JPS62168511A - 外部セルセパレ−タを有するフイルタカ−トリツジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、一般にフィルタカートリッジに関し、特に外
部セルセパレータにより隔置された複数のフィルタセル
を含むフィルタカートリッジに関する。

（従来の技術） 本発明は、フィルタカートリッジの改良であり、特に、
カートリッジが６複数の個々のフィルタセルからなる、
深さ型（ｄｅｐｔｈ　ｔｙｐｅ）のフィルタカートリッ
ジの改良である。セルは、中心の中空心部の周りに取り
つけられている。心部には、フィルタセルの内部と連通
ずる開口が形成されている。

ン濾過すべき流体がセルの外部からフィルタ媒体を通っ
て流れて、心部を通って出る。

米国のコネチカット州、メルデンのＡ　Ｍ　Ｆ　Ｃｕｎ
。

微小ン濾過製品部門により商標ＺＥＴＡ　　ＰＬＵＳを
付して販売されているような深さ型フィルタカートリッ
ジは、使用中媒体を分離しておくためにカートリッジ内
に内側の薄い有孔ポリプロピレン円板を使用している。

その円板は好ましくは変化する厚さの上方と下方のリブ
を有していて、媒体の皿形の形状およびそれらの間に内
部空間を維持している。また、２つのセルの間にかつ心
部に隣接してシールリングがあって、一方のセルから互
いに向かって、ン濾過されない溶液がバイパスしないよ
うに防止することもできる。

（発明が解決しようとする問題点） 流体をろ過するときに、フィルタ媒体における差圧とフ
ィルタケーキの蓄積によりセルがゆがみを引き起こし、
加えてセルの間の流路を制限しうる小さい膨張を引き起
こして、単位差圧当たりの流量を減少させることが見出
された。

そのようなカートリッジのフィルタセルは熱により弱く
なることもあり、熱い液体、例えば約４０℃以上の液体
を？濾過するために用いられるときにゆがんだり、また
はつぶれることさえありうる。熱はまた、セルの形状を
水平にゆがませて、セルの間の接触を引き起こすか、ま
たはセルの外縁の全部または一部でシールの破壊を引き
起こす。

また、媒体自体も熱により破壊される。

これらの問題は使用または取扱によっても起こる。これ
らの問題が起これば、媒体の一部し力１濾過のために有
効に使用できない。

これらの問題はセルからセルにわたって一様ではないこ
とが見出された。なぜなら、完全に一様な媒体および内
部セパレータを設け、かつこれらを−貫した仕方で組立
てることが難しいからである。

さらに、有機液体、例えばヘキサジをろ過するとき、お
よび蒸気により消毒後、媒体が膨張して、セルの間で接
触を引き起こし、濾過面積を無駄に使用することになる
。

従来技術のフィルタ構造は、これらの関心事を満足には
処理していない。例えば、米国特許第３．６６６．１０
７号明細書には、各々がフィルタ材料の２つの皿形ダイ
ヤフラム区分からなる複数のフィルタ要素を有するフィ
ルタカートリッジが開示されており、各ダイヤフラム区
分には、１つまたは複数の周方向または半径方向の補剛
部材またはリブが取り付けられている。このような構造
は、製造が困難であると考えられ、かつフィルタ要素の
使用可能な表面積をある程度減するだろう。

従来技術のフィルタカートリッジで、ウェーファ状要素
を有するが、そのための付加的な支持のないものが米国
特許第２，９６６．２６９号明細書に見られる。この特
許には、各々がウエーファの積層体を構成するフィルタ
カートリッジを有するフィルタ組立体が開示されており
、各ウェーファがフィルタ紙などの一対の対向した皿形
の環状円板で形成されている。円板の外周縁が例えば接
着剤により固着され、かつ内周縁が円板の間の、すなわ
ちウェーファ内の環状のスペーサにより隔置されている
。環状のスペーサは、ウエーファの内部に開口する孔を
有する。ウエーファがほぼ円筒形に一緒に積重ねられて
いて、かつ端板の間に引張棒により一緒に保持されてい
る。

その他のフィルタカートリッジ構造は、米国特許第３．
１．６５，４７１号；米国特許第４．０９４，７９３号
；米国特許第１，１０２゜６８５号；米国特許第１，７
４２，９１９号；米国特許第２，４１１，３４１号；米
国特許第３．１７８，０２８号；および米国特許第４．
０４８，０７３号の各明細書に開示されている。

