(57)【要約】入口ポート及び出口ポートを有するフィルタヘッドと、そのフィルタヘッドに取り付けられるフィルタボウルとを含むフィルタアセンブリであり、そのフィルタボウルが、流体を排出するためにそのフィルタボウルの底に配置されたドレイン孔を有し、フィルタ要素がそのフィルタボウル内に収容され、そのフィルタ要素が濾過媒体の障壁とドレイン層と少なくとも一つのサポート管とを含み、圧力差がそのフィルタ要素を横切って存在し、ボトムキャップが流体をそのフィルタ要素内に密封し、トップキャップが非平面フランジ部を有し、そのフランジ部が実質的に湾曲した全体的にＳ字状の断面形状を有し、その非平面フランジ部は、そのフィルタヘッドが入口区画と出口区画とに分割されるようにそのフィルタヘッド内に密封的に受け入れられ、そのトップキャップがその入口ポートからの流体をそのフィルタ要素内に向け、その流体がその濾過媒体の障壁を通って流れその出口ポートを通ってそのアセンブリから出るようにされ、そして、フロートドレインコンポーネントがそのフィルタボウルの基部に取り付けられそのアセンブリ内にある凝縮流体のレベルを制御するためにそのドレイン孔と連携する、フィルタアセンブリ。
2010533584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルタアセンブリであって：
入口ポート及び出口ポートを有するフィルタヘッド；
前記フィルタヘッドに取り付けられるフィルタボウルであり、流体を排出するために、該フィルタボウルの底に配置されるドレイン孔を有するフィルタボウル；
前記フィルタボウル内に収容されるフィルタ要素であり、濾過媒体の障壁、ドレイン層、及び少なくとも一つのサポート管を含み、該フィルタ要素を横切って圧力差が存在するところの、フィルタ要素；
前記フィルタ要素の底部から流体が抜け出るのを防止するボトムキャップ；
非平面フランジ部を有するトップキャップであり、該フランジ部が実質的に湾曲した全体的にＳ字状の断面形状を有し、前記フィルタヘッドが入口区画及び出口区画に分割されるように該非平面フランジが前記フィルタヘッド内に密封的に受け入れられ、該トップキャップが前記入口ポートから前記フィルタ要素内に流体を方向付け、該流体が前記濾過媒体の障壁を通って流れ前記出口ポートを通って当該アセンブリから出る、ところのトップキャップ；、及び
前記フィルタボウルの基部に取り付けられ、当該アセンブリ内の流体レベルを制御するための前記ドレイン孔と連携するフロートドレインコンポーネント；
を含むフィルタアセンブリ。
【請求項２】
前記入口ポート及び前記出口ポートは、互いにほぼ一列に並ぶ、
請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項３】
前記フィルタ要素を横切る圧力差を測定すべく前記フィルタヘッドに取り付けられる圧力センサを有する圧力ゲージを更に含む、
請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項４】
前記フィルタヘッドは、前記圧力センサを前記フィルタヘッド内に取り付けるためのセンサポートを含む、
請求項３に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項５】
前記フィルタヘッドは、前記フィルタヘッドの容積を低減させるための傾斜した内部上面を含む、
請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項６】
前記フィルタボウルは、前記ドレイン層を抜け出る液滴の毛細管排液のための、前記フィルタボウルの内面に沿って軸方向に走る内部リブを含む、
請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項７】
前記フィルタボウルは、前記フィルタヘッドとネジで連結される、
請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項８】
前記フィルタボウルは、前記ネジ連結の手動による締め付け及び緩めを改善するための、前記フィルタボウルの外面に沿って走る外部リブを含む、
請求項７に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項９】
前記フィルタボウルは、前記フィルタボウルと前記フィルタヘッドとの間の加圧連結を形成するための、前記フィルタボウルの上部外面に沿って配置されるOリング溝を含む、
請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項１０】
前記フィルタボウルは、合体された液体の再取り込みを最小限に抑えるための、前記フィルタボウルの内底部に沿って配置されるバッフルを含む、
請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項１１】
前記フィルタボウルは、凝縮された液体のレベルを見るためののぞき窓を含む、
請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項１２】
前記フィルタヘッドの上部外面と結合するよう構成される化粧カバーを更に含む、
請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項１３】
当該フィルタアセンブリを少なくとも一つの他の濾過装置に接続するための複数のグループ化クランプを更に含む、
請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項１４】
前記フロートドレインは、高密度フォームフロートを含む、
請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項１５】
前記フィルタヘッドと前記トップキャップとの間で圧縮シールを維持するよう構成される少なくとも一つの圧縮タブを更に含む、
請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項１６】
