(57)【要約】【課題】流体およびガスの流れの中の微粒子を濾過するための新規なフィルタカートリッジを提供すること。【解決手段】本発明によるフィルタカートリッジは、流れを濾過するためのフィルタエレメントと、径方向外側に向かう流れに応じてプリーツに安定性を与えるための螺旋状包囲体とを有する。包囲体は、フィルタエレメントに取り付けるための外層と、強度のためおよびフィルタエレメントの両側間の圧力降下に抵抗するための内層とを有する。【選択図】図１
2016007605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体およびガスの流れから微粒子を濾過するためのフィルタであって、
円筒状のフィルタエレメントであり、該フィルタエレメントを通過する流体流れに応じて材料を濾過し、該フィルタエレメントが長手方向軸線と上端部および下端部とを有する、フィルタエレメントと、
前記フィルタエレメントの一端に固定される液密なシールを形成するエンドキャップと、
前記フィルタエレメントを円筒形態に保持するべく張力下で複数の隣り合う巻回部を形成するように前記フィルタエレメントの周囲に螺旋状に巻き付けられた多孔質の包囲体であり、該包囲体が、前記エンドキャップに取り付けるための外層と、前記フィルタエレメントの両側間の圧力降下により発生される径方向外側に向かう力に抵抗するための内層とを備え、前記内層が、前記外層よりも幅が狭い平行な縁部を有し、該包囲体が、前記外層および前記内層が前記エンドキャップに取り付けられ得るように配置された２つの端部を有する、包囲体と、
を備えるフィルタ。
【請求項２】
前記外層が、１インチの少なくとも５００００分の１だけ前記エンドキャップ内に挿入されている、請求項１に記載のフィルタ。
【請求項３】
前記外層が、１インチの少なくとも１０００００分の１だけ前記エンドキャップ内に挿入されている、請求項１に記載のフィルタ。
【請求項４】
前記内層が、前記フィルタエレメントを横切る内側流出により引き起こされる圧力降下に耐えるために少なくとも約３００００００ｐｓｉの弾性率を有する、請求項１に記載のフィルタ。
【請求項５】
前記内層が、前記フィルタエレメントを横切る内側流出により引き起こされる圧力降下に耐えるために少なくとも約１２００００００ｐｓｉの弾性率を有する、請求項１に記載のフィルタ。
【請求項６】
前記フィルタエレメントが、第１の側および第２の側を有する少なくとも１つのフィルタメディアと、前記フィルタメディアの前記第１の側に配置された第１の排出層と、前記フィルタメディアの前記第２の側に配置された第２の排出層とを備える、請求項１に記載のフィルタ。
【請求項７】
前記上流側排出層および前記下流側排出層のうちの少なくとも一方が高分子メッシュを備える、請求項６に記載のフィルタ。
【請求項８】
前記上流側排出層および前記下流側排出層のうちの少なくとも一方が押出高分子メッシュまたは織り高分子メッシュを備える、請求項６に記載のフィルタ。
【請求項９】
前記内層がポリフェニレンストリップを備える、請求項１に記載のフィルタ。
【請求項１０】
前記ポリフェニレンストリップが炭素繊維で補強されている、請求項９に記載のフィルタ。
【請求項１１】
前記ポリフェニレンストリップが最大で約６０重量％の含有量の炭素繊維で補強されている、請求項１０に記載のフィルタ。
【請求項１２】
前記ポリフェニレンストリップがガラス繊維で補強されている、請求項９に記載のフィルタ。
【請求項１３】
前記ポリフェニレンストリップが最大で約７０重量％のガラス繊維で補強されている、請求項１２に記載のフィルタ。
【請求項１４】
前記内層がポリブチレンテレフタレートストリップを備える、請求項１に記載のフィルタ。
【請求項１５】
前記ポリブチレンテレフタレートストリップが炭素繊維またはガラス繊維のうちのいずれか一方で補強されている、請求項１４に記載のフィルタ。
【請求項１６】
前記内層がナイロンストリップを備える、請求項１に記載のフィルタ。
【請求項１７】
前記ナイロンストリップが炭素繊維またはガラス繊維のうちのいずれか一方で補強されている、請求項１６に記載のフィルタ。
【請求項１８】
前記内層がポリプロピレンストリップを備える、請求項１に記載のフィルタ。
【請求項１９】
前記ポリプロピレンストリップが炭素繊維またはガラス繊維のうちのいずれか一方で補強されている、請求項１８に記載のフィルタ。
【請求項２０】
前記外層が前記内層に付着されている、請求項１に記載のフィルタ。
