JP5860878B2 - カートリッジ式油分離器 - Google Patents

Description

本発明は、液体の成分を分離するための分離器に関し、当該分離器は１つの容器と、少なくとも１つの流出部と、当該流出部の上流に配置されている１つの流入部と、フィルター材と、を備え、当該フィルター材が、上記成分、例えば油を捕集可能となっているとともに、当該フィルター材が容器の内部において、流入部と流出部との間に通流可能に配置されている。

液体を分離するための装置または液体を抽出するための装置は公知である。例えば、特許文献１には、液体分離器により分離された軽い液体を吸い取るための装置が記載されている。上記液体分離器は、ハウジングからなり、当該ハウジングの内部には、さらに容器が備えられている。当該容器の内部には、油結合剤が充てんされた袋が備えられている。この油結合剤はポリウレタンフォームをベースにした浮揚性の粒体である。上記軽い液体に汚染された排水は、流入口を経由して容器に流入する。容器内の油結合剤が十分に不飽和である限りは、上記容器は、軽い液体層に少しだけ漬かる。軽い液体は、容器、および油結合剤を含む袋を透過し、油結合剤に吸着される。油結合剤が飽和するにつれて、袋の重量は増え、これによって、容器は徐々に沈む。容器が最低位置に達するとき、油結合剤は、軽い物質で十分に飽和されており、袋が取り替えられうる。吸着されなかった液体は流出口から流れ出る。基本的に、上記装置の原理は合理的であるが、装置自体が高価であり、且つ、誤作動が起こりやすい。例えば、実際に混合液体のすべての体積流量が袋を経由して流れることは保証されていない。その限りでは、常に完全なろ過が行われることは、保証されていない。

上記装置に基づいて、同じく、特許文献２に、異なる密度を有する液体を分離するための分離装置および分離方法が記載されている。

ドイツ実用新案ＤＥ９００４０１９．８号 ドイツ実用新案ＤＥ６０００４５２３Ｄ２号 ドイツ特許出願ＤＥ１０２００５０１２７１８号

基本的に、ここに記載されている装置は同じ原理に従って作動する。すなわち吸着材が、２つの液体のうちの１つによって飽和状態になり、これによって、他の液体の中で沈む。しかしながら、重要な相違点は、この装置において体積流量の全体が、吸着材からなる分離部を通過することである。即ち、上記分離部は、容器の断面を完全に覆うように、容器の内部に配置されている。しかしながら、この装置の欠点は、分離部と容器との間の摩擦である。分離部の吸着あるいは汚染の増大、温度変化、および圧力の変動により、摩擦の状況が変化し、さらにこのことは、ろ過および必要なエネルギー消費量に影響を及ぼす。上記装置は、このため誤作動が起こりやすく、さらに、整備のための費用が増大する場合がある。

さらに、上記分離装置あるいは油／水分離器の不利な点は、吸収材の取り替え前の流出時間が非常に長く、吸収材あるいは当該材料を含むフィルターが、大きな装置の場合に、相当な重量となることである。

上記背景から、本発明の課題は、フィルター材の容易且つ迅速な交換が可能な分離器を提供することにある。特に、このとき、フィルター材を通る通流は、一様であるべきである。他の課題は、分離器を、様々な空間的状況に適合可能であるように形成することである。さらなる課題は、当該分離器を体積流量および／または分離すべき液体の量に適応可能にすることである。

上記課題は、請求項１に係る特徴を有する分離器により解決される。請求項１によれば、フィルター材は、容器に収納されたカートリッジ内に配置されている。

カートリッジの内部にフィルター材を配置することにより、より好適な通流、および／またはフィルター材の容易な交換が可能になる。

上記フィルター材の詳細に関しては、特許文献３が参照され、当該特許文献３が、ここに、関連付けにより本発明に含まれる。上記フィルター材は、例えばポリプロピレンから製造されている。上記フィルター材は、例えば多孔質材料または繊維材料である。

上記カートリッジは、例えば、流入口、および容器の流出部に液体を誘導可能な接続で繋ぎ合わされる流出口までを含み、且つ、合成樹脂から製造されている。

好ましくは、カートリッジは区分化されて構成されている。これにより、容器に複数のカートリッジあるいはカートリッジ区分が収容されうる。したがって、場合によっては、１つのカートリッジだけのために利用できる空間を複数のより小さいカートリッジに割り当てることもできる。この場合、上記カートリッジは、並んでまたは重なり合って配置することができる。ここで重要な点は、利用できる空間を可能な限り有効に利用できることである。例えば、直角の断面を有する容器の場合に、互いに隣接するように配置されている４つのカートリッジが、容器の直角の断面を最適に占めるように、それぞれのカートリッジは三角形の断面を有しうる。代替的におよび／または追加的に、好ましくはカートリッジが相互に重なり合うように配置された、水平的区分が用いられていてもよい。

