(57)【要約】      （修正有）【課題】複合フィルター媒体構造体及び関連する製造方法を提供する。【解決手段】この構造体は、スパンボンドプロセスを用いて複数の二成分合成繊維から形成された不織布基材を含むベース基材１２を有している。また、この複合フィルター媒体構造体は、ベース基材の１つの面上に設けられた表面層２０を有しており、ここでベース基材を表面層２０に結合させるには加熱積層プロセスを使用することができる。表面層はミクロ多孔性延伸ポリテトラフルオロエチレン膜から形成される。１つの態様において、ベース基材１２と表面層２０は、ＥＮ  １８２２試験法に従って測定して９５％より大きく９９．５％以下の濾過効率を与えるように構成されている。別の態様において、フィルター媒体１０は、対向するローラーを用いて約９０〜約１４０℃の温度で形成されたエンボス加工パターン又は複数の波形構造を含んでいる。【選択図】図１
2011025238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパンボンドプロセスを用いて複数の二成分合成繊維から形成された不織布基材を含むベース基材（１２）と、
ミクロ多孔性延伸ポリテトラフルオロエチレン膜から形成され、ベース基材（１２）の１つの面上に設けられた表面層（２０）と
を含む複合フィルター媒体構造体（１０）であって、前記ベース基材（１２）及び表面層（２０）が、ＥＮ  １８２２試験法に従って測定して９５％より大きく９９．５％以下の濾過効率を与えるように構成されている、複合フィルター媒体構造体（１０）。
【請求項２】
表面層（２０）が約２．００〜約３．５０ｇ／ｍ2の坪量を有する、請求項１記載の複合フィルター媒体構造体（１０）。
【請求項３】
表面層（２０）の厚さが約５〜２５ミクロンである、請求項１記載の複合フィルター媒体構造体（１０）。
【請求項４】
複合フィルター媒体構造体（１０）が約０．６０〜３．０５インチ水柱の圧力低下で９５％より大きく９９．５％以下の分別効率を与える、請求項１記載の複合フィルター媒体構造体（１０）。
【請求項５】
複合フィルター媒体構造体（１０）が約０．３〜約１．２５ミクロンの粒径を捕獲する、請求項１記載の複合フィルター媒体構造体（１０）。
【請求項６】
複合フィルター媒体構造体（１０）がさらに複数の波形構造（１８）を含む、請求項１記載の複合フィルター媒体構造体（１０）。
【請求項７】
複合フィルター媒体構造体（１０）の空気透過性が０．５インチ水柱の圧力で約４．０〜約１０．０立方フィート／分である、請求項１記載の複合フィルター媒体構造体（１０）。
【請求項８】
第１のエンドキャップ（７２）、
第２のエンドキャップ（７４）、並びに
スパンボンドプロセスで複数の二成分合成繊維から形成された不織合成布（１２）と、
ミクロ多孔性延伸ポリテトラフルオロエチレン膜から形成され、ベース基材（１２）の１つの面上に設けられた表面層（２０）と
を含むフィルター媒体（１０）
を含んでなり、
前記ベース基材（１２）及び表面層（２０）が、ＥＮ  １８２２試験法に従って測定して９５％より大きく９９．５％以下の濾過効率を与えるように構成されており、
前記フィルター媒体がさらに、対向するローラーを用いて約９０〜約１４０℃の温度で形成されたエンボス加工パターン又は複数の波形構造（１８）を含んでいる、
ガスタービン空気吸込フィルターエレメント（７０）。
【請求項９】
表面層（２０）が約２．００〜約３．５０ｇ／ｍ2の坪量を有する、請求項８記載の複合フィルター媒体構造体（１０）。
【請求項１０】
表面層（２０）の厚さが約５〜２５ミクロンである、請求項８記載の複合フィルター媒体構造体（１０）。
【請求項１１】
複合フィルター媒体構造体（１０）が、約０．６０〜３．０５インチ水柱の圧力低下で９５％より大きく９９．５％以下の分別効率を与える、請求項８記載の複合フィルター媒体構造体（１０）。
【請求項１２】
前記複数の波形構造（１８）が、複合フィルター媒体（１０）の長さにわたって延びる複数の交互の頂（４６、５６）及び谷（４８、５８）を含む、請求項８記載のフィルターエレメント（７０）。
【請求項１３】
前記複合フィルター媒体構造体（１０）が、１インチ当たり約３〜約１０の波形構造（１８）の波形構造ピッチ及び少なくとも約０．０２インチの有効深さを有する、請求項８記載のフィルターエレメント（７０）。
【請求項１４】
複合フィルター媒体（１０）の製造方法であって、
スパンボンドプロセスを用いて複数の二成分合成繊維から不織布基材（１２）を形成し、
加熱積層により、不織布（１２）の少なくとも１つの面上にミクロ多孔性延伸ポリテトラフルオロエチレン膜の表面層（２０）を設けて、合成繊維を表面層（２０）中に溶融させて、９５％より大きく９９．５％以下の濾過効率を有するように複合フィルター媒体（１０）を形成する
