JP7804397B2 - フィルタ媒体、フィルタ媒体要素及びフィルタ要素 - Google Patents

フィルタ媒体、フィルタ媒体要素及びフィルタ要素

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、全ての指定国に対する出願人である米国国内企業Ｄｏｎａｌｄｓｏｎ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．並びに全ての指定国に対する発明者である米国国民Ｄａｎｉｅｌ Ｅ．Ａｄａｍｅｋ、米国国民Ｓｃｏｔｔ Ｍ．Ｂｒｏｗｎ及び米国国民Ｍａｒｋ Ａ．Ｓａｌａの名義で２０１９年６月１１日にＰＣＴ国際特許出願として出願されており、且つ２０１８年６月１１日に出願された米国仮特許出願第６２／６８３，５４２号明細書の優先権を主張するものであり、この内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本明細書における実施形態は、フィルタ媒体、フィルタ媒体要素、フィルタ要素、空気清浄機、並びにフィルタ媒体、媒体要素、要素及び空気清浄機を作製及び使用する方法に関する。より具体的には、本明細書における実施形態は、ｚ流フィルタ媒体、媒体要素及びフィルタ要素に関する。
発明者であるＲｏｃｋｌｉｔｚの米国特許第７，９５９，７０２号明細書で説明されているものなどのＺ流フィルタ媒体は、媒体の複数の層を有する。各層は、縦溝付きシートと、対面シートと、濾過媒体要素の第１の面から第２の面に延びる複数の縦溝とを有する。複数の縦溝の第１の部分は、複数の縦溝の第１の部分に流入する未濾過空気に対して閉鎖され、且つ複数の縦溝の第２の部分は、複数の縦溝の第２の部分から流出する未濾過空気に対して閉鎖される。媒体要素の一方の面における縦溝内に入った空気は、媒体要素の他方の面における縦溝から流出する前にフィルタ媒体を通過する。
ｚ流媒体は、多くの利益を有するが、要素にわたる圧力降下が低減され且つ／又は微粒子負荷能力が改善されたフィルタ媒体、媒体要素及び要素を含め、フィルタ性能の改善の必要性が依然としてある。
本出願は、フィルタ媒体、フィルタ媒体要素、フィルタ要素及び２つ以上の異なる媒体構成を備えた空気清浄機に関し、加えて、媒体、媒体要素、フィルタ要素及び空気清浄機を作製及び使用する方法に関する。異なる媒体構成は、例えば、ｚ流フィルタ媒体における異なる縦溝形状であり得る。２つ以上の異なる媒体構成の使用は、単一の媒体構成の使用に比べて圧力降下の低減及び／又は負荷能力の増加などの性能の改善を可能にする。
例示的な実装形態において、２つの異なる媒体部は、単一のフィルタ要素に組み込まれ、２つの媒体部は、異なる圧力降下及び負荷特性を有する。圧力降下及び負荷特性における媒体部間の差異は、概して、製造上のばらつきによるフィルタ要素内で観察される通常のばらつきよりも小さく、したがって、概して、その差は、特定の測定及び変動パラメータについて少なくとも５パーセントであり、より典型的には特定の測定及び変動パラメータについて少なくとも１０パーセントである。
例示的な構成において、第１の媒体部は、第２の媒体部よりも初期圧力降下が低い一方、第２の媒体部は、第１の媒体部よりも粉塵保持能力が高い。特定の構造では、これらの２つの媒体部の組み合わせにより、これらの媒体の１つのみで作製された媒体要素により達成される性能よりも優れた性能であって、各媒体部の性能を単に平均化するのみで達成される性能よりも優れた性能を有する要素が得られる。したがって、ハイブリッドフィルタ要素は、単に一方の媒体又は他方の媒体のみを用いて作製された媒体要素に比べて（例えば）初期圧力降下の低減を示すが、負荷の増加も示す可能性がある。
例示的な実施形態は、気流から微粒子を除去するための空気濾過要素であって、
ａ）第１の複数の縦溝と、
ｂ）第１の複数の縦溝に対して平行流構成で配置された第２の複数の縦溝であって、第１の複数の縦溝と比較して縦溝形状、縦溝大きさ、縦溝高さ、縦溝幅、縦溝長さ、縦溝断面積又はフィルタ媒体における相違を呈する第２の複数の縦溝と
を含み、
第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝は、共通の上流面と共通の下流面とを有し、且つ
略一定の速度でフィルタ要素に粉塵負荷がかかったときに、第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝は、次のように機能する、すなわち、
ａ）第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝は、上流面から下流面への初期圧力降下が略等しく、
ｂ）第１の複数の縦溝の初期速度は第２の複数の縦溝の初期速度よりも大きく、
ｃ）粉塵負荷時に、
ｉ）第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝にわたる圧力降下は、第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝の速度が互いに変化している間に互いに略等しいままであり、並びに
ｉｉ）第１の複数の縦溝を通る速度は低下し、且つ第２の複数の縦溝を通る速度は、少なくとも第２の複数の縦溝を通る速度が第１の複数の縦溝を通る速度よりも大きくなるまで増加する、
空気濾過要素である。
実施形態において、第２の複数の縦溝の速度よりも大きな第１の複数の縦溝の速度から第１の複数の縦溝の速度よりも大きな第２の複数の縦溝の速度への移行は、媒体要素が粉塵負荷能力の１０パーセントまで負荷を受ける前に生じる。
実施形態において、第２の複数の縦溝の速度よりも大きな第１の複数の縦溝の速度から第１の複数の縦溝の速度よりも大きな第２の複数の縦溝の速度への移行は、媒体要素が粉塵負荷能力の１５パーセントまで負荷を受ける前に生じる。
実施形態において、第２の複数の縦溝の速度よりも大きな第１の複数の縦溝の速度から第１の複数の縦溝の速度よりも大きな第２の複数の縦溝の速度への移行は、媒体要素が粉塵負荷能力の２０パーセントまで負荷を受ける前に生じる。
初期圧力降下は、１水柱インチ未満、２水柱インチ未満、又は３、４若しくは５水柱インチ未満などの、第１の部分の媒体負荷を測定するように意図されている。初期圧力降下はまた、要素が（例えば）最大圧力降下の１パーセント、最大圧力降下の２パーセント、最大圧力降下の５パーセント、又は圧力降下の１０パーセントに達する点として測定することができる。
縦溝高さは、例えば、媒体の個々の層が様々な高さを有するように、媒体の複数の層が異なる高さを有するように、又は媒体のより大きい部分が異なる高さを有するように変化させることができる。
媒体のこれらの種々の層及び部分を通る流れは、典型的には平行流である。本明細書で使用される場合、「平行」という用語は、濾過される流体流が第１の複数の縦溝と第２の複数の縦溝とに分岐し、次いで典型的には後に再び合流する構造を指す。そのようなものとして、「平行」は、縦溝自体が幾何学的に平行な構成で配置されることを必要とするのではなく（そのような構成で配置されることが多いが）、むしろ複数の縦溝が互いに対して平行流を呈することを必要とする。したがって、「平行」流は、（流れがある複数の縦溝から次に第２の複数の縦溝内に直列流で入る）「直列」流とは対照的に使用される。
本明細書の開示に従って作製された構造は、例えば、単一の媒体型で作製されるフィルタ媒体要素及び要素に比べて圧力降下及び粉塵負荷の両方の改善を可能にすることができる。加えて、いくつかの実装形態では、初期圧力降下を著しく増加させずに、より多くの媒体を規定の体積に追加することができる。そのようなものとして、粉塵負荷能力が依然として比較的高いままで初期圧力降下が比較的低い媒体構造を作り出すことができる。この改善は、初期圧力降下が低い（但し、粉塵負荷能力が低い）第１の媒体と、初期圧力降下がより高い（及び粉塵負荷能力がより高い）第２の媒体とを組み合わせることにより得ることができる。結果として得られる複合媒体は、いくつかの実施形態では、第１の媒体と同様の初期圧力降下を示すが、第２の媒体の粉塵負荷を有する。
所与の媒体表面積により多くの粉塵負荷がかかるのみならず、特定の体積内により多くの媒体を得るために、ハイブリッド媒体構造の利益を利用することも可能である。したがって、より少ない媒体を有する一方で媒体性能の改善を実現することが可能である。
例示的な実施形態において、気流から微粒子を除去するための空気濾過要素は、ａ）第１の複数の縦溝と、ｂ）第１の複数の縦溝に対して平行流構成で配置された第２の複数の縦溝であって、第１の複数の縦溝と比較して縦溝形状、縦溝大きさ、縦溝高さ、縦溝幅、縦溝長さ、縦溝断面積又はフィルタ媒体における相違を呈する第２の複数の縦溝とを含み、第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝は、共通の上流面と共通の下流面とを有し、且つ略一定の速度でフィルタ要素に粉塵負荷がかかったときに、第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝は、次のように機能する、すなわち、
ａ）第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝は、上流面から下流面への初期圧力降下が略等しく、
ｂ）第１の複数の縦溝の初期速度は第２の複数の縦溝の初期速度よりも大きく、
ｃ）図３Ａに示すような、粉塵負荷時に、
ｉ）第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝にわたる圧力降下は、第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝の速度が互いに変化している間に互いに略等しいままであり、並びに
ｉｉ）第１の複数の縦溝を通る速度は低下し、且つ第２の複数の縦溝を通る速度は、少なくとも第２の複数の縦溝を通る速度が第１の複数の縦溝を通る速度よりも大きくなるまで増加する。
例示的な実装形態において、気流から微粒子を除去するための空気濾過媒体要素は、ａ）第１の複数の縦溝と、ｂ）第１の複数の縦溝に対して平行流構成で配置された第２の複数の縦溝であって、第１の複数の縦溝と比較して縦溝形状、縦溝大きさ、縦溝高さ、縦溝幅、縦溝断面積、縦溝長さ又はフィルタ媒体における相違を呈する第２の複数の縦溝とを含み、第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝は、共通の上流面と共通の下流面とを有する。フィルタ要素に粉塵負荷がかかったときに、第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝は、次のように機能する、すなわち、
