JP7357103B2 - 突起部を有する溝流路付きシートおよび対面シートを備えたろ過媒体パック - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、すべての国を指定国とする出願人である米国企業のＤｏｎａｌｄｓｏｎ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．およびすべての指定国の出願人かつ発明者である米国人のＳｃｏｔｔ Ｍ．Ｂｒｏｗｎの名義において、ＰＣＴ国際特許出願として２０１５年１月７日に出願されたものであり、２０１４年１月７日に出願された米国仮特許出願第６１／９２４，６９６号明細書および２０１４年１１月１０日に出願された米国仮特許出願第６２／０７７，８９１号明細書に対する優先権を主張し、これらの内容は、参照によりその全体が本出願に組み込まれる。

本発明は、フィルタエレメントを形成するために使用できるろ過媒体パックに関する。本発明はさらに、フィルタエレメントおよびろ過媒体に関する。

気流などの流体の流れは、多くの場合、汚染物を運んでいる。多くの例において、流体の流れから汚染物のいくらかまたはすべてをろ過することは好ましい。たとえば、粒子状汚染物は、自動車用または発電装置用の内燃機関の気流によって運ばれる可能性がある。そのようなシステムにおいては、粒子状汚染物などの選択された汚染物を気流から除去する（または気流中のレベルを下げる）ことが好ましい。

汚染物の低減のために、さまざまな流体フィルタ設備が開発されてきた。しかしながら、一般に、継続的な改良が求められている。

本開示は、媒体の複数の層を含むろ過媒体パックに注目し、それは、溝流路付きシートおよび対面シート、ならびにろ過媒体パック、フィルタエレメント、およびろ過媒体を含む。ある実施形態において、複数の溝流路が、溝流路付きシートと対面シートとの間で延在し、複数の溝流路の第１の部分に流れ込むろ過されていない空気に対して閉じられる複数の溝流路の第１の部分と、複数の溝流路の第２の部分から流れ出るろ過されていない空気に対して閉じられる複数の溝流路の第２の部分とを有する。媒体パックの一方の面から入り、他方の面から出る空気が媒体を通過して、空気がろ過される。具体的な実施形態において、溝流路付きシートが複数の突起部を備え、突起部の少なくとも一部が対面シートに接触する。他の特定の実施形態において、対面シートが複数の突起部を備え、突起部の少なくとも一部が溝流路付きシートに接触する。いくつかの実装形態において、溝流路が溝流路の両端部または溝流路の内部の位置（溝流路の端部からの中間位置など）で閉じられるように、溝流路の他の部分は塞がれることが理解されよう。

ろ過媒体パックは、たとえば、０．２～３ミリメートルの高さを有する突起部を含むことができる。いくつかの実施形態において、突起部は、溝流路付きシートを形成する媒体の厚さの０．４～２４倍の高さを有する。一実施形態において、突起部は、溝流路付きシートを形成する媒体の厚さの３倍未満の高さを有する。ある実装形態において、突起部は、溝流路付きシートを形成する媒体の厚さの少なくとも２倍の高さを有する。任意選択的に、突起部は、溝流路付きシートの溝流路の高さの１０～９０パーセントである。それゆえ、突起部の高さは、突起部を除く溝流路の高さに、たとえば１０～９０パーセントを追加することができる。いくつかの実施形態において、突起部は、溝流路付きシートの溝流路の高さの３０パーセントより小さい。突起部は、たとえば、溝流路付きシートの溝流路の高さの少なくとも１５パーセントでもよい。突起部は、例示的な実装形態において、溝流路付きシートの溝流路の幅の１～２０パーセントである。具体的な実施形態において、突起部は、溝流路付きシートの溝流路の幅の１０パーセントより小さい。突起部は、たとえば、溝流路付きシートの溝流路の幅の少なくとも５パーセントとすることができる。

いくつかの実施形態において、ろ過媒体パックの第１の面とろ過媒体パックの第２の面との間の突起部は等しい高さとすることができるが、他の実施形態において、異なる高さとすることができる。ろ過媒体パックの第１の面とろ過媒体パックの第２の面との間の突起部は、互いに対して高さがテーパ化されていることができる。

ろ過媒体パックは、気体物質または液体物質である流体のろ過に用いることができる。ろ過媒体を用いてろ過できる典型的な気体物質は空気であり、ろ過媒体を用いてろ過できる典型的な液体物質には、水、オイル、燃料、および液圧流体が含まれる。ろ過媒体パックは、成分の少なくとも一部分を被ろ過流体から分離または除去するために用いることができる。この成分は、汚染物質、あるいは除去または分離の目標となる他の材料とすることができる。典型的な汚染物質および除去の目標となる材料には、固体、液体、気体、またはこれらの組合せとして特徴付けられるものが含まれる。汚染物質または除去の目標となる材料には、粒子状物質、非粒子状物質、またはこれらの混合物を含めることができる。除去の目標となる材料には、媒体によって捕捉可能な化学種を含めることができる。ある実装形態において、流体（液体または気体）が媒体を通過することなく、媒体表面が汚染物質を除去することができ、その場合、溝流路はそれらの長さに沿って閉じるのではなく、むしろ開いていることができる。成分および汚染物質の除去に関する言及は、完全な除去または分離、あるいは部分的な除去または分離に関するものであることが理解されるべきである。

突起部は、たとえば、隆起部分、ならびに溝流路および突起部に対応するくぼみを有するローラまたは他の装置によって形成できる。

この概要は、本出願の教示のいくつかの概要であり、現在の主題の排他的または網羅的な処理であるように意図されたものではない。さらなる詳細は、詳細な説明および添付の特許請求の範囲に示される。その他の態様は、以下の詳細な説明を読んで理解し、その一部をなす図面を見ることによって当業者に明らかになるであろう。そのそれぞれは限定の意味に解すべきではない。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲およびそれらの法的均等物によって規定される。

本発明は、以下の図面に関連してより詳細に理解することができる。

本発明の実施形態によって構築および配置される溝流路付きろ過媒体のシートの斜視図である。 本発明の実施形態によって構築および配置される溝流路付きろ過媒体のシートおよびフェーサ媒体のシートの斜視図である。 本発明の実施形態によって構築および配置される溝流路付きろ過媒体のシートおよびフェーサ媒体のシートの正面図である。 本発明の実施形態によって構築および配置される複数の溝流路付きおよびフェーサ媒体のシートの正面図である。 本発明の実施形態によって構築および配置される溝流路付きろ過媒体のシートおよびフェーサ媒体のシートの正面図である。 本発明の実施形態によって構築および配置される複数の溝流路付きおよびフェーサ媒体のシートの正面図である。 本発明の実施形態によって構築および配置される溝流路付き媒体のシートおよびフェーサ媒体の拡大正面図であり、例示的な溝流路の寸法を示す。 本発明の実施形態によって構築および配置される溝流路付き媒体のシートおよびフェーサ媒体の拡大斜視図であり、溝流路上の例示的な突起部の寸法を示す。 本発明の実施形態によって構築および配置される溝流路付きろ過媒体のシートの斜視図であり、溝流路付きろ過媒体上の突起部の可変の間隔を示す。 図９に示される本発明の実施形態によって構築および配置される溝流路付きろ過媒体のシートおよびフェーサ媒体のシートの正面図である。 本発明の実施形態によって構築および配置される溝流路付きろ過媒体のシートの斜視図である。 図１１に示される本発明の実施形態によって構築および配置される溝流路付きろ過媒体のシートおよびフェーサ媒体のシートの正面図である。 本発明の実施形態によって構築および配置される溝流路付きろ過媒体のシートの斜視図であり、溝流路付き媒体シート上の単一の突起部を示す。 図１３に示される本発明の実施形態によって構築および配置される溝流路付きろ過媒体のシートおよびフェーサ媒体のシートの正面図である。 本発明の実施形態によって構築および配置される溝流路付きろ過媒体のシートの斜視図である。 図１５に示される本発明の実施形態によって構築および配置される溝流路付きろ過媒体のシートおよびフェーサ媒体のシートの正面図である。 本発明の実施形態によって構築および配置される溝流路付きろ過媒体のシートおよびフェーサ媒体のシートの斜視図である。 本発明の実施形態によって構築および配置されるフィルタエレメントの斜視図である。 本発明の第１の例示的な実施形態によって構築および配置されるろ過媒体のチャネル面積と突起部高さの比のグラフ図である。 本発明の第１の例示的な実施形態によって構築および配置されるろ過媒体の波形および平坦なシートの長さのグラフ図である。 本発明の第１の例示的な実施形態によって構築および配置されるろ過媒体の上流側および下流側突起部高さのグラフ図である。 本発明の第２の例示的な実施形態によって構築および配置されるろ過媒体のチャネル面積と突起部高さの比のグラフ図である。 本発明の第２の例示的な実施形態によって構築および配置されるろ過媒体の波形および平坦なシートの長さのグラフ図である。 本発明の第２の例示的な実施形態によって構築および配置されるろ過媒体の上流側および下流側突起部高さのグラフ図である。 本発明の第３の例示的な実施形態によって構築および配置されるろ過媒体のチャネル面積と突起部高さの比のグラフ図である。 本発明の第３の例示的な実施形態によって構築および配置されるろ過媒体の波形および平坦なシートの長さのグラフ図である。 本発明の第４の例示的な実施形態によって構築および配置されるろ過媒体のチャネル面積と突起部高さの比のグラフ図である。 本発明の第４の例示的な実施形態によって構築および配置されるろ過媒体の波形および平坦なシートの長さのグラフ図である。 本発明の第４の例示的な実施形態によって構築および配置されるろ過媒体の上流側および下流側突起部高さのグラフ図である。 本発明の第５の例示的な実施形態によって構築および配置されるろ過媒体のチャネル面積と突起部高さの比のグラフ図である。 本発明の第５の例示的な実施形態によって構築および配置されるろ過媒体の波形および平坦なシートの長さのグラフ図である。 本発明の第５の例示的な実施形態によって構築および配置されるろ過媒体の上流側および下流側突起部高さのグラフ図である。

