KR102412064B1 - 필터 요소, 공기 청정기 조립체, 및 사용 및 조립 방법 - Google Patents

필터 요소, 공기 청정기 조립체, 및 사용 및 조립 방법 Download PDF

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도날드슨 컴파니, 인코포레이티드
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Abstract

공기 청정기 조립체, 그 컴포넌트, 및 그 특징부가 설명된다. 또한, 조립 및 사용 방법이 설명된다. 도시된 예들에서, 공기 청정기 조립체 및 컴포넌트는 선택적으로 유리한 하우징 밀봉 특징부를 사용한다. 조립 및 사용 방법이 설명된다.

Description

필터 요소, 공기 청정기 조립체, 및 사용 및 조립 방법
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2016년 2월 12일에 미국 특허청에 출원된 미국 출원 일련번호 62/294,690에 대한 우선권을 주장한다. 미국 출원 일련번호 62/294,690의 전체 개시내용이 본원에 참조로 포함된다.
공기 또는 다른 가스 여과가 많은 시스템에서 바람직하다. 통상의 응용은 내연기관의 흡입 공기의 여과에 있다. 다른 응용은 크랭크케이스 통기 필터 조립체의 여과에 있다. 통상적으로, 이와 같은 시스템은 서비스 가능한 필터 카트리지가 내부에 있는 필터 조립체를 포함한다. 사용 기간 후에, 필터 하우징 내의 필터 매체는 세척 또는 완전한 교체를 통한 서비스를 필요로 한다. 통상적으로, 예를 들어 차량에서 내연기관과 함께 사용되는 공기 청정기 또는 크랭크케이스 통기 필터 조립체의 경우, 필터 매체는, 통상적으로 필터 요소 또는 카트리지로 지칭되는, 착탈 가능하고 교체 가능한, 즉 서비스 가능한 컴포넌트 내에 포함된다. 필터 카트리지는 사용 중 공기 청정기 내에 착탈 가능하게 밀봉되도록 구성된다. 조립, 사용성, 및/또는 용도에 관한 필터 장치의 개선이 바람직하다. 필터 카트리지는 제1(예를 들어, 주) 필터 카트리지 또는 제2(예를 들어, 부 또는 보안) 필터 카트리지로 제공될 수 있다. 공기 청정기 조립체는 제1 필터 카트리지만 포함하거나, 제1 필터 카트리지와 제2 필터 카트리지 둘 다를 포함할 수 있다.
(공기 청정기 조립체 또는 크랭크케이스 통기 필터 조립체와 같은) 필터 조립체 및 그 컴포넌트; 및 그 특징부가 설명된다. 또한, 조립 및 사용 방법이 설명된다. 필터 조립체는 일반적으로 필터 카트리지가 내부에 착탈 가능하게 위치되는 하우징을 포함한다. 반경방향 내부 돌출 및 축방향 연장 섹션과 교번되는 복수의 반경방향 외부 돌출 및 축방향 연장 섹션을 구비하며, 개방 체적 주위의 둘레에서 연장되는 반경방향 지향면을 포함하는 하우징 밀봉면을 구비한 예시적인 필터 카트리지가 도시된다. 반경방향 내부 돌출 및 축방향 연장 섹션과 교번되는 복수의 반경방향 외부 돌출 및 축방향 연장 섹션은 하우징 밀봉면으로부터 반경방향으로 돌출되는 복수의 축방향 연장 리브를 구비한 하우징 밀봉면과 맞물리도록 구성된다.
도시된 다른 예시적인 필터 카트리지는 여과 매체 및 하우징 밀봉 장치를 포함한다. 하우징 밀봉 장치는 비물결형(non-wavy) 벽 밀봉 지지구, 및 비물결형 벽 밀봉 지지구에 의해 지지되며(예를 들어, 이에 성형되며) 반경방향 지향 밀봉면을 구비한 밀봉 부재를 포함하되, 밀봉 지지구와 반경방향 지향 밀봉면 사이의 두께는 반경방향 지향 밀봉면을 형성하는 물결형 벽 밀봉 부재면을 제공하기 위해 밀봉 부재를 따라 변경된다.
도시된 다른 예시적인 필터 카트리지는 여과 매체 및 하우징 밀봉 장치를 포함한다. 하우징 밀봉 장치는 반경방향 지향 물결형 벽 밀봉 부재면을 구비한 밀봉 부재를 포함하되, 복수의 로브(lobe)가 물결형 벽 밀봉 부재면을 따라 배치되며 이를 형성하고, 복수의 로브는 약 1 ㎜/로브 내지 약 25 ㎜/로브(예를 들어, 약 2 ㎜/로브 내지 약 12 ㎜/로브)의 피치를 제공하며, 피치는 인접한 로브들 상의 피크들 사이의 거리이다.
도시된 다른 예시적인 필터 카트리지는 여과 매체 및 하우징 밀봉 장치를 포함하고, 하우징 밀봉 장치는 밀봉 지지구, 및 밀봉 지지구에 의해 지지되며 반경방향 지향면을 갖는 밀봉 부재를 포함하되, 반경방향 지향면이 약 1 ㎜/로브 내지 약 25 ㎜/로브(예를 들어, 약 2 ㎜/로브 내지 약 12 ㎜/로브)의 피치로 제공되는 복수의 로브를 구비한 필터 하우징 상의 물결형 벽 밀봉면에 순응할 수 있게 하기에 충분한 연성을 가지며, 피치는 인접한 로브 상의 피크들 사이의 거리이다.
공기 청정기 조립체, 그 컴포넌트, 또는 그 특징부가 본 개시에 따른 몇몇 이점을 얻기 위해 본원에 규정된 모든 상세를 포함해야 한다는 특정 요건은 없다.
도 1은 본 개시에 따른 공기 청정기 조립체의 사시도이다.
도 2는 도 1의 공기 청정기 조립체의 단면 사시도이다.
도 3은 도 1의 공기 청정기 조립체의 부분 확대 단면 사시도이다.
도 4는 필터 카트리지가 제거되어 있는, 도 1의 공기 청정기의 부분 확대 단면 사시도이다.
도 5는 도 1의 공기 청정기에 사용하기 위한 필터 카트리지의 일부의 부분 사시도이다.
도 6은 도 5의 필터 카트리지의 부분 단면 사시도이다.
도 6a는 도 5의 필터 카트리지의 단면도이다.
도 6b는 외부 지향 밀봉면의 단부도이다.
도 6c는 도 6b의 부분 근접도를 도시한다.
도 6d는 내부 지향 밀봉면의 단부도이다.
도 6e는 도 6d의 부분 근접도를 도시한다.
도 7은 도 1의 공기 청정기의 하우징의 토출관의 평면도이다.
도 8은 도 2의 공기 청정기의 필터 카트리지의 폐쇄 단부 부품의 평면도이다.
도 9는 공기 청정기 하우징 토출관과 맞물리기 전의 필터 카트리지를 나타내는, 도 1의 공기 청정기 조립체의 부분 조립 단면 사시도이다.
도 10은 전반적으로 도 1에 따른 공기 청정기 조립체를 위한 대안적인 토출관의 단부도로, 대안적인 토출관은 대안적인 필터 카트리지와 함께 사용될 수 있다.
도 11은 11-11 라인을 따른 도 10의 대안적인 토출관의 단면도이다.
도 12는 12-12 라인을 따른 도 11의 대안적인 토출관의 단면도이다.
도 13은 13-13 라인을 따른 도 11의 대안적인 토출관의 단면도이다.
도 14는 도 10의 토출관과 맞물리도록 구성되는 대안적인 필터 카트리지의 사시도이다.
도 15는 도 14의 필터 카트리지의 단부 부품의 저면도이다.
도 16은 16-16 라인을 따른 도 15의 필터 카트리지의 단면도이다.
도 17은 17-17 라인을 따른 도 16의 필터 카트리지의 단부 부품의 단면도이다.
도 18은 도 10의 토출관과 맞물리도록 구성되는 다른 대안적인 필터 카트리지의 사시도이다.
도 19는 도 18의 필터 카트리지의 측면도이다.
도 20은 도 18의 필터 카트리지의 저면도이다.
도 21은 도 10의 토출관과 맞물리도록 구성되는 필터 카트리지의 사시도이다.
도 22는 도 21의 필터 카트리지의 단부도이다.
도 23은 23-23 라인을 따른 도 22의 필터 카트리지의 단면도이다.
도 24는 24-24 라인을 따른 도 22의 필터 카트리지의 단면도이다.
도 25는 25-25 라인을 따른 도 21의 필터 카트리지의 단부 부품의 단면도이다.
도 26은 z-필터 매체를 포함하는 필터 카트리지를 이용한 대안적인 공기 청정기 조립체의 분해 단면도이다.
도 27은 예비 청정기(precleaner)를 포함하는, 도 26의 공기 청정기 조립체의 단면도이다.
도 28은 제1 필터 카트리지 및 제2 필터 카트리지를 이용한 대안적인 공기 청정기 조립체의 분해 단면도이다.
도 29는 도 28의 공기 청정기 조립체의 분해도이다.
도 30은 도 28의 공기 청정기 조립체의 분해 단면도이다.
도 31은 도 28과 일치하는 공기 청정기 조립체의 단면도이다.
도 32는 예비 청정기를 포함하는, 도 31의 공기 청정기 조립체의 단면도이다.
도 33은 본 개시의 공기 청정기 조립체에 사용될 수 있는 대안적인 매체 팩의 사시도이다.
도 34는 본 개시의 공기 청정기 조립체에 사용될 수 있는 대안적인 매체 팩의 사시도이다.
도 35는 본 개시의 공기 청정기 조립체에 사용될 수 있는 대안적인 매체 팩의 평면도이다.
도 35a는 도 35의 매체 팩의 저면도이다.
도 35b는 도 35의 매체 팩의 측면도이다.
도 36은 본 개시의 공기 청정기 조립체에 사용될 수 있는 대안적인 매체 팩의 단부도이다.
도 37은 본 개시의 공기 청정기 조립체에 사용될 수 있는 대안적인 매체 팩의 사시도이다.
도 38a는 본 개시의 공기 청정기 조립체에 사용될 수 있는 대안적인 매체 팩의 사시도이다.
도 38b는 도 38a의 매체 팩의 부분 단부도이다.
도 38c는 본 개시의 공기 청정기 조립체에 사용될 수 있는 대안적인 매체 팩의 부분 단부도이다.
도 39는 본 개시의 공기 청정기 조립체에 사용될 수 있는 대안적인 매체 팩의 부분 단부도이다.
도 40은 본 개시의 공기 청정기 조립체에 사용될 수 있는 대안적인 매체 팩의 부분 단부도이다.
도 41은 본 개시의 공기 청정기 조립체에 사용될 수 있는 대안적인 매체 팩의 부분 단부도이다.
도 42a는 본 개시의 공기 청정기 조립체에 사용될 수 있는 대안적인 필터 요소의 단부도이다.
도 42b는 42B-42B 라인을 따른 도 42a의 필터 요소의 단면도이다.
본원에는, 예시적인 필터 조립체, 필터 카트리지, 그 특징부 및 컴포넌트가 설명 및 도시되어 있다. 다양한 특정 특징부 및 컴포넌트가 상세히 규정된다. 다수가 이점을 제공하기 위해 적용될 수 있다. 그러나, 다양한 개별 특징부 및 컴포넌트가, 본 개시에 따른 몇몇 이점을 제공하기 위해, 설명된 모든 특징 및 특성을 가지고 전체 조립체에 적용되어야 한다는 특정 요건은 없다.
복수의 구현예가 도시 및 설명되는 것을 주목한다. 구현예들은 도시된 특징부에 대해 배타적인 것으로 의도되지 않는다. 즉, 필요시, 일 구현예의 선택된 특징부가 다른 구현예들 중 하나 이상에 유리하게 적용될 수 있다. 많은 예에서, 도시된 필터 조립체는 예를 들어 내연기관의 흡입 공기를 여과하는 데에 사용되는 공기 청정기 조립체이다. 필터 조립체가 크랭크케이스 통기 필터 조립체인 추가 구현예들이 설명되는데, 여기서 필터 카트리지는 통상적으로 미립자 및 액체 오염물을 모두 포함하는 크랭크케이스 블로바이 가스를 여과하는 데에 사용된다. 여과되는 캐리어단이 가스(공기 또는 크랭크케이스 통기 가스)이므로, 두 유형의 필터 조립체는 일반적으로 "가스 필터 조립체"이다. 본원에 설명된 기술은 통상적으로 가스 여과를 위한 응용에 사용되지만, 이들은 필요시 다른 물질, 예를 들어 액체의 여과에 사용될 수 있다.
도 1의 참조 번호 1은 전반적으로 본 개시에 따른 필터 조립체, 예를 들어 공기 청정기 또는 공기 청정기 조립체 또는 장치를 나타낸다. 필터 조립체(이 예에서는, 공기 청정기 조립체; 1)는 하우징(2)을 포함한다. 하우징(2)은 측벽(2s)을 정의하며: 제1 바디 또는 하우징 섹션(3); 및 제2 바디 섹션 또는 액세스 커버(4)를 포함한다. 도시된 예에서, 액세스 커버(4)는 제1 바디 섹션(3)에 착탈 가능하게 고정되지만, 대안도 가능하다. 또한, 도시된 예의 경우, 커버 섹션(4)과 바디 섹션(3)의 부착은 비틀림 잠금 장치(5)에 의해 이루어지지만, 대안도 가능하다. 예시적인 비틀림 잠금 장치(5)는 2015년 6월 2일에 출원된 미국 가출원번호 62/184,567에 도시되어 있고, 그 개시내용은 본원에 참조로 포함된다. 커버 섹션(4)은 예를 들어 오버 센터 래치와 같은 래치에 의해 바디 섹션(3)에 고정될 수 있다.
일반적으로, 공기 (가스) 청정기(1)는 공기 (가스) 유동 유입 장치(7)를 포함한다. 도시된 예에서, 공기 유동 유입 장치(7)는 바디 섹션(3) 상의, 7t로 표시된 유입관이다. 도시된 특정 유입관(7t)은 측면 접선 유입구로 구성된다. 즉, 가스 유동은 하우징 중심축(X)을 향해 바로 지향되는 것이 아니라, 하우징(2)의 내벽에 대해 접선방향으로 지향된다. 대안적인 유입 장치, 위치, 및 방향도 가능하다. 그러나, 도시된 접선방향 유입 장치가 이하에 논의되는 이유로 편리하고 유리하다.
8에는, 관(9)을 포함하는 먼지/물 배출 장치가 하우징(2) 상에 도시되어 있다. 도시된 예에서, 관(9)은 액세스 커버(4)의 일부를 포함하지만, 대안도 가능하다. 관(9)은 도시된 예에서 공기 청정기와 함께 널리 사용되는 유형의 덕빌(duck-billed) 밸브를 포함하는 소개 밸브 장치(10)에 의해 덮여 있다(예를 들어, 본원에 참조로 포함되는 WO 2006/06241 A1; U.S. 6,419,718 B1; 및 U.S. 8,864,866을 참조한다). 대안적인 소개 밸브 장치도 사용될 수 있다.
15에는, 토출관 또는 유동관이 하우징 바디 섹션(3)의 나머지 부분에 위치되는 하우징(2)의 부분으로 도시되어 있다. 관(15)은 하우징 바디(3)와 일체로 형성될 수 있지만, 토출관(15)은 하우징 바디(3)에 스냅-핏되거나 달리 부착되는 별개의 부품일 수 있다.
작동시, 여과될 공기(가스)는 유입관(7t)을 통해 공기 청정기 조립체에 들어간다. 결국에는, 공기는 하우징(2)의 내부(2i)에 위치되는 필터 카트리지 장치의 필터 매체를 통과한다. 공기 필터 카트리지의 매체를 통과한 후에, 여과된 공기는 토출관(15)을 통해 하우징을 빠져나가도록 지향된다. 토출관(15)으로부터, 여과된 공기는 엔진 시스템의 공기 흡입구 또는 터보 시스템과 같은 하류 설비로 지향된다.
도시된 특정 공기 청정기(필터) 조립체(1)는 선택적인 예비청정기단을 포함한다. 예비청정기단은 유입관(7t)에서 하우징(2)의 내부(2i)까지 접선방향으로 공기를 지향시킴으로써 부분적으로 제공된다. 이후, 공기는 조립체(1)의 내부 주위에서 사이클론 패턴으로 지향될 것이다. 이는 측벽(2s)의 내표면에 대해 공기 스트림 내에 포함된 물 또는 먼지 입자 중 일부를 강제하는 경향이 있을 것이다. 공기 스트림으로부터 분리된 이러한 물질은 결국에는 관(9)으로 이동되어 들어갈 것이며, 이로부터 밸브(10)를 통해 배출이 일어난다.
도시된 특정 공기 청정기 조립체(1)는 다양한 배향으로, 예를 들어, 중심축(X)이 수직으로 지향되거나, 대안적으로 중심축(X)이 수평으로 지향되거나, 수직과 수평 사이의 임의의 각도로 지향되도록 장착될 수 있도록 구성된다. 이는 토출관(9)을 하부로 지향시킴으로써 용이하게 된다.
하우징 바디 섹션(3)은 그 위에 장착 패드 장치를 포함할 수 있다. 장착 패드 장치는 하우징(2)의 나머지 부분과 일체로 형성될 수 있거나, 별개의 부품일 수 있다. 장착 패드 장치는 공기 청정기(1)와 함께 사용되는 설비 상의 제자리에 하우징(2)을 고정하는 데에 도움이 되도록 사용될 수 있다. 하우징 섹션(3) 상에 장착 패드 장치를 구비함으로써, 하우징 섹션(3)은 서비스 중에 다른 시스템 상에 또는 볼트에 의해 설비 상의 제자리에 유지될 수 있되, 액세스 커버(4)는 편리한 서비스를 위해 바디 섹션(3)에 착탈 가능하게 고정된다. 하우징 섹션(3)의 일부로 사용될 수 있는 예시적인 장착 패드 장치가 U.S. 8,864,866에 개시되어 있고, 그 개시내용은 본원에 참조로 포함된다.
제한 표시기(15r)를 위한 압력 탭이 선택적으로 공기 청정기 조립체(1)와 함께 사용될 수 있다.
WO 2006/06241 A1; WO 2009014988; U.S. 6,419,718 B1; 및 U.S. 8,864,866에 도시 및 설명된 것들을 비롯한 추가 공기 청정기 조립체들이 본 개시와 함께 사용될 수 있고, 그 개시내용은 본원에 참조로 포함된다.
이제 도 2를 참조하면, 공기 청정기 조립체(1)의 단면도가 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 하우징 내부(2i)에 위치되는 필터 카트리지(25) 및 필터 카트리지(27)를 볼 수 있다. 필터 카트리지(25)는 이하에 보다 상세히 설명될 것이다. 일반적으로, 카트리지(25)는 여과될 공기가 조립체(1)를 빠져나갈 수 있기 전에 통과하는 필터 매체(26)의 연장부를 포함하는 서비스 가능한 컴포넌트이다. 또한, 필터 카트리지(27)는 이하에 보다 상세히 설명될 것이다. 일반적으로, 카트리지(27)는 여과될 공기가 조립체(1)를 빠져나가기 전에 통과하는 필터 매체(28)의 연장부를 포함하는 서비스 가능한 컴포넌트이다. 필터 카트리지(25)는 제1(예를 들어, 주) 필터 카트리지 또는 요소로 지칭될 수 있고, 필터 카트리지(27)는 제2(예를 들어, 부 또는 보안) 필터 카트리지 또는 요소로 지칭될 수 있다. 본원에 논의된 필터 카트리지들의 구현예들의 다양한 특징부가 주 및 부 필터 카트리지 둘 다에 적용될 수 있고, 달리 나타내지 않는 한, 이와 같은 논의는 주 또는 부 필터 카트리지에만 제한되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 게다가, 본원에 논의된 필터 카트리지들의 특정 구현예들의 다양한 특징부가 다른 구현예들에 적용될 수 있고, 문맥상 명백하거나 달리 나타내지 않는 한, 이와 같은 논의는 설명되는 특정 구현예에만 제한되는 것으로 해석되지 않아야 한다.
카트리지들(25, 27)을 참조하여 본원에 사용된 "서비스 가능한 컴포넌트"라는 용어에 의해, 카트리지들(25, 27)은 공기 청정기 조립체(1) 내에서 착탈 가능하며 교체 가능하도록 의도된다. 따라서, 매체(26 및/또는 28)가 사용 중에 막힘에 따라, 카트리지(25) 및/또는 카트리지(27)는 제거될 수 있고, 개조되거나 교체될 수 있다.
도 2를 참조하면, 하우징(2)은 필터 카트리지(25)의 선택된 부분을 둘러싸는 선택적인 차폐 장치(29)를 포함하는 것을 알 수 있다. 차폐 장치(29)는 차폐물(30)과 외부 측벽(32) 사이에 환형부(31)를 형성하기 위해 이 위치에서 카트리지(25)의 일부를 둘러싸도록 배향되는, 하우징 바디 섹션(3) 내의 제1 차폐 섹션(30)을 포함한다. 유입구(7)로부터의 공기가 사이클론 패턴으로 유입 개구(7a) 및 환형부(31) 내로 지향된다. 차폐물(30)은, 공기가 적어도 부분적으로 사이클론 패턴을 통해 차폐물(30)을 지나 액세스 커버(4)를 향한 방향으로 이동한 후까지, 환형부(31) 내에서 유입 공기에 의해 운반되는 먼지 및 다른 물질과 매체(26)의 직접적인 충돌을 방지한다.
도 2에는, 차폐 장치(29)의 제2 차폐 섹션이 액세스 커버(4) 내에 참조 번호 33으로 표시되어 있다. 제2 차폐 섹션(33)은 차폐물(33)과 섹션(4)의 측벽(35) 사이에 환형부(34)를 정의한다. 37에는, 하우징 내부(2i)에서 관(9)의 내부(9i)까지의 측벽(2)의 출구 또는 토출 개구가 도시되어 있다. 출구 또는 토출 개구(37)는 환형부(34)와 소통된다. 차폐물(33)은 개구(37)를 통해 먼지 배출 장치(8) 내로 먼지 및 다른 물질을 제거하는 것을 용이하게 하는 데에 도움이 된다.
섹션들(30, 33)과 유사한 하나 이상의 차폐물을 갖는, 차폐 장치(29)와 유사한 차폐 장치의 사용은 많은 공기 청정기 장치에서 일반적이다(예를 들어, WO 2006/06241 A1; WO 2009/014988; USSN 61/446,653; USSN 61/473,296; U.S. 6,419,718 B1; 및 U.S. 8,864,866을 참조하는데, 그 개시내용은 본원에 참조로 포함된다). 유사한 특징부 및 원리가 이에 사용될 수 있다.
