低圧力損失シストフィルタ
長寿命、低圧力損失のシスト除去水フィルタは２層の活性層を含んでいる。第１は、公称サブミクロンの細孔を有する不織繊維の層からなり、シストは保持するが流量は良好で、上流側の異なる不織繊維の保護層は、シスト除去層に入りシスト除去層を詰まらせてしまうような粒子を捕捉する。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
本発明は飲料水を浄化するためのフィルタに関し、より詳しくは、各層に異なる繊維媒体を使用している多層フィルタであって、シストを除去でき、しかも、寿命が長く、圧力損失が低い、多層フィルタに関する。
【０００２】
飲料水システムにおけるシスト低減（ｃｙｓｔ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）のＮＳＦ認証（ＮＳＦ ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）を受けるには、ＮＳＦ規格（ＮＳＦ Ｓｔｄ）５３に定められた手順にしたがって試験を行ったときに、フィルタにより、シストの数が少なくとも９９．９５パーセント低減されなくてはならない。加圧により結合されたカーボン粒子からなる多孔質のカーボンブロックフィルタが、製造され、市販されているが、この多孔質のカーボンブロックフィルタは、ＮＳＦのシスト低減要件（ｔｈｅ ＮＳＦ ｃｙｓｔ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ）を満たすことが可能である。しかしながら、シストを除去するためには、カーボンブロック構造を、非常に高密度のものとし、非常に小さいカーボン粒子からなるものとしなくてはならない。したがって、このような多孔質のカーボンブロックフィルタで結果として生じる圧力損失は、それぞれの流量に対して典型的には非常に高い。さらに、高密度のカーボンブロックは、高い濾過効率で、水に存在するあらゆるタイプの微粒子を除去する傾向にある。その結果、早期に目詰まりを起こし、頻繁にフィルタを交換することになる。上記に示したように、主要な課題は、高い圧力損失及び低い流量（ｌｏｗ ｆｌｏｗ ｒａｔｅ）である。
【０００３】
シストに有能なフィルタはまた、中空コア上に、カーボンが充填された合成繊維の単一の活性層を付着させて造ることができる。しかしながら、シストを除去するために、これらのフィルタの空隙率は、カーボン粒子でできたフィルタと同等の大きな圧力損失と低い流量を招くほど、低くする必要がある。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の一局面での、長寿命、低圧力損失のシスト低減水フィルタは、細孔を有する剛性の円筒形のコア上に形成されている少なくとも２つの繊維層を有し、それぞれの繊維層は明確に異なる繊維構成を備えている。繊維層は、コア上に、約０．５μｍから５．０μｍの範囲の直径及び約０．３ｍｍから１．０ｍｍの範囲の繊維長（ｆｉｂｅｒ ｌｅｎｇｔｈｓ）を有する繊維及びバインダーの第１の活性繊維層を含んでいる。第１の活性層を覆うようにこの第１の活性層上に重ねられた第２の活性繊維層は、約５μｍから４５μｍの範囲の繊維径（ｆｉｂｅｒ ｄｉａｍｅｔｅｒｓ）及び約１ｍｍから７ｍｍの範囲の繊維長とバインダーを有している。
【０００５】
好ましくは、第１の活性層の繊維は、ガラス繊維からなる。しかしながら、第１の活性層はまた、合成繊維を含んでもよい。合成繊維を使用する場合、合成繊維は直径約５μｍ、長さ約１ｍｍとすることができる。合成繊維の好ましい種類は、ポリエチレンである。合成繊維は、第２の活性層に使用されるのが好ましい。この繊維は、ポリオレフィン及びアクリル繊維の混合からなることができる。ポスト濾過合成繊維層（ｐｏｓｔ‐ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｆｉｂｅｒ ｌａｙｅｒ）が、コアと第１の活性繊維層の間に介在するのが好ましい。ポスト濾過層（ｐｏｓｔ‐ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）の繊維は、約５μｍから４０μｍの範囲の直径、約１ｍｍから７ｍｍの範囲の長さを有することができる。ポスト濾過層の合成繊維は、ポリエチレン、ポリプロピレン及びそれらの混合の群から選択される。
【０００６】
第１及び第２の活性層は、繊維の水性スラリーからコアに付着（ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ）させて形成するのが好ましく、真空蒸着処理の利用による付着がもっとも好ましい。本発明の方法によれば、第１の活性濾過層は、約０．５μｍから５．０μｍの範囲の直径、約０．３ｍｍから１．０ｍｍの範囲の繊維長を有する繊維とバインダーの水性スラリーから、細孔を有する剛性のコア上に付着させる。第２の活性層は、約５μｍから４５μｍの範囲の繊維径と、約１ｍｍから７ｍｍの範囲の長さを有する繊維とバインダーの水性スラリーから第１の活性層上に付着させる。好ましくは、この方法は、第１の活性層を付着させるステップの前に、約５μｍから４０μｍの直径と、約１ｍｍから７ｍｍの範囲の繊維長を有する繊維の水性スラリーから、コア上にポスト濾過層を付着させて形成するステップ、そして、このポスト濾過層の上に第１の活性層を付着させる変更されたステップを含むことが好ましい。付着させるステップは、真空蒸着からなることが好ましい。この方法は又、水分を除去してバインダーを固めるために、加熱によって、フィルタを硬化させるステップも含む。
【０００７】
本発明の好ましい形態での、長寿命、低圧力損失のシスト低減水フィルタは、剛性で多孔質の円筒形のコアと、このコア上に付着した、約０．５μｍから５μｍの範囲の直径と約０．３ｍｍから１ｍｍの範囲の異なる長さ（ｖａｒｙｉｎｇ ｌｅｎｇｔｈｓ）の繊維及びバインダーの第１の活性繊維層を含んでいる。第１の層は、公称約０．５μｍの細孔（ｎｏｍｉｎａｌ ｐｏｒｏｓｉｔｙ ｏｆ ａｂｏｕｔ ０．５μｍ）を有している。第２の活性繊維層は、この第１の層の上に付着していて、この第２の層は、約５μｍから４５μｍの範囲の直径と約１ｍｍから７ｍｍの範囲の異なる長さの繊維と、そしてバインダーを含んでいる。第２の活性層は、公称約１μｍから３０μｍの範囲の細孔を有している。フィルタは、濾過される水を受け入れ、この水を第２の層、第１の層、そしてコアを径方向に通過するよう向かわせるハウジング内に収められる。好ましくは、フィルタは、第１の活性層の前で、コア上に付着したポスト濾過繊維層を含む。ポスト濾過層は、約５μｍから３５μｍの範囲内の直径、及び約１μｍから７μｍの範囲内の異なる長さを有する繊維を含む。ポスト濾過層は、公称約５μｍから１５μｍの範囲の細孔を有している。
【０００８】
繊維は、ガラス繊維、合成繊維及びセルロース繊維の群から選択される。第１の活性層の繊維は、主にガラス繊維で構成されるのが好ましい。第１の活性層の繊維はまた、合成繊維で構成してもよい。好ましい構造では、ガラス繊維は９０重量％であり、合成繊維が１０重量％である。好ましくは、ガラス繊維は、６５重量％が直径０．６μｍの繊維、２５重量％が直径２．６μｍのガラス繊維で構成される。
【０００９】
第２の活性層の繊維は、合成繊維からなるのが好ましいが、ポリエチレン繊維、アクリル繊維及びポリプロピレン繊維の混合がさらに好ましい。
【００１０】
ポスト濾過層の繊維は、合成繊維からなるのが好ましいが、ポリエチレン及びポリプロピレン等のポリオレフィン繊維がさらに好ましい。
【００１１】
別の態様での、長寿命、低圧力損失のシスト低減水フィルタは、細孔のある剛性の円筒形のコアと、このコア上に、約０．５μｍから５．０μｍの範囲の繊維径と、約０．３ｍｍから１．０ｍｍの範囲の繊維長を有する繊維及びバインダーの水性スラリー（ｆｌｕｒｒｙ）から付着させた第１の活性層を含む。このフィルタは、この第１の活性層の上で、約５μｍから４５μｍの範囲の繊維径と、約１ｍｍから７ｍｍの範囲の繊維長を有する繊維及びバインダーの水性スラリーから付着させた第２の活性層を含む。
【００１２】
第１及び第２の活性層は、真空蒸着させたものであることが好ましい。第１の活性層の繊維は、ガラス繊維からなることが好ましい。ガラス繊維は、０．６μｍから２．６μｍの範囲内の直径を有している。ガラス繊維は、約０．３ｍｍから０．５ｍｍの範囲内の長さを有している。好ましくは、ポスト濾過層を、第１の活性層の前に、コア上に、約５ミクロン以上の直径を有する繊維及びバインダーの水性スラリーから真空蒸着させる。繊維のポスト濾過層は、合成繊維及びセルロースの群から選択されることが好ましい。好ましい一形態では、ポスト濾過層の繊維は、ポリオレフィンで構成される。
