JP2017530851A - 立体フィルターを有する遠心フィルター - Google Patents

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Abstract

本発明は、立体フィルターを有する遠心フィルターに関するものであって、その目的は、遠心フィルターを構成するローターの内部に、面材と線材の複合構造からなる立体フィルターを追加的に設けることにより、不純物の除去効率を向上させる、立体フィルターを有する遠心フィルターを提供することにある。そのため、本発明は、流体流入口及び流体排出口が形成された筐体と、前記筐体の内部に垂直に設けられ、流体流入口より流入する流体を筐体の内側の上端部へ案内する軸と、前記軸を中心に回転可能に設けられ、軸を通って筐体の内側の上端部へ流動する流体を噴出するスタンドチューブと、前記スタンドチューブと共に回転しつつ該スタンドチューブより噴出される流体を受けてろ過するスペースを形成するように、筐体の内部に設けられ、ろ過された流体を筐体の内部へ噴射するノズルが形成されたローターと、前記スタンドチューブを複数の層で囲む構造を有し、層と層の間が離隔するように前記ローターの内部に設けられている面材、および、前記面材の側面に形成され、流体が層と層の間へ流動できるように層と層を離隔させ、層と層の間へ流動する不純物と接触しつつ該不純物をろ過するフィルター層を形成する複数の線材からなる立体フィルターと、を含むことを特徴とする、立体フィルターを有する遠心フィルターを提供する。

Description

本発明は、流体の不純物をろ過するに用いる遠心フィルターに関するものであって、詳細には、流体と共にローターの内部へ噴射される不純物が流動する経路上に位置し、不純物と効果的に接触することにより、不純物の除去効率を高められる立体フィルターを有する遠心フィルターに関するものである。
一般に、遠心フィルター(centrifugal filter)は、遠心力を用いて組成や比重の異なる物質を分離/精製/濃縮する装置であって、このような遠心フィルターは、流体の含まれる不純物をろ過するにも使われている。
図１は、従来の遠心フィルターの構造を示す断面図である。
図１に示された遠心フィルターは、エンジンにおいて用いられる流体(例えば、潤滑油)の不純物をろ過する際に使われるものである。
上記遠心フィルターは、流体が流入される流路11が内部に形成されている軸10と、前記軸10を中心に回転する構造を有するローター20と、前記ローター20と共に軸10を中心に回転する構造を有し、軸を通って流入する流体をローターの内部へ噴射するスタンドチューブ(stand tube、30)と、流体流入口41と流体排出口42が形成され、内部にローター20を収容する筺体40と、からなる。
このように構成された遠心フィルターは、ポンプ（図示せず）の駆動によりエンジンや機械装置に送られる流体の一部を供給されて、それをろ過することとなる。
より具体的には、上記ローター20に設けられたノズル21から流体が噴射される過程において発生する反作用の原理により、ローター20が高速で回転することになり、スタンドチューブ30より噴射される流体に含まれた不純物は、比重の差や遠心力により流体から分離し、このように分離された不純物が、ローター20の内面に設けられたペーパー（図示せず）に付着することにより、不純物のろ過が行われる方式を有する。
しかし、上記のような遠心フィルターは、粒径10μm下の微小粒子のろ過効率が劣る問題点を有する。つまり、不純物の粒径が小さいほど、遠心力の影響を受けにくくなり、粒径が小さい不純物の粒子は、ローター20の内面に設けられたペーパーまで届かずに流体と共に落下し、よって、従来の遠心フィルターは、粒径10μm以下の微小粒子をろ過できないと思われている。
即ち、従来の遠心フィルターは、大量の不純物がろ過できるメリットを有するものの、10μm以下の微小粒子に対するろ過効率が低い問題点がある。
一方、所定の大きさ以下の粒子のみを通過させる構成を有する一般のフィルターの場合、その構成によっては粒径1μm以下の不純物もスムーズに除去できるメリットを有するものの、大量の不純物を処理できず、時間が経つほどろ過された不純物が表面に積もり、このため、流体の流動抵抗が増加し、結局、頻繁な取り替えが求められる問題点がある。
韓国登録特許第1003524号（2010.12.30公告）
本発明は、上記のような問題点を考慮してなされたものであって、本発明の目的は、遠心フィルターを構成するローターの内部に、面材と線材の複合構造からなる立体フィルターを更に設けることにより、不純物の除去効率を高めた立体フィルターを有する遠心フィルターを提供することにある。