従って、本発明の主目的は、フィルタカートリッジを用
いて流体をろ過するときまたは取扱いのときでさえ、フ
ィルタセルのゆがみ、つぶれまたは膨張またはフィルタ
媒体の破壊を防止するためにフィルタカートリッジのフ
ィルタセルのための支持体を提供することである。

別の目的は、枦遇すべき流体のセルの間の半径方向流れ
を増加させると共にそのような支持体を提供することで
ある。

（問題点を解決するための手段） 本発明の具体例によれば、多対のセルの間に外部セパレ
ータを設けることにより」−記の１」的を達成できる。

外部セパレータは、隣り合うセルのフィルタ媒体が触れ
ないように防止し、かつカート＝　　７　− リッジの周囲から中心への流れを制限しないように防止
する。また外部セパレータはセルまたはセル媒体のたる
みや破壊を防止する。外部セパレ〜りには、突出した半
径方向リブを組み込んで、枦遇すべき流体のセルの間の
半径方向流れを増すのが有利である。外部セパレータを
セルの間のシールリングに組み込んで必要な部品の数を
減らすのが有利である。

本発明の好ましい実施例により、フィルタカートリッジ
は、（ａ）流体を導く細長い心部と、（ｂ）互いにほぼ
平行に間隔を置いてかつ心部の周りに放射状に取り付け
られた複数のフィルタセルとを有し、各セルが外部と内
部を有し、外部は、フィルタセルの外部から内部へ通る
流体をン濾過するためにフィルタ媒体を介して内部と連
通しており、フィルタセルの内部は心部と流体が通れる
ように連通しており、（ｃ）また２つの隣り合うフィル
タセルの間にかつこれらにほぼ平行に心部の周りに放射
状に取り付けられた少なくとも１つの外部フィルタセル
セパレータを有し、このセパレ一タはセルと協働してセ
ルの間の分離を維持するようになっている。

セパレータの」二側と下側には、ほぼ外方に凸状のフィ
ルタセルの面に対応する、ほぼ外方に凹形の面を区画す
るのが有利である。各セパレータは、ほぼ平らな円板状
セパレータ体と、その両面に直立するスペーサとを有し
、スペーサが、前述したほぼ凹形の面を形成するように
変化する長さを有する。スペーサは、セパレータ体から
突出する平径方向リブを有し、これらのリブは、濾過す
べき流体が半径方向に流れることかできる流路を形成す
る。これに代わる方法として、スペーサが、セパレータ
体から突出する同軸のセパレータリングを有し、これら
のリングの部分に半径方向に流体が流れることができる
同様な通路を形成するのが好ましい。

（実施例） 以下、本発明の好ましい実施例について図面により説明
する。

第１図と第２図は、それぞれフィルタカートリッジ兼ハ
ウジングと、フィルタセルとを示しており、このフィル
タセルと共に本発明による外部フィルタセルセパレータ
を使用することができる。

第１図と第２図を参照すると、好適なフィルタセル４０
は２つのフィルタ媒体１０と１５を有する。

その媒体は、皿形の形状を有する円板の形をした、非金
属の、繊維を含む媒体、例えばセルロースであるのが好
適であり、周囲のフランジ１２と１７が互いに緊密に面
と面で接触し、かつ成形された縁シール１８により一緒
に密封されている。各セルのフィルタ媒体１０と１５が
内部スペーサ２０により分離されており、媒体とスペー
サが、−緒に中心孔２１を形成する対応する中心の軸方
向開口を有し、その結果複数のセルのそれぞれの開口が
垂直導管４２を形成している。

第２図に見られるように、内部スペーサ２０は、ほぼ平
坦なスペーサ本体２４の上下に突出する、同軸の、ほぼ
円形の複数のリブ２０ａ、２０ｂなとを有する。７つの
リブが示されているけれども、異なる数を選択できる。

中心開口２１の近くのリブ、例えばリブ２０ａは、周囲
の方にあるリブよりもスペーサ本体２４より」−に一層
高い高さを有する。このリブ高さの勾配は、フィルタセ
ル４０の」−面と下面を構成するフィルタ媒体］０と１
５の皿形の、外方に凸状の形状と一致している。図示さ
れてないけれども、好適にはスペーサ２０に、その表面
のいくつかの分配された部分に、空間２８を導管４２と
連通する通路を含む半径方向通路が形成されていて、フ
ィルタセルの外側部分から内側部分へン濾過された流体
を通過させることができる。

