JPH06504475A - フィルター構造と手法 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 フィルター構造と手法 発明の分野 本発明はフィルター構造に関するものである。具体的には、ガス流、例えば空気 流から微粒子を濾過する構成に関するものである。また、本発明は、ガス流から 微粒子をきわめて効果的に除去する手法に関するものでもある。

発明の背景 ガス流には微粒子が含まれることが多い、多くの場合、これらの微粒子の一部あ るいはすべてをガス流から除去することが望ましい。例えば、自動車や電力生成 装置のエンジンへの吸気流、ガスタービンへのガス流、さまざなな燃焼炉への空 気流などには、微粒子が含まれることが多い、微粒子がさまざまな機械の内部機 関にまで達すると、本質的な損傷を引き起こす可能性がある。そのため、このよ うなシステムにおいては、エンジン、タービン、炉、他の装置などへのガス吸気 流から微粒子を除去することが好ましい。

他に、工業処理からの生成ガスや廃棄ガスにも、処理によって生成される微粒子 などが含まれている。このようなガスをさまざまな廃棄装置を通して排出するま えに、これらのガス流中の微粒子を効率良く除去することが望ましい。

微粒子除去に向けて、さまざまな空気フィルターやガスフィルターが用いられて いる。しかし、以下の説明から明らかな理由により、この目的にフィルター構造 の改良がされている。

フィルター設計の基本原理や問題のいくつかについては１紙フィルター、ひだ付 き紙フイルタ−、均一密度デプスフィルターなどの種類のシステムを考えること で一般に理解できよう。

これらの種類の各システムは既知であり、いずれもが利用に供されている。

まず、紙要素について考えてみよう。紙要素は、微粒子が含まれているガス流に 垂直に配置される多孔性紙フィルターから成る。紙フィルターとしては、ガス流 に対しては透過性で、選択サイズ以上の微粒子を阻止するのに十分細かい多孔性 を有するフィルターが選択される。動作状態時、このような材質からなる単純な 平面フィルター構成をガス流に垂直に、例えば空気源とエンジンへの吸気多岐管 との間に配置される。ガス流が紙フィルターを通過するとき、紙フィルターの吸 気側にはガス流中の選択サイズの微粒子がたまり、フィルターはガス流から微粒 子を除去するように動作する。微粒子はフィルターケーキとして紙フィルターの 上流側に集められる。

以上のような単純なフィルター構成では、少なくとも２つの主要な問題が存在す る。１つは、比較的小さなひび、すなわち紙の亀裂によって、システムが完全に 動作不能になり、排出装置の保護が行われていない点である。２つは、フィルタ ーの上流側に微粒子が急速に蓄積されて薄いフィルターケーキあるいは層を形成 して、最終的にガスの通過路を塞いでしまうことである。したがって、このよう なフィルターな「選択サイズ」以上の微粒子を多量に有するガス流の中で用いる 場合には、フィルターの耐用年数はきわめて短くなると考えられる。ここで、本 明細書中での「選択サイズ」とは、それ以上のサイズの微粒子はフィルターで阻 止または集められるサイズのことを意味する。もちろん、フィルターの耐用年数 は、紙フィルターの表面積、通過するガス流量、ガス流中の微粒子の濃度などに も関連する。どのシステムにおいても、一般にフィルターの「耐用年数」はフィ ルターの両側間での限界圧力差に基づいて定義される。すなわち、どの応用にお いても、フィルター両側間の圧力が応用所定のレベルに達した時点で、フィルタ ーは使用耐用年数に達する。

ひだ付き紙フィルターは、上述のフィルターにとって代わる別構成のフィルター である。このひだ付き形態の紙フィルター構成を用いることで、与えられた断面 積あるいは体積内でのフィルター媒質の表面積を一般に増加させることができる 。また、システム強度も増加する。゛したがって、微粒子の通過する表面積が増 加し、フィルター耐用年数が長くなる。しかし、微粒子の薄い層がフィルターの 上流側表面に形成されるために、フィルター通路の閉塞は避けられない、そのた め、このようなフィルター耐用年数は、多くの応用において比較的短くなりがち である。その他、紙要素に生じる小さなひびあるいは亀裂といった重要な問題も 、依然として存在する。

実際には、濾過すべきガス流にはさまざまなサイズの微粒子が含まれていること が多く、装置はさまざまな微粒子種別を含むガス流に対応しなければならないこ とが多い０例えば、自動車向けに設計されるフィルター構成を考えてみよう、自 動車向けのフィルター構成では、サブミクロンから１００ミクロンにまで渡るサ イズの微粒子を除去できることが望ましい。例えば、建設現場や多量の不純物が 空気中に含まれる場所（田舎道など）などのオフロード環境で利用される自動車 は、１０ミクロンから１００ミクロン程度の微粒子を多量に含むガス流を対象に することになる。また、高速道路上のトラックや自動車の空気フィルターに吸入 される空気であって、自動車が砂ぼこりや建設現場などを通過しない場合には、 一般に５ミクロン以上のサイズの微粒子はほとんど含まれず、はとんどがサブミ クロンから５ミクロン程度のサイズの微粒子である。これに対して、市バスのフ ィルターを通過するガス流には、基本的にサブミクロンサイズの炭素粒子のみが 含まれる。しかし、市バスでもたまには大きな微粒子を含む空気を吸気すること がある。

一般に、自動車向けのフィルターは、該自動車の主たる使用状況に関わらず、サ ブミクロンから１００ミクロンに渡るサイズの微粒子をエンジンから除去できる ことが望ましい。すなわち、自動車の耐用年数の間に遭遇するさまざまな可能性 の状況のもとで、フィルターが急速に塞がらないように構成しなければならない 。これは、もちろん、いかなるフィルターシステムでもめられる条件である。し かし、自動車はある環境から他の環境へ移動し、さまざまな状況に遭遇する可能 性があることから、問題はさらに困難になる。そこで、１つのフィルター構成で 比較的広い応用に用いることができるように、少な（とも部分的には「柔軟」に 対応できるフィルター構成が望まれる。

上述の紙フィルターとひだ付きフィルター構成を再び考えてみよう。紙フイルタ −（ひだ付きあるいはその他）は非常に小さな気孔率を有するため、比較的小さ な微粒子サイズを多（含むガス流に対して優れたフィルターとなる。しかし、フ ィルターを通過するガス流にもともとサブミクロンサイズ以上の微粒子が多く含 まれる（または、含まれるように変化する）場合、あるいはサブミクロンサイズ の微粒子が比較的高密度である場合には、紙フィルターは急速に塞がれて、フィ ルターケーキが形成され限界差が生じすぐに耐用年数に達ってしまう。したがっ て、さまざまな応用下での空気の濾過を、特に比較的長い期間行うときには、紙 フィルター構成は適したシステムであるとは言えない。また、上述のように、紙 フィルター構成は破損に対して適切な保護がなされていない。すなわち、キズや 亀裂が小さくてもシステムはほとんど機能しなくなる。

「デプス」フィルターと呼ばれる他の種類のフィルターが、多くの応用で用いら れる。典型的なデプスフィルターは、「デプス媒質」と呼ばれるファイバー材質 の厚い層である。デプス媒質は、一般に気孔率、密度、固体率により定義される 。一般には、単位体積当たりの固体含量で定義される。例えば、２−３％固体率 媒質とは全体積の２−３％程度がファイバー材質（固体）で、残りが空気あるい はガスであるようなファイバーデプス媒質の意味である。デプス媒質の他の有用 なパラメータがファイバー径である。固体率パーセントが一定でファイバー径を 小さくすると、穴サイズが小さくなり、ファイバーはより小さな微粒子を効率良 く阻止できるようになる。

典型的なデプス媒質フィルターは、はぼ一定の密度を有するデプス媒質であり、 デプス媒質の固体率が厚さ方向でほぼ一定であるシステムである。ここで「はぼ 一定」は、デプス媒質中の密度の変動があったとしても、それはきわめて小さい ことを意味する。このような密度変動は、例えば、フィルターを含むケースに起 因して外側接面が若干圧縮されることによっても生じる。このような一定固体率 のデプス媒質システムの問題点は、さまざまな微粒子サイズを含む空気流やガス 流に対処しなければならないような条件下では濾過処理を効率的に行うことがで きない点である。デプス媒質の固体率パーセントが十分高いと、比較的大きな微 粒子が媒質の外側すなわち上流側のみで阻止されてしまい、全体のデプス媒質の 利用効率が悪くなる。

すなわち、このような状況では、多くの固体微粒子（特に大きな微粒子）は前面 すなわち上流面で「装荷」され奥まで達しない。したがって、急速にフィルター が塞がれてしまい、耐用年数が短くなる。ここで「急速に」は、デプス媒質の体 積はより多くの固体「装荷」に対処することができるが、装荷が前面に非常に偏 るため、全体積を有効に利用する前にフィルターが閉塞（また、圧力差が増加） しまうことを意味する。

これに対して、比較的低密度のデプス媒質を用いるときには、大半の体積がより 大きな微粒子によって装荷あるいは満たされることになる。これは、まずはじめ に微粒子の塊が上流側領域で形成され、次いで破壊されて内側に分散するという ような再分散などによるものである。したがって、「耐用年数ｊあるいは「限界 圧力差」時には、装荷がデプス媒質内に均一に（完全な均一分布ではない）分布 する。しかし、比較的小さな微粒子はこのようなシステムを通過しやすくなる。

これらの記述から、空気流中の微粒子サイズが比較的幅広く分布している場合、 あるいはさまざまな微粒子サイズ分布を有するさまざまな空気流（条件）のもと て空気フィルターを用いる場合に（す、一定密度デプス媒質は不適当な構成とな る。

