JP5914913B2 - デュアルバグフィルタ - Google Patents

Description

関連出願の相互参照

[0001]本出願は、２０１３年７月２日に出願された米国仮特許出願第６１／８４２，２５８号の利益を主張するものであり、その開示は参照により本明細書に組み込まれるものとする。

発明の背景

[0002]溶媒や洗浄流体などの工業用化学薬品を濾過するために大型濾過容器が一般的に使用されている。このような濾過装置には２つの異なるタイプがある。一方のタイプは、濾過容器内のライナ内に吊り下げられる濾過袋（ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ｂａｇ）を使用している。濾過されるべき流体は濾過袋に流され、次いで、濾過袋の壁およびライナを通って流体出口に流される。他方のタイプの濾過装置は、容器内に取り付けられる濾過カートリッジ（ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ｃａｒｔｒｉｄｇｅ）を使用している。フィルタカートリッジは周面を画定しており、周面は濾過容器の壁と協働して入口チャンバを画定している。いずれの場合にも、濾過される流体から除去された汚染物質は濾過袋内でまたはフィルタカートリッジの濾過メディア内で捕捉されるので、濾過袋またはフィルタカートリッジは定期的に交換されなければならない。したがって、フィルタカートリッジを容易に取り外すことができ、そして新しい濾過カートリッジを濾過容器内に容易に取り付けることができる必要がある。入口チャンバに流される流体のすべてが濾過メディアを通って流通しなければならないように、入口チャンバと濾過容器からの出口との間の液密性を維持する必要もあり、随伴汚染物質を有する流体がフィルタカートリッジを迂回し出口まで直接通過することは望ましくない。さらに、表面積が広いフィルタを有する必要がある。すなわち、広い表面積は、フィルタが交換前に使用できる時間を長くするのに役立つとともに、フィルタの許容流量を増大させる。さらに、低コストのフィルタを製造する必要がある。

[0003]本開示は、フィルタハウジング内での使用に適したフィルタを記載したものである。本明細書に記載されているフィルタはフェルト材料から形成される。本明細書に記載されているフィルタは、種々のフィルタ、例えばバグフィルタ（ｂａｇ ｆｉｌｔｅｒｓ）、プリーツ型フィルタ（ｐｌｅａｔｅｄ ｆｉｌｔｅｒｓ）、カートリッジフィルタまたは他の周知のフィルタの使用に適している。フェルト材料は異なる直径の繊維から形成される。フェルト材料は、一緒に織られた３つの層、すなわち第１の層、第２の層、および第３の層を含む。フェルト材料を最大サイズに制限する第４の材料があり、第４の材料はフェルト材料より小さい。第１の層は、比較的大きい直径を有する繊維から形成される。第２の層は、比較的小さい直径を有する繊維から形成される。第３の層は、比較的大きい直径を有する繊維から形成される。この構成では、流体が第１の層を通ってフィルタに入り、第３の層を通ってフィルタから出る。第１の層は大粒子を濾過して取り除くように機能し、第２の層は小粒子を濾過して取り除くように機能する。第１の層および第２の層は、フィルタに構造および支持を与えて流体が通過できるように機能するとともに、第２の層自体が折り重なるのを妨げるように機能する。第４の材料は、フェルト材料がフィルタハウジング内で使用するための許容サイズを超えて拡大しないようにする。フェルト材料は袋の形態をなしており、内部空間を有している。

フィルタキャニスタおよびフィルタ袋の断面側面図である。 内袋を示すように切開された図１のフィルタ袋の斜視図である。 図１に符号３を付したフィルタ袋およびハウジングの一部のクローズアップ図である。 図２のフィルタ袋の斜視図である。 図４に符号５を付した繊維構造のクローズアップ図である。 図１に符号６を付したしわが形成された内袋のクローズアップ図である。

好ましい実施形態の説明

[0010]諸図を参照すると、諸図に共通の要素は同じ序数で参照される。本明細書における方向の参照、例えば上方に（ａｂｏｖｅ）、下方に（ｂｅｌｏｗ）、上に（ｕｐ）、下に（ｄｏｗｎ）、または類似の用語は、所与の図に示されている要素の空間的関係に関する。本明細書に記載されている要素は、多くの空間的定位に使用することができ、したがって、本明細書における方向の参照は、単に本明細書に提供される説明に役立つに過ぎず、用途を限定するものではないことが理解されるであろう。

