JP3316508B2 - 炭化水素流体から粒子を除去するためのフィルターシステム - Google Patents
炭化水素流体から粒子を除去するためのフィルターシステムInfo
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
- B03C3/34—Constructional details or accessories or operation thereof
- B03C3/38—Particle charging or ionising stations, e.g. using electric discharge, radioactive radiation or flames
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D35/00—Filtering devices having features not specifically covered by groups B01D24/00 - B01D33/00, or for applications not specifically covered by groups B01D24/00 - B01D33/00; Auxiliary devices for filtration; Filter housing constructions
- B01D35/06—Filters making use of electricity or magnetism
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
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-
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- B03C5/02—Separators
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrostatic Separation (AREA)
- Filtering Materials (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、汚染された流体か
ら粒子を除去することにより汚染された流体を再生する
ための静電システムに関し、特にこのように粒子を除去
するための小規模フィルターシステムに関する。
ら粒子を除去することにより汚染された流体を再生する
ための静電システムに関し、特にこのように粒子を除去
するための小規模フィルターシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】上述した種類の優れたフィルターシステ
ムは、米国特許第５，１４９，４２２号及び第５，２４
２，５８７号に開示されている。しかしながら、これら
の特許に開示されているシステムは、１００〜２０００
ガロンの範囲の容量を持つ貯水槽における流体処理に適
している。費用やサービスやメインテナンスの要件は、
これらの大規模システムのサイズを尺度としている。技
術的には、これらの特許のシステムは下限側をこのよう
な大容量に制限されているわけではないが、これらのシ
ステムは、例えば１０〜４０ガロンの貯水槽における流
体処理に適した小規模システムとして使用するには全く
実用的でない。大規模／小規模の違いの理由は、大容量
を収容するための機械的構造の必要性、組み立て方法、
必要な電源の大きさなど、多数ある。また、米国特許第
５，５５６，５２２号には、別の同様な大規模システム
が開示されている。
ムは、米国特許第５，１４９，４２２号及び第５，２４
２，５８７号に開示されている。しかしながら、これら
の特許に開示されているシステムは、１００〜２０００
ガロンの範囲の容量を持つ貯水槽における流体処理に適
している。費用やサービスやメインテナンスの要件は、
これらの大規模システムのサイズを尺度としている。技
術的には、これらの特許のシステムは下限側をこのよう
な大容量に制限されているわけではないが、これらのシ
ステムは、例えば１０〜４０ガロンの貯水槽における流
体処理に適した小規模システムとして使用するには全く
実用的でない。大規模／小規模の違いの理由は、大容量
を収容するための機械的構造の必要性、組み立て方法、
必要な電源の大きさなど、多数ある。また、米国特許第
５，５５６，５２２号には、別の同様な大規模システム
が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】したがって、上記特許
に開示されているような大規模システムを単に縮小する
ことは、小規模システムの要求への回答ではない。むし
ろ、小規模システムについては、射出成形プラスチック
部品を用い、低コストで組み立て、システム内の全部品
の分解や再組み立てを必要とすることなく部品を交換
し、フィルターを工場やサービスセンターに送り返す方
法が求められる。
に開示されているような大規模システムを単に縮小する
ことは、小規模システムの要求への回答ではない。むし
ろ、小規模システムについては、射出成形プラスチック
部品を用い、低コストで組み立て、システム内の全部品
の分解や再組み立てを必要とすることなく部品を交換
し、フィルターを工場やサービスセンターに送り返す方
法が求められる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の１つの態様によ
れば、フィルターは、ともに摺動する２つの射出成形部
品を有するハウジングの中に収容される。これらの部品
は数個の単純なネジにより互いに固定保持される。ハウ
ジングの一方の部品にはシステム電源が収容される。ハ
ウジングの他方の部品には、発泡プラスチックからなる
