(57)【要約】【課題】流量制御特徴部分を有するフィルタを提供すること。【解決手段】システム（１０）は、外面（１６）を有するフィルタ（１２）を備え、前記外面（１６）は、三次元表面モルホロジー（１４）を含む。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
壁部（１５）と、前記壁部上の表面（１６）と、前記表面（１６）に沿って配置される三次元表面モルホロジー（１４）とを有するフィルタ（１２）を備え、前記三次元表面モルホロジー（１４）が、前記フィルタ（１２）全体にわたる圧力低下を低減するように構成される、システム（１０）。
【請求項２】
前記三次元表面モルホロジー（１４）が、前記表面（１６）上の蓄積粒子の多孔性を高めるように構成される、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項３】
前記三次元表面モルホロジー（１４）が、前記表面上の蓄積粒子（３０４）の保持力を増大させるように構成される、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項４】
前記三次元表面モルホロジー（１４）が、前記表面（１６）上の蓄積粒子（３０４）の多孔性及び保持力を制御するための高さ（２９０）を有する、複数の表面特徴部（１１２）を備え、前記高さ（２９０）が、前記多孔性を高めるための少なくとも最小の高さであり、前記高さが、前記保持力（３０４）を増大させるための前記最小高さよりも大きい、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項５】
前記三次元表面モルホロジー（１４）が、前記表面（１６）に沿って分布した複数の突起（２８２）、複数の凹部（２８４）又はそれらの組合せを含む、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項６】
前記フィルタ（１２）が、質量平均直径（３１０）を有する複数の粒子をろ過するように構成され、前記三次元表面モルホロジー（１４）が、前記質量平均直径（３１０）より大きい最小間隔（３０２）及び最小高さ（２９０）を有する複数の表面特徴部（１１２）を備える、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項７】
壁部（３１２）が、第１の平均直径（３１４）を有する複数の第１の繊維（３１５）を備え、前記三次元表面モルホロジー（１４）が、前記第１の平均直径（３１４）より大きい最小間隔（３０２）、最小高さ（２９０）及び最小幅（２９２）を有する複数の表面特徴部（１１２）を備える、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項８】
前記壁部（３１２）が、第１の平均直径（３１４）を有する複数の第１の繊維（３１２）を備え、前記三次元表面モルホロジー（１４）が、第２の平均直径（３１７）を有する複数の第２の繊維（３１６）を備え、前記第２の平均直径（３１７）が、前記第１の平均直径（３１４）よりも大きい、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項９】
前記フィルタ（１２）が、第１の層（２００）及び第２の層（２０２）を備え、前記第１の層（２００）が、前記表面（１６）を備え、前記第２の層（２０２）が、前記三次元表面モルホロジー（１４）を備え、前記第１の層（２００）が、第１の材料で製作され、前記第２の層（２０２）が、第２の材料で製作され、前記第１及び第２の材料が互いに異なる、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項１０】
前記フィルタ（１２）が、第１の層（２００）及び第２の層（２０２）を備え、前記第１の層（２００）が、前記表面（１６）を備え、前記第２の層（２０２）が、前記三次元表面モルホロジー（１４）を備え、前記第１の層（２００）が、第１の多孔性を有し、前記第２の層（２０２）が、第２の多孔性を有し及び前記第１及び第２の多孔性が互いに異なる、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項１１】
前記三次元表面モルホロジー（１４）が、不均一なパターン（２６０）を備える、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項１２】
幾何学形状（２９０、２９２）又は前記不均一なパターン（２６０）の濃度が、前記フィルタ（１２）に沿った方向で徐々に変化する、請求項１１記載のシステム（１０）。
【請求項１３】
前記第１の層（２００）が、ｅＰＴＦＥ微多孔メンブランを備え、或いは前記第２の層（２０２）が、触媒又は吸着材料又はそれらの組合せを備える、請求項９記載のシステム。
【請求項１４】
フィルタ（１２）の表面（１６）に沿って配置される三次元表面モルホロジー（１４）により、前記フィルタ（１２）全体の圧力低下を低減するステップと、
前記三次元表面モルホロジー（１４）により、前記フィルタ（１２）の前記表面（１６）に沿って蓄積粒子（３０４）の保持力を増大させるステップとを含む方法。
【請求項１５】
圧力低下を低減するステップが、前記三次元表面モルホロジー（１４）の複数の表面特徴部（２８２、２８４）内への横方向の流れ（３０８）を可能にするステップを含み、前記複数の表面特徴部（２８２、２８４）が、前記蓄積粒子（３０４）の多孔性を高めるための最小高さ（２９０）を有する、請求項１４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書において開示する主題は、流体フィルタに関する。より具体的には、開示する主題は、様々な工業的及び商業的応用例において用いられるフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
フィルタは、吸気及び排気のろ過など、様々な機器及び応用例において用いられる。例えばバッグ収容部は、工業システム又は工場に関連する粒子をろ過するための、多数のフィルタバッグを備えることができる。特に、バッグ収容部は、セメント工場などにおける工業的工程から粒子をろ過するための、十分な数及びサイズのフィルタバッグを備えることができる。排出基準がますます厳しくなってきており、より効率的なろ過システムが必要とされている。蓄積粒子を除去するために、動作中、一定の時間帯にフィルタバッグを撹拌することができる。残念ながら、フィルタバッグを撹拌することにより、望ましくない排出物（例えば水銀など）が急増するおそれがある。ただし、蓄積粒子はフィルタバッグを通る流れを実質的に遮断し、圧力損失を増大させるので、定期的に撹拌しなければ、蓄積粒子によってシステムの圧力低下が増大する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６１１０２４９号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本願出願当初の特許請求の範囲に記載された発明の幾つかの実施形態について要約する。これらの実施形態は、特許請求の範囲に記載された発明の技術的範囲を限定するものではなく、本発明の可能な形態を簡単にまとめたものである。実際、本発明は、以下に記載する実施形態と同様のものだけでなく、異なる様々な実施形態を包含する。