[0011]本開示は、改良型フィルタエレメント（ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｆｉｌｔｅｒ ｅｌｅｍｅｎｔ）１０を記載している。フィルタエレメント１０は、ハウジング１２と組み合わせて使用されるのに適している。一例では、フィルタエレメント１０は袋型フィルタ（ｂａｇ−ｔｙｐｅ ｆｉｌｔｅｒ）であり、他の例では、フィルタエレメント１０はカートリッジフィルタまたはプリーツ型フィルタである。フィルタエレメント１０は流体を濾過するのに適している。概して言えば、フィルタは、流体から固体を濾過することによって機能する。

[0012]図１〜図４を参照すると、フィルタは、取付用リング１４、外袋１６および内袋１８を有して形成され、フィルタの特定の詳細は以下でより詳細に説明される。ハウジング１２は蓋（図示せず）を含み、蓋は、フィルタエレメント１０をハウジング１２に対して挿入または除去することができるように着脱可能である。ハウジング１２は入口２２および出口２４をも含み、それによって、濾過されるべき流体は入口２２を通ってハウジング１２に入り、続いてフィルタエレメント１０を通過し、次いで出口２４を通ってハウジング１２から出て行く。

[0013]ハウジング１２は図３に示されているように肩部２６を含み、取付用リング１４は肩部２６の位置に取り付けられる。取付用リング１４は、フランジ部２０およびアタッチメント部４４を含む。フランジ部２０は肩部２６と共に液密シールを形成して、ハウジング１２に入る流体はフィルタエレメント１０を通過せざるを得ないようにする。フランジ部２０は可撓性材料から形成され、可撓性材料は、肩部２６に対して挿入されたときに曲がり、取付用リング１４とハウジング１２との間に密封シールが形成されるようにする。アタッチメント部４４は、図４に示されているように取付用リング１４の外側にあるが、取付用リング１４上のどこに配置されてもよい。取付用リング１４は、使用中に取付用リング１４の形状を維持するのに十分な構造および剛性を有する。取付用リング１４は、流体がフィルタエレメント１０に入るために通る開口として働く。フィルタハウジングは一般に丸い断面を有し、本明細書に図示されているハウジングはそのようなものとして示されている。取付用リング１４は、肩部２６と対合するように形状を定められ、したがって、取付用リング１４はフィルタの上から見て円形に示される。本明細書に記載されているフィルタエレメント１０および関連する取付用リング１４は、対応するハウジング１２と対合するのに適した任意の断面形状でよいことが理解されるであろう。

[0014]外袋の開口は、取付用リング１４にアタッチメント部４４のところで接合され、アタッチメント部４４から下方へ閉端部にまで延びる。閉端部２８は、図１に示されているように、出口２４に近接するハウジングの下端部に配置される。外袋１６は、好ましくは、ナイロンなどのメッシュ状またはスクリーン状の材料から形成され、外袋１６は、流体が通過することができる開口を画定する繊維から形成される。開口のサイズは、濾過される流体の種類に応じて選択される。外袋１６は、流体がフィルタハウジング１２内を入口２２から出口２４まで流れるときに、流体が通過することができかつ内袋１８によって生成される任意の圧力からの延伸に耐えることができるように構造化される。外袋１６の主要な目的は、後述するように、より大きい内袋１８を特定の形状に制限することである。

[0015]内袋１８の開口は取付用リング１４に接合される。内袋１８は外袋１６内で支持される。内袋１８は外袋１６より大きいサイズとされて、内袋１８が外袋１６内にあるときに、内袋１８は折り畳まれ折り目をつけられるようにしてある。そうしない場合は、内袋は外袋１６内で不規則に位置付けられ、したがって内袋１８はしわになった外見を有することになる。内袋１８の形状は、内袋１８が外袋１６より長くなるようにする。外袋１６は、ハウジング１２の内壁と過度に接触することなくフィルタハウジング１２の内側に収まるようなサイズとなされた直径を有する。ハウジング１２への外袋１６の取付けは図１に明示されている。内袋１８の直径は外袋１６の直径と同等以下である。内袋１８は外袋１６よりも有意に長いが、外袋１６によって制限される。重力およびフィルタエレメント１０を通る流体流れの性質が、内袋１８のしわおよび折り目を外袋１６の閉端部２８の方へ自然に位置付ける。取付用リング１４と閉端部２８との間の距離は、図１に示されているように、外袋の長さを画定する。内袋１８が外袋１６によって制限されていなければ、取付用リング１４と内袋の閉端部２８との間の距離は、フィルタハウジング１２の下部を超えて大きく延びるはずである。話を簡単にするために、内袋の折り目およびしわの程度は図６にのみ示されている。内袋１８の様々な折り目およびしわは、外袋１６が与える表面積よりずっと大きい表面積を形成する。内袋１８の表面積が大きいほど、外袋１６とほぼ同じサイズの内袋１８を使用する場合に比べて、フィルタエレメント１０は交換を必要とする前により多くの量の流体を濾過することが可能になる。

