JP2014516772A - フィルタ装置 - Google Patents

Abstract

ろ過されるべき流体のためのフィルタ入口と、ろ過された流体のためのフィルタ出口とを有するフィルタハウジング内に収容可能な複数のフィルタエレメントを有し、フィルタエレメントの少なくとも１つは、その有効ろ過面をクリーニングするためにろ過処理中において逆洗装置によって洗浄でき、その逆洗処理をサポートするための圧力制御装置を含む、フィルタ装置において、圧力制御装置は蓄圧器を備え、その１つの流体室は、ろ過処理時において多量の清浄流体で満たすことができると共に逆洗ガイドを用いた逆洗処理によって清浄化されるべきフィルタエレメントのクリーン側に接続することができ、蓄圧器のさらなる流体室は、逆洗処理のためにガス圧によって作動状態となり、それによって生じた蓄圧器の分離エレメントの動作によって、逆洗処理用として第１の流体室からの清浄流体の少なくとも一部の量の流体を分配するフィルタ装置。
【選択図】図５

Description

本発明は、複数のフィルタエレメントを有し、ろ過されるべき流体用フィルタ入口とろ過された流体用フィルタ出口を備えたフィルタハウジング内に収容することができるフィルタ装置であって、前記フィルタエレメントの少なくとも１つが、ろ過処理中にその有効ろ過面を洗浄する逆洗装置によって洗浄され、前記逆洗装置はその逆洗を支持する圧力制御装置を有するような前記フィルタ装置に関する。

同じ一般型フィルタ装置は、特許文献１に開示されている。そのようなフィルタ装置は継続的なろ過処理を可能にするものであり、再生されるべきフィルタエレメントが次から次へと逆洗される一方で、ろ過自体は残りのフィルタエレメントによって継続され、これによりろ過処理が常に中断されないようになっている。

既知のフィルタ装置では、フィルタ装置に加えられたシステム圧力を用いてろ液のサブ流れを作り、これを夫々の逆洗段階の間にクリーニング対象のフィルタエレメントに逆方向に流し、以てフィルタエレメントから汚れを除去し排出するような専門的な逆洗処理は行っておらず、その代わりに圧力制御装置によって負圧を生成し、これを洗浄中の各フィルタエレメントに作用させて、より多くの頑固な汚れを除去しようとしている。従って、逆洗処理のための実質的なシステム圧力だけでなくより高い圧力勾配も又、圧力制御の影響下で、汚れを除去するために利用可能である。

既知のフィルタ装置では、圧力制御装置はカット・オフエレメントを有し、この部品によってフィルタハウジング内に流入するろ過されるべき流体と、洗浄されるべき各フィルタエレメントとの間の流体接続がカットオフ可能となっている。これは、仮に逆洗処理前にフィルタエレメントに流体流れが進入した場合、流れに中断をもたらし、その結果としてカットオフ処理の際に広がる流れの速度によって流体力学効果としての吸引作用を引き起こす。このため、システム圧力が、各フィルタエレメントのクリーン側でのろ液の逆流に使われるばかりか、汚濁側から流入する流れをカットオフすることによって生じる動的効果のせいで有効化したフォローアップの吸引作用によってろ液の逆流が強められることにもなる。

しかしながら、カットオフ・プロセスによって達成される流体力学効果の大きさは流速に依存するものであり、従って制限されたものである。それはフィルタ表面から除去することが困難な頑固な汚れが予想されるような使用分野では、流体力学的にサポートされる逆洗効果が不完全な状態になる可能性がある。

独国公開特許第１０２００７０５４７３７号

これらの問題点に鑑み、本発明は圧力制御によってサポートされた形で特に有効な逆洗効果を達成することができるフィルタ装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、本目的は全体として請求項１の特徴を有するフィルタ装置によって達成される。