【０００５】
第１の実施形態では、システムは、壁部と壁部上の表面とを有するフィルタを備える。三次元表面モルホロジーが、その表面に沿って配置され、フィルタ全体にわたる圧力低下を低減するように構成される。
【０００６】
第２の実施形態では、システムは、壁部と壁部上の表面とを有するフィルタを備える。不均一なパターンを有する三次元表面モルホロジーが、その表面に沿って配置される。不均一なパターンは、フィルタに沿った方向で徐々に変化する。
【０００７】
第３の実施形態では、方法は、フィルタの表面に沿って配置される三次元表面モルホロジーによって、フィルタ全体の圧力低下を低減させるステップを含む。この方法はさらに、三次元表面モルホロジーによって、フィルタの表面に沿った蓄積粒子の保持力を増大させるステップをさらに含む。
【０００８】
本発明の上記その他の特徴、態様及び利点については、図面と併せて以下の詳細な説明を参照することによって理解を深めることができるであろう。図面を通して、同様の部材には同様の符号を付した。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】商業／工業システムに連結されたバッグ収容部の一実施形態の側断面図である。
【図２】フィルタバッグ内へとパルス空気を送るように構成された吹管の一実施形態の部分側面図である。
【図３】フィルタバッグの外面に沿って均一なパターンで構成される、三次元表面モルホロジーの一実施形態を示す図１及び図２の弓形線３−３に沿った部分表面図である。
【図４】フィルタバッグの外面に沿ってノード及びリンクパターンで構成される、三次元表面モルホロジーの一実施形態を示す図１及び図２の弓形線３−３に沿った部分表面図である。
【図５】フィルタバッグの外面に沿って可変密度パターンで構成される、三次元表面モルホロジーの一実施形態を示す図１及び図２の弓形線３−３に沿った部分表面図である。
【図６】フィルタバッグの外面に沿って可変サイズパターンで構成される、三次元表面モルホロジーの一実施形態を示す図１及び図２の弓形線３−３に沿った部分表面図である。
【図７】三次元表面モルホロジーの一実施形態を有する基層及び被覆層を示す、フィルタバッグの壁部を示す部分側断面図である。
【図８】三次元表面モルホロジーの別の実施形態を有する基層及び被覆層を示す、フィルタバッグの壁部を示す部分側断面図である。
【図９】三次元表面モルホロジーのさらに別の実施形態を有する基層及び被覆層を示す、フィルタバッグの壁部を示す部分側断面図である。
【図１０】パルスジェット洗浄の前の蓄積粒子の収集を示す、フィルタバッグの表面上に三次元表面モルホロジーを有するフィルタバッグの一実施形態の側断面図である。
【図１１】蓄積粒子の部分的な除去及び部分的な保持を生じるパルスジェット洗浄を示す、フィルタバッグの表面上に三次元表面モルホロジーを有するフィルタバッグの一実施形態の側断面図である。
【図１２】フィルタバッグの表面からの突起を備える三次元表面モルホロジーを有する、フィルタバッグの一実施形態の側断面図である。
【図１３】フィルタバッグの表面に沿った突起及び凹部を備える三次元表面モルホロジーを有する、フィルタバッグの一実施形態の側断面図である。
【図１４】蓄積粒子のより多孔的な収集を生じるための突起及び凹部を備える三次元表面モルホロジーを有する、フィルタバッグの表面を示す、図１０及び図１３の弓形線１４−１４に沿った部分側断面図である。
【図１５】蓄積粒子、壁部内の繊維及び三次元表面モルホロジーの間の寸法上の関係を示す、三次元表面モルホロジーを有するフィルタの一実施形態の壁部の部分側断面図である。
【図１６】フィルタ表面内の繊維とフィルタ表面上に配置された三次元表面モルホロジーとの間の寸法上の関係をさらに示す、図１５の弓形線１６−１６に沿ったフィルタの部分側断面図である。
【図１７】三次元表面モルホロジーを有するフィルタと、三次元表面モルホロジーをもたないフィルタとの間の差を示す、圧力低下対時間のグラフである。
【図１８】三次元表面モルホロジーを有して構成される、アコーディオン式フィルタバッグの一実施形態の側断面図である。
【図１９】三次元表面モルホロジーを有して構成される、波型フィルタバッグの一実施形態の上面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の１以上の特定の実施形態について説明する。これらの実施形態を簡潔に説明するため、現実の実施に際してのあらゆる特徴について本明細書に記載しないこともある。実施化に向けての開発に際して、あらゆるエンジニアリング又は設計プロジェクトの場合と同様に、実施毎に異なる開発者の特定の目標（システム及び業務に関連した制約に従うことなど）を達成すべく、実施に特有の多くの決定を行う必要があることは明らかであろう。さらに、かかる開発努力は複雑で時間を要することもあるが、本明細書の開示内容に接した当業者にとっては日常的な設計、組立及び製造にすぎないことも明らかである。
【００１１】
本発明の様々な実施形態の構成要素について紹介する際、単数形で記載したものは、その構成要素が１以上存在することを意味する。「含む」、「備える」及び「有する」という用語は内包的なものであり、記載した構成要素以外の追加の要素が存在していてもよいことを意味する。
【００１２】
開示される実施形態は、フィルタの表面（例えば外面又は内面）上の三次元表面モルホロジーを備える、フィルタ（例えばフィルタバッグ）を対象とする。以下の議論は、フィルタバッグに関して三次元表面モルホロジーを主に説明するが、三次元表面モルホロジーは、いかなるタイプ又は構造のフィルタ上で用いることもできる。三次元表面モルホロジーを用いるフィルタ（例えばフィルタバッグ）は、食品、製薬、化学、塗装、セメント、プラスチック、アルミナ、燃焼、発電及び鉄鋼など、様々な産業において見出すことができる。フィルタを必要とする応用例（例えば石炭燃焼、石炭利用又は石炭炉など）は、本発明の一態様による三次元表面モルホロジーフィルタを利用することができる。一般に、フィルタ上の蓄積粒子によって圧力低下が生じ、圧力低下はフィルタの動作中に徐々に増大する。フィルタ（例えばフィルタバッグ）の表面上の蓄積粒子により、洗浄時間期間又は圧力低下設定点に到達すると、洗浄システムを用いてフィルタ上の蓄積粒子を一掃することができる。残念ながら、フィルタ洗浄により、システムからの望ましくない排出物（例えば水銀など）が急増することがある。例えば、水銀蒸気又は他の排出物を吸着（例えば吸着及び／又は吸収）するために、フィルタによって活性炭素吸着剤が捕捉されるときにフィルタが水銀を収集することができるように、活性炭素吸着剤をフィルタの上流の流れに注入することができる。残念ながら、活性炭素吸着剤の粒子は小さいので、フィルタ自体は活性炭素吸着剤の捕捉において特に効果的となり得ないが、蓄積粒子は、活性炭素吸着剤の捕捉により効果的となることがある。その結果、フィルタの洗浄ごとに、水銀の部分的な放出が生じることがあり、それにより水銀の排出が急増する。開示される実施形態では、三次元表面モルホロジーは、いくらかの排出物（例えば活性炭素吸着剤上に吸着される水銀など）の効率的な捕捉を可能にするために、蓄積粒子の少なくとも一部をフィルタ上に保持するように構成することができる一方、フィルタ洗浄の頻度を減少させるために、蓄積粒子によって生じる圧力低下を低減する。
