JP2002507476A - フィルタカートリッジアセンブリ - Google Patents
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Abstract
Description
とする係属中の米国特許出願第09/046,554号の一部継続出願に対応する出願であ
り、この米国特許出願の全内容を参照により本明細書に繰込むものする。
本発明はフィルタハウジング内に取り外し自在に収納できる再使用可能な支持コ
ア構造体(support core structure)と、前記支持コア構造体上にスリーブ状に嵌
合できる使い捨て自在なコアレスフィルタカートリッジとを有するフィルタカー
トリッジアセンブリに関する。
れている。一般に、かかるフィルタカートリッジは中心コアチャンバを構成する
円筒形のフィルタ部材(filter medium)を含む。このフィルタ部材には適当なエ ンドキャップ(end caps)が一般に設けられ、このエンドキャップはフィルタ部材
の深さ方向に流体を通過させることができる。一部のフィルタカートリッジ(例
えば米国特許第5,681,469号の図4に記載されているようなカートリッジ)には 、一体的な剛性のコア構造体(core structure)が設けられており、このコア構造
体はフィルタ部材を構造的に支持するようになっている(従って、使用中フィル
タ部材は流体の差圧に耐えることができる)。また米国特許第5,399,264号に示 されているような別のフィルタカートリッジは、特別に設計された可撓性のエン
ドキャップを有する比較的剛性で、自立した、多孔質の肉厚の管状フィルタカー
トリッジ要素を使用している。米国特許第4,218,324号および同第5,681,461号に
記載されているような更に別のフィルタカートリッジは、再使用可能な別個のコ
ア構造体と、このコア構造体にスリーブ状に嵌合され、流体をリークしないよう
この構造体に対してシールされた剛性のプレフォームエンドキャップとを有する
コアレスの使い捨て自在なフィルタカートリッジを使用している。本発明は後者
のタイプのフィルタカートリッジアセンブリに関するものである。
状に嵌合されるコアレスの使い捨て自在なフィルタカートリッジを有するフィル
タカートリッジアセンブリを含む。より詳細には、本発明の好ましいフィルタカ
ートリッジアセンブリは円筒形のコアスペースを形成するほぼ円筒形のフィルタ
部材および、このフィルタ部材の両端部に固定された一対の剛性のプレフォーム
エンドキャップを有するフィルタカートリッジを含む。より好ましくは、フィル
タカートリッジは一体的な支持コア構造体が設けられていないという点でコアレ
スとなっている。エンドキャップの少なくとも一方(例えば近接エンドキャップ
)は環状であり、フィルタカートリッジのコアスペースと整合して内部スペース
を形成する内部円筒形表面を有する。この環状エンドキャップにはほぼ円錐台形
のシールスカートが機能的に連動している。
、コア構造体は円錐台形のシールスカートを有する台と、一端が台に固定された
管状の孔あき剛性コア要素とを含む。環状エンドキャップと支持コア構造体のベ
ースとは、最も好ましくはねじによる相互接続によって互いに取り外し自在に機
械的に結合される。このように、シールスカートはベースのシールスカートとシ
ールされた状態に係合される。
る、突出するシートボスを設けることが最も好ましい。従って、このシートボス
は従来のフィルタハウジングの内側シートカップ構造体に取り外し自在かつシー
ルされた状態で座着されるようになっている。
それ以外の特徴および利点がより明らかとなろう。
要素を示す。
細に示されている。これに関し、フィルタカートリッジアセンブリFCAは剛性
の金属ベース部分10を一般に含み、このベース部材10には細長い、孔あき管
状金属コア12の一端が剛性的に(例えばハンダ付け、溶接などにより)取り付
けられている。管状コア12上には円筒形のフィルタカートリッジ16をスリー
ブ状に嵌合でき、後述するようにこのフィルタカートリッジはベース10にネジ
