(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの面部分（１０）を有し、前記面部分内に、予め定められた開口断面を有する１つ又は複数の流体通過開口部（１２ａ−１２ｅ）が形成されている、フィルタエレメント用の支持構造（１６）を有するフィルタエレメントにおいて、
それぞれの流体通過開口部（１２ａ−１２ｅ）の開口断面が、半楕円の形状に形成されており、
前記支持構造（１６）は支持パイプの形態であることを特徴とするフィルタエレメント用の支持構造を有するフィルタエレメント。
【請求項２】
面部分（１０）が仕立てられてジャケットを形成し、前記ジャケットがジャケット形状の構造の長手軸（Ｌ）に対して斜めに延びる巻き方向（Ｗ）において、連続するバンド形状のバンドから形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の支持構造を有するフィルタエレメント。
【請求項３】
バンドの巻き方向（Ｗ）が、渦巻き状、螺旋状又はねじ状である、ことを特徴とする請求項２に記載の支持構造を有するフィルタエレメント。
【請求項４】
ジャケットの長手方向（Ｌ）に対して斜めに延びる巻き方向（Ｗ）に方向付けされた第１の面領域（１８ａ−１８ｄ）が、それぞれ楕円形状の開口断面を備えた、それぞれ規則的に配置され、並べて配置された流体通過開口部（１２ａ−１２ｅ）を有している、ことを特徴とする請求項２又は３に記載の支持構造を有するフィルタエレメント。
【請求項５】
バンド形状に形成された第１の面領域（１８ａ−１８ｄ）の間に、それぞれ流体通過部の形成されていない第２の面領域（２０ａ−２０ｃ）が存在している、ことを特徴とする請求項４に記載の支持構造を有するフィルタエレメント。
【請求項６】
巻き構造において、第２の面領域（２０ａ−２０ｃ）内に、隣接する面部分（１０）ないし巻き方向（Ｗ）に巻かれたバンド形状の面部分（１０）の結合箇所が、第１の面領域（１８ａ−１８ｄ）内の流体通過開口部（１２ａ−１２ｅ）を残しながら、配置されていることを特徴とする請求項５に記載の支持構造を有するフィルタエレメント。
【請求項７】
バンド状に連続して形成されたバンド又は面部分（１０）が中央に流体通過開口部（１２ａ−１２ｅ）を有し、前記流体通過開口部が端縁側において隣接の対向するバンド端縁に対して第２の面領域（２０ａ−２０ｃ）によって区切られている、ことを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載の支持構造を有するフィルタエレメント。
【請求項８】
巻き方向（Ｗ）の傾斜が、面部分（１０）が巻き上がった場合に流体通過開口部（１２ａ−１２ｅ）のそれぞれの楕円主軸が巻き方向（Ｗ）に従い、あるいは支持構造ジャケットの長手軸（Ｌ）に対して平行に又は横断するように配置されるように、選択されている、ことを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載の支持構造を有するフィルタエレメント。
【請求項９】
流体通過開口部（１２ａ−１２ｅ）が面部分（１０）に規則的に形成され、かつ／又は規則的に配置されている、ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の支持構造を有するフィルタエレメント。
【請求項１０】
面部分（１０）の少なくとも１つの面領域（１８ａ−１８ｄ）内に、然るべき流体通過開口部（１２ａ−１２ｅ）が列（１４ａ−１４ｃ）、行（１５ｂ−１５ｅ）で、かつ／又は予め定めることができるパターンに従って、配置されている、ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の支持構造を有するフィルタエレメント。
【請求項１１】
面部分（１０）に、それぞれ認識可能なマーキングを有する少なくとも１つのマーキング領域（２２ａ−２２ｄ）が形成されている、ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の支持構造を有するフィルタエレメント。
【請求項１２】
それぞれのマーキングが、面部分（１０）内の少なくとも１つの他の流体通過開口部（２４）によって形成されている、ことを特徴とする請求項１１に記載の支持構造を有するフィルタエレメント。
【請求項１３】
前記支持構造に添設する少なくとも１つのフィルタ媒体を有する、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の支持構造を有するフィルタエレメント。