ことを含む方法。
【請求項１５】
表面層（２０）を設ける工程が、約２．００〜約３．５０ｇ／ｍ2の坪量を有する表面層（２０）を設けることを含んでいる、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
表面層（２０）を設ける工程が、約５〜２５ミクロンの厚さを有する表面層（２０）を設けることを含んでいる、請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
複合フィルター媒体構造体（１０）が約０．６０〜３．０５インチ水柱の圧力低下で９５％より大きく９９．５％以下の分別効率を与える、請求項１４記載の方法。
【請求項１８】
加熱積層を実施する前の表面層（２０）の空気透過性が０．５インチ水柱の圧力で約９．０〜約１２．０立方フィート／分である、請求項１４記載の方法。
【請求項１９】
複合フィルター媒体構造体（１０）が約０．３〜約１．２５ミクロンの最大透過粒径を捕獲する、請求項１４記載の方法。
【請求項２０】
さらに、複合フィルター媒体構造体（１０）に波形を形成する工程を含んでいる、請求項１４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にフィルターエレメントに関し、より詳細には波形又はエンボス加工した複合不織フィルター媒体を有するフィルターエレメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
ある種の公知のフィルター媒体複合構築物では、湿式製紙プロセスを取り入れて基材を製造し、またエレクトロスパン技術でフィルター媒体基材の一面又は両面に軽量のナノファイバーコーティングを設ける。通例、媒体基材は坪量が１００〜１２０グラム／平方メートル（ｇ／ｍ2）であり、ナノファイバー層は坪量が０．５ｇ／ｍ2以下である。
【０００３】
ある媒体は、ベース媒体、延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）膜、及び電荷を帯びた不織メルトブローン層からなる第３の層を含む３つの層を有ることができるということが知られている。しかし、この電荷を帯びた不織メルトブローン層は、湿った環境に暴露されると性能が大きく低下し、その静電気が迅速に消失することが知られている。この公知の媒体は、パルス式ガスタービン吸気濾過(Gas Turbine Inlet Filtration)に必要とされる厳格な工業試験プロトコルに合わないことが認められている。
【０００４】
湿式製造したガラス系媒体を有するＨＥＰＡ媒体は静的ガスタービン濾過で見ることができ、非パルス式のガスタービン吸気濾過に対して機能上申し分のないことが分かっている。この湿式製造したガラス系媒体は、高圧パルス空気洗浄の応力に耐えることができないその固有の弱い強度特性のためパルス式濾過には不適切であるかもしれない。その弱い強度特性の結果、高圧パルス空気洗浄用途に使用すると媒体自体が引き裂かれるであろう。
【０００５】
フィルター媒体複合構築物を用いて、各種の装置にクリーンな空気を提供することができる。かかる装置としては、タービンブレードを挙げることができる。典型的な公知のフィルター媒体は、ＡＳＨＲＡＥ  ５２．２−２００７試験手順に従って既知の作動流量で試験したときに通例７．０ｍｍＨ2Ｏより大きい圧力低下で０．３〜０．４μｍ粒子のおよそ５５％の捕獲を提供する新しい又はクリーンな作動効率を有し得る。
【０００６】
タービンブレードを含有する一例の装置に関して、タービンブレードを清浄に維持するように試みることは論理的である。タービンブレードの汚れと侵食はタービンの出力を低下させ、そのブレードを修理するための機能停止の頻度を増大することが知られている。タービンブレードを洗浄するための１つの現行の手順では、タービンを定期的な間隔でオフラインにしてブレードを清浄に水洗する必要がある。タービン停止時間は、タービンが作動しないので発電が抑えられるため、費用がかかり得る。タービンブレードを洗浄するためのタービン停止時間を低減又は削除するために、公知のフィルター媒体より高い効率のフィルター媒体を提供することが望ましいであろう。
【０００７】
