(57)【要約】フィルタカートリッジ（１０）は、プリーツを有する多層フィルタ媒体（１６）を含み、このフィルタ媒体はろ過メンブレン層（１６ａ）、及び伸展重合体フィルムメッシュからなるメンブレン層（１６ａ）のための構造支持層（１６ｂ）を有する。もっとも好ましくは、メンブレン層（１６ａ）及び伸展重合体フィルム支持層（１６ｂ）は、それぞれ、フルオロ重合体、もっとも好ましくはＰＴＦＥで形成される。好ましい伸展重合体フィルム支持層（１６ｂ）は、概ねダイヤモンド形状の孔（２０）を有する比較的開口されているメッシュ構造の形態である。メッシュ（１６ｂ）のダイヤモンド形状の孔が、その長い寸法（ＬＤ）がメッシュ（１６ｂ）が使用されるプリーツを有するフィルタ媒体（１６）の細長いプリーツ軸に対して実質的に横向きになるように方向付けられたときに、プリーツが作られたフィルタ媒体（１６）を通る改良された流量率特性が確保される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリーツを有する多層のフィルタ媒体を備えるフィルタカートリッジであって、フィルタメンブレン層と、前記フィルタメンブレン層のための少なくとも一つの支持層とを備え、前記少なくとも一つの支持層が、伸展重合体フィルムメッシュである、フィルタカートリッジ。
【請求項２】
請求項１記載のフィルタカートリッジであって、前記フィルタ媒体が、一対の支持層を含み、前記支持層の間に前記フィルタメンブレン層が挟まれている、フィルタカートリッジ。
【請求項３】
請求項１または２記載のフィルタカートリッジであって、前記伸展重合体フィルムメッシュが概ねダイヤモンド形状の複数の密集した孔で形成される、フィルタカートリッジ。
【請求項４】
請求項３記載のフィルタカートリッジであって、前記伸展重合体フィルムメッシュの開口領域が少なくとも略４０％である、フィルタカートリッジ。
【請求項５】
請求項４記載のフィルタカートリッジであって、前記伸展重合体フィルムメッシュの開口領域が略５０％から６０％の間である、フィルタカートリッジ。
【請求項６】
請求項４記載のフィルタカートリッジであって、前記フィルタメンブレン層及び前記伸展重合体フィルムの各々がポリテトラフルオロエチレンからなる、フィルタカートリッジ。
【請求項７】
同心円状に配置された、溝が形成されたコア部材及びケージ部材を備え、且つ前記コア部材及びケージ部材の間に確立される環状のスペース内に配される、複数の、プリーツを有するフィルタ媒体を備えたフィルタカートリッジであって、
前記フィルタ媒体が、内側のフィルタメンブレン層であって該フィルタメンブレン層のための一対の支持層の間に挟まれたフィルタメンブレン層を有し、
前記支持層は、伸展重合体フィルムメッシュである、フィルタカートリッジ。
【請求項８】
請求項７記載のフィルタカートリッジにおいて、前記伸展重合体フィルムメッシュが、概ねダイヤモンド形状の複数の密集した孔から形成される、フィルタカートリッジ。
【請求項９】
請求項８記載のフィルタカートリッジにおいて、前記伸展重合体フィルムメッシュの開口領域が少なくとも略４０％である、フィルタカートリッジ。
【請求項１０】
請求項８記載のフィルタカートリッジにおいて、前記伸展重合体フィルムメッシュの開口領域が略５０％から略６０％の間である、フィルタカートリッジ。
【請求項１１】
請求項７記載のフィルタカートリッジにおいて、前記フィルタメンブレン層及び前記伸展重合体フィルムが、それぞれ、ポリテトラフルオロエチレンからなる、フィルタカートリッジ。
【請求項１２】
請求項１又は７記載のフィルタカートリッジにおいて、
前記多層のプリーツが作られたフィルタ媒体が、前記フィルタカートリッジの長手方向中心軸線に実質的に平行に配される長いプリーツ軸を有し、
前記伸展重合体フィルムメッシュが、概ねダイヤモンド形状の複数の密集した孔から形成され、前記孔がそれぞれ長い寸法及び短い寸法を有しており、
前記ダイヤモンド形状の孔の前記長い寸法が前記プリーツを有するフィルム媒体の長いプリーツ軸に対し実質的に横切る方向へ向けられるように、前記伸展重合体フィルムメッシュが配される、フィルタカートリッジ。
【請求項１３】
請求項１２記載のフィルタカートリッジにおいて、前記フィルタメンブレン層が一対の支持層を含み、前記支持層の間に前記フィルタメンブレン層が挟まれている、フィルタカートリッジ。
【請求項１４】
請求項１２記載のフィルタカートリッジにおいて、前記フィルタメンブレン層及び前記伸展重合体フィルムがそれぞれポリテトラフルオロエチレンからなる、フィルタカートリッジ。
【請求項１５】
