(57)【要約】本発明は、長さ調節可能なエンドキャップ１６と、該長さ調節可能なエンドキャップ１６を有するフィルタカートリッジ１０とに関する。好ましい実施形態において、長さ調節可能なエンドキャップ１６は、環状のリップシール３２を一体型として有する静止リング部材２２と、リップシール３２と可動にシール接触した接続部材２６とを有している。最も好ましくは、リップシール３２は円錐形面の一部分であるようにする。静止リング部材２２は、一体型のリップシール３２と同心状であるが、該リップシール３２から隔てられた環状凹部３６を画成する接続フランジ２２−１を有することが好ましい。環状のスペーサリング３４が上記凹部３６内に受け入れられる。接続フランジ２２−１を、全体として円筒状のフィルタメディア１２の一端に熱接着する間、スペーサリング３４及びフィルタメディア１２の端部の双方は、接続フランジ２２−１のそれぞれの隣接する部分に融着される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体ろ過メディアを有する全体として円筒状のフィルタ本体と、該フィルタ本体の一端に取り付けられた少なくとも１つの長さ調節可能なエンドキャップとを備えるフィルタカートリッジであって、前記エンドキャップが、環状のリップシールを一体型として有する静止リング部材と、前記リップシールと可動にシール接触した接続部材とを備えることを特徴とする、フィルタカートリッジ。
【請求項２】
請求項１のフィルタカートリッジにおいて、前記可動の接続部材が、前記静止リング部材内に摺動可能に受け入れられる円筒状ネック部分と、該ネック部分の一端におけるフランジ部分とを有することを特徴とする、フィルタカートリッジ。
【請求項３】
請求項１又は２のフィルタカートリッジにおいて、前記リップシールが円錐形面の一部分であることを特徴とする、フィルタカートリッジ。
【請求項４】
請求項１のフィルタカートリッジにおいて、前記可動の接続部材がクロス支持体を有することを特徴とする、フィルタカートリッジ。
【請求項５】
請求項１のフィルタカートリッジにおいて、前記長さ調節可能なエンドキャプに対向する、前記フィルタ本体の他端に取り付けられた底部エンドキャップを更に備えることを特徴とする、フィルタカートリッジ。
【請求項６】
請求項１のフィルタカートリッジにおいて、前記フィルタ本体が、メルトブロー成形されたポリマー繊維の不織集合体を有することを特徴とする、フィルタカートリッジ。
【請求項７】
請求項６のフィルタカートリッジにおいて、前記静止リング部材が、環状の接続フランジを有し、前記フィルタ本体の一端が、その相応する深さ部分内に一体に埋め込まれるように前記接続フランジの隣接する部分に熱融着されることを特徴とする、フィルタカートリッジ。
【請求項８】
請求項７のフィルタカートリッジにおいて、前記静止リング部材の前記接続フランジが、前記リップシールと同心状であるが、該リップシールから隔てられた環状の凹部を画成し、前記接続フランジが、前記凹部内に受け入れられた環状のスペーサリングを更に有することを特徴とする、フィルタカートリッジ。
【請求項９】
請求項８のフィルタカートリッジにおいて、前記スペーサリングが、前記接続フランジの隣接する部分と熱融着されることを特徴とする、フィルタカートリッジ。
【請求項１０】
請求項１又は２のフィルタカートリッジにおいて、前記静止リング部材が、前記リップシールと同心状であるが、該リップシールから隔てられた環状の凹部を画成する接続フランジを有し、該接続フランジが、前記凹部内に受け入れられた環状のスペーサリングを更に有することを特徴とする、フィルタカートリッジ。
【請求項１１】
請求項１０のフィルタカートリッジにおいて、前記スペーサリングが、前記接続フランジの隣接する部分と熱融着されることを特徴とする、フィルタカートリッジ。
【請求項１２】
請求項２のフィルタカートリッジにおいて、前記ネック部分が傾斜面の末端を有することを特徴とする、フィルタカートリッジ。
【請求項１３】
フィルタカートリッジであって、