現行の技術で最良の性能は、エレクトロスパン繊維表面層をコートした標準的な湿式製造ベース媒体を用いたＡＳＨＲＡＥ  ５２．２によりＦ−９にランク付けされる。これまでのところ、最大効率は、エレクトロスピニングプロセスにより、１００％  ０．３０ミクロンのＤＯＰ粒子を用いて試験したときに最大でおよそ７５％の効率に制限されている。これは、湿式製造したベース媒体の１つの表面上にエレクトロスパン繊維の重い層を、又は同ベース媒体の両方の表面上にナノファイバー層を使用して達成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第７３１６７２３号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の幾つかの例示的態様の基礎的な理解のために、以下に、本発明の簡単な要約を示す。この要約は本発明の広範な概観ではない。また、この要約は本発明の重要な要素を特定するものでも、本発明の範囲を定めるものでもない。この要約の唯一の目的は、後述するより詳細な説明の前置きとして本発明の幾つかの概念を簡単に述べることである。
【００１０】
１つの態様では、本発明は、ベース基材を含む複合フィルター媒体構造を提供する。ベース基材は、スパンボンドプロセスを用いて複数の二成分合成繊維から形成された不織布基材を含む。この複合フィルター媒体構造はベースの１つの面上に設けた表面層を含み、この表面層はミクロ多孔性の延伸ポリテトラフルオロエチレン膜から形成される。このベース基材と表面層はＥＮ  １８２２試験法に従って測定して９５％より大きく９９．５％以下の濾過効率を与えるように構成されている。
【００１１】
別の態様では、本発明は、ガスタービン空気吸込フィルターエレメントを含む複合フィルター媒体構造を提供する。このガスタービン空気吸込フィルターエレメントは第１のエンドキャップ、第２のエンドキャップ、及びフィルター媒体を含んでいる。フィルター媒体は、スパンボンドプロセスにより複数の二成分合成繊維から形成された不織布、及びベース基材の１つの面上に設けた表面層を含んでいる。この表面層はミクロ多孔性の延伸ポリテトラフルオロエチレン膜から形成される。ベース基材と表面層は、ＥＮ  １８２２試験法に従って測定して９５％より大きく９９．５％以下の濾過効率を与えるように構成されている。このフィルター媒体はさらにエンボス加工パターン又は複数の波形構造を含んでおり、このエンボス加工パターン又は波形構造は対向するローラーを用いて約９０〜約１４０℃の温度で形成される。
【００１２】
さらに別の態様では、本発明は、複合フィルター媒体を作成する方法を提供する。この方法は、スパンボンドプロセスを用いて複数の二成分合成繊維から形成される不織布基材を形成することを含む。またこの方法は、加熱積層により表面層を設け、合成繊維を溶融して表面層中に入らせて複合フィルター媒体を形成することを含んでおり、その結果この複合フィルター媒体は９５％より大きく９９．５％以下の濾過効率を有する。
【００１３】
本発明の上記及びその他の態様は、添付の図面を参照して以下の説明を読むことにより、本発明が属する技術分野の当業者には明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、一例の態様の複合フィルター媒体の断面説明図である。
【図２】図２は、一例の態様によるエンボス加工用ローラーの概略図である。
【図３】図３は、図１に示したベース媒体基材の結合パターンの平面図である。
【図４】図４は、一例の態様による波形形成用ローラーの断面説明図である。
【図５】図５は、図１に示した一例の態様の複合フィルター媒体の波形形成後の断面説明図である。
【図６】図６は、図２に示したフィルター媒体を含むフィルターカートリッジの側面図である。
【図７】図７は、図６に示したフィルターカートリッジの一部分の拡大斜視図である。
【図８】図８は、図６に示したフィルターカートリッジを含むフィルターアセンブリの斜視図である。
【図９】図９は、図１の例と比較した様々な媒体の濾過効率対粒径のグラフである。
【図１０】図１０は、図１の例と比較した図９の様々な媒体の粒子透過百分率対粒径のグラフである。
【図１１】図１１は、図１の例と比較した図９の様々な媒体に対する高ダスト負荷環境における長時間にわたる圧力損失のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の１以上の態様を具体化する例示的実施形態を図面に記載し例証する。これらの図解した例は本発明に限定を課するものではない。例えば、本発明の１以上の態様は他の実施形態で、さらには他のタイプのデバイスで利用することができる。さらに、本明細書では幾つかの用語を便宜上のためにのみ使用するが、本発明に対する限定とはならない。なお、図面中、同じ要素を示すには同じ参照符号を使用する。
【００１６】
