JPH0532082B2 - - Google Patents

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JPH0532082B2
JPH0532082B2 JP1081360A JP8136089A JPH0532082B2 JP H0532082 B2 JPH0532082 B2 JP H0532082B2 JP 1081360 A JP1081360 A JP 1081360A JP 8136089 A JP8136089 A JP 8136089A JP H0532082 B2 JPH0532082 B2 JP H0532082B2
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cartridge
jacket
permeable
envelope
fluid
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Jei Degen Piitaa
Efu Hawaado Korin
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Pall Corp
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Publication date
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Publication of JPH0532082B2 publication Critical patent/JPH0532082B2/ja
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    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/283—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D24/00—Filters comprising loose filtering material, i.e. filtering material without any binder between the individual particles or fibres thereof
    • B01D24/001—Making filter elements not provided for elsewhere
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J47/00—Ion-exchange processes in general; Apparatus therefor
    • B01J47/12—Ion-exchange processes in general; Apparatus therefor characterised by the use of ion-exchange material in the form of ribbons, filaments, fibres or sheets, e.g. membranes
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
  • Filtration Of Liquid (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は流体処理要素に関する。より詳細に
は、本発明は外被で巻かれる流体処理要素に関す
る。
背景の技術 典型的な流体処理要素は、中空の、通常は円筒
状の透過性カートリツジ及び流体、すなわち気体
又は液体をカートリツジ内に導びくためにカート
リツジの両端に位置する端面キヤツプを含んでな
ることができる。流体に与えられる特定の処理に
よつて、カートリツジは、たとえば、微粒子を除
くための材又はイオン性或いは化学的成分を分
離するための脱イオン剤或いは吸着剤を含むこと
ができる。
屡々、流体は中空の透過性カートリツジの内部
から外部へ外に向つて押し流される。この内から
外への流動は、ある利点を有することができるの
で、要素の中の流動の正常の方向であることがで
きる。たとえば、多くのフイルターは段階をつけ
た気孔率を有し、フイルターの上流部分にはもつ
とも粗い孔を有し、フイルターの下流部分にはも
つとも細かい孔を有している。流動の方向が内か
ら外へ向う場合には、孔がもつとも細かいカート
リツジの下流部分はカートリツジの直径が最大で
あるカートリツジの外側部分である。このこと
は、フイルターのもつとも細かい気孔率部分前後
の圧力低下を軽減するのに役立つ。
しかし、流れの正常の方向がたとえ外から内へ
向うとしても、流れの方向は時折逆転することが
ある。正常な外から内への流動のこの逆転は偶然
の、たとえば要素から下流の流体圧力のサージに
よることもできるし、又は意図的の、たとえば微
粒子状物質の蓄積ケーキをカートリツジの外面か
ら洗い流すことによることもできる。
流体が透過性カートリツジの内から外へ流れる
場合は常に、流体はカートリツジ内面に外向きの
力を加える。この力が十分に大きい場合には、カ
ートリツジは膨張し、曲がり、破れ、或いは破裂
し、それによつてカートリツジの効率を低下させ
る又はカートリツジを全く役にたたないものとさ
えすることがある。内から外へ向う流れに対する