全体として円筒状の内部空間を画成するフィルタ本体と、
前記フィルタ本体の上端に取り付けられ、前記フィルタ本体の前記内部空間との流体連通を許容する開口部を画成する、長さ調節可能な頂部エンドキャップと、
前記内部空間を閉じ得るように前記フィルタ本体の下端に取り付けられた底端部と、を備え、
前記長さ調節可能な頂部エンドキャップが、
（ｉ）一端にて前記フィルタ本体の前記上端に一体に接続された環状の接続フランジを有する静止リング部材と、
（ｉｉ）全体として横方向の環状の支持フランジと、該支持フランジから一体に垂下する円筒状のネック部材とを有する可動部材と、を備え、
（ｉｉｉ）前記静止リング部材が、一体型としての環状リップシールを有し、
（ｉｖ）前記ネック部材が、前記静止リング部材の前記リップシールとシール接触し得るように前記静止リング部材内に摺動可能に受け入れられるようにした
ことを特徴とする、フィルタカートリッジ。
【請求項１４】
請求項１３のフィルタカートリッジにおいて、前記リップシールが円錐形面の一部分であることを特徴とする、フィルタカートリッジ。
【請求項１５】
請求項１３のフィルタカートリッジにおいて、前記可動の接続部材がクロス支持体を有することを特徴とする、フィルタカートリッジ。
【請求項１６】
請求項１３のフィルタカートリッジにおいて、前記フィルタ本体が、メルトブロー成形されたポリマー繊維の不織集合体を有することを特徴とする、フィルタカートリッジ。
【請求項１７】
請求項１６のフィルタカートリッジにおいて、前記フィルタ本体の前記上端が、その相応する深さ部分内に一体的に埋め込まれるように前記接続フランジの隣接する部分に熱融着されることを特徴とする、フィルタカートリッジ。
【請求項１８】
請求項１７のフィルタカートリッジにおいて、前記静止リング部材の前記接続フランジが、前記リップシールと同心状であるが、該リップシールから隔てられた環状の凹部を画成し、前記接続フランジが、前記凹部内に受け入れられた環状のスペーサリングを更に有することを特徴とする、フィルタカートリッジ。
【請求項１９】
請求項１８のフィルタカートリッジにおいて、前記スペーサリングが、前記接続フランジの隣接する部分に熱融着されることを特徴とする、フィルタカートリッジ。
【請求項２０】
請求項１３のフィルタカートリッジにおいて、前記静止リング部材の前記接続フランジが、前記リップシールと同心状であるが、該リップシールから隔てられた環状の凹部を画成し、前記接続フランジが、前記凹部内に受け入れられた環状のスペーサリングを更に有することを特徴とする、フィルタカートリッジ。
【請求項２１】
請求項２０のフィルタカートリッジにおいて、前記スペーサリングが、前記接続フランジの隣接する深さ部分に熱融着されることを特徴とする、フィルタカートリッジ。
【請求項２２】
請求項１３のフィルタカートリッジにおいて、前記ネック部分が傾斜面の末端を有することを特徴とする、フィルタカートリッジ。
【請求項２３】
請求項１又は１３のフィルタカートリッジにおいて、前記静止リング部材が回動可能な取っ手を有することを特徴とする、フィルタカートリッジ。
【請求項２４】
環状のリップシールを一体型として有する静止リング部材と、前記リップシールと可動にシール接触した接続部材とを備えることを特徴とする、フィルタカートリッジ用の長さ調節可能なエンドキャップ。
【請求項２５】
請求項２４のエンドキャップにおいて、前記可動の接続部材が、前記静止リング部材内に摺動可能に受け入れられる円筒状のネック部分と、該ネック部分の一端におけるフランジ部分とを有することを特徴とする、エンドキャップ。
【請求項２６】
請求項２４又は２５のエンドキャップにおいて、前記リップシールが円錐形面の一部分であることを特徴とする、エンドキャップ。
【請求項２７】
請求項２４のエンドキャップにおいて、前記可動の接続部材がクロス支持体を有することを特徴とする、エンドキャップ。
【請求項２８】
請求項２４のエンドキャップにおいて、前記静止リング部材が回動可能な取っ手を有することを特徴とする、エンドキャップ。
【請求項２９】