【００１３】
以下で詳細に議論するように、本発明の一態様による三次元表面モルホロジーは、フィルタ媒体の内側又はフィルタ（例えばフィルタバッグ）の表面上に蓄積粒子をより多孔的に収集することを可能にし、徐々に増加する蓄積粒子によって生じる圧力低下を減少させる。蓄積粒子の量がより多いにもかかわらず、フィルタが粒子を効果的にろ過することができるので、この圧力低下の減少は、洗浄が必要となる頻度が低減されるという利点を有することができる。ここでも、三次元表面モルホロジーは、フィルタ洗浄の前及び後に粒子の一部を保持するように構成され、それにより、微粒子物質（例えば水銀蒸気を吸着する活性炭素吸着剤など）のろ過を改善する。例えば、ある程度の量の蓄積粒子は、気体流からの他の粒子及び／又は蒸気のろ過を改善するのに役立つことがあるが、過剰な蓄積粒子は、流れを次第に減少させ、フィルタバッグの性能を低下させるおそれがある。すなわち、三次元表面モルホロジーは、粒子サイズ、粒子の所望の保持力、蓄積粒子の所望の多孔性及び他の要因に具体的に相関する、パターン、間隔及び幾何学形状を有することができる。こうした設計上の特徴部分の結果として、三次元表面モルホロジーは、ろ過を改善するために蓄積粒子の一部を保持しながら、粒子のより多孔的な蓄積によってより大きい流れを可能にすることができる。すなわち、三次元表面モルホロジーは、フィルタ洗浄の頻度を減らすことにより、またろ過された粒子の一部をフィルタの表面上に保持することにより、望ましくない排出物（例えば水銀）を減少させることができる。
【００１４】
図１は、三次元表面モルホロジー１４を有する複数のフィルタバッグ１２を収容する、バッグ収容部１０の一実施形態の断面図である。図示の実施形態では、三次元表面モルホロジー１４は、フィルタバッグ１２の外面１６など壁部１５上に配置される。壁部１５は、天然又は合成繊維の織物又はフェルト布地など、布地で製作される布地層とすることができる。例示的な繊維は、天然繊維のセルロース、ポリオレフィン、天然繊維のタンパク質、ポリエステル又はフッ化炭素を含む。或いは、壁部１５は、ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）の微多孔メンブランとすることができる。ただし、フィルタバッグ１２の実施形態は、壁部１５の外面１６及び／又は内面１８上に、三次元表面モルホロジー１４を備えることができる。以下で詳細に議論するように、三次元表面モルホロジー１４は、均一又は不均一な凹部及び／又は突起のパターンを備えることができる。例えば、三次元表面モルホロジー１４は、外面１６及び／又は内面１８に沿って分布した等しい又は異なるサイズ（例えば長さ、幅及び高さ）の凹部及び／又は突起を含むことができる。さらなる例によれば、三次元表面モルホロジー１４は、外面１６及び／又は内面１８に沿って分散させられる、等しい又は変動する密度の凹部及び／又は突起（例えば単位面積当たりの数など）を含むことができる。三次元表面モルホロジー１４は、フィルタバッグ１２（例えば外面１６）に沿った蓄積粒子の多孔性を高めるように構成され、それにより、蓄積粒子を通る流れを実質的に増大させて、フィルタバッグ洗浄の頻度を低減し、望ましくない排出物（例えば水銀）を減少させる。
【００１５】
撹拌器、逆流気体及びプレナムパルス機構を備えるフィルタを洗浄するために、多くのフィルタ洗浄システムを使用することができる。本実施形態は、パルスジェット洗浄システムを用いるが、他の洗浄機構の使用を排除することは意図されない。本実施形態では、バッグ収容部１０は、３つの区間、すなわち空気入口区間２２、空気清浄化区間２４及び空気出口区間２６を備えることができる。空気入口区間２２は、汚染気体入口２８、バッフル３０、３２、３４、３６及びホッパ３８を備える。空気清浄化区間２４は、フィルタバッグ１２（例えばフィルタバッグ４０、４２、４４、４６）、上方支持体又は管板４８、ケージカバー５０、５２、５４、５６及びフィルタバッグ４０、４２、４４、４６内のケージ５８を備える。空気出口区間２６は、フィルタバッグ４０、４２、４４及び４６をそれぞれ撹拌及び洗浄するためにパルスジェットを用いることができるように、圧縮空気ヘッダ６２に結合された吹管６０を有するパルスジェット洗浄システム５９を備える。空気出口区間２６はまた、清浄な空気の出口６４を備える。
【００１６】
バッグ収容部１０は、汚染空気６６（例えば粒子状物質、蒸気又は他の汚染物質を担持する空気流又は他の気体流）が、汚染気体入口２８を通り空気入口区間２２に入ることを可能にする。例えば、商業又は工業システム２７は、汚染空気６６と同様、排気２９、塵埃３１及び／又は粒子３３を、バッグ収容部１０の汚染気体入口２８へと出力することがある。汚染空気６６は、汚染気体入口２８を通過した後に、バッフル３０、３２、３４及び３６に接触する。バッフル３０、３２、３４及び３６は、汚染空気６６を、清浄空気出口６４へと向かう方向に向ける。汚染空気６６が清浄空気出口６４の方向に移動するとき、汚染空気６６は、フィルタバッグ１２（例えば布地フィルタバッグ４０、４２、４４及び４６）に接触する。フィルタバッグ４０、４２、４４及び４６は、空気が壁部１５を外面１６から内面１８へと通過し、フィルタバッグ４０、４２、４４及び４６の内部２０に沿って管板４８へと進むことを可能にする。ただし、フィルタバッグ４０、４２、４４及び４６は、フィルタ媒体の内側で粒子を保持し、且つ／又は三次元表面モルホロジー１４を備える外面１６に沿って粒子の進入を遮断する。したがって、汚染空気６６がフィルタバッグ４０、４２、４４及び４６を通過するとき、遮断される粒子状物質が、フィルタバッグ４０、４２、４４及び４６の外面１６上に蓄積し、且つ／又はバッグ収容部１０から除去するためにホッパ３８内に落ちる。フィルタバッグ４０、４２、４４及び４６内の清浄空気６８は次いで、清浄空気６８が清浄空気出口６４を通って出ることができる出口区間２６に到達するまで、フィルタバッグ４０、４２、４４及び４６を通って前進し続ける。
【００１７】
