(57)【要約】バッグハウス又はフィルタバッグとして一般に知られるフィルタ、あるいはバッグ構造体を有するエアフィルタは、フィルタ媒体構造の上流表面にファインファイバ層を配置して、チューブ状又は二つ折り構造のバッグアッセンブリを製造することで作成することができる。フィルタアッセンブリは、内部成分を持つフィルタキャビネットを含む。フィルタ成分はフィルタキャビネット内部に吊り下げられる。フィルタ成分は、フィルタ媒体用のフレーム又は支持体を含む。このフレーム又は支持体は、フィルタバッグを、フィルタバッグがキャビネット内部内のフレームから吊り下げられるように保持する。取り込まれた空気は、キャビネットに入り、フィルタアッセンブリを通過して、キャビネットの外に出る。空気は最初にファインファイバ層を通過し、フィルタ媒体、そして次にキャビネットの外に出なければならない。【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体媒体を通すことができる入口及び出口を有するフィルタハウジングと、
前記ハウジング内にあって、前記ハウジングを第１部分と第２部分とに分割できるフレームであって、細長のフィルタ表面を含むフィルタ布基体を含む一連の柔軟なフィルタバッグを、気体媒体が前記ハウジング内部の前記柔軟なフィルタバッグを確実に通過できるように、前記フレームに接続する密閉手段を含む前記フレームと、
前記柔軟なフィルタバッグのそれぞれに結合している、バッグがハウジングを通って移動する気流の影響によりつぶれるのを防ぐ手段、及び、ハウジングの一部分の中にあってハウジングと柔軟バッグとに気流を通すための手段とを有し、
前記柔軟なフィルタバッグのそれぞれが、約０．０１乃至約０．５ミクロンの直径を持つポリマーのファインファイバを含む層により少なくとも部分的に覆われていることを特徴とするフィルタアッセンブリ。
【請求項２】
１４０°Ｆの空気で相対湿度１００％の試験条件に１６時間の試験期間曝した後に、３０％を越えるファイバが変化せずにフィルタ目的を果たすため保持されることを特徴とする請求項１記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項３】
前記ポリマーが付加ポリマーを含むことを特徴とする請求項１記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項４】
前記ポリマーが縮合ポリマーを含むことを特徴とする請求項１記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項５】
前記ポリマーが付加ポリマーと添加物とを含むことを特徴とする請求項３記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項６】
前記ポリマーが縮合ポリマーと添加物とを含むことを特徴とする請求項４記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項７】
前記添加物が疎水性であることを特徴とする請求項５記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項８】
前記添加物が疎水性であることを特徴とする請求項６記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項９】
前記付加ポリマーがハロゲン化ポリビニルポリマーを含むことを特徴とする請求項３記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項１０】
前記付加ポリマーがハロゲン化ポリビニリデンポリマー又はその混合体を含むことを特徴とする請求項３記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項１１】
前記ハロゲン化ポリビニリデンが塩化ポリビニリデンを含むことを特徴とする請求項１０記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項１２】
前記ハロゲン化ポリビニリデンがフッ化ポリビニリデンを含むことを特徴とする請求項１０記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項１３】
前記付加ポリマーがポリビニルアルコールを含むことを特徴とする請求項２記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項１４】
前記付加ポリマーがコポリマーを含むことを特徴とする請求項１３記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項１５】
前記ポリビニルアルコールが約１乃至４０重量％の架橋剤で架橋されていることを特徴とする請求項１３記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項１６】
前記架橋されたポリビニルアルコールが、分子量約１０００乃至３０００を有するポリアクリル酸を用いて架橋されていることを特徴とする請求項１５記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項１７】
前記架橋されたポリビニルアルコールが、分子量約１０００乃至３０００を有するメラミン−ホルムアルデヒドを用いて架橋されていることを特徴とする請求項１５記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項１８】
前記縮合ポリマーがナイロンと添加物とを含むことを特徴とする請求項３記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項１９】
前記添加物が約５００乃至３０００の分子量で芳香族特性を有する樹脂性オリゴマーを含み、前記縮合ポリマーと混和性があることを特徴とする請求項１８記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項２０】
前記ポリマーファイバが、環式ラクタムと、Ｃ６−１０ジアミンモノマー又はＣ６−１０二酸化モノマーとから形成されたコポリマー以外の、ナイロンポリマーと添加物とを含むことを特徴とする請求項１８記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項２１】
前記添加物が約５００乃至３０００の分子量でアルキルフェノール芳香族特性を有するオリゴマーを含み、前記縮合ポリマーと混和性があることを特徴とする請求項２０記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項２２】
前記縮合ポリマーが、ナイロンポリマーと、約５００乃至３０００の分子量で芳香族特性を有するオリゴマーを含み、前記縮合ポリマーと混和性がある樹脂添加剤とを含むことを特徴とする請求項４記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項２３】
前記縮合ポリマーがポリアルキレンテレフタレートを含むことを特徴とする請求項３記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項２４】
前記縮合ポリマーがポリアルキレンナフタレートを含むことを特徴とする請求項２３記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項２５】
前記縮合ポリマーがポリエチレンテレフタレートを含むことを特徴とする請求項２４記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項２６】
前記縮合ポリマーが環式ラクタムからの反復単位を有するホモポリマーを含むナイロンポリマーを含むことを特徴とする請求項４記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項２７】
前記ナイロンポリマーが分子量又はモノマー組成が異なる第２ナイロンポリマーと組み合わされていることを特徴とする請求項２６記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項２８】
前記ナイロンコポリマーが第２ナイロンポリマーと組み合わされていることを特徴とする請求項１８記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項２９】
前記第２ナイロンポリマーがアルコキシアルキル変性ポリアミドを含むことを特徴とする請求項２８記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項３０】
前記ポリマーが処理され、示差走査熱量計により測定した場合に単一層物質を示す単一ポリマー組成体を形成していることを特徴とする請求項２８記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項３１】
前記コポリマー及び第２ポリマーが熱処理されていることを特徴とする請求項３０記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項３２】
前記コポリマー及び第２ポリマーが、前記第１又は第２ポリマーの融点より低い温度まで加熱処理されていることを特徴とする請求項３１記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項３３】
前記添加物が第３ブチルフェノールを含むオリゴマーを含むことを特徴とする請求項４記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項３４】
前記添加物が次式の化学物質を含んでなるオリゴマーを含むことを特徴とする請求項３３記載のフィルタアッセンブリ。
【化１】
2004508164.tif 000006
【請求項３５】
前記添加物がビスフェノールＡを含んでなるオリゴマーを含むことを特徴とする請求項４記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項３６】
前記添加物が次式の化学物質を含んでなるオリゴマーを含むことを特徴とする請求項３５記載のフィルタアッセンブリ。
【化２】
2004508164.tif 000007
【請求項３７】
前記添加物がジヒドロキシビフェニルを含んでなるオリゴマーを含むことを特徴とする請求項４記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項３８】
前記添加物が次式の化学物質を含んでなるオリゴマーを含むことを特徴とする請求項３７記載のフィルタアッセンブリ。
【化３】
2004508164.tif 000008
【請求項３９】
前記添加物が前記樹脂添加物とフルオロポリマーとのブレンドを含むことを特徴とする請求項４記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項４０】
