JP2015116817A - 流体用スクリーンチェンジャー - Google Patents

Abstract

【課題】小型化，軽量化、操作性の向上を図ると共に、単筒又は複筒のいずれでも使用可能とした流体用スクリーンチェンジャーを提供する。
【解決手段】ケーシング本体１０と濾過手段２０と回転リング３０と回動駆動軸４０とから構成される流体用スクリーンチェンジャーにおいて、回動リング３０に複数の可動入口及び可動出口が形成されると共に、ケーシング本体１０に複数の固定入口及び固定出口が形成されており、回動リング３０を所定角度回転させることによりそれぞれ対応する固定入口通路と可動入口通路及び固定出口通路と可動出口通路を連通可能にした。
【選択図】図２

Description

本発明は、流体用スクリーンチェンジャーに関するものである。

本願にかかる発明者は、流体用スクリーンチェンジャーに関する従来技術に独自の改良を加え、以下に示すような発明を提案している。

特開平９−２２５９９３号公報（特許文献１）には、吐出変動が少なくできるスクリーンチェンジャーを提供することを目的とし、円柱状の回動棒がその中心軸線回りに回動できるよう案内する回動棒孔を有するケーシング本体と、回動棒孔に回動自在に挿入され、可動通路を外円周面に貫通して持ち、軸線方向に直列した２本の回動棒と、回動棒の各々の一端に結合された回動駆動軸と、可動通路に挿入された有底濾過筒と、ケーシング本体に設けられ、回動棒孔の円周方向回りで隔置された入口主通路および出口主通路とを含む「スクリーンチェンジャー」が提案されている。

しかしながら、上記技術では、前記回動棒に設けられた可動通路は、該棒のほぼ直径を通る直線上に貫通し、その中に同軸に濾過手段が挿入されている。 従って、通路の直径と軸方向長さは棒の直径に規制される。つまり、通路容積は原理的に棒の直径の制限を受ける。従って、この中に収容する濾過手段の大きさ、即ち、濾過面積が棒の直径で厳しく制限を受けてしまう。このため、必要な濾過面積を得るためには、棒の直径を大とせねばならず、勢いケーシングを含む装置全体の大きさ、重量の増大を甘受せざるを得なかった。

そこで、上記問題を解決し、濾過面積の減少を招くことなく、小型化，軽量化を可能とした流体用スクリーンチェンジャーを提供することを目的とし、円柱状の回動棒がその中心軸線周りに回動できるよう案内する回動棒孔を有するケーシング本体と、回動棒孔に回動自在に挿入され、可動通路を外円周面に持ち、軸方向に並列した複数本の回動棒を持つ。また、該回動棒の一端又は両端に結合された回動駆動軸と、回動棒と同軸に挿入された濾過手段とを持つ。そして、ケーシング本体に設けられ、可動通路に入口連通路および出口連通路を介して連通するように、回動棒孔の軸方向で離置された入口主通路および出口主通路とを含む「流体用スクリーンチェンジャー」を提案している（特開２０１２−６６５２７号公報、特許文献２）。

