JP2010510043A6 - 支持体およびフィルター素子の製法 - Google Patents

Abstract

本発明は支持管（１０）に流体通路（１２）が形成され、支持管（１０）がその周面側に濾材支持面（１４）を形成し、この支持面（１４）に設けられたリング状の少なくとも一条の溝（１６）が支持面（１４）を部分支持面（１８）に区分する支持体、特にフィルター素子に使用するための支持体の製法に関する。開口状態の溝断面積を縮小すると共に支持リング（２４）を形成するようにそれぞれの溝（１６）の互いに隣接する両溝側壁（２２）を重ね合わせることによって、高度の耐用性と機能性を達成することができる。本発明は、また、この方法によって製造されるフィルター素子に関する。

Description

本発明は支持管に流体通路が形成され、支持管がその周面側に濾材支持面を形成し、この支持面に設けられたリング状の少なくとも一条の溝が支持面を部分支持面に区分する支持体、特にフィルター素子に使用するための支持体の製法に関する。本発明は、更に、この方法によって製造される支持体を含むフィルター素子に関する。

ＤＥ１０２５６７４３号には、支持体としての中空体を有した流体用フィルター素子が開示されている。該支持体は、濾材によって包囲された流体通路を有し、濾過された流体のための内部フィルター空洞部を画成する。支持体は、また、フィルターバンドの形態で多重巻きに巻着される濾材を担持する。この公知の解決策では、少なくとも２つの部分に区分された濾材が設けられ、そのうちの内側部分はフィルターバンド始端を中空体に取り付け、多重巻きにしたフィルターバンドで構成され、外側の第２部分はそのバンド始端を第１フィルターバンドの終端と取外し自在に連結した第２フィルターバンドで構成し、第１フィルターバンドに重ねて多重巻きする。この公知解決策はフィルターの操作特性を改善し、特に、汚れを伴う取外し工程を差圧によって制御することを可能にする。

濾材としての上記濾材のほかに、所定の表面積および所定のフィルター特性、例えば、フィルター繊度を有する少なくとも一層の第１構造層を有し、第１構造層の上面に、または第１構造層の間に、第１構造層の表面積とは異なる所定表面積を有する第２の構造層を設けたフィルター素子用濾材はやがて公開されるＤＥ１０２００４０６１０７８号明細書から公知である。濾材としての上記構造層は長さの異なる帯状材から構成され、特に、好ましくは同じ態様、同じ数の折れ目から有する成るプリーツを形成している。プリーツのある異なる構造層という点で、上記解決策はフィルター素子のための予備フィルターおよび主フィルター方式に相当すると考えられ、流体透過性の観点からすれば、主フィルターは許容範囲の汚染物濾過性能で多量の流体を通過させ、次いで、予備フィルターのより高いフィルター繊度が濾過性能を更に向上すると考えられる。この公知解決策においても、プリーツのある構造層はフィルター素子の支持体としての支持管の外周面に延設されている。

以上に述べた公知解決策は、使用される濾材がパーフォレーションの形態で設けられた流体通路を有する支持管の形態を呈する支持体に支持され、フィルター素子の構成に応じて加わる応力も異なる支持管を材料、壁厚、流体通路の形状およびサイズ、支持体の区分、表面保護方法を適宜選択して製造するという点で共通している。流体通路を形成する開口（パーフォレーション）の直径は管の壁厚に応じて異なるから、作用する高い応力に対しては大きい壁厚が、従って大きい開口が、即ち、開口断面積の大きい流体通路が必要になる。

フィルターにおいて、汚れた流体は先ずフィルター素子の濾材を通過し、汚染物質が捕捉され、浄化された流体が支持管の流体通路を通過し、フィルター装置から、それぞれのフィルター素子（濾材を含む支持管）が交換自在に設けられている支持管の内側へ搬出１される。このようにフィルターが動作する際に、フィルター素子の外側と支持管の内側との間に差圧が発生し、濾材またはフィルターマット（濾材）の一部が流体通路に押入され、その結果、損傷される可能性がある。濾材を損傷させるこのような影響は、支持管の外周に例えばワイヤーメッシュら成る補助フィルターを被せるか、または濾材自体をワイヤーメッシュ中間被覆内に収容することによって防止することができる。但し、その場合、支持管を窪ませ、極端な場合にはフィルターバンドを裂き、フィルター素子の損傷を招く高い差圧を阻止するため、常に支持管の壁厚を極めて大きくしなければならない。

