KR101819868B1 - 에어 필터 배열, 조립체, 및 방법 - Google Patents

Abstract

에어 필터 매체 구조(40) 또는 배열이 기술된다. 에어 필터 매체 구조 또는 배열은 대향한 시트(44)에 고정된 파형 시트(43)를 구비하고 서로 적층된 상태로 고정된 입구 및 출구 플루트(53)를 형성하는 매체(1)의 스트립을 포함한다. 양호한 돌출부/리시버(602) 배열이 설명된다. 조립 및 사용 방법이 또한 제공된다.

Description

에어 필터 배열, 조립체, 및 방법{AIR FILTER ARRANGEMENT, ASSEMBLY, AND METHODS}

본 출원은 미국을 제외한 모든 지정 국가에 대해 미국 국내 법인인 도날드슨캄파니 인코포레이티드의 이름으로 출원된 PCT 국제특허출원으로서, 2006년 10월 10일자로 출원되었고, 미국의 시민인 보어스 브루스 알렌 및 웬트 폴 안소니가 미국을 지정 국가로 한 출원인이고, 2005년 10월 11일자로 출원된 미국 가특허출원번호 제60/725,453호를 우선권주장하고 있다.

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2005년 10월 11일자로 출원된 미국 가출원 60/725,453의 명세서를 포함한다. 2005년 10월 11일자로 출원된 미국 가출원 60/725,453의 명세서는 참조로 여기에 기술된다. 미국 가출원 60/725,453에 대한 우선권 주장은 적절한 범위까지 행해진다.

발명의 분야

본 발명은 가스를 여과하는데 사용하기 위한 필터 매체에 관한 것이다. 본 발명은 특히 매체 팩 속에 형성된, 대향한 매체에 고정된 플루트 매체(fluted media)를 구비하는 z-형 필터 매체를 사용하는 매체 팩(media packs)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 전형적으로 에어 클리너에서 사용하기 위한 실용적인 필터 카트리지 배열 내의 그러한 매체 팩 및 그들의 함유 물에 관한 것이다. 에어 클리너 배열 및 조립 방법 및 용도가 또한 기술된다.

공기와 같은 유체 흐름은 그 내부에 오염물질을 함유할 수 있다. 여러 경우에, 유체 흐름으로부터 오염 물질의 일부 또는 전부를 여과하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 자동차용 또는 동력 발생 장치용 엔진쪽으로의 공기 흐름(예를 들면, 연소 공기), 가스 터빈 시스템에 대한 가스 흐름, 및 다양한 연소로에 대한 공기 흐름은 여과되어야 할 미립자 오염물질을 그곳에서 운반한다. 그러한 시스템에 대해, 선택된 오염 물질은 유체로 부터 제거되는(또는 그의 레벨을 감소시키는) 것이 바람직하다. 다양한 에어 필터 장치(에어 클리너)가 그러한 오염물질을 제어하기 위해 개발되어 왔다.

여러 경우에, 특히 사용시에 트럭과 같은 그러한 차량의 엔진실 내에 배치된 단위 부품들에 대해, 에어 클리너에 대한 공간과 형상이 제한을 받는다. 에어 클리너가 전형적으로 실용적인 부품, 즉 제거 및 교체가능한 필터 부품 또는 카트리지를 포함하므로, 에어 클리너를 정비하기 위해 개방 및 접근하기에 충분한 공간이 제공되지 않는 문제가 발생할 수 있다.

일반적으로, 새로운 차량으로서, 다양한 차량에 대한 에어 클리너 장치에 대한 개선이 추구되고, 새로운 차량의 수요가 확대되고 있다.

도1은 본 발명에 따른 장치에 사용 가능한 z-형 필터 매체의 부분 개략 사시도이다.
도2는 도1에 도시된 매체의 일부의 확대된 도식적인 횡단면도이다.
도3은 다양한 파형의 매체 정의의 실 예에 대한 도식도이다.
도4는 본 발명에 따른 매체를 제조하기 위한 공정의 도식도이다.
도5는 본 발명에 따른 장치에 사용 가능한 매체 플루트(media flute)용의 선택적인 단부 다트(end dart)의 횡단면도이다.
도6은 폐쇄된, 적층된 z-형 필터 매체 팩(pack)을 만드는 단계의 개략도이다.
도6A는 그곳에 측면 편을 갖는 경사진 적층된 z-형 필터 매체 팩 배열의 개략도이다.
도7은 본 발명에 따른 필터 카트리지를 포함하는 에어 클리너 배열의 평면도이다.
도8은 도7에 도시된 에어 클리너의 라인 8-8을 따라 취한 개략적 횡단면도이다.
도9는 도7의 에어 클리너 배열의 문자 X의 방향에서 취한 개략적 측면도이다.
도10은 도7-9의 에어 클리너에 사용가능한 필터 카트리지의 출구 또는 배출구 단부의 단부도이다.
도11은 도8-10의 에어 클리너에 사용된 필터 카트리지의 저면도이다.
도11A는 도11에 도시된 필터 카트리지용의 예비성형품 쉘(preform shell)의 측면도로서, 전형적인 사용에서 상부 표면이 상향으로 돌출하는, 즉 도8의 횡단면도에 도시된 것과 동일한 방향으로 향하고 있는 것을 도시한 도면이다.
도11B는 사용중에 도11의 카트리지가 위치설정될 수 있는 에어 클리너 하우징의 출구 부분(outlet section) 또는 부분(portion)의 확대된 횡단면도로서; 도7의 횡단면 라인 11B-11B에 대응하는 방향을 가지는 것을 도시한 도면이다.
도12는 도11에 도시된 카트리지의 선 12-12를 따라 절단한 개략적 횡단면도로서, 카트리지의 바닥이 도 12의 하부를 향하여 도시된 도면이다.
도13은 도12의 일부의 확대된 단편적인 도면이다.
도14는 도13에 도시된 시일 부재(seal member)의 확대된 횡단면도이다.
도15는 도7의 에어 클리너 배열에 대한 다른 에어 클리너 배열의 평면도이다.
도16은 도15의 일부의 부분 확대도이다.

본 발명에 따라서, 에어 필터 카트리지와 같은 바람직한 필터 카트리지에 사용가능한 특징부가 제공된다. 이 특징부는 바람직한 필터 카트리지를 제공하기 위해 함께 사용될 수 있지만, 특징부들 중 선택된 특징부만을 이용하는 몇몇 바람직한 카트리지를 구성할 수 있다. 부가적으로, 구성 및 사용 방법이 제공된다.

본 발명의 한 특징에서, 바람직한 매체 팩이 에어 필터 카트리지에서 또는 에어 필터 카트리지로서 사용하기 위해 제공된다. 매체 팩은 대향 흐름 면과 마주보는 측면을 가지는 적층된 z-형 필터 장치를 구비한다. 대향 측면에서, 적층된 스트립의 단부는 양호하게는 성형된 단부 편(end piece)에 고정되고, 이 단부 편에 의해 밀봉된다. 양호하게는, 성형된 단부 편은 성형된 폴리우레탄으로 구성된다.

한 예시적인 배열에서, 적층된 z-형 필터 매체 팩 장치는 경사진 적층된 z-형 필터 매체 팩 장치를 구비한다.

또한, 본 발명에 따라, 적층된 z-형 필터 장치를 포함하는 필터 카트리지가 제공된다. 도시된 필터 카트리지는 또한 매체 팩이 배치되는 예비성형품(preform) 또는 쉘을 구비한다. 예비성형품은 양호하게는 4개의 측면 및 주변 시일 장치를 구비한다. 편리한 주변 시일 장치가 도시된다. 또한, 카트리지상의 조정 장치의 잇점이 하우징과의 결합을 위해 제공된다.

예비성형품 및 필터 카트리지에 대한 다양한 다른 양호한 특징들이 설명된 적용의 형태에 대해 도시된다.

본 발명의 다른 특징에 따라, 카트리지와 하우징 사이의 상호 작용을 위한 돌출부/리시버 장치가 제공된다. 화살형 장치의 일례가 도시된다.

또한, 본 발명의 특징에 따라, 상술한 양호한 필터 카트리지를 이용하는 에어 클리너 장치가 제공된다. 에어 클리너 장치는, 서로 조립 및 고정되면, 필터 카트리지의 시일 장치를 그 사이에 결합시키도록 구성되고 서로 분리가능한 두 개의 부분을 일반적으로 가지는 하우징을 구비한다. 하우징 배열의 예시적인 특징이 제공된다.

몇몇 개선에 대해 결과적으로 여기서 특징으로 하는 모든 바람직한 특징들을 포함하기 위해 어떤 요구조건도 없다.

여기 기술된 많은 특징들은 2005년 6월 10일자로 출원된 현재의 PCT 출원, PCT/US2005/020593 에 기술된 배열에 관련된 것이다. 이 PCT 출원의 완전한 설명이 여기에 참조로 통합되어 있다.

[ 실시예 ]

Ⅰ. 일반적인 z-형 필터 매체 구조

플루트형 필터 매체(fluted filter media)는 다양한 방식으로 유체 필터 구조를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 하나의 잘 알려진 방식은 z-형 필터 구조이다. 여기서 사용된 용어 "z-형 필터 구조"는 파형, 접혀진 형태, 또는 다른 형태의 필터 플루트중의 각각의 하나가 매체를 통해 유체를 흐르게 하기 위해 길이 방향의, 전형적으로는 평행한, 입구 및 출구 필터 플루트의 세트를 형성하기 위해 사용되는 필터 구조를 나타내는 것이고; 유체는 매체의 대향한 입구 및 출구 흐름 단부(또는 흐름 면)사이에서 플루트의 길이방향을 따라 흐른다. z-형 필터 매체의 몇가지 실 예는 미국특허 제5,820,646호; 제5,772,883호; 제5,902,364호; 제5,792,247호; 제5,895,573호; 제6,210,469호; 제6,190,432호; 제6,350,296호; 제6,179,890호; 제6,235,195호; Des.399,944; Des.428,128; Des.396,098; Des.398,046; 및, Des.437,401에 제공되어 있고; 이들 15개의 인용 참증들의 각각은 본 명세서에서 참고로 설명된다.

z-형 필터 매체의 한 형태는 서로 결합된 두 개의 특수한 매체 부품을 이용하여 매체 구조를 형성한다. 두 개의 부품은 (1) 플루트형의(전형적으로는, 파형의) 매체 시트(media sheet); 및 (2) 대향한 매체 시트이다. 대향한 매체 시트는 전형적으로는 비-파형이지만, 참조로 본 명세서에 기재된, 2004년 2월 11일자로 출원된 미국 가출원 명세서 60/543,804에 기재된 바와 같이 예를 들면 플루트 방향에 수직하게 파형으로 이루어 질 수 있다.

플루트형(전형적으로는, 파형) 매체 시트 및 대향한 매체 시트는 함께 평행한 입구 및 출구 플루트를 가지는 매체를 형성하기 위해 사용된다. 몇몇 실 예에서, 플루트형 시트 및 대향한 시트는 서로 고정된 다음 감겨서 z-형 필터 매체 구조를 형성한다. 그러한 배열은 예를 들면 미국특허 제6,235,195호 및 제6,179,890호에 기술되어 있고, 이들 특허의 각각은 참조로 본 명세서에 기재되어 있다. 어떤 다른 배열에서, 대향한 매체에 고정된 파형의 매체의 일부 감기지 않은 부분(non-coiled sections)은 다른 부분에 적층되어 필터 구조를 형성한다. 이것에 대한 실 예는 미국특허 제5,820,646호의 도11에 기술되어 있고, 참조로 본 명세서에 기재되어 있다.