【請求項１４】
前記折り継ぎ目は溶接によって結合されることを特徴とする請求項６に記載の支持構造を有するフィルタエレメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの面部分を有し、その中に予め定められた開口断面を有する１つ又は複数の流体通過開口部が形成されている、フィルタエレメント用の支持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィルタエレメント用のこの種の支持構造は、ある特許文献で知られている（例えば、特許文献１参照。）。この既知の支持構造は、フィルタ媒体の外側を包囲する支持パイプの壁を形成しており、かつ穴パターンを形成する流体通過開口部を有している。支持パイプ内の流体通過部は、角丸の長穴として形成されており、その長穴がそれぞれ２本の互いに対して平行に延びるサイドラインと、サイドラインを互いに結合する２本のカーブラインとを有している。長穴として形成されている流体通過開口部は、支持パイプに沿ってそれぞれ径方向に延びるように、方向付けされている。
【０００３】
例えば、油圧液体を濾過するための油圧システム内、あるいは燃料、潤滑剤又は他の駆動手段を濾過するための他の設備内で使用されるような、フィルタ装置を駆動するために、利用されるフィルタエレメントの良好な駆動挙動が優先される。その場合に本質的な視点は、支持構造の高い機械的強度に基づき、作用する流れ力に対してフィルタ媒体を圧力に耐えるように支持することと、支持構造によって最小程度の流れ抵抗しかもたらさないことである。これらの相反する要請をできる限り考慮するために、丸穴を有する穴パターンを形成することは、従来技術である。所望の低い値の流れ抵抗を達成するために、穴はそれに応じた密度の詰め具合で配置されなければならず、それによって穴の間に材料の細い箇所が生じ、それが支持構造の弱い箇所を形成するので、構造強度と流体透過性からなる最適な妥協は、規則的には得られない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５７８３０６７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この問題に関して、本発明の課題は、高い機械的強度と同時に高い流体透過性を特徴とする、フィルタエレメント用の支持構造を提供することである。この課題は、その全体において特許請求項１の特徴を有する支持構造によって解決される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願の請求項１の特徴部分に従って少なくとも１つの流体通過開口部の開口断面が少なくとも部分的に楕円形状に形成されていることによって、面部分ないし支持構造の改良された機械的安定性、もっと正確には、増大された抗張強度と増大されたバースト圧と同時に良好な流体通過性が得られる。それぞれの開口断面の楕円形状の形成によって、支持構造へ張力又は力が導入された場合の材料負荷軽減が得られる。本発明に係る形状付与は、流れ力によって負荷がかかった場合に構造の狭い箇所又は弱い箇所における材料の負荷軽減をもたらす。
【０００７】
特に好ましい本発明に係る支持構造は、面部分が仕立てられてジャケットを形成し、そのジャケットが、ジャケット形状の構造の長手軸に対して斜めに延びる巻き方向に、連続するバンド形状のバンドから形成されていることを特徴としている。特にバンドの巻き方向は、渦巻き状、螺旋状又はねじ状に形成されている。支持構造のためのこのようなヘリックス形状の構造によって、本明細書で言及される構造のための補強と圧力安定性が高い程度で生じる。
【０００８】
本発明に係る支持構造の好ましい実施形態は、ジャケットの長手軸に対して斜めに延びる巻き方向に方向付けされた第１の面領域が、それぞれ楕円形状の開口断面を備えた、それぞれ規則的に配置され、互いに並べられた流体通過開口部を有していることを、特徴としている。流体通過開口部の規則的な配置に基づいて、その他においては閉鎖されている、支持構造のジャケット形状により、わずかな抵抗を有する改良された貫流挙動がもたらされる。その場合に好ましくは、バンド状に形成された第１の面領域の間に、それぞれ流体通過部を形成されていない第２の面領域が存在している。
【０００９】