以下、カートリッジの用語は、カートリッジおよびカートリッジ区分の意に用いられる。

上記個々のカートリッジは、それぞれに個々の流入部が備えられていてもよく、当該流入部を経由して、液体あるいは混合液体がカートリッジの内部に流入する。その際、個々のカートリッジが、共に容器の液面下に漬かっているのが、特に好ましい実施形態である。このことの有利な点は、液体が最適に、すべてのカートリッジに分配されることである。その結果、より好適な分離の成果が得られ、さらに、それぞれのカートリッジの均一な利用により、カートリッジの内部にあるフィルター材が、ほぼ同じ時点で飽和状態となる。これにより、すべてのカートリッジを、１回の交換作業だけで取り替えることができる。

上記個々のカートリッジは、液体あるいは凝縮液が、まず、第１のカートリッジに流れ、次に、そこから第１のカートリッジの流出部と、第２のカートリッジの流入部とを経由して、第２のカートリッジに流れるように、接続されていてもよい。

好ましくは、重なり合うまたは並んで配置されているカートリッジは、中心管または上昇管を介して接続されていてもよい。上記上昇管は、好ましくは、同軸状にそれぞれのカートリッジを通って伸び、且つ、開口部を備え、カートリッジまたはそのカートリッジの中にあるフィルター材を通流した液体は、当該開口部を経由して、上昇管の内部に流入することができる。上記実施形態は、特に、カートリッジが重なり合うように配置されている場合に適している。すなわち、カートリッジは、部分的に上昇管を取り囲み、この場合に、液体あるいは凝縮液が、上方から、下方から、または放射状に、カートリッジ壁の対応するカートリッジの開口部を経由して、カートリッジに流入することができる。このとき、カートリッジは、全体的に容器内にある液体の中にある。

とりわけ有利な実施形態では、複数のカートリッジが、重なり合い、且つ、並んで配置されていてもよい。かかる容器の内部においては、それぞれ複数のカートリッジからなるいわば複数の塔が、並んで配置されている。

上記カートリッジは、容器の内部おいて相互に接続されていてもよいが、容器の内部において、完全に相互に独立して固定されていてもよい。上述した、複数のカートリッジを通って伸びる上昇管を用いる実施形態では、カートリッジはそれぞれ、上昇管に固定されていてもよいが、相互に接続されていてもよい。重要な点は、カートリッジの浮き上がりを防ぐことである。そのことは、カートリッジと上昇管とを接続するだけで達成されうる。

特に有利な実施形態では、上記カートリッジは、その中央に、カートリッジシールリングが内部に備えられた開口部を有する。当該開口部を介して、上記カートリッジが、上昇管の上から押し込まれるようにして取付けられる。摩擦接合により浮き上がりが防がれる。

好ましくは、上記に加えて、あるいは、これに代えて、例えばカートリッジの浮き上がりも防ぐことができる、カートリッジと容器との分離可能な接続手段が用いられる。一実施形態では、接続を解くために、手動の係合が必要である。この場合に、好ましくは、上記手段は、カートリッジの上側に設けられる。好ましくは、当該手段は、可能な限り、分離運動以外の追加の把持動作を要しないように、摩擦接続手段または係止手段を含む。シール力を得るために、カートリッジを下方に圧迫する必要はない。浮き上がりを防ぐことのためのみに押し込まれていればよい。

カートリッジと容器との分離可能な上記接続手段は、例えば、配置に応じて、下側、上側、または横側で、カートリッジに引っ掛かるかまたは設けられている、固定棒、追加の重り、または係止部によって実現されていてもよい。

通常は、容器の流出部に、流出管が続き、当該流出管に、浄化された液体の流出のための上昇導管が続く。凝縮された液体が浄水側に到達することなくカートリッジを交換するために、単に流出部を閉めて、流出管および上昇導管の脱気をすることが可能である。従って、上記上昇導管の後に続く流体供給口まで完全に流出しなくても、カートリッジの交換が可能である。これによって、分離器の流出時間、および、従って、カートリッジの交換にかかる時間が短縮されうる。

