KR20060127066A - 시일 구성을 구비하는 필터요소 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

Z-필터 매체를 구비하는 매체 팩(2), 프리폼(35), 및 프리폼과 매체 팩 사이에 경계의 일부를 시일하는 동시에, 필터요소용 에어클리너 시일을 형성하는 오버모울드(48,51, 54)를 포함하는 필터요소 구성을 제공한다. 오버모울드는 성형, 발포, 폴리우레탄을 구비하는 것이 바람직하다. 다양한 매체 팩 형상이 사용될 수 있다. 필터요소를 형성하는 방법은 프리폼과 함께 모울드에서 매체 팩을 위치시키고, 매체 팩과 프리폼 사이의 경계을 도포하도록 비경화된 발포 우레탄을 상승하고 경화하도록 한다. 필터요소를 구비하는 에어클리너가 또한 제공된다.

Description

시일 구성을 구비하는 필터요소 및 그 제조 방법{FILTER ELEMENT COMPRISING A SEAL ARRANGEMENT AND METHOD FOR MAKING THE SAME}

본 출원은 일부 편집과 추가 정보에 의해, 2003년 12월 22일자로 출원된 미국 출원번호 제60/532,783호의 개시 내용을 포함한다. 우선권 주장은 적정 범위까지 상기 출원에 기초하고 있다. 상기 미국 출원번호 제60/532,783호의 전체 내용은 본원에 참고를 위해 인용되고 있다.

본 발명은 분리가능하고 교환가능하고, 즉 정비가능한 필터요소 또는 카트리지 부품을 구비한 에어클리너에 관한 것이다. 다른 응용이 가능하지만, 본원에 기술된 발명은 (예컨대 차량, 건설, 농업 및 광업 장비, 및 발전기 시스템에 사용되는) 엔진용 흡기를 여과시 이용하는 에어클리너에 특히 유용하다. 본 발명은 특히 이런 에어클리너에 정비가능한 필터요소 또는 카트리지를 설치한 시일 구성에 관한 것이다.

기류는 내부에 오염물질을 운반한다. 다양한 사례에서는, 기류로부터 오염물질의 일부 또는 전부를 여과하는 것이 바람직하다. 예컨대, 동력화된 승용물 또는 발전설비, 건설장비 또는 다른 장비용 엔진의 흡입 공기류, 가스 터빈 시스템으로 지향된 가스 기류, 및 각종 연소로(combustion furnace)의 기류는 내부에 미립 오염물질을 운반한다. 이런 시스템에서 공기 또는 가스로부터 선택된 오염물질을 제거(또는 레벨을 감소)시키는 것이 바람직하다. 다양한 에어 필터 구성이 오염물질의 감소에 개발되고 있다. 그러나, 일반적으로, 개량이 계속해서 요구된다.

본 발명의 개시 내용에 따르면 공기 여과용 필터요소 또는 카트리지가 제공된다. 일반적으로 필터요소 또는 카트리지는 대향하는 입구단과 출구단을 포함하는 매체 팩을 구비한다. 매체 팩은, 매체 팩의 입구단에서 내부에 여과되지 않은 공기의 통과를 개방하고, 매체 팩의 출구단으로부터 입구 플루트의 총 길이의 10% 거리의 범위 내의 위치에서 폐쇄하는 것이 바람직한 입구 플루트의 세트와; 매체 팩의 출구단에서 내부에 여과된 공기의 통과를 개방하고, 매체 팩의 입구단으로부터 입구 플루트의 총 길이의 10% 범위 내의 거리에서 여과되지 않은 공기의 통과를 폐쇄하는 출구 플루트의 세트를 형성한다. 필터요소 또는 카트리지는 또한, 매체 팩의 입구단과 출구단의 제1 일단부에 인접하게 위치된 프리폼과, 이 프리폼이 위치되는 매체 팩의 제1 단과 프리폼과의 사이의 경계 또는 조인트를 시일하는 제1부와, 사용시 필터요소를 설치할 때, 필터요소(또는 카트리지)와 에어클리너 사이에, 에어클리너 시일을 형성하도록 지향된 제2 부를 갖고 시일재료로 형성된 오버모울드를 포함한다. 오버모울드의 제1 및 제2 부는 바람직하고, 편리한, 구성에서, 서로 일체로 이루어져 있다.

특정의 바람직한 응용에서, 매체 팩은 권취형상 z-필터 매체 구성이며, 오버모울드는 발포 폴리우레탄을 구비한다. 매체 팩은 다양한 형상과 형태를 가질 수 있다. 도시된 두 실시예는, 예컨대 경마장트랙 외주 또는 경마장트랙 단면 형상을 갖는 계란형과, 원형 외주 또는 원형 단면 형상을 갖는다. 다양한 변형 형상이 가능하다.

프리폼과 오버모울드의 조합은 필터요소에 대한 바람직한 시일 구성을 형성한다. 제조 방법 및 사용 방법이 또한 제공된다. 또, 이용에 대한 구성이 일반적으로 기술된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 필터요소의 측단면도이다.

도 2는 도 1의 필터요소 성분의 평면도이다.

도 3은 도 2의 선 3-3을 따라 절취한 횡단면도이다.

도 4는 도 3의 일부의 확대 분해도이다.

도 5는 도 1의 필터요소에 사용되는 성분의 확대 사시도이다.

도 6은 도 5의 필터요소의 선 6-6을 따라 절취한 횡단면도이다.

도 7은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 필터요소의 측단면도이다.

도 8은 도 7에 도시한 필터요소의 평면도이다.

도 9는 도 8에 도시한 구성의 선 9-9를 따라 절취한 횡단면도이다.

도 10은 도 9의 일부의 확대 분해도이다.

도 11은 도 1 또는 도 7 중 어느 하나에 도시한 구성의 시일성분을 형성하는데 이용가능한 모울드 구성의 개략적인 확대 단면도이다.

도 12는 내부에 비경화성 고분자 시일재료의 풀(poo)을 도시하는 것으로, 도 11의 모울드의 개략적인 단면도이다.

도 13은 내부에 위치된 특정의 프리폼 필터요소 성분을 갖는 도 12의 모울드의 도면이다.

도 14는 내부에 위치된 매체 성분을 구비하는 도 13의 도면이다.

도 15는 발포되고 사실상 경화된 시일재료를 구비하는 도 14의 도면이다.

도 16은 도 11 내지 도 15의 프로세스에 따른 모울드에서 프리폼과 매체 팩 성분의 도면이다.

도 17은 도 1의 성분에 이용가능한 선택사양의 엔드 피스(end piece)이다.

도 18은 도 1의 선택사양의 피스의 단면도이다.

도 19는 본 발명에 따른 구성에 이용가능한 z-필터 매체의 개략적인 확대 사시도이다.

도 20은 도 19에 도시한 매체의 일부의 개략적인 단면도이다.

도 21은 각종 파형 매체 정의의 실시예의 개략적인 도면이다.

도 22는 본 발명에 따라 이용가능한 매체를 제조하는 프로세스의 개략적인 도면이다.

도 23은 본 발명에 따른 구성에 이용가능한 매체 플루트용 선택사양의 엔드 다트(end dart)의 개략적인 단면도이다.

도 24는 도 19와 유사하게, 흐름방향에 대향방향으로 도시하고, 도 1 및 도 7의 필터요소에 이용가능한 매체 재료의 개략적인 사시도이다.

도 25는 본 발명에 따른 필터 카트리지 성분을 갖는 에어클리너를 이용하는 시스템의 개략적인 도면이다.

도 26은 도 9의 필터 카트리지의 중앙 코어에 플러그를 도시하는 개략적인 단면도이다.

I. 개략 정보

본 발명은 에어클리너 어셈블리에 이용가능한 필터요소(흔히 카트리지라 칭함)에 관한 것이다. 일반적으로, 본원의 관심의 바람직한 필터요소에 따르면, (a) 단일 외관(single facer)을 형성하기 위해 필터요소의 매체가 매체의 제2 시트(통상적으로 평면 매체 또는 대략 평면 매체)에 부착된 매체의 제1 파형 시트를 구비하며, (b) 필터 매체의 입구 단면에서 개방하고 매체의 출구면 또는 그 부근에서 (통상적으로 입구 플루트의 총 길이의 10% 거리의 범위 내의 위치에서) 폐쇄된 복수 개의 입구 플루트와, 매체의 입구면 또는 그 부근에 (통상적으로 입구면 출구 플루트의 총 길이의 10% 범위 내의 거리에서) 폐쇄된 복수 개의 출구 흐름 플루트를 구비하는 매체 구성을 형성하기 위해, 권취되거나 적층되어 단일 외관 조합을 이루고 있다. 이런 매체 구성은 예컨대, 미국 특허 제5,820,646호, 제5,772,883호, 제5,902,364호, 제5,792,247호, 제6,190,432호 및 제6,350,291호에 기술되어 있고, 잘 알려져 있으며, 상기 여섯 개의 미국 특허의 전체 개시 내용이 본원에 참고를 위해서 인용되고 있다. 본원에서, 이런 매체는 경우에 따라 z-필터 매체로 언급되며, 이런 매체로부터 형성된 매체 팩은 z-필터 매체 팩으로 언급된다. 이런 매체 팩과, 본원에 개시된 것의 특징은, 대향 단면 사이에, 매체 팩을 통해 여과되지 않 은 공기의 통과를 폐쇄한다는 것이다.

이런 매체의 다양한 변형예는, 본 개시 내용에 따른 원리에 의해 사용될 수 있다. 예컨대, 플루트의 단부 시일(플루트 시일)은, 시일재료 비드(sealant bead), 다팅(darting), 폴딩(folding) 또는 단부에 플루트의 형상을 변형하고/변형하거나 플루트 단부를 폐쇄하고 시일하는 다른 구성을 포함하는 다양한 방법, 및 그 조합을 통해 제공될 수 있다. 모든 플루트가 동일 방법으로 시일되고 폐쇄될 필요는 없다. 시일에 대한 특별한 접근은 일반적으로 선택사양의 문제로서, 특히 정비가능한 필터요소와 하우징 또는 하우징 성분 사이의 시일의 제공과 관련하여 본원에 기술한 일반 원리(이하에 지시된 것은 예외)에 한정하는 것은 아니다.

다른 변형예는 플루트의 특정 형상이다. PCT 출원번호 WO 97/40918 및 PCT 공개번호 WO 03/47722에 따른 테이퍼형 플루트(tapered flutes) 및 다른 플루트 형상은, 개시된 원리에 따른 구성에 사용될 수 있다. 물론, 직선형(비테이퍼형(not-tapered)) 플루트가 사용될 수 있고, 종종 사용되고 있다.

매체 구성에 관한 다른 변형예는, 매체가 "권취형(coiled)" 구성 또는 "적층형" 구성으로 이루어지는지 여부이다. 본원에 개시된 원리는 통상적으로 "권취형" 구성과 관련하여 응용되고, 이 때문에 하기 토의로부터 명백하다. 그러나, 특정 원리가 적층되는 구성과 관련하여 응용될 수 있다.

본 문맥의 용어 "권취형" 및 그 변형예라 함은, z-필터 매체로부터 매체 팩 형태를 언급하기 위해 사용될 때, 매체 팩을 형성하기 위해서, 평면 또는 대략 평면 시트에 고정된 파형 매체의 스트립으로 제조되는 매체의 단일 조합(조합이 단일 외관을 형성) 스트립 또는 단일 외관을 권취함으로써 형성된 매체 팩을 언급하는 것을 의미한다. 이런 권취형 매체는 원형 또는 원통형; 계란형, 예컨대 경마장 트랙형상; 정사각형; 또는 둥근 코너를 갖는 직사각형을 포함하는 다양한 형상으로 제조될 수 있으며, 원추형 또는 유사한 구성으로 구성될 수도 있다. 이들 중 선택된 하나의 실시예는 미국 특허 제6,350,291호 및 2003년 5월 2일자로 출원된 미국 출원번호 60/467,521호에 개시되어 있고, 이들 기술 내용이 본원에 참고를 위해 인용되고 있다.

본 문맥의 용어 "적층형 구성" 및 그 변형예라 함은, 일반적으로 권취된 매체의 단일 조합 스트립으로부터 형성되는 것이 아니라, 복수의 스트립의 매체 또는 단일 외관(평면 또는 대략 평면 매체에 고정된 파형 매체)으로부터 형성된 매체 팩을 언급하고, 스트립은 적층 형태 또는 블록 형태로 서로 고정되어 있다. 적층된 구성은 예컨대 미국 특허 제5,820,646호의 도 3에 도시되어 있고, 전체 내용이 본원에 참고를 위해서 인용되고 있다.

일반적으로, 기술한 바와 같이 z-필터 매체 팩 구성은 정비가능한 필터요소(또는 카트리지), 즉 사용되는 에어클리너에 대해 분리가능하면서 교체가능한 필터요소(또는 카트리지)로서 사용되고 있다. 일반적으로, 이런 z-필터 매체 팩은 사용시, 하우징과 같은 에어클리너 부품의 일부와 맞물리는 시일링 구성을 구비하고있다. 본원에서, 이런 시일은 "에어클리너 시일" 또는 "하우징 시일", 또는 그 변형예로 언급된다. 이런 에어클리너의 다양한 시일이 알려져 있다. 외측 또는 외향으로 지향된 반경방향 시일을 포함하는 하나의 형태가 미국 특허 제6,350,291호 Ref.#250, 도 5에 개시되어 있다.

z-팩 매체에 이용가능한 시일의 다른 형태는, 예컨대 본원에 참고를 위해 인용되고 있는 미국 특허 제6,348,056호; 제6,368,374호, 및 미국 공개 US2002/0185007 A1호에 개시된 축방향 핀치 시일과, 예컨대 그 개시 내용이 본원에 참고를 위해 인용되고, 2003년 3월 25일자로 출원된 미국 출원번호 60/457,255호에 개시된 내부로 지향된 반경방향 시일이다.

일반적인 z-팩 매체와 그 제조는 본원에서 이하의 섹션 Ⅶ에 보다 상세히 설명하고 있다.

Ⅱ. 실시예 요소, 도 1 내지 도 6

도 1의 참조번호(1)는, 일반적으로 본원의 개시내용에 따른 정비가능한 필터요소(경우에 따라 카트리지라 칭함)를 도시한다. 도시된 필터요소(1)는, 그 위에 위치된 에어클리너 시일 구성(3)을 갖는 z-필터 매체 팩(2)을 포함하고 있다.

