(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉ループの複数のひだを有するひだ付きフィルタ媒体を含むフィルタ要素であって、
前記フィルタ媒体が複数の外側ひだチップによって形成される外縁部と、内側ひだチップによって形成される内縁部とを有し、前記閉ループは、所定の軸線に沿って伸びる中空内部を有し、ろ過されるべき流体が前記フィルタ媒体を通って横方向に流れ、かつ前記中空内部を軸方向に流れるように構成され、
前記フィルタ要素は、前記軸線に沿って伸びかつ前記中空内部の境界を定める軸方向流路と、前記内縁部よりも大きい流れ周縁部とを有し、さらに前記フィルタ要素は、第１軸方向端部が開放してそこを通過する前記軸方向流路を備えている第１，第２の軸方向端部と、前記第１軸方向端部において前記外側ひだチップの回りに設けられ、前記外側チップの前記外縁部よりも大きい外周部を有して前記軸方向流路の外側に外側シール表面を形成する端部キャップとを有し、
さらに前記端部キャップは、前記外側ひだチップの外縁部により形成される直径にほぼ等しい内周部を有することを特徴とするフィルタ要素。
【請求項２】
前記外側シール表面は、前記軸方向流路から離れて対面しかつ前記軸線に対して半径方向外側にあることを特徴とする請求項１記載のフィルタ要素。
【請求項３】
前記フィルタ要素の外側ひだチップの回りに外側支持ライナーを含み、前記端部キャップは、前記外側ひだチップと前記外側支持ライナーを封入し、かつ前記外側支持ライナーから前記端部キャップの前記外周部に離れて半径方向外側に伸びている主マージンを有することを特徴とする請求項１記載のフィルタ要素。
【請求項４】
前記端部キャップは、前記外側支持ライナーから前記端部キャップの前記内周部に半径方向内方に伸びている副マージンを有すことを特徴とする請求項３記載のフィルタ要素。
【請求項５】
前記主マージンの半径方向延長部は、前記副マージンの半径方向延長部よりも長いことを特徴とする請求項４記載のフィルタ要素。
【請求項６】
前記主マージンの半径方向延長部は、前記副マージンの半径方向延長部よりも長く、かつ前記端部キャップの前記内周部が前記外側ひだチップの外縁部にほぼ等しく、その差が前記副マージンの前記半径方向延長部の長さであることを特徴とする請求項５記載のフィルタ要素。
【請求項７】
前記内側ひだチップの前記内縁部は、第１横断面積を形成してその境界を定め、前記端部キャップは、前記流れ周縁部を定める内周部を有し、この内周部は、第２横断面積を形成してその境界を定め、前記外側ひだチップの前記外縁部が第３横断面積を形成してその境界を定め、前記第１，第２の横断面積の差が、前記第２，第３の横断面積の差よりも大きいことを特徴とする請求項１記載のフィルタ要素。
【請求項８】
前記フィルタ要素の第２軸方向端部において前記ひだの第２軸方向端部を完全に覆う第２端部キャップを含み、前記ひだは、前記第２軸方向端部に、前記外側ひだチップと前記内側ひだチップを含んでいることを特徴とする請求項１記載のフィルタ要素。
【請求項９】
第２端部キャップは、前記フィルタ要素の前記第２軸方向端部において前記中空内部を跨いでかつ完全に覆うことを特徴とする請求項８記載のフィルタ要素。
【請求項１０】
ろ過されるべき流体は、前記外側ひだチップの外縁部から前記内側ひだチップの内縁部にフィルタ媒体を通って横方向内方に流れ、さらに前記中空内部内を軸方向に流れることにより、前記軸方向流路が出口流路となることを特徴とする請求項１記載のフィルタ要素。
【請求項１１】
ろ過されるべき流体は、前記中空内部内を軸方向に流れ、さらに、前記内側ひだチップの内縁部から前記外側ひだチップの外縁部にフィルタ媒体を通って横方向外側に流れることにより、前記軸方向流路が入口流路となることを特徴とする請求項１記載のフィルタ要素。
【請求項１２】
前記閉ループが環状であることを特徴とする請求項１記載のフィルタ要素。
【請求項１３】
前記端部キャップ内に支持延長部材を含み、この支持延長部材が、前記外側ひだチップにある第１脚部と、この第１脚部から半径方向外側に伸びる第２脚部と、この第２脚部の外側端部にある第３脚部とを有し、この第３脚部が前記端部キャップのシール部分を圧縮するための支持用裏当てを与え、前記シール部分は、前記第３脚部と前記外側シール表面との間にあり、かつ前記第１脚部と第３脚部の間の半径方向ギャップにより前記外側ひだチップの半径方向外側に間隔を置いて配置されていることを特徴とする請求項１記載のフィルタ要素。
【請求項１４】
前記第２脚部は、軸方向に対して互いに反対側に面する第１，第２の側面を有し、前記第１脚部及び第３脚部を組み合わせて前記半径方向ギャップを形成し、前記端部キャップが、前記半径方向ギャップ内に第１部分を有し、かつその半径方向外側に前記シール部分を与える第２部分を有することを特徴とする請求項１３記載のフィルタ要素。
【請求項１５】
前記第２脚部の前記第２側面は、前記外側ひだチップと前記端部キャップの第２部分との間の開放した半径方向ギャップに対面し、この半径方向ギャップは、前記端部キャップによって塞がれないことを特徴とする請求項１４記載のフィルタ要素。
【請求項１６】
