(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルター及びそのホルダ用のキーシステムであって、
フィルター(20)及び該フィルター(20)の使用時に該フィルター(20)を支持するホルダ(10)を含み、
前記フィルター(20)が、長手方向の軸及び半径を有する細長いフィルタであり、及び周辺部と複数のキー突起部(34)を有する前記周辺部上の第１の突起構造とを有するフィルター表面を有し、前記ホルダ(10)が、協働する第１のくぼみ構造(22)を有する周辺部を有するホルダ表面を有し、
前記第１のくぼみ構造(22)が、隆起部(28)により分割された複数の軸方向のくぼみ部(24)と、該軸方向のくぼみ部(24)の近くでそれと機械的に連絡した状態にある開口した端部を有する単一の周方向に延伸するロック部分(40)とを含み、
前記ホルダ(10)内への前記フィルター(20)の軸方向への挿入時に、前記複数のキー突起部(34)が、前記複数の軸方向のくぼみ部(24)を介して及び前記隆起部(28)を通過して滑動し、該複数のキー突起部(34)が該隆起部(28)を通過した後に前記フィルター(20)が前記ホルダ(10)に対して角回転した際に、前記複数のキー突起部(34)が前記単一の周方向に延伸するロック部分(40)内に受容されて前記フィルターが前記ホルダ(10)内に支持され、
前記第１の突起構造及び前記第１のくぼみ構造(22)の位置が、前記フィルター(20)がその協働するホルダ(10)以外のホルダ(10)に装着されるのを防止するように前記周辺部上の異なる周方向の位置に選択的に配置することが可能である、
キーシステム。
【請求項２】
前記複数のキー突起部(34)が前記フィルター(20)の上端部の上段肩部(32)にあり、前記第１のくぼみ構造(22)が前記ホルダ(10)の空洞の内側表面にあり、この空洞が前記フィルター(20)の上端部を受容する請求項１に記載のキーシステム。
【請求項３】
前記複数のキー突起部(34)が、前記フィルター(20)の上端部の上段肩部(32)で90度の円弧の範囲内に配置されている請求項２に記載のキーシステム。
【請求項４】
前記複数のキー突起部(34)が、前記フィルター(20)の上端部の上段肩部(32)で70度より小さい円弧の範囲内に配置されている請求項２に記載のキーシステム。
【請求項５】
前記軸方向のくぼみ部(24)が、前記空洞の内側表面で90度の円弧の範囲内に配置されている請求項３に記載のキーシステム。
【請求項６】
前記軸方向のくぼみ部(24)が、前記空洞の内側表面で70度より小さい円弧の範囲内に配置されている請求項４に記載のキーシステム。
【請求項７】
前記複数のキー突起部(34)が、前記フィルター(20)の上端部の上段肩部(32)で70度より小さい円弧の範囲内に配置された３つのキー突起部(34)からなる、請求項２に記載のキーシステム。
【請求項８】
前記フィルター表面の周辺部が、複数のキー突起(34)を含む第２の突起構造を有し、及び前記ホルダ(10)の表面の周辺部が、協働する第２のくぼみ構造(22)を有し、前記第２の突起構造及び前記第２のくぼみ構造(22)の位置が、前記フィルター(20)がその協働するホルダ(10)以外のホルダに装着されるのを防止するように前記周辺部上の異なる周方向の位置に選択的に配置することが可能であり、
前記第２のくぼみ構造(22)が、隆起部(28)により分割された複数の軸方向のくぼみ部(24)を含み、前記第２のくぼみ構造(22)が更に、前記軸方向のくぼみ部(24)の近くでそれと機械的に連絡した状態にある開口した端部を有する単一の周方向に延伸するロック部分(40)を含み、
前記ホルダ(10)内への前記フィルター(20)の軸方向への挿入時に、前記第２の突起構造の前記複数のキー突起部(34)が、前記第２のくぼみ構造(22)の前記複数の軸方向のくぼみ部(24)を介して及び前記隆起部(28)を通過して滑動し、該複数のキー突起部(34)が該隆起部(28)を通過した後に前記フィルター(20)が前記ホルダ(10)に対して角回転した際に、前記第２の突起構造の前記複数のキー突起部(34)が前記第２のくぼみ構造(22)の前記単一の周方向に延伸するロック部分(40)内に受容されて前記フィルター(20)が前記ホルダ(10)内に支持される、
請求項１に記載のキーシステム。
【請求項９】
前記第１の突起構造の前記複数のキー突起部(34)が、前記フィルター(20)の上端部の上段肩部(32)で70度より小さい円弧の範囲内に配置され、前記第２の突起構造の前記複数のキー突起部(34)が、前記第１の突起構造にほぼ対向して前記上段肩部(32)で70度より小さい円弧の範囲内に配置されている、請求項８に記載のキーシステム。
【請求項１０】
前記第１のくぼみ構造(22)の前記軸方向のくぼみ部(24)が、前記空洞の内側表面で70度より小さい円弧の範囲内に配置され、前記第２のくぼみ構造(22)の前記軸方向のくぼみ部(24)が、前記第１のくぼみ構造(22)にほぼ対向して前記空洞の内側表面で70度より小さい円弧の範囲内に配置されている、請求項９に記載のキーシステム。
【請求項１１】
前記第１の突起構造の前記複数のキー突起部(34)が、前記フィルター(20)の上端部の上段肩部(32)で90度の円弧の範囲内に配置され、前記第２の突起構造の前記複数のキー突起部(34)が、前記第１の突起構造にほぼ対向して前記フィルター(20)の上端部の前記上段肩部(32)で90度の円弧の範囲内に配置されている、請求項８に記載のキーシステム。
【請求項１２】
前記第１のくぼみ構造(22)の前記軸方向のくぼみ部(24)が、前記空洞の内側表面で90度の円弧の範囲内に配置され、前記第２のくぼみ構造(22)の前記軸方向のくぼみ部(24)が、前記第１のくぼみ構造(22)にほぼ対向して前記空洞の内側表面で90度の円弧の範囲内に配置されている、請求項１１に記載のキーシステム。
【請求項１３】
前記第１の突起構造の前記複数のキー突起部(34)が一定の周方向の長さを有し、前記第１のくぼみ構造(22)の前記単一の周方向に延伸するロック部分(40)が、少なくとも前記第１の突起構造の前記複数のキー突起部(34)の前記周方向の長さと同じ一定の周方向の長さを有する、請求項１に記載のキーシステム。
