JP4368890B2 - フィルタ・ハウジング組立て体 - Google Patents

Description

（開示の背景）
本開示は流体ろ過装置に係り、特に、交換可能なろ材パックを設置するフィルタ・ハウジング・サンプ組立て体と、フィルタ・ヘッド組立て体と、ろ材パックを密封し、フィルタ・ハウジング・サンプ組立て体からの、ろ材パックの交換を容易にするフィルタ・ハウジング組立て体に関する。

消費用および工業用の双方においては、水のような流体は、しばしば意図した用途で使用する前にろ過される。結果として、その工業システムまたは消費用装置内に内部的または外部的のどちらかの方法でろ過装置が装着される。

一般に、これらのろ過システムは１個ないしそれ以上のろ過装置を備える。これらのろ過システムの大多数において、ろ過装置は交換可能なろ材パックを設置するフィルタ・ハウジング・サンプと、未処理流体を受け入れる入口管と、処理流体を供給する出口管と、フィルタ・ハウジング・サンプをフィルタ・ヘッド組立て体の固定する固定組立て体とを備える形式のろ過装置である。

常置形フィルタ・ハウジング・サンプおよび交換可能なフィルタ・カートリッジを使用するフィルタ・ヘッド組立て体を有するろ過システムは、当該この技術分野ではよく知られており、汚染流体をろ過するために長年にわたって使用されている。このシステム形式の初期の例は、ロリマーに付与された米国特許第2,858,026号明細書に開示される。このようなシステムでは、フィルタ・ハウジング・サンプはフィルタ・カートリッジを支持する圧力容器として、処理される汚染流体を受け入れる、サンプまたはボールとして両方に役立つ。それゆえ、フィルタ・カートリッジから取り外されたとき、フィルタ・ハウジング・サンプは汚染されたまま残る。したがって、フィルタ・ハウジング・サンプは新しいフィルタ・カートリッジを設置する前に洗浄する必要がある。これは種類が異なる流体を同じフィルタ・ハウジング・システムを通してろ過する用途、すなわち、処理から次の処理まで一切の汚れを断つことを確実にするためバッチ処理間で洗浄が必要となる、多様な着色ペイントまたは薬品用途の場合、特に正しいといえる。

当業者は、程なく、たとえばクローズに付与された米国特許第3,684,100号明細書に開示されるように、フィルタ・ハウジング・サンプの洗浄を維持する必要性を認識し、この問題への実際的解決策を提供した。このクローズ特許は薄いプラスチック・シェル内にカプセル化されたろ材からなる使い捨てフィルタ・カートリッジと、フィルタ・カートリッジを支持する圧力容器として単独で役立つ金属ハウジングとを備えるシステムについて記述する。使用中、汚染流体はフィルタ・カートリッジだけを通って流動し、金属ハウジングは乾燥したクリーンな状態のままである。

これらの装置の場合、頻繁なろ材パックの交換が固有のろ過性能と流出流の品質とを維持するために必要になる。それゆえ、固定組立て体はろ材パックの交換と装置に対する通常の保守とを簡単に行うためフィルタ・ハウジング・サンプの内部への定期的な接近を可能にしながら、リークを防ぐ、ろ過システムを確保しなければならない。

ボルト・ナット締結体のような現在使用している固定組立て体は、もっぱら工具を用いて開放され、閉止され、再度装着する場合にはこれらの部品を圧縮する必要がある。さらに、フィルタ・ヘッド組立て体は、ろ材を交換するためには、ラインから切り離さなければならない。これは訓練された作業者といえども、ろ過装置上でろ材パックを交換し、または保守を行うことを困難にし、時間を浪費する。この作業はときどき完了させるのに追加の作業者を必要とする。一般に、こうした装置を使用することは資源を無駄に浪費し、工程全体に高価な非稼動時間をもたらす。

（開示の要約）
本開示は、従来技術の上述した問題を解決する、ろ過装置のフィルタ・ハウジング組立て体を提供する。本発明に従って構成されるろ過装置は交換可能なろ材パックを設置するためのフィルタ・ハウジング・サンプと、フィルタ・ヘッド組立て体と、ろ材パックの交換のためより簡便な取り外しを促す固定組立て体とを備える。好ましくは、固定組立て体は単独の工具を必要とせず、手で操作することができる。

