JP7371275B2 - モジュール式キャンドルフィルターを接合するための方法および装置 - Google Patents

Description

（関連出願への相互参照）
本出願は、２０２０年５月２２日に出願された米国仮出願第６３／０２８，７８１号に対する優先権を主張するものであり、その全文が本明細書に組み込まれる。
本開示は、モジュール式コンポーネントを接合してモジュール式キャンドルフィルターを形成するための方法および装置に関する。特に、モジュール式キャンドルフィルターは、米国特許出願公開第２０１７／０３４１００４Ａ１号および第２０１７／０３２００１３Ａ１号に記載されているもののような、高温ガス濾過（ＨＧＦ）に使用されるキャンドルフィルターが可能であり、これらの開示全体は、ここで言及することにより本明細書に組み込まれる。
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、以下のものがある（国際出願日以降国際段階で引用された文献及び他国に国内移行した際に引用された文献を含む）。
（先行技術文献）
（特許文献）
（特許文献１） 米国特許第４，８９４，０７０号明細書
（特許文献２） 米国特許第２，６１５，２３５号明細書
（特許文献３） 米国特許第４，８６７，７６９号明細書
（特許文献４） 米国特許出願公開第２０１０／０１２６３５０号明細書
（特許文献５） 米国特許第６，４４７，５９６号明細書
（特許文献６） 米国特許第６，１８３，５２９号明細書
（特許文献７） 米国特許出願公開第２０１４／００２０５６１号明細書
（特許文献８） 米国特許第４，５０４，５５５号明細書
（特許文献９） 米国特許出願公開第２０１７／０３２００１３号明細書
（特許文献１０） 米国特許第５，８４９，３７５号明細書
（特許文献１１） 米国特許第５，５８０，４５６号明細書
（特許文献１２） 米国特許第５，２２３，０１２号明細書

図１は、本開示の一実施形態によるモジュール式フィルタの斜視図である。 図２Ａは、本開示の一実施形態によるモジュール式フィルタの断面図である。 図２Ｂは、図２Ａに示されるモジュール式フィルタの上面図である。 図３は、本開示の一実施形態によるモジュール式フィルタの断面および上面図である。 図３は、本開示の一実施形態によるモジュール式フィルタの断面および上面図である。 図４は、本開示の一実施形態による支持フランジの断面および上面図である。 図４は、本開示の一実施形態による支持フランジの断面および上面図である。 図５は、本開示の一実施形態によるバッグハウスの上面図である。 図６Ａ～６Ｃは、本開示の一実施形態によるモジュール式フィルタ設備の断面図および詳細図である。 図７Ａおよび７Ｂは、本開示の一実施形態によるモジュール式フィルタ設備の断面および詳細図である。 図７Ａおよび７Ｂは、本開示の一実施形態によるモジュール式フィルタ設備の断面および詳細図である。 図８Ａは、本開示の一実施形態によるコネクタスリーブの斜視図である。 図８Ｂは、図８Ａに示されるコネクタスリーブの断面図である。 図８Ｃは、図８Ａに示されるコネクタスリーブの上面図である。 図９は、本開示の一実施形態によるモジュール式キャンドルフィルターセクションの斜視図である。 図１０は、接着剤がその下側外部に塗布された状態の図８Ａ～８Ｃのコネクタスリーブの斜視図である。 図１１Ａおよび１１Ｂは、図９のモジュール式キャンドルフィルターセクションに挿入された図１０のコネクタスリーブの斜視図である。 図１１Ａおよび１１Ｂは、図９のモジュール式キャンドルフィルターセクションに挿入された図１０のコネクタスリーブの斜視図である。 図１２は、接着剤が塗布された状態の図１１Ａおよび１１Ｂのコネクタスリーブの上部外側の斜視図である。 図１３は、図１２に示されるアセンブリに取り付けられた第２のモジュール式キャンドルフィルターセクションの斜視図である。 図１４は、本開示の一実施形態によるモジュール式キャンドルフィルターセクションの接合部の斜視図である。 図１５は、本開示の一実施形態で使用可能なクランプの斜視図である。 図１６は、本開示の一実施形態による設置方法で使用されているクランプの部分斜視図である。

図１を参照すると、本開示によるモジュール式フィルター１０は、少なくとも２つの中空フィルター部分、上部フィルター部分１２および下部フィルター部分１１を含む。１つまたは複数の実施形態では、フィルター部分１１、１２は、接合部１５で接合される。モジュール式フィルタ１０は、３つ以上のフィルタ部分を含んでもよく、それぞれが接合部１５と同様の接合部で接合されている。下部フィルタ部分１１は、接合部１５の反対側に閉鎖端１１ａを含んでもよい。１つまたは複数の実施形態では、上部フィルタ部分１２は、接合部１５の反対側に開放端１２ａを含むことができる。開放端１２ａは、真っ直ぐにすることができ、またはフランジ１２ｂを含むことができる。

１つまたは複数の実施形態において、上部フィルタ部分１２および下部フィルタ部分１１のそれぞれは、同じ材料で作られてもよい。例えば、フィルタ材料は、無機繊維および１つまたは複数の結合剤を含むことができ、フィルタ部分１１、１２は真空成形することができる。フィルタ部分１１、１２および材料を形成する方法は、米国特許出願公開第２０１７／０３４１００４Ａ１号および第２０１７／０３２００１３Ａ１号に開示されたものと同様であり得、これらはここに言及することによりその全体が本明細書に組み込まれる。