【請求項１４】
前記第１の突起構造の前記複数のキー突起部(34)が一定の周方向の長さを有し、前記第１のくぼみ構造(22)の前記単一の周方向に延伸するロック部分(40)が、少なくとも前記第１の突起構造の前記複数のキー突起部(34)の前記周方向の長さと同じ一定の周方向の長さを有する、請求項８に記載のキーシステム。
【請求項１５】
前記第２の突起構造の前記複数のキー突起部(34)が一定の周方向の長さを有し、前記第２のくぼみ構造(22)の前記単一の周方向に延伸するロック部分(40)が、少なくとも前記第２の突起構造の前記複数のキー突起部(34)の前記周方向の長さと同じ一定の周方向の長さを有する、請求項１４に記載のキーシステム。
【請求項１６】
前記第１のくぼみ構造(22)の前記単一の周方向に延伸するロック部分(40)が更に、前記開口した端部と反対側の端部に前記フィルター(20)の回転を制限するよう構成された回転止め(41)を含む、請求項１に記載のキーシステム。
【請求項１７】
前記第１のくぼみ構造(22)の前記単一の周方向に延伸するロック部分(40)が、前記開口した端部と反対側の端部に前記フィルター(20)の回転を制限するよう構成された回転止め(41)を含み、前記第２のくぼみ構造(22)の前記単一の周方向に延伸するロック部分(40)が、前記フィルター(20)の回転を制限するよう構成された第２の回転止め(41)を更に有する、請求項８に記載のキーシステム。
【請求項１８】
各キー突起部(34)毎に１つの軸方向のくぼみ部(24)を有する、請求項１に記載のキーシステム。
【請求項１９】
フィルター及びそれと協働するホルダの複数の組を含み、該フィルターがそれぞれのホルダ以外のホルダに装着されるのを防止すべく、各組の前記キー突起部(34)及び前記軸方向のくぼみ部(24)が他の組と比べて数及び周方向の長さが異なるように選択される、請求項１に記載のキーシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
発明の分野
本発明は、概して、流体フィルター及びフィルターカートリッジに関し、またフィルター/カートリッジを、フィルター/カートリッジと協働する配管、バルブ、ブラケット、他のホルダに接続し、流動流体システムにおいてこれらを作動させることに関する。より具体的には、本発明は、特定のフィルターカートリッジ又はフィルターを協働する特定のフィルターヘッド部材やフィルターバルブヘッドに「キー止め」するためのシステムに関する。
【０００２】
【発明の概略】
本発明は、流体カートリッジ−ホルダ間の接続部分が構造的に適応され、それによってフィルターカートリッジをホルダに取り付けることができ、及び/又は流体シールを形成するように、合致したフィルターカートリジッジとホルダのみが協働可能となる装置と方法に関するものである。言い換えれば、各フィルターカートリッジとホルダの組み合わせ、すなわち「組」が「キー止めされ」、それによってその特定の設計のフィルターカートリッジのみがそのホルダと係合する。本発明により、各々が適応する多様なカートリッジ−ホルダの組が作られるが、その適応は、他の組に比べて各組がわずかにずれたものとなる。このように、ある組のフィルターカートリッジは別の組のフィルターカートリッジと混同しないようにすることができ、したがってフィルターカートリッジはそれ自身が合致するホルダ以外には、装着することができない。
【０００３】
この適応は、タブ−スロットの組み合わせのような「キー」の突起と「ロック」のくぼみの位置の変化を伴うことが好ましく、例えば通常、ある一組のカートリッジとホルダに対して合致する突起部（単数又は複数）とくぼみ部（単数又は複数）が周上にある角度で存在し、別の組のカートリッジとホルダに対して類似の又は同一の形状の合致する突起部（単数又は複数）とくぼみ部（単数又は複数）が周上に異なる角度で存在している。このように、各々のカートリッジとホルダの組は類似の形状であるが異なる位置に適応されている。言い換えれば、キーの突起部とロックのくぼみ部は、フィルターカートリッジとそのホルダの協働する外辺部に選択的に配置することが可能である。キー及びロック構造（以後、通常、それぞれ「キー突起部」又は「突起部」、及び「ロックくぼみ部」又は「くぼみ部」と呼ぶ）は、フィルターカートリッジとホルダ上に又はフィルターカートリッジとホルダに固定的に成形され、あるいはそうでなければ恒久的に配置されているために、それらは動かすことができないとみなされる。しかしながら、それらの配置は、成形やその他の製造工程において容易に変更することがことができ、すなわち、それらの配置は、周表面上の異なる角度/位置に配置することによって容易に選択することができる。
【０００４】
このシステムは、各組が異なる位置に配置されているキーとロックを有する複数組のフィルターとホルダを含み、各組のキーとロックが互いに協働することによって、そのフィルターをそのホルダ内に装着することが可能となる一方で、そのフィルターのキー又はロックが他のホルダのキー又はロックと協働することがないので、そのフィルターが他のいかなるホルダにも装着されることはない。「キー又はロック」という用語を利用するのは、キー突起部がフィルター又はホルダのいずれか一方に配置されると、その結果ロックくぼみ部が他方に配置されるからである。
【０００５】
したがって、例えば、水又は飲料用濾過施設、実験用試験プラント、又はその他のフィルターユーザは、フィルターカートリッジの配置を正確に制御することが可能である。多数の異なる濾過を利用する施設は、各用途ごとに複数のフィルターカートリッジを各々有しているが、フィルターカートリッジを取り違えることはない。例えば、二つの異なる用途が存在する施設においては、二つの異なった型の多くのフィルターカートリッジが備えられ、在庫中又は処理中に混同されることさえあるが、フィルターカートリッジは、フィルターホルダに装着されている時には、混同されることはない。これは、第一の用途に対するフィルターホルダとフィルターカートリッジが、第二の用途に対するフィルターホルダとフィルターカートリッジとは異なった方法で、「キー止め」されるからである。「キー止め」又は「キー止めされた」という用語は、概して、全体のキーシステムがどのようにして、及びどこに配置されているのか、又は完成するのかということを表す。すなわち、協働するキー及びロック構造のいずれか一つ又は両方の位置又は形式を表しているのであって、特に「キー突起部」の配置だけを単に表しているのではない。第一の用途に対する全てのフィルターカートリッジは同じようにキー止めされ、すなわち、第一の用途のホルダに合致する。また第二の用途に対する全てのフィルターカートリッジも同じようにキー止めされ、すなわち、第二の用途のホルダに合致する。第一の用途に対するキー止めと第二の用途に対するキー止めは極端に相違する必要はないが、例えば二つの突起部と二つのくぼみ部の位置を単にわずかに異なる角度位置とすることも可能である。
