耐凍性水フィルタ
耐凍性フィルタカートリッジアセンブリおよび製作方法は、フィルタハウジングとろ材とを含み、凍結事象の間にハウジングの破裂ではなく伸張を可能とする伸びおよびガラス転移特性を有する、高弾性のポリオレフィン重合体から形成されるマイタハウジングと、内部に空気が取り込まれておりフィルタカートリッジの内部に配置されるスリーブと、凍結がもたらす膨張応力に耐えるのに十分大きい壁厚さを有する従来のポリオレフィンから形成されるフィルタハウジングと、からなる構成要素のリストから選択される少なくとも１つの構成要素を有する、フィルタカートリッジを含む。分解カートリッジフィルタは、フィルタキャップと、フィルタハウジングと、フィルタエレメントと、を有する。フィルタキャップおよびフィルタハウジングは回転可能に取り付けられ、キャップ係合部材およびハウジング係合部材は、フィルタキャップおよびフィルタハウジングの回転可能な脱離を防止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権
本出願は、２００２年１１月２０日に出願された米国仮特許出願第６０／４２７，７７０号明細書の利益を主張する、２００３年２月２８日に出願され「耐凍性水フィルタ（ＦＲＥＥＺＥ ＲＥＳＩＳＴＡＮＴ ＷＡＴＥＲ ＦＩＬＴＥＲ）」という名称の米国特許出願第１０／３７７，０２２号明細書の一部継続出願であり、それらをともに、本開示に矛盾しない程度に参照により本明細書に取り込んでいる。
【０００２】
本開示は、包括的には採水口水ろ過製品の分野に関する。より詳細には、本開示は、冷蔵庫で使用する交換可能フィルタカートリッジに関し、本フィルタカートリッジは、凍結状態に晒された場合に破裂に耐えるように構成される。
【背景技術】
【０００３】
今日販売されている冷蔵庫の多くに見られる共通の特徴は、飲料ディスペンサかまたは製氷機にろ過水を供給することができる内部水ろ過システムである。大部分の適用では、これらフィルタシステムは、源水から塩素および粒状物質を除去してより清浄でより味のよい水および氷をもたらす能力を有するろ材を使用する。
【０００４】
これらフィルタシステムを設計するとき、重要な設計考慮事項は、フィルタが占有する空間の量である。これは、フィルタによって占有されるいかなる空間も、冷蔵庫内の利用可能な食料貯蔵空間を低減することになるためである。水フィルタシステムによって占有される空間を低減する１つの方法は、交換可能カートリッジフィルタを使用することである。交換可能カートリッジフィルタは、通常、新しいフィルタと交換することが必要になる前に数ヶ月持つのに十分なろ過能力を有する。
【０００５】
以前の冷蔵庫水システム設計は、家屋内給水およびフィルタの前に隔離電磁弁を組み込むことにより水フィルタを保護する手段を含んでいた。この弁は、ろ過水が必要とされる間にのみ開放し、そのため、構造上のフィルタの障害の場合に水が溢れる可能性がなくなる。システムの複雑性およびコストを低減しようとして、冷蔵庫製造業者は、隔離弁をなくしフィルタを連続的な高圧で作動させようとした。隔離電磁弁に取って代る１つの方法は、フィルタシステム自体に遮断手段を組み込むことであった。かかる遮断手段の一例は、フィルタカートリッジが取り除かれるときに給水ラインを閉鎖する、マニホールド内のスプリング弁である。
【０００６】
フィルタ遮断手段は、フィルタカートリッジがシステムから取り除かれるときは有効であるが、フィルタカートリッジがまだマニホールドと係合している間に何らかの事象がフィルタカートリッジに構造上の障害をもたらす場合には有効でない。冷蔵庫に隔離弁がない場合、水は、破損したカートリッジ内外を流れ続ける。かかる連続的な流出により、冷蔵庫を取り囲む場所の床板に破損がもたらされる可能性がある。フィルタカートリッジが構造上の破損をこうむる可能性のある１つの場合は、カートリッジ内によどんでいる水が固く凍結する場合である。水は、氷になると膨張し、フィルタハウジングのひび割れまたは破裂をもたらす可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
現フィルタカートリッジ設計は、耐疲労性および耐化学性、低コスト、低クリープおよび低毒性のために、従来の硬質ポリオレフィン重合体、通常は非変性タルク充填ポリプロピレンを利用する。不都合なことに、これら材料は、凍結範囲の温度において脆化することになる、ガラス転移温度を有する傾向がある。脆化することに加えて、従来のポリプロピレン樹脂は、ガラス転移温度を上回る間、およそ５〜３０％の破断時伸び率を有する。凍結温度におけるこの不十分な弾性と脆性との組合せにより、ポリプロピレンは、凍結状態を耐えなければならない冷蔵庫水フィルタカートリッジで使用するために理想的な重合体ではなくなる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
種々の技法を利用することにより、本開示のフィルタカートリッジの目下好ましい実施形態は、カートリッジ内に圧力吸収要素を含む所望の特性を有する重合体を組み込むことにより、かつ／または壁強度を凍結がもたらす応力に耐えるように増大させることにより、凍結事象における損傷に耐えることができる。一態様では、本開示は、耐凍性水フィルタに関する。耐凍性水フィルタの目下好ましい実施形態は、たとえば、実質的に本明細書で説明するフィルタを含むことができる。本開示はさらに、耐凍性水フィルタを水ろ過システムの構成要素として使用することと、耐凍性水フィルタを製造する方法および構成と、に関する。
【０００９】
第１の目下好ましい実施形態では、フィルタハウジングは、凍結事象の間に、フィルタハウジングの破裂ではなく伸張を可能とする伸びおよびガラス転移特性を有する重合体から作製される。ポリオレフィンの化学的性質の進歩により、これら所望の強度および弾性の特性を組み合わせた重合体がもたらされた。従来のポリオレフィンに対する５〜３０％の標準伸び率に対し、試験法ＡＳＴＭ Ｄ６３８によって測定されるように、８００％を超える破断時伸び率を有する、メタロセン変性ポリプロピレンまたはポリエチレン重合体および共重合体等、種々の高弾性のポリオレフィンが開発された。同様に、ダウ・ケミカル（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）のＤｏｗｌｅｘ（登録商標）等の低密度ポリエチレン重合体を利用することができる。Ｄｏｗｌｅｘ（登録商標）は、７５０％を超える破断時伸び率を有する。さらに、エクイスター（Ｅｑｕｉｓｔａｒ）のＡｌａｔｈｏｎ（登録商標）等の高密度ポリエチレン重合体を利用することができる。Ａｌａｔｈｏｎ（登録商標）は、１９００％を超える破断時伸び率を有する。これら弾性ポリオレフィン重合体は、７００％を超える破断時伸び率を有するが、従来のポリオレフィンの代りに、１００％を超える破断時伸び率を有する他の弾性ポリオレフィン重合体を使用することも可能である。選択される重合体に関わらず、これら高弾性のポリオレフィンは、相当な強度、増大した弾性、低クリープおよび低コストという特性を共有する。これら変性ポリオレフィン重合体を使用して、依然として凍結事象に耐えるのに十分な強度および弾性を提供しながらより薄い壁を有するフィルタハウジングを製造することができる。
【００１０】
この目下好ましい実施形態に対する変形では、フィルタハウジングは複数の重合体を含むことができる。インターフェイスキャップ重合体は、その強度および硬質特性に対して選択されるが、ハウジング重合体としては、弾性ポリオレフィンを、その弾性および強度特性に基づいて選択することができる。
【００１１】
別の目下好ましい実施形態では、製造中にフィルタカートリッジの内部に多量の空気が取り込まれる。この取り込まれた空気は、独立気泡フォームまたは適当なはじけない（ｎｏｎ−ｐｏｐｐｉｎｇ）気泡緩衝材の形態で存在する可能性がある。凍結事象の間、この取り込まれた空気によって氷が、カートリッジハウジングに対して外側に膨張するのではなく取り込まれた空気を圧縮することにより内側に膨張することができる。カートリッジハウジングに対する外側への膨張が低減したため、かかる設計は、カートリッジハウジングに対し低減した壁厚さを含むことができる。
【００１２】
別の目下好ましい実施形態では、カートリッジフィルタの内部ボリューム内に取り込まれた空気を組み込む一方で、所望の弾性特性および強度特性を有する重合体から構成されるフィルタハウジングをもたらすように、上述した実施形態を種々の構成で結合することができる。
【００１３】
別の目下好ましい実施形態では、カートリッジフィルタを、フィルタハウジング自体に対し標準非変性ポリオレフィン構造、もっとも典型的には非変性タルク充填ポリプロピレンを使用して設計することができる。凍結し得る取り込まれた空気の量が低減するように、厚さを通して有孔率が低いフィルタエレメントが選択される。非変性ポリプロピレンの固有の特性にも関わらず、フィルタカートリッジを、この低減した水体積の凍結がもたらす膨張応力に耐えるために十分大きい壁厚さを使用して構成することができる。
【００１４】
別の目下好ましい代表的な実施形態では、本開示のカートリッジフィルタは、フィルタキャップ、フィルタハウジングおよびフィルタエレメントを備える。フィルタキャップおよびフィルタハウジングはともに、フィルタキャップとフィルタハウジングとの回転可能な取付を可能にするねじ式部分を含む。フィルタキャップのキャップ係合部材とフィルタハウジングのハウジング係合部材とにより、フィルタキャップとフィルタハウジングとの回転可能な接続が可能となるが、フィルタキャップとフィルタハウジングとの回転可能な脱離を防止するために締付けて係合する。特に、締付け構造が無効になることにより締付けが壊され、恐らくはカートリッジの他の要素が破壊する可能性があるという意味で、締付け構造により、カートリッジフィルタを永久的に封止することができるようになる。特定の締付け構造について後述し、その締付け構造は、概して、１つの要素の別の要素への挿入を含み、その挿入は、カートリッジの要素を脱離する回転に耐える。これら概略的なパラメータ内に、種々の締付け構造が適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１に、長時間凍結状態に晒された後の市販の住宅用フィルタカートリッジ１００を示す。大部分の市販のカートリッジに典型的であるように、フィルタカートリッジ１００は、従来の硬質な非変性タルク充填ポリプロピレン重合体から作製される。フィルタカートリッジ１００は、略円柱状ハウジング１０２とカートリッジヘッド１０４とから構成される。フィルタカートリッジ１００は、付勢端１０６と係合端１０８とによって画定される。カートリッジヘッド１０４は、水分配マニホールドとインターフェイスする、挿入ランプとして示す相互接続部材１１０を含む。付勢端１０６は、フィルタカートリッジ１００を水分配マニホールドに取り付けるかまたはそこから取り除くときに使用される突出グリップ１１２を含む。フィルタカートリッジ１００の表面には、フィルタカートリッジ１００の長さに沿って直線状に延在する脆性破断１１４が明らかである。破断１１４は、実際の使用中に長時間凍結状態にさらされた後の、従来のポリオレフィン重合体から構成されるフィルタカートリッジ１００の代表的な破損モードである。破断１１４は、液体水からの氷の形成中に生成される膨張応力によってもたらされ、それによってフィルタカートリッジが破裂する。
【００１６】
図２、図３および図４は、耐凍性フィルタカートリッジ１１６の一実施形態を示す。フィルタカートリッジ１１６は、カートリッジヘッド１１８と弾性カートリッジハウジング１２０とを備える。カートリッジハウジング１２０は、少なくとも１００％を超える、実施形態によっては７００％を超える破断時伸び率を、これら伸び率の間の値とともに有する、高弾性のポリオレフィン重合体から構成されることが好ましい。適当なポリオレフィン重合体の例には、メタロセン変性ポリプロピレン（すなわち、メタロセン−プラストマー変性ポリプロピレン）およびポリエチレン（すなわち、メタロセン−プラストマー変性ポリエチレン）、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、二峰性ポリエチレン及びポリ（エチレン−コ−プロピレン）がある。カートリッジヘッド１１８は、カートリッジハウジング１２０と同じ変性ポリオレフィン重合体から構成されることが好ましい。別法として、カートリッジヘッド１１８は、それが、カートリッジハウジング１２０の弾性ポリオレフィン重合体との使用に適合するようにする、接合特性を示す他のポリオレフィン重合体を含むことも可能である。一般に、カートリッジヘッド１１８およびカートリッジハウジング１２０は、限定されないが射出成形、圧縮成形および押出成形を含む種々の形成工程を使用して形成される。カートリッジヘッド１１８およびカートリッジハウジング１２０は、同じ重合体を含むことが好ましく、または別法として適合性のある重合体を含むため、フィルタカートリッジ１１６を構成するために多種多様の接合方法を使用することができる。カートリッジヘッド１１８およびカートリッジハウジング１２０を接合する方法には、限定されないが、スピン溶接、ホットプレート、電磁放射加熱、超音波溶接、接着接合、レーザ溶接またはそれらの任意の組合せが含まれ得る。概して、カートリッジヘッド１１８は、挿入端１２１と接続端１２２とを含む。挿入端１２１は、挿入面１２４と挿入フランジ１２６とを含む。接続端１２２は、接続部材１２８を含む。カートリッジヘッド１１８はまた、中央入口ボア１３０および複数の出口ボア１３２も有する。カートリッジハウジング１２０は、閉鎖端１３４、開口端１３６、内部空間１３８、カートリッジ壁１４０および封止面１４２を含む。