一実施例において、本開示のろ過装置はフィルタ・サンプ組立て体と、フィルタ・ヘッドと、独立した締め付け装置に組み入れる固定組立て体とを備える。この締め付け装置はフィルタ・ヘッド組立て体とフィルタ・ハウジング・サンプとの間の密封域を取り囲むように構成され、寸法決めされる、一対のアームを備える。ろ過装置と係合するとき、このアームは密封域全体に沿って実質的に同一の力を加える。アームは各アームの一端に設けられるヒンジによって互いに回動可能に連結される。各アームの他端は固定装置をそこに取り付けるのを容易にする突出舌片を備える。

本開示の別の実施例において、フィルタ・ヘッド組立て体は、さらにフィルタ・ハウジング・サンプを分離するとき、フィルタ・ヘッド組立て体が、そのままラインに留まるのを可能にするように構成される、流体入口および出口用コネクタを備える。好ましくは、これらのコネクタは、一般に、“Ｏリング”形コネクタと呼ばれるものを含む。

本開示のさらに別の実施例において、フィルタ・ヘッドはフィルタ・ヘッドに備えられる、いずれかのアタッチメントから、ろ材パックに力を加えるためろ材パックに圧力を作用させるレバーおよびピストン組立て体を備える。レバーはフィルタ・ヘッドに回動可能に装着され、ピストンと効果的に協働するように連結される。ピストンはフィルタ・ハウジング内に設置されるろ材パックと接するためフィルタ・ヘッドの外部からフィルタ・ハウジングの内部に延びるように、滑動可能に装着される。レバーおよびピストンの組立て体はレバーの反対側自由端よりも回動装着部により近い位置でレバーによる力がピストンに伝達されるように協働するため構成される。

本開示のさらに別の実施例において、フィルタ・ハウジング・システムは、中心孔とこの中心孔への経路を与える軸方向開口とを有するフィルタ・ハウジング・サンプと、この中心孔が、ろ材パックを受け入れて設置するように構成され、寸法決めされ；軸方向開口が覆われるように、フィルタ・ハウジング・サンプに嵌るように構成され、寸法決めされるフィルタ・ハウジング・ヘッド組立て体と；フィルタ・ヘッドとフィルタ・ハウジング・サンプとの間に、ろ材パックを密封するための締め付け装置と、この締め付け装置が、一対の曲線状部材を含み、各曲線状部材が、２つの端部を有し；１個のヒンジ組立て体と、一対の曲線状部材が、１個のヒンジ組立て体によって一端で互いに効果的に回動可能に取り付けられ；一対の曲線状部材の第２の端部に効果的に位置決めされる、２個の舌部材と；１個の固定装置と、１個の固定装置が、フィルタ・ハウジング・サンプ内部への、ろ材パックの設置を容易にするため作業者がフィルタ・ヘッドとフィルタ・ハウジング・サンプとの間に密封を達成するのに十分なトルクを発生できるように、２個の舌部材に力を加えるため働き；を備える。

本開示の別の実施例において、フィルタ・ハウジング組立て体は、中心孔とこの中心孔への経路を与える軸方向開口とを有するフィルタ・ハウジング・サンプと、この中心孔が、ろ材パックを受け入れて設置するように構成され、寸法決めされ；軸方向開口が覆われるように、フィルタ・ハウジング・サンプに嵌るように構成され、寸法決めされるフィルタ・ハウジング・ヘッド組立て体と；ろ材パックが効果的に位置決めされるとき、フィルタ・ハウジング・サンプに対してフィルタ・ヘッドを効果的に位置決めするための締め付け装置と、締め付け装置が、一対の曲線状部材を含み、各曲線状部材が、２つの端部を有し；１個のヒンジ組立て体と、一対の曲線状部材が、１個のヒンジ組立て体により一端で互いに回動可能に取付けられ；一対の曲線状部材の第２の端部に効果的に位置決めされる、２個の舌部材と；１個の固定装置と、１個の固定装置が、フィルタ・ハウジング・サンプ内部への、ろ材パックの設置を容易にするため作業者がろ材パック、フィルタ・ハウジング・サンプおよびフィルタ・ヘッド組立て体間に密封を達成するのに十分なトルクを発生できるように、２個の舌部材に力を加えるため働き；を備える。