【０００６】
さらに、フィルター製造業者は、本発明のキーシステムを利用することにより、その生産ラインをより注意深く制御することが可能である。製造業者は、異なる国々、異なる顧客、異なる販売業者、又は異なる年代に応じて、ホルダとフィルターカートリッジを異なった方法でキー止めすることができる。この技術を利用することにより、製造業者のフィルターカートリッジの未公認又は低品質の複製品が容易に製造されることを防ぐことができる。最初の製造業者によって、非常に多くの異なった方法でキー止めするカートリッジが市場に供給されている状況では、「キーとロック」の各組を再編成するための経費のため、安価で低品質の複製品を供給しようとする誘因を最小とすることができる。
【０００７】
キーシステムには多くの異なる突起及びくぼみ構造を含むことができ、例えばタブとスロット（通常、薄く又は細長い棒及び、溝構造、すなわち細長い蟻柄構造である）、バンプと穴（通常、丸く又は盛り上がった構造で、協働する溝部又は穴を有している）、くさびとくさび形状のくぼみ部（通常、円形の断面構造）、及び多くの他の形状を含む。ホルダ内に装着されるカートリッジが長手方向の軸を中心にして回転することが必要である場合、くぼみ構造内に遊びが与えられ、それによって突起部がそこに入り、一方カートリッジがさらに半径方向に間隔を有し、回転可能である。例えばフィルターヘッド内に押し込まれ、軸を中心に回転し、その上端がフィルターヘッド内に装着される細長いフィルターの場合、くぼみ部は、軸方向への挿入を可能にする軸方向部分と、フィルターヘッドに対するフィルターカートリッジの半径方向の回転を可能にする半径方向部分とからなる。
【０００８】
キーシステム構造は、フィルターカートリッジ（又は「フィルター」）とホルダの両表面上に配置され、この両表面は、ホルダに対してフィルターカートリッジが接続している間、お互いに接触している。この両表面に、カートリッジとホルダの間の物理接続を主に与えさせることができ、またカートリッジとホルダの間に流体接続をもたらすこともできる。
【０００９】
流体接続ではなくて物理接続を与えるのに関与する表面上のキーシステム構造の一例は、バルブヘッドのホルダ内に適合するフィルターカートリッジの肩部上にあるキーシステム構造である。これらの部位は普通互いに液封されない表面であるが、フィルターカートリッジの端部がバルブヘッドの内部の空洞に適合される場合、これらの両表面は互いに取り除くことが必要となる。フィルターカートリッジの上端の周方向肩部とバルブヘッドの内側表面は、通常互いに非常に密接する部位を有するが、これが、カートリッジとバルブヘッドの間の液封を形成するのに直接関与するということではない。これらの非液封部位をキー止めすることによって、一定のキー表面形状を有するカートリッジのみがバルブヘッド内に充分に延伸して、所定の場所に装着され、固定される。例えば、タブ又はその他の突起部がフィルターの上部表面に間隔を置いて流入口排出口のネック部から外側に向かって、液体を受容する溝の外側に設けられている。これらのフィルターカートリッジの突起部は、カートリッジを受容するバルブヘッドの内側表面上にある同一に配置されたくぼみ部と噛み合い、又はくぼみ部に「収容」され、バルブヘッドのくぼみ部もまた、カートリッジ/バルブヘッドの液体受容溝の外側に設けられている。
【００１０】
フィルター肩部とバルブヘッドホルダの内側表面のキー構造は、フィルターカートリッジの上端肩部の外側円周、及び協働又は対応するバルブヘッドの空洞部の内側円周に位置すると言うことができる。突起状の「キー」構造は、複数の突起部からなっていることが好ましい。この突起部は、自らが位置する円周の円弧の内の約90度以下の範囲に位置していることが好ましく、約70度以下の範囲にあることが更に好ましい。協働するくぼみ構造は空洞の表面上に配置され、フィルターカートリッジの肩部に面しているのが好ましい。突起部と同様に、同数のくぼみ部が円周の同じ角度の範囲内に、すなわち好ましくは90度以下の範囲内に、よち好ましくは約70度以下の範囲内に位置している。この型の実施形態においては、突起及びくぼみ構造は、フィルターカートリッジとバルブヘッドの間で液封を形成しないが、それは、通常、フィルターカートリッジ及びヘッドの中心軸により近い他の構造物がその目的を果たすからである。この好ましいキーシステムでは、その突起部がフィルターカートリッジの肩部、及びヘッド上のくぼみ部に配置されているが、突起部がフィルターヘッドの内側にあり、くぼみ部がフィルターカートリッジ上にあるようなその反対の配置も考えることができる。
【００１１】