【００１３】
第１の活性層は、合成繊維又はセルロース繊維を含むことができる。第１の活性層のバインダーは、ポリオレフィンで構成される。第２の活性層の繊維は、合成繊維及び／又はセルロースからなることができる。バインダーもまた、ポリオレフィンで構成される。
【００１４】
本発明のフィルタの別の形態では、ポスト濾過層は、細孔のある、円筒形のコア上に、公称約５μｍから４０μｍの範囲の直径を有する合成繊維及びバインダーの水性スラリーから真空蒸着させたものである。第１の活性層は、このポスト濾過層の上に、公称約０．５μｍから５μｍの範囲の直径を有するガラス繊維及び／又は合成繊維及びバインダーの水性スラリーから真空蒸着させたものである。第２の活性層は、この第１の活性層の上に、公称約５μｍから４５μｍの範囲の直径を有する合成繊維、活性炭粒子、及びバインダーの水性スラリーから真空蒸着させたものである。活性炭の代わりに又は活性炭に加えて、他の粉末状の吸着材を加えることができる。好ましくは、繊維の第１の活性層は、約０．５ｍｍから１．０ｍｍの範囲の長さを有する。繊維の第２の活性層は、約１ｍｍから７ｍｍの範囲の長さを有していることが好ましい。好ましくは、第１の活性層のガラス繊維は、約２５％の繊維が２．５μｍの直径を有し、約７５％の繊維が０．６μｍの直径を有している。繊維のポスト濾過層は、約１ｍｍから７ｍｍの範囲の長さを有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明にしたがって製造されたフィルタカートリッジの軸方向の概略端面図である。
【図２】図２は、図１の２−２線縦断面図である。
【図３】図３は、ＮＳＦ規格５３に従って行われた試験における、従来技術及び本発明のシスト除去可能なフィルタの、流量と圧力損失を比較するグラフである。
【図４】図４は、図３の試験で用いられたものと同じフィルタを使用して行った試験における流量と入水側圧力を比較するグラフである。
【図５】図５は、ファインテストダスト（ｆｉｎｅ ｔｅｓｔ ｄｕｓｔ）の１タイプを用いて行われた、図３及び４の試験で用いられたものと同じいくつかのフィルタカートリッジで濾過された全量に対して流量を比較するグラフである。
【図６】図６は、図５と同じフィルタ及び試験レジュメを使用したときに、濾過された全量に対して流量を比較するグラフである。ただし、別の標準テストダストを用いて行った。
【好ましい実施の形態の詳細な説明】
【００１６】
図１及び２には、本発明のシスト低減水フィルタ１０の好ましい構成が示されている。このフィルタは、細孔のある又は多孔質の剛性のコア１１を有し、このコア１１上に多層のフィルタ本体１２が配置されている。コア１１は、円筒管１３で構成されるのが好ましく、この内部は完全に開放されているか、あるいは、コア１１は、コア支持体によって、その内部を支持することができる。このように、フィルタ１０は、従来のカートリッジの形態をしていて、使用時には、ハウジング内に配設され、水がフィルタ１０内に入り、フィルタ１０を通過して出て行くように向かわせるエンドキャップによって塞がれるが、これらはすべてこの技術分野でよく知られた方法で行われる。特に、流入水は外側から径方向に多層フィルタ本体１２を通過してコア管１３の内部に流れ込み、一端から軸方向外側に濾過された水が流出していくこととなる。
【００１７】
この好ましい形態では、緻密な不織繊維（ｆｉｎｅ ｎｏｎ‐ｗｏｖｅｎ ｆｉｂｅｒｓ）のポスト濾過層（ｐｏｓｔ‐ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）１４が、まずコア１１の上に形成される。やはり緻密な不織層で構成されている第１の活性繊維層（ａｃｔｉｖｅ ｆｉｂｅｒ ｌａｙｅｒ）１５が、次にポスト濾過層１４上に形成される。最後に、やはり緻密な不織繊維の第２の活性層１６が第１の活性層１５の上に形成される。
【００１８】
第１の活性層１５は、シスト除去機能を有し、その結果、他の２つの層１４及び１６で使用されている繊維よりかなり小さい直径を典型的には有している繊維を使用している。第１の活性繊維層１５の空隙率は、シストを保持できるように十分低くなくてはならない。第２の活性繊維層１６は、直径と長さの両方で大きな繊維を典型的には使用し、第１の活性層１５よりかなり高い空隙率を有している。ポスト濾過層１４は、主に第１の活性層１５の支持ベースを提供し、また、製造及び使用時に、第１の活性層１５から外れた繊維微粉（ｆｉｂｅｒ ｆｉｎｅｓ）を捕捉するよう意図されている。
【００１９】
第１の活性繊維層１５は、ＮＳＦ規格５３に完全にのっとった、優れたシスト除去、及び空隙率が低くても少なくとも初期には優れた流量をもたらすように形成できることは分かっている。しかしながら、供給水中の、一般的にはシストより大きい他の微粒子は、第１の活性層１５内に捕捉されて、最終的に第１の活性層１５に溜まる（ｏｖｅｒｗｈｅｌｍ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ａｃｔｉｖｅ ｌａｙｅｒ １５）。そうすると、濾過層１５全体の圧力損失は急速に増大し、十分な流量をもたらすにはますます高い圧力が必要となる。第２の活性層１６を追加することにより、微粒子物質の大部分を除去でき、内側の第１の活性シスト層１５の目詰まりを防止する。第２の活性層は、塩素低減及び他の既知の用途のため、活性炭粒子を含むことができる。加えて、鉛、ヒ素等の低減のため、重金属吸着材などの他の吸着材もまた、使うことができる。そして、高い流量及び低圧力損失を維持しつつ優れたシスト除去を結果することになる。注水圧力が低くて、従来技術のカーボンシストブロックフィルタを使いづらかったユーザは、今や本発明のフィルタを使用し、低いシステム圧力でも十分な流量をなお確保してシストを良好に除去することができる。
【００２０】
上記したように、活性濾過層１５及び１６、ならびにポスト濾過層１４それぞれは、不織繊維でできている。フィルタエレメント１０を製造するには、コア１１に、層それぞれを順次真空蒸着するといった方法が良好に用いられる。まず、コア１１を、繊維とポリオレフィンバインダーの水性スラリーに浸漬する。希望の厚みの繊維の層がコア１１上に形成されるまで、コア１１のオープンＩＤ (ｏｐｅｎ ＩＤ)で真空引きされる。ポスト濾過層１４には、ポリエチレン及びポリプロピレン繊維の混合であって、繊維の直径が約５μｍから４０μｍの範囲で、約１ｍｍから７ｍｍの範囲の長さを有するものが適切であることがわかった。特に適切な繊維の混合の一例は、５μｍから１５μｍの範囲の直径、０．９ｍｍの長さを有する２８重量％のポリエチレン繊維、約２１μｍから３４μｍの範囲の直径、約１ｍｍから６．４ｍｍの範囲の長さを有する７２重量％のポリプロピレン繊維を含んでいる。ポスト濾過層は活性濾過機能を果たさないので、繊維は、直径及び長さの両方を活性層より長くすることができ、セルロース繊維を合成繊維に代えることもでき、あるいは、それらの組み合わせが使われてもいい。実際、ポスト濾過層を全く無くし、第１の活性層１５をコア１１上に直接付着させ、次に第２の活性層１６を付着させることによってフィルタ１０を製造してもよい。ポスト濾過層を使用する場合には、ポスト濾過層１４は、厚さ約４ｍｍまでとすることができ、公称約５μｍから１５μmの範囲の細孔を有することができる。
【００２１】
第１の活性層１５は、繊維及びバインダーの水性スラリーから、ポスト濾過層１４及びコア１１の内側上に付着させる。第１の活性層１５にはガラス繊維が特に好ましい。その理由は、主として、小さい直径及び短い長さが可能であるというガラスの特性により、優れた流れ特性（ｆｌｏｗ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ）を維持しつつ、シスト濾過能力が最良になるとみられているからである。しかしながら、ポリエチレン等の合成繊維はまた、層１５を厚くするために含ませることもでき、それによって、シスト低減を阻害しないで、その流れ特性を改善することができる。特に適切な一態様（ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）では、第１の活性繊維層１５をガラス繊維とポリエチレン繊維の混合で構成することができ、ガラス繊維は、約０．５μｍから３.０μｍの範囲の直径、及び約０．５ｍｍの長さを有し、ポリエチレン繊維は、約５μmの直径及び約１ｍｍの長さを有している。より具体的には、直径が異なるが長さはほぼ同じ２つの別のガラス繊維、例えば０．６μmと２．６μｍの直径を有するガラス繊維を、既述のポリエチレン繊維と混合することができる。特に適切な混合は、０.６μmのガラス繊維を６５重量％、２．６μｍのガラス繊維を２５重量％と、５μｍのポリエチレン繊維１０重量％と、を含む。前述の混合のそれぞれの繊維長は、０.４６ｍｍ、０.４７ｍｍ及び０.９ｍｍである。本発明ではまた、第１の活性層にすべて、適切に小さい直径を有する合成繊維を使用することも含まれる。
