JP2002542026A

JP2002542026A - 改良された複合フィルター要素

Info

Publication number: JP2002542026A
Application number: JP2000613547A
Authority: JP
Inventors: トーマス・ジェイ・ハムリン; ウィリアム・コンタクシス・ザ・サード; ウェイ−チー・チェン; ローレンス・ダブリュー・バセット
Original assignee: Cuno Inc
Current assignee: 3M Purification Inc
Priority date: 1999-04-27
Filing date: 2000-04-12
Publication date: 2002-12-10
Also published as: BR0011213C1; EP1273334A2; AU759632B2; US6139739A; AU4081700A; EP1189673A4; US20040129624A1; US6432233B1; EP1189673A1; US20030000884A1; WO2000064560A1; BR0011213A; EP1273334A3

Abstract

(57)【要約】押出成形された炭素ブロック（４４）内に配置された、１束の中空微孔性繊維（４８）を包含した複合フィルター要素であって、上記炭素ブロックは、吸収力に対して粒子保持力を釣り合わせ、所望な圧力低下、フィルター寿命、及び粒子化学物質汚染の低減、及びろ過装置を伴った複合フィルターを提供し、該ろ過装置中で、複合フィルター要素が用いられ、フィルター要素を収容するための入口（２８）及び出口（３０）を有する溜め部（３２）を含む基部（１４）を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（技術分野）本発明の主題は、米国特許出願番号第０９／１６９，２０４号の部分継続出願
であり、該米国出願は優先権を主張し、該出願の明細書は、本明細書に参照とし
て組み込まれている。

【０００２】背景技術１．本発明の分野本発明の主題は、成形された炭素ブロック内に収容された中空の微孔性繊維束
を包含する合成流体フィルターカートリッジに関し、炭素ブロックは、吸収力に
対する粒子保持力を均衡にし、カートリッジを横切る所望な圧力低下、改良され
たフィルター寿命及び所望な粒子及び化学物質汚染の低下をもたらす。

【０００３】本発明はまた、流体フィルターユニットに関し、さらに詳しくは、上記合成流
体フィルターカートリッジが使用できる家庭での使用のためのカウンタートップ
水フィルターユニットに関する。

【０００４】２．関連技術の背景流出及び環境汚染により、世界のほとんどの地域で、飲料水は、相当の量の溶
解された化学物質及び懸濁した粒状物質を含んでいる。飲料水に見られ得る多く
の化学物質及び粒子は、生理学的に有害な影響を伴ってきた。飲料水中のほかの
化学物質及び粒子は、水の“曇り”又は水の“酸味”のようであり、所望な味覚
及び感覚でない。水源中のある化学物質及び粒子は、大量の水を用いる機器及び
洗面台にある所望でない水紋を生じ、結果的に、水中で洗われた物にの上の目障
りなフィルムとなり得る。飲料水の粒子及び化学物質汚染を低減させるために、
上記水は、しばしば化学的工程によって処理される。もちろん上記工程自身が水
に所望でない他の型の化学汚染物物質を導入し得る。化学物質は又、しばしば、
例えば塩素及び臭素のような殺菌媒体として作用させるために水に添加される。
上記化学物質の危険性は、今になって問われている。

【０００５】多くの人々の推定では、自治体の水処理プラントがしばしば、上記問題を適切
に取り扱っていない。水の品質を向上させるために、多くの住民およびビジネス
が消費される水流を向上するようなオンサイト水フィルターを用いている。

【０００６】先行技術の流体フィルター流体の品質を向上させる多くのシステムは、１連のフィルターを用いている。
ろ過とは、多孔の媒体又は、疎水性、静電気電荷等のような化学的特性を有する
媒体を用いて、懸濁液から粒子を分離する工程であり、該特性は上記媒体が相互
作用し、流体が通過することを可能にすると共に、流体から分離される粒子を保
持することを可能にする。化学物質の汚染は、しばしばフィルター媒体を包含す
る物の表面内又は表面上への化学物質の吸収力を介してフィルターによって除去
される。最適には、フィルター媒体は縣濁粒子及び多くの化学物質汚染を保持す
ることが望ましいが、ろ過される流体を妨害せずに、通過させることを許容する
。フィルター媒体を横切る流れは、大抵、フィルターを横切る圧力差異を形成す
る、駆動力を適用することで概ね達成され、該駆動力は例えば上流に適用される
外部圧力、下流に適用される真空、重力又はその他の力によって発生され得る。

【０００７】流体フィルターは、しばしば、比較的剛直で取り替え可能なフィルターユニッ
ト又は“フィルターカートリッジ”を形成するようにな寸法にされるか又は組立
られて作られる。フィルターカートリッジはしばしば、構成物中の粒状の活性炭
素要素を用いる。粒状活性炭素は、水から塩素、硫化水素、殺虫剤、除草剤、フ
ェノール、クロロフェノール及び炭化水素を取り除くのに有用である。他のフィ
ルター要素は、カートリッジ構造中にさび及び他の粒子のような沈殿物を取り除
くのを促すために用いられ得る。銀は時々、バクテリアの成長を抑えるために、
１又はそれより多くのフィルター要素に含浸される。イオン交換樹脂も用いられ
得る。

【０００８】粉状活性炭素を含むフィルターカートリッジは、ろ液の味、臭いに影響する汚
染物質及び目に見える粒子を取り除くのに優れていることが知られているが、上
記フィルターカートリッジは、概ねバクテリア又はウィルスを取り除くほど優れ
ていない。水は、病原性バクテリア、アネーバ、鞭毛虫、ウィルス及び原生動物
を含む多くの微生物で汚染されている可能性がある。実際、いくらかの水がろ過
後の炭素粒子内に残存しているので、炭素粒子内の停滞水は、微生物の繁殖する
所として作用し得る。それ故、炭素基ろ過カートリッジを長い間使用しないで放
出される水は、生物体で汚染され得る。

【０００９】単一ろ過媒体のみを組み込んだ従来のフィルターカートリッジ、特に炭素媒体
は、水中に見られる汚染物質の多くを取り除くことができないことを認識されて
いるので、米国特許第５１８８７２７号に開示されるように、複数のフィルター
媒体を用いるフィルターアッセンブリが、開発されてきた。例えば、米国特許第
４８２８６９８号においては、粒子を取り除くために、多孔を備える外側円筒形
フィルター構造と、化学物質を吸収するための内側円筒形吸収構造と、最内側円
筒形保持微生物学フィルターとを有するフィルターアッセンブリが開示され、は
、好ましくは、微生物を取り除き、中央の隙間に収容する貫通したコアを囲むた
めの微孔性膜を包含する。外側構造部から中央の隙間へ横切る水を移動させるこ
とで、粒子が取り除かれ、化学物質が、吸着されるか又は吸収されるとともに、
微生物が外にろ過される。

【００１０】多くの微孔性フィルター要素は、バクテリア、ウィルス及びその他の微生物を
取り除くために先行技術でも用いられている。繊維壁を通って流れる微孔を有す
る中空繊維は上記要素の中にある。米国特許第３５２６００１号（本明細書に参
考資料として組み込まれている）に開示されるように、ろ過に用いられる選択さ
れた中空の透過性繊維が長年に渡り知られてきた。典型的な微孔性中空繊維は、
セラニーズコーポレーション（Celanese Corporation）のクエスター部門で作ら
れるセルガード（Celgard商標）を含む。上記中空繊維は、多くの非対称限外ろ
過及び微小ろ過膜に比較すると、制御された、比較的均一な孔を提供する。繊維
構造は、高い膜表面の面積対体積率である。繊維内の孔は、繊維のある面からも
う１つの面に繋がる、曲がった、相互連結された溝を形成している。これらの中
空繊維の孔は、流体流を許容するが、多くのバクテリア、コロイド及びその他の
ミクロン以下の粒子の通路を封鎖する。０．０５ミクロン又はそれより小さい孔
を有する繊維は、最も多いウィルスをろ過することが可能である。端部を通ると
いうよりはむしろ、繊維孔を通る流体の通路を呈するために、上記繊維は概ね、
両端部での開口が開いたままの状態で、エポキシ又は繊維の両端部における他の
標準的注封材料内に入れられる。