キーシステムの別の形式の実施形態は、フィルターカートリッジとホルダの間の流体シールを作る構造を含む。それは、例えばフィルターカートリッジ流入ポートと排出ポート、及び液体をカートリッジに及びカートリッジから送り出すホルダ内の各々の協働するポート/管である。この形式の実施形態においては、突起及びくぼみ構造は管状コネクタの内側円周及び外側円周に配置され、この管状コネクタは、雄の管と雌の受容器からなり、これによりフィルターカートリッジとホルダが接続され、ひとたびカートリッジがホルダをシールすると、流体が管状の導管を介して導かれる。このような管状コネクタのキーシステムの一例は、フィルターホルダの流入口と排出口の両者、及びフィルターカートリッジの流入口と排出口の両者が全て管状であり、キー止めされているような例を含む。例えば、フィルターホルダの流入管と排出管（それぞれがカートリッジへの及びカートリッジからの流れを導く）は、各々が軸方向に延伸しているタブを有し、タブは選択された周方向の（非軸方向であることを示唆するために「半径方向」又は「角の」とも称される）配置又は複数配置（すなわち、管表面の円周上の異なる位置）において、流入管と排出管の円筒外側表面上から外側に突出している。同様に、カートリッジの協働する雌の管の内側円筒状表面（ここにホルダの流入管と排出管が滑り込みシールする）は、対応する円周上の位置の表面内にくぼむ溝又は「スロット」を有する。このように、ホルダの流入管と排出管が、カートリッジのポートに滑り入り込むと同時に、ホルダのタブがそれほど大きい抵抗もなくカートリッジのスロットに滑り入り込む。いずれか一つのポート上の異なる円周上の位置にあるスロットを有する別のカートリッジは、ホルダの管を受容しないので、その特定のホルダに偶然に、又は間違って装着されることは起こり得ない。フィルターカートリッジが二つの管（流入ポートと排出ポート）を有し、ホルダが合致するように作られている限り、ポートのそれぞれは異なる円周上の位置にスロットを有する。例えば、ホルダの流入管のタブ（及びカートリッジの流入ポート上の対応するスロット）は0度の位置で、「直立」にすることが可能で、一方ホルダの排出管（及びカートリッジの排出ポート上の対応するスロット）は流入口のタブとスロットに対して30度ずらすことが可能である。この形式のシステムにおいて、例えば、他の異なる複数組のカートリッジとホルダをそれぞれ更に30度ずつ変化させることによって、多くの異なる複数組のキー止めカートリッジ及び協働するホルダを形成することが可能である。30度以外の多数の他の角度を選ぶことも可能であるが、角度をずらすことによって、多数の異なる組み合わせが得られる上に、人が容易に視認し判断することのできるずれが得られる。流入口のタブとスロット、及び排出口のタブとスロットは、独立に変化させることができる。例えば、多数組のカートリッジとホルダの流入口のタブとスロットを0度の位置にする一方で、その多数組のカートリッジとホルダの排出口のタブとスロットが異なる位置となるように変化させることもできる。あるいは、例えば、複数組のカートリッジとホルダの流入口のタブとスロットが各組ごとに10度変���し、一方でそれら複数組のカートリッジとホルダの排出口のタブとスロットが15度変化するようにすることも可能である。そのようなキーシステムの数学的手法が示唆するところは、異なるキーシステム構造を有する、実際上「無限」の数のカートリッジとホルダの組を設計することができるということである。
【００１２】
他のキーシステム方式を考えることもでき、すなわち、従来互いに接していたフィルターカートリッジとホルダの概して平坦で平滑な表面に、従来とは違い、特定の形式のフィルターカートリッジのみが特定のホルダに装着されるようなキーシステム構造を有する方式を考えることもできる。フィルターカートリッジと協働するホルダ/バルブヘッドの多様な組のキーシステム構造は、ひとたびフィルターカートリッジが装着されると、通常は目に触れない。このため、結果的に、異なるキー止めされたフィルターカートリッジにおいて、実質上類似した形状の外部筐体を有することになるが、製造業者はフィルターカートリッジの外側表面に、異なる手段又は他のフィルターとの違いを示すようなしるしを持たせることも可能である。また、ユーザは、フィルターカートリッジが装着されていない場合には、キーシステム構造を見ることもできる。いずれにせよ、ユーザがカートリッジを装着しようと試みる時、適切なキー止めカートリッジのみ、ホルダ/バルブヘッド/マニホールドに装着することができる。
【００１３】
「ホルダ」という語は、交換可能なフィルター又はフィルターカートリッジを受容してシールするあらゆる種類の装置を意味している。この語にはバルブヘッド（カートリッジが取り除かれた時、配管を遮断するバルブを含む）、カートリッジを支持してカートリッジへの又はカートリッジからの流体が流れる管路をもたらすフィルターブラケット、カートリッジと接触し流体連通する他の装置が含まれている。
【００１４】
「フィルター」又は「フィルターカートリッジ」という語は、ホルダと接続し流体連通して、ホルダを介して流入してきた流体を濾過及び/又は処理する濾過手段又は処理手段のあらゆる容器を意味している。本発明のキーシステムは、フィルタリングユニットがヘッド又は他のホルダに挿入されるどんな構造にも適用でき、フィルターカートリッジがフィルターヘッドに係合するまでには至らない、単体のフィルター又はフィルターカートリッジを部分的に外部筐体に収容するようなシステムにすることも可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図には、いくつかの実施形態を示すが、これらは本発明のキーシステムの唯一の実施形態ではない。図１〜図11は本発明のキーシステムのフィルターカートリッジのキー止め肩部の実施形態を示す。図12〜図22は本発明のキーシステムの管状コネクタの実施形態を示す。
フィルターカートリッジのキー止め肩部（図１−図11）
図１―図11には、フィルターカートリッジとフィルターホルダ（以降、「フィルタヘッド」とも称する）用の、本発明のキーシステムの好ましい実施形態（唯一の実施形態ではない）を示す。好ましいフィルターヘッド10、及びそれと協働するフィルターカートリッジ20を、図１と図２に個別に示す。この図１と図２において、フィルターヘッド10に含まれている「ロック」のくぼみ構造と、フィルターカートリッジ20上に含まれている「キー」の突起構造を見ることができる。この説明から、本発明の実施形態がさらに、鏡像の構成を有し、「キー」突起部がフィルターヘッド10上にあり、協働する「ロック」くぼみ部分がフィルターカートリッジ20上にあることが理解できる。すなわち、一又はそれ以上の組の「ロック」くぼみ部分がフィルタヘッド上に、それと協働する「キー」突起部がフィルターカートリッジ上にあるのに加えて、フィルターヘッド上に一又はそれ以上の組の突起部と、フィルターカートリッジ上にそれと協働するくぼみ部分がある、二つの構成の組み合わせを利用することができる。
【００１６】
