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(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】2023-11-02
(45)【発行日】2023-11-13
(54)【発明の名称】積層造形法を使用して生産した濾過媒体パック
(51)【国際特許分類】
B01D 39/16 20060101AFI20231106BHJP
B33Y 80/00 20150101ALI20231106BHJP
B01D 29/01 20060101ALI20231106BHJP
B01D 29/11 20060101ALI20231106BHJP
B01D 46/00 20220101ALI20231106BHJP
【ＦＩ】
B01D39/16 Z
B01D39/16 E
B33Y80/00
B01D29/04 510Z
B01D29/10 510Z
B01D46/00 301
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2021546390
(86)(22)【出願日】2020-01-20
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-03-24
(86)【国際出願番号】 US2020014253
(87)【国際公開番号】W WO2020163065
(87)【国際公開日】2020-08-13
【審査請求日】2021-10-01
(31)【優先権主張番号】16/268,930
(32)【優先日】2019-02-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】391020193
【氏名又は名称】キャタピラー インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＣＡＴＥＲＰＩＬＬＡＲ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
(74)【代理人】
【識別番号】110001243
【氏名又は名称】弁理士法人谷・阿部特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ロドリゲス、ハビエル エー．
(72)【発明者】
【氏名】モアハウス 三世、ダレル エル．
(72)【発明者】
【氏名】シュペングラー、フィリップ シー．
【審査官】瀧 恭子
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１８／１２２９８５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２５９２１９（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２１０３３２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開平１１－１０４４２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／１０６１７９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１６／１３３９２９（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ０１Ｄ ２４／００－３５／０４；３５／０８－３７／０８；
３９／００－４１／０４；４６／００－４６／９０
Ｂ２９Ｃ ６４／００－６４／４０；６７／００－６７／０８；
６７／２４－６９／０２；７３／００－７３／３４
Ｂ２９Ｄ １／００－２９／１０；３３／００；９９／００
Ｂ３３Ｙ １０／００－９９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ハウジングであって、Ｘ軸と、前記Ｘ軸と直交するＹ軸と、ならびに前記Ｘ軸および前記Ｙ軸が画定する平面と直交するＺ軸と、を含むデカルト座標系を画定するハウジングと；前記Ｚ軸方向に堆積された固化材料の複数層から形成されるフィルター媒体（８００）と；を含み、
前記固化材料の複数層のうちの少なくとも１つ（８０２）は、複数の固化材料の波状ストリップ（８０４）を形成し、前記波状ストリップは２つの脚から形成され、V字形状を有し、
前記Ｘ軸および前記Ｙ軸が確定する平面において、前記波状ストリップは前記Ｘ軸と第１角度（８０８）をなす第１所定方向（８０６）に伸びる、フィルター（３００、９００）。
【請求項2】
前記第１角度（８０８）は、１０度～８０度の範囲である、請求項１に記載のフィルター（３００、９００）。
【請求項3】
前記固化材料の複数層（４０２、４０２’）は、前記第１所定方向（４０６）に伸びる固化材料の第１波状ストリップ（４０４）のある第１層（４０２）と、第２所定方向（４０８）に伸びる固化材料の第２波状ストリップ（４０４’）のある第２層（４０２’）と、を含み、前記第１層（４０２）は、前記第２層（４０２’）と接触し、前記第１所定方向（４０６）は、前記第２所定方向（４０８）と平行ではない、請求項１に記載のフィルター（３００、９００）。
【請求項4】
前記第１角度（８０８）は４５度である、請求項１に記載のフィルター（３００、９００）。
【請求項5】
前記フィルター媒体（８００）は、環状構成を含み、前記Ｘ軸との前記第１角度（８０８）を画定する前記固化材料の複数層のうちの少なくとも１つ（８０２）を含む第１セグメント（８１４’）と、前記第１角度（８０８）とは異なる第２角度（８２２）を前記Ｘ軸となす、前記第１所定方向（８０６）とは異なる所定方向（８２０）に伸びる固化材料の波状ストリップ（８１８）を含む前記固化材料の複数層のうちの別の層（８１６）を含む第２セグメント（８１４’’）と、を含む複数のセグメント（８１４）に分割される、請求項１に記載のフィルター（３００、９００）。
【請求項6】
各セグメント（８１４）は、円筒形内側開口（８１０）および多面的外側（８１２）を画定する、請求項５に記載のフィルター（３００、９００）。
【請求項7】
Ｘ軸と、前記Ｘ軸と直交するＹ軸と、ならびに前記Ｘ軸および前記Ｙ軸が画定する平面と直交するＺ軸と、含むデカルト座標系を画定するフィルター媒体（８００）であって、前記Ｚ軸方向に堆積された第１複数層を含む第１セグメント（８１４’）であって、前記第１複数層のうちの少なくとも１つの層（８０２）が、複数の固化材料の波状ストリップ（８０４）を形成し、前記波状ストリップは２つの脚から形成され、V字形状を有し、
前記Ｘ軸および前記Ｙ軸が確定する平面において、前記固化材料の波状ストリップ（８０４）は前記Ｘ軸と第１角度（８０８）をなす第１所定方向（８０６）に伸びる、第１セグメント（８１４’）と；
前記Ｚ軸方向に堆積された第２複数層を含む第２セグメント（８１４’’）であって、前記第２複数層のうちの少なくとも１つの層（８１６）が、複数の固化材料の波状ストリップ（８１８）を形成し、前記波状ストリップは２つの脚から形成され、V字形状を有し、