特開平９−２２５９９３号公報 特開２０１２−６６５２７号公報

本発明は、上記技術に更に改良を施して、小型化，軽量化、操作性の向上を図ると共に、単筒又は複筒のいずれでも使用可能とした流体用スクリーンチェンジャーを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、円柱状の回動リングがその中心軸線周りに回動できるよう案内する回動リング孔を有するケーシング本体と、前記回動リング孔に回動自在に挿入され、軸線に同心の直円筒孔となる可動通路を備えた回動リングと、該回動リングの一端又は両端に結合された回動駆動軸と、前記回動リングと同軸に挿入された濾過手段と、前記ケーシング本体に設けられ、前記可動通路に入口通路及び出口通路を介して連通するように、前記回動リング孔の軸方向で離置された入口主通路および出口主通路とを含む流体用スクリーンチェンジャーにおいて、前記回動リングに複数の可動入口及び可動出口が形成されると共に、前記ケーシング本体に複数の固定入口及び固定出口が形成されており、前記回動リングを所定角度回転させることによりそれぞれ対応する固定入口通路と可動入口通路及び固定出口通路と可動出口通路を連通可能にしたことを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の前記ケーシング本体の第１固定入口主通路と前記回動リングの第１可動入口通路及び前記ケーシング本体の第１固定出口主通路と前記回動リングの第１可動出口通路が連通したときに前記回動リングの前記可動通路と連通し、前記濾過手段を交換する際には前記回動リングを所定角度回転させて前記第１可動入口通路を閉口状態にすると共に、前記ケーシング本体の第１固定入口主通路と前記回動リングの可動放出溝及び前記ケーシング本体の第１固定放出通路と前記回動リングの第１可動出口を連通させて流体を外部に放出し、前記ケーシング本体の第１固定出口主通路と前記回動リング端部の外周部に設けられた可動排出口通路を連通させて残留した流体を前記ケーシング本体の第２固定放出通路を介して外部に放出することを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の流体用スクリーンチェンジャーにおいて、前記濾過手段を交換した後に流体を確認する際には前記回動リングを更に所定角度回転させて前記ケーシング本体の第１固定入口主通路と前記回動リングの第２可動入口通路及び前記ケーシング本体の固定排出口通路と前記回動リングの第１可動出口通路を連通させて流体を外部に排出することを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の流体用スクリーンチェンジャーにおいて、前記ケーシング本体に洗浄液を流し込むための第２固定入口通路が設けられ、前記ケーシング本体の第２固定入口通路と前記回動リングの第２可動入口通路及び前記ケーシング本体の第１固定放出通路と前記回動リングの第１可動出口通路を連通させ、前記ケーシング本体内部と前記回動リング内部と前記濾過手段を洗浄して外部に放出することを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４に記載の前記回動リング孔の内周壁面に軸方向で前記入口主通路から前記出口主通路に向かって次第に小径となる円錐状テーパー内面が形成され、前記回動リングの外周壁面に前記回動リング孔の内周壁面に形成された前記円錐状テーパー内面と略同一勾配の円錐状テーパー外面が形成されていることを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５に記載の前記回動リングの天部に圧力バランス用部材が固定されていることを特徴とする。

また、請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請求項５に記載の前記回動リングの内部に内筒が挿入されており、前記内筒の天部及び底部にそれぞれ圧力バランス用部材が固定されていることを特徴とする。

また、請求項８に記載の発明は、請求項１乃至請求項５に記載の前記回動リングの内部に内筒が挿入されており、前記内筒の天部及び底部に設ける各圧力バランス用部材と前記濾過手段とを一体化して連結固定されていることを特徴とする。

以上のように、本発明にかかる流体用スクリーンチェンジャーによれば、小型化，軽量化、操作性の向上を図ると共に、単筒又は複筒のいずれでも使用することができる。

本発明の実施形態の一例を示す概略斜視図である。 図１のＸ−Ｘ線断面図である。 図２のＹ−Ｙ線断面図である。 通常運転時の作動状態を示す説明図である。 濾過手段交換時の作動状態を示す説明図である。 流体確認時の作動状態を示す説明図である。 圧力バランスの説明図である。 複筒として使用する場合の概念図である。 本発明の実施形態の他例を示す断面説明図である。 圧力バランスの応用例を示す説明図である。

以下、本発明の実施の一形態について図面を参酌しながら説明する。

ケーシング本体１０は、図１に示すように外形が直方体をなした鋼のブロック状のものであり、後述する円柱状の回動リング３０がその中心軸線周りに回動できるよう内設される。なお、ケーシング本体１０の外形については、図示する内容に限定されるものではなく、単筒又は複筒の使用形態に応じて適宜変更することができる。

図２又は図３に示すように、ケーシング本体１０には、その一方外面からに回動リング孔１７を連通して他方外面に開口するように、第１固定入口主通路１１と第１固定出口主通路１２が設けられ、これらの通路が後述する可動通路３１に連通する。

また、前記回動リング孔１７には、１本の回動リング３０が回動自在に挿入される。回動リング３０は可動通路３１を外円周面に持つ。この可動通路３１は軸線に同心の直円筒孔となり、その一端側で軸線の半径方向に貫通する第１可動入口通路３２が設けられ、他端側で軸線の半径方向に曲がる第１可動出口通路３５が設けられる。これらの第１可動入口通路３２と第１可動出口通路３５はそれぞれ第１固定入口主通路１１と第１固定出口主通路１２に連通する。

このようにして、ケーシング本体１０に設けられた第１固定入口主通路１１及び第１固定出口主通路１２は、可動通路３１に連通するように回動リング３０の軸方向で隔置されたものとなる。また、回動リング３０の可動通路３１は第１固定入口主通路１１及び第１固定出口主通路１２に連通するように、第１可動入口通路３２と第１可動出口通路３５はそれぞれ軸方向に隔置されて方向転換するものとなる。

