連結された濾材プリーツ群
連結された濾材プリーツ群アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
空気中の微粒子物質は、多くの場合、望ましくない（例えば、呼吸に対して刺激的、又は装置の性能を妨害する）。したがって、気流及びガス流から、幾分又は全部の微粒子物質を長期間にわたり除去する必要がある。例えば、ＨＶＡＣ（暖房、換気及び空調）の空気、航空機の機内換気、クリーンルームの換気、電動式車両のエンジン又は発電機器への空気、ガスタービンに向けられるガス流、及びさまざまな燃焼炉への気流は、絶え間なく濾過するか別の方法で除去することが必要な微粒子物質を含む場合が多い。
【０００２】
効率とは、濾材が微粒子を通過させずに捕捉する性向である。一般に、より大きい粒子は、より小さい粒子より高い効率で捕捉され、効率性試験ではいくつかの粒子サイズが使用され得る。ある用途において、小さい粒子を高い効率で除去することが望ましい場合がある。濾材は、気流又はガス流中に配置され、その流れの流量をある程度制限する。これは通常、フィルターの（上流から下流側への）圧力降下として測定される。濾材の低い圧力降下は、望ましい場合がある。例えば、より低い圧力降下は、ＨＶＡＣシステムを作動させるより少ないエネルギー使用量をもたらし得る。一般に、初期圧力降下（即ち、清浄な濾材の圧力降下）は、濾材の圧力降下性能の測定に使用される。一般的に言えば、濾材の効率が増大するにつれ、圧力降下が増大する。濾材は、効率／圧力降下のトレードオフの観点から、性能を最適化するように設計され得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
所望の又は改良された濾過効率、並びに初期圧力降下を提供する更なるフィルターデザインが、継続的に必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一態様において、本開示は、少なくとも２つ（例えばいくつかの実施形態では、少なくとも３つ、４つ、５つ、６つ、７つ又は更には少なくとも８つ）の濾材プリーツ群を有する、連結された濾材プリーツ群アセンブリを提供する。各濾材プリーツ群は、長手方向の軸線を有し、かつ折り目を有する複数の長手方向のプリーツを有する。各プリーツは、谷部及び頂部を有する。各濾材プリーツ群は、ある厚さと、プリーツの折り目に直交して方向付けられた２つの終端部とを有する。各濾材プリーツ群の長手方向の軸線は、隣接する各濾材プリーツ群の長手方向の軸線に対して実質的に非平行な方向に配置される。各濾材プリーツ群の少なくとも１つの終端部は、隣接する濾材プリーツ群の終端部と継ぎ目で組み立てられ、少なくとも１つの：
（ａ）継ぎ目は、１つの濾材プリーツ群のプリーツが、隣接する濾材プリーツ群のプリーツと交互配置され、１つの濾材プリーツ群内の各プリーツの頂部が、隣接する濾材プリーツ群の対応する頂部に対して入れ子となり、１つの濾材プリーツ群内の各プリーツの谷部が、隣接する濾材プリーツ群の対応する谷部に対して入れ子となり、１つのプリーツ群内の各プリーツの頂部が、隣接する濾材プリーツ群内の各プリーツの頂部と重なり合う、構造を有し、又は
（ｂ）継ぎ目は、隣接する濾材プリーツ群の終端部の少なくとも一部分が相補的な角度にて留め継ぎされ、かつ接合関係に組み立てられた、構造を有する。
【０００５】
いくつかの実施形態において、継ぎ目は、少なくとも１つの側部バンド部材を更に有する。いくつかの実施形態において、継ぎ目は、留め継ぎされた隣接する濾材プリーツ群間に配置された接着剤を更に有する。
【０００６】
いくつかの実施形態において、連結された濾材プリーツ群アセンブリは、少なくとも２つの継ぎ目を備え、少なくとも１つの継ぎ目は、１つの濾材プリーツ群のプリーツが、隣接する濾材プリーツ群のプリーツと交互配置され、１つの濾材プリーツ群内の各プリーツの頂部が、隣接する濾材プリーツ群の対応する頂部に対して入れ子となり、かつ１つの濾材プリーツ群内の各プリーツの谷部が、隣接する濾材プリーツ群の対応する谷部に対して入れ子となり、かつ１つの濾材プリーツ群内の各プリーツの頂部が、隣接する濾材プリーツ群内の各プリーツの頂部と重なり合う、構造を有し、少なくとも１つの継ぎ目は、隣接する濾材プリーツ群の終端部が相補的な角度にて留め継ぎされかつ接合関係に組み立てられた、構造を有する。
【０００７】
いくつかの実施形態において、連結された濾材プリーツ群アセンブリは、各濾材プリーツ群の継ぎ目を覆って配置された枠部材を更に有する。いくつかの実施形態において、各継ぎ目は、接着剤材料（例えば、ホットメルト接着剤）中に埋め込まれる。
【０００８】
一対の入れ子となり又は留め継ぎされたプリーツ群は継ぎ目を提供し、この継ぎ目は継ぎ目の長さに直交する寸法を有し、この寸法は従来の継ぎ目で形成された継ぎ目の対応する寸法よりも小さい。その結果、入れ子となり又は留め継ぎされたプリーツ群を、より大きい枠開口部を有するフィルター枠に密封することが可能であり、このフィルター（枠＋濾材）は改善された圧力降下性能を有してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本明細書に記載する連結された濾材プリーツ群の終端部の部分斜視図。
【図２】図１のプリーツの部分端面図。
【図３】図１の連結された２つの濾材プリーツ群の部分平面図。
【図４】接着剤材料中に埋め込まれた、図１のプリーツの継ぎ目の部分平面図。
【図５】本明細書に記載する別の連結濾材プリーツ群の、終端部の部分斜視図。
【図６】図５のプリーツの部分端面図。
【図７】図５の連結された２つの濾材プリーツ群の部分平面図。
【図８】接着剤材料中に埋め込まれた、図５のプリーツの継ぎ目の部分平面図。
【図９】本明細書に記載する連結された２つの濾材プリーツ群の、別の実施形態の部分平面図。
【図１０】本明細書に記載する連結された２つの濾材プリーツ群の、さらに別の実施形態の部分平面図。
【図１１】本明細書に記載する、フィルター枠及び連結された濾材プリーツ群、を有する、フィルターの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１〜４を参照すると、例示的な連結された濾材プリーツ群アセンブリ１０が示される。連結された濾材プリーツ群アセンブリ１０は、濾材プリーツ群２０ａ、２０ｂを備え、各濾材プリーツ群２０ａ、２０ｂは、長手方向の軸線３０ａ、３０ｂを有し、かつ折り目４２ａ、４２ｂを有する複数の長手方向のプリーツ４０ａ、４０ｂを有する。各プリーツは、（プリーツ群２０ａに関して谷部４４ａ、プリーツ群２０ｂに関して谷部４４ｂに示すような）谷部及び（プリーツ群２０ａに関して頂部４６ａ、プリーツ群２０ｂに関して谷部４６ｂに示すような）頂部を有する。各濾材プリーツ群は、厚さ２２ａ、２２ｂと、折り目４２ａに直交して方向付けられた終端部２４ａ、２５ａ、２４ｂ、２５ｂとを有する。各濾材プリーツ群の長手方向の軸線は、隣接する各濾材プリーツ群の長手方向の軸線に対して実質的に非平行な方向に配置され、各濾材プリーツ群の少なくとも１つの終端部は、隣接する濾材プリーツ群の終端部と継ぎ目５０で組み立てられる。継ぎ目５０は、１つの濾材プリーツ群のプリーツが、隣接する濾材プリーツ群のプリーツと交互配置され、１つのプリーツ群（例えば２０ａ）内の各プリーツの頂部（例えば４４ａ）が、隣接する濾材プリーツ群（例えば２０ｂ）の対応する頂部（例えば４６ａ）に対して入れ子となり、１つの濾材プリーツ群（例えば２０ａ）内の各プリーツの谷部（例えば４６ａ）が、隣接する濾材プリーツ群（例えば２０ｂ）の対応する谷部（例えば４６ｂ）に対して入れ子となり、１つの濾材プリーツ群内の各プリーツの頂部（例えば４４ａ）が、隣接する濾材プリーツ群内の各プリーツの頂部（例えば４４ｂ）と継ぎ目５０に沿って重なり合う、構造を有する。各継ぎ目５０は、接着剤材料６０（例えば、ホットメルト接着剤）中にてフィルター枠５８まで所望により埋め込まれる。充分な接着剤材料６０が、実質的にフィルター枠５８をプリーツ群２０ａ、２０ｂに密封し、それにより、例えば空気ダクト内での使用時に、空気がプリーツ群の周囲から漏れず、微粒子が濾材により除去されることが、一般に望ましい。
【００１１】
