JP2006527072A5

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Publication number: JP2006527072A5
Application number: JP2006515168A
Authority: JP
Filing date: 2004-06-04
Publication date: 2011-03-24
Anticipated expiration: 2024-06-04

Description

流体処理エレメント

関連特許出願の相互参照

[0001]本特許出願は、２００３年６月６日に提出された米国仮特許出願第６０／４７６，１７７号の利益を主張するものであり、当該米国仮特許出願の内容は参照により本明細書に援用される。

発明の分野

[0002]本発明は、濾過及び粗粒化分離（コアレッシング）等の流体処理のための流体処理エレメントに関し、特に、インサイド・アウト流れ（inside-out flow）及び／又はアウトサイド・イン流れ（outside-in flow）の用途におけるカートリッジ等の円筒状エレメントに関する。

発明の背景

[0003]メルトブローされたファイバからなる不織布によって形成されたデプスフィルタ用のエレメント（例えばカートリッジ）は、種々の流体、すなわち液体及び／又は気体を濾過し或いは粗粒化分離するために広く使用されている。メルトブローされたカートリッジは、一般に、メルトブロー用のダイに関連されたオリフィスを通じて高分子を押し出してファイバを形成することにより製造されるが、このファイバは、マンドレル等の回転構造体に向けられ、或いは、当該ファイバをマンドレルへと送る成形ローラ又は送りローラに向けられる。マンドレル上にはメルトブローされたファイバの集合体が蓄積され、１つのプロセスでは、メルトブロー用のダイに対して、この蓄積されたファイバ集合体の軸方向移動を制御することにより、不定長さの円筒状フィルタカートリッジを連続的に形成することができる。他の例示的なプロセスにおいては、回転し往復動するマンドレルに対してファイバが導かれ、或いは送られ、それにより、より画定された長さの円筒状フィルタカートリッジを形成することができる。

[0004]軸方向に延びる細長い中心中空通路を有する円筒状のデプスフィルタ用のエレメントは、「アウトサイド・イン」流れの用途（例えば、濾過される流体がエレメントの外側からファイバ集合体を通過して中空通路内へと流れ、その後、通路の一方又は両端にある出口に向けて軸方向に流れる用途）において使用することができ、また、「インサイド・アウト」流れの用途（例えば、濾過される流体が中空通路からファイバ集合体を通過してエレメントの外側へと流れる用途）において使用することができる。

[0005]同様に、軸方向に延びる細長い中心中空通路を有する円筒状の粗粒化分離器用のエレメントも「アウトサイド・イン」及び「インサイド・アウト」流れの用途において使用することができる。粗粒化分離器（コアレッサ）は、一般に、流体中、すなわち気体及び／又は液体中に存在する幾つかの相を分離するために工業プロセスにおいて使用される。微粒子やコロイド状物質等の固体汚染物質が流体中に存在していることもある。粗粒化分離においては、流体の或る相がファイバの集合体を通過する。流体のこのような相を連続相と称する。流体の他の相は、ファイバを通過する前に、液滴の形態でエレメント媒体上に集められ又は捕捉される傾向がある。流体のこのような相を不連続相と称する。一般に、連続相は一方の出口から除去され、不連続相は別の出口から除去される。

[0006]しかしながら、本発明者等は、デプスフィルタ用のエレメント及び粗粒化分離用のエレメントにおける改良が依然として必要であると考えてきた。例えば、特に高い圧力状態及び／又は高い温度状態で使用でき、別個の外的な補強ケージ又はラップを必要としないエレメントであって、インサイド・アウト流れの用途において効率的な濾過及び／又は効率的な粗粒化分離を維持するエレメントを提供することが望ましい。また、アウトサイド・イン流れの用途において効率的な濾過及び／又は効率的な粗粒化分離を維持するエレメントであって、必要に応じてバックウォッシングできるエレメントを提供することが望ましい。

[0007]本発明は、従来技術の問題点の少なくとも一部を改善するものである。本発明のこれらの利点及び他の利点は、以下に記載された説明から明らかとなろう。

発明の簡単な概要

[0008]本発明の好ましい実施形態に係る流体処理エレメントは、軸方向に延びる細長い中心中空通路を有する円筒状のカートリッジを備えており、この中空通路は、メルトブローされた不織ファイバからなる少なくとも１つの環状流体処理ゾーンと、糸（ヤーン：本明細書において単に「糸」と称するものはyarnを意味する）とワイヤの少なくとも一方からなる少なくとも１つの環状補強エレメントとによって囲まれている。

[0009]本発明の他の実施形態に係る流体処理エレメントは、中空円筒状エレメントを備えており、この中空円筒状エレメントは、メルトブローされた不織ファイバの集合体からなる少なくとも１つの環状流体処理ゾーンと、糸及び／又はワイヤからなる少なくとも１つの環状補強エレメントとを備える。この場合、補強エレメントはメルトブローされた不織ファイバの集合体中にある。

[0010]流体処理エレメントの実施形態は、メルトブローされた不織ファイバからなる少なくとも第１及び第２の環状流体処理ゾーンを含むものが代表的なものとなろう。同じ流体処理エレメント中の異なる環状流体処理ゾーンに異なる特性を持たせることができる。これに代え或いはこれに加えて、同じ流体処理エレメント中の異なる環状流体処理ゾーンが異なるファイバ及び／又は異なるファイバの組み合わせを有することができる。

[0011]流体処理エレメントの好ましい実施形態において、第１及び／又は第２の環状流体処理ゾーンにおけるメルトブローされたファイバの一部は、糸及び／又はワイヤの周囲に絡ませられ、より好ましくは糸及び／又はワイヤの周囲に結合される。これに代え或いはこれに加えて、幾つかの実施形態においては、第１及び／又は第２の環状流体処理ゾーンにおけるメルトブローされたファイバの一部は糸及び／又はワイヤに対して結合される。

[0012]必要ならば、１つの環状補強エレメントを環状流体処理ゾーン間に配置することができ、又は、２つの環状流体処理ゾーンを互いに隣接させることができ、その両方を行うことができる。これに代え或いはこれに加えて、１つの環状補強エレメントは、メルトブローされた不織ファイバからなる最も外側の環状流体処理ゾーンを囲むことができ、又は、この最も外側の環状流体処理ゾーンに内包させることができる。

[0013]流体処理エレメントの実施形態は、少なくとも第１及び第２の環状補強エレメントを含むことができる。同じ流体処理エレメントにおける異なる環状補強エレメントは、異なる特性を持たせることができ、又は異なる材料から形成することができ、その両方とすることができる。

[0014]流体処理エレメントの実施形態は、濾過及び／又は粗粒化分離を含む様々な流体処理用途において使用できる。

[0015]例えば、一実施形態においては、中空円筒状のフィルタカートリッジを備えるフィルタが提供される。フィルタカートリッジは、メルトブローされた不織ファイバの集合体からなる少なくとも１つの環状濾過ゾーンと、糸とワイヤの少なくとも一方からなる少なくとも１つの環状補強エレメントとを備え、補強エレメントはメルトブローされた不織ファイバの集合体中にある。

[0016]他の実施形態においては、中空円筒状の粗粒化分離用のエレメントを備える粗粒化分離器が提供される。粗粒化分離用のエレメントは、メルトブローされた不織ファイバの集合体からなる少なくとも１つの環状の粗粒化分離ゾーンと、糸とワイヤの少なくとも一方からなる少なくとも１つの環状補強エレメントとを備え、補強エレメントはメルトブローされた不織ファイバの集合体中にある。一般に、粗粒化分離器は、例えば粗粒化分離用のエレメントの外面を取り囲む分級体（classifier）も含む。

発明の詳細な説明

[0026]本発明の好ましい実施形態に係る流体処理エレメントは、軸方向に延びる細長い中心中空通路を有する円筒状のカートリッジを備えており、中空通路は、メルトブローされた不織ファイバからなる少なくとも１つの環状流体処理ゾーンと、糸とワイヤの少なくとも一方からなる少なくとも１つの環状補強エレメントとによって囲まれている。

[0027]本発明の他の実施形態にしたがって提供される流体処理エレメントは、メルトブローされた不織ファイバの集合体からなる少なくとも１つの環状流体処理ゾーンと、糸とワイヤの少なくとも一方からなる少なくとも１つの環状補強エレメントとを備える中空円筒状の流体処理エレメントであり、補強エレメントはメルトブローされた不織ファイバの集合体中にある。