図２Ａを参照すると、１つまたは複数の実施形態によれば、上部フィルタ部分１２は、約１１０ｍｍ（すなわち、１０８～１１２ｍｍ）、８０～１４０ｍｍ、９０～１３０ｍｍ、または１００～１２０ｍｍの開放端１２ａでの内径２１２ａを有することができる。１つまたは複数の実施形態では、モジュール式フィルタ１０の上部フィルタ部分１２の壁厚２１２ｄは、約２０ｍｍ（すなわち、１８～２２ｍｍ）、１０～３０ｍｍ、または１５～２５ｍｍであってもよい。したがって、１つまたは複数の実施形態によれば、上部フィルタ部分１２は、約１５０ｍｍ（すなわち、１４９～１５１ｍｍ）、１２０～１８０ｍｍ、１３０～１７０ｍｍ、または１４０ｍｍ～１６０ｍｍの開放端１２ａでの外径２１２ｂを有することができる。１つまたは複数の実施形態では、開放端１２ａは、壁から半径方向に延びるフランジ１２ｂを含むことができる。フランジ１２ｂは、モジュール式フィルター１０の上部フィルター部分１２と一体的に形成されてもよい。フランジ１２ｂは、約３０ｍｍ（すなわち、２９～３１ｍｍ）、２０～４０ｍｍ、または２５～３５ｍｍの厚さ２１２ｅ（モジュール式フィルター１０の長さ方向で測定）を有してもよい。フランジ１２ｂは、上部フィルタ部分１２の壁から約２２．５ｍｍ（すなわち、２０～２５ｍｍ）、５～４０ｍｍ、１０～３５ｍｍ、または１５～３０ｍｍの距離だけ延長し、それによりフランジの外径２１２ｃは、約１９５ｍｍ（すなわち、１９３～１９７ｍｍ）、１６５～２２５ｍｍ、１７５～２１５ｍｍ、または１８５～２０５ｍｍになる。

任意の実施形態において、下部フィルタ部分１１および上部フィルタ部分１２の壁厚は、モジュール式フィルタ１０の全長に沿って均一であり得る。１つまたは複数の実施形態において、下部フィルタ部分１１は、開放端１２ａで上部フィルタ部分１２について上述したような、閉鎖端１１ａでの内径を有してもよい。１つまたは複数の実施形態では、モジュール式フィルタ１０は、開放端１２ａから閉鎖端１１ａまで先細になっていてもよい。例えば、図２Ｂに示されるように、下部フィルタ部分１１は、約９５ｍｍ（すなわち、９２～９８ｍｍ）、７０～１２０ｍｍ、８０～１１０ｍｍ、または９０～１００ｍｍの閉鎖端１１ａでの内径２１１ａを有することができる。１つまたは複数の実施形態では、下部フィルタ部分１１は、約１３５ｍｍ（すなわち、１３２～１３８ｍｍ）、１１０～１６０ｍｍ、１２０～１５０ｍｍ、または１３０～１４０ｍｍの外径２１１ｂを閉鎖端１１ａで有してもよい。 １つまたは複数の実施形態では、閉鎖端１１ａは、丸みを帯びた角を有する平坦な中心を含み得、丸みを帯びた角は、例えば、３０～６０ｍｍ、４０～５０ｍｍ、または４５ｍｍの曲率半径２１１ｃを有し得る。

１つまたは複数の実施形態では、モジュール式フィルタの長さ２１２ｆは、約３０００ｍｍ（すなわち、２９９０～３０１０ｍｍ）、約６０００ｍｍ（すなわち、５９９０～６０１０ｍｍ）、約９０００ｍｍ（すなわち、８９９０～９０１０ｍｍ）、２０００～１００００ｍｍ、２０００～８０００ｍｍ、２５００～７０００ｍｍ、２５００～６５００ｍｍ、２５００～３５００ｍｍ、または ５５００～６５００ｍｍであってもよい。任意の実施形態において、閉鎖端１１ａは、モジュール式フィルタ１０の長さに沿った壁厚と同じ壁厚を有し得る。１つ以上の実施形態において、壁厚は先細りであり得る。

図３を参照すると、１つ以上の実施形態によれば、モジュール式フィルター１００は、閉鎖端１１０ａを有する下部フィルター部分１１０と、開放端１２０ａを有する上部フィルター部分１２０とを含み得る。モジュール式フィルター１００の寸法は、モジュール式フィルター１０について上述したものと同じであってもよい。１つまたは複数の実施形態では、開放端１２０ａは真っ直ぐであり、一体的に形成されたフランジを含まない。 むしろ、モジュール式フィルタ１００を支持するために、支持フランジ１２５を開放端１２０ａに挿入し、モジュール式フィルタ１０に固定してもよい。支持フランジ１２５は、以下に説明するような接着剤を使用して固定することができる。支持フランジ１２５は、約１８９ｍｍ（すなわち、１８６～１９２ｍｍ）、１８５～１９５ｍｍ、１８０～２００ｍｍ、１７５～２０５ｍｍ、または１７０～２１０ｍｍの長さ２２５ｋを有することができる。 フランジ１２５を含むモジュール式フィルタ１００の長さは、上記の長さ２１２ｆについて説明した通りであり得る。

支持フランジ１２５は、図４により詳細に示されている。１つまたは複数の実施形態では、支持フランジ１２５は、約３０ｍｍ（すなわち、２９～３１ｍｍ）、２０～４０ｍｍ、または ２５～３５ｍｍの厚さ２２５ｄ（モジュール式フィルタ１０の長さ方向で測定）を有するリップ１２５ａを含むことができる。リップ１２５ａは、約１９５ｍｍ（すなわち、１９３～１９７ｍｍ）、１６５～２２５ｍｍ、１７５～２１５ｍｍ、または１８５～２０５ｍｍの外径２２５ｃと、約１０６ｍｍ（すなわち、１０３～１０９）、９０～１２０ｍｍ、９５～１１５ｍｍ、または１００～１１０ｍｍの内径を有してもよい。１つまたは複数の実施形態では、リップ１２５ａの内径２２５ａは、上部フィルタ部分１２０の内径と同一である。リップ１２５ａの下では、支持フランジの外径２２５ｂは、上述した上部フィルタ１２０の外径と同じであってもよい。