【００２２】
第２の活性層１６は、全て合成繊維で構成されることが好ましい。特に適切な繊維の混合の一例は、１５μｍの直径、０．９ｍｍの長さを有する２７重量％のポリエチレン繊維、３４μmの直径、３．２ｍｍの長さを有する１３重量％のポリプロピレン繊維、約５μｍから４３μｍの範囲の直径、３．２ｍｍから６．５ｍｍの範囲の長さを有する６０重量％のアクリル繊維である。
【００２３】
本発明の好ましい方法で使用される真空蒸着プロセスは、活性層に、その性能を高める有益な、また予想外のいくつかの特徴をもたらしている。繊維が様々な長さを有している（上記例に示すような）繊維のスラリーから第１の活性層１５を真空蒸着すると、真空の影響で、より小さい又はより短い繊維が最初にコア上に、あるいはポスト濾過層が使われる場合はポスト濾過層１４上に蒸着される傾向がある。その結果、濾過層の密度が段階的になり、全体的な濾過性能を高めることとなる。同様の現象は、第２の活性層１６の形成においても生じる。
【００２４】
図３では、フィルタエレメントの試験結果がグラフで示されているが、このフィルタエレメントは全てシスト除去能力を有し、流量が増加するときのフィルタでの圧力損失を測定するために同じ寸法（直径２.６インチ×長さ１０インチ）となっている。望ましくは、シストフィルタは比較的低圧力損失で、家庭のユーザ又は食品サービス業のユーザであり得る一般的なユーザに十分な流量を提供するものとすべきである。
【００２５】
符号１７が付された４本のライン（ｔｒａｃｅｓ）は、本発明の教示に従って製造された、同一の３層フィルタ１０のものである。ライン１８は、本発明の譲受人により製造されたカーボンブロックシストフィルタの試験のものである。ライン２０は、先に述べたカーボンブロックエレメントと同様の、他の製造業者から入手した、２つの同一のフィルタカートリッジの結果を示している。同様に、ライン２１は、ライン１８及び２０に示されたものと同様のものだが、さらに別の製造業者から入手したカーボンブロックシストフィルタからのものである。最後に、ライン２２は、シストを除去するのに十分低い空隙率を有する、カーボンが充填された合成繊維を真空蒸着した単一の活性層からなるフィルタカートリッジで得られた試験結果を示している。ライン２２の試験は、ライン１８及び２０の試験に近い成績をあげた。最も重要なのは、本発明のフィルタカートリッジ（ライン１７）は、２０ｐｓｉから３０ｐｓｉの比較的低い圧力損失で、１０ｇｐｍという非常に優れた流量を示したことである。次に優れた試験フィルタは、ライン１８で示されているが、８０ｐｓｉを超える圧力損失で、約８ｇｐｍを超える流量を達成することができなかった。試験されたフィルタはすべて、ＮＳＦ規格５３に従って試験されればシスト保持能力を有しているものの、この性能ではほとんどの用途に採用されない。
【００２６】
図４では、図３で試験されたのと同じフィルタの、入水側圧力を変化させたときの流量が示されている。ラインには、図３のラインと同一の番号が付されている。ここでも、３つのカーボンブロックシストフィルタ（ライン１８、２０及び２１）及びライン２２の単層の繊維ブロックフィルタと比較して、まったく低い入水側圧力でかなり高い流量を本発明のフィルタ（ライン１７）が明確に示したという点で、非常に劇的な結果が得られた。本発明の多層構造のフィルタカートリッジは、約３０ｐｓｉという非常に低い入水側圧力で、約１０ｇｐｍの流量をもたらした。ちなみに、従来技術のシストフィルタは、３０ｐｓｉの入水側圧力で、約１ｇｐｍから３ｇｐｍしかもたらさなかった。高い流量と低い圧力損失でシストを除去する本発明のフィルタの能力によって、従来技術のカーボンブロックシストフィルタが十分な流れを提供できなかった用途、または非常に早く目詰まりを起こした用途で、これらのフィルタを使用することができるようになった。あるいは、本発明のフィルタは、かなり高い流量でシスト除去能力を依然として提供できる状態で、より小さくより便利に製造することもできたであろう。
【００２７】
また、フィルタの有効寿命を示すために試験が行なわれ、第２の活性層１６のない本発明の変更されたカートリッジだけでなく、従来技術の同一のサイズのカートリッジと本発明のフィルタカートリッジを比較した。図５及び図６のグラフは、ＩＳＯファインテストダスト（ｆｉｎｅ ｔｅｓｔ ｄｕｓｔ）（１μｍから４０μｍ）と公称０から５μｍのテストダストが加えられた供給水での試験の結果をそれぞれ示している。図５及び図６両方のライン２３は、コンスタントに３０ｐｓｉの入水圧力を加えて濾過された合計ガロンに対する流量（ｇｐｍ）を比較することにより、本発明に従って製造されたフィルタの性能を示している。ライン２４は、第２の活性層１６を無くし、従って第１の活性層１５及びポスト濾過層１４のみを有するフィルタエレメントを備えた、変更されたフィルタの結果を示している。ライン２５は、本発明の譲受人によって製造された、カーボンブロックシストフィルタの性能を示している。ライン２６は、やはり本発明の譲受人によって製造された、単層の合成繊維シストフィルタカートリッジの性能を示している。最後に、ライン２７は、競合するカーボンブロックシスト除去フィルタエレメントの性能を示している。カーボン粒子あるいはカーボン繊維のブロックのどちらかを使用している従来技術のシストフィルタの比較的低い性能を、有効フィルタ寿命の観点から確認することに加えて、ライン２４は、本発明の第１の活性層１５のカートリッジの性能が、保護用の第２の活性層１６によって、どのように維持されているかを示している。図５及び６のグラフはまた、本発明のフィルタが高い流量をもたらすが、従来技術のフィルタよりも非常に長い寿命にわたってその流量を維持する能力を顕著に示している。ライン２３及び２４の比較は、本発明のフィルタの第１及び第２の活性層１５、１６が、どのように一緒に作用して目詰まりを防ぎ、フィルタの寿命を長くするか、を顕著に示している。この相乗効果により、従来技術の同等のサイズのシスト除去フィルタよりも、非常に高い流量、非常に低い圧力損失、そして非常に長い有効寿命を有する効果的なシストフィルタがもたらされることとなる。
【発明の背景】
【０００１】
本発明は飲料水を浄化するためのフィルタに関し、より詳しくは、各層に異なる繊維媒体を使用している多層フィルタであって、シストを除去でき、しかも、寿命が長く、圧力損失が低い、多層フィルタに関する。
【０００２】
飲料水システムにおけるシスト低減（ｃｙｓｔ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）のＮＳＦ認証（ＮＳＦ ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）を受けるには、ＮＳＦ規格（ＮＳＦ Ｓｔｄ）５３に定められた手順にしたがって試験を行ったときに、フィルタにより、シストの数が少なくとも９９．９５パーセント低減されなくてはならない。加圧により結合されたカーボン粒子からなる多孔質のカーボンブロックフィルタが、製造され、市販されているが、この多孔質のカーボンブロックフィルタは、ＮＳＦのシスト低減要件（ｔｈｅ ＮＳＦ ｃｙｓｔ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ）を満たすことが可能である。しかしながら、シストを除去するためには、カーボンブロック構造を、非常に高密度のものとし、非常に小さいカーボン粒子からなるものとしなくてはならない。したがって、このような多孔質のカーボンブロックフィルタで結果として生じる圧力損失は、それぞれの流量に対して典型的には非常に高い。さらに、高密度のカーボンブロックは、高い濾過効率で、水に存在するあらゆるタイプの微粒子を除去する傾向にある。その結果、早期に目詰まりを起こし、頻繁にフィルタを交換することになる。上記に示したように、主要な課題は、高い圧力損失及び低い流量（ｌｏｗ ｆｌｏｗ ｒａｔｅ）である。
【０００３】