[0028]本発明の他の実施形態にしたがって提供される流体処理エレメントは、メルトブローされた不織ファイバからなる少なくとも１つの環状流体処理ゾーンと、糸及び／又はワイヤからなる少なくとも１つの環状補強エレメントとを備える中空円筒状の流体処理エレメントであり、補強エレメントはメルトブローされた不織ファイバからなるゾーン内に被包されている。

[0029]他の実施形態において、流体処理エレメントは中空円筒エレメントを備えており、この中空円筒エレメントは、メルトブローされた不織ファイバからなる少なくとも１つの環状流体処理ゾーンと、糸とワイヤのいずれか一方からなる少なくとも１つの環状補強エレメントとを備え、補強エレメントは、メルトブローされた不織ファイバからなるゾーンを包み込んでいる。

[0030]流体処理エレメントの実施形態は、メルトブローされた不織ファイバからなる少なくとも第１及び第２の環状流体処理ゾーンを含むものが代表的である。

[0031]流体処理エレメントの一実施形態において、第１及び／又は第２の環状流体処理ゾーンにおけるメルトブローされたファイバの一部は、糸及び／又はワイヤの周囲に絡ませられ、好ましくは糸及び／又はワイヤの周囲に結合されている。これに代え或いはこれに加えて、幾つかの実施形態において、第１及び／又は第２の環状流体処理ゾーンにおけるメルトブローされたファイバの一部は糸及び／又はワイヤに結合されている。

[0032]流体処理エレメントの実施形態は、濾過及び／又は粗粒化分離を含む様々な流体処理用途で使用することができる。これらの実施形態は、インサイド・アウト流れ及び／又はアウトサイド・イン流れの用途において使用することができる。本発明の幾つかの実施形態は、流体処理中における電気的な不均衡及び／又は電荷の蓄積を抑制し、例えば放電アークが形成され得る可能性を最小限に抑えることが望ましい用途において特に適している。

[0033]本発明の好ましい一実施形態に係る流体処理エレメントは中空円筒エレメントを備えており、この中空円筒エレメントは、メルトブローされた不織ファイバを備える少なくとも１つの環状流体処理ゾーンと、糸を備える少なくとも１つの環状補強エレメントとを備える。この場合、環状流体処理ゾーン中の一部のメルトブローされた不織ファイバは、補強エレメントにおける糸の周囲に結合される。

[0034]流体処理エレメントの幾つかの実施形態において、少なくとも１つの環状流体処理ゾーンにおけるメルトブローされたファイバは、連続的な支持ファイバと、連続的な濾過ファイバ及び／又は粗粒化分離用のファイバとを備えており、支持ファイバは、平均して、濾過ファイバ及び／又は粗粒化分離用のファイバの直径と比べて比較的大きい直径を有する。

[0035]必要ならば、１つの環状補強エレメントを環状流体処理ゾーン間に配置することができ、又は２つの環状流体処理ゾーンを互いに隣接させることができ、或いは、その両方とすることができる。これに代え或いはこれに加えて、１つの環状補強エレメントは、メルトブローされた不織ファイバからなる最も外側の環状流体処理ゾーンを囲むことができ、更に好ましくは、この最も外側の環状流体処理ゾーンに内在させることができる。

[0036]本発明の幾つかの実施形態によれば、環状流体処理エレメントは、フィルタエレメント及び／又は粗粒化分離用のエレメントを備えることができる。したがって、環状流体処理ゾーンは、環状濾過ゾーン及び／又は環状の粗粒化分離ゾーンを備えることができる。

[0037]例えば、一実施形態においては、中空円筒状のフィルタカートリッジを備えるフィルタが提供される。フィルタカートリッジは、メルトブローされた不織ファイバの集合体からなる少なくとも１つの環状濾過ゾーンと、糸及び／又はワイヤからなる少なくとも１つの環状補強エレメントとを備え、補強エレメントはメルトブローされた不織ファイバの集合体中にある。

[0038]他の実施形態においては、中空円筒状の粗粒化分離用のエレメントを備える粗粒化分離器が提供される。粗粒化分離用のエレメントは、メルトブローされた不織ファイバの集合体からなる少なくとも１つの環状の粗粒化分離ゾーンと、糸及び／又はワイヤからなる少なくとも１つの環状補強エレメントとを備え、補強エレメントは、メルトブローされた不織ファイバの集合体中にある。粗粒化分離器は、例えば粗粒化分離用のエレメントの外面を囲む分級体も有するものが代表的である。

[0039]幾つかの実施形態において、流体処理エレメント、例えばフィルタ又は粗粒化分離器は、流体処理エレメントの両端にエンドキャップを更に備える。この場合、少なくとも一端は開口を有している。必要ならば、少なくとも１つのエンドキャップは、長さ調整可能なエンドキャップを構成することができる。

[0040]本発明の実施形態にしたがって形成される流体処理エレメントは、インサイド・アウト流れ及び／又はアウトサイド・イン流れの用途において使用することができる。幾つかの実施形態においては、バックウォッシングによって流体処理エレメントを洗浄することができ、例えば、流体処理エレメントは、アウトサイド・イン流れの用途で使用することができ、インサイド・アウト流れを使用してバックウォッシングできる。

[0041]本発明の実施形態にしたがって形成される流体処理エレメントは、圧力差及び温度差が高められた状態においてインサイド・アウト流れの用途で使用できることが特に望ましい。また、好ましい実施形態において、補強エレメントは、流体処理エレメント内の所定位置で強固に固定され、使用中に不動となる。本発明の実施形態は、使用状態下での径方向の変形（例えば膨張）に耐えるため、欠点、例えば、損傷、濾過性能の損失、粗粒化分離性能の損失、エレメントハウジングからの使用済みエレメントの除去の困難性のうちの少なくとも１つ、一般的には２つが低減される。更に、一体的に補強される本発明に係るフィルタエレメントを容易に製造することができる。例えば、そのようなフィルタエレメントが別個の外部補強ケージ又はラップを必要としないため、別個の外部補強ケージ又はラップを形成するという別個の製造工程を伴うことなく、これらのフィルタエレメントを製造することができる。

[0042]流体処理エレメントの実施形態は、少なくとも１つの環状流体処理ゾーンと、少なくとも１つの補強エレメントとを含む。しかしながら、本発明の実施形態は、任意の数の環状流体処理ゾーン及び／又は任意の数の補強エレメントを有することができる。

[0043]本発明の一実施形態に係る中空円筒状の流体処理エレメントを製造するための方法は、メルトブローされたファイバの流れを回転マンドレルに向けることにより、メルトブローされた不織ファイバからなる環状流体処理ゾーンを形成するステップと、糸とワイヤのうちの少なくとも一方を回転マンドレルに向けることにより、環状補強エレメントを形成するステップとを備える。この場合、環状流体処理ゾーンにおけるメルトブローされたファイバは、補強エレメントの周囲に絡ませられ、好ましくは補強エレメントの周囲に結合される。

[0044]他の実施形態において、前記方法は、メルトブローされたファイバの第１の流れを回転マンドレルに向けることにより、メルトブローされた不織ファイバからなる第１の環状流体処理ゾーンを形成するステップと、メルトブローされたファイバの第２の流れを回転マンドレルに向けることにより、メルトブローされた不織ファイバからなる第２の環状流体処理ゾーンを形成するステップと、糸及び／又はワイヤを回転マンドレルに向けることにより、環状補強エレメントを形成するステップとを備える。この場合、第１又は第２の環状流体処理ゾーンにおけるメルトブローされたファイバは、補強エレメントの周囲に絡ませられ、好ましくは補強エレメントの周囲に結合される。

[0045]更に他の実施形態において、中空円筒状の流体処理エレメントを製造するための方法は、メルトブローされたファイバの流れを回転ローラに向けるステップと、ファイバを回転マンドレルに移動させることにより、メルトブローされた不織ファイバからなる環状流体処理ゾーンを形成するステップと、糸及び／又はワイヤを回転マンドレルに向けることにより、環状補強エレメントを形成するステップとを備える。この場合、環状流体処理ゾーンにおけるメルトブローされたファイバは、補強エレメントの周囲に絡ませられ、好ましくは補強エレメントの周囲に結合される。

[0046]更に他の実施形態において、中空円筒状の流体処理エレメントを製造するための方法は、メルトブローされたファイバの流れを回転マンドレル及び回転ローラに向けるステップであって、メルトブローされたファイバを回転マンドレル及び回転ローラに当てるステップと、メルトブローされたファイバを回転ローラから回転マンドレルへと移動させるステップであって、移動されたファイバが回転マンドレル上のファイバと接触し、それによりメルトブローされた不織ファイバからなる環状流体処理ゾーンを形成するステップと、糸及び／又はワイヤを回転マンドレルに向けることにより、環状補強エレメントを形成するステップとを備える。この場合、環状流体処理ゾーンにおけるメルトブローされたファイバは、補強エレメントの周囲に絡ませられ、幾つかの実施形態では補強エレメントの周囲に結合される。

