JPH084692B2 - フィルタ用端部キャップ - Google Patents

フィルタ用端部キャップ

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JPH084692B2
JPH084692B2 JP4106605A JP10660592A JPH084692B2 JP H084692 B2 JPH084692 B2 JP H084692B2 JP 4106605 A JP4106605 A JP 4106605A JP 10660592 A JP10660592 A JP 10660592A JP H084692 B2 JPH084692 B2 JP H084692B2
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annular
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Pall Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はフィルタ用端部キャップ
に関する。
【０００２】
【従来の技術】英国特許第ＧＢ−Ａ−１４３７４６２号
において、円筒形フィルタエレメントを収容するときに
使用する、密封エレメントを受けるための少なくとも１
つの外周溝を有するフィルタエレメント用の端部キャッ
プが開示されている。そのキャップは接合されたまたは
１つの部品に接合することができる当接する同心円の構
成要素からなる。２つの当接構成要素は各外周溝の側面
を提供し、これらの２つの構成要素のうち１つはその溝
の底面を提供する。このような構成要素の全体の数は少
なくとも外周溝の数に１を加えた数に等しく、最も外側
の構成要素は環状である。この構成は一端に円筒形フィ
ルタエレメントを収容するための非常に厳密に密封され
た円筒形フィルタエレメントの一端に接合される形状の
面を有する。外周溝は、同心円構成要素を接合した後に
固定された寸法を有し、密封エレメントと流体に係合す
る側面及び底面を有する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】英国特許第ＧＢ−Ａ−
１４３７４６２号は熱可塑性プラスチック材料からこの
ような端部キャップを製造することを考慮している。し
かしながら、このような端部キャップを熱可塑性プラス
チック材料の軟化点に達する温度で使用するときに構成
要素の少なくとも１つが歪み、冷却したときに歪みが残
ることが分かっている。これは熱可塑性プラスチック材
料の軟化点に近い温度でフィルタエレメントを流体の濾
過に使用する必要がある場合、または熱可塑性プラスチ
ック材料の軟化点に近い温度でフィルタエレメントを蒸
気のような流体で周期的に殺菌する場合に明らかに不都
合を有する。この問題に対する１つの可能性を有する解
決法は壁部分が厚い構成要素を使用することであるが、
これはコストが高く、密封表面を横切る成型分割線のな
い構成要素を使用するための機構が提供されていない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、熱可塑
性プラスチック材料の第１と第２の当接同心円構成要素
から成り、前記構成要素の一方は端部キャップの外周溝
の底面と第１の側面とを形成し、前記構成要素の他方は
前記外周溝の第２の側面を形成し、前記一方の構成要素
は外周溝の領域において前記両構成要素の間で全周に伸
びる接合部によって前記他方の構成要素に接合され、前
記端部キャップは一端に、流体密に円筒形フィルタエレ
メントの一端部に接合される形状の面を有し、前記外周
溝は固定された寸法を有し、密封エレメントに流体密の
密封係合をするための平滑な側面及び底面を有するフィ
ルタ用端部キャップが提供される。
【０００５】
【実施例】以下本発明の一実施例を添付図面を参照して
詳細に説明する。
【０００６】図１から図５の第１の端部キャップは、内
側環状構成要素１０、中間環状構成要素１１及び外側環