パッドにより互いに分離され、極性を交互に変えた複数
個の静電プレートから形成されたフィルタースタックが
収容されている。これらの静電プレートには小孔が開け
られ、通過する流体の流動を促進するために十分な開口
面積を有する。発泡体は、その内部に真っ直ぐ延在する
微細な通孔である「ストロー群」を有し、やはり流体が
流通するのに十分な開口面積を有している。従って、処
理される流体は、静電プレートの小孔及び発泡プラスチ
ックの「ストロー群」を通過することができる。
れば、フィルターは、ともに摺動する２つの射出成形部
品を有するハウジングの中に収容される。これらの部品
は数個の単純なネジにより互いに固定保持される。ハウ
ジングの一方の部品にはシステム電源が収容される。ハ
ウジングの他方の部品には、発泡プラスチックからなる
パッドにより互いに分離され、極性を交互に変えた複数
個の静電プレートから形成されたフィルタースタックが
収容されている。これらの静電プレートには小孔が開け
られ、通過する流体の流動を促進するために十分な開口
面積を有する。発泡体は、その内部に真っ直ぐ延在する
微細な通孔である「ストロー群」を有し、やはり流体が
流通するのに十分な開口面積を有している。従って、処
理される流体は、静電プレートの小孔及び発泡プラスチ
ックの「ストロー群」を通過することができる。
【０００５】ペンシルバニア １９０２２，エディース
トン，イースト セカンド ストリート，１５００所在
のテクニカル プロダクツ グループは、商標「Ｆｏａ
ｍｅｘ」をもって販売されている高性能発泡体を作製し
ている。この発泡性物質は、「媒体中の各セルが周囲の
すべてのセルと完全に相互接続した高度に多孔性且つ透
過性の物質となる、骨組ストランドの三次元構造を有す
る完全な網目状の柔軟な発泡ポリエステルウレタン」と
説明することができる。
トン，イースト セカンド ストリート，１５００所在
のテクニカル プロダクツ グループは、商標「Ｆｏａ
ｍｅｘ」をもって販売されている高性能発泡体を作製し
ている。この発泡性物質は、「媒体中の各セルが周囲の
すべてのセルと完全に相互接続した高度に多孔性且つ透
過性の物質となる、骨組ストランドの三次元構造を有す
る完全な網目状の柔軟な発泡ポリエステルウレタン」と
説明することができる。
【０００６】プレートは１つおきに直流電源の正極に接
続されている。残りのプレートは電源の負極に接続され
ている。各プレートは一方の側にアームを有しており、
これにより、単にプレートをスタックに差し込むことに
より電気的接続を達成することができる。したがって、
正又は負の静電荷の選択は、静電プレートを反転させる
という簡単な方法により行われる。
続されている。残りのプレートは電源の負極に接続され
ている。各プレートは一方の側にアームを有しており、
これにより、単にプレートをスタックに差し込むことに
より電気的接続を達成することができる。したがって、
正又は負の静電荷の選択は、静電プレートを反転させる
という簡単な方法により行われる。
【０００７】発泡パッドは１つおきに永久磁石を内蔵し
ている。これらの磁石は流体の流れ方向から見て正のプ
レートから負のプレートへの間の発泡パッド内に設けら
れている。やはり流体の流れ方向から見て負のプレート
から正のプレートへの間の発泡パッド内には磁石は設け
られていない。
ている。これらの磁石は流体の流れ方向から見て正のプ
レートから負のプレートへの間の発泡パッド内に設けら
れている。やはり流体の流れ方向から見て負のプレート
から正のプレートへの間の発泡パッド内には磁石は設け
られていない。
【０００８】金属パイプや継手（カップリング）などは
フィルターハウジングから延びて公共エリアに入るた
め、負のプレートを接地することが重要である。
フィルターハウジングから延びて公共エリアに入るた
め、負のプレートを接地することが重要である。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態について図
面を参照して説明する。
面を参照して説明する。
【００１０】フィルターハウジング２０は、それぞれ射
出成形部品である図１に示すようにフィルター側ハウジ
ング部品２２及び電源側ハウジング部品２４を有してい
る。フィルター側ハウジング部品２２は、間隔を置いて
平行に並べられ、発泡パッドにより互いに分離された複
数個の静電プレートにより形成されるフィルタースタッ
クを収容している。電源側ハウジング部品２４には電源
が収容され、この電源は、複数の直流電圧、ここでは例
示として、５，０００Ｖ、１０，０００Ｖ、１５，００
０Ｖのいずれか１つを選択的に発生することができる。
出成形部品である図１に示すようにフィルター側ハウジ
ング部品２２及び電源側ハウジング部品２４を有してい
る。フィルター側ハウジング部品２２は、間隔を置いて
平行に並べられ、発泡パッドにより互いに分離された複
数個の静電プレートにより形成されるフィルタースタッ
クを収容している。電源側ハウジング部品２４には電源
が収容され、この電源は、複数の直流電圧、ここでは例
示として、５，０００Ｖ、１０，０００Ｖ、１５，００
０Ｖのいずれか１つを選択的に発生することができる。
【００１１】フィルター側ハウジング部品２２及び電源
側ハウジング部品２４は、２つのバー２６，２８（図
１、図３、図４参照）により電気的に接続され、これら
のバー２６，２８は、フィルター側ハウジング部品２２
の全長に渡って延在し電源側ハウジング部品２４のジャ
ック２７及び２９に嵌合されている。機械的には、２つ
のハウジング部品２２，２４は、フィルター側ハウジン
グ部品２２から延在し電源側ハウジング部品２４の蓋３
２の下側に嵌合されるフランジ３０により連結される。
ネジ３４が蓋３２及びフランジ３０の両方を貫通するこ
とにより、機械的な連結が完全になる。電気的には、２