[0047]以下、本発明の各構成要素について更に詳細に説明する。この場合、同様の構成要素には、同様の参照符号が付されている。

[0048]図１は、本発明に係る中空円筒フィルタエレメント１０Ｂの一実施形態を部分断面図で示している。フィルタエレメント１０Ｂは、３つの環状流体処理ゾーンＺ１〜Ｚ３（各ゾーンはメルトブローされた不織ファイバの集合体からなる）と、複数の巻線２０１Ａ，２０２Ａ，２０３Ａ等からなる補強エレメント２００Ａとを有している。この図示実施形態において、補強エレメントは、第１の環状流体処理ゾーンＺ１におけるファイバの集合体中に存する。

[0049]図２は、中空円筒フィルタエレメント１０Ｂの他の実施形態を部分断面図で示しており、このフィルタエレメントは、３つの環状流体処理ゾーンＺ１〜Ｚ３（各ゾーンはメルトブローされた不織ファイバの集合体からなる）と、複数の巻線２０１Ａ，２０２Ａ，２０３Ａからなる補強エレメント２００Ａ及び複数の巻線２０１Ｂ，２０２Ｂ，２０３Ｂからなる補強エレメント２００Ｂとを含む。この図示実施形態において、第１の補強エレメントは第１の環状流体処理ゾーンＺ１におけるファイバの集合体中にあり、第２の補強エレメントは第３の環状流体処理ゾーンＺ３におけるファイバの集合体中にある。

[0050]メルトブローされたファイバからなる環状流体処理ゾーンＺ１，Ｚ２，Ｚ３（適用可能な場合には、その他にもある）は、任意の適当なメルトブローイングプロセス（融解ブロー成形プロセス）にしたがって形成することができる。当分野において周知のように、メルトブローイングとは、高速エアーを使用して融解フィラメントを細くし且つ繊維状の集合体を形成することにより、熱可塑性高分子から不織布エレメントを形成することをいう。適したメルトブローイングプロセスは、例えば、米国特許第４，０２１，２８１号、第４，５９４，２０２号、第５，５８２，９０７号、第５，５９１，３３５号、第６，０７４，８６９号、第６，３４２，２８３号、国際公開第９６／０３１９４号、国際公開第９６／３４６７３号、国際公開第００／５７９８３号に記載されている。

[0051]幾つかの実施形態において、メルトブローされたファイバからなる少なくとも１つの環状流体処理ゾーンは、少なくとも２組のメルトブローされた不織ファイバを含む。この場合、一方の組は、他方の組のメルトブローされたファイバの平均直径よりも大きい平均直径を有している。

[0052]一実施形態において、メルトブローされたファイバからなる少なくとも１つの環状流体処理ゾーンは、不織にメルトブローされた連続的な支持ファイバと、連続的な濾過ファイバ及び／又は粗粒化分離用のファイバとから構成される集合体を含み、支持ファイバの直径は、平均して、濾過ファイバ及び／又は粗粒化分離用のファイバと比べて比較的大きなものとなっている。ここで、好ましくは、比較的大きな直径の支持ファイバは、ランダムなマトリックス配列の開口エリアを流体処理ゾーンに画定し、また、濾過ファイバ及び／又は粗粒化分離用のファイバは、支持ファイバによって画されたランダムマトリックス配列の開口エリア内に物理的に配置されるように、環状流体処理ゾーン内において比較的大きな直径の支持ファイバと一体的に同位置に置かれている。連続的な支持ファイバ及び連続的な濾過ファイバ及び／又は粗粒化分離用のファイバは互いに密に絡み合うようにすることができ、幾つかの実施形態においては、少なくとも一部の支持ファイバは、一部の濾過ファイバ及び／又は粗粒化分離用のファイバに一体・融合化される。

[0053]メルトブローされたファイバからなる２つ以上の環状流体処理ゾーンを流体処理エレメントが有する実施形態において、個々の環状流体処理ゾーンは、必要な場合には、異なる特性又は特徴を有するようにしてもよい。例えば、少なくとも１つの環状流体処理ゾーンが環状濾過ゾーンを構成してもよく、他の環状流体処理ゾーンが環状の粗粒化分離ゾーンを構成してもよい。これに代え或いはこれに加えて、例えば、少なくとも１つの環状流体処理ゾーンが、連続的な支持ファイバと、連続的な濾過ファイバ及び／又は粗粒化分離用のファイバとを含むことができ、また、少なくとも１つの他の環状流体処理ゾーンが支持ファイバ又は濾過ファイバ及び／又は粗粒化分離用のファイバを含んでいない（例えば、濾過ファイバ及び／又は粗粒化分離用のファイバのみ含む）。ファイバ（支持ファイバ、濾過ファイバ及び／又は粗粒化分離用のファイバ）は、異なる環状流体処理ゾーンにおいて異なる直径を有していてもよい。１つの環状流体処理ゾーンは、他の環状流体処理ゾーンとは異なる流体処理特性を有していてもよい。これに代え或いはこれに加えて、異なるゾーンのファイバを同じ又は異なる高分子から形成することができる。

[0054]本発明においては、多種多様な高分子をメルトブローイングして使用することができる。例えば、適した高分子としては、ポリアミド（例えば、ナイロン６やナイロン６６等の脂肪族ポリアミド；芳香族ポリアミド；脂肪族芳香族ポリアミド；他のナイロン）、ポリオレフィン（例えば、環式ポリオレフィン、高分子、ポリプロピレンとポリエチレンとの共重合体を含む）、ポリエステル（例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリシクロヘキサレンジメチレンテレフタレート（ＰＣＴ））、ポリフェニレン・サルファイド（ＰＰＳ）、生体分解性高分子（例えばポリラクチド）、液晶高分子、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、塩化ビニル等のビニリデン単量体から構成される高分子、酢酸ビニル、塩化ビニリデン、アクリロニトリル、ポリスチレン、アセタール（例えばポリオキシメチレン）、フッ素重合体、フルオロカーボン共重合体（例えば、エチレンクロロトリフルオロエチレン（ＥＣＴＦＥ）及びエチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）等のエチレン／フッ素化エチレン共重合体）、これらの混合物を挙げることができる。高分子は、「バージン」ポリマーであっても良く、或いは、再利用ポリマーを含んでいてもよい。特に、好ましい高分子は、ポリオレフィン、ポリエステル、ナイロンである。

[0055]補強エレメント２００Ａ，２００Ｂ（適用可能な場合には、その他もある）は、糸及びワイヤのうちの少なくとも一方からなる。すなわち、補強エレメントは糸及び／又はワイヤからなる。したがって、補強エレメントは、糸のみからなるものでも、ワイヤのみからなるものでもよく、或いは、糸及びワイヤの両方からなるものでもよい。幾つかの実施形態において、補強エレメントは、糸及び／又はワイヤのみから構成され、或いは、実質的に糸及び／又はワイヤのみから構成される。

[0056]糸及び／又はワイヤは、様々な異なる構成要素、元素、形式及び／又は構成を有することができる。例えば、糸及び／又はワイヤは、モノフィラメント、マルチフィラメント（同じ又は異なる材料によって形成されたフィラメント又はより糸（strand）を含んでおり、幾つかの実施形態では、糸（yarn）がコード（cord）からなるものでもよい）、フィブリル、連続的なファイバ、不連続ファイバのうちの少なくとも１つ、幾つかの実施形態では、これらのうちの少なくとも２つからなる。これに代え或いはこれに加えて、糸及び／又はワイヤは、テクスチャード加工されたもの、バルク状のもの、捲縮状のもの、捻られたもの、合撚性のもの、平坦なもののうちの少なくとも１つであってもよい。これに代え或いはこれに加えて、糸は、「毛様状」であっても良く、及び／又は、例えば米国特許第５，３３４，４５１号に記載されるように、絡み合わされたランダムなループを含んでいてもよい。