전형적으로, 감긴 매체 팩(coiled media pack)을 형성하기 위해 플루트형 시트/대향한 시트 조합체 자체를 둘러싸는 감김(coiling)은 외측 방향으로 향한 대향한 시트와 함께 행해진다. 감김에 대한 몇몇 기술은 2003년 5월 2일자로 출원된 미국 가출원 명세서 60/467,521 및 2004년 3월 17일자로 출원되고 현재는 WO 04/082795로서 공고된 PCT 출원 US 04/07927에 기술되어 있고, 이들 각각은 본 명세서에 참조로 기술되어 있다. 결과적으로 생긴 감긴 배열은 일반적으로 매체 팩의 외측 표면으로서, 결과적으로, 대향한 시트의 일부분을 가진다.

매체내의 구조를 언급하기 위해 여기서 사용된 용어 "파형"은 두 개의 파형 롤러들 사이의 매체를, 결과적으로 생긴 매체에 파형의 영향을 주기에 적합한 표면 특성을 각각 가지는 두 개의 롤러들 사이의 닙(nip) 또는 바이트(bite)를 통과시키도록 하는 플루트 구조를 언급하는 것이다. 용어 "파형"은 파형 롤러들 사이의 바이트에 매체의 통로를 포함시키지 않는 기술에 의해 형성된 플루트를 언급하는 것은 아니다. 그러나, 용어 "파형"은 예를 들면 2004년 1월 22일자로 공고되고 본 명세서에 참조로 기술된 PCT WO 04/007054에 기재된 접는 기술(folding techniques)에 의해 매체가 파형 후에 더 이상 변경되거나 또는 변형된다고 해도 사용될 수 있다.

파형 매체는 특정한 형상의 플루트 매체이다. 플루트 매체는 그곳을 가로질러 연장하는 (예를 들면 파형을 이루거나 또는 접는 방식에 의해 형성된)개별적인 플루트를 가지는 매체이다.

z-형 필터 매체를 이용하는 유용한 필터 엘리먼트 또는 필터 카트리지 구성은 때로는 "일직선의 관통 흐름 구성"으로 언급되거나 또는 그의 변형체에 의해 언급되기도 한다. 일반적으로, 이 문맥에서 의미하는 것은 유용한 필터 엘리먼트는 일반적으로 입구 흐름 단부(또는 표면)와 대향한 출구 흐름 단부(또는 표면)를 가지며, 일반적으로 같은 일직선의 관통 방향으로 필터 카트리지를 유체가 유입하고 배출하는 것이다. 이 문맥에서 용어 "유익하다"는 것은 대응한 유체(예를 들면 공기) 클리너로 부터 주기적으로 제거되고 교체되는 매체를 포함하는 필터 카트리지를 언급하는 것이다. 어떤 경우에, 입구 흐름 단부와 출구 흐름 단부의 각각은 전체적으로 평평하거나 또는 평탄하며, 이들 둘은 서로 평행하다. 그러나, 이것으로 부터의 변형물, 예를 들면 비-평탄 표면도 가능하다.

일직선의 관통 흐름 구성(특히 감긴 매체 팩에 대해)은 예를 들면 참조로 본 명세서에 기술된 미국 특허 제6,039,778호에 도시된 형태의 원통형 주름 필터 카트리지와 같은 그러한 유익한 필터 카트리지와 대조를 이루며, 상기 특허에서 유체는 이것이 유익한 카트리지를 통과할 때 일반적으로 전환된다. 즉, 제6,039,778호 필터에서, 유체는 원통형 측면을 통해 원통형 필터 카트리지로 유입된 다음, (전방-흐름 시스템에서) 단부 표면을 통해 배출하기 위해 선회한다. 전형적인 역-흐름 시스템에서, 유체는 단부 표면을 통해 유익한 원통형 카트리지로 유입된 다음, 원통형 필터 카트리지의 측면을 통해 배출하기 위해 선회한다. 그러한 역-흐름 시스템의 실 예는 본 명세서에 기술된 미국 특허 제5,613,992호에 도시되어 있다.

용어 "z-형 필터 구성"과 여기서 사용된 그의 변형물은, 더 이상의 추가없이, 다음 중의 어느 하나 또는 전체를 언급한다; 입구 및 출구 플루트를 한정하기 위해 적절한 밀봉재를 갖는 (대향한) 매체에 고정된 파형 또는 달리 플루트형의 매체의 웨브; 및/또는 그러한 매체로 부터 입구 및 출구 플루트의 3차원 네트워크로 구성 또는 형성된 매체 팩; 및/또는 그러한 매체 팩을 포함하는 필터 카트리지 또는 구성.

도1에서, z-형 필터 매체에서 사용가능한 매체(1)의 실 예가 도시되어 있다. 매체(1)는 (플루트형 파형) 시트(3)외 대향한 시트(4)로 부터 형성된다.

일반적으로, 도1의 파형 시트(3)는 규칙적인, 곡선의, 웨이브 패턴의 플루트 또는 파형(7)을 가지는 것을 특징으로 하는 형태로 이루어진다. 이 문맥에서 용어 "웨이브 형"은 골(troughs)(7b)과 융기(7a)가 교대로 배치되는 플루트 또는 파형의 패턴을 언급하는 것이다. 이 문맥에서 용어 "규칙적"이란 것은 골과 융기(7b, 7a)의 쌍이 일반적으로 동일한 반복적인 파형(또는 플루트) 형상 및 크기로 교대로 배치되는 것을 언급하는 것이다. (또한, 규칙적인 구성에서 전형적으로, 각각의 골(7b)은 실제로 각각의 융기(7a)와 역으로 배치된다.) 따라서, 용어 "규칙적"이란 파형(또는 플루트) 패턴이 플루트의 길이의 적어도 70%를 따라 파형의 크기 및 형상에서 실질적인 변경 없이, 골과 융기의 각 쌍(인접한 골과 융기를 구비)이 반복하는 것을 언급하는 것이다. 이 문맥에서 용어 "실질적"이란 매체 시트(3)가 유연성이 있다는 사실에서, 작은 변화에 저항하기 때문에, 파형 또는 플루트형 시트를 형성하기 위해 사용된 공정 또는 형상에서의 변화를 일으키는 변경을 언급하는 것이다. 반복적인 패턴의 특징과 관련하여, 어떤 주어진 필터 구성에서도, 같은 수의 융기와 골이 반드시 존재하는 것을 의미하지는 않는다. 매체(1)는 예를 들면 융기와 골을 구비하는 쌍 사이에서 또는 융기와 골을 구비하는 쌍을 따라 부분적으로 종결될 수 있다. (예를 들면, 단편적으로 도시된 도1의 매체는 8개의 완전한 융기(7a)와 7개의 완전한 골(7b)을 가진다.) 또한, 대향한 플루트 단부(골과 융기의 단부)는 서로 변할 수 있다. 단부에서의 그러한 변화는 특별하게 언급되지 않는 한 이들 정의에서는 무시된다. 즉, 플루트의 단부에서의 변화는 상기 정의에 의해 커버되도록 의도된다.

파형의 "곡선"의 웨이브 패턴의 특징의 배경에서, 용어 "곡선"은 매체에 제공된 접혀진 또는 주름진 형상의 결과가 아니라, 오히려 각 융기의 정점(7a)과 각 골의 바닥(7b)이 반경방향 커버를 따라 형성되는 파형 패턴을 언급하는 것이다. 비록 양자택일이 가능하다고 해도, 그러한 z-형 필터 매체의 전형적인 반경은 적어도 0.25 mm 이고, 전형적으로는 3 mm 보다 크지는 않을 것이다.

파형 시트(3)에 대해, 도1에 도시된 특별한 규칙적인, 곡선의, 웨이브 패턴의 부가적인 특징은 플루트(7)의 길이의 대부분을 따라 각각의 인접한 융기와 각각의 골 사이의 대략 중간 지점(30)에서, 만곡부가 반전되는 과도기 영역이 위치하는 것이다. 예를 들면, 도1의 후방 측면 또는 표면(3a)을 보면, 골(7b)은 오목한 영역이고, 융기(7a)는 볼록한 영역이다. 물론 전방 측면 또는 표면(3b)을 향해 볼 때, 측면(3a)의 골(7b)은 융기를 형성하고; 표면(3a)의 융기(7a)는 골을 형성한다. (어떤 경우에, 영역(30)은 뾰족한 끝부분 대신에, 세그먼트(30)의 단부에서 만곡부가 반전하는 일직선의 세그먼트일 수 있다.)

도1에 도시된 특별한 규칙적인, 곡선의, 웨이브 패턴의 파형 시트(3)의 특징은 개별적인 파형이 일반적으로 수직하다는 것이다. 이 문맥에서 "수직"하다는 것은, 가장자리(8, 9) 사이의 길이의 적어도 70%, 전형적으로는 적어도 80%를 통해, 융기(7a)와 골(7b)이 실제로 횡단면에서 변하지 않는다는 것을 의미한다.

도1에 도시된 파형 패턴을 참조하여 "수직"하다는 용어는 2003년 6월 12일자로 발행된 PCT 공보 WO 03/47722 및 WO 97/40918의 도1에 도시된 파형 매체의 테이퍼진 플루트와 패턴이 부분적으로 구별된다. 예를 들면, WO 97/40918의 도1의 테이퍼진 플루트는 곡선의 웨이브 패턴이지만, 이 용어들이 여기서 사용될 때, "규칙적인" 패턴, 또는 일직선의 플루트의 패턴이 아니다.

본 발명의 도1을 참조하면, 위에서 언급된 바와 같이, 매체(1)는 제1 및 제2의 대향한 가장자리(8, 9)를 가진다. 매체(1)가 감겨서 매체 팩을 형성할 때, 일반적으로 가장자리(9)는, 비록 대향한 방위가 가능하다고 해도, 매체 팩의 입구 단부를 형성하고, 가장자리(8)는 출구 단부를 형성한다.

인접한 가장자리(8)에는 밀봉재 비드(sealant bead)(10)가 제공되어, 파형 시트(3)와 대향한 시트(4)를 밀봉한다. 비드(10)는 때로는 싱글 페이서(single facer) 또는 매체 스트립(1)을 형성하는 파형 시트(3)와 대향한 시트(4) 사이에 비드가 있기 때문에, "싱글 페이서" 비드로서 언급될 것이다. 밀봉재 비드(10)는 가장자리(8)에 인접한 폐쇄된 개별적인 플루트(11)를 밀봉하고, 그곳으로 부터 에어를 통과시킨다.

가장자리(9)에 인접하게 밀봉 비드(14)가 제공된다. 밀봉 비드(14)는 일반적으로 가장자리(9)에 인접하게, 그곳에서 여과되지 않은 유체를 통과시키기 위해 플루트(15)를 폐쇄한다. 비드(14)는 전형적으로 매체(1)의 스트립이 적층되는 동안 서로 고정될 때 적용될 것이다. 따라서, 비드(14)는 대향한 시트(4)의 후방 측면(17)과 다음의 인접한 파형 시트(3)의 측면(18) 사이에 밀봉을 형성할 것이다. 매체(1)가 스트립으로 절단되고 적층될 때, 감기는 대신에, 비드(14)는 "적층 비드"(stacking bead)로서 언급된다. (비드(14)가 감긴 배열로서 사용될 때, 여기서 도시되지는 않았지만, 이것은 "와인딩 비드"(winding bead)로서 언급된다.)