本発明の重要な１つの特徴は、圧力制御手段が蓄圧器を有し、その中で１つの流体室は装置がろ過処理で作動している間は多量の清浄流体で満たすことができると共に、逆洗処理のためには、逆洗ガイドによって清浄化されるべき各フィルタエレメントのクリーン側に接続できることにある。蓄圧器の別流体室に圧力を付与した場合、結果として生じる蓄圧器の分離エレメントの動作により、充填された分量の流体の噴出を導き、それは逆洗ガイドにより洗浄流体として清浄化対象のフィルタエレメントに到達する。

分離エレメントの移動のため蓄圧器で用いられるガス圧のレベルを選択することで、逆洗ガイドを通ってフィルタエレメントに到達する洗浄流体の流速を所定の条件に最適に適合させること、すなわち、ろ過材の種類に適応させながら可能な限り最高の洗浄効果が達成されるように流速を選択することができる。特に、円錐形や円筒形の穴付き篩（ふるい）チューブエレメントのような比較的圧力抵抗性のあるフィルタエレメントの場合、蓄圧器内においては高い圧力レベル、ひいては高い流速と連携させることができ、頑固な汚れでさえもフィルタ表面から確実に取り去ることができる。

好ましい模範的実施形態では、前記蓄圧器のさらなる流体室は、弁制御装置によって逆洗処理のための圧縮ガス源に接続可能である。多くの場合、例えばフィルタ装置が、その中に圧縮空気供給部が設けられるような設備又は機器と連動して作動するような場合、圧縮空気の使用は、特に好ましいものとなるかもしれない。

好ましくは、逆洗処理のための蓄圧器のさらなる流体室は弁制御装置によって圧縮ガス源に接続することができる。特に好ましい模範的実施形態では、ここでは圧縮ガス源としてフィルタハウジングの外側に洗浄ガスタンクが位置するように配置が行われる。このためフィルタ装置をコンパクト化することにマイナスの影響を与えることなく、夫々の逆洗処理のために手元に保持された大量のガスが、例えば予め圧縮空気が充填されたタンクを介して利用可能になる。

特に好ましい態様として、弁制御装置は、圧縮ガス源から蓄圧器に通じる洗浄ガスラインの中に高速開口弁を有しても良い。非常に迅速に圧力がかかることにより、蓄圧器の分離エレメントにおいては大きく加速された動きを達成することができ、その結果、逆洗処理用として圧力サージが生成され、フィルタ表面から頑固な汚れをも除去することができる。

好ましくは、空気圧で作動するダイアフラム弁が、非常に迅速に開口する弁として、洗浄ガスラインに設けられるかもしれない。

特に好ましい模範的実施形態では、蓄圧器と逆洗ガイドは互いに接続されると共にフィルタハウジングの中で回転可能に配置され、それらはろ過処理と逆洗の間の調整移動のため回転駆動部によって回転可能になっている。そのような配置構造は以下の点、すなわち好ましくはギヤ付き電動モータの形態に駆動部が、容易にアクセス可能な蓄圧器の自由端に据え付けられる点；及びこの駆動部によって蓄圧器が、前記逆洗ガイドがクリーニング対象のフィルタエレメントへの流体接続部となるような回転位置に調整できるという点で、特にシンプルかつコンパクトなデザインを可能にするものである。

特に好ましい態様において、蓄圧器は、シリンダの一端に配置された逆洗ガイドと共にシリンダ軸線周りを回転可能なピストン蓄圧器であっても良い。ダイアフラム式蓄圧器、スプリング蓄圧器、蛇腹式蓄圧器等、その他の蓄圧器デザインに比較して、ピストン蓄圧器は特にロバスト設計による特徴だけでなく、清浄流体を保持するための設計サイズと容量との間の良好な割合によっても特徴付けられ、その割合はピストンの全変位量に対応し、以て蓄圧器シリンダの全容量にほぼ対応する。

特に好ましい態様では、フィルタエレメントは、夫々自身のエレメント室に収容されるかもしれない。これらのフィルタ室は、フィルタハウジング内にあってシリンダ軸線を同心状に囲む輪状線上に配置される。この同心状配置を以て、回転可能な逆洗ガイドへの個々のエレメント室の接続が特にシンプルな設計を有することが可能になる。