【請求項２１】
前記内層が、前記内層と前記外層との間に貼り付けられる両面接着テープによって前記外層に付着されている、請求項１に記載のフィルタ。
【請求項２２】
前記内層が、前記内層と前記外層との間に塗布されるホットメルト接着剤によって前記外層に付着されている、請求項１に記載のフィルタ。
【請求項２３】
前記内層が、前記内層と前記外層とを超音波スポット溶着することによって前記外層に付着されている、請求項１に記載のフィルタ。
【請求項２４】
前記包囲体が、該包囲体の隣り合う巻回部間に隙間を形成し、その隙間が前記内層の幅よりも大きくならないようになっている、請求項１に記載のフィルタ。
【請求項２５】
前記外層の幅が前記内層の幅の２倍である、請求項１に記載のフィルタ。
【請求項２６】
前記外層の幅が前記内層の幅の２倍であり、前記包囲体が、該包囲体の隣り合う巻回部間に隙間を形成し、その隙間が前記内層の幅よりも大きくならないようになっている、請求項１に記載のフィルタ。
【請求項２７】
前記内層の縁部から次の隣り合う前記内層の縁までの距離が、前記内層の幅の約２倍である、請求項１に記載のフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明は、プリーツ型フィルタエレメントに関し、特に、螺旋状の包囲体を有するプリーツ型フィルタエレメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]フィルタカートリッジは、流体およびガスの流れから微粒子を濾過するための円筒状のフィルタエレメントを有する。径方向内側に向かう（外側から内側への）流体流れに晒されるフィルタは、一般に、内部コアおよび外部ケージを有する。径方向外側に向かう（内側から外側への）流体流れに晒されるフィルタは、内部コアを必要としない場合がある。一部のフィルタは、フィルタエレメントをフィルタ内に固定して重量およびコストを減らすためにケージではなく螺旋状の包囲体を使用する。
【０００３】
[0003]径方向外側に向かう流れに晒されるケージが無くコアを伴わないフィルタは、フィルタの両側間の差圧に抵抗するために強度および弾性率が非常に高い単層螺旋状包囲体を使用する。包囲体で使用される補強材料は一般に一軸性である。すなわち、補強材料は、軸方向で高い強度を有するが、交差幅方向の強度が殆どないかゼロである。包囲体における高弾性率繊維の使用は、繊維の体積含有量が高い材料の使用を効果的にする必要がある。結果として、包囲体は、繊維移動および取り扱いの点で機能し難い。また、繊維含有量が高く且つ化学的適合性が高い熱可塑性材料は、フィルタエレメントの製造で一般に使用される高温接着剤にうまく結合しない。
【０００４】
[0004]また、多くの用途で使用される非常に強化された包囲体は、剛性が非常に高く、取り扱い難さや低い性能、および、低い製造歩留まりを含む多くの望ましくない製造問題を引き起こす場合がある。また、高剛性材料は、フィルタエレメントを形成する間に操作が難しい。また、高剛性材料は、フィルタエレメントをカットする際にフィルタエレメントの端部から分離する傾向を有し、これは、エンドキャップを取り付けるプロセス中において望ましくない。エンドキャップを適切に取り付けるために、包囲体の尾部が切り取られる場合がある。しかしながら、端部の切り取りは、包囲体の有効強度を低下させるとともに、設計圧力よりも低い圧力で不具合を引き起こす場合がある。非常に強化された包囲体は、交差方向で強度が殆ど無いかゼロであるため、包囲体の切り取りは、負荷が材料の全幅にわたって分配されることを妨げる。エンドキャップ内で拘束される包囲体の幅のみが負荷を伝える。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
[0005]本発明の一実施形態では、流体およびガスの流れから微粒子を濾過するためのフィルタが提供される。フィルタは、円筒状のフィルタエレメントであって、該フィルタエレメントを通過する流体流れに応じて材料を濾過するためのフィルタエレメントを有する。フィルタエレメントは、好ましくは、第１の側および第２の側を有する少なくとも１つのフィルタメディアと、フィルタメディアの第１の側に配置される第１の排出層と、フィルタメディアの第２の側に配置される第２の排出層とを備える。上流側排出層および下流側排出層のうちの少なくとも一方が高分子メッシュ、あるいは、押出高分子メッシュまたは織り高分子メッシュを備えてもよい。
【０００６】