ａ）第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝が同じ媒体要素速度で別々に試験されたときに、第１の複数の縦溝の初期圧力降下ΔＰ１，ｉは、第２の複数の縦溝にわたる初期圧力降下ΔＰ２，ｉよりも小さく、且つ第１の複数の縦溝の圧力降下／負荷曲線の時間ａでの初期勾配Δ（ΔＰ１，ｉ／Ｌ１，ｉ）ａは、第２の複数の縦溝の圧力降下／負荷曲線の初期勾配Δ（ΔＰ２，ｉ／Ｌ２，ｉ）ａよりも大きく、
Δ（ΔＰ１，ｉ／Ｌ１，ｉ）ａ＞Δ（ΔＰ２，ｉ／Ｌ２，ｉ）ａ
ｂ）第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝が組み合わされて平行流で同時に試験されたときに、時間ａでの第１の複数の縦溝の初期速度Ｖ１，ａは、時間ａでの第２の複数の縦溝の初期速度Ｖ２，ａよりも大きく、
Ｖ１，ａ＞Ｖ２，ａ
ｃ）第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝が組み合わされて平行流で同時に試験されたときに、次の時間ｂでの第１の複数の縦溝の第２の中間速度Ｖ１，ｂは、第２の複数の縦溝の中間速度Ｖ２，ｂに等しく、
Ｖ１，ｂ＝Ｖ２，ｂ
ｄ）第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝が組み合わされて平行流で同時に試験されたときに、次の時間ｃでの第１の複数の縦溝の第３の速度Ｖ１，ｃは、第２の複数の縦溝の第３の速度Ｖ２，ｃよりも小さい。
Ｖ１，ｃ＜Ｖ２，ｃ
例示的な実装形態において、気流から微粒子を除去するための空気濾過要素は、ａ）第１の複数の縦溝と、ｂ）第１の複数の縦溝に対して平行流構成で配置された第２の複数の縦溝であって、第１の複数の縦溝と比較して縦溝形状、縦溝大きさ、縦溝高さ、縦溝幅、縦溝断面積、縦溝長さ又はフィルタ媒体における相違を呈する第２の複数の縦溝とを含み、第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝は、共通の上流面と共通の下流面とを有する。平行流条件下で同時に粉塵負荷がかかったときに、且つ媒体要素の圧力降下が少なくとも１０水柱インチである箇所に負荷がかかったときに、第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝は、次のように機能する、すなわち、
ａ）第１の複数の縦溝の時間平均速度
は、濾過要素全体の時間平均速度
よりも小さく、且つ第２の複数の縦溝の時間平均速度
は、濾過要素の時間平均速度
よりも大きく、
ｂ）第１の複数の縦溝の負荷の変化ΔＬ１は、第１の複数の縦溝の時間平均速度で試験されたときの第１の複数の縦溝の負荷
から要素の時間平均速度で試験されたときの第１の複数の縦溝の負荷
を差し引いたものに等しく、
ｃ）第２の複数の縦溝の負荷の変化ΔＬ２は、第２の複数の縦溝の時間平均速度で試験されたときの第２の複数の縦溝の負荷
から要素の時間平均速度で試験されたときの第２の複数の縦溝の負荷
を差し引いたものに等しく、
ｄ）ΔＬ１とΔＬ２の合計は０よりも大きい。
ΔＬ１＋ΔＬ２＞０
例示的な実装形態において、気流から微粒子を除去するための濾過媒体要素は、ａ）第１の複数の縦溝と、ｂ）第１の複数の縦溝に対して平行流構成で配置された第２の複数の縦溝であって、第１の複数の縦溝と比較して縦溝形状、縦溝大きさ、縦溝高さ、縦溝幅、縦溝長さ、縦溝断面積又はフィルタ媒体における相違を呈する第２の複数の縦溝とを含み、第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝は、共通の上流面と共通の下流面とを有し、且つ第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝は、次のように機能する、すなわち、
ｉ）圧力降下ΔＰは、流量Ｑが増加するにつれて増大し、
ｉｉ）負荷前に、第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝は別々に且つ同じ速度で試験されたときに、第１の複数の縦溝の初期圧力降下ΔＰ１，０は、第２の複数の縦溝にわたる初期圧力降下ΔＰ２，０よりも小さく、
ΔＰ１，０＜ΔＰ２，０
ｉｉｉ）平行にして試験されたときに、負荷前の第１の複数の縦溝の速度は、負荷前の空気濾過要素の平均速度よりも大きく、且つ負荷前の第２の複数の縦溝の速度は、負荷前の空気濾過媒体要素の平均速度よりも小さく、
Ｖ１，０＞Ｖ（要素 平均），０
Ｖ２，０＜Ｖ（要素 平均），０
ｖ）平行にして試験されたときに、圧力降下における相違Δ（ΔＰ１）は、第１の複数の縦溝の速度で試験された第１の複数の縦溝の負荷前の圧力降下ΔＰ１，０，（Ｖ１，０）から濾過要素の平均速度で試験されたときの第１の複数の縦溝の負荷前の圧力降下ΔＰ１，０，（Ｖ要素 平均，０）を差し引いたものに等しく、
Δ（ΔＰ１）＝ΔＰ１，０，（Ｖ１，０）－ΔＰ１，０，（Ｖ要素 平均，０）
ｖ）平行にして試験されたときに、第２の複数の縦溝の圧力降下における相違Δ（ΔＰ２）は、第２の複数の縦溝の速度で試験された第２の複数の縦溝の負荷前の圧力降下ΔＰ２，０，（Ｖ２，０）から濾過要素の平均速度で試験されたときの第２の複数の縦溝の負荷前の圧力降下ΔＰ２，０，（Ｖ要素 平均，０）を差し引いたものに等しく、
Δ（ΔＰ２）＝ΔＰ２，０，（Ｖ２，０）－ΔＰ２，０，（Ｖ要素 平均，０）
ｄ）Δ（ΔＰ１）とΔ（ΔＰ２）の合計は０よりも小さい。
Δ（ΔＰ１）＋Δ（ΔＰ２）＜０
例示的な構造において、第１の媒体要素は、例えば、（パック体積により測定された）媒体要素の約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０又は９０パーセントを占めることができ、且つ第２の媒体要素は、例えば、（パック体積により測定された）媒体要素の約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０又は９０パーセントを占めることができる。本明細書で使用される場合、パック体積とは、パックの境界内に含まれる領域を測定したときに媒体要素が占める総体積を意味する。したがって、パック体積は、粉塵が入り込むことができる上流側開放体積及び濾過された空気が通って媒体要素の外に進む下流側体積のみならず、媒体自体も含むことができる。代替的に、第１の複数の縦溝は、パック体積の２０～４０パーセントを占め、且つ第２の複数の縦溝は、パック体積の６０～８０パーセントを占める。他の実装形態において、第１の複数の縦溝は、パック体積の４０～６０パーセントを占め、且つ第２の複数の縦溝は、パック体積の６０～４０パーセントを占める。更に別の実装形態において、第１の複数の縦溝は、媒体要素の入口面の６０～９０パーセントを占め、且つ第２の複数の縦溝は、パック体積の４０～１０パーセントを占める。
そのような例示的な構造において、第１の媒体要素は、例えば、（媒体表面積により測定された）媒体要素の約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０又は９０パーセントであり得、且つ第２の媒体は、例えば、（媒体表面積により測定された）媒体要素の約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０又は９０パーセントであり得る。本明細書で使用される場合、パック表面積は、媒体要素が分解されて媒体が引き伸ばされた場合の各媒体要素における媒体の総表面積を意味する。代替的に、第１の複数の縦溝は、媒体表面積の２０～４０パーセントを占め、且つ第２の複数の縦溝は、媒体表面積の６０～８０パーセントを占める。他の実装形態において、第１の複数の縦溝は、媒体表面積の入口面の４０～６０パーセントを占め、且つ第２の複数の縦溝は、媒体表面積パックの６０～４０パーセントを占める。更に別の実装形態において、第１の複数の縦溝は、媒体表面積の６０～９０パーセントを占め、且つ第２の複数の縦溝は、媒体表面積の４０～１０パーセントを占める。特定の媒体型が占める入口面の部分により媒体要素を特徴付けることも可能である。いくつかの実装形態において、（第１の複数の縦溝を含む）第１の媒体要素は、媒体要素の入口面の１０～９０パーセント、例えば媒体要素の入口面の１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０又は９０パーセントを占め、且つ（第２の複数の縦溝を含む）第２の媒体要素は、媒体要素の入口面の９０～１０パーセント、例えば媒体要素の入口面の９０、８０、７０、６０、５０、４０、３０、２０又は１０パーセントを占める。代替的に、第１の複数の縦溝は、媒体要素の入口面の２０～４０パーセントを占め、且つ第２の複数の縦溝は、媒体要素の入口面の６０～８０パーセントを占める。他の実装形態において、第１の複数の縦溝は、媒体要素の入口面の４０～６０パーセントを占め、且つ第２の複数の縦溝は、媒体要素の入口面の６０～４０パーセントを占める。更に別の実装形態において、第１の複数の縦溝は、媒体要素の入口面の６０～９０パーセントを占め、且つ第２の複数の縦溝は、媒体要素の入口面の４０～１０パーセントを占める。
濾過媒体要素の別の実施形態は、第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝に対して平行流で配置された第３の複数の縦溝を含み、第１の複数の縦溝、第２の複数の縦溝及び第３の複数の縦溝は、縦溝形状、縦溝大きさ、縦溝高さ、縦溝幅、縦溝断面積、テーパ又はフィルタ媒体における規則的であり且つ繰り返しの相違を呈する。任意選択的に、第１の複数の縦溝、第２の複数の縦溝及び第３の複数の縦溝の各々は、別個の複数の層内に配置される。いくつかの実装形態では、４つ以上の複数の縦溝が平行流で配置され、複数の縦溝の各々は、縦溝形状、縦溝大きさ、縦溝高さ、縦溝幅、縦溝断面積又はフィルタ媒体における相違を呈することが理解されるであろう。多くの場合、縦溝特性におけるこれらの相違は、繰り返しの相違であり、多くの場合に規則的な繰り返しの相違である。