차폐 장치(29) 및 먼저 배출 장치(8)의 사용은, 공기가 필터 카트리지(25)에 들어가기 전에(제2 단) 공기로부터 물 및 더 큰 입자를 분리하는 제1 예비청정기단을 갖는, "이중단" 또는 "2단" 공기 (가스) 청정기를 원하는 많은 응용과 일치함을 주목한다. 그러나, 이와 같은 특징부는 일반적으로 선택적이며, 본 개시의 원리 중 다수가 이와 같은 2단 구성 또는 예비청정기단을 갖지 않는 공기 청정기에 적용될 수 있다. 필터 카트리지(25)의 하류에 제2 필터 카트리지(27)가 있고, 그에 따라 공기는 공기 토출구(15)를 통해 빠져나가기 전에 필터 카트리지(25)와 필터 카트리지(27) 둘 다를 통과한다. 공기 청정기 조립체(1)는 필터 카트리지(25) 단독으로, 필터 카트리지(27) 단독으로, 또는 도 2에 도시된 바와 같이 함께 제공되는 필터 카트리지(25) 및 필터 카트리지(27) 둘 다로 작동될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
앞서 나타낸 바와 같이, 일반적인 공기 청정기 구성(필터 조립체) 및 작동에 관해 도 1 및 도 2와 관련하여 이미 식별 및 논의된 특징부는 주지의 특징부이며, 그 형태들이 다양한 시스템에 사용되었다. 도 1 및 도 2의 본 공기 청정기의 특정의 고유한 특성은 필터 카트리지의 특정 특징부에 관한 것이며, 특히 공기 청정기 조립체(1)의 나머지 부분과 이의 맞물림에 관한 것이다. 이 장에서는, 이에 관한 선택된 특징부가 논의된다.
일반적으로, 다시, 카트리지들(25, 27)은 서비스 가능한 컴포넌트들이다. 즉, 이들은 공기 청정기(1)의 수명을 통해 제거 및 교체될 수 있다. 카트리지들이 서비스 가능한 컴포넌트들이 될 수 있도록, 그리고 미여과 공기가 카트리지(25) 및/또는 카트리지(27)를 우회하여 토출관(15)에 들어가지 않도록(이는 엔진 손상을 야기할 수 있다), 해제 가능한 밀봉부가 카트리지(25)와 하우징(2) 사이, 및 카트리지(27)와 하우징 사이에 필요하다.
필터 카트리지(25)는 일반적으로 제1 및 제2 양 매체 단부(41, 42) 사이에 연장되는 여과 매체(26)를 포함한다. 제1 매체 단부(41)는 제1 단부 부품(예를 들어, 캡; 45)에 의해 맞물려진다. 제2 매체 단부(42)는 제2 단부 부품(예를 들어, 캡) 또는 부품(46)에 의해 맞물려진다. 그러므로, 매체(26)는 양 단부 캡(예를 들어, 단부 부품; 45, 46) 사이에 연장된다.
도시된 예의 경우, 필터 매체(26)는 대략 공기 청정기(1) 및 카트리지(25)의 중심축(X) 주위에서 개방된 필터 내부(26i)를 둘러싸도록 구성되지만, 본원에 설명되는 선택된 기술과 함께 대안도 가능하다. 매체(26)는 주름형 매체일 수 있지만, 대안도 가능하다. 매체(26)는 필요시 도시된 바와 같이 원통형 패턴으로 구성될 수 있지만, 대안도 가능하다. 예를 들어, 매체(26)는 양 단부(41, 42) 사이의 연장부에서 어느 정도 원추형일 수 있다. 또한, 매체는 비원형 내부 및/또는 외부 둘레를 가지고 구성될 수 있다; 예를 들어, 직사각형, 타원형, 또는 다른 단면 구성도 가능하다. 일부 구현예들에서, 매체는 이러한 다양한 구성을 달성하기 위해 중앙 플리넘 주위에 배치된다.
제2 단부 부품(예를 들어, 캡; 46)은 통상적으로, 매체(26)의 단부(42) 및 필터 내부(26i)를 폐쇄하도록, 제2 단부(42)에서 매체(26)를 완전히 가로질러 연장되는 폐쇄 단부 부품 또는 캡이지만, 본원에 설명되는 선택된 기술과 함께 대안도 가능하다. 즉, 도시된 예의 경우, 단부 부품(46)은 폐쇄 단부 부품, 즉 개방된 필터 내부(26i)와 소통되는 개구가 관통되지 않는 단부 부품이다.
한편, 제1 단부 부품 또는 캡(45)은 개방 단부 부품이다. 즉, 이는 이 예에서 개방된 필터 내부(26i)를 통해 매체와 소통되는 중앙 개구(50)를 둘러싸며 정의한다. 통상의 사용시, 개구(50)는 여과된 공기를 위한 매체, 예를 들어 개방된 필터 내부(26i)로부터의 공기 유동 토출 개구이다. 여과 중에 반대 방향의 가스 유동을 갖는 대안적인 응용에서, 개구(50)는 유입 개구일 수 있다. 일반적으로, 이는 가스 유동 개구이다.
도시된 예의 경우, 제1 단부 부품(45)은 외부 둘레(26x)에서 내부 둘레(26o)까지 카트리지(25)의 모든 매체(26)를 완전히 가로질러 연장된다. 제1 단부 부품(45)은 통상적으로 하나의 중앙 개구(50)만이 관통되어 있다.
다시, 액세스 커버(4)가 하우징 바디 섹션(3)으로부터 제거될 때, 카트리지(25)의 설치 또는 제거를 위해, 내부(2i)에 대한 액세스가 제공된다. 이후, 필터 카트리지(25)는 토출관(15) 내로의 미여과 공기의 유동을 방지하기 위해 하우징(2)에 대해 적절하게 착탈 가능하게 밀봉될 필요가 있다. 이를 제공하기 위해, 카트리지(25)는 제1 (또는 하우징) 밀봉 장치(55)를 구비한다.
하우징 밀봉부 또는 제1 밀봉 장치(55)와 하우징(2) 사이의 예시적인 상호작용이 미국 특허 8,864,866에 기재되어 있고, 그 전체 개시내용이 본원에 참조로 포함된다.
제1 하우징 밀봉부 또는 제1 밀봉 장치(55), 및 제1 단부 부품(예를 들어, 45)의 특징부와 관련하여, 도 3 및 도 4를 주목한다. 제1 밀봉 장치(55)는 해제 가능한 밀봉을 위해 제1 카트리지 밀봉면(58)으로 지칭되는 공기 청정기 조립체(1)의 부분과 맞물리도록 지향되는 반경방향 지향 밀봉부 또는 밀봉면(55s)을 정의하는 것을 알 수 있다. 도시된 바와 같이, 제1 밀봉 장치(55)는 제1 필터 카트리지(25)가 필터 조립체(1) 내에 설치될 때 제1 카트리지 밀봉면(58)과 함께 외부 지향 반경방향 밀봉부를 형성한다.
계속 도 3을 참조하면, 구조(58)와 함께 밀봉부를 형성하는 제1 밀봉 장치(55)의 표면(55s)은 대략 반경방향 지향면임을 이해할 것이다. 그러므로, 제1 밀봉 장치(55)는 반경방향 지향 밀봉부로 지칭될 수 있다. 이런 맥락에서 "반경방향"에 의해, 밀봉부 또는 밀봉면(및 밀봉 중의 밀봉면의 압축)은 대략 중심축(X)을 향해 또는 그 반대 방향으로(즉, 중심축 주위에 또는 이를 중심으로) 지향되도록 의도된다. 도시된 예에서 특정 표면(55s)은 중심축(X)에 대해 반경방향 외부로 지향되며, 그에 따라 밀봉 장치(55)는 "반경방향 외부 지향"으로 규정될 수 있다. 그러나, 반경방향 내부 지향 밀봉부가 본 개시에 따른 일부 원리와 함께 사용될 수 있음을 주목한다.
밀봉부 또는 밀봉면을 반경방향 외부 지향 또는 반경방향 내부 지향으로 규정하는 것은 밀봉부에 작용하는 힘이 중심축(X)을 통해 정확히 일직선을 이루지 않을 수도 있는 상황을 포함한다는 것을 이해해야 한다. 즉, 중심축(X) 주위의 또는 이를 중심으로 한 밀봉면의 형상 또는 곡률로 인해, 밀봉면을 따른 임의의 특정점에서 밀봉부를 압축하는 힘은 중심축(X)의 일측 또는 타측을 향해 지향된 방향으로 해소될 수 있다. 일반적으로, 밀봉면은 (대략 중심축(X)에 대향하며 내부 지향된) 밀봉 부재의 내측 또는 (대략 중심축(X)의 반대 방향에 대향하며 외부 지향된) 밀봉 부재의 외측에 있다. 밀봉 부재 상의 힘의 방향은 하기 논의에서 명백하다. 이는, 밀봉 부재 상의 힘이 중심축(X)에 대략 평행한 방향으로 적용되며, 밀봉면이 중심축(X)에 대략 수직인 축방향 밀봉부와 대조적이다.
도시된 예에서, 하우징 밀봉 장치(55)는 단부 부품(예를 들어, 캡; 45)의 일부를 포함하는 것을 주목한다. 보다 일반적으로, 특정 하우징 밀봉 장치가 단부 부품의 일부를 포함하든 아니든, 하우징 밀봉 장치는 필터 카트리지 상에 장착되며 하우징에 대해 해제 가능하게 밀봉되도록 구성된다.
본원에 설명된 바람직하고 유리한 하우징 밀봉 장치는 일반적으로 "비클램프(non-clamp)" 또는 "무클램프(clampless)" 하우징 밀봉 장치이다. 이에 의해, 상기 밀봉 장치는, 하우징 밀봉 장치 주위에 소정 유형의 클램프 또는 커넥터를 조일 필요 없이, 카트리지가 하우징에 삽입됨에 따라 구축되도록 의도된다.
도시된 예시적인 제1 밀봉 장치(55)의 특정 특징부가 이하에 보다 상세히 설명된다.
일반적으로, 도 3에 도시된 특정 장치의 경우, 밀봉 장치(55)가 제1 밀봉 장치(55)를 형성하기 위해 착탈 가능하게 맞물리는 표면(58)은 도 2의 액세스 커버(4)를 향해 하우징(2)의 축방향 내부로 지향되는 밀봉 플랜지(60)를 포함한다.
이제 도 2 내지 도 4를 참조하면, 내부 상세를 나타내기 위해 카트리지(25)의 부분 단면도가 도시되어 있다. 특히, 제1 단부 부품(예를 들어, 캡; 45)을 참조한다. 통상의 바람직한 장치에서, 단부 부품(예를 들어, 캡; 45)은 밀봉 지지구(62)를 포함하고, 그에 따라 성형된 밀봉 부재(64)가 밀봉 지지구(62)와 제1 카트리지 밀봉면(58) 사이에 압축된다. 바람직하게는, 표면(55s)에서의 밀봉 장치(55)에 대한 밀봉 압력은, 반경방향 압축 가능 재료를 제공함으로써, 바람직하게는 (그리고 선택적으로는) 단부 부품(예를 들어, 캡; 45) 내에 상대적으로 강성의 반경방향 지지 장치(예를 들어, 밀봉 지지구(62))를 내장함으로써, 관리된다.
일부 구현예들에서, 밀봉 장치(55)를 위한 지지를 제공하는 지지 장치는 단부 부품(예를 들어, 캡) 성형부(45) 내에 내장되는 "예비성형체(preform)"이다. 이런 맥락에서 "예비성형체"에 의해, 지지 장치 또는 구조, 즉 예비성형된 또는 예비성형 컴포넌트가 카트리지(25)의 조립체에 사용되도록 의도된다. 통상적으로, 예비성형 컴포넌트는 플라스틱으로 성형되지만, 대안도 가능하다. 통상적으로, 예비성형 컴포넌트는 제2 단부 부품(예를 들어, 캡; 45)을 향해 연장되는 구조에 고정되지만, 대안도 가능하다. "예비성형체"가 형성될 수 있고, 밀봉 장치(55)는 성형 또는 다른 기술에 의해 예비성형체에 적용될 수 있다.
밀봉 지지구(62)는 통상적으로, 표면(55s)과 지지구(62) 사이의 영역에서 단부 부품(예를 들어, 캡) 재료의 반경방향 압축량이 적어도 5%, 통상적으로 적어도 15%, 바람직하게는 적어도 약 25%의 최소 압축을 가지며, 통상적으로 약 75% 미만의 최대 압축을 가지는 방식으로, 중심축(X)을 향한 반경방향으로의 표면(55s)의 압축이 지지구(62)에 의해 백업되게 하는 위치에 제1 밀봉부(55)를 형성하는 밀봉 재료 내에, 내장된다. 통상적으로, 이를 달성하기 위해, 밀봉 지지구(62)는 최대 25 ㎜ 이하, 대개는 15 ㎜ 이하의 거리만큼 표면(55s)으로부터 위치되거나 이격되고, 통상적으로 간격량은 약 3 내지 15 ㎜의 범위이다. 이런 맥락에서 간격량은 최대 간격, 즉 밀봉 지지구(62)와, 표면(55s)이 압축에 의해 왜곡되지 않을 때, 표면(55s) 중, 밀봉 지지구(62)로부터 반경방향으로 가장 멀리 있는 부분 사이의 거리를 가리키도록 의도된다. 밀봉 지지구(62)가 있는 이러한 유형의 장치 및 밀봉 장치(55)는 지지식 밀봉부로 지칭될 수 있다.
이제 도 2, 도 3, 및 도 5 내지 도 9에 도시된 필터 카트리지(27)를 참조하면, 필터 카트리지(27)는 제2 필터 요소로 지칭될 수 있다. 일부 구현예들에서, 제1 필터 카트리지(25)가 제거되고 새로운 또는 개조된 필터 카트리지로 교체되는 필터 조립체(1)의 서비스 중에, 제2 필터 요소(27)는 먼지 또는 파편이 토출관(15)에 들어가는 것을 방지한다. 게다가, 제1 필터 카트리지(25)의 오작동의 발생시, 제2 필터 카트리지(27)는 먼지 또는 파편이 토출관(15)에 들어가는 것을 방지할 수 있다. 그러나, 앞서 논의된 바와 같이, 설명된 특징부는 제1 또는 제2 필터 카트리지에만 제한되는 것으로 해석되지 않아야 한다.
제2 필터 카트리지(27)는 제1 단부(80), 제2 단부(82), 및 제1 단부(80)와 제2 단부(82) 사이에 연장되는 여과 매체(28)를 포함한다. 도시된 예시적인 제2 필터 카트리지(27)에서, 제1 단부(80)는 제1 단부 부품(예를 들어, 캡; 84)을 포함하고, 제2 단부(82)는 제2 단부 부품(예를 들어, 캡; 86)을 포함한다. 제2 필터 카트리지(27)는 필요시 제2 단부 부품(86) 없이 제공될 수 있다. 즉, 제2 필터 카트리지(27)는 매체가 제2 단부(82) 상에서 연장되도록 제공될 수 있다. 또한, 제2 필터 카트리지(27)는 가스(공기)가 여과 매체(28)를 통과하는 동안 이를 지지하는 데에 도움이 되도록 제1 단부(80)에서 제2(82)까지 연장되는 지지 구조(90; 예를 들어, 스크린과 같은 라이너)를 구비할 수 있다. 여과 매체(28)는 제1 및 제2 단부 부품(84, 86) 내에 내장될 수 있다. 또한, 여과 매체(28)를 위한 지지 구조(90)는 제1 및 제2 단부 부품(84, 86) 내에 내장될 수 있다.
제2 필터 카트리지(27)는 여과 매체(28)가 개방된 필터 내부(28i)를 둘러싸도록 구성되도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 매체(28)는 주름형 매체 또는 비주름형 매체로 제공될 수 있다. 매체(28)는 필요시 도시된 바와 같이 원통형 패턴으로 구성될 수 있지만, 대안도 가능하다. 예를 들어, 매체(28)는 양 단부(80, 82) 사이의 연장부에서 어느 정도 원추형일 수 있다. 또한, 매체는 비원형 내부 및/또는 외부 둘레를 가지고 구성될 수 있다. 예를 들어, 매체는 타원형, 원형, 또는 다른 단면 구성을 갖도록 구성될 수 있다.
제2 단부 부품(예를 들어, 캡; 86)은 필터 내부(28i)의 여과 매체(28)의 제2 단부(82)를 폐쇄하도록, 제2 단부(82)에서 매체(28)를 완전히 가로질러 연장되는 폐쇄 단부 부품으로 제공될 수 있다. 제2 단부 캡(86)의 예시적인 평면도가 예를 들어 도 8에 도시되어 있다. 제2 단부 캡(86)은 제2 필터 카트리지(27)와 제1 필터 카트리지(25) 사이의 축방향 압축을 제공하는 데에 도움이 되는 돌출부들(86p)을 포함할 수 있다.
제2 단부 부품(예를 들어, 캡; 86)은 폐쇄 단부 부품 또는 캡, 즉 개방된 필터 내부(28i)와 소통되는 개구가 관통되지 않는 단부 캡으로 규정될 수 있다. 다양한 대안적인 구성에서, 제2 단부(82)는 단부 캡 없이 제공될 수 있다. 제2 단부 캡(86)이 없는 제2 필터 요소(27)의 일 변형예에서, 여과 매체(28)는 제2 단부(82) 상에서 연장되며 이를 둘러싼다. 즉, 여과 매체(28)는 제2 단부(82)에서 폐쇄부를 형성하여, 미여과 공기가 개방된 필터 내부(28i)에 들어가는 것을 방지한다. 대안에서, 제2 단부(82)는 제2 필터 요소 지지 구조 상에 장착되는 밀봉 장치를 구비할 수 있는데, 지지 구조는 제2 필터 카트리지(27)의 제2 단부(82)에 대응하는 폐쇄 단부를 포함한다. 지지 구조의 나머지 부분은 이를 통한 가스(공기)의 유동에 개방될 것이다. 그러나, 지지 구조의 폐쇄 단부는, 제2 필터 카트리지(27)의 제2 단부에 있는 밀봉부와 함께, 미여과 공기가 개방된 필터(28i)에 들어가는 것을 방지한다. 이와 같은 장치는 본원에 참조로 포함되는 WO 2008/045326 및 WO 2009/014986에 개시되어 있다.
제1 단부 부품(예를 들어, 캡; 84)은 지지구(92) 및 제2 밀봉 부재(94)를 포함할 수 있다. 지지구(92)는 지지 구조(90)의 일부로 제공될 수 있거나, 지지구(92)는 플라스틱 예비성형체와 같은 별개의 컴포넌트로 제공될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 지지구(92)는 지지 구조(90)의 일부일 수 있다. 즉, 지지 구조(90)는 하우징(2)과 밀봉 관계로 제공될 때 제2 밀봉 부재(94)를 지지하는 데에 도움이 되기에 충분한 양만큼 제2 밀봉 부재(94) 내로 연장된다. 지지 구조(90)(및/또는 지지구(92))와 제2 밀봉 부재(94)의 조합은 제1 단부 캡(84)을 형성할 수 있다. 지지구(92)는 제2 필터 카트리지 밀봉 영역(110)의 제2 필터 카트리지 밀봉면(112)과 맞물릴 때 제2 밀봉 부재(94)를 지지하는 데에 도움이 된다. 제2 밀봉 부재(94)는 제2 필터 카트리지(27)를 위한 하우징 밀봉 장치로 지칭될 수 있다. 일반적으로, 제2 밀봉 부재(94)는 지지구(92) 상에 성형될 수 있고, 외부 지향 밀봉면(96)을 제공한다. 성형될 때, 제2 밀봉 부재(94)는 지지구(92)의 외측에 외부 섹션(94o) 및 지지구(92)의 내측에 내부 섹션(94i)을 구비하도록 제공될 수 있다.
제2 밀봉 부재(94)는 지지구(92)의 선단부 상에서 연장되는 부분(94t)을 포함할 수 있다. 또한, 제2 밀봉 부재(94)는 복수의 반경방향 외부 돌출 및 축방향 연장 섹션(98) 및/또는 (예를 들어, 이와 교번되는) 반경방향 내부 돌출 및 축방향 연장 섹션(99)을 포함할 수 있다. 도 6a에 도시된 구현예에서, 반경방향 내부 돌출 및 축방향 연장 섹션(99)과 교번되는 복수의 반경방향 외부 돌출 및 축방향 연장 섹션(98)은 제2 밀봉 부재(94)의 (지지구(92) 외측의) 외부 섹션(94o) 상에 위치된다. 대안적인 구현예들에 도시된 바와 같이, 제2 밀봉 부재는 제2 밀봉 부재(94)의 (지지구(92) 내측의 내부 섹션(94i)과 같은) 내부 섹션 상에 위치되는 복수의 반경방향 내부 돌출 및 축방향 연장 섹션 및/또는 (예를 들어, 이와 교번되는) 반경방향 외부 돌출 및 축방향 연장 섹션을 구비할 수 있다. (외부 섹션(94o)에 위치하든 내부 섹션(94i)에 위치하든) 복수의 반경방향 외부 돌출 및 축방향 연장 섹션(98) 및/또는 (예를 들어, 이와 교번되는) 반경방향 내부 돌출 및 축방향 연장 섹션(99)의 구성은 "물결형 벽 밀봉 부재면(95)"으로 지칭될 수 있다. 일부 구현예들에서, 물결형 벽 밀봉 부재면 형상은 필터 요소가 예를 들어 공기 청정기의 하우징에 도입되기 전에 밀봉 부재에 형성된다. 다른 구현예들에서, 밀봉 부재는 예를 들어 공기 청정기의 하우징에 도입될 때 하우징의 밀봉면과 밀봉 부재 사이의 상호작용의 결과로 물결형 벽 밀봉 부재면 형상을 취한다.