つのハウジング部品はバー２６，２８及びジャック２
７，２９（図２）により相互に接続される。ハウジング
部品２４内の電源パックはコネクタ３６を介して外部電
源に接続される。２つの支柱３５（図３）がプラスチッ
ク製のハウジング部品２２の端面上に成形され、プラス
チック製ハウジング部品２４の対応する端面上に成形さ
れた２つのスプロケット３７に嵌合されて、２つのハウ
ジング部品の機械的な連結を更に強化している。
側ハウジング部品２４は、２つのバー２６，２８（図
１、図３、図４参照）により電気的に接続され、これら
のバー２６，２８は、フィルター側ハウジング部品２２
の全長に渡って延在し電源側ハウジング部品２４のジャ
ック２７及び２９に嵌合されている。機械的には、２つ
のハウジング部品２２，２４は、フィルター側ハウジン
グ部品２２から延在し電源側ハウジング部品２４の蓋３
２の下側に嵌合されるフランジ３０により連結される。
ネジ３４が蓋３２及びフランジ３０の両方を貫通するこ
とにより、機械的な連結が完全になる。電気的には、２
つのハウジング部品はバー２６，２８及びジャック２
７，２９（図２）により相互に接続される。ハウジング
部品２４内の電源パックはコネクタ３６を介して外部電
源に接続される。２つの支柱３５（図３）がプラスチッ
ク製のハウジング部品２２の端面上に成形され、プラス
チック製ハウジング部品２４の対応する端面上に成形さ
れた２つのスプロケット３７に嵌合されて、２つのハウ
ジング部品の機械的な連結を更に強化している。
【００１２】流体を供給したり取り出したりするための
接続部や通路は図２に最も良く示されている。使用済み
即ち汚れた流体の流れＦ１は、継手３８においてハウジ
ング部品２２に入り、ハウジング内を流れ（矢印Ｆ
２）、「浄化された」即ち再生された流れＦ３として継
手４０から出ていく。ハウジング部品２２を通過する
（矢印Ｆ２で示す）間に，粒子やその他の異物は流体か
ら取り除かれる。このシステムは静電荷に起因する効果
に依存しているため，流体が電気的な導体でない限り，
殆どすべての流体をこのようにして浄化することができ
る。
接続部や通路は図２に最も良く示されている。使用済み
即ち汚れた流体の流れＦ１は、継手３８においてハウジ
ング部品２２に入り、ハウジング内を流れ（矢印Ｆ
２）、「浄化された」即ち再生された流れＦ３として継
手４０から出ていく。ハウジング部品２２を通過する
（矢印Ｆ２で示す）間に，粒子やその他の異物は流体か
ら取り除かれる。このシステムは静電荷に起因する効果
に依存しているため，流体が電気的な導体でない限り，
殆どすべての流体をこのようにして浄化することができ
る。
【００１３】電源の負の電位及びすべての負の静電プレ
ートは接地状態に保たれる。これは静電プレートが直流
１５，０００Ｖもの高電圧を有しており，流通する流体
が電荷を集めてフィルターからパイプや継手やその他の
隣接する導電性構造体に運ぶ可能性があるからである。
このような電圧が作業エリアにおける危険要素であるこ
とは明らかである。
ートは接地状態に保たれる。これは静電プレートが直流
１５，０００Ｖもの高電圧を有しており，流通する流体
が電荷を集めてフィルターからパイプや継手やその他の
隣接する導電性構造体に運ぶ可能性があるからである。
このような電圧が作業エリアにおける危険要素であるこ
とは明らかである。
【００１４】電源側ハウジング部品２４内の電源パック
は，所望の且つ適切な，いかなる電圧をも発生すること
ができる。本システムでは，直流５，０００Ｖ，１０，
０００Ｖ，１５，０００Ｖのうちの選択した１つを使用
する。この選択は，フィルターを１１０Ｖ又は２２０Ｖ
の商用電力などの電源に接続するために使用される入力
端子３６を選択することにより行われる。電源側ハウジ
ング部品２４内の電源パックはスイッチ４２（図３）に
おいてオンオフされる。２つのパイロットランプ４４，
４６はそれぞれ緑色光および赤色光を発して作動／非作
動状態を示す。
は，所望の且つ適切な，いかなる電圧をも発生すること
ができる。本システムでは，直流５，０００Ｖ，１０，
０００Ｖ，１５，０００Ｖのうちの選択した１つを使用
する。この選択は，フィルターを１１０Ｖ又は２２０Ｖ
の商用電力などの電源に接続するために使用される入力
端子３６を選択することにより行われる。電源側ハウジ
ング部品２４内の電源パックはスイッチ４２（図３）に
おいてオンオフされる。２つのパイロットランプ４４，
４６はそれぞれ緑色光および赤色光を発して作動／非作
動状態を示す。
【００１５】このモジュール構造の利点は、電源側ハウ
ジング部品２４内の電源あるいはフィルター側ハウジン
グ部品２２内のフィルターを交換したりメインテナンス
のために製造者に戻すことができることである。また、
システムの改善にともない、フィルター側ハウジング部
品２２や電源側ハウジング部品２４を新しいデザインに
グレードアップすることもできる。
ジング部品２４内の電源あるいはフィルター側ハウジン
グ部品２２内のフィルターを交換したりメインテナンス
のために製造者に戻すことができることである。また、
システムの改善にともない、フィルター側ハウジング部
品２２や電源側ハウジング部品２４を新しいデザインに
グレードアップすることもできる。
【００１６】フィルター側ハウジング部品２２の内部構
造を図３に示す。フィルター側ハウジング部品２２の内
側には、軌道として成形されたクリート即ちリブ４８
が、ハウジング内部壁の厚さ方向に沿って周期的に形成
されている。その寸法は、複数の有孔静電プレート５
０，５２をリブ４８により形成される軌道に差し込んで
支持できるような寸法である。これらの静電プレート
は、表面全体に均一に孔が開けられている（孔のいくつ
かはＰ１として図示されている）。端部空間５４，５６
は、処理中の流体内に混入するおそれのある水や、同様