固体率が１−３％程度、より一般的には１−２％程度の、非常に低密度のデプス 媒質は、しばしば「高ロフトｊ媒質と呼ばれる。このような媒質はＨＶＡＣ（暖 房・換気・空調）フィルターにおけるフィルター媒質として用いられている。

なお、上述の「装荷」ならびにそれを変形した単語は、デプス媒質フィルターに よって微粒子が阻止あるいは捕獲される位置の意味で用いている。

上述のように、一定装荷条件のもとでデプス密度（固体率パーセント）を増加さ せると、フィルターの上流側により多（が装荷されるようになる。装荷環境がさ まざまな微粒子サイズを有する空気である場合や、さまざまな環境でフィルター を利用しなければならない場合には、従来の単一密度デプス媒質はフィルターと して効果的ではない。すなわち、ある与えられた固体率パーセントのデプス媒質 でも、濾過すべき空気流、ガス流中の微粒子サイズ分布に応じて装荷パターンが 異なるからである。したがって、デプスフィルターをある特定の微粒子サイズに 対して最適化すると、さまざまな環境あるいはさまざまな微粒子サイズを有する ガスなどに対しては適当でなくなってしまう。そこで、さまざまな環境のもとで も効率良い装荷や長い耐用年数が得られるようなフィルターシステムがめられる 。特に、濾過すべき微粒子サイズ分布やガス流の分散を許容することができ、さ まざまな動作システムに容易に適用できるようなフィルターがめられている。

免肌史ｌ遣 發Ｅ二ズス崖ヌ 勾配デプス媒質フィルターシステム、すなわち紙フィルターの代わりに固体阻止 能力が不均一であるデプス媒質を用いたシステムの開発により、一定密度デブス 媒質を用いるシステムと比べて高性能なシステムを得ることができる。このよう な好適なシステムの１つとして、上流側から下流側に向けて微粒子（特に小さい 微粒子）阻止能力が増加するようなデプス媒質を用いるものがある。一般的な応 用においては、密度（固体率パーセント）勾配を増加させることで微粒子阻止能 力を増加することができる。また、デプス媒質のファイバーサイズを減少させる ことでも、これら２つの手法を組み合わせることでも可能である。なお、ここで の「微粒子阻止能力」の「増加」は、必ずしも構造中の内側層がより多くの微粒 子を阻止するという意味ではない。ダストテスト流を流して２つの層を別々にテ ストした際に、２つのうちの外側層の方が内側層に比べて単位体積当たり阻止あ るいは装荷しに（いということを単に意味するものである。すなわち、比較する ２つの層のうちの内側層は、より小さな微粒子がより効果的に阻止されるように 構造、設計される。

本発明によれば、フィルターとして利用するための好適な勾配密度デプス媒質構 成が提供される。最も好適な構成は、ひだ付き紙フィルターの上流側に勾配密度 デプス媒質を用いるものである。ここで、この勾配密度媒質は、最も外側すなわ ち上流側領域の１−２％の固体率から少なくとも３−１０％程度の最高固体率ま で変化するような異なる固体率の少なくとも４つの領域から構成されることが好 ましい。なお、最も好ましい構成は、少なくとも５−１層個程度の層から構成さ れる。また、いかなる層も動作時にフィルター構造に「装荷」される固体の６０ ％以上を装荷することのないような構成が好ましい。

好適な構成では、２つの隣接する領域あるいは層の間で、３０−５０％以上の密 度変化が生じないよう構成される。また、最も外側の領域すなわち最低固体率の 領域を除いて、いかなる領域もデプス媒質全体の体積の２５％を越えることのな いように構成されることが好ましい、なお、これは、最も外側の領域が必ずデプ ス媒質体積の２５％以上でなければいけないということではなく、２５％以上で も良いということを意味する。

自動車用フィルターとして利用可能な、さらに好適な構成では、中央のひだ付き 紙フイルタ−コアの周りに５層あるいは６層（デプス媒質層）のシステムを用い る円筒状構成がある。デプス媒質層は、固体率１−２％程度の最も上流側の層か ら、固体率５−１０％、より好ましくは５−７％程度の最高密度を有する内側層 までの密度勾配を有する。以下、このような好適な構成について詳述する。

上述のような勾配密度構成は、特に特定目的への応用においては、きわめて有効 なシステムとなる０例えば、高速道路上のトラックやバスなど、主に道路上使用 環境に用いられよう。

しかし、勾配密度構成の応用はある程度限定されたものとなる。一般に勾配は特 定（想定）の微粒子サイズ分布あるいは微粒子サイズ分布範囲を有するような空 気流に対して構成されるものであるため、勾配密度構成は柔軟性に欠ける面があ る。そのため、自動車の利用環境が著しく変化するような場合には。

適切な装荷が可能な勾配システムを構成することは不可能であり、システムは早 い時点で使用不能となってしまう。したがって、自動車をオフロード環境、ある いはダート道で多（利用するような場合には、高速道路環境を鑑みて構成した勾 配密度システムは不適切なものとなる０本発明におけるフィルター構成のある好 適な構成は、以下に述べるように、この点に関してより柔軟性を有する構成にな っている。

したがって、ここで示す基本原理では、フィルター構造は上流側と下流側とを有 し、空気流が上流側から下流側に流れることで空気流中の微粒子が除去されるよ うに構成される。フィルター構造は、フィルター構造の下流側に隣接する紙フィ ルターと、紙フィルターの上流側に位置するデプス媒質フィルターとからなる。

デプス媒質構成は、各層がデプス媒質フィルター構成中、すなわちデプス媒質の 最も上流側の層をも含む少なくとも４つのデプス媒質層中の他の少なくとも３つ の層とは固体率が異なるような少な（とも４つのデプス媒質層から構成されるこ とが好ましい。ここで、構成中のデプス媒質層は、下流側に向けて固体率が増加 するように構成される。

また、デプス媒質の最も上流側の層重外のいかなる層も、デプス媒質フィルター 構成中のデプス媒質体積の２５％以下であることが好ましい。さらに、デプス媒 質の最も上流側の眉は、デプス媒質フィルター構成中のデプス媒質体積の５０％ 以下であることが好ましい。また、最も上流側のデプス媒質層は、３％以下の、 好ましくは１−２％程度の固体率パーセントを有する高ロフトデプス媒質である ことが好ましい、そして、最も上流側のデプス媒質層から下流側に向けての少な （とも３つのデプス媒質層は１つ隣の上流側層の固体率以上の固体率を有し、各 層の固体率は隣の上流側層の５０％程度以下、好ましくは３０％程度以下である ことをか好ましい。

ヱエ止ヱニ１皿厘上 本発明の基本原理は、少なくとも部分的には、比較的長い耐用年数のフィルター 構成を効率良く構成することを鑑みたものである。一般に、フィルター媒質両側 で限界圧力差に達した時点で、フィルター構成は耐用年数を迎える。利用中に微 粒子材質がフィルターに装荷されると、フィルターはガス流の流れを妨げるよう に働く。すなわち、フィルター両側の圧力差が増加する。ある特定の応用では「 限界」圧力差に達した時点で、フィルターを取り替えなければならない。例えば 、トラックの上流多岐管のための空気フィルターとしてフィルターを用いる場合 には水２０−３０インチ程度の圧力差が限界圧力差となる。

また、一般的に、自動車では水２０−２５インチ程度が、産業用換気システムで は水３インチ程度が、ガスタービンでは水５インチ程度がそれぞれ限界圧力差と なる。いくつかの産業あるいは応用では、この限界圧力差は、システムの仕様と しであるいは調節制御を介して設定される。なお、ここで示した数値は例として 挙げたものである。

な　のン−・・　る　の　の　の 並土」 今まで、勾配デプス媒質を好適に用いた本発明の好適なシステムについて述べた 。この節では、さらなる柔軟性を有し、より長い耐用年数を持つ好適なフィルタ ー構成について述べる。

これらの構成でも勾配構成手法の一部が用いられるが、以下に示すような理由に よってこれらの構成は本質的に異なるものとなる。このような差異により、これ らの構成はより「柔軟性」を有する。すなわち、より幅広い環境において適切に 動作し、特殊な環境でもより容易に利用することができる。また、多くの場合、 これらの構成はより簡潔な構成となり、より安価に構成することができる。

本発明のこの実施例によれば、固体率パー上２８３％程度以下、好ましくは１− ２％程度のほぼ均一（一定）密度であるデプス媒質の上流側領域と、勾配密度デ プス媒質の下流側領域とからフィルターが構成される。この構成では、フィルタ ー構造内の保持固体の少な（とも６５％（好ましくは少なくとも８５％）の重量 が、均一密度デプス媒質領域において動作上装荷されるように構成されることが 好ましい。ここで、「保持固体」は使用中にフィルターに装荷された固体のこと である。また、「動作上装荷」は固体の装荷（すなわち、空気のようなガスを濾 過した結果としてのフィルター構造内での固体の保持）のことであり、フィルタ ー構造を完全に通過する微粒子材質のことは意味しない。

勾配密度デプス媒質領域は、上流側領域では保持されず、使用中にフィルター構 造内で保持されるような保持固体の少な（とも５０％の重量が動作上装荷される ように構成されることが好ましい。

好適な構造では、はぼ均一密度のデプス媒質の上流側領域で動作上保持される固 体と、勾配密度デプス媒質の下流側領域で動作上保持される固体との比が、少な くとも２／１、より好ましくは少なくとも５／１、最も好ましくは少なくとも８ ／１となるように構成される。

い（つかの好適な応用では、外側ライナーが均一密度デプス媒質領域の上流側に 隣接して位置し、均一密度デプス媒質領域の上流側を外側ライナーで保護する手 段が設けられる。このため、使用中に低固体率の均一密度デプス媒質の崩壊を避 けることができる。これにより、以下で説明する利点が得られる。