状構成要素１２によって形成されている。これらの構成
要素は適当な熱可塑性プラスチック材料例えば、英国特
許第Ａ−１４３７４６２号に開示されている熱可塑性プ
ラスチック材料から形成されている。しかしながら典型
的には構成要素はポリプロピレンから形成されている。
【０００７】図１及び図２から分かるように内側環状構
成要素１０は、内側円錐台形環状面１４を有する本体部
分１３を有し、環状面１４の円錐角は例えば３度３０分
である。本体部分１３の外側環状面は通常内側構成要素
１０の軸線方向の中間点から内側構成要素１０の一端部
まで伸びる環状の正円筒形部分１５を有する。軸線方向
の中間点から内側構成要素１０の他端に伸びている内側
構成要素１０の外面の残りは内側環状面１４と同じ円錐
角を有する円錐台部分１６によって形成されている。一
端部において、本体部分１３には半径方向外側に伸びる
フランジ１７が形成されている。フランジ１７から突出
する環状壁１８は環状の半径方向へ伸びる端面１８ｃに
よって結合された正円筒形内面及び外面１８ａ、１８ｂ
を有し、本体部分１３と同軸であり、環状溝１９によっ
て本体部分から間隔を置いている。内側に向かうＬ字形
さねはぎ２０が端面１８ｃと内壁面１８ａとの間に設け
られており、軸線方向面２０ａと半径方向面２０ｂとを
有する。半径方向面２０ｂは断面が二等辺三角形の形状
の突出部２８が設けられている。
【０００８】内側構成要素１０の反対側の端部には内側
に向かう傾斜面２１がもうけられている。
【０００９】中間環状構成要素１１は図１及び図３で最
もよく分かるように示されている。中間環状構成要素１
１は通常中間環状構成要素の軸線方向中間部で内側に向
かう段部２４で接続されている正円筒形部分２２と円錐
台形部分２３とを有する。円錐台部分２３の円錐角は内
側環状構成要素１０の外面の円錐台部分の円錐角に一致
する。
【００１０】半径方向外側に向かうフランジ２５は正円
筒形部分２５の自由端から突出している。自由端におい
て、フランジ２５は環状溝２６と環状フランジ２７とが
形成されている半径方向に伸びる環状面２５ａを有す
る。
【００１１】段部２４によって形成される内側オフセッ
トの幅は溝１９の幅と同様である。さらに中間環状構成
要素１１の正円筒形部分２２の内径は壁１８の内径に等
しい。
【００１２】図１及び４に示すように、外側環状構成要
素１２は環状であり、内側環状構成要素１０の円錐台部
分１６の円錐角に等しい円錐角を有する円錐台内側面２
９を有する。外側環状構成要素１２には一端に内側に向
かうＬ形さねはぎ３０が設けられている。外側環状構成
要素１２の他端は外側に向いた傾斜面３１を有する。特
に図５を参照すると、外側環状構成要素１２には外側環
状構成要素１２の直径方向の両側に正確に伸びるように
配置された２つフランジ３２が設けられている。
【００１３】使用にあたって、３つの構成要素１０，１
１，１２は図１に示すように当接して重ねられる。内側
環状構成要素１０の円錐台部分１６は中間環状構成要素
１１の円錐台部分２３に相互に嵌合する。そのように配
置したときに、壁１８のさねはぎ２０は中間環状構成要
素の溝２６と突出部２７に接続され、内側環状構成要素
１０の突出部２８が中間環状構成要素１１の環状フラン
ジ２７の端面２７ａに当たる。
【００１４】そのように組み立てたときに、内側環状構
成要素１０の溝１９と中間環状構成要素１１の段部２４
は閉鎖環状空所３３（図１参照）を形成し、その中に、
金属または熱可塑性プラスチックのような他の材料の環
状リング３４を収容する。
【００１５】外側環状構成要素１２の内面２９は段部２
４の外側部分に当接するさねはぎ３０によって中間環状
構成要素１１の円錐台部分２３の外面上に嵌合する。
【００１６】図１に示すように、３つの構成要素１０，
１１，１２は２つの環状外周溝３５，３６を備えた端部
キャップを形成する。これらの溝の第１の溝３５は内側
環状構成要素１０のフランジ１７の外側部分により形成
される側面、内側環状構成要素１０の壁１８の外面によ
って形成される底面及び中間環状構成要素１１のフラン
ジ２５によって形成される第２の側面を有する。