[0006]フィルタエレメントを円筒形態に保持するべく張力下で複数の隣り合う巻回部を形成するようにフィルタエレメントの周囲に多孔質包囲体が螺旋状に巻き付けられる。包囲体は、エンドキャップに取り付けるための外層と、フィルタエレメントの両側間の圧力降下により発生される径方向外側に向かう力に抵抗するための内層とを備える。内層は、外層よりも幅が狭いとともに外層に取り付けられる平行な縁部を有する。内層は、内層と外層との間に貼り付けられる両面接着テープによって、内層と外層との間に塗布されるホットメルト接着剤によって、あるいは、内層と外層とを超音波スポット溶着することによって、外層に付着されてもよい。
【０００７】
[0007]液密なシールを形成するエンドキャップがフィルタエレメントの端部に固定される。好ましい実施形態では、包囲体がエンドキャップに取り付けられるときに、外層が、１インチの少なくとも５００００分の１だけ、より好ましくは１インチの少なくとも１０００００分の１だけエンドキャップ内に挿入される。
【０００８】
[0008]フィルタエレメントを横切る内側流出により引き起こされる圧力降下に耐えるため、内層は、少なくとも約３００００００ｐｓｉ、より好ましくは少なくとも約１２００００００ｐｓｉの弾性率を有する。内層は、好ましくは、最大で約６０重量％の含有量の炭素繊維で補強される、あるいは、最大で約７０重量％のガラス繊維で補強されるポリフェニレンストリップを備える。内層のための他の材料としては、炭素繊維またはガラス繊維で補強されるポリブチレンテレフタレートストリップ、および、炭素繊維またはガラス繊維で補強されるナイロンストリップまたはポリプロピレンストリップを挙げることができる。
【０００９】
[0009]包囲体がフィルタエレメントの周囲で複数の隣り合う巻回部を形成するとき、包囲体は、内層の幅よりも大きくない隙間を包囲体の隣り合う巻回部間に形成することが好ましい。また、外層の幅は、内層の幅の２倍であることが好ましい。更なる他の実施形態において、内層の縁部から次の隣り合う内層の縁までの距離は、内層の幅の約２倍である。
【００１０】
[0010]以下の図面を参照して、本発明の好ましい実施形態について更に詳しく説明する。以下の図面には本発明の様々な例示的実施形態が示されるが、図面は、本発明の範囲を限定するために使用されるべきでない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態にしたがって形成されるフィルタの斜視図であり、フィルタの内部を示すためにエンドキャップのうちの一方が部分的に切り取られる。
【図２】本発明の第２の実施形態にしたがって形成されるフィルタの斜視図であり、フィルタの内部を示すためにエンドキャップのうちの一方が部分的に切り取られる。
【図３】本発明に係る多層包囲体の平面図である。
【図４】包囲体の好ましいレイアウトを示す２つの隣り合うストリップの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
[0015]この詳細な説明が本発明の典型的な実施形態を与えるのが分かる。本発明の他の実施形態は、この詳細な説明における実施形態とは細部が異なるため、詳細な説明は、その時点で論じられている特定の実施形態を参照しようとしており、より一般的には、本発明の範囲に関するいかなる限定をも示唆しようとするものではない。
【００１３】
[0016]図１および図２は、本発明に係るフィルタ８の２つの実施形態を示す。フィルタ８は、略円筒形状を有するとともに、２つのエンドキャップ４０を有し、エンドキャップ４０はフィルタエレメント１０の端部をシールする。上端エンドキャップ４０およびフィルタエレメント１０の一部は、フィルタ８の内部を示すために部分的に切り取られる。螺旋状包囲材５０がフィルタエレメント１０の外周に沿って配置されてもよい。好ましい実施形態において、フィルタエレメント１０は、複数の長手方向湾曲プリーツ１２または径方向プリーツ（図示せず）を備えてもよい。また、当業者であれば分かるように、繊維の中空円筒塊などのプリーツが無いフィルタエレメントのために包囲材５０を使用することもできる。
【００１４】
[0017]図１に示されるように、フィルタエレメント１０の内周に沿って円筒コア２０が同軸に配置されてもよい。コア２０は、一般に、フィルタが径方向内側に向かう（外側から内側への）流体の流れに晒されるときに使用される。あるいは、フィルタエレメント１０が径方向外側に向かう（内側から外側への）流体の流れに晒されるときには、図２に示されるように円筒コアが必要ない場合がある。
