JP2001286713A - 流体内の粒子をろ過する方法、フィルタ媒体、および流体フィルタアセンブリ - Google Patents
流体内の粒子をろ過する方法、フィルタ媒体、および流体フィルタアセンブリInfo
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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Abstract
(57)【要約】
【課題】フィルタ性能を改善した、粒子ろ過方法、フィ
ルタ媒体、および流体フィルタアセンブリを提供するこ
と。 【解決手段】フィルタ媒体のファイバーを流体の流れ方
向46に平行に指向させた繊維状媒体が、ひだを有する内
部ひだ付きサブシートのシートで構成され、ひだは、互
いに係合しかつ包み込まれて十分に密接して結合され、
流体がひだを介して流れ方向に沿って平行に流れる。２
段階式流体フィルタアセンブリ80、112が第１，第２の
フィルタ要素を有し、下流側の主フィルタ要素112のひ
だが互いに離れて流れ方向を横切る方向122に沿って配
置されかつその間に流体が流れる横方向のギャップ124
を形成し、上流側のプレフィルタ要素80のひだが、横方
向のギャップ124をなくして互いに対して包み込まれ、
その間の流体の流れを阻止する。
ルタ媒体、および流体フィルタアセンブリを提供するこ
と。 【解決手段】フィルタ媒体のファイバーを流体の流れ方
向46に平行に指向させた繊維状媒体が、ひだを有する内
部ひだ付きサブシートのシートで構成され、ひだは、互
いに係合しかつ包み込まれて十分に密接して結合され、
流体がひだを介して流れ方向に沿って平行に流れる。２
段階式流体フィルタアセンブリ80、112が第１，第２の
フィルタ要素を有し、下流側の主フィルタ要素112のひ
だが互いに離れて流れ方向を横切る方向122に沿って配
置されかつその間に流体が流れる横方向のギャップ124
を形成し、上流側のプレフィルタ要素80のひだが、横方
向のギャップ124をなくして互いに対して包み込まれ、
その間の流体の流れを阻止する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エアを含む流体を
ろ過するためのフィルタ媒体およびフィルタアセンブリ
に関する。本発明は、乾燥および／または煤けた、ある
いは油性の粒子を有する高い埃にまみれたフィルタ内で
フィルタ寿命を増加させるように開発努力した結果、生
じたものである。
ろ過するためのフィルタ媒体およびフィルタアセンブリ
に関する。本発明は、乾燥および／または煤けた、ある
いは油性の粒子を有する高い埃にまみれたフィルタ内で
フィルタ寿命を増加させるように開発努力した結果、生
じたものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の織物でない繊維状のフィルタ媒体
は、必要とされる媒体の厚さおよび硬さを達成するため
にニードリング技術を用いる。ニードリングの処理中、
小さな穴が媒体を貫通して形成される。このようなニー
ドル穴は、フェルト化されあるいは他の合成のフィルタ
材料から形成され、入来して分離される粒子の貫通を促
進する。これらのニードル穴は、フィルタ媒体構造内で
不連続性を生じさせることから、ファイバーマトリック
スの容積と比較して穴が比較的大きい。より大きい穴
は、流体の流れに対して低抵抗の通路を与える。より小
さな穴は、堆積した粒子によってより早く詰まるので、
より大きなニードル穴を通過する速度は、その穴の大き
さに相当して増加する。ニードルパンチによって生じた
穴は、そこを貫通する速度を増加させ、粒子の貫通と流
れに沿って運ぶ状態を生じさせる。その結果、捕捉され
ないダスト粒子および分離されるダスト粒子の両方がニ
ードル穴を介して貫通でき、より低いフィルタ効率を導
くことになる。
は、必要とされる媒体の厚さおよび硬さを達成するため
にニードリング技術を用いる。ニードリングの処理中、
小さな穴が媒体を貫通して形成される。このようなニー
ドル穴は、フェルト化されあるいは他の合成のフィルタ
材料から形成され、入来して分離される粒子の貫通を促
進する。これらのニードル穴は、フィルタ媒体構造内で
不連続性を生じさせることから、ファイバーマトリック
スの容積と比較して穴が比較的大きい。より大きい穴
は、流体の流れに対して低抵抗の通路を与える。より小
さな穴は、堆積した粒子によってより早く詰まるので、
より大きなニードル穴を通過する速度は、その穴の大き
さに相当して増加する。ニードルパンチによって生じた
穴は、そこを貫通する速度を増加させ、粒子の貫通と流
れに沿って運ぶ状態を生じさせる。その結果、捕捉され
ないダスト粒子および分離されるダスト粒子の両方がニ
ードル穴を介して貫通でき、より低いフィルタ効率を導
くことになる。
【０００３】公知の繊維状のフィルタ媒体では、さら
に、フィルタ媒体を通過する流体の流れ方向に対して垂
直に伸びている。このような形式の方向性は、ファイバ
ーに対して接触および粘着する粒子の表面積は、小さ
く、一方、粒子クラスターが対面する表面積は、捕捉さ
れたダスト粒子が互いに作り出すものよりも大きい。
に、フィルタ媒体を通過する流体の流れ方向に対して垂
直に伸びている。このような形式の方向性は、ファイバ
ーに対して接触および粘着する粒子の表面積は、小さ
く、一方、粒子クラスターが対面する表面積は、捕捉さ
れたダスト粒子が互いに作り出すものよりも大きい。
【０００４】時々、ダスト粒子は、集合してファイバー
間にブリッジを形成する。このような粒子の集合および
ブリッジは、高流量率または振動にさらされる場合に
は、容易に吹き飛ばすことができる。粒子は、ファイバ
ー間に粒子ブリッジを形成する集合体を形成して、フィ
ルタ媒体を通過する流れを阻止し、詰まり状態が早まる
ことによりフィルタの寿命を短くする。さらに、このよ
うな粒子の集合およびブリッジは、不安定でかつ特に空
気速度が増加するニードル穴に隣接する領域ではフィル
タの破れが生じる。このようなニードル穴は、増加した
多数の粒子が貫通し、この粒子は汚染粒子をばら撒く等
の理由により好ましくない。
間にブリッジを形成する。このような粒子の集合および
ブリッジは、高流量率または振動にさらされる場合に
は、容易に吹き飛ばすことができる。粒子は、ファイバ
ー間に粒子ブリッジを形成する集合体を形成して、フィ
ルタ媒体を通過する流れを阻止し、詰まり状態が早まる
ことによりフィルタの寿命を短くする。さらに、このよ
うな粒子の集合およびブリッジは、不安定でかつ特に空
気速度が増加するニードル穴に隣接する領域ではフィル
タの破れが生じる。このようなニードル穴は、増加した
多数の粒子が貫通し、この粒子は汚染粒子をばら撒く等
の理由により好ましくない。
【０００５】汚染物質の塊による安定化は、従来の繊維
状で非織物のフィルタ媒体において、別の問題となる。
このような媒体は、あまり強度が無くかつ圧縮抵抗もな
いので、フィルタ媒体に形成される汚染物質の塊は、局
所的には、容易に除去することができる。このようなフ
ィルタ媒体に従来のニードリングを適用すると、エア層
を有する非織物に比較したとき、その固さと圧縮抵抗を
改善する。しかし、フィルタ性能を改善するために、汚
染ダストの塊をさらに安定化させる必要がある。さら
に、公知のニードル穴は、大きな穴を生じさせて、ダス
トの塊を不均一に分散させる。すなわち、その穴に大き
なくぼみをを生じさせ、このようなニードル穴の間の領
域におけるファイバー間にダスト塊の集合およびブリッ
ジが発生する。
状で非織物のフィルタ媒体において、別の問題となる。
このような媒体は、あまり強度が無くかつ圧縮抵抗もな
いので、フィルタ媒体に形成される汚染物質の塊は、局
所的には、容易に除去することができる。このようなフ
ィルタ媒体に従来のニードリングを適用すると、エア層
を有する非織物に比較したとき、その固さと圧縮抵抗を
改善する。しかし、フィルタ性能を改善するために、汚
染ダストの塊をさらに安定化させる必要がある。さら
に、公知のニードル穴は、大きな穴を生じさせて、ダス
トの塊を不均一に分散させる。すなわち、その穴に大き
なくぼみをを生じさせ、このようなニードル穴の間の領
域におけるファイバー間にダスト塊の集合およびブリッ
ジが発生する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明
は、上述の問題および他のフィルタの問題を単純にかつ
効果的に解決する方法、フィルタ媒体、および流体フィ
ルタアセンブリを提供することを目的としている。
は、上述の問題および他のフィルタの問題を単純にかつ
効果的に解決する方法、フィルタ媒体、および流体フィ
ルタアセンブリを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は各請求項に記載の構成を有する。１つの望
ましい実施形態では、本発明はニードリングおよびニー
ドル穴をなくした、非織物のフィルタ媒体を含む繊維状
のフィルタ媒体で構成される。これにより、公知のニー
ドル穴の部分にファイバーマトリックスに大きな穴が形
成されるのを防止し、さらに、このようなニードル穴を
通過して捕捉されずかつ流体の流れと共に分離したダス
ト粒子が貫通することを防止し、あるいはより低いフィ
ルタ効率になるのを防止する。
に、本発明は各請求項に記載の構成を有する。１つの望
ましい実施形態では、本発明はニードリングおよびニー
ドル穴をなくした、非織物のフィルタ媒体を含む繊維状
のフィルタ媒体で構成される。これにより、公知のニー
ドル穴の部分にファイバーマトリックスに大きな穴が形
成されるのを防止し、さらに、このようなニードル穴を
通過して捕捉されずかつ流体の流れと共に分離したダス
ト粒子が貫通することを防止し、あるいはより低いフィ
ルタ効率になるのを防止する。
【０００８】別の実施形態では、ファイバーに粒子が接
触かつ粘着する表面積を増加させるとともにファイバー
間で集合しかつブリッジを形成するダスト粒子の表面積
を減少させて、流れを阻止することなく、一方で、粒子
を再び流れに乗せる危険を少なくして、より安定したフ
ィルタ処理を与える。
触かつ粘着する表面積を増加させるとともにファイバー
間で集合しかつブリッジを形成するダスト粒子の表面積
を減少させて、流れを阻止することなく、一方で、粒子
を再び流れに乗せる危険を少なくして、より安定したフ
ィルタ処理を与える。
【０００９】また、別の実施形態では、汚染塊の安定化
を向上させながらフィルタ媒体の固さおよび圧縮抵抗が
高められる。さらに、本発明では、安定したダスト塊を
より均一に分布させ、上記したニードル穴のまわりに形
成されるクレータを防止しかつこのクレータ間の領域で
ファイバー間に汚染粒子が集合化しかつブリッジを形成
することをなくす。そして、フィルタ媒体の固さと圧縮
抵抗の向上を組み合わせて汚染塊の安定化を高める。
を向上させながらフィルタ媒体の固さおよび圧縮抵抗が
高められる。さらに、本発明では、安定したダスト塊を
より均一に分布させ、上記したニードル穴のまわりに形
成されるクレータを防止しかつこのクレータ間の領域で
ファイバー間に汚染粒子が集合化しかつブリッジを形成
