▶ ドナルドソン カンパニー，インコーポレイティドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-02-03
(45)【発行日】2022-02-14
(54)【発明の名称】濾材積層体
(51)【国際特許分類】
B01D 46/00 20220101AFI20220204BHJP
【ＦＩ】
B01D46/00 302
【請求項の数】
13
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2020107216
(22)【出願日】2020-06-22
(62)【分割の表示】P 2016233484の分割
【原出願日】2008-02-04
(65)【公開番号】P2020179394
(43)【公開日】2020-11-05
【審査請求日】2020-07-22
(31)【優先権主張番号】60/899,311
(32)【優先日】2007-02-02
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】591163214
【氏名又は名称】ドナルドソン カンパニー，インコーポレイティド
(74)【代理人】
【識別番号】110003281
【氏名又は名称】特許業務法人大塚国際特許事務所
(74)【代理人】
【識別番号】100076428
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 康徳
(74)【代理人】
【識別番号】100115071
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 康弘
(74)【代理人】
【識別番号】100112508
【弁理士】
【氏名又は名称】高柳 司郎
(74)【代理人】
【識別番号】100116894
【弁理士】
【氏名又は名称】木村 秀二
(72)【発明者】
【氏名】ロックリッツ， ゲイリー， ジェイ．
(72)【発明者】
【氏名】オウヤン， ミン
(72)【発明者】
【氏名】マシュー， アニタ．
【審査官】目代 博茂
(56)【参考文献】
【文献】実開平０１－１２８８１１（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実開昭６１－２００１１６（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実開昭６１－２００１１７（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開平０６－３２７９１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】登録実用新案第３１１１５８１（ＪＰ，Ｕ）
【文献】米国特許出願公開第２００６／００９１０８４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特表２００５－５１１２６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０００－５０９３２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開平０１－１６３４０７（ＪＰ，Ｕ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ０１Ｄ４６／００－４６／５４
Ｂ０１Ｄ３９／００－３９／２０
Ｆ０２Ｍ３５／００－３５／１６
Ｂ３１Ｆ１／００－７／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
空気濾過用の濾材積層体であって、（ａ）前記濾材積層体は、ひだ付きシートが対面シートの片側のみに積層された複数の片側積層物を有し、前記片側積層物は、前記ひだ付きシートと、前記対面シートと、前記ひだ付きシート及び前記対面シートの間に延びて前記濾材積層体の第１面から前記濾材積層体の第２面まで延びる流路長さを有する複数の流路と、を有し、
（ｂ）前記濾材積層体は、前記濾材積層体の前記第１面または前記第２面のうちの１つの面から空気が中に入って、前記濾材積層体の前記第１面または前記第２面のうちの他の面から空気が外に出て空気を濾過するように、濾過されていない空気が前記複数の流路の第１部分に流れ込まないように閉じている前記複数の流路の第１部分と、濾過されていない空気が前記複数の流路の第２部分から外に流れ出さないように閉じている前記複数の流路の前記第２部分とを有し、
（ｃ）前記ひだ付きシートは、
（i）前記対面シートに対面して繰り返す内向きの頂点と、前記対面シートから離れて繰り返す外向きの頂点と、
（ii）隣接する頂点間で前記流路長さの少なくとも一部に沿って延びている少なくとも１つの尾根を含むテーパー状の流路の繰り返しパターンと、
を有することを特徴とする濾材積層体。
【請求項2】
前記尾根は、ひだ付きシートの比較的急な部分と、前記ひだ付きシートの比較的平らな部分との連結点であることを特徴とする請求項１に記載の濾材積層体。
【請求項3】
前記ひだ付きシートの比較的平らな部分は、前記対面シートに対して平均４５°未満の角度を成すことを特徴とする請求項２に記載の濾材積層体。
【請求項4】
前記ひだ付きシートの比較的平らな部分は、前記対面シートに対して平均３０°未満の角度を成すことを特徴とする請求項２に記載の濾材積層体。
【請求項5】
前記ひだ付きシートの比較的急な部分は、前記対面シートに対して平均４５°を超える角度を成すことを特徴とする請求項２に記載の濾材積層体。
【請求項6】
前記ひだ付きシートの比較的急な部分には、前記対面シートに対して平均６０°を超える角度を成すことを特徴とする請求項２に記載の濾材積層体。
【請求項7】
前記尾根は、隣接し合う頂点間で前記流路長さの少なくとも２０％延びていることを特徴とする請求項１に記載の濾材積層体。
【請求項8】
前記尾根は、隣接し合う頂点間で前記流路長さの少なくとも５０％延びていることを特徴とする請求項１に記載の濾材積層体。
【請求項9】
前記ひだ付きシートは、隣接し合う頂点間で前記流路長さの少なくとも２０％に沿って延びている、少なくとも２つの尾根を含む流路の繰り返しパターンを含むことを特徴とする請求項１に記載の濾材積層体。
【請求項10】
前記濾材積層体の一方の側面上の大きさが前記濾材積層体の他方の側面上の大きさよりも少なくとも１０％大きいことを特徴とする請求項１に記載の濾材積層体。
【請求項11】
前記濾材積層体の一方の側面上の大きさが前記濾材積層体の他方の側面上の大きさよりも４０％～２００％大きいことを特徴とする請求項１に記載の濾材積層体。
【請求項12】
前記片側積層物がコイル構造で提供されることを特徴とする請求項１に記載の濾材積層体。
【請求項13】
複数の前記片側積層物が積み重ね構造で提供されることを特徴とする請求項１に記載の濾材積層体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、空気を清浄にするフィルタエレメントを形成するのに使用できる空気濾過用の濾材積層体に関する。本発明は、さらに、フィルタエレメント、空気濾過用の濾材、製造方法および使用方法に関する。
【背景技術】
【0002】
関連出願への相互参照
本出願は、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であるドナルドソン会社と、米国のみを指定国とする出願人である米国人のゲーリー Ｊ. ロックライズ、ミン オウヤング、アニタ Ｍ.マシューの名において、国際特許出願として２００８年２月４日に出願されたものであり、２００７年２月２日出願された米国仮特許出願第６０/８９９,３１１号の優先権を主張するものであり、この出願は本明細書中に引用により合体される。
本出願は、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であるドナルドソン会社と、米国のみを指定国とする出願人である米国人のゲーリー Ｊ. ロックライズ、ミン オウヤング、アニタ Ｍ.マシューの名において、国際特許出願として２００８年２月４日に出願されたものであり、２００７年２月２日出願された米国仮特許出願第６０/８９９,３１１号の優先権を主張するものであり、この出願は本明細書中に引用により合体される。
【0003】
背景技術
空気や液体などの流体流は、その中に汚染物質を含む。多くの例では、流体流から汚染物質の少しまたは全てを濾過することは好ましい。例えば、動力車または発電装置のエンジンへの空気流、ガスタービンシステムへのガス流れ、および様々な燃焼炉への空気流は、その中に濾過すべき粒子状汚染物質を含む。また、エンジン潤滑油システム、液圧システム、冷却システムまたは燃料システムの液体流は、濾過すべき汚染物質を含み得る。そのようなシステムに対して、選択された汚染物質を流体から除去する（または流体中のレベルを低減する）ことは好ましい。汚染物質削減のためにさまざまな流体フィルタ（空気あるいは液体フィルタ）構造物が開発されてきた。
空気や液体などの流体流は、その中に汚染物質を含む。多くの例では、流体流から汚染物質の少しまたは全てを濾過することは好ましい。例えば、動力車または発電装置のエンジンへの空気流、ガスタービンシステムへのガス流れ、および様々な燃焼炉への空気流は、その中に濾過すべき粒子状汚染物質を含む。また、エンジン潤滑油システム、液圧システム、冷却システムまたは燃料システムの液体流は、濾過すべき汚染物質を含み得る。そのようなシステムに対して、選択された汚染物質を流体から除去する（または流体中のレベルを低減する）ことは好ましい。汚染物質削減のためにさまざまな流体フィルタ（空気あるいは液体フィルタ）構造物が開発されてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】米国特許第５,５６２,８２５号
【文献】米国特許第５,０４９,３２６号
【文献】米国特許第４,９２５,５６１号
【文献】国際特許出願公開第９７/４０,９１８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、一般に、継続的な改良が求められる。一般に、Ｚ型濾材は、流体が濾材の第１面上の流路に入って、濾材の第２面の流路から出るひだ付濾材（fluted filtering media）の一種である。一般に、Ｚ型濾材の複数の面は濾材の対向する端部に提供される。流体は、１つの面の開いている流路（flute）を通って入り、他の面の開いている流路を通って出る。第１面と第２面との間のいくつかのポイントで、流体は、１つの流路から別の流路を通って濾過される。
【0006】
Ｚ型濾材の初期形態は、濾材積層体の特徴が段ボール箱業界で採用されたので、しばしば波形濾材（corrugated media）と呼ばれた。しかしながら、段ボール箱板は、一般に、積載物を運ぶように設計されていた。従って、流路の設計は、改良された濾材性能を提供するように段ボール箱業界の規格とサイズから離れる方向に変更され得る。
【0007】
Ｚ型濾材の流路の形態を変更するように様々な開示が提供された。例えば、米国特許第５,５６２,８２５号は、（波形側部を有する）狭いＶ字形の出口流路に隣接する半円形状（断面）の入口流路を利用する波形パターンを記載する（米国特許第５,５６２,８２５号の図１と図３参照）。松本他の米国特許第５,０４９,３２６号では、複数の半管を有する別のシートに取付けられた複数の半管を有するシートによって画定された円状（断面）または、管状の複数の流路が結果として得られる平行でまっすぐな流路の状態で示されている。米国特許第５,０４９,３２６号の図２が参照される。石井他の米国特許第４,９２５,５６１号（図１）では、複数の流路が長さ方向にテーパ状の矩形断面を持つように折り曲げられている流路が示されている。国際特許出願公開第９７/４０９１８号（図１）では、（隣接する曲がった凸状と凹状の谷（trough）から）カーブした波形パターンを有しかつ長さ方向にテーパ状となっている複数の流路または平行な波形物を示す。また、国際特許出願公開第９７/４０９１８号では、波状パターンを有しかつ異なる大きさの複数の尾根（ridge 細長い隆起部）と谷（trough）とを有する流路を示す。
【課題を解決するための手段】
【0008】
概要
本発明に基づく空気濾過用の濾材積層体を提供する。空気濾過用濾材積層体は、対面濾材シートの片側のみにひだ付き濾材シートが積層された複数の片側積層物層を含む。片側積層物層は、ひだ付きシートと、対面シートと、前記ひだ付きシートおよび前記対面シートの間に延びている複数の流路とを有し、前記流路が前記空気濾過用濾材積層体の第１面から前記空気濾過用濾材積層体の第２面まで延びている長さを有する。前記濾材積層体の第１面または第２面のうちの１つの面から空気が中に入って、前記濾材積層体の前記第１面または前記第２面のうちの他の面から空気が外に出て空気を濾過するように、前記複数の流路の第１部分は、濾過されていない空気が複数の流路の第１部分の中へ流れ込まないように閉じており、前記複数の流路の前記第２部分は、濾過されていない空気が前記複数の流路の第２部分から外に流れ出ないように閉じている。前記ひだ付きシートは、前記対面シートに対面して繰り返す内向きの頂点（peak）と、前記対面シートから離れて繰り返す外向きの頂点（peak）とを含む。さらに、前記ひだ付きシートは、内向きの頂点（peak）と隣接する外向きの頂点（peak）との間で流路長さの少なくとも一部に沿って延びる少なくとも１つの尾根（ridge 細長い隆起部）を含む流路（flute）の繰り返しパターンを有する。好ましくは、前記複数の流路の繰り返しパターンは、内向きの頂点（peak）と隣接する外向きの頂点（peak）との間で流路長さの少なくとも５０％の長さ延びる少なくとも１つの尾根（ridge）を有する。
本発明に基づく空気濾過用の濾材積層体を提供する。空気濾過用濾材積層体は、対面濾材シートの片側のみにひだ付き濾材シートが積層された複数の片側積層物層を含む。片側積層物層は、ひだ付きシートと、対面シートと、前記ひだ付きシートおよび前記対面シートの間に延びている複数の流路とを有し、前記流路が前記空気濾過用濾材積層体の第１面から前記空気濾過用濾材積層体の第２面まで延びている長さを有する。前記濾材積層体の第１面または第２面のうちの１つの面から空気が中に入って、前記濾材積層体の前記第１面または前記第２面のうちの他の面から空気が外に出て空気を濾過するように、前記複数の流路の第１部分は、濾過されていない空気が複数の流路の第１部分の中へ流れ込まないように閉じており、前記複数の流路の前記第２部分は、濾過されていない空気が前記複数の流路の第２部分から外に流れ出ないように閉じている。前記ひだ付きシートは、前記対面シートに対面して繰り返す内向きの頂点（peak）と、前記対面シートから離れて繰り返す外向きの頂点（peak）とを含む。さらに、前記ひだ付きシートは、内向きの頂点（peak）と隣接する外向きの頂点（peak）との間で流路長さの少なくとも一部に沿って延びる少なくとも１つの尾根（ridge 細長い隆起部）を含む流路（flute）の繰り返しパターンを有する。好ましくは、前記複数の流路の繰り返しパターンは、内向きの頂点（peak）と隣接する外向きの頂点（peak）との間で流路長さの少なくとも５０％の長さ延びる少なくとも１つの尾根（ridge）を有する。