本発明はさまざまな修正を加えやすく、また代替的形態を取りやすいが、その細目が具体例および図面によって示されており、以下にそれを詳細に説明する。しかし、本発明は、記述される特定の実施形態に限定されないと理解されるべきである。逆に、本発明の本質および範囲に含まれる修正形態、等価物、および代替物を包含することが意図されている。

本開示は、媒体の複数の層を含む気体または液体ろ過媒体パックなどの流体ろ過媒体パックに注目し、それは、溝流路付きシートおよび対面シートを含む。ろ過される気体流体は、たとえば、空気とすることができる。複数の溝流路が、溝流路付きシートと対面シートとの間で延在する。ある実装形態において、複数の溝流路の第１の部分は、複数の溝流路の第１の部分に流れ込むろ過されていない空気に対して閉じられており、複数の溝流路の第２の部分は、複数の溝流路の第２の部分から流れ出るろ過されていない空気に対して閉じられている。媒体パックに入り、他方の面から出る空気が媒体を通過して、空気がろ過される。具体的な実施形態において、溝流路付きシートが複数の突起部を備え、突起部の少なくとも一部が対面シートに接触する。他の特定の実施形態において、対面シートが複数の突起部を備え、突起部の少なくとも一部が溝流路付きシートに接触する。

ある実施形態において、溝流路の繰り返しパターンは、隣接ピーク間に、溝流路長さの少なくとも一部に沿って延在する少なくとも１つの隆起部を備える。隆起部は、隣接ピーク間に、溝流路の曲率の不連続部を備えることができる。溝流路はまた、多くの場合、中央ピークを含む。多くの場合、突起部はこのピークの両側に配置される。いくつかの実施形態において、突起部は、ピーク自体に位置する。いずれかの構成において、突起部は、溝流路付きシートと対面シートとの間のマスキングを減少させるように構成される。マスキングは、たとえば、遮断または接触のために、流体流れを制限または減少させているろ材の領域に言及することができる。マスキングは、２枚のろ材を互いに接触させて、ろ過媒体のシートを通る流体流れを減少させ、それにより、使用可能なろ材の量を減少させる領域について言及する。

突起部は一般に、媒体の表面から上へ延在する小さい突起部または他の広がり部分である。典型的な実施形態において、多数の突起部が溝流路付き媒体に存在する。突起部は、媒体表面を上から見たとき、たとえば、円形、卵形、楕円形、または多角形とすることができる。通常、突起部は、媒体のひずみを最小化するように、カーブした端部を有する。突起部は、サイズおよび形状を変えることができ、媒体の上流面は多くの場合、下流面とは異なる形状、サイズ、および／または数の突起部を有する。実際、上流側または下流側のいずれかの、媒体の一方側のみ突起部を有することが可能である。

したがって、いくつかの実施形態において、溝流路はピークを含み、溝流路が突起部によって対面シートから離されるため、ピークは溝流路の全長に沿って対面シートに実質的に接触しない。ある態様において、ろ過媒体パックは、溝流路付きシートと、対面シートと、溝流路付きシートと対面シートとの間で延在する複数の溝流路とを備える単一面媒体の複数の層を含む。媒体パックの第１の面または第２の面の一方から入り、媒体パックの第１の面または第２の面の他方から出る空気が媒体を通過して、流体（空気など）がろ過されるように、複数の溝流路の第１の部分は、複数の溝流路の第１の部分に流れ込むろ過されていない空気に対して閉じられており、複数の溝流路の第２の部分は、複数の溝流路の第２の部分から流れ出るろ過されていない空気に対して閉じられている。溝流路の少なくとも１つは、少なくとも１つの接触領域を備え、接触領域は、対面シートおよび溝流路付きシートの少なくとも一方から延在する少なくとも１つの島を備える。

ある実装形態において、ろ過媒体パックは、単一面媒体の複数の層を備え、単一面媒体の層は、溝流路付きシートと、対面シートと、溝流路付きシートと対面シートとの間で延在し、ろ過媒体パックの第１の面からろ過媒体パックの第２の面まで延びる溝流路長さを有する複数の溝流路とを備える。媒体パックの第１の面または第２の面の一方から入り、媒体パックの第１の面または第２の面の他方から出る空気が媒体を通過して、空気がろ過されるように、複数の溝流路の第１の部分は、複数の溝流路の第１の部分に流れ込むろ過されていない空気に対して閉じられており、複数の溝流路の第２の部分は、複数の溝流路の第２の部分から流れ出るろ過されていない空気に対して閉じられている。溝流路付きシートは、そのような実装形態において、対面シートの方を向く連続内部ピークと、対面シートから外方に向く連続外部ピークとを含む。溝流路の繰り返しパターンは、隣接ピーク間で溝流路長さの少なくとも一部に沿って延在する少なくとも１つの隆起部を備える。複数の島状突起部は、溝流路から延在して、対面シートに接触し、複数の突起部の少なくとも１つが溝流路の隆起部とピークとの間に位置する。島状突起部は、突起部から実質的に自由である媒体の領域の上で延在する。

いくつかの実施形態において、ろ過媒体パックは、溝流路付きシートと、対面シートと、溝流路付きシートと対面シートとの間で延在する複数の溝流路とを備える単一面媒体の複数の層を有する。媒体パックの第１の面または第２の面の一方から入り、媒体パックの第１の面または第２の面の他方から出る空気が媒体を通過して、空気がろ過されるように、複数の溝流路の第１の部分は、複数の溝流路の第１の部分に流れ込むろ過されていない空気に対して閉じられており、複数の溝流路の第２の部分は、複数の溝流路の第２の部分から流れ出るろ過されていない空気に対して閉じられている。溝流路付きシートは、複数の突起部をさらに含み、突起部は、溝流路付きシートに沿って不均等に分布する。

ろ過媒体パックは、溝流路付きシートと、対面シートと、溝流路付きシートと対面シートとの間で延在する複数の溝流路とを備える単一面媒体の複数の層を備えることができる。媒体パックの第１の面または第２の面の一方から入り、媒体パックの第１の面または第２の面の他方から出る空気が媒体を通過して、空気がろ過されるように、複数の溝流路の第１の部分は、複数の溝流路の第１の部分に流れ込むろ過されていない空気に対して閉じられており、複数の溝流路の第２の部分は、複数の溝流路の第２の部分から流れ出るろ過されていない空気に対して閉じられている。溝流路付きシートはまた、複数の突起部を含み、突起部は対面シートと接触する。突起部は、対面シートと接触しない溝流路付きシートの部分には実質的に存在しない。

