JP2012024759A

JP2012024759A - コアレスフィルターカートリッジ及びコアレスフィルターカートリッジを形成する方法

Info

Publication number: JP2012024759A
Application number: JP2011153392A
Authority: JP
Inventors: Jason Mei; ジェイソン・メイ; James Roy Doehla; ジェームス・ロイ・ドーラ; Bryan David Yetter; ブライアン・デビッド・イェッター
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2010-07-19
Filing date: 2011-07-12
Publication date: 2012-02-09
Also published as: KR20120011792A; CN102423562A; EP2409749A1; US20120012518A1

Abstract

【課題】コアレスフィルターカートリッジを提供する。
【解決手段】コアレスフィルターカートリッジ２０は管状構造９１に形成された複数のプリーツ２６を有する濾過媒体２４を含む。この濾過媒体２４は、外面３６と中空コア４０を画定する内面３７とを有する中間部分３３を通って第２の端部３１まで延びる第１の端部３０を含む。少なくとも１つの保持器具（５６、５７、５８、５９、６０、６１、６２、６３）が濾過媒体２４の外面３６に固着する。少なくとも１つの保持器具（５６、５７、５８、５９、６０、６１、６２、６３）は濾過媒体２４の半径方向の動きを制限するように構成され配置される。このフィルターカートリッジは、中空コア４０内に備えられる内部コア支持体を欠いており、そのためコアレスフィルターカートリッジ２０を確立する。
【選択図】図２

Description

本明細書に開示される本発明の主題は、フィルターカートリッジの技術分野に関し、さらに具体的にはコアレスフィルターカートリッジに関する。

様々なプロセスで、流体流から微粒子を除去するためにフィルターが使用されている。多くの場合、フィルターの全表面積を大きくするために濾過媒体にプリーツが形成される。微粒子を含む流体は濾過媒体を一方向に貫通する。この濾過媒体は、微粒子を捕捉するが、それでも流体流が貫通するように構成されている。このようにして、所望のサイズ範囲の微粒子が流体流から除去される。

長い間には、濾過媒体を洗浄することが望ましい。濾過媒体を洗浄する１つの方法は、フィルターを貫通する洗浄用流体のパルスを逆方向に導くことである。この洗浄用流体のパルスは濾過媒体から微粒子を強制的に追い出すことによりフィルターを更新する。かかるフィルターは「パルスプリーツ」フィルターといわれる。現存するパルスプリーツフィルターは、流体が一方向に流れる間濾過媒体を支持する内部のコアと、洗浄用流体パルスに曝露する間濾過媒体の過大な動きを制限する外部のストラップとを使用する。

米国特許第７６７４３０７号明細書

本発明の１つの態様では、コアレスフィルターカートリッジは、管状構造に形成された複数のプリーツを有する濾過媒体を含んでいる。この濾過媒体は、外面と中空のコアを画定する内面とを有する中間部分を介して第２の端部まで延びる第１の端部を含んでいる。少なくとも１つの保持器具が濾過媒体の外面に固着されている。この少なくとも１つの保持器具は濾過媒体の半径方向の動きを制限するように構成・配置されている。このフィルターカートリッジは中空のコア内に設けられる内部コア支持体を欠いており、その結果コアレスフィルターカートリッジを確立している。

本発明の別の態様では、コアレスフィルターカートリッジを形成する方法は、複数のプリーツを有する濾過媒体を支持チューブの上に配置し、濾過媒体を支持チューブの周りに巻き付けて中空のコアを有するフィルターチューブを形成し、少なくとも１つの保持器具で濾過媒体を拘束し、少なくとも１つの保持器具を複数のプリーツに固着し、支持チューブを中空のコアから取り除いて内部支持コアを欠くフィルターカートリッジを形成することを含んでいる。

これら及びその他の利点及び特徴は、図面を参照した以下の説明からより明確になるであろう。

本発明と考えられる本発明の主題は、特に、本明細書と別文書の特許請求の範囲に明確に定義され記載されている。本発明の上記及びその他の特徴、及び利点は添付の図面を参照した以下の詳細な説明から明らかとなる。

