JP4971161B2 - 流体のためのフィルタ媒体 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の、隣接配置された管状の複数の流路を備えた、流体のためのフィルタ媒体に関する。

そのようなフィルタ媒体は、たとえば欧州特許公開第０９００１１８号明細書および国際公開第０２／２０１３５号パンフレットから公知である。そのようなハニカム構造のフィルタエレメントにおける流体の通流によれば、管状の流路は、一方の端部で濾過しようとする流体が流入し、また他方の端部で閉じられており、したがって流体は、通路の周壁を通って隣接する通路に流入することができ、これらの通路のそれぞれ反対側の端部は閉じられている。

この公知のフィルタは、特に通流不能な材料から成る、流路全体を外側で包囲する、流路の軸線に沿って延びる外套を備えている。この場合外套に、環状に延びるシール手段が設けられており、これによってフィルタ媒体は、たとえば交換可能なフィルタエレメントとして、交換可能な形式でフィルタ装置の流路に密に挿入することができる。

冒頭で述べた形式のフィルタ媒体に巻かれたフィルタウェブ材料は、端部で突出しており、つまり巻体の始端部および終端部で、それぞれ下方もしくは上方に位置するウェブを超えて段状に突出する。フィルタ媒体の、巻かれたウェブ材料は、半径方向外側および内側でシールする必要があるので、適当なシールを製作する際に、フィルタウェブの端部のこのような段状の終了は不都合である。一般的に巻き重ねフィルタ（以下巻成フィルタという）のためのウェブ材料は、半径方向内側で条片に巻かれ、これに対して半径方向外側では、シールが、巻成フィルタの周を一部の長さで包囲するシールによって行われる。

したがって本発明の課題は、特に巻成フィルタの構成をしたフィルタ媒体を改良して、公知の従来技術のものと比べて、半径方向シールのために、外周に設けられる手段に関して経済的で確実に機能するように製作可能であるようなものを提供することである。

この課題は、従来技術と比べて大幅な改善を成した請求項１または４の特徴部に記載した構成によって解決される。

有利な構成は、従属請求項の対象であり、ならびに引用する従属請求項を含む、請求項１および４の特徴部に記載した構成の組み合わせを提案する請求項１０の対象である。

請求項１に記載の特徴の全ての組み合わせによる、本発明のフィルタ媒体の実施形態は、簡単に取り付けることができ、かつフィルタケーシングにフィルタ媒体を密に挿入するための半径方向シール材料としての、フリースから成る少なくとも軸方向の部分領域を備えた外套を提供する、という基本思想に基づくものである。これによってフィルタ媒体は、簡単な形式でフィルタ装置の通路の開放縁部に密に接触するために、簡単な挿入によって、開放縁部に対する十分なシールを有する。弾性変形の十分な場合、フェルト状の材料を用いることもできる。フリースおよび／またはフェルトから成る外套は、濾過しようとする流体に関して透過性であり、この場合濾過効率は、残りの濾過材料における濾過効率よりも悪くてはならない。シール材料としてのフリースは、特にシール材料がフィルタ装置の対向面に接着しないように働く。そのような接着によって、フィルタの簡単な交換が困難になり、接着を解放するのに大きな剥離力が必要であり、フィルタ交換のためにフィルタ媒体に適当な作用装置が必要になる。

外套材料としてフリースまたはフェルトを使用する際に、ウェブ状の材料を用いることができ、この場合ウェブ材料は、フィルタ媒体のコアに多層に巻き付けることができる。外套材料は、流路壁の、フィルタ媒体の周の外側に位置する材料と、たとえば接着または溶接によって堅固に結合することができる。