【００１１】微孔性中空繊維は、以下を含む多くの方法でフィルターカートリッジ内に具備
される：カートリッジ内に直線的に設置し（例えば米国特許第４３３４９９３号
、５０４１２２０号、５５５４２８３号）、円筒状支持部材の周りに上記繊維を
巻き付け（例えば米国特許第４０４５８５１号）、Ｕ字形にそれらを束ねる（米
国特許第５０３２２６９号及び５２２５０７９号）。中空細管を賢明に選択する
ことで、例えば、米国特許第５０３２２６９号（ここで参考資料として組み込ま
れる）に開示されるように、微孔性中空繊維のＵ字形束は、、ろ過表面積、及び
ろ過効率を最大にすることを助長し且つ製造及び密閉剤内での繊維の配置を容易
にする。

【００１２】米国特許第４６３６３０７号は、Ｕ字形有孔中空繊維の束を囲む微粒子活性炭
素を収容するフィルターユニットを開示している。上記システムは、微生物だけ
でなく、フィルター水から化学物及び不純物の両方を取り除くことを助長すると
いわれている。上記システムは、水をろ過することを改良する一方、構造体内の
移動可能な炭素粒子を使用することで、幾つかの問題点をかかえ、これら問題点
の中で、時間が経つと、粒子が沈下することがろ過効率の低下に繋がり、ろ過シ
ステムの信頼性の低下に繋がる意図しないショック又は振動のために、吸収剤床
にろ液を運んでしまうことであると言われている。更に、粒状活性炭素内のＵ字
形有孔中空繊維を収容する開示された実施例は、繊維を介した放射状流を低減す
る繊維束の周りのハウジングを示しており、その結果、ユニットを横切る圧力は
さらに低下し、ろ過率は低下するようになる。

【００１３】米国特許第５１０２５４２号は、炭素ブロック又は、フロー制御管内に収容さ
れた有孔中空繊維の直線束を取り囲むか又は、連結された鋳型炭素ブロックを包
含する。フロー制御管は、樹脂素材から構成され、好ましくは、該束の長さの略
７０％で有孔中空繊維束の周りに配置されるように開示されている。フロー制御
管は水を押やり、炭素ブロックを通るより長い通路を取ることで、ろ過を改良す
ると言われている。炭素ブロックの利用によって、吸収剤の沈下又は吸収剤中の
ろ液を運搬することに関連した問題点なしに、ろ過することが可能であるが、一
方、米国特許第５１０２５４２号のフィルターは、上記フィルターを所望なよう
に利用できない欠点を被る。第１に、フロー制御管を用いることが部分的な原因
で、記載されたフィルターアッセンブリは、ろ過に高い流体圧を要し、ろ過工程
において高い流体圧力低下を生じる。炭素媒体を通るろ過は、媒体を通る流路を
拡大することで、改良されると言われるが、これは、有孔中空繊維を横切るろ過
効率及びアッセンブリのろ過寿命が、放射状ろ過に有用な繊維の露出表面積の減
少によって、著しく低下することを考慮していない。更に、微孔性中空繊維の直
線注封は、入来ろ液にさらされる表面積を最大にできずに、ろ過流率に悪影響を
与える。

【００１４】それ故、流体流内の粒子の塊体及び化学汚染質の両方を効果的に減らし、それ
によって、適切なフィルター寿命を得ることが可能であるとともに、フィルター
の使用期間又はフィルターユニットの通常処理によって比較的影響されない一貫
したろ過の質を提供する。

【００１５】先行技術流体ろ過ユニット比較的最近まで、最もよく見かけられている水フィルターは、パイプと繋げら
れるような、水流に複合される常設ハウジング内に取り付けられる。上記常設ハ
ウジングは、しばしば比較的接近し難い位置（シンクの下又は地下のような）に
配置され、ハウジング内に存するフィルターに接近するためには、特別な道具（
レンチのような）を必要とした。見かける常設フィルターは、食器及び衣類を洗
うような日常の利用に十分な水を修復するために見受けられるが、内部消費用の
より清潔で、より味のよい水を求める多くの、さらに増え続ける人々がいる。常
設型オンサイト水フィルターハウジングに新たな型のフィルターを加えるか又は
、上記ハウジングの数を増加させるかというよりはむしろ、水流にフィルターを
連結するとともに、フィルターを代えるさらに便利な方法を提供するために、所
謂“カンタートップろ過ユニット”が開発された。“カウンタートップろ過ユニ
ット”は、標準的な家庭用カウンタートップ上に装着され、水栓のような、流体
流出口スピゴットに連結するように適合される。上記ユニットは、概ね蛇口から
の水から不純物をろ過するために、家庭で利用することが目的とされる。上記ユ
ニットは、シンクの周辺のカウンター上に設置され得る。

【００１６】カウンタートップろ過ユニットは概ねプラスチック及び／又は金属から作られ
る。従来では、上記ユニットは、溜め部として作用するカップ又はカバーのよう
な“溜め部”が配置され、そこにフィルターカートリッジが収容される。“溜め
部”は、概ね基部にねじ留めされ、該基部には、シールが存し、流体がしっかり
と密閉される。従来のカウンターろ過ユニット内のフィルターは、“溜め部”を
取り除き、使用済フィルターを引っ張り出し、新たなフィルターを“溜め部”に
挿入するとともに、それを基部に再度取り付けることで代えられた。“溜め部”
は、流体が“溜め部”内にろ過物質を介して入ることを可能にするための入口を
有する。更に、フィルターを介してフィルターを通過した後、“溜め部”は、流
体が“溜め部”から放出がされることを可能にする出口開口を有する。更に、ユ
ニットはバルブを具備し、フィルターカートリッジに流れる流体を選択的に分岐
させる。

【００１７】カウンタートップろ過ユニットに用いられるフィルターは、使い捨て可能なよ
うに設計されている。使い捨てフィルターの一般的な１つの型は、中空中央部を
有する固体有孔シリンダーの形態である。上記フィルターが用いられると、ろ過
される流体が、シリンダーの外側と中空コアの間のシリンダーの壁を通って、半
径方向に流れる。上記フィルターは、概ねフィルターとハウジングの間を密閉す
ることが可能な境界密閉キャップを備える各端部で概ね蓋締めされ、フィルター
シリンダーの壁を通り、中空コア内を通過した流体のみが、確実にろ過ユニット
から出ることが許容されるように配置される。

【００１８】代表的にカウンタートップろ過ユニットは、粒状活性炭素から作られるフィル
ターを用いる。上記のように、炭素フィルター要素がろ液の味覚、臭い及び目に
見える粒子に影響する汚染物質を除去することに優れていることが知られている
が、上記フィルターは概ね、バクテリア又はウィルスを除去できるほど優れてい
ない。

【００１９】カウンタートップフィルターカートリッジは、従来から、２つの型のどちらか
に分類され得る：被包されているもの及び差込み式である。被包性カートリッジ
は、“溜め部”を組み込むので、“溜め部”はフィルター要素で置換されなけれ
ばならない。被包性カートリッジの利点は、使いやすく、基部と“溜め部”の間
のシールがその度毎に取り替えられることである。製造者にとっての利点は彼等
が通常専用カートリッジ交換を求め得ることである。一方、差込み式カートリッ
ジは、“溜め部”から個々に取り替えられ、“溜め部”は、そのたび毎に再利用
される。被包性のカートリッジ以上の差込み式カートリッジの利点は、上記カー
トリッジが概ね安価であることである。