上記のような目的を達成し、従来の問題点を解決するための本発明は、流体流入口及び流体排出口が形成された筐体と、前記筐体の内部に垂直に設けられ、流体流入口より流入する流体を筐体の内側の上端部へ案内する軸と、前記軸を中心に回転可能に設けられ、軸を通って筐体の内側の上端部へ流動する流体を噴出するスタンドチューブと、前記スタンドチューブと共に回転しつつ該スタンドチューブより噴出される流体を受けてろ過するスペースを形成するように筐体の内部に設けられ、ろ過された流体を筐体の内部へ噴射するノズルが形成されたローターと、前記スタンドチューブを複数の層で囲む構造を有し、層と層の間が離隔するように前記ローターの内部に設けられている面材、および、前記面材の側面に形成され、流体が層と層の間へ流動できるように層と層を離隔させ、層と層の間へ流動する不純物と接触しつつ該不純物をろ過するフィルター層を形成する複数の線材からなる立体フィルターと、を含むことを特徴とする、立体フィルターを有する遠心フィルターを提供する。
また、前記立体フィルターを有する遠心フィルターにおいて、前記面材は、ロール状に巻かれた1つの面材からなっても良い。
また、前記立体フィルターを有する遠心フィルターにおいて、前記面材は、リング状であり、互いに異なる大きさを有する複数の面材からなっても良い。
また、前記立体フィルターを有する遠心フィルターにおいて、前記面材は、横糸と縦糸が交差して形成される織物材であって複数の気孔を含む多孔性媒体からなっても良い。
また、前記立体フィルターを有する遠心フィルターにおいて、前記面材は、軸と平行する構造を有するようになっている。
また、前記立体フィルターを有する遠心フィルターにおいて、前記各々の線材は、フック状で設けられ、フック状の複数の線材が交差することにより、複数の気孔が設けられたフィルター層を形成しても良い。
また、前記立体フィルターを有する遠心フィルターにおいて、前記各々の線材は、ループ状で設けられ、ループ状の複数の線材が交差することにより、複数の気孔が設けられたフィルター層を形成しても良い。
また、前記立体フィルターを有する遠心フィルターにおいて、前記立体フィルターは、ベルクロ（登録商標）テープのフック面またはループ面のうちいずれかをロール状に巻いて形成しても良い。
また、前記立体フィルターを有する遠心フィルターにおいて、前記立体フィルターは、ローターとスタンドチューブとの間に挟まれ、ローターと共に回転するように構成することが好ましい。
上記のような特徴を有する本発明によると、ローターの内部に設けられる立体フィルターにより、従来の遠心フィルターと比べて不純物と接触する表面積が増加し、不純物の除去効率が向上する効果がある。
また、立体フィルターを構成する面材と線材は、スタンドチューブの外面からローターの内面まで均一に分布されていることから、遠心力の影響を受けかねる微小粒子の不純物をも除去することができる効果がある。
従来の遠心フィルターの構造を示す断面図である。 本発明の好ましい実施例に係る遠心フィルターの断面図である。 本発明に係る立体フィルターであって、1つの面材からなるフィルター部材の平面図である。 本発明に係る立体フィルターであって、複数の面材からなる立体フィルターの平面図である。 ループからなる線材を有する立体フィルターの平面図である。 多角形の構造を有する立体フィルターの平面図である。 本発明に係る面材を構成する織物材の表面構造を拡大して示した写真である。
以下に、本発明の好ましい実施例を添付の図面に関連づけて詳細に説明する。本発明を説明するにあたって、関連する公知の機能や構成に関する具体的な説明がむしろ本発明の要旨を不明瞭にする恐れがあると判断される場合、その詳細な説明を省略する。
図2は、本発明の好ましい実施例に係る遠心フィルターの断面図を示している。
本発明に係る遠心フィルターは、筐体110と、軸120と、スタンドチューブ130と、ローター140と、立体フィルター150と、を含む。
上記筐体110は、遠心フィルターの外側構造を形成しており、軸120、スタンドチューブ130、及びローター140を内部に収容するものであって、流体流入口111と流体排出口112が形成されたベース110aと、底面の開いたシリンダー状で形成され、上記ベース110aの上端部に結合するカバー110bと、からなる。
上記軸120は、スタンドチューブ130とローター140の回転を支持するように、筐体110の内部に垂直に設けられており、その内部には、上記流体流入口111より流入する流体を筐体110の内側の上端部へ案内するための流路121が内部に形成されている。
上記スタンドチューブ130は、軸120を中心にローター140と共に回転するように設けられており、その上端部には、軸120を通って流入する流体をローター140の内部へ噴射するための複数のホール131が形成されている。
なお、上記スタンドチューブ130に形成されるホール131は、流体が可能な限り高い位置からローター140の内部へ噴出するように、スタンドチューブ130の上端部に形成される。
上記ローター140は、スタンドチューブ130と共に回転しつつスタンドチューブ130から噴出する流体を受けてろ過するスペースを形成するように、筐体110の内部に設けられ、下端部には、ろ過された流体を筐体110の内部へ噴射する1つ以上のノズル141が形成される。
一方、従来の遠心フィルターの場合、ローター140の内面にペーパーを設けることにより不純物を除去する方式であることに対し、本発明に係る遠心フィルターは、ペーパーの代わりに、ローター140の内部に立体フィルター150を設けている点において相違する。