図５〜８を参照すると、例示的な連結された濾材プリーツ群アセンブリ１１０が示される。連結された濾材プリーツ群アセンブリ１１０は、濾材プリーツ群１２０ａ、１２０ｂを備える。各濾材プリーツ群１２０ａ、１２０ｂは、長手方向の軸線１３０ａ、１３０ｂを有し、かつ折り目１４２ａ、１４２ｂを有する複数の長手方向のプリーツ１４０ａ、１４０ｂを有する。各プリーツは、谷部１４４ａ及び頂部１４６ａを有する。各プリーツは、プリーツ群の側部バンド２２２（例えば、ホットメルト接着剤）を所望により有し、ひだ付け工程及びその後の製造工程中に、プリーツ群に付加的な安定性を提供する。図示されないが、いくつかの実施形態では、側部バンドを谷部（１つ又は複数）を覆うように延ばして、プリーツ群の入れ子を容易にし、プリーツ群間の改善された密封を提供する、ことが望ましい場合がある。各濾材プリーツ群は、厚さ１２２ａ、１２２ｂと、折り目１４２ａ、１４２ｂに直交して方向付けられた終端部１２４ａ、１２５ａ、１２４ｂ、１２５ｂとを有する。各濾材プリーツ群の長手方向の軸線は、隣接する各濾材プリーツ群の長手方向の軸線に対して実質的に非平行な方向に配置され、各濾材プリーツ群の少なくとも１つの終端部は、隣接する濾材プリーツ群の終端部と継ぎ目１５０で組み立てられる。継ぎ目１５０は、隣接する濾材プリーツ群の終端部の少なくとも一部分が、相補的な角度Θａ、Θｂにて留め継ぎ１２５ａ、１２５ｂされ、接合関係に組み立てられた、構造を有する。所望により、各継ぎ目１５０は、接着剤材料１６０（例えば、ホットメルト接着剤）中にてフィルター枠１５８まで埋め込まれる。充分な接着剤材料１６０がフィルター枠１５８をプリーツ群１２０ａ、１２０ｂまで実質的に密封し、それにより、例えば、空気ダクト内での使用時に、空気がプリーツ群の周囲から漏れず、微粒子が濾材により除去される、ことが一般に望ましい。
【００１２】
図２及び３を参照すると、所望により、プリーツ群は、ひだ付け及びその後の製造工程中にプリーツ群に対して付加的な安定性を提供するために、プリーツ群の終端部２５ａ、２５ｂに沿って（しかし所望により又は代替的に２４ａ、２４ｂ上に存在してもよいが）、プリーツ群の材料２２４ａ、２２４ｂ（例えば、ホットメルト接着剤）の側部バンドを含んでもよい。側部バンド２２４ａ、２２４ｂ（これらは、その他の構造を見えなくし得るため、図１に示されない）は、プリーツ群継ぎ目５０の一部又は全部の密封を提供してもよい。あるいは、例えば、側部バンド２２４ａ、２２４ｂは、継ぎ目５０を密封するために、接着剤及びその他の可撓性の、形成された材料（例えば、不織布材料）を含む、追加材料配置のための全部又は一部の位置を提供してもよい。
【００１３】
所望により、フィルター１１２０ａ、１１２０ｂの一部は、図９に示すように留め継ぎされてもよく、それはまた、終端部１１２５ａ（１２２５ａ）、１１２５ｂ（１２２５ｂ）（しかし、所望により又は代替的に１１２４ａ、１１２４ｂ上に存在してもよい）、所望による接着剤材料１２３０、所望による埋め込み接着剤１１６０及び所望によるフィルター枠１１５８に沿って、所望による側部バンド１２２４ａ、１２２４ｂをも示す。側部バンド２２２ａはまた、図６に示される。
【００１４】
あるいは、例えば所望による材料２１５６は、隣接する濾材プリーツ群２１２０ａ、２１２０ｂの留め継ぎされた終端部２１２５ａと終端部２１２５ｂとの間に配置してもよく、かつ所望により接着剤材料２１５９ａ、２１５９ｂは、材料２１５６と組み合わせて又は材料２１５６と組み合わせずに使用して、継ぎ目２１５０に密封を形成してもよい。材料２１５６は、例えば、多孔質又は非多孔質プラスチック、金属、不織布材料、フィルム、及びスクリムであってもよい。
【００１５】
いくつかの実施形態において、連結された濾材プリーツ群アセンブリは、少なくとも２つ（いくつかの実施形態では、少なくとも３つ、４つ、５つ、６つ、又は更には少なくとも７つ）の継ぎ目を備え、少なくとも１つ（いくつかの実施形態では、少なくとも３つ、４つ、５つ、６つ、又は更には少なくとも７つ）の継ぎ目は、１つ（いくつかの実施形態では、少なくとも２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、又は更には少なくとも８つ）の濾材プリーツ群のプリーツが、隣接する濾材プリーツ群のプリーツと交互配置され、１つの濾材プリーツ群における各プリーツの頂部が、隣接する濾材プリーツ群の対応する頂部に対して入れ子となり、１つの濾材プリーツ群における各プリーツの谷部が、隣接する濾材プリーツ群の対応する谷部に対して入れ子となり、かつ１つの濾材プリーツ群における各プリーツの頂部が、隣接する濾材プリーツ群における各プリーツの頂部と重なり合う、構造を有し、かつ少なくとも１つ（いくつかの実施形態では、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、又は更には少なくとも７つ）の継ぎ目は、隣接する濾材プリーツ群の終端部が相補的な角度にて留め継ぎされ接合関係に組み立てられる、構造を有する。
【００１６】
いくつかの実施形態において、以下の範囲以外の重なり合いも有用であり得るが、１つの濾材プリーツ群のプリーツは、隣接する濾材プリーツ群のプリーツと、各濾材プリーツ群の厚さの１０％〜９９％（いくつかの実施形態では、２０％〜９９％、３０％〜９９％、４０％〜９９％、又は更には５０％〜９９％）の範囲内で重なり合う。
【００１７】
いくつかの実施形態において、継ぎ目は、隣接する濾材プリーツ群の終端部の少なくとも一部分が、相補的な角度にて留め継ぎされ接合関係に組み立てられる、構造を有する。いくつかの実施形態において、継ぎ目は、隣接する濾材プリーツ群の留め継ぎされた終端部の間に配置された、少なくとも１つの側部バンド部材を更に有する。一般に、以下の範囲以外の角度も有用であり得るが、相補的な角度は、１５°〜４５°の範囲内（いくつかの実施形態では、１５°〜６０°、又は更には１０°〜７５°の範囲内）にある。いくつかの実施形態において、隣接する濾材プリーツ群の終端部の一部分は、相補的な角度にて留め継ぎされ、接合関係に組み立てられる（例えば、図９参照）。
【００１８】
フィルター枠は、例えば、ポリマー樹脂、金属又はそれらの組み合わせから構成されてもよく、かつ、射出成形、押出し又は加工された、部品、若しくはそれらの任意の組み合わせ、を含んでもよい。枠の一部分用に、例えば不織布材料、スパンボンド材料及びスクリムのような、他の材料も有用であり得る。例えばさまざまなプリーツ深さ及びプリーツ間隔のプリーツのような、濾材を好適な形態に形成するための技術は、当技術分野にて公知である。フィルターアセンブリを、フィルター枠構成要素及び濾材を組み立てることによりさまざまな形体に作る方法はまた、当技術分野にて公知である。更に、いくつかの実施形態において、所望のフィルター枠は、本願と同一の日に出願された、米国特許出願第６１／０１６，０９６号（代理人整理番号６３９２１ＵＳ００２）に記載されるようなものであってもよい。
【００１９】
濾材をフィルター枠部材に密封し又は埋め込んで、濾材の周囲のガス（例えば、空気）の流れを低減又は防止することが望ましい可能性がある。いくつかの実施形態において、接着剤（例えば、ホットメルト接着剤、硬化性接着剤（例えば、二液ウレタン））をこの目的に使用することができる。
【００２０】
典型的に、偶数の濾材プリーツ群が使用される（例えば、２つ、４つ、６つ、又は８つ、等）。以下の範囲以外の厚さもまた使用することができるが、典型的には、濾材プリーツ群は、１ｃｍ〜１０ｃｍの範囲内（いくつかの実施形態では、２ｃｍ〜６ｃｍの範囲内）の厚さを有する。
【００２１】
濾材は、かような目的のために、ガラス繊維、合成繊維（ポリマー類）、天然繊維、及びそれらの組み合わせを含む、当技術分野にて公知の材料から形成されてもよい。２つの効率（例えば、きめ細かい繊維と粗い繊維）の２種の材料を備える複合濾材を含む、さまざまな効率の濾材は、当技術分野にて公知である。濾材の効率は、例えば、標準的な方法（例えばアメリカ暖房冷凍空調エンジニア学会（American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers）（ＡＳＨＲＡＥ）５２．２−１９９９試験標準規格「粒子サイズによる除去効率に関する一般的な換気空気清浄装置の試験方法（Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size）」）により、測定してもよい。
【００２２】