いくつかの実施形態において、ろ過媒体パックは、溝流路付きシートと、対面シートと、溝流路付きシートと対面シートとの間で延在する複数の溝流路とを備える単一面媒体の複数の層を備える。媒体パックの第１の面または第２の面の一方から入り、媒体パックの第１の面または第２の面の他方から出る空気が媒体を通過して、空気がろ過されるように、複数の溝流路の第１の部分は、複数の溝流路の第１の部分に流れ込むろ過されていない空気に対して閉じられており、複数の溝流路の第２の部分は、複数の溝流路の第２の部分から流れ出るろ過されていない空気に対して閉じられている。溝流路付きシートは、複数の突起部を備え、突起部は、溝流路付きシートの一部のみ覆う。

ろ過媒体パックは、溝流路付きシートと、対面シートと、溝流路付きシートと対面シートとの間で延在する複数の溝流路とを備える単一面媒体の複数の層を含むことができる。媒体パックの第１の面または第２の面の一方から入り、媒体パックの第１の面または第２の面の他方から出る空気が媒体を通過して、空気がろ過されるように、複数の溝流路の第１の部分は、複数の溝流路の第１の部分に流れ込むろ過されていない空気に対して閉じられており、複数の溝流路の第２の部分は、複数の溝流路の第２の部分から流れ出るろ過されていない空気に対して閉じられている。溝流路付きシートは、溝流路付きシートの残りの部分から延在する複数の突起部を備え、突起部は、すべての軸において溝流路付きシート上に非定断面を有する。

ここで図を参照すると、図１は、ろ過媒体の溝流路付きシート１００の斜視図を示す。溝流路付きシート１００は、第１の端部１０２と第２の端部１０４とを含むことができる。溝流路付きシート１００は、チャネル、またはピークおよび谷部などの１つまたは複数の溝流路１０６を含むことができる。溝流路１０６は、第１の端部１０２から第２の端部１０４まで延在することができる。溝流路付きシート１００は、溝流路付きシート１００の一方側の第１の溝流路１０６と、溝流路付きシート１００の反対側の第２の溝流路１０８とを含むことができる。溝流路１０６、１０８は、第１の溝流路１０６が第２の溝流路１０８と異なる形状または断面積を有するときのように非対称とすることができる。

媒体パックまたはフィルタエレメントに形成されるとき、第１の溝流路１０６は、第２の溝流路１０８の空気がろ過されるように、第２の溝流路１０８に流れ込むろ過されていない空気に対して閉じることができる。溝流路は、端部の一方が他方の端部と比較してより大きい開口を有するように、テーパ化することができる。図１の実施形態において、溝流路は、第１の端部１０２で第１の溝流路１０６が第２の溝流路１０８より大きく、第２の端部１０４で第２の溝流路１０８が第１の溝流路１０６より大きいようにテーパ化されている。いくつかの実施形態において、媒体は、テーパ化された部分と、テーパ化されていない部分とを含む。たとえば、媒体の第１の部分をテーパ化し、第２の部分をテーパ化しないことができる。ある例示的な実施形態において、媒体の上流側部分は、溝流路の長さの大部分で実質的にテーパ化されず、下流側部分のみテーパ化される。いくつかの実施形態においては、溝流路の上流側長さの少なくとも半分がテーパ化されていないが、一方、他の実施形態においては、溝流路の上流側長さの少なくとも３／４がテーパ化されていない。

溝流路付きシート１００は、連続ピーク１１２、１１４と、複数の突起部１１６とを含むことができる。突起部１１６は、ピーク１１２、１１４上に、またはピークの先端部からわずかにオフセットされるようにピークに隣接して配設することができる。突起部１１６は、第１の端部１０２と第２の端部１０４との間の溝流路１０６に沿って、突起部を含まない部分があるように不連続とすることができる。突起部１１６は、非平面の上面を有するように弧を描くことができる。突起部１１６は、一定の高さ、サイズ、または形状とすることができ、あるいはさまざまな高さ、サイズ、または形状とすることができる。突起部１１６は、第１の端部１０２により近い突起部１１６が、第２の端部１０４により近い突起部より高いまたは低いようにテーパ化することができる。

ここで図２を参照すると、溝流路付きシート２１０と対面シート２２０とを含む単一面媒体２００が示される。一実施形態において、対面シート２２０は、略平坦とすることができる。一実施形態において、対面シート２２０は、第１の表面２２２と第２の表面２２４とを含むことができる。対面シート２２０は、溝流路付きシート１１０の複数の突起部２１６に接触し、それが溝流路付きシート２１０と対面シート２２０との間の接触を制限することによって、溝流路付きシート２１０と対面シート２２０の第２の表面２２４との間のマスキングを減少させる。

図３は、溝流路付きシート３１０と対面シート３２０とを含む媒体３００を示す。溝流路付きシート３１０は、突起部３１７および３１８などの１つまたは複数の突起部を含むことができる。突起部３１７は、ピーク３１２の一方側に配設され、突起部３１８は、ピーク３１２の反対側に配設される。一実施形態において、ピーク３１２は、マスキングを防止するなどのために、対面シート３２０に接触しない。溝流路付きシート３１０は、図３に示されるように、１つまたは複数の隆起部３２６を含むことができる。隆起部３２６は、溝流路付きシート３１０のカーブにおける不連続部とすることができる。一実施形態において、隆起部３２６は、溝流路付きシート３１０が下に凸から上に凸に、または上に凸から下に凸に変わるような、変曲点とすることができる。一実施形態において、第１の突起部３１７は、隆起部３２６と溝流路ピーク３１２との間に配設することができる。第２の突起部３１８は、ピーク３１２の反対側の、ピーク３１２と異なる隆起部３２６との間に、配設することができる。溝流路付きシート３１０はまた、図３に示される代替的なピーク上のピーク３１４などに、１つまたは複数の追加の突起部３１６を含むことができる。いくつかの実装形態において、突起部３１６、３１７、３１８は、媒体のゆがみが接触を引き起こす点において、要素に圧力下にあるとき以外には対面シートと接触しないことが理解されよう。

図４は、複数の溝流路付きシート４１０および複数の対面シート４２０を示す媒体パック４００の正面図を示す。溝流路付きシート４１０および対面シート４２０は、交互になるパターンで互いの上で積み重ねられて示される。溝流路付きシート４１０は、溝流路４０６および４０８を含む。溝流路４０６は、示される実施形態の溝流路４０８の断面積よりかなり大きい断面積を有するように示される。このより大きい断面積が、媒体パックの一方側のより大きい体積を可能にする。いくつかの実施形態において、大きい体積を有する側は、上流側であり、それは媒体の上流側でのより大きいダスト充填体積を可能にする。示される実施形態において、ピーク４１２は、対面シート４２０に接触しない。隣接ピーク４１４はまた、この示される実施形態において、対面シート４２０に接触しない。突起部４１６、４１７および４１８は、ある実施形態において、対面シート４２０に著しく接触する溝流路付きシート４１０の唯一の部分である。

上流側体積と下流側体積とのこの差異は、溝流路チャネル体積の非対称（媒体体積の非対称とも呼ばれる）として特徴付けることができる。媒体体積の非対称は、媒体パックの一方側（上流側または下流側のいずれか）が媒体パックの他方側と異なる体積を有するときに発生する。そのような非対称は、溝流路が構築される方法によって、たとえば、溝流路が断面積にテーパを有することによって作成されてもよい。本明細書で用いる媒体体積の非対称という概念は、一般的に、溝流路のピークによって画定される大きい方の媒体体積の、反対の溝流路ピークに画定される小さい方の媒体体積に対する媒体体積比をその尺度とする。いくつかの、ただしすべてではない実装形態において、大きい方の媒体体積が上流側の媒体開体積に相当し、小さい方の媒体体積が下流側の媒体開体積に相当する（使用中、上流側体積はダストなどの汚染物質を蓄積することができる）。