[0016]内袋１８および外袋１６がアタッチメント部４４に接合される補強ストリップ４２を含む必要があるかもしれない。補強ストリップ４２は、内袋と外袋の両方の開口の上で折り曲げられる。補強ストリップ４２、内袋１８、および外袋１６はすべてアタッチメント部４４に一緒に接合される。取付方法は、超音波溶接、ヒートシーリング、圧接、エポキシ、あるいは内袋および外袋をアタッチメント部にしっかり取り付け密封する他の方法でよい。内袋１８を通るすべての流体を誘導するために適切な取付けおよび密封が必要である。

[0017]内袋１８は、当技術分野で周知のように、図５に示されているようなフィルタ材料３６、一般にフェルト、またはフェルト様材料から形成されることが好ましい。より具体的には、内袋１８はつや出し加工なしのフェルト（ｎｏｎ−ｇｌａｚｅｄ ｆｅｌｔ）から形成される。つや出し加工なしフェルトは、濾過済み媒体中の微粒子がフェルト材料上に固まるかまたは蓄積することを可能にする傾向があるので、つや出し加工なしフェルトは、以前に乾式濾過応用例にしか使用されたことがない。フェルトが液体フィルタ内に使用される場合、フェルトは、濾過済み媒体がフェルトの表面上に固まるかまたは蓄積するのを防止するためにつや出し加工される。しかしながら、つや出し加工済みフェルトは、折り畳まれるかまたは折り目をつけられたときに自己崩壊し、そのことが適切な濾過を妨げることも分かっている。本開示により、つや出し加工なしフェルトを使用すると、内袋１８が自己崩壊するのを防止するとともに、内袋１８から液が効率的に流れ出ることもできることが分かる。したがって、つや出し加工なしフェルトの内袋１８を使用すると、以前のフィルタに比べて低いコストで改良された濾過特性を有するフィルタをもたらすこととなる。

[0018]図５を参照すると、内袋１８を構成するために使用されるフェルト様材料３６は、第１の層３０、第２の層３２および第３の層３４でなる３層構造である。３つの層３０、３２および３４はそれぞれ、特定の直径の繊維から形成される。第１の層３０は、比較的大きい直径を有する繊維、したがってより大きい孔径のフィルタ媒体を作る繊維から形成される。第２の層３２は、比較的小さい直径を有する繊維、したがってより小さい孔径のフィルタ媒体を作る繊維から形成される。第３の層３４は、比較的大きい直径を有する繊維、したがってより大きい孔径のフィルタ媒体を有する繊維から形成される。３つの材料は、図５に示されているように互いに接合される。内袋１８は、外袋１６より大きい表面積を有し、したがって図６に示されているように折り目およびしわを有する。第３の層３４の主要な目的は、材料が図６に示されているようにそれ自体が折り畳まれたときに、隣り合う第２の層の間のギャップ４０を維持することである。第３の層３４がないと、第２の層はそれ自体が折り重なることになり、これにより流体は厚みを通るのではなく層を通って長さ方向に流れる必要がある。ギャップのない折り畳まれた第２の層は、折り重なった部分を役に立たなくすることになる。内袋および外袋を通り抜ける流体の流れが図６に明示されている。

[0019]一例では、第１の層３０は第２の層３２に織り込み接合され、第２の層３２は第３の層３４に織り込み接合される。内袋の材料３６は下記の方法で製造される。

[0020]（ａ）一定量の比較的大きい直径の繊維を準備する、
[0021]（ｂ）大直径繊維をニードル織機上で織って第１の材料層を作る、
[0022]（ｃ）第１の材料層の上面全体にわたって分散される一定量の比較的小さい直径の繊維を準備する、
[0023]（ｄ）小直径繊維および第１の材料層をニードル織機上で織って第１の材料層と第２の材料層を組み合わせたものを作る、
[0024]（ｅ）第２の材料層の上面全体にわたって分散される一定量の比較的大きい直径の繊維を準備する、そして
[0025]（ｆ）大直径繊維と第１の材料層および第２の材料層とをニードル織機上で織って第１の材料層と第２の材料層と第３の材料層とを組み合わせたものを作る。

[0026]フェルト様材料３６を形成するプロセスは３つの層を有する材料をもたらし、そこで個々の層が製織プロセスによって互いに接合され、それによって材料３６は単一の材料片を形成する。

