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公開番号2025172773
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-26
出願番号2025135120,2023566818
出願日2025-08-14,2022-04-28
発明の名称フィルタカートリッジ、フィルタ装置、および方法
出願人インテグリス・インコーポレーテッド
代理人園田・小林弁理士法人
主分類B01D 63/00 20060101AFI20251118BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】流れを改善するのに有用であり、フィルタハウジング内の中心に配置可能なフィルタカートリッジ、フィルタ装置および関連する方法を提供する。
【解決手段】フィルタカートリッジは、濾過膜と、らせん状ストランドを有するカートリッジ支持体と、カートリッジ遠位端部および近位端部とを備え、カートリッジ支持体が、フィルタカートリッジの遠位端部と近位端部との間に延在し、濾過膜は、該濾過膜を収容および支持するように適合されたカートリッジ支持体によって収容および保持されており、らせん状ストランドが、らせん状ストランドのらせん経路に沿って延在する長さと、半径方向の厚さと、前記長さおよび前記厚さに垂直な幅と、1:3～3:1の範囲の幅対厚さの比とを含み、らせん状ストランドは、外面と内面との間で半径方向に延在する可変厚さを有し、らせん状ストランドの厚さは、らせん状ストランドの長さに沿って変化する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
カートリッジ遠位端部およびカートリッジ近位端部と、
カートリッジ遠位端部とカートリッジ近位端部との間に延在し、らせん状ストランドを備えるカートリッジ支持体であって、らせん状ストランドが、
らせん状ストランドのらせん経路に沿って延在する長さと、
半径方向の厚さと、
前記長さおよび前記厚さに垂直な幅と、
１：３～３：１の範囲の幅対厚さの比とを含む
カートリッジ支持体と
を備えるフィルタカートリッジ。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
フィルタカートリッジが長手軸に沿って圧縮可能であり、フィルタカートリッジを長手軸に沿って圧縮することで、直径が増加する、請求項１に記載のフィルタカートリッジ。
【請求項３】
らせん状ストランドが、
前記長さに沿った各地点で台形、三角形、円形、正方形もしくは長方形の断面、
前記長さに沿って変化する厚さ、または
その両方
を備える、請求項１または２に記載のフィルタカートリッジ。
【請求項４】
カートリッジ遠位端部とカートリッジ近位端部との間に延在する濾過膜をさらに備える、請求項１から３のいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ。
【請求項５】
カートリッジ支持体が、時計回りに回転するらせん状ストランドと反時計回りに回転するらせん状ストランドとを備える、請求項１から４のいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ。
【請求項６】
カートリッジ遠位端部とカートリッジ近位端部との間に延在する濾過膜を備え、カートリッジ支持体が、濾過膜の外面の表面積の４０パーセント未満を覆う表面積を有する、請求項１か５のいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ。
【請求項７】
カートリッジ支持体が自己支持型である、請求項１から６のいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ。
【請求項８】
カートリッジ支持体が熱可塑性ポリマーを含む、請求項１から７のいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ。
【請求項９】
熱可塑性ポリマーが、ポリオレフィン、ポリアクリレート、ポリウレタンまたは熱可塑性フルオロポリマーを含む、請求項８に記載のフィルタカートリッジ。
【請求項１０】
カートリッジ遠位端部およびカートリッジ近位端部と、
カートリッジ遠位端部とカートリッジ近位端部との間に延在し、らせん状ストランドを備えるカートリッジ支持体であって、らせん状ストランドが、
らせん状ストランドのらせん経路に沿って延在する長さと、
半径方向の厚さと、
前記長さおよび前記厚さに垂直な幅とを含み、前記厚さが前記長さに沿って変化する
カートリッジ支持体と
を備える、フィルタカートリッジ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、センタリング面、らせん状ストランドまたはその両方を含むカートリッジ支持体を含むフィルタカートリッジ(filter cartridge)を必要とする、フィルタカートリッジ(filter cartridge)、フィルタ装置(filter apparatus)および関連する方法に関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
液体および気体濾過システムにより、浄化された流体の流れの準備および制御が可能となる。これらのシステムは、例えば、製薬、食品加工および包装、工業用および市販の化学物質および化学製品、ならびに半導体およびマイクロエレクトロニクスデバイスの製造に使用される処理液のために、化学処理および製造業における使用を含め、広範囲の用途を有する。半導体およびマイクロエレクトロニクスデバイスの処理の場合、液体濾過システムは、ソーラーパネル、フラットパネルディスプレイ、マイクロプロセッサ、メモリ製品、ハードディスクドライブ部品、ならびに他の半導体およびマイクロエレクトロニクスデバイスを製造するために使用される液体を濾過するために使用される。液体は、他の種類の処理の中でも、フォトリソグラフィー、バルク化学送達、化学機械研磨（ＣＭＰ）、ウェットエッチング、または洗浄などの処理で使用することができる。