いくつかの実施形態において、入れ子パラメータ（例えば、重なりの量）の選択、又は留め継ぎパラメータ（例えば、留め継ぎにより除去されるプリーツ群の量、又は留め継ぎ角度）の選択により、フィルター性能、特に圧力降下、を最適化することが望ましい、場合がある。濾材の厚さを考慮して、入れ子となったフィルター内の重なり合いを調整することが望ましい、場合がある。例えば、留め継ぎ又は入れ子の重なりにより枠寸法を調整することが望ましい、場合もある。
【００２３】
本発明の利点及び実施形態は以降の実施例によって更に例示するが、これら実施例において列挙される特定の材料及びそれらの量、並びに他の条件及び詳細は、本発明を不当に制限するものと解釈されるべきではない。全ての部及び割合は、特に指定のない限り重量によるものである。
【実施例】
【００２４】
濾材ウェブ
ウェブ１
以下のようにウェブ１を調製した。ポリプロピレンベースのメルトブローンミクロ繊維（ＢＭＦ）ウェブは、Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｖｏｌ．４８，ｐａｇｅｓ １３４２ ｅｔ ｓｅｑ（１９５６）のＷｅｎｔｅ、「Ｓｕｐｅｒｆｉｎｅ Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ Ｆｉｂｅｒｓ」に一般に記載されるメルトブローイング工程を用いて調製した。押出成形機は、それぞれ２０４℃（４００°Ｆ）、２３５℃（４５５°Ｆ）、２５７℃（４９５°Ｆ）、２７９℃（５３５°Ｆ）、２８８℃（５５０°Ｆ）、２９６℃（５６５°Ｆ）、３１０℃（５９０°Ｆ）、３１８℃（６０５°Ｆ）、３２１℃（６１０°Ｆ）及び３２７℃（６２０°Ｆ）に維持された１０個の温度制御ゾーンを有した。押出成形機をダイに接続するフローチューブは、３０２℃（５７５°Ｆ）に維持された。ＢＭＦダイは、３１６℃（６００°Ｆ）に維持された。一次空気は、３２１℃（６１０°Ｆ）及び２４．８キロパスカル（ｋＰａ）（３．６ｐｓｉ）に維持され、間隙幅は０．０７６ｃｍであった。ポリプロピレン樹脂はＢＭＦダイから供給した。得られたウェブは、コレクタから３３ｃｍ（１３．０インチ）に位置付けられた有孔回転式ドラムコレクタ上で捕集した。コレクタドラムは、ＢＭＦウェブを捕集しながら所望により電源をオン又はオフにすることができる真空システムに接続し、それによって、真空がコレクタドラムに適用されたとき、より高い中実度のウェブを調製できるようにした。
【００２５】
ＢＭＦウェブは、米国特許第５，４９６，５０７号（Ａｎｇａｄｊｉｖａｎｄ ｅｔ ａｌ．）に実質的に記載されるようにハイドロチャージプロセスを用いて、約６９０ｋＰａの水圧を用いて帯電した。
【００２６】
得られたウェブ（即ち、ウェブ１）は、０．５８ｍｍ厚さ、坪量２９ｇ／ｍ２を有し、繊維は有効径９．５マイクロメートルを有した。ウェブ効率は７０％であり、圧力降下は、試験面積１００ｃｍ２の円形ウェブサンプルを、自動フィルター試験機（Ｔｙｐｅ ８１３０；ＴＳＩ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ，Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ，ＭＮから入手）を使用して、フタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）エアロゾルを用いて８５リットル／分にて、試験したとき、１５．７Ｐａ（１．６ｍｍ Ｈ２０）であった。
【００２７】
ウェブ２
坪量１０ｇ／ｍ２を有するポリプロピレンスクリムに超音波結合された、坪量４０ｇ／ｍ２を有する、静電的に帯電され小繊維化された粗いポリプロピレン繊維は、以下のように調製した。
【００２８】
静電的に帯電され小繊維化された粗いポリプロピレン繊維は、米国再発行特許第３０７８２号（ｖａｎ Ｔｕｒｎｈｏｕｔ）の実施例１に記載されるように調製した。厚さ４５マイクロメートル、幅５ｃｍのイソタクチックポリプロピレンフィルムは、１１０℃に加熱したブロック（再発行特許第３０７８０号（ｖａｎ Ｔｕｒｎｈｏｕｔ）の実施例１参照）上で１：６の比に延伸したが、引き続き第二の延伸は、プレート（再び、再発行特許第３０７８０号（ｖａｎ Ｔｕｒｎｈｏｕｔ）の実施例１参照）ヒーター（heated）上で１３０℃に１：１．５の延伸比で行った。延伸中のフィルムの移送速度は、１２．２ｍ／分であった。第二の延伸中、フィルムは、−３．２ＫＶに接続したコロナワイヤと、＋３ＫＶの上部プレートとの間を通過させることにより、帯電させた。コロナワイヤからプレートまでの距離は、５ｍｍであった。
【００２９】
得られたフィルムは、５００マイクロメートル離間したニードルを有する６０列のニードルローラーにより小繊維化した。帯電した小繊維は、約４５ｃｍに伸ばし、ローラー上で巻き上げ厚さ３ｍｍの塊にした。小繊維化した繊維は、断面図で典型的平均寸法１０×４０マイクロメートルを有した。小繊維化した繊維の坪量は約４０ｇ／ｍ２であった。ウェブ２の厚さは約１．１ｍｍであった。次に、小繊維化した繊維と、１０ｇ／ｍ２の坪量を有するスクリム層とを、米国特許公開第２００４／００１１２０４号（Ｂｏｔｈ）の実施例２に記載されるように、同公開に記載されるような突出部を有する回転ドラムを備えた装置を使用して超音波連結した。得られたウェブの面積の約２％は、寸法０．８１ｍｍ×０．８１ｍｍのウェブの主表面全体に広く分散された、超音波結合された点を有した。ｃｍ２当たりの点の数は約２．３であった。得られた超音波連結されたウェブ上の静電荷は、約５０ｎＣ／ｃｍ２であった。
【００３０】
プリーツ付き濾材
プリーツ付き濾材は、ウェブ１及びウェブ２から以下のように調製した。ウェブ（ウェブ１又はウェブ２）は、積層用接着剤（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ ＭＮから商品表記「３Ｍ ＳＵＰＥＲ ７７ ＭＵＬＴＩＰＵＲＰＯＳＥ ＡＤＨＥＳＩＶＥ」で入手可能）を使用して、坪量９０ｇ／ｍ２を有するスパンボンドポリエステルスクリム（Ｊｏｈｎｓ−Ｍａｎｖｉｌｌｅ，Ｄｅｎｖｅｒ，ＣＯから商品表記「５６８／９０」（またＪ−９０とも称される）で入手可能）上に積層した。
【００３１】
積層した濾材は、従来のひだ付け技術を用いて、プリーツ深さ（図３及び図７の２２ａ、２２ｂ、１２２ａ、１２２ｂ参照）２．５４ｃｍ、プリーツ間隔５ｍｍにてひだ付けした。ひだ付けした媒体は次いで、約２８ｃｍ×５５ｃｍのプリーツ群に切り分けられ、プリーツ群の谷部及び頂部は、図３及び図７の長手方向の軸線３０ａ、３０ｂ、１３０ａ、１３０ｂと平行に延びていた。
【００３２】
試作フィルター
試作品の枠（図１１の４００）を以下ように部品から組み立てた。ポスターボード（厚めの厚紙）は、約５０ｃｍ及び約５７ｃｍの長さと約２８ｃｍの深さとを有する台形に切った（公称６１ｃｍ×６１ｃｍ×３０ｃｍの４−Ｖ Ｖ−バンクフィルターアセンブリの端部４５０、４５１の形状及び寸法は、図１１に示されたとおりである）。図４及び図８の押出ポリプロピレン枠部材５８、１５８は、図１１に枠部材４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃとして、かつまた図１１に４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ、４０２ｄと名付けられる枠部材としても、より詳細に示され、幅５．７２ｃｍ、４．１３ｃｍ及び３．１８ｃｍにて構成した。８つの濾材プリーツ群は、各試作品を組み立てるのに使用したが、隣接するプリーツ群の各組を、前方枠寸法４１１ａ、４１１ｂ、４１１ｃ及び後方枠寸法４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃ、４１２ｄ内に適合するのに必要な程度に、入れ子に組み込んでいる。前方枠の外縁４２０ａ、４２０ｂは、押出ポリプロピレンから形成され、かつ４．１３ｍｍ（１．６２５インチ）の幅４２１ａ、４２１ｂを有した。枠部材が組み立てられ、プリーツ群は、ホットメルト接着剤（Ｂｏｓｔｉｋ Ａｄｈｅｓｉｖｅｓ，Ｗａｕｗａｔｏｓａ，ＷＩから商品表記「ＢＯＳＴＩＫ ＨＭ ９０４１」で入手）を使用して枠部材に密封した。
【００３３】
公称６１ｃｍ×６１ｃｍ×３０ｃｍ（２４インチ×２４インチ×１２インチ）の４−Ｖ Ｖ−バンクのフィルターの初期圧力降下に関する試験。
