JP2019518591A - 補助構造を有するひだ付きフィルターエレメント - Google Patents

Abstract

ひだ付きフィルターマット（３）を有するフィルターエレメントであって、ひだ付きフィルターマット（３）は軸線方向終端部（７、８）がそれぞれ１つのエンドキャップ（９、１１）と接続されていて、濾過特性を有する主要構造層（１５）と、少なくとも１つの第１の補助構造層及び第２の補助構造層（１７、１９）とを具備しており、これらの補助構造層の表面積はそれぞれ主要構造層（１５）の表面積より小さいものにおいて、一方の補助構造層（１７）の軸線方向端部（１２、１４）はそれぞれ他方の補助構造層（１９）の軸線方向端部（１６、１８）から軸線方向で離間してフィルターマット（３）に位置していることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、ひだ付きフィルターマットを有するフィルターエレメントであって、ひだ付きフィルターマットは軸線方向終端部がそれぞれ１つのエンドキャップと接続されていて、濾過特性を有する主要構造層と、少なくとも第１の補助構造層及び第２の補助構造層とを具備しており、これらの補助構造層の表面積（表面長）はそれぞれ主要構造層の表面積（表面長）より小さい、フィルターエレメントに関する。

この種類のフィルターエレメントは、ある特許文献において知られている（例えば、特許文献１参照。）。この解決において設けられている補助構造層は、主要構造層の端部から種々異なる表面積で延びており、この端部で主要構造層と共にエンドキャップ内に固定されていて、フィルターエレメントの濾過特性を最適化することを目的としている。このため公知の解決においては、主要構造層はメインフィルター層として流体透過性に関して受け入れ可能な汚れ保持能力で高い流体量が透過される一方で、補助構造層はプレフィルターとしてより高いフィルター精度を有するように構想できる。それによりフィルターエレメントの動作特性は、接続された油圧設備のいわゆるコールドスタート時に濾過すべき流体がまだ冷たく、従って粘っこい（高粘度）場合に、メインフィルターはほとんど流通抵抗を形成せず、プレフィルターはメインフィルターの部分と共に所望された汚れ保持能力を確保するように改善されている。

独国特許出願公開第１０２００４０６１０７８Ａ１号明細書

本発明の課題は、上記の先行技術から出発して、先行技術の上記の利点を維持しながら、補助構造層によって濾過運転中に作用する負荷に対するフィルターマットの折り目安定化を保証する、冒頭で述べた種類のフィルターエレメントを提供することである。

上記の課題は、本願の請求項１の特徴をその全体において有するフィルターエレメントによって解決される。

本願の請求項１の特徴部によれば、本発明の本質的な特性は、一方の補助構造層の軸線方向端部は、フィルターマットにおいてそれぞれ他方の補助構造層の軸線方向端部から軸線方向で離間していることにある。公知の解決ではすべての補助構造層が主要構造層と共に共通の端部でエンドキャップ内に固定されているのと異なり、本発明において構造層はフィルターマットの軸線方向長さの互いに完全に別個の位置に配置されていることにより、特定の領域に割り当てられた補助構造層によって選択された領域で折り目安定化を達成できる。

特に有利には、２つの補助構造層が設けられており、両エンドキャップの各々にそれぞれ１つの補助構造層が一方の端部で主要構造層の対応する端部と共に対応するエンドキャップ内に溶接されている配置構成とすることができる。このようにすることによって材料の圧縮によるだけでなく、両エンドキャップにおける安定性の増加が達成されている一方、エンドキャップ間で補助構造層がない領域ではフィルターマットの折り目の間の空きスペースが増すことによりフレキシビリティーの増加が可能にされている。その上に材料の圧縮によってフィルターマットをエンドキャップに非常に確実に固定することが保証される。なぜならフィルターエレメントを製造する際に溶接工程で加熱されたエンドキャップにより多くの溶融材料が提供され、それによってフィルターマットを確実に包囲するからである。それによりフィルターエレメントにバイパスが形成される危険は大幅に減少する。フィルターマットをエンドキャップ内に確実に固定するために必要とされる材料密度がフィルターエレメントの全長にわたって維持されているので、同じ折り目安定性でフィルターマットの全体積は減少しており、それによっても折り目の間に汚れの粒子を受容するスペースが増える。また、それによってフレキシブルに保たれたフィルターマットは、僅かな差圧でも膨らむことによって追加の自由な流入面を提供することができる。