도1을 참조하면, 매체(1)가 예를 들면 적층에 의해 매체 팩으로 결합되면, 이것은 다음과 같이 작동될 수 있다. 먼저, 화살표(12)의 방향에서 에어가 단부(9)에 인접한 개방 플루트(11)로 유입한다. 비드(10)에 의해, 단부(8)에서 폐쇄되기 때문에, 에어는 예를 들면 화살표(13)로 도시된 바와 같이, 매체를 통과한다. 다음에, 에어는 매체 팩의 단부(8)에 인접하게, 플루트(15)의 개방 단부(15a)를 통과함으로써 매체 팩을 나온다. 물론 대향한 방향으로 에어 흐름을 안내하도록 동작될 수 있다.

여기서 도1에 도시된 개개의 배열에 대해, 평행한 파형(7a, 7b)은 가장자리(8)로 부터 가장자리(9)로 매체를 완전히 가로질러 전체적으로 일직선으로 배치된다. 일직선의 플루트 또는 파형은 선택된 위치, 특히 단부에서 변형되거나 또는 접혀질 수 있다. 플루트 단부를 폐쇄하기 위한 변경은 일반적으로 "규칙적인", "곡선의", 및 "웨이브 패턴의 상기 정의에서는 무시된다.

일직선의, 규칙적인, 곡선의 웨이브 패턴 파형을 이용하지 않는 z-형 필터 구조는 공지되어 있다. 예를 들면, 야마다 등의 미국특허 제5,562,825호에서, 좁은 V-형 출구 플루트(곡선의 측면을 갖는)에 인접한 약간 반원형(횡단면에서) 입구 플루트를 이용하는 파형 패턴은 공지되어 있다(제5,562,825호의 도1 및 도3 참조). 마츠모토 등의 미국특허 제5,049,326호에서, 결과로서 생긴 평행한, 일직선의 플루트들 사이의 평평한 영역과 함께, 반쪽 튜브를 갖는 한 시트가 반쪽 튜브를 갖는 또 하나의 시트에 부착됨으로써 정의된 원형(횡단면에서) 또는 관형상의 플루트는 공지되어 있다(마츠모토 특허 제5,049,326호의 도2 참조). 이시이 등의 미국특허 제4,925,561호(도1)에서, 직사각형 횡단면을 갖도록 접혀진 플루트는 공지되어 있고, 여기서 플루트는 그의 길이방향을 따라 테이퍼진다. WO 97/40918(도1)에서, 곡선의, 웨이브 패턴(인접한 곡선의 돌출 및 오목한 골로 부터)을 갖지만, 그의 길이방향을 따라 테이퍼진(따라서 일직선이지 않다) 플루트 또는 평행한 파형은 공지되어 있다. 또한, WO 97/40918에서, 곡선의 웨이브 패턴을 갖지만, 융기와 골의 크기가 상이한 플루트는 공지되어 있다.

일반적으로, 필터 매체는 비교적 유연한 재료, 전형적으로는 그곳에 수지를 포함하고, 때로는 부가적인 재료로 처리된 (셀룰로오스 섬유, 합성 섬유 또는 이들 양쪽의) 부직 섬유 재료이다. 따라서, 이것은 용인할 수 없는 매체 손상없이, 다양한 플루트(예를 들면 파형) 패턴에 순응되거나 또는 적응될 수 있다. 또한, 이것은 용인할 수 없는 매체 손상없이, 사용을 위해 달리 구성되거나 또는 쉽게 감길 수 있다. 물론, 사용중에 원하는 파형 구조를 유지하는 그러한 성질을 가져야 한다.

파형 공정에서, 비탄성 변형이 매체에 야기된다. 이것은 매체가 그의 원래의 형상으로 복귀하는 것을 방지한다. 그러나, 장력이 해제되면, 플루트 또는 파형은 탄성적으로 복귀하여, 일어났던 스트레치(stretch) 및 벤딩(bending)의 일부만 복귀하는 경향이 있다. 대향한 시트는 때로는 파형 시트에서 이러한 탄성적인 복귀를 방지하기 위해 플루트 시트에 고정된다. 그러한 고정은 20으로 도시되어 있다.

또한, 전형적으로, 매체는 수지를 함유한다. 파형 공정중, 매체는 수지의 유리 천이 점(glass transition point)이상으로 가열될 수 있다. 수지가 다음에 냉각될 때, 이것은 플루트 형상을 유지하도록 돕는다.

파형 시트(3), 대향한 시트(4), 또는 이들 양쪽의 매체에는, 예를 들면, 참조로 본 명세서에 기술된, 미국특허 제6,673,136호에 따라, 그의 한 측면 또는 양 측면상에 고품질 섬유 재료(fine fiber material)가 제공될 수 있다.

z-형 필터 구조에 관한 쟁점은 개별적인 플루트 단부의 폐쇄에 관한 것이다. 달리 취할 방안이 가능하다고 해도, 전형적으로는 폐쇄를 성취하기 위해 밀봉제 또는 접착제가 제공된다. 상술한 설명으로 부터 명백한 바와 같이, 특히 테이퍼진 플루트와 대조되는 일직선 플루트를 사용하는 전형적인 z-형 필터 매체에서, 상류 단부와 하류 단부의 양쪽에 큰 밀봉 표면 영역(및 체적)이 요구된다. 이들 위치에서의 고품질 밀봉은 결과적인 매체 구조의 적절한 동작에 중요하다. 높은 밀봉 체적 및 영역은 이것에 관해 쟁점을 유발시킨다.

이제 도2를 참조하면, 규칙적인, 곡선의, 웨이브 패턴의 파형 시트(43)(플루트형 시트) 및 비-파형 평면 시트(44)를 이용하는 z-형 필터 매체 구조(40)가 도식적으로 도시되어 있다. 포인트(50, 51)들 사이의 거리 D1은 주어진 파형 플루트(53)의 아래의 영역(52)에서 평면 매체(44)의 연장부분을 정의한다. 상기 거리 D1 위의, 파형 플루트(53)에 대한 아치형 매체의 길이 D2 는 파형 플루트(53)의 형상으로 인해, 물론 D1보다 더 크다. 플루트형 필터에서 사용된 전형적인 규칙적인 형상의 매체를 위해, 포인트(50, 51)들 사이의 매체(53)의 직선 길이 D2 는 흔히 D1 의 적어도 1.2배가 될 것이다. 전형적으로, D2 는 통털어서 1.2 - 2.0의 범위내에 있을 것이다. 에어 필터에 대한 하나의 특히 편리한 배열은 D2가 대략 1.25 - 1.35 x D1 인 구조를 가진다. 그러한 매체는, 예를 들면, 도날드슨 파워코어^TM Z-형 필터 배열에서 상업적으로 사용되었다. 여기서, 비율 D2/D1은 때로는 플루트/평면 비 또는 파형 매체에 대한 매체 골(media draw)로서 특성화될 것이다.

골판지 산업에서, 다양한 표준 플루트가 정의되어 왔다. 예를 들면, 표준 E 플루트, 표준 X 플루트, 표준 B 플루트, 표준 C 플루트, 및 표준 A 플루트가 있다. 첨부된 도3은 아래의 테이블 A와 연합하여 이들 플루트의 정의를 제공한다.

본 명세서의 양수인인 도날드슨 컴퍼니 인코포레이티드(DCI)는 다양한 z-형 필터 배열에서, 표준 A 와 표준 B 플루트의 차이점들을 사용했다. 이들 플루트는 또한 테이블 A 와 도3에서 정의된다.

물론, 파형 박스 산업에서 다른 표준 플루트의 정의는 공지되어 있다.

일반적으로, 파형 박스 산업으로부터 표준 플루트 구조는, 달리 취할 방안이 가능하다고 해도, 파형 매체에 대해 파형 형상 또는 대략의 파형 형상을 정의하기 위해 사용될 수 있다. DCI A 플루트 및 DCI B 플루트 사이의 상기 비교 및 파형 산업 표준 A 및 표준 B 플루트는 약간의 편리한 차이점을 보여준다. 파형 또는 접힌 모양의 다른 플루트의 정의가 여기에 기술된 원칙과 함께 사용될 수 있다.

Ⅱ. 플루트 매체를 일반적으로 이용한 적층된 매체 구조의 제조

A. 공정의 개요; 다트 플루트(Darting Flutes)의 선택

도4에서, 도1의 스트립(1)에 대응한 매체 스트립을 만들기 위한 제조 공정의 일례가 도시된다. 일반적으로, 플루트(68)를 가지는 플루트(파형) 시트(66) 및 대향한 시트(64)는 70에서 그 사이에 위치된 접착제 비드에 의해 매체 웨브(69)를 형성하기 위해 함께 이동된다. 임의의 다트 공정(darting process)은 웨브의 중간에 위치한 중앙 다트 부분(center darted section)(72)을 형성하기 위해 스테이션(71)에서 일어난다. z-형 필터 매체 또는 Z-형 매체 스트립(74)은, 그의 각각이 파형 및 대향한 시트들 사이를 연장하는 밀봉재의 스트립(싱글 페이서 비드(single facer bead))과 함께 가장자리를 가지는, z-형 필터 매체(74)의 두 개의 편(76, 77)를 형성하기 위해 비드(70)를 따라 75에서 절단 또는 찢어질 수 있다. 물론, 임의의 다트 공정이 사용된다면, 밀봉재의 스트립(싱글 페이서 비드)과 함께 가장자리는 또한 이 위치에서 다트된 플루트의 세트를 가질 것이다. 스트립 또는 편(76, 77)는 다음에 도6과 관련하여 아래에서 기술되는 바와 같이, 적층을 위해 가로질러서 절단될 수 있다.

도4에 관하여 특징으로 하는 공정을 수행하기 위한 기술은 참조로 본 명세서에 기술된, 2004년 1월 22일자로 공고된 PCT WO 04/007054 에 기재되어 있다.

계속 도4를 참조하면, z-형 필터 매체(74)가 다트 스테이션(darting station)(71)을 통과하기 전에, 매체(74)가 형성되어야 한다. 도4에 도시된 도식도에서, 이것은 매체(92)의 평면 시트가 한쌍의 파형 롤러(94, 95)를 통과함으로써 수행된다. 도4에 도시된 도식도에서, 매체(92)의 평면 시트는 로울(96)로 부터 풀려나와, 텐션 롤러(tension roller)(98)의 주위에 감겨진 다음, 파형 롤러(94, 95)들 사이의 닙(nip) 또는 바이트(bite)(102)를 통과한다. 파형 롤러(94, 95)는 평면 시트(92)가 닙(102)을 통과한 후 파형의 일반적인 바람직한 형상을 제공하는 치상 돌기(104)를 가진다. 닙(102)을 통과한 후, 평면 시트(92)는 파형으로 되고 파형 시트로서 66으로 언급된다. 파형 시트(66)는 다음에 대향한 시트(64)에 고정된다. (파형 공정은 어떤 경우에 매체의 가열을 수반할 수 있다.)

계속 도4를 참조하면, 이 공정은 또한 대향한 시트(64)가 다트 공정 스테이션(darting process station)(71)으로 향해지는 것을 도시한다. 대향한 시트(64)는 로울(106)상에 비축되고 다음에 Z-형 매체(74)를 형성하기 위해 파형 시트(66)로 향해진다. 파형 시트(66)와 대향한 시트(64)는 접착제에 의해 또는 다른 수단에 의해(예를 들면 음파 용접(sonic welding)에 의해) 서로 고정된다.

