JPH10113508A - フィルタ - Google Patents

フィルタ

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JPH10113508A
JPH10113508A JP9278491A JP27849197A JPH10113508A JP H10113508 A JPH10113508 A JP H10113508A JP 9278491 A JP9278491 A JP 9278491A JP 27849197 A JP27849197 A JP 27849197A JP H10113508 A JPH10113508 A JP H10113508A
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Abstract

(57)【要約】 フィルタは長手方向に延びたひだを有するひだ付きフィ
ルタ素子と、フィルタ素子のまわりに巻かれたラップ部
材とを具備する。ラップ部材はひだの頂部に結合され、
フィルタの集塵能力を増大させるための開口を有する。
フィルタ素子はフィルタ層と、上流側及び下流側の支持
及び排水層と、上流側支持及び排水層とフィルタ層との
間に位置したクッション層と、下流側の支持及び排水層
の下流側面に形成したポリマービードとの複合体で構成
するとよい。押出しポリマーメッシュにより、上流側及
び下流側の支持及び排水層の一方又は両方を構成すると
よい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はフィルタに関し、特にフ
ィルタを通って流れる流体から１以上の物質を除去する
ためのひだ付きフィルタに関する。本発明はまた、高い
集塵能力と大きな疲れ抵抗とを有するフィルタにも関す
る。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】フィル
タを横切る流量に反復的又は周期的な変動を伴うような
フィルタ装置（ろ過装置）においては、フィルタの疲れ
抵抗が問題となる場合がある。このような問題は、流体
動力装置に使用するようなピストン型ポンプの如く、例
えばゼロから全流に至り再度ゼロへ戻る幅広い流れエク
スカーションを伴うフィルタ装置においては、特に深刻
なものとなる。流れサイクルはフィルタの両側の差圧に
一致サイクルを発生させ、フィルタのひだ付き媒体に
「呼吸式の」曲げを生じさせてしまう。ひだ付き媒体が
フィルタ層と支持及び排水層とを有する複合層から成る
場合は、ひだ付き媒体に曲げが生じると、支持及び排水
層がフィルタ層を前後に摺擦することとなる。典型的に
は、支持及び排水層はフィルタ層よりも一層粗いので、
このような摺擦により脆弱地点が発生し、使用中にフィ
ルタ層が破壊されてしまう。この種の故障は疲れ故障と
して知られている。
【０００３】従来のフィルタにおける他の問題点は、液
体がフィルタ素子を不均一に流通する場合に、集塵能力
が低くなる恐れがあることである。例えば、フィルタ素
子の下方部分よりもフィルタ素子の上方部分を通る流体
の量の方が多い。その結果、フィルタ素子の下方部分よ
りも上方部分の方に一層多量の塵が付着する。フィルタ
素子のこのような不均一な塵付着によりフィルタ素子の
集塵能力が低下する。フィルタ素子の集塵能力が低下す
るほど、フィルタの交換頻度が増え、材料費や労働費の
増大を招いてしまう。
【０００４】
【課題を解決するための手段】従って、本発明は、頂部
を有し長手方向に延びているひだを備えたひだ付きフィ
ルタ素子と、該フィルタ素子の集塵能力を高めるため前
記フィルタ素子のまわりに巻かれ前記ひだの頂部に結合
されたラップとを有し、該ラップは開口（この「開口」
は後述の実施例では「らせん状ギャップ３２」、「孔４
４」、「ギャップ５２」、「らせん状ギャップ６３」、
「メッシュ開口７２」である）を有し、該開口の総面積
は前記ひだの頂部を結ぶ外周面の総面積の約二分の一よ
り小さいことを特徴とするフィルタを提供する。
【０００５】更に、本発明は押出しポリマーメッシュ層
及びフィルタ層を有するひだ付き複合体と、ひだ付き複
合体をのまわりに巻かれたラップとから成るフィルタ素
子を提供する。
【０００６】本発明を具体化したフィルタ及びフィルタ
素子は、信頼性が高く、疲れ故障に対する抵抗力が強
く、集塵能力が高く、使用寿命が長い。ラップでひだを
包むことにより、ひだの運動を拘束し、フィルタの摩滅
を最小化する。更に、ラップはフィルタの全長にわたっ
て一層均一な流れ分布を生じさせる。このため、塵はフ
ィルタ素子上に一層均一に付着し、フィルタの使用寿命
を延ばす。ラップはまた、半径方向外向きの力にフィル
タが抵抗するのを補助し、フィルタ素子の外方への膨張
を阻止する。ひだ付き複合体内に１以上の押出しポリマ
ーメッシュ層を含ませることにより、フィルタ素子の製
造及びひだ付けが容易になり、しかもフィルタ素子は極
めて有効なものとなる。
