JPH0347504A - フィルタカートリッジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 主！上辺肌且分… 本体は折畳円筒フィルタ素子に関し、特にフィルタ素子
を収容するフィルタ装置にフィルタ素子をシールする手
段と方法に関する。

従」欽口克汰 円筒フィルタは流体の濾過用に広く使用され交換可能の
フィルタカートリッジを収容する円筒ハウジングを含み
、カートリッジは多孔性円筒コア部材と、コアを囲む折
畳フィルタ素子を含む。折畳の軸線は通常はコアの軸線
に平行である。定常作動に際してハウジングの内部に連
通ずる入口ポートと５多孔性軸線方向コア部材に連通ず
る出口ポートは濾過すべき流体を円筒折畳フィルタ素子
を通して人口から出口に行かせる。流体がフィルタ素子
の端部を廻って通るのを防ぐために、カートリッジの両
端でフィルタ素子の端部を端部キャンプにシールする。

軸線コア部材に連通ずる出口ボートを通る端部キャップ
を開放端部キャップと称し、コアの他端を封鎖する他方
の端部キャップを盲端部キャンプと称する。ある構造で
は軸線コア部材は両端に出口ボートを有し１例えば複数
のカートリッジを結合して長いフィルタ装置を形成する
場合である。

端部キャップ内のフィルタ素子の両端のシールはキャン
プ内に接着剤を置き、この例ではフィルタとカートリッ
ジのシール条件では液体であり定常作動条件では固体と
なる。代表的な例は溶融ポリマー、２部分エポキシ樹脂
、ワックス、急速に固化する液体ポリマー等である。好
適な例では接着剤は端部キャップ自体の材料とする。こ
の実施例では折畳を接着する端部キャップの面は熔融し
て折畳を熔融面に押圧する。次に端部キャップを冷却さ
せる。

このシール過程を有効にするために、各折畳の端部を接
着剤に緊密に取付け、実用上凡ての折畳の端部が接着剤
にほぼ同じ深さだけ進入し、接着剤が固化するまでこの
状態を保つ必要がある。

ある場合には異なる結果となる。接着剤の粘性が著しく
高く、又はフィルタ素子の剛性が著しく低い場合には充
分な進入を得る前に折畳は曲る。

濾過流体から除去した塵埃を収容するために折畳の間隔
が広い場合は問題が大きい。

食尻■抵翌 本発明によるフィルタ素子は端部を接着剤内に挿入して
フィルタカートリッジの端部キャップ内にシールした時
に曲りに抵抗し得る。更に、各折畳間の接着剤の分布は
均等であり、制御可能である。かくして円筒折畳フィル
タ素子を含むフィルタカートリッジの性能の均等性は改
良され、フィルタ故障の割合は減少し、濾過流体が端部
シールを通って不時にバイパスする故障は少ない。

本発明による第１の端部と軸線方向に延長する折畳を含
む円筒折畳フィルタ素子を有するフィルタカートリッジ
は、折畳フィルタ素子の第１の端部付近に位置して折畳
フィルタ素子の部分的半径方向寸法を制限する端部密接
化リングと、折畳フィルタ素子の第１の端部に取付けた
端部キャップとを含む。

本発明の実施例によるフィルタカートリッジは第１の端
部と軸線方向に延長する折畳を含み端部キャップによっ
て抑止される円筒折畳フィルタ素子を有するフィルタカ
ートリッジは、折畳フィルタ素子の第１の端部付近に位
置するほぼ楔型断面とし、楔角度１８°から２３°とし
た端部密接化リングを含み、端部密接化リングは折畳フ
ィルタ素子の占めるスペースの部分的半径方向寸法を制
■しリングの接触部分を再成形し互いに密着させる。