【００１５】
[0018]図１および図２に示されるように、各プリーツ１２は２つの脚１２ａを有し、これらの脚１２ａは、（１）フィルタエレメント１０の外周の頂部または山部１２ｂで互いにつなげられるとともに、（２）フィルタエレメント１０の内周の谷部１２ｃで隣り合うプリーツ１２の脚１２ａにつなげられる。各脚１２ａは内面１２ｄを有し、この内面１２ｄは、同じプリーツ１２における他方の脚１２ａの内面１２ｄと対向する。各脚１２ａは外面１２ｅを有し、この外面１２ｅは、隣り合うプリーツ１２の脚１２ａの外面１２ｅと対向する。流体がフィルタエレメント１０を通じて径方向内側へ流れるようにフィルタエレメント１０が使用されているときには、脚１２ａの内面１２ｄがフィルタエレメント１０の下流面を形成し、一方、外面１２ｅがフィルタエレメント１０の上流面を形成する。あるいは、フィルタエレメント１０が径方向外側への流体の流れに晒されるときには、内面１２ｄおよび外面１２ｅがフィルタエレメント１０の上流面および下流面をそれぞれ形成する。
【００１６】
[0019]当業者であれば分かるように、フィルタエレメント１０は、図に示される湾曲プリーツまたはレイドオーバープリーツあるいは従来の径方向プリーツ（図示せず）を備えてもよい。１つの実施形態では、プリーツ脚１２ａが等長脚を有してもよい。他の実施形態において、プリーツ脚１２ａは、長さが僅かに異なるあるいは長さが等しくない脚を有してもよい。多くのフィルタエレメント１０に関して、特に多層複合体から形成されるフィルタエレメントにおいては、各湾曲プリーツの隣り合う脚１２ａが僅かに異なる長さを有する場合には、プリーツ型のフィルタエレメント１０を形成することがより簡単で且つより信頼できる。そのようなプリーツ１２は、不等脚プリーツと称される。
【００１７】
[0020]図に示されるように、各プリーツ１２の脚１２ａの対向する内面１２ｄは、脚１２ａおよびプリーツ１２の高さのほぼ全体にわたって、また、フィルタエレメント１０の軸方向長さのかなりの部分にわたり延びる連続領域にわたって互いに接触する。また、隣り合うプリーツ１２の脚１２ａの対向する外面１２ｅは、隣り合うプリーツ１２および脚１２ａの高さのほぼ全体にわたって、また、フィルタエレメントの軸方向長さのかなりの部分にわたり延びる連続領域にわたって互いに接触する。プリーツ１２および脚１２ａの高さは、脚１２ａの表面に沿う方向で測定されるとともに、フィルタエレメント１０の内周および外周から延びる。
【００１８】
[0021]フィルタエレメント１０は、フィルタメディア１４と、フィルタメディア１４の少なくとも一方側に、好ましくは上流側に、より好ましくは上流側および下流側の両方に配置される排出手段とを含む。フィルタエレメント１０で径方向プリーツが使用されるときには、一般に、流体がフィルタメディア１４の表面のほぼ全ての部分へあるいは部分から均一に流れることができるようにプリーツ脚の上流側と下流側との間に十分な空間が存在する。本発明の好ましい実施形態では、湾曲プリーツ１２の対向面が互いに押し付けられて接触する。その結果、プリーツ１２の各脚１２ａの排出メッシュのストランドは、プリーツ１２の隣り合う脚１２ａの排出メッシュのストランドに押し付けられる。湾曲プリーツ１２がフィルタエレメントで使用される場合、排出手段は、フィルタメディア１４の対向面が互いに接触することを防止するとともに、流体がフィルタメディア１４の表面のほぼ全ての部分へあるいは部分から均一に流れることができるようにする。したがって、フィルタメディア１４の表面積のほぼ全体を濾過のために効果的に使用できる。
【００１９】
[0022]図１の実施形態において、フィルタエレメント１０は、フィルタメディア１４の三層複合体と、フィルタメディア１４の上流面上に配置される上流側排出層１６の形態を成す上流側排出手段と、フィルタメディア１４の下流面上に配置される下流側排出層１８の形態を成す下流側排出手段とを備える。ここで、上流面および下流面とは、径方向内側への流体流れに晒されるフィルタのことである。フィルタが径方向外側への流体流れに晒されるときには、上流面と下流面とが逆にされる。フィルタエレメント１０を形成する層は、波形にする前にあるいは波形にするのと同時に、従来のフィルタ製造技術によって複合体の状態に形成され得る。
【００２０】
