特許 5775091 防滴機構を備えた濾過器カートリッジ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5775091

(24)【登録日】2015年7月10日

(45)【発行日】2015年9月9日

(54)【発明の名称】防滴機構を備えた濾過器カートリッジ

(51)【国際特許分類】

   B01D 27/08 20060101AFI20150820BHJP

【ＦＩ】

   B01D27/08

【請求項の数】2

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2012-540051(P2012-540051)

(86)(22)【出願日】2010年11月18日

(65)【公表番号】特表2013-511388(P2013-511388A)

(43)【公表日】2013年4月4日

(86)【国際出願番号】US2010057197

(87)【国際公開番号】WO2011063100

(87)【国際公開日】20110526

【審査請求日】2013年10月3日

(31)【優先権主張番号】61/263,182

(32)【優先日】2009年11月20日

(33)【優先権主張国】US

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】505005049

【氏名又は名称】スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100102819

【弁理士】

【氏名又は名称】島田 哲郎

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100112357

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 繁樹

(74)【代理人】

【識別番号】100157211

【弁理士】

【氏名又は名称】前島 一夫

(74)【代理人】

【識別番号】100159684

【弁理士】

【氏名又は名称】田原 正宏

(72)【発明者】

【氏名】リチャード エー．キルヒナー

(72)【発明者】

【氏名】ネイサン イー．マルクス

(72)【発明者】

【氏名】ジェレミー エー．シュモール

【審査官】 宮部 裕一

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００８−５４２００１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５３１６２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０２４３６５２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００３／００１９８０５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｄ ２７／００−２７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

末端部と、接続端部と、長手方向軸と、を含むハウジングであって、前記接続端部が、流体入口と、流体出口と、を含むハウジングと、
前記ハウジング内の前記末端部と前記接続端部との間に配置された濾過媒体と、を備える濾過器カートリッジであって、
前記流体入口又は前記流体出口の１つが１つ以上の防滴毛管チャネルを含み、該１つ以上の防滴毛管チャネルの少なくとも１つが、前記長手方向軸に沿って測定される奥行き寸法と、前記長手方向軸に対し垂直な平面の横断面とを含み、該横断面が、長手寸法と、短手寸法とを含み、
前記長手寸法が前記短手寸法よりも長い、濾過器カートリッジ。

【請求項2】

前記短手寸法が０．０００５０８〜０．００１５２４メートルの範囲であり、前記長手寸法が０．００２０３２メートルよりも長い、請求項１に記載の濾過器カートリッジ。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

冷蔵庫などの電化製品には、消費者に氷及び冷水を供給する手段が含まれることが多い。供給される水、並びに製氷に用いられる水は、好ましくは不純物を除去して味を改善するために濾過される。したがって、多くの冷蔵庫は、消費者に供給する前に住宅用水道水を濾過するために搭載された使い捨て水濾過器カートリッジを含む。

【0002】

ほとんどの住宅においては空間が非常に貴重であるため、水濾過システムが占める空間全体が最小化されるように、しかも消費者が取り外し及び交換を行う際の便宜のため濾過器カートリッジに容易に手が届くように、かかる冷蔵庫を設計することが望ましいことが多い。これらの基準を用いる設計により、様々な配向で最適に配置される濾過器カートリッジがもたらされ得る。例えば、この濾過器カートリッジは、水平方向、即ち、横倒しに取り付けられ、取り外されてよい。

【0003】

使用済みの濾過器カートリッジが冷蔵庫から取り外される場合、カートリッジには、通常、カートリッジから望ましくなく滴下又は漏出し得る残留水が含まれる。これは、濾過器カートリッジが水平に配向され、残留水がカートリッジの入口又は出口から流出する傾向にある場合に特に発生しやすい。濾過器カートリッジの水平取り付け及び取り外しが行われない冷蔵庫であっても、濾過器カートリッジが過失により水平に倒されたり、逆さまに把持されたりすると、消費者が残留水を漏出させる場合がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