도4를 참조하면, 접착제 라인(70)은 파형 시트(66)와 대향한 시트(64)를 서로 고정시키기 위해 밀봉제 비드로서 사용된 것으로 도시되어 있다. 그 대신에, 대향한 비드를 형성하기 위한 밀봉제 비드는 70a로서 도시된 바와 같이 적용될 수 있다. 밀봉제가 70a에서 적용되면, 비드(70a)를 수용하기 위해 파형 롤러(95)에, 가능하다면 양쪽의 파형 롤러(94, 95)에 갭을 주는 것이 바람직할 수 있다.

파형 매체에 제공된 파형의 형태는 선택적인 문제이고, 파형 롤러(94, 95)의 파형 또는 파형 치상돌기에 의해 결정될 것이다. 하나의 편리한 파형 패턴은 위에서 정의된 바와 같이 일직선 플루트의 규칙적인 곡선의 웨이브 패턴이 될 것이다. 사용된 전형적인 규칙적인 곡선의 웨이브 패턴은 파형 패턴에서 위에서 정의된 거리 D2가 위에서 정의된 거리 D1 의 적어도 1.2배가 되는 것이다. 하나의 양호한 적용에서, 적형적으로 D2 = 1.25 - 1.35 X D1 이다. 어떤 경우에, 이들 기술은 예를 들면 일직선 플루트를 사용하지 않는 것을 포함하여 "규칙적"이지 않은 곡선 웨이브 패턴에 적용될 수 있다.

기술된 바와 같이, 도4에 도시된 공정은 중앙 다트 부분(72)을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 도5는 다트(darting) 및 슬릿(slitting)을 한 후의 플루트(68)의 하나를 횡단면으로 도시한다.

접힌 배열(118)은 4개의 주름(121a, 121b, 121c, 121d)과 함께 다트 플루트(darted flute)(120)를 형성한다. 접힌 배열(118)은 대향한 시트(64)에 고정된 평평한 제1 층 또는 부분(122)을 포함한다. 제2 층 또는 부분(124)은 제1 층 또는 부분(122)에 대해 가압된다. 제2 층 또는 부분(124)은 양호하게는 제1 층 또는 부분(122)의 대향한 외측 단부(126, 127)를 접어서 형성된다.

여전히 도5를 참조하면, 두 개의 접은 부분 또는 주름(121a, 121b)은 일반적으로 "상부의 내측으로 향한" 접은 부분 또는 주름으로서 여기서 언급될 것이다. 이 문맥에서 용어 "상부"는 접은 부분(120)을 도5의 방향에서 볼 때, 전체의 접은 부분(120)의 상부 부분에 주름이 놓이는 것을 가리킨다. 용어 "내측으로 향한다"는 각각의 주름(121a, 121b)의 접힌 라인 또는 주름 라인이 서로를 향하고 있다는 사실을 언급하는 것이다.

도5에서, 주름(121c, 121d)은 일반적으로 "하부의 외측으로 향한" 주름으로서 여기서 언급될 것이다. 이 문맥에서 용어 "하부"는 주름(121a, 121b)이 도5의 방향에 있을 때 주름(121c, 121d)이 상부에 위치하지 않는다는 사실을 언급하는 것이다. 용어 "외측으로 향한다"는 주름(121c, 121d)의 접힌 라인이 서로 반대로 향하고 있는 것을 가리킨다.

이 문맥에서 사용된 용어 "상부" 및 "하부"는 도5의 방향에서 볼 때, 특히 접은 부분(120)을 언급하는 것이다. 즉, 이들은 접은 부분(120)이 실제 사용 제품에서 방향이 맞추어 질 때 달리 방향을 나타내는 것을 의미하지 않는다.

도5의 검토 및 이들 특징들에 의거하여, 본 명세서에서 도5에 따른 양호한 규칙적인 접힌 배열(118)은 적어도 두 개의 "상부의, 내측으로 향한" 주름을 포함하는 것임을 알 수 있다. 이들 내측으로 향한 주름은 독창적인 것으로 접힌 부분이 인접한 플루트상에 상당한 잠식을 일으키지 않는 전체적인 배열을 제공하도록 돕는다.

제3 층 또는 부분(128)은 또한 제2 층 또는 부분(124)에 대해 가압될 수 있다. 제3 층 또는 부분(128)은 제3 층(128)의 대향한 내측 단부(130, 131)로 부터 접힘으로써 형성된다.

접힌 배열(118)을 보는 또 하나의 방법은 파형 시트(66)의 융기 및 골을 교대로 배치하는 기하학적인 형상에 관한 것이다. 제1 층 또는 부분(122)은 반전된 융기로 부터 형성된다. 제2 층 또는 부분(124)은 접혀진 더블 피크(융기가 반전된 후), 양호한 배열에서는 반전된 융기에 대항하여 접혀진 더블 피크에 대응한다.

양호한 방식에서, 도5와 관련하여 기술된 임의의 다트를 제공하기 위한 기술은 본 명세서에 기술된 PCT WO 04/007054에 기재되어 있다. 매체의 처리에 대한 다른 기술은 본 명세서에 기술된, 2004년 3월 17일자로 출원된 PCT 출원 US 04/07927에 기재되어 있다.

여기에 기재된 기술은, 감김으로써 형성되는 대신, 다수의 싱글 페이서의 스트립으로 부터 형성된 배열로 부터 나오는 매체 팩의 사용에 매우 적합하다.

매체 팩의 대향한 흐름 단부 또는 흐름 면은 다양한 상이한 정의에 의해 제공될 수 있다. 여러 배열에서, 단부는 일반적으로 서로평평하고 수직하다.

플루트 시일(flute seal)(싱글 페이서 비드, 굽은 비드 또는 적층 비드)은 다양한 재료로 부터 형성될 수 있다. 다양한 인용 및 참고문헌에서, 핫 멜트(hot melt) 또는 폴리우레탄 시일이 다양한 적용을 위해 가능한 한 기술된다. 이들은 여기에 기술된 적용에 대해 사용할 수 있다.

도6은 z-형 필터 매체의 스트립으로 부터 적층된 z-형 필터 매체 팩을 형성하는 단계를 도식적으로 도시한다. 도6을 참조하면, 스트립(200)이 스트립(200)과 유사한 스트립(202)의 스택(201)에 추가되는 것이 도시되어 있다. 스트립(200)은 도4의 스트립(76, 77)의 어느 한쪽으로 부터 절단될 수 있다. 도6의 205에서, 싱글 페이서 비드 또는 시일로 부터 대향한 가장자리에서 스트립(200, 202)에 대응한 각각의 층 사이에 적층 비드(206)를 적용하는 것이 도시되어 있다. (적층은 선택적으로 수행되어, 각 층이 상부에 대향한 스택의 바닥에 추가될 수 있다.)

도6을 참조하면, 각 스트립(200, 202)은 전방 및 후방 가장자리(207, 208) 및 대향한 측면 가장자리(209a, 209b)를 가진다. 일반적으로 각 스트립(200, 202)을 구비하는 플루트(전형적으로는 파형) 시트/대향한 시트 조합체의 입구 및 출구 플루트는 전방 및 후방 가장자리(207, 208) 사이, 및 측면 가장자리(209a, 209b)에 평행하게 연장한다.

여전히 도6을 참조하면, 형성된 매체 팩(201)에서, 마주보는 흐름 면은 210, 211에서 표시되어 있다. 면(210, 211)들 중의 하나가 입구 단부 면이고 다른 하나를 출구 단부 면으로 선택하는 것은 여과작업중 선택의 문제이다. 어떤 경우에, 적층 비드(206)는 양호하게는 상류 또는 입구 면(211)에 인접하여 위치된다. 흐름 면(210, 211)은 마주보는 측면(220, 221)들 사이를 연장한다.

도6에서, 형성된 적층 매체 팩(201)은 때로는 여기서 "봉쇄된" 적층 매체 팩으로 언급된다. 이 문맥에서 용어 "봉쇄된" 은 모든 면이 모든 인접한 벽면에 대해 90°인 직사각형 블록으로 배열이 형성되는 것을 가리키는 것이다. 도6A 및 나머지 몇몇 도면과 관련하여 아래에서 기술되는 바와 같이, 다른 구성들도 가능하다.

어떤 경우에, 매체 팩(201)은 횡단면이 평행사변형 형상을 가지는 것으로 언급되며, 이것은 두 개의 마주보는 측면들이 전체적으로 서로 평행하게 연장하는 것을 의미한다.

도6에 대응하는 폐쇄된, 적층된 배열은 본 명세서에 기술된 미국특허 제5,820,646호의 공지기술에서 기재되어 있다. 또한, 적층된 배열은 미국특허 제5,772,883호; 제5,792,247호; 2003년 3월 25일자로 출원된 미국 가출원 60/457,255; 2003년 12월 8일자로 출원된 U.S.S.N. 10/731,564에 기술되어 있다. 이들 4개의 참증들은 모두 본 명세서에 참조로 기술되어 있다. U.S.S.N. 10/731,504의 도6에서 적층된 배열은 경사진 적층 배열이다.

Ⅲ. 적층된 Z-형 필터 매체 팩을 포함하는 에어 클리너 배열의 예

A. 적층된 Z-형 필터 매체 팩에 대한 측면 가장자리 시일 배열

여기서는 적층된 z-형 필터 매체에 대한 플루트 시일 배열이 논의된다. 플루트 시일은 일반적으로 플루트(예를 들면 파형) 시트와 대향한 시트(싱글 페이서 비드 또는 시일) 사이에 제공된 시일; 및 z-형 필터 매체 팩(스태커 또는 와인딩 비드)의 스트립들 사이에 제공된 시일이다.

도6을 참조하면, 다양한 스트립(200, 201)의 마주보는 측면 가장자리(209a, 209b)는 누설되지 않도록 밀봉될 필요가 있다. 일반적으로 밀봉은 두 위치에서 행해져야 한다.

1. 각각의 스트립 또는 층(200, 202)에 대한, 싱글 페이서 시트와 플루트 시트 사이; 및

2. 개개의 스트립 또는 층들(200, 202)의 사이.

시일이 이들 위치에 있는 것이 바람직한 이유는 여과되지 않은 에어가 매체 팩(201)이 사용되는 에어 클리너 배열의 하류측 부분에 도달하는 것을 방지하는 것이다.

이러한 사실에 의해, 적층된 매체 팩의 측면 가장자리 시일의 설비를 향해 통로가 제공된다. 이것은 도6A를 참조하면 이해될 것이다.

도6A를 참조하면, z-형 필터 매체 팩(250)이 도식적으로 도시되고, 서로의 위에 적층된 z-형 필터 매체(플루트 시트/대향 시트의 조합체)의 스트립(251)을 구비한다. 스트립(251)의 스택의 측면 가장자리(252, 253)를 따라, 상술한 바와 같이, 시일이 제공되는 것이 바람직하다.

측면 가장자리(252)에 단부 편(255)가 도시되고; 측면 가장자리(253)에 유사한 단부 편(256)가 도시된다. 단부 편(255, 256)는 그곳에 고정된 개개의

스트립(251)의 측면 가장자리를 가진다. 따라서, 단부 편(255, 256)는 싱글 페이서 스트립(251)에 대해 측면 가장자리 시일을 가진다.