【００１７】
図５、図６、図７および図８に、耐凍性フィルタカートリッジ１４４の代替実施形態を示す。フィルタカートリッジ１４４は、弾性カートリッジハウジング１４６と硬質カートリッジヘッド１４８とを含む。カートリッジハウジング１４６は、少なくとも１００％を超え、実施形態によっては７００％を超える破断伸び率を、これら伸び率の間の値とともに有するポリオレフィン重合体を含む。適当なポリオレフィン重合体の例には、メタロセン変性ポリプロピレンおよびポリエチレン、低密度ポリエチレンおよび高密度ポリエチレンがある。カートリッジヘッド１４８は、ポリプロピレン等の従来の硬質ポリオレフィン重合体を含む。概して、カートリッジヘッド１４８およびカートリッジハウジング１４６は、限定されないが射出成形、圧縮成形および押出成形を含む種々の形成工程を使用して形成される。本実施形態では、カートリッジハウジング１４６は、閉鎖端１５０、開口端１５２、内部空間１５４、カートリッジ壁１５６および封止面１５８を含む。概して、内部空間１５４内にフィルタエレメント１５９が配置される。開口端１５２には、内壁面１５４に周囲溝１６０が位置する。周囲溝１６０は、内壁面１６２から延在する複数の成形突起１６４を含む。これら図に示すように、成形インサート溶接リング１６６が周囲溝１６０内に位置しかつ成形突起１６４に固定して取り付けられている。溶接リング１６６を、硬質カートリッジヘッド１４８と同じポリオレフィン重合体から構成することができるが、溶接リング１６６は、硬質カートリッジヘッド１４８と接合することができる、カートリッジハウジング１４６を構成する重合体以外のいかなる重合体を含むことも可能である。たとえば、カートリッジハウジング１４６を形成するとき、溶接リング１６６を事前成形し、カートリッジハウジング１４６用の型内に配置することができるが、他のはめ込み成形技法を使用することも可能である。かかる接合方法には、限定されないが、スピン溶接、ホットプレート、電磁放射加熱、超音波溶接、接着接合、レーザ溶接またはそれらの任意の組合せがあり得る。概して、カートリッジヘッド１４８は、挿入端１６８と接続端１７０とを含む。挿入端１６８は、挿入面１７２と挿入フランジ１７４とを含む。接続端１７０は接続部材１７６を含む。カートリッジヘッド１４８はまた、中央入口ボア１７８および複数の出口ボア１８０も含む。代替実施形態では、カートリッジハウジング１４６は、弾性カートリッジハウジング１４６の重合体が硬質カートリッジヘッド１４８に適当に接合可能である場合、インサート溶接リング１６６に対応する構造を一体的に含むことができる。この代替実施形態では、構造は、図５、図６、図７および図８に示すようであるが、２つの材料の複合物の代りに、カートリッジハウジング１４６の材料は均一である。
【００１８】
図９、図１０、図１１、図１２、図１３、図１４、図１５および図１６に、耐凍性フィルタカートリッジ１８４の別の代替実施形態を示す。フィルタカートリッジ１８４は、弾性カートリッジハウジング１８６と硬質カートリッジヘッド１８８とを含む。カートリッジハウジング１８６は、少なくとも１００％を超え、実施形態によっては７００％を超える破断伸び率を、これら伸び率の間の値とともに有するポリオレフィン重合体を含む。適当なポリオレフィン重合体の例には、メタロセン変性ポリプロピレンおよびポリエチレン、低密度ポリエチレンおよび高密度ポリエチレンがある。カートリッジヘッド１８８は、ポリプロピレン等の従来の硬質ポリオレフィン重合体を含む。概して、カートリッジヘッド１８８およびカートリッジハウジング１８６は、限定されないが射出成形、圧縮成形および押出成形を含む種々の形成工程を使用して形成される。本実施形態では、カートリッジハウジング１８６は、閉鎖端１９０、開口端１９２、内部空間１９４およびカートリッジ壁１９６を含む。概して、内部空間１９４内にはフィルタエレメント１９８が配置される。開口端１９２は、外壁面２０４の周りに案内面２００と周囲外部ねじ山２０２とを含む。カートリッジヘッド１８８は、挿入端２０６と接続端２０８とを含む。挿入端２０６は挿入壁２１０を含む。挿入壁２１０は、開口端１９２よりわずかに大きい径を有する。挿入壁２１０は、内部ねじ山２１４を含む内側面２１２を有する。挿入端２０６はまた挿入止め２１６も含む。接続端２０８は接続部材２１８を含む。カートリッジヘッド１８８はまた、中央入口ボア２２０と、複数の出口ボア２２２と、中央入口ボア２２０を包囲するトラフ２２３とを含む。カートリッジヘッド１８８およびカートリッジハウジング１８６が取り付けられるとき、ギャップ２２４が形成される。
【００１９】
図１７および図１８は、耐凍性フィルタカートリッジ２２６の代替実施形態を示す。フィルタカートリッジ２２６は、カートリッジハウジング２２８、圧縮スリーブ２３０、フィルタエレメント２３２およびカートリッジヘッド２３４から構成される。概して、カートリッジヘッド２３４およびカートリッジハウジング２２８は、限定されないが射出成形、圧縮成形および押出成形を含む種々の形成工程を使用して形成される。カートリッジハウジング２２８は、閉鎖端２３６、開口端２３８および内壁２４０によって画定される略円柱状構成を有する。圧縮スリーブ２３０は、内側スリーブ壁２４２および外側スリーブ壁２４４によって画定される略円柱状構造を有する。内側スリーブ壁２４２は、スリーブ空間２４６を画定する。内側スリーブ壁２４２および外側スリーブ壁２４４は封止エアポケット２４８を画定する。封止エアポケット２４８の例は、独立気泡フォームまたは適当なはじけない気泡緩衝材の形態で存在する、取り込まれた空気を含む。フィルタエレメント２３２は、遠位端２５０、近位端２５２、外側エレメント壁２５４、内側エレメント壁２５６および連続貫通孔２５８によって画定される略円柱状構造を有する。カートリッジヘッド２３４は、突出中間面２６０、中央入口ボア２６２、複数の出口ボア２６４およびカラー２６６を含む。
【００２０】
図１９および図２０は、耐凍性フィルタカートリッジ２６８の別の代替実施形態を示す。フィルタカートリッジ２６８は、カートリッジハウジング２７０、フィルタエレメント２７２およびカートリッジヘッド２７４を含む。概して、カートリッジヘッド２７４およびカートリッジハウジング２７０は、限定されないが射出成形、圧縮成形および押出成形を含む種々の形成プロセスを使用して形成される。カートリッジハウジング２７０は、閉鎖端２７６、開口端２７８および壁２８０によって画定される略円柱状構造を有する。壁２８０は、内壁面２８４および外壁面２８６によって画定される壁厚さ２８２を有する。壁厚さ２８２は、３．１７５ミリメートル（１／８インチ）から１２．７ミリメートル（１／２インチ）までの範囲から選択されることが好ましい。内壁面２８４、閉鎖端２７６および開口端２７８は、内部空間２８８を画定する。フィルタエレメント２７２は、遠位端２９０、近位端２９２、外側エレメント壁２９４、内側エレメント壁２９６および連続貫通孔２９８によって画定される略円柱状構造を有する。カートリッジヘッド２７４は、突出中間面３００、中央入口ボア３０２、複数の出口ボア３０４およびカラー３０６を含む。
【００２１】
図２、図３および図４に示す第１実施形態では、フィルタカートリッジ１１６は、内部空間１３８内に取り付けられるフィルタエレメント（図示せず）を含む。このフィルタエレメントは、外観および構造がフィルタエレメント１５９に類似する可能性がある。フィルタエレメントは、カートリッジヘッド１１８を弾性カートリッジハウジング１２０に永久的に取り付けることによって適所に保持される。挿入面１２４は、挿入フランジ１２６が封止面１４２に接触するまで内部空間１３８内に挿入される。挿入フランジ１２６および封止面１４２は、フィルタカートリッジ１１６のアセンブリを完成するように永久的に接合される。実際には、フィルタカートリッジ１１６のカートリッジヘッド１１８は、フィルタマニホールド（図示せず）と相互接続可能となる。
【００２２】
図５、図６、図７および図８に示す代替実施形態では、フィルタカートリッジ１４４は、内部空間１５４内に取り付けられるフィルタエレメント１５９を含む。フィルタエレメント１５９は、限定されないが深層ろ過媒体、絶対ろ過媒体、活性炭媒体、イオン交換媒体およびそれらの任意の組合せを含む種々のろ材を含むことができる。フィルタエレメント１５９を、硬質カートリッジヘッド１４８を弾性カートリッジハウジング１４６に永久的に取り付けることにより適所に保持することができる。硬質カートリッジヘッド１４８および弾性カートリッジハウジング１４６は異なる重合体を含むため、標準取付方法は適用可能でない場合がある。取付けを促進するために、周囲溝１６０内に溶接リング１６６をインサート成形することができる。成形突起１６４が、溶接リング１６６と弾性カートリッジハウジング１４６との接着を促進する。溶接リング１６６は、硬質カートリッジヘッド１４８と同じ重合体を含むことができるが、硬質カートリッジヘッド１４８に接合することができるいかなる重合体を使用することも可能である。挿入面１７２は、挿入フランジ１７４が封止面１５８と接触するまで内部空間１５４内に挿入される。硬質カートリッジヘッド１４８および弾性カートリッジハウジング１４６を、フィルタカートリッジ１１６のアセンブリを完成するように永久的に接合することができる。上述したように、弾性カートリッジハウジング１４６は、同じ接合方法を使用して硬質カートリッジヘッド１４８に接合可能なインサート溶接リング１６６に対応する構造を一体的に含むことができる。
【００２３】
図９、図１０、図１１、図１２、図１３、図１４、図１５および図１６に示す別の代替実施形態では、フィルタカートリッジ１８４は、内部空間１９４内に取り付けられるフィルタエレメント１９８を含む。フィルタエレメント１９８は、限定されないが深層ろ過媒体、絶対ろ過媒体、活性炭媒体、イオン交換媒体およびそれらの任意の組合せを含む種々のろ材を含むことができる。フィルタエレメント１９８は、硬質カートリッジヘッド１８８を弾性カートリッジハウジング１８６に取り付けることによって適所に保持される。案内面２００は、外部ねじ山２０２が内部ねじ山２１４に接触するまで挿入端２０６内に配置される。そして、硬質カートリッジヘッド１８８および弾性カートリッジハウジング１８６は、内部ねじ山２１４および外部ねじ山２０２によって回転可能に相互接続される。硬質カートリッジヘッド１８８を弾性カートリッジハウジング１８６にねじによって取り付ける前に、エポキシ等、或る量のホットメルトグルーまたは他の適当な接着剤がトラフ２２３に塗布されることが好ましい。ホットメルトグルーまたは接着剤は、好ましくは内側ねじ山２１４および外側ねじ山２０２を接合することにより、フィルタカートリッジ１８２を完成するように硬質カートリッジヘッド１８８を弾性カートリッジハウジング１８６に永久的に接合するのに役立つ。カートリッジヘッド１８８と弾性カートリッジハウジング１８６とを接合することに加えて、ホットメルトグルーまたは接着材は、ギャップ２２４を充填し、水の漏れを防止するガスケットまたはシールとしての役割を果たす。
【００２４】
図１７および図１８に示す別の代替実施形態では、フィルタカートリッジ２２６は、外側スリーブ壁２４４と内壁２４０とが接触するように、圧縮スリーブ２３０をカートリッジハウジング２２８の開口端２３８内に配置することによって組み立てられる。次に、フィルタエレメント２３２が、圧縮スリーブ２３０のスリーブ空間２４６内に配置される。フィルタエレメント２２６は、限定されないが深層ろ過媒体、絶対ろ過媒体、活性炭媒体、イオン交換媒体およびそれらの任意の組合せを含む種々のろ材を含むことができる。フィルタエレメント２２６は、カートリッジヘッド２３４をカートリッジハウジング２２８に取り付けることにより適所に保持される。突出中間面２６０は、フィルタエレメント２３２の貫通孔２５８内に挿入するように配置される。カラー２６６は、カートリッジハウジング２２８の開口端２３８内に挿入して、カートリッジヘッド２３４とカートリッジハウジング２２８との接合を容易にする。接合を、限定されないがスピン溶接、ホットプレート、電磁放射加熱、超音波溶接、接着接合、レーザ溶接またはそれらの任意の組合せを含む多数の適当な方法によって行うことができる。
【００２５】
