JP3946519B2 - 濾過装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、濾過すべき流れ用の入口チャネルと、濾過済み流用の出口チャネルと、両端部で開放した多数の平行な濾過エレメントとを含み、その濾過エレメントに濾過すべき流れを送り込むことによって、エレメントのジャケットを通ってエレメント外へ向かう浸透が起きるようにしており、さらに、濾過エレメントの両端部において異なったエレメントの端部に交互に接続して、濾過済み流の圧力で発生したエレメントの逆流フラッシュ用の出口チャネルを形成している少なくとも１つの洗浄機構を含む濾過装置に関する。
【０００２】
上記濾過装置は特に、燃料または潤滑油フィルタとしてモータに必要であり、フィルタの連続的な逆流フラッシュによって、長期間の連続使用の際にモータを確実に作動させることができる。装置は一般的に、多数の濾過エレメントを含み、一度に２〜３個のエレメントで実施される洗浄期間を除いて、これらのエレメントは連続的に作動している。
【０００３】
従来技術の逆流フラッシュ式濾過装置が、ドイツ特許公報第４，３４０，２７５号に記載されている。この装置は、垂直軸部の周囲に２つのはめ合いリングとして配置された平行なキャンドル形濾過エレメントを含む。濾過すべき流れをエレメント内へその上下端部から送り込み、各エレメントの円筒形ジャケットを通してエレメント外へ浸透を生じる。エレメントの逆流洗浄を行うために、それらの下方に異なった長さの２本の洗浄アームを配置し、これらのアームを装置の回転可能な垂直軸部に固定する。軸部および洗浄アームの回転移動は、流れ入口チャネル内に配置されたタービンロータと、そのロータに連結されて伝達機構として作用するはめば歯車との助けによって行われる。このように、洗浄アームの移動は、装置に流入する流れの運動エネルギを利用して維持される。洗浄アームは、異なった濾過エレメントの下端部に交互に接続するように構成されており、したがって、それらは洗浄流用の出口チャネルを形成している。エレメントに対応して、濾過エレメントの上方で装置の回転軸部に蓋体が取り付けられており、洗浄段階中、蓋体が当該濾過エレメントの上端部を閉鎖して、濾過すべき流れが洗浄流と混合しないようにしている。
【０００４】
ドイツ特許公報第４，３４０，２７５号に従って構成された逆流フラッシュの欠点は実際問題として、濾過エレメントが、洗浄吸引の効果が最強である下端部からだけ十分に洗浄されることである。流れ抵抗が最小である場所へ流れが送られる、すなわち、洗浄アームは、洗浄中か、すでに洗浄済みであるエレメントの下端部から液体を吸収し、同時に、エレメントの上端部はほとんど洗浄されないままとなることによって、状況がさらに悪くなる。
【０００５】
ある者は、洗浄すべき濾過エレメントの上端部に小さい開口を残して洗浄液が流れるようにすることによって、この問題を解決しようとしている。言い換えると、エレメントジャケットの内表面を掃引する洗浄流で逆流フラッシュを完全なものにすることを意図している。しかし、ジャケット内に集まった沈殿物の除去には、エレメントジャケットを貫通する向流が、ジャケットの内部の流動よりはるかに効果的であるので、また、その流動がジャケットを貫通する向流をある程度妨げる可能性があるので、それの解決によって得られる改良がまだ不完全である。
【０００６】
米国特許公報第３，３１８，４５２号は、濾過キャンドルの両端部に洗浄アームを配置して、アームをキャンドルの端部に同時に接続する濾過装置を開示している。これによって、逆流フラッシュがキャンドルの端部付近でより効果的になるが、キャンドルの中央部分では、対向方向に向かう吸引が互いに打ち消し合うため、キャンドルはこの部分では洗浄が弱くなる。
【０００７】
本発明の目的は、従来技術の欠点を解消し、濾過エレメントの逆流フラッシュを従来より効果的に実施できる濾過装置を提供することである。濾過エレメントの各々を端部間で２分割して、エレメントの端部に接続された洗浄機構が、一度にエレメントのある部分の長さだけに逆流フラッシュを発生させることが、本発明の濾過装置の特徴である。
【０００８】
本発明の濾過エレメントでは、各濾過エレメントをその両端部に向けた洗浄吸引で洗浄することができるため、エレメント部分に同一の洗浄が行われ、エレメントジャケットに向けた洗浄の清掃効果が相当に効果的になる。この構造では、ドイツ特許公報第４，３４０，２７５号の濾過装置の問題、すなわち、濾過エレメントの他端部の洗浄が常に不十分であることが回避される。
