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
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Description
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)
- 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。 - 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。
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
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