本発明によれば、容器底において係止することがとりわけ有利である。伸縮性の材料から製造されていて、係止端を含むシールリングは、浮き上がりを防ぐために、カートリッジを把持するための十分な力を有する。それにもかかわらず、伸縮性のため、それぞれのカートリッジが、シールリングから上方に抜き出される場合がある。これは、係止端が変形するためである。好ましくは、それぞれのカートリッジの内部に配置された上昇管は、底部にあるシールリングに載置され、これにより、シールリングの係止端は、対応する開口部または窪みに係止する。

上記シールリングは、好ましくは、直立した上昇管または容器の上に載置されたカートリッジの開口部に備えられてもよい。上記シールリングの係止端は、容器の上昇管に設けられた、対応する開口部または窪みに係止する。当該変形例の有利な点は、カートリッジまたはカートリッジ区分の交換に伴い、シールリングも取り除かれる点である。これにより、シールリングの過度な摩滅が回避される。

本発明の分離器によれば、上流側の吸水ポンプまたは下流側の排水ポンプが流量調節機として用いられていてもよい。ともかく目的は、提供されている流量を、絶えず保持することであり、それ故に、上記ポンプは流量調節機として理解される。これによって、結果として、分離器の寿命が顕著に長くなる。そのことは、特に、一定の整備間隔が計画されており、且つ、計画されている整備期日の間にフィルターエレメントの交換を回避すべきである場合に、適している。上記ポンプは、液体レベルによってまたは流出時間によって制御されうる。液体レベルによって制御されているとは、分離器の内部において、適切な貯水量に達するときに、ポンプが作動することと理解される。あるいは、とりわけ、分離器に一定の流入がある場合、ポンプは、一定の間隔を置いて作動してもよい。上記の２つの可能な方法を組み合わせることも考えられる。

本発明において、上記カートリッジは、基本的に、直角二等辺三角形の断面を有する。２、４、８または１６個などのカートリッジを用いれば、常に、正方形の形が形成されうる。当該配置の有利な点は、こうして、画一的なカートリッジを使って、断面比が１：２：４などの容器サイズを実現できる点であり、当該断面比は、断面積と周囲の長さとの最も有利な比率である。

ポンプの使用の重要なさらなる有利な点は、当該ポンプが逆方向にも押し出すことができる点、および、従って、分離器が、バックウォッシングでクリーニングされる点である。

より好ましい実施形態はそれぞれ従属請求項に係る発明に属する。当該請求項において記載されている、個々の技術的特徴は、任意に、好適な技術的方法により組み合わすことができ、これによりさらに本発明に属する実施形態が提供される。

本発明は、以下の図面に基づいて説明されている。示されている実施形態は、単なる一例にすぎないと理解されるべきであり、本発明は、示されている特徴に限定されない。図面に示すことは以下のとおりである。

本発明による分離器の第１の実施形態を示す。 容器内のカートリッジの第１の配置変形例を示す。 容器内のカートリッジの第２の配置変形例を示す。 容器内のカートリッジを固定するための押さえ部の第１の変形例を示す。 押さえ部の第２の変形例を示す。 容器内の２つのカートリッジの配置の別の図を示す。 容器内の４つのカートリッジの第２の図を示す。 底部に押さえ部が設けられたカートリッジの断面を示す。 容器内にカートリッジを固定するための本発明のシールリングを示す。 容器内のカートリッジの配置に係る他の変形例を示す。 容器内のカートリッジの配置に係る他の変形例を示す。 容器内のカートリッジの配置に係る他の変形例を示す。

図１は、本発明の分離器の一実施形態を示す。容器２の内部に、フィルター材７が充てんされた複数のカートリッジ４が備えられている。液体または混合液体は、唯一の流入部３を経由して、容器２に、好ましくは連続的に供給され、且つ、液面５を形成し、当該液面下にカートリッジ４が浸漬されている。上記フィルター材７は、容器３に供給された液体から、液体の１つの成分、例えば、水と油との混合液体から油を分離することに用いられる。分離された液体は、例えば、共に混合された他の液体よりも相対的に密度が低い。カートリッジ４に流入口８が設けられるので、上記液体は、フィルター材７を通って通流する。カートリッジに設けられたそれぞれの流出口は、容器２のそれぞれの流出部６に誘導可能な接続で繋ぎ合わされ、ろ過された液体の排出に用いられる。上記液体の流れは矢印で概略的に表示されている。