回動リング３０の可動通路３１内には、同軸に濾過手段２０が挿入される。濾過手段２０は有底濾過筒からなり、例えば次のように構成される。補強多孔筒２１は直円筒を呈して回動リング３０と同心となり、その外周（または内周）に円筒スクリーン２２が装着される。補強多孔筒２１の一端にネジで取り付けられた凸部材２３は、外側中央が外側に凸となっている。補強多孔筒２１の他端は、ネジで回動リング３０に取り付けられる。これにより、円筒スクリーン２２と可動通路３１の内面との間には間隔が保たれ、この間隔と補強多孔筒２１の内側には、濾過室が構成される。

回動リング３０の一端に回動駆動軸４０が結合される。回動リング３０の他端で可動通路３１の開口端には、蓋５０のフランジ部がケーシング本体１０にボルトで固定される。蓋５０の中心部は可動通路３１内に突入している。

図３に示すように、回動リング３０には複数の可動入口及び可動出口が形成され、ケーシング本体１０には複数の固定入口及び固定出口が形成されている。このため、回動リング３０を所定角度回転させることにより、それぞれ対応する固定入口通路と可動入口通路及び固定出口通路と可動出口通路を連通可能にしている。以下、その詳細について説明する。

上述したように、ケーシング本体１０の第１固定入口主通路１１と回動リング３０の第１可動入口通路３２及びケーシング本体１０の第１固定出口主通路１２と回動リング３０の第１可動出口通路３５が連通したときに、回動リング３０の可動通路３１と連通する。

回動リング３０には、第１可動入口通路３２から軸線を中心にして所定角度回転（例えば、右回り４５度）させた位置に濾過手段２０を交換する際に第１固定入口主通路１１から流入する流体を外部に放出するときに使用する可動放出溝３３が設けられ、この可動放出溝３３から軸線を中心にしてさらに所定角度回転（例えば、右回り４５度）させた位置に洗浄液を流し込むときに使用する第２可動入口通路３４が設けられる。また、回動リング３０端部の外周部には残留した流体を排出するときに使用する可動排出口通路３６が設けられる。

一方、ケーシング本体１０には、第１固定入口主通路１１から軸線を中心にして所定角度回転（例えば、右回り４５度）させた位置に洗浄液を流し込むときに使用する第２固定入口通路１３が設けられる。また、ケーシング本体１０の第１固定出口主通路１２から軸線を中心にして所定角度回転（例えば、左回り４５度）させた位置に濾過手段を交換する際に流体を外部に放出するときに使用する第１固定放出通路１４が設けられ、この第１固定放出通路１４から軸線を中心にしてさらに所定角度回転（例えば、左回り４５度）させた位置に流体を確認するときに使用する固定排出口通路１６が設けられる。また、ケーシング本体１０の第１固定出口主通路１２から軸線を中心にして逆方向に所定角度回転（例えば、右回り４５度）させた位置に残留した流体を排出するときに使用する第２固定放出通路１５が設けられる。

また、図７に示すように、回動リング３０の天部には下部への押しつけ力を低減するための圧力バランス用部材６０がネジ止め等により固定されている。これは、入口圧力Ｐ１をもった液体がフィルター内部に充満し、濾過手段２０によって濾過され出口通路を通り次工程に至ることになるが、入口圧力Ｐ１は濾過手段２０で圧力損失がおこりＰ２となる（Ｐ１＞Ｐ２）。そのため、Ｐ１がフィルターの内表面にかかり、円柱状の回動リング３０をケーシング本体１０底部に押しつける大きな力となる。従って、回動駆動軸４０の端部に連結された駆動手段は大きな力を必要とし、時には油圧などが用いられる。そこで、このような大きな力をバランスするようにするために、回動リング３０の天部には圧力バランス用部材６０が固定されている。これにより、回動リング３０を上部に引き上げようとする力が働き、下部への押しつけ力を大幅に低減することができる。