前記第１，第２及び第３脚部は、Ｕ字形状の前記支持延長部材を形成し、前記第２脚部は、前記Ｕ字形状の湾曲部であり、前記第１及び第２脚部は、互いにほぼ平行に軸方向に伸びていることを特徴とする請求項１３記載のフィルタ要素。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体フィルタに関し、特に流量の処理能力を最大にしかつ制限を最小にする構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
同一の大きさまたはより小さな寸法のフィルタで流量の処理能力を増加するための要求が続いている。これは、特に、エンジンの収納スペースに限りがある場所での内燃機関用エアクリーナの設計において当てはまる。同一またはそれ以下のスペースにおいて、高い処理能力が得られるフィルタ構造が、競争に打ち勝つ利点を備えており、またスペース効率の良いフィルタシステムを与える。
【０００３】
トラック用エンジンに用いられる一般的なエアクリーナは、ひだ付きフィルタ媒体が設けられたフィルタ要素を有し、この媒体は、一般的に環状の閉ループ構造を形成する複数のひだを有する。複数の外側ひだチップによって形成される外縁部と軸線に沿って伸びる中空内部を有する。一般的にエアがフィルタ媒体から中空内部の中に横方向または半径方向内方に流れ、さらに、出口側流管からエンジンの燃焼エア取入口に軸方向外側に向けて流れる。
【０００４】
出口管は、内側ひだチップ管の中空内部の直径よりもわずかに小さい直径を有する。第１端部キャップは、フィルタ要素の一方の軸方向端部にあるひだの軸端部を覆い、かつ部分的に中空内部内を貫通して伸びている出口管との半径方向シールを形成する。さらに、端部キャップは、フィルタ要素を含むハウジングとともに軸方向シールを形成する。この端部キャップは、公知のシールを形成する際に役立つための圧縮可能な弾性材料である。半径方向シールは、出口管と内側ひだチップまたはそれに沿って伸びる内側ライナーとの間の端部キャップ材料を半径方向に圧縮することによって形成される。軸方向シールは、ひだの軸方向端部とフィルタ要素を含むハウジングの軸方向端部との間の端部キャップ材料を軸方向に圧縮することによって形成される。
【０００５】
第２端部キャップは、フィルタ要素の他方の軸方向端部にあるひだの軸端部を覆い、かつ中空内部に跨ってこれを閉鎖する。即ち、このような中空内部は、その中に伸びるハウジングの一部によって閉じることができる。フィルタの流量処理能力は、種々の要因により影響され、フィルタの軸方向端部での出口管を介して開口する出口の寸法等で制限される。
【０００６】
本発明と関連した出願の発明では、出口流路を拡大することによって、公知の流れに対する制限を少なくして、流量の処理能力を増加させている。フィルタ要素の出口寸法を増加させ、かつ制限を低く抑えて、一方、フィルタ媒体の量を維持、即ち増加させることなく、また、同一のパッケージすなわち同一のハウジング寸法に留めて、達成される。
【０００７】
上述したように、従来技術では、フィルタ要素からの出口の最大直径は、内側ひだチップによって形成される中空内部の直径寸法に概略制限される。この関連した出願の好ましい実施形態では、端部キャップが、ひだの軸方向端部の外側端のみを閉鎖しかつ内側ひだチップによって形成される中空内部の直径よりも大きい内径を有する。端部キャップの拡大した内径は、拡大した出口管に対して半径方向シールを形成する。この出口管は、内側ひだチップによって形成される中空内部の直径よりも大きな直径を有している。半径方向シールは、拡大した直径の出口管と拡大した内径の端部キャップとの間に形成され、端部キャップは、内側ひだチップと外側ひだチップの間にあるひだの軸方向端部に沿って位置している。外側ライナーは、外側ひだチップに沿うフィルタ要素の境界を定め、フィルタ要素の軸方向端部を越えて端部キャップの中に伸びて、公知の半径方向シール用の支持体を与える。すなわち、端部キャップ材料は、出口管と出口ライナーとの間で半径方向に圧縮される。フィルタ要素からの出口流路は、内側ひだチップによって形成される中空内部の直径よりも端部キャップの内径の大きさとなっている。フィルタ媒体を流れる流体は、内側ひだチップによって形成される中空内部を軸方向に流れると共にひだ間を軸方向に通過することができる。
【０００８】
このような構造のために、流体の流れの制限が減少し、ひだの半径方向深さが特定の出口管の径にもはや制限されない。代わりに、ひだの半径方向深さは、所定のパッケージ即ちハウジング寸法内でフィルタ媒体領域の最大化を可能にしながら、フィルタの軸方向中心線の全体にわたって伸びている。上記関連の発明では、反対方向に流れる流体に対するフィルタとしても使用することができ、その場合、入口流路の制限を少なくするために入口流路を拡大することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明は、上記関連発明よりも出口流路をさらに拡大することにより流量の処理能力を増加し、流れに対する公知の制限をより低下させることができるフィルタ要素を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は各請求項に記載の構成を有する。本発明の請求項に記載の構成によれば、本発明は、閉ループの複数のひだを有するひだ付きフィルタ媒体を含むフィルタ要素であって、