本発明の１以上の態様による高性能複合フィルター媒体の例とその複合フィルター媒体の作成方法について、以下に詳細に説明する。一般に、複合フィルター媒体は、二成分合成不織ベース基材と少なくとも１つの表面層とを有する。１つの具体例において、かかる複合フィルター媒体は、フィルターエレメント又はカートリッジを構成し、パルス式のガスタービン吸込フィルターハウジング又は類似の工業濾過システムで使用したときに高まった濾過性能を提供する。また、一例において、この新しい複合フィルター媒体は、波形形成及びプリーツ加工並びに全体の組立のようなその後のプロセスを伴うフィルターカートリッジ又はフィルターエレメントを構成することもできる。フィルター媒体を波形形成すると、複合フィルター媒体の「清浄な」側と「汚れた」側の両方で低拘束気流の通路のための大きな容積が得られる。一例において、複合フィルター媒体は、ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｈｅａｔｉｎｇ、Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ａｉｒ−Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ（加熱冷凍エアコンディショニング工学会）（ＡＳＨＲＡＥ）５２．２の試験手順に従って試験したときに０．３〜１．２５μｍの粒子の９５％より大きく９９．５％以下の保持捕獲という初期濾過効率を提供し得、これは公知のフィルター媒体と比較して約１４．５％の性能の増大である。加えて、本複合媒体は、公知のフィルター媒体より低い圧力低下で９５％より大きく９９．５％以下の効率を与えることができる。一例において、複合フィルター媒体は約０．６０〜３．０５インチ水柱の抵抗（すなわち圧力低下）を有する。
【００１７】
また、この複合フィルター媒体は広範で強烈なダスト負荷及び洗浄問題に暴露されたとき有益な耐久性も有し得、より高い効率を実現する。かかる有益な耐久性は現存の技術に対する改良点であり得る。この性能が改良された（例えば、９５％より大きく９９．５％以下の効率）１つの理由は、加熱積層プロセス中にかけられる熱と圧力により、繊維が膜の細孔内に機械的に固定されるためと考えられる。
【００１８】
図１は、表面層２０と組み合わせた、スパンボンドプロセスにより形成されたベース基材１２の形態である、本発明の１以上の態様による複合フィルター媒体１０の一例を示す。本発明の１つの態様は、基材１２が、スパンボンドプロセスを用いて複数の二成分合成繊維から形成された不織布基材であるということである。かかる二成分繊維の提供の態様はコア−シース構造体、島状構造体、又は並列構造体を介してであり得る。
【００１９】
媒体基材１２の不織布を作成するためには、任意の適切な二成分合成繊維を使用することができる。二成分繊維のコアとシースに適した材料としては、限定されることはないが、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、熱可塑性ポリウレタン、ポリエーテルイミド、ポリフェニルエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、アラミド、及びこれらの混合物がある。二成分繊維のシースに適した材料としては、二成分繊維のコアの材料より低い融点を有する熱可塑性材料、例えば、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、熱可塑性ポリウレタン、ポリエーテルイミド、ポリフェニルエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、アラミド、及びこれらの混合物がある。一例において、二成分繊維は様々な直径を有することができる。
【００２０】
二成分繊維はジェットを介して複数の連続な繊維に溶融紡糸され、この連続繊維が均一に付着させられてランダムな三次元ウェブになる。次に、このウェブを加熱しカレンダーロールによりエンボス加工することができ、これによりウェブを熱的に結合して、固定されたスパンボンド布にする。カレンダーロールエンボス加工パターンとの接触による熱のために二成分繊維の熱可塑性シースが軟化又は溶融し、これによりカレンダーロールエンボス加工パターンの接触点のみで不織繊維が互いに結合する。温度は、少なくとも二成分繊維のより低い融点のシース部分の軟化又は融合が起こるように選択される。１つの実施形態において、この温度は約９０〜約２４０℃である。このシース部分の溶融と再固化により、冷却後、繊維の所望の結合が起こる。
【００２１】
図１は、特定の例のシート様構造を示すための複合フィルター媒体１０の概略部分断面図である。図から分かるように、フィルター媒体１０はベース媒体基材１２と表面層２０とを含んでいる。ベース媒体基材１２は第１の面１４と第２の面１６を有する。１つの態様において、表面層２０は媒体基材１２の第１の面１４上に設けられる。例示の図には明確に示されてはいないが、表面層２０は第２の面１６上に設けることもできるし、又は表面層２０は第１及び第２の面１４及び１６の両面上に設けることもできるものと了解されたい。