フィルターヘッドの好ましい実施形態は、米国特許第4,857,189号、及び米国意匠第356,625号のシステムによって示される一般的な形式とすることができ、ひとたび、本発明の開示するところを見れば、当業者は、協働するフィルターカートリッジとともに働き、及び機能的に接続するフィルターヘッドを構成することができるであろう。このようなフィルターヘッドシステム用に構成されている従来のカートリッジは、例えば米国特許第4,857,189号及び米国意匠第356,625号に示されている。
【００１７】
後述の考察は図に示す好ましい実施形態について述べ、加えていくつかの異なった実施形態について解説する。平均的な当業者は、本発明の範囲内にある上述の実施形態の他に、代替的な実施形態を考えることができるであろう。
【００１８】
好ましい実施形態において、フィルターヘッド内のくぼみ構造22は、軸方向部分と周方向部分、すなわち「放射状のロック」部分からなる。軸方向部分は、フィルターヘッド10内側の低部表面にある複数のロックくぼみ部24からなることが好ましい。このロックくぼみ部24は、フィルターヘッドの外側縁23に近いフィルターヘッドの「内側へり部」と呼ぶことができる。ロックくぼみ部24は仕切隆起部28によって分割されて、仕切隆起部28は、ロックくぼみ部24の表面上で、隔置され、ロックくぼみ部24の表面から半径方向内側に向かっ突出するように配置されている。隣接する隆起部26’とともに仕切隆起部28は、各ロックくぼみ部24の周部分の長さを画定する。くぼみ構造22の放射状ロック部分40は、周方向に延伸するくぼみ部からなり、このくぼみ部は、必ずしも正確にというわけではないが、概して、ヘッド10とフィルター10の軸を横切るように、隆起部26の「上に」位置している。
【００１９】
フィルターヘッド10内側の好ましい成形構造において、隆起部26と仕切隆起部28は、不適切なキー止めフィルターカートリッジがフィルターヘッド10内に挿入されるのを防ぐ障害物として機能し、またさらにこれらの隆起物は、一旦フィルターカートリッジが軸を中心に回転を始めた場合には、カートリッジが外れるのを防ぐ障害物として機能する。一旦キー突起部34がロックくぼみ部24を介して、フィルターヘッド内に滑り込むことにより、フィルターカートリッジが、仕切隆起部28を経て軸方向に挿入されると、フィルターカートリッジは回転が可能となり、キー突起部34は半径方向に放射状ロック部分40滑り込む。フィルターカートリッジは、一旦、所望する一杯の限度まで軸方向に挿入され、回転され、フィルターヘッド内にロックされた後にのみ動作することが好ましく、また適切にキー止めフィルターカートリッジにのみ装着されることが好ましい。
【００２０】
図１に示す隆起部26は多くの実施形態の中の一つの例であり、放射状ロック部分40の下部境界を画定するのを補助し、キー突起部34をロック部分40内に保持することによって、フィルターカートリッジが軸方向に動かないようにロックする。複数の密接して配置されている隆起部26は、フィルターカートリッジが軸方向に動くのを防ぐ障壁となる一方で、フィルターヘッド10を成形するのに必要なプラスチックの量を最小限にすることができるために好ましい。代替的には、各組の隆起部26は、隆起部26の間にふさがれるべき空間を有し、すなわち、この隆起部26は、くぼんだロック部分40に対して、フィルターヘッドの中心軸に向かって内側に突起している固く連続した構造物と置き換えることができる。さもなければ、隆起部26はその数を減らすことができ、ロック部分40下部の空間の一部分のみを占めることができる。言い換えれば、外側縁23に近い放射状ロック部分40の「下に」位置し、軸方向の動きを妨げる障害物として機能する構造物は、フィルターカートリッジ上の一又はそれ以上の突起部分33がその構造物によって動きを妨げられる限りにおいて、多様な形状、寸法、位置を取り得る。したがって最低でも、一又はそれ以上のキー突起部34がロック部分40内に位置している時、少なくとも一又はそれ以上のキー突起部34の下に、内側に突出する構造物が存在するべきである。フィルターカートリッジが「完全に回転係合している」時、すなわちフィルターカートリッジが、ロック部分内の回転止めによって許容された一杯の限度まで回転した時、全てのキー突起部がロック部分内において、受容/係合することが必要なわけではない。フィルターカートリッジの回転を制限するために、特に放射状ロック部分40内でのキー突起部34の半径方向の動きを制限するために、回転止め表面41が、隆起部26の伸長部分により、又は他の構造物としてもたらされる。したがって密接に隣接した複数組のロックくぼみ部が、キー突起部が放射状ロック部分を過ぎて隣接した複数組のロックくぼみ部の上の空間にまで回転して入っていくのを防いでいる場合でさえも、多様な長さを有する放射状ロック部分は回転する。
【００２１】
図のフィルターヘッド10において、ロックくぼみ部24の数は三つであり、異なる周方向の長さを有し、特にそれらのくぼみ部は、相対的に長、中、短の三つの長さを有している。その他の数や、長さ/寸法を利用することもでき、例えば、二つ又は四つ、あるいはそれ以上のくぼみ部、一つの長いものと、二つの短いものからなるくぼみ部、二つの長いものと二つの短いものからなるくぼみ部、全てが異なる長さを有する複数のくぼみ部等を利用することができる。ドアのラッチ用のロック/キーシステムのように、多くの異なる組み合わせを考え得るが、そういった組み合わせも本発明に含まれている。
【００２２】
一組のくぼみ構造とそれと協働する一組の突起構造のみとすることもできるが、より多くの構造があることが望ましい。フィルターヘッド内に複数組のくぼみ構造があることが好ましく、さらには、それぞれが、接続されている放射状ロック部分40を有する二組のロックくぼみ部24があることが最も好ましい。したがって協働する突起構造33はくぼみ構造と同数となることが好ましい。
【００２３】
図３と図４を参照すると、非常に重要な周方向の長さが下記のように、Ｄ、Ｂ、Ｔで示されることが理解できる。
【００２４】
Ｄは、好ましいくぼみ部とそれと協働する好ましいキー突起部34の円周方向の長さを示している。
【００２５】