することをなくす。そして、フィルタ媒体の固さと圧縮
抵抗の向上を組み合わせて汚染塊の安定化を高める。
【００１０】本発明は、多数のファイバーを有するフィ
ルタ媒体を通過する一定の流れ方向に沿って流体内の粒
子をろ過する改良された方法を提供する。また、このフ
ィルタ媒体のファイバーによって汚染粒子の捕捉および
保持力を増加する改良された方法も含む。１つの形態で
は、この方法は、ファイバーに沿って移動する粒子の残
留滞在時間を増加して、ファイバーと粒子が接触する機
会と時間を増加させ、ファイバーに対して拡散する粒子
のブラウン運動の拡散率を増加し、ファイバーに沿って
粒子の広がりと粒子の均等な積み重なりを増加し、流れ
が阻止されるか、あるいは高い流速または振動に曝され
ることによる不安定性と再吸込(reentrainment)を受け
るファイバー間に粒子がかたまったり、詰まったりする
ことを減少させる、各工程を含むことを特徴とする。
ルタ媒体を通過する一定の流れ方向に沿って流体内の粒
子をろ過する改良された方法を提供する。また、このフ
ィルタ媒体のファイバーによって汚染粒子の捕捉および
保持力を増加する改良された方法も含む。１つの形態で
は、この方法は、ファイバーに沿って移動する粒子の残
留滞在時間を増加して、ファイバーと粒子が接触する機
会と時間を増加させ、ファイバーに対して拡散する粒子
のブラウン運動の拡散率を増加し、ファイバーに沿って
粒子の広がりと粒子の均等な積み重なりを増加し、流れ
が阻止されるか、あるいは高い流速または振動に曝され
ることによる不安定性と再吸込(reentrainment)を受け
るファイバー間に粒子がかたまったり、詰まったりする
ことを減少させる、各工程を含むことを特徴とする。
【００１１】この残留滞在時間の増加、ブラウン運動の
拡散の増加、粒子の広がりと粒子の均等な積み重なりの
増加、および粒子の集合化とブリッジ化の減少は、流体
の流れ方向に沿って十分な長さのファイバーを与えると
共に、ファイバーを流体の流れ方向に平行に配置するこ
とにより達成される。この結果、流体の流れ方向に垂直
に伸びるフィルタ媒体の繊維と比較して、本発明のフィ
ルタ媒体は、残留滞在時間が増加し、ブラウン運動の拡
散が増加し、粒子の広がりと粒子の均等な積み重なりが
増加し、さらに粒子の集合化とブリッジ化が減少する。
拡散の増加、粒子の広がりと粒子の均等な積み重なりの
増加、および粒子の集合化とブリッジ化の減少は、流体
の流れ方向に沿って十分な長さのファイバーを与えると
共に、ファイバーを流体の流れ方向に平行に配置するこ
とにより達成される。この結果、流体の流れ方向に垂直
に伸びるフィルタ媒体の繊維と比較して、本発明のフィ
ルタ媒体は、残留滞在時間が増加し、ブラウン運動の拡
散が増加し、粒子の広がりと粒子の均等な積み重なりが
増加し、さらに粒子の集合化とブリッジ化が減少する。
【００１２】汚染粒子およびそれらの混合物間の接触面
積が大きくなり、そして、汚染物質が供給されるときの
汚染混合物の対向面積は小さくなる。これは、安定した
フィルタ処理にとって好条件となる。
積が大きくなり、そして、汚染物質が供給されるときの
汚染混合物の対向面積は小さくなる。これは、安定した
フィルタ処理にとって好条件となる。
【００１３】本発明の重要な利点は、好ましい量の汚染
物質の供給により、汚染物質の吸収能力がより高くなる
ことである。公知の従来技術では、汚染物質は、ファイ
バー上に蓄積され、それ自体集合化し、流体の流れを阻
止するファイバー間に長くかつ壊れやすいブリッジを形
成する。本発明では、汚染塊を形成する汚染粒子は、全
体のファイバー長さに沿ってより平らにかつ均一に分散
する。汚染物質のローディングは、流体の流れ方向に垂
直な面に沿う表面積のみならず、平行な面に沿って伸び
るファイバーの長さ方向に沿っても平らにかつ均一に分
散する。この両面に沿って汚染物質の分散が均一になる
ことにより、フィルタ圧力の降下を減少させ、汚染物質
を捕捉する能力を向上させる。
物質の供給により、汚染物質の吸収能力がより高くなる
ことである。公知の従来技術では、汚染物質は、ファイ
バー上に蓄積され、それ自体集合化し、流体の流れを阻
止するファイバー間に長くかつ壊れやすいブリッジを形
成する。本発明では、汚染塊を形成する汚染粒子は、全
体のファイバー長さに沿ってより平らにかつ均一に分散
する。汚染物質のローディングは、流体の流れ方向に垂
直な面に沿う表面積のみならず、平行な面に沿って伸び
るファイバーの長さ方向に沿っても平らにかつ均一に分
散する。この両面に沿って汚染物質の分散が均一になる
ことにより、フィルタ圧力の降下を減少させ、汚染物質
を捕捉する能力を向上させる。
【００１４】さらなる好ましい形態では、本発明は、繊
維状のフィルタ媒体の固さと圧縮抵抗を増加させ、固化
率を低くし、均一に分散された汚染塊の安定性を高め、
高い流速または振動に曝されたとしても再吸込に対する
抵抗を与える。
維状のフィルタ媒体の固さと圧縮抵抗を増加させ、固化
率を低くし、均一に分散された汚染塊の安定性を高め、
高い流速または振動に曝されたとしても再吸込に対する
抵抗を与える。
【００１５】好ましい形態では、フィルタ媒体構造が、
フィルタ材料のシートからなり、このフィルタ材料は、
前記シートに直交する流れに沿ってフィルタを貫通する
粒子をろ過するために、対向する第１，第２面間に厚さ
寸法を有し、前記シートは、複数のファイバーからなる
内部にひだを付けたサブシートによって形成され、かつ
第１組及び第２組のひだのチップ間に伸びる複数のひだ
を有しており、ひだは、前記流れの方向に対して平行に
伸び、前記第１組のひだのチップは、前記シートの前記
第１面に設けられ、前記第２組のひだのチップは、前記
シートの前記第２面に設けられており、前記ひだは、前
記流体が前記ひだの間を横断するよりも、流体の流れ方
向に沿って前記ひだの間を平行に通過するように、互い
に強固に係合しており、前記サブシートは、予めひだを
付けた平面状態を有して前記ファイバーがサブシートに
対して平行にかつ互いに一方向に平行に伸びており、さ
らに、前記サブシートは、前記シートを形成するひだ状
態を有し、前記ファイバーが前記ながれの方向にほぼ平
行に前記ひだに沿って伸び、さらに、前記ファイバーが
前記シートのそれぞれの面に平行にかつ前記流れの方向
に対して直交する前記ひだチップの回りに伸びているこ
とを特徴としている。
フィルタ材料のシートからなり、このフィルタ材料は、
前記シートに直交する流れに沿ってフィルタを貫通する
粒子をろ過するために、対向する第１，第２面間に厚さ
寸法を有し、前記シートは、複数のファイバーからなる
内部にひだを付けたサブシートによって形成され、かつ
第１組及び第２組のひだのチップ間に伸びる複数のひだ
を有しており、ひだは、前記流れの方向に対して平行に
伸び、前記第１組のひだのチップは、前記シートの前記
第１面に設けられ、前記第２組のひだのチップは、前記
シートの前記第２面に設けられており、前記ひだは、前
記流体が前記ひだの間を横断するよりも、流体の流れ方
向に沿って前記ひだの間を平行に通過するように、互い
に強固に係合しており、前記サブシートは、予めひだを
付けた平面状態を有して前記ファイバーがサブシートに
対して平行にかつ互いに一方向に平行に伸びており、さ
らに、前記サブシートは、前記シートを形成するひだ状
態を有し、前記ファイバーが前記ながれの方向にほぼ平
行に前記ひだに沿って伸び、さらに、前記ファイバーが
前記シートのそれぞれの面に平行にかつ前記流れの方向
に対して直交する前記ひだチップの回りに伸びているこ
とを特徴としている。
【００１６】このひだは互いに結合されて、その間に前
記シートに平行な流れ方向に沿って流体が流れないよう
する。このひだとファイバーを互いに結合することは、
前記厚さ寸法に沿うシートの固さと圧縮抵抗を高める。
これにより、ニードリングに関連したニードル穴を除去
する。厚さ寸法に沿うシートの固さと圧縮抵抗の向上
は、また、汚染塊の安定化を増加する。このシートは、
高能力フィルタとして、あるいは前段フィルタ(プレフ
ィルタともいう。）として使用することができ、フィル
タ全体の効率および能力を増加させる。
記シートに平行な流れ方向に沿って流体が流れないよう
する。このひだとファイバーを互いに結合することは、
前記厚さ寸法に沿うシートの固さと圧縮抵抗を高める。
これにより、ニードリングに関連したニードル穴を除去
する。厚さ寸法に沿うシートの固さと圧縮抵抗の向上
は、また、汚染塊の安定化を増加する。このシートは、
高能力フィルタとして、あるいは前段フィルタ(プレフ
ィルタともいう。）として使用することができ、フィル
タ全体の効率および能力を増加させる。
【００１７】さらに、本発明の別の形態では、フィルタ
媒体構造体は、非ニードリングで、非織物である前記サ
ブシートで構成され、その中に異なるファイバーを有す
る。このファイバーは、異なる直径を有し、対向する極
性のファイバーを含み、種々の表面電荷を有している。
異なる極性のファイバーは、公知の摩擦電気効果を使用
することが望ましい。このような摩擦電気効果は、対向
する電荷または異なる電荷によって、ファイバー間に多
数の電気力線が形成されるので好ましい。この電気力線
は、流体の流れ方向に垂直に伸び、かつ流れ方向に沿う
平行な面に積層される。その結果、流体は、このような
平面に沿ってかつ電気力線に垂直に流れる。また、複数
の電気力線を順次連続して横切って、交差する電気力線
の数を増加することにより、摩擦電気による粒子におけ
る捕捉の機会を増加する。この摩擦電気作用は、下流の
主フィルタを詰まらせる特に小さな粒子を捕捉するのに
有効である。更なる形態において、本発明のフィルタ媒
体構造により、異なる直径のファイバーを使用して効率
を高めることができる。
媒体構造体は、非ニードリングで、非織物である前記サ
ブシートで構成され、その中に異なるファイバーを有す
る。このファイバーは、異なる直径を有し、対向する極
性のファイバーを含み、種々の表面電荷を有している。
異なる極性のファイバーは、公知の摩擦電気効果を使用
することが望ましい。このような摩擦電気効果は、対向
する電荷または異なる電荷によって、ファイバー間に多
数の電気力線が形成されるので好ましい。この電気力線
は、流体の流れ方向に垂直に伸び、かつ流れ方向に沿う
平行な面に積層される。その結果、流体は、このような
平面に沿ってかつ電気力線に垂直に流れる。また、複数
の電気力線を順次連続して横切って、交差する電気力線
の数を増加することにより、摩擦電気による粒子におけ
る捕捉の機会を増加する。この摩擦電気作用は、下流の
主フィルタを詰まらせる特に小さな粒子を捕捉するのに
有効である。更なる形態において、本発明のフィルタ媒
体構造により、異なる直径のファイバーを使用して効率
を高めることができる。
【００１８】本発明の別の実施形態では、長寿命の流体
フィルタアセンブリが設けられ、このアセンブリは、第
１，第２フィルタ要素を有し、各フィルタ要素は、第１
組及び第２組のひだチップ間に伸びている複数のひだを
有するひだ付きフィルタ媒体を含んでいる。各フィルタ
要素のひだは、前記流れ方向に対してほぼ平行にそれぞ
れのひだチップ間の前記流れ方向に沿って伸びており、