즉, 본 문맥의 용어 "에어클리너 시일 구성" 및 그 변형예라 함은, 일반적으로, 사용시 필터요소(1)를 에어클리너에 설치할 때, 시일 구성(3)이 에어클리너, 통상적으로 에어클리너 하우징의 일부 또는 적절한 구성부품에 에어 시일을 제공하는 방식으로 정비가능한 필터요소(1)에 설치된 시일 구성(3)을 의미한다. 본 문맥의 용어 "정비가능한 요소"라 함은, 에어클리너의 다른 부분에 대해 분리가능하고 교환가능한 필터요소(1)를 의미한다.

도시된 특정의 에어클리너 시일 구성(3)은 외측 반경방향 시일부재를 포함한 다. 본 문맥의 용어 "외측 반경방향 시일부재"에 의해, 에어클리너 요소에 시일을 형성하는 표면(6)은, 사용시, 장착되는 정비가능한 필터요소(1)의 일부에 대해 반경방향 내측으로 지향하기 보다 반경방향 외측으로 지향되고 있다. 본원에 개시된 원리는 시일의 변형 방향과 형태에 적용될 수 있지만, 특징으로 하는 특정 시일 구성이 편리하고, 바람직한, 실시예이다.

일반적으로, 동작 동안, z-필터 매체 팩(2)을 통한 기류는 입구 화살표(9)와 출구 화살표(10)로 도시되어 있다. 통과 기류는 일반적으로 입구 유동 화살표와 출구 유동 화살표가 일반적으로 서로 평행하도록 이루어지는 것이 z-필터 매체 팩의 특징이다. 즉, 기류 플루트가 일반적으로 서로 평행하고, 입구 흐름과 출구 흐름의 방향에 평행하기 때문에, 필터요소(1)를 통과할 필요가 있는 공기 선회는 매체 팩(2)을 통한 흐름에서 미소한 선회가 있다. 화살표(9, 10)에 의해 도시된 기류의 반대방향이 가능하지만, 이런 특정의 도시된 기류의 방향은, 사용시, 바람직하다는 것을 주목해야 한다. 이런 방식으로 사용하기 위해 구조되고 지향될 때, 매체 팩(2)은 대향하는 입구단 또는 입구 흐름면(15)과 출구단 또는 출구 흐름면(16)을 갖고 있다.

도시된 실시예는, 입구 흐름면(15)과 출구 흐름면(16)을 사실상 상호 편평하고 상호 평행하게 이루어진다. 변형 구성이 가능하지만, 본원에 개시된 원리는 특히 이 응용에 잘 고려된다.

도 2는 필터요소 구성(1)의 평면도이다. 도 2를 참조하면, z-필터 매체(2)와 시일 구성(3)은, 이 사례에서 두 개의 대향하는 일반적인 직선형 측면(22, 23) 에 의해 이격되는, 두 개의 유사하게, 대향하는, 만곡된 단부(20, 21)에 대응하는 계란형 외측 외주 형상을 구비하고 있다. 본원에서 이 특정의 계란형 구성은 일반적으로 "경마장트랙" 형상으로 언급된다. 경마장트랙 형상의 z-필터 매체 팩 요소는 종래 기술, 예컨대 미국 특허 제6,350,291호의 도 10에 기재되어 있다. 본 개시 내용의 각종 원리가 변형 외주 형상, 예컨대 이후에 기술하는 원형을 구비한 매체 팩을 갖는 요소에 적용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 계란형상의 다른 변형예는 대향 측면이 직선이 아니라, 단부보다 작은 곡률로 약간 만곡되는 것이다. 가능한 다른 형상은 네 개의 사실상 만곡된 코너를 구비하는 두 쌍의 대향하는, 일반적인 직선, 측면을 갖는 형상이다. 이런 형태의 요소의 실시예는 미국 출원번호 60/457,255호의 도 22에 도시되어 있고, 전체의 개시 내용이 본원에 참고를 위해서 인용되고 있다.

이전 단락에서 확인된 각종 형상은, 본원의 원리가 도면에 도시한 것만 아니라, 다양한 종류의 권취 형상에 적용될 수 있음을 지시한다.

도 1을 참조하면, 필터요소(1)는, 시일 구성(3)으로부터 매체(2)의 대향 단부에 선택사양의 엔드 피스 또는 스키드 스커트(30)를 포함한다. 이 선택사양의 엔드 피스 또는 스키드 스커트(30)의 사용시, 설치가 용이하도록 필터요소(1)와 하우징의 구조 사이의 맞물림을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 이런 엔드 피스의 실시예는 2003년 11월 20일자로 공개된 PCT 공개번호 WO 03/095068의 도 4 및 도 8에 도시되어 있고, 이 PCT 공개번호 WO 03/095068의 전체 개시 내용이 본원에 참고를 위해 인용되고 있다. 선택사양의 엔드 피스(30)는 도 17 및 도 18의 설명과 관 련하여 이하의 섹션 Ⅴ에서 다시 토의된다.

도 2를 참조하면, 시일 구성(3)은 견고한 프리폼부 또는 인서트(35)와, 성형된 시일요소(36)를 구비하고 있다. 본원의 문맥에 사용된 용어 "프리폼부" 및 그 변형예라 함은, 시일 구성(3)을 형성하기 위해 성형된 시일요소(36)를 형성하기에에, 프리폼부(35)가 형성되는 것을 의미한다. 실제로, 필터요소(1)의 통상적인 제조 프로세스에서, 이하에 기술한 바와 같이, 매체 팩(2)을 예비성형하고, 프리폼부(35)가 예비성형되며, 성형된 시일요소(36)의 형성을 위해 두 부분(2, 35)이 모울드와 함께 배치되어 있다. 본원에서, 성형된 시일요소(36)는 경우에 따라 "오버모울드" 또는 그 변형예로 언급되고 있다. 그 중에서도, 하기 설명으로부터 이해되는 바와 같이, 본 문맥의 용어 "오버모울드" 라 함은, 성형된 시일요소(36)가 매체 팩(2)과 프리폼(35) 위의 적소에 성형되며, 그 자체가 예비성형되지 않는 것을 지시한다.

이제 도 3에 주목한다. 도 3은 도 2의 선 3-3을 따라 절취한 단면도이다. 도 3의 단면은 도 1의 필터요소(1)의 치수 보다 길이가 짧거나 폭이 좁게 이루어진다. 그러나, 단면이 긴 축선, 즉 도 2의 선 Y-Y을 따라 절취한 경우 유사한 특징을 투시가능하다.

도 3의 매체 팩(2)은 권취형 매체 팩이다. 일반적으로 매체 팩(2)은 스트립 또는 단일 외관을 형성하기 위해, 면하는 시트(facing sheet), 흔히 평면 시트 또는 대략 평면 시트에 고정된 파형 매체 시트를 구비하고 있고, 도시된 구성으로 권취되어 있다. 이처럼, 매체 팩(2)은 파형 시트와 면하는(통상적으로 평면 또는 비 파형) 시트의 단일 스트립 또는, 도시한 바와 같이 권취형으로 구성된 단일 외관을 구비하고 있다. 도 2에서는, 매체 팩(2)이 개략적으로 도시되어 있지만, 외측에 세 개의 권취가 지시되어 있다. 도 1을 참조하면, 최외측 권취의 외측 꼬리 단부가 참조번호(37)로 지시되어 있다. 도시된 실시형태에서, 변형예가 가능하지만, 꼬리 단부(37)는 핫 멜트 시일재료 스트립(38)에 의해, 시일되고 적소에 고정되어 있다.

다시 도 3을 참조하면, 매체 팩(2)에 개략적으로 도시된 센터 보드, 센터 갭, 센터 피스 또는 센터 시일이 존재하지 않는 점에 주목해야 한다. 이 점에 관해서 매체 팩(2)은 개략적으로 도시되어 있다. 본원에 참고를 위해 인용되고 있는, 예컨대 미국 특허 제6,348,084호에 개시된 바와 같이, 센터 보드가 사용될 수 있다. 예컨대 2003년 5월 2일자로 출원된 미국 출원번호 60/467,521에 개시된 바와 같이, 서로 맞물리는 센터 스트립(interdigitated center strip)이 사용될 수 있다. 이들로부터 특별한 선택이 없으며, 변형예는 도 3에 대해서 지시되는 것을 의미한다. 그러나, 본원의 추가의 상세한 설명과 도면의 검토로부터 명백한 바와 같이, 매체 팩(2)의 센터는 일부 방법으로 시일 폐쇄되어, 대향하는 두 단부 면(15, 16) 사이에 여과되지 않은 공기의 흐름을 방지하므로, 즉 공기가 여과되지 않고 단부 면으로부터 외부로 통과할 수 없다.

도 3을 참조하면, 도시된 프리폼부(35)는 일반적으로 하우징 시일 서포트 섹션(40), 매체 맞물림 외주 또는 스커트(41), 및 매체면 크로스 피스 구성(43)을 구비하는 세 개의 섹션을 포함한다.

이제 도 4에 주목한다. 도 4는 도 3의 일부의 부분 확대도이다. 도 4에서는 프리폼(35)의 일부가 매체 팩(2)의 외주 또는 외측(2a) 둘레를 연장하는 것을 이해할 수 있다. 이는 변형예가 가능하지만, 본원의 개시 내용에 따른 구성에 바람직하다. 도 3에 도시된 특정의 구성에서, 매체 맞물림부(41)는 변형예가 가능하p지만, z-필터 매체 팩(2)의 흐름면(16)에 맞물리고 도시된 실시예에서 흐름면(16)의 외주 테두리까지 돌출하지 않고, 또는 외주 테두리를 지나지 않는 테두리부(45)를 포함한다. 도시된 특정의 프리폼(35)은 매체 팩(2) 내로 약간 돌출하는 도 6에서의 작은 릿지(45a)를 포함한다. 바람직하게는 작은 릿지(45a)는 1mm 이하이고 오버모울드(36)의 형성 동안, 바람직하게는 연장하는 횡단 흐름면(16)으로부터 상승하는 우레탄의 흐름을 포함하도록 돕기 위한 미세 포인트가 된다.

도 3을 참조로 전술한 바와 같이, 도시된 특정의 z-필터 매체 팩(2)은 권취형 매체 구성을 포함하는 것에 주목해야 한다. 도 4에서, 외측 세 개의 권취(46a, 46b, 46c)가 형성되어 있다. 흐름면(16)에 인접한 권취(46a, 46b, 46c)의 단부는, 참조번호(47)에서 폴딩되거나 다트 가공되어 폐쇄되는 절충 단부(compromising ends)를 도시하고 있다. 이런 폴딩(folding) 또는 다팅(darting) 공정은 예컨대, 본원에 참고를 위해 인용되고, 2003년 5월 2일자로 출원된 미국 출원번호 60/467,521에 개시되어 있다.

계속해서 도 4를 참조하면, 성형된 시일요소(36)는 프리폼부(35)가 매체 팩(2)의 흐름면(16)과 맞물리는 조인트(49)에서 중복되고 시일하는 부분(48)에 위치되고 있다. 바람직하게는 성형된 시일요소(36)는 적어도 5mm의 거리로, 바람직하 게는 적어도 8mm의 거리, 그리고 통상적으로 약 9mm 내지 18mm 범위 내의 거리로 흐름면(16)으로부터 이격하는 방향으로 조인트(49)를 지나 연장하는 부분(51)을 포함한다.

일반적으로, 성형된 시일요소(36)의 부분(48, 51)은 이 지점에 매체 팩(2)과 프리폼부(35) 사이의 시일링을 제공하고, 또한 이 영역에 바람직하지 않은, 오염된 기류의 통과를 억제하기 위해, 흐름면(16)에 인접한 매체 팩(2) 둘레와 매체 팩에 대항하여 시일링을 제공한다. 통상적으로, 매체 팩이 일부 형태의 커버링 또는 코팅을 포함하지 않는다면, 이들 부분(48, 51)은 매체의 단일 외관 시트와 직접적으로 접촉한다. 다른 경우, 매체 팩 위의 재료는 매체와 부분(48, 51) 사이에 놓여진다. 두 사례에서, 부분(48, 51)은 매체 팩(2)과 맞물린다.

도 1을 참조하면, 특히 핫 멜트 시일 스트립(38)을 참조하면, 바람직하게는 스트립(38)은 연속적이고 도 4의 흐름면(16)에서 적어도 4mm 이격된 지점에, 오버모울드(36)의 영역(51) 아래에서 종료한다. 통상적으로 스트립(38)의 6-12mm의 연장부가 오버모울드(36) 아래에 위치하게 된다. 흐름면(16)으로부터 적어도 4mm까지 스트립(38)의 종료는 적어도 4mm의 거리 이상, 오버모울드(36)의 시일 재료가 단부면(16)에 인접한 매체 팩(2)에 직접적으로 시일되는 것을 보장한다. 이 지점에서 오버모울드(36)와 매체 팩(2) 사이의 공기 누설을 방지한다.

도 4를 참조하면, 성형된 시일요소 또는 오버모울드(36)는 에어클리너 시일부(54)를 추가로 포함한다. 에어클리너 시일부(54)는, 바람직한 방법으로 구성되고, 에어클리너 요소와 함께 시일링하는 반경방향 외부면(56)을 포함한다. 특정의 면(56)은, 전체 개시 내용이 본원에 참고를 위해 인용되고 있는 미국 특허 제6,350,291호의 도 7에 도시한 참조번호(250)에서 시일면 부분의 형상과 유사한 형상을 갖는 단차 표면부(56a)로서 도시되어 있다.

도 3의 검토로부터, 프리폼부(35)의 부분(40)은 하우징 시일(56)과 성형된 시일성분 또는 오버모울드(36)의 단차부(56a)를 지지하도록 위치되고 있다. 이처럼, 에어클리너에 설치시 부분(40)을 향해 하우징 시일(56)을 압축하면서, 에어클리너 시일부(54)가 두께방향으로 (바람직하게는 최대 압축의 부분에서 두께가 적어도 10%) 압축될 때 프리폼부(35)는 얼마간, 시일의 강도에 대해 견고한 지지를 제공하도록 기능한다. 바람직하게는, 압축의 거리는 시일(56)의 최대 두께부(56b)에서 1.5-2.8mm, 보다 바람직하게는 약 1.9-2.5mm 범위 이내이다. 도 3의 검토로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 부분(40)이 시일에 대해 지지부로 동작하도록 위치되고 있는데, 이는 흐름면(15, 16) 중 어느 하나로부터 외부로(축방향으로) 돌출하기 때문이다.

