JP3932431B2 - フィルターカートリッジ掃除システム用の空気流制御部材 - Google Patents

Description

発明の分野
本発明はフィルターカートリッジ掃除システムのフィルターカートリッジの掃除に利用される空気流の方向性、圧力及び作用効果の制御のための空気流制御システムに関する。
背景技術
従来のカートリッジフィルターは一般的に一方が開口しており他方が閉口している複数の長形円筒体の形態で提供されており、空気の逆反復噴射（reverse pulse）によって掃除される。この空気は一般的にブローチューブ（blow tube）から各カートリッジの開口端部内に通気される。空気流制御器及びベンチュリ管等の空気流方向修正器（direction modifier）は広く利用されているが、掃除効果を実質的には向上させていない。
このような掃除システムに特有な問題はカートリッジの一部、特に逆空気流発生源に近接した部分の掃除が不可能なことである。さらに、掃除された部分も掃除過剰となる場合が多く、結果として徐々に損傷を受けることである。
逆反復噴射掃除システムのカートリッジに対する実験で、カートリッジ内側に沿って反復空気圧が大きく変化することが示された。実験によれば、過剰に掃除されるフィルター部分には過度な正圧力の空気が作用しており、他の部分（一般的には逆反復噴射源に近接した部分）には低い空気圧あるいは負の空気圧が作用しており、これらの部分に対して有効な掃除効果を発揮していないことが確かめられた。
この問題に対処する可能性を秘めた解決策はビシンゲル（Bissinger）ＧｍｂＨのドイツ特許明細書ＤＥ４３０８２８６Ａ１に記述されている。この明細書にはフィルターカートリッジの排出ノズル（outlet nozzle）と吸入ノズル（inlet nozzle）との間に介在された円錐形要素の使用が開示されている。この明細書はこの円錐体の効果でフィルター要素の全長にわたって充分な圧力が蓄積されることを教示している。この蓄積された圧力によってフィルター要素を通過する逆空気流が発生し、フィルターカートリッジ要素の外側に付着した塵粒子等を掃除する。
前記ＤＥ４３０８２８６のものに類似した円錐形要素は本出願人が行った実験において有効ではないことが証明された。最低ノズル口径の増大と、空気流量率（air flow rate）の増加が認められた。
このような結果の原因は定かではないが、フィルター掃除業者に対して不都合な結果であったことは間違いがない。結論すれば、ＤＥ４３０８２８６の円錐体はフィルター掃除業者が現在利用している掃除条件の範囲では有効ではない。
目的
従って本発明の１目的は、商業的に利用されているノズルサイズと、カートリッジ掃除システムで使用されている掃除用空気流量率の範囲で有効な空気流制御部材を提供することである。
発明の要旨
本発明はカートリッジ掃除装置用の空気流制御部材を提供する。この装置はカートリッジフィルターの開口端部内方向に向けられた圧縮空気を利用するものである。この空気流制御部材はその圧縮空気流内に配置されて空気流の調整を行い、カートリッジ内の各部分に実質的に均一な空気圧力を提供する。この空気流制御部材はこの空気流方向に面した頂部を有した拡散部分と、空気流がこの拡散部分を通過した後でカートリッジフィルターから排出される前にその方向を調節する方向調節面（flow redirection surface）とを含んでいる。
好適には、この空気流制御部材はフィルターカートリッジの外部で空気流内に配置される。
好適には、この分岐部分は実質的に曲形状（curved）である。
好適には、この拡散部分は実質的に円錐形である。
好適には、この拡散部分は実質的にピラミッド形である。
好適には、この空気流方向調節面は実質的に円筒形である。
好適には、この空気流方向調節面は断面が実質的に曲面である。
好適には、この空気流方向調節部分は円錐台形である。
好適には、この空気流方向調節面は５ｍｍ以上の距離を延び出ている。
好適には、その距離は１０ｍｍから２５ｍｍである。
好適には、拡散部分と空気流方向調節面との間に曲面が存在する。
好適には、この曲面は１ｍｍから１０ｍｍの半径を有している。
好適には、この半径は３ｍｍから６ｍｍである。
好適には、この空気流制御部材はブローチューブに接続されたノズルに固定されている。
好適には、この空気流制御部材は少なくとも１体の支持アームを有している。
好適には、そのような支持アームは４体である。
好適には、これら支持アームは固定リングに接続が可能である。