一方の前記フィルタ要素のひだは、前記流れ方向を横切
る方向に沿って互いに間隔を置いて配置され、その間を
流体が流れるギャップを形成する。このような流体は、
流れを変え、フィルタ要素のひだを横切って通る。他方
のフィルタ要素のひだは、ギャップなしで互いに対して
密接されて結合し、その間の流れを阻止する。流体は、
流れ方向に沿って、流体の流れ方向に平行に置かれた他
方のフィルタ要素のひだを介して流れる。
フィルタアセンブリが設けられ、このアセンブリは、第
１，第２フィルタ要素を有し、各フィルタ要素は、第１
組及び第２組のひだチップ間に伸びている複数のひだを
有するひだ付きフィルタ媒体を含んでいる。各フィルタ
要素のひだは、前記流れ方向に対してほぼ平行にそれぞ
れのひだチップ間の前記流れ方向に沿って伸びており、
一方の前記フィルタ要素のひだは、前記流れ方向を横切
る方向に沿って互いに間隔を置いて配置され、その間を
流体が流れるギャップを形成する。このような流体は、
流れを変え、フィルタ要素のひだを横切って通る。他方
のフィルタ要素のひだは、ギャップなしで互いに対して
密接されて結合し、その間の流れを阻止する。流体は、
流れ方向に沿って、流体の流れ方向に平行に置かれた他
方のフィルタ要素のひだを介して流れる。
【００１９】好ましい実施形態では、長寿命の流体フィ
ルタアセンブリは、主フィルタ要素と前段フィルタ要素
を含む。主フィルタ要素は、ひだチップの第１組及び第
２組の間に伸びる複数のひだを有するひだ付きフィルタ
媒体によって与えられる。ひだは、流体の流れ方向にほ
ぼ平行に伸び、かつこの流れ方向に直交する空間方向に
沿って互いに離れて配置され、流体がその間に流れるギ
ャップを形成する。その結果、流体は、第１組のひだチ
ップ間を流体の流れ方向に沿って流れ、ひだを横切り、
さらに、第２組のひだチップ間を流体の流れ方向に沿っ
て流れる。
ルタアセンブリは、主フィルタ要素と前段フィルタ要素
を含む。主フィルタ要素は、ひだチップの第１組及び第
２組の間に伸びる複数のひだを有するひだ付きフィルタ
媒体によって与えられる。ひだは、流体の流れ方向にほ
ぼ平行に伸び、かつこの流れ方向に直交する空間方向に
沿って互いに離れて配置され、流体がその間に流れるギ
ャップを形成する。その結果、流体は、第１組のひだチ
ップ間を流体の流れ方向に沿って流れ、ひだを横切り、
さらに、第２組のひだチップ間を流体の流れ方向に沿っ
て流れる。
【００２０】プレフィルタは、主フィルタ要素に隣接し
た上流側に配置され、このフィルタに結合されていても
いなくても良い。またプレフィルタは、対向する第１，
第２の面間に厚さ寸法を有するシート状のフィルタ材料
で与えられ、シートおよび第１，第２の面にに対して垂
直でかつ厚さ寸法に平行な流れ方向に沿って通過する流
体内の粒子をろ過する。第２の面は、主フィルタ要素に
隣接している。このシートは、複数のファイバーからな
る内部ひだ付きサブシートによって形成されかつひだチ
ップの第１組及び第２組の間に伸びる複数のひだを有す
る。サブシートのひだは、流体の流れ方向に平行に伸び
ている。サブシートのひだチップの第１組は、シートの
第１面を与える。サブシートのひだチップの第２組は、
シートの第２面を与える。サブシートのひだは互いに係
合し、互いに対して十分に密にパックされ、流体が、こ
のようなひだ間でそこを横断するよりも、このひだに対
して平行に、サブシートのひだを通って流れ方向に沿っ
て流れる。サブシートは、平行に伸びるファイバーに対
して予めひだ付きの平面状態を有する。このサブシート
は、ひだ付き状態でシートを形成し、このファイバー
は、流れ方向に平行なサブシートのひだに沿って伸びて
いる。また、ファイバーは、シートの各面に対してほぼ
平行にかつ流れ方向にほぼ垂直にサブシートのひだチッ
プの回りに伸びている。
た上流側に配置され、このフィルタに結合されていても
いなくても良い。またプレフィルタは、対向する第１，
第２の面間に厚さ寸法を有するシート状のフィルタ材料
で与えられ、シートおよび第１，第２の面にに対して垂
直でかつ厚さ寸法に平行な流れ方向に沿って通過する流
体内の粒子をろ過する。第２の面は、主フィルタ要素に
隣接している。このシートは、複数のファイバーからな
る内部ひだ付きサブシートによって形成されかつひだチ
ップの第１組及び第２組の間に伸びる複数のひだを有す
る。サブシートのひだは、流体の流れ方向に平行に伸び
ている。サブシートのひだチップの第１組は、シートの
第１面を与える。サブシートのひだチップの第２組は、
シートの第２面を与える。サブシートのひだは互いに係
合し、互いに対して十分に密にパックされ、流体が、こ
のようなひだ間でそこを横断するよりも、このひだに対
して平行に、サブシートのひだを通って流れ方向に沿っ
て流れる。サブシートは、平行に伸びるファイバーに対
して予めひだ付きの平面状態を有する。このサブシート
は、ひだ付き状態でシートを形成し、このファイバー
は、流れ方向に平行なサブシートのひだに沿って伸びて
いる。また、ファイバーは、シートの各面に対してほぼ
平行にかつ流れ方向にほぼ垂直にサブシートのひだチッ
プの回りに伸びている。
【００２１】上記２段階式流体フィルタアセンブリの組
合せにおいて、本発明は、流れを阻止し、また、均一性
を減少しさらに不安定性と再吸込をもたらす、プレフィ
ルタ媒体のファイバー間に粒子の集合およびブリッジの
形成を減少させることにより、プレフィルタ上における
汚染塊の均一化を増加する好ましいフィルタ方法を与え
る。この方法は、ファイバーを流れ方向に平行に向けさ
せ、流れ方向に垂直に伸びるフィルタ媒体のファイバー
と比較して、ファイバーの全体の長さにわたって供給さ
れる汚染物質をより平均化する。これにより、流れ方向
に平行な面に沿うプレフィルタ上に汚染塊を均一に供給
する。ニードル穴の回りにクレータが形成されるのを防
止することによって、汚染塊の均一化が流れ方向に垂直
な面に沿って与えられる。
合せにおいて、本発明は、流れを阻止し、また、均一性
を減少しさらに不安定性と再吸込をもたらす、プレフィ
ルタ媒体のファイバー間に粒子の集合およびブリッジの
形成を減少させることにより、プレフィルタ上における
汚染塊の均一化を増加する好ましいフィルタ方法を与え
る。この方法は、ファイバーを流れ方向に平行に向けさ
せ、流れ方向に垂直に伸びるフィルタ媒体のファイバー
と比較して、ファイバーの全体の長さにわたって供給さ
れる汚染物質をより平均化する。これにより、流れ方向
に平行な面に沿うプレフィルタ上に汚染塊を均一に供給
する。ニードル穴の回りにクレータが形成されるのを防
止することによって、汚染塊の均一化が流れ方向に垂直
な面に沿って与えられる。
【００２２】
【発明の実施の形態】従来例 図１は、従来公知のシート状の非織物からなるファイバ
ー状フィルタ材料２０を示している。一般的に、非織物
材料は、ニードリング技術を用いて所望の媒体の厚さと
固さ（solidity)を達成する。ニードリング処理中に、
小さな穴２２が媒体に形成される。図２に示すように、
合成のまたはフェルト化したファイバー媒体２４は、ロ
ーラ２６，２８の間に供給され、次に、マンドレル３４
の下方移動中に材料を保持するプラテン３０，３２の間
に供給される。このマンドレルは、図３で示すように、
複数のニードル３６を有し、このニードルで材料２４を
パンチし、図４では、公知のニードル穴２２が形成され
ている。ニードリングされたシートは、出口ローラ３
８，４０を通って供給される。
ー状フィルタ材料２０を示している。一般的に、非織物
材料は、ニードリング技術を用いて所望の媒体の厚さと
固さ（solidity)を達成する。ニードリング処理中に、
小さな穴２２が媒体に形成される。図２に示すように、
合成のまたはフェルト化したファイバー媒体２４は、ロ
ーラ２６，２８の間に供給され、次に、マンドレル３４
の下方移動中に材料を保持するプラテン３０，３２の間
に供給される。このマンドレルは、図３で示すように、
複数のニードル３６を有し、このニードルで材料２４を
パンチし、図４では、公知のニードル穴２２が形成され
ている。ニードリングされたシートは、出口ローラ３
８，４０を通って供給される。
【００２３】ニードリングは、非織物のファイバー状媒
体を一緒に保持するために好適であり、媒体の所望の厚
さと固さを達成するが、一方、フィルタ媒体に不連続な
ニードル穴ができ、この穴は、ファイバーマトリックス
の大きさに比較すると比較的大きな穴になるという欠点
もある。この大きな穴は、エア等の流体の流れに対する
抵抗が低い通路を与える。ファイバーマトリックスの残
りの小さな穴は、ダスト等の汚染粒子が付着して詰まる
ので、より大きなニードル穴を通過する速度がベンチュ
リ管のように相対的に増加する。その結果、捕捉されな
い及び分離して再吸込された両方の汚染粒子が、このよ
うなニードル穴を通ってフィルタを貫通できるので、よ
り低いフィルタ効率を生じさせる。
体を一緒に保持するために好適であり、媒体の所望の厚
さと固さを達成するが、一方、フィルタ媒体に不連続な
ニードル穴ができ、この穴は、ファイバーマトリックス
の大きさに比較すると比較的大きな穴になるという欠点
もある。この大きな穴は、エア等の流体の流れに対する
抵抗が低い通路を与える。ファイバーマトリックスの残
りの小さな穴は、ダスト等の汚染粒子が付着して詰まる
ので、より大きなニードル穴を通過する速度がベンチュ
リ管のように相対的に増加する。その結果、捕捉されな
い及び分離して再吸込された両方の汚染粒子が、このよ
うなニードル穴を通ってフィルタを貫通できるので、よ
り低いフィルタ効率を生じさせる。
【００２４】図５は、従来公知のニードリングされたま
たはされない非織物のファイバー状フィルタ媒体のフィ
ルタ材料４２を示している。シート内のファイバー４４
は、シートに沿ってまたは平行に、即ち、図５で水平に
左右方向に伸びており、また、図５および図６におい
て、矢印４６で示すように流体の流れ方向に対して垂直
に伸びている。汚染粒子４８を粘着及び捕捉するのに役
立つファイバーの表面積は、流体の流れ方向に対して垂
直になっている。汚染粒子は、例えば、集合物５０で示
すように互いに集合し、また参照番号５２で示すように
ファイバー間に粒子のブリッジを形成している。汚染粒
子は、集合化しまたブリッジを形成して、流れを阻止
し、そして制限を早めかつ圧力低下をもたらしてフィル
タ寿命を短くする。
たはされない非織物のファイバー状フィルタ媒体のフィ
ルタ材料４２を示している。シート内のファイバー４４
は、シートに沿ってまたは平行に、即ち、図５で水平に
左右方向に伸びており、また、図５および図６におい
て、矢印４６で示すように流体の流れ方向に対して垂直
に伸びている。汚染粒子４８を粘着及び捕捉するのに役
立つファイバーの表面積は、流体の流れ方向に対して垂
直になっている。汚染粒子は、例えば、集合物５０で示
すように互いに集合し、また参照番号５２で示すように
ファイバー間に粒子のブリッジを形成している。汚染粒
子は、集合化しまたブリッジを形成して、流れを阻止
し、そして制限を早めかつ圧力低下をもたらしてフィル
タ寿命を短くする。
【００２５】さらに、フィルタ媒体のシート４２がニー
