フィルタカートリッジ構造、エアクリーナ及びエアクリーナシステム
【課題】改善された流体濾過構造体を提供する。
【解決手段】エアフィルタ構造300は、媒体ストリップを備え、媒体ストリップは、対面シートに固定された波形シートを備え、積層内で互いに固定された発泡入口および出口縦溝流路を形成する。媒体ストリップの反対側端部を固定しシールするための成形構造を有する、そのような積層された媒体を備える媒体パック構造であり、そのような媒体パック301を備えるフィルタカートリッジと、フィルタカートリッジを備えるエアクリーナとについて、組立ておよび使用方法及び、使用のシステム。
【解決手段】エアフィルタ構造300は、媒体ストリップを備え、媒体ストリップは、対面シートに固定された波形シートを備え、積層内で互いに固定された発泡入口および出口縦溝流路を形成する。媒体ストリップの反対側端部を固定しシールするための成形構造を有する、そのような積層された媒体を備える媒体パック構造であり、そのような媒体パック301を備えるフィルタカートリッジと、フィルタカートリッジを備えるエアクリーナとについて、組立ておよび使用方法及び、使用のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、気体の濾過に使用するためのフィルタ媒体に関する。本発明は特に、対面シートに固定された波形に加工された媒体シートを備え、媒体パック内に形成されたZ型フィルタ媒体を使用する、媒体パックに関する。より具体的には、本発明は、通常エアクリーナにおいて使用するための、保守可能なフィルタカートリッジ構造内の媒体パックとそれを含む物に関する。また、エアクリーナの、構造、組立ておよび使用方法、ならびに使用システムも記載される。
【背景技術】
【0002】
本発明は、米国以外の全ての国を指定国とする出願人である米国国内企業のドナルドソン社、ならびに、米国のみを指定国とする出願人であり全て米国国民であるGregory L.Reichter、Wayne R.W.Bishop、Benny Kevin Nelson、Darrel Wegner、Bruce Crenshaw、Vladimir Kladnitsky、Thomas G.Miller、Donald Raymond Mork、Kevin Schrage、Richard J.Osendorf、Bradley A.Kuempel、およびThomas John Lundgrenの名におけるPCT国際特許出願として、2005年8月4日に出願された。
【0003】
本仮出願は、その記載全体を参照として本発明に合体する8月6日出願の米国仮特許出願第60/599,686号の内容、およびそれに付加される情報を(多少の編集と共に)含む。
【0004】
本仮特許出願はまた、その記載全体を参照として本発明に合体する8月9日出願の米国仮特許出願第60/600,081号の内容、およびそれに付加される情報を(多少の編集と共に)含む。
【0005】
本仮特許出願はまた、その記載全体を参照として本発明に合体する8月18日出願の米国仮特許出願第60/602,721号の内容、およびそれに付加される情報を(多少の編集と共に)含む。
【0006】
空気など流体の流れは、その中に混入物を有する可能性がある。多くの例では、流体の流れから混入物の一部または全てを濾過することが望ましい。たとえば、原動機付きの車両または発電機器用の、エンジンへの空気流の流れ(たとえば燃焼空気)、ガスタービンシステムへのガス流、および様々な燃焼炉への空気流は、濾過されるべき粒子状の混入物を有する。そのようなシステムでは、選択された混入物が流体から除去される(または流体内でのその量が低減される)ことが好ましい。
【発明の概要】
【0007】
様々な流体濾過(空気または液体濾過)構造が、混入物除去のために開発されてきた。しかし、継続的な改善が求められている。
【0008】
本発明の一部によれば、エアフィルタカートリッジなど、好ましいフィルタカートリッジ内で使用可能な特徴部分が提供される。この特徴部分は、好ましいフィルタカートリッジを提供するために共に使用することができるが、いくつかの有利なカートリッジは、特徴部分のうちの選択されたもののみを使用するように構築することができる。さらに、構築および使用の方法が提供される。
【0009】
本発明の一態様では、エアフィルタカートリッジ内でまたはエアフィルタカートリッジとして使用される、好ましい媒体パックが提供される。媒体パックは、対向する流れ面および対向する側部を有する、積層されたZ型フィルタ構造を備える。対向する側部にて、積層されたストリップの端部が、成形された端部部片内に固定され、それによってシールされる。好ましくは、成形された端部部片は、成形されたポリウレタンを含む。また、定位置に成形されたシール構造も提供される。
【0010】
また、フィルタカートリッジをサービス構成要素として使用するエアクリーナ構造も説明される。
説明されるタイプの応用例のための、フィルタカートリッジ用の様々な好ましい特徴部分が示される。さらに、エアクリーナの変形形態、エアクリーナシステム、および使用環境の一例が、図示および説明される。また、組立て方法が、図示および説明される。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明による構造で使用可能なZ型フィルタ媒体の部分概略斜視図である。
【図2】図1に示す媒体の一部の拡大概略断面図である。
【図3】様々な波形に加工された媒体の定義の例を示す概略図である。
【図4】本発明による媒体を製作する工程の概略図である。
【図5】本発明による構造で使用可能な媒体縦溝流路のための任意の端部ダーツを示す断面図である。
【図6】ブロック状の積層されたZ型フィルタ媒体パックを作り出すためのステップを示す概略図である。
【図7】本発明によるフィルタカートリッジの概略側面図である。
【図8】図7のフィルタカートリッジの端面図である。
【図9】図7のフィルタカートリッジの上面図である。
【図10】図9の線A−Aに沿った断面図である。
【図11】本発明による代替フィルタカートリッジの概略斜視図である。
【図12】図11のフィルタカートリッジの上面図である。
【図13】図12の線A−Aに沿った側断面図である。
【図14】図12の線B−Bに沿った断面図である。
【図15】図11のフィルタカートリッジと共に使用可能なカートリッジ/カセットを示す概略上面図である。
【図16】図15の線B−Bに沿った断面図である。
【図17】図15の線A−Aに沿った断面図である。
【図18】カートリッジ/カセットの斜視図である。
【図19】エアクリーナの一部を示す部分概略断面図である。
【図20】本発明によるエアクリーナシステムをその内部で使用することができる小形トラックを示す図である。
【図21】小形トラックと共に使用可能なエアクリーナシステムを示す斜視図である。
【図22】図21によるエアクリーナシステムがその中に配置された、小形トラックのフード下のエンジン構成要素の一部を示す概略斜視図である。
【図23】フィルタカートリッジの挿入または取外しステップ中の図21のエアクリーナシステムを示す分解斜視図である。
【図24】本発明による原理を用いるエアクリーナ構造の斜視図である。
【図25】図24のエアクリーナ構造の側面図である。
【図26】図24および図25のエアクリーナ構造の上面図である。
【図27】図26の線27−27に沿った断面図である。
【図28】図26の線28−28に沿った断面図である。
【図29】図28の一部を示す部分拡大図である。
【図30】図24のエアクリーナの分解斜視図である。
【図31】図24のエアクリーナの代替分解斜視図である。
【図32】図27の一部を示す部分拡大図である。
【図33】図27の一部を示す部分拡大図である。
【図34】図24のエアクリーナの本体構成要素の斜視図である。
【図35】図34の構成要素の上面図である。
【図36】図35の線36−36に沿った断面図である。
【図37】図36の一部を示す拡大図である。
【図38】図35の線38−38に沿った断面図である。
【図39】図38の一部を示す部分拡大図である。
【図40】図24のエアクリーナのカバー構成要素の斜視図である。
【図41】図40のカバー構成要素の上面図である。
【図42】図41の線42−42に沿った断面図である。
【図43】図42の一部を示す部分拡大図である。
【図44】図41の線44−44に沿った断面図である。
【図45】図24のエアクリーナ内で使用可能なフィルタカートリッジの斜視図である。
【図46】図45のカートリッジの上面図である。
【図47】図46の線47−47に沿った断面図である。
【図48】図46の線48−48に沿った断面図である。
【図49】図48の一部を示す部分拡大図である。
【図50】異なるエアクリーナアセンブリの斜視図である。
【図51】図50のエアクリーナアセンブリの上面図である。
【図52】図51の線52−52に沿った断面線である。
【図53】図51の線53−53に沿った断面図である。
【図54】図53の一部を示す部分拡大図である。
【図55】図50のエアクリーナ内で使用可能なフィルタカートリッジの斜視図である。
【図56】図55のフィルタカートリッジの上面図である。
【図57】図56の線57−57に沿った断面図である。
【図58】図56の線58−58に沿った断面図である。
【図59】たとえば図45に示す一般的なタイプの媒体パックなど媒体パック上に、成形側部パネルを形成するために使用可能な型構造の上面図である。
【図59A】図59の型構造の斜視図である。
【図60】図59の線60−60に沿った断面図である。
【図61】図59の線61−61に沿った断面図である。
【図62】図59の型構造内に配置された媒体パックを示し、図61と類似する図で型を示す断面図である。
【図63】第2の対向する側部パネルを成形するために、上下逆にされ、図59による型構造内に配置された、図62の構造に関して行われる工程ステップによりもたらされる媒体パックを示す図である。
【図64】側部パネルによって覆われていない側部に向かって方向付けられた、図63による製造ステップ後の媒体パックを示す側面図である。
【図65】成形された側部パネルをその上に有する側部に向かって方向付けられた、図64の媒体パックを示す側面図である。
【図66】媒体パックのハウジングシールリングの形成のために第1の型部片内に配置された、図64および図65による媒体パックの概略側面図である。
【図67】図66の構造の上面図である。
【図68】成形操作のために第2の型部片が第1の型部片内に配置された、図66と類似の図である。
【図69】図68に示すものに対する代替成形操作を示す概略図である。
【図70】図55のフィルタカートリッジとほぼ一致するフィルタカートリッジの、側部パネルおよびシール部を形成するために使用可能な型構造の上面図である。
【図71】媒体パックがその中に配置された状態で型部片を示す、図70の線71−71に沿った断面図である。
【図72】媒体パックがその中に配置された型部片を示す、図70の線72−72に沿った断面図である。
【図73】図72および図73のステップによりもたらされ、成形操作のために上下逆にされその中に置かれる媒体パックを有する、図70による型構造を示す概略図であり、型の中に置かれた媒体パックを図71の断面図の視点から示す。
【図74】図55のフィルタカートリッジの一部を形成するために使用可能な型構成要素を示す斜視図である。
【図75】図74の型構成要素の上面図である。
【図76】図75の線76−76に沿った断面図である。
【図77】図75の線77−77に沿った断面図である。
【図78】図76の断面図との類似の視点から見た、成形された部をその上に有する媒体パックを製造ステップ中に型内に配置された状態で概略的に示す、図75の型構造の断面図である。
【図79】図55に示すものと類似の特徴部分を有するフィルタカートリッジを形成するための代替構造として使用可能な型構造を示す概略的断面図である。
【図80】媒体パックがその中に配置された、図79の型構造の型底部を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
いくつかの寸法が(mmおよび時々インチで)、いくつかの図面で例として提供される。代替サイズが可能である。
【0013】
I.Z型フィルタ媒体構造の概要
縦溝流路が形成されたフィルタ媒体は、流体フィルタ構造を種々の方法で提供するために使用することができる。良く知られた1つの方法は、Z型フィルタ構造である。本明細書で使用する用語「Z型フィルタ構造(z-filter construction)」は、波形に加工されたか、折り曲げられたか、または別の方法で形成されたフィルタの個々の縦溝流路(flute)が、媒体を通過する流体の流れの長手方向に通常は平行で入口および出口のフィルタの縦溝流路の組を定めるために使用されるフィルタ構造を指すことを意味し、流体は媒体の対向する流入端部および流出端部(または流れ面)の間で縦溝流路の長手方向に沿って流れる。Z型フィルタ媒体のいくつかの例が米国特許第5,820,646号、同5,772,883号、同5,902,364号、同5,792,247号、同5,895,574号、同6,210,469号、同6,190,432号、同6,350,296号、同6,179,890号、同6,235,195号、米国意匠第399,944号、同第428,128号、同第396,098号、同第398,046号および同第437,401号に記載されているおり、参照によりこれら15の各文献を本出願に合体する。
【0014】
一つのタイプのZ型フィルタ媒体は、媒体構造を形成するために、互いに結合される2つの特定の媒体部品を使用する。2つの部品とは、(1)縦溝流路が形成された(通常、波形に加工された)媒体シートと(2)対面する媒体シートである。対面する媒体シートは通常、波形に加工されていないが、例えば、2004年2月11日に出願され参照として本明細書に合体される米国仮特許出願第60/543,804号に記述されるように、例えば縦溝流路の方向に対して垂直に波形が形成されてもよい。
【0015】
縦溝流路が形成された(通常、波形に加工された)媒体シートと対面する媒体シートとは、平行な入口および出口縦溝流路を有する媒体を定めるために合わせて使用される。いくつかの例では、縦溝流路が形成されたシートと対面シートとは互いに固定された後に、コイル状に巻き付けられてZ型フィルタ媒体構造を形成する。このような構造は、例えば、参照として本明細書に合体される米国特許第6,235,195号と同6,179,890号に記述されている。その他のいくつかの構造では、対面する媒体に固定された波形に加工された媒体のコイル状に巻き付けられていない部分がフィルタ構造を形成するために互いに積層される。この構造の例は、参照として本明細書に合体される米国特許第5,820,646号の図11を参照して記述されている。
【0016】
媒体内の構造を指すために本明細書で使用される用語「波形に加工された(corrugated)」は、2本の波形ロールの間、すなわち、2本の波形ロールの間のニップまたはバイト内に媒体を通過させることで結果的に得られる縦溝流路の構造を指すことを意味しており、その波形ロールのそれぞれは、結果として媒体中に波形作用を起こさせるのに適切な表面の特性を有する。用語「波形」は、波形ロールの間のバイト内へ媒体を通過させる工程を含まない技術によって形成される縦溝流路を指すことを意味しない。しかしながら、用語「波形に加工された」は、波形を形成した後に、例えば2004年1月22日に国際公開され本明細書に参照として合体されるPCT国際出願WO2004/007054号に記述されるような折りまげ技術によって、媒体が更に修正または変形される場合にも適用されることを意味する。
【0017】
波形に加工された媒体は、縦溝流路が形成された媒体の1つの特定の形態である。縦溝流路が形成された媒体は、媒体を横切って延びる個々の縦溝流路(例えば、波形加工形または折り曲げによって形成される)を有する媒体である。
【0018】
Z型フィルタ媒体を使用する点検整備可能なフィルタエレメントまたはフィルタカートリッジ構造は、「真っ直ぐに流れる構造(straight through flow configuration)」またはこの変種として呼ばれる。一般にこの文脈で意味されることは、点検整備可能なフィルタエレメントが一般に流入端部(または面)と反対の流出端部(または面)とを有し、流れがフィルタカートリッジにほぼ同一のまっすぐに流れる方向で流入および流出することである。また、この文脈で用語「点検整備可能」は、フィルタカートリッジを含む媒体が対応する流体(例えば空気)クリーナから定期的に取り外されて取り替えられる媒体を収容するフィルタカートリッジに言及することを意味する。いくつかの例では、それぞれの流入端部と流出端部はそれぞれ、ほぼ平たんまたは平面となり、その2つは互いに平行である。しかしながら、これからの変形、例えば非平面の面も可能である。
【0019】
真っ直ぐに流れる構造(特にコイル状に巻かれた媒体パックの場合)は、例えば、一般に流れが点検整備可能なカートリッジを通過するときにカートリッジの内側で旋回するような、参照として本明細書に合体される米国特許第6,039,778号に示されるタイプの円筒状のひだ付きフィルタカートリッジなどの点検整備可能なカートリッジと対照的である。すなわち特許第6,039,778号のフィルタでは、流れは円筒状の側面を通って円筒状のフィルタカートリッジの内部に入り、次に旋回して端面(前進の流れシステムによる)を通って外に流れる。このような逆流システムの一例が、本明細書に参照として合体される米国特許第5,613,992号に記載されている。
【0020】
本明細書で使用される用語「Z型媒体構造(z-filter media construction)」とその変形例は、それだけで、入口および出口の縦溝流路を定めることが可能になるように適切なシールで対面シート媒体に固定された、波形に加工されたまたは他の方法で縦溝流路を形成された媒体のウェブか、または、そのような媒体から入口および出口の縦溝流路の三次元的ネットワークを形成したまたは構成した媒体パック(media pack)か、および/または、そのような媒体パックを含むフィルタカートリッジまたは構造のいずれかまたはその全てを指すことを意味する。
【0021】
図1は、Z型フィルタ媒体で使用可能な媒体1を図示している。媒体1は波形に加工されたシート(波形シート)と対面するシート(対面シート)4とから形成される。
【0022】
一般に、図1の波形シート3は、本明細書で縦溝流路または波形7の規則的な、曲げられた、波形パターンを備えるものとして特徴づけられる。この文脈で用語「波形パターン(wave pattern)」は、谷7bと尾根7aとが交互にくる縦溝流路または波形に加工されたパターンを指すことを意味する。この文脈で用語「規則的(regular)」は、谷と尾根(7b,7a)の組がほぼ同じ繰りかえしの波形(または、縦溝流路)形状とサイズで交互に形成されることを指すことを意味する。また、一般に規則的な構造において、各谷7bは、実質的に各尾根7aの逆形状である。このように用語「規則的」は、波形(または縦溝流路)のパターンが、縦溝流路の長手方向の少なくとも70%にわたって波形の形状とサイズの実質的な変更なしで、繰り返えす各組(隣接した谷と尾根を有する)をもつ谷と尾根を有することを意味する。この文脈で用語「実質的」は、媒体シート3が可撓性であることから生じる小さな変動ではなく、波形に加工されたあるいは縦溝流路が形成されたシートを作成するために使用されるプロセスまたは形態における違いの結果としての変更を指す。繰り返えしパターンの特徴に関して、いかなる所与のフィルタ構造において等しい数の谷と尾根とが必ずしも存在することを意味しない。例えば、媒体1は、谷と尾根を含む1組の間で、あるいは、部分的に谷と尾根を含む1組にそって、終端とすることができる。例えば、図1で断片的に描写される媒体1は、8個の完全な尾根7aと7個の完全な谷7bとを備える。また、対向する縦溝流路の端部(谷と尾根の端部)は、互いに異なり得る。このような端部の変動は、この定義において特に述べない限り無視される。すなわち、縦溝流路の端部における変動は上記の定義によって保護されることが意図される。
【0023】
波形の「曲げられた(curved)」波形パターンの特徴を述べた文脈において、用語「曲げられた」は、媒体に提供される、折り曲げられたあるいは折り目を付けられた形状の結果ではない、むしろ各尾根の頂部7aと各谷の底部7bは、半曲の曲線にそって形成される波形パターンを指すことを意味する。このようなZ型フィルタ媒体の通常の半径は少なくとも0.25mmであり、通常は多くて3mmであろう。
【0024】
図1に描かれた波形シート3の特定の規則的な、曲げられた、波形パターンの更なる特徴は、各谷と隣接する各尾根の間のほぼ中点30が、縦溝流路7の長さに概ね沿って、曲率が反転する遷移領域に配置されていることである。たとえば、図1の裏側すなわち面3aを見ると、谷7bは凹形の領域であり、尾根7aは凸形の領域である。もちろん前側すなわち面3bに向かってみると、側3bの谷は尾根を形成し、面3aの尾根7aは谷を形成する。いくつかの例では、領域30は、点の代わりに、部分30の端部で曲率が反転する直線部分30であってもよい。
【0025】
図1に示される特定の規則的な、曲げられた、波形パターンの波形シート3の特徴は、個々の波形が概ね直線的であることである。この文脈で、「直線的」とは、端部8と端部9間の長さの少なくとも70%、通常は少なくとも80%で、尾根7aと谷7bの横断面形状が実質的に変化しないことを意味する。図1で示される波形パターンに関する用語「直線的」は、参照として本明細書に合体される2003年6月12日に公開された国際公開第WO 97/40918号および第WO 03/47722号の図1に記述された波形に加工された媒体のテーパ状の縦溝流路のパターンと区別する。例えば、国際公開第WO 97/40918号の図1に図示されたテーパ状縦溝流路は曲げられた波形パターンではあるが、この用語が本明細書で使用されているような「規則的な」パターンあるいは直線的な縦溝流路のパターンではない。
【0026】
上記参照したように本明細書の図1を参照すると、媒体1は第1の端部8と対向する第2の端部9を有する。媒体1がコイル状に巻かれて媒体パック(media pack)を形成するときに、通常、第2端部9は媒体パックの入口端部を形成し、第1端部8は媒体パックの出口端部を形成するが、入口と出口を逆にする構造も可能となる。
【0027】
端部8に隣接して、波形シート3と対面シート4とを互いにシールするために、密封材ビーズ(sealant bead)10あるいは他のシール構造が供給される。密封材ビーズ10は、時として「単一フェーサ(single facer)」ビーズと呼ばれる、というのは、密封材ビーズが波形シート3と対面シート4の間のビーズであり、単一フェーサまたは媒体ストリップ(media strip)1を形成するために使用されるからである。密封材ビーズ10は、端部8に隣接する、空気通路である縦溝流路11をそれぞれ閉じてシールする。
【0028】
端部9に隣接して密封材ビーズ14あるいは他の密封材の構成が供給される。密封材ビーズ14は、通常、その中を未濾過の流体が通過しないように端部9に隣接する縦溝流路15を閉じる。密封材ビーズ14は、通常、媒体1では帯状物として適用され、積層中に互いに固定される。このため密封材ビーズ14は、対面シート4の裏面17と、次の隣接する波形シート3の側面18との間でシールを形成する。媒体ストリップ1がコイル状に巻き付けられる代わりに、帯状に切断されて積層される場合には、密封材ビーズ14は、時として「積層用ビーズ」と呼ばれる。(密封材ビーズ14がコイル状に巻かれた構造で使用される場合には、本明細書では図示しないが、「巻付用ビーズ」と呼ばれる。)
【0029】
図1を参照すると、媒体1が、例えば積層により媒体パックに一旦組み込められると、媒体1は以下のように動作し得る。最初に、矢印12の方向の空気は、端部9に隣接する、開いた縦溝流路11に入る。密封材ビーズ10により端部8は閉じているので、空気は、矢印13で示される方向に媒体を通過する。次に、空気は、媒体パックの端部8に隣接した縦溝流路15の開いた端部15aを通る通路によって媒体パックから外に出る。もちろん、上記と逆方向の空気流とすることもできる。
【0030】
本明細書の図1に示された特定の構造に対し、平行な波形7a、7bは、端部8から端部9まで、通常、真っ直ぐに完全に媒体を横切る。真っ直ぐな縦溝流路または波形を選択された位置、特に端部で、変形させるまたは折り曲げることができる。この縦溝流路の端部を閉じるための変更は、通常、上記の「規則的」、「曲げられた」、「波形パターン」の定義から外れる。
【0031】
真っ直ぐで、規則的な、曲げられた波形パターンの波形の形状を用いないZ形フィルタ媒体構造が知られている。例えば、山田他による米国特許第5,562,825号には、狭いV字形(曲げられた複数の側面を有する)の出口縦溝流路に隣接する幾分か半円形状(断面で)の入口縦溝流路を使用する波形パターンが図示されている(米国特許第5,562,825号の図1、図3参照)。また、松本他による米国特許第5,049,326号には、1枚の半円形状のシートを別の半円形状のシートに取り付けることにより定められ、結果的に得られる平行で直線的な縦溝流路の間に平たんな領域を備える円形(横断面が)または管状の縦溝流路が当該第5,049,326号の図2示されている。石井他による米国特許第4,925,561号(図1)では、四角形の横断面を有するように折り曲げられて、長手方向に沿ってテーパ状となっている縦溝流路が記載されている。国際公開第WO 97/40918号(図1)では、曲げられた波形パターン(隣接する、曲げられた凸部と凹部の谷)を有するが、長さ方向にそってテーパ状となっている(従って真っ直ぐではない)平行な波形のひだが図示されている。また国際公開第WO 97/40918号では、曲げられた波形パターンを有するが、異なるサイズの尾根と谷のサイズを備えた縦溝流路が図示されている。
【0032】
一般に、フィルタ媒体は比較的柔軟な材料、通常、樹脂を含み、時には付加材料とともに処理されている(セルロース繊維、合成繊維または両方の)不織布繊維質材料である。したがって、フィルタ媒体は、容認できない媒体の損傷無しに、種々の波形に加工されパターンに一致させるまたは構成することができる。また更に、フィルタ媒体は容認できない媒体の損傷なしに、使用のためにコイル状に巻かれるあるいは他の構造に容易にすることができる。もちろんフィルタ媒体は、使用中に、要求された波形パターンに加工された構造を維持するような性質となりえる。
【0033】
波形形成工程では、非弾性変形が媒体に生じる。これによって、媒体が元の形状に戻ることが防げる。しかしながら、この工程で張力が解放されると、縦溝流路あるいは波形のひだは、伸び部分と曲がり部分の少なくとも一部の回復が起こる、スプリングバックを起こしやすい。対面シートは、この波形加工されたシートにおけるスプリングバックを禁じるるために、時には縦溝流路が形成されたシートに接合されることがある。
【0034】
また、通常、媒体は樹脂を含む。波形形成工程で、媒体は樹脂のガラス転移点以上の温度に加熱され得る。樹脂が次に冷却されると、樹脂は縦溝流路の形状を維持するように作用する。
【0035】
波形シート3、対面シート4またはその両方の媒体は、例えば、参照として本明細書に合体される米国特許第6,673,136号に記載されているような、その一側面または両側面上に、微細な繊維材料を提供することができる。
【0036】
Z型フィルタ構造に関する問題は、個々の縦溝流路端部をいかに閉じるかである。代替物は可能であるが、通常、密封材か接着剤が端部をシールするために提供される。上記の記載から明らかなように、特にテーパ状の縦溝流路ではなく直線的な縦溝流路を使用する典型的なZ型フィルタ媒体において、上流側端部と下流側端部の両方で、大きい密封材の表面積(および体積)が必要となる。これらの位置での高品質のシールは、結果として生じる媒体構造の適切な動作にとってかなり重要である。しかし大きなシール材の体積および面積はこの点で問題となる。
【0037】
次に、図2に着目すると、規則的に、曲げられた、波形パターンの波形シート43と、波形に加工されていない(面)流れシート44とを使用するZ型フィルタ媒体構造40が示されている。点50と点51の間の距離D1は、所与の波形の縦溝流路53の下にある領域52の対面する媒体44の範囲を定める。同じ距離1上の波形に加工された縦溝流路53のためのアーチ形の媒体の長さD2は、波形に加工された縦溝流路53により、当然D1より長い。縦溝流路が形成されたフィルタの応用において使用される通常の規則的な形状の媒体では、点50と51と間の媒体53の直線長さD2は、一般にD1の少なくとも1.2倍である。通常ではD2は、D1の1.2〜2.0倍の範囲内になる。空気フィルタのための1つの特別の便利な構造では、D2がD1の約1.25〜1.35倍である構成を有する。そのような媒体は、例えば、ドナルドソン社のPowercore(登録商標)のZフィルタ構造において商業的に使用されている。ここで比D2/D1は、時として波形に形成された媒体の縦溝流路/平坦部の比率または媒体の引きしぼり(media draw)として特徴付けられる。