図１９および図２０に示す別の代替実施形態では、フィルタカートリッジ２６８は、遠位端２９０が閉鎖端２７６に近接するように、フィルタエレメント２７２をカートリッジハウジング２７０の開口端２７８内に配置することによって組み立てられる。フィルタエレメント２７２は、限定されないが深層ろ過媒体、絶対ろ過媒体、活性炭媒体、イオン交換媒体およびそれらの任意の組合せを含む種々のろ材を含むことができる。フィルタエレメント２７２は、運ばれる水の容積を低減するのを助けるために内部有孔率が低減するように製造されることが好ましい。フィルタエレメント２７２は、カートリッジヘッド２７４をカートリッジハウジング２７０に取り付けることによって適所に保持される。カラー３０６は、開口端２７８に挿入するように配置され、入口ボア３０２および貫通孔２９８は整列する。カートリッジヘッド２７４を、限定されないがスピン溶接、ホットプレート、電磁放射加熱、超音波溶接、接着接合、レーザ溶接またはそれらの任意の組合せを含む任意の適当な方法でカートリッジハウジング２７０に接合することができる。
【００２６】
実際には、本開示のカートリッジフィルタは、冷蔵庫等の機器で使用される水ろ過システムとともに使用される。代表的なフィルタシステムの例は、すべて本開示に矛盾しない程度に参照により本明細書に取り込んでいる、米国特許第５，７５３，１０７号明細書、同第６，０２７，６４４号明細書および同第６，１９３，８８４号明細書と、「低漏出交換可能水フィルタセンブリ（Ｌｏｗ Ｓｐｉｌｌａｇｅ Ｒｅｐｌａｃｅａｂｌｅ Ｗａｔｅｒ Ｆｉｌｔｅｒ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）」という名称の米国特許出願第０９／９１８，３１６号明細書および「ホット切断交換可能水フィルタセンブリ（Ｈｏｔ Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ Ｒｅｐｌａｃｅａｂｌｅ Ｗａｔｅｒ Ｆｉｌｔｅｒ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）」という名称の米国特許第１０／２０２，２９０号明細書と、において開示されている。一般に、未ろ過水は、水源（図示せず）から水マニホールド（図示せず）まで流れる。水マニホールドから、水はフィルタカートリッジ内に向けられる。このフィルタカートリッジは、上述した実施形態のうちのいずれであってもよい。未ろ過水はフィルタカートリッジ内に流れ込み、フィルタエレメントを通過し、フィルタカートリッジを出て、ろ過水としてマニホールド内に流れ込んだ後、採水口まで流れる。ろ過水が使用されていないとき、フィルタカートリッジの開放ボリュームには水が充填されている。フィルタカートリッジが凍結状態に晒される場合、水は凍結を開始し膨張を開始する可能性がある。水が氷となり膨張する際、氷は外側に膨張し、フィルタカートリッジに膨張応力がかかる。
【００２７】
フィルタカートリッジ１１６が膨張応力に晒されると、弾性カートリッジハウジング１２０は、破裂し破断１１４等の破損がもたらされるのではく、伸張、膨張および変形を開始する。カートリッジハウジング１２０は、破断時伸び率が増大した、高弾性のポリオレフィン重合体から構成されるため、フィルタカートリッジ１１６の完全性が維持される。
【００２８】
フィルタカートリッジ１４４が膨張応力に晒されると、弾性カートリッジハウジング１４６は、破裂し脆性破断１１２等の破損がもたらされるのではなく、伸張、膨張および変形を開始する。カートリッジハウジング１４６が、破断時伸び率が増大した、高弾性のポリオレフィン重合体から構成されるため、フィルタカートリッジ１４４の完全性が維持される。さらに、硬質カートリッジヘッド１４８の強度により、硬質カートリッジヘッド１４８は、伸張、膨張または変形しない。硬質カートリッジヘッド１４８は、その物理的形状を維持することにより、マニホールドに取り付けられたままであり、歪みおよびマニホールドからの脱離によって発生する可能性のあるいかなるあり得る漏れもなくなる。
【００２９】
フィルタカートリッジ１８４が膨張応力に晒されると、弾性カートリッジハウジング１８６は、破裂し破断１１２等の破損がもたらされるのではなく、伸張、膨張および変形を開始する。カートリッジハウジング１８６は、破断時伸び率が増大した、高弾性のポリオレフィン重合体から構成されるため、フィルタカートリッジ１８４の完全性が維持される。さらに、硬質カートリッジヘッド１８８の強度により、硬質カートリッジヘッド１８８が伸張、膨張または変形しない。硬質カートリッジヘッド１８８は、その物理的形状を維持することにより、マニホールドに取り付けられたままであり、歪みおよびマニホールドからの脱離によって発生する可能性のあるいかなるあり得る漏れもなくなる。
【００３０】
フィルタカートリッジ２２６を取り付ける前、圧縮スリーブ２３０は、大気圧のみに晒される。フィルタカートリッジ２２６が取り付けられると、圧縮スリーブ２３０はライン圧にさらされ、その結果、圧縮スリーブ２３０が第１圧縮まで圧縮する。凍結状態にさらされると、氷がもたらす膨張応力は圧縮スリーブ２３０に対して膨張し、エアポケット２４８が第２圧縮まで圧縮される。この膨張は、カートリッジハウジング２２８に結果としての膨張力のすべてがもたらされないようにエアポケット２４８を圧縮する役割を果たす。圧縮スリーブ２３０は、氷が膨張する際に圧縮するため、カートリッジハウジング２２８には、破裂圧力を超える可能性のある完全な圧縮力がかからない。捕らえられた空気の厚さおよび体積を含む圧縮スリーブ２３０の物理特性を、カートリッジハウジング２２８の壁厚さ、形状または重合体組成に対する調整を可能にするように変更することができる。
【００３１】
フィルタカートリッジ２６８が凍結状態に晒されるとき、カートリッジハウジング２７０に存在する水の体積は、氷の膨張応力によってフィルタカートリッジ２６８の過度な伸張、膨張および変形がもたらされないように十分低いことが好ましい。水を運ぶ能力が低減するフィルタエレメント２７２を使用することにより、凍結する水が少なくなる。さらに、壁厚さ２８２は、氷になり得る水によってもたらされるいかなる膨張応力にも耐えるために十分高い。
【００３２】
上述した実施形態では、フィルタカートリッジ内にろ材を封止するためにいくつかの手法を説明している。カートリッジハウジングが、上述した手法に基づいて凍結に耐えるように設計されてもされなくても、締付用ねじ式係合機構を含む２つの構成要素を使用して封止されるフィルタハウジングを使用して、処理利点を得ることができる。このため、自動締付け係合構造を使用して、２つの構成要素は、締付け構造が係合するまでねじ山に係合するように回転する。そして、フィルタカートリッジは、フィルタカートリッジ内のろ材により永久的に封止される。
【００３３】
カートリッジフィルタ４００の別の目下好ましい代表的な実施形態を図２１および図２２に示す。そこでは、フィルタカートリッジ４００は、２つのねじ式締付け可能な構成要素の接合物から形成されるハウジングを有する。特に、本実施形態では、カートリッジフィルタ４００は、フィルタキャップ４０２、フィルタシール４０４、フィルタダム４０６、フィルタエレメント４０８およびフィルタハウジング４１０を備える。フィルタシール４０４は、たとえば、たとえばポリプロピレン、シリコン、ＥＰＤＭ、フルオロエラストマ（ｆｌｕｒｏｅｌａｓｔｏｍｅｒ）等の適当なエラストマから製作されるオーリング等のゴム状シールを備えることができる。フィルタシール４０４は、たとえば、フィルタキャップ４０２またはフィルタハウジング４１０に一体的にオーバーモールドされるシール等の代替構造を有することも可能である。フィルタダム４０６は、フィルタエレメント４０８からの流れを流体的に封止し方向付けるダム係合面４１２を備える。別法としてまたはさらに、フィルタダム４０６をフィルタキャップ４０２に取り付けることができ、またはフィルタキャップ４０２と一体的に成形することができる。カートリッジフィルタ４００が完全に組み立てられると、ダム貫通孔４１４は、フィルタキャップ４０２をフィルタエレメント４０８の内部部分と流体的に相互接続する。フィルタエレメント４０８は、中空内部部分を有する円柱状フィルタエレメントを備えることができ、それにより、ろ過がフィルタ壁４１６を通して中空内部部分まで達成される。フィルタ壁４１６を、たとえば活性炭媒体、セラミックフィルタ媒体、ブローンファイバ媒体等の適当なろ材から構成することができる。
【００３４】
図２３、図２４、図２５、図２６および図２７に示すように、フィルタキャップ４０２は、係合端４１８および取付端４２０を有するキャップ本体４１７を備える。係合端４１８は、一対の対向する係合タブ４２４ａ、４２４ｂと複数の送り貫通孔４２５とを有する突出壁４２２を備える。係合タブ４２４ａ、４２４ｂは、図２６に示すように、角度付き係合部４２８ａ、４２８ｂを有するタブ４２６の形態をとることができ、または別法として、係合タブ４２４ａ、４２４ｂの代りに、たとえば突出壁４２２の周囲に巻きつけられる連続した螺旋状ねじ山を用いることができ、または別の代替実施形態では、係合タブ４２４ａ、４２４ｂの代りに、たとえば、突出壁４２２上に配置される多段係合ランプを用いることができ、連続した螺旋状ねじ山および多段係合ランプについては、本開示に矛盾しない程度に参照により本明細書に取り込んでいる米国特許出願第１１／０１３，２６９号明細書に開示されている。基本的に、係合タブ４２４ａ、４２４ｂおよびそれらの代替形態は、ろ過システムを提供するように、マニホールドアセンブリを備えたフィルタカートリッジの回転可能、解放可能な係合を提供する。さらに、フィルタキャップ４０２は、たとえば、すべて本開示に矛盾しない程度に参照により本明細書に取り込んでいる、米国特許出願第４，７３５，７１６号明細書、同第４，８７７，５２１号明細書および同第４，９４８，５０５号明細書に示されているような特徴および構造等のマニホールドアセンブリを備えたカートリッジフィルタ４００の封止可能な取付を可能とするように、他の適当な特徴および構造を備えることができる。係合端４１８はさらに、戻り貫通孔４３０と一対の対向する係合ランプ４３２とを有するマニホールド係合面４２６を備える。送り貫通孔４２８および戻り貫通孔４３０は、係合端４１８を取付端４２０に流体的に相互接続する。
【００３５】
取付端４２０は、内壁４３４と内部分配面４３６とを備える。内壁４３４は、フィルタハウジング４１０のねじ山に係合するために適当なサイズに一致する内径４３８を有する。内壁４３４は、キャップねじ山４４０を備える。内部分配面４３６は、内部突出壁４４２と封止溝４４４とを備える。内部突出壁４４２は、複数の一定の間隔で離して配置されたキャップ係合部材４４５を備える。キャップ係合部材４４５は、たとえば溝、キャビティおよび水路等の受け部を備えることができ、またはキャップ係合部材４４５は、たとえば角度付きタブ、バンプおよび畝等の突起を備えることができ、または別法として、キャップ係合部材４４５は、受け部および突起の組合せを備えることができる。
【００３６】
いくつかの目下好ましい代表的な実施形態では、フィルタキャップ４０２を、たとえばポリプロピレン等の適当な硬質ポリオレフィン重合体から製作することができる。代替的な代表的実施形態によっては、フィルタキャップ４０２を、たとえば少なくとも１００％を超える破断時伸び率を有するポリオレフィン重合体のキャップ本体４１７を製作する等、複数の重合体から製作することができ、係合タブ４２４ａ、４２４ｂは、たとえばインサート成形等の適当な製作方法を使用することによって硬質ポリオレフィン重合体を含み、それにより、フィルタキャップ４０２は、耐凍性に対して弾性が増大することと、カートリッジフィルタ４００をマニホールドアセンブリに結合するための強度が増大することと、の２つの利点を有する。
【００３７】
図２８、図２９、図３０および図３１に示すように、フィルタハウジング４１０は、概して、開口端４４８と閉鎖端４５０とを有するハウジング本体４４６を備える。ハウジング本体４４２は、概して、外部ハウジング壁４５２および内部ハウジング壁４５４によって画定される。外部ハウジング壁４５２は、複数の一定の間隔で離して配置された握りくぼみ４５６と回転方向インジケータ４５８とを備えることができる。外部ハウジング壁４５２は、開口端４４８に近接するくぼみ領域４６０をさらに備えることができる。くぼみ領域４６０は、キャップ４０２がくぼみ領域４６０に係合することができるように内径４３８に類似するように選択されるくぼみ外径４６１を備える。くぼみ領域４６０は、ハウジングねじ山４６２と封止面４６４とをさらに備える。内部ハウジング壁４５４は、閉鎖端４５０にフィルタ位置決め突起４６６を備え、開口端４４８に近接して複数の一定の間隔で離して配置されたハウジング係合部材４６８を備える。ハウジング係合部材４６８は、たとえば溝、キャビティおよび水路等の受け部を備えることができ、またはハウジング係合部材４６８は、たとえば角度付きタブ、バンプおよび畝等の突起を備えることができ、または別法として、ハウジング係合部材４６８は、受け部および突起の組合せを備えることができる。目下好ましい代表的実施形態によっては、フィルタハウジング４１０を、少なくとも１００％を超える破断時伸び率を有するポリオレフィン重合体から製作することができる。
【００３８】