抵抗が低いことを特徴とする多くの高効率のフイ
ルターカートリツジは相互に余り強固には結合さ
れていない繊維素材を含んでいる。このようなカ
ートリツジを曲げるのに要する力は比較的小さい
であろう。
発明の開示 本発明の一つの態様によれば、改良された流体
処理要素は透過性カートリツジ及び透過性外被よ
りなることができる。この外被は内向き表面及び
外向き表面、端部、及びたとえば、前縁並びに後
縁部分であることができる第一並びに第二の縁部
分を有している。外被はカートリツジ外面の周り
に螺旋状に巻かれてカートリツジ外面を完全に覆
い、第二の縁部分は外被の外向き表面及びカート
リツジ外面に接する部分を有する外被の内向き表
面を重ね合わせる。改良された流体処理要素の場
合には、カートリツジ外面は外被の内向き表面の
接触部分に確実に固定され、および／又は外被の
外向き表面は外被の重ね合せた第二の縁部分に確
実に固定される。改良された流体処理要素は、さ
らに、カートリツジの端に配置された端面キヤツ
プを含んでなり、該端面キヤツプはカートリツジ
端及び外被端部に固定される。
本発明の別の態様によれば、改良された流体処
理要素は透過性カートリツジ及び透過性外被より
なることができる。外被はカートリツジ外面の周
りに螺旋状に巻かれ、カートリツジ外面を完全に
覆う一巻きの連続的な重なり合いを含み、各個の
一巻きはカートリツジ外面及び外被の透過性を実
質的に損うことなく先に巻かれた一巻きに確実に
固定される。改良された流体処理要素は、さら
に、カートリツジの端に配置された端面キヤツプ
を含んでなり、該端面キヤツプはカートリツジ及
び外被の端部に固定される。
改良された流体処理要素はカートリツジ及び／
又は一巻き相互のみならず端面キヤツプに個々の
一巻きを固く固着させる外被を特徴とする。たと
えば、一つの長い外被は透過性カートリツジ外面
全体に沿つて螺旋状に巻くことができ、一巻きは
次の巻きに一部重なり合う。カートリツジ外面に
外被を巻くことによつて、流体処理要素は内から
外に要素内を流れる流体の外向きの力のみならず
外から内に向つて流れる流体の内向きの力にもよ
りよく耐えることができる。
本発明は極めて信頼性のある効果的な流体処理
要素を提供する。たとえば、カートリツジに確実
に固定された外被の場合には、長時間曝露された
後であつても、外被が要素内を内から外に流れる
流体の外向きの力に対して拡がつてカートリツジ
から吹き飛ばされるのを阻止する。このように、
外被はカートリツジの周りに固く巻きついた状態
を保つて、流体の外向きの力に対してしつかりと
カートリツジを支えている。さらに、外被外面が
外被の重なり合う縁部分に確実に固定されている
場合には、外被の個々の一巻きは個別に相互に固
着されている。従つて、流体の外向きの力に対し
てささえられていないカートリツジの露出部分を
残しながら、個々の一巻きは相互に分離するのを
阻止される。
本発明実施の最良の態様 本発明を実施する典型的な液体処理要素１０は
第１図及び第２図に示すように、カートリツジ１
１及び外被集成体１２よりなる。カートリツジ１
１は典型的な液体処理要素１０内を流れる流体の
主要処理装置を提供し、一方外被集成体１２はカ
ートリツジ１１の構造支持体を提供する。特に、
外被集成体は、典型的な流体処理要素１０内を外
から内へ又は内から外へ流れる流体によつてカー
トリツジ１１に加えられる種々の力に抵抗する、
たとえば補足的なフープ強度を含む補足的な力を
与える。さらに、外被集成体１２は流体の前処理
又は後処理を与えることができる。同時に、外被
集成体１２は余分の圧力低下をできるだけ小さく
しなければならない。カートリツジ１１外被集成
体２３を与えることによつて、典型的な流体処理
要素１０は効率をほとんど犠牲にせずに驚くほど
強くなる。
流体処理要素のカートリツジは、流体に与えら
れる特定の処理によつて、種々に形づくることが
できる。たとえば、典型的な流体処理要素１０に
おいて、カートリツジ１１は流体から微粒子を除
く過材１３を含む。別に又はさらに、カートリ
ツジはイオン性及び他の化学成分を分けるための
イオン交換樹脂のような脱イオン剤又は活性炭の
ような収着剤を含むことができる。典型的な流体
処理要素１０において、カートリツジ１１は中空
の、通常円筒状構造を有しているが、任意の他の
適当な中空構造を有することもできる。
典型的流体処理要素１０の過材１３は内面１
５及び外面１６を含み、好ましくはポール社から
「プロフイル」という商標で市販されているよう
な不織微小繊維の単層の繊維状素材を含んでな
る。プロフイル素材の微小繊維は繊維−繊維間の
結合が実質的に存在せず、機械的からみ合いによ
つて相互に固着している。プロフイル素材は吸塵
性の高い材料である。しかし、繊維が相互に結合
していないので、該素材は素材に加えられる外向
きの力又は素材の内面と外面との間の任意の著し
い圧力低下に容易に耐えるだけの力に欠けてい
る。米国特許第4594202号及び同第4726901号はプ
ロフイル素材を開示しており、参考資料として収
録する。別に、カートリツジ１１は任意の他の適
当な過材、単一過材の多層又は複数の過材
よりなることができる。
典型的な流体処理要素１０のカートリツジ１１
は過材１３の内面１５に隣接して、その中に同
軸に配置された管状コア２０をも含んでなる。該
コア２０は任意の実質的に剛い物質、たとえば金
属又は高強度のプラスチツクから加工することが
できる。好ましくは、コア２０は孔があけられ、