前記添加物がフルオロカーボン界面活性剤を含むことを特徴とする請求項４のフィルタアッセンブリ。
【請求項４１】
前記添加物が非イオン性活性剤を含むことを特徴とする請求項４記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項４２】
前記縮合ポリマーがポリウレタンポリマーを含むことを特徴とする請求項４記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項４３】
前記縮合ポリマーがポリウレタンポリマーとポリアミドポリマーとのブレンドを含むことを特徴とする請求項４のフィルタアッセンブリ。
【請求項４４】
前記ポリアミドポリマーがナイロンを含むことを特徴とする請求項４３記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項４５】
前記ナイロンがナイロンホモポリマー、ナイロンコポリマー又はその混合体を含むことを特徴とする請求項１８記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項４６】
前記縮合ポリマーが芳香族ポリアミドを含むことを特徴とする請求項４記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項４７】
前記縮合ポリマーがジアミンモノマーとポリ（ｍ−フェニレンイソフタルアミド）との反応生成物を含むことを特徴とする請求項４記載のアッセンブリ。
【請求項４８】
前記ポリアミドがジアミンとポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）との反応生成物を含むことを特徴とする請求項４６記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項４９】
前記縮合ポリマーがポリベンゾイミダゾールを含むことを特徴とする請求項４記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項５０】
前記縮合ポリマーがポリアリーレートを含むことを特徴とする請求項４記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項５１】
前記ポリアリーレートのポリマーがビスフェノールＡと混合フタル酸との間の縮合重合反応生成物を含むことを特徴とする請求項５０記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項５２】
前記柔軟なバッグは、シールを有する開口端部と閉鎖端部とを持つフィルタチューブであって、気流がその内部より退出するフィルタチューブと、該チューブの外側部分で１平方センチメートル当たり約０．０００５乃至０．２ミリグラムの基本重量を持つファインファイバ層とを含むことを特徴とする請求項１記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項５３】
前記フィルタチューブが織布を含むことを特徴とする請求項５２記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項５４】
前記フィルタチューブが不織布を含むことを特徴とする請求項５２記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項５５】
前記フィルタチューブ部分がポリエステルファイバを含むことを特徴とする請求項５２記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項５６】
前記フィルタチューブが綿ファイバを含むことを特徴とする請求項５２記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項５７】
前記フィルタが、フィルタ媒体の１平方フィート当たり、約５乃至約１５立方フィート／分の気体媒体を通すことが可能であることを特徴とする請求項５２記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項５８】
前記ハウジング内に約１０乃至約１００個のフィルタチューブがあることを特徴とする請求項５２記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項５９】
前記フィルタチューブが、前記フィルタチューブの上流表面上のファインファイバ層と、前記フィルタチューブの出口表面上のファインファイバの第２層とを含むことを特徴とする請求項５２記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項６０】
前記ファインファイバ層が約０．１乃至約３ミクロンの厚さと、約０．００１乃至０．１ミリグラム／平方センチメートルの基礎重量を持つことを特徴とする請求項５２記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項６１】
（ａ）内部、入り口、及び出口を画定するハウジングと、
（ｂ）前記ハウジング内部に取り付けられたフレームと、
（ｃ）前記フレーム上に取り付けられ、前記フレームに対し密封されている少なくとも２個のフィルタバッグと、
（ｉ）前記フィルタバッグの各々は、内部容積を画定する外側上流表面と内側下流表面とを有しており、前記フィルタバッグの各々は、内部容積と連絡する清浄空気開口部を持ち、
（Ａ）各フィルタバッグの外面は、上部に均一に沈積された約０．０００５乃至０．２ｍｇ−ｃｍ−２のファインファイバ層を有し、
（ｄ）空気流を、ハウジング入り口を通過させ、フィルタバッグを通して上流表面から下流表面に向かって内部容積内に運び、清浄空気開口部を通って内部容積から出て、ハウジング出口を通過させるブロワ配置とを有することを特徴とするバッグハウスフィルタ装置。
【請求項６２】
（ａ）前記フィルタバッグの各々が、実質的に平行な壁を持つ長方形であることを特徴とする請求項６１記載のバッグハウスフィルタ装置。
【請求項６３】
（ａ）前記フィルタバッグの各々がチューブ形状をしていることを特徴とする請求項６１記載のバッグハウスフィルタ装置。
【請求項６４】
（ａ）前記フィルタバッグの各々が織布を含むことを特徴とする請求項６１記載のバッグハウスフィルタ装置。
【請求項６５】
（ａ）前記フィルタバッグの各々が不織布を含むことを特徴とする請求項６１記載のバッグハウスフィルタ装置。
【請求項６６】
（ａ）前記フィルタバッグの各々がポリエステルファイバを含むことを特徴とする請求項６１記載のバッグハウスフィルタ装置。
【請求項６７】
（ａ）前記フィルタバッグの各々が綿ファイバを含むことを特徴とする請求項６１記載のバッグハウスフィルタ装置。
【請求項６８】
（ａ）前記バッグハウスフィルタ装置が１平方フィートのフィルタ媒体当たり、約５乃至約１５立方フィート／分の気体媒体を通すことが可能であることを特徴とする請求項６１記載のバッグハウスフィルタ装置。
【請求項６９】
（ａ）前記ハウジング内に約１０乃至約１００個のフィルタバッグがあることを特徴とする請求項６１記載のバッグハウスフィルタ装置。
【請求項７０】
（ａ）前記フィルタバッグの各々が、各フィルタバッグの上流面上のファインファイバ層と、各フィルタバッグの出口面のファインファイバの第２層とを含んでいることを特徴とする請求項６１記載のバッグハウスフィルタ装置。
【請求項７１】
前記ファインファイバ層が約０．１乃至約３ミクロンの厚さと、０．０００１乃至０．１ミリグラム／平方センチメートルの基礎重量を持つことを特徴とする請求項６１記載のバッグハウスフィルタ装置。
【請求項７２】
粒子を含む空気流をフィルタするフィルタ方法であって、
空気取り入れ口と空気出口とを有するフィルタハウジング内にエアフィルタバッグを配置する工程であって、
前記フィルタハウジングが、ハウジングを２つの部分、すなわち清浄部分と汚染部分とに分ける前記ハウジング内のフレームサポートを含み、
前記ハウジング及びフレームが、
実質的な開口上端部と塩基フレームに対するシールとを各々が持つ空気透過性素材の一連の柔軟なフィルタバッグと、
少なくとも１個のフィルタバッグに固定されて、清浄部分と汚染部分との間の分離を維持するシーリング部材と、
バッグがつぶれることを防ぐため前記バッグ内にある空気透過性手段と、
空気をバッグに通すため前記ハウジングの一方の部分内にある手段とを含む前記工程と、
空気にフィルタバッグを通過させて、空気流から粒子を確実に取り除く工程であって、前記フィルタバッグが外表面と内表面とを持ち、該外表面は該外表面上に均一に沈積された約０．０００５乃至０．２ｍｇ−ｃｍ−２の基礎重量を持つファインファイバ層を有し、前記空気が前記バッグ内に入り内表面を出て行く工程とを有することを特徴とするフィルタ方法
【請求項７３】
前記フィルタ方法が、前記バッグ外側に形成されたダストを空気流の短い逆転により取り除き、圧低下を実質的に軽減するパルス清掃工程を含むことを特徴とする請求項７２記載のフィルタ方法。
【請求項７４】
前記フィルタ方法が、バッグ外側に形成されたダストを震動により取り除き、圧低下を実質的に軽減するバッグの機械振動清掃工程を含むことを特徴とする請求項７２記載のフィルタ方法。
【請求項７５】
（ａ）バッグ布の上に、約０．０１乃至０．５ミクロンの直径と０．０００５乃至０．２ｍｇ−ｃｍ−２の基礎重量とを持つファインファイバの層を形成する工程であって、前記層が約０．３ミクロンより薄い厚さを有してファイバ及び布を形成する工程と、
（ｂ）前記ファイバ及び布を組み立ててバッグにする工程とを有することを特徴とするフィルタバッグの製造方法
【請求項７６】
前記布に対するファイバの付着を高めて付着したファイバ及び布を形成するのに有効な期間、前記ファイバ及び布を加熱処理する工程を含むことを特徴とする請求項７５記載の製造方法。
【請求項７７】
前記加熱処理工程がバッグの組み立て後に行われることを特徴とする請求項７６記載の製造方法。
【請求項７８】
前記工程（ｂ）では、付着したファイバ及び布が付着したファイバ及び布のロール形状にされ、前記付着したファイバ及び布が巻き出され、切り出され、そしてバッグに綴じられることを特徴とする請求項７５記載の製造方法。
【請求項７９】
前記ファイバが織布上に電気紡糸されることを特徴とする請求項７５記載の製造方法。
【請求項８０】
前記ファイバ及び布がポリマーの低融点未満の温度で処理されることを特徴とする請求項７６記載の製造方法。
【請求項８１】
前記ファインファイバ層が予備形成されたファインファイバ層を積層することで基体上に形成されることを特徴とする請求項７５記載の製造方法。
【請求項８２】
前記ファインファイバが、前記ファインファイバ層の剥離を防止する層で覆われていることを特徴とする請求項５２記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項８３】