ドリングされると、ニードル穴２２によって得られるよ
り大きな穴が、制限力の低いかつより高速で流れる通路
を与え、特に、集合物５０及びブリッジ５２により、ニ
ードル穴間の隣接する領域でのより小さな穴を詰まらせ
ることを早める。その結果、上述したように、捕捉され
ない汚染粒子および分離した再吸込される汚染粒子の両
方がニードル穴を介してフィルタを通過する。ニードル
穴間の領域における汚染粒子の集合物及びブリッジは、
高速の流れまたは振動に曝されると、例えば、内燃機関
の始動時および空気フィルタを介して高速のエアの流れ
等のフィルタ作動の初期に不安定となり、さらなる再吸
込を受ける。
ドリングされると、ニードル穴２２によって得られるよ
り大きな穴が、制限力の低いかつより高速で流れる通路
を与え、特に、集合物５０及びブリッジ５２により、ニ
ードル穴間の隣接する領域でのより小さな穴を詰まらせ
ることを早める。その結果、上述したように、捕捉され
ない汚染粒子および分離した再吸込される汚染粒子の両
方がニードル穴を介してフィルタを通過する。ニードル
穴間の領域における汚染粒子の集合物及びブリッジは、
高速の流れまたは振動に曝されると、例えば、内燃機関
の始動時および空気フィルタを介して高速のエアの流れ
等のフィルタ作動の初期に不安定となり、さらなる再吸
込を受ける。
【００２６】本発明 本発明では、上述した問題に対して単純で効果的な解決
法を与える。本発明は、複数のファイバー６２を有する
フィルタ媒体６０を介して図７の流れ方向に沿って流体
が流れる粒子をろ過する方法を提供する。改良された方
法は、ファイバー６２によって汚染粒子６４の捕捉及び
保持を増加する。そのための工程は、ファイバーと粒子
とが接触する機会及び時間を増加するためにファイバー
に沿って移動する粒子の残留滞在時間を増加し、ファイ
バーに対して粒子を拡散させるブラウン運動の拡散率を
増加し、ファイバーに沿って粒子の広がりおよび積層を
増加させ、ファイバー間の粒子の集合化と粒子のブリッ
ジ形成を減少させることである。さもないと、流れを阻
止し、さらに高速の流れ又は振動に曝されて不安定とな
り、再吸込を生じやすい。
法を与える。本発明は、複数のファイバー６２を有する
フィルタ媒体６０を介して図７の流れ方向に沿って流体
が流れる粒子をろ過する方法を提供する。改良された方
法は、ファイバー６２によって汚染粒子６４の捕捉及び
保持を増加する。そのための工程は、ファイバーと粒子
とが接触する機会及び時間を増加するためにファイバー
に沿って移動する粒子の残留滞在時間を増加し、ファイ
バーに対して粒子を拡散させるブラウン運動の拡散率を
増加し、ファイバーに沿って粒子の広がりおよび積層を
増加させ、ファイバー間の粒子の集合化と粒子のブリッ
ジ形成を減少させることである。さもないと、流れを阻
止し、さらに高速の流れ又は振動に曝されて不安定とな
り、再吸込を生じやすい。
【００２７】残留滞在時間の増加、ブラウン運動の拡散
率の増加、粒子の積荷における広がり及び平均化の向
上、さらに、粒子の集合化とブリッジ形成の減少は、フ
ァイバー６２を流れ方向４６に沿って向けさせ、かつフ
ァイバーがその流れ方向４６に沿って十分な長さを有す
るように配置することによって、簡単に達成される。こ
れにより、図６で示す、フィルタ媒体のファイバー４４
が流れ方向に垂直に伸びているものと比較して、残留滞
在時間を増加し、ブラウン運動の拡散率を増加し、粒子
の積み重なりの広がり及び平均化を向上させ、さらに、
粒子の集合化とブリッジ形成を減少させる。
率の増加、粒子の積荷における広がり及び平均化の向
上、さらに、粒子の集合化とブリッジ形成の減少は、フ
ァイバー６２を流れ方向４６に沿って向けさせ、かつフ
ァイバーがその流れ方向４６に沿って十分な長さを有す
るように配置することによって、簡単に達成される。こ
れにより、図６で示す、フィルタ媒体のファイバー４４
が流れ方向に垂直に伸びているものと比較して、残留滞
在時間を増加し、ブラウン運動の拡散率を増加し、粒子
の積み重なりの広がり及び平均化を向上させ、さらに、
粒子の集合化とブリッジ形成を減少させる。
【００２８】図６のファイバーを垂直に指向させるもの
と、図７のファイバーを平行に指向させるものとを比較
すると、ファイバーを垂直に指向させるものは、粒子と
ファイバーとの接触時間を短くし、拡散率の機会を少な
くし、粒子のブリッジ形成を大きくし、さらに、ファイ
バーの長さに沿って不均一な積み重なり（ローディン
グ）を与える。一方、図７のファイバーを平行に指向さ
せるものは、粒子とファイバーとの接触時間を長くし、
拡散率の機会を多くし、粒子のブリッジ形成を少なく
し、さらに、ファイバーの長さに沿って均一な積み重な
りを与える。
と、図７のファイバーを平行に指向させるものとを比較
すると、ファイバーを垂直に指向させるものは、粒子と
ファイバーとの接触時間を短くし、拡散率の機会を少な
くし、粒子のブリッジ形成を大きくし、さらに、ファイ
バーの長さに沿って不均一な積み重なり（ローディン
グ）を与える。一方、図７のファイバーを平行に指向さ
せるものは、粒子とファイバーとの接触時間を長くし、
拡散率の機会を多くし、粒子のブリッジ形成を少なく
し、さらに、ファイバーの長さに沿って均一な積み重な
りを与える。
【００２９】図７の平行に指向するものは、非織物、非
ニードリングの媒体を使用することができ、それは望ま
しいものである。１つの実施形態では、ファイバー６２
は、同一のポリエステル等の合成材料で同一直径のもの
である。別の実施形態では、少なくとも第１組及び第２
組の異なるファイバーが用いられる。この場合、効率を
高めるためにファイバーの直径が異なるものにしてもよ
い。
ニードリングの媒体を使用することができ、それは望ま
しいものである。１つの実施形態では、ファイバー６２
は、同一のポリエステル等の合成材料で同一直径のもの
である。別の実施形態では、少なくとも第１組及び第２
組の異なるファイバーが用いられる。この場合、効率を
高めるためにファイバーの直径が異なるものにしてもよ
い。
【００３０】さらなる実施形態では、摩擦電気的なファ
イバーの組合せは、摩擦電気作用を与えるために使用さ
れる。摩擦電気ファイバーは、公知のように、使用時に
異なる電荷を有するかまたは有するようになる。図８に
示すフィルタ媒体６６は、ナイロン、絹、綿、セルロー
ス、アクリル、ポリエチレン、ポリプロピレン、モドア
クリル繊維(modacrylic)等の正電荷に帯電したファイバ
ー６８、およびクロロファイバー(chlorofiber)等の負
電荷に帯電したファイバー７０を有する。
イバーの組合せは、摩擦電気作用を与えるために使用さ
れる。摩擦電気ファイバーは、公知のように、使用時に
異なる電荷を有するかまたは有するようになる。図８に
示すフィルタ媒体６６は、ナイロン、絹、綿、セルロー
ス、アクリル、ポリエチレン、ポリプロピレン、モドア
クリル繊維(modacrylic)等の正電荷に帯電したファイバ
ー６８、およびクロロファイバー(chlorofiber)等の負
電荷に帯電したファイバー７０を有する。
【００３１】反対に帯電したファイバーは、その間に複
数の電気力線を形成し、図８に示す望ましい方向では、
電気力線は、流れ方向４６に対して垂直に伸び、このよ
うな流れ方向に沿って平行な平面に列をなす。その結
果、流体は、このような平面に沿ってかつ電気力線に対
して垂直に流れ、複数の電気力線を連続して横切ること
になる。このため、公知の摩擦電気の捕捉技術に対し
て、交差される電気力線の数が増加することにより摩擦
電気の捕捉の機会が増加する。
数の電気力線を形成し、図８に示す望ましい方向では、
電気力線は、流れ方向４６に対して垂直に伸び、このよ
うな流れ方向に沿って平行な平面に列をなす。その結
果、流体は、このような平面に沿ってかつ電気力線に対
して垂直に流れ、複数の電気力線を連続して横切ること
になる。このため、公知の摩擦電気の捕捉技術に対し
て、交差される電気力線の数が増加することにより摩擦
電気の捕捉の機会が増加する。
【００３２】図９および図１０に示すフィルタ媒体構造
は、第１，第２の対向面８４，８６間に厚さ寸法を有す
るシート８０によって与えられ、シート８０、第１，第
２の対向面８４，８６に対して垂直なかつ厚さ寸法８２
に対して平行な流れ方向４６に沿ってフィルタを通過す
る流体内の汚染粒子をろ過する。シート８０は、内部ひ
だ付きサブシート８８によって形成され、このサブシー
トは、複数のファイバー９０を含み、第１組及び第２組
のひだチップ９６，９８の間に伸びる複数のひだ９２，
９４を有している。ひだ９２，９４は、流れ方向４６に
平行に伸びている。第１組のひだチップ９６は、シート
８０の第１面８４を与える。第２組のひだチップ９８
は、シート８０の第２面８６を与える。１つまたは両方
の面８４，８６は、破線１００，１０２で示すように、
薄いスクリム(scrim)層または同等物を含む。
は、第１，第２の対向面８４，８６間に厚さ寸法を有す
るシート８０によって与えられ、シート８０、第１，第
２の対向面８４，８６に対して垂直なかつ厚さ寸法８２
に対して平行な流れ方向４６に沿ってフィルタを通過す
る流体内の汚染粒子をろ過する。シート８０は、内部ひ
だ付きサブシート８８によって形成され、このサブシー
トは、複数のファイバー９０を含み、第１組及び第２組
のひだチップ９６，９８の間に伸びる複数のひだ９２，
９４を有している。ひだ９２，９４は、流れ方向４６に
平行に伸びている。第１組のひだチップ９６は、シート
８０の第１面８４を与える。第２組のひだチップ９８
は、シート８０の第２面８６を与える。１つまたは両方
の面８４，８６は、破線１００，１０２で示すように、
薄いスクリム(scrim)層または同等物を含む。
【００３３】ひだ９２，９４等は、互いに係合しかつ十
分密接して包み込まれる。その結果流体は、標準のひだ
付きフィルタ媒体構造のようにひだ間およびひだを横断
して通過するよりもひだを通って平行な流れ方向に流れ
る。サブシート８８は、前ひだ付きの平らな状態で平行
に伸びかつ互いに一方向性で平行なファイバーを有す
る。サブシート８８は、図９及び図１０に示すように、
ひだ付きのものであり、マクロシート８０を形成し、こ
れにより、ファイバー９０は、流れ方向４６にほぼ平行
でひだ９２，９４に沿って伸びる。ファイバー９０は、
シート８０の各面８４，８６にほぼ平行にかつ流れ方向
４６に対してほぼ垂直に、ひだチップ９６，９８の回り
に伸びている。
分密接して包み込まれる。その結果流体は、標準のひだ
付きフィルタ媒体構造のようにひだ間およびひだを横断
して通過するよりもひだを通って平行な流れ方向に流れ
る。サブシート８８は、前ひだ付きの平らな状態で平行
に伸びかつ互いに一方向性で平行なファイバーを有す
る。サブシート８８は、図９及び図１０に示すように、
ひだ付きのものであり、マクロシート８０を形成し、こ
れにより、ファイバー９０は、流れ方向４６にほぼ平行
でひだ９２，９４に沿って伸びる。ファイバー９０は、
シート８０の各面８４，８６にほぼ平行にかつ流れ方向
４６に対してほぼ垂直に、ひだチップ９６，９８の回り
に伸びている。
【００３４】好ましい形態では、ひだ９２，９４等は接
着剤１０４で互いに結合され、ひだ９２，９４に平行な