図１は、代表的な実施形態による複数のコアレスフィルターカートリッジを含むコレクターの一部切り欠いた透視図である。図２は、代表的な実施形態による複数のコアレスフィルターカートリッジの１つの左隅の一部を切り欠いた透視図である。図３は、図２のコアレスフィルターカートリッジの端部部分の切り欠き詳細図である。図４は、図２のコアレスフィルターカートリッジの断面図である。図５は、図２のコアレスフィルターカートリッジを形成する際に使用される支持チューブの左隅透視図である。図６は、図２のコアレスフィルターカートリッジに保持器具を設置するための系を示す。図７は、代表的な実施形態の別の態様に係るコアレスフィルターカートリッジの左隅の一部を切り欠いた透視図である。図８は、代表的な実施形態の別の態様に係る保持器具を含むコアレスフィルターカートリッジの端部部分の切り欠き詳細図である。図９は、代表的な実施形態の他の態様に係る保持器具の透視図である。図１０は、図８のコアレスフィルターカートリッジの断面図である。

以下の詳細な記載は、一例として図面を参照して本発明の実施形態をその利点及び特徴と共に説明する。

流体流から汚染物質を除去するためのコレクターの全体を図１に２で示す。コレクター２は、ダクト１０を介して流体供給系８と流体連通しているプレナム（充填空間）６を有するハウジング４を含んでいる。プレナム６内にチューブシート１５が取り付けられている。チューブシート１５は複数のコアレスフィルターカートリッジを支持しており、そのうちの１つを２０で示す。コアレスフィルターカートリッジ２０は、流体供給系８からプレナム６内に向かって１つの方向に流れる汚染物質を含む流体流に含まれている微粒子を除去する。用語「汚染物質を含む流体流」は、乾燥空気流、並びに乾燥流体及び液体を含む流体を始めとする他の形態の流体を包含するものと了解されたい。コレクター２は、大気汚染防止系（図には示してない）の一部として使用される。コアレスフィルターカートリッジ２０は、汚染物質を含む流体流の流れの方向と逆の方向に動くパルス状の洗浄用流体に周期的にさらされる「パルスプリーツ」型のフィルターカートリッジである。約２年以上続き得る作動寿命にわたり、コアレスフィルターカートリッジは１年につき３０００００回までの洗浄パルスにさらされ得る。

図２−４に最も良く示されているように、フィルターカートリッジ２０は、以下により詳細に述べるように概して管状又は円筒状構造に形成された濾過媒体２４を含んでいる。濾過媒体２４は、フィルターカートリッジ２０の全表面積を増大して汚染物質を含む流体流れからの粒子の除去を増強する複数のプリーツ２６を含んでいる。プリーツ２６はフィルターカートリッジ２０の周囲（別途番号は付けてない）に沿って円周方向に間隔をあけて配置されている。各プリーツは、全体を２７で示す先端部分と、隣接する陥凹領域２８及び２９とを含んでいる。コアレスフィルターカートリッジ２０は、中間部分３３を介して第２の端部３１まで延びる第１の端部３０を含んでいる。中間部分３３は、外面３６と、中空コア４０を画定する内面３７とを含んでいる。以下により詳細に述べるように、中空コア４０は内部支持体を欠いており、その結果コアレスの（すなわち、芯のない）フィルターカートリッジ２０を確立する。

コアレスフィルターカートリッジ２０は、第１の端部３０に備えられた取付部材４４を含んでいる。取付部材４４はコアレスフィルターカートリッジ２０とチューブシート１５との間の境界面として機能する。エンドキャップ４８が第２の端部３１に備えられている。エンドキャップ４８は第２の端部３１を閉鎖し、汚染物質を含む流体が濾過媒体２４を貫通するようにさせる。図に示した代表的な実施形態において、コアレスフィルターカートリッジ２０は、Ｄｕｐｏｎｔ製のＨｙｔｒｅｌ（登録商標）のような硬質プラスチックから形成された複数の保持器具５８−６３を含んでいる。もちろん、様々なその他のポリマーも使用することができる。保持器具５６−６３は外面３６に沿って円周方向に延びている。以下により詳細に述べるように、保持器具５８−６３は、作動中濾過媒体２４の軸方向の拡大及び崩壊を妨げる円形のストラップで形態で示されている。保持器具５８−６３は、保持器具５８に関連して図４に示されているように、外面７０と内面７１とを含んでいる。内面７１は複数のプリーツ２６の各先端部分２７に固着されている。内面７１はまた、７３で示されているように、隣接する陥凹領域２８、２９中に延び複数のプリーツ２６の側面部分（別途番号は付けてない）に接合された複数の突起部も備えている。この配置により、保持器具５８−６３は、パージサイクル中に濾過媒体２４の拡大を防止するだけでなく、正常な濾過の崩壊も防止する。このようにして、内部支持体コアを欠くコアレスフィルターカートリッジ２０が形成される。内部支持体コアを欠くということは、コアレスフィルターカートリッジ２０が複数のプリーツの崩壊に抵抗するための内部支持構造を必要としないということであることと理解されたい。