물결형 벽 밀봉 부재면(95)은 외부 대향 반경방향 밀봉부 또는 내부 대향 반경방향 밀봉부로 제공될 수 있다. 도 5 및 도 6a에 도시된 구현예에서, 물결형 벽 밀봉 부재면(95)은 외부 대향 반경방향 밀봉부로 도시되어 있다. 도 6b 및 도 6c는 또한 반경방향 내부 돌출 및 축방향 연장 섹션(99)과 교번되는 복수의 반경방향 외부 돌출 및 축방향 연장 섹션(98)을 갖는 외부 지향 물결형 벽 밀봉 부재면(95)의 구현예를 도시한다. 도 6b 및 도 6c에서, "외부(outwardly)" 및 "내부(inwardly)"는 기준선(r)과 관련하여 참조될 수 있다. 도 6d 및 도 6e에 도시된 구현예는 반경방향 내부 돌출 및 축방향 연장 섹션(99')과 교번되는 복수의 반경방향 외부 돌출 및 축방향 연장 섹션(98')을 갖는 내부 지향 물결형 벽 밀봉 부재면(95')을 포함한다. 도 6d 및 도 6e에서, "외부" 및 "내부"는 기준선(r)과 관련하여 참조될 수 있다. 제1 및 제2 필터 카트리지를 구비한 구현예들에서, 제1 필터 카트리지 물결형 벽면은 제2 필터 카트리지 물결형 벽면과 축방향으로 일치할 수 있다.
도 6a의 구현예에서, 제2 밀봉 부재(94)는 중앙 개방 체적(15i) 주위의 둘레에서 연장된다. 중앙 개방 체적(15i)은 개방된 필터 내부(28i)와 소통될 수 있다. 도시된 구현예에서, 필터 조립체(1)의 작동 중에, 제2 필터 카트리지(27)가 설치될 때, 공기는 여과 매체(28)를 통해 개방된 필터 내부(28i)로 전달된 후, 중앙 개방 체적(15i)을 통해 토출관(15)으로 전달된다. 다른 구현예들에서, 유동 방향은 반전될 수 있다.
"물결형 벽 밀봉 부재면"은 축방향으로 연장되는 외부 돌출 및 내부 돌출 섹션들을 구비한 것으로 규정된다. 이러한 섹션들이 축방향으로 연장되기 때문에, 하우징 밀봉면의 내부 및 외부로 밀봉 부재들을 축방향으로(중심축(X)을 따른 방향으로) 이동시켜, 반경방향 밀봉부를 형성할 수 있다. 또한, 외부 돌출 및 내부 돌출 섹션들이 축방향으로 연장되기 때문에, 필터 요소는 설치될 때(예를 들어, 반경방향 밀봉부가 형성될 때) 중심축(X)을 중심으로 한 회전에 저항한다. 밀봉면은 축방향으로 연장되는 외부 돌출 및 내부 돌출 섹션들을 구비한 상보적인 "물결형 벽 밀봉 하우징면"과 상호작용하도록 구성된다. 예시적인 물결형 벽 밀봉 하우징면은 도 4에 밀봉면(112)으로 도시되어 있다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 일부 구현예들에서, 물결형 벽 밀봉 부재면(95)은 비물결형 벽 지지구(92)에 의해 지지되는 밀봉 부재의 일부로 제공될 수 있다. 그러나, 일부 구현예들에서, (예를 들어, 밀봉 부재가 매체의 축방향 단부 및/또는 지지 구조를 넘어 연장되고, 플라스틱 예비성형체와 같은 별개의 컴포넌트를 포함하지 않는 구현예에서와 같이) 밀봉 부재는 지지구를 포함하지 않는다. 비물결형 벽 지지구는 물결형 벽 밀봉 부재면이 외부 지향 반경방향 밀봉부로 제공된 경우 및 내부 지향 반경방향 밀봉부로 제공된 경우 물결형 벽 밀봉 부재면을 지지하는 데에 사용될 수 있다. 일부 구현예들에서, 벽 지지구의 형상은 밀봉 부재면의 형상과 상이하다. 이와 같은 구현예들에서, 밀봉면과 벽 지지구 사이의 밀봉부의 두께(T)는 연속적으로 또는 단속적으로 둘레 주위에서 (예를 들어, 반경방향으로) 변경될 수 있다. 특정 구현예들에서, 밀봉면과 벽 지지구 사이의 밀봉부의 두께(T)는 규칙적인 반복 패턴으로 둘레의 적어도 일부의 주위에서 변경될 수 있다. 일부 구현예들에서, 최대 두께(Tme) 대 최소 두께(Tme)의 비율은 1.1 초과이며, 예를 들어, 약 1.2 초과(가령, 약 1.3 초과)이다. 특정 구현예들에서, Tme는 적어도 약 1 ㎜, 예를 들어 적어도 약 2 ㎜(가령, 적어도 약 4 ㎜)이다.
도 6a에 도시된 구현예에서, 벽 지지구(92)는 일정한 반경을 갖는 대략 원통형이다. 다른 구현예들은 타원형 또는 경주장 트랙(만곡된 단부들이 직선 측면에 의해 분리됨)과 같은 상이한 형상을 가질 수 있다. 일반적으로, 지지구는 파상이 아닌 것으로 제공될 수 있고, 변곡점을 포함하지 않는 형상을 가질 수 있다. 특정 구현예들에서, 만곡될 때, 벽 지지구는 물결형 벽 밀봉 부재면보다 적어도 1.5배, 적어도 2배, 또는 적어도 10배 더 큰 곡률을 가질 수 있다.
도 5를 참조하면, 제2 밀봉 부재(94)는 제2 필터 카트리지 밀봉면(112)과 함께 밀봉부를 제공하기에 충분한 축방향 거리 또는 높이(94h)를 제2 단부(94b)에서 제1 단부(94a)까지 구비한 것으로 규정될 수 있다. 일반적으로, 높이(94h)는 반경방향 내부 돌출 및 축방향 연장 섹션들(99)의 가장 깊은 리세스(99r)에서 반경방향 외부 돌출 및 축방향 연장 섹션들(98)의 가장 바깥쪽 부분(98o)까지의 거리로 판단될 수 있는 깊이(94d)의 적어도 4배일 수 있다. 그러나, 대안적인 구현예들에서, 비율은 약 4 미만일 수 있다. 특정 구현예들에서, 비율은 적어도 6, 적어도 8이며, 적어도 10일 수 있다. 도시된 구현예에서, 밀봉 부재의 높이는 대략 일정하다. 다른 구현예들에서, 밀봉 부재의 높이는 변경된다.
제2 필터 카트리지(27)의 제1 단부(80)에 위치되는 제2 밀봉 부재(94)는 제2 필터 카트리지 밀봉 영역(110)에서 필터 조립체(1) 내에 끼워지도록 제공된다. 제2 필터 카트리지 밀봉 영역(110)은 축방향 연장 제2 필터 카트리지 배플(114)의 내부에 위치되는 제2 필터 카트리지 밀봉면(112)을 포함한다. 축방향 연장 제2 필터 카트리지 배플(114)의 내부는 또한 제2 필터 카트리지 인덱싱면(113)을 포함한다. 인덱싱면(113)은 제2 필터 카트리지 밀봉면(112)의 위치에서 제2 밀봉 부재(94)와의 사이에 정확하고 해제 가능한 밀봉부가 형성되도록 제2 필터 카트리지(27)를 배향시키는 데에 도움이 된다.
도시된 구현예에서, 축방향 연장 지지 배플(116)이 또한 제공된다. 도 4에 도시된 구현예에서, 제2 필터 카트리지(27)의 제2 밀봉 부재(94)는 제2 필터 카트리지 배플(114)과 지지 배플(116) 사이에 끼워진다. 지지 배플(116)은 선택적이며, 필터 조립체(1)는 지지 배플(116) 없이 제공될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 지지 배플(116)은 또한 중앙 개방 체적(15i) 내의 공기 유동을 위한 간극을 제공하는 한편, 제2 밀봉 부재(94)를 위한 지지구를 제공하는 데에 도움이 된다. 제2 밀봉 부재(94)를 위한 백업 지지구를 제공하는 데에 도움이 되도록, 지지 배플(116)은 복수의 지지 플랜지(118)로 나누어질 수 있다. 지지 플랜지들(118)은 제2 필터 카트리지(27)가 제2 필터 카트리지 밀봉 영역(110) 내에 위치될 때 편향될 수 있고, 제2 필터 카트리지 밀봉면(112)에 대해 제2 밀봉 부재(94)의 반경방향으로 연속적인 지지를 제공할 수 있다. 지지 배플 플랜지들(118) 사이의 갭들(120)은 복수의 지지 플랜지(118)가 편향될 수 있게 하여, 제2 필터 카트리지(27)의 삽입 및 제거를 돕는다.
도시된 제2 필터 카트리지 배플(114)은 축방향으로 제2 필터 카트리지 밀봉 영역(110)에서 제2 필터 카트리지 배플(114)의 내표면(114i)을 따라 연장되는 복수의 축방향 연장 리브(124)를 포함한다. 축방향 연장 리브들(124)은 인덱싱면(113)의 적어도 일부 및 밀봉면(112)의 적어도 일부를 형성한다. 인덱싱면(113)은 제2 필터 카트리지(27)가 제2 필터 카트리지 밀봉 영역(110)에 완전히 도입될 때 제2 밀봉 부재(94)와 밀봉면(112) 사이에 밀봉부가 형성될 수 있도록 적절한 위치에 제2 밀봉 부재(94)를 정렬시키는 데에 도움이 된다. 리브들(124)은 인덱싱면(113)을 따라 도입될 때 적절한 배향으로 제2 필터 카트리지(27)를 정렬시키는 데에 도움이 된다.
일부 구현예들에서, 제2 밀봉 부재(94)와 밀봉면(112) 사이에 밀봉부가 형성되도록 제2 필터 카트리지(27)가 완전히 삽입되는 것을 보장하는 데에 도움이 되도록, 인덱싱면 갭(128)이 제공될 수 있다. 즉, 제2 밀봉 부재(94)가 단지 제2 필터 카트리지 배플(114)의 인덱싱면(113)과 맞물리는 경우, 충분한 밀봉부가 형성되지 않을 수 있다. 적절한 밀봉부를 얻기 위해, 제2 필터 카트리지(27)는 제2 밀봉 부재(94)가 제2 필터 카트리지 밀봉면(112)과 맞물려 그 사이에 밀봉부를 형성하도록 안착되어야 한다. 게다가, 갭(128)은 제1 필터 카트리지(25)의 지지 구조(130)의 인덱싱을 허용한다. 제1 필터 카트리지(25)를 인덱싱한 결과로, 제1 밀봉 장치(55)는 제1 필터 카트리지(25)가 하우징(2)을 갖는 밀봉된 장치에 정확히 삽입되도록 제1 필터 카트리지 밀봉면(58)과 보다 정확히 정렬될 수 있다.
전술한 바와 같이, 제2 밀봉 부재(94)는 복수의 외부 돌출 및 축방향 연장 섹션(98) 및/또는 (예를 들어, 이와 교번되는) 복수의 내부 돌출 및 축방향 연장 섹션(99)을 포함할 수 있다. 최종 밀봉면은 물결형 벽 밀봉 부재면(95)으로 지칭될 수 있다. 물결형 벽 밀봉 부재면(95)의 구현예가 예를 들어 도 5에 외부 지향 물결형 벽 밀봉 부재면(95)으로 도시되지만, 밀봉면은 반경방향 내부 지향 밀봉면일 때 내부 지향 물결형 벽 밀봉 부재면으로 제공될 수 있다.
일반적으로, 밀봉 부재(94)의 외부 지향 밀봉면(94s)의 둘레는 대응하는 내부 돌출 및 축방향 연장 섹션(99)과 교번되는 적어도 약 20개의 반경방향 외부 돌출 및 축방향 연장 섹션(98)을 포함한다. 개수는 변경될 수 있지만, 둘레는 내부 돌출 및 축방향 연장 섹션(99)과 교번되는 약 20개 내지 약 400개(예를 들어, 약 20개 내지 약 120개, 가령 약 20개 내지 약 40개)의 반경방향 외부 돌출 및 축방향 연장 섹션(98)을 포함할 것으로 일반적으로 예상된다. 일부 구현예들에서, 반경방향 지향 밀봉면은 필터 카트리지 축 주위에 연장되는 밀봉 지지구를 따른 1인치의 거리를 따라 약 13개 미만의 반경방향 내부 돌출 및 축방향 연장 부분과 교번되는 약 13개 미만의 반경방향 외부 돌출 및 축방향 연장 부분을 포함한다.
도 6a를 참조하면, 물결형 벽 밀봉 부재면(95)은 로브들(100)의 인접한 피크들 사이의 거리인 "피치"의 관점에서 규정될 수 있다. 물결형 벽 밀봉 부재면(95)의 경우, 피치는 피크(98pa)에서 인접한 피크(98pb)까지의 거리로 정의될 수 있다. 대안적으로, 피치는 인접한 트로프들(99ta, 99tb) 사이의 거리로 정의될 수 있다. 전술한 바와 같이, 물결형 벽 밀봉 부재면(95)은 복수의 반경방향 내부 돌출 및 축방향 연장 섹션(99)과 교번되는 복수의 반경방향 외부 돌출 및 축방향 연장 섹션(98)을 포함할 수 있다. 반경방향 외부 돌출 및 축방향 연장 섹션들(98)은 피크들(98p)을 형성하고, 반경방향 내부 돌출 및 축방향 연장 섹션들(99)은 트로프들(99t)을 형성한다. 물결형 벽 밀봉 부재면(95)은 서비스 제공자(필터 요소의 설치자)가 필터 요소를 재파지할 필요 없이 하우징 내에 필터 요소를 정확히 인덱싱할 수 있게 하는 인덱싱 정도를 서비스 제공자에게 허용하는 피치를 갖는 것으로 규정될 수 있다. 즉, 단지 0 또는 중립으로부터 약 ±15도(바람직하게는 ±10도)의 범위에서 필터 요소를 회전시킴으로써, 필터 요소를 정확히 인덱싱할 수 있다.
이를 달성하기 위해, 피치는 적어도 1 ㎜/로브, 가령 적어도 2 ㎜/로브일 수 있거나, 일부 구현예들에서는 적어도 4 ㎜/로브일 수 있다. 특정 구현예들에서, 피치는 25 ㎜/로브 미만, 가령 12 ㎜/로브 미만, 10 ㎜/로브 미만, 또는 8 ㎜/로브 미만일 수 있다. 일부 구현예들에서, 로브들의 피치는 상대적으로 일정하다. 다른 구현예들에서, 피치는 로브 또는 로브 그룹마다 변경된다.
로브들은 임의의 유용한 형상을 포함할 수 있다. 도 6a에 도시된 구현예에서, 로브들(100)은 요소 삽입의 축을 따라 바라볼 때 대략 만곡된다. 다른 구현예들에서, 로브들은 하나 이상의 직선 부분, 점, 또는 곡선, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 도 6d 및 도 6e의 로브들(100')은 또한 만곡된 것으로 도시되지만, 하나 이상의 직선 부분, 점, 또는 곡선, 및 이들의 조합을 구비할 수 있다.
다시 도 4 및 도 9를 참조하면, 제2 필터 카트리지 배플(114)은 인덱싱면(113) 및 밀봉면(112)을 포함하는 것을 알 수 있다. 전술한 바와 같이, 제2 밀봉 부재(94)는 밀봉면(112)과 함께 반경방향 지향 밀봉부를 제공한다. 인덱싱면(113)은, 제2 필터 카트리지(27)의 추가적인 축방향 삽입의 결과로, 제2 밀봉 부재(94)와 밀봉면(112) 사이에 밀봉부가 형성되도록, 제2 밀봉 부재(94)가 정확히 배향되도록, 복수의 외부 지향 및 축방향 연장 섹션(98) 및 교번되는 내부 돌출 및 축방향 연장 섹션(99)을 정렬시키는 데에 도움이 된다. 유리하게는, 인덱싱면(113)은 제2 밀봉 부재(94)의 수명에 악영향을 미칠 수 있는 제2 밀봉 부재(94)의 비틀림 또는 압착을 방지함으로써 제2 밀봉 부재(94)와 밀봉면(112) 사이에 반경방향 밀봉부를 형성하는 데에 도움이 된다. 게다가, 제2 밀봉 부재의 비틀림 및 압착은 공기가 제2 밀봉 부재(94)를 우회할 기회를 만들 수 있다.
예시적인 인덱싱면(113)은 복수의 축방향 연장 리브(124)의 리드인 부분에서 리브(124) 상에 챔퍼(140)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 예시적인 인덱싱면(113)은 또한 밀봉면(112)에 비해 축(X)으로부터 훨씬 더 멀리 위치되는 표면(142)을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 따라서, 필터 카트리지(27)가 하우징(2)에 축방향으로 삽입됨에 따라, 챔퍼들(140)은 반경방향 외부 돌출 및 축방향 연장 섹션들(98)이 인접한 축방향 연장 리브들(124) 사이에 배향되고, 반경방향 내부 돌출 및 축방향 연장 섹션들(99)이 축방향 연장 리브들(124)의 반대편에 배향되도록 제2 밀봉 부재(94)를 정렬시키는 데에 도움이 된다. 도시된 구현예에서, 표면(142)은 축방향 연장 리브들(124) 사이에 위치되는 밀봉면(112)에 대해 약간 함몰되어 있기 때문에, 제2 밀봉 부재(94)가 인덱싱면(113)을 따라 위치될 때 밀봉부를 형성하기에 충분한 제2 밀봉 부재(94)의 압축이 없을 수 있다. 인덱싱면(113)은, 제2 필터 카트리지(27)가 정확히 배향된 후에, 필터 카트리지(27)의 추가적인 축방향 삽입의 결과로, 외부 지향 밀봉면(96)과 밀봉면(112) 사이에 밀봉부가 형성되도록 필터 카트리지(27)를 배향시키는 데에 도움이 된다는 것을 이해해야 한다. 도 4에 도시된 구현예에서, 인덱싱면(113)은 제2 필터 카트리지(27)의 이동 방향으로 밀봉면(112)에 근접하게 위치된다. 또한, 도 4의 구현예에 나타낸 바와 같이, 밀봉면(112)은 인덱싱면(113)에 대해 축(X)을 향해 반경방향으로 연장될 수 있다.
제2 필터 카트리지 배플(114)이 인덱싱면(113) 및 밀봉면(112)을 구비한 것으로 도시되지만, 제2 필터 카트리지(27)가 인덱싱면 및 밀봉면을 구비하도록 제공될 수 있다. 게다가, 제2 필터 카트리지(27)는 대략 일관된 외부 지향 밀봉면(96)을 갖는 제2 밀봉 부재(94)를 구비한 것으로 도시되어 있다. 제2 밀봉 부재(94)는 밀봉면과 인덱싱면 둘 다를 포함하도록 수정될 수 있다. 게다가, 제2 필터 카트리지 배플(114)은 또한 인덱싱면을 포함하지 않으면서 밀봉면을 포함하도록 수정될 수 있다.
이제 도 6a를 참조하면, 제2 밀봉 부재(94) 및 지지구(92)의 조합의 부분 단면도가 도시되어 있다. 이 경우, 지지구(92)는 지지 구조(90; 예를 들어, 스크린과 같은 라이너)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 제2 밀봉 부재(94)는 외부 섹션(94o) 및 내부 섹션(94i)을 포함한다. 도시된 제2 밀봉 부재(94)에서, 내부 섹션(94i)은 지지구(92)(또는 지지 구조(90))에서 내표면(94s)까지 연장되는 대략 일정한 두께 또는 거리를 갖도록 제공될 수 있다. 이와 달리, 외부 섹션(94o)은 지지구(92)(또는 지지 구조(90))와, 복수의 외부 돌출 및 축방향 연장 섹션(98) 및 교번되는 복수의 반경방향 내부 돌출 및 축방향 연장 섹션(99)에 의해 형성되는 외부 지향 밀봉면(96) 사이에 일정하지 않은 두께를 제공한다. 도시된 구현예에서, 이러한 일정하지 않은 두께는 도 6a에 도시된 바와 같이 표면(96)이 연속적일 때 연속 가변 두께로 규정될 수 있다.
밀봉 지지구(92)와 외부 지향 밀봉면(96) 사이의 일정하지 않은 두께의 결과로, 제2 밀봉 부재(94)는 밀봉 부재(94)의 외부 지향 밀봉면(96)과 하우징 밀봉면(112) 사이에 밀봉부를 형성하기 위해 유사한 형상을 갖는 하우징 밀봉면에 정확히 대응하도록 배향되거나 인덱싱되어야 한다. 하우징 밀봉면에 대응하도록 밀봉 부재를 정확히 배향하거나 인덱싱하는 이러한 이점은, 밀봉 부재가 제1 또는 제2 필터 요소 상에 구비되고, 밀봉 부재가 반경방향 외부로 돌출되거나 반경방향 내부로 돌출되는, 본원에 설명된 다양한 대안적인 구현예에 적용된다는 것을 이해해야 한다.
이제 도 10 내지 도 13을 참조하면, 대안적인 토출관이 참조 번호 200으로 표시되어 있다. 토출관(200)은 도 1 및 도 2의 맥락으로 설명된 필터 조립체(1)와 같은 필터 조립체에 사용될 수 있다. 토출관(200)은 하우징 바디(3)에 스냅-핏되거나 달리 부착되는 부품으로 제공될 수 있다. 또한, 토출관(200)은 하우징 바디(3)와 일체로 제공될 수 있다. 토출관(200)은 도 1 및 도 2에 도시된 토출관(15)의 교체물로 제공될 수 있고, 제1 필터 카트리지 밀봉면(202) 및 제2 필터 카트리지 밀봉면(204)을 제공한다. 제1 필터 카트리지 밀봉면(202)과 제2 필터 카트리지 밀봉면(204) 둘 다를 제공함으로써, 토출관(200)은 도 3에 도시된 제1 필터 카트리지 밀봉면(58)을 불필요하게 만든다. 즉, 제1 필터 카트리지 밀봉면(58)은 제거될 수 있고, 제1 필터 카트리지 및 제2 필터 카트리지는 모두 토출관(200)에 대해 밀봉되도록 제공될 수 있다.
토출관(200)은 목 부재(206) 및 밀봉 부재(208)를 포함한다. 일반적으로, 목 부재(206)는 하우징을 넘어 연장되는 부분이다. 통상적으로, 청정 또는 여과된 공기는 내연기관과 같은 하류 사용을 위해 목 부재(206)를 통과한다. 밀봉 부재(208)는 필터 조립체 내로 축방향으로 연장되며, 제1 필터 카트리지 밀봉면(202) 및 제2 필터 카트리지 밀봉면(204)을 제공하되, 이에 대해 제1 필터 카트리지 및 제2 필터 카트리지가 밀봉될 수 있다.