従つて流体を通過させることができる孔２１を有
している。或いは、コアは実質的に堅い流体透過
性物質、たとえば多孔質の金属複合材料又は金網
構造体から加工することができる。コア２０は加
圧される外から内への流れに対して過材１３を
ささえ、要素が内側につぶれないようにする。
カートリツジ１１は、さらに、過材１３及び
コア２０の端に位置する盲端面キヤツプ２２及び
開口端面キヤツプ２３を含んでなる。開口端面キ
ヤツプ２３は中空カートリツジ１１内のキヤビテ
イ２５と連通する開口部２４を含んでいる。或い
は、端面キヤツプは何れも開口端面キヤツプで、
数個のカートリツジを両端を突き合わせて物理的
に接続させることができる。
外被集成体１２は、好ましくは、圧力低下を何
ら実質的犠牲にすることなくカートリツジ１１を
ささえるために、補足的な強度、特にフープ強度
を与える。たとえば、プロフイル素材よりなる外
径２−３インチのカートリツジ１１の場合には、
外被集成体１２は好ましくは、流体処理要素１０
前後で75psidの圧力低下がある内から外への流動
の間に、カートリツジ１１に対する恒久的な損傷
を防ぐだけのフープ強度を与える。ここで、
「psid」とは、差圧を表すもの（単位：psi）であ
る。同時に、外被集成体１２前後の圧力低下は好
ましくは、外被集成体１２が存在しない場合にカ
ートリツジ前後に存在すると思われる圧力低下の
10パーセント未満、もつとも好ましくは５パーセ
ント未満である。
外被集成体１２は、カートリツジ１１の外面１
６の周りに一巻き３０ａ及び３０ｂが連続的に螺
旋状に巻かれた透過性外被２６を含む。各一巻
き、すなわち３０ａ，３０ｂはカートリツジ１１
の360°回転を構成する。好ましくは、外被２６は
ランダム不織繊維物質、たとえば目のあらいネツ
ト状物質のリボン、又は正規の織物よりなること
ができ、ポリエステル、ポリアミド、ポリアクリ
ロニトリルのようなポリマー、又はポリエチレン
又はポリプロピレンのようなポリオレフインを含
む種々の物質から加工することができる。或い
は、該物質はポリ塩化ビニル（PVC）被覆のよ
うな樹脂で被覆することができる金属ワイヤー又
はガラス繊維布のような織物よりなることができ
る。典型的な流体処理要素１０においては、外被
２６も過材１３もいずれもポリエステル、ポリ
プロピレン、又はナイロンから作ることができ
る。外被は典型的には幅２乃至４インチであるこ
とができるが、正確な寸法は用途毎に異なること
ができる。
外巻き外被２６は内面３１並びに外面３２、及
び前縁部分３３並びに後縁部分３４を有し、各縁
部分３３，３４は縁３５，３６及び縁３５，３６
に隣接する外被２６の部分４０，４１を含んでい
る。外被２６を過材１３上に巻く際に、一巻き
３０ａの前縁部分３３は、所定の量だけ、好まし
くは外被２６の幅の50パーセントだけ、次の巻き
３０ｂの後縁部分３４で重ね合わせる。一巻き３
０ａ，３０ｂを連続的に重ね合わせることによつ
て、外被２６は自己強化になる。このことは補足
的な強度の利点を有し、引張り強さの比較的小さ
い外被物質の使用を可能にする。50パーセントの
重ね合わせを与えることによつて、ラツパーを１
回通すだけで過材１３は外被２６の２倍の厚さ
で包まれる。このことは外被物質の不均一性から
守る利点を有する。しかし、所定の重ね合わせ量
は、種々の用途で変ることができる。
外被は、さらに、端部４２，４３及びカートリ
ツジ１１の外面１６の一部に接する内面３１の部
分４４を有する。或る一巻き３０ｂの内面３１の
接触部分４４は対応する先の一巻き３０ａの前縁
３２の上に重ならない内面３１の部分よりなる。
本発明によれば、外被の各個の一巻きはカート
リツジ、外被の先の一巻き又はその両者に確実に
固定される。たとえば、個々の一巻きは溶剤に用
いるか又は熱溶融によつて、カートリツジ、先の
一巻き、又はその両者に確実に固定される。典型
的流体処理要素１０においては、各個の一巻き３
０ｂは接着剤によつてカートリツジ１１にもまた
先の一巻き３０ｂにも確実に固定される。このよ
うに、外被集成体１２は、さらに、各一巻き３０
ａ，３０ｂをカートリツジ１１の外面１６に確実
に固定する第一の接着剤４５及び連続的に重ね合
わされる一巻き３０ａ，３０ｂを確実に固定する
第二の接着剤４６を含んでなる。好適な態様にお
いては、接着剤４５，４６はそれぞれホツトメル
ト樹脂よりなることができ、従つて外被、カート
リツジ、及び接着剤に同じ種類の物質を用いるこ
とができる。たとえば、すべてポリエステル又は
ポリプロピレンよりなることができる。
第一の接着剤４５は通常、カートリツジ１１の
外面１６と外被２６の接触部分の内面３１との間
に置かれる。任意の２つの連続する一巻き３０
ａ，３０ｂの間では、第二の接着剤４６は通常一
巻き３０ａの外面３２と続く一巻き３０ｂの内面
３１との間に置かれる。接着剤４５，４６は好ま
しくは比較的細いストリツプ状で適用され、従つ
て流体の流れに対して無視しうる量の典型的流体
処理要素１０を塞ぐだけである。従つて、外被の
当初の透過性、すなわち接着剤を適用する前の外
被の透過性が実質的に保たれる。
より具体的には、第３図に示すように、外被２
６の前縁部分３３の内面３１はカートリツジ１１
の外面１６に接する。従つて、典型的流体処理要
素１０において、第一の接着剤４５は好ましく
は、カートリツジ１１の外面１６と外被２６の前
縁部分３５の内面３１との間に置かれる。第二の
接着剤３６は好ましくは、外被２６の外面３２と
外被２６の後縁部分３４の内面３１との間に置か