請求項４の根底とする思想によれば、２層のフィルタウェブ材料が、既にエンドレス材料として製作される際に次のように構成され、つまり周期的に異なる形式で構成された長さ区分が成形されるように構成され、長さ区分は、製作しようとする具体的な巻成フィルタのためのフィルタウェブ材料を短くしたあとで、巻体始端部および／または巻体終端部に位置することになる。このことは、製作しようとするフィルタウェブ材料の該当する長さ区分で波形部の振幅を変化させ、それもフィルタウェブ材料の、製作しようとする巻成フィルタの端部領域の間に位置する領域で出発値から０値まで変化させることによって達成される。巻成フィルタにおいて、巻かれたフィルタウェブ材料の始端領域および終端領域がスムーズに終了するようにする場合、製作しようとするエンドレスフィルタウェブ材料に、長さ区分を設けることができ、この長さ区分では、波形部振幅は、それぞれ異なる形式で構成された長さ区分の中央部における０値から、それぞれ外側に向かって、長さ区分の間で基準値まで上昇する。製作しようとする巻成フィルタのためのフィルタウェブ材料は、可変の波形部振幅を有する長さ領域の中央で短くされる。

請求項４に記載の実施形態では、短い軸方向部分領域にわたってしか延びない外套は、任意の弾性シール材料から成っていて、それもたとえばポリウレタンフォームから成っている。
請求項５に記載の実施形態では、第２の長さ区分Ｂの内側で波形部が振幅を有していない長さ区分Ｂ’が、少なくとも、第１の長さ区分Ａの２倍の波形部によって占められる長さに相当している。

請求項１の上位概念に記載のフィルタウェブ材料から成る巻成フィルタを製作するために、有利には外周に、波形付与されていない２層のウェブ区分が設けられている。このことはフィルタウェブ材料の適当な製作によって簡単に達成することができ、それも波形付与されていない適当な長さの区分が周期的にフィルタウェブ材料に設けられることによって達成することができる。

本発明に従って形成されたエンドレスフィルタウェブ材料は、波形部をフィルタウェブ材料の１層にエンボス加工するエンボスローラの間隔をエンボス過程の間に変化させることによって、極めて簡単に形成することができる。これによって波形部振幅は任意の形式で変化させることができる。エンボスローラは、それぞれ対を成して互いに係合する歯の構成をした凹凸プロフィールを備えて存在する。

次に図面につき本発明の実施例を詳しく説明する。実施例は、特に請求項４ならびにこれを引用する従属請求項に記載のフィルタウェブ材料から成る巻成フィルタならびにこのようなフィルタウェブ材料のための製造方法に関するものである。

図１〜図３の実施例
フィルタ媒体は、ウェブ状の、巻かれてコア１を成すサンドイッチ材料２から成っており、これによっていわゆる巻成フィルタ（Wickelfilter；ウェブ材料を巻いた状態で機能するフィルタ、ワインドフィルタ）が形成される。サンドイッチ材料２は、第１層のフィルタ材料３と第２層のフィルタ材料４とから成っている。第２層のフィルタ材料４は、波形付与されるか、またはジグザグ状に折られたウェブ材料から成っている。ジグザグ状に折られるか、もしくは波形に延びる第２のフィルタウェブ材料４によって、上下に位置する巻かれたフィルタ材料層３，４が協働して、サンドイッチ材料２の内部に、濾過しようとする流体のための流路５，６が形成される。流体は、図２および図３に示した流動矢印の方向でフィルタ媒体を通流する。

サンドイッチ材料２の流路５，６は、それぞれ閉鎖材料７，８によって、交互に片側もしくは別の片側で閉鎖されている。閉鎖材料７は、流路５の流入側の端部に位置しており、閉鎖材料８は、流路６の流出側の端部に位置している。これによって濾過しようとする流体は、流路６に流入して、流路５から流出する。この場合流体は経路に沿ってフィルタ媒体１のコア１を通って流路５，６の周壁を通流し、このために周壁を成すサンドイッチ材料２は、フィルタ材料として、透過性に形成されている。

フィルタ媒体のコア１の外周を外套９が包囲する。外套９は、ウェブ材料の構成をした、複数回巻かれたフリースから成っている。外套９の、コア１に直接隣接する巻層も、互いに上下に巻かれた巻層自体も、それぞれ巻層の載置される基層に、要するに一方ではコア１に、他方では巻層自体に接着されるか、または溶接されている。外套９は、フィルタエレメントのコア１の全高をカバーしていて、かつ特に流体に対して透過性であってよい。この場合そのような透過性は、少なくとも、フィルタ材料としてサンドイッチ材料２の有するところの分離効率を有する必要がある。

