JP2000500385A - 逆流可能なフィルターカートリッジ及びその逆流方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 逆流可能なフィルターカートリッジ(１０)は、円筒状外部流体透過性フィルター媒体ケージ（１２）と、これとの間に内部空間が設定されるようにフィルター媒体ケージ（１２）内に同軸的に配設された円筒状内部流体透過性芯材（１４）と、芯材（１４）を囲むとともに個々のひだが芯材（１４）から実質的に放射状に外側に向かって延在するように前記内部空間中に配設された、長手方向に沿ったひだ付のフィルター媒体（１６）を備えている。環状空間が、ひだ付フィルター媒体（１６）の外側の長手方向に沿った折り目とフィルター媒体ケージ（１４）との間に設定されている。ひだ付フィルター媒体（１６）は、芯材（１４）からフィルター媒体ケージ（１２）に向けて径方向に流れる流体に応答してひだ付フィルター媒体の個々の隣接するひだが円周方向に沿って互いに分離できるように設定された環状空間中に放射状に拡張可能である。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の名称］ 逆流可能なフィルターカートリッジ及びその逆流方法 ［産業上の利用分野］ 本発明は、一般的にはフィルターカートリッジの分野に関する。好ましい形態 において、本発明は、逆流させることができ、これによりフィルター媒体に詰ま った粒子を除去してフィルターカートリッジを使用可能に保持できるような長手 方向に沿ったひだ付フィルター媒体を備えたフィルターカートリッジとして具体 化される。 ［発明の技術的背景及び概要］ 長手方向に沿ってひだが形成されたろ過媒体を備えた使い捨て可能なフィルタ ーカートリッジはよく知られている。この使い捨て可能なフィルターカートリッ ジは、通常、外部円筒状ケージとその中に同軸的に配置された芯材とを備え、こ れらの間に円筒状に存在する環状隙間にはひだ付フィルター媒体が完全に充填さ れている。この点に関しては、一般的にアシェリン（Ashelin）らの米国特許第5 ,145,827号公報及びパル（Pall）らの米国特許第4,154,688号公報（それぞれの 全内容は引用により本願に組込まれている）を参照されたし。このケージと芯材 とには開口が設けられていて、流体が、外部ケースからひだ付フィルター媒体、 次いで芯材をこの順序で貫通して、径方向に流れるようになっている。ろ過後の 流体は、次いで、フィルターカートリッジの端キャップの一方に同軸的に配設さ れた排出口を通して軸方向にフィルターカートリッジから排出させることができ る。 産業上の環境によっては、フィルターカートリッジを貫通する流体の順方向の 流れを逆流させ、ひだ付フィルター媒体の表面に畜積している粒子を除去して、 フィルターカートリッジにたとえ完全にとはいえないまでも実質的に初期のろ過 能力を回復および／または新しい粒子をフィルター媒体の表面にプレコートでき るようにすることが望ましい場合がある。例えば、ある種の産業（発電工業など ）では、イオン交換性粒子をプレコートしたフィルター媒体を備えたろ過カート リッジが用いられることがある。この場合、疲労したイオン交換性粒子を逆洗に よりフィルター媒体から除去し、次いで新しいイオン交換性粒子をフィルター媒 体の表面に再びコートできることが望ましい。本発明はこのような要求を満足さ せるためになされたものである。 広い意味で、本発明は、逆流可能な使い捨て可能なフィルターカートリッジに 関する。さらに詳しくは、本発明は、一般的に長手方向に沿ってひだが形成され た円筒状のフィルター媒体が外部フィルター媒体ケージ（ないしケース）内にこ れとの間に環状隙間が形成されるように配置されているフィルターカートリッジ として具体化される。この環境隙間は、粒子がフィルター媒体の表面にコートさ れる場合にこの粒子（例えば、イオン交換性粒子）の塊による詰まりが生じるの を防止する上でも役に立つ。すなわち、環状隙間は、イオン交換性粒子および／ または他の粒子種をフィルター媒体上にプレコートする場合に特に重要である、 粒子が自由に通り抜けできる通路として機能する。