フィルタバッグ４０、４２、４４及び４６はそれぞれ、管板４８に沿った取付け具を用いて空気清浄化区間２４に取り付けられる。例えば、この取付け具は、管板４８の開口部内に嵌まる帯を備えることができる。本実施形態では、管板４８は、フィルタバッグ４０、４２、４４及び４６のそれぞれに１つずつ、４つの開口部を備えるが、管板４８が、例えば１０個から１００個の開口部などより多くの開口部又はいかなる数のフィルタバッグを備えることもできることを理解されたい。フィルタバッグ４０、４２、４４及び４６内にケージ５８が配置されるので、フィルタバッグ４０、４２、４４及び４６は、汚染空気６６の力を受けながらそれらの形状を維持する。ケージ５８は、バッグ収容部１０の空気圧力下の変形に抵抗することができる、鋼鉄又は他の金属、プラスチック、或いは合成材料などで製作することができる。ケージ５８は、フィルタバッグ４０、４２、４４及び４６の形状を維持し、汚染空気６６からの圧力下でフィルタバッグ４０、４２、４４及び４６が空気ろ過作用を増すことを可能にする。ケージ５８は、ケージカバー５０、５２、５４及び５６に取り付けられる。ケージカバー５０、５２、５４及び５６は、動作中にフィルタバッグを安定化させ、ケージ５８のフィルタバッグへの挿入及びフィルタバッグからの取出しを容易にし、フィルタバッグの交換工程を容易にする。
【００１８】
バッグ収容部１０の動作中に、フィルタバッグ４０、４２、４４及び４６の外面１６は、ろ過された粒子で徐々に覆われ、そのためフィルタバッグ４０、４２、４４及び４６全体にわたる圧力低下が増大する。三次元表面モルホロジー１４は、外面１６のより多孔性の被覆をもたらすことにより、この圧力低下の増大を遅らせることを助けることができる。特に三次元表面モルホロジー１４は、外面１６上の蓄積粒子をより大きい空気流が通ることを可能にし、それにより、上方設定点又はフィルタバッグ４０、４２、４４及び４６全体にわたる圧力低下の閾値に到達する前に、より多量の粒子の蓄積を可能にする。閾値に到達すると、洗浄システム（例えばパルスジェット洗浄システム５９）を用いて、蓄積粒子をフィルタバッグ４０、４２、４４及び４６の外面１６から除去することができる。図示の実施形態では、パルスジェット洗浄システム５９は、空気（又は他の気体）のパルスジェットを、フィルタバッグ４０、４２、４４及び４６内へと周期的に出力して、蓄積粒子をフィルタバッグ４０、４２、４４及び４６からホッパ３８内へと落とす。上述のように、パルスジェット洗浄システム５９は、吹管６０を備え、吹管６０は、圧縮空気のパルスを吹管６０へと供給する圧縮空気ヘッダ６２に結合される。吹管６０は次いで、パルス圧縮空気を、圧縮空気のパルスジェットとして、開口７０、７２、７４及び７６を通してフィルタバッグ４０、４２、４４及び４６内へと送る。パルスジェットは、蓄積粒子を外面１６からホッパ３８内へと落とすよう、フィルタバッグ４０、４２、４４及び４６を十分に撹拌して、蓄積粒子の厚さ及び／又は密度を減少させる。フィルタバッグ４０、４２、４４及び４６の洗浄により、粒子が外面１６から除去されるときに、いくらかの排出物（例えば水銀）が一時的に急増することがある。フィルタバッグ４０、４２、４４及び４６の外面１６上の三次元表面モルホロジー１４は、蓄積粒子の一部をフィルタバッグ４０、４２、４４及び４６の外面１６上に保持することにより、この問題を解決することを助けることができる。保持される蓄積粒子は、洗浄工程中のいくらかの排出物（例えば水銀）の急増を実質的に低減することができるが、同時に、バッグ収容部１０の動作中のろ過を改善するのにも役立つ。
【００１９】
図２は、フィルタバッグ４０内へとパルス空気を送る、吹管６０の一実施形態の部分側面図である。上記で議論したように、空気出口区間２６は、圧縮空気をフィルタバッグ４０、４２、４４及び４６内へと吹き込む吹管６０を備える。圧縮空気ヘッダ６２からのパルス空気は、吹管６０を通って移動し、空気パルス９０の形で吹管開口部７０から出る。これらの空気パルス９０は、フィルタバッグ４０に入り、それを揺らし、振動させ、粒子をフィルタバッグ４０の外面１６から解放するよう十分に撹拌する。三次元表面モルホロジー１４は、フィルタバッグ４０の表面１６上により不均一でより多孔性の蓄積粒子を形成させることにより、パルスジェット洗浄の頻度を低減することを助けることができる。さらに、パルスジェット洗浄時に三次元表面モルホロジー１４は、三次元表面モルホロジー１４に接触する多孔性蓄積物の一部を保持することにより、システムからの一時的な排出を減少させることを助けることができる。
【００２０】
図３は、フィルタバッグ４０の外面１６に沿って均一なパターン１１０で構成される、三次元表面モルホロジー１４の一実施形態を示す、図１及び図２の弓形線３−３に沿った部分表面図である。図示の実施形態では、均一なパターン１１０は、フィルタバッグ４０の外面１６に沿って均一な密度（例えば単位面積当たりの数及び／又は被覆率）で分布した複数の表面特徴部１１２を備える。さらに、複数の表面特徴部１１２は、例えばサイズ及び形状など、均一な幾何学形状を有する。例えば、それぞれの表面特徴部１１２は、外面１６に関して均一な長さ、幅及び高さを有する。いくつかの実施形態では、表面特徴部１１２は、長さ、幅及び／又は高さを、およそ５０マイクロメートルから２ミリメートルとすることができる。例えば、表面特徴部１１２は、長さ、幅及び／又は高さを、約５０、１００、１５０又は２００マイクロメートル未満とすることができる。図示の表面特徴部１１２は、外面１６に沿った凹部及び／又は突起とすることができる、ほぼ円形の特徴部分である。ただし、表面特徴部１１２のいくつかの実施形態は、正方形、長方形、三角形、楕円形、五角形、六角形、山形、半円形、弓形又は他の形状の幾何学形状など、他の幾何学形状を含むことができる。さらに、図示の表面特徴部１１２は一般に、外面１６に沿った個別の点として、互いに分離させられる。他の実施形態では、表面特徴部１１２を互いに連結させることができる。
【００２１】
図４は、フィルタバッグ４０の外面１６に沿ってノード及びリンクパターン１３０で構成される三次元表面モルホロジー１４の一実施形態を示す、図１及び図２の弓形線３−３に沿った部分表面図である。三次元表面モルホロジー１４は、より不均一な外面１６を作り出し、それにより、蓄積粒子がより不均一且つより多孔的に形成させることを可能にする。図示の実施形態では、ノード及びリンクパターン１３０は、複数の表面ノード１３２及び複数のリンク１３４を、フィルタバッグ４０の外面１６に沿って備える。リンク１３４は、リンク１３４によりノード１３２が結合させられるようノード１３２間に延びる、細長い表面特徴部である。図示のノード及びリンクパターン１３０は、複数のノード１３２及び複数のリンク１３４の、均一な密度（例えば単位面積当たりの数及び／又は被覆率）並びに均一な幾何学形状（例えばサイズ、形状及び向き）を有する。例えば、それぞれのノード１３２は、外面１６に関して均一な長さ、幅及び高さを有し、それぞれのリンク１３４は、外面１６に関して、均一な長さ、幅及び高さを有する。ただし、ノード及びリンクパターン１３０のいくつかの実施形態は、ノード１３２及びリンク１３４の不均一な密度及び／又は不均一な幾何学形状を有することができる。図示のノード１３２は、外面１６に沿った凹部及び／又は突起とすることができる、ほぼ円形の特徴部分である。図示のリンク１３４は、外面１６に沿った凹部及び／又は突起とすることができる、細長いほぼ長方形の特徴部分である。ただし、ノード１３２及びリンク１３４のいくつかの実施形態は、正方形、長方形、三角形、楕円形、五角形、六角形、山形、半円形、弓形又は他の形状の幾何学形状など、他の幾何学形状を備えることができる。
【００２２】