３種類の縦溝を有する例示的な構造において、第１の縦溝、第２の縦溝及び第３の縦溝は、第１の複数の縦溝が媒体要素の体積の２０～５０パーセント、例えば媒体要素の体積の２０、３０、４０又は５０パーセントを占め、第２の複数の縦溝がパックの体積の２０～５０パーセント、例えば媒体要素の体積の２０、３０、４０又は５０パーセントを占め、且つ第３の複数の縦溝が媒体要素の体積の２０～５０パーセント、例えば媒体要素の体積の２０、３０、４０又は５０パーセントを占めるように選択することができる。
３種類の縦溝を有する例示的な構造において、第１の縦溝、第２の縦溝及び第３の縦溝は、第１の複数の縦溝が媒体要素の媒体表面積の２０～５０パーセント、例えばフィルタ媒体要素の媒体表面積の２０、３０、４０又は５０パーセントを占め、第２の複数の縦溝が媒体要素の媒体表面積の２０～５０パーセント、例えば媒体要素の媒体表面積の２０、３０、４０又は５０パーセントを占め、且つ第３の複数の縦溝が媒体要素の媒体表面積の２０～５０パーセント、例えば媒体要素の表面積の２０、３０、４０又は５０パーセントを占めるように選択することができる。
３種類の縦溝を有する例示的な構造において、第１の縦溝、第２の縦溝及び第３の縦溝は、第１の複数の縦溝が媒体要素の入口面の２０～５０パーセント、例えばフィルタ媒体要素の入口面の２０、３０、４０又は５０パーセントを占め、第２の複数の縦溝が媒体要素の入口面の２０～５０パーセント、例えばフィルタ媒体要素の入口面の２０、３０、４０又は５０パーセントを占め、且つ第３の複数の縦溝が媒体要素の入口面の２０～５０パーセント、例えば媒体要素の入口面の２０、３０、４０又は５０パーセントを占めるように選択することができる。
例示的な空気濾過媒体要素は、縦溝付きｚ流媒体の複数の層を有する。いくつかの構造において、媒体の各層は、対面シートと縦溝付きシートとを有する。各縦溝付きシートは、縦溝形状、縦溝大きさ、縦溝高さ、縦溝幅、縦溝断面積又はフィルタ媒体における規則的であり且つ繰り返しの相違を呈する複数の縦溝を含む。これらの複数の縦溝は、平行流パターンで配置される。対面シートは、例えば、縦溝付きシートを形成する同じ材料で構築することができ、又は異なる材料で構築することができる。対面シートは、典型的には縦溝付きではないが、いくつかの構造では縦溝付きであり得る。対面シートは、濾過特性を有するか又は濾過特性を示さない非濾過材料（スペーサ材料など）であり得る。また、対面シートは、各縦溝付きシートの全部又は一部分のみを覆うことができる。対面シートは、連続したものであるか、又は別個の対面シートセグメントが各対面シートに対して位置決めされるようにセグメント化されたものであり得る。
複数の縦溝における異なる媒体型は、互いに平行流で位置する。上述のように、本明細書で使用される場合、「平行」という用語は、濾過される流体流が第１の複数の縦溝と第２の複数の縦溝とに分岐し、次いで典型的には後に再び合流する構造を指す。そのようなものとして、「平行」は、縦溝自体が幾何学的に平行な構成で配置されることを必要とするのではなく（そのような構成で配置されることが多いが）、むしろ複数の縦溝が互いに対して略平行流を有することを必要とする。したがって、「平行」流は、流れがある複数の縦溝から次に第２の複数の縦溝内に入る「直列」流とは対照的に使用される。巻き付け構造などのいくつかの構造では、流体流れがフィルタ媒体の隣り合う部分間に存在し得ることが理解されるであろう。
また、平行流は、平行流が存在する限り、複数の縦溝及び第２の複数の縦溝が同じ縦溝長さ又は異なる縦溝長さを有する媒体要素を含むことができることが理解されるであろう。同様に、第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝は、単一の前面及び単一の後面を有することができ、互いに面一である前面及び後面を有することができ、又は互いにずらされる前面及び後面を有することができる。いくつかの構成において、第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝は、互いに区分されるが、それにしても平行流で区分されるので、単一の要素としての機能を果たす。
媒体は、交互に位置する片面層を含む様々な構造（例えば、Ａ、Ｂ及びＣの各々が異なる縦溝型を指し且つ「／」が別個の層を表す、構造Ａ／Ｂ／Ｃ／Ａ／Ｂ／Ｃ．．．）で媒体要素内に配置することができる。したがって、Ａ／Ｂ／Ｃ／Ａ／Ｂ／Ｃ．．．．は、構成Ａを有する縦溝の第１の層と、続いて構成Ｂを有する縦溝の第２の層と、構成Ｃを有する縦溝の第３の層とを備えた縦溝付き媒体を指す。この順序は、Ａ／Ｂ／Ｃ／Ａ／Ｂ／Ｃ配置では層について４回、５回及び６回繰り返される。このＡ／Ｂ／Ｃ配置は、完全な媒体要素を作り出すために何度も繰り返すことができる。
「Ａ」、「Ｂ」及び「Ｃ」縦溝という用語の使用は、異なる特性を備えた媒体を表すように意図されている。例えば、種類Ａの縦溝は、種類Ｂ若しくは種類Ｃの縦溝よりも高さが大きいことができ、又は種類Ｂの縦溝は、種類Ａ若しくは種類Ｃの縦溝よりも幅が大きいか若しくは小さいことができ、又は種類Ａの縦溝は、種類Ｂ若しくはＣの縦溝よりも効率及び／若しくは透過性が高い媒体で形成することができる。
構造Ａ／Ａ／Ａ／Ａ／Ｂ／Ｂ／Ｂ／Ｃ／Ｃ／Ｃを備えた媒体要素など、同様の縦溝の層がグループ化される構造内に媒体を配置できることも理解されるであろう。この構造には、Ａ縦溝を備えた４つの層と、Ｂ縦溝を備えた３つの層と、Ｃ縦溝を備えた３つの層とが存在する。縦溝の種類Ａ、Ｂ及びＣを備えた層の各々がグループ化される。異なる種類の縦溝を含む異なる媒体領域は、積層構成又は巻き付け構成で配置されることなどにより、互いに直接接触することができる。媒体領域は、異なる媒体領域が仕切り又は他の構成要素により区分されるようにも配置される。
縦溝大きさ、媒体要素大きさなどに応じてグループ化された３つの層又は４つの層よりも多くの同様の縦溝が存在し得ることも理解されるであろう。媒体要素は、（例えば）Ａ縦溝の１０個、２０個、３０個若しくは４０個のグループ化された層又はＢ縦溝の１０個、２０個、３０個若しくは４０個のグループ化された層などの各媒体の多くの層で構築され得る。
いくつかの構造において、縦溝は、層間のみならず、層内においても繰り返し変化させることができる。例えば、構造ＡＢＣ．．．／ＤＥＦ．．．／ＡＢＣ．．．／ＤＥＦ．．．／ＡＢＣ．．．／ＤＥＦ．．．を有する媒体要素では、縦溝Ａと、縦溝Ｂと、縦溝Ｃとを有する層は、縦溝Ｄと、縦溝Ｅと、縦溝Ｆとを有する層と交互に位置する。他の例は、非限定的に、ＡＢ．．．．／ＣＤＥＦ．．．／ＡＢ．．．／ＣＤＥＦを備えた媒体要素及びＡ．．．／ＢＣＤ．．．／Ａ．．．／ＢＣＤ．．．を備えた媒体要素を含む。
所与のフィルタ媒体要素又は空気清浄機内の２つ以上の縦溝構成の使用により、ある縦溝構成のより低い初期制限と第２の縦溝構成の粉塵保持能力とを有することを含む種々の利益をもたらすことができる。したがって、複合媒体で形成された要素は、１つの縦溝構成のみで形成された要素よりも優れた性能を有することができる。このように、異なる種類及び様式の縦溝形状を組み合わせることにより、コスト、初期圧力降下、負荷能力又はフィルタ性能の他の態様の１つ又は複数の改善が可能となる。
いくつかの構造において、媒体の相対位置は、所望の要素特性により決定される。例えば、初期制限を低減するように媒体が内部に取り付けられる空気清浄機の構成のために、面風速の最も高いフィルタ要素の領域に透過性のより高い媒体を配置することができる。他の実施形態では、フィルタ要素の初期効率を改善するために、より高効率の媒体は、面風速の最も高い領域に配置される。
本概要は、本出願の教示の一部の概説であり、本主題を排他的又は網羅的に取り扱うことを意図するものではない。更なる詳細は、詳細な説明及び添付の特許請求の範囲に見出される。他の態様は、以下の詳細な説明を読んで理解し、その一部を成す図面を見ることで当業者に明らかになり、詳細な説明及び図面の各々は、限定的な意味で解釈されるべきではない。本明細書の範囲は、添付の特許請求の範囲及びその法的均等物により定義される。
態様は、以下の図との関連でより詳細に理解され得る。
例示的な実施形態に従って作製された例示的なフィルタ要素の斜視図である。 フィルタ媒体の一部の拡大概略断面図である。 上側対面シート及び下側対面シートに沿った縦溝付き媒体のシートの部分拡大断面図である。 図３Ａは、要素の性能の概略図である（この図は、代表的なものであり、実測試験データに基づいていない）。 図３Ｂは、要素の性能の概略図である（この図は、代表的なものであり、実測試験データに基づいていない）。 図３Ｃは、要素の性能の概略図である（この図は、代表的なものであり、実測試験データに基づいていない）。 図３Ｄは、要素の性能の概略図である（この図は、代表的なものであり、実測試験データに基づいていない）。 図３Ｅは、要素の性能の概略図である（この図は、代表的なものであり、実測試験データに基づいていない）。 図３Ｆは、要素の性能の概略図である（この図は、代表的なものであり、実測試験データに基づいていない）。 図４Ａは、２種類のフィルタ媒体を備えた巻回構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素の上面概略図である。 図４Ｂは、３種類のフィルタ媒体を備えた巻回構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素の上面概略図である。 フィルタ媒体の積層構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素の上面概略図である。 フィルタ媒体の積層構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素の上面概略図である。 フィルタ媒体の積層構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素の上面概略図である。 ３種類のフィルタ媒体を備えた積層構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素の上面概略図である。 図９は、２種類のフィルタ媒体を備えた積層構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素の上面概略図である。 図１０は、２種類のフィルタ媒体を備えた積層構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素の上面概略図である。 図１１は、２種類のフィルタ媒体を備えた積層構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素の上面概略図である。 ２種類のフィルタ媒体を備えた積層構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素の上面概略図である。 ２種類のフィルタ媒体を備えた積層構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素の上面概略図である。 ３種類のフィルタ媒体を備えた積層構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素の上面概略図である。 ２種類のフィルタ媒体を備えた巻回構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素の上面概略図である。 ３種類のフィルタ媒体を備えた巻回構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素の上面概略図である。 ３種類のフィルタ媒体を備えた積層構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素の上面概略図である。 ２種類のフィルタ媒体を備えた積層構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素の上面概略図である。 ２種類のフィルタ媒体を備えた積層構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素の上面概略図である。 ２種類のフィルタ媒体を備えた積層構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素の上面概略図である。 ２種類のフィルタ媒体を備えた積層構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素の上面概略図である。 ２種類のフィルタ媒体を備えた積層構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素の上面概略図である。 ３種類のフィルタ媒体を備えた積層構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素の上面概略図である。 ２種類のフィルタ媒体を備えた巻回構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素の上面概略図である。 ２種類のフィルタ媒体を備えた巻回構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素の上面概略図である。 ３種類のフィルタ媒体を備えた巻回構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素の上面概略図である。 ３種類のフィルタ媒体を備えた巻回構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素の上面概略図である。 ２種類のフィルタ媒体を備えた巻回構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素の上面概略図である。 ２種類のフィルタ媒体を備えた巻回構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素の上面概略図である。 異なる媒体型を備えたフィルタ要素の比較試験からの性能結果を示す。 種々の媒体構造についての粉塵負荷及び圧力降下を含む性能結果を示す。 種々の媒体構造についての粉塵負荷及び圧力降下を含む性能結果を示す。 種々の媒体構造についての粉塵負荷及び圧力降下を含む性能結果を示す。 種々の媒体構造についての粉塵負荷及び圧力降下を含む性能結果を示す。 種々の媒体構造についての粉塵負荷及び圧力降下を含む性能結果を示す。 種々の媒体構造についての粉塵負荷及び圧力降下を含む性能結果を示す。
実施形態は、種々の修正形態及び代替形態を受け入れる余地があるが、実施形態の詳細は、例及び図面によって示され、詳細に説明される。しかしながら、本明細書の範囲は、説明する実施形態に限定されるものではないことを理解すべきである。逆に、本発明は、本明細書の趣旨及び範囲内に含まれる修正形態、均等物並びに代替形態を網羅するものである。
本出願は、例示的な実施形態において、縦溝付き媒体の複数の層を含む空気濾過媒体要素であって、各層が第１の複数の縦溝と第２の複数の縦溝とを含み、第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝は、平行流構成で配置され、第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝は、縦溝形状、縦溝大きさ、縦溝高さ、縦溝幅、縦溝長さ、縦溝断面積又はフィルタ媒体における相違を呈する、空気濾過媒体要素を対象とする。例示的な実施形態において、それらの相違は、第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝のテーパ形状における相違である。
これらの複数の縦溝は、平行流で配置される。上述のように、これに関連して使用される場合、「平行」という用語は、濾過される流体流が第１の複数の縦溝と第２の複数の縦溝とに分岐し、次いで典型的には後に再び合流する構造を指す。そのようなものとして、「平行」は、縦溝自体が幾何学的に平行な構成で配置されることを必要とするのではなく（そのような構成で配置されることが多いが）、むしろ複数の縦溝が互いに対して平行流を呈することを必要とする。したがって、「平行」流は、（流れがある複数の縦溝から次に第２の複数の縦溝内に直列流で入る）「直列」流とは対照的に使用される。
いくつかの実装形態において、濾過媒体要素は、第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝が縦溝付き媒体の少なくとも１つの層内にまとめて配置されるように構築することができる。他の実装形態において、第１の複数の縦溝は、第１の複数の層内に配置され、且つ第２の複数の縦溝は、縦溝付き媒体の第２の複数の層内に配置される。これらの２つの構造は、個々の層が縦溝間の繰り返しの相違を有するように、且つ異なる層が組み合わされるようにも組み合わされ得る。
例示的な実施形態は、気流から微粒子を除去するための空気濾過要素であって、
ａ）第１の複数の縦溝と、
ｂ）第１の複数の縦溝に対して平行流構成で配置された第２の複数の縦溝であって、第１の複数の縦溝と比較して縦溝形状、縦溝大きさ、縦溝高さ、縦溝幅、縦溝長さ、縦溝断面積又はフィルタ媒体における相違を呈する第２の複数の縦溝と
を含み、
第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝は、共通の上流面と共通の下流面とを有し、且つ
略一定の速度でフィルタ要素に粉塵負荷がかかったときに、第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝は、次のように機能する、すなわち、
ａ）第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝は、上流面から下流面への初期圧力降下が略等しく、
ｂ）第１の複数の縦溝の初期速度は第２の複数の縦溝の初期速度よりも大きく、
ｃ）粉塵負荷時に、
ｉ）第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝にわたる圧力降下は、第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝の速度が互いに変化している間に互いに略等しいままであり、並びに
ｉｉ）第１の複数の縦溝を通る速度は低下し、且つ第２の複数の縦溝を通る速度は、少なくとも第２の複数の縦溝を通る速度が第１の複数の縦溝を通る速度よりも大きくなるまで増加する、
空気濾過要素である。
実施形態において、第２の複数の縦溝の速度よりも大きな第１の複数の縦溝の速度から第１の複数の縦溝の速度よりも大きな第２の複数の縦溝の速度への移行は、媒体要素が粉塵負荷能力の１０パーセントまで負荷を受ける前に生じる。
実施形態において、第２の複数の縦溝の速度よりも大きな第１の複数の縦溝の速度から第１の複数の縦溝の速度よりも大きな第２の複数の縦溝の速度への移行は、媒体要素が粉塵負荷能力の１５パーセントまで負荷を受ける前に生じる。
実施形態において、第２の複数の縦溝の速度よりも大きな第１の複数の縦溝の速度から第１の複数の縦溝の速度よりも大きな第２の複数の縦溝の速度への移行は、媒体要素が粉塵負荷能力の２０パーセントまで負荷を受ける前に生じる。
例示的な実装形態において、２つの異なる媒体要素は、単一のフィルタ要素に組み合わされ、２つの媒体要素は、異なる圧力降下及び負荷特性を有する。一例において、第１の媒体要素は、第２の媒体要素よりも初期圧力降下が低い一方、第２の媒体要素は、第１の媒体要素よりも粉塵保持能力が高い。特定の構造では、これらの２つの媒体の組み合わせにより、いずれかの媒体単独で達成される性能よりも優れた性能であって、各媒体要素の性能を単に平均化するのみで達成される性能よりも優れた性能を有する要素が得られる。したがって、ハイブリッドフィルタ要素は、（例えば）初期圧力流の低減を示すが、負荷の増加も示し得る。
例示的な実装形態において、気流から微粒子を除去するための空気濾過媒体要素は、第１の複数の縦溝と、第１の複数の縦溝に対して平行流構成で配置された第２の複数の縦溝であって、第１の複数の縦溝と比較して縦溝形状、縦溝大きさ、縦溝高さ、縦溝幅、縦溝長さ、縦溝断面積又はフィルタ媒体における相違を呈する第２の複数の縦溝とを含む。第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝は、共通の上流面と共通の下流面とを有し、且つ略一定の速度で粉塵負荷がかかったときに、第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝は、次のように機能する、すなわち、ａ）第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝は、上流面から下流面への初期圧力降下が略等しく、ｂ）第１の複数の縦溝の初期速度は第２の複数の縦溝の初期速度よりも大きく、ｃ）粉塵負荷時に、ｉ）第１の複数の縦溝を通る速度は低下し、且つ第２の複数の縦溝を通る速度は、少なくとも第２の複数の縦溝を通る速度が第１の複数の縦溝を通る速度よりも大きくなるまで増加し、並びにｉｉ）第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝にわたる圧力降下は、第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝の速度が互いに変化している間に互いに略等しいままである。