前記フィルタ要素を適用な位置に置くよう構成される少なくとも一つの圧縮タブを更に含む、
請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項１７】
前記圧力差は、前記要素のトップキャップの構造によって低減される、
請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項１８】
当該アセンブリが圧力下にある場合に、当該アセンブリを分解しようとする試みが行われたときに、警笛を鳴らすよう構成されるブリード孔を更に含む、
請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項１９】
前記フランジ部は、改良ベンチュリを包含する、
請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項２０】
前記濾過媒体は、ホウケイ酸ガラス繊維、活性炭繊維、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、ナイロン繊維、及びスパンボンデッドのスクリムのうちの少なくとも一つを含む、
請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項２１】
フィルタアセンブリを通じて流れを方向付ける方法であって：
前記フィルタアセンブリのフィルタヘッド内に配置される入口ポート内に流体の流れを方向付けるステップ；
非平面フランジ部を有するトップキャップを用いて前記入口ポートからフィルタ要素内に前記流体を通すステップであり、前記フィルタヘッドの入口部及び出口部での圧力損失を低減させるために該フランジ部が実質的に湾曲した全体的にS字状の断面形状を有し、前記フィルタヘッドが入口区画と出口区画とに分割されるように該非平面フランジが前記フィルタヘッド内に密封的に受け入れられる、ところの前記流体を通すステップ；
前記フィルタボウル内に収容される前記フィルタ要素のコンポーネントを通じて前記流体を通すステップであり、前記フィルタ要素が濾過媒体の障壁、ドレイン層、及び少なくとも一つのサポート管を含み、前記フィルタ要素を横切って圧力差が存在する、ところの前記流体を通すステップ；
ボトムキャップを用いて前記フィルタボウルの底部から流体が抜け出るのを防止するステップ；
前記濾過媒体の障壁を通じて前記流体を通し、前記出口ポートを通じて前記アセンブリから出すステップ；及び
前記フィルタボウルの基部に取り付けられ且つドレイン孔と連携するフロートドレインコンポーネントを用いて前記アセンブリ内の流体レベルを制御するステップ；
を含む、フィルタアセンブリを通じて流れを方向付ける方法。
【請求項２２】
前記フィルタ要素を横切る前記圧力差を測定するステップを更に含む、
請求項２１に記載の、フィルタアセンブリを通じて流れを方向付ける方法。
【請求項２３】
前記フィルタボウルの内面に沿って軸方向に走る内部リブを用いて前記ドレイン層を抜け出る液滴を毛細管現象によって排出させるステップを更に含む、
請求項２１に記載の、フィルタアセンブリを通じて流れを方向付ける方法。
【請求項２４】
前記フィルタボウルの外面に沿って走る外部リブを用いて前記フィルタボウルを前記フィルタヘッドに手動で締め付けるステップを更に含む、
請求項２１に記載の、フィルタアセンブリを通じて流れを方向付ける方法。
【請求項２５】
前記フィルタボウルと前記フィルタヘッドとの間の加圧連結を形成するステップを更に含む、
請求項２１に記載の、フィルタアセンブリを通じて流れを方向付ける方法。
【請求項２６】
前記フィルタボウルの内底部に沿って配置されるバッフルを用いて、合体された液体の再取り込みを最小限に抑えるステップを更に含む、
請求項２１に記載の、フィルタアセンブリを通じて流れを方向付ける方法。
【請求項２７】
複数のグループ化クランプを用いて前記フィルタアセンブリを少なくとも一つの他の濾過装置に接続するステップを更に含む、
請求項２１に記載の、フィルタアセンブリを通じて流れを方向付ける方法。
【請求項２８】
圧縮タブを用いて前記フィルタ要素をクリップするステップを更に含む、
請求項２１に記載の、フィルタアセンブリを通じて流れを方向付ける方法。
【請求項２９】
圧縮タブを用いて前記フィルタヘッドを前記トップキャップに密封するステップを更に含む、
請求項２１に記載の、フィルタアセンブリを通じて流れを方向付ける方法。
【請求項３０】
フィルタアセンブリであって：
入口ポート及び出口ポートを包含するためのフィルタヘッド手段；
流体の分離を引き起こすための濾過媒体手段と、合体した流体を取り除くためのドレイン層手段と、該濾過媒体手段を支持するための少なくとも一つのサポート手段とを収容するためのフィルタ要素手段；
前記フィルタ要素手段を横切る圧力差を維持するための加圧手段；
前記フィルタ要素を収容するためのフィルタボウル手段であり、前記フィルタヘッド手段に取り付けられるフィルタボウル手段；
前記フィルタ要素手段の底部内に流体を密封するためのボトムキャップ手段；
前記フィルタヘッドを入口区画と出口区画とに分割するためのトップキャップ手段であり、該トップキャップ手段は、非平面フランジ部を含み、該フランジ部は、実質的に湾曲した全体的にＳ字状の断面形状を有し、該非平面フランジは、前記フィルタヘッド内に密封的に受け入れられ、該トップキャップ手段は、前記入口ポートから前記フィルタ要素手段に流体を方向付け、該流体は、前記濾過媒体手段を通って流れ前記出口ポートを通って当該アセンブリから出る、ところのトップキャップ手段；及び
前記ドレイン層手段内で合体した流体を排出させるための排出手段；
を含むフィルタアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、フィルタアセンブリ、及びそのアセンブリを通る流れを改善するための方法に関する。より具体的には、本発明は、例えば、そのアセンブリを通る流れを方向付けるための非平面フランジを有する流体フィルタアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