媒体体積の非対称は、流体流れの改善および充填性能の改善を含む、さまざまな理由のために有益である。いくつかの実装形態においては、媒体は、１％より大きい、３％より大きい、５％より大きい、または１０％より大きい媒体体積の非対称を示すであろう。例示的な媒体構造物は、１５％より大きい、２０％より大きい、５０％より大きい、７５％より大きい、１００％より大きい、１５０％より大きい、および２００％より大きい媒体体積の非対称を示す。適切な媒体体積の非対称の範囲として、たとえば、１％～３００％、５％～２００％、５０％～２００％、１００％～２００％、および１００％～１５０％が含まれる。テーパ化された溝流路は、媒体体積の非対称を組み込んで、さらにろ過性能を上げてもよい。

テーパ化された溝流路を含む媒体パックはまた、媒体断面積の非対称を示してもよく、それは任意の所定の点での媒体の断面に基づいて計算される。テーパ化された溝流路において、断面積の非対称は、溝流路付き媒体パックの深さに沿って、測定位置で変化する。断面積の非対称が媒体体積の非対称をもたらしてもよいことが理解されようが、必ずしも常にそうではなく、それは、媒体のそれぞれの側の合計体積が等しくなる累積効果を有するように、テーパ化された媒体断面積を溝流路に沿って変化させることができるためである。また、媒体パックの所定の断面は、媒体の上流側でより大きい断面積を示してもよいが、媒体の続くテーパにより、全体的な媒体体積の非対称が総媒体体積に関して下流側を大きくする可能性がある。

いくつかの実施形態において、媒体パックは、媒体の一方側が同じ媒体片の反対側よりも少なくとも１パーセント大きい断面積を有するような断面積の非対称を有するであろう。多くの場合、媒体を横切る断面積の差異は、３％より大きい、５％より大きい、または１０％より大きいであろう。例示的な媒体構造物は、１５％より大きい、２０％より大きい、５０％より大きい、７５％より大きい、１００％より大きい、１５０％より大きい、および２００％より大きい媒体断面積の非対称を示す。適切な媒体断面積の非対称の範囲として、たとえば、１％～３００％、５％～２００％、５０％～２００％、１００％～２００％、および１００％～１５０％が含まれる。

断面積の差異は、溝流路の形状の設計によって制御される。多くの場合、溝流路に沿った隆起部の存在、数、および形状は、断面積の非対称の量に著しく影響する。溝流路のテーパは一般に、溝流路長さに沿って断面積の非対称を変化させる。しかし、断面積が変化しないように、溝流路の高さは変わるが幅が一定のままであるときなどは、これは必ずしも真実でない。このような実施形態において、溝流路に沿って隆起部の相対位置を変えることによって、（またはそれ以外では、溝流路に沿って媒体の分布を変えることによって、または溝流路の半径を変えることによって）合計断面積を一定にすることが可能な場合もある。

断面積の差異をもたらす溝流路の幾何学的形状は、溝流路を通る流れの特性に大きく影響する可能性がある。溝流路の相対的な断面積を変化させると、その面積部分における媒体パックの上流側部分および下流側部分の断面積の変化がもたらされる。媒体パックの上流側部分の断面積が増加する場合、媒体パックの下流部分はまた、断面積が減少するであろう。本発明は、フィルタ性能を改善するため、媒体体積の非対称および断面積の非対称のカスタマイズを可能にする。

図５は、溝流路付きシート５１０と対面シート５２０とを含む媒体パック５００を示す。溝流路付きシート５１０は、突起部５１６および５１７などの１つまたは複数の突起部を含むことができる。突起部５１６は、溝流路の一方側に配設され、突起部５１７は、溝流路の反対側に配設される。図５の媒体パック５００はまた、溝流路５０６に沿って隆起部５２６および５２７を示す。

図６は、複数の溝流路付きシート６１０と複数の対面シート６２０とを有する媒体パック６００の正面図を示す。溝流路付きシート６１０および対面シート６２０は、交互になるパターンで互いの上で積み重ねられて、対面シート６２０に接触する突起部６１６および６１７とともに示される。溝流路６０６および６０８は、図６に描かれて示される。溝流路６０６または６０８の上流端部は通常、塞がれ（たとえば、ビードシールによって塞がれるが、いくつかの実装形態において、溝流路の端部が塞がれないか、または追加の閉塞が少なくともいくつかの溝流路に沿った他の位置で発生することが理解されよう）、一方、他の溝流路６０６または６０８の下流端部は通常、溝流路の下流端部の近くで塞がれる。それゆえ、たとえば、溝流路６０６の上流端部が塞がれる場合、溝流路６０６の下流端部は通常、開いており、一方、溝流路６０８の上流端部は開き、溝流路６０８の下流端部は閉じられる。多くの場合上流側溝流路（下流が塞がれている）は、下流溝流路より大きい体積を有することが理解されよう。

ここで図７を参照すると、本発明の実施形態によって構築および配置される溝流路付き媒体のシート７１０およびフェーサ媒体７２０の拡大正面図が、例示的な溝流路の寸法とともに示される。溝流路付きシート７１０は、溝流路７０６を含むことができる。溝流路付きシート７１０は、溝流路付きシート７１０の一方側の第１の溝流路７０６と、溝流路付きシート７１０の反対側の第２の溝流路７０８とを含む。示される実施形態の溝流路７０６は、第１の１つのピーク７１６から隣接ピーク７１６まで計測される幅Ａを有する。例示的な実施形態において、幅Ａは、０．７５～０．１２５インチ、任意選択的に０．５～０．２５インチ、および任意選択的に０．４５～０．３インチである。

示される実施形態の突起部７１７は、幅Ｂを有する。例示的な実施形態において、幅Ｂは、０．２～０．０２インチ、任意選択的に０．１５～０．０５インチ、および任意選択的に０．１～０．０７５インチである。幅Ｂはまた、媒体形成溝流路付きシート７１０の厚さＦの倍数として表すことができる。例示的な実施形態において、幅Ｂは、媒体形成溝流路付きシート７１０の厚さＦの２０～１倍である。ある実施形態において、突起部の溝流路付き幅Ｂは、媒体形成溝流路付きシート７１０の厚さＦの１０～７倍である。いくつかの実施形態において、突起部７１７は、溝流路の幅のほとんどまたはすべてに沿って延在する、図７に示される距離Ａ’などの幅を有する。

示される実施形態の溝流路７０６は、高さＣを有する。例示的な実施形態において、高さＣは、０．５～０．０５インチ、任意選択的に０．２５～０．０７５インチ、および任意選択的に０．１５～０．１インチである。

示される実施形態の突起部７１７は、高さＤを有する。例示的な実施形態において、高さＤは、０．１～０．００５インチ、任意選択的に０．０５～０．０１インチ、および任意選択的に０．０２５～０．０１５インチである。高さＤはまた、媒体形成溝流路付きシート７１０の厚さの倍数として表すことができる。例示的な実施形態において、高さＤは、媒体形成溝流路付きシート７１０の厚さの１０～０．５倍である。ある実施形態において、突起部の高さＤは、媒体形成溝流路付きシート７１０の厚さの２～１倍である。また、突起部７１７とフェーサシート７２０との組み合わせた厚さＥが、図７に示される。ある実施形態において、この組み合わせた厚さＥは、０．１１～０．０１５インチ、または０．０６～０．０２インチ、または０．０３５～０．０２５インチである。突起部７１６の高さは、突起部７１７と同じまたは異なることができ、したがって、たとえば、０．１～０．００５インチ、任意選択的に０．０５～０．０１インチ、および任意選択的に０．０２５～０．０１５インチとすることができる。

図８は、本発明の実施形態によって構築および配置される溝流路付き媒体のシート８１０の拡大斜視図であり、媒体上の例示的な突起部８７２の寸法を示し、溝流路ピーク８１２も示す。突起部８１７は、例示的な長さＧ、高さＨ、および幅Ｉで示される。突起部の高さは、線で示される突起部の頂部とろ過媒体の平坦な部分との間の距離を指すことができる。一実施形態において、突起部の平均高さは、０．００５インチ～０．０５インチとすることができる。