양호하게는, 단부 편(255, 256)는 시일을 제공하기 위해, 몰딩중에, 그곳에 묻힌 스트립(251)의 연합된 측면 가장자리 또는 단부와 함께 적정한 위치에서 성형된다. 전형적으로, 성형된 단부 편(255, 256)는 폴리우레탄으로 부터 성형된다. 전형적으로는 그리고 바람직하게는, 발포 폴리우레탄이 사용된다. 다른 대안이 가능하다고 해도, 사용가능한 발포 폴리우레탄의 한 형태는 30 lbs/cu.ft. (0.48 g/cc) 보다 크지 않은, 전형적으로는 15 lbs/cu.ft. (0.24 g/cc) 보다 크지 않은, 그리고, 어떤 경우에는 10 lbs/cu.ft. (0.16 g/cc) 보다 크지 않은 그러한 몰드 밀도로 성형된 것이다. 비록 다른 대안이 가능하다고 해도, 여러 경우에, 단부 편(255, 256)는 30보다 크지않은, 전형적으로 25보다 크지않은, 종종 20 또는 그 이하, 예를 들면 12 내지 20의 쇼어 경도 A 로 몰드될 것이다. 더욱 단단하고 밀도가 더 높은 재료가 사용될 수 있지만, 이들은 무게와 비용의 절감때문에 어떤 경우에는 일반적으로 바람직하지 않다. 더욱 유연하고 밀도가 더 낮은 재료는 이들이 몰드 공정에서 조정될 수 있다면 바람직할 수 있다.

단부 편(255, 256)(직사각형은 제외)와 유사한 단부 편가 도6의 폐쇄된 적층 배열(201)에 대해 사용될 수 있다. 그러나, 폐쇄된 적층 배열보다 오히려 도6A에 도시된 특별한 실 예(250)는 경사진 적층 배열이다; 본 문맥에서 용어 "경사진" 이란 마주보는 입구 및 출구 흐름 표면(260, 261)이 측면(또는 상부 및 바닥) 표면(265, 266)에 수직하게 연장하지 않고; 이들 표면(265, 266)은 z-형 필터 매체 팩(250)의 플루트가 이곳을 가로질러 연장하는 평평한 표면에 대응하는 것을 가리키는 것이다.

전형적으로 그리고 양호하게는, 표면(260, 261)은 전체적인 특징에서 서로 평행하며, 각각 평평하다. 각각의 표면(260, 261)은 실제로 서로로 부터 단이 형성된 개개의 스트립의 가장자리를 구비하며, 따라서 이들 각각은 스무스하지 않고 완전히 평평하지도 않지만; 이들 매체 가장자리는 전체적으로 평평한 표면을 한정할 것이다. 따라서, 매체 팩(250)의 매체 스택(250)은 평행사변형 형상을 가지는 것으로 설명될 수 있다.

전형적으로 그리고 양호하게는, 표면(265, 266)의 하나와 표면(260, 261)의 인접한 하나 사이의 예리한 경사각도로서 여기에 언급된 예각 A는 적어도 30°이고; 비록 다른 대안이 가능하다고 해도, 전형적으로는 매체 팩이 경사진 적층 배열일 때 이것은 30°- 80°의 범위내에 포함된다. 어떤 배열에서는, 예를 들면 60°를 포함하여, 약 40°- 80°의 각도가 사용된다. 도9 내지 도13과 관련하여 아래에 기술된 특별한 실시예에 대해, 예각 A는 전형적으로 40°- 80°의 범위 내에서, 예를 들면 약 50°- 70°의 범위, 특별한 실 예에서는 55°- 65°의 범위를 포함한다.

여전히 도6A를 참조하면, 도시된 특별한 매체 팩(250)에 대해, 단부 편(255)의 가장자리(270, 271)는 일반적으로 서로 평행하게 연장하며, 단부 편(256)의 가장자리(272, 273)에 대응한다. 다른 대안도 가능하다.

단부 편(255)에 스탠드오프(standoff) 요부 배열(275)을 몰드하기 위해 주목한다. 유사한 스탠드오프가 마찬가지로 단부 편(256)에서 발견될 것이다. 스탠드오프 요부 배열(275)은 도6A의 단부 편를 몰드하기 위해 사용된 방법으로 부터 나온 결과물이다. 특히, 이것은 편(255)를 몰드하기 위해 사용된 몰드가, 몰딩중, 몰드의 바닥위에서 매체 단부와 결합하여 지지하기 위해 상승된 부분을 포함한 위치를 나타낸다. 비록 요구되지는 않았지만, 몇몇 몰딩 작업에서, 영역(276)을 형성하는 몰드의 부분은 마찬가지로 영역(278)을 형성하는 몰드의 부분에 비해 침하되거나 또는 더 낮게 되어 이익을 줄 수 있다. 만약 이 후자가 실행되면, 영억(276)은 영역(278)보다 더 두꺼워지게 될 것이다. 물론, 다양한 다른 스탠드오프 패턴이 사용될 수 있다.

여전히 도6A를 참조하면, 도7-14와 관련하여 아래에 기술되는 바와 같은 배열에 사용하기 위한 실 예로서, 미디어 팩(250)의 입구 단부가 면(260)으로 표시되고 출구 단부가 면(261)으로 표시된다고 가정한다. 단부 편(255)는 스페이스 X로 나타낸 바와 같이 면(260)으로 부터 오목하게 되어 있다. 전형적으로 그러한 오목한 부분의 량은, 비록 다른 대안이 가능하다 해도, 적어도 6 mm, 통상은 약 6 내지 30 mm 가 된다. 이것은 몰딩 작업중에 일어날 수 있다. 측면(252)에서, 영역 X를 통해 연장하는 미디어 팩(250)의 일부를 구성하는 영역(252X)은 매체 팩(250)이 아래에 기술된 바와 같이 예비성형품상에 설치될 때 밀봉제에 의해 나중에 더 이상 밀봉될 것이다. 유사하게, 측면 편(256)는 Y에서 오목하게 되고, 가장자리(253)는 253Y로서 확인된 이러한 영역에서 커버되지 않는다. (따라서, 매체 팩(250)은 성형된 측면 편(255, 256)로 부터 적어도 6 mm, 전형적으로는 6-30 mm의 거리 x를 외측방향으로 돌출하는 입구 흐름 면(260)과 함께 위치설정될 수 있다.)

앞에서 나타낸 바와 같이, 단부 편(255, 256)는 폴리우레탄 발포 수지와 같은 그러한 경화 수지를 융기시키기 위한 종래의 기술을 사용하여, 정정한 위치에 몰드될 수 있다.

B. 에어 클리너 배열의 실 예, 도7 -9

도7-9에는, 에어 클리너 배열의 실 예가 도시되어 있는데, 이 배열은 도10-14와 관련하여 아래에 기술된 필터 카트리지 배열(또는 z-형 필터 매체 구조)와 함께 사용할 수 있고, 도1-6A에 관해 상술한 미디어 팩을 이용할 수 있다. 다양한 상이한 배열들이 본 명세서의 원리를 이용하여 가능하고, 그중 하나가 도7-9에 실 예로 도시된다. 에어 클리너(300)에 관하여, 필터 카트리지는 실용적인 부품이고, 즉 사용후 교체를 위해 제거하는 것이 가능하다.

먼저 도7을 참조하면, 에어 클리너(300)은 하우징(301)을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 하우징(301)은 평면도로 도시된다. 하우징(301)은 함께 고정된 분리가능한 하우징 부분(302, 303)을 구비한다. 이 실 예에서, 클램프 또는 다른 대신할 수 있는 접착 배열이 여기 기술된 선택된 원리를 적용하기 위해 사용될 수 있다고 해도, 볼트(305)에 의해 함께 고정된다. 하우징(301)은 다른 대안이 가능하다고 해도 성형된 플라스틱으로 구성될 수 있다.

특히, 도9를 참조하면, 볼트(305)는 에어 클리너 하우징(301)의 측면(306)상에 위치된다. 마주보는 측면(307)에 절연 힌지 배열(308)이 제공된다. 이 문맥에서 "절연 힌지 배열"에 의해, 하우징 부분(302, 303)의 하나는 힌지 배열(전형적으로 탭 또는 리시버)의 제1 부재를 포함하고, 부분(302, 303)의 다른 하나는 힌지 배열의 제2 부재를 포함하며, 두 힌지 부재는 상호 결합할 수 있다. 힌지 부재들은 사용자에 의해 하우징(301)의 개방시에 원하는 대로 분리될 수 있도록 형성된다. 따라서, 도7을 참조하면, 측면(307)의 힌지 배열이 결합된 후, 부분(302, 303)은 원호 P에 걸쳐 서로를 향해 피벗되고, 이들 부분들을 309에서 함께 작동시켜 305에서 볼트를 부착시킬 수 있다. 여기서, 하우징(301)은 때로는 측면(306, 307), 상부(300t), 및 바닥(300b)을 가진다.

도시된 실 예에서, 탭 배열(308a)은 하우징 부분(303)상에 도시되며, 이것은 부분(302)상에서 리시버 배열(308b)을 통해 돌출한다. 다수의 탭(308a)은 커버 부분(303)상에 수직으로 간격이 형성되며, 다수의 리시버(308b)는 부분(302)상에 수직으로 간격이 형성되는 것이 이해될 것이다. 몇몇 배열에서, 탭이 입구 또는 커버 부분(302)과 리시버상에 위치되며 리시버가 하우징 부분(303)상에 위치되는 다른 구성이 사용될 것이다. 이것은 아래에서 설명되는 바와 같이 도15에 도시된다.

부분(302)은 그곳에 흐름 흡입구 또는 입구(310)를 갖는 입구 부분을 구비한다. 사용시, 입구에 대한 유연한 접을 수 있는 도시되지 않은 벨로우즈가 입구(310)위에 설치될 것이다.

특히, 입구(310)에는 외측 림(312), 경사진 표면(313) 및 십자형 격자(cross lattice)(314)를 구비하는 입구 어댑터(311)가 제공된다. 도7-8의 검토로 부터, 벨로우즈는 외측 림(312)위에 고정시키기 위해, 경사진 표면(313)과 결합하여 중심에 놓여짐으로써 구멍(310)위에 쉽게 설치될 수 있는 것을 알 수 있다. 프레임 구조 또는 표면 격자(314)는 흡입구(310)속으로 떨어지는 큰 물제에 대한 강도, 필요하다면 보호를 제공한다.

부분(303)은 에어 흐름 출구(330)를 포함하는 출구 부분이고, 이곳을 통해 여과된 에어가 에어 클리너 하우징(301)을 떠나 하류측 엔진 부품으로 향해 진다.

도8을 참조하면, 하우징 부분(302)은 주변 플랜지(320)를 포함하며; 하우징 부분(303)은 주변 플랜지(321)를 포함한다. 플랜지(320, 321)는 (도10-13과 관련하여 아래에 기술된) 내부에 수용된 필터 카트리지(400)에 대해, 아래에 기술된, 하우징 시일 배열의 마주보는 측면들상에 위치되도록 구성된다.

도8에서 도시된 에어 클리너(300)의 측 횡단면도에서, 도시된 하우징(301)은 일반적인 방향에서 장착되도록 구성된다. 도8에 도시된 비교적 낮은 수직한 릴리프(relief)가 트럭의 후드 아래의 작은 공간에, 예를 들면 엔진 또는 차량 프레임의 일부분위에 에어 클리너(300)를 장착하기위해 편리하다.

도7을 참조하면, 차량위의 적절한 위치에 에어 클리너(300)를 고정하기 위한 장착 배열이 335로 도시되어 있다. 장착 배열(335)은 에어 클리너(300)에 의해 취해진 수직한 릴리프를 최소화하기 위해, 에어 클리너 하우징(301)의 측면 부분상에 위치된다.