有利な実施例において、フィルターマットは第３の安定化する補助構造層を具備することができ、その端部はエンドキャップと接続された第１の構造層からも、エンドキャップと接続された第２の構造層からも軸線方向で離間している。そのように配置された第３の補助構造層によって、全長の大きいフィルターエレメントで、例えば中心に配置された第３の補助構造層によりフィルターエレメントの全長にわたり折り目ジオメトリを安定化する間隔保持部材が提供される。

補助構造層は濾過特性がなく安定化する充填材として設けることができるが、濾過特性を有することもできる。この濾過特性は、好ましくはメインフィルターを形成する主要構造層と区別されて、結果として最適な濾過特性が生じるように選択されている。

有利には補助構造層はひだを付けており、好ましくは同じ種類の数の折り目で主要構造層と共にフィルター層内に折り込まれており、主要構造層も補助構造層も多層に構成されることができる。

補助構造層は外側に折りこまれているか、又はフィルターマット内に位置する層として折り込まれていることができる。さらに補助構造層は流入側又は流出側でフィルターマット内に折り込まれていることができ、その際に補助構造層の軸線方向長さは種々異なって設計されてよい。

本願の請求項１１により、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のフィルターエレメントを製造する方法も本発明の対象である。請求項１１の特徴部に記載されているように、方法ステップにおいて、濾過特性を有する好ましくは多層の主要構造層からなる、好ましくは複数層のフィルターマットが、安定化材料からなる少なくとも１つの別の補助構造層と共に折りたたまれる。さらにそのように形成されたフィルターマットが長手方向継ぎ目に沿って周面にわたり閉じた中空体に形成される。この長手方向継ぎ目は溶接継手又は接着接合によって形成されてよい。次いで主要構造層と少なくとも１つの補助構造層からなる中空体の端部がエンドキャップと溶接又は接着によって接続される。その際に補助構造層の素材は主要構造層の成分と共に、エンドキャップとの接続を造り出す溶接工程で一定量の溶融材料を提供することができる。

以下に本発明を図面に示した実施例に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明によるフィルターエレメントの一実施例の斜視図である。 図２は、図１を拡大してフィルターエレメントの実施例のフィルターマットの部分長を引き伸ばした状態で示した斜視図である。 図３は、実施例の中空体に成形されたフィルターマットの終端部をエンドキャップ内に差し込む前の斜視図である。 図４は、エンドキャップ内に差し込まれたフィルターマットの、図３に対応する表現である。 本発明によるフィルターエレメントの第２の実施例を簡略化して示した斜視図である。

図１は、参照番号１で全体を表した本発明の第１の実施例によるフィルターエレメントを示している。円柱状フィルターエレメントで通常のように、フィルター媒体はひだ付きフィルターマット３から形成されて中空体に成形されている。この中空体は周面が溶接継手又は接着接合によって形成された長手方向継ぎ目５によって閉じられている。図２に部分長が引き伸ばされた状態で示されているフィルターマット３は、両軸線方向終端部７及び８（それらのうち図３には一方しか見えず参照番号７で表されている）で、それぞれエンドキャップ９及び１１内に溶接又は接着されている。これらのエンドキャップはこの種類のフィルターエレメントでは通常のようにフィルターマット３の終縁部に対する枠をなしている。図１で上側に位置するエンドキャップ９は図３と図４にも示されており、閉じたキャップとして形成されているが、下側に位置するエンドキャップ１１は、フィルターマット３によって囲まれた内部のフィルター中空室に続く中央貫通路１３を具備している。濾過運転中にフィルターマット３に外方から内方に流入する場合は、内部のフィルター中空室は図１に図示されていない流体透過性の支持管を具備することができ、これにフィルターマット３が当接している。エンドキャップ９及び１１は、エンドキャップ９、１１を加熱することにより接合部材の成分が溶融する溶接工程に適したプラスチック材料からなる。