シストに有能なフィルタはまた、中空コア上に、カーボンが充填された合成繊維の単一の活性層を付着させて造ることができる。しかしながら、シストを除去するために、これらのフィルタの空隙率は、カーボン粒子でできたフィルタと同等の大きな圧力損失と低い流量を招くほど、低くする必要がある。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の一局面での、長寿命、低圧力損失のシスト低減水フィルタは、細孔を有する剛性の円筒形のコア上に形成されている少なくとも２つの繊維層を有し、それぞれの繊維層は明確に異なる繊維構成を備えている。繊維層は、コア上に、約０．５μｍから５．０μｍの範囲の直径及び約０．３ｍｍから１．０ｍｍの範囲の繊維長（ｆｉｂｅｒ ｌｅｎｇｔｈｓ）を有する繊維及びバインダーの第１の活性繊維層を含んでいる。第１の活性層を覆うようにこの第１の活性層上に重ねられた第２の活性繊維層は、約５μｍから４５μｍの範囲の繊維径（ｆｉｂｅｒ ｄｉａｍｅｔｅｒｓ）及び約１ｍｍから７ｍｍの範囲の繊維長とバインダーを有している。
【０００５】
好ましくは、第１の活性層の繊維は、ガラス繊維からなる。しかしながら、第１の活性層はまた、合成繊維を含んでもよい。合成繊維を使用する場合、合成繊維は直径約５μｍ、長さ約１ｍｍとすることができる。合成繊維の好ましい種類は、ポリエチレンである。合成繊維は、第２の活性層に使用されるのが好ましい。この繊維は、ポリオレフィン及びアクリル繊維の混合からなることができる。ポスト濾過合成繊維層（ｐｏｓｔ‐ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｆｉｂｅｒ ｌａｙｅｒ）が、コアと第１の活性繊維層の間に介在するのが好ましい。ポスト濾過層（ｐｏｓｔ‐ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）の繊維は、約５μｍから４０μｍの範囲の直径、約１ｍｍから７ｍｍの範囲の長さを有することができる。ポスト濾過層の合成繊維は、ポリエチレン、ポリプロピレン及びそれらの混合の群から選択される。
【０００６】
第１及び第２の活性層は、繊維の水性スラリーからコアに付着（ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ）させて形成するのが好ましく、真空蒸着処理の利用による付着がもっとも好ましい。本発明の方法によれば、第１の活性濾過層は、約０．５μｍから５．０μｍの範囲の直径、約０．３ｍｍから１．０ｍｍの範囲の繊維長を有する繊維とバインダーの水性スラリーから、細孔を有する剛性のコア上に付着させる。第２の活性層は、約５μｍから４５μｍの範囲の繊維径と、約１ｍｍから７ｍｍの範囲の長さを有する繊維とバインダーの水性スラリーから第１の活性層上に付着させる。好ましくは、この方法は、第１の活性層を付着させるステップの前に、約５μｍから４０μｍの直径と、約１ｍｍから７ｍｍの範囲の繊維長を有する繊維の水性スラリーから、コア上にポスト濾過層を付着させて形成するステップ、そして、このポスト濾過層の上に第１の活性層を付着させる変更されたステップを含むことが好ましい。付着させるステップは、真空蒸着からなることが好ましい。この方法は又、水分を除去してバインダーを固めるために、加熱によって、フィルタを硬化させるステップも含む。
【０００７】
本発明の好ましい形態での、長寿命、低圧力損失のシスト低減水フィルタは、剛性で多孔質の円筒形のコアと、このコア上に付着した、約０．５μｍから５μｍの範囲の直径と約０．３ｍｍから１ｍｍの範囲の異なる長さ（ｖａｒｙｉｎｇ ｌｅｎｇｔｈｓ）の繊維及びバインダーの第１の活性繊維層を含んでいる。第１の層は、公称約０．５μｍの細孔（ｎｏｍｉｎａｌ ｐｏｒｏｓｉｔｙ ｏｆ ａｂｏｕｔ ０．５μｍ）を有している。第２の活性繊維層は、この第１の層の上に付着していて、この第２の層は、約５μｍから４５μｍの範囲の直径と約１ｍｍから７ｍｍの範囲の異なる長さの繊維と、そしてバインダーを含んでいる。第２の活性層は、公称約１μｍから３０μｍの範囲の細孔を有している。フィルタは、濾過される水を受け入れ、この水を第２の層、第１の層、そしてコアを径方向に通過するよう向かわせるハウジング内に収められる。好ましくは、フィルタは、第１の活性層の前で、コア上に付着したポスト濾過繊維層を含む。ポスト濾過層は、約５μｍから３５μｍの範囲内の直径、及び約１μｍから７μｍの範囲内の異なる長さを有する繊維を含む。ポスト濾過層は、公称約５μｍから１５μｍの範囲の細孔を有している。
【０００８】
繊維は、ガラス繊維、合成繊維及びセルロース繊維の群から選択される。第１の活性層の繊維は、主にガラス繊維で構成されるのが好ましい。第１の活性層の繊維はまた、合成繊維で構成してもよい。好ましい構造では、ガラス繊維は９０重量％であり、合成繊維が１０重量％である。好ましくは、ガラス繊維は、６５重量％が直径０．６μｍの繊維、２５重量％が直径２．６μｍのガラス繊維で構成される。
【０００９】
第２の活性層の繊維は、合成繊維からなるのが好ましいが、ポリエチレン繊維、アクリル繊維及びポリプロピレン繊維の混合がさらに好ましい。
【００１０】
ポスト濾過層の繊維は、合成繊維からなるのが好ましいが、ポリエチレン及びポリプロピレン等のポリオレフィン繊維がさらに好ましい。
【００１１】
別の態様での、長寿命、低圧力損失のシスト低減水フィルタは、細孔のある剛性の円筒形のコアと、このコア上に、約０．５μｍから５．０μｍの範囲の繊維径と、約０．３ｍｍから１．０ｍｍの範囲の繊維長を有する繊維及びバインダーの水性スラリー（ｆｌｕｒｒｙ）から付着させた第１の活性層を含む。このフィルタは、この第１の活性層の上で、約５μｍから４５μｍの範囲の繊維径と、約１ｍｍから７ｍｍの範囲の繊維長を有する繊維及びバインダーの水性スラリーから付着させた第２の活性層を含む。
【００１２】
第１及び第２の活性層は、真空蒸着させたものであることが好ましい。第１の活性層の繊維は、ガラス繊維からなることが好ましい。ガラス繊維は、０．６μｍから２．６μｍの範囲内の直径を有している。ガラス繊維は、約０．３ｍｍから０．５ｍｍの範囲内の長さを有している。好ましくは、ポスト濾過層を、第１の活性層の前に、コア上に、約５ミクロン以上の直径を有する繊維及びバインダーの水性スラリーから真空蒸着させる。繊維のポスト濾過層は、合成繊維及びセルロースの群から選択されることが好ましい。好ましい一形態では、ポスト濾過層の繊維は、ポリオレフィンで構成される。
【００１３】
第１の活性層は、合成繊維又はセルロース繊維を含むことができる。第１の活性層のバインダーは、ポリオレフィンで構成される。第２の活性層の繊維は、合成繊維及び／又はセルロースからなることができる。バインダーもまた、ポリオレフィンで構成される。
【００１４】
本発明のフィルタの別の形態では、ポスト濾過層は、細孔のある、円筒形のコア上に、公称約５μｍから４０μｍの範囲の直径を有する合成繊維及びバインダーの水性スラリーから真空蒸着させたものである。第１の活性層は、このポスト濾過層の上に、公称約０．５μｍから５μｍの範囲の直径を有するガラス繊維及び／又は合成繊維及びバインダーの水性スラリーから真空蒸着させたものである。第２の活性層は、この第１の活性層の上に、公称約５μｍから４５μｍの範囲の直径を有する合成繊維、活性炭粒子、及びバインダーの水性スラリーから真空蒸着させたものである。活性炭の代わりに又は活性炭に加えて、他の粉末状の吸着材を加えることができる。好ましくは、繊維の第１の活性層は、約０．５ｍｍから１．０ｍｍの範囲の長さを有する。繊維の第２の活性層は、約１ｍｍから７ｍｍの範囲の長さを有していることが好ましい。好ましくは、第１の活性層のガラス繊維は、約２５％の繊維が２．５μｍの直径を有し、約７５％の繊維が０．６μｍの直径を有している。繊維のポスト濾過層は、約１ｍｍから７ｍｍの範囲の長さを有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明にしたがって製造されたフィルタカートリッジの軸方向の概略端面図である。
【図２】図２は、図１の２−２線縦断面図である。
【図３】図３は、ＮＳＦ規格５３に従って行われた試験における、従来技術及び本発明のシスト除去可能なフィルタの、流量と圧力損失を比較するグラフである。
【図４】図４は、図３の試験で用いられたものと同じフィルタを使用して行った試験における流量と入水側圧力を比較するグラフである。
【図５】図５は、ファインテストダスト（ｆｉｎｅ ｔｅｓｔ ｄｕｓｔ）の１タイプを用いて行われた、図３及び４の試験で用いられたものと同じいくつかのフィルタカートリッジで濾過された全量に対して流量を比較するグラフである。
【図６】図６は、図５と同じフィルタ及び試験レジュメを使用したときに、濾過された全量に対して流量を比較するグラフである。ただし、別の標準テストダストを用いて行った。
【好ましい実施の形態の詳細な説明】
【００１６】