フィルターの幾何学的構成は、円断面の円筒状構成、楕円断面の円筒状構成、空 気が片側からもう一方の片側へと通過するような平らな構成など、さまざまな構 成がある。いくつかの応用において特に有利な構成は楕円断面を有する構成であ り、勾配密度デプス媒質領域は円断面であるが、均一密度デプス媒質領域は楕円 断面である構成である。このような優れた構成について以下に説明する。

好適な構造では、「磨き」フィルターが勾配苫度デプス媒質領域の下流側に設け られる。この「磨き」フィルターはセルロースファイバーあるいは紙フィルター であることが好ましく、好適な構造では円筒状みぞ付き紙フィルターが用いられ る。

また、本発明の本実施例による好適な構造を、均一密度デプス媒質領域と勾配密 度デプス媒質との相対的体積比や、均一密度デプス媒質領域と勾配密度デプス媒 質領域の絶対的体積（すなわち厚さ）などの点で定義することもできる。このよ うな点に基づいた仕様についても以下に詳述する。

したがって、本発明によれば、固体率パー上２８３％程度以下（好ましくは１− ２％）のほぼ均一密度のデプス媒質の上流側領域と、勾配密度デプス媒質の下流 側領域とからなるフィルターが構成される。このような構成では、フィルター構 造内の保持固体の少なくとも６５％の重量が、均一密度デプス媒質領域において 動作上装荷されることが好ましい。また、勾配密度デプス媒質領域は、上流側領 域では保持されず、使用中にフィルター構造内で保持されるような保持固体の少 な（とも５０％の重量が動作上装荷されるように構成されることが好ましい。

上述の好適な構造では、均一密度デプス媒質領域で動作上保持される固体と、勾 配密度デプス媒質領域のそれとの重量比が、少なくとも２／１、より好ましくは 少なくとも５／１、最も好ましくは少な（とも８／１となるように構成される。

本発明の最も好適な構造では、勾配密度デプス媒質領域の下流側に隣接して紙フ ィルターが設けられる。また、フィルター構造は上流側ライナーと下流側ライナ ーとを備え、それらの間にフィルター媒質領域が位置する。いくつかの構造では 、以下で述べるような利点によって、上流側ライナーの外側、すなわち上流側ラ イナーの上流側にも均一密度デプス媒質を設けると好ましい。

毛」 本発明によれば、また、空気流などのガス流から微粒子材質を濾過する好適な手 法が得られる。本手法は、以下に示すように、固体を好適に装荷できるフィルタ ー構成法（あるいは、基本原理の利用法）に関するものであり、均一密度デプス 媒質領域を用いる実施例では、均一密度デプス媒質領域と勾配密度デプス媒質に おいて好適な固体装荷比が得られるものである。好適な応用においては、以下に 示すように、本手法により、均一密度デプス媒質の上流側領域と勾配密度デプス 媒質の下流側領域との固体装荷比が、少なくとも２／１程度、好ましくは少な（ とも５／１程度、最も好ましくは少な（とも８／１程度となる。

したがって、本発明によれば、ガス流から微粒子材質を濾過するための好適な手 法が得られる。本手法は、一般に、（１）３％程度以下、好ましくは１−２％程 度以下の固体率パーセントを有する均一密度デプス媒質内で、処理中のガス流か ら取り除かれる全微粒子のうちの少な（とも６５％の重量の微粒子を取り除く処 理と、（２）勾配密度デプス媒質において、ガス流から取り除かれる全微粒子で あって、均一密度デプス媒質における除去処理で除去されなかった全微粒子のう ちの少なくとも５０％の重量の微粒子を取り除く下流側の処理と、（３）ガス流 から取り除かれる全微粒子の残りを紙フィルターで取り除く処理であって、勾配 密度デプス媒質での除去処理の後に実行される紙フィルターによる除去処理とか らなる。以下で示す手法の好適な応用は、ダストを除去するために利用する好適 な構造の説明から明らかになろう。

１１Δ囚皇皇且朋 図１は、本発明による空気フィルター構成についての透視図である。

図２は、図１の構成の側面図であり、自動車用のフィルター構造を示しており、 図２では、内部構造を示すために一部の面が除去されている。

図３は、図２の線３−３に対応する断面図を示した部分断面図である。

図４は、本発明の空気フィルター構成の他の実施例の透視図であり、図１に示さ れる構成部位とほぼ類似のものが示されている。

図５は、図４の構成のフィルター構成部位について示した透視図である。

図６は、図５の線６−６に対応する断面を拡大して示した拡大断面図である。

図７は、本発明の空気フィルター構成であって、説明する例の１つとして用いる 空気フィルター構成の模式図である。

図８は、勾配密度空気フィルター構成の模式図である。

図９は、図２の構成の一部位の断面模式図の一部であり、基本原理を明確にする ために簡潔に示した図である。

図１０は、他の実施例の図３に類似の図である。

図１１は、勾配密度構成の図４ならびに図１１に類似の図である。

■朋ｍ駐１託朋 本発明の原理と本発明の応用を容易に理解できるように、以下詳細な説明を行う 、ここでは、ある特定例の実施例を用いて、参照図面を参照しながら発明の説明 を行う、なお、本発明の基本原理は、さまざまな環境やさまざまな特定実施例に おいても適用できることは理解されよう。また、理解を容易にするために、材質 の厚さや要素サイズの相対的な大きさを誇張して図面を描いである。

以下、車載空気フィルターへの特定応用例を通して本発明を一般的に説明する。

本発明のフィルター構成は、自動車用エンジンフィルターのみならず他の目的の エンジンフィルターとして、さらには空気あるいはガスフィルターなど、さまざ まなシステムに適用することができる。なお、ここでの「ガス」は空気流や他の ガス状流などを一般に指すために用いている。

図１の参照番号１は、自動車などのガス（空気）フィルター構成を一般的に示し たものであり、本発明によるフィルター構造２を有する。フィルター構造２が、 空気フィルター構成１を通過する空気流の微粒子を除去するためのものである。

図１では、点線で示された一般的な円筒状ケース５内に位置するように、フィル ター構造２が示されている。ケース５には上流口６や中央下流ロアが含まれる。

フィルター構造２によって濾過される空気は、（１）上流口６を通してケース５ 内に入り、（２）フィルター構造２を通過して、（３）下流ロアを介してフィル ター構成から下流される。フィルター構成１は円筒状構成であり、円筒状フィル ター構造２が用いられる。ここでは特定のフィルター構造２として示しているが 、このようなシステムは良く知られており、広く使われている。また、１に示す ような構成でもって適切なフィルター処理を可能とするような空気流の制御手法 も、さまざまな手法が知られている。さらに、利用時にこのようなシステムを装 置に取り付けるためのシールシステムも、さまざまな手法が開発されている。

図２は、特定の構造体１０を示す図である０本発明のフィルター構成に関する特 徴を除いて、図２の構造体１０は米国特許第４７２０２９２号に一般に示されて いる。なお、米国特許第４７２０２９２号は本発明の譲り受け人の保有になるも のである。

図２の構造体１０は、一般に空気上流口１３と下流口１４とを何するケース１２ から構成される。ケース１２はカバー１６で囲まれる端面１５を備える。この際 、内部のフィルター構造２０にアクセスできるように、ボルト１７で取り付けら れたカバー１６は容易に取り外すことができる。そのため、例えば、限界圧力差 すなわち耐用年数に達するまで構造体ｌＯを用いたときには、カバー１６を取り 外して配設構造２０にアクセスし、同一のものへの交換あるいは清掃など（適当 などちらかの処理）を行うことができる。

構造体１０はケース下流口部１４内に下流口環部２５を備える。２６の放射状シ ールは、ケース１２への空気が矢印２７の通路に沿ってケース１０から下流され る前に、必ずフィルター構造を通過するようにさせる効果的なシール手段である 。シール２６のような放射状シールは、上述の米国特許第４７２０２９２号の主 たる構成要件になっている０図２においてこのような構成を示したのは、本発明 による配設構造２０のようなフィルター構造において、好適な放射状シール構成 を所望すれば利用できることを単に示すためである。また、同軸シール構成をも 利用することもできる。

図２から明らかなように、ケース１２と上流口１３とは、ケース外壁３１とフィ ルター構造２０の外壁３５との間に環状の空間３０が形成されるようなサイズで 構成される。ここで、構造２０の円筒状外壁３５に沿って空気流が均一に分布す るように、環状空間３０をフィルター構造２０の周りに設けることが望ましい（ 図３）、これにより、微粒子の負荷を配設構造２０の周囲でほぼ等しくでき、長 い耐用年数を得ることができる。

図２で示す構造体１０．特にフィルター構造２０は、円筒状のものである。すな わち、構造体２０では、濾過すべき空気が、例えば矢印４１で示されるような通 路に沿って流れ込む円筒状のボアあるいは領域４０が必要となる。空気流が領域 ３０からボア４０に達する際に、空気流はフィルター構造２０を必ず通過する。

ここで、微粒子はフィルター構造２０で一般に阻止されるので、矢印２７の通路 に沿ってボア４０から下流される空気は濾過されることになる。

図２の実施例に示される好適なフィルター構造２０は、外側ライナー５０、デプ ス媒質の第１領域（５１Ｌデプス媒質の第２領域（５２）、ひだ付き円筒紙フィ ルターからなる第３領域（５３）、内側ライナー５４などを備える。このような 構成により、以下に説明するように、装荷や耐用年数という点で大いに有利にな る。