図５は、フィルタバッグ４０の外面１６に沿って可変密度パターン１５０で構成される三次元表面モルホロジー１４の一実施形態を示す、図１及び図２の弓形線３−３に沿った部分表面図である。図示の実施形態では、可変密度パターン１５０は、フィルタバッグ４０の外面１６に沿って可変密度又は不均一な密度（例えば単位面積当たりの数及び／又は被覆率）で分布した複数の表面特徴部１５２を備える。例えば、表面特徴部１５２の間の間隔は、垂直方向１５４及び／又は水平方向１５６において変化させることができる。垂直方向１５４では、図示の表面特徴部１５２は、減少する垂直間隔及び減少する水平間隔を有し、それにより、上方の低密度区域１５８から下方高密度区域へと、次第に密度の上昇を生じる。例えば、垂直間隔は、上方低密度区域１５８における上方垂直間隔１６２から下方高密度区域１６０における下方垂直間隔１６４へと、次第に減少する。さらなる実施例によれば、水平間隔は、上方低密度区域１５８における上方水平間隔１６６から下方高密度区域１６０における下方水平間隔１６８へと、徐々に減少する。こうして、三次元表面モルホロジー１４の可変密度パターン１５０により、フィルタバッグ４０の底部に向かってより高い密度がもたらされ、フィルタバッグ４０の頂部に向かってより低い密度がもたらされる。以下でより詳細に議論するように、この可変密度パターン１６８は、例えばフィルタバッグ４０の底部での蓄積がより大きく、フィルタバッグ４０の頂部での蓄積がより小さいなど、フィルタバッグ４０の様々な区間で予想される粒子の蓄積に合わせることができる。
【００２３】
図５にさらに示すように、表面特徴部１５２は、例えばサイズ及び形状などが均一な幾何学形状を有する。例えば、それぞれの表面特徴部１５２は、外面１６に関して均一な長さ１７０、幅１７２及び高さを有する。図示の表面特徴部１５２は、外面１６に沿った凹部及び／又は突起とすることができる、ほぼ円形の特徴部分である。ただし、表面特徴部１５２のいくつかの実施形態は、正方形、長方形、三角形、楕円形、五角形、六角形、山形、半円形、弓形又は他の形状の幾何学形状など、他の幾何学形状を含むことができる。さらに、表面特徴部１５２のいくつかの実施形態は、不均一な幾何学形状を有することができる。
【００２４】
図６は、フィルタバッグ４０の外面１６に沿って可変サイズパターン１８０で構成される三次元表面モルホロジー１４の一実施形態を示す、図１及び図２の弓形線３−３に沿った部分表面図である。図示の実施形態では、可変サイズパターン１８０は、フィルタバッグ４０の外面１６に沿って均一な数密度（例えば単位面積当たりの数）及び不均一な被覆密度（例えば単位面積当たりの被覆率）で分布した複数の表面特徴部１８２を備える。例えば、表面特徴部１８２の幾何学形状は、垂直方向１５４及び／又は水平方向１５６で変えることができる。垂直方向１５４では、図示の表面特徴部１８２は、増大するサイズを有し、それにより、上方低密度区域１８４から下方高密度区域１８６へと被覆密度を徐々に増大させる。例えば、表面特徴部１８２のサイズ（例えば長さ１８８及び幅１９０）は、上方低密度区域１８４から下方高密度区域１８６へと増大する。さらなる実施例によれば、表面特徴部１８２のサイズ（例えば長さ１８８、幅１９０及び／又は高さ）は、上方低密度区域１８４から下方高密度区域１８６へと増大又は低減させることができる。こうして、三次元表面モルホロジー１４の可変サイズパターン１８０により、フィルタバッグ４０の底部に向かってより高い被覆密度がもたらされ、フィルタバッグ４０の頂部に向かってより低い密度がもたらされる。以下でさらに詳細に議論するように、この可変サイズパターン１８０は、例えばフィルタバッグ４０の底部を通る流れがより大きく、頂部を通る流れがより小さいなど、フィルタバッグ４０の様々な区域を通る予想される流量に合わせることができる。
【００２５】
図６にさらに示すように、表面特徴部１８２は、均一な形状を有する。例えば、図示の表面特徴部１８２は、外面１６に沿った凹部及び／又は突起とすることができる、ほぼ円形の特徴部分である。ただし、表面特徴部１８２のいくつかの実施形態は、正方形、長方形、三角形、楕円形、五角形、六角形、山形、半円形、弓形又は他の形状の幾何学形状など、他の幾何学形状を含むことができる。さらに、表面特徴部１８２のいくつかの実施形態は、不均一な形状を有することができる。
【００２６】
図７、図８及び図９は、第１の又は基層２００及び第２の又は被覆層２０２を三次元表面モルホロジー１４の様々な実施形態とともに示す、図３の線７−７に沿ったフィルタバッグ４０の壁部１５の部分側断面図である。第１及び第２の層２００及び２０２は、互いに同じとすることができ又は異なることができる。例えば、第１の層２００及び第２の層２０２は、同じ又は異なる材料で製作することができる。さらなる実施例によれば、第１の層２００及び第２の層２０２は、異なる性質、耐化学性、耐摩耗性、耐水性又はそれらの組合せを有することができる。図示の実施形態では、第１の層２００は、天然又は合成繊維の織物又はフェルト布地など、布地で製作される布地層とすることができる。例示的な繊維は、天然繊維のセルロース、ポリオレフィン、天然繊維のタンパク質、ポリエステル又はフッ化炭素を含む。さらに、第１の層２００は、ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）微多孔メンブランとすることができる。第２の層２０２は、第１の層２００と同じ又は異なる布地で製作することができ、或いは第２の層２０２は、プラスチック、金属、セラミック又は他の天然もしくは合成材料で製作することができる。例えば、第１の層２００及び第２の層２０２は両方とも、メッシュ生地で製作することができる。さらなる実施例によれば、第２の層２０２は、アクリル系、ポリアミド、ポリブチレン、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリスチレン又はポリウレタンなど、ポリマー材料で製作することができる。さらに、第２の層２０２は、揮発性汚染物質のさらなる捕捉効果を得るために、ゼオライト又は炭素など、触媒又は吸収材料で製作することができる。
【００２７】
三次元表面モルホロジー１４を有する第２の層２０２は、印刷、積層、圧延、塗布又はパターン化されたマスクを用いる吹付け、或いはそれらの任意の組合せなど、様々な技法を用いて第１の層２００に適用することができる。例えば、第２の層２０２は、メッシュ、織物又はパターン化された層とすることができ、適当な接着剤、（例えば部分的な溶融又は硬化を生じるための）加熱又はそれらの組合せを用いて第１の層２００に積層される。さらなる実施例によれば、第１の及び第２の層２００及び２０２は、一部片の壁部１５の異なる部分とすることができ、第２の層２０２（又は部分）は、三次元表面モルホロジー１４を用いて第１の層２００（又は部分）内に直接パターン化することができる。例えば、三次元表面モルホロジー１４を作り出すために、目打ち及び／又は突起を有するローラを壁部１５に対して押し付け、転がすことができる。
【００２８】