또한, 물 방출 포트 및 밸브 배열(338)이 도8의 부분(302)내에 포함될 수 있다. 물 방출 포트 및 밸브 배열(338)은 전형적으로는 하우징(301)이 설치될 때 아래로 향하고, 내부에 수용된 필터 카트리지(400)로 부터 상류가 되도록 배치될 것이다. 부분(302)의 영역(339)에서, 하우징(301)에는 작동을 용이하게 하기 위해 포트 및 밸브 배열(338)의 주위에 깔때기 형상이 제공된다.

비록 다른 대안이 가능하다고 해도, 도시된 배열에 대한 하우징(300)은 하우징 측면 길이 또는 폭 W1의 50% 이하, 도7; 및 전형적으로는 하우징 길이 또는 폭 W1의 35% 이하인 카트리지(400)와 오버랩된 상태로 횡단면 높이 H1, 도8를 가진다. (여기서 높이 H1 은 링(311, 312)과 영역(339)을 무시한다. H1에 대한 일부의 포커스는 카트리지(400)와 오버랩하는 하우징(301)의 일부분상에 있다.)

비록 다른 대안이 가능하다고 해도, 본 발명에 따른 원리를 이용하는 특정한 배열의 특징은 하우징 시일에 대해 H1 대 L1의 비교적 낮은 비율이다. 또한 H1으로 나타낸 하우징 시일 수직 높이는 배열내에 밀봉될 때, 필터 카트리지(400)상의 주변 시일이 연장하는 총 수직 길이이다. 이 경우에, 아래에 기술된 바와 같이, 시일은 에어 흐름 방향에 일반적으로 수직하며, 총 시일 수직 높이 H1은 대략 카트리지 측면을 따른 시일 높이와 같다.

시일 길이 L1은 도7에 도시된다. 이것은 하우징 시일 부재에 의해 점유된 하우징(301)의 상부 또는 바닥을 가로질러 하우징 부분(302, 303)들 사이의 연장부에서의 총 길이이다. L1은 상부 또는 바닥을 가로지르는 길이를 언급하는 것이다. 비록 다른 대안이 가능하다고 해도, 본 발명에 따른 전형적인 배열에 대해, H1 대 L1의 비율은 0.3 이하, 보통은 적어도 0.15, 전형적으로는 0,25 이하 및 흔히 0.24 또는 그 이하, 예를 들면 0.16-0.24이다.

도8을 참조하면, 340에서 카트리지(400)의 하류에 에어 클리너(300)내의 압력을 모니터하기 위해 가압 탭을 제공하기 위해 사용될 수 있는 구조가 도시되어 있다.

C. 도7 -9의 에어 클리너에 사용가능한 적층된 Z-형 필터 매체 팩 및 외측 예비성형품을 포함하는 필터 카트리지.

먼저 도8을 참조하면, 에어 클리너(300)의 횡단면도가 도시되어 있다. 앞에서 설명한 바와 같이, 에어 클리너(300)내에 사용하기 위한 실용적인 필터 카트리지(400)가 도시된다. 본 문맥에서 용어 "실용적인"은, 필터 카트리지(400)가 하우징(301)의 내부(301a)로 부터 제거될 수 있고, 교체될 수도 있다는 것을 의미한다.

필터 카트리지(400)는 도10-13과 관련하여 아래에서 상세히 설명된다. 도8을 다시 참조하면, 카트리지(400)는 상류(입구) 면(402)과 하류(출구) 면(403)을 가지는 매체 팩(401)을 포함한다. 일반적으로 여과될 에어는 상류 면(402)에서 매체 팩에 들어가서 하류 면(403)으로 부터 매체 팩을 나온다. 매체 팩(401)은 본 발명에 따라 Z-형 필터 매체 팩을 구비한다. 따라서, 매체 팩(401)은 상류 면(402)과 하류 면(403)사이를 연장하는 플루트를 구비한다. 플루트는 상술한 바와 같은 플루트 시일에 의해 입구 및 출구 플루트로 나누어 진다. 매체 팩(401)은 대향한 매체에 고정된 플루트형(전형적으로는 접혀진 또는 파형) 시트 재료의 스택을 구비한다. 카트리지(400)는 에어가 매체 팩(401)과 같은 매체를 통해 흐름을 여과시키지 않고 상류 면(402)으로 부터 하류 면(403)까지 통과할 수 없도록 구성된다.

도8에서 필터 카트리지(400)로 도시된 특별한 매체 팩(401)은 경사진 적층된 Z-형 필터 배열이다. 즉, 입구 면(또는 상류 면)(402)과 출구 면(또는 하류 면)(403)은 일반적으로 매체 팩(401)의 상부(406) 또는 바닥(407)에 수직하게 취해진 카트리지(400)의 횡단면도에 관하여 그리고 도8에 도시된 바와 같이 입구 및 출구 면(406, 407)을 가로지르는 평면에서 경사진다. 입구 및 출구 면(402, 403)에 대해 이러한 경사를 초래하는 예각, 각도D 는, 비록 다른 대안이 가능하다고 해도, 전형적으로는 30°내지 80°의 범위, 흔히 40°내지 80°의 범위, 전형적으로 50°내지 70°의 범위내에 포함된다. 도시된 실 예에서, 각도 D는 55°내지 65°의 범위내에 포함되고,, 특히 60°이다. (에어 흐름에 수직한 평면에 관하여 면(402, 403)의 각도는 물론 90°- D가 될 것이다.) 여기에 기술된 원리는 폐쇄된 적층 매체 팩에 적용될 수 있고, 여기서 입구 면과 출구 면은 일반적으로 서로 평행하며 매체 팩의 상부 및 바닥에 수직하다. 그러한 실 예에서, 각도 D는 90°가 될 것이다.

다시 도8을 참조하면, 경사진 적층 매체 팩(401)과 함께, 도시된 특별한 카트리지(400)에는 바닥 측면(407)에 위치된 입구(310)를 향해 가장 멀리 돌출부의 선단 또는 가장자리(410)가, 그리고 상부 측면(406)에 인접하게 위치된 출구(330)를 향해 가장 멀리 돌출부의 선단 또는 가장자리(411)가 위치된다. 카트리지(400)는 이것에 관하여 반전된 방식으로 몇몇 배열에서 위치될 수 있다. 그러나, 도시된 특별한 구성은 편리하고 유용하다. 하우징(401)에는 도8에 도시된 구성에 관하여 부적절한 방식으로 카트리지(400)가 설치되는 것을 방지하는 내부 특징이 제공될 수 있다. 이것에 대한 돌출부/리시버 배열의 실 예는 도11A 및 도11B와 관련하여 아래에서 설명된다. 또한, 하우징 부분(303)은 카트리지(400)를 적절한 방향에서 결합 및 수용하기 위해 비스듬한 리시버 립(412)을 포함한다.

필터 카트리지(400)는 도10, 도11, 도11A, 도12 및 도13에 도시된다.

도8의 에어 클리너(300)에 설치된 바와 같은 일반적인 방향에서, 카트리지(400)를 횡단면으로 도시하는 도12를 먼저 참조한다. 일반적으로, 카트리지(400)는 때로는 예비성형품 쉘이라고 불리우는, 외측 예비성형품 또는 쉘(420), 내에 위치된 매체 팩(401)을 구비한다. 이 문맥에서 용어 "예비성형품"이란, 쉘(402)이 먼저 형성된 다음 매체 팩(401)이 그곳에 배치되는 것을 의미한다. 예비성형품 또는 쉘(420)은, 비록 다양한 다른 재료들이 사용될 수 있다고 해도, 전형적으로는 글래스 및/또는 마이카(mica) 충진 폴리프로필렌과 같은 그러한 성형된 플라스틱을 구비할 것이다. 쉘은 상부(420t) 및 바닥(420b)을 가진다. 도11을 참조하면, 이것은 또한 마주보는 측면(420x, 420y)을 가진다.

도12에서, 매체 팩(401)은 밀봉제/접착제(421)에 의해 예비성형품(420)내에 고정된 것이 도시되어 있다. 도시된 실 예에서, 밀봉제/접착제(401)는 면(402)으로 부터 면(403)을 향해 약 6 내지 30 mm 의 거리를 포함하여, 매체 팩(401)의 주위를 연장하고 매체 팩(401)을 따라 연장하는 단부 면(402)에 인접하여 배치된다. 비록 이것이 전형적이지만, 다른 대안이 가능하다. 단부 면(402)에 인접하고 매체 팩(401)의 주위에서, 예비성형품(420)에는 밀봉제(421)를 수용하기 위해 외측 연장 영역 또는 립(lip)(425)이 제공된다. 밀봉제(425)는 도6A의 측면 편(255, 256)에 의해 커버되지 않은 매체 팩(401)의 일부분에 인접하여 배치된다.

예비성형품(420)은 다음에 일반적으로 에어 흐름 입구 단부(426)와 에어 흐름 출구 단부(427)를 포함한다. 연장 영역 또는 립(425)은 입구 단부(426)에 인접하여 배치된다. 출구 단부(427)에 그리드(grid)(428)가 제공되어, 단부 면(411)에 인접하게 매체 팩(401)을 지지한다. 그리드(428)는 도10 및 도11과 관련하여 아래에 더욱 상세히 기술된다.

다시 도12를 참조하면, 카트리지(400)는 그곳에 하우징 시일 배열(430)을 포함한다. 하우징 시일 배열(430)은 주변 시일 배열이며, 이 문맥에서 용어 "주변"이란, 하우징 시일 배열(430)이 카트리지(400)(또는 쉘(420))의 주변의 주위로 연장하는 것을 의미한다. 도시된 하우징 시일 배열(430)은 지지부재(432)상에 도시된 실 예에서, 예비성형품(420)상에 배치된 시일 부재(431)를 구비한다. 지지부재(432)는 전형적으로 그 주위에서 수직하게 연장하는 쉘(420)로 부터 외측방향으로 돌출하는 플랜지를 구비한다. 플랜지(432)는 전형적으로 쉘(420)이 성형된 예비성형품일 때, 비록 다른 대안이 가능하다고 해도, 쉘(420)의 나머지와 일체로 형성될 것이다.

도13을 참조하면, 도시된 실 예에 대해, 지지부재(432)는 각도 Z로 표시된 바와 같이, 쉘(420)의 인접한 부분에 일반적으로 수직하게 돌출한다. 이것은 비록 다른 대안이 가능하다고 해도 전형적일 것이다. 도시된 수직한 배열에 대해, 지지부재(432)가 쉘(420)의 인접한 부분에 일반적으로 수직하게 연장한 결과, 지지부재(432)는 또한 매체 팩(401)을 통해 에어 흐름의 방향에 대해 일반적으로 수직하게 연장한다. 이것 역시 비록 다른 대안이 가능하다고 해도 전형적일 것이다.

또한, 도13에 따라서, 도시된 실 예에 대해, 지지부재(432)는 일반적으로 지지부재(432A)와 측방향 연장부(432B)와 함께, "L"형상의 횡단면 구조를 가진다. 다시, 이것은 비록 다른 대안이 가능하다고 해도 전형적일 것이다. L-형상의 횡단면 구조는 시일 부재(431)를 적정한 위치에 고정시키도록 돕는다. (용어 "L-형상"이란, 적어도 한 방향에서, 또는 적어도 하나의 투시도에서, 횡단면이 "L"로 정의될 경우 사용된다.)