【０００７】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の種々の実
施例につき説明する。図１はらせん状のラップ部材を備
えた第１実施例に係るフィルタの斜視図であり、図２は
図１の実施例のフィルタの一部の横断面図である。図１
に示すように、この実施例のフィルタ１０は長手方向の
ひだを備えた中空のひだ付きフィルタ素子２０を有す
る。中空で剛直な管状コア１１をフィルタ素子２０の中
空中央部内に配置して、フィルタ素子２０に作用する内
向きの力に抵抗するのに十分な強度をフィルタ素子２０
に与えてもよい。コア１１はろ過すべき流体に対して矛
盾を生じず十分な強度を有する任意の材料でつくること
ができる。例えば、図示のコア１１は孔付き金属ででき
ているが、代わりに、ポリマー材料でつくってもよい。
【０００８】盲の端部キャップ１２及び開口付き端部キ
ャップ１３をフィルタ素子２０の両端にかぶせて、フィ
ルタ素子２０を通るように流体を導くとよい。代わり
に、両方の端部キャップに開口を設けるかコネクタを設
けて、複数の積み重ねたフィルタ素子を連結してもよ
い。端部キャップ１２、１３はろ過すべき流体に対して
矛盾を生じない金属やポリマー材料の如き任意の適当な
不浸透性材料でつくるとよい。端部キャップ１２、１３
は接着剤やポッチング化合物等の結合剤の如き任意の適
当な手段によりフィルタ素子２０の端部に固定するとよ
い。代わりに、端部キャップ１２、１３は、フィルタ素
子２０の端部に溶融結合してもよいし、スピン結合や超
音波溶接によりフィルタ素子の端部に連結してもよい。
中空コア１１の両端も同様な手段により２つの端部キャ
ップ１２、１３に固定するとよい。
【０００９】フィルタ素子２０自体は種々の方法で形成
できる。例えば、フィルタ素子は上流側の支持及び排水
層と、フィルタ層と、下流側の支持及び排水層とを有す
るとよい。しかし、本願発明者らは、フィルタ層と一方
又は両方の支持及び排水層との間にクッション層を設け
ることにより、フィルタ素子の疲れ抵抗を大幅に増大で
きることを突き止めた。図２はこのようなフィルタ素子
２０の一例を示す。このフィルタ素子は多層の複合構造
を呈するもので、上流側の支持及び排水層２１と、クッ
ション層２２と、フィルタ層２３と、下流側の支持及び
排水層２４とを有する。図２に示す代表的なフィルタ素
子はまた、下流側の支持及び排水層２４の下流側表面上
に位置したポリマー製ビード２５をも有する。
【００１０】支持及び排水層は極めて開放性のもので、
流体を横方向に流通させフィルタ層の表面にわたって流
体を均一に分布させることができる。従って、支持及び
排水層は典型的には、極めて低い縁抵抗を有する。支持
及び排水層はまた、フィルタ層２３のひだ付き表面が互
いに接触するのを阻止し、それによってフィルタ層２３
の有効表面積が減少するのを阻止する。支持及び排水層
は、フィルタ層の隣接するひだ間に確実な間隔（扇状の
開拡）を提供することにより、上述の阻止を実行する。
【００１１】良好な有孔性の任意の適当な織布又は不織
布材料を、下流側の支持及び排水層２４のみならず上流
側の支持及び排水層２１にも使用することができる。更
に、これらの層はいずれも、天然繊維、ポリマー材料、
ガラス又はこれらの任意の組合せによりつくってもよ
い。好ましい実施例においては、上流側の支持及び排水
層２１は押出しポリマーメッシュから成る。このメッシ
ュは、ろ過する流体及び温度の如き適用可能なろ過パラ
メータにとって適当な、ポリエステル、ポリプロピレ
ン、ナイロンの如きポリアミド等の任意のポリマー材料
でつくるとよい。例えば、高温水をろ過するためには、
ポリプロピレンはナイロンより好ましい。メッシュの厚
さは約０．２５ｍｍ（０．０１０インチ）から約０．６
４ｍｍ（０．０２５インチ）までの範囲内にあるのが好
ましいが、０．２５ｍｍ（０．０１０インチ）より小さ
くても、０．６４ｍｍ（０．０２５インチ）より大きく
てもよい。１ｃｍ当り（１インチ当り）のストランドの
数は、各直線寸法においては約４（１０）から約１２
（３０）までの範囲内にあるのが好ましいが、４（１
０）より少なくても、１２（３０）より多くてもよい。
例えば、メッシュは各直線寸法において１ｃｍ当り（１
インチ当り）３２（８０）まで又はそれ以上のストラン
ドを有してもよい。メッシュは、このメッシュとその下
側の層との間の摩耗を減少させるために出来る限り平滑
であるのが好ましい。押出しポリマーメッシュは一般に
は、織布及び不織布の繊維ウエブやポリマー網（ネッ
ト）等の他の支持及び排水材料より好ましい。その理由
は、押出しポリマーメッシュは平滑であり、フィルタ素
子の製造期間中及びひだ付け期間中にしわにならないか
らである。米国のネール社(Nalle Corporation) 製の押
出しポリマーメッシュは特に平滑である。例えば、この
押出しポリマーメッシュは、（フィルタ層を摩滅させる
ような）メッシュのストランドの交差点におけるこぶの
如き重大な不規則部を有さない。上記ネール社製の商品
名ＮＩＦ０２０Ｓ １３×１３（０２０は千分の一イン