最も外側の、最も上流側のゾーン５１は、ダスト蓄積あるいは装荷ゾーンである 。通常の使用状態では、フィルターエレメントの耐用年数に達するまでに、ある いは耐用年数時点で、フィルター構造２ｏに「装荷」されるすべての固体の少な くとも６５％、できれば少な（とも８５％の重量が、第１領域５１に「装荷」さ れる、すなわち第１領域５１に保持されることが好ましい。さまざまな使用状況 でこれが達成されるためには、第１領域は比較的高ロフトで低固体率のデプス媒 質５５からなることが好ましい。すなわち、第１領域５１は１−３％の固体率、 できれば２％以下の固体率であることが好ましい。また、第１領域５１のダスト 負荷すなわち外側ゾーンで用いられるデプス媒質５５は、奥行方向に本質的に固 体率一定であることが好ましく、使用中にも固体率が一定、すなわち使用中に固 体率が変化しないことが好ましい。ここで「本質的に一定」は、構造２０内の奥 行方向でのデプス媒質５５の密度変動が第１領域において２０％以下であること を意味している。なお、１０％の変動以下であることがより望ましく、変動が生 じる場所としては、他の材質（例えば外側ライナー５０など）と接し、いくらか 圧縮されるような外側端や内側端であることが好ましい。

デプス媒質５５として利用上好ましい材質は、ファイバーサイズが２０−４５ミ クロン程度の材質網である。このような材質は市販されており、容易に入手する ことができる。このような材質の１つは、直径２７−３０ミクロンのファイバー と直径３９−４３ミクロンのファイバーの２種類のファイバーからなる１、５％ 固体率高ロフト媒質であるポリエステルファイバーであり、シャルロット、ノー スカロライナ州、２８２０８にあるキュミュラスファイバー社から、商品番号１ ００ＷＯ６７として発売されているものである。

図２において、上述したように、フィルター構造２０はデプス媒質５１からなる 第１領域５１の隣の上流側に、外側上流側支持ライナー５０を備える。ライナー ５０は、構造体１０の通常の動作圧力や条件において、内部側すなわち下流側に 崩壊しないような多孔性の比較的堅い材質からなることが好ましい。

また、ライナー５ｏは、空気流を通過させるような多数の穴やアパーチャ６１（ 図１）を有する円筒状の薄板からなることが好ましい。あるいは、比較的堅いポ リプロピレンやポリエチレンなどのプラスチック材質を用いることもできる。

外側あるいは上流側のライナー５０は、さまざまな目的のために用いられる。２ つの大きな目的は、運用ならびに組み立て時のフィルター構造２０の完全性の保 守、ならびに所望した際の第１領域５１における動作（利用）時のデプス媒質５ ５の崩壊の阻止との２つである。前者は、フィルター構造２０の運用時にデプス 媒質５５のファイバー材質が含まれるようにライナー５０がデプス媒質５５を囲 うことから理解されよう。後者は、ある型のフィルター構造２０に独特の特徴で あり、これに関しては以下の説明から理解されよう。

上述のように、第１領域５１のデプス媒質５５は高ロフト材質、すなわち比較的 低い固体重密度の材質であることが好ましい。しかし、いくつかの応用では、比 較的大きな微粒子が多く蓄積されると、このような材質が崩壊してしまうことが 有り得る。崩壊してしまうと、材質の高ロフト性、低密度性といった特徴の一部 が失われてしまい、構造２０における固体蓄積効率が劣化する。そこで、崩壊が 問題となることが予期されるような応用では、このような可能性を少なくするた めに、第１領域５１のデプス媒質５５を外側ライナー５０に接着させる。このた めには、例えば６２に示されるような高粘性接着剤の薄層を用いることができる 。ここで、接着剤層６２としては、デプス媒質５５をライナー５０に接して接着 させるの適したさまざまな種類のものを用いることができる。このようにして、 外側ライナー５０は圧力時のデプス媒質５５崩壊の可能性を減らすことができる 。すなわち、ライナー５０は、第１領域５１中のデプス媒質５５のための上流側 支持体として作用する。

図２において、第２領域５２をここでは一般に中間ゾーンと呼ぶ。本発明による フィルター構造体２０中の中間ゾーン５２のフィルター材質は、第１ゾーン５１ で阻止される材質以外の残りの微粒子のうち、フィルター構造２０で阻止すべき サイズの微粒子のほとんどを捕獲できるような材質から構成される。

好適な典型的応用では、第２領域はフィルター構造２０に取り込んだ全固体の６ あるいは７％以上の固体を通過させないように構成される。多くの好適な応用で は、固体のほとんどを通過させないように領域を構成することができる。一般に 、第１領域媒質でフィルター構造２ｏの固体装荷の少な（とも８５％を阻止する ような好適な応用では、第２領域は残りの固体のうちの少なくとも５０％、好ま しくは少なくとも７０％を阻止するように構成される。

第２領域５２は、外側すなわち上流側面６５から内側すなわち下流側面６６に向 けて密度勾配があるような勾配デプス媒質から構成されることが好ましい。また 、領域は、外側面６５で約１−２％の最低固体率で、内側面すなわち下流側面６ ６近傍で少なくとも約２−５％の高密度になるような密度のデプス媒質からなる ことが好ましい。このような勾配は、例えば、異なる密度の媒質の複数の贋を領 域５２内で巻き付けることで得られる。他には、これに加えて、単一密度のデプ ス媒質を異なる張力で層に巻き付けて同様の効果を得ることができる。

第２領域５２のデプス媒質としては、さまざまな材質を利用することができる。

例えば、内側（下流側）の２つの層がシャルロット、ノースカロライナ州、２８ ２４１のケンウーブ社の製品８６４３などのような平均１４，５ミクロン厚さで 、固体率が約１．５−１．８％の遊離状態であるポリエステルファイバーで、外 側（上流側）の層が固体率が約０．８−１．４％（遊離状態）である４、２オン スのポリエステル（ケンウーブ社から入手可能）材質であるような３層構造を利 用することができる。この材質は、最も下流側のｒ８６４３Ｊ層が約１．５−２ ．０％の固体率で、その外側のｒ８６４３Ｊ層が約２−３％の固体率で、最も外 側の４．２オンスのポリエステルが約１゜２−１．５％の固体率を持つように構 成される。このような構成は、上述のように、各層を適切に圧縮することで得ら れる。

以上詳述した構成、すなわち外側ライナー５０、上述の第１領域５１、上述の第 ２領域でもって、動作時フィルター構造２０内で阻止すべきあるいは動作装荷と なるべきすべての微粒子のうち、重量で少な（とも９０％−９５％を阻止するこ とができる。他の応用では、第２領域の中や第２領域の下流側に、「磨きをかけ る」フィルターすなわち安全フィルターを設けることが望ましい、このような構 成によれば、デプス媒質７０からの破損したファイバーや同様の材質が図２の下 流０流２７に含まれることを防ぐことができ、また第１領域５１と第２領域５２ とを通過した空気流２７中の許容設計限界以上の微粒子をも阻止することができ る。一般に、図２の第３領域５３の「磨きをかける」フィルターとして利用する ための最適な材質は、紙フイルタ−７５である。このような応用では、第１領域 ５１と第２領域５２とでガス流中の微粒子の大半が阻止されており、紙フイルタ −７５は比較的少量の微粒子を阻止すれば良いため、フィルター構造２０におい て紙フイルタ−７５が急速に塞がれて、耐用年数が短くなるということはない。

このような構成を用いる１つの利点は、はとんどの固体がデプス媒質で保留され るため、従来システムに比べて紙フィルターの破損が重大な問題を引き起こさな いことである。

図３は、図２の紙フイルタ−７５の好適な構成の一部の断面図を示す図である。

ここで、紙フイルタ−７５はひだ付き紙フイルタ−８０を設けることが好ましい 。すなわち、図示の実施例は、図３の連続ひだ８１を有する紙からなる円筒状構 成を示している。本発明を図２や図３に示すような円筒構成で形成して自動車フ ィルターに応用する際には、奥行きが１／４から５／８インチ程度のひだを持つ 紙フイルタ−７５が用いられる。

また、このような応用においては、紙フイルタ−７５に５０−６０フィート／分 （／ＡＳＴＭ　０７３７−７５テスト標準）程度の透過性を有する紙フィルター 材質が良い、この材質としては、イーストワルポール、マサチェーセッツ州のホ リングワース社やポーズ社、シャツタヌーガ、テネシー州のアールストロム・フ ィルトレージョン社から市販の樹脂含浸セルロースフィルター媒質など、多くの 種類のものがある。

図２と図３において、図示の構成では、ひだ付き紙フイルタ−７５を第２領域５ ２のデプス媒質７０に接着させる必要はなく、代表的な応用では境界部で接着の 必要もないであろう。

図２と図３に示す構成では、下流側すなわち内側ライナー５４は、紙フイルタ− ７５の内側すなわち下流側に隣接して位置する０図２の一般的な円筒構成で示さ れる内側ライナー５４はフィルター構造２０の内側への支持体となり、特に運用 や利用時における望ましくない崩壊に対しての紙フィルターの支持体となる。こ のような内側ライナー５４ば、薄板やプラスチックなどのような比較的堅い材質 で、利用時にガスを自由に通過させることのできるような多孔性の材質から構成 されることが好ましい０図２において、説明ならびに図示している好適な実施例 では、内側ライナー５４は多数の穴８５を有する薄板円筒力）らなる。

図２の実施例で示される円筒構成のフィルター構造２０であって１図示のように 放射状シールを用いる構成では、所望の空気流を得るために好適な端キヤツプ構 成が用いられる。以下の端キヤツプ構成の説明からも理解されようが、本発明の 構成における多層（すなわち、第１領域、第２領域、第３領域）構造のおかげで 、フィルター構成（ケース）の内部体積をより有効に、より有利に利用すること ができる。以下、この点に関して詳述する。