前記フィルタ媒体が複数の外側ひだチップによって形成される外縁部と、内側ひだチップによって形成される内縁部とを有し、前記閉ループは、所定の軸線に沿って伸びる中空内部を有し、ろ過されるべき流体が前記フィルタ媒体を通って横方向に流れ、かつ前記中空内部を軸方向に流れるように構成され、前記フィルタ要素は、前記軸線に沿って伸びかつ前記中空内部の境界を定める軸方向流路と、前記内縁部よりも大きい流れ周縁部とを有し、さらに前記フィルタ要素は、第１軸方向端部が開放してそこを通過する前記軸方向流路を備えている第１，第２の軸方向端部と、前記第１軸方向端部において前記外側ひだチップの回りに設けられ、前記外側チップの前記外縁部よりも大きい外周部を有して前記軸方向流路の外側に外側シール表面を形成する端部キャップとを有し、さらに前記端部キャップは、前記外側ひだチップの外縁部により形成される直径にほぼ等しい内周部を有することを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の他の構成によれば、フィルタ要素の外側ひだチップの回りに外側支持ライナーを含み、端部キャップは、前記外側ひだチップと前記外側支持ライナーを封入し、かつ前記外側支持ライナーから前記端部キャップの前記外周部に離れて半径方向外側に伸びている主マージンを有することを特徴とする。さらに、端部キャップは、前記外側支持ライナーから前記端部キャップの前記内周部に半径方向内方に伸びている副マージンを有することもできる。
【００１２】
また、別の構成によれば、端部キャップ内に支持延長部材を含み、この支持延長部材が、外側ひだチップにある第１脚部と、この第１脚部から半径方向外側に伸びる第２脚部と、この第２脚部の外側端部にある第３脚部とを有し、この第３脚部が前記端部キャップのシール部分を圧縮するための支持用裏当てを与え、前記シール部分は、前記第３脚部と前記外側シール表面との間にあり、かつ前記第１脚部と第３脚部の間の半径方向ギャップにより前記外側ひだチップの半径方向外側に間隔を置いて配置されていることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
関連発明
図１および図２は、ハウジング２４内に設けられたフィルタ要素２２を含むフィルタ２０を示している。フィルタ要素２２は、図２に示すひだ付きフィルタ媒体２６を有し、このフィルタ媒体は、図５〜図９に示す複数のひだ２８を有する。ひだは、一般的に環状の閉ループ構造で、複数の外側ひだチップ３２によって形成される外縁部３０と、複数の内側ひだチップ３６によって形成される内縁部３４とを有する。この環状の閉ループは、その内部に軸線４０に沿って伸びる中空内部３８を有する。
【００１４】
ハウジング２４は、一般的に円筒でかつハウジング部分４２，４４を備えており、これらのハウジング部分はオバーセンタースプリングクリップ式のクランプ４６または他の適当な方法によって互いに取り付けられている。ハウジング２４は、エアまたは液体等の入口流体を、フィルタ要素２２の回りにあるハウジング内の環状空間５２に半径方向および／または接線方向に流体を流すことを可能にする入口５０を有する。このハウジングは、内部ダムまたは偏向表面５４を有し、これにより、フィルタ要素２２に対する直接的な衝撃を阻止すること、および流れを、例えば、スパイラルまたはトロイダルパターンにすること、の両方またはいずれか一方を達成する。流体は、フィルタ媒体２６から中空内部３８内に横方向または半径方向内方に流れ、そして、クリーンな流体が、図２の矢印５８，５９で示すように、流路５６に沿って中空内部３８へと軸方向右側に流れる。
【００１５】
軸線４０に沿って伸びる流路５６は、中空内部３８の境界を定め、上述したように、内側ひだチップによって形成される内縁部３４よりも大きい流れ周縁部６０を有する。流れ周縁部６０は、外側ひだチップ３２によって形成される外縁部３０よりも小さい。内縁部３４は、第１横断面積を形成する。流れ周縁部６０は、第２横断面積を形成する。この第２横断面積は、第１横断面積よりも大きい。外縁部３０は、第３横断面積を形成する。第２横断面積は、第３横断面積よりも小さい。
【００１６】
フィルタ要素２２は、第１，第２軸方向端部６２、６４を有する。軸方向端部６２は、図３において、開放されており、その間に軸方向流路が設けられる。端部キャップ６６は、柔らかい弾性体の圧縮可能材料、例えば、発泡ウレタンで形成されており、この端部キャップは、ひだの軸方向端部６８と軸方向に対面して接触している。端部キャップ６６は、図３及び図４で示すように、内側ひだチップ３６によって形成される内縁部３４よりも大きな内周部７０を有する。端部キャップ６６は、ひだの軸方向端部６８を部分的に覆い、その結果、ひだの軸方向端部の横方向外側部分７２は、端部キャップ６６によって覆われ、ひだの軸方向端部の横方向内側部分７４は、覆われない。その結果、この横方向内側部分７４は、覆われず図３、図９に示すようにフィルタ要素２２の軸方向端部６２が露出している。
【００１７】