【００２２】
ＨＥＰＡ媒体の濾過表面層２０は延伸ミクロ多孔性ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）膜から作成される。この膜はこの用途向けに特別に設計され製造される。膜特性は一例の態様において坪量が０．０１〜１０．０ｇ／ｍ2、別の態様においてはおよそ２．０〜３．５ｇ／ｍ2である。表面層２０の厚さは５〜２５ミクロンの範囲であることができるが、別の態様においてこの厚さはおよそ１０〜１２ミクロンであることができる。積層プロセスを実施する前の表面層２０の空気透過性は、０．５インチ水柱の圧力で１．０〜５０立方フィート／分（ｃｆｍ）の範囲であるが、別の態様においては０．５インチ水柱の圧力でおよそ９〜１２ｃｆｍである。
【００２３】
表面層２０の膜を加熱加圧プロセスによって熱的に積層して、ベース基材１２のポリエステル繊維を溶融させて表面層２０のミクロ多孔性の膜中に侵入させる。積層中、表面層２０の膜はベース基材１２に固定されるようになり、さらなる加工処理及び複合媒体としての最終用途の厳しさに耐えるように耐久性にされる。積層プロセス中、表面層２０の膜の空気透過特性は、繊維が溶融して表面層２０中に入り込むことによって表面層２０の膜の空気透過性が低下すると共に変化する。表面層２０における膜の細孔中への熱可塑性ポリエステル繊維の機械的な固定により気流が遮断される結果、複合積層体の空気透過性はおよそ０．５インチ水柱の圧力でおよそ４〜１０ｃｆｍに低下する。
【００２４】
表面層２０がベース基材１２上に積層された後、表面層２０とベース基材１２の組合せは耐久性の三次元表面濾過層を提供し、これは気流を実質的に制限したり圧力低下を増大したりすることなく高い効率と微粒子の捕獲を可能とする広範な多層の蛇行した通路を有する。この多層の蛇行した通路は小さい細孔を含み得る。かかる構造は、殊に最小の厚さの二次元のナノファイバー層と比較して、パルス式濾過システムにおける機械的な力に対して極めて耐久性であることが判明した。ベース基材１２と表面層２０の膜は協力して、およそ０．５〜１．２５ミクロンの平均最大透過粒径に対するＨＥＰＡ濾過効率性能を達成する。この膜細孔構造の多層の蛇行した通路がベース基材１２と相俟って、一例において５．３３ｃｍ／ｓｅｃ又は１０．５ｆｔ／ｍｉｎの空気流量で０．３ミクロンの粒子に対して９５％より大きく９９．５％以下の濾過効率が達成される。
【００２５】
この媒体は、濾過及び逆洗浄操作中にフィルター媒体にかかる力によるフィルター媒体の撓みがより少ないため、圧力低下の蓄積もより小さくなり得る。また、スパンボンド波形媒体基材１２は等価な又はより低い圧力低下で公知のフィルター媒体基材より効率的であり得る。スパンボンド媒体１２は繊維を結合固定して布又は布基材中を提供する。１つの態様において、媒体基材１２を形成するのに使用される二成分繊維は、公知のフィルター媒体を形成するのに使われる繊維より微細であることができる。加えて、ベース媒体基材１２と表面層２０との間の付着結合は、波形形成又はエンボス加工作業中の追加の熱加工処理のために強化され得る。
【００２６】
図２は、エンボス加工プロセス用の下側と上側のエンボス加工用ローラー１００、１０２を備えた一例の装置の概略図である。図から分かるように、ローラー１００、１０２は、局在化した熱と圧力をかけるためにベース基材１２と対になる複数の構造体を有している。図示した例において、ローラー１００、１０２は、下側及び上側のエンボス加工用ローラー１００及び１０２の外面１０８に配置された複数のリブ１０４とチャンネル１０６の対を有する。各々のリブ１０４と各々のチャンネル１０６はエンボス加工用ローラー１００又は１０２の円周の一部分に沿って延びている。また、下側エンボス加工用ローラー１００上のリブ１０４とチャンネル１０６の各々の対は、上側エンボス加工用ローラー１０２上の対応するリブ１０４とチャンネル１０６の対と並んでおり、これらのリブとチャンネルは、下側のローラー１００上の各々のリブ１０４が上側ローラー１０２上のチャンネル１０６と並んで対になるように、また上側ローラー１０２上の各々のリブ１０４が下側のローラー１００上のチャンネル１０６と並んで対になるように配列されている。これら複数のリブ１０４とチャンネル１０６の対はエンボス加工用ローラー１００及び１０２上で交互にずれた列として間隔をおいて離れており、一例のエンボス加工パターンを定めている。
【００２７】