図２において、構造体２０は互いに向きあっている第１端９０と第２端９１とを 有する。端９０はケース１２の下流口１４に隣接する端である。一方、端９１は 反対側の端であり、カッ（−１６に隣接する。

端キャップ９５は端９１に存在する。端キャップ９５は端９１を覆い、空気が通 過するのを防ぐ働きをする。すなわち、一般に端キャップ９５は、空気がフィル ター構造体２０のフィルター領域５１．５２．５３を通過せずに内側ボア４０に 達するのを防ぐためのものである。代表的な応用では、端キャップ９５は硬化重 合樹脂材質などのカバーであり、フィルター構造体２０の領域５１，５２．５３ の円筒端９６、ライナー５０と５４の隣接部、そしてボア４０の端９７などを囲 む。この際、端キャップ９５はカバー１６の取り付は方向への突起１００を有す る外側面９９を備えることが好ましい。端キャップ９５とカバー１６との間の突 起を軽く押すことで、適切な位置にフィルター構造体２０を確実に取り付けて保 持することができる。このような端キヤツプシステムは、一般に、上で参照した 米国特許第４７２０２９２号に示されている端キヤツプシステムに類似のもので ある。

フィルター構造体２０の端９０はキャップ１０５で囲まれている（図３と図９） 、好適な実施例では、端キャップ１０５は、端キャップ９５とは異なり、ボア４ ０の結合部位を囲まない。むしろ、端キャップは中心ボアに対して環状で、フィ ルター構造体２０の外側円筒端９０を囲む構造であり、フィルター構造体２０の 第１領域、第２領域、第３領域のフィルター部を経ずに空気がボア４０に達する ことを避けるためのものである。

端キャップ１０５は、以下に説明するように、外側環２５とともに放射状シール を構成するために用いられる内部放射面１０６を規定する。

ここで示す特定の実施例では、端キャップ１０５は、第１領域５１のデプス媒質 と第２領域５２のデプス媒質を延長した位置にある重合材質から構成される。し かし、図示の好適な実施例では、ひだ付き紙フイルタ−７５は１１０までであり 、それ以上には延長されない（図２と図９）、したがって、紙フイルタ−７５は 媒質７５と７０と比べて、端キャップ１０５の表面１０５ａ方向に深く延長され てはいない。

図２において、端キャップ１０５は外側ライナー５０の部位１０７と内側ライナ ー５４の部位１０８とを中に含む。部位１０７は、ライナー５４中の内部屈曲１ １１のために、紙フィルターフ５を延長した点に位置する。２つのライナー５０ と５４とは２つの端キャップ９５と１０５とに埋め込まれるため、システムを確 実にかつ容易に密封することができる。

内側ライナー５４から下流３１２５に内側に延びる端キャップ１０５の部位１２ ０は、環２５とライナー５４との間を簡単に圧縮して放射状シールを構成できる ように、ポリウレタンなどの比較的柔らかく圧縮性のある材質からなる環である 。このようなシールに関しては一般に米国特許第４７２０２９２号に示されてい る。なお、合成材質を用いることもできる。

端キャップ１０５、特に紙フィルター部７５の部位１１０の末端に関する構成は 、米国特許第４７２０２９２号の構成と本質的に異なる。このように異なるため 、利点が生じる。これに関しては図９に着目されたい。図９は、発明の特徴に関 する図２の部位を図式的に示したものであり、説明を明確にするためのものであ る。

米国特許第４７２０２９２号に示される構成では、紙フィルター部はデプス媒質 と接していす、図２と図９に示される構成において端キヤツプ１０５近くのケー ス１２付近の点までフィルター部が延長される。これに対して、ここで述べる図 ９の構成では、このような延長は必要ない。むしろ、端キャップ１０５が紙フィ ルター部７５に向けて屈曲部付近まで下に延長される。このような構成により、 以下のような利点が生じる。米国特許第４７２０２９２号などの従来構成では、 体積１２５（図９）すなわち端キャップ１０５の「直下」部１２０内での紙フィ ルター部の延長は難しい。これは、（１）内側ライナーに隣接する圧縮性環部１ ２０を堅い放射状シールのために圧縮するのに十分な空間が必要なこと、（２） 紙フィルターを領域１０５ａまで延長しなければならないことによる。一方、こ こでの多層システムによれば、領域１０５ａに延長することなく紙フィルターを 利用でき、紙フィルターを体積１２５を取り巻くように配置することができる。

そのため、本構成によれば、濾過処理のために与えられたケース内の空間をより 効率良く使用することができる。なお、図２と図９に示した特定の構成では、内 側ライナー５４の屈曲部１１１によって紙フイルタ−７５の体積１２５への延長 が容易になっている。

以上、本発明のフィルター構造における図２の実施例中の第１領域５１、第２領 域５２を、フィルター構成の耐用年数時での全「装荷」固体あるいは微粒子のパ ーセントでもって各領域の特徴を規定してきた。すなわち、高ロフト領域（第１ 領域）は、十分な厚さを有する高ロフト材質で、システム耐用年数時ですべての 保留固体中の少なくとも６５％、より好ましくは少なくとも８５％を保留するこ とのできる材質からなるものとして定義された。また、勾配領域、第２領域は、 好ましくは約１−５％の固体率の勾配を有するデプス媒質からなり、耐用年数時 で残りの固体（一般には全保持固体中の少な（とも８−１７％程度）の固体の大 半（少なくとも５０％）を保持するのに十分なデプスであるものとして定義され た。また、第３領域。

「磨き」フィルターは、全体の保持されたあるいは負荷となる固体の重量のパー セントで、きわめて少量の固体（好ましくは重量で７％以下、より好ましくは１ ％以下）を対象としている。好適なシステムでは、第１領域と第２領域とでほじ される固体の比率として、少なくとも２／１、より好ましくは少なくとも５／１ 、さらに好ましくは少なくとも８／１であることが望ましい。

本発明のフィルター構造中の複数の領域を特徴づける他の手法は、全体のフィル ター構造デプス媒質の体積中で、複数の領域が占める全体積を用いるものである 。一般に、固体の保持が可能な全体のフィルター構造デプス媒質の体積は、第１ 領域の高ロフト材質と第２領域の勾配材質とを加えた体積となる。ここで定義さ れる高ロフト材質と、第２領域の勾配密度デプス媒質を用いると、本発明の好適 な応用では、高ロフト材質（第１領域材質）は第１領域材質と第２領域材質の全 体の体積の少なくとも６０％程度、好ましくは７０％程度以上、さらに好ましく は８０％程度以上を占めることになる。したがって、第２領域材質は第１領域材 質と第２領域材質の全体の体積の４０程度以下であることが好ましい。一般に、 自動車フィルターのようにさまざまなサイズの微粒子に対して用いるための、こ こで示したようなフィルター構造の構成によれば、限界差において好適な負荷を 効率良く得ることができる。これにより、負荷がシステム内で均等に分散され、 圧力の急速な増加が生じないために、限界圧力差に達するまでの期間が長くなる という利点が生じる。また、市販のデプス媒質材質を用いると、上述の相対的体 積は効率良い濾過を行う経済的な手段となる。

ここで、本発明のフィルター構成は、構成中のいくつかの領域において好適な負 荷を達成する構造手法によって、また、さまざまな領域中の材質からなるフィル ター全体のおおよその体積と相対的体積に関して、少なくとも特徴づけられる。

以下の説明から明らかなように、これらの点をさまざまな形でさまざまなフィル ター構造や構成に適用して、多大な利益を得ることができる。

−に　多　を　するフ　ルター　゛ 図１．２．３．９に示す構成は、図３のような一般円形断面を有するものである 。このような構成では、第１領域、第２領域における媒質の平均奥行きに基づい て、領域の構造を定義することもできる。このようなフィルター構造では、フィ ルター構造のさまざまな層が円筒状で一定の奥行きを有するような円形断面を有 するという、上述のまた図２のような特質があるためである。

このような構成は、特に、本発明のフィルター構造を自動車フィルターなどのよ うな従来の円筒ケースに用いる場合に有用である。このような構成では、本発明 の好適な構造は、さまざまな領域におけるデプス媒質の厚さによって定義される 。図１．２．３に示すような円筒自動車フィルターでは、好適な構造は、第２領 域全体の厚さの少なくとも５０％、好ましくは６０％、さらに好ましくは７ｏ％ 、最も好ましくは８０％程度の厚さを有する高ロフト媒質の第１領域と、残りの デプス媒質体積からなる第２領域デプス媒質とを有する。図１．２．３に示した ような代表的円筒システムであって、上述の固体率パーセントを有する材質から なるシステムでは、特に自動車フィルターにおいて効率的な濾過処理を行うため には、第１領域媒質とし、て２．５−３．５ｃｍ程度、第２領域媒質として０． ５−１゜５ｃｍ程度の厚さがあれば一般に十分であり望ましい。

１巴！形膚１ 本発明の基本原理は、図１．２．３のような円筒形構造のみならず、さまざまな 構造を有するフィルター構造に適用することができる。例えば、吸気側の第１領 域デプス媒質や、それの下流側の第２領域デプス媒質として、はとんど平坦な構 造を用いることもできる。このような構成は、例えば、空調システムなどの工業 用空気フィルターで用いられる。また、このような構成を用いるようなシステム における自動車用空気フィルターとして、用いることもできる。

一般に、非円筒形構造でも、上述の基本原理が適用される。

すなわち、上述のような、また上述のような動作を行うための第１領域と第２領 域のデプス媒質でもって、フィルター構造を構成することが好ましい。具体的に は、負荷の固体率パーセント、２領域のデプス媒質の性質、２領域のデプス媒質 の好適な体積、一定奥行きのシステムでは上述の２領域全体の奥行き、などの点 で同様に定義された構造が一般に好ましく、また実現可能である。