[0057]補強エレメントが糸からなる実施形態において、糸は、連続的なフィラメント糸であることが好ましく、連続的なマルチフィラメント糸であることが更に好ましい。

[0058]幾つかの実施形態において、補強エレメントは静電気放電エレメントを構成する。例えば、補強エレメントは、導電材料を含み、電荷をグランド等の中立電位まで放電することにより、電気的不均衡及び／又は電荷の蓄積を抑制する。例えば、中立電位は、流体処理エレメントの補強エレメントの導電材料と流体処理エレメント及び／又は流体処理システムの他の導電構成要素（例えば、フィルタハウジングの導電部、導電エンドキャップ及び／又は導電ワイヤ、ストラップ、スプリング又はシールの導電部、例えば、補強エレメントとハウジングの導電部との間に電気的に結合された導電Ｏリング又はガスケット）との間の接点である。流体処理（例えば、流体濾過又は粗粒化分離）中、電荷の不均衡及び／又は電気的な蓄積は、導電補強エレメント及び電気接点を介してグランドに結合される。したがって、放電アークが形成され得る可能性が減少され或いは排除される。これは、放電アークの形成が流体の質を低下させ及び／又は流体処理エレメント及び／又は流体処理システムの関連する構成要素を損傷させる可能性がある幾つかの用途において望ましい。

[0059]補強エレメントが静電気放電エレメントを構成する実施形態においては、補強エレメントは、導電材料、例えば金属、カーボン又は導電高分子によって形成することができ、或いは、補強エレメントを導電性にするために任意の適当な方法で処理される非導電材料によって形成することができる。例えば、金属、カーボン又は導電高分子粒子或いはファイバ等の導電添加物が非導電材料に含有されてもよく、又は、金属又はカーボンコーティング材等の導電コーティング材で非導電材料がコーティングされてもよい。静電気放電エレメントは、高い導電率又は低い抵抗率を有していることが好ましい。例えば、静電気放電エレメントは、約１０１０Ω／ｓｑ程度以下の表面抵抗率を有し、好ましくは約１０６Ω／ｓｑ程度以下の表面抵抗率を有し、更に好ましくは約１０４Ω／ｓｑ程度以下の表面抵抗率、例えば約１×１０３Ω／ｓｑ以下〜約７×１０３Ω／ｓｑ以上の表面抵抗率を有するものが代表的である。これに代え或いはこれに加えて、静電気放電エレメントは、一般に約１０１２Ω・ｃｍ程度以下の抵抗率を有し、更に好ましくは約１０１０Ω・ｃｍ以下の抵抗率を有している。表面抵抗率を含む抵抗率は、当業者に既知の方法によって、例えばＡＳＴＭ法Ｄ２５７及び／又はＤ４４９６によって決定することができる。

[0060]流体処理エレメントに補強エレメントを設ける場合には、メルトブローされたファイバからなる環状流体処理ゾーンの周囲に糸及び／又はワイヤを巻回し或いは当該周囲を糸及び／又はワイヤによって被包することができるが、更に好ましい実施形態においては、環状流体処理ゾーンが形成される間に当該ゾーン内に糸及び／又はワイヤを導入する。例えば、メルトブローされた不織ファイバの集合体の形成が続いているときであって、環状流体処理ゾーンが完全に形成される前の時点で、糸及び／又はワイヤを集合体内に導入することができる。これに代え或いはこれに加えて、更なる（第２の）環状流体処理ゾーンが形成される際に、第１の環状流体処理ゾーン内に或いはその周囲に糸及び／又はワイヤを導入することができ、したがって、更なる環状流体処理ゾーンが形成される間に、この更なるゾーンに糸及び／又はワイヤを導入することができる。

[0061]本発明の実施形態において、メルトブローされたファイバの一部は補強エレメントの周囲に絡ませることができ、更に好ましくは補強エレメントの周囲に接着する（すなわち、糸及び／又はワイヤの一部の周囲に絡み合わされる）ことができる。好ましくは、メルトブローされたファイバの一部は補強エレメントの周囲に絡み合わされる。すなわち、糸及び／又はワイヤが内部に配置された状態で、糸及び／又はワイヤの周囲に絡み合わされたファイバの一部が互いに結合する。これに代え或いはこれに加えて、メルトブローされたファイバの一部を補強エレメントに対して熱的に結合し及び／又は熱的に融合（融着）させることができる。

[0062]補強エレメントは、典型的には、補強エレメントの互いに隣合う巻線（巻回部）同士の間が重なり合うことなく、好ましくは補強エレメントの互いに隣合う巻回部同士の間に空間を形成できるように（例えば、巻線２０１Ａ〜２０３Ａ及び２０１Ｂ〜２０３Ｂを図示した図１、図２、図７及び図８の部分断面から理解されるように）、任意の所望のピッチ（ピッチは、略一定であってもよく、或いは、変化してもよい）で巻回される。また、図７及び図８は、巻線が変化する補強エレメント及び巻線が略一定の補強エレメントをそれぞれ示している。巻回部間に空間を許容すると、環状流体処理ゾーンの一部（例えば、補強エレメントを含む環状流体処理ゾーンの外面の一部）を遮らない状態にしておくことができ、それにより、流体処理エレメントがフィルタエレメントを備える実施形態では、フィルタのダート能力（dirt capacity）が良くなり、フィルタを通じた濾過流量が高まるとともに、フィルタ両端間の圧力降下を最小限に抑えることができる。これに代え或いはこれに加えて、流体処理エレメントが粗粒化分離用のエレメントを備える実施形態では、巻回部間に空間を許容することで、補足効率が良くなり、また分離効率が良くなり、粗粒化分離器を通じた流量が高まるとともに、粗粒化分離器両端間の圧力降下を最小限に抑えることができる。

[0063]同様に、（例えば図９に示されるように）少なくとも１つの補強エレメントが逆巻線を備える実施形態では、補強エレメントは、一方向に巻回された巻線間に空間を含むとともに、他方向に巻回された巻線間に空間を含むことが好ましいが、例えば、巻線方向が変化する場所では、巻線間に幾らかの重なり部分（例えば、図９に示されるような３０１，３０２，３０３での重なり部分）が存在してもよい。前述したように、補強エレメントを所望のピッチで巻回することができ、また、そのピッチを略一定にすることができ或いは変えることができる。

[0064]幾つかの実施形態では、フィルタエレメントの端部の近傍で、例えばエンドキャップが存在する場所で、巻線間に重なり部分が存在し、一方、フィルタエレメントの端部間では、フィルタエレメントの長さに沿ってラップが更に大きく開いている。

[0065]流体処理エレメントが少なくとも２つの補強エレメントを備える実施形態においては、２つ以上の補強エレメントを異なる態様で巻回することができる。

[0066]糸及び／又はワイヤは、任意の適当な数のフィラメント又はより糸を含むことができる。補強エレメントが糸を含む実施形態では、その補強エレメントは、任意の適当なデニール／フィラメント（ＤＰＦ）及び／又は全デニールを含むことができる。

[0067]糸及び／又はワイヤは、当分野において既知の様々な方法により形成され得る。例えば、連続的なフィラメント糸を形成するための例示的な方法としては、融解紡糸、潤紡、ゲル紡糸、乾紡を挙げることができるが、これらに限られない。不連続ファイバを含む糸を形成するための１つの例示的な方法としては、例えば、紡績を挙げることができる。

[0068]加えて、糸及び／又はワイヤは、当分野において既知の巻回及び／又はラッピング技術を使用して、環状流体処理ゾーンの周囲及び／又は環状流体処理ゾーン内に巻回し又は被覆（ラッピング）することができる。複数のフィラメント及び／又はより糸を、同じ及び／又は反対（逆）の方向に巻回し又は被覆することができる。当分野において既知のように、特定の巻回及び／又は被覆状態及びパラメータは制御可能である。

[0069]様々な糸及びワイヤが本発明に係る使用に適しており、また、適した糸及びワイヤは当分野において既知である。

[0070]糸に関して述べるならば、糸は、例えば、天然有機質繊維（例えば、コットン、ウール、ジュート）、合成繊維、ガラス繊維、金属、セラミック（アルミナ、シリカ、ケイ酸塩、石英を含む）、セルロースの誘導体（例えばレーヨン）、カーボン／グラファイト繊維、任意の合成高分子、例えばポリアミド（例えばナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１２、ナイロン４６等の脂肪族ポリアミド；例えばＮＯＭＥＸ（商標）又はＫＥＶＬＡＲ(商標)等の芳香族ポリアミド；例えばナイロン６Ｔ等の脂肪族芳香族ポリアミド；他のナイロン）、ポリアクリロニトリル、ポリオキシメチレン（ホモポリマー及びコーポリマーを含む）、ポリオレフィン（例えば、環式ポリオレフィン、高分子、ポリプロピレンとポリエチレンとの共重合体を含む）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレン・サルファイド（ＰＰＳ）、液晶高分子、ポリエステル（例えば、芳香族ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）を含む）、及び、これらの混合物及び／又はブレンドによって形成することができる。