図１及び２には、本発明のシスト低減水フィルタ１０の好ましい構成が示されている。このフィルタは、細孔のある又は多孔質の剛性のコア１１を有し、このコア１１上に多層のフィルタ本体１２が配置されている。コア１１は、円筒管１３で構成されるのが好ましく、この内部は完全に開放されているか、あるいは、コア１１は、コア支持体によって、その内部を支持することができる。このように、フィルタ１０は、従来のカートリッジの形態をしていて、使用時には、ハウジング内に配設され、水がフィルタ１０内に入り、フィルタ１０を通過して出て行くように向かわせるエンドキャップによって塞がれるが、これらはすべてこの技術分野でよく知られた方法で行われる。特に、流入水は外側から径方向に多層フィルタ本体１２を通過してコア管１３の内部に流れ込み、一端から軸方向外側に濾過された水が流出していくこととなる。
【００１７】
この好ましい形態では、緻密な不織繊維（ｆｉｎｅ ｎｏｎ‐ｗｏｖｅｎ ｆｉｂｅｒｓ）のポスト濾過層（ｐｏｓｔ‐ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）１４が、まずコア１１の上に形成される。やはり緻密な不織層で構成されている第１の活性繊維層（ａｃｔｉｖｅ ｆｉｂｅｒ ｌａｙｅｒ）１５が、次にポスト濾過層１４上に形成される。最後に、やはり緻密な不織繊維の第２の活性層１６が第１の活性層１５の上に形成される。
【００１８】
第１の活性層１５は、シスト除去機能を有し、その結果、他の２つの層１４及び１６で使用されている繊維よりかなり小さい直径を典型的には有している繊維を使用している。第１の活性繊維層１５の空隙率は、シストを保持できるように十分低くなくてはならない。第２の活性繊維層１６は、直径と長さの両方で大きな繊維を典型的には使用し、第１の活性層１５よりかなり高い空隙率を有している。ポスト濾過層１４は、主に第１の活性層１５の支持ベースを提供し、また、製造及び使用時に、第１の活性層１５から外れた繊維微粉（ｆｉｂｅｒ ｆｉｎｅｓ）を捕捉するよう意図されている。
【００１９】
第１の活性繊維層１５は、ＮＳＦ規格５３に完全にのっとった、優れたシスト除去、及び空隙率が低くても少なくとも初期には優れた流量をもたらすように形成できることは分かっている。しかしながら、供給水中の、一般的にはシストより大きい他の微粒子は、第１の活性層１５内に捕捉されて、最終的に第１の活性層１５に溜まる（ｏｖｅｒｗｈｅｌｍ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ａｃｔｉｖｅ ｌａｙｅｒ １５）。そうすると、濾過層１５全体の圧力損失は急速に増大し、十分な流量をもたらすにはますます高い圧力が必要となる。第２の活性層１６を追加することにより、微粒子物質の大部分を除去でき、内側の第１の活性シスト層１５の目詰まりを防止する。第２の活性層は、塩素低減及び他の既知の用途のため、活性炭粒子を含むことができる。加えて、鉛、ヒ素等の低減のため、重金属吸着材などの他の吸着材もまた、使うことができる。そして、高い流量及び低圧力損失を維持しつつ優れたシスト除去を結果することになる。注水圧力が低くて、従来技術のカーボンシストブロックフィルタを使いづらかったユーザは、今や本発明のフィルタを使用し、低いシステム圧力でも十分な流量をなお確保してシストを良好に除去することができる。
【００２０】
上記したように、活性濾過層１５及び１６、ならびにポスト濾過層１４それぞれは、不織繊維でできている。フィルタエレメント１０を製造するには、コア１１に、層それぞれを順次真空蒸着するといった方法が良好に用いられる。まず、コア１１を、繊維とポリオレフィンバインダーの水性スラリーに浸漬する。希望の厚みの繊維の層がコア１１上に形成されるまで、コア１１のオープンＩＤ (ｏｐｅｎ ＩＤ)で真空引きされる。ポスト濾過層１４には、ポリエチレン及びポリプロピレン繊維の混合であって、繊維の直径が約５μｍから４０μｍの範囲で、約１ｍｍから７ｍｍの範囲の長さを有するものが適切であることがわかった。特に適切な繊維の混合の一例は、５μｍから１５μｍの範囲の直径、０．９ｍｍの長さを有する２８重量％のポリエチレン繊維、約２１μｍから３４μｍの範囲の直径、約１ｍｍから６．４ｍｍの範囲の長さを有する７２重量％のポリプロピレン繊維を含んでいる。ポスト濾過層は活性濾過機能を果たさないので、繊維は、直径及び長さの両方を活性層より長くすることができ、セルロース繊維を合成繊維に代えることもでき、あるいは、それらの組み合わせが使われてもいい。実際、ポスト濾過層を全く無くし、第１の活性層１５をコア１１上に直接付着させ、次に第２の活性層１６を付着させることによってフィルタ１０を製造してもよい。ポスト濾過層を使用する場合には、ポスト濾過層１４は、厚さ約４ｍｍまでとすることができ、公称約５μｍから１５μmの範囲の細孔を有することができる。
【００２１】
第１の活性層１５は、繊維及びバインダーの水性スラリーから、ポスト濾過層１４及びコア１１の内側上に付着させる。第１の活性層１５にはガラス繊維が特に好ましい。その理由は、主として、小さい直径及び短い長さが可能であるというガラスの特性により、優れた流れ特性（ｆｌｏｗ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ）を維持しつつ、シスト濾過能力が最良になるとみられているからである。しかしながら、ポリエチレン等の合成繊維はまた、層１５を厚くするために含ませることもでき、それによって、シスト低減を阻害しないで、その流れ特性を改善することができる。特に適切な一態様（ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）では、第１の活性繊維層１５をガラス繊維とポリエチレン繊維の混合で構成することができ、ガラス繊維は、約０．５μｍから３.０μｍの範囲の直径、及び約０．５ｍｍの長さを有し、ポリエチレン繊維は、約５μmの直径及び約１ｍｍの長さを有している。より具体的には、直径が異なるが長さはほぼ同じ２つの別のガラス繊維、例えば０．６μmと２．６μｍの直径を有するガラス繊維を、既述のポリエチレン繊維と混合することができる。特に適切な混合は、０.６μmのガラス繊維を６５重量％、２．６μｍのガラス繊維を２５重量％と、５μｍのポリエチレン繊維１０重量％と、を含む。前述の混合のそれぞれの繊維長は、０.４６ｍｍ、０.４７ｍｍ及び０.９ｍｍである。本発明ではまた、第１の活性層にすべて、適切に小さい直径を有する合成繊維を使用することも含まれる。
【００２２】
第２の活性層１６は、全て合成繊維で構成されることが好ましい。特に適切な繊維の混合の一例は、１５μｍの直径、０．９ｍｍの長さを有する２７重量％のポリエチレン繊維、３４μmの直径、３．２ｍｍの長さを有する１３重量％のポリプロピレン繊維、約５μｍから４３μｍの範囲の直径、３．２ｍｍから６．５ｍｍの範囲の長さを有する６０重量％のアクリル繊維である。
【００２３】
本発明の好ましい方法で使用される真空蒸着プロセスは、活性層に、その性能を高める有益な、また予想外のいくつかの特徴をもたらしている。繊維が様々な長さを有している（上記例に示すような）繊維のスラリーから第１の活性層１５を真空蒸着すると、真空の影響で、より小さい又はより短い繊維が最初にコア上に、あるいはポスト濾過層が使われる場合はポスト濾過層１４上に蒸着される傾向がある。その結果、濾過層の密度が段階的になり、全体的な濾過性能を高めることとなる。同様の現象は、第２の活性層１６の形成においても生じる。
【００２４】
図３では、フィルタエレメントの試験結果がグラフで示されているが、このフィルタエレメントは全てシスト除去能力を有し、流量が増加するときのフィルタでの圧力損失を測定するために同じ寸法（直径２.６インチ×長さ１０インチ）となっている。望ましくは、シストフィルタは比較的低圧力損失で、家庭のユーザ又は食品サービス業のユーザであり得る一般的なユーザに十分な流量を提供するものとすべきである。
【００２５】
符号１７が付された４本のライン（ｔｒａｃｅｓ）は、本発明の教示に従って製造された、同一の３層フィルタ１０のものである。ライン１８は、本発明の譲受人により製造されたカーボンブロックシストフィルタの試験のものである。ライン２０は、先に述べたカーボンブロックエレメントと同様の、他の製造業者から入手した、２つの同一のフィルタカートリッジの結果を示している。同様に、ライン２１は、ライン１８及び２０に示されたものと同様のものだが、さらに別の製造業者から入手したカーボンブロックシストフィルタからのものである。最後に、ライン２２は、シストを除去するのに十分低い空隙率を有する、カーボンが充填された合成繊維を真空蒸着した単一の活性層からなるフィルタカートリッジで得られた試験結果を示している。ライン２２の試験は、ライン１８及び２０の試験に近い成績をあげた。最も重要なのは、本発明のフィルタカートリッジ（ライン１７）は、２０ｐｓｉから３０ｐｓｉの比較的低い圧力損失で、１０ｇｐｍという非常に優れた流量を示したことである。次に優れた試験フィルタは、ライン１８で示されているが、８０ｐｓｉを超える圧力損失で、約８ｇｐｍを超える流量を達成することができなかった。試験されたフィルタはすべて、ＮＳＦ規格５３に従って試験されればシスト保持能力を有しているものの、この性能ではほとんどの用途に採用されない。