好適には、ポジショニング手段によって頂点（またはその等価部）がノズルから所定の距離だけ離れて保持される。
好適には、この空気流制御部材は拡散部分と空気流方向調節面とに隣接した溝部を有している。
好適には、この空気流制御部材は拡散部分の表面と、それに隣接した溝部とを相互接続する複数の穴を有している。
好適には、これらの穴は空気流制御部材の軸に実質的に平行である。
本発明はさらにフィルターカートリッジの掃除方法をも提供する。この掃除はフィルター要素の外側に付着した塵粒子を掃除するために清浄空気側からフィルター開口部に流入する掃除空気の手段によって実施される。この掃除方法は、拡散部分と、それと協調作用する空気流方向調節面とを有した空気流制御部材の手段によって創出される、フィルター要素内壁の実質的全領域に沿って均一な空気圧力の提供に特徴を有している。この空気流制御部材は掃除空気通路内において、フィルターカートリッジの内側フィルター面に達する前の位置にて配置される。
好適には、この拡散部分は実質的に円錐形あるいはピラミッド形である。
好適には、この空気流方法調節面は実質的に円筒形、曲形状あるいは円錐台形である。
本発明はさらに前述のような空気流制御部材を含む一連の部品のキットを提供する。
本発明はさらにカートリッジフィルター掃除システム用の空気流制御部材を提供する。この掃除システムは圧縮空気供給源と、掃除のためにその圧縮空気をフィルター要素へと運搬する手段とを含んでいる。この空気流制御部材は拡散空気流制御面と、この空気の流通路内に配置された空気流方向調節面とを含んでいる。この空気はフィルター要素の内面に作用するように方向が調節されている。
好適には、この空気流制御面と空気流方法調節面はそれぞれ円錐形と円筒形、あるいは円錐形と断面曲形状、あるいは円錐形と、その円錐よりも小さな角度を有した円錐台形である。
好適には、この空気流制御面と空気流方向調節面とはそれぞれピラミッド形と円筒形、あるいはピラミッド形と断面曲形状、あるいはピラミッド形と円錐台形、あるいはピラミッド形と多角柱形である。
好適には、この空気流制御面と空気流方向調節面とはそれぞれ部分的球形と円筒形、あるいは部分的球形と断面曲形状、あるいは部分的球形と円錐形またはテーパー形状である。
好適には、この空気流制御部材は、空気流がノズルから排出された後でフィルターに入る前にそこを通過する空気に影響を及ぼす。
好適には、この空気流制御部材は空気流がフィルターに入るときにそこを通過する空気に影響を及ぼす。
好適には、この空気流制御部材は空気流がフィルターに進入した後にそこを通過する空気に影響を及ぼす。
本発明の特徴により提供される数々の利点には、１体の空気流制御部材によってカートリッジ掃除システムの効率と実効性とが改善させることが含まれる。１体の空気流制御部材を利用することで製造コストが押さえられ、”万能（one part fits all）”タイプの後設置式キット（retrofitting kit）が提供される。このような空気流制御部材の使用によって掃除に必要な圧縮空気量は減少し、カートリッジフィルター要素の使用寿命は延び、ユーザーにはコストの低減と労働力の節約とが提供される。
本明細書（請求の範囲を含む）を通じ円錐あるいは円錐台の”円錐角”とは、円錐あるいは円錐台の表面上で頂点に向かって対向して延びる直線が形成する交差角度のことであり、円錐の頂点あるいは円錐台の想像頂点で交差する直線の角度である。
【図面の簡単な説明】
本発明の実施例を添付の図面を参照にして解説するが、本発明の限定は意図されていない。
図１は従来技術の２例を示す略式側面図である。
図２は本発明の空気流制御部材の斜視図である。
図３は図２の空気流制御部材の平面図である。
図４は図３に示す空気流制御部材の４−４線に沿った断面図である。
図５は図２において使用されている固定部材の側面図である。
図６は図５に示す固定部材の６−６線に沿った断面図である。
図７と図８とは本発明の別実施例を示す側部断面図である。
図９、図１０、図１１及び図１２は本発明の別形状の空気流制御部材を示す側面図である。
図面の詳細な説明
図１において示す従来システム１はブローチューブ１３の穴から排出される圧縮空気を方向調節するベンチュリ管３を利用する。この従来システムを通常の作業条件下でテストしたところ、フィルターカートリッジ５の全長にわたった相当程度の圧力の漸次変化が観測され、カートリッジの上部１５０ｍｍから２００ｍｍの範囲は効果的な掃除がされていなかった。カートリッジは一般的にヨーロッパ仕様とアメリカ仕様で製造されている。アメリカ仕様のカートリッジは長さが約６００ｍｍであり、ヨーロッパ仕様のカートリッジは長さが約１０００ｍｍである。