하우징 시일 부재(431)는 전형적으로 그 위에 몰드됨으로써 포스트(post)(432)에 고정된다. 부재(431)의 재료는 전형적으로 카트리지(400)가 설치될 때 하우징 부분(302, 303)들 사이에 핀치 시일(pinch seal)을 형성하기 위해 적절한 가요성 재료가 될 것이다. 시일(431)에 대한 전형적인 재료는 아래에 기술되는 바와 같이 가요성 폴리머가 될 것이다.

도12 및 도13을 다시 참조하면, 도시된 실 예에 대해, 하우징 시일(430)은, 비록 다른 대안이 가능하다고 해도, 면(402, 403)들 사이의 연장 방향에 수직한 평면에 중심이 놓여진다. 따라서, 도시된 실 예에 대해, 하우징 시일(430)의 평면은 면(402, 403)들에 대해 수직하지 않게 연장한다. 도시된 실 예에서, 하우징 시일(430)의 평면과 표면(402, 403)사이의 예각은 90°- D 이다. 다른 대안이 가능하다.

일반적으로, 하우징 시일 부재(431)는 핀치 시일을 형성하도록 구성된다. 따라서, 시일 작업은 하우징 시일 부재(431)가 하우징 부분(302, 303)의 플랜지(320, 321)들 사이에서 각각 클램프 또는 고정될 때 일어난다. 시일은 도7 및 도9의 볼트(305)가 적정한 위치에 고정될 때 유지된다.

도시된 특별한 하우징 시일 부재(431)는 특히 하우징 부분(302, 303)을 함께 고정시키기 위한 볼트 또는 다른 기구의 가압력이 이 배열의 측면 부분상에 위치되고, 도8의 긴, 상부 및 하부의 표면(500, 501)들을 가로질러 연장하지 않는 상황하에서 사용하도록 구성된다. 이것은 예를 들면 공간이 제한될 때 에어 클리너(300)를 위치설정하기 위한 경우가 될 것이다. 물론, 시일 부재(431) 역시 다른 적용에 대해 사용될 수 있다. 도시된 배열에 대해, 가압력은 한 측면상에는 볼트(305)에 의해 마주보는 측면에서는 힌지 배열(307)에 의해 측면들에서 발생된다.

시일 작업을 용이하게 하기 위해, 시일 부재(481)는 적어도 하나의 가요성 립 부재 또는 연장부 및 중앙 영역을 포함하는 가요성 립 배열(508)로 구성된다. 여기서, 용어 "가요성 립 부재 또는 연장부" 또는 그의 변형은, 시일 배열의 정의와 관련하여 사용될 때, 립 부재가 예를 들면 압력이 적용될 때 중앙 영역을 향해 구부러져서, 시일을 연장방향을 따라 가요성 블레이드로서 작용하게 함으로써 그의 원래의 방향으로 부터 구부러질 수 있도록 시일 부재의 인접한 중앙 영역 부분에 관해 (도13의 예각 Q에서) 연장하는 립 부재 또는 연장부를 포함하는 시일 배열을 언급하는 것이다.

도시된 실 예에서, 가요성 립 배열(508)은 도13의 두 개의 가요성 립 또는 연장부(510, 511)를 포함한다. 이들 립 또는 연장부(510, 511)는 시일(431)이 하우징 부분(302, 303)들 사이에서 핀치될 때 각각 중앙 영역(515)을 향해 (각도 Q를 감소시키기 위해) 접혀지거나 또는 편향될 수 있다. 전형적으로는, 플랩(flaps) 또는 연장부(510, 511)는, 비록 다른 대안이 가능하다고 해도, 60°내지 140°의 범위내의 각도에서, 서로에 관해 각도 T에서 연장하도록 배치될 것이다. 전형적으로는, 각각은, 비록 다른 대안이 가능하다고 해도, 40°내지 60°의 범위내에서 인접한 중앙 영역(515)에 관해 예각 Q에서 연장한다. 전형적으로, 가요성 립(510, 511)의 연장 방향은 쉘(420)로 부터 외측방향으로 멀어진다. 전형적으로, 각각의 플랩 연장부 또는 돌출부(510, 511)는 하우징 시일 부재(431)의 중앙 부분(515)의 가장 가까운 부분으로 부터 적어도 2mm, 보통은 3-5 mm (도13에서 N으로 도시)의 거리를 떨어져서 연장한다. 이것은 훌륭한 시일을 보장하기 위해, 하우징 부분(302, 303)들 사이의 결합을 위해 적절한 가요성을 확실하게 할 것이다. 연장부(510, 511)의 팁은 전형적으로 10 내지 18 mm 떨어져서 간격이 형성된다.

도13에 도시된 특별한 실 예에 대해, 하우징 시일 배열은 일반적으로 "W" 횡단면을 가지며, 립(510, 511)은 중앙 영역(515)의 마주보는 측면들상에 W의 외측 윙(wing)을 구비한다. 이러한 특별한 횡단면, 즉 일반적으로 W-형 횡단면은, 비록 다른 대안이 가능하다고 해도, 본 발명에 따른 예비성형된 하우징 시일 배열에 대해 전형적일 것이다.

이제 도14를 참조하면, 이 실 예에는 하우징 시일 배열에 대한 각도의 크기가 제공된다. 크기 및 각도는 다음과 같다; BA = 12-16 mm, 예를 들면 14 mm; BB = 0.3 mm 반경; BC = 3-5 mm; BD = 0.4 mm; BE = 7.2 mm; BF = 6.3 mm; BG = 5.7 mm; BH = 4.2 mm; BI = 0.4 mm 반경; BJ = 54.3°; BK = 1.2 mm; BL = 2.0 mm; BM = 2.8 mm; BN = 1.5 mm; BO = 2.0 mm; BP = 3.5 mm; 및 BQ = 9.0 mm. 다른 크기들은 도14에 도시된 대칭으로 부터 얻어질 수 있다. 물론, 다른 크기들이 가능하며, 이들 크기들은 전형적인 유용한 실 예에 지나지 않는다.

위에서 언급한 대로, 적절한 방향을 보장하기 위해, 필터 카트리지(400)와 에어 클리너 하우징(301) 사이의 상호작용을 위한 배열이 제공되었다. 이것에 관한 선택된 특징은 도11A 및 도11B에 도시된다.

도11A를 참조하면, 예비성형품 쉘(420)이 도시된다. 다시, 쉘(420)은 상부(420t), 바닥(420b), 및 마주보는 측면(420x, 420y)(한 측면(420x)만 도시됨)을 포함한다. 쉘(420)은 또한 입구 단부(420f) 및 출구(420g)를 포함한다. 도11A에서, 측면(600)을 볼 수 있다. 예비성형품 쉘(420)은 그 위에 배치된 돌출부/리시버 배열(602)의 제1 부재(601)를 포함한다. 도시된 실 예에서, 제1 부재(601)는 측면(604, 605) 및 중앙 정상부(606)를 갖는 화살형 리시버(601a), 측면(604, 605) 및 측면(420x)으로 부터 외측 방향으로 돌출하는 정상부(606)를 구비하며, 화살형 돌출부는 리시버 내부(601i)를 가진다. 화살형 리시버(601a)는 예비성형품 쉘(420)의 입구 단부(420f)를 향해 뾰족한 정상부(606)와 함께 측면(420x)으로 부터 외측 방향으로 돌출하도록 방향이 설정된다. 도시된 실 예에서, 측면(604, 605)은 정상부(606)에 관해 같은 길이가 아니다. 측면(605, 606)들 사이의 각도는, 비록 다른 대안이 가능하다고 해도, 전형적으로는 25°내지 60°이다.

이제 도11B를 참조한다. 도11B는 도7의 라인 11B-11B를 따라 일반적으로 취해진 하우징 출구 부분(303)의 횡단면도이다. 내부(303i)에서, 출구 부분(303)은 돌출부/리시버 배열(602)의 제2 부재(610)를 갖는 측면 벽(303s)을 포함한다. 제2 부재(610)는 화살 형상이고 마주보는 측면(616, 617)과 중앙 정상부(618)를 포함한다. 제2 부재(610)는 사용시 하우징 입구 부분을 향해 정상부(618)에서 뾰족하게 향해진 측면 벽(303s)상의 돌출부이다. (측면 (617, 616)들 사이의 각도는, 비록 다른 대안이 가능하다고 해도, 전형적으로는 25°내지 60°이다. 전형적인 적용에서, 이것은 리시버(601)의 측면들 사이의 각도와 같을 것이다.)

일반적으로, 예비성형품 쉘(420)의 측면상에 배치된 돌출부/리시버 배열(602)의 제1 부재(601)는, 적절히 설치되었을 때, 그곳의 하우징상에서 화살형 돌출부 위를 슬라이드하여 그곳에 수용하도록 칫수 및 형상이 정해진 리시버이다.

사용시에는 물론, 예비성형품 쉘(420)은 돌출부(432)상에 배치된 시일 부재와 함께 형성되고, 전형적으로 그리고 바람직하게는, 하우징 시일 배열은, 비록 다른 대안이 가능하다고 해도, 앞에서 기술된 것들과 유사하다. 또한, 전형적으로 그리고 바람직하게는, 상술한 것들과 같은 그러한 매체 팩은 사용중 쉘(420)내에 배치될 것이다.

D. 크기의 실 예

도14의 시일 배열은, 예를 들면, 다음과 같은 숫자를 특징으로 하는 크기를 가지는 필터 카트리지에서 사용가능할 것이다. 도11을 참조하면; EA = 283.6 mm; EB = 641.0 mm; 및 EC = 2.0 mm. 도11A를 참조하면, CA = 2.2 mm; CB = 10.4 mm 반경; CC = 77.6 mm; CD = 2.0 mm; CE = 109.8 mm; CF = 55.2 mm; CG = 19.3 mm; CH = 71.6 mm; CI = 220.2 mm; CJ = 63.4 mm; 및 CK = 30°. 도11B를 참조하면: DA = 45 mm; DB = 8.8 mm 반경; DC = 23.1 mm; and DD = 252 mm.

물론, 도14의 시일 배열은, 다른 칫수로, 다양한 다른 에어 클리너 배열에서 사용될 수 있다.

E. 단부 그리드(End Grid)의 실 예

이제 도10을 참조한다. 도10은 카트리지(400)의 단부 도면이다. 특히, 도10은 출구 단부(427)의 도면이다. 도10에서, 그리드(428)가 도시되어 있다. 다양한 배열들이 그리드(428)에 대해 사용될 수 있는데, 그의 근본적인 목적은 단부(427)에서 매체 팩(401)에 대한 지지부재를 제공하기 위한 것이다. 도시된 특별한 그리드(428)는 다수의 평행한 수직 브레이스(braces)(540) 및 수평 브레이스(541)를 구비한다. 중앙 영역에서, 그리드(427)에는 장식용 표식(544)이 제공된다.

도11에서, 카트리지(400)의 바닥 부분이 도시된다.

F. 다른 하우징 배열, 도15 및 도16

도15 및 도16에서, 다른 하우징 배열이 도시된다. 여러 특징들은 동일하며, 동일하거나 또는 유사한 특징들에 대해 같은 참조 번호가 사용된다. 도15의 에어 클리너는 차단 힌지 배열에 관하여 도7의 에어 클리너와 다르다. 도16을 참조하면, 도15 및 도16의 에어 클리너에 대해, 차단 힌지 배열(308)은 부분(302)위의 탭(308a) 및 부분(303)위의 리시버(308b)와 함께 배치된다.