매체 팩(2)의 외주(2a)로부터 흐름면(16)을 횡단하는 표면(40)의 오목부는, 필터요소(1)가 예컨대 본원에 참고를 위해 인용되고 있는 미국 특허 제6,350,291호의 도 15에서, 필터요소(450)와 같은 요소를 먼저 수납하도록 구성되는 에어클리너에 설치될 수 있는 것을 제공한다. 물론 변형 구성이 가능하다. 물론 표면(40)은, 바람직한 구성에서 지지된 하우징 시일(56)이 매체 팩의 외주에 또는 매체 팩의 외주로부터 외부로 돌출하도록 위치되는 것이 바람직하다.

매체 맞물림부(41)는 표면(40)과 테두리(57) 사이의 연장부에서, 반경방향 외측으로 연장하도록 구성되고 있다. 매체 맞물림부(41)는 영역(40)으로부터 반경방향 외측으로 지향된 스커트로서 구성되어 있다. 이 외부 연장부는, 도 3의 영역(60)에서, z-필터 매체 팩(2)의 출구 플루트의 단부가 여과 작업 동안 이로부터 공기의 통과를 폐쇄시키지 않는 것을 의미한다. 영역(41)이 플레어(flare), 대각선, 스커트(flared, diagonal, skirt)로 위치되지 않고, 포인트(61)까지 연장된 섹션(40)으로 위치되면, 영역(60)의 플루트는 이로부터의 기류에 대해 연장부(41)에 의해 차단된다. 이는 증가된 제한(increased restriction)을 유도하고, 매체의 덜 효율적인 이용을 유도한다. 바람직하게는 도 6의 각도(X)는 소망하는 스커트를 수용하는 20°내지 70°의 범위이다. 각도(X)는 스커트(41)의 내측면과 매체면(16) 사이의 각도이다.

도 4를 참조하면, 특정의 구성에 대해 도시된 스커트(41)는 (매체 팩(2)의 외부 플루트 랩(46a)에서 출구 플루트의 개방 단부에 대응하는) 매체면(16)의 영역(64)을 남겨두도록 크기화되고 위치 결정되고, 참조번호(66)로 지시된 바와 같이, 내부에 성형된 시일요소(36)의 일부를 수용하도록 노출되는 점을 주목해야 한다. 이는 장점을 제공할 수 있다. 특히, 이는 이하에 기술한 바와 같이, 성형시 일부의 오버모울드(36)가 매체 팩(2)으로 상승하도록 한다.

도 4에 도시한 바람직한 필터요소(1)에는, 성형된 시일요소(36)의 일부가 섹션(40)의 내측면(40a)을 따라 위치되지 않는 점을 주목해야 한다. 또, 바람직하게는 성형된 시일요소(36)의 일부가 영역(41)의 내측면(41a)을 따라 설치되지 않는데, 다만 테두리(45)에 바로 인접한 일부 블리드(bleed) 또는 플래시를 제외한다. 후자는 플래시 횡단면(16)의 바람직하지 않은 레벨을 방지하고 편리한 제조를 제공한다. 섹션(40)이 구성되며, 오버모울드(36)가 형성되어, 영역(40a)에 시일재료를 허용하지만, 이는 바람직하지 않다.

계속해서 도 4를 참조하면, 매체면 크로스 피스 구성(43)은 프리폼부(35)의 영역(41)과 맞물리도록 크로스 매체면(16)을 연장한다. 이는 매체면 크로스 피스 구성(43)의 사용시, 도 1의 화살표(10)의 방향으로 매체 팩(2)을 끼워 넣는 것을 방지한다.

다양한 크로스 피스 구성이 이용가능하다. 도 2에 도시된 특정의 크로스 피스 구성(43)은, 대각선의 뼈대(43b)에 의해 상호 연결되고 대향 측면(22, 23) 사이에 평행한 연장부(43a)의 격자를 포함한다.

도 5에서는, 프리폼부(35)를 도시하는 사시도를 제공한다. 프리폼부(35)가 단일 일체형으로, 예컨대 사출성형 또는 다른 성형 프로세스를 통해 형성될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. (예컨대 33%) 글래스 충진 나일론 재료와 같은 폴리머로부터 형성되는 것이 바람직하다.

다시 도 4를 참조하면, 성형된 오버모울드 또는 시일성분(36)은 프리폼부(35)의 단부(71)의 일부와 중복하는 부분(70)을 포함한다. 이는 이하에 기술하는 바와 같이, 바람직한 성형 작업으로부터의 인공구조물(artifact)이다.

도 4를 참조하면, 크로스-브레이스(43)가 스커트(41)와 맞물리는 곳에, 표면(16)에 대한 스커트(41)의 각도는 약간 방해될 수 있는 것을 주목해야 한다. 그러나, 일반적으로, 다른 위치에서 스커트(41)는 전술한 바와 같이 바람직한 각도 (X)를 갖는다.

본원에 기술한 방법은 폭 넓은 요소 구성 및 크기에 적용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 하기의 치수는 본 방법의 폭 넓은 응용의 이해를 돕기 위해, 실시예로만 제공된다. 오버모울드(36)의 두께는, 최대 두께 위치에서, 약 10-12mm, 예컨대 약 11.5mm가 될 수 있다. 경마장트랙 형상 매체 팩의 가장 긴 단면 치수는 약 300-320mm, 예컨대 약 308mm가 될 수 있다. 경마장트랙 형상 매체 팩의 가장 짧은 단면 치수는 약 115-125mm, 예컨대 약 121mm가 될 수 있다. 직선측면의 길이는 약 175-195mm, 예컨대 약 188mm가 될 수 있다.

상기 전술한 바와 같은 구성의 형성을 토의하기 이전에, 구성에 관련된 특정의 장점을 기술하고, 변형 구성에서 원리의 응용은 도 7 내지 도 10과 관련하여 토의한다.

Ⅲ. 도 7 내지 도 10의 구성

먼저 도 7에 주목한다. 도 7은 정비가능한 필터요소(또는 카트리지)(101)의 측면도이다. 필터요소(101)는 z-필터 매체 팩(102)과 시일 구성(103)을 포함하고 있다. 필터요소(101)는, 시일 구성(103)이 위치되는 단부(102a)와 대향하는 매체 팩(102)의 단부(102b)에 선택사양의 엔드 피스(104)를 또한 포함한다.

매체 팩(102)은 제1 및 제2 흐름면(105, 105a)을 갖는 권취형 단일 외관을 포함한다. 물론, 예컨대 상기 스트립(38)과 유사한 시일재료 스트립으로, 도시되지 않은 외측 꼬리 단부를 갖고 있다.

일반적으로, 도 7을 참조하면, 시일 구성(103)의 표면(106)은, 외부로 지향된 반경방향 시일으로서, 사용시 하우징 또는 에어클리너 요소(물론 변형예가 가능함)에 시일을 제공하도록 구성되고 있다. 표면(106)은 도 4의 표면(56)과 유사한 단면으로 구성될 수도 있다.

이제 도 8에 주목하면, 필터요소(101)의 평면도가 도시되어 있다. 도 7의 도면으로부터, 필터요소(101)가 일반적으로 시일 구성(103)의 외주와 매체 팩(102) 양자에 의해 형성된 원형 외측 외주(108)임을 이해할 수 있다. 도 8에서, 흐름면(105)을 횡단하여 연장하는 격자 공작물(109)이 투시가능하고, 이 사례에서 흐름면(105)은 출구 흐름면을 이루는 것이 바람직하다.

이제 필터요소(101)를 관통한 단면도를 도시하는 도 9에 주목한다. 도 9로부터, 시일 구성(103)은 프리폼부(110)와 오버모울드 또는 성형된 시일요소(111)를 구비하는 것을 이해할 수 있다. 둥글게 이루어지는 점을 제외하곤, 프리폼부(110)와 성형된 시일요소(111)는 일반적으로 도 1 내지 도 5에 도시한 실시형태의 프리폼부(35)와 성형된 시일요소(36)와 유사하게 이루어질 수도 있다.

특히, 필터요소(101)는 코어(113)를 포함하고, 그 주위에 매체 팩(102)을 권취하고 있다. 코어(113)에는 프리폼부(110)의 부분(114)과의 스냅 끼워 맞춤을 구비할 수 있다. 예컨대, 본원에 참고를 위해 인용되고 있는 미국 특허 제6,517,598호의 도 5에 도시한 것을 포함하는 다양한 맞물림 구성이 사용될 수 있다. 코어(113)가 개략적으로 도시되어 있다. 내부에 플러그를 구비하는 것이 통상적이다. 코어(113)에서 플러그 또는 다른 폐쇄부는 일반적으로 흐름면(105a, 105) 사이의 여과되지 않는 흐름을 방지하도록 동작한다.

도 10에는, 도 9의 일부의 부분 확대도가 도시되어 있다. 프리폼부(110)는 하우징 시일 지지부(116)와, 반경방향 외측으로 지향된 스커트(118)로 구성된 매체 팩 맞물림부(117), 및 매체 흐름면 크로스 피스 구성(109)(도 8)을 포함하고 있다. (단면이 도 8의 크로스 피스 격자 작업물(109)을 관통하기 때문에 영역(114)에 내측 외향 스커트(118)가 채워져 도시되어 있다). 필터요소(101)에서, 이들 요소는 일반적으로 도 1의 필터요소(1)와 유사한 요소로서 동일한 기본 작업을 제공한다.

Ⅳ. 도 1 내지 도 10에 따른 필터요소의 제조 프로세스

일반적으로, 도 1의 필터요소(1)와, 도 6의 필터요소(101)에 대응하는 요소는 하기 단계를 포함하는 프로세스로 형성된다.

1. 매체 팩 요소(2, 102)를 예비성형하는 단계.

2. 시일 구성의 프리폼부(35, 110)를 예비성형하는 단계.

3. 모울드에 프리폼부(35, 110)와 매체 팩 요소(2, 102)를 서로에 관해 적절하게 위치 결정하는 단계.

4. 구성의 성형된 적절한 시일요소를 형성하기 위해 시일재료를 오버모울드하는 단계.

5. 디모울딩(demolding)하는 단계.

6. 시일에 대향하는 요소의 단부 위에 스키드(30, 104)를 선택적으로 배치하는 단계.

본 문맥에서, 용어 "오버모울딩(overmolding)" 및 그 변형예라 함은 (a) 매체 팩(2, 102)과 시일 구성의 프리폼부(35, 110) 사이의 조인트 외측 상에 성형된 시일요소(36)의 일부와 함께, 그리고 (b) 에어클리너를 형성하기 위해 위치된 동일한 시일요소(36, 111)의 일부(즉, 바람직하게는 오버모울드의 나머지와 일체의 일부)와 함께, 성형된 시일요소(36, 111)를 적소에 모울딩하는 것을 의미한다. 통상적으로 바람직한 프로세스는 이하에 기술된 바와 같이 성형된 시일요소의 형성을 위해 발포 폴리우레탄을 이용한다. 본원에서, 정의된 바와 같이 오버모울드에 의해 이루어진 성형된 시일요소(36)는 경우에 따라 오버모울드로 언급된다. 오버모울드 시일의 일부는 서로 일체로 이루어지는 것이 바람직하다; 오버모울드(36, 111)는 고분자의 단일 풀(single pool)로부터 성형되는 것이 바람직하다.

통상적으로 바람직하게는, 성형된 시일요소의 두께는, 시일면의 영역에서, 사용시 필터요소(1, 101)를 에어클리너에 설치할 때, 이 영역에서의 성형된 시일성분의 가장 두꺼운 부분의 두께의 압축이 적어도 10%, 통상적으로 적어도 15%가 되도록 구성되어 있다.

통상적인 프로세스가, 도 11 내지 도 16가 관련하여 본원에 기술된다.

먼저 도 11을 참조하면, 도 11에서, 참조번호(180)는 본 개시내용의 오버모울드 시일 구성을 형성하기 위해 이용가능한 모울드 구성을 지시한다. 모울드 구성(180)은 부분 단면으로 도시되어 있다. 지시된 부분은 오버모울드 시일 구성을 형성하는 방법의 이해를 제공한다. 모울드의 나머지는 응용의 특정 사례에 따라 둥근형상 또는 타원형상 등으로 구성된다.

도 11을 참조하면, 도시된 특정의 모울드 구성(180)은 다수 부분 모울드(181)이다. 즉, 모울드(180)는 서로 꼭 끼워 맞춤하는 하나 이상의 피스(piece)를 포함하며, 오버모울딩(overmolding) 프로세스가 일어나는 모울드를 형성한다. 도시된 특정의 다수 부분 모울드(180)는 모울드를 형성하는, 꼭 맞는 세 부분(183, 184 및 185)을 포함한다. 도 11에서, 세 부분(183, 184 및 185)을 대략 정렬할 때 세 부분을 통해 연장하는 구멍(189)은, 핀 또는 이에 유사한 부재를 수용하는데 이용하여, 모울드를 서로 고정할 수 있다.

일반적으로, 부분(183)은, 모울딩 프로세스에서, 경화되지 않은 수지가 위치하는 내부 리저버부(192); 프리폼부가 사용시 위치하게 되는 내부 벽(193); 모울딩 프로세스 동안, 프리폼부의 테두리가 위치하는 선반(194); 기재한 바와 같이 추가의 모울드 부분들을 지지하는 선반(196)과 중심 벽(195); 및 어셈블리(180)에 외부 지지 구조를 제공하는 외부 벽(197);을 포함하는 기본적인 모울드 구조를 형성한다.

제2 부분(184)은 사용시 시일 구성의 성형된 부분의 외부 표면의 일부를 형성하는 표면(201)과 함께 연장부(200)를 갖는 모울드 삽입구를 포함한다. 이 사례에서, 표면(201)은 도 15와 관련하여 후술한 바와 같이, 중심 벽(195)과 함께 얻어지는 시일부의 시일링 면의 특정의 부위를 성형하는 모울드 언더컷(undercut)(203)을 제공하는, 부위(202)를 포함한다. 부분(184)은 또한 쇼울더(196)에 위치하는 상부 연장부(205)를 포함한다.

