JP2004508169A

Air filtration arrangements having fluted media constructions and methods

Abstract

The filter device includes a barrier medium in the form of a grooved medium treated with fine fiber deposits. The medium is particularly advantageous in high temperature (140-240 ° F) systems. Such systems can include engine systems, gas turbine systems, and fuel cell systems. The filter device can take the form of a media pack having a circular cross section or a competition track-like cross section, or a media pack formed in a panel shape.

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60 claims: 2 independent, 58 dependent

  1. 1
    媒体パックを含むフィルタエレメント装置であって、前記媒体パックは、(a)第1及び第2の対向する流動面と複数の溝とを含む基体を有する媒体パックであって、前記媒体パックでは、(i)前記溝の各々が、前記第1流動面に隣接する第1端部と前記第2流動面に隣接する第2端部とを有し、(ii)前記複数の溝の中で選択された溝が前記第1端部で開口し前記第2端部で閉口し、前記複数の溝の中で選択された溝が前記第1端部で閉口し前記第2端部で開口しており、(iii)前記基体が、相対湿度100%で140°Fの空気という試験条件に16時間の試験期間にわたって露出するという条件下で試験された場合、ファイバの30%を越える量が変化せずフィルタの目的を果たすように、直径約0.01~0.5ミクロンのファイバを含むファインファイバの層によって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エレメント装置。
  2. 2
    前記ファイバが付加ポリマーを含むことを特徴とする請求項1に記載のフィルタエレメント装置。
  3. 3
    前記付加ポリマーが、ポリハロゲン化ビニルポリマー、ポリハロゲン化ビニリデンポリマー、又はこれらの混合物を含むことを特徴とする請求項2に記載のフィルタエレメント装置。
  4. 4
    前記ポリハロゲン化ビニリデンがポリ塩化ビニリデンを含むことを特徴とする請求項3に記載のフィルタエレメント装置。
  5. 5
    前記ポリハロゲン化ビニリデンがポリフッ化ビニリデンを含むことを特徴とする請求項3に記載のフィルタエレメント装置。
  6. 6
    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に記載のフィルタエレメント装置。
  7. 7
    前記付加ポリマーがビニルアルコールを含むコポリマーを含むことを特徴とする請求項2に記載のフィルタエレメント装置。
  8. 8
    前記ポリビニルアルコールが架橋剤約1~40重量%で架橋されていることを特徴とする請求項6に記載のフィルタエレメント装置。
  9. 9
    前記ポリマーが架橋剤約1~40重量%で架橋されていることを特徴とする請求項7に記載のフィルタエレメント装置。
  10. 10
    前記架橋されたポリビニルアルコールが、分子量約1000~3000のポリアクリル酸を使用して架橋されていることを特徴とする請求項8に記載のフィルタエレメント装置。
  11. 11
    前記架橋されたポリビニルアルコールが、分子量約1000~3000のメラミンホルムアルデヒド樹脂を使用して架橋されていることを特徴とする請求項8に記載のフィルタエレメント装置。
  12. 12
    更に縮合ポリマーを含むことを特徴とする請求項1に記載のフィルタエレメント装置。
  13. 13
    更にナイロンポリマーを含むことを特徴とする請求項10に記載のフィルタエレメント装置。
  14. 14
    前記ナイロンが、環状ラクタムと、C 6-10 ジアミンモノマー又はC 6-10 二酸モノマーとから形成されたコポリマー以外のナイロンを含むことを特徴とする請求項13に記載のフィルタエレメント装置。
  15. 15
    分子量約500~3000であり芳香族としての特徴を有するオリゴマーを含む樹脂状添加剤を更に含み、該添加剤が縮合ポリマーに対して混和性を有することを特徴とする請求項12に記載のフィルタエレメント装置。
  16. 16
    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12に記載のフィルタエレメント装置。
  17. 17
    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15に記載のフィルタエレメント装置。
  18. 18
    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16に記載のフィルタエレメント装置。
  19. 19