混合流体から微粒子、油、及び水蒸気を取り除くために液圧フィルタ及び空気圧フィルタが使用され得ることは当該技術分野において公知である。これらのフィルタはまた、呼吸のための空気から匂いを取り除くためにも使用され得る。食品のパッケージ化、製薬研究、及び集積回路の製造を含む様々な用途を有する圧縮空気が、混入物質及び水蒸気を取り除くために処理されることは、当該技術分野において公知である。例えば、回路設計において、短絡を引き起こし得る油や水蒸気をその圧縮空気が持っていないことは極めて重要である。圧縮空気は、製造システムでの使用前に、その空気から、最終生産物を台無しにし得る、或いは、そのシステムから出力及び効率を奪うことによって少なくとも製造コストを増大させ得る水蒸気や混入物質を取り除くために、処理される。
【０００３】
圧縮空気の処理のような様々な用途で使用される従来のフィルタは、フィルタヘッドと細長い管状のフィルタハウジングとを含む、ツーピースのハウジングを包含し得る。細長い管状要素は、典型的には、そのハウジング内に取り外し可能に配置され、それら管状要素は、リング状の媒体の両端で密封的に接合される環状のエンドキャップを有する。これらのフィルタはまた、そのフィルタ内に流れを方向付け得るダイバータやエルボー構造を含み、そのヘッド鋳造物を、その細長い管状要素の入口部分と出口部分とにそれぞれつなげられる、入口流路と出口流路とに分離するための手段を提供する。
【０００４】
最近になって、フィルタは、ダイバータの機能を果たすトップキャップを利用した。これらトップキャップは、そのヘッド鋳造物の円筒空洞内に取り外し可能に配置された、先端を切り取られたファンネル上の構造を有し得る。その流れは、不要な物質がフィルタ要素を通って濾過後の生成流に流れ込むのを防止するよう設計された媒体又は膜から構成され得るフィルタ要素を通過する。従って、その媒体を通って流れる濾液はその後、そのヘッド鋳造物内の出口ポートを通って流れ続ける。合体フィルタ（coalescing  filter）において、それら媒体は、一定の凝縮された液状成分を合体させ、ふるい、栓塞（impaction）、又はブラウン運動によって固体粒子を捕捉しながら、ガス状の生成流から出たその合体された液滴を結合させる。
【０００５】
そのトップキャップの入口側の表面の形状は、その要素内への入口流れの流動形状を制御する。同様に、そのトップキャップの出口側の表面は、その出口流れを制御する。その入口流れがそのトップキャップの壁部分に直接的に激突する場合、その衝撃は、その流体流において乱流を発生させる。その結果として、その流体がそのフィルタ要素に入るときのその流体の速度を増大させるその流体の運動エネルギーが低減させられる。これらのフィルタは、そのヘッド鋳造物からそのフィルタ要素内への入口流れに影響を及ぼす平面的なフランジセクションを有するトップキャップを含んでいた。そのフランジは、その流体のエネルギーを低減させ、その流体がそのフィルタ要素に入るときのその流体の速度を乱すことによって乱流効果を低減させる傾向を有し得る。しかしながら、その平面的なフランジは、それでもなお、その入口流れ及びその出口流れにおいて、乱流をもたらし得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、そのフィルタアセンブリに直接的に出入りする流体のより多くの層流を可能にする入口側面と出口側面とを有するフランジを有する流体フィルタアセンブリを提供することが望ましい。圧力降下のため、また、乱流が合体フィルタにおいて濃縮流体の再取り込みを引き起こすため、乱流を低減させることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の必要性は、非平面フランジ部を有する流体フィルタアセンブリの特徴が、そのアセンブリを通る流れを方向付けるために用いられ得るところの本発明によって大いに満たされる。本発明の実施例は、そのフィルタ要素を通る内から外への流れのためのプロセス流れ入口に面する非平面の表面を持つ、全体的に傾斜した入口を有する“改良ベンチュリ”を具現化するフィルタ要素のトップキャップを通る改善された流れをもたらす。このように、その新規のトップキャップは、その媒体内へのより円滑な推移を可能にし、より少ない全体圧力損失をもたらす。本発明に係るその流体フィルタアセンブリは、エルボー、ダイバータ、又は他の同様の流れ規制デバイスを用いることなく、その容器内に直接的にそのプロセスガスを向ける入口接続を可能にする。
【０００８】
本発明の実施例は、入口ポートと出口ポートとを持つフィルタヘッドと、フィルタボウル内に収容されたフィルタ要素とを有するフィルタアセンブリであり、圧力差がそのフィルタ要素を横切って存在する、フィルタアセンブリに関する。実施例では、平方インチ当たり０〜１０ポンド（ｐｓｉ）以上となり得るその圧力差は、低減される。実施例では、そのフィルタヘッドとそのトップキャップとの間の圧縮シールを維持するよう構成される圧縮タブが用いられ得る。圧縮タブはまた、そのフィルタ要素を位置付けるよう構成され得る。ブリード孔は、そのアセンブリが圧力下にある場合に、そのアセンブリを分解しようとする試みが行われたときに、警笛を鳴らすよう構成され得る。
【０００９】
そのフィルタ要素は、濾過媒体の障壁、ドレイン層、及び少なくとも一つのサポート管を含み得る。そのアセンブリはまた、流体をそのフィルタ要素内に密封するボトムキャップと、非平面フランジ部を有するトップキャップとを含み得る。そのフランジ部は、実質的に湾曲した、全体的にＳ字状の断面形状を有する。そのフランジ部は、そのフィルタアセンブリを通る入口流及び出口流の双方における改善された流れのための改良ベンチュリを具現化する。実施例では、その非平面フランジは、そのフィルタヘッドが入口区画及び出口区画に分割されるように、そのフィルタヘッド内に密封的に受け入れられる。そのトップキャップは、その入口ポートからの流体をそのフィルタ要素の方に向け、その流体は、その濾過媒体の障壁を通って流れ、そして、その出口ポートを通ってそのアセンブリから流出する。