換言すれば、環状隙間により このようなプレコート粒子が外部支持ケージとひだ付フィルター媒体の表面との 間を移動でき、樹脂が媒体の全表面にわたって均一な皮膜を形成できるようにな る。環状隙間がない場合、前記粒子は、外部保護ケージ本体の開き隙間空間に直 接隣接して露出しているフィルター媒体の領域を優先的に覆うことになるであろ う。したがって、この外側保護ケージの本体部分の下にある領域は不均一に覆わ れることになるであろう。また、この場合、前記粒子は、前記外側支持ケージの 本体（非開口）部分を覆い、この結果、被覆が不均一になる傾向にもある。また 、最適流路が得られやすいプレコート粒子が効果的に使用できなくなる。 上記特長に加え、前記環状隙間により、ひだ付媒体が容易に半径方向ないし放 射状に拡張でき、これにより捕獲された粒子をフィルター媒体の表面から解放し て除去し易くすることができる。この特徴は、フィルターカートリッジをプレコ ート粒子につきその場で再生する、すなわち、消耗したプレコート粒子をフィル ター媒体から排出して再び新しいプレコート粒子で被覆する上で特に重要である 。これら及びその他の本発明の特徴は、後述する好適な実施形態の詳細な説明を 注意深く検討すればより明らかになるであろう。 ［図面の簡単な説明］ 以下においては添付図面が参照されるが、種々の図面を通じて参照番号は同様 な構成要素を示し、 図１は、本発明に係る逆流可能なフィルターカートリッジの一部断面を含む斜 視図であり、 図２は、図１に示すフィルターカートリッジの線2−2に沿った断面図である。 ［好適な実施形態の詳細な説明］ 添付の図１及び２は、本発明に係る特に好ましいフィルターカートリッジ10の 実施例を示している。特に、このフィルターカートリッジ10は、剛性の穴開き円 筒状外部フィルター媒体ケージ12を備え、その内側には中央通路14aを有する剛 性の穴開き内部芯材14が同軸的に配設されている。長手方向に沿ってひだが形成 されたフィルター媒体16が、ケージ12と芯材14との間の内部空間内に配置され、 ひだのそれぞれ(その内のいくつかには参照番号16aが付されている)は、フィル ターカートリッジの長軸と同一方向に延在し、また、この長軸に対して放射状に 配向している。また、剛性の外部フィルター媒体ケージ12と前記中央芯材14とに はそれぞれ開口12a、14aが設けられていて、流体がこれらを通して流れるように なっている。 フィルターカートリッジには一対の端キャップ18、20が設けられていてもよい 。 この端キャップの一方、例えば、端キャップ20は隙間なく形成されていてもよ く、他方、もう一方の端キャップ、例えば、端キャプ18には内部芯材14の内部中 央通路14aと同軸的に配列された排出口18aが設けられていてもよい。このように すると、流体は、通常、外部ケージ12、フィルター媒体16及び中央芯材14をこの 順序で流れてフィルターカートリッジ10から中央通路14a及び開口18aを通して排 出され得る。 本発明を実施する上で採用されるフィルター媒体は特定のフィルター16に限定 されるものではない。所望の多孔性を有していればあらゆる公知のひだ付不織繊 維状フィルター媒体が採用され得る（カースティング(Kersting)の米国特許第4, 735,720号公報参照。それぞれの全内容は引用により本願に組込まれている。） 。単一シートのこのようなフィルター媒体を使用してもよく、あるいはこれに代 えて複数のフィルター媒体シートを使用してもよく、後者の場合には、所望の の孔目を粗くしてもよい。勿論、下流側フィルターシートよりも上流側フィルタ ーシートの方が孔目の細かい多数枚ないしマルチ構造のフィルターシートを用い てもよい。このように、使用環境に応じてフィルター媒体の多孔性を所望の状態 に“設計”できる。 図２から特に明らかなように、フィルター媒体16の隣接するひだ16aは互いに 接触していて隣接するひだの長手方向に沿った外側の折り目によって形成されて いるそれぞれのピーク（頂部）16bは隣接ピークとぴったりと接触している関係 にある。