結合できる。
なったエッジを剛性的に(例えばハンダ付け、溶接などによって)接合し、不定
長さの剛性管状構造体を形成することによって製造する。この管状構造体は、次
に所望する長さにカットできる。これに関し、ベース10に接合された端部と反
対の管状コア12の他端部には、最も好ましくは若干内側に丸くされた、すなわ
ち面取り加工されたエッジ領域12bが設けられ、使用中、このエッジ領域上に
フィルタカートリッジをスリーブ状により容易に嵌合できるようになっている。
ス10−1が一体的に設けられ、他端部にはネジ切りされた接続ボス10−2が
一体的に設けられ、これらボスの間に同心状に配置されたシールフランジ10−
3が配置されている。
らリセスの各々にはエラストマーのOリングシール14のそれぞれ1つが嵌合さ
れるようになっている(図1〜3参照)。従って、シートボス10−1はリセス
10−4内に座着されたOリングシール14と共にシールされた状態でシートカ
ップC内に嵌合されるようになっており、シートカップCは従来のフィルタカー
トリッジのハウジングユニット(図示せず)のセパレータプレートSPに剛性的
に固定され、このハウジングユニットからの流体の漏れを防止するようになって
いる。
後により詳細に説明するように、フィルタカートリッジ16(図1〜3参照)と
ベース10との間を4分の1回転させると、結合するように働く。他方、シール
フランジ10−3は平面状の環状下方表面10−3bと、円錐台形の上方表面1
0−3aを構成する。これら表面の目的についても後により詳細に説明すること
とする。
剛性エンドキャップ16−1、16−2を含み、これらキャップは両者の間に円
筒形の管状フィルタ本体16−3を位置決めしながら保持している。この管状フ
ィルタ本体16−3は好ましい形態では従来のプリーツの付いたフィルタ部材で
ある。不織布の溶融紡糸繊維材料および/またはシート、発泡体または他の多孔
質フィルタ部材および同等品から形成されたフィルタ部材のような他のフィルタ
部材も使用できる。フィルタ本体16−3を通過する流体が、このフィルタ本体
の中空中心ボア16−3aに向くように、遠方エンドキャップ16−1は中実体
(すなわち孔の開けられていないもの)となっていることが最も好ましい。他方
、近接エンドキャップ16−2はフィルタ本体16−3の中心ボア16−3aと
同軸状に整合するネジ切りされたボア16−4を構成する。
10−2のネジ10−2aに螺合するようになっている。従って、金属コア12
上に物理的にフィルタカートリッジ16をスリーブ状に嵌合でき、従って、ネジ
切りされたボス10−2とエンドキャップ16−2のネジ切りされたボア16−
4はこれらを相対的に回転運動させると、互いに嵌合できるようになっている。
この点に関し、ボス10−2とボア16−4の螺合するネジは約4分の1回転す
るだけでで結合できるようになっていることが最も好ましい。すなわちネジ切り
されたボア16−4とボス10−2の座着結合は両者を互いに4分の1回転(す
なわち90度)するだけ回転させるだけで達成される。
のシールスカートはおそらく図5Aおよび5Bにより明瞭に示されるように、そ
れぞれ接続フランジ18−1およびシールフランジ18−2を含むように一体的
ユニットとして形成することが最も好ましい。より詳細には、シールスカート1
8は上方に突出する円形の接続フランジ18−1を含み、このフランジは近接エ
ンドキャップ16−2の環状溝16−5内に座着する。接続フランジ18−1か
ら外側に離れて、反対方向にほぼ円錐台形のシールフランジ18−2が延びてい
る。シールフランジ18は濾過条件および流体に適合するエラストマー材料、例
えば剛性ゴムまたは同様な材料から形成されている。
トリッジハウジングユニット内に(すなわちシートカップC内にシートボス10
−1が座着されるように)あらかじめ位置決めされる。すなわちベース10と支
持コア12はその上にカートリッジ16をスリーブ状に嵌合することなく、ハウ
ジングユニット内へ1つのユニットとして所定位置にまず最初に挿入するか、ま