図3は、本発明に係る立体フィルターであって、1つの面材からなるフィルター部材の平面図を、図4は、本発明に係る立体フィルターであって、複数の面材からなる立体フィルターの平面図を、図5は、ループからなる線材を有する立体フィルターの平面図を、図6は、多角形の構造を有する立体フィルターの平面図を、それぞれ示しており、図7は、本発明に係る面材を構成する織物材の表面構造を拡大して示した写真である。
上記立体フィルター150は、面材151と線材152からなる。
上記面材151は、スタンドチューブ130を複数の層で囲む構造を有し、層と層の間が離隔した構造を有するようになっており、上記線材152は、面材151が形成する層と層が所定の間隔を置いて離隔するように、面材151の一側面に形成される。
なお、上記面材151は、平板状であって長く延在する1つの面材151を、スタンドチューブ130を中心にロール状に巻いたものであっても良い（図3参照）。
勿論、ロール状の面材151が形成する層と層の間は離隔しており、流体は、このように層と層の間に形成されたスペースを通って流動することになる。
また、上記面材151は、スタンドチューブ130を囲むようにリング状で形成された複数の面材151として構成されても良い。
この際、複数の面材151は互いに異なる大きさを有し、小さいリング構造の面材151が、大きいリング構造の面材151の内側に配置され、このような配置構造を満たすように、互いに異なる大きさを有する複数の面材151を配置することにより、スタンドチューブ130を複数の層で囲む面材151が形成される（図4参照）。
このようにリング構造として形成される面材151は、円形のリング構造または多角形のリング構造（図5参照）として形成されても良い。
一方、上記線材152は、面材151と一体となるように面材151の側面に形成され、このように面材151の側面に形成された線材152により、面材151が形成する層と層が所定の間隔で離隔し、流体が層と層の間へ流動するスペースが形成されると共に、層と層の間において不純物を更にろ過するフィルター層が形成されることになる。
このような線材152は、複数として形成されるが、面材151の一側面に形成されても、面材151の両側面に形成されても良い。
なお、上記各々の線材152は、フック状で設けられることができ（図3及び図4参照）、このように線材152がフック状として形成される場合、面材151の層と層の間においてフック状の複数の線材152が交差することにより、複数の気孔が設けられたフィルター層が形成されるため、異物の除去効果が向上するメリットがある。
なお、上記各々の線材152は、ループ状で設けられることができ（図6参照）、このように線材152がループ状として形成される場合にも、前述のように、面材151の層と層の間には、複数の気孔が設けられたフィルター層が形成される。
上記のように面材151と線材152からなる立体フィルター150において、上記面材151の表面を凹凸構造とするか、或いは、面材151を、横糸と縦糸が交差して形成された織物材とし、面材151の表面が格子縞のデコボコした形状を有することにより、不純物の付着効率を向上することができる。
特に、横糸と縦糸が交差して形成される織物材は、複数の気孔を含む多孔性媒体であって、異物の付着効率が向上するメリットを有する。
また、上記面材151は、ローター140の内側の上端部へ噴出する流体が、ローター140の内側の下端部まで容易に流動できるようにし、遠心力により流体から分離する不純物と正面から向き合うように、軸120と平行に形成され、垂直な構造を有する。
このように面材151と線材152からなる立体フィルター150は、公知のベルクロテープを用いて簡易に構成しても良い。
即ち、複数のフックが形成されたベルクロテープのフック面、または、複数のループが形成されたベルクロテープのループ面のうち、いずれかをロール状に巻くことにより、図3に示されたような立体フィルター150を簡易に構成することができる。
上記のように構成される本発明に係る立体フィルター150は、所定の期間を使用後には新品への取り替えが求められる消耗性部品であって、ローター140とスタンドチューブ130の間に挿入されるように装着され、好ましくは、ローター140と共に回転するために、ローター140とスタンドチューブ130の間でローター140とスタンドチューブ130から適正な圧力を受け、ローター140とスタンドチューブ130に結合したまま共に回転するように、ローター140とスタンドチューブ130の間に挟まれる。
上記のように構成された本発明に係る、立体フィルター150を有する遠心フィルターは、既に広く使われている従来の遠心フィルターと同様に、ポンプの駆動によりエンジンや機械装置へ循環する潤滑油の一部を提供されて、不純物をろ過することに使われるものであって、不純物の具体的なろ過プロセスは次の通りである。
ポンプの駆動により流体流入口111から筐体110へ流入する流体は、軸120を通ってスタンドチューブ130へ流入した後、スタンドチューブ130に形成されたホール131からローター140の内側の上端部に噴出し、ローター140の内部で分散しつつ立体フィルター150の上部へ落下することになる。