【００３４】
フィルター試作品を、アメリカ暖房冷凍空調エンジニア学会（American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers）（ＡＳＨＲＡＥ）５２．２−１９９９試験標準規格「粒子サイズによる除去効率に関する一般的な換気空気清浄装置の試験方法（Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size）」によって試験した。
【００３５】
清浄な公称６１ｃｍ×６１ｃｍ×３０ｃｍの４−Ｖ Ｖ−バンクのプリーツ付きフィルターは、テンプレートに密封し、公称６１ｃｍ×６１ｃｍの試験ダクト内に設置した。１つの圧力センサー（ＭＫＳ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｉｎｃ．，Ａｎｄｏｖｅｒ，ＭＡから入手）は、試験ダクト内に位置する２つのタップと共に、１つをフィルターの上流側に、１つを下流側に、配置して、清浄フィルターの初期圧力降下を測定した。送風機からの気流供給は、層流エレメント（Ｍｅｒｒｉａｍ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，ＯＨ；Ｍｏｄｅｌ ５０ＭＣ２−６から入手）により、５５．８ｍ３／分（１９７０ｆｔ．３／分、ＣＦＭ）に設定した。
【００３６】
試作フィルター内で試験された、Ｊ−９０に積層されたウェブ１を有するプリーツ付き濾材の結果は、下記表１に示す。入れ子の量は、図１１に示すように、前方枠幅４１１ａ、４１１ｂ、４１１ｃ及び後方枠幅４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃ、４１２ｄを達成するよう調整されたが、これを下記表１に列挙する。
【００３７】
【表１】
【００３８】
比較例フィルターＡは、Ｊ−９０に積層されたウェブ１を有する、入れ子となっていないプリーツ付き濾材を用いて、同一の方法にて構成した。この構造に関する試験結果は、上記表１に示す。
【００３９】
試作フィルター内で試験されたＪ−９０に積層されたウェブ２を有するプリーツ付き濾材の結果を、下記表２に示す。重ねの量は、図１１に示し下記表２に列挙するように、前方枠幅４１１ａ、４１１ｂ、４１１ｃ及び後方枠幅４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃ、４１２ｄを達成するよう調整された。
【００４０】
【表２】
【００４１】
比較例フィルターＢは、Ｊ−９０に積層されたウェブ２を有する、入れ子となっていないプリーツ付き濾材を用いて、同一の方法にて構成した。結果は表２に示す。
【００４２】
試作品の枠は、濾材を全く含まずに組み立てたが、枠寸法は図１１に示す通りであり、前方枠寸法４１１ａ、４１１ｂ、４１１ｃ及び後方枠寸法４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃ、４１２ｄは下記表３に示した。
【００４３】
【表３】
【００４４】
比較例の試作品の枠Ｃ寸法は、プリーツ群の入れ子又は留め継ぎを有さない従来のフィルター構造内で使用されるものであり、プリーツ深さ２．５４ｃｍのプリーツ群用であり、枠の厚さに余裕を残し、小さい製作公差を可能にし、かつ２つの２．５４ｃｍプリーツ群が枠に取り付けられることを可能にする。試作品の枠３、４及び５は、さまざまな程度の入れ子又は留め継ぎに使用されるであろう寸法を有し、３．１８ｃｍはプリーツ深さ２．５４ｃｍの充分に入れ子となったプリーツ群と共に実際に使用可能なほぼ最小寸法であり、枠の厚さに余裕を残し、また小さい製作公差を可能にする。
【００４５】
本発明の範囲及び趣旨から外れることなく、本発明の予測可能な修正及び変更は当業者には自明であろう。本発明は、例証目的のため本明細書に記載される実施形態に限定されるべきではない。
【背景技術】
【０００１】
空気中の微粒子物質は、多くの場合、望ましくない（例えば、呼吸に対して刺激的、又は装置の性能を妨害する）。したがって、気流及びガス流から、幾分又は全部の微粒子物質を長期間にわたり除去する必要がある。例えば、ＨＶＡＣ（暖房、換気及び空調）の空気、航空機の機内換気、クリーンルームの換気、電動式車両のエンジン又は発電機器への空気、ガスタービンに向けられるガス流、及びさまざまな燃焼炉への気流は、絶え間なく濾過するか別の方法で除去することが必要な微粒子物質を含む場合が多い。
【０００２】
効率とは、濾材が微粒子を通過させずに捕捉する性向である。一般に、より大きい粒子は、より小さい粒子より高い効率で捕捉され、効率性試験ではいくつかの粒子サイズが使用され得る。ある用途において、小さい粒子を高い効率で除去することが望ましい場合がある。濾材は、気流又はガス流中に配置され、その流れの流量をある程度制限する。これは通常、フィルターの（上流から下流側への）圧力降下として測定される。濾材の低い圧力降下は、望ましい場合がある。例えば、より低い圧力降下は、ＨＶＡＣシステムを作動させるより少ないエネルギー使用量をもたらし得る。一般に、初期圧力降下（即ち、清浄な濾材の圧力降下）は、濾材の圧力降下性能の測定に使用される。一般的に言えば、濾材の効率が増大するにつれ、圧力降下が増大する。濾材は、効率／圧力降下のトレードオフの観点から、性能を最適化するように設計され得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
所望の又は改良された濾過効率、並びに初期圧力降下を提供する更なるフィルターデザインが、継続的に必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一態様において、本開示は、少なくとも２つ（例えばいくつかの実施形態では、少なくとも３つ、４つ、５つ、６つ、７つ又は更には少なくとも８つ）の濾材プリーツ群を有する、連結された濾材プリーツ群アセンブリを提供する。各濾材プリーツ群は、長手方向の軸線を有し、かつ折り目を有する複数の長手方向のプリーツを有する。各プリーツは、谷部及び頂部を有する。各濾材プリーツ群は、ある厚さと、プリーツの折り目に直交して方向付けられた２つの終端部とを有する。各濾材プリーツ群の長手方向の軸線は、隣接する各濾材プリーツ群の長手方向の軸線に対して実質的に非平行な方向に配置される。各濾材プリーツ群の少なくとも１つの終端部は、隣接する濾材プリーツ群の終端部と継ぎ目で組み立てられ、少なくとも１つの：
（ａ）継ぎ目は、１つの濾材プリーツ群のプリーツが、隣接する濾材プリーツ群のプリーツと交互配置され、１つの濾材プリーツ群内の各プリーツの頂部が、隣接する濾材プリーツ群の対応する頂部に対して入れ子となり、１つの濾材プリーツ群内の各プリーツの谷部が、隣接する濾材プリーツ群の対応する谷部に対して入れ子となり、１つのプリーツ群内の各プリーツの頂部が、隣接する濾材プリーツ群内の各プリーツの頂部と重なり合う、構造を有し、又は
（ｂ）継ぎ目は、隣接する濾材プリーツ群の終端部の少なくとも一部分が相補的な角度にて留め継ぎされ、かつ接合関係に組み立てられた、構造を有する。
【０００５】
いくつかの実施形態において、継ぎ目は、少なくとも１つの側部バンド部材を更に有する。いくつかの実施形態において、継ぎ目は、留め継ぎされた隣接する濾材プリーツ群間に配置された接着剤を更に有する。
【０００６】
いくつかの実施形態において、連結された濾材プリーツ群アセンブリは、少なくとも２つの継ぎ目を備え、少なくとも１つの継ぎ目は、１つの濾材プリーツ群のプリーツが、隣接する濾材プリーツ群のプリーツと交互配置され、１つの濾材プリーツ群内の各プリーツの頂部が、隣接する濾材プリーツ群の対応する頂部に対して入れ子となり、かつ１つの濾材プリーツ群内の各プリーツの谷部が、隣接する濾材プリーツ群の対応する谷部に対して入れ子となり、かつ１つの濾材プリーツ群内の各プリーツの頂部が、隣接する濾材プリーツ群内の各プリーツの頂部と重なり合う、構造を有し、少なくとも１つの継ぎ目は、隣接する濾材プリーツ群の終端部が相補的な角度にて留め継ぎされかつ接合関係に組み立てられた、構造を有する。
【０００７】
いくつかの実施形態において、連結された濾材プリーツ群アセンブリは、各濾材プリーツ群の継ぎ目を覆って配置された枠部材を更に有する。いくつかの実施形態において、各継ぎ目は、接着剤材料（例えば、ホットメルト接着剤）中に埋め込まれる。