支持フランジ１２５は、モジュール式フィルタ１００の上部フィルタ部分１２０の上縁と係合するように構成された肩部１２５ｂを含む。１つまたは複数の実施形態によれば、肩部１２５ｂは、上部フィルタ１０の上部フィルタ部分１２０の壁厚２１２ｄと一致する深さ２２５ｅを有する。１つまたは複数の実施形態では、肩部１２５ｂの深さ２２５ｅは、接着剤のためのスペースを確保するために、上部フィルタ部分１２０の壁厚よりも０．１～４ｍｍ、０．５～２．５ｍｍ、１～２ｍｍ、または１．５ｍｍ大きい。１つまたは複数の実施形態では、肩部１２５ｂは、リップ１２５ａの下縁から、モジュール式フィルタ１００の上部フィルタ部分１２０の長さ方向に、約５９ｍｍ（すなわち、５６～６２ｍｍ）、４５～７５ｍｍ、５０～７０ｍｍ、または ５５～６５ｍｍの距離２２５ｆだけ離れていてもよい。

支持フランジ１２５は、モジュール式フィルター１００の上部フィルター部分１２０の開放端１２０ａに挿入するように構成された挿入部分１２５ｃをさらに含む。１つまたは複数の実施形態によれば、挿入部分１２５ｃの外径２２５ｇは、 上部フィルタ部分１２０の内径２１２ａと同じで、締まりばめを提供する。１つまたは複数の実施形態によれば、挿入部分１２５ｃの外径２２５ｇは、挿入部分１２５ｃと上部フィルタ部分１２０との間に接着剤のための空間を与える。上部フィルタ部分１２０の内径２１２ａよりも０．１～１０ｍｍ、０．５～５ｍｍ、２～４ｍｍ、または３ｍｍ小さい。１つまたは複数の実施形態では、挿入部分１２５ｃは、約１２ｍｍ（すなわち、１０～１４ｍｍ）、４～２５ｍｍ、５～２０ｍｍ、または８～１６ｍｍの厚さ２２５ｈを有することができる。１つまたは複数の実施形態では、挿入部分１２５ｃは、約１００ｍｍ（すなわち、９５～１０５ｍｍ）、７５～１２５ｍｍ、８０～１２０ｍｍ、８５～１１５ｍｍ、または９０～１１０ｍｍの長さ２２５ｉを有する。挿入部分１２５ｃの挿入可能な長さ２２５ｊは、モジュール式フィルタ１００の肩部１２５ｂと上部フィルタ部分１２との間の接着剤のために、その長さ２２５ｉよりわずかに短くてもよい。例えば、挿入可能な長さ２２５ｊは、挿入部分１２５ｃの長さより０．１～３ｍｍ、０．５～２ｍｍ、１～２ｍｍ、または１．５ｍｍ短くあってもよい。

支持フランジ１２５の内径は、上部領域（例えば、リップ１２５ａの下）から挿入部分１２５ｃの内側部分に向かって先細になっていてもよい。図３に示すように、このような構成により、ベンチュリ２０６を支持フランジ１２５に挿入することができる。ベンチュリ２０６は、洗浄目的でモジュール式フィルタ１００に加圧空気を押し込むように構成される。支持フランジ１２５のテーパーは、支持フランジ１２５とベンチュリ２０６との間にある程度のクリアランス２２５ｍ、例えば、１～５ｍｍ、１～３ｍｍ、または２ｍｍを許容するように構成され得る。１つまたは複数の実施形態では、支持フランジ１２５は、バッグハウス内の吊り下げ設置などによって、使用中にモジュール式フィルタ１００をさらに支持するために、セラミック材料で作製することができる。

１つまたは複数の実施形態では、支持フランジ１２５は硬質セラミック材料を含む。 例えば、いくつかの実施形態では、支持フランジ１２５は、１２００℃に予備焼成されたコーディエライト含有耐火材料を含む。いくつかの実施形態では、支持フランジ１２５は、ムライト、炭化ケイ素、ジルコニア、アルミナ、および／またはアルミナ－チタニアを含む。１つまたは複数の実施形態では、支持フランジ１２５は、支持フランジ１２５が６３ｋｇの引張応力を受け、６００℃に加熱され、再び６３ｋｇの引張応力を受ける剪断試験の間、その完全性を維持するように構成される。

図５に示されるように、バッグハウス２００は、その中に吊り下げられた複数のモジュール式フィルタ１０，１００を含み得る。いくつかの実施形態では、バッグハウス２００は、２０００以上のモジュール式フィルタ１０，１００を含むことができる。図５の単位はｍｍであり、モジュール式フィルタ１０，１００の間隔の非限定的な例を単に表している。

図６Ａ～６Ｃに示される実施形態によれば、モジュール式フィルタ１０，１００は、バッグハウス２００のセルプレート２０２上に設置され得る。図６Ａ～６Ｃでは、スペーサ２０３がセルプレート２０２とガスケット２０４との間に配置される。モジュール式フィルタ１０，１００のリップ部分がガスケット２０４の上に置かれ、クランププレート２０７がモジュール式フィルタ１０，１００の上に配置される。１つまたは複数の実施形態では、クランププレート２０７を適用する前に、ベンチュリ２０６をモジュール式フィルタ１０，１００に挿入することができる。ボルト２０１を、セルプレート２０２の下からセルプレート２０２、スペーサ２０３及びクランププレート２０７を通して挿入することができる。ボルト２０１はナット２１０によって固定することができ、ナット２１０とクランププレート２０７との間に１つまたは複数のワッシャー（例えば、ワッシャー２０８および／またはスプリングワッシャー２０９）を配置することができる。１つまたは複数の実施形態では、図７Ａおよび７Ｂに示されるように、ボルト２０１は、セルプレート２０２にさらに溶接されてもよい。１つまたは複数の実施形態では、セルプレート２０２およびクランププレート２０７のそれぞれは、約１０ｍｍ（すなわち、８～１２ｍｍ）、５～２０ｍｍ、または ５～１５ｍｍ の厚さであってもよい。１つまたは複数の実施形態では、セルプレート２０２およびクランププレート２０７は、約３６ｍｍ（すなわち、３４～３８ｍｍ）、２５～４５ｍｍ、または３０～４０ｍｍ離間され得る。