【００１７】第２の溝３６は中間環状構成要素１１のフ
ランジ２５によって形成される一つの側面、中間環状構
成要素１１の正円筒形部分２２の外面によって形成され
る底面、外側環状構成要素１２の半径方向の端面３７に
よって形成される第２の側面を有する。
【００１８】端部キャップの軸線に平行な方向への空所
３３の長さは空所３３したがってリング３４が少なくと
も溝３５，３６の双方の底面に亙って延在するような長
さであることが分かる。この利点は溝３５，３６がそれ
らの全体の幅及び円周にわたって完全に支持されること
である。
【００１９】内側環状構成要素１０及び中間環状構成要
素１１は次のように接合される。
【００２０】まず、２つの構成要素１０，１１を上述し
たように組み合わせる。この段階では、外側環状構成要
素１２は省略される。２つの構成要素１０，１１は図６
に概略的に示すように超音波溶接機械にかけられる。こ
の機械において、端部キャップをプラテン３８上に配置
し、溶接工具３９を端部キャップ上に配置する。溶接工
具３９は在来の超音波溶接装置のホーン４０内に組み込
まれている。
【００２１】超音波エネルギーを構成要素に当て、その
時間及び電力は突出部２８とフランジの表面２７ａとの
間の接合部で内側環状構成要素１０と中間環状構成要素
１１とに溶接部４５ができるような大きさである。この
点に関して、突出部２８は在来の超音波溶接におけるよ
うに、溶接部４５の正確な位置決めを保証するエネルギ
ー配向器として作用し、信号と電力を加える期間はこの
個所に溶接部が局限されるような程度である。
【００２２】内側環状構成要素１０の壁１８に内側に向
かうさねはぎ２０内の内側環状構成要素１０上の突出部
２８の構成は、超音波溶接部を形成したときに、溶接部
からのフラシュが溝３５内に入らないように保証し、そ
れは軸線方向に伸びるさねはぎ２０の環状壁２０ｂと溝
２６との係合によって形成される障壁によって阻止され
る。
【００２３】内側及び中間環状構成要素１０，１１は超
音波溶接によって接合するように上述したが、他の方法
で接合することができることは理解できよう。例えば、
ホットプレート溶接のような他の溶接を使用してもよ
く、他の接合方法を使用してもよい。
【００２４】このように、内側環状構成要素１０と中間
環状構成要素１１とを接合する。次に外側環状構成要素
１２を上述したように端部キャップを完成するために中
間環状構成要素１１上に当接させて組み合わせる。構成
要素１０，１１，１２はこの接合が終了した後、それら
の端部が構成要素の共通軸線に垂直な共通な平面で隣接
するような寸法を有する。
【００２５】次に、図７に最もよく示すように、端部キ
ャップを内側、中間及び外側環状構成要素１０，１１，
１２の共通の端部の接合部４７でフィルタエレメント４
６に接合する。この接合は英国特許Ａ−１４３７４６２
号に開示されている任意の１つの方法で行われる。
【００２６】このように、端部キャップを中間環状構成
要素１１に対して内側環状構成要素１０のフランジ１７
が歪む傾向を、内側構成要素の壁１８と中間環状構成要
素１１との間の接合によって防止する。これは構成要素
１０，１１の相対的な歪みが端部キャップの性能へ悪影
響を与えることが防止され、端部キャップを製造してい
る材料の軟化点に近い温度で端部キャップを使用するこ
とができることを意味する。
【００２７】例えば、端部キャップをポリプロピレンで
製造する場合に、潜在的に損傷を与える温度まで上昇さ
せる可能性のある２つの使用状態がある。第１の状態
は、フィルタエレメントを例えば発酵処理のために、連
続的に高温の空気を濾過するために使用する場合であ
る。このような使用において、温度はポリプロピレンの
軟化温度に近い１０００°Ｃに接近しまたはそれを越え
ることがある。このような環境において、前述の超音波
溶接による接合が行われていない場合は内側環状構成要
素１０のフランジ１７がゆがむ傾向がある。しかしなが
ら、図面を参照して上述した超音波溶接によってこのよ
うなゆがみを防止することができる。
【００２８】歪みが生ずる第２の使用状態は、端部キャ
