JP5031027B2

JP5031027B2 - インジケータつき高容量ガスろ過器システム

Info

Publication number: JP5031027B2
Application number: JP2009507799A
Authority: JP
Inventors: トーマス，グレン・イー
Original assignee: クロマトグラフィー・リサーチ・サプライズ・インコーポレーテッド
Priority date: 2006-04-26
Filing date: 2007-04-25
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2027-04-25
Also published as: CN101479019B; US7744684B2; JP2009535199A; CN101479019A; WO2007127302A1; EP2021099A1; US20070251391A1

Description

本発明は、ろ過器が使い尽されたときを示す可視インジケータを備えた高容量ガスろ過器システムに関する。

本出願は、参照として本明細書に組み込まれたインジケータを備えた高容量ガスろ過器のための２００６年４月２６日に出願された米国仮特許出願第６０／７９５１４２号の利益を主張するものである。

すでに知られている大容量ろ過器では、ろ過器は概して金属製であり、ろ過器がいつ使い尽されたかを知るためのどんなインジケータをも、ろ過器の一部として含んでいない。

本発明は、ろ過器とろ過器が添着される連結基部とを含む、ガスろ過器システムに関する。

より具体的には本発明は、キャップ端部と反対側端部とを有する金属製ろ過器ハウジングを有するフィルタを有する、高容量ガスろ過器システムを備える。ろ過器ハウジングはろ過器入口およびろ過器出口を有し、これらの入口および出口は、大吸着剤層部分と、小吸着剤層部分と、小透明部分とを介して順次流れ連通し、小透明部分は、金属製ろ過器ハウジングから外側に延びて次いでこれに戻るインジケータ部分を有する。ろ過器入口およびろ過器出口は反対側端部に向いていることが好ましく、大吸着剤層部分はろ過器入口からキャップ端部へ延びていることが好ましく、小吸着剤層部分はキャップ端部近くの位置から反対側端部に向かって延びていることが好ましい。

この高容量ガスろ過器システムでは、ガスは、ろ過器入口またはろ過器出口を通る以外に、ろ過器に入る、またはろ過器から出ることができない。大吸着剤層は、酸素吸着剤、分子ふるい、および活性炭の少なくとも１つを含むことが好ましく、小吸着剤層部分は、活性炭および酸素吸着剤の少なくとも１つを含むことが好ましく、小透明部分は酸素インジケータおよび湿度インジケータならびに酸素吸着剤の少なくとも１つを含むことが好ましく、これらのインジケータは大吸着剤層部分および小吸着剤層部分の下流側にある。これらのインジケータは、適正量の酸素または湿気のどちらか適切な方と接触することによって色を変え、ろ過器内の吸着剤がもはや酸素または湿気を吸着できなくなったときを示すことが好ましく、こうしてろ過器が使い尽されたときに適時に取り換えることができる。

透明部分が、外側スリーブによって少なくとも部分的に囲まれた内側スリーブを含み、内側スリーブおよび外側スリーブはそれぞれ、一端部において小吸着剤層部分に対して、かつ他端部において金属製ろ過器ハウジングに対して周囲が密封されていることが好ましい。また、内側スリーブがガラス製内側スリーブであり、外側スリーブがプラスチック製外側スリーブであり、透明部分と金属製ろ過器ハウジングとの間に追加のシールが備えられていることも好ましい。内側スリーブと外側スリーブとの間に間隙がある場合には、間隙は２ｍｍより小さいことが好ましい。

好ましい実施形態では、金属製ろ過器ハウジングは、ろ過器本体と、比較的大きな金属製部分と、キャップとを含み、前記比較的大きな金属製部分は内部ねじ付き端部を有し、ろ過器本体は、比較的大きな金属製部分の一端部に螺合される外部ねじ付き端部を有し、キャップは、比較的大きな金属製部分の他端部に螺合される外部ねじ付き部分を有し、これらのねじ付き連結部は、これらの間に少なくとも１つの密封部品を有し、気密ねじ付き連結部を作り出す。ろ過器本体はろ過器入口およびろ過器出口を含み、インジケータ部分はろ過器本体から外側に延び、次いでろ過器本体に戻る。