図２はフィルターマット３の構造を示している。フィルターマット３は、軸線方向終端部７から軸線方向終端部８まで連続した主要構造層１５と、それぞれ主要構造層１５より短い第１の補助構造層１７及び第２の補助構造層１９を具備している。これらの補助構造層１７及び１９は、フィルターマット３を作製するために行われる折り工程で、それぞれ終端部７又は８を起点とするように折り込まれる。より正確に言えば、補助構造層１７はその端部１２がフィルターマット３の終端部７で開始し、補助構造層１９はその端部１８がフィルターマット３の終端部８で開始し、その際に各補助構造層１７、１９の長さは主要構造層１５の軸線方向長さの数分の１に相当する。図１に示された実用的な仕様において、各補助構造層１７、１９の軸線方向長さは主要構造層１５の長さの約１５分の１である。主要構造層１５は、この種類のフィルター材料で通常のように多層であり、支持組織の第１層と、保護フリースである第２層と、主要フリースである第３層を有する。この場合、その他の層を保護フリース及び支持フリースとして設けることができ、上記の支持組織は金属を使用しないマットの構造においてはプラスチック格子又はプラスチック組織からなることができる。補助構造層１７、１９は、折り目２１間の安定化充填材をなす流体不透過性プラスチック材料からなり、溶接工程に適した素材からなることができる。しかしながら補助構造層１７、１９は、主要構造層１５の成分同様に、接工程に溶融材料を供給する、濾過特性を有するプラスチック材料からなることができる。

補助構造層１７、１９はフィルターマット３を製造する際に、補助構造層１７、１９が図２に示されているように、そこに見えるフィルターマット３の外側に当接するように折り込まれることができ、その結果として図２には補助構造層１７及び１９の互いに向き合う端部１４及び１６が見えている。補助構造層１７、１９は同様に主要構造層１５の内部の個々の層の間に、或いは図２には見えない内側若しくは裏側に折り込まれてもよい。補助構造層１７、１９は有利には折り工程で硬化し、又は後続の加熱によって硬化される素材からなることができる。例えば素材としてカーボン又は繊維を基材とするプリプレグ材料を設けることができる。この場合、適用される樹脂量は補助構造層１７、１９の材料が折り工程で硬化するか、又は後続のステップで加熱により硬化されるように調整されている。補助構造層１７、１９によってエンドキャップ９、１１に形成される材料圧縮により、フィルターマット３をエンドキャップ９、１１内に特に確実に固定することが保証されている。なぜならエンドキャップ９、１１を加熱することによって行われる溶接工程でより多くの溶融材料が提供され、それによってフィルターマット３を確実に包囲するからである。材料圧縮が特定の領域でのみ行われるため、フィルターマット３の層材料密度が実質的に増加することはなく、折り目２１の間に汚れの粒子を収容するスペースは残されている。フィルターマット３もフレキシブルなままである。補助構造層１７、１９がない領域のフレキシビリティーが高いことは、例えば運転中に衝撃圧力が発生した場合にフィルターマット３に有利に働く。なぜならフレキシブルなフィルターマット３が膨らみ、それによってより多くの自由な流入面を提供できるからである。