上記のフィルタセルと同様なフィルタセルを作る方法が
、ケンネス・サウスオール（ＫｅｎｎｅｔｈＳｏｕｔｈ
ａ　Ｉ　Ｉ　）の米国特許第４，３４７，２０８号明細
書に記載されている。

次に本実施例の作用を説明すると、流体が取入れ管４４
を通ってハウジング４６に入ることによりン濾過される
。流体が各フィルタセル４０の外側からフィルタ媒体１
０と１５を通って、スペーサ２０により形成された各セ
ル内の空間２８に入る。

汚染菌、例えば不溶性物質と微生物がフィルタ媒体］０
と１５の外側におよび／または内側に沈澱し、そしてン
濾過液が排出管４８を通って排出される。排出管４８は
垂直導管４２と流体が流れるように連結しており、垂直
導管４２は媒体１０と１５の間の空間２８と流体が通る
ように連結している。

第１図の多対のフィルタセル４０の間にもシールリング
２２が見られるが、このシールリングは、各フィルタセ
ルの中心孔２１に対応する中心軸方向開口を有する環状
体であり、その中心軸方向開口は垂直導管４２の部分を
形成している。

第３図は、２つのフィルタセル４０を示す部分横断面図
である。これらのフィルタセルの間に垂直導管４２の周
りには、本発明による外部フィルタセルセパレータ５０
の一実施例が取り付けられている。フィルタセルの中心
孔２１に対応する中心軸方向開口５４を有する環状体で
ある中心環状シールリング５２が垂直導管４２の部分を
形成している。シールリングは、フィルタ１０および１
５と係合して確実に把持するために突起５６を有する。

突起５６は、例えば別々の尖頭またはボス、または変化
する半径を有する同軸のリブでも良い。

シールリング５４から半径方向外方へほぼ平坦なセパレ
ータ体５８が突出しており、このセパレータ体５８は対
のフィルタセル４０の間をシールリングから実質的憾フ
ィルタセル周囲へ延びている。セパレータ体５８の上面
と下面に、非連続的な同軸の対のセパレータリング５８
ａ、５８ｂ。

５８ｃおよび５８ｄが形成されている。中心の方にある
リング、例えば５８ａは、もっと周囲にあるリング、例
えば５８ｄはどフィルタセルの方へ突出しないのが好ま
しい。そのリングは一連の接触点でも良い。リングは、
流体が半径方向に流れることができるように不連続であ
る。リングの厚さの勾配はフィルタ媒体１０および１５
の曲率にほぼ調和していて、媒体のゆがみが少量ですら
起こる場合に媒体のための良好な支持体となる。

第４図は、本発明による外部フィルタセルセパレータ７
０の別の実施例を示す。この実施例では、シールリング
７２に複数の半径方向セパレータリブ７４が取り付けら
れており、これらのリブ７４は垂直の厚さを増加しなが
らシールリングから半径方向外方へ延びている。このよ
うに、リブ７４の」二下の末端により区画された表面は
、フィルタ媒体１５と２０の隣接する表面にほぼ平行で
ある。

リブ７４は、成形方法または同様な方法によりリブに形
成された同軸のリング７６により補強されている。リン
グ７６は、第４図に矢印Ｆにより示したように、濾過す
べき流体の半径方向流れのための通路を形成するために
、リブの厚さ全体を横切って延びないのが好ましい。

前述したように、本発明の上記の実施例による外部セル
セパレータを用いるフィルタカートリッジは、前述した
目的を達成し、すなわち隣接するフィルタセルと協働し
て、流体の濾過や取扱いによる膨張、ゆがみおよび／ま
たは損傷に対しフィルタセルを支持し、その際この型式
のフィルタカートリッジの正常な作動の部分である半径
方向の流体の流れを遮断しない。

これにより、有効なフィルタ面積の使用が増大し、フィ
ルタの寿命が延び、流れの制限が減少し、汚染菌の負荷
能力が一層大きくなり、構造体の耐久性も一層大きくな
る。

例えば、２つの１６−セルフィルタカートリッジ（ＺＥ
ＴＡ、−ＰＬＵＳ　　４５１１５−１２５Ｏ８）を用い
てカーボンブラック水様スラリーをろ過した。一方のカ
ートリッジは、市場で入手できる製品、すなわち一方は
セルの間にセパレータを有しないものであった。他方の
カートリッジは、セルの間に本発明によるセパレータを
有する改変された市場で入手できるカートリッジであっ
た。