다른 방식에서, 도15 및 도16의 배열은 도7의 배열과 같고, 여기에 기술된 카트리지(400)와 함께 사용될 수 있다.

도7의 하우징과 도15 및 도16의 하우징 사이의 선택은 표면 접근을 위해 유용한 룸에 부분적으로 의존한다. 도15 및 도16의 배열은 적어도 초기으 실 예의 적용에 대해 바람직한 것으로 밝혀졌다.

G. 전반적인 개요

일반적으로, 본 발명의 한 특징에 따라서, z-형 필터 매체를 구비하는 매체 팩, 입구 단부 및 출구 단부를 가지는 예비성형품 쉘, 및 예비성형된 쉘 위에 배치된 주변 하우징 시일 부재를 포함하는 z-형 필터 매체 구조가 제공된다. 하우징 시일 부재는 중앙 영역을 포함하며, 적어도 하나의 가요성 립 부재가 사용시 중앙 영역을 향해 구부러지고 하우징 부분에 대해 시일을 형성하도록 배치되고 구성된다. 전형적으로 그리고 바람직하게는, 하우징 시일 부재는 중앙 영역의 마주보는 측면들상에 제1 및 제2 가요성 립 부재를 포함한다. 몇몇 배열에서, 하우징 시일 부재는 W형 횡단면을 가진다.

전형적으로는, 제1 및 제2 연장부 또는 립 부재들은 서로에 대해 60°내지 140°의 범위내의 각도에서 매체 팩으로 부터 떨어져서 연장된다. 하우징 부재는 전형적으로 적절한 위치에서 몰드되고, 예비성형된 쉘로 부터 외측 방향으로 연장하는 돌출부상에 고정된다.

하우징 시일 부재는, 비록 다른 대체 재료가 사용될 수 있다고 해도, 텍사스 76063, 맨스필드, 솔베이 엔지니어드 프로덕츠로 부터 입수가능한 Nexprene 1054A 로 구성될 수 있다. 예비성형품 쉘은, 비록 다른 대안이 가능하다고 해도, 글래스/마이카 충진 프로필렌으로 구성될 수 있다.

예비성형품 쉘상의 지지부재는 전형적으로 하우징 시일 부재를 정위치에 고정하기 위해 L-형 횡단면을 가질 것이다.

필터 카트리지내의 매체 팩은 전형적으로 단부 면들과 단부 면들 사이를 연장하는 측면을 가진다. 한쌍의 마주보는 측면들은 예를 들면 폴리우레탄으로 부터 만들어진 측면 편가 정위치에 몰드되어 그곳에 묻힌다. 전형적으로 그리고 바람직하게는 매체 팩의 입구 면에 인접하여, 측면 편는 적어도 6 mm, 통상은 6-30 mm 의 거리만큼 표면에서 리세스된다.

매체 팩은 다양한 형상을 가질 수 있다. 기술된 실 예는 폐쇄된 적층 형상과 경사진 적층 형상이다. 경사진 적층 형상이 만들어져서 사용되면, 전형적으로 상부 또는 바닥에 대해, 30°내지 80°의 범위 내의 내각을 가진다.

유사한 범위의 각도가 전형적으로 예비성형품 쉘의 단부에 제공된다.

매체 팩은, 비록 다른 대안이 가능하다고 해도, 미국, 위스콘신, 53226, 와우와토사 소재의 보스틱 인코포레이티드 로 부터 입수가능한, Bostik Findley H9389 와 같은 그러한 핫 멜트 접착제에 의해 예비성형품 쉘에 고정될 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따라서, 에어 클리너 배열은 전형적으로 하우징 시일 부재가 하우징 부분들 사이에 핀치됨으로써, 두 하우징 부분들 사이에 밀봉가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 필터 카트리지와 함께, 입구 부분과 출구 부분을 가지는 하우징을 포함도록 제공된다. 그러한 하우징의 실 예는 하우징의 측면 위치에만 배치된 폐쇄 배열, 예를 들면 볼트를 가진다. 도시된 특별한 하우징은 하우징 부분들을 분리시키거나 또는 하우징 부분들을 서로에 대해 이동시키기 위해, 절연 힌지 배열을 이용한다.

본 발명의 다른 특징에 따라서, 에어 필터용 z-형 필터 매체 구조는 z-형 필터 매체 및 예비성형품 쉘을 구비하는 매체 팩을 포함한다. 예비성형품 쉘은 상부, 바닥, 및 마주보는 측면들을 가진다. 예비성형품 쉘은 그의 측면으로 부터 외측 방향으로 돌출하는 돌출부/리시버 배열의 제1 부재를 포함한다. 돌출부/리시버 배열의 제1 부재는 양호하게는 z-형 필터 매체 구조가 사용을 위해 하우징내에 설치될 때, 그곳에 화살형 하우징 돌출부를 수용하기 위한 크기의 리시버이다. (리시버는 돌출부의 위/주위를 슬라이드한다.) 매체 팩은 예비성형품 쉘의 입구 단부 및 출구 단부 사이를 흐르는 에어가 매체 팩을 통해 여과 흐름을 통과해야 하는 그러한 예비성형품 쉘 내에 배치된다.

전형적으로, 돌출부/리시버 배열의 제1 부재는 예비성형품 쉘의 측벽으로 부터 외측 방향으로 돌출하고, 예비성형품 쉘의 입구 단부쪽으로 향해진 정상부와 함께 방향이 설정되는 화살형 리시버이다. 전형적으로 그리고 바람직하게는, 하우징 시일 부재는 전술한 형태이며, 중앙 영역에 적어도 하나의 가요성 립 부재가 사용시에 중앙 영역을 향해 구부러지고 하우징 부분에 대해 시일을 형성하도록 배치 및 구성된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따라서, 입구 부분 및 출구 부분을 가지는 하우징을 포함하는 에어 클리너가 제공되며, 출구 부분은 입구 부분으로 향해진 정상부와 함께 방향이 정해진 화살형 돌출부와 함께 측면벽을 가진다. z-형 필터 매체 구조는 하우징 내에 배치된 리시버와 함께 위에서 기술되고, 하우징 측면벽의 화살형 돌출부는 예비성형품 쉘의 리시버 내에 수용된다.

Claims (35)

1. (a) 마주하는 입구 및 출구 흐름 면을 가지도록 구성된 매체 팩;
   (ⅰ) 상기 매체 팩은 단면을 가지는데, 상기 단면은, 이를 가로지르는 제1 긴 길이(dimension) 및 상기 제1 긴 길이를 수직으로 가로지르는 제2 짧은 길이를 가지고;
   (ⅱ) 상기 매체 팩은 필터 매체를 통해 흐름을 여과하지 않고 공기가 입구 흐름 면으로 및 출구 흐름 면의 외측으로 통과할 수 없도록 구성되고;
   (ⅲ) 상기 매체 팩은 제1의 한쌍의 대향한 측면들 및 제2의 한쌍의 대향한 측면들을 가지고, 상기 제2의 한쌍의 대향한 측면들은 상기 긴 길이를 가로질러 연장하고,
   (b) 하우징 시일 부재를 포함하는 하우징 시일 배열;
   (ⅰ) 상기 하우징 시일 부재는 사용 시 하우징과 시일 결합을 위한 핀치 시일 표면을 포함하고;
   (c) 그 측면 상에 리시버 부재를 포함하고, 상기 리시버 부재는 그 사이에서 리시버를 정의하는 대향하는 리시버 측면들을 구비하는 카트리지;를 포함하고,
   (ⅰ) 상기 리시버 부재는, 상기 출구 흐름 면으로부터 상기 입구 흐름면을 향하는 방향을 따라, 그 내부로 상기 하우징 상의 돌출부를 수용하기 위한 개구로서 구성되고,
   (A) 상기 개구는, 상기 대향하는 리시버 측면들의 각각의 측면들에 의해 정의되고, 상기 리시버 공간의 대향하는 측면들을 따라 연장하고,
   (B) 상기 대향하는 리시버 측면들 중 제1 리시버 측면은, 상기 리시버 공간과 상기 제2의 한쌍의 대향하는 측면들의 제1 측면 사이의, 상기 카트리지의 제1 측면 상에 위치하는, 에어 필터 카트리지.
2. 청구항 1에 있어서,
   (a) 상기 하우징 시일은, 상기 대향하는 입구 및 출구 흐름 면 사이의 방향에 수직하지 않는 하우징 시일 평면을 정의하는, 에어 필터 카트리지.
3. 청구항 1에 있어서,
   (a) 상기 제1의 한쌍의 대향하는 측면들의 제1 측면 상의 제1 단부 편; 및
   (b) 상기 제1의 한 쌍의 대향하는 측면들의 제2 측면 상의 제2 단부 편을 포함하는, 에어 필터 카트리지.
4. 청구항 3에 있어서,
   (a) 상기 제1 및 제2 단부 편들은 상기 매체 팩의 정위치에 몰드되는, 에어 필터 카트리지.
5. 청구항 1에 있어서,
   (a) 핀치 시일 부재가 위치한 예비성형품을 포함하는, 에어 필터 카트리지.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 시일 표면은 상기 출구 흐름 면과 평행하지 않은 방향으로 연장하는 적어도 한 부분을 가지는, 에어 필터 카트리지.
7. 청구항 1에 있어서,
   (a) 상기 매체 팩은 대향 매체에 고정된 플루트 매체를 포함하는, 에어 필터 카트리지.
8. 청구항 7에 있어서,
   (a) 상기 입구 및 출구 흐름 면은 각각 평면인, 에어 필터 카트리지.
9. (a) 분리가능한 제1 및 제2 하우징 부분을 포함하는 하우징;
   (i) 상기 제1 하우징 부분은 공기 흐름 입구를 포함하고;
   (ii) 상기 제2 하우징 부분은 공기 흐름 출구를 가지고 상기 제1 하우징 부분이 제거가능하게 마운트되는 개방 단부를 포함하고;
   (b) 청구항 1에 따른 에어 필터 카트리지를 포함하고, 상기 에어 필터 카트리지는 상기 하우징 내에 구동 가능하게 위치하고, 상기 제1 및 제2 하우징 부분 사이에 하우징 시일 부재가 위치하는, 에어 클리너 조립체.
10. 청구항 1에 있어서,
    (a) 상기 에어 필터 카트리지의 상기 제1 측면 상의 상기 리시버 부재는 중앙의 정상부 및 마주하는 측면들을 갖는 형상을 가지는, 에어 필터 카트리지.
11. 청구항 10에 있어서,
    (a) 상기 리시버 부재는 25°~60°의 범위 내의 각도를 그 사이에 갖는 마주하는 측면을 가지는, 에어 필터 카트리지.
12. 청구항 1에 있어서,
    (a) 상기 매체 팩은 대향 매체에 고정된 플루트 매체의 스트립의 적층을 포함하는, 에어 필터 카트리지.
13. 청구항 1에 있어서,
    (a) 상기 핀치 시일 표면은 상기 출구 흐름 면과 평행하지 않은 방향으로 연장되는 적어도 한 부분을 가지고;
    (b) 상기 핀치 시일 부재는 상기 매체 팩을 둘러싸고, 상기 출구 흐름 면보다 상기 입구 흐름 면에 더 가깝게 위치하는, 에어 필터 카트리지.
14. 청구항 13에 있어서,
    (a) 상기 입구 및 출구 흐름 면은 각각 평면인, 에어 필터 카트리지.
15. 청구항 14에 있어서,
    (a) 상기 입구 및 출구 흐름 면은 서로 평행하게 연장하는, 에어 필터 카트리지.
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