れる。好適な態様においては、カートリツジ１１
を包む前に、第一及び第二の接着剤を外被２６の
前縁部分３３及び後縁部分３４の内面３１上に、
それぞれ外被２６の縁３５，３６から約1/16イン
チ以内に押出すことができる。
接着剤、カートリツジ表面に対して垂直の方向
に、たとえば、円筒状典型的流体処理要素１０に
対して半径方向に内側に、外被又はカートリツジ
のマトリツクス材料に浸透することができる。本
発明の別の態様によれば、外被又はカートリツジ
内への接着剤の浸透は制御される。要素内の流体
の流れを最大にするために、或る適用は横方向の
流体の流れ、すなわち、流体が要素内を横方向に
浸透し、しかも要素内を通常軸方向に流れる流動
に依存する。標準の流動要素においては、たとえ
ば横方向の流れにより、コア２０内の孔が見つか
るまでコア２０に沿つて流れることによつて、流
体は内部キヤビテイ２５に入ることができる。横
方向の流れを最適にするために、或る適用におい
ては、流体が接着剤の背後の要素を通つて横方向
に流れるように接着剤の横浸透度を制御すること
が望ましいであろう。
もしくは、他の適用において、横方向の接着剤
浸透の促進は、この浸透が特に強固で、より一体
的構造をもたらすかもしれないので、好ましいで
あろう。
接着剤４５，４６は接触させると外被２６又は
カートリツジ１１に接着しやすい。いくつかの因
子によつて、接着剤は外被２６又はカートリツジ
１１を構成する材料のマトリツクス中に浸透する
ことができ、同図に接着剤は硬化する。これらの
因子には接着剤が硬化するためには要する時間、
接着剤の粘度、及び外被或いはカートリツジ材料
の性質がある。このように、浸透は、たとえば、
接着剤、外被、及びカートリツジ用材料選択の調
整によつて制御することができる。浸透を促進さ
せるために、接着剤は低粘度の結合剤よりなるこ
とができ、一方、外被又はカートリツジを構成す
る材料は高収着性物質又は大きな開口部を有する
目のあらい物質であることができる。ホツトメル
ト樹脂を用いる場合には、適用する接着剤の温度
を制御し、それにより接着剤の粘度を制御するこ
とによつて、浸透を促進させることもできる。接
着剤の外被及びカートリツジ材料マトリツクス内
への横方向の浸透が大きいほど、外被とカートリ
ツジとの結合はより一体化される。典型的流体処
理要素１０においては、接着剤は約450〓で約
1500センチポアズの粘度を有するポリエステルホ
ツトメルト又は約425〓で約5000センチポアズの
粘度を有するポリプロピレンホツトメルトよりな
ることができる。
本発明の流体処理要素において、適当な接着剤
の浸透は外被及びカートリツジが一体化集成体の
確実に結合された成分を構成する強固な構造物を
得る１つの機構である。使用中及び流体圧力の影
響下に、外被及びカートリツジは通常協同して
個々の外被の一巻きをカートリツジに接着させた
単一の一体構造として対応を示すことができる。
この一体化集成体中の外被２６は、さらに、要素
にある程度の軸方向の強さ及び剛性を与える。
１つの態様において、第二の接着剤４６の半径
方向の内向きの浸透を、第二の接着剤４６が外被
の一巻き３０ａ及び３０ｂに浸透し、カートリツ
ジ１１に接触して接着するように促進させること
ができる。この態様においては、第二の接着剤４
６は、連続的に一巻きが重なり合う縁部を確実に
固定し、同時に一巻き３０ａ，３０ｂの何れをも
カートリツジ１１に確実に固定することによつ
て、二重の目的に役立つと思われる。このよう
に、各一巻き３０ａ，３０ｂは、第一及び第二の
接着剤４５，４６によつて、２つの異なる場所で
カートリツジ１１に確実に固定されるであろう。
従つて、外被２６の個々の一巻き３０ａ，３０ｂ
は相互及びカートリツジ１１に確実に接着される
ので、一連の連続巻付中の張りの蓄積は押えられ
る。より密接な接触が外被２６とカートリツジ１
１との間に維持され、接着剤４５，４６はより有
効な支持材となる。さらに、外被２６の累積張り
はより効果的に制御できるので、一定の流体処理
要素の設計における当初の重ね合せパーセンテー
ジはより効果的に保たれる。
さらに、任意の外巻き流体処理要素において、
外被２６かカートリツジ１１のいずれかは局部的
材料不均一性によつてひき起される不均衡な局部
汚染物の詰り又は欠陥を経験することがある。閉
塞による局部材料欠陥又は局部的高い圧力差は流
体処理要素の変形又は破壊につながる小さな局部
的破損をひき起すことがある。典型的流体処理要
素１０において、外被２６はカートリツジ１１の
実質的に全長に沿つて確実に固定されるので、典
型的流体処理要素１０はこのような局部的に弱い
部位を支持するのにより有効である。
適当な接着剤を選ぶに当つての若干の考慮には
接着材のコスト、特定の適用における流体及び接
着剤の化学的適合性、及び接着剤の熱的並びに機
械的性質が含まれている。接着剤４５，４６は押
出接着剤物質、たとえばホツトメルト樹脂のスト
リツプよりなることができる。第３図に示すよう
に、接着剤４５か４６のいずれかは実質的に真直
ぐな線状に置くことができる。あるいは、接着剤
４５，４６を既して曲線形状を有することができ
る。たとえば、接着剤４５，４６のいずれか又は
両者は概して正弦波の形状を有する線状に置くこ
とができる。曲線形状は外被２６として正規の織
布を使用する場合には特に都合がよい。このよう
な材料は高いフープ強度を与え、低い圧力差をも
たらす。外被として織布を用いる場合には、接着