本発明の１つの態様はベース媒体基材１２の独特の結合パターンである。この結合パターンは、図２に示したカレンダーロールのエンボス加工パターンにより定めることができる。この結合領域が媒体の耐久性と機能を提供すると同時に結合点が融合したポリマーのゼロ気流の領域を作り出す。この結合パターンは、複合フィルター媒体構造の濾過効率を改良するのに役立ち得る。
【００２８】
ベース基材１２に対する一例の結合領域パターン３１を図３に示す。このパターンは、二成分繊維を一緒に結合させて不織布ベース基材１２を形成するための結合領域の複数の実質的に平行な不連続線３３を有している。結合パターン３１のこれらの不連続線３３は、ベース媒体基材１２の機械の流れ方向（縦方向の広がり）と平行な方向に作成することができる。結合領域の平行な不連続線３３は互いに食い違っているので、結合領域がない位置３５がある。これらの結合領域のない位置３５は隣接する不連続線３３の結合領域３７と位置を合わせて並んでいることができる。一例において、媒体基材１２におけるスパンボンド二成分繊維の結合領域３７は布の面積全体の約１０〜約１６パーセントである。ある種の公知のスパンボンド布は約１９〜２４パーセントの結合領域を有し得ることは注目すべきである。より少ない結合領域では、所与の気流において、ベース媒体１２の空気透過性の増大、又は逆に低い圧力低下が可能になる。１つの実施形態において、不織合成布ベース媒体１２の坪量は約１００〜約３３０ｇ／ｍ2であり、別の実施形態では約１５０〜約２６０ｇ／ｍ2である。
【００２９】
表面層２０は、積層プロセスなどにより、直接ベース基材１２の少なくとも１つの面上に設けて、複合フィルター媒体１０を形成することができる。結果として得られた複合フィルター媒体は９５％より大きく９９．５％以下の最小濾過効率を有する。この媒体１０は、公知のフィルター媒体と比較して比較的高い空気透過性を有し、表面層の膜の繊維とベース媒体中の二成分繊維との改良された機械的接着が可能である。
【００３０】
この時点で、完成した有用な複合フィルター媒体１０が提供される。しかし、既に述べたように、この複合フィルター媒体に対してさらなる加工処理を施してもよい。一例として、複合フィルター媒体１０は約９０〜約１４０℃の温度で対向する波形形成用ローラーを用いて波形を付けることができる。代わりの実施形態において、複合フィルター媒体１０は約９０〜約１４０℃の温度で対向するエンボス加工用ローラーを用いてエンボス加工することができる。
【００３１】
図４に示されているように、対向する輪郭の波形形成用ロールは、フィルター媒体１０の断面全体にわたり均一な波形構造を生じる。下側の波形形成用ローラー４０は、下側のローラー４０の回りで周囲方向に延びる複数の実質的にＶ形状のリブ４４を有する外面４２を含んでいる。リブ４４は、外面４２が複数の頂４６と谷４８を有するように、下側のローラー４０の外面４２の幅に沿って実質的に均一な間隔をあけている。上側の波形形成用ローラー５０は、上側のローラー５０の回りで周囲方向に延びる複数の実質的にＶ形状のリブ５４を有する外面５２を含んでいる。リブ５４は、外面５２が複数の頂５６と谷５８を有するように、上側ローラー５０の外面５２の幅に沿って実質的に均一な間隔をあけている。下側のローラー４０のリブ４４は上側ローラー５０の谷５８と位置を並べており、かつ上側ローラー５０のリブ５４は下側ローラー４０の谷４８と位置を並べている。リブ４４と５４の幅は、下側及び上側ローラー４０及び５０の対向する谷４８及び５８の幅以下の幅を適切にすることができる。リブ４４及びリブ５４と谷４８及び５８との間の空間６０は、それぞれ、下側と上側のローラー４０と５０の間にニップ（間隙）を定める。ニップはフィルター媒体１０の厚さ未満であり、リブ４４及び５４とそれぞれの谷４８及び５８との間を通過するときのフィルター媒体１０を強化する。このニップにおけるフィルター媒体１０の強化は波形構造１８をフィルター媒体１０中に固定する。操作において、波形形成用ローラー４０及び５０の温度は約９０〜約１４０℃である。
【００３２】
図５も参照すると、図４の波形形成用ロールなどにより形成することができる波形構造１８の一例が示されている。これら例示の波形構造１８は、複合フィルター媒体１０内の交互に上下する実質的にＶ形状の波として設定されている。波の頂点２２と谷２４は形成用装置を通る基材のウェブの進行方向に延びている。谷２４は、高いダスト負荷でフィルター媒体１０の通気を可能にして、約４インチ水柱（ｗｃ）未満の低い差圧を維持するように、少なくとも約０．０２インチ（０．５ｍｍ）の有効深さＤを有することができる。一例の態様において波形構造のピッチＣは１インチ当たり約３〜約１０の波（約１．２〜約３．９の波／ｃｍ）であり、別の態様においては約３〜約６の波／インチ（約１．２〜約２．４の波／ｃｍ）である。有効深さＤと波形構造ピッチＣの組合せは、高い空気速度及びダスト負荷による高い静水圧下でのプリーツの潰れを防止するのを助ける改良された接触点を提供するのに役立つ。フィルター媒体１０の断面全体にわたる均一な波形構造も提供することができる。