カートリッジフィルター５内の漸次圧力変化は、カートリッジのある部分を充分には掃除できず、あるいは全く掃除不能であり、他の部分に対しては掃除過剰の原因となる。
一方、従来システム７はブローチューブ１３から排出される空気流の制御を行うノズル９と円錐体１１とを利用する。このシステム７はドイツ特許４３０８２８６号にて開示されているものと類似したものである。この従来システム７はフィルターカートリッジ５の全長にわたって均一度が改善された圧力分布を提供する。従って、カートリッジ５の全長にわたってさらに優れた掃除作用を提供する。
しかしながら、従来システム７はフィルターカートリッジ掃除システムに現在使用されている諸条件の範囲でのテストでいくつかの問題を有していることが発見された。
従来システム７に対して行われたテストでは、ヘッダー部（header）の空気圧力７０から８０ｐｓｉｇ（フィルター掃除システムで使用される通常圧力）である圧縮空気が掃除用空気源として採用された。この圧縮空気はノズルから排出され、円錐体（底径１０３ｍｍ、円錐角７０度：底面から頂点の高さ約７４ｍｍ）を通過されて、テスト用フィルターに対する掃除効果がモニターされた。
各テストは最小口径１１ｍｍ、１３ｍｍ、１４ｍｍ、１６ｍｍであった異なるサイズのノズルを使用して実施された。１つの例外を除き、ノズルサイズの増加によってフィルターを通過する空気流量は実質的に増加した。しかしながら、１４ｍｍノズルから１６ｍｍノズルではテストフィルターを通過する逆空気流量率の増加は認められなかった（すなわち、掃除効果の改善はなかった）。
７０から８０ｐｓｉｇの圧縮空気で、例えば１６ｍｍのノズルを使用した比較的高い流量率の圧縮空気による掃除を要するフィルターはそのような高い流量率を必要とする。なぜなら、それらフィルターが空気あるいは気体を濾過しているとき、この濾過プロセス中に比較的に高い流量率を利用しているからである。よって、もし掃除ノズルから排出される空気がフィルター媒介物を通して逆空気流を提供できなければ掃除作用は発揮されない。逆空気流の密度が掃除効果を決定するであろう。
以下に解説する本発明を導いたのは従来技術に付随した前述の困難性であった。
図２においてカートリッジ掃除ノズル２が図示されている。このノズル２は、円錐部６と、円錐部６の底部から延び出ている円筒部８とを有した空気流制御部材４を含んでいる。円筒部８と円錐部６との接続部１０は丸形に加工されている。この丸形接続部１０の曲率は半径５ｍｍであるが、１ｍｍから１０ｍｍの範囲でよい。
円筒部８は円錐部６の底部から約１３ｍｍだけ延び出ている。この距離は円錐の頂点と底面の中心を通過する円錐軸の方向で測定されている。これとは別な距離も利用が可能であり、掃除システムに使用される圧力やノズルサイズによっては５ｍｍ以上が適当となる場合もある。ほとんどの場合には２５ｍｍを越えることは不要であるが、図７あるいは図８に示すような構造では例外的にさらに長い距離が必要となる。
円錐部６と円筒部８とは中空部１２を備えたカップ構造体として形成される。中空部１２と円錐部６の外側表面とは、円錐軸に実質的に平行な長軸を有した４個の穴１４で相互接続されている。
各穴１４は円錐部６から延び出ている４本の脚体１６のそれぞれの間にほぼ等間隔で提供されている。
図２と図３にて図示されている各脚体１６は約３ｍｍの厚みを有している。これよりも薄手の脚体であれば空気流には好都合であるが、射出成形が困難である。各脚体１６は図４と図５とでさらに明瞭に図示されているように固定円形帯部２２の係合溝２０内にフィットする延長帯部１８を有している。固定帯部２２は切れ目２１を含んでいる。切れ目２１によって適当サイズのノズルの外周への固定が可能となる。
延長帯部１８と脚体１６の接合部には肩部２４が提供されている。円錐部６はその上流側に理論的頂点２８を有した丸形頂部２６を有している。頂部２６と肩部２４との距離はフィルター掃除システムの空気流制御部材４で望む結果を達成するようにセットされる。この距離はノズル３２の縁部３０に係合する肩部２４によって明確にセットされ、使用中に頂部２６をブローチューブノズル３２の出口面から所定の距離（この場合は２０ｍｍ）に保つ。固定帯部２２と延長帯部１８とはパイプクランプ３４の手段で所定の位置に固定される。この固定力によって固定帯部２２の部分は切れ目２１のいずれか側で固定される。最適距離は２０ｍｍであるが、他の距離も利用が可能である。好適距離は１０ｍｍから４０ｍｍである。