の異質流体などを集めるために空にされている。
造を図３に示す。フィルター側ハウジング部品２２の内
側には、軌道として成形されたクリート即ちリブ４８
が、ハウジング内部壁の厚さ方向に沿って周期的に形成
されている。その寸法は、複数の有孔静電プレート５
０，５２をリブ４８により形成される軌道に差し込んで
支持できるような寸法である。これらの静電プレート
は、表面全体に均一に孔が開けられている（孔のいくつ
かはＰ１として図示されている）。端部空間５４，５６
は、処理中の流体内に混入するおそれのある水や、同様
の異質流体などを集めるために空にされている。
【００１７】２つの導電性バー２６，２８は、フィルタ
ー側ハウジング部品２２の略全長にわたって延在し、さ
らに電源側ハウジング部品２４内の電源パックにより通
電されるジャック２７，２９内に延びている。一方のバ
ー（ここでは２８）は正の電圧に保たれている。他方の
バー（ここでは２６）は負の（接地）電位に保たれてい
る。これは、バー２８が接地に対して正の電位５，００
０Ｖ、１０，０００Ｖ、１５，０００Ｖのうちの１つに
保たれていることを意味する。
ー側ハウジング部品２２の略全長にわたって延在し、さ
らに電源側ハウジング部品２４内の電源パックにより通
電されるジャック２７，２９内に延びている。一方のバ
ー（ここでは２８）は正の電圧に保たれている。他方の
バー（ここでは２６）は負の（接地）電位に保たれてい
る。これは、バー２８が接地に対して正の電位５，００
０Ｖ、１０，０００Ｖ、１５，０００Ｖのうちの１つに
保たれていることを意味する。
【００１８】すべての有孔静電プレート５０，５２につ
いて単一の形状が用られる。図４からわかるように、プ
レート５０は一方の側だけにアーム６２を有し、他方の
側にはない。したがって、プレート５０を軌道４８に沿
って下に滑らせることによりハウジング内に設置する
と、アーム６２がバー２８に接触して安定した電気的接
触を達成し、プレートの電位が電源側ハウジング部品２
４内の電源パックにより供給される正の電圧レベルまで
引き上げられる。他方の側にある突片６３にはアームが
無くバー２６には接触しない。ここで、プレート５２は
プレート５０と比べて反転されている。そこで、アーム
６８は右側にありバー２８に接触している。したがっ
て、プレート５２は図４のＥＧで示すように負の接地電
位に保たれている。
いて単一の形状が用られる。図４からわかるように、プ
レート５０は一方の側だけにアーム６２を有し、他方の
側にはない。したがって、プレート５０を軌道４８に沿
って下に滑らせることによりハウジング内に設置する
と、アーム６２がバー２８に接触して安定した電気的接
触を達成し、プレートの電位が電源側ハウジング部品２
４内の電源パックにより供給される正の電圧レベルまで
引き上げられる。他方の側にある突片６３にはアームが
無くバー２６には接触しない。ここで、プレート５２は
プレート５０と比べて反転されている。そこで、アーム
６８は右側にありバー２８に接触している。したがっ
て、プレート５２は図４のＥＧで示すように負の接地電
位に保たれている。
【００１９】次のプレート７２（図３）は、プレート５
０と同じ向きに向けられているため、バー２８に係合
し、プレート７２は正の電位に保たれる。同様にして、
各プレートをその両隣のプレートと逆方向になるように
反転し、プレート電位を（−）、（＋）、（−）、
（＋）の順序とする。
０と同じ向きに向けられているため、バー２８に係合
し、プレート７２は正の電位に保たれる。同様にして、
各プレートをその両隣のプレートと逆方向になるように
反転し、プレート電位を（−）、（＋）、（−）、
（＋）の順序とする。
【００２０】ハウジング部品２２に上部カバー５８（図
１）を取り付けることにより、静電プレートと導電性バ
ー２６，２８間の良好な電気的接続を保証するために十
分な接触圧が与えられる。
１）を取り付けることにより、静電プレートと導電性バ
ー２６，２８間の良好な電気的接続を保証するために十
分な接触圧が与えられる。
【００２１】多孔性発泡プラスチックパッド７４（図
４）は、電気的絶縁材料から作成され、プレート５０，
５２の間に配置される。同様に、同じ発泡パッドを、ハ
ウジング部品２２内の各プレート対の間に配置する。こ
れらのパッドの各々は、表面全体に例えば７６で示す微
細通路（「ストロー」と呼ばれる）が均一に開けられた
多孔性材料から作られている。これらのストローは集合
的に発泡体中に開口面積を形成し、処理中の流体を比較
的容易に通過させる。
４）は、電気的絶縁材料から作成され、プレート５０，
５２の間に配置される。同様に、同じ発泡パッドを、ハ
ウジング部品２２内の各プレート対の間に配置する。こ
れらのパッドの各々は、表面全体に例えば７６で示す微
細通路（「ストロー」と呼ばれる）が均一に開けられた
多孔性材料から作られている。これらのストローは集合
的に発泡体中に開口面積を形成し、処理中の流体を比較
的容易に通過させる。
【００２２】垂直に配置された好ましくはセラミック製
の２つの永久磁石８０，８２は、ハウジング部品２２を
通過する流体の流れＦ２の方向から見て正（＋）のプレ
ートから負（−）のプレートへの間に配置される絶縁発
泡パッド７４の中央に埋め込まれている（即ち、流体は
負のプレート５２を通過する前に正のプレート５０を通
過する）。やはり流体の流れＦ２の方向から見て負
（−）のプレートから正（＋）のプレートへの間に位置
する他の発泡パッド内には磁石は設けられていない。
の２つの永久磁石８０，８２は、ハウジング部品２２を
通過する流体の流れＦ２の方向から見て正（＋）のプレ
ートから負（−）のプレートへの間に配置される絶縁発
泡パッド７４の中央に埋め込まれている（即ち、流体は
負のプレート５２を通過する前に正のプレート５０を通
過する）。やはり流体の流れＦ２の方向から見て負