流れ方向に沿ってひだ間を通過する流体の流れを阻止す
る。互いにひだが結合することにより、厚さ寸法８２に
沿うシート８０の圧縮抵抗を高め、ニードリングに関連
したニードル穴の必要をなくす。
着剤１０４で互いに結合され、ひだ９２，９４に平行な
流れ方向に沿ってひだ間を通過する流体の流れを阻止す
る。互いにひだが結合することにより、厚さ寸法８２に
沿うシート８０の圧縮抵抗を高め、ニードリングに関連
したニードル穴の必要をなくす。
【００３５】シート８０は、高能力フィルタまたは全体
のフィルタ効率と能力を増加させるプレフィルタとして
用いることができる。図１１および図１２は、長寿命の
２段階式流体フィルタアセンブリ１１０の実施形態を示
し、このアセンブリは、流れ方向４６に沿ってフィルタ
を通過する流体内の粒子をろ過する。アセンブリ１１０
は、シート８０によって与えられる上流側の前段用の第
１フィルタ要素と、下流側の主の第２フィルタ要素１１
２とを含む。フィルタ要素１１２は、ひだ付き媒体（例
えば、紙製）のフィルタ要素であり、第１組及び第２組
のひだチップ１１８，１２０間に伸びる複数のひだ１１
４，１１６を有する。各フィルタ要素８０，１１２のひ
だは、流れ方向にほぼ平行にあり、それぞれのひだチッ
プ間の流れ方向に沿って伸びている。フィルタ要素１１
２のひだは、流れ方向４６を横切る方向１２２の空間に
沿って互いに離れて配置されている。流体は、矢印１２
６，１２８で示すように、フィルタ要素１１２のひだ１
１４、１１６を横断して流れる。
のフィルタ効率と能力を増加させるプレフィルタとして
用いることができる。図１１および図１２は、長寿命の
２段階式流体フィルタアセンブリ１１０の実施形態を示
し、このアセンブリは、流れ方向４６に沿ってフィルタ
を通過する流体内の粒子をろ過する。アセンブリ１１０
は、シート８０によって与えられる上流側の前段用の第
１フィルタ要素と、下流側の主の第２フィルタ要素１１
２とを含む。フィルタ要素１１２は、ひだ付き媒体（例
えば、紙製）のフィルタ要素であり、第１組及び第２組
のひだチップ１１８，１２０間に伸びる複数のひだ１１
４，１１６を有する。各フィルタ要素８０，１１２のひ
だは、流れ方向にほぼ平行にあり、それぞれのひだチッ
プ間の流れ方向に沿って伸びている。フィルタ要素１１
２のひだは、流れ方向４６を横切る方向１２２の空間に
沿って互いに離れて配置されている。流体は、矢印１２
６，１２８で示すように、フィルタ要素１１２のひだ１
１４、１１６を横断して流れる。
【００３６】フィルタ要素８０のひだは、このような横
断ギャップなしで、上述したように互いに包み込まれ、
その間の流体の流れを阻止する。上流側のフィルタ要素
８０では、流体は、ひだを通って流れ方向に沿って横切
って流れるよりも平行に流れる。下流側の主フィルタ要
素１１２のひだ１１４，１１６を通って流れる流体は、
流れ方向４６に対してほぼ直交する。上流側プレフィル
タ要素８０のひだ９２，９４を通過する流体の流れは、
流れ方向に対してほぼ平行である。図１１及び図１２に
おいて、主フィルタ要素１１２とプレフィルタ８０の各
々は、平坦なパネルである。
断ギャップなしで、上述したように互いに包み込まれ、
その間の流体の流れを阻止する。上流側のフィルタ要素
８０では、流体は、ひだを通って流れ方向に沿って横切
って流れるよりも平行に流れる。下流側の主フィルタ要
素１１２のひだ１１４，１１６を通って流れる流体は、
流れ方向４６に対してほぼ直交する。上流側プレフィル
タ要素８０のひだ９２，９４を通過する流体の流れは、
流れ方向に対してほぼ平行である。図１１及び図１２に
おいて、主フィルタ要素１１２とプレフィルタ８０の各
々は、平坦なパネルである。
【００３７】図１３の他の実施形態では、主フィルタ要
素１１２aとプレフィルタ要素８０aの各々は、環状で、
かつ流れ方向４６aは、フィルタ要素に対して半径方向
である。プレフィルタ要素８０aは、主フィルタ要素１
１２aに同軸配置されている。さらなる実施形態では、
フィルタ要素８０，１１２は、円錐状、または、截頭円
錐状、または他の望ましい形状とすることができる。こ
れらの場合、フィルタ媒体構造８０は、それのみで使用
することも、また、フィルタ要素１１２等の別のフィル
タ要素と組み合わせることもできる。シート８０がプレ
フィルタとして使用されるとき、サブシート８８の固さ
が１％〜１０％、ファイバー９０の大きさが０．１デニ
ール、シートの厚さ寸法が２〜７５ｍｍ、および主フィ
ルタ要素１１２を通過する流体の速度に対するプレフィ
ルタ要素８０を通過する流体の速度の比が２〜２５であ
る。
素１１２aとプレフィルタ要素８０aの各々は、環状で、
かつ流れ方向４６aは、フィルタ要素に対して半径方向
である。プレフィルタ要素８０aは、主フィルタ要素１
１２aに同軸配置されている。さらなる実施形態では、
フィルタ要素８０，１１２は、円錐状、または、截頭円
錐状、または他の望ましい形状とすることができる。こ
れらの場合、フィルタ媒体構造８０は、それのみで使用
することも、また、フィルタ要素１１２等の別のフィル
タ要素と組み合わせることもできる。シート８０がプレ
フィルタとして使用されるとき、サブシート８８の固さ
が１％〜１０％、ファイバー９０の大きさが０．１デニ
ール、シートの厚さ寸法が２〜７５ｍｍ、および主フィ
ルタ要素１１２を通過する流体の速度に対するプレフィ
ルタ要素８０を通過する流体の速度の比が２〜２５であ
る。
【００３８】本発明は、巻き込んだあるいはひだ付きの
内部構造のサブシートによって形成される非織物、非ニ
ードリングの繊維状マクロフィルタ媒体シートをガスま
たは空気のろ過を含んでいる流体のろ過のために用いる
ことができる。このようなシート８０は、全体のフィル
タ効率および能力を増加するために、高能力フィルタま
たはプレフィルタとして用いることができる。フィルタ
媒体の厚さ寸法８２は、内部巻き込みまたはひだ深さに
等しい。この媒体は、ひだ９４，９２に隣接するファイ
バーを参照番号１０４において結合することによってそ
の形状が保持される。これにより、媒体の圧縮抵抗を高
め、固さを増加する。その結果、その形状を保持するた
めに媒体に付加的な裏当て部材を必要としない。所望な
らば、参照番号１００，１０２等の付加的な外側スクリ
ム層を選択的に付加することもできる。
内部構造のサブシートによって形成される非織物、非ニ
ードリングの繊維状マクロフィルタ媒体シートをガスま
たは空気のろ過を含んでいる流体のろ過のために用いる
ことができる。このようなシート８０は、全体のフィル
タ効率および能力を増加するために、高能力フィルタま
たはプレフィルタとして用いることができる。フィルタ
媒体の厚さ寸法８２は、内部巻き込みまたはひだ深さに
等しい。この媒体は、ひだ９４，９２に隣接するファイ
バーを参照番号１０４において結合することによってそ
の形状が保持される。これにより、媒体の圧縮抵抗を高
め、固さを増加する。その結果、その形状を保持するた
めに媒体に付加的な裏当て部材を必要としない。所望な
らば、参照番号１００，１０２等の付加的な外側スクリ
ム層を選択的に付加することもできる。
【００３９】ひだの密接した包み込みおよび参照番号１
０４での結合により、従来のニードリング技術に関連し
たニードル穴を除去することができる。これにより、ニ
ードル穴２２の除去とフィルタ効率を改善する。所望で
あれば、ひだ９２，９４を十分に密接させて包み込むこ
とにより、結合１０４を省くこともできる。この密接さ
せて包囲した巻き込み型の内部サブシート構造８８は、
大部分のファイバー９０を流体の流れ方向４６に平行な
方向に向けさせることができ、媒体を貫通する粒子の残
留時間を長くする利点を生み、粒子の集合化及びブリッ
ジ形成を減少させ、へこみ強さを高め、処理能力及び効
率を向上させる。
０４での結合により、従来のニードリング技術に関連し
たニードル穴を除去することができる。これにより、ニ
ードル穴２２の除去とフィルタ効率を改善する。所望で
あれば、ひだ９２，９４を十分に密接させて包み込むこ
とにより、結合１０４を省くこともできる。この密接さ
せて包囲した巻き込み型の内部サブシート構造８８は、
大部分のファイバー９０を流体の流れ方向４６に平行な
方向に向けさせることができ、媒体を貫通する粒子の残
留時間を長くする利点を生み、粒子の集合化及びブリッ
ジ形成を減少させ、へこみ強さを高め、処理能力及び効
率を向上させる。
【００４０】このファイバーの方向およびフィルタ媒体
の構造は、さらに好都合なことに、異なる径のファイバ
ーおよび／または異なる極性のファイバーを含む混合し
たファイバーの使用を導き、極性が異なるファイバーを
用いることにより、流れ方向に沿って列をなす電気力線
による摩擦電気作用を高める。その結果、流体が電気力
線に対して垂直に流れ、複数の電気力線を連続して横切
り、交差した電気力線の数を増加することにより摩擦電
気による捕捉の機会を増加させる。この高められた摩擦
電気作用は、従来からの摩擦電気メカニズムを越えて、
下流側の主フィルタ要素１１２を一般的に詰まらせる小
さな粒子を捕捉するために有効である。
の構造は、さらに好都合なことに、異なる径のファイバ
ーおよび／または異なる極性のファイバーを含む混合し
たファイバーの使用を導き、極性が異なるファイバーを
用いることにより、流れ方向に沿って列をなす電気力線
による摩擦電気作用を高める。その結果、流体が電気力
線に対して垂直に流れ、複数の電気力線を連続して横切
り、交差した電気力線の数を増加することにより摩擦電
気による捕捉の機会を増加させる。この高められた摩擦
電気作用は、従来からの摩擦電気メカニズムを越えて、
下流側の主フィルタ要素１１２を一般的に詰まらせる小
さな粒子を捕捉するために有効である。
【００４１】本発明は、乾燥した、煤けた、および／ま
たは油性の粒子の高いダスト集中に曝されるフィルタに
おいて、寿命を高めるのに特に有利である。従来の非織
物構造では、ニードリング技術が用いられ、必要とする
媒体の厚さ及び固さを得ていた。ニードリング処理中、
ニードル穴が媒体に形成される。このようなニードル穴
は、フェルト化した他の合成フィルタ材料で形成され、
分離したおよび再吸込される粒子の貫通を促進する。ニ
ードル穴は、フィルタ媒体構造において不均一性を伴
い、それゆえ、ファイバーマトリックスの容積に比較し
て大きな穴となる。この大きな穴は、流体の流れに対す
る抵抗が低い通路を提供する。ニードル穴間の領域にあ
るより小さな穴は、堆積した粒子によってより早く詰ま
るので、大きなニードル穴を通過する速度は相対的に増
加する。
たは油性の粒子の高いダスト集中に曝されるフィルタに
おいて、寿命を高めるのに特に有利である。従来の非織
物構造では、ニードリング技術が用いられ、必要とする
媒体の厚さ及び固さを得ていた。ニードリング処理中、
ニードル穴が媒体に形成される。このようなニードル穴
は、フェルト化した他の合成フィルタ材料で形成され、
分離したおよび再吸込される粒子の貫通を促進する。ニ
ードル穴は、フィルタ媒体構造において不均一性を伴
い、それゆえ、ファイバーマトリックスの容積に比較し
て大きな穴となる。この大きな穴は、流体の流れに対す
る抵抗が低い通路を提供する。ニードル穴間の領域にあ
