JP2012508092A - 流体相互連結具 - Google Patents

Abstract

流体処理装置用の流体相互連結具を開示する。流体相互連結具は、第１の軸線を有するコネクタを含む。コネクタ上に密封部材が配置されている。コネクタ上に少なくとも１つのカム部材も配置されている。少なくとも１つのカム部材は密封部材の内側に配置されている。

Description

積み重ねられた円盤型のレンチキュラーフィルターは、商業的用途のための流体の処理に使用されている。そのようなフィルターを使用する典型的な濾過システムでは、フィルターは、周囲の環境から密封可能であるサニタリーハウジング内で、稼動のために組み立てられる。各円盤型フィルターは、外側リングと内側コアとを含む。外側リング及び内側コアは、ある種類の濾過媒体のウェブにより接続され、濾過媒体は外側リング及び内側コアに対して密封される。円盤型フィルターは、一般に、外部から内部への流体の流れを供給するよう設計されている。換言すれば、濾過される流体は、一般に、サニタリーハウジング内に流れ、濾過媒体を介して内側コア内に流れる。一般に、そのような数個の円盤型フィルターは、互いの上部に積み重ねられ、各円盤の軸線に沿って延びる積み重ねられた内側コアを形成する。ハウジングは、一般に、流体入口及び出口のための構造を有する略円筒形の圧力容器である。

典型的なシステムでは、濾過媒体を通過する流体の迂回を防止するように、各フィルターがそれぞれの隣接するフィルターに対する適切な密封を維持することが重要である。それを目的として、フィルターのスタックは、一般に、中心ロッドの使用を介して少なくとも部分的に一緒に保持され、又は圧縮される。中心ロッドは、一般に、積み重ねられた内部コアを通して延びる連続的なロッドである。中心ロッドは、「能動従動部」を含む、フィルターのスタックに圧縮を提供する１つ以上の手段を含み、又は前記１つ以上の手段により付随され得る。能動従動部は、濾過媒体がより湿潤して、より容易に圧壊するようになった後にスタック内に発生し得るいかなる緩み又は弛緩も、弾性ばねを使用して「取り除く」ことを補助し得る。スタックの適切な圧縮は「感触」の問題である場合があり、多くの場合、操作者の技能及び訓練に依存する。

通常の作動下では、濾過される加圧流体は流体入口を通ってサニタリーハウジングに入り、円盤型レンチキュラーフィルターを包囲する領域を満たす。次いで、流体はフィルター要素を通って濾過され、その後濾過された流体は積み重ねられた内部コアに入る。積み重ね内部コアは、流体出口と流体が流れるように連通し、前記流体出口は、濾過された流体（濾液）を下流の配管に送り得る。

そのようなシステムは、嵩張ることが多く、組み立てに時間を要する。更に、そのようなシステムは一般に、使用と使用の間に洗浄及び滅菌される必要がある数個の重い高価な金属部品を含む。サニタリーハウジングは、使用毎に注意深く洗浄される必要がある。滅菌工程は、プロセスをかなり遅延させ得る。多くの場合、そのような部分を滅菌するためにかなりの量の殺菌剤を使用する必要がある。そのような殺菌剤の消費及び廃棄は、環境に望ましくない影響を与え得る。更に、そのようなシステムは、多くの場合、適切な圧縮のために熟練した訓練された操作者を必要とする。

より軽量で、組み立てが容易な濾過システムが継続して必要とされている。廃棄される際に、より安価であり、より環境に優しい材料を使用した濾過システムも必要とされている。また使用と使用の間に、より短い洗浄時間及び休止時間を必要とする濾過システムも必要とされている。また、満足する結果の達成において、操作者の技能に依存する度合いが低い濾過システムも必要とされている。

本開示は、概して、使い捨てフィルターカプセルを備えた濾過システムに関する。s本開示は更に、フィルターカプセルを互いに連結するのに使用し得る流体相互連結具に関する。そのようなシステムは、別個のサニタリーハウジングの必要性を排除し得る。そのようなシステムは、使用と使用の間に滅菌する必要性を低減又は排除し得る。そのような濾過システムは、公知の濾過システムよりも短い、積み重ねた全体の高さを有し得る。より短いスタックの高さは、以前から公知のシステムよりも低下された流体ホールドアップ容積も提供し得る。本開示の流体相互連結具は、流体相互連結具の製作に必要な部品数と、労力とを低減し得る。本開示の流体相互連結具は、フィルターカプセルハウジングの大径円盤型フィルターを使用する際、内部コア部分の適切な密封を確実にし得る。本明細書に記載される流体相互連結具は、より小さい内側部分上にコネクタを付けて機械的利点を提供し、フィルターカプセルを互いに連結するのに必要な機械的作業を低減することにより、大径フィルターカプセルの間のより容易な連結を可能にし得る。大径フィルターカプセルのより小径の部分上の流体相互連結具の位置はまた、取付け及び操作中のフィルターカプセルの屈曲を低減するよう機能し得る。フィルターカプセルの間に無潤滑密封が使用される実施形態では、本開示の流体相互連結具は、シール全体に局所的にかつ均等に挿入力を適用することにより、フィルターカプセルをより容易に連結することができる。本開示の流体相互連結具は、大径フィルターカプセルのより小さい直径上に相互連結具の幾何学的形状を形成することに関連した、工具細工（tooling）の費用を有意に低減することもできる。

本願は、流体処理装置のための流体相互連結具を開示する。流体相互連結具は、第１の軸線を有するコネクタを含む。コネクタ上に密封部材が配置されてもよい。コネクタ上に、少なくとも１つのカム部材も配置され得る。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのカム部材は、密封部材の内側に配置されている。