チ単位での厚さを表示し、１３×１３はｘ、ｙ方向にお
ける直線１インチ当りのストランドの数を表示する）な
るナイロンメッシュが特に好ましい。上流側の支持及び
排水層にとって適した材料の他の例は、米国バージニア
州ウイリアムスブルグ(Williamsburg)在住のビーエーエ
スエフ社（ＢＡＳＦ）製の商品名コルバック５０(Colba
ck 50)なる、ナイロンで外装したポリエステル不織布材
料である。しかし、上記ネール社製の押出しポリマーメ
ッシュはコルバック５０なる不織布材料より好ましい。
その理由は、ポリマーメッシュの方が一層研磨性が少な
く、顕著に高い集塵能力を提供するからである。
【００１２】クッション層２２の基本的な目的は、支持
及び排水層とフィルタ層との間の摩滅を阻止することで
ある。支持及び排水層は典型的には比較的大きな繊維又
はフィラメントでできているので、良好な排水特性を有
する。このため、支持及び排水層はフィルタ層よりも一
層粗い表面を有する。このような材料をフィルタ層２３
に直接積層すると、例えば圧力サイクルによりフィルタ
素子２０が曲げを受けて支持及び排水層がフィルタ層２
３を繰り返し擦ったときに、フィルタ層に重大な摩滅が
発生してしまう。しかし、上流側の支持及び排水層より
も平滑なクッション層２２を支持及び排水層とフィルタ
層２３との間に介在させた場合には、フィルタ層２３の
摩滅は大幅に減少し、フィルタ素子２０の使用寿命が延
びる。
【００１３】クッション層２２は薄い多孔性の材料でつ
くるのが好ましい。例えば、クッション層は１００マイ
クロメートル以下の厚さを有するのが好ましい。また、
平滑さ又は平滑さ及び丈夫さを特徴とする材料でつくっ
てもよい。例えば、大きな引張り強さを有する非研磨性
の不織布材料でつくるとよい。クッション層２２にとっ
て好ましい材料はヒロセ社(Hirose Corporation)製の商
品名０５ＴＨ０８なる湿式敷設(wet-laid)ポリエステル
不織布材料である。他の好ましい材料はファイバーウエ
ブ・ノース・アメリカ社(Fiberweb North America Co.)
製の商品名セレックス(Cerex) なるナイロン不織布材料
やリーメイ社(Reemay)製の商品名リーメイ(例えばリー
メイ２００６、リーメイ２２５０）なる不織布ポリエス
テル材料である。これらの材料のうち、上記ヒロセ社及
びリーメイ社の材料が最も好ましい。しかし、上流側の
支持及び排水層２１よりも平滑な任意の適当な織布又は
不織布材料を使用してもよい。
【００１４】フィルタ層２３はろ過する流体の性質、流
体内の汚物の性質及び寸法、フィルタ素子を横切る際の
許容可能な圧力降下などの数種の因子に従って選択する
とよい。フィルタ層２３は任意の適当なフィルタ媒体
（ろ過媒体）でよい。例えば、フィルタ媒体は膜や織布
又は不織布製の繊維シートとして構成してもよいし、天
然ポリマーや合成ポリマーやガラスから作ってもよい。
従って、フィルタ媒体はセルロース繊維を主として含む
か樹脂結合剤を伴ったグラスファイバのみから実質上成
る不織布シートで構成するとよい。更に、フィルタ媒体
は部類分けした有孔構造の如き任意の所望の有孔構造、
及び任意の所望の定格孔寸法を有するとよい。しかし、
フィルタ層２３の定格孔寸法は上流側又は下流側の支持
及び排水層の定格孔寸法より小さい方が好ましい。好ま
しい実施例においては、フィルタ層２３は、付加的な強
度を提供する一体の基体を伴い、アクリルで結合した適
当な等級のグラスファイバ媒体から成る。種々の樹脂結
合剤を含む繊維性フィルタ媒体の一族の如き好ましいフ
ィルタ媒体はパル社(Pall Corporation)製の商品名ウル
チパー(Ultipor) やパルフレックス(Pallflex)なるフィ
ルタ媒体である。
【００１５】典型的には、下流側の支持及び排水層２４
はフィルタ層２３よりも大きな機械的強度を有し、それ
故、ひだ形成期間中や使用期間中にデリケートなフィル
タ層２３が破断したり変形したりするのを防止する機能
を果たす。下流側の支持及び排水層２４として使用する
に適した材料の一例としては、デクスター社(DexterCom
pany)製の商品名Ｔ−２４４なる紙がある。
【００１６】図２に示すように、フィルタ素子２０は、
このフィルタ素子２０の各ひだ２６上で下流側の支持及
び排水層２４上に形成したポリマービード２５を有す
る。各ひだ２６内では、ビード２５は互いに結合され、
ひだ２６内にチャンネル２７を画定すると共にひだ２６
を通る適正な流体流れを保証するスペーサとして機能す
る。また、下流側の支持及び排水層のほかに、上流側の
支持及び排水層２３にもポリマービード２５を設けても
よい。
【００１７】ポリマービード２５は熱可塑性や熱硬化性
材料の如き種々の材料からつくることができる。従っ
て、ポリマービード２５はポリエステル、ポリアミド又
はポリオレフィン樹脂から成る材料で形成するとよい。
更に、ポリマービード２５は任意の適当な方法により下
流側の支持及び排水層２４の下流側表面に沿って平行な