請求項１２記載のフィルタカートリッジにおいて、前記伸展重合体フィルムの開口領域が、少なくとも略４０％である、フィルタカートリッジ。
【請求項１６】
概ね円筒形状のフィルタカートリッジであって、
内側コア部材と、
外側ケージ部材であって前記内側コア部材の周りに同心円状に配置され、前記内側コア部材との間に環状スペースを確立する外側ケージ部材と、
前記コア部材と前記ケージ部材との間に確立された前記環状スペース内に配置される、プリーツを有する多層フィルタ媒体であって、フィルタメンブレン層と、前記フィルタメンブレン層のための支持層としての少なくとも一つの伸展重合体フィルムメッシュとを含む多層フィルタ媒体と
を有し、
前記プリーツを有する多層フィルタ媒体のプリーツが、前記フィルタカートリッジの長手方向中心軸線に対して実質的に平行に配置され、
前記伸展重合体フィルムメッシュが、概ねダイヤモンド形状の複数の密集した孔からなり、前記孔がそれぞれ長い寸法及び短い寸法を有し、
前記ダイヤモンド形状の孔の長い寸法が前記プリーツを有するフィルタ媒体の前記細長いプリーツ軸に対して実質的に横向きの方向に向けられるように、
前記伸展重合体フィルムメッシュが配置される、フィルタカートリッジ。
【請求項１７】
請求項１６記載のフィルタカートリッジにおいて、
前記フィルタ媒体が、間にフィルタメンブレン層を挟んでいる支持層として一対の伸展重合体メッシュを含む、フィルタカートリッジ。
【請求項１８】
請求項１６記載のフィルタカートリッジにおいて、
前記フィルタメンブレン層及び前記伸展重合体フィルムの各々がポリテトラフルオロエチレンからなる、フィルタカートリッジ。
【請求項１９】
請求項１８記載のフィルタカートリッジにおいて、前記内側コア部材及び外側ケージ部材の各々がポリテトラフルオロエチレンからなる、フィルタカートリッジ。
【請求項２０】
請求項１６記載のフィルタカートリッジにおいて、前記伸展重合体フィルムの開口領域が少なくとも略４０％である、フィルタカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、概ねフィルタカートリッジの分野に関する。より具体的には、本発明はプリーツを有するフィルタ媒体を有するフィルタカートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願は、２０００年７月１３日に出願された米国特許出願０９／６１６０６６の一部継続出願（ＣＩＰ）であり、ここで触れたことにより、この出願の内容はすべて組み込まれるものとする。
【０００３】
プリーツを有するフィルタ媒体を備えるフィルタカートリッジが、ろ過の技術分野では周知である。近年、米国特許第５８５５７８３号（これを参照したことによりその全ての内容はここに組み込まれたものとする）は、全体的にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）で形成されたフィルタカートリッジを提案した。このプリーツを有するフィルタ媒体は、一対のＰＴＦＥ不織布層で挟まれた内側のＰＴＦＥメンブレン層からなるプリーツ構造の形をとっており、この不織布層は内側ＰＴＦＥメンブレン層のための支持を提供する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
米国特許第５８５５７８３号のフィルタカートリッジは、意図した目的のためには十分なものであるが、一方で、まだいくらかの改良が望まれている。例えば、よりコスト効率がよく、少なくとも同様の機能的特質を保持しているプリーツを有する構造にフィルタ媒体が形成されることを除いて、米国特許５８５５７８３号に開示された変形例の、すべてがフルオロ重合体で作られたフィルタカートリッジを提供することが望ましい。本発明は、そのようなカートリッジを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
広く、本発明は、プリーツを有する多層のフィルタ媒体を有するフィルタカートリッジを実現する。フィルタ媒体は、フィルタメンブレン層と、メンブレン層のための構造支持層であって伸展重合体フィルムメッシュからなる構造支持層とを含む。より好ましくは、メンブレン層及び伸展重合体フィルム支持層は、各々、フルオロ重合体から形成され、最も好ましくはＰＴＦＥから形成される。伸展重合体フィルム支持層の好ましいものは、概ねダイヤモンド形状の孔を有する比較的開口したメッシュ構造の形態である。
【０００６】