本発明の基本原理の応用における優れた（今まで述べてきたような）利点は、図 ４．５．６の非円筒形の実施例から明らかになろう。図４では、空気フィルター システム１４５の側面図が、上述の利点の理解を促すように詳細に示されている 。システム１４５は、濾過処理の動作時に空気が通過する空気フィルター構造１ ５０を中に有する自動車用空気フィルターシステム１４６を備える。ここで、空 気フィルター構造１５０の断面は楕円構造であり、点線で示したような楕円形の ケースに入れることができることに注意されたい、ケース１５１への空気吸気口 が１５２である。下流口１５３からは濾過された空気が排気される。図４の構成 における下流口１５３は円形であるため、下流口構造とともに領域１５５に沿っ て不図示の放射状シールが設けられる。このようなシステムは、例えば図２の構 成における環２５と類似のものである。ケース１５１の中央部は若干外側に膨ら んでおり、空気を分散して全体のケース体積の有効利用を図ることができる。

図４の構造と、図１．２．３の構造との大きな差は、図４．５．６の構成のよう な楕円形の断面構造であり、動作時のガス流の通路と同一平面方向に楕円形の断 面を有することである。

したがって、第１視点からは長（１幅狭い側面図が、第１視点の右方向の視点か らは、長く、幅広い正面図が得られる。このような構造を有する空気フィルター は、ある種の自動車のエンジンロームなどのような限られた体積で直方体形状の 体積内にフィルターを設置する際などに有利である。

図５．６において、空気フィルター構造１５０は、外側ライナー１６０、その内 側の第１フイルター領域１６１、その内側の第２フイルター領域１６２、その内 側の第３フイルター領域１６３、内側ライナー１６４、端キャップ１６６、端キ ャップ１６７とを備える。

図５において、上述のように、図４．５．６の構成の下流口１５３は一般に円形 である。このような構成では、（断面が）円形の多孔内側ライナー１６４を用い ることが好ましい。図６において、円形内側ライナー１６４の外側すなわち吸気 側は、断面が円形であることが好ましい第３領域フイルターすなわち円形ひた付 き紙フイルタ−１７０である。紙フイルタ−１７０の外側すなわち吸気側は、一 般に１７３のような円筒形状すなわち円形断面の勾配密度デプス材質からなるこ とが好ましい第２領域フイルター材質１６２である。円筒形勾配密度デプス材質 １７３の外側すなわち吸気側は、１７５のような一定密度高ロフトデプス媒質か らなることが好ましい第１領域材質１６１である。図６から明らかなように、媒 質１６１は（円筒構造ではなく）楕円構造になるように構成されている。媒質１ ７５の外側すなわち吸気側は、外側ライナー１６０であり、媒質エフ５の楕円形 状を収容するように構成される。なお、高ロフト媒質１７５はライナー１６０に 固定あるいは接着される。

図６において、第１領域１６１のフィルター材質の構造ならびに外側ライナー１ ６０の収容形状とを除いて、空気フィルター構造１５０の各部は一般的に図１． ２．３の実施例２０に示されるように円形であることが明らかである。

好適な実施例において、第１．２．３領域の材質は上述の通りである。すなわち 、第１領域媒質は、耐用年数に達した時に空気フィルター構造構成１５０の負荷 となる固体の少なくとも６５％、好ましくは少な（とも８５％程度が、第１領域 の負荷となるように構造あるいは構成されることが好ましい。また、耐用年数に 達した時に、残りの負荷固体の大半部（少なくとも５０％）が第２領域１６２の 負荷となるように構造あるいは構成されることが好ましい。さらに、第３領域材 質１６３は、磨きをかけ、保護するような最終フィルターであることが好ましい 、また、一般には、第１領域１６１の材質は図１．２．３の実施例において上述 したように高ロフトデプス媒質であることが好ましく、第２領域デプス媒質１６ ２は図１．２．３の実施例の第２領域で説明したような勾配密度デプス媒質であ ることが好ましい。

また、好適な実施例では１図６の実施例で第１領域と第２領域とが占める相対的 体積は、図１．２．３の実施例のそれと一般に同一である。すなわち、第１領域 と第２領域全体の体積のうち、第１領域は５０％以上、好ましくは少な（とも６ ０％、さらに好ましくは少な（とも７０％、最も好ましくは８０％程度の体積を 占め、第２領域が残りの体積を占めることが好ましい、これにより、図６から理 解されるように、第１領域１６１はお互い向かい合った比較的「浅い」側領域１ ８０と１８１と、向かい合った比較的「深い」はし領域１８２と１８３とを有す る。

図６に示す構成を実際に構築して評価を行った。すると驚いたことに、このよう なシステムの耐用年数は、同じように構成した図１．２．３のような円形システ ムとほとんど同じであることが明らかとなった。言い換えると、第１領域中の比 較的薄いデプス媒質部１８０と１８１における圧力差の急速な増加、すなわち微 粒子装荷のための比較的厚い領域１８２と１８３を有効利用する前に耐用年数に 達してしまうことが見られなかった。この現象の理論的背景はないが、図６の構 成では薄い部位１８０と１８１が塞がれるようになると、厚い部位１８２と１８ ３を通して空気の再分配がなされ、比較的長い耐用年数や効率良い装荷が得られ るということができよう。このように装荷が行われることは、円形外側構造でな （でも、効率良い、比較的長い耐用年数のシステムが得られるということであり 、非常に有利である。楕円形構造は円形構造の設置には狭すぎるようなエンジン ルームや空間にも設置できるため、構造空間の有効利用を図ることができる。図 ６の構成は図１．２．３の実施例の第１領域材質体積と同一の第１領域材質１６ １体積を有し、図６の差異は領域１６１のデプス媒質体積の位置（幾何的構成） であることは、容易に理解されよう。

他の多くの点において、特に楕円形状ということを除いた端キャップ１６６．１ ６７の性質に関して、また内側紙フイルタ−１７０を表面１８５に向けて下流端 キャップ１６７の奥にまで入れないようにして、内部体積の有効利用を図る点に 関して、図４．５．６の構成は図１．２．３の構成と同一である。

１つの点において、図４．５．６の構成は図１．２．３の構成と若干具なる。高 ロフト材質の側領域１８０．１８１は厚い領域１８２，１８３と比べて薄いため 、領域１８０，１８１中の高ロフト材質を伸張させることなく、すなわち中のデ プス媒質の崩壊で固体率パーセントが大きくなることなく、図６の構成を形成す るのは難しい。好適な実施例では、このような崩壊を最小にすることが望ましい が、現状の製造装置では伸張や崩壊を起こすことな（容易に形成することは難し い。したがって、はとんどの第１領域媒質と比べて、領域１８０．１８１では一 定の固体率とはならない。

図１０は、ここで述べている基本的者えの他の応用を示す図である０図１０は模 式図であり、図３において説明した部位と同様の部位から構成される。しかし、 最も吸気側の、最も外側の領域に、一定密度デブス媒質すなわち高ロフトデプス 媒質を配置した構造になっている。

より具体的には、上述のように、大半の固体装荷は高ロフト領域で生じる。した がって、いくつかの好適な実施例では、図１０のようにフィルターを構成し、高 ロフトデプス媒質の一部が急速に塞がれた場合には、残りのフィルター構成はそ のままで高ロフトデプス媒質のみを取り替えることができるようにする。

図１０において、フィルター構成１９０は、内側ライナー１９１、みぞ付き紙フ イルタ−１９２、勾配密度領域１９３、高ロフト一定密度領域１９４、外側ライ ナー１９５、そしてさらに高ロフト一定密度材質の外側層１９６からなる。ここ で、領域１９４と１９６は、２つ合わせて図２の構成における第１領域のように 動作するように構成される。動作時は、高ロフト密度材質の外側層１９６を５ラ イナー１９５内の材質構造に影響を与えることなく、除去あるいは取り替えるこ とができる。言い換えると、外側層１９６は、ライナー１９５に囲まれる構造の 外側の「外被」である、なお、さまざまな層内で用いられる材質に関しては上述 の通りである。端キャップも上述の通りであるが、「外被」１９６には埋め込ま れない。

の５０％ν　の　デプス　６　る　伜 「発明の要旨」の項において、勾配領域をより多く用いる実施例をもたらす本発 明の基本原理の応用について述べた。ここまで、発明の詳細な説明として、均一 密度デプス媒質領域（体積の少なくとも５０％、好ましくは少なくとも６０％程 度）を勾配密度デプス媒質領域の外側の層とする構成について示してきた。一般 に、このような構成は、最も外側の均一密度デプス媒質領域として、デプス媒質 全体の体積の５０％以上であり、動作時には全体構造中の保持固体のうち少なく とも６５％程度が保持されるような領域を用いることを特徴としている。このよ うな構成を上述のように用意して構成すれば、優れた汎用フィルターシステムが 得られる。例えば、上述のように構成された自動車用空気フィルターは高速道路 のみならず、ダート道、建設現場、砂塵層のような環境でも使用することができ る。

これに対して、いくつかの目的に対しては、最も外側のすなわち最も吸気側の均 一密度媒質領域の体積を全体のデプス媒質体積に対してより小さくしたような優 れたフィルター構成を用いることもできる。しかし、このためには、勾配領域中 の層の相対的な性質を変化させなければならない。具体的には、全体のデプス媒 質を上流側から下流側に向けて少な（とも４段階、好ましくは少な（とも５ある いは６段階の密度の領域で構成しなければならない。このような構成の構成は一 般に全体勾配構成と呼ばれ、前項で示した構成すなわちデプス媒質体積の大半を 均一密度材質とする構成と区別される。