[0023]本発明で使用され得るフィルタメディアのタイプに関して特定の制限はなく、そのタイプは、濾過されるようになっている流体と所望の濾過特性とにしたがって選択され得る。フィルタメディア１４は、液体、気体、または、液体と気体との混合物などの流体を濾過するために使用され得る。フィルタメディア１４は、膜、多孔質フィルム、または、繊維シートまたは繊維塊を備えてもよい。すなわち、フィルタメディアは、均一なあるいは段階的な細孔構造と、任意の適した有効孔径とを有してもよく、また、フィルタメディアは、天然高分子または合成高分子、ガラス、または、金属などの任意の適した材料から形成されてもよい。フィルタメディア１４が単一層を備えてもよく、あるいは、同じ媒体の複数の層が互いの上に所望の厚さまで配置されてもよい。また、フィルタメディアは、異なる濾過特性を有する２つ以上の層を含むことができ、この場合、１つの層が第２の層のためのプレフィルタとして作用する。
【００２１】
[0024]他の実施形態において、フィルタエレメント１０は、フィルタメディアとしての役目を果たす細かい孔がある中心領域と、排出層としての役目を果たす粗い孔がある上流側領域および／または下流側領域とを有する単一の一体型多孔質シートを含む幾つかの一体領域を備えてもよい。しかしながら、排出層は、フィルタメディアとは別個の異なる層であることが好ましい。上流側および下流側の排出層１６，１８は同じあるいは異なる構造を成すことができる。上流側および下流側の排出層１６，１８は、適切な沿層方向流特性を有する、すなわち、層の表面と平行な方向で層を通り抜ける流体流れに対する適切な抵抗を有する任意の材料から形成され得る。排出層の沿層方向流抵抗は、排出層中の圧力降下がフィルタメディアの両側間の圧力降下よりも小さく、それにより、フィルタメディアの表面に沿って流体の均一な分配をもたらすように十分低いことが好ましい。排出層は、メッシュまたはスクリーンあるいは多孔質の織りシートまたは不織りシートの形態を成すことができる。
【００２２】
[0025]メッシュは、フィルタメディアが繊維質の敷設媒体であるときに排出層として特に適している。他方では、フィルタメディアが膜であるときには、織布または不織布が排出層として使用するのにより適している場合がある。これは、通常は、布地がメッシュよりも滑らかで且つフィルタ複合体の隣り合う層の摩耗を少なくするからである。
【００２３】
[0026]フィルタエレメント１０を形成するフィルタ複合体は、フィルタメディア１４および排出層１６，１８に加えて他の層を含んでもよい。例えば、フィルタが取り付けられる流体システムの圧力変動中にプリーツが拡張および収縮するときに排出層との摩擦接触に起因するフィルタメディアの摩耗を防止するために、フィルタメディアと排出層の一方または両方との間に緩衝層を配置することができる。緩衝層は、排出層よりも滑らかで且つフィルタメディア１４よりも高い摩耗耐性を有する材料から形成されることが好ましい。例えば、排出層が押出ナイロンメッシュから形成されるときには、適した緩衝層の一例がポリエステル不織布である。
【００２４】
[0027]図１に示されるフィルタエレメント１０は様々な技術によって製造され得る。１つの技術において、フィルタ複合体は、最初に、波形シートを形成するべく波がつけられて、適した長さにあるいは適した数のプリーツにカットされ、その後、円筒形状に形成される。その後、波形シートの長さ方向の縁部は、円筒状のフィルタエレメント１０を形成するために従来の手段によって互いに対してシールされる。フィルタが径方向内側への流体流れに晒されるときには、フィルタエレメント１０のプリーツは、その後、フィルタエレメント１０がケージ３０内に挿入されるにつれてレイドオーバー状態に緊密に接触される。フィルタエレメント１０がケージ３０内に嵌め込まれた後、コア２０がフィルタエレメント１０の中空の中心部内へ挿入され、その後、完成したフィルタを形成するために、エンドキャップ４０がフィルタエレメント１０の端部に取り付けられる。
【００２５】
[0028]通常、本発明に係るフィルタには、フィルタエレメント１０の一端または両端にエンドキャップ４０が設けられる。エンドキャップ４０は、盲端キャップまたは開放端キャップのいずれかとなることができ、また、フィルタ状態とエンドキャップが結合されるようになっているフィルタ構成要素の他の材料とに適した材料から形成されてもよい。好ましくは、エンドキャップ４０は、フィルタエレメント１０に取り付けられるが、コア２０またはケージ３０に取り付けられてもよい。例えばエポキシの使用によって、多重閉栓によって、あるいは、スピン溶接によってエンドキャップをフィルタエレメント１０に取り付けるために従来技術を使用できる。