上記のような高い条件に対して、それでも現在支持管の壁厚を、従って、流体通路の直径をも縮小することによって高い剛度値および強度を達成すべく、支持管内側にいわゆる支持リングを形成して補強することが提案されている。この方法では組立に多大のコストを要し、その上、支持リングを押し出す際に支持リングが内方へ向く加工限界を越えて移動する結果、支持管の内側に「まくれ」が生ずる可能性がある。補足的な処理として支持管に、例えば、防食コーティング等のような形で表面被覆を施す場合に、更に他の問題が生ずる。この場合、２つの部分、即ち、支持管と支持リングを別々にコーティングした後に組み立てることになるから、ここでも多大の時間とコストを要し、さもなければ、先ず支持リングを組み立ててから接合部をコーティングすることになり、この場合には、支持管とこれと連携する支持リングとの間の隙間に部分的には腐食性でもある表面保護物質が溜まり、やがて滴下して益々腐食形成を進行させる。この問題を克服するため、付加的にリングをプレス形成するのではなく、周回する溝を支持管内へスタンピングすることによって支持管の壁厚を縮小させる方法が提案されている。これにより補強溝が剛性を高め、支持管接合部を強化する；但し、Ｖ字形に形成されたままの溝のノッチ効果が支持管材料の劣化を招き、その結果、亀裂発生による損傷の可能性がある。

ＤＥ１０２５６７４３号明細書 ＤＥ１０２００４００５２０２号明細書 ＤＥ１０２５６７４３号明細書 ＤＥ１０２００４０６１０７８号明細書

上記公知技術の問題点に鑑み、本発明の課題は公知の支持体製法および公知の製法で製造されるフィルター素子を、製造コストおよび組立コストが軽減され、より高い耐用性および機能性が得られるように改良することにある。この課題は特許請求の範囲第１項の特徴を有する方法および特許請求の範囲第９項の特徴を有するフィルター素子によって解決される。

本発明では、それぞれの溝の互いに隣接する両側壁を互いに重ね合わせて開口状態の溝断面積を縮小させ、支持リングを形成することによって、楔形断面が縮小しながら溝底部に丸みが形成されるから、支持管底部がＶ字形になった場合の有害なノッチ効果が回避される。更にまた、互いに隣接する溝両側壁は支持管に形態を呈する支持体の軸方向のみならず、半径方向にも互いに支持し合うから、支持管のそれぞれの部分支持面との一体的結合が強固になる。

更にまた、このように形成された支持リングは支持管に凹みを生じさせる傾向を有効に抑制し、過渡部分の範囲が大きいから、支持管材料に対する有害な影響が回避される。本発明の解決策によって、耐座屈性に優れた接合部が実現されるだけでなく、製造コストが軽減され、文字通り一体的なフィルター素子が得られることが確認された。特に、このようにして形成された支持リングは有害なノッチ効果を助長する結果を招く別設の支持管材料を使用した場合のように「まくれ」を形成することがない。特に、支持リングがそれぞれの部分支持面を含む管状支持体の一体的な構成部分であるから、支持リング構造には継ぎ目がなく、従って、支持管にコーティングを施す場合に如何なる問題も生じない。また、支持体の材料として板金材料を使用する場合に通常なら存在する腐食の可能性が有効に防止される。
本発明による解決のその他の好ましい実施形態は他の従属請求項に記載されている。