たは既にそのようにハウジングユニット内に位置決めされている。その後、あら
かじめ位置決めした中心支持コア12上にカートリッジ16をスリーブ状に嵌合
し、ネジ切りされた接続ボス10−2のネジ10−2aを近接エンドキャップ1
6−2のネジ切りされた内側表面16−4に合わせる。従って、カートリッジ1
6とネジ切りされたボス10−2とを相対的に回転させると、カートリッジ16
と台10とが取り外し自在に結合される。この相対的な回転運動はすでに述べた
ように使用を簡単にするために約4分の1回転とすることが最も好ましい。従っ
て、後に理解できるように、シールフランジ18−2は、カートリッジ16のエ
ンドキャップ16−2とベース10のネジ切りされたボス10−2とのネジ接続
により下方に移動される。従って、シールフランジ18−2はベース10の形状
が順応するシールスカート10−3を圧縮した状態で押圧する。
用中、濾過される流体は入口導管(図示せず)により内部空間のフィルタハウジ
ングに導入され、フィルタカートリッジの外側(高圧側)からフィルタカートリ
ッジの内側スペース16−3a(低圧側)の方向に流れる。従って、このような
差圧およびシールフランジ18−2およびシールスカート10−3の順応可能な
円錐形状によって、シールフランジとシールスカートとの間の確実なシールが保
証される。
技術として、エンドキャップ16−2とボス10−2との間の相互ネジ接続につ
いて説明したが、本発明に従い、他の均等な機械的結合技術も使用できる。従っ
て、エンドキャップ16−2とボス10−2とに協働する4分の1回転差込(バ
ヨネット)式固定システムを設けてもよい。別の方法として、(例えば構造的要
素が他の構造的要素の協働するリセス内に座着できる1つ以上のスプリングフィ
ンガーを有する)スプリングコレット結合システムまたは(構造的要素が他の構
造的要素の協働するリセス内に座着できる突出する摩擦部材を有する)スナップ
嵌合結合システムも使用できる。本発明で重要なことは、使用される4分の1回
転結合システムがシールフランジ18−2および順応自在な形状をしたシールス
カート10−3に強制的にかみ合い、フランジとスカートとの間を流体が漏れな
いようにシールすることである。
ンドキャップ100とシール102とのアセンブリを示す。特に先に説明したエ
ンドキャップ16−2と同じように、図6および7に示されるエンドキャップ1
00はベース10とネジ係合するようになっているネジ100−2が設けられた
円筒形の内側表面100−1を有する。先に述べたように、同じように他の結合
構造体も使用できる。エンドキャップ100には中心のネジ切りされた内側表面
100−1に対して、これを囲むような関係で環状のリセスの設けられた肩部(
押縁)表面100−3が設けられ、このエンドキャップは外側表面100−4よ
りも下方に位置する。
3に順応する形状となっている吊り下がった切頭円筒形(truncated cylindrical
ly shaped)シールフランジ102−1を含む。このシールフランジ102−1か
ら外側に環状接続リップ102−2が延び、このフランジと一体的な構造体とし
て形成されることが最も好ましい。この接続リップ102−2はエンドキャップ
100の環状肩部表面100−3内に座着されるような寸法となっている。
の表面100−4と摩擦嵌合する関係に環状係止リング104が設けられている
。図示されるように、この係止リング104はエンドキャップ100の外側表面
に摩擦嵌合する内側壁104−1と、内側突出する係止壁104−2とを有する
。従って、係止リング104の係止壁104−2は肩部表面100−3内に接続
リップ102−2を取り外し自在に係止する。
はエンドキャップ100内に形成された環状溝106−1内に座着された外側環
状領域を有する。ガスケット106の内側領域は円形エッジとして終端しており
、この円形エッジはエンドキャップ100によって構成された開口部100−6
を越えて延長していない(更に図7に示されるように開口部100−6から若干