１つの代表的な実施形態によると、濾過媒体２４は、濾過媒体２４に使用される特定の材料に応じて、水柱約２〜約８インチ（約５．０７〜約２０．３１ｃｍ水柱［４℃］）、さらには水柱２１インチ［５３．３３ｃｍ水柱［４℃］）以上もの崩壊圧力に耐えるように設定された材料から形成される。代表的な実施形態の１つの態様では、濾過媒体２４は、カレンダー仕上げを有するスパンボンドポリエステル媒体で、坪量が約６．５〜約９．５ｏｚ／ｓｑ．ｙｄ．（約２１９．３〜約３２０．６ｇ／ｓｑ．ｍ．）、厚さが約０．０２０〜約０．０４０インチ（約０．５０８〜約１．０２ｍｍ）及びＧｕｒｌｅｙ硬さ試験範囲が縦方向（Warp Direction）＞１５００ｍｇ、充填方向（fill direction）約＞１０００ｍｇのものから形成される。代表的な実施形態の別の態様では、濾過媒体２４は、製織アクリル及び／又は製織ポリプロピレンのような製織合成材料から形成される。代表的な実施形態のさらに別の態様では、濾過媒体２４は、不織アクリル及び／又は不織ポリプロピレンのような不織合成材料から形成される。代表的な実施形態のもう１つ別の態様では、濾過媒体２４は、積層した延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）材料から形成される。

ここで、図５と６を参照して、コアレスフィルターカートリッジ２０を形成する方法を説明する。最初に、濾過媒体２４をフィクスチャー９０の回りに巻き付けて中空コアを有する概して管状又は円筒状フィルターチューブ９１を形成する。フィクスチャー９０は、複数の拡大ディスク（そのうちの１つを９４で示す）とエンドキャップ９６とが取り付けられた支持チューブ９２を含んでいる。これら複数の拡大ディスク９４は複数のアラインメントロッド（そのうちの１つを９８で示す）により互いに、そしてエンドキャップ９６と整列されている。以下により詳細に述べるように、エンドキャップ９６は、複数の拡大ディスクの外径サイズを選択的に制御する調節ノブ１００を備えている。濾過媒体２４をフィクスチャー９０に付けてフィルターチューブ９１を形成したら、調節ノブ１００を作動させて拡大ディスク９４を拡げる。マンドレル１０４がフィクスチャー９０内に配置されており、複数の保持器具が設けられている。押出機１１０が硬質プラスチック材料をホッパー１１２から分配ノズル１１６に送り出す。材料が分配ノズル１１６を出たら、フィクスチャー９０を長手方向の軸の周りに回転させ、圧縮ローラー１２０により圧縮力をフィルターチューブ９１にかける。硬質プラスチック材料は陥凹領域２８及び２９に流れ込み、複数のプリーツ２６の先端部分２７及び側面部分（別途番号は付けてない）の両方と接合する。コアレスフィルターカートリッジ２０が一回完全に回転すると、押出機１１０が材料の流れを停止し、保持器具が形成される。残りの保持器具が形成された後、調節ノブ１００を作動させて拡大ディスク９４を引っ込め、フィクスチャー９０がコアレスフィルターカートリッジ２０から取り出せるようにする。

ここで、図７を参照して、代表的な実施形態の態様に係るコアレスフィルターカートリッジ１５０を説明する。コアレスフィルターカートリッジ１５０は、上記と同様にして概して管状又は円筒状構造に形成された濾過媒体１５４を含んでいる。濾過媒体１５４は、フィルターカートリッジ１５０の全表面積を増大して汚染物質を含む流体流れからの粒子の除去を増強する複数のプリーツ１５６を含んでいる。プリーツ１５６はフィルターカートリッジ１５０の周囲（別途番号は付けてない）に沿って円周方向に間隔をあけて配置されている。コアレスフィルターカートリッジ１５０は、中間部分１６３を通って第２の端部１６１まで延びる第１の端部１６０を含んでいる。中間部分１６３は、外面１６６と、中空コア１７０を画定する内面１６７とを含んでいる。以下により詳細に述べるように、中空コア１７０は内部支持体を備えていないので、フィルターカートリッジ１５０はコアレスとなっている。