図７、図８及び図９に示すように、三次元表面モルホロジー１４は、様々な構成を有することができる。例えば、図７は、三次元表面モルホロジー１４を画成する個別の突起２０４を有する、第２の層２０２の一実施形態を示す。図示のように、個別の突起２０４は、壁部１５の外面１６が個別の突起２０４の間で露出させられるように互いに分離される。図示の突起２０４は、均一な寸法及び間隔を有する、半円形又はドーム形状の幾何学形状を有する。ただし、他の実施形態では、個別の突起２０４は、壁部１５に沿って、異なる形状、不均一な寸法及び／又は不均一な間隔を有することができる。図８は、長方形の個別の突起２０６を有する第２の層２０２の一実施形態を示す。これらの個別の突起２０６もまた、互いに分離され、壁部１５に沿って均一又は不均一な寸法及び／又は間隔を有する。図９は、突出するノード２０８及び基部連結部２１０を有する、第２の層２０２の一実施形態を示す。図７と同様、突出するノード２０８は、均一な寸法及び間隔を有する、半円形又はドーム形状の幾何学形状を有する。ただし、突出するノード２０８は、第２の層２０２の個別の連結部又は共通の基層とすることができる基部連結部２１０によって、互いに連結させられる。図７〜図９は、層２００及び２０２の３つの実施形態を示すが、三次元表面モルホロジー１４をフィルタバッグ４０上に設けるために、いかなる適当な構成の層を用いることもできる。
【００２９】
図１０は、パルスジェット洗浄システム５９による洗浄前の蓄積粒子２２０を有する三次元表面モルホロジー１４を備える、フィルタバッグ４０の一実施形態の側断面図である。図示の実施形態では、三次元表面モルホロジー１４は、フィルタバッグ４０の外面１６に沿って分布した複数の突起２２２を備える。図示の突起２２２は、均一な又は不均一なパターンで構成することができ、突起２２２は、様々な幾何学形状（例えば形状及びサイズ）を有することができる。固有のパターン又は幾何学形状とは無関係に、突起２２２は、蓄積粒子２２０が相対的に多孔性を有し気体流への抵抗がより小さいままとなるよう、三次元表面モルホロジー１４を画成するように構成される。すなわち突起２２２は、蓄積粒子２２０が蓄積するときに、多孔性を高め、蓄積粒子２２０全体にわたる圧力低下を低減するように構成され、それにより、パルスジェット洗浄システム５９による連続的な洗浄動作の間の間隔を、より長くすることを可能にする。突起２２２はまた、フィルタバッグ４０に沿った蓄積粒子２２０の保持力を増大させることができ、それにより、フィルタバッグ４０からの蓄積粒子２２０の分離に伴う排出物（例えば水銀）の急増が生じる可能性を低減する。
【００３０】
図１１は、パルスジェット洗浄システム５９による洗浄中に、蓄積粒子２２０の第１の部分２４０を解放し蓄積粒子２２０の第２の部分２４２を保持する、三次元表面モルホロジー１４を有するフィルタバッグ４０の一実施形態の側断面図である。上記で議論したように、パルスジェット洗浄システム５９は、圧縮空気のパルスジェットをフィルタバッグ４０、４２、４４及び４６内へと吐出する吹管６０に結合された、圧縮空気ヘッダ６２を備える。例えば、圧縮空気のパルスジェット９０は、開口７０を通り吹管６０を出て、フィルタバッグ４０の内部２０に入る。パルスジェット９０は、フィルタバッグ４０を揺らし、振動させ、且つ／又は全体的に撹拌し、それにより、蓄積粒子２２０の第１の部分２４０を分離させる。ただし、三次元表面モルホロジー１４（例えば突起２２２）は、蓄積粒子２２０の第２の部分２４２をフィルタバッグ４０の外面１６上に保持する。三次元表面モルホロジー１４が蓄積粒子２２０をこのように部分的に保持することにより、蓄積粒子２２０の分離に伴う望ましくない排出物（例えば水銀）が減少する。すなわち三次元表面モルホロジー１４は、蓄積粒子２２０をすべて分離させるのではなく、第２の部分２４２を保持しながら、第１の部分２４０のみが外面１６から分離することを可能にする。保持される第２の部分２４２は、フィルタバッグ４０によるろ過も改善する。例えば、保持される第２の部分２４２自体は、気体流内の粒子及び他の望ましくない汚染物質を捕捉することができる。この場合も、三次元表面モルホロジー１４はまた、蓄積粒子全体にわたる圧力低下を低減し、それにより、第２の部分２４２の保持及びそれに続き、次の洗浄動作を必要とする閾値レベルに到達する前により大量の粒子の蓄積を可能にする。
【００３１】
図１２は、フィルタバッグ４０の壁部１５（例えば外面１６）に沿って配置される突起２６２の不均一なパターン２６０を有する、三次元表面モルホロジー１４を示す、フィルタバッグ４０の一実施形態の側断面図である。図示のように、不均一なパターン２６０は、長手方向２６４で、フィルタバッグ４０の長手軸２６６に沿って変化する。例えば、図示の突起２６２は、長手方向２６４で、フィルタバッグ４０の開口２６８から底部２７０に向かって幾何学形状及び間隔が変化する。図示のように、図示の突起２６２は、高さ２７２、長さ及び／又は幅２７４（例えば直径）が、長手方向２６４において増大する。その結果、開口２６８付近の突起２６２は、底部２７０付近の突起２６２よりも相対的に小さい。図示の突起２６２はまた、長手方向２６４において間隔２７６が減少する。その結果、開口２６８付近の突起２６２は、底部２７０付近の突起２６２よりも、互いにより大きい距離で離隔される。いくつかの実施形態では、突起２６２は、開口２６８から底部２７０へと連続的に変化することができるが、他の実施形態は、開口２６８から底部２７０へと、幾何学形状及び間隔の変化の個別の段階又は群を提供することができる。図１２は、外面１６全体を覆って分布した突起２６２を示すが、他の実施形態は、例えば約１０〜１００パーセント、２５〜７５パーセント又は４０〜６０パーセントなど、外面１６のより小さい部分を覆って突起２６２を分布させることができる。
【００３２】
図１３は、フィルタバッグ４０の壁部１５（例えば外面１６）に沿って配置される突起２８２及び凹部２８４のパターン２８０を有する、三次元表面モルホロジー１４を示す、フィルタバッグ４０の一実施形態の側断面図である。図示のように、パターン２８０は、長手方向２８６においてフィルタバッグ４０の長手軸２８８に沿って、突起２８２と凹部２８４との間で交互になる。例えば図示のパターン２８０は、長手方向２８６において、単一の突起２８２と単一の凹部２８４との間で交互になる。他の実施形態では、パターン２８０は、２つ以上の突起２８２及び２つ以上の凹部２８４との間で交互にすることができる。ただし、突起２８２及び凹部２８４のいかなる適当なパターン２８０も、三次元表面モルホロジー１４を画成することができる。図示の実施形態では、パターン２８０は、幾何学形状及び／又は間隔を均一又は不均一にすることができる。例えば、突起２８２の幾何学形状（例えば高さ２９０、長さ及び／又は幅２９２）及び／又は凹部２８４の幾何学形状（例えば高さ２９４、長さ及び／又は幅２９６）は、長手方向２８６において、フィルタバッグ４０の開口２９８から底部３００へと増大又は減少することができる。さらなる実施例によれば、間隔（例えば水平間隔及び／又は垂直間隔３０２）は、長手方向２８６において、フィルタバッグ４０の開口２９８から底部３００へと増大又は減少することができる。
【００３３】