るより小さな穴は、堆積した粒子によってより早く詰ま
るので、大きなニードル穴を通過する速度は相対的に増
加する。
【００４２】その結果、捕捉されかつ分離して再吸込み
されるダスト粒子は、このようなニードル穴を通ってフ
ィルタを貫通することができ、その結果、低いフィルタ
効率をもたらす。ニードルパンチは、このように粒子を
ニードル穴を介して再通過させやすくする条件を作り出
すので好ましくない。さらに、従来の構造の大部分のフ
ァイバーは、流れ方向に対して垂直に配置されており、
粒子が粘着する表面積は、小さく、一方、粒子集積の対
向面積は大きくなる。それゆえ、粒子の集合およびブリ
ッジは、容易に吹き飛ばされる。本発明では、ファイバ
ーを流れ方向に平行に指向させるように改善したので、
ダスト粒子間の接触表面積及び粒子の集合が大きく、か
つダスト集合の対向面積がダストのローディング中、小
さいままに留まる。これは、安定したフィルタ処理にと
って好条件となる。
されるダスト粒子は、このようなニードル穴を通ってフ
ィルタを貫通することができ、その結果、低いフィルタ
効率をもたらす。ニードルパンチは、このように粒子を
ニードル穴を介して再通過させやすくする条件を作り出
すので好ましくない。さらに、従来の構造の大部分のフ
ァイバーは、流れ方向に対して垂直に配置されており、
粒子が粘着する表面積は、小さく、一方、粒子集積の対
向面積は大きくなる。それゆえ、粒子の集合およびブリ
ッジは、容易に吹き飛ばされる。本発明では、ファイバ
ーを流れ方向に平行に指向させるように改善したので、
ダスト粒子間の接触表面積及び粒子の集合が大きく、か
つダスト集合の対向面積がダストのローディング中、小
さいままに留まる。これは、安定したフィルタ処理にと
って好条件となる。
【００４３】上述した、長寿命の２段階式フィルタアセ
ンブリは、種々の外形状にすることができ、高密度で汚
染粒子を保持する能力および高い集中領域、例えば、汚
れの多い場所および／または油まみれで煤けた環境でフ
ィルタ寿命を長く保つことができる。主フィルタ１１２
は、プレフィルタ８０の下流側に配置される。この主フ
ィルタは、ポリエステル等の合成ファイバーの混合物に
セルロースを含浸してそれを湿気、水、及び雪にさらし
て形成される固体状の安定したひだ付きフィルタ媒体か
らできている。
ンブリは、種々の外形状にすることができ、高密度で汚
染粒子を保持する能力および高い集中領域、例えば、汚
れの多い場所および／または油まみれで煤けた環境でフ
ィルタ寿命を長く保つことができる。主フィルタ１１２
は、プレフィルタ８０の下流側に配置される。この主フ
ィルタは、ポリエステル等の合成ファイバーの混合物に
セルロースを含浸してそれを湿気、水、及び雪にさらし
て形成される固体状の安定したひだ付きフィルタ媒体か
らできている。
【００４４】このひだ付きの主フィルタ要素１１２の媒
体は、公知のように、煤けた粒子によって詰まることを
防止するために、油状の物質を取り扱うことができる。
上流側のプレフィルタ８０は、非織物、非ニードリング
で、好ましくは異なる電荷に帯電した材料の合成ファイ
バーのフィルタ媒体からできている。このため、十分に
摩擦電気作用を利用でき、かつ上述した高い摩擦電気作
用を与える。
体は、公知のように、煤けた粒子によって詰まることを
防止するために、油状の物質を取り扱うことができる。
上流側のプレフィルタ８０は、非織物、非ニードリング
で、好ましくは異なる電荷に帯電した材料の合成ファイ
バーのフィルタ媒体からできている。このため、十分に
摩擦電気作用を利用でき、かつ上述した高い摩擦電気作
用を与える。
【００４５】汚染粒子の吹き飛ばしにより分離されかつ
再吸込みされる汚染粒子を減少することは、重要な利点
である。従来技術では、大部分のファイバーが流れ方向
に垂直に配置されるので、粒子が粘着する表面積は小さ
く、一方、粒子の集合および粒子のブリッジが形成され
る粒子クラスターの対向面積は大きい。それゆえ、粒子
の集合は、分離する力が流体の速度及び流れに曝される
クラスタの表面積に比例するので、容易に吹き飛ばすこ
とができる。流れ方向に平行にファイバーを指向させる
代わりに、ダスト粒子とそれらの集合物との間の接触面
積は、大きくなり、またダスト集合物の対向面積は、ダ
ストのローディング中、小さい状態に留まる。これは、
安定したフィルタ処理にとって好ましい条件であり、フ
ァイバーと粒子間の接触時間をより長くし、かつ拡散率
を高めてファイバー表面積に対する拡散の機会を増加
し、また、ファイバーの長さに沿って改良された汚染物
質の積み重なりを改善し、さらに、ファイバーに沿って
粒子の広がりを大きくかつ積み重なりを平均化し、ニー
ドル穴およびこれに関連した問題を取り除き、異なる電
荷に帯電したファイバーが用いられる時の向上した摩擦
電気作用を与える。
再吸込みされる汚染粒子を減少することは、重要な利点
である。従来技術では、大部分のファイバーが流れ方向
に垂直に配置されるので、粒子が粘着する表面積は小さ
く、一方、粒子の集合および粒子のブリッジが形成され
る粒子クラスターの対向面積は大きい。それゆえ、粒子
の集合は、分離する力が流体の速度及び流れに曝される
クラスタの表面積に比例するので、容易に吹き飛ばすこ
とができる。流れ方向に平行にファイバーを指向させる
代わりに、ダスト粒子とそれらの集合物との間の接触面
積は、大きくなり、またダスト集合物の対向面積は、ダ
ストのローディング中、小さい状態に留まる。これは、
安定したフィルタ処理にとって好ましい条件であり、フ
ァイバーと粒子間の接触時間をより長くし、かつ拡散率
を高めてファイバー表面積に対する拡散の機会を増加
し、また、ファイバーの長さに沿って改良された汚染物
質の積み重なりを改善し、さらに、ファイバーに沿って
粒子の広がりを大きくかつ積み重なりを平均化し、ニー
ドル穴およびこれに関連した問題を取り除き、異なる電
荷に帯電したファイバーが用いられる時の向上した摩擦
電気作用を与える。
【００４６】本発明の構造では、汚染物質の好ましいロ
ーディング処理により汚染物質を保持する能力が従来の
構造のものと比較してより高くなる。従来の構造では、
汚染物質がファイバー上に蓄積され、粒子のブリッジを
形成し、流体の流れを阻止することになる。本発明の構
造では、汚染粒子の塊がファイバー表面積全体により均
一に分散される。均一な汚染物質の分散により、フィル
タの圧力降下を少なくし、また、フィルタ内に積み重な
りされたダストまたは他の汚染物質の量を終端圧力が降
下する前に増加する。
ーディング処理により汚染物質を保持する能力が従来の
構造のものと比較してより高くなる。従来の構造では、
汚染物質がファイバー上に蓄積され、粒子のブリッジを
形成し、流体の流れを阻止することになる。本発明の構
造では、汚染粒子の塊がファイバー表面積全体により均
一に分散される。均一な汚染物質の分散により、フィル
タの圧力降下を少なくし、また、フィルタ内に積み重な
りされたダストまたは他の汚染物質の量を終端圧力が降
下する前に増加する。
【００４７】開示されたフィルタ媒体構造の別の利点
は、フィルタ媒体が高い固さと圧縮抵抗を備えて汚染塊
による安定性を保つことである。固さが低い場合での媒
体の圧縮抵抗により、均一に分散した汚染物質の形成
と、フィルタシステムが流れの脈動および振動を受ける
ときに汚染塊が破壊されずに安定した状態に留まること
ができる。プレフィルタにおける内部汚染塊の均一化に
より、プレフィルタを貫通する汚染粒子が、プレフィル
タ８０の下流に配置されたひだ付き主フィルタ要素１１
２の全領域にわたり均等に分散される。媒体表面に粒子
を均一に分散させること、即ち、薄い汚染塊で均一化す
るために、圧力降下が最低値であると、汚染物質の処理
能力は、最大値に到達する。
は、フィルタ媒体が高い固さと圧縮抵抗を備えて汚染塊
による安定性を保つことである。固さが低い場合での媒
体の圧縮抵抗により、均一に分散した汚染物質の形成
と、フィルタシステムが流れの脈動および振動を受ける
ときに汚染塊が破壊されずに安定した状態に留まること
ができる。プレフィルタにおける内部汚染塊の均一化に
より、プレフィルタを貫通する汚染粒子が、プレフィル
タ８０の下流に配置されたひだ付き主フィルタ要素１１
２の全領域にわたり均等に分散される。媒体表面に粒子
を均一に分散させること、即ち、薄い汚染塊で均一化す
るために、圧力降下が最低値であると、汚染物質の処理
能力は、最大値に到達する。
【００４８】本発明は、互いに対してひだ９２，９４を
係合させかつ包込み、好ましくは、厚さ寸法８２に沿っ
てシート８０の固さと圧縮抵抗を高めるために、参照番
号１０４による結合によって、汚染粒子をろ過するフィ
ルタ媒体でのフィルタ媒体のファイバー上に汚染塊を安
定して留める方法を提供する。
係合させかつ包込み、好ましくは、厚さ寸法８２に沿っ
てシート８０の固さと圧縮抵抗を高めるために、参照番
号１０４による結合によって、汚染粒子をろ過するフィ
ルタ媒体でのフィルタ媒体のファイバー上に汚染塊を安
定して留める方法を提供する。
【００４９】本発明は、さらに、プレフィルタ要素８０
を通過した後、主フィルタ要素１１２の領域全体のわた
り流体の流れを均等に分散させるための方法を提供す
る。これは、図７のプレフィルタ６２、図９のプレフィ
ルタ９０を流れ方向に垂直に伸びるフィルタ媒体のファ
イバーと比較して、ファイバーの全体の長さに沿って汚
染粒子を均一にローディングするために流れ方向４６に
平行にして、流体の流れを阻止し、均一化を低下させ、
そして粒子塊の不安定性と再吸込みをもたらす、プレフ
ィルタ媒体ファイバー間の粒子の集合及び粒子のブリッ
ジ形成を減らすことによってプレフィルタ８０上の汚染
塊の均一化を高める。
を通過した後、主フィルタ要素１１２の領域全体のわた
り流体の流れを均等に分散させるための方法を提供す
る。これは、図７のプレフィルタ６２、図９のプレフィ
ルタ９０を流れ方向に垂直に伸びるフィルタ媒体のファ
イバーと比較して、ファイバーの全体の長さに沿って汚
染粒子を均一にローディングするために流れ方向４６に
平行にして、流体の流れを阻止し、均一化を低下させ、
そして粒子塊の不安定性と再吸込みをもたらす、プレフ
ィルタ媒体ファイバー間の粒子の集合及び粒子のブリッ
ジ形成を減らすことによってプレフィルタ８０上の汚染
塊の均一化を高める。
【００５０】本発明は、ファイバーが流れ方向に対して
新しい方向、即ち、平行となるように配置したので、フ
ァイバー表面付近を移動する汚染粒子に対する残留滞在
時間が伸びる。これは、ディーゼルの煤等の小さな粒子
をファイバーで捕捉する率を分散により、また、異なる
電荷に帯電したファイバーを用いる摩擦電気作用によっ
て高まる。流れに平行なファイバーは、粘性流に対して
優れた、チャネル状通路を形成する。この粘性流は低速
で、境界層が比較的厚いことから、粒子は、ブラウン運
動の拡散および静電気現象によりファイバー表面に定着
する機会が多くなる。本発明の方法及び方向性は、これ
らの現象に好ましい条件を与える。
新しい方向、即ち、平行となるように配置したので、フ
ァイバー表面付近を移動する汚染粒子に対する残留滞在
時間が伸びる。これは、ディーゼルの煤等の小さな粒子