請求項２４のエンドキャップにおいて、前記静止リング部材が、前記リップシールと同心状であるが、該リップシールから隔てられた環状の凹部を画成する接続フランジを有し、該接続フランジが、前記凹部内に受け入れられた環状のスペーサリングを更に有することを特徴とする、フィルタカートリッジ。
【請求項３０】
請求項２のエンドキャップにおいて、前記ネック部分が傾斜面の末端を有することを特徴とする、エンドキャップ。
【請求項３１】
エンドキャップを全体として円筒状のろ過メディアの一端に接続する方法であって、
（ａ）前記エンドキャップの底部分を露出させ得るように、熱接着ネスト収容部内に凹部を画成する接続フランジを有するエンドキャップを位置決めするステップと、
（ｂ）環状のスペーサリングを前記凹部内に位置決めするステップと、
（ｃ）前記フランジの前記露出した部分及び前記環状のスペーサリングを加熱して該部分を所定の深さ迄、溶融させるステップと、
（ｄ）全体として円筒状のフィルタ本体の一端を前記フランジの前記溶融した露出部分と接触させるステップと、
（ｅ）前記接続フランジの前記溶融した露出部分が冷却し、これにより、前記フィルタ本体の端部を該部分に接着することを許容するステップと、を備える、エンドキャップを全体として円筒状のろ過メディアの一端に接続する方法。
【請求項３２】
請求項３１の方法において、ステップ（ｂ）がステップ（ａ）の前に行われる、方法。
【請求項３３】
請求項３１の方法において、ステップ（ａ）が、熱遮蔽パックを前記エンドキャップ内に位置決めするステップを備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体として、フィルタカートリッジの分野に関する。より具体的には、本発明は、長さ調節可能なフィルタカートリッジのエンドキャップ及びかかる長さ調節可能なエンドキャップを有するフィルタカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
工業用の使い捨て式の固定型フィルタカートリッジの製造メーカは、永年に亙って、フィルタカートリッジの直径及び長さ寸法並びに幾何学的形態を実質的に標準化してきた。その結果、実質的に全ての製造メーカが製造するフィルタカートリッジは、別の製造メーカのカートリッジハウジングにて使用することができる。しかし、依然として、非標準型のフィルタカートリッジが業界に提供されることが必要とされている。例えば、標準型のフィルタカートリッジの幾何学的形態では、大型のろ過装置にて使用し且つ（又は）ひどく汚染した流体をろ過するのに完全に十分ではないことがある。より大容量のフィルタカートリッジ用の幾何学的形態を採用することが考えられるが、従来の標準型の幾何学的形態を持つフィルタカートリッジに使用するように設計された既存のフィルタカートリッジハウジングを交換することに関連するコストのため、その商業的受け入れは制限される。
【０００３】
その内容の全体を参考として引用し、明白に本明細書に含め、以下に「第´２２２号特許出願」と称する、２００１年１１月１９日付けで出願された同時係属中の米国特許出願第０９／９８８，２２２号（弁護士事件番号第１７６９−９４号）には、フィルタ本体の一端に取り付けられた長さ調節可能な少なくとも１つのエンドキャップを有する、新規な長さ調節可能なフィルタカートリッジが開示されている。該長さ調節可能なエンドキャップは、フィルタ本体の一端に取り付けられた環状の静止リング部材と、該環状の静止リング部材に対して長手方向に可動であるように環状の静止リング部材内に摺動可能に受け入れられる可動の接続部材とを有することが最も好ましい。
【特許文献１】米国特許出願第０９／９８８，２２２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