カートリッジフィルタ４００を、最初に、たとえば接着剤で、超音波でまたは熱で、もしくは当業者に現在既知であるかまたは後にこのように使用することが可能になるような他の十分に有効な取付手段等の適当な取付機構を使用することにより、フィルタダム４０６をフィルタエレメント４０８に取り付けることによって組み立てることができる。そして、フィルタエレメント４０８は、フィルタ位置決め突起４６６によって当接係合され位置決めされるように、フィルタハウジング４１０の開口端４４８内に向けられる。フィルタエレメント４０８をフィルタハウジング４１０内に位置決めする前もしくは位置決めした後のいずれかにおいて、フィルタシール４０４がフィルタキャップ４０２のシール溝４４４内に配置される。
【００３９】
フィルタキャップ４０２およびフィルタハウジング４１０は、図２１に示すように、取付端４２０が開口端４４８に近接するように向けられる。くぼみ領域４６０は、ハウジングねじ山４６２をキャップねじ山４４０に係合するように取付端４２０内に摺動して挿入される。そして、フィルタキャップ４０２およびフィルタハウジング４１０を、開口端４４８が内部分配面４３６に向かって引かれるようにハウジングねじ山４６２とキャップねじ山４４０との間の中間面を通して回転可能に係合することができる。開口端４４８が内部分配面４３６に近づくに従い、フィルタシール４０４は、図３２に示すようにフィルタキャップ４０２とフィルタハウジング４１０との間に流体密封シールを形成するように、シール溝４４４と封止面４６４との間で軸方向に圧縮される。他の目下考えられる構成では、フィルタシール４０４を、フィルタキャップ４０２とフィルタハウジング４０１との間に流体密封放射状シールを形成するように配置することができる。同時に、フィルタキャップ４０２およびフィルタハウジング４１０の回転可能な係合により、キャップ係合部材４４５とハウジング係合部材４６８とが係合する。１つの目下好ましい代表的実施形態では、キャップ係合部材４４５を、単一方向の回転を可能にするようにハウジング係合部材４６８と係合することができるように角度を付けることができ、一方で、キャップ係合部材４４５とハウジング係合部材４６８との係合は、反対の回転可能な方向に締付け構造を有する。したがって、フィルタキャップ４０２およびフィルタハウジング４１０が回転可能に取り付けられる際にキャップ係合部材４４５とハウジング係合部材４６８とのラチェット式係合を可能にし、フィルタキャップ４０２およびフィルタハウジング４１０が回転可能に脱離される反対方向にキャップ係合部材４４５およびハウジング係合部材４６８の締付け配置を形成することにより、フィルタキャップ４０２をフィルタハウジング４１０に保持可能に、実質的永久的に接合することができる。キャップ係合部材４４５とハウジング係合部材４６８との間で画定される締付け構造強度を、キャップ係合部材４４５およびハウジング係合部材４６８のサイズ、形状、数および間隔を変更することによって、潜在的に無限に、選択的に構成することができる。１つの目下好ましい実施形態では、フィルタキャップ４０２をフィルタハウジング４１０にねじ式に取り付けるための回転可能な方向は、カートリッジフィルタ４００をマニホールドアセンブリから取り外すための回転可能な脱離方向に対応する。
【００４０】
図２１〜図３２に示す実施形態は、ハウジング雄キャップ雌の係合構造を有する。この構造を、拡大開口端を有するハウジングとくぼみ取付端を有するキャップとの設計により逆にすることができ、それにより、ねじ山が内面対外面に関して相応じて逆になって、雄キャップが雌ハウジングに係合することができる。
【００４１】
また、締付け構造は、キャップ係合部材４４５のハウジング係合部材４６８との中間面から形成される。キャップ係合部材およびハウジング係合部材の構造を、キャップおよびハウジングに関して突出部材および受け部材の位置を逆にする等、逆にすることができる。同様に、キャップ係合部材およびハウジング係合部材の構造は、キャップおよびハウジング両方に位置する突出部材および受け部材の混合物を備えることができる。さらに、キャップ係合部材４４５およびハウジング係合部材の数を、１から大きい数までおよびその間のすべての数に亙る数で、所望の機械的強度および設計特徴を提供するように選択することができ、その場合、たとえば、キャップ係合部材４６８の数は、必ずしもハウジング係合部材４６８の数と同じでなくてもよい。実施形態によっては、単一キャップ係合部材４４５およびハウジング係合部材４６８は、それぞれ円柱状に対称であり、部材の係合は、キャップをハウジングから脱離するキャップおよびハウジングの軸方向の移動に耐える。また、キャップ係合部材４４５およびハウジング係合部材４６８の位置を、ねじ山が適当に係合しているときにそれら要素がカートリッジフィルタ４００を締付けるように互いに係合する限り、移動することができる。
【００４２】
本開示のさまざまな実施形態の利点について開示したが、当業者は、これら実施形態が容易に組合せ可能であり、多数の耐凍性実施形態が達成可能であることを理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】破裂したフィルタカートリッジの斜視図である。
【図２】耐凍性フィルタカートリッジ一実施形態の分解斜視図である。
【図３】図２の耐凍性フィルタカートリッジの端部の斜視図である。
【図４】図２の耐凍性フィルタカートリッジの端部の断面斜視図である。
【図５】耐凍性フィルタカートリッジの一実施形態の分解斜視図である。
【図６】図５のフィルタカートリッジのためのカートリッジハウジングの断面斜視図である。
【図７】図５のフィルタカートリッジのためのカートリッジハウジングの断面斜視図である。
【図８】図５のフィルタカートリッジの側断面図である。
【図９】耐凍性フィルタカートリッジの一実施形態の分解斜視図である。
【図１０】図９のフィルタカートリッジの側面図である。
【図１１】図９のフィルタカートリッジのためのカートリッジヘッドの上部斜視図である。
【図１２】図９のフィルタカートリッジのためのカートリッジヘッドの底部斜視図である。
【図１３】図９のフィルタカートリッジのためのカートリッジハウジングの斜視図である。
【図１４】図９のフィルタカートリッジのためのカートリッジハウジングの側面図である。
【図１５】図９のフィルタカートリッジの側断面図である。
【図１６】図９のフィルタカートリッジの側断面図である。
【図１７】耐凍性フィルタカートリッジの一実施形態の分解斜視図である。
【図１８】図１７のフィルタカートリッジの側断面図である。
【図１９】耐凍性フィルタカートリッジの一実施形態の側面図である。
【図２０】図１９のフィルタカートリッジの側断面図である。
【図２１】締付け式ねじ山で組み立てられるカートリッジフィルタの目下好ましい代表的実施形態の分解斜視図である。
【図２２】図２１のカートリッジフィルタの側面図である。
【図２３】図２１のカートリッジフィルタで使用されるねじ式取付可能なフィルタキャップの端面斜視図である。
【図２４】図２３のねじ式取付可能なフィルタキャップのねじ止め端面図である。
【図２５】図２４に対して反対の端面図を示す、図２３のねじ式取付可能なフィルタキャップの反対端面図である。
【図２６】図２３のねじ式取付可能なフィルタキャップの側面図である。
【図２７】図２６の線２７−２７に沿った図２３のねじ式取付可能なフィルタの断面図である。
【図２８】図２１のカートリッジフィルタで使用されるねじ式取付可能なフィルタハウジングの端面斜視図である。
【図２９】図２８のねじ式取付可能なフィルタハウジングの側面図である。
【図３０】図２９の線３０−３０に沿った図２８のねじ式取付可能なフィルタハウジングの断面図である。
【図３１】図２８のねじ式取付可能なフィルタハウジングのくぼみ領域の断面図である。
【図３２】図２１のカートリッジフィルタの部分断面図である。
【技術分野】
【０００１】
優先権
本出願は、２００２年１１月２０日に出願された米国仮特許出願第６０／４２７，７７０号明細書の利益を主張する、２００３年２月２８日に出願され「耐凍性水フィルタ（ＦＲＥＥＺＥ ＲＥＳＩＳＴＡＮＴ ＷＡＴＥＲ ＦＩＬＴＥＲ）」という名称の米国特許出願第１０／３７７，０２２号明細書の一部継続出願であり、それらをともに、本開示に矛盾しない程度に参照により本明細書に取り込んでいる。
【０００２】
本開示は、包括的には採水口水ろ過製品の分野に関する。より詳細には、本開示は、冷蔵庫で使用する交換可能フィルタカートリッジに関し、本フィルタカートリッジは、凍結状態に晒された場合に破裂に耐えるように構成される。
【背景技術】
【０００３】
今日販売されている冷蔵庫の多くに見られる共通の特徴は、飲料ディスペンサかまたは製氷機にろ過水を供給することができる内部水ろ過システムである。大部分の適用では、これらフィルタシステムは、源水から塩素および粒状物質を除去してより清浄でより味のよい水および氷をもたらす能力を有するろ材を使用する。
【０００４】
これらフィルタシステムを設計するとき、重要な設計考慮事項は、フィルタが占有する空間の量である。これは、フィルタによって占有されるいかなる空間も、冷蔵庫内の利用可能な食料貯蔵空間を低減することになるためである。水フィルタシステムによって占有される空間を低減する１つの方法は、交換可能カートリッジフィルタを使用することである。交換可能カートリッジフィルタは、通常、新しいフィルタと交換することが必要になる前に数ヶ月持つのに十分なろ過能力を有する。
【０００５】
以前の冷蔵庫水システム設計は、家屋内給水およびフィルタの前に隔離電磁弁を組み込むことにより水フィルタを保護する手段を含んでいた。この弁は、ろ過水が必要とされる間にのみ開放し、そのため、構造上のフィルタの障害の場合に水が溢れる可能性がなくなる。システムの複雑性およびコストを低減しようとして、冷蔵庫製造業者は、隔離弁をなくしフィルタを連続的な高圧で作動させようとした。隔離電磁弁に取って代る１つの方法は、フィルタシステム自体に遮断手段を組み込むことであった。かかる遮断手段の一例は、フィルタカートリッジが取り除かれるときに給水ラインを閉鎖する、マニホールド内のスプリング弁である。
【０００６】
フィルタ遮断手段は、フィルタカートリッジがシステムから取り除かれるときは有効であるが、フィルタカートリッジがまだマニホールドと係合している間に何らかの事象がフィルタカートリッジに構造上の障害をもたらす場合には有効でない。冷蔵庫に隔離弁がない場合、水は、破損したカートリッジ内外を流れ続ける。かかる連続的な流出により、冷蔵庫を取り囲む場所の床板に破損がもたらされる可能性がある。フィルタカートリッジが構造上の破損をこうむる可能性のある１つの場合は、カートリッジ内によどんでいる水が固く凍結する場合である。水は、氷になると膨張し、フィルタハウジングのひび割れまたは破裂をもたらす可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
現フィルタカートリッジ設計は、耐疲労性および耐化学性、低コスト、低クリープおよび低毒性のために、従来の硬質ポリオレフィン重合体、通常は非変性タルク充填ポリプロピレンを利用する。不都合なことに、これら材料は、凍結範囲の温度において脆化することになる、ガラス転移温度を有する傾向がある。脆化することに加えて、従来のポリプロピレン樹脂は、ガラス転移温度を上回る間、およそ５〜３０％の破断時伸び率を有する。凍結温度におけるこの不十分な弾性と脆性との組合せにより、ポリプロピレンは、凍結状態を耐えなければならない冷蔵庫水フィルタカートリッジで使用するために理想的な重合体ではなくなる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
種々の技法を利用することにより、本開示のフィルタカートリッジの目下好ましい実施形態は、カートリッジ内に圧力吸収要素を含む所望の特性を有する重合体を組み込むことにより、かつ／または壁強度を凍結がもたらす応力に耐えるように増大させることにより、凍結事象における損傷に耐えることができる。一態様では、本開示は、耐凍性水フィルタに関する。耐凍性水フィルタの目下好ましい実施形態は、たとえば、実質的に本明細書で説明するフィルタを含むことができる。本開示はさらに、耐凍性水フィルタを水ろ過システムの構成要素として使用することと、耐凍性水フィルタを製造する方法および構成と、に関する。
【０００９】
第１の目下好ましい実施形態では、フィルタハウジングは、凍結事象の間に、フィルタハウジングの破裂ではなく伸張を可能とする伸びおよびガラス転移特性を有する重合体から作製される。ポリオレフィンの化学的性質の進歩により、これら所望の強度および弾性の特性を組み合わせた重合体がもたらされた。従来のポリオレフィンに対する５〜３０％の標準伸び率に対し、試験法ＡＳＴＭ Ｄ６３８によって測定されるように、８００％を超える破断時伸び率を有する、メタロセン変性ポリプロピレンまたはポリエチレン重合体および共重合体等、種々の高弾性のポリオレフィンが開発された。同様に、ダウ・ケミカル（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）のＤｏｗｌｅｘ（登録商標）等の低密度ポリエチレン重合体を利用することができる。Ｄｏｗｌｅｘ（登録商標）は、７５０％を超える破断時伸び率を有する。さらに、エクイスター（Ｅｑｕｉｓｔａｒ）のＡｌａｔｈｏｎ（登録商標）等の高密度ポリエチレン重合体を利用することができる。Ａｌａｔｈｏｎ（登録商標）は、１９００％を超える破断時伸び率を有する。これら弾性ポリオレフィン重合体は、７００％を超える破断時伸び率を有するが、従来のポリオレフィンの代りに、１００％を超える破断時伸び率を有する他の弾性ポリオレフィン重合体を使用することも可能である。選択される重合体に関わらず、これら高弾性のポリオレフィンは、相当な強度、増大した弾性、低クリープおよび低コストという特性を共有する。これら変性ポリオレフィン重合体を使用して、依然として凍結事象に耐えるのに十分な強度および弾性を提供しながらより薄い壁を有するフィルタハウジングを製造することができる。