円筒部８は、円錐部６の端部を通過した後に通常は拡散傾向にある円錐部６を通過する空気流の拡散を妨害するであろう。
ノズル３２はベルトシステム（図示せず）の手段によってブローチューブ１３に固定され、その後にベルトシステムは所定の位置に固定される。（ＰＣＴ／ＡＵ９４／００５２０はこのベルトシステムを開示している。）この固定帯部２２は、既存であり、ブローチューブに取り付けられているかも知れないどのようなサイズあるいは形状のノズルへの取り付けであっても可能となるようにその内径を選択することが可能である。
図２の空気流制御部材４は脚体１６の手段で取り付けられているが、カートリッジフィルターの開口部の中心で外側にも設置が可能であり、そのようなカートリッジフィルターを所定位置に保持するのに通常において使用される中央固定ロッド（図示せず）から延びている支持ロッド（図示せず）によって保持させる。
図２に示すカートリッジ掃除ノズル２は後設置が可能にデザインされているノズル３２を含んでいる。ノズル３２は、ブローチューブ１３とフィルターカートリッジ５との間の距離１５（図１参照）が３００ｍｍから４５０ｍｍである場合、カートリッジノズル２と共に使用されるときに適正に配置されるように設計されている。フィルターカートリッジとブローチューブと高さの差が３００ｍｍ以下であれば、ノズル３２の別アレンジあるいは別サイズが必要となるであろう。あるいは、空気流制御部材４はフィルターカートリッジから、またはその関係固定システムから延びている支持体の手段によってフィルターカートリッジ上にて搭載が可能であろう。
図２に示すカートリッジ掃除ノズル２は後設置用キットを構成する部材のキット内に収容される。このキットは空気流制御部材を必ず含んでおり、ノズル３２と、ノズル３２用の多様なサイズの挿入式口径と、全部材の固定手段とを含むことができる。
空気流制御部材の別設置位置は図７に示すようにフィルターカートリッジの口内である。図７で示すように、円錐部６と円筒部８とを含む空気流制御部材４はフィルターカートリッジ５の内側で、フィルターカートリッジ５の一部または追加部として製造が可能である。この円錐部６はカートリッジ５の吸入部上方にその頂部２６を有している。従って、図７に示す空気流制御部材は、そこを通過する空気流がフィルターカートリッジの内部表面に対して実質的に均一な圧力を提供するように配置されている。
図８は円筒部８と、図７に示す円錐部６の代用としての曲形状拡散部３６とを有した別例の空気流制御部材を示している。
これらの空気流制御部材はフィルターカートリッジの内側に部分的あるいは全体的に収容されて配置されており、多様な空気流量率、多様なノズル形態、あるいは多様な他の空気流特性の諸条件下でフィルターカートリッジの掃除を効果的に行うことができるものである。
図９から図１２にかけては、図２に示す空気流制御部材４と同様に作用する別形状の空気流制御部材が図示されている。各空気流制御部材５０はそれぞれ円錐部５２を有している。図９において空気流方向調節面５４は収束曲面形状（convergent curved surface）となっている。好適には、図９に示す表面５４はその最下流端部における部材５０に対する接線が円錐部５２の軸に対してほぼ平行となるように提供される。
図１０に示す空気流方向調節面５６は部分的には収束曲面形状であり、部分的には拡散曲面形状（divergent curved surface）であり、最下流端部における接線が円錐部５２の軸に対してほぼ平行となるように提供されている。
図１１に示す空気流方向調節面５８は収束円錐台面形状（convergent frusto-conical surface）（内側にテーパ）として図示されている。円錐台面５８の角度は、空気流方向調節面５８が望む調節効果を発揮できるような角度に選択されている。円錐５２に対する異なる円錐角（破線）の拡散形円錐台面５９でも望む効果を提供するかも知れない。しかしながら、円錐台部５８のために選択される円錐角は比較的に小さな角度、例えば、１度から２０度の範囲であろう。拡散形円錐台部のために選択される最大円錐角は期待される効果に従って決定されるものである。
図１２に示す、六角ピラミッド拡散形部分６２と六角柱部分６４とを有した空気流制御部材６０は、円筒８、曲面５４と５６、及び円錐部５８と５９とほぼ同様に作用する空気流方向調節部である。