（−）のプレートから正（＋）のプレートへの間に位置
する他の発泡パッド内には磁石は設けられていない。
【００２３】その理由は、コロナ８４（図６）が正
（＋）のプレートの周囲に形成されるからである。この
コロナはＤ１方向（反時計回り方向）に作用する力の場
を有する。磁石８０，８２はコロナ８４と相互作用する
トロイダル磁場８６を有する。図６に示すように、トロ
イダル磁場はある場所Ｄ２ではコロナ８４を助長し、他
の場所Ｄ３ではコロナに反発することにより流体内に浮
遊している粒子の攪乱を生じさせる。プラスチック発泡
パッド７４を貫通するストロー７６内に封じ込めなけれ
ば、流体中の粒子は、一定の動きで、磁束８６とコロナ
８４の相互作用により構築される合成力の場に多かれ少
なかれ捕らえられる。この力の場における異なる位置で
の異なる影響によって、更に大きなランダムな撹拌が生
じやすい。しかしながら、粒子はストロー７６内に封じ
込められているため、この撹拌により、図７に示すよう
に、８８，９０において発泡体内に粒子が埋め込まれる
ことになる。
（＋）のプレートの周囲に形成されるからである。この
コロナはＤ１方向（反時計回り方向）に作用する力の場
を有する。磁石８０，８２はコロナ８４と相互作用する
トロイダル磁場８６を有する。図６に示すように、トロ
イダル磁場はある場所Ｄ２ではコロナ８４を助長し、他
の場所Ｄ３ではコロナに反発することにより流体内に浮
遊している粒子の攪乱を生じさせる。プラスチック発泡
パッド７４を貫通するストロー７６内に封じ込めなけれ
ば、流体中の粒子は、一定の動きで、磁束８６とコロナ
８４の相互作用により構築される合成力の場に多かれ少
なかれ捕らえられる。この力の場における異なる位置で
の異なる影響によって、更に大きなランダムな撹拌が生
じやすい。しかしながら、粒子はストロー７６内に封じ
込められているため、この撹拌により、図７に示すよう
に、８８，９０において発泡体内に粒子が埋め込まれる
ことになる。
【００２４】負（−）から正（＋）への流れの方向Ｆ２
においてプレート５２と７２の間に配置された発泡パッ
ド９２の内部には磁石はない。接地されている負（−）
のプレート上にはコロナは形成されない。したがって、
発泡パッド９２内には捕獲粒子は示されていない。
においてプレート５２と７２の間に配置された発泡パッ
ド９２の内部には磁石はない。接地されている負（−）
のプレート上にはコロナは形成されない。したがって、
発泡パッド９２内には捕獲粒子は示されていない。
【００２５】８８，９０（図７）のように捕獲粒子が十
分に蓄積されると、フィルター側ハウジング部品２２に
逆流を起こさせ、発泡体内に埋め込まれた粒子の大半を
洗い流す。しかしながら、長い時間ののちには、単なる
逆流だけでは発泡体を浄化することは不可能になる。こ
の場合には発泡体は非常に堅くこわばってしまうので、
これを破棄して新しい発泡パッドと交換する。
分に蓄積されると、フィルター側ハウジング部品２２に
逆流を起こさせ、発泡体内に埋め込まれた粒子の大半を
洗い流す。しかしながら、長い時間ののちには、単なる
逆流だけでは発泡体を浄化することは不可能になる。こ
の場合には発泡体は非常に堅くこわばってしまうので、
これを破棄して新しい発泡パッドと交換する。
【００２６】先行米国特許第５，１４９，４２２号及び
第５，２４２，５８７号に示されたフィルターにおいて
発泡体を交換するためには、完全な分解と洗浄が必要で
あり、このことは、このような大規模フィルターには適
しているが、小規模フィルターの場合には経済的に実現
不可能である。しかしながら、本発明の設計では、必要
に応じてプレート及び発泡体を引き出すだけで交換する
ことができる。
第５，２４２，５８７号に示されたフィルターにおいて
発泡体を交換するためには、完全な分解と洗浄が必要で
あり、このことは、このような大規模フィルターには適
しているが、小規模フィルターの場合には経済的に実現
不可能である。しかしながら、本発明の設計では、必要
に応じてプレート及び発泡体を引き出すだけで交換する
ことができる。
【００２７】本発明のもう１つの利点は、すべての部品
がすべてのシステムについて均一であることである。ろ
過の必要性の程度は、炭化水素流体に加えられる添加物
パッケージに伴って変化する。したがって、その必要性
の程度はろ過すべき流体の製造者ごとに変化すると言っ
ても過言ではない。このことは、従来は、ほとんどのフ
ィルターが特定の使用者の必要性に適合するように設計
されていたことを意味する。先行技術のシステムでは、
正（＋）のプレートから負（−）のプレートへの間隔を
添加物に合うように変えるか、最大効率を達成できない
のを許容するしかない。
がすべてのシステムについて均一であることである。ろ
過の必要性の程度は、炭化水素流体に加えられる添加物
パッケージに伴って変化する。したがって、その必要性
の程度はろ過すべき流体の製造者ごとに変化すると言っ
ても過言ではない。このことは、従来は、ほとんどのフ
ィルターが特定の使用者の必要性に適合するように設計
されていたことを意味する。先行技術のシステムでは、
正（＋）のプレートから負（−）のプレートへの間隔を
添加物に合うように変えるか、最大効率を達成できない
のを許容するしかない。
【００２８】ろ過はフィルタースタック内の消費電流に
正比例する。したがって、本発明では、消費電流はバー
２６，２８に印加される電圧のレベルを選択することに
より制御される。したがって、プレートの間隔を変える
必要はない。最も重要な炭化水素流体に対しては、３つ
の直流電圧５，０００Ｖ、１０，０００Ｖ、及び１５，
０００Ｖが最適であることがわかった。したがって、ろ
過される流体を変更する際には、通常、ろ過される流体
中の添加物パッケージに基づいてこれらの電圧の１つを
選択する。これ以外の電圧が必要な場合には、電源パッ