【0038】
段ボール業界では、様々な規格の縦溝流路が定められている。例えば規格Eの縦溝流路、規格Xの縦溝流路、規格Bの縦溝流路、規格Cの縦溝流路、および規格Aの縦溝流路など。添付の図3は、以下の表Aとの組み合わせで、これらの縦溝流路の定義を提供する。
【0039】
本特許の譲受人であるドナルドソン株式会社(DCI)社は、様々なZフィルタ構造内における規格Aと規格Bの縦溝流路の変形を使用してきた。これらの縦溝流路もまた、表Aおよび図3で定められる。
【0040】
【表1】
【0041】
もちろん、段ボール箱業界からのその他の規格の縦溝流路の定義が知られている。
【0042】
一般に、段ボール箱業界からの規格の縦溝流路の構造は、波形に加工された媒体のための波形形状またはほぼ波形形状を定めるために使用することができる。DCI縦溝流路AおよびDCI縦溝流路Bと、段ボール業界の規格縦溝流路Aおよび規格縦溝流路Bとの間の上記比較は、いくつかの使いやすい変動を示している。
【0043】
II.縦溝流路が形成された媒体を使用する積層された媒体構造の製造の概要
図1のストリップ1に相当する媒体ストリップを製作するための、製造工程の一例を図4に示す。通常、対面シート64、および縦溝流路68を有する縦溝流路が形成された(波形に加工された)シート66が互いに組み合わされて、接着ビーズが70にてそれらの間に配置された媒体ウェブ69を形成する。接着ビーズ70は、図1の単一フェーサビーズ10を形成する。ウェブ中央部に配置される中央ダーツ部72を形成するために、任意のダーツ付け工程が、ステーション71で行われる。Zフィルタ濾材またはZ濾材ストリップ74は、波形および対向シートの間に延びる密封材(単一フェーサビーズ)のストリップを備える端部をそれぞれ有する、Z型フィルタ媒体74の2つの部片76、77を作り出すために、75にてビーズ70に沿って切断しまたは切込みを入れることができる。当然、任意のダーツ付け工程が用いられる場合、密封材(単一フェーサビーズ)のストリップを備える端部はまた、この位置でダーツが付けられる1組の縦溝流路を有する。次いでストリップまたは部片76、77を、図6に関連付けて以下で説明するように積層するために、横断して切断することができる。
【0044】
図4に関して特徴付けられるようなプロセスを行う技術は、2004年1月22日に国際公開され参照として本明細書に合体するPCT国際出願WO04/007054号に記載されている。
【0045】
さらに図4を参照すると、Z型フィルタ媒体74がダーツ付けステーション71によって設けられる前に、Z型フィルタ媒体媒体74が形成されなければならない。図4に示す概略図では、これは、1対の波形ローラ94、95に媒体92の平坦なシートを通過させることによって行われる。図4に示す概略図では、媒体92の平坦なシートは、ロール96から巻き出され、テンションローラ98に巻き回され、次いで波形ローラ94、95の間のニップまたはバイト102を通される。波形ローラ94、95は、平坦なシート92がニップ102を通過した後にほぼ所望の形状の波形を与える、歯104を有する。ニップ102を通過した後、平坦なシート92は、波形に加工され、66にて波形に加工されたシート(波形シート)と呼ばれる。次いで波形シート66は、対面シート64に固定される。(波形加工工程はいくつかの例で、媒体を加熱することを伴う。)
【0046】
図4をさらに参照すると、工程はまた、ダーツ付け工程ステーションへと経由する対面シート64を示す。対面シート64は、ロール106上に保管されて示され、次いで波形シート66へと送られてZ型フィルタ媒体74を形成する。波形シート66および対面シート64は、接着材またはその他の手段によって(たとえば音波溶接によって)互いに固定される。
【0047】
図4を参照すると、波形シート66と対面シート64とを互いに固定するために使用される接着ライン70が密封材ビーズとして示される。あるいは、対向するビーズを形成するための密封材ビーズは、70aとして示すように適用することができる。密封材が70aにて適用される場合、密封材ビーズ70aを受け入れるために、波形ローラ95内、場合によっては波形ローラ94、95内の両方に間隙を設けることが望ましい。
【0048】
波形に加工された媒体に設けられる波形のタイプは、選択することができ、波形ローラ94、95の波形または波形の歯によって決定される。1つの好ましい波形パターンは、上記で定義されたような直線的な縦溝流路の、規則的に曲げられた波形パターンの波形となる。使用される典型的な規則的に曲げられた波パターンは、波形に加工されたパターン内の、上記で定義されるような距離D2が、上記で定義されるような距離D1の少なくとも1.2倍のものとなる。1つの好ましい応用例では、通常、D2=1.25−1.35×D1である。いくつかの例ではこの技術を、たとえば直線的な縦溝流路を使用しないものなど、「規則的」でない曲げられた波形パターンに適合させることができる。
【0049】
説明したように、図4に示す工程は、中央ダーツ部72を作り出すために使用することができる。図5は、ダーツを付け切込みを入れた後の、縦溝流路68のうちの1つの断面を示す。
【0050】
4つのしわ121a、121b、121c、121dを備えるダーツを付けられた縦溝流路120を形成するための、折曲げ構造118を見ることができる。折曲げ構造118は、対面シート64に固定された、平坦な第1の層または部分122を備える。第1の層または部分122に対して押し付けられた、第2の層または部分124を示す。この第2の層または部分124は、好ましくは、第1の層または部分122の、折曲がった対向する外側端部126、127から形成される。
【0051】
さらに図5を参照すると、2つの折目またはしわ121a、121bは、ここでは全体的に、「上方の、内側に方向付けられた」折目またはしわと呼ばれる。「上方の」という用語はこの文脈で、折目120を図5の向きで見た場合に、折目120全体の上方部分にしわが載ることを示すことが意図される。「内側に方向付けられた」という用語は、各しわ121a、121bの折曲げ線またはしわの線が、他方に向かって方向付けられることを指すことが意図される。
【0052】
図5では、しわ121c、121dが、ここでは全体的に、「下方の、外側に方向付けられた」しわと呼ばれる。「下方の」という用語はこの文脈で、しわ121c、121dが、図5の向きのしわ121a、121bのように頂部には配置されていないことを指す。「外側に方向付けられる」という用語は、しわ121cおよび121dの折曲げ線が、互いから背いて方向付けられることを示すことが意図される。
【0053】
本明細書で使用される「上方」および「下方」という用語は、具体的には、図5の向きから見たときの折目120を指すことが意図される。すなわちそれらは、それと異なり折目120を使用するために実際の製品内で向きを決めるときの方向を示すものではない。
【0054】
図5のこれらの特徴および再検討によって、本発明の図5による好ましい規則的な折曲げ構造118は、少なくとも2つの「上方の、内側に方向付けられたしわ」を備えるものであることを理解することができる。これらの内側に方向付けられたしわは、独特であり、折曲げが隣接する縦溝流路上に大幅に侵入しない全体的な構造を設けることを助ける。
【0055】
第2の層または部分124に対して押し付けられた、第3の層または部分128も見ることができる。第3の層または部分128は、第3の層128の対向する内側端部130、131から折り曲げることによって形成される。
【0056】
折曲げ構造118を見る別の方法は、波形シート66の交互の尾根および谷のジオメトリを参照することである。第1の層または部分122は、反転された尾根から形成される。第2の層または部分124は、反転された尾根に向かって折り曲げられ、好ましい構造ではそれに対して折曲げられる、(尾根を反転させた後の)二重の峰に相当する。
【0057】
図5に関連して説明した任意のダーツを好ましいやり方で形成する技術が、参照により本明細書に合体するPCT国際出願WO04/007054に記載されている。媒体を扱うその他の技術が、参照により本明細書に合体する、2004年3月17日出願のPCT国際出願PCT/US2004/07927号に記載されている。
【0058】
本明細書に記載される技術は、コイル状に巻くことによって形成されるのではなく単一フェーサの複数のストリップから形成される構造によってもたらされる、媒体パックの使用によく適合する。
【0059】
媒体パックの対向する流れ端部または流れ面には、様々な定義を与えることができる。多くの構造では、端部は一般に平坦であり、互いに垂直である。
【0060】
縦溝流路シール部(単一フェーサビーズ、巻きビーズまたは積層用ビーズ)は、様々な材料から形成することができる。引用され合体される参考文献の様々なものにおいて、ホットメルトまたはポリウレタンシールが、様々な応用例に可能であるとして記載されている。これらは、本明細書に記載される応用例に使用可能である。
【0061】
図6に、Z型フィルタ媒体のストリップからZ型フィルタ媒体パックを形成するステップを概略的に示す。図6を参照すると、ストリップ200に類似のストリップ202が積層201に加えられた、ストリップ200を示している。ストリップ200は、図4のストリップ76、77のいずれかから切断することができる。図6の205で、ストリップ200、202に相当する各層の間の、単一フェーサビーズまたはシール部と反対側の端部にて、積層用ビーズ206の適用が示される。図6では、各層が積層の頂部に加えられる。あるいはそのような層を、底部に加えることができる。
【0062】
また、いくつかの代替工程手法では、密封材ビーズ206は、各単一フェーサストリップの縦溝流路が形成されたシート(波形に加工された)側と対向して、各ストリップの下面(すなわち対面シート側)に加えることができる。
【0063】
図6を参照すると、各ストリップ200、202は、前端部(front?edge)207および後端部(rear?edge)208、および対向する側端部(side?edge)209a、209b
を有する。各ストリップ200、202を含む、波形シート/対面シートの組合せの入口および出口縦溝流路は、一般に前端部207、後端部208の間に延び、側端部209a、209bと平行である。側端部209a、209bは、媒体ストリップ200の後端部および先端部(tail?and?lead?ends)と呼ばれることがある。
【0064】
媒体パック201が形成されている図6をさらに参照すると、対向する流れ面が210、211にて示される。濾過時に、面210、211のどちらを入口端面にし、どちらを出口端面にするかは、選択することができる。いくつかの例では、積層用ビーズ206は、好ましくは、上流または入口面211付近に配置することができる。流れ面210、211は、対向する側面220、221の間を延びる。
【0065】
図6で形成される積層された媒体パック201は、本明細書で「ブロック状の」積層された媒体パックと呼ばれることがある。「ブロック状の」という用語はこの文脈で、この構造が、全ての面が全ての隣接する壁面に対して90°となる、長方形のブロックへと形成されることを示す。参照により本明細書に合体する、2004年6月14日出願の米国仮特許出願第60/579,754号に記載されるような代替構造が可能である。代替構造の一例は、各積層された媒体パック構造の断面が長方形(または直角四辺形)断面を有するのではなく、少なくとも1つの断面が、傾いた平行四辺形断面であるものとなることがある。そのような平行四辺形では、対向する辺は互いに平行であるが、隣接する辺は直角に交わらず、90°以外の規定された角度で交わる。
【0066】
積層を形成する際に各シートが、隣接するシートに対してどのように位置決めされるかに応じて、さらに別の積層形状が可能である。
【0067】
いくつかの例では、図示の媒体パック201は、いずれかの断面が平行四辺形形状を有する、すなわち2つの対向する側面のいずれかが互いにほぼ平行に延びるものとして参照される。
【0068】
図6に示す、ブロック状の積層構造が、従来技術の、参照により本明細書に合体する米国特許第5,820,646号に記載されていることに留意されたい。積層構造が、2003年3月25日出願の米国特許第5,772,883号、同第5,792,247号、米国仮特許出願第60/457,255号、および2003年12月8日出願の米国特許第10/731,564号に記載されていることにも留意されたい。前記4つは全て、参照により本明細書に合体する。米国特許第10/731,504号の図6の積層構造は、傾斜したまたは傾いた平行四辺形積層構造であることを留意されたい。
【0069】
当然、記載された方法は単なる例示に過ぎない。使用可能なZ型フィルタ媒体パックは、別のやり方で形成することができる。
【0070】
III.図7〜図10の第1のフィルタカートリッジ
上記の概括的な説明による媒体パックを使用するフィルタカートリッジを記載する、図7に注目する。図7を参照すると、(長方形または直角(垂直)平行四辺形の)ブロック状の積層された媒体パック301を備えるフィルタカートリッジが、300で示されている。媒体パック201の両端をシールするために、側部パネル302、303が配置されている。これらのパネルは、一般に、2004年6月14日出願の米国仮特許出願第60/579,754号の記述に従って製作することができる。
【0071】
より詳細には、また図6を参照すると、各単一フェーサストリップ200(互いに固定された波形シートおよび対面シートの区画を含む)は、先端部209bおよび後端部209aを有する。これらの端部は、単一フェーサの連続的なストリップを、媒体パックの積層を形成するために使用される個々のシートに切断することにより得られる。先端および後端は、シールして閉じられる必要がある。図19の構造では、このシールは、側部パネル302、303によって行われる。
【0072】
以下で説明するような好ましい構造では、パネル302、303は、単一フェーサストリップの先端および後端を媒体パック内でシールするために、媒体パックに直接成形される。この文脈での「・・・に直接成形される」とは、側部パネル内にプリフォームがあるのではなく、側部パネルが定位置で媒体パック上に形成され、それに接合されることを意味する。これは、たとえばポッティング材料によって媒体パックに取り付けられる、予備成形により成形された側部部片とは異なる。
【0073】
媒体パック301は、対向する流れ面305、306を有する。使用時は、空気が、媒体パック301内を流れ面305、306の一方から他方へと流れる。流れの方向は通常、使用するシステム用に選択することができる。媒体パック301は、流れ面305を出口流れ面として配置されることが多いが、代替形態も可能である。
【0074】
流れ面305に隣接するがそこから流れ面306の方へと離隔して、周辺シールリング310が設けられる。図示される特定のシールリング310は軸方向締付けシールリングであるが、代替形態が可能である。本明細書でシールリング310は、使用のためにフィルタカートリッジ300がエアクリーナ内に配置されるときに、ハウジング構造要素と共にシール部を形成するためにフィルタカートリッジ300内の望ましい位置に配置されるシール部材であるので、ハウジングシール構造と呼ばれることがある。
【0075】
図7のフィルタカートリッジ300は、(a)媒体パック301を設け、(b)別個の成形操作でパネル302、303をそこに成形し、最後に締付け(ハウジング)シール構造310を、3ショット成形工程でそこに成形することによって製作することができる。たとえば単一ショット成形を準備し使用することができるなど、代替方法が可能である。
【0076】
必要に応じて、媒体パックの表面312を覆って、保護シートまたはパネルを設けることができ、また媒体パック201の対向する面または表面を覆って、第2の保護シートを設けることができる。そのようなパネルは、厚紙、プラスチックシートなど、様々な材料で形成することができる。そのようなパネルは、パネル302、303が成形されるときに、媒体パック301に接触して配置することによって、定位置に固定することができる。
【0077】
図示のような典型的なカートリッジ300では、カートリッジ312、および媒体パック301の反対側の表面は、少なくとも50%、通常少なくとも70%が、成形材料で覆われない。いくつかの成形された材料は、それを覆い、ハウジングシール部310と結合して配置される。ただし、対向する成形パネル302、303の部分は、部分的に側部312(および反対側)を覆って延びることができる。しかし、一般的に、また好ましい構造では、媒体パック内の、表面312と対向表面とに相当する1対の表面は、少なくとも50%、通常少なくとも70%が、媒体パック301に直接成形される成形材料によって覆われない。「直接成形される」とはこの文脈または本明細書中のその他の文脈において、定義された部分が成形操作によって形成され、型内に媒体パックの識別される部分を有し、樹脂が少なくとも部分的に、媒体パックに直接結合されることを意味する。すなわち、この場合も、媒体パックがポッティングによって固定された予備成形された端部部片は、媒体パックに直接成形される端部ピースではない。
【0078】
説明したように、いくつかの例で表面312(および対応する反対側表面)を、端部部片302、303内および必要に応じて部分的にハウジングシール構造310内に埋め込まれる、厚紙またはプラスチックの部など予備形成された部片によって覆い、その保護カバーを定位置に固定することができる。そのようなカバーは、上記定義によれば、媒体パックに「直接成形された」材料に相当しない。
【0079】
カートリッジ300は特に、対向端部316、317を有する成形パネル302、303を備えて構成される。これらの端部は、締付けシール部310がハウジング部片の間にシールされるとき、ハウジング部片と係合するように構成することができる。当接領域316、317に対するこの手法が用いられる場合、媒体パックは、便宜上、シール部310によってハウジング内に懸架されるのではなく、領域316、317にてハウジング部片と当接することによっても、定位置に固定される。表面316、317は、平らではなく、すなわち型スタンドオフによる突起および凹みを有することができる。これは、交互になった、凸部316aと型スタンドオフ316bからの凹みまたは凹部とを備える、図9の端部316にて示される。(成形領域のその他の端部に沿った同様の凹みも、型スタンドオフから生じる可能性がある。)
【0080】
本明細書では、使用時にハウジングと共に支持用の当接(非シール)表面を形成する、表面316、317などの表面を、「軸方向当接面」または「圧縮端部」と呼ぶことがあり、軸方向という用語はこの文脈で、表面306、305の間で媒体パック301を通る空気流の方向の力との当接のことを示す。
【0081】
上記で示すように、「軸方向当接面」または「圧縮端部」は、その上の複数の突起、および同様に(必要に応じて)複数の凹部(または交互に示される凸部および凹部)を用いて形成される場合がある。
【0082】
成形パネル302、303、およびシール構造310のために、様々な材料を使用することができる。2004年6月14日出願の米国仮特許出願第60/579,754号に記載されるような材料を使用することができる。一般に、そのような材料は、ポリウレタンであり、通常、発泡ポリウレタンである。代替形態が可能であるが、約30ポンド/立方フィート(0.48g/cc)未満、通常約22ポンド/立方フィート(0.35g/cc)未満、一般に約10〜22ポンド/立方フィート(0.16〜0.35g/cc)の範囲内成形時密度を有する、ポリウレタンを使用することができる。通常、ショア硬さAが、30未満であり、通常20未満であり、また12〜20の範囲内であることが多い、材料を使用することができる。いくつかの応用例では、より硬い材料を使用することができる。
【0083】
次に、パネル302が見え、反対側が鏡像である、カートリッジ300の側面図を示す図8に注目する。パネル302は、その端部にて媒体パック301を完全に覆って延び、この位置で媒体パック301の端部をシールする。
【0084】
図10に、カートリッジ300の断面図を示す。ここでは、シール構造310が表面305に隣接せず、面305aと同じ方向に面する谷310b上の凹部と端部306に向かって方向付けられるテーパ領域310cとを有する、輪郭付けされた表面310aを備えることが分かる。ハウジングは、設置されたときにカートリッジの周りのバイパス流れを生み出すようシール構造310を軸方向に締め付けるために、凹部310bと係合してシール構造310に係合するよう適当に構成することができる。「軸方向」とはこの文脈および関連する文脈で、流れ面305、306の間の延長線とほぼ同じ方向に力が方向付けられることを意味する。
【0085】
典型的な成形操作で、パネル302および303は(別々に)、たとえば図10のパネル302および303の例では媒体パック301aおよび301bをそれぞれ型内へと下に向けて、同じ型構造内で形成されることがある。代替形態が可能であるが、たとえばシール構造310は、表面305または表面306のいずれかを型内へと下に向けて形成することができる。通常、シール構造310は、表面305を下に方向付けて形成される。結果としてシール構造310全体は、一般に矩形のシール構造310がその中に着座する平面に対応する型の平面を用いて、単一シール操作で成形される。当然、代替形態が可能である。
【0086】
代替形態が可能であるが、図示する特定のシール構造310は、表面305から表面306に向かって凹ませることができる。この例では、凹部は約1〜10mmであるが、ここでも同様に代替形態が可能である。表面305から表面306へと向かう、シール構造310の凹部は、ハウジング部材との非シール軸方向当接表面として動作するように、シール構造310の上方に突出する領域316を提供し、シール構造310を軸方向締付けシール部によってシールすることができるように残す。これによって、要素がシール構造310によって懸架されないが、使用時にエアクリーナ内で定位置に別々に固定される構成が容易になる。
【0087】
図7〜図10に示す媒体パック301は、約170〜175mmの縦溝流路長さ(流れ面間の距離)を有し、約240〜250mm×約165〜175mmの矩形構造を有することに留意されたい。代替サイズを用いることができる。さらに、ガスケット10の凸部部分が図示の幅約9.5mmおよび厚さ約12.7mmであり、長さ約25.4mmのテーパ延長部310を有する、一構造を示す。代替形態を用いることができる。
【0088】
IV.図11〜図19の代替構造
図11に代替フィルタカートリッジ400を示す。代替フィルタカートリッジ400は、対向する流れ面402、403を有する、ブロック状の積層された(矩形)媒体パック401を備える。この構造は、Z型フィルタ媒体パックの対向する側端部をシールするために媒体パック401に成形された側部パネル405、406を有する。カートリッジは、表面402に隣接するシールガスケット408を備える。ガスケット408は、4つの側部延長部409、410、411および412を有する。
【0089】
代替フィルタカートリッジ400は、表面402から表面403へと、または表面403から表面402に向かう空気流と共に使用することができる。この方向は、関連するエアクリーナに応じて選択することができる。典型的な構造では、フィルタカートリッジ400は、以下の説明で示すように空気流が表面403から表面402へ流れるように取り付けることができる。
【0090】
側部パネル405、406は、図7の側部パネル302、303と同様に製作することができる。図示の特定の実施形態では、フィルタカートリッジ400は、以下で説明するカセット内で任意で使用されるように構成されており、次いでカセットは、使用のためにエアクリーナハウジング内へと挿入される。
【0091】
図12は、フィルタカートリッジ400の上面図である。図13は、図12の線A−Aに沿った断面図である。図14は、図12の線B−Bに沿った断面図である。
【0092】
フィルタカートリッジ400を準備するために、媒体パック401を、パネル405
、406を形成するために型構造内へと挿入することができ、それぞれに別々の成形操作が使用される。この成形は同時に、ガスケット部412、410をそれぞれ形成するために使用することができる。次いで、部409を、図14の側部420を型内に置くことによって形成することができ、ガスケット部411を、図14の側部421を型内に置くことによって形成することができる。ダブテイルタイプの結合部(またはつまみと溝)を、ガスケット408の隅部で使用することができる。すなわち、フィルタカートリッジ400は、図10のカートリッジ300の構造に使用されるような3ショット成形工程とは対照的に、4ショット成形工程で準備することができる。ただし、3ショット手法、ならびに単一ショット手法を使用することもできる。
【0093】
上記のような4ショット成形工程が使用される場合、ガスケット408は、矩形ガスケット408がその中に着座する単一平面内での成形からはもたらされない。そうではなく、4つの部はそれぞれ、一般に、ガスケット408の部がそれに沿って延びるフィルタカートリッジ400の側部と同じ平面内に存在する型を用いて、別々に成形される。これは、必要に応じて、1つまたは複数のガスケット部内に、様々な形状および延長部を作り出すために使用することができる。
【0094】
カバーパネル(厚紙、プラスチックなど)は、必要に応じて、成形前に側部420、421を覆って置くことができる。
【0095】
図11の430に、型スタンドオフによる凹みを示す。
【0096】
次に、フィルタ構造内に実際に設置するための、使用のためにフィルタカートリッジ400をその中に配置することができる予備成形されたプラスチック(この例ではほぼ矩形の)カセット500を示す、図15〜図18に注目する。図16を参照すると、カセット500は、開端部501と、端部502の全体にわたり延びる図15のグリッド503を有する対向端部502とを備える。フィルタカートリッジ400は、表面402を端部501と整列するように配置して、端部501を通って図17のカセット内部505内へと挿入される。これによって、ガスケット408が、ガスケットシール表面(圧力フランジ)506に接触して置かれる。フィルタカートリッジ400の図13の端部405aおよび406aは、カートリッジの位置を支持するために、当接面としてカセットグリッド503に係合することができる。カセット500の側壁に、端部502に向かうわずかに内向きのテーパを設けることができる。
【0097】
図18に、カセット500の斜視図を示す。
【0098】
カセット500とハウジング壁部の間の空間は、音響減衰のために利用することができる。設置は、使用時に、表面506とハウジングの一部との間でガスケット408を圧縮することを伴う。図19に、カセット600、(流れ面604および605を有する)媒体パック602を備えるカートリッジ601、シール構造603、およびハウジング部片610、611が、組み立てられてシール部を形成する、1つの可能な概略図を示す。ギャップ612によって、多少の音響減衰制御が可能になる。図19では、ガスケット603は、カセットハウジングリム610およびカセットリム611によって取り囲まれ、カセット圧力フランジ617およびハウジング圧力フランジ618によって、表面615に対してシール状態に偏倚される。
【0099】
図示されるフィルタカートリッジ400用の媒体パックは、約175mmの縦溝流路長さ(流れ面間の距離)、および約165mm×約239.4mmの媒体パック外周を有することに留意されたい。代替形態を使用することができる。約22〜29mmのガスケット幅が示されるが、代替形態を使用することもできることに留意されたい。幅とはこの文脈で、媒体パックから外側への延長部の距離を意味する。
【0100】
V.図20〜図23の使用システム
図20に、本発明による、エアクリーナで使用するためのシステムを示す。図20を参照すると、ホイールベース701、ベッド702、運転者/乗客室703、およびフード705で覆われたエンジン室704を備える、小型トラック700が示されている。エアクリーナシステムは、たとえば、エンジン室704内のフード705の下に配置される。小型トラック700は様々な車両の例を表すものであり、特定の製造元、型、または製造年は意図されない。
【0101】
図21を参照すると、エアクリーナハウジング711、下流吹出口712、およびレゾネータ713を備え、たとえばフード705の下に配置可能である、エアクリーナシステム710が示されている。
【0102】
次に、エンジン室704の内部を概略的に見ることができる、図22に注目する。適当な位置に配置されたエアクリーナシステム710を見ることができる。
【0103】