正確な縮尺は無視して原理のみを示す添付の図面に示す実施例に基づいて本発明の方法を以下に詳しく説明する。

以下に説明する本発明の方法は支持体、特に、多様な実施形態で市販されている油圧フィルター素子のための支持体の製造に利用される方法である。例えば、ＤＥ１０２００４００５２０２号およびＤＥ１０２５６７４３号の開示内容を参照されたい。導電性接触部を有するフィルター素子もＤＥ１０２００４０６１０７８号にその実施例が記載されている。そこで、本発明の詳細を図１および図２に示す支持体のみを参照しながら以下に説明する。図示の支持体は縦横に順次間隔を置いて配列され、その限りでは円筒状支持管１０を流体透過性にする流体通路１２を有する。このような流体通路１２はパーフォレーションの態様で支持管１０に配置されており、流体通路１２はその横断面形状が円形とは限らず、楕円形を呈する場合もある。

支持管１０はその外周側に、詳しくは図示しないギャザーのある濾材または円筒状の濾材のための支持面１４を有する。このような支持面１４にはその外周面上をリング状に延びる溝１６が形成され、これらの溝１６が支持面１４を高さがほぼ均一な３つの部分支持面１８に区分している。図１に示す開口溝の断面はＶ−字または楔形を呈し、楔は支持管の内側に達し、開口溝の両側壁２２はほぼ同じ高さで支持面１４の表面に、従って、支持体の外周面に開口している。

支持管１０の両端に対して支持管１０の長手方向に、互いに対向する方向への力導入Ｆによって、図１に示す開口溝の断面積が縮小し、支持管１０の内側にビード状に延びるそれぞれの支持リング２４（図２参照）を形成し、支持リング２４の自由内端の断面形状は連携のフィルター素子からの濾過済み流体の搬出に寄与する。互いに対向する方向への力導入Ｆの代わりに、支持管１０の一方の端部を、詳しくは図示しない載置面にクランプまたは載置し、反対側から適当な工具（プレス）を介しての力導入も考えられる。いずれの場合にも、溝の両側壁２２が図２に示すように互いに当接するまで変形処理を続行することによって「まくれ」の無い支持リング２４を形成することができる。

それぞれの支持リング２４は支持管１０の残りの支持面１４と一体の構造部分である。それぞれの支持管１０の構造高さに応じて、図示の支持リング２４は複数段に設けられるが、極めて小型のフィルター素子の場合には、溝１６が１条だけの支持管１０を使用することもある。また、支持管１０のうちでも特に大きい応力が作用する箇所には、間隔を狭めて多数の溝１６を支持面１４に形成することもできる。作用する応力が小さい領域には図示のように補強リングを設けなくてもよい。図示例の場合には、支持リング２４と共にそれぞれの溝１６を支持管１０の全周に亘るように形成しているが；セグメント状またはステップ状の配置も可能であり、例えば、（図示しないが）一条の部分リングを支持リング２４として支持面１４上の或る高さに沿って延設し、これと食い違うように別の部分リングを配置することができる。力導入Ｆによって支持管１０の構造高さが変化するから、構造高さの寸法設定に際してはそれなりの計算が必要である。即ち、支持管１０の所要の構造高さに対して、変形後に正確な寸法の支持管１０が得られるように一定の余裕分だけ長い寸法に設定しなければならず、基本的には、支持管１０の所定寸法よりもはみ出している両端を切り詰めることによって所要の長さ寸法にすることも可能である。

支持管１０は先ずはパーフォレーションの態様で流体通路１２が設けられている板金片または薄板製造用シートバーから成ることが好ましい。板金状部材の状態にある支持管１０を管状に変形加工し、例えば、熔接または接着処理によって自由端を互いに接合する。但し、基本的には支持管１０を好ましくはプラスチック材料から押し出し成形加工で形成することも可能であり、その場合、プラスチック材料が硬化する前に補強用の支持リング２４への変形を行なわねばならない。図示の流体通路１２は機械加工またはレーザー・ドリリングなどによって事後に形成することができる。加工手段に応じて、図示の流体通路１２に、図示のものとは異なる断面形状を採用することも可能であるが、可能な支持機能および所要の流体透過性の観点から、図示の開口形状が特に有益であることが判明した。