ここで示した好適な構成のような勾配構成は、上流側に太きな体積の高ロフト均 一密度材質を有する構成と比較して、幅広い環境に対して適しているとは言えな い。この理由については既に説明したが、一般に、勾配構成はある特定の微粒子 サイズ分布を有する気流に対しては適しているのに対し、しばしば比較的大きな 多量の微粒子サイズが含まれるような汎用には適さないという事実に基づいてい る。しかし、建設現場、ダート道などのような極端な状況に置かれる時間が少な ければ、勾配密度システムを自動車用フィルターとして適切に用いることができ る。さらに、このようなシステムは、比較的一定の微粒子サイズ分布が予期され るような状況で、極端な状況になることが少ないような、ガスタービンフィルタ ーなどにも適用することができる。

図１１は、図３や１０に類似の断面を用いて構成した好適な勾配構成を示してい る。図１１では、円筒状フィルター構成２００の一部の断面図が示されている。

構成２００は、多孔性外側ライナー２０１、デプス媒質領域２０２、体積２０２ の内側すなわち下流側のひだ付き紙磨きフィルター２０３、内側ライナー２０４ を備える。

図１１に示した構成は、上流側から下流側に向けてそれぞれ２１０．２１１．２ １２．２１３．２１４．２１５で示される６段の媒質を体積２０２中に備える。

領域２０２中の各段の領域は以下のように特徴づけられる。

領域２０２の体積の５０％以上を占める密度の領域は存在せず、最も外側の領域 ２１０は最も低い固体率パーセントの領域であり、最も外側の領域２１０を除い ていかなる領域もデプス媒質からなる２０２全体の体積の２５％以下である。領 域２１０−２１５中の少なくとも４Ｓｉ域、好ましくは全領域は、吸気側から下 流側に向けて密度や材質の阻止能力が増加するように構成することが好ましい、 また、２つの隣接する領域すなわち眉間の密度変化は３０−５０％程度以下であ ることが好ましい。

好適な実施例では、１−２％程度の密度の領域２１０から、最高密度として５− １０％程度、好ましくは５−７％程度まで密度が増加するように構成される。

自動車用フィルターとして利用する際の好適な構成は、以下の通りである。最も 外側の領域２１０は上述の材質１００ＷＯ６７からなり、厚さが１−２８ｃｍ、 固体率パーセントが１゜１０％である。領域２１１は材質１００ＷＯ６７からな り、厚さが０．９５２ｃｍ、固体率パーセントが１．４０％である。

領域２１２は材質１００ＷＯ６７からなり、厚さが０．８２６ｃｍ、固体率パー セントが１．６５％である。領域２１３は材質１００ＷＯ６７からなり、厚さが ０．５８ｃｍ、固体率パーセントが２．４０％である。領域２１４はイーストワ ルボール、マサチューセッツ州のホリングワース社の平均２４ミクロン径のポリ エステルファイバーから構成される媒質７３３３からなり、厚さが０．１４７ｃ ｍ、固体率パーセントが６．５９％である。領域２１５は材質８６４３からなり 、厚さが０．１９ｃｍ、固体率パーセントが５．４４％である。このように、最 も内側の領域２１５の固体率パーセントは、隣の外側の領域２１４の固体率パー セントよりも若干小さい、これにも関わらず勾配はそのまま維持される。という のは、材質８６４３のファイバー径が材質７３３３のファイバー径よりもかなり 小さいためである（平均ファイバーサイズが１４．５ミクロンと２４ミクロン） 、はとんど等しい固体率パーセントでも径が小さいため、領域２１５の穴のサイ ズが領域２１４と比べて小さくなり、多（の材質が領域２１５で阻止されること になる。ここで述べた構成を自動車用フィルターとして用いる際には、約１５゜ ６ｃｍの内側径で構成される。

日の　の 裏翌ユ 評価する目的で、本発明に基づいて、均一密度デプス媒質領域と勾配密度デプス 媒質の内側領域とを用いた空気フィルター構造を用意し、評価を行った。評価に おいては、円形の断面構造を有する円筒状構造を用いた。一般的に図２、図３に 示した構成を用いたが、同様のケースでは評価を行わなかった。図７は、テスト 用の構成を示す模式図である。

構成したフィルターは外径が約１０インチ、内径が約６インチで、全体の長さが 約１６インチである０図７の模式図には、テストサンプルとして用いた第１領域 、第２領域、第３領域材質が示されている。最も外側のゾーンすなわち第１領域 材質としては、１つは厚さ２７−３０ミクロン程度、１つが厚さ３９−４３ミク ロン程度の２種類のファイバーからなるポリエステルファイバーで約１．５％の 固体率の高ロフト媒質を用いた。

ここで用いた材質は、シャルロット、ノースカロライナ州２８２０８のキエムラ スファイバー社の製品番号１００ＷＯ６７である。領域１９０は、厚さが約１． １インチで均一の固体率を有するように構成される。

１９１で示される第２領域は、全体の厚さが約０．５６インチ（構造中）で、外 側面１９２から内側面に向けて固体率パーセント勾配が約１．２％から約２．５ ％まで増加するような３層のデプス媒質からなる。また、３層の材質は同軸状に 取り巻かれて、第２領域が形成されている。

第２領域の最も外側の層、すなわち用意したテストサンプルの第２領域中で最も 吸気側の材質は、４．２オンスのポリエステルデプス媒質のケンウーブ社の製品 である。遊離状態では約０．８−１．４％の固体率を有する材質である。この材 質は遊離状態の厚さの約半分で崩壊する。なお、構造中の材質の厚さは約０．３ インチである。

また、第２領域の３層の中で２番目に内側の層は、平均径が約１４．５ミクロン で、遊離状態での固体率パーセントが約１．５−２．５％であるポリエステルデ プス媒質である。３層の中で最も内側の層も同一の材質からなる。これら２つの 贋を合せた全体の厚さは、取り巻き時に約０．２６インチである。

これは遊離状態時（２−３％程度の固体率）の材質の厚さの約３分の２程度であ る。第２領域の内側２層に用いた材質は、シャルロット、ノースカロライナ州２ ８２４１のケンウーブ社の製品番号８４６３として市販されているものである。

以上の第２領域の記述から、約１．２％から２．５％までの勾配密度を有するよ うに第２領域が構成されることが明らかであろう。

紙フィルターとして用いた材質は、ＥＮ７．１．２７というドナルドソン社の製 品媒質である。フィルターは、基本重量が約７０ポンド、透過性が毎分的５０− ６０フイートである樹脂含浸セルロース媒質からなる。この材質をひだの深さが 約３／８インチとなるようにひだ付き構成を形成する。

ここで用いたテスト法は、ＳＡＥ　Ｊ７２６のベージ２４．４６に示されている 。評価目的のために、フィルターを開放空気テスト室に設置した。そして、テス トのダストを含む空気流を構造の外から内へと構成の中に流す、構成中の空気流 は毎分約７００立方フイートである。システム内に流される空気には、ＳＡＥ微 細テストダストが含まれている。この材質は、シリコン二酸化物の標準テストダ ストであり、サイズ分布は重さパーセントで、０−５ミクロンが３９％±２％、 ５−１０ミクロンが１８％±３％、ｔｏ−２０ミクロンが１６％±３％、２〇− ４０ミクロンが１８％±３％、４０−８０ミクロンが９％±３％、８０−２００ ミクロンが僅か、となっている、ＳＡＥテストダストはバーンズビル、ミネソタ 州５５３３７のパウダーテクノロジー社から市販されている。２５インチ限界す なわち水２５インチの圧力差になるまで、構成を動作させる。

動作させた後に、構成を分解して検査を行った。すると、３５０４グラムの微粒 子材質がフィルター内に蓄積されており、９９．９１４％の除去効率が得られた 。この際、装荷の約８５−９５％が最も外側の領域すなわち領域１９０で行われ ており、主に１−１０ミクロンの微粒子がここで除去されていた。また、中間領 域１９１では、装荷の約４％が行われており、ここでは最も外側の領域を通過で きるような小さなサイズの微粒子がお子に除去されていた。これに対し、紙フイ ルタ−１９３の表面における装荷は、１％以下程度の非常に小さなものであった 。

夫翌１ 一般的に比較を行うために、図７の構造の他に、勾配密度を有する構成に対して もテストを行った。この構成の模式図（比較のため）を図８に示す１図８では、 さまざまな領域の構成が示されている。第２領域は、材質８６４３の１層のみを 用いた点を除いて１図７で示したものと同一である。すなわち、上述のテストで 用いた２層ｗと同じ厚さの層である。第３領域は図７で示したものと同一である 。これに対し、第１領域は、固体率約１．３％から固体率約３．９％までの勾配 密度を有する領域である。

一般に、第１領域の勾配密度は、上述の１ｏＯＷＯ６７材質の４層から構成され る。内側の層の材質をより強く崩壊させることで密度差が得られる。このような 処理は、材質の各層を網地上に置き、第３領域と第２領域からなる円筒状コアの 周りに網地を巻きながら網地の張力を調整することで行われる。強い張力では層 がより崩壊するため、高固体率パーセントの眉が得られる。第１領域の各層の固 体率は、外側から内側にかけて、１．１％、１．４％、１．６％、２．４％とす る。

このような差を除いても、勾配密度テストサンプルを図７で示したテストサンプ ルと全く同一にすることはしなかった。しかし、外径、第１．２．３領域の厚さ 、内径はほとんど同一である。図８に示すテストサンプルシステムの全体長は、 上述の図７のテストの全体長と比べて上下プラスマイナス１０％程度の変動がみ られた。しかし、以下示す装荷の比較数値は、同様の全体長を持つ構造における 理論値で実験データを正規化したものである。