【０００８】
一対の入れ子となり又は留め継ぎされたプリーツ群は継ぎ目を提供し、この継ぎ目は継ぎ目の長さに直交する寸法を有し、この寸法は従来の継ぎ目で形成された継ぎ目の対応する寸法よりも小さい。その結果、入れ子となり又は留め継ぎされたプリーツ群を、より大きい枠開口部を有するフィルター枠に密封することが可能であり、このフィルター（枠＋濾材）は改善された圧力降下性能を有してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本明細書に記載する連結された濾材プリーツ群の終端部の部分斜視図。
【図２】図１のプリーツの部分端面図。
【図３】図１の連結された２つの濾材プリーツ群の部分平面図。
【図４】接着剤材料中に埋め込まれた、図１のプリーツの継ぎ目の部分平面図。
【図５】本明細書に記載する別の連結濾材プリーツ群の、終端部の部分斜視図。
【図６】図５のプリーツの部分端面図。
【図７】図５の連結された２つの濾材プリーツ群の部分平面図。
【図８】接着剤材料中に埋め込まれた、図５のプリーツの継ぎ目の部分平面図。
【図９】本明細書に記載する連結された２つの濾材プリーツ群の、別の実施形態の部分平面図。
【図１０】本明細書に記載する連結された２つの濾材プリーツ群の、さらに別の実施形態の部分平面図。
【図１１】本明細書に記載する、フィルター枠及び連結された濾材プリーツ群、を有する、フィルターの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１〜４を参照すると、例示的な連結された濾材プリーツ群アセンブリ１０が示される。連結された濾材プリーツ群アセンブリ１０は、濾材プリーツ群２０ａ、２０ｂを備え、各濾材プリーツ群２０ａ、２０ｂは、長手方向の軸線３０ａ、３０ｂを有し、かつ折り目４２ａ、４２ｂを有する複数の長手方向のプリーツ４０ａ、４０ｂを有する。各プリーツは、（プリーツ群２０ａに関して谷部４４ａ、プリーツ群２０ｂに関して谷部４４ｂに示すような）谷部及び（プリーツ群２０ａに関して頂部４６ａ、プリーツ群２０ｂに関して谷部４６ｂに示すような）頂部を有する。各濾材プリーツ群は、厚さ２２ａ、２２ｂと、折り目４２ａに直交して方向付けられた終端部２４ａ、２５ａ、２４ｂ、２５ｂとを有する。各濾材プリーツ群の長手方向の軸線は、隣接する各濾材プリーツ群の長手方向の軸線に対して実質的に非平行な方向に配置され、各濾材プリーツ群の少なくとも１つの終端部は、隣接する濾材プリーツ群の終端部と継ぎ目５０で組み立てられる。継ぎ目５０は、１つの濾材プリーツ群のプリーツが、隣接する濾材プリーツ群のプリーツと交互配置され、１つのプリーツ群（例えば２０ａ）内の各プリーツの頂部（例えば４４ａ）が、隣接する濾材プリーツ群（例えば２０ｂ）の対応する頂部（例えば４６ａ）に対して入れ子となり、１つの濾材プリーツ群（例えば２０ａ）内の各プリーツの谷部（例えば４６ａ）が、隣接する濾材プリーツ群（例えば２０ｂ）の対応する谷部（例えば４６ｂ）に対して入れ子となり、１つの濾材プリーツ群内の各プリーツの頂部（例えば４４ａ）が、隣接する濾材プリーツ群内の各プリーツの頂部（例えば４４ｂ）と継ぎ目５０に沿って重なり合う、構造を有する。各継ぎ目５０は、接着剤材料６０（例えば、ホットメルト接着剤）中にてフィルター枠５８まで所望により埋め込まれる。充分な接着剤材料６０が、実質的にフィルター枠５８をプリーツ群２０ａ、２０ｂに密封し、それにより、例えば空気ダクト内での使用時に、空気がプリーツ群の周囲から漏れず、微粒子が濾材により除去されることが、一般に望ましい。
【００１１】
図５〜８を参照すると、例示的な連結された濾材プリーツ群アセンブリ１１０が示される。連結された濾材プリーツ群アセンブリ１１０は、濾材プリーツ群１２０ａ、１２０ｂを備える。各濾材プリーツ群１２０ａ、１２０ｂは、長手方向の軸線１３０ａ、１３０ｂを有し、かつ折り目１４２ａ、１４２ｂを有する複数の長手方向のプリーツ１４０ａ、１４０ｂを有する。各プリーツは、谷部１４４ａ及び頂部１４６ａを有する。各プリーツは、プリーツ群の側部バンド２２２（例えば、ホットメルト接着剤）を所望により有し、ひだ付け工程及びその後の製造工程中に、プリーツ群に付加的な安定性を提供する。図示されないが、いくつかの実施形態では、側部バンドを谷部（１つ又は複数）を覆うように延ばして、プリーツ群の入れ子を容易にし、プリーツ群間の改善された密封を提供する、ことが望ましい場合がある。各濾材プリーツ群は、厚さ１２２ａ、１２２ｂと、折り目１４２ａ、１４２ｂに直交して方向付けられた終端部１２４ａ、１２５ａ、１２４ｂ、１２５ｂとを有する。各濾材プリーツ群の長手方向の軸線は、隣接する各濾材プリーツ群の長手方向の軸線に対して実質的に非平行な方向に配置され、各濾材プリーツ群の少なくとも１つの終端部は、隣接する濾材プリーツ群の終端部と継ぎ目１５０で組み立てられる。継ぎ目１５０は、隣接する濾材プリーツ群の終端部の少なくとも一部分が、相補的な角度Θａ、Θｂにて留め継ぎ１２５ａ、１２５ｂされ、接合関係に組み立てられた、構造を有する。所望により、各継ぎ目１５０は、接着剤材料１６０（例えば、ホットメルト接着剤）中にてフィルター枠１５８まで埋め込まれる。充分な接着剤材料１６０がフィルター枠１５８をプリーツ群１２０ａ、１２０ｂまで実質的に密封し、それにより、例えば、空気ダクト内での使用時に、空気がプリーツ群の周囲から漏れず、微粒子が濾材により除去される、ことが一般に望ましい。
【００１２】
図２及び３を参照すると、所望により、プリーツ群は、ひだ付け及びその後の製造工程中にプリーツ群に対して付加的な安定性を提供するために、プリーツ群の終端部２５ａ、２５ｂに沿って（しかし所望により又は代替的に２４ａ、２４ｂ上に存在してもよいが）、プリーツ群の材料２２４ａ、２２４ｂ（例えば、ホットメルト接着剤）の側部バンドを含んでもよい。側部バンド２２４ａ、２２４ｂ（これらは、その他の構造を見えなくし得るため、図１に示されない）は、プリーツ群継ぎ目５０の一部又は全部の密封を提供してもよい。あるいは、例えば、側部バンド２２４ａ、２２４ｂは、継ぎ目５０を密封するために、接着剤及びその他の可撓性の、形成された材料（例えば、不織布材料）を含む、追加材料配置のための全部又は一部の位置を提供してもよい。
【００１３】
所望により、フィルター１１２０ａ、１１２０ｂの一部は、図９に示すように留め継ぎされてもよく、それはまた、終端部１１２５ａ（１２２５ａ）、１１２５ｂ（１２２５ｂ）（しかし、所望により又は代替的に１１２４ａ、１１２４ｂ上に存在してもよい）、所望による接着剤材料１２３０、所望による埋め込み接着剤１１６０及び所望によるフィルター枠１１５８に沿って、所望による側部バンド１２２４ａ、１２２４ｂをも示す。側部バンド２２２ａはまた、図６に示される。
【００１４】
あるいは、例えば所望による材料２１５６は、隣接する濾材プリーツ群２１２０ａ、２１２０ｂの留め継ぎされた終端部２１２５ａと終端部２１２５ｂとの間に配置してもよく、かつ所望により接着剤材料２１５９ａ、２１５９ｂは、材料２１５６と組み合わせて又は材料２１５６と組み合わせずに使用して、継ぎ目２１５０に密封を形成してもよい。材料２１５６は、例えば、多孔質又は非多孔質プラスチック、金属、不織布材料、フィルム、及びスクリムであってもよい。
【００１５】
いくつかの実施形態において、連結された濾材プリーツ群アセンブリは、少なくとも２つ（いくつかの実施形態では、少なくとも３つ、４つ、５つ、６つ、又は更には少なくとも７つ）の継ぎ目を備え、少なくとも１つ（いくつかの実施形態では、少なくとも３つ、４つ、５つ、６つ、又は更には少なくとも７つ）の継ぎ目は、１つ（いくつかの実施形態では、少なくとも２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、又は更には少なくとも８つ）の濾材プリーツ群のプリーツが、隣接する濾材プリーツ群のプリーツと交互配置され、１つの濾材プリーツ群における各プリーツの頂部が、隣接する濾材プリーツ群の対応する頂部に対して入れ子となり、１つの濾材プリーツ群における各プリーツの谷部が、隣接する濾材プリーツ群の対応する谷部に対して入れ子となり、かつ１つの濾材プリーツ群における各プリーツの頂部が、隣接する濾材プリーツ群における各プリーツの頂部と重なり合う、構造を有し、かつ少なくとも１つ（いくつかの実施形態では、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、又は更には少なくとも７つ）の継ぎ目は、隣接する濾材プリーツ群の終端部が相補的な角度にて留め継ぎされ接合関係に組み立てられる、構造を有する。