さらに、好ましくは、高容量ガスろ過器システムは、入口および出口を有する連結基部と、連結基部から延在するねじ付き部材を含み、金属製ろ過器ハウジングは、その中で少なくとも部分的に保持されたねじ付きノブを有し、ねじ付きノブはその中にねじ付き容器を有し、入口はろ過器入口と係合可能であり、出口はろ過器出口と係合可能であり、ねじ付き部材はねじ付きノブのねじ付き容器と係合可能であり、ねじ付きノブを締め付けると、ねじ付き部材がねじ付き容器の中に螺合され、入口とろ過器入口とが係合され、出口とろ過器出口とが係合されて気密連結部を作り出し、ねじ付きノブを弛めると、ねじ付き部材がねじ付き容器から螺脱され、入口とろ過器入口とが分離され、出口とろ過器出口とが分離される。

添付の図面に関連して以下の説明を参照すれば、本発明はより良く理解されよう。

ヘリウム、アルゴン、および窒素などの非反応性または不活性の気体、ならびに水素などのより反応性のある気体をろ過するためのろ過器カートリッジシステム。図１〜８では、次の図面符号を使用する。すなわち１−ブラケット、２−連結基部またはマニホルド、３−ガス流入部、４−入口、５−ガス流出部、６−出口、７−ねじ６角ボルト、８−ガイドピン、１０−ろ過器カートリッジ、１１−ろ過器本体、１２−比較的大きな金属製部分、１３−ろ過器入口、１４−大吸着剤層、１６−小吸着剤層、１７−ろ過器本体開口部、１８−小透明部分、１９−ろ過器出口、２０−酸素インジケータ、２１−湿度インジケータ、２２−矢印、２４−ガラス製内側スリーブ、２６−プラスチック製外側スリーブ、２８−密封部品−圧縮Ｏリング、２９−密封部品−パッキン押えＯリング、３０−間隙、３１−金属管、３２−ねじ付き戻り管継手、３３−スクリーン、３４−キャップ、３５−穴、３６−出口における溶接部、３７−ねじ部分、３８−ねじ部分、４０−ねじ付きノブ、４１−ねじ付き容器、４２−ガイドピン用切欠き部、４３−保持リング、４４−周囲溝、４５−酸素吸着剤、４６−分子ふるい、および４７−活性炭である。

図１〜８を参照すると、ろ過器カートリッジ１０およびその連結基部２は、後で説明する特性を有する。共にこれらは本発明のろ過器システムを形成する。
カートリッジ１０は金属製ろ過器本体１１から構成され、金属製ろ過器本体１１は、これにねじ３７部で螺合可能に添着された比較的大きな金属製部分１２を有する。ろ過器本体１１の外側と金属製部分１２の内側との間に、圧縮Ｏリング２８およびパッキン押えＯリング２９によって二重ガスシールが形成される（図６を参照）。カートリッジ１０には浄化のための吸着剤が入っている。ガス流の下流に小透明部分１８があり、これにはガス流の中に不純物が存在するときに色を変える吸着剤が入っている。大金属製部分１２はろ過器カートリッジ１０の入口側に位置し、透明部分１８はろ過器カートリッジの出口側に位置する。

図１では、カートリッジ１０は、その連結基部２から分離した状態で示され、この連結基部２はガス流入部３およびガス流出部５においてガス管路に連結可能である。連結基部２からろ過器１０に入りろ過器から出るガス流のために、入口４および出口６がある。連結基部もまたねじ６角ボルト７とガイドピン７とを有し、これらは両方ともろ過器１０によって、すなわち６角ボルト７はねじ付きノブ４０によって、ガイドピン８はガイドピン用切欠き部４２によって受け入れられる。

特に図２〜５を参照すると、ろ過器１０は連結基部２に添着した状態で示されている。連結基部２にはブラケット１が添着している。これはＬ形状であり、図２、３、および５は、ブラケット１を必要に応じて連結基部２を保持するための表面に螺合または添着できることを示す。