    前記縮合ポリマーが、環状ラクタムから誘導された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13に記載のフィルタエレメント装置。
  20. 20
    前記ナイロンコポリマーが、分子量又はモノマー組成の異なる第2のナイロンポリマーに結合されていることを特徴とする請求項13に記載のフィルタエレメント装置。
  21. 21
    前記ナイロンコポリマーが、アルコキシアルキル変性ポリアミドを含む第2のナイロン・ポリマーに結合されていることを特徴とする請求項20に記載のフィルタエレメント装置。
  22. 22
    前記第2のナイロンポリマーがナイロンコポリマーを含むことを特徴とする請求項20に記載のフィルタエレメント装置。
  23. 23
    前記ポリマーが、示差走査熱量計によって測定した場合に単相物質であることを示す単一のポリマー組成物を形成するように処理されていることを特徴とする請求項20に記載のフィルタエレメント装置。
  24. 24
    前記コポリマー及び第2のポリマーが熱処理されていることを特徴とする請求項23に記載のフィルタエレメント装置。
  25. 25
    前記コポリマー及び第2のポリマーが、これらポリマーの低いほうの融点未満の温度まで熱処理されていることを特徴とする請求項24に記載のフィルタエレメント装置。
  26. 26
    前記添加剤が、フェノール化合物を含むオリゴマーを含むことを特徴とする請求項15に記載のフィルタエレメント装置。
  27. 27
    前記添加剤が、第3級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26に記載のフィルタエレメント装置。
  28. 28
    前記添加剤が、 を含むオリゴマーを含むことを特徴とする請求項24に記載のフィルタエレメント装置。
  29. 29
    前記樹脂が、ビスフェノールAを含むオリゴマーを含むことを特徴とする請求項26に記載のフィルタエレメント装置。
  30. 30
    前記添加剤が、 を含むオリゴマーを含むことを特徴とする請求項29に記載のフィルタエレメント装置。
  31. 31
    前記樹脂が、ジヒドロキシビフェニルを含むオリゴマーを含むことを特徴とする請求項15に記載のフィルタエレメント装置。
  32. 32
    前記添加剤が、 を含むオリゴマーを含むことを特徴とする請求項31に記載のフィルタエレメント装置。
  33. 33
    前記添加剤が、樹脂状添加剤とフルオロポリマーのブレンドを含むことを特徴とする請求項15に記載のフィルタエレメント装置。
  34. 34
    前記添加剤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15に記載のフィルタエレメント装置。
  35. 35
    前記添加剤が非イオン性界面活性剤を含むことを特徴とする請求項15に記載のフィルタエレメント装置。
  36. 36
    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12に記載のフィルタエレメント装置。
  37. 37
    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12に記載のフィルタエレメント装置。
  38. 38
    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、又はこれらの混合物を含むことを特徴とする請求項13に記載のフィルタエレメント装置。
  39. 39
    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12に記載のフィルタエレメント装置。
  40. 40
    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12に記載のフィルタエレメント装置。
  41. 41
    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39に記載のフィルタエレメント装置。
  42. 42
    前記縮合ポリマーがポリベンズイミダゾールを含むことを特徴とする請求項12に記載のフィルタエレメント装置。
  43. 43
    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12に記載のフィルタエレメント装置。
  44. 44
    前記ポリアリーレートポリマーが、ビスフェノールAと混合フタル酸との縮合重合反応生成物を含むことを特徴とする請求項43に記載のフィルタエレメント装置。
  45. 45
    (a)フレーム構造及びシール部材を含むシールシステムを更に含み、(i)前記フレーム構造が前記第1及び第2流動面の一方から軸方向に突出する延長部を含み、(A)前記延長部が外部ラジアル面を有する輪構造を含み、(ii)前記シール部材が前記フレーム構造の前記延長部によって支持され、(A)前記シール部材が成型したままの状態での密度が14~22ポンド/フィート 3 であるポリウレタン・フォームを含み、(B)前記シール部材が少なくとも前記外部ラジアル面に対してその位置が定められていることを特徴とする請求項1に記載のフィルタエレメント装置。
  46. 46
    (a)前記媒体パック及び前記フレーム構造が円形断面を有することを特徴とする請求項45に記載のフィルタエレメント装置。