このようにして、ピーク16bによりフィルター媒体の円筒状外側領域（ 図２で一点鎖線22により示されている）が形成される。同様にして、隣接するひ だ16aの長軸方向に沿った内側の折り目によって形成されるそれぞれの谷16cは隣 接する谷とぴったりと接触している関係にあり、この結果、芯材14と接触してこ れを取り囲むフィルター媒体の円筒状内側領域が形成される。このようにフィル ター媒体のそれぞれのひだ16aは、芯材14から長手方向に沿って放射状となって いる。 本発明にとって重要なことは、フィルター媒体ケージ12の内側表面と隣接する ひだ16aの長手方向に沿った外側の折り目によって定められるフィルター媒体16 の円筒状外側領域22との間に環状空間24が形成されている点にある。この環状空 間の径方向寸法は、ひだ付フィルター媒体16の径方向（緯度方向断面）寸法の約 10％〜約40％(より好ましくは約25％〜約35％)の間にあることが好ましい。 この実質的に環状である空間24により、粒子をフィルター媒体中に流入させて フィルターカートリッジの目詰まりを生じることなくそこに捕捉することができ る。さらに、環状空間24によりフィルター媒体が逆流（逆洗）操作期間中に径方 向（放射状）に拡張し、隣接するひだ16aがそれぞれ円周方向に沿って互いに分 離するようになる。フィルター媒体がこのように径方向に拡張する場合には、そ こに捕捉されでた粒子（例えば、消耗したイオン交換性粒子）はすべてフィルタ ーカートリッジからフィルター媒体を通して流体を逆流することにより除去され る。 使用中には、流体（例えば、ガスおよび／または液体）は、通常、フィルター 使用中には、流体（例えば、ガスおよび／または液体）は、通常、フィルター 媒体ケージ12の外側から中央通路14aに向かって径方向（図１の矢印Ａ1方向）に 流れる。この結果、流体が貫通して流入する際に流体により運ばれた粒子がフィ ルター媒体16により捕獲される。所望により、貫通する流体の順方向の流れを逆 流させることによりフィルターカートリッジからこれらの捕獲された粒子を除去 することができる。すなわち、逆流操作期間中、流体は通路14aからフィルター 媒体ケージ12の外側（すなわち、矢印Ａ1の逆方向）に向かって流れる。このた め、フィルター媒体は流体の逆流圧力下で拡張し、その結果、捕獲した粒子が、 流体に同伴して運ばれ、フィルターカートリッジから除去されるようになる。フ ィルターカートリッジから除去された粒子を含む流体を廃棄用または再生用の適 当な場所に確実に移動するためにフィルターカートリッジの囲いに関連した適当 な配管（図示せず）を設けてもよい。逆流サイクル終了後、流体をフィルターカ ートリッジを通して順方向（矢印Ａ1）に流して通常の操作を再び開始すること ができる。 フィルター媒体の折り目と剛性のケージとの間に物理的に環状空間を定めた特 定の実施形態につき本発明を説明してきたが、使用環境によってはフィルター媒 体をケージに直接隣接して配置し、環状空間をフィルター媒体と芯材との間に形 成する方が望ましいか、あるいは必要である場合もある。このように、当業者に とって、添付図面に示され、かつ、以上に説明したフィルターカートリッジを変 形して実験を行うまでもなく環状隙間を環状空間をフィルター媒体と芯材との間 に形成することは可能であろう。 したがって、現在最も実用的で好ましい形態であると考えられるものとの関連で 本発明を説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるべきものではなく 、むしろ、添付したクレームの精神および範囲内に含まれる種々の変形及び均等 範囲に属する変形も包含するものであると解されるべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，Ｈ Ｕ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ， ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，Ｐ Ｔ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 シュコスキー、アンソニー、シー 米国、21903 メリーランド、ティモニウ ム、スプリングサイド ドライブ 115

