JP5038443B2 - フィルタ部材を製造する方法およびその方法に従って製造されたフィルタ部材 - Google Patents

Description

本発明は、一般的に、たとえば油圧液、潤滑剤、燃料その他の様々な種類の流体を濾過するために、多くの技術分野で使用されるような、フィルタ部材を製造する方法に関する。この種のフィルタ部材は、効率的な生産、小さな重量、簡単な廃棄およびリサイクルの理由から、好ましくは金属を含まない構成要素から構成され、その場合に、濾過する際に汚れ側を形成する内部のフィルタ空洞を包囲するフィルタ媒体を通して、浄化すべき流体が内側から外側へ向かって貫流され、その場合にフィルタ空洞は少なくとも１つの端部において終端キャップによって閉鎖されており、その終端キャップがフィルタ媒体の隣接する端部のための枠部を形成する。

フィルタ媒体と該当する終端キャップに設けられた枠部領域との間の結合は、流体密封に形成されなければならないだけでなく、フィルタ部材の構造強度を保証するために、機械的に堅固な結合も形成されなければならない。従って、製造する場合に煩雑な接合方法、たとえばフィルタ媒体の終端縁を終端キャップに設けられた枠部内へ挿入接着することが適用される。明らかなように、この種の接合方法は時間がかかるので、それに応じて高い製造コストが生じる。

この問題性に関して、本発明の課題は、フィルタ部材を特に効率的かつ安価に製造することを可能にする方法を提供することである。

本発明によれば、この課題は、その全体において請求項１の特徴を有する方法によって解決される。

方法ステップａ）からｄ）によって、本発明は、レーザー透過溶接を用いて特に効率的な方法で終端キャップとフィルタ媒体との間の結合を形成する可能性をひらいた。終端キャップのレーザー透過性は、レーザー光が透過する場合にレーザー光のわずかな吸収とそれに伴って熱エネルギのわずかな放出のみを可能にするが、そして通常、金属を使わずに構成されるフィルタ媒体は、溶接エネルギを発生させるためのレーザー光を吸収するのに適していないが、本発明に基づく方法ステップｃ）は、終端キャップと隣接するフィルタ媒体の端部との間に、レーザーを透過しない遮断層を形成することによって、即時の溶接領域内でのエネルギ吸収を保証する。従って、レーザー光によって加熱されて、溶融する材料領域が、隣接する接合パートナーを融合させ、それに伴って終端キャップとフィルタ媒体を溶接するための接合部材を形成する。

レーザーを透過しない遮断層は、製造プロセスの経過において、終端キャップを射出形成する場合に膜を後ろに吹き付けることにより遮断層を生成することによって、形成することができる。同様に、フィルタ媒体の端部に、溶接の準備の際にすでに、遮断層を構成し、レーザー光を吸収する液体を設けておくこともできる。

しかし、本方法の特に好ましい実施形態においては、遮断層を形成するために、終端キャップと隣接するフィルタ媒体の端部との間にレーザーを透過しない溶接膜が挿入される。

本方法の特に好ましい実施形態において、溶接結合を形成する前に、中空円筒として成形されたフィルタ媒体が、流体を透過する円筒形の被覆部材を形成する支持体内に挿入され、その方法は、レーザー透過溶接によって、終端キャップに対応づけられた支持体の端縁も、終端キャップおよびフィルタ媒体の終端領域と溶接されるように実施される。

同様に、レーザーを透過しない第２の遮断層、好ましくは第２の溶接膜が、第１の終端キャップとは反対側のフィルタ部材の第２の端部において、このフィルタ媒体と対応づけられた第２の終端キャップとの間に挿入されて、そして、レーザー透過溶接によって第２の終端キャップと隣接するフィルタ部材との間にも溶接結合が形成されるようにすることができる。

その場合に特に好ましくは、第２の終端キャップもレーザー透過溶接を用いて支持体の対応づけられた端部とも溶接されるようにすることができ、それがフィルタ部材の特に効率的な製造を可能にする。

終端キャップと支持体のための材料として、熱可塑性のレーザーを透過するプラスチック、特にポリアミドを利用することができる。

溶接膜の材料として、同様にポリアミドが考えられ、その場合に０．０３から０．１ｍｍ、好ましくは０．０５ｍｍの膜厚を利用することができる。終端キャップ、溶接膜およびフィルタ媒体の材料選択に関して言えば、いずれにせよ溶接膜は、似た種類のプラスチック材料の結合および、溶融された溶接膜によって形成される接合部材なしでは互いに直接に溶接されないプラスチック材料の結合も可能にする。

フィルタ媒体として、好ましくは、折り畳まれた多層の帯状フィルタマットからなり、たとえばＷＯ２００４／０１４５１６Ａ１からそれ自体知られているような構造の環状体を利用することができる。

本発明に基づく方法に従って製造され、その全体において請求項９の特徴を有するフィルタ部材も本発明の対象である。

以下、図面に示す実施例を用いて、本発明を詳細に説明する。

本発明に基づく方法に従って形成されたフィルタ部材の実施例をほぼ実際の寸法で示す縦断面図である。 図１に符号ＩＩで示す領域の、それに対して５倍に拡大した部分を示している。 ほぼ実際の寸法で示すフィルタ装置の縦断面図であって、そのフィルタ装置内に本発明に基づく方法に従って形成された第２の実施例のフィルタ部材が組み込まれている。