一実施形態において、第１の表面上の突起部の平均高さは、０．０１インチより小さく、または同じとすることができる。一実施形態において、第１の表面上の突起部の平均高さは、０．０５インチより小さく、または同じとすることができる。一実施形態において、第２の表面上の突起部の平均高さは、０．０２７５インチとすることができる。一実施形態において、平均上流側突起部高さは、平均下流突起部高さより少なくとも５０％大きくすることができる。一実施形態において、突起部は、０．０１７の平均高さを有することができる。一実施形態において、突起部は、媒体厚さの５００～５０パーセントの平均高さを有する。

突起部サイズまたは突起部幅は、その用途に応じて、変えることができる。突起部は、０．２インチ～０．０２インチの幅で変えることができる。一実施形態において、突起部は、媒体厚さの２００００～２００パーセントの平均幅を有する。一実施形態において、突起部は、ろ過媒体の表面積の２０％～１％を覆うことができる。

図９は、本発明の実施形態によって構築および配置される溝流路付きろ過媒体のシートの斜視図であり、溝流路付きろ過媒体上の突起部の可変の間隔を示す。溝流路付きシート９００は、第１の端部９０２と第２の端部９０４とを含むことができる。溝流路付きシート９００は、チャネル、またはピークおよび谷部などの１つまたは複数の溝流路９０６を含むことができる。溝流路９０６は、第１の端部９０２から第２の端部９０４まで延在することができる。溝流路付きシート９００は、溝流路付きシート９００の一方側の第１の溝流路９０６と、溝流路付きシート９００の反対側の第２の溝流路９０８とを含むことができる。溝流路９０６、９０８は、第１の溝流路９０６が第２の溝流路９０８と異なる形状を有するときのように非対称とすることができる。突起部９１６間の距離は、距離Ｄ１、Ｄ２、およびＤ３と示される。示される実施形態において、距離Ｄ１は距離Ｄ２より小さく、距離Ｄ２は距離Ｄ３より小さい。それゆえ、この例示的な実装形態において突起部９１６間の距離は、第１の端部９０２からさらに増加する。他の実装形態において、突起部９１６間の距離は、第１の端部９０２からさらに減少させることができる。

図１０は、図９に示される本発明の実施形態によって構築および配置される溝流路付きろ過媒体のシートおよびフェーサ媒体のシート９２０の正面図である。対面シート９２０は、略平坦とすることができる。対面シート９２０は、溝流路付きシート９００の複数の突起部９１６に接触し、それは、溝流路付きシート９１０と対面シート９２０との間の接触を制限することによって、溝流路付きシート９１０と対面シート９２０の第２の表面９２４との間のマスキングを減少させる。

図１１は、本発明の実施形態によって構築および配置される溝流路付きろ過媒体のシートの斜視図であり、溝流路付きろ過媒体上の突起部の可変の間隔を示す。溝流路付きシート１１００は、第１の端部１１０２と第２の端部１１０４とを含むことができる。溝流路付きシート１１００は、チャネル、またはピークおよび谷部などの１つまたは複数の溝流路１１０６を含むことができる。溝流路１１０６は、第１の端部１１０２から第２の端部１１０４まで延在することができる。溝流路付きシート１１００は、溝流路付きシート１１００の一方側の第１の溝流路１１０６と、溝流路付きシート１１００の反対側の第２の溝流路１１０８とを含むことができる。溝流路１１０６、１１０８は、第１の溝流路１１０６が第２の溝流路１１０８と異なる形状を有するときのように非対称とすることができる。図１１の溝流路付きシート１１００は、図３に示される隆起部３２６など、他の実施形態に示されるような隆起部を含まない。その代わりに、溝流路付きシート１１０は、カーブした輪郭を含む。また、示される実施形態において、溝流路のピークは、各溝流路１１０６および１１０８のピークに配置される一列の突起部１１１６および１１１８を含む。

図１２は、図１１に示される本発明の実施形態によって構築および配置される溝流路付きろ過媒体のシートおよびフェーサ媒体のシート１１００の正面図である。対面シート１１２０は、略平坦とすることができる。一実施形態において、対面シート１１２０は、第１の表面１１２２と第２の表面１１２４とを含むことができる。対面シート１１２０は、溝流路付きシート１１００の複数の突起部１１１６に接触し、それは、溝流路付きシート１１１０と対面シート１１２０との間の接触を制限することによって、溝流路付きシート１１１０と対面シート１１２０の第２の表面１１２４との間のマスキングを減少させる。

図１３は、本発明の実施形態によって構築および配置される溝流路付きろ過媒体のシートの斜視図であり、溝流路付き媒体シート１３００上の単一の突起部を示す。溝流路付きシート１３００は、第１の端部１３０２と第２の端部１３０４とを含むことができる。溝流路付きシート１３００は、チャネル、またはピークおよび谷部などの１つまたは複数の溝流路１３０６を含むことができる。溝流路１３０６は、第１の端部１３０２から第２の端部１３０４まで延在することができる。溝流路付きシート１３００は、溝流路付きシート１３００の一方側の第１の溝流路１３０６と、溝流路付きシート１３００の反対側の第２の溝流路１３０８とを含むことができる。溝流路１３０６、１３０８は、第１の溝流路１３０６が第２の溝流路１３０８と異なる形状を有するときのように非対称とすることができる。

図１４は、図１３に示される本発明の実施形態によって構築および配置される溝流路付きろ過媒体のシート１３１０およびフェーサ媒体のシート１３２０の正面図である。対面シート１３２０は、略平坦とすることができる。一実施形態において、対面シート１３２０は、第１の表面１３２２と第２の表面１３２４とを含むことができる。対面シート１３２０は、溝流路付きシート１３００の複数の突起部１３１６に接触し、それは、溝流路付きシート１３１０と対面シート１３２０との間の接触を制限することによって、溝流路付きシート１３１０と対面シート１３２０の第２の表面１３２４との間のマスキングを減少させる。

図１５は、本発明の実施形態によって構築および配置される溝流路付きろ過媒体のシートの斜視図である。溝流路付きシート１５００は、第１の端部１５０２と第２の端部１５０４とを含むことができる。溝流路付きシート１５００は、チャネル、またはピークおよび谷部などの１つまたは複数の溝流路１５０６を含むことができる。溝流路１５０６は、第１の端部１５０２から第２の端部１５０４まで延在することができる。溝流路付きシート１５００は、溝流路付きシート１５００の一方側の第１の溝流路１５０６と、溝流路付きシート１５００の反対側の第２の溝流路１５０８とを含むことができる。溝流路１５０６、１５０８は、第１の溝流路１５０６が第２の溝流路１５０８と異なる形状を有するときのように非対称とすることができる。

図１６は、図１５に示される本発明の実施形態によって構築および配置される溝流路付きろ過媒体のシートおよびフェーサ媒体のシートの正面図である。対面シート１５２０は、略平坦とすることができる。一実施形態において、対面シート１５２０は、第１の表面１５２２と第２の表面１５２４とを含むことができる。対面シート１５２０は、溝流路付きシート１５００の複数の突起部１５１６に接触し、それは、溝流路付きシート１５１０と対面シート１５２０との間の接触を制限することによって、溝流路付きシート１５１０と対面シート１５２０の第２の表面１５２４との間のマスキングを減少させる。

図１７は、本発明の実施形態によって構築および配置される溝流路付きろ過媒体のシートおよびフェーサ媒体のシート１７００の斜視図であり、溝流路付きシート１７１０および対面シート１７２０を含む。対面シート１７２０は、略平坦とすることができる。対面シート１７２０は複数の突起部１７１９を含み、一方、例示的な実施形態の溝流路付きシート１７１０は突起部を含まない。それゆえ、本実施形態において、溝流路付きシート１７１０のピークの方に下方へ突き出る突起部１７１９は、溝流路付きシート１７１０と対面シート１７２０との間の接触を制限することによって、溝流路付きシート１７１０と対面シート１７２０の表面との間のマスキングを減少させる。