마지막으로, 부분(185)은 내부 벽(215) 및 상부 플랜지(218)를 포함한다. 이 플랜지(218)는 중심 부분(184)의 부위(205) 위를 연장한다. 내벽(215)은 도 15와 관련하여 후술한 바와 같이, 모울딩 프로세스 동안, 시일 부재의 선택된 부위들을 정의하게 될 표면(216)을 포함한다. 섹션(217)은 바람직한 모울딩 과정 동안, 모울드를 덮고, 또한 매체에 맞물린다.

이제 라인(226)까지 리저버(192) 내에 위치한 경화성 재료(225)와 함께 어셈블리(180)를 도시한, 도 12에 주목한다. 재료(225)는 일반적으로 수지로 구성되며, 가공 프로세스 동안, 발포하고 경화되어 모울딩가능한 시일 요소를 형성한다. 통상적으로 모울딩과 사용하는 동안 재료(225)는 부피에서 적어도 80% 확장하고, 바람직한 재료는 부피에서 약 100% 증가한다.

도 13에서, 내부에 수지(225)를 갖는 모울드 어셈블리(180)는 프리폼부(230)를 갖는 것으로 도시되었다. 프리폼부(230)는, 예를 들면, 도 1의 프리폼부(35)에 대응할 수 있다. 상기 프리폼부(230)는 또한 도 7의 프리폼부(110)에 대응할 수 있다. 그러나, 만약 도 7의 구성과 함께 사용되는 경우, 일부 사례에서 상기 프리폼부(230)는 매체 팩에 이미 부착되게 된다.

이제 모울드 구성(180)이 개략적으로 위치된 프리폼부(230) 및 매체 팩(231)과 함께 도시된 도 14에 주목한다. 매체 팩(231)의 외면(232)은 모울드 부분(185)의 부위(217)에 맞물리도록 크기화되는 점에 주의한다.

이제 도 15에 주목한다. 도 15에서 참조번호(235)의 재료는 발포되고, 상승된, 거의 경화된 수지; 즉, 오버모울드(도 1의 오버모울드(36), 또는 도 7의 오버모울드(103)에 대응함)를 나타내는 것이다. 용어 "거의 경화된"라 함은, 추가의 경 화에 따라 일반적으로 유지되는 형상에 도달하는 정도로 수지가 충분히 경화되는 것을 의미한다. 도 15로부터, 모울딩 작업과 관련된 다음의 중요한 특성들의 일부가 이해될 것이다.

1. 영역(240)에서, 성형된 시일 부재(235)(상기 번호)의 가장 바깥쪽으로 돌출한 부위가 형성된다. 부위(240)는 그 후, 바깥쪽으로 지향한 반경방향의 시일부재의 최외측 부분, 즉 에어클리너 시일로서 사용시 가장 압축하는 부분을 형성할 것이다.

2. 표면(241)은 모울드 언더컷의 부위로서, 영역(240)의 부위를 형성하는 데에 이용된다.

3. 영역(245)에서, 매체 팩(231)의 외면(232) 주위의 재료(235)의 상승은 모울드 피스(185)에 의해, 특히 모울드 피스(185)의 영역(216)에 의해 덮이거나 또는 정지된다.

위치(247)에서, 오버모울드(235)의 수지의 일부는 매체 팩(231)의 최외층(248) 및 아래의 층 사이의 매체 팩으로 상승한다. 이러한 상승은 이 위치에서 이외의 다른 개방 플루트(open flutes)를 폐쇄할 것이다. 일반적으로, 이것은 매체 팩의 최외층(예를 들면, 도 4의 층(46a))을 필터링 재료로 사용할 수 있도록 하며, 매체 팩을 유출하기 이전에, 공기는 다음의 내벽을 통과해야 한다. 이것이 의미하거나 또는 확보하는 것은 매체 팩의 최외부의 랩이 조작 또는 설치 동안 손상되는 경우에도, 누설이 발생하지 않게 하는 것이다. 따라서, 바람직한 구성에서, 양 단이 폐쇄된, 플루트(flutes)의 제3 세트가 매체 팩에 존재한다. 이 제3 세트는, 바 람직하게는, 최외부의 랩에만 존재한다. 이러한 플루트는 그 이외 경우 출구 플루트로 되며, 경우에 따라 이런 용어로 언급될 것이다.

도 11 내지 도 16에 도시한 프로세스에서, 매체 팩은 입구 플루트에서 폐쇄된 단부를 가지고, 인접한 출구 흐름 면은, 다트되어(darted) 폐쇄된, 투시할 수 있는 테두리를 제공한다. 물론 전혀 다트되지 않은 것을 포함하는 변형예가 가능하다. 참조번호(247)로 지시된 영역에서는, 매체의 출구면에서, 오버모울드된 재료는 출구 플루트의 개방 단부로 상승한 것으로 도시된다.

영역(249,250)을 따라, 그것을 적소에 고정하면서, 수지 재료(236)는 프리폼(230)의 외부 면을 완전하게 선을 긋는다. 영역(255)에서, 재료(235)는 프리폼(230)의 단부(256)의 일부를 넘어 위치된다.

도 15에 도시된 특정의 구성에서, 오버모울드(235)는 도 14의 수지(225)로부터 모울드된, 단일의 일체형 부재이다.

디모울딩(demolding)은, 동력 추진 프로세스에서, 모울드(180)로부터의 필터요소를 가압함으로써 실행될 수 있다. 가압을 유발하는 장비는 프리폼(230) 상에서 크로스 피스(cross piece)들을 맞물리게 할 수 있다. 일반적으로 오버모울드(235)는 모울드에서 통과한 언더컷을 밀어낼 정도로 충분히 압축할 것이다. 통상적으로, 본원에 기술한 재료 및 구성으로, 디모울딩은 110 lbs 이하, 통상적으로 약 100 lbs의 힘으로 실행될 수 있다. (디모울딩 힘은 통상적으로 프리폼(35, 110)의 격자작업물(gridwork)에 직접적으로 인가된다.)

필터요소의 대향 단부에 선택사양의 프리폼 스키드 스커트는 모울딩 이전 또 는 이후 중 어느 때에도 적용될 수 있다. 일반적으로, 센터 플러그가 매체 내에 이용되는 경우, 기재된 모울딩 프로세스 이전에 예비 성형될 것이다. 그러나, 일부의 사례에서 센터 플러그는 오버모울드와 동일한 시간으로 성형될 수 있다. 이러한 후자의 경우에는, 이를 실행하기 위한 우레탄의 적절한 분배를 위해서, 모울드의 일부 또는 일부 다른 구성을 제공하는 것이 요구된다.

일부의 사례에서, 전술한 바와 같이, 스냅 끼워 맞춤 구성으로 프리폼(230)은 매체 팩(231)에 부착될 수 있음을 주목해야 한다.

도 16에서, 모울딩시, 모울드(180)는 매체 팩(231) 및 내부에 위치한 프리폼(230)과 함께 도시된다. 이 사례에서 매체 팩(231)은 내부에 탑재된 선택사양의 스키드 스커트 없이 도시된다.

Ⅴ. 선택사양의 스키드 스커트

도 1에 관한 상기의 논의에서, 스키드 스커트(30)는 선택사양의 요소로 도시되어 있다. 이러한 필터요소는 도 17 및 도 18에 도시된다.

먼저 도 17를 참조하면, 평면도로, 스키드 스커트(30)를 도시한다. 도 18에서, 스키드 스커트(30)가 단면도로 도시된다. 도 18을 참조하면, 소망하는 대로, 설치시, 하우징의 구성 부품과 맞물리도록 구성된 외면(30b)을 따라서, 매체 팩에 대한 수용 영역(30a)이 도시하고 있다. 도 17 및 도 18에 설명한 원리로부터, 유사하지만, 원형이 아닌 요소를, 필요에 따라, 원형 구성에 적용하기 위한 것으로 이해할 수 있다. 스키드 스커트(30)는 통상적으로 접착제로 적소에 고정되는, 글래스 충진(예를 들어 33% 글래스 충진된) 나일론으로 형성된다.

Ⅵ. 경화성 시일 수지

바람직하게는 이러한 구성과 함께, 선택된 폴리우레탄 공급(formulation)은 높은 발포성의, 연화성, 모울드된 엔드 캡(end cap)을 제공한다. 일반적으로, 기본적인 논점은 손에 의한 조립 및 분해를 허용하는 조건 하에서 강건한 시일을 얻을 수 있는 엔드 캡을 제공하는 공급을 이용하는 것이다. 이것은 일반적으로 재료가 상대적으로 낮은 밀도이고, 적절하고 바람직한 압축 하중 편차 및 압축 세트를 나타내는 시일 범위를 의미한다.

변형예가 가능하지만, 바람직하게는 선택된 형식이 모울드된 밀도로서 28 lbs/평방 피트(0.45 g/cu.cm.) 미만, 더욱 바람직하게는 22 lbs/평방 피트(0.35 g/cu.cm.) 미만, 가장 바람직하게는 18 lbs/평방 피트(0.29 g/cu.cm.) 미만이며, 바람직하게는 12 ~ 17 lbs/평방 피트(0.19 ~ 0.27 g/cu.cm.)의 범위 내의 엔드 캡을 제공하기에 적합한 것이다.

본원에서 용어 "모울드된 밀도로서"라 함은, 부피로 나눈 질량의 일반적인 정의를 의미한다. 모울드된 발포(foam)의 샘플의 부피를 측정하기 위해서 물 치환 실험 또는 유사한 실험을 이용할 수 있다. 부피 실험을 행할 때, 다공성 부재의 세공 내로 물 흡수를 계속하고, 또한 세공에 존재하는 공기를 치환하는 것이 반드시 필요한 것은 아니다. 따라서, 샘플의 부피를 측정하기 위해서, 이용된 물 부피 치환 실험은 공기가 재료 세공 안으로 치환하기 위해 오랜 시간동안 기다리지 않는, 즉각의 치환이 될 수 있다. 달리 말하면, 샘플의 외부 둘레에 의해 나타낸 부피만이 모울드된 밀도 측정을 위해 사용에 필요하다.

일반적으로, 압축 하중 휨(deflection)은 강도, 즉 압축에 대한 저항을 나타내는 물리적인 특성이다. 일반적으로, 그것은 소정의 샘플을 그 두께의 25%까지 휘는데 요구되는 압력의 양으로 측정된다. 압축 하중 휨 실험은 본원에 참조를 위해 인용한, ASTM 3574에 의거 실행할 수 있다. 일반적으로, 압축 하중 휨은 오래된 샘플과 관련하여 평가될 수 있다. 통상의 기술은 75℉(24℃)에서 72시간 동안 충분히 경화되거나, 또는 5시간 동안 190℉(88℃)로 경화을 강화한 샘플 상에서 압축 하중 휨을 측정하는 것이다.

바람직한 재료로는 모울드될 때, ASTM 3574에 의거, 7일 동안 158 ℉(70℃)에서 열 에이징 후 측정된 샘플 상에서의 압축 하중 휨이 평균 14 psi(0.96bar) 또는 그 미만, 바람직하게는 6-14 psi(0.41- 0.96 bar)의 범위 내, 더욱 바람직하게는 7-10 psi(0.48- 0.69 bar) 범위를 나타낸다.

압축 세트는 (재료가 정해진 조건 하 및 정해진 타입의 압축을 받고) 압축력이 제거되었을 때 본래의 두께 또는 높이로 되돌아가는, 재료 샘플의 정도의 평가이다. 우레탄 재료상에서 압축 세트를 평가하기 위한 조건 또한 ASTM 3574에 제공된다.

통상의 바람직한 재료는, 그 높이의 50%를 압축하고 22시간 동안 180℉(82℃)의 온도에서 그 압축이 유지된 샘플 상에서 측정했을 때, 경화시, 약 18%를 넘지 않고, 더 바람직하게는 약 8-13%의 압축 세트를 가지는 재료를 공급하는 것이 다.

일반적으로, 압축 하중 휨 및 압축 세트 특성은 엔드 캡을 형성하는데 이용되었던 것과 동일한 수지로 제조된 샘플 플러그 상에서, 또는 엔드 캡으로부터 절단한 샘플 상에서 측정될 수 있다. 통상적으로, 공업적 프로세스법은 모울드된 엔드 캡으로부터 절단한 부위 상에서 직접 실험하기보다는, 수지 재료로부터 만들어진 샘플 플러그의 실험을 일정하게 행하는 것을 수반할 것이다.

상기에서 제공한 바와 같은 모울드된 밀도, 압축 세트 및 압축 하중 휨 정의 내의 물리적 특성을 가진 재료를 제공하는 데 사용할 수 있는 우레탄 수지 시스템은, 미국 미시건 48192, 얀도테(Wyandotte) 소재의 바스프(BASF) 코포레이션과 같은 공급업체를 포함하는 다양한 폴리우레탄 수지 공급업체로부터 손쉽게 얻어질 수 있다.

일반적으로, 재료에 관한 적당한 물리적 특성을 선택하기 위한 어떠한 주어진 공업적 프로세스에서도, 주요 논점은, 요소의 설치 및 분해와 관련하여, 원하는 특성 및 최종 산물의 취급, 및 다양한 조건에 대한 시일의 유지가 될 것이다. 앞서 제공된 물리적 특성을 사용할 수 있으나, 실용적인 것으로 고려될 수 있는 제품에 관하여 특별히 한정되는 것은 아니다. 또한, 다양한 필터요소 제조업자들은, 상황에 따라서, ASTM 실험 하에서 압축을 일으키는 데 요구되는, 예를 들면, 최대 100 psi(6.9 bar)인 압력이 되는 명세 사항과 함께, 여전히 추가적인 명세 사항들, 예를 들면, -40℉(-40℃)로 냉각된 샘플 상에서 통상적으로 측정된, 저온 압축 휨 등을 요구할 수 있다.

사용할 수 있는 재료의 한 예로는 다음 폴리우레탄, 평방 피트당 14-22 파운드(0.22 g/cu.cm. - 0.35 g/cu.cm.)의 "모울드된" 밀도를 갖는 최종 산물로 경화된 폴리우레탄을 포함한다. 상기 폴리우레탄은, 미국 미시건 48192, 얀도테(Wyandotte) 소재의 바스프(BASF) 코포레이션의 양수인 도날드슨(Donaldson)에게 독점적으로 판매되는, I36070R 수지 및 I305OU 이소시아네이트로 만들어진 재료를 포함한다.

