JP5030073B2 - ポケットフィルター装置の製造方法 - Google Patents

Description

本出願は、２００７年７月３１日出願の米国仮特許出願第６０／９５３，０８８号の優先権を主張し、利益を主張する同時継続中の２００８年４月１０日出願の米国特許出願第１２／１００，６９９号の優先権を主張し、利益を主張するものであり、その内容を本明細書に引用したものとする。

本発明は、ヘッダーから延びたポケット形状のフィルターバッグを有するエアーまたはガスフィルター装置に関する。

ヘッダーの開口部の周囲に取り付けられている開口端部を有するポケットまたは袋状の長尺管状の弾性フィルターバッグを複数有するエアーおよびガス清浄フィルターは、よく知られている。ポケットの構造によってポケットは、使用時に空気圧によって膨らみ、空気の流れる方向にヘッダーから下流に広がる。このように膨張し、広がることによって所定のヘッダー領域においてろ過領域を拡大することができる。

従来技術においてはこれらのフィルターエレメントは、通常スチール製またはプラスチック製のヘッダーの開口部の周囲にクリップ、クランプ、ファスナー、接着剤などによって機械的に取り付けられたり、あるいは２つの部分からなるヘッダーの間にスナップ留めされる。このような構造的な技法は、高価であり、労力を要する。さらにろ過された空気、ガスまたは水がフィルターポケットとヘッダーとの境目で漏れることがよくあり、ろ過効率が著しく減少するという問題がある。

本発明は、フィルターエレメントの入り口周囲が一体となった少なくとも１つの開口部を含むヘッダーを有するポケットフィルター装置の製造方法を提供する。このヘッダーは、矩形のヘッダーを形成する一組の対向する側部エレメントおよび一組の端部エレメントを有し、このヘッダーは、その下流側にポケットフィルター媒体の上流縁部を受けるための連続したチャネルを有しているので有利である。内部にフィルター媒体が配置されたチャネルは、固化してフィルター媒体とヘッダーを一体化させる液体高分子材料、好ましくはポリウレタンで満たされる。これによりヘッダーとフィルターエレメントをしっかりと固定することができ、フィルター媒体を気密および水密に取り付けることができる。本発明は、個々のポケットフィルターエレメントがヘッダーに固定されたフィルターに適用可能であり、または外方縁部で継ぎ目によって形成された隣接するポケットフィルターエレメントを有するフィルター媒体の連続したシートに適用すると有利である。本発明の方法は、長尺の弾性ポケットエレメントの開口端部がヘッダーと一体になっている拡張領域型のフィルター装置を提供する。

本発明の方法により作製されたフィルターパネル装置の斜視図である。 海洋環境に使用する例を示す本発明の方法により構成された複数のフィルターパネル装置の斜視図である。 ヘッダーの組み立て方法を示す分解図である。 フィルター媒体の上流端部を受けるための連続したチャネルを示す組み立てられたヘッダーの態様の斜視図である。 本発明の一態様による製造方法を示すフィルターパネル装置の分解断面図である。 本発明の方法により作製された完全に組み立てられたフィルターパネル装置の断面図である。

当然のことながら本発明の用途は、以下の説明に記載された、あるいは図面に例示された構造および部材構成の詳細に限定されるものではない。本発明は、他の態様も可能であり、種々の方法で実行または実施することができる。また当然のことながら、本明細書中で使用している表現および用語は、説明のためのものであり、本発明を限定するものではない。また本明細書中で使用している「含む」、「〜からなる」または「有する」およびこれらが変化したものは、記載した事項、それと同等のもの並びに追加の事項も網羅することを意図して使用している。特に限定しない限り、本明細書中の「接続されている」、「連結されている」、「連通している」、「取り付けられている」なる用語およびこれらが変化したものは、広い意味で使用され、直接および間接的な接続、連結および取り付けを網羅するものである。さらに「接続されている」、「連結されている」なる用語およびこれらが変化したものは、物理的または機械的な接続または連結に限定されない。