流路５，６の縦軸線に対して垂直方向で、外套９の材料は弾性変形可能である。変形度は、外套９がラジアルシールとして用いることのできる程度になっている。ここでは、ラジアルシールとは、フィルタ媒体が流路５，６の縦方向で密にフィルタ装置の通路開口の周縁に交換可能に挿入可能であることを意味している。そのような１実施例を図２に示しており、ここでは通路はフィルタケーシング領域１０によって形成されている。この通路内で、フィルタ媒体は、実際にフィルタ媒体の流路５，６によって形成された全長にわたってフリースに接触しており、この場合フリースは、僅かに弾性変形して圧縮されている。このようなフリースシールの利点によれば、フリースシールは、シール面に接着されておらず、したがってフィルタ媒体の簡単な交換が達成される。

本発明によるフィルタ媒体の１実施例によれば、外套９がフィルタ媒体の軸方向の全高の部分領域しか包囲しておらず、これに対して別の軸方向領域は、公知の形式で、あるカバーによって閉鎖することができる。この場合本発明では、このカバーもフィルタ材料として形成することができる。

図３に示したフィルタ媒体の実施例では、外套９は、フィルタ媒体の端部で、そこに設けられた、フィルタ媒体のコア１と結合された枠体１１を備えており、枠体１１は、たとえばプラスチックから成っている。枠体１１は、半径方向で周に沿って引っ込めることができる。そのような実施例では、フィルタケーシングの収容通路に、補足的に引っ込められた領域１２が設けられている。外套９のフリースは、連続的に延びていて、枠体１１の、引っ込められた領域をもカバーする。フィルタ媒体のシールは、そのような実施例では、専ら、または少なくとも大部分で、引っ込められた領域１２で行われる。このようなシールの実施例では、シールは、シール面に接着しにくくなる。

図４〜図６の実施例
図４に示したように、２層のフィルタ材料から成るサンドイッチ材料の構成をした可撓性のエンドレスフィルタウェブ材料の１区分を、凹凸のないエンドレスウェブ材料、つまり実際に平滑な表面を有するウェブ材料から成る第１層３と、波形付与されたウェブ材料から成る第２層とが有している。

フィルタウェブ材料は、長手方向で交互に、互いに振幅の異なる第１の長さ区分Ａと第２の長さ区分Ｂとを有しており、個々の波形部は、それぞれ同じ振幅を有している。長さ区分Ｂにおいて、波形部振幅の大きさは、隣接する長さ区分Ａから出発してゼロまで持続的に低下し、つまり非波形状態まで低下する。このような非波形状態は、長さ区分Ａ，Ｂの延在方向でみて、長さ区分Ｂの中央の領域を占める。

以下に図６に基づいて、図４に示したエンドレスフィルタウェブ材料の製作について説明する。

フィルタウェブ材料の両層３，４は、それぞれロール状に存在する素材から繰り出されて、最終的に２層のフィルタウェブ材料にまとめられる。２層のフィルタウェブ材料にまとめるまえに、第２層４の材料に波形が付与される。波形付与は、エンボスローラ対１３で行われる。エンボスローラ対１３のローラは、それぞれ波形を形成するための相互的に係合する凹凸プロフィールを有している。

図６に示したエンボスローラ１３の状態では、波形付与は、一定の振幅で行われる。

第２層４のフィルタ材料の縦区分Ｂを形成するために、エンボスローラ１３の軸方向間隔は、変化され、つまり長さ区分Ａをエンボス加工したあとで、もはやエンボス加工が行われなくなるまで拡大され、次いで再びエンボスローラ１３の、長さ区分Ａに対応する間隔に調節されるまで縮小される。