【００３３】
図６は、波形構造のフィルター媒体１０から形成された一例のフィルターエレメント７０の側面図である。フィルターエレメント７０は第１のエンドキャップ７４と対向する第２のエンドキャップ７６を含んでおり、フィルター媒体１０はエンドキャップ７４と７６との間に延びている。フィルターエレメント７０は内部導管７８（図８）を備えた管状の形状を有する。フィルターエレメント７０に対して他の形状も提供され得るものと了解されたい。
【００３４】
さらに別の例として、図７は、フィルター媒体１０の２つの部分が隣接して位置する配置を示す。フィルターエレメント７０の隣接するプリーツ７２の波形構造１８は気流のための卵形の管７９を画定している。波形構造１８はプリーツ７２の縁に対して実質的に垂直に延びている。
【００３５】
図８は、端と端をつないだ関係で対にして管板８２に装着した複数のフィルターエレメント７０を含むフィルターアセンブリ８０の斜視図である。管板８２はフィルターアセンブリ８０の汚れた空気側８４を清浄な空気側８６から分離する。フィルターエレメント７０をパルス式空気で洗浄する洗浄系８８は空気供給配管９２に装着された複数の空気ノズル９０を含んでいる。フィルターエレメント７０の内部導管７８内に導かれる圧縮空気のパルスを用いて、フィルターエレメント７０の回収された塵埃を洗浄する。図８に示されているように、フィルターエレメント７０は内部導管７８を備えた管状の形状を有することができる。フィルターエレメント７０は円筒形状であるが、円錐であることもできるし、又は様々な他の形状を有することもできる。フィルターエレメント７０はまた、フィルターエレメント７０の構造上の完全性及び／又はフィルター媒体１０に対する支持体を提供するために、内部及び／又は外部支持ライナーも含むことができる。その他の構成要素も、フィルター媒体１０と共にフィルターエレメント７０の部品として提供することができる。例えば、内側及び外側有孔金属ケージ、ウレタン注封（ポッティング）コンパウンド、並びにウレタンストラッピングコンパウンドも全て提供することができる。
【００３６】
本発明の態様を含むフィルターエレメントはガスタービン吸気濾過システムに使用することができる。もちろん、他のシステムで、本発明の態様を含むフィルターエレメントを使用してもよい。加えて、塵埃を除去するための洗浄目的で空気をフィルターエレメント中に導くために少なくとも１つのフィルターエレメントに洗浄系を接続することができる。
【００３７】
図９のグラフに示されているように、本発明の例を含めて４種の異なる媒体の濾過効率を、ＡＳＨＲＡＥ  ５２．２−２００７試験法による濾過効率試験で比較した。図９のデータはチャート１に基づいている。比較される媒体は、（１）標準的な８０／２０セルロースブレンド、（２）標準的な合成品、（３）標準的な合成ナノ媒体、及び（４）本発明の例である。線２０２は、８０％セルロースと２０％ポリエステルのブレンドを含む標準的な８０／２０セルロースブレンドを表す。線２０４は、標準的な合成品、すなわち湿式製造合成品を表す。線２０６は、坪量が０．５ｇ／ｍ2未満の湿式製造合成品と厚さ０．５ミクロン未満の単一層のナノファイバー層とを有する標準的な合成ナノ媒体を表す。線２０８は、ミクロ多孔性ｅＰＦＴＥ膜から形成された表面層２０を有する本発明の例を表す。示したデータは、線２０８が、広範囲の粒径、殊に試験された小さめの粒径で、工業的に普通に使用される他の媒体より良好にサブミクロンの粒子を濾過することを例証している。他の例は、最大透過粒径ではなく大きめの粒径でのみ増大した濾過効率レベルに達するのみである。加えて、チャート１に示されているように、本発明はさらに全範囲の粒径にわたって改良された性能を示している。
【００３８】
【表１】
2011025238.tif 000003
図１０は、粒子透過曲線のグラフを示す。このグラフは、図９と同じデータを用いて作成されているが、濾過効率を１００％から差し引いたものであり、本発明の一例の媒体の改良された性能を例証するためにｙ−軸には対数目盛を使用している。すなわち、粒子透過データはフィルターを通過する粒子の割合を表す。図１０のデータはチャート２に基づいている。図１０で、線２１２は標準的な８０／２０セルロースブレンドを表す。線２１４は湿式製造合成品である標準的な合成品を表す。線２１６は坪量が０．５ｇ／ｍ2未満の湿式製造合成品と厚さ０．５ミクロン未満の単一層のナノファイバー層を有する標準的な合成ナノ媒体を表す。線２１８はミクロ多孔性ｅＰＦＴＥ膜から形成された表面層２０を有する本発明の例を表す。示されているデータは、線２１８が、広範囲の粒径で、殊に試験されている小さめの粒径で、工業的に普通に使われている他の媒体より良好にサブミクロンの粒子を濾過することを示している。