特に好ましい態様として、蓄圧器は、その蓄圧器の流体室がフィルタエレメントの端部に位置するエレメント室のチャンバ接続部間に位置するように、蓄圧器を包囲するエレメント室の間に配置さるかもしれない。蓄圧器がエレメント室の各入口と出口の間に統合されるそのような配置構造によって、要求された設計高さと有効フィルタ表面積の達成可能サイズとの特に好ましい割合を伴い、装置全体の特にコンパクトな設計が可能になる。

特に好ましい模範的実施形態では、フィルタ入口を有してろ過処理の未処理側を形成する入力空間と、ろ過処理におけるクリーン側を形成してフィルタ出口に接続される分割した出力空間は、フィルタハウジング内にあって、前記蓄圧器と包囲するエレメント室との間に存在し、その第１の空間は未処理側のチャンバ接続部に接続され、第２の空間はろ過処理状態にあるエレメント室のクリーン側のチャンバ接続部に接続される。

またこの配置構造は好ましくは、エレメント室のクリーン側チャンバ接続部に接続されたオーバーフロー空間がフィルタハウジング内に設けられて出力空間に接続され、ろ過処理に対応する蓄圧器の回転位置において、この出力空間の第１の流体室は、逆洗ガイドの壁面に設けられた充填孔を通る清浄流体によって満たすことができる。

他方、エレメント室の逆洗処理に対応した蓄圧器の他の回転位置では、逆洗ガイドは、洗浄されるべきエレメント室のクリーン側にあるチャンバ接続部に接続され、この結果、逆洗ガイドとは反対側にある蓄圧器のシリンダの端部に配置されて蓄圧器と共に回転可能な逆洗アームは、洗浄されるべきエレメント室の未処理側チャンバ接続部を、同時に逆洗分量を流出させるための逆洗ラインに接続する。

モータで作動する逆洗弁を、逆洗アームと逆洗ラインの間の流体接続部に接続しても良く、これは空気圧駆動により回転可能なボール弁であることが好ましい。

２つのフィルタエレメント室を有する実施形態における、本発明によるフィルタ装置を単純概略化させた斜視図である。 ４つのフィルタエレメント室を有する実施形態における、本発明によるフィルタ装置を単純概略化させた斜視図である。 ６つのフィルタエレメント室を有する実施形態における、本発明によるフィルタ装置を単純概略化させた斜視図である。 図１よりも拡大した状態で実施形態の斜視図であって、６つのフィルタエレメント室を装置のフロント側に向かって見た図である。 図１よりも拡大した状態で実施形態の斜視図であって、６つのフィルタエレメント室を装置のリア側に向かって見た図である。 図２及び図３の実施形態の中央縦断面図であって、ろ過処理の作動状態を示した図である。 図４に対応する縦断面図であって、右側から見えるエレメント室の逆洗動作状態を示した図である。 付随の機能部品を備え、ここに示したフィルタ装置の実施形態に割り当てられた洗浄ガスタンクの縦断面を図４及び図５よりも拡大して示した図である。 図６の洗浄ガスタンクに配置されたダイアフラム弁を図６よりも拡大して示した縦断面図である。

以下、図面で示した模範的実施形態に基づいて本発明をより詳細に説明する。

図１は本発明によるフィルタ装置の全体図であって、その部分的な図１Ａ乃至図１Ｃは、１の標示が付いたハウジング本体部、３の標示が付いたフィルタエレメント室、及び５の標示が付いた駆動部を示している。本体部１に設けられ、清浄化されるべき流体を供給するための入口は７の標示が付けられ、浄化された流体出口は９の標示が付いている。また、図１は、本発明の装置が、様々な数のフィルタエレメントと共に作動するモジュラ・ブロックシステムのように設計できることを示している。したがって、図１Ａは、１つのフィルタエレメント１１（図４と図５）を収納可能にした２つのフィルタエレメント室３を有する例であり、図１Ｂは３つのエレメント室３の例、 図１Ｃは６つのエレメント室３の例を示している。例えば、本実施形態の場合のように、所謂フィルタカートリッジの形態で各エレメント室３に複数のフィルタエレメント１１を設けても良い。