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 円筒状の外部流体透過性フィルター媒体ケージと、 前記フィルター媒体ケージ内に当該フィルター媒体ケージとの間に内部空 間が形成されるように同軸的に配設された円筒状の内部流体透過性芯材と、 前記芯材を囲んで前記内部空間内に個々のひだが当該芯材から実質的に径 方向に外側に向かって延在するように配置され長手方向に沿ってひだの形成され たフィルター媒体と、 前記ひだ付フィルター媒体の長手方向に沿った折り目と、前記フィルター 媒体ケージ及び前記芯材のうちの一方との間に形成された環状空間と を備えていることを特徴とする逆流可能なフィルターカートリッジ。 ２． 前記ひだ付フィルター媒体の長手方向に沿った外側の折り目と前記フィル ター媒体ケージとの間に前記環状空間が形成されている請求項１に記載のフィル ターカートリッジ。 ３． 前記芯材から前記フィルター媒体ケージに向けて径方向に流れている流体 に応答して前記ひだ付フィルター媒体の個々の隣接するひだを円周方向に沿って 向に拡張可能である請求項２に記載のフィルターカートリッジ。 ４． 前記ひだ付フィルター媒体が少なくとも１枚の不織繊維フィルターを有す る請求項１に記載のフィルターカートリッジ。 ５． 前記フィルター媒体ケージと前記芯材とがそれぞれ流体を透過して流すこ とができる開口を有する請求項１に記載のフィルターカートリッジ。 ６． さらに前記フィルターカートリッジのそれぞれの端に一対の端キャップを 備え、少なくとも前記端キャップの一方が前記芯材の内部通路と流体連絡する排 出口を有する請求項１に記載のフィルターカートリッジ。 ７． 外部フィルター媒体ケージと、前記フィルター媒体ケージ内に同軸的に配 置された内部芯材と、前記芯材を囲み長軸方向に沿ってひだが形成されたフィル ター媒体とを備え、前記フィルター媒体ケージ及び前記芯材のいずれか一方の側 に環状空間を設けた粒子付着フィルターカートリッジの逆流方法であって (a)前記フィルター媒体に捕獲された粒子が当該フィルター媒体から除去 されるのに十分な圧力下で前記フィルター媒体を透過して前記環状空間に向かう 方向に流体を流す工程、及び (b)前記フィルター媒体に捕獲された粒子が前記流体の流れに同伴して運 はれてフィルターカートリッジから除去されるのに十分な時間だけ当該流体の流 れを維持する工程 を含むことを特徴とする粒子付フィルターカートリッジの逆流方法。 ８． 外部フィルター媒体ケージと、前記フィルター媒体ケージ内に同軸的に配 置された内部芯材と、前記芯材を囲み長軸方向に沿ってひだが形成されたフィル ター媒体とを備え、前記フィルター媒体ケージ及び前記芯材のいずれか一方の側 に環状空間を設け、前記フィルター媒体に捕獲されたプレコート粒子が消耗した フィルターカートリッジの再生方法であって、 (a)前記フィルター媒体に捕獲された消耗粒子が当該フィルター媒体から 除去されるのに十分な圧力下で前記フィルター媒体を透過して前記環状空間に向 かう方向に流体を流す工程、 (b)前記フィルター媒体に捕獲された消耗粒子が前記流体の流れに同伴し て運ばれてフィルターカートリッジから除去されるのに十分な時間だけ当該流体 の流れを維持する工程、次いで (c)適当量の新粒子を前記フィルター媒体に捕獲させ、前記フィルターカ ートリッジを再生させるのに十分な時間だけ前記新粒子を同伴して運ぶ流体を工 程(a)の流れ方向とは逆方向に流す工程 を含むことを特徴とするフィルターカートリッジの再生方去。 ９． 前記消耗粒子及び前記新粒子がイオン交換粒子である請求項８に記載の方 法。 10． 前記工程(a)は前記ひだ付フィルター媒体の隣接するひだが互いに円周方 向に分離するように前記環状空間に向けて前記フィルター媒体の放射状拡張を生 じるように行う請求項８または９に記載の方法。