特に図５を参照すると、ろ過器１０のろ過器本体１１の連結基部２への連結状態が示されている。ねじ付きノブ４０は、連結基部２のねじ６角ボルト７と対合するねじ付き容器部分４１を有する。ノブ４０を一方向に、通常は時計回りに回して、カートリッジ１０をマニホルド２に固定し、ノブ４０を他方向に、通常逆時計回りに回して、カートリッジ１０をマニホルドまたは連結基部２から離脱させる。これには、ねじ付きノブの機械的利点を使用して、カートリッジ１０の除去に対して大きな抵抗をもたらすマニホルド２とカートリッジ１０との間の密封部品を越えてカートリッジ１０を動かす助けになり得るという利益がある。ノブ４０は、ねじ付き容器４１を備えたその端部に向かって周囲溝４４を有する。この中に保持リング４３が受け入れられる。図５においてわかるように、このリング４３と溝４４はノブ４０を、ろ過器本体１１の中で少なくとも部分的に保持し、この結果、ノブ４０を正しい方向に、通常は逆時計回りに）回すことによって、実際に連結基部２とろ過器１０が分離させられる。というのは、リング４３と溝４４がノブ４０をろ過器本体１１からそれ以上出させないからである。

入口４と出口６の構成部分は一般的なものであり、左から右に、逆止弁スプール、逆止弁ばね、面シールＯリングシール、逆止弁Ｏリングシール、パッキン押えＯリングシール、逆止弁キャップ、保持リング、シールキャップ、逆止弁ニードル、およびフリットを含む。これによって、入口４をろ過器入口１３に連結することができ、ろ過器出口１９を出口６に連結することができ、こうしてガスはこれらのろ過器１０と連結基部２との連結部から漏えいすることができない。

図６はガス流方向を示し、図６および７は好ましい吸着剤構成とろ過器構成部分の連結状態を示す。金属製部分１１および１２におけるガス経路は、ガスが、（基部入口４と対合する）ろ過器入口１３を通り、次いで比較的大きな断面の大吸着剤層１４を通り、次いで比較的小さな断面の小吸着剤層１６を通り、その後に透明部分１８を通って流れ、（基部出口６と対合する）ろ過器出口１９を通ってろ過器１０から出るように配置されている。

大吸着剤層１４は、炭化水素を除去するための活性炭４７部分と、水を除去するための分子ふるい４６を含むことができる。さらに層１４は任意選択で、高容量のＣｕ、Ｎｉ、またはＭｎベースの酸素吸着剤４５を含むことができる。小断面の層１６によって、性能が吸着容量と効率において最高でなければならない特別の吸着剤の最適使用が可能になる。例えば、これはＣｕ、Ｎｉ、またはＭｎベースの酸素吸着剤を含むことができる。矢印２２はガス流の方向を示す。

この好ましい実施形態に示すように、層１４は、ろ過器入口１３と分子ふるい４６が始まる位置との間に酸素吸着剤４５を含む。分子ふるいはろ過器のほぼ中央部分にある。層１４内の分子ふるい４６の上方には活性炭４７があり、活性炭４７は小吸着剤層１６の中にわずかに延在することが好ましい。

小吸着剤層１６は金属管３１によって形成され、次いで金属管３１はねじ付き戻り管継手３２に連結される。後で説明するように、ねじ付き戻り管継手３２が透明内側スリーブ２４と透明外側スリーブ２６とを接合させる。小吸着剤層１６内の活性炭４７の下方には酸素吸着剤４５があり、酸素吸着剤４５は、金属管３１を通り、戻り管継手３２を通り、透明部分１８の開始点である内側スリーブ２４の最上部分の中まで通路の残り部分に延在することが好ましい。内側スリーブ２４はまた、インジケータ部分の下方区域に酸素吸着剤４５を含むことが好ましい。内側スリーブ２４の底部には、吸着剤材料を閉じ込めるがガスの流れを可能にする、好ましくは約１００メッシュのスクリーン３３がある。スクリーン３３の代わりに、多孔性金属フリットまたはガラスウールを使用して吸着剤材料を閉じ込めてもよい。