図２および３は、平面断面図により、容器内２におけるカートリッジ４のさまざまな配置の形態を示す。図６および７は、対応する構造設計図である。さらに、図２および３には、楕円形の流入口８およびレバー９が示され、当該レバー９が、分離可能な接続を実現するため、且つ、同時にカートリッジ４の浮力に対抗するために、一方が開口部８にはめ込まれ、他方が容器２に係止により固定されている。

図４は、簡単なフィルムヒンジの形態のレバー９”の蝶番型の構造を示し、当該蝶番の一片が、カートリッジ４の解放ために、倒される。さらに、係止手段１１が設けられ、当該係止手段が、分離可能な接続を実現するために、相補の、且つ、容器側の係止手段と共に作用する。握り穴１０によって、カートリッジ４を取り出すことが容易になる。

図５は、容器とカートリッジ４との接続手段として、カートリッジ４の１つの開口部にはまり込む簡単なレバー９を示す。これに対して、９”によって、向かい側に備えられた、他の配置の形態が示されている。

図８には、分離可能な接続が示されている。ここでは、カートリッジ４と容器２との底部における係止によって、当該２つのものを分離できる接続の構造となっている。容器２の底部に設けられた上昇管１２は、カートリッジ４の流出口１７から挿入されている。これによって、液体を誘導可能な、カートリッジ４と容器２の流出部６との接続が実現されている。カートリッジ４の流出口１７には、周りを囲むシールリップ１４を備えたシールリング１５が挿入される。上記シールリップ１４は、上昇管１２の、円周の方向に巡る係止突出部１３の裏に係止する。これにより、上記分離可能な接続が実現される。

図９は、図８によるシールリング１５の斜視図を示す。当該シールリングの内部に備えられたシールリップ１４の他に、外部に配置された係止端１９が明示されている。当該係止端１９は、シールリング１５を流出口１７の内部に固定し、当該流出口の内部において、係止端に対応する窪みまたは孔に係止する。

図１０は、容器２におけるカートリッジ４の配置の概略を示す。上記カートリッジ４は、重なり合って配置され、中央に備えられたカートリッジの開口部を利用して、中央の上昇管１２に嵌合されている。流入部３を経由して、混合液体は、容器２に到達し、示されている実施形態においては、上方から、それぞれ適した流入口２４を経由して、カートリッジ４に流れ込む。上記液体は、フィルター材７を通って通流し、上昇管の開口部２５を経由して、上昇管１２に到達する。流出管２０およびそれに続く上昇導管２２を経由して、液体は排出される。カートリッジ４を上昇管１２に取り付けるには、カートリッジ４を、上昇管１２の上から、押し込むだけでよい。水を封じるため、好ましくは、カートリッジシールリング２６が備えられている。上記上昇管１２は、液体が、専ら、カートリッジ４を経由することによって、上昇管に流入するように、端末部において密閉されている。

図１１は、類似の変形例を示す。本変形例において、カートリッジ４が、同じく、上昇管１２の上から押し込まれて設けられている。本変形例では、混合液体が、下方から流入口２４を経由して、流入カートリッジ区分２８に流入する。上記流入口２４は、示されている実施形態では、流入カートリッジ区分２８の下側に、すなわち流出部６に向かう側に設けられている。上記流入カートリッジ区分２８は、完全に混合液体の中に置かれている。ろ過された液体は、上昇管１２を経由して上記流入カートリッジ区分２８の下にあるカートリッジ区分３４に到達し、上昇管の開口部２５を経由して、カートリッジ区分３４のフィルター材７に流される。上記カートリッジ区分３４は、上昇管の開口部２５を除いて液体を通さないように密閉されている。これは、液体が、専ら上昇管１２を経由して、当該カートリッジ区分に流入できるようにするためである。カートリッジ区分３４の内部には、中間表面３６が設けられている。当該中間表面３６は、流入口を含む。上記流入口２４を経由して流入した液体は、フィルター材７に均一に流される。さらなる上昇管の開口部２５を経由して、再びろ過された液体は、上昇管１２に戻り、分離器１から流れ出る。本変形例では、上昇管１２は、端末部において密閉されておらず、寧ろ、場合によって、上昇導管２２にさらなる液体を供給することができるように、容器の上流側において、容器２から突き出るように設けられる。カートリッジシールリング２６は、区分２８、３４を、上昇管、およびそれを囲む混合液体に対して密閉する。