をファイバーで捕捉する率を分散により、また、異なる
電荷に帯電したファイバーを用いる摩擦電気作用によっ
て高まる。流れに平行なファイバーは、粘性流に対して
優れた、チャネル状通路を形成する。この粘性流は低速
で、境界層が比較的厚いことから、粒子は、ブラウン運
動の拡散および静電気現象によりファイバー表面に定着
する機会が多くなる。本発明の方法及び方向性は、これ
らの現象に好ましい条件を与える。
【００５１】図１１のフィルタアセンブリ１１０に対す
るテスト結果を表わす図表が図１６に示されている。こ
のアセンブリは、長さが１７５ｍｍ、幅が１７５ｍｍ、
高さまたは厚さが３８ｍｍである。プレフィルタ８０の
厚さ８２は、２５ｍｍで、主フィルタ１１２の厚さ１３
２は、１３ｍｍである。流量は、８５ｍ3／ｈ（１時間
当りの立方メートル）である。Ｐａはパスカルを表示
し、ｋＰａは、キロパスカルを表わす。ｇは、グラム
で、ｇ／ｍ2は、平方メータ当りのグラム数を示す。図
表の第１行から第３行の性能は、図１〜図６の従来技術
で知られたニードル穴を有する垂直指向のファイバー媒
体がプレフィルタ８０の代わりに主フィルタ要素の上流
に置かれた場合の数値であり、第４行の数値は、主フィ
ルタ要素１１２の上流にプレフィルタ８０を有するアセ
ンブリの性能を示す。従来構造の中で最も高いダスト保
持能力の数値が３７８．３グラムであるのに対してダス
ト保持能力が５０５，９グラムに増加しているのに注目
してほしい。第１４図は、テスト後の従来の最も良いプ
レフィルタの表面を３５倍に拡大して示す写真画像であ
る。この場合、図１及び図４で参照番号２２で示すニー
ドル穴の位置にクレータが見える。表面に不連続で不均
一な汚染塊が積層されている。図１５は、本発明のプレ
フィルタ８０の表面を３５倍に拡大して示す写真画像
で、図１６の第４行に示すものである。図１５におい
て、均一に分配された汚染塊の積層が見られる。
るテスト結果を表わす図表が図１６に示されている。こ
のアセンブリは、長さが１７５ｍｍ、幅が１７５ｍｍ、
高さまたは厚さが３８ｍｍである。プレフィルタ８０の
厚さ８２は、２５ｍｍで、主フィルタ１１２の厚さ１３
２は、１３ｍｍである。流量は、８５ｍ3／ｈ（１時間
当りの立方メートル）である。Ｐａはパスカルを表示
し、ｋＰａは、キロパスカルを表わす。ｇは、グラム
で、ｇ／ｍ2は、平方メータ当りのグラム数を示す。図
表の第１行から第３行の性能は、図１〜図６の従来技術
で知られたニードル穴を有する垂直指向のファイバー媒
体がプレフィルタ８０の代わりに主フィルタ要素の上流
に置かれた場合の数値であり、第４行の数値は、主フィ
ルタ要素１１２の上流にプレフィルタ８０を有するアセ
ンブリの性能を示す。従来構造の中で最も高いダスト保
持能力の数値が３７８．３グラムであるのに対してダス
ト保持能力が５０５，９グラムに増加しているのに注目
してほしい。第１４図は、テスト後の従来の最も良いプ
レフィルタの表面を３５倍に拡大して示す写真画像であ
る。この場合、図１及び図４で参照番号２２で示すニー
ドル穴の位置にクレータが見える。表面に不連続で不均
一な汚染塊が積層されている。図１５は、本発明のプレ
フィルタ８０の表面を３５倍に拡大して示す写真画像
で、図１６の第４行に示すものである。図１５におい
て、均一に分配された汚染塊の積層が見られる。
【００５２】本発明は、特許請求の範囲に記載の範囲内
において、種々の同様な構成、変形及び修正が可能であ
る。
において、種々の同様な構成、変形及び修正が可能であ
る。
【図１】従来例の非織物の繊維状フィルタ媒体を概略的
に示す斜視図である。
に示す斜視図である。
【図２】図１の媒体の形成工程を示す概略図である。
【図３】図２の線３−３に沿って見た拡大図である。
【図４】ニードリング後における図１の媒体の一部を示
す拡大断面図である。
す拡大断面図である。
【図５】非織物の繊維状フィルタ媒体の断面図である。
【図６】図５の線６−６に沿って見た拡大断面図であ
る。
る。
【図７】本発明に従う流れ方向の方向性を有する非織物
の繊維状フィルタ媒体の概略拡大断面図である。
の繊維状フィルタ媒体の概略拡大断面図である。
【図８】図７と同様な図で、別の変形例を示す概略拡大
断面図である。
断面図である。
【図９】本発明に従うフィルタ媒体構造を示す図であ
る。
る。
【図１０】図９の線１０−１０に沿って見た拡大断面図
である。
である。
【図１１】本発明に従う長寿命の２段階式の流体フィル
タアセンブリを示す図である。
タアセンブリを示す図である。
【図１２】図１１の線１２−１２に沿って見た拡大断面
図である。
図である。
【図１３】図１３は、本発明に従う長寿命の２段階式の
流体フィルタアセンブリの別の実施形態を示す図であ
る。
流体フィルタアセンブリの別の実施形態を示す図であ
る。
【図１４】図１に示した従来のフィルタ媒体上で形成さ
れる汚染塊を３５倍に拡大して示す写真画像の図であ
る。
れる汚染塊を３５倍に拡大して示す写真画像の図であ
る。
【図１５】本発明に従うフィルタ媒体上で形成される汚
染塊を３５倍に拡大して示す写真画像の図である。
染塊を３５倍に拡大して示す写真画像の図である。
【図１６】図１１のフィルタアセンブリ１１０に対する
テスト結果を表わす図表である。
テスト結果を表わす図表である。
４４ フィルタ媒体のファイバー ４６ 流れ方向 ６０ フィルタ媒体 ６２ ファイバー ６４ 汚染粒子 ６６ フィルタ媒体 ６８，７０，９０ ファイバー ８０ シート ８０a プレフィルタ要素 ８２ 厚さ寸法 ８４，８６ 第１，第２面 ８８ サブシート ９２，９４ ひだ ９６，９８ ひだチップ １１０ 流体フィルタアセンブリ １１２ フィルタ要素 １１２a 主フィルタ要素
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ステファン エル． ファロン アメリカ合衆国 ウイスコンシン 53711 マディソン レッドウッド レイン 1806 (72)発明者 ダニエル アール． キャディー アメリカ合衆国 ウイスコンシン 53713 マディソン ワウノナ ウッヅ コート 12 (72)発明者 ジェフリー エス． モルガン アメリカ合衆国 ウイスコンシン 53589 スタウトン ウエスト タフト ストリ ート 308 (72)発明者 ケント ジェー． カルセン アメリカ合衆国 ウイスコンシン 53575 オレゴン パートリッジ ヒル ドライ ブ 1507 (72)発明者 ジョン エス． ウエイク アメリカ合衆国 ウイスコンシン 53593 ベローナ リンデンストリート 498
Claims (40)
- 【請求項１】複数のファイバーを有するフィルタ媒体を
介して一定の流れ方向に沿って流れる流体内の粒子をろ
過する方法において、前記複数のファイバーによって前
記粒子の捕捉および保持を増加するために、 前記ファイバーに沿って移動する前記粒子の残留滞在時
間を増加して、前記ファイバーと粒子が接触する機会と
時間を増加させ、 前記ファイバーに対して拡散する前記粒子のブラウン運
動の拡散率を増加し、 前記ファイバーに沿って粒子の広がりと粒子の均等な積
み重なりを増加し、 流体の流れが阻止されるか、あるいは高速度の流れまた
は振動に曝されることによる不安定性と再吸込みを受け
るように、ファイバー間に粒子がかたまったり、詰まっ
たりすることを減少させる、各工程を含むことを特徴と
する粒子のろ過方法。 - 【請求項２】前記残留滞在時間を増加し、ブラウン運動
の拡散率を増加し、さらに、粒子の広がりと積め込まれ
る粒子の均等化を高め、前記流れ方向に沿って十分な長
さの前記ファイバーを与えるとともに前記ファイバーを
前記粒子の流れ方向に平行に指向することにより、前記
粒子がかたまったり、詰まったりすることを減少させ、
その結果、前記流れ方向に垂直に伸びるフィルタ媒体の
ファイバーに比較して、前記残留滞在時間が増加し、前
記ブラウン運動の拡散が増加し、前記粒子の広がりと粒
子の積め込みの均等化が高まり、前記粒子のかたまりや
詰まりが減少するようにしたことを特徴とする請求項１
記載の方法。 - 【請求項３】一定の流れ方向に沿って通過する流体の流
れの中で粒子をろ過するフィルタ媒体であって、このフ
ィルタ媒体が、前記流れ方向に平行に伸びる複数のファ
イバーからなることを特徴とするフィルタ媒体。 - 【請求項４】前記媒体は、非織物であることを特徴とす
る請求項３記載のフィルタ媒体。 - 【請求項５】前記媒体は、ニードリングされないもので
あるか、さもなければ、ニードリングによって生じたニ
ードル穴を除去したものであることを特徴とする請求項
４記載のフィルタ媒体。 - 【請求項６】前記複数のファイバーは、少なくとも第１
組及び第２組の異なるファイバーからなることを特徴と
する請求項３記載のフィルタ媒体。 - 【請求項７】前記第１組のファイバーは、前記第２組の
ファイバーと異なる直径を有することを特徴とする請求
項６記載のフィルタ媒体。 - 【請求項８】前記第１組及び第２組のファイバーは、摩
擦電気作用を与える摩擦電気ファイバーを含む摩擦電気
ファイバー組合せ体からなり、前記摩擦電気ファイバー
は、ファイバー間に複数の電気力線を形成し、この電気
力線は、前記流れの方向に対してほぼ直交し、この流れ
に沿う平行な平面に列をなし、その結果、前記流体が前
記平面に沿ってかつ前記電気力線に対して直交して流
れ、複数の電気力線を連続して横切り、交差した電気力
線の数が増加することにより、摩擦電気による捕捉の機
会が増加することを特徴とする請求項６記載のフィルタ
媒体。 - 【請求項９】フィルタ材料のシートからなるフィルタ媒
体構造であって、 前記フィルタ材料が前記シートに直交する流れに沿って
フィルタを貫通する粒子をろ過するために、対面する第
１面と第２面の間に厚さ寸法を有し、前記シートは、複
数のファイバーからなる内部にひだを付けたサブシート
によって形成され、かつ第１組，第２組のひだのチップ
間に伸びる複数のひだを有しており、 前記ひだは、前記流れの方向に対して平行に伸び、前記
第１組のひだのチップは、前記シートの前記第１面に設
けられ、前記第２組のひだのチップは、前記シートの前
記第２面に設けられており、前記ひだは、前記流体が前
記ひだの間を横断するよりも、流体の流れ方向に沿って
前記ひだの間を平行に通過するように、互いに強固に係
合しており、 前記サブシートは、予めひだを付けた平面状態を有して
前記ファイバーがサブシートに対して平行にかつ互いに
一方向に平行に伸びており、さらに、前記サブシート
は、前記シートを形成するひだ付き状態を有し、前記フ
ァイバーが前記流れの方向にほぼ平行に前記ひだに沿っ
て伸び、さらに、前記ファイバーが前記シートのそれぞ
れの面に平行にかつ前記流れの方向に対して直交する前
記ひだチップの回りに伸びていることを特徴とするフィ
ルタ媒体構造。 - 【請求項１０】前記ひだは、前記ひだに対して平行な前
記流れの方向に沿って流体の流れが生じないように互い
に結合され、このひだを互いに結合することは、前記厚
さ寸法に沿って前記シートの圧縮抵抗を高め、かつニー
ドリングに関連したニードル穴を除去することを特徴と
する請求項９記載のフィルタ媒体構造。 - 【請求項１１】サブシートは、非織物であることを特徴