前記剥離を防止する層が約０．２乃至２ｏｚ．−ｙｄ−２の基礎重量を持つスクリムを含むことを特徴とする請求項８２記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項８４】
前記フィルタチューブが、前記フィルタチューブの出口表面上にファインファイバ層を含んでいることを特徴とする請求項５２記載のフィイルタアッセンブリ。
【請求項８５】
前記フィルタチューブが、前記フィルタチューブの上流面上のファインファイバ層と、前記フィルタチューブの出口表面上のファインファイバの第２層とを含んでいることを特徴とする請求項５２記載のフィルタアッセンブリ。
【請求項８６】
前記ファインファイバ層が、約０．１乃至約３ミクロンの厚さを持ち、１平方センチメートル当たり約０．００１乃至０．１ミリグラムの基礎重量を持つことを特徴とする請求項５２記載のフィルタアッセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本願は２００１年８月２１日に、米国に所在する会社法人であるドナルドソンカンパニー社（Ｄｏｎａｌｄｓｏｎ　Ｃｏｍｐａｎｙ、Ｉｎｃ）により、米国を除き全ての国を指定したＰＣＴ国際特許出願として出願されたものであり、２０００年９月５日出願の米国出願番号第６０／２３０，１３８号、及び２００１年５月３１日出願の米国出願番号第０９／８７１，００６号の優先権を主張するものである。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、気体又は液体を含む流体から粒子をフィルタするためのフィルタ構造体又は構造を記載する。より具体的には、本発明は、バッグハウス・フィルタエレメントに関する。フィルタエレメントはバッグハウス内で用いられ、典型的には気体流出物から含まれる粒子を取り除く。バッグハウスフィルタ構造は、典型的には大量の気体流出物を処理し、塵（ダスト）及び砂（グリット）を取り除くのに使用される。本発明は、更に、フィルタアッセンブリ、構造及び方法に関する。より具体的には、本発明は、フィルタエレメントが気体流体よりダスト又はその他粒子をフィルタするためにキャビネット内に吊り下げられた一連のバッグを含んでいるキャビネット・フィルタアッセンブリに関する。本発明のダストキャビネットに有用なバッグは、様々な構造形状又は構成を含むことができる。本発明のキャビネットに関するフィルタエレメントのバッグは、長い有効期間と高いフィルタ効率とを併せ持っている。バッグは折りたたみ対称性を持つフィルタチューブ又はシート状フィルタ構造を含むことができる。フィルタハウジングは、多数の、しかしフィルタする空気の量に応じてその数が変わるバッグを含むことができる。
【０００３】
（発明の背景）
バッグハウスとしても知られる集塵機は、一般には産業排液あるいは排気から粒状物質をフィルタするのに使用される。フィルタされ清浄化された排気は大気中に放出し、あるいは再循環することができる。このようなバッグハウス集塵機構造は一般に、キャビネット又は同様の構造中に支持された１又はそれ以上のフレキシブル・フィルタバンクを含んでいる。このようなフィルタキャビネット及びバンクでは、フィルタバッグは通常キャビネット内に固定され、流出物が効率的にバッグを通過し、含まれる粒子を効率的に除去する位置に維持されている。キャビネット内に固定されたフィルタバッグは、一般、に汚染されたエアーサイドと清浄なエアーサイドとを隔離し、フィルタバッグを支持して効率的な動作を維持する構造により支えられている。
【０００４】
（発明の概要）
我々はバッグハウス・エレメントにファインファイバ層（最大直径約０．５ミクロンを有するファイバ）を利用することでバッグハウス・エレメントの有効性を維持又は改良できること、及びバッグハウス・エレメントの全有効期間を実質的に維持し改良できることを見いだした。フィルタ動作中、バッグハウス・エレメントに衝突した粒子はフィルタ構造の表面により停止され、その上に留められる。フィルタ表面上にこのような粒状物質が付着すると、ある時点からフィルタ寿命及び粒子除去効率は低下し始める。我々は、フィルタエレメントの反対側にファインファイバを配置すると、フィルタの寿命を大きく延長しながらもフィルタの効率が維持されることを見いだした。逆向きのパルス清掃ステップを利用し蓄積された粒子を除去し、圧低下を実質的に軽減することができる。
【０００５】
我々は本発明のバッグハウス構造が少なくとも２つの実施態様がとれることを見いだしている。第１の実施態様では、ファインファイバフィルタ構造は粒子がバックに衝突する表面上に形成されたファインファイバで、その端部が密封されている管状バッグ又は部材上に多孔性の管状層の形を取ることができる。管状部材の開放端にはカラーが取り囲んでいる管状部材を適合させることができる。カラーは管状部材とバッグハウス構造中の支持構造との間に密着させて組み込むことができる。このような部材は、孔の開いたチューブ又はワイヤーメッシュを含む様々な構造を含むことができる。
【０００６】
第２の実施態様では、ファインファイバ構造は、汚れた又はダストのある側から清浄な側を隔離するように、対縁や継ぎ目に沿って接続され又は密閉されたほぼ長方形の布パネルから形成されたバッグ上にある、多孔性フィルタ層の形をとることができる。好適な実施態様では、単一の、ほぼ長方形の細長ストリップ布は二分された下端部に沿って折りたたまれ、粒子がバックと衝突する表面上にファインファイバが形成された折りたたみ構造を形成する。実質Ｕ字型の金属クリップを、各バッグの下端部及びシム部材の側部に沿って伸ばすか、又は１つにクリップで留めてバックの下端部をその間に挟むことができる。この部材の目的は、バック下端部に十分な重さを提供してバッグを垂直位置に保つと共に、バックを通る気体及びその中の差圧の影響を受けてバックの一部が上向きに引っ張られるのを防ぐことである。ワイヤーメッシュ又はその他の好適な材料がバック内部に閉じ込められ、パネルが潰されるのを防ぎ、そして気体が確実に各バックの表面まで運ばれるようにしている。カラーが各バックの上面又は端部に配置される。このようなカラーは、適切且つ効率的なフィルタ動作を目的としてバッグをキャビネット内に密着させるために用いられる。本明細書では、用語「フィルタ目的に対し変化しない」とは、選択された応用に必要とされる程度に流体の流れから粒子を取り除く効率を十分維持していることを意味する。
【０００７】
本発明はまた、熱、湿度、反応性物質、及び機械的応力に対し、改善された環境安定性を持たせ製造できるポリマー材料にも関する。このような材料は、改良された安定性と強度とを持つマイクロファイバやナノファイバといったファインファイバの形成に使用できる。ファイバのサイズが小さくなることから、材料の残存性がより大きな問題である。このようなファインファイバは様々な応用に有用である。応用の１つでは、フィルタ構造はこのファインファイバ技術を用い製造できる。本発明は、ポリマー、重合性組成物、ファイバ、フィルタ、フィルタ構造体、及びフィルタ方法に関する。本発明の応用は、特に流体の流れ、例えば気流及び液（例えば非水性及び水性の）流からの粒子のフィルタに関係する。本明細書に記載の技術は、フィルタ媒体（メディア：ｍｅｄｉａ／ｍｅｄｉｕｍ）中に１又はそれ以上のファインファイバの層を有する構造に関係する。組成体及びファイバのサイズは、特性と残存性との組み合わせに従って選択される。
【０００８】
（発明の詳細な説明）
本発明は、フィルタ装置、又は容易に交換でき、フィルタ動作又は装置の能力を維持し、改善することができる複数のフィルタエレメントを含む改良されたフィルタ構造に関する。フィルタ構造は、空気流量及びダスト粒子に応じ様々な外形に形成できる。本発明のフィルタ構造は、フィルタ装置を封入するハウジングを用い形成されるが、このハウジングは、ハウジング及びフィルタ構造を取り込んだハウジングに空気を通すための手段を有している。ハウジングは、粒子発生箇所から持ち込まれた粒子を有する空気流をハウジング内に送り、粒子を除去して清浄化された空気流を元の場所又は外部環境に戻すのに適している。大規模な例では、本発明のフィルタ構造は、一般に工業動作で生ずる空気流からのダスト除去に利用される。空気汚染に対する関心は高まっており、発生場所又は外気に戻す前にダスト、汚れ、砂、及びその他粒子を空気あるいはその他の排気流より除くことが強く望まれている。現在も環境規制は厳しいが、今後更に、厳しくなると予想されている。バックフィルタハウジングの能力、効率、及び保守の容易さを高めるという明確なニーズが、重要な最終目的である。このようなバッグハウスは、フィルタバッグの形をした様々なフィルタエレメントを含んでいる。このようなフィルタバッグは、多くの場合、折りたたまれたシートのチューブ状に形成され、そしてバッグはバッグが密閉されるようにハウジング内に入れられる。このようなバッグハウジングの動作では、粒子を含む空気はバッグを通過し、バッグ構造体の内部から清浄な空気が出て行く。ダストは典型的にはバッグの外表面上に集まる。
【０００９】
本発明のミクロファイバ又はナノファイバ含有層を含む微細ファイバは、約０．００１乃至２ミクロン、好ましくは０．０５乃至０．５ミクロンの直径を有することができる。典型的なファインファイバフィルタ層の厚さは、ファイバ直径の約１乃至１００倍であり、約０．０１乃至２４０マイクログラム・ｃｍ−２の範囲の基本重量を持つ。
【００１０】
空気及び気体流のような流体流は、その中に粒状物質を運んでいることが多い。流体流より粒状物質の一部又は全てを除去することが必要とされている。例えば、自動車のキャビンへの空気取り込み流、コンピュータ・ディスクドライブ内の空気、ＨＶＡＣ空気、フィルタバッグ，バリアー布，布を使ったクリーンルームの換気や応用、自動車用エンジン又は発電装置への空気、ガスタービンに向かう気流、及び様々な燃焼炉への気流は、たいていその中に粒状物質を含んでいる。キャビン用エアフィルタの場合、乗客の快適さ及び／又は美的価値から粒状物質の除去が望まれる。エンジン、ガスタービン、及び燃焼炉への空気及び気体取り込み流に関しては、粒子が様々なメカニズムに関係する内部動作を大きく損なうことがあるために、粒状物質の除去が望まれる。その他の例では、気体の産生又は工業工程もしくはエンジンからの排気がその中に粒状物質を含むことがある。このような気体を各種の下流装置を通し外気中に放出する又はするであろう前に、これら流れから粒状物質の実質的な除去が望まれる。
【００１１】
空気フィルタ設計の基本原理及び問題の幾つかを一般的に理解することは、次のタイプのフィルタ媒体、表面負荷媒体、及び深さ媒体を考察することで理解できる。これらタイプの媒体はそれぞれよく研究されており、それぞれ広く利用されている。それらに関係する特定の原理は、例えば米国特許第５，０８２、４７６号、第５，２３８，４７４号、及び第５，３６４，４５６号に記載されている。これら３つの特許の完全な開示は参照され、ここに取り込まれている。