ろ過器本体１１は、透明部分１８を見えるようにする開口部１７が存在するように作られる。可視部分では、透明部分１８が色を変化させるインジケータの吸着剤材料を、好ましくは酸素インジケータ２０および湿度インジケータ２１を含む。これらのインジケータによって、ろ過器１０がもはや酸素および水をガス流から除去できなくなり、取り換えを必要とするときを知ることができる。

図６は、ろ過器出口１９を形成する方式を示す。ろ過器本体１１の外側から穴が開けられ、スクリーン３３の下方で連結し、こうしてガス連結状態が存在する。次に、ろ過器本体１１の外側における穴開口部は溶接部３６によって閉鎖される。

図６および特に図７を続いて参照すると、カートリッジの透明部分１８は、２つのスリーブ２４、２６、例えば、ガラス製内側スリーブ２４およびプラスチック材料の外側スリーブ２６によって構成してもよい。内側スリーブ２４がガラス製である場合には、スリーブ２４の各端部における圧縮Ｏリング２８が、組立中のスリーブ２４の端部の削り取りを防止する。複数の密封部品を内側スリーブ２４と金属製ろ過器ハウジングとの間に、また外側スリーブ２６と金属製ろ過器ハウジングとの間に挿入することができ、こうして、内側スリーブ２４が破損した場合または密封部品のいずれか１個が支障を来した場合に、なお浄化中のガスがろ過器１０から漏えいすることができない。また複数のシールを、マニホルドとカートリッジユニットおよびろ過器カートリッジ内のすべての継手との間に配置してもよい。すべての継手における少なくとも二重のシールの存在は、二重故障保護システムとなり、ろ過器システムを水素およびその他の反応性ガスを取り扱うためにより適切なものにする。

図７に示すように、圧縮Ｏリングは、ガラス製内側スリーブ２４の頂部と底部にあり、さらにプラスチック製外側スリーブ２６の頂部と底部にもある。一対のパッキン押えＯリング２９が、プラスチック製外側スリーブ２６の頂部と底部に向かって存在する。

カートリッジ１０の透明部分１８が図示のように２つのスリーブ２４、２６から成る場合には、内側スリーブ２４と外側スリーブ２６との間の間隙３０は、内側スリーブ２４が破損したかまたは密封部品２８、２９が支障を来した場合に、内側スリーブ２４と外側スリーブ２６との間の反応性ガスの蓄積を防止するために、２ｍｍより小さいことが好ましい。

カートリッジ１０の透明部分１８が２つのスリーブ２４、２６から成る場合には、密封部品２８、２９の１つまたは複数の圧縮を、外側スリーブ２６を軸方向に通る力によって実施することができる。これによって、ろ過器カートリッジ１０の透明部分１８を単一端部から組み立てることが可能になる。図７においてわかるように、ろ過器本体１１の中へのねじ付き戻り管継手３２のねじ込みが、この力を発揮する。このねじ込みは、ろ過器１０の透明部分１８をカートリッジ１０の頂部側から組み立てることを可能にし、これに加えて、ろ過器層の最適化された部分を表示部１８とろ過器の出口部分に直接連結する。

図８は、キャップ３４を、図１および６においてもわかるように、金属製部分１２のねじ付き頂端部によって螺合式に受け入れる方式を示す。これらのねじを３８で示す。キャップ３４の頂部はその中に、キャップ３４を挿入および除去するための一対の穴３５を含む。二重ガスシールが、キャップ３４と金属製部分１２の内側との間に、圧縮Ｏリング２８とパッキン押えＯリング２９によって形成されている。

上述の詳細な説明は、主として理解を明瞭にするために行ったものであり、この開示を読むことによって当業者が行うことができ、本発明の精神および添付の特許請求の範囲から逸脱することなく行うことができる変更について、そこから不必要な限定を読み取るべきではない。