前記Ｘ軸および前記Ｙ軸が確定する平面において、前記固化材料の波状ストリップ（８１８）は第１角度（８０８）とは異なる第２角度（８２２）を前記Ｘ軸となす、前記第１所定方向（８０６）とは異なる所定方向（８２０）に伸びる、第２セグメント（８１４’’）と；を含む、フィルター媒体（８００）。
【請求項8】
前記フィルター媒体（８００）は、円周方向（Ｃ）を画定し、円筒形内側（８２４）および円筒形外側（８１２’）を含む環状形状を含む、請求項７に記載のフィルター媒体（８００）。
【請求項9】
前記第１角度（８０８）は１８度であり、前記第２角度（８２２）は５４度である、請求項７に記載のフィルター媒体（８００）。
【請求項10】
前記フィルター媒体（８００）は、同一に構成された複数の、相互に円周状に隣接して配置されたセグメント（８１４）を含み、前記セグメント（８１４）のそれぞれは、所定方向（８０６、８２０）に沿って伸びる固化材料の波状ストリップ（８０４、８１８）を画定し、前記所定方向（８０６、８２０）は、前記Ｘ軸と角度（８０８、８２２）をなし、前記角度（８０８、８２２）は、前記同一に構成されたセグメント（８１４）の数で３６０度を除算した商によって均等に分割可能である、請求項８に記載のフィルター媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、土木機器、建設機器、および採掘機器など（たとえば自動車、農業、ＨＶＡＣ（暖房、換気、および空気調節）、機関車、海運、排気処理、またはフィルターおよびブリーザが有用な他の任意の産業）のメカニズムおよびエンジンの動力に使用される作動液、空気濾過、オイル、および燃料などの様々な流体から汚染物質を取り除くために使用されるフィルターおよびブリーザに関する。具体的には本開示は、３Ｄ印刷技術を使用して製造され、フィルターで使用されるより複雑なジオメトリを可能にするフィルターに関する。
【背景技術】
【0002】
土木機器、建設機器、および採掘機器などはしばしば、機器のメカニズムおよびエンジンの動力に使用される作動液、オイル、および燃料などの様々な流体から汚染物質を取り除くために使用されるフィルターおよび／またはブリーザを使用する。時間が経つにつれて、汚染物質が流体中にたまり、この汚染物質は、様々なメカニズム（たとえば油圧シリンダー）およびエンジンのコンポーネントに支障を及ぼし得、これにより補修が必要となる。フィルターおよび／またはブリーザの目標は、様々な流体中の汚染物質を取り除いて、このようなコンポーネントの耐用年数を伸ばすことである。フィルターおよび／またはブリーザを使用する任意の産業はまた、作動液、エアー、オイル、および燃料などから汚染物質を取り除く必要があり得る。このような他の産業の例には、自動車、農業、ＨＶＡＣ、機関車、海運、排気処理などが含まれるが、それらに限定されない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
そのようなフィルターによって採用される特徴およびジオメトリは、フィルターおよびその関連するフィルター媒体を製造するために利用可能な製造技法によって限定される。一般に使用される技術には、多孔質生地、または汚染物質を取り除く他の材料を折り畳むことが含まれる。通常の積層造形は、多孔質とは反対の中実なパーツを生成することに基づいて構築される。その結果、印刷されたパーツに一体化され得、または媒体パックで使用され得るように使い道のあるグレードの濾過媒体を生成することは、ＦＤＭ（熱溶解積層法）、ＦＦＦ（熱溶解樹脂積層法）、ＳＬＡ（光造形法）など、現在の積層技術の標準機能の中にはない。
【0004】
たとえばＴｈｉｙａｇａｒａｊａｎ外に許与された米国特許出願公開第２０１６／０２８７０４８Ａ１号は食器洗い機器用のフィルターを開示し、この機器は、フィルター媒体、フィルターの軸線方向に沿って伸びる本体、およびフィルターの軸線方向に沿った本体の第１端に位置するキャップを含む。フィルター媒体は、食器洗い機器の洗浄槽の洗浄流体からデブリおよび他の粒子を濾過するように構成され、フィルターの本体に装着され、または一体的に形成される。加えてキャップは、食器洗い機器の洗浄槽からフィルター媒体に洗浄液のフローを可能にするように構成され、積層造形プロセスを使用してフィルターの本体と一体的に形成され得る。Ｔｈｉｙａｇａｒａｊａｎ外の図１５と図１６、および段落５９は、フィルター開口部が肉眼で見える（．０８インチ）ことを示す。これは、土木産業、建設産業、および採掘産業など（フィルターおよびブリーザを使用する産業の包括的なリストについては上記を参照）で使用されるフィルターおよび／またはブリーザが出会う一部の汚染物質を取り除くことに、不向きである。
【0005】
同様にＭｉｌｌｅｒ外に許与された米国特許出願公開第２０１６／０２８７６０５Ａ１号は食器洗い機器を開示し、この機器は、食器洗い機器の洗浄槽に送られた洗浄流体を濾過するための一体型フィルターが付属するサンプアセンブリを備える。一体型フィルターは中心軸を画定する。また一体型フィルターは、フィルター媒体の内槽を画定する内表面を持つフィルター媒体を備える。中心軸に垂直な平面での内槽の断面積は、中心軸の長さに沿って変化する。食器洗い機器用の一体型フィルターを形成する関連方法も提供される。Ｍｉｌｌｅｒ外の段落３３において、フィルター媒体の細孔径は．００３インチ～．０２５インチの範囲であると言われる。ただし、そのように小さな細孔径を生成する正確な方法は、可能なほど詳細に記述されていない。
【0006】
加えて、このような先行技術の参考文献は、積層造形法を使用して製造されたフィルター媒体によって濾過された流体のスループットを最大化する方法を可能にするほど詳細に記述されていない。
【0007】
本開示の一実施形態によるフィルターが提供される。フィルターは、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を含むデカルト座標系を画定するハウジングと；固化材料の複数層を含むフィルター媒体と；を含み得る。固化材料の複数層のうちの少なくとも１つとして、Ｘ軸と第１角度をなす第１所定方向に伸びる固化材料の波状ストリップが含まれ得る。
【0008】
本開示の一実施形態によるフィルター媒体が提供される。フィルター媒体は、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を含むデカルト座標系を画定し得、第１複数層を含む第１セグメント（ここで、第１複数層のうちの少なくとも１つの層は、Ｘ軸と第１角度をなす第１所定方向に伸びる固化材料の波状ストリップを含む）と；第２複数層を含む第２セグメント（ここで、第２複数層のうちの少なくとも１つの層は、第１角度とは異なる第２角度をＸ軸となす、第１所定方向とは異なる所定方向に伸びる固化材料の波状ストリップを含む）と；を含む。
【0009】
本開示の一実施形態によるフィルター媒体の製造方法が提供される。本方法は、複数のセグメントを含むフィルター媒体のコンピュータ可読３次元モデルを提供することであって、３次元モデルの各セグメントは、各々がフィルター媒体の断面層を画定する複数のスライスに変換されるように構成され、各セグメントは、他のセグメントの波状層の所定方向とは異なる所定方向に沿って伸びる波状層を含む、提供することと；積層造形法によってフィルター媒体の各層を連続的に形成することと；を含み得る。