【００１２】
フィルタの「有効期間」は一般に、選択されたフィルタを横断する極限圧の低下により規定される。フィルタを横断する圧力形成は、その応用又は設計に合わせ規定されたレベルでの寿命を規定する。この圧力形成は負荷の結果であることから、効率が同じシステムの場合、一般には容量が高いほど有効期間が長い。効率は粒子を通過させる性質というよりはむしろ捕捉する性質である。典型的には、フィルタ媒体が気流流体からの粒子除去に関し高効率であるほど、フィルタ媒体が「有効期間」の差圧に達するのが早い（その他変数が一定であるとして）。本発明のフィルタ媒体（メディア：ｍｅｄｉａ／ｍｅｄｉｕｍ）上に形成された微細層は、フィルタ性能及びファイバ配置の両方について、実質的に均一でなければならない。「実質均一である」とは、ファイバが基体を十分に覆っており、被覆された基体全体で少なくとも適度のフィルタ効率を有していることを意味する。十分なフィルタは、多ようなファイバ内への付加を伴いながら生じるだろう。従って、ファインファイバ層は、ファイバ適用範囲、基礎重量、層厚又はファイバ付加に関するその他の測定値を変えることはあるが、それでもなお十分に本発明の範囲内である。比較的小さい微小ファイバの付加によりフィルタ構造全体の効率を上げることができる。
【００１３】
不繊布ファインファイバのフィルタ媒体では、グラスファイバ、金属、セラミック及び広範な重合組成体を含む様々な材料が使用されている。様々な技術が直径の小さいミクロファイバ及びナノファイバの製造に使用されている。１つの方法としては、材料を融解物質として、又は引き続き蒸発させられる液体として微小キャピラリー又は開口部を通す方法が挙げられる。ファイバは、またナイロンのような合成ファイバの製造に一般的である「スピナレット」を使用して形成することもできる。静電的紡糸も既知である。このような技術は、皮下注射針、ノズル、キャピラリー又は可動エミッタを含む。これらの構造は、次に高電圧静電気場により収集ゾーンに誘引されるポリマー溶液を提供する。材料はエミッタから引き出されてから静電気ゾーンで加速されるため、ファイバは極めて細くなり、溶媒の蒸発により微細構造を形成することができる。
【００１４】
本発明は改良型ポリマー材料を提供する。このポリマーは改良された物理的及び科学的安定性を有する。ポリマーファインファイバ（マイクロファイバ及びナノファイバ）は有用な製品形態に造形できる。ナノファイバは直径２００ナノメートル又は０．２ミクロン未満のファイバである。マイクロファイバは直径が０．２ミクロン以上であるが、１０ミクロンを越えないファイバである。このファインファイバは改良型多層マイクロフィルタ媒体構造の形に作ることができる。発明のこのファインファイバ層は結合して格子状ネットを形成できるファインファイバの無作為な分布を含む。フィルタ性能は主に粒子の通過に対する微小ファイババリアーの結果として得られる。剛直性、強度、ひだ付け性といった構造特性は、ファインファイバが付着する基体により与えられる。ファインファイバネット網は重要な特徴として、マイクロファイバ又はナノファイバの形をとるファインファイバ及び比較的狭いファイバ間の間隙を有する。このような間隙は、ファイバ間では、典型的には約０．０１乃至約２５ミクロンの範囲、又は多くは約０．１乃至約１０ミクロンの範囲である。ファインファイバ層及び基体層を含むフィルタ製品は、適切に選択された基体を有する薄いものである。ファインファイバはファインファイバとフィルタ媒体全体に対し１ミクロン未満の厚みを加える。その役務に於いては、フィルタは粒子のファインファイバ層の偶発的な通過を阻止し、捕捉された粒子を実質的に表面に負荷させることができる。ダスト又はその他偶発的な粒子を含む粒子は、ファインファイバ表面状に急速にダストの塊を形成し、粒子除去の高い初期及び全体効率を維持する。約０．０１乃至約１ミクロンの大きさを持つ比較的微細な汚染物質の場合でも、ファインファイバを含むフィルタ媒体は極めて高い集ダスト能力を有する。
【００１５】
ここに開示したポリマー材料は熱、湿度、高流速、逆向きパルス洗浄、動作による摩耗、ミクロン以下の粒子、使用条件及びその他要求要件でのフィルタの清掃による有害な影響に対し、実質的に改善された抵抗性を有している。改良されたマイクロファイバ及びナノファイバの性能は、そのマイクロファイバ又はナノファイバを形成しているポリマー材料の特性改良の結果である。更に、発明の改良ポリマー材料を用いた発明のフィルタ媒体は、より高い効率、より低い流れ抵抗、摩滅性粒子存在下での高い耐久性（応力関連又は環境関連）及び緩んだ小ファイバのない平滑な表面を含む、優れた特性を多く与える。フィルタ材料の全体構造は単位容積あたりの媒体面積を改善し、媒体を通過する速度を低下させ、媒体効率の改善し、そして流れ制限を小さくできる全体的に薄い媒体を提供する。
【００１６】
本発明の好適なモードは、第１ポリマー及び第２ポリマーを含むポリマーブレンドであって、前記ポリマーが高温でコンディショニング又は処理された別種ポリマー（ポリマータイプ、分子量又は物理特性が異なる）であるブレンドである。ポリマーブレンドは反応して単一化学種を形成することができるか、又はアニーリング工程により配合組成体と物理的に組み合わすことができる。アニーリングとは、結晶度、応力緩和又は配向といった物理的変化を意味する。好適材料は化学反応により示差走査熱量計分析が単一ポリマー材料を示すような単一ポリマー種になる。このような材料は、好ましい添加材料と組み合わされるとマイクロファイバ上に表面コーティング添加物を形成することができ、これが高温、高湿度及び様々な動作条件に接した時に疎油性、疎水性又はその他関連する改良された安定性を提供する。この分類材料のファインファイバは２ミクロン乃至０．０１ミクロン未満の直径を持つことができる。このようなマイクロファイバは添加材料の孤立層を含む平滑面、又はポリマー表面中に部分的に可溶化されているか又は複合化されている添加物の外コーティングを有することができる。配合ポリマー系での使用に好ましい材料としてはナイロン６；ナイロン６６；ナイロン６−１０；ナイロン（６−６６−６１０）コポリマー及びその他の直鎖の、一般的に脂肪族であるナイロン組成体が挙げられる。好ましいナイロンコポリマー樹脂（ＳＶＰ−６５１）を末端基滴定を用い分子量分析した。（Ｊ．Ｅ．Ｗａｌｚ及びＧ．Ｂ．Ｔａｙｌｏｒ、ナイロンの分子量決定（ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ｗｅｉｇｈｔ　ｏｆ　ｎｙｌｏｎ）、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ。Ｖｏｌ．１９，７巻、ｐｐ４４８〜４５０（１９４７）。数平均分子量（Ｗｎ）は２１，５００から２４，８００の間であった。組成を３種類のナイロンの融解温度状態図から、ナイロン６約４５％、ナイロン６６約２０％、及びナイロン６１０約２５％と推定した。（ページ２８６、ナイロンプラスチックハンドブック（Ｎｙｌｏｎ　Ｐｌａｓｔｉｃｓ　Ｈａｎｄｂｏｏｋ）、Ｍｅｌｖｉｎ　Ｋｏｈａｎ編集、Ｈａｎｓｅｒ　Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒ、Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ（１９９５））。
【００１７】
ＳＶＰ６５１樹脂について報告されている物理特性は次の通りである：
【００１８】
【表１】
2004508164.tif 000002
８７乃至９９．９％の範囲の加水分解度を有するポリビニルアルコールはこのようなポリマーシステムに使用できる。これらは好ましく架橋されている。そしてそれらは最も好ましくは架橋され、更に、実質量の疎油性及び疎水性添加物と組み合わされる。
【００１９】
本発明の別の好適な実施態様は、ファイバ有効期間又は操作特性を向上するための、添加組成体と組み合わされた単一ポリマー物質を含む。発明の上記側面に有用な好適ポリマーとしては、ナイロンポリマー、塩化ポリビニリデンポリマー、フッ化ポリビニリデンポリマー、ポリビニルアルコールポリマーが挙げられるが、特には強力な疎油性及び疎水性添加物と組み合わされた時にファインファイバ表面上のコーティング内に添加物質と共にマイクロファイバ又はナノファイバを形成することができる上記物資である。更に、同様のナイロンのブレンド、同様の塩化ポリビニルポリマー、塩化ポリビニリデンポリマーのブレンドのような同様のポリマーのブレンドは本発明に有用である。更に、ポリマーブレンド又は異なるポリマーの複合物もまた本発明により想定される。この点に関して互換性を有するポリマー混合体は発明のマイクロファイバ材料の形成に有用である。フルオロ界面活性剤、非イオン性界面活性剤、低分子量樹脂（例えば）３０００未満の分子量を持つ第三ブチルフェノール樹脂のような添加組成体が利用できる。樹脂はメチレン架橋基非存在下でのフェノール核間のオリゴマー結合を特徴とする。ヒドロキシル及び第三ブチル基は環周囲の任意の場所に配置することができる。フェノール環間の結合は必ずヒドロキシルの隣であり、無作為ではない。同様にポリマー物質はビスフェノールＡより形成された可溶性非直鎖型ポリマー樹脂と組み合わせることができる。このような物質は上記第三ブチルフェノール樹脂に類似しており、アルキレン又はメチレン基といった架橋基非存在下に芳香環に芳香環を直接結合するオリゴマー結合を用い形成される。
【００２０】
ポリマー物質は、不織又は織ファイバ及びマイクロファイバの形に加工される。ポリマー物質は製品の安定に必要な物理特性を提供する。これら物質は寸法が大きく変化したり、分子量が低下したり、柔軟性が劣化したり、又は応力亀裂を生じたり、あるいは太陽光、湿気、高温又はその他有害な環境作用により物理的に劣化したりしてはならない。本発明は環境光のような偶発的な電磁放射、熱、湿気及びその他物理的作用を受けた場合にも物理特性を維持できる改良されたポリマー物質に関する。
【００２１】