一実施形態において、コネクタは、内側コネクタ壁と、外側コネクタ壁とを更に含む。そのような実施形態では、外側コネクタ壁は内側コネクタ壁の外側に配置され、径方向外側に向いている。そのような実施形態では、密封部材は外側コネクタ壁上に位置してもよく、少なくとも１つのカム部材は内側コネクタ壁上に位置してもよい。

一実施形態において、密封部材及び少なくとも１つのカム部材は、第１の軸線に垂直に配向された共通面により、少なくとも部分的に交差されてもよい。

一実施形態において、少なくとも１つの密封部材は密封リング部材上に配置されてもよく、少なくとも１つのカム部材はカムリング部材上に配置されてもよい。そのような実施形態では、密封リング部材はカムリング部材に固定されて流体相互連結具を形成してもよい。

一実施形態において、流体コネクタは、内側コネクタ壁周りに間隔をあけて配置される少なくとも３つのカム部材を含む。いくつかの実施形態では、密封部材は無潤滑Ｏリングを含む。

一実施形態において、流体処理装置は、少なくとも１つのフィルター要素を収容するよう構成されたフィルターカプセルを備える。別の実施形態では、流体処理装置は、フィルターカートリッジを備える。

一実施形態において、密封部材は垂直密封面に対して密封する。

本願は、フィルターカプセルも開示する。フィルターカプセルはシェルを含み、前記シェルは、第１の端壁と、第１の軸線と、第１の軸線から第１の距離だけ離間された外側カプセル壁と、を有する。第１の端壁は、流体相互連結具を含んでもよい。流体相互連結具は、第１の軸線から第２の距離だけ離間されたコネクタリングと、コネクタリング上に配置された密封部材と、コネクタリング上に配置された少なくとも１つのカム部材とを含んでもよい。いくつかの実施形態では、第１の距離は、第２の距離の少なくとも４倍であってもよい。

フィルターカプセルの一実施形態では、密封部材及び少なくとも１つのカム部材は、第１の軸線に垂直に配向された共通面により少なくとも部分的に交差されていてもよい。

フィルターカプセルのいくつかの実施形態では、少なくとも１つの密封部材は密封リング部材上に配置されてもよく、少なくとも１つのカム部材はカムリング部材上に配置されてもよい。そのような実施形態では、密封リング部材はカムリング部材に固定されてコネクタリングを形成してもよい。

いくつかの実施形態では、フィルターカプセルは、コネクタリング周りに間隔をあけて配置される少なくとも３つのカム部材を含む。フィルターカプセルの一実施形態では、密封部材は無潤滑Ｏリングを含む。

フィルターカプセルのいくつかの実施形態では、少なくとも１つのカム部材は、密封部材の内側に配置される。

フィルターカプセルのいくつかの実施形態では、コネクタリングは、内側リング壁及び外側リング壁を含む。そのような実施形態では、外側リング壁は内側リング壁の外側に配置され、径方向外側に向いている。いくつかの実施形態では、密封部材は外側リング壁上に位置し、少なくとも１つのカム部材は、内側リング壁上に位置する。

いくつかの実施形態では、シェルは、第１の端壁に対向する第２の端壁を含む。一実施形態において、第２の端壁は、流体相互連結具と接続可能な嵌め合わせ相互連結具を含む。

本願は、濾過システムも開示する。いくつかの実施形態では、濾過システムは、少なくとも第１のフィルターカプセル及び第２のフィルターカプセルを備える。一般に、各フィルターカプセル内に少なくとも１つのフィルター要素が配置されている。一般に、流体相互連結具は、第１のフィルターカプセルを第２のフィルターカプセルに連結する。

いくつかの実施形態では、各フィルターカプセルは、第１の端壁と、第１の端壁に対向する第２の端壁とを含む。そのような実施形態では、第１の端壁は流体相互連結具を含んでもよく、第２の端壁は嵌め合わせ相互連結具を含んでもよい。そのような実施形態では、各流体相互連結具は、それぞれの隣接する嵌め合わせ相互連結具に接続する。

いくつかの実施形態では、第１のフィルターカプセルは、第２のフィルターカプセルとは異なる種類のフィルター要素を含んでもよい。

いくつかの実施形態では、濾過システムは、濾過システムの作動中、フィルターカプセルを一緒に保持するプレスを備える。そのような実施形態のいくつかでは、各フィルターカプセルは、第１の端壁と、第２の端壁と、外側カプセル壁とを含み、流体相互連結具は、第１のフィルターカプセルの第１の端壁を、第２のフィルターカプセルの第２の端壁に接続する。そのような実施形態では、プレスは、各フィルターカプセルの外側カプセル壁を軸線方向に圧迫して、フィルターカプセルを一緒に保持する。

いくつかの実施形態では、濾過システムはマニフォルド部材を備え、流体相互連結具はマニフォルド部材をフィルターカプセルに接続する。

本発明のこれら及び他の態様は、以下の「発明を実施するための形態」から明らかになるであろう。しかし、決して、上記要約は、請求された主題に関する限定として解釈されるべきでなく、主題は、手続処理の間補正することができるような書類名特許請求の範囲によってのみ規定される。