以上説明したような図８の構成でも、耐用年数時において、かなりの固体の装荷 がみられた。平均すると、耐用年数時において、図７の構成よりも２０％程度少 ない材質が除去されていた（ここで２０％という数字は長さで正規化されたもの である）、シかし、除去効率はほとんど同一であった。

テストダストによるテスト　に　づく　日の　ｈのテストダストを用いた実験室 でのテストは再現可能ではあるが、必ずしも実環境における性能を反映したもの とは言えない。テスト条件時では一定微粒子分布であるのに対し、実環境では空 気中の微粒子構成が変動するなどの、多数の理由のためである。一般に、本発明 の構成は、テストダストに対する性能において特徴づけることができる。上述の ＳＡＥ精細テストダストは、自動車用フィルター構成やガスエンジン生成フィル ター構成、すなわち水２０−３０インチ程度の圧力差まで動作させる構成、を特 徴づけるのに利用可能なテストダストの１つである。これに対し、ＡＳＨＥＲＡ Ｅテストダストは、ガスタービン構成や空調構成、すなわち水５インチ程度の圧 力差まで動作させる構成、のテストフィルター構成のテストダストとして有用な 材質である。このＡＳＨＲＡＥ合成ダストは、標準空気清浄器テストダスト精製 鉱が７３％、モロッコブラックが２３％、４ｍｍのふるいを有する打綿機中の番 号７の綿（ずが５％という構成になっている。このような材質はＡＳＨＲＡＥ５ ２−７６と呼ばれている（Ａ、５ＨＲＡＥとは、３４５Ｅ、　４５ｔｈ　５ｔｒ ｅｅｔ。

Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ、　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ　１００１７のＡｍｅｒｉｃａｎ　５ｏ ｃｉｅｔｙ　ｏｆ　ＨｅａｔｉｎｇＲｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｎｇ、　ａｎｄ　Ａ ｉｒ　Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ、　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ、　Ｉｎｃ、の略であ る）　、　Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ、　ＰＡ　１５２１９のフィッシャー　サイエ ンティフィク社などから、このような材質を入手可能である。

図３．６の構成に類似の好適な自動車用空気フィルターであって、本発明の基本 原理に基づいて構成されたフィルターに対して、ＳＡＥ精細テストダストを流入 し、水２０−３０インチ程度の圧力差まで動作させた場合には、一般に、６５％ 好ましくは７５−９５％の固体が第１領域で保持され％７％程度以下の固体が紙 フィルターで保持され、残りの固体が第２領域で保持される。といった特性が得 られる。

図１１の構成、すなわち自動車用空気フィルターとして利用可能な勾配密度構成 をＳＡＥ精細テストダストでテストし、水２０−３０インチ程度の圧力差まで動 作させた場合には、勾配密度構成の最も外側の領域中では５０−５５％程度以下 の固体が保持され、９０−９５％程度の固体全部がデプス媒質内に保持され、残 りが紙フィルターに保持されることが好ましい。

本発明に基づく構成であって、図１−７において説明した均一密度デプス媒質の 比較的大きな第１領域を用いる構成を、ガスタービンフィルターとして用いるた めに用意し、上述のＡＳＨＲＡＥテストダスト構成を用いて水５インチ程度の圧 力差までテストする場合には、少なくとも６５％、一般的には８０−９５％程度 の固体が第１領域で保持され、１０％程度以下の保持固体が紙フィルターで保持 され、残りの固体が勾配密度領域である第２領域で保持される。好適なガスター ビン構成としては、しばしば、均一密度デプス媒質の外側部が除去可能で取り替 え可能なものを用いる図１０の構造に類似のものが用いられる。なお、均一密度 デプス媒質のこの部位には、均−密度部中の大半の固体が保持されることになる 。

補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成５年　４月１９日

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. １．フィルター構造において、 （ａ）固体率３％程度以下のほぼ均一密度の均一密度デプス媒質からなる上流側 領域と、 （ｂ）勾配密度デプス媒質の下流側領域とを具備してなり、（ｉ）前記均一密度 デプス媒質領域は、フィルター構造中での保持される保持固体の少なくとも６５ ％の重量を動作上装荷するように配設され、 （ｉｉ）前記勾配密度デプス媒質領域は、前記上流側領域において保持されなか った保持固体であって、フィルター構造中において保持される保持固体の少なく とも５０％の重量を動作上装荷するように構成されることを特徴とするフィルタ ー構造。
2. ２．前記均一密度デプス媒質領域と前記勾配密度デプス媒質領域において動作上 保持される保持固体の比率が、少なくとも５対１程度であるように配設されるこ とを特徴とする請求項第１項に記載のフィルター構造。
3. ３．（ａ）前記均一密度デプス媒質領域の上流側に隣接する外側ライナーと、 （ｂ）該外側ライナーにより前記均一密度デプス媒質領域の上流側を保護する保 護手段とを備えることを特徴とする請求項第２項に記載のフィルター構造。
4. ４．（ａ）前記均一密度デプス媒質領域の上流側に隣接する外側ライナーと、 （ｂ）該外側ライナーにより前記均一密度デプス媒質領域の該上流側を保護する 保護手段とを備えることを特徴とする請求項第１項に記載のフィルター構造。
5. ５．（ａ）前記均一密度デプス媒質領域は、動作中の前記構造内のガス流路にほ ぼ平行な方向に楕円形の断面を備えることを特徴とする請求項第１項に記載の構 造。
6. ６．（ａ）前記勾配密度デプス媒質領域は、動作中の前記構造内のガス流路にほ ぼ平行な方向に円形の断面を備えることを特徴とする請求項第５項に記載の構造 。
7. ７．（ａ）前記勾配密度デプス媒質の下流側に隣接する円筒状紙フィルターを備 えることを特徴とする請求項第６項に記載の構造。
8. ８．前記紙フィルターはみぞ付き紙フィルターを備えることを特徴とする請求項 第７項に記載の構造。
9. ９．（ａ）前記勾配密度デプス媒質の下流側に隣接する円筒状紙フィルターを備 えることを特徴とする請求項第１項記載の構造。
10. １０．前記紙フィルターはみぞ付き紙フィルターを備えることを特徴とする請求 項第９項に記載の構造。
11. １１．前記勾配密度デプス媒質領域の反対側の紙フィルター側に隣接して内側ラ イナーを備えることを特徴とする請求項第９項に記載の構成。
12. １２．（ａ）前記均一密度デプス媒質の上流側領域の固体率パーセントは２％程 度以下であり、 （ｂ）前記均一密度のデプス媒質の上流側領域は、多孔性ライナーによって２つ の材質層から構成されるることを特徴とする請求項第１項に記載のフィルター構 造。
13. １３．（ａ）前記均一密度のデプス媒質の上流側領域の固体率パーセントは２％ 程度以下であり、 （ｂ）前記勾配密度デプス媒質の下流側領域は、最も上流側の部位から最も下流 側の部位に向けて固体率パーセントが１−２％程度から少なくとも２−５％程度 にまで増加するような領域であることを特徴とする請求項第１項に記載のフィル ター構造。
14. １４．前記上流側領域は、前記フィルター構造中のデプス媒質の少なくとも６０ ％の体積を占めることを特徴とする請求項第１３項に記載のフィルター構造。
15. １５．前記上流側領域は、前記フィルター構造中のデプス媒質の少なくとも６０ ％の体積を占めることを特徴とする請求項第１項に記載のフィルター構造。
16. １６．前記上流側領域は、前記フィルター構造中のデプス媒質の少なくとも７０ ％の体積を占めることを特徴とする請求項第１項に記載のフィルター構造。
17. １７．上流側領域と下流側領域とを有するフィルター構造であって、 （ａ）前記フィルター構造の下流側に隣接する紙フィルター構成と、 （ｂ）該紙フィルター構成の上流側に位置するデプス媒質フィルター構成とから 構成され、前記デプス媒質構成は、（ｉ）各層が、デプス媒質構成における少な くとも４つのデプス媒質層のうちの少なくとも他の３層とは異なる固体率パーセ ントを有するような、少なくとも４つのデプス媒質層であって、最も上流側のデ プス媒質層を備え、下流側に向けて固体率パーセントが増加するように層が構成 される少なくとも４つのデプス媒質層を有し、 （ｉｉ）前記最も外側のデプス媒質層を除く前記デプス媒質層の体積は、前記デ プス媒質フィルター構成中のデプス媒質体積の２５％以下であり、 （ｉｉｉ）前記最も上流側のデプス媒質層の体積は、前記デプス媒質フィルター 構成中のデプス媒質体積の５０％以下であり、 （ｉｖ）前記最も上流側のデプス媒質層の固体率パーセントは１−２％程度であ り、 （ｖ）前記最も上流側の層から下流側の３つのデプス媒質層の固体率パーセント は、隣の上流側の層の固体率パーセント以上であって、隣の上流側の層の５０％ 以上ではないことを特徴とするフィルター構造。
18. １８．ガス流から微粒子材質を濾過する手法であって、（ａ）固体率パーセント が２％以下の均一密度デプス媒質において、ガス流から除去される全微粒子の少 なくとも６５％の重量の微粒子を除去する処理と、 （ｂ）勾配密度デプス媒質において、ガス流から除去される全微粒子であって、 均一密度デプス媒質において除去されなかった全微粒子の少なくとも５０％の重 量を除去する処理であって、前記均一密度デプス媒質における除去処理のあとに 実行される勾配密度デプス媒質における除去処理と、（ｃ）ガス流から除去され る全微粒子の残りを紙フィルターで除去する処理であって、前記勾配密度デプス 媒質における除去処理の下流側で実行される紙フィルターによる除去処理とを有 することを特徴とする手法。