  47. 47
    (a)前記媒体パック及び前記フレーム構造が競技用トラック形の断面を有し、(b)前記フレーム構造が半径方向に支持する十字形ブレースを含むことを特徴とする請求項45に記載のフィルタエレメント装置。
  48. 48
    (a)前記媒体パックが内部に取り付けられているパネル構造を更に含むことを特徴とする請求項45に記載のフィルタエレメント装置。
  49. 49
    (a)前記媒体パックの第1の面から突出するハンドルであって、人の手に収まるよう寸法決めされたハンドルを更に含むことを特徴とする請求項45に記載のフィルタエレメント装置。
  50. 50
    (a)前記媒体パックに固定され、かつ外接するスリーブ部材であって、(i)前記媒体パックに対し、前記媒体パックの前記軸方向の長さの少なくとも30%延びるように向きが定められたスリーブ部材と、(b)前記媒体パックに少なくとも部分的に外接するシール部材圧力フランジであって、(i)前記スリーブ部材から半径方向に延び、かつ前記スリーブ部材に完全に外接するシール部材圧力フランジとを更に含むことを特徴とする請求項45に記載のフィルタエレメント装置。
  51. 51
    (a)5~10,000cfmの速度で媒体パックに空気を通すステップを含み、空気をフィルタするための方法であって、前記媒体パックが第1及び第2の対向する流動面を有する基体を含み、該基体が複数の溝を含み、前記媒体パックでは、(i)前記複数の溝が、前記第1流動面に隣接する第1端部と前記第2流動面に隣接する第2端部とを有し、(ii)前記複数の溝の中で選択された溝が前記第1端部で開口し前記第2端部で閉口し、前記複数の溝の中で選択された溝が前記第1端部で閉口し前記第2端部で開口しており、(iii)前記媒体の複合体が、相対湿度100%で140°Fの空気という試験条件に16時間にわたって露出するという条件下で試験された場合に、ファイバの30%を越える量が変化せずにフィルタの目的を果たすように、直径約0.01~0.5ミクロンのファイバを含むファインファイバの層によって少なくとも部分的に覆われている基体を含むことを特徴とする方法。
  52. 52
    前記パック内に収集された微粒子を除去するために空気のパルスを媒体パックに向けるステップを含むことを特徴とする請求項51に記載の方法。
  53. 53
    正常動作中の空気の流動方向とは反対の方向に前記パルスを向けることを特徴とする請求項52に記載の方法。
  54. 54
    前記パルスによって、パック内の微粒子の50%を越える量が除去されることを特徴とする請求項53に記載の方法。
  55. 55
    (a)前記媒体パックに空気を通すステップが、定格エンジン吸入空気流量が約50~500cfmであるエンジンの吸気コンジット内に空気を向けるステップを含むことを特徴とする請求項45に記載の方法。
  56. 56
    (a)前記媒体パックに空気を通すステップが、前記媒体パックとシールシステムとを含んだフィルタエレメントに空気を通すステップを含み、該シールシステムがフレーム構造とシール部材とを含むものであり、(i)前記フレーム構造が、前記第1及び第2流動面の一方から軸方向に突出する延長部を含み、(ii)前記シール部材が、前記フレーム構造の延長部によって支持され、(iii)前記シール部材が、前記延長部とエンジン吸気口のダクトとの間でそれらに接するようにラジアルシールを形成することを特徴とする請求項49に記載の方法。
  57. 57
    (a)前記媒体パックに空気を通すステップが、ガスタービン・システムの吸気コジット内に空気を向けるステップを含むことを特徴とする請求項45に記載の方法。
  58. 58
    (a)前記ガスタービン・システムの吸気コジット内に空気を向けるステップが、(i)少なくとも単一のスルーホールを有するチューブシートと、(ii)該スルーホールを通して取外し可能に、かつ交換可能に取り付けられるスリーブ部材であって、それによって媒体パックが保持されるスリーブ部材と、(iii)該スリーブ部材に少なくとも部分的に外接するフランジと、(iv)該フランジと前記チューブシートの間でそれらに押し付けられて、それらの間にシールを形成するシール部材とを含むガスタービン・システムの吸気コンジット内に空気を向けるステップを含むことを特徴とする請求項53に記載の方法。
  59. 59
    (a)前記媒体パックに空気を通すステップが、フィルタアセンブリと下流の燃料電池とを含んだ燃料電池システムの吸気口内に空気を向けるステップを含むことを特徴とする請求項51に記載の方法。
  60. 60
    (a)前記媒体パックに空気を通すステップが、前記燃料電池の上流に前記フィルタアセンブリを含んだ前記燃料電池システムの吸気口内に空気を向けるステップを含み、前記フィルタアセンブリが、(i)入口及び出口を有するハウジングであって、入口がフィルタアセンブリへの汚れた大気を受け、出口がフィルタアセンブリからの清浄な空気を受けるハウジングと、(A)前記媒体パックが該ハウジング内に動作可能に設置されており、(ii)該ハウジング内の騒音抑制エレメントであって、少なくとも6dBに減衰されるよう構成され配置された騒音抑制エレメントとを含み、前記燃料電池が吸気ポートを有し、前記フィルタアセンブリが、前記フィルタアセンブリの出口から前記燃料電池の吸気ポートに清浄な空気を供給するよう構成され配置されることを特徴とする請求項59に記載の方法。
Independent claims60