本明細書全体にわたって、類似の参照数字が類似の要素を指す添付図面が参照される。
互いに連結された３つのフィルターカプセルを示す、濾過システムの斜視図。 互いに連結され、プレスにより圧縮された状態で保持される３つのフィルターカプセルを含む、濾過システムの側面図。 フィルターカプセルの平面図。 フィルターカプセル上に位置する流体相互連結具の詳細な平面図。 内部に複数のフィルター要素を収容するフィルターカプセルを示す、図２の３−３による断面図。 嵌め合わせ相互連結具を示す、図２の３−３による詳細な断面図。 流体相互連結具を示す、図２の３−３による詳細な断面図。 空のフィルターカプセルを示す、図２の３−３による断面図。 カムリング部材に固定された密封リング部材を含む流体相互連結具を示す、図２の３−３による詳細な断面図。 Ｏリング溝が一体的に設けられた流体相互連結具を示す、図２の３−３による詳細な断面図。 流体相互連結具で互いに連結された、２つのフィルターカプセルの半分を示す、図２の３−３による断面図。 流体相互連結具で互いに連結された、２つのフィルターカプセルの半分を示す、図２の３−３による詳細な断面図。 流体相互連結具の詳細な斜視図。 嵌め合わせ相互連結具の詳細な斜視図。 流体相互連結具を含む、フィルターカートリッジの斜視図。 それぞれが流体相互連結具を含む２つのフィルターカートリッジの積み重ねアセンブリーの斜視図。 内部に複数のフィルター要素を収容し、両端にマニフォルド部材を有するフィルターカプセルを示す、図２の３−３による断面図。

図１は、本開示による濾過システム２００の一実施形態を示す。本開示による濾過システム２００は、Ｍａｒｋｓら、に付与された「Ｆｉｌｔｅｒ Ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｓｅａｌ Ｔｈｅｒｅｆｏｒ」と題された２００８年１１月４日出願に関連する米国特許出願第６１／１１１１８５号（代理人整理番号６４０９７ＵＳ００２）に開示されている濾過システム及びフィルター要素と併せて使用されてもよい。図１に示される濾過システム２００は、流体相互連結具１００で互いに連結された３つのフィルターカプセル３００を備える。３つを越える又は３つ未満のフィルターカプセル３００を互いに連結して、濾過システム２００を形成し得ることが想定される。図１に示す実施形態では、フィルターカプセル３００はハンドル３０４を含む。ハンドル３０４はフィルターカプセル３００を濾過システム２００に対して組み立て又は分解することを補助することが可能である。各フィルターカプセル３００は、内部に配置された１つ以上のフィルター要素２２０を含む。いくつかの実施形態では、各フィルターカプセル３００は、異なる種類のフィルター要素２２０を含む。例えば各フィルターカプセル３００は、例えば深層濾過、規模縮小、抗菌処理、抗ウイルス処理、風味向上、又はその他のうちの１つのためのフィルター要素２２０を含んでもよい。そのようなフィルター要素２２０は、単独で又は他のフィルター要素２２０と組み合わせて使用されてもよい。このようにして、濾過システム２００は、用途に特定された濾過を提供するようカスタマイズされ得る。

いくつかの用途において、（ｉ）濾過システム２００の単一の末端部上に位置する供給流体入口２１０及び濾液出口２１４の両方、又は（ｉｉ）一方の末端部上に供給流体入口２１０と反対側の末端部上に濾液出口２１４、のいずれかを有する濾過システム２００を提供することが所望され得る。単一の末端部上に供給流体入口２１０及び濾液出口２１４が位置することにより、関連した配管が濾過システム２００の長さにより分離されることなく、単一領域内に位置することができる。その結果、より小型のアセンブリがもたらされ得る。いくつかの実施形態では、濾過システム２００は、図１０に示すように、１つ以上のマニフォルド部材３８０を備えてもよい。図１０に示すように、「Ｄ」は、汚れた、又は未濾過の流体の供給流体入口２１０内への流れを示し、「Ｃ」は濾液出口２１４からの清浄な、又は濾過された流体の流れを示す。マニフォルド部材３８０の目的は、使用された際に、濾過システム２００の末端において流体の流れを案内することである。マニフォルド部材３８０は濾液の行き止まりとして機能して、濾液が方向を反転させ、濾液出口２１４に向かって移動して戻り濾過システム２００を退出することを可能にする。マニフォルド部材３８０は流体入口２１０及び濾液出口２１４の両方を濾過システム２００の単一の末端部上に提供することもできる。マニフォルド部材３８０は、より単純に、供給流体入口２１０のみ、又は濾液出口２１４のみを提供してもよい。これらの実施形態の組み合わせも想定される。マニフォルド部材３８０は、例えばポリカーボネート又はポリプロピレンから構成されてもよい。

いくつかの実施形態では、濾過システム２００は、作動中、図１Ａに示すようにプレス２４０内に配置されてもよい。プレス２４０は例えば、スタック内の最も外側に位置するフィルターカプセル３００の第１の端壁３２０及び第２の端壁３４０を保持するために必要であり得る。そのような最も外側に位置する端壁３２０及び３４０は隣接するフィルターカプセル３００に対して支持されないため、プレス２４０との接触は内部流体圧力下での壁の屈曲を防止することを助け得る。そのようなプレス２４０内では、第１のエンドプレート２４２と第２のエンドプレート２４４との間に２つ以上のフィルターカプセル３００が配置されていてもよい。プレス２４０は、各フィルターカプセル３００の第１の軸線１０１の方向に沿って、第１のエンドプレート２４２及び第２のエンドプレート２４４に力を付与し得る。一般に、第１のエンドプレート２４２及び第２のエンドプレート２４４は、フィルターカプセル３００の外側カプセル壁３３０を圧迫する。一般に、各フィルターカプセル３００の外側カプセル壁３３０は、支持点３０８においてそれぞれの隣接するフィルターカプセル３０の外側カプセル壁３３０と接触し、それにより力を付与するべき公知の堅さの基準（rigid datum）を提供する。いくつかの実施形態では、プレス２４０は、供給流体入口２１０及び濾液出口２１４のための機器を更に提供してもよい。いくつかの実施形態では、プレス２４０の部分は例えばステンレス鋼から構成されてもよい。

