JP4002510B2 - 正面流入式のフィルタエレメント - Google Patents

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、交互に設けられ平坦面の層と折畳まれた層とよりなり、通路断面は三角形状をなし、これらの通路が交互に閉塞されていることによって濾過媒体が濾過されるべき流体によって通過されように構成された、請求の範囲第１項に記載の種類の正面流入式のフィルタエレメントに関する。さらに本発明は、上記フィルタエレメントが装着されたフィルタに関する。
【０００２】
（背景技術）
正面流入式のフィルタエレメントはよく知られている。該フィルタは、例えば平坦面と波状面で形成された層が巻かれたものである。こうして生じた通路では、これらの通路を交互に閉塞することによって、濾過されるべき流体は濾過媒体を通過することを強いられる。したがって、濾過されるべき流体は、正面側が開いたフィルタの流入側の通路に流入し、フィルタエレメント内で濾過媒体を通過して流入側通路に隣合った流出側が開いた通路に移る。このようにして流体の濾過が行われる。
【０００３】
このようなフィルタエレメント構成の目的は、１つにはフィルタエレメントの構成容積をできるだけ小さくすることである。その際、正面流式フィルタエレメントの両正面側は流入側と流出側を形成する。流入側に通じる通路はフィルタの清浄前側をなし、流出側に通じる流路は清浄側をなす。したがって、このようなフィルタは非常にコンパクトにでき、例えば所謂インラインフィルタとして管路に取り付けることができる。同時に濾過容量は最大限に大きくすることができる。濾過容量の増大は、しかしながら、フィルタ層を波型に形成したものでは限られた範囲でのみ可能である。すなわち、波型のフィルタ層が平坦なフィルタ層と接する通路の領域では濾過される流体が通過する流量が小さくなり、この部分では他の部分よりも粒子の濾過媒体への衝突が少なくなる。この濾過媒体に対する負荷の不均等により、濾過媒体の一部が未だ負荷限度に達しないうちに濾過媒体通過に伴う圧力降下によって決まるフィルタの耐用期間の終わりに達する。
【０００４】
さらに、例えばＷＯ８７／０１３０１およびＵＳ３,０２０,９７７にはジグザグ形状に折畳まれたフィルタ層を巻き型フィルタに用いることが開示されている。これらのフィルタ層は各フィルタ層間の間隔保持の働きをする。その際、流体の濾過をするフィルタ層とこれとは別のフィルタ層とが交互に巻かれ、該別のフィルタ層には、例えば濾過すべき流体あるいは流体に含まれている粒子の静電気を放電する役目を持たせることができる（ＷＯ８７／０１３０１）。また、濾過を行う折畳まれた層の間隔を確実に保持するために平坦層を用いることもできる（ＵＳ３,０２０,９７７）。その際、該平坦層は、前記別の追加の層としてフィルタに前記ジグザグ形状に折畳まれたフィルタ層からなる菱形通路を分割する対角線となるように取り付けられ。
【０００５】
しかしながら、このようなフィルタは製作費が高くなる。さらに、流体の濾過に際して使用されたフィルタ層の半分のみが濾過に参加する。したがって、フィルタの構成容積と濾過面積との関係を最良にすることができない。
【０００６】
本発明の課題は、したがって、製作コストが安価で容積と濾過面積の関係が最良である正面流式フィルタエレメントを提供することである。この課題は請求の範囲第１項の特徴によって解決される。
【０００７】
（発明の開示）
本発明のフィルタエレメントは、少なくとも1つの平坦層と1つの折畳み層からなる。前記折畳み層の各折面の間には折り目の陵が形成される。フィルタエレメントを巻きフィルタに形成する場合は、1つの平坦層と1つの折畳み層とを交互に巻きつければよい。フィルタエレメントをブロック状に形成する場合は、複数のフィルタ層（平坦層と折畳み層）を交互に積み重ねなければならない。
【０００８】
さらに、流入側を流出側から密封する手段をエレメント取付け部に設ける必要がある。該取り付け部は、例えばフィルタハウジングである。他の可能性は前記フィルタエレメントを管路にインラインフィルタとして使用することである。取付けのための手段は種々に形成することができる。例えば、フィルタエレメントを取付け部に挟んで固定することが考えられる。他の可能性はフィルタエレメントが交換型インサートとして作製される場合で、流入側と流出側とを分離するシール部材をフィルタエレメント取付け部或はフィルタエレメントに設けなければならない。
【０００９】
前記フィルタエレメントの平坦層および折畳み層は共に濾過に関与し、つまりそれらの層は濾過媒体からなる。そして、それらは同じ種類の濾過媒体或は異なった種類の濾過媒体を用いてもよい。さらに、少なくともフィルタエレメントの内部においては、したがってフィルタエレメントの周縁からある距離内側においては、各流入側通路の３面全面に流出側の通路が隣合うように交互閉塞がなされる。これにより、各流入側通路の3面全面がフィルタとして働く。したがって、用いられた濾過媒体の面積に対して最大の汚れ補足能力を達成することができる。
【００１０】