電化製品からの取り外し時に滴下又は漏出を低減できるか、防止できる濾過器カートリッジに対する継続的な必要性が存在する。濾過器カートリッジ全体における圧力低下を増大させずに、電化製品からの取り外し時に滴下又は漏出を低減できるか、防止できる濾過器カートリッジに対する必要性も存在する。バルブ又は他の可動部品を用いずに、電化製品からの取り外し時に滴下又は漏出を低減できるか、防止できる濾過器カートリッジに対する必要性も存在する。比較的製造が容易でありながらも、電化製品からの取り外し時に滴下又は漏出を低減できるか、防止できる濾過器カートリッジに対する必要性も存在する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示は、概して、使い捨て濾過器カートリッジを備えた水濾過システムに関する。本開示は、更に、防滴機構を備えた濾過器カートリッジに関する。かかるシステムは、既知の濾過器カートリッジと比較して相対的により高い比率の、水が貫流するための開放領域を提供する一方で、滴下を防止できる。水流用の相対的により広い開放領域のおかげで、本開示による濾過器カートリッジは、既知の濾過器と比較して低減された流動抵抗を有するように製造できる。本開示による防滴機構は、既知の防滴機構よりも容易に製造可能である。

【0006】

一実施形態では、本開示は、末端部と、接続端部と、長手方向軸と、を含むハウジングを備える、濾過器カートリッジを提供する。典型的には、接続端部は、流体入口と、流体出口と、を含む。濾過媒体は、ハウジング内の末端部と接続端部との間に配置される。濾過媒体は、流体入口を流体出口に流体連通させ、流体入口又は流体出口の１つは、１つ以上の防滴毛管チャネルを含み、防滴毛管チャネルの横断面は、少なくとも１つの方向に細長い。

【0007】

幾つかの実施形態では、防滴毛管チャネルの横断面は、長手寸法と、短手寸法と、を含み、短手寸法は約０．０００５０８メートル〜約０．００１５２４メートルの範囲であり、長手寸法は約０．００２０３２メートルを超える。一実施形態では、短手寸法は約０．０００６３５メートル〜約０．００１０１６メートルの範囲である。一実施形態では、短手寸法は約０．０００７６２メートルである。

【0008】

幾つかの実施形態では、１つ以上の防滴毛管チャネルの長手寸法は湾曲部分を含む。幾つかの実施形態では、１つ以上の防滴毛管チャネルの長手寸法は実質的直線を含む。幾つかの実施形態では、１つ以上の防滴毛管チャネルの長手寸法は頂点を含む。一実施形態では、１つ以上の防滴毛管チャネルの短手寸法は、長手寸法に沿って実質的に一定である。

【0009】

幾つかの実施形態では、防滴毛管チャネルは長手方向軸から外側に放射状に広がる。幾つかの実施形態では、防滴毛管チャネルは互いに平行に配向される。幾つかの実施形態では、防滴毛管チャネルは長手方向軸の周りに円周方向に配向される。

【0010】

一実施形態では、接続端部は、濾過媒体に対して封止された内側支柱と、濾過媒体の開放内芯と流体連通している中央導管と、を含む。幾つかのかかる実施形態では、ハウジングの接続端部にスリーブが形成され、内側支柱を放射状に包囲する。幾つかの実施形態では、１つ以上の防滴毛管チャネルは内側支柱とスリーブとの間の環状領域に広がるフランジに配置され、防滴毛管チャネルは濾過媒体の外表面と流体連通している。

【0011】

一実施形態では、内側支柱はフランジを含む。幾つかのかかる実施形態では、フランジはスリーブに取り付けられていない。幾つかの実施形態では、１つ以上の防滴毛管チャネルはフランジの半径方向外縁部を遮る。

【0012】

別の実施形態では、スリーブはフランジを備える。幾つかのかかる実施形態では、フランジは内側支柱に取り付けられていない。幾つかの実施形態では、１つ以上の防滴毛管チャネルはフランジの半径方向内縁部を遮る。

【0013】

幾つかの実施形態では、中央導管は流体出口を形成し、１つ以上の防滴毛管チャネルは流体入口を形成する。

【0014】

一実施形態では、各防滴毛管チャネルは少なくとも１つのチャネル側壁を含み、少なくとも１つのチャネル側壁のＲａ表面粗さの高さは約１．６２６マイクロメートルを超える。

【0015】

幾つかの実施形態では、各防滴毛管チャネルは長手方向軸に沿って測定される奥行き寸法を更に含み、奥行き寸法は約０．００７６２メートル〜約０．０２５４メートルの範囲である。一実施形態では、奥行き寸法は約０．０１０１６メートル〜約０．０１７７８メートルの範囲である。