図２及び２Ａは、本開示による流体相互連結具１００を示す。図２に示す実施形態では、流体相互連結具１００は、フィルターカプセル３００の第１の端壁３２０上に位置している。一般に、流体相互連結具１００は、第１の軸線１０１を含む。第１の軸線１０１は、流体相互連結具１００の長手方向軸線に沿って位置している。いくつかの実施形態では、流体相互連結具１００は略円筒形を有し、第１の軸線１０１は円筒形の軸線に対応する。一実施形態において、流体相互連結具１００はポリカーボネートから構成されている。流体相互連結具１００はまた、例えばポリプロピレンから構成されてもよい。

流体相互連結具１００は、一般に、以下を含む方法により嵌め合わせ相互連結具３５０と係合する。（ｉ）流体相互連結具１００を提供する工程、（ｉｉ）流体相互連結具１００の反対側に嵌め合わせ相互連結具３５０を提供する工程であり、第１の軸線１０１は嵌め合わせ相互連結具３５０の軸線と概ね整合される、（ｉｉｉ）流体相互連結具１００と嵌め合わせ相互連結具３５０とを互いに向かって移動して、少なくとも１つのカム部材１４０を嵌め合わせ相互連結具３５０上の嵌め合わせカム機構と係合させる工程、（ｉｖ）流体相互連結具１００を嵌め合わせ相互連結具３５０に関連して回転させて、少なくとも１つのカム部材１４０を各嵌め合わせカム機構に沿って前進させ、流体相互連結具１００を嵌め合わせ相互連結具３５０内に引く工程。嵌め合わせ相互連結具３５０の一実施形態を図３Ａに示す。

流体相互連結具１００は、例えば図４、４Ａ及び４Ｂに示される密封部材を更に含む。密封部材１３０は、流体相互連結具１００上に配置されてもよい。密封部材１３０は、例えばＯリング、無潤滑Ｏリング、ガスケット又は外側被覆エラストマーシールを含んでもよい。いくつかの実施形態では、密封部材１３０は無潤滑Ｏリングを含む。無潤滑ＯリングはＯリング上に使用される潤滑油を介して汚染物質が流体の流れに入る可能性を最小限にするために使用され得る。無潤滑Ｏリングは、取付け中に、より大きい摩擦を形成するため、無潤滑Ｏリングを使用して流体相互連結具１００を接続する際には、通常よりも大きい力を必要とし得る。

いくつかの実施形態では、密封部材１３０は、例えば図６に示すように、垂直密封面１３２上に位置する。垂直密封面１３２が使用される場合、流体相互連結具１００の接続中、密封部材１３０は対向する密封面１３３に沿って第１の軸線１０１に平行な方向に摺動する。その結果、濾過システム２００の作動中の対向する密封面１３３に関連した密封部材１３０の僅かな軸線方向の移動はいずれも、シールの破壊を生じない。したがって、流体相互連結具１００の強力な軸線方向の圧縮は必要としない。対照的に、面シール構成が使用される場合、即ち密封部材上の第１の軸線１０１に直交する表面に対して密封が形成される場合、任意の軸線方向の移動を回避するよう注意する必要がある。そのような面シール構成では、そのような任意の軸線方向の移動が、シールを破壊又は破断して流体を迂回させる傾向がある。そのような面シール構成では、流体相互連結具１００の強力な軸線方向の圧縮が必要であり得る。本開示の範囲内で面シールが使用され得ることが想定されるが、より寛容な連結部をもたらし得ることから、垂直密封面１３２上に位置する密封部材１３０が好ましい。

流体相互連結具１００は、少なくとも１つのカム部材１４０を更に含む。一般に、この少なくとも１つのカム部材１４０は、密封部材１３０からの短い径方向の距離に位置する。この少なくとも１つのカム部材１４０を密封部材１３０に対して径方向にて接近して配置することにより、流体相互連結具１００を回す作業入力を最も効率的に変換して、無潤滑Ｏリングによる追加の摩擦を克服することができる。少なくとも１つのカム部材１４０は一般に、流体相互連結具１００と同一の材料から構成される。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのカム部材１４０は、流体相互連結具１００の一部として一体成形される。

そのような位置は、流体シールに接近した流体相互連結具１００の確かな係合を提供して、流体シールが材料の屈曲により破断されないことを確実にする更なる利点を達成することができる。そのような材料の屈曲は、例えば図３に示すように、流体相互連結具１００が大径円盤型フィルター要素２２０を収容するフィルターカプセル３００上で使用される際に特に懸念される。例えば、典型的なレンチキュラー円盤型フィルター要素２２０の直径は、約１７．５インチ（４４．５ｃｍ）であり得る一方、中心コア流体出口の直径は約３インチ（７．６ｃｍ）のみであり得る。フィルター要素２２０は大径のため、フィルターカプセル３００は、それに対応して大径である必要がある。前述したように、フィルターカプセル３００の外側カプセル壁３３０は、一般に、そのような濾過システム２００内でプレス２４０のための支持表面として使用される。一般に、２つのフィルターカプセル３００は、連結時、例えば図５に示すように、支持点３０８にて一致される。したがって、大径外側カプセル壁３３０がプレス２４０によって支持点３０８にて定位置に「固定」された際、また、作動中に濾過システム２００が加圧された際、フィルターカプセル３００の小径の中心コア領域は屈曲又は変位され得る。この屈曲又は変位が十分な大きさを有する場合、フィルターカプセル３００の間のシールが破断し得る。本開示による流体相互連結具１００は、中心コアに又は中心コア付近にカプセル対カプセルの確かな係合を提供することにより、そのような屈曲及び変位を実質的に防止する。