以下、実施形態を用いて本発明が説明され、その実施形態において、レーザーを透過しない遮断層の形成は、下で詳細に説明する溶接膜が溶接工程の前に配置される挿入部材として利用されるようにして行われる。

図１と図２は、本発明に基づく方法に従って製造され、全体を符号１で示すフィルタ部材の第１の実施例を示している。主要構成要素は、環状体３に形づくられたフィルタマットから形成されたフィルタ媒体であって、それが、中空円筒の形状で、長手軸５に対して同心に内部のフィルタ空洞７を包囲している。このフィルタ空洞は、一方の端部において天井側の終端キャップ９によって閉鎖されており、その終端キャップはポリアミドから一体的に成形されており、かつ内側の端部が閉鎖された中央の中空栓１１を有しており、その中空栓は、環状体３の内側に沿ってフィルタ空洞７内へ延びている。フィルタ空洞７は、反対側の底側の端部において、底側の終端キャップ１３によって画成されており、その終端キャップも同様にポリアミドから一体的に成形され、中央の中空栓１５を有しており、その中空栓は中空栓１１と同様に長手軸５に対して同心にフィルタ空洞７内に突出している。中空栓１１とは異なり、中空栓１５は中央の流入開口部１７によって貫通されており、濾過工程の際にその流入開口部を介して浄化すべき流体がフィルタ空洞７内へ流入する。

フィルタマットから形成された環状体３は、その外側において、ポリアミドからなる隣接する支持体１９に支持され、その支持体がリブ２１を有する被覆部材本体を形成し、そのリブ間に流体通路２３があって、環状体３を貫流した後の浄化された流体がその流体通路を通って流出する。

終端キャップ９と１３は、それぞれ環状体３の端部のための枠部２５と支持体１９の終端縁２７を形成する。レーザー透過溶接を用いて、その場合にレーザー光は、図２の矢印２９で示唆されるように、レーザーを透過する終端キャップ９（および同様に１３）上に照射され、環状体３の端部、支持体１９の終端縁２７と終端キャップの枠部２５の隣接する面（長手軸５に対して径方向平面）との間に、それぞれ一気に溶接結合が形成される。

これを、光エネルギの吸収に供されない終端キャップ９と１１および環状体３のレーザー透過性にもかかわらず、可能にするためにレーザーを透過しない溶接膜３１が枠部２５内に、次のように、すなわちその溶接膜が環状体３の端部と支持体１９の終端縁２７の上方に、特に終端キャップ９と１３の径方向平面内に延びる内側に隣接して延びるように挿入される。円環状の溶接膜３１は、１５０から２５００ｎｍ、好ましくは５００から１５００ｎｍの波長領域内で放射を透過しないように、すなわち赤外線またはレーザー光を吸収するように選択されており、その場合にたとえば０．０３から０．１ｍｍの間、好ましくは約０．０５ｍｍの膜厚が設けられている。それは、レーザーに反応するまたは赤外線に反応する埋込み粒子、特にカーボンブラックなどのような着色顔料を有するポリアミド膜であって、その場合にこの粒子は、然るべき最小温度安定性を有している。その場合に、リングを形成する溶接膜３１がパルスレーザーまたは連続レーザーによって照射され、そのビーム領域は溶接膜３１のリング領域を越えて、該当する終端キャップ９と１３を通して、溶接膜３１が溶融し、終端キャップ９，１３、支持体１９の終端縁２７の隣接する領域およびフィルタ媒体の環状体３の該当する端部と融合するまで照射される。

環状体３を形成するフィルタ媒体は、たとえば６層で構成された帯状フィルタマットとして設けることができ、それは、連続する順序で外側の支持部材、保護不織材、前フィルタ層、メインフィルタ層、支持不織材および内側の支持部材を有している。これらの層の幾つかのためにポリアミド格子またはポリエステル織物が考えられるので、フィルタ媒体は、ヒートシール可能であり、すなわち接合パートナーとして溶融する溶接膜３１を介して他の接合パートナーとしての終端キャップ９，１３および支持体１９の終端縁２７と溶接するのに適している。特に、帯状フィルタマットは、汚れ吸収容量を高めるためにひだをよせて形成されており、そのようにして少なくとも１つの自由端面において付属の終端キャップに固定される。その場合に、帯状フィルタマットの自由端面に設けられる溶融ゾーンは、環状体３の軸方向の長手方向に見て、著しく小さい寸法に設計されているので、固定工程によってフィルタ媒体の自由な貫流が損なわれることはない。