剤の曲線状ストリツプのピークピーク振幅値は織
物組織間隔の少なくとも２倍が好ましい。このや
り方では、接着剤は組織のストランドの少なくと
も３本に拡がるであろう。接着剤４５，４６は連
続ストリツプ状又は断続ストリツプ状に置くこと
ができる。たとえば、接着剤４５，４６は直線又
は曲線状に断続点のパターンを形成する断続線分
又は断続滴状に押出すことができる。この後者の
態様は閉塞されない部分の多い表面積を必要とす
る場合に有利であろう。
本発明の別の態様によれば、外被２６の端部４
２，４３は端面キヤツプ２２，２３に固定され
る。端面キヤツプ２２，２３は任意の適当な方法
でカートリツジ１１及び外被集成体１２の端に固
定することができる。たとえば、カートリツジ１
１及び外被集成体１２の端は、カートリツジ１１
及び外被集成体１２の端を端面キヤツプ２２，２
３のフランジ又は溝の中に置くことによつて、端
面キヤツプ２２，２３に固着させることができ
る。カートリツジ１１及び外被集成体１２の端
は、さらにエポキシ接着剤のような任意の適当な
注封材料によつて端面キヤツプ２２，２３に固着
させることができる。典型的流体処理要素１０に
おいて、カートリツジ１１及び外被集成体１２の
端は好ましくは、溶融接着によつてプラスチツク
端面キヤツプ２２，２３に固着される。各端面キ
ヤツプ２２，２３の片面の環状リング部分を溶融
する。カートリツジ１１端及びカートリツジ１１
の端を覆う外被２６の端部４２，４３をさらに端
面キヤツプの溶融リング部分内に挿入し、次いで
冷却させる。このようにして、カートリツジ１１
及び外被集成体１２を相互並びに端面キヤツプ２
２，２３に融着させる。
以下の実施例は本発明による流体処理要素の利
点を説明するものである。
実施例 １ 長さ10インチ、直径2.5インチのポリプロピレ
ン微小繊維の基材を米国特許第4594202号に開示
されているように、直径1.3インチの有孔ポリプ
ロピレンのコアの周りに円筒状に置いた。基材及
びコアを溶融接合によつて円形で平らなガラス繊
維強化ポリプロピレン端面キヤツプに取付けた。
次に比較的高い差圧下で内から外へ流動させる
場合に一体性を維持するカートリツジの能力を試
験した。ハウジングに入る流体がまずコア内部に
流れ、さらに基材の中を放射線状に外方に流れ、
ハウジングを満たし、次いでハウジングを出るよ
うに配置した透明なフイルターハウジング内にカ
ートリツジを置いた。毎分10リツトルの速度で水
をカートリツジに再循環させた。再循環の間、１
リツトル当り2.02グラムのAICHE試験汚染物を
含む懸濁液を毎分約450ミリリツトルの速度でカ
ートリツジから真ぐ上流の水中に注入した。ここ
で、「AICHE試験汚染物」とは、周知の標準試験
用ダスト（ACFTD）及び水から調製された、安
定な粒子分布を示す均一分散スラリーをいい、当
該技術においては周知のものである（「AICHE」
とは、米国化学工学研究所（American Institute
of Chemical Engineers）の略称である）。
ACFTDは、不規則な形状の天然の珪素質ダスト
であり、General MotorsのAC Spark Plug
Division、及び、英国サウスハンプトンのAL
Delcoから市販されている。ACFTDに関しては、
National Fluid Power Association
Specification No.ANSI B93.31に詳しい。カー
トリツジを試験汚染物にいどませている間、カー
トリツジ前後の圧力低下を監視し、かつ視覚的に
カートリツジの損傷並びに汚染物の漏出が起る可
能性のある点を調べた。
180分の試験後、カートリツジは内側から外側
へ僅か1.4psidの圧力低下を生成させたにすぎず、
かつ試験汚染物によつて一様に変色した。このこ
とは微粒状物質がカートリツジによつて除かれて
いないで、カートリツジの破壊によつて生じた基
材中の漏出径路を経て通過していることを示すも
のであつた。
実施例 ２ 端面キヤツプを有しない点を除けば実施例１に
記載したカートリツジと同一のカートリツジをミ
ツドウエストフイルトレーシヨン社からタイパー
3202という商品名で市販されるポリプロピレンス
トリツプよりなる幅３−3/16インチの外被で包ん
だ。外被はカートリツジの軸に対して7°の角度で
50パーセントの重ね合わせでカートリツジを巻い
た。H.B.フラー社からHL6176−Ｘという商品名
で市販されるポリオレフインホツトメルト接着剤
を、外被をカートリツジに巻いているときに、外
被の後縁から約1/8インチに外被に連続的に適用
した。従つて、外被の連続する一巻きは相互に確
実に固定された。
次に、再循環水中に注入するAICHE汚染物の
濃度が１リツトル当り1.99グラムであつた点を除
けば実施例１に述べたと同様に要素を試験した。
僅か19分の試験後、要素前後の圧力低下は
15.0psidに達し、要素が微粒状汚染物を保持し
て、その時点までには汚染物の漏出は全く認めら
れなかつたことを示した。圧力低下が15.0psidに
達したとき、要素はつぶれ、差圧は13.7psidに低
下して、要素端部に汚染物の漏出が視覚的に認め
られた。
実施例 ３ 実施例２に述べたものと同一の流体処理要素の
それぞれの端をガラス繊維強化ポリプロピレン製
円形端面キヤツプで蓋をした。外被の端及びカー
トリツジの端を前に開示したように端面キヤツプ
内にはめ込んだ。次に本発明を実施する流体処理
要素を、再循環水中に注入するAICHE汚染物の