本発明のポリマー組成体に使用可能なポリマー材料としては、ポリオレフィン、ポリアセタール、ポリアミド、ポリエステル、セルロースエーテル及びエステル、ポリアルキレンスルフィド、ポリアリーレンオキサイド、ポリスフフォン、修飾ポリスルフォンポリマーならびにその混合体といった付加ポリマー及び縮合ポリマー物質が挙げられる。これら一般的な分類に該当する好適物質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ（塩化ビニル）、ポリメチルメタクリレート（及びその他アクリル樹脂）、ポリスチレン、及びそのコポリマー（ＡＢＡ型ブロックコポリマーを含む）、ポリ（フッ化ビニリデン）、ポリ（演歌ビニリデン）、架橋型又は非架橋型の、様々な程度（８７％乃至９９．５％）に加水分解されたポリビニルアルコールが挙げられる。好適付加ポリマーはカラス質である傾向がある（室温より高いＴｇ）。これは塩化ポリビニル及びポリメチルメタクリレート、ポリスチレンコポリマー組成体又は複合体の場合であり、フッ化ポリビニリデン及びポリビニルアルコール物質の場合には結晶度は低い。ポリアミド縮合ポリマーの１分類はナイロン物質である。用語「ナイロン」は長鎖型の合成ポリアミド全てに当てはまる一般名称である。典型的には、ナイロンの命名はナイロン６−６の様に一連の数字を含んでいるが、これは出発原料がＣ６ジアミン及びＣ６二酸（最初の数字はＣ６ジアミンを、二番目の数字はＣ６時カルボン酸化合物を表す）であることを表している。別のナイロンは少量の水存在下にエプシロンカプロラクタムの重縮合により作ることができる。この反応は直鎖ポリアミドであるナイロン−６（環式ラクタム−エプシロン−アミノカプロン酸としても知られる）を形成する。更に、ナイロンコポリマーもまた想定される。コポリマーは各種ジアミン化合物、各種二酸化合物及び各種環式ラクタム構造を反応混合体中に組み合わせ、次にポリアミド構造中に無作為にモノマー物質を配置したナイロンを形成することで作ることできる。例えばナイロン６，６−６，１０物質はヘキサメチレンジアミンならびに二酸物質のＣ６及びＣ１０ブレンドから製造されたナイロンである。ナイロン６−６，６−６，１０はエプシロンアミノカプロン酸、ヘキサメチレンジアミンならびにＣ６及びＣ１０二酸物質のブレンドの共重合により製造されたナイロンである。
【００２２】
ブロックコポリマーもまた本発明の工程に有用である。このようなコポリマーでは、溶媒膨潤剤の選定が重要である。選択溶媒は両ブロックがその溶媒に可溶性であるものである。一例は塩化メチレン溶媒中のＡＢＡ（スチレン−ＥＰ−スチレン）又はＡＢ（スチレン−ＥＰ）ポリマーである。もし成分の一つが溶媒に可溶性でない場合、それはゲルを形成する。このようなブロックコポリマーの例はスチレン−ｂ−ブタジエン及びスチレン−ｂ−水素化ブタジエン（エチレンプロピレン）のＫｒａｔｏｎ（登録商標）型、ｅ−カプロラクタム−ｂ−エチレンオキサイドのＰｅｂａｘ（登録商標）型、Ｓｙｍｐａｔｅｘ（登録商標）ポリエステル−ｂ−エチレンオキサイドならびにエチレンオキサイド及びイソシアネートのポリウレタンである。
【００２３】
フッ化ポリビニリデン、シンジオタクチックポリスチレン、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンのコポリマー、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセテートのような付加ポリマー、ポリ（アクリロニトリル）及びアクリル酸とメタクリレートとのそのコポリマー、ポリスチレン、ポリ（塩化ビニル）及びその各種コポリマー、ポリ（メチルメタクリレート）及びその各種コポリマーといった非結晶性付加ポリマーは、それらが低圧及び低温にて可溶性であることから比較的容易に溶液紡糸が可能である。しかし、ポリエチレン及びポリプロピレンのような比較的結晶度の高いポリマーは、溶液紡糸する場合は高温、高圧の溶媒を必要とする。従ってポリエチレン及びポリプロピレンを溶液紡糸することはきわめて難しい。静電溶液紡糸はナノファイバ及びミクロファイバ製造法の一つである。
【００２４】
我々はまたポリマーが混合した複合形態、又は化学的に架橋結合した構造中に２又はそれ以上のポリマー物質を含むポリマー組成体を形成することについても本質的な利点を見いだした。我々はこのようなポリマー組成体が、ポリマー物質の網状構造の形成を通してポリマー鎖の柔軟性又は鎖の運動性を改善すること、全体分子量を増すこと、及び強度追加すること等ポリマー属性を変化させることで物理特性を改善すると信じている。
【００２５】
この概念の実施態様の１つでは、有益な特性のために２種類の関連ポリマー物質を配合することができる。例えば高分子量塩化ポリビニルを低分子量塩化ポリビニルと配合することができる。同様に、高分子量ナイロン物質は低分子量ナイロン物質と配合することができる。更に、一般的ポリマー類の異なる種を配合することができる。例えば高分子量スチレン物質を低分子量の耐衝撃性ポリスチレンと配合することができる。ナイロン−６物質はナイロン−６；６，６；６，１０コポリマーのようなナイロンコポリマーと配合できる。更に、８７％加水分解ポリビニルアルコールのような加水分解度の低いポリビニルアルコールは、加水分解度９８乃至９９．９％又はそれ以上である完全加水分解、もしくは過加水分解されたポリビニルアルコールと配合できる。混合体中のこれら物質は全て適当な架橋メカニズムを用い架橋することができる。ナイロンはアミド結合中の窒素原子と反応する架橋剤を用い架橋することができる。ポリビニルアルコール物質はホルムアルデヒドのようなモノアルデヒド、尿素、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂及びその類似体、ホウ酸及びその他無機化合物のようなヒドロキシル反応物質、ジアルデヒド、二酸、ウレタン、エポキシド及びその他既知架橋剤を用いて架橋することができる。架橋技術は周知であり、架橋剤が反応してポリマー鎖の間に共有結合を形成して分子量、薬品耐性、全体強度及び機械的崩壊に対する耐性を大きく改善する現象として理解されている。
【００２６】
我々は添加物質がファインファイバの形成に於いてポリマー物質の特性を実質的に向上できることを見いだした。熱、湿気、衝撃、機械応力の作用及びその他有害な環境作用に対する耐性を、添加物質の存在により実質的に向上させることができる。我々は発明のマイクロファイバ物質を加工する際に、添加物質が疎油性特性、疎水性特性を改善でき、そして物質の化学安定性の改善を補助できることを見いだした。我々はこれら疎油性及び疎水性添加物が存在することによって、これら添加物が保護層コーティング、被覆表面を形成するか又は表面からある深度まで貫通してポリマー物質の特性を改善することにより、ミクロファイバの形状を持つ発明のファインファイバが改良されると信じている。我々はこれら物質の重要特性は、疎油特性を併せ持つ強力な疎水基が存在することと信じている。強力な疎水基にはフッ化炭素基、疎水性炭化水素界面活性剤又はブロック、及び実質的な炭化水素オリゴマー組成体が挙げられる。これら物質は、ポリマーと典型的に物理的に結合又は関連できるポリマー物質と両立できる傾向にある分子部分を有する一方で、強力な疎水性又は疎油性基は、添加物がポリマーと関連した結果として表面上に存在するか又はポリマー表面層と複合化又は混合する保護表面層を形成する組成体として製造される。添加レベル１０％の０．２ミクロンファイバの場合、添加物が表面芳香に移動した場合、表面厚は約５０Åと計算される。移動は嵩高な物質中にある疎油性又は疎水性基の持つ不適合性に拠り起こると信じられている。５０Åの厚さは保護コーティングとしては合理的な厚さと考えられる。直径０．０５ミクロンのファイバの場合、５０Åの厚さは全体の２％に相当する。好ましくは添加物質は約２乃至２５重量％の量で用いられる。発明のポリマー物質と組み合わせて使用できるオリゴマー物質としては、フッ素性化学物質、非イオン性界面活性剤、及び低分子量樹脂又はオリゴマーを含む、分子量約５００乃至約５０００、好ましくは約５００乃至約３０００のオリゴマーが挙げられる。
【００２７】
本発明に有用であるフッ化−有機湿潤剤は次式で表される有機分子であり、
Ｒｆ−Ｇ
式中のＲｆはフルオロ脂肪族ラジカルであり、Ｇはカチオン、アニオン、非イオン又は両性基のような親水基を少なくとも１個含んでいる基である。非イオン性物質が好ましい。Ｒｆは少なくとも２個の炭素原子を含むフッ素化された、単価の脂肪族有機ラジカルである。好ましくは、それは飽和型ペルフルオロ脂肪族単価有機ラジカルである。しかし水素又は塩素原子も骨格鎖中に置換基として存在できる。多くの炭素原子を含むラジカルは適当に機能するだろうが、より短い骨格鎖を持つラジカルに比べ大型のラジカルは一般にフッ素の利用効率が低いことから、約２０個を越えない炭素原子を含む化合物が好ましい。好ましくはＲｆは約２乃至８個の炭素原子を含む。
【００２８】
本発明に使用されるフッ化有機剤に有用であるカチオン基としては、酸を含まない（例えば−ＮＨ２）又は酸素を含む（例えば酸化アミン）であるアミン又は第四アンモニウムカチオン基が挙げられる。このようなアミン及び第四アンモニウムカチオン親水基は、−ＮＨ２、−（ＮＨ３）Ｘ、−（ＮＨ（Ｒ２）２）Ｘ、−（ＮＨ（Ｒ２）３）Ｘ、又は−Ｎ（Ｒ２）２→Ｏといった式を持つが、式中のＸはハロゲン化物、水酸化物、硫酸塩、亜硫酸塩又はカルボン酸塩のようなアニオン対イオンであり、Ｒ２はＨ又はＣ１−１８アルキル基であり、そして各Ｒ２は別のＲ２基と同一でも又は別種でもよい。好ましくは、Ｒ２はＨ又はＣ１−１８アルキル基であり、そしてＸはフッ化物、水酸化物又は亜硫酸塩である。
【００２９】
本発明に使用されるフッ化−有機湿潤剤に有用であるアニオン基としては、イオン化によりアニオンラジカルになることができる基が挙げられる。アニオン基は−ＣＯＯＭ、−ＳＯ３Ｍ、−ＯＳＯ３Ｍ、―ＰＯ３ＨＭ、−ＯＰＯ３Ｍ２、又は−ＯＰＯ３ＨＭといった式を持ち、式中ＭはＨ、金属イオン、（ＮＲ１４）＋又は（ＳＲ１４）＋であり、この場合の各Ｒ１は独立にＨ又は置換もしくは非置換Ｃ１−Ｃ６アルキルである。好ましくはＭはＮａ＋又はＫ＋である。本発明に使用されるフッ化有機湿潤剤の好ましいアニオン基は、式−ＣＯＯＭ又は−ＳＯ３Ｍを有する。アニオンフッ化有機湿潤剤のグループに含まれるものとしては、それに付加された垂下フッ化炭素基を有するエチレン不飽和型カルボキシル一及び二酸モノマーより一般的に製造されたアニオンポリマー物質である。このような物質としては、ＦＣ−４３０及びＦＣ−４３１として知られる３Ｍコーポレーションより得られる界面活性剤が挙げられる。
【００３０】
本発明に使用されるフッ化−有機湿潤剤に有用である両性基としては、少なくとも１個の上記カチオン基及び少なくとも１個の上記アニオン基を含む基が挙げられる。
【００３１】
本発明に使用されるフッ化−有機湿潤剤に有用である非イオン基としては、親水性ではあるが通常の作物学で使用されるｐＨ条件ではイオン化されない基が挙げられる。非イオン基は式中のｘが１より大きい−Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２）ｘＯＨ、−ＳＯ２ＮＨ２、−ＳＯ２ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＯＨ、−ＳＯ２Ｎ（ＣＨ２ＣＨ２Ｈ）２、−ＣＯＮＨ２、−ＣＯＮＨＣＨ２ＣＨ２ＯＨ、又は−ＣＯＮ（ＣＨ２ＣＨ２ＯＨ）２のような式を有する。このような物質の例は以下の構造式の物質を含む：
Ｆ（ＣＦ２ＣＦ２）ｎ−ＣＨ２ＣＨ２Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｍ−Ｈ
式中ｎは２乃至８であり、ｍは０乃至２０である。
【００３２】