いくつかの実施形態では、少なくとも１つのカム部材１４０は、例えば図４Ａ及び４Ｂに示すように、密封部材１３０の内側に配置されている。「内側」という表現により、本発明者らは、流体相互連結具１００の第１の軸線１０１から測定して、より径方向内側の位置を意味する。内側位置は、少なくとも１つのカム部材１４０と密封部材１３０とが互いに軸線方向に離間され、即ち、少なくとも１つのカム部材１４０と密封部材１３０とが共通面１０４により交差されていない実施形態を含む。少なくとも１つのカム機構を密封部材１３０の内側に配置する、とは、一般に、流体処理システムの作動中に少なくとも１つのカム部材１４０が作業流体と接触することを意味する。少なくとも１つのカム機構のそのような内側配置の利点の１つは、以下に説明するように、流体相互連結具１００がより容易に、かつより低い工具細工費用で製作できることである。特に、比較的大径のフィルターカプセル３００が使用される実施形態では、流体相互連結具の比較的小さい直径を、少なくとも１つのカム部材１４０を密封部材１３０の内側に配置することと組み合わせて、より大径のフィルターカプセル３００を回転させて流体相互連結具１００を接続する際に多大なトルクの利点を提供することができる。

少なくとも１つのカム部材１４０が密封部材１３０の内側に配置されている実施形態では、流体相互連結具１００は、代替的な設計と比較して低い工具細工費用にて形成される、より構造的に頑強な接続をもたらす。例えば射出成形部分内の突出したプラスチック部材、例えば少なくとも１つのカム部材１４０等は、一般に、それらが「アンダーカット（undercut）」を形成しないよう製造される。工具細工においてアンダーカットを形成することは、工具製造者が、工具の働きを複雑にするスライド又はリフターを取り付ける必要があり、工具の費用が上昇するため困難である。また、摺動工具鋼の直線状移動と、摺動工具鋼に局所的な冷却水の損失等を考慮することによる、突出部の長さの制限も存在する。

他の比較的望ましくない解決法は、少なくとも１つのカム部材１４０が上部に形成された小さい別個のプラスチック構成要素を成形し、これを密封部材１３０を含むより大きい基部部分と内側にて一緒に連結することである。これを行うことにより工具細工費用と部品を組み立てる労働力とが増大し、また以下に説明するように、破損様式（modality）も付加される。フィルターカプセル３００を一緒に牽引するのに必要な力は、少なくとも１つのカム部材１４０上に反力を形成する。換言すれば、フィルターカプセル３００を一緒に保持している力の大部分は、少なくとも１つのカム部材により保有される。少なくとも１つのカム部材１４０が別々に連結された部分上に形成された場合、少なくとも１つのカム部材１４０上の反力は、別々に連結された部分を基部部分から離して牽引する傾向を有するであろう。そのような比較的脆弱な連結点に対する依存は、流体相互連結具１００の破損の危険を有する。

本出願人らが採用したより良好かつ低コストの手法は、貫通孔「遮断部」を組み込んだプラスチック部分を設計して、少なくとも１つのカム部材１４０を内側に形成することであった。貫通孔遮断部の形成により、少なくとも１つのカム部材１４０内において、形成されたアンダーカット又は突出部の下のプラスチック壁内に窓又は開口が形成される。このことは、開口が流体バイパスを形成するため、少なくとも１つのカム部材１４０が密封部材の内側に形成されない場合に問題となる。

したがって、本出願人らが少なくとも１つのカム部材１４０を密封部材１３０の「内側」に有利に配置することによって、（ｉ）カム機構を工具鋼の牽引方向に成形できるようにしたことにより、工具細工の費用及び複雑さが低減され、（ｉｉ）少なくとも１つのカム部材が、別々に内側に連結される小部品である必要性を除去することにより、構造的な妥協が排除され、（ｉｉｉ）貫通孔遮断により形成される開口を通る流体バイパスが防止される。

一実施形態において、流体相互連結具１００は、図４Ａ及び４Ｂに示すように、内側コネクタ壁１１２及び外側コネクタ壁１１４を更に含む。そのような実施形態では、外側コネクタ壁１１４は内側コネクタ壁１１２の外側に配置され、径方向外側に向いている。「外側」という表現により、本出願人らは、流体相互連結具１００の第１の軸線１０１から測定して、より径方向外側の位置を意味する。いくつかの実施形態では、流体相互連結具１００は円筒を含み、内側コネクタ壁１１２がこの円筒の内径を有し、外側コネクタ壁１１４が円筒の外径を有する。そのような実施形態では、密封部材１３０は外側コネクタ壁１１４上に位置してもよく、少なくとも１つのカム部材１４０が内側コネクタ壁１１２上に位置してもよい。換言すれば、少なくとも１つのカム部材１４０は、密封部材１３０の内側に配置されてもよい。一般に、外側コネクタ壁１１４はＯリング溝を含み、前記溝内にＯリングが取付けられ得る。いくつかの実施形態では、Ｏリングは無潤滑であってもよい。