【0016】

本開示はまた、チャネル側壁を有する防滴毛管チャネルを形成するための成形型を設計する工程と、この成形型の質感を指定して、少なくとも１．６２６マイクロメートルのＲａ表面粗さの高さをチャネル側壁に付与する工程と、この質感を加えられた成形型に溶融プラスチックを注入して、少なくとも１．６２６マイクロメートルのＲａ表面粗さの高さのチャネル側壁を有する防滴毛管チャネルを形成する工程と、を含む、防滴毛管チャネルの形成方法も提供する。

【0017】

本発明のこれら及び他の態様は、以下の「発明を実施するための形態」から明らかになるであろう。しかし、決して、上記概要は、請求された主題に関する限定として解釈されるべきでなく、主題は、手続処理の間補正することができる添付の特許請求の範囲によってのみ規定される。

【図面の簡単な説明】

【0018】

本明細書全体にわたって、類似の参照数字が類似の要素を指す添付図面が参照される。

【図1】本開示による濾過器カートリッジの斜視図。

【図2】本開示による濾過器カートリッジの図１の２−２で切った断面図。

【図3】本開示による濾過器カートリッジの分解斜視図。

【図4】本開示による濾過器カートリッジの分解斜視図。

【図5】本開示による濾過器カートリッジの図２の１０−１０から見た平面図であり、防滴毛管チャネルの様々な構成を示す。

【図6】本開示による濾過器カートリッジの図２の１０−１０から見た平面図であり、防滴毛管チャネルの様々な構成を示す。

【図7】本開示による濾過器カートリッジの図２の１０−１０から見た平面図であり、防滴毛管チャネルの様々な構成を示す。

【図8】本開示による濾過器カートリッジの図２の１０−１０から見た平面図であり、防滴毛管チャネルの様々な構成を示す。

【図9】本開示による濾過器カートリッジの図２の１０−１０から見た平面図であり、防滴毛管チャネルの様々な構成を示す。

【図10】本開示による濾過器カートリッジの図２の１０−１０から見た平面図であり、防滴毛管チャネルの様々な構成を示す。

【図11】横倒しに配向されており、内部に残留流体が含まれている、本開示による濾過器カートリッジの図１の２−２で切った断面図。

【図12】本開示による濾過器カートリッジの斜視図。

【図13】本開示による例示の防滴毛管チャネルの図５の１３−１３で切った斜視断面図。

【図14】本開示による例示の防滴毛管チャネルの横断面の平面図。

【図15】本開示による例示の防滴毛管チャネルの横断面の平面図。

【図16】本開示による例示の防滴毛管チャネルの横断面の平面図。

【発明を実施するための形態】

【0019】

図１及び２は、本開示による例示の濾過器カートリッジ１００を示す。示されるように、濾過器カートリッジ１００は、末端部１０４（図１１又は１２）と、接続端部１０６と、長手方向軸１０３と、を含む、ハウジング１０２を備える。典型的には、接続端部１０６は、流体入口１１０と、流体出口１１２と、を含む。濾過媒体１２０は、ハウジング１０２内の末端部１０４と接続端部１０６との間に配置される。濾過媒体１２０は、流体入口１１０を流体出口１１２に流体連通させ、流体入口１１０又は流体出口１１２の１つは、１つ以上の防滴毛管チャネル１３０を含み、防滴毛管チャネル１３０の横断面は、少なくとも１つの方向に細長い。図１及び図２は１つ以上の防滴毛管チャネル１３０を含むものとして流体入口１１０を示しているが、示される防滴毛管チャネル１３０は流体出口１１２も形成できると想定される。流体入口１１０及び流体出口１１２の両方が１つ以上の防滴毛管チャネル１３０を含み得ることも想定される。