凹状となっていることが最も好ましい)。従って、使用に際して上記のようにガ
スケットにエンドキャップ100をネジ係合すると、ガスケット106内にシー
ルボス10−2の上部エッジ10−2b(図4A参照)が押圧される。従って、
シールボス10−2の上部エッジ10−2bとガスケット106との間のこの圧
力は、シールボス10−2の上端部で流体をリークしないようにシールする。
センブリ102はフィルタカートリッジが逆洗動作を受ける可能性のある、すな
わち流体の流れ方向が一般にコアからフィルタカートリッジの外側表面に向かっ
てほぼ外側に放射状となるような最終使用の用途に特に有効である。先に述べた
ように、通常の(順方向へ)流体が流れる間、円錐シールフランジ102−1は
圧力によって附勢されるが、流体をバイパスさせるような逆洗動作に関連する逆
方向に流体が流れる間、シールフランジの座着が外れる可能性がある。従って、
ガスケット106によって得られるシールは逆洗動作中に流体がシールアセンブ
リ102をバイパスする可能性を防止できる。
して、本発明について説明したが、本発明は開示した実施例のみに限定されるも
のでなく、請求の範囲内に含まれる種々の変形例および均等な構造をカバーする
ものであると理解すべきである。
斜視図である。
センブリの一部を断面図とした側面図である。
タカートリッジアセンブリを示す拡大側横断面図である。
使用可能なコアベースを示す図であって、そのうちの図4Aはこのコアベースの
側面図であり、図4Bは図4A内の4B−4B線に沿ったコアベースの平面図で
ある。
状シールの図であり、そのうちの図5Aは環状シールの底面図であり、図5Bは
図5Aの5B−5B線に沿った、環状シールの側横断面図である。
別の実施例の斜視図である。
側横断面図である。
Claims (39)
- 【請求項1】 円筒形のコアスペースを構成するほぼ円筒形のフィルタ部材、及び該フィルタ
部材の両端に固定された一対のエンドキャップを有するフィルタカートリッジを
含み、 前記エンドキャップの少なくとも一方が環状でありかつ前記コアスペースに整
合して内側空間を形成する内側円筒形表面を有し、 前記エンドキャップの前記少なくとも一方に機能的に組み合わされるほぼ円錐
台形のシールスカートと、 (a)前記シールスカートに順応する形状の円錐台形ベース、及び、 (b)前記ベースの一端に固定された管状の孔あき剛性コア要素を含む再使用
可能な支持コア構造体とを更に含み、 前記エンドキャップの前記少なくとも一方が前記支持コア構造体の前記ベース
に取り外し自在に機械的に結合され、よって前記シールスカートが前記ベースに
シールされた状態で係合するよう、前記剛性コア要素に前記フィルタカートリッ
ジがスリーブ状に嵌合するようになっている、フィルタカートリッジアセンブリ
。 - 【請求項2】 前記支持コアの前記ベースが、ほぼ円錐形のシールスカートと、該シールスカ
ートから下方に延びるシートボスとを含む、請求項1記載のフィルタカートリッ
ジアセンブリ。 - 【請求項3】 前記シートボスが少なくとも1つの環状溝と、該溝内に座着されたOリングシ
ールとを含む、請求項2記載のフィルタカートリッジアセンブリ。 - 【請求項4】 前記シートボスが一対の長手方向に分離された環状溝と、該溝のそれぞれ1つ
に各々が座着された一対のOリングシールとを含む、請求項2記載のフィルタカ
ートリッジアセンブリ。 - 【請求項5】 前記少なくとも1つのエンドキャップと前記ベースとが互いにネジ係合されて
いる、請求項1記載のフィルタカートリッジアセンブリ。 - 【請求項6】 前記ベースがほぼ円錐形のシールスカートと、該シールスカートから上方に延
びるネジ切りされた接続ボスとを含み、前記少なくとも1つのエンドキャップの
前記内側表面が前記ネジ切りされた接続ボスにネジ係合されるネジを含む、請求
項5記載のフィルタカートリッジアセンブリ。 - 【請求項7】 前記少なくとも1つのエンドキャップが環状のリセスを含み、前記シールスカ
ートが該環状リセス内に座着された上方に延びる接続フランジを含む、請求項1