【００２６】
[0029]フィルタエレメント１０が径方向内側への流体流れに晒されるときには、通常、コア２０の存在が望ましい。これは、コア２０が、径方向の力に抗してフィルタエレメント１０の内周を支持するとともに、曲げに抗するフィルタ軸方向強度および剛性を与えるのに役立つからである。コア２０は、従来の構造を成していてもよく、また、十分な強度を有するとともに濾過されるべき流体に適合する材料から形成されてもよい。コア２０の外側と中心との間での流体の通過を許容するために、コア２０の壁を貫通して開口２１が形成される。
【００２７】
[0030]しかしながら、濾過中にフィルタエレメント１０に作用する力に応じて、コア２０を省くことができてもよい。例えば、フィルタエレメント１０を通過する流体の流れが主に内側から外側へ向かうときには、フィルタエレメントに作用する径方向内側に向かう力が存在せずあるいは非常に低いためにコア２０が不必要になり、そのため、フィルタの重量およびコストを減らすことができる。図１および図２に示される湾曲プリーツ形態は、一様なプリーツ支持を可能にするとともに、集約された負荷をフィルタエレメントの全体にわたって均一に分配する役目を果たす。これは、プリーツ動作を最小限に抑えるとともに、脈動流システム内に粒子を保持できるプリーツの能力を高める。
【００２８】
[0031]本発明に係るフィルタは、フィルタエレメント１０を円筒状の形態に保持するための手段を含むことが好ましい。プリーツを保持する適切な手段は、プリーツがそれらの襞付き状態から真っ直ぐに伸びることを防止するのに十分な張力を伴ってフィルタエレメントの周囲に巻き付けられる材料のシートである。図１および図２では、フィルタエレメント１０の周りに螺旋状に複数巻回で巻き付けられる側面が平行な可撓性材料のストリップを備える螺旋状包囲材５０が設けられる。包囲材５０は、濾過されるべき流体に適合する任意の材料から形成され得る。包囲材５０がフィルタエレメント１０の外周を完全に包囲する場合には、包囲材５０が多孔質であることが好ましい。フィルタエレメントはプリーツを備えることが好ましいが、中空円筒状の繊維塊などのプリーツが無いフィルタパックにおいても包囲体が有用となる場合がある。
【００２９】
[0032]包囲材５０は、径方向外側に向かう力に抗する十分な支持を与えるとともに内側から外側への流れに起因する応力に耐えるのに足る十分に強力な材料から形成される。包囲材５０の張力は、予期される濾過状態にしたがって選択され得る。
【００３０】
[0033]包囲材５０は、該包囲材５０の隣り合う巻回部間に重なりを伴ってあるいは伴わずにフィルタエレメント１０の周囲に巻き付けられ得る。例えば、包囲材５０の隣り合う巻回部は、実質的に重なり合うことなく互いに当接し得る。あるいは、重なり合いを用いることにより、フィルタエレメント１０の周囲に包囲材５０の複数の層を巻き付けることができる。しかしながら、包囲材５０が閉塞していない開口を含む場合、フィルタエレメント１０の汚染物処理能力は、包囲材が巻き付けられないプリーツ型のフィルタの汚染物処理能力と比べて、あるいは、包囲材で完全に覆われるプリーツ型のフィルタエレメントと比べて、大きく高められ得ることが分かってきた。開口は、包囲材５０自体の材料に形成される穴であってもよく、あるいは、包囲材５０の隣り合う巻回部間に残る隙間５２であってもよい。
【００３１】
[0034]図１および図２の実施形態において、包囲材５０は、隣り合う巻回部間に螺旋状の隙間５２の形態を成す開口を残すようにフィルタエレメント１０の周囲に巻き付けられる。包囲材５０は、少なくとも外層５４および内層５６を含む２つ以上の層の複合ストリップを備える。外層５４は、例えばプリーツ１２の頂部１２ｂを含むフィルタエレメント１０の外面に包囲材５０を強固に取り付けることができるようにする“キャリア”としての役目を果たす。外層５４は、濾過されるべき流体に適合するとともにホットメルト接着剤などの接着剤に容易に結合する例えばスパンボンド熱可塑性材料を含む様々な材料から形成されてもよい。外層５４は好ましくは多孔質であり、それにより、ホットメルト接着剤が層５４内に染み込み、更に強力な結合を形成することができる。また、外層が穿孔されてもよい。多くの用途において、Ｒｅｅｍａｙの商表記下でＲｅｅｍａｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手できる多孔質の高分子不織材料が適している。Ｒｅｅｍａｙ材料の積層体を使用することもできる。他の適した材料の例は、油板紙およびマイラー膜である。