【００１０】
この目下好ましい実施形態に対する変形では、フィルタハウジングは複数の重合体を含むことができる。インターフェイスキャップ重合体は、その強度および硬質特性に対して選択されるが、ハウジング重合体としては、弾性ポリオレフィンを、その弾性および強度特性に基づいて選択することができる。
【００１１】
別の目下好ましい実施形態では、製造中にフィルタカートリッジの内部に多量の空気が取り込まれる。この取り込まれた空気は、独立気泡フォームまたは適当なはじけない（ｎｏｎ−ｐｏｐｐｉｎｇ）気泡緩衝材の形態で存在する可能性がある。凍結事象の間、この取り込まれた空気によって氷が、カートリッジハウジングに対して外側に膨張するのではなく取り込まれた空気を圧縮することにより内側に膨張することができる。カートリッジハウジングに対する外側への膨張が低減したため、かかる設計は、カートリッジハウジングに対し低減した壁厚さを含むことができる。
【００１２】
別の目下好ましい実施形態では、カートリッジフィルタの内部ボリューム内に取り込まれた空気を組み込む一方で、所望の弾性特性および強度特性を有する重合体から構成されるフィルタハウジングをもたらすように、上述した実施形態を種々の構成で結合することができる。
【００１３】
別の目下好ましい実施形態では、カートリッジフィルタを、フィルタハウジング自体に対し標準非変性ポリオレフィン構造、もっとも典型的には非変性タルク充填ポリプロピレンを使用して設計することができる。凍結し得る取り込まれた空気の量が低減するように、厚さを通して有孔率が低いフィルタエレメントが選択される。非変性ポリプロピレンの固有の特性にも関わらず、フィルタカートリッジを、この低減した水体積の凍結がもたらす膨張応力に耐えるために十分大きい壁厚さを使用して構成することができる。
【００１４】
別の目下好ましい代表的な実施形態では、本開示のカートリッジフィルタは、フィルタキャップ、フィルタハウジングおよびフィルタエレメントを備える。フィルタキャップおよびフィルタハウジングはともに、フィルタキャップとフィルタハウジングとの回転可能な取付を可能にするねじ式部分を含む。フィルタキャップのキャップ係合部材とフィルタハウジングのハウジング係合部材とにより、フィルタキャップとフィルタハウジングとの回転可能な接続が可能となるが、フィルタキャップとフィルタハウジングとの回転可能な脱離を防止するために締付けて係合する。特に、締付け構造が無効になることにより締付けが壊され、恐らくはカートリッジの他の要素が破壊する可能性があるという意味で、締付け構造により、カートリッジフィルタを永久的に封止することができるようになる。特定の締付け構造について後述し、その締付け構造は、概して、１つの要素の別の要素への挿入を含み、その挿入は、カートリッジの要素を脱離する回転に耐える。これら概略的なパラメータ内に、種々の締付け構造が適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１に、長時間凍結状態に晒された後の市販の住宅用フィルタカートリッジ１００を示す。大部分の市販のカートリッジに典型的であるように、フィルタカートリッジ１００は、従来の硬質な非変性タルク充填ポリプロピレン重合体から作製される。フィルタカートリッジ１００は、略円柱状ハウジング１０２とカートリッジヘッド１０４とから構成される。フィルタカートリッジ１００は、付勢端１０６と係合端１０８とによって画定される。カートリッジヘッド１０４は、水分配マニホールドとインターフェイスする、挿入ランプとして示す相互接続部材１１０を含む。付勢端１０６は、フィルタカートリッジ１００を水分配マニホールドに取り付けるかまたはそこから取り除くときに使用される突出グリップ１１２を含む。フィルタカートリッジ１００の表面には、フィルタカートリッジ１００の長さに沿って直線状に延在する脆性破断１１４が明らかである。破断１１４は、実際の使用中に長時間凍結状態にさらされた後の、従来のポリオレフィン重合体から構成されるフィルタカートリッジ１００の代表的な破損モードである。破断１１４は、液体水からの氷の形成中に生成される膨張応力によってもたらされ、それによってフィルタカートリッジが破裂する。
【００１６】
図２、図３および図４は、耐凍性フィルタカートリッジ１１６の一実施形態を示す。フィルタカートリッジ１１６は、カートリッジヘッド１１８と弾性カートリッジハウジング１２０とを備える。カートリッジハウジング１２０は、少なくとも１００％を超える、実施形態によっては７００％を超える破断時伸び率を、これら伸び率の間の値とともに有する、高弾性のポリオレフィン重合体から構成されることが好ましい。適当なポリオレフィン重合体の例には、メタロセン変性ポリプロピレン（すなわち、メタロセン−プラストマー変性ポリプロピレン）およびポリエチレン（すなわち、メタロセン−プラストマー変性ポリエチレン）、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、二峰性ポリエチレン及びポリ（エチレン−コ−プロピレン）がある。カートリッジヘッド１１８は、カートリッジハウジング１２０と同じ変性ポリオレフィン重合体から構成されることが好ましい。別法として、カートリッジヘッド１１８は、それが、カートリッジハウジング１２０の弾性ポリオレフィン重合体との使用に適合するようにする、接合特性を示す他のポリオレフィン重合体を含むことも可能である。一般に、カートリッジヘッド１１８およびカートリッジハウジング１２０は、限定されないが射出成形、圧縮成形および押出成形を含む種々の形成工程を使用して形成される。カートリッジヘッド１１８およびカートリッジハウジング１２０は、同じ重合体を含むことが好ましく、または別法として適合性のある重合体を含むため、フィルタカートリッジ１１６を構成するために多種多様の接合方法を使用することができる。カートリッジヘッド１１８およびカートリッジハウジング１２０を接合する方法には、限定されないが、スピン溶接、ホットプレート、電磁放射加熱、超音波溶接、接着接合、レーザ溶接またはそれらの任意の組合せが含まれ得る。概して、カートリッジヘッド１１８は、挿入端１２１と接続端１２２とを含む。挿入端１２１は、挿入面１２４と挿入フランジ１２６とを含む。接続端１２２は、接続部材１２８を含む。カートリッジヘッド１１８はまた、中央入口ボア１３０および複数の出口ボア１３２も有する。カートリッジハウジング１２０は、閉鎖端１３４、開口端１３６、内部空間１３８、カートリッジ壁１４０および封止面１４２を含む。
【００１７】
図５、図６、図７および図８に、耐凍性フィルタカートリッジ１４４の代替実施形態を示す。フィルタカートリッジ１４４は、弾性カートリッジハウジング１４６と硬質カートリッジヘッド１４８とを含む。カートリッジハウジング１４６は、少なくとも１００％を超え、実施形態によっては７００％を超える破断伸び率を、これら伸び率の間の値とともに有するポリオレフィン重合体を含む。適当なポリオレフィン重合体の例には、メタロセン変性ポリプロピレンおよびポリエチレン、低密度ポリエチレンおよび高密度ポリエチレンがある。カートリッジヘッド１４８は、ポリプロピレン等の従来の硬質ポリオレフィン重合体を含む。概して、カートリッジヘッド１４８およびカートリッジハウジング１４６は、限定されないが射出成形、圧縮成形および押出成形を含む種々の形成工程を使用して形成される。本実施形態では、カートリッジハウジング１４６は、閉鎖端１５０、開口端１５２、内部空間１５４、カートリッジ壁１５６および封止面１５８を含む。概して、内部空間１５４内にフィルタエレメント１５９が配置される。開口端１５２には、内壁面１５４に周囲溝１６０が位置する。周囲溝１６０は、内壁面１６２から延在する複数の成形突起１６４を含む。これら図に示すように、成形インサート溶接リング１６６が周囲溝１６０内に位置しかつ成形突起１６４に固定して取り付けられている。溶接リング１６６を、硬質カートリッジヘッド１４８と同じポリオレフィン重合体から構成することができるが、溶接リング１６６は、硬質カートリッジヘッド１４８と接合することができる、カートリッジハウジング１４６を構成する重合体以外のいかなる重合体を含むことも可能である。たとえば、カートリッジハウジング１４６を形成するとき、溶接リング１６６を事前成形し、カートリッジハウジング１４６用の型内に配置することができるが、他のはめ込み成形技法を使用することも可能である。かかる接合方法には、限定されないが、スピン溶接、ホットプレート、電磁放射加熱、超音波溶接、接着接合、レーザ溶接またはそれらの任意の組合せがあり得る。概して、カートリッジヘッド１４８は、挿入端１６８と接続端１７０とを含む。挿入端１６８は、挿入面１７２と挿入フランジ１７４とを含む。接続端１７０は接続部材１７６を含む。カートリッジヘッド１４８はまた、中央入口ボア１７８および複数の出口ボア１８０も含む。代替実施形態では、カートリッジハウジング１４６は、弾性カートリッジハウジング１４６の重合体が硬質カートリッジヘッド１４８に適当に接合可能である場合、インサート溶接リング１６６に対応する構造を一体的に含むことができる。この代替実施形態では、構造は、図５、図６、図７および図８に示すようであるが、２つの材料の複合物の代りに、カートリッジハウジング１４６の材料は均一である。
【００１８】
図９、図１０、図１１、図１２、図１３、図１４、図１５および図１６に、耐凍性フィルタカートリッジ１８４の別の代替実施形態を示す。フィルタカートリッジ１８４は、弾性カートリッジハウジング１８６と硬質カートリッジヘッド１８８とを含む。カートリッジハウジング１８６は、少なくとも１００％を超え、実施形態によっては７００％を超える破断伸び率を、これら伸び率の間の値とともに有するポリオレフィン重合体を含む。適当なポリオレフィン重合体の例には、メタロセン変性ポリプロピレンおよびポリエチレン、低密度ポリエチレンおよび高密度ポリエチレンがある。カートリッジヘッド１８８は、ポリプロピレン等の従来の硬質ポリオレフィン重合体を含む。概して、カートリッジヘッド１８８およびカートリッジハウジング１８６は、限定されないが射出成形、圧縮成形および押出成形を含む種々の形成工程を使用して形成される。本実施形態では、カートリッジハウジング１８６は、閉鎖端１９０、開口端１９２、内部空間１９４およびカートリッジ壁１９６を含む。概して、内部空間１９４内にはフィルタエレメント１９８が配置される。開口端１９２は、外壁面２０４の周りに案内面２００と周囲外部ねじ山２０２とを含む。カートリッジヘッド１８８は、挿入端２０６と接続端２０８とを含む。挿入端２０６は挿入壁２１０を含む。挿入壁２１０は、開口端１９２よりわずかに大きい径を有する。挿入壁２１０は、内部ねじ山２１４を含む内側面２１２を有する。挿入端２０６はまた挿入止め２１６も含む。接続端２０８は接続部材２１８を含む。カートリッジヘッド１８８はまた、中央入口ボア２２０と、複数の出口ボア２２２と、中央入口ボア２２０を包囲するトラフ２２３とを含む。カートリッジヘッド１８８およびカートリッジハウジング１８６が取り付けられるとき、ギャップ２２４が形成される。
【００１９】
図１７および図１８は、耐凍性フィルタカートリッジ２２６の代替実施形態を示す。フィルタカートリッジ２２６は、カートリッジハウジング２２８、圧縮スリーブ２３０、フィルタエレメント２３２およびカートリッジヘッド２３４から構成される。概して、カートリッジヘッド２３４およびカートリッジハウジング２２８は、限定されないが射出成形、圧縮成形および押出成形を含む種々の形成工程を使用して形成される。カートリッジハウジング２２８は、閉鎖端２３６、開口端２３８および内壁２４０によって画定される略円柱状構成を有する。圧縮スリーブ２３０は、内側スリーブ壁２４２および外側スリーブ壁２４４によって画定される略円柱状構造を有する。内側スリーブ壁２４２は、スリーブ空間２４６を画定する。内側スリーブ壁２４２および外側スリーブ壁２４４は封止エアポケット２４８を画定する。封止エアポケット２４８の例は、独立気泡フォームまたは適当なはじけない気泡緩衝材の形態で存在する、取り込まれた空気を含む。フィルタエレメント２３２は、遠位端２５０、近位端２５２、外側エレメント壁２５４、内側エレメント壁２５６および連続貫通孔２５８によって画定される略円柱状構造を有する。カートリッジヘッド２３４は、突出中間面２６０、中央入口ボア２６２、複数の出口ボア２６４およびカラー２６６を含む。
【００２０】