本開示の他の目的および利点は以下の記述と添付図面とから明らかになる。

（開示の実施を可能にする説明）
図１および図２は、管状形の代表的フィルタ・ハウジング組立て体１０を示す。フィルタ・ハウジング組立て体１０はハウジング・サンプ中心孔１６への経路を与える軸方向開口１４を有する細長いフィルタ・ハウジング・サンプ１２を有する。中心孔１６は、ろ材パック（図示せず）を受け入れ、設置するように構成され、寸法決めされる。このろ材パックは望ましい処理と流速とに従って決まるサイズまたは形式のものである。半径方向本体フランジ・リム１８は開口１４に隣接するフィルタ・ハウジング・サンプ１２の一部を取り囲み、外周部に沿って形成される実質的に平面部２０を有する。

フィルタ・ハウジング組立て体１０は、さらに開口１４を覆うようにフィルタ・ハウジング・サンプ１２に合わせて構成され、寸法決めされる、円盤状のフィルタ・ヘッド組立て体２２を備える。フィルタ・ヘッド組立て体２２は、代表的一実施例では、締め付け装置３０をフィルタ・ヘッド組立て体２２に固定するために使用されるブラケット２４と、フィルタ・ヘッド組立て体２２がハウジング・サンプ１２上の所定の位置に置かれるとき、半径方向本体フランジ・リム１８と接するように構成され、寸法決めされる、半径方向フランジ・リム２６とを備える。半径方向フランジ・リム２６はフィルタ・ヘッド組立て体２２がハウジング・サンプ１２上に正確に位置を合わせるとき、半径方向本体フランジ・リム１８の平面部２０と接触する、外周部に沿って形成される実質的に平面部２８を有する。

図１、図２、図１０、図１１、図１４および図１５に示されるように、フィルタ・ヘッド組立て体２２をフィルタ・ハウジング・サンプ１２に密封するため代表的自己支持独立締め付け装置３０が使用される。締め付け装置３０は、これに限られないが、ヒンジ組立て体３４によって一端で互いに回動可能に取り付けられる、一対の曲線状アーム３２ａ、３２ｂを備える。各アーム３２ａ、３２ｂの他端は共に力を加える固定装置の装着を容易にするための舌片３６ａ、３６ｂを備える。この代表的実施例において、舌片３６ａ、３６ｂは雄形および雌形固定具４０、４２を受け入れ、締め付け装置３０を固定するため協働する孔またはスロット４４を有する。アーム３２ａ、３２ｂはろ材パックを装着するとき、半径方向フランジ・リム２６および半径方向本体フランジ・リム１８の双方を係合させるため構成され、寸法決めされ、締め付け装置３０が係合されるとき、フィルタ・ヘッド組立て体２２が密封域全体に軸方向および半径方向に均一に圧縮荷重を分布させる方法でフィルタ・ハウジング・サンプ１２に位置決めされる。好ましくは、アーム３２ａ、３２ｂはリム２６、１８で形づくられる輪郭と一致するように形成される。

図示される代表的実施例において、代表的な雄形固定具４０は舌片３６ａの孔またはスロットよりも小径である、十分な長さのねじロッド部４６と、円形平担ヘッド４８とを有する実質的にねじアイ・ボルトである。代表的な雌形固定具４２は雄形固定具４０のねじロッド部４６と係合するねじ孔５０と、ノブ５２とを有する。この雌形固定具４２は、好ましくは、ろ材パックをフィルタ・ハウジング組立て体１０内に効果的に位置決めするとき、固定具４０と固定具４２とを互いに固定するのに必要な回転運動を容易にするため作業者が密封を達成するのに十分なトルクを発生できるように形づくられる。