図１４は、保持される蓄積粒子３０４を有する突起２８２及び凹部２８４のパターン２８０を備える、三次元表面モルホロジー１４を有するフィルタバッグ４０の壁部１５（例えば外面１６）を示す、図１０及び図１３の弓形線１４−１４に沿った部分側断面図である。上記で議論したように、三次元表面モルホロジー１４は、フィルタバッグ４０の外面１６上の蓄積粒子３０４の多孔性を高めるように構成することができる。粒子が外面１６に接触するとき、蓄積粒子３０４は、少なくとも部分的に三次元表面モルホロジー１４によって画成される、不均一な幾何学形状３０６（例えば三次元の幾何学形状）を形成し、それにより、多孔性がより高く非線形の蓄積粒子３０４を作り出す。例えば、蓄積粒子３０４は、突起２８２及び凹部２８４に沿って変化可能に着地し、それにより、蓄積粒子３０４の可変高さ及び厚さを生み出す。いくつかの実施形態では、突起２８２及び凹部２８４は、気体流（例えば空気流）及び粒子が横方向３０７に着地することを可能にするように構成され、蓄積粒子３０４の多孔性をさらに変化させる。多孔性、高さ及び厚さのこの変動は、実質的に、蓄積粒子３０４を通る気体流３０８を改善する。例えば、図１４において矢印３０８で示すように、突起２８２及び凹部２８４の付近でより大きい気体流３０８を生じることができる。蓄積粒子３０４の多孔性及び三次元的性質が増すことにより、蓄積粒子３０４全体にわたる圧力低下が低減され、それにより、蓄積物３０４を除去するためにフィルタ洗浄動作を用いることができる前に、より大量の蓄積物３０４の蓄積を可能にする。さらに、三次元表面モルホロジー１４は、フィルタバッグ４０の外面１６上の蓄積粒子３０４の保持力を高めるように構成することができ、それにより、蓄積粒子３０４が気体流３０８のろ過を改善することを可能にする。
【００３４】
図１５は、例えば三次元表面特徴部１１２など、三次元表面モルホロジーを用いて構成されるフィルタの壁部の部分断面図であり、蓄積粒子、壁部内の繊維及び三次元表面モルホロジーの間の寸法上の関係を示す。三次元表面モルホロジー１４の三次元表面特徴部１１２の高さ２９０及び間隔（例えば水平間隔及び／又は垂直間隔３０２）は、フィルタバッグ４０の表面上の蓄積粒子の多孔性及び保持力を制御するように構成することができる。例えば、いくつかの実施形態では、フィルタバッグ４０の表面上の蓄積粒子３０４の多孔性を増すために、高さ２９０を少なくとも最小高さとすることができる。さらに、高さ２９０は、フィルタバッグ４０の表面上の蓄積粒子３０４の保持力を高めるために、最小高さを超えて増大させることができる。例えば、表面特徴部高さ２９０は、洗浄動作（例えばパルスジェット洗浄）後に、約０〜２０ミリメートル、０〜１５ミリメートル又は５〜１０ミリメートルの厚さ範囲内に、蓄積粒子３０４を保持するように増大させることができる。
【００３５】
さらに、いくつかの実施形態では、三次元表面モルホロジー１４は、ろ過されるべき粒子の特徴に基づいて変えることができる。いくつかの実施形態では、三次元表面モルホロジー１４の表面特徴部１１２は、最小間隔（例えば水平間隔及び／又は垂直間隔３０２）及びろ過されるべき複数の粒子の質量平均直径より大きい最小高さ２９０を有することができる。三次元表面特徴部１１２は、蓄積粒子３０４の質量平均直径３１０のサイズの約１〜２００倍、１〜１００倍、５〜５０倍又は１０〜２５倍の範囲の、間隔３０２を有することができる。いくつかの実施形態では、間隔３０２は、蓄積粒子３０４の質量平均直径３１０のサイズの、約２倍、３倍、４倍、５倍、６倍、７倍、８倍、９倍、１０倍、１５倍又は２０倍の大きさにすることができる。例えば、石炭灰ろ過では、典型的な石炭灰粒子質量平均直径は、１０ミクロンとすることができ、すなわちフィルタバッグ４０は、表面特徴部１１２の間で、約０．５〜５ミリメートル又は１〜２ミリメートルの間隔３０２を有するように構成することができる。表面特徴部１１２の高さ２９０はまた、蓄積粒子３０４の質量平均直径３１０に基づいて構成することもできる。表面特徴部１１２は、質量平均直径３１０よりも大きい最小高さ２９０及び最大で平均直径３１０の約５００倍の最大高さ２９０を有することができる。いくつかの実施形態では、高さ２９０の範囲は、質量平均直径３１０の約１．５〜１５０倍、５〜１００倍又は１０〜５０倍の間とすることができる。
【００３６】
さらに、表面特徴部１１２の特徴は、三次元表面モルホロジー１４を有する壁部３１２の繊維特徴に基づいて変えることができる。例えば、複数の表面特徴部１１２は、壁部３１２を製作する繊維３１５の平均直径３１４よりもそれぞれ大きい、最小間隔（例えば水平間隔及び／又は垂直間隔３０２）、最小高さ２９０及び最小幅２９２を有することができる。いくつかの実施形態では、表面特徴部１１２の高さ２９０、幅２９２及び間隔（例えば水平間隔及び／又は垂直間隔３０２）は、壁部３１２の繊維３１５の平均直径３１４の、約２〜１０００倍、２〜５００倍、２〜１００倍又は２〜５０倍の間の範囲とすることができる。例えば、表面特徴部１１２の高さ２９０、幅２９２及び間隔（例えば水平間隔及び／又は垂直間隔３０２）は、壁部３１２の繊維３１５の平均直径３１４の、約２倍、３倍、４倍、５倍、６倍、７倍、８倍、９倍、１０倍、１５倍、２０倍又は２５倍の大きさとすることができる。
【００３７】
図１６は、壁部繊維３１５と、繊維３１６を有する三次元表面モルホロジー１４との間の寸法上の関係をさらに示す、図１５の弓形線１６−１６に沿った部分断面図である。図示のように、三次元表面モルホロジー繊維３１６は、壁部繊維３１５の平均直径３１４より大きい平均直径３１７を有することができる。三次元表面モルホロジー繊維３１６の平均直径３１７は、壁部繊維３１５の平均直径３１４のサイズの約２〜１００倍、２０〜８０倍又は３０〜５０倍の間の範囲とすることができる。例えば、平均直径３１７は、平均直径３１５の少なくとも約１．５倍、２倍、２．５倍、３倍、４倍、５倍、６倍、７倍、８倍、９倍、１０倍、１５倍又は２０倍以上とすることができる。さらに、三次元表面モルホロジー繊維３１５と壁部繊維３１６の間隔は異なることができ、壁部３１２と三次元表面モルホロジー１４との間に多様な多孔性を生み出す。例えば図１６では、壁部繊維３１５がより小さい平均直径３１４を有し、三次元表面モルホロジー繊維３１６よりも密に離隔されるので、三次元表面モルホロジー１４は、壁部３１２よりも高い多孔性を有することができる。
【００３８】
図１７は、三次元表面モルホロジー（プロット３１８）を有するフィルタと三次元表面モルホロジー（プロット３１９）をもたないフィルタとの差を示す、圧力低下対時間のグラフである。図示のように、プロット３１８は、フィルタ上に三次元表面モルホロジーが存在しない場合の、時間とともに増大する圧力低下を示す。反対に、プロット３１９は、フィルタ上に三次元表面モルホロジーが存在するときの、時間の経過による定常的な（又は最小限に変化する）圧力低下を示す。すなわち、三次元表面モルホロジーの開示される実施形態は、フィルタ上に粒子が蓄積するときに、圧力低下が時間とともに増大する傾向を低減する。ここでも同様に、三次元表面モルホロジーは、より長い耐用期間にわたりフィルタの性能が維持されるように、多孔性を高め、フィルタ及び粒子を通る流れを改善する。次いで、時間とともに圧力低下を低減することにより、フィルタ洗浄の頻度を少なくし、それにより、水銀排出物（例えば活性炭素吸着剤に吸着された水銀）など、いくらかの排出物の望ましくない急増を低減することができる。