ク側ハウジング部品２４を交換すればよい。
正比例する。したがって、本発明では、消費電流はバー
２６，２８に印加される電圧のレベルを選択することに
より制御される。したがって、プレートの間隔を変える
必要はない。最も重要な炭化水素流体に対しては、３つ
の直流電圧５，０００Ｖ、１０，０００Ｖ、及び１５，
０００Ｖが最適であることがわかった。したがって、ろ
過される流体を変更する際には、通常、ろ過される流体
中の添加物パッケージに基づいてこれらの電圧の１つを
選択する。これ以外の電圧が必要な場合には、電源パッ
ク側ハウジング部品２４を交換すればよい。
【００２９】これらの３つの電圧を発生するための変圧
器構成を図８に示す。適当な電源（商用の１１０Ｖ又は
２２０Ｖの６０Ｈｚ電源など）が一次巻線Ｗ１の両端に
接続されている。５，０００Ｖの場合には、スイッチＳ
１及びＳ２を閉じて二次巻線Ｗ２から出力電圧を取り出
す。１０，０００Ｖについては、スイッチＳ２及びＳ３
を閉じ二次巻線Ｗ３から出力電圧を取り出す。最大の１
５，０００Ｖが必要な場合には、スイッチＳ１及びＳ３
を閉じて二次巻線Ｗ２及びＷ３の両方から出力電圧を取
り出す。
器構成を図８に示す。適当な電源（商用の１１０Ｖ又は
２２０Ｖの６０Ｈｚ電源など）が一次巻線Ｗ１の両端に
接続されている。５，０００Ｖの場合には、スイッチＳ
１及びＳ２を閉じて二次巻線Ｗ２から出力電圧を取り出
す。１０，０００Ｖについては、スイッチＳ２及びＳ３
を閉じ二次巻線Ｗ３から出力電圧を取り出す。最大の１
５，０００Ｖが必要な場合には、スイッチＳ１及びＳ３
を閉じて二次巻線Ｗ２及びＷ３の両方から出力電圧を取
り出す。
【００３０】選択的な出力を発生するための別の方法
は、商用電源からの正弦波形９４（図９）における選択
された位相角上で起動するように設計された電子スイッ
チ（ＳＣＲなど）を使用することである。ＳＣＲが位相
角Ａ１において起動するように設定されている場合に
は、比較的狭い電圧パルス９６（図１０Ａに示す）のパ
ルス列が発生され、積分されて５，０００Ｖが得られ
る。ＳＣＲが位相角Ａ２において起動する場合には、図
１０Ｂに示すようなより広い電圧パルス９８のパルス列
が発生され、積分されて１０，０００Ｖが得られる。Ｓ
ＣＲが位相角Ａ３において起動する場合には、更に広い
電圧パルス１００のパルス列が図１０Ｃに示すように発
生され、積分されて１５，０００Ｖが得られる。
は、商用電源からの正弦波形９４（図９）における選択
された位相角上で起動するように設計された電子スイッ
チ（ＳＣＲなど）を使用することである。ＳＣＲが位相
角Ａ１において起動するように設定されている場合に
は、比較的狭い電圧パルス９６（図１０Ａに示す）のパ
ルス列が発生され、積分されて５，０００Ｖが得られ
る。ＳＣＲが位相角Ａ２において起動する場合には、図
１０Ｂに示すようなより広い電圧パルス９８のパルス列
が発生され、積分されて１０，０００Ｖが得られる。Ｓ
ＣＲが位相角Ａ３において起動する場合には、更に広い
電圧パルス１００のパルス列が図１０Ｃに示すように発
生され、積分されて１５，０００Ｖが得られる。
【００３１】電圧選択をどのように行なうかにかかわら
ず、消費電流を制御し、これにより、フィルターの物理
的構造を変える必要なく、システムを特定の流体のろ過
に適合させることができる。
ず、消費電流を制御し、これにより、フィルターの物理
的構造を変える必要なく、システムを特定の流体のろ過
に適合させることができる。
【００３２】当業者であれば、容易に本発明を種々変更
することができることは勿論である。そこで、添付の請
求項は本発明の真の範囲及び趣旨に含まれるすべての等
価構造を包含することは言うまでもない。
することができることは勿論である。そこで、添付の請
求項は本発明の真の範囲及び趣旨に含まれるすべての等
価構造を包含することは言うまでもない。
【００３３】
【発明の効果】本発明によればフィルターの小型化を実
現することができるのでフィルターにおいて発泡体を交
換する場合でも、完全な分解と洗浄を行うことなく必要
に応じてプレート及び発泡体を引き出すだけで交換する
ことができる。
現することができるのでフィルターにおいて発泡体を交
換する場合でも、完全な分解と洗浄を行うことなく必要
に応じてプレート及び発泡体を引き出すだけで交換する
ことができる。
【００３４】又、本発明によれば消費電流はバーに印加
される電圧のレベルを選択することにより制御されるの
でプレートの間隔を変える必要はない。
される電圧のレベルを選択することにより制御されるの
でプレートの間隔を変える必要はない。
【００３５】又、本発明によれば電圧選択をどのように
行うかにかかわらず、消費電流を制御し、これによりフ
ィルターの物理的構造を変える必要がなく、システムを
特定の流体のろ過に適合させることができる。
行うかにかかわらず、消費電流を制御し、これによりフ
ィルターの物理的構造を変える必要がなく、システムを
特定の流体のろ過に適合させることができる。
【図１】本発明のフィルター用のフィルター用及び電源
用のハウジング部品を組み立てた状態の斜視図である。
用のハウジング部品を組み立てた状態の斜視図である。
【図２】処理中の流体がハウジング内を流れる通路を示
す底面図である。
す底面図である。
【図３】図１のフィルター用及び電源用のハウジング部
品を、フィルタースタックを収容するフィルター側部品
から電源側部品を分離し、フィルタースタックからいく
つかの静電プレート及び発泡パッドを抜き出した状態で
示す斜視図である。
品を、フィルタースタックを収容するフィルター側部品
から電源側部品を分離し、フィルタースタックからいく
つかの静電プレート及び発泡パッドを抜き出した状態で
示す斜視図である。
【図４】２つの静電プレートと１つの発泡パッドと、２