次に、エアクリーナシステム710を分解図で示す、図23に注目する。
【0104】
エアクリーナハウジング711は、一般に、底部、基部、または本体720、および取外し可能なアクセスカバー721を備える。媒体パック726(この例では矩形)およびガスケット構造727を備える、エアクリーナカートリッジ725(この例では矩形)を示す。カートリッジ726は、一般に上記のようなものでよい。図示の特定の変形形態は、この例では出口流れ面である、媒体パック726の流れ面と整列されるガスケット727を備える。代替形状を使用することができる。
【0105】
そのようなカートリッジ725は、通常、対向する側部730、731にて、成形された側部パネルと共に形成される。頂部732および図示しない反対側の底部にて、成形物を使用することができ、あるいは、プラスチックシートまたは厚紙など別個の部片を配置することができる。あるいは、媒体パック726は、システムおよびシステム要件に応じて、これらの位置に露出させることができる。
【0106】
エアクリーナ基部720は、内部740を定める。使用時に、カートリッジ725は、ガスケット727をレシーバ742内へと滑らせて、頂部720aまたは垂直位置から内部740内へと滑り入れられる。これは通常、出口吹出口712を、予め表面743から矢印734の方向に枢動させて行われる。枢動は、ハウジング基部720の一部に係合する、出口吹出口712の低部750内に、図示しないピンを有することによって達成することができる。カートリッジ725を定位置に完全に滑り込ませた後、出口吹出口712を、表面743に対して、矢印734と反対方向に枢動させることができ、シールを保証するためにガスケット727にかかる軸方向の十分な力を保証するように、様々なクランプ760または使用することができるラッチを用いて、カバー721を定位置に置くことができる。図21に、このようにして閉じられたシステム711を示す。吹出口712は、必要に応じて、カートリッジ725の出口流れ面全体にわたり延びるように配置された、支持グリッドを備えることができる。
【0107】
さらに図23を参照すると、動作時にガスケット727がその中に滑り込むレシーバ742は、圧力フランジ742aおよび外部リム742bを備える3辺チャネルである。外部リム742bは、ガスケット727の外周に沿って延びる。圧力面742aは、カートリッジの入口流れ表面761に面するガスケット構造727の側部に圧力を加える。
【0108】
「3辺チャネル」とは、図示の領域742が、(代替形態が可能であるが)一般的に、2つの対向する側部延長部および1つの基部延長部を有するU字形チャネルを有することが意図され、この例では、各側部延長部が基部延長部に対して約90°の角度で延び、各延長部が直線状である。
【0109】
同様に、アクセスカバー721は、この例では逆さのU字形であるU字形をこの場合も形成する、部材780aおよび対向する側部部材780b、780cを備え、側部延長部780b、780cが、頂部延長部780aに対してそれぞれ直角に延びる3辺チャネルをその中に備える。この場合も、チャネル780は、外部リム781および圧力フランジ782を備える。
【0110】
図23を参照すると、濾過された空気をエンジン吸気口または同様の構造内へと送達するために配置された、管790が示されている。
【0111】
組立てを容易にするために、システム710などのエアクリーナシステムと共に、図19のカセット600または図18のカセット500などカセットを、カートリッジ725の周りで使用することができることに留意されたい。
【0112】
出口吹出口712に、大きい端部770、狭い端部771、およびその間のエルボ772を有し、一般に棍棒形の、レゾネータ713が取り付けられることに留意されたい。レゾネータ713は、本明細書では、音響減衰を行うために出口吹出口712に固定された「こん棒形レゾネータ」と呼ばれる。
【0113】
さらに図22を参照すると、MAFS(質量センサ)794、TMAPまたは圧力タップ795、PVCポート796、およびサービス指示器797を含めた、このシステムに取り付けられる追加機器が示されている。
【0114】
本発明によるフィルタカートリッジは、様々なサイズで製作することができる。図20の小形トラック700に都合のよいものは、深さ約150mm(140〜160mm)であり、設置されたときに高さが約254mm(約250〜260mm)であり、設置されたときに幅が約220mm(210〜230mm)である、矩形のフィルタカートリッジとなることがある。この場合も、応用例に応じて、様々なサイズまたは形状を使用することができる。
【0115】
VI.図24〜図58の例示的なエアクリーナ
A.図24〜図49の第1の例示的なエアクリーナ
図24の参照番号800は、本発明の記載に基づく特徴を含み、選択された原理を適用した、例示的なエアクリーナを示す。エアクリーナ800は、フィルタカートリッジを受ける本体、あるいはエアクリーナ本体または基部801を備える、ハウジング800aと、カバーまたはアクセスカバー802とを備える。カバー802は、この例ではオーバーセンタワイヤラッチであるラッチ803によって、本体801に固定されるが、固定のために代替構造を使用することができる。
【0116】
エアクリーナ800は、車両の骨組またはその他の部分、あるいはその他の使用機器へと取付けのための、取付け構造805を備える。
【0117】
エアクリーナ800の内部809へのサービスアクセスは、ラッチ803を解放し、本体801からカバー802を分離することによって達成される。
【0118】
図示の特定の例では、本体801は、この例では正方形または矩形断面である、ほぼ左右対称の平行四辺形である部分801aを有し、端部810が円形空気流開口811へとテーパ状になっている。この例では、空気流開口811は出口開口であるが、いくつかの構造では、入口開口として構成される。
【0119】
同様に、カバー802は、それが本体801と接触する領域812にて、この例では正方形または矩形である、左右対称の平行四辺形断面形状の部分を有する。次いでカバー812は、領域813において、円形の空気流開口814へとテーパ状になる。この例では、開口814は、入口開口であるが、代替形態が可能である。
【0120】
代替形態が可能であるが、通常の用途では、空気流は、入口814を通り、以下でさらに説明する内部で受けられるフィルタカートリッジを通り、出口811を通って外部に向かう。
【0121】
図25に、エアクリーナ800の側面図を示す。
【0122】
図26に、エアクリーナ800の上面図を示す。
【0123】
図27は、図26の線27−27に沿った断面図を示す。図27に、内部で受けられるフィルタカートリッジ820が見られる。フィルタカートリッジ820は、入口814から出口811への空気流路内に配置された媒体パック821を備える、フィルタカートリッジである。媒体パック821は、好ましくは、上記のような積層されたZ型フィルタ媒体構造を備える。媒体パック821は、第1の(この例では入口)流れ面824と、第2の、対向する(この例では出口)流れ面825を備え、使用時に濾過流れが、それらの間に延びる。
【0124】
フィルタカートリッジ820を、別の図面と関連付けて以下でさらに詳細に説明する。図27を参照すると、フィルタカートリッジ820が、媒体パック821の2つの対向する側部に沿った、対向する成形された側部パネル826、827を備えることが分かる。そのようなパネルは、たとえば、上記で図5〜図10に関連して300で説明される。
【0125】
さらに図27を参照すると、フィルタカートリッジ820は、軸方向締付けシール部を形成するようにカバー802上のシールフランジ831と本体801上のシールフランジ832との間で締め付けられた、ガスケットまたはシール部材829を備える。クランプ803によってシール圧力が維持される。図示の実施形態では、シール部材825が、フィルタカートリッジ820内で成形される。
【0126】
次に、図26の線28−28に沿ったエアクリーナ800の断面図を示す、図28に注目する。ここでフィルタカートリッジ820はまた、内部809内に見ることができる。この断面図に見ることができる媒体パック821の対向側部836、837は、その上に成形パネルを備えないことが分かる。これは、図8〜図10のフィルタカートリッジに関連付けて、上記で説明したものと同様である。当然、側部836、387は、成形保護パネル、あるいは上記のようにカートリッジに固定される予備成形された厚紙パネルまたはプラスチックパネルなど保護パネルを、必要に応じて備えることができる。
【0127】
図29は、図28の一部の拡大図である。上記で議論したようにシールフランジ831とシールフランジ832との間で締め付けられる、シール部材829を見ることができる。シール部材829の領域829aは、実際は、シール時に変形(圧縮)されるが、シール時に生じる圧縮の理解を容易にするために、図29に、外周が変形される前の状態でそれらを示す。
【0128】
シール領域829は、その中に谷829bを備え、フランジ831は、フィルタカートリッジ820を定位置でシールおよび固定することを容易にするように干渉する状態で、谷829b内へと突出するようにサイズ決めされた凸部831aを備えることに留意されたい。フランジ831は、ガスケット829を取り囲む環状凸部831bを備え、底部がフランジ832に接触するが、代替形態が可能である。
【0129】
次に、エアクリーナ800の分解斜視図を示す図30に注目する。図30では、フィルタカートリッジ820へのサービスアクセスを可能にするために、カバー802をどのように本体801から取り外すことができるかを見ることができる。
【0130】
図30を参照すると、成形パネル826を見ることができる。成形パネル826は、それぞれが交互の凹部826dと突起または凸部826eを備える、対向する端部826a、826bを備える。これは、図8〜図10のカートリッジ300に関連して上記で説明したものと同様である。対向パネル827は、対向端部827aおよび827bにて、同様に構成される。
【0131】
端部826aおよび826b(および827a、827b)は、ハウジング800a内でフィルタカートリッジ820を定位置に支持するために使用される。
【0132】
図31は、エアクリーナ800のさらなる斜視図であり、ここでも同様に、本体801、カバー802、およびフィルタカートリッジ820を示す。本体801の内部801a内に、停止構造840を見ることができる。停止構造840は、フィルタカートリッジ820が挿入されるとき、成形パネル826の端部826bおよびパネル827の端部827bがそれに係合するように配置される。停止構造840は、対向側部841および842を備えるが、図31では側部841のみを見ることができる。側部841および842はいずれも、図27の断面図に見ることができる。
【0133】
再び図31を参照すると、カバー802は、内部802aおよび停止構造850をその中に有する。停止構造850は、2つの停止部851、852を備え、停止部851のみを図31に見ることができる。停止部851および852はいずれも、図27の断面図に見ることができる。
【0134】
停止部851、852は、それぞれ、組立て時にフィルタカートリッジ820の端部827a、826aに係合するように配置される。
【0135】
その結果、側部成形部826、827を、組立て時に軸方向に締め付けるようにサイズ決めおよび配置されたカバー802および801を備える、ハウジング800aが構成される。これは、使用時に媒体パックの重量がガスケット構造829によって懸架されないように、停止構造840、850の間で、媒体パックの重量を支持する。
【0136】
図32に、停止部852と成形端部826aの間の係合を示す。図33に、停止部842と成形端部826bの間の係合を示す。成形部827を備えるもう一方の側部は、図32および図33の鏡像である。
【0137】
図31を参照すると、組み立てられるときに、フィルタカートリッジ820の底端部または低部端面825にて、内部801aの全体にわたり延びるグリッドが示されないことが分かる。また、カバー802の全体にわたるグリッドもない。グリッドまたはその他の媒体パック支持構造を、必要に応じていずれかの端部に配置することができる。
【0138】
図34に、アセンブリのその他のいくつかの部分をその上に備えない、ハウジング本体部材または基部801を示す。図35に、本体801の上面図を示す。図36に、図35の線36−36に沿った断面図が見られる。図37に、図36の一部の部分拡大図を見ることができる。図37に、本体801の側壁861上にラッチ部材を取り付けるための、取付け部860を示す。さらに、図29のガスケット829と係合するためのシール面を提供する、フランジ832を示す。
【0139】
図38は、本体801の、図35の線38−38に沿った断面図を示す。図39は、ラッチのための別の取付け部材865、ならびにフランジ832の一部およびシール表面をそれと共に示す、図38の一部の部分拡大図である。
【0140】
図36を参照すると、停止部材841、842を備える停止または支持構造840を容易に見ることができる。
【0141】
代替形態が可能であるが、図示の特定の構造では、本体801は、薄板金または形成された金属体であり、停止部841、842は、その中に溶接される棒または管である。当然、いくつかの応用例で、成形された構造を使用することができる。
【0142】
図40に、カバー部材802の斜視図を示す。図41に、上面図を示す。図42に、図41の線42−42に沿った断面図を示す。図42に、停止部851および852を備える、停止構造850を示す。代替形態が可能であるが、図示のカバー802は、薄板金または形成された金属構成要素で製作され、定位置に溶接された棒または管を有する停止部851、852を備える。当然、プラスチック構造など、代替構造を使用することができる。
【0143】
図43は、図42の一部の部分拡大図である。図43では特に、停止部852およびフランジ831を見ることができる。例として、これらの構成要素の例示的な寸法を示す。角括弧内の寸法はミリメートル、その他の寸法はインチによるものであり、丸括弧内に示すことがある。
【0144】
図44は、図41の線44−44に沿った断面図である。フランジ831をその上に有する、カバー802の側壁802bを見ることができる。
【0145】
図45〜図49に、フィルタカートリッジ820を示す。図45は、斜視図である。図46は、上面図である。図47は、図46の線47−47に沿った断面図である。図48は、図46の線48−48に沿った断面図である。図49は、図48の一部の部分拡大図である。図45〜図49では、図24〜図44によるエアクリーナにおいて使用可能な例示的な構造を示すために、寸法が記載される。
【0146】
図49を参照すると、媒体パック821に沿って谷895が設けられ、媒体パック821を取り囲むことが分かる。谷895は、ガスケット829を構築するために使用される好ましい成形物構造からの人工物である。図44のフランジ831は、通常、領域895内へと深く突出するように構成されない。
【0147】
フィルタカートリッジ820は、一般に、図8〜図10のカートリッジ300に関して説明したようなものとすることができる。
【0148】
図45を参照すると、フィルタカートリッジ820は、対向する成形パネル826、827を有する媒体パック821と、成形ハウジングシール構造829とを備える。成形ハウジングシール構造829は、媒体パック821を完全に取り囲む、4つの延長部829a、829b、829cおよび829dを有する。媒体パックは、対向する流れ表面824、825と、対向する側部836、837とを定め、それらは、覆われ、部分的に覆われ、またはいくつかの例では成形パネル826、827でそれらの間に延長されその内に固定されるプラスチックまたは厚紙などシート材料によって、覆われることができる。
【0149】
図24〜図49の特定のアセンブリは、フィルタカートリッジ820を受けるための別個のカセットを利用せずに示されることに留意されたい。当然、そのようなカセットを使用する代替形態を構築することができる。
【0150】
B.図50〜図58の第2のエアクリーナアセンブリ
図50の参照番号900は、ハウジング900aを備える第2のエアクリーナ構造を示す。ハウジング900aは、本体または基部901、およびアクセスカバー902を備える。代替形態が可能であるが、基部901は、この例では出口である円形空気流れ端部911へとテーパ状になる、この例では正方形または矩形断面を有する平行四辺形部分901aを備える。同様に、アクセスカバー902は、この例では空気流れ入口である円形空気流路914へとテーパ状になる、この例では正方形または矩形であるそれと一致する平行四辺形断面902aを備える。カバー902は、図24に示すものに類似する、不図示のラッチによって基部901に固定することができる。
【0151】
エアクリーナ900の一般的な外部特徴部分は、図24のエアクリーナ800と同様であり、すなわち、それらに関してはあまり詳細に説明しない。
【0152】
図51に、エアクリーナ900の上面図を示す。図52に、図51の線52−52に沿った断面図を示す。図52に、積層されたZ型フィルタ媒体パック921を備えるカートリッジ920を示す。図示のカートリッジ920は、対向する成形側部パネル923、924、およびガスケット構造929を有する。代替形態が可能であるが、この例ではガスケット構造929は、媒体パック921の流れ面925と面一の位置にて成形される。
【0153】
媒体パックは、対向する流れ面925、926を備え、図示の構造では面925が入口面であり、面926が出口面であるが、代替形態が可能である。
【0154】
図53は、図51の線53−53に沿った断面図を示す。ここでは、成形物をその上に備えない対向側部930、931を有する、カートリッジ920の媒体パック921を示す。当然、成形物を、厚紙またはプラスチックの予備成形されたパネルなどの保護パネルと同様、この位置に置くことができる。ただし、これらはいくつかの応用例では要求されない。
【0155】
図54に、図53の一部の拡大部分断面図を示す。カバー902上のフランジ940と本体901のフランジ941との間で締め付けられている、ガスケット929が見られる。図54では、変形または締付けがどこで生じるかを示すために、ガスケット929の周囲形状は変形されて示される。フランジ940はまた、組立て時にガスケット929を取り囲むように配置された、環状延長部940aをその上に備えることに留意されたい。組み立てられるとき、延長部940aは、締付け時にフランジ941に底部が接触するようにサイズ決めすることができる。
【0156】
図54に、シールを容易にするためにガスケット929内へと突出する、カバー902の端部または凸部を示す。また、ガスケット929内へと突出してシールを容易にする、本体901の端部また凸部を示す。ガスケット929内へと突出する本体901の突出端部は、ガスケット929内へと突出するカバー902の端部から径方向にずれ、本体901の突出端部は、媒体パック929に向かって径方向にずれる。すなわち、図示の例では、ガスケット929内へと突出し下流または本体側にある本体901の端部は、ガスケット929内へと突出し上流またはカバー902側にある端部よりも、媒体パック922に近接している。
【0157】
図54に、作動可能な例を示すために、いくつかの寸法を示す。角括弧内の寸法はミリメートルによるものであり、その他の寸法は、インチによるものである。
【0158】
図55〜図58に、エアクリーナ900内で使用可能なフィルタカートリッジ920を示す。フィルタカートリッジ920は、図11〜図44のフィルタカートリッジ400と類似する。図55は、斜視図であり、図56は上面図であり、図57は、図56の線57−57に沿った断面図であり、図58は、図56の線58−58に沿った断面図である。図56〜図58に、運転可能な例を理解するために、例示的な寸法をインチで(角括弧内はミリメートルで)示す。当然、代替形態を使用することができる。
【0159】
図55を参照すると、フィルタカートリッジ920は、媒体パック921を備え、媒体パック921は、対向する成形された側部パネル923、924、対向する流れ表面925、926、ならびに、その上に成形された4つの部929a、929b、929cおよび929dを含むハウジングシール構造929を有する。
【0160】
カートリッジ920はさらに、成形物をその上に備えない、上記で説明したような対向表面930、931を定める。これらの表面は、成形パネル923、924の間に延びる。当然、表面930、931は、必要に応じて、成形された構造によって部分的に覆うことができる。さらにそれらは、必要に応じて、厚紙シート、プラスチックシートなど、保護カバーによって覆い、または部分的に覆うことができる。
【0161】
図50〜図58のエアクリーナアセンブリでは、使用時に流れ表面926または流れ表面952を支持するためにエアクリーナ全体にわたって延びる、いかなる支持グリッドも備えない構造が示されることに留意されたい。必要に応じて、1つまたは複数のそのようなグリッドを設けることができる。
【0162】
さらに、図50〜図58には、エアクリーナ内で媒体パックを別個に支持するためのカセット構造を示さないことに留意されたい。必要に応じて、そのようなカセット構造を使用することができる。
【0163】
最後に、図52の断面図を参照すると、媒体パック921を支持するための停止構造は図示されていない。いくつかの応用例では、必要に応じて停止構造を使用することができる。
【0164】
VII.カートリッジ製造の例示的な方法
本明細書で説明するようなフィルタカートリッジの全体的な製造方法は、上述されている。この章では、例示的な製造工程および型構造を説明する。
【0165】
A.図7〜図10、および図45によるフィルタカートリッジを製造するための例示的な手法
上記で示すように、3つの成形された部、すなわち成形パネル826、対向パネル827、およびハウジングシールリング829を備える、図45のフィルタカートリッジ820を見ることができる。(図7〜図10のフィルタカートリッジ300は同様である。)
【0166】
図45のフィルタカートリッジを製造するための1つの有用な手法は、これらの構成要素を別々に成形する、3ステップの成形手順を使用することである。そのような手順を、図59〜図68に示す。
【0167】
まず図59を参照すると、図45の成形パネル826、827にほぼ相当するパネルを成形するために有用である、型構造1000が示されている。図59に示す型1000は、成形パネル826、827をわずかに修正したパネルを成形するように構成される。たとえば、型1000は、図45の端部826a、826b、827a、および827bに沿って観察される凸部および凹部を形成するように構成されていない。ただし、図59の想像線1001は、これらの特徴部分を製作するために型をどのように修正することができるかを示す。
【0168】
また、型1000は、谷(図45の谷826fに相当する)をそれぞれが備える、成形による人工物である成形パネル826、827を作り出すために使用されたものとは異なる、媒体パックスタンドオフ構造を使用する。これはさらに、図59を使用する成形工程についての以下の議論から理解されるであろう。
【0169】
図59Aに、型構造1000の斜視図を示す。
【0170】
図59を参照すると、一般的な型構造1000は、媒体パックスタンドオフ凸部構造1003がその中に配置された、型キャビティ1002を備える。このスタンドオフ凸部構造1003のために、様々な構成を使用することができる。図59に示す特定の構造は、4つの凸部1005を使用する。代替形態では、連続的なリブを使用することができ、これによって図45の826fで示す谷と同様のものがもたらされることがある。
【0171】
図60および図61に、型1000の断面図を示す。
【0172】
典型的な成形操作では、樹脂が型キャビティ1002に注入され、次いで媒体パックが成形のためにキャビティ内に設置される。あるいは、いくつかの構造では、媒体パックをまず配置し、次いで型を適当な樹脂で充填することができる。
【0173】
通常、成形中に体積が増大する発泡用樹脂(発泡ポリウレタンなど)である、上記で特徴付けたような樹脂が使用されることがある。ただし、多種多様な樹脂材料を使用することができる。
【0174】
図62に、成形操作のために媒体パック1007がその中に配置された、型1000を示す。図62から、キャビティ1002の底部1002aの上方で、スタンドオフ凸部構造1003上に置かれた媒体パック1007を見ることができる。
【0175】
図62の成形操作後に、側部パネル1008をその上に有する、結果的に得られる媒体パック1007を、反対側の側部パネルを成形するために、型内に反転させ、再び設置する。この工程を図63に示す。
【0176】
図64および図65に、上記で説明した成形操作によって、2つの対向する成形された側部パネル1008、1009をその上に有する媒体パック1007からもたらされる、媒体パック1012を示す。図65では、視点は側部パネル1008に向かっている。図64では、成形された側部パネル1008、1009の間に延びる側部に向かって、媒体パック1007を見ることができる。図65を参照すると、最終的な構造では、媒体パック1007を通る空気流は、ほぼ流れ面1010と反対側の流れ面1011の間に存在することになる。図65に、対向側部1013および1014を示す。これらはそのようにして形成することができるが、通常、成形パネルをその上に備えない。それらはまた、大部分を、たとえば厚紙またはプラスチックなど予備形成されたカバーによって覆わず、またはそれらを設けないでおくことができる。
【0177】
図64、図65の構造1012は、フィルタカートリッジの形成のために、ハウジングシール構造が加えられることが好ましい。これに関して、図66から図68に注目する。
【0178】
図66を参照すると、ハウジングシール部を形成するために構造1012がその中に配置された、型部片1020が概略的に示されている。図67は、図66の構造の上面図である。図66では、構造1012が、流れ表面1010を上に向け、流れ表面1011を下に向けて配置される。
【0179】
図66をさらに参照すると、型部片1020は、1020a、1020b、および1020cで示すように、3つのキャビティ部をその中に有する。1020cは、通常樹脂がその中に配置されない部であり、構造1012の流れ表面1011(あるいは1010)のうちの1つによって係合されるように位置決めされる。型キャビティ部1020aは、以下で説明するように、その中の樹脂から構造の一部を形成する。部102bは、側部パネル1009、1008のうちの一方の受容部を提供する、移行部である。
【0180】
図68に、型キャビティ1023を完全に定めるために、第2の型部片1021が第1の型部片1020を覆って配置された、図66の構造を示す。
【0181】
操作に際しては、媒体パック構造1012が型部片1020内に配置された後(または場合によってはその前)に、キャビティ部1020a内に樹脂が配置される。次いで、型部片1021が定位置に配置され、樹脂が硬化中に上昇してキャビティ1023を満たし、結果的に得られるハウジングシール部材を媒体パック構造1012へと直接成形する。あるいは、たとえば1023aにて、樹脂を型充填部から追加することができる。キャビティ1023は、好ましい選択に基づいて、様々なハウジングシール構造を形成するように形状付けすることができる。図68の特定のキャビティ1023は、図45のシール部829とほぼ類似のハウジングシール部を形成するように構成することができる。すなわち、キャビティ1023は、媒体パック1007、およびアセンブリ1012を取り囲む。
【0182】
上記で説明したように、図45のフィルタカートリッジは、シール構造829を表面824から凹ませて構成される。実際に図68を参照すると、中央凹部1020cをその中に備えており、(媒体パックの)表面1011がキャビティ部1020aを超えて突出するようにフィルタ媒体パック構造1012を金型部片1020内へと十分に押し下げることを可能にする、型部片1020が示されている。
【0183】
当然、型部片1020は、結果的に得られる成形されるハウジングシール構造を、(図68の端面1011に対して)別の位置に形成するように構成することができる。媒体パックを備えず、型部片が分離されている以外は図68と類似の構造を示す、図69に一例を示す。型部片1020にほぼ相当し、中央凹部を備えないがキャビティ1029を備える、型部片1028を示す。すなわち、媒体パック(図示せず)および第2の型部片1030が成形のために配置されるとき、キャビティ1029内に形成される結果的に得られるハウジングシール構造は、媒体パックの対応する端部表面から凹まないことが分かる。
【0184】