次に、本発明にかかる流体用スクリーンチェンジャーの作動状態を説明する。図４は通常運転時の作動状態を示す説明図である。通常運転時には、ケーシング１０の第１固定入口主通路１１より入った流体は第１可動入口通路３２を経由して可動通路３１の入口より濾過室に入り、円筒スクリーン２２を通り、補強多孔筒２１の円周に開けられた孔より補強多孔筒２１内を通り、可動通路３１の出口を経て第１可動出口通路３５と第１固定出口主通路１２を経由して次の機器に入る。この間に円筒スクリーン２２で流体の不純物が濾過される。

図５は濾過手段交換時の作動状態を示す説明図である。濾過手段交換時には、回動リング３０が図５の矢印の方向に４５度回転すると、第１可動入口通路３２が閉口状態になる。また、第１固定入口主通路１１と可動放出溝３３が連通して流体が外部に放出されるとともに、第１固定放出通路１４と第１可動出口３５が連通し流体が外部に放出される。また、第１固定出口主通路１２と可動排出口通路３６が連通して残留した流体が第２固定放出通路１５を介して外部に放出される。従って、濾過室の流体の流れが止まるため、蓋５０を取り外して濾過手段２０が外に取り出され、新しい濾過手段２０と交換できる。

また、濾過手段交換時にケーシング本体１０内部等を洗浄する場合、第２固定入口通路１３から洗浄液を流し込むと、ケーシング本体１０内部と回動リング３０内部と濾過手段２０が洗浄され、第１可動出口３５と第１固定放出通路１４を経由して外部に放出される。

図６は流体確認時の作動状態を示す説明図である。濾過手段を交換した後に流体がきれいに濾過されているか否かを確認する時には、回動リング３０が図６の矢印の方向に４５度回転すると、第１固定入口主通路１１と第２可動入口通路３４が連通して流体は可動通路３１の入口より濾過室に入り、円筒スクリーン２２を通り、補強多孔筒２１の円周に開けられた孔より補強多孔筒２１内を通り、可動通路３１の出口を経て第１可動出口通路３５と固定排出口通路１６を経由して外部に排出される。このように、流体がきれいなことを確認してから、図４の状態（通常の運転状態）に戻して流体を正規の流れに戻す。

以上、本発明にかかる流体用スクリーンチェンジャーについて、１本の回動リング３０を単筒として使用する場合の実施形態の一例を説明したが、上述した作動状態は、複筒として使用する場合も同様である。従って、本発明にかかる流体用スクリーンチェンジャーは、図８に示すように、（ａ）平行２筒、（ｂ）直列２筒、その他３筒以上の複筒として使用することができる。

次に、本発明の実施形態の他例について、図９を参酌しながら説明する。

上述した流体用スクリーンチェンジャーにおいて、回動リング孔１７と回動リング３０が円柱状（直円筒）に形成されている場合は、回転隙間があるため、この隙間より小さな異物はスクリーンを通らず製品に混入するおそれがある。この問題を解決するためには、テーパー軸とテーパー孔を採用することが効果的である。
図９に示すように、回動リング孔１７の内周壁面に軸方向で入口主通路（第１固定入口主通路１１）から出口主通路（第１固定出口主通路１２）に向かって次第に小径となる円錐状のテーパー内面１７ａが形成されている。また、回動リング３０の外周壁面に回動リング孔１７の内周壁面に形成された円錐状のテーパー内面１７ａと略同一勾配の円錐状のテーパー外面３０ａが形成されている。これにより、定常運転中においてテーパー面は相互に密着するため、小さな異物の混入を防止することができる。また、スクリーン交換時は、テーパー面の間に隙間が生じるようにテーパー軸を軸方向に少し移動させると容易に回動できるため、スクリーンの交換が容易になる。尚、この隙間が生じる時間は極めて短く、又スクリーン交換時は製品を採らないので問題はない。

また、上述した圧力バランスの応用例について、図１０を参酌しながら説明する。

また、図１０に示すように、回動リング３０の内部に内筒３００が挿入されており、内筒３００に圧力バランス用部材６１（天板）と圧力バランス用部材６２（底板）がネジ止め等により固定されている。この場合、図７と同様に、回動リングを上部に引き上げようとする力が働き、下部への押しつけ力を大幅に低減することができる。尚、他の応用例としては、内筒３００の天部及び底部に設ける各圧力バランス用部材６１、６２と濾過手段２０とをボルト等により一体化して連結固定することが考えられる。