【００２６】
図４では、図３で試験されたのと同じフィルタの、入水側圧力を変化させたときの流量が示されている。ラインには、図３のラインと同一の番号が付されている。ここでも、３つのカーボンブロックシストフィルタ（ライン１８、２０及び２１）及びライン２２の単層の繊維ブロックフィルタと比較して、まったく低い入水側圧力でかなり高い流量を本発明のフィルタ（ライン１７）が明確に示したという点で、非常に劇的な結果が得られた。本発明の多層構造のフィルタカートリッジは、約３０ｐｓｉという非常に低い入水側圧力で、約１０ｇｐｍの流量をもたらした。ちなみに、従来技術のシストフィルタは、３０ｐｓｉの入水側圧力で、約１ｇｐｍから３ｇｐｍしかもたらさなかった。高い流量と低い圧力損失でシストを除去する本発明のフィルタの能力によって、従来技術のカーボンブロックシストフィルタが十分な流れを提供できなかった用途、または非常に早く目詰まりを起こした用途で、これらのフィルタを使用することができるようになった。あるいは、本発明のフィルタは、かなり高い流量でシスト除去能力を依然として提供できる状態で、より小さくより便利に製造することもできたであろう。
【００２７】
また、フィルタの有効寿命を示すために試験が行なわれ、第２の活性層１６のない本発明の変更されたカートリッジだけでなく、従来技術の同一のサイズのカートリッジと本発明のフィルタカートリッジを比較した。図５及び図６のグラフは、ＩＳＯファインテストダスト（ｆｉｎｅ ｔｅｓｔ ｄｕｓｔ）（１μｍから４０μｍ）と公称０から５μｍのテストダストが加えられた供給水での試験の結果をそれぞれ示している。図５及び図６両方のライン２３は、コンスタントに３０ｐｓｉの入水圧力を加えて濾過された合計ガロンに対する流量（ｇｐｍ）を比較することにより、本発明に従って製造されたフィルタの性能を示している。ライン２４は、第２の活性層１６を無くし、従って第１の活性層１５及びポスト濾過層１４のみを有するフィルタエレメントを備えた、変更されたフィルタの結果を示している。ライン２５は、本発明の譲受人によって製造された、カーボンブロックシストフィルタの性能を示している。ライン２６は、やはり本発明の譲受人によって製造された、単層の合成繊維シストフィルタカートリッジの性能を示している。最後に、ライン２７は、競合するカーボンブロックシスト除去フィルタエレメントの性能を示している。カーボン粒子あるいはカーボン繊維のブロックのどちらかを使用している従来技術のシストフィルタの比較的低い性能を、有効フィルタ寿命の観点から確認することに加えて、ライン２４は、本発明の第１の活性層１５のカートリッジの性能が、保護用の第２の活性層１６によって、どのように維持されているかを示している。図５及び６のグラフはまた、本発明のフィルタが高い流量をもたらすが、従来技術のフィルタよりも非常に長い寿命にわたってその流量を維持する能力を顕著に示している。ライン２３及び２４の比較は、本発明のフィルタの第１及び第２の活性層１５、１６が、どのように一緒に作用して目詰まりを防ぎ、フィルタの寿命を長くするか、を顕著に示している。この相乗効果により、従来技術の同等のサイズのシスト除去フィルタよりも、非常に高い流量、非常に低い圧力損失、そして非常に長い有効寿命を有する効果的なシストフィルタがもたらされることとなる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長寿命、低圧力損失のシスト低減水フィルタであって、
細孔を有する剛性の円筒形のコアと、
このコア上の、約０．５μｍから３．０μｍの範囲の直径及び約０．３ｍｍから１．０ｍｍの範囲の繊維長を有する繊維及びバインダーの第１の活性繊維層と、
前記第１の活性層を覆うようにこの第１の活性層上に重ねられた第２の活性繊維層と、を備え、
前記第２の活性繊維層は、約５μｍから４５μｍの範囲の繊維径及び約１ｍｍから７ｍｍの範囲の繊維長とバインダーを有している、ことを特徴とする水フィルタ。
【請求項２】
前記第１の活性層の繊維はガラス繊維からなる、ことを特徴とする請求項１記載の水フィルタ。
【請求項３】
第１の活性層は合成繊維を含む、ことを特徴とする請求項２記載の水フィルタ。
【請求項４】
前記合成繊維は、約５μｍの直径、約１ｍｍの長さを有する繊維からなる、ことを特徴とする請求項３記載の水フィルタ。
【請求項５】
前記合成繊維はポリエチレンからなる、ことを特徴とする請求項４記載の水フィルタ。
【請求項６】
前記第２の層の繊維は合成繊維からなる、ことを特徴とする請求項１記載の水フィルタ。
【請求項７】
前記合成繊維は、ポリオレフィン繊維とアクリル繊維の混合からなる、ことを特徴とする請求項６記載の水フィルタ。
【請求項８】
前記コアと前記第１の活性繊維層の間に、合成繊維のポスト濾過層を含んでいる、ことを特徴とする請求項１記載の水フィルタ。
【請求項９】
前記ポスト濾過層の前記合成繊維は、約５μｍから４０μｍの範囲の繊維径、約１ｍｍから７ｍｍの範囲の長さを有している、ことを特徴とする請求項８記載の水フィルタ。
【請求項１０】
前記ポスト濾過層の繊維は、ポリエチレン、ポリプロピレン及びその混合の群から選択される、ことを特徴とする請求項９記載の水フィルタ。
【請求項１１】
長寿命、低圧力損失のシスト低減水フィルタの製造方法であって、
（１）細孔を有する剛性の円筒形のコアを準備するステップと、
（２）前記コアの上に、約０．５μｍから５．０μｍの範囲の繊維径と、約０．３ｍｍから１．０ｍｍの範囲の繊維長を有する繊維とバインダーの水性スラリーから第１の活性濾過層を付着させるステップと、
（３）前記第１の活性層の上に、約５μｍから４５μｍの範囲の繊維径と、約１ｍｍから７ｍｍの範囲の繊維長を有する繊維とバインダーの水性スラリーから第２の活性層を付着させるステップと、
を有することを特徴とする水フィルタの製造方法。
【請求項１２】
前記付着させるステップは真空蒸着からなる、ことを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の活性層を付着させる前に、前記コア上に、約５μｍから４０μｍの繊維径と、約１ｍｍから７ｍｍの範囲の繊維長を有する繊維とバインダーの水性スラリーからポスト濾過層を付着させるステップと、
前記ポスト濾過層の上に前記第１の活性層を付着させる変更されたステップと、
を含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
加熱によって、水分を除去しバインダーを固めて、前記フィルタを硬化させるステップを含む、ことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
長寿命、低圧力損失のシスト低減水フィルタであって、
剛性で多孔質の円筒形のコアと、
前記コアの上に付着した、約０．５μｍから５μｍの範囲の直径と約０．３ｍｍから１ｍｍの範囲の異なる長さの繊維及びバインダーの第１の活性濾過層と、
前記第１の層の上に付着した、約５μｍから４５μｍの範囲の直径と約１ｍｍから７ｍｍの範囲の異なる長さの繊維及びバインダーの第２の活性繊維層と、
濾過される水を受け入れ、この水を前記第２の層、前記第１の層そして前記コアを径方向に通過するよう向かわせる収容ハウジングと、を備え
前記第１の層は公称約０．５μｍの細孔を有し、前記第２の層は公称約１μｍから３０μｍの範囲の細孔を有している、ことを特徴とする水フィルタ。
【請求項１６】
前記第１の活性層の前で、前記コアの上に付着したポスト濾過繊維層を含み、前記ポスト濾過層の繊維は、約５μｍから４０μｍの範囲の直径、約１μｍから７μｍの範囲の異なる長さを有し、前記ポスト濾過層は、公称約５μｍから１５μｍの範囲の細孔を有している、ことを特徴とする請求項１５記載の水フィルタ。
【請求項１７】
前記ポスト濾過層の繊維がガラス、合成繊維、セルロース、及びそれらの混合の群から選択される、ことを特徴とする請求項１６記載の水フィルタ。
【請求項１８】
前記第１の活性層は活性炭を含む、ことを特徴とする請求項１５記載の水フィルタ。
【請求項１９】
前記第１の活性層の繊維はガラス繊維からなる、ことを特徴とする請求項１５記載の水フィルタ。