図66〜図69に関連付けて説明する、ハウジングシール部を形成するための様々な成形操作では、成形操作から得られるフィルタカートリッジがエアクリーナ内で使用されるときに、ハウジングシール構造と媒体パックとの間に漏れが生じないことを保証するように、各例で型キャビティが、接触を提供するように構成され、結果的に得られるシール部、および媒体パックに成形されまたは直接成形された別の成形物のいずれが、媒体パックの周りで媒体パックを完全に取り囲むことに留意されたい。プリフォームが、いくつかの側面に沿ってハウジングシール構造の一部の下方に配置されるとしても、型構造は、成形されたハウジングシール構造の少なくとも一部が、漏れのない適当なシール部を保証するために、完全に表面全体にわたって媒体パックに直接接触するようなものであるべきである。既に定位置にあるシール型を有する側部に関しては、ハウジングシール部は、既に定位置にある型内(側部パネル1008、1009など)との間に漏れがないことを保証するように、それらと十分に接合される材料から選択される必要がある。上記で特徴付けられるタイプのポリウレタン材料が、これらの目的に適当かつ適切である。
【0185】
上記の説明から、図45で特徴付けられ、上記で議論される、一般的なタイプのフィルタカートリッジを形成するためにキャビティ構造を選択することにより、様々な代替形態が可能であることが理解されるであろう。図59〜図64と関連付けて特徴付けられる工程は、樹脂を3回に分けて適用する3回の成形ステップが用いられるので、本明細書では概括的に「3ショット成形工程」と呼ぶ。以下で残りの図面と関連付けて、代替成形手法を説明する。
【0186】
B.図11〜図14、および図55による、フィルタカートリッジ形成のための例示的な手法
図55のフィルタカートリッジ920は、一般に、2つの対向する側部パネル923、924、および周囲シール構造929を有する、媒体パック921を備える。(図11〜図14に、同様のフィルタカートリッジを示す。)そのような構造は、図示の成形物を受け入れるように修正された型部片と共に上記で説明した、3ショット成形工程を用いて製作することができる。そのようなフィルタカートリッジの形成の代替の例示的な手法を、図70〜図78に関連付けてここで説明する。
【0187】
図70に、図55のパネル923、924の形成に使用可能な型構造1050の上面図を示す。型構造1050はまた、ハウジングシール構造929の部、すなわち図55の部929a、929cを形成するように構成される。
【0188】
図70を参照すると、型構造1050は、型キャビティ1051を定める。
【0189】
図71は、図70の線71−71に沿った型部片1050の断面図にほぼ対応する。図72は、図70の線72−72に沿った断面から見た型構造1050に相当する。図71および図72に、型1050内に配置された媒体パック1052を示す。
【0190】
図70〜図72から、型構造1050が、キャビティ1051および媒体パックスタンドオフ凸部構造1053を定めることが理解されるであろう。様々な凸部構造の構成を用いることができる。図示の特定の凸部構造1053は、凸部1056のセグメント化された線、および連続的な凸部1057を備える。連続的な凸部1057の延びる方向は、凸部1056によって定められるセグメント化された線と平行な線に相当する。
【0191】
図70、図71のキャビティ1051はさらに、谷1059を形成するハウジングシール構造を定める。
【0192】
図71および図72に、側部パネルおよびハウジングシール構造部を形成するための媒体パック1052をその中に備える、型構造1050を概略的に示す。通常の操作では、側部パネルおよびハウジングシール部を形成するように硬化される液状樹脂は、媒体パック1052が定位置に置かれる前に、型キャビティ1051内に配置される。次いで樹脂は、通常発泡による体積増大に伴って硬化し、パネルおよびハウジングシール部をもたらす。
【0193】
反対側のパネルは、結果的に得られる図73の組合せ1060を第1の成形ステップから取り外し、それを逆さにし、(型内に追加の樹脂を配置した後に、)型内に再び置くことによって、形成される。
【0194】
図70を参照すると、谷部1059は、凹んだ中央部をその中に有するハウジングシール構造の両端部を形成するように、端部1061にて構成されることが分かる。これによって、図74〜図78に関連付けて以下で説明する次の成形ステップの間に、ハウジングシール構造内の側部ストリップを結合することが容易になる。
【0195】
まず図55を参照すると、図73の後、すなわち上記で説明した成形ステップ後に部分的に完成されたカートリッジは、ハウジングシール構造929のハウジングシール部929aおよび929cを有する側部パネル923、924をその上に備える、媒体パック921となる。ハウジングシール構造929の部929bおよび929dが、さらに形成される。
【0196】
次に、図55のハウジングシール部929bおよび929dを形成するために使用可能である型構造1070を示す、図74に注目する。図74に、型構造1070の斜視図を示す。図75に、型構造1070の上面図を示す。図76に、図75の線76−76に沿った断面図を示す。図75および図76に、型キャビティ1072を見ることができる。図77は、型構造1070の、線77−77に沿った断面図である。
【0197】
図78に、媒体パック(概略的に示す)がその中に配置された、型構造1070を示す。典型的な用途では、型内に媒体パックを配置する前に、型キャビティ部1072内に樹脂を配置する。硬化時に、通常発泡およびそれによる体積の増大と共に、型キャビティ部1072内の樹脂は、結果的な生産物として、図55のストリップ929b、929dのうちの一方を形成する。当然、結果的に得られる部分的に完成したカートリッジは次いで、ストリップ929b、929dのうち残りの一方を形成するために、型から取り外し、逆さまにし、追加の樹脂と共に型内に配置することができる。
【0198】
型キャビティは、成形工程で、図55の接合部1075内での樹脂の結合をもたらすように構成される。
【0199】
図70〜図78に関して説明する工程は、4ショット成形工程である。すなわち、型構造への4回の樹脂追加が用いられる。代替成形工程が可能であり、適当な型キャビティのために修正される以外に、たとえば図59〜図69に関する上記のような3ショット工程を使用することができる。
【0200】
次章では、代替の1ショット成形工程を説明する。
【0201】
C.図79〜図80の1ショット成形工程を用いたフィルタカートリッジ形成の例示的な手法
図79の参照番号1080は、(a)2つの対向する成形側部パネルと(b)1ショット成形工程における成形ハウジングシールリングとを有する、Z型フィルタ媒体パックを備えるフィルタカートリッジを形成するために使用可能な、型アセンブリを示す。図79を参照すると、概略的に示す型構造1080は、型キャビティ1083を定める型ベース1082と型カバー1085とを有する、2部片の型である。
【0202】
図79をさらに参照すると、型キャビティ1083内に、Z型フィルタ媒体パック1087が配置されている。
【0203】
図79に、その概念の理解を容易にするために、媒体パック1087をその中に有する型構造1080の断面図を示す。媒体パック1087は、成形される対向側部パネルが、対向する側部1090、1091にて、キャビティ1083の部分1093、1094内の樹脂によって形成されるように、配置される。部分1093および1094は、それぞれ側部1090、1091に沿って延びるが、典型的な好ましい応用例では、側部1090、1091の間に延びる媒体パック1087の端部の両端間に完全には延びない。
【0204】
図示の特定の構造用に向きを決めるために、媒体パック1087の流れ表面は、1096および1097に配置される。
【0205】
当然、図45および図55に示すものと類似のフィルタカートリッジ構造では、ハウジングシール構造は、媒体パックの周囲を囲んで延びる平面内にあるリングを備える。このタイプのハウジングシール構造は、型構造1080による型構造を用いて、1093、1094にてパネル部として、同一の樹脂ショットにおいて形成することができる。特に、棚1100、および外側成形表面1101によって定められる棚上方の成形体積は、ハウジングシール部がその中に形成されるキャビティ1083のキャビティ部分1102を定める。棚1100および外面1101は、図80に示すように媒体パック1087を完全に取り囲むために、型構造1080内に構成される。(図80に、カバー1085が取り外された状態の、図79の構造の上面図を示す。)
【0206】
いくつかの操作モードが可能である。そのうち1つでは、媒体パック1087が型キャビティ1083内に配置された後に、樹脂が、キャビティ部分1093、1094、および1102内に、単回樹脂注入によって注入される。次いでカバー1085は定位置に置かれ、樹脂が上昇および硬化することが可能になる。代替の操作モードでは、型カバー1085は、樹脂が挿入される前に配置することができ、樹脂は、図79にて1105で(1106で示されるベントと共に)示すように、金型充填開口および型カバー1085を通して挿入することができる。
【0207】
当然、さらに別の可能性を用いることができる。ただし実施例は、本発明による技術を用いて、2つの対向する成形された側部パネルと成形された周囲ハウジングシール構造とを有するフィルタカートリッジを、単一の型注入においてどのように製作することができるかを示す。
【0208】
当然、棚1100および外面1101の形状または輪郭は、選択された好ましいハウジングシール部形状または輪郭を提供するように、必要に応じて修正することができる。
【0209】
典型的な実施例では、キャビティ1083は、媒体パック1087をセンタリングし、媒体パック1087の表面を横切って延びるいかなる望ましくない量のばりも妨げるために、適当な構造でその中に設けられる。
【0210】
必要に応じて、図59〜図80に関連付けて上記で説明した何らかの成形手法を用いて、予備の部片を、必要に応じて媒体パックに接触して表面上に配置することができる。厚紙、プラスチック、またはその他のシート材料を含めたそのような部片は、型に挿入する前に媒体パック上に単純に配置することができ、または、個別に加えら得る部片を受け入れるように型構造を修正することができる。
【0211】
D.成形物が完全に媒体パックの周りを取り囲み、反対側の流れ面のみを露出させたままにする、フィルタカートリッジを形成するための変形例
上記では一般に、説明または図示されたフィルタカートリッジはそれぞれ、媒体パックを製作するために使用される単一フェーサストリップの端部をシールするために媒体パックに直接成形された1対の対向する成形パネルを有する。すなわち、媒体パックの2つの側部のみが、媒体パックを形成するために使用される単一フェーサストリップの露出された前端および後端を有するので、結果的に得られるフィルタカートリッジは、媒体パックの2つの対向側部に成形された側部パネルのみを有する。代替形態では、媒体パックの周囲を完全に囲んで延びる、すなわち4つの側部を覆う成形物を有する、フィルタカートリッジを形成することができる。これらは、型キャビティ(1083)の側部パネルを形成する部分(1094)を、(既に媒体パックの周囲の周りに完全に延びるシール用の谷を形成する、部分(1102)のように)媒体パックの周りに完全に続くように延ばすことにより、図79および図80と関連付けて説明されるような1ショット工程を用いて製作することができる。そのような構造を製作するために、ハウジングシール部の部のみを形成する図78の型を、ハウジングシール部をその上に備える完全なパネルを形成するように修正することによって、4ショット成形工程の変形形態を使用することもできる。
【0212】
図59〜図68に関連付けて説明されるものと類似の手法を用いることもできる。ただし、ハウジングシール部が成形される前に、4つのパネルのためにまず4ショットが必要とされるので、工程は3ショット成形工程ではなく、5ショット成形工程となることがある。
【0213】
E.ハウジングシール位置の変形形態
本明細書で提供される様々な例で、ハウジングシール部は、一般に、入口面および出口面またはその両方の平面と平行であり、入口面および出口面と同一平面となることがある平面内に置かれる。本明細書で説明する様々な技術を用いるが型を適切に修正する、代替形態が可能である。
【0214】
F.ブロック状媒体パックからの修正
提供された例はそれぞれ、外側表面がその中で直角に交わる、ブロック状媒体パックを使用する。たとえば、傾いた平行四辺形、すなわち、対辺が平行であるが辺同士が90°で交わらない平行四辺形を含めた少なくとも1つの断面を有する、媒体パックを作り出すために、十分にずれた積層内の層から媒体パックが形成されているものを含めた代替形態が可能である。そのような媒体パックの一例が、参照により記載全体を本明細書に合体する、2004年6月14日出願の、米国仮特許出願第60/579,754号で(図6Aにて)知られている。同様にして形状付けされた媒体パックは、フィルタカートリッジを作り出すために、本明細書で説明したような成形操作において使用することができる。
【0215】
VIII.フィルタカートリッジおよび方法の概括的な特徴
概括的に言うと、本明細書で説明するタイプのフィルタカートリッジは、単一フェーサストリップの積層構造を備えるフィルタ媒体パックを備え、各単一フェーサストリップは通常、第1および第2の対向する流れ面の間に延びる入口および出口流れチャネルを定めるために、定位置で対面シートに固定され縦溝流路が形成されたシートを備える。フィルタカートリッジはさらに、成形された側部パネル構造を備え、この側部パネルは、媒体ストリップの前端および後端によって定められた媒体パックに対する、2つの対向側部(または端部)の第1の組に対して直接成形されそれをシールして覆う、少なくとも第1および第2の対向する成形パネルを備える。フィルタカートリッジはさらに、フィルタカートリッジ構造内へと成形されたハウジングシール構造を備える。ハウジングシール構造は、(a)成形された側部パネル構造上に成形され、(b)媒体パック上に直接成形され、または、(c)両方に成形された部分を有することができる。本明細書で説明する典型的な構造は、(a)両方に成形され、あるいは(b)その部分が成形された側部パネルと一体であり、その他の部分が媒体パックに直接成形されるように構成される、部分を有する。
【0216】
成形された側部パネル構造を備えるフィルタカートリッジにおいて、成形された側部パネル構造は、そうでなければ部分的に覆われない側部を、部分的に横断して延びるように構成することができる。通常、少なくとも(面積で)50%の露出した媒体(すなわち成形物によって覆われていない媒体)が、これらの覆われない側部上にある。いくつかの例では、これらの側部は、たとえば厚紙またはプラスチックシートの、予備成形された側壁部によって覆うことができる。
【0217】
いくつかの例におけるハウジングシール構造は、成形された側部パネル構造と一体に成形された部分である。「一体に成形された部分」はこの文脈で、ハウジングシール構造が、成形された側部パネル構造として、同一の樹脂プールから同時に成形されることを意味する。この1つの例が、1ショット成形工程と関連付けて上記で説明されている。また、ハウジングシール構造の部分(または部)が、上記の4ショット成形手法における成形された側部パネル構造と一体に成形される。
【0218】
当然、いくつかの応用例でハウジングシール構造は、成形された側部パネル構造と一体成形された部分ではない。たとえば、ハウジングシール構造は、成形された側部パネル構造が既に形成された後に、媒体パックに成形することができる。この1つの例を、3ショット成形手法と関連付けて上記で説明した。
【0219】
いくつかの例で、媒体パックは、ブロック状の積層構造である。ただし媒体パックは、説明したように、少なくとも1つの傾いた平行四辺形断面を定める、傾いた積層構造とすることができる。「傾いた積層構造」という用語はこの文脈で、積層されているが、2組の対辺がそれらが交わる辺に対して垂直に延びないように積層された、媒体パックを示す。
【0220】
いくつかの構造で、ハウジングシール構造は、単一の一体成形された周囲シール延長部を備える。この例は、上記で1ショット成形工程の説明および3ショット成形工程の説明と関連付けて説明した。
【0221】
その他の例では、ハウジングシール構造は、複数の別々に成形された部または延長部を備える。この1つの例を、4ショット成形手法と関連付けて上記で説明した。
【0222】
いくつかの好ましいフィルタカートリッジでは、成形された側部パネル構造は、第1の流れ面に隣接する第1の圧縮端部(またはハウジング係合端部)、および第2の流れ面に隣接する第2の圧縮端部をそれぞれが有しまたは定める、2つの対向成形パネルを備え、ハウジングシール構造は、各圧縮端部(またはハウジング係合端部)との整列位置より凹んだハウジングシール周辺延長部を備える。この一例を、図45のカートリッジと関連付けて本明細書で説明した。圧縮端部を形成する端部はまた、「ハウジング係合端部」「軸方向当接表面」、または同様の用語によって特徴付けることもできる。通常凸部/凹部輪郭である、平坦でない輪郭を含む好ましい端部を、図45に示す。この例で各圧縮端部は、少なくとも1つの、通常複数である凹部にて、複数の(少なくとも2つの)凸部を備えるが、代替凸部/凹部構造が可能である。
【0223】
図45および図55の例に関連付けて上記で説明されるハウジングシール構造は、フィルタカートリッジが使用時に挿入されるときにハウジング構成要素の間で軸方向に締め付けられるようにそれぞれが構成される、軸方向締付けシール部である。「軸方向の」「軸方向に」という用語は、この文脈で、流れ面の間に延びる媒体パックの中心線に向かって対向しまたはそれから背く、媒体パックを通る空気流の方向とほぼ平行なシール力の方向を示す。
【0224】
ハウジングシール構造(および側部成形物)は、様々な材料から形成することができる。別々に成形される場合、それらが全て同じである必要はない。本明細書で説明するシールおよび側部成形物の両方に使用可能な材料の一例は、ポリウレタンである。特徴付けられるポリウレタンの一例は、使用中に体積が増大する、発泡ポリウレタンである。好ましいものは、型キャビティを(通常少なくとも体積で80%)充填するように、体積が少なくとも40%増大し、成形時密度が、30ポンド/立方フィート(0.48g/cc)未満、通常22ポンド/立方フィート(0.35g/cc)未満、および一般に10ポンド/立方フィート(0.16g/cc)から22ポンド/立方フィート(0.35g/cc)の範囲内であり、硬さ(ショア硬さA)が、通常30未満、好ましくは25未満、また通常12から22の範囲内である。当然、この範囲外のポリウレタンを使用することもできるが、特徴付けられたものが、製造および操作に有利である。
【0225】
また、入口部および出口部を有するハウジングを備えるエアクリーナ構造、ならびに、その中に配置される本明細書で通常特徴付けられるようなフィルタカートリッジを、本明細書で説明する。出口部がその中で、ハウジングシール構造内のシール圧力を解放するように、入口部に対して選択的に回転可能に枢動可能である、エアクリーナの一例が、図23に関連付けて本明細書で説明されている。この構造は、ハウジング本体部がフィルタカートリッジのシール部および媒体パック用の3方受容部を形成する、アクセスカバーを有するものとしてさらに特徴付けることができる。
【0226】
その中でハウジングが取外し可能なカセットをその中にさらに備える、エアクリーナ構造では、カセットは、図示のように、使用時にフィルタカートリッジをその中に受けるように構成される。
【0227】
成形された側部パネル構造およびハウジングシール構造をフィルタ媒体パックに成形することを一般に伴う、フィルタカートリッジ構造を形成する方法(工程)を説明する。「・・に成形する」という用語は、この文脈およびその変形において、成形物が、予備形成されたとえばポッティングなどによって媒体パックに取り付けられるのではなく、フィルタ媒体パックの一部上に作り出される工程を示す。1ショット成形工程、3ショット成形工程、および4ショット成形工程を、例として説明する。
【技術分野】
【0001】
本発明は、気体の濾過に使用するためのフィルタ媒体に関する。本発明は特に、対面シートに固定された波形に加工された媒体シートを備え、媒体パック内に形成されたZ型フィルタ媒体を使用する、媒体パックに関する。より具体的には、本発明は、通常エアクリーナにおいて使用するための、保守可能なフィルタカートリッジ構造内の媒体パックとそれを含む物に関する。また、エアクリーナの、構造、組立ておよび使用方法、ならびに使用システムも記載される。
【背景技術】
【0002】
本発明は、米国以外の全ての国を指定国とする出願人である米国国内企業のドナルドソン社、ならびに、米国のみを指定国とする出願人であり全て米国国民であるGregory L.Reichter、Wayne R.W.Bishop、Benny Kevin Nelson、Darrel Wegner、Bruce Crenshaw、Vladimir Kladnitsky、Thomas G.Miller、Donald Raymond Mork、Kevin Schrage、Richard J.Osendorf、Bradley A.Kuempel、およびThomas John Lundgrenの名におけるPCT国際特許出願として、2005年8月4日に出願された。
【0003】
本仮出願は、その記載全体を参照として本発明に合体する8月6日出願の米国仮特許出願第60/599,686号の内容、およびそれに付加される情報を(多少の編集と共に)含む。
【0004】
本仮特許出願はまた、その記載全体を参照として本発明に合体する8月9日出願の米国仮特許出願第60/600,081号の内容、およびそれに付加される情報を(多少の編集と共に)含む。
【0005】
本仮特許出願はまた、その記載全体を参照として本発明に合体する8月18日出願の米国仮特許出願第60/602,721号の内容、およびそれに付加される情報を(多少の編集と共に)含む。
【0006】
空気など流体の流れは、その中に混入物を有する可能性がある。多くの例では、流体の流れから混入物の一部または全てを濾過することが望ましい。たとえば、原動機付きの車両または発電機器用の、エンジンへの空気流の流れ(たとえば燃焼空気)、ガスタービンシステムへのガス流、および様々な燃焼炉への空気流は、濾過されるべき粒子状の混入物を有する。そのようなシステムでは、選択された混入物が流体から除去される(または流体内でのその量が低減される)ことが好ましい。
【発明の概要】
【0007】
様々な流体濾過(空気または液体濾過)構造が、混入物除去のために開発されてきた。しかし、継続的な改善が求められている。
【0008】
本発明の一部によれば、エアフィルタカートリッジなど、好ましいフィルタカートリッジ内で使用可能な特徴部分が提供される。この特徴部分は、好ましいフィルタカートリッジを提供するために共に使用することができるが、いくつかの有利なカートリッジは、特徴部分のうちの選択されたもののみを使用するように構築することができる。さらに、構築および使用の方法が提供される。
【0009】
本発明の一態様では、エアフィルタカートリッジ内でまたはエアフィルタカートリッジとして使用される、好ましい媒体パックが提供される。媒体パックは、対向する流れ面および対向する側部を有する、積層されたZ型フィルタ構造を備える。対向する側部にて、積層されたストリップの端部が、成形された端部部片内に固定され、それによってシールされる。好ましくは、成形された端部部片は、成形されたポリウレタンを含む。また、定位置に成形されたシール構造も提供される。
【0010】
また、フィルタカートリッジをサービス構成要素として使用するエアクリーナ構造も説明される。
説明されるタイプの応用例のための、フィルタカートリッジ用の様々な好ましい特徴部分が示される。さらに、エアクリーナの変形形態、エアクリーナシステム、および使用環境の一例が、図示および説明される。また、組立て方法が、図示および説明される。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明による構造で使用可能なZ型フィルタ媒体の部分概略斜視図である。
【図2】図1に示す媒体の一部の拡大概略断面図である。
【図3】様々な波形に加工された媒体の定義の例を示す概略図である。
【図4】本発明による媒体を製作する工程の概略図である。
【図5】本発明による構造で使用可能な媒体縦溝流路のための任意の端部ダーツを示す断面図である。
【図6】ブロック状の積層されたZ型フィルタ媒体パックを作り出すためのステップを示す概略図である。
【図7】本発明によるフィルタカートリッジの概略側面図である。
【図8】図7のフィルタカートリッジの端面図である。
【図9】図7のフィルタカートリッジの上面図である。
【図10】図9の線A−Aに沿った断面図である。
【図11】本発明による代替フィルタカートリッジの概略斜視図である。
【図12】図11のフィルタカートリッジの上面図である。
【図13】図12の線A−Aに沿った側断面図である。
【図14】図12の線B−Bに沿った断面図である。
【図15】図11のフィルタカートリッジと共に使用可能なカートリッジ/カセットを示す概略上面図である。
【図16】図15の線B−Bに沿った断面図である。
【図17】図15の線A−Aに沿った断面図である。
【図18】カートリッジ/カセットの斜視図である。
【図19】エアクリーナの一部を示す部分概略断面図である。
【図20】本発明によるエアクリーナシステムをその内部で使用することができる小形トラックを示す図である。
【図21】小形トラックと共に使用可能なエアクリーナシステムを示す斜視図である。
【図22】図21によるエアクリーナシステムがその中に配置された、小形トラックのフード下のエンジン構成要素の一部を示す概略斜視図である。
【図23】フィルタカートリッジの挿入または取外しステップ中の図21のエアクリーナシステムを示す分解斜視図である。
【図24】本発明による原理を用いるエアクリーナ構造の斜視図である。
【図25】図24のエアクリーナ構造の側面図である。
【図26】図24および図25のエアクリーナ構造の上面図である。
【図27】図26の線27−27に沿った断面図である。
【図28】図26の線28−28に沿った断面図である。
【図29】図28の一部を示す部分拡大図である。
【図30】図24のエアクリーナの分解斜視図である。
【図31】図24のエアクリーナの代替分解斜視図である。
【図32】図27の一部を示す部分拡大図である。
【図33】図27の一部を示す部分拡大図である。
【図34】図24のエアクリーナの本体構成要素の斜視図である。
【図35】図34の構成要素の上面図である。
【図36】図35の線36−36に沿った断面図である。
【図37】図36の一部を示す拡大図である。
【図38】図35の線38−38に沿った断面図である。
【図39】図38の一部を示す部分拡大図である。
【図40】図24のエアクリーナのカバー構成要素の斜視図である。
【図41】図40のカバー構成要素の上面図である。
【図42】図41の線42−42に沿った断面図である。
【図43】図42の一部を示す部分拡大図である。
【図44】図41の線44−44に沿った断面図である。
【図45】図24のエアクリーナ内で使用可能なフィルタカートリッジの斜視図である。
【図46】図45のカートリッジの上面図である。
【図47】図46の線47−47に沿った断面図である。
【図48】図46の線48−48に沿った断面図である。
【図49】図48の一部を示す部分拡大図である。
【図50】異なるエアクリーナアセンブリの斜視図である。
【図51】図50のエアクリーナアセンブリの上面図である。
【図52】図51の線52−52に沿った断面線である。
【図53】図51の線53−53に沿った断面図である。
【図54】図53の一部を示す部分拡大図である。
【図55】図50のエアクリーナ内で使用可能なフィルタカートリッジの斜視図である。
【図56】図55のフィルタカートリッジの上面図である。
【図57】図56の線57−57に沿った断面図である。
【図58】図56の線58−58に沿った断面図である。
【図59】たとえば図45に示す一般的なタイプの媒体パックなど媒体パック上に、成形側部パネルを形成するために使用可能な型構造の上面図である。
【図59A】図59の型構造の斜視図である。
【図60】図59の線60−60に沿った断面図である。
【図61】図59の線61−61に沿った断面図である。
【図62】図59の型構造内に配置された媒体パックを示し、図61と類似する図で型を示す断面図である。
【図63】第2の対向する側部パネルを成形するために、上下逆にされ、図59による型構造内に配置された、図62の構造に関して行われる工程ステップによりもたらされる媒体パックを示す図である。
【図64】側部パネルによって覆われていない側部に向かって方向付けられた、図63による製造ステップ後の媒体パックを示す側面図である。