本発明によるフィルタカートリッジは多孔性円筒コア部
材と、カートリッジの両端の端部キャップと１　コア部
材を囲み端部キャップによってカートリッジの両端に抑
止された円筒折畳フィルタ素子とを含み、折畳の軸線は
コア部材の軸線にほぼ平行に延長させ、少なくとも一方
め端部キャンプに近接させ折畳フィルタ素子の占めるス
ペースの部分的半径方向寸法を、制限して折畳フィルタ
素子の密接化係数を０．７−０．９とする端部密接化リ
ングを含む。

本発明によるフィルタカートリッジは第１の端部と軸線
方向に延長する折畳を有する円筒折畳フィルタ素子と１
折畳フィルタ素子の第１の端部付近の位置とし、折畳フ
ィルタ素子の部分的半径方向寸法を制限する端部密接化
リングと、折畳フィルタ素子の第１の端部に取付けた端
部キャップとを含む。

本発明による折畳フィルタ素子を端部キャップに取付け
る方法は、折畳フィルタ素子の第１の端部を密接化し、
折畳フィルタ素子の第１の端部に端部キャンプを結合す
る。

端部密接化リングは別個の部材とし又はコア部材と一体
部分とする。リングはほぼ楔型断面としフィルタ素子の
折畳の端部を一例に時計方向又は反時計方向に変位させ
、半径方向にある角度に再アライメントさせる。実用上
、この再アライメントは折畳を無理に密接化リングの部
分に圧入し互いに密着させる。この形状は端部を接着剤
に圧入した時に各折畳の曲りに抵抗し、折畳間への接着
剤の流入は均等で制御可能である。

端部密接化リングはフィルタ素子の少なくとも一端を密
接化リング付近とする。好適な例で端部密接化リングは
フィルタ素子の両端に設ける。端部密接化リングは折畳
フィルタ素子のの占めるスペースの部分的半径方向寸法
を制限して折畳をリングに接触して再形成させ互いに密
着させる。これはコア部材に密接化リングを取付けて行
う。同様の結果を得るために、密接化リングを円筒折畳
フィルタ素子を囲むケージ部材に取付けてスペースの半
径方向寸法を制限し、端部キャンプ内にシールする。

端部密接化リングはほぼ楔、型断面とする。好適な例で
端部密接化リングは軸線コア部材のさねはぎ部に嵌合さ
せる。この場合は端部密接化リングの模型部分は切頭円
錐形となり９円錐の角度はコアに深さに相当させる。好
適な例で端部密接化リングはコア部材のその部分の有効
直径を増加させる。この増加は緩徐に行い、コア部材の
軸線端部でフィルタ素子の専有スペースの最大制限が生
ずる。楔角度則ちリングの外面とリングのない場合のコ
ア部材の仮定延長面との角度は好適な例で。

１５°から３０°１例えば１８°から２３°とする。

端部密接化リング使用による密接化係数は好適な例テ０
．５−１．１．　　好適な例テ０．７０−０．９０とす
る。

端部密接化リングは楔型断面と記載したが、リングの外
面の概要であり、凹面の断面を含む。

端部密接化リングは端部キャップを取付ける温度で一体
性を保つ各種の材料で製造できる。ポリマー材料例えば
ポリエチレン、ポリプロピレン。

ポリ四弗化エチレン、ポリ弗化アルキルビニールｘ−テ
ルポリマー、コポリマーが好適である。

リングにスロットを設けて剛性リング圧入に際して折畳
端部に抑留されるガス抜きとする。フィルタを垂直姿勢
とし、フィルタを液体８柘計量に使用する場合は特に重
要である。

折畳フィルタ素子は所要の材料例えばポリマーファイバ
ー、グラスファイバー、セルローズ又は混合ファイバー
とする。多孔性部材ともできる。

折畳フィルタ素子は支持材料例えば不織又は織物とし、
金属又はポリマー材料、押出ウェブ等を含む０本発明の
円筒折畳フィルタ素子はポリマーマイクロファイバーと
し、物理的に絡ませて流体の屈曲フィルタ経路を形成さ
せる。折畳の端部をシールする接着剤はシール条件で液
体であり使用条件で固体の所要の材料とする。例えばプ
ラスチゾル、三部分エポキシ樹脂、ワックス等とする。