図３は、フィルタ装置を完全なものにするフィルタハウジング３３内へ組み込まれた、図１および図２とは異なる例のフィルタ部材を示している。このフィルタハウジングは、底側の流体入口３５を有しており、その開口端縁がフィルタ部材１のための部材収容部を形成し、そのフィルタ部材の底側の中空栓１５が密閉されて入口３５の開口部内に取り付けられている。フィルタハウジング３３は、反対側の端部に、浄化された流体のための流体出口３７を有しており、その場合に内側の端部が閉鎖された上方の中空栓１１内に、流体出口３７の端縁に支持された圧縮ばね３９が延びており、それによってフィルタ部材１が入口３５に設けられたフィルタ収容部内へ圧入される。

図１および図２の例に対する図３の例のフィルタ部材１の唯一の違いは、底側の中空栓１５を有する下方の終端キャップ１３が、周側において枠部２５を越えて軸方向に上方の終端キャップ９まで延長されており、この突出部が流体を透過する支持体１９を形成し、その内側に環状体３が隣接していることにある。図１および図２の支持体１９の場合においてそうであるように、その終端縁２７が上方の終端キャップ９に設けられた枠部２５内まで延びているので、この実施例においても溶接膜３１を用いたレーザー透過溶接によって、環状体３、支持体１９の終端縁２７および終端キャップ９の間に溶接結合が形成される。同様にして、下方の終端キャップ１３に挿入された溶接膜３１を用いて、環状体３の下方の端部の溶接、従って環状体３の下方の端部と下方の終端キャップ１３との溶接が行われる。

従って、別体の溶接膜を挿入する代わりに、終端キャップ９，１３に予め遮断層を設けておくこともできる。この遮断層は、膜を形成する適切なプラスチック材料を、特に通常、射出成形によって形成可能な終端キャップの製造プロセスと一緒に、後ろに吹き付けることによって形成することができる。同様に、それぞれのフィルタ媒体３の自由端部または自由端部領域に、本来の透過溶接方法の前に、たとえばレーザー光を吸収する液体を塗布することによって遮断層を設けることもできる。ここでは、たとえば然るべきグラファイト成分を有するナノ粒子の流体を使用することもできる。この明細書と請求項においてレーザーを透過しない遮断層に言及される限りにおいて、レーザー透過性が制限された遮断層も含まれ、従ってその遮断層は部分的に所定割合のレーザー光を、まだ透過することができ、それにもかかわらず所望の溶接結合を形成することができるだけの量のエネルギを吸収する。

Claims (9)

1. 内部のフィルタ空洞を包囲し、かつヒートシール可能な材料を有するフィルタ媒体を準備する工程と、
   フィルム媒体を被覆する第１の端縁を有する支持体を準備する工程と、
   フィルタ媒体の第１の端部及びフィルタ空洞を、熱可塑性のレーザーを透過する材料からなる枠部を有する第１の終端キャップで覆う工程と、
   第１の終端キャップの枠部にレーザーを透過しない第１の遮断層を挿入し、該第１の遮断層がフィルタ媒体の第１の端部及び支持体の第１の端縁上を、フィルム媒体及び支持体の長手軸に対して径方向平面内に延びるようにする工程と、
   第１の遮断層に隣接する領域を加熱することによって、フィルタ媒体と、支持体と、第１の終端キャップとの間で、溶接体積が溶接結合のための接合部として提供されるように、第１の遮断層に隣接するレーザーを透過する材料にレーザーエネルギを照射することにより、第１の終端キャップをフィルム媒体及び支持体に溶接し、フィルタ媒体の第１の端部と、支持体の第１の端縁と、長手軸に対して径方向面内に延びる第１の終端キャップの隣接面を一気に接合する工程と、
   を含む、フィルタ部材を製造する方法。
2. 溶接結合を形成する前に、フィルタ媒体が、中空円筒として成形され、流体を透過する円筒形の被覆部材を形成する支持体内へ挿入されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. フィルタ媒体の第１の端部と反対側の第２の端部及び支持体の第１の端縁と反対側の第２の端縁を枠部を有する第２の終端キャップで覆う工程、
   第２の終端キャップの枠部にレーザーを透過しない第２の遮断層を挿入し、該第２の遮断層がフィルム媒体の第２の端部及び支持体の第２の端縁上を、フィルタ媒体の長手軸に対して径方向面内に延びるようにする工程と、
   第２の遮断層に隣接する領域を加熱することによって、フィルタ媒体と、支持体と、第２の終端キャップとの間で、溶接体積が溶接結合のための接合部として提供されるように、第２の遮断層に隣接するレーザーを透過する材料にレーザーエネルギを照射することにより、第２の終端キャップをフィルム媒体及び支持体に溶接し、フィルタ媒体の第２の端部と、支持体の第２の端縁と、長手軸に対して径方向面内に延びる第２の終端キャップの隣接面を一気に接合する工程と、
   を含む、フィルタ部材を製造することを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. フィルタ媒体及び支持体が熱可塑性のレーザーを透過する材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 熱可塑性材料がポリアミドであることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 第１の遮断層が０．０３から０．１ｍｍの厚みのポリアミドで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 第１の遮断層が０．０５ｍｍの厚みであることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. フィルタ媒体として、折り畳まれた、多層の帯状フィルタマットからなる環状体が用いられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 請求項１の方法に従って製造されたことを特徴とするフィルタ部材。

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