【図65】成形された側部パネルをその上に有する側部に向かって方向付けられた、図64の媒体パックを示す側面図である。
【図66】媒体パックのハウジングシールリングの形成のために第1の型部片内に配置された、図64および図65による媒体パックの概略側面図である。
【図67】図66の構造の上面図である。
【図68】成形操作のために第2の型部片が第1の型部片内に配置された、図66と類似の図である。
【図69】図68に示すものに対する代替成形操作を示す概略図である。
【図70】図55のフィルタカートリッジとほぼ一致するフィルタカートリッジの、側部パネルおよびシール部を形成するために使用可能な型構造の上面図である。
【図71】媒体パックがその中に配置された状態で型部片を示す、図70の線71−71に沿った断面図である。
【図72】媒体パックがその中に配置された型部片を示す、図70の線72−72に沿った断面図である。
【図73】図72および図73のステップによりもたらされ、成形操作のために上下逆にされその中に置かれる媒体パックを有する、図70による型構造を示す概略図であり、型の中に置かれた媒体パックを図71の断面図の視点から示す。
【図74】図55のフィルタカートリッジの一部を形成するために使用可能な型構成要素を示す斜視図である。
【図75】図74の型構成要素の上面図である。
【図76】図75の線76−76に沿った断面図である。
【図77】図75の線77−77に沿った断面図である。
【図78】図76の断面図との類似の視点から見た、成形された部をその上に有する媒体パックを製造ステップ中に型内に配置された状態で概略的に示す、図75の型構造の断面図である。
【図79】図55に示すものと類似の特徴部分を有するフィルタカートリッジを形成するための代替構造として使用可能な型構造を示す概略的断面図である。
【図80】媒体パックがその中に配置された、図79の型構造の型底部を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
いくつかの寸法が(mmおよび時々インチで)、いくつかの図面で例として提供される。代替サイズが可能である。
【0013】
I.Z型フィルタ媒体構造の概要
縦溝流路が形成されたフィルタ媒体は、流体フィルタ構造を種々の方法で提供するために使用することができる。良く知られた1つの方法は、Z型フィルタ構造である。本明細書で使用する用語「Z型フィルタ構造(z-filter construction)」は、波形に加工されたか、折り曲げられたか、または別の方法で形成されたフィルタの個々の縦溝流路(flute)が、媒体を通過する流体の流れの長手方向に通常は平行で入口および出口のフィルタの縦溝流路の組を定めるために使用されるフィルタ構造を指すことを意味し、流体は媒体の対向する流入端部および流出端部(または流れ面)の間で縦溝流路の長手方向に沿って流れる。Z型フィルタ媒体のいくつかの例が米国特許第5,820,646号、同5,772,883号、同5,902,364号、同5,792,247号、同5,895,574号、同6,210,469号、同6,190,432号、同6,350,296号、同6,179,890号、同6,235,195号、米国意匠第399,944号、同第428,128号、同第396,098号、同第398,046号および同第437,401号に記載されているおり、参照によりこれら15の各文献を本出願に合体する。
【0014】
一つのタイプのZ型フィルタ媒体は、媒体構造を形成するために、互いに結合される2つの特定の媒体部品を使用する。2つの部品とは、(1)縦溝流路が形成された(通常、波形に加工された)媒体シートと(2)対面する媒体シートである。対面する媒体シートは通常、波形に加工されていないが、例えば、2004年2月11日に出願され参照として本明細書に合体される米国仮特許出願第60/543,804号に記述されるように、例えば縦溝流路の方向に対して垂直に波形が形成されてもよい。
【0015】
縦溝流路が形成された(通常、波形に加工された)媒体シートと対面する媒体シートとは、平行な入口および出口縦溝流路を有する媒体を定めるために合わせて使用される。いくつかの例では、縦溝流路が形成されたシートと対面シートとは互いに固定された後に、コイル状に巻き付けられてZ型フィルタ媒体構造を形成する。このような構造は、例えば、参照として本明細書に合体される米国特許第6,235,195号と同6,179,890号に記述されている。その他のいくつかの構造では、対面する媒体に固定された波形に加工された媒体のコイル状に巻き付けられていない部分がフィルタ構造を形成するために互いに積層される。この構造の例は、参照として本明細書に合体される米国特許第5,820,646号の図11を参照して記述されている。
【0016】
媒体内の構造を指すために本明細書で使用される用語「波形に加工された(corrugated)」は、2本の波形ロールの間、すなわち、2本の波形ロールの間のニップまたはバイト内に媒体を通過させることで結果的に得られる縦溝流路の構造を指すことを意味しており、その波形ロールのそれぞれは、結果として媒体中に波形作用を起こさせるのに適切な表面の特性を有する。用語「波形」は、波形ロールの間のバイト内へ媒体を通過させる工程を含まない技術によって形成される縦溝流路を指すことを意味しない。しかしながら、用語「波形に加工された」は、波形を形成した後に、例えば2004年1月22日に国際公開され本明細書に参照として合体されるPCT国際出願WO2004/007054号に記述されるような折りまげ技術によって、媒体が更に修正または変形される場合にも適用されることを意味する。
【0017】
波形に加工された媒体は、縦溝流路が形成された媒体の1つの特定の形態である。縦溝流路が形成された媒体は、媒体を横切って延びる個々の縦溝流路(例えば、波形加工形または折り曲げによって形成される)を有する媒体である。
【0018】
Z型フィルタ媒体を使用する点検整備可能なフィルタエレメントまたはフィルタカートリッジ構造は、「真っ直ぐに流れる構造(straight through flow configuration)」またはこの変種として呼ばれる。一般にこの文脈で意味されることは、点検整備可能なフィルタエレメントが一般に流入端部(または面)と反対の流出端部(または面)とを有し、流れがフィルタカートリッジにほぼ同一のまっすぐに流れる方向で流入および流出することである。また、この文脈で用語「点検整備可能」は、フィルタカートリッジを含む媒体が対応する流体(例えば空気)クリーナから定期的に取り外されて取り替えられる媒体を収容するフィルタカートリッジに言及することを意味する。いくつかの例では、それぞれの流入端部と流出端部はそれぞれ、ほぼ平たんまたは平面となり、その2つは互いに平行である。しかしながら、これからの変形、例えば非平面の面も可能である。
【0019】
真っ直ぐに流れる構造(特にコイル状に巻かれた媒体パックの場合)は、例えば、一般に流れが点検整備可能なカートリッジを通過するときにカートリッジの内側で旋回するような、参照として本明細書に合体される米国特許第6,039,778号に示されるタイプの円筒状のひだ付きフィルタカートリッジなどの点検整備可能なカートリッジと対照的である。すなわち特許第6,039,778号のフィルタでは、流れは円筒状の側面を通って円筒状のフィルタカートリッジの内部に入り、次に旋回して端面(前進の流れシステムによる)を通って外に流れる。このような逆流システムの一例が、本明細書に参照として合体される米国特許第5,613,992号に記載されている。
【0020】
本明細書で使用される用語「Z型媒体構造(z-filter media construction)」とその変形例は、それだけで、入口および出口の縦溝流路を定めることが可能になるように適切なシールで対面シート媒体に固定された、波形に加工されたまたは他の方法で縦溝流路を形成された媒体のウェブか、または、そのような媒体から入口および出口の縦溝流路の三次元的ネットワークを形成したまたは構成した媒体パック(media pack)か、および/または、そのような媒体パックを含むフィルタカートリッジまたは構造のいずれかまたはその全てを指すことを意味する。
【0021】
図1は、Z型フィルタ媒体で使用可能な媒体1を図示している。媒体1は波形に加工されたシート(波形シート)と対面するシート(対面シート)4とから形成される。
【0022】
一般に、図1の波形シート3は、本明細書で縦溝流路または波形7の規則的な、曲げられた、波形パターンを備えるものとして特徴づけられる。この文脈で用語「波形パターン(wave pattern)」は、谷7bと尾根7aとが交互にくる縦溝流路または波形に加工されたパターンを指すことを意味する。この文脈で用語「規則的(regular)」は、谷と尾根(7b,7a)の組がほぼ同じ繰りかえしの波形(または、縦溝流路)形状とサイズで交互に形成されることを指すことを意味する。また、一般に規則的な構造において、各谷7bは、実質的に各尾根7aの逆形状である。このように用語「規則的」は、波形(または縦溝流路)のパターンが、縦溝流路の長手方向の少なくとも70%にわたって波形の形状とサイズの実質的な変更なしで、繰り返えす各組(隣接した谷と尾根を有する)をもつ谷と尾根を有することを意味する。この文脈で用語「実質的」は、媒体シート3が可撓性であることから生じる小さな変動ではなく、波形に加工されたあるいは縦溝流路が形成されたシートを作成するために使用されるプロセスまたは形態における違いの結果としての変更を指す。繰り返えしパターンの特徴に関して、いかなる所与のフィルタ構造において等しい数の谷と尾根とが必ずしも存在することを意味しない。例えば、媒体1は、谷と尾根を含む1組の間で、あるいは、部分的に谷と尾根を含む1組にそって、終端とすることができる。例えば、図1で断片的に描写される媒体1は、8個の完全な尾根7aと7個の完全な谷7bとを備える。また、対向する縦溝流路の端部(谷と尾根の端部)は、互いに異なり得る。このような端部の変動は、この定義において特に述べない限り無視される。すなわち、縦溝流路の端部における変動は上記の定義によって保護されることが意図される。
【0023】
波形の「曲げられた(curved)」波形パターンの特徴を述べた文脈において、用語「曲げられた」は、媒体に提供される、折り曲げられたあるいは折り目を付けられた形状の結果ではない、むしろ各尾根の頂部7aと各谷の底部7bは、半曲の曲線にそって形成される波形パターンを指すことを意味する。このようなZ型フィルタ媒体の通常の半径は少なくとも0.25mmであり、通常は多くて3mmであろう。
【0024】
図1に描かれた波形シート3の特定の規則的な、曲げられた、波形パターンの更なる特徴は、各谷と隣接する各尾根の間のほぼ中点30が、縦溝流路7の長さに概ね沿って、曲率が反転する遷移領域に配置されていることである。たとえば、図1の裏側すなわち面3aを見ると、谷7bは凹形の領域であり、尾根7aは凸形の領域である。もちろん前側すなわち面3bに向かってみると、側3bの谷は尾根を形成し、面3aの尾根7aは谷を形成する。いくつかの例では、領域30は、点の代わりに、部分30の端部で曲率が反転する直線部分30であってもよい。
【0025】
図1に示される特定の規則的な、曲げられた、波形パターンの波形シート3の特徴は、個々の波形が概ね直線的であることである。この文脈で、「直線的」とは、端部8と端部9間の長さの少なくとも70%、通常は少なくとも80%で、尾根7aと谷7bの横断面形状が実質的に変化しないことを意味する。図1で示される波形パターンに関する用語「直線的」は、参照として本明細書に合体される2003年6月12日に公開された国際公開第WO 97/40918号および第WO 03/47722号の図1に記述された波形に加工された媒体のテーパ状の縦溝流路のパターンと区別する。例えば、国際公開第WO 97/40918号の図1に図示されたテーパ状縦溝流路は曲げられた波形パターンではあるが、この用語が本明細書で使用されているような「規則的な」パターンあるいは直線的な縦溝流路のパターンではない。
【0026】
上記参照したように本明細書の図1を参照すると、媒体1は第1の端部8と対向する第2の端部9を有する。媒体1がコイル状に巻かれて媒体パック(media pack)を形成するときに、通常、第2端部9は媒体パックの入口端部を形成し、第1端部8は媒体パックの出口端部を形成するが、入口と出口を逆にする構造も可能となる。
【0027】
端部8に隣接して、波形シート3と対面シート4とを互いにシールするために、密封材ビーズ(sealant bead)10あるいは他のシール構造が供給される。密封材ビーズ10は、時として「単一フェーサ(single facer)」ビーズと呼ばれる、というのは、密封材ビーズが波形シート3と対面シート4の間のビーズであり、単一フェーサまたは媒体ストリップ(media strip)1を形成するために使用されるからである。密封材ビーズ10は、端部8に隣接する、空気通路である縦溝流路11をそれぞれ閉じてシールする。
【0028】
端部9に隣接して密封材ビーズ14あるいは他の密封材の構成が供給される。密封材ビーズ14は、通常、その中を未濾過の流体が通過しないように端部9に隣接する縦溝流路15を閉じる。密封材ビーズ14は、通常、媒体1では帯状物として適用され、積層中に互いに固定される。このため密封材ビーズ14は、対面シート4の裏面17と、次の隣接する波形シート3の側面18との間でシールを形成する。媒体ストリップ1がコイル状に巻き付けられる代わりに、帯状に切断されて積層される場合には、密封材ビーズ14は、時として「積層用ビーズ」と呼ばれる。(密封材ビーズ14がコイル状に巻かれた構造で使用される場合には、本明細書では図示しないが、「巻付用ビーズ」と呼ばれる。)
【0029】
図1を参照すると、媒体1が、例えば積層により媒体パックに一旦組み込められると、媒体1は以下のように動作し得る。最初に、矢印12の方向の空気は、端部9に隣接する、開いた縦溝流路11に入る。密封材ビーズ10により端部8は閉じているので、空気は、矢印13で示される方向に媒体を通過する。次に、空気は、媒体パックの端部8に隣接した縦溝流路15の開いた端部15aを通る通路によって媒体パックから外に出る。もちろん、上記と逆方向の空気流とすることもできる。
【0030】
本明細書の図1に示された特定の構造に対し、平行な波形7a、7bは、端部8から端部9まで、通常、真っ直ぐに完全に媒体を横切る。真っ直ぐな縦溝流路または波形を選択された位置、特に端部で、変形させるまたは折り曲げることができる。この縦溝流路の端部を閉じるための変更は、通常、上記の「規則的」、「曲げられた」、「波形パターン」の定義から外れる。
【0031】
真っ直ぐで、規則的な、曲げられた波形パターンの波形の形状を用いないZ形フィルタ媒体構造が知られている。例えば、山田他による米国特許第5,562,825号には、狭いV字形(曲げられた複数の側面を有する)の出口縦溝流路に隣接する幾分か半円形状(断面で)の入口縦溝流路を使用する波形パターンが図示されている(米国特許第5,562,825号の図1、図3参照)。また、松本他による米国特許第5,049,326号には、1枚の半円形状のシートを別の半円形状のシートに取り付けることにより定められ、結果的に得られる平行で直線的な縦溝流路の間に平たんな領域を備える円形(横断面が)または管状の縦溝流路が当該第5,049,326号の図2示されている。石井他による米国特許第4,925,561号(図1)では、四角形の横断面を有するように折り曲げられて、長手方向に沿ってテーパ状となっている縦溝流路が記載されている。国際公開第WO 97/40918号(図1)では、曲げられた波形パターン(隣接する、曲げられた凸部と凹部の谷)を有するが、長さ方向にそってテーパ状となっている(従って真っ直ぐではない)平行な波形のひだが図示されている。また国際公開第WO 97/40918号では、曲げられた波形パターンを有するが、異なるサイズの尾根と谷のサイズを備えた縦溝流路が図示されている。
【0032】
一般に、フィルタ媒体は比較的柔軟な材料、通常、樹脂を含み、時には付加材料とともに処理されている(セルロース繊維、合成繊維または両方の)不織布繊維質材料である。したがって、フィルタ媒体は、容認できない媒体の損傷無しに、種々の波形に加工されパターンに一致させるまたは構成することができる。また更に、フィルタ媒体は容認できない媒体の損傷なしに、使用のためにコイル状に巻かれるあるいは他の構造に容易にすることができる。もちろんフィルタ媒体は、使用中に、要求された波形パターンに加工された構造を維持するような性質となりえる。
【0033】
波形形成工程では、非弾性変形が媒体に生じる。これによって、媒体が元の形状に戻ることが防げる。しかしながら、この工程で張力が解放されると、縦溝流路あるいは波形のひだは、伸び部分と曲がり部分の少なくとも一部の回復が起こる、スプリングバックを起こしやすい。対面シートは、この波形加工されたシートにおけるスプリングバックを禁じるるために、時には縦溝流路が形成されたシートに接合されることがある。
【0034】
また、通常、媒体は樹脂を含む。波形形成工程で、媒体は樹脂のガラス転移点以上の温度に加熱され得る。樹脂が次に冷却されると、樹脂は縦溝流路の形状を維持するように作用する。
【0035】
波形シート3、対面シート4またはその両方の媒体は、例えば、参照として本明細書に合体される米国特許第6,673,136号に記載されているような、その一側面または両側面上に、微細な繊維材料を提供することができる。
【0036】
Z型フィルタ構造に関する問題は、個々の縦溝流路端部をいかに閉じるかである。代替物は可能であるが、通常、密封材か接着剤が端部をシールするために提供される。上記の記載から明らかなように、特にテーパ状の縦溝流路ではなく直線的な縦溝流路を使用する典型的なZ型フィルタ媒体において、上流側端部と下流側端部の両方で、大きい密封材の表面積(および体積)が必要となる。これらの位置での高品質のシールは、結果として生じる媒体構造の適切な動作にとってかなり重要である。しかし大きなシール材の体積および面積はこの点で問題となる。
【0037】
次に、図2に着目すると、規則的に、曲げられた、波形パターンの波形シート43と、波形に加工されていない(面)流れシート44とを使用するZ型フィルタ媒体構造40が示されている。点50と点51の間の距離D1は、所与の波形の縦溝流路53の下にある領域52の対面する媒体44の範囲を定める。同じ距離1上の波形に加工された縦溝流路53のためのアーチ形の媒体の長さD2は、波形に加工された縦溝流路53により、当然D1より長い。縦溝流路が形成されたフィルタの応用において使用される通常の規則的な形状の媒体では、点50と51と間の媒体53の直線長さD2は、一般にD1の少なくとも1.2倍である。通常ではD2は、D1の1.2〜2.0倍の範囲内になる。空気フィルタのための1つの特別の便利な構造では、D2がD1の約1.25〜1.35倍である構成を有する。そのような媒体は、例えば、ドナルドソン社のPowercore(登録商標)のZフィルタ構造において商業的に使用されている。ここで比D2/D1は、時として波形に形成された媒体の縦溝流路/平坦部の比率または媒体の引きしぼり(media draw)として特徴付けられる。
【0038】
段ボール業界では、様々な規格の縦溝流路が定められている。例えば規格Eの縦溝流路、規格Xの縦溝流路、規格Bの縦溝流路、規格Cの縦溝流路、および規格Aの縦溝流路など。添付の図3は、以下の表Aとの組み合わせで、これらの縦溝流路の定義を提供する。
【0039】
本特許の譲受人であるドナルドソン株式会社(DCI)社は、様々なZフィルタ構造内における規格Aと規格Bの縦溝流路の変形を使用してきた。これらの縦溝流路もまた、表Aおよび図3で定められる。
【0040】
【表1】
【0041】
もちろん、段ボール箱業界からのその他の規格の縦溝流路の定義が知られている。
【0042】
一般に、段ボール箱業界からの規格の縦溝流路の構造は、波形に加工された媒体のための波形形状またはほぼ波形形状を定めるために使用することができる。DCI縦溝流路AおよびDCI縦溝流路Bと、段ボール業界の規格縦溝流路Aおよび規格縦溝流路Bとの間の上記比較は、いくつかの使いやすい変動を示している。
【0043】
II.縦溝流路が形成された媒体を使用する積層された媒体構造の製造の概要
図1のストリップ1に相当する媒体ストリップを製作するための、製造工程の一例を図4に示す。通常、対面シート64、および縦溝流路68を有する縦溝流路が形成された(波形に加工された)シート66が互いに組み合わされて、接着ビーズが70にてそれらの間に配置された媒体ウェブ69を形成する。接着ビーズ70は、図1の単一フェーサビーズ10を形成する。ウェブ中央部に配置される中央ダーツ部72を形成するために、任意のダーツ付け工程が、ステーション71で行われる。Zフィルタ濾材またはZ濾材ストリップ74は、波形および対向シートの間に延びる密封材(単一フェーサビーズ)のストリップを備える端部をそれぞれ有する、Z型フィルタ媒体74の2つの部片76、77を作り出すために、75にてビーズ70に沿って切断しまたは切込みを入れることができる。当然、任意のダーツ付け工程が用いられる場合、密封材(単一フェーサビーズ)のストリップを備える端部はまた、この位置でダーツが付けられる1組の縦溝流路を有する。次いでストリップまたは部片76、77を、図6に関連付けて以下で説明するように積層するために、横断して切断することができる。
【0044】
図4に関して特徴付けられるようなプロセスを行う技術は、2004年1月22日に国際公開され参照として本明細書に合体するPCT国際出願WO04/007054号に記載されている。
【0045】
さらに図4を参照すると、Z型フィルタ媒体74がダーツ付けステーション71によって設けられる前に、Z型フィルタ媒体媒体74が形成されなければならない。図4に示す概略図では、これは、1対の波形ローラ94、95に媒体92の平坦なシートを通過させることによって行われる。図4に示す概略図では、媒体92の平坦なシートは、ロール96から巻き出され、テンションローラ98に巻き回され、次いで波形ローラ94、95の間のニップまたはバイト102を通される。波形ローラ94、95は、平坦なシート92がニップ102を通過した後にほぼ所望の形状の波形を与える、歯104を有する。ニップ102を通過した後、平坦なシート92は、波形に加工され、66にて波形に加工されたシート(波形シート)と呼ばれる。次いで波形シート66は、対面シート64に固定される。(波形加工工程はいくつかの例で、媒体を加熱することを伴う。)
【0046】
図4をさらに参照すると、工程はまた、ダーツ付け工程ステーションへと経由する対面シート64を示す。対面シート64は、ロール106上に保管されて示され、次いで波形シート66へと送られてZ型フィルタ媒体74を形成する。波形シート66および対面シート64は、接着材またはその他の手段によって(たとえば音波溶接によって)互いに固定される。
【0047】
図4を参照すると、波形シート66と対面シート64とを互いに固定するために使用される接着ライン70が密封材ビーズとして示される。あるいは、対向するビーズを形成するための密封材ビーズは、70aとして示すように適用することができる。密封材が70aにて適用される場合、密封材ビーズ70aを受け入れるために、波形ローラ95内、場合によっては波形ローラ94、95内の両方に間隙を設けることが望ましい。
【0048】
波形に加工された媒体に設けられる波形のタイプは、選択することができ、波形ローラ94、95の波形または波形の歯によって決定される。1つの好ましい波形パターンは、上記で定義されたような直線的な縦溝流路の、規則的に曲げられた波形パターンの波形となる。使用される典型的な規則的に曲げられた波パターンは、波形に加工されたパターン内の、上記で定義されるような距離D2が、上記で定義されるような距離D1の少なくとも1.2倍のものとなる。1つの好ましい応用例では、通常、D2=1.25−1.35×D1である。いくつかの例ではこの技術を、たとえば直線的な縦溝流路を使用しないものなど、「規則的」でない曲げられた波形パターンに適合させることができる。
【0049】
説明したように、図4に示す工程は、中央ダーツ部72を作り出すために使用することができる。図5は、ダーツを付け切込みを入れた後の、縦溝流路68のうちの1つの断面を示す。
【0050】
4つのしわ121a、121b、121c、121dを備えるダーツを付けられた縦溝流路120を形成するための、折曲げ構造118を見ることができる。折曲げ構造118は、対面シート64に固定された、平坦な第1の層または部分122を備える。第1の層または部分122に対して押し付けられた、第2の層または部分124を示す。この第2の層または部分124は、好ましくは、第1の層または部分122の、折曲がった対向する外側端部126、127から形成される。
【0051】
さらに図5を参照すると、2つの折目またはしわ121a、121bは、ここでは全体的に、「上方の、内側に方向付けられた」折目またはしわと呼ばれる。「上方の」という用語はこの文脈で、折目120を図5の向きで見た場合に、折目120全体の上方部分にしわが載ることを示すことが意図される。「内側に方向付けられた」という用語は、各しわ121a、121bの折曲げ線またはしわの線が、他方に向かって方向付けられることを指すことが意図される。
【0052】
図5では、しわ121c、121dが、ここでは全体的に、「下方の、外側に方向付けられた」しわと呼ばれる。「下方の」という用語はこの文脈で、しわ121c、121dが、図5の向きのしわ121a、121bのように頂部には配置されていないことを指す。「外側に方向付けられる」という用語は、しわ121cおよび121dの折曲げ線が、互いから背いて方向付けられることを示すことが意図される。
【0053】
本明細書で使用される「上方」および「下方」という用語は、具体的には、図5の向きから見たときの折目120を指すことが意図される。すなわちそれらは、それと異なり折目120を使用するために実際の製品内で向きを決めるときの方向を示すものではない。
【0054】
図5のこれらの特徴および再検討によって、本発明の図5による好ましい規則的な折曲げ構造118は、少なくとも2つの「上方の、内側に方向付けられたしわ」を備えるものであることを理解することができる。これらの内側に方向付けられたしわは、独特であり、折曲げが隣接する縦溝流路上に大幅に侵入しない全体的な構造を設けることを助ける。
【0055】
第2の層または部分124に対して押し付けられた、第3の層または部分128も見ることができる。第3の層または部分128は、第3の層128の対向する内側端部130、131から折り曲げることによって形成される。
【0056】
折曲げ構造118を見る別の方法は、波形シート66の交互の尾根および谷のジオメトリを参照することである。第1の層または部分122は、反転された尾根から形成される。第2の層または部分124は、反転された尾根に向かって折り曲げられ、好ましい構造ではそれに対して折曲げられる、(尾根を反転させた後の)二重の峰に相当する。
【0057】
図5に関連して説明した任意のダーツを好ましいやり方で形成する技術が、参照により本明細書に合体するPCT国際出願WO04/007054に記載されている。媒体を扱うその他の技術が、参照により本明細書に合体する、2004年3月17日出願のPCT国際出願PCT/US2004/07927号に記載されている。
【0058】
本明細書に記載される技術は、コイル状に巻くことによって形成されるのではなく単一フェーサの複数のストリップから形成される構造によってもたらされる、媒体パックの使用によく適合する。
【0059】
媒体パックの対向する流れ端部または流れ面には、様々な定義を与えることができる。多くの構造では、端部は一般に平坦であり、互いに垂直である。
【0060】
縦溝流路シール部(単一フェーサビーズ、巻きビーズまたは積層用ビーズ)は、様々な材料から形成することができる。引用され合体される参考文献の様々なものにおいて、ホットメルトまたはポリウレタンシールが、様々な応用例に可能であるとして記載されている。これらは、本明細書に記載される応用例に使用可能である。
【0061】
図6に、Z型フィルタ媒体のストリップからZ型フィルタ媒体パックを形成するステップを概略的に示す。図6を参照すると、ストリップ200に類似のストリップ202が積層201に加えられた、ストリップ200を示している。ストリップ200は、図4のストリップ76、77のいずれかから切断することができる。図6の205で、ストリップ200、202に相当する各層の間の、単一フェーサビーズまたはシール部と反対側の端部にて、積層用ビーズ206の適用が示される。図6では、各層が積層の頂部に加えられる。あるいはそのような層を、底部に加えることができる。
【0062】
また、いくつかの代替工程手法では、密封材ビーズ206は、各単一フェーサストリップの縦溝流路が形成されたシート(波形に加工された)側と対向して、各ストリップの下面(すなわち対面シート側)に加えることができる。
【0063】