好適な例で端部キャップの面を溶融し１面が溶融された
時に折畳を圧入し、端部を完全に均等に被覆する。

多孔性コア部材は成形合成樹脂とし、ポリプロピレン、
フルオロポリマー、ナイロン、ポリエステル等とする。

鋼又はアルミニウムの金属網、孔開きシート、多孔性セ
ラミック等の円筒折畳フィルタ素子の支持を形成する任
官の材料とする。

端部密接化リングはコア部材又はケージと一体とし、又
は別に取付け、好適な例でロックフィツトとしてコア部
材又はケージに取付ける。折畳フィルタ素子が最初に端
部密接化リングに接触した時にフィルタ軸線を中心とし
て僅かに回転させ。

好適な例で４５°以下とし、好適な例で２０°から３０
°として折畳に再成形と均等な圧縮を得る。

夫施凱 本発明を例示とした実施例並びに図面について説明する
。

第１図に示す本発明によるフィルタカートリッジは第２
ａ、２ｂ、　４図に示す端部封ＦＩｉ密接化リングを含
み、開口２を有する円筒形コア部材１とケージ部材３と
中間の図示しない折畳フィルタ素子とを含む、ケージ部
材の機能は折畳フィルタ素子を収容し急激な圧力変動に
際してフィルタ素子を保護する。コア部材は端部にさね
はぎ部４を有し端部封鎖密接化リング５を切頭円錐形と
して楔の部分をコア部材のさねはぎ部に係合させる。

使用に際して、端部キャンプ６を加熱して主面７を溶融
させ、フィルタの本体に圧着し、フィルタの折畳素子と
端部封鎖密接化リングとケージ部材とが端部キャップに
シールされる。

第２ａ、２ｂ図は第１図の端部封鎖密接化リングの詳細
を示す。鋭角θは模型リングの外部傾斜面とコア部材の
面の延長線との間の仮想角度である。

明らかに、角度ｅとリングの軸線方向長さしが折畳端部
における封鎖の量を制御する。ｅとＬの値が大きければ
密接化は大きい。

この密接化原理は、密接化係数りによって数学的に表現
する。各数値は第４，５図に示す。

フィルタ素子の占めるフィルタ端部の断面積Ａ。

は平にしたフィルタバンクと第５図に示す密着状態とを
測定して計算する。

面積Ａ１はＡ）・ｂｈとなる。これは円筒に形成する前
の平な形状である。平な形状では折畳素子を円筒に形成
した時の空隙部分がなく折畳は個々に分離される。

円筒パック形式のフィルタ端部の占める面柘へ。

は次式で表現される。

Ａ２＝π（Ｒ，−Ｒｏ） 完全密着状態と最終フィルタ形状での面積の差はフィル
タ端部の空隙面積へ、、となる。

Ａし〆　＝ａ　２−八（ ＡＶ；π（”＋　−Ｒｏ　）　−ｂｈ パック端部リングによって密接化された時のフィルタの
占める最終断面ＭｔＡＦは次式となる。

Ａ、　−πＲ−Ｒ：＞ Ｒ［＝Ｒ０＋χ） 瞼・πげ、　−（Ｒ，＋Ｘ）　） 空隙の最終面ＩＬｔ、、−はパック密接化の後に。

ａｖ、　”ＡＦ−ＡＩ ＡｙｉＦ＝　π（Ｒ，”　−（Ｒ，＋　Ｘ亡）　−ｂｈ
所要寸法Ｘは密接化状態のフィルタ端部の占める半径方
向の最大減少の関数であり次式となる。