상기 재료는 통상적으로 I36070R 수지 100 부에 대해 I305OU 이소시아네이트45.5부의 혼합 비율로 혼합된다(중량부). 수지의 비중은 1.04(8.7 lbs/gallon)이고, 이소시아네이트에 대해서 비중은 1.20(10 lbs/gallon)이다. 상기 재료들은 통상적으로 높은 동적 전단 믹서로 혼합된다. 성분의 온도는 70-95℉가 되어야 한다. 모울드 온도는 115-135℉가 되어야 한다.

상기 수지 재료 I36070R은 다음의 특징을 갖는다:

(a) 평균 분자량

1) 기초 폴리에테르 폴리올 = 500 - 15,000

2) 디올(Diols) = 0 - 10,000

3) 트리올 = 500 - 15,000

(b) 평균 기능성

1) 전체 계 = 1.5 - 3.2

(c) 히드록실 수(Hydroxyl number)

1) 전체 계 = 100 - 300

(d) 촉매

1) 아민 = 에어 프로덕트사(Air Products) 0.1 - 3.0 PPH

(e) 계면활성제

1) 전체 계 = 0.1 - 2.0 PPH

(f) 물

1) 전체 계 = 0.2 - 0.5%

(g) 안료/염료

1) 전체 계 = 1 - 5% 카본 블랙

(h) 발포제

1) 물.

상기 I305OU 이소시아네이트의 특징은 다음과 같다.

(a) NCO 함량 - 22.4 - 23.4 wt%

(b) 점도, 25℃에서의 cps = 600 - 800

(c) 밀도 = 25℃에서 1.21 g/cm³

(d) 초기 끓는점 - 5mm Hg에서 190℃

(e) 증기압 = 25℃에서 0.0002 Hg

(f) 외관 - 무색 액체

(g) 인화점(덴스키-마틴스 밀폐 컵(Densky-Martins closed cup)) = 200℃

보다 일반적인 용어로, 비록 일부 경량의 적용에 대해서 재료의 밀도는 5 lbs./평방 피트(0.08 gram/cc) 정도로 낮은 것도 허용되지만, 하우징 시일을 형성하는 수지의 부위는, 통상적으로 적어도 10 lbs./평방 피트(0.16 gram/cc)의 밀도로 경화된 재료가 바람직하다. 또한, 전술한 바와 같이, 상기 재료는 약 22 lbs./평방 피트(0.35 gram/cc) 이하의 밀도로 가공되는 것이 바람직하며, 이 값 이하가 보다 더 바람직하다.

Ⅶ. Z-필터 매체의 개요

이상 기술한 구성에 이용가능한 일반적인 매체 팩으로, 예컨대 z-필터 매체 팩을 구비하는 매체 팩(2, 102)에 관해 토의하였다. 다양한 변형 플루트 형상 및 시일 형태가 이런 매체 팩에 사용될 수 있다는 것을 지시한다.

A. Z-필터 매체 구성의 개요

다양한 방법으로 유체 필터 구조를 제공하는 플루트 필터 매체가 사용될 수 있다. 하나의 잘 알려진 방법으로서 z-필터 구조를 이용한다. 본원에 사용된 용어 "z-필터 구조"라 함은, 각각의 파형, 폴딩 또는 기타 다른 방법으로 형성된 필터 플루트들이 매체를 통한 유체 유동을, 통상적으로 길이방향으로 평행한 입구 플루트 및 출구 필터 플루트의 세트를 형성하고, 매체의 대향하는 입출구 흐름단(또는 흐름면) 사이의 플루트의 길이방향을 따라 유체 유동을 가능하게 하는 필터 구조를 의미한다. z 필터 매체에 관한 일부 실시예는, 미국 특허 제5,820,646호, 제5,772,883호, 제5,902,364호, 제5,792,247호, 제5,895,574호, 제6,210,469호, 제 6,190,432호, 제6,350,296호, 제6,179,890호, 제6,235,195호, 또는 미국의장등록 제399,944호, 제428,128호, 제396,098호, 제398,046호 및 제437,401호에 개시되어 있고, 이들 15개의 인용된 특허 문헌 각각은 본원에 참고를 위해 인용되고 있다.

하나의 z 필터 매체의 형태는 매체 구조를 형성하기 위해 서로 결합된 두 개의 특정의 매체 요소를 사용한다. 이들 두 개의 요소는, (1) 플루트(통상적으로 파형)를 형성한 매체 시트와, (2) 면하는 시트이다. 면하는 매체 시트는 통상적으로 비파형이지만, 예컨대 본원에 참고를 위해 인용되고 있는 2004년 2월 11일자로 출원된 미국 출원번호 60/543,804에 개시된 바와 같이 플루트 방향에 수직방향으로 파형을 형성할 수 있다.

플루트(통상적으로 파형)를 형성한 매체 시트와 면하는 매체 시트는, 평행한 입구 플루트와 출구 플루트를 갖는 매체를 형성하기 위해 사용된다. 일부 사례에서, 플루트를 형성한 시트와 면하는 시트가 함께 고정되고 이어서 권취형으로 감겨짐으로써 z-필터 매체 구조를 형성한다. 이러한 구성은, 예컨대 미국 특허 제6,235,195호 및 제6,179,890호에 기재되어 있고, 이들 특허는 본원에 참고를 위해 인용되고 있다. 다른 특정의 구성에서, 면하는 매체에 고정된 플루트 매체의 일부 비권취형 섹션이 서로 적층되어 필터 구조를 형성하고 있다. 이 실시예는, 본원에 참고로 인용되고 있는 미국 특허 제5,820,646호의 도 11에 기술되어 있다.

본원에서 기술한 바와 같이 특정의 응용을 위해, 권취형 구성이 바람직하다. 통상적으로, 권취형 매체 팩을 형성하기 위해 그 주위에 플루트 시트/면하는 시트 조합의 권취는 외부로 지향된 면하는 시트에 실행된다. 권취에 관한 일부 방법은 2003년 5월 2일자로 출원된 미국 출원번호 60/467,521 및 2004년 3월 17일자로 출원된 PCT 출원 US 04/07927에 기술되어 있고, 이들 각각은 본원에 참고를 위해 인용되고 있다. 얻어지는 권취형 구성은 일반적으로, 매체 팩의 외측면으로서, 면하는 시트의 일부를 갖고 있다.

본원에서 매체의 구조를 언급하기 위해 사용된 용어 "파형" 이라 함은, 두 개의 파형 롤러 사이에 매체를 통과하여 얻어지는 플루트 구조를 지시하는 것으로, 즉 매체를 2개의 롤러 사이의 닙(nip) 또는 치부(bite)를 통과시키는 동시에, 각 롤러가 얻어지는 매체에 파형 형상을 유발하기 위해 적절한 표면 특징을 구비하는 것을 의미한다. 용어 "파형으로 하는 것(corrugation)" 이라 함은, 형성된 플루트를 의미하는 것이 아니고, 또 상기 파형 롤러 사이의 치부로 매체를 통과시키는 것을 포함하지 않는 다른 방법을 의미하는 것은 아니다. 그러나, 용어 "파형으로 하는 것" 이라 함은, 파형으로 형성한 후에, 추가로, 예컨대 2004년 1월 22일자로 공개된 PCT W0 04/007054에 기술한 폴딩 기술에 의해 매체를 수정 또는 변형하는 것을 의미한다.

파형으로 하는 매체는 플루트를 형성한 매체의 특정의 형상이다. 플루트를 형성한 매체는, 폭방향으로 연장하는 (예컨대, 파형 또는 폴딩의 방법으로 형성되는) 각각의 플루트를 갖는 매체이다.

"직선적인 통과 흐름 구성" 또는 그 변형예라 함은, z-필터 매체를 이용하는 정비가능한 필터요소 또는 필터 카트리지 구성을 의미한다. 일반적으로, 본 문맥에서 정비가능한 필터요소는 대개 입구 흐름단(또는 흐름면)과 대향하는 출구 흐름 단(또는 흐름면)을 갖고, 흐름이 동일한 직선 통과 방향으로 필터 카트리지를 유출입한다. 매체 팩은 여과되지 않은 공기의 통과를 폐쇄하고 있다. 본 문맥에 사용된 용어 "정비가능한" 이라 함은, 대응하는 유체 클리너로부터 주기적으로 분리되고 교환되는 필터 카트리지를 포함하는 매체를 의미하는 것이다. 일부 사례에서, 각각의 입구 흐름단과 출구 흐름단은 두 개가 서로 평행하면서 평면 또는 평탄하게 이루어진다. 그러나, 이로부터의 변형예는, 예컨대 비평탄한 외관면이 가능하다.

직선적인 통과 흐름 구성(특히 권취형 매체 팩)은, 예컨대, 본원에 참고를 위해 인용되고 있고, 미국 특허 제6,039,778호에 도시한 형태의 원통의 주름진 필터 카트리지와 대조적으로, 일반적으로 유체 흐름이 정비가능한 필터 카트리지를 통과할 때 우회 통과하고 있다. 즉, 미국 특허 제6,039,778호의 필터에서, 유체의 흐름은, 원통 측면을 통과한 원통의 필터 카트리지 내부로 유입하고, 단면(전진의 유동 시스템에서)을 통해 유출하도록 우회 통과한다. 통상적인 역류 시스템에서, 유체의 흐름은 단면을 통해 원통의 카트리지 내로 유입하고, 이어서 원통의 필터 카트리지의 측면을 통해 유출하도록 우회한다. 이런 역류 시스템의 실시예는 본원에 참고를 위해 인용되고 있는 미국 특허 제5,613,992호에 도시되어 있다.

본원에 사용된 용어 "z-필터 매체 구조" 및 그 변형예는, 파형 또는 다른 파형의 플루트의 매체 웹을, 면하는 매체에 적절한 시일부재로 고정하여 입구 플루트와 출구 플루트를 형성하는 것을 의미하지만, 또는 매체가 권취되는 것, 또는 다른 방법에 의해 3차원적 네트워크의 입구 플루트와 출구 플루트를 형성하는 것, 혹은 이런 매체를 포함하는 필터 구성의 일부 또는 전부를 의미한다.

도 19에는, z-필터 매체에 이용가능한 매체(401)의 실시예를 도시하고 있다. 매체(401)는 파형(플루트) 시트(403)와 면하는 시트(404)로 형성되어 있다.

일반적으로, 도 19의 파형 시트(403)는, 일반적으로 규칙적으로 만곡된 파형 패턴을 구비하는 플루트 또는 파형(407)을 갖는 것을 특징으로 한다. 본 문맥에 사용된 용어 "파형 패턴" 이라 함은, 플루트 또는 홈부(407b)와 융기부(407a)를 교대로 형성한 파형 패턴을 의미한다. 본 문맥에 사용된 용어 "규칙적" 이라 함은, 홈부와 융기부(407b, 407a)의 쌍이 대략 동일하게 반복하는 파형(또는 플루트)의 형상 및 크기를 갖는 것을 의미한다. (또, 통상적으로 규칙적 구성에서 각각의 홈부(407b)는 실질적으로 각각의 융기부(407a)의 반대 형상이다.) 용어 "규칙적"이라 함은, 플루트 길이의 적어도 70%를 따라 파형의 크기와 형상을 실질적으로 변경하지 않고, 파형(또는 플루트)의 패턴이 홈부와 융기부 각각의 쌍(인접하는 홈부와 융기부)을 반복하는 구성을 구비하는 것을 의미한다. 본 문맥에 사용된 용어 "실질적"이라 함은, 매체 시트(403)가 가요성이므로 미소한 변형에 대해, 파형 또는 플루트를 형성한 시트를 제조하는 프로세스 또는 형태의 변화에 기인하는 변형을 의미한다. 이와 같이 반복하는 패턴의 특징은, 모든 필터 구조에서 반드시 동일 수의 융기부와 홈부가 필요하다는 것을 의미하지 않는다. 매체(401)는 예컨대, 한 쌍의 융기부와 홈부 사이, 또는 한 쌍의 융기부와 홈부를 따라 부분적으로 종료될 수 있다. (예컨대, 도 19에 의하면 단면으로 도시된 매체(401)는 8개의 완전한 융기부(407a)와 7개의 완전한 홈부(407b)를 갖고 있다.) 또, 대향하는 플루트 단부(홈부와 융기부의 단부)는 서로 다양할 수도 있다. 이런 단부의 변동은 상기 규정 에 의해 포함되지 않는다면, 이들 규정을 무시한다. 즉, 플루트의 단부에서의 변동은 상기 정의에 포함된다.

"만곡된" 파형의 파형 형태의 특징의 문맥에서, 용어 "만곡된"이라 함은 매체에 제공되는 폴딩 또는 주름 형상의 결과를 의미하지 않고, 각각의 융기부의 정점(407a)과 각각의 홈부의 저부(407b)가 반경방향 곡면을 따라 형성되는 파형 형태를 의미하는 것이다. 비록 변형예가 가능하지만, 이런 z-필터 매체의 통상적인 반경 치수는 적어도 0.25mm이고 통상적으로 3mm 이하이다. (전술한 규정에 의해 만곡되지 않은 매체가 또한 이용가능하다.)

특정의 규칙적으로 만곡된 도 19에 도시한 파형 패턴의 파형 시트(403)에 관한 추가적인 특징으로서, 각각의 융기부와 각각의 홈부 사이의 대략 중간점(430)에서, 플루트(407)의 길이방향를 따라 연장된 대부분의 영역은, 곡률이 반전하는 부분에 대략 상당 위치하고 있다. 예컨대, 도 19를 참조하면, 배면측 또는 표면(403a)에서 볼 때, 홈부(407b)는 오목형 영역으로 되어 있고, 융기부(407a)는 볼록형 영역으로 되어 있다. 물론, 전면측 또는 표면(403b)에서 볼 때 표면(403a)의 홈부(407b)는 융기부로 되고, 표면(403a)의 융기부(407a)는 홈부로 된다. (일부 사례에서, 곡률이 직선 세그먼트(430)의 단부에서 반전하면서, 영역(430)은 점 대신에 직선 세그먼트로 이루어질 수 있다.)

도 19에 도시한 특정의 규칙적으로 만곡된 파형 패턴의 특징으로서, 각각의 파형이 대략 직선적이다. 본 문맥에서 "직선적"이라 함은, 테두리(408, 409) 사이의 길이의 적어도 70%(통상적으로 적어도 80%)의 융기부(407a)와 홈부(407b)의 단 면이 실질적으로 변화하지 않는 것을 의미한다. 도 19에 도시한 파형 패턴을 참조로 정의한 용어 "직선적"이라 함은, 본원에 참고를 위해 인용되고, 2003년 6월 12일자로 공개된 PCT 공개번호 WO 03/47722 및 WO 97/40918의 도 1에 도시한 파형 매체의 테이퍼형 플루트의 패턴과 부분적으로 구별된다. 상기 WO 97/40918의 도 1의 테이퍼형 플루트는 예컨대 만곡된 파형 패턴이지만, "규칙적" 패턴, 또는 본원에 사용된 용어와 같은 직선적 플루트의 형태가 아니다.