【0009】
前記複数の流路の繰り返しパターンは、いかなる数の繰り返し数も含むことができる。流路の数は、１つ、２つ、３つ、４つなどの流路の数を含むことができる。繰り返しパターン内の位置に、内向きの頂点（peak）と隣接する外向きの頂点（peak）との間で延びている少なくとも１つの尾根（ridge）がある。各内向きの頂点（peak）と隣接する外向きの頂点（peak）との間で延びている尾根（ridge）があることは可能であるが、このことは、必須ではない。繰り返しパターンは、内向きの頂点（peak）と隣接する外向きの頂点（peak）との間で延びている尾根（ridge）を含まない流路または流路の一部を含むことができる。ひだ付きシートが、流路の周期の間、内向きの頂点（peak）と隣接する外向きの頂点（peak）との間で延びている尾根（ridge）を有する流路を含む場合には、その流路の周期は、「低接触（low contact）」形状を有すると呼ぶ。ひだ付きシートが流路の期間に対して内向きの頂点（peak）と隣接する外向きの頂点（peak）との間に延びている２つの尾根（ridge）を含むとき、流路の周期の形状は、「ゼロ歪（zero strain）」と呼ぶ。各隣接する頂点（peak）間に延びている尾根（ridge）を提供することは好ましいが、それは必須でない。繰り返しパターンは、隣接する頂点（peak）間に延びている１つまたは多くの尾根（ridge）と、尾根（ridge）を含んでいない隣接する頂点（peak）間の１つまたは多くの領域とを有することが可能である。
【0010】
隣接する頂点（peak）間に延びている尾根（ridge）を有する利益を得るために、流路長さの少なくとも２０％の長さ延びる尾根（ridge）を有することは好ましい。好ましくは、尾根（ridge）は、流路長さの少なくとも４０％、流路長さの少なくとも５０％、または流路長さの少なくとも８０％延びる。
【0011】
本発明に基づいて供給される空気濾過用濾材積層体は、複数の流路が隣接する流路の間で増強された濾材量を含む流路を含むＺ型濾材として特徴付けられる。隣接する頂点（peak）間の濾材量を特徴付けるための技術は、濾材うねり率（media cord percentage）の引用と流路の幅高さ比の引用とを含む。本発明に基づく濾過用濾材積層体に対して、濾材うねり率は少なくとも約６.２％であり、流路の幅高さ比（flute width height ratio）は、約２.２より大きいかまたは約０.４５未満であり得る。さらに、本発明に基づく濾過用濾材積層体は、前記濾材積層体の１つの側面の体積が前記濾材積層体の別の側面の体積より少なくとも１０％大きい体積を有し、かつ流路の幅高さ比が、約２.２より大きいかまたは約０.４５未満であるものとして特徴付けられる。
【0012】
本発明に基づくひだ付き濾材シートが提供される。ひだ付き濾材シートは、内向きの頂点（peak）と外向きの頂点（peak）とを含む流路の繰り返しパターンを含む。流路の繰り返しパターンは、内向きの頂点（peak）と隣接する外向きの頂点（peak）との間で流路長さの少なくとも５０％に沿って延びている少なくとも１つの尾根（ridge）を含む。ひだ付き濾材シートは、流体を濾過するためにセルロース系濾材を含む。
【0013】
空気濾過用濾材積層体を形成する方法、空気濾過用濾材積層体を使用する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】先行技術による例示のＺ型濾材の部分概略斜視図である。
【図3】様々な波形形状の濾材の定義を示す概略図である。
【図4a】、
【図4b】、
【図4c】幅高さ比を示す濾材の一部の拡大概略断面図である。
【図5a】、
【図5b】、
【図5c】本発明に基づく濾材の一部の拡大概略断面図である。
【図9a】、
【図10a】、
【図10b】本発明に基づく非対称な濾材の一部の拡大概略断面図である。
【図11】逆（inverter）ホイールとの接触後で流路を封止する折り曲げホイールの接触前の流路の断面図である。
【図14】折り曲げホイールとの接触後の流路の断面図である。
【図19】本発明に基づく空気濾過用濾材積層体を含むフィルタエレメントを含む例示のエアクリーナの断面図である。
【図20】本発明に基づく空気濾過用濾材積層体を含むフィルタエレメントの部分断面図である。
【図21】本発明に基づく空気濾過用濾材積層体を含むフィルタエレメントの斜視図である。
【図22】本発明に基づく空気濾過用濾材積層体を含むフィルタエレメントの斜視図である。
【図25】本発明に基づく空気濾過用濾材積層体を含むフィルタ構成物の部分断面図である。
【図26】本発明に基づく空気濾過用濾材積層体を含むフィルタエレメントを含むエアクリーナの部分断面図である。
【図27】本発明に基づく空気濾過用濾材積層体を含む例示のフィルタエレメントの斜視図である。
【図28】本発明に基づく空気濾過用濾材積層体を含む例示のフィルタエレメントの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
ひだ付濾材
ひだ（縦溝流路）付濾材（fluted filter media）は、流体フィルタ構造物をさまざまな方法で提供するために使用できる。よく知られた１つの形態は、Ｚ型フィルタ構造物である。本明細書に使用される用語「Ｚ型フィルタ構造物（z-filter construction）」または「Ｚ型濾材（z-filter media）」は、フィルタ構造物を指すことを意味し、この構造物では、波形に加工した、折り曲げた、ひだ付きの、または、別の方法で形成されたフィルタ流路のうちの１つの流路を、濾材を通過する流体流の長手方向フィルタの流路を画定するために使用することを意味し、流体は、濾材の流入端部と流出端部（または、流れ面）の間の流路に沿って流れる。Ｚ型濾材のいくつかの実施例は、米国特許第５,８２０,６４６号、米国特許第５,７７２,８８３号、米国特許第５,９０２,３６４号、米国特許第５,７９２,２４７号、米国特許第５,８９５,５７４号、米国特許第６,２１０,４６９号、米国特許第６,１９０,４３２、米国特許第６,３５０,２９６号、米国特許第６,１７９,８９０号、米国特許第６,２３５,１９５号、意匠第３９９,９４４号、意匠第４２８,１２８号、意匠第３９６,０９８号、意匠第３９８,０４６号、意匠第４３７,４０１号で提供される。これら１５の引用文献は、引用により本明細書に合体する。
ひだ（縦溝流路）付濾材（fluted filter media）は、流体フィルタ構造物をさまざまな方法で提供するために使用できる。よく知られた１つの形態は、Ｚ型フィルタ構造物である。本明細書に使用される用語「Ｚ型フィルタ構造物（z-filter construction）」または「Ｚ型濾材（z-filter media）」は、フィルタ構造物を指すことを意味し、この構造物では、波形に加工した、折り曲げた、ひだ付きの、または、別の方法で形成されたフィルタ流路のうちの１つの流路を、濾材を通過する流体流の長手方向フィルタの流路を画定するために使用することを意味し、流体は、濾材の流入端部と流出端部（または、流れ面）の間の流路に沿って流れる。Ｚ型濾材のいくつかの実施例は、米国特許第５,８２０,６４６号、米国特許第５,７７２,８８３号、米国特許第５,９０２,３６４号、米国特許第５,７９２,２４７号、米国特許第５,８９５,５７４号、米国特許第６,２１０,４６９号、米国特許第６,１９０,４３２、米国特許第６,３５０,２９６号、米国特許第６,１７９,８９０号、米国特許第６,２３５,１９５号、意匠第３９９,９４４号、意匠第４２８,１２８号、意匠第３９６,０９８号、意匠第３９８,０４６号、意匠第４３７,４０１号で提供される。これら１５の引用文献は、引用により本明細書に合体する。
【0016】
ある種類のＺ型濾材は、互いに結合された２つの特定の濾材コンポーネントを使用して濾材積層体を形成する。２つのコンポーネントとは、（１）ひだ（例えば、波形）付き濾材シート（fluted media sheet）と（２）対面濾材シート（facing media sheet）である。対面濾材シートは通常は波形でないが、例えば、２００５年８月２５日に発行され、引用により本明細書に合体される国際特許出願公開第２００５/０７７４８７号に記載されたように、流路方向に垂直な波形である。あるいはまた、対面シートはひだ（例えば、波形）付き濾材シートであり、流路または波形は、ひだ付き濾材シートに一直線上に、あるいはある角度で並んでいる。対面濾材シートは、ひだ付きかまたは波形であり得えるが、ひだ付きまた波形でもない形態で提供できる。そのような形態は、平らなシートを含み得る。対面濾材シートが流路でない場合、非ひだ付き濾材あるいは非ひだ付きシートと呼ばれる。
【0017】
濾材積層体を形成するために、互いに結合されたひだ付き濾材シート（縦溝流路付き濾材シート）と対面濾材シートの２つの濾材コンポーネントを使用するＺ型濾材のタイプを片側積層物（single facer media）と呼ぶ。あるＺ型濾材では、片側積層物（ひだ付き濾材シートと対面濾材シート）は、平行な入口と出口の流路を有する濾材を画定するために使用できる。いくつかの例では、ひだ付きシートとひだ付でないシートとは互い固定された後に、コイル状に巻き付けられてＺ型濾材を形成する。このような濾材は、例えば、引用により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物では、平らな濾材に固定されたひだ付き濾材のコイル状に巻き付けていない部分を互いに積層して、フィルタ構造物を形成する。この例は、引用により本明細書に合体される米国特許第５,８２０,６４６号の図１１に記述されている。一般に、Ｚ型濾材がコイル状に巻き付けらている構成物を渦巻状濾材積層体と呼び、Ｚ型濾材が積み重ねられている構成物を積み重ね濾材積層体と呼ぶ。巻き付けられた濾材積層体かまたは積み重ねられた濾材積層体を有するフィルタエレメントを供給できる。
【0018】
コイル状に巻いた濾材積層体を形成するために、通常は、ひだ付きシートと対面シートの組み合わせ（例えば、片側積層物）を、対面シートを外に向けてコイル状に巻く。コイル状に巻く技術は、その内容が引用により本明細書に合体される２００４年９月３０日に出願された国際特許出願第２００４／０８２７９５号に記載されている。その結果、コイル状に巻いた構成物は、通常は、濾材積層体の外部表面として、対面シートの一部を有している。
【0019】
媒体内の構造を示すために本明細書で使用される用語「波形加工された（corrugated）」は、２本の波形ローラーの間、すなわち、２つのローラーの間のニップまたはバイト内に濾材を通過することで得られるひだ付き構造（flute structure）を指すことを意味しており、各波形ロールは、得られる濾材中に波形状の効果を起こさせるために適した表面特性を有する。用語「波形：corrugation」は、複数の波形ローラーの間のバイト内へ濾材の流路を含まない技術で形成される流路（flute）を指すことを意味しない。しかしながら、用語「波形加工された」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引用により合体される国際出願公開第２００４／００７０５４号に記述されるような折り曲げ技術によって、濾材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。
【0020】
波形加工された濾材は、ひだ付き濾材の１つの特定の形態である。ひだ付き濾材（fluted media）は、濾材を横切って延びる個々の流路（例えば、波形加工または折り曲げ加工で形成される）を有する濾材である。ひだ付き濾材は、所望の流路形状を提供できるいかなる技術によっても調整できる。波形加工は、特定のサイズを有する流路を成形するための有用な技術であり得る。流路の高さ（高さは頂点（peak）間の高さである）を増加させることが好ましい場合、波形加工技術は実用的でなく、濾材を折り曲げるか、または、ひだをつけることが好ましい。一般に、濾材にひだを付けることは、濾材を折り曲げることの結果として提供できる。ひだ（プリーツ）を付けるために濾材を折り曲げる例示の技術は、ひだを付けるために刻み目を入れるまたは圧力を用いることを含む。
【0021】
Ｚ型濾材を使用するフィルタエレメントまたはフィルタカートリッジ形状はときどき「真っ直ぐに通る流れの形状（straightthrough flow configuration）」またはこの変形として呼ぶ。一般にこの文脈において、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）と対向する流出端部（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を意味する。用語「真っ直ぐに通る流れの形状」は、この定義に対して、濾材積層体から対面濾材の最外側の巻き付け（wrap）を通過する空気流を無視する。いくつかの例では、それぞれの各流入端部と各流出端部は、一般に平らまたは平面であり、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、平らでない面もまたいくつかの応用において使用可能である。さらに、流入面と対抗する流出面の特徴は、流入面と流出面が平行であることを必要としない。所望であれば、流入面と流出面を互いに平行として提供できる。あるいはまた、流入面と流出面は、流入面と流出面とが平行でないある角度で提供できる。さらに、平らでない複数の面は非平行な複数のであると考えられる。
【0022】
真っ直ぐに通る流れの構造物は、流れが一般に、点検整備可能なフィルタカートリッジを通過するときに実質的に旋回する、例えば、米国特許第６,０３９,７７８号に示される円筒状のひだ付きフィルタカートリッジとは対照的なものである。すなわち、米国特許第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、旋回して前進する流れシステムの端面を通って外に流れる。逆流システムでは、流量は、端面を通して点検可能な筒状のカートリッジに入って、次に、筒状のフィルタカートリッジの側部を通って出るために旋回する。そのような逆流れ系の実施例は米国特許第５,６１３,９９２号に示されている。
【0023】
フィルタエレメントあるいはフィルタカートリッジは、点検可能なフィルタエレメントあるいはフィルタカートリッジと呼ぶことができる。この文脈において、用語「点検可能である」は、このような関係においては対応するエアクリーナから定期的に除去されて、取り替えられるフィルタカートリッジを含む濾材を参照することになっている。点検可能なフィルタエレメントかまたはフィルタカートリッジを含むエアクリーナは、フィルタエレメントかあるいはフィルタカートリッジの取外しと交換を提供するように構成されている。一般に、エアクリーナは、ハウジングとアクセスカバーを含み、アクセスカバーは使用されたフィルタエレメントの取外しと新しいまたは洗浄された（修理された）フィルタエレメントの挿入を提供する。
【0024】