図6を参照すると、各ストリップ200、202は、前端部(front?edge)207および後端部(rear?edge)208、および対向する側端部(side?edge)209a、209b
を有する。各ストリップ200、202を含む、波形シート/対面シートの組合せの入口および出口縦溝流路は、一般に前端部207、後端部208の間に延び、側端部209a、209bと平行である。側端部209a、209bは、媒体ストリップ200の後端部および先端部(tail?and?lead?ends)と呼ばれることがある。
【0064】
媒体パック201が形成されている図6をさらに参照すると、対向する流れ面が210、211にて示される。濾過時に、面210、211のどちらを入口端面にし、どちらを出口端面にするかは、選択することができる。いくつかの例では、積層用ビーズ206は、好ましくは、上流または入口面211付近に配置することができる。流れ面210、211は、対向する側面220、221の間を延びる。
【0065】
図6で形成される積層された媒体パック201は、本明細書で「ブロック状の」積層された媒体パックと呼ばれることがある。「ブロック状の」という用語はこの文脈で、この構造が、全ての面が全ての隣接する壁面に対して90°となる、長方形のブロックへと形成されることを示す。参照により本明細書に合体する、2004年6月14日出願の米国仮特許出願第60/579,754号に記載されるような代替構造が可能である。代替構造の一例は、各積層された媒体パック構造の断面が長方形(または直角四辺形)断面を有するのではなく、少なくとも1つの断面が、傾いた平行四辺形断面であるものとなることがある。そのような平行四辺形では、対向する辺は互いに平行であるが、隣接する辺は直角に交わらず、90°以外の規定された角度で交わる。
【0066】
積層を形成する際に各シートが、隣接するシートに対してどのように位置決めされるかに応じて、さらに別の積層形状が可能である。
【0067】
いくつかの例では、図示の媒体パック201は、いずれかの断面が平行四辺形形状を有する、すなわち2つの対向する側面のいずれかが互いにほぼ平行に延びるものとして参照される。
【0068】
図6に示す、ブロック状の積層構造が、従来技術の、参照により本明細書に合体する米国特許第5,820,646号に記載されていることに留意されたい。積層構造が、2003年3月25日出願の米国特許第5,772,883号、同第5,792,247号、米国仮特許出願第60/457,255号、および2003年12月8日出願の米国特許第10/731,564号に記載されていることにも留意されたい。前記4つは全て、参照により本明細書に合体する。米国特許第10/731,504号の図6の積層構造は、傾斜したまたは傾いた平行四辺形積層構造であることを留意されたい。
【0069】
当然、記載された方法は単なる例示に過ぎない。使用可能なZ型フィルタ媒体パックは、別のやり方で形成することができる。
【0070】
III.図7〜図10の第1のフィルタカートリッジ
上記の概括的な説明による媒体パックを使用するフィルタカートリッジを記載する、図7に注目する。図7を参照すると、(長方形または直角(垂直)平行四辺形の)ブロック状の積層された媒体パック301を備えるフィルタカートリッジが、300で示されている。媒体パック201の両端をシールするために、側部パネル302、303が配置されている。これらのパネルは、一般に、2004年6月14日出願の米国仮特許出願第60/579,754号の記述に従って製作することができる。
【0071】
より詳細には、また図6を参照すると、各単一フェーサストリップ200(互いに固定された波形シートおよび対面シートの区画を含む)は、先端部209bおよび後端部209aを有する。これらの端部は、単一フェーサの連続的なストリップを、媒体パックの積層を形成するために使用される個々のシートに切断することにより得られる。先端および後端は、シールして閉じられる必要がある。図19の構造では、このシールは、側部パネル302、303によって行われる。
【0072】
以下で説明するような好ましい構造では、パネル302、303は、単一フェーサストリップの先端および後端を媒体パック内でシールするために、媒体パックに直接成形される。この文脈での「・・・に直接成形される」とは、側部パネル内にプリフォームがあるのではなく、側部パネルが定位置で媒体パック上に形成され、それに接合されることを意味する。これは、たとえばポッティング材料によって媒体パックに取り付けられる、予備成形により成形された側部部片とは異なる。
【0073】
媒体パック301は、対向する流れ面305、306を有する。使用時は、空気が、媒体パック301内を流れ面305、306の一方から他方へと流れる。流れの方向は通常、使用するシステム用に選択することができる。媒体パック301は、流れ面305を出口流れ面として配置されることが多いが、代替形態も可能である。
【0074】
流れ面305に隣接するがそこから流れ面306の方へと離隔して、周辺シールリング310が設けられる。図示される特定のシールリング310は軸方向締付けシールリングであるが、代替形態が可能である。本明細書でシールリング310は、使用のためにフィルタカートリッジ300がエアクリーナ内に配置されるときに、ハウジング構造要素と共にシール部を形成するためにフィルタカートリッジ300内の望ましい位置に配置されるシール部材であるので、ハウジングシール構造と呼ばれることがある。
【0075】
図7のフィルタカートリッジ300は、(a)媒体パック301を設け、(b)別個の成形操作でパネル302、303をそこに成形し、最後に締付け(ハウジング)シール構造310を、3ショット成形工程でそこに成形することによって製作することができる。たとえば単一ショット成形を準備し使用することができるなど、代替方法が可能である。
【0076】
必要に応じて、媒体パックの表面312を覆って、保護シートまたはパネルを設けることができ、また媒体パック201の対向する面または表面を覆って、第2の保護シートを設けることができる。そのようなパネルは、厚紙、プラスチックシートなど、様々な材料で形成することができる。そのようなパネルは、パネル302、303が成形されるときに、媒体パック301に接触して配置することによって、定位置に固定することができる。
【0077】
図示のような典型的なカートリッジ300では、カートリッジ312、および媒体パック301の反対側の表面は、少なくとも50%、通常少なくとも70%が、成形材料で覆われない。いくつかの成形された材料は、それを覆い、ハウジングシール部310と結合して配置される。ただし、対向する成形パネル302、303の部分は、部分的に側部312(および反対側)を覆って延びることができる。しかし、一般的に、また好ましい構造では、媒体パック内の、表面312と対向表面とに相当する1対の表面は、少なくとも50%、通常少なくとも70%が、媒体パック301に直接成形される成形材料によって覆われない。「直接成形される」とはこの文脈または本明細書中のその他の文脈において、定義された部分が成形操作によって形成され、型内に媒体パックの識別される部分を有し、樹脂が少なくとも部分的に、媒体パックに直接結合されることを意味する。すなわち、この場合も、媒体パックがポッティングによって固定された予備成形された端部部片は、媒体パックに直接成形される端部ピースではない。
【0078】
説明したように、いくつかの例で表面312(および対応する反対側表面)を、端部部片302、303内および必要に応じて部分的にハウジングシール構造310内に埋め込まれる、厚紙またはプラスチックの部など予備形成された部片によって覆い、その保護カバーを定位置に固定することができる。そのようなカバーは、上記定義によれば、媒体パックに「直接成形された」材料に相当しない。
【0079】
カートリッジ300は特に、対向端部316、317を有する成形パネル302、303を備えて構成される。これらの端部は、締付けシール部310がハウジング部片の間にシールされるとき、ハウジング部片と係合するように構成することができる。当接領域316、317に対するこの手法が用いられる場合、媒体パックは、便宜上、シール部310によってハウジング内に懸架されるのではなく、領域316、317にてハウジング部片と当接することによっても、定位置に固定される。表面316、317は、平らではなく、すなわち型スタンドオフによる突起および凹みを有することができる。これは、交互になった、凸部316aと型スタンドオフ316bからの凹みまたは凹部とを備える、図9の端部316にて示される。(成形領域のその他の端部に沿った同様の凹みも、型スタンドオフから生じる可能性がある。)
【0080】
本明細書では、使用時にハウジングと共に支持用の当接(非シール)表面を形成する、表面316、317などの表面を、「軸方向当接面」または「圧縮端部」と呼ぶことがあり、軸方向という用語はこの文脈で、表面306、305の間で媒体パック301を通る空気流の方向の力との当接のことを示す。
【0081】
上記で示すように、「軸方向当接面」または「圧縮端部」は、その上の複数の突起、および同様に(必要に応じて)複数の凹部(または交互に示される凸部および凹部)を用いて形成される場合がある。
【0082】
成形パネル302、303、およびシール構造310のために、様々な材料を使用することができる。2004年6月14日出願の米国仮特許出願第60/579,754号に記載されるような材料を使用することができる。一般に、そのような材料は、ポリウレタンであり、通常、発泡ポリウレタンである。代替形態が可能であるが、約30ポンド/立方フィート(0.48g/cc)未満、通常約22ポンド/立方フィート(0.35g/cc)未満、一般に約10〜22ポンド/立方フィート(0.16〜0.35g/cc)の範囲内成形時密度を有する、ポリウレタンを使用することができる。通常、ショア硬さAが、30未満であり、通常20未満であり、また12〜20の範囲内であることが多い、材料を使用することができる。いくつかの応用例では、より硬い材料を使用することができる。
【0083】
次に、パネル302が見え、反対側が鏡像である、カートリッジ300の側面図を示す図8に注目する。パネル302は、その端部にて媒体パック301を完全に覆って延び、この位置で媒体パック301の端部をシールする。
【0084】
図10に、カートリッジ300の断面図を示す。ここでは、シール構造310が表面305に隣接せず、面305aと同じ方向に面する谷310b上の凹部と端部306に向かって方向付けられるテーパ領域310cとを有する、輪郭付けされた表面310aを備えることが分かる。ハウジングは、設置されたときにカートリッジの周りのバイパス流れを生み出すようシール構造310を軸方向に締め付けるために、凹部310bと係合してシール構造310に係合するよう適当に構成することができる。「軸方向」とはこの文脈および関連する文脈で、流れ面305、306の間の延長線とほぼ同じ方向に力が方向付けられることを意味する。
【0085】
典型的な成形操作で、パネル302および303は(別々に)、たとえば図10のパネル302および303の例では媒体パック301aおよび301bをそれぞれ型内へと下に向けて、同じ型構造内で形成されることがある。代替形態が可能であるが、たとえばシール構造310は、表面305または表面306のいずれかを型内へと下に向けて形成することができる。通常、シール構造310は、表面305を下に方向付けて形成される。結果としてシール構造310全体は、一般に矩形のシール構造310がその中に着座する平面に対応する型の平面を用いて、単一シール操作で成形される。当然、代替形態が可能である。
【0086】
代替形態が可能であるが、図示する特定のシール構造310は、表面305から表面306に向かって凹ませることができる。この例では、凹部は約1〜10mmであるが、ここでも同様に代替形態が可能である。表面305から表面306へと向かう、シール構造310の凹部は、ハウジング部材との非シール軸方向当接表面として動作するように、シール構造310の上方に突出する領域316を提供し、シール構造310を軸方向締付けシール部によってシールすることができるように残す。これによって、要素がシール構造310によって懸架されないが、使用時にエアクリーナ内で定位置に別々に固定される構成が容易になる。
【0087】
図7〜図10に示す媒体パック301は、約170〜175mmの縦溝流路長さ(流れ面間の距離)を有し、約240〜250mm×約165〜175mmの矩形構造を有することに留意されたい。代替サイズを用いることができる。さらに、ガスケット10の凸部部分が図示の幅約9.5mmおよび厚さ約12.7mmであり、長さ約25.4mmのテーパ延長部310を有する、一構造を示す。代替形態を用いることができる。
【0088】
IV.図11〜図19の代替構造
図11に代替フィルタカートリッジ400を示す。代替フィルタカートリッジ400は、対向する流れ面402、403を有する、ブロック状の積層された(矩形)媒体パック401を備える。この構造は、Z型フィルタ媒体パックの対向する側端部をシールするために媒体パック401に成形された側部パネル405、406を有する。カートリッジは、表面402に隣接するシールガスケット408を備える。ガスケット408は、4つの側部延長部409、410、411および412を有する。
【0089】
代替フィルタカートリッジ400は、表面402から表面403へと、または表面403から表面402に向かう空気流と共に使用することができる。この方向は、関連するエアクリーナに応じて選択することができる。典型的な構造では、フィルタカートリッジ400は、以下の説明で示すように空気流が表面403から表面402へ流れるように取り付けることができる。
【0090】
側部パネル405、406は、図7の側部パネル302、303と同様に製作することができる。図示の特定の実施形態では、フィルタカートリッジ400は、以下で説明するカセット内で任意で使用されるように構成されており、次いでカセットは、使用のためにエアクリーナハウジング内へと挿入される。
【0091】
図12は、フィルタカートリッジ400の上面図である。図13は、図12の線A−Aに沿った断面図である。図14は、図12の線B−Bに沿った断面図である。
【0092】
フィルタカートリッジ400を準備するために、媒体パック401を、パネル405
、406を形成するために型構造内へと挿入することができ、それぞれに別々の成形操作が使用される。この成形は同時に、ガスケット部412、410をそれぞれ形成するために使用することができる。次いで、部409を、図14の側部420を型内に置くことによって形成することができ、ガスケット部411を、図14の側部421を型内に置くことによって形成することができる。ダブテイルタイプの結合部(またはつまみと溝)を、ガスケット408の隅部で使用することができる。すなわち、フィルタカートリッジ400は、図10のカートリッジ300の構造に使用されるような3ショット成形工程とは対照的に、4ショット成形工程で準備することができる。ただし、3ショット手法、ならびに単一ショット手法を使用することもできる。
【0093】
上記のような4ショット成形工程が使用される場合、ガスケット408は、矩形ガスケット408がその中に着座する単一平面内での成形からはもたらされない。そうではなく、4つの部はそれぞれ、一般に、ガスケット408の部がそれに沿って延びるフィルタカートリッジ400の側部と同じ平面内に存在する型を用いて、別々に成形される。これは、必要に応じて、1つまたは複数のガスケット部内に、様々な形状および延長部を作り出すために使用することができる。
【0094】
カバーパネル(厚紙、プラスチックなど)は、必要に応じて、成形前に側部420、421を覆って置くことができる。
【0095】
図11の430に、型スタンドオフによる凹みを示す。
【0096】
次に、フィルタ構造内に実際に設置するための、使用のためにフィルタカートリッジ400をその中に配置することができる予備成形されたプラスチック(この例ではほぼ矩形の)カセット500を示す、図15〜図18に注目する。図16を参照すると、カセット500は、開端部501と、端部502の全体にわたり延びる図15のグリッド503を有する対向端部502とを備える。フィルタカートリッジ400は、表面402を端部501と整列するように配置して、端部501を通って図17のカセット内部505内へと挿入される。これによって、ガスケット408が、ガスケットシール表面(圧力フランジ)506に接触して置かれる。フィルタカートリッジ400の図13の端部405aおよび406aは、カートリッジの位置を支持するために、当接面としてカセットグリッド503に係合することができる。カセット500の側壁に、端部502に向かうわずかに内向きのテーパを設けることができる。
【0097】
図18に、カセット500の斜視図を示す。
【0098】
カセット500とハウジング壁部の間の空間は、音響減衰のために利用することができる。設置は、使用時に、表面506とハウジングの一部との間でガスケット408を圧縮することを伴う。図19に、カセット600、(流れ面604および605を有する)媒体パック602を備えるカートリッジ601、シール構造603、およびハウジング部片610、611が、組み立てられてシール部を形成する、1つの可能な概略図を示す。ギャップ612によって、多少の音響減衰制御が可能になる。図19では、ガスケット603は、カセットハウジングリム610およびカセットリム611によって取り囲まれ、カセット圧力フランジ617およびハウジング圧力フランジ618によって、表面615に対してシール状態に偏倚される。
【0099】
図示されるフィルタカートリッジ400用の媒体パックは、約175mmの縦溝流路長さ(流れ面間の距離)、および約165mm×約239.4mmの媒体パック外周を有することに留意されたい。代替形態を使用することができる。約22〜29mmのガスケット幅が示されるが、代替形態を使用することもできることに留意されたい。幅とはこの文脈で、媒体パックから外側への延長部の距離を意味する。
【0100】
V.図20〜図23の使用システム
図20に、本発明による、エアクリーナで使用するためのシステムを示す。図20を参照すると、ホイールベース701、ベッド702、運転者/乗客室703、およびフード705で覆われたエンジン室704を備える、小型トラック700が示されている。エアクリーナシステムは、たとえば、エンジン室704内のフード705の下に配置される。小型トラック700は様々な車両の例を表すものであり、特定の製造元、型、または製造年は意図されない。
【0101】
図21を参照すると、エアクリーナハウジング711、下流吹出口712、およびレゾネータ713を備え、たとえばフード705の下に配置可能である、エアクリーナシステム710が示されている。
【0102】
次に、エンジン室704の内部を概略的に見ることができる、図22に注目する。適当な位置に配置されたエアクリーナシステム710を見ることができる。
【0103】
次に、エアクリーナシステム710を分解図で示す、図23に注目する。
【0104】
エアクリーナハウジング711は、一般に、底部、基部、または本体720、および取外し可能なアクセスカバー721を備える。媒体パック726(この例では矩形)およびガスケット構造727を備える、エアクリーナカートリッジ725(この例では矩形)を示す。カートリッジ726は、一般に上記のようなものでよい。図示の特定の変形形態は、この例では出口流れ面である、媒体パック726の流れ面と整列されるガスケット727を備える。代替形状を使用することができる。
【0105】
そのようなカートリッジ725は、通常、対向する側部730、731にて、成形された側部パネルと共に形成される。頂部732および図示しない反対側の底部にて、成形物を使用することができ、あるいは、プラスチックシートまたは厚紙など別個の部片を配置することができる。あるいは、媒体パック726は、システムおよびシステム要件に応じて、これらの位置に露出させることができる。
【0106】
エアクリーナ基部720は、内部740を定める。使用時に、カートリッジ725は、ガスケット727をレシーバ742内へと滑らせて、頂部720aまたは垂直位置から内部740内へと滑り入れられる。これは通常、出口吹出口712を、予め表面743から矢印734の方向に枢動させて行われる。枢動は、ハウジング基部720の一部に係合する、出口吹出口712の低部750内に、図示しないピンを有することによって達成することができる。カートリッジ725を定位置に完全に滑り込ませた後、出口吹出口712を、表面743に対して、矢印734と反対方向に枢動させることができ、シールを保証するためにガスケット727にかかる軸方向の十分な力を保証するように、様々なクランプ760または使用することができるラッチを用いて、カバー721を定位置に置くことができる。図21に、このようにして閉じられたシステム711を示す。吹出口712は、必要に応じて、カートリッジ725の出口流れ面全体にわたり延びるように配置された、支持グリッドを備えることができる。
【0107】
さらに図23を参照すると、動作時にガスケット727がその中に滑り込むレシーバ742は、圧力フランジ742aおよび外部リム742bを備える3辺チャネルである。外部リム742bは、ガスケット727の外周に沿って延びる。圧力面742aは、カートリッジの入口流れ表面761に面するガスケット構造727の側部に圧力を加える。
【0108】
「3辺チャネル」とは、図示の領域742が、(代替形態が可能であるが)一般的に、2つの対向する側部延長部および1つの基部延長部を有するU字形チャネルを有することが意図され、この例では、各側部延長部が基部延長部に対して約90°の角度で延び、各延長部が直線状である。
【0109】
同様に、アクセスカバー721は、この例では逆さのU字形であるU字形をこの場合も形成する、部材780aおよび対向する側部部材780b、780cを備え、側部延長部780b、780cが、頂部延長部780aに対してそれぞれ直角に延びる3辺チャネルをその中に備える。この場合も、チャネル780は、外部リム781および圧力フランジ782を備える。
【0110】
図23を参照すると、濾過された空気をエンジン吸気口または同様の構造内へと送達するために配置された、管790が示されている。
【0111】
組立てを容易にするために、システム710などのエアクリーナシステムと共に、図19のカセット600または図18のカセット500などカセットを、カートリッジ725の周りで使用することができることに留意されたい。
【0112】
出口吹出口712に、大きい端部770、狭い端部771、およびその間のエルボ772を有し、一般に棍棒形の、レゾネータ713が取り付けられることに留意されたい。レゾネータ713は、本明細書では、音響減衰を行うために出口吹出口712に固定された「こん棒形レゾネータ」と呼ばれる。
【0113】
さらに図22を参照すると、MAFS(質量センサ)794、TMAPまたは圧力タップ795、PVCポート796、およびサービス指示器797を含めた、このシステムに取り付けられる追加機器が示されている。
【0114】
本発明によるフィルタカートリッジは、様々なサイズで製作することができる。図20の小形トラック700に都合のよいものは、深さ約150mm(140〜160mm)であり、設置されたときに高さが約254mm(約250〜260mm)であり、設置されたときに幅が約220mm(210〜230mm)である、矩形のフィルタカートリッジとなることがある。この場合も、応用例に応じて、様々なサイズまたは形状を使用することができる。
【0115】
VI.図24〜図58の例示的なエアクリーナ
A.図24〜図49の第1の例示的なエアクリーナ
図24の参照番号800は、本発明の記載に基づく特徴を含み、選択された原理を適用した、例示的なエアクリーナを示す。エアクリーナ800は、フィルタカートリッジを受ける本体、あるいはエアクリーナ本体または基部801を備える、ハウジング800aと、カバーまたはアクセスカバー802とを備える。カバー802は、この例ではオーバーセンタワイヤラッチであるラッチ803によって、本体801に固定されるが、固定のために代替構造を使用することができる。
【0116】
エアクリーナ800は、車両の骨組またはその他の部分、あるいはその他の使用機器へと取付けのための、取付け構造805を備える。
【0117】
エアクリーナ800の内部809へのサービスアクセスは、ラッチ803を解放し、本体801からカバー802を分離することによって達成される。
【0118】
図示の特定の例では、本体801は、この例では正方形または矩形断面である、ほぼ左右対称の平行四辺形である部分801aを有し、端部810が円形空気流開口811へとテーパ状になっている。この例では、空気流開口811は出口開口であるが、いくつかの構造では、入口開口として構成される。
【0119】
同様に、カバー802は、それが本体801と接触する領域812にて、この例では正方形または矩形である、左右対称の平行四辺形断面形状の部分を有する。次いでカバー812は、領域813において、円形の空気流開口814へとテーパ状になる。この例では、開口814は、入口開口であるが、代替形態が可能である。
【0120】
代替形態が可能であるが、通常の用途では、空気流は、入口814を通り、以下でさらに説明する内部で受けられるフィルタカートリッジを通り、出口811を通って外部に向かう。
【0121】
図25に、エアクリーナ800の側面図を示す。
【0122】
図26に、エアクリーナ800の上面図を示す。
【0123】
図27は、図26の線27−27に沿った断面図を示す。図27に、内部で受けられるフィルタカートリッジ820が見られる。フィルタカートリッジ820は、入口814から出口811への空気流路内に配置された媒体パック821を備える、フィルタカートリッジである。媒体パック821は、好ましくは、上記のような積層されたZ型フィルタ媒体構造を備える。媒体パック821は、第1の(この例では入口)流れ面824と、第2の、対向する(この例では出口)流れ面825を備え、使用時に濾過流れが、それらの間に延びる。
【0124】
フィルタカートリッジ820を、別の図面と関連付けて以下でさらに詳細に説明する。図27を参照すると、フィルタカートリッジ820が、媒体パック821の2つの対向する側部に沿った、対向する成形された側部パネル826、827を備えることが分かる。そのようなパネルは、たとえば、上記で図5〜図10に関連して300で説明される。
【0125】
さらに図27を参照すると、フィルタカートリッジ820は、軸方向締付けシール部を形成するようにカバー802上のシールフランジ831と本体801上のシールフランジ832との間で締め付けられた、ガスケットまたはシール部材829を備える。クランプ803によってシール圧力が維持される。図示の実施形態では、シール部材825が、フィルタカートリッジ820内で成形される。
【0126】
次に、図26の線28−28に沿ったエアクリーナ800の断面図を示す、図28に注目する。ここでフィルタカートリッジ820はまた、内部809内に見ることができる。この断面図に見ることができる媒体パック821の対向側部836、837は、その上に成形パネルを備えないことが分かる。これは、図8〜図10のフィルタカートリッジに関連付けて、上記で説明したものと同様である。当然、側部836、387は、成形保護パネル、あるいは上記のようにカートリッジに固定される予備成形された厚紙パネルまたはプラスチックパネルなど保護パネルを、必要に応じて備えることができる。
【0127】
図29は、図28の一部の拡大図である。上記で議論したようにシールフランジ831とシールフランジ832との間で締め付けられる、シール部材829を見ることができる。シール部材829の領域829aは、実際は、シール時に変形(圧縮)されるが、シール時に生じる圧縮の理解を容易にするために、図29に、外周が変形される前の状態でそれらを示す。
【0128】
シール領域829は、その中に谷829bを備え、フランジ831は、フィルタカートリッジ820を定位置でシールおよび固定することを容易にするように干渉する状態で、谷829b内へと突出するようにサイズ決めされた凸部831aを備えることに留意されたい。フランジ831は、ガスケット829を取り囲む環状凸部831bを備え、底部がフランジ832に接触するが、代替形態が可能である。
【0129】
次に、エアクリーナ800の分解斜視図を示す図30に注目する。図30では、フィルタカートリッジ820へのサービスアクセスを可能にするために、カバー802をどのように本体801から取り外すことができるかを見ることができる。
【0130】
図30を参照すると、成形パネル826を見ることができる。成形パネル826は、それぞれが交互の凹部826dと突起または凸部826eを備える、対向する端部826a、826bを備える。これは、図8〜図10のカートリッジ300に関連して上記で説明したものと同様である。対向パネル827は、対向端部827aおよび827bにて、同様に構成される。
【0131】