いくつかの実施形態では、密封部材１３０及び少なくとも１つのカム部材１４０は、図４Ａ及び４Ｂに示すように、第１の軸線１０１に垂直に配向された共通面１０４により少なくとも部分的に交差されている。多数の公知の流体相互連結具では、Ｏリングはカム機構の上方又は下方に位置する。例えば、２つの密封Ｏリングがフィルター機器のネック部分上にて突耳機構の位置の上方に配置されている、米国特許第６，４５８，２６９号の図１３を参照されたい。そのような機構の配置は満足機能し得るが、このようなフィルターの構造は、他の方法で必要となるよりも多くの量のプラスチックを消費し、また他の方法で必要となる高さよりも高いフィルター機器及びアセンブリ全体を形成する。密封部材１３０及び少なくとも１つのカム部材１４０の両方を共通面１０４と交差するよう配置することにより、流体相互連結具１００の高さを実質的に低減することが可能である。流体相互連結具１００を含むフィルターカプセル３００の高さも同様に低減される。同様に、連結された２つ以上のフィルターカプセル３００を含む濾過システム２００のスタックの高さ「Ｈ」（例えば図１Ａに示した）が低減される。部分的には高さの低減の結果として、流体相互連結具１００は、他のコネクタよりも少量のプラスチックから製作することができる。

流体相互連結具１００の高さの低減は、濾過システム２００におけるより少量のホールドアップ容積を可能にする更なる利点を生じ得る。「ホールドアップ容積」という表現により、本出願人らは、処理又は濾過後に、濾過システム２００内に残留し得る未使用流体の容積を意味する。濾過システム２００内に捕捉された未使用流体は、下流のプロセスで使用されないため、ホールドアップ容積が大きくなる程、濾過システム２００の処理量が低下する。例えばヘルスケア、バイオプロセス及び医薬品産業で使用されるいくつかの流体は、リットル当たりを基礎として非常に高価であり得る。ホールドアップ容積における僅かな低下でさえも、濾過システム２００を使用するユーザに有意な費用節約をもたらし得る。流体相互連結具１００の高さを低減することにより、流体相互連結具１００それ自体の中に収容される流体の容積が高さの低減に比例して低下され得る。

一実施形態において、例えば図４Ａに示すように、密封部材１３０は密封リング部材１３４上に配置されてもよく、少なくとも１つのカム部材１４０はコネクタリング１１１上に配置されてもよい。そのような実施形態は、例えばＯリング溝が流体相互連結具１００内に一体形成されている図４Ｂに示す実施形態とは対照的である。図４Ａのように、別々に提供された密封リング部材１３４は、例えばいくつかの実施形態に存在するＯリング溝を形成するための工具の成型に、高価なスライド又はアンダーカットの必要性を排除することにより、流体相互連結具１００の製作を容易にし得る。Ｏリング溝等を機械加工することは可能であるが、そのような操作は高価である。本出願人らは、既に内部に形成されている、一実施形態ではＯリング溝とは別個に密封リング部材１３４を製作することによって、この問題を解決した。そのような実施形態では、密封リング部材１３４はコネクタリング１１１に固定されて、流体相互連結具１００を形成し得る。そのような実施形態では、コネクタリング１１１は流体相互連結具１００の残りの幾何学的形状を含んでもよい。一般に、密封リング部材１３４は、密封リング部材１３４をコネクタリング１１１にスピン溶接することにより固定されるが、密封リング部材１３４を熱溶接、超音波溶接、ねじ切り、接着剤、及び他の公知の連結方法を使用してコネクタリング１１１に固定することも可能である。一実施形態では、密封リング部材１３４はポリカーボネートから構成される。密封リング部材１３４は例えばポリプロピレンから形成されてもよい。

一実施形態において、流体相互連結具１００は、内側コネクタ壁１１２周りに間隔をあけて配置される少なくとも３つのカム部材１４０を含む。例えば図２Ａ及び６に、４つのカム部材１４０を示す。密封部材１３０が無潤滑Ｏリングである実施形態では、流体相互連結具１００を嵌め合わせ相互連結具３５０に接続するのに必要な力は、潤滑油注入を用いた場合よりも大きい場合がある。そのような実施形態では、無潤滑Ｏリングの摩擦を克服するのに適用される力を、より均等に分配することが有益であり得る。より均等な摩擦力の分配は、１つ又は２つのみのカム部材１４０を使用した結果生じ得る交差螺合（cross-threading）又は材料の屈曲の防止を助け得る。そのような均等な分配は、流体相互連結具１００周りに間隔をあけて配置されるカム部材１４０の数を、２つを越えて増大させることにより達成され得る。存在するカム部材１４０の数を、実際的な限界及び寸法制限の範囲内で増大させることにより、流体相互連結具１００周りに摩擦力がより均等に分配される。例えば、カム部材１４０の数は、３〜６つの範囲内であってもよい。一実施形態では、流体相互連結具１００周りに間隔をあけて配置される４つのカム部材１４０が提供される。例えば、螺旋ねじ山として１つ又は２つのみのカム部材１４０を提供することも可能である。一実施形態において、カム部材１４０が流体相互連結具１００周りに均等に間隔をあけて配置される。