【0020】

防滴毛管チャネル１３０は、濾過器カートリッジ１００内部に取り込まれた残留流体の滴下を少なくとも２種類の方法で低減するか、防止することができる。

【0021】

まず、図１１及び１３に示されるように、残留水は、毛管現象によって防滴毛管チャネル１３０に引き込まれる。残留水が防滴毛管チャネル１３０に引き込まれると、水とチャネル側壁１３２との間の力の相互作用によって保持される。この毛管現象によって生じる引力は十分に強いため、濾過器カートリッジ１００が横倒しになったとしても、通常重力だけでは、残留水に防滴毛管チャネル１３０を貫流させ、滴下又は漏出を発生させるには不十分である。

【0022】

次に、流体は、防滴毛管チャネル１３０内に保持される残留水によってもたらされる真空のおかげで、他方の流体口（常にではないが、通常は中央導管１４４を通って流体出口１１２）内に保持される。この状況は、流体で満たされた飲み物用ストローの一端を親指で塞ぐことに類似しており、この場合、流体はストローの自由端から流出しない。これは、反対側の端部を親指で真空密閉したために、空気侵入が妨げられるためである。ここでは、防滴毛管チャネル１３０内に保持された残留水がストロー上の親指に類似の役割を果たしており、真空を破壊して他方の流体口から流体を解放する空気侵入を防いでいる。

【0023】

同様の防滴現象は、これまでにＦｒｉｔｚｅに付与された、同一所有者の米国特許第６，６３２，３５５号（「Ｆｒｉｔｚｅ‘３５５」）に記載されており、この開示の内容全体を参照によって本明細書に組み込むものとする。しかしＦｒｉｔｚｅ‘３５５は、防滴毛管チャネルの使用を開示しておらず、むしろ小内径穴（即ち、円形横断面を有する穴）の使用を報告する。Ｆｒｉｔｚｅ‘３５５には、次のように記載されている。

【0024】

濾過器の末端キャップ上の小内径穴は、水の表面張力が、水濾過器アセンブリの取り外し時の小内径穴からの水の漏出を防ぐ寸法である。これによりもたらされる真空がまた、濾過器の末端キャップ上の貫通穴からの水の漏出をも防止する。

【0025】

Ｆｒｉｔｚｅ‘３５５、第８段落、４４〜４９行目（参照番号は省略）。

【0026】

しかし、Ｆｒｉｔｚｅ‘３５５の小内径穴には、使用の際に若干の欠点が存在し得る。例えば、典型的には直径約０．００１２７ｍの小内径穴は、一般に機械加工（即ち、ドリル加工）又は極小ピンを使用した鋳造のいずれかによらなければならない。通常、機械加工は鋳造作業よりも高価であり、時間がかかる。また、小内径穴の鋳造に用いられる極小ピンは極めて壊れやすく、損傷しやすい。したがって、いずれの製造方法も不都合であり得る。

【0027】

更に、複数のＦｒｉｔｚｅ‘３５５型の穴が１つの部品に形成されるとしても、流体流用に設けられた開放領域（横断面における開放領域）の相対量は、１つ以上の防滴毛管チャネル１３０が用いられる場合に設けることができる開放領域よりも著しく小さい。

【0028】

例えば、直径Ｄを有するＦｒｉｔｚｅ‘３５５による小内径穴を長さＬの経路に沿って、中心を距離ｘずつ離隔して配置すると仮定すれば、水流用の総開放領域Ａ_穴は次の式で算出できる。

【0029】

【数1】

【0030】

一方、幅Ｗ（即ち、短手寸法１３６）及び経路長Ｌ（即ち、長手寸法１３４）を有する防滴毛管チャネル１３０については、水流用の総開放領域Ａ_チャネルは次の式で算出できる。

【0031】

【数2】

【0032】

その結果、Ａ_穴に対するＡ_チャネルの比率は次の式で算出できる。

【0033】

【数3】

【0034】

この式を単純化すると次のようになる。

【0035】

【数4】

【0036】

実際には、小内径穴の中心間の距離ｘはＤよりも大きくなくてはいけないことに留意されたい。これは、ｘよりも小さい値であれば、隣接する穴が互いに干渉するようになるためである。したがって、実際には現実的ではないが、所与の経路長Ｌにおける小内径穴の数は、理論的にはｘ＝Ｄの場合に最大となる。したがって、Ａ_穴が理論的に最大化された場合のＡ_穴に対するＡ_チャネルの比率は、式３でｘの代わりにＤを用いることによって算出でき、次のようになる。