特定の拡散形部分が選択される場合には、対応する多角柱部分も選択されることが想定されている。例えば、円錐／円筒（円柱）、六角ピラミッド／六角柱、及び正方ピラミッド／方形柱の組み合せである。製造を容易化するためにはこのような形状の組み合せが望ましい。六角ピラミッドと円筒とのごとき混成した組み合せも空気流制御部材として利用が可能ではある。
以上、本発明の実施例を解説した。これら実施例の当業者による改良及び変更は本発明のスコープから逸脱せずに可能である。

Claims (14)

1. 空気流ノズル(32)から放出され、カートリッジフィルター(5)の開口端部から内部へ向け供給される圧縮空気流を利用するフィルターカートリッジ掃除装置(1,7)用の空気流制御部材(4)において、前記開口端部に向けて供給される掃除用空気流の中に配置される空気流制御部材(4)であって，
   該空気流制御部材(4)は、前記圧縮空気流に面した頂部(26,28)を有する拡散部(6)および空気流方向調節面(8)とを含み、
   前記空気流方向調節面(8)の拡散は、前記拡散部(6)より小さく、
   前記空気流制御部材(4)は、更に、該空気流制御部材(4)を前記ノズル(32)にマウントする搭載手段(18,22,34)を備えていることを特徴とする空気流制御部材。
2. 前記拡散部(6)が、円錐形状(26)、ピラミッド形状(62)、または、一部球形状(36)のいずれかであることを特徴とする第１項に記載の空気流制御部材。
3. 前記空気流制御部材において、
   前記空気流方向調節面(8)が、円筒状(8)、一部球状(56,54)、一部円錐台形状(58)、多角柱形状(64)、または、テーパー形状(58)のいずれかであることを特徴とする第１項または第２項に記載の空気流制御部材。
4. 前記空気流制御部材において、
   前記空気流方向調節面(8)は、前記拡散部(6)の端部から５ｍｍから２５ｍｍの範囲の距離で延び出ていることを特徴とする第１項乃至第３項のいずれかに記載の空気流制御部材。
5. 前記拡散部(6)と前記空気流方向調節面(8)との間に曲面(10)が形成されていることを特徴とする第１項乃至第４項のいずれかに記載の空気流制御部材。
6. 前記曲面(10)の曲率半径は、１ｍｍから１０ｍｍの範囲であることを特徴とする第５項記載の空気流制御部材。
7. 前記空気流制御部材が、ブローチューブ(13)に接続されたノズル(32)に固定されていることを特徴とする第１項乃至第６項のいずれかに記載の空気流制御部材。
8. 前記空気流制御部材が、少なくとも１体の支持アーム(16)を有していることを特徴とする第１項乃至第７項のいずれかに記載の空気流制御部材。
9. 前記支持アーム(16)は、固定リング(22)に接続可能であることを特徴とする第８項に記載の空気流制御部材。
10. 前記空気流制御部材において、
    前記ノズル(32)の端部(30)から前記頂部(26,28)を所定の距離だけ離して保持するためのポジショニング手段(18,24)がさらに含まれていることを特徴とする第１項乃至第９項のいずれかに記載の空気流制御部材。
11. 前記空気流制御部材において、
    前記拡散部(6)および前記空気流方向調節面(8)に隣接した溝部を有していることを特徴とする第１項乃至第１０項のいずれかに記載の空気流制御部材。
12. ノズル(32)とブローチューブに前記ノズルを固定するための固定手段とを有し、フィルターカートリッジ掃除装置(1,7)のブローチューブ(13)に付属させるための部材キットであって、
    該部材キットに、上記第１項乃至第１１項のいずれかに記載の空気流制御部材と、前記空気流制御部材を前記ノズルに固定するための固定手段が更に含まれていることを特徴とする部材キット。
13. フィルターカートリッジ(5)の外側に付着する塵粒子を掃除するために、前記フィルターカートリッジ(5)内に向けて掃除用空気流を供給する手段を用いるフィルターカートリッジの掃除方法であって、
    上記第１項乃至第１１項のいずれかに記載の空気流制御部材を用いて、前記フィルターカートリッジ(5)の内壁の実質的全面にわたって均一な掃除用空気流を供給するとともに、前記ノズル(32)に、前記フィルターカートリッジ内に向けて前記空気流を方向付ける空気流制御部材(4)をマウントする工程を含むことを特徴とするフィルターカートリッジの掃除方法。
14. 前記空気流制御部材(4)が、前記空気流中であってかつ前記カートリッジフィルター(5)の外側に配置されていることを特徴とする第１３項に記載の掃除方法。

Images