【００３２】
[0035]包囲体複合体に強度を与える内層５６は、径方向外側に向かう力に抗する支持を与えるとともに、内側から外側への流れに起因する応力とフィルタエレメントの両側間の圧力降下とに耐える。内層５６は、例えばガラス繊維強化または炭素繊維強化ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）ストリップを含むガラス繊維強化または炭素繊維強化熱可塑性ストリップであることが好ましい。ガラス繊維含有量は、好ましくは、最大で約７０重量％であってもよく、また、炭素繊維含有量は、好ましくは、最大で約６０重量％であってもよい。幾つかの流体に関しては、ガラス繊維または炭素繊維であるいは一軸性布地またはスチールリボンで補強されたポリブチレンテレフタレート（ＰＵＴ）が有用な場合がある。同様に、水などのマイルドな非侵襲流体に関しては、ガラス繊維または炭素繊維で補強されたナイロンまたはポリプロピレンが有用である。
【００３３】
[0036]約４インチ以下の外径を有するフィルタエレメント１０において、内層５６は、好ましくは、１５０ｐｓｉｄ（内側から外側への）圧力降下に耐えるべく少なくとも約３００００００ｐｓｉ（３ＭＰＳＩ）の弾性率を有するべきである。例えば４インチ〜６インチの外径を有する要素を含む更に大きなフィルタエレメント１０において、内層５６は、好ましくは、１００ｐｓｉｄの圧力降下に耐えることができなければならない。最大で１５０ｐｓｉｄの圧力降下に耐えるために、内層５６は、好ましくは、少なくとも約１２ＭＰＳＩの弾性率を有するべきである。所望の強度特性を得るために、内層５６は、補強ストリップの複数の層を互いの上に積み重ねることによって形成されてもよい。
【００３４】
[0037]外層および内層５４，５６は、好ましくは、製造を容易にするために互いに結合されるが、注意深い製造により、外層および内層を互いに結合する必要はない。外層および内層５４，５６は、（１）２つの層間に貼り付けられる両面接着テープによって、（２）２つの層間に塗布されるホットメルト接着剤（ポリアミドホットメルトまたはＥＶＡホットメルト）によって、あるいは、（３）２つの層を超音波スポット溶着することによって互いに結合されることが好ましい。
【００３５】
[0038]図３に示されるように、包囲材５０は、内層５６の両縁部にホットメルト接着剤５８のビードを塗布することによってフィルタエレメント１０の外面に取り付けられてもよい。各縁部で、ホットメルト接着剤５８が多孔質外層５４および内層５６の縁部に流入し、それにより、内層からの任意の繊維移動を防止してもよい。
【００３６】
[0039]包囲材５０は、該包囲材がフィルタエレメント１０から解けるようになることを防止する態様で固定されることが好ましい。好ましい実施形態において、包囲材５０は、フィルタエレメント１０の周囲に、これら２つを互いに直接に取り付けることなく、包囲材５０の２つの端部６０のみをエンドキャップ４０に固定して、巻き付けられる。包囲材５０がエンドキャップ４０に取り付けられる前に、一般に図３に示されるように、包囲材５０の端部６０が斜めにカットされ、それにより、端部６０のほぼ全長がエンドキャップに結合されてもよい。
【００３７】
[0040]フィルタ複合体（すなわち、フィルタメディアおよび排出層）にプリーツが付けられて、フィルタ複合体が円筒形状に形成された後、円筒状のプリーツ型フィルタパックを形成するために、プリーツ型フィルタ複合体の長さ方向縁部が互いにシールされる。ホットメルト接着剤ビード５８が固化する前であって、エンドキャップで閉栓する前に、包囲材５０がフィルタパックの長さの周囲に螺旋状に巻き付けられてもよい。包囲材５０に印加される張力は、フィルタパックのプリーツ１２を押し潰すあるいは閉鎖することなくプリーツ１２の動きあるいはプリーツ１２間の包囲材５０の波状の動きを防止するのに十分でなければならない。フィルタパックは４２〜４４インチの長さに製造されてもよく、また、包囲材５０は、４２〜４４インチの全ての長さに対して適用されてもよい。その後、フィルタパックは、例えば、４０インチ、２０インチ、１３インチ、８インチ、または、４インチの所望の長さにカットされてもよい。
【００３８】