記載のフィルタカートリッジアセンブリ。 - 【請求項8】 前記少なくとも1つのエンドキャップが環状の肩部を含み、前記シールスカー
トが該肩部に座着される外側に延びる接続リップを含む、請求項1記載のフィル
タカートリッジアセンブリ。 - 【請求項9】 前記肩部に前記接続リップを係止するよう、前記少なくとも1つのエンドキャ
ップに結合された係止リングを更に含む、請求項8記載のフィルタカートリッジ
アセンブリ。 - 【請求項10】 前記係止リングがL字形横断面を有し、前記少なくとも1つのエンドキャップ
に摩擦係合する、請求項9記載のフィルタカートリッジアセンブリ。 - 【請求項11】 前記少なくとも1つのエンドキャップが前記内側円筒形表面に対して同軸状に
位置するOリングを含む、請求項1記載のフィルタカートリッジアセンブリ。 - 【請求項12】 前記少なくとも1つのエンドキャップが環状溝を含み、該環状溝内に前記Oリ
ングの外側環状領域が座着されている、請求項11記載のフィルタカートリッジ
アセンブリ。 - 【請求項13】 前記Oリングがその内側環状領域によって構成された環状エッジを有し、この
エッジが前記内側円筒形表面に対してリセス状となっている、請求項12記載の
フィルタカートリッジアセンブリ。 - 【請求項14】 シートカップを有するフィルタハウジングおよび該ハウジング内の該シートカ
ップに取り外し自在に結合されたフィルタカートリッジアセンブリを有する流体
濾過アセンブリであって、 円筒形のコアスペースを構成するほぼ円筒形のフィルタ部材、及び該フィルタ
部材の両端に固定された一対のエンドキャップを有するフィルタカートリッジを
含み、 前記エンドキャップの少なくとも一方が環状でありかつ前記コアスペースに整合
して内側空間を形成する内側円筒形表面を有し、 前記エンドキャップの前記少なくとも一方に機能的に組み合わされるほぼ円錐
台形のシールスカートと、 (a)前記ハウジングのシートカップに取り外し自在に結合されており、円錐
台形のシールスカートを有するベース、及び、 (b)前記ベースの一端に固定された管状の孔あき剛性コア要素を含む再使用
可能な支持コア構造体とを更に含み、 前記エンドキャップの前記少なくとも一方が前記支持コア構造体の前記ベース
に取り外し自在に機械的に結合され、よって前記シールスカートが前記ベースの
前記シールスカートにシールされた状態で係合するよう、前記剛性コア要素に前
記フィルタカートリッジがスリーブ状に嵌合するようになっている、流体濾過ア
センブリ。 - 【請求項15】 前記支持コア構造体の前記ベースが、前記シールスカートから下方に延びるシ
ートボスを含む、請求項14記載の流体濾過アセンブリ。 - 【請求項16】 前記シートボスが少なくとも1つの環状溝と、該溝内に座着されたOリングシ
ールとを含む、請求項15記載の流体濾過アセンブリ。 - 【請求項17】 前記シートボスが一対の長手方向に分離された環状溝と、該溝のそれぞれ1つ
に各々が座着された一対のOリングシールとを含む、請求項15記載の流体濾過
アセンブリ。 - 【請求項18】 前記少なくとも1つのエンドキャップと前記ベースとが互いにネジ係合されて
いる、請求項14記載の流体濾過アセンブリ。 - 【請求項19】 前記ベースが、前記シールスカートから上方に延びるネジ切りされた接続ボス
を含み、前記少なくとも1つのエンドキャップの前記内側表面が前記ネジ切りさ
れた接続ボスにネジ係合されるネジを含む、請求項18記載の流体濾過アセンブ
リ。 - 【請求項20】 前記少なくとも1つのエンドキャップが環状のリセスを含み、前記シールスカ
ートが前記環状リセス内に座着された上方に延びる接続フランジを含む、請求項
14記載の流体濾過アセンブリ。 - 【請求項21】 前記少なくとも1つのエンドキャップが環状の肩部を含み、前記シールスカー
トが該肩部に座着された外側に延びる接続リップを含む、請求項14記載の流体
濾過アセンブリ。 - 【請求項22】 前記肩部に前記接続リップを係止するよう、前記少なくとも1つのエンドキャ
ップに結合された係止リングを更に含む、請求項21記載の流体濾過アセンブリ