図８Ａを参照すると、本開示の実施形態によれば、上部フィルタ部分１１および下部フィルタ部分１２は、スリーブ１３０を使用して接合することができる。スリーブ１３０は、それぞれのフィルタ部分１１、１２間の接合面積を大幅に増加させる。各フィルタ部分は約８ｋｇの重さであり、その上にさらに１６ｋｇのフィルターケーキを蓄積することができるので、接合部は２４ｋｇを保持できなければならない（すなわち、下部フィルター部分１１は上部フィルター部分１２から吊り下げられる）での、このことは重要である。さらに、ベンチュリ２０６は、モジュール式フィルタ１０からフィルタケーキを除去するために使用される場合、約６バールまでの圧力を発生する可能性がある。そのため、接合部１５は強く弾力的でなければならない。

スリーブ１３０は、開いた上端１３１および開いた下端１３２を有する円筒形状を有することができる。図８Ｂおよび８Ｃを参照すると、１つまたは複数の実施形態では、スリーブ１３０は、約１４０ｍｍ（すなわち、１３５～１４５ｍｍ）、４０～２４０ｍｍ、６０～２２０ｍｍ、８０～２００ｍｍ、１００～１８０ｍｍ、または １２０～１６０ｍｍの長さ１３０ａを有することができる。スリーブ１３０の長さ１３０ａは、結合される各フィルタ部分１１、１２の長さに基づいて適切に調整され得る。例えば、等しいサイズのフィルタ部分１１、１２を仮定すると、スリーブ１３０の半分がフィルタ部分のそれぞれに挿入され、挿入可能な長さ（ここでは、スリーブ１３０の長さ１３０ａの半分）はフィルター部分の長さの０．５～１０％、１～８％、３～８％、４～６％、２～５％、１～２％、または ２～３％であり得る。１つ以上の実施形態では、例えばフィルタ部分１１、１２の長さが等しくない場合、それぞれのフィルタ部分１１、１２に挿入されるスリーブ１３０の長さは等しくなくてもよい。１つまたは複数の実施形態では、スリーブは、約１２ｍｍ（すなわち、１０～１４ｍｍ）、４～１８ｍｍ、６～１８ｍｍ、または８～１６ｍｍの壁厚１３０ｂを有することができる。壁厚１３０ｂは、スリーブ１３０の外径１３０ｃに基づいて（すなわち、より小さいまたはより大きいモジュール式フィルタと共に使用するために）増加または減少することができる。例えば、スリーブ１３０の壁厚１３０ｂに対するスリーブ１３０の外径１３０ｃの比は、５－１０、６－９、７－８、または７．５に設定されてもよい。スリーブ１３０の外径１３０ｃは、結合されるフィルタ部分１１、１２のそれぞれにスリーブ１３０が少なくとも部分的に挿入され得るように設定されなければならない。１つまたは複数の実施形態では、スリーブ１３０の外径１３０ｃは、約９５ｍｍ（すなわち、９３～９７ｍｍ）、７０～１２０ｍｍ、８０～１１０ｍｍ、または９０～１００ｍｍであってもよい。１つまたは複数の実施形態では、外径１３０ｃは、スリーブ１３０とフィルタ部分１１、１２との間に接着剤を収容するために、フィルタ部分１１、１２の内径２１２ａよりも０．５～８ｍｍ、１～７ｍｍ、２～６ｍｍ、２～４ｍｍ、または３～５ｍｍ小さい。１つまたは複数実施形態では、スリーブ１３０は一定の直径を有さず、代わりに一方の端１３１から他方の端１３２まで先細になる。

１つまたは複数の実施形態では、スリーブ１３０は、１１００℃に予備焼成された低膨張コーディエライト含有耐火物を含む。いくつかの実施形態では、スリーブ１３０は、ムライト、炭化ケイ素、ジルコニア、アルミナ、および／またはアルミナ－チタニアを含む。膨張が小さいため、スリーブ１３０は非常に熱衝撃に強く、接合部１５ での熱応力を最小限に抑えることができます。モジュール式フィルタ１０，１００は、５００℃から１０００℃の間で作動し、通常のエアブロー （Ｖｅｎｔｕｒｉ２０６を介して）を使用してフィルターケーキ蓄積を除去することができる。そのため、熱衝撃に強いカップリングは長時間使用するために重要である。１つまたは複数の実施形態では、スリーブは、１０００℃で、０．２％の可逆熱膨張、最大０．８％、最大０．６％、最大０．５％、最大０．４％、または最大０．３％の可逆熱膨張を有する。スリーブ１３０は、８００℃で少なくとも１６ＭＰａ、少なくとも１２ＭＰａ、または少なくとも１４ＭＰａの高温破断係数を有することが可能である。スリーブ１３０は、８００℃で焼成した後、少なくとも７０ＭＰａ、少なくとも６０ＭＰａ、または少なくとも５０ＭＰａの冷間圧壊強度を有することができる。

スリーブ１３０は、８００℃で１～１．５ワット／メートル・ケルビン（Ｗ／ｍＫ）、１．１～１．４Ｗ／ｍＫ、１．２～１．３Ｗ／ｍＫ、１．２２Ｗ／ｍＫ、または２Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有することができる。スリーブ１３０の密度は、１９００～３０００ｋｇ／ｍ^３ 、１９００～２２００ｋｇ／ｍ^３、１９５０～２１５０ｋｇ／ｍ^３、２０００～２１００ｋｇ／ｍ^３、２０８０ｋｇ／ｍ^３、または３０００ｋｇ／ｍ^３であってもよい。スリーブ１３０は、１０～４０％、１５～３０％、または２０％の気孔率（ＡＳＴＭ Ｃ２０による）を有することができる。