【００３９】
図１８は、三次元表面モルホロジー１４を有するアコーディオン式フィルタバッグ４０の一実施形態の側断面図である。図示の実施形態では、アコーディオン形状のフィルタバッグ４０は、次々に交互となる外向きに傾けられた部分３２２と内向きに傾けられた部分３２３のジグザグパターンによって画成される、非線形壁部３２０を有する。ただし、壁部３２０のジグザグパターンは、傾けられた部分３２２及び３２４に沿って延びる三次元表面モルホロジー１４と比較すると、相対的に縮尺が大きい。上記で議論したように、三次元表面モルホロジー１４は、均一な又は不均一な凹部及び／又は突起３２６のパターンを備えることができる。ただし、三次元表面モルホロジー１４は、壁部３２０自体の幾何学形状ではなく、フィルタバッグ４０の外面１６に沿った幾何学形状として画成される。三次元表面モルホロジー１４のサイズ及び形状は、様々な実装形態の間で変えることができる。例えば、突起３２６及び／又は凹部は、長さ、幅及び／又は高さを、約５０、１００、１５０又は２００マイクロメートル未満とすることができる。三次元表面モルホロジー１４は、アコーディオン形状のフィルタバッグ４０の外面１６全体又は外面１６の一部に沿って適用することができる。
【００４０】
図１９は、三次元表面モルホロジー１４を有する波型フィルタバッグ４０の一実施形態の上面断面図を示す。図示の実施形態では、波型フィルタバッグ４０は、壁部３４０の外面１６から外向きに突出する複数のリブ３４２を備える、壁部３４０を有する。ただし、壁部３４０のリブ３４２は、壁部３４０及びリブ３４２に沿って延びる三次元表面モルホロジー１４と比較すると相対的に縮尺が大きい。上記で議論したように、三次元表面モルホロジー１４は、凹部及び／又は突起３４４の均一又は不均一なパターンを備えることができる。ただし、三次元表面モルホロジー１４は、壁部３２０自体の幾何学形状ではなく、フィルタバッグ４０の外面１６に沿った幾何学形状として画成される。三次元表面モルホロジー１４のサイズ及び形状は、様々な実装形態の間で変えることができる。例えば、突起３４４及び／又は凹部は、長さ、幅及び／又は高さを、約５０、１００、１５０又は２００マイクロメートル未満とすることができる。三次元表面モルホロジー１４は、波型フィルタバッグ４０の外面１６全体又は外面１６の一部に沿って適用することができる。さらなる実施形態では、フィルタバッグ４０は、複数のプリーツを有するプリーツ付フィルタバッグを含むことができ、三次元表面モルホロジー１４を、プリーツ付フィルタバッグ４０の複数のプリーツに沿って適用することができる。
【００４１】
本発明の技術的な効果は、粒子をより多孔的なやり方で収集することができる三次元表面モルホロジーを有する、フィルタバッグを含む。蓄積粒子がより多孔性であることより、圧力低下がより少なくなり、洗浄動作を要求する閾値レベルに圧力低下が到達する前の耐用時間が、効果的に長くなる。すなわち、洗浄動作がより低い頻度で生じ、洗浄動作に関連する望ましくない排出物（例えば水銀）の急増の回数全体を減少させることができる。さらに三次元表面モルホロジーは、保持される部分によって洗浄動作後のろ過が改善されるように、洗浄動作後に蓄積粒子の一部を保持することができる。
【００４２】
本明細書では、本発明を最良の形態を含めて開示するとともに、装置又はシステムの製造・使用及び方法の実施を始め、本発明を当業者が実施できるようにするため、例を用いて説明してきた。本発明の特許性を有する範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者に自明な他の例も包含する。かかる他の例は、特許請求の範囲の文言上の差のない構成要素を有しているか、或いは特許請求の範囲の文言と実質的な差のない均等な構成要素を有していれば、特許請求の範囲に記載された技術的範囲に属する。
【符号の説明】
【００４３】
１０  バッグ収容部
１２  フィルタバッグ
１４  三次元表面モルホロジー
１５  壁部
１６  外面
１８  内面
２０  内部
２２  空気入口区間
２４  空気清浄化区間
２６  空気出口区間
２７  商業又は工業システム
２８  汚染気体入口
２９  排気
３０  バッフル
３１  塵埃
３２  バッフル
３３  粒子
３４  バッフル
３６  バッフル
３８  ホッパ
４０  フィルタバッグ
４２  フィルタバッグ
４４  フィルタバッグ
４６  フィルタバッグ
４８  管板
５０  ケージカバー
５２  ケージカバー
５４  ケージカバー
５６  ケージカバー
５８  ケージ
５９  パルスジェット洗浄システム
６０  吹管
６２  圧縮空気ヘッダ
６４  清浄空気出口
６６  汚染空気を通す
６８  清浄空気
７０  開口
７２  開口
７４  開口
７６  開口
９０  空気パルス
１１０  均一なパターン
１１２  表面特徴部
１３０  リンクパターン
１３２  表面ノード
１３４  リンク
１５０  可変密度パターン
１５２  表面特徴部
１５４  垂直方向
１５６  水平方向
１５８  上方低密度区域
１６０  下方高密度区域
１６２  上方垂直間隔
１６４  下方垂直間隔
１６６  上方水平間隔
１６８  下方水平間隔
１７０  表面特徴部の均一な長さ
１７２  表面特徴部の幅
１８０  可変サイズパターン
１８２  表面特徴部
１８４  上方低密度区域
１８６  下方高密度区域
１８８  長さ
１９０  幅
２００  基層
２０２  被覆層
２０４  個別の突起
２０６  個別の突起
２０８  突出するノード
２１０  基部連結部
２２０  蓄積粒子
２２２  突起
２４０  第１の部分
２４２  第２の部分
２６０  不均一なパターン
２６２  突起
２６４  長手方向
２６６  長手軸
２６８  開口
２７０  底部
２７２  高さ
２７４  幅
２７６  間隔
２８０  パターン
２８２  突起
２８４  凹部
２８６  長手方向
２８８  長手軸
２９０  高さ
２９２  幅
２９４  高さ
２９６  幅
２９８  開口
３００  底部
３０２  垂直間隔
３０４  保持される蓄積粒子
３０６  不均一な幾何学形状
３０７  横方向
３０８  気体流を改善する
３１０  質量平均直径
３１２  壁部
３１４  平均直径
３１５  繊維
３１６  繊維
３１７  平均直径
３１８  三次元表面モルホロジーを有するフィルタ（プロット）
３１９  三次元表面モルホロジーをもたないフィルタ（プロット）
３２０  非線形壁部
３２２  外向きに傾けられた部分
３２３  内向きに傾けられた部分
３２４  傾けられた部分
３２６  突起
３４０  壁部
３４２  リブ
３４４  突起
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【外国語明細書】
2012143752000001.pdf