【０００３】
液体を準備（濾過）するために使用されるフィルタアセンブリの様々な設計には、膜を通過する液体から不純物を除去する濾過膜を含む円筒内部を画定するフィルタハウジングが含まれる。使用中、液体は、濾過膜を通る流れを含む流路内の内部を通って流される。濾過膜は、ハウジングから取り外し、使用期間後に洗浄または交換することができる交換可能なフィルタカートリッジの構成要素であってもよい。他の製品では、濾過膜は使い捨てフィルタカートリッジの構成要素である。
【０００４】
この種のフィルタ装置の１つの典型的な取付け構成は、２ピースハウジング内で使用するために収容された交換可能なフィルタカートリッジを含むシステムである。ハウジングは、交換可能なカートリッジを収容する取り外し可能な「ボウル」に結合されたハウジングマニホールドを含む。マニホールドは、入力導管および出力導管に結合されている。入力導管はマニホールド入口に結合され、マニホールド入口は未濾過の液体の流入流をハウジング内に導く。出力導管は、流体が濾過膜を通過した後にマニホールド出力を通ってアセンブリを出る流体（すなわち、「濾液」）の流れを受け入れるためにマニホールド出口に結合される。使用中、流体は、ボウル内に収容されたフィルタを通って入力部に入り、次いで出口を通ってフィルタハウジングから出る。一定量の使用後、ボウルをマニホールドから分離することができ、フィルタを取り外し、新しいフィルタ、または以前に使用され洗浄工程によって処理されたフィルタと交換することができる。
【０００５】
異なる典型的な取付け構成は、使い捨てフィルタハウジング内に収容された非交換可能フィルタカートリッジを含む使い捨てフィルタアセンブリを備える。ハウジングは、ハウジングの一端に入口を有し、ハウジングの反対側の端に出口を有する。入力導管が入口に結合され、出力導管が出口に結合される。流体は、入口に流入し、濾過膜を通ることを含め、アセンブリを通って、次いで出口を通って使い捨てハウジングを出る。
【０００６】
これらのフィルタシステムでは、フィルタカートリッジの設計は流量を最大にする必要がある。これは、使用中にフィルタカートリッジをフィルタハウジング内でセンタリングし、フィルタカートリッジ（および付随する濾過膜）の中心長手軸をフィルタハウジング（例えば、２ピースのマニホールドおよびボウルハウジング、または使い捨ての円筒形ハウジング）の中心長手軸と（実質的に）整列させ、および／または濾過膜のマスキングを最小限に抑えるようにカートリッジ支持体の形状を設計することによって達成することができる。いくつかの実施形態では、カートリッジの場所は、フィルタハウジングの中央に（すなわち、中心に）あるべきであり、濾過膜の外側の面は、膜とフィルタハウジングの内部面との間に設計された流体のレベルを可能にするようハウジングの内部面から適度に間隔を置いて配置されている。例えば、流体の流れは、フィルタカートリッジおよび濾過膜の周囲のすべての場所で、この空間を通して均一にする必要がある。いくつかの実施形態では、カートリッジ支持体の形状は、マスキング（カートリッジ支持体によって覆われた膜の表面積）を最小にし、それによってフィルタカートリッジ内のスローまたはデッドフロー箇所を回避するよう流れ分布を改善する。
【０００７】
フィルタカートリッジをフィルタハウジング内にセンタリングするために、様々な構造および技術がこれまでに使用されている。例示的な構造は、マニホールドの対向面または円筒形ハウジングの隣接面に係合するように設計された表面など、フィルタカートリッジの端部に配置された関連構造を伴っていた。これらの構造は、一般にフィルタカートリッジの一端または両端でハウジングと係合することにより、ハウジングの内部面に対してフィルタカートリッジの位置を維持している。しかし、センタリングと流れの改善の両方に継続的な設計改善が必要とされている。
【発明の概要】
【０００８】
フィルタカートリッジの新しい構造について説明する。これらは、マスキングを低減し、流れを改善するのに有用であり得るらせん状ストランド、フィルタカートリッジをフィルタハウジングの内部容積内の中心に配置するのに有用であり得るカートリッジの周辺箇所のセンタリング面、またはらせん状ストランドとセンタリング面の両方を有するカートリッジ支持体を含む。
【０００９】
本明細書のカートリッジ支持体は、フィルタカートリッジの濾過膜を囲むボウルの内部面に対して中心位置にフィルタカートリッジの位置を維持することを含む、フィルタハウジングのボウルの内部容積内のフィルタカートリッジおよび付随する濾過膜の位置に影響を与え、その位置を維持するのに有用であり得るセンタリング面を含むことができる。これらのセンタリング面は、カートリッジの長手軸からカートリッジ外側支持体の表面の最大（最も外側の）半径方向距離の領域において、カートリッジ支持体の外（周囲）面に配置することができる。
【００１０】
センタリング面は、カートリッジ支持体の周辺箇所に形成されてもよい。いくつかの実施形態では、カートリッジ支持体は、フィルタハウジングと膜との間に配置されたカートリッジ外側支持体でもよい。他の実施形態では、カートリッジ支持体は、その周りに膜が配置されるカートリッジ内側支持体（またはコア）でもよい。センタリング面は、任意のサイズおよび形状であってもよいが、一般に、センタリング面が濾過膜を通る流体の流れを妨げないように、濾過膜の面積に対して少ない表面積を有する。
（【００１１】以降は省略されています）

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