支持構造の他の特に好ましい実施形態は、巻き構造において、第２の面領域内に、隣接する面部分ないし巻き方向に巻かれたバンド形状の面部分の、好ましくは溶接継ぎ目又は連続して形成された折り継ぎ目の形式で実現された、結合箇所が、第１の面領域内の流体通過開口部を残しながら、配置されていることを、特徴としている。それによって閉鎖された結合箇所が提供され、その結合箇所が、連続的に形成された折り継ぎ目又はフランジ継ぎ目と同様に連続する溶接継ぎ目の実現を可能にする。また、必要とされる結合箇所によって、流体通過開口部を介しての流体通過を損なうことが、回避される。巻き構造の代わりに、支持構造を長手結合継ぎ目を有する、あるいは持たない円筒状のジャケットから形成することもでき、その場合にその限りにおいて結合箇所が省かれるが、その場合に相変わらず支持構造の良好な圧力安定性の維持にためには、流体通過開口部の間の領域内に、閉鎖されたジャケット面として形成された面部分を設けると、効果的である。
【００１０】
バンド形状に連続して形成されたバンド又は面部分において中央に流体通過開口部を設け、その流体通過開口部が端縁側において、隣接して対向するバンド端縁に対して、後に結合箇所を形成する、第２の面領域によって区切られていると、特に好ましいことが、明らかにされている。言及される連続的なバンドは、簡単に形成され、かつ必要とされる楕円形状のパーフォレーションを設けられる。
【００１１】
本発明に係る支持構造の他の特に好ましい形態は、巻き方向の傾斜が次のように、すなわち面部分が巻き上がった場合に流体通過開口部のそれぞれの楕円主軸が巻き方向に従い、あるいは支持構造ジャケットの長手軸に対して平行に又は横断するように配置されているように、選択されていることを特徴としている。流体通過開口部のための楕円主軸の方向付けを所望に設定することによって、流体貫流が所望に調節され、かつ特に支持構造ジャケットの外周面に沿って予め定めることができる領域内では、ある種類の楕円主軸方向を、それに対して隣接する領域内では他の種類の方向付けを選択することができる。このようにして、貫流する際の流体流の均一化が得られる。
【００１２】
それぞれの開口断面を少なくとも部分的に楕円形状に形成するというのは、それぞれの開口断面の外側輪郭が少なくとも部分的に楕円弧に従って形成されていることである。楕円は、２つの与えられた固定の点、焦点、からの距離の合計が常に等しくなる全ての点の幾何学的な場所である。楕円の焦点特性、もっと正確には２つの焦点に伴って、その偏心性がもたらされる。それによって楕円は、円とは異なる。本発明の主旨における楕円形状は、実質的に楕円形であって、長円の形状と卵の形状を含んでいる。それぞれの流体通過開口部の開口断面は、半楕円又は完全な楕円の形状を有することができる。
【００１３】
好ましくは、面部分に流体通過開口部が同様に形成されており、かつ／又は規則的に配置されている。そこから、特に支持構造の空間的に均質な特性及び本発明に係る支持構造を有するフィルタエレメントの同様に空間的に均質な濾過特性の利点が生じる。本発明は、さらに、本発明に係る支持構造と、支持構造に添設する少なくとも１つのフィルタ媒体とを有するフィルタエレメントに関する。フィルタ媒体は、通常のように、例えば多層のフィルタマット帯の形式で、構成することができ、そのフィルタマット帯はプリーツ状に折り畳まれて、円筒状の中空ボディの型内へ挿入される。支持構造の面部分は、貫流面を形成し、その貫流面は、流体通過開口部の開口断面に従って流体によって貫流することができる。
【００１４】
本発明に係る支持構造の好ましい実施形態において、面部分の少なくとも１つの面領域内に然るべき流体通過開口部が列、行で、かつ／又は所定のパターンに従って、配置されている。支持構造の形成が容易になる他に、構造強度と流体通過性からなる最適な妥協が達成される。流体通過開口部と然るべきパターンの形成は、種々のやり方で、例えばレーザー、プレスによって、あるいは材料が穴打ち抜きに適している場合には好ましくは打ち抜きによって、行うことができる。穴打ち抜きに適した材料として、金属薄板を利用することができ、その金属薄板は、濾過すべき媒体に対して耐食性である。それは、亜鉛メッキすることができる、フレームラミネートされた薄板（登録商標Zincor）とすることができ、その場合に支持構造の巻き構造において、隣接する面部分の結合箇所は、互いに半田付けすることができる。しかし、支持構造をプラスチック材料から形成することも、考えられる。
【００１５】