【００２０】被包性又は差込み式カートリッジのいずれを用いても、カウンタートップろ過
ユニットに関する問題点がある。両方のシステムは、フィルターを取り換えるた
めにユニットから“溜め部”を除去する必要がある。もし“溜め部”が概ね、比
較的大きなねじで基部に取り付けられるならば、基部から“溜め部”を取り除く
ことは、しばしばそれほど便利ではない。更に、多くのカウンタートップろ過ユ
ニットは、外側ハウジングに“溜め部”を収容し、見た目に美しくない“溜め部
”及び流入／流出管を部分的に隠すように設計されているので、外側ハウジング
は“溜め部”に接する前に外側ハウジングも取り外されなければならない。被包
性又は差込み式フィルターカートリッジを取り外して代えるのに伴う課程は比較
的複雑であるので、流体ろ過の性能が、しばしばフィルターの最適な取り替えが
できていないため、悪化する。上記フィルターのような差込み式フィルターカートリッジは、
フィルター要素へ接触するを容易にすることに関連した問題だけでなく、断続的
に“溜め部”と基部の間のシールを取り替える必要性に関する問題にも悩まされ
る。一方、“被包性カートリッジ”は、フィルターの交替に伴って、取り替えら
れる“溜め部”の元来のコストのため、あまり経済的ではない。

【００２１】それ故、フィルター要素の簡単な取り替えを可能にするとともに、確実に“溜
め部”と基部の間の適切な密閉をすることを助成する、改良されたカウンタート
ップろ過ユニットの必要性が存在する。

【００２２】発明の概要本発明は、炭素基盤フィルター媒体を包含する合成フィルター媒体を用いて、
粒子を除去し、微生物を取り除くために、化学汚染物質及び微孔性フィルター要
素を吸収することで、先行フィルターアッセンブリ、特にカートリッジ型のアッ
センブリに関する多くの問題点を解決してきた。本発明の発明者は、微孔性中空
繊維の束（好ましくは、その束はＵ字形である）を取り囲む炭素ブロックを用い
て、半径方向のフローが中空繊維束の表面積のより大きな部分に沿って可能であ
り、ろ過された流体の質に影響することなく（特に、ろ過のために、両方の媒体
を採用した先行技術の実施例と比較すると）、利用寿命、ろ過率流出、及びフィ
ルターアッセンブリを横切る圧力差異の所望な混ざり合いが得られることを発見
した。特に、本発明の発明者は、ブロックを横切る圧力低下に対して、炭素ブロ
ックの化学物質吸着特性を均衡にすることで、炭素ブロック／微孔性中空繊維フ
ィルターアッセンブリが先行技術よりも改良された特性で作られ得ることを発見
した。上記改良点は、かなり先行技術より進歩するとともに、フロー制御管及び
それと同様なもので流出通過制限する必要があると述べる先行技術の記載に反し
て論じており、炭素フィルター媒体、特に固体炭素ブロックが予備フィルターと
して用いられるとき、微孔性中空繊維束の表面の大部分上に配置される。

【００２３】フィルターを設計するとき、フィルターユニットを横切る圧力差異が大きくな
ればなるほど、同一ろ過率でフィルターユニットを通って流体を移動するために
必要なエネルギーが増えるので、フィルターユニットを横切る圧力差異をできる
だけ低くすることが望ましい。ろ過されている流体から可溶化された化学物物質
を効率的に除去するために、フィルター媒体の吸収活動をできるだけ大きくして
、最適化することが望ましい。更に、流体ろ過率は、単位時間当たりの適切なろ
過流体を提供するだけの高さが望まれる。また、もちろん、更に、これらの要素
のいずれも、又はすべての改良が、ろ過工程によって作られた製品の品質に影響
しないことも望まれる。上記要素について説明することができなければ、商業的
に許容不可能な製品となり得る。

【００２４】もし多くの匹敵するパラメータが伴われれば、当業者によって、認識されるよ
うに、上記要素の各々の均衡は、特に困難である。例えば、圧力低下と吸収率の
両方は、粒子の大きさに強く影響される。残念ながら、粒子の大きさ及び粒子の
分布の変化は、上記２つの要素に相反する効果を有する。流体流に対する抵抗力
は、ぎっしり詰まった粒子の床にある中空空間に反比例している。それ故、小さ
な粒子のサイズは、典型的に流体流に対する抵抗力を高め、圧力低下を高める原
因になる。一方、粒子の大量移送抵抗（大量液体局面から吸着粒子の内面への吸
着移送の）によって大きく影響される吸収力は、粒子サイズの減少によって大き
く増大される。大量移送抵抗が減少されると、大量移送域がそれに対応して縮小
し（つまり、長い大量移送域が代表的に、大きな大量移送抵抗によって生じる）
従って、吸着／脱着サイクルの効率良い操作を、概ね実質的に、高めることにな
る。大量の部分的使用済吸収剤を必要とする長い大量移送域は、結果的には、短
い吸着段階及び吸着容量を非効率的に用いることになる。大量移送率は、２つの
大量移送機構によって左右される：(a)界面大量移送は、所謂、吸着粒子の外面
を取り囲む流体境界層を通る移送−拡散であり；（b)内側孔空間（ミクロ細孔及
びマクロ細孔）を通り、吸着が行われる内面へ粒子内大量移送−拡散される。つ
まり小さな粒子は、界面大量移送のための固定された床に、大きな液体／固体接
触面を提供するとともに、粒子内拡散のための通路の長さを縮小する。吸着動力
学もまた、代表的に、小さな粒子サイズによって改良される。もちろん吸着もま
た、吸着粒子の構成によって影響される。

【００２５】同様に、流体流量の増加は、代表的に、可溶性汚染物質の吸着を低減する。こ
れは、高められた流量によって、ろ過される流体が吸収剤と接触を維持できる時
間を短縮するという事実によるものである。粒子の各々の型は、吸着剤が大量液
体局面から吸着粒子の内面へと移送される率が異なるので、高められたある率よ
り上の高められたフローは、流体がフィルターを離れる前に吸着が起こる可能性
を低下させる。もし流体流率が高すぎれば、適切なろ過は、達成されない。流体
流率もまた、吸着粒子の構成に基づく吸着率とは反対に影響され得る。

【００２６】粒子の汚染物質、溶解化学汚染物質の両方を低減しようとする先行技術のフィ
ルター要素及び、微生物は、多くの欠点に悩まされる。上記フィルター要素の多
くは、微孔性膜フィルターに予備フィルターとして粒子を詰め込んだハウジング
を用いる。上記フィルター要素は、ハウジング内に再装填するための、自立構造
粒子の元来の容量の問題を抱える。粒子の再配分は、特に特別な装填をするとき
に、ろ過の質を低下させることに繋がる。更に、粒子床内におけるチャンネリン
グもまた、フィルター流体の質に悪い影響を与える。米国特許第４８２８６９８
号のように、吸着物質が固定される構造体を含む吸着剤を特徴とすることで、上
記問題を解決しようとする複合フィルター要素が、比較的低い表面域であること
の問題を抱え、該表面域は、吸着フィルター要素を通って、流体へ微孔性要素に
よって提供される。比較的低い表面域によって、ユニットを横切る流体圧が増加
するとともに、膜フィルターがより急速に詰まる原因にもなる（低いユニット平
均寿命）。

【００２７】複合フィルター要素は、微孔性中空繊維のような他の微孔性フィルター要素と
、膜フィルターを置き換えようとして、開発された。概ね、上記複合フィルター
要素は、片方の上にもう一方という具合に、互いに順次続いて配置され、粒子／
吸着剤予備フィルターに続く別個のハウジングを必要とし、フィルターユニット
の組立に更なる費用を必要とする。ある複合フィルター要素は、しかしながら、
粒子／吸着剤予備フィルター内に、微孔性フィルター要素を据える。上記構造の
先行技術ろ過アッセンブリは、残念ながら、決して最適でない。