ップ及び関連するフィルタエレメントを１２０°Ｃから
１４０°Ｃの範囲の温度の蒸気を通すことによって殺菌
し清浄化する場合である。これらの温度は超音波溶接に
よる接合が行われていない場合にフランジ１７の歪みを
生じるポリプロピレンの軟化点に非常に近い。しかしな
がら前述のような接合によって、歪みが防止される。
【００２９】さらに、端部キャップ／フィルタ強度を増
大させさらに他の処理を適用することができる。
【００３０】溶接用のエネルギー配向器は内側環状構成
要素１０上に設けられ上述した形状の突出部２８であ
る。しかしながら、エネルギー配向はその形状の突出部
によって行う必要はなく、直角三角形の断面の環状リブ
のような適当な形状によって行うことができることは理
解できよう。
【００３１】さらに、内側環状構成要素１０と中間環状
構成要素１１との間の相互接続は図１から図７を参照し
て上述したようなものである必要はない。この点に関し
て、第２の構造を示す図８を参照する。
【００３２】図１ないし図７と図８とに共通の部品には
同じ参照符号を付し、詳細には説明しない。
【００３３】この実施例において、壁１８はさねつぎ２
０が省略され、内面１８ａと外面１８ｂとの間に設けら
れた三角形の断面のリブ４１を備えている半径方向に伸
びる環状面４３を有する。中間環状構成要素１１におい
て、溝２６及び突出部２７が省略され、組み立てたとき
に、図７に示すように、リブ４１が中間環状構成要素１
１のフランジ２５の半径方向に伸びる平面４２に当接す
る。リング３４を挟む構成要素１０，１１は図６を参照
して上述したように超音波溶接機械内に配置される。リ
ブ４１とフランジ２５の面４２との間に超音波溶接部が
形成され、リブ４１はエネルギー配向器として作用す
る。
【００３４】もちろん、図面を参照して上述した構造は
多数の方法で変化され得る。いくつかの可能性は以下の
通りである。
【００３５】金属リング３４は必須のものではない。そ
れは壁１８とともに省略され内側環状構成要素の外面の
段部によって置き換えることができる。中間環状構成要
素１１の内側段部２４も内側環状構成要素１０の外面を
中間環状構成要素１１の円筒形部分２４の内面に係合さ
せて省略することができる。
【００３６】必しも３つの構成要素１０，１１，１２を
用いる必要はない。内側環状構成要素１０と中間環状構
成要素１１との２つの構成要素があればよい。この場合
において、設けられている空所３３は１つの周縁溝の底
面のみにわたって延在するだけである。代替案として、
３つまたはそれ以上の溝を形成する４つまたはそれ以上
の構成要素を用いてもよい。種々の可能性が英国特許第
１４３７４６２号に開示されている。
【００３７】３つまたはそれ以上の構成要素を用いる場
合には、中間環状構成要素１１と外側環状構成要素１２
との間及び外側環状構成要素１２と更に引続く構成要素
との間にも超音波溶接部を設ける。
【００３８】超音波溶接部は必しも壁１８とフランジ２
５との間に設ける必要はなく、２つの構成要素によって
形成された周縁溝の領域に配置されているどの部分の間
で溶接を行ってもよい。接合は超音波溶接による必要は
なく、接着剤接合または摩擦溶接または無線周波数溶接
によっても接合することができる。
【００３９】リング３４が設けられている場合に、リン
グは、端部キャップがフィルタエレメントに接合された
時端部キャップ内に完全に収容されることは理解できよ
う。これはリング３４が処理流体に接触する可能性が全
くないことを意味する。その結果、ステンレススチール
以外の材料例えば、他の金属、または高強度プラスチッ
ク材料でリングを形成することができる。本発明は実施
態様として下記のものを含む。 (１) 接合部は超音波による溶接部であり、前記表面の
一方は超音波溶接の前に、エネルギー配向により溶接を
局所化するためのエネルギー配向器を有する請求項２に
記載の端部キャップ。 (２) 第１の構成要素の前記表面は半径方向に伸びる環
状面であり、第２の構成要素の前記表面も半径方向に伸
びる面であり、エネルギー配向器は前記溶接部が前記両