제1 필터 카트리지 밀봉면(202) 및/또는 제2 필터 카트리지 밀봉면(204)은, 가령 파형 또는 물결형 벽(210)을 구비함으로써, 본원에 설명된 밀봉 부재들과 상보적인 것으로 규정될 수 있다. 파형 또는 물결형 벽(210)은 또한 물결형 벽 하우징 밀봉면으로 지칭될 수 있다. 일반적으로, 파형 또는 물결형 벽(210)은 외주상 불균일한 반경방향 밀봉면을 가리킨다. "외주상 불균일"이라는 표현은, 중심축(X)에서 제1 필터 카트리지 밀봉면(202) 및/또는 제2 필터 카트리지 밀봉면(204)까지의, 중심축(X) 주위에서 그 외주를 따른, 일정하지 않은 반경방향 거리를 가리킨다. 도시된 바와 같이, 물결형 벽(210)은 연속면을 구비하지만, 연속면은 일련의 물결로 보일 수 있고, 물결은 일반적으로 축방향으로 중심축(X)을 따라 정렬된다. 물결형 벽(210)은 일측에 제1 필터 카트리지 밀봉면(202), 타측에 제2 필터 카트리지 밀봉면(204)을 포함한다. 최소 두께를 갖는 물결형 벽(210)을 제공하기 위해, 제1 필터 카트리지 밀봉면(202)의 물결수는 제2 필터 카트리지 밀봉면(204)에 제공된 물결수와 같을 수 있다. 두 표면 상의 물결수가 상이한 경우, 물결형 벽(210)의 두께는 각 측의 상이한 개수의 물결을 수용하기에 충분해야 할 것이다. 토출관(200)은 제2 필터 카트리지 밀봉면(204)에 비해 상이한 개수의 물결이 제1 필터 카트리지 밀봉면(202)에 있도록 제공될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도시된 제1 필터 카트리지 밀봉면(202)을 따라, 물결형 벽(210)은 반경방향 내부 돌출 및 축방향 연장 부분들(219)과 교번되는 반경방향 외부 돌출 및 축방향 연장 부분들(218)을 구비한 것으로 규정될 수 있다. 도시된 제2 필터 카트리지 밀봉면(204)을 따라, 물결형 벽은 반경방향 내부 돌출 및 축방향 연장 부분들(219')과 교번되는 반경방향 외부 돌출 및 축방향 연장 부분들(218')을 구비한 것으로 규정될 수 있다. 일부 구현예들에서, 물결형 벽(210)은 원주상으로 변경되는 두께(210t)를 갖는다. 물결형 벽(210)은 축방향으로 변경되는 두께(210t)를 가질 수 있다. 일반적으로, 축방향 변경은 축방향으로 물결형 벽(210)의 "드래프트(draft)" 또는 테이퍼의 존재에서 기인할 수 있다. 제2 필터 카트리지 밀봉면(204)을 따른 물결형 패턴은 제1 필터 카트리지 밀봉면(202)을 따른 물결형 패턴과 동일할 필요가 없기 때문에, 외주상 두께의 차이가 초래될 수 있다. 제2 필터 카트리지 밀봉면(204)과 제1 필터 카트리지 밀봉면(202)의 물결형 패턴의 차이는 도 10, 도 12, 및 도 13에 도시되어 있다. 제1 필터 카트리지 밀봉면(202)이 제2 필터 카트리지 밀봉면(204)에 비해 축(X)으로부터 더 멀리 있기 때문에, 제1 필터 카트리지 밀봉면(202)을 따라 물결형 패턴을 형성하는 곡률은 제2 필터 카트리지 밀봉면(204)을 따라 물결형 패턴을 형성하는 곡률과 상이할 수 있다.
물결형 벽(210)을 따른 일련의 물결은 대략 축방향으로 연장되기 때문에, 제1 필터 카트리지 밀봉면(202) 및 제2 필터 카트리지 밀봉면(204)은 축방향으로 상대적으로 연속적이며 축방향 균일하지만, 중심축(X) 주위의 외주 또는 원주 방향으로 물결형 또는 외주상 불균일한 것으로 간주될 수 있다. 그 결과, 물결형 벽(210)과 맞물리도록 구성되는 필터 요소는 축방향으로 슬라이딩함으로써 슬라이딩 맞물림될 수 있다. 물결형 벽(210)의 외주상 불균일한 표면은 물결형 벽(210)과 맞물리는 제1 필터 요소 및/또는 제2 필터 요소의 회전을 방지하는 데에 도움이 될 수 있다. "회전"에 대한 참조는 필터 요소들이 중심축(X)을 중심으로 회전하는 경향이 있음을 가리키는 것을 이해해야 한다. 회전은 공기 청정기가 트럭과 같은 자동차에 존재할 때 있을 수 있는 공기 청정기의 진동에서 기인할 수 있다. 게다가, 회전은 밀봉에 악영향을 미칠 수 있다. 물결형 벽(210)은 중심축(X)을 중심으로 한 필터 요소 회전을 감소 또는 제거하는 데에 도움이 될 수 있다. 중심축(X)에 대해 일정한 반경으로 외주에서 연장되는 종래 밀봉면은 "외주상 균일" 또는 "원주상 균일"한 것으로 참조될 수 있다.
물결형 벽(210)의 제1 필터 카트리지 밀봉면(202) 및 제2 필터 카트리지 밀봉면(204) 각각은, 축방향으로 연장되며 외주상 또는 원주상으로 위치되는 복수의 물결로 인해, 외주상 불균일한 것으로 참조될 수 있다. 축방향으로, 제1 필터 카트리지 밀봉면(202) 및 제2 필터 카트리지 밀봉면(204)은 상대적으로 일관된 것으로 간주될 수 있다. 그러나, 축방향으로, 테이퍼가 있을 수 있다는 것을 이해해야 한다. 이러한 테이퍼는 토출관(200)이 예를 들어 사출성형에 의해 제조될 때 제조 과정의 결과일 수 있다. 이와 같은 상황에서, 약간의 테이퍼(통상적으로, 약 3도 미만)를 초래하는 드래프트각을 몰드 내에 제공하는 것이 유리할 수 있다. 어떤 경우에도, 테이퍼는 제1 및 제2 필터 카트리지 상의 밀봉 부재가 물결형 벽(210)과 맞물리고 완전히 안착될 때까지 거기서 축방향으로 슬라이딩할 수 있도록 돕는 데에 유리할 수 있다.
물결형 벽(210)의 이점은 제1 필터 카트리지 및 제2 필터 카트리지가 공기 청정기 조립체를 통한 진동으로 인한 회전에 저항하는 능력이다. 일반적으로, 공기 청정기 조립체가 자동차에 제공될 때, 자동차의 엔진은 진동을 발생시키는 경향이 있고, 이는 이어서 그 안의 필터 요소들의 이동을 야기할 수 있다. 하우징 내의 필터 요소의 회전과 같은 이동은, 결과적으로 밀봉 부재를 마모시키고 미여과 공기가 필터 카트리지를 우회하는 누출 경로를 형성할 잠재성으로 인해, 우려될 수 있다. 따라서, 토출관(200)의 물결형 벽(210)은 필터 요소 이동에 저항하는 데에 도움이 된다. 대응하는 물결형 벽 밀봉면을 갖는 밀봉 부재를 구비한 적절한 필터 카트리지와 결합될 때, 필터 카트리지는 제자리에 필터 요소를 고정하는 데에 도움이 되는 추가 요소의 필요 없이 회전에 저항할 수 있다. 앞서 논의된 바와 같이, 이와 같은 밀봉 설계를 갖는 필터 카트리지는 물결형 벽 밀봉 부재면을 구비한 것으로 참조될 수 있다. 물결형 벽 밀봉 부재면과 맞물리는 하우징 벽은 물결형 벽 하우징 밀봉면을 구비한 것으로 참조될 수 있다.
물결형 벽(210)의 다른 이점은, 물결형 벽(210)과 맞물리도록 설계되는 필터 요소가, 예를 들어 미국 특허 8,864,866에 기재된 구성에 비해 회전 맞물림을 위해 이용 가능한 더 많은 옵션을 가질 수 있다는 것이다. 예를 들어, 물결형 벽(210)과 맞물리도록 구성되는 밀봉 부재를 구비한 필터 요소는 원하는 밀봉부를 제공하기 위해 물결형 벽(210)과 맞물리는 다수의 인덱싱된 구성을 갖는다. 다음으로, 이는 공기 청정기의 서비스를 서비스 제공자에게 더 편리하게 만든다. 하우징에 삽입되기 전에 밀봉 부재면이 물결형 벽(210)의 형상에 대응하는 형상을 갖도록 형성될 때, 이러한 "인덱싱"이 적용된다는 것을 이해해야 한다. 다른 구현예들에서, 밀봉 부재면은 필터 요소가 물결형 벽(210)과 밀봉 관계로 도입된 결과로 물결형 벽(210) 형상으로 형성되거나 이를 반영한다. 이와 같은 상황에서, 인덱싱은, 필터 요소가 물결형 벽과 밀봉 관계로 도입되기 전에, 밀봉 부재면이 물결형 벽 형상에 대응하는 형상을 나타내지 않을 때, 적용 가능하지 않을 수 있다.
앞서 논의된 바와 같이, 물결형 벽 밀봉면(95)은 복수의 로브(100)를 포함한다. 물결형 벽 밀봉면(95) 상의 로브들(100)은 물결형 벽(210)과 맞물리도록 제공된다. 도 6a에 도시된 밀봉 구성의 경우, 로브들(100)은 제2 필터 카트리지 밀봉면(204)을 따라 트로프들(218'; 외부 돌출 및 축방향 연장 부분들)과 맞물릴 것이다. 로브들(100)의 일반적으로 작은 크기로 인해, 로브들(100)이 트로프들(218')과 맞물리는 정확한 배향을 찾기 위해 중심축(X)을 중심으로 약간 시계방향 또는 반시계방향으로 필터 요소를 회전시키는 것이 편리하다. 그러므로, 공기 청정기에 요소를 도입 중인 서비스 제공자는 손 회전의 범위 내에서 요소를 돌려서, 밀봉 부재(96)가 물결형 벽(210)과 맞물리는 고정점을 발견할 수 있다. 이러한 유형의 인덱싱은 필터 요소와 물결형 벽(210)을 정확히 맞추기 위한 서비스 제공자의 손의 상당한 회전 이동 또는 다수의 이동의 필요성을 방지한다. 게다가, 필터 요소와 물결형 벽(210)을 맞추고 고정하는 용이함으로 인해, 필터 요소가 정확한 공기 청정기 하우징 내에 있음을 서비스 제공자가 느낄 수 있는 촉각 피드백 효과가 있다. 그 결과, 서비스 제공자는, 필터 요소가 공기 청정기를 위한 정확한 필터 요소이며, 밀봉 요소와 물결형 벽(210)이 결합된 결과로 정확히 배향된 것을 확신할 수 있다.
임의의 주어진 설비에서, 요소의 초기 삽입 후에 맞물림을 위한 2개의 잠재적인 회전 방향이 있다. 본원에 설명된 자체-인덱싱 특징부는 더 적은 회전을 요구하는 방향으로의 이동을 용이하게 한다. 이 방향의 경우, 인덱싱을 위한 최대 회전은 하기 수식에 의해 도(degree) 단위로 표시될 수 있다: 360도/(로브수x2).
도 10 및 도 11에 도시된 구현예에서, 토출관(200)은 필터 카트리지가 제2 필터 카트리지 밀봉면(204)을 따라 삽입될 수 있는 범위를 제한하는 멈춤면(214)을 각각 구비한 멈춤 부재들(212)을 포함한다. 토출관(200)은 하우징 바디 상에 스냅 연결되는 스냅-핏 토출관으로 도시되어 있다. 하우징의 벽은 스냅 돌출부(215) 상에서 슬라이딩하며 토출관 멈춤부(216)와 맞물릴 수 있다. 그 결과, 하우징의 벽은 스냅 돌출부(215)와 멈춤부(216) 사이에 위치될 수 있다. 게다가, 물결형 벽(210)과 맞물리도록 구성되는 필터 요소는 제1 카트리지 밀봉면(202)을 따라 슬라이딩 맞물림될 수 있고, 하우징의 벽에 의해 멈춤될 수 있다.
도시된 바와 같은 물결형 벽(210)은 제1 필터 카트리지 밀봉면(202) 및 제2 필터 카트리지 밀봉면(204)을 포함한다. 도시된 물결형 벽(210)의 각각의 표면(202, 204)은 반경방향 내부 돌출 및 축방향 연장 섹션들(219, 219')과 교번되는 반경방향 외부 돌출 및 축방향 연장 섹션들(218, 218')을 구비한 것으로 규정될 수 있다. 제1 필터 카트리지 밀봉면(202)은 복수의 교번되는 피크(또는 리지; 220) 및 트로프(또는 홈; 222)를 구비한 것으로 규정될 수 있다. 유사하게, 제2 필터 카트리지 밀봉면(204)은 복수의 교번되는 피크(또는 리지; 224) 및 트로프(또는 홈; 226)를 구비한 것으로 규정될 수 있다. 도시된 바와 같이, 복수의 피크(220) 및 트로프(222)와 복수의 피크(224) 및 트로프(226)는 제1 단부(230)에서 제2 단부(232)까지 축방향(X)으로 대략 연속적으로 연장된다.
일부 구현예들에서, 밀봉면(202) 및/또는 밀봉면(204)은 제1 단부(230)에서 제2 단부(232)를 향해 크기가 변화될 수 있다. 예를 들어, 밀봉면(202)은 제1 단부(230)에 비해 제2 단부(232)를 향해 중심축(X)으로부터 더 멀리 연장될 수 있다. 다른 예로, 밀봉면(204)은 제1 단부(230)에 비해 제2 단부(232)를 향해 중심축(X)에 더 가깝게 연장될 수 있다. 이와 같은 크기 변화는 밀봉부를 형성하는 데에 도움이 되도록 제1 단부(230)로부터 제2 단부(232)를 향해 도입되는 밀봉 부재 상의 압력을 증가시키는 데에 도움이 될 수 있다. 크기 변화는 불연속적이거나(예를 들어, 단차형), 점차적일 수 있다(예를 들어, 테이퍼형). 일부 구현예들에서, 복수의 피크(220) 및 트로프(222) 및/또는 복수의 피크(224) 및 트로프(226)는 제2 단부(232)에 비해 제1 단부(230)에서 상이한 크기를 갖도록 대략 단차 또는 테이퍼진 것으로 제공될 수 있다. 대안적으로, 복수의 교번되는 피크(220) 및 트로프(222) 및/또는 복수의 피크(224) 및 트로프(226)는 제1 단부(230)에서 제2 단부(232)까지 대략 균일한 것으로 제공될 수 있지만, 제조 기술로 인해, 드래프트각이 존재할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 일반적으로, 드래프트각은 탈형(demolding)을 돕기 위해 구조 내에 제공되는 각도를 가리킨다. 약 0.5도 내지 약 3도의 드래프트각이 사용될 수 있다.
도 10에 도시된 배향에 근거하여, 제1 필터 카트리지 밀봉면(202) 상의 피크들(220) 및 트로프들(222)은 각각 외부 돌출 및 축방향 연장 부분들(218) 및 내부 돌출 및 축방향 연장 부분들(219)에 대응하고, 제2 필터 카트리지 밀봉면(204) 상의 피크들(224) 및 트로프들(226)은 각각 내부 돌출 및 축방향 연장 부분들(219') 및 외부 돌출 및 축방향 연장 부분들(218')에 대응한다. 따라서, 제1 필터 카트리지 밀봉면(202)과 맞물리는 밀봉 부재 상의 로브들은 인접한 피크들(220) 사이의 트로프들(222) 내에 끼워진다. 유사하게, 제2 필터 카트리지 밀봉면(204)과 맞물리는 밀봉 부재 상의 로브들은 인접한 피크들(224) 사이의 트로프들(226) 내에 끼워진다.
도시된 구현예들에서, 피크들(220, 224)은 베벨들(234, 236)을 구비한다. 일반적으로, 베벨들(234, 236)은 물결형 벽(210)을 따른 필터 카트리지들의 도입 및 인덱싱을 돕는다. 존재하는 경우, 베벨들(234, 236)은 중심축(X)에 대해 약 10도 내지 약 80도의 각도로 연장되도록 제공될 수 있다. 도 11에 도시된 예시적인 구현예에서, 베벨들(234, 236)은 중심축(X)에 대해 약 45도의 각도로 연장된다. (예를 들어, 표면이 축(X)에 대해 약 90도로 연장되는 경우) 베벨의 부족이 용인 가능할 수 있지만, 비베벨면은 제1 필터 요소 및/또는 제2 필터 요소의 밀봉 부재를 고정하기 쉬울 수 있고 밀봉 부재 상의 불필요한 마모를 야기하기 쉬울 수 있다는 가능성이 있다.
전술한 정의와 일치하는 물결형 벽 밀봉 부재면을 갖는 내부 지향 반경방향 밀봉 부재 또는 외부 지향 반경방향 밀봉 부재를 구비한 여러 필터 카트리지 설계가 개시되어 있다. 게다가, 이와 같은 밀봉 부재들은 전술한 물결형 벽 하우징 밀봉면들 또는 대안적인 물결형 벽 하우징 밀봉면들에 들어맞도록 구성될 수 있다.
이제 도 14 내지 도 17을 참조하면, (예를 들어, 부 또는 보안) 카트리지가 참조 번호 250으로 표시되어 있다. 필터 카트리지(250)는 제1 단부 부품(예를 들어, 캡; 252), 제2 단부 부품(예를 들어, 캡; 254), 제1 단부 캡(252)에서 제2 단부 캡(254)까지 연장되는 필터 매체(256), 및 필터 매체(256)를 지지하며 또한 제1 단부 캡(252)에서 제2 단부 캡(254)까지 연장되는 라이너(258)를 포함한다. 필터 매체(256)는 제1 단부(256a)에서 제2 단부(256b)까지 연장되는 것으로 규정될 수 있고, 라이너(258)는 제1 단부(258a)에서 제2 단부(258b)까지 연장되는 것으로 규정될 수 있다. 일반적으로, 필터 매체 제1 단부(256a) 및 라이너 제1 단부(258a)는 제1 단부 캡(252) 내에 내장될 수 있고, 필터 매체 제2 단부(256b) 및 라이너 제2 단부(258b)는 제2 단부 캡(254) 내에 내장될 수 있다. 제1 단부 캡(252)은 여과된 공기가 필터 요소(250) 내의 중앙 영역(264)으로부터 토출관(200)을 통해 흐를 수 있게 하는 중앙 개구(262)로 인해 개방 단부 캡(260)으로 규정될 수 있다. 제2 단부 캡(254)은 필터 매체 제2 단부(256b)를 가로질러 연장되며 필터 매체 제2 단부(256b)를 폐쇄하기 때문에 폐쇄 단부 캡(266)으로 규정될 수 있다. 필터 요소(250)는 매체가 제2 단부(256b)를 가로질러 연속적인 것으로 제공되는 경우 제2 단부 캡(254) 없이 제공될 수 있다.
필터 매체(256)는 부 필터 요소들에서 일반적으로 사용되는 매체와 같은 임의의 유형의 매체로 제공될 수 있다. 예시적인 매체는 주름형 및 비주름형 매체(가령, 부직포 매체) 및 다층 적층체를 포함한다.
필터 매체(256)가 제1 단부 부품(예를 들어, 캡; 252) 및/또는 제2 단부 캡(254) 내에 내장되거나 매립되는 경우, 제1 단부(256a)는 격리부(stand-off; 259)의 위치까지 연장되도록 제공될 수 있고, 제2 단부(256b)는 격리부(259)의 위치까지 연장되도록 제공될 수 있다. 유사하게, 라이너 단부들(258a, 258b)도 역시 격리부(259)까지 연장될 수 있다.
제1 단부 부품(예를 들어, 캡; 252)은 외부 지향면(270)을 포함한다. 도시된 구현예에서, 외부 지향면(270)은 리드인 영역(272), 전이 영역(274), 및 밀봉 영역(276)을 포함한다. 밀봉 영역(276)은 앞서 정의된 바와 같이 물결형 벽 밀봉 부재면을 구비한 것으로 규정될 수 있다.
리드인 영역(272)은 일반적으로, 밀봉 영역(276)이 반경방향 밀봉부를 형성하기 위해 물결형 벽(210)과 정확히 맞물리도록, 토출관(200) 내에 적절하게 필터 카트리지(250)를 배향시키는 데에 도움이 된다. 일반적으로, 토출관(200; 예를 들어, 도 11)을 포함하는 공기 청정기의 서비스 중에, 제2 필터 카트리지(250)는, 제1 단부 부품(252) 상의 복수의 리지(272r) 및 트로프(272t)가 제2 필터 요소 밀봉면(204) 상의 대응하는 트로프(226) 및 리지(224)(도 10 참조)와 맞물리도록, 리드인 영역(272)이 베벨(236)과 맞물리도록, 하우징에 도입된다. 도 14에 도시된 바와 같이, 복수의 리지(272r) 및 복수의 트로프(272t)는 리드인 영역(272)으로부터, 이들이 리지(274r) 및 트로프(274t)가 되는 전이 영역(274)을 통해, 이들이 리지(276r) 및 트로프(276t)가 되는 밀봉 영역(276) 내로 연장된다. 필터 요소(250)의 경우, 리지들은 일반적으로 반경방향 외부 돌출 및 축방향 연장 부분들로 규정될 수 있고, 트로프들은 일반적으로 반경방향 내부 돌출 및 축방향 연장 부분들로 규정될 수 있다.
리드인 영역(272)은 필터 요소(250)를 토출관(200)과 정확히 정렬시키는 데에 도움이 된다. 정확한 인덱싱은 필터(250)가 축방향 삽입을 위한 정확한 위치에 있음을 서비스 제공자에게 알려준다. 전이 영역(274)은 밀봉 영역(276)이 토출관(200)과 맞물리며, 필터 요소(250)가 토출관(200) 내에 완전히 안착될 때 밀봉부를 형성하도록, 토출관(200) 내에 정확히 필터 요소(250)를 배향시키는 데에 추가로 도움이 된다. 전이 영역(274)은 원하는 길이를 가질 수 있지만, 전이 부분(274)의 목적은 리드인 영역(272)에서 밀봉 영역(276)까지 전이를 용이하게 하는 것을 돕는 데에 있다. 전이 영역(274)을 생략할 수 있다. 이와 같은 상황에서, 밀봉 부재는 리드인 영역(272)에서 밀봉 영역(276)까지 바로 전이된다. 또한, 원하는 경우, 리드인 영역(272)을 생략할 수 있다.