Ｂは、複数組のロックくぼみ部間又はそれと協働する複数組のキー突起部34間の距離であり、Ｂはくぼみ構造の放射状ロック部分40を含み、また、ロック部分40は、距離Ｂの実質上全体の内の、小さな放射状の回転止めを除いた距離Ｂのほんの小部分の範囲に存在するだけである。
【００２６】
Ｔは、一組のくぼみ部又は協働する一組の突起部の「開始」位置と隣接する組の「開始」位置間の総距離である。
【００２７】
Ｄ、Ｔ、Ｂの絶対長さ、及びＤ、Ｔ、Ｂ相互間の相対長さを変えることも可能である。二組のくぼみ構造（したがって協働する二組の突起構造）の例において、各二組は異なる長さＤを有する。
【００２８】
図１において、二組のうちの第一組のくぼみ部が明確に示され、また第一組から約180度回転した位置にある（距離Ｔ）第二組のくぼみ部が、図１において位置25に位置している。したがって図に示すこれらの二組のくぼみ部は概して、直径上で対向し、軸方向部分（ロックくぼみ部24）が、二組のロックくぼみ部24間に延伸する110度（距離Ｂ）の内の70度（距離Ｄ）を占め、放射状ロック部分40がその内の約70度を占めている。この結果、くぼみ構造22の各部分がもう一方のくぼみ構造の対応部分から180度離れることとなり、また二組のくぼみ構造22が360度全体の周囲に均等に間隔を置いて配置されることとなる。
【００２９】
ロック部分はキー突起部の全体的な長さと等しくなることが望ましいが、必ずしも常にそうである必要はない。くぼみ構造22は、180度よりも互いに接近させることが可能であり（距離Ｔ）、例えば二組の同一に構成された、又は異なるように構成されたくぼみ構造を90度の間隔を置いて配置する（距離Ｔ）ことが可能で、その場合ロックくぼみ部24はその90度の内の約70度を占め、放射状ロック部分40に対して、20度よりわずかに小さい角度を残すことが可能である（小さな回転止めに対して十分な20度を引いた距離）。これは、放射状ロック部分の周方向の長さが軸方向部分の周方向の長さより短い実施形態の一例である。このような実施形態においては、キー突起部34のいくつか（キー突起部の一部）のみがロック部分に半径方向に滑り込む（係合する）。一方、キー突起部34のいくつか（キー突起部の一部）は、ロック部分内に受容されない（係合しない）が、フィルターヘッド内のカートリッジをロックするためには、この実施形態で（好ましくはないが）十分である。ロック部分の長さがキー突起部の全体的な長さよりも短く、キー突起部（単数又は複数）がロック部分と係合しない場合、一又はそれ以上の突起部又は突起部の一部分は、実質的にくぼみ部の上に覆いかぶさることとなる。このような場合、係合していないキー突起部（単数又は複数）は、なお一又はそれ以上の仕切隆起部28によって支持することも可能である。キー突起部のいくつかがロック部分に係合している限り、このままフィルターカートリッジが、全ての必要なキー突起部がくぼみ部を通って滑り降りる点である非ロック点まで反対に回転するまで、フィルターカートリッジはフィルターヘッドと係合している。
【００３０】
別の例では、フィルターヘッド10の周方向の一部分のみに二組のくぼみ構造を有している。例えば、周方向の内の180度（二つのくぼみ構造に対して、この場合Ｔ＝90度である）の範囲で、又は周方向の内の270度（二つのくぼみ構造に対して、この場合Ｔ＝135度である）の範囲でそれらのくぼみ構造が存在する。
【００３１】
好ましくは、各組のくぼみ部におけるくぼみ部は全て90度以下の範囲内（距離Ｄ）又は、さらに好ましくは、70度以下の範囲内（距離Ｄ）に含まれている。特に好ましい実施形態においては、くぼみ部（及び同様な協働する突起部）はフィルターヘッドの内側縁部の周上に最大70度から最小30度の範囲内で存在する。30度以下の範囲も可能だが、あまり好ましくない。図１において、第一組のくぼみ部は約70度の範囲内にある（図３、図４における「Ｄ」）。
【００３２】
距離Ｂは、長さの点で幅広い範囲内にある。例えば、好ましくは（必ずしもそうである必要はないが）、Ｂは最大約150度（例えば、Ｄが30度で、Ｔが180度の時、Ｂは150度に等しい）まで、最小約30度（例えば、Ｄが70度で、Ｔが100度の時、Ｂは30度に等しく、また例えば、Ｄが30度で、Ｔが60度の時、Ｂは30度に等しい）までの範囲内にある。他に、特に、Ｄが非常に小さいために（30度未満）、Ｂが非常に大きい時（150度より大きい）、又は二組のくぼみ部が互いに非常に接近しているためにＢが非常に小さい時（30度未満）には、Ｂの距離を30度から150度の範囲外とすることもできる。Ｂが非常に小さい場合には、このような実施形態が多くの場合において、Ｄの長さの内のほんのわずかな部分が放射状ロック部分となることが予想できるであろう。すなわち、キー突起部の一部分だけが放射状ロック部分に適合し、その後放射状ロック部分の回転止めに突き当たる。
【００３３】
さらに図４に、キー突起部の長さ134、134’、134”（これらは合致するロックくぼみ部24の長さよりもごくわずかに短いことが好ましい）、及び突起間の空間の長さ128、128’（これらは合致する仕切隆起部28の長さよりもごくわずかに長いことが好ましい）を示す。好ましくは（必ずしもそうである必要はないが）長さ134、134’、134”（必ずしも等しい長さを有する必要はない）は、空間の長さ128、128’（必ずしも等しい長さを有する必要はない）よりもはるかに長い。例えば、上記突起部の長さは、上記空間の長さの少なくとも２倍であることが好ましく、３倍より大きいことがさらに好ましい。
【００３４】
図２は、キー止めされて図１のフィルターヘッド10と協働するフィルターカートリッジ20を示す。フィルターカートリッジの中央ネック部29は、カートリッジとヘッドの間の流体連通のための連結部/シール部を含む。半径方向にネック部29から間隔を置いて配置されているのが肩部32である。肩部32に、キー突起部34の二つの組33が位置し、これらの組33は概して互いに直径方向に対向し、フィルターヘッドの二組のロックくぼみ部の位置と合致する。キー突起部の各組は、フィルターヘッドのロックくぼみ部と同数、かつ同じ寸法と配置を有するキー突起部34を備えるため、フィルターカートリッジの「キー」が、フィルターヘッドの「ロック」に有効に適合する。好ましいキー突起部は、フィルターカートリッジ肩部の半径上で湾曲し、上部から底部にかけて湾曲した外側表面を有する。くぼみ部と合致するために、図２の実施形態における突起部の各組は、寸法が大、中、小で、図１のくぼみ部と寸法が等しい、「端部が接する」三つの突起部を有する。