つの導電性バーを示す分解斜視図である。
つの導電性バーを示す分解斜視図である。
【図５】発泡パッド内部の微細ストロー及びセラミック
磁石を示すために一部破断して示した発泡パッドの側面
図である。
磁石を示すために一部破断して示した発泡パッドの側面
図である。
【図６】プレートと発泡パッドの積層体並びにフィルタ
ースタックを構成する電界および磁界の配置を示す概要
図である。
ースタックを構成する電界および磁界の配置を示す概要
図である。
【図７】処理される流体から取り除かれる粒子がどのよ
うに発泡体内に集まるかを概略的に示す図である。
うに発泡体内に集まるかを概略的に示す図である。
【図８】３つの別々の電圧を与えるための変圧器を示す
図である。
図である。
【図９】交流波形の選択された位相角において電気スイ
ッチをオンオフすることにより３つの電圧のそれぞれが
どのように生じるかを示すグラフである。
ッチをオンオフすることにより３つの電圧のそれぞれが
どのように生じるかを示すグラフである。
【図１０】図９の位相角選択の結果として得られたデジ
タル出力を示す図である。
タル出力を示す図である。
２０ フィルターハウジング ２２ フィルター側ハウジング部品 ２４ 電源側ハウジング部品 ２６，２８ 導電性バー ２７，２９ ジャック ３０ フランジ ３２ 蓋 ３４ ネジ ３６ コネクタ ３５ 支柱 ３７ スプロケット ３８，４０ 継手 ４２ スイッチ ４４，４６ パイロットランプ ４８ 軌道 ５０，５２，７２ 静電プレート ５４，５６ 端部空間 ５８ 上部カバー ６２ アーム ７４，９２ 発泡パッド ７６ 微細通孔 ８０，８２ 永久磁石 ８４ コロナ ８６ トロイダル磁場 ９４ 正弦波形 ９６，９８，１００ 電圧パルス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 米国特許5149422（ＵＳ，Ａ) 米国特許5242587（ＵＳ，Ａ) 米国特許5556522（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B03C 5/00 - 5/02 B03C 1/00 B01D 35/06 B01D 39/14
Claims (14)
- 【請求項１】 互いに嵌合する２つのフィルターハウジ
ング部品と、 前記フィルターハウジング部品の一方を貫通して延在す
る一対の導電性バーと、 前記フィルターハウジング部品の他方に収容され前記一
対の導電性バーに接地電圧と複数の直流電圧レベルから
選択した１つの正電圧とを印加するための手段と、 前記一方のフィルターハウジング部品に収容され、複数
個の導電性プレートと、フィルター手段と、永久磁石を
備えたフィルタースタックを有し、 前記複数個の導電性プレートは、前記２つの導電性バー
の両方に同時に接続されるのではなくいずれか一方に選
択的に接続され、前記連続した複数のプレートを前記２
つの導電性バーに交互に接続することにより前記プレー
トの電位が交互に正電位及び接地電位になるように構成
され、 前記フィルター手段は、前記プレートの各々の間に配置
されたパッドを有し、前記複数個の導電性プレートは、流体が前記一方のフィ
ルターハウジング部品内を所定の方向に流れることを可
能にする複数の孔を有し、 前記パッドは、流体が前記一方のフィルターハウジング
部品内を所定の方向に流れることを可能にする複数の通
孔を有し 、 前記永久磁石は、前記所定の流体流れ方向から見て、プ
レート電位が正電位である前記導電性プレートからプレ
ート電位が接地電位である前記導電性プレートの間にあ
る前記フィルター手段内に設けられていることを特徴と
する炭化水素流体から粒子を除去するためのフィルター
システム。 - 【請求項２】 前記複数個の直流電圧レベルが５，００
０Ｖ、１０，０００Ｖ、１５，０００Ｖであることを特
徴とする請求項１に記載の炭化水素流体から粒子を除去
するためのフィルターシステム。 - 【請求項３】 前記選択された直流電圧が、前記導電性
プレートのうちの正電位側の導電性プレートの周囲にコ
ロナを形成し、 前記永久磁石が、前記所定の流体流れ方向から見て、プ
レート電位が正電位で ある前記導電性プレートからプレ
ート電位が接地電位である前記導電性プレートの間に配
置されることを特徴とする請求項１に記載の炭化水素流
体から粒子を除去するためのフィルターシステム。 - 【請求項４】 前記永久磁石が、前記正の電圧側の導電
性プレートに対して、前記永久磁石の磁場が前記コロナ
と相互作用することにより前記流体中の前記粒子の攪乱
運動を生じさせるような位置に配置されていることを特
徴とする請求項３に記載の炭化水素流体から粒子を除去
するためのフィルターシステム。 - 【請求項５】 前記プレートの各々は、前記導電性バー
の一方に接触するための突出部を一方の側に備えた形状
を有し、 交互に正電位及び接地電位を有するプレート極性は、前
記プレートを反転させて、当該プレートの突出部をこれ
に隣接するプレートに形成された突出部に対してプレー
ト正面から見て左右逆に位置させることにより達成され
ることを特徴とする請求項１に記載の炭化水素流体から
粒子を除去するためのフィルターシステム。 - 【請求項６】 互いに嵌合する２つのフィルターハウジ
ング部品からなるフィルターハウジングと、前記一方のフィルターハウジング部品に収容され、複数
個の静電プレートと、隣接する静電プレートの間に配置
されたパッドとを含むフィルタースタックと、 前記一方のフィルターハウジング部品を貫通して延在す
る一対の導電性バーと、 ２つの向きのいずれにあるかに応じて一対の導電性バー
の一方もしくは他方に接触し、それにより前記向きに応
じた直流極性を有する前記各々のプレートを、前記２つ
の向きのいずれかになるように搭載する手段と、 前記搭載する手段により、前記フィルタースタックを完