ストリップとして施すとよい。例えば、ポリマービード
２５は、数個の平行なビードを形成するように一定速度
で下流側の支持及び排水層２４を（均一に離間した多重
オリフィスを有する）分配ヘッドの下方で運動させなが
ら分配ヘッドから連続的に供給した高温溶融接着剤で形
成することができる。高温溶融接着剤は、フィルタ素子
２０を複合体として形成する前又は形成した後に、下流
側の支持及び排水層２４に施すとよい。
【００１８】この方法の修正例においては、高温溶融接
着剤を上記分配ヘッド又は不均一に離間した多重オリフ
ィスを有する分配ヘッドから間欠的に供給して、数個の
不連続な平行ビード又は数個の不均一に離間した平行ビ
ードを形成してもよい。別の変形例としては、粒状ポリ
マー材料を多重押出しヘッドから供給してもよく、プラ
スチゾルポリウレタンを多重オリフィスディスペンサか
ら供給した後にこれをインライン加熱装置により硬化し
てもよく、または、溶剤を基礎とした接着剤又はポッチ
ング化合物を多重オリフィスディスペンサから供給した
後に加熱／換気装置により溶剤を除去してもよい。
【００１９】支持及び排水層２４に施したビード材料
は、支持及び排水層２４の過剰な湿潤又は支持及び排水
層２４を通る不当な流れを阻止するのに十分な大きさの
表面張力を有するのが好ましいが、この表面張力はビー
ド２５と支持及び排水層２４との間の接着を妨げるほど
大きなものではない。これにより、代表的なフィルタ素
子を通る際の流れ絞りを最少化する。その理由は、ビー
ド２５と接触している支持及び排水層２４の表面が有効
にブロックされるからである。セシール法で測定したビ
ード２５と下流側の支持及び排水層２４との間の接触角
度は約１００°から約１２０°までの範囲内にあるのが
好ましい。
【００２０】ビード２５は種々の横断面形状を呈するこ
とができる。最も好ましい形状は針状横断面である。こ
の形状はビード２５と支持及び排水層２４との間の接触
面積を最小化する。しかし、この形状は妥当な生産率で
製造するのが困難である。大量生産にとっては、ほぼ円
形な横断面形状が望ましい。三角形、ダイアモンド形、
正方形、矩形等の他の適当な形状を採用してもよい。
【００２１】各ビード２５の寸法及びビード２５間の間
隔も変えることができる。ビード２５の寸法は分配ヘッ
ド内のオリフィスの寸法、分配ヘッドと下流側の支持及
び排水層２４との間の相対速度、及びビード材料の粘度
により決定される。大半の応用に対しては、ビードの直
径は約０．１ｍｍから約０．５ｍｍまで（約４ミルから
約２０ミルまで）の範囲内にあるのが好ましい。
【００２２】ビード２５間の間隔は、ひだ付き複合体の
応力変形即ち偏向が次の２つの条件（１）及び（２）を
満足するように、選定するとよい。（１）フィルタ層２
３から成るフィルタ媒体の弾性限界（即ちフィルタ媒体
がその元の形状に戻れる状態を越えたときの応力の最大
値）を越えないこと；（２）通常作動期間中の複合体の
変形により流れチャンネル２７内の流れ抵抗が１０％以
上増大しないこと。大半の応用において、均一に離間し
たビード２５間の間隔は、１ｃｍ当り約２ないし約８個
（１インチ当り約５ないし２０個）のビード、一層好ま
しくは、１ｃｍ当り約３ないし約６個（１インチ当り約
８ないし１５個）のビードが下流側の支持及び排水層２
４に施されるように、選定するとよい。
【００２３】ビード２５を下流側の支持及び排水層２４
に施した後、上流側の支持及び排水層２１、クッション
層２２、フィルタ層２３、及びビード２５を伴った下流
側の支持及び排水層２４を、コルゲータ即ちひだ付け器
（例えば、チャンドラ(Chandler)の「把持及び折重ね」
型式のひだ付け器又はラボフスキー(Rabofsky)の「カム
作動ブレード」型式のひだ付け器）へ供給する。ひだ付
け器へ供給する前にフィルタ素子の種々の層を複合体と
して形成してもよいし、または、ビード２５を伴った下
流側の支持及び排水層２４を含む複数の層を個々にひだ
付け器へ供給した後にフィルタ１０へのひだ２６の形成
と同時に複合体を形成してもよい。典型的には、押出し
ポリマーメッシュをひだ付け器に入れて複合体にひだ付
けを行う前に押出しポリマーメッシュを予熱するのが好
ましい。
【００２４】図３はひだ付けを行う前の複合フィルタ素
子２０の一例を示す斜視図であり、図４はひだ付け後の
フィルタ素子２０の一部の立面図であり、図５は図４の
Ｖ−Ｖ線におけるひだ付きフィルタ素子２０の一部の断
面図である。図４、５に示すように、各ひだ２６はビー
ド２５に実質上垂直に延び、開口端２６ａと、湾曲端２
６ｂと、第１及び第２の対向側部２６ｃ、２６ｄとを有
する。各ひだ２６の対向側部２６ｃ、２６ｄに沿って延
びる各ビード２５の部分は一緒に連結されて、隣接する
ビード２５と対向側部２６ｃ、２６ｄとの間において各
ひだ２６内に流れチャンネル２７を画定する。下流側の
支持及び排水層２４、及びビード２５は通常の作動期間
中にフィルタ１０を横切る圧力降下に抵抗するようにフ