正常な使い方では、フィルタ・ヘッド組立て体２２は、いずれかの流体流をフィルタ・ハウジング組立て体１０内に導く前に、ろ材パックを設置した状態でフィルタ・ハウジング・サンプ１２上に正確に位置を合わせ、密封を果たさなければならない。未処理流体は入口管５４を通ってフィルタ・ハウジング組立て体１０に流入し、処理流体は流体出口管５６を通ってフィルタ・ハウジング組立て体１０から流出する。入口管５４および出口管５６はフィルタ・ヘッド組立て体２２を貫いてハウジング・サンプ１２に延びる、軸方向孔５８および孔６０内にそれぞれ配置される。

図３ないし図７は、入口管５４と出口管５６とをろ過流体供給系と流体流出系とに結ぶ接続要素の可能な一代表的実施例を示す。これらの要素は複数の管状部品、固定具およびゴム製Ｏリングまたは金属製ワッシャを備える。図示の代表的実施例において、異なるサイズの一対のＯリング形部品はコーン状ナットおよびコーン状コネクタならびに波形スプリングと共に、入口ソースおよび出口を入口管５４および出口管５６と効果的に結ぶために使用される。図３ないし図７にコネクタ５５として参照される、これらのコネクタは、２重のＯリング部５５ａと効果的に接続されるテーパ状ねじ部５５ｂを備える。一対のコネクタ５５はろ材パックと入口管５４および出口管５６、外部の流体供給系統（図示せず）および流体回収管（図示せず）との間に密封を形成し、また一方、フィルタ・ヘッド組立て体２２をラインから外すことなく、ろ材パックの交換または保守を行うためフィルタ・ハウジング・サンプ１２を開放することを可能にする。

図１および図２に、特に図８および図９に示されるように、ここに描かれた代表的実施例はフィルタ・ハウジング・サンプ１２およびそこに位置決めされたろ材パックからフィルタ・ヘッド組立て体２２を分離するのを容易にするため構成される、細長いレバー６２とピストン６４とを備える。レバー６２はフィルタ・ヘッド組立て体２２の上面に配置されるカップリング６６によってフィルタ・ヘッド組立て体２２に対して約１８０度回動するように装着される。ピストン６４はフィルタ・ヘッド組立て体２２の軸方向孔６８内に配置され、ピストン６４の第１の端部が１行程中に中心孔１６内に届くように軸方向孔６８を貫いて移動するため滑動可能に装着される。

図８および図９に最もよく示されるように、ピストン６４は反対側の第２の端部にレバー６３を受け入れるソケット７０を備える。それゆえ、レバー６２とピストン６４とはフィルタ・ヘッド組立て体２２に向かって軸方向にレバー６２を動かすため加える力が、ソケット７０位置でレバー６２との連結を通じてピストン６４に伝達できるように互いに効果的に連結される。結果として、ピストン６４は軸方向に移動し、ろ材パックがフィルタ・ヘッド組立て体２２の下面から離れるように押す。好ましくは、レバー６４に対するピストン６４の位置決め（すなわち、力がレバー６２からピストン６４に伝達される点）は、てこ比と慣性とのバランスを最適に保つ。この代表的実施例において、連結点、すなわちソケット７０はレバー６２長さの約１／３の位置である。

上述した機構は作業者が他の助けを借りず自身の手で素早く、しかも簡単に、たとえばカートリッジ・クリーン・パックのような、ろ材パックを交換する、望ましい改良された操作者に都合のよい構成を達成する。開発された特別の革新的技術は
（１）作業者が片方の手だけで締め付け装置を効果的に連結するためハウジング・ヘッドに効果的に連結される自己支持締め付け装置。
（２）ろ材パックの交換中、ハウジング・ヘッド要素がラインに留まるように入口管および出口管にＯリング形コネクタを利用する。
（３）ろ材パックの交換を素早くしかも簡単に行うのを助けるＯリング形コネクタの使用。
（４）作業者が片方の手だけでハウジング・ヘッド要素に位置決めされたプッシュ・ロッドを用いて使用済みの、ろ材パックをハウジング・ヘッド要素から簡単に引き離すことができる。
（５）システム交換完了をなし遂げる総作業時間が約５分から約１分よりも短い時間に短縮でき、高度な熟練レベルを有すること、または特別の機器操作訓練を受けることを必要としない、作業者によってなし遂げられる。
を含む。