本明細書で使用されるとき、用語「Ｚ型濾材構造物（Z-filter media construction）」とその変形は、濾材を通る濾過流路無しに１つの流れ面から別の流れ面までの空気流を禁じるための適切なシールを持つひだ付き濾材シートと対面シートを含む片側積層物か、および／または、コイル巻きされたか、積層されたか、または流路の三次元的ネットワークとして形成または作製された片側積層物か、および／または、片側積層物を含むフィルタ構成物か、および／または、流路の三次元的ネットワークとして形成または作製された（折り曲げられたまたはひだ付けられた）流路濾材のうちのいずれか、またはそれらの全てを指すことを意味する。一般に、流路封止構成物を提供することは好ましい。１つの側部（側面）中に流れる濾過されていない空気が、濾材を出る濾過された空気流の一部として濾材の他の側部（側面）から外に流れることを防ぐ流路封止構成物を提供することは好ましい。多くの構造物において、Ｚ型濾材構造物は、入口および出口の流路のネットワークの形成のために構成されており、入口流路が入口面に隣接する領域で開き、出口面に隣接する領域で閉じ、出口流路が入口面に隣接して閉じており、出口面に隣接して開いている。しかしながら、代替のＺ型濾材構成物は可能である。例えば、２００６年５月４日に公開されたバルドウィンフィルタ会社の米国特許第２００６／００９１０８４Ａ１号が参照され、それもまた、濾材積層体を通る濾過されていない空気の流れを妨げるためのシール構成物を有する、対向する流れ面の間に延びている流路を有している。本発明の基づくＺ型濾材構造物において、接着剤または密封剤は流路を閉じるために使用でき、濾過していない空気が濾材の一つの面から濾材の他の面に流れるのを防ぐための適切なシール構成物を提供する。封止（plug）、濾材の折り曲げまたは濾材をつぶすことは、濾過していない空気の流れが濾材の一側部（面）から濾材の他側部（面）に流れるのを防ぐための流路封止（closure）を提供するための技術として使用できる。
【0025】
代替のＺ型フィルタ構成物は、ひだ付き濾材シートを利用することで提供できる。例えば、流入面と流出面で封止（closure）を形成するためにひだ付き濾材シートを折り曲げることができる。この種類の構成物の実施例は、例えば、ＡＡＦ－マックウェイ社への米国特許出願第２００６/０１５１３８３号およびフリートガード社の国際特許出願公開第２００６/１３２７１号に見ることができ、それらは、流路の端部をシールするため流路の方向に垂直に折り目を付けるかまたは曲げることを記載している。
【0026】
図１を参照すると、Ｚ型濾材として使用可能な例示の濾材１が示されている。濾材１は先行技術の濾材を代表しているが、濾材１を説明するために用いられる用語の多くは、また本発明に基づく濾材の一部を説明できる。濾材１はひだ付（実施例では波形）シート３と対面シート４から形成される。一般に、ひだ付波形板３は、一般に、通常の、波形の、流路または波形７の、波状パターンを有するものとして本明細書で特徴付けられる一般的なものである。この文脈で用語「波状パターン（wave pattern）」は、谷（trough）７ｂと丘（hill）７ａとが交互にくる流路あるいは波形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（trough）と丘（hill）（７ｂ,７ａ）の組がほぼ同じ繰り返しの波形（または、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（trough）７ｂは、実質的に各丘（hill）７ａの逆形状である。）従って、用語「規則的」は、波形（または流路）パターンが、流路長さの少なくとも７０％に沿って実質的に変わらない波形形状とサイズで、繰り返す各組（隣接した谷（trough）と丘（hill）を有する）をもつ谷（trough）と丘（hill）を有することを意味する。この文脈で用語「実質的（substantial）」は、濾材シート３が可撓性であることからのわずかな変動とは異なり、波形加工シートあるいはひだ付きシートを形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。繰り返しパターンの特徴に関して、所与のフィルタ構造物において、等しい数の谷（trough）と丘（hill）とが必ずしも存在することを意味するものではない。例えば、濾材１は、谷（trough）と丘（hill）を含む１組の間で、あるいは、谷（trough）と丘（hill）を含む１組に部分的にそって終端とすることができる。（例えば、図１で断片的に図示される濾材１は、８つの完全な丘（hill）７ａと７つの完全な谷（trough）７ｂとを備える。）また、対向する流路の複数の端部（谷（trough）と丘（hill）の端部）は、互いに異なり得る。このような端部での変動は、特に述べない限り、これらの定義において無視される。すなわち、流路の端部における変動が、上記の定義によって保護されることを意味するものである。
【0027】
ひだ付濾材の文脈において、特に、例示の濾材１において、丘（hill）７ａと谷（trough）７ｂとを特徴付けられる。すなわち、丘（hill）７ａの最高点は頂点（peak）として特徴付けられるし、谷（trough）７ｂの最低点は頂点（peak）として特徴付けられる。ひだ付きシート（fluted sheet）３と対面シート（facing sheet）４の組合せを片側積層物５と呼ぶ。谷（trough）７ｂに形成される頂点（peak）は、片側積層物５の対面シート３に向かう方向に面するので内向きの頂点（peak）と呼ばれる。丘（hill）７ａに形成される頂点（peak）は、片側積層物５を形成する対面シート３から離れる方向に面するので外向きの頂点（peak）として特徴付けられる。片側積層物５に対して、ひだ付きシート３は、７ｂに内向きの頂点（peak）の繰り返しと、対面シート４から離れる方向に面している７ａに外向きの頂点（peak）の繰り返しを含む。
【0028】
用語「規則的（regular）」が流路を特徴付けるために使用する場合、「テーパ状」になっている濾材を特徴付けることを意図しない。一般に、テーパ状は流路長さに沿って流路のサイズの減少あるいは増加を指す。一般に、テーパ状濾材は、濾材の第１端部から濾材の第２端部にサイズが縮小する第１の流路のセット、および濾材の第１端部から濾材の第２端部にサイズが増加する第２の流路のセットを指す。一般に、テーパ状パターンは規則的パターンであると考えられていない。しかしながら、Ｚ型濾材は、流路長さに沿って規則的と考えられる領域と、規則正しくないと考えられる領域を含むことができることを理解すべきである。例えば、流路の第１セットは流路長さの距離、例えば、１／４の距離～３／４の距離に沿って規則的と考えられ、そして次に、流路長さの残りの量は、テーパ状が出現する結果として規則正しくないと考えられる。別の可能な流路の構成物は、例えば、流路が第１面から予め選択された領域までテーパ状となっており、次に、流路が第２の予め決められた領域まで規則正しくなっており、次に、流路は第２面にまでテーパ状となっている、テーパ状－規則的－テーパ状の構成物を有する。別の代替の構成物は、規則的－テーパ状－規則的または、規則的－テーパ状構成物を提供し得る。所望に応じて様々な代替構成物を構成できる。
【0029】
Ｚ型濾材の文脈において、一般に、２つのタイプの「非対称」がある。１つのタイプの非対称は、面積非対称と呼び、別のタイプの非対称は体積非対称と呼ぶ。一般に、面積非対称は、流路の断面積の非対称を示し、テーパ状流路によって示すことができる。例えば、面積非対称は、流路長さに沿ってある位置の流路面積が、流路長さに沿った別の位置の流路面積と異なる場合に存在する。流路面積は、ひだ付きシートと対面シートとの間の面積を指す。テーパ状流路は、面積非対称であり、濾材積層体の第１位置（例えば、端部）から第２位置（例えば、端部）まで大きさの減少を示すか、または、濾材積層体の第１位置（例えば、端部）から第２位置（例えば、端部）まで大きさの増加を示す。この非対称（例えば、面積の非対称）は、テーパから生じる一種の非対称であり、その結果、このタイプの非対称を有する濾材は、規則的でないと言うことができる。別のタイプの非対称は、体積非対称と呼ばれ、さらに詳細に説明する。体積非対称は、濾材積層体中の汚れた側部体積と清浄な側部体積との差を指す。体積非対称を示す濾材は、波状パターンが規則的であるなら規則的として特徴付けることができ、波状パターンが規則的でないなら規則的でないとして特徴付けられる。
【0030】
接着剤またはシール剤による封止（plug）を提供する以外の技術によって流路の少なくとも一部が濾過されていない空気の通路に対して閉じられているＺ型濾材を提供できる。例えば、封止（closure）を提供するために流路の端部を折り曲げるかまたは押しつぶされる。流路を閉じるために規則的でかつ一貫した折り目パターンを提供する１つの技術は、「ダーツ付け（darting）」と呼ばれる。ダーツ付け流路またはダーツ付けは、一般に、流路の封止（closure）を指し、そこでは、封止は、押しつぶしによってよりもむしろ封止を提供するために、対面シートに向かって流路を折り曲げるように、規則的な折り目パターンを生成するために流路をへこませるおよび流路を折り曲げることによって起こる。一般に、ダーツ付けは、流路の封止が一般に一貫していて制御されているように、流路の一部を折り曲げた結果として流路の端部を閉じるためのシステマティックなアプローチを含む。例えば、米国特許出願第２００６／０１６３１５０号Ａ１は、流路の端部でダーツ付け構成物を有する流路を開示している。ダーツ付け構成物は、シールを提供するのに必要なシール剤量の低減とシールの有効性に対する安全性の増加と流路のダーツ付けられた端部上の好ましい流れパターンとを含む利点を提供し得る。Ｚ型濾材は、ダーツ付け端部を含むことができ、米国特許出願第２００６／０１６３１５０号Ａ１の全ての開示は引用により本明細書に合体される。流路の端部におけるダーツの存在は、濾材を規則的でないようにさせないことが理解される。
【0031】
「カーブした（curved）」波状パターンを特徴付ける文脈において、用語「カーブした」は、濾材に提供される、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く、むしろ各丘（hill）７ａの頂点と各谷（trough）７ｂの底部が半曲カーブ（radiused curve）に沿って形成されるパターンを指すことを意味する。代替手段は可能であるが、そのようなＺ型濾材の典型的な半径は、少なくとも０.２５ｍｍであり、通常は、３ｍｍを超えない。上の定義において波形加工されていない濾材もまた、使用可能である。例えば、「カーブした」と考えられないような十分鋭い半径を有する頂点（peak）を提供することは好ましい。半径は、０.２５ｍｍ未満、または０.２０ｍｍ未満であり得る。マスキングを抑えるために、ナイフエッジを有する頂点（peak）を提供することは好ましい。頂点（peak）でナイフエッジを提供する能力は、濾材を形成するために使用する装置、濾材自身、および濾材が使用される条件によって制限され得る。例えば、濾材を切るまたは引き裂かないことは好ましい。従って、頂点（peak）を形成するためにナイフエッジを使用することは、ナイフエッジが濾材中に切り傷あるいは裂け目を引き起こす場合には好ましくない。また、濾材は、切断または裂け目無しに十分に波形加工されていない頂点（peak）を提供するために、軽過ぎるまたは重過ぎる場合がある。また、処理中の空気湿度は、頂点（peak）を形成するとき、隙間がより少ない半径を形成するのを助けるように強めることができる。
【0032】
図１に示される波形シート３に対する特定の規則的にカーブした波形パターンの更なる特徴は、曲率が反転する遷移領域が、各谷（trough）７ｂと隣接する各丘（hill）７ａの間のほぼ中点３０に、流路７長さに概ね沿って配置されることである。たとえば、図１の裏側または前側面３ａを見ると、谷（trough）７ｂは凹形の領域にあり、丘（hill）７ａは凸形の領域にある。もちろん前側部または前側面３ｂに向かってみると、側部３ｂの谷（trough）は丘（hill）を形成し、前側面３ａを参照すると、濾材１が、例えば、コイル巻きあるいは積層して濾材積層体中に組み丘（hill）７ａは谷（trough）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。
【0033】
図１に示される、特別に規則的なカーブし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５０％、好ましくは７０％（通常は少なくとも８０％）にわたって、丘（hill）７ａと谷（trough）７ｂの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、引用により本明細書に合体される２００３年６月１２日に公開された国際特許出願公開第９７／４０９１８号および同第０３／４７７２２号の図１に記載された波形加工された濾材のテーパ状流路のパターンと部分的に異なっている。例えば、国際特許出願公開第９７／４０９１８号の図１のテーパ状流路は、波形加工された波パターンではあるが、本明細書で使用されている用語のような「規則的な」パターンあるいは直線的な流路のパターンではない。
【0034】
本明細書の図１を参照すると、上記参照したように、濾材１は対向する第１端部８と第２端部９とを有する。図示された例示に対して、濾材１がコイル巻きされて濾材積層体に形成されるとき、通常、第２端部９が濾材積層体の入口端部を形成し、第１端部８が濾材積層体の出口端部を形成するが、ある応用では逆の配置もまた可能である。
【0035】
図示された例において、隣接する端部８には、密封材が、この例では密封材ビード（sealant bead）１０の形態でひだ付きシート３と対面シート４とを一緒にシールする。密封材ビード１０は、波形シート３と対面シート４との間のビードであり、片側積層物１を形成するので、時には「片側積層物用ビード」と呼ばれる。密封材ビード１０は、端部８に隣接する各流路１１の空気通路を閉じてシールする。
【0036】
図示された例において、密封材が、この例では密封材ビード１４の形態で隣接する端部９に供給される。密封材ビード１４は、通常は、端部９に隣接してそこを通る未濾過の流体の通路に対して流路１５を閉じる。密封材ビード１４は、通常は、波形加工されたシート３が内部に向けられた状態で、濾材１がそれ自身の周りにコイル状に巻かれている場合に適用される。したがって、密封材ビード１４は、対面シート４の裏面１７と、波形シート３の側面１８との間でシールを形成する。細長片１をコイル巻きにしてコイル状濾材積層体にするときに、密封材ビード１４を通常適用するので、密封材ビード１４は、ときどき「巻き付けビード」と呼ばれる。コイル巻きの代わりに、濾材２が細長片に切断され積層される場合には、密封材ビード１４は、「積層ビード」と呼ばれる。
【0037】
図１を参照すると、濾材１は以下のように作動し得る。最初に、空気は矢印１２の方向で端部９に隣接する開いた流路１１に入る。端部８は密封材ビード１０によって閉じているので、空気は、矢印１３で示される方向に濾材を通過する。次に、空気は、濾材積層体の端部８に隣接した流路１５の開いた端部１５ａを通る通路によって濾材積層体から外に出る。もちろん、上記と逆方向の空気流とすることもできる。
【0038】