速度は、体積流量／要素体積である。速度範囲の例は、例えば、３００～３０００ｃｆｍ／立方フィートである。いくつかの実装形態において、速度は、５００～２０００ｃｆｍ／立方フィートの範囲である。特定の実施形態において、速度は、３００ｃｆｍ／立方フィートよりも大きい、５００ｃｆｍ／立方フィートよりも大きい、１０００ｃｆｍ／立方フィートよりも大きい、又は２０００ｃｆｍ／立方フィートよりも大きい。特定の実施形態において、速度は、３０００ｃｆｍ／立方フィート未満、２０００ｃｆｍ／立方フィート未満、１０００ｃｆｍ／立方フィート未満、又は５００ｃｆｍ／立方フィート未満である。
要素を通る流量は、例えば、２００～３０００立方フィート毎分（ｃｆｍ）とすることができる。いくつかの実装形態において、流量は、２００ｃｆｍよりも大きい、５００ｃｆｍよりも大きい、１０００ｃｆｍよりも大きい、１５００ｃｆｍよりも大きい、２０００ｃｆｍよりも大きい、又は２５００ｃｆｍよりも大きい。いくつかの実装形態において、流量は、３０００ｃｆｍ未満、２５００ｃｆｍ未満、２０００ｃｆｍ未満、１５００ｃｆｍ未満、１０００ｃｆｍ未満、又は５００ｃｆｍ未満である。
要素の終端部での制限は、例えば、１０～４０水柱インチであり得る。いくつかの実装形態において、終端部での制限は、１０水柱インチよりも大きい、１５水柱インチよりも大きい、２０水柱インチよりも大きい、２５水柱インチよりも大きい、３０水柱インチよりも大きい、又は３５水柱インチよりも大きい。いくつかの実装形態において、終端部での制限は、４０水柱インチ未満、３５水柱インチ未満、３０水柱インチ未満、２５水柱インチ未満、２０水柱インチ未満、又は１５水柱インチ未満である。
終端部への上昇の制限は、例えば、５～３５水柱インチであり得る。いくつかの実装形態において、終端部への上昇の制限は、５水柱インチよりも大きく、１０水柱インチよりも大きく、１５水柱インチよりも大きく、２０水柱インチよりも大きく、２５水柱インチよりも大きく、３０水柱インチよりも大きく、又は３５水柱インチよりも大きくてもよい。いくつかの実装形態において、終端部への上昇の制限は、４０水柱インチ未満、３５水柱インチ未満、３０水柱インチ未満、２５水柱インチ未満、２０水柱インチ未満、又は１５水柱インチ未満である。
例示的な構造において、第１の媒体要素は、例えば、（パック体積により測定された）媒体要素の約２０、３０、４０又は５０パーセントであり得、且つ第２の媒体要素は、例えば、（パック体積により測定された）媒体要素の約２０、３０、４０又は５０パーセントであり得る。本明細書で使用される場合、パック体積とは、パックの境界内に含まれる領域を測定したときの媒体要素が占める総体積を意味する。したがって、パック体積は、粉塵が入り込むことができる開放体積だけでなく、媒体自体も含むことができる。
このような例示的な構造において、第１の媒体要素は、例えば、（媒体表面積により測定された）媒体要素の約２０、３０、４０又は５０パーセントであり得、且つ第２の媒体要素は、例えば、（媒体表面積により測定された）媒体要素の約２０、３０、４０又は５０パーセントであり得る。本明細書で使用される場合、パック表面積とは、媒体要素が分解されて媒体が引き伸ばされた場合の各媒体要素における媒体の総表面積を意味する。
いくつかの実装形態において、第１の複数の縦溝は、媒体要素の入口面の１０～９０パーセントを占め、且つ第２の複数の縦溝は、媒体要素の入口面の９０～１０パーセントを占める。代替的に、第１の複数の縦溝は、媒体要素の入口面の２０～４０パーセントを占め、且つ第２の複数の縦溝は、媒体要素の入口面の６０～８０パーセントを占める。他の実装形態において、第１の複数の縦溝は、媒体要素の入口面の４０～６０パーセントを占め、且つ第２の複数の縦溝は、媒体要素の入口面の６０～４０パーセントを占める。更に別の実装形態において、第１の複数の縦溝は、媒体要素の入口面の６０～９０パーセントを占め、且つ第２の複数の縦溝は、媒体要素の入口面の４０～１０パーセントを占める。
濾過媒体要素の別の実施形態は、第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝に対して平行流で配置された第３の複数の縦溝を含み、第１の複数の縦溝、第２の複数の縦溝及び第３の複数の縦溝は、縦溝形状、縦溝大きさ、縦溝高さ、縦溝幅、縦溝断面積又はフィルタ媒体における規則的であり且つ繰り返しの相違を呈する。任意選択的に、第１の複数の縦溝、第２の複数の縦溝及び第３の複数の縦溝の各々は、別個の複数の層内に配置される。いくつかの実装形態では、４つ以上の複数の縦溝が平行流で配置され、複数の縦溝の各々は、縦溝形状、縦溝大きさ、縦溝高さ、縦溝幅、縦溝断面積又はフィルタ媒体における規則的であり且つ繰り返しの相違を呈することが理解されるであろう。
３種類の縦溝を有する例示的な構造において、第１の縦溝、第２の縦溝及び第３の縦溝は、第１の複数の縦溝が媒体要素の入口面の３０～５０パーセントを占め、第２の複数の縦溝が媒体要素の入口面の２０～４０パーセントを占め、且つ第３の複数の縦溝が媒体要素の入口面の２０～４０パーセントを占めるように選択することができる。
３種類の縦溝を有する別の例示的な構造において、第１の縦溝、第２の縦溝及び第３の縦溝は、第１の複数の縦溝が媒体要素の入口面の５０～７０パーセントを占め、第２の複数の縦溝が媒体要素の入口面の１０～３０パーセントを占め、且つ第３の複数の縦溝が媒体要素の入口面の１０～３０パーセントを占めるように選択することができる。
いくつかの実装形態では、片側フェーサ媒体の複数の層が巻回構成で配置される一方、他の実装形態では、フェーサ媒体が積層構成で配置される。
いくつかの構成において、片側フェーサ媒体の第１の複数の層及び第２の複数の層は、第１の複数の片側フェーサ媒体のもう１つの層が第２の複数の片側フェーサの１つ又は複数の層と交互に位置する混在構成で配置される。少なくとも３種類の片側フェーサ媒体を用いた例示的な実装形態において、片側フェーサ媒体の第１の複数の層及び第２の複数の層は、第１の複数の片側フェーサ媒体のもう１つの層が第２の複数の片側フェーサ媒体の１つ又は複数の層及び第３の複数の片側フェーサ媒体の１つ又は複数の層と交互に位置する混在構成で配置される。また、３種類の媒体が使用される場合、片側フェーサ媒体の第１の複数の層、第２の複数の層及び第３の複数の層は、第１の複数の片側フェーサ媒体のもう１つの層が第２の複数の片側フェーサ媒体の１つ又は複数の層及び第３の複数の片側フェーサ媒体の１つ又は複数の層と交互に位置する混在構成で配置することができる。いくつかの実装形態において、４種類以上のフィルタ媒体が使用され、これらの異なる種類の媒体は、混在方式又は異なる種類の媒体が媒体の種類間での混在なしに一緒に集められる凝集方式の方式のいずれかで組み込むことができる。代替的に、媒体は、ある媒体の５つの層と異なる媒体の３つの層とを有することなどにより、より小さいグループにまとめられ、次いで混在させることができる。
ここで、図面を参照すると、フィルタ媒体、媒体要素及び要素の更なる態様が特定される。
まず、図１に関して、例示的なフィルタ要素１０の斜視図が示されている。例示的なフィルタ要素１０は、入口１２と、要素１０の入口１２とは反対側にある出口１４と、要素１０内の巻回されたｚ流媒体２０とを含む。シール３０が入口１２を取り囲んだ状態で示されており、且つ支持フレーム４０が描かれている。濾過要素は、図１に示す流れとは逆の流れを有し得るため、入口１２と出口１４とが逆にされることも認識されるであろう。
図２Ａは、本明細書で説明するフィルタ媒体要素及びフィルタ要素に使用するのに好適な片側フェーサフィルタ媒体２００の一部の拡大概略断面図である。片側フェーサ媒体２００は、上側フェーサシート２２０及び下側フェーサシート２３０と共に縦溝付きシート２１０を含む。縦溝付きシート２１０は、複数の縦溝２５０を含む。内燃機関のための空気などの濾過される流体流は、流路２６０に沿って縦溝２５０内に入り、次いでフィルタ媒体を通過するまで縦溝に沿って進み、流体流路２７０に沿って異なる縦溝から外に出る。縦溝付き媒体要素を通るこの流体流れは、例えば、参照により全体が本明細書に組み込まれるＲｏｃｋｌｉｔｚの米国特許第７，９９，７０２号明細書で説明されている。
図２Ｂは、本発明の実施形態に従って構築及び配置された縦溝付きシート２８０と、上側フェーサシート２８２と、フェーサ媒体２８４とが例示的な縦溝寸法で示されている縦溝付き媒体のシートの拡大正面図である。縦溝付きシート２８０は、縦溝２８１を含む。縦溝２８１は、描かれている実施形態では、第１の１つの頂点から隣接する頂点まで測定された幅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、任意選択的に０．４５～０．３インチである。縦溝２８１は、隣接する同じ大きさの頂点から測定された高さＢも有する。縦溝２８１は、縦溝長さに直交する方向に測定された、縦溝付きシート２８１と対面シート２８２との間の領域を有する。その領域は、縦溝の高さ、幅又は形状が縦溝の長さに沿って変化する場合（縦溝がテーパ状である場合など）、縦溝の長さに沿って変化し得る。
例示的な実施形態において、気流から微粒子を除去するための空気濾過要素は、ａ）第１の複数の縦溝と、ｂ）第１の複数の縦溝に対して平行流構成で配置された第２の複数の縦溝であって、第１の複数の縦溝と比較して縦溝形状、縦溝大きさ、縦溝高さ、縦溝幅、縦溝長さ、縦溝断面積又はフィルタ媒体における相違を呈する第２の複数の縦溝とを含み、第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝は、共通の上流面と共通の下流面とを有し、且つ略一定の速度でフィルタ要素に粉塵負荷がかかったときに、第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝は、次のように機能する、すなわち、
ａ）第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝は、上流面から下流面への初期圧力降下が略等しく、
ｂ）第１の複数の縦溝の初期速度は第２の複数の縦溝の初期速度よりも大きく、