【図面の簡単な説明】
【0010】
組み入れられて本明細書の一部を構成する添付図面は、本開示のいくつかの実施形態を図示し、説明とともに本開示の原理を説明するのに役立つ。
【図1】図１は、本開示の第１実施形態に従って３Ｄ印刷技術または他の積層造形技術を使用して製造されたフィルター媒体が付属するフィルターの斜視図である。フィルターの上端部分は、フィルターの内部の仕組みを示すために除去されている。より具体的には、フィルターは、積層造形プロセスにより構築されているように示される。
【図2】図２は、本開示の第２実施形態に従って３Ｄ印刷技術または他の積層造形技術を使用して製造されたフィルター媒体が付属するフィルターの斜視図であり、図１と類似するが、異なるサイズの細孔を備える複数のフィルター媒体が設けられている。
【図3】図３は、図１のフィルター媒体の拡大斜視図であり、フィルター媒体は、Ｚ方向に沿って隣り合う層（Ｘ方向の層とＹ方向の層）が互い違いの方向に波打つ材料の波状ストリップ層を形成することで形成されていることを図示する。
【図18】図１８は、ＣＡＤパッケージを使用してＳＴＬファイル（単一のソリッドモデルファイルを使用して生成）を生成し、次いで３Ｄ印刷ソフトウェアを使用してＳＴＬファイルを複数層に変換するプロセスを図示する。
【図23】図２３は、図２１のフィルター媒体の拡大詳細図であり、フィルター媒体の多面的外側が、フィルター媒体の多面的外側から伸びる有限数の開口部を備える方法を図示する。または、複数層が同じ角度で配向されるため、フロー経路が限定され、結果としてフロー経路がフィルター媒体の多面的外側に直交しないことを図示する。
【発明を実施するための形態】
【0011】
ここで本開示の実施形態が詳細に参照され、その実施形態の例は添付図面に図示される。可能であれば、図面全体で同じ参照番号が同一または類似の部分を参照するように使用される。いくつかの場合、本明細書および図面において、たとえば１００ａ、１００ｂのように後ろに文字が続いたり、またはたとえば１００’、１００’’などのように後ろにプライム記号が続く参照番号を表示する。参照番号の直後に文字またはプライム記号を付けることは、対称面を中心にジオメトリが鏡像となる場合によくあるように、このような特徴は、同様の形状であり、類似した機能を持つことを示すと理解されるべきである。本明細書において説明を簡単にするため、文字およびプライム記号は、しばしば本明細書に記述されてないが図面に示されて、本明細書において論じられた類似または同一の機能またはジオメトリを備える特徴の重複を示す。
【0012】
既存の積層造形技術を利用して、利用可能な効率グレードの多孔質濾過媒体を生成する繰り返し可能なプロセスの生産方法を実装する、フィルターおよび／またはフィルター媒体の様々な実施形態が、ここで論じられる。プロセスの例には、ＦＦＦ、ＦＤＭ、ＳＬＡなど、３Ｄ印刷ハードウェア、および印刷ヘッドの動作パターンの具体的制御が含まれ、その結果、材料がパーツに追加される際に、小さな間隙が生成されて多孔質構造を構築する。この方法は、オープンソースソフトウェアを利用し、そのソフトウェアは、利用者によって与えられた入力に基づいて濾過構造を生成する。本方法は、プリントヘッドのスピードおよび経路、堆積されるプラスチックの流量、冷却方法などを変更し得る。敷設された構造は、垂れ下がったり、またはそうでなければ変形され得、その結果、小さなサイズの細孔が生成される。
【0013】
たとえば、材料は、１つの層から次の層に滴下し得、次の層との封止を生成する。これにより媒体中に、２つ（またはそれ以上）の細孔および微細な多孔質性が生成される。変形（たとえば滴下、垂れ下がりなど）は、最も新しく生成された層および重力において、熱いノズルから保持された熱から発生し得る。その結果、前に敷設された層は、新しい層に接着し得る。好適な距離だけ分離された２つの平行層に垂直で／平行でない滴下層は、変形され得、ついに隣接する層に接触して各側面に２つ（またはそれ以上）のより小さな細孔を生成する。これは事実上、微細濾過用のより微細な細孔径を生成し得る。望ましい変形として、温度制御、層高さ、押出し幅、インフィルパターンなどの制御を調整することが含まれ得る。図１７は、最小化された寸法１３４がこのように生成され得る方法を図示する。
【0014】
一般に、濾過媒体のデブリ保持性能のある単一層は、媒体を通る流路の数によって制限される。流体が媒体を通過すると、通路より大きなデブリは、媒体を通過することができず、最終的に流路を塞ぐか、または媒体中に留まる。また、フィルターの性能を向上させるため、媒体は、階層化および／または互い違いにされ得、その結果、大きなデブリと小さなデブリとが止められる深さは異なり得る。この結果によって、媒体のデブリ保持性能は向上する。プロトタイプの媒体は、均質の細孔構造を備える。フィルターによって止められたほとんどのデブリが、汚染された流体が当初通過するはずの表面に近くなるため、これは媒体の性能を制限する。
【0015】
ここに開示されたフィルター媒体の様々な実施形態において、積層造形技法を介して製作された媒体ステージおよび／またはいくつかの媒体パックのステージ内に、勾配が設けられ得る。媒体パックは、積層造形プロセスにおける入力設定の独自な組み合わせから開発され合成された個別の媒体パックからなり得る。このような設定は、媒体パック中の各ステージのジオメトリを選択的に制御する。ステージにおける個別で独自の媒体パックを製作することは、複数のステージの濾過がフィルター構成においてフィルターを使用してまたはシステム中で複数のフィルターを直列にして実行され得る可能性にもかかわらず、媒体パック全体が１つの連続した濾過要素として動作することを可能にする。従来のフィルター設計におけるフィルターとは異なり、追加ステージの追加は、必ずしも、ある程度の複雑さおよびコストの著しい増加を招くわけではない。
【0016】
その結果、汚染されたフローは、各ステージを通過して、異なる形式の濾過を受けて特定の効率レベルを達成する。いくつかの実施形態において、層の高さは、その層に関して一定に保持され、パーツに直前に追加された層からの固定した距離で画定される（印刷されるパーツの高さを変えた異なる層高さの印刷は、印刷時間を減少させるように行われる）。
【0017】
いくつかの実施形態において、方法は、印刷時に層の高さを変更して、ある区域はより厚く、かつ他の区域はより薄い単一層を生成する。媒体パック中の深さに対する層高さの変更は、フローが下流に進むとともにより小さな細孔径を作り出すテーパとなる。これは、深さに対する効率を向上させ得、より大きな粒子が、その粒子径に固有の適切な深さより深く通過することを防止する。これは、媒体パックが占める容積の利用率の向上を可能にし得、デブリ保持性能を増加させ得る。また、テーパはネストされて、媒体パック容積の利用率をさらに向上させ得る。ネストされたテーパは、同じ寸法であり得、その結果、テーパは、フィルターとして機能し得るか、あるいはテーパーは、徐々により小さくなる仕様を備え得、この仕様は、媒体パック内のステージに対する効率を向上させ得る。
【0018】