別の実施形態では、図８に示すように、流体処理装置はフィルターカートリッジ４００を含む。フィルターカートリッジ４００は、例えば家庭用冷蔵庫又は流し台の下（under-the-counter）濾過システム２００内の水濾過システム２００の一部として使用され得る。フィルターカートリッジ４００は、食品サービス用途における流体濾過システム２００の一部としても使用され得る。図示するように、フィルターカートリッジ４００は流体相互連結具１００を含んでもよい。フィルターカートリッジ４００は、典型的には、キャップ部分と、ハウジング部分と、ハウジング部分内に収容される濾過媒体とを含む。キャップ部分は、典型的には流体入口及び流体出口のための構造を含む。そのようなフィルターカートリッジにおいて、流体相互連結具１００は、一般に、キャップ部分上に位置するであろう。そのような流体相互連結具１００はフィルターカプセル３００又は濾過システム２００内で使用されるような流体相互連結具１００に関して本願に説明した機構を組み込んでもよい。フィルターカートリッジ４００内に流体相互連結具１００を組み込むことにより、少なくとも（ｉ）アセンブリ全体がより短くなり、（ｉｉ）それにより製作時に消費される材料が減少し、（ｉｉｉ）ホールドアップ容積が低下される利益、を提供し得る。

図９に示すように、２つ以上のフィルターカートリッジ４００をモジュラーアセンブリにて積み重ね得ることも想定される。そのような実施形態では、単一のフィルターカートリッジ４００に流体相互連結具１００及び嵌め合わせ相互連結具３５０の両方が、対向する末端部上にて設けられ得る。そのような両頭の複数のフィルターカートリッジ４００を積み重ね得る。そのような実施形態では、１つのフィルターカートリッジ４００を終端片として提供し得ることにより、このフィルターカートリッジ４００は流体相互連結具のみを含み、対向する嵌め合わせ相互連結具を含まない。スタックの少なくとも１つの区分は、異なる種類の濾過要素、例えば深層濾過、規模縮小、抗菌処理、抗ウイルス処理、風味向上又はその他を含んでもよい。そのような実施形態では、ユーザは、用途に特性されたフィルターカートリッジ４００を積み重ねることにより、フィルターを誂え製作（custom-create）できることが想定される。

図３及び４に示すように、フィルターカプセル３００はシェル３１０を含んでもよく、シェルは、第１の端壁３２０と、第１の軸線１０１と、第１の軸線１０１から第１の距離３３２だけ離間された外側カプセル壁３３０を有する。第１の端壁３２０は流体相互連結具１００を含んでもよい。いくつかの実施形態において、シェル３１０は第１の端壁３２０に対向する第２の端壁３４０を含む。一実施形態において、第２の端壁３４０は、流体相互連結具１００と接続可能な嵌め合わせ相互連結具３５０を含む。シェル３１０は一緒に固定された２つの半分として提供されてもよい。２つの半分はねじ等によって取り外し可能に固定され、又は永久に固定されてもよい。シェル３１０が２つの部分として提供される場合、シェル３１０は例えば、２つの半分が一緒にホットプレート溶接又はスピン溶接されてフィルターカプセル３００を形成するプラスチック構造を有してもよい。一実施形態では、シェル３１０の部分はポリカーボネートから構成されている。シェル３１０が例えば熱成形により、濾過要素２２０を包囲する単一の部分として形成され得ることも想定される。

いくつかの実施形態では、フィルターカプセル３００は略円筒形である。流体相互連結具１００は、第１の軸線１０１から第２の距離３３４だけ離間されたコネクタリング１１１と、コネクタリング１１１上に配置された密封部材１３０と、コネクタリング１１１上に配置された少なくとも１つのカム部材１４０とを含んでもよい。いくつかの実施形態では、第１の距離３３２は、第２の距離３３４の少なくとも４倍であってもよい。フィルターカプセル３００が円筒形である実施形態では、第１の距離３３２は第１の半径に対応し、第２の距離３３４は第２の半径に対応する。一実施形態において、外側カプセル壁３３０は、１２インチ（３０．５ｃｍ）〜２０インチ（５０．８ｃｍ）の範囲内の直径を有する円筒を含み、コネクタリング１１１は１インチ（２．５ｃｍ）〜６インチ（１５．２ｃｍ）の範囲内の直径を有する円筒を含む。好ましい実施形態では、外側カプセル壁３３０は、１５インチ（３８．１ｃｍ）〜１８インチ（４５．７ｃｍ）の範囲内の直径を有する円筒を含み、コネクタリング１１１は、２インチ（５．１ｃｍ）〜４インチ（１０．２ｃｍ）の範囲内の直径を有する円筒を含む。所定の用途に所望され得るカプセル壁３３０の直径とコネクタリング１１１の直径との他の比が想定され、それらは本開示の範囲内に含まれると見なされるべきである。

フィルターカプセル３００が複数の円盤型フィルター要素２２０を収容する実施形態では、図３、３Ａ及び３Ｂに示すように、カプセルに雄の濾液孔２３０と雌の濾液孔２３４とが更に設けられてもよい。一般に、雄の濾液孔２３０は流体相互連結具１００内に配置され、雌の濾液孔２３４に対して密封された際に濾液の流体隔離を提供して、フィルターカプセル３００間を流体連通させる。そのような実施形態では、雌の濾液孔２３４が（ｉ）嵌め合わせ相互連結具３５０内に、又は（ｉｉ）嵌め合わせ相互連結具３５０の一部として提供され得る。一実施形態では、雄の濾液孔２３０は嵌め合わせ相互連結具３５０内に位置し、雌の濾液孔２３４は流体相互連結具１００内に位置する。

この発明の種々の修正及び変更が発明の趣旨及び範囲から逸脱しないことは、当業者には分かるであろう。本発明は、本明細書において説明した例示の実施形態に制限されないことを理解されたい。

Claims (26)