本発明の特に好ましい観点によれば、これらのダイヤモンド形状の孔は、メッシュ内に複数が密集して存在し且つ対称的に配置されるが、互いに関して偏って設けられてはいない。そのようなダイヤモンド形状の各孔は、もっとも効果的に、長い寸法（ＬＤ）及び短い寸法（ＳＤ）とを有するように形成される。驚いたことに、メッシュを採用する、プリーツを有するフィルタ媒体の長いプリーツ軸に対して孔の長い寸法（ＬＤ）が実質的に横方向となるように、メッシュのダイヤモンド形状の孔が向けられたときに、プリーツを有するフィルタ媒体を通る流量率特性の改良が認められた。
【０００７】
これらの観点及び他の観点、及び利点は、以下に示す好ましい具体的実施例の詳細な説明を注意深く考慮することにより更に明確となるであろう。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に対する説明がなされている。ここで、各種図面中の参照番号は、構成要素を示している。
【０００９】
添付した図１は、本発明による特に好ましいフィルタカートリッジ１０を示している。図示されているように、フィルタカートリッジは、全体として、同軸に構成された円筒形状の、溝の付けられたコア要素及びケージ要素１２、１４を有し、これらの間にはプリーツを有するフィルタ媒体１６が配置されている。ろ過ハウジング又はシステム（不図示）の一部としてフィルタカートリッジを設けることができるように、適当な端部キャップ１８ａ、１８ｂが設けられている。
【００１０】
プリーツを有するフィルタ媒体１６は、多層構造になっており、最も好ましくは、孔が形成された一対の支持層１６ｂの間に挟まれた内側フィルタメンブレン層１６ａにより設けられる。好ましい内側フィルタメンブレン層１６ａは、内側フィルタメンブレン層に微孔を生成するように（典型的には二軸方向に）ＰＴＦＥフィルムを引き伸ばすことにより微孔性にされたＰＴＦＥフィルムである。使用されるＰＴＦＥ膜は、孔の直径、厚さ、製造上の特性等のようなある特性の範囲で商業的に有用である。本発明の実施に使用される一つの特に好ましいＰＴＦＥ膜は、登録商標「ゴアテックス（ＧＯＲＥＴＥＸ）」の下でＷ．Ｌ．ゴア＆コーポレーション社から商業的に入手できる。
【００１１】
各支持層１６ｂは、最も好ましくは、実質的に同時に、重合体フィルム（例えばＰＴＦＥフィルム）の横方向（フィルム製造機の進行方向に垂直なフィルム方向）に切れ目を入れ且つ縦方向（フィルム製造機の進行方向に並行なフィルム方向）に引き伸ばすことにより、形成される、伸展（ｅｘｐａｎｄｅｄ）重合体フィルムメッシュである。最も好ましくは、メッシュの支持層１６ｂは、例えば米国特許第３６０７４１１号及び第３７６０４７０号明細書（ここで触れたことにより、これらの文献の開示内容はこの明細書に組み込まれたものとする）に開示されたようなエキスパンデッドメタルを製造するために一般的に使用される技術によって作られる。支持層１６ｂとして使用する好ましいＰＴＦＥ伸展メッシュ重合体フィルムは、コネチカット州ノーガタックのエクスメットコーポレーションから商業的に入手できる。
【００１２】
添付した図２は、本発明によるフィルタカートリッジ１０に使用される支持層１６ａの、大きく拡大された、一つの特に好ましい形態を示している。幸運にもさまざまなメッシュ形状及び寸法を使用できるが、支持層１６ａは、最も好ましくは、密集した複数の、対称的に配置された、オフセットされている、ダイヤモンド形状の孔（これらの幾つかが、図２に参照番号２０で示されている）を備えており、これらの孔は、図示されているように、長い寸法（ＬＤ）と短い寸法（ＳＤ）とを有している。
【００１３】
孔２０の長い寸法ＬＤは、一般的に、隣接する孔２０の間の一つの連結部の中心から次の連結部の中心へ、孔のない重合体フィルムの横方向（幅方向）に、測定される。長い寸法ＬＤは、孔のない重合体フィルムに最初に切れ目を入れるために使用される切れ目用ダイに左右される。短い寸法ＳＤは、一般的に、隣接する孔２０の間の一つの連結部の中心から次の連結部の中心へ、孔のないフィルムの縦方向に、測定される。従って、メッシュの数（すなわち、支持層１６ｂの単位長さあたりの開口）は、短い寸法ＳＤの増加とともに減少する。支持層１６ｂは少なくとも略４０％、典型的には略９０％未満の開口領域を有するように、孔２０が十分な数で存在し且つ長い寸法ＬＤ及び短い寸法ＳＤをそれぞれ有することが最も好ましい。もっとも好ましくは、支持層１６ｂは、略５０％から略６０％の間の開口領域を有する。
【００１４】