より一般的な用語において、Ｚ型濾材は、対面濾材に固定され、第１と第２の対向する流れ面の間で延びている濾材積層体の複数の流路中に構成されたひだ付き濾材を有する。密封材またはシール構成物は、第１上流端部で空気が入ってくる流路が、濾材を通過する濾過通路を用いずに下流の端部から濾材積層体を出ないことを確実にするように、濾材積層体内に提供されている。１つおきに言うと、Ｚ型濾材は、流入面と流出面との間で、通常はシール剤構成物または他の構成物によってそこを通る濾過されていない空気の通路が閉じられる。この追加の代替の特徴は、空気を濾過するために空気が濾材積層体の第１面と第２面のうちの１つの面の中に入り、第１面と第２面のうちの他の面から外に出るように、流路の第１部分は、濾過されていない空気が流路の第１部分に流れ込むのを防ぐように閉じられるかまたはシールされ、かつ、流路の第２部分は、濾過されていない空気が流路の第２部分から外に流れ出るのを防ぐように閉じられるかまたはシールされることである。
【0039】
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、通常は、濾材を真っ直ぐに完全に横切る。真っ直ぐな流路または波形構成物は、選択された位置、特に端部で、変形または折り曲げることができる。この流路の端部での封止の変形は、通常は、上記の「規則的に」「カーブした」「波パターン」の定義から外れる。
【0040】
一般に、濾材は、相対的に柔軟な材料、通常は、（セルロースファイバ、合成ファイバまたは両方の）不織布ファイバ質材料であり、しばしば樹脂を含み、時には追加の材料で処理される。したがって、濾材は、容認できないような濾材の損傷を受けずに、例えば、波形加工されたパターンなどの種々の流路に加工または構成できる。また更に、濾材積層体は、容認できないような濾材の損傷を受けずに、使用のためにコイル状に巻く、あるいは他の使用形状に容易にすることができる。もちろん、濾材は、使用中に、所望の流路（例えば、波形加工された）構造を維持するような性質を持ち得る。
【0041】
波形加工または流路の形成工程では、非弾性変形が濾材に生じる。これによって、濾材が元の形状に戻ることを防ぐ。しかしながら、この工程で張力が解放されると、流路あるいは波形形状は、スプリング・バックを起こし、延びと曲がり部分の少なくとも一部が回復しやすい。対面シートは、時には、縦溝シートにおけるスプリング・バックを禁じるために、ひだ付きシート（または、波状シート）に鋲で留められる。
【0042】
また、通常は、濾材は、樹脂を含む。波形状形成工程で、濾材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、樹脂は流路の形状を維持するように作用する。
【0043】
波形シート３、対面シート４またはその両方の濾材は、例えば、参照として本明細書に合体される米国特許第６,９５５,７５５号、同第６,６７３,１３６号、同第７,２７０,６９３に記載されているように、その一側面または両側面上に、微細なファイバ材料を提供できる。一般に、ファインファイバは重合体のファインファイバ（マイクロファイバとナノファイバ）と呼ばれ、濾過性能を向上するための濾材を提供できる。濾材上にファインファイバが存在する結果として、所望の濾過性を獲得しかつ重量や厚みを低減した濾材を提供することは可能でありまたは好ましい。従って、濾材上にファインファイバが存在すると、濾過特性を高める、より軽い濾材を提供できる、またはその両方を提供できる。ファインファイバとして特徴付けられるファイバは、約０.００１μｍ～約１０μｍ、約０.００５μｍ～約５μｍ、または約０.０１μｍ～約０．５μｍの直径を持つことができる。ナノファイバは、２００ｎｍまたは０.２μｍ未満の直径を有するファイバを指す。マイクロファイバは、０．２μｍより大きいが１０μｍより大きくない直径を有するファイバを指す。ファインファイバを形成するために使用できる例示の物質は、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール重合体、ナイロン６、ナイロン４,６、ナイロン６,６、ナイロン６,１０など様々なナイロンを含む共重合体、それらの共重合体、ポリ塩化ビニル、ＰＶＤＣ（ポリ二塩化ビニル）、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）、ＰＶＤＦ、ポリアミド、およびそれらの混合物を含む。
【0044】
更に、図１を参照すると、２０でタックビードが、波形状シート３と対面シート４との間に配置されて、一緒に固定するために示されている。タックビード２０は、例えば、接着剤の不連続な線であり得る。また、タックビード２０は、濾材シートが一緒に溶接された点であり得る。
【0045】
上記から、図示された例示の波形シート３は、通常は、２つが接する頂点（peak）に沿って対面シートに連続的に固定されていない。従って、空気は、濾材を通過する通路無しに、隣接する入口の複数の流路の間と、交互の隣接する出口の複数の流路との間を流れることができる。しかしながら、入口面で流路中に入った空気は、少なくとも１つの濾過する濾材シートを通過せずに出口流路から出ることができない。
【0046】
次に、図２に着目すると、ひだ付（この例では、規則的な、曲げられた、波形パターン、波形加工された）シート４３と、波形加工されていない平らな対面シート４４とを使用するＺ型濾材構造４０が示される。点５０と点５１の間の距離Ｄ１は、与えられた流路５３の下にある領域５２中の対面する濾材４４の範囲を画定する。点５０と点５１は、ひだ付きシート４３の内向きの頂点（peak）４６，４８の中央点として提供される。さらに、点４５はひだ付きシート４３の外向きの頂点（peak）４９の中央点として特徴付けられる。距離Ｄ１は、濾材構成物４０の周期的長さまたはインターバルを画定する。距離Ｄ２は、同じ距離Ｄ１上で、流路５３に対する弓形の濾材長さを画定し、流路５３の形状によるＤ１より当然長い。先行技術によるひだ付き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濾材では、Ｄ２の長さのＤ１に対する比は、１．２～２．０の範囲内である。エアーフィルタの共通の例示構成物では、Ｄ２は、Ｄ１の約１．２５～１．３５倍の構成物を有する。そのような濾材は、例えば、ドナルドソン社のＰｏｗｅｒｃｏｒｅ（登録商標）Ｚフィルタ構造物において商業的に使用されている。ここで比Ｄ２／Ｄ１は、時として濾材に対する流路／平坦部比（flute/flat ratio）、または濾材しぼり（media draw）として特徴付けられる。
【0047】
流路の高さＪは平らな対面シート４４からひだ付きシート４３の最高点までの距離である。１つおきに述べると、流路高さＪはひだ付きシート４３の繰り返しの頂点（peak）５７と頂点（peak）５８の間の外側の高度差である。頂点（peak）５７（対面シート４４に向う方向の頂点（peak））を内向きの頂点（peak）と呼び、頂点（peak）５８（対面シート４４から離れる方向の頂点（peak））を外向きの頂点（peak）と呼ぶ。距離Ｄ１、Ｄ２、およびＪは、図２に示された特定のひだ付き濾材構成物に適用されるが、これらの距離はひだ付き濾材の他の構成物に適用することができ、そこでは、Ｄ１は流路の周期長さまたは所定の流路の下方の平らな濾材の距離を指し、Ｄ２は、下方頂点（peak）から下方頂点（peak）までのひだ付き濾材の長さを指し、Ｊは流路の高さを指す。
【0048】
別の計測はうねり長さ（cord length ＣＬ）と呼ばれる。うねり長さは頂点（peak）５７の中点５０から頂点（peak）５８の中点４５までの直線距離を指す。濾材厚さが距離値に影響を与えるならば、特別な濾材厚さと距離測定を始めるまたは終える方向は、距離値に影響する。例えば、うねり長さ（ＣＬ）は、距離が内向きの頂点（peak）の底部から外向きの頂点（peak）の底部まで測定されるかどうかに依存して、または、距離が内向きの頂点（peak）の底部から外向きの頂点（peak）の頂部まで測定されるかどうかに依存して、異なる値を持ち得る。距離におけるこの差は、濾材厚さが距離測定に影響を与えるかの例である。濾材厚さの影響を最小にするために、うねり長さに対する計測は、濾材中の中点で決定される。うねり長さＣＬと濾材長さＤ２の間の関係は、濾材うねり率として特徴付けられる。濾材うねり率（media cord percentage）は、
濾材うねり率＝（（１/２）Ｄ２－ＣＬ）×１００／ＣＬ
の式によって決定できる。
濾材うねり率＝（（１/２）Ｄ２－ＣＬ）×１００／ＣＬ
の式によって決定できる。
【0049】
段ボール業界では、様々な規格の流路が定められている。例えば、規格Ｅの流路、規格Ｘの流路、規格Ｂの流路、規格Ｃの流路、および規格Ａの流路などである。図３は、以下の表Ａと組み合わせて、これらの流路の定義を提供する。
【0050】
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フィルタ構成物内における規格Ａと規格Ｂの流路の変形を使用してきた。ドナルドソン株式会社の規格Ｂの流路は、約３.６％の濾材うねり率を有する。ドナルドソン株式会社の規格Ａの流路は、約６.３％の濾材うねり率を有する。さまざまな流路は、また、表Ａおよび図３で画定される。図２は、ひだ付きシート４３として規格Ｂの流路を使用するＺ型濾材構造物４０を示している。
【0051】
【表1】
【0052】
一般に、段ボール箱業界からの規格の流路の形状は、波形状濾材の波形状または概略波形状を画定するために使用できる。流路の構成物または濾過性能を高める構造物を提供することによって、濾材の性能を改善することがきる。段ボール業界では、流路の大きさまたは波形の幾何形状は、荷重を処理するのに適した構造を提供するように選択される。段ボール業界における流路の幾何学的形状は規格Ａまたは規格Ｂの流路形状を発展させた。そのような流路の構成物は荷重を取り扱うのに好ましいが、濾過性能は、流路の幾何学形状を変更することによって高めることができる。濾過性能を改良する技術は、一般に、濾過性能を改良し、かつ選択された濾過条件下で濾過性能を改良する幾何学形状と外形を選択することを含む。濾過性能を改良するために変更できる例示の流路の幾何学形状と外形は、流路のマスキング流路の形状、流路の幅高さ比、流路の非対称性を含む。流路の幾何学形状と外形の広い選択を考慮すると、流路のエレメントは、濾過性能を改良するために様々な流路の幾何学形状と外形を考慮して所望のフィルタエレメントの幾何学形状と外形で構成され得る。
【0053】
マスキング
Ｚ型濾材の文脈において、マスキングは、濾材を使用するとき、有用な濾材の不足をもたらすかなりの圧力差の不足がある、ひだ付きシートと対面シートとの間の近接領域を指す。一般に、マスキングされた濾材は、濾材の濾過性能を実質的に高めるのに有用ではない。従って、マスキングを低減して、それにより濾過に利用できる濾材量を増加すること、それにより濾材容量を増加すること、濾材のスループットを増加すること、濾材の圧力損失を低減すること、またはこれらのいくつかまたは全部を行うことは、好ましい。
Ｚ型濾材の文脈において、マスキングは、濾材を使用するとき、有用な濾材の不足をもたらすかなりの圧力差の不足がある、ひだ付きシートと対面シートとの間の近接領域を指す。一般に、マスキングされた濾材は、濾材の濾過性能を実質的に高めるのに有用ではない。従って、マスキングを低減して、それにより濾過に利用できる濾材量を増加すること、それにより濾材容量を増加すること、濾材のスループットを増加すること、濾材の圧力損失を低減すること、またはこれらのいくつかまたは全部を行うことは、好ましい。
【0054】
図２に示されるような頂点（peak）で広い円弧を有するパターンに配置されたひだ付きシートの場合に、ひだ付きシートと対面シートとの接触領域の最も近くに一般に濾過に有用でない濾材のかなり大きな領域が存在する。マスキングは、ひだ付きシートと対面シートとの間の接触点または頂点（peak）の円弧を（例えば、より鋭角の接点を提供して）減少させることによって抑えられる。マスキングは、一般に、濾材が（例えば、空気濾過の間に）加圧下にあるとき濾材ゆがみを考慮に入れる。かなり大きい半径は、ひだ付き濾材の多くが対面シートに向かう方向へのゆがみをもたらす。鋭角頂点（peak）または接点（例えば、小さい半径）を提供することによって、マスキングを抑えられる。
【0055】
ひだ付きシートと対面シートとの間の接触する円弧を減少させる試みがなされた。例えば、Winter他の米国特許第６,９５３,１２４号が参照される。円弧を減少させる例は、図４ａに示され、そこでは、ひだ付きシート７０は、比較的鋭い頂点（peak）で対面シート７２および対面シート７３と接触する、すなわち、ひだ付きシート７０中の接点７４と接点７５と接触する。図１に示されているカーブした波形パターンなどのカーブした波形パターンは、一般に、少なくとも０.２５ｍｍの頂点（peak）半径、通常は３ｍｍを超えない頂点（peak）半径を有するひだ付きシートを提供する。比較的鋭い頂点（peak）または接点は、０.２５ｍｍ未満の半径を有する頂点（peak）として特徴付けられる。好ましくは、約０.２０ｍｍ未満の半径を有する相対的な頂点（peak）を提供できる。さらに、約０.１５ｍｍ未満、および好ましくは約０.１０ｍｍ未満の半径を有する頂点（peak）を提供することによって、マスキングを抑えられる。半径を持たないまたは約０ｍｍの半径を本質的に有する頂点（peak）を提供できる。比較的鋭い頂点（peak）または接点を示すひだ付き濾材を提供する例示の技術は、比較的急なエッジを提供するために充分な方法でひだ付き濾材を圧印加工する、曲げる、折り曲げる、または折り目を付けることを含む。鋭いエッジを提供する能力は、濾材自身の組成物、圧印加工する、曲げる、折り曲げる、または折り目を付けるために使用される処理装置を含む多くの因子に依存することが理解される。一般に、比較的急な接点を提供する能力は、濾材の重さと、濾材の引き裂きまたは切断に対する抵抗を有するファイバを含むかどうかに依存する。一般に、曲げる、折り曲げる、または折り目を付ける間に濾材積層体を切断しないことが好ましい。
【0056】
マスキングを抑えるために頂点（peak）（内向きの頂点（peak）または外向きの頂点（peak））の半径を減少させることが好ましいが、頂点（peak）のすべてがマスキングを減少させるために減少した半径を有する必要はない。濾材の設計によって、低減した半径を有する外向きの頂点（peak）を提供するか、または低減した半径を有する内向きの頂点（peak）を提供するか、または減少した半径を有する外向きの頂点（peak）と内向きの頂点（peak）の両方を提供することにより十分にマスキングを減少させることができる。
【0057】
濾材の表面積の増加
濾過性能は、濾過に利用可能な濾材量を増加させることによって高めることができる。マスキングを低減することは、濾過に利用可能な濾材表面積を増加させる技術であると考えられる。ここで図４ａを参照すると、ひだ付きシート７０は、正三角形に類似する断面積を有する流路を提供すると考えられる。濾材が可撓性であるので、濾材が濾過中に圧力がかかると、ひだ付きシート７０がゆがむことが予想される。さらに、図２のひだ付きシート４３は、三角形形状に類似する流路を有すると考えられる。一般に、流路が正三角形に類似するひだ付き濾材では、他の流路設計と比べて濾過に利用可能な濾材量は最も少なく、そこでは、周期長さまたはインターバルＤ１は互いに増加または減少する、あるいは流路の高さＪは増加または低下する。