本開示で論じられるフィルターおよび／またはフィルター媒体は、作動液、オイル、燃料などを含む任意の種類の流体中の汚染物質を取り除くために使用され得、土木、建設、および鉱業などを含む任意の産業において使用され得る。本開示において用語「フィルター」は、「ブリーザ」または本開示のいろいろな箇所で記載のように流体から汚染物質を取り除くために使用される任意のデバイスを含むように解釈される。また、フィルターおよび／またはブリーザを使用する、ここで前述した任意の好適な産業は、ここで論じられた実施形態のうち任意のものを使用し得る。
【0019】
図１～図４に焦点を絞ると、本開示の一実施形態によるフィルターについて記述されよう。図１～図４中のフィルターの上端部分は、フィルターの内部の仕組みを表示するために除去されていることに注意しよう。上端部分は除去されているが、フィルターは、そのような上端部分を含むであろうし、実際に外郭を形成しているであろうことを理解すべきである。特別には示されていないが、存在すると理解されるフィルターの他のコンポーネントとして、エンドキャップ、センターチューブ、天板などが含まれる。フィルターはフィルター媒体と共に製造され得るため、フィルターがより構造的一体性を備え得るという理由で、センターチューブは、いくつかの実施形態において省略され得る。
【0020】
フィルター１００は、空洞内部１０６を画定する外壁１０４を含む本体１０２を含み得る。示されるように、外壁１０４は、長方形の形状（または他の多角形の形状）を備える。他の実施形態においては、この通りではない場合がある。たとえば図６を参照のこと。外壁１０４について、円筒形などの他の構成が可能である。再び図１～図４を参照すると、入口１０８は、空洞内部１０６と流体連絡している。また出口１１０は、空洞内部１０６と流体連絡している。第１フィルター媒体１１２は、複数層１１４、１１４’などを含む空洞内部１０６中に配置される。図３で優れて示されるように、各層１１４、１１４’などは、複数層１１４、１１４’の各々の間に複数の細孔１１７、１１７’などを形成する、固化材料の波状ストリップ１１６を含む。
【0021】
図１、図２、および図４を参照すると、空洞内部１０６は、入口１０８および出口１１０と流体連絡する長方形の立体室１１８を含む。第１フィルター媒体１１２は、入口１０８と出口１１０との間の長方形の立体室１１８中に配置される。したがって、濾過される流体は、入口１０８を通って入り、第１フィルター媒体１１２を通過し、出口１１０を出る。入口１０８および出口１１０は、図１の対照的な流体フロー矢印１２０対図２の流体フロー矢印１２０’で図示されるように、切り替えられ得ることに注意すべきである。空洞内部１０６は、図７に示すように長方形の立体以外の他の形状を備え得る。
【0022】
図２を参照すると、本体１０２は、底壁１２２および側壁１２４を含み得る。入口１０８は、底壁１２２を貫通し得、出口１１０は側壁１２４を貫通し得る。図１、図２、および図４において、本体１０２は、側壁１２４を貫通する出口１１０または入口１０８に配置された複数の平行サポートリブ１２６を画定する。このようなサポートリブ１２６の機能は、本体が積層造形プロセスにより構築される際に本体１０２の構造を支持することであるが、流体フローを側壁１２４中のオリフィス（たとえば入口１０８または出口１１０）をほとんど抵抗なしに通すことが可能である。つまり、リブ１２６は、所望のフロー方向１２０、１２０’に配向される。
【0023】
同様に本体１０２は、複数の補助空隙１２８をさらに画定し、その空隙は、長方形の立体室１１８と流体連絡していない。本体１０２は、複数の補助空隙１２８中に配置されたサポート構造１３０を含む。補助空隙１２８の目的は、積層造形プロセスにより構築された場合に、製造プロセスを高速化することであるが、サポート構造１３０は、相互連結するリブの格子形状を取り得、構造上の剛性および強度を提供する。
【0024】
本体１０２は、シームレスであり得、第１フィルター媒体１１２は、本体１０２の不可欠な部分であり得るか、または本体１０２から分離され、後に本体１０２に挿入されるコンポーネントであり得る。図５に優れて示されるように第１フィルター媒体１１２は、複数の細孔１１７を画定し得、その細孔は５０μｍ～２００μｍの最小寸法１３４を画定する。特定の実施形態において、複数の細孔１１７の最小寸法１３４は、７０μｍ～１７０μｍの範囲であり得る。このような様々な構成、空間的な関係、および寸法は、必要または所望に応じて、他の実施形態において具体的に示されかつ記載されたものとは異なるように変更され得る。たとえば、細孔径は、所望の大きなサイズまたは所望の小さなサイズであり得る（たとえば４ミクロン、図５ではｈａ＞＞ｈｂ）。
【0025】
図２および図４を参照すると、フィルター１００は、第１フィルター媒体１１２および出口１１０に直接隣接して配置された第２フィルター媒体１３２をさらに含み得る。つまり、濾過される流体は入口１０８を通り、第１フィルター媒体１１２、次に第２フィルター媒体１３２を通り、次いで出口１１０を通って出る。いくつかの実施形態において、図５を参照して優れて理解されるが、第１フィルター媒体１１２は、第１最小寸法１３４を備える複数の細孔１１７、１１７’を画定し、第２フィルター媒体１３２は、第２最小寸法１３４’を備える複数の細孔１１７、１１７’を画定する。第１最小寸法１３４は、第２最小寸法１３４’より大きくてもよい。
【0026】
その結果、より大きなサイズの汚染物質が、第１フィルター媒体１１２によって第１ステージで濾過されたり、より微細な汚染物質が、第２フィルター媒体１３２によって第２ステージで濾過されたりするように、複数の濾過ステージが設けられ得る。様々な実施形態において、必要または所望に応ずるだけ多くの濾過ステージが設けられ得る（最大第ｎステージ以内）。他の実施形態において、第１フィルター媒体１１２は、水を取り除くように構成されたり、第２フィルター媒体１３４は、デブリなどを取り除くするように構成されたりし得る。いくつかの実施形態において、第１フィルター媒体１１２および第２フィルター媒体１３２は、本体１０２に挿入され得る別々のコンポーネントである。そのような場合において、フィルター１００の本体１０２は、第１フィルター媒体１１２および第２フィルター媒体１３２から分離されている。他の実施形態において、第１フィルター媒体１１２および第２フィルター媒体１３２は、本体１０２と相互に一体となっており、積層造形プロセスにより本体１０２と同時に構築される。
【0027】
ここで図６～図１４に焦点を絞ると、本開示の別の実施形態によるフィルター２００（たとえばキャニスター形式のフィルター）について記述されよう。フィルター２００は、外壁２０４および内壁２０６を含むハウジング２０２を含み得る。外壁２０４および内壁２０６は、同じ縦軸２０８を画定する。内壁２０６は、円筒形構成を備え得、縦軸２０８を通過し、かつそれに垂直な半径方向２１０と、半径方向２１０に正接し、かつ縦軸２０８に垂直な円周方向２１２と、を画定し得る。内壁２０６は、外壁２０４から半径方向に離れて配置され、ハウジング２０２は、縦軸２０８およびに空洞内部２１８に沿って配置された第１端２１４および第２端２１６をさらに画定する。このような様々な構成および空間的な関係は、他の実施形態において異なり得る。
【0028】