スリーブ１３０は、接着剤を使用してフィルタ部分１１、１２に結合されてもよい。いくつかの実施形態によれば、接着剤は、例えば、１５分未満、１２分未満、１０分未満、５～１０分、８分未満、または５分未満で硬化する速硬化性接着剤である。バッグハウスに数百個のフィルターを設置する必要がある場合でも、高速設定により高い設置率が可能である。バッグハウスの高さ制限により、フィルタ部分１１、１２は別々にチューブシートに下げられ、その後結合されてもよい。いくつかの実施形態では、このプロセスには約５～７分かかることがあり、接着剤はこの時間範囲内で硬化し、十分な強度を発揮するはずである。さらに、接着剤は、機械的振動と、圧縮空気によるフィルターのクリーニングによる最大６バールの背圧に耐えるのに十分な強度がなければならない。また、フィルタケーキの蓄積により、下部フィルタ部分１１の重量が約８ｋｇから２４ｋｇまで増加することが予想される。最後に、モジュール式フィルター１０は、典型的には約５００～１０００℃で動作する高温ガスフィルターとして使用することができる。接着剤は、この温度範囲にわたって完全性と完全な強度を維持する必要があります。

１つまたは複数の実施形態によれば、接着剤は、液体結合剤、反応性充填剤、非反応性充填剤、および硬化成分を含む。液体結合剤は、一塩基リン酸アルミニウム（以下、ＭＡＰ）および／またはリン酸などのリン酸塩含有酸性成分を含むことができる。液体結合剤は、水などの溶媒をさらに含んでもよい。液体結合剤がＭＡＰを含む場合、液体結合剤中のＭＡＰの濃度は、例えば、３０～７０重量％、４０～６０重量％、または４５～５５重量％が可能である。結合剤がリン酸を含む場合、液体結合剤中のリン酸の濃度は、例えば、２０～７５重量％、３０～７０重量％、４０～６０重量％、または５０重量％であり得る。反応性充填剤は、高温（２５０℃以上）で液体結合剤と反応する任意の成分であり得る。例えば、液体結合剤がＭＡＰを含む場合、反応性充填剤は、アルミナ（例えば、焼成アルミナおよび／または板状アルミナ）および／またはムライトを含み得る。反応性充填剤は、モジュール式フィルター１０が使用された後（上記のように、約５００～１０００℃の温度範囲が可能）、接合部１５で結合に追加の強度を提供する。非反応性充填剤は、１０００℃までの温度で液体結合剤と非反応性である。１つまたは複数の実施形態では、非反応性充填剤は高表面積微粒子を含む。例えば、液体結合剤がＭＡＰを含む場合、非反応性充填剤はマイクロシリカを含み得る。硬化成分は、周囲温度（例えば、０～５０℃または２０～３０℃）で液体結合剤と反応する。例えば、液体結合剤がＭＡＰを含む場合、硬化成分は、酸化マグネシウム（例えば、焼成酸化マグネシウム）などのアルカリ土類金属酸化物を含むことができる。

一実施形態によれば、接着剤は、４８％ＭＡＰである液体結合剤、反応性充填剤として焼成アルミナおよび板状アルミナ、非反応性充填剤としてマイクロシリカ、硬化成分として焼成酸化マグネシウムを含んでもよい。周囲温度での硬化反応は、次のように記述可能である。

（数１）
２ＭｇＯ ＋ Ａｌ（Ｈ_２ＰＯ_４）_３ → ２ＭｇＨＰＯ_４・３Ｈ_２Ｏ ＋ ＡｌＰＯ_４・ｎＨ_２Ｏ （１）
接着強度は、２５０℃以上の温度でさらに増加し、過剰なＭＡＰとアルミナとの重縮合反応が次のように起こる。

（数２）
Ａｌ（Ｈ_２ＰＯ_４）_３ ＋ Ａｌ_２Ｏ_３ → ３ＡｌＰＯ_４・ｎＨ_２Ｏ （２）
１つ以上の実施形態では、液体結合剤はリン酸を含み、硬化成分は酸化マグネシウムを含む。 周囲温度での硬化反応は、次のように記述可能である。

（数３）
ＭｇＯ ＋ ２Ｈ_３ＰＯ_４ → Ｍｇ（Ｈ_２ＰＯ_４）_２ ＋ Ｈ_２Ｏ （３）
本開示の１つまたは複数の実施形態によれば、接着剤は、乾燥成分（すなわち、反応性充填剤、非反応性充填剤、および硬化成分、以下「乾燥混合物」）を所定の比率で混合し、次いで、乾燥混合物への液体結合剤に追加する。これは、接着剤を調製する乾式混合法と呼ぶことができる。反応性充填剤の量は、乾燥混合物の総重量に基づいて、例えば、６０～９５重量％、７０～９０重量％、または８０～８５重量％であり得る。非反応性充填剤の量は、乾燥混合物の総重量に基づいて、例えば、１～３０重量％、５～２０重量％、または５～１５重量％であり得る。硬化成分の量は、乾燥混合物の総重量に基づいて、例えば、１～２０重量％、４～１２重量％、または６～１０重量％であり得る。一実施形態によれば、乾燥混合物は、８２重量％のアルミナ、１０重量％のシリカ、および８重量％の酸化マグネシウムを含む。

乾燥混合物に添加される液体結合剤の量は完全には限定されず、乾燥混合物に対する液体結合剤の重量比は、例えば、０．１～２、０．２５～１．５、０．５～１、または０．４０～０．６であり得る。１つまたは複数の実施形態では、所望のテクスチャーが得られるまで液体結合剤を添加して、接着剤の塗布を容易にする。液体結合剤を添加すると、直ちに発熱反応が起こり、硬化が短時間（例えば、１５分未満、１２分未満、１０分未満、５～１０分、８分未満、または５分未満）で起こる。この方法は、小さなバッチ、つまり硬化時間内に使用できる量の接着剤で最も効果的である。これは、例えば、単一の接合部１５のための接着剤の量であり得る。