濾過性能は、濾過に利用可能な濾材量を増加させることによって高めることができる。マスキングを低減することは、濾過に利用可能な濾材表面積を増加させる技術であると考えられる。ここで図４ａを参照すると、ひだ付きシート７０は、正三角形に類似する断面積を有する流路を提供すると考えられる。濾材が可撓性であるので、濾材が濾過中に圧力がかかると、ひだ付きシート７０がゆがむことが予想される。さらに、図２のひだ付きシート４３は、三角形形状に類似する流路を有すると考えられる。一般に、流路が正三角形に類似するひだ付き濾材では、他の流路設計と比べて濾過に利用可能な濾材量は最も少なく、そこでは、周期長さまたはインターバルＤ１は互いに増加または減少する、あるいは流路の高さＪは増加または低下する。
【0058】
ここで、図４ｂと４ｃを参照すると、図４ｂはひだ付きシート８０が対面シート８２と対面シート８３との間で延びている濾材を示す。図４ｃは、ひだ付きシート９０が対面シート９２と対面９３との間で延びている濾材を示す。ひだ付きシート８０は、図４ａに示されるひだ付きシート７０より長い流路の周期を有する。従って、ひだ付きシート８０は、図４ａで示される濾材構成物と比べて流路高さＪに対して比較的長い周期Ｄ１を持って提供される。ここで、図４ｃを参照すると、ひだ付きシート９０は、図４ａのひだ付きシート７０より短い流路周期を有する。ひだ付きシート９０は、図４ａに示される濾材構成物と比べて周期Ｄ１に対して比較的大きい流路高さＪを有する。
【0059】
ひだ付き濾材の構成物は、流路の幅高さ比（flute width height ratio）で特徴付けられる。流路の幅高さ比は、流路の周期長さＤ１の流路高さＪに対する比である。流路の幅高さ比は、
流路の幅高さ比＝Ｄ１/Ｊ
の式で表わされる。
流路の幅高さ比＝Ｄ１/Ｊ
の式で表わされる。
【0060】
流路の周期長さＤ１や流路高さＪなどの測定距離は、平均が濾材のために各流路の端部から２０％以内で流路長さに沿って濾材の平均値として特徴付けられる。従って、距離は、流路の端部から離れて測定できる。流路の端部は、通常は、シール剤または封止を有する。流路の封止で計算された流路の幅高さ比は、濾過が行われているところの流路の幅高さ比を必ずしも表すものではない。従って、流路の幅高さ比の測定は、流路が端部近くで閉じられている場合、流路の封止の影響を除去するために、流路の端部付近の流路長さの２０％を除いた流路の全長さの平均値として提供される。「規則的な」濾材では、流路の周期長さＤ１と流路高さＪが、流路長さに沿って比較的一定になると予想される。比較的一定であることによって、流路の幅高さ比は、流路の封止設計が、幅高さ比に影響を与える場合、各端部での２０％の長さを除いた流路の全長さの約１０％以内で変動し得ることを意味する。さらに、テーパ状流路を有する濾材などの規則的でない濾材の場合に、流路の幅高さ比は、流路の全長さにわたって変動するかほぼ同じままで残り得る。理論的な正三角形状から離れた流路形状を調整することによって、濾過に利用可能な濾材量を増加できる。従って、少なくとも約２.２、少なくとも約２.５、少なくとも２.７、または少なくとも３.０の流路の幅高さ比を有する流路は、濾過に利用可能な濾材の表面積を増加させることができる。さらに、約０.４５未満、約０.４０未満、約０.３７未満、または約０.３３未満の流路の幅高さ比を有する流路の設計を提供することにより、濾過に利用可能な濾材面積の増加を提供できる。
【0061】
流路形状
流路形状を変更することによって、濾材の性能を高めることができる。濾過に利用可能な濾材量を増加させる流路形状を提供すると、性能が向上する。濾過に利用可能な濾材量を増加させる１つの技術は、隣接する頂点（peak）間で尾根（ridge）を形成することである。上記説明したように、隣接する頂点（peak）は、内向きの頂点（peak）（対面シートに向う方向に面している）と外向きの頂点（peak）（対面シートから離れる方向に面している）を指す。図５ａ～図５ｃに濾過性能を高めるための例示の流路の形状を示す。図５ａに示す流路形状は、「低接触（low contact）」流路形状と呼ぶことができる。図５ｂと図５ｃに示された流路形状は、「ゼロ歪（zero strain）」と呼ぶことができる。一般に、「低接触」は、規格Ａと規格Ｂのひだ付き濾材と比べてひだ付きシートと対面シートとの間の接触（例えば、マスキング）の量を減少させて、対面濾材シート間のひだ付き濾材シート量を増やす能力を指す。「ゼロ歪み」の名は、濾材上に好ましくないレベルの歪みを導入せずに流路長さに沿ってテーパ状にする流路形状の能力を指す。一般に、濾材中の好ましくないレベルの歪み（または、伸張）は、濾材に裂け目を引き起こすひずみ量、または、より高いレベルの歪みに耐えられる特別な濾材の使用を必要とするひずみ量を指す。一般に、約１２％より大きい歪みに耐えられる濾材は、通常は、特別な濾材と考えられ、約１２％までの歪みに耐えられる濾材よりも高価である。ゼロ歪みのひだ付きシートは、さらに、ひだ付きシートと対面シートとの間での接触を減少させるように提供できる。
流路形状を変更することによって、濾材の性能を高めることができる。濾過に利用可能な濾材量を増加させる流路形状を提供すると、性能が向上する。濾過に利用可能な濾材量を増加させる１つの技術は、隣接する頂点（peak）間で尾根（ridge）を形成することである。上記説明したように、隣接する頂点（peak）は、内向きの頂点（peak）（対面シートに向う方向に面している）と外向きの頂点（peak）（対面シートから離れる方向に面している）を指す。図５ａ～図５ｃに濾過性能を高めるための例示の流路の形状を示す。図５ａに示す流路形状は、「低接触（low contact）」流路形状と呼ぶことができる。図５ｂと図５ｃに示された流路形状は、「ゼロ歪（zero strain）」と呼ぶことができる。一般に、「低接触」は、規格Ａと規格Ｂのひだ付き濾材と比べてひだ付きシートと対面シートとの間の接触（例えば、マスキング）の量を減少させて、対面濾材シート間のひだ付き濾材シート量を増やす能力を指す。「ゼロ歪み」の名は、濾材上に好ましくないレベルの歪みを導入せずに流路長さに沿ってテーパ状にする流路形状の能力を指す。一般に、濾材中の好ましくないレベルの歪み（または、伸張）は、濾材に裂け目を引き起こすひずみ量、または、より高いレベルの歪みに耐えられる特別な濾材の使用を必要とするひずみ量を指す。一般に、約１２％より大きい歪みに耐えられる濾材は、通常は、特別な濾材と考えられ、約１２％までの歪みに耐えられる濾材よりも高価である。ゼロ歪みのひだ付きシートは、さらに、ひだ付きシートと対面シートとの間での接触を減少させるように提供できる。
【0062】
ここで、図５ａ-５ｃを参照すると、濾材１１０は、対面シート１１１と対面シート１１３の間にひだ付きシート１１２を含み、濾材１２０は、対面シート１２１と対面シート１２３の間にひだ付きシート１２２を含み、濾材１４０は、対面シート１４１と対面シート１４３との間にひだ付きシート１４２を含む。ひだ付きシート１１２と対面シート１１３との組合せを片側積層物１１７と呼び、ひだ付きシート１２２と対面シート１２３との組合せを片側積層物１３７と呼び、ひだ付きシート１４２と対面シート１４３の組合せを片側積層物１４７と呼ぶ。片側積層物１１７、１３７、または１４７を巻くかまたは積層する場合、積み重ね濾材積層体では対面シート１１１、１２１、または１４１は、別の片側積層物から、渦巻状濾材積層体では同じ片側積層物から提供される。
【0063】
濾材１１０、１２０、および１４０は、空気などの流体を洗浄するためのフィルタエレメントを供給するように配置され得る。フィルタエレメントは、渦巻状エレメントまたは積層エレメントとして配置され得る。一般に、渦巻状エレメントは、渦巻状構造物を提供するために巻くひだ付き濾材シートと対面濾材シートとを含む。丸い、ほぼ丸い、競馬場の形状で特徴付けられる形状を有する渦巻状構成物を提供し得る。一般に、積層構造物は、対面濾材シートに接着したひだ付き濾材シートを含む濾材の交互層を含む。図５ａ～５ｃに示される濾材１１０、１２０、および１４０は、記載された形状に対してひだ付きシートの断面形状を示すために濾材を横切って得られる断面図である。流路長さに沿って延びている断面形状を提供できることが理解される。その上、流路は、濾材がＺ型濾材として機能するように封止またはシールされている。所望であれば、接着剤あるいは密封剤として封止（plug）またはシールが提供される。
【0064】
図５ａでは、距離Ｄ１は、内向きの頂点（peak）１１４の中点から外向きの頂点（peak）１１６の中点まで測定される。各周期長さＤ１に対してまたは濾材の長さＤ２に沿って２つの尾根（ridge）１１８を持つひだ付き濾材１１０が示されている。流路長さの少なくとも一部に沿って延びている２つの尾根（ridge）１１８が提供される。一般に、各尾根（ridge）１１８は、ひだ付き濾材１１８ａの比較的平らな部分が、ひだ付き濾材１１８ｂの比較的急な部分と接触する一般領域として特徴付けられる。尾根（ridge）（例えば、頂点（peak）でない尾根）は、異なる傾斜の濾材部分の間の交線と考えられる。尾根（ridge）は、その位置で濾材の変形の結果として形成されえる。濾材に圧力をかけることの結果、尾根（ridge）で濾材を変形できる。濾材は、濾材に圧力をかけた結果として尾根（ridge）で変形され得る。尾根（ridge）を形成する技術は、圧印加工、折り目付け、曲げ、折り曲げを含む。好ましくは、尾根（ridge）は、波形ロールが尾根（ridge）を形成するために濾材に圧力をかける波形加工工程の間に圧印加工することの結果として提供される。ひだ付きシートと単一スペーサ媒体を形成するための例示の技術は、２００８年２月４日に出願された米国特許庁に出願された米国特許出願第６１/０２５９９９号に記載されている。米国特許出願第６１/０２５９９９号の開示全体は、引用により本明細書中に合体される。
【0065】
例示のひだ付きシート１１２に対して、ひだ付き濾材１１８ａの比較的平らな部分は、外向きの頂点（peak）１１５と尾根（ridge）１１８の間に延びているひだ付き濾材の一部として図５ａに見ることができる。外向きの頂点（peak）１１５から尾根（ridge）１１８までのひだ付き濾材１１８ａの比較的平らな部分の平均角度は、４５°未満として特徴付けることができ、対面シート１１３に対して約３０°未満で提供され得る。内向きの頂点（peak）１１６から尾根（ridge）１１８に延びている濾材のその一部としてひだ付き濾材１１８ｂの比較的急な部分を特徴付けられる。ひだ付き濾材１１８ｂの比較的急な部分は、内向きの頂点（peak）１１６から尾根（ridge）１１８まで延びている濾材の一部として特徴付けられる。一般に、ひだ付き濾材１１８ｂの比較的急な部分の角度は、内向きの頂点（peak）１１６と尾根（ridge）１１８の間に延びているとして特徴付けられるとき、４５°より大きく、対面シート１１３に対して約６０°より大きい。ひだ付き濾材１１８ａの比較的平らな部分とひだ付き濾材１１８ｂの比較的急な部分の間の角度差は、尾根（ridge）１１８の存在を特徴付けられる。ひだ付き濾材１１８ａの比較的平らな部分の角度ひだ付き濾材１１８ｂの比較的急な部分の角度は、濾材部分の端部ポイントを形成するポイント間の平均角度として決定でき、その角度は対面シートから測定されることが理解され得る。
【0066】
尾根（ridge）１１８は、ひだ付き濾材１２の形成の間に、ひだ付きシート１１２の長さに沿って圧印加工、折り目付け、曲げ、折り曲げの結果として提供される。ひだ付き濾材１１２を形成する工程の間に尾根（ridge）１１８を付ける工程を設けることは好ましいが必ずしも必要ではない。例えば、尾根（ridge）１１８は、熱処理、湿気処理またはその組合せによって付けることができる。さらに、尾根（ridge）１１８は、尾根（ridge）を付ける追加工程無しに尾根（ridge）を形成するために、圧印加工する、折り目を付ける、曲げる、または折り重ねることの結果として存在し得る。その上、尾根（ridge）１１８の特徴は、ひだ付きシートの外向きの頂点（peak）１１５または外向きの頂点１１９と、ひだ付きシートの内向きの頂点（peak）１１６または内向きの頂点１１４とを混同しないことである。一般により平らな部分１１８ａと一般により急な部分１１８ｂの特徴は、尾根（ridge）の存在を特徴付ける方法として意図される。一般に、より平らな部分１１８ａとより急な部分１１８ｂとは曲線を示すと予想される。すなわち、より平らな部分１１８ａと、より急な部分１１８ｂとは、特に、空気流などの流体が濾過中に濾材を通る場合は、完全に平らではないと予想される。それにもかかわらず、濾材の角度は、濾材のその一部の平均角度を提供するために尾根（ridge）から対応する隣接する頂点（peak）まで測定できる。
【0067】
図５ａで示された濾材形状を低接触形状（low contact shape）と呼ぶ。一般に、低接触形状は、ひだ付きシート１１２と対面シート１１１の間の比較的低い接触領域を言う。尾根（ridge）１１８の出現は、頂点（peak）１１５と頂点１１９でマスキングの低減を提供することを補助する。尾根（ridge）１１８は、ひだ付きシート１１２を変形する結果として存在し、その結果、頂点（peak）１１５と頂点１１９で濾材の内部応力を減少させる。尾根（ridge）１１８がないと、頂点（peak）１１５と頂点１１９でより大きい半径が形成され、それによりマスキングを増加させるひだ付きシート１１２中にある内部張力が存在する。その結果として、尾根（ridge）１１８の存在は、隣接する頂点（peak）（例えば、頂点（peak）１１５と頂点１１４）の間で存在する濾材量を増加させるのを助けるし、かつ、尾根（ridge）がないときに頂点（peak）において伸ばすかまたは平らにさせるひだ付きシート１１２の張力をある程度軽減する結果として頂点（peak）（例えば、頂点（peak）１１５）半径を減少させるのを助ける。
【0068】
尾根（ridge）１１８の存在は目視によって検出できる。図６は、フィルタエレメントの端部の写真であり、ひだ付き濾材が低接触形状を有するものとして特徴付けられる。低接触形状の存在は、ひだ付き濾材の端部を見ると特に明白ではないが、フィルタエレメントに切り込みを入れて、流路長さに沿って延びている尾根（ridge）の存在を見ることができる。さらに、尾根（ridge）の存在は、フィルタエレメントがほこりに充填され、ひだ付き濾材上の尾根（ridge）に対応する尾根（ridge）を有するダストケーキを明らかにするためにひだ付きシートが対面シートから剥ぎ取られた図７の写真によって示される技術によって確認できる。一般に、ダストケーキ上の尾根（ridge）は、異なる平均角度を有するダスト表面の別の部分と交差する平均角度を有するダスト表面の一部を反映している。ダスト表面ケーキの２つの部分の交点は、尾根（ridge）を形成する。流路中にダストケーキを提供するように流路を満たすために濾材を充填するのに使用されるダストはＩＳＯのファインテストダストとして特徴付けられる。
【0069】