本発明に係る支持構造の他の形態において、面部分に、それぞれ認識可能なマーキングを有する少なくとも１つのマーキング領域が形成されている。好ましくはマーキングは、光学的及び／又は触覚的に認識可能に、例えば印刷、文字及び／又は隆起として、形成されている。その場合にそれぞれのマーキングは、好ましくは、支持構造ないしフィルタエレメントの外側に形成されている。
【００１６】
特に好ましくは、それぞれのマーキングは、面部分内の少なくとも１つの他の流体通過開口部によって形成されている。この種のマーキングは、あまりに大きい負担増なしで、支持構造内へ設けられ、良好に認識できること及び面部分の両側から正確に読み取れることを特徴としている。
【００１７】
好ましくはそれぞれの面部分がジャケットボディに成形されており、そのジャケットボディがフィルタ媒体の内側及び／又は外側に添設することができる。特に好ましくは、それぞれのジャケットボディがパイプ円筒状に形成されており、その限りにおいて支持パイプを形成する。しかし、それぞれのジャケットボディの、円筒形状とは異なる、例えば多角形の横断面を有する、形状も考えられる。
【００１８】
本発明の他の特徴と利点が、図及び以下の図面の説明から明らかにされる。上述した特徴と後述する特徴は、本発明に従ってそれぞれ単独で、あるいは任意の組合せにおいて互いに組み合わせることができる。図に示す特徴は、純粋に図式的であって、縮尺にとらわれないものである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１ａ】図１ａは、従来技術から知られた面部分を示す上面図である。
【図１ｂ】図１ｂは、本発明に基づいて形成された面部分を示す上面図である。
【図２ａ】図２ａは、図１ａの面部分の一部を拡大したものである。
【図２ｂ】図２ｂは、図１ｂの面部分の一部を拡大したものである。
【図３】本発明に係る支持構造を有するフィルタ部材を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１ａと図２ａに拡大して示す面部分１０は、ｘ方向に水平に、かつｙ方向に垂直に延びており、かつ原理的にそれぞれ挙げた表示内でのみ矩形の、もっと正確には正方形の、形状を有している。面部分１０内には、多数の流体通過開口部１２ａ−１２ｅが形成されており、それらはそれぞれ円形の横断面形状、表現を変えると円形の開口断面を有しており、かつｘ方向に沿って列１４ａ−１４ｃで、ｙ方向においては行１５ｂ−１５ｅで規則的に配置されている。流体通過開口部１２ａ−１２ｅの列１４ａ−１４ｃと行１５ｂ−１５ｅは、列１４ｂの流体通過開口部１２ｄが−ｘ方向に見て−２つの最も近い列１４ａ、１４ｃの隣接する流体通過開口部１２ａ、１２ｃ、１２ｅの間の中央に配置されるように、互いに対して交互に変位している。同様に、行１５ｄの流体通過開口部１２ｄは、−ｙ方向に見て−２つの最も近い行１５ｃ、１５ｅの隣接する流体通過開口部１２ａ、１２ｃ、１２ｅの間の中央に配置されている。
【００２１】
図１ｂと図２ｂに拡大して示す、本発明に従って形成された面部分１０は、図１ａと図２ａに示す従来の面部分から、流体通過開口部１２ａ−１２ｅが楕円形状の開口断面を有していることによって、区別される。それぞれの流体通過開口部１２ａ−１２ｅの円形とは異なる外側輪郭によって、本発明に係る面部分１０は、最適化されたパーフォレーションを有し、それが改良された抗張強度をもたらす。既知の支持構造においては、可塑変形するための力は約０．３−１．５Ｎ／μｍであるが、この値は、本発明に係る面部分においては２．４Ｎ／μｍまで増大することができる。ｘ方向又はｙ方向における可塑変形するための力は、図１ａと１ｂにおいて、それぞれの面部分１０の端縁側の矢印によって示唆されている。
【００２２】
図２ｂにおいては、本発明に基づいて形成された流体通過開口部１２ａ−１２ｅの幾何学的形態が良好に認識できる。それぞれの楕円は、ｘ方向に第１の軸２ａを、ｙ方向に第２の軸２ｂを有している。それぞれの流体通過開口部１２ａ−１２ｅのための楕円方程式は、ノーマル形状において、すなわち座標軸と楕円軸が一致する場合について、ｘ2／ａ2＋ｙ2／ｂ2＝１である。それぞれの流体通過開口部のｘ方向に長く延びた楕円形状によって、直接並ぶ列１４ａ、１４ｂの流体通過開口部１２ａ−１２ｃの間の間隔ｄは、従来技術において知られた、図２ａにおいて行１５ｂ、１５ｃについて示す、行と列のための同じ間隔ｄ’に比較して増大されており、それに応じて直接並べられた列の流体通過開口部の間の間隔が縮小され、それによって、特にｙ方向において、面部分１０の改良された抗張強度が生じる。特に、好ましくは整数比として見て１：１と１：５の間にある、幅対長さ比が望まれ、その場合に後者の値も実現可能であるが、それに対して前者の値は直接円に関するものであって、その円は請求される楕円形状に算入されない。