【００２８】米国特許第５１０２５４２号は、ハウジング内の粒状粒子ではなく、炭素ブロ
ックを用いることを述べているため、粒子を再配分することによって、ろ過の質
が低下するとともに、粒子を収容する特別なハウジングの必要性がなくなるとい
う可能性を低減する。しかしながら、上記特許は、更に、非表面内の微孔性中空
繊維の利用について記載されており、該表面は、不浸透性フロー制御管による繊
維のより長い部分に沿って囲まれる直線形態を最適化する。該管は、流体の少な
くとも１部分を押すことによってろ過を改良し、炭素フィルターを通る更に長い
通路を通るために、繊維に沿って配置される。上記制御管は、しかしながら、所
定の流量のユニットを横切る流体圧が実質的に増大する（同じ圧力差異での流体
流量を低減する）とともに、設計に組み込まれ得る微孔性フィルター量は減少す
る。更に、軸方向ろ過を、微孔性フィルター要素に限定することで、ユニットを
通る流量が著しく減少する。

【００２９】米国特許第４６３６３０７号は、粒状粒子物質を含むハウジング内のＵ字形微
孔性中空繊維束を開示する。Ｕ字形束は、直線配置上の表面積を拡大する一方、
米国特許第５１０２５４２号と同様の、米国特許第４６３６３０７号もまた、束
の直線の長さのより長い部分が、不浸透性カバー（例えば図１０参照）で覆われ
ることについて記載している。更に、上記特許は、粒子の装填及び粒子が装填さ
れたハウジングにしばしば起こるチャンネリングの問題を考慮していない。

【００３０】本発明の発明者は、好ましくは、炭素ブロック内のＵ字形内に全く被覆されて
いない微孔性中空繊維束を収容することで、上記先行技術の複合フィルター要素
の欠点を克服している。発明者は、特に、炭素ブロックの粒子の大きさ及び構造
を注意深く調節することで、所望な圧力低下に対する大量移送抵抗（及び化学吸
着作用）を均衡させ、粒子除去及び吸着化学物質の低減のために炭素を用いる、
非常に効率の良い複合フィルターユニット及び、微生物除去のための微孔性中空
繊維が、フィルターユニットを横切る許容不可能な圧力が低下することなく、半
径方向ろ過に有用な、繊維の量、繊維束の大きさを実質的に制限する必要もなく
、構成され得る（従って流量を低減する）。上記構造は、より丈夫なろ過ユニッ
トを提供し、フィルターユニットを横切る許容不可能な圧量低下の欠点がなく、
ユニット内の許容不可能な流体ろ過クリアランスがなく、繊維の量を実質的に制
限する必要がなく、従来有用であった上記構造、上記ユニットを通り、許容不可
能な流体ろ液浄化、許容不可能なろ液質、及びフィルターユニットの構造内の追
加部分なしに、組立られる。発明者は、更に、炭素ブロックの外側にあるより開
いた有孔予備フィルターを加えることで、フィルターを横切る圧力及びろ液浄化
率への悪影響なしに、ろ液の純度が、さらに改良され得ることを発見した。

【００３１】本発明の実施例である、複合体フィルターカートリッジは、流体をろ過するた
めに有用であり、該カートリッジは、空隙を取り囲む炭素フィルターブロック要
素を包含し、炭素フィルターブロック要素は、流体入口を有しており、該入口は
炭素フィルター要素の外側部分の周りに配置され、流体を収容するための炭素フ
ィルター要素の空隙内に浸透性繊維束が置かれ、流体は炭素フィルター要素を通
って、炭素フィルター要素空隙へと通過する。好ましくは、炭素フィルター要素
は、押出成形された炭素ブロックで部分的に画定されるか或いは、湿式フェルテ
ィング、乾式フェルティング、及び他の種々の技術によって形成される。好まし
くは、繊維束は、複数の中空、微孔性繊維を包含し、該繊維は、第１開口端部及
び第２開口端部を有する。好ましくは、第１及び第２開口端部は、密封複合体中
に入れられることにより、中空繊維の第１開口端部及び第２開口端部は、密封複
合体の外側端面上にさらされており、該複合体は中空、微孔性繊維に入る流体が
、密封複合体本体の外側端面を通って出ることを許容する。好ましくは、選択さ
れた浸透性繊維束のうち約６０％以下が、軸方向フローから覆われている。

【００３２】本発明のもう１つの混合フィルターカートリッジの実施例は、空隙を取り囲む
炭素フィルター要素を包含し、該炭素フィルター要素は、該炭素フィルター要素
の外側部分の周辺に配置された流体入口を有する；ケージを包含し、このケージ
は炭素フィルター要素空隙内に設けられ、かつ選択的に浸透性のある繊維束を包
含し、この繊維束はケージ内に設けられ、該ケージは炭素フィルター空隙内に、
炭素フィルター要素を通る流体を収容する。好ましくは、炭素フィルター要素は
、押出成形された炭素ブロックによって、少なくとも部分的に画定されるが、鋳
型炭素ブロックによって部分的に画定されるか或いは、湿式フェルティング、乾
式フェルティング及び他の種々の技術によって部分的に形成される。好ましくは
、繊維束は、複数の中空、微孔性繊維を包含し、該繊維は第１開口端部及び第２
開口端部を有する。好ましくは、少なくとも１端部は、ケージ及び炭素フィルタ
ー要素の前方で、密封合成物内に入れられるため、開口端部は、密封混合物本体
の外端面上にさらされ、該混合物は、中空、微孔性繊維に入る流体が、密封混合
物本体の外端面を通って出ることを許容する。好ましくは、ケージが透かし細工
を有しているため、浸透性繊維束の表面積の約４０％は、流体が炭素フィルター
要素空隙を充填するとき、流体と直接接触をする。

【００３３】もう１つの本発明の混合物フィルターカートリッジ要素の実施例は、流体をろ
過するために有用であり、以下を包含する；炭素フィルター要素の中央軸と略同
心にあるように、炭素フィルター要素空隙内に置かれた穿孔炭素フィルタージャ
ケット要素であって、この炭素フィルター要素は、炭素フィルター要素の外側部
分に司会意思の流体入口を持ち；炭素フィルター要素空隙内に位置し、上記炭素
フィルター要素の軸上に位置しており、選択的に透過性の繊維束であて、穿孔ジ
ャケット内に位置して炭素フィルター要素を通って炭素フィルター要素空隙内に
入る流体を受ける。好ましくは、炭素フィルター要素は、少なくとも、押出成形
された炭素ブロックによって少なくとも部分的に画定されるが、鋳造された炭素
ブロックによって部分的に、画定されるか或いは、湿式フェルティング、乾式フ
ェルティング及び他の種々技術によって部分的に形成される。好ましくは、繊維
束は、複数の中空、微孔性繊維を包含し、該繊維は、第１開口端部及び第２開口
端部を有する。好ましくは、少なくとも１端部は、密封混合物内に入れられてい
るため、開口端部は、密封混合物の外端面上にさらされ、中空微孔性繊維が密封
混合物本体の外端面を通って出ることを許容する。更に、貫通ジャケットは、十
分な穿孔を有していることが好ましく、より好ましくは、約４０％以上、さらに
より好ましくは、約５０％以上、さらに一層好ましくは、流体がフィルター要素
空隙を充填すると、約７０％以上の浸透性繊維束の表面積が流体と直接接触する
。

【００３４】そして、以下を包含する流体をろ過するための混合物フィルターカートリッジ
の実施例が開示される；コース粒子をろ過し、空隙を取り囲むための予備フィル
ター要素であって、予備フィルター要素は外側部分附近に据えられる流体入口を
有する予備フィルター要素；予備フィルター要素空隙内に取り付けられた炭素フ
ィルター要素であって、炭素フィルター要素空隙を取り囲む炭素フィルター要素
、及び予備フィルター要素及び炭素フィルター要素を通る流体を炭素フィルター
要素空隙に収容するために、炭素フィルター要素内に置かれた選択の浸透性繊維
束を包含する。好ましくは、繊維束は、複数の中空、微孔性繊維を包含し、各該
繊維は第１開口端部及び第２開口端部を有する。好ましくは、炭素フィルター要
素は、押出成形された炭素ブロックによって少なくとも部分的に画定されるか或
いは、湿式フェルティング、乾式フェルティング及び他の種々の技術によって、
部分的に形成される。好ましくは、第１及び第２端部は、中空繊維の第１開口端
部及び第２開口端部が密封混合物の外側端面上にさらされ、中空、微孔性繊維に
入る流体が密封混合物本体の外側端面を通って出ることを許容する。好ましくは
、予備フィルター物質は、ポリプロピレン、ポリエステル、及び種々の不織布、
セルロース、ガラス、又はその他のシート状のろ過媒体を含む。