このように立体フィルター150の上部へ落下した流体は、立体フィルター150を構成する面材151により形成された層と層の間のスペースを通って、ローター140の下側まで流動し、このような流体の流動過程において、不純物は、面材151の表面に付着するか、複数の線材152により構成されるフィルター層で濾される。
一方、粒径10μm以下の不純物の場合、遠心力の影響を受けにくいため、ローター140の内面まで届かず、スタンドチューブ130の周辺でそのまま落下してしまうことから、従来の遠心フィルターは、粒径10μm以下の不純物をろくにろ過することができなかったことに対し、本発明に係る遠心フィルターの場合、立体フィルター150がスタンドチューブ130の外面とローター140の内面との間に均一に形成されるため、ローター140の内面まで届かずにスタンドチューブ130から近い位置でそのまま落下する微小粒子の不純物についても、ろ過することができる。
以上で説明したように、本発明に係る遠心フィルターは、遠心力はさることながら、立体フィルター150を構成する面材151により不純物と接触する面積が大きくなることにより、不純物のろ過効率が向上し、更に、立体フィルター150を構成する線材152により形成されるフィルター層が不純物を追加的にろ過することにより、不純物の除去効率を顕著に向上できるメリットを有する。
なお、本発明に係る遠心フィルターは、上記例示されたエンジンや機械装置へ循環する潤滑油のろ過にのみ使用するものではなく、水やガス状の汚染流体をろ過する用途にも使用することができる。
本発明は、上述した特定の好ましい実施例に限定されず、請求の範囲にて請求する本発明の要旨を逸脱することなく、当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、誰にとっても種々に変更を加えて実施することが可能であることはさることながら、そのような変更は請求の範囲に記載された範囲内となる。
110：筐体
111：流体流入口
112：流体排出口
120：軸
130：スタンドチューブ
140：ローター
141：ノズル
150：立体フィルター
151：面材
152：線材

Claims (9)

  1. 流体流入口111及び流体排出口112が形成された筐体110と、
    前記筐体110の内部に垂直に設けられ、流体流入口111より流入する流体を筐体110の内側の上端部へ案内する軸120と、
    前記軸120を中心に回転可能に設けられ、軸120を通って筐体110の内側の上端部へ流動する流体を噴出するスタンドチューブ130と、
    前記スタンドチューブ130と共に回転しつつ該スタンドチューブ130より噴出される流体を受けてろ過するスペースを形成するように、筐体110の内部に設けられ、ろ過された流体を筐体110の内部へ噴射するノズル141が形成されたローター140と、
    前記スタンドチューブ130を複数の層で囲む構造を有し、層と層の間が離隔するように前記ローター140の内部に設けられている面材151、および、前記面材151の側面に形成され、流体が層と層の間へ流動できるように層と層を離隔させ、層と層の間へ流動する不純物と接触しつつ該不純物をろ過するフィルター層を形成する複数の線材152からなる立体フィルター150と、を含むことを特徴とする、立体フィルターを有する遠心フィルター。
  2. 前記面材151はロール状に巻かれた1つの面材からなることを特徴とする請求項1に記載の立体フィルターを有する遠心フィルター。
  3. 前記面材151は、リング状であり、互いに異なる大きさを有する複数の面材からなることを特徴とする請求項1に記載の立体フィルターを有する遠心フィルター。
  4. 前記面材151は、横糸と縦糸が交差して形成される織物材であって複数の気孔を含む多孔性媒体からなることを特徴とする請求項1に記載の立体フィルターを有する遠心フィルター。
  5. 前記面材151は軸120と平行することを特徴とする請求項1に記載の立体フィルターを有する遠心フィルター。
  6. 前記各々の線材152は、フック状で設けられ、フック状の複数の線材152が交差することにより、複数の気孔が設けられたフィルター層を形成することを特徴とする請求項1に記載の立体フィルターを有する遠心フィルター。
  7. 前記各々の線材152は、ループ状で設けられ、ループ状の複数の線材152が交差することにより、複数の気孔が設けられたフィルター層を形成することを特徴とする請求項1に記載の立体フィルターを有する遠心フィルター。
  8. 前記立体フィルター150は、ベルクロテープのフック面またはループ面のうちいずれかをロール状に巻いて形成されていることを特徴とする請求項1に記載の立体フィルターを有する遠心フィルター。
  9. 前記立体フィルター150は、ローター140とスタンドチューブ130との間に挟まれ、ローター140と共に回転することを特徴とする請求項1に記載の立体フィルターを有する遠心フィルター。
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