図１９および図２０は、耐凍性フィルタカートリッジ２６８の別の代替実施形態を示す。フィルタカートリッジ２６８は、カートリッジハウジング２７０、フィルタエレメント２７２およびカートリッジヘッド２７４を含む。概して、カートリッジヘッド２７４およびカートリッジハウジング２７０は、限定されないが射出成形、圧縮成形および押出成形を含む種々の形成プロセスを使用して形成される。カートリッジハウジング２７０は、閉鎖端２７６、開口端２７８および壁２８０によって画定される略円柱状構造を有する。壁２８０は、内壁面２８４および外壁面２８６によって画定される壁厚さ２８２を有する。壁厚さ２８２は、３．１７５ミリメートル（１／８インチ）から１２．７ミリメートル（１／２インチ）までの範囲から選択されることが好ましい。内壁面２８４、閉鎖端２７６および開口端２７８は、内部空間２８８を画定する。フィルタエレメント２７２は、遠位端２９０、近位端２９２、外側エレメント壁２９４、内側エレメント壁２９６および連続貫通孔２９８によって画定される略円柱状構造を有する。カートリッジヘッド２７４は、突出中間面３００、中央入口ボア３０２、複数の出口ボア３０４およびカラー３０６を含む。
【００２１】
図２、図３および図４に示す第１実施形態では、フィルタカートリッジ１１６は、内部空間１３８内に取り付けられるフィルタエレメント（図示せず）を含む。このフィルタエレメントは、外観および構造がフィルタエレメント１５９に類似する可能性がある。フィルタエレメントは、カートリッジヘッド１１８を弾性カートリッジハウジング１２０に永久的に取り付けることによって適所に保持される。挿入面１２４は、挿入フランジ１２６が封止面１４２に接触するまで内部空間１３８内に挿入される。挿入フランジ１２６および封止面１４２は、フィルタカートリッジ１１６のアセンブリを完成するように永久的に接合される。実際には、フィルタカートリッジ１１６のカートリッジヘッド１１８は、フィルタマニホールド（図示せず）と相互接続可能となる。
【００２２】
図５、図６、図７および図８に示す代替実施形態では、フィルタカートリッジ１４４は、内部空間１５４内に取り付けられるフィルタエレメント１５９を含む。フィルタエレメント１５９は、限定されないが深層ろ過媒体、絶対ろ過媒体、活性炭媒体、イオン交換媒体およびそれらの任意の組合せを含む種々のろ材を含むことができる。フィルタエレメント１５９を、硬質カートリッジヘッド１４８を弾性カートリッジハウジング１４６に永久的に取り付けることにより適所に保持することができる。硬質カートリッジヘッド１４８および弾性カートリッジハウジング１４６は異なる重合体を含むため、標準取付方法は適用可能でない場合がある。取付けを促進するために、周囲溝１６０内に溶接リング１６６をインサート成形することができる。成形突起１６４が、溶接リング１６６と弾性カートリッジハウジング１４６との接着を促進する。溶接リング１６６は、硬質カートリッジヘッド１４８と同じ重合体を含むことができるが、硬質カートリッジヘッド１４８に接合することができるいかなる重合体を使用することも可能である。挿入面１７２は、挿入フランジ１７４が封止面１５８と接触するまで内部空間１５４内に挿入される。硬質カートリッジヘッド１４８および弾性カートリッジハウジング１４６を、フィルタカートリッジ１１６のアセンブリを完成するように永久的に接合することができる。上述したように、弾性カートリッジハウジング１４６は、同じ接合方法を使用して硬質カートリッジヘッド１４８に接合可能なインサート溶接リング１６６に対応する構造を一体的に含むことができる。
【００２３】
図９、図１０、図１１、図１２、図１３、図１４、図１５および図１６に示す別の代替実施形態では、フィルタカートリッジ１８４は、内部空間１９４内に取り付けられるフィルタエレメント１９８を含む。フィルタエレメント１９８は、限定されないが深層ろ過媒体、絶対ろ過媒体、活性炭媒体、イオン交換媒体およびそれらの任意の組合せを含む種々のろ材を含むことができる。フィルタエレメント１９８は、硬質カートリッジヘッド１８８を弾性カートリッジハウジング１８６に取り付けることによって適所に保持される。案内面２００は、外部ねじ山２０２が内部ねじ山２１４に接触するまで挿入端２０６内に配置される。そして、硬質カートリッジヘッド１８８および弾性カートリッジハウジング１８６は、内部ねじ山２１４および外部ねじ山２０２によって回転可能に相互接続される。硬質カートリッジヘッド１８８を弾性カートリッジハウジング１８６にねじによって取り付ける前に、エポキシ等、或る量のホットメルトグルーまたは他の適当な接着剤がトラフ２２３に塗布されることが好ましい。ホットメルトグルーまたは接着剤は、好ましくは内側ねじ山２１４および外側ねじ山２０２を接合することにより、フィルタカートリッジ１８２を完成するように硬質カートリッジヘッド１８８を弾性カートリッジハウジング１８６に永久的に接合するのに役立つ。カートリッジヘッド１８８と弾性カートリッジハウジング１８６とを接合することに加えて、ホットメルトグルーまたは接着材は、ギャップ２２４を充填し、水の漏れを防止するガスケットまたはシールとしての役割を果たす。
【００２４】
図１７および図１８に示す別の代替実施形態では、フィルタカートリッジ２２６は、外側スリーブ壁２４４と内壁２４０とが接触するように、圧縮スリーブ２３０をカートリッジハウジング２２８の開口端２３８内に配置することによって組み立てられる。次に、フィルタエレメント２３２が、圧縮スリーブ２３０のスリーブ空間２４６内に配置される。フィルタエレメント２２６は、限定されないが深層ろ過媒体、絶対ろ過媒体、活性炭媒体、イオン交換媒体およびそれらの任意の組合せを含む種々のろ材を含むことができる。フィルタエレメント２２６は、カートリッジヘッド２３４をカートリッジハウジング２２８に取り付けることにより適所に保持される。突出中間面２６０は、フィルタエレメント２３２の貫通孔２５８内に挿入するように配置される。カラー２６６は、カートリッジハウジング２２８の開口端２３８内に挿入して、カートリッジヘッド２３４とカートリッジハウジング２２８との接合を容易にする。接合を、限定されないがスピン溶接、ホットプレート、電磁放射加熱、超音波溶接、接着接合、レーザ溶接またはそれらの任意の組合せを含む多数の適当な方法によって行うことができる。
【００２５】
図１９および図２０に示す別の代替実施形態では、フィルタカートリッジ２６８は、遠位端２９０が閉鎖端２７６に近接するように、フィルタエレメント２７２をカートリッジハウジング２７０の開口端２７８内に配置することによって組み立てられる。フィルタエレメント２７２は、限定されないが深層ろ過媒体、絶対ろ過媒体、活性炭媒体、イオン交換媒体およびそれらの任意の組合せを含む種々のろ材を含むことができる。フィルタエレメント２７２は、運ばれる水の容積を低減するのを助けるために内部有孔率が低減するように製造されることが好ましい。フィルタエレメント２７２は、カートリッジヘッド２７４をカートリッジハウジング２７０に取り付けることによって適所に保持される。カラー３０６は、開口端２７８に挿入するように配置され、入口ボア３０２および貫通孔２９８は整列する。カートリッジヘッド２７４を、限定されないがスピン溶接、ホットプレート、電磁放射加熱、超音波溶接、接着接合、レーザ溶接またはそれらの任意の組合せを含む任意の適当な方法でカートリッジハウジング２７０に接合することができる。
【００２６】
実際には、本開示のカートリッジフィルタは、冷蔵庫等の機器で使用される水ろ過システムとともに使用される。代表的なフィルタシステムの例は、すべて本開示に矛盾しない程度に参照により本明細書に取り込んでいる、米国特許第５，７５３，１０７号明細書、同第６，０２７，６４４号明細書および同第６，１９３，８８４号明細書と、「低漏出交換可能水フィルタセンブリ（Ｌｏｗ Ｓｐｉｌｌａｇｅ Ｒｅｐｌａｃｅａｂｌｅ Ｗａｔｅｒ Ｆｉｌｔｅｒ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）」という名称の米国特許出願第０９／９１８，３１６号明細書および「ホット切断交換可能水フィルタセンブリ（Ｈｏｔ Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ Ｒｅｐｌａｃｅａｂｌｅ Ｗａｔｅｒ Ｆｉｌｔｅｒ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）」という名称の米国特許第１０／２０２，２９０号明細書と、において開示されている。一般に、未ろ過水は、水源（図示せず）から水マニホールド（図示せず）まで流れる。水マニホールドから、水はフィルタカートリッジ内に向けられる。このフィルタカートリッジは、上述した実施形態のうちのいずれであってもよい。未ろ過水はフィルタカートリッジ内に流れ込み、フィルタエレメントを通過し、フィルタカートリッジを出て、ろ過水としてマニホールド内に流れ込んだ後、採水口まで流れる。ろ過水が使用されていないとき、フィルタカートリッジの開放ボリュームには水が充填されている。フィルタカートリッジが凍結状態に晒される場合、水は凍結を開始し膨張を開始する可能性がある。水が氷となり膨張する際、氷は外側に膨張し、フィルタカートリッジに膨張応力がかかる。
【００２７】
フィルタカートリッジ１１６が膨張応力に晒されると、弾性カートリッジハウジング１２０は、破裂し破断１１４等の破損がもたらされるのではく、伸張、膨張および変形を開始する。カートリッジハウジング１２０は、破断時伸び率が増大した、高弾性のポリオレフィン重合体から構成されるため、フィルタカートリッジ１１６の完全性が維持される。
【００２８】
フィルタカートリッジ１４４が膨張応力に晒されると、弾性カートリッジハウジング１４６は、破裂し脆性破断１１２等の破損がもたらされるのではなく、伸張、膨張および変形を開始する。カートリッジハウジング１４６が、破断時伸び率が増大した、高弾性のポリオレフィン重合体から構成されるため、フィルタカートリッジ１４４の完全性が維持される。さらに、硬質カートリッジヘッド１４８の強度により、硬質カートリッジヘッド１４８は、伸張、膨張または変形しない。硬質カートリッジヘッド１４８は、その物理的形状を維持することにより、マニホールドに取り付けられたままであり、歪みおよびマニホールドからの脱離によって発生する可能性のあるいかなるあり得る漏れもなくなる。
【００２９】
フィルタカートリッジ１８４が膨張応力に晒されると、弾性カートリッジハウジング１８６は、破裂し破断１１２等の破損がもたらされるのではなく、伸張、膨張および変形を開始する。カートリッジハウジング１８６は、破断時伸び率が増大した、高弾性のポリオレフィン重合体から構成されるため、フィルタカートリッジ１８４の完全性が維持される。さらに、硬質カートリッジヘッド１８８の強度により、硬質カートリッジヘッド１８８が伸張、膨張または変形しない。硬質カートリッジヘッド１８８は、その物理的形状を維持することにより、マニホールドに取り付けられたままであり、歪みおよびマニホールドからの脱離によって発生する可能性のあるいかなるあり得る漏れもなくなる。
【００３０】
フィルタカートリッジ２２６を取り付ける前、圧縮スリーブ２３０は、大気圧のみに晒される。フィルタカートリッジ２２６が取り付けられると、圧縮スリーブ２３０はライン圧にさらされ、その結果、圧縮スリーブ２３０が第１圧縮まで圧縮する。凍結状態にさらされると、氷がもたらす膨張応力は圧縮スリーブ２３０に対して膨張し、エアポケット２４８が第２圧縮まで圧縮される。この膨張は、カートリッジハウジング２２８に結果としての膨張力のすべてがもたらされないようにエアポケット２４８を圧縮する役割を果たす。圧縮スリーブ２３０は、氷が膨張する際に圧縮するため、カートリッジハウジング２２８には、破裂圧力を超える可能性のある完全な圧縮力がかからない。捕らえられた空気の厚さおよび体積を含む圧縮スリーブ２３０の物理特性を、カートリッジハウジング２２８の壁厚さ、形状または重合体組成に対する調整を可能にするように変更することができる。
【００３１】
フィルタカートリッジ２６８が凍結状態に晒されるとき、カートリッジハウジング２７０に存在する水の体積は、氷の膨張応力によってフィルタカートリッジ２６８の過度な伸張、膨張および変形がもたらされないように十分低いことが好ましい。水を運ぶ能力が低減するフィルタエレメント２７２を使用することにより、凍結する水が少なくなる。さらに、壁厚さ２８２は、氷になり得る水によってもたらされるいかなる膨張応力にも耐えるために十分高い。
【００３２】
上述した実施形態では、フィルタカートリッジ内にろ材を封止するためにいくつかの手法を説明している。カートリッジハウジングが、上述した手法に基づいて凍結に耐えるように設計されてもされなくても、締付用ねじ式係合機構を含む２つの構成要素を使用して封止されるフィルタハウジングを使用して、処理利点を得ることができる。このため、自動締付け係合構造を使用して、２つの構成要素は、締付け構造が係合するまでねじ山に係合するように回転する。そして、フィルタカートリッジは、フィルタカートリッジ内のろ材により永久的に封止される。
【００３３】