さらにそして以下の段落に記載されているような図面に例示されている特定の機械的構造は、本発明の態様の例示を意図したものであり、他の別の機械的構造も可能である。

図１は本発明の方法により組み立てられたフィルターパネル装置１００を示す。フィルターパネル装置１００は、内部に複数のポケットが形成されたフィルター媒体１０２を有する。フィルター媒体１０２は、頂縁部と底縁部が接合されたシート状の多孔性のフィルター材料から形成された複数のポケットを有し、これらのポケットは、その間にヘッダーと同じ面で頂部を有するように形成されるので有利である。このような構成は、隣接するポケットエレメントの側部に対して連続したシート状のフィルター材を曲げる、または折りたたみ、縁部をポケットエレメントにスポット溶接または当業界で知られている他の手段によって固定することによって得られる。これとは別にフィルター媒体１０２の個々のポケット部材をヘッダーに取り付ける前に個別に作製してもよい。これはフィルター材シートを所定の大きさに切断して製造することができる。この切断されたフィルター材シートを半分に折りたたみ、重なり合う側縁部を縫い合わせる、または溶接する。フィルター媒体１０２は、バックラム、スクリム、グラスファイバーなどの多孔性材料またはその他高分子材料で構成されると有利である。フィルターパネル装置１００が海洋環境において使用される態様では、フィルター媒体１０２は、高濃度の水滴を凝集し、粒状物を除去するように設計されている。当然のことながら、本発明の製造工程によって提供されるフィルターパネル装置は、空気および水に限定されず、あらゆる気体または液体をろ過するために使用することができる。

対向する側部ヘッダーエレメント１０４および対向する端部ヘッダーエレメント１０５は、角で接合され、連続した外面を有する矩形のヘッダーを形成している。側部ヘッダーエレメント１０４および端部ヘッダーエレメント１０５は、あらゆる所望の寸法を有する矩形または方形のヘッダーとなるように同じまたは異なる長さであってもよい。媒体カバーストリップ１０６が対向する端部ヘッダーエレメント１０５の間を媒体１０２のフィルターポケットの頂点の周囲で橋渡ししてヘッダーエレメント１０４および１０５によって形成されたヘッダーの面内で隣接するポケット間の上流縁部を保持するので有利である。フィルター媒体１０２の周辺部は、ヘッダーエレメント１０４および１０５と一体になっている。ヘッダーエレメント１０４および１０５は、高分子材料で構成されると有利であり、単一の押し出し片から所定の長さに切断されたものであるとより有利である。望ましい態様ではフィルターパネル装置１００は、全て可燃性の材料で構成され、装置が焼却に適するようになる。

図２は、海洋環境での使用に適するように直列に配置された複数のフィルターパネル装置２００および３００を示す。この多段階システムは、複数の第１ミスト分離器１０８を含む。ミスト分離器１０８は、吸気から水滴を取り除くために大容量排水能を有する慣性装置である。吸気はミスト分離器１０８からプレフィルター３００へと移動する。プレフィルター３００は、内部に形成された複数のポケットを有するフィルター媒体３０２を有する。フィルター媒体３０２は、高透過性で低圧力降下の材料で構成され、高濃度の水滴を凝集するように設計されると有利である。対向する側部ヘッダーエレメント１０４と対向する端部エレメント１０５は、角で接合され、フィルター媒体３０２の入り口と一体となった矩形のヘッダーを形成する。媒体カバーストリップ１０６が対向する端部ヘッダーエレメント１０５の間を媒体３０２のフィルターポケットの頂点の周囲で橋渡ししてヘッダーエレメント１０４および１０５によって形成されたヘッダーの面内で隣接するポケット間の上流縁部を保持すると有利である。プリフィルター３００の後には内部に複数のポケットが形成されたフィルター媒体２０２を有する高仕様のフィルター２００が位置している。フィルター媒体２０２は、フィルター媒体３０２より高効率であると有利であり、同様に高濃度の水滴を凝集するように設計されていると有利である。対向する側部ヘッダーエレメント１０４と対向する端部エレメント１０５は、角で接合され、フィルター媒体２０２の入り口と一体となった矩形のヘッダーを形成している。媒体カバーストリップ１０６が対向する端部ヘッダーエレメント１０５の間を媒体２０２のフィルターポケットの頂点の周囲で橋渡ししてヘッダーエレメント１０４および１０５によって形成されたヘッダーの面内で隣接するポケット間の上流縁部を保持すると有利である。ミスト分離器１１０は、高仕様フィルター２００を出る空気から水滴を取り除くために大容量排水能を有する慣性装置である。エアーろ過システムにおいては様々な大きさに関する要件があるので、平行ろ過を供する列にいくつかのパネルを並べて配置してもよい。これは２つ以上のフィルターパネル装置２００または３００を横に並べて行ってもよい。側部ヘッダーエレメント１０４および／または対向する端部ヘッダーエレメント１０５の隣接する縁部は、好適な封止化合物で封止して、平行ろ過を供するフィルターエレメント列間での空気の漏れを防いでもよい。