図２及び図３は６つのエレメント室３を備えたフィルタ装置の実施形態を示しており、図２は入口７と出口９を付けたフロント側を示し、図３は洗浄ガスタンク１３を据え付けた反対側のリア側を示している。洗浄ガスタンク１３に接続されるダイアフラム弁１５は図７に単一のダイアフラムで示され、空気圧で作動可能である。洗浄ガスライン１７がダイアフラム弁１５に接続され、図４乃至図６を参照しながらより詳細に説明するが、装置にはこの洗浄ガスラインを介して加圧された洗浄ガスが供給できるようになっている。

これらの中、図４及び図５の夫々は装置の縦断面を示しており、図４はろ過処理の作動状態を示し、図５はフィルタエレメント１１を逆洗処理している状態を示しており、それは図５の右手に示したエレメント室３がその状態になっている。図２及び図３により明確に示すように、エレメント室３は、それらの間に位置する蓄圧器３を同心状に取り囲むように輪状線上に配置される。図４および図５に示すように、蓄圧器はピストン蓄圧器１９によって形成される。さらに図４及び図５が示すように、ハウジング本体部１内にあってエレメント室３とピストン蓄圧器１９との間には、ハウジング入口７に接続された入力空間２１と、ハウジングの出口９に接続された出力空間２３とが設けられている。ろ過処理においては入力空間２１は、エレメント室３の未処理側チャンバ接続部２５（図４及び図５の下部に示す）に接続される。出力空間２３はその端部において図４、図５の上部に位置するオーバーフロー空間２７に接続される。ろ過処理でのエレメント室３のクリーン側チャンバ接続部２９は、ろ過処理状態を示す図４に示すように、出力空間に接続される。図４に点在させた矢印４１に示すように、入力空間２１からの未ろ過流体はチャンバ接続部２５を通ってエレメント室３に流入し、フィルタエレメント１１を介しその外側から内側へと流れ、そこからろ過された流体はその後、クリーン側のチャンバ接続部２９を通ってオーバーフロー空間２７に流れ、そこからろ過流体が矢印４３に示したように出力空間２３へと流れ、出口９を通ってこの空間から出ていくことになる。

ピストン蓄圧器１９は入力空間２１と出力空間２３の間にあって、そのシリンダ軸線周りに回転可能であり、密閉された回転軸受３１が入力空間２１と出口空間２３を区切るハウジング肩部３３に設けられる。さらなる密封された回転軸受３５は、底でハウジングを封止する底部３７に配置される。ピストン蓄圧器１９を所望の回転位置に調整するために、ピストン型蓄圧器２９は駆動軸３９を介して駆動部５、すなわち一体型回転位置センサを持った歯車付き電動モータに連結される。図５に示されたピストン型蓄圧器２９の回転位置から特に明確なように、蓄圧器は、図面の上部においてシリンダ端部に逆洗ガイド４５を備える。この逆洗ガイドは、シリンダ空間４７から洗浄対象のエレメント室３に向かって、すなわち図５において図の右側に見えるエレメント室３のクリーン側のチャンバ接続部２９へ向かって片持ち状態で延びる。ピストン蓄圧器１９の下端部において、蓄圧器は逆洗アーム４９を備え、それは上側の逆洗ガイド４５のそれに似た同様の片持ちデザインを有するも、洗浄対象エレメント室３の未処理側にあるチャンバ接続部２５から逆洗出口５１へと延び、スラッジを伴なう逆洗泥を排出する。矢印４３に示したように、スラッジが詰まった逆洗泥はボール弁５３の形態なる逆洗弁を通過するが、そのボール弁は空気圧駆動部５５によって逆洗ライン５７と出力フランジ６０に対し回転可能になっている。