別の代替的実施例が図１０および図１１に示され、フィルタ・ハウジング・サンプ１２およびそこに位置決めされる、ろ材パックからフィルタ・ヘッド組立て体２２を分離するのを容易にする、ブラケット２４またはレバー６２およびピストン６４のような手段を使用しない、本開示の別の可能な代表的実施例を示す。この特有の実施例はろ材パックの交換を達成するために多様な要素の分離を容易にする手段が特に有利と考えられない用途において使用することができる。

図１２および図１３はフィルタ・ヘッド組立て体２２の代替的実施例を示す。これらの図は軸方向孔５８、６０を含む、フィルタ・ヘッド組立て体２２要素が単一片またはプレス加工でそこに嵌合、またはそれ以外では従来方法で取り付けられる軸方向孔５８、６０を備える多数の要素片からなるものである。

図１４ないし図１６は、さらに本開示に従う別の可能な実施例を示す。図１４および図１５は、これらの図が、ろ材パックの交換を達成するために、多様な要素の分離を容易にする手段として、別の可能な代替的実施例を示す点を除いて、図１および図２に類似する。図１４は軸方向孔５８、６０を通してフィルタ・ヘッド組立て体２２に組み立てられた図３ないし図７の要素を符号１００で示す。図１４ないし図１６に示される代替的かつ代表的実施例の詳細は詳しく説明されない。これは上記実施例に詳しく述べたように、特別な要素からなる他の多様な可能な組み合わせが望ましい結果をもたらすのに必要とする働きを果たすのに利用できることを理解できるのと同様に、当業者がここに示された開示からこれらの詳細について容易に理解できると考えるためである。

図１６は運転中所定の位置に、ろ材パックを効果的に密封するのに必要な力を発生するためより効果的であることが見出された代表的ノブを示す。特に、この仕事に満足であることが判明している代表的ノブは、図１５および図１６に示されるように、ノブ４２から延びる突起部１０２を備える。この特別の形状に作られたノブは、作業者がより簡単にノブをつかむことができ、固定具を共に固く締め、これにより、ろ材パックをフィルタ・ヘッド組立て体２２とフィルタ・ハウジング・サンプ１２との間に密封するのに必要な力を生じることが可能である。

上記の記述から理解できるように、本出願人は、一実施例において、作業者が追加の工具または交換のための特別な訓練もなく、仕事を容易に行うことができるように、ろ材パックの交換を簡単に行う、交換可能なろ材のための新規で革新的なろ過装置を提供した。さらに、出願人は、ろ材パックの交換および／または特別な形状に作られたノブを達成するために多様な要素の分離を容易にする手段を提供した。このノブは作業者がより簡単にノブをつかむことができ、固定具を共に固く締め、これにより、ろ材パックをフィルタ・ヘッド組立て体２２とフィルタ・ハウジング・サンプ１２との間に密封するのに必要な力を生じることが可能である。

本開示のフィルタ・ハウジング組み立て体１０、好ましい実施例について説明されたが、当業者は本開示の精神および範囲から離れることなく、変更および変形なし得ることは容易に理解することができる。