図３はヘッダーの組み立て方法を示している。対向する側部ヘッダーエレメント１０４および対向する端部ヘッダーエレメント１０５は、角で接合され、連続した外面を有する矩形のヘッダーを形成する。ヘッダーエレメント１０４および１０５は、高分子材料で構成されると有利であり、単独の押し出し成形された片から所定の長さに約４５度の角度で留め継ぎできるように切断されるとより有利である。各ヘッダーエレメント１０４および１０５がＬ字型のクリップ１１２の端部を密接に受けるために好適な長手方向に延びた矩形の凹部（図５Ａおよび５Ｂに示すように横材１１５で形成された）を有するとより有利である。ヘッダーの製造方法は、最初に連続した長さのヘッダー材を押し出し成形することを含む。押し出し成形されたヘッダー材料は、留め継ぎ用に側部エレメント１０４および端部エレメント１０５の所望の長さに約４５度の角度で切断される。その後Ｌ字型クリップ１１２が用いられ、その第一端部が側部エレメント１０４または端部エレメント１０５のいずれかの矩形凹部内に入れられ、固定され、Ｌ字クリップ１１２の他端がもう一方の側部エレメント１０４または端部エレメント１０５の凹部に入れられ、固定される。この構成によりヘッダーの角度を９０度に保ちやすくなり、強度が向上する。

図４はフィルター媒体１０２を収容する前の組み立てられたヘッダーを示す。対向する側部ヘッダー１０４および対向する端部ヘッダーエレメント１０５は、図３に示すように角で接合され、連続した外面を有する矩形のヘッダーを形成する。この連続した外面は、内壁１１９と外壁１２１とを有し、フィルター媒体を取り付けるためのヘッダーの下流側を囲むチャネル１１６を形成している。端部ヘッダーエレメント１０５の内壁１１９は、強化ロッド、媒体カバーストリップおよび／またはフィルター媒体の一部を受けるための実質的に等間隔に位置する複数の凹部１１４を有すると有利である。

図５Ａは、ポケットフィルター装置１００の製造方法を示す。２つの対向する側部ヘッダーエレメント１０４と２つの対向する端部ヘッダーエレメント１０５は、図３に示した方法によって角で接合され、ヘッダーの下流側を囲む連続したチャネル１１６を有する矩形のヘッダーを形成している。チャネル１１６は、内壁１１９と、外壁１２１と横材１１５からなる底壁を有する。横材１１５は、各対の長手方向に延びた内外壁１１９および１２１の間を長手方向に延びた底部壁１１３と実質的に平行に長手方向に延び、チャネル１１６の下方に長手方向に延びた凹部を形成する。Ｌ字状のブラケット１１２が隣接する側部および端部ヘッダーエレメント１０４および１０５の矩形の凹部に挿入され、固定される。ポケットフィルター媒体１０２の上流周辺部は、ヘッダーの内外壁１１９および１２１の間のチャネル１１６内の横材１１５の近くまで挿入される。ポケットフィルター媒体１０２の頂点の外方の角は、実質的に等間隔に位置する凹部１１４の近くに置かれる。媒体カバーストリップ１０６がポケットフィルター媒体１０２の頂点の周囲に設置され、ヘッダー端部エレメント１０５の対向する内側の壁１１９の対向する凹部１１４の間を延びていると有利である。媒体カバーストリップ１０６の設置は、任意であり、空気流の抵抗を小さくすることによってフィルター装置全域の圧力降下を減少させるために滑らかな丸みを帯びた上流表面を有するように設計されている。さらに媒体カバーストリップ１０６を強化ロッド１１８と共に使用することによってヘッダーのポケット保持機構の強度を増すことができる。強化ロッド１１８は、各頂点および各媒体カバーストリップ１０６に隣接するフィルター媒体１０２の下流表面に隣接して凹部１１４内に設置される。強化ロッド１１８は、凹部１１４を介してチャネル１１６内に延びていると有利である。強化ロッド１１８は、金属材料で構成してもよいが、高分子材料で構成されると有利である。その後液体高分子材料１２０がチャネル１１６内に入れられ、固化される。高分子材料１２０は、ポリウレタンであると有利であるが、固化した際にフィルター媒体１０２、側部ヘッダーエレメント１０４および端部ヘッダーエレメント１０５と一体になるあらゆる材料で構成してもよい。例えば高分子材料１２０は、熱硬化性液体樹脂または２液型樹脂であってもよい。液状の可塑剤に分散したポリ塩化ビニル樹脂を使用してもよい。