[0027]別の例では、下記のように、個々の層３０、３２、３４がそれぞれ別々に製造され、取付用リング１４によって所定の位置に保持される。

[0028]（ａ）一定量の比較的大きい直径の繊維を準備する、
[0029]（ｂ）大直径繊維をニードル織機上で織って第１の材料層を作る、
[0030]（ｃ）一定量の比較的小さい直径の繊維を準備する、
[0031]（ｄ）小直径繊維をニードル織機上で織って第２の材料層を作る、
[0032]（ｅ）一定量の比較的大きい直径の繊維を準備する、
[0033]（ｆ）大直径繊維をニードル織機上で織って第３の材料層を作る、そして
[0034]（ｇ）第１の材料層、第２の材料層および第３の材料層を支持構造に接合する。

[0035]このプロセスでは、３つの別個の層、すなわち第１の層、第２の層および第３の層を形成する。３つの層は、機械的接合によって、例えば、３つの層を互いにかしめ、次いで取付用リング１４のアタッチメント部４４に対してかしめることによって、あるいは他のフィルタタイプを形成するのに適している他の機械的接合によって互いに保持される。袋１６、１８がアタッチメント部４４に固着されるところの強度を高める必要がある場合、袋１６、１８がアタッチメント部４４に固着される前に、補強ストリップ４２が袋１６、１８の開口の上で折り曲げられてもよい。

[0036]材料３６は、様々なフィルタタイプを形成するのに適している。図１〜図４は、材料３６から形成された内袋１８を含むバグフィルタを示す。あるいは、材料３６は、プリーツ型フィルタ（オイルフィルタに使用されるタイプのフィルタなど）を形成するのに適している。

[0037]図５に示されているフィルタ構造の一利点は、流体を濾過するために使用されるときに、流体は、第１の層３０で始まる方向からも第３の層３４で始まる方向からも材料３６を通過することができることである。最初の例では、流体は、最初に第１の層３０を通過することによって材料３６を通過し、第１の層３０は比較的大きい粒子を濾過して取り除く。次に、流体は第２の層３２を通過し、第２の層３２は比較的小さい粒子を濾過して取り除く。最後に、流体は第３の層３４を通過する。図２に示されているフィルタでは、流体は、第３の層３４を出た後で外袋１６を通過する。２番目の例では、流体は、最初に第３の層３４を通過することによって材料３６を通過し、第３の層３４は比較的大きい粒子を濾過して取り除く。次に、流体は第２の層３２を通過し、第２の層３２は比較的小さい粒子を濾過して取り除く。最後に、流体は第１の層３０を通過する。同じ材料３６を使用して流体を外側から中へも内側から外へも濾過するフィルタを制限する能力は、以前のフィルタ材料に比べて大幅に改善される。一般に、袋型フィルタは、フィルタの内側からフィルタの外側への流体を濾過するが、カートリッジ型フィルタは、フィルタの外側からフィルタの内側への流体を濾過する。この場合、同じ材料３６が製造され、次いで、材料３６の構造を変更せずに袋型フィルタかカートリッジ型フィルタのどちらかで使用するのに適した形状に形成される。フィルタのタイプを変えて使用するこうした自由度は従来技術に比べて著しい改善を示す。

[0038]開示される主題のいくつかの態様について示し説明してきたが、開示される主題はこれらの態様に限定されるものではなく、他の様々な実施形態および態様を包含することが理解されよう。本明細書に開示される特定の実施形態に対する特定の限定は意図するものではく、暗示されるものとする。下記の特許請求の範囲に記載されている開示される主題には修正を加えることができる。

１０…フィルタエレメント、１２…ハウジング、１４…取付用リング、１６…外袋、１８…内袋、２０…フランジ部、２２…入口、２４…出口、２６…肩部、２８…閉鎖部、３０…第１の層、３２…第２の層、３４…第３の層、３６…フィルタ材料、フェルト様材料、３８…隣り合う第２の層の間のギャップ、４２…補強ストリップ、４４…アタッチメント部

Claims (11)