図１２は、容器２におけるカートリッジ４の別の変形例を示す。流入口２４を経由して、混合液体が流れ込む流入カートリッジ区分２８も示されている。流入口２４は、示されている実施形態では、流入カートリッジ区分２８の上側、すなわち流出部６の反対側に設けられている。上昇管は備えられない。流入カートリッジ区分２８は、完全に混合液体中に浸漬している。上記流入カートリッジ区分２８は、カートリッジ流出部３０を含み、当該カートリッジ流出部３０に続いて、その下にカートリッジ区分３４のカートリッジ流入部３２が配置される。液体が専らカートリッジ流入部３２を経由して流れ込むように、カートリッジ区分３４は、カートリッジ流入部３２以外は液体を通さないように密閉されている。上記カートリッジ区分３４の内部には、同様に、中間表面３６が設けられ、当該中間表面３６が、流入口２４を含む。流入口２４を経由して流入した液体は、均一に、フィルター材７に流される。上記カートリッジ区分３４も、カートリッジ流出部３０を含み、示されている実施形態では、当該流出部３０が容器２の流出部６に続く。

それぞれの区分４、２８、３４の嵌合は、早く、且つ、容易にでき、当該嵌合において、カートリッジ流出部３０またはカートリッジ流入部３２の領域に備えられたカートリッジシールリング２６を用いて、シーリングが実現される。

図１０から１２による変形例では、それぞれ１つのまたは複数のさらなるカートリッジ４、流入カートリッジ区分２８、またはカートリッジ区分３４が備えられてもよい。特に、適した区分４、２８、３４を含む、複数の、好ましくは、並んで配置された上昇管１２が用いられていてもよい。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。上述した各実施形態は、本発明の例示的な説明に用いられたにすぎない。

Claims (8)

1. 混合液体（５）の成分を分離するための分離器（１）であって、
   − 容器（２）と、
   − 少なくとも１つの流出部（６）、および、当該流出部（６）の上流に配置されている１つの流入部（３）と、
   − 上記成分を捕集可能な状態のフィルター材（７）と、を備え、
   − 上記フィルター材（７）は、容器（２）の内部において、上記流入部（３）と上記流出部（６）との間に通流可能に配置され、
   上記フィルター材（７）は、上記容器（２）に挿入された複数のカートリッジ（４）の内部に設けられ、各上記カートリッジ（４）の浮き上がりを防ぎ、それぞれの上記カートリッジ（４）が上記容器（２）の内部において、完全に相互に独立して固定され、そして、上記複数のカートリッジ（４）が、容器（２）内の第１の液体および第２の液体から形成されている液面（５）に漬かり、
   それぞれの上記カートリッジ（４）は、混合液体（５）が上記カートリッジ（４）に流入および流出する流入口（８）および流出口を有し、
   上記流出部（６）は、上記容器（２）内、或いは底部に備えられた上昇管（１２）を含み、各上記カートリッジ（４）は、開口部またはノズル型の収容部（１６）によって、上記上昇管（１２）に載置され、
   上記容器（２）の上記流出部（６）に、流出管（２０）が続き、当該流出管（２０）に、浄化された液体の流出のための上昇導管（２２）が続き、
   上記カートリッジ（４）と上記容器（２）との間に、分離可能な接続手段（９、９’、１２、１３、１４）を備えていることを特徴とする分離器（１）。
2. 上記分離可能な接続手段は、レバー（９、９’）または蝶番型のレバー機構（９”）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の分離器（１）。
3. 上記分離可能な接続手段（９、９’、９”）は、上記カートリッジ（４）の上側に備えられていることを特徴とする、請求項１または２に記載の分離器（１）。
4. 上記分離可能な接続手段は、係止手段および／または摩擦接合手段、或いは上記上昇管（１２）の係止突出部（１３）の裏に係止するシール（１４）を含むことを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載の分離器（１）。
5. 上記カートリッジ（４）は、合成樹脂、熱可塑性合成樹脂、或いはポリスチレンから形成されていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の分離器（１）。
6. 上記容器（２）の中へ続く１つの流入部（３）を備えていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項に記載の分離器（１）。
7. 上記カートリッジ（４）は、基本的に三角形の断面を有することを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項に記載の分離器（１）。
8. 上記容器（２）の内部において、複数のカートリッジ（４）が、重なり合って配置されていることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項に記載の分離器（１）。
   

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