端部826aおよび826b(および827a、827b)は、ハウジング800a内でフィルタカートリッジ820を定位置に支持するために使用される。
【0132】
図31は、エアクリーナ800のさらなる斜視図であり、ここでも同様に、本体801、カバー802、およびフィルタカートリッジ820を示す。本体801の内部801a内に、停止構造840を見ることができる。停止構造840は、フィルタカートリッジ820が挿入されるとき、成形パネル826の端部826bおよびパネル827の端部827bがそれに係合するように配置される。停止構造840は、対向側部841および842を備えるが、図31では側部841のみを見ることができる。側部841および842はいずれも、図27の断面図に見ることができる。
【0133】
再び図31を参照すると、カバー802は、内部802aおよび停止構造850をその中に有する。停止構造850は、2つの停止部851、852を備え、停止部851のみを図31に見ることができる。停止部851および852はいずれも、図27の断面図に見ることができる。
【0134】
停止部851、852は、それぞれ、組立て時にフィルタカートリッジ820の端部827a、826aに係合するように配置される。
【0135】
その結果、側部成形部826、827を、組立て時に軸方向に締め付けるようにサイズ決めおよび配置されたカバー802および801を備える、ハウジング800aが構成される。これは、使用時に媒体パックの重量がガスケット構造829によって懸架されないように、停止構造840、850の間で、媒体パックの重量を支持する。
【0136】
図32に、停止部852と成形端部826aの間の係合を示す。図33に、停止部842と成形端部826bの間の係合を示す。成形部827を備えるもう一方の側部は、図32および図33の鏡像である。
【0137】
図31を参照すると、組み立てられるときに、フィルタカートリッジ820の底端部または低部端面825にて、内部801aの全体にわたり延びるグリッドが示されないことが分かる。また、カバー802の全体にわたるグリッドもない。グリッドまたはその他の媒体パック支持構造を、必要に応じていずれかの端部に配置することができる。
【0138】
図34に、アセンブリのその他のいくつかの部分をその上に備えない、ハウジング本体部材または基部801を示す。図35に、本体801の上面図を示す。図36に、図35の線36−36に沿った断面図が見られる。図37に、図36の一部の部分拡大図を見ることができる。図37に、本体801の側壁861上にラッチ部材を取り付けるための、取付け部860を示す。さらに、図29のガスケット829と係合するためのシール面を提供する、フランジ832を示す。
【0139】
図38は、本体801の、図35の線38−38に沿った断面図を示す。図39は、ラッチのための別の取付け部材865、ならびにフランジ832の一部およびシール表面をそれと共に示す、図38の一部の部分拡大図である。
【0140】
図36を参照すると、停止部材841、842を備える停止または支持構造840を容易に見ることができる。
【0141】
代替形態が可能であるが、図示の特定の構造では、本体801は、薄板金または形成された金属体であり、停止部841、842は、その中に溶接される棒または管である。当然、いくつかの応用例で、成形された構造を使用することができる。
【0142】
図40に、カバー部材802の斜視図を示す。図41に、上面図を示す。図42に、図41の線42−42に沿った断面図を示す。図42に、停止部851および852を備える、停止構造850を示す。代替形態が可能であるが、図示のカバー802は、薄板金または形成された金属構成要素で製作され、定位置に溶接された棒または管を有する停止部851、852を備える。当然、プラスチック構造など、代替構造を使用することができる。
【0143】
図43は、図42の一部の部分拡大図である。図43では特に、停止部852およびフランジ831を見ることができる。例として、これらの構成要素の例示的な寸法を示す。角括弧内の寸法はミリメートル、その他の寸法はインチによるものであり、丸括弧内に示すことがある。
【0144】
図44は、図41の線44−44に沿った断面図である。フランジ831をその上に有する、カバー802の側壁802bを見ることができる。
【0145】
図45〜図49に、フィルタカートリッジ820を示す。図45は、斜視図である。図46は、上面図である。図47は、図46の線47−47に沿った断面図である。図48は、図46の線48−48に沿った断面図である。図49は、図48の一部の部分拡大図である。図45〜図49では、図24〜図44によるエアクリーナにおいて使用可能な例示的な構造を示すために、寸法が記載される。
【0146】
図49を参照すると、媒体パック821に沿って谷895が設けられ、媒体パック821を取り囲むことが分かる。谷895は、ガスケット829を構築するために使用される好ましい成形物構造からの人工物である。図44のフランジ831は、通常、領域895内へと深く突出するように構成されない。
【0147】
フィルタカートリッジ820は、一般に、図8〜図10のカートリッジ300に関して説明したようなものとすることができる。
【0148】
図45を参照すると、フィルタカートリッジ820は、対向する成形パネル826、827を有する媒体パック821と、成形ハウジングシール構造829とを備える。成形ハウジングシール構造829は、媒体パック821を完全に取り囲む、4つの延長部829a、829b、829cおよび829dを有する。媒体パックは、対向する流れ表面824、825と、対向する側部836、837とを定め、それらは、覆われ、部分的に覆われ、またはいくつかの例では成形パネル826、827でそれらの間に延長されその内に固定されるプラスチックまたは厚紙などシート材料によって、覆われることができる。
【0149】
図24〜図49の特定のアセンブリは、フィルタカートリッジ820を受けるための別個のカセットを利用せずに示されることに留意されたい。当然、そのようなカセットを使用する代替形態を構築することができる。
【0150】
B.図50〜図58の第2のエアクリーナアセンブリ
図50の参照番号900は、ハウジング900aを備える第2のエアクリーナ構造を示す。ハウジング900aは、本体または基部901、およびアクセスカバー902を備える。代替形態が可能であるが、基部901は、この例では出口である円形空気流れ端部911へとテーパ状になる、この例では正方形または矩形断面を有する平行四辺形部分901aを備える。同様に、アクセスカバー902は、この例では空気流れ入口である円形空気流路914へとテーパ状になる、この例では正方形または矩形であるそれと一致する平行四辺形断面902aを備える。カバー902は、図24に示すものに類似する、不図示のラッチによって基部901に固定することができる。
【0151】
エアクリーナ900の一般的な外部特徴部分は、図24のエアクリーナ800と同様であり、すなわち、それらに関してはあまり詳細に説明しない。
【0152】
図51に、エアクリーナ900の上面図を示す。図52に、図51の線52−52に沿った断面図を示す。図52に、積層されたZ型フィルタ媒体パック921を備えるカートリッジ920を示す。図示のカートリッジ920は、対向する成形側部パネル923、924、およびガスケット構造929を有する。代替形態が可能であるが、この例ではガスケット構造929は、媒体パック921の流れ面925と面一の位置にて成形される。
【0153】
媒体パックは、対向する流れ面925、926を備え、図示の構造では面925が入口面であり、面926が出口面であるが、代替形態が可能である。
【0154】
図53は、図51の線53−53に沿った断面図を示す。ここでは、成形物をその上に備えない対向側部930、931を有する、カートリッジ920の媒体パック921を示す。当然、成形物を、厚紙またはプラスチックの予備成形されたパネルなどの保護パネルと同様、この位置に置くことができる。ただし、これらはいくつかの応用例では要求されない。
【0155】
図54に、図53の一部の拡大部分断面図を示す。カバー902上のフランジ940と本体901のフランジ941との間で締め付けられている、ガスケット929が見られる。図54では、変形または締付けがどこで生じるかを示すために、ガスケット929の周囲形状は変形されて示される。フランジ940はまた、組立て時にガスケット929を取り囲むように配置された、環状延長部940aをその上に備えることに留意されたい。組み立てられるとき、延長部940aは、締付け時にフランジ941に底部が接触するようにサイズ決めすることができる。
【0156】
図54に、シールを容易にするためにガスケット929内へと突出する、カバー902の端部または凸部を示す。また、ガスケット929内へと突出してシールを容易にする、本体901の端部また凸部を示す。ガスケット929内へと突出する本体901の突出端部は、ガスケット929内へと突出するカバー902の端部から径方向にずれ、本体901の突出端部は、媒体パック929に向かって径方向にずれる。すなわち、図示の例では、ガスケット929内へと突出し下流または本体側にある本体901の端部は、ガスケット929内へと突出し上流またはカバー902側にある端部よりも、媒体パック922に近接している。
【0157】
図54に、作動可能な例を示すために、いくつかの寸法を示す。角括弧内の寸法はミリメートルによるものであり、その他の寸法は、インチによるものである。
【0158】
図55〜図58に、エアクリーナ900内で使用可能なフィルタカートリッジ920を示す。フィルタカートリッジ920は、図11〜図44のフィルタカートリッジ400と類似する。図55は、斜視図であり、図56は上面図であり、図57は、図56の線57−57に沿った断面図であり、図58は、図56の線58−58に沿った断面図である。図56〜図58に、運転可能な例を理解するために、例示的な寸法をインチで(角括弧内はミリメートルで)示す。当然、代替形態を使用することができる。
【0159】
図55を参照すると、フィルタカートリッジ920は、媒体パック921を備え、媒体パック921は、対向する成形された側部パネル923、924、対向する流れ表面925、926、ならびに、その上に成形された4つの部929a、929b、929cおよび929dを含むハウジングシール構造929を有する。
【0160】
カートリッジ920はさらに、成形物をその上に備えない、上記で説明したような対向表面930、931を定める。これらの表面は、成形パネル923、924の間に延びる。当然、表面930、931は、必要に応じて、成形された構造によって部分的に覆うことができる。さらにそれらは、必要に応じて、厚紙シート、プラスチックシートなど、保護カバーによって覆い、または部分的に覆うことができる。
【0161】
図50〜図58のエアクリーナアセンブリでは、使用時に流れ表面926または流れ表面952を支持するためにエアクリーナ全体にわたって延びる、いかなる支持グリッドも備えない構造が示されることに留意されたい。必要に応じて、1つまたは複数のそのようなグリッドを設けることができる。
【0162】
さらに、図50〜図58には、エアクリーナ内で媒体パックを別個に支持するためのカセット構造を示さないことに留意されたい。必要に応じて、そのようなカセット構造を使用することができる。
【0163】
最後に、図52の断面図を参照すると、媒体パック921を支持するための停止構造は図示されていない。いくつかの応用例では、必要に応じて停止構造を使用することができる。
【0164】
VII.カートリッジ製造の例示的な方法
本明細書で説明するようなフィルタカートリッジの全体的な製造方法は、上述されている。この章では、例示的な製造工程および型構造を説明する。
【0165】
A.図7〜図10、および図45によるフィルタカートリッジを製造するための例示的な手法
上記で示すように、3つの成形された部、すなわち成形パネル826、対向パネル827、およびハウジングシールリング829を備える、図45のフィルタカートリッジ820を見ることができる。(図7〜図10のフィルタカートリッジ300は同様である。)
【0166】
図45のフィルタカートリッジを製造するための1つの有用な手法は、これらの構成要素を別々に成形する、3ステップの成形手順を使用することである。そのような手順を、図59〜図68に示す。
【0167】
まず図59を参照すると、図45の成形パネル826、827にほぼ相当するパネルを成形するために有用である、型構造1000が示されている。図59に示す型1000は、成形パネル826、827をわずかに修正したパネルを成形するように構成される。たとえば、型1000は、図45の端部826a、826b、827a、および827bに沿って観察される凸部および凹部を形成するように構成されていない。ただし、図59の想像線1001は、これらの特徴部分を製作するために型をどのように修正することができるかを示す。
【0168】
また、型1000は、谷(図45の谷826fに相当する)をそれぞれが備える、成形による人工物である成形パネル826、827を作り出すために使用されたものとは異なる、媒体パックスタンドオフ構造を使用する。これはさらに、図59を使用する成形工程についての以下の議論から理解されるであろう。
【0169】
図59Aに、型構造1000の斜視図を示す。
【0170】
図59を参照すると、一般的な型構造1000は、媒体パックスタンドオフ凸部構造1003がその中に配置された、型キャビティ1002を備える。このスタンドオフ凸部構造1003のために、様々な構成を使用することができる。図59に示す特定の構造は、4つの凸部1005を使用する。代替形態では、連続的なリブを使用することができ、これによって図45の826fで示す谷と同様のものがもたらされることがある。
【0171】
図60および図61に、型1000の断面図を示す。
【0172】
典型的な成形操作では、樹脂が型キャビティ1002に注入され、次いで媒体パックが成形のためにキャビティ内に設置される。あるいは、いくつかの構造では、媒体パックをまず配置し、次いで型を適当な樹脂で充填することができる。
【0173】
通常、成形中に体積が増大する発泡用樹脂(発泡ポリウレタンなど)である、上記で特徴付けたような樹脂が使用されることがある。ただし、多種多様な樹脂材料を使用することができる。
【0174】
図62に、成形操作のために媒体パック1007がその中に配置された、型1000を示す。図62から、キャビティ1002の底部1002aの上方で、スタンドオフ凸部構造1003上に置かれた媒体パック1007を見ることができる。
【0175】
図62の成形操作後に、側部パネル1008をその上に有する、結果的に得られる媒体パック1007を、反対側の側部パネルを成形するために、型内に反転させ、再び設置する。この工程を図63に示す。
【0176】
図64および図65に、上記で説明した成形操作によって、2つの対向する成形された側部パネル1008、1009をその上に有する媒体パック1007からもたらされる、媒体パック1012を示す。図65では、視点は側部パネル1008に向かっている。図64では、成形された側部パネル1008、1009の間に延びる側部に向かって、媒体パック1007を見ることができる。図65を参照すると、最終的な構造では、媒体パック1007を通る空気流は、ほぼ流れ面1010と反対側の流れ面1011の間に存在することになる。図65に、対向側部1013および1014を示す。これらはそのようにして形成することができるが、通常、成形パネルをその上に備えない。それらはまた、大部分を、たとえば厚紙またはプラスチックなど予備形成されたカバーによって覆わず、またはそれらを設けないでおくことができる。
【0177】
図64、図65の構造1012は、フィルタカートリッジの形成のために、ハウジングシール構造が加えられることが好ましい。これに関して、図66から図68に注目する。
【0178】
図66を参照すると、ハウジングシール部を形成するために構造1012がその中に配置された、型部片1020が概略的に示されている。図67は、図66の構造の上面図である。図66では、構造1012が、流れ表面1010を上に向け、流れ表面1011を下に向けて配置される。
【0179】
図66をさらに参照すると、型部片1020は、1020a、1020b、および1020cで示すように、3つのキャビティ部をその中に有する。1020cは、通常樹脂がその中に配置されない部であり、構造1012の流れ表面1011(あるいは1010)のうちの1つによって係合されるように位置決めされる。型キャビティ部1020aは、以下で説明するように、その中の樹脂から構造の一部を形成する。部102bは、側部パネル1009、1008のうちの一方の受容部を提供する、移行部である。
【0180】
図68に、型キャビティ1023を完全に定めるために、第2の型部片1021が第1の型部片1020を覆って配置された、図66の構造を示す。
【0181】
操作に際しては、媒体パック構造1012が型部片1020内に配置された後(または場合によってはその前)に、キャビティ部1020a内に樹脂が配置される。次いで、型部片1021が定位置に配置され、樹脂が硬化中に上昇してキャビティ1023を満たし、結果的に得られるハウジングシール部材を媒体パック構造1012へと直接成形する。あるいは、たとえば1023aにて、樹脂を型充填部から追加することができる。キャビティ1023は、好ましい選択に基づいて、様々なハウジングシール構造を形成するように形状付けすることができる。図68の特定のキャビティ1023は、図45のシール部829とほぼ類似のハウジングシール部を形成するように構成することができる。すなわち、キャビティ1023は、媒体パック1007、およびアセンブリ1012を取り囲む。
【0182】
上記で説明したように、図45のフィルタカートリッジは、シール構造829を表面824から凹ませて構成される。実際に図68を参照すると、中央凹部1020cをその中に備えており、(媒体パックの)表面1011がキャビティ部1020aを超えて突出するようにフィルタ媒体パック構造1012を金型部片1020内へと十分に押し下げることを可能にする、型部片1020が示されている。
【0183】
当然、型部片1020は、結果的に得られる成形されるハウジングシール構造を、(図68の端面1011に対して)別の位置に形成するように構成することができる。媒体パックを備えず、型部片が分離されている以外は図68と類似の構造を示す、図69に一例を示す。型部片1020にほぼ相当し、中央凹部を備えないがキャビティ1029を備える、型部片1028を示す。すなわち、媒体パック(図示せず)および第2の型部片1030が成形のために配置されるとき、キャビティ1029内に形成される結果的に得られるハウジングシール構造は、媒体パックの対応する端部表面から凹まないことが分かる。
【0184】
図66〜図69に関連付けて説明する、ハウジングシール部を形成するための様々な成形操作では、成形操作から得られるフィルタカートリッジがエアクリーナ内で使用されるときに、ハウジングシール構造と媒体パックとの間に漏れが生じないことを保証するように、各例で型キャビティが、接触を提供するように構成され、結果的に得られるシール部、および媒体パックに成形されまたは直接成形された別の成形物のいずれが、媒体パックの周りで媒体パックを完全に取り囲むことに留意されたい。プリフォームが、いくつかの側面に沿ってハウジングシール構造の一部の下方に配置されるとしても、型構造は、成形されたハウジングシール構造の少なくとも一部が、漏れのない適当なシール部を保証するために、完全に表面全体にわたって媒体パックに直接接触するようなものであるべきである。既に定位置にあるシール型を有する側部に関しては、ハウジングシール部は、既に定位置にある型内(側部パネル1008、1009など)との間に漏れがないことを保証するように、それらと十分に接合される材料から選択される必要がある。上記で特徴付けられるタイプのポリウレタン材料が、これらの目的に適当かつ適切である。
【0185】
上記の説明から、図45で特徴付けられ、上記で議論される、一般的なタイプのフィルタカートリッジを形成するためにキャビティ構造を選択することにより、様々な代替形態が可能であることが理解されるであろう。図59〜図64と関連付けて特徴付けられる工程は、樹脂を3回に分けて適用する3回の成形ステップが用いられるので、本明細書では概括的に「3ショット成形工程」と呼ぶ。以下で残りの図面と関連付けて、代替成形手法を説明する。
【0186】
B.図11〜図14、および図55による、フィルタカートリッジ形成のための例示的な手法
図55のフィルタカートリッジ920は、一般に、2つの対向する側部パネル923、924、および周囲シール構造929を有する、媒体パック921を備える。(図11〜図14に、同様のフィルタカートリッジを示す。)そのような構造は、図示の成形物を受け入れるように修正された型部片と共に上記で説明した、3ショット成形工程を用いて製作することができる。そのようなフィルタカートリッジの形成の代替の例示的な手法を、図70〜図78に関連付けてここで説明する。
【0187】
図70に、図55のパネル923、924の形成に使用可能な型構造1050の上面図を示す。型構造1050はまた、ハウジングシール構造929の部、すなわち図55の部929a、929cを形成するように構成される。
【0188】
図70を参照すると、型構造1050は、型キャビティ1051を定める。
【0189】
図71は、図70の線71−71に沿った型部片1050の断面図にほぼ対応する。図72は、図70の線72−72に沿った断面から見た型構造1050に相当する。図71および図72に、型1050内に配置された媒体パック1052を示す。
【0190】
図70〜図72から、型構造1050が、キャビティ1051および媒体パックスタンドオフ凸部構造1053を定めることが理解されるであろう。様々な凸部構造の構成を用いることができる。図示の特定の凸部構造1053は、凸部1056のセグメント化された線、および連続的な凸部1057を備える。連続的な凸部1057の延びる方向は、凸部1056によって定められるセグメント化された線と平行な線に相当する。
【0191】
図70、図71のキャビティ1051はさらに、谷1059を形成するハウジングシール構造を定める。
【0192】
図71および図72に、側部パネルおよびハウジングシール構造部を形成するための媒体パック1052をその中に備える、型構造1050を概略的に示す。通常の操作では、側部パネルおよびハウジングシール部を形成するように硬化される液状樹脂は、媒体パック1052が定位置に置かれる前に、型キャビティ1051内に配置される。次いで樹脂は、通常発泡による体積増大に伴って硬化し、パネルおよびハウジングシール部をもたらす。
【0193】
反対側のパネルは、結果的に得られる図73の組合せ1060を第1の成形ステップから取り外し、それを逆さにし、(型内に追加の樹脂を配置した後に、)型内に再び置くことによって、形成される。
【0194】
図70を参照すると、谷部1059は、凹んだ中央部をその中に有するハウジングシール構造の両端部を形成するように、端部1061にて構成されることが分かる。これによって、図74〜図78に関連付けて以下で説明する次の成形ステップの間に、ハウジングシール構造内の側部ストリップを結合することが容易になる。
【0195】
まず図55を参照すると、図73の後、すなわち上記で説明した成形ステップ後に部分的に完成されたカートリッジは、ハウジングシール構造929のハウジングシール部929aおよび929cを有する側部パネル923、924をその上に備える、媒体パック921となる。ハウジングシール構造929の部929bおよび929dが、さらに形成される。
【0196】
次に、図55のハウジングシール部929bおよび929dを形成するために使用可能である型構造1070を示す、図74に注目する。図74に、型構造1070の斜視図を示す。図75に、型構造1070の上面図を示す。図76に、図75の線76−76に沿った断面図を示す。図75および図76に、型キャビティ1072を見ることができる。図77は、型構造1070の、線77−77に沿った断面図である。
【0197】
図78に、媒体パック(概略的に示す)がその中に配置された、型構造1070を示す。典型的な用途では、型内に媒体パックを配置する前に、型キャビティ部1072内に樹脂を配置する。硬化時に、通常発泡およびそれによる体積の増大と共に、型キャビティ部1072内の樹脂は、結果的な生産物として、図55のストリップ929b、929dのうちの一方を形成する。当然、結果的に得られる部分的に完成したカートリッジは次いで、ストリップ929b、929dのうち残りの一方を形成するために、型から取り外し、逆さまにし、追加の樹脂と共に型内に配置することができる。
【0198】
型キャビティは、成形工程で、図55の接合部1075内での樹脂の結合をもたらすように構成される。
【0199】
図70〜図78に関して説明する工程は、4ショット成形工程である。すなわち、型構造への4回の樹脂追加が用いられる。代替成形工程が可能であり、適当な型キャビティのために修正される以外に、たとえば図59〜図69に関する上記のような3ショット工程を使用することができる。
【0200】
次章では、代替の1ショット成形工程を説明する。
【0201】
C.図79〜図80の1ショット成形工程を用いたフィルタカートリッジ形成の例示的な手法
図79の参照番号1080は、(a)2つの対向する成形側部パネルと(b)1ショット成形工程における成形ハウジングシールリングとを有する、Z型フィルタ媒体パックを備えるフィルタカートリッジを形成するために使用可能な、型アセンブリを示す。図79を参照すると、概略的に示す型構造1080は、型キャビティ1083を定める型ベース1082と型カバー1085とを有する、2部片の型である。
【0202】
図79をさらに参照すると、型キャビティ1083内に、Z型フィルタ媒体パック1087が配置されている。
【0203】
図79に、その概念の理解を容易にするために、媒体パック1087をその中に有する型構造1080の断面図を示す。媒体パック1087は、成形される対向側部パネルが、対向する側部1090、1091にて、キャビティ1083の部分1093、1094内の樹脂によって形成されるように、配置される。部分1093および1094は、それぞれ側部1090、1091に沿って延びるが、典型的な好ましい応用例では、側部1090、1091の間に延びる媒体パック1087の端部の両端間に完全には延びない。
【0204】
図示の特定の構造用に向きを決めるために、媒体パック1087の流れ表面は、1096および1097に配置される。
【0205】
当然、図45および図55に示すものと類似のフィルタカートリッジ構造では、ハウジングシール構造は、媒体パックの周囲を囲んで延びる平面内にあるリングを備える。このタイプのハウジングシール構造は、型構造1080による型構造を用いて、1093、1094にてパネル部として、同一の樹脂ショットにおいて形成することができる。特に、棚1100、および外側成形表面1101によって定められる棚上方の成形体積は、ハウジングシール部がその中に形成されるキャビティ1083のキャビティ部分1102を定める。棚1100および外面1101は、図80に示すように媒体パック1087を完全に取り囲むために、型構造1080内に構成される。(図80に、カバー1085が取り外された状態の、図79の構造の上面図を示す。)
【0206】
いくつかの操作モードが可能である。そのうち1つでは、媒体パック1087が型キャビティ1083内に配置された後に、樹脂が、キャビティ部分1093、1094、および1102内に、単回樹脂注入によって注入される。次いでカバー1085は定位置に置かれ、樹脂が上昇および硬化することが可能になる。代替の操作モードでは、型カバー1085は、樹脂が挿入される前に配置することができ、樹脂は、図79にて1105で(1106で示されるベントと共に)示すように、金型充填開口および型カバー1085を通して挿入することができる。
【0207】
当然、さらに別の可能性を用いることができる。ただし実施例は、本発明による技術を用いて、2つの対向する成形された側部パネルと成形された周囲ハウジングシール構造とを有するフィルタカートリッジを、単一の型注入においてどのように製作することができるかを示す。
【0208】
当然、棚1100および外面1101の形状または輪郭は、選択された好ましいハウジングシール部形状または輪郭を提供するように、必要に応じて修正することができる。
【0209】
典型的な実施例では、キャビティ1083は、媒体パック1087をセンタリングし、媒体パック1087の表面を横切って延びるいかなる望ましくない量のばりも妨げるために、適当な構造でその中に設けられる。
【0210】