本発明によるろ過器カートリッジおよびその連結基部の斜視図である。連結基部に連結された本発明によるろ過器カートリッジの前面斜視図である。図２の図から９０°回転させた、連結基部に連結された本発明によるろ過器カートリッジの側面斜視図である。図２のカートリッジおよび基部の上から見下ろした図である、連結基部に連結された本発明によるろ過器カートリッジの上面斜視図である。ろ過器カートリッジとその連結基部との連結状態を実証する、図２の線５−５に沿った断面部分図である。吸着剤を通るろ過器カートリッジ内のガス流を示す、図３の線６−６に沿ったろ過器カートリッジの断面図である。図６のろ過器カートリッジの右下部分の拡大断面図である。ろ過器カートリッジおよびそのキャップの最上部分の断面図である。

Claims

ろ過器を備えるガスろ過器システムであって、前記ろ過器が、キャップ端部と反対側端部とを有する金属製ろ過器ハウジングをさらに備え、前記ろ過器ハウジングが、ろ過器入口とろ過器出口とを有し、前記ろ過器入口と前記ろ過器出口が、小吸着剤層部分のガスの流通方向に対して垂直な断面より大きなガスの流通方向に対して垂直な断面を有する大吸着剤層部分と、大吸着剤層部分のガスの流通方向に対して垂直な断面より小さなガスの流通方向に対して垂直な断面を有する小吸着剤層部分と、透明部分とを介して順次流れ連通し、前記金属性ろ過器ハウジングは、前記透明部分が見えることができるようにろ過器本体の開口部を有する、ガスろ過器システム。
前記ろ過器入口と前記ろ過器出口が前記反対側端部に向いており、前記大吸着剤層部分が前記ろ過器入口から前記キャップ端部へ延び、前記小吸着剤層部分が前記キャップ端部近くの位置から前記反対側端部に向けて延びている、請求項１に記載のガスろ過器システム。
ガスが、前記ろ過器入口または前記ろ過器出口を通る以外に、前記ろ過器に入る、または前記ろ過器から出ることができない、請求項１に記載のガスろ過器システム。
前記大吸着剤層が、酸素吸着剤、分子ふるい、および活性炭の少なくとも１つを含み、前記小吸着剤層部分が、前記活性炭および前記酸素吸着剤の少なくとも１つを含み、前記透明部分が、前記酸素吸着剤および、酸素インジケータと湿度インジケータの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のガスろ過器システム。
前記透明部分が、外側スリーブによって少なくとも部分的に囲まれた内側スリーブを含み、前記内側スリーブと前記外側スリーブとの周囲がそれぞれ、一端部において前記小吸着剤層部分に対して、かつ他端部において前記金属製ろ過器ハウジングに対して密封されている、請求項１に記載のガスろ過器システム。
前記内側スリーブがガラス製内側スリーブであり、前記外側スリーブがプラスチック製外側スリーブであり、前記透明部分と金属製ろ過器ハウジングとの間に追加のシールを備えた、請求項５に記載のガスろ過器システム。
前記内側スリーブと前記外側スリーブとの間のどの間隙も２ｍｍより小さい、請求項６に記載のガスろ過器システム。
前記金属製ろ過器ハウジングが、ろ過器本体と、金属製部分と、キャップとを備え、前記金属製部分が内部ねじ付き端部を有し、前記ろ過器本体が、前記金属製部分の一端部に螺合される外部ねじ付き端部を有し、前記キャップが、前記金属製部分の他端部に螺合される外部ねじ付き端部を有し、前記キャップと前記金属製部分との間、および前記金属製部分と前記ろ過器本体との間の前記ねじ付き連結部がそれぞれ、これらの間に少なくとも１つの密封部品を有し、気密ねじ付き連結部を作り出し、前記ろ過器本体が前記ろ過器入口と前記ろ過器出口とを有し、ろ過器本体の開口部が前記ろ過器本体に形成される、請求項１に記載のガスろ過器システム。