[0071]幾つかの実施形態においては、糸が多成分糸を構成している。例えば、一実施形態においては、糸が二成分糸を構成しており、更に好ましくは、一方の成分が他の成分と異なる融点を有する二成分糸を構成している。例示的には、融点の差により、一方の成分を環状濾過ゾーンの一部のファイバに対して効果的に接着することができる。

[0072]ワイヤに関しては、ワイヤは、例えば、コーティングされた或いはコーティングされていない金属、好ましくはステンレススチールによって形成することができる。用語「金属」とは、ここでは、金属単体及び合金等の金属の混合体のことである。適した金属の例としては、銅、アルミニウム、ニッケル、金、銀、１種以上の金属を含む合金を挙げることができる。合金の例としては、ステンレススチール、青銅、真鍮を挙げることができる。

[0073]幾つかの実施形態において、補強エレメントは、例えば糸及び／又はワイヤをコーティングする樹脂又は接着剤等の結合剤を更に含む。

[0074]必要ならば、補強エレメント（例えば、結合剤入り又は結合材無し）は、メルトブローされたファイバに対して強固に結合するため及び／又はフィルタ或いは粗粒化分離器に予め荷重を加える（例えば、予め較正されたテンションをかける）ため、後処理することができ、例えば温水又は温風によって硬化させることができる。

[0075]メルトブローされたファイバからなる少なくとも１つの更なる環状流体処理ゾーンを流体処理エレメントが含む実施形態においては、補強エレメントを環状流体処理ゾーン間に配置することができ、及び／又は、環状流体処理ゾーンを互いに隣接させることができる。補強エレメントが環状流体処理ゾーン間に配置される実施形態においては、補強エレメント上に更なる環状流体処理ゾーンを形成することができる。必要ならば、例えば糸及び／又はワイヤがメルトブローされたファイバから構成される第１の環状流体処理ゾーンの周囲に被覆され又は巻回されるときには、更なる流体処理ゾーンを形成することがきる。本発明の実施形態においては、更なる流体処理ゾーンの一部のメルトブローされたファイバを、補強エレメントの周囲に絡ませることができ、更に好ましくは補強エレメントの周囲に結合させることができる。これに代え或いはこれに加えて、一部のメルトブローされたファイバを補強エレメントに対して熱的に結合させ及び／又は熱的に融合させることができる。

[0076]流体処理エレメント（例えばフィルタ及び／又は粗粒化分離器）は、任意の数の環状流体処理ゾーン及び／又は任意の数の補強エレメントを有することができる。前述したように、幾つかの実施形態において、フィルタ及び／又は粗粒化分離器は、２つ以上の互いに隣合う環状流体処理ゾーンを有し及び／又は少なくとも１つの補強エレメントを環状流体処理ゾーン間に有している。これに代え或いはこれに加えて、幾つかの実施形態において、流体処理エレメントは、環状流体処理ゾーン間に２つ以上の補強エレメントを有している。同じ流体処理エレメント中の異なる環状流体処理ゾーン及び／又は異なる環状補強エレメントは、異なる特性を有することができ及び／又は異なる材料によって形成することができる。

[0077]流体処理エレメントは、典型的には、コアエレメントを有することなく形成される。しかしながら、必要に応じて、フィルタ及び／又は粗粒化分離器は、例えば米国特許第５，５９１，３３５号、第５，６５３，８３３号、第６，３４２，２８３号に開示されるようにエレメントの内周に沿って同軸に配置された例えば多孔チューブやファイバエレメント（例えば、連続長熱可塑性コードを含む）等のコアエレメントを有することができる。

[0078]必要ならば、エレメント及び／又は任意の環状流体処理ゾーンは、流体がエレメントを通過する際に対象の１つ以上の材料の通過を減らす又は許容する、任意の適した効率定格（例えばＡＳＴＭＦ−７９５試験によって明らかなような定格）及び／又は多孔構造、例えば孔径（例えば、泡立ち点により明らかなような、或いは、例えば米国特許第４，３４０，４７９号に記載されるようなＫＬにより明らかなような孔径）、孔定格、保持定格、又は、孔直径（例えば、米国特許第４，９２５，５７２号等に記載されるように、修正ＯＳＵＦ２試験を使用して特徴付けられる場合）を有していてもよい。効率及び／又は多孔構造は、処理される流体の組成、例えば処理流体の所望の流出レベルによって定まる。

[0079]幾つかの実施形態において、流体処理エレメントは、一般に、段階的な多孔構造、例えば上流側から下流側に向かって徐々に細くなる構造（幾つかの濾過用途において望ましい）又は下流側から上流側に向かって徐々に細くなる構造（幾つか粗粒化分離用途において望ましい）を有している。他の実施形態においては、流体処理エレメントが略均一な多孔構造を有しており、或いは、流体処理エレメントの一部が段階的な多孔構造を有している。

[0080]エレメント、環状流体処理ゾーン及び／又は補強エレメントは、任意の所望の臨界湿潤表面張力（例えば米国特許第４，９２５，５７２号に規定されたＣＷＳＴ）を有していてもよい。フィルタ、流体処理ゾーン及び／又は補強エレメントの表面特性は、湿式酸化又は乾式酸化により、高分子を表面上にコーティングすることにより若しくは堆積することによって、又は、グラフト反応によって、改質することができる（例えば、ＣＷＳＴに影響を与えるように改質し、プラス電荷又はマイナス電荷等の表面電荷を含むように改質し、及び／又は、表面の極性又は親水性を変更するように改質することができる）。このような改質としては、例えば、極性のある或いは帯電したモノマーを放射すること、帯電した高分子で表面をコーティングすること及び／又は硬化すること、化学的改質を行なって官能基を表面上に付着させることを挙げることができる。グラフト反応は、ガスプラズマ等のエネルギ源、熱、ファン・デル・グラフ・ジェネレータ、紫外線、電子ビーム、或いは、様々な他の形態の放射線に対して晒すことにより、又は、プラズマ処理による表面エッチング又は蒸着によって活性化されてもよい。

[0081]図３〜図６は、本発明の実施形態に係る流体処理エレメントを製造するための例示的な装置の概略図を示している。

[0082]図３〜図５に示された装置１００は、それぞれが連続的な支持ファイバと連続的な濾過ファイバ及び／又は連続的な粗粒化分離用のファイバとを備える３つの環状流体処理ゾーン（Ｚ１〜Ｚ３）と、１つの補強エレメント（図３，図５、補強エレメント２００Ａを示す図１も参照）又は２つの補強エレメント（図４、補強エレメント２００Ａ，２００Ｂを示す図２及び図７〜図９も参照）とを有する流体処理エレメント１０Ｂの実施形態の製造法を示している。しかしながら、本発明の実施形態において、流体処理エレメントは、１つの環状流体処理ゾーンと１つの環状補強エレメントとを備えるものとすることができ、或いは、任意の数の環状流体処理ゾーン及び／又は任意の数の補強エレメントを備えるものとすることができる。これに代え或いはこれに加えて、流体処理エレメント（又は、その個々の流体処理ゾーン）は、連続的な支持ファイバを有することなく、連続的な濾過及び／又は粗粒化分離用のファイバを備えるものとすることができる。

[0083]図３〜図５に示された装置１００は回転式の成形マンドレル６を有しており、この成形マンドレル６上で円筒状の流体処理エレメントが形成される。そして、成形円筒体１０Ａが、回転されるとともに、マンドレルに沿って軸方向に移動される（矢印ＡＲ，ＡＡは、回転及び軸方向移動を示している）。一組の斜め駆動ローラ８Ａ〜８Ｃが流体処理エレメントの外面と接触することにより、成形円筒体が軸方向に移動するとともに回転動作する。一般に、マンドレルは、これを回転するためのドライブ（図示せず）に取り付けられている。成形円筒体の軸方向移動は、一般に、斜め駆動ローラ８Ａ〜８Ｃの回転速度及び角度によって制御される。結局、定まっていないが所定の長さの管状部分、すなわち、積重されたメルトブローされたファイバからなる流体処理ゾーンと、巻回された補強エレメントとを含む部分が、一列のダイ又は最下流側の巻回装置を超えて軸方向に延進する。従来のカッティング装置９（例えば、往復動可能に装着できる電動のこぎり）を手動又は自動で動作させ、それにより、円筒チューブを切断することができる。幾つかの実施形態においては、このようにしてカートリッジ等の流体処理エレメントが形成される。必要に応じて、円筒体を更に処理することができる。そのような処理としては、例えば、仕上がり長さに切断し及び／又は１つ以上の所望の構成要素を加える（例えば、エンドキャップ及び分類子のうちの少なくとも一方を与える）ことを挙げることができる。