밀봉 영역(270)과 제2 필터 카트리지 밀봉면(204) 사이의 밀봉부의 형성을 돕기 위해, 리지들 및 트로프들은 각각의 영역에서 수정될 수 있다. 예를 들어, 리드인 영역(272) 및 전이 영역(274)에서, 트로프들의 깊이, 리지들의 높이, 및/또는 트로프들과 리지들 사이의 벽들의 두께는 토출관(200) 내에 필터 요소(250)를 용이하게 배향 및 삽입하기 위해 조절될 수 있다. 예를 들어, 트로프들의 깊이는 트로프들(272t, 274t)과 토출관(200) 상의 대응하는 피크들(224) 사이의 보다 용이한 이동을 제공하기 위해 밀봉 영역(276)에 비해 리드인 영역(272) 및 전이 영역(274)에서 더 클 수 있다. 유사하게, 리지들(272r, 274r)은 토출관(200) 상의 대응하는 트로프들(226)에 대한 필터 요소(250)의 용이한 이동을 돕기 위해 리지(276r)에 비해 더 낮은 높이로 제공될 수 있다. 게다가, 리드인 영역(272) 및 전이 영역(274) 내의 로브들의 폭은 토출관(200)에 대한 필터 요소(250)의 용이한 이동을 돕기 위해 밀봉 영역(276)에 비해 더 작을 수 있다. 이러한 특징부는 밀봉 영역(276)과 제2 필터 요소 밀봉면(204) 사이의 밀봉부의 형성을 용이하게 하기 위해 리드인 영역(272) 및 전이 영역(274) 전체에 걸쳐 조절될 수 있다.
일부 구현예들에서, 필터 카트리지(250)가 물결형 벽(210)의 제2 필터 카트리지 밀봉면(204)에 삽입됨에 따라, 밀봉 영역(276)은 제2 필터 카트리지(250)가 복수의 멈춤 부재(212)와 맞물릴 때까지 제2 필터 카트리지 밀봉 지지면(204)과 접촉하며 이에 대해 슬라이딩하기 시작한다.
이제 도 18 내지 도 20을 참조하면, 대안적인 (예를 들어, 부 또는 보안) 필터 카트리지 또는 요소가 참조 번호 300으로 표시되어 있다. 필터 카트리지(300)가 제2 필터 카트리지 밀봉면(204; 도 10)에 들어맞고, 또한 제2 필터 카트리지 밀봉면이 축(X) 주위에서 외주상 균일한 종래 토출관에 들어맞도록 구성되는 점을 제외하고, 필터 카트리지(300)는 필터 카트리지(250)와 유사하다. 도시된 구현예에서, 필터 카트리지(300)는 제1 단부 부품(예를 들어, 캡; 302), 제2 단부 부품(예를 들어, 캡; 304), 제1 단부 캡(302)에서 제2 단부 캡(304)까지 연장되는 필터 매체(306), 및 필터 매체(306)를 지지하며 또한 제1 단부 캡(302)에서 제2 단부 캡(304)까지 연장되는 라이너(308)를 포함한다. 제2 단부 캡(304)은 폐쇄 단부 캡으로 규정될 수 있고, 단부 캡(254)과 유사하게 제공될 수 있다. 제1 단부 캡(302)은, 역시 리드인 영역(322), 전이 영역(324), 물결형 벽 밀봉 영역(326), 및 외주상 균일한 밀봉 영역(328)을 포함할 수 있는 외부 지향면(320)을 포함한다. 일반적으로, 외주상 균일한 반경방향 밀봉 영역(328)은 대략 외주상 균일한 밀봉면을 구비한 종래 토출관에 대해 밀봉되도록 구성되는 외부 둘레를 갖는다. 일반적으로, 외주상 균일한 밀봉면(328)의 외부 외주면은 적어도 물결형 벽 밀봉 영역(326)의 피크들만큼 높은 위치까지 연장된다.
필터 구성(250)에 대한 필터 요소 구성(300)의 이점은, 필터 구성(300)이 도 10에 도시된 토출관(200)과 같은 물결형 벽 토출관에 대해 밀봉되도록 사용되며, 또한 토출관이 외주상 균일한 종래 토출관에 대해 밀봉되도록 사용될 수 있다는 것이다. 그 결과, 필터 요소(300)는 본 개시에 따른 신규 설계된 공기 청정기에 사용될 수 있고, 또한 외주상 균일한 반경방향 밀봉 영역(328)에 대해 밀봉되도록 크기가 정해지는 토출관을 구비한 종래 공기 청정기에 사용될 수 있다. 필터 요소(300)는 차량 서비스 제공자가 별개의 공기 청정기들에 사용될 수 있는 재고목록의 단일 필터 요소를 운반할 수 있다는 점에서 유리할 수 있다.
이제 도 21 내지 도 23을 참조하면, (예를 들어, 주 또는 메인) 필터 카트리지 또는 요소가 참조 번호 350으로 표시되어 있다. 도시된 바와 같은 필터 카트리지(350)는 제1 단부 부품(예를 들어, 캡; 352), 제2 단부 부품(예를 들어, 캡; 354), 필터 매체(356), 및 라이너(358)를 포함한다. 필터 매체(356)는 제1 단부(356a) 및 제2 단부(356b)를 포함한다. 일반적으로, 필터 매체 제1 단부(356a)는 제1 단부 캡(352) 내에 내장될 수 있고, 필터 매체 제2 단부(356b)는 제2 단부 캡(354) 내에 내장될 수 있다. 또한, 라이너(358)는 라이너 제1 단부(358a) 및 라이너 제2 단부(358b)를 포함한다. 라이너 제1 단부(358a)는 또한 제1 단부 캡(352) 내에 내장될 수 있고, 라이너 제2 단부(358b)는 제2 단부 캡(354) 내에 내장될 수 있다. 또한, 필터 매체(256)는 라이너(258)에 의해 지지되도록 제공될 수 있다. 필터 매체(256)는 원통형 또는 원추형 주름형 매체, 또는 중앙 개방 체적(360)을 필터 카트리지(350)에 제공하는 임의의 다른 유형의 매체 구성으로 제공될 수 있다.
이제 도 24 및 도 25를 참조하면, 제1 단부 부품(예를 들어, 캡; 352)이 상세히 도시되어 있다. 제1 단부 캡(352)은 필터 요소 중앙 개방 체적(360)과 소통되는 중앙 개방 체적(362)을 포함한다. 따라서, 제1 단부 캡(352)은 개방 단부 캡(364)으로 규정될 수 있다. 이와 달리, 제2 단부 캡(354)은 폐쇄 단부 캡(366)으로 규정될 수 있다. 작동 중에, 여과된 공기는 필터 매체(356)를 통해 중앙 개방 체적(360)으로 전달된 후, 중앙 개방 체적(362)을 경유하여 필터 카트리지(350) 밖으로 전달된다. 카트리지(250 또는 300)와 같은 제2 필터 카트리지가 또한 하우징 내에 제공될 때, 제2 필터 카트리지는 중앙 개방 체적(360) 내에 위치되고, 필터 매체(356)를 통과하는 공기는 이후 필터 매체(256)를 통해 제2 필터 카트리지 개방 체적(264) 내로 전달되어, 제1 단부 캡 중앙 개방 체적(362)을 경유하여 밖으로 전달된다.
개방 단부 부품(예를 들어, 캡; 364)은 제1 단부(367), 제2 단부(369), 및 제1 단부(367)와 제2 단부(369) 사이에 연장되는 내표면(370)을 포함한다. 내표면(370)은 중앙 개방 체적(362)을 형성하며, 물결형 벽(210)의 제1 필터 카트리지 밀봉면(202; 예를 들어, 도 10 참조)과 맞물리고 이에 대해 밀봉되도록 구성될 수 있다. 내표면(370)은 내부 지향 반경방향 밀봉부를 형성할 수 있다.
도시된 바와 같은 내표면(370)은 리드인 영역(372), 선택적인 외주상 균일한 반경방향 밀봉 영역(378), 전이 영역(374), 및 외주상 불균일한 반경방향 밀봉 영역(376)을 포함한다. 선택적인 외주상 균일한 밀봉 반경방향 밀봉 영역(378)은 필터 요소(350)로부터 생략될 수 있고, 필터 요소(350)가 (도 10의 표면(202)과 같은) 물결형 벽 하우징 밀봉면으로 규정될 수 있는 필터 카트리지 밀봉면과, 축(X) 주위에서 외주상 균일한 밀봉면을 구비한 종래 공기 청정기 토출관 둘 다에 들어맞는 것이 바람직한 경우에 제공된다. 필터 카트리지(350)가 선택적인 외주상 균일한 반경방향 밀봉 영역(378)을 포함하는 경우, 물결형 벽 하우징 밀봉면을 구비한 본 개시에 따른 공기 청정기와 외주상 균일한 반경방향 밀봉면을 포함하는 종래 공기 청정기 둘 다를 위해 필터 요소를 비축할 수 있다.
리드인 영역(372), 전이 영역(374), 및 외주상 불균일한 반경방향 밀봉 영역(376)은 복수의 반경방향 내부 돌출 및 축방향 연장 부분(392)과 교번되는 복수의 반경방향 외부 돌출 및 축방향 연장 부분(390)을 구비한 것으로 규정될 수 있다. 이러한 부분들(390, 392)은 각각의 영역(372, 374, 376)을 따라 축방향으로 연장되도록, 그리고 영역(378)이 존재하는 경우 영역(378)을 따라 축방향으로 연장되지 않도록 제공될 수 있다. 반경방향 외부 돌출 및 축방향 연장 부분들(390)은 트로프들(394)로 규정될 수 있고, 반경방향 내부 돌출 및 축방향 연장 부분들(392)은 피크들 또는 리지들(396)로 규정될 수 있다. 인접한 트로프들(394) 사이의 피크들(396)에 의해 형성되는 로브들(400)은 제1 필터 카트리지 밀봉면(202)의 대응하는 트로프들(222; 도 10) 내에 끼워지도록 제공될 수 있다. 유사하게, 트로프들(394)은 제1 필터 카트리지 밀봉면(202)의 피크들(220)을 수용하도록 제공된다. "외부" 및 "내부"에 대한 참조는 중심축(X)의 반대 방향 또는 이를 향한 방향을 가리키는 것을 이해해야 한다. 그러므로, 외부 돌출 및 축방향 연장 부분들(390)은 트로프들(394)로 참조될 수 있고, 내부 돌출 및 축방향 연장 부분들(392)은 피크들(396)로 참조될 수 있다. 필터 요소들(250, 300)과 유사하게, 트로프들(394) 및 피크들(396)의 크기 및 형상은 토출관(200)에 대한 필터 요소(350)의 인덱싱을 용이하게 하고, 또한 토출관(200) 상의 필터 요소(350)의 삽입을 용이하게 하기 위해 리드인 영역(372), 전이 영역(374), 및 반경방향 밀봉 영역(376) 전체에 걸쳐 변경 및 조절될 수 있다.
반경방향 밀봉 영역(376)은 또한 복수의 로브(400)를 포함하는 물결형 벽 밀봉 부재면(398)을 포함한다. 앞서 논의된 바와 같이, 물결형 벽 밀봉 부재면은 로브들(400)의 인접한 피크들 사이의 거리인 "피치"의 관점에서 규정될 수 있다. 물결형 벽 밀봉 부재면(376)의 경우, 피치는 인접한 피크들 사이의 거리로 정의될 수 있다. 대안적으로, 피치는 인접한 트로프들 사이의 거리로 정의될 수 있다. 전술한 바와 같이, 물결형 벽 밀봉 부재면(376)은 서비스 제공자(필터 요소의 설치자)가 필터 요소를 재파지할 필요 없이 하우징 내에 필터 요소를 정확히 인덱싱할 수 있게 하는 인덱싱 정도를 서비스 제공자에게 허용하는 피치를 갖는 것으로 규정될 수 있다. 필터 카트리지(350)가 물결형 벽(210)에 도입됨에 따라, 리드인 영역(372)은 물결형 벽(210)에 맞물리고, 그로 인해 추가적인 축방향 삽입을 위해 정확히 배향되도록 필터 카트리지(350)를 인덱싱한다. 외주상 균일한 반경방향 밀봉면(378)은, 존재하는 경우, 연속적인 축방향 삽입으로 물결형 벽(210)과 맞물린다. 추가적인 축방향 삽입은, 필터 카트리지(350)를 추가로 배향시키고, 반경방향 지향 밀봉부가 형성되는 물결형 벽(210)과 맞물리는 반경방향 밀봉 영역(376)으로의 전이를 용이하게 하는 데에 도움이 되도록, 전이 영역(374)이 물결형 벽(210)과 맞물리는 결과를 가져온다.
필터 카트리지(350)의 경우, 외주상 불균일한 반경방향 밀봉면(376) 및 외주상 균일한 반경방향 밀봉면(378)은 (존재하는 경우) 개방 단부 캡(364)의 제1 단부(367)로부터 함몰되어(recessed) 있다는 것을 이해해야 한다. 게다가, 밀봉면들(376, 378)은 필터 매체(356)의 내측에 제공된 것으로 규정될 수 있다. 또한, 밀봉면들(376, 378)을 제1 단부(367)로부터 들어가게 함으로써, 필터 카트리지(350)가 더러운 표면 상에 설치될 때 밀봉면들(376, 378)이 먼지 또는 파편으로부터 보호된다. 예를 들어, 밀봉면들(376, 378)은 제1 단부(367)로부터 적어도 약 1 밀리미터만큼 축방향으로 함몰되어 있을 수 있다.
이제 도 26 내지 도 32를 참조하면, 대안적인 필터 조립체 및 필터 카트리지가 대안적인 여과 매체의 맥락으로 설명된다. 필터 카트리지 상의 물결형 벽 밀봉 부재면이 필터 조립체 상의 대응하는 물결형 벽 하우징 밀봉면과 맞물리는 개념이 규정된다. 게다가, 필터 요소 상의 물결형 벽 밀봉 부재면이 비물결형 벽 밀봉 지지구에 의해 지지되는 개념이 또한 규정된다. 앞서 제공된 로브 및 피치의 정의가 또한 이러한 대안적인 구현예들에 적용 가능하다.
이제 도 26을 참조하면, 부분적인 공기 청정기 조립체의 단면도가 참조 번호 400으로 표시되어 있다. 공기 청정기 조립체(400)는 공기 청정기 하우징(402) 및 제1 필터 요소 또는 필터 카트리지(404)를 포함한다. 하우징(402) 상의 제1 필터 카트리지 밀봉면(406) 및 제1 필터 카트리지(404) 상의 반경방향 밀봉면(408)을 제외하면, 필터 카트리지(404)는 미국 특허 7,396,376의 개시와 대략 일치할 수 있고, 그 전체 개시내용은 본원에 참조로 포함된다. 제1 필터 카트리지 밀봉면(406)은 하우징(402)의 내표면(410)의 외주를 따라 연장되도록 구비되며, 반경방향 내부 돌출 및 축방향 연장 부분들(416)과 교번되는 반경방향 외부 돌출 및 축방향 연장 부분들(414)을 구비한 물결형 벽 하우징 밀봉면(412)을 포함한다. 유사하게, 필터 카트리지(404)는 밀봉 부재(422)가 성형된 밀봉 지지구(420)를 포함한다. 밀봉 지지구(420)는 비물결형 벽 밀봉 지지구로 규정될 수 있다. 밀봉 부재(422)의 반경방향 밀봉면(408)은 유사하게 복수의 반경방향 내부 돌출 및 축방향 연장 부분(426)과 교번되는 복수의 반경방향 외부 돌출 및 축방향 연장 부분(424)을 포함한다. 밀봉 부재(422)는 필터 카트리지(404)를 하우징(402)과 정렬시키는 데에 도움이 되는 리드인 영역(428)을 포함할 수 있다. 리드인 영역(428)은 제1 필터 카트리지 밀봉면(406)과 정확히 맞물리는 데에 도움이 되도록 복수의 반경방향 외부 돌출 및 축방향 연장 부분(414)에 베벨들(430)을 포함할 수 있다. 필터 카트리지(404)가 하우징(402)에 완전히 삽입될 때, 반경방향 밀봉면(408)은 제1 필터 카트리지 밀봉면(406)과 맞물리며 밀봉부를 형성한다. 반경방향 밀봉면(408)은 외부 지향 반경방향 밀봉면으로 규정될 수 있다.
필터 카트리지(404)는 유입 유동면(452) 및 반대편의 토출 유동면(454)을 갖는 z-필터 매체(450)를 구비하도록 제공될 수 있다. 토출 유동면(454) 상에서 연장되는 격자빔 장치(457)를 포함할 수 있는 밀봉 지지 구조(456), 및 밀봉 부재(422)를 지지하는 밀봉 지지구(420)가 토출 유동면(454) 상에 제공될 수 있다. 밀봉 부재(422)는 밀봉 지지구(420) 및 매체 팩 외주(458) 상에 성형될 수 있다. 또한, 필터 요소(404)는 유입 유동면(454) 인근에 위치되는 단부 부품(예를 들어, 프레임; 460)을 포함할 수 있다. 단부 부품(460)은 공기 청정기 하우징(402)에 필터 카트리지(404)를 삽입 또는 제거하는 데에 도움이 되도록 사용될 수 있다.
이제 도 27을 참조하면, 공기 청정기(400)는 추가 공기 유입 영역(470)을 제외하면 도 26에 도시된 것과 유사하다. 공기 유입 영역(470)은 예비청정기(472)로 지칭될 수 있고, 복수의 원심 분리기(474)를 포함하는데, 이들은 제1 단부(476)로부터 공기를 공급받고, 큰 미립자를 제거하기 위해 복수의 원심 분리기(472)를 통해 공기를 회전시킨 후, 예비청정된 공기가 예비청정기 토출구(478)를 통해 빠져나갈 수 있게 한다. 이후, 예비청정기 토출구(478)로부터의 예비청정된 공기는 제1 필터 카트리지(404)의 유입 유동면(452) 내로 흐른다. 소기관(scavenge; 480)이 큰 미립자의 제거를 위해 제공될 수 있다. 도 27에 도시된 바와 같이, 필터 카트리지(404) 상의 반경방향 밀봉면(408)은 하우징(402) 상의 제1 필터 카트리지 밀봉면(406)과 밀봉 관계에 있다.
이제 도 28 내지 도 31을 참조하면, 대안적인 공기 청정기 조립체가 참조 번호 500으로 표시되어 있다. 공기 청정기 조립체(500)는 여러 측면에서 공기 청정기 조립체(400)와 유사하다. 공기 청정기 하우징(502)은 제1 필터 카트리지 물결형 벽 밀봉면(506) 및 제2 필터 카트리지 물결형 벽 밀봉면(507)을 구비한 물결형 벽(505)을 포함한다. 제1 필터 카트리지(504)는 내부 지향 반경방향 밀봉면으로 구성되는 물결형 벽 밀봉 부재면(512)을 구비한 밀봉 부재(510)를 포함한다. 필터 요소 물결형 벽 밀봉 부재면(512)은 물결형 벽 하우징 밀봉면(506)과 맞물리도록 구성된다. 유사하게, 제2 필터 카트리지(520)는 외부 지향 반경방향 밀봉부로 구성되는 물결형 벽 밀봉 부재면(524)을 구비한 밀봉 부재(522)를 포함한다. 물결형 벽 밀봉 부재면(524)은 물결형 벽 하우징 밀봉면(507)과 맞물리도록 구성된다.
제1 필터 요소(504)는 밀봉 지지구(530), 권취형 및 플루트형 매체(532), 단부 부품(예를 들어, 프레임; 534), 및 가로지지대 장치(536)를 가지고 구성될 수 있다. 매체 팩(532)은 유입 유동면(538) 및 토출 유동면(539)을 구비할 수 있다. 제2 필터 카트리지(520)는 주름형 매체(540), 및 주름형 매체 및 또한 밀봉 부재(522)를 지지하기 위한 지지 구조(542)를 포함하는 것으로 도시되어 있다.
이제 도 32를 참조하면, 예비청정기 조립체(582)의 추가를 제외하면 공기 청정기 조립체(500)와 유사한 대안적인 공기 청정기 조립체(580)가 제공된다. 예비청정기 조립체(582)는 예비청정기(472)와 유사한 구조를 구비하도록 제공될 수 있다.
매체를 위해 선택된 특정 재료는 선택된 응용을 위한 선택의 문제이다. 필터 조립체가 공기 청정기인 경우, 공기 청정기에 사용되는 다양한 매체 재료 중 임의의 것이 본 개시에 따른 원리와 함께 사용될 수 있다.
매체 팩은 매체만을 포함할 수 있거나, 매체는 카트리지 내에 설치되기 전에 내부 및/또는 외부 라이너를 구비할 수 있다. 매체는 주름형, 비주름형, 또는 물결형 매체일 수 있지만, 추가 대안도 가능하다. 매체는 원통형 및 원추형을 비롯한 다양한 구성으로, 그리고 예를 들어 원형 또는 타원형과 같은 다양한 내부 및/또는 외부 둘레 정의로 제공될 수 있다.
장치들의 밀봉부가 종종 "반경방향"으로 규정되지만, 그러나 비원형 형상의 결과로, 밀봉력 중 일부가 특히 카트리지의 중심축(X)에 있는 방향 또는 그 반대 방향 외의 방향으로 지향되는 것을 주목한다. 그럼에도, 일반적으로, 카트리지 및 하우징 상의 밀봉면들이 대략 반경방향으로 지향되고, 외부 또는 내부 밀봉면을 수반하는지 여부에 따라 밀봉력이 축(X) 주위에서 반경방향 외부로 지향되거나 반경방향 내부로 지향되기 때문에, 밀봉부들은 본원에서 "반경방향"으로 규정된다. 대안적으로 명시하면, 압축력은 일반적으로 축방향(즉, 축(X)의 종방향)이 아니라 대략 반경방향이다. 그러나, 밀봉력이 이러한 비원형 구성들 각각에서 축(X)을 향해 또는 그 반대 방향으로 바로 정렬되지 않는 응용들이 있다.
보다 일반적으로, 반경방향 밀봉부는 중심축을 둘러싸는(중심축을 향해 그 반대 방향으로 지향되는) 밀봉면들을 포함한다. 많은 경우에, 중심축은 필터 카트리지의 중심축을 포함할 것이고, 매체는 중심축 주위에 위치된다. 그러나, 본원에서 이하에 설명되는 대안적인 장치들로부터, 반경방향 밀봉부는 또한 카트리지를 위한 중심축이 아닌 축을 둘러싸는 밀봉부일 수 있음을 이해할 것이다(이와 달리, 축방향 밀봉부는, 대략 중심축, 모든 경우에 반드시 그런 것은 아니지만 통상적으로 또한, 카트리지 중심축(X)과 정렬되는 밀봉부이며, 밀봉부는 중심축 주위에 위치된다).