【００３５】新規カウンタトップろ過ユニット更に本発明は、改良されたカウンタートップろ過ユニットを提供し、該ユニッ
トは、使い易いフィルターカートリッジ取り替えを可能にし、溜め部と基部の間
の適切な密封を確実に助成する。本発明は、ユニットの基部と一体化した溜め部
を有するカウンタートップろ過ユニットを提供し、該基部は、溜め部と係合した
り溜め部から離れたりするための、フィルター要素を受入口を有する。

【００３６】 “溜め部”とは、流体用の容器としての役割をする貯蔵器を意味し、さらされ
る流体圧に逆らうことが可能なように構成されている。“基部”とは、溜め部が
着座するハウジングを意味し、フィルターユニットが置かれるべき表面を接続さ
せるように設計されている。“受入口”とは、連絡領域内へ、また該領域からフ
ィルターカートリッジの受入を許容する基部に据えられた連絡領域を意味する。
“端部キャップ”とは、フィルター要素の端部に配置された実質的に中実な物質
を意味し、フィルター要素における端部の表面積のうち、より大きな部分を少な
くとも密封する。“アダプター”とは、ある要素をもう１つの要素に接合するた
めの構造体を意味する。“流体アダプター”とは、管のような流体導管によって
、フィルター要素と流体流の連絡を可能にする構造体を意味する。“フィルター
要素”とは、浮遊され、或いは溶解した粒子又は化学物質を、流体からろ過する
ために用いられる物質の組合せを意味する。“微孔性中空繊維”とは、中空空隙
を有する伸長構造体を意味し、比較的高い膜表面の面積対体積比及び有孔壁を有
するように構成され、壁の孔は、繊維のある面から他の面へと繋がり、実質的に
ミクロン以下の粒子及び有機体の通路を防ぐことが可能な大きさである。“外側
ハウジング”とは、溜め部を取り囲むとともに封じ込めるためのハウジングを意
味する。“入口”とは、流体の取り込むための開口を意味し、“出口”とは、流
体を取り出す開口を意味する。

【００３７】本発明の実施例は、ろ過ユニットを含み、該ユニットはフィルター要素を収容
するための溜め部を含む基部、及びフィルター要素を収容するための受入口を包
含する。溜め部は、入口及び出口を有する。好ましくは、上記受入口は、基部の
底面に画定される。上記ユニットは、更に、溜め部を取り囲むように、基部に係
合するための外側収容部分を含む。好ましくは、端部キャップは、基部内の補足
面と協働するカム面を含み、端部キャップ入口受に係合したり、離脱したりする
ことを容易にしている。

【００３８】好ましくは、フィルターユニットは、基部と一体化した溜め部を有するととも
に、受入口は、該基部の底面に画定される。好ましくは、受入口内に収容される
べきフィルター要素は溜め部内に係合するように、寸法と形状決めされ、かつ受
入口に係合するように寸法と形状が決められている端部キャップを有するように
、構成される。端部キャップは、基部内の補足面と協働するためのカム面を含み
、端部キャップと受入口の係合することを容易にする。好ましくは、第１シール
は、受取部と端部キャップのどちらか又は両方とに協働して、端部キャップと基
部の間を密閉させる。第２シールは、更に、フィルター要素の１端部及び／又は
溜め部の内側と協働し、フィルター要素と溜め部の間を密閉させる。フィルター
要素は、成形された炭素ブロックか又は中空微孔性繊維によって少なくとも部分
的に、画定され得る。好ましくは、フィルター要素は、第１ろ過媒体及び第２ろ
過媒体を含む合成フィルター要素であり、第１ろ過媒体は、成形炭素ブロックを
備え、第２ろ過媒体は中空微孔性繊維を備えている。

【００３９】本発明の更にもう１つの実施例は、第１端部で備えられる端部キャップを有す
るフィルター要素、該フィルター要素を収めるために一体化した溜め部を含む基
部及びフィルター要素を収容し、端部キャップを係合するための受入口を含む基
部、並びに上記溜め部を取り囲むための基部に係合するためのハウジング部を包
含するろ過ユニットを含む。

【００４０】好ましい実施例において、溜め部は基部と一体となって形成される。受入口は
、基部の底面に画定されることが好ましい。端部キャップは、先行技術で知られ
ている取付機構によって基部に係合されており、１つの実施例において、端部キ
ャップは基部内の補足カム面と協働するために、カム付きの脚部を含み、端部キ
ャップと受入口の係合を容易にする。第１シールは、基部部及び／又は端部キャ
ップの少なくともどちらかと複合し、端部キャップと基部の間を密閉することが
好ましい。第２シールは、フィルター要素の端部と溜め部の内面のうちの少なく
とも１つと複合し、フィルター要素と溜め部の間を密閉する。フィルター要素は
、成形された炭素ブロック又は中空微孔性繊維によって少なくとも部分的に画定
される。好ましくは、フィルター要素は、第１ろ過媒体及び第２ろ過媒体を含む
合成フィルター要素であり、該第１ろ過媒体は成形された炭素ブロックを備え、
第２ろ過媒体は中空微孔性繊維を備えている。

【００４１】本発明の更にもう１つの実施例は、端部と複合した端部キャップを有するフィ
ルター要素を収容するためのフィルターユニットを含み、基部が入口及び出口を
有する溜め部と一体化しており、該基部は、フィルター要素を通って溜め部に配
置される隙間を包囲し、該隙間を取り囲む基部は、フィルター要素に係合するた
めに、端部の面に補足的な係合面を含み；溜め部を取り囲むために、基部を係合
するためのハウジング部を含む。

【００４２】ここに開示される組合せフィルター要素及びろ過システムの上記及び他の特徴
は、以下の記載、添付図面及び請求の範囲から容易に明らかである。

【００４３】（発明を実施するための最良の形態）上記フィルターユニットは、好ましくは、接合材によりブロックに活性炭素を
組み入れた複合フィルター要素を用いる。フィルター構造体に剛性を与える際、
炭素ブロック酸を用いることで、外側ハウジングの必要性を克服するのみならず
、炭素粒子の搬送及び再分配の可能性を実質的に除去すると共に、サービス寿命
間安定を維持することをベッド構造体に許容する。炭素ブロックは、好ましくは
、放射状フィルターに有用な表面積を最大限に活用するためのＵ字形形状である
、露出した微孔性中空繊維束を囲むために用いられる。

【００４４】吸着作用と炭素ブロックを横切る圧力低下のバランスを最大限に活用するとい
う重要性を認識することで、先行技術の複合繊維アッセンブリの実施例に見られ
るように、本発明の発明者は、微孔性中空繊維束のより大きな部分を露出する制
御流チューブを用いる必要性を克服した。上記制御流チューブは、フィルター率
を改良し、フィルターユニットのインライン寿命を延ばすと同時に、繊維内によ
り効率のよい放射状流を許容する。発明者は、炭素ブロックの成分を注意深く調
節することで、炭素ブロックを横切る空気流抵抗で測定される単位量変化当たり
の圧力低下を最小にし、より優れた炭素ブロック成分が、炭素ベースの粒子保持
／吸着フィルター要素及び微孔性中空繊維要素を用いて、フィルターユニット内
に用いられるように開発され得る。上記フィルターユニットは、同様な先行技術
構成のフィルター特性を十分に卓越している。