その他フッ化有機湿潤剤としては、例えば米国特許第２，７６４，６０２号；第２，７６４，６０３号；第３，１４７，０６４号及び第４，０６９，１５８号に記載のカチオンフッ化化学物質が挙げられる。このような両性フッ化有機湿潤剤としては、例えば米国特許第２，７６４，６０２号；第４，０４２，５２２号；第４，０６９，１５８号；第４，０６９，２４４号；第４，０９０，９６７号；第４，１６１，５９０号及び４，１６１，６０２号に記載の両性フッ化化学物質が挙げられる。このようなアニオンフッ化有機湿潤剤としては、例えば米国特許第２，８０３，６５６号；第３，２５５，１３１号；第３，４５０，７５５号及び第４，０９０，９６７号に記載のアニオンフッ化化学物質が挙げられる。
【００３３】
このような物質は、ｄｕＰｏｎｔ Ｚｏｎｙｌ ＦＳＮ及びｄｕＰｏｎｔ Ｚｏｎｙｌ ＦＳＯ非イオン性界面活性剤である。初面のポリマーに使用できる添加物の別の側面は次の一般構造式を持つ３ＭのＳｃｏｔｃｈｇａｒｄ物質のような低分子量フッ化炭素アクリレート物質を含む：
ＣＦ３（ＣＸ２）ｎ−アクリレート
この場合式中のＸは−Ｆ又は−ＣＨ３であり、そしてｎは１乃至７である。
【００３４】
更に、低級アルコールエトキシレート、脂肪酸エトキシレート、ノニルフェノールエトキシレート等を含む非イオン性炭化水素界面活性剤もまた発明に関する添加物質として使用できる。これら物質の例にはＴｒｉｔｏｎ Ｘ−１００及びＴｒｉｔｏｎ Ｎ−１０１が含まれる。
【００３５】
本発明の組成体での添加物質としての使用に関し有用な物質は、第３ブチルフェノールオリゴマーである。このような物質は、比較的低分子量の芳香族フェノール樹脂である傾向にある。このような樹脂は、酵素による酸化的共役により製造されたフェノールポリマーである。メチレン架橋を欠くことから固有の化学的及び物理的安定性を獲得している。これらフェノール樹脂は、各種アミン及びエポキシドと架橋することができ、様々なポリマー材料に適合できる。これら材料は、一般にはフェノール基及び芳香族基を持つメチレン架橋基を欠く、繰り返しモチーフのフェノール物質を特徴とする次の構造式で例示される。
【００３６】
【化４】
2004508164.tif 000003
【００３７】
【化５】
2004508164.tif 000004
【００３８】
【化６】
2004508164.tif 000005
【００３９】
式中ｎは１乃至２０である。これらフェノール物質の例としてはＥｎｚｏ−ＢＰＡ、Ｅｎｚｏ−ＢＰＡ／フェノール、Ｅｎｚｏ−ＴＢＰ、Ｅｎｚｏ−ＣＯＰ及びエンザイモルインターナショナル社（Ｅｎｚｙｍｏｌ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｉｎｃ．，）、コロンバス（Ｃｏｌｕｍｂｕｓ）、オハイオ州（Ｏｈｉｏ）より得られるその他関連フェノール類が挙げられる。
【００４０】
各種応用にはきわめて広範囲のファイバフィルタ媒体が存在することを理解すべきである。本発明に記載の耐久性のあるナノファイバ及びミクロファイバはこのいずれの媒体にも加えることができる。本発明に記載のファイバはまた既存の媒体のファイバ成分を代替し、優れた耐久性を有しながらもその直径が小さいことに拠る改良性能の明瞭な利点（効率の向上及び／又は圧低下の軽減）を与えることにも利用できる。
【００４１】
ポリマーナノファイバ及びミクロファイバは既知であるが、それらが持つ機械応力に対する脆弱性、及びそれらが持つきわめて高い対容積面積比ゆえの化学崩壊に対する感受性から、その使用はきわめて限定されている。本発明に記載のファイバはこれら限界を取り扱っており、従って広範囲のフィルタ、テキスタイル、メンブレン、及びその他多ような応用において有用であろう。
【００４２】
本発明の特に好ましい物質は直径約２乃至０．０１ミクロンのマイクロファイバ材料を含む。最も好ましいファイバは０．０５乃至０．５ミクロンの範囲である。このような好ましいサイズを持つファイバは、優れたフィルタ活性と、逆向きのパルス清掃の容易さ、及びその他側面を提供する。より好ましい本発明のポリマーシステムは、セルロース基体に接触した際にその基体と十分な強度で接着し、それが基体にしっかり結合され、逆向き清掃技術及びその他機械応力の剥離作用に耐えることができるような接着特性を有する。このような様式では、ポリマー物質はフィルタ構造を逆向きに横断すること以外は典型的なフィルタ条件に実質等しいパルス清掃作業を受けている間も基体に接着し続けなければならない。このような接着はファイバを基体と接触させた時、又は基体上のファイバを熱又は圧で後処理した時に、ファイバ形成の溶媒作用より起こる。しかし水素結合、Ｔｇ以上又は以下で生じるポリマーと基体間の接触、及び添加物を含むポリマーの組成といったポリマー特性が接着の決定に重要な役割を果たしていると考えられる。接着時に溶媒又は水蒸気でポリマーを可塑化するとポリマーの接着力を大きくすることができる。
【００４３】
本発明の重要な側面は、形成されたこのようなミクロファイバ又はナノファイバ物質をフィルタ構造内に利用することである。このような構造では、本発明のファインファイバ物質はフィルタ媒体上に形成されるか、又は接着される。不織布、合成ファイバ不織布及びセルロース、合成ファイバ及びガラスファイバブレンドの不織不のような天然ファイバ及び合成ファイバ構造、有機ポリマーの押し出され穴が開けられたＵＦ及びＭＦメンブレンのようなプラスチックスクリーン様物質が利用できる。次に流体より懸濁している又は含まれる粒子を取り除くことを目的として、気流又は液流を含むその流体流内に配置されるフィルタ構造内にシート状の基体を形成することができる。フィルタ材料の形状及び構造は設計エンジニアしだいである。形成後のフィルタエレメントの重要なパラメータの１つは熱、湿度又はその両方の作用に対する抵抗性である。本発明のフィルタ媒体の一側面は、十分な期間温水内への浸漬に耐うるフィルタ媒体の能力の試験である。浸漬試験は高温湿潤状態におけるファインファイバの耐久性及び強力な洗剤及び強力なアルカリ性物質を高い割合で含むことがある水溶液中でのフィルタエレメントの洗浄に対する耐久性に関し価値ある情報を提供できる。好ましくは本発明のファインファイバ物質は温水への浸漬に耐えることができ、少なくとも基体表面上に形成された委細ファイバの５０％が保持される。ファインファイバの少なくとも５０％が保持されると、フィルタ能力の損失又は背圧の増加なしに本質的なファイバの有効性を保つことができる。少なくとも７５％が残ることが最も好ましい。
【００４４】
ファインファイバフィルタ構造には、フィルタが１又はそれ以上の合成、セルロース又は配合布又は基体と組み合わされた、又はそれにより分離された少なくとも１又はそれ以上のファインファイバ層を含む二層又は多層構造を含む。
【００４５】
我々はフィルタ構造中のファイバ及びマイクロファイバ層の重要特性がマイクロファイバが特に高温にて湿気、水分又は溶媒にふれた時の温度耐性、湿度又は水分耐性及び溶媒耐性に関係すると信じている。更に、本発明の物質の第２の重要な特性は、基体構造への物質の接着に関する。このマイクロファイバ層接着はフィルタ材料の重要特性であり、基体からマイクロファイバ層を剥がすことなしに物質を製造することができ、大きく剥離することなしにマイクロファイバ層に基体を加えたものをプリーツ、ロール物質及びその他構造に加工することができる。我々は温度を一方のポリマー物質の溶解温度まで、又は溶解温度近くであるが溶解温度より低い温度、典型的には最低溶解温度より低い温度まで上げる製造工程の加熱段階が、ファイバの相互間又は基体への接着を実質的に向上させることを見いだした。融解温度又はそれより高い温度では、ファインファイバはそのファイバ構造を失うことがある。また加熱速度の制御も重要である。ファイバをその結晶化温度に長時間曝した場合にもそのファイバ構造が失われる可能性がある。注意深く熱処理すると、付加物質が表面に移動してファイバ表面上に疎水基又は疎油基を露出する外部付加層が形成される結果、ポリマー特性が改善される。
【００４６】
性能の判定基準は、最終用途に応じて物質がフィルタ有効性の３０％、５０％、８０％又は９０％を残しながら様々なファイバ又はフィルタ動作温度、即ち１４０°Ｆ、１６０°Ｆ、２７０°Ｆ、３００°Ｆの温度に１又は３時間無傷状態を維持できることである。性能の別の判定基準は、最終用途に応じてフィルタ内の有効ファインファイバの３０％、５０％、８０％又は９０％が維持されながら、最終用途に応じて物質が様々な動作温度、即ち１４０°Ｆ、１６０°Ｆ、２７０°Ｆ、３００°Ｆにおいて１時間又は３時間無傷状態を保つことができることである。付帯の空気が通常の速度でフィルタを通過する限りにおいては、ファイバ温度が室温より高い温度であり続けることが多い。流れが制限された場合、外気が暑い場合、装置の動作が異常な場合又は空気流が停止した後装置が高温に留まった場合には、ファイバ又はフィルタは高温に曝される可能性がある。このような温度で破壊されずに残ることは、低湿度、高湿度及び水飽和空気内でも重要である。発明のマイクロファイバ及びフィルタ物質は、物質が１６０°Ｆより高い温度で浸漬された場合に５分以上その有効性を維持できる場合には、耐湿性と見なされる。同様に発明のマイクロファイバ及びフィルタ材料の溶媒耐性は、エタノール、ハイドロカーボン、圧媒液、又は芳香族溶媒のような溶媒と５分以上、７０°Ｆで接触させた時に、５０％異常の有効性を保つことができる物質から得られる。
【００４７】
本発明のファインファイバ物質は、集ダスト、ガスタービン、及びエンジンの空気取り入れ又は誘導システム用パルスクリーンフィルタ又は非パルスクリーンフィルタ；バスタービン用取り入れ又は誘導システム、強力エンジン用の取り入れ又は誘導システム、軽量乗り物用エンジンの取り入れ又は誘導システム；ジー（Ｚｅｅ）フィルタ；乗り物乗員室の空気；オフロード用乗り物の乗員室の空気、ディスクドライブの空気、コピートナーの除去；商業用又は住宅用のフィルタ利用の両方におけるＨＶＡＣフィルタを含む各種フィルタ応用に利用できる。
【００４８】
フィルタ媒体についてより需要が高い想像されることから、有意に改善された物質には１００°Ｆ乃至２５０°Ｆ及び３００°Ｆまでの高温範囲、１０％乃至９０％、１００％までの高い湿度、
気体及び液体両方の高い流速に耐え、且つミクロン及びミクロン以下の粒子（約０．０１乃至１０ミクロンを越える範囲）をフィルタして流体流より研磨性及び非研磨性、ならびに反応性及び非反応性粒子を取り除くことが求められる。
【００４９】
我々はこの応用に関し、ファインファイバの臨界的追加量があることを見いだした。ファインファイバは、ファインファイバの単層内に約１５％乃至約８０％の有効性が得られる量基体上に配置される。好ましい追加パラメータは、次の通りであるが、ファインファイバ追加量の上限は、剛率５％乃至４０％（ボイド分画９０％乃至６０％）のファイバ層で０．１〜３ミクロン厚であろう。この場合、基礎重量は０．００００５乃至０．２ｍｇ−ｃｍ−２又は０．０００５５乃至２ｌｂ．〜３０００ｆｔ−２である。（ｌｂｓ／３０００ｆｔ−２はテキスタイル及び製紙標準単位である）。このファインファイバの追加量は典型的な操作量よりも少ないが、フィルタエレメントの両側又は反対側に配置した場合には、有効性と有効危難を維持するのに十分なファインファイバを含む。