濃度が１リツトル当り2.32グラムであつた点を除
けば実施例１に記した方法に従つて試験した。
18.3分の試験後、流体処理要素前後の圧力低下
は80psidまで上昇し、その時点で流体処理要素の
若干の外面変形が認められた。しかし、流体処理
要素内の汚染物の通過は視覚的に認められなかつ
た。次に、流体処理要素内の水の再循環速度を毎
分18.9リツトルに上げると、流体処理要素前後の
圧力低下は120psidまで上昇し、その時点で液体
処理要素底部の端面キヤツプが破壊した。
これら３つの実施例の結果を下記の第表に要
約する。80psidの差圧は実際の用途ではめつたに
到達しないので、本発明に使用し、実施例３で試
験をした流体処理要素は意図される用途の実際条
件以上に十分にその一体性を保持することがわか
る。
第 表 （下記）実施例 再循環速度（ 汚染物通過以前のフイルター リツトル／分） の最高圧力低下 １ 10.0 1.4 ２ 10.0 15 ３ 10.0 80※ ３ 18.9 120 ※80psidで汚染物は遊離しなかつた。
典型的流体処理要素１０の１つの予想される用
途において、典型的流体処理要素１０の外面に下
塗脱イオン剤を適用して、原子力発電プラントの
凝縮工程からの冷却水の処理に用いることができ
る。該システムへの給水からミネラル質をなくす
ために、下塗脱イオン剤を有する流体処理要素１
０を通過する際に、水を過もし、又脱イオン化
もする。
典型的流体処理要素１０は、イオン交換樹脂粒
子を含むスラリーすなわち懸濁液を要素１０に通
し、要素１０の外面にイオン交換樹脂の被覆を付
着させることによつて下塗脱イオン剤で被覆させ
る。一旦下塗脱イオン剤が要素１０に適用される
と、原子力発電プラントの凝縮工程からの水を典
型的流体処理要素１０内に外から内へ通す。過
材１３は水から微粒子を別し、一方樹脂粒子は
イオン交換層として働き、水中の或るミネラル質
と反応してこれを除去する。外被集成体１２は、
本質的なフープ強度によつて、脱イオン剤被覆を
ささえ、かつ安定化させて、さもないと流体のバ
イパスを可能にし或いは要素をつぶす恐れがある
破壊又は欠損のないようにする。
一定量の水を処理した後に、樹脂を排出させ、
要素１０を背洗操作にかけ、要素１０の表面から
廃樹脂を除去して廃棄する。次に、要素を新しい
イオン交換樹脂の懸濁液で被覆して処理操作を再
開する。外被２６は背洗操作の間、過剤１３に
とつて外部支持体となる。たとえば、外被は要素
を補強し、長い要素、たとえば、70インチの要素
が曲がり、そのため要素端部のガスケツトにおけ
る密封を失わないようにする。要素１０は、ま
た、大きな粒子を捕捉し、イオン交換粒子による
過材１３の閉塞を防ぐ予備フイルター層として
も役に立つことができる。
以下に示す実施例は流体処理要素のこの用途を
説明し、本発明を実施する流体処理要素はさらに
外から内への流動の場合でさえもささえとなるこ
とを示すものである。
実施例 ４ 長さ70インチ、直径２インチのポリプロピレン
微小繊維からなるカートリツジを、米国特許第
4594202号に開示されているように、40パーセン
トのガラス繊維で強化された直径1.3インチのポ
リプロピレンのコアの周りに円筒状に置いた。カ
ートリツジは一端で盲端面キヤツプに他端で中心
を開口させた端面キヤツプに溶融接着した。
カートリツジは透明なハウジングに嵌め込み、
外面をセルロース繊維と粉状イオン交換樹脂、特
にエピコー社からエピフロツク21Hという商品名
で市販されているイオン交換樹脂との混合物で被
覆した。この前塗層は、水3000ミリリツトル中粉
状イオン交換樹脂953.4グラムのスラリーをカー
トリツジの直ぐ上流の水流中に注入しながら、イ
オン化水を毎分６ガロンの速度でカートリツジの
外側から内側に再循環させることによつて形成さ
せた。注入は約30分間にわたり同一速度で行つ
た。粉状イオン交換樹脂の注入の完了後、再循環
速度を毎分12ガロンに上げ、10分間その速度を保
つた。これによつて、粉状イオン交換樹脂中に存
在するいかなる微粉も遂には前塗層中に保有され
るであろうということが保証された。
外から内への流動を保つ間に、カートリツジ流
出液を次に排水管に注ぎ、カートリツジを毎分12
ガロンの流速の脱イオン水中80ppmのAC Fine
Test Dust懸濁液にいどませた。この挑戦は要素
前後の差圧が80psidに達するまでこの流速で維持
された。
差圧が64psidに達したときカートリツジが実質
的に変形し始めることが認められた。変形は差圧
が80psidまで増大するにつれて顕著に甚しくなつ
た。変形の結果として、カートリツジは曲がつて
外にたれはじめ、カートリツジ内の流体のバイパ
ス及び流出液の汚染を許すようになつた。さら
に、甚しい屈曲によつてカートリツジはハウジン
グ（又は多要素ハウジング中に存在することがで
きる恐らく他のフイルター）に擦れ合うようにな
り、前塗層の若干を削り落して、再び汚染物がカ
ートリツジの該部位を通過できるようになる。
実施例 ５ 実施例４で用いたものと同一の長さ70インチ、
直径２インチのカートリツジをミツドウエストフ
イルトレーシヨン社からタイパー3151という商品
名で市販されているポリプロピレン材料よりなる
幅３−3/16インチの外被でつつんだ。カートリツ
ジはカートリツジに対して7°の角度で、50パーセ
ントの重ね合わせで包んだ。外被の端及びカート
リツジの端は前記の端面キヤツプ内に埋封した。
外被をカートリツジに適用しつつあるとき、H.