ィルタ層２３の下流側表面上に位置しているので、流れ
チャンネル２７は排水チャンネルとして作用する。
【００２５】ビード２５の対向部分を結合できるように
ひだ２６内でビード２５を対向させるのを保証するた
め、ひだ付け器内での支持及び排水層２４の整合には注
意を払うべきである。ビード２５を高温溶融接着剤でつ
くる場合は、ひだ付け器内に加熱パネルを使用してビー
ドを一緒に連結するとよい。他の型式の材料から成るビ
ードでは、この目的を達成するために、接着剤でコーテ
ィングするか、溶剤で軟化させる必要が生じる場合があ
る。フィルタ素子２０にひだ付けを行った後、強制対流
オーブン内で連結したビードを硬化させるのが望まし
い。また、ビード２５の硬化と同時にフィルタ層２３の
フィルタ媒体内の結合剤を硬化させるのが望ましい。代
わりに、連続的な生産工程期間中にトンネルオーブン内
でビード２５を硬化させ、フィルタ媒体を硬化（加硫）
させてもよい。もちろん、ビード２５の硬化及びフィル
タ媒体の硬化はフィルタの他の要素にとって有害になら
ないような温度で行うべきである。更に、フィルタ素子
のすべての硬化した要素はろ過すべき流体に対して矛盾
を生じないものとすべきである。
【００２６】フィルタ素子２０のひだ付け及びビード２
５の硬化において、ひだ２６内の各ビード２５は、ひだ
２６の湾曲端２６ｂから開口端２６ａまでの全距離にわ
たって結合されるのが好ましい。更に、脈動流れ状態期
間中にフィルタ素子２０の曲げに起因する疲れ故障に対
する抵抗を最大にするために、ひだ２６の湾曲端２６ｂ
における半径は出来る限り小さい方が望ましく、特に実
質上ゼロであるのが好ましい。しかし、ビード２５を過
剰圧縮してはならない。その理由は、過剰圧縮すると、
フィルタ素子２０の過剰目詰まりが発生し、流れチャン
ネル２７の横断面積を減少させてしまうからである。従
って、フィルタ素子２０にひだ付けを行う場合、過剰圧
縮を阻止するための確実な停止とひだ２６の湾曲端２６
ｂにおける最小半径を保証するための僅かな逆湾曲とを
与えるように、フィルタ素子２０をバネ負荷固定器内に
固定するのが望ましい。
【００２７】各ビード２５の対向部分を結合することに
より、大きな差圧での脈動流れをろ過するためにフィル
タ１０を使用した場合でさえも、各ひだ２６内の流れチ
ャンネル２７は比較的開いた状態に維持される。従っ
て、フィルタ素子は流れ疲れに対する大なる抵抗を有
し、それ故、従来の大半のフィルタに比べて一層の信頼
性と一層の長寿命とを提供する。
【００２８】代わりに、下流側の支持及び排水層は、上
流側の支持及び排水層に関して前述したような押出しポ
リマーメッシュから成ってもよい。例えば、下流側の支
持及び排水層は、上記商品名ＮＩＦ０２０Ｓ １３×１
３なる押出しナイロンメッシュの如き、上記ネール社製
の押出しメッシュでよい。
【００２９】押出しメッシュが十分に平滑である場合、
フィルタ層と下流側の押出しメッシュ層との間にクッシ
ョン層を設けなくてもよい。もちろん、フィルタ層と下
流側の押出しメッシュ層との間にクッション層を配置し
てもよい。フィルタ層と下流側のメッシュ層との間のク
ッション層の特徴はフィルタ層と上流側のメッシュ層と
の間のクッション層の特徴と極めて類似している。しか
し、下流側のクッション層もまた、フィルタ層を横切る
圧力降下に関連する力に耐えるに十分な強度を有する。
上流側クッション層のために列挙した好ましい材料は、
下流側クッション層のための好ましい材料でもある。
【００３０】複合ひだ付きフィルタ素子の好ましい例を
いくつか以下に列挙する。
【００３１】 素子Ａ 上流側支持及び排水層 ネール社製押出しメッシュ （ＮＩＦ．０１３−１３−１３） クッション層 ヒロセ社製湿式敷設ポリエステル不織布 （０５ＴＨ０８） フィルタ層 パル社製ウルチパー媒体 （適当な等級のもの） 下流側支持及び排水層 デクスター社製Ｔー２４４ポリマービードスペーサ 高温溶融接着剤 素子Ｂ 上流側支持及び排水層 ネール社製押出しメッシュ （ＮＩＦ０２０Ｓ １３−１３） クッション層 リーメイ社製２００６不織布ポリエステル フィルタ層 パル社製ウルチパー媒体 （適当な等級のもの） クッション層 セレックス社製ナイロン不織布 （適当な等級のもの） 下流側支持及び排水層 ネール社製押出しメッシュ （ＮＩＦ０２０Ｓ １３−１３） 素子Ｃ 上流側支持及び排水層 ネール社製押出しメッシュ （ＮＩＦ．０１３−１３−１３） クッション層 セレックス社製ナイロン不織布 （．４オンス／平方ヤード） フィルタ層 パル社製ウルチパー媒体 （適当な等級のもの） 下流側支持及び排水層 デクスター社製Ｔー２４４ポリマービードスペーサ 高温溶融接着剤 素子Ｄ 上流側支持及び排水層 コルバック５０ クッション層 ヒロセ社製湿式敷設ポリエステル不織布 （０５ＴＨ０８） フィルタ層 パル社製ウルチパー媒体 （適当な等級のもの） 下流側支持及び排水層 デクスター社製Ｔー２４４ポリマービードスペーサ 高温溶融接着剤 素子Ｅ 上流側支持及び排水層 コルバック５０ クッション層 セレックス社製ナイロン不織布 （．４オンス／平方ヤード） フィルタ層 パル社製ウルチパー媒体 （適当な等級のもの） 下流側支持及び排水層 デクスター社製Ｔー２４４ポリマービードスペーサ 高温溶融接着剤 これらの５つの例のうち、素子Ａ、Ｂは、ネール社製の