フィルタ要素２２の第２軸方向端部６４は、閉じられている。発泡ウレタン等の柔らかい弾性体の圧縮可能材料で作られた第２端部キャップ７６（図２参照）は、フィルタ要素の第２端部６４に設けられ、かつ軸方向端部６４に外側ひだチップと内側ひだチップを含んでいるひだの軸方向端部７８を完全に覆う。端部キャップ７６は、フィルタ要素の軸方向端部６４の位置でフィルタ要素２２の中空内部３８に跨りかつこれを完全に覆う中央部分８０を含む。ハウジング部分４４は、環状内部側壁８２を含み、この側壁はハウジング部内に軸方向に部分的に伸び、軸方向端部６４の位置にフィルタ要素２２を配置しかつ保持する。
【００１８】
他の実施形態では、端部キャップ７６の中央部分８０が省略され、かつハウジング部分４４の一部がフィルタ要素２２の中空内部３８内に伸びて、フィルタ要素の軸方向端部６４を閉鎖しかつハウジング内のフィルタ要素２２の軸方向端部６４を位置決める。端部キャップ７６は、ハウジング部分４４の軸方向端部壁８５に係合しかつ軸方向にわずかに圧縮される環状リッジ８４を含み、このリッジは、ハウジング内のフィルタ要素を保持しかつ軸方向の許容誤差を補う役目をする。端部キャップ６６は、ハウジング部分４２の軸方向端部壁８８に係合しかつ半径方向にわずかに圧縮される環状リッジ８６を含み、このリッジは、ハウジング内のフィルタ要素を保持しかつ軸方向の許容誤差を補い、さらに、軸方向シールを与えて、フィルタ要素の軸方向端部６２のまわりに形成される環状室から汚れたエアがバイパスするのを防止する。ハウジング部分４２の軸方向端部壁８８は、そこを貫通して伸びている出口流管９０を有する。軸方向シール８６に加えてまたはその代わりに、端部キャップ６６が上述した出口流管９０に対して半径方向シールを与える。
【００１９】
端部キャップ６６は、図２、図４に示す側壁９２を有し、この側壁は、フィルタ要素２２の軸方向端部６２においてひだ２８の軸方向端部６８から軸方向に離れて伸びている。上述したように、側壁９２の内周部７０は、内側ひだチップ３６によって形成されるフィルタ要素２２の内縁部３４よりも大きい。端部キャップ６６の側壁９２の内周部７０は、外側ひだチップ３２によって形成されるフィルタ要素２２の外縁部３０よりも小さい。端部キャップ６６の側壁９２の外周部９４は、外側ひだチップ３２によって形成されるフィルタ要素２２の外縁部３０よりも大きい。流管９０は、ひだ２８の軸方向端部６８に軸方向に対面する内側部分９６を有する。流管９０の内側部分９６は、内周部９８と外周部１００を有する。
【００２０】
外周部１００は、端部キャップ６６の側壁９２の内周部７０よりも大きく、その結果、端部キャップ６６でのフィルタ要素が流管９０の内側部分９６を越えて軸方向右側にスライドするので、端部キャップ６６は、半径方向に圧縮され、流管の内側部分９６の外側側壁１００に沿う内周部７０を膨張させて、公知の半径方向シールとして作用する。端部キャップ６６の内周部７０は、図８の段部７１で示すように好ましくは段が付けられており、図８及び図２に見られるように、右側から左側に径を徐々にわずかに減少させ、流管９０の内側部分を受け入れかつ案内し、さらに半径方向の圧力を増加する。端部キャップ６６は、流管９０の内側部分９６の境界を定め、公知の半径方向シールをそこに形成するようにシール関係で半径方向に支持されている。ハウジング部分４２の端部壁８８は、ひだ２８の軸方向端部６８に軸方向に対面し、また、端部キャップ６６は、公知の軸方向シールをそこに形成するようにシール関係で端部壁８８に対して軸方向に支持する。
【００２１】
図２及び図４の外側ライナー１０２は、拡張したワイヤメッシュまたはスクリーンまたは穿孔メタルで作られ、外側ひだチップ３２に沿うフィルタ要素２２の境界を定め、ひだ２８の軸方向端部６８を越えて軸方向に伸びている軸方向端部分１０４を有する。上述したように、流管９０は、流路５６に沿うフィルタ要素の中空内部３８に連通し、フィルタ要素の軸方向端部から軸方向に伸びている。フィルタ要素の軸方向端部にある端部キャップ６６は、外側ライナー１０２の部分１０４と流管９０の内側部分９６との間で半径方向に押圧を受けて支えられる。外側ライナー１０２は、軸方向に伸びて参照番号１０４で端部キャップ６６内に入り、記載したようにモールド処理中にそこに取り付けられる。上述のように、端部キャップ６６の側壁が、フィルタ要素の軸方向端部位置で、ひだ２８の軸方向端部６８から軸方向に離れて伸びている。
【００２２】
ひだ２８は、図７に示すように、軸方向に伸びる内部チャネル１０６と軸方向に伸びる外側チャネル１０８を形成する一対の壁を有する。外側チャネル１０８を形成するひだの壁は、従来公知として、例えば、米国特許第５１０６３９７号に開示されるように、接着剤のストリップ１１０に沿って加熱シール結合によってフィルタ要素の軸方向端部６２近くで互いにシールされている。この参考文献は、ここに包含される。これは、図８，図９で示す内側露出部分７４で、ひだの軸方向端部のまわりに汚れたエアがバイパスされるのを防止する。
【００２３】
図４において参照番号１１２で示すように、フィルタ媒体を介して半径方向内方に流れるエア等の流体は、矢印５８，５９で示すようにこのような流体が軸方向に流れる前に、ひだ２８の側壁を通って流れるにちがいない。このようなエアのある量は、内部チャネル１０６に沿って軸方向に矢印５９で示すように、図４において軸方向右側に流れる。また、エアのバランスにより、矢印１１４で示すようにエアが半径方向内方に流れ、そして矢印５８で示すように軸方向に流れる。フィルタ要素の軸方向端部にある外側チャネル１０８の軸方向端部は、接着剤のストリップ１１０に沿う公知のシール結合によって阻止される。フィルタ要素を介して流れる流体は、外側チャネル１０８から内側チャネル１０６に通過するように強いられる。図６および図９において、内側ひだチップ３６から外側ひだチップ３２に外側チャネル全体の中に伸びているシール結合用接着剤１１０を理想化して示す。