【００１０】
その濾過媒体は、ホウケイ酸ガラス繊維、活性炭繊維、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、ナイロン繊維、スパンボンデッドのスクリム、又は同様の媒体のうちの少なくとも一つを含み得る。用いられた媒体に応じて、液状ミスト、微粒子、及び／又は炭化水素蒸気は、その流体流から取り除かれ得る。実施例では、そのフィルタアセンブリはまた、液体を排出するための、そのフィルタボウルの底に配置されるドレイン孔を含み得る。高密度のフォームフロートを含み得るフロートドレインコンポーネントは、そのドレイン層を抜け出る流体を排出するため、そのフィルタボウルの基部に取り付けられる。
【００１１】
本発明の実施例において、そのフィルタアセンブリの入口ポート及び出口ポートは、互いにほぼ一列に並んだものであってもよく、それは、圧縮ガスの用途において好適である。そのアセンブリはまた、そのフィルタ要素を横切る圧力差を測定するためにそのフィルタヘッドに取り付けられる圧力センサを有する圧力ゲージを含んでいてもよい。そのフィルタヘッドは、それら圧力センサをそのフィルタヘッド内に取り付けるためのセンサポートを含み得る。実施例では、そのフィルタボウルは、そのフィルタヘッドにネジ連結される。そして、そのフィルタボウルは、そのネジ連結の、改善された、手動による締め付け及び緩めのために、そのフィルタボウルの外面に沿って走る外側リブを含み得る。そのフィルタヘッドは、そのフィルタヘッドの容積を低減させるために、傾斜した内側上面を含み、それは、特定の用途において好適となる。
【００１２】
本発明の実施例において、そのフィルタボウルは、そのドレイン層を抜け出る液滴の毛細管現象による排出のために、そのフィルタボウルの内面に沿って軸方向に走る内側リブを含む。そのフィルタボウルは、そのフィルタボウルとそのフィルタヘッドとの間の加圧連結を形成するために、そのフィルタボウルの上部外面に沿って配置されるＯリング溝を含んでいてもよい。このＯリングシールは、それらネジ山をその流体から隔離し、それらネジ山で起こり得る腐食作用を低減させる。追加的に、そのフィルタボウルは、合体された液体の再取り込みを最小限に抑えるべくそのガスを静めるための、そのフィルタボウルの底の内部に沿って配置されるバッフルを含み得る。そのフィルタボウルはまた、その流体のレベルを見るためののぞき窓を含み得る。
【００１３】
本発明のフィルタアセンブリの実施例によっては、化粧カバーが、そのフィルタヘッドの上部外面と結合するよう構成される。二以上の濾過装置の使用が望まれる場合、複数のグループ化クランプ(ganging  clamp)が、そのフィルタアセンブリを少なくとも一つの他の濾過装置に接続するために使用され得る。
【００１４】
本発明において更に予期されるものは、フィルタアセンブリを通る流れを方向付ける方法であり、そのフィルタアセンブリのフィルタヘッド内に配置された入口ポート内に流体の流れを向けるステップ、非平面フランジ部を有するトップキャップを用いてその流体をその入口ポートからフィルタ要素内に通すステップ（そのフィルタヘッドの入口部分及び出口部分での圧力損失を低減させるためにそのフランジ部は、実質的に湾曲した全体的にＳ字状の断面形状を有し、その非平面フランジ部は、そのフィルタヘッドが入口区画と出口区画とに分割されるように、そのフィルタヘッド内に密封的に受け入れられる。）、そのフィルタボウル内に収容されたそのフィルタ要素のコンポーネントを通ってその流体を通過させるステップ（そのフィルタ要素は、濾過媒体の障壁、ドレイン層、及び少なくとも一つのサポート管を含み、圧力差がそのフィルタ要素を横切って存在する。）、ボトムキャップによってそのフィルタボウルの底部から流体が抜け出るのを防止するステップ、その濾過媒体の障壁を通ってその流体を通過させ、そしてその出口ポートを通ってそのアセンブリから流出させるステップ、並びに、そのフィルタボウルの基部に取り付けられ且つドレイン孔と連携するフロートドレインコンポーネントを用いてそのアセンブリ内の流体レベルを制御するステップ、を含む方法である。
【００１５】
フィルタアセンブリを通る流れを方向付ける方法はまた、そのフィルタ要素を横切る圧力差を測定するステップを含み得る。フィルタアセンブリを通る流れを方向付ける方法はまた、そのフィルタボウルの内面に沿って軸方向に走る内部リブを用いて、そのドレイン層を抜け出す液滴を毛細管によって排出するステップを含み得る。フィルタアセンブリを通る流れを方向付ける方法はまた、そのフィルタボウルの外面に沿って走る外部リブを用いて、そのフィルタヘッドに対してそのフィルタボウルを手動で締め付けるステップを含み得る。更に、そのフィルタボウルとそのフィルタヘッドとの間で加圧連結が形成されてもよい。
【００１６】
本発明に従った、フィルタアセンブリを通る流れを方向付ける方法の実施例において、その方法はまた、そのフィルタボウルの内底部に沿って配置されるバッフルを用いて、合体された流体の再取り込みを最小限に抑えるステップを含む。その方法はまた、様々なフィルタハウジングと連携する複数のグループ化クランプを用いて、そのフィルタアセンブリを少なくとも一つの他の濾過装置に接続するステップを含み得る。請求項２１における、フィルタアセンブリを通る流れを方向付ける方法は、一以上の圧縮タブを用いてそのフィルタ要素をクリップするステップ、及び、圧縮タブを用いてそのトップキャップに対しそのフィルタヘッドを密封するステップを更に含む。
【００１７】