본원에 사용된 일반적인 용어에서, 도시된 다양한 하우징 밀봉 장치는 또한, 도면에 도시된 다양한 하우징 밀봉부를 위한 밀봉 방향이, 일반적으로 "반경방향 지향면"으로 규정될 수 있는, (2개의 하우징 밀봉부 중 어느 것이 수반되는지 여부에 따라, 하우징의 토출관의 일부이든 바깥 부분이든) 하우징의 일부 부분과 맞물리는 밀봉부의 표면과 대략 일치하기 때문에, 일반적으로 반경방향 지향 밀봉면을 포함하는 것으로 규정될 수 있다. 각각의 경우, 실제로 밀봉부를 형성하는 표면은, (통상적으로 또한 카트리지의) 중심축(X)의 종방향으로 지향되는 밀봉력과 대략 일치하는 축방향 밀봉부와 달리, 중심축(X) 주위에서 (이를 향하거나 그 반대 방향으로) 지향된다. 도시된 예들은, 하우징과 맞물려 밀봉부를 형성하는 카트리지 상의 밀봉 부재의 실제 표면이 카트리지의 중심축을 향하는 것이 아니라 대략 중심축의 반대 방향으로 지향되기 때문에, "외부 반경방향 밀봉면" 또는 "외부 지향 반경방향 밀봉부"이다. 그러나, 본원에 설명된 원리 중 다수는 밀봉부를 형성하기 위해 하우징과 맞물리는 카트리지 상의 밀봉면이 중심축을 향해 반경방향으로 지향되는 대안적인 장치에 적용될 수 있다.
본원에 설명된 반경방향 하우징 밀봉부는 일반적으로 "비클램프", "비클램핑", 또는 "무클램프" 장치 또는 이와 유사한 용어에 의해 규정될 수 있다. 이로써, 밀봉 장치는 통상적으로 호스 클램프와 같은 클램프, 또는 견고한 밀봉을 제공하기 위해 조여질 필요가 있는 다른 구조의 사용을 수반하지 않도록 의도된다. 오히려, 밀봉부는 간단한 설치에 의해 구축되되, 하우징의 표면에 대한 밀봉 재료의 압축이 카트리지 컴포넌트에 의해 이루어진다.
본원에 설명된 원리는 다양한 필터 조립체에 적용될 수 있다. 본 원리가 (공기) 가스 필터 조립체에 적용되는 예들이 설명된다. 공기 필터 및 크랭크케이스 통기 필터 조립체를 포함하는 예들이 설명된다. 본 원리는 경우에 따라 심지어 액체 필터 조립체를 갖는 다양한 대안적인 가스 여과 장치에 적용될 수 있다.
본 개시에 따른 원리는 이하에 논의되는 특정의 선택된 원하는 결과를 달성하기 위한 유리한 방식의 필터 카트리지와 공기 청정기 시스템 사이의 상호작용에 관한 것이다. 필터 카트리지는 일반적으로 여과 작동 중에 공기 및 다른 가스가 통과하는 필터 매체를 포함할 것이다. 매체는 다양한 유형 및 구성으로 이루어질 수 있고, 다양한 재료를 이용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 이하에 논의되는 바와 같이, 주름형(pleated) 매체 장치가 본 개시의 원리에 따른 카트리지에 사용될 수 있다.
본 원리는 매체가 카트리지의 유입 및 토출 단부들 사이의 연장부에 상당히 깊이 놓인 상황에서 사용하도록 특히 양호하게 조절되지만, 대안이 가능하다. 또한, 본 원리는 상대적으로 큰 단면 크기를 갖는 카트리지에 종종 사용된다. 이와 같은 장치에 의해, 주름형 매체에 대한 대안적인 매체 유형이 종종 요구될 것이다.
이 장에서는, 본원에 설명된 기술과 사용 가능한 일부 매체 장치들의 예들이 제공된다. 그러나, 다양한 대안적인 매체 유형들이 사용될 수 있음은 물론이다. 매체 유형의 선정은 일반적으로: 가용성, 주어진 적용 상황에서의 기능, 제조 용이성 등에 대한 선호 중 하나에 따르며, 이 선정은 본원에 규정된 다양한 필터 카트리지/공기 청정기 상호작용 특징부들 중 선택된 하나의 전체 기능과 반드시 구체적으로 관련되지는 않는다.
플루트형 필터 매체(예를 들어, 매체 리지들을 구비한 매체)가 다양한 방식들로 유체 필터 구조를 제공하는 데에 사용될 수 있다. 하나의 널리 공지된 방식은 본원에서 z-필터 구조(z-filter construction)로 규정된다. 본원에 사용된 바와 같이, "z-필터 구조"는 개별 파형, 절곡형, 또는 달리 형성된 필터 플루트들이 매체를 통한 유체 유동을 위한 종방향의, 통상적으로 평행한 유입 및 토출 필터 플루트들의 세트를 (통상적으로 대향 매체와 함께) 정의하는 데에 사용되는 일종의 필터 구조를 포함하도록(그러나 이에 제한되지 않도록) 의도된다. z-필터 매체의 일부 예들이 미국 특허 5,820,646; 5,772,883; 5,902,364; 5,792,247; 5,895,574; 6,210,469; 6,190,432; 6,350,296; 6,179,890; 6,235,195; 디자인 399,944; 디자인 428,128; 디자인 396,098; 디자인 398,046; 및 디자인 437,401에 제공되어 있고; 이러한 인용된 참고문헌들은 각각 본원에 참조로 포함된다.
z-필터 매체의 하나의 유형은 서로 결합되는 2개의 특정 매체 컴포넌트를 사용하여 매체 구조를 형성한다. 2개의 컴포넌트는: (1) 플루트형(통상적으로 파형) 매체 시트 또는 시트 섹션, 및 (2) 대향 매체 시트 또는 시트 섹션이다. 대향 매체 시트는 통상적으로 파형이 아니지만, 예를 들어 플루트 방향에 수직으로 파형일 수 있는데, 이는 본원에 참조로 포함되는, 2004년 2월 11일에 출원되고 2005년 8월 25일에 PCT WO 05/077487로 공개된 미국 가출원 60/543,804에 기재되어 있다.
플루트형 매체 섹션 및 대향 매체 섹션은 서로 간에 별개의 재료를 포함할 수 있다. 그러나, 이들은 또한 대향 매체 재료가 매체의 플루트형 매체 부분과 적절하게 병치될 수 있도록 절곡되는 단일 매체 시트의 섹션들일 수 있다.
플루트형(통상적으로 파형) 매체 시트 및 대향 매체 시트 또는 시트 섹션은 함께 평행한 플루트들을 구비한 매체를 정의하는 데에 통상적으로 사용된다. 경우에 따라, 플루트형 시트 및 대향 시트는 별개이며, 이후 서로 고정된 후, 매체 스트립으로서 권취되어, z-필터 매체 구조를 형성한다. 이와 같은 장치는 예를 들어 US 6,235,195 및 6,179,890에 기재되어 있고, 이들 각각은 본원에 참조로 포함된다. 특정의 다른 장치에서, 대향 매체에 고정되는 플루트형(통상적으로 파형) 매체의 일부 비권취 섹션들 또는 스트립들은 서로 적층되어, 필터 구조를 형성한다. 그 일례가 본원에 참조로 포함되는 US 5,820,646의 도 11에 기재되어 있다.
본원에서, 파형 시트에 고정되는 플루트형 시트(또는 리지들을 갖는 매체의 시트)를 포함하는 재료의 스트립들(이들은 이후 적층 조립되어 매체 팩을 형성한다)은 때때로 "단일 대향체(single facer) 스트립", "단일 대향된(single faced) 스트립", 또는 "단일 대향체" 또는 "단일 대향된" 매체로 지칭된다. 이 용어들 및 이들의 변형들은 플루트형(통상적으로 파형) 시트의 하나의 면, 즉 단일면이 각각의 스트립에서 대향 시트에 의해 대향되는 것을 가리키도록 의도된다.
통상적으로, 권취형 매체 팩을 형성하기 위한 플루트형 시트/대향 시트(즉, 단일 대향체) 조합의 스트립의 그 자체의 권취는 대향 시트가 외부 지향된 상태로 수행된다. 일부 권취 기술이 2003년 5월 2일에 출원된 미국 가출원 60/467,521, 및 2004년 3월 17일에 출원되고 이제 WO 04/082795로 공개된 PCT 출원 04/07927에 기재되어 있고, 이들 각각은 본원에 참조로 포함된다. 그 결과, 최종 권취형 장치는 일반적으로 대향 시트의 일부를 매체 팩의 외표면으로서 구비한다.
매체 내의 구조를 가리키도록 본원에 사용된 "파형"이라는 용어는 매체를 2개의 파형화 롤러 사이로, 즉 2개의 롤러 사이의 닙 또는 바이트 내로 통과시킴으로써 형성되는 플루트 구조를 가리키도록 종종 사용되되, 이들 롤러들은 각각 최종 매체에서 파형화를 야기하기에 적절한 표면 특징부를 구비한다. 그러나, "파형화"라는 용어는, 기술에 의해 매체를 파형화 롤러들 사이의 바이트 내로 통과시키는 것을 수반하는 플루트에서 기인한다는 것이 명시되지 않는 한, 이와 같은 플루트에 제한되도록 의도되지 않는다. "파형"이라는 용어는 매체가 예를 들어 절곡 기술에 의해 파형화 후에 추가로 수정되거나 변형될지라도 적용되도록 의도되는데, 이 절곡 기술은 본원에 참조로 포함되는, 2004년 1월 22일에 공개된 PCT WO 04/007054에 기재되어 있다.
파형 매체는 특정 형태의 플루트형 매체이다. 플루트형 매체는 이를 가로질러 연장되는 (예를 들어, 파형화 또는 절곡에 의해 형성된) 개별 플루트들 또는 리지들을 구비한 매체이다.
z-필터 매체를 이용한 서비스 가능한 필터 요소 또는 필터 카트리지 구성은 때때로 "직선 통과 유동 구성" 또는 그 변형으로 지칭된다. 일반적으로, 이런 맥락에서, 서비스 가능한 필터 요소 또는 필터 카트리지는 일반적으로 유입 유동 단부(또는 면) 및 반대편 토출 유동 단부(또는 면)를 구비하되, 유동이 대략 동일한 직선 통과 방향으로 필터 카트리지에 유입 및 토출되는 것을 의미한다. 이런 맥락에서, "서비스 가능한"이라는 용어는 매체 포함 필터 카트리지가 대응하는 유체(예를 들어, 공기) 청정기로부터 주기적으로 제거 및 교체되는 것을 가리키도록 의도된다. 경우에 따라, 유입 유동 단부(또는 면) 및 토출 유동 단부(또는 면) 각각은 서로 평행한 상태로 대략 평탄하거나 평면일 것이다. 그러나, 이들의 변형들, 예를 들어 평면이 아닌 면이 가능하다.
(특히 권취형 또는 적층형 매체 팩을 위한) 직선 통과 유동 구성은 예를 들어 본원에 참조로 포함되는 미국 특허 6,039,778에 나타낸 유형의 원통형 주름형 필터 카트리지와 같은 서비스 가능한 필터 카트리지와 대조되는데, 여기서 유동은 매체 안팎으로 통과할 때 일반적으로 실질적인 방향 전환을 수행한다. 즉, 6,039,778 필터에서, 유동은 원통측을 통해 원통형 필터 카트리지에 들어간 후, 방향을 전환하여, (순방향-유동 시스템에서) 매체의 개방 단부를 통해 빠져나간다. 통상적인 역방향-유동 시스템에서, 유동은 매체의 개방 단부를 통해 서비스 가능한 원통형 카트리지에 들어간 후, 방향을 전환하여, 원통형 필터 매체의 측면을 통해 빠져나간다. 이와 같은 역방향-유동 시스템의 일례가 본원에 참조로 포함되는 미국 특허 5,613,992에 기재되어 있다.
본원에 사용된 바와 같은 "z-필터 매체 구조"라는 용어 및 그 변형은: 유입 및 토출 플루트들의 정의를 허용하기에 적절한 밀봉(폐쇄)과 함께, 시트들이 단일 웨브의 일부이든 별개의 것이든, (대향) 매체에 고정되는 파형 또는 다른 플루트형 매체(매체 리지들을 구비한 매체)의 웨브; 및/또는 이와 같은 매체로부터 유입 및 토출 플루트들의 3차원 네트워크로 구성되거나 형성되는 매체 팩; 및/또는 이와 같은 매체 팩을 포함하는 필터 카트리지 또는 구조 중 일부 또는 전부를 포함하지만 이에 반드시 제한되진 않도록 의도된다.
일반적으로, 필터 매체는, 종종 수지를 포함하며 때때로 추가 재료로 처리되는, 상대적으로 가요성 재료, 통상적으로 (셀룰로오스 섬유, 합성 섬유, 또는 둘 다의) 부직포 섬유 재료이다. 따라서, 이는 용인 불가능한 매체 손상 없이 다양한 파형 패턴들로 구성되거나 순응될 수 있다. 또한, 이는 다시 용인 불가능한 매체 손상 없이 쉽게 권취되거나 달리 구성되어 사용될 수 있다. 물론, 이는 사용 중에 필수 파형 구성을 유지하는 성질을 가져야 한다.
통상적으로, 파형화 공정에서, 변형이 매체에 야기된다. 장력이 해제된 후에, 플루트 또는 파형은 부분적으로 스프링백하여, 일어난 신장 및 굽힘의 단지 일부를 회복하는 경향이 있을 것이다. 대향 매체 시트는 때때로 플루트형 매체 시트에 가접되어(tacked), 파형 시트 내의 이러한 스프링백을 방지한다.
파형(플루트형) 시트, 대향 시트, 또는 둘 다의 매체는, 예를 들어 본원에 참조로 포함되는 US 6,673,136에 따라, 일측 또는 양측에 미세 섬유 재료를 구비할 수 있다. 경우에 따라, 이와 같은 미세 섬유 재료가 사용될 때, 미세 섬유를 재료의 상류측에 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
z-필터 구조와 관련한 문제는 개별 플루트 단부들의 폐쇄에 관한 것이다. 통상적으로, 실런트 또는 접착제가 구비되어 폐쇄를 달성하지만, 대안이 가능하다. 상기 논의로부터 명확한 바와 같이, 특히 플루트 밀봉을 위한 실런트 및 테이퍼진 플루트들과 달리 직선 플루트들을 사용하는 통상적인 z-필터 매체에서는, 상류 단부와 하류 단부 모두에서 큰 실런트 표면적(및 부피)이 필요하다. 이 위치들에서의 고품질 밀봉은 최종 매체 구조의 적절한 작동에 중요하다. 높은 실런트 부피 및 면적은 이와 관련된 문제를 일으킨다.
본원에 설명된 기술은 파형 시트/대향 시트 조합, 즉 "단일 대향체" 스트립을 포함하는 단일 시트를 권취하는 단계에서 기인한 매체 팩에 사용하기 위해 특히 양호하게 조절된다. 그러나, 이들은 또한 적층형 장치로 만들어질 수 있다.
권취형 매체 또는 매체 팩 장치는 다양한 외주 둘레 정의들을 구비할 수 있다. 이런 맥락에서, "외주 둘레 정의"라는 용어 및 그 변형은, 매체 또는 매체 팩의 유입 단부 또는 토출 단부를 바라볼 때, 정의되는 외부 둘레 형상을 가리키도록 의도된다. 통상적인 형상은 PCT WO 04/007054에 기재된 바와 같이 원형이다. 기타 다른 사용 가능한 형상은 장박형(obround)이고, 장박형의 일부 예들은 타원형(oval) 형상이다. 일반적으로, 타원형 형상은 한 쌍의 양 측면에 의해 연결되는 양 만곡 단부를 구비한다. 일부 타원형 형상들에서, 양 측면이 또한 만곡된다. 때때로 경주장 트랙 형상으로 지칭되는 다른 타원형 형상들에서, 양 측면은 대략 직선이다. 경주장 트랙 형상은 예를 들어 PCT WO 04/007054, 및 WO 04/082795로 공개된 PCT 출원 US 04/07927에 기재되어 있고, 이들 각각은 본원에 참조로 포함된다.
외주 또는 둘레 형상을 기술하는 다른 방식은 권취부의 권선 액세스에 직교하는 방향으로 매체 팩을 통한 단면에서 기인한 둘레를 정의하는 것이다.
매체 또는 매체 팩의 양 유동 단부 또는 유동면은 여러 상이한 정의들을 구비할 수 있다. 많은 장치에서, 단부들 또는 단부면들은 대략 평탄하고(평면이고) 서로 수직이다. 기타 다른 장치들에서, 단부면들 중 하나 또는 둘 다는, 매체 팩의 측벽의 축방향 단부로부터 축방향 외부로 돌출되거나; 또는 매체 팩의 측벽의 단부로부터 축방향 내부로 돌출되도록 정의될 수 있는 테이퍼진, 예를 들어 단차진 부분들을 포함한다.
(예를 들어, 단일 대향체 비드, 권선 비드, 또는 적층 비드로부터의) 플루트 밀봉은 다양한 재료들로 형성될 수 있다. 인용 및 통합된 다양한 참조 문헌들에서는, 핫멜트(hot melt) 또는 폴리우레탄 밀봉이 다양한 응용들에 가능한 것으로 기재되어 있다.
도 33에는, 단일 대향된 매체의 단일 스트립을 권취함으로써 구성되는 권취형 매체 팩(또는 권취형 매체; 830)이 전체적으로 도시되어 있다. 도시된 특정 권취형 매체 팩은 타원형 매체 팩(830a), 구체적으로 경주장 트랙 형상의 매체 팩(831)이다. 매체 팩(830)의 외부에 있는 매체의 미단부(tail end)는 831x로 표시되어 있다. 편의상 그리고 밀봉을 위해 매체 팩(830)의 직선 섹션을 따라 이 미단부를 끝내는 것이 통상적일 것이다. 통상적으로, 핫멜트 밀봉 비드 또는 밀봉 비드가 미단부를 따라 위치되어 밀봉을 보장한다. 매체 팩(830)에서, 양 유동 (단부)면은 832, 833으로 지정된다. 일 면은 유입 유동면, 다른 면은 토출 유동면일 것이다.
도 34에는, z-필터 매체 스트립들로 적층형 z-필터 매체(또는 매체 팩)를 형성하는 단계가 (개략적으로) 도시되는데, 각각의 스트립은 대향 시트에 고정되는 플루트형 시트이다. 도 33을 참조하면, 단일 대향체 스트립(200)이 스트립(200)과 유사한 스트립들(202)의 적층체(201)에 추가된 것으로 도시된다. 스트립(200)은 스트립들(76, 77) 중 어느 하나로부터 절단될 수 있다. 도 33의 205에서, 단일 대향체 비드 또는 밀봉으로부터 반대편 가장자리에서 스트립(200, 202)에 대응하는 각각의 층 사이에 적층 비드(206)를 적용하는 것이 도시된다. (적층은 또한 각각의 층이 상부가 아닌 적층체의 하부에 추가된 상태로 이행될 수 있다.)
도 34를 참조하면, 각각의 스트립(200, 202)은 전후방 가장자리(207, 208) 및 양 측면 가장자리(209a, 209b)를 구비한다. 각각의 스트립(200, 202)을 포함하는 파형 시트/대향 시트의 조합의 유입 및 토출 플루트들은 일반적으로 전후방 가장자리(207, 208) 사이에서 측면 가장자리들(209a, 209b)과 평행하게 연장된다.
계속 도 34를 참조하면, 형성되는 매체 또는 매체 팩(201)에서, 양 유동면은 210, 211로 표시되어 있다. 여과 중에 면(210, 211)들 중 어느 면을 유입 단부면으로, 어느 면을 토출 단부면으로 선택할지는 선택의 문제이다. 어떤 경우에는, 적층 비드(206)가 상류 또는 유입면(211)에 인접하게 위치되고; 다른 경우에는 반대가 된다. 유동면(210, 211)들은 양 측면(220, 221) 사이에 연장된다.
적층형 매체 구성 또는 팩(201)은 때때로 본원에서 "차단된(blocked)" 적층형 매체 팩으로 지칭된다. 이런 맥락에서, "차단된"이라는 용어는 모든 면들이 모든 인접한 벽면들에 대해 90도인 직사각형 블록으로 장치가 형성되는 것을 나타낸다. 다른 예에서, 경우에 따라, 적층체는 각각의 스트립(200)이 인접한 스트립과의 정렬로부터 약간 오프셋된 상태로 형성되어, 유입면과 토출면이 서로 평행하지만 상면과 하면에 수직하지는 않는 평행사변형 또는 경사진 블록 형상을 형성할 수 있다.
경우에 따라, 매체 또는 매체 팩은 임의의 단면에서 평행사변형 형상을 갖는 것으로 언급될 것이며, 이는 임의의 2개의 양 측면이 서로 대략 평행하게 연장되는 것을 의미한다.
도 34에 대응하는 차단된 적층형 장치는 본원에 참조로 포함되는 US 5,820,646의 종래 기술에 기재되어 있는 것을 주목한다. 적층형 장치는 US 5,772,883; 5,792,247; 및 미국 특허 공보 2004/0187689에 기재되어 있는 것을 또한 주목한다. 이 후자의 참조 문헌들은 각각 본원에 참조로 포함된다. 미국 특허 공보 2005/0130508에 도시된 적층형 장치는 경사진 적층형 장치인 것을 주목한다.
또한, 경우에 따라, 2개 이상의 적층체가 단일 매체 팩에 통합될 수 있다는 것을 주목한다. 또한, 경우에 따라, 적층체는, 예를 들어 본원에 참조로 포함되는 US 7,625,419에 도시된 바와 같이, 리세스를 구비한 하나 이상의 유동면으로 형성될 수 있다.
양 단부 사이에 연장되는 플루트들을 수반하는 대안적인 유형의 매체 장치 또는 팩이 본 개시에 따른 선택된 원리와 함께 사용될 수 있다. 이와 같은 대안적인 매체 장치 또는 팩의 일례는 도 35 내지 도 35b에 도시되어 있다. 도 35 내지 도 35b의 매체는 DE 20 2008 017 059 U1에 도시 및 기재된 것과 유사하며; 때때로 Mann & Hummel의 마크 "IQORON"로 입수 가능한 장치에서 발견될 수 있다.