メッシュがコルバック５０より大なる集塵能力を有して
いるので、最も好ましいものである。
【００３２】フィルタの寿命を制限する主要因子の１つ
は、フィルタのフィルタ素子の集塵能力である。フィル
タ素子が塵で埋まったときには、フィルタを交換する必
要がある。フィルタを頻繁に交換するのは、フィルタの
コストや交換の際の労働費のため、非経済的である。
【００３３】本発明者らは、開口を有するラップ部材で
ひだ付きフィルタ素子を包んだ場合に、フィルタ素子の
集塵能力が、ラップ部材で包まないひだ付きフィルタ素
子に比べてまたは単なるラップ部材で完全に包んだひだ
付きフィルタ素子に比べて、大幅に増大することを突き
止めた。
【００３４】集塵能力が増大する理由はいくつか考えら
れる。ラップ部材はフィルタ素子の隣接するひだ間の間
隔を維持する補助をなす。例えば、ラップで包まれてい
ない新鮮なフィルタにおいては、ひだの頂点での流れ牽
引力が隣接するひだを一緒に重ね合わせてしまう。これ
により、有効表面積が減少し、フィルタの使用寿命も減
少する。ひだ付きフィルタ素子の頂点に結合されるラッ
プ部材を有するフィルタを提供することにより、隣接す
るひだの互いの接近を拘束する。ポリマービードスペー
サと組み合わせてラップ部材を使用することにより、ひ
だの互いの接近を更に拘束する。それ故、フィルタの有
効表面積は最大となり、使用寿命が大幅に増大する。
【００３５】ラップ部材はまた、周期的な圧力変動を受
けたときのフィルタ素子のひだの運動をも抑制する。そ
の結果、ひだの運動により生じる摩滅が減少し、フィル
タ素子の使用寿命が更に延びる。
【００３６】その上、ラップ部材はフィルタの全長にわ
たって一層均一な流れ分布を提供できる。ラップ部材で
包んでいないフィルタにおいては、フィルタ素子を通る
流れは不均一となる。例えば、フィルタ素子をハウジン
グに収容した場合、フィルタ素子を通る流れはハウジン
グの入口に最も近い領域で最大となる。不均一流れが生
じると、塵はフィルタ素子上に不均一に付着し、従っ
て、不均一流れ分布はフィルタの使用寿命を減少させて
しまう。開口を有するラップ部材で包んだフィルタを提
供することにより、フィルタ素子に沿っての流れは一層
均一に分布し、フィルタの使用寿命が延びる。
【００３７】ラップ部材により得られた効果は驚くべき
ものである。例えば、ラップ部材を巻き付けたフィルタ
素子の集塵能力は、ラップ部材を巻いていない同様のフ
ィルタ素子の集塵能力よりも約１０％ないし２０％も高
い。
【００３８】ラップ部材はまた、フィルタ素子が半径方
向外向きの力に抵抗する補助をなし、フィルタ素子が瞬
間的に負の差圧を受けるような圧力変動期間中にフィル
タ素子が外方に膨張するのを阻止できる。
【００３９】図１はフィルタに対するラップ部材の使用
の一例を示す。図１の実施例においては、フィルタ１０
はフィルタ素子２０のまわりに巻かれ流体を流通させる
ための開口を有するラップ部材３０を具備する。この実
施例においては、ラップ部材３０は複数個の巻回体とな
ってフィルタ素子２０のまわりにらせん状に巻かれた可
とう性材料の（縁部が互いに平行となった）ストリップ
３１から成る。らせん状の巻回体はストリップ３１の幅
より大きなピッチを有し、これにより、ラップ部材内の
開口は隣接する巻回体間のらせん状ギャップ３２により
形成される。らせん状ストリップ３１はろ過する流体に
対して矛盾を生じない任意の適当な材料でつくるとよ
い。ろ過している流体の大半はラップ部材の開口を通っ
てフィルタ素子に到達するので、ラップ部材は流体に対
して浸透性のものである必要はないが、好ましい実施例
においては、浸透性のものとする。大半の応用において
は、上記リーメイ社製の商品名リーメイなる有孔性ポリ
マー不織布材料がラップ部材として適している。リーメ
イ社製材料をラミネートしたものも使用することができ
る。他の適当な材料の例としては、オイルボード紙やマ
イラーフィルムがある。この種の材料はフィルタ素子の
所望の逆流強度に従って選定するとよい。
【００４０】らせん状ストリップ３１は適当な手段によ
りフィルタ素子２０の外表面に固着するとよい。らせん
状ストリップ３１をフィルタ素子２０に取り付けるため
の１手段は、ストリップ３１をフィルタ素子２０のまわ
りに巻き付ける際にストリップに施す高温溶融接着剤の
如き結合剤による取り付けである。結合剤３３は、スト
リップ３１の縁部に平行にフィルタ素子２０のまわりに
らせん状に施される連続的又は間欠的なビードの形をし
た状態でストリップ３１に施すことができる。代わり
に、ストリップ３１は、フィルタを回転させているとき
にフィルタの下方で運動する高温ホイールによりフィル
タ素子２０に融着してもよい。