1. フィルタハウジングおよびフィルタエレメントを備える流体フィルタアセンブリであって、
   前記フィルタハウジングが、
   未濾過の流体を受け入れるための入口と、
   流体を放出するための出口であって、前記入口と流体連通する出口と、
   前記入口と前記出口との間に配置される肩部であって、対合面を有する肩部と、
   前記フィルタエレメントを受け入れるための内部空洞と
   を含み、
   前記フィルタエレメントが、
   フランジ部およびアタッチメント部を有する取付用リングであって、前記アタッチメント部が実質的に剛性の材料から形成され、前記フランジ部が可撓性であり前記対合面に対して封止するように構成される、取付用リングと、
   前記取付用リングに接合される外袋であって、メッシュから形成され、前記フィルタハウジングの前記内部空洞より小さい外袋と、
   前記取付用リングに接合され前記外袋内に担持される内袋であって、前記外袋より大きい面積を有し、前記内袋が前記外袋内で不規則にしわになり折り畳まれるように前記外袋内に制限される、内袋と
   を含み、
   前記内袋が内層、中間層および外層を有し、前記内層が比較的大きい孔の材料から形成され、前記中間層がより小さい孔の材料から形成され、前記外層が比較的大きい孔の材料から形成され、
   前記内袋の前記外層が前記内袋の前記外層の隣接領域に接触する、流体フィルタアセンブリ。
2. 前記内層、前記中間層および前記外層が、単一の一体部材を形成するように互いに接合される、請求項１に記載の流体フィルタアセンブリ。
3. 前記内袋の前記層がつや出し加工なしのフェルトから形成される、請求項２に記載の流体フィルタアセンブリ。
4. 前記内層が前記中間層に織り込み接合され、前記中間層が前記外層に織り込み接合される、請求項３に記載の流体フィルタアセンブリ。
5. 前記内袋および前記外袋の開口に取り付けられる補強ストリップを更に備え、
   前記補強ストリップは前記取付用リングに取り付けられる、請求項４に記載の流体フィルタアセンブリ。
6. フィルタハウジングおよびフィルタエレメントを備える流体フィルタアセンブリであって、
   前記フィルタハウジングが、
   未濾過の流体用の入口と、
   対合面を有する肩部と、
   前記フィルタエレメントを受け入れるための内部空洞と、
   濾過済み流体用の出口と
   を含み、
   前記フィルタエレメントが、
   フランジ部およびアタッチメント部を有する取付用リングであって、前記アタッチメント部が実質的に剛性の材料から形成され、前記フランジ部が可撓性であり前記対合面に対して封止するように構成される、取付用リングと、
   前記取付用リングに接合される外袋であって、メッシュから形成され、前記フィルタハウジングの前記内部空洞より小さい外袋と、
   前記取付用リングに接合され前記外袋内に担持される内袋であって、前記外袋より大きく、前記外袋内で不規則にしわになり折り畳まれる内袋と
   を含み、
   前記内袋が内層、中間層および外層を有し、前記内層が比較的大きい孔の材料から形成され、前記中間層がより小さい孔の材料から形成され、前記外層が比較的大きい孔の材料から形成され、
   前記内袋の前記外層が前記内袋の前記外層の隣接領域に接触する、流体フィルタアセンブリ。
7. 前記内層、前記中間層および前記外層が、単一の一体部材を形成するように互いに接合される、請求項６に記載の流体フィルタアセンブリ。
8. 前記内袋の前記層がつや出し加工なしのフェルトから形成される、請求項７に記載の流体フィルタアセンブリ。
9. 前記内層が前記中間層に織り込み接合され、前記中間層が前記外層に織り込み接合される、請求項８に記載の流体フィルタアセンブリ。
10. 前記内袋および前記外袋の開口に取り付けられる補強ストリップを更に備え、
    前記補強ストリップは前記取付用リングに取り付けられる、請求項９に記載の流体フィルタアセンブリ。
11. フィルタハウジング内に取り付けるように構成された流体フィルタエレメントであって、前記ハウジングが、未濾過の流体用の入口、対合面を有する肩部、前記フィルタエレメントを受け入れるための内部空洞、および濾過済み流体用の出口を含み、
    フランジ部およびアタッチメント部を有する取付用リングであって、前記アタッチメント部が実質的に剛性の材料から形成され、前記フランジ部が可撓性であり前記対合面に対して封止するように構成される、取付用リングと、
    前記取付用リングに接合される外袋であって、メッシュから形成され、前記フィルタハウジングの前記内部空洞より小さい外袋と、
    前記取付用リングに接合され前記外袋内に担持される内袋であって、前記外袋より大きく、前記外袋内で不規則にしわになり折り畳まれる内袋と
    を備え、
    前記内袋が内層、中間層および外層を有し、前記内層が比較的大きい孔の材料から形成され、前記中間層がより小さい孔の材料から形成され、前記外層が比較的大きい孔の材料から形成され、
    前記内袋の前記外層が前記内袋の前記外層の隣接領域に接触する、流体フィルタエレメント。

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