図１８は、本発明の実施形態によって構築および配置されるフィルタエレメント１８００の斜視図である。フィルタエレメント１８００は、複数のろ過媒体のシートを含む。フィルタエレメント１８００は、ろ過媒体パックを含むことができる。本明細書に記載されるように、ろ過媒体パックは突起部を有する溝流路付き媒体を含むことができる。フィルタエレメントはハウジングを含むことができ、たとえば、単一面媒体を支持する、または取り付けられるフィルタエレメントを構成する。例示的な実施形態において、フィルタエレメント１８００の深さは２～２０インチであり、他の実施形態において、フィルタエレメント１８００の深さは２～１６インチであり、さらに他の実施形態において、フィルタエレメントの深さは２～１２インチである。いくつかの実施形態において、フィルタエレメント１８００の深さは６～２０インチであり、他の実施形態において、フィルタエレメント１８００の深さは６～１６インチであり、さらに他の実施形態において、フィルタエレメント１８００の深さは６～１２インチである。好適なフィルタエレメント１８００の深さは、たとえば、６～１０インチである。溝流路付きシートおよび対面シートを分離する突起部を有する本発明の構造物は、比較的深いフィルタエレメントで特に好適である。

ある実装形態において、本明細書に記載されるろ過媒体の突起部は、少なくとも媒体の厚さに等しい高さを有することができる。他の実装形態において、突起部は、媒体の厚さの２倍の高さを有する。他の実装形態において、突起部は、媒体の厚さの３倍の高さを有する。他の実装形態において、突起部は、媒体の厚さの４倍の高さを有する。他の実装形態において、突起部は、媒体の厚さの２～５倍の高さを有する。さらに他の実装形態において、突起部は、媒体の厚さの２～１０倍の高さを有する。

突起部はまた、溝流路の高さに対する高さによって計測することができる。溝流路の高さは、対面シートから溝流路の頂部までの距離である。いくつかの実装形態において、突起部は、溝流路の高さの９０パーセントより小さく、または溝流路の高さの７５パーセントより小さく、または溝流路の高さの５０パーセントより小さく、いくつかの実装形態において、突起部は、溝流路の高さの少なくとも１０パーセント、または溝流路の高さの少なくとも２０パーセント、または溝流路の高さの少なくとも３０パーセントである。いくつかの実装形態において、突起部は、溝流路の高さの１０～９０パーセントである。他の実装形態において、突起部は、溝流路の高さの２０～７５パーセントであり、さらに他の実装形態において、突起部は、溝流路の高さの２５～５０パーセントである。

突起部はまた、溝流路の幅に対する高さによって計測することができる。溝流路の幅は、溝流路付きシートの隣接する同じ側のピーク間の距離である。いくつかの実装形態において、突起部は、溝流路の幅の４０パーセントより小さく、または溝流路の幅の３０パーセントより小さく、または溝流路の幅の２５パーセントより小さい。いくつかの実装形態において、突起部は、溝流路の幅の少なくとも１パーセント、または溝流路の幅の少なくとも５パーセント、または溝流路の幅の少なくとも１０パーセントである。いくつかの実装形態において、突起部は、溝流路の幅の１～４０パーセントである。他の実装形態において、突起部は、溝流路の幅の２～２０パーセントであり、さらに他の実装形態において、突起部は、溝流路の幅の３～１０パーセントである。

いくつかの実装形態において、突起部は、溝流路のピークすなわち最大高さの点に配置され、一方で、他の実装形態において、突起部は、溝流路ピークの片側または両側に置かれる。いくつかの実装形態において、溝流路のピークは鋭くまたは小さい半径を有し、一方で、他の実装形態において、ピークは段階的なカーブを有する、または略平坦である。

突起部は、略均一な高さとすることができ、または変化させることができる。個々の突起部は、その長さまたは幅に沿って、さまざまな高さを有することができる。さらに、さまざまな突起部の高さは、溝流路に沿って変化させることができる。突起部高さの変化は、その長さに沿って高さが変化するテーパ化された溝流路を有する媒体の作成を促進することができる。いくつかの場合において、突起部は、媒体パックの上流側から下流側への移動とともに、より大きくなる。他の実装形態において、突起部は、溝流路の軸の両側に対称的に並べられる。

溝流路上に突起部を含む溝流路付き媒体は、面積または体積の非対称を示す可能性がある。Ｚ型媒体に関連して、一般に、面積非対称は、溝流路の断面積の非対称を指し、テーパ状溝流路によって示すことができる。たとえば、面積非対称は、溝流路長さに沿ってある位置の溝流路の面積が、溝流路長さに沿った別の位置の溝流路の面積と異なる場合に存在する。テーパ状溝流路は、媒体パックの第１の位置（たとえば、端部）から第２の位置（たとえば、端部）まで大きさが減少するか、または媒体パックの第１の位置（たとえば、端部）から第２の位置（たとえば、端部）まで大きさが増加するため、面積非対称である。

体積非対称は、ろ過媒体パック中の汚れた側部空間と清浄な側部空間との差を指す。溝流路体積の非対称は、上流側体積と下流側体積との間の、フィルタエレメントまたはフィルタカートリッジ内の体積差を指す。上流側体積は、ろ過されていない流体（たとえば、空気）を受け入れる媒体の体積を指し、下流側体積は、ろ過された流体（たとえば、空気）を受け入れる媒体の体積を指す。フィルタエレメントは、汚れた側と清浄な側とを有するものとしてさらに特徴付けることができる。一般に、フィルタ媒体の汚れた側は、ろ過されていない流体を受け入れる媒体の体積を指す。清浄な側は、汚れた側からろ過通路を通過するろ過された流体を受け入れる媒体の体積を指す。

ある実施形態において、媒体は、清浄な側すなわち下流側体積より大きい汚れた側すなわち上流側体積を有する。空気をろ過する場合、空気中の微粒子は汚れた側で堆積し、それにより、ろ過媒体の容量は、汚れた側の体積によって決定されることが観察されている。体積の非対称を提供することによって、汚れた空気を受け取るのに利用可能な媒体の体積を増加させ、それにより、媒体パック容量を増加させることが可能である。

溝流路体積の非対称を有するろ過媒体は、非対称な体積の構造物を有する媒体パックと呼ぶことができる。望ましくは、体積の非対称を示す媒体は、約１０％以上、約２０％以上、３０％以上、および好ましくは約５０％以上の体積の非対称を示す。溝流路体積の非対称に対する例示の範囲は、約３０％～約２５０％、および約５０％～約２００％を含む。一般に、媒体の寿命を最大化することが望ましいとき、上流側体積が下流側体積より大きいことが望ましいことがある。あるいはまた、下流側体積に対して上流側体積を最小にすることが望ましい状況がある。たとえば、安全エレメントの場合には、媒体が満杯となり破壊が上流側フィルタエレメント中で起こったことを指示するものとして、比較的迅速に流れを止めるように、比較的小さい上流側体積を有する安全エレメントを提供することが好ましい。

Ｚ型ろ過媒体を使用するフィルタエレメントまたはフィルタカートリッジ構造物は、「直線的に通過する流れ構造物（ｓｔｒａｉｇｈｔ ｔｈｒｏｕｇｈ ｆｌｏｗ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓ）」またはこの変形形態と呼ばれる場合がある。一般に、これに関連して意味されることは、点検整備可能なフィルタエレメントが、流れが略同じ直線的に通過する方向でフィルタカートリッジに流入しかつ流出する状態の流入端部（または面）と流出端部（または面）とを一般的に有することである。用語「直線的に通過する流れの構造物」は、この定義に対して、対面媒体の最も外側の巻付けを通過する媒体パックの空気流を無視する。いくつかの例において、各流入端部と各流出端部は、一般に平坦または平面であり、２つは互いに平行である。しかし、これからの変形形態、たとえば非平面は、いくつかの応用において使用可能である。