コアレスフィルターカートリッジ１５０は、第１の端部１６０に備えられた取付部材１７４を含んでいる。取付部材１７４はコアレスフィルターカートリッジ１５０とチューブシート１５との間の境界面として機能する。エンドキャップ１７８が第２の端部１６１に備えられている。エンドキャップ１７８は第２の端部１６１を閉鎖し、汚染物質を含む流体が濾過媒体１５４を貫通するようにさせる。図に示した代表的な実施形態において、コアレスフィルターカートリッジ１５０は単一の保持器具１８８を含んでいる。保持器具１８８は濾過媒体１５４上を第１の端部１６０から第２の端部１６１まで螺旋状の経路に沿って延びる。すなわち、保持器具を設置する際フィルターカートリッジ１５０を単に長手方向の軸の回りに回転させる代わりに、図示した代表的な態様ではフィルターカートリッジ１５０を長手方向の軸に沿って平行移動もさせる。このようにして、保持器具１８８が螺旋状ストラップとして設けられる。

ここで、それぞれの図で類似の参照番号が相当する部分を表す図８−１０に従って代表的な実施形態の別の態様に係る保持器具２００を説明する。保持器具２００は、外面２０６と内面２０８を有し、環状リング又はバンド２１０を画定する本体２０４を含んでいる。本体２０４は金属、成形プラスチックなどのような剛性材料から形成される。保持器具２００はフィルターカートリッジ２０の複数のプリーツ２４の上に嵌められる。保持器具２００は接着剤２２０により複数のプリーツ２４に固定される。代表的な実施形態の１つの態様では、接着剤２２０は、複数のプリーツ２６の先端部分２７に対する内面２０８に固着するだけでなく、陥凹領域２７、２８内に流れ込んで複数のプリーツ２６の側面部分とも接合するホットメルト接着剤である。このようにして、保持器具２００は、逆流パージ中の複数のプリーツ２６の拡大を防止するだけでなく、正常な濾過中の崩壊も防止することにより、内部のコアの必要性を排除する。代表的な実施形態の１つの態様では、バンド２１０はフィルターカートリッジ２０に設置する前に予め形成される。代表的な実施形態の別の態様では、バンド２１０は、フィルターカートリッジ２０の回りに巻き付けられる剛性材料のストリップとして設けられる。次に、剛性材料のストリップの端部部分を接合させてバンド２１０を形成する。

この時点で、これらの代表的な実施形態が汚染物質除去系のためのコアレスフィルターカートリッジを提供することが理解されよう。内部のコアを欠くにも関わらず、このフィルターカートリッジはパルス洗浄の結果起こる崩壊に抵抗するだけでなく、作動中の軸方向の拡大にも抵抗する。内部のコアをもたない濾過カートリッジを形成することにより、製造と材料のコストが低減する。製造と材料のコストの低減により、製造業者は低下した価格でコアレスフィルターカートリッジを提供することが可能になる。この低下した価格によって、コアを含むフィルターカートリッジの製造業者には以前はできなかった消費市場が開かれる。より低い価格の点に加えて、代表的な実施形態によるフィルターカートリッジにより、濾過系作動コストの低減に至る様々な性能上の利点も得られる。

限られた数の実施形態のみに関連して本発明を詳細に説明して来たが、本発明がかかる開示された実施形態に限定されないことは容易に了解されよう。それどころか、本発明は、記載しなかったが本発明の思想と範囲内に入るあらゆる変動、変更、置換又は等価な構成を含むように修正することができる。また、本発明の様々な実施形態を説明して来たが、本発明の態様は記載した実施形態の幾つかのみを含み得るものと了解されたい。従って、本発明は以上の記載によって限定されるものではなく、後続の特許請求の範囲によってのみ制限される。