全に分解する必要なく、前記プレートを前記一方のフィ
ルターハウジング部品に収容したり抜き出したりするこ
とができ 、 前記フィルターハウジングの閉成に応答して、前記静電
プレートと前記対応する直流極性の前記導電性バーの間
に接触圧を与える手段を有し、 前記プレート及び前記フィルターパッドの内部には、そ
れぞれ流体が流通するのに十分な開口面積をもつ複数の
孔及び複数の通孔が設けられ、 さらに、前記流体内の粒子が前記パッドの前記通孔の内
部にある間および該通孔を通過する間に、前記粒子が前
記パッド内に埋め込まれるように該粒子を攪乱するため
の手段と、 前記フィルタースタックの消費電流を制御するために前
記導電性バー間の電位差を調節するための手段を有する
ことを特徴とする炭化水素流体から粒子を除去するため
のフィルターシステム。 - 【請求項７】 前記粒子を攪乱するための前記手段は、
前記静電プレートの１つおきに、前記プレートの周囲に
コロナが形成されるレベルの電圧を印加するための手段
と、前記コロナと相互作用するのに十分な磁場を形成す
るための手段とを有することを特徴とする請求項６に記
載の炭化水素流体から粒子を除去するためのフィルター
システム。 - 【請求項８】 さらに、複数個の高電圧レベルから選択
した１つの正電圧レベルを前記導電性バーの一方に印加
する手段と、 接地電圧を前記バーの他方に印加する手段 とを有し、前記一対の導電性バーは前記一方のフィルターハウジン
グ部を貫通して延在する と共に、間隔を置いて平行に配
置され、 前記複数のプレートの内、隣接した一のプレートに対し
ては、該一のプレートの片側に前記一対の導電性バーの
一方と接触するように突出部が形成され、隣接した他の
プレートに対しては、該他のプレートの片側に前記一対
の導電性バーの他方と接触するように突出部が形成され
ていることを特徴とする請求項７に記載の炭化水素流体
から粒子を除去するためのフィルターシステム。 - 【請求項９】 前記パッドの各々は、前記パッド内に延
在するとともに前記流体が流通するための複数のストロ
ー形状の微細通孔を有する発泡体であり、 前記粒子が前記ストロー形状の微細通孔の内部で攪乱さ
れながら移動して前記微細通孔の周囲の前記発泡体の内
部に捕獲されることを特徴とする請求項１乃至８のいず
れかに記載の炭化水素流体から粒子を除去するためのフ
ィルターシステム。 - 【請求項１０】 前記フィルターハウジングの閉成に応
答して、前記静電プレートと前記導電性バーの間に接触
圧を与えるための手段を有することを特徴とする請求項
８に記載の炭化水素流体から粒子を除去するためのフィ
ルターシステム。 - 【請求項１１】 前記磁界形成手段が、前記一方のフィ
ルターハウジング部品内の流体流れ方向から見て、前記
導電性プレートの正電位から接地電位への方向における
一対の導電性プレートの間に配置された前記パッドの各
々に埋め込まれた少なくとも１個のセラミック製永久磁
石であることを特徴とする請求項７あるいは８に記載の
炭化水素流体から粒子を除去するためのフィルターシス
テム。 - 【請求項１２】 前記プレートに正電圧及び接地電圧を
交互に印加する電源を収容した前記他方のフィルターハ
ウジング部品と、 該他方のフィルターハウジング部品を前記一方のフィル
ターハウジング部品に接続するための手段とを有するこ
とを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の炭化
水素流体から粒子を除去するためのフィルターシステ
ム。 - 【請求項１３】 前記他方のフィルターハウジング部品
の前記一方のフィルターハウジング部品への接続が電気
的接続であることを特徴とする請求項１２に記載の炭化
水素流体から粒子を除去するためのフィルターシステ
ム。 - 【請求項１４】 前記他方のフィルターハウジング部品
の前記一方のフィルターハウジング部品への接続が機械
的接続であることを特徴とする請求項１２に記載の炭化
水素流体から粒子を除去するためのフィルターシステ
ム。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US3324296P | 1996-12-06 | 1996-12-06 | |
| US60/033242 | 1996-12-06 | ||
| US08/863,861 US5891315A (en) | 1996-12-06 | 1997-05-27 | Filter system for removal of particles from hydrocarbonfluids |
| US08/863861 | 1997-05-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10202146A JPH10202146A (ja) | 1998-08-04 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33023897A Expired - Fee Related JP3316508B2 (ja) | 1996-12-06 | 1997-12-01 | 炭化水素流体から粒子を除去するためのフィルターシステム |
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|---|---|
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| EP (1) | EP0846497B1 (ja) |
| JP (1) | JP3316508B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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