【００２４】
シール結合が、内側ひだチップ３６から外側ひだチップ３２の全体に伸びる場合、外側ひだチップ３２での内側チャネルの形状は、ほぼ丸くなっており、外側チャネル１０８を形成する外側ひだチップ３２側のひだ２８の壁は、通常より密接している。この代わりに、外側チャネル１０８内の接着剤のシール結合を、内側ひだチップ３２から外側ひだチップ３２の方に一部分だけ伸びるようにすることもできる。外側チャネル１０８の外側部分は、端部キャップ６６によってフィルタ要素の軸方向端部位置で閉鎖される。
【００２５】
モールドボッテイング処理中、液体カスタブル(castble)材料がひだ付きフィルタ媒体にディップ付けされ、図４に示す距離１１８だけ端部キャップがひだ間において移動し、図４，８，９において端部キャップの内側部分１１６で示すように、ひだ間のチャネル内に軸方向にわずかな距離分だけ液体カスタブル材料の発泡が広がる。ひだの軸方向端部６８からひだ上の接着剤のストリップ１１０の間隔は、標準の接着剤のシール結合用貼付け機で調整することができる。好ましくは、接着剤のシールストリップ１１０は、ひだの軸方向端部から小さな距離１１８の間隔を置いて配置され、モールド形成およびボッテイング処理中、モールド内のダムによってひだの軸方向端部６８をわずかに変形させることができ、端部キャップの液体カスタブル材料が、露出されるべきひだの端部の内側部分７４上で半径方向内方に流れないようにする。このモールド処理及びダムについては、後述する。この代わりに、シール用接着剤のストリップ１１０は、ひだの軸方向端部にその間にギャップなしで貼付けることもできる。
【００２６】
図１１は、フィルタ要素のひだ付きフィルタ媒体２６上に端部キャップ６６をモールド形成またはポッティング(potting)するモールド１２０を示す。このモールドは、第１の環状周縁部に沿って伸びかつウレタン等の液体カスタブル材料を保持する溝１２２を有する。この溝の中には、ひだ２８の軸方向端部６８がディップされる。モールドは、立上りダム１２６を備えるインサート１２４を有し、このダムが溝１２２の環状周縁部によって境界を定める第２環状周縁部に沿って伸びている。ダム１２６は、外側ひだチップ３２と内側ひだチップ３６の間において、ひだの軸方向端部６８に係合し、内側ひだチップ３６の方に横向きに半径方向内方に液体カスタブル材料が流れるのを妨げる。
【００２７】
溝１２２は、ひだの軸方向端部６８を部分的にまたがり、その結果、ひだの軸方向端部の横方向内側部分７４ではなくて、ひだの軸方向端部の横方向外側部分７２が液体カスタブル材料によって覆われ、その結果、ひだの軸方向端部の横方向外側部分７２が端部キャップ６６によって覆われ、ひだの軸方向端部の横方向内側部分７４は、端部キャップ６６によって覆われず、露出されたまま残る。好ましくは、ひだの軸方向端部６８がダム１２６によって係合されるまで、ひだ付きフィルタ媒体は、モールド内の液体カスタブル材料内にディップ付けされる。そして、ひだ付きフィルタ媒体をダムに対してわずかに下方に押圧する。
【００２８】
その結果、ダムは、この係合点でひだの軸方向端部６８を変形し、さらに、わずかに横方向のチャネルを形成するひだの側壁を押圧してチャネルを閉鎖し、さらに、内側ひだチップ３６の方に横向きに半径方向内方に液体カスタブル材料が流れるのを妨げる。溝１２２は、外側周縁部１２６と内側周縁部１２８によって境界を定める。溝の外側周縁部１２６は、外側ひだチップ３２によって形成されるフィルタ要素の外縁部３０よりも大きい。溝１２２の内側周縁部１２８は、フィルタ要素の外縁部３０よりも小さい。溝１２２の内側周縁部１２８は、内側ひだチップ３６によって形成されるフィルタ要素の内縁部３４よりも大きい。環状ダム１２６でのモールドの第２外縁部は、溝１２２の内側周縁部１２８よりも小さいか等しい。
【００２９】
公知のように、ひだ付きフィルタ媒体２６上に端部キャップをモールド成形する方法では、モールド１２０の溝１２２内にある液体カスタブル材料の中にひだの軸方向端部６８をディップ付けし、外側ひだチップ３２と内側ひだチップ３６の間の位置でダム１２６に対してひだの軸方向端部６８を係合し、その結果、ダムは、液体カスタブル材料が内側ひだチップ３６の方に横向き内方に流れるのを妨げる。溝１２２は、ひだの軸方向端部６８に部分的に広がるように設けられかつ配置されている。その結果、ひだの軸方向端部の横方向外側部分７２は、ディップ処理中に液体カスタブル材料によって覆われるが、ひだの軸方向端部の横方向内側部分７４は覆われない。
【００３０】
さらに、上述の方法によれば、液体カスタブル材料の横方向内方の流れは、ダム１２６を設けることにより、ひだの軸方向端部に沿って内側ひだチップ３６に向う流れを阻止する。このダムは、外側ひだチップ３２と内側ひだチップ３６の間において、ひだの軸方向端部６８に係合するように設けられ、その結果、ひだの軸方向端部の横方向外側部分７２は、端部キャップ６６によって覆われ、ひだの軸方向端部の横方向内側部分７４は端部キャップ６６によって覆われず露出したままとなる。