현재의 도 19와 상기 참조한 바와 같이, 매체(401)는 제1 및 제2 대향 테두리(408, 409)를 구비하고 있다. 매체(401)가 매체 팩에 권취되어 형성될 때, 반대 방향이 가능하지만, 일반적인 테두리(409)는 매체 팩에 대한 입구단을 형성하고 테두리(408)는 출구단을 형성한다.

테두리(408)에 인접한 시트(403, 404)는 예컨대 시일재료에 의해 시일되고, 이 사례에서 시일재료 비드(410)의 형태로, 파형(플루트) 시트(403)와 면하는 시트(404)를 서로 시일한다. 파형 시트(403)와 면하는 시트(404) 사이에 비드를 적용할 때, 비드(410)는 단일 외관 또는 매체 스트립(401)을 형성하기 위해 흔히 "단일 외관" 비드로 언급된다. 시일재료 비드(410)는 이로부터의 공기 통과에 대해 테두리(408)에 인접한 각각의 플루트(411)를 폐쇄하여 시일한다.

테두리(409)에 인접한 시일재료는, 이 사례에서 시일 비드(414)의 형태를 구비하고 있다. 이 시일 비드(414)는 일반적으로 테두리(409)에 인접한 플루트(415)를 폐쇄하여, 여과되지 않은 유체의 통과를 폐쇄한다. 비드(414)는 통상적으로 매체(401) 주위에 권취되도록 적용되고, 파형 시트(403)는 내측을 향하고 있다. 이 처럼, 비드(414)는 면하는 시트(404)의 배면측(417)과, 파형 시트(403)의 측면(418) 사이에 시일을 형성한다. 스트립(401)이 권취형 매체 팩에 권취될 때 비드(414)는 경우에 따라 "권취하는 비드"로 언급된다. 매체(401)를 권취하는 대신 스트립으로 절단되고 적층되는 경우, 비드(414)는 "적층하는 비드"로 된다.

일부 적용에서, 파형 시트(403)는, 또한 라인(404a)으로 도시한 바와 같이, 플루트 길이방향을 따라 각종 지점에서 면하는 시트(404)에 결합된다.

도 19를 참조하면, 예컨대 권취 또는 적층에 의해 일단 매체(401)가 매체 팩에 내장되면, 다음과 같이 동작될 수 있다. 먼저, 화살표(412)의 방향으로 공기가 단부(409)에 인접한 개방 플루트(411)로 유입한다. 비드(410)에 의한 단부(408)에서의 폐쇄에 기인하여, 공기는 화살표(413)로 도시한 매체를 통과한다. 그리고 매체 팩의 단부(408)에 인접한 플루트(415)의 개방 단부(415a)를 통과함으로써, 매체 팩을 유출할 수 있다. 물론 동작은, 예컨대 도 24에 관해 토의된 바와 같이, 반대방향으로 기류에 의해 행해질 수 있다. 통상적인 공기 필터 응용에서, 여과되지 않은 기류가 팩 또는 단면 사이를 통과하지 못하도록, 매체 팩의 일단면 또는 일면에 여과되지 않는 기류가 유입되고, 대향 단부 또는 단면에 여과된 기류가 유출된다.

도 19에 도시한 특정의 구성에서, 평행한 파형(407a, 407b)은 테두리(708)에서 테두리(709)까지 매체를 횡단하여 완전히 직선적으로 매체를 형성한다. 직선적 플루트 또는 파형의 선택된 위치가, 특히 단부에서 변형되거나 폴딩될 수 있다. 일반적으로 폐색부에 대한 플루트 단부에서의 변형은 "규칙적", "만곡된" 및 "파형 패턴"의 상기 정의와는 무관하다.

직선적, 규칙적, 만곡된 파형 패턴 파형 (플루트) 형상을 이용하지 않는 z-필터 구조가 알려져 있다. 예컨대, 야마다(Yamada) 등에 의한 미국 특허 제5,562,825호에 의하면, 대략 반원(단면에서)의 형상을 이용하는 입구 플루트와 인접한 좁은 V자형(만곡된 측면과 함께)의 출구 플루트를 이용하는 파형 패턴이 도시되어 있다(미국 특허 제5,562,825호의 도 1 및 도 3 참조). 마츠모토(Matsumoto) 등에 의한 미국 특허 제5,049,326호에 의하면, 길이방향으로 절반 절단한 관부재를 편평한 시트에 부착함으로써, 원형(단면에서) 또는 관형상의 플루트를 형성하여, 평행하고 직선적 플루트 사이에 평면 영역을 설치하는 것이 마츠모토의 미국 특허 제5,049,326호의 도 2에 도시되어 있다. 또, 이시이(Ishii) 등에 의한 미국 특허 제4,925,561호(도 1)에는, 플루트가 길이방향으로 테이퍼지고 직사각형 단면을 갖도록 폴딩된 플루트가 도시되어 있다. WO 97/40918(도 1)에서, 플루트 또는 평행한 파형은 만곡된, 파형 패턴(인접하는 만곡된 볼록형과 오목형 홈부로부터)을 가지만 그 길이방향을 따라 테이퍼 형상(따라서 직선적이 아니다)으로 도시되어 있다. 또, WO 97/40918에서 다른 크기의 융기부와 만곡부를 구비하여 만곡된 파형 패턴을 갖는 플루트가 도시되어 있다.

일반적으로, 필터 매체는 상대적으로 가요성 재료로서, 통상적으로 수지를 포함하는 (셀룰로스섬유, 합성섬유 또는 이들 양자의) 부직포 섬유성 재료(non-woven fibrous material)를, 경우에 따라 추가 재료로 처리한 것이다. 이처럼, 각종 파형 패턴으로 매체에 허용할 수 없는 손상을 부여하지 않고 가공할 수 있다. 또, 매체에 허용할 수 없는 손상을 부여하지 않고, 다시 용이하게 권취될 수 있거나 그 이외의 사용시 달리 구성될 수 있다. 물론, 사용시, 요구된 파형 구성을 유지하는 성질을 구비하지 않으면 안된다.

파형 가공 공정에서, 소성 변형이 매체에 유발된다. 이 공정에 의해 매체가 원래의 형상으로 복귀하는 것을 방지한다. 그러나, 플루트 또는 파형의 인장력이 일단 해제되면, 신장되고 굽힘 가공된 부분이 복원되는 스프링 복원(spring back)되는 경향이 발생한다. 면하는 시트는 경우에 따라 플루트 시트에 결합하여, 파형 시트의 스프링 복원을 방지한다.

또, 통상적으로, 매체는 수지를 함유한다. 파형 가공 공정 동안, 매체를 수지의 글래스 전이점 이상까지 가열할 수 있다. 수지가 냉각되면, 플루트 형상의 유지를 돕는다.

파형 시트(403), 면하는 시트(404) 또는 이들 양자의 매체는, 일측 또는 양측에, 예컨대 본원에 참고를 위해 인용되고 있는 미국 특허 제6,673,136호에 따른 미세한 섬유 재료를 구비할 수 있다.

z-필터 구조에 관한 문제점은 별개의 플루트 단부의 폐쇄에 관한 것이다. 통상적으로 시일재료 또는 접착제가 폐쇄 상태를 행하기 위해 사용된다. 상기 기술내용으로부터 명백한 바와 같이, 통상적인 z-필터 매체에서, 특히 테이퍼형 플루트에 대조적으로 직선적 플루트를 이용하는 경우에는, 상류 단부와 하류 단부 양자의 부분에서 큰 시일재료 표면적( 및 체적)이 필요하게 된다. 이들 폐쇄 위치에서, 고품질 시일재료가 결과로서 얻어지는 매체 구조의 적절한 동작에 중요하다. 이와 관련하여 시일재료의 큰 체적과 면적은 다른 문제를 유발한다.

이제 도 20을 참조하면, z-필러 매체 구조(440)는 규칙적으로 만곡된 파형 패턴 파형 시트(443)와, 면하는(이 사례에서 비파형) 시트(444)를 사용하는 것이 도시되어 있다. 포인트(450)와 포인트(451) 사이의 거리(D1)는 소정의 파형 플루트(453) 아래의 영역(452)에서 면하는 매체(444)의 연장부를 규정한다. 동일한 거리(D1) 상의 파형 플루트(453)에 대한 아치형 매체의 거리(D2)는, 파형 플루트(453)의 형상에 의해 당연히 거리(D1)보다 크다. 플루트 필터 적용에 사용되는 통상적인 규칙적 형상 매체는, 포인트(450)와 포인트(451) 사이의 매체(453)의 선형 길이(D2)는 거리(D1)에 대해 적어도 1.2배로 설정된다. 통상적으로, D2는 D1에 대해 1.2 ~ 2.0의 범위 이내로 설정된다. 에어필터용으로 하나의 특정의 편리한 구성에 의하면, 거리(D2)는 약 1.25 ~ 1.35 x D1 으로 설정된다. 이런 매체는, 예컨대, 도날드슨 파워코어(Powvercore)™ Z-필터 구성으로 상업적으로 이용되고 있다. 여기서 비(D2/D1)는 경우에 따라 파형(플루트) 매체에서 플루트/평탄비(flute/flat ratio) 또는 매체 끌기(media draw)를 특징으로 한다.

파형 골판지 산업분야에서, 각종 표준 플루트가 정의되고 있다. 예컨대, 표준 E 플루트(표 A에서 Std. E Flute로 약칭), 표준 X 플루트(표 A에서 Std. X Flute로 약칭), 표준 B 플루트, 표준 C 플루트 및 표준 A 플루트이다. 첨부된 도 21은 이하의 표 A와 함께 이들 플루트의 사양을 제공하는 것이다.

본 특허출원의 양수인인 도날드슨 캄퍼니 인코포레이티드(DCI)는, DCI 표준 A 플루트 및 DCI 표준 B 플루트를 각종의 z-필터 구성에 사용하고 있다. 이들 플 루트는 표 A 및 도 21에 규정되어 있다.

물론, 파형 골판지 산업분야에서 다른 표준 플루트 사양이 알려져 있다.

일반적으로, 파형 매체용으로 파형 형상 또는 대략의 파형 형상을 정의하기 위해 파형 골판지 산업분야에서 표준 플루트 구성이 사용될 수 있다. DCI A 플루트와 DCI B 플루트, 파형 골판지 산업분야의 표준 A 플루트와 표준 B 플루트 사이를 비교한 것인 바, 일부 편리한 변형예를 나타내고 있다.

B. 플루트 매체를 이용하여 권취된 매체 구성의 제조, 개략

도 22에는, 도 19의 스트립(401)에 대응하는 매체 스트립을 제조하는 제조 프로세스의 일 실시예가 도시되어 있다. 일반적으로, 면하는 시트(464)와 플루트 (468)를 갖는 플루트(파형) 시트(466)는 지점(470)에서 이들 사이에 위치하는 접착제 비드에 의해 매체 웹(469)을 일체로 형성하고 있다. 접착제 비드(470)는 도 19의 단일 외관 비드(410)를 형성한다. 선택사양의 다팅 공정은 중간 웹(mid-web)에 위치하는 센터 다트 섹션(472)을 형성하기 위해 스테이션(471)에서 행해진다. z-필터 매체(474)의 2개의 단편(476, 477)을 분할하도록 z-필터 매체 또는 Z-매체 스트립(474)은 비드(470)를 따라 지점(475)에서 절단되거나 가느다랗게 쪼개질 수 있고, 2개의 단편은 파형 시트와 면하는 시트 사이를 연장하는 시일재료(단일 외관 비드)의 스트립을 구비하는 테두리를 갖고 있다. 물론, 선택사양의 다팅 공정을 이용하는 경우, 시일재료(단일 외관 비드)의 스트립을 구비하는 테두리는 또한 이 위치에서 다트된 플루트의 세트를 갖게 된다.

또, 도 19에서, 결합 비드(tack bead) 또는 다른 결합 커넥션(404a)이 이용되는 경우, 시트(464, 466)는 일체가 되도록 제조될 수 있다.

도 22에 관해 특징으로 하는 프로세스를 실행하는 방법은, 본원에 참고를 위해 인용되고, 2004년 1월 22일자로 공개된 PCT WO 04/007054에 기술되어 있다.

계속해서 도 22를 참조하면, z-필터 매체(474)가 다팅 스테이션(471)을 통과하여 궁극적으로 지점(475)에서 가느다랗게 쪼개지기 이전에, 필터 매체를 형성하여야만 한다. 도 22에 개략적으로 도시한 구성에서는, 한 쌍의 파형 롤러(494, 495)를 통해 매체(492)의 시트를 통과시킴으로서 행해진다. 도 22에 개략적으로 도시한 구성에서는, 매체(492)의 시트를 롤(496)로부터 해제하고, 이어서 텐션 롤러(498) 주위로 권취한 후, 파형 롤러(494, 495) 사이의 닙 또는 치부(502)를 통과 시킨다. 평면 시트(492)가 닙(502)을 통과한 후 일반적으로 소망하는 파형의 형상을 부여하는 치부(504)를 파형 롤러(494, 495)에 형성하고 있다. 닙(502)을 통과한 후, 시트(492)는 기계방향을 횡단하여 파형을 형성하고 참조번호(466)로 지시된 파형 시트로 된다. 그리고 이 파형 시트(466)는 면하는 시트(464)에 고정된다. (파형 공정은 일부 사례에서, 매체를 가열하는 수단을 포함할 수도 있다.)

계속해서 도 22를 참조하면, 이 공정에서는 또한 면하는 시트(464)가 다팅 공정 스테이션(471)에서 경로를 정해 처리되는 것을 도시한다. 면하는 시트(464)는 롤(506) 상에 격납되어 있고, z-매체(474)를 형성하기 위해 파형 시트(466)를 향해 반송되도록 도시되어 있다. 이 파형 시트(466)와 면하는 시트(464)는 접착제 또는 다른 수단(예컨대 초음파용접)에 의해 서로 고정되어 있다.