Ｘ　・（Ｒ？　−（Ａｙｔ：　＋ｂｈ）／　静−Ｒ６所
要密接化係数０．−　　は り、　、　（Ａ、、　−ＡＩ／Ｆ）／ＡＶＡｌ／Ｆ　−
（１−０ｐ）Ａｄｚ フィルタ素子の密接化が小さい時は端部密接化リングは
折畳の材料を圧縮し、同時に折畳を密接させ、ＡＦ−は
Ａ１　　よりも小さくなる。この場合はＡ、’Ｆは負の
値となり、　ＤＦ−はｌより大となる。

かくして、所要の密接化係数を定めれば、この密接化を
得る所要の端部密接化リング寸法を得られる。

Ｘ　−（ＤＦ　（昭−ｂｈ／π）　＋　（１−Ｏｒ）Ｒ
′：）’　−Ｒ６ｂ２−　ｂ（＋Ｘ 好適な例で、リングＬの軸線方向長さを選択し角度θが
１５−３０°好適な例で１８−２３°とする。

実施の例 この例は本発明フィルタ装置の実施の例であるが、特定
寸法に限定されない。

この密接化リングは特定のフィルタ寸法に組合せて本発
明の利点を示す０選択したフィルタは粒子寸法０．２μ
を除去する規格とする。フィルタ部材は０．０８ａ＋ｌ
Ｉ！厚さの、ポリ四弗化エチレン製の伸長部材とし、　
０．３ｍｍ厚さの不織ポリプロピレンを上流側とし０．
４６ａ＋ｍ厚さの同じ材料を下流側とする。フィルタ部
材を通常の折畳機によって折畳高さを１０．２ｈｍに折
畳む、フィルタのケージ、コア、端部キャップ部材はポ
リプロピレン成形とする。第４図のパラメータを使用し
たフィルタ寸法は。

ｈ　　−１０，２９ｍｏ＋　　Ｒ６１！１６．０７ｍｍ
　　ｂ　＝１１１．８ｍｌ１ｌＲ−２６，８６ｍ　　ｂ
ｌ　−７，６２ｍｍ端部密接化リングの構造は密接化係
数Ｄ　　Ｏ，７１０，９４を得るようにする。リング断
面の大きい高さｂ　は２．７９ｍｍ、　３．４３ａ＋ｍ
とする。リングの長さしは６．３５ＩＩＩＩ１１トすル
、コノ場合）楔角度ｅハ１８°ト２３゜である。

第１表は上述のフィルタに端部密接化リングを組合せた
結果である。

第１表 端部密接化リング圧縮係数　、７１　．９４　　なしシ
ール一体性試験を通る　　９５　　９７　５５フイルタ
の割合 フィルタを通る平均漏洩　０．６６７０．７２０　２．
１６６（ｃｃ／ｍｔｎ） 表の第３列のデータ標準の生産で受領試験の結果である
。この試験はフィルタを第３ブチルアルコールと水との
溶液で湿潤させた後に前方にフィルタを通る空気流量を
測定する。この一連の試験でフィルタに差圧８５７８ｋ
ｇ／　ｒｒｒを作用した場合の流量をｃｃ１０＋ｉｎで
表現する。計算拡散流量（この実施例では０．９ｃｃ／
ｍ１ｎ）を全体から引いて残った流量はフィルタの孔、
横シール、端部シールの結果である。各場合の漏洩流の
平均値を示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるフィルタカートリッジの一部の展
開断面図、第２ａ図は本発明による端部密接化リングの
各部を示す断面図、第５図はカートリッジに組合せる折
畳フィルタ素子の展開断面図である。 １０．コア部材　３１６．ケージ部材 ５０３．端部密接化リング　６２１．端部キャップＦＩ
Ｇ、１ ＦＩＧ、２ａ ＦＩＧ、２ｂ ＦＩＧ、　５ □ｂ□