【００３１】
溝１２２とフィルタ要素２２は、ディップ処理により整合し、溝１２２の外側周縁部１２６は、外側ひだチップ３２によって形成されるフィルタ要素の外縁部の境界を定め、溝１２２の内側周縁部１２８は、内側ひだチップ３６によって形成されるフィルタ要素の内縁部２６の境界を定める。
【００３２】
図１０は、別の実施形態を示しており、この場合、出口流管９０aは、エンジンルームの大きさと配置条件に適合するように縮小した直径を有する外側部分９０bを備え、また、増加した直径を有する内側部分９０cを備えて周辺流路５６を維持している。この周辺流路５６は、図４及び図１０で示す軸方向の流体の流れ５８と、特別の軸方向流れ５９を含んでいる。フィルタ媒体のひだの軸方向端部からのハウジング部分４２の軸方向端部壁８８の間隔は、特別の流れと制限を減少することができるプレナム(plenum)１３０を与える。
【００３３】
上述したフィルタ構造は、液体等の他の流体のために使用することができるが、エアフィルタ用に開発されたものであった。上記実施形態では、ろ過されるべき流体は、フィルタ媒体の外縁部から内縁部へ横方向内方に流れ、それから、中空内部内を軸方向に流れるので、それゆえ、流路５６は、出口流路となる。この代わりに、ろ過されるべき流体が中空内部３８内を軸方向に流れ、それから、フィルタ媒体の内縁部から外縁部に横方向外方に流れるようにすることもできる。この場合、流路５６は、入口流路である。他の変形例では、ウレタン製端部キャップの代わりに金属製端部キャップが用いられる。また、種々の組合せの材料が端部キャップとして使用される。更なる実施形態では、内側ライナーは、内側ひだチップ３６に沿って付加することができる。さらに、別の形態では、図１０に示す流管の外側部分９０ｂは、内側部分９０ｃよりも大きな内径を有する。
【００３４】
本発明
図１２ないし図１４は、本発明の構成を示し、理解を容易にするために上記構成において使用した参照番号を同一部材に使用する。
【００３５】
図１２は、ハウジング２４に取り付けるためのフィルタ要素２０２を示す。フィルタ要素２０２は、閉ループ、一般的に環状体に形成された複数のひだ２８を有するひだ付きフィルタ媒体２６を備えている。この閉ループは、複数の外側ひだチップ３２によって形成される外縁部３０と、複数の内側ひだチップ３６によって形成される内縁部３４を有する。環状の閉ループは、軸線４０に沿って伸びる中空内部３８を有する。ろ過すべき流体は、フィルタ媒体２６を通って横方向、即ち、半径方向に流れ、中空内部３８内で軸方向に流れる。
【００３６】
フィルタ要素は、軸線４０に沿って伸びる軸方向流路５６aを有し、中空内部３８の境界を定め、直径２０６で示す内縁部３４よりも大きな直径２０４で示す流れ周縁部を有する。フィルタ要素２０２は、第１，第２の軸方向端部６２、６４を有する。第１軸方向端部６２は、開放されかつ貫通する軸方向流路５６aを備える。発泡ウレタン等の柔らかい弾性体の圧縮可能材料の端部キャップ２０８が、軸方向端部６２にある外側ひだチップの回りに設けられている。この端部キャップは、直径２０４で示す外側ひだチップ３２の外縁部３０よりも大きな直径２１２で示す外周部２１０を有し、この外周部は、軸方向流路５６aの外側に外側シール表面２１４を形成しかつ半径方向に圧縮したシール関係でハウジング部分４２の内側表面に係合する。端部キャップ２０８の軸方向端部２１６は、軸方向に圧縮または非圧縮関係で、ハウジング部分４２の軸方向端部壁８８と係合してもしなくても良い。
【００３７】
シーリングは、外側ライナー１０２の部分１０４とハウジングの内側対向面４３との間の端部キャップ２０８を半径方向に圧縮することにより与えられる半径方向シールと、ハウジングの軸方向端部壁８８に対して端部キャップ２０８の軸方向シールとの両方またはいずれか一方によって達成される。外側支持ライナー１０２の部分１０４は、上述したように、端部キャップ２０８の半径方向シールにおける圧縮用の支持用背面部材を提供する。第２端部キャップ７６は、フィルタ要素の第２端部６４に設けられ、外側ひだチップと内側ひだチップを含むひだの軸方向端部を覆う。上記したように、端部キャップ７６は、フィルタ要素の中空内部を跨いでかつ完全に覆ってこれを閉鎖するための中央部分８０を含んでいる。
【００３８】
外周部２１０での端部キャップ２０８の外側シール表面２１４は、軸方向流路５６aから離れてかつ軸線４０に対して半径方向外側に対面する。端部キャップ２０８は、直径２０４で示すように外側ひだチップ３２での外縁部３０にほぼ等しい直径２０４で示す内周部２１８を有する。図２において、参照番号９０で示すハウジングの出口流管は、図１２において、上記直径２０４に対して参照番号９０ｄで示すように拡大されている。これは、さらに、流量の処理能力が増加し、最大となり、流量の制限を最小にする。流体は、上述したように矢印５８，５９の方向に流れるのみならず、矢印５９a（図１２参照）にも流れて、図８，９，４におけるひだの軸方向端部の横方向外側部分７２を通って図６，７の軸方向チャネル１０６を通って流れる。
【００３９】