【００３５】
使用の際は、フィルターカートリッジ20がフィルターヘッド10内に挿入される時、キー突起部34がロックくぼみ部24と合致し、それによってフィルターカートリッジは、フィルターヘッド内に軸方向に移動される。キー突起部34は、対応するロックくぼみ部24（くぼみ機構の第一の部分）内に滑り込み、同時にフィルターヘッドの内側縁部がフィルターカートリッジの上部にかぶさるように下方に延びる。その後、フィルターカートリッジが軸を中心にフィルターヘッドに対して回転され、カートリッジがヘッドにロックされる。これは、放射状ロック部分40であるフィルターヘッドのくぼみ機構の第二の部分によって可能となる。この放射状ロック部分40は、隆起部26の上方に連続的に延伸し、好ましくは（必ずしもそうである必要はないが）、その距離は一組の突起部の全体的な長さと等しいか、又はそれよりもわずかに大きい。フィルターカートリッジが挿入されて、回転すると、突起部34は、周方向で、くぼみ機構の放射状ロック部分40内に滑り込み、そのまま一杯まで回転係合する（ロック部分の端部にある回転止めによって回転を制限される）が、隆起部26を超えて軸方向下方に引き寄せられることがないために、隆起部26の上方で「ロック」される。図５、図６に示すように、フィルターカートリッジが、フィルターヘッド内に一杯まで挿入され、ロックされると、フィルターヘッドの壁面にある開口部42を介して、突起部34が見えるであろう。フィルターカートリッジを取り外すためには、フィルターカートリッジを、その軸を中心にして反対方向に回転させ、突起部34を隆起部26の上方から動かして、再びロックくぼみ部24に位置合わせし、それによって突起部を軸方向下方に滑動させ、くぼみ部を介してフィルターへッドから外れるようにする。ユーザがフィルターカートリッジを意図的に取り外すまでは、摩擦手段又はバイアス手段、あるいはその他の固定手段を利用して、バイアスをかけることによって、フィルターヘッドが逆方向に滑動してフィルターヘッドから外れることを防ぐことが可能である。
【００３６】
フィルターカートリッジ及びフィルターヘッド用の本発明のキーシステムを利用することによって、経済的かつ簡便に、合致するキーシステム構造を有する複数組のカートリッジとヘッドを成形するすることができ、また異なるキーシステム構造を有する多くの異なる複数組のカートリッジとヘッドを成形することができる。例えば、一つの応用例においては、キーシステム構造はカートリッジとヘッド上の各二組に四つのくぼみ部と四つの突起部を備えることができ、例えばくぼみ部と突起部をそれぞれ交互に二つの短いものと二つの長いものとすることができる。別の応用例においては、キーシステム構造は、全てが長いものからなる三つのくぼみ部と三つの突起部を含むことができる。三つのくぼみ部と突起部のキーシステム構造を有するカートリッジは、四つのくぼみ部と突起部のキーシステム構造を有するヘッドには適合できないので、カートリッジを取り違えることはない。
キー止め流体コネクタ（図12−図22）
本発明のキーシステムの代替的な実施形態によって、フィルターカートリッジとホルダの表面上に、物理的な連結に加えて流体の連通/シールをもたらすように機能するキーシステム構造が提供される。図12〜図22は、ブラケット210からなる管状コネクタの実施形態を示し、ブラケット210はフィルターカートリッジ211を固定し、シールする流体案内ホルダである。ブラケット210及びカートリッジ211は、管状コネクタ上に、ブラケットとカートリッジ間の物理的連結及び流体連通を生じさせるタブ及びスロットを含む。
【００３７】
図12にはブラケット210を示す。このブラケット210はいくつかの機能を果たす。すなわち、ブラケットを他の表面の壁面に固定するための取付手段、流体受容手段、接続されたフィルター（図12〜図19には示さないが、図20〜図22に別個に示す）に液体を流すための流入管、フィルターからの液体を流すための排出管、及び濾過/処理された液体を下流に送り、別のフィルター、処理、収容、使用に供するための流体排出手段としての機能を果たす。特にプレート212は、壁面又は他表面に取り付けられ、多様な流動構成のいくつかのブラケットを支持する。流入口214と排出口216は、導管装置218の両端にあり、流入口214が上流側の管や他の導管から流体を受容し、流出口216がその下流にある流出先に濾過された流体（この流体はフィルターカートリッジから流出したものである）を供給するように使用される。導管装置218は、流れを流入管220に導き、それによって流体がフィルターカートリッジに流入し、その後導管装置218はフィルターカートリッジからの流れを受容し排出管222に送り、それによってその流れは排出口216を介して流出する。雄の管220、222は、その外側円筒状表面に「突出部」又はタブ225、225’を有する。
【００３８】
図18と図19に最も良く示すように、管220、222は、相互に約30度ずれて突出するタブ225、225’（図19において、管220のタブ225は左側に、管222のタブ225’は管220のタブ225から約30度下側に向かって突出している）を有する。図20に模式的に示す協働するフィルターカートリッジ228は、雌の流入管230及び雌の排出管232（これらは流入ポート及び排出ポートとも称する）を有し、これらの管230、232が、タブ225、225’を受容する内部スロット227、227’と合致、又は「係合」していることに気が付くであろう。もちろん代替的には、フィルターカートリッジを雄の管とタブで構成し、協働するホルダを雌の管とスロットで構成することも可能である。
【００３９】