表面の間にあるように前記表面の一方に含まれている前
記(１)に記載の端部キャップ。 (３) エネルギー配向器は三角形の断面の環状リブであ
る前記(１)に記載の端部キャップ。 (４) 外周溝の底面を形成する第１の構成要素は第２の
構成要素の半径方向に伸びる環状面に係合する半径方向
に伸びる環状面を含み、前記接合部は前記両表面の間に
あり、前記障壁は軸線方向に伸びる環状面によって前記
接合部と外周溝との間に備えられている請求項４に記載
の端部キャップ。 (５) 第１の構成要素は第１の構成要素の半径方向と軸
線方向とに伸びる面を形成する内側に向いた環状のさね
はぎを有し、第２の構成要素は前記さねはぎに突出し且
つ第２の構成要素の半径方向に伸びる環状面が形成され
ている部分を有する前記(４)に記載の端部キャップ。 (６) 第１の構成要素は内側及び外側面及び半径方向に
伸びる端面を有する環状壁を有し、該外側面は外周溝の
底面を形成し、前記さねはぎは前記端面と前記内側面と
の間に形成される前記(５)に記載の端部キャップ。 (７) 前記第２の構成要素はその一端に半径方向に伸び
る環状面を有し、該環状面は前記環状壁の端面を受ける
環状溝を含み、第２の構成要素の前記環状面は、前記さ
ねはぎに収容され、さねはぎ表面に接合される半径方向
に伸びる環状面を有する環状突出部を有する前記(６)に
記載の端部キャップ。 (８) 接合部は超音波溶接によるものであり、前記表面
の一方は、超音波溶接の前に、溶接部の位置を決定する
エネルギー配向器を有する請求項５に記載の端部キャッ
プ。 (９) エネルギー配向器は三角形の断面の環状リブであ
る前記(８)に記載の端部キャップ。 (10) エネルギー配向器の三角形の断面は直角三角形お
よび二等辺三角形のグループから選択されている前記
(９)に記載の端部キャップ。 (11) 接合部は接着によって形成されている請求項１に
記載の端部キャップ。 (12) 接合部は摩擦溶接によって形成されている請求項
１に記載の端部キャップ。 (13) 補強リングは金属で形成されている請求項６に記
載の端部キャップ。 (14) 補強リングは熱可塑性プラスチック材料で形成さ
れている請求項６に記載の端部キャップ。
【図面の簡単な説明】
【図１】互いに同心円状に配置された３つの環状の構成
要素から形成されている第１の形状の組み立てられた、
フィルタエレメント用の端部キャップの断面図である。
【図２】図１の端部キャップの３つの構成要素の内の内
側構成要素の断面図である。
【図３】図１の端部キャップの３つの構成要素の内の中
間構成要素の断面図である。
【図４】図１の端部キャップの３つの構成要素の内の外
側構成要素の断面図である。
【図５】構成要素の延長フランジを正確に示す図４の外
側構成要素の平面図である。
【図６】超音波溶接装置のホーン部の下に配置された図
２及び図３の端部キャップの概略図である。
【図７】フィルタエレメントに取り付けられた端部キャ
ップを示す図１と同様な断面図である。
【図８】互いに同心円状に配置された３つの環状の構成
要素から形成されている第２の形状の組み立てられた、
フィルタエレメントの端部キャップの断面図である。
【符号の説明】
１０…内側環状構成要素 １１…中間環状構成要素 １２…外側環状構成要素 １３…本体部分 １４…内側環状構成要素 １７…フランジ １８…環状壁 １９…環状溝 ２２…円筒形部分 ２３…台形部分

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】フィルタエレメントのための端部キャップ
    であって、熱可塑性プラスチック材料の第１および第２
    の当接同心円構成要素（１０，１１）から成り、該構成
    要素の一方（１０）は前記端部キャップの外周溝（３
    ５）の底面と第１の側面とを形成し、前記構成要素の他
    方（１１）は前記外周溝の第２の側面を形成し、前記一
    方の構成要素は前記外周溝の領域において前記両構成要
    素の間で全周に延びる接合部（４５）によって前記他方
    の構成要素に接合され、前記端部キャップは一端に、流