カートリッジフィルタ４００の別の目下好ましい代表的な実施形態を図２１および図２２に示す。そこでは、フィルタカートリッジ４００は、２つのねじ式締付け可能な構成要素の接合物から形成されるハウジングを有する。特に、本実施形態では、カートリッジフィルタ４００は、フィルタキャップ４０２、フィルタシール４０４、フィルタダム４０６、フィルタエレメント４０８およびフィルタハウジング４１０を備える。フィルタシール４０４は、たとえば、たとえばポリプロピレン、シリコン、ＥＰＤＭ、フルオロエラストマ（ｆｌｕｒｏｅｌａｓｔｏｍｅｒ）等の適当なエラストマから製作されるオーリング等のゴム状シールを備えることができる。フィルタシール４０４は、たとえば、フィルタキャップ４０２またはフィルタハウジング４１０に一体的にオーバーモールドされるシール等の代替構造を有することも可能である。フィルタダム４０６は、フィルタエレメント４０８からの流れを流体的に封止し方向付けるダム係合面４１２を備える。別法としてまたはさらに、フィルタダム４０６をフィルタキャップ４０２に取り付けることができ、またはフィルタキャップ４０２と一体的に成形することができる。カートリッジフィルタ４００が完全に組み立てられると、ダム貫通孔４１４は、フィルタキャップ４０２をフィルタエレメント４０８の内部部分と流体的に相互接続する。フィルタエレメント４０８は、中空内部部分を有する円柱状フィルタエレメントを備えることができ、それにより、ろ過がフィルタ壁４１６を通して中空内部部分まで達成される。フィルタ壁４１６を、たとえば活性炭媒体、セラミックフィルタ媒体、ブローンファイバ媒体等の適当なろ材から構成することができる。
【００３４】
図２３、図２４、図２５、図２６および図２７に示すように、フィルタキャップ４０２は、係合端４１８および取付端４２０を有するキャップ本体４１７を備える。係合端４１８は、一対の対向する係合タブ４２４ａ、４２４ｂと複数の送り貫通孔４２５とを有する突出壁４２２を備える。係合タブ４２４ａ、４２４ｂは、図２６に示すように、角度付き係合部４２８ａ、４２８ｂを有するタブ４２６の形態をとることができ、または別法として、係合タブ４２４ａ、４２４ｂの代りに、たとえば突出壁４２２の周囲に巻きつけられる連続した螺旋状ねじ山を用いることができ、または別の代替実施形態では、係合タブ４２４ａ、４２４ｂの代りに、たとえば、突出壁４２２上に配置される多段係合ランプを用いることができ、連続した螺旋状ねじ山および多段係合ランプについては、本開示に矛盾しない程度に参照により本明細書に取り込んでいる米国特許出願第１１／０１３，２６９号明細書に開示されている。基本的に、係合タブ４２４ａ、４２４ｂおよびそれらの代替形態は、ろ過システムを提供するように、マニホールドアセンブリを備えたフィルタカートリッジの回転可能、解放可能な係合を提供する。さらに、フィルタキャップ４０２は、たとえば、すべて本開示に矛盾しない程度に参照により本明細書に取り込んでいる、米国特許出願第４，７３５，７１６号明細書、同第４，８７７，５２１号明細書および同第４，９４８，５０５号明細書に示されているような特徴および構造等のマニホールドアセンブリを備えたカートリッジフィルタ４００の封止可能な取付を可能とするように、他の適当な特徴および構造を備えることができる。係合端４１８はさらに、戻り貫通孔４３０と一対の対向する係合ランプ４３２とを有するマニホールド係合面４２６を備える。送り貫通孔４２８および戻り貫通孔４３０は、係合端４１８を取付端４２０に流体的に相互接続する。
【００３５】
取付端４２０は、内壁４３４と内部分配面４３６とを備える。内壁４３４は、フィルタハウジング４１０のねじ山に係合するために適当なサイズに一致する内径４３８を有する。内壁４３４は、キャップねじ山４４０を備える。内部分配面４３６は、内部突出壁４４２と封止溝４４４とを備える。内部突出壁４４２は、複数の一定の間隔で離して配置されたキャップ係合部材４４５を備える。キャップ係合部材４４５は、たとえば溝、キャビティおよび水路等の受け部を備えることができ、またはキャップ係合部材４４５は、たとえば角度付きタブ、バンプおよび畝等の突起を備えることができ、または別法として、キャップ係合部材４４５は、受け部および突起の組合せを備えることができる。
【００３６】
いくつかの目下好ましい代表的な実施形態では、フィルタキャップ４０２を、たとえばポリプロピレン等の適当な硬質ポリオレフィン重合体から製作することができる。代替的な代表的実施形態によっては、フィルタキャップ４０２を、たとえば少なくとも１００％を超える破断時伸び率を有するポリオレフィン重合体のキャップ本体４１７を製作する等、複数の重合体から製作することができ、係合タブ４２４ａ、４２４ｂは、たとえばインサート成形等の適当な製作方法を使用することによって硬質ポリオレフィン重合体を含み、それにより、フィルタキャップ４０２は、耐凍性に対して弾性が増大することと、カートリッジフィルタ４００をマニホールドアセンブリに結合するための強度が増大することと、の２つの利点を有する。
【００３７】
図２８、図２９、図３０および図３１に示すように、フィルタハウジング４１０は、概して、開口端４４８と閉鎖端４５０とを有するハウジング本体４４６を備える。ハウジング本体４４２は、概して、外部ハウジング壁４５２および内部ハウジング壁４５４によって画定される。外部ハウジング壁４５２は、複数の一定の間隔で離して配置された握りくぼみ４５６と回転方向インジケータ４５８とを備えることができる。外部ハウジング壁４５２は、開口端４４８に近接するくぼみ領域４６０をさらに備えることができる。くぼみ領域４６０は、キャップ４０２がくぼみ領域４６０に係合することができるように内径４３８に類似するように選択されるくぼみ外径４６１を備える。くぼみ領域４６０は、ハウジングねじ山４６２と封止面４６４とをさらに備える。内部ハウジング壁４５４は、閉鎖端４５０にフィルタ位置決め突起４６６を備え、開口端４４８に近接して複数の一定の間隔で離して配置されたハウジング係合部材４６８を備える。ハウジング係合部材４６８は、たとえば溝、キャビティおよび水路等の受け部を備えることができ、またはハウジング係合部材４６８は、たとえば角度付きタブ、バンプおよび畝等の突起を備えることができ、または別法として、ハウジング係合部材４６８は、受け部および突起の組合せを備えることができる。目下好ましい代表的実施形態によっては、フィルタハウジング４１０を、少なくとも１００％を超える破断時伸び率を有するポリオレフィン重合体から製作することができる。
【００３８】
カートリッジフィルタ４００を、最初に、たとえば接着剤で、超音波でまたは熱で、もしくは当業者に現在既知であるかまたは後にこのように使用することが可能になるような他の十分に有効な取付手段等の適当な取付機構を使用することにより、フィルタダム４０６をフィルタエレメント４０８に取り付けることによって組み立てることができる。そして、フィルタエレメント４０８は、フィルタ位置決め突起４６６によって当接係合され位置決めされるように、フィルタハウジング４１０の開口端４４８内に向けられる。フィルタエレメント４０８をフィルタハウジング４１０内に位置決めする前もしくは位置決めした後のいずれかにおいて、フィルタシール４０４がフィルタキャップ４０２のシール溝４４４内に配置される。
【００３９】
フィルタキャップ４０２およびフィルタハウジング４１０は、図２１に示すように、取付端４２０が開口端４４８に近接するように向けられる。くぼみ領域４６０は、ハウジングねじ山４６２をキャップねじ山４４０に係合するように取付端４２０内に摺動して挿入される。そして、フィルタキャップ４０２およびフィルタハウジング４１０を、開口端４４８が内部分配面４３６に向かって引かれるようにハウジングねじ山４６２とキャップねじ山４４０との間の中間面を通して回転可能に係合することができる。開口端４４８が内部分配面４３６に近づくに従い、フィルタシール４０４は、図３２に示すようにフィルタキャップ４０２とフィルタハウジング４１０との間に流体密封シールを形成するように、シール溝４４４と封止面４６４との間で軸方向に圧縮される。他の目下考えられる構成では、フィルタシール４０４を、フィルタキャップ４０２とフィルタハウジング４０１との間に流体密封放射状シールを形成するように配置することができる。同時に、フィルタキャップ４０２およびフィルタハウジング４１０の回転可能な係合により、キャップ係合部材４４５とハウジング係合部材４６８とが係合する。１つの目下好ましい代表的実施形態では、キャップ係合部材４４５を、単一方向の回転を可能にするようにハウジング係合部材４６８と係合することができるように角度を付けることができ、一方で、キャップ係合部材４４５とハウジング係合部材４６８との係合は、反対の回転可能な方向に締付け構造を有する。したがって、フィルタキャップ４０２およびフィルタハウジング４１０が回転可能に取り付けられる際にキャップ係合部材４４５とハウジング係合部材４６８とのラチェット式係合を可能にし、フィルタキャップ４０２およびフィルタハウジング４１０が回転可能に脱離される反対方向にキャップ係合部材４４５およびハウジング係合部材４６８の締付け配置を形成することにより、フィルタキャップ４０２をフィルタハウジング４１０に保持可能に、実質的永久的に接合することができる。キャップ係合部材４４５とハウジング係合部材４６８との間で画定される締付け構造強度を、キャップ係合部材４４５およびハウジング係合部材４６８のサイズ、形状、数および間隔を変更することによって、潜在的に無限に、選択的に構成することができる。１つの目下好ましい実施形態では、フィルタキャップ４０２をフィルタハウジング４１０にねじ式に取り付けるための回転可能な方向は、カートリッジフィルタ４００をマニホールドアセンブリから取り外すための回転可能な脱離方向に対応する。
【００４０】
図２１〜図３２に示す実施形態は、ハウジング雄キャップ雌の係合構造を有する。この構造を、拡大開口端を有するハウジングとくぼみ取付端を有するキャップとの設計により逆にすることができ、それにより、ねじ山が内面対外面に関して相応じて逆になって、雄キャップが雌ハウジングに係合することができる。
【００４１】
また、締付け構造は、キャップ係合部材４４５のハウジング係合部材４６８との中間面から形成される。キャップ係合部材およびハウジング係合部材の構造を、キャップおよびハウジングに関して突出部材および受け部材の位置を逆にする等、逆にすることができる。同様に、キャップ係合部材およびハウジング係合部材の構造は、キャップおよびハウジング両方に位置する突出部材および受け部材の混合物を備えることができる。さらに、キャップ係合部材４４５およびハウジング係合部材の数を、１から大きい数までおよびその間のすべての数に亙る数で、所望の機械的強度および設計特徴を提供するように選択することができ、その場合、たとえば、キャップ係合部材４６８の数は、必ずしもハウジング係合部材４６８の数と同じでなくてもよい。実施形態によっては、単一キャップ係合部材４４５およびハウジング係合部材４６８は、それぞれ円柱状に対称であり、部材の係合は、キャップをハウジングから脱離するキャップおよびハウジングの軸方向の移動に耐える。また、キャップ係合部材４４５およびハウジング係合部材４６８の位置を、ねじ山が適当に係合しているときにそれら要素がカートリッジフィルタ４００を締付けるように互いに係合する限り、移動することができる。
【００４２】
本開示のさまざまな実施形態の利点について開示したが、当業者は、これら実施形態が容易に組合せ可能であり、多数の耐凍性実施形態が達成可能であることを理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】破裂したフィルタカートリッジの斜視図である。
【図２】耐凍性フィルタカートリッジ一実施形態の分解斜視図である。
【図３】図２の耐凍性フィルタカートリッジの端部の斜視図である。
【図４】図２の耐凍性フィルタカートリッジの端部の断面斜視図である。
【図５】耐凍性フィルタカートリッジの一実施形態の分解斜視図である。
【図６】図５のフィルタカートリッジのためのカートリッジハウジングの断面斜視図である。
【図７】図５のフィルタカートリッジのためのカートリッジハウジングの断面斜視図である。
【図８】図５のフィルタカートリッジの側断面図である。
【図９】耐凍性フィルタカートリッジの一実施形態の分解斜視図である。
【図１０】図９のフィルタカートリッジの側面図である。
【図１１】図９のフィルタカートリッジのためのカートリッジヘッドの上部斜視図である。
【図１２】図９のフィルタカートリッジのためのカートリッジヘッドの底部斜視図である。
【図１３】図９のフィルタカートリッジのためのカートリッジハウジングの斜視図である。
【図１４】図９のフィルタカートリッジのためのカートリッジハウジングの側面図である。
【図１５】図９のフィルタカートリッジの側断面図である。
【図１６】図９のフィルタカートリッジの側断面図である。
【図１７】耐凍性フィルタカートリッジの一実施形態の分解斜視図である。
【図１８】図１７のフィルタカートリッジの側断面図である。
【図１９】耐凍性フィルタカートリッジの一実施形態の側面図である。
【図２０】図１９のフィルタカートリッジの側断面図である。
【図２１】締付け式ねじ山で組み立てられるカートリッジフィルタの目下好ましい代表的実施形態の分解斜視図である。
【図２２】図２１のカートリッジフィルタの側面図である。