【０００９】
本発明に従って濾過エレメントを２分割することによって、特に洗浄をエレメントの全ジャケット表面の一部分だけに集中することができる、すなわち、より効果的に洗浄できることを意味する。さらなる利点として、エレメント部分を互いに関係なく独立的にフラッシュ処理することができ、エレメントの他方側を洗浄する時に、エレメントの反対端部を個別に閉鎖する必要がない。反対に、エレメントの一方側を洗浄中に、他方側で濾過を継続することができ、これによって本装置の能力が高まる。
【００１０】
濾過エレメントをその異なった端部で交互に洗浄吸引に接続することによって、エレメントに向けた衝撃を発生させることもでき、エレメントジャケットに集まった固形物質の塊の除去を、従ってエレメントの清掃を助ける。
【００１１】
濾過エレメントの２分割は、エレメントの中央に配置された中実仕切りによって実質的に実行することができる。その場合、エレメントは２部分に分割され、それらの部分は互いに作動的に独立している。あるいは、濾過エレメントの内部を端部の間で絞ることによって、絞り点に狭い流動開口が存在して、逆流フラッシュを行おうとするエレメント部分に洗浄流を流すことができるようにする。たとえば、洗浄すべきエレメント部分内にらせん状流動を発生するように傾斜または湾曲流動開口を形成した仕切りをエレメントに設けることが可能である。この種類の構造は、エレメントの内表面に対して直線的な流動よりも相当に大きい清掃効果を有する。
【００１２】
本発明の濾過装置では、濾過エレメントの両端部の洗浄エレメントを互いに連結して、装置の軸部を中心に回転する一体部材にすることが好都合であろう。したがって、異なった洗浄エレメントの回転移動を発生させるための追加機構がまったく必要ない。
【００１３】
洗浄エレメントは、濾過エレメントを横切るような方向の管状洗浄アームにすることができる。濾過エレメントは、洗浄アームの回転軸部周りの１つまたは幾つかのリングとして配置することができる。エレメントの両端部にそれぞれ１つまたは幾つかの洗浄アームが必要であり、アームの長さはそのリングの半径と一致する。エレメントの逆流フラッシュを発生させるために、回転時に各洗浄アームが異なったエレメントの端部に交互に接続する。
【００１４】
好ましくは、濾過エレメントの異なった端部の洗浄機構の共通回転軸部にチャネルが設けられ、それを介してすべての洗浄エレメントが同一の排出アセンブリと接続している。この軸部は、洗浄機構と共に、中空管で構成され、これに沿って洗浄流が排出される。排出アセンブリが大気圧状態にあることによって、濾過エレメントの周囲の濾過済み流の圧力と大気圧との圧力差で洗浄が行われる。
【００１５】
濾過エレメントの両端部の洗浄機構を互いに向き合わせて配置することによって、それらを各濾過エレメントに同時に接続し、それによって同時に両端部から洗浄吸引でそのエレメントの洗浄を行ってもよい。しかし、洗浄機構を異なった段階で濾過エレメントの各々の異なった端部に接続するように構成することも同様に可能である。
【００１６】
次に、添付の図面を参照しながら、例示によって本発明をさらに詳細に説明する。
【００１７】
図１〜図３は、たとえば、ディーゼルモータの潤滑油フィルタとして機能して、モータの作動中、連続的に潤滑油を濾過することができる濾過装置を示している。本装置は、ジャケット１と、濾過すべき流れ用の入口チャネル２と、濾過済み流用の出口チャネル３と、２つのはめ合いリングとして装置の中央軸部４の周囲に配置された多数の細長いキャンドル形濾過エレメント５とを含む。エレメント５のジャケットが多孔質濾過材料で形成されて、流れがエレメントの内部からジャケットを通過してエレメントの外へ向かう時、流れ内の固形粒子および他の不純物を除去する。濾過すべき流れをエレメント５に送り込むために、各エレメントが上端部６および下端部７の両方で開放している。隣接した濾過エレメントの端部６、７間の隙間が、エレメントの下端部および上端部の両方で水平プレート８、９で閉鎖されている。プレート８、９はまた、垂直の円筒壁１０によって互いに取り付けられ、この円筒壁の内部に、濾過される流れのための垂直流動チャネル１１が形成されている。このため、流れがジャケット１によって定められた空間内に広がることができ、そこから濾過エレメント５の開放端部６、７を通ってエレメント内へ移動し、エレメントジャケットを通ってエレメントから流出し、清浄な状態で出口チャネル３へ排出される。