とする請求項９記載のフィルタ媒体構造。 - 【請求項１２】前記複数のファイバーは、少なくとも第
１組及び第２組の異なるファイバーからなることを特徴
とする請求項９記載のフィルタ媒体構造。 - 【請求項１３】前記第１組のファイバーは、前記第２組
のファイバーと異なる直径を有することを特徴とする請
求項１２記載のフィルタ媒体構造。 - 【請求項１４】前記第１組及び第２組のファイバーは、
摩擦電気作用を与える摩擦電気ファイバーを含む摩擦電
気ファイバー組合せ体からなり、前記摩擦電気ファイバ
ーは、ファイバー間に複数の電気力線を形成し、この電
気力線は、前記流れの方向に対してほぼ直交し、この流
れに沿う平行な平面に列をなし、その結果、前記流体が
前記平面に沿ってかつ前記電気力線に対して直交して流
れ、複数の電気力線を連続して横切り、交差した電気力
線の数が増加することにより、摩擦電気による捕捉の機
会が増加することを特徴とする請求項１２記載のフィル
タ媒体構造。 - 【請求項１５】前記シートは、平坦なパネルであること
を特徴とする請求項９記載のフィルタ媒体構造。 - 【請求項１６】前記シートは環状であり、前記流体の流
れ方向は前記シートに対して半径方向であることを特徴
とする請求項９記載のフィルタ媒体構造。 - 【請求項１７】流れ方向に沿ってフィルタを通過する流
体内の粒子をろ過するための長寿命の流体フィルタアセ
ンブリであって、 第１，第２フィルタ要素を有し、各フィルタ要素は、第
１組及び第２組のひだチップ間に伸びている複数のひだ
を有するひだ付きフィルタ媒体を含み、 前記各フィルタ要素のひだは、前記流れ方向に対してほ
ぼ平行にそれぞれのひだチップ間の前記流れ方向に沿っ
て伸びており、一方の前記フィルタ要素のひだは、前記
流れ方向を横切る方向に沿って互いに間隔を置いて配置
され、前記流体がその間を流れるギャップを形成し、他
方の前記フィルタ要素のひだは、前記ギャップなしで互
いに対して密接され、その間の流れを阻止することを特
徴とする流体フィルタアセンブリ。 - 【請求項１８】前記流体は、前記一方のフィルタ要素の
ひだを通って横方向に流れ、かつ前記流体は、前記他方
のフィルタ要素のひだを通って横方向に通過するのでは
なくフィルタ要素に平行に前記流れ方向に沿って流れる
ことを特徴とする請求項１７記載の流体フィルタアセン
ブリ。 - 【請求項１９】前記一方のフィルタ要素の前記ひだを通
って流れる前記流体は、前記流れ方向を横切り、前記他
方のフィルタ要素の前記ひだを通って流れる前記流体
は、前記流れ方向に平行であることを特徴とする請求項
１８記載の流体フィルタアセンブリ。 - 【請求項２０】前記他方のフィルタ要素のひだは、互い
に接着されていることを特徴とする請求項１９記載の流
体フィルタアセンブリ。 - 【請求項２１】前記一方のフィルタ要素は、前記他方の
フィルタ要素の下流にあることを特徴とする請求項１９
記載の流体フィルタアセンブリ。 - 【請求項２２】流れ方向に沿ってフィルタを通過する流
体内の粒子をろ過するための長寿命の流体フィルタアセ
ンブリであって、 第１組及び第２組のひだチップ間に伸びている複数のひ
だを有するひだ付きフィルタ媒体からなり、前記ひだが
前記流れ方向を横切る方向に沿って、互いに離れて配置
され、流体が流れるその間に横断ギャップを形成し、そ
の結果、流体が、前記第１組のひだチップ間の流れ方向
に沿って流れ、前記ひだを横切って通過し、さらに第２
組のひだチップ間の流れ方向に沿って流れるようにし
た、主フィルタ要素と、 前記主フィルタ要素の上流側でかつ隣接し、第１，第２
の対向面間に厚さ寸法を有するシート状のフィルタ材料
からなり、前記シート及び第１，第２の対向面に対して
垂直なかつ前記厚さ方向に対して平行な流れ方向に沿っ
て流れる流体内の粒子をろ過し、前記第２の対向面が前
記主フィルタ要素に隣接し、前記シートが、複数のファ
イバーからなる内部ひだ付きサブシートによって形成さ
れ、このサブシートがひだチップの第１組及び第２組間
に伸びる複数のひだを有し、このひだが前記流れ方向に
平行に伸び、前記サブシートひだチップの第１組が前記
シートの第１の対向面を与え、前記、前記サブシートひ
だチップの第２組が前記シートの第２の対向面を与え、
前記サブシートのひだは、互いに係合しかつ互いに十分
に密接して包込まれ、その結果、流体が、前記サブシー
トのひだ間を横切って通過するよりも前記サブシートを
通過する流れ方向に沿って前記ひだと平行に流れ、前記
サブシートが、平行に伸びかつ一方向性に互いに平行に
伸びる前ひだ付きの平坦な状態を有しかつひだ付き状態
で形成されるシートを有し、これにより、前記ファイバ
ーが、前記サブシートのひだに沿ってほぼ流れ方向に平
行に伸び、かつ前記サブシートのひだチップの回りに前
記シートの各面にほぼ平行にかつ前記流れ方向にほぼ直
交して伸びている、プレフィルタ要素と、から構成され
ることを特徴とする流体フィルタアセンブリ。 - 【請求項２３】前記主フィルタ要素とプレフィルタ要素
は、共に平坦なパネルであることを特徴とする請求項２
２記載の流体フィルタアセンブリ。 - 【請求項２４】前記主フィルタ要素とプレフィルタ要素
は、環状であり、前記流れ方向は、フィルタ要素に対し
て半径方向であり、前記プレフィルタ要素は、前記主フ
ィルタ要素に同軸配置されていることを特徴とする請求
項２２記載の流体フィルタアセンブリ。 - 【請求項２５】前記プレフィルタ要素のサブシートは、
非織物であることを特徴とする請求項２２記載の流体フ
ィルタアセンブリ。 - 【請求項２６】前記プレフィルタ要素のサブシートは、
非ニードリング状態であり、ニードリングによって生じ
るニードル穴が除去されていることを特徴とする請求項
２５記載の流体フィルタアセンブリ。 - 【請求項２７】前記プレフィルタ要素のサブシートにお
ける複数のファイバーは、少なくとも第１組及び第２組
の異なるファイバーを有することを特徴とする請求項２
２記載の流体フィルタアセンブリ。 - 【請求項２８】前記第１組のファイバーは、前記第２組
のファイバーとは異なる直径を有することを特徴とする
請求項２７記載の流体フィルタアセンブリ。 - 【請求項２９】第１組及び第２組のファイバーは、摩擦
電気作用を与える摩擦電気ファイバーを含む摩擦電気フ
ァイバー組合せ体からなり、前記摩擦電気ファイバー
は、ファイバー間に複数の電気力線を形成し、この電気
力線は、前記流れ方向に対して垂直で、前記流れ方向に
沿って平行な面に列をなしており、その結果、前記流体
がこの面に沿ってかつ前記電気力線に垂直に流れ、複数
の電気力線を連続して横断し、交差した電気力線の数が
増加することにより摩擦電気による捕捉の機会を増加さ
せることを特徴とする請求項２７記載の流体フィルタア
センブリ。 - 【請求項３０】前記サブシートのひだは、互いに結合さ
れ、前記サブシートのひだに対して平行な流れ方向に沿
ってひだ間の流体の流れを阻止し、前記サブシートにお
けるひだの互いの結合が、前記厚さ寸法に沿う前記シー
トの圧縮抵抗を向上させて、ニードリングに関連したニ
ードル穴を除去することを特徴とする請求項２２記載の
流体フィルタアセンブリ。 - 【請求項３１】前記プレフィルタ要素のサブシートの固
さは、１％〜１０％の範囲にあることを特徴とする請求
項２２記載の流体フィルタアセンブリ。 - 【請求項３２】前記プレフィルタ要素のファイバーの大
きさは、０．１〜５０デニールの範囲にあることを特徴
とする請求項２２記載の流体フィルタアセンブリ。 - 【請求項３３】前記厚さ寸法は、２〜７５ｍｍの範囲に
あることを特徴とする請求項２２記載の流体フィルタア
センブリ。 - 【請求項３４】プレフィルタ要素を通過する流体の速度
と前記主フィルタ要素を通過する流体の速度との比は、
２〜２５の範囲にあることを特徴とする請求項２２記載
の流体フィルタアセンブリ。 - 【請求項３５】フィルタ媒体を介して一定の流れ方向に
沿って流れる流体内の汚染粒子をろ過するフィルタ媒体
において、このフィルタ媒体のファイバー上での汚染塊
の安定性を向上させる方法であって、 第１，第２の対向面間の厚さ寸法を有するシート状のフ
ィルタ材料を設けて、前記シートおよび第１，第２の対
向面に対して垂直なかつ前記厚さ寸法に対して平行な前
記流れ方向に沿って流れる流体内の粒子をろ過し、 複数のファイバーからなり、かつ第１組及び第２組のひ
だチップ間に伸びる複数のひだを有している内部ひだ付
きサブシートによって前記シートを形成し、 前記ひだが前記流れ方向に対して平行に伸び、前記第１
組のひだチップが前記シートの第１の対向面に設けら
れ、前記第２組のひだチップが前記シートの第２の対向
面に設けられ、前記ひだが係合しかつ互いに包み込まれ
て前記厚さ寸法に沿う前記シートの固さと圧縮抵抗を高
め、その結果、流体が、前記ひだ間を横切って通過する
よりも前記ひだを通る前記流れ方向に沿って平行に流
れ、前記高められた固さと圧縮抵抗により前記汚染塊の
安定性を増加することを特徴とする方法。 - 【請求項３６】前記ひだは、互いに結合され、さらに前
記汚染塊の安定性を高めることを特徴とする請求項３５
記載の方法。 - 【請求項３７】前記サブシートは、前ひだを付けた平坦
な状態を有して、ファイバーが平行にかつ互いに対して
一方向的に平行に伸びており、さらに、前記ファイバー
が前記流れ方向にほぼ平行な前記ひだに沿ってのびて前
記シートを形成するひだ付き状態を有し、前記ファイバ
ーは、前記シートのそれぞれの対向面にほぼ平行なかつ
前記流れ方向に対してほぼ垂直な前記ひだチップの回り
に伸びていることを特徴とする請求項３５記載の方法。 - 【請求項３８】流体内の粒子を流体の流れ方向に沿って
通過させてろ過するために、上流側のプレフィルタ要素
と下流側の主フィルタ要素を有する２段階式流体フィル
タアセンブリにおいて、前記プレフィルタ要素を通過し
た後、前記主フィルタ要素の領域全体に流体の流れを均
等に分散するための方法であって、 流体の流れを阻止しかつ均一性を減少させ、そして不安
定性及び再吸込みを受けることがないように、プレフィ
ルタ媒体のファイバー間に粒子の集合及び粒子のブリッ
ジ形成を減少させ、 さらに、前記流れ方向に垂直に伸びるフィルタ媒体のフ
ァイバーと比較して、前記ファイバーの全長にわたり汚
染粒子を均等に積荷するように、前記ファイバーを前記
流れ方向に平行に指向させることを特徴とする方法。 - 【請求項３９】前記主フィルタ要素の上流で前記流れ方
向に沿って前記ファイバーを十分な長さに伸ばすステッ
プを含んでおり、 前記流れ方向に垂直に伸びるフィルタ媒体のファイバー
と比較して、前記プレフィルタ要素内のファイバーに沿
って移動する前記粒子の残留滞在時間を増加し、さらに
ファイバーと粒子の接触する機会および時間を増加し、
前記プレフィルタ要素内の前記ファイバーに前記粒子を
拡散させる拡散率をブラウン運動の拡散により増加する
ことを特徴とする請求項３８記載の方法。 - 【請求項４０】前記プレフィルタ要素の媒体内にニード
ル穴を取り除いて、分離した粒子の貫通を促進させない
ようにするステップを含むことを特徴とする請求項３８
記載の方法。
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