    体密に円筒形フィルタエレメント（４６）の一端部に接
    合される形状の面（４７）を有し、前記外周溝は固定さ
    れた寸法を有し、密封エレメントに流体密の密封係合を
    するための平滑な側面および底面を有するフィルタ用端
    部キャップ。
  2. 【請求項２】前記第１の構成要素（１０）の前記外周溝
    （３５）の底面を形成する部分の表面が、前記第２の構
    成要素（１１）の前記外周溝の前記第２の側面を形成す
    る部分の表面と係合し、前記接合部（４５）は前記両表
    面の間に設けられている請求項１の端部キャップ。
  3. 【請求項３】前記第１の構成要素（１０）の前記表面は
    半径方向に延びる環状面であり、前記第２の構成要素の
    前記表面も半径方向に延びる環状面であり、前記接合部
    （４５）は前記両環状面の間に設けられている請求項２
    の端部キャップ。
  4. 【請求項４】材料が前記接合部（４５）から前記外周溝
    （３５）に到達することを防ぐために、該接合部と前記
    外周溝との間に障壁（２０）が設けられている請求項１
    の端部キャップ。
  5. 【請求項５】前記第１の構成要素（１０）は内側面およ
    び外側面を有する環状壁（１８）を含み、前記の半径方
    向に延びる環状面は前記環状壁の端部で前記内側面およ
    び外側面の間に設けられ、前記第２の構成要素（１１）
    の前記半径方向に延びる環状面は該第２の構成要素の端
    部に設けられている請求項３の端部キャップ。
  6. 【請求項６】前記第１の構成要素（１０）は、一端に半
    径方向外側へ突出するフランジ（１７）を有する環状本
    体部分（１３）を有し、前記環状壁（１８）は、該本体
    部分の外側環状面（１５）から間隔を隔てて該外側環状
    面と平行に前記フランジから延びて自由端部で終結して
    おり、該環状壁の前記自由端部は前記本体部分の前記外
    側環状面と前記環状壁の内面との間に環状空所（３３）
    を形成するように前記第２の構成要素（１１）と係合
    し、補強リング（３４）が前記空所内に配置され、前記
    環状壁の外面は前記外周溝（３５）の前記底面を形成
    し、前記空所および前記補強リングの軸線方向の長さは
    少なくとも前記底面の軸線方向の長さに等しい請求項１
    の端部キャップ。
  7. 【請求項７】第３の環状構成要素（１２）が前記第１お
    よび第２の構成要素（１０，１１）に同心的に前記第２
    の構成要素（１１）に当接して配置され、前記第２およ
    び第３の構成要素の一方（１１）は前記端部キャップの
    第２の外周溝（３６）の底面と第１の側面とを形成し、
    前記第２および第３の構成要素の他方（１２）は前記第
    ２の外周溝の第２の側面を形成し、前記第２の構成要素
    （１１）は前記第１の構成要素（１０）の外面から間隔
    を隔てて該第２の構成要素の一端部から該第２の構成要
    素の両端部の中間に設けられた内側に向く段部まで延び
    ている内側の環状面を有して前記空所（３３）を延長さ
    せ、該空所（３３）および前記補強リング（３４）の軸
    線方向の長さは少なくとも前記第１および第２の外周溝
    （３５，３６）の底面の軸線方向の長さに等しい請求項
    ６の端部キャップ。
  8. 【請求項８】少なくとも一端部が開放し該開放した一端
    部が請求項１の端部キャップに接合されている円筒形フ
    ィルタエレメント。
  9. 【請求項９】前記端部キャップと前記フィルタエレメン
    ト（４６）との間の接合部（４７）および前記端部キャ
    ップの構成要素（１０，１１）の間の接合部（４５）
    が、前記端部キャップの中に補強リング（３４）を封じ
    込めている請求項８の円筒形フィルタエレメント。
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