도 22를 참조하면, 파형 시트(466)와 면하는 시트(464)를 서로 고정하기 위해 사용된 접착제 라인(470)이 시일재료 비드로서 도시되어 있다. 변형예로, 면하는 비드를 형성하는 시일재료 비드는 참조번호(470a)로 지시한 바와 같이 적용될 수 있다. 시일재료가 참조번호(470a)로 적용되면, 파형 롤러(495)에서, 아마도 양 파형 롤러(494, 495)에서, 비드(470a)를 수용하도록 간극을 유지하는 것이 바람직할 수도 있다.

파형 매체에 형성된 파형의 형태는 선택의 문제이며, 이는 파형 롤러(494, 495)의 파형 또는 파형 치부의 형상에 의해 결정된다. 하나의 바람직한 파형 패턴은, 본원에서 규정한 바와 같이 직선적으로 규칙적인 만곡된 파형 패턴의 파형으로 된다. 통상적으로 사용된 규칙적인 만곡된 파형 패턴은, 상기와 같이 규정된 거리 (D2)를 구비하고, 이 거리(D2)는 상기 규정된 거리(D1)에 대해 적어도 1.2배이다. 바람직한 응용분야에서는, 통상적으로 D2 = 1.25 ~ 1.35 x D1의 범위이다. 일부 사례에서 만곡된 파형 패턴이 "규칙적"이 아니라, 예컨대 직선 플루트를 이용하지 않는 방법을 적용할 수 있다.

기술한 바와 같이, 도 22에 도시한 공정은 센터 다트 섹션(472)을 얻기 위해 사용될 수 있다. 도 23은 다팅(darting) 및 슬릿팅(sliting; 가늘게 쪼개기) 이후의 플루트(468) 중 하나의 단면을 도시한다.

네 개의 주름(521a, 521b, 521c, 521d)을 구비하는 다트된 플루트(520)의 폴드 구성(518)이 도시되어 있다. 이 폴드 구성(518)은 면하는 시트(464)에 고정된 평면 제1 층 또는 제1 부(522)를 포함한다. 제2 층 또는 제2 부(524)는 제1 층 또는 제1 부(522)에 대해 가압된 상태로 도시되어 있다. 제2 층 또는 제2 부(524)는 바람직하게는 제1 층 또는 제1 부(522)의 대향하는 외측의 단부(526, 527)로부터 폴딩하도록 형성되어 있다.

계속해서 도 23을 참조하면, 두 개의 폴드 또는 주름(521a, 521b)은 본원에서 "상부, 내측으로 지향된" 폴드 또는 주름으로 언급된다. 이 문맥에 사용된 용어 "상부"라 함은, 주름이 전체의 폴드(520)의 상부에 놓이고, 폴드(520)가 도 23의 방향으로 투시하는 것을 의미한다. 용어 "내측으로 지향된"이라 함은, 각 주름(521a, 521b)의 폴드 라인 또는 주름 라인이 서로를 향해 지향되는 것을 의미한다.

도 23에 있어서, 주름(521c, 521d)은 일반적으로 본원에서 "하부, 외측으로 지향된" 주름으로 언급된다. 이 문맥에 사용된 용어 "하부"라 함은, 도 23에 도시 한 바와 같이 주름(521c, 521d)이 주름(521a, 521b)과 같이 상부에 위치되지 않는 것을 의미한다. 용어 "외측으로 지향된"이라 함은, 각 주름(521c, 521d)의 폴드 라인이 서로 반대로 이격되는 것을 의미한다.

이 문맥에 사용된 바와 같이 용어 "상부" 및 "하부"는, 도 23에 도시된 방향으로 투시할 때, 특히 폴드(520)를 기준으로 하는 것을 의미한다. 즉, 폴드(520)를 실제로 사용시 제품에 지향될 때의 방향을 지시하는 것을 의미하지 않는다.

도 23의 검토와 이들 특징을 기초로, 본원의 도 23에 따른 바람직한 규칙적인 폴드 구성(518)은, 적어도 2개의 "상부, 내측으로 지향된 주름"을 포함하는 것을 이해할 수 있다. 이들 내측으로 지향된 주름은, 폴딩이 인접한 플루트에 상당한 침식을 방지하는 특이한 전체 구성을 제공한다.

제2 층 또는 제2 부(524)에 대해 압착되는 제3 층 또는 제3 부(528)를 또한 볼 수 있다. 제3 층 또는 제3 부(528)는 제3 층(528)의 대향하는 내측 단부(530, 531)로부터 폴딩함으로써 형성된다.

폴드 구성(518)을 다른 시점에서 볼 때, 기하학적으로 교호하는 파형 시트(566)의 융기부와 홈부를 기준으로 한다. 제1 층 또는 제1 부(522)는 반전된 융기부로 형성된다. 제2 층 또는 제2 부(524)는 내측으로 폴딩된 더블 피크(융기부 반전 이후)에 대응하고, 바람직한 구성에서는 반전된 융기부에 대해 폴딩되는 것이다.

도 23과 관련하여 기술된 선택사양의 다트를 제공하는 방법은, 바람직한 방법으로 본원에 참고를 위해 인용되는 PCT WO 04/007054에 기술되어 있다. 권취 비 드의 응용에 의한 매체 권취 방법은, 본원에 참고를 위해 인용되고, 2004년 3월 17일자로 출원된 PCT 출원 US 04/07927에 기술되어 있다.

본원에 기술된 방법은 특히 파형 시트/면하는 시트 조합, 즉 "단일 외관" 스트립을 구비하는 단일 시트를 권취하는 것으로부터 얻어지는 매체 팩의 이용에 잘 채택되고 있다. 권취형으로 형성하는 대신에, 단일 외관의 복수 스트립으로 형성된 구성으로 특정의 방법이 적용될 수 있다.

권취된 매체 팩 구성은 다양한 바깥 외주 정의를 제공할 수 있다. 이 문맥에서 용어 "바깥 외주 정의" 및 그 변형예라 함은, 매체 팩의 입구단 또는 출구단 중 어느 하나에서 볼 때 정의된 외측 외주 형상을 의미한다. 통상적인 형상은 PCT WO 04/007054 및 PCT 출원 US 04/07927에 기술된 바와 같이 원형이다. 다른 이용가능한 형상은 계란형의 타원형상을 갖는다. 일반적인 계란형상은 한 쌍의 대향 측면에 의해 부착된 대향하는 만곡된 단부를 갖는다. 일부 계란형상에서, 대향 측면이 또한 만곡된다. 경우에 따라 경마장트랙 형상의 다른 타원 형상에서는, 대향 측면이 일반적으로 직선형이다. 경마장 트랙 형상은 예컨대 PCT WO 04/007054 및 PCT 출원 US 04/07927에 기술되어 있다.

바깥 또는 외주 형상을 기술하는 다른 방법은 코일의 감는 축선에 수직한 방향으로 매체 팩을 통과하는 단면을 절단함으로 생성되는 외주를 정의하는 것이다.

매체 팩의 대향 흐름 단부 또는 흐름면은 다양한 다른 정의로 제공될 수 있다. 여러 구성에서, 단부는 일반적으로 평면이고 서로 수직하고 있다. 다른 구성에서, 단부면은 매체 팩의 측벽의 축방향 단부로부터 축방향 외부로 돌출하도록 형 성되거나, 또는 매체 팩의 측벽의 단부로부터 축방향 내부로 돌출하도록 형성될 수 있는 테이퍼형, 권취된, 단차부를 포함하고 있다. 이런 매체 팩 구성의 실시예는, 본원에 참고를 위해 인용되고 2004년 6월 8일자로 출원된 미국 출원번호 60/578,482에 개시되어 있다.

플루트 시일(예컨대 단일 외관 비드, 권취하는 비드 또는 적층하는 비드로부터)은 다양한 재료로 형성될 수 있다. 본원에 참고로 인용되고 있는 각종 재료로서는, 각종 응용에 가능한 것으로서 핫 멜트 또는 폴리우레탄 시일이 기술된다. 이런 재료는 또한 본원에서 특징으로 하는 구성에 이용가능하다.

매체가 권취될 때, 흐름면 사이, 즉 매체 팩을 통해 여과되지 않은 공기의 통과를 방지하기 위해서 일반적으로 권취의 센터를 폐쇄할 필요가 있다. 이에 대한 접근방법이 이하에 참조된다. 또 다른 방법으로 2004년 6월 8일자로 출원된 미국 출원번호 60/578,482 및 2004년 7월 26일자로 출원된 미국 출원번호 60/591,280에 개시되어 있다.

파형 시트와 면하는 시트를 위해 선택된 매체는 동일하거나 상이할 수 있다. 셀룰로스섬유, 합성섬유 또는 혼합 매체 섬유 재료가 선택될 수 있다. 매체는, 본원에 참고를 위해 인용되고, 예컨대 2004년 1월 6일자로 발행된 미국 특허 제6,673,136호에 따른 하나 이상의 표면에 응용되는 미세 섬유 층을 구비할 수 있다. 이런 재료가 각 시트의 일 측면에만 사용될 때, 입구 플루트의 상류측을 형성하는 측면(들)에 통상적으로 응용된다.

이상 흐름이 도 19에 도시한 방향에 반대방향으로 이루어질 수 있는 것을 토 의하였다.

도 24에서는, 도시된 바와 같이 이런 z-필터 매체 팩에 이용가능한 매체를 개략적으로 도시한다. 도 24의 개략도는 일반적이며, 특정의 바람직한 시일 형태 또는 플루트 형상을 나타내는 것을 의미하지 않는다.

도 24를 참조하면, 참조번호(300)는 일반적으로 평면 시트(302)에 고정된 파형 시트(301)를 구비하는 단일 외관을 지시하고 있다. 평면 시트(302)는 완전하게 평면을 이루지 않고, 매우 작은 파형과 내부에 다른 형태를 갖는 시트를 구비하는 점을 주목해야 한다.

도시된 특정의 단일 외관(300)은, 그 주위에 감기거나 코어 주위에 권취될 수 있고, 통상적으로 평면 시트(302)가 외부에 권취된다. 도시된 구성에는, 테두리(310)가 최종 매체 팩에서 입구면을 형성하고, 단부 또는 테두리(311)가 출구 흐름면을 형성한다. 따라서 화살표(312)는 입구 흐름 화살표를 지시하고, 화살표(313)는 출구 흐름 화살표를 지시한다. 단지 시트(315)는 다음 권취의 시트(302)에 대응하는 평면 시트를 개략적으로 지시하는 것을 의미한다.

인접한 테두리(311)에는 단일 외관 시일 구성(320)을 구비하고 있다. 이 사례에서 단일 외관 차폐 구성(320)은, 테두리(310)를 따라 또는 플루트의 총 길이, 즉 입구 테두리(310)와 출구 테두리(311) 사이의 거리의 약 10% 이내에 위치되는, 파형 시트(301)와 평면 시트(302) 사이에 시일재료의 비드를 구비한다. 시일 구성(320)에 대한 다양한 재료와 구성이 사용될 수 있다. 시일 구성은 시일재료로 시일되거나, 다른 수단에 의해 시일되는 파형 또는 폴드된 구성을 구비할 수 있다. 도시된 특정의 시일 구성(320)은, 변형예가 가능하지만 핫 멜트 시일재료의 비드를 구비할 수 있다. 참조번호(320)의 시일은 도 4 및 도 10에 도시한 바와 같이 다트되거나 폴딩될 수 있다.

단부(310)에 인접한 권취 시일(330)이 도시된다. 단일 외관(300)이 권취될 때, 권취 시일(330)은 일반적으로 테두리(311)에 인접한 층 사이에 시일을 제공한다. 바람직하게는 권취 시일(330)은 테두리(310)의 플루트의 총 길이의 10% 이내(즉, 테두리(311)와 테두리(310) 사이의 거리)의 범위에 위치되고 있다.

단일 외관의 최끝단(리이드 및 테일)이 파형 시트와 평면 시트 사이를 시일할 필요가 있는 경우, 이를 행하기 위해 시일재료를 이들 위치에 적용할 수 있다.

Ⅷ. 에어클리너 시스템에 관한 개요

본원에 기술된 원리 및 구성은 다양한 시스템에서 이용가능하다. 하나의 특정의 시스템이 도 25에서 참조번호(650)로 개략적으로 도시되어 있다. 도 25에서는, 예컨대 50 cfm 내지 2000 cfm(cubic feet per minute)(즉, 1.4 ~ 57 cubic meters/minute) 범위의 정격 공기류를 필요로 하는 엔진(653)이 설비된 승용물(652a)과 같은 장비(652)에 관해서 개략적으로 도시하고 있다. 변형예가 가능하지만, 장비(652)는, 예컨대 버스, 고속도로 주행용 트럭, 오프로드 차량, 트랙터, 경부하 또는 중부하의 트럭, 또는 모터보트 등과 같은 해양 용도를 포함할 수 있다. 엔진(653)은 연료 연소시 설비(652)를 구동한다. 도 25에서, 공기 취입구 영역(655)에서 엔진(653)으로 기류가 흡인되는 것이 도시되어 있다. 엔진(653)으로 흡 기를 선택적으로 증대하는 선택사양의 터보(656)는 쇄선으로 도시되어 있다. 변형 구성이 가능하지만, 에어클리너(660)로부터 하류에 터보(656)가 도시되어 있다.

에어클리너(660)는 필터 카트리지(662)를 갖고 엔진(653)으로 입구 공기류로 도시되어 있다. 일반적으로, 동작시, 공기는 화살표(664)의 방향으로 에어클리너(660) 내로 필터 카트리지(662)를 통해 유입된다. 에어클리너(660)를 통과할 때, 선택된 미립자와 오염물이 공기 중에서 제거된다. 이와 같이 정화된 공기는 화살표(666) 방향으로 하류 흡기(655) 내로 유입된다. 이로부터, 기류는 엔진(653)으로 지향된다.

통상적인 에어클리너(660)에서, 필터 카트리지(662)는 정비가능한 요소이다. 즉, 에어클리너(660) 내의 카트리지(662)를 분리가능하고 교환가능하다. 카트리지(662)가 먼지 또는 다른 오염물로 충분하게 적재될 때, 점검이 필요한 에어클리너(660)의 나머지에 대해서, 분리와 교환에 의해 카트리지(662)를 점검가능하도록 한다.