ここで図５ａを参照すると、ひだ付きシート１１２は、距離Ｄ２の２つの尾根（ridge）１１８を含む。ここで、距離Ｄ２は、頂点（peak）の中点１１４から頂点（peak）１１６の中点までのひだ付きシート１１２の長さを指し、尾根（ridge）は頂点（peak）１１４、頂点１１５、頂点１１６、または頂点１１９ではない。頂点（peak）１１４と頂点１１６は内向きの頂点（peak）と呼び、頂点（peak）１１５と頂点１１９は外向きの頂点（peak）と呼ぶが、頂点（peak）は追加的に対面シート頂点（peak）として特徴付けられる。一般に、濾材は、巻き付けまたは積層などの異なる構成で配置され、流路は、内向きと外向きの特徴が対面シート頂点（peak）として頂点（peak）の特徴の使用に有利なように注意を払わないように特に配置される。用語「内向きと外向き（internal and external）」の使用は、図に示された流路を説明する時に都合がよい。各長さＤ２に沿って２つの尾根（ridge）１１８を持つひだ付きシート１１２が提供されるが、所望であれば、各周期長さＤ２に沿って１つの尾根（ridge）を有するひだ付きシート１１２が提供され、かつ周期のいくつかが少なくとも１つの尾根（ridge）を示す、いくつかの周期が２つの尾根（ridge）を示す、およびいくつかの周期には尾根（ridge）が無い、またはそれらの組合せの構成物が提供される。ひだ付きシートは、繰り返しパターン中に少なくとも１つの尾根（ridge）を有する流路の繰り返しパターンを持つものとして特徴付けられる。流路の繰り返しパターンは、波状パターンが流路の方向を横切る方向に繰り返しパターンを示すことを意味する。繰り返しパターンは、隣接する頂点（peak）ごと、１つおきに隣接する頂点（peak）ごと、３つおきに隣接する頂点（peak）ごとなど、または濾材のパターンとして知覚できる何らかの変化である。
【0070】
尾根（ridge）の存在の特徴は、尾根（ridge）が流路長さに沿って存在することを意味すると理解すべきである。一般に、尾根（ridge）は、得られる濾材が所望の性能をもって提供するために充分な長さで流路長さ方向に沿って提供される。尾根（ridge）が流路全長に延びている場合において、流路の端部の影響の結果として尾根（ridge）が流路全長に延びていない可能性がある。例示の影響は、流路の端部で流路の封止（例えば、ダーツ）と封止（plug）の存在を含む。好ましくは、尾根（ridge）は流路長さの少なくとも２０％に沿って延びる。一例として、尾根（ridge）は、流路長さの少なくとも３０％の長さ、流路長さの少なくとも４０％の長さ、流路長さの少なくとも５０％の長さ、流路長さの少なくとも６０％の長さ、または流路長さの少なくとも８０％に沿って延びる。流路の端部は、何らかの方法で閉じられ、封止の結果として、１面から濾材積層体を見ると、尾根（ridge）の存在を検出できるまたはできない。従って、流路長さに沿って延びている尾根（ridge）の存在の特徴は、尾根（ridge）が流路の全長に沿って延びなければならないことを意味しない。その上、尾根（ridge）は流路の端部で検出できない。ここで図６の写真を注目すると、尾根（ridge）の存在は流路の端部からある距離で濾材中に検出されるので、流路の端部で尾根（ridge）の存在を検出することは難しい。
【0071】
ここで図５ｂを参照すると、ひだ付き濾材１２０は対面シート１２１と１２３の間に提供されるひだ付きシート１２２を含む。ひだ付きシート１２２は、内向きの頂点（peak）１２４と外向きの頂点（peak）１２５の間に少なくとも２つの尾根（ridge）１２８と尾根１２９を含む。長さＤ２に沿って、濾材１２２は、４つの尾根（ridge）１２８と尾根１２９を含む。濾材の一つの周期長さは４つの尾根（ridge）を含む。尾根（ridge）１２８と尾根１２９は、対面シート頂点（peak）と呼ばれる頂点（peak）１２４、頂点１２５、または頂点１２６ではないことが理解される。濾材１２２は、隣接頂点（peak）（例えば、頂点（peak）１２５と頂点１２６）間に２つの尾根（ridge）１２８と尾根１２９があるように提供される。また、ひだ付きシート１２２は、他の隣接頂点（peak）間に１つの尾根（ridge）または尾根（ridge）がないように提供されることができる。隣接する頂点（peak）間に２つの尾根（ridge）がある必要はない。尾根（ridge）代替物の存在があるあるいは隣接する頂点（peak）間に所与の間隔で提供されることが好ましい場合、頂点（peak）間に尾根（ridge）がなくてもよい。
【0072】
尾根（ridge）１２８は、ひだ付き濾材１２８ａの比較的平らな部分がひだ付き濾材１２８ｂの比較的急な部分と結合する領域として特徴付けられる。ひだ付き濾材１２８ａの比較的平らな部分は、尾根（ridge）１２８と尾根（ridge）１２９の間で対面シート１２３に対して測定される角度が、一般に、４５°未満、好ましくは約３０°未満の角度として特徴付けられる。ひだ付き濾材１２８ｂの比較的急な部分は、尾根（ridge）１２８と尾根（ridge）１２９で、対面シート１２３に対して測定される角度が、一般に、４５°を超える、好ましくは約３０°を超える角度であるとして特徴付けられる。尾根（ridge）１２９は、ひだ付き濾材１２９ａの比較的平らな部分とひだ付き濾材１２９ｂの比較的急な部分の交差する結果として提供される。一般に、ひだ付き濾材の比較的平らな部分１２９ａは、尾根（ridge）１２８から尾根（ridge）１２９までであり、かつ対面シート１２３に対して延びている濾材の一部の角度に対応している。一般に、ひだ付き濾材１２９ａの比較的平らな部分は、４５°未満、好ましくは約３０°未満の傾斜を有するものとして特徴付けられる。ひだ付き濾材１２９ｂの比較的急な部分は、尾根（ridge）１２９と頂点（peak）１２５の間に延びている濾材の一部として特徴付けられ、尾根（ridge）１２９と頂点（peak）１２５の間で、対面シート１２３に対してある角度の測定を持つものとして特徴付けられる。一般に、ひだ付き濾材１２９ｂの比較的急な部分は、４５°を超える、好ましくは約６０°を超える角度を持つものとして特徴付けられる。
【0073】
ここで、図５ｃを参照すると、ひだ付き濾材１４０は、対面シート１４１と対面シート１４３との間に提供されるひだ付きシート１４２を含む。ひだ付きシート１４２は内向きの頂点（peak）１４４と外向きの頂点（peak）１４５との間で少なくとも２つの尾根（ridge）１４８と尾根（ridge）１４９を含む。長さＤ２に沿って、濾材１４０は４つの尾根（ridge）１４８と尾根１４９を含む。一つの濾材の周期長さは４つの尾根（ridge）を含む。尾根（ridge）１４８と尾根１４９は、頂点（peak）１４４と頂点１４５でないことが理解される。濾材１４０は、隣接する頂点（peak）（例えば、頂点（peak）１４４と１４５）の間に２つの尾根（ridge）１４８と頂点１４９があるように提供される。さらに、ひだ付きシート１４０は、他の隣接している頂点（peak）間で、１つの尾根（ridge）、２つの尾根（ridge）、または尾根（ridge）が無いように提供される。各隣接する頂点（peak）間で、２つの尾根（ridge）があるという必要性は全くない。尾根（ridge）が存在することの代わりが好ましい場合かまたは隣接する頂点（peak）間を予め決められたインターバル（間隔）で提供することが好ましい場合には頂点（peak）間に尾根（ridge）がないことがあり得る。一般に、流路のパターンは隣接する頂点（peak）間で繰り返しかつ尾根（ridge）の存在を含む流路のパターンを提供する。
【0074】
尾根（ridge）１４８と尾根（ridge）１４９は、ひだ付きシートの比較的平らな部分がひだ付きシートの比較的急な部分と結合する領域として特徴付けられる。尾根（ridge）１４８の場合、ひだ付きシート１４８ａの比較的平らな部分は、ひだ付きシート１４８ｂの比較的急な部分と結合する。尾根（ridge）１４９の場合、ひだ付きシート１４９ａの比較的平らな部分は、ひだ付きシート１４９ｂの比較的急な部分と結合する。ひだ付き濾材の比較的急な部分は、対面シート１４３に対して濾材のその一部に対して測定される場合、４５°を超える、好ましくは約６０°を超える角度を持つものとして特徴付けられる。比較的平らな部分は、対面シート１４３に対して濾材の一部に対して４５°未満、好ましくは約３０°未満の傾斜を有するものとして特徴付けられる。
【0075】
ひだ付きシート１４２は、ひだ付きシート１４２の巻き付け角度がひだ付きシート１２２の巻き付け角度より少ないので、ひだ付きシート１２２に対する調整より有利であると考えられる。一般に、巻き付け角度はひだ付け工程で濾材の回転をもたらす角度の合計を指す。ひだ付き濾材１４２の場合、濾材は、ひだ付きシート１２２と比較してひだ付けの間に少なく巻かれる。結果として、ひだ付きシート１４２を形成するためにひだ付けによる濾材の要求される引張り強度は、ひだ付きシート１２２と比べて低い。
【0076】
ひだ付きシート１１２、１２２、および１４２は、頂点（peak）から頂点（peak）まで比較的対称なものとして示される。すなわち、ひだ付きシート１１２、１２２、および１４２に対し、隣接する頂点（peak）間で同じ数の尾根（ridge）を有する流路を繰り返す。隣接する頂点（peak）は、ひだ付き濾材長さに対して互いに並んでいる頂点（peak）を指す。例えば、ひだ付きシート１１２に対して、頂点（peak）１１４と頂点（peak）１１５は、隣接する頂点（peak）と考えられる。しかしながら、濾材の周期は、隣接する頂点（peak）間で同じ数の尾根（ridge）を持つ必要はない。この場合の濾材は非対称的であると特徴付けられる。すなわち、周期の１つの半分上に尾根（ridge）を有し、周期のもう１つの半分上に尾根（ridge）を持たない濾材を調整できる。
【0077】
ひだ付き濾材の隣接する頂点（peak）間に単一の尾根（ridge）または複数の尾根（ridge）を提供することによって、距離Ｄ２を規格Ａや規格Ｂの流路などの先行技術の濾材に対して増加させることができる。１つの尾根（ridge）または複数の尾根（ridge）の存在の結果として、例えば、規格Ａや規格Ｂの流路と比べて濾過に利用可能なより多くの濾材を有するフィルタを提供することが可能である。前に説明された濾材うねり率の測定は、隣接する頂点（peak）間に提供された濾材量を特徴付けるために使用できる。長さＤ２は、ひだ付きシート１１２、ひだ付きシート１２２、およびひだ付きシート１４２の周期に対して、ひだ付きシート１１２、ひだ付きシート１２２、およびひだ付きシート１４２の長さとして画定される。ひだ付きシート１１２の場合、距離Ｄ２は、下側頂点（peak）１１４から下側頂点（peak）１１６までのひだ付きシートの長さである。この距離は２つの尾根（ridge）１１８を含む。ひだ付きシート１２２の場合、下側頂点（peak）１２４から下側頂点（peak）１２６までの長さのＤ２はひだ付きシート１２２の距離である。この距離は少なくとも４つの尾根（ridge）１２８と尾根１２９を含む。一つまたはそれ以上の尾根（ridge）を隣接する頂点（peak）間に提供することの結果として、隣接する頂点（peak）間での増加する濾材の存在は、濾材うねり率によって特徴付けられる。前に説明したように、規格Ｂおよび規格Ａの流路は、それぞれ約３．６％と約６.３％の濾材うねり率を有する。一般に、図５ａに示される流路設計などの低接触流路は約６.２％～約８.２％までの濾材うねり率を示すことができる。図５ｂと図５ｃに示される流路設計では、約７.０％～約１６％の濾材うねり率を提供できる。
【0078】
図５ｂと図５ｃの濾材１２０と１４０では、濾材中に歪みを生み出さずに流路長さに沿って流路をテーパ状にする能力を提供する追加の利点を有する。この結果として、図５ｂと図５ｃで示される流路形状は、ゼロ歪みの流路形状といえる。ここで図８と図９ａを参照すると、テーパ状構成物のひだ付きシート１２２が示される。図９ａには、外形１２２ａから外形１２２dまでテーパ状になっているひだ付きシート１２２が示される。テーパ状の結果として、ひだ付き濾材は１２２ｂと１２２ｃとして示される外形を含む。ひだ付き濾材が１２２ａから１２２ｄまでテーパ状となると、尾根（ridge）１２８と尾根（ridge）１２９は下側頂点（peak）１２６に近づき、上側頂点（peak）１２５から離れる方向に動く。従って、ひだ付き濾材１２２が１２２ａから１２２ｄまでテーパ状となると、ひだ付きシート１２２と対面シート１２３との間の断面積は減少する。この断面積の減少に対応して、ひだ付きシート１２２によって形成される対応する流路と上側頂点（peak）１２５に接触する対面シートは、断面積が増加する。さらに、テーパが１２２ａと１２２ｄで示される端部外形に向かって移動すると、尾根（ridge）が一緒に合体するかまたは互いから識別可能でなくなる傾向となることがわかる。１２２ａで示される外形は、低接触形状により似る傾向がある。さらに、ひだ付き濾材が１２２ｄから１２２ａまでテーパ状となると、尾根（ridge）１２８と尾根（ridge）１２９は上側頂点（peak）１２５に近づくことがわかる。
【0079】
ひだ付きシート１２２が尾根（ridge）１２８と尾根（ridge）１２９を含む濾材１２０を使用する利点は、過度の歪みを生み出さずに流路をテーパ状にする能力と、１２％以上の歪みを示さない濾材を使用する能力である。一般に、歪みは、以下の式
歪み＝（（Ｄ２max－Ｄ２min）/Ｄ２min）×１００
で特徴付けられる。
歪み＝（（Ｄ２max－Ｄ２min）/Ｄ２min）×１００
で特徴付けられる。
【0080】
Ｄ２minは、濾材がゆるんだまたは歪が無い状態のときの濾材距離を指し、Ｄ２maxは裂ける直前の歪みにおける濾材距離を指す。最大約１２％の歪み量に耐えられる濾材は、濾過産業で比較的一般的に使用されている。一般的に使用される濾材は、セルロース系のものとして特徴付けられる。濾材が耐えられる歪み量を増加させるために、合成ファイバを濾材に追加できる。その結果として、１２％以上の歪み量に耐えられる濾材を使用することは、比較的高価である。従って、濾材の歪みを最小にしてかつ１２％より多い歪み量を可能にする、高価な濾材を使用せずに流路をテーパ状にする流路構成物を利用することは好ましい。
【0081】
ここで図９ｂを参照すると、図５ｃのひだ付きシート１４２は、位置１４２ａから位置１４２ｂまで、そして次に位置１４２ｃまで延びるテーパ状構成物として示される。流路が、小さい領域（ひだ付きシート１４２と対面シート１４３の間の領域）でテーパ状となる場合、尾根（ridge）１４８と尾根（ridge）１４９は頂点（peak）１４５に近づく。逆もまたいえる。すなわち、流路領域が増加すると、尾根（ridge）１４８と尾根（ridge）１４９は頂点（peak）１４４に近づく。
【0082】