この製作方法は、このような形式で連続的に行うことができるので、２層構造のエンドレスフィルタウェブ材料を達成することができる。

図５には、図４に示した、巻かれたフィルタウェブ材料から成るフィルタ媒体を示した。

巻成フィルタの構成をしたそのようなフィルタ媒体は、図４に示したエンドレスフィルタウェブ材料を短くした区分Ｌから形成されている。このように短縮されたフィルタウェブ材料は、長さ区分Ｂ"で出発してコア条片１４に巻かれる。外側に位置する端部を長さ区分Ｂ’が形成しており、該長さ区分Ｂ’は、総じて波形付与されていない２層のフィルタウェブ材料から成っている。

図５に示した巻成フィルタの実施例では、フィルタウェブ材料の波形付与されていない端部領域は、巻成フィルタの全外周を波形付与されていないフィルタ材料から形成することのできる長さを有している。このように形成された外周に、簡単な形式でシール枠をたとえば射出成形することができ、シール枠は、単に巻成フィルタの軸方向の端部領域に制限されている。

フィルタ材料の第１層３および第２層４から形成される、互いに分離した流路は、図５では、符号５，６で示した。この場合たとえば流路５は、巻成フィルタの一方の軸方向端部で閉鎖することができ、これに対して流路６は、他方の軸方向端部で閉鎖することができ、またこれと逆にすることもできる。

特に巻成フィルタの外周でフィルタ材料の終了部が段状にならないようにするためには、原則として、ウェブ材料が長さ区分Ｂ’で終了するようにすればよい。

明細書および請求の範囲に記載した全ての特徴を個別的な構成としてみなすことも、任意の形式で組み合わせた構成としてみなすことも、本発明の範疇である。

フィルタ媒体を上からみて示す平面図である。 フィルタケーシングを備えた、図１に示したフィルタ媒体の第１実施例における左側の部分領域を示す側面図である。 フィルタケーシングを備えた、図１に示したフィルタ媒体の選択的な実施例における右側の部分領域を示す側面図である。 種々異なる形式で波形付与された、周期的に反復する長さ区分を有する、エンドレスフィルタウェブ材料から成る長さ区分を示す図である。 エンドレスフィルタウェブ材料から成る巻成フィルタを上からみて示す平面図である。 波形付与された２層のエンドレスフィルタウェブ材料を製作するための装置を示す図である。

Claims (9)