B.フラー社からHL6176−Ｘという商品名で市販
されているポリプロピレンホツトメルト接着剤の
ストリツプを後縁から約1/8インチに外被内面に
適用し、それによつて外被の個々の一巻きを相互
に接着させた。
本発明を実施するこの流体処理要素は次に実施
例４に述べたように試験を行つた。流体処理要素
前後の差圧が80psidに達したときでさえも、流体
処理要素にはいかなる変形も認められなかつた。
前記の特定な実施態様は例示のために意図され
るだけである。従つて、本発明はこれらの実施例
に限定されないことを理解すべきである。当業者
によつて、特に前記の教示に照し、本発明によつ
て依然として包含されると思われる別の態様及び
修正が行われよう。従つて、添付特許請求の範囲
の任意の別の態様、修正、又は特許請求される本
発明の精神及び範囲内に含むことができる等価物
を包含するつもりである。
本発明の実施態様は以下の通りである。
１ 実質的に強固な流体透過性管状コアと、実質
的に繊維−繊維結合がなく、繊維の機械的から
み合いによつて相互に固定された、前記コア上
に配置された高分子の微小繊維の円筒状不織素
材とからなる、外面及び端部を有する透過性カ
ートリツジ； カートリツジ外面の回りを螺旋状に巻いて、
その外面を完全に覆い、かつ内面並びに外面、
第一並びに第二の縁部、及び端部を有する透過
性外被であつて、外被の第二縁部は外被の外面
に重なり合い、そして外被の内面はカートリツ
ジの外面に接する部分を有する透過性外被； カートリツジの外面を外被内面の接触部分に
確実に固定させる第一の手段； 外被の外面及び外被の重なり合う第二の縁部
を確実に固定する第二の手段；及び カートリツジの端部に置かれ、カートリツジ
端部及び外被端部を端面キヤツプに固定する手
段を含む端面キヤツプ； からなる流体処理要素。
２ 第一の固定手段がカートリツジ外面と外被内
面の接触部分との間に置かれる第一の接着剤よ
りなり、第二の固定手段が外被外面と外被の重
なり合う第二の縁部との間に置かれる第二の接
着剤よりなる上記第１項記載の流体処理要素。
３ 第一及び第二の縁部がそれぞれ縁部とこの縁
部に隣接する外被の部分とからなり、第一及び
第二の接着剤がそれぞれ第一及び第二の縁から
約1/16インチの位置にある上記第１項記載の流
体処理要素。
４ カートリツジ、外被及び第１並びに第二の接
着剤が実質的に同一の物質よりなる上記第２項
記載の流体処理要素。
５ 第一及び第二の接着剤がそれぞれ押出接着剤
物質のストリツプよりなる上記第２項記載の流
体処理要素。
６ 押出接着剤物質のストリツプがホツトメルト
樹脂よりなる上記第５項記載の流体処理要素。
７ 第一及び第二の接着剤が外被の、それぞれ第
一及び第二の縁部内面に沿つて置かれる上記第
５項記載の流体処理要素。
８ 第一及び第二の接着剤のうちの１つが実質的
に直線の形状を有する接着剤物質のストリツプ
よりなる上記第２項記載の流体処理要素。
９ 第一及び第二の接着剤のうちの１つが実質的
に曲線の形状を有する接着剤物質のストリツプ
よりなる上記第２項記載の流体処理要素。
10 第一及び第二の接着剤のうち１つが接着剤物
質の実質的に連続したストリツプよりなる上記
第２項記載の流体処理要素。
11 第一及び第二の接着剤のうちの１つが接着剤
物質の断続ストリツプよりなる上記第２項記載
の流体処理要素。
12 カートリツジが濾材を含む上記第１項記載の
流体処理要素。
13 さらに下塗脱イオン剤を含んでなる上記第１
項記載の流体処理要素。
14 カートリツジの端が外被端部に溶融接着され
る上記第１項記載の流体処理要素。
15 第一及び第二の確実に固定する手段が外被を
すぐ下の接触面に溶融接着することによつて与
えられる上記第１項記載の流体処理要素。
16 実質的に強固な流体透過性管状コアと、実質
的に繊維−繊維結合がなく、繊維の機械的から
み合いによつて相互に固定された、前記コア上
に配置された高分子微小繊維の円筒状不織素材
とからなる、外面及び端部を有する透過性カー
トリツジ； 連続的な重なり合う一巻きをカートリツジ外
面の周りに螺旋状に巻きつけて、カートリツジ
外面を完全に覆う透過性外被； カートリツジ端部に置かれ、カートリツジ及
び外被の端部を端面キヤツプに固定する手段を
含む端面キヤツプ；及び 外被の透過性を実質的に損わずにそれぞれの
個々の一巻きを、カートリツジ並びに先に巻き
つけた一巻きに確実に固定する手段； からなる液体処理要素。
17 外被が、カートリツジの外面に一部が接する
内面を有し、固定手段が第一及び第二の接着剤
よりなり、第一の接着剤はカートリツジ外面と
外被内面の接触部分との間に置かれ、第二の接
着剤は連続的な重なり合う外被の一巻きの間に
置かれる上記第16項記載の流体処理要素。
18 さらに、第一及び第二の接着剤のカートリツ
ジ及び外被内への浸透を制御する手段を含んで