図４に示すようなろ過処理の間、ピストン型蓄圧器１９は逆洗ガイド４５が洗浄されるべきエレメント室３のチャンバ接続部２９に配置されないような回転位置にある。この動作状態において、ろ過流体は、逆洗ガイド４５の壁内に形成されかつ径を段階的に変化させて狭い入口開口部を形成する充填孔４６（図５）を通って、ピストン型蓄圧器１９のシリンダ空間４７内に流れ込んで、このシリンダ空間４７を満たす一方、ピストン型蓄圧器１９は図４に示す位置に下方移動する。図４に示されかつろ過処理に対応するこの回転位置では、図５にだけ見える洗浄ガス用引き込み流路６３の入口６１がハウジングの底部３７にある通気溝（図示せず）と対応する位置にあるため、ピストン５９の底部側に位置するシリンダ空間４８が排気される。

他方、仮にピストン蓄圧器１９が逆洗処理のために図５に示すような回転位置にある場合、洗浄ガス流路６３の入力６１は洗浄ガスライン６５（図６）に接続される。逆洗処理を達成するため、ピストン５９は流路６３を通る圧縮ガスの供給によって上方に駆動され、シリンダ空間４７にろ液から圧力サージの方法で流れを生成し、逆洗ガイド４５と各エレメント室３のクリーン側のチャンバ接続部２９を通るサージと共にその内側から外側へと流れ、さらにフィルタエレメント１１を流れることで汚れを解放する流体流れをつくり、その結果としてスラッジが入った逆洗分量がチャンバ接続部２５を通過して逆洗出口５１へと流れ、そこから開いたボール弁５３と逆洗ライン５７を介して現れる。図１及び図２の図では、逆洗ライン５７を付けた出口フランジ６０が装置のフロント側に横たわって示されているが、ボール弁５３や逆洗ライン５７やフランジ６０を含む逆洗出力部５１全体に関しては、回転可能なピストン蓄圧器１９と逆洗出力部５１との間には駆動接続がないため、必要に応じてハウジング１の任意の位置に配置しても良い。

図６及び図７は供給された圧縮ガスの詳細を示している。前述し、また図３に示すように、洗浄ガスタンク１３は装置のリア側に取り付けられる。洗浄ガスタンク１３は、上流側圧力調整弁６９とカットオフ弁１３を備えた圧力ライン６７を通る圧縮空気で満たすことができ、前記圧縮空気は逆止弁７５を含んだ圧縮空気ライン７３からカットオフ弁７１に供給されている。洗浄ガスタンク１３から洗浄ガスライン６５を通って蓄圧器１９へと圧力サージとしての圧縮空気を供給するために、制御ライン７９によって空気圧作動するダイアフラム弁１５の形態なる高速開口弁が洗浄ガスタンク１３の接続部７７に設けられる。図７に詳細に示すダイアフラム弁１５は連結スリーブ８１を介して洗浄ガスライン６５に接続されている。図７は閉じ位置にあるダイアフラム弁１５を示しており、ここではダイアフラム８３が接続部７７に作用する洗浄ガスタンク１３の圧力に対して閉じ位置に保持されており、ダイアフラム８３にある制御空間８５の上側に作用する制御圧力によってこの位置に保たれている。制御空間８５を排気する際、ダイアフラム弁１５は迅速に開弁することで、ピストン蓄圧器１９のピストン５９は圧縮空気の圧力サージにより逆洗のために瞬時に移動される。

Claims (14)