ｃ）図３Ａに示すような、粉塵負荷時に、
ｉ）第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝にわたる圧力降下は、第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝の速度が互いに変化している間に互いに略等しいままであり、並びに
ｉｉ）第１の複数の縦溝を通る速度は低下し、且つ第２の複数の縦溝を通る速度は、少なくとも第２の複数の縦溝を通る速度が第１の複数の縦溝を通る速度よりも大きくなるまで増加する。
これらの特性は、例えば、要素の流量の変化の概略図である図３Ａ（この図は、代表的なものであり、実測試験データに基づいていない）に示されている。
例示的な実装形態において、気流から微粒子を除去するための空気濾過媒体要素は、ａ）第１の複数の縦溝と、ｂ）第１の複数の縦溝に対して平行流構成で配置された第２の複数の縦溝であって、第１の複数の縦溝と比較して縦溝形状、縦溝大きさ、縦溝高さ、縦溝幅、縦溝断面積、縦溝長さ又はフィルタ媒体における相違を呈する第２の複数の縦溝とを含み、第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝は、共通の上流面と共通の下流面とを有する。フィルタ要素に粉塵負荷がかかったときに、第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝は、次のように機能する、すなわち、
ａ）第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝が同じ媒体要素速度で別々に試験されたときに、第１の複数の縦溝の初期圧力降下ΔＰ１，ｉは、第２の複数の縦溝にわたる初期圧力降下ΔＰ２，ｉよりも小さく、且つ第１の複数の縦溝の圧力降下／負荷曲線の時間ａでの初期勾配Δ（ΔＰ１，ｉ／Ｌ１，ｉ）ａは、第２の複数の縦溝の圧力降下／負荷曲線の初期勾配Δ（ΔＰ２，ｉ／Ｌ２，ｉ）ａよりも大きく、
Δ（ΔＰ１，ｉ／Ｌ１，ｉ）ａ＞Δ（ΔＰ２，ｉ／Ｌ２，ｉ）ａ
ｂ）第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝が組み合わされて平行流で同時に試験されたときに、時間ａでの第１の複数の縦溝の初期速度Ｖ１，ａは、時間ａでの第２の複数の縦溝の初期速度Ｖ２，ａよりも大きく、
Ｖ１，ａ＞Ｖ２，ａ
ｃ）第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝が組み合わされて平行流で同時に試験されたときに、次の時間ｂでの第１の複数の縦溝の第２の中間速度Ｖ１，ｂは、第２の複数の縦溝の中間速度Ｖ２，ｂに等しく、
Ｖ１，ｂ＝Ｖ２，ｂ
ｄ）第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝が組み合わされて平行流で同時に試験されたときに、次の時間ｃでの第１の複数の縦溝の第３の速度Ｖ１，ｃは、第２の複数の縦溝の第３の速度Ｖ２，ｃよりも小さい。
Ｖ１，ｃ＜Ｖ２，ｃ これらの特性は、例えば、要素の性能の概略図である図３Ｂ及び図３Ｃ（これらの図は、代表的なものであり、実測試験データに基づいていない）に示されている。
例示的な実装形態において、気流から微粒子を除去するための空気濾過要素は、ａ）第１の複数の縦溝と、ｂ）第１の複数の縦溝に対して平行流構成で配置された第２の複数の縦溝であって、第１の複数の縦溝と比較して縦溝形状、縦溝大きさ、縦溝高さ、縦溝幅、縦溝断面積、縦溝長さ又はフィルタ媒体における相違を呈する第２の複数の縦溝とを含み、第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝は、共通の上流面と共通の下流面とを有する。平行流条件下で同時に粉塵負荷がかかったときに、且つ媒体要素の圧力降下が少なくとも１０水柱インチである箇所に負荷がかかったときに、第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝は、次のように機能する、すなわち、
ａ）第１の複数の縦溝の時間平均速度
は、濾過要素全体の時間平均速度
よりも小さく、且つ第２の複数の縦溝の時間平均速度
は、濾過要素の時間平均速度
よりも大きく、
ｂ）第１の複数の縦溝の負荷の変化ΔＬ１は、第１の複数の縦溝の時間平均速度で試験されたときの第１の複数の縦溝の負荷
から要素の時間平均速度で試験されたときの第１の複数の縦溝の負荷
を差し引いたものに等しく、
ｃ）第２の複数の縦溝の負荷の変化ΔＬ２は、第２の複数の縦溝の時間平均速度で試験されたときの第２の複数の縦溝の負荷
から要素の時間平均速度で試験されたときの第２の複数の縦溝の負荷
を差し引いたものに等しく、
ｄ）ΔＬ１とΔＬ２の合計は０よりも大きい。
ΔＬ１＋ΔＬ２＞０
これらの特性は、例えば、要素の性能の概略図である図３Ｄ及び図３Ｅ（これらの図は、代表的なものであり、実測試験データに基づいていない）に示されている。
例示的な実装形態において、気流から微粒子を除去するための濾過媒体要素は、ａ）第１の複数の縦溝と、ｂ）第１の複数の縦溝に対して平行流構成で配置された第２の複数の縦溝であって、第１の複数の縦溝と比較して縦溝形状、縦溝大きさ、縦溝高さ、縦溝幅、縦溝長さ、縦溝断面積又はフィルタ媒体における相違を呈する第２の複数の縦溝とを含み、第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝は、共通の上流面と共通の下流面とを有し、且つ第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝は、次のように機能する、すなわち、
ｉ）圧力降下ΔＰは、流量Ｑが増加するにつれて増大し、
ｉｉ）負荷前に、第１の複数の縦溝及び第２の複数の縦溝は別々に且つ同じ速度で試験されたときに、第１の複数の縦溝の初期圧力降下ΔＰ１，０は、第２の複数の縦溝にわたる初期圧力降下ΔＰ２，０よりも小さく、
ΔＰ１，０＜ΔＰ２，０
ｉｉｉ）平行にして試験されたときに、負荷前の第１の複数の縦溝の速度は、負荷前の空気濾過要素の平均速度よりも大きく、且つ負荷前の第２の複数の縦溝の速度は、負荷前の空気濾過媒体要素の平均速度よりも小さく、
Ｖ１，０＞Ｖ（要素 平均），０
Ｖ２，０＜Ｖ（要素 平均），０
ｖ）平行にして試験されたときに、圧力降下における相違Δ（ΔＰ１）は、第１の複数の縦溝の速度で試験された第１の複数の縦溝の負荷前の圧力降下ΔＰ１，０，（Ｖ１，０）から濾過要素の平均速度で試験されたときの第１の複数の縦溝の負荷前の圧力降下ΔＰ１，０，（Ｖ要素 平均，０）を差し引いたものに等しく、
Δ（ΔＰ１）＝ΔＰ１，０，（Ｖ１，０）－ΔＰ１，０，（Ｖ要素 平均，０）
ｖ）平行にして試験されたときに、第２の複数の縦溝の圧力降下における相違Δ（ΔＰ２）は、第２の複数の縦溝の速度で試験された第２の複数の縦溝の負荷前の圧力降下ΔＰ２，０，（Ｖ２，０）から濾過要素の平均速度で試験されたときの第２の複数の縦溝の負荷前の圧力降下ΔＰ２，０，（Ｖ要素 平均，０）を差し引いたものに等しく、
Δ（ΔＰ２）＝ΔＰ２，０，（Ｖ２，０）－ΔＰ２，０，（Ｖ要素 平均，０）
ｄ）Δ（ΔＰ１）とΔ（ΔＰ２）の合計は０よりも小さい。
Δ（ΔＰ１）＋Δ（ΔＰ２）＜０
これらの特性は、例えば、性能の概略図である図３Ｆに示されている（この図は、代表的なものであり、実測試験データに基づいていない）に示されている。
図４Ａは、フィルタ要素に使用する例示的なフィルタ媒体要素３００の上面概略図である。フィルタ媒体要素３００は、２種類のフィルタ媒体、すなわち第１の媒体３１０と第２の媒体３２０とを有する。媒体は、２種類のフィルタ媒体が混在して重なり合った巻回構成で示されている。媒体３１０及び３２０は、媒体の実際の縦溝を示さない概略形態で示されている。フィルタ媒体要素３００は、典型的には、異なる種類の媒体を中心軸線の周りに同時に巻回することにより形成することができる。この例示的な実施形態において、媒体３１０対３２０の表面積の比は、約１：１である。
図４Ｂは、３種類のフィルタ媒体を備えた巻回構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素４００の上面概略図である。フィルタ媒体要素４００は、３種類のフィルタ媒体、すなわち第１の媒体４１０と、第２の媒体４２０と、第３の媒体４３０とを有する。媒体は、３種類のフィルタ媒体が混在して重なり合った巻回構成で示されている。媒体４１０、４２０及び４３０は、媒体の実際の縦溝を示さない概略形態で示されている。フィルタ媒体要素４３０は、典型的には、３つの異なる種類の媒体を中心軸線の周りに同時に巻回することにより形成することができる。この例示的な実施形態において、フィルタ媒体４１０対４２０対４３０の表面積の比は、約１：１：１である。
図５は、２種類の縦溝を備えた積層構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素５００の上面概略図である。フィルタ媒体要素５００は、２種類の縦溝、すなわち第１の縦溝５１０と第２の縦溝５２０とを有する。
図６は、異なる種類のフィルタ媒体を備えた積層構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素６００の上面概略図である。フィルタ媒体要素６００は、３種類の縦溝、すなわち第１の縦溝６１０と、第２の縦溝６２０と、第３の縦溝６３０とを有する。
図７は、異なる種類の縦溝を備えた積層構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素７００の上面概略図である。フィルタ媒体要素７１０は、２種類の縦溝、すなわち第１の縦溝７１０と第２の縦溝７２０とを有する。図８は、３種類のフィルタ媒体を備えた積層構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素８００の上面概略図である。３種類のフィルタ媒体は、第１の媒体８１０と、第２の媒体８２０と、第３の媒体８３０とである。媒体は、３種類のフィルタ媒体が混在するのではなく媒体の種類毎に分けられた積層構成で示されている。この例示的な実施形態において、フィルタ媒体８１０対８２０対８３０の比は、パック入口面積に基づいて約４：３：３である。図９は、２種類のフィルタ媒体、すなわち第１の媒体９１０と第２の媒体９２０とを備えた積層構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素９００の上面概略図である。媒体は、２種類のフィルタ媒体が混在するのではなく別個である積層構成で示されている。この例示的な実施形態において、フィルタ媒体９１０対９２０の比は、パック入口総面積に基づいて約１：１である。図１０は、２種類のフィルタ媒体、すなわち第１の媒体１０１０と第２の媒体１０２０とを備えた積層構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素１０００の上面概略図である。媒体は、積層構成で示されている。この例示的な実施形態において、フィルタ媒体１０１０対１０２０の比は、パック入口総面積に基づいて約９：１である。