本発明の実施例において、フィルタアセンブリは、入口ポート及び出口ポートを収容するためのフィルタヘッド手段と、流体の分離をもたらすための濾過媒体手段、合体した流体を取り除くためのドレイン層手段、及び、その濾過媒体手段を支持するための少なくとも一つのサポート手段を収容するためのフィルタ要素手段と、そのフィルタ要素手段を横切る圧力差を維持するための加圧手段と、そのフィルタ要素を収容するためのフィルタボウル手段であり、そのフィルタヘッド手段に取り付けられるフィルタボウル手段と、そのフィルタ要素手段の底部内に流体を密封するためのボトムキャップ手段と、そのフィルタヘッドを入口区画と出口区画とに分割するためのトップキャップ手段であり、非平面フランジ部を含み、そのフランジ部が実質的に湾曲した全体的にＳ字状の断面形状を有し、その非平面フランジがそのフィルタヘッド内に密封的に受け入れられ、その入口ポートからそのフィルタ要素手段内に流体を向けるトップキャップ手段であって、その流体がその濾過媒体手段を通って流れ、そして、その出口ポートを通ってそのアセンブリから流出するところのトップキャップ手段と、そのドレイン層手段内で合体された流体を排出するための排出手段と、を含み得る。
【００１８】
このように、本発明の特定の実施例は、本書におけるそれらの詳細な説明がよく理解されるように、また、従来技術に対する貢献がよく認識されるように、かなり大まかに概説された。当然ながら、本発明の追加的な実施例が以下で説明され、それは、本書に添付された特許請求の範囲の主題を構成する。
【００１９】
この点に関し、本発明の少なくとも一つの実施例を詳細に説明する前に、本発明が、その適用において、以下の記載で説明され或いは図面で示されるコンポーネントの構造の詳細及び配置に限定されないことが理解されるべきである。本発明は、記載された実施例以外の実施例を実現可能であり、様々な方法で実施され或いは実行され得る。また、本書で用いられた表現及び専門用語は、その要約も加え、説明を目的とするものであり、限定的なものとして解釈されてはならないことが理解されるべきである。
【００２０】
このように、当業者は、本開示が基礎としている構想が、本発明の様々な目的を実行するための他の構造、方法、及びシステムを設計するための基礎として容易に利用され得ることを認識するであろう。それ故に、均等な構造群が本発明の精神及び範囲から逸脱しない限りにおいて、特許請求の範囲が、そのような均等な構造群を含むものとして解釈されることが重要である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例に従った、非平面フランジを有するフィルタアセンブリの断面図である。
【図２】図１のフィルタアセンブリにおける内部コンポーネントの分解図である。
【図３Ａ】図１のフィルタアセンブリの平面図である。
【図３Ｂ】差圧ゲージのない、図１のフィルタアセンブリの平面図である。
【図４Ａ】図１のフィルタアセンブリにおけるフィルタヘッドの頂部の傾斜した平面図である。
【図４Ｂ】図１のフィルタアセンブリにおけるフィルタヘッドの底部の傾斜した平面図である。
【図５】図１のフィルタアセンブリのための化粧キャップの斜視図である。
【図６Ａ】図１のフィルタアセンブリにおけるフィルタボウルの内部の部分切り欠き図である。
【図６Ｂ】図１のフィルタアセンブリにおけるフィルタボウルの外部の正面図である。
【図６Ｃ】図１のフィルタアセンブリにおけるフィルタボウルの内部の局所図である。
【図７】入口ポート及び出口ポートに取り付けられるグループ化クランプを有する、図１のフィルタアセンブリの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の様々な実施例群は、流体フィルタアセンブリであり、エルボー又は同様の流量制限デバイスを用いることなく、流れを直接的にそのアセンブリに向けるための非平面フランジ部を有する流体フィルタアセンブリを提供する。いくつかの実施例において、本発明は、例えば、圧縮された空気又はガスのシステムで使用され得る。しかしながら、本発明は、その圧縮空気システムへの適用に限定されるものではなく、入口ポート及び出口ポートの双方を含むヘッドを有するフィルタアセンブリを利用する他の流体分離システムでの適用があり得ることを理解すべきである。本発明の実施例群は、これより、図面群を参照しながら説明される。なお、全体を通じて、同様の参照番号は、同様の部品を参照する。
【００２３】
図１は、本発明の実施例に従ったフィルタアセンブリ１００の断面図である。本発明の実施例群において、非平面フランジ部１０５を有するフィルタアセンブリ１００が提供される。フィルタアセンブリ１００の実施例群は、フィルタボウル１１５、テーパー付きフィルタヘッド１２０、非平面フランジ部１０５を有するトップキャップ１３５、ボトムキャップ１５０、並びに、フィルタ要素１１０であり、サポート管群１４０に囲まれた濾過媒体１１２、及び、フィルタ要素１１０における最も外側の層であるドレイン層１１７を含むフィルタ要素１１０を含む。更に、クローズドセル・硬質フォームフロートを有するフロートドレイン１４１は、そのフィルタ内の流体レベルを調節するために、ボウル１１５の底部に取り付けられ得る。フロートドレイン１４１は、ボウル１１５の底部にあるそのフロートのレベルに応じて開閉可能なフロート穴１４３を含む（詳細は後述）。
【００２４】
フィルタボウル１１５は、ネジ付きの入口ポート１２５及びネジ付きの出口ポート１３０の双方を含むテーパー付きフィルタヘッド１２０と共にネジ止めされる。入口ポート１２５及び出口ポート１３０はそれぞれ、図１で示されるように、圧縮された空気又はガスのシステムへの組み付けを容易にするために、概して、互いに一列に並んでいる。これは、複数のフィルタアセンブリ群１００が圧縮ガスシステムでよく使用されるからであり、入口ポート１２５と出口ポート１３０とが同じ中心線を共有する場合に、アセンブリ群１００を直列で接続することがより容易となる。このように、複数のフィルターアセンブリ群１００を接続するのにエルボーやダイバータが必要とされず、その結果、それら一連のアセンブリ群の配管は、製造の観点から、より容易でより安価なものとされる。
【００２５】