도 35를 참조하면, 매체 또는 매체 팩은 전체적으로 1250으로 표시되어 있다. 매체 또는 매체 팩(1250)은 제1 외부 주름형(리지형) 매체 루프(1251) 및 제2 내부 주름형(리지형) 매체 루프(1252)를 포함하되, 각각의 매체 루프는 양 유동 단부 사이에 연장되는 주름 첨단들(또는 리지들)을 갖는다. 도 35의 도면은 매체 팩 (유동) 단부(1255)를 향한 것이다. 도시된 단부(1255)는 선택된 유동 방향에 따라 유입 (유동) 단부 또는 토출 (유동) 단부일 수 있다. 규정되는 원리를 이용한 많은 장치의 경우, 매체 팩(1250)은 단부(1255)가 유입 유동 단부가 되도록 필터 카트리지 내에 구성될 것이다.
계속 도 35를 참조하면, 외부 주름형(리지형) 매체 루프(1251)는 타원형 형상으로 구성되지만, 대안이 가능하다. 1260에서, 예를 들어 제자리에 성형되는(molded in place) 주름 단부 폐쇄부는 매체 팩 단부(1255)에서 주름들 또는 리지들(1251)의 단부를 폐쇄하는 것으로 도시된다.
주름들 또는 리지들(1252)(및 관련 주름 첨단들)은 루프(1251)로부터 이격되고 이에 의해 둘러싸인 상태로 위치되고, 그에 따라 주름형 매체 루프(1252)는 또한 약간 타원형 구성으로 도시된다. 이 경우에, 루프(1252) 내의 개별 주름들 또는 리지들(1252p)의 단부들(1252e)은 폐쇄 밀봉된다. 또한, 루프(1252)는 통상적으로 제자리-성형되는 재료의 중심 스트립(1253)에 의해 폐쇄되는 중심(1252c)을 둘러싼다.
여과 중에, 단부(1255)가 유입 유동 단부일 때, 공기는 매체의 2개의 루프(1251, 1252) 사이의 갭(1265)에 들어간다. 이후, 공기는 여과에 따라 매체 팩(1250)을 통해 이동하기 때문에 루프(1251) 또는 루프(1252)를 통해 흐른다.
도시된 예에서, 루프(1251)는 단부(1255)로부터 멀리 있는 연장부에서 루프(1252)를 향해 내부 경사지도록 구성된다. 또한, 스페이서들(1266)이 구조적 무결성을 위해 루프(1252)의 단부를 둘러싸는 중심 링(1267)을 지지하는 것으로 도시된다.
도 35a에서, 단부(1255)의 반대편에 있는 카트리지(1250)의 단부(1256)를 볼 수 있다. 여기서, 개방 가스 유동 영역(1270)을 둘러싸는 루프(1252)의 내부를 확인할 수 있다. 공기가 대략 단부(1256)를 향하고 단부(1255)로부터 멀어지는 방향으로 카트리지(1250)를 통해 지향될 때, 루프(1252)를 통과하는 공기 중 일부는 중심 영역(1270)에 들어가고 단부(1256)에서 이로부터 빠져나간다. 물론 여과 중에 매체 루프(1251)에 들어간 공기는 일반적으로 단부(1256)의 외부 둘레(1256p) 주위를(위를) 통과할 것이다.
도 35b에는, 카트리지(1250)의 개략적인 단면도가 제공되어 있다. 선택된 식별 및 설명된 특징부는 유사한 참조 번호들에 의해 표시되어 있다.
도 35 내지 도 35b의 검토, 즉 상기 설명으로부터, 전술한 카트리지(1250)는 일반적으로 양 유동 단부(1255, 1256) 사이에 종방향으로 연장되는 매체 첨단들을 구비한 카트리지임을 이해할 것이다.
도 35 내지 도 35b의 장치에서, 매체 팩(1250)은 타원형, 특히 경주장 트랙 형상의 둘레로 도시된다. 이하의 많은 예에서 공기 필터 카트리지가 타원형 또는 경주장 트랙 형상의 구성을 갖기 때문에, 이는 이런 방식으로 도시된다. 그러나, 원리는 다양한 대안적인 외주 형상들로 구현될 수 있다.
본원에서, 도 36 내지 도 41에는, 본원에 규정된 원리의 선택된 응용들에 사용될 수 있는 매체 유형들의 또 다른 대안적인 변형예들의 일부 개략적인 부분 단면도들이 제공된다. 특정 예들이 본 개시의 양수인인 Donaldson Company, Inc.가 소유하는 2014년 11월 10일에 출원된 USSN 62/077,749에 기재되어 있다. USSN 62/077,749의 개시내용은 본원에 참조로 포함된다. 일반적으로, 도 9 내지 도 12의 각각의 장치는, 직선 통과 유동과 함께, 양 유입 및 토출 유동 단부(또는 면)을 구비한 장치로 적층되거나 권취될 수 있는 매체 유형을 나타낸다.
도 36에는, USSN 62/077,749의 예시적인 매체 장치(1301)가 도시되어 있고, 여기서 양각 시트(1302)가 비양각 시트(1303)에 고정된 후, 매체 팩으로 적층되고 권취되되, 본원의 도 1에 대해 전술한 유형의 양 가장자리를 따른 밀봉부를 구비한다.
도 37에는, USSN 62/077,749의 대안적인 예시적인 매체 장치(1310)가 도시되어 있고, 여기서 제1 양각 시트(1311)가 제2 양각 시트(1312)에 고정된 후, 가장자리 밀봉부를 구비한 적층형 또는 권취형 매체 팩으로 형성된다.
가장자리 밀봉부는 상류 단부 또는 하류 단부 또는 경우에 따라 둘 다에 수행될 수 있다. 특히 매체가 여과 중에 화학 물질과 마주칠 가능성이 있을 때, 통상적인 접착제 또는 실런트를 피하는 것이 바람직할 수 있다.
도 38a에는, 플루트형 시트(X)가 대향 시트(Y)와의 맞물림을 위해 다양한 양각들을 구비하는 단면도가 도시되어 있다. 다시, 이들은 별개일 수 있거나, 동일한 매체 시트의 섹션들일 수 있다.
도 38b에는, 플루트형 시트(X)와 대향 시트(Y) 사이의 이와 같은 장치의 개략도가 또한 도시되어 있다.
도 38c에는, 플루트형 시트(X)와 대향 시트(Y) 사이의 이와 같은 원리의 또 다른 변형예가 도시되어 있다. 이들은 다양한 접근방안들이 어떻게 가능한지에 대한 이해를 돕기 위한 것이다.
도 39에는, 플루트형 시트(X)와 대향 시트(Y)의 또 다른 가능한 변형예가 도시되어 있다.
도 40 및 도 41에는, 플루트형 시트(6402)가 대향 시트(6403)에 고정되는 예시적인 매체 장치(6401)가 도시되어 있다. 대향 시트(6403)는 평탄한 시트일 수 있다. 이후, 매체 장치(6401)는 매체 팩으로 적층되거나 권취될 수 있되, 본원의 도 1에 대해 전술한 유형의 양 가장자리를 따른 밀봉부를 구비한다. 도시된 구현예에서, 플루트형 시트(6402)의 플루트들(6404)은 일련의 피크들(6405)과 마루들(6406)을 포함하는 파상 리지라인을 구비한다. 인접한 플루트들(6404)의 피크들(6405)은 도 64 및 도 65에 도시된 바와 같이 정렬되거나 오프셋될 수 있다. 게다가, 피크 높이 및/또는 밀도는 플루트들(6404)의 길이를 따라 증가하거나, 감소하거나, 일정하게 유지될 수 있다. 피크 플루트 높이 대 마루 플루트 높이의 비율은 약 1.5:1에서 1.1:약 1까지 달라질 수 있다.
플루트형 시트 섹션 및 대향 시트 섹션에 동일한 매체를 사용해야 한다는 구체적인 요건은 없다는 것을 주목한다. 상이한 효과를 달성하기 위해 각각에서 상이한 매체가 바람직할 수 있다. 예를 들어, 하나는 셀룰로오스 매체인 반면, 다른 하나는 약간의 비셀룰로오스 섬유를 포함하는 매체이다. 이들은 원하는 결과를 달성하기 위해 상이한 공극율 또는 상이한 구조적 특성을 가질 수 있다.
본원에 규정된 기술 중 다수는 바람직하게는 카트리지의 양 유동 단부 사이의 여과를 위해 배향되는 매체가 이 양 단부 사이의 방향으로 연장되는 플루트들 또는 주름 첨단들을 구비한 매체일 때 적용될 것이다. 그러나, 대안이 가능하다. 밀봉 장치 정의와 관련하여 본원에 규정된 기술은, 양 유동 단부를 구비한 필터 카트리지에서, 매체가 이 단부들 사이의 방향으로 연장되는 플루트들 또는 주름 첨단들을 포함하지 않을 때에도, 매체가 이 단부들 사이의 유체 유동을 여과하도록 위치된 상태로 적용될 수 있다. 매체는 예를 들어 깊이 매체이거나, 대안적인 방향으로 주름질 수 있거나, 비주름 재료일 수 있다.
본원에 규정된 기술은 유동 단부들 사이의 연장부에서 상대적으로 깊은 카트리지(대개 적어도 100 ㎜, 통상 적어도 150 ㎜, 종종 적어도 200 ㎜, 때때로 적어도 250 ㎜, 그리고 경우에 따라 300 ㎜ 이상)와 함께 사용될 수 있고, 사용 중에 큰 적재 부피를 위해 구성된다. 이러한 유형의 시스템은 통상적으로 매체가 양 유동 단부 사이의 방향으로 연장되는 주름 첨단들 또는 플루트들로 구성되는 매체일 것이다.
이제 도 42a 및 도 42b를 참조하면, 도 10 내지 도 13에 도시된 바와 같은 물결형 벽(210)을 구비한 공기 청정기 조립체에 사용될 수 있는 대안적인 필터 요소가 참조 번호 900으로 표시되어 있다. 필터 요소(900)는 원통형으로 배치된 매체 팩(902), 폐쇄 단부 캡(904), 및 개방 단부 캡(906)을 포함한다. 매체 팩은 바람직하게는 매체 팩(902)을 지지하는 데에 도움이 되는 내부 스크린 또는 지지 구조(908) 및 외부 스크린 또는 지지 구조(910)를 포함한다. 바람직하게는, 매체 팩(902)은 주름형 매체 팩이며, 스크린 또는 지지 구조들(908, 910)은 폐쇄 단부 캡(904)에서 개방 단부 캡(906)까지 연장된다. 매체 팩(902)은 중앙 개방 체적(912) 주위에 배치되고, 개방 단부 캡(906)은 중앙 개방 체적(912)과 소통되는 중앙 개구(914)를 포함한다. 폐쇄 단부 캡(904)은 이를 통한 공기의 유동에 폐쇄되고, 개방 단부 캡(906)은 중앙 개구(914)를 통한 공기의 유동에 개방된다. 앞서 논의된 바와 같이, 여과될 (공기와 같은) 유체는 매체 팩(902)을 통해 내부로 흐를 수 있고, 청정 공기는 중앙 개방 체적(912)으로부터 중앙 개구(914)를 통해 흐를 수 있다. 대안적으로, 유동은 더러운 유체가 중앙 개구(914) 및 중앙 개방 체적(912)을 경유하여 들어간 후, 그 여과를 제공하기 위해 매체 팩(902)을 통해 흐르고, 이후 매체 팩(902) 밖으로 나가도록 반전될 수 있다.
개방 단부 캡(906)은 밀봉 부재(916)를 포함한다. 내부 스크린 또는 지지 구조(908)는 밀봉 부재(916)를 위한 지지구(920)를 형성하지만, 내부 스크린 또는 지지 구조(908)와 별개의 지지구도 제공될 수 있다. 밀봉 부재(916)는 내부 지향 반경방향 밀봉면으로 규정될 수 있는 밀봉면(918)을 구비한 것으로 도시된다. 또한, 밀봉 부재(916)는 리드인 영역(922) 및 전이 영역(924)을 포함할 수 있다. 내부 지향 밀봉구의 경우, 내부 둘레가 리드인 영역(922)에서 전이 영역(924)까지, 그리고 필터 요소(900)가 하우징과 별개로 구비될 때 밀봉면(918)까지 감소할 수 있다. 리드인 영역(922) 및 전이 영역(924)은, 밀봉면(918)으로 하여금, 물결형 벽(210)을 포함하는 공기 청정기에 삽입될 때, 물결형 벽(210)에 대해 밀봉부를 제공하도록 물결형 벽(210)을 반영하는 구성이 되도록 도울 수 있다.
개방 단부 캡(906)의 밀봉 부재(916)는 대응하는 공기 청정기 물결형 벽 밀봉면과 함께 밀봉부를 형성하기에 충분한 연성을 갖는다. 밀봉부의 형성은 밀봉 성능 테스트 ISO 15011:2014를 충족함으로써 판단될 수 있다. 따라서, 밀봉 부재(916)는 ISO 15011:2014를 충족함으로써 공기 청정기 물결형 벽 밀봉면과 맞물릴 때 밀봉부를 형성한다. 밀봉 부재(916)는 공기 청정기에 도입되어 공기 청정기 하우징과 밀봉 관계로 제공될 때 공기 청정기 하우징의 물결형 벽 밀봉면과 함께 밀봉부를 형성하기에 충분한 연성을 갖는 것으로 규정될 수 있다. 또한, 밀봉 부재(916)는 밀봉면(918)이 물결형 벽을 반영하도록 물결형 벽에 순응할 수 있거나 순응하도록 구성되는 것으로 규정될 수 있다. 밀봉 부재(916)의 연성으로 인해, 밀봉 부재 밀봉면(918)은 공기 청정기 하우징의 물결형 벽 밀봉면의 구성에 순응할 수 있다. 밀봉 부재(916)를 형성하는 데에 사용될 수 있는 예시적인 재료는 실리콘 고무를 포함한다. 바람직하게는, 실리콘 고무는 ASTM D-412에 따른 00-30 내지 00-10, 더 바람직하게는 약 00-20의 쇼어 경도를 가질 수 있다. 사용될 수 있는 예시적인 유형의 실리콘 고무는 Smooth-On의 Ecoflex®라는 상표로 입수 가능하다. 사용될 수 있는 예시적인 Ecoflex® 고무는 Ecoflex® 00-20을 포함한다. 게다가, 밀봉부를 형성하기 위해 선택되는 특정 밀봉 부재 재료는 작동 온도, 밀봉부 두께, 로브 크기 등과 같은 다양한 조건에 따라 좌우된다.
밀봉 부재(916)가 공기 청정기 하우징의 물결형 벽면과 함께, 도시된 바와 같은 내부 지향 반경방향 밀봉부와 같은 밀봉부를 형성하도록, 필터 요소(900)가 공기 청정기에 도입될 때, 밀봉면(918)은 물결형 벽 구성에 순응한다. 그러므로, 필터 요소(900)는, 공기 청정기 하우징의 물결형 벽 밀봉면과 밀봉 관계로 제공될 때, 반경방향 지향 밀봉면을 구비한 것으로 규정될 수 있되, 밀봉 지지구면과 반경방향 지향 밀봉면 사이의 두께는 중심축(X) 주위에서 밀봉 부재면을 따라 변경된다. 또한, 밀봉면(918)은, 물결형 벽면을 구비한 하우징에 삽입될 때, 반경방향 지향 밀봉 부재면(918)을 구비한 것으로 규정될 수 있되, 복수의 로브가 밀봉 부재면을 따라 배치되며 이를 형성하고, 복수의 로브는 약 1 ㎜/로브 내지 약 25 ㎜/로브의 피치를 제공한다. 밀봉면(918)의 구성은 물결형 벽의 다른 규정과 일치할 수 있다.
밀봉면(918)은, 필터 요소가 하우징과 밀봉 관계로 도입되기 전에, 물결형 벽 구성을 반영하지 않는 (텍스처면 또는 패턴면과 같은) 비평활면 또는 평활면(예를 들어, 도 42a 및 도 42b 참조)을 구비할 수 있다. 밀봉면(918)이 물결형 벽 형상에 순응하는 것을 돕기 위해 비평활면을 갖는 밀봉면(918)을 제공하는 것이 유용할 수 있다.
필터 요소(900)가, 도 10 내지 도 13에 도시된 제1 필터 카트리지 밀봉면(202)과 같은, 공기 청정기의 외부 지향 물결형 벽 밀봉면에 순응하며 이와 함께 밀봉될 수 있는 내부 지향 반경방향 밀봉면(918)을 구비한 것으로 도시되지만, 밀봉 부재가 공기 청정기의 내부 지향 물결형 벽 밀봉면에 순응하는(또는 순응할 수 있는) 외부 지향 반경방향 밀봉면을 포함하는 대안적인 필터 요소가 제공될 수 있다. 내부 지향 물결형 벽 밀봉면의 일례가 도 10 내지 도 13에 제2 필터 카트리지 밀봉면(204)으로 도시되어 있다. 밀봉 부재는 물결형 벽을 반영하며 물결형 벽과 함께 밀봉부를 형성하도록 충분히 연성인 것으로 제공될 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같은 물결형 벽들(202, 204)에 대해 밀봉부를 제공하기 위해, 내부 지향이든 외부 지향이든, 밀봉면이 필터 요소에 적용될 수 있도록 충분히 연성인 밀봉 부재를 사용하는 동일한 원리가, 도 26 및 도 27에 도시된 바와 같은 물결형 벽(412), 및 도 28 내지 도 32에 도시된 바와 같은 (물결형 벽 밀봉면(506) 및 물결형 벽 밀봉면(507)을 포함하는) 물결형 벽(505)에 대한 밀봉을 위해 필터 요소에 적용될 수 있다. 즉, 물결형 벽에 순응하여 물결형 벽의 형상을 취할 수 있는 연성 밀봉 부재는 도 26에서 밀봉 부재(422)로, 그리고 도 28의 밀봉 부재들(510, 522)로 사용될 수 있다.
밀봉 지지구는 하우징과 밀봉 관계로 밀봉 부재를 지지하는 다양한 대안적인 구조로 제공될 수 있다. 밀봉 지지구의 하나의 유형은 예비성형체이다. 예비성형체의 일례로, 사출 성형 플라스틱 재료가 있다. 그러나, "예비성형체"라는 용어는 밀봉 부재의 적용 전의 밀봉 지지구의 형성을 가리킨다는 것을 이해해야 한다. 예비성형체의 다른 예는 스크린, 여과 매체, 및 다양한 다른 플라스틱 형성 구조를 포함한다. 이들은 예비성형체의 예인 동시에, 또한 밀봉 지지구의 예이다. 밀봉 지지구로 사용될 수 있는 여과 매체의 일례는 경화제가 적용된 보강된 여과 매체를 포함한다. 보강된 필터 매체의 일례가 예를 들어 국제 공보 WO 2016/057815의 예를 들어 문단 [0099]-[0161]에 기재되어 있는데, 여기서 보강제가 여과 매체에 적용되고, 보강제 및 여과 매체의 결과는 밀봉구를 지지하는 (사출 성형 플라스틱 구조와 같은) 추가 플라스틱 구조의 필요 없이 밀봉 지지구를 형성한다. 밀봉 부재를 지지하기 위해 여과 매체와 함께 보강제를 사용하는 것에 관한 국제 공보 2016/057815의 개시내용은 참조로 포함된다. 또한, 여과 매체 팩 주위에 (폴리머 재료와 같은) 경화성 재료를 적용하여 경화시킨 후, 경화된 재료가 미국 특허 8,241,383에 기재된 바와 같이 하우징 밀봉부를 위한 밀봉 지지구를 형성하도록, 경화된 재료 주위에 (예를 들어, 성형에 의해) 하우징 밀봉부를 적용함으로써 밀봉 지지구를 제공할 수 있다. 미국 특허 8,241,383의 전체 개시내용은 본원에 참조로 포함된다. 전술한 바와 같이, 여과 매체 상에 또는 주위에 경화성 재료를 분사하거나 경화성 재료를 성형함으로써 경화성 재료를 적용할 수 있다.