【００１８】
図１の装置では、キャンドル形濾過エレメント５の各々が、水平中実仕切り１２によって中央で２つに分割されている。したがって、各エレメント５は、上端部で開放した上部分１３と、下端部で開放した下部分１４とを含み、濾過すべき流れは互いに独立的にそれらを通る。
【００１９】
濾過処理中、濾過エレメント５のジャケットの内表面に集まった固形物質が、ジャケットの孔を徐々に閉塞し、したがって濾過能力が低下する。エレメントの作用を維持するために、装置は逆流フラッシュ機能を備えており、これは、エレメントジャケットを通過する濾過すべき流れと逆の方向に、すなわち、ジャケットの外側から内部へ向かう濾過処理された流れの圧力によって実施される。平行エレメント５の上下に洗浄アーム１５が配置されて、異なったエレメントの端部６、７に交互に接続することによって、エレメントを低圧に接続して洗浄流を発生できるようにする。エレメントの上下に２つの洗浄アーム１５が設けられており、その長さはエレメントによって形成されたはめ合いリングの半径と一致している。洗浄アームは中空管で構成されて、装置のやはり中空の中央軸部４に固定されているため、これらは協働して、エレメントを清掃する洗浄流用の排出チャネル１６として作用する。排出チャネル１６は、装置の下部に向かって延びて、洗浄流はそこからフィルタ１７を通って流れた後、たとえば大気圧であることが適当である排出アセンブリ１８へ排出される。
【００２０】
上記装置では、洗浄アーム１５を取り付けた軸部４が、たとえば反時計回りの回転移動を実施する結果、洗浄アームの端部が異なった濾過エレメントの異なった端部６、７に交互に接続し、これによってそのエレメントの内部を洗浄チャネル１６および排出アセンブリ１８の濾過済み流の圧力より低い圧力に接続することによって逆流フラッシュを発生するようにして、逆流フラッシュ機能が働く。洗浄がエレメント５の端部と仕切り１２との間の部分で行われると同時に、そのエレメントの反対端部は開放しているため、エレメントの開放端部に通じた部分で濾過を継続することができる。したがって、図１は、最も左側のエレメントの下部分１４内で濾過が継続され、そのエレメントの上部分１３に対して逆流洗浄が実施されており、最も右側のエレメントの上部分１３内で濾過が継続され、同時に、そのエレメントの下部分１４に対して逆流フラッシュが実施されている状態を示している。また、当然ながら、洗浄アーム１５に接続されていない濾過エレメント内では濾過が継続的に実施される。処理中に、各濾過エレメントの下部分および上部分が定期的に逆流フラッシュで洗浄される結果、処理では装置全体の濾過能力がほぼ一定に保たれる。
【００２１】
図４および図５に、本発明に使用されたキャンドル形濾過エレメント５の変更例が示されており、この場合、中実仕切りの代わりに、エレメントが、エレメントの上下部分１３、１４を互いに接続するらせん状流動開口２０を備えたチョーカ１９で２分割されている。逆流フラッシュに加えて、開口２０がエレメント５の洗浄実施部分にらせん向きの洗浄流動も発生する。それ以外では、濾過および洗浄に関するエレメントの作用および使用は、上記例と同じである。
【００２２】
装置の軸部４およびそれに固定された洗浄アーム１５によって形成された構造体の回転移動を幾つかの方法で実現することが、技術的に可能である。図１に概略的に示されているだけである回転機構２１を、図１の装置のジャケット１によって定められた濾過空間の外側で、ジャケットの上のケーシング２２内に配置することが好ましく、そのケーシング内に回転軸部が延出している。軸部の延出部分が、図面に参照番号２３で示されている。回転装置２１は、外部電源を使用して階動（ステッピング）または連続回転移動のいずれかを実行するアクチュエータにすることができる。しかし、濾過すべき流入流の圧力または濾過済み流出流の圧力を利用して回転を実施することが最も好都合であろう。濾過済み流出流の圧力と外部圧力との圧力差に基づいた好適な解決策が、本出願と同時に出願された並行の国際特許出願ＰＣＴ／ＦＩに開示されており、この出願はこれに関連して本出願の明細書の一部として含まれる。
【００２３】
図６〜図７は、本発明の濾過装置の実施形態の変更例を示しており、その作動原理は、図１〜図３の実施形態と同様である。適用できる場合、図１〜図３と同一の参照番号を図６〜図８に使用して、図６〜図９の実施形態が図１〜図３のものと異なる構造特徴についてだけ、以下に詳しく述べる。