必要に応じて、図59〜図80に関連付けて上記で説明した何らかの成形手法を用いて、予備の部片を、必要に応じて媒体パックに接触して表面上に配置することができる。厚紙、プラスチック、またはその他のシート材料を含めたそのような部片は、型に挿入する前に媒体パック上に単純に配置することができ、または、個別に加えら得る部片を受け入れるように型構造を修正することができる。
【0211】
D.成形物が完全に媒体パックの周りを取り囲み、反対側の流れ面のみを露出させたままにする、フィルタカートリッジを形成するための変形例
上記では一般に、説明または図示されたフィルタカートリッジはそれぞれ、媒体パックを製作するために使用される単一フェーサストリップの端部をシールするために媒体パックに直接成形された1対の対向する成形パネルを有する。すなわち、媒体パックの2つの側部のみが、媒体パックを形成するために使用される単一フェーサストリップの露出された前端および後端を有するので、結果的に得られるフィルタカートリッジは、媒体パックの2つの対向側部に成形された側部パネルのみを有する。代替形態では、媒体パックの周囲を完全に囲んで延びる、すなわち4つの側部を覆う成形物を有する、フィルタカートリッジを形成することができる。これらは、型キャビティ(1083)の側部パネルを形成する部分(1094)を、(既に媒体パックの周囲の周りに完全に延びるシール用の谷を形成する、部分(1102)のように)媒体パックの周りに完全に続くように延ばすことにより、図79および図80と関連付けて説明されるような1ショット工程を用いて製作することができる。そのような構造を製作するために、ハウジングシール部の部のみを形成する図78の型を、ハウジングシール部をその上に備える完全なパネルを形成するように修正することによって、4ショット成形工程の変形形態を使用することもできる。
【0212】
図59〜図68に関連付けて説明されるものと類似の手法を用いることもできる。ただし、ハウジングシール部が成形される前に、4つのパネルのためにまず4ショットが必要とされるので、工程は3ショット成形工程ではなく、5ショット成形工程となることがある。
【0213】
E.ハウジングシール位置の変形形態
本明細書で提供される様々な例で、ハウジングシール部は、一般に、入口面および出口面またはその両方の平面と平行であり、入口面および出口面と同一平面となることがある平面内に置かれる。本明細書で説明する様々な技術を用いるが型を適切に修正する、代替形態が可能である。
【0214】
F.ブロック状媒体パックからの修正
提供された例はそれぞれ、外側表面がその中で直角に交わる、ブロック状媒体パックを使用する。たとえば、傾いた平行四辺形、すなわち、対辺が平行であるが辺同士が90°で交わらない平行四辺形を含めた少なくとも1つの断面を有する、媒体パックを作り出すために、十分にずれた積層内の層から媒体パックが形成されているものを含めた代替形態が可能である。そのような媒体パックの一例が、参照により記載全体を本明細書に合体する、2004年6月14日出願の、米国仮特許出願第60/579,754号で(図6Aにて)知られている。同様にして形状付けされた媒体パックは、フィルタカートリッジを作り出すために、本明細書で説明したような成形操作において使用することができる。
【0215】
VIII.フィルタカートリッジおよび方法の概括的な特徴
概括的に言うと、本明細書で説明するタイプのフィルタカートリッジは、単一フェーサストリップの積層構造を備えるフィルタ媒体パックを備え、各単一フェーサストリップは通常、第1および第2の対向する流れ面の間に延びる入口および出口流れチャネルを定めるために、定位置で対面シートに固定され縦溝流路が形成されたシートを備える。フィルタカートリッジはさらに、成形された側部パネル構造を備え、この側部パネルは、媒体ストリップの前端および後端によって定められた媒体パックに対する、2つの対向側部(または端部)の第1の組に対して直接成形されそれをシールして覆う、少なくとも第1および第2の対向する成形パネルを備える。フィルタカートリッジはさらに、フィルタカートリッジ構造内へと成形されたハウジングシール構造を備える。ハウジングシール構造は、(a)成形された側部パネル構造上に成形され、(b)媒体パック上に直接成形され、または、(c)両方に成形された部分を有することができる。本明細書で説明する典型的な構造は、(a)両方に成形され、あるいは(b)その部分が成形された側部パネルと一体であり、その他の部分が媒体パックに直接成形されるように構成される、部分を有する。
【0216】
成形された側部パネル構造を備えるフィルタカートリッジにおいて、成形された側部パネル構造は、そうでなければ部分的に覆われない側部を、部分的に横断して延びるように構成することができる。通常、少なくとも(面積で)50%の露出した媒体(すなわち成形物によって覆われていない媒体)が、これらの覆われない側部上にある。いくつかの例では、これらの側部は、たとえば厚紙またはプラスチックシートの、予備成形された側壁部によって覆うことができる。
【0217】
いくつかの例におけるハウジングシール構造は、成形された側部パネル構造と一体に成形された部分である。「一体に成形された部分」はこの文脈で、ハウジングシール構造が、成形された側部パネル構造として、同一の樹脂プールから同時に成形されることを意味する。この1つの例が、1ショット成形工程と関連付けて上記で説明されている。また、ハウジングシール構造の部分(または部)が、上記の4ショット成形手法における成形された側部パネル構造と一体に成形される。
【0218】
当然、いくつかの応用例でハウジングシール構造は、成形された側部パネル構造と一体成形された部分ではない。たとえば、ハウジングシール構造は、成形された側部パネル構造が既に形成された後に、媒体パックに成形することができる。この1つの例を、3ショット成形手法と関連付けて上記で説明した。
【0219】
いくつかの例で、媒体パックは、ブロック状の積層構造である。ただし媒体パックは、説明したように、少なくとも1つの傾いた平行四辺形断面を定める、傾いた積層構造とすることができる。「傾いた積層構造」という用語はこの文脈で、積層されているが、2組の対辺がそれらが交わる辺に対して垂直に延びないように積層された、媒体パックを示す。
【0220】
いくつかの構造で、ハウジングシール構造は、単一の一体成形された周囲シール延長部を備える。この例は、上記で1ショット成形工程の説明および3ショット成形工程の説明と関連付けて説明した。
【0221】
その他の例では、ハウジングシール構造は、複数の別々に成形された部または延長部を備える。この1つの例を、4ショット成形手法と関連付けて上記で説明した。
【0222】
いくつかの好ましいフィルタカートリッジでは、成形された側部パネル構造は、第1の流れ面に隣接する第1の圧縮端部(またはハウジング係合端部)、および第2の流れ面に隣接する第2の圧縮端部をそれぞれが有しまたは定める、2つの対向成形パネルを備え、ハウジングシール構造は、各圧縮端部(またはハウジング係合端部)との整列位置より凹んだハウジングシール周辺延長部を備える。この一例を、図45のカートリッジと関連付けて本明細書で説明した。圧縮端部を形成する端部はまた、「ハウジング係合端部」「軸方向当接表面」、または同様の用語によって特徴付けることもできる。通常凸部/凹部輪郭である、平坦でない輪郭を含む好ましい端部を、図45に示す。この例で各圧縮端部は、少なくとも1つの、通常複数である凹部にて、複数の(少なくとも2つの)凸部を備えるが、代替凸部/凹部構造が可能である。
【0223】
図45および図55の例に関連付けて上記で説明されるハウジングシール構造は、フィルタカートリッジが使用時に挿入されるときにハウジング構成要素の間で軸方向に締め付けられるようにそれぞれが構成される、軸方向締付けシール部である。「軸方向の」「軸方向に」という用語は、この文脈で、流れ面の間に延びる媒体パックの中心線に向かって対向しまたはそれから背く、媒体パックを通る空気流の方向とほぼ平行なシール力の方向を示す。
【0224】
ハウジングシール構造(および側部成形物)は、様々な材料から形成することができる。別々に成形される場合、それらが全て同じである必要はない。本明細書で説明するシールおよび側部成形物の両方に使用可能な材料の一例は、ポリウレタンである。特徴付けられるポリウレタンの一例は、使用中に体積が増大する、発泡ポリウレタンである。好ましいものは、型キャビティを(通常少なくとも体積で80%)充填するように、体積が少なくとも40%増大し、成形時密度が、30ポンド/立方フィート(0.48g/cc)未満、通常22ポンド/立方フィート(0.35g/cc)未満、および一般に10ポンド/立方フィート(0.16g/cc)から22ポンド/立方フィート(0.35g/cc)の範囲内であり、硬さ(ショア硬さA)が、通常30未満、好ましくは25未満、また通常12から22の範囲内である。当然、この範囲外のポリウレタンを使用することもできるが、特徴付けられたものが、製造および操作に有利である。
【0225】
また、入口部および出口部を有するハウジングを備えるエアクリーナ構造、ならびに、その中に配置される本明細書で通常特徴付けられるようなフィルタカートリッジを、本明細書で説明する。出口部がその中で、ハウジングシール構造内のシール圧力を解放するように、入口部に対して選択的に回転可能に枢動可能である、エアクリーナの一例が、図23に関連付けて本明細書で説明されている。この構造は、ハウジング本体部がフィルタカートリッジのシール部および媒体パック用の3方受容部を形成する、アクセスカバーを有するものとしてさらに特徴付けることができる。
【0226】
その中でハウジングが取外し可能なカセットをその中にさらに備える、エアクリーナ構造では、カセットは、図示のように、使用時にフィルタカートリッジをその中に受けるように構成される。
【0227】
成形された側部パネル構造およびハウジングシール構造をフィルタ媒体パックに成形することを一般に伴う、フィルタカートリッジ構造を形成する方法(工程)を説明する。「・・に成形する」という用語は、この文脈およびその変形において、成形物が、予備形成されたとえばポッティングなどによって媒体パックに取り付けられるのではなく、フィルタ媒体パックの一部上に作り出される工程を示す。1ショット成形工程、3ショット成形工程、および4ショット成形工程を、例として説明する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
フィルタカートリッジ構造であって、
(a)個別の媒体ストリップが積層された構造を有するフィルタ媒体パックであって、前記媒体ストリップのそれぞれが、対向する第1および第2の流れ表面の間に延びる入口流れの溝と出口流れの溝とを定めるために、対面シートに固定されている縦溝流路が形成されたシートを有する、フィルタ媒体パックと、
(b)成形された側部パネル構造であって、前記媒体ストリップの前端部と後端部とによって定められる第1組の前記フィルタ媒体パックの2つの対向する側部に適合して直接成形されかつ覆った範囲をシールする、対向する第1および第2の成形されたパネルを少なくとも有する、側部パネル構造と、
(c)前記フィルタカートリッジ構造内に成形されたハウジングシール構造と、を備えることを特徴とするフィルタカートリッジ構造。
【請求項2】
(a)前記フィルタ媒体パックは、第2組の2つの対向する側部を有し、前記第2組のそれぞれの側部は、前記成形された側部パネル構造によって少なくとも一部分が覆われていないことを特徴とする請求項1に記載のフィルタカートリッジ構造。
【請求項3】
(a)前記フィルタ媒体パックの第2組の前記2つの対向する側部のそれぞれの側部は、前記成形された側部パネル構造によって少なくとも50%が覆われていないことを特徴とする請求項2に記載のフィルタカートリッジ構造。
【請求項4】
(a)前記フィルタ媒体パックの第2組の前記2つの対向する側部のそれぞれの側部は、予備形成された側壁部によって覆われていることを特徴とする請求項3に記載のフィルタカートリッジ構造。
【請求項5】
(a)前記ハウジングシール構造が、前記成形された側部パネル構造の一体成形された部分であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のうちのいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ構造。
【請求項6】
(a)前記ハウジングシール構造が、前記成形された側部パネル構造の一体成形された部分ではないことを特徴とする請求項1乃至請求項4のうちのいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ構造。
【請求項7】
(a)前記フィルタ媒体パックが、ブロック状の積層構造であることを特徴とする請求項1乃至請求項6のうちのいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ構造。
【請求項8】
(a)前記フィルタ媒体パックが、少なくとも1つの傾斜した平行四辺形の断面を定める、傾いた積層構造であることを特徴とする請求項1乃至請求項6のうちのいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ構造。
【請求項9】
(a)前記ハウジングシール構造が、単一の一体成形された周囲シール延長部を有することを特徴とする請求項1乃至請求項8のうちのいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ構造。
【請求項10】
(a)前記ハウジングシール構造が、複数の別々に成形されたシール部を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項8のうちのいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ構造。
【請求項11】
(a)前記成形された側部パネル構造が、前記第1の流れ面に隣接する第1の端部および前記第2の流れ面に隣接する第2の端部をそれぞれが定める、2つの対向する成形パネルを備え、
(b)前記ハウジングシール構造が、各端部の整列位置から凹んだハウジング周囲シール延長部を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項10のうちのいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ構造。
【請求項12】
(a)前記2つの対向する成形パネルの前記第1の端部および前記第2の端部が、凸部または凹部の輪郭を定めることを特徴とする請求項11に記載のフィルタカートリッジ構造。
【請求項13】
(a)前記第1の端部および前記第2の端部がそれぞれ、複数の凸部を備えることを特徴とする請求項12に記載のフィルタカートリッジ構造。
【請求項14】
(a)前記ハウジングシール構造が、軸方向の締付けシール部であり、
(b)前記ハウジングシール構造と前記成形された側部パネル構造とがそれぞれ、ポリウレタンを含むことを特徴とする請求項1乃至請求項13のうちのいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ構造。
【請求項15】
(a)前記ハウジングシール構造と前記成形された側部パネル構造とがそれぞれ、成形時の密度が30ポンド/立方フィート未満である発泡ポリウレタンを含むことを特徴とする請求項1乃至請求項14のうちのいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ構造。
【請求項16】
エアクリーナであって、
(a)入口部と出口部とを有するハウジングと、
(b)請求項1に記載のフィルタカートリッジ構造と、
を有し、
前記ハウジングシール構造が軸方向の締付けシールであり、
前記フィルタカートリッジが、前記入口および出口部の間で望ましくないレベルの濾過されない空気の流れをシールするために軸方向に締め付けられている前記ハウジングシール構造とともに、前記ハウジング内に配置されていることを特徴とするエアクリーナ。
【請求項17】
(a)前記出口部が、前記ハウジングシール構造上のシール圧力を解放するために、前記入口部に対して選択的な回転方向で回転可能であることを特徴とする請求項16に記載のエアクリーナ。
【請求項18】
(a)前記フィルタカートリッジが請求項11に記載のフィルタカートリッジであり、
(b)前記フィルタカートリッジは、ハウジング部分が前記2つの対向する成形されたパネルの前記第1の端部と前記第2の端部とそれぞれ圧縮シール係合する状態で、前記ハウジング内に配置されていることを特徴とする請求項16に記載のエアクリーナ。
【請求項19】
(a)前記フィルタカートリッジが予備成形されたカセット内に取外し可能に配置され、
(b)前記フィルタカートリッジとカセットとが、前記カセット上のフランジと前記ハウジングの一部との間で締め付けられたハウジングシール部材とともに、前記ハウジング内に配置されているることを特徴とする請求項16に記載のエアクリーナ。
【請求項20】
フィルタカートリッジ構造を形成する方法であって、
(a)成形された側部パネル構造とハウジングシール構造とをフィルタ媒体パックに成形する成形工程を有し、
(i)前記フィルタ媒体パックが、対向する第1および第2の流れ面の間に延びる入口流れの溝と出口流れの溝とを定めるために、対面シートに固定されている縦溝流路が形成されたシートを有する媒体ストリップの積層された構造を有し、
(ii)前記成形された側部パネル構造が、前記媒体ストリップの前端および後端によって定められる、第1組の前記フィルタ媒体パックの2つの対向する側部に直接成形されかつ覆った範囲をシールする、対向する第1および第2の成形されたパネルを少なくとも有し、
(iii)前記ハウジングシール構造が、前記フィルタ媒体パックの周りに延びていることを特徴とする方法。
【請求項21】
(a)1ショットの成形工程を含むことを特徴とする請求項20に記載の方法。
【請求項22】
(a)3ショットの成形工程を含むことを特徴とする請求項20に記載の方法。
【請求項23】
(a)4ショットの成形工程を含むことを特徴とする請求項20に記載の方法。
【請求項1】
フィルタカートリッジ構造であって、
(a)個別の媒体ストリップが積層された構造を有するフィルタ媒体パックであって、前記媒体ストリップのそれぞれが、対向する第1および第2の流れ表面の間に延びる入口流れの溝と出口流れの溝とを定めるために、対面シートに固定されている縦溝流路が形成されたシートを有する、フィルタ媒体パックと、
(b)成形された側部パネル構造であって、前記媒体ストリップの前端部と後端部とによって定められる第1組の前記フィルタ媒体パックの2つの対向する側部に適合して直接成形されかつ覆った範囲をシールする、対向する第1および第2の成形されたパネルを少なくとも有する、側部パネル構造と、
(c)前記フィルタカートリッジ構造内に成形されたハウジングシール構造と、を備えることを特徴とするフィルタカートリッジ構造。
【請求項2】
(a)前記フィルタ媒体パックは、第2組の2つの対向する側部を有し、前記第2組のそれぞれの側部は、前記成形された側部パネル構造によって少なくとも一部分が覆われていないことを特徴とする請求項1に記載のフィルタカートリッジ構造。
【請求項3】
(a)前記フィルタ媒体パックの第2組の前記2つの対向する側部のそれぞれの側部は、前記成形された側部パネル構造によって少なくとも50%が覆われていないことを特徴とする請求項2に記載のフィルタカートリッジ構造。
【請求項4】
(a)前記フィルタ媒体パックの第2組の前記2つの対向する側部のそれぞれの側部は、予備形成された側壁部によって覆われていることを特徴とする請求項3に記載のフィルタカートリッジ構造。
【請求項5】
(a)前記ハウジングシール構造が、前記成形された側部パネル構造の一体成形された部分であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のうちのいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ構造。
【請求項6】
(a)前記ハウジングシール構造が、前記成形された側部パネル構造の一体成形された部分ではないことを特徴とする請求項1乃至請求項4のうちのいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ構造。
【請求項7】
(a)前記フィルタ媒体パックが、ブロック状の積層構造であることを特徴とする請求項1乃至請求項6のうちのいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ構造。
【請求項8】
(a)前記フィルタ媒体パックが、少なくとも1つの傾斜した平行四辺形の断面を定める、傾いた積層構造であることを特徴とする請求項1乃至請求項6のうちのいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ構造。
【請求項9】
(a)前記ハウジングシール構造が、単一の一体成形された周囲シール延長部を有することを特徴とする請求項1乃至請求項8のうちのいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ構造。
【請求項10】
(a)前記ハウジングシール構造が、複数の別々に成形されたシール部を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項8のうちのいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ構造。
【請求項11】
(a)前記成形された側部パネル構造が、前記第1の流れ面に隣接する第1の端部および前記第2の流れ面に隣接する第2の端部をそれぞれが定める、2つの対向する成形パネルを備え、
(b)前記ハウジングシール構造が、各端部の整列位置から凹んだハウジング周囲シール延長部を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項10のうちのいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ構造。
【請求項12】
(a)前記2つの対向する成形パネルの前記第1の端部および前記第2の端部が、凸部または凹部の輪郭を定めることを特徴とする請求項11に記載のフィルタカートリッジ構造。
【請求項13】
(a)前記第1の端部および前記第2の端部がそれぞれ、複数の凸部を備えることを特徴とする請求項12に記載のフィルタカートリッジ構造。
【請求項14】
(a)前記ハウジングシール構造が、軸方向の締付けシール部であり、
(b)前記ハウジングシール構造と前記成形された側部パネル構造とがそれぞれ、ポリウレタンを含むことを特徴とする請求項1乃至請求項13のうちのいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ構造。
【請求項15】
(a)前記ハウジングシール構造と前記成形された側部パネル構造とがそれぞれ、成形時の密度が30ポンド/立方フィート未満である発泡ポリウレタンを含むことを特徴とする請求項1乃至請求項14のうちのいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ構造。
【請求項16】
エアクリーナであって、
(a)入口部と出口部とを有するハウジングと、
(b)請求項1に記載のフィルタカートリッジ構造と、
を有し、
前記ハウジングシール構造が軸方向の締付けシールであり、
前記フィルタカートリッジが、前記入口および出口部の間で望ましくないレベルの濾過されない空気の流れをシールするために軸方向に締め付けられている前記ハウジングシール構造とともに、前記ハウジング内に配置されていることを特徴とするエアクリーナ。
【請求項17】
(a)前記出口部が、前記ハウジングシール構造上のシール圧力を解放するために、前記入口部に対して選択的な回転方向で回転可能であることを特徴とする請求項16に記載のエアクリーナ。
【請求項18】
(a)前記フィルタカートリッジが請求項11に記載のフィルタカートリッジであり、
(b)前記フィルタカートリッジは、ハウジング部分が前記2つの対向する成形されたパネルの前記第1の端部と前記第2の端部とそれぞれ圧縮シール係合する状態で、前記ハウジング内に配置されていることを特徴とする請求項16に記載のエアクリーナ。
【請求項19】
(a)前記フィルタカートリッジが予備成形されたカセット内に取外し可能に配置され、
(b)前記フィルタカートリッジとカセットとが、前記カセット上のフランジと前記ハウジングの一部との間で締め付けられたハウジングシール部材とともに、前記ハウジング内に配置されているることを特徴とする請求項16に記載のエアクリーナ。
【請求項20】
フィルタカートリッジ構造を形成する方法であって、
(a)成形された側部パネル構造とハウジングシール構造とをフィルタ媒体パックに成形する成形工程を有し、
(i)前記フィルタ媒体パックが、対向する第1および第2の流れ面の間に延びる入口流れの溝と出口流れの溝とを定めるために、対面シートに固定されている縦溝流路が形成されたシートを有する媒体ストリップの積層された構造を有し、
(ii)前記成形された側部パネル構造が、前記媒体ストリップの前端および後端によって定められる、第1組の前記フィルタ媒体パックの2つの対向する側部に直接成形されかつ覆った範囲をシールする、対向する第1および第2の成形されたパネルを少なくとも有し、
(iii)前記ハウジングシール構造が、前記フィルタ媒体パックの周りに延びていることを特徴とする方法。
【請求項21】
(a)1ショットの成形工程を含むことを特徴とする請求項20に記載の方法。
【請求項22】
(a)3ショットの成形工程を含むことを特徴とする請求項20に記載の方法。
【請求項23】
(a)4ショットの成形工程を含むことを特徴とする請求項20に記載の方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図19】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40】
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【図42】
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【図44】
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【図46】
【図49】
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【図52】
【図53】
【図54】
【図55】
【図56】
【図57】
【図59】
【図59A】
【図60】
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【図63】
【図64】
【図65】
【図66】
【図67】
【図68】
【図69】
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【図75】
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【図79】
【図80】
【図18】
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【図73】
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【図75】
【図76】
【図77】
【図78】
【図79】
【図80】
【図18】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図47】
【図48】
【図58】
【公開番号】特開2012−135764(P2012−135764A)
【公開日】平成24年7月19日(2012.7.19)
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願2012−35422(P2012−35422)
【出願日】平成24年2月21日(2012.2.21)
【分割の表示】特願2007−525052(P2007−525052)の分割
【原出願日】平成17年8月5日(2005.8.5)
【出願人】(591163214)ドナルドソン カンパニー,インコーポレイティド (96)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年7月19日(2012.7.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−35422(P2012−35422)
【出願日】平成24年2月21日(2012.2.21)
【分割の表示】特願2007−525052(P2007−525052)の分割
【原出願日】平成17年8月5日(2005.8.5)
【出願人】(591163214)ドナルドソン カンパニー,インコーポレイティド (96)
【Fターム(参考)】
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