本開示が当業者が本開示のろ過組み立て体をどのように製作し、使用するかをより容易に理解できるように、好ましい実施例が図面を参照してここに説明される。
図１は本開示の一代表的実施例に従って構成されたフィルタ・ハウジング組立て体の平面図である。 図２は図１の２−２線に沿う本開示のフィルタ・ハウジング組立て体の横断面図である。 図３は本開示に従って構成されたろ過装置で使用される入口および出口コネクタの一代表的実施例の斜視図である。 図４は図３に示されるコネクタの側面図である。 図５は図３に示されるコネクタの平面図である。 図６は図５の６−６線に沿う本開示のコネクタの横断面図である。 図７は図６の７に示す部分の詳細を示す本開示のコネクタの拡大図である。 図８はレバーがピストンをフィルタ・ヘッドに力を加えない位置にある、図１の３−３線に沿う本開示に従って構成されたフィルタ・ヘッドの横断面図である。 図９はレバーがピストンをフィルタ・ヘッドに力を加えた位置にある、図１の３−３線に沿う本開示に従って構成されたフィルタ・ヘッドの横断面図である。 図１０は本開示の一代表的実施例に従って構成された別の代表的フィルタ・ハウジング組立て体の平面図である。 図１１は図１０の２−２線に沿う本開示のフィルタ・ハウジング組立て体の横断面図である。 図１２はフィルタ・ヘッドが２片からなる構成を備える、図１０の２−２線に沿う本開示に従って構成されたフィルタ・ヘッド組立て体の横断面図である。 図１３はフィルタ・ヘッドが単一の構成を備える、図１０の２−２線に沿う本開示に従って構成されたフィルタ・ヘッド組立て体の横断面図である。 図１４は図１０の２−２線に沿う本開示のフィルタ・ハウジング組立て体の代替的実施例の部分横断面図である。 図１５は本開示の別の代表的実施例に従って構成されたフィルタ・ハウジング組立て体の平面図である。 図１６は図１５に示されるノブの斜視図である。

Claims (2)

1. 中心孔（１６）と、前記中心孔（１６）への経路を形成する軸方向開口（１４）とを有するフィルタ・ハウジング・サンプ（１２）と、前記中心孔（１６）が、ろ材パックを受け入れて設置するために構成され、かつ、寸法決めされ；
   ブラケット（２４）を有するフィルタ・ハウジング・ヘッド組立て体（２２）と、前記フィルタ・ハウジング・ヘッド組立て体（２２）が、前記軸方向開口（１４）が覆われるよう、前記フィルタ・ハウジング・サンプ（１２）に嵌合するように構成され、かつ、寸法決めされ；
   前記フィルタ・ハウジング・ヘッド組立て体（２２）と前記フィルタ・ハウジング・サンプ（１２）との間に、前記ろ材パックを密封する締め付け装置（３０）と、前記締め付け装置（３０）が、一対の曲線状部材（３２ａ、３２ｂ）を備え、かつ、各曲線状部材（３２ａ、３２ｂ）が、２個の端部を有し；
   ヒンジ組立て体（３４）と前記一対の曲線状部材（３２ａ、３２ｂ）とが、前記ヒンジ組立て体（３４）の一端で互いに回動自在に取り付けられ；
   前記一対の曲線状部材（３２ａ、３２ｂ）の端部に位置決めされた２個の舌部材（３６ａ、３６ｂ）と；
   前記フィルタ・ハウジング・サンプ（１２）内に前記ろ材パックの設置を容易にし、かつ、作業者がその間の密封を達成するのに十分なトルクを発生できるように、前記２個の舌部材（３６ａ、３６ｂ）に力を加えるため働く固定装置（４０、４２）と；を備え、
   ここで、前記ブラケット（２４）が、前記締め付け装置（３０）を前記フィルタ・ハウジング・ヘッド組立て体（２２）に固定するとともに、前記フィルタ・ハウジング・サンプ（１２）と前記フィルタ・ハウジング・ヘッド組立て体（２２）とが、一方を他方から容易に分離できるように、前記ブラケット（２４）が、前記フィルタ・ハウジング・ヘッド組立て体（２２）と滑動自在に係合され；かつ、
   前記フィルタ・ハウジング・ヘッド組立て体（２２）が、前記ろ材パックに力を加えるため前記ろ材パックに圧力を作用させる、レバー（６２）およびピストン（６４）の組立て体を備えるフィルタ・ハウジング組立て体（１０）。
2. 前記レバー（６２）が、前記フィルタ・ハウジング・ヘッド組立体（２２）上に回動自在に装着されるとともに前記ピストン（６４）と連結される、請求項１に記載のフィルタ・ハウジング組立て体（１０）。

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