図５Ｂは本発明の方法によって完全に組み立てられたフィルターパネル装置の断面を示している。２つの対向する側部ヘッダーエレメント１０４および対向する端部ヘッダーエレメント１０５は、Ｌ字型のブラケット１１２によって角で接合され、矩形のヘッダーを形成している。ヘッダーの下流側を囲む連続したチャネル１１６は、既に高分子材料１２０が充填されており、そして硬化しており、側部ヘッダーエレメント１０４、対向する端部ヘッダーエレメント１０５およびポケットフィルター媒体１０２の上流周辺部を一体化している。横材１１５は、各対の長手方向に延びた内外壁１１９および１２１の間を長手方向にそして矩形の凹部を形成する長手方向に延びた底壁１１３と実質的に平行に延びている。Ｌ字型のブラケット１１２は、隣接する側部および端部ヘッダーエレメント１０４および１０５の矩形の凹部内に固定される。ポケットフィルター媒体１０２の上流周辺部は、内方および外方側壁１１９、１２１の間でヘッダーと一体になっている。本発明のこの一体設計により媒体でのヘッダー界面への空気の漏れおよび水の迂回を防ぐことができる。ポケットフィルター媒体１０２の頂点の外方の角は、各凹部１１４に隣接している。媒体カバーストリップ１０６は、ポケットフィルター媒体１０２の頂点の上流側にあり、対向する凹部１１４の間を延びている。強化ロッド１１８は、各媒体カバーストリップ１０６に隣接しているフィルター媒体１０２の下流表面に隣接して凹部１１４内に延びている。図中の矢印は、ろ過される空気または他の気体が流れる方向を示し、かつ、フィルター装置の上流側を示している。この空気の流れによってポケットは、図に示すようにフィルター媒体の下流側の方に広がる。

支持されていないフィルター媒体１０２は、実質的に平坦なパッケージになるようにヘッダーに対して潰して、折りたためるので、貯蔵、取り扱いおよび輸送を容易にする。使用時において、ヘッダーから離れる空気流の方向に延びたフィルター媒体のポケットの自由端を有する好適な換気またはエアーコンディショニングシステムにフィルターを設置する際には、空気流の力が図に示すようにポケットをその全長に亘って実質的に真っ直ぐな水平の位置に広げる。

本発明をその好ましい態様と思われるものにおいて本明細書中に示し、説明してきたが、本発明はこれらの特定の態様に限定されるものではない。従って、本明細書中で示し、説明した本発明の形態は、あくまで例示を意図したものであり、その他の態様も添付の特許請求の範囲に記載されている本発明の範囲を逸脱することなく選択することが可能である。

Claims (12)