本発明の実施例群では、入口ポート１２５及び出口ポート１３０を横切って圧力差が存在する。実施例群において、その差圧は、０から１０ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）以上となり得る。フィルタアセンブリ１００はまた、圧力ゲージ１３３を用いてフィルタ要素１１０を横切る圧力差を測定するために、入口ポート１２５及び出口ポート１３０のところに置かれる圧力センサ群１３４ａを含み得る。その入口のところの圧力は、その出口のところの圧力よりも高く、その結果、フィルターアセンブリ１００を通って流れる流体は、その圧力差によって駆動される。作動中、そのプロセス流れが加圧されるので、ブリード孔１６０は、加圧下においてアセンブリ１００を分解しようとする試みが行われた場合に警笛を鳴らすといった方法で、使用され得る。
【００２６】
本発明の実施例群において、アセンブリ１００は、流れをフィルタ要素１１０内に向けるためのファンネル状の構造を有するトップキャップ１３５を含む。トップキャップ１３５は、全体的に角状であり、濾過媒体１１２内への流れの円滑な移動を可能にさせ、入口流及び出口流にわたり、より少ない全体圧力損失をもたらす。トップキャップ１３５の頂面は、非平面フランジ部１０５と称される湾曲したリップ部を有し得る。非平面フランジ部１０５は、フィルタ要素１１０を通る改善された、入口から出口への流れのために、プロセス流れ入口を向く、全体的に傾いた入口を有する“改良ベンチュリ”を組み込む。非平面フランジ部１０５は、全体的にＳ字型であり、或いは、反曲線のような形状であり、非平面フランジ部１０５の最上端１０５ａ及び最下端１０５ｂは、フィルタヘッド１２０の内部側壁にほぼ垂直であり、それ故に、その内部側壁と共にシールを形成する。
【００２７】
本発明の実施例群において、シール１３７は、図１で示されるように、シール１３７を形成すべく非平面フランジ部１０５に沿ってトップキャップ１３５をフィルタヘッド１２０の内壁に結合することによって、トップキャップ１３５とフィルタヘッド１２０との間に形成される。従って、全てのプロセス流れが要素１１０内に追いやられる。本発明の実施例群において、フィルタアセンブリ１００はまた、流体をフィルタ要素１１０内に密封し、それによって、フィルタ要素１１０に入る全ての流体が濾過媒体１１２を内から外に通過するよう強制するボトムキャップ１５０を含む。
【００２８】
本発明の実施例群において、シール１３７は、圧縮タブ１４５の助けを借りて、トップキャップ１３５の底部に形成される。圧縮タブ１４５は、フィルタアセンブリ１００の組立中におけるフィルタ要素１１０の適切な位置決めを確かなものとしながら、シール１３７で適切な圧搾（圧力）を維持するという二重の目的に適う。本発明の実施例群において、圧縮タブ１４５は、出口ポート１３０の下に配置され得る。圧縮タブ１４５は、非平面フランジ部１０５の最上端１０５ａ及び最下端１０５ｂのところで、トップキャップ１３５に圧搾を適用し得る。いくつかの実施例群では、圧縮タブ１４５は、圧力差の結果として押し下げられることによって、フィルタボウル１１５に対して着座させられるようになり得る。
【００２９】
圧縮タブ１４５は、入口流体がフィルタ要素１１０内に流入し濾過媒体１１２を通って出ることを確かなものとすべく、図１で示されるように、圧縮タブ１４５がフィルタ要素１１０の構成要素のそれぞれの頂部を包み込むように、着座させられる。圧縮タブ１４５は、フィルタ要素１１０をアセンブリ１００内に密封するために必要な力が適用されるのを確かなものとするように、フィルタ要素１１０を位置付ける。圧縮タブ１４５は、一旦そのフィルタが組み立てられると、要素１１０が滑り落ちてその加圧シールを破ることがないよう、ボウル１１５の上縁の真上に座すように位置付けられる。本発明の別の実施例群では、フィルタアセンブリ１００は、二以上の圧縮タブ１４５を含むようにしてもよい。
【００３０】
図２は、図１のフィルタアセンブリの内部コンポーネントの分解図を示す。これら内部コンポーネントは、トップキャップ１３５、ボトムキャップ１５０、及びフィルタ要素１１０の個々のコンポーネントを含む。圧縮タブ１４５に加えて、トップキャップ１３５は、図２で示されるような、シール１３７を維持するのに役立つよう使用され得るＯリング（図示せず。）のための溝２０７を有していてもよい。このＯリングシールは、フィルタヘッド１２０をボウル１１５に取り付ける際に用いられるネジ山を、その流体から隔離し、それらネジ山で起こり得る腐食作用を低減させる。
【００３１】
流体が媒体１１２を通過せずにフィルタ要素１１０を通って流れるのを防止するために用いられるボトムキャップ１５０は、また、ドレイン層１１７と共にシールを形成すべく結合する外部リップ部１５０ａと、濾過媒体１１２の内面内部に収められるように寸法取りされる内部リップ部１５０ｂとを有し得る。底部エンドキャップ１５０は、フィルタアセンブリ１００に入る全ての流体が必ず濾過媒体１１２を半径方向に通過するよう、フィルタ要素１１０内に流体を効果的に密封する（閉塞された）固形物であり、或いは、粒タイプの媒体ベッドの場合には、底部エンドキャップ１５０は、そのベッドを通る軸方向の流れを許容するよう開放されていてもよい。ボトムキャップ１５０は、密封のために、エポキシ系接着剤又はウレタン接着剤を用いてドレイン層１１７に付着させられていてもよい。
【００３２】
本発明の実施例において、フィルタ要素１１０は、フィルタボウル１１５内に収容され得る。フィルタボウル１１５は、孔だらけの、ルーバー付きの、或いは穿孔された、金属のサポート管１４０に囲まれた濾過媒体１１２と、トップキャップ１３５と、ボトムキャップ１５０とを取り囲む。そのフィルタは、そのトップキャップとそのボトムキャップとを堅く連結しながら、フィルタ要素１１０を通る流れを妨げることなく濾過媒体１１２の内面及び／又は外面を支持するよう設計された、一つ、二つ、又はそれ以上の、孔だらけの、ルーバー付きの、或いは穿孔された、金属のサポート管１４０を含んでいてもよい。実施例では、フィルタ要素１１０は、図２で示されるように、二つのサポート管を含む。サポート管１４０は、金属で作られていてもよく、プラスチックで作られていてもよく、また代替的に、濾過媒体１１２に対するサポートを提供するのに適したワイヤースクリーンが用いられてもよい。
【００３３】