前記ろ過器入口と前記ろ過器出口が前記反対側端部に向いており、前記大吸着剤層部分が前記ろ過器入口から前記キャップ端部へ延び、前記小吸着剤層部分が前記キャップ端部近くの位置から前記反対側端部に向けて延びている、請求項８に記載のガスろ過器システム。
前記小吸着剤層が、ねじ付き戻り管継手に一端部において連結された金属管を含み、前記透明部分が、外側スリーブによって少なくとも部分的に囲まれた内側スリーブを含み、前記内側スリーブと前記外側スリーブとの周囲がそれぞれ、一端部において前記小吸着剤層部分に対して、かつ他端部において前記ろ過器本体に対して密封され、前記周囲シールが、前記ねじ付き戻り管継手を前記ろ過器本体の中に螺合することによって作り出される、請求項９に記載のガスろ過器システム。
前記内側スリーブがガラス製内側スリーブであり、前記外側スリーブがプラスチック製外側スリーブであり、前記透明部分と金属製ろ過器ハウジングとの間に追加のシールを備えた、請求項１０に記載のガスろ過器システム。
前記内側スリーブと前記外側スリーブとの間のどの間隙も２ｍｍより小さい、請求項１１に記載のガスろ過器システム。
連結基部をさらに含み、前記連結基部が、入口および出口と、前記連結基部から延びるねじ付き部材とを含み、前記金属製ろ過器ハウジングが、その中に少なくとも部分的に保持されたねじ付きノブを有し、前記ねじ付きノブが、その中にねじ付き容器を有し、前記入口が前記ろ過器入口に係合可能であり、前記出口が前記ろ過器出口に係合可能であり、前記ねじ付き部材が前記ねじ付きノブのねじ付き容器に係合可能であり、前記ねじ付きノブを締め付けると、前記ねじ付き部材が前記ねじ付き容器の中に螺合され、前記入口と前記ろ過器入口とが係合され、前記出口と前記ろ過器出口とが係合されて、気密連結部を作り出し、前記ねじ付きノブを弛めると、前記ねじ付き部材が前記ねじ付き容器から螺脱され、前記入口と前記ろ過器入口とが分離され、前記出口と前記ろ過器出口とが分離される、請求項１に記載のガスろ過器システム。
連結基部をさらに含み、前記連結基部が、入口および出口と、前記連結基部から延びるねじ付き部材とを含み、前記ろ過器本体が、その中に少なくとも部分的に保持されたねじ付きノブを有し、前記ねじ付きノブが、その中にねじ付き容器を有し、前記入口が前記ろ過器入口に係合可能であり、前記出口が前記ろ過器出口に係合可能であり、前記ねじ付き部材が前記ねじ付きノブのねじ付き容器に係合可能であり、前記ねじ付きノブを締め付けると、前記ねじ付き部材が前記ねじ付き容器の中に螺合され、前記入口と前記ろ過器入口とが係合され、前記出口と前記ろ過器出口とが係合されて、気密連結部を作り出し、前記ねじ付きノブを弛めると、前記ねじ付き部材が前記ねじ付き容器から螺脱され、前記入口と前記ろ過器入口とが分離され、前記出口と前記ろ過器出口とが分離される、請求項１０に記載のガスろ過器システム。
前記内側スリーブがガラス製内側スリーブであり、前記外側スリーブがプラスチック製外側スリーブであり、前記透明部分と金属製ろ過器ハウジングとの間に追加のシールを備えた、請求項１４に記載のガスろ過器システム。
ガスが、前記ろ過器入口または前記ろ過器出口を通る以外に、前記ろ過器に入る、または前記ろ過器から出ることができない、請求項１４に記載のガスろ過器システム。
前記大吸着剤層が、酸素吸着剤、分子ふるい、および活性炭の少なくとも１つを含み、前記小吸着剤層部分が、前記活性炭および前記酸素吸着剤の少なくとも１つを含み、前記透明部分が、前記酸素吸着剤および、酸素インジケータと湿度インジケータの少なくとも１つを含む、請求項１４に記載のガスろ過器システム。