[0041]本発明によれば、外層５４が内層５６よりも幅広いことが好ましいのが分かる。したがって、包囲材５０の端部６０がエンドキャップ４０に結合される場合、外層５４は、外層５４よりも剛性が相対的に高い内層５６がエンドキャップ４０およびフィルタパックから分離することを防止するのに役立つ。また、外層５４の材料は、接着剤とフィルタエレメントを製造するのに用いられる埋め込み材料とに対して、内層５６を形成するために使用される材料よりも良好に結合されてもよい。内層５６で使用される材料よりも相対的に可撓性があり且つ一般に良好な取り扱い特性を有する幅広い外層５４は、内層５６の相対的な強度特性を維持しつつ、より良い取り扱いおよび性能を製造プロセス中に与えるとともに、内層５６とエンドキャップ４０およびフィルタパックとの間の分離を最小限に抑える。
【００３９】
[0042]また、幅広い外層５４は、包囲体の外周内で接着剤の広がりを維持するとともに、接着剤が包囲体外周の外側で広がる場合に起こり得る望ましくない散乱を最小限に抑える。螺旋状包囲材５０の隣り合う巻回部間に隙間５２が形成され、その隙間５２が内層５６の幅よりも大きくないことが好ましい。図４を参照すると、隣り合う螺旋状包囲材５０間の隙間５２の幅Ｘは、内側包囲体５６の幅Ｘと同じ大きさである。１つの実施形態では、多くの用途において約０．４インチの内層幅で十分であることが分かった。１つの好ましい実施形態において、外層５４は、内層５６の縁部から次の隣り合う内層の縁部までの全距離が約２Ｘとなるように、内層５４の約２倍の幅（２Ｘ）である。
【００４０】
[0043]フィルタパックと包囲材５０との組み合わせが所望の長さにカットされた後、フィルタエレメント１０を形成するために各フィルタパックがエンドキャップで閉栓される。エンドキャップ４０は、例えばエポキシまたはポリウレタンを含む埋め込み化合物あるいはホットメルト接着剤を使用して取り付けられてもよい。エンドキャップ４０が金属または高分子であってもよい。あるいは、高分子エンドキャップは、高分子エンドキャップの一部を溶融させてフィルタパックの端部／包囲体端部６０をエンドキャップ４０の溶融部内に挿入することにより、フィルタパックの端部／包囲体端部６０に取り付けられてもよい。いずれの場合にも、包囲材５０がエンドキャップ４０で適切にフィルタパックに結合されるようにするために、フィルタパックの端部／包囲体端部６０は、好ましくは少なくとも１インチの５００００分の１、より好ましくは１インチの約１０００００分の１だけ埋め込み化合物または溶融プラスチック中へ挿入されるべきことが好ましい。
【００４１】
[0044]包囲材５０を固定する他の方法は、包囲材がフィルタエレメント１０の周囲に巻回されるときに包囲材５０に塗布されるホットメルト接着剤などの結合剤によって包囲材をフィルタエレメント１０に取り付けることである。結合剤は、包囲材５０の縁部と平行にフィルタエレメント１０の周囲で螺旋形になる連続的または断続的なビードの形態を成して包囲材５０に塗布され得る。あるいは、包囲材５０が高分子材料から形成される場合、包囲材は、フィルタエレメント１０が回転されるにつれてフィルタエレメント１０の長さを下って移動するホットホイールによってフィルタエレメント１０に溶融結合されてもよい。包囲材５０をフィルタエレメント１０に対して直接に取り付けることができ、あるいは、包囲材５０の隣り合う巻回部間に重なり合いが存在する場合には、隣り合う巻回部を互いに直接に取り付けることができる。
【００４２】
[0045]この開示は、例示的であるように意図されており、包括的であるように意図されていない。開示は、多くの変形および代案を当業者に対して提案する。これらの変形および代案の全ては、本発明の範囲内および添付の特許請求の範囲内に含まれるように意図される。当該技術に精通する者は、本発明の範囲内および添付の特許請求の範囲内に含まれるように意図される本明細書中に記載される実施形態と同等の他の等価物を認識し得る。
【符号の説明】
【００４３】
８…フィルタ、１０…フィルタエレメント、１２…プリーツ、１２ａ…脚、１２ｂ…山、１２ｃ…谷部、１２ｄ…内面、１２ｅ…外面、１４…フィルタメディア、１６…上流側排出層、１８…下流側排出層、２０…コア、２１…開口、４０…エンドキャップ、３０…ケージ、５０…包囲材、５４…外層、５６…内層、５８…ホットメルト接着剤、６０…端部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
2016007605000001.pdf