【００４５】フィルター媒体の深さ（ｄ）当たりの空気流抵抗（ＡＦＲ）は、等式によって
計算される。：−Ｐ／ｄ＝ｋＦ／Ａ、ここでｋは定数であり、Ｆはフィルター媒
体を通過する流体の流量であり、Ａはろ過された流体が通過するフィルター面積
である。本発明の発明者は、炭素ブロックの“ｋ−値”（単位深さ当たりの圧力
低下（例えばＨ_２Ｏのインチ／横向きフィルター）対空気流量（例えばＳＣＦＨ
／ｆｔ^２）の表示を傾斜によって示される）が約０．０１と約０．１０の間、よ
り好ましくは約０．０２と約０．０７の間であり、更により好ましくは約０．０
３と０．０５の間のであると、流体流量比の許容不可能な低減なしに、又は増加
した圧力で流体流量を維持することがなく、より優れた吸収力を示した。炭素ブ
ロック／微孔性繊維アッセンブリのフィルターユニット寿命は又、炭素ブロック
が上記範囲の間でｋ−値を有するとき、著しく高められることが示された。当業
者に知られているように、“ｋ−値”は、典型的には、（Ｈ_２Ｏ内）（ｆｔ^２）
／媒体（ＳＣＨ）内のユニットである。

【００４６】新規カウンタートップフィルターユニット本発明は、更にカウンタートップフィルターユニットに関する先行技術の問題
の多くを克服した。溜め部と基部の間を確実に適切な密封をすることを助長する
だけでなく、ユーザーにとって使いやすいフィルターカートリッジ交換が可能な
改良されたカウンタートップフィルターユニットが提供される。本発明は、ユニ
ットの基部と一体化した溜め部を有するカウンタートップフィルターユニットを
備え、基部にフィルター要素が係合し、又は解放されるための受入口を有する。

【００４７】新規複合フィルター要素及び新規カウンタートップフィルターユニットの利点
、及びその他の特徴は、該ユニットにおいて、上記要素は特に有用であり、本発
明の代表的な実施例を示す図面に関するある好ましい実施例の以下の詳細な記述
から当業者には明白であり、該記述において、同様の参照符号は、類似した構造
要素を示す。

【００４８】図１を参照にすると、フィルターユニットを流体流に取り付けるためのアダプ
ターアッセウンブリ１６に、１又はそれより多くの導管１８、２０を介して連結
されるカウンタートップフィルターユニット１０の斜視図が示される。カウンタ
ートップフィルターユニット１０は、基部１４を包含し、外側ハウジング１２は
該基部上に設けられ、該基部１４及び外側ハウジング１２はカウンターフィルタ
ーユニット１０の外部を画定する。アダプターアッセンブリ１６は、導管２０に
よって、例えばシンクのようなものからの、流体流に接続されるように設計され
ている。接合具２６を通ってアダプターに入る流体流は、導管１８によりカウン
ターフィルタートップユニット１０に注がれるか、又はコックの栓２２によって
アダプター１６内の直接押出開口２４へ流される。

【００４９】図２を参照にすると、本発明のフィルターユニットアッセンブリの実施例に関
する斜視図が示されている。基部１４は、フィルターカートリッジが嵌合するよ
うに寸法決めされる溜め部３２を包含し、該フィルターカートリッジは概ね該構
成部分中に５０として示される。溜め部３２は、溜め部に入ると共に溜め部から
流体を除去するための、入口２８及び出口３０を有するように示されている。入
口２８及び出口３０は、それぞれ導管２０及び１８を通してフィルターユニット
１０の外側に接続されている。溜め部３２は、概ね、カバー１２によって囲まれ
、限定はしないが、ねじ３６及びねじ込コンセント３４のような接続構造部によ
り、カバーに接続される。第１パネル３８は、ねじ３６の上に配置され、より見
た目に美しいカバーの外部を提供する。カバー１２は、更に、フィルターの取り
替えを促すか否かを示す調時時計（図示せず）のような、フィルターに関連する
電子器具に動力を提供するために電源を収容する。第２パネル４２は、より見た
目に美しいカバー１２の外部を提供するための電源４０上に配置される。基部４
０に、スタンドオフ７４（図５）を備え付け得る。

【００５０】フィルターカートリッジ５０、又は溜め部３２内に密閉して嵌合するように適
合された他のフィルターカートリッジは、カウンタートップフィルターユニット
１０内に用いられ得る。フィルターカートリッジ５０は、２つのフィルター要素
から構成され、１つは、炭素物質４４の外被から構成され、もう１つは、好まし
い実施例のように、中空で、微孔性繊維４８のＵ字形束から構成される。炭素物
質４４の外被は、成形工程によって形成され得る。中空の、微孔性繊維束４４は
、炭素の外被４４によって形成される孔５６内に同軸上に収容される。中空、微
孔性繊維束４８は、上方ケージ８２（図８参照）の底部に中空、微孔性繊維を入
れることで形成される。上方端部キャップ５２は、図６に示されるように、内部
溜めカラー７８に密閉して接続するために、密閉ネック６２を有する。密閉ネッ
ク６２は、好ましくは、上方シール５４で嵌合され、密閉ネック６２と内部溜め
カラー７８の間を完全に密閉することを助長する。フィルターカートリッジ５０
は、更に、下方端部キャップ４６で嵌合される。

【００５１】図８の斜視図に示されるように、中空、微孔性繊維４８のＵ字形束は、ケージ
８２内に包含され、該ケージ８２及び中空、微孔性繊維は、上方端部キャップ５
２内で引っ張られ得る。ケージ８２は炭素外被４４によって形成される孔５６内
に配置される。

【００５２】図３の斜視図、図４（図３の線４−４に沿う）の断面図で示されるように、下
方端部４６は、炭素外被４４の１端部を収めるための凹部６４を有する。下方端
部キャップ４６は更に、炭素外被４４の孔５６内に嵌合するような寸法にしたセ
ンタリングカラー６６内に配置される。センタリングカラー６６は、下方端部キ
ャップ４６内の炭素外被４４を中央寄せすることを助長する。下方端部キャップ
４６は更に、下方端部キャップ４６と基部１４の上方面７６（図５参照）の間の
完全密閉を助長するための下方シール５８を収容する。下方端部キャップ４６は
更に、基部１４のねじ込肩部７２（図５参照）を係合するための係合縁６０を構
成している。

【００５３】カウンタートップフィルターユニット１０の基部に、図７に示される、組立ら
れたフィルターカートリッジ５０を係合する方法は、図５に示されている。組立
られたフィルターカートリッジ５０の上方端部キャップ５２は、下方基面６８か
ら基部開口７０を通して挿入される。下方端部キャップ４６は、実質的に係合す
るねじ込肩部７２に沿って係合縁６０を係合することで、基部１４に接合され、
基部１４に対するフィルターカートリッジ５０の軸移動に影響する。好ましくは
、一旦下方端部キャップ４６が固定位置に回転されると、下方端部キャップ４６
は、基部１４と揃う。接合は、連結するカム面の手段を介して行われる。好まし
くは、係合は、下方シール５８が上方基面７６に対して密閉係合される。好まし
くは、基部１４と下方端部キャップ４６の接合と同時に、上方端部キャップ５２
が内部溜めカラー７８の内面と密閉接合される。下方端部キャップ４６は又、内
面に溝５９を有するように作られ、フィルターカートリッジ５０を回すことを容
易にすることで、接合部を係合するために、フィルターカートリッジ５０の溝５
９内への基部の挿入を可能にする。

【００５４】図６を参照にするとそこには、図２の組立られたフィルターユニットの実施例
の断面図が示されている。図示されるように、流体は、入口２８を通って導管２
０に入る。流体は、炭素フィルター要素４４の周りを循環し、圧力下で炭素要素
４４の壁を横切り、炭素要素孔５６に入る。炭素要素孔５６内の流体は、圧力に
より中空、微孔性繊維束４８を通り、その後上方端部キャップネック６２を通っ
て出口３０に出るために圧力で押され、上方端部キャップネック６２は溜め部３
２のため部出口密閉部７８に密閉して連結される。出口３０は、導管１８に取り
付けられ、そこからろ過された水が得られるている。微孔性繊維束４８は、孔５
６内から取り除かれるか又は図示されるように、例えばケージ８２のようなハウ
ジング内に囲まれており、該ハウジングは、好ましくは、多孔性であり、より好
ましくは、周囲の流体に繊維束の全表面積の４０％より多くの露出を許容する。