1. ろ過されるべき流体のためのフィルタ入口（７）と、ろ過された流体のためのフィルタ出口（９）とを有するフィルタハウジング（１）内に収容可能な複数のフィルタエレメント（１１）を有するフィルタ装置であって、前記フィルタエレメント（１１）の少なくとも１つは、その有効ろ過面をクリーニングするためにろ過処理中において逆洗装置（４５、４９）によって洗浄でき、前記フィルタ装置は、その逆洗処理をサポートするための圧力制御装置（１９）を含む、フィルタ装置において、
   前記圧力制御装置は蓄圧器（１９）を備え、その１つの流体室（４７）は、ろ過処理時において多量の清浄流体で満たすことができると共に逆洗ガイド（４５）を用いた逆洗処理によって清浄化されるべきフィルタエレメント（１１）のクリーン側に接続することができ、前記蓄圧器（１９）のさらなる流体室（４８）は、逆洗処理のためにガス圧によって作動状態となり、それによって生じた前記蓄圧器（１９）の分離エレメント（５９）の動作によって、逆洗処理用として第１の流体室（４７）からの清浄流体の少なくとも一部の量の流体を分配することを特徴とするフィルタ装置。
2. 前記蓄圧器（１９）の前記さらなる流体室（４８）は、逆洗処理のため、弁制御装置（１５）によって圧縮ガス源（１３）に接続可能であることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ装置。
3. 前記フィルタハウジング（１）の外側に、洗浄ガスタンク（１３）が圧縮ガス源として設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載のフィルタ装置。
4. 前記弁制御装置は、圧縮ガス源（１３）から前記蓄圧器（１９）に通じる洗浄ガスライン（６５）の中に高速開口弁（１５）を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
5. 前記洗浄ガスライン（６５）には空気圧作動のダイアフラム弁（１５）が設けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
6. 前記蓄圧器（１９）と前記逆洗ガイド（４５）は互いに接続されると共に前記フィルタハウジング（１）中で回転可能に配置され、ろ過処理と逆洗の間の調整移動のため回転駆動部（５）によって回転可能であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
7. 前記蓄圧器としてピストン蓄圧器（１９）が設けられ、該ピストン蓄圧器は、前記ピストン蓄圧器のシリンダの一端に配置された前記逆洗ガイド（４５）と共に前記シリンダの軸線周りに回転可能であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
8. 前記フィルタエレメント（１１）は夫々がそれ自身のエレメント室（３）に収納されることができ、それらは前記フィルタハウジング（１）内にあって、前記シリンダの軸線を同心状に包囲する輪状線上に配置されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
9. 前記蓄圧器（１９）は、蓄圧器（１９）の流体室 （４７、４８）がフィルタエレメント（１１）の端部に位置するエレメント室（３）のチャンバ接続部（２５、２９）の間に位置するように、蓄圧器を包囲するエレメント室（３）間に配置されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
10. 前記フィルタ入口（７）を有してろ過処理の未処理側を形成する入力空間（２１）と、ろ過処理におけるクリーン側を形成して前記フィルタ出口（９）に接続される出力空間（２３）とは、共に前記フィルタハウジング（１）内にあって前記蓄圧器（１９）とその周りのエレメント室（３）との間に位置し、その第１の前記空間（２１）は未処理側のチャンバ接続部（２５）に接続され、第２の前記空間（２３）はろ過処理状態にあるエレメント室（３）のクリーン側のチャンバ接続部（２９）に接続されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
11. 前記出力空間（２３）に接続されるオーバーフロー空間（２７）であって、その外では蓄圧器（１９）の第１の流体室（４７）が、前記逆洗ガイド（４５）の壁面にある充填孔（４６）を通る清浄流体で満たされることが可能な前記オーバーフロー空間が、エレメント室（３）のチャンバ接続部（２９）に接続可能であると共に前記フィルタハウジング（１）内に位置することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
12. 前記逆洗ガイド（４５）は、エレメント室（３）の逆洗処理に対応した蓄圧器（１９）の回転位置において洗浄されるべきエレメント室（３）のクリーン側にあるチャンバ接続部（２９）に接続され、蓄圧器（１９）と共に回転可能な逆洗アーム（４９）が、逆洗ガイド（４５）とは反対側の蓄圧器（１９）のシリンダの端部に位置し、前記逆洗アームは、洗浄されるべきエレメント室（３）の未処理側にあるチャンバ接続部（２５）を、逆洗分量の流出のための逆洗ライン（５７）に接続することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
13. 前記逆洗アーム（４９）はモータで作動する逆洗弁（７１）よって前記逆洗ライン（５７）に接続可能であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
14. ボール弁（７１）の形態の逆洗弁が設けられることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載のフィルタ装置。

Images