この効果は、各流路の３面が濾過媒体の折り目の陵に形成される隅部まで利用されることによってさらに改善される。このことは、三角断面の通路では、先に述べた波形の中間層を設けた場合のように殆ど流体が流れないような細く尖ったフィルタエレメントの領域が生じることがないことから明らかである。このような断面形状により、同時にフィルタエレメントの流路抵抗が最小化される。
【００１１】
フィルタエレメントの周縁では各流入側通路が1つの流出側通路に隣接するという制約が生じる。これはフィルタエレメントの周縁領域には隣り合う流出側通路は最早存在せずフィルタエレメントの周縁のみが存在するためである。この制約はフィルタエレメントの幾何学的形状から止むを得ないことである。
【００１２】
前記フィルタエレメントは、既に述べたように、フィルタエレメントを円筒状に巻くか、あるいは複数の平坦層と折畳み層を積み重ねて作製される。円筒状のフィルタエレメントは必ずしも断面が真円の円筒でなくてもよく、例えば楕円円筒も考えられる。フィルタ層を積み重ねたものは、長方形状のフィルタエレメントの他にフィルタ層を階段状に積み重ねた階段状フィルタエレメント並びに空間的に曲がった構造に作製してもよい。巻き型のフィルタエレメントは円錐状に巻いてもよく、これは長方形状フィルタエレメントにおける階段状積み重ねに相当する。したがって、通路構造の各断面はほぼ完全に濾過媒体によって形成されることになる。これは、使用された濾過媒体を最高に効率的に濾過面積として利用することである。
【００１３】
本発明の他の実施形態によれば、フィルタエレメントの通路が、隣り合う６つの辺で６角形断面に形成されるようにしてある。すなわち、１つの面から折り分けられた２つの面が隣り合う同様な折畳み面とでなす稜線が線状に延びる。このようにして、濾過に利用されない濾過媒体の量を最小にすることができる。勿論、フィルタエレメントの隣り合う折畳み層の間で流体の移動がある場合、流入側の通路は流出側の通路にのみ通じるようにするという制約はある。そして、平坦な中間層によって形成される流入側通路は側面を介して折畳み層の折畳み稜線で分けられた２つの流出側通路に通じる。
【００１４】
本発明の他の実施形態によれば、前記通路は断面が等辺三角形に形成される。この場合、既に述べたようにフィルタインサートを貫流する流れにとって有利なことが明らかである。しかしながら、折畳み層の折畳みをより強く押し寄せるか、あるいは引き離すかすることもできる。そうした場合、構成容積に対する濾過面積密度を有利にすることができる。フィルタインサートの折畳み層の折畳み角度に関しては、最適な結果を達成するための正確な幾何学形状は結局使用条件によって決まる。
【００１５】
好ましくは、前記フィルタエレメントにハウジングへの取付けのためのフィルタ枠体が設けられる。該フィルタ枠体には、例えば流入側と流出側との分離を確実にするためのシール部材を取り付けることができる。該フィルタ枠体は、場合によってはフィルタエレメントにさらに安定性を付与し、フィルタエレメントの交換を容易にする。
【００１６】
前記フィルタエレメントは、さらに流入側と流出側の正面の間に終端層を設けることもできる。それはフィルタエレメントの周縁領域における追加的シール若しくは流入側或は流出側通路の形成の役目を果たす。それは濾過媒体、あるいはそれとは異なる例えば流体を通さない終端層で構成することができる。
【００１７】
前記のフィルタエレメントが組み込まれたフィルタについても同様に保護が要請される。
【００１８】
上記およびその他の本発明の好ましい実施例の特徴が、請求の範囲のほか、明細書及び図面から読み取れ、それらの特徴が個々にあるいは幾つかが組み合わされて本発明の実施形態に実施され、および他の分野で適用されて有利かつそれ自身保護され得る実施形態を具現することができ、それらに対して茲に保護を要請するものである。
【００１９】
（発明を実施するための最良の形態）
第１図に示すインラインフィルタは、収納容器１１と蓋１２を備えたハウジング１０を有する。前記蓋には流入口１３が形成され、該流入口を通って流体が矢線に従ってハウジング内に流入し、フィルタインサート１４および流出口１５を通って流れる。該フィルタインサート１４はハウジングの分割接合面１６に固定されている。
【００２０】
前記フィルタインサート１４は、巻き型インサートに形成されており概略形状で示されている。別々の層１７と１８とで通路１９が形成され、そこでこれらの層は清浄化される流体によって通過される。該通路は、清浄化される流体がフィルタインサートを通る際に通路を変えるように閉塞部材２０a、２０ｂによって交互に塞がれている。これにより、流体の濾過が行われる。さらに前記層１７、１８は、中心部２１を例えば断面が長円形状になるように取り巻いてある。
【００２１】
流入側２２と流出側２３の確実な分離のために、前記フィルタインサートはフィルタ枠体２４に保持されている。該枠体はハウジングの分割接合面１６に挟んで固定されている。
【００２２】