선택된 규정들
1. (a) 여과 매체; 및 (b) 여과 매체에 결합되는 하우징 밀봉 장치로, (i) 표면을 갖는 밀봉 지지구; 및 (ii) 밀봉 지지구에 의해 지지되며, 반경방향 지향 밀봉면을 구비한 밀봉 부재로, 밀봉 지지구면과 반경방향 지향 밀봉면 사이의 두께는 밀봉 부재면을 따라 변경되는 것인 밀봉 부재를 포함하는 하우징 밀봉 장치를 포함하는, 필터 카트리지. 2. 제1항에 있어서, (a) 반경방향 지향 밀봉면은 내부 지향 반경방향 밀봉면을 포함하는, 필터 카트리지. 3. 제1항에 있어서, (a) 반경방향 지향 밀봉면은 외부 지향 반경방향 밀봉면을 포함하는, 필터 카트리지. 4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 밀봉 지지구와 반경방향 지향 밀봉면 사이의 두께는 반경방향으로 변경되는, 필터 카트리지. 5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 밀봉 지지구와 반경방향 지향 밀봉면 사이의 두께는 축방향으로 대략 일정한 것인, 필터 카트리지. 6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 밀봉 부재 두께는 최소 두께 및 최대 두께만큼 변경되고, 최대 두께는 최소 두께의 적어도 1.1배인, 필터 카트리지. 7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 반경방향 지향 밀봉면은: (a) 복수의 외부 돌출 및 축방향 연장 부분; 및 (b) 복수의 내부 돌출 및 축방향 연장 부분 중 적어도 하나를 포함하는, 필터 카트리지. 8. 제7항에 있어서, (a) 복수의 외부 돌출 및 축방향 연장 부분 및 복수의 내부 돌출 및 축방향 연장 부분은 카트리지가 하우징에 도입되어 하우징 밀봉면과 함께 밀봉부를 형성할 때 반경방향 지향 밀봉면에 형성되는, 필터 카트리지. 9. 제7항에 있어서, (a) 반경방향 지향 밀봉면은 복수의 내부 돌출 및 축방향 연장 부분과 교번되는 복수의 외부 돌출 및 축방향 연장 부분을 포함하고, 반경방향 지향 밀봉면은 복수의 외부 돌출 및 축방향 연장 부분에서의 밀봉 지지구와 반경방향 지향 밀봉면 사이의 밀봉 부재의 두께가 복수의 내부 돌출 및 축방향 연장 부분에서의 밀봉 지지구와 반경방향 지향 밀봉면 사이의 밀봉 부재의 두께보다 큰 외부 지향 반경방향 밀봉면을 포함하는, 필터 카트리지. 10. 제7항에 있어서, (a) 반경방향 지향 밀봉면은 복수의 내부 돌출 및 축방향 연장 부분과 교번되는 복수의 외부 돌출 및 축방향 연장 부분을 포함하고, 반경방향 지향 밀봉면은 복수의 외부 돌출 및 축방향 연장 부분에서의 밀봉 지지구와 반경방향 지향 밀봉면 사이의 밀봉 부재의 두께가 복수의 내부 돌출 및 축방향 연장 부분에서의 밀봉 지지구와 반경방향 지향 밀봉면 사이의 밀봉 부재의 두께보다 작은 내부 지향 반경방향 밀봉면을 포함하는, 필터 카트리지. 11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 반경방향 지향 밀봉면은 복수의 내부 돌출 및 축방향 연장 부분과 교번되는 복수의 외부 돌출 및 축방향 연장 부분을 포함하되, 복수의 외부 돌출 및 축방향 연장 부분 및 복수의 내부 돌출 및 축방향 연장 부분 중 적어도 하나는 만곡된 부분을 포함하는, 필터 카트리지. 12. 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 반경방향 지향 밀봉면은 복수의 내부 돌출 및 축방향 연장 부분과 교번되는 복수의 외부 돌출 및 축방향 연장 부분을 포함하되, 반경방향 지향 밀봉면은 필터 카트리지 축 주위에 연장되는 밀봉 지지구를 따라 인치당 적어도 2개의 반경방향 내부 돌출 및 축방향 연장 부분과 교번되는 적어도 2개의 반경방향 외부 돌출 및 축방향 연장 부분을 포함하는, 필터 카트리지. 13. 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 반경방향 지향 밀봉면은 복수의 내부 돌출 및 축방향 연장 부분과 교번되는 복수의 외부 돌출 및 축방향 연장 부분을 포함하되, 반경방향 지향 밀봉면은 필터 카트리지 축 주위에 연장되는 밀봉 지지구를 따른 1인치의 거리를 따라 약 13개 미만의 반경방향 내부 돌출 및 축방향 연장 부분과 교번되는 약 13개 미만의 반경방향 외부 돌출 및 축방향 연장 부분을 포함하는, 필터 카트리지. 14. 제7항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 반경방향 지향 밀봉면은 복수의 내부 돌출 및 축방향 연장 부분과 교번되는 복수의 외부 돌출 및 축방향 연장 부분을 포함하되, 반경방향 지향 밀봉면은 20개 이상의 반경방향 내부 돌출 및 축방향 연장 부분과 교번되는 20개 이상의 반경방향 외부 돌출 및 축방향 연장 부분을 포함하는, 필터 카트리지. 15. 제7항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 반경방향 지향 밀봉면은 복수의 내부 돌출 및 축방향 연장 부분과 교번되는 복수의 외부 돌출 및 축방향 연장 부분을 포함하되, 반경방향 지향 밀봉면은 20개 내지 400개의 반경방향 내부 돌출 및 축방향 연장 부분과 교번되는 20개 내지 400개의 반경방향 외부 돌출 및 축방향 연장 부분을 포함하는, 필터 카트리지. 16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 하우징 밀봉 장치는 유체가 여과 매체의 내부 또는 외부로 흐르게 하는 유체 포트를 형성하되, 밀봉 지지구와 반경방향 지향 밀봉 부재 사이의 밀봉 부재의 두께는 유체 포트 주위에서 변경되는, 필터 카트리지. 17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 여과 매체는 제1 및 제2 단부를 구비하고, 중앙 개방 체적을 둘러싸며 정의하는, 필터 카트리지. 18. 제17항에 있어서, (a) 여과 매체는 중앙 개방 체적 주위에 배치되는 주름형 매체를 포함하는, 필터 카트리지. 19. 제17항에 있어서, (a) 여과 매체는 중앙 개방 체적 주위에 배치되는 비주름형 매체를 포함하는, 필터 카트리지. 20. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 여과 매체는, 제1 및 제2 양 유동면을 정의하며, 제2 유동면에 근접하게 폐쇄되는 플루트들의 세트, 및 제1 유동면에 근접하게 폐쇄되는 플루트들의 세트를 구비한 필터 매체를 포함하는, 필터 카트리지. 21. 제1항 내지 제16항 및 제20항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 여과 매체는, 제2 매체 시트에 부착되며 권취되거나 적층되는 플루트형 매체 시트를 포함하는, 필터 카트리지. 22. 제1항 내지 제16항, 제20항 및 제21항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 여과 매체는, 제1 유동면에서 제2 유동면까지 연장되는 플루트들을 구비한, 제1 및 제2 양 유동면을 정의하는 필터 매체를 포함하고, 제1 유동면에서 제2 유동면까지의 유동은 여과 매체를 통한 유동에 의한 것을 제외하고 폐쇄되는, 필터 카트리지. 23. 제7항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 반경방향 지향 밀봉면은 복수의 내부 돌출 및 축방향 연장 부분과 교번되는 복수의 외부 돌출 및 축방향 연장 부분을 포함하고, 밀봉 지지구면과 반경방향 지향 밀봉면 사이의 두께는 필터 카트리지축 주위에서 반경방향 지향 밀봉면을 따라 외부 돌출 및 축방향 연장 부분들과 내부 돌출 및 축방향 연장 부분들 사이에서 연속적으로 변경되는, 필터 카트리지. 24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 여과 매체는 제1 및 제2 단부를 구비하고; (b) 제1 개방 단부 부품이 매체의 제1 단부에 위치되며; (c) 하우징 밀봉 장치는 제1 단부 부품 상에 위치되는, 필터 카트리지. 25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 밀봉 지지구는 여과 매체축 주위에 연장되는 지지 구조를 포함하되, 밀봉 지지구는 또한 여과 매체를 지지하는, 필터 카트리지. 26. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 밀봉 지지구는 예비성형체를 포함하는, 필터 카트리지. 27. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 반경방향 지향 밀봉면은 여과 매체의 단부로부터 함몰되어 있는, 필터 카트리지. 28. (a) 가스 유동 유입구 및 가스 유동 토출구를 구비한 하우징으로, 액세스 커버를 구비한 바디 섹션을 포함하는 하우징; (b) 물결형 벽 하우징 밀봉 구조; 및 (c) 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 따른 필터 카트리지로, 상기 하우징 내에 작동 가능하게 착탈 가능하게 위치되며, 물결형 벽 하우징 밀봉 구조에 대해 밀봉되는 필터 카트리지를 포함하는, 필터 조립체. 29. 제28항에 있어서, (a) 물결형 벽 하우징 밀봉 구조는 제1 필터 카트리지 물결형 벽면 및 제2 필터 카트리지 물결형 벽면을 포함하는, 필터 조립체. 30. 제29항에 있어서, (a) 제1 필터 카트리지 물결형 벽면 및 제2 필터 카트리지 물결형 벽면은 물결형 벽 하우징 밀봉 구조의 양측에 있는, 필터 조립체. 31. (a) 여과 매체; 및 (b) 하우징 밀봉 장치로, (i) 반경방향 지향 밀봉 부재면을 구비한 밀봉 부재; (ii) 밀봉 부재면을 따라 배치되며 이를 형성하는 복수의 로브를 포함하되, (iii) 복수의 로브는 약 1 ㎜/로브 내지 약 25 ㎜/로브의 피치를 제공하는 것인 하우징 밀봉 장치를 포함하는, 필터 카트리지. 32. 제31항에 있어서, (a) 복수의 로브는 약 2 ㎜/로브 내지 약 12 ㎜/로브의 피치를 제공하는, 필터 카트리지. 33. 제31항에 있어서, (a) 복수의 로브는 약 4 ㎜/로브 내지 약 10 ㎜/로브의 피치를 제공하는, 필터 카트리지. 34. 제31항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 밀봉 부재면은 내부 지향 반경방향 밀봉면으로 제공되는, 필터 카트리지. 35. 제31항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 밀봉 부재면은 외부 지향 반경방향 밀봉면으로 제공되는, 필터 카트리지. 36. 제31항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 여과 매체는 밀봉 부재면 주위에 외주상으로 배치되는, 필터 카트리지. 37. 제31항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 밀봉 부재면은 여과 매체 주위에 외주상으로 배치되는, 필터 카트리지. 38. 제31항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 여과 매체는 주름형 매체를 포함하는, 필터 카트리지. 39. 제38항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 주름형 매체는 중앙 개방 체적 주위에 배치되는, 필터 카트리지. 40. 제31항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 여과 매체는 비주름형 매체를 포함하는, 필터 카트리지. 41. 제40항에 있어서, (a) 여과 매체는, 제1 및 제2 양 유동면을 정의하며, 제2 유동면에 근접하게 폐쇄되는 플루트들의 세트, 및 제1 유동면에 근접하게 폐쇄되는 플루트들의 세트를 구비한 필터 매체를 포함하는, 필터 카트리지. 42. 제40항 또는 제41항에 있어서, (a) 여과 매체는, 제2 매체 시트에 부착되며 권취되거나 적층되는 플루트형 매체 시트를 포함하는, 필터 카트리지. 43. 제40항 또는 제41항에 있어서, (a) 여과 매체는, 제1 유동면에서 제2 유동면까지 연장되는 플루트들을 구비한, 제1 및 제2 양 유동면을 정의하는 필터 매체를 포함하고, 제1 유동면에서 제2 유동면까지의 유동은 여과 매체를 통한 유동에 의한 것을 제외하고 폐쇄되는, 필터 카트리지. 44. (a) 가스 유동 유입구 및 가스 유동 토출구를 구비한 하우징으로, 액세스 커버를 구비한 바디 섹션을 포함하는 하우징; (b) 물결형 벽 하우징 밀봉 구조; 및 (c) 제30항 내지 제42항 중 어느 한 항에 따른 필터 카트리지로, 하우징 내에 작동 가능하게 착탈 가능하게 위치되며, 물결형 벽 하우징 밀봉 구조에 대해 밀봉되는 필터 카트리지를 포함하는, 필터 조립체. 45. 제44항에 있어서, (a) 물결형 벽 하우징 밀봉 구조는 제1 필터 카트리지 물결형 벽면 및 제2 필터 카트리지 물결형 벽면을 포함하는, 필터 조립체. 46. 제45항에 있어서, (a) 제1 필터 카트리지 물결형 벽면 및 제2 필터 카트리지 물결형 벽면은 물결형 벽 하우징 밀봉 구조의 양측에 있는, 필터 조립체. 47. (a) 여과 매체, 및 (b) 여과 매체에 결합되는 하우징 밀봉 장치로, (i) 밀봉 지지구; 및 (ii) 밀봉 지지구에 의해 지지되며 반경방향 지향면을 구비한 밀봉 부재로, 반경방향 지향면이 약 1 ㎜/로브 내지 약 25 ㎜/로브의 피치로 제공되는 복수의 로브를 구비한 필터 하우징 상의 물결형 벽 밀봉면에 순응할 수 있게 하기에 충분한 연성을 갖는 밀봉 부재를 포함하는 하우징 밀봉 장치를 포함하는, 필터 카트리지. 48. 제47항에 있어서, (a) 복수의 로브는 약 2 ㎜/로브 내지 약 12 ㎜/로브의 피치를 제공하는, 필터 카트리지. 49. 제47항에 있어서, (a) 복수의 로브는 약 4 ㎜/로브 내지 약 10 ㎜/로브의 피치를 제공하는, 필터 카트리지. 50. 제47항 내지 제49항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 밀봉 부재면은 내부 지향 반경방향 밀봉면으로 제공되는, 필터 카트리지. 51. 제47항 내지 제49항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 밀봉 부재면은 외부 지향 반경방향 밀봉면으로 제공되는, 필터 카트리지. 52. 제47항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 여과 매체는 밀봉 부재면 주위에 외주상으로 배치되는, 필터 카트리지. 53. 제47항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 밀봉 부재면은 여과 매체 주위에 외주상으로 배치되는, 필터 카트리지. 54. 제47항 내지 제53항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 여과 매체는 주름형 매체를 포함하는, 필터 카트리지. 55. 제54항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 주름형 매체는 중앙 개방 체적 주위에 배치되는, 필터 카트리지. 56. 제47항 내지 제53항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 여과 매체는 비주름형 매체를 포함하는, 필터 카트리지. 57. 제56항에 있어서, (a) 여과 매체는, 제1 및 제2 양 유동면을 정의하며, 제2 유동면에 근접하게 폐쇄되는 플루트들의 세트, 및 제1 유동면에 근접하게 폐쇄되는 플루트들의 세트를 구비한 필터 매체를 포함하는, 필터 카트리지. 58. 제56항 또는 제57항에 있어서, (a) 여과 매체는, 제2 매체 시트에 부착되며 권취되거나 적층되는 플루트형 매체 시트를 포함하는, 필터 카트리지. 59. 제56항 내지 제58항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 여과 매체는, 제1 유동면에서 제2 유동면까지 연장되는 플루트들을 구비한, 제1 및 제2 양 유동면을 정의하는 필터 매체를 포함하고, 제1 유동면에서 제2 유동면까지의 유동은 여과 매체를 통한 유동에 의한 것을 제외하고 폐쇄되는, 필터 카트리지. 60. 제47항 내지 제59항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 밀봉 부재는 실리콘 고무를 포함하는, 필터 카트리지. 61. (a) 가스 유동 유입구 및 가스 유동 토출구를 구비한 하우징으로, 액세스 커버를 구비한 바디 섹션을 포함하는 하우징; (b) 물결형 벽 하우징 밀봉 구조; 및 (c) 제46항 내지 제59항 중 어느 한 항에 따른 필터 카트리지로, 하우징 내에 작동 가능하게 착탈 가능하게 위치되며, 물결형 벽 하우징 밀봉 구조에 대해 밀봉되는 필터 카트리지를 포함하는, 필터 조립체. 62. 제61항에 있어서, (a) 물결형 벽 하우징 밀봉 구조는 제1 필터 카트리지 물결형 벽면 및 제2 필터 카트리지 물결형 벽면을 포함하는, 필터 조립체. 63. 제62항에 있어서, (a) 제1 필터 카트리지 물결형 벽면 및 제2 필터 카트리지 물결형 벽면은 물결형 벽 하우징 밀봉 구조의 양측에 있는, 필터 조립체. 64. 제28항 내지 제30항, 제44항 내지 제46항, 및 제61항 내지 제63항 중 어느 한 항에 따른 필터 조립체의 서비스 방법에 있어서, (a) 하우징에 필터 카트리지를 도입하며, 밀봉 부재와 물결형 벽 하우징 밀봉 구조 사이에 밀봉부를 형성하는 단계를 포함하는, 방법. 65. 제64항에 있어서, (a) 하우징에 필터 카트리지를 도입하는 단계에 의해 물결형 벽 하우징 밀봉 구조에 밀봉 부재를 순응시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
다시, 본원에 설명된 원리, 기술, 및 특징부는 다양한 시스템에 적용될 수 있고, 식별된 유리한 특징부가 모두 본 개시에 따른 몇몇 이점을 얻기 위해 조립체, 시스템, 또는 컴포넌트에 통합되어야 한다는 요건은 없다.

Claims (65)

  1. 필터 카트리지로서,
    (a) 중앙 개방 체적 주위에 배치되는 주름형 매체를 포함하는 여과 매체 - 상기 여과 매체는 여과 매체 제 1 단부에서 여과 매체 제 2 단부까지 연장함 - ;
    (b) 중앙 개방 체적 주위에 배치되는 주름형 매체를 지지하기 위한 라이너 - 상기 라이너는 라이너 제 1 단부에서 라이너 제 2 단부까지 연장함 - ;
    (c) 제 1 개방 단부 캡 및 제 2 폐쇄 단부 캡을 포함하고;
    (i) 여과 매체 제 1 단부 및 라이너 제 1 단부는 제 1 개방 단부 캡내로 연장하고;
    (ii) 여과 매체 제 2 단부 및 라이너 제 2 단부는 제 2 폐쇄 단부 캡내로 연장하고;
    (iii) 제 1 개방 단부 캡은 제 1 개방 단부 캡을 통하는 개구를 형성하는 내표면을 포함하고, 상기 필터 카트리지는 중앙 개방 체적, 제 2 단부 캡 및 제 1 단부 캡의 개구를 통해 연장하는 중심 축을 포함하고;
    (iv) 상기 제 1 개방 단부 캡의 내표면은 공기 청정기의 하우징의 밀봉면에 접하여 밀봉을 형성하도록 구성되는 밀봉면을 포함하며;
    (v) 상기 밀봉면은 복수의 외부 돌출 및 축방향 연장 부분과 복수의 내부 돌출 및 축방향 연장 부분을 포함하는, 필터 카트리지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    (a) 중앙 개방 체적 주위에 배치되는 주름형 매체는 원통형 구성으로 배치되는, 필터 카트리지.
  3. 청구항 1에 있어서,
    (a) 중앙 개방 체적 주위에 배치되는 주름형 매체는 원추형 구성으로 배치되는, 필터 카트리지.
  4. 청구항 1에 있어서,
    (a) 상기 밀봉면과 라이너 제 1 단부 사이의 상기 제 1 개방 단부 캡의 두께는 상기 필터 카트리지의 중심축 주위의 방향으로 밀봉면을 따라 변화되는, 필터 카트리지.
  5. 청구항 4에 있어서,
    (a) 밀봉면과 라이너 제 1 단부 사이의 상기 제 1 개방 단부 캡의 두께는 중심축에 평행한 방향으로 일정한 부분을 포함하는, 필터 카트리지.
  6. 청구항 4에 있어서,
    (a) 밀봉면과 라이너 제 1 단부 사이의 상기 제 1 개방 단부 캡의 두께는 중심축 주위의 방향으로 최소 두께 및 최대 두께 만큼 변화되고, 상기 최대 두께는 상기 최소 두께의 적어도 1.1배인, 필터 카트리지.
  7. 청구항 1에 있어서,
    복수의 외부 돌출 및 축방향 연장 부분과 복수의 내부 돌출 및 축방향 연장 부분은, 필터 카트리지가 하우징에 도입되어 하우징 밀봉면과 함께 밀봉부를 형성할 때 밀봉면에 형성되는, 필터 카트리지.
  8. 청구항 1에 있어서,
    (a) 복수의 외부 돌출 및 축방향 연장 부분과 복수의 내부 돌출 및 축방향 연장 부분은 필터 카트리지의 중심축 주위의 방향으로 교번하는, 필터 카트리지.
  9. 청구항 1에 있어서,
    (a) 복수의 외부 돌출 및 축방향 연장 부분과 복수의 내부 돌출 및 축방향 연장 부분은 만곡된 부분을 포함하는, 필터 카트리지.
  10. 청구항 1에 있어서,
    (a) 밀봉면은, 필터 카트리지 중심축 주위에 연장되는 라이너를 따라 인치당 적어도 2개의 반경방향 내부 돌출 및 축방향 연장 부분과 교번되는 적어도 2개의 반경방향 외부 돌출 및 축방향 연장 부분을 포함하는, 필터 카트리지.
  11. 청구항 1에 있어서,
    (a) 밀봉면은, 필터 카트리지 중심축 주위에 연장되는 라이너를 따라 1인치의 거리를 따라 13개 미만의 반경방향 내부 돌출 및 축방향 연장 부분과 교번되는 13개 미만의 반경방향 외부 돌출 및 축방향 연장 부분을 포함하는, 필터 카트리지.
  12. 청구항 1에 있어서,
    (a) 밀봉면은, 20개 보다 많은 반경방향 내부 돌출 및 축방향 연장 부분과 교번되는 20개 보다 많은 반경방향 외부 돌출 및 축방향 연장 부분을 포함하는, 필터 카트리지.
  13. 청구항 1에 있어서,
    밀봉면은 20개 내지 400개의 반경방향 내부 돌출 및 축방향 연장 부분과 교번되는 20개 내지 400개의 반경방향 외부 돌출 및 축방향 연장 부분을 포함하는, 필터 카트리지.
  14. 청구항 1에 있어서,
    a) 밀봉면은 제 2 폐쇄 단부 캡으로부터 가장 멀리 있는 제 1 개방 단부 캡의 단부로부터 함몰되어 있는(recessed), 필터 카트리지.
  15. 청구항 1에 있어서,
    내표면은 리드인 영역(lead in region) 및 밀봉 영역을 포함하고, 리드인 영역과 밀봉 영역 둘 다는 복수의 외부 돌출 및 축방향 연장 부분과 복수의 내부 돌출 및 축방향 연장 부분을 포함하고, 상기 밀봉 영역은 상기 밀봉면을 포함하는, 필터 카트리지.
  16. 청구항 15에 있어서, 리드인 영역 및 밀봉 영역은 제 2 단부 캡으로부터 가장 멀리 있는 상기 제 1 개방 단부 캡의 단부로부터 함몰되어 있으며, 밀봉 영역은 리드인 영역보다 더 함몰되어 있는, 필터 카트리지.
  17. 필터 카트리지로서,
    (a) 중앙 개방 체적 주위에 배치되는 주름형 매체를 포함하는 여과 매체 - 상기 여과 매체는 여과 매체 제 1 단부에서 여과 매체 제 2 단부까지 연장함 - ;
    (b) 상기 중앙 개방 체적 주위에 배치되는 주름형 매체를 지지하기 위한 라이너;
    (c) 제 1 개방 단부 캡 및 제 2 폐쇄 단부 캡을 포함하고;
    (i) 여과 매체 제 1 단부는 제 1 개방 단부 캡내로 연장하고;
    (ii) 여과 매체 제 2 단부는 제 2 폐쇄 단부 캡내로 연장하고;
    (iii) 제 1 개방 단부 캡은 제 1 개방 단부 캡을 통하는 개구를 형성하는 내표면을 포함하고;
    (iv) 상기 제 1 개방 단부 캡의 내표면은 공기 청정기의 하우징의 밀봉면에 접하여 밀봉을 형성하도록 구성되는 밀봉면을 포함하고, 밀봉면은 상기 제 2 폐쇄 단부 캡으로부터 가장 멀리 있는 제 1 개방 단부 캡의 단부로부터 함몰되어 있으며;
    (v) 상기 제 1 개방 단부 캡의 내표면은 복수의 외부 돌출 및 축방향 연장 부분과 복수의 내부 돌출 및 축방향 연장 부분을 포함하는, 필터 카트리지.
  18. 청구항 17에 있어서,
    (a) 상기 제 1 개방 단부 캡의 내표면은, 상기 제 2 폐쇄 단부 캡으로부터 가장 멀리 있는 상기 제 1 개방 단부 캡의 단부와 상기 밀봉면 사이에 리드인 영역을 포함하는, 필터 카트리지.
  19. 청구항 1에 있어서,
    (a) 상기 제 1 개방 단부 캡내로 연장하는 상기 라이너 제 1 단부는 상기 밀봉면과 상기 여과 매체 제 1 단부 사이에 위치하는, 필터 카트리지.
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