[0084]図示の装置では、対応する押出機（図示せず）によって供給される一列のメルトブロー用のダイ１Ａ〜１Ｃが、流体処理エレメントの軸方向移動（矢印ＡＡ）と平行に一列に並べられ、それにより、連続的な濾過ファイバ及び／又は連続的な粗粒化分離用のファイバをマンドレルに向けて連続的にメルトブロー成形して、そこに流体処理エレメント１０Ｂにおける少なくとも３つの環状流体処理ゾーン（Ｚ１〜Ｚ３）を形成する（図１及び図２も参照）。図示の装置では、メルトブロー用のダイ１Ａ〜１Ｃがファイバ流２Ａ〜２Ｃをそれぞれ放出する。

[0085]また、図３〜図５は、対応する押出機（図示せず）によって供給される更なる一列のメルトブロー用のダイ４Ａ，４Ｂを随意的に含んだ状態を示している。この場合、これらのダイ４Ａ，４Ｂは、円錐状の互いに離間した収集／送りローラ７Ａ，７Ｂに対して、径方向に離間した関係をなして配置されている。更なる一列の１つ以上のダイ及び１つ以上の収集／送りローラを使用すると、１つ以上のダイ１Ａ〜１Ｃによって形成される濾過ファイバ及び／又は粗粒化分離用のファイバの直径と比べて比較的大きい直径を有する連続的な支持ファイバを製造することができ、これにより、流体処理エレメントは、支持ファイバと、濾過ファイバ及び／又は粗粒化分離用のファイバとを有することができる。図示の装置において、メルトブロー用のダイ４Ａ，４Ｂはファイバ流５Ａ，５Ｂをそれぞれ放出する。ダイ４Ａ，４Ｂは、これらのダイから出る細いファイバがローラの回転する外面に衝突して運ばれることによりダイ１Ａ〜１Ｃから発せられる濾過ファイバ及び／又は粗粒化分離用のファイバに対して供給されて成形エレメントの表面へと送られるように、１つ以上の収集／送りローラに対して位置決めされている。

[0086]支持ファイバと、濾過ファイバ及び／又は粗粒化分離用のファイバとを有する流体処理エレメントを製造するための他の構成（図示せず）においては、例えば、収集送りローラの両側で、収集送りローラと実質的に同じ面内に、２列のメルトブロー用のダイを配置することができる。すなわち、米国特許第５，５９１，３３５に開示されるように、２列のダイが互いに対向した状態で、軸方向に一列に並べられる。或いは、米国特許第５，５９１，３３５号に開示されるように、支持ファイバダイから出る支持ファイバが他のダイから出る濾過ファイバ及び／又は粗粒化分離用のファイバの流れに乗るように、支持ファイバダイを位置させることもできる。

[0087]更なる他の例示的な装置において、例えば図６に示される装置１００においては、往復動可能なマンドレル（矢印ＡＲＣは往復動を示している）であることが好ましい回転マンドレル６（矢印ＡＲは回転動作を示している）を有しており、このマンドレル上で円筒状の流体処理エレメントが形成される。一般に、マンドレルは、当該マンドレルを回転させるためのドライブ（図示せず）、好ましくはマンドレルを往復動させるためのドライブに対して取り付けられている。また、図示の装置は、マンドレルに対して動作して回転する関係をなす円筒状の成形ロール１５も有している。好ましくは、成形ロールは例えばエアーシリンダ１８によって偏倚され、それにより、成形ロールをマンドレルに向けて或いはマンドレルから離間されるように偏倚することができる。

[0088]また、図６は、複数の押出ノズル１３を有するメルトブロー用のダイ１Ａを示している。この場合、ダイ１Ａは押出機１１によって供給され、また、メルトブローされたファイバ２Ａの流れが、繊維に分解する（ファイバライジング）ノズルから回転ロール１５及び／又はマンドレル６に向けて方向付けられる。成形ロールに当たるファイバは、マンドレルへと連続的に送られる。マンドレルが回転して往復すると、マンドレル上に集められ及び／又は送られるファイバの環状の集合体（円筒体１０Ａを形成する）の直径が増大する。最終的に、所定長の管状部分、すなわち、積重されたメルトブローされたファイバを備える流体処理ゾーンと巻回された補強エレメントとを有する部分が形成される。幾つかの実施形態においては、このようにしてカートリッジ等の流体処理エレメントが形成される。必要に応じて、円筒体は更に処理される。そのような処理としては、例えば、仕上がり長さに切断し及び／又は１つ以上の所望の構成要素を加える（例えば、エンドキャップ及び分類子のうちの少なくとも一方を与える）ことを挙げることができる。

[0089]必要に応じて、装置は、流体処理エレメントを形成している間にファイバを冷却することができる。例えば、図６に示される装置は、冷却流体(例えば水滴)の流れをファイバ流に注入してファイバを冷却するノズル２０を有している。

[0090]更に他の装置（図示せず）において、メルトブローされたファイバは、少なくとも１つのダイから回転往復マンドレルに導かれる。この場合、装置は、成形ロールを有していない。例えば米国特許第６，０７４，８６９号に開示されるように、装置は、所定の角度をもってオフセットされた２列のファイバライジングノズルを有するダイを備え（或いは、所定の角度をもってオフセットされるファイバ流を形成するようにダイが配置される２つのダイを備え）、それにより、マンドレル及びマンドレル上に積重されたメルトブローされたファイバに当たるクロス状のファイバ流を形成することが好ましい。

[0091]メルトブロー用のダイ１Ａ〜１Ｃ，４Ａ，４Ｂ及びファイバライジングノズルは、当該技術分野において知られているように、（例えば加圧空気のような）加圧流体（この加圧流体は、各ダイから射出されたファイバ融解流に作用して、個々のファイバを細め、そしてこれらのファイバをマンドレル、成形ロール及び／又は収集／送りローラに推進するようになっている）の流れが供給されるという点で、それ自体、従来からあるものである。しかしながら、各ダイに関連付けられた押出機及び／又は空気流は、例えば１つ以上のマスターコントローラ（例えば、各列のダイに関連付けられた空気流及び押出機のための別個のマスターコントローラ、又は、更に好ましくは、空気流及び押出機のそれぞれを制御する１つのマスターコントローラ）によって動作可能に制御される流量コントローラ及び定量ポンプによって制御することができる。当該技術分野において知られているように、押出機は、温度や高分子流量等に関して制御することができ、一方、空気流は、温度や流量等に関して制御することができ、それにより、所望の直径のメルトブローされたファイバを得るために任意の数の処理条件を選択することができる。処理条件は、所望の環状流体処理ゾーンを自動的に製造できるように、オペレータによりマスターコントローラにおいて予め設定することができる。

[0092]同様に、補強エレメントを流体処理エレメントの内部にラッピング又は巻回するための処理条件（後述する）も、補強エレメントと環状流体処理ゾーンとを有する所望の流体処理エレメントを自動的に製造できるように、オペレータによりマスターコントローラ（好ましくは、押出機及び空気流を制御するための同じマスターコントローラであるが、必要に応じて、これは、押出機及び空気流を制御するために使用されるマスターコントローラと異なるマスターコントローラであってもよい）において予め設定することができる。

[0093]図３、図５及び図６は単一のスプール又はボビン３Ａを示しており、また、図４は巻回装置と共に使用できる２つのスプール又はボビン３Ａ，３Ｂを示している。この場合、巻回装置は、補強エレメントを成形流体処理エレメントの内部にラッピング又は巻回する。典型的には、補強エレメント（すなわち、糸及び／又はワイヤ）は、マンドレル６に向かって、テンションを受けてスプール又はボビンからガイド（図示せず）を介して成形円筒体１０Ａへと供給され、また、環状補強エレメントは、成形円筒体が回転して軸方向に移動する際に形成される。成形プロセス中に成形流体処理エレメントが回転して往復動される実施形態（例えば、米国特許第４，５９４，２０２号、第５，５８２，９０７号に開示される；図６も参照）においては、補強エレメントをプロセスへと供給することができ、また、環状のクロス状に巻回された補強エレメントを形成することができる。

[0094]様々な巻回装置、例えば巻回機及び交差巻回機が適用可能であり、当該技術分野において知られている。前述したように、補強エレメントは、典型的には補強エレメントの互いに隣合う巻回部間に重なり部分が存在することなく、好ましくは補強エレメントの互いに隣合う巻回部間に隙間を形成できるように、任意の所望ピッチで巻回される。