【請求項２０】
前記第１の活性層の繊維は、ガラス繊維及び合成繊維からなる、ことを特徴とする請求項１９記載の水フィルタ。
【請求項２１】
９０重量のガラス繊維と１０重量％の合成繊維からなる、ことを特徴とする請求項２０記載の水フィルタ。
【請求項２２】
前記ガラス繊維は、０．６μｍの直径を有する６５重量％のガラス繊維と、２．６μｍの直径を有する２５重量％のガラス繊維からなる、ことを特徴とする請求項２１記載の水フィルタ。
【請求項２３】
前記第２の活性層の繊維が、ポリオレフィン繊維及びアクリル繊維の群から選択される合成繊維からなる、ことを特徴とする請求項１５記載の水フィルタ。
【請求項２４】
前記第２の活性層の繊維が、ポリエチレン繊維、アクリル繊維及びポリプロピレン繊維からなる、ことを特徴とする請求項２３記載の水フィルタ。
【請求項２５】
前記第２の活性繊維層は粉末状の吸着材を含む、ことを特徴とする請求項１５記載の水フィルタ。
【請求項２６】
前記吸着材は活性炭からなる、ことを特徴とする請求項２５記載の水フィルタ。
【請求項２７】
前記吸着材は重金属を効果的に除去するものである、ことを特徴とする請求項２５記載の水フィルタ。
【請求項２８】
前記ポスト濾過層の繊維は合成繊維からなる、ことを特徴とする請求項１７記載の水フィルタ。
【請求項２９】
前記ポスト濾過層の繊維はポリオレフィンからなる、ことを特徴とする請求項２８記載の水フィルタ。
【請求項３０】
長寿命、低圧力損失のシスト低減水フィルタであって、
細孔のある剛性の円筒形のコアと、
このコア上に、約０．５μｍから５．０μｍの範囲の繊維径と、約０．３ｍｍから１．０ｍｍの範囲の繊維長を有する繊維とバインダーの水性スラリーから付着させた第１の活性層と、
前記第１の活性層の上に、約５μｍから４５μｍの範囲の繊維径と、約１ｍｍから７ｍｍの範囲の繊維長を有する繊維とバインダーの水性スラリーから付着させた第２の活性層と、を備えていることを特徴とする水フィルタ。
【請求項３１】
前記第１及び第２の活性層は真空蒸着させたものである、ことを特徴とする請求項３０記載の水フィルタ。
【請求項３２】
前記第１の活性層の前記繊維はガラス繊維からなる、ことを特徴とする請求項３０記載の水フィルタ。
【請求項３３】
前記ガラス繊維は約０．６μｍから２．６μｍの範囲の直径を有している、ことを特徴とする請求項３２記載の水フィルタ。
【請求項３４】
前記ガラス繊維は約０．３ｍｍから０．５ｍｍの範囲の長さを有している、ことを特徴とする請求項３３記載の水フィルタ
【請求項３５】
前記コアの上に、前記第１の活性層の前で、約５μｍ以上の繊維径を有する繊維とバインダーの水性スラリーから真空蒸着させたポスト濾過層を含む、ことを特徴とする請求項３１記載の水フィルタ。
【請求項３６】
前記ポスト濾過層の繊維は、合成繊維及びセルロースの群から選択される、ことを特徴とする請求項３５記載の水フィルタ。
【請求項３７】
前記ポスト濾過層のバインダーはポリオレフィンからなる、ことを特徴とする請求項３６記載の水フィルタ。
【請求項３８】
前記第１の活性層の繊維は、合成繊維及びセルロースの群から選択される繊維を含む、ことを特徴とする請求項３２記載の水フィルタ。
【請求項３９】
前記第１の活性層のバインダーはポリオレフィンからなる、ことを特徴とする請求項３８記載の水フィルタ。
【請求項４０】
前記第２の活性層の繊維は、合成繊維及びセルロースの群から選択される、ことを特徴とする請求項３０記載の水フィルタ。
【請求項４１】
前記第２の活性層のバインダーはポリオレフィンからなる、ことを特徴とする請求項４０記載の水フィルタ。
【請求項４２】
前記第２の活性繊維層は粉末状の吸着材を含む、ことを特徴とする請求項３０記載の水フィルタ。
【請求項４３】
前記吸着材は活性炭からなる、ことを特徴とする請求項４２記載の水フィルタ。
【請求項４４】
前記吸着材は重金属を効果的に除去するものである、ことを特徴とする請求項４２記載の水フィルタ。
【請求項４５】
長寿命、低圧力損失のシスト低減水フィルタであって、
細孔のある剛性の円筒形のコアと、
前記コアの上に、公称約５μｍから４０μｍの範囲の直径を有する合成繊維とバインダーの水性スラリーから真空蒸着させたポスト濾過層と、
前記ポスト濾過層の上に、ガラス及び合成繊維の群から選択された、公称約０．５μｍから５μｍの範囲の直径を有する繊維及びバインダーの水性スラリーから真空蒸着させた第１の活性層と、
前記第１の活性層の上に、公称約５μｍから３０μｍの範囲の直径を有する合成繊維、カーボン粒子及びバインダーの水性スラリーから真空蒸着させた第２の活性層と、を備えていることを特徴とする水フィルタ。
【請求項４６】
前記第１の活性層の繊維は、約０．５ｍｍから１．０ｍｍの範囲の長さを有している、ことを特徴とする請求項４５記載の水フィルタ。
【請求項４７】
前記第２の活性層の繊維は、約１ｍｍから７ｍｍの範囲の長さを有している、ことを特徴とする請求項４５記載の水フィルタ。
【請求項４８】
前記第１の活性層のガラス繊維は、約２５％の２．６μｍの直径を有する繊維、約７５％の０．６μｍの直径を有する繊維からなる、ことを特徴とする請求項４５記載の水フィルタ。
【請求項４９】
前記ポスト濾過層の繊維は、約１ｍｍから７ｍｍの範囲内の長さを有している、ことを特徴とする請求項４５記載の水フィルタ。
【請求項１】
長寿命、低圧力損失のシスト低減水フィルタであって、
細孔を有する剛性の円筒形のコアと、
このコア上の、約０．５μｍから３．０μｍの範囲の直径及び約０．３ｍｍから１．０ｍｍの範囲の繊維長を有する繊維及びバインダーの第１の活性繊維層と、
前記第１の活性層を覆うようにこの第１の活性層上に重ねられた第２の活性繊維層と、を備え、
前記第２の活性繊維層は、約５μｍから４５μｍの範囲の繊維径及び約１ｍｍから７ｍｍの範囲の繊維長とバインダーを有している、ことを特徴とする水フィルタ。
【請求項２】
前記第１の活性層の繊維はガラス繊維からなる、ことを特徴とする請求項１記載の水フィルタ。
【請求項３】
第１の活性層は合成繊維を含む、ことを特徴とする請求項２記載の水フィルタ。
【請求項４】
前記合成繊維は、約５μｍの直径、約１ｍｍの長さを有する繊維からなる、ことを特徴とする請求項３記載の水フィルタ。
【請求項５】
前記合成繊維はポリエチレンからなる、ことを特徴とする請求項４記載の水フィルタ。
【請求項６】
前記第２の層の繊維は合成繊維からなる、ことを特徴とする請求項１記載の水フィルタ。
【請求項７】
前記合成繊維は、ポリオレフィン繊維とアクリル繊維の混合からなる、ことを特徴とする請求項６記載の水フィルタ。
【請求項８】
前記コアと前記第１の活性繊維層の間に、合成繊維のポスト濾過層を含んでいる、ことを特徴とする請求項１記載の水フィルタ。
【請求項９】
前記ポスト濾過層の前記合成繊維は、約５μｍから４０μｍの範囲の繊維径、約１ｍｍから７ｍｍの範囲の長さを有している、ことを特徴とする請求項８記載の水フィルタ。
【請求項１０】
前記ポスト濾過層の繊維は、ポリエチレン、ポリプロピレン及びその混合の群から選択される、ことを特徴とする請求項９記載の水フィルタ。
【請求項１１】
長寿命、低圧力損失のシスト低減水フィルタの製造方法であって、
（１）細孔を有する剛性の円筒形のコアを準備するステップと、
（２）前記コアの上に、約０．５μｍから５．０μｍの範囲の繊維径と、約０．３ｍｍから１．０ｍｍの範囲の繊維長を有する繊維とバインダーの水性スラリーから第１の活性濾過層を付着させるステップと、
（３）前記第１の活性層の上に、約５μｍから４５μｍの範囲の繊維径と、約１ｍｍから７ｍｍの範囲の繊維長を有する繊維とバインダーの水性スラリーから第２の活性層を付着させるステップと、
を有することを特徴とする水フィルタの製造方法。
【請求項１２】
前記付着させるステップは真空蒸着からなる、ことを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の活性層を付着させる前に、前記コア上に、約５μｍから４０μｍの繊維径と、約１ｍｍから７ｍｍの範囲の繊維長を有する繊維とバインダーの水性スラリーからポスト濾過層を付着させるステップと、
前記ポスト濾過層の上に前記第１の活性層を付着させる変更されたステップと、
を含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
加熱によって、水分を除去しバインダーを固めて、前記フィルタを硬化させるステップを含む、ことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
長寿命、低圧力損失のシスト低減水フィルタであって、