【００２３】
面部分１０を本発明に基づいて形成し、ないしは変形した場合に、すなわち図１ａと２ａから図１ｂと２ｂへ移行した場合に、行１５ｂ−１５ｅと列１４ａ−１４ｄに配置されている流体通過開口部１２ａ−１２ｅの中心点の間隔Ｄは変化せず、かつ流体通過開口部１２ａ−１２ｅの開口断面積は大きさからは少なくとも縮小されていないので、面部分１０の流体通過性は、損なわれない。しかし好ましくは、それぞれの開口断面がさらに面として増大されるので、抗張強度の改良の他に、流体通過性の増大も得られる。
【００２４】
なお、流体通過開口部１２ａ−１２ｅは、９０°変位して配置されており、表現を変えると、ｙ方向に長く延びるように形成することができる。そこから、特にｘ方向において改良された抗張強度が生じる。面部分１０とそれから形成される支持構造の特に良好な機械的安定性を得るために、面部分１０に部分的にｘ方向に、かつ部分的にｙ方向に方向付けされた楕円形状を有する流体通過開口部１２ａ−１２ｅが形成される。後方のバースト圧を考慮する場合に、従来の支持構造においては、約１７０秒で約０．２３ＭＰａ（約２．３バール）、３００秒で約０．２４ＭＰａ（約２．４バール）、３２０秒で０．２１ＭＰａ（２．１バール）の差圧が得られる。本発明に従って変更された穴によって、３３０秒の期間における０．４ＭＰａ（４バール）を越える差圧に耐える。
【００２５】
図３には、ジャケット形状の支持構造１６に仕立てられた面部分１０が示されている。ジャケット形状の支持構造１６の長手方向Ｌに対して斜めに延びる巻き方向Ｗに方向付けされた第１の面領域１８ａ−１８ｄ内に、それぞれ楕円形の開口断面を有するそれぞれ規則的に並べられた流体通過開口部１２ａ−１２ｃが配置されている。バンド形状の第１の面領域１８ａ−１８ｄの間には、それぞれ第２の面領域２０ａ−２０ｃが流体通過部を持たずに形成されており、この第２の面部分はその限りにおいて支持構造１６の機械的な安定性を向上させる。支持構造１６の巻き構造において、第２の面領域２０ａ−２０ｃ内には、隣接する面部分の、ないしは巻き方向Ｗに巻かれた面部分の、結合箇所が形成されている。
【００２６】
第２の面部分２０ａ−２０ｃは、それぞれマーキング領域２２ａ−２２ｄによって中断されており、その場合に全てのマーキング領域２２ａ−２２ｄは、この例においては長手方向Ｌに互いに重なるように配置されている。マーキング領域２２ａ−２２ｄ内には、巻き方向Ｗに配置された、それぞれ並べて配置された５つの他の流体通過開口部２４が文字の、ここではＨの形式で形成されているので、該当するマーキングは付加的に流体通過部として作用する。
【００２７】
流体通過開口部１２ａ−１２ｃは、それぞれ５つの流体通過開口部１２ａ−１２ｃが並べて配置され、かつ長手方向Ｌに一直線に配置されるようにして、第１の面領域１８ａ−１８ｄに沿って巻き方向Ｗに延びるように互いに並べて配置されている。流体通過開口部１２ａ−１２ｃは、水平方向の延びをもって、すなわち長手方向Ｌに対して横方向に、それぞれ長円形状ないし楕円形状に形成されている。面部分１０を形成する場合に、流体通過開口部１２ａ−１２ｃは、ここに図示される組み込み状況に従って、もっと正確には、長手方向Ｌとそれぞれのバンド形状の面領域１８ａ−１８ｄの巻き方向Ｗによって形成される角度に従って、形成され、かつ方向付けされる。
【００２８】
なお、流体通過開口部１２ａ−１２ｃ、２４の数、形成及び配置は、要請に合わせて調節し、かつ最適化することができる。ジャケット形状、特にパイプ円筒形状に形成された支持構造１６は、上方の終端キャップ２６と下方の終端キャップ２８の間に配置されて、それらと共にその他においてはそれ以上示されていないフィルタエレメントを形成する。フィルタエレメントはフィルタ駆動において、矢印ＦEとＦAに示すように、フィルタ入口からフィルタ出口へ、典型的には外側から内側へ、貫流される。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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