【0037】

【数5】

【0038】

したがって、防滴毛管チャネル１３０の幅Ｗが各穴の直径Ｄと等しくなるように選択されると、Ａ_穴に対するＡ_チャネルの比率は、常に次の値よりも大きくなる。

【0039】

【数6】

【0040】

したがって、上記のように配置される場合、防滴毛管チャネル１３０は、直径が防滴毛管チャネル１３０の幅と同じである、１列に並んだ小内径穴よりも、少なくとも２７％多い水流用の開放領域を常に設けることができるはずである。当然ながら、実用においては、小内径穴をはるかに大きい間隔で離隔する必要があり、単位長さあたりの小内径穴が少なくなるため、この比率は、通常、はるかに大きくなる。１つの実際的比較例を次に示す。

【0041】

０．００１２７ｍの直径を有し、０．０５０８ｍの経路長にわたって中心を直径２つ分（０．００２５４ｍ）の距離ずつ離隔した、Ｆｒｉｔｚｅ‘３５５によって教示される小内径穴を仮定すると、水流用の総開放領域Ａ_穴は次のように算出される。

【0042】

【数7】

【0043】

次に、０．０００７６２ｍの幅及び０．０５０８ｍの経路長を有する防滴毛管チャネル１３０を仮定すると、水流用の総開放領域Ａ_チャネルは次のように算出できる。

【0044】

【数8】

【0045】

したがって、上記の例では、Ａ_穴に対するＡ_チャネルの比率は、次のとおりである。

【0046】

【数9】

【0047】

したがって、上記の典型的な実用では、１つの防滴毛管チャネル１３０は、濾過器カートリッジ１００に防滴機能を提供しつつ、同じ長さに沿って配置された典型的な１列の小内径穴よりも、約５３％大きい水流用の開放領域を設けることができる。したがって、防滴毛管チャネル１３０は、典型的な１列の小内径穴よりも相対的により大きい水流用の開放領域をもたらすことができ、防滴毛管チャネル１３０には、濾過器カートリッジ１００の流体入口１１０又は流体出口１１２を設けることができるので、本開示による濾過器カートリッジ１００は、相対的により小さな全体的圧力低下を有するように設計され得る。

【0048】

上記の例で述べたように、幅Ｗは、１つ以上の防滴毛管チャネル１３０の短手寸法１３６に等しくてよく、一方、経路長Ｌは長手寸法１３４に等しくてよい。

【0049】

図２及び３に示されるように、接続端部１０６は複数の部品で構成されてよい。示されるように、接続端部１０６は、スリーブ１５０内の長手方向軸１０３に沿って配置される内側支柱１４０を含む。必ずしもではないが、典型的には、スリーブ１５０はハウジング１０２上に一体形成される。幾つかの実施形態では、内側支柱１４０は、濾過媒体１２０の開放内芯１２４と流体連通している中央導管１４４を含む。示されるように、中央導管１４４は流体出口１１２で終結する。スリーブ１５０は、ハウジング１０２からの円筒形突出部を含んでよい。幾つかの実施形態では、内側支柱１４０とスリーブ１５０との間の空間に環状領域１７０が広がる。幾つかの実施形態では、１つ以上の防滴毛管チャネル１３０は、環状領域１７０に広がるフランジ１６０上に配置される。