【００５５】本発明は、好ましい実施例に関して記載されているが、添付の請求の範囲で定
義されている本発明の概念又は範囲から逸れることなく、当業者は、種々の変更
及び／又は修正がなされ得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】流体流にフィルターユニットを取り付けるためのアダプターアッ
センブリに連結されたカウンタートップフィルターユニットの斜視図である。

【図２】本発明のフィルターユニット及びフィルターカートリッジアッセ
ンブリの実施例の斜視図である。

【図３】図２のフィルターユニットアッセンブリの基部に係合するための
端部キャップの斜視図である。

【図４】軸４−４に沿って切り取られた図３の端部キャップの断面図であ
る。

【図５】本発明の実施例のフィルター要素端部キャップ／基部連結機構を
部分的に切断した、内側斜視図である。

【図６】図２の組立られたフィルターユニットの実施例の断面図である。

【図７】図２の組立られたフィルターカートリッジの斜視図である。

【図８】本発明のフィルターカートリッジアッセンブリの実施例の斜視図
である。

【手続補正書】

【提出日】平成１４年５月２日（２００２．５．２）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ウェイ−チー・チェンアメリカ合衆国06450コネティカット州メリデン、タンブルブック・ロード46番 (72)発明者ローレンス・ダブリュー・バセットアメリカ合衆国06419コネティカット州キリングワース、グラニット・ヒル・ロード 45番Ｆターム(参考） 4D006 GA07 HA03 HA91 JA02A JA10A JA13C JB06 JB11 KA02 KB12 MA01 MA22 PA01 PB06 PC52 4D019 AA03 BA03 BA13 BB01 BB08 BC05 BD01 CA03 CA10 CB03 DA03 DA10 4D024 AA02 BA03 BB05 CA04 DB05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】以下を包含する流体をろ過するための複合フィルターカート
リッジであって： a) 空隙を取り囲む炭素フィルターブロック要素であって、該炭素フィルター要
素は、該要素の外側部分周縁に設置された流体入口を有している炭素フィルター
ブロック要素； b) 上記炭素フィルター要素を通る流体を上記炭素フィルター要素空隙に収容す
るための上記炭素フィルター要素空隙内に配置された、選択的浸透性繊維束であ
って、上記繊維束は複数の中空、微孔性繊維を包含し、該繊維の各々は、第１開
口端部及び第２開口端部を有し、その中で、上記第１開口端部及び第２開口端部
は、密封複合体中に入れられ、上記中空繊維の各々の上記第１端部及び第２端部
は、上記密封複合体の外端面上にさらされており、上記中空、微孔性繊維に入る
流体が、密封複合体の外端面を通って出ることを許容する、浸透性繊維束；かつ上記選択的浸透性繊維束の約６０％より少ない繊維から半径流で覆われてい
る、流体をろ過するためのフィルターカートリッジ。
【請求項２】中空、微項性繊維の孔は、約０．２０ミクロン又はそれより
小さい最大寸法を有する、請求項１記載の複合フィルターカートリッジ。
【請求項３】中空、微孔性繊維の孔は、繊維の１表面から他の表面へと続
く曲がった、相互連結された通路を形成している、請求項１記載の複合フィルタ
ーカートリッジ。
【請求項４】孔は流体流を許容するが、細菌及びミクロン以下の粒子及び
溶質の通路を遮る、請求項１記載の複合フィルターカートリッジ。
【請求項５】密封複合体は、ポリウレタン、エポキシ、ポリエチレン及び
ポリプロピレンから構成される群から選択される、請求項１記載の複合フィルタ
ーカートリッジ。
【請求項６】炭素フィルターブロック要素は、少なくとも部分的に押出成
形された炭素ブロックによって画定される、請求項１記載の複合フィルターカー
トリッジ。
【請求項７】炭素フィルター要素の空隙が流体で充填されると、選択的浸
透性繊維束の表面積の約４０％より多くは、流体と放射状流接触する、請求項１
記載の複合フィルターカートリッジ。
【請求項８】炭素フィルター要素の空隙が流体で充填されると、選択的浸
透性繊維束の表面積の約５０％より多くは、流体と放射状流接触する、請求項１
記載の複合フィルターカートリッジ。
【請求項９】炭素フィルター要素の空隙が流体で充填されると、選択的浸
透性繊維束の表面積の約７５％より多くが流体と放射状流接触する、請求項１記
載の複合フィルターカートリッジ。
【請求項１０】炭素フィルターブロック要素が０．０１と約０．１０の間
のk−値を有する、請求項１記載の複合フィルターカートリッジ。
【請求項１１】炭素フィルターブロック要素が、約０．０２と約０．０７
の間のk−値を有する、請求項１記載の複合フィルターカートリッジ。
【請求項１２】炭素フィルターブロック要素が、約０．０３と０．０５の
間のk−値を有する、請求項１記載の複合フィルターカートリッジ。
【請求項１３】更に、炭素フィルター要素空隙内に配置されたるとともに
、選択的浸透性繊維束を取り囲むケージを包含している、請求項７記載の複合フ
ィルターカートリッジ。
【請求項１４】以下を包含する流体をろ過するための複合フィルターカー
トリッジであって； a) 空隙を取り囲む炭素フィルター要素であって、該炭素フィルター要素は、該
炭素フィルター要素の外側部分の周縁に配置された流体入口を有する炭素フィル
ター要素； b) 炭素フィルター要素内に配置されたケージ； c) 炭素フィルター要素を通る流体を上記炭素フィルター要素の空隙内に収容す
るためのケージ中に配置される選択的浸透性繊維束であって、該繊維束は複数の
中空、微孔性繊維を包含し、該繊維は各々第１開口端部及び第２開口端部を有し
、少なくとも上記第１開口端部は、上記ケージ及び炭素フィルター要素の前で、
密封複合体中に入れられ、従って上記第１開口端部は、密封複合体の外端面上に
さらされ、該複合体は、中空、微孔性繊維に入る流体に、密封複合体の外端面を
通って出ることを許容する繊維束；かつ上記ケージは充分な透かし細工を備えているので、流体が炭素フィルター要素空
隙を充填すると、選択的浸透性繊維束の表面積の約４０％より多くが、流体と直
接接触し得る複合フィルターカートリッジ。
【請求項１５】中空、微孔性繊維は、約０．２ミクロン又はそれより小さ
い最大寸法を有する、請求項１４記載の複合フィルターカートリッジ。
【請求項１６】繊維内の孔は、繊維の１表面から他の表面へと繋がってい
る曲がった、相互連結した通路を形成している、請求項１４記載の複合フィルタ
ーカートリッジ。
【請求項１７】孔はガス及び蒸気の流れを許容するが、細菌及びミクロン
以下の粒子及び溶質の通過を遮る、請求項１４記載の複合フィルターカートリッ
ジ。
【請求項１８】密封複合体は、エポキシ、ポリウレタン、ポリエチレン及
びポリプロピレンから成る群から選択される、請求項１４記載の複合フィルター
カートリッジ。
【請求項１９】炭素フィルターブロック要素は、押出成形又は鋳造された
炭素ブロックによって少なくとも部分的に画定されている、請求項１４記載の複
合フィルターカートリッジ。
【請求項２０】炭素フィルター要素の空隙が流体で充填されると、選択的
浸透性繊維束の表面積の約４０％より多くが流体と放射状流接触する、請求項１
４記載の複合フィルターカートリッジ。
【請求項２１】炭素フィルター要素の空隙が流体で充填されると、選択的
浸透性繊維束が流体と放射状流接触する、請求項１４記載の複合フィルターカー
トリッジ。