第´２２２号特許出願に開示され且つ特許請求の範囲に記載されたエンドキャップ及びフィルタカートリッジは、完全に満足し得るものではあるが、依然として、これらに対する多少の改良が望まれる。例えば、エンドキャップを円筒状のろ過メディアに熱接着することによりフィルタカートリッジを製造する間、別個のＯリングシールを提供することは問題を生じ、これにより製造を困難にすることがある。従って、フィルタメディアに熱接着される環状のリング部材には、該部材と単一部材（一体型）構造体として形成された環状シールを設けることが極めて望ましい。更に、かかるシールが熱接着処理を行う間、熱から保護されるようにすることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、長さ調節可能なエンドキャップ及び該長さ調節可能なエンドキャップを有するフィルタカートリッジが提供される。好ましい実施の形態において、長さ調節可能なエンドキャップは、一体型として（即ち、単一部材構造として）環状リップシールを含む静止リング部材および、リップシールと可動シール接触する接続部材を備えている。最も好ましくは、リップシールは、円錐形面の一部分であり、これにより、リング部材と単一体として接続された基端エッジ領域と、リング部材により画成された開口部内に下方に且つ内方に突き出す他端である末端とを有している。静止リング部材は、単一体のリップシールと同心状であるが、該単一体のリップシールから隔てられた環状の凹部を画成する接続フランジを有することが好ましい。環状スペーサリングが凹部内に受け入れられる。接続フランジを全体として円筒状のフィルタメディアの一端に熱接着する間、スペーサリング及びフィルタメディアの端部は、共に、接続フランジのそれぞれの隣接する部分に熱融着させられる。従って、スペーサリングは、リング部材に一体に融着される。
【０００６】
上記及びその他の特徴及び有利な効果は、その好ましい一例としての実施の形態に関する以下の詳細な説明を入念に検討した後、より明らかになるであろう。
以下に、幾つかの図面の全体を通じて同様の構成要素を同様の参照番号で示す添付図面に関して説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１には、本発明による特に好ましいフィルタカートリッジ１０が示されている。図示するように、該フィルタカートリッジ１０は、一端にて底部エンドキャップ１４により閉じられた全体として円筒状のフィルタ本体１２を有している。長さ調節可能なエンドキャップ１６がフィルタ本体１２の上端に接続されている。
【０００８】
フィルタ本体１２は、従来から、流体をろ過するために採用されている実質的に任意のろ過メディアにて形成することができる。このため、例えば、ろ過メディアは、それ自体、流体ろ過技術にて極めて従来型式である不織又は織ったフィルタ材料のプリーツ付きシートから成るものとすることができる。しかし、最も好ましくは、フィルタ本体１２は、例えば熱可塑性ポリマー、好ましくはポリプロピレンやポリエチレン等のようなポリオレフィンで形成され、且つ、メルトブロー成形されたポリマー繊維からなる、全体として円筒状の不織集合体から成るものとすることができる。本発明に従ってフィルタ本体１２として使用するのに特に好ましいフィルタメディアは、その内容の全体を各々、参考のため引用して明白に本明細書に含めた、共同所有する米国特許第５，５９１，３３５号及び米国特許第６，３４２，２８３号に、より完全に記載されたものである。
【０００９】
図２乃至図４により明確に示すように、長さ調節可能なエンドキャップ１６は、以下に説明する仕方にて、最も好ましくは熱接着（すなわち、熱溶着）によりフィルタ本体１２の端面に物理的に取り付けられた環状の接続フランジ２２−１を有する環状の静止リング部材２２を備えている。
【００１０】