【0050】

フランジ１６０は、図４に示されるようにスリーブ１５０から内側に放射状に広がってよいか、図３に示されるように内側支柱１４０から外側に放射状に広がってよい。

【0051】

防滴毛管チャネル１３０の横断面は、図５〜１０に示されるように閉じていてもよいし、又は、１つ以上の防滴毛管チャネル１３０は、図３に示されるようにフランジ１６０の半径方向外縁部１６４を遮り、若しくは図４に示されるようにフランジ１６０の半径方向内縁部１６８を遮ってもよい。１つ以上の防滴毛管チャネル１３０が半径方向外縁部１６４又は内縁部１６８を遮る場合、遮られた半径方向縁部は、隣接する表面に取り付けられても取り付けられなくてもよい。図２に示されるように、フランジ１６０は内側支柱１４０から外側に放射状に広がり、スリーブ１５０と密接に当接するが、取り付けられてはいない。かかる実施形態では、フランジ１６０とスリーブ１５０との間に小間隙が存在してよい。この小間隙は、流体の側路をもたらすことがあるが、この間隙が１つ以上の防滴毛管チャネル１３０よりも流体に対してより制限的である限り許容される。かかる構成体は、内側支柱１４０のスリーブ１５０内へのアセンブリをより速くかつ簡単にしつつ、濾過器カートリッジ１００の防滴機能を維持できる。

【0052】

フランジ１６０が内側支柱１４０から外側に放射状に広がる実施形態では、防滴毛管チャネル１３０がフランジ１６０の半径方向外縁部１６４を遮るように構成することが有利であり得る。例えば、内側支柱１４０が射出成形される場合、濾過器カートリッジ１００の長手方向軸１０３に対して平行に分かれる成形型は、長手方向軸１０３に直交して分かれる成形型よりも、設計及び製造が容易で、費用が安くつくことがある。成形型が長手方向軸１０３に対して平行に分かれる場合、成形型の各半分から突出する「指」つまり「フィン」は、溶融プラスチックで１つ以上の防滴毛管チャネル１３０を形成してよく、一方で、成形型の半分が引き離されると、半径方向外縁部１６４が遮られた状態でフランジ１６０が残される。

【0053】

幾つかの実施形態では、濾過媒体１２０は内側支柱１４０に取り付けられている。幾つかのかかる実施形態では、中央導管１４４は、濾過媒体１２０の開放内芯１２４の内部に突出する。濾過媒体１２０は、例えばカーボンブロック、プリーツ加工を施した複合材料、中空繊維束、逆浸透膜、又はこれらの組み合わせを含んでよい。通常、内側支柱１４０は、内側支柱１４０と濾過媒体１２０との間の流体側路を防ぐように濾過媒体１２０に取り付けられる。かかる実施形態では、濾過されるべき流体は、流体入口１１０に流入し、濾過媒体１２０の外表面１２８に浸透し、濾過媒体１２０を貫流して開放内芯１２４に入り、次に内側支柱１４０の中央導管１４４を通って、最終的には流体出口１１２から流出する必要がある。

【0054】

通常、図１１に示されるように、末端部１０４は、内側支柱１４０及び濾過媒体１２０のハウジング１０２内への配置後に、ハウジング１０２に封止可能に取り付けられる。

【0055】

図５〜１０は、各防滴毛管チャネル１３０の平面図が見えるように長手方向軸１０３に沿って見た場合の、本開示による防滴毛管チャネル１３０の様々な構成を示している。図２の断面矢印１０−１０は、図５〜１０の視線方向を示す。