材料の最初の厚さＭＴは、所望の長い寸法ＬＤ及び短い寸法ＳＤをそれぞれ有する所望のメッシュ構造を確立するように選択されることが最も好ましい。材料の最初の厚さは、また、孔２０を画定するストランド幅ＳＷ及び層１６ｂの相対的な全体的な厚さも決定するであろう。本発明によれば、ストランド幅ＳＷ、及び層１６ｂの相対的な厚さは、もっとも好ましくは、略２ｍｍ未満であり、好ましくは略０．０７５ｍｍから略０．１２５ｍｍの間である。通常、層１６ｂは、略１ｍｍのストランド幅（相対的な厚さ）を有するだろう。
【００１５】
孔を有する支持層１６ｂは、ダイヤモンド形状の孔２０の長い寸法ＬＤが、実質的に、細長いプリーツ軸がプリーツを有するフィルタ媒体１６が配されている円筒形のフィルタカートリッジ１０の実質的に細長い中心軸Ａ（図１参照）に対して横方向（すなわち、実質的に直角な方向）を向くように、プリーツを有するフィルタ媒体１６内に配されることが、もっとも好ましい。これに関して、驚いたことに、ダイヤモンド形状の孔２０がそのように方向付けられたときに、プリーツを有するフィルタ媒体１６を通る改善された流量率特性を確保できることがわかっている。
【００１６】
使用の間フィルタカートリッジ１０が出会うことが予期される特定の最終使用形態のために特定のメッシュの構造及び（又は）厚さが選択される。例えば、フィルタを横切る圧力効果が増加するときにプリーツがつぶれたり折りたたまれたりしないようにするためにプリーツの十分な硬さを確立するように、重合体フィルムメッシュ層１６ｂの特定のメッシュの構造及び（又は）厚さを選択することができる。更にまた、適切な流体流れを確実にするためにプリーツの間に適当なスペースを提供するように、層１６ｂの特定のメッシュ構造及び（又は）厚さを、択一的に、または追加的に選択することもできる。
【００１７】
与えられた最終使用形態のための支持層１６ｂの最適なメッシュ構造及び（又は）厚さは、フィルタ媒体それ自身の本来の剛性及び透過性の機能を果たすものである。比較的高い透過性のあるフィルタ媒体が流れを提供するためにプリーツ間により多くの空間を要求するのに対して、比較的硬いフィルタ媒体は、追加的な構造支持についてあまり要求しないであろう。従って、上述したパラメータの範囲内で、当業者は、特定の最終使用形態を満足させるためにメッシュ支持の特定の一つまたは組み合わせを選択することができるであろう。
【００１８】
本発明は、以下の限定されない実施例から更に理解されるであろう。
【００１９】
【実施例】
図１に示されたものと同様の独立したフィルタカートリッジが、プリーツを有する３つの異なるタイプのフィルタ媒体を用いてテストされた。各フィルタ媒体は、「高流量」の０．０５μｍＰＴＦＥ（テフロン（登録商標）フルオロポリマー、デュポン社）膜及び全体で１２５個のプリーツを有している。ＰＴＦＥ膜は、それぞれ、織られていないＰＴＦＥファイバからなる支持構造と、図２に示したようなダイヤモンド形状の孔を各々が有している２つの異なるタイプの伸展ＰＴＦＥ支持メッシュとの間に挟まれている。伸展ＰＴＦＥ支持メッシュの一方のタイプ（タイプ１）は、プリーツの軸に平行に配列される方向に向けられた長い寸法（ＬＤ）を有しており、もう一方のタイプの伸展ＰＴＦＥ支持メッシュ（タイプ２）は、プリーツの軸に対して実質的に横方向に向けられた長い寸法ＬＤを有している。このような各フィルタカートリッジが、そこを通る流量率特性をテストされた。次の表１に結果を示す。
【００２０】
【表１】
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表１のデータから解るように、タイプ２のＰＴＦＥ支持メッシュのダイヤモンド形状の孔の長い寸法ＬＤの方向付けが、織られていないＰＴＦＥ支持構造及びタイプ１のＰＴＦＥ支持構造の双方と比較して、実質的により高い流量率特性を結果として示した。
【００２１】
本発明は、現在もっとも実用的で且つ好ましい実施形態として考慮されるものに関連して説明された。本発明が開示された実施形態に制限されるものではないこと、一方、本発明が添付されたクレームの精神及び範囲内に含まれるさまざまな改良及び均等な構成をカバーすることが意図されていることは、理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明によるフィルタカートリッジの、部分的に切断された分解斜視図である。
【図２】
本発明によるフィルタカートリッジに使用することができる伸展重合体フィルム支持層の一例を示す拡大図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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