本発明の実施例において、濾過媒体１１２は、円筒状に巻かれ且つ／或いはプリーツの付けられた媒体であってもよく、また代替的に、粒状の媒体ベッドであってもよい。その濾過媒体は、所望の濾過作用に応じて、ホウケイ酸ガラス及び／又は様々な炭化水素ベースの材料で作られていてもよい。一般的な媒体は、混入物質の合体及び微粒子の捕捉を支援すべく、疎水性及び／又は疎油性の物質で処理されたホウケイ酸ガラス繊維で作られる。本発明の実施例において、様々な異なるグレードのホウケイ酸ガラス又はナノ繊維が、流体がその媒体１１２を通過する際にその流体をその流体入口流から出して合体させることに加え、その流体入口流における固形粒子を徐々に取り除くよう、加えられてもよい。
【００３４】
本発明の実施例において、合体のための媒体に加えて或いは替えて、有機蒸気のような混入物質、及びその流体流からの匂いを取り除くために、その媒体１１２内で、活性炭が用いられてもよい。活性炭の追加は、例えば、呼吸のための空気を浄化するためのシステムにおける用途を有し得る。
【００３５】
プリーツを付けることが媒体１１２の表面積を増大させ、そしてより均一な空気が媒体１１２を通って流れるようにするので、スパンボンデッドのポリエステル及びナイロンスクリムが、プリーツ処理を支援し、媒体１１２のプリーツ間の分離を維持するために加えられてもよい。本発明の実施例において、それら媒体は、少なくとも、ホウケイ酸ガラス繊維、活性炭繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、スパンボンデッドのスクリム、及び／又は同様の媒体を含み得る。
【００３６】
図３Ａは、図１のフィルタアセンブリの平面図を示し、図３Ｂは、その差圧ゲージのない、図１のフィルタアセンブリの平面図を示す。実施例では、図３Ａ及び図７で最も良く示される差圧ゲージ１３３は、フィルタ要素１１０を横切る圧力差を測定する。ゲージ１３３のセンサ１３４ａは、図３Ａ及び図３Ｂで最も良く示されるように、ポート１３４ｂを介してフィルタヘッド１２０に取り付けられる。全体の圧力差は、入口ポート１２５からフィルタ要素１１０を通じてアセンブリ１００に入る流体を、最終的に、出口ポート１３０から追いやる。ポート１３４ｂは、圧力ゲージ１３３とセンサ１３４ａとの取り付けのためにネジ山が付けられ得る。グループ化クランプ群（図３Ａ及び図３Ｂでは図示されていない。）の取り付けのためのＯリング溝３４４は、入口ポート１２５及び出口ポート１３０上で見つけられ得る。グループ化クランプ群は、後述のように、複数のフィルタアセンブリ１００を取り付けるために用いられる。
【００３７】
本発明の実施例において、フィルタヘッド１２０の上部外面は、図１、図３Ａ、及び図４Ａで示されるように、傾斜した内部上面１２７を有する傾斜した円筒状の構造を有する。内部上面１２７は、フィルタヘッド１２０の容積を極小化するために傾けられ、それは、特定の用途において好適となり得る。図４Ａは、フィルタアセンブリ１００のフィルタヘッド１２０の上部の傾斜した平面図を示し、図４Ｂは、フィルタアセンブリ１００のフィルタヘッド１２０の底部の傾斜した平面図を示す。そのフィルタアセンブリを用いる方法の例では、流体は、入口ポート１２５のところでフィルタヘッド１２０に入る。フィルタヘッド１２０の上部内面は、図４Ｂで最も良く示されるように、入口ポート１２５を補完すべく湾曲する傾斜部４２８を有する。その流体は、出口ポート１３０を通ってフィルタヘッド１２０から流出する。当業者によって十分に理解されるように、本発明のフィルタヘッド１２０は、フィルタアセンブリ１００に出入りする流れを方向付けるためのダイバータコンポーネントを必要としないことから、その簡潔さにおいて新規である。
【００３８】
実施例では、図５で最も良く示されるように、美的理由のためにフィルタヘッド１２０の傾斜した頂面１２７を補完すべく、化粧トップカバー５５５が取り付けられてもよい。トップカバー５５５は、フィルタヘッド１２０を通じてセンサ１３４ａを差圧ゲージ１３３に取り付けるためのアクセスポート５５７を含み得る。トップカバー５５５は、プラスチックで作られていてもよく、金属又は他の適切な材料で作られていてもよい。実施例では、そのカバーは、プラスチックで作られている。
【００３９】
ここで、図６Ａ〜図６Ｃを参照すると、フィルタボウル１１５の様々な図が示される。本発明の別の独創的な特徴は、実施例において、ドレイン層１１７を抜け出る液滴の毛細管現象による排出のために、フィルタボウル１１５が、図６Ａ及び図６Ｃで示されるように、フィルタボウル１１５の内面に沿って軸方向に走る浅い内部リブ６６５を含み得るという点にある。例えば、内部リブ６６５は、ドレイン層１１７内の油量が増大することでフィルタボウル１１５の内壁に形成される油滴を排出するための毛細管として作用し得る。このように、内部リブ６６５は、重力に加え毛細管現象を用い、その油滴をフロートドレイン１４１内に流れ続けさせ、その合体された油がその出口流体流に再取り込みされないようにする。本発明の実施例において、外部リブ６８０は、例えば、濾過媒体１１２を取り換える必要がある場合に、手動でそのフィルタハウジングを分解するのに役立つよう、フィルタボウル１１５の外面に配置され得る。
【００４０】
本発明の実施例において、バッフル６７０は、その合体された流体がその生成ガス流内に再取り込みされるのを防止すべく空所（dead  air  space）を増加させるために、フィルタボウル１１５の内底部に沿って配置され得る。バッフル６７０は、そのバッフル６７０がなければ、不要である合体された液体をその生成ガス流に掃き戻し得る、より多くの乱気流をもたらすであろう空気循環を最小限に抑えることによって、これを実現させる。バッフル６７０はまた、フィルタ要素１１０がフィルタ１１０内の正確な位置で維持されることを確かなものとする。別の実施例では、ボトムキャップ１５０が、バッフル６７０の上に載せられてもよい。
【００４１】