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１の端部と軸線方向に延長する折畳を含む円筒折
   畳フィルタ素子を有するフィルタカートリッジであって
   、折畳フィルタ素子の第１の端部付近に位置して折畳フ
   ィルタ素子の部分的半径方向寸法を制限する端部密接化
   リングと、折畳フィルタ素子の第１の端部に取付けた端
   部キャップとを含むことを特徴とするフィルタカートリ
   ッジ。 ２、更に多孔性円筒コア部材を含み、フィルタ素子がコ
   ア部材を囲んで配置される請求項１記載のフィルタカー
   トリッジ。 ３、前記端部密接化リングをコア部材の端部に取付ける
   請求項２記載のフィルタカートリッジ。 ４、前記コア部材を端部付近でさねはぎとし、端部密接
   化リングを切頭円錐楔型とし楔の切頭円錐形部分がコア
   部材のさねはぎに係合する請求項２又は３記載のフィル
   タカートリッジ。 ５、前記端部密接化リングとコア部材は端部密接化リン
   グがコア部材内にある時にロック係合を確実にする手段
   を含む請求項１ないし４の何れか１項記載のフィルタカ
   ートリッジ。 ６、前記端部密接化リングをコア部材と一体の部材とす
   る請求項２又は３記載のフィルタカートリッジ。 ７、更に折畳フィルタ素子を囲む円筒ケージを含む請求
   項１乃至６のいずれかに記載のフィルタカートリッジ。 ８、前記端部密接化リングはケージ部材に嵌合させる請
   求項７記載のフィルタカートリッジ。 ９、前記フィルタ素子の折畳の端部は端部キャップの本
   体内にシールされる請求項１乃至８のいずれかに記載の
   フィルタカートリッジ。 １０、前記端部密接化リングにガス抜きのためのスロッ
   トを設ける請求項１乃至９のいずれかに記載のフィルタ
   カートリッジ。 １１、前記フィルタ素子は第１第２の端部を有し端部密
   接化リングはフィルタ素子の両端に設ける請求項１乃至
   １０のいずれかに記載の １２、前記端部密接化リングをほぼ楔型断面とする請求
   項１乃至１１のいずれかに記載のフィルタカートリッジ
   。 １３、前記楔の楔角度を１８゜から２３゜とする請求項
   １２記載のフィルタカートリッジ。 １４、端部密接化リングに接触する折畳の部分は密接化
   係数を０．５−１．１とする請求項１乃至１３のいずれ
   かに記載のフィルタカートリッジ。 １５、前記密接化係数を０．７−０．９とする請求項１
   ４記載のフィルタカートリッジ。１６、端部密接化リン
   グポリマー製とし溶融点を折畳の端部を端部キャップに
   シールする温度以上とする請求項１乃至１５のいずれか
   に記載のフィルタカートリッジ。 １７、端部密接化リングを弗化又は非弗化オレフィンの
   ポリマー製とする請求項１乃至１６のいずれかに記載の
   フィルタカートリッジ。 １８、端部密接化リングと端部キャップを共にオレフィ
   ン系ポリマー製とする請求項１乃至１７のいずれかに記
   載のフィルタカートリッジ。 １９、折畳フィルタ素子を端部キャップに取付ける方法
   であって、 折畳フィルタ素子の第１の端部を密接化し、端部キャッ
   プを折畳フィルタ素子の第１の端部に結合させることを
   特徴とするフィルタ素子を端部キャップに取付ける方法
   。 ２０、前記折畳フィルタ素子の第１の端部を密接化する
   段階は、折畳フィルタ素子の第１の端部の占めるスペー
   スの部分的半径方向寸法を制限して第１の端部付近の折
   畳を再成形して互いに密接する用に圧縮する過程を含む
   請求項１９記載の方法。 ２１、前記部分的半径方向寸法を制限する過程は折畳フ
   ィルタ素子の第１の端部に端部密接化リングを嵌合させ
   る過程を含む請求項２０記載の方法。