図１１は、２種類のフィルタ媒体を備えた積層構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素の上面概略図である。フィルタ媒体要素１１００は、２種類のフィルタ媒体、すなわち第１の媒体１１１０と第２の媒体１１２０とを有する。媒体１１１０及び１１２０は、フィルタ媒体１１１０の５つの層が媒体１１２０の２つの層と交互に位置するように積層される。図１２は、２種類のフィルタ媒体を備えた積層構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素の上面概略図である。フィルタ媒体要素１２００は、２種類のフィルタ媒体、すなわち第１の媒体１２１０と第２の媒体１２２０とを有する。媒体は、積層構成で示されている。媒体１２１０及び１２２０は、フィルタ媒体１２１０の２つの層が媒体１２２０の１つの層と交互に位置するように積層される。図１３は、２種類のフィルタ媒体を備えた積層構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素１３００の上面概略図である。フィルタ媒体要素１３００は、２種類のフィルタ媒体、すなわち第１の媒体１３１０と第２の媒体１３２０とを有する。媒体１３１０及び１３２０は、フィルタ媒体１３１０の１つの層が媒体１３２０の１つの層と交互に位置するように積層される。図１４は、例示的なフィルタ媒体要素１４００の上面概略図である。フィルタ媒体要素１４００は、３種類のフィルタ媒体、すなわち第１の媒体１４１０と、第２の媒体１４２０と、第３の媒体１４３０とを有する。媒体層１４１０、１４２０及び１４３０は、交互積層体として配置される。図１５は、２種類のフィルタ媒体１５１０及び１５２０を備えた巻回構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素１５００の上面概略図である。媒体は、第１の媒体１５１０が内側に位置し、且つ第２の媒体１５２０が外側に位置するように巻回され、第１の媒体１５１０と第２の媒体１５２０とが互いに接合される。
図１６は、３種類のフィルタ媒体１６１０、１６２０及び１６３０を備えた巻回構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素１６００の上面概略図である。媒体は、第１の媒体１６１０が内側に位置し、第２の媒体１６２０が中間に位置し、且つ第３の媒体１６３０が外側に位置するように巻回される。第１の媒体１６１０と第２の媒体１６２０とは、第２の媒体１６２０と第３の媒体１６３０とのように互いに接合される。
図１７は、３種類のフィルタ媒体を備えた積層構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素１７００の部分上面概略図である。３種類のフィルタ媒体は、第１の媒体１７１０と、第２の媒体１７２０と、第３の媒体１７３０とである。媒体は、３種類のフィルタ媒体が混在するのではなく媒体の種類毎に分けられた積層構成で示されている。この例示的な実施形態において、フィルタ媒体１７１０対１７２０対１７３０の比は、パック入口総面積に基づいて約４：３：３である。
図１８は、２種類のフィルタ媒体、すなわち第１の媒体１８１０と第２の媒体１８２０とを備えた積層構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素１８００の上面概略図である。媒体は、２種類のフィルタ媒体が分けられた積層構成で示されている。この例示的な実施形態において、フィルタ媒体１８１０対１８２０の比は、パック入口総面積に基づいて約１：１である。
図１９は、２種類のフィルタ媒体を備えた積層構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素１９００の上面概略図である。フィルタ媒体要素１９００は、２種類のフィルタ媒体、すなわち第１の媒体１９１０と第２の媒体１９２０とを有する。媒体は、積層構成で示されている。この例示的な実施形態において、フィルタ媒体１９１０対１９２０の比は、パック入口総面積に基づいて約９：１である。
図２０は、２種類のフィルタ媒体を備えた積層構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素２０００の上面概略図である。フィルタ媒体要素２０００は、２種類のフィルタ媒体、すなわち第１の媒体２０１０と第２の媒体２０２０とを有する。媒体要素２０００では、フィルタ媒体２０１０の６つの層が媒体２０２０の２つの層と交互に位置する。
図２１は、２種類のフィルタ媒体を備えた積層構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素２１００の上面概略図である。フィルタ媒体要素２１００は、２種類のフィルタ媒体、すなわち第１の媒体２１１０と第２の媒体２１２０とを有する。媒体要素２１００では、フィルタ媒体２１１０の２つの層が媒体２１２０の１つの層と交互に位置する。
図２２は、２種類のフィルタ媒体を備えた積層構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素２２００の部分上面概略図である。２種類のフィルタ媒体は、第１の媒体２２１０と第２の媒体２２２０とである。媒体は、２種類のフィルタ媒体が混在した積層構成で示されている。
図２３は、３種類のフィルタ媒体を備えた積層構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素２３００の部分上面概略図である。３種類のフィルタ媒体は、第１の媒体２３１０と、第２の媒体２３２０と、第３の媒体２３３０とである。媒体は、３種類のフィルタ媒体が混在した積層構成で示されている。
図２４Ａは、２種類のフィルタ媒体、すなわち第１の媒体２４１０と第２の媒体２４２０とを備えた巻回構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素２４００の上面概略図である。媒体は、まずフィルタ媒体２４２０が載置され、次にフィルタ媒体２４２０が載置されることにより２種類の媒体が互いに異なる巻回構成で示されている。この例示的な実施形態において、パック入口面積２４２０対２４１０の比は、約２：１である。この構造は、例えば、一定期間にわたって第１の片面媒体型を巻き付け、そのウェブを切断し、第２の片面媒体型を第１の片面媒体型の端部領域に接合し、巻き付け工程を継続し、所望の数の片面媒体型に対して繰り返すことにより作り出すことができる。代替的に、各片面媒体型の巻回は、別個に行うことができ、２次工程としてそれらの部分を接合して封止することができる。
図２４Ｂは、フィルタ媒体を形成する２種類の縦溝を備えた巻回構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素２４５０の上面概略図である。フィルタ媒体要素２５４０は、２種類の縦溝、すなわち第１の媒体２４６０と第２の媒体２４７０とを有する。媒体は、２種類の縦溝が互いに区分された巻回構成で示されている。この例示的な実施形態において、パック入口面積２４７０対２４６０の比は、約２：１である。
図２５Ａは、３種類のフィルタ媒体、すなわち第１の媒体２５１０と、第２の媒体２５２０と、第３の媒体２５３０とを備えた巻回構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素２５００の上面概略図である。媒体は、まずフィルタ媒体２５２０が載置され、且つ第２の媒体２５２０が媒体２５１０の上に載置され、且つ第３の媒体２５３０が媒体２５２０の上に載置されることにより媒体が互いに区分された巻回構成で示されている。この例示的な実施形態において、パック入口面積２５１０対２５２０対２５３０の比は、約４：３：３である。
図２５Ｂは、３種類のフィルタ媒体を備えた巻回構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素２５５０の上面概略図である。フィルタ媒体要素２５５０は、第１の媒体２５６０と、第２の媒体２５７０と、第３の媒体２５８０とを有する。媒体は、３種類の媒体が互いに区分された巻回構成で示されている。この例示的な実施形態において、パック入口面積２５６０対２５７０対２５８０の比は、約４：３：３である。
図２６Ａは、２種類のフィルタ媒体を備えた巻回構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素２６００の上面概略図である。フィルタ媒体要素２６００は、２種類のフィルタ媒体、すなわち第１の媒体２６１０と第２の媒体２６２０とを有する。媒体は、まずフィルタ媒体２６２０が載置され、且つフィルタ媒体２６２０が媒体２６１０の上に載置されることにより２種類の媒体が別個である巻回構成で示されている。この例示的な実施形態において、パック入口面積２６１０対２６２０の比は、約１：１である。
図２６Ｂは、２種類のフィルタ媒体を備えた巻回構成を示す、例示的なフィルタ媒体要素２６５０の上面概略図である。フィルタ媒体要素は、２種類のフィルタ媒体、すなわち第１の媒体２６６０と第２の媒体２６７０とを有する。媒体は、２種類の媒体が互いに区分された巻回構成で示されている。この例示的な実施形態において、パック入口面積２６６０対２６７０の比は、約１：１である。