図７～図１０において優れて示されるように、入口２２０は、空洞内部２１８と流体連絡し、出口２２２は、空洞内部２１８と流体連絡する。フィルター媒体２２４は、複数層２２６、２２６’などを含む空洞内部２１８中に配置される。各層２２６として、固化材料の波状ストリップ２２８、２２８’などが含まれ得る。フィルター媒体２２４は、外側環状領域２３０および内側環状領域２３２を画定する環状形状を含む。
【0029】
空洞内部２１８は、外側環状室２３４（この外側環状室は、入口２２０およびフィルター媒体２２４の外側環状領域２３０と流体連絡する）と、縦軸２０８を中心に同心円状にある中央円筒形空隙２３７（この中央円筒形空隙は、出口２２２およびフィルター媒体２２４の内側環状領域２３２と流体連絡する）と、を含む。これは、図６および図７において矢印２３６によって示される濾過される流体のフローを確立する。このフローの方向は、他の実施形態において、逆にされ得る。
【0030】
内壁２０６は、出口２２２を画定し得、雌ネジ２３８または他の種類の嵌合インターフェイスを含み得る。ハウジング２０２は、上端表面２４０を画定し、入口２２０は、上端表面２４０から外側環状室２３４に伸びる第１円筒孔２４２であり、出口２２２は、上端表面２４０から中央円筒形空隙２３７に伸びる。図７～図９に示されるように、複数の同一に構成された入口２２０が設けられ得、縦軸２０８を中心に円形アレイ状に配置され得る。同様に、様々な実施形態において、複数の出口が設けられ得る。入口および出口の数および配置は、様々な実施形態において、必要または所望に応じて変更され得る。
【0031】
いくつかの実施形態において、ハウジング２０２は、シームレスであり、フィルター媒体２２４は、ハウジング２０２と一体である。たとえば、フィルター媒体２２４は、積層造形プロセスによりハウジング２０２と同時に構築され得る。他の実施形態において、フィルター媒体２２４は、ハウジングに挿入された別々のコンポーネントであり得る。複数の異なるフィルター媒体は、所望であれば、ここで前述したように同心円状に設けられて、マルチステージ濾過を提供し得る。フィルター媒体２２４は、複数の細孔１１７（図７～図１４には明確に示されていないが、図３または図５に示されたものと同じ構造を備えると理解されよう）を画定し、その細孔は、２００μｍ未満の最小寸法１３４を画定する。前述のように細孔のサイズは、任意の好適なサイズであり得る。
【0032】
図８～図１２に焦点を絞ると、フィルター媒体２２４は、キャップ部分および底部分を含む。第１所定方向２５４に伸びる固化材料の第１波状ストリップ２５２のある第１層２５０と、第２所定方向２５６に伸びる固化材料の第２波状ストリップ２５２’のある第２層２５０’と、を含む、固化材料の第１複数層２５０、２５０’などを含むキャップ部分２４６。第１層２５０は、第２層２５０’と接触し、第１所定方向２５４は、第２所定方向２５６と平行ではない。
【0033】
同様に、底部分２４８は、第３所定方向２６２に伸びる固化材料の第３波状ストリップ２６０のある第３層２５８と、第４所定方向２６４に伸びる固化材料の第４波状ストリップ２６０’のある第４層２５８’と、を含む、固化材料の第２複数層２５８、２５８’を含む。第３層２５８は、第４層２５８’と接触し、第３所定方向２６２は、第４所定方向２６４と平行ではない。
【0034】
図１０に示されるように、キャップ部分２４６の起伏、および底部分２４８の起伏は、相互に位相が異なる。キャップ部分２４６および底部分２４８は、印刷の最初の３～５層を表し得る。底部および上端での固体層の数は、印刷設定によって制御される。固体層は、印刷に追加の構造的サポートを提供し、露出したプラスチックの層から「インフィル」を密閉し得る。いくつかの実施形態において、複数媒体は、垂直方向に積み重ねられて、「位相の異なる」起伏を生成し得、その起伏は、位相の異なる媒体パックの各セクションを通過する流体のフロー経路を操作および変更し得る。たとえば、上端部分または底部分に、より限定的なチャネルが設けられ得、他方中間部分は、特定の濾過アプリケーションに関する選好によって、よりオープンなチャネルを有し得る。
【0035】
図１４は、フィルター２００の構造的一体性を維持しながら積層造形プロセスを適用する場合、フィルター２００が、製造プロセスを高速化するためその中に配置されたサポート構造２６８を持つ補助空隙２６６を含み得ることを示す。
【0036】
本開示のさらに別の実施形態によるフィルター３００は概して、図１～図１４を参照して以下のように記述され得る。フィルター３００は、ハウジング３０２と、固化材料の複数層３０６、３０６’などを含むフィルター媒体３０４と、を含み得る。固化材料の複数層３０６、３０６’のうちの少なくとも１つは、第１所定方向３１０に伸びる固化材料の波状ストリップ３０８を含む。図３を参照すると、材料の波状ストリップ３０８は、台形パターンで配置され得る。つまり、ストリップ３０８の２つの脚３１２は相互に対して傾斜して、流体が細孔３１４を通過する際に、縮小したサイズの細孔３１４を形成し得る。図３において、このサイズ縮小はＸ－Ｙ平面で発生する。図５において、この縮小はＹ－Ｚ平面でも発生する。言いかえると、台形パターンは、少なくとも部分的に複数の細孔３１４、３１４’を画定し、複数の細孔３１４、３１４’の各々は、第２所定方向３１６に沿ってサイズが減少する細孔寸法３１８を含む。
【0037】
図３に焦点を絞ると、固化材料の複数層３０６、３０６’などは、第１所定方向３１０に伸びる固化材料の第１波状ストリップ３０８のある第１層３０６と、第２所定方向３１６に伸びる固化材料の第２波状ストリップ３０８’のある第２層３０８’と、を含む。ここで記載の任意の実施形態のための固体材料の任意のストリップの起伏は、ジグザグ、四角形、台形、正弦曲線、多項式曲線などを含む任意の好適な形状を備え得る。
【0038】
第１層３０６は、第２層３０６’と接触し、第１所定方向３１０は、第２所定方向３１６と平行ではない。この配置は、細孔３１４、３１４’を形成するのに役立つ。第１所定方向３１０は、第２所定方向３１６に垂直であり得る。図３に示すように、固化材料の第１波状ストリップ３０８は、台形パターンで配置され、固化材料の第２波状ストリップ３０８’は、四角形パターンで配置される（脚３１２’は相互に平行）。また、台形など別の形状も、ストリップ３０８’に使用され得る。このような形状のうち任意のものは、他の実施形態において、必要または所望に応じて変更され得る。
【0039】
本開示の一実施形態に従って、交換パーツとして使用され得るフィルター媒体４００が、ここで図３～図５を参照して記述されよう。また、フィルター媒体から捕捉されたデブリまたは他の汚染物質をバックフラッシュすることによって、ここで記載のようにフィルター媒体の様々な実施形態が再利用され得ることに注意すべきである。フィルター媒体４００は、第１所定方向４０６に伸びる固化材料の第１波状ストリップ４０４のある第１層４０２と、第２所定方向４０８に伸びる固化材料の第２波状ストリップ４０４’のある第２層４０２’と、を含む、固化材料の複数層４０２、４０２’などを含み得る。第１層４０２は、第２層４０２’と接触し、第１所定方向４０６は、第２所定方向４０８と平行ではなく、その間には、複数の細孔４１０、４１０’が形成される。
【0040】