スラリーがン濾過され、そしてカートリッジが分解され
た。セパレータを有するカートリッジは、フィルタの色
により認められるように、本質的に有効をろ過面積の全
てを利用したのに対し、セパレータのないカートリッジ
は有効表面積め約４０％〜８０％しか利用しなかったこ
とが見出された、これらと同様な結果が現場デストによ
っても確認された。

例証となる実施例を、図面によりここに述べたけれども
、本発明は、開示された実施例に限定されないことを理
解しなければならない。例えば、プラスチックや流体濾
過技術から種々の特徴を組み入れながら、なおここに開
示された発明的特徴を専有する、代わりの形態の外部フ
ィルタセル分離器が当業者の念頭に浮かびうる。そのよ
うな形態は、特許請求の範囲により定義された本発明の
範囲内でなお考察しなければならない。

【図面の簡単な説明】

第１図は複数のフィルタセルを含みかつハウジングに包
囲された従来技術のフィルタカートリッジを部分横断面
した正面図で、このフィルタカートリッジと共に本発明
の外部セルセパレータを使用することができる。第２図
は第１図のフィルタカートリッジ内にある個々のフィル
タセルの横断面図、第３図は２つのフィルタセルと、そ
の間に取り付けられた本発明の実施例による中間の外部
セルセパレータとを示す部分横断面図、第４図は本発明
の別の実施例による外部フィルタセルセパレータを示す
第３図と同様な部分横断面図である。 １０．１５・・・フィルタ媒体、２１・・・中心開口、
４０・・・フィルタセル、４２・・・垂直導管、５０．
７０・・・セパレータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）流体を導く細長い心部と、（ｂ）互いにほぼ
   平行に間隔をおいてかつ心部の周りに放射状に取りつけ
   られた複数のフィルタセルとを有し、各セルが外部を有
   し、その外部が、フィルタセルの外部から内部へ通る流
   体をろ過するための流体媒体を介して内部と連通してお
   り、フィルタセルの内部は心部と流体が流れるように連
   通しており、（ｃ）また隣り合う２つのフィルタセルの
   間にかつこれらにほぼ平行に心部の周りに放射状に取り
   つけられた少なくとも１つの外部フィルタセルセパレー
   タを有し、このセパレータがセルと協働してセルの間の
   分離を維持することを特徴とするフィルタカートリッジ
   。 ２、前記の各フィルタセルは、前記心部に平行な与えら
   れた方向にほぼ外方に凸状の面を区画しており、前記セ
   パレータが、前記フィルタセル表面に対向したほぼ外方
   に凹形の面を区画しており、前記の凸形面と凹形面は、
   前記セルが前記の与えられた方向に過度に変位しないよ
   うに防止するために互いに近接して隣り合っている、特
   許請求の範囲第１項に記載のフィルタカートリッジ。 ３、１つの前記セパレータが前記カートリッジの各対の
   隣り合うフィルタセルの間に取りつけられている、特許
   請求の範囲第１項に記載のフィルタカートリッジ。 ４、前記セパレータは、（ａ）ほぼ平らな円板状セパレ
   ータ体と、（ｂ）このセパレータ体を心部の周りに取り
   つけるための手段と、（ｃ）前記セパレータ体の少なく
   とも１つの面に直立するスペーサとを有し、前記スペー
   サが末端を有し、前記セパレータ体からの前記末端の距
   離が、心部からの前記スペーサの距離の正の函数である
   、特許請求の範囲第１項に記載のフィルタカートリッジ
   。 ５、前記スペーサの前記末端が、セパレータ体に対して
   ほぼ外方に凹形である面を区画している、特許請求の範
   囲第４項に記載のフィルタカートリッジ。 ６、前記スペーサが前記皿状セパレータ体の両面にある
   、特許請求の範囲第４項に記載のフィルタカートリッジ
   。 ７、前記スペーサが、セパレータ体から直立する半径方
   向リブを有し、これらのリブの間に、ろ過すべき流体が
   半径方向に流れることができる通路が形成されている、
   特許請求の範囲第６項に記載のフィルタカートリッジ。 ８、前記のスペーサが、セパレータ体から直立する同軸
   のセパレータリングを有する、特許請求の範囲第６項に
   記載のフィルタカートリッジ。 ９、前記の同軸のセパレータリングの部分は、ろ過すべ
   き流体が半径方向に流れることができる通路を区画して
   いる、特許請求の範囲第８項に記載のフィルタカートリ
   ッジ。