントを備え、前記一次フィルタエレメントは、閉鎖された端部キャップと反対側の開放された端部キャップとの間に延設された第１の壁により規定される内部容積を有し、
（ｇ）前記一次フィルタの前記内部容積の中に動作可能に取り付けられる二次フィルタエレメントを備え、前記二次フィルタエレメントは、閉鎖された端部キャップと反対側の開放された端部キャップとの間に延設された第１の壁により規定される内部容積を有し、前記開放された端部キャップは、前記閉鎖された端部キャップに向かって前記内部容積の中へ第１の距離だけ軸方向に延出する第１の部分を有する密封構造を規定し、
（ｈ）前記ハウジングの前記空気出口開口部に動作可能に接続された出口管を備え、
（ｉ）前記二次フィルタエレメントの前記開放された端部キャップの中に配設された差込み環を備え、前記差込み環が前記二次フィルタの前記閉鎖された端部キャップに向かって第２の距離だけ軸方向に延出するように、前記差込み環の少なくとも一部は前記二次フィルタエレメントの前記内部容積の中に配設されることを特徴とするエアフィルタアセンブリ。
前記第２の距離は前記第１の距離以上であることを特徴とする請求項２５記載のエアフィルタアセンブリ。
前記差込み環は、前記密封構造の前記第１の部分の第１の軸方向端部から前記第１の部分の第２の軸方向端部まで前記第１の部分の全長に渡って延設されることを特徴とする請求項２５又は２６に記載のエアフィルタアセンブリ。
前記差込み環は、ほぼ一定の第１の内径を有することを特徴とする請求項２５から２７のいずれか１項に記載のエアフィルタアセンブリ。
感知装置を受け入れるように構成されたポートを更に備えることを特徴とする請求項２５から２８のいずれか１項に記載のエアフィルタアセンブリ。
前記差込み環の内面は前記出口管の内面から差し込まれることを特徴とする請求項２５から２９のいずれか１項に記載のエアフィルタアセンブリ。