特定の実施形態において、第１所定方向４０６は、第２所定方向４０８に垂直であるが、必ずしもそうである必要はない。固化材料の第１波状ストリップ４０４は、台形パターンを備え、固化材料の第２波状ストリップ４０４’は、四角形パターンを備える。他の形状も可能である。
【0041】
ここで以前にほのめかしたように、台形パターンは、複数の細孔４１０、４１０’を少なくとも部分的に画定し、各々は、第２所定方向４０８に沿ってサイズが減少する細孔寸法４１２を含む。
【0042】
図３では、フィルター媒体４００は、長方形の立体構成を含む。環状などの他の形状も可能である。
【0043】
図５では、フィルター媒体４００は、第３所定方向４１４を画定し、細孔寸法４１２のサイズは、第３所定方向４１４に沿って減少する。一例として、第１所定方向はＸ方向であり、第２方向はＹ方向であり、第３方向はＺ方向である。
【0044】
図７～図１２を参照すると、交換パーツとして提供され得るフィルター媒体５００の別の実施形態は、以下のように記述され得る。フィルター媒体５００は、複数層５０２、５０２’などを含み得、各々は固化材料の波状ストリップ５０４、５０４’などを含む。フィルター媒体５００は、外側環状領域５０６および内側環状領域５０８を画定する環状形状を含み得る。複数層５０２、５０２’などは相互に接触して、その間に複数の細孔５１０を画定する。
【0045】
フィルター媒体５００は、ここで前述した属性およびオプションを持つキャップ部分５１２および底部分５１４をさらに含み得る。キャップ部分５１２は、第１所定方向５２０に伸びる固化材料の第１波状ストリップ５１８のある第１層５１６と、第２所定方向５２２に伸びる固化材料の第２波状ストリップ５１８’のある第２層５１６’と、を含む、固化材料の第１複数層５１６、５１６’などを含み得る。第１層５１６は、第２層５１６’と接触し、第１所定方向５２０は、第２所定方向５２２と平行ではない。
【0046】
底部分５１４は、第３所定方向５２８に伸びる固化材料の第３波状ストリップ５２６のある第３層５２４と、第４所定方向５３０に伸びる固化材料の第４波状ストリップ５２６’のある第４層５２４’と、を含む、固化材料の第２複数層５２４、５２４’などを含む。第３層５２４は、第４層５２４’と接触し、第３所定方向５２８は、第４所定方向５３０と平行ではない。
【0047】
さらに、ここで以前にほのめかしたように、キャップ部分５１２の起伏、および底部分５１４の起伏は、相互に位相が異なる。ここで以前にほのめかしたように、「位相の異なる」起伏は、媒体の異なる多孔質性と、様々な方向およびセクションでの濾過と、を有する機会を提供し得る。
【0048】
また、ここで上述したように、流路および細孔が構成または製造される方法は、フィルターまたはフィルター媒体を通して濾過される任意の流体の効率的スループットに影響し得る。したがって、濾過される任意の流体の効率的スループットを変更し得る方法を開示する様々な実施形態および方法は、以下で図１８～図３２を参照して記述されるであろう。図１８～図３２の実施形態の特徴のうち任意のものは、本開示のさらなる実施形態を生み出すため、図１～図１７の実施形態の特徴のうち任意のものと交換され得ること、または逆も同様であることが、理解されるべきである。
【0049】
３Ｄプリンターを介して濾過媒体パックを印刷することは、所望の多孔質性を達成するために特定の設定を必要とする。１セットの印刷設定指示で単一のインポートされたＳＴＬファイルを使用して濾過機能を印刷しようとする場合に、問題が発生し得る。たとえば、設定「インフィル角」は、パーツのインフィル（「インフィル」は、別の箇所では「サポート構造」とも呼ばれる）のためにプラスチックを押し出しながら、プリントヘッドがプリンターのＸＹ座標系に対して移動する方向を制御する。単一のインフィル角は、ここで図１８～図２３を参照して説明されるように、１つのジオメトリ全体を印刷する場合に、問題を生じ得る。
【0050】
図１８を参照すると、ＣＡＤモデル７００（たとえば、ＣＲＥＯで生成されるＳＴＬファイル）は、通常３Ｄ印刷ソフトウェア（たとえばＳｌｉｃ３ｒソフトウェア）にインポートされる。次に、ＣＡＤモデルは、利用者（矢印７０２参照）が入力した設定に従って３Ｄ印刷ソフトウェアで処理されて、ジオメトリ７０４を生成し、このジオメトリは、所望のジオメトリ７０４を生成するために３Ｄプリンターのプリントヘッドが敷設し得る複数層に「スライス」される。このような設定として、インフィル角、インフィル密度、シェルなしなどが含まれ得る。
【0051】
さて図１９および図２０に目を向けると、フィルター媒体８００の一実施形態が示され、その実施形態において、３Ｄプリンターのプリントヘッドは、垂直方向（Ｚ軸）に上昇しながら４５度のインフィル角設定（変更可能）に従って媒体パック全体を印刷し得ることが示される。言いかえると、フィルター媒体８００または３Ｄプリンターは、フィルター媒体８００が３Ｄプリンターまたは他の積層造形プロセスによって製造される際に、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を含むデカルト座標系を画定し得る。フィルター媒体８００は、固化材料の複数層を含み得る。固化材料の複数層のうちの少なくとも１つ８０２として、Ｘ軸と第１角度８０８をなす第１所定方向８０６に伸びる固化材料の波状ストリップ８０４が含まれ得る。この第１角度８０８は、インフィル角であり得るか、または別の方法で生成され得る。様々な実施形態において、第１角度８０８は、１０度～８０度の範囲であり得るか、または特定の実施形態において、図１９～図２３に示されるように４５度であり得る。
【0052】
ここで図２１～図２３を参照すると、フィルター媒体８００は、円筒形内側開口８１０および多面的外側８１２を含み得る。図２２に示されるように、単一の角度の使用は、媒体の円筒形内側開口８１０を完全に密閉し得るか、または円筒形内側開口８１０に出入りするフローを制限し得る。図２３に示されるように、媒体の多面的外側８１２の面は、角度が媒体パックの多面的外側８１２の面に直交する／垂直な角度に対応しない場合、全体的または部分的に密封され得る。これは、媒体パックの全域におけるフローの望ましくない制約、低下を引き起こし得るか、または完全に面を密封し得る。他の実施形態においては、内側開口が多面的であったり、外側が円筒形であったりし得る。
【0053】
図２４～図３２に図示するように、フィルター媒体８００のジオメトリは、各セグメントを製造するため３Ｄプリンターによって使用された独自の設定を持った個別セグメント８１４に分割され得る。媒体パックがいくつのセグメントに分割されるかによって、適切なインフィル角が選択され得る。図２７に優れて示されるように、フィルター媒体８００は、環状構成を含み得、第１セグメント８１４’を含む複数のセグメント８１４に分割され得、この第１セグメントは、Ｘ軸との第１角度８０８を画定する固化材料の複数層のうちの少なくとも１つ８０２を含む。フィルター媒体８００は、第１角度８０８とは異なる第２角度８２２をＸ軸となす、第１所定方向８０６とは異なる所定方向８２０に伸びる固化材料の波状ストリップ８１８を含む固化材料の複数層のうちの別の層８１６を含む第２セグメント８１４’’をさらに含む。第１角度および第２角度８０８、８２２は、多面的外側８１２と直交し得、媒体パックによって濾過される流体のスループットを最大化する。