態様は、要素Ａと、要素Ｂと、要素Ｃとが互いに比較された以下の例を参照してよりよく理解され得る。要素Ａは、約１０．７ミリメートルの幅と、３．２ミリメートルの高さと、テーパ状断面領域とを有する縦溝を備えた媒体Ａで全体的に構成された。要素Ｂは、約８．０ミリメートルの幅と、約２．７ミリメートルの高さと、テーパ状領域とを有する縦溝を備えた媒体Ｂで全体的に構成された。１平方センチメートル当たりの縦溝密度は、要素Ａについて約２．８であり、且つ要素Ｂについて４．４であった。要素Ｃは、ハイブリッド媒体を形成するように５０体積パーセントの媒体Ａと５０体積パーセントの媒体Ｂとで構成された。図２７は、媒体Ａと、媒体Ｂと、ハイブリッド媒体とを使用して作製されたフィルタ要素の負荷曲線を示す。負荷曲線は、粉塵のグラム数がゼロから最大５００グラム未満まで増加するときのフィルタ要素の圧力降下を示す。図２７に示すように、媒体Ａは、約３．２水柱インチであるより高い初期圧力降下を有していた一方、媒体Ｂ及びハイブリッド媒体は、極めて類似した制限レベル（約２．５水柱インチ）で開始した。粉塵の負荷が開始すると、要素全体にわたる圧力降下が増加するが、媒体Ａ及びハイブリッド媒体は、媒体Ｂに比べて圧力降下がゆっくりと増加し、媒体Ａ及び媒体Ｂの圧力降下は、粉塵が約１２５グラムになったときに交差する（すなわち同じになる）。したがって、ハイブリッド媒体は、粉塵の負荷が開始したばかりの媒体Ｂを緊密に追跡し、次いで粉塵負荷がより高レベルに増加したときに媒体Ａを緊密に追跡した。換言すれば、ハイブリッド媒体は、媒体Ｂと同様の初期圧力降下を有していたが、媒体Ａと同様の負荷を有していた。
改善したフィルタ性能を更に試験するために、流出制限値だけでなく圧力降下も測定するように構成された、５～９立方メートル毎分の空気流量を有する２ダクトシステムを用いて試験台が設置された。フィルタ媒体の組み合わせを使用して形成された媒体要素の相対的性能が種々のフィルタ要素設計を構築することにより調査された。ｚ流媒体が積層構成で配置された要素が形成された。要素は、それぞれ１５０×１５０ミリメートルの入口面と、１５０×１５０ミリメートルの出口面とを有し、深さが１５０ミリメートルであった。フィルタ要素は、２種類の媒体、すなわち媒体Ａと媒体Ｂとで作製される。媒体Ａ及び媒体Ｂは、発明者であるＳｃｏｔｔ Ｍ．Ｂｒｏｗｎに与えられ、Ｄｏｎａｌｄｓｏｎ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．に譲渡された「Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ Ｍｅｄｉａ Ｐａｃｋ，Ｆｉｌｔｅｒ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ，ａｎｄ Ａｉｒ Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ Ｍｅｄｉａ」という名称の米国特許第９，６２３，３６２号明細書で示されているものと一致する媒体縦溝構造を有していた。媒体Ａ及び媒体Ｂは、両方とも主にセルロース媒体である。媒体Ａは、約０．０９２インチの縦溝高さと、約０．３１４インチの縦溝幅と、約１５０ミリメートルの縦溝長さ（縦溝プラグを含む）とを有する。媒体Ｂは、約０．１４０インチの縦溝高さと、約０．４３０インチの縦溝幅と、約１５０ミリメートルの縦溝長さ（縦溝プラグを含む）とを有する。第１の種類の「セグメント化された」媒体要素は、互いに隣り合って平行流で位置する媒体Ａ及び媒体Ｂの組み立てられた媒体要素であった。第２の種類の「層状」媒体要素は、交互に位置する媒体Ａ及び媒体Ｂのシートを含んでいた。
図２８Ａ～図３０Ｂは、種々の媒体構造についての粉塵負荷及び圧力降下を含む性能結果を示す。図２８Ａ、図２９Ａ及び図３０Ａは、（媒体Ａがグループ化され、且つ媒体Ｂの全てがグループ化された）セグメント化構成についての結果を示し、且つ図２８Ｂ、図２９Ｂ及び図３０Ｂは、（媒体Ａ及び媒体層の少なくともいくつかが混在した）層状構成についての結果を示す。したがって、媒体構造は、媒体Ａ、媒体Ｂ又は種々の体積パーセントの媒体Ａ及び媒体Ｂかのいずれかを含む。０％と表されている各グラフの左端における媒体は、媒体Ａを有さないため、完全に媒体Ｂである。１００％と表されている右端における媒体は、媒体Ａのみを有するため、媒体Ｂを有さない。Ｙ軸線は、グラムで測定されたＩＳＯ微粉塵負荷と、水柱インチで測定された圧力降下との両方を含む。
図２８Ａ及び図２８Ｂは、５．８３立方メートル毎分の体積流量での種々の媒体構造についての粉塵負荷及び圧力降下を含む性能結果を示す。最良の性能、具体的には最高の粉塵負荷がハイブリッド媒体を用いて達成されたことが図２８Ａ及び図２８Ｂから観察されるであろう。すなわち、媒体Ａと媒体Ｂとの両方を含むハイブリッド媒体要素は、媒体Ａ又は媒体Ｂ単独と比較して高い粉塵負荷能力を有していた。
図２９Ａ及び図２９Ｂは、７．３７立方メートル毎分の体積流量での種々の媒体構造についての粉塵負荷及び圧力降下を含む性能結果を示す。この場合にも、図２９Ａ及び図２９Ｂと同様に、最良の性能は、媒体Ａと媒体Ｂとの両方のハイブリッド媒体でのものであった。
図３０Ａ及び図３０Ｂは、８．７８立方メートルの体積流量での種々の媒体構造についての粉塵負荷及び圧力降下を含む性能結果を示す。最良の性能、具体的には最高の粉塵負荷がハイブリッド媒体を用いて再び達成されたことが図３０Ａ及び図３０Ｂから観察されるであろう。
本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される場合、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」及び「その（ｔｈｅ）」は、文脈上別段の明確な指示のない限り、複数の指示対象を含むことに留意すべきである。したがって、例えば、「化合物」を含有する組成物への言及は、２つ以上の化合物の混合物を含む。また、「又は」という用語は、文脈上別段の明確な指示のない限り、「及び／又は」を含む意味で一般に用いられることにも留意すべきである。
また、本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される場合、「構成される」という語句は、特定の作業を実行するか又は特定の構成を採用するように構築又は構成されるシステム、機器又は他の構造を説明することにも留意すべきである。「構成される」という語句は、配置及び構成される、構築及び配置される、構築される、製造及び配置されるなどの他の同様の語句と交換可能に使用することができる。
態様について種々の具体的且つ好ましい実施形態及び技術を参照して説明してきた。しかしながら、本明細書の趣旨及び範囲内から逸脱することなく、多くの変形形態及び修正形態がなされ得ることを理解すべきである。
本明細書で説明する実施形態は、網羅的であること又は以下の詳細な説明に開示される厳密な形態に本発明を限定することを意図するものではない。むしろ、実施形態は、当業者が原理及び実践を評価し理解できるように選択され説明されている。
本明細書で述べる全ての刊行物及び特許は、参照により本明細書に組み込まれる。本明細書に開示する刊行物及び特許は、それらの開示のためにのみ提供される。本明細書の内容は、本明細書に引用される刊行物及び／又は特許を含む刊行物及び／又は特許に先行する権利を本発明者らが有さないことを認めるものと解釈されるべきではない。

Claims (7)

  1. 気流から微粒子を除去するための空気濾過媒体要素であって、
    ａ）第１の複数の縦溝と、
    ｂ）前記第１の複数の縦溝に対して平行流構成で配置された第２の複数の縦溝であって、前記第１の複数の縦溝と比較して縦溝形状、縦溝大きさ、縦溝高さ、縦溝幅、又は縦溝断面積における相違を呈する前記第２の複数の縦溝と
    を含み、
    前記第１の複数の縦溝及び前記第２の複数の縦溝は、共通の上流面と共通の下流面とを有し、
    前記空気濾過媒体要素に粉塵負荷がかかったときに、前記第１の複数の縦溝及び前記第２の複数の縦溝は、次のように機能する、すなわち、
    ａ）前記第１の複数の縦溝及び前記第２の複数の縦溝が同じ空気濾過媒体要素速度で別々に試験されたときに、前記第１の複数の縦溝の初期圧力降下ΔＰ１，ｉは、前記第２の複数の縦溝にわたる初期圧力降下ΔＰ２，ｉよりも小さく、且つ前記第１の複数の縦溝の前記圧力降下／負荷曲線の時間ａでの初期勾配Δ（ΔＰ１，ｉ／Ｌ１，ｉ）ａは、前記第２の複数の縦溝の前記圧力降下／負荷曲線の初期勾配Δ（ΔＰ２，ｉ／Ｌ２，ｉ）ａよりも大きく、
    Δ（ΔＰ１，ｉ／Ｌ１，ｉ）ａ＞Δ（ΔＰ２，ｉ／Ｌ２，ｉ）ａ
    ｂ）前記第１の複数の縦溝及び前記第２の複数の縦溝が組み合わされて平行流で同時に試験された場合に、時間ａでの前記第１の複数の縦溝の初期速度Ｖ１，ａは、時間ａでの前記第２の複数の縦溝の初期速度Ｖ２，ａよりも大きく、
    Ｖ１，ａ＞Ｖ２，ａ
    ｃ）前記第１の複数の縦溝及び前記第２の複数の縦溝が組み合わされて平行流で同時に試験された場合に、次の時間ｂでの前記第１の複数の縦溝の第２の中間速度Ｖ１，ｂは、前記第２の複数の縦溝の中間速度Ｖ２，ｂに等しく、
    Ｖ１，ｂ＝Ｖ２，ｂ
    ｄ）前記第１の複数の縦溝及び前記第２の複数の縦溝が組み合わされて平行流で同時に試験された場合に、次の時間ｃでの前記第１の複数の縦溝の第３の速度Ｖ１，ｃは、前記第２の複数の縦溝の第３の速度Ｖ２，ｃよりも小さい、
    Ｖ１，ｃ＜Ｖ２，ｃ
    空気濾過媒体要素。
  2. 前記第１の複数の縦溝は、前記縦溝付き媒体の第１の複数の層内に配置され、且つ前記第２の複数の縦溝は、前記縦溝付き媒体の第２の複数の層内に配置される、請求項１に記載の空気濾過媒体要素。
  3. 前記第１の複数の縦溝は、前記空気濾過媒体要素の体積の１０から９０パーセントを占め、且つ前記第２の複数の縦溝は、前記空気濾過媒体要素の前記体積の９０から１０パーセントを占める、請求項１に記載の空気濾過媒体要素。
  4. 前記第１の複数の縦溝は、前記空気濾過媒体要素の媒体表面積の１０から９０パーセントを占め、且つ前記第２の複数の縦溝は、前記空気濾過媒体要素の前記媒体表面積の９０から１０パーセントを占める、請求項１に記載の空気濾過媒体要素。
  5. 前記第１の複数の縦溝は、前記空気濾過媒体要素の入口面の１０から９０パーセントを占め、且つ前記第２の複数の縦溝は、前記空気濾過媒体要素の前記入口面の９０から１０パーセントを占める、請求項１に記載の空気濾過媒体要素。
  6. 前記媒体の複数の層は、巻回構成又は積層構成で配置される、請求項１に記載の空気濾過媒体要素。
  7. 縦溝形状、縦溝大きさ、縦溝高さ、縦溝幅、又は縦溝断面積における前記相違は、規則的であり且つ繰り返しのものである、請求項１に記載の空気濾過媒体要素。
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