他の実施形態では、周囲温度で非反応性である接着剤の成分（すなわち、液体結合剤、反応性充填剤、および非反応性充填剤、以下「湿式混合物」）を一緒に混合し、次いで硬化成分を湿潤混合物に別々に導入します。これは、接着剤を調製する湿式混合法と呼ぶことができる。湿潤混合物は周囲温度で硬化しないため、上記の乾式混合法と比較して、より多くのバッチを使用できます。１つまたは複数の実施形態では、反応性充填剤の量は、湿潤混合物の総重量に基づいて、５０～８０重量％、６０～７５重量％、または６５～７０重量％である。１つまたは複数の実施形態では、非反応性充填剤の量は、湿潤混合物の総重量に基づいて、１～１５重量％、２～１２重量％、または５～１０重量％である。１つまたは複数の実施形態では、湿潤混合物の総重量に基づく液体結合剤の量は、１０～５０重量％、２０～４０重量％、または２５～３５重量％である。

図９～１４は、湿潤混合法の例を示している。図９に示されるように、スリーブ１３０を下部フィルタ部分１１に接着するために、反応層１４０が下部フィルタ部分１１の内面に適用される。反応層１４０は硬化成分を含む。反応層１４０は、フィルタ部分１１、１２への反応層１４０の適用を助ける溶媒または結合剤をさらに含んでもよい。結合剤は、サッカリドなどの溶解可能な炭化水素を含んでもよい。１つまたは複数の実施形態では、反応層１４０は、水と酸化マグネシウムの混合物として適用され、任意に乾燥されて粉末になる。反応層１４０内の硬化成分の量は、接着剤の適切な硬化を保証するのに十分である必要がある。

図１０に示されるように、湿潤混合物１４１は、スリーブ１３０の外面に適用される。図示の実施形態では、湿潤混合物１４１は、フィルタ下部１１に挿入されるスリーブ１３０の部分にのみ適用される。図１１Ａおよび１１Ｂに示されるように、湿潤混合物１４１が塗布されたスリーブ１３０の部分が下部フィルタ１１に挿入され、スリーブ１３０の一部が露出され、フィルタ下部１１から延在する。上部フィルタ部分１２を適用する前に、スリーブ１３０と下部フィルタ部分１１との間の接着剤を硬化させることができる。
図１２に示すように、湿潤混合物１４１がスリーブ１３０の露出部分に塗布される。図１３に示すように、内面に反応層１４０が塗布された上部フィルタ部分１２が、スリーブ１３０の露出部分の上に配置される。

１つまたは複数の実施形態によれば、モジュール式フィルタ１０は、キットとして輸送されてもよく、キットは、第１のフィルタ部分、第２のフィルタ部分、および湿潤混合物１４１を含む。第１のフィルタ部分は、接着剤を使用してその中に取り付けられたスリーブ１３０を含む。ここで、スリーブ１３０の一部が露出され、第１のフィルタ部分から延びている。第１のフィルタ部分は、下部フィルタ部分１１または上部フィルタ部分１２とすることができる。第２のフィルタ部分は、その一端の内面に塗布された反応層１４０を含む。第２のフィルタ部分は、下部フィルタ部分１１及び上部フィルタ部分１２の他方である。キットを受け取った後、使用者は湿潤混合物１４１をスリーブ１３０の露出部分に適用し、次にスリーブ１３０の露出部分を、反応層１４０が適用された第２のフィルタの端部に適合させることができる。

図１５に示すように、モジュール式フィルタ１０，１００の設置を補助するためにクランプ３００を使用することができる。クランプ３００は、ラチェットベルトなどの締め付け機構３０２を備える。クランプは、下部フィルタ部分１１を収容するように成形された保護スリーブ３０４をさらに備える。いくつかの実施形態では、保護スリーブ３０４はヒンジで留められてもよい。保護スリーブ３０４を形成する材料は特に限定されず、例えば、ゴムおよび／またはプラスチックを含むことができる。いくつかの実施形態では、保護スリーブ３０４は、３Ｄ印刷されたプラスチックから形成される。いくつかの実施形態では、保護スリーブ３０４の内面は、下部フィルタ部分１１の外面を把持するのを助けるために、テーパー、隆起部、または他の構造を含む。

図１６は、モジュール式フィルタ１０，１００をバッグハウス２００に設置するのを助けるために使用されるクランプ３００を示す。実際には、下部フィルタ部分１１は、セルプレート２０２の開口部を通して部分的に下げられ、その一部がセルプレート２０２の上に延在する。次いで、クランプ３００を下部フィルタ部分１１に固定し、下部フィルタ部分１１を、クランプ３００がセルプレート２０２上に載るまでさらに下げることができる。クランプ３００は、下部フィルタ部分１１をセルプレート２０２から吊り下げるための一時的なフランジとして機能する。したがって、クランプ３００は、セルプレート２０２の開口部の直径よりも大きい直径を有する。いくつかの実施形態では、セルプレート２０２の開口部に挿入する前に、クランプ３００を下部フィルタ部分１１に固定することができる。クランプ３００がバッグハウス２００内の下部フィルタ部分をしっかりと吊るすと、上部フィルタ部分１２は、上述の方法のいずれかに従って取り付けることができる。モジュール式フィルタ１０，１００が組み立てられ、接着剤が硬化した後、クランプ３００を取り外すことができる。次に、モジュール式フィルター１０，１００は、フランジ１２ｂ、１２５がセルプレート２０２上に置かれるようにバッグハウス２００内に完全に下降され、モジュール式フィルター１０，１００は、上述のように所定の位置に固定することができる。

モジュール式フィルタ１０，１００が３つ以上のフィルタ部分を含む実施形態では、上述のようにクランプ３００を使用してフィルタ部分の第１の対を結合することができる。その後、クランプ３００を使用して結合されたフィルタ部分の対をセルプレート２０２から吊り下げ、第３のフィルタ部分が対と結合されるようにすることができる。このプロセスは、必要に応じて繰り返すことができる。

本開示の範囲から逸脱することなく、上記に変更を加えることができることが理解される。１つまたは複数の実施形態において、開示された様々な実施形態の要素および教示は、開示された実施形態の一部またはすべてにおいて全体または一部を組み合わせることができる。さらに、開示された様々な実施形態の要素および教示のうちの１つまたは複数は、少なくとも部分的に省略されてもよく、または開示された様々な実施形態の他の要素および教示のうちの１つまたは複数と少なくとも部分的に組み合わされてもよい。