本明細書で使用するとき、用語「Ｚ型ろ過媒体構造物（ｚ－ｆｉｌｔｅｒ ｍｅｄｉａ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）」およびその変形形態は、溝流路付き媒体シートおよび対面媒体シートと、ろ過媒体を通過するろ過する流路なしに、空気流が１つの流れ面から別の流れ面に流れないようにする適切な閉鎖物（ｃｌｏｓｕｒｅ）とを有する単一フェーサの媒体、ならびに／あるいは渦巻、積層、または他の方法で溝流路の三次元的ネットワークに構築または形成された単一フェーサの媒体、ならびに／あるいは単一フェーサの媒体を含むろ過構造物、ならびに／あるいは三次元の溝流路のネットワークが（たとえば、折り曲げまたは溝流路形成で）構築または形成された溝流路付き媒体のうちのいずれか、またはすべてを指すことを意味する。一般に、適切な溝流路の閉鎖物構造物を提供して、媒体の一方の側部（側面）に流入するろ過されていない空気が、媒体を出るろ過された空気流の一部として、媒体の他方の側部（側面）から流出しないようにすることは好ましい。多くの構造物において、Ｚ型ろ過媒体構造物は、入口および出口の溝流路ネットワークを形成するように構成されており、入口溝流路は、入口面に隣接する領域で開いていて出口面に隣接する領域で閉じており、出口溝流路は、入口面に隣接して閉じていて出口面に隣接して開いている。

一般に、ろ過媒体は、比較的柔軟な材料であり、通常は、（セルロースファイバ、合成ファイバ、または両方の）不織布の繊維状物質であり、その中に樹脂をしばしば含み、追加物質で処理されている場合がある。いくつかの実施形態において、媒体ファイバは、主にセルロースである。媒体は一般に、たとえば、波形加工されたパターンなどのさまざまな溝流路に、容認できない媒体損傷なしに、加工または構成することができる。また、フィルタ媒体は、使用のために、容認できない媒体損傷なしに、渦巻状または他の構成に容易にすることができる。また、通常、媒体は樹脂を含むことができる。波形形成の工程の間に、媒体は樹脂のガラス転移点以上の温度まで加熱することができる。次いで、樹脂を冷却すると、樹脂は溝流路の形状を維持するのを補助する。

ろ過媒体は、セルロースファイバ、合成ファイバ、ガラスファイバ、セラミックファイバ、またはそれらの組合せを含む、比較的柔軟な媒体として提供され、その中に樹脂をしばしば含み、追加物質で処理されている場合がある。例示的なろ過媒体は、セルロース系のろ過媒体であって、湿潤かつ温暖であれば開裂することなく約１２％までのひずみを許容できるが、乾燥かつ低温であればより低いひずみ率（いくつかの媒体の場合は３％程度の低ひずみ率）でしばしば破断すると見られるろ過媒体として特徴付けることができる。一実施形態において、ろ過媒体はセルロースを備える。一実施形態において、ろ過媒体を形成するファイバは、少なくとも２５％のセルロース、少なくとも５０％のセルロース、または少なくとも７５％のセルロースを含むことができる。ろ過媒体は、容認できない媒体の劣化なしに、溝流路付きろ過媒体を形成するように溝を彫ることができる。さらにろ過媒体は、使用中、その構成を維持するような性質のものであることが望ましい。約１２％より大きいひずみを許容できるいくつかのろ過媒体が利用可能であり、そのような媒体を本発明に従って使用できるが、そのような媒体は通常、比較的多量の合成ファイバを組み込む必要があるため、より高価である。

ディンプリング工程において、媒体に非弾性変形が引き起こされる。これによって、媒体が元の形状に戻ることを防ぐ。しかし、形成変位が解放されると、突起部は、部分的にスプリングバックを起こしやすい場合があり、一部の伸びおよび曲がり部分の一部のみ維持される。また、媒体は樹脂を含むことができる。ディンプリング工程の間、媒体加熱して樹脂を軟化させることができる。樹脂を冷却すると、樹脂は浮き彫り加工されている形状の維持に役立つ。

一実施形態において、ろ過媒体は、１０，０００ポンド／平方インチより大きい弾性係数を有することができる。一実施形態において、ろ過媒体は、７５，０００ポンド／平方インチより小さい弾性係数を有することができる。

たとえば、米国特許第６，９５５，７７５号明細書、同第６，６７３，１５６号明細書、および同第７，２７０，６９３号明細書に従って、ろ過媒体の片面または両面に微細な繊維材料を装着することが可能であり、これらの内容は、参照によりその全体が本出願に組み込まれる。一般に、ファインファイバは、ポリマーファインファイバ（マイクロファイバおよびナノファイバ）と呼ぶことができ、ろ過性能を向上するために媒体に提供することができる。

ファインファイバは、製造工程のさまざまな段階で追加することができる。たとえば、いくつかの実装形態において、媒体は、突起部が形成される前にファインファイバを含み、一方で、他の実装形態において、ファインファイバは、層（単数または複数）として媒体に追加される。媒体上にファインファイバを存在させることによって、所定のろ過特性を実現しながら重量または厚さが低減された媒体の提供が可能になる。したがって、媒体上にファインファイバを装着することによって、ろ過性能の向上、より薄い媒体の使用、またはその両者が可能になる。ファインファイバの形成に使用できる例示的な材料として、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコールポリマー、ポリウレタン、およびナイロン６、ナイロン４，６、ナイロン６，６、ナイロン６，１０などのさまざまなナイロンを含むコポリマー、ならびにそれらのコポリマー、ポリ塩化ビニル、ＰＶＤＣ、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ＰＭＭＡ、ＰＶＤＦ、ポリアミド、およびこれらの混合物が含まれる。

ここで図１９～３２を参照すると、さまざまな媒体とエレメント特性との関係が、本発明のさまざまな例示的な実施形態について概略形式で示される。これらの構造物において、ｘ軸は溝流路の下流端部からの距離を示す。したがって、点「０」は溝流路の下流端部を示し、点「３００」は溝流路の上流端部の近くを示す。溝流路の上流端部は、ろ過される流体がエレメントに入る媒体パックの面に位置し、一方、溝流路の下流端部は、ろ過される流体がエレメントを出る媒体パックの面に位置する。図１９～２１は、本発明の第１の例示的な実施形態のデータを示す。図１９は、本発明の第１の例示的な実施形態によって構築および配置されるろ過媒体のチャネル面積と突起部高さの比のグラフ図である。この例示的な実施形態において、突起部高さの比は、略一定のままであり、一方、チャネル面積比は、エレメントの上流側部分からエレメントの下流部分までチャネル面積が計測され、約３００ｍｍの距離に沿って変化する。したがって、下流側断面に対する上流側断面のチャネル面積比は、媒体パックの一端で他端より大きい。特に、下流側断面積に対する上流側断面積の比は、エレメントの端部の近く（流体がエレメントを出るところの近く）で明確な減少を示す。したがって、エレメントは、その長さの大部分に沿ってチャネル面積の非対称を示し、エレメントの上流側断面積は、エレメントの長さの大部分について、隣接する溝流路の下流断面積より大きいが、断面積のこの差は、流体がエレメントを出るエレメントの端部まで溝流路が進むにつれて減少する。

図２０は、本発明のこの第１の例示的な実施形態によって構築および配置されるろ過媒体の波形および平坦なシートの長さのグラフ図である。図２０は、媒体の１つの溝流路の幅である、媒体の「Ｄ長さ」（図７に注釈「Ａ」で示される長さなど）がどのように略一定のままでいるかを示し、一方、（溝流路長さに対して平面である溝流路の断面に沿って取られて、たとえば、図７に、「Ａ」の溝流路の幅に対応する溝流路に沿った媒体の長さとして示される）その溝流路に沿った媒体の長さは「Ｓ長さ」であり、溝流路長さに沿って大きくない変動を示す。Ｓ長さのこれらの大きくない変動は、各溝流路に沿った突起部の有無の結果としての、溝流路に沿った媒体長さにおける変化の結果である。

図２１は、本発明の第１の例示的な実施形態によって構築および配置されるろ過媒体の上流側および下流側突起部高さのグラフ図である。図２１は、この例示的な実施形態において、上流側突起部高さが下流側突起部高さよりどのように小さいかを示す。それゆえ、本発明のある実施形態において、下流側突起部高さは上流側突起部高さより大きい。下流側突起部の増加する突起部高さは、マスキングを避ける際に有益であり、それは、負荷時に下流突起部が増加する変形圧力の下にあり、結果として、媒体パックの上流側部分と下流側部分との間の差圧が発生するためである。例示的な実施形態において、上流側および下流側の突起部は、互いに比較したサイズは異なるが、エレメントに沿って均一である。