【0054】
本開示の様々な実施形態において、面に直交する／垂直なインフィル角での印刷は、所望されるかもしれず、所望されないかもしれない。いくつかの実施形態において、面に直交するインフィル角を有することは、フローの制御に役立ち得、その結果、すべてが媒体パックの中央の方向に向かい、媒体パックの全域で制限は最少である。
【0055】
媒体パックの各セグメントは、インフィル密度、層高さ、押出し、他の印刷設定が変化し得る。これは、媒体パック内でより多くの多様性を可能にし得る。いくつかの実施形態において、１０個のセグメントを持ち、その５つのセグメントは０．０７ｍｍの層高さおよび５０％のインフィル密度を使用する媒体パックが採用され得るが、他の５つのセグメントは、０．１５ｍｍの層高さおよび６０％のインフィル密度を使用し得る。
【0056】
他の実施形態において、他の印刷設定を備え、環状以外の他の形状を備える構成を始めとする多くの構成が可能である。フィルター媒体８００が環状形状を含む場合、フィルター媒体８００は、円周方向Ｃを画定し得、円筒形内側８２４を含み得る。外側８１２は、多面的であり得るか（図１９～図２９を参照）、または円筒形８１２’であり得る（図３０～図３２を参照）。
【0057】
図２４に焦点を絞ると、１つのモデルが３Ｄ印刷ソフトウェアにインポートされる代わりに、複数の個々のセグメント８１４は、等しいサイズまたは異なるサイズでインポートされる（たとえば、１０個の異なるセグメント）。図２４で示されたジオメトリ８２６は、ジオメトリが印刷ベッド上の中心に正確に置かれていることを確認するのに役立つ。ジオメトリ８２６を使わない場合、媒体パックセグメントは、印刷ベッドの正確な中央にすべて集合し得、正確に間隔を取り得ない。また、これにより、媒体の内側で間隔を広く空け得、その結果、インフィルパターンが構築された場合に壁は密封されない。
【0058】
さて図２７に目を向けると、フィルター９００は、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を含むデカルト座標系を画定するハウジング９０２を含み得る。１０個のセグメントが採用されている実施形態などの特定の実施形態において、第１角度８０８は１８度であり得、第２角度８２２は５４度であり得る。より詳細には、フィルター媒体８００は、同一に構成された複数の、相互に円周状に隣接して配置されたセグメント８１４を含み得、セグメント８１４のそれぞれは、所定方向に沿って伸びる固化材料の波状ストリップを画定し、所定方向は、Ｘ軸と角度をなし、角度は、同一に構成されたセグメントの数で３６０度を除算した商によって均等に分割可能である。而してインフィル角は、１８度から始まり得、５４度、さらに９０度などに達する。
【0059】
図３２で優れて示されるように、第１複数層の波状ストリップ８０４は台形構成を含み得、第２複数層の波状ストリップ８１８は台形構成を含み得る。ここで既にほのめかしたように、フィルター媒体８００は、３Ｄ印刷ソフトウェアのインフィル設定を使用して製造され得る。すべてのセグメントのすべての波状層は、図３２で示された実施形態を含む様々な実施形態において、台形構成を備え得る。
【0060】
フィルター媒体またはフィルター、あるいは関連する特徴の任意の実施形態についてここで論じられた寸法または構成のうち任意のものは、必要または所望に応じて変更され得る。また、フィルター媒体またはフィルターは、所望の構造上の強度を備え、濾過される流体に化学的に適合する任意の好適な材料から製造され得る。たとえば、ＰＬＡ、コポリエステル、ＡＢＳ、ＰＥ、ナイロン、ＰＵなどを含むが、それらに限定されない様々なプラスチックが使用され得る。
【産業上の利用可能性】
【0061】
実際、ここで記載の任意の実施形態によるフィルター媒体またはフィルターは、販売されるか、購入されるか、製造されるか、そうでなければＯＥＭまたはアフターマーケットコンテキスト（ａｆｔｅｒ－ｍａｒｋｅｔ ｃｏｎｔｅｘｔ）で調達され得る。
【0062】
図１５および図１６を参照すると、開示されたフィルター媒体およびフィルターは、たとえば鋳造または成形など、従来の技法を使用して製造され得る。あるいは、開示されたフィルター媒体およびフィルターは、概して積層造形法または付加製造法と呼ばれる他の技法を使用して製造され得る。
【0063】
周知の積層造形／付加製造プロセスは、たとえば３Ｄ印刷などの技法を含む。３Ｄ印刷は、コンピュータの制御下で材料が連続層に堆積され得るプロセスである。コンピュータは、３次元モデル（たとえば、ＡＭＦファイルまたはＳＴＬファイルなどのデジタルファイル）に従って付加製造機器を制御して連続層を堆積させ、このモデルは、複数のスライスに、たとえば実質的に２次元のスライスに変換されるように構成され、その結果、フィルターまたはフィルター媒体を製造または製作するため、各々のスライスは、フィルターまたはフィルター媒体の断面層を画定する。ある場合では、開示されたフィルターまたはフィルター媒体は、オリジナルのコンポーネントであり、３Ｄ印刷プロセスは、フィルターまたはフィルター媒体を製造するために利用されるであろう。他の場合、３Ｄプロセスは、既存のフィルターまたはフィルター媒体を複製するために使用され得、複製されたフィルターまたはフィルター媒体は、アフターマーケットパーツ（ａｆｔｅｒｍａｒｋｅｔ ｐａｒｔ）として販売され得る。このような複製されたアフターマーケットフィルターまたはフィルター媒体は、オリジナルのフィルターまたはフィルター媒体の正確なコピーか、重要でない面のみ異なる擬似コピーのいずれかであり得る。
【0064】
図１５を参照すると、ここに開示された任意の実施形態によるフィルター１００、２００、３００またはフィルター媒体４００、５００を表すために使用される３次元モデル１００１は、たとえばフロッピーディスク、ハードディスク、または磁気テープを含む磁気記憶装置；ソリッドステートディスク（ＳＳＤ）またはフラッシュメモリなどの半導体記憶装置；光ディスク記憶装置；光磁気ディスク記憶装置；または少なくとも１つのプロセッサによって読み取り可能な情報またはデータが記憶されている他の任意の種類の物理メモリまたは非一時的媒体など、コンピュータ可読記憶媒体１００２に記録され得る。この記憶媒体は、フィルター１００、２００、３００またはフィルター媒体４００、５００を製造または製作するため市販されている３Ｄプリンター１００６に関連付けて使用され得る。あるいは、３次元モデルは、３Ｄプリンター１００６の場所に永久的に記憶されることなく、ストリーミングの形式で３Ｄプリンター１００６に電子的に伝達され得る。いずれの場合も、３次元モデルは、フィルター１００、２００、３００またはフィルター媒体４００、５００の製造において使用に好適なフィルター１００、２００、３００またはフィルター媒体４００、５００のデジタル表現を構成する。
【0065】