【００５０】
フィルタ媒体は、機械的に安定なフィルタ構造中に基体物質と組み合わせてミクロファイバウェブ又はナノファイバウェブを少なくとも１つ含む。これらの層は１つとなり、気体又は液体のような流体がフィルタ媒体を通過する際に優れたフィルタ、高い粒子捕捉、最少流れ制限時の有効性を提供する。基体は流体流の上流、下流、又は内部層の中に配置することができる。様々な産業が近年フィルタ目的のフィルタ媒体の使用、即ち気体又は液体のような流体からの不要な粒子の除去に大きな関心を向けている。一般のフィルタ工程は、空気流又はその他気体流を含む流体から、又は圧媒液、潤滑油、燃料、水流、又はその他液体のような液体流から粒子を除く。このようなフィルタ工程は、ミクロファイバ及び基体物質の機械強度、ならびに化学的及び物理的安定性を必要とする。フィルタ媒体は広範囲の温度条件、湿度、機械的振動及びショック、及び流体流中に含まれる反応性乃至非反応性、研磨性乃至非研磨性粒子に曝されることがある。更に、フィルタ媒体はしばしば、フィルタ媒体を逆向きのパルス圧に曝す自己清掃能力（短時間流体流を逆転し表面を覆う粒子を排除する）、又はフィルタ媒体の表面にある粒子を取り除くことができるその他の清掃機構を必要とする。このような逆転清掃により大きな改善がもたらされる。（即ち、）パルス清掃後に圧低下が小さくなる。粒子捕捉効率は、一般にはパルス清掃により改善されないが、パルス清掃は圧力の低下を軽減し、フィルタ動作のエネルギーを節約する。このようなフィルタは、保守を目的として取り外すことができ、水性又は非水性洗浄組成体の中で洗うことができる。このような媒体は、ファインファイバを紡糸してから多孔性の基体の上にマイクロファイバの格子状ウェブを形成することで製造されることが多い。紡糸工程では、ファイバはファイバ間に物理的結合を形成しファイバマットを一体層に組み合わせる。次に、このような物質は、カートリッジ、フラットディスク、キャニスタ、パネル、バッグ、及びポーチのような所望のフィルタ形状に作り上げられる。媒体は、このような構造の内、支持基体上に実質的にひだ付けされ、巻かれ、又はその他の形で配置することができる。
【００５１】
そのようなバッグは、綿、麻、又は他の天然ファイバのようなセルロースファイバ、ガラスファイバを含む無機ファイバ、又は、ポリエステルポリマー、ナイロンポリマー又は他の従来のファイバ又はポリマー材料のような有機ファイバを含む様々な従来のファイバから形成することができる。本発明のフィルタバッグは布でも布でなくてもよい。布バッグでは、一般にはフィルタは典型的な織形式のファイバの格子状メッシュに形づくられる。不織布は、一般的にはファイバを重要でない又は特定の方向に緩やかに作った後ファイバをフィルタ布に結合することで作られる。特に重要な布の１つは、フェルト布である。典型的には、空気の通過及び粒子の捕捉の作用に対し優れた弾性及び抵抗性を示すファイバが用いられる。布は、化学的粒子に関し安定でなければならず、またバッグハウスを通過する空気及びフィルタ表面に捕捉される粒子の温度の両方の温度変化に関して安定でなければならない。チューブ状フィルタ及びシート状フィルタバッグは、一般には、外部からの粒子を含む気体流をバッグ構造の内部から出て行く形でその内部に通す。このような動作形式では圧がある方向に低下するため、動作中にバッグがつぶれ易くなる。逆向きに取り付け、逆向きの気流で動作する「裏返しバッグ」もある。ダストを含む空気がバッグ内側に流れ込み、そして外部に出て行く。このような利用法では、ファイバはバッグの内側又は両面に配置される。清掃時、このようなバッグは振られるか、又は振動を加えられる。
【００５２】
典型的には本発明のフィルタ構造は、バッグ内側の上に一般的に形成された好適支持構造の上に布を支持することで、それら有用な開放形状に維持される。このような支持体は、巻き線又はケージ様構造の形状を持つライナーメンブレンから作ることができる。あるいは、支持体は、バッグの形状を模した有孔セラミック又は金属構造を含むことができる。いずれの場合も、支持体構造は、構造を通る空気通路の前になければならず、そしてフィルタバッグの圧低下を大きくしてはならない。一般にこのような支持体構造は、支持構造がフィルタバッグ内側全体に接してフィルタバッグを効率的なフィルタ形状又は確定した状態に維持するよう形作られる。
【００５３】
動作圧の低下を一定に保つ又は小さくするために、フィルタバッグは動作中にパルス清掃されることが多い。パルス清掃動作中、空気のパルスが通常のフィルタ方向とは逆の方向にフィルタバッグ内を通過する。この空気パルスの作用は２つの重要な結果をもたらす。第１は、パルスが上昇した内圧に反応してフィルタバッグを屈曲させる傾向にあることである。このような外向きの屈曲運動は、バッグ外側にフィルタ塊として蓄積した粒子を機械的に除去する傾向がある。更に、フィルタバッグの表面を反対方向に通過する空気流の増加により、フィルタバッグ構造内の孔開口部を通過する空気の作用により粒子が除去されるようになる。動作中にバッグ内を反対方向に通過する空気の作用の重要な結果は、フィルタバッグ外側に形成された粒子又はフィルタ塊の量を減らす方向に向かわせ、その結果フィルタバッグの圧低下は、構造の効果的な動作によりかなった程度まで戻る。このようなパルス清掃動作は、バッグハウス内にある様々な内部構造を利用し実施できる。あるいはハウジングは、バッグハウス内側に空気の逆向きパルス流を導入する構造を支持するために、支持構造内に取り付けることができる、又は支持構造から取り外すことができる空気開口部又はスプレーヘッドを含むことができる。
【００５４】
全フィルタ構造の動作では、空気は空気取り入れ口からバッグハウス構造を通り出口に至る。一般に、ハウジングを通る空気の運動を引き起こす手段としては、ファン、タービン、又はその他の空気移動装置を挙げられる。一般にこのような空気移動手段は、空気出口内に設置され、空気を出口からハウジングの外に出す一方で、ハウジング内部に減圧域を作り出し、空気を入口内に引き込みバッグハウスに通す。粒子を含む空気は、フィルタバッグ外側に接触するため、粒子はバッグ外側で捕捉され、バッグハウス又はフィルタ構造から粒子がでることを阻止している。清浄化された空気は、フィルタバッグ内部から引き出されバッグハウスの清浄区間を通され、次に清浄空気は外部環境に向かうか、その空気の発生した動作環境内に戻される。
【００５５】
本発明は、フィルタ動作又は装置の能力を保守し改善するために、容易に交換できるフィルタエレメントを複数含むフィルタ装置及び改良型フィルタ構造に関する。このフィルタ構造は、空気流量及びダスト粒子に応じて様々な寸法に作ることができる。本発明のフィルタ構造は、フィルタ装置を閉じこめたハウジングを用いて作られるが、このハウジングは、空気をハウジングとフィルタ構造とを合体させたハウジング内に通す手段を有している。ハウジングは、粒子発生場所から粒子を含んだ空気流をハウジング内に導き、粒子を除去し清浄化された空気流を元の場所又は外部環境に戻すのに適している。大型装置の場合、本発明のフィルタ構造は、一般には工業動作で作られた空気流からダストを除去するのに用いられる。空気汚染に対する関心は高まっており、そして空気又はその他排気流を発生場所又は外気中に戻す前に、それら流体よりダスト、汚れ及びその他粒子を取り除くことが強く望まれている。現在の環境要求は厳しく、そしてこれから更に厳しさが増すと予想される。バッグフィルタハウジングの能力、効率及び保守の容易さを高めるという本質的な需要は、重要な最終目標である。
【００５６】
バッグハウス構造内に収容されるものは、上記構造のいずれかを有することができるバッグハウス・エレメントである。上記構造内に保持されるフィルタエレメントは、典型的にはファインファイバ層と共に少なくとも１層の織布又は不織布層を含でいる多孔性エレメントである。本発明のエレメントに有用な布としては、通常のファイバ物質から作れた織又は不織布の両方が挙げられる。バッグハウス・エレメント媒体に使用できる一般的ファイバとしては、綿又はウールのような天然ファイバ、ならびにポリエステル、ナイロン、ポリアミド、ポリオレフィン等の合成ファイバが挙げられる。本発明のエレメントの構築に関する好ましい様式の１つとしては、フェルト媒体を用いることが挙げられる。フェルトは最も古くそして最もよく知られた不織ものである典型的な、不織布である。一般には、フェルトは、フェルト材料の分離ファイバを置いて、一般に利用可能なフェルト結合技術を用いてフェルトをフェルト層に圧縮することで作られる、通常は天然又は合成ファイバから作られる圧縮された多孔性の不織布と考えられる。
【００５７】
（図面の詳細な説明）
図１には、本発明によるフィルタフレーム・アッセンブリが用いられている典型的なシステムを示す概略図を例示している。図１では、バッグハウス・エアフィルタが２０に一般的に示されている。バッグハウス・エアフィルタ２０は、側壁２１、後壁２２、前壁２３、及び本概略図では除かれている、側壁２１の反対にある側壁より形作られた閉鎖体を組み込んでいる。これら壁は一般には直交閉鎖構造、即ちハウジング又はキャビネットを形成している。前壁２３は第１及び第２ドアパネル２４、２５を含む。例示の概略図では、第１及び第２ドア２４，２５は、それぞれ上部及び下部位置に対応している。第１及び第２ドア２４，２５は、開放及び閉鎖することができ、バッグハウス・エアフィルタ２０の内部２６へのアクセスを提供する。
【００５８】
基底部３０の反対側、バッグハウス・エアフィルタ２０の頂点部は未フィルタ又は汚れた空気を取り込むための入り口路又は口２８を有する可動式の頂点部カバー部材２７である。バッグハウス・エアフィルタ２０内には、側壁間に伸び、そして後壁２２と間隔を開けて、壁上端部より下端部に向かって伸び基底部３０近くで終わるバッフル２９があり、未フィルタの空気を閉鎖体の内部２６に導くキャビネット後方の通路を提供している。頂点部カバー部材２７には頂点部カバー２７に取り付けられるモータ又はブロワが配置される。カバー部材２７は清浄空気出口３２を画定している。内部２６の内、取り入れ口２８から離れたバッフル２９の側方で、ブロワ３１の下に、一般的に３３で示されるフィルタ部が配置される。フィルタ部３３には、空気からダスト及びその他粒子を除くためのフィルタエレメントが複数含まれる。
【００５９】
空気は流入して矢印３４で示す経路を辿る。即ち、ブロワ３１が真空を作り出し、これが汚れた空気を取り入れ口２８内に引き込み、流路部３８を下らせ、フィルタ部３３の底に誘導する。次に、空気はフィルタ部３３を通過し、フィルタ部内のフィルタエレメントを通り、清浄空気が充満する空間３５に入る。次に、清浄空気は出口３２を通り排気される。
【００６０】