なる上記第17項記載の流体処理要素。
19 第一及び第二の接着剤があらかじめ定められ
た粘度を有する物質よりなる上記第18項記載の
流体処理要素。
20 確実に固定する手段が外被を接触するすぐ下
の面に溶融接着させることによつて与えられる
上記第16項記載の流体処理要素。
21 外面と端部を有する中空の透過性濾過基材； 濾過基材の外面のまわりに螺旋状巻かれそし
てこれを完全に被つている連続した重ね合わせ
巻きを有する透過性外被であつて、前記した螺
旋状に巻いたエレメントのフープ強度は少なく
とも75psidの圧力降下に耐えるに十分であり、
そしてこの圧力降下の10％以下が前記透過性外
被によるものであり、透過性外被の各々の一巻
きを少なくとも１つの濾過基材と先に巻きつけ
た一巻きとにしつかりと固着させた、透過性外
被；および 濾過基材と透過性外被の端部に固定したエン
ドキヤツプ； からなるエレメントを流れる流体を処理するエ
レメント。
22 各々の一巻きを濾過基材と先に巻きつけた一
巻きとの両方にしつかりと巻きつける上記第21
項記載の流体処理エレメント。
23 透過性濾過基材は微細繊維の円筒状素材から
なる上記第21項記載の流体処理エレメント。
24 微細繊維は繊維対繊維の結合がほとんどな
く、そして機械的からみあいにより固定されて
いる上記第23項記載の流体処理エレメント。
25 しつかりとした固着は溶融結合である上記第
21項記載の流体処理エレメント。
26 しつかりとした固着は接着結合である上記第
21項記載の流体処理エレメント。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明を実施する流体処理要素の分解
斜視図である。第２図は第１図の流体処理要素の
部分断面図である。第３図は直線状に断続的に置
かれた第一の接着剤及び曲線状に連続的に置かれ
た第二の接着剤を示す第１図の流体処理要素の外
被の平面図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 実質的に強固な流体透過性管状コアと、実質
    的に繊維−繊維結合がなく、繊維の機械的からみ
    合いによつて相互に固定された、前記コア上に配
    置された高分子の微小繊維の円筒状不織素材とか
    らなる、外面及び端部を有する透過性カートリツ
    ジ； カートリツジ外面の回りを螺旋状に巻いて、そ
    の外面を完全に覆い、かつ内面並びに外面、第一
    並びに第二の縁部、及び端部を有する透過性外被
    であつて、外被の第二縁部は外被の外面に重なり
    合い、そして外被の内面はカートリツジの外面に
    接する部分ろ有する透過性外被； カートリツジの外面を外被内面の接触部材に確
    実に固定させる第一の手段； 外被の外面及び外被の重なり合う第二の縁部を
    確実に固定する第二の手段；及び カートリツジの端部に置かれ、カートリツジ端
    部及び外被端部を端面キヤツプに固定する手段を
    含む端面キヤツプ； からなる流体処理要素。 ２ さらに下塗脱イオン剤を含んでなる請求項１
    記載の流体処理要素。 ３ 実質的に強固な流体透過性管状コアと、実質
    的に繊維−繊維結合がなく、繊維の機械的からみ
    合いによつて相互に固定された、前記コア上に配
    置された高分子微小繊維の円筒状不織素材とから
    なる、外面及び端部を有する透過性カートリツ
    ジ； 連続的な重なり合う一巻きをカートリツジ外面
    の周りに螺旋状に巻きつけて、カートリツジ外面
    を完全に覆う透過性外被； カートリツジ端部に置かれ、カートリツジ及び
    外被の端部を端面キヤツプに固定する手段を含む
    端面キヤツプ；及び 外被の透過性を実質的に損わずにそれぞれの
    個々の一巻きを、カートリツジ並びに先に巻きつ
    けた一巻きに確実に固定する手段； からなる流体処理要素。 ４ 外面と端部を有する中空の透過性濾過基材； 濾過基材の外面のまわりに螺旋状巻かれそして
    これを完全に被つている連続した重ね合わせ巻き
    を有する透過性外被であつて、前記した螺旋状に
    巻いたエレメントのフープ強度は少なくとも
    75psidの圧力降下に耐えるに十分であり、そして
    この圧力降下の10％以下が前記透過性外被による
    ものであり、透過性外被の各々の一巻きを少なく
    とも１つの濾過基材と先に巻きつけた一巻きとに
    しつかりと固着させた、透過性外被；および 濾過基材と透過性外被の端部に固定したエンド
    キヤツプ； からなるエレメントを流れる流体を処理するエレ
    メント。
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