可動の接続部材２６は、下側の円筒状ネック部分２８と、上側の環状フランジ部分３０とを有している。フランジ部分３０には、通常、フランジ３０と内部にフィルタカートリッジ１０が採用されるハウジングの隣接する構造的構成要素（図示せず）との間に流体シールを提供し得るようにエラストマー性のエッジシール３０−１が設けられる。最も好ましくは、ネック部分２８及びフランジ部分３０は、一体型（単一部材）の構造体として形成されるようにし、また、静止リング部材２２により画成された円形の内部開口部２２ａに対して接続部材２８を動かし／挿入するのを許容し得るように、便宜な固定したハンドルを提供する一方にて構造的完全性を増し得るようにクロス支持体３１が設けられる（図２参照）。ネック部分２８は、環状の静止リング部材２２内に受け入れられ、且つ、図３及び図４に矢印Ａ１で示すように、該環状の静止リング部材２２に対して摺動可能である。このように、接続部材２６の全体がフィルタカートリッジ１０の長手方向軸線に沿って摺動可能であり、このため、そのフランジ部分３０は、静止リング部材２２に対して接近し且つ離反することができる。
【００１１】
本発明にとって重要なことは、静止リング部材２２とともに一体型（単一部材）の構造体として形成される、内方に突き出す柔軟性を持つ環状リップシール３２を提供することである。環状のスペーサリング３４が、リップシール３２の下方に隔てられた関係にて同軸状に配置され、且つ、静止リング部材２２の接続フランジ２２−１の下方領域に形成された部分的に一致する形状の凹部３６（図２参照）内に着座している。以下に説明するように、スペーサフランジ３４は、熱接着工程の間、リップシール３２を保護する働きをし、また、可動の接続部材２６の円筒状のネック部分２８の外周面に対し比較的ぴったりと接触されているが摺動可能な嵌まり状態が確立されることを保証する働きをする。しかし、熱接着工程中、スペーサフランジ３４の一部分は、静止リング部材２２の接続フランジ２２−１の隣接する領域と共に物理的に融着し、該領域と一体に融着される。従って、スペーサフランジ３２と、該スペーサフランジがその内部に着座する静止リング部材２２の凹部３４との間に別個の流体シール構造体は全く不要である。
【００１２】
リップシール２２は、ネック部分２８が内部に挿入される開口部２２ａを狭小にし得るように内方に、好ましくは下方に突き出す、実質的に任意の所望の幾何学的形態にて形成することができる。リップシール２２は、勿論、ネック部分２８の外面と接触したとき、多少、外方に降伏するように撓み、これにより該外面とのシール接触状態を維持し得なければならない。また、フィルタメディア１２の内部はフィルタメディア１２の外部の流体圧力に比較してより高い流体圧力であるため（ろ過される流体の内側から外側への流れ、及び、フィルタメディアの半径方向厚さ寸法に亙る圧力降下のため）、流体圧力は、また、リップシール３２に作用してネック部分２８とシール接触させる働きもする。最も好ましくは、リップシール２２は、内方に且つ下方に（すなわち、リング部材２２から底部エンドキャップ１４に向けて傾斜した方向に）方向決めされた、全体として円錐形部分の形態をしているようにする。
【００１３】
最も好ましくは、ネック部分２８の末端（下端）には、ネック部分２８を静止リング部材内に位置決めするのを助ける外周斜角面２８−１が設けられる。すなわち、外周斜角面２８−１は、ネック部分を環状リップシール３２に対して適正に位置決めし、ネック部分を静止リング部材２２内に挿入するのを許容する導入面を提供する。
【００１４】
可動の接続部材２６が静止リング部材２２から物理的に除去し得ることが好ましい。かかる目的のため、クロス支持体３１は、リング部材がその支持構造体（例えば、フィルタハウジング）と結合したままである間に、接続部材２６をリング部材２２から引き出すことを許容する便宜なハンドルを提供する。使用中にろ過される流体から除去して取り込んだ粒子が存在するため、フィルタ本体１２の重量は実質的に増大するであろうから、静止リング２２には、半円形の弓形取っ手（ベイル）２２−３の末端を回動可能に受け入れる直径上で対向した１対のベイル耳部２２−２が設けられることも好ましい。このため、接続部材２６を除去するとき、フィルタカートリッジ１０の残りの構造体部分は、該構造体部分をベイル２２−３の助けを受けて手で持ち上げることにより、その隣接する支持構造体（例えば、図示しないフィルタハウジング）から物理的に除去することができる。
【００１５】