【００４１】ラップ部材の開口はフィルタ素子２０に沿
って均一に分布するのが好ましいが、不均一に分布させ
てもよい。ラップ部材に塵が付着するのを阻止するため
に、開口の寸法はろ過している流体内に含まれる実質上
すべての粒子を通過させるのに十分な大きさとすべきで
ある。更に、開口の総面積はひだの頂部により画定され
る表面の総表面積（例えば、図示のフィルタ素子のひだ
の頂部を通る円筒の表面積）の実質上５０％以下とす
る。開口の総面積をひだの頂部により画定された表面の
総面積の約６％から約３０％までの範囲内とするのが更
に好ましい。例えば、一実施例においては、フィルタ素
子は１１．４ｃｍ（４．５インチ）の外径と２２．２５
ｃｍ（８．７５インチ）の長さとを有し、らせん状スト
リップ３１は３．８ｃｍ（１．５インチ）の幅を有し、
隣接する巻回体間のらせん状ギャップ３２は６．３５ｍ
ｍ（０．２５インチ）の幅を有する。
【００４２】図１のフィルタ１０は任意の適当な方法で
製造することができる。例えば、ひだ付け器を使用し
て、既述した方法と実質上同じ方法で、典型的には１．
０７ｍ（４２インチ）の標準軸方向長さを有する複合フ
ィルタ素子２０を形成する。次いで、コア１１をフィル
タ素子２０内に挿入し、出来上がった組立体をマンドレ
ルに装着する。フィルタ素子をマンドレル上で回転させ
ている間に、巻回体間に所望寸法のギャップ３２を残す
ようにして、らせん状ストリップ３１をフィルタ素子２
０のまわりに巻き付ける。ストリップ３１をフィルタ素
子２０のまわりに巻くときに、高温溶融接着剤３３をス
トリップ３１の内表面又はフィルタ素子２０の外表面又
はこれら両表面に施す。代わりに、ストリップの縁部に
沿って高温ホイールを走行させて、ひだの頂部にストリ
ップを融着させてもよい。次いで、ストリップを巻いた
フィルタ素子２０を適当な長さに切断し、端部キャップ
１２、１３をフィルタ素子２０及びらせん状ストリップ
３１の両端にかぶせる。端部キャップ１２、１３のフラ
ンジをらせん状ストリップ３１の両端にかぶせて、スト
リップの巻き出しを阻止する。
【００４３】図６は別の実施例を示す。この実施例で
は、ラップ部材４０はらせん状ストリップ４１の形をし
ており、このストリップは、ストリップ４１自体内に形
成した孔４４の形をした開口を有する。これらの孔４４
は図１の実施例におけるらせん状ギャップ３２と同じ機
能を果たし、フィルタ素子２０の集塵能力を増大させ
る。孔４４はらせん状ストリップ４１をフィルタ素子２
０のまわりに巻く前にらせん状ストリップ４１内に形成
するのが好ましい。その理由は、巻いた後にさん孔加工
によりストリップ４１に孔４４を形成すると、フィルタ
素子２０が損傷するからである。孔付きらせん状ストリ
ップ４１の隣接する巻回体は、図１の実施例と同様にら
せん状ギャップにより互いに離間させてもよい。この場
合、開口は孔とらせん状ギャップとから成る。しかし、
ラップ部材４０は、図６に示すように、隣接する巻回体
の縁部を互いに部分的に重ね合わせると、その強度が一
層増大する。らせん状ストリップ４１は第１縁部４２と
第２縁部４３とを有する。第１縁部４２は結合剤４５で
フィルタ素子２０に直接接着するとよく、第２縁部４３
はストリップ４１の隣接する巻回体の第１縁部４２に重
ね合わせてこれに接着するとよい。この実施例における
その他の構成は図１の実施例のものと実質上同じであ
る。
【００４４】ラップ部材をフィルタ素子２０のまわりに
らせん状に巻き付ける必要性はない。図７は、複数個の
平行な巻回体としてフィルタ素子２０のまわりで円周方
向に巻かれた可とう性材料の複数個のストリップ５１か
ら成るラップ部材を有する別の実施例を示す立面図であ
る。ストリップ５１の隣接する巻回体は開口を構成する
円周方向に延びたギャップ５２により互いに離間せしめ
られている。各ストリップ５１の両端は互いに重ね合わ
されて結合されており、ストリップ５１は接着によりフ
ィルタ素子２０に取り付けることができる。この実施例
における円周方向に延びたギャップ５２は図１のらせん
状ギャップ３２と同じ機能を果たし、フィルタ素子２０
の集塵能力を増大させる。円周方向に延びたストリップ
５１を有するラップ部材５０はフィルタの集塵能力を増
大させるのに有効であるが、このようなフィルタはらせ
ん状ラップ部材を有するフィルタよりも製造が困難であ
り、それ故、らせん状ラップ部材を有するフィルタの方
が図７に示す型式のフィルタよりも一層経済的である。
【００４５】図１、６の実施例はラップ部材を形成する
ために単一のらせん状ストリップを使用している。図８
は更に別の実施例を示し、この実施例は、ラップ部材６
０がフィルタ素子２０のまわりでらせん状に巻かれた２
つの平行なストリップ６１、６２から成り、各ストリッ
プが複数個の巻回体を形成している点で、図１の実施例
とは異なる。これらのストリップは開口６１を構成する
らせん状ギャップ６３により互いに離間せしめられてい
る。この実施例のその他の構成は図１の実施例のものと
同じである。らせん状ラップ部材を構成するストリップ