【００１６】
いくつかの実施形態において、以下の範囲以外の重なり合いも有用であり得るが、１つの濾材プリーツ群のプリーツは、隣接する濾材プリーツ群のプリーツと、各濾材プリーツ群の厚さの１０％〜９９％（いくつかの実施形態では、２０％〜９９％、３０％〜９９％、４０％〜９９％、又は更には５０％〜９９％）の範囲内で重なり合う。
【００１７】
いくつかの実施形態において、継ぎ目は、隣接する濾材プリーツ群の終端部の少なくとも一部分が、相補的な角度にて留め継ぎされ接合関係に組み立てられる、構造を有する。いくつかの実施形態において、継ぎ目は、隣接する濾材プリーツ群の留め継ぎされた終端部の間に配置された、少なくとも１つの側部バンド部材を更に有する。一般に、以下の範囲以外の角度も有用であり得るが、相補的な角度は、１５°〜４５°の範囲内（いくつかの実施形態では、１５°〜６０°、又は更には１０°〜７５°の範囲内）にある。いくつかの実施形態において、隣接する濾材プリーツ群の終端部の一部分は、相補的な角度にて留め継ぎされ、接合関係に組み立てられる（例えば、図９参照）。
【００１８】
フィルター枠は、例えば、ポリマー樹脂、金属又はそれらの組み合わせから構成されてもよく、かつ、射出成形、押出し又は加工された、部品、若しくはそれらの任意の組み合わせ、を含んでもよい。枠の一部分用に、例えば不織布材料、スパンボンド材料及びスクリムのような、他の材料も有用であり得る。例えばさまざまなプリーツ深さ及びプリーツ間隔のプリーツのような、濾材を好適な形態に形成するための技術は、当技術分野にて公知である。フィルターアセンブリを、フィルター枠構成要素及び濾材を組み立てることによりさまざまな形体に作る方法はまた、当技術分野にて公知である。更に、いくつかの実施形態において、所望のフィルター枠は、本願と同一の日に出願された、米国特許出願第６１／０１６，０９６号（代理人整理番号６３９２１ＵＳ００２）に記載されるようなものであってもよい。
【００１９】
濾材をフィルター枠部材に密封し又は埋め込んで、濾材の周囲のガス（例えば、空気）の流れを低減又は防止することが望ましい可能性がある。いくつかの実施形態において、接着剤（例えば、ホットメルト接着剤、硬化性接着剤（例えば、二液ウレタン））をこの目的に使用することができる。
【００２０】
典型的に、偶数の濾材プリーツ群が使用される（例えば、２つ、４つ、６つ、又は８つ、等）。以下の範囲以外の厚さもまた使用することができるが、典型的には、濾材プリーツ群は、１ｃｍ〜１０ｃｍの範囲内（いくつかの実施形態では、２ｃｍ〜６ｃｍの範囲内）の厚さを有する。
【００２１】
濾材は、かような目的のために、ガラス繊維、合成繊維（ポリマー類）、天然繊維、及びそれらの組み合わせを含む、当技術分野にて公知の材料から形成されてもよい。２つの効率（例えば、きめ細かい繊維と粗い繊維）の２種の材料を備える複合濾材を含む、さまざまな効率の濾材は、当技術分野にて公知である。濾材の効率は、例えば、標準的な方法（例えばアメリカ暖房冷凍空調エンジニア学会（American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers）（ＡＳＨＲＡＥ）５２．２−１９９９試験標準規格「粒子サイズによる除去効率に関する一般的な換気空気清浄装置の試験方法（Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size）」）により、測定してもよい。
【００２２】
いくつかの実施形態において、入れ子パラメータ（例えば、重なりの量）の選択、又は留め継ぎパラメータ（例えば、留め継ぎにより除去されるプリーツ群の量、又は留め継ぎ角度）の選択により、フィルター性能、特に圧力降下、を最適化することが望ましい、場合がある。濾材の厚さを考慮して、入れ子となったフィルター内の重なり合いを調整することが望ましい、場合がある。例えば、留め継ぎ又は入れ子の重なりにより枠寸法を調整することが望ましい、場合もある。
【００２３】
本発明の利点及び実施形態は以降の実施例によって更に例示するが、これら実施例において列挙される特定の材料及びそれらの量、並びに他の条件及び詳細は、本発明を不当に制限するものと解釈されるべきではない。全ての部及び割合は、特に指定のない限り重量によるものである。
【実施例】
【００２４】
濾材ウェブ
ウェブ１
以下のようにウェブ１を調製した。ポリプロピレンベースのメルトブローンミクロ繊維（ＢＭＦ）ウェブは、Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｖｏｌ．４８，ｐａｇｅｓ １３４２ ｅｔ ｓｅｑ（１９５６）のＷｅｎｔｅ、「Ｓｕｐｅｒｆｉｎｅ Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ Ｆｉｂｅｒｓ」に一般に記載されるメルトブローイング工程を用いて調製した。押出成形機は、それぞれ２０４℃（４００°Ｆ）、２３５℃（４５５°Ｆ）、２５７℃（４９５°Ｆ）、２７９℃（５３５°Ｆ）、２８８℃（５５０°Ｆ）、２９６℃（５６５°Ｆ）、３１０℃（５９０°Ｆ）、３１８℃（６０５°Ｆ）、３２１℃（６１０°Ｆ）及び３２７℃（６２０°Ｆ）に維持された１０個の温度制御ゾーンを有した。押出成形機をダイに接続するフローチューブは、３０２℃（５７５°Ｆ）に維持された。ＢＭＦダイは、３１６℃（６００°Ｆ）に維持された。一次空気は、３２１℃（６１０°Ｆ）及び２４．８キロパスカル（ｋＰａ）（３．６ｐｓｉ）に維持され、間隙幅は０．０７６ｃｍであった。ポリプロピレン樹脂はＢＭＦダイから供給した。得られたウェブは、コレクタから３３ｃｍ（１３．０インチ）に位置付けられた有孔回転式ドラムコレクタ上で捕集した。コレクタドラムは、ＢＭＦウェブを捕集しながら所望により電源をオン又はオフにすることができる真空システムに接続し、それによって、真空がコレクタドラムに適用されたとき、より高い中実度のウェブを調製できるようにした。
【００２５】
ＢＭＦウェブは、米国特許第５，４９６，５０７号（Ａｎｇａｄｊｉｖａｎｄ ｅｔ ａｌ．）に実質的に記載されるようにハイドロチャージプロセスを用いて、約６９０ｋＰａの水圧を用いて帯電した。
【００２６】
得られたウェブ（即ち、ウェブ１）は、０．５８ｍｍ厚さ、坪量２９ｇ／ｍ２を有し、繊維は有効径９．５マイクロメートルを有した。ウェブ効率は７０％であり、圧力降下は、試験面積１００ｃｍ２の円形ウェブサンプルを、自動フィルター試験機（Ｔｙｐｅ ８１３０；ＴＳＩ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ，Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ，ＭＮから入手）を使用して、フタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）エアロゾルを用いて８５リットル／分にて、試験したとき、１５．７Ｐａ（１．６ｍｍ Ｈ２０）であった。
【００２７】
ウェブ２
坪量１０ｇ／ｍ２を有するポリプロピレンスクリムに超音波結合された、坪量４０ｇ／ｍ２を有する、静電的に帯電され小繊維化された粗いポリプロピレン繊維は、以下のように調製した。
【００２８】
静電的に帯電され小繊維化された粗いポリプロピレン繊維は、米国再発行特許第３０７８２号（ｖａｎ Ｔｕｒｎｈｏｕｔ）の実施例１に記載されるように調製した。厚さ４５マイクロメートル、幅５ｃｍのイソタクチックポリプロピレンフィルムは、１１０℃に加熱したブロック（再発行特許第３０７８０号（ｖａｎ Ｔｕｒｎｈｏｕｔ）の実施例１参照）上で１：６の比に延伸したが、引き続き第二の延伸は、プレート（再び、再発行特許第３０７８０号（ｖａｎ Ｔｕｒｎｈｏｕｔ）の実施例１参照）ヒーター（heated）上で１３０℃に１：１．５の延伸比で行った。延伸中のフィルムの移送速度は、１２．２ｍ／分であった。第二の延伸中、フィルムは、−３．２ＫＶに接続したコロナワイヤと、＋３ＫＶの上部プレートとの間を通過させることにより、帯電させた。コロナワイヤからプレートまでの距離は、５ｍｍであった。