本発明の実施例において、フィルタボウル１１５はまた、フィルタアセンブリ１００から、フィルタボウル１１５の底に取り付けられるフロートドレイン１４１を通じて、流体を排出するためのドレイン孔６７５を含んでいてもよい。フロートドレイン１４１は、その生成流がその出口流から失われることが全くないことを確かなものとする、極めて信頼性の高い開閉機能のための、スナップ作用を有し得る。追加的に、のぞき窓６８４（図示せず。）が、フロートドレイン１４１内の流体レベルを見るために、ボウル１１５の底の近くに配置されてもよい。
【００４２】
本発明の実施例において、別のＯリング（図示せず。）、又はいくつかの同様の密封機構が、フィルタボウル１１５とフィルタヘッド１２０との間の加圧連結を完成させるために、存在し得る。そのＯリングシールはまた、混入物質が連結用ネジ山に達するのを防止し、そのネジ山における侵食及び摩耗を最小限に抑える効果を有し得る。そのＯリングを着座させるためのＯリング溝６８３は、図６Ｂで示されるように、フィルタボウル１１５の頂部に配置されてもよい。
【００４３】
本発明の実施例において、汚染された流体は、入口ポート１２５を通じて、フィルタアセンブリ１００のフィルタヘッド１２０に入る。フィルタトップキャップ１３５は、入口ポート１２５からの流体を、その角状構造の内面に沿って、フィルタ要素１００内に方向付ける。そして、その流入流体は、円筒状に巻かれ或いはプリーツが付けられた媒体１１２を通じて放射状に流出し、また代替的に、その流体は、粒状媒体１１２のベッドを通じて軸方向に流れ得る。そして、その生成流出ガス流は、フィルタ要素１１０とハウジング１１５との間にある環状空間を通って上に流れ、フィルタヘッド１２０内にあるその要素のトップキャップ１３５の底部によって、円滑に方向付けられ、そして、出口ポート１３０を通じてフィルタアセンブリ１００の外に出る。
【００４４】
特定の用途において、媒体１１２は、濃縮性炭化水素の吸着作用及びその入口流内の匂いに影響を及ぼす。合体フィルタにおいて、ドレイン層１１７は、その流出ガス流にその凝縮された流体を流入させるよりもむしろその凝縮された流体をフロートドレイン１４１内に落とす際の重力の影響を促進する効果を有する。ドレイン層１１７は、開殻フォーム、針のように尖ったフェルト状のポリエステル、又は、合体された流体を吸収するのに適した他の任意の材料で作られ得る。
【００４５】
その凝縮された流体は、その液体レベルがフィルタ要素１１０の高さに達する前にフィルタアセンブリ１００から排出されなければならない。排出が必要とされる場合、フロートドレイン１４１は、液体がアセンブリ１００から排出されるよう、上昇する。フロートドレイン１４１の機構は、スナップバルブとして機能し、それは、いくつかの実施例では、磁気的なものであり、高密度のフォームフロート１４１によって制御される。その流体レベルが特定の高さまで上昇したときに、フロート１４１が上昇すると、そのバルブは、液体が排出され得るように開き、そして、生成ガスがフィルタアセンブリ１００を抜け出る前に閉じる。実施例では、フロートドレイン１４１は、フィルタボウル１１５内に取り付けるためのＯリングを備えた真鍮のステムを有していてもよい。
【００４６】
特定の用途では、所望の程度の濾過作用を実現すべく二以上のフィルタアセンブリ１００を直列にして使用することが望ましい場合がある。フィルタアセンブリ１００は、図７で示されるように、入口ポート１２５及び出口ポート１３０に取り付けられたグループ化クランプ７８５を介して第二のアセンブリに取り付けられ得る。グループ化クランプ７８５は、フィルタアセンブリ１００のそれぞれのフランジを一緒に“圧搾”するための、先細りの側部群７８７を有していてもよい。フィルタヘッド１２０は、入口ポート１２５と出口ポート１３０との間でシールを形成するＯリング（図示せず。）のための空間を提供するためのＯリング溝３４４を含む。これらの実施例では、入口ポート１２５及び出口ポート１３０は、グループ化クランプ７８５のフィルタヘッド１２０への接続を容易にするための位置合わせタブ７９０を有していてもよい。それらグループ化クランプは、位置合わせタブ７９０と結合するための補完的な割り出しキー（indexing  key）７９５を有し得る。それらグループ化クランプはまた、アセンブリ１００を壁に取り付ける際に使用され得るブラケット締め具（図示せず。）のための孔７９７を含み得る。
【００４７】
本発明に係るフィルタアセンブリ１００は、円筒形の濾過媒体を通って内から外へ流れるものに関するものとして説明されるが、フィルタアセンブリ１００は、非平面フランジ１０５による、圧力損失における同様の結果と改良された性能とを持ちながら、いくつかの用途において外から内への流れを用いるよう反対方向に向けられてもよいことが理解される。例えば、外から内への流れは、固まったよごれがボウル１１５の底に落ちることができるよう、特に高いダスト処理能力がある適用において適切となり得る。
【００４８】
本発明の多くの特徴及び有利点は、詳細な説明から明らかであり、それ故に、添付の特許請求の範囲が、本発明の真の精神及び範囲内に入る、本発明のそのような特徴及び有利点の全てに及ぶことが意図されている。更に、当業者が多くの改良及び変更を容易に思い当たるであろうから、図示され且つ記載された構造及び動作そのものに本発明が限定されることは望まれず、従って、全ての適切な改良物及び均等物は、本発明の範囲内に入るものとされ得る。
【図１】
2010533584.tif 000003
【図２】
2010533584.tif 000004
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2010533584.tif 000006
【図４Ａ】
2010533584.tif 000007
【図４Ｂ】
2010533584.tif 000008
【図５】
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【図６Ａ】
2010533584.tif 000010
【図６Ｂ】
2010533584.tif 000011
【図６Ｃ】
2010533584.tif 000012
【図７】
2010533584.tif 000013
【国際調査報告】
2010533584.tif 000014
2010533584.tif 000015