２コレクター
４ハウジング
６プレナム
８流体供給系
１０ダクト
１５チューブシート
２０、１５０複数のコアレスフィルターカートリッジ（コアレスフィルターカートリッジ）
２４、１５４濾過媒体
２６、１５６複数のプリーツ（プリーツ）
２７先端部分
２８、２９隣接する陥凹領域
３０、１６０第１の端部
３１、１６１第２の端部
３３、１６３中間部分
３６、１６６外面
３７、１６７内面
４０、１７０中空コア
４４、１７４取付部材
４８、９６、１７８エンドキャップ
５６、５７、５８、５９、６０、６１、６２、６３複数の保持器具（保持器具）
７０外面
７１内面
７３複数の突起部
９０フィクスチャー
９１管状又は円筒状フィルターチューブ（フィルターチューブ）
９２チューブ
９４複数の拡大ディスク
９８複数のアラインメントロッド
１００調節ノブ
１０４マンドレル
１１０押出機
１１２ホッパー
１１６分配ノズル
１２０圧縮ローラー
１８８、２００単一の保持器具（保持器具）
２０４本体
２０６外面
２０８内面
２１０環状リング又はバンド
２２０接着剤

Claims

コアレスフィルターカートリッジ（２０、１５０）であって、
管状構造（９１）に形成された複数のプリーツ（２６、１５６）を含み、外面（３６、１６６）と、中空コア（４０、１７０）を画定する内面（３７、１６７）とを有する中間部分（３３、１６３）を通って第２の端部（３１、１６１）まで延びる第１の端部（３０、１６０）を含む濾過媒体（２４、１５４）、並びに
濾過媒体（２４、１５４）の外面（３６、１６６）に固着され、濾過媒体（２４、１５４）の半径方向の動きを制限するように構成され配置された少なくとも１つの保持器具（５６、５７、５８、５９、６０、６１、６２、６３）を含んでなり、
フィルターカートリッジは、中空コア（４０、１７０）内に備えられた内部コア支持体を欠いていることにより、コアレスフィルターカートリッジ（２０、１５０）を確立している、前記コアレスフィルターカートリッジ（２０、１５０）。
濾過媒体（２４、１５４）が、２〜約８インチ水柱（約５．０７〜約２０．３１ｃｍ水柱［４℃］）の崩壊圧力に耐えるように構成された材料から形成されている、請求項１記載のコアレスフィルターカートリッジ。
濾過媒体（２４、１５４）が、少なくとも１種の製織合成材料、不織合成材料、及び積層延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）材料から形成されている、請求項１記載のコアレスフィルターカートリッジ。
少なくとも１つの保持器具（５６、５７、５８、５９、６０、６１、６２、６３）が押し出された（１１０）硬質プラスチックから形成されている、請求項１記載のコアレスフィルターカートリッジ。
少なくとも１つの保持器具（５６、５７、５８、５９、６０、６１、６２、６３）が予め形成された剛性材料から形成されている、請求項１記載のコアレスフィルターカートリッジ。
予め形成された剛性材料が金属である、請求項５記載のコアレスフィルターカートリッジ。
少なくとも１つの保持器具（５６、５７、５８、５９、６０、６１、６２、６３）が、濾過媒体（２４、１５４）の外面（３６、１６６）に沿って円周方向に延びる複数の保持器具（５６、５７、５８、５９、６０、６１、６２、６３）からなる、請求項１記載のコアレスフィルターカートリッジ。
複数の保持器具（５６、５７、５８、５９、６０、６１、６２、６３）が濾過媒体（２４、１５４）の中間部分（３３、１６３）に沿って互いに間隔をあけて配置されている、請求項１記載のコアレスフィルターカートリッジ。
少なくとも１つの保持器具（５６、５７、５８、５９、６０、６１、６２、６３）が、濾過媒体（２４、１５４）の外面（３６、１６６）に沿って第１の端部（３０、１６０）から第２の端部（３１、１６１）まで巻き付けられた単一の保持器具（５６、５７、５８、５９、６０、６１、６２、６３）からなる、請求項１記載のコアレスフィルターカートリッジ。
少なくとも１つの保持器具（５６、５７、５８、５９、６０、６１、６２、６３）が外面（７０）及び内面（７１）を含んでおり、内面（７１）が複数のプリーツ（２６、１５６）の側面部分に固着された複数の突起部（７３）を含む、請求項１記載のコアレスフィルターカートリッジ。