1. フィルタ媒体であって、
   隣接配置された管状の複数の流路（５，６）が設けられており、
   流路（５，６）が、少なくとも部分領域で通流可能な周壁を備えており、
   周壁の、通流可能な全領域が、フィルタ材料から成っており、
   濾過が、周壁の、通流可能な領域の内側で行われるようになっており、濾過を行う周壁に対応配置された流路（５，６）が、それぞれ一方の半径方向側で専ら濾過されていない流体にさらされており、また他方の半径方向側で専ら濾過された流体にさらされており、
   全流路（５，６）が、長さ部分の少なくとも一部の領域にわたって、流路（５，６）の延在方向に対して平行に延びる外面を備えた外套（９）によって包囲されており、
   外套（９）が、半径方向シールとして形成されているか、または少なくとも、フィルタ材料として横方向で通流可能な領域を有しており、
   外套が、フィルタ媒体の流路（５，６）の長さを超えて延びていて、かつ少なくとも流路（５，６）の軸方向長さに関して環状の軸方向の部分領域で弾性的なシール材料を備えており、該シール材料が、半径方向シール機能のために外套面に対して垂直方向で弾性変形可能である形式のものにおいて、
   外套（９）の有する弾性的なシール材料が、フリースから成っていることを特徴とする、流体のためのフィルタ媒体。
2. 外套（９）の有する弾性的なシール材料が、外套（９）の全長にわたって延びている、請求項１記載のフィルタ媒体。
3. 外套（９）の有する弾性的なシール材料が、フィルタ媒体のコア（１）を中心に複数回巻かれたウェブ材料から成っている、請求項１または２記載のフィルタ媒体。
4. 隣接配置された管状の複数の流路（５，６）が設けられており、流路（５，６）が、少なくとも部分領域で通流可能な周壁を備えており、周壁の、通流可能な全領域が、フィルタ材料から成っており、濾過が、周壁の、通流可能な領域の内側で行われるようになっており、濾過を行う周壁に対応配置された流路（５，６）が、それぞれ一方の半径方向側で専ら濾過されていない流体にさらされており、また他方の半径方向側で専ら濾過された流体にさらされており、全流路（５，６）が、長さ部分の少なくとも一部の領域にわたって、流路（５，６）の延在方向に対して平行に延びる外面を備えた外套（９）によって包囲されており、外套（９）が、半径方向シールとして形成されているか、または少なくとも、フィルタ材料として横方向で通流可能な領域を有しており、外套が、フィルタ媒体の流路（５，６）の長さを超えて延びていて、かつ少なくとも流路（５，６）の軸方向長さに関して環状の軸方向の部分領域で弾性的なシール材料を備えており、該シール材料が、半径方向シール機能のために外套面に対して垂直方向で弾性変形可能である形式の、ウェブ材料の巻き重ねによって製作される、軸方向で通流可能な巻き重ねフィルタ媒体の素材としての、流路を形成する２層のフィルタ材料から成る可撓性のエンドレスフィルタウェブ材料であって、
   当該エンドレスフィルタウェブ材料が、一貫して延びる凹凸のない表面を有する第１層（３）とウェブ延在方向に対して横向きに波形付与された第２層（４）とを備えており、
   両層（３，４）が、第２層（４）の、第１層（３）に向いた側の波形凸部の領域で、互いに密に結合されており、両ウェブの間でウェブ延在方向で通流可能な流路（５，６）が形成されている形式のものにおいて、
   フィルタウェブ材料が、周期的に一定に相前後して生じる、互いに波形部振幅の異なる第１の長さ区分（Ａ）と第２の長さ区分（Ｂ）とを備えており、
   第１の長さ区分（Ａ）が、均一の振幅を有しており、
   第２の長さ区分（Ｂ）において、波形部の振幅の大きさが変化しており、振幅の大きさが、第１の長さ区分（Ａ）に隣接する領域から出発して、次第に、該当する第１の長さ区分（Ａ）の大きさから０になるまで低下するようになっていることを特徴とする、フィルタウェブ材料。
5. 第２の長さ区分（Ｂ）の内側で波形部が振幅を有していない長さ区分（Ｂ’）が、少なくとも、第１の長さ区分（Ａ）の２倍の波形部によって占められる長さに相当する、請求項４記載のフィルタウェブ材料。
6. 請求項４または５に記載のフィルタウェブ材料を製作する方法において、
   予め第２層（４）をエンボスローラ対（１３）で波形付与したあとで、フィルタウェブ材料の両層（３，４）を、エンドレスウェブとして一体化し、
   長さ区分（Ａ）の波形部を、一定の間隔を置いて、エンボスローラ対（１３）内で形成し、
   長さ区分（Ｂ）に波形部を形成するために、エンボスローラ対（１３）の軸間隔を、該長さ区分（Ｂ）のエンボス加工中に変化させることを特徴とする、フィルタウェブ材料を製作する方法。
7. 請求項４又は５項記載のフィルタウェブ材料から成る巻き重ねフィルタの構成をしたフィルタ媒体において、
   両ウェブ端部の少なくとも一方が、ウェブ材料の第２の長さ区分（Ｂ）として形成されていることを特徴とする、フィルタ媒体。
8. 請求項４記載のフィルタウェブ材料から成る巻き重ねフィルタの構成をしたフィルタ媒体において、
   巻き重ねフィルタの外周で、第２の長さ区分（Ｂ）として終了するウェブ端部が、外周全体を少なくとも１回包囲することを特徴とする、フィルタ媒体。
9. 請求項４記載のフィルタウェブ材料から成る巻き重ねフィルタにおいて、
   第２の長さ区分（Ｂ）として巻き重ねフィルタの外周面を包囲するウェブ材料において、第２層（４）が、成形された波形部の振幅が次第に減少する狭幅の移行領域を除いて、長さ区分（Ｂ’）で波形付与されずに設けられている、ことを特徴とする、巻き重ねフィルタ。

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