【0056】

図５及び１０は濾過器カートリッジ１００を示しており、防滴毛管チャネル１３０は互いに平行に配向されている。

【0057】

図５、９、及び１０は濾過器カートリッジ１００を示しており、１つ以上の防滴毛管チャネルの長手寸法１３４は実質的直線を含んでいる。

【0058】

図６及び７は濾過器カートリッジ１００を示しており、１つ以上の防滴毛管チャネル１３０の長手寸法１３４は湾曲部分を含んでいる。

【0059】

図７は濾過器カートリッジ１００を示しており、１つ以上の防滴毛管チャネル１３０は長手方向軸１０３の周囲に円周方向に配向されている。

【0060】

図８は濾過器カートリッジ１００を示しており、１つ以上の防滴毛管チャネル１３０の長手寸法１３４は頂点を含んでいる。

【0061】

図６、８、及び９は濾過器カートリッジ１００を示しており、１つ以上の防滴毛管チャネル１３０は、長手方向軸１０３から外側に放射状に広がっている。

【0062】

本開示による例示の防滴毛管チャネル１３０の平面図は、図１４〜１６に更に詳細に示される。これらの各図では、短手寸法１３６及び長手寸法１３４を簡単に見ることができる。図１４は防滴毛管チャネル１３０を示しており、長手寸法１３４は実質的直線を含んでいる。図１５は防滴毛管チャネル１３０を示しており、長手寸法１３４は湾曲部分を含んでいる。図１６は防滴毛管チャネル１３０を示しており、長手寸法１３４は頂点を含んでいる。図１４〜１６の各図は、短手寸法１３６が長手寸法１３４に沿って実質的に一定である防滴毛管チャネル１３０を示す。防滴機能が維持される限り、短手寸法１３６が長手寸法１３４に沿った１つ以上の位置において増減し得ることもまた、想定される。幾つかの実施形態では、短手寸法１３６は、０．０００５０８ｍ、０．０００６３５ｍ、０．０００７６２ｍ、０．０００８８９ｍ、０．００１０１６ｍ、０．００１１４３ｍ、０．００１２７ｍ、及び０．００１３９７ｍなど、約０．０００２５４ｍ〜約０．００１５２４ｍの範囲である。一実施形態では、短手寸法１３６は約０．０００６３５ｍ〜約０．００１０１６ｍの範囲である。相対的により小さい短手寸法１３６は流動制限を増す傾向にある可能性があり、その一方で、大き過ぎる短手寸法１３６では、毛管現象が開口部に流体を引き込むことに失敗してしまい、したがって開口部が防滴毛管チャネル１３０ではなくなる恐れがあることを理解されたい。

【0063】

防滴毛管チャネル１３０は、長手寸法１３４が短手寸法１３６よりも大きければ常に役立ち得るが、長手寸法１３４は、通常は短手寸法１３６の大きさの少なくとも約２倍である。幾つかの実施形態では、長手寸法１３４は、約０．００２０３２ｍを超える。所定の短手寸法１３６について、長手寸法は、開口部が防滴毛管チャネル１３０として機能し続ける限り、所与の用途に望ましい長さとなるように選択されてよいことが想定される。長手寸法１３４は、細長い経路、つまり防滴毛管チャネル１３０の軌道に沿って測定される寸法であり、必ずしも直線ではないことに留意されたい。例えば図１５では、長手寸法１３４は湾曲部分を含む細長い経路に沿って測定される。同様に図１６では、長手寸法１３４は鋭角の屈曲部を含む細長い経路に沿って測定される。図２、３、４、５、７、１０、及び１２に示されるもののように、幾つかの実施形態では、長手寸法１３４は、所与の濾過器カートリッジ１００の１つ以上の防滴毛管チャネル１３０によって異なってよい。

【0064】

図１１は、本開示による例示の濾過器カートリッジ１００の断面図を示しており、濾過器カートリッジ１００には残留水が含まれており、横倒しになっている。示されるように、水は毛管現象によって防滴毛管チャネル１３０に引き込まれ、水の表面張力のおかげで捕捉されたまま留まることから、防滴毛管チャネル１３０には空気が侵入できない。したがって、残留水が防滴毛管チャネル１３０を貫流して濾過器カートリッジ１００から滴下することが防止される。同時に、中央導管１４４内の残留水については、防滴毛管チャネル１３０内に捕捉された水によってもたらされる真空封止のおかげで、流体出口１１２から流出することが防がれる。

【0065】

図１３は、図５の１３−１３で切った詳細断面図であり、フランジ１６０内に形成された防滴毛管チャネル１３０へと毛管現象によって引き込まれた流体を示している。示されるように、各防滴毛管チャネル１３０は、奥行き寸法１３８と、短手寸法１３６と、長手寸法１３４（図示せず）と、チャネル側壁１３２と、を含む。示されるように、チャネル側壁１３２に対する流体の接触角φは、９０度未満（即ち、負の接触角）であり、したがって流体は、横断面において凹状輪郭を形成する。接触角及び流体とチャネル側壁１３２との間の密着度は、チャネル側壁１３２の材料、用いられる流体、及び雰囲気（典型的には空気）の間の相互作用の性質によって決定される。比較として、水銀を充填した典型的なガラス管温度計内で、水銀とガラスを相互作用させると凸状輪郭が形成される。作動流体に応じて、防滴毛管チャネル１３０を構成するために選択する材料は、防滴機能を維持できるように、作動流体、チャネル側壁１３２、及び空気の間の適切な力の相互作用を促進するように選択する必要がある。必ずしもではないが、典型的には、作動流体は水である。