フィルタ部３３内のフィルタエレメント７０は、複数の布製バッグを含むことができる。このようなシステムでは、ダスト及びその他粒子状物質は布製バッグ表面を通過できない。ダストは基底部まで又はパン３６内に落下するか、あるいは布製バッグ外側に付着する。震動棒３７は布製バッグの端部を横切り伸びている。定期的にペダル３９を使って手動により又は自動的に震動棒３７が作動され、震動棒３７は布製バックを上下に叩いて、バッグ７０の外側に塊を作っているダストを取り除く。例示の実施態様では、各バッグ７０は一般には実質的に平行な壁８３、８４を持つ長方形のバッグである。ハウジング内には、少なくとも２個、典型的は１０〜１００個の、２００個は越えないフィルタバッグがある。
【００６１】
上記概略述べた動作原理は、Ｐｉｅｒｃｅらの米国特許第３，７３３，７９０号に記載されており、この特許はここに参照され取り込まれている。
【００６２】
フィルタ部３３は、閉鎖体の側壁２１及び対向する側壁に好適に取り付けられているフランジ部材５２上に溶接等の手段により取り付けられており、前記フランジ構造はその中にフィルタフレームが取り付けられる溝付きガイド部５３を有している。フィルタフレーム５３は、溝付きサイドフレーム部材５８と、それに好適に接続され一般に長方形構造を形成するストラップ型端部部材６０とを含むものとして、図３及び４に最もよく示されている。溝付きサイド部材５８の頂点部にはスロット６２が配置されており、以下記すようにそこを通してフィルタエレメントは挿入され、そして除去される。フィルタエレメントは、その端部に取り付けられたクリップ７２等により閉鎖され、そして反対側の端部には取り付け金具７４を有し、フィルタフレームの溝付きフレーム側部５８の内又はその間に保持されている複数のバッグ型エレメントとして、７０で示されている。これらバッグは、スロット６２を通してフレーム上部に差し込まれ、ブロック型スペーサ部材７５によって個々のフィルタ部材７０の間に気密シールが得られるように間隔が取られる。ガスケット又はその他好適なストリッピング７６がスペーサ頂点部及びフィルタ取り付け端部７４に配置され、フレーム内のフィルタバッグエレメントの気密性及び移動の制約性のある配置を確保している。図４に見られるように各バッグ７０は、空気が上流側７８から下流側７９（バッグ内部）を通過した後にそこを通り出口３２に出ていく清浄空気開口部７７を有している。清浄空気開口部７７はバッグ７０の内部容積８１と連絡している。
【００６３】
フィルタエレメント７０の数は、スペーサの大きさ及び数を減らす又は増やすことで変更でき、フィルタの能力を変えることができる。フィルタエレメント７０は、フランジ部５２の溝付きフレーム部５３の閉鎖体内に、その中にスライドして入り、ドア２５又は前壁２３、側壁２１及びバッフル部２９より画定される閉鎖体内を満するように取り付けられている。フィルタエレメント７０は、閉鎖体前面とバッフル部２９との間の距離に実質的に同一の幅寸法を持ち、平行になるよう間隔を開けて取り付けられて、連続するフィルタ表面を画定しており、内部の未フィルタの空気は、その連続するフィルタ表面を通してブロワ３１によって吸引されてその内部に引き込まれ、その出口３２より放出されなければならない。
【００６４】
フィルタ装置の動作では、ブロワ３１を作動させると、気流は頂点部閉鎖体２７にある入り口を通り、吸気口２８からバッフル分離部２９と後壁２２とにより画定される閉鎖体の一側に導かれる。この空気流は、バッフル２９の端部周囲を回りフィルタ部３３を通過する。汚れた空気流は、上流側７８から下流側７９に通されることで個々のエレメント７０を通過し、清浄空気開口部７７を通り外に出る。清浄空気は、ブロワ３１により閉鎖体の外に引き出され、ブロワはフィルタされた空気を頂点部カバーのグリル又は出口３２から放出する。フィルタ部の汚れは、フィルタ７０を震動する震動器３７のペダル３９を動かしてフィルタを揺り動かすことで取り除かれる。フィルタ表面に蓄積したダスト及び汚れはフィルタ表面より揺さぶられ、閉鎖体基底部３０に落され、そこでそれらはドア部２５を通して手動により取り除かれる。
【００６５】
図５〜図７には、バッグハウスフィルタ・アッセンブリの別の実施態様が提供されている。図５で、一部が切り取られて描かれている集塵機１００は、汚染空気取り入れ口１０４と清浄空気排出口１０５とを持つ外側ハウジング１０２を含む。チューブシート１０７が、ハウジング１０２を汚染空気側又は汚染空気部１０８と清浄空気側、清浄空気部又は充満部（プリナム）１０９とに分けている。汚染空気部１０８内には、複数のフィルタチューブ又はバッグ１２０が備えられている。各フィルタチューブ１２０は、チューブシート１０７と結合又は隣接する清浄空気出口又は開口端部１３０を持っており、組み立てに際しては清浄空気が開口端部１３０から清浄空気部１９０内に出て行くように配向される。
【００６６】
動作中、汚染空気は汚染空気取り入れ口１０４を通りハウジング１０２内に入る。次に、空気はフィルタチューブ又はバッグ１２０に向かわされる。空気がバッグ１２０内に入ると、空気に含まれる粒子状物質はバッグ１２０の外壁１４０上に捕捉される。次に、バッグ１２０の内側の清浄空気は上向きに流れ、開口端部１３０を通って（バッグから）出て、チューブシート１０７を通り清浄空気部１０９内に入る。次に、清浄空気は清浄空気排出口１０５を通り、集塵機から排気又は換気される。
【００６７】
上記配置の通常の様式では、集塵機１００は取り入れ口バッフル構造１６０、フィルタチーブ・アクセスドア１７０、集塵機ホッパ１８０、及びダスト排出口１９０を含んでいる。
【００６８】
更に、例示の配置は、フィルタチューブ又はバッグ１２０を定期的に清掃するための圧縮空気装置又は配置を含んでいる。一般に本配置２００は、圧縮ガスの選択された周期パルスを逆方向にフィルタチューブ又はバッグ１２０に提供する。これがバッグ外壁１４０に集められたダストを押し戻して、ダストをホッパ１８０内に落下させ、落ちたダストはダスト取り出し口１９０から取り出すことができる。この清掃動作を実行するのに使用する圧縮空気タンクは２１０に描かれている。例示及び記載のタイプの圧縮空気清掃配置は、集塵機において一般的である。
【００６９】
図５に示すタイプの大規模な産業用集塵機では、チューブシート１０７は、一般的には、その中に個々のフィルタバッグ１２０を取り付けるための孔を４８乃至４８４個含んでいる。従って、この配置では典型的には４８乃至４８４個のフィルタバッグ１２０を含んでいる。
【００７０】
始動時及び組立て時には、フィルタバッグ１２０を設置する必要がある。この作業は一般には、設置時にチューブシート１０７をアクセスドア１７０を通して入れて、設置又は監督する者により行われる。又、フィルタチューブ１２０は定期的に保守あるいは交換する必要があり、この場合も作業員がチューブシート１７０をアクセスドア１７０を通して中に入れて、設置又は監督する。
【００７１】
まず図６に注目する。図６は、図５に例示したタイプの集塵機内にフィルタチューブを設置する段階を図示した部分概略図である。図６を参照すると、チューブシート１０７が部分概略図として示されている。１２５には、汚染空気部と清浄空気部と（それぞれ図５の１０８、１０９）の連絡を提供しているチューブシート１０７内の様々な孔が示されている。
【００７２】
図６を見ると、フィルタチューブ・アッセンブリ１２８が描かれている。フィルタチューブ・アッセンブリ１２８は、フィルタバッグ１２０と、フィルタチューブ・フレーム１２９と、チューブフレーム・フランジ（又は頂点部フランジ）１３０とを含む。動作時には、柔らかな布構造体であるフィルタチューブ又はバッグ１２０は、バッグ１２０の頂端部１３２がフランジ１３０と結合して作動するようになるまで、フィルタチューブ・フレーム１２９の上をスライドさせられる。フランジ１３０とチューブ１２０との好ましい接続は、図７に関連して以下に記載される。フィルタチューブ・フレーム１２９は、使用中はバッグ１２０の内側に配置され、そしてバッグ１２０に潰されないような内部支持を与える。組み立て中、配置１２８は、フランジ１３０がチューブシート１０７とかみ合うまで開口部１２５の１つを通り下方にスライドされる。次に、フランジ１３０は、以下に記載のコネクタ配置によりチューブシート１０７に固定される。
【００７３】
図７を参照すると、フィルタバッグ１２０がチューブ・リング１４５の周囲に縫いつけられた（ｓｅｗｎ）部分を含む頂端部１３２と併せて示されている。チューブ・リング１４５は従来の軟質重合体のＯ−リングである。
【００７４】
頂点フランジ１３０は、外縁部１４９及び内縁部１５０を含んでいる。チューブ・リング１４５は、プレート１５２の下、外縁部１４９と内縁部１５０との間に画定されたくぼみ１５１に適合するよな大きさと形に造形されている。それはまた、外縁部１５０の外面１５３に対しフィルタバッグ１２０がしっかり固定される大きさに作られる。これによりバッグは所定位置に固定される。（図７には外枠１２９が示されていないことに注意。）
フレームフランジ１３０及びチューブシート１０７間の確実な接続は、コネクタ・アッセンブリ１５５により提供される。コネクタ・アッセンブリ１５５は、リブナット１５７及びボルト１５８を含むボルト構造体を含む。リブナット１５７は、一般の内側にねじが切られたものであり、リブナットは通常の様式、即ちフランジ１６１及び１６２の圧縮により、チューブシート１０７内のボルト穴１５９に固定されている。チューブシート１０７をフランジ１６１及び１６２間に圧縮した結果、リブナット１５７はチューブシート１０７にしっかり、回転しないように配置される。別の方法としては、所定位置のリブナットに類似のナット及び類似の固定アタッチメントを溶接する方法がある。
【００７５】
上記詳述、例及びデータは、本発明の組成体の製造及び仕様の完全な記述を提供する。本発明の多くの実施態様が発明の精神及び範囲から逸脱すること成しに実施できることから、本発明は添付の請求項にある。
【図面の簡単な説明】
【図１】
動作中のバッグハウス集塵機の概略図である。
【図２】
一部が切り取られた図１のフィルタ装置の側立面図である。
【図３】
図２内の３−３の線に沿った図２の装置の断面図である。
【図４】
図３の装置の側立面図である。
【図５】
内部の詳細を示すために一部を切り取ったバッグハウス集塵機の別の実施態様の透視図である。
【図６】
図５のバッグハウス内で使用されるフィルタチューブ、フィルタチューブ・フレーム、チューブフランジ、チューブシートの展開された一部概略図である。
【図７】
１つに組み立てられたフィルタチューブ、フィルタチューブ・フレーム、チューブフランジ及びチューブシートを描写する拡大された一部断面図である。
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004508164.tif 000062
【国際調査報告】
2004508164.tif 000063
2004508164.tif 000064