図２２～２４は、第２の例示的な構造物、特に、たとえば筒状媒体パックから空気が流された媒体パックの構造物のエレメント特性を示す。図２２は、本発明の第２の例示的な実施形態によって構築および配置されるろ過媒体のチャネル面積と突起部高さの比のグラフ図である。図２２から明らかであるように、ディンプル高さ比は、図２２のエレメントの長さに沿って略一定のままであるが、下流側チャネル面積に対する上流側チャネル面積は、エレメントに沿って増加する。この増加はいくぶん可変であり、媒体パックの突起部および送風によって引き起こされる面積の変化を反映する。いくつかの実装形態において、チャネル面積比はこれらの変動を示すが、変動は図２２に示されるよりも小さいことが理解されよう。

図２３は、本発明の第２の例示的な実施形態によって構築および配置されるろ過媒体の波形および平坦なシートの長さのグラフ図である。媒体の１つの溝流路の幅である、媒体の「Ｄ長さ」は一定であり、一方、（溝流路の長手方向寸法に垂直である）溝流路断面で計測される、１つの溝流路に沿った媒体の長さは「Ｓ長さ」であり、溝流路長さに沿って大きくない変動を示し、突起部高さからの変化を示すことは、図２３から明らかである。

図２４は、本発明の第２の例示的な実施形態によって構築および配置されるろ過媒体の上流側および下流側突起部高さのグラフ図である。図２４は、上流側突起部高さが下流側突起部高さよりどのように小さいかを示す。したがって、示される実施形態において、下流側突起部高さは上流側突起部高さより大きい。例示的な実施形態において、上流側および下流側の突起部は、互いに比較したサイズは異なるが、エレメントに沿って均一である。

図２５および２６は、第３の例示的な構造物、特に、突起部が互いに高さ方向にテーパ化されている構造物のエレメント特性を示す。図２５は、本発明の第３の例示的な実施形態によって構築および配置されるろ過媒体のチャネル面積と突起部高さの比のグラフ図である。図２５は、ディンプル高さの比がどのようにエレメントの中により深く減少するかを示し、したがって、上流側ディンプルのサイズは、溝流路の長さに沿って下流ディンプルに対して減少する（媒体パックの入口面から出口面までである、図２５の右から左に見た場合）。図２６は、この例示的な実施形態において、上流側突起部高さが溝流路に沿ってどのように減少するかを示すグラフ図であり、一方、図２６において右から左に計測される下流側突起部高さは増加する。

図２７は、本発明の第４の例示的な実施形態によって構築および配置されるろ過媒体のチャネル面積と突起部高さの比のグラフ図であり、それらにおいては、上流側および下流側突起部は、さまざまな高さを有する。図２８は、本発明のこの第４の例示的な実施形態によって構築および配置されるろ過媒体の波形および平坦なシートの長さのグラフ図である。図２９は、本発明のこの第４の例示的な実施形態によって構築および配置されるろ過媒体の上流側および下流側突起部高さのグラフ図である。

図３０～３２は、第５の例示的な構造物、特に、突起部が「波形パターン」を有する媒体パックである構造物のエレメント特性を示し、それらにおいては、ディンプルは、エレメントの上流側および下流側端部で最も大きく、エレメントの中央で最も小さい。図３０は、本発明の第５の例示的な実施形態によって構築および配置されるろ過媒体のチャネル面積と突起部高さの比のグラフ図であり、この構成において、ディンプル高さの比がどのように一定のままであるかを示し、一方、上流側の下流側チャネル面積に対する比は、エレメントの下流端部の近くで小さくなる。換言すれば、面積の非対称は、エレメントの下流端部の近くで小さくなる。図３１は、本発明の第５の例示的な実施形態によって構築および配置されるろ過媒体の波形および平坦なシートの長さのグラフ図である。図３２は、本発明の第５の例示的な実施形態によって構築および配置されるろ過媒体の上流側および下流側突起部高さのグラフ図である。

なお、本明細書および添付の特許請求の範囲で使用されるように、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および「その（ｔｈｅ）」は、内容が明確に別途指示されていない限り、複数の場合も含めて意味する。それゆえ、たとえば、「化合物」を含む組成への言及は、２つ以上の化合物の混合物を含む。また、用語「または（ｏｒ）」は、内容が明確に別途指示されていない限り、「および／または（ａｎｄ／ｏｒ）」を含む意味において一般に使用される。

また、本明細書および添付の特許請求の範囲で使用されるように、文言「構成される（ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ）」は、特定のタスクを実行するか、または特定の構成を採用するように構築または構成されるシステム、装置、または他の構造を記載する。「構成される」という文言は、配置および構成される、構築および配置される、構築される、製造および配置されるなどの他の同様の文言と交換可能に使用することができる。

本発明は、さまざまな特定のおよび好ましい実施形態および技術に関して記載されている。しかしながら、本発明の範囲を維持しながら多くの変形形態および改良形態をなし得ることが理解されるべきである。

Claims (8)

1. ろ過媒体パックであって、
   （ａ）溝流路付きシートと、対面シートと、前記溝流路付きシートと前記対面シートとの間で延在する複数の溝流路とを備える単一面媒体の複数の層と、
   （ｂ）前記複数の溝流路の第１の部分および前記複数の溝流路の第２の部分であって、前記ろ過媒体パックの第１の面または第２の面の一方から入り、かつ前記ろ過媒体パックの前記第１の面または前記第２の面の他方から出る空気が前記溝流路付きシートと前記対面シートの少なくとも１つを通過して、前記空気がろ過されるように、前記複数の溝流路の前記第１の部分が、前記複数の溝流路の前記第１の部分に流れ込むろ過されていない空気に対して閉じられており、前記複数の溝流路の前記第２の部分が、前記複数の溝流路の前記第２の部分から流れ出るろ過されていない空気に対して閉じられている、前記複数の溝流路の第１の部分および前記複数の溝流路の第２の部分と
   を備え、
   前記溝流路がピークを有し、前記溝流路付きシートが前記ピークからオフセットされた複数の突起部を備え、前記突起部が前記溝流路付きシートに沿って不均等に分布される、ろ過媒体パック。
2. 前記突起部が、前記溝流路付きシートの厚さの０．４から２４倍の高さを有する、請求項１に記載のろ過媒体パック。
3. 前記ピークは前記対面シートと実質的に接触しない、請求項１に記載のろ過媒体パック。
4. 上流側および下流側部分が非対称な体積を示す、請求項１に記載のろ過媒体パック。
5. ろ過媒体パックであって、
   （ａ）溝流路付きシートと、対面シートと、前記溝流路付きシートと前記対面シートとの間で延在する複数の溝流路とを備える単一面媒体の複数の層と、
   （ｂ）前記複数の溝流路の第１の部分および前記複数の溝流路の第２の部分であって、前記ろ過媒体パックの第１の面または第２の面の一方から入り、かつ前記ろ過媒体パックの前記第１の面または前記第２の面の他方から出る空気が前記溝流路付きシートと前記対面シートの少なくとも１つを通過して、前記空気がろ過されるように、前記複数の溝流路の前記第１の部分が、前記複数の溝流路の前記第１の部分に流れ込むろ過されていない空気に対して閉じられており、前記複数の溝流路の前記第２の部分が、前記複数の溝流路の前記第２の部分から流れ出るろ過されていない空気に対して閉じられている、前記複数の溝流路の第１の部分および前記複数の溝流路の第２の部分と
   を備え、
   前記溝流路がピークを有し、前記溝流路付きシートが前記ピークからオフセットされた複数の突起部を備え、前記突起部が前記対面シートと接触し、前記突起部が、前記対面シートと接触しない前記溝流路付きシートの部分には実質的に存在しない、ろ過媒体パック。
6. 前記突起部が島を備える、請求項５に記載のろ過媒体パック。
7. 前記突起部が０．２から３ミリメートルの高さを有する、請求項５に記載のろ過媒体パック。
8. 前記突起部が、前記溝流路付きシートの前記溝流路の高さの１０から９０パーセントである、請求項５に記載のろ過媒体パック。

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