基本的に直方体に構成された積層構造のフィルタエレメントの一部分が図2に示してある。該エレメントは、通路１９の断面形状が等辺三角形をなしている。流入口２２と流出口２３は、閉塞部材２０a、ｂによって交互に塞がれていて、流体がフィルタインサートを流れる際に矢線で示すように流れなければならないようにしてある。
【００２３】
フィルタエレメントは平坦層１７と折畳み層１８とが交互にあるように形成されている。これにより通路の壁が形成される。これらの通路壁は、1つの流入側通路が3つの隣合う出口側通路に囲まれるように配設される。これにより、フィルタ材の利用できる面が折畳みの角部まで流体の濾過に利用できることになる。波形形状の中間層を利用する場合に生じる所謂狭小間隙部は、この方法によりその発生を完全に避けることができる。
【００２４】
第３図には折畳み層１８の他の実施例が示されている。この折畳み層は、第２図に示されたフィルタエレメントよりも大きな濾過面密度が得られるようにするために、６０°よりも小さい角度で折畳まれている。
【００２５】
第４図には大きい方の角度が６０°よりも大きくなるように折畳みが引き伸ばされた場合のものが示されている。ここでは、巻き型のフィルタが例示されている。さらに、折畳み層の折畳み角部が平坦面の向こう側にある折畳み角部に合わない場合にも清浄前側と清浄側の通路が互いに交代することが保証されることが分かる。そして、第２図の例の場合よりも少しではあるが濾過面積が増大する。
【００２６】
第５図には、ブロック形状に形成されたフィルタが概略的に示されている。該フィルタは流入側２２にフィルタ枠体２４を有し、該枠体は図示しないハウジングへの取り付けを容易にする。さらに、図示のフィルタインサートはフィルタの流入側と流出側とが直線的に並ばないように湾曲されている。このようなフィルタでは十分に柔軟な濾過媒体を取付けなければならない。該フィルタエレメントの周りには終端層２５が設けられ、該終端層は同時にフィルタインサートの周縁２６をなす。
【００２７】
第６図は層１６、１８が階段状に形成された例を示す。このような段状構造のフィルタは図示しないがそれに適合するフィルタハウジングの構成の場合に流体力学的に有利である。該フィルタも終端層２５を備えている。
【図面の簡単な説明】
本発明のさらなる詳細は、実施形態の概略を示すつぎの図面を参照して説明される。
【図１】 円筒形のフィルタエレメントを備えたインラインフィルタの構造を中央断面で示す概略図である。
【図２】 ブロック状に形成されたフィルタエレメントの部分切断の斜視図である。
【図３】 ５つの折畳み層の模様で、折畳み層が押し寄せられた場合を示す概略図である。
【図４】 円筒形状に巻かれたフィルタエレメントの７つの折畳み層の模様一部分で、折畳み層が引き伸ばされた場合を示す概略図である。
【図５】 湾曲したブロック形状に形成されて枠体に収められたフィルタエレメントの概略斜視図である。
【図６】 階段状に形成されたフィルタエレメントの概略斜視図である。

Claims (4)

1. 少なくとも１つの平坦層（１７）と少なくとも1つの折畳み層（１８）を有して前記少なくとも１つの平坦層と前記少なくとも1つの折畳み層は断面が三角形の通路（１９）を交互に形成するように配置され、
   前記通路（１９）の第１のグループの夫々の通路の片側に気密閉鎖部材（２０ａ）及び前記グループに属さない残りの第２のグループの他方の側に気密閉鎖部材（２０ｂ）が、濾過される流体がフィルタエレメントを該フィルタエレメントの一方の正面側により形成された流入口（２２）から前記フィルタエレメントの他方の正面側により形成された流出口（２３）に流れる際に前記流体を濾過するために設けられた前記層（１７，１８）の１つを通過しなければならないように設けられたフィルタエレメントにおいて、
   前記少なくとも１つの平坦層（１７）とともに前記少なくとも１つの折畳み層（１８）がともに前記流体が通過可能な濾過媒体よりなり、前記第１のグループの三角形断面をなす各通路の３つの面に隣り合う前記第２のグループの通路が、前記第１のグループの通路の折り畳み角部に至るまで全て前記流体によって通過されるように隣接し、
   前記フィルタエレメントは複数の平坦層（１７）と複数の折畳み層（１８）を交互に重ね合わせてブロック状に形成され、これらの層は柔軟な濾過媒体からなり、フィルタエレメントの流入側の端面面積より流出側の端面面積が拡大するように流入側から流出側に向って湾曲したブロック形状に形成されていることを特徴とする正面流入式フィルタエレメント。
2. 前記フィルタエレメントはハウジング（１０）に取付けるための枠体（２４）を有することを特徴とする請求項１項に記載の正面流入式のフィルタエレメント。
3. 前記フィルタエレメントはその両正面につながる周囲面に終端層２５を有することを特徴とする請求項１項に記載の正面流入式のフィルタエレメント。
4. 濾過されるべき媒体の流入口（１３）と流出口（１５）を備えたハウジング（１０）を含むフィルタであって、該フィルタに前記請求の範囲のいずれか１項に記載のフィルタエレメントが取付けられていることを特徴とするフィルタ。

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