[0095]図３〜図５に示される装置は、３つの環状流体処理ゾーンを有する流体処理エレメントを形成する３つのダイ１Ａ〜１Ｃを示している。しかしながら、特定の流体処理エレメント設計パラメータに応じて、これよりも多い又は少ない数のダイを使用することもできる。例えば、４つの環状流体処理ゾーンを有する流体処理エレメントを形成するために第４のダイを加えることができ、或いは、１つのみ又は２つの対応する環状ゾーンを有する流体処理エレメントを形成するために１つ又は２つのダイを使用することもできる。

[0096]図６に示される装置は１つのダイ１Ａを示しているが、装置は、必要に応じて、複数の環状流体処理ゾーンを有する流体処理エレメントを形成することができる。例えば、ファイバライザノズルとマンドレル及び／又は成形ロールとからのダイ−収集機距離（ＤＣＤ）、押出機の温度及び／又は高分子流量、空気流の温度及び／又は流量のうちの少なくとも１つを制御して、異なる流体処理ゾーンを有するエレメントを形成することができる。これに代え或いはこれに加えて、複数のダイを使用することができる。

[0097]同様に、図３及び図４に示された装置は、２つのダイ４Ａ，４Ｂを有する他の（随意的な）ダイ列と、対応する収集／送りローラとを示しているが、随意的な列においては、特定の流体処理エレメント設計パラメータに応じて、これよりも多い又は少ない数のダイ及び／又は収集／送りローラを使用することができる。幾つかの実施形態においては、２つ以上のダイが共通の収集／送りローラに関連付けられる。更に、図示のように、更なる列は随意的なものであり、したがって、幾つかの実施形態においては、更なる列は不要である。

[0098]また、異なる流体処理ゾーンは異なる特性を有することができるため、随意的な列からのこれらのダイのうちの１つ以上及び少なくとも１つの収集／送りローラを使用して、１つの環状流体処理ゾーンを形成することができる。この場合、随意的な列からの１つのダイ（及び、関連する収集／送りローラ）を使用することなく、流体処理エレメントの他の流体処理ゾーンが形成される。例えば、参考のため図５に示される装置を使用して、少なくとも１つの流体処理ゾーンが支持ファイバを有し（例えば、このゾーンは、ダイ４Ａ及び収集／送りローラ７Ａを使用して形成される）且つ少なくとも１つの流体処理ゾーンが支持ファイバを欠く（例えば、このゾーンは、ダイ４Ａ及び収集／送りローラ７Ａを使用して形成される）流体処理エレメントを形成することができる。

[0099]装置は、任意の数のダイ及び／又はファイバライザノズルを有することができ、また、前述したように必要に応じて、ダイ及び／又はノズルを、任意の適当なＤＣＤだけ、マンドレス、成形ロール及び／又は収集／送りローラから離間させることができる。ＤＣＤは、実施形態の流体処理エレメントの製造中に変えることができる。例えば、装置が回転並進マンドレルを有する実施形態においては、異なる流体処理ゾーンを有するエレメントを形成するため、ＤＣＤを調整しつつ複数のパスを形成することができる。これに代え或いはこれに加えて、前述したように、温度や高分子流量等に関して押出機を制御することができると共に、温度や流量等に関して空気流を制御することができ、それにより、任意の数の処理条件を選択して、所望の特性を有するゾーンを形成することができる。

[0100]装置は、任意の数の巻回装置、ダイ及び／又はファイバライジングノズル、及び／又は、巻回装置、ダイ及び／又はファイバライジングノズルの組み合わせを有することができ、また、装置は、特定の流体処理エレメント設計パラメータに応じて任意の場所に配置することができる。

[0101]例えばフィルタアセンブリ又は粗粒化分離アセンブリを形成するために流体処理エレメントがエンドキャップを更に備える実施形態においては、エンドキャップを任意の適当な方法でエレメントに対して取り付けることができる。例えば、エンドキャップは、エレメントの端部に、熱的結合、スピン溶接、超音波溶接、ポリキャッピング又は接着剤若しくは溶剤による接着によって、取り付けることができる。

[0102]エンドキャップは、処理される特定の流体に適合する任意の適当な流体不透過性材料からなる。両エンドキャップは、開口したエンドキャップであってもよい。典型的には、一方のエンドキャップは開口がないエンドキャップであり、他方のエンドキャップは開口を有するエンドキャップである。前述したように、少なくとも１つのエンドキャップは導電性のエンドキャップを構成している。

[0103]一実施形態において、少なくとも１つのエンドキャップは、長さ調整可能なエンドキャップである。例えば、この場合、調整可能なエンドキャップは、２００２年３月２６日に提出された係属中の米国特許出願第１０／１０５，６３５号明細書に開示されているように、環状リップシールを一体に（すなわち、単一部品構造として）有する固定リングエレメントと、リップシールとシール状態で摺接する接続エレメントとを有している。この米国特許出願明細書に開示されるように、リップシールは、好ましくは円錐面の一部分であり、リングエレメントに対して一体的に接合する基端ゾーンと、リングエレメントによって形成される開口内へと下方内側に突出する反対側の先端部とを有している。固定エレメントは、単一リップシールと同心で且つ当該シールから離間された環状凹部を形成する接続フランジを有していることが好ましい。この凹部内にて環状スペーサリングを受ける。接続フランジを略円筒状の流体処理エレメントの端部に対して熱的に結合する最中に、スペーサリング及び流体処理エレメントの端部の両方が接続フランジの対応する隣接部に対して熱的に融合される。したがって、スペーサリングはリングエレメントに対して一体的に融合される。

[0104]図３〜図６に示される装置はいずれも、コアを有する流体処理エレメントを形成することを示しておらず、また、前述したように、コアエレメント無しの流体処理エレメントが形成されるのが典型的である。しかしながら、本発明の幾つかの実施形態において、流体処理エレメントは、例えば連続する長さの熱可塑性コード又は多孔チューブを含む繊維エレメント等のコアエレメントを含む。幾つかの流体処理用途においては、コアエレメントを有する流体処理エレメントが望ましい。これに代え或いはこれに加えて、幾つかの流体処理エレメント形成プロセスにおいては、例えばアニーリング及び／又は硬化等の高熱処理中に支持体を形成するために、コアエレメントの使用が望ましい。

[0105]好ましくは、流体処理エレメントがコアエレメントを有する実施形態において、コアエレメントは、製造プロセス中、及び使用中すなわち流体プロセス中に、流体処理エレメントのための一体中央支持構造体を形成する。例えば、図３に示される装置の変形態様においては、回転式の成形マンドレル６が所定長の多孔チューブ（例えば、射出成形プラスチック又はステンレススチールによって形成されるチューブ）を備えており、或いは、当該チューブがマンドレル上に予め配置されており、また、装置が前述したように動作されると、このチューブが流体処理エレメントのコアエレメントを形成する。図６に示される装置の変形態様においては、回転・往復式のマンドレル６が所定長の多孔チューブを備えており、或いは、当該チューブがマンドレル上に予め配置されており、また、装置が前述したように動作されると、このチューブが流体処理エレメントのコアエレメントを形成する。

[0106]以下の実施例は、本発明について説明しているが、無論、本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではない。

[0107]この実施例は、本発明の実施形態に係るフィルタが２１℃〜６６℃（７０°F〜１５０°Ｆ）の温度及び３４５ｋＰａ（５０ＰＳＩＤ）の差圧で径方向のクリープに対して耐性を有していることを明らかにしている。

[0108]メルトブローされたファイバから構成される３つの環状流体処理ゾーン（それぞれのゾーンが不織にメルトブローされた連続的な支持ファイバ及び濾過ファイバの集合体を有し且つ前記支持ファイバが平均して前記濾過ファイバと比して比較的大きな直径を有している）を含む濾過材（フィルタ媒体）は、図３に概略的に示されるような２列のメルトブロー用のダイ（一方の列は、濾過ファイバを供給するための３つのダイを有しており、他方の列は、支持ファイバを供給するための２つのダイを有している）及び２つの円錐形状の収集／送りローラを使用して、回転マンドレル上に形成されて軸方向に移動される。一方の組のファイバがマンドレルに当たり、他方の組のファイバが収集／送りローラと衝突した後に送られてマンドレル上のファイバと接触することにより、コアがない（コアエレメントを欠く）円筒状の濾過材が形成される。

[0109]また、濾過材を製造するための装置は、図３に概略的に示されるように１つのボビンを有する巻回装置も有しているが、ボビンは、ダイ１Ａの近傍ではなく、ダイ１Ｃの近傍に配置される。すなわち、ボビンの場所は、概ね、図４のボビン３Ｂの場所と一致している。