。 - 【請求項23】 前記係止リングがL字形横断面を有し、前記少なくとも1つのエンドキャップ
に摩擦係合する、請求項22記載の流体濾過アセンブリ。 - 【請求項24】 前記少なくとも1つのエンドキャップが前記内側円筒形表面に対して同軸状に
位置し、前記ベースの上方エッジと共に流体をリークしないようなシールを形成
するOリングを含む、請求項14載の流体濾過アセンブリ。 - 【請求項25】 前記少なくとも1つのエンドキャップが環状溝を含み、該環状溝内に前記Oリ
ングの外側環状領域が座着されている、請求項24記載の流体濾過アセンブリ。 - 【請求項26】 前記Oリングがその内側環状領域によって構成された環状エッジを有し、この
エッジが前記内側円筒形表面に対してリセス状となっている、請求項25記載の
流体濾過アセンブリ。 - 【請求項27】 円錐台形ベース及び該ベースに固定された孔あき剛性管状支持コア要素を有す
る支持コア構造体にスリーブ状に嵌合されるようになっている使い捨て自在なフ
ィルタカートリッジであって、該フィルタカートリッジが、 円筒形のコアスペースを構成するほぼ円筒形のフィルタ部材と、該フィルタ部
材の両端に固定された一対のエンドキャップを含み、 前記エンドキャップの少なくとも一方が環状でありかつ前記コアスペースに整
合して内側スペースを構成する内側円筒形表面を有し、 前記ベースに順応する形状となっており、前記エンドキャップの前記少なくと
も一方に機能的に組み合わされるほぼ円錐台形のシールスカートを更に含み、 前記エンドキャップの前記少なくとも一方がベースに取り外し自在に機械的に
結合され、よって前記シールスカートがベースにシールされた状態で係合するよ
う、前記フィルタカートリッジが剛性コア要素にスリーブ状に嵌合されるように
なっている、使い捨て自在なフィルタカートリッジ。 - 【請求項28】 前記フィルタ部材が長手方向にプリーツの付いたコアレスフィルタ部材である
、請求項27記載のフィルタカートリッジ。 - 【請求項29】 前記少なくとも1つのエンドキャップが環状リセスを含み、前記シールスカー
トが前記環状リセス内に座着された上方に延びる接続フランジを含む、請求項2
7記載のフィルタカートリッジ。 - 【請求項30】 前記少なくとも1つのエンドキャップが環状の肩部を含み、前記シールスカー
トが該肩部に座着される外側に延びる接続リップを含む、請求項27記載のフィ
ルタカートリッジ。 - 【請求項31】 前記肩部に前記接続リップを係止するよう、前記少なくとも1つのエンドキャ
ップに結合された係止リングを更に含む、請求項30記載のフィルタカートリッ
ジ。 - 【請求項32】 前記係止リングがL字形横断面を有し、前記少なくとも1つのエンドキャップ
に摩擦係合する、請求項31記載のフィルタカートリッジ。 - 【請求項33】 前記少なくとも1つのエンドキャップがベースにネジ係合できるネジを含む、
請求項27記載のフィルタカートリッジ。 - 【請求項34】 前記フィルタ部材がコアレスである、請求項33記載のフィルタカートリッジ
。 - 【請求項35】 前記コアレスフィルタ部材に長手方向のプリーツが付けられている、請求項3
4記載のフィルタカートリッジ。 - 【請求項36】 前記エンドキャップの他方が一体的な孔の開けられていないエンドキャップで
ある、請求項27記載のフィルタカートリッジ。 - 【請求項37】 前記少なくとも1つのエンドキャップが前記内側円筒形表面に対して同軸状に
位置するOリングを含む、請求項27記載のフィルタカートリッジ。 - 【請求項38】 前記少なくとも1つのエンドキャップが環状溝を含み、該環状溝内に前記Oリ
ングの外側環状領域が座着されている、請求項37記載のフィルタカートリッジ
。 - 【請求項39】 前記Oリングがその内側環状領域によって構成された環状エッジを有し、この
エッジが前記内側円筒形表面に対してリセス状となっている、請求項38記載の
フィルタカートリッジ。
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