【００３９】
【表２】
2011025238.tif 000004
図１１は、高ダスト負荷環境試験のグラフ表示を示す。このグラフはフィルターの可使寿命にわたるその期待される性能を例証する。ＨＥＰＡ媒体の圧力低下は、従来の深さ負荷媒体と比較してより遅い速度で増大しており、これは有利である。作動中の圧力低下の変化を最小にすることは、動力システム産業に対する一定の出力を維持する上で重要である。図１１で、線２２２は標準的な８０／２０セルロースブレンドを表す。線２２４は湿式製造合成品である標準的な合成品を表す。線２２６は坪量が０．５ｇ／ｍ2未満の湿式製造合成品と厚さ０．５ミクロン未満の単一層のナノファイバー層を有する標準的な合成ナノ媒体を表す。線２２８はミクロ多孔性ｅＰＦＴＥ膜から形成された表面層２０を有する本発明の例を表す。この高ダスト負荷環境試験は極端な条件をシミュレートする。本発明を表す線２２８は、試験の初期には増大した圧力低下を有するが、フィルターの寿命の間低下した圧力増大を提供する。低減した圧力低下はエネルギーを削減するのに役立ち、プラント応用で直接コスト節約を提供することができる。ナノ媒体線２２６とｅＰＴＦＥ膜線２２８との間の差も、図１１に示された高ダスト負荷環境試験に示されている。時間が経って両方の媒体がダストで安定化された後、ナノ媒体線２２６は圧力損失の僅かな連続的上昇を示す。対照的に、ｅＰＴＦＥ膜線２２８は経時的に傾きが比較的平坦に増大する。すなわち、ｅＰＴＦＥ膜は増大した期間にわたってより良好に作動し、性能が劣化しない。
【００４０】
フィルター媒体１０の独特の構成は、部分的には波形構造の構成に起因して、濾過及び逆洗浄操作中フィルター媒体にかかる力による撓みがより少ないので、公知のフィルター媒体より耐久性が高く、より少ない圧力低下の増加をもたらす。フィルターエレメント７０は、平均最大透過粒径のエアロゾル又はダスト（約０．５〜約１．２５ミクロン）の捕獲が、公知のフィルターエレメントの約５０〜５５％と比較して、９５％より大きく９９．５％以下の平均効率を生じることができる。
【００４１】
ｅＰＴＦＥ膜は、ナノファイバーのような他の公知のフィルターより改良された性能を提供する。例えば、ナノファイバーとｅＰＴＦＥ膜はいずれも表面濾過の技術を実施する。ナノ媒体の細孔構造は約８〜１０ミクロンであることができる。すなわち、ナノ媒体では、低レベルの微粒子ダストがなおも濾過表面内に埋め込まれる可能性がある。しかし、ｅＰＴＦＥ膜は、その細孔構造が約０．５〜１．２５ミクロンであるので、一桁良好である。ｅＰＴＦＥ膜は、所望の孔径を得るために延伸される固体のシートであることができる。ｅＰＴＦＥのサブミクロンの細孔構造を考えると、膜構造内に埋め込まれる微粒子は殆どない。従って、ｅＰＴＦＥ膜はさらに真の表面濾過を提供し、ｅＰＴＦＥ膜の独特の低い摩擦係数特性又は汚れが付かない性質と相俟って、ダストは媒体が清浄なときずっと有効に除去される。言い換えると、ダストはフィルター媒体複合材の表面で濾過され、ダストの濾過が最適化される結果、ダストは必要とされるときに有効に除去され、従って圧力低下は比較的低いままであり、またフィルターの連続使用中も比較的低く維持される。ｅＰＴＦＥ膜を有する媒体は最低の圧力低下でできるだけ多くのダストを保持し濾過するように設計され、デプスフィルターは必要とされないし、使用中に洗浄する必要もない。一例において、４インチｗｇ（水量ゲージ）で７ｋｇを越えるダストである。
【００４２】
上記例示的実施形態を参照して本発明を説明して来た。当業者には、本明細書を読み理解することで、修正及び変更が明らかであろう。かかる修正及び変更は全て特許請求の範囲に入るので、本発明の１以上の態様を含む例示的実施形態はかかる修正及び変更を包含する。
【図１】
2011025238.tif 000005
【図２】
2011025238.tif 000006
【図３】
2011025238.tif 000007
【図４】
2011025238.tif 000008
【図５】
2011025238.tif 000009
【図６】
2011025238.tif 000010
【図７】
2011025238.tif 000011
【図８】
2011025238.tif 000012
【図９】
2011025238.tif 000013
【図１０】
2011025238.tif 000014
【図１１】
2011025238.tif 000015