【００２９】
得られたフィルムは、５００マイクロメートル離間したニードルを有する６０列のニードルローラーにより小繊維化した。帯電した小繊維は、約４５ｃｍに伸ばし、ローラー上で巻き上げ厚さ３ｍｍの塊にした。小繊維化した繊維は、断面図で典型的平均寸法１０×４０マイクロメートルを有した。小繊維化した繊維の坪量は約４０ｇ／ｍ２であった。ウェブ２の厚さは約１．１ｍｍであった。次に、小繊維化した繊維と、１０ｇ／ｍ２の坪量を有するスクリム層とを、米国特許公開第２００４／００１１２０４号（Ｂｏｔｈ）の実施例２に記載されるように、同公開に記載されるような突出部を有する回転ドラムを備えた装置を使用して超音波連結した。得られたウェブの面積の約２％は、寸法０．８１ｍｍ×０．８１ｍｍのウェブの主表面全体に広く分散された、超音波結合された点を有した。ｃｍ２当たりの点の数は約２．３であった。得られた超音波連結されたウェブ上の静電荷は、約５０ｎＣ／ｃｍ２であった。
【００３０】
プリーツ付き濾材
プリーツ付き濾材は、ウェブ１及びウェブ２から以下のように調製した。ウェブ（ウェブ１又はウェブ２）は、積層用接着剤（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ ＭＮから商品表記「３Ｍ ＳＵＰＥＲ ７７ ＭＵＬＴＩＰＵＲＰＯＳＥ ＡＤＨＥＳＩＶＥ」で入手可能）を使用して、坪量９０ｇ／ｍ２を有するスパンボンドポリエステルスクリム（Ｊｏｈｎｓ−Ｍａｎｖｉｌｌｅ，Ｄｅｎｖｅｒ，ＣＯから商品表記「５６８／９０」（またＪ−９０とも称される）で入手可能）上に積層した。
【００３１】
積層した濾材は、従来のひだ付け技術を用いて、プリーツ深さ（図３及び図７の２２ａ、２２ｂ、１２２ａ、１２２ｂ参照）２．５４ｃｍ、プリーツ間隔５ｍｍにてひだ付けした。ひだ付けした媒体は次いで、約２８ｃｍ×５５ｃｍのプリーツ群に切り分けられ、プリーツ群の谷部及び頂部は、図３及び図７の長手方向の軸線３０ａ、３０ｂ、１３０ａ、１３０ｂと平行に延びていた。
【００３２】
試作フィルター
試作品の枠（図１１の４００）を以下ように部品から組み立てた。ポスターボード（厚めの厚紙）は、約５０ｃｍ及び約５７ｃｍの長さと約２８ｃｍの深さとを有する台形に切った（公称６１ｃｍ×６１ｃｍ×３０ｃｍの４−Ｖ Ｖ−バンクフィルターアセンブリの端部４５０、４５１の形状及び寸法は、図１１に示されたとおりである）。図４及び図８の押出ポリプロピレン枠部材５８、１５８は、図１１に枠部材４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃとして、かつまた図１１に４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ、４０２ｄと名付けられる枠部材としても、より詳細に示され、幅５．７２ｃｍ、４．１３ｃｍ及び３．１８ｃｍにて構成した。８つの濾材プリーツ群は、各試作品を組み立てるのに使用したが、隣接するプリーツ群の各組を、前方枠寸法４１１ａ、４１１ｂ、４１１ｃ及び後方枠寸法４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃ、４１２ｄ内に適合するのに必要な程度に、入れ子に組み込んでいる。前方枠の外縁４２０ａ、４２０ｂは、押出ポリプロピレンから形成され、かつ４．１３ｍｍ（１．６２５インチ）の幅４２１ａ、４２１ｂを有した。枠部材が組み立てられ、プリーツ群は、ホットメルト接着剤（Ｂｏｓｔｉｋ Ａｄｈｅｓｉｖｅｓ，Ｗａｕｗａｔｏｓａ，ＷＩから商品表記「ＢＯＳＴＩＫ ＨＭ ９０４１」で入手）を使用して枠部材に密封した。
【００３３】
公称６１ｃｍ×６１ｃｍ×３０ｃｍ（２４インチ×２４インチ×１２インチ）の４−Ｖ Ｖ−バンクのフィルターの初期圧力降下に関する試験。
【００３４】
フィルター試作品を、アメリカ暖房冷凍空調エンジニア学会（American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers）（ＡＳＨＲＡＥ）５２．２−１９９９試験標準規格「粒子サイズによる除去効率に関する一般的な換気空気清浄装置の試験方法（Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size）」によって試験した。
【００３５】
清浄な公称６１ｃｍ×６１ｃｍ×３０ｃｍの４−Ｖ Ｖ−バンクのプリーツ付きフィルターは、テンプレートに密封し、公称６１ｃｍ×６１ｃｍの試験ダクト内に設置した。１つの圧力センサー（ＭＫＳ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｉｎｃ．，Ａｎｄｏｖｅｒ，ＭＡから入手）は、試験ダクト内に位置する２つのタップと共に、１つをフィルターの上流側に、１つを下流側に、配置して、清浄フィルターの初期圧力降下を測定した。送風機からの気流供給は、層流エレメント（Ｍｅｒｒｉａｍ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，ＯＨ；Ｍｏｄｅｌ ５０ＭＣ２−６から入手）により、５５．８ｍ３／分（１９７０ｆｔ．３／分、ＣＦＭ）に設定した。
【００３６】
試作フィルター内で試験された、Ｊ−９０に積層されたウェブ１を有するプリーツ付き濾材の結果は、下記表１に示す。入れ子の量は、図１１に示すように、前方枠幅４１１ａ、４１１ｂ、４１１ｃ及び後方枠幅４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃ、４１２ｄを達成するよう調整されたが、これを下記表１に列挙する。
【００３７】
【表１】
【００３８】
比較例フィルターＡは、Ｊ−９０に積層されたウェブ１を有する、入れ子となっていないプリーツ付き濾材を用いて、同一の方法にて構成した。この構造に関する試験結果は、上記表１に示す。
【００３９】
試作フィルター内で試験されたＪ−９０に積層されたウェブ２を有するプリーツ付き濾材の結果を、下記表２に示す。重ねの量は、図１１に示し下記表２に列挙するように、前方枠幅４１１ａ、４１１ｂ、４１１ｃ及び後方枠幅４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃ、４１２ｄを達成するよう調整された。
【００４０】
【表２】
【００４１】
比較例フィルターＢは、Ｊ−９０に積層されたウェブ２を有する、入れ子となっていないプリーツ付き濾材を用いて、同一の方法にて構成した。結果は表２に示す。
【００４２】
試作品の枠は、濾材を全く含まずに組み立てたが、枠寸法は図１１に示す通りであり、前方枠寸法４１１ａ、４１１ｂ、４１１ｃ及び後方枠寸法４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃ、４１２ｄは下記表３に示した。
【００４３】
【表３】
【００４４】
比較例の試作品の枠Ｃ寸法は、プリーツ群の入れ子又は留め継ぎを有さない従来のフィルター構造内で使用されるものであり、プリーツ深さ２．５４ｃｍのプリーツ群用であり、枠の厚さに余裕を残し、小さい製作公差を可能にし、かつ２つの２．５４ｃｍプリーツ群が枠に取り付けられることを可能にする。試作品の枠３、４及び５は、さまざまな程度の入れ子又は留め継ぎに使用されるであろう寸法を有し、３．１８ｃｍはプリーツ深さ２．５４ｃｍの充分に入れ子となったプリーツ群と共に実際に使用可能なほぼ最小寸法であり、枠の厚さに余裕を残し、また小さい製作公差を可能にする。
【００４５】
本発明の範囲及び趣旨から外れることなく、本発明の予測可能な修正及び変更は当業者には自明であろう。本発明は、例証目的のため本明細書に記載される実施形態に限定されるべきではない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの濾材プリーツ群を備える連結された濾材プリーツ群アセンブリであって、各濾材プリーツ群は長手方向の軸線を有し、かつ折り目を有する複数の長手方向のプリーツを有し、各プリーツが谷部及び頂部を有し、各濾材プリーツ群が、厚さと、前記プリーツの前記折り目に直交して方向付けられた２つの終端部とを有し、各濾材プリーツ群の前記長手方向の軸線が、各隣接する濾材プリーツ群の長手方向の軸線に対して実質的に非平行な方向に配置され、かつ各濾材プリーツ群の少なくとも１つの終端部が、隣接する濾材プリーツ群の前記終端部と継ぎ目で組み立てられ、少なくとも１つの：