図５は、本発明によるフィルターエレメント１の別の実施例を示している。これは全長が比較的長い実施形態である。この例ではエンドキャップ９及び１１を起点とする補助構造層１７及び１９に加えて、第３の補助構造層２３が設けられている。この補助構造層２３は補助構造層１７及び１９から離間して、図示の例ではフィルターマット３の進路の中央で補助構造層１７、１９と同様に主要構造層１５の外側に当接して、補助構造層２３の端部２５及び２７は補助構造層１７若しくは１９の向き合う端部１４及び１６からそれぞれ離間しているように折り込まれている。この第３の補助構造層２３は、他の補助構造層１７、１９の材料と同様に折り工程で硬化する又は硬化可能な充填材からなり、折り目２１間の隙間をエレメント全長にわたって空けておく、安定化間隔保持部材として用いられる。他の両補助構造層１７及び１９と同様に、第３の補助構造層２３も濾過特性を有し、又は流体透過性充填材から形成されてよい。

Claims (11)

1. ひだ付きフィルターマット（３）を有するフィルターエレメントであって、前記ひだ付きフィルターマット（３）の複数の軸線方向終端部（７、８）がそれぞれ１つのエンドキャップ（９、１１）と接続されており、前記ひだ付きフィルターマット（３）は、濾過特性を有する主要構造層（１５）と、少なくとも、第１の補助構造層（１７）及び第２の補助構造層（１９）とを具備し、前記第１の補助構造層（１７）及び前記第２の補助構造層（１９）の表面積は、それぞれ主要構造層（１５）の表面積より小さい、フィルターエレメントにおいて、
   前記第１の補助構造層（１７）の複数の軸線方向端部（１２、１４）は、前記フィルターマット（３）においてそれぞれ前記第２の補助構造層（１９）の複数の軸線方向端部（１６、１８）から軸線方向で離間していることを特徴とするフィルターエレメント。
2. ２つの補助構造層（１７、１９）が設けられており、２つの前記エンドキャップ（９、１１）の各々にそれぞれ１つの補助構造層（１７、１９）が一方の端部（１２、１８）で主要構造層（１５）の対応する端部（７、８）と共に対応するエンドキャップ（９、１１）内に溶接されていることを特徴とする、請求項１に記載のフィルターエレメント。
3. 前記フィルターマット（３）は、第３の安定化補助構造層（２３）を具備し、前記第３の安定化補助構造層（２３）の端部（２５、２７）は、前記エンドキャップ（９）と接続された前記第１の補助構造層（１７）からも、前記エンドキャップ（１１）と接続された第２の補助構造層（１９）からも軸線方向で離間していることを特徴とする、請求項１又は２に記載のフィルターエレメント。
4. 濾過特性のない前記補助構造層（１７、１９、２３）が設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィルターエレメント。
5. 濾過特性を有する前記補助構造層（１７、１９、２３）が設けられていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のフィルターエレメント。
6. 前記補助構造層（１７、１９、２３）はひだを付けており、好ましくは同じ種類の数の折り目（２１）で前記主要構造層（１５）と共に前記フィルターマット（３）内に折り込まれていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のフィルターエレメント。
7. 前記主要構造層（１５）及び／又は前記補助構造層（１７、１９、２３）は多層に構成されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のフィルターエレメント。
8. 前記補助構造層（１７、１９、２３）は外側に折りこまれているか、又は前記フィルターマット（３）内に位置する層として折り込まれていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載のフィルターエレメント。
9. 前記補助構造層（１７、１９、２３）は流入側又は流出側で前記フィルターマット（３）内に折り込まれていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のフィルターエレメント。
10. 前記補助構造層（１７、１９、２３）の軸線方向長さは種々異なることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載のフィルターエレメント。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載のフィルターエレメントを製造する方法において、
    濾過特性を有する好ましくは多層の主要構造層（１５）からなる、好ましくは複数層のフィルターマット（３）が、安定化材料からなる少なくとも１つの別の補助構造層（１７、１９、２３）と共に折りたたまれ、
    前記フィルターマット（３）が長手方向継ぎ目（５）に沿って周面にわたり閉じた中空体に形成され、
    前記主要構造層（１５）と少なくとも１つの補助構造層（１７、１９）からなる中空体の端部（７、８）がエンドキャップ（９、１１）と溶接又は接着によって接続されることを特徴とする方法。

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