１０ ケーシング本体
１１ 第１固定入口主通路
１２ 第１固定出口主通路
１３ 第２固定入口通路
１４ 第１固定放出通路
１５ 第２固定放出通路
１６ 固定排出口通路
１７ 回動リング孔
１７ａ テーパー内面
２０ 濾過手段
２１ 補強多孔筒
２２ 円筒スクリーン
２３ 凸部材
３０ 回動リング
３０ａ テーパー外面
３００ 内筒
３１ 可動通路
３２ 第１可動入口通路
３３ 可動放出溝
３４ 第２可動入口通路
３５ 第１可動出口通路
３６ 可動排出口通路
４０ 回動駆動軸
５０ 蓋
５１ 蓋
６０ 圧力バランス用部材
６１ 圧力バランス用部材
６２ 圧力バランス用部材
１００ 第１スクリーン
１０１ 第２スクリーン
１１０ 第１スクリーン
１１１ 第２スクリーン

Claims (8)

1. 円柱状の回動リングがその中心軸線周りに回動できるよう案内する回動リング孔を有するケーシング本体と、前記回動リング孔に回動自在に挿入され、軸線に同心の直円筒孔となる可動通路を備えた回動リングと、該回動リングの一端又は両端に結合された回動駆動軸と、前記回動リングと同軸に挿入された濾過手段と、前記ケーシング本体に設けられ、前記可動通路に入口通路及び出口通路を介して連通するように、前記回動リング孔の軸方向で離置された入口主通路および出口主通路とを含む流体用スクリーンチェンジャーにおいて、
   前記回動リングに複数の可動入口及び可動出口が形成されると共に、前記ケーシング本体に複数の固定入口及び固定出口が形成されており、前記回動リングを所定角度回転させることによりそれぞれ対応する固定入口通路と可動入口通路及び固定出口通路と可動出口通路を連通可能にしたことを特徴とする流体用スクリーンチェンジャー。
2. 前記ケーシング本体の第１固定入口主通路と前記回動リングの第１可動入口通路及び前記ケーシング本体の第１固定出口主通路と前記回動リングの第１可動出口通路が連通したときに前記回動リングの前記可動通路と連通し、前記濾過手段を交換する際には前記回動リングを所定角度回転させて前記第１可動入口通路を閉口状態にすると共に、前記ケーシング本体の第１固定入口主通路と前記回動リングの可動放出溝及び前記ケーシング本体の第１固定放出通路と前記回動リングの第１可動出口を連通させて流体を外部に放出し、前記ケーシング本体の第１固定出口主通路と前記回動リング端部の外周部に設けられた可動排出口通路を連通させて残留した流体を前記ケーシング本体の第２固定放出通路を介して外部に放出することを特徴とする請求項１に記載の流体用スクリーンチェンジャー。
3. 請求項２に記載の流体用スクリーンチェンジャーにおいて、前記濾過手段を交換した後に流体を確認する際には前記回動リングを更に所定角度回転させて前記ケーシング本体の第１固定入口主通路と前記回動リングの第２可動入口通路及び前記ケーシング本体の固定排出口通路と前記回動リングの第１可動出口通路を連通させて流体を外部に排出することを特徴とする流体用スクリーンチェンジャー。
4. 請求項２に記載の流体用スクリーンチェンジャーにおいて、前記ケーシング本体に洗浄液を流し込むための第２固定入口通路が設けられ、前記ケーシング本体の第２固定入口通路と前記回動リングの第２可動入口通路及び前記ケーシング本体の第１固定放出通路と前記回動リングの第１可動出口通路を連通させ、前記ケーシング本体内部と前記回動リング内部と前記濾過手段を洗浄して外部に放出することを特徴とする流体用スクリーンチェンジャー。
5. 前記回動リング孔の内周壁面に軸方向で前記入口主通路から前記出口主通路に向かって次第に小径となる円錐状テーパー内面が形成され、前記回動リングの外周壁面に前記回動リング孔の内周壁面に形成された前記円錐状テーパー内面と略同一勾配の円錐状テーパー外面が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の流体用スクリーンチェンジャー。
6. 前記回動リングの天部に圧力バランス用部材が固定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の流体用スクリーンチェンジャー。
7. 前記回動リングの内部に内筒が挿入されており、前記内筒の天部及び底部にそれぞれ圧力バランス用部材が固定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の流体用スクリーンチェンジャー。
8. 前記回動リングの内部に内筒が挿入されており、前記内筒の天部及び底部に設ける各圧力バランス用部材と前記濾過手段とを一体化して連結固定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の流体用スクリーンチェンジャー。

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