図５ａ-５ｃに例示された流路形状は、規格Ａと規格Ｂの流路と比べて頂点（peak）でマスクされる濾材の領域を減少させるのを補助する。さらに、図５ａ-５ｃに例示される形状は、規格Ａと規格Ｂの流路と比べて濾過に利用可能な濾材量を増加させるのを補助する。図５ａでは、対面シート１１３からひだ付き濾材１１２を見ると、尾根（ridge）１１８が凹形を有する流路を提供することがわかる。対面シート１１１の斜視図から、尾根（ridge）１１８は、凸形を有する流路を提供することがわかる。ここで、図５ｂを参照すると、尾根（ridge）１２８と尾根１２９は、頂点（peak）から隣接する頂点（peak）までひだ付き濾材１２２のどちらの側からも凹形と凸状の両方を提供するこがわかる。流路は尾根（ridge）の存在を考慮すると、実際に凹状または凸状でないことが理解され得る。従って、尾根（ridge）は曲面に遷移部かまたは不連続部を提供する。尾根（ridge）の存在を特徴付ける別の方法は、不連続が存在しない規格の流路Ａと規格Ｂの濾材の曲部で不連続部を観測することである。また、図５ａ～５ｃと図９ａ～９ｂで示された流路形状はいくらか誇張されていることを理解すべきである。すなわち、ひだ付き濾材を形成した後に、濾材は垂れさがるかまたは曲がるように濾材中に記憶されるかまたは弾性変形する。また、濾材を通過する流体（例えば、空気）への応用では、濾材は歪む。その結果として、この記載に基づいて調整された実際の濾材は、図５ａ-５ｃと図９ａ-９ｂで示された図に沿って必ずしも正確に従うものではない。
【0083】
所望であれば、図５ａ-５ｃに示される片側積層物は、逆にすることができる。例えば、片側積層物１１７は、ひだ付きシート１１２と対面シート１１３とを含む。所望であれば、片側積層物は、ひだ付きシート１１２と対面シート１１１とを含むように構成できる。所望であれば、同様に、図５ｂと図５ｃに示される片側積層物を逆にすることができる。図５ａ～５ｃに示される片側積層物の特徴は、本発明を説明する目的のために提供され得る。片側積層物が図５ａ-５ｃで示されるのと本質的に反対の方法で対面シートにひだ付きシートを結合することによって調整されることを理解できる。すなわち、ひだ付きシートに流路を付ける工程の後に、ひだ付きシートは、ひだ付きシートのどちらかの側部に対面シートを結合できる。
【0084】
流路体積の非対称
流路体積の非対称は、上流側体積と下流側体積の間でフィルタエレメントあるいはフィルターカート尾根（ridge）中の体積差を指す。上流側体積は、濾過されていない空気を受け入れる濾材体積を指し、下流側体積は、濾過された空気を受け入れる濾材体積を指す。フィルタエレメントは、汚れた空気側と清浄な空気側とを持つものとしてさらに特徴付けられる。一般に、濾材の汚れた空気側は、濾過されていない空気を受け入れる濾材体積を指す。清浄な空気側は、汚れた空気側から濾過通路を通過する濾過された空気を受け入れる濾材体積を指す。清浄な空気側あるいは下流側体積より大きい汚れた空気側あるいは上流側体積を有する濾材を提供することが好ましい場合がある。空気中の微粒子は汚れた空気側で堆積し、それにより、濾材容量は汚れた空気側の体積によって決定されることが観測される。体積の非対称を提供することによって、汚れた空気を受け取るのに利用可能な濾材体積を増加させ、それにより、濾材積層体容量を増加させることは可能である。
流路体積の非対称は、上流側体積と下流側体積の間でフィルタエレメントあるいはフィルターカート尾根（ridge）中の体積差を指す。上流側体積は、濾過されていない空気を受け入れる濾材体積を指し、下流側体積は、濾過された空気を受け入れる濾材体積を指す。フィルタエレメントは、汚れた空気側と清浄な空気側とを持つものとしてさらに特徴付けられる。一般に、濾材の汚れた空気側は、濾過されていない空気を受け入れる濾材体積を指す。清浄な空気側は、汚れた空気側から濾過通路を通過する濾過された空気を受け入れる濾材体積を指す。清浄な空気側あるいは下流側体積より大きい汚れた空気側あるいは上流側体積を有する濾材を提供することが好ましい場合がある。空気中の微粒子は汚れた空気側で堆積し、それにより、濾材容量は汚れた空気側の体積によって決定されることが観測される。体積の非対称を提供することによって、汚れた空気を受け取るのに利用可能な濾材体積を増加させ、それにより、濾材積層体容量を増加させることは可能である。
【0085】
上流側体積と下流側体積の差が１０％以上ある場合に、流路体積が非対称を有する濾材が存在する。流路体積の非対称は、次式
体積の非対称＝（（体積上流－体積下流）／体積下流）×１００
によって表現できる。
体積の非対称＝（（体積上流－体積下流）／体積下流）×１００
によって表現できる。
【0086】
好ましくは、体積の非対称を示す濾材は、約２０％以上の濾材体積、好ましくは、約４０％～約２００％の濾材体積の非対称を有する。濾材寿命を最大にすることが好ましい場合、一般に、上流側体積が下流側体積より大きいことは好ましい。あるいはまた、下流側体積に対して上流側体積を最小にするのが好ましい状況がある。例えば、安全エレメントの場合に、濾材が満杯となり破壊が上流側フィルタエレメント中で起こったことを指示として比較的素早く流れを止めるように、比較的低い上流側体積を有する安全エレメントを提供することが好ましい。
【0087】
体積の非対称は、流路の断面を示す写真から流路の断面積を測定することによって計算できる。流路が通常パターンを形成する場合、この計測は流路体積の非対称をもたらす。流路が通常でない場合（例えば、テーパになっている）、濾材をいくつかに分けて、内挿法または外挿法を使用して流路体積の非対称を計算できる。
【0088】
流路の設計は、濾過機能を向上する流路の非対称を供給するように調整できる。一般に、流路の非対称は、上流側体積と下流側体積が異なるように、狭い頂点（peak）と広いアーチ形の谷（trough）または逆の形状を有する流路を指す。対称形状の流路の例は、ワグナー他の米国特許出願公開第２００３/０１２１８４５号によって提供される。米国特許出願公開第２００３/０１２１８４５号の開示は引用により本明細書に合体される。
【0089】
ここで、図１０ａと１０ｂを参照すると、非対称の流路は、濾材１５０、濾材１６０に示される。濾材１５０は、対面シート１５４と対面シート１５５の間にひだ付きシート１５２を示す。ひだ付きシート１５２は、ひだ付きシート１５２と対面シート１５５によって画定される体積よりもひだ付きシート１５２と対面シート１５４の間でより大きい体積を提供するように構成されている。上流側体積または汚れた側の体積を最大にすることが好ましい場合、結果として得られるひだ付きシート１５２と対面シート１５４の間の領域によって画定される体積は、上流側体積、または、汚れた側の体積として提供される。濾材１６０は、対面シート１６４と対面シート１６５の間にひだ付きシート１６２を示す。ひだ付きシートは、ひだ付きシート１６２と対面シート１６５の間でより大きい体積を提供するように構成されている。所望であれば、流路シート１６２と対面シート１６５の間の領域は、上流側体積あるいは汚れた側の体積として特徴付けられる。
【0090】
ダーツ付き流路
図１１～１８は、流路の端部を封止する技術を例示する。この技術はダーツ付けと呼ばれ、流路をダーツ付ける一般的な技術は、２００６年７月２７日に発行された米国特許出願公開第２００６/０１６３１５０号に記載されている。米国特許出願公開第２００６/０１６３１５０号の全体は、引用により本明細書に合体される。
図１１～１８は、流路の端部を封止する技術を例示する。この技術はダーツ付けと呼ばれ、流路をダーツ付ける一般的な技術は、２００６年７月２７日に発行された米国特許出願公開第２００６/０１６３１５０号に記載されている。米国特許出願公開第２００６/０１６３１５０号の全体は、引用により本明細書に合体される。
【0091】
本発明に基づく濾材で流路を封止するために使用できる例示のダーツ付け技術は、図１１～図１８に示されている。図１１～１８に提供されるダーツ付け技術は、先行技術の濾材の内容を示すが、このダーツ付け技術は、本発明に基づくひだ付き濾材に適用できる。例えば、図５ａ～５ｃで示されるひだ付き濾材は、図１１～１８に示される技術によりダーツ付けできる。
【0092】
一般に、ダーツ付けは、ひだ付きシート２０４を対面シート２０６に固定するために片側積層物用ビード１９０を用いた後で、封止するために行われる。一般に、米国特許出願公開第２００６/０１６３１５０号に記載されているように、刻み目を付けるまたはダーツ付けホイールは、図１１～１３に示される流路２００を形成するのに使用でき、折り曲げホイールは、図１４～１８に示されている流路２００を形成するために使用できる。図１１～１３に示されているように、ダーツ付きホイールは、刻み目を付けるまたは逆さにすることにより上側頂点（peak）２０４の部分２０２を変形させる。「逆にする（inverting）」とその変形により、上側頂点（peak）２０４に刻み目を付けるまたは対面シート２０６に向かう方向の内側に曲げることを意味する。図１２はダーツ付けホイールによって生み出される逆部２１０の中央に沿った断面図である。逆部２１０は、ダーツ付け工程の結果として生み出される１組の頂点（peak）２１２、２１４の間である。頂点（peak）２１２、２１４は、一緒に流路のダブル頂点（peak）２１６を形成する。流路のダブル頂点（peak）２１６の頂点（peak）２１２，２１４は、逆にする前の上側頂点（peak）２０４の高さより短い高さである。図１３は、ダーツ付けホイールに係合せず、それにより変形されない流路２００の部分で流路２００の断面を示す。図１３でわかるように、流路２００の部分は元の形状を保持する。
【0093】
ここで、図１４～１８に注目する。図１４～１８は、折り曲げホイールと係合した後のダーツ付け部１９８の部分を示す。図１８は断面図でダーツ付け部１９８の端面図を特に示している。折り目構成物２１８は、４つの折り目２２１a、２２１ｂ、２２１ｃ、２２１ｄを有するダーツ付き流路（darted flute）２２０を形成することが理解できる。折り目構成物２１８は、対面シート６４に固定される平らな第１層２２２を含む。第２層２２４は第１層２２２に対して押し付けられて示される。第２層２２４は好ましくは第１層２２２の対向する外側端部を折り曲げて形成される。
【0094】
また図１８を参照すると、２つの折り返しまたは折り目２２１ａ、２２１ｂは、一般に「上側の、内側に向けられた」折り返しまたは折り目と本明細書で呼ぶ。この文脈で、用語「上側」は、折り目２２０が図１１の方向で見るとき、折り目が全体の折り目２２０の上側にあることを意味する。用語「内側に向けられた」は、各折り目２２１ａ、折り目２２１ｂの折り目ラインがもう片方の方向に向けられることを意味する。
【0095】
図１８において、折り目２２１c、折り目２２１ｄは、本明細書で「下側の、外側に向けられた」折り目と呼ぶ。この文脈で用語「下側」は、折り目２２１ｃ、折り目２２１ｄが図１４の方向でみるとき、頂部に配置されていないことを指す。用語「外側に向けられた」は、折り目２２１ｃ、折り目２２１ｄの折り目ラインが互いに離れる方向に向くことを意味する。
【0096】
この文脈で使われる用語「上側」と「下側」は、図１８の配向において、特に折り目２２０を指す。すなわち、折り目１２０が使用のために実際の製品中に配向される場合、別の方向を示すことを意味しない。
【0097】
図１８の特徴とレビューに基づいて、この開示において図１８による好ましい通常の折り目構成物２１８は、少なくとも２つの「上側の内側に向かう折り目」を含む構成物であると考えられる。これらの内側に向かう折り目はユニークであり、折り曲げが隣接する流路上にかなりの食い込みを引き起こさない総合的な構成物を提供するのを補助する。これらの２つの折り目は、折り目先端２１２、折り目先端２１４から図１８の互いに向う方向からの部分をもたらす。
【0098】
また、第３層２２８は、第２層２２４に対して押しつけられているのがわかる。第３層２２８は、第３層２２８の対抗する内側端部２３０から折り曲げられて形成される。ある好ましい実施例では、対面シート２０６は、折り目構成物２１８から対向する端部に沿ってひだ付きシート１９６に固定される。
【0099】
折り目の構成物２１８を見る別の方法は、波形シート１９６の頂点（peak）２０４と谷（trough）２０５を交互にする幾何学的形状に関する。第１層２２２は逆さの頂点（peak）２１０を含む。第２層２２４は、好ましい構成物では、逆さの頂点（peak）２１０に対して折り曲げられる方向に折り曲げられるダブル頂点（peak）２１６に対応する。第２層２２４に対応する逆さ頂点（peak）２１０とダブル頂点（peak）２１６は尾根（ridge）２０４の反対側の谷（trough）２０５の外側にあることに注意すべきである。図示された実施例において、２つ頂点（peak）２１６の折り曲げられた端部２３０、２３１から延びている第３層がある。
【0100】
図１５～１７は異なる部分の流路２００の形状を示している。図１７は流路２００の変形していない部分を示している。逆さの頂点（peak）２１０が対面シート２０６（図１８）に係合しているところからもう存在しない点（図１７）まで延びている逆さ頂点（peak）２１０を図１５と１６で見ることができる。図１５と１６では、逆さ頂点（peak）２１０は対面シート２０６から異なる長さで間隔をあけて配置されている。
【0101】
図１１～１８に基づくダーツを提供するために使用される工程は、「中央刻み目付け（center identing）」、「逆さ中央（center inverting）」、「中央ダーツ付け（center darting）」または「中央変形（center deformation）」と呼ばれる。また、この文脈で用語「中央」によって、刻み目またはダーツ付けホイールに係合した刻み目または逆さ頂点（peak）が関連する上側頂点（peak）８０の頂点または中央で起こることを意味する。変形または刻み目は、尾根（ridge）の中央から３ｍｍ以内で起こる限り、通常は、本明細書では中央刻み目と考えられる。ダーツ付けの文脈において、用語「折り目（crease）」「折り目（fold）」、または「折り目ライン」は、濾材の部分間を密封剤または接着剤と共にまたは無しに濾材積層体を折り曲げることによって形成される端部を示すことを意味する。
【0102】
図１１～１８の内容で説明された封止技術は、図１８で示されるような流路の封止をもたらし得るが、ダーツ付けの間、濾材の柔軟性と濾材が動く速度の結果として、刻み目の工程は、波形シート１９６の頂点または頂点（peak）で正確に起こらない可能性がある。その結果として、折り目先端２１２と折り目先端２１４は対称として示されない。実際、折り目先端２１２と折り目先端２１４の１つは、片方のチップが折り曲げられる間、いくらか平らにされる。また、ある流路設計では、刻み目工程をスキップすることが好ましい。例えば、流路は、十分に小さい高さ（Ｊ）を有し、流路に刻み目を入れる工程を必要とせずに繰り返し折り目パターンを提供するために加圧されて閉じられる。
【0103】
封止（プラグ）長さと流路の高さ
Ｚ型濾材は、入口面から出口面まで延びている流路を有するものとして特徴付けられる、流路の第１部分は入口流路として特徴付けられ、流路の第２部分は出口流路として特徴付けられる。入口流路は、出口面の近くで封止（plug）またはシールとともに提供され、出口流路は入口面に隣接する封止（plug）またはシールとともに提供される。もちろん、この構成物の代替手段は可能である。例えば、シールまたは封止（plug）は、入口面または出口面にまたは隣接して提供される必要はない。シールまたは封止（plug）は、所望に応じて、入口面または出口面から離れた方向に提供できる。シールまたは封止（plug）として熱溶融接着剤を使用する場合、封止（plug）は通常少なくとも約１２ｍｍの長さを有する。出願人は、封止（plug）長さを減少することによって、容量、低い初期圧力低下、濾材量の低減、またはそれらの組合せを含む濾材の好ましい特性を増加させることが可能であることを見いだした。約１０ｍｍ未満、好ましくは約８ｍｍ未満、より好ましくは約６ｍｍ未満である封止（plug）長さを提供することは好ましい。