【図２３】図２１のカートリッジフィルタで使用されるねじ式取付可能なフィルタキャップの端面斜視図である。
【図２４】図２３のねじ式取付可能なフィルタキャップのねじ止め端面図である。
【図２５】図２４に対して反対の端面図を示す、図２３のねじ式取付可能なフィルタキャップの反対端面図である。
【図２６】図２３のねじ式取付可能なフィルタキャップの側面図である。
【図２７】図２６の線２７−２７に沿った図２３のねじ式取付可能なフィルタの断面図である。
【図２８】図２１のカートリッジフィルタで使用されるねじ式取付可能なフィルタハウジングの端面斜視図である。
【図２９】図２８のねじ式取付可能なフィルタハウジングの側面図である。
【図３０】図２９の線３０−３０に沿った図２８のねじ式取付可能なフィルタハウジングの断面図である。
【図３１】図２８のねじ式取付可能なフィルタハウジングのくぼみ領域の断面図である。
【図３２】図２１のカートリッジフィルタの部分断面図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
締付用ねじ式アセンブリを備えたカートリッジフィルタであって、
ハウジングねじ山およびハウジング係合部材を備えるフィルタハウジングと、
キャップねじ山およびキャップ係合部材を備えるフィルタキャップと、ここで前記フィルタキャップおよび前記フィルタハウジングが、前記キャップねじ山および前記ハウジングねじ山によって回転可能にねじ式に接続され、
前記カートリッジフィルタ内に封止されるフィルタエレメントと、
を備え、
ここで前記ハウジング係合部材および前記キャップ係合部材が、前記フィルタキャップおよび前記フィルタハウジングの回転脱離に耐えるように互いに係合する、カートリッジフィルタ。
【請求項２】
カートリッジシールを備え、ここで前記カートリッジシールが、前記フィルタハウジングおよび前記フィルタキャップのねじ式接続中に、流体密封シールを形成するように圧縮される、請求項１に記載のカートリッジフィルタ。
【請求項３】
前記フィルタハウジングが、高弾性のポリオレフィン重合体を含み、ここで前記高弾性のポリオレフィン重合体が、１００％を超える破断時伸び率を有する、請求項１に記載のカートリッジフィルタ。
【請求項４】
前記高弾性のポリオレフィン重合体が、７００％を超える破断時伸び率を有する、請求項３に記載のカートリッジフィルタ。
【請求項５】
前記高弾性のポリオレフィン重合体が、メタロセン−プラストマー変性ポリエチレン、メタロセン−プラストマー変性ポリプロピレン、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、二峰性ポリエチレンおよびポリ（エチレン−コ−プロピレン）を含む群から選択される、請求項３に記載のカートリッジフィルタ。
【請求項６】
前記高弾性のポリオレフィン重合体が７５０％を超える破断時伸びを有する低密度ポリエチレン重合体である、請求項３に記載のカートリッジフィルタ。
【請求項７】
前記高弾性のポリオレフィン重合体が、１９００％を超える破断時伸びを有する高密度ポリエチレン重合体である、請求項３に記載のカートリッジフィルタ。
【請求項８】
前記フィルタキャップが、従来の硬質ポリオレフィン重合体から形成される、請求項１に記載のカートリッジフィルタ。
【請求項９】
前記フィルタキャップが、キャップ本体とマニホールド係合部材とを備え、ここで、前記キャップ本体が、高弾性のポリオレフィン重合体から形成され、前記マニホールド係合部材が、硬質ポリオレフィン重合体から形成される、請求項１に記載のカートリッジフィルタ。
【請求項１０】
前記ハウジング係合部材が、
角度付きタブ、溝、畝、バンプまたはキャビティ
を含む、請求項１に記載のカートリッジフィルタ。
【請求項１１】
前記キャップ係合部材が、
角度付きタブ、溝、畝、バンプまたはキャビティ
を含む、請求項１に記載のカートリッジフィルタ。
【請求項１２】
前記フィルタエレメントが、
深層ろ過エレメント、表面ろ過エレメント、活性炭ろ過エレメント、クロスフローろ過エレメントまたはセラミックろ過エレメント
を含む、請求項１に記載のカートリッジフィルタ。
【請求項１３】
前記フィルタハウジングが、
複数のハウジング係合部材
を備える、請求項１に記載のカートリッジフィルタ。
【請求項１４】
前記フィルタキャップが、前記フィルタハウジングに永久的に封止される、請求項１に記載のカートリッジフィルタ。
【請求項１５】
前記係合されたハウジング係合部材およびキャップ係合部材が、前記ねじ山の緊締回転を可能にする、請求項１に記載のカートリッジフィルタ。
【請求項１６】
請求項１に記載の前記カートリッジフィルタに動作可能に接続される流れマニホールド
を備える、ろ過アセンブリ。
【請求項１７】
締付け用ねじ式アセンブリを備えたカートリッジフィルタを形成する方法であって、
フィルタエレメントを係留して保持するようにフィルタキャップをフィルタハウジングに取り付ける工程と、
前記フィルタハウジングに対して前記フィルタキャップを回転させる工程と、前記フィルタキャップが、前記フィルタハウジングのハウジングねじ山と回転可能に係合するキャップねじ山を有し、ここで前記フィルタキャップのキャップ係合部材が、前記フィルタキャップおよび前記フィルタハウジングの回転可能な取付の結果として前記フィルタハウジングのハウジング係合部材と係合し、
前記フィルタキャップと前記フィルタハウジングの脱離を防止するために前記キャップ係合部材を前記ハウジング係合部材に締付けて係合させる工程と、
を含む、方法。
【請求項１８】
前記フィルタキャップと前記フィルタハウジングとの間に流体密封シールを形成するようにシール部材を圧縮する工程を含み、前記シール部材が、前記フィルタキャップおよび前記フィルタハウジングの回転可能な取付中に圧縮される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記フィルタキャップの複数の係合部材が、前記フィルタハウジングの複数の係合部材と係合する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記キャップねじ山が、雌ねじ山を含み、前記ハウジングねじ山が、雄ねじ山を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１】
締付用ねじ式アセンブリを備えたカートリッジフィルタであって、
ハウジングねじ山およびハウジング係合部材を備えるフィルタハウジングと、
キャップねじ山およびキャップ係合部材を備えるフィルタキャップと、ここで前記フィルタキャップおよび前記フィルタハウジングが、前記キャップねじ山および前記ハウジングねじ山によって回転可能にねじ式に接続され、
前記カートリッジフィルタ内に封止されるフィルタエレメントと、
を備え、
ここで前記ハウジング係合部材および前記キャップ係合部材が、前記フィルタキャップおよび前記フィルタハウジングの回転脱離に耐えるように互いに係合する、カートリッジフィルタ。
【請求項２】
カートリッジシールを備え、ここで前記カートリッジシールが、前記フィルタハウジングおよび前記フィルタキャップのねじ式接続中に、流体密封シールを形成するように圧縮される、請求項１に記載のカートリッジフィルタ。
【請求項３】
前記フィルタハウジングが、高弾性のポリオレフィン重合体を含み、ここで前記高弾性のポリオレフィン重合体が、１００％を超える破断時伸び率を有する、請求項１に記載のカートリッジフィルタ。
【請求項４】
前記高弾性のポリオレフィン重合体が、７００％を超える破断時伸び率を有する、請求項３に記載のカートリッジフィルタ。
【請求項５】
前記高弾性のポリオレフィン重合体が、メタロセン−プラストマー変性ポリエチレン、メタロセン−プラストマー変性ポリプロピレン、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、二峰性ポリエチレンおよびポリ（エチレン−コ−プロピレン）を含む群から選択される、請求項３に記載のカートリッジフィルタ。
【請求項６】
前記高弾性のポリオレフィン重合体が７５０％を超える破断時伸びを有する低密度ポリエチレン重合体である、請求項３に記載のカートリッジフィルタ。
【請求項７】
前記高弾性のポリオレフィン重合体が、１９００％を超える破断時伸びを有する高密度ポリエチレン重合体である、請求項３に記載のカートリッジフィルタ。
【請求項８】
前記フィルタキャップが、従来の硬質ポリオレフィン重合体から形成される、請求項１に記載のカートリッジフィルタ。
【請求項９】
前記フィルタキャップが、キャップ本体とマニホールド係合部材とを備え、ここで、前記キャップ本体が、高弾性のポリオレフィン重合体から形成され、前記マニホールド係合部材が、硬質ポリオレフィン重合体から形成される、請求項１に記載のカートリッジフィルタ。
【請求項１０】
前記ハウジング係合部材が、
角度付きタブ、溝、畝、バンプまたはキャビティ
を含む、請求項１に記載のカートリッジフィルタ。
【請求項１１】
前記キャップ係合部材が、
角度付きタブ、溝、畝、バンプまたはキャビティ
を含む、請求項１に記載のカートリッジフィルタ。
【請求項１２】
前記フィルタエレメントが、
深層ろ過エレメント、表面ろ過エレメント、活性炭ろ過エレメント、クロスフローろ過エレメントまたはセラミックろ過エレメント
を含む、請求項１に記載のカートリッジフィルタ。
【請求項１３】
前記フィルタハウジングが、
複数のハウジング係合部材
を備える、請求項１に記載のカートリッジフィルタ。
【請求項１４】
前記フィルタキャップが、前記フィルタハウジングに永久的に封止される、請求項１に記載のカートリッジフィルタ。
【請求項１５】
前記係合されたハウジング係合部材およびキャップ係合部材が、前記ねじ山の緊締回転を可能にする、請求項１に記載のカートリッジフィルタ。
【請求項１６】
請求項１に記載の前記カートリッジフィルタに動作可能に接続される流れマニホールド
を備える、ろ過アセンブリ。
【請求項１７】
締付け用ねじ式アセンブリを備えたカートリッジフィルタを形成する方法であって、
フィルタエレメントを係留して保持するようにフィルタキャップをフィルタハウジングに取り付ける工程と、
前記フィルタハウジングに対して前記フィルタキャップを回転させる工程と、前記フィルタキャップが、前記フィルタハウジングのハウジングねじ山と回転可能に係合するキャップねじ山を有し、ここで前記フィルタキャップのキャップ係合部材が、前記フィルタキャップおよび前記フィルタハウジングの回転可能な取付の結果として前記フィルタハウジングのハウジング係合部材と係合し、
前記フィルタキャップと前記フィルタハウジングの脱離を防止するために前記キャップ係合部材を前記ハウジング係合部材に締付けて係合させる工程と、
を含む、方法。
【請求項１８】
前記フィルタキャップと前記フィルタハウジングとの間に流体密封シールを形成するようにシール部材を圧縮する工程を含み、前記シール部材が、前記フィルタキャップおよび前記フィルタハウジングの回転可能な取付中に圧縮される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記フィルタキャップの複数の係合部材が、前記フィルタハウジングの複数の係合部材と係合する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記キャップねじ山が、雌ねじ山を含み、前記ハウジングねじ山が、雄ねじ山を含む、請求項１７に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【公表番号】特表２００８−５２６４８９（Ｐ２００８−５２６４８９Ａ）
【公表日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５５０３７４（Ｐ２００７−５５０３７４）
【出願日】平成１７年１２月１２日（２００５．１２．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０４５０７２
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０７３７０４
【国際公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【出願人】（５０６０６７９０３）スリーエム イノベーティブ プロパティーズ カンパニー (23)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月１２日（２００５．１２．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０４５０７２
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０７３７０４
【国際公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【出願人】（５０６０６７９０３）スリーエム イノベーティブ プロパティーズ カンパニー (23)
【Ｆターム（参考）】
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