端部キャップ２０８は、外側ひだチップ３２と外側支持ライナー１０２を封入する。端部キャップ２０８は、外側支持ライナー１０２から端部キャップ２０８の外周部２１０にはなれて半径方向外側に伸びる主マージン２２０を有する。端部キャップ２０８は、外側支持ライナー１０２から端部キャップ２０８の内周部２１８に半径方向内方に伸びる副マージン２２２を有する。副マージン２２２は、外側ひだチップ３２を封入する。主マージン２２０の半径方向または横方向延長部は、副マージン２２２の長さ方向または半径方向延長部よりも長い。端部キャップ２０８の内周部２１８は、外側ひだチップ３２での外縁部３０にほぼ等しく、その差は、副マージン２２２の長さ方向または半径方向延長部である。
【００４０】
内側ひだチップ３６の内縁部３４は、第１横断面積を定める。端部キャップ２０８の内周部２１８は、軸方向流路５６aの直径で示すように、流れ周縁部を形成する。端部キャップ２０８の外周部３０は、第３横断面積を定める。第１，第２横断面積の間の差は、第２，第３横断面積の差よりも大きい。
【００４１】
上述したように、ろ過すべき流体は、外側ひだチップ３２での外縁部３０から内側ひだチップ３６での内縁部３４へフィルタ媒体２６を介して横方向内方に流れ、そして、中空内部３８内で軸方向に流れ、さらに流路５６aとハウジング出口管９０dを通過する。流路５６aは、即ち出口流路である。別の実施形態では、ろ過すべき流体は、流管９０ｄを介してハウジング内へ軸方向に流れ、それから、流路５６aに沿って中空内部３８内に流れ、さらに内側ひだチップ３６の内縁部３４から外側ひだチップ３２の外縁部３０へフィルタ媒体２６を通って横方向外側に流れる。この実施形態では、流路５６aは、入口流路である。
【００４２】
本発明は、図４で矢印５８で示すように軸方向流れを与え、さらに、図１２で矢印５９aで示すように付加的な軸方向流れを与える。この付加的な軸方向流れ５９ａは、より半径方向外側にある端部キャップ２０８の外周部２１０および／または軸方向端部２１６（図１２）にシール機能を移動することに組み合わせて、ひだの軸方向端部６８から端部キャップ２０８の半径方向延長部を取り除くことにより生じるものである。この端部キャップ２０８は、図１２に示すように、外側ひだチップの外縁部３０の外側に配置されており、内側に面する半径方向端部キャップシール表面７０および／または軸方向シール表面を有し、さらに、ひだの軸方向端部を覆って流れを阻止するか、さもなければ、流路領域として役立てる端部キャップ部分１１６を有する、図２及び図４の端部キャップ６６の場合と比較される。本発明において可能になる特別の流れは、図１２で矢印５９aで示すように、本発明に関連した発明により与えられた特別の流れ５９にさらに追加される。このように、本発明は、流量の処理能力をさらに増加し、かつ最大化し、また流れの制限を減少して最小化する。
【００４３】
図１３は、図１１と同様の図であり、フィルタ要素のひだ付きフィルタ媒体２６上の端部キャップ２０８をモールド形成またはポッティングするためのモールド２３０を示している。このモールドは、環状体に沿って伸びる溝２３２を有し、ウレタン等の液体カスタブル材料をこの溝内に保持して、ひだ２８の軸方向端部６８がディップ付けされる。環状溝２３２は、端部キャップ２０８の外周部２１０を形成する外側周縁部２３４と、端部キャップ２０８の内周部２１８を形成する内側周縁部２３６を有する。好ましくは、ライナー１０２の端部１０４を封入し、かつ軸方向端部６８に沿う外側ひだチップを封入するために、内側周縁部２３６とフィルタ要素の外側支持ライナー１０２との間に最小のギャップ２３８が設けられる。また、好ましくは、このギャップ２３８は、内側周縁部２３６が外縁部３０にほぼ等しいように最小に保たれる。
【００４４】
他の実施形態では、ギャップ２３６の半径方向長さは、ゼロ、すなわち、内側周縁部２３６と外側ライナー１０２との間にギャップはない。モールドは、内側周縁部２３６に沿って伸びる立上りダム２４２を有するインサート２４０を備えている。このダムは、ひだの軸方向端部６８に係合する軸方向端部を有し、内側ひだチップ３６に向けて横方向で半径方向内方に液体カスタブル材料の流れを妨げる。ひだ付きフィルタ媒体は、ひだの軸方向端部６８がダム２４２によって係合されるまでひだ付きフィルタ媒体を下方に下げることによって、モールド内の液体カスタブル材料の中にディップ付けされる。そして、ひだ付きフィルタ媒体をさらにダムに対してわずかに押付け、その結果、ダムがひだの軸方向端部６８をこの係合点においてわずかに変形させ、さらに、チャネルを形成するひだの側壁をわずかに横方向に押しつけて、チャネルをブロック閉鎖し、内側ひだチップ３６に向けて横方向内方への液体カスタブル材料の流れを妨げる。
【００４５】
図１４は、図１２と同様な図であり、別の実施形態を示し、理解を容易にするために、対応する部材に同様な参照番号を使用する。フィルタ要素２５０は、モールド処理中そこにはめ込まれた金属製の支持延長部材２５４を有する端部キャップ２５２を備えている。支持延長部材は、外側ひだチップ３２での外側支持ライナー１０２に沿う第１脚部２５６と、この第１脚部から半径方向外側に伸びる第２脚部２５８と、端部キャップのシール部分を圧縮するための支持用裏当てを与える第３脚部２６０とを有する。
【００４６】