[0110]成形中の濾過材の一部が、第３の環状濾過ゾーンを形成するメルトブロー用のダイの組を超えてマンドレル上を軸方向に移動すると、マルチフィラメント（１２０フィラメント）ツイスト１２００デニール伸張鎖ポリエチレン糸（ＳＰＥＣＴＲＡ（登録商標）、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ）が糸ボビンから糸ガイドを介して張力の作用下でプロセスへと供給され（収集／送りローラ７Ｂと成形中の濾過材又はチューブとの間のニップ部内に供給され）、これにより、第３の環状濾過ゾーン内に環状の補強エレメントが形成され、また、環状濾過ゾーン内のメルトブローされたファイバの一部が糸繊維の一部の周囲に熱的に結合される。より糸間の中心間距離は約０．４６ｃｍ（０．１８インチ）であり、より糸間の間隙は約０．３８ｃｍ（０．１５インチ）である。

[0111]結果として得られる製品（例えば「ログ」）は、マンドレルから除去されて所定の長さにカットされ、これにより、一連のフィルタログが形成される。フィルタログをエンドキャッピングした後（上側のキャップは開口端調整可能なキャップであり、下側のキャップは閉じられたキャップである）、２１℃〜６６℃（７０°F〜１５０°Ｆ）の温度及び最大３４５ｋＰａ（５０ＰＳＩＤ）の差圧での径方向クリープに対する耐性に関してフィルタを検査する。３４５ｋＰａ（５０ＰＳＩＤ）において、カートリッジは、約２１℃（７０°Ｆ）では０．０３８ｃｍ（０．０１５インチ）の径方向クリープを呈し、約６６℃（１５０°Ｆ）では０．１８ｃｍ（０．０７インチ）の径方向クリープを呈した。

[0112]前述したように３つの環状濾過ゾーン及びフィルタキャップを有するが補強エレメントを伴わないで形成されたフィルタも、検査が行なわれ、６０℃（１４０°F）及び３４５ｋＰａ（５０ＰＳＩＤ）において０．４６ｃｍ（０．１８インチ）のクリープを示している。

[0113]この実施例は、本発明の一実施形態に係るフィルタを示しており、補強エレメントがないフィルタと比べると、高い温度及び差圧において径方向クリープに対する耐性が高い。

[0114]本明細書で引用された公報、特許出願明細書、特許明細書を含む全ての参考文献は、これらの各参考文献が言及して組み入れられるべく個別に且つ具体的に示唆されてその全体がここに記載されたと同じ程度に、参照することで本明細書に援用される。

[0115]本発明を説明する文脈中（特に、請求項の文脈中）における用語「１つの（ａ，ａｎ）」、「『前記』ないしは『その』（ｔｈｅ）」及び同様の指示物の使用は、他に本明細書で示されていなければ或いは文脈により明らかに矛盾しなければ、１つと複数の両方を網羅するように解釈されなければならない。本明細書での値の範囲の列挙は、他に示されていなければ、その範囲内に入る別個のそれぞれの値を個々に示す省略法として役立つように単に意図されているだけであり、別個のそれぞれの値は、それが本明細書で個別に列挙されたかのように明細書中に組み込まれたものとみなすべきである。本明細書で説明した全ての方法は、他に示されていなければ或いは文脈により明らかに矛盾しなければ、任意の適当な順番で行なうことができる。任意の実施例及び全ての実施例の使用、本明細書で与えられている典型的な用語（例を挙げると、「例えば」）は、本発明をうまく説明することを単に意図しているものであり、他に請求していなければ、本発明の範囲を制限するものではない。本明細書中の用語は、本発明の実施に必須のものとして請求されていない任意の要素を示すものと解釈されるべきではない。

[0116]以上、本発明を実行するための最良の形態を含む好ましい実施形態を説明した。無論、これらの好ましい実施形態の変形例は、前述した説明を読むことにより当業者に明らかとなろう。本発明者等は、当業者がそのような変形例を必要に応じて使用するものと予期しており、また、ここで具体的に説明した方法と別の方法で本発明が実行されることを意図している。したがって、本発明は、添付の請求項に列挙された主題の変形物及び均等物の全てを、適用可能な法律によって許容される限りにおいて含む。また、その全ての可能な変形例における前述したエレメントの組み合わせも、他にここで示されていなければ或いは文脈により明らかに矛盾しなければ、本発明によって包含される。

本発明に係る円筒状の流体処理エレメントの典型的な実施形態を示す部分断面概略斜視図である。本発明に係る円筒状の流体処理エレメントの他の典型的な実施形態を示す部分断面概略斜視図である。本発明の一実施形態に係る流体処理エレメントを製造するための１つの装置を示す概略斜視図である。本発明の他の実施形態に係る流体処理エレメントを製造するための他の装置を示す概略斜視図である。本発明の他の実施形態に係る流体処理エレメントを製造するための他の装置を示す概略斜視図である。本発明の他の実施形態に係る流体処理エレメントを製造するための他の装置を示す概略斜視図である。可変ピッチで巻回される補強エレメントを示す、本発明に係る円筒状の流体処理エレメントの他の典型的な実施形態を示す部分断面概略斜視図である。略一定のピッチで巻回される補強エレメントを示す、本発明に係る円筒状の流体処理エレメントの他の典型的な実施形態を示す部分断面概略斜視図である。逆巻線を有する補強エレメントを示す、本発明に係る円筒状の流体処理エレメントの他の典型的な実施形態を示す部分断面概略斜視図である。

Claims

軸方向に延びる細長い中心中空通路を有する円筒状のカートリッジを備え、
前記中空通路が、メルトブローされた不織ファイバの集合体からなる少なくとも１つの第１の環状流体処理ゾーンと、前記メルトブローされた不織ファイバの集合体の内部に巻き回された糸及び／又はワイヤからなる少なくとも１つの第１の環状補強エレメントとにより囲まれている、流体処理エレメントであって、
前記流体処理エレメントは、回転マンドレルに向けられたメルトブローされたファイバによって前記第１の環状流体処理ゾーンが形成されているときに、前記第１の環状補強エレメントを前記第１の環状流体処理ゾーン内の前記メルトブローされた不織ファイバの集合体の内部に巻き回すことによって形成され、
前記第１の環状流体処理ゾーンにおける前記メルトブローされたファイバの一部が前記糸及び／又はワイヤの周囲に結合されており及び絡ませられており、該糸及び／又はワイヤが当該一部内に位置していることを特徴とする流体処理エレメント。
少なくとも１つの追加の環状流体処理ゾーンを更に備えており、
前記第１の環状流体処理ゾーンと前記追加の環状流体処理ゾーンとは隣接し且つ同軸であり、
前記追加の環状流体処理ゾーンは、メルトブローされた不織ファイバの集合体を備えており、且つ、前記追加の環状流体処理ゾーンの前記メルトブローされた不織ファイバの集合体の内部に巻き回された糸及び／又はワイヤを備えた第２の環状補強エレメントを有しており、
前記流体処理エレメントは、回転マンドレルに向けられたメルトブローされたファイバによって前記追加の環状流体処理ゾーンが形成されているときに、前記第２の環状補強エレメントを前記追加の環状流体処理ゾーン内の前記メルトブローされた不織ファイバの集合体の内部に巻き回すことによって形成され、
前記追加の環状流体処理ゾーンにおける前記メルトブローされたファイバの一部が前記糸及び／又はワイヤの周囲に結合されており、該糸及び／又はワイヤが当該一部内に位置していることを特徴する請求項１に記載の流体処理エレメント。
前記メルトブローされたファイバが、連続的な支持ファイバと、連続的な濾過ファイバ及び／又は粗粒化分離用のファイバとからなり、前記支持ファイバが、平均して、前記濾過ファイバ及び／又は粗粒化分離用のファイバの直径と比べて比較的大きい直径を有している、請求項１に記載の流体処理エレメント。
前記第１の環状流体処理ゾーンと前記追加の環状流体処理ゾーンとにおける前記メルトブローされたファイバが、連続的な支持ファイバと、連続的な濾過ファイバ及び／又は粗粒化分離用のファイバとからなり、前記支持ファイバが、平均して、前記濾過ファイバ及び／又は粗粒化分離用のファイバの直径と比べて比較的大きい直径を有している、請求項２に記載の流体処理エレメント。
請求項１〜４のいずれか一項に記載の流体処理エレメントに流体を通過させるステップを備える流体処理方法。
流体を濾過するステップを備える、請求項５に記載の方法。
流体中に存在する相を分離するステップを備える、請求項５又は６に記載の方法。
前記流体処理エレメントを洗浄するステップを更に備える、請求項５〜７のいずれか一項に記載の方法。
前記流体処理エレメントを洗浄するステップが、前記流体処理エレメントをバックウォッシングするステップを備える、請求項８に記載の方法。