の数に制限はない。
【００４６】図９はフィルタ素子のまわりでらせん状に
巻かれたメッシュのストリップ７１の形をしたラップ部
材７０を有する他の実施例を示す。この実施例において
は、ラップ部材７０内の開口はメッシュ開口７２により
構成される。メッシュの寸法はろ過する流体の特性、流
量その他の因子に依存するが、１ｃｍ当り約１２カウン
ト（１インチ当り約３０カウント）のメッシュ寸法を有
するメッシュはほぼ満足のゆくものである。メッシュに
使用する材料は処理すべき流体の型式に依存する。適当
な型式のメッシュの例としては、編んだソックスやポリ
マーメッシュがある。ポリマーメッシュは、接着剤を用
いずに溶融結合によりフィルタ素子２０に直接連結でき
るという利点を有する。この実施例におけるその他の構
成は図１の実施例のものと同じである。
【００４７】代表的な実施例においては、フィルタ素子
は外側から内側に半径方向に向かう流体流れに対して使
用するものである。しかし、フィルタ層２３に関する上
流側及び下流側の支持及び排水層２１、２４、クッショ
ン層２２、及びポリマービード２５の位置を逆転させた
場合、フィルタ素子は内側から外側に半径方向に向かう
流れに対して使用することもできる。内側から外側に向
かう半径方向の流れに対するフィルタ素子においては、
上流側の支持及び排水層はフィルタ層２３の内表面（フ
ィルタの半径中心に最も近い表面）に沿って延び、クッ
ション層は上流側の支持及び排水層とフィルタ層との間
に位置し、下流側の支持及び排水層はフィルタ層２３の
外表面に沿って延び、ポリマービード２５は下流側の支
持及び排水層の内表面ではなく外表面に形成されてい
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】ラップ部材を備えたフィルタの一実施例を示す
部分破断立面図である。
【図２】図１の実施例に係るフィルタの一部の横断面図
である。
【図３】ひだ付け前のフィルタ素子の斜視図である。
【図４】ひだ付け後の図３のフィルタ素子の一部の、下
流側から見た立面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線における図４４のフィルタ素子
の断面図である。
【図６】ラップ部材を一部を除去した状態でのフィルタ
の別の実施例を示す立面図である。
【図７】他の実施例に係るフィルタの立面図である。
【図８】更に別の実施例に係るフィルタの斜視図であ
る。
【図９】更に他の実施例に係るフィルタの立面図であ
る。
【符号の説明】 １０ フィルタ ２０ フィルタ素子 ２１、２４ 支持及び排水層 ２３ フィルタ層 ２５ ビード ２６ ひだ ２７ 流れチャンネル ３０、４０、５０、６０、７０ ラップ部材 ３１、４１、５１、６１、６２、７１ ストリップ ３２ らせん状ギャップ（開口） ４４ 孔（開口） ５２ ギャップ（開口） ６３ らせん状ギャップ（開口） ７２ メッシュ開口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケネス・エム・ウィリアムソン アメリカ合衆国ニューヨーク州13084，ラ ファイエット，イースト・ユー・エス 20 6177 (72)発明者 ジョセフ・アール・スウィーツビン アメリカ合衆国ニューヨーク州11545，グ レン・ヘッド，スミス・ストリート 73

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 頂部を有し長手方向に延びているひだを
    備えたひだ付きフィルタ素子（２０）と、該フィルタ素
    子の集塵能力を高めるため前記フィルタ素子のまわりに
    巻かれ前記ひだの頂部に結合されたラップ（３０、４
    ０、５０、６０、７０）とを有し、該ラップは、開口
    （３２、４４、５２、６３、７２）を有し、該開口の総
    面積は前記ひだの頂部を結ぶ外周面の総面積の約二分の
    一より小さい、ことを特徴とするフィルタ。
  2. 【請求項２】 前記ラップは前記フィルタ素子のまわり
    に複数の巻回を有してらせん状に巻かれたストリップ
    （３１、６１、６２）から成り、前記開口は隣接する巻
    回の間のらせん状のギャップ（３２、６３）から成る請
    求項１のフィルタ。
  3. 【請求項３】 前記開口の総面積が前記ひだの頂部を結
    ぶ外周面の総面積の約６〜３０％である請求項１のフィ
    ルタ。
  4. 【請求項４】 ポリマーメッシュ層（２１、２４）とフ
    ィルタ層（２３）とを含むひだ付き複合体、および該ひ
    だ付き複合体のまわりに巻かれたラップ（３０、４０、
    ５０、６０、７０）から成るフィルタ素子。
  5. 【請求項５】 前記ひだ付き複合体が前記ポリマーメッ
    シュ層と前記フィルタ層との間にクッション層（２２）
    を有する請求項４のフィルタ素子。
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