【0066】

各防滴毛管チャネル１３０の横断面が（円形横断面とは対照的に）少なくとも１つの方向において細長い場合、奥行き寸法１３８は、通常、Ｆｒｉｔｚｅ‘３５５型の小内径穴を用いる場合よりも大きい。より大きい奥行き寸法１３８は、流体と相互作用するためのチャネル側壁１３２の表面積を比例的により多くもたらすため、流体は、奥行き寸法１３８が増加するにつれてより良好に防滴毛管チャネル１３０内に保持され得る。しかし、奥行き寸法１３８を大きくし過ぎると、流体流を制限し、したがって、濾過器カートリッジ１００全体にわたって増大した圧力低下がもたらされることがある。これに関して、奥行き寸法１３８は、０．００８８９メートル、０．０１０１６メートル、０．０１１４３メートル、０．０１２７メートル、０．０１３９７メートル、０．０１５２４メートル、０．０１７７８メートル、０．０２０３２メートル、及び０．０２２８６メートルなど、約０．００７６２メートル〜約０．０２５４メートルの範囲で有利に選択され得る。

【0067】

チャネル側壁１３２の表面を相対的により粗くすることで、驚くほどより良好に防滴毛管チャネル１３０内に流体を保持できることもまた、観察されている。例えば、ステレオリソグラフィ（ＳＬＡ）によって製造された防滴毛管チャネル１３０を含むプロトタイプのフランジ１６０は、典型的な型表面仕上げを用いた射出成形で製造された防滴毛管チャネル１３０を含むプロトタイプのフランジ１６０よりも粗い表面を有した。意外にも、粗いＳＬＡプロトタイプは、より研磨された射出成形部品よりも良好に流体を保持した。より粗いチャネル側壁１３２の表面仕上げは、流体と相互作用するためのチャネル側壁１３２の表面積をより多くもたらすことができるため、表面粗さが増すにつれて、流体はより良好に防滴毛管チャネル１３０内に保持されることができると考えられる。射出成形部品の典型的なＲａ表面粗さの高さは、ＡＳＭＥ Ｂ４６．１に従って測定された場合、約０．２５４マイクロメートル〜約０．８１２８マイクロメートルの範囲であってよい。これに関して、チャネル側壁１３２のＲａ表面粗さの高さは、３．２５１マイクロメートル、６．５０２マイクロメートル、１２．７マイクロメートル、２５．４マイクロメートル、３１．７５マイクロメートル、３８．１マイクロメートル、又は更には５０．８マイクロメートルなど、約１．６２６マイクロメートルを超えるように有利に設計されてよい。一実施形態では、チャネル側壁１３２のＲａ表面粗さの高さは、約２２．８６マイクロメートル〜約４０．６４マイクロメートルの範囲である。１つ以上の防滴毛管チャネル１３０の形成に用いる成形型部品において異なる表面仕上げ、即ちテクスチャを指定することにより、異なるＲａ表面粗さの高さ値が得られた。

【0068】

図１２に示されるように、防滴毛管チャネル１３０は、Ｆｒｉｔｚｅ‘３５５の図３、９、及び１０に示されるように、又はＦｒｉｔｚｅに付与された米国特許第７，４８１，９２８号（「Ｆｒｉｔｚｅ‘９２８」、この開示の内容全体を参照によって本明細書に組み込むものとする）に示され、記載されるように構成された濾過器カートリッジ１００の接続端部１０６上に配置されてよいことも想定される。防滴毛管チャネル１３０は、Ｂａｓｓｅｔｔらに付与された米国特許第６，９４９，１８９号及び同第７，１３５，１１３号（これらの開示の内容全体を参照によって本明細書に組み込むものとする）に示され、記載されるような濾過器カートリッジに用いられてよいことも想定される。

【0069】

この発明の種々の修正及び変更が発明の趣旨及び範囲から逸脱しないことは、当業者には分かるであろう。本発明は、本明細書において説明した例示の実施形態に制限されないことを理解されたい。

【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】