Ⅸ. 둥근 권취형 매체 팩에 대한 하나의 형태의 이용가능한 중앙 코어

상술한 바와 같이, 도 9의 토의와 함께, 코어(113)는 플러그로 채워질 수 있다. 일 실시예가 이하에 기술되고, 도 26에 도시되어 있다. 도 26에서는, 권취형 매체 팩(102)은 센터 코어(113)를 포함한다. 코어(113)는 여과되지 않은 공기류를 시일할 필요가 있다. 이는 센터 피스, 플러그 또는 코어(721)에 의해 행해진다. 코어(721)는 또한 매체 팩(102)을 형성하기 위해 권취되는 단일 외관 스트립의 리 이드 단부 시일을 제공한다.

보다 상세하게는, 매체 리이드 단부는 쇄선(722)으로 도시되어 있다. 도시된 구성에서는, 영역(724)과 영역(725) 사이, 적소에 성형된 플러그(721)에는 센터(113)를 구비하고 있다. 이처럼, 매체 스트립의 리이드 단부(724)의 적어도 일부를 시일한다.

계속해서 도 26을 참조하면, 일반적으로 바람직한 플러그(721)는 붓고 경화된 코어이다. 이에 의해 플러그(721)는 유체 수지를 센터(113) 내로 붓고 수지를 경화하여 얻어지는 것을 의미한다. 플러그(721)에 대한 다양한 형상과 크기가 가능하다.

통상적으로 리이드 단부 시일을 이용할 때, 플러그(721)는 완전히 뒤덮거나 또는 리이드 단부 시일 길이의 적어도 80%, 통상적으로 적어도 90%를 따라 연장하도록 구성된다. 일부 사례에서, 예컨대 도 26에 도시한 사례에서, 플러그(721)는 전체 리이드 단부(722)를 커버하거나 에워싸도록 구성될 수도 있다.

플러그(721)는 도시된 바와 같은 오목부를 구비하도록 구성될 수 있거나, 또는 오목부를 갖지 않거나 또는 요소로부터 외부로 연장하는 하나 이상의 돌기부를 갖도록 구성될 수 있다.

도시한 바와 같이 플러그(721)에 오목부를 구비할 때, 통상적으로 영역(724)은 단부면(105)으로부터 적어도 2 mm 이격되며, 영역(725)은 적어도 2 mm만큼 단부(105a)로부터 이격된다.

영역(727)은 영역(724)으로부터 흐름면(105)을 향해 연장하며, 도시한 바와 같이 흐름면(105)에서 종료하거나, 이로부터 바람직한 거리 범위로 이격된다. 이 영역은 중공 센터(729)를 구비하는 외부 시일 벽(728)을 형성한다. 시일 벽(728)은 매체 팩(102)의 리이드 단부(722)의 시일링을 계속한다. 영역(727)은 플러그(721)에 대한 오목 단부로서 투시될 수 있다. 본원에서, 영역(727)은 경우에 따라 축방향 외부로 돌출하는 단부 스커트(728)를 구비하는 오목 단부로 언급된다.

스커트(728)는 단부면(105)에서 종료될 필요가 없지만, 이런 종료가 도 26의 구성에 도시되어 있다. 짧게 종료할 수 있고, 예컨대, 이 영역에서 권취하는 비드 시일 또는 단일 외관 시일에 또는 이에 가깝게 종료함으로써, 리이드 단부(722)를 시일하는 상당한 기능을 계속해서 실행할 수 있다.

유사하게, 영역(725)과 표면(105a) 사이에, 외부 시일 영역(735)과 내부 중앙 오목부(736)를 구비하는 영역(734)이 제공된다. 시일 영역(735)은, 무엇보다 영역(725)과 표면(105a) 사이의 리이드 단부(722)에 시일링을 제공한다. 시일 영역(735)은 플러그(721)에 볼록한 단부로 볼 수 있다. 본원에서, 영역(725)은 경우에 따라 축방향 외부로 돌출하는 단부 스커트(735)를 구비하는 볼록한 단부로 언급된다. 일부 사례에서 도시한 바와 같이 인접한 단부면(105a)을 종료하기 위해 단부 스커트(735)는 필요하지 않다. 스커트(735)는 단부면(105a)을 짧게 종료할 수 있고, 이 위치에 권취하는 비이드 또는 시일 비드와 협동하거나 인접하게 종료함으로써, 계속해서 이 위치에 리이드 단부(102)의 적절한 시일을 수행할 수 있다.

계속해서 도 26을 참조하면, 비록 도시하지 않지만, 구조가 플러그(721) 내에 매설될 수 있다. 예컨대, 권취하는 프로세스로부터 중공 코어 또는 다른 구조 는 영역(113) 내에 놓여질 수 있고, 성형 작업의 결과로서 코어(721) 내에 완전히 뒤덮이게 된다.

플러그(721)는, 수지부로부터 코어(113) 내로, 적소에 성형될 수 있다. 일 실시예로서, 단부면(105)으로부터 코어(113) 내로 돌출하고, 적절한 형상을 갖는 플러그를 구비할 수 있다. 수지를 적소에 붓고, 단부면(105a)으로부터 코어(113) 내로 돌출하는 제2 플러그를 적소에 위치할 수 있다. 발포된 우레탄이 도시된 형상의 형태로 상승한 수지로 사용될 수 있다. 이 모울딩 작업은 도 11 내지 도 16과 관련하여 이상 토의된 모울딩 작업 이전에 실행될 수 있다. 변형예로, 모울드 구성(18)에는, 적절한 플러그에 의해 형성되는 대향 단부를 구비하는 동시에, 매체 팩의 중앙 코어(113)로 돌출하는 적절한 플러그를 구비할 수 있다.

코어에 관해서는, 보다 고밀도의 변형예가 사용될 수 있지만, 15 lbs.per cubic foot(0.24 grams/cc) 이하의 성형된 밀도, 경우에 따라 10 lbs.per cubic foot(0.16 grams/cc) 이하의 밀도를 갖는 우레탄이 사용될 수 있다. 성형된 밀도는 통상적으로 적어도 5 lbs./cubic foot(0.08 grams/cc)가 된다.

Claims (22)

1. (a) 대향하는 입구단과 출구단을 포함하는 매체 팩으로서,

   (i) 상기 매체 팩의 입구단에서 여과되는 공기의 통과에 대해 개방되고, 상기 매체 팩의 출구단 또는 그 근처의 위치에서 폐쇄된 입구 플루트의 세트와,

   (ii) 상기 매체 팩의 입구단 또는 그 근처의 위치에서 여과되는 공기의 통과에 대해 폐쇄되고, 상기 매체 팩의 출구단에서 여과된 공기의 통과에 대해 개방된 출구 플루트의 세트와,

   (ⅲ) 상기 매체 팩은, 입구단 내로 그리고 대향하는 출구단으로부터 여과 없이 외부로, 여과되지 않은 공기의 흐름에 대해 폐쇄된 것을

   형성하는 매체 팩,

   (b) 상기 매체 팩의 입구단과 출구단 중 제1 일단부에 인접하여 위치한 프리폼(preform)으로서,

   (ⅰ) 상기 매체 팩의 입구단과 출구단 중 제1 일단부로부터 외부로 돌출하는 하우징 시일 서포트부를 갖는 프리폼,

   (c) 시일링 재료로 형성된 오버모울드로서,

   (ⅰ) 상기 프리폼과, 상기 프리폼이 위치한 매체 팩의 제1 단부 사이의 경계를 시일하는 제1 부분과,

   (ⅱ) 에어클리너 시일을 형성하도록 지향되고, 사용시, 필터요소와 에 어클리너 사이에 반경방향 시일을 제공하는 반경방향으로 지향된 시일부를 갖는 제2 부분과,

   (ⅲ) 상기 오버모울드의 제1 및 제2 부분은 서로 일체로 이루어지는 오버모울드를 포함하는 필터요소.
2. 청구항 1에 있어서,

   (a) 상기 매체 팩은 외부 측벽을 갖는 코일형 팩(coiled pack)으로 이루어지고,

   (b) 상기 프리폼의 어떤 부분도 상기 매체 팩의 외부 측벽 둘레로 연장하지 않고,

   (c) 상기 오버모울드는, 상기 매체 팩 측벽을 따라 상기 매체 팩의 제1 단부로부터 적어도 5mm의 거리를 두고 연장하는 필터요소.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   (a) 상기 오버모울드는 발포 폴리우레탄을 구비하는 필터요소.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

   (a) 상기 프리폼은 상기 매체 팩 출구단 근처에 위치되는 필터요소.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,

   (a) 상기 프리폼은 상기 하우징 시일 서포트부와 반경방향 외측으로 지향된 스커트부를 포함하고,

   (ⅰ) 상기 하우징 시일 서포트부와 상기 반경방향 외측으로 지향된 스커트부는 서로 일체로 이루어지고,

   (ⅱ) 상기 반경방향 외측으로 지향된 스커트부는 상기 프리폼과 상기 매체 팩 사이의 경계에 위치된 최외측 테두리를 갖는 필터요소.
6. 청구항 5에 있어서,

   (a) 상기 반경방향 외측으로 지향된 스커트는 상기 매체 팩으로부터 20 내지 70°의 범위 내의 각도로 연장하는 필터요소.
7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,

   (a) 상기 프리폼은 매체 면 크로스 피스 구성(media face cross-piece arrangement)을 일체로 포함하는 필터요소.
8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,

   (a) 상기 프리폼은 성형된 나일론 피스(molded nylon piece)를 구비하는 필터요소.
9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,

   (a) 상기 매체 팩은 계란형 단면을 갖는 필터요소.
10. 청구항 9에 있어서,

    (a) 상기 매체 팩은 두 개의 대향하는 만곡된 단부와, 두 개의 대향하는 일반적인 직선 측면을 갖는 경마장 트랙형상 단면을 갖는 필터요소.
11. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,

    (a) 상기 매체 팩은 원형 단면을 갖는 필터요소.
12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,

    (a) 상기 매체 팩은 시일재료(sealant)의 스트립으로 하부에 고정된 외측 꼬리단 테두리(outside tail end edge)를 갖는 필터요소.
13. 청구항 12에 있어서,

    상기 시일재료의 스트립은 상기 매체 팩 출구단으로부터 적어도 4mm 이격된 위치와, 상기 오버모울드 아래의 위치에서 종료하는 필터요소.
14. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,

    (a) 상기 매체 팩의 출구단 근처의 입구 플루트 단부는 시일재료 비드에 의해 폐쇄되는 필터요소.
15. 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,

    (a) 상기 매체 팩의 출구단 근처의 입구 플루트 단부는 단일 외관(sigle facer) 시일재료 비드에 의해 폐쇄되는 필터요소.
16. 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,

    (a) 상기 매체 팩의 출구단 근처의 입구 플루트 단부는 매체 다트(media dart)에 의해 폐쇄되는 필터요소.
17. 청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 매체 팩의 입구단 근처의 출구 플루트는 시일재료의 와인더 비드(winder bead)에 의해 폐쇄되는 필터요소.
18. 청구항 1 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서,

    (a) 상기 매체 팩은 단일 외관(single facer)의 최외측 랩(outermost wrap)을 포함하고,

    (b) 상기 오버모울드의 나머지와 일체인 발포 우레탄의 일부는, 단일 외관의 최외측 랩에서 출구면 근방에서, 개방된 출구 플루트의 출구단을 폐쇄하도록 위치되는 필터요소.
19. 청구항 1 내지 청구항 18 중 어느 한 항에 있어서,

    (a) 상기 프리폼은 상기 매체 팩의 출구면을 향해 지향된 리브를 그 위에 포함하는 필터요소.
20. 청구항 1 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 따른 필터요소 형성 방법으로서,

    (a) 모울드의 리저버(reservoir)에 경화되지 않은 발포 우레탄(uncured foaming urethane)을 위치시키는 단계와,

    (b) 상기 모울드에서 매체 팩의 단부로부터 적어도 5mm 이격된 위치에서 매체 팩의 외측면에 대해 상기 모울드의 일부를 가압하여, 상기 모울드에 매체 팩의 단부와 프리폼을 위치시키는 단계와,

    (c) 상기 프리폼 둘레에 오버모울드를 형성하기 위해 경화되지 않은 발포 우레탄을 상승하고 경화시키며, 상기 매체 팩과 프리폼 사이의 경계를 덮는 단계를 포함하는 필터요소 형성 방법.
21. 청구항 20에 있어서,

    (a) 상기 오버모울드를 형성하는 우레탄의 일부를, 상기 매체 팩의 출구 플루트 중 선택된 하나로 상승하도록 하는 단계를 포함하는 필터요소 형성 방법.
22. 에어클리너에 있어서,

    (a) 에어클리너 하우징과,

    (b) 정비가능한 필터요소로서,

    (i) 대향하는 입구단과 출구단을 포함하는 매체 팩으로서,

    (A) 상기 매체 팩의 입구단에서 여과되는 공기의 통과에 대해 개방되고, 상기 매체 팩의 출구단 또는 그 근처의 위치에서 폐쇄된 입구 플루트의 세트와,

    (B) 상기 매체 팩의 입구단 또는 그 근처의 위치에서 여과되는 공기의 통과에 대해 폐쇄되고, 상기 매체 팩의 출구단에서 여과된 공기의 통과에 대해 개방된 출구 플루트의 세트와,

    (C) 상기 매체 팩은, 입구단 내로 및 대향하는 출구단으로부터 여과 없이 외부로, 여과되지 않은 공기의 흐름에 대해 폐쇄된 것을

    형성하는 매체 팩,

    (ⅱ) 상기 매체 팩의 입구단과 출구단 중 제1 일단부에 인접하여 위치한 프리폼으로서,

    (A) 상기 매체 팩의 입구단과 출구단 중 제1 일단부로부터 외부로 돌출하는 하우징 시일 서포트부를 갖는 프리폼,

    (ⅲ) 시일링 재료로 형성된 오버모울드로서,

    (A) 상기 프리폼과, 상기 프리폼이 위치한 매체 팩의 제1 단부 사이의 경계를 시일하는 제1 부분과,

    (B) 에어클리너 시일을 형성하도록 지향되고, 사용시, 필터요소와 에어클리너 사이에 반경방향 시일을 제공하는 반경방향으로 지향된 시일부를 갖 는 제2 부분을 구비하고,

    (C) 상기 오버모울드의 제1 및 제2 부분은 서로 일체로 이루어지는 오버모울드를 포함하는 필터요소를 구비하고,

    (c) 상기 필터요소는 상기 오버모울드의 제2 부분과 에어클리너 사이에 반경방향 시일에 의해 에어클리너에 분리가능하게 시일되는 에어클리너.

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