たとえば、「上部」、「下部」、「上」、「下」、「間」、「底部」、「垂直」、「水平」、「角度」、「上向き」、「下向き」、「横に」、「左から右に」、「左に」、「右に」、「右から左に」、「上から下に」、「下から上に」、「トップ」、「ボトム」、「ボトムアップ」、「トップダウン」などは、説明のみを目的としており、上記の構造の特定の方向または位置を限定するものではない。

１つまたは複数の実施形態では、異なる工程、プロセス、および手順が別個の行為のように説明されているが、工程の１つまたは複数、プロセスの１つまたは複数、または手順の１つまたは複数は、異なる順序で、または同時に、または順次に実行されてもよい。１つまたは複数の実施形態では、ステップ、プロセス、または手順を、１つまたは複数のステップ、プロセス、または手順に統合することができる。１つまたは複数の実施形態では、各実施形態における１つまたは複数の操作ステップを省略してもよい。さらに、いくつかの例では、本開示のいくつかの特徴は、他の特徴の対応する使用なしで採用され得る。

いくつかの実施形態が上記で詳細に開示されたが、開示された実施形態は限定的ではなく、当業者は、本開示の新規の教示および利点から実質的に逸脱することなく、開示された実施形態において多くの他の修正、変更、および置換が可能であることを容易に理解するであろう。したがって、そのようなすべての修正、変更、および置換は、以下の特許請求の範囲で定義される本開示の範囲内に含まれることが意図されている。特許請求の範囲において、ミーンズ・プラス・ファンクション句は、列挙された機能を実行するものとして本明細書に記載された構造をカバーし、構造的同等物だけでなく同等の構造もカバーすることを意図している。 さらに、本明細書の請求項のいずれかの限定について、請求項が関連する機能と共に「手段」という言葉を明示的に使用している場合以外は、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１２（ｆ）を呼び出さないことは、出願人の明示的な意図である。

Claims (22)