タブとスロットの半径方向の位置を変化させることにより、カートリッジ-ホルダの組に対する多くの「キー」及び「ロック」を想到することができるであろう。例えばホルダは基準点から60度の角度のタブを備える流入管を有することができ、排出管は基準点に対して120度の角度のタブを有することが可能である。ただし、その場合、適切には、そのホルダに対するカートリッジは、スロットが同じずれ位置と同じ絶対位置を有するように形成する必要がある。図12〜図22は、可能なタブの半径方向の位置についての可能な多くの組み合わせの内のわずか一組のみを示しているに過ぎない。可能な組み合わせは、各管の半径方向の位置を各組ごとに変化させることができる上に、独立して変化させることもできるため、極めて多数となる。図21、図22は、多くの他の可能なキーシステム構造のうちの二つを示している。例えば図21の細長いフィルターカートリッジ228’の上端では、雌の流入管（流入ポート）230’が約110度の角度でキー止めされ、雌の排出管（排出ポート）232’が約290度の角度でキー止めされている。図22の細長いフィルターカートリッジ228”の上端では、流入管230”が約195度の角度でキー止めされ、排出管232”が約170度の角度でキー止めされている。
【００４０】
図12〜図19のブラケット10は通常、プレート212が垂直の壁面に対して垂直に取り付けられる工程によって設置される。したがって管220、222は水平方向に延伸し、フィルターカートリッジが管220、222にかぶさるように押し込まれ、それによって管220、222がフィルターカートリッジを支持し、フィルターカートリッジに接続される。管220、222、230、232に連結されているのはＯリング又はその他のシール構造であり、ブラケットとフィルターカートリッジの間に液密の連通をもたらす。図示しないが、液密のシールが、配管又はその他の導管と流入口214及び排出口216の間に設けられることが、図12〜図19より理解できるであろう。さらに固定手段を付け加え、フィルターカートリッジと管220、222の間のシールをさらに強固にすることもできる。
【００４１】
本発明を、上述のように、特定の手段、材料及び実施形態に関して述べてきたが、本発明がこれらの開示された特定の詳細に限定されるのではなく、むしろ添付の特許請求の範囲の記載内にある限り、あらゆる同等のものに敷衍できることが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のフィルターヘッドの一実施形態の底から見た斜視図であり、本発明のキーシステムのくぼみ部の一実施形態を示す。
【図２】  本発明のフィルターカートリッジの一実施形態の上から見た斜視図であり、図１のフィルターヘッドのくぼみ部と協働する本発明のキーシステムの突起部の一実施形態を示す。
【図３】  図１のフィルターヘッドの底面図であり、特にフィルターヘッドの内側表面を示している。
【図４】  図２のフィルターカートリッジの平面図である。
【図５】  図１〜図４の、相互に接続されているフィルターカートリッジとフィルターヘッドの上から見た斜視図を示す。
【図６】  図５のカートリッジとヘッドの組み合わせの平面図であり、フィルターカートリッジの突起部が、フィルターヘッドの開口部を通して見えている。
【図７】  図５と図６のカートリッジとヘッドの組み合わせの、図６の線７−７に沿った側方断面図である。
【図８】  図７の断面図の部分拡大詳細図である。
【図９】  フィルターカートリッジを取り除いた図１、図３、図５〜８のフィルターヘッドの平面図である。
【図１０】  フィルターカートリッジを取り除いた図１、図３、図５〜９のフィルターの、図９の線１０−１０に沿った側方断面図である。
【図１１】  フィルターカートリッジを取り除いた図１、図３、図５〜１０のフィルターの、図９の線１１−１１に沿った側方断面図である。
【図１２】  代替的な実施形態のフィルターカートリッジと接続し、流体をシールする接続管上の、キー構造を有するブラケットである、代替的な実施形態のフィルターホルダの斜視図である。
【図１３】  図１２のフィルターホルダの、図１４の線Ｂ―Ｂに沿った底部断面図である。
【図１４】  図１２と図１３のフィルターホルダの端面図である。
【図１５】  図１２〜図１４のフィルターホルダの平面図である。
【図１６】  図１２〜図１５のフィルターホルダを示す図１５の部分Ａの詳細図である。
【図１７】  図１２〜図１６のフィルターホルダの、図１５の線Ａ―Ａに沿った正面断面図である。
【図１８】  図１２〜図１７のフィルターホルダの正面図である。
【図１９】  図１２〜図１８のフィルターホルダの流入管と排出管の、図１８の部分Ｂに示す詳細図である。
【図２０】  図１２〜図１９のフィルターホルダと協働するように適合されているフィルターカートリッジの一実施形態の部分側面図である。
【図２１】  図１２〜図１９のフィルターホルダと協働するが、代替的な角度のキーシステム構造を有する形式のフィルターカートリッジの部分側面図である。
【図２２】  図１２〜図１９のフィルターホルダと協働するが、代替的な角度のキーシステム構造を有する形式のフィルターカートリッジの部分側面図である。
【図１】
0004520693.tif 000002
【図２】
0004520693.tif 000003
【図３】
0004520693.tif 000004
【図４】
0004520693.tif 000005
【図５】
0004520693.tif 000006
【図６】
0004520693.tif 000007
【図７】
0004520693.tif 000008
【図８】
0004520693.tif 000009
【図９】
0004520693.tif 000010
【図１０】
0004520693.tif 000011
【図１１】
0004520693.tif 000012
【図１２】
0004520693.tif 000013
【図１３】
0004520693.tif 000014
【図１４】
0004520693.tif 000015
【図１５】
0004520693.tif 000016
【図１６】
0004520693.tif 000017
【図１７】
0004520693.tif 000018
【図１８】
0004520693.tif 000019
【図１９】
0004520693.tif 000020
【図２０】
0004520693.tif 000021
【図２１】
0004520693.tif 000022
【図２２】
0004520693.tif 000023