（ａ）前記継ぎ目は、１つの濾材プリーツ群のプリーツが、隣接する濾材プリーツ群のプリーツと交互配置され、１つの濾材プリーツ群内の各プリーツの頂部が、隣接する濾材プリーツ群の対応する頂部に対して入れ子となり、かつ１つの濾材プリーツ群内の各プリーツの谷部が、隣接する濾材プリーツ群の対応する谷部に対して入れ子となり、１つのプリーツ群内の各プリーツの頂部が、隣接する濾材プリーツ群内の各プリーツの頂部と重なり合う、構造を有し、又は
（ｂ）前記継ぎ目は、隣接する濾材プリーツ群の終端部の少なくとも一部分が、相補的な角度にて留め継ぎされ、接合関係に組み立てられている、構造を有する、連結された濾材プリーツ群アセンブリ。
【請求項２】
前記継ぎ目が、少なくとも１つの側部バンド部材を更に有する、請求項１に記載の連結された濾材プリーツ群アセンブリ。
【請求項３】
前記継ぎ目が、隣接して留め継ぎされた濾材プリーツ群の間に配置された接着剤を更に有する、請求項１に記載の連結された濾材プリーツ群アセンブリ。
【請求項４】
少なくとも２つの継ぎ目を備え、
少なくとも１つの継ぎ目は、１つの濾材プリーツ群のプリーツが、隣接する濾材プリーツ群のプリーツと交互配置され、１つの濾材プリーツ群における各プリーツの頂部が、隣接する濾材プリーツ群の対応する頂部に対して入れ子となり、かつ１つの濾材プリーツ群における各プリーツの谷部が、隣接する濾材プリーツ群の対応する谷部に対して入れ子となり、かつ１つの濾材プリーツ群内の各プリーツの頂部が、隣接する濾材プリーツ群内の各プリーツの頂部と重なり合う、構造を有し、かつ、
少なくとも１つの継ぎ目は、隣接する濾材プリーツ群群の終端部が相補的な角度にて留め継ぎされ、接合関係に組み立てられた、構造を有する、請求項１に記載の連結された濾材プリーツ群アセンブリ。
【請求項５】
前記相補的な角度が１０°〜７５°の範囲内にある、請求項１〜４のいずれか一項に記載の連結された濾材プリーツ群アセンブリ。
【請求項６】
１つの濾材プリーツ群のプリーツが、隣接する濾材プリーツ群のプリーツと、各濾材プリーツ群の厚さの１０％〜９９％の範囲内で重なり合う、請求項１〜４のいずれか一項に記載の連結された濾材プリーツ群アセンブリ。
【請求項７】
枠部材を更に含み、枠部材が各濾材プリーツ群の前記継ぎ目にわたって配置されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の連結された濾材プリーツ群アセンブリ。
【請求項８】
各継ぎ目が接着剤材料中に埋め込まれる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の連結された濾材プリーツ群アセンブリ。
【請求項９】
前記接着剤材料がホットメルト接着剤である、請求項８に記載の連結された濾材プリーツ群アセンブリ。
【請求項１０】
枠部材と、請求項１〜９のいずれか一項に記載の少なくとも１つの連結された濾材プリーツ群アセンブリと、を備えるフィルター。
【請求項１】
少なくとも２つの濾材プリーツ群を備える連結された濾材プリーツ群アセンブリであって、各濾材プリーツ群は長手方向の軸線を有し、かつ折り目を有する複数の長手方向のプリーツを有し、各プリーツが谷部及び頂部を有し、各濾材プリーツ群が、厚さと、前記プリーツの前記折り目に直交して方向付けられた２つの終端部とを有し、各濾材プリーツ群の前記長手方向の軸線が、各隣接する濾材プリーツ群の長手方向の軸線に対して実質的に非平行な方向に配置され、かつ各濾材プリーツ群の少なくとも１つの終端部が、隣接する濾材プリーツ群の前記終端部と継ぎ目で組み立てられ、少なくとも１つの：
（ａ）前記継ぎ目は、１つの濾材プリーツ群のプリーツが、隣接する濾材プリーツ群のプリーツと交互配置され、１つの濾材プリーツ群内の各プリーツの頂部が、隣接する濾材プリーツ群の対応する頂部に対して入れ子となり、かつ１つの濾材プリーツ群内の各プリーツの谷部が、隣接する濾材プリーツ群の対応する谷部に対して入れ子となり、１つのプリーツ群内の各プリーツの頂部が、隣接する濾材プリーツ群内の各プリーツの頂部と重なり合う、構造を有し、又は
（ｂ）前記継ぎ目は、隣接する濾材プリーツ群の終端部の少なくとも一部分が、相補的な角度にて留め継ぎされ、接合関係に組み立てられている、構造を有する、連結された濾材プリーツ群アセンブリ。
【請求項２】
前記継ぎ目が、少なくとも１つの側部バンド部材を更に有する、請求項１に記載の連結された濾材プリーツ群アセンブリ。
【請求項３】
前記継ぎ目が、隣接して留め継ぎされた濾材プリーツ群の間に配置された接着剤を更に有する、請求項１に記載の連結された濾材プリーツ群アセンブリ。
【請求項４】
少なくとも２つの継ぎ目を備え、
少なくとも１つの継ぎ目は、１つの濾材プリーツ群のプリーツが、隣接する濾材プリーツ群のプリーツと交互配置され、１つの濾材プリーツ群における各プリーツの頂部が、隣接する濾材プリーツ群の対応する頂部に対して入れ子となり、かつ１つの濾材プリーツ群における各プリーツの谷部が、隣接する濾材プリーツ群の対応する谷部に対して入れ子となり、かつ１つの濾材プリーツ群内の各プリーツの頂部が、隣接する濾材プリーツ群内の各プリーツの頂部と重なり合う、構造を有し、かつ、
少なくとも１つの継ぎ目は、隣接する濾材プリーツ群群の終端部が相補的な角度にて留め継ぎされ、接合関係に組み立てられた、構造を有する、請求項１に記載の連結された濾材プリーツ群アセンブリ。
【請求項５】
前記相補的な角度が１０°〜７５°の範囲内にある、請求項１〜４のいずれか一項に記載の連結された濾材プリーツ群アセンブリ。
【請求項６】
１つの濾材プリーツ群のプリーツが、隣接する濾材プリーツ群のプリーツと、各濾材プリーツ群の厚さの１０％〜９９％の範囲内で重なり合う、請求項１〜４のいずれか一項に記載の連結された濾材プリーツ群アセンブリ。
【請求項７】
枠部材を更に含み、枠部材が各濾材プリーツ群の前記継ぎ目にわたって配置されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の連結された濾材プリーツ群アセンブリ。
【請求項８】
各継ぎ目が接着剤材料中に埋め込まれる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の連結された濾材プリーツ群アセンブリ。
【請求項９】
前記接着剤材料がホットメルト接着剤である、請求項８に記載の連結された濾材プリーツ群アセンブリ。
【請求項１０】
枠部材と、請求項１〜９のいずれか一項に記載の少なくとも１つの連結された濾材プリーツ群アセンブリと、を備えるフィルター。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公表番号】特表２０１１−５０７６８４（Ｐ２０１１−５０７６８４Ａ）
【公表日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５３９６３９（Ｐ２０１０−５３９６３９）
【出願日】平成２０年１２月１２日（２００８．１２．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０８６５１８
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０８５６４５
【国際公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【出願人】（５０５００５０４９）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１２日（２００８．１２．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０８６５１８
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０８５６４５
【国際公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【出願人】（５０５００５０４９）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
【Ｆターム（参考）】
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