剛性で多孔質の円筒形のコアと、
前記コアの上に付着した、約０．５μｍから５μｍの範囲の直径と約０．３ｍｍから１ｍｍの範囲の異なる長さの繊維及びバインダーの第１の活性濾過層と、
前記第１の層の上に付着した、約５μｍから４５μｍの範囲の直径と約１ｍｍから７ｍｍの範囲の異なる長さの繊維及びバインダーの第２の活性繊維層と、
濾過される水を受け入れ、この水を前記第２の層、前記第１の層そして前記コアを径方向に通過するよう向かわせる収容ハウジングと、を備え
前記第１の層は公称約０．５μｍの細孔を有し、前記第２の層は公称約１μｍから３０μｍの範囲の細孔を有している、ことを特徴とする水フィルタ。
【請求項１６】
前記第１の活性層の前で、前記コアの上に付着したポスト濾過繊維層を含み、前記ポスト濾過層の繊維は、約５μｍから４０μｍの範囲の直径、約１μｍから７μｍの範囲の異なる長さを有し、前記ポスト濾過層は、公称約５μｍから１５μｍの範囲の細孔を有している、ことを特徴とする請求項１５記載の水フィルタ。
【請求項１７】
前記ポスト濾過層の繊維がガラス、合成繊維、セルロース、及びそれらの混合の群から選択される、ことを特徴とする請求項１６記載の水フィルタ。
【請求項１８】
前記第１の活性層は活性炭を含む、ことを特徴とする請求項１５記載の水フィルタ。
【請求項１９】
前記第１の活性層の繊維はガラス繊維からなる、ことを特徴とする請求項１５記載の水フィルタ。
【請求項２０】
前記第１の活性層の繊維は、ガラス繊維及び合成繊維からなる、ことを特徴とする請求項１９記載の水フィルタ。
【請求項２１】
９０重量のガラス繊維と１０重量％の合成繊維からなる、ことを特徴とする請求項２０記載の水フィルタ。
【請求項２２】
前記ガラス繊維は、０．６μｍの直径を有する６５重量％のガラス繊維と、２．６μｍの直径を有する２５重量％のガラス繊維からなる、ことを特徴とする請求項２１記載の水フィルタ。
【請求項２３】
前記第２の活性層の繊維が、ポリオレフィン繊維及びアクリル繊維の群から選択される合成繊維からなる、ことを特徴とする請求項１５記載の水フィルタ。
【請求項２４】
前記第２の活性層の繊維が、ポリエチレン繊維、アクリル繊維及びポリプロピレン繊維からなる、ことを特徴とする請求項２３記載の水フィルタ。
【請求項２５】
前記第２の活性繊維層は粉末状の吸着材を含む、ことを特徴とする請求項１５記載の水フィルタ。
【請求項２６】
前記吸着材は活性炭からなる、ことを特徴とする請求項２５記載の水フィルタ。
【請求項２７】
前記吸着材は重金属を効果的に除去するものである、ことを特徴とする請求項２５記載の水フィルタ。
【請求項２８】
前記ポスト濾過層の繊維は合成繊維からなる、ことを特徴とする請求項１７記載の水フィルタ。
【請求項２９】
前記ポスト濾過層の繊維はポリオレフィンからなる、ことを特徴とする請求項２８記載の水フィルタ。
【請求項３０】
長寿命、低圧力損失のシスト低減水フィルタであって、
細孔のある剛性の円筒形のコアと、
このコア上に、約０．５μｍから５．０μｍの範囲の繊維径と、約０．３ｍｍから１．０ｍｍの範囲の繊維長を有する繊維とバインダーの水性スラリーから付着させた第１の活性層と、
前記第１の活性層の上に、約５μｍから４５μｍの範囲の繊維径と、約１ｍｍから７ｍｍの範囲の繊維長を有する繊維とバインダーの水性スラリーから付着させた第２の活性層と、を備えていることを特徴とする水フィルタ。
【請求項３１】
前記第１及び第２の活性層は真空蒸着させたものである、ことを特徴とする請求項３０記載の水フィルタ。
【請求項３２】
前記第１の活性層の前記繊維はガラス繊維からなる、ことを特徴とする請求項３０記載の水フィルタ。
【請求項３３】
前記ガラス繊維は約０．６μｍから２．６μｍの範囲の直径を有している、ことを特徴とする請求項３２記載の水フィルタ。
【請求項３４】
前記ガラス繊維は約０．３ｍｍから０．５ｍｍの範囲の長さを有している、ことを特徴とする請求項３３記載の水フィルタ
【請求項３５】
前記コアの上に、前記第１の活性層の前で、約５μｍ以上の繊維径を有する繊維とバインダーの水性スラリーから真空蒸着させたポスト濾過層を含む、ことを特徴とする請求項３１記載の水フィルタ。
【請求項３６】
前記ポスト濾過層の繊維は、合成繊維及びセルロースの群から選択される、ことを特徴とする請求項３５記載の水フィルタ。
【請求項３７】
前記ポスト濾過層のバインダーはポリオレフィンからなる、ことを特徴とする請求項３６記載の水フィルタ。
【請求項３８】
前記第１の活性層の繊維は、合成繊維及びセルロースの群から選択される繊維を含む、ことを特徴とする請求項３２記載の水フィルタ。
【請求項３９】
前記第１の活性層のバインダーはポリオレフィンからなる、ことを特徴とする請求項３８記載の水フィルタ。
【請求項４０】
前記第２の活性層の繊維は、合成繊維及びセルロースの群から選択される、ことを特徴とする請求項３０記載の水フィルタ。
【請求項４１】
前記第２の活性層のバインダーはポリオレフィンからなる、ことを特徴とする請求項４０記載の水フィルタ。
【請求項４２】
前記第２の活性繊維層は粉末状の吸着材を含む、ことを特徴とする請求項３０記載の水フィルタ。
【請求項４３】
前記吸着材は活性炭からなる、ことを特徴とする請求項４２記載の水フィルタ。
【請求項４４】
前記吸着材は重金属を効果的に除去するものである、ことを特徴とする請求項４２記載の水フィルタ。
【請求項４５】
長寿命、低圧力損失のシスト低減水フィルタであって、
細孔のある剛性の円筒形のコアと、
前記コアの上に、公称約５μｍから４０μｍの範囲の直径を有する合成繊維とバインダーの水性スラリーから真空蒸着させたポスト濾過層と、
前記ポスト濾過層の上に、ガラス及び合成繊維の群から選択された、公称約０．５μｍから５μｍの範囲の直径を有する繊維及びバインダーの水性スラリーから真空蒸着させた第１の活性層と、
前記第１の活性層の上に、公称約５μｍから３０μｍの範囲の直径を有する合成繊維、カーボン粒子及びバインダーの水性スラリーから真空蒸着させた第２の活性層と、を備えていることを特徴とする水フィルタ。
【請求項４６】
前記第１の活性層の繊維は、約０．５ｍｍから１．０ｍｍの範囲の長さを有している、ことを特徴とする請求項４５記載の水フィルタ。
【請求項４７】
前記第２の活性層の繊維は、約１ｍｍから７ｍｍの範囲の長さを有している、ことを特徴とする請求項４５記載の水フィルタ。
【請求項４８】
前記第１の活性層のガラス繊維は、約２５％の２．６μｍの直径を有する繊維、約７５％の０．６μｍの直径を有する繊維からなる、ことを特徴とする請求項４５記載の水フィルタ。
【請求項４９】
前記ポスト濾過層の繊維は、約１ｍｍから７ｍｍの範囲内の長さを有している、ことを特徴とする請求項４５記載の水フィルタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公表番号】特表２０１０−５３６５４２（Ｐ２０１０−５３６５４２Ａ）
【公表日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５２１０７６（Ｐ２０１０−５２１０７６）
【出願日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０７１６９８
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０３２４３７
【国際公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【出願人】（５１００４１１５３）ペンテア フィルトレーション インク (1)
【氏名又は名称原語表記】ＰＥＮＴＡＩＲ ＦＩＬＴＲＡＴＩＯＮ， ＩＮＣ．
【住所又は居所原語表記】５０２ Ｉｎｄｉａｎａ Ａｖｅｎｕｅ， Ｓｈｅｂｏｙｇａｎ， ＷＩ ５３０８１ （ＵＳ）
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０７１６９８
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０３２４３７
【国際公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【出願人】（５１００４１１５３）ペンテア フィルトレーション インク (1)
【氏名又は名称原語表記】ＰＥＮＴＡＩＲ ＦＩＬＴＲＡＴＩＯＮ， ＩＮＣ．
【住所又は居所原語表記】５０２ Ｉｎｄｉａｎａ Ａｖｅｎｕｅ， Ｓｈｅｂｏｙｇａｎ， ＷＩ ５３０８１ （ＵＳ）
【Ｆターム（参考）】
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