３次元モデルは、多数の公知の方法で形成され得る。３次元モデルは概して、フィルター１００、２００、３００、９００またはフィルター媒体４００、５００、８００を表すデータ１００３を、クラウドベースのソフトウェアオペレーティングシステムなどのコンピュータまたはプロセッサ１００４に入力することで生成される。データは、次に、物理的フィルター１００、２００、３００、９００またはフィルター媒体４００、５００、８００を表す３次元モデルとして使用され得る。３次元モデルは、フィルター１００、２００、３００またはフィルター媒体４００、５００を製造する目的に適合することを目的とする。一例示的実施形態において、３次元モデルは、積層造形技法によってフィルター１００、２００、３００またはフィルター媒体４００、５００を製造する目的に適合する。
【0066】
図１５で示される一実施形態において、データの入力は、３Ｄスキャナー１００５を用いて達成され得る。本方法は、３次元モデルを生成するために、接触およびデータ受信デバイスを介して、かつ接触からデータを受信して、フィルター１００、２００、３００、９００またはフィルター媒体４００、５００、８００に接触することを含み得る。たとえば、３Ｄスキャナー１００５は、接触型スキャナーであり得る。スキャンされたデータは、３Ｄモデリングソフトウェアプログラムにインポートされて、デジタルデータセットを準備し得る。一実施形態において、接触は、座標測定機を使用した直接の物理的接触により実行され得、この座標測定機は、３次元モデルを生成するため、フィルター１００、２００、３００、９００またはフィルター媒体４００、５００、８００の表面にプローブを接触させることで、フィルター１００、２００、３００、９００またはフィルター媒体４００、５００、８００の物理的構造を計測する。
【0067】
他の実施形態において、３Ｄスキャナー１００５は、非接触型スキャナーであり得、本方法は、注がれたエネルギー（たとえば光または超音波）を複製されるフィルター１００、２００、３００またはフィルター媒体４００、５００に導き、反射されたエネルギーを受け取ることを含み得る。コンピュータは、この反射エネルギーから、フィルター１００、２００、３００、９００またはフィルター媒体４００、５００、８００の製造時に使用されるコンピュータ可読３次元モデルを生成するであろう。様々な実施形態において、複数の２Ｄ画像は、３次元モデルを生成するために使用され得る。たとえば、３Ｄオブジェクトの２Ｄスライスは、組み合わせられて３次元モデルを生成し得る。データの入力は、３Ｄスキャナーの代わに、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ソフトウェアを使用して実施され得る。この場合、３次元モデルは、ＣＡＤソフトウェアを使用して開示されたフィルター１００、２００、３００、９００またはフィルター媒体４００、５００、８００の仮想３Ｄモデルを生成することにより形成され得る。３次元モデルは、フィルター１００、２００、３００、９００またはフィルター媒体４００、５００、８００を製造するために、ＣＡＤの仮想３Ｄモデルから生成されるであろう。
【0068】
開示されたフィルター１００、２００、３００、９００またはフィルター媒体４００、５００、８００を生成するために利用される積層造形プロセスは、ここで前述した材料などの材料を含み得る。いくつかの実施形態においては、完成品を生成するために追加プロセスが実施され得る。そのような追加プロセスは、たとえば、洗浄、焼入れ、親水性コーティング、熱処理、材料除去、および金属材料が採用された場合などには研磨のうちの１つ以上を含み得る。完成品を完成するために必要な他のプロセスは、このような同定されたプロセスに加えてまたはその代わりに実施され得る。
【0069】
図１６に焦点を絞ると、ここに開示された任意の実施形態に従ってフィルターまたはフィルター媒体を製造する方法６００は、フィルターまたはフィルター媒体のコンピュータ可読３次元モデルを提供することであって、３次元モデルは、各々がフィルターまたはフィルター媒体の断面層を画定する複数のスライスに変換するように構成される、提供すること（ブロック６０２）と；積層造形法によってフィルターまたはフィルター媒体の各層を連続的に形成すること（ブロック６０４）と；を含み得る。積層造形法によってフィルターまたはフィルター媒体の各層を連続的に形成することは、複数層を構築することを含み得、ここで複数層のうちの少なくとも１つの層は、第１所定方向に伸びる材料の第１波状ストリップを含む（ブロック６０６）。
【0070】
また本方法は、第１所定方向とは異なる第２所定方向に伸びる材料の第２波状ストリップを含む複数層のうちの第２層を形成することを含み得る（ブロック６０８）。さらに、本方法は、所望の細孔の最小寸法を生成するため、以下の変数のうちの少なくとも１つを変更することを含み得る：プリントヘッドのスピードおよび／または経路、プラスチックの流量、プラスチックの種類、プラスチックの冷却速度、ならびに層変形を生成するための波状材料のパターンまたは構成（ブロック６１０）。フィルターまたはフィルター媒体は、底から上端への方向に構築され得る。
【0071】
図３３は、フィルター媒体を製造する方法１１００を含み、方法１１００は、複数のセグメントを含むフィルター媒体のコンピュータ可読３次元モデルを提供するステップであって、３次元モデルの各セグメントは、各々がフィルター媒体の断面層を画定する複数のスライスに変換されるように構成され、各セグメントは、他のセグメントの波状層の所定方向とは異なる所定方向に沿って伸びる波状層を含む、ステップ（ステップ１１０２）と；積層造形法によってフィルター媒体の各層を連続的に形成するステップ（ステップ１１０４）と；を含む。
【0072】
積層造形法によってフィルター媒体の各層を連続的に形成することは、３Ｄ印刷ソフトウェアのインフィル設定を使用することを含み得る（ステップ１１０６）。３Ｄ印刷ソフトウェアのインフィル設定を使用することは、各セグメントに異なるインフィル角を設定することを含み得る（ステップ１１０８）。他の実施形態において、３Ｄ印刷ソフトウェアのインフィル設定を使用することは、各セグメントに異なるインフィル密度を使用することを含み得る（ステップ１１１０）。
【0073】
本開示で論じられたアセンブリの装置および方法の実施形態に対して、本発明（複数可）の範囲または精神から逸脱せずに様々な修正および変更をなしうることは当業者に明白であろう。本開示の他の実施形態は、本明細書の検討、およびここに開示された様々な実施形態の実施から、当業者に明白であろう。たとえば、一部の機器は、ここに記載されているものとは異なる方式で組み立てられたり、機能したりし得、任意の方法の特定のステップは、省略されたり、具体的に記述されている順序とは異なる順序で実施されたり、いくつかの場合には同時に実施されたり、サブステップの中で実施されたりし得る。さらに、様々な実施形態の特定の態様または特徴に変更または修正が加えられて、さらなる実施形態が形成されたり、様々な実施形態の特徴および態様が、なお更なる実施形態を提供するために、他の実施形態の他の特徴または態様に追加されたり、取り替えられたりし得る。
【0074】
したがって、本明細書および例は、例示的にのみ考慮し、本発明（複数可）の真の範囲および精神を以下の特許請求の範囲およびその等価物によって示すことが想定されている。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