シール部分２６２は、脚部２６０と外側シール表面２６４との間にあり、かつ脚部２５６，２６０間の半径方向ギャップ２６６によって外側ひだチップ３２の半径方向外側に間隔を置いて配置される。第２脚部２５８は、軸方向に対して互いに反対側に面する第１，第２側面２６８、２７０を有し、脚部２５６，２６０と組み合って半径方向ギャップ２６６を形成する。端部キャップ２５２は、半径方向ギャップ２６６内に第１部分２７２と、その半径方向外側に第２部分２６２を有し、さらに、シール部分が設けられている。脚部２５８の第２側面２７０は、外側ひだチップ３２と端部キャップ２５２のシール部分２６２との間に開放した半径方向ギャップ２７４に対面する。この開放した半径方向ギャップ２７４は、端部キャップ２５２のポッテイング材料が充填されない。脚部２５６，２５８，２６０は、Ｕ字形状の支持延長部材２５４を形成し、第２脚部２５８は、Ｕ字の湾曲部であり、第１，第２脚部２５６，２６０は、互いにほぼ平行に軸方向に伸びている。
【００４７】
特許請求の範囲に記載の範囲内において、種々の同様な構成、変形及び修正が可能である。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明のフィルタ要素は、閉ループの複数のひだを有するひだ付きフィルタ媒体を含み、フィルタ媒体が複数の外側ひだチップによって形成される外縁部と、内側ひだチップによって形成される内縁部とを有し、ろ過されるべき流体がフィルタ媒体を通って横方向に流れ、かつ中空内部38を軸方向に流れるように構成されており、さらにフィルタ要素は、軸線に沿って伸びかつ中空内部の境界を定める軸方向流路と、内縁部よりも大きい流れ周縁部とを有して、中空内部を通る軸方向流れ５８と、ひだの軸方向端部を通る付加的な軸方向流れ５９、５９aを与えるので、上記関連発明よりも出口流路をさらに拡大することにより流量の処理能力を増加し、流れに対する公知の制限をより低下させることができる。
【００４９】
さらに、本発明は、フィルタ要素の出口寸法をさらに増加しかつ制限の低下により、フィルタ媒体の量を維持しまたは増加させ、同一のパッケージまたはハウジング寸法内に維持しながら達成される。
【００５０】
本発明では、フィルタ要素から最大の出口径は、内側ひだチップによって形成される中空内部の直径の寸法に制限されないし、たとえ、公知の関連発明に従って端部キャップを大きくしたとしても、端部キャップの内径にも制限されない。本発明では、フィルタ出口の大きさを、外側ひだチップ位置でのフィルタ要素の外径と同じ大きさの径にすることができる。本発明は、フィルタを反対方向の流れのために使用することもでき、この場合、入口流路の制限を最小にして、入口流路を最大に拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関連する発明に従って構成されたフィルタの側部正面図である。
【図２】図１の線２−２に沿って見た断面図である。
【図３】図２のフィルタ要素の一部分を示す斜視図である。
【図４】図３の線４−４に沿って見た断面図である。
【図５】図４の線５−５に沿って見た断面図である。
【図６】図４の線６−６に沿って見た断面図である。
【図７】図４の線７−７に沿って見た断面図である。
【図８】図３の構造の一部を示し、かつその一部分を切断した拡大図である。
【図９】さらに一部分を拡大して見た図８と同様の図である。
【図１０】他の実施形態を示す図２の部分と同様の拡大断面図である。
【図１１】フィルタ要素のひだ付きフィルタ媒体上に端部キャップをモールドまたは取り付けるためのモールドを示す図である。
【図１２】本発明に従うフィルタ要素を示す図２と同様な断面図である。
【図１３】本発明のフィルタ要素のひだ付きフィルタ媒体上に端部キャップをモールドまたは取り付けるためのモールドを示す図１１と同様な図である。
【図１４】別の実施形態を示す図１２と同様な図である。
【符号の説明】
２０２，２５０    フィルタ要素
２４    ハウジング
２６    フィルタ媒体
２８    ひだ
３０    外縁部
３２    外側ひだチップ
３４    内縁部
３６    内側ひだチップ
３８    中空内部
４０    軸線
５６a   軸方向流路
５９，５９a    軸方向流れ
６２    第１軸方向端部
７０    軸方向シール表面
１０２    外側ライナー
２０８，２５２    端部キャップ
２１６    軸方向端部
２１８    内周部（流れ周縁部）
２３２    溝
２４２    ダム
２５４    延長支持部材
２６４    外側シール表面
【図１】
0003704659.tif 000002
【図２】
0003704659.tif 000003
【図３】
0003704659.tif 000004
【図４】
0003704659.tif 000005
【図５】
0003704659.tif 000006
【図６】
0003704659.tif 000007
【図７】
0003704659.tif 000008
【図８】
0003704659.tif 000009
【図９】
0003704659.tif 000010
【図１０】
0003704659.tif 000011
【図１１】
0003704659.tif 000012
【図１２】
0003704659.tif 000013
【図１３】
0003704659.tif 000014
【図１４】
0003704659.tif 000015