1. モジュール式キャンドルフィルターを形成するためのシステムであって、このシステムは、
   開放端を有する中空の第１のフィルタ部分と、
   開放端を有する中空の第２のフィルタ部分と、
   前記第１のフィルタ部分の前記開放端および前記第２のフィルタ部分の前記開放端内に嵌合するように構成されたスリーブと、
   前記スリーブを前記第１のフィルタ部分および前記第２のフィルタ部分のそれぞれに結合するように構成された接着剤と、
   を有し、
   前記接着剤は、
   液体結合剤と、
   ２５０℃を超える温度でのみ前記液体結合剤と反応する反応性充填剤と、
   前記液体結合剤と反応しない非反応性充填剤と、
   周囲温度で前記液体結合剤と反応する硬化成分と、
   を有し、
   前記液体結合剤は、リン酸塩含有酸性成分を含み、前記反応性充填剤はアルミナを含み、前記非反応性充填剤はシリカを含み、前記硬化成分はアルカリ土類金属酸化物を含むものである、システム。
2. 請求項１記載のシステムにおいて、
   前記スリーブの長さは、前記第１のフィルタ部分と前記第２のフィルタ部分とを合わせた長さの１％～５％の間であるものである、システム。
3. 請求項１記載のシステムにおいて、
   前記第１のフィルタ部分の前記開放端の内径は、前記第２のフィルタ部分の前記開放端の内径と等しく、
   前記スリーブの外径は、前記第１のフィルタ部分の前記開放端の内径よりも１～８ｍｍ小さいものである、システム。
4. 請求項１記載のシステムにおいて、
   前記第１のフィルタ部分または前記第２のフィルタ部分に接着されたフランジをさらに有し、前記フランジは、ムライト、炭化ケイ素、ジルコニア、アルミナ、および／またはアルミナ－チタニアを含むものである、システム。
5. モジュール式キャンドルフィルターを形成する方法であって、
   開放端を有する中空の第１のフィルタ部分を供給する工程と、
   開放端を有する中空の第２のフィルタ部分を供給する工程と、
   前記第１のフィルタ部分の前記開放端および前記第２のフィルタ部分の前記開放端内に嵌合するように構成されたスリーブを供給する工程と、
   前記スリーブおよび前記第１のフィルタ部分の少なくとも一方に接着剤を塗布し、前記スリーブを前記第１のフィルタ部分の前記開放端に挿入する工程と、
   前記接着剤を前記スリーブおよび前記第２のフィルタ部分の少なくとも一方に塗布し、前記スリーブを前記第２のフィルタ部分の前記開放端に挿入する工程と、
   を有し、
   前記接着剤が、
   液体結合剤と、
   ２５０℃を超える温度でのみ前記液体結合剤と反応する反応性充填剤と、
   前記液体結合剤と反応しない非反応性充填剤と、
   周囲温度で前記液体結合剤と反応する硬化成分と、
   を有し、
   前記液体結合剤は、リン酸塩含有酸性成分を含み、前記反応性充填剤は、アルミナを含み、前記非反応性充填剤はシリカを含み、前記硬化成分はアルカリ土類金属酸化物を含むものである、方法。
6. 請求項５記載の方法において、
   前記スリーブおよび前記第１のフィルタ部分の少なくとも一方に前記接着剤を塗布する工程は、前記スリーブおよび前記第１のフィルタ部分の一方に前記液体結合剤と、前記反応性充填剤と、前記非反応性充填剤とを有する湿潤混合物を塗布する工程と、前記スリーブおよび前記第１のフィルタ部分の他方に前記硬化成分を塗布する工程と、前記スリーブを前記第１のフィルタ部分の前記開放端に挿入する工程と、を含み、
   前記接着剤を前記スリーブおよび前記第２のフィルタ部分の少なくとも一方に塗布する工程は、前記湿潤混合物を前記スリーブおよび前記第２のフィルタ部分の一方に塗布し、前記硬化成分を前記スリーブおよび前記第２のフィルタ部分の他方に塗布し、前記スリーブを前記第２のフィルタ部分の前記開放端に挿入する工程を含み、
   前記湿潤混合物および前記硬化成分は、反応して前記スリーブが前記第１のフィルタ部分および前記第２のフィルタ部分のそれぞれに接着するように構成されるものである、方法。
7. 請求項６記載の方法において、
   前記硬化成分は、前記第１のフィルタ部分の前記開放端に近接する内面と、前記第２のフィルタ部分の前記開放端に近接する内面とに塗布されるものである、方法。
8. 請求項７記載の方法において、
   前記湿潤混合物は、前記スリーブの外面全体に塗布されるものである、方法。
9. 請求項６記載の方法において、
   前記スリーブの長さは、前記第１のフィルタ部分と前記第２のフィルタ部分とを合わせた長さの１％～５％の間である、方法。
10. 請求項５記載の方法において、
    前記中空の第１のフィルタ部分または前記中空の第２のフィルタ部分の開放端にフランジを接着する工程を有するものである、方法。
11. 請求項１０記載の方法において、
    前記フランジは、ムライト、炭化ケイ素、ジルコニア、アルミナ、および／またはアルミナ－チタニアを有するものである、方法。
12. 請求項１０記載の方法において、前記接着する工程は、接着剤を使用するものである、方法。
13. キットであって、
    開放端を有する中空の第１のフィルタ部分と、
    開放端を有する中空の第２のフィルタ部分であって、この第２のフィルタ部分は、前記開放端に近接する内面に適用される硬化成分を有する、中空の第２のフィルタ部分と、
    前記第１のフィルタ部分の前記開放端内に配置され、前記第１のフィルタ部分に接着されたスリーブであって、前記スリーブの少なくとも一部が前記第１のフィルタ部分から延在し、前記第２のフィルタ部分の前記開放端内に嵌合するように構成されたスリーブと、
    前記硬化成分と反応し、前記スリーブを前記第２のフィルタ部分に接着するように構成された湿潤混合物と、
    を有し、
    前記湿潤混合物は、
    液体結合剤と、
    ２５０℃を超える温度でのみ前記液体結合剤と反応する反応性充填剤と、
    前記液体結合剤と反応しない非反応性充填剤と、
    を有し、
    前記硬化成分は、周囲温度で前記液体結合剤と反応し、
    前記液体結合剤は、リン酸塩含有酸性成分を含み、前記反応性充填剤は、アルミナを含み、前記非反応性充填剤はシリカを含み、前記硬化成分はアルカリ土類金属酸化物を含むものである、キット。
14. 請求項１３記載のキットにおいて、
    前記スリーブの長さは、前記第１のフィルタ部分と前記第２のフィルタ部分とを合わせた長さの１％～５％の間である、キット。
15. 請求項１３記載のキットにおいて、
    前記中空の第１のフィルタ部分または前記中空の第２のフィルタ部分の外面に取り外し可能に取り付けられるように構成されたクランプをさらに有するものである、キット。
16. 請求項１３記載のキットにおいて、
    前記中空の第１のフィルタ部分または前記中空の第２のフィルタ部分の開放端に接着されたフランジをさらに有し、前記フランジは、ムライト、炭化ケイ素、ジルコニア、アルミナ、および／またはアルミナ－チタニアを含むものである、キット。
17. モジュール式キャンドルフィルターをバッグハウスに設置する方法であって、
    中空の第１のフィルタ部分の下部を前記バッグハウスのセルプレートの開口部に挿入する工程であって、前記第１のフィルタ部分は、前記下部の反対側に開放端を有し、スリーブが前記開放端から突出するように前記スリーブが前記開放端に近接する前記第１のフィルタ部分の内面に接着される、挿入する工程と、
    前記セルプレート上方で前記開放端に近接する前記第１のフィルタ部分の外面にクランプを固定する工程であって、前記クランプは、前記セルプレートの開口部の直径よりも大きい直径を有する、固定する工程と、
    前記クランプを使用して、前記セルプレート上に前記第１のフィルタ部分を吊るす工程と、
    開放端を有する中空の第２のフィルタ部分を供給する工程であって、前記スリーブは、前記第２のフィルタ部分の前記開放端内に嵌合するように構成される、供給する工程と、
    前記スリーブおよび前記第２のフィルタ部分の少なくとも一方に接着剤を塗布し、前記スリーブを前記第２のフィルタ部分の前記開放端に挿入し、それによってモジュール式キャンドルフィルターを形成する工程と、
    を有し、
    前記接着剤は、
    液体結合剤と、
    ２５０℃を超える温度でのみ前記液体結合剤と反応する反応性充填剤と、
    前記液体結合剤と反応しない非反応性充填剤と、
    周囲温度で前記液体結合剤と反応する硬化成分と、
    を有し、
    前記液体結合剤は、リン酸塩含有酸性成分を含み、前記反応性充填剤はアルミナを含み、前記非反応性充填剤はシリカを含み、前記硬化成分はアルカリ土類金属酸化物を含むものである、方法。
18. 請求項１７記載の方法において、
    前記第２のフィルタ部分は、前記開放端とは反対側の第２の開放端に接着されたフランジを有し、前記フランジは、ムライト、炭化ケイ素、ジルコニア、アルミナ、および／またはアルミナ－チタニアを含むものである、方法。
19. 請求項１８記載の方法において、
    クランプを取り外す工程と、
    前記セルプレートの前記開口部を通して前記モジュール式キャンドルフィルターを下げ、前記フランジを使用して前記モジュール式キャンドルフィルターを吊り下げる工程と、
    前記フランジを前記セルプレートに固定する工程と、
    をさらに有するものである、方法。
20. 請求項１７記載の方法において、
    前記第２のフィルタ部分は、前記開放端とは反対側の第２の開放端で一体形成されたフランジを備えるものである、方法。
21. 請求項１７記載の方法において、
    前記クランプは、その中に前記第１のフィルタ部分を収容するように成形された保護スリーブを有し、
    前記保護スリーブは、プラスチックまたはゴムを含むものである、
    方法。
22. 請求項２１記載の方法において、
    前記保護スリーブの内面は、隆起部またはテーパーを含むものである、方法。

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