【００２４】
図７において、濾過すべき流れ用の入口チャネル２が、濾過済み流れ用の流出チャネル３と整合して装置の中央に配置されていることがわかるであろう。入口チャネル２は、装置の中央軸部４を取り囲む流動チャネル１１に続き、流動チャネル１１は、濾過すべき流入流を装置の両端部に進む２つの部分流に等しく分割する。図９に最もわかりやすく示されているように、装置は全部で６個のキャンドル形濾過エレメント５を含み、これらはすべて中央軸部４を取り囲む同一円周上に配置されている。エレメント５の固定を、好ましくはわずかに軸方向隙間を置いて行うことによって、エレメントをその両端部からの洗浄に交互に接続した時、衝撃に似たエレメント移動を生じることができる。図１〜図３の実施形態に従った洗浄アーム１５の代わりに、装置は両端部に洗浄機構２４を含み、これは、軸部４に直交する向き（横方向）に洗浄流用の排出チャネル１６を備えていると共に、チャネル１１の端部を形成しているキャビティ２５内で軸部４と共に回転するように構成されている。キャビティ２５は、濾過エレメント５の位置に対応して配置された６個の室２６と接しており、室２６は、濾過すべき流れをチャネル１１から濾過エレメント５へ流動接続している。
【００２５】
洗浄機構２４は、回転時に円筒形表面２７に沿って移動しキャビティ２５を制限し、それの洗浄流を排出チャネル１６に接続することによって、一度に１つの室２６を濾過すべき流入流から遮断すると同時に、流路を残りの５個の室２６に開放した状態に保ち、それぞれの濾過エレメント５内で濾過を継続する。図８によれば、洗浄機構２４はさらに、２つの休止部２８を含み、ここでは洗浄機構が濾過すべき流れを同時に６個すべての室２６と、それぞれの濾過エレメント５とに送ることができる。休止部２８は、濾過すべき流れ用の入口チャネル２および濾過済み流用の出口チャネル３と軸方向に整合した位置にある。
【００２６】
中央軸部４と、装置の両端部の洗浄機構２４とが一体に形成され、洗浄機構用の排出チャネル１６は、図６に従って対向方向に向いている。したがって、各濾過エレメント５の半分が洗浄段階にある時、そのエレメントの残りの半分で濾過が継続する。休止部２８への洗浄機構２４の回転は、装置の両端部で同時に起きる。
【００２７】
図６によれば、濾過エレメント５の２分割は、各エレメントの中央に配置されたチョーカ１９で行われ、チョーカ１９は、小さい流動開口２０を有する仕切りで構成されている。開口２０は、濾過エレメント５の、その時に洗浄中の半分への逆流フラッシュを強化する内部流動を可能にする。
【００２８】
図６〜図９の実施形態では、一体部材である中央軸部４および洗浄機構２４を回転させる装置が、好ましくは軸部の端部２３に接続されたステップモータ（図示せず）である。ステップモータに助けられて、装置の両端部の洗浄機構２４は、装置のすべての濾過エレメント５で洗浄が同時に実施されている洗浄期間の間で、所望の時間にわたって休止位置２８に停止することができる。この構造は、濾過エレメント５を連続的に洗浄する必要がない場合に装置の最大濾過能力を利用できるようにする。
【００２９】
本発明のさまざまな実施形態が図示の例に制限されることはなく、特許請求の範囲内で変更できることは、当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 多数の濾過エレメントおよびその両端部の洗浄アームを含む本発明の濾過装置の縦断面図である。
【図２】 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った水平断面図であり、装置の平行な濾過エレメントを示している。
【図３】 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った水平断面図であり、平行な濾過エレメントおよびその上方の洗浄アームを示している。
【図４】 本発明の実施形態として１つの濾過エレメントを示し、エレメントの中央の仕切りがらせん状流動開口を有する。
【図５】 図４の濾過エレメントのＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【図６】 洗浄機構が、異なった濾過エレメントと接触している円筒形キャビティ内に配置されている、本発明の濾過装置の縦断面図である。