1. ポケットフィルター装置を製造する方法であって、この方法は、
   ヘッダーエレメント材を一組の長手方向に延びた側壁、これら側壁の間を延び、これら側壁と実質的に垂直に長手方向に延びた横材、この横材の下方で実質的にこれと平行な側壁の下方縁部を接合する長手方向に延びた底壁を有する長さに押し出し成形する工程と、
   前記長さのヘッダーエレメント材をヘッダー端部とヘッダー側部を形成するために約４５度の角度で留め継ぎできるように切断する工程と、
   Ｌ字型のクリップの一端を前記側壁、前記底壁および前記横材によって形成された前記ヘッダー端部または前記ヘッダー側部の各端部の凹部に挿入する工程と、
   前記Ｌ字クリップの他端をもう一方の前記ヘッダー端部または前記ヘッダー側部の凹部に挿入し、前記横材と前記側壁によって形成された連続したチャネルを下流側に有する矩形のヘッダーを形成する工程と、
   複数のポケットを有するフィルターエレメントの上流周辺部を前記チャネルに挿入する工程と、
   液体高分子材料を前記チャネルに入れる工程と、
   前記液体高分子材料を固化して前記フィルターエレメントの上流周辺部と一体になったヘッダーを形成する工程とを含むポケットフィルター装置の製造方法。
2. 前記液体高分子材料がポリウレタンであることを特徴とする請求項１記載のポケットフィルター装置の製造方法。
3. 前記ヘッダー端部の前記チャネルの側壁から複数の部分を取り除いて実質的に等間隔に位置し、ヘッダー端部に対向して位置合わせされた凹部を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のポケットフィルター装置の製造方法。
4. 前記フィルターエレメントの上流周辺部を前記チャネルに挿入する工程の後に強化ロッドの各端部を前記対向して位置合わせされた凹部の各組に挿入する工程を含み、前記強化ロッドが前記ポケットそれぞれの頂点で前記フィルター媒体の下流面に隣接することを特徴とする請求項３記載のポケットフィルター装置の製造方法。
5. 強化ロッドの各端部を前記対向して位置合わせされた凹部の各組に挿入する工程の後に前記強化ロッドが前記ポケットそれぞれの頂点で前記フィルター媒体の上流面の周囲に媒体カバーストリップを設置する工程を含み、前記媒体カバーストリップは、対向する側壁の対向する凹部間を延びていることを特徴とする請求項４記載のポケットフィルター装置の製造方法。
6. ポケットフィルター装置の製造方法であって、この方法は、
   それぞれ長手方向に延びた側壁と、これら側壁の間を実質的にこれら側壁と垂直に長手方向に延びて上方にチャネルを形成する横材と、下方で前記側壁の下縁部と接合し、前記横材と実質的に平行に長手方向に延びて上方に凹部を形成する底壁とを有し、端部が約４５度の角度を有する一組のヘッダー端部エレメントと一組のヘッダー側部エレメントを供する工程と、
   Ｌ字型のクリップの一端を前記ヘッダー端部エレメントまたは前記ヘッダー側部エレメントの端部に挿入し、固定する工程と、
   前記Ｌ字型のクリップの他端を前記ヘッダー端部エレメントまたは前記ヘッダー側部エレメントとは別のエレメントの端部に挿入し、固定して矩形のヘッダーを形成する工程と、
   複数のポケットを有するフィルターエレメントの上流周辺部を前記チャネルに挿入する工程と、
   前記チャネルに液体高分子材料を入れる工程と、
   前記液体高分子材料を固化して前記フィルターエレメントの上流周辺部と一体化したヘッダーを形成する工程とを含むポケットフィルター装置の製造方法。
7. 前記液体高分子材料がポリウレタンであることを特徴とする請求項６記載のポケットフィルター装置の製造方法。
8. 前記ヘッダー端部エレメントが内方側壁に実質的に等間隔に位置した複数の凹部を有し、前記フィルターエレメントの上流周辺部を前記ヘッダーの前記内方および外方側壁の間に挿入する工程の後に前記フィルター媒体の下流面に隣接して前記各ポケット間の頂点近傍で前記凹部内に強化ロッドを設置する工程が行われることを特徴とする請求項６記載のポケットフィルター装置の製造方法。
9. 前記強化ロッドの両端が前記チャネル内に延び、前記ヘッダーと一体になっていることを特徴とする請求項８記載のポケットフィルター装置の製造方法。
10. 前記フィルターエレメントのポケットの頂点をカバーストリップ内の前記各強化ロッドに隣接したカバーストリップの下流面に隣接するように配置することを特徴とする請求項８記載のポケットフィルター装置の製造方法。
11. 前記カバーストリップが丸みを帯びた下流面を有することを特徴とする請求項１０記載のポケットフィルター装置の製造方法。
12. 請求項８記載のポケットフィルター装置の製造方法における前記工程によって製造されるポケットフィルター媒体。

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