1. 流体処理装置のための流体相互連結具であって、
   第１の軸線を有するコネクタと、
   前記コネクタ上に配置された密封部材と、
   前記コネクタ上に配置された少なくとも１つのカム部材と、を含み、
   前記少なくとも１つのカム部材が前記密封部材の内側に配置されている、流体相互連結具。
2. 前記コネクタが、
   内側コネクタ壁と、
   前記内側コネクタ壁の外側に配置され、径方向外側に向いた外側コネクタ壁と、を更に含み、
   前記密封部材が前記外側コネクタ壁上に位置し、前記少なくとも１つのカム部材が前記内側コネクタ壁上に位置する、請求項１に記載の流体相互連結具。
3. 前記密封部材及び前記少なくとも１つのカム部材が、前記第１の軸線に垂直に配向された共通面により少なくとも部分的に交差されている、請求項１又は２に記載の流体相互連結具。
4. 前記少なくとも１つの密封部材が密封リング部材上に配置され、前記少なくとも１つのカム部材がカムリング部材上に配置され、前記密封リング部材が前記カムリング部材に固定されて前記流体相互連結具を形成する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の流体相互連結具。
5. 前記内側コネクタ壁周りに間隔をあけて配置される４つのカム部材を含む、請求項２〜４のいずれか一項に記載の流体相互連結具。
6. 前記密封部材が無潤滑Ｏリングを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の流体相互連結具。
7. 前記流体処理装置が、少なくとも１つのフィルター要素を収容するよう構成されたフィルターカプセルを備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の流体相互連結具。
8. 前記流体処理装置がフィルターカートリッジを備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の流体相互連結具。
9. 前記密封部材が垂直密封面上に位置する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の流体相互連結具。
10. フィルターカプセルであって、
    第１の端壁と、第１の軸線と、前記第１の軸線から第１の距離だけ離間された外側カプセル壁とを有するシェルを含み、
    前記第１の端壁が、
    前記第１の軸線から第２の距離だけ離間されたコネクタリングと、
    前記コネクタリング上に配置された密封部材と、
    前記コネクタリング上に配置された少なくとも１つのカム部材と、を含む流体相互連結具を有し、
    前記第１の距離は、前記第２の距離の少なくとも４倍である、フィルターカプセル。
11. 前記密封部材及び前記少なくとも１つのカム部材が、前記第１の軸線に垂直に配向された共通面により少なくとも部分的に交差されている、請求項１０に記載のフィルターカプセル。
12. 前記密封部材が垂直密封面上に位置する、請求項１０又は１１に記載のフィルターカプセル。
13. 前記少なくとも１つの密封部材が密封リング部材上に配置され、前記少なくとも１つのカム部材がカムリング部材上に配置され、また前記密封リング部材が前記カムリング部材に固定されてコネクタリングを形成する、請求項１１又は１２に記載のフィルターカプセル。
14. 前記コネクタリング周りに間隔をあけて配置される少なくとも３つのカム部材を含む、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載のフィルターカプセル。
15. 前記密封部材が無潤滑Ｏリングを含む、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載のフィルターカプセル。
16. 前記少なくとも１つのカム部材が前記密封部材の内側に配置されている、請求項１１〜１５のいずれか一項に記載のフィルターカプセル。
17. 前記コネクタリングが、
    内側リング壁と、
    前記内側リング壁の外側に配置され、径方向外側に向いた外側リング壁と、を更に含み、
    前記密封部材が前記外側リング壁上に位置し、前記少なくとも１つのカム部材が前記内側リング壁上に位置する、請求項１６に記載のフィルターカプセル。
18. 前記シェルが前記第１の端壁に対向する第２の端壁を更に含む、請求項１１〜１７のいずれか一項に記載のフィルターカプセル。
19. 前記第２の端壁が、前記流体相互連結具と接続可能な嵌め合わせ相互連結具を含む、請求項１８に記載のフィルターカプセル。
20. 濾過システムであって、
    請求項７又は１０に記載の第１のフィルターカプセルと、
    請求項７又は１０に記載の第２のフィルターカプセルと、
    各フィルターカプセル内に配置された少なくとも１つのフィルター要素と、を備え、
    前記流体相互連結具が前記第１のフィルターカプセルを前記第２のフィルターカプセルに連結する、濾過システム。
21. 各フィルターカプセルが第１の端壁と、前記第１の端壁に対向する第２の端壁とを含み、前記第１の端壁が流体相互連結具を含み、前記第２の端壁が嵌め合わせ相互連結具を含み、各流体相互連結具は、前記隣接する嵌め合わせ相互連結具に接続する、請求項２０に記載の濾過システム。
22. 前記第１のフィルターカプセルが、前記第２のフィルターカプセルとは異なる種類のフィルター要素を含む、請求項２０又は２１に記載の濾過システム。
23. 前記濾過システムの作動中に前記フィルターカプセルを一緒に保持するプレスを更に備える、請求項２０〜２２のいずれか一項に記載の濾過システム。
24. 各フィルターカプセルが第１の端壁、第２の端壁、及び外側カプセル壁を含み、
    前記流体相互連結具が、前記第１のフィルターカプセルの前記第１の端壁を前記第２のフィルターカプセルの前記第２の端壁に接続し、前記プレスが、各フィルターカプセルの前記外側カプセル壁を軸線方向に圧迫して、前記フィルターカプセルを一緒に保持する、請求項２３に記載の濾過システム。
25. マニフォルド部材を更に備え、前記流体相互連結具が前記マニフォルド部材を前記フィルターカプセルに接続する、請求項２０〜２２のいずれか一項に記載の濾過システム。
26. 前記密封部材が垂直密封面上に位置する、請求項２０〜２５のいずれか一項に記載の濾過システム。

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