【請求項２２】炭素フィルター要素の空隙が流体で充填されると、選択的
浸透性フィルター繊維束の表面積の約７５％より多くが流体と放射状流接触する
、請求項１４記載の複合フィルターカートリッジ。
【請求項２３】炭素フィルターブロック要素は、０．０１と約０．１０の
間のk−値を有する、請求項１４記載の複合フィルターカートリッジ。
【請求項２４】炭素フィルターブロック要素は０．０２と約０．０７の間
のk−値を有する、請求項１４記載の複合フィルターカートリッジ。
【請求項２５】炭素フィルターブロック要素は約０．０３と約０．０５の
間のk−値を有する、請求項１４記載の複合フィルターカートリッジ。
【請求項２６】更に、炭素フィルター要素空隙内に配置され、かつ選択的
浸透性繊維束を取り囲むケージを包含する、請求項１４記載の複合フィルターカ
ートリッジ。
【請求項２７】更に、炭素フィルター要素の外側面を覆う予備フィルター
層を包含する、請求項１４記載の複合フィルターカートリッジ。
【請求項２８】以下を包含する流体をろ過するための複合フィルターカー
トリッジであって： a)炭素フィルター要素の中央軸と略同心の空隙を取り囲む炭素フィルター要素で
あって、上記炭素フィルター要素は、該炭素フィルター要素の外側部分に配置さ
れた流体入口を有する炭素フィルター要素； b)上記炭素フィルター要素の中心軸と略同心になるように、炭素フィルター要
素空隙内に配置された穿孔ジャケット； c)炭素フィルター要素を通る流体を上記炭素フィルター要素空隙内に収容する
ための穿孔ジャケット内に配置される選択的浸透性繊維束であって、該繊維束は
、複数の中空、微孔性繊維を包含し、該繊維の各々は第１開口端部及び第２開口
端部を有し、少なくとも該第１端部は、密封複合体内に入れられ、従って上記第
１端部は、上記中空、微孔性繊維に入る流体が、密封複合体の外端面を通って出
ることを許容する密封複合体の外端面上でさらされる繊維束；かつ上記穿孔ジャケットは、十分な穿孔を有し、従って流体が炭素フィルター要素
空隙を充填すると、選択的浸透性繊維束の表面積の約４０％より多くが、流体と
直接接触する、フィルターカートリッジ。上記フィルター要素は、押出成形され
た炭素ブロックによって、少なくとも部分的に画定されている、請求項２５記載
ろ過装置。
【請求項２９】炭素フィルターブロック要素は０．０１と約０．１０の間
のk−値を有する、請求項２８記載の複合フィルターカートリッジ。
【請求項３０】炭素フィルターブロック要素が約０．０２と約０．０７の
間のk−値を有する、請求項２８記載の複合フィルターカートリッジ。
【請求項３１】炭素フィルターブロック要素は、約０．０３と約０．０５
の間のk−値を有する、請求項２８記載の複合フィルターカートリッジ。
【請求項３２】炭素フィルター要素空隙が流体で充填されると、選択的浸
透性繊維束の表面積の約５０％より多くは、流体と放射状流接触する、請求項２
８記載の複合フィルターカートリッジ。
【請求項３３】炭素フィルター要素空隙が流体で充填されると、選択的浸
透性繊維束の表面積の約７５％より多くは、流体と放射状流接触する、請求項２
８記載の複合フィルターカートリッジ。
【請求項３４】以下を包含する流体をろ過するための複合フィルターカー
トリッジであって： a) 空隙を取り囲むコース粒子をろ過するための予備フィルター要素であって、
上記予備フィルター要素は該予備フィルター要素の外部分周縁に配置される流体
入口を有する予備フィルター要素； b) 上記予備フィルター要素空隙内に配置された炭素フィルター要素であって、
上記炭素フィルター要素は、上記炭素フィルター要素空隙を取り囲んでおり； c) 上記炭素フィルター要素を通る流体を、上記炭素フィルター要素空隙に収容
するための上記炭素フィルター要素内に配置された選択的浸透性繊維束であって
、該繊維束は、第１開口端部及び第２開口端部を有する複数の中空、微孔性繊維
を包含し、上記第１開口端部及び第２開口端部は、密封複合体に入れられ、上記
中空繊維の各々の第１開口端部及び第２開口端部は、密封複合体の外端面上にさ
らされ、上記複合体が中空、微孔性繊維に入る流体が上記密封複合体の外端面を
取って出ることを許容する、流体をろ過するための複合フィルターカートリッジ
。
【請求項３５】更に炭素フィルター要素空隙内に配置されかつ、選択的浸
透性繊維束を取り囲むケージを包含している、請求項３４記載の複合フィルター
カートリッジ。
【請求項３６】以下を包含する流体をろ過するための複合フィルターカー
トリッジであって： a) 空隙を取り囲む炭素フィルターブロック要素であって、上記炭素フィルター
ブロック要素は外部分の周縁に配置された流体入口を有するフィルターブロック
要素； b) 上記空隙は上記炭素フィルター要素を通る流体を上記炭素フィルター要素空
隙内に収容するための上記炭素フィルター要素空隙内に配置される選択的浸透性
繊維束であって、上記繊維束は複数の中空、微孔性繊維を包含し、該繊維は各々
第１開口端部及び第２開口端部を有し、その中で上記第１開口端部及び第２開口
端部は、密封複合体に入れられ、上記中空繊維の各々の第１開口端部及び第２開
口端部は、密封複合体の外端面上にさらされ、上記複合体が中空、微孔性繊維に
入る流体が密封複合体の外端面を取って出ることを許容する浸透性繊維束；及び
上記炭素フィルターブロック要素のk−値が約０．０１と０．１０の間である、
流体をろ過するためのフィルターカートリッジ。
【請求項３７】中空、微孔性繊維中の孔が約０．２又はそれより小さい最
大寸法を有する、請求項３６記載に複合フィルターカートリッジ。
【請求項３８】中空、微孔性繊維が、ある面から他の面へ繋がる、曲がり
くねった相互連結された通路を形成している、請求項３６記載の複合フィルター
カートリッジ。
【請求項３９】孔は流体流を許容するが、細菌及びミクロン以下の粒子及
び溶質を遮る、請求項３６記載の複合フィルターカートリッジ。
【請求項４０】密封複合体がエポキシから構成されている、請求項３６記
載の複合フィルターカートリッジ。
【請求項４１】炭素フィルターブロック要素が押出成形されるか又は鋳造
された炭素ブロックによって、少なくとも部分的に画定されている、請求項３６
記載の複合フィルターカートリッジ。
【請求項４２】炭素フィルターブロック要素が、少なくとも部分的に湿式
フェルティング構造によって画定されている、請求項３６記載の複合フィルター
カートリッジ。
【請求項４３】炭素フィルターブロック要素が乾式フェルティング構造に
よって画定されている、請求項３６記載の複合フィルターカートリッジ。
【請求項４４】炭素フィルター要素の空隙が流体で充填されると、選択的
浸透性繊維束の表面積の約４０％より多くが、流体と放射状流接触する、請求項
３６記載の複合フィルターカートリッジ。
【請求項４５】炭素フィルター要素空隙が流体で充填されると、選択的浸
透性繊維束の表面積の約７５％より多くが、流体と放射状流接触する、請求項３
６記載の複合フィルターカートリッジ。
【請求項４６】炭素フィルター要素空隙が流体で充填されると、選択的浸
透性繊維束の表面積の約７５％より多くが、流体と放射状流接触する、請求項３
６記載の複合フィルターカートリッジ。
【請求項４７】炭素フィルターブロック要素が、約０．０３と約０．０５
の間のk−値を有する、請求項３６記載の複合フィルターカートリッジ。
【請求項４８】炭素フィルターブロック要素が、約０．０３と約０．０５
の間のk−値を有する、請求項３６記載の複合フィルターカートリッジ。
【請求項４９】更に、炭素フィルター要素空隙内に配置され、かつ選択的
浸透性繊維束を取り囲むケージを包含している、請求項３６記載の複合フィルタ
ーカートリッジ。