添付図面５Ａないし５Ｄには、エンドキャップを円筒状のフィルタ本体１２に熱接着するための１つの好ましい装置５０及び技術が図示されている。この点に関して、図５Ａに示すように、該装置は、静止リング部材２２を上下逆さの状態にて保持するネスト収容部５４を支持するプラットフォームを提供するキャリッジ５２を有している。このように、リング部材２２の底面及びスペーサリング３４は、加熱ステーション５６に露出される。加熱する前に、全体として円筒状の熱遮蔽パック（ｐｕｃｋ）５７がエンドキャップの内部に取り外し可能に配置されている。熱遮蔽パック５７は、熱接着工程中、リング部材２２と一体のリップシールを保護する働きをする。キャリッジ５２は、加熱ステーション５６と接着ステーション５８との間にてネスト収容部５４及び上下逆さのリング部材２２を往復運動させるため、その間にて直線状の往復運動を行うことができる。
【００１６】
図５Ｂにて示すように、リング部材２２が図５Ａに示した仕方にて配置された状態で、加熱ステーションは、ネスト収容部５４及び該ネスト収容部内に保持された上下逆さのリング部材２２と熱的に接触するように動いて、加熱ステーション５６に露出される接続フランジ２２−１の一部分を溶融させ得るようにすることができる。このとき、スペーサリング３４の露出部分も同時に溶融される。接続フランジ２２−１及びスペーサリング３４のそれぞれの部分が溶融状態とされた後、加熱ステーション５６を上昇させ且つ、キャリッジ５２を接着ステーション５８まで往復運動させて、支持構造体６０内に保持されたフィルタ本体１２と同軸状に整合し得るようにする。かかる状態は、図５Ｃに図示されている。この点に関して、スペーサリング３４は、フランジ２２−１の隣接する周囲部分とともに熱融着していることが理解されよう。
【００１７】
次に、フィルタ本体１２の一端を、図５Ｄに示すように支持構造体６０を垂直の支持ポスト６２に沿って下降させることにより、フランジ２２−１の溶融領域と接触させる。このため、冷却したとき、フィルタ本体１２及び接続フランジ２２−１は、熱融着して、一体の構造体を形成する。最も好ましくは、フィルタ本体１２の端部は、少なくとも約２．５４ｍｍ（０．１００インチ）、より好ましくは、約２．５４ｍｍ（０．１００インチ）乃至約３．１８ｍｍ（０．１２５インチ）の厚さ寸法Ｄ（図４参照）までフランジ２２−１内に物理的に埋め込まれ且つ、該フランジに融着されるようにする（図４参照）。このような仕方にて、フィルタ本体１２の端部と静止保持リング２２に連結したフランジ２２−１との間に、一体的な流体が漏れない結合部が確立される。図５Ａ乃至図５Ｄに関して上述したのと同様の仕方にて、底部エンドキャップ１４をフィルタ本体１２の他端に熱接着することができる。
【００１８】
本発明は、現在、最も実際的で且つ、好ましい実施の形態であると考えられるものに関して説明したが、本発明は、開示した実施の形態にのみ制限されるものではなく、これに反して、特許請求の範囲及びその精神に属する各種の変更形態及び等価的な構成を包含することを意図するものであることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に従った長さ調節可能なエンドキャップを採用するフィルタカートリッジの斜視図である。
【図２】図１に示したフィルタカートリッジ及び長さ調節可能なエンドキャップの分解斜視図である。
【図３】図１に示したフィルタカートリッジ及び長さ調節可能なエンドキャップの拡大断面図である。
【図４】本発明に従った長さ調節可能なエンドキャップを特に示す、著しく拡大した断面図である。
【図５】図５Ａ乃至図５Ｄは、本発明に従ってフィルタカートリッジを製造するため、エンドキャップを円筒状のフィルタメディアに熱的に接着する装置及び好ましい工程順序を示す斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【国際調査報告】
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2005522308.tif 000013