Ｚ型濾材は、入口面から出口面まで延びている流路を有するものとして特徴付けられる、流路の第１部分は入口流路として特徴付けられ、流路の第２部分は出口流路として特徴付けられる。入口流路は、出口面の近くで封止（plug）またはシールとともに提供され、出口流路は入口面に隣接する封止（plug）またはシールとともに提供される。もちろん、この構成物の代替手段は可能である。例えば、シールまたは封止（plug）は、入口面または出口面にまたは隣接して提供される必要はない。シールまたは封止（plug）は、所望に応じて、入口面または出口面から離れた方向に提供できる。シールまたは封止（plug）として熱溶融接着剤を使用する場合、封止（plug）は通常少なくとも約１２ｍｍの長さを有する。出願人は、封止（plug）長さを減少することによって、容量、低い初期圧力低下、濾材量の低減、またはそれらの組合せを含む濾材の好ましい特性を増加させることが可能であることを見いだした。約１０ｍｍ未満、好ましくは約８ｍｍ未満、より好ましくは約６ｍｍ未満である封止（plug）長さを提供することは好ましい。
【0104】
流路高さ（Ｊ）は、濾過条件によって所望に応じて調整できる。例えば、規格Ｂの流路を使用する従来のフィルタエレメントの代用品として使用される本発明に基づく濾材を利用するフィルタエレメントの場合、高さＪは、約０.０７５インチから約０.１５０インチである。例えば、規格Ａの流路を使用する従来のフィルタエレメントの代用品として使用される本発明に基づく濾材を利用するフィルタエレメントの場合、高さＪは、約０.１５インチから約０.２５インチである。
【0105】
フィルタエレメント
ここで、図１９～２８を参照すると、フィルタエレメントは、空気濾過用濾材積層体を含むことが記載されている。空気濾過用濾材積層体は、本明細書に記載されるように、片側積層物を含み得る。
ここで、図１９～２８を参照すると、フィルタエレメントは、空気濾過用濾材積層体を含むことが記載されている。空気濾過用濾材積層体は、本明細書に記載されるように、片側積層物を含み得る。
【0106】
空気濾過用濾材積層体は、例えば、その開示が引用により本明細書に合体される米国特許第６,３５０,２９１号、米国特許出願第２００５/０１６６５６１号、および国際特許出願公開第２００７/０５６５８９号に記載されたように、半径方向シールを含むフィルタエレメントの一部として供給できる。例えば、図１９を参照すると、フィルタエレメント３００は、片側積層物を巻いた濾材積層体３０２として提供され、第１面３０４と第２面３０６を含む空気濾過濾材積層体３０１を含む。フレーム３０８は、濾材積層体３１０の第１端部上に提供され、第１面３０４を超えて延びることができる。その上、フレーム３０８は、第１面３０４を超えて延びる周辺部３１２と支持材３１４に階段または減少部を含むことができる。シール部材３１６は支持材３１４上に提供される。フィルタエレメント３０１がハウジング３２０中に挿入されると、シール部材３１６は、ハウジングシール表面３２２に係合し、濾過されていない空気が空気濾過用濾材積層体３００を迂回しないようにシールを提供する。シール部材３１６は、シールを提供するために半径方向にハウジングシール表面３２２と係合するシール表面３１７を含むので、半径方向シールとして特徴付けすることができる。さらに、フレーム３０８は、濾材積層体のクロスブレースあるいは支持体構造物３２４を含み、フレーム３０８を支え、空気濾過用濾材積層体３００のはめ込みを減少するのを助けることができる。アクセスカバー３２４は、ハウジング３２０中でフィルタエレメント３００の囲いを提供できる。
【0107】
空気濾過用濾材積層体は、半径方向シール構成物の変形を有するフィルタエレメントの一部として供給できる。図２０に示されるように、シール３３０は、フレーム３３２を濾材積層体３３４に保持するのを補助することができる。図１９に示されるように、フレーム３０８は濾材積層体３０１に接着剤で取付けられる。図２０に示されるように、フレーム３３２は、追加の接着剤を使用せずに第１面３３６とシール３３０に隣接して提供され、濾材積層体３３４上に支持材３３２を保持することができる。シール３３０は、第１端部３４０で濾材積層体３３４の外部表面上にかつシール支持材３３８の両側に沿って延びているオーバモールドシールとして特徴付けられる。
【0108】
空気濾過用濾材積層体は、その全体の開示が引用により本明細書中に合体される米国特許第６,２３５,１９５号によるフィルタエレメントの一部として提供できる。ここで図２１を参照すると、フィルタエレメント３５０は、長方形または競馬場形状と、濾材積層体の外部に外接する端部に取り付けられた軸方向のピンチシール３５４を有する、巻いた濾材積層体３５２を含む。示される軸方向ピンチシール３５４は、濾材積層体の第１面３５６と第２面３５８の間に提供される。軸方向ピンチシール３５４は、基部３６０とフランジ部３６２とを含む。一般に、フランジ部３６２は、２つの表面の間にはさまれてシールを形成する。表面の１つは、フィルタエレメント３５０を含むハウジングの表面であり得る。さらに、フランジ部３６２をはさむ他の構造は、シールを維持するのを助けるハウジング中に提供されるアクセスカバーあるいは別の構造であり、濾過されていない空気は、濾材積層体を迂回せずに濾材積層体を通過する。フィルタエレメント３５０は、第１面３５６から軸方向に延びているハンドル３６４を含み得る。所望であれば、第２面３５８から軸方向に延びているハンドルを提供できる。ハンドル３６４は、ハウジングからフィルタエレメント３５０を引きだすかまたは除去するハンドルを可能にする。
【0109】
ここで図２２～２４を参照すると、フィルタエレメントは参照番号４００で示される。フィルタエレメント４００は、巻いた濾材積層体４０２、ハンドル構成物４０４、およびシール構成物４０６を含む。フィルタエレメント構造物の詳細は、米国特許第６,３４８,０８４号に記載され、その全体の開示は引用により本明細書に合体する。前に記載した片側積層物は、フィルタエレメント４００を調製するために使用できる。
【0110】
ハンドル構成物４０４は、中央ボード４０８、ハンドル４１０、およびフック構造物４１２を含む。片側積層物は、ハンドル４１０が濾材積層体４０２の第１面４１４から軸方向に延びるように、中央ボード４０８の周囲で巻き上げられている。フック構成物４１２は、濾材積層体４０２の第２面４１６から延びている。ハンドル４１０は、オペレータがハウジングからフィルタエレメント４００を除去するのを可能にする。フック構造物４１２は、クロスブレースまたは支持体構造物４２０への取り付け具を提供する。フック構造物４１２は、クロスブレースまたは支持体構造物４２０と係合するフック部材４２２とフック部材４２４を含む。クロスブレースまたは支持体構造物４２０は、第２面４２６から延びかつシール支持材部材４３２を含むシール支持体構造物４３０の一部として提供され得る。シール４３４は、フィルタエレメント４００とハウジングの間にシールを供給するために、シール支持材部材４３２上に提供できる。シール４３４は、シールが半径方向の対面シール面４３６とハウジングシール面の接触の結果としてシールを提供することを意図されている場合、半径方向シールとして特徴付けられる。
【0111】
空気濾過用濾材積層体は、その全体の開示が引用により本明細書中に合体される米国特許第６,３４８,０８５号に示されるガスタービンシステムの一部として提供され得る。例示のガスタービン用濾過エレメントは、図２５の参照番号４５０で示される。フィルタエレメント４５０は、第１フィルタエレメント４５２と第２フィルタエレメント４５４とを含み得る。第２フィルタエレメント４５４は、安全フィルタエレメントと呼ばれる。メイン・フィルタエレメント４５２は、前に本明細書で記載されたように空気濾過用濾材積層体として提供できる。空気濾過用濾材積層体は、片側積層物を巻いた結果として、または、片側積層物の積み重ねの結果として、提供され得る。第１フィルタエレメント４５２と第２フィルタエレメント４５４は、スリーブ部材４６０中に固定される。スリーブ部材４６０は、シール４６４を含むフランジ４６２を含む。取り付け時に、フィルタエレメント４５０は、支持材４６６に隣接してかつ適所でクランプ２００によって支えられるように提供され、フランジ４６２とシール４６４は、シール４６４が濾過されていない空気がフィルタエレメント４５０を迂回しないように十分なシールを提供する。
【0112】
空気濾過用濾材積層体を利用できる別のフィルタエレメントは、その全体の開示が引用により本明細書に合体される米国特許第６,６１０,１２６号に記載されている。ここで、図２６を参照すると、フィルタエレメント５００は、空気濾過濾材積層体５０２、半径方向シール構成物５０４、およびダストシール構成物５０６を含む。フィルタエレメント５００は、エアクリーナハウジング５１０中に提供され、フィルタエレメント５００の下流に、安全または二次フィルタエレメント５１２を含むことができる。その上、アクセスカバー５１４はエアクリーナハウジング５１０を囲むために提供できる。エアクリーナハウジング５１０とアクセスカバー５１４は、ダストシール５０６がピンチシールとして特徴付けられるようにダストシール５０６をはさむことができる。
【0113】
空気濾過用濾材積層体は、その開示が引用により本明細書に合体される国際特許出願公開第２００６/０７６４７９号と国際特許出願公開第２００６/０７６４５６号に基づく積層濾材積層体として提供できる。ここで図２７を参照すると、フィルタエレメントは、積層されブロック化された濾材積層体６０２を含む参照番号６００で示される。積層されブロック化された濾材積層体６０２は、長方形または直角（普通）の平行四辺形濾材積層体として特徴付けられる。濾材積層体６０２の対向する端部をシールするために、側部パネル６０４と６０６が配置される。側部パネル６０４と側部パネル６０６は、それぞれ積層された片側積層物のリード端部と末端部を閉じる。濾材積層体６０２は、対抗する流れ面６１０と流れ面６１２を有する。また、空気が濾材積層体６０２の濾材を通過し、それにより濾過されるのを必要としない流れ面６１０と流れ面６１２との間の流路が提供されないことが指摘される。周辺部の周囲ハウジングシールリング６１４は、空気フィルタエレメント６００中に配置される。図示された特定のシールリング６１４は、軸方向ピンチシールリングである。所望であれば、保護シートまたはパネルを濾材積層体表面６２０と６２２上に提供できる。
【0114】
空気濾過用濾材積層体は、その全体の開示が引用により本明細書中に合体される国際特許出願公開第２００７/１３３６３５号に基づく積層濾材積層体構成物として提供され得る。ここで、図２８を参照すると、フィルタエレメントは参照番号６５０で示される。フィルタエレメント６５０は、第１入口面、この場合、入口面６５４と、対抗する第２出口面、この場合、出口面６５６を有する積層Ｚ型濾材構成物６５２を含む。さらに、フィルタエレメント６５０は、上側側部６６０と、下側側部６６２と、対向する側部端部６６４と側部端部６６６とを含む。一般に、積層Ｚ型濾材積層体構成物６５２は、各細長片が対面シートに固定されたひだ付きシートを含む片側積層物の細長片の１つまたはそれ以上の積層体を含む。細長片は、入口面６５４と出口面６５６との間に流路が延びた状態で構成される。図示されたフィルタエレメント６５０は、２つの積層された濾材積層体６７０と濾材積層体６７２を含む積層されたＺ型フィルタ濾材積層体構成物を含む。シール部材６８０は濾材積層体中に成形加工され得る。
【0115】
例示の図１９～２７を考慮すると、空気濾過用濾材積層体は、増強された性能を提供し、次に様々なハウジング構成物中で使用できるフィルタエレメントを形成するために、様々な構成物に提供できることが理解される。
【0116】
実施例
様々な流路設計を含む濾材を有するフィルタエレメントは、濾材性能のモデルソフトウェアを使用して比較された。フィルタエレメントは、この実施例のために製造されて試験されなかった。代わりに、フィルタエレメントとフィルタエレメントコンポーネントの寸法、フィルタエレメントとフィルタエレメントコンポーネントの性質と特徴、使用条件、および濾過される空気の特徴が濾材性能をモデル化するコンピュータプログラムに入力された。濾材性能のモデリングソフトウェアは、実際のドナルドソン会社の濾材のテストランに基づいて確認された。コンピュータソフトウェアのモデリングの結果は、約１０％以内の誤差を有すると予想される。異なる濾材設計の代替物を評価する目的のために、約１０％以内の誤差値は、モデリングソフトウェアがいろいろな設計オプションを評価できるのに十分低いものであると信じられている。
様々な流路設計を含む濾材を有するフィルタエレメントは、濾材性能のモデルソフトウェアを使用して比較された。フィルタエレメントは、この実施例のために製造されて試験されなかった。代わりに、フィルタエレメントとフィルタエレメントコンポーネントの寸法、フィルタエレメントとフィルタエレメントコンポーネントの性質と特徴、使用条件、および濾過される空気の特徴が濾材性能をモデル化するコンピュータプログラムに入力された。濾材性能のモデリングソフトウェアは、実際のドナルドソン会社の濾材のテストランに基づいて確認された。コンピュータソフトウェアのモデリングの結果は、約１０％以内の誤差を有すると予想される。異なる濾材設計の代替物を評価する目的のために、約１０％以内の誤差値は、モデリングソフトウェアがいろいろな設計オプションを評価できるのに十分低いものであると信じられている。
【0117】
表２～５は、フィルタエレメントの特徴とコンピュータで発生させた結果を含む。表は、濾材性能のモデルソフトウェアを使用して評価されたエレメントのサイズを特定する。エレメントサイズは、エレメントの全体の大きさを指す。表２、表４、および表５では、エレメントは、８インチ×１２インチ×５インチのサイズを有する積層されたパネルのＺ型濾材エレメントである。表３では、エレメントは、１７インチ径×１２インチ深さのサイズを有する渦巻状Ｚ型濾材エレメントである。
【0118】
【表2】
【0119】
【表3】
【0120】
【表4】
【0121】
【表5】
【0122】
上記の仕様、実施例、およびデータは、本発明のフィルタエレメントと濾材の使用方法および製造方法の完全な記載を提供する。本発明の精神及び範囲から逸脱すること無しに本発明の多くの変形をなし得ることができるので、本発明は、添付の特許請求の範囲に記載されるものである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4a】
【図4b】
【図4c】
【図5a】
【図5b】
【図5c】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9a】
【図9b】
【図10a】
【図10b】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】