【図７】 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った縦断面図である。
【図８】 図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った水平断面図である。
【図９】 図７のＩＸ−ＩＸ線に沿った水平断面図である。
【符号の説明】
２ 入口チャネル
３ 出口チャネル
５ 濾過エレメント
１５ 洗浄アーム
１６ 排出チャネル

Claims (12)

1. 濾過すべき流れ用の入口チャネル（２）と、濾過済み流用の出口チャネル（３）と、両端部（６、７）で開放した多数の平行な濾過エレメント（５）であって、該濾過エレメントに濾過すべき流れを送り込むことによって、前記エレメントのジャケットを通って前記エレメント外へ向かう浸透が起きるようにしている濾過エレメント（５）と、該濾過エレメントの両端部において前記エレメントの異なった端部に交互に接続する少なくとも１つの洗浄機構（１５）とを含み、該洗浄機構が、濾過済み流の圧力で発生した前記エレメントの逆流フラッシュ用の排出チャネル（１６）を形成しており、前記濾過エレメント（５）の各々が、その端部（６、７）間で２分割されて、前記エレメントの端部に接続された前記洗浄機構（１５）が、一度に前記エレメントの長さのある部分だけに逆流フラッシュを発生することを特徴とする濾過装置。
2. 前記洗浄機構（１５）は、前記濾過エレメント（５）の両端部（６、７）に異なった段階で接続するように構成されており、前記エレメントの一方側（１３、１４）の洗浄時に、前記エレメントの他方側（１３、１４）で濾過が継続するようにしたことを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 前記濾過エレメント（５）は、中実仕切り（１２）によって２分割されていることを特徴とする請求項１または２記載の装置。
4. 前記濾過エレメント（５）の内部は、その端部（６、７）間で絞られて、その絞り点（１９）に、前記濾過エレメント内の洗浄すべき部分に洗浄流動を発生する狭い流動開口（２０）が存在するようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の装置。
5. 前記流動開口（２０）は、傾斜または湾曲して、前記エレメント（５）内の洗浄すべき部分にらせん状流動を発生するようにしたことを特徴とする請求項４記載の装置。
6. 前記洗浄機構は、前記濾過エレメント（５）を横切る方向に管状洗浄アーム（１５）を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の装置。
7. 前記濾過エレメント（５）の前記両端部（６、７）の位置で、前記洗浄機構（１５）が互いに接続されて、軸部（４）を循環する部分を形成するようにしたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の装置。
8. 前記濾過エレメント（５）は、前記軸部（４）を取り囲む１つまたは幾つかの円周上に配置されていることを特徴とする請求項７記載の装置。
9. 前記軸部（４）は、チャネル（１６）を備えており、該チャネルを介して、前記エレメント（５）の前記異なった端部（６、７）の前記洗浄機構（１５）が同一の排出アセンブリ（１８）と接していることを特徴とする請求項７または８記載の装置。
10. 前記洗浄機構（１５）は、大気と接して、濾過済み流の圧力と大気圧との間の圧力差で洗浄流を発生するようにしたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の装置。
11. 前記濾過エレメント（５）は、隙間を置いて設置されて、洗浄吸引を前記エレメントの異なった端部に交互に接続することによって、軸方向に衝撃に似たエレメント移動を生じるようにしたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の装置。
12. モータの燃料または潤滑油(luboil)フィルタ、特にディーゼルモータの潤滑油フィルタであることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の装置。

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