溝１６は詳しくは図示しない工具によって押し曲げ、プレスまたはスタンピング加工することができる。また、図示（図１）のように、溝の断面形状は当初Ｖ字形または楔形であり、溝の両側壁２２を重ね合わせるとＵ字形となり（図２）、これはノッチ効果を著しく軽減し、その分だけ長い耐用時間をも可能にする。また、流体透過性を高めるためには、図示のような流体通路１２または場合によっては他の断面形状を支持リング２４に採用することができる。

特別な構成として、支持管１０は内周面側だけでなく外周面側にも濾材を含むことができ、その場合、それぞれの突出する溝１６または支持リング２４の自由端が濾材自体を被覆しない方向に突出するように留意しなければならない。但し、可撓性のフィルター素子の場合、上記自由端が濾材に食い込ませることによって、支持管１０に対する長時間に亘る保持効果を高めることができ、更にまた、２つの互いに隣接する支持リング２４間にそれぞれ特定の濾材を使用することによって、支持管１０の全長に亘ってセグメント状に異なるフィルター特性を発揮させることも考えられる。図２から明らかなように、ここに図示されている支持管結合部にコーティングを施すとして何ら問題はなく、特に、それぞれのコーティング材料を均一に且つ滴下することなく塗布することができる。

図示しないが、他の実施形態として、Ｖ字形断面形状を呈する開口状態の溝を支持管１０に沿って螺旋状またはその他の渦巻き状に形成することもできる。次いで、螺旋方向に支持管１０を捻ることによってＶ‐字形の溝両側壁を互いに接近させてＵ字形断面形状にし、溝の形状を強化する。

本発明の解決策は、耐座屈性を維持しながら極めて薄い壁厚を使用して材料コストを軽減すると共に軽量化することができる堅牢な支持管を提供する。

予備製造ステップにおける管状支持体の部分図であり、 本発明の方法を実施した後の図１に対応の部分図である。

符号の説明

１０ 支持管
１２ 流体通路
１４ 支持面
１６ 溝
１８ 部分支持面
２２ 両側壁
２４ 支持リング

Claims (9)

1. 支持管（１０）に流体通路（１２）が形成され、支持管（１０）がその周面側に濾材支持面（１４）を形成し、この支持面（１４）に設けられたリング状の少なくとも一条の溝（１６）が支持面（１４）を部分支持面（１８）に区分する支持体、特にフィルター素子に使用するための支持体の製法において、開口状態の溝断面積を縮小すると共に支持リング（２４）を形成するようにそれぞれの溝（１６）の互いに隣接する両溝側壁（２２）を重ね合わせることを特徴とする前記製法。
2. 支持管（１０）の両自由端に対する軸方向の力導入（Ｆ）のよって前記両溝側壁（２２）を重ね合わせて、両自由端の軸方向距離を縮小することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 流体通路（１２）が設けられている平坦な板金片またはシート・バー片を変形加工するか、またはプラスチック材料を押し出し成形することによって支持管（１０）を得ることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 溝（１６）を押し曲げ、プレスまたはスタンピング加工することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の方法。
5. 開口状態の溝断面形状がＶ字形に形成し、溝側壁（２２）を重ね合わせた後、Ｕ字形に形成することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の方法。
6. 流体通路（１２）を支持面（１４）だけでなく、好ましくはそれぞれの溝（１６）にも設けることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の方法。
7. それぞれの溝（１６）を、溝底面が内方へ向くように支持面（１４）に沿って外周面側に設けることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の方法。
8. 溝（１６）の開口状態断面形状から得られるそれぞれの支持リング（２４）を含めて、支持体にコーティングをほどこすことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の方法。
9. 支持管（１０）に流体通路（１２）が形成され、支持管（１０）がその周面側に濾材支持面（１４）を形成し、この支持面（１４）に設けられたリング状の少なくとも一条の溝（１６）が支持面（１４）を部分支持面（１８）に区分する請求項１〜８の何れか１項に記載の方法によって製造された支持体を含むフィルター素子において、開口状態の溝断面積が縮小されて、互いに隣接する両溝側壁（２２）が重なり合っている支持リング（２４）を形成していることを特徴とする前記支持体を含むフィルター素子。

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