JP4879999B2 - 改良された流れ通過装置とそれに使用するカートリッジ - Google Patents

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Description

本発明は、改良された流れ通過装置、特に、交換可能なカートリッジを備えたハウジングから主として成る流体のための流れ通過装置に関する。
特に、本発明は、そのハウジングが、入口と出口を有する湾曲流入路と、入口と出口を有する流出路とを備えたヘッドと、該ヘッドに備えることのできる、前記交換可能なカートリッジを備えたポット、とから成る流れ通過装置に関する。
前記カートリッジは、活性流れ通過要素、たとえばフィルター要素、吸着、吸収または触媒要素と、流れ通過路を定めるキャップとから成り、組み立てられたとき、流入開口は、ヘッドの前記流入路の出口に接続され、また流れ通過要素の軸方向に対して大体直交しており、さらに、前記流出開口は、前記活性流れ通過要素の内部スペースに接続している。
したがって、前記キャップは、流体が、ヘッドの流入路から活性流れ通過要素の内部スペース内へ確実に導かれるようにするものである。次に、流体は、活性要素の多孔質壁を通過して、流出路に接続されたポットにはいる。
そのような流れ通過装置は、すでにフィルターの形のものが公知であるが、この装置では、流れ通過路の流入開口と流出開口とがいずれも流れ通過装置に同心配置されている。
そのようなフィルターの場合に生じる問題は、吸い込み管路内の流入流体流が、ある短い距離にわたって、90°の角度をなし、その結果、この流体流内に乱流が生じ、圧力損失が起こる、ということである。
本発明の目的は、前記その他の欠点の克服のために独自の解決策を提供することである。
前記目的に応じて、本発明は、
流体のための改良された流れ通過装置であって、主として、
入口と出口を有する湾曲流入路と、入口と出口を有する流出路とを備えたヘッドから構成されるハウジング、
前記ヘッドに備えることのできる、交換可能なカートリッジを備えたポット、
から成り、
前記カートリッジが、管状活性流れ通過要素と、流入開口と流出開口を有する流れ通過路を定めるキャップとから成り、ポット内の前記活性流れ通過要素の周りにスペースが形成され、前記スペースが前記流出路に接続されており、前記流入開口が、組み立てられた状態において、前記ヘッドの前記流入路の出口に接続され、また前記流れ通過要素の軸方向に対して大体直交しており、さらに、前記流出開口が、前記活性流れ通過要素の内部スペースに接続しているような、
流れ通過装置において、
前記キャップの前記流れ通過路の前記流入開口が、前記活性流れ通過要素の軸に対して偏心配置され、一方、この流れ通過路の流出開口が同心配置され、また、前記キャップの前記流れ通過路が、変動流れ通過断面積を有し、該断面積が、前記流入開口から前記流出開口に向かって、まずある長さにわたって減少し、次に前記流出開口まで増大すること、
を特徴とする改良された流れ通過装置、
に関する。
本発明による前記改良された流れ通過装置の一つの利点は、キャップの流れ通過路の流入開口が活性流れ通過要素の軸に対して偏心配置されるが、その流出開口は同心配置されるため、流体流がより良く活性流れ通過要素に導かれ、その結果、乱流が減少する、ということである。
前記流れ通過装置のもう一つの利点は、試験からわかったところでは、流れ通過路の流入開口から流出開口に向かっての、流れ通過断面積の初期減少により、圧力損失のかなりの減少がもたらされる、ということである。
研究によれば、流れ通過路における流れ通過断面積の減少による、圧力損失のこの予想外の減少は、乱流が発生しうる流れ通過路内のスペースが減少することによる。
本発明による改良された流れ通過装置の好ましい実施形態においては、流れ通過路が湾曲しており、曲線の内側においては、通過路が好ましくは楕円状の凹壁によって限られており、外側においては、凹部と該凹部につながる凸部とを有する壁によって限られている。
そのような改良された流れ通過装置の一つの利点は、湾曲部の内側における凹壁が流れ通過断面積の漸減を保証し、その結果、流入流体流における乱流と再循環とが減少し、層流に近いものが得られる、ということである。
本発明は、
前記の改良された流れ通過装置で使用できるカートリッジであって、
前記カートリッジが、管状活性流れ通過要素と、流入開口と流出開口を有する流れ通過路を定めるキャップとから成り、前記流入開口が、流れ通過要素の軸方向に対して大体直交しており、さらに、前記流出開口が、前記活性流れ通過要素の内部スペースに接続しているような、
カートリッジにおいて、
前記キャップの流れ通過路の前記流入開口が、前記流れ通過要素の軸に対して偏心配置され、一方、この流れ通過路の前記流出開口が同心配置され、また、前記キャップの前記流れ通過路が、変動流れ通過断面積を有し、該断面積が、前記流入開口から前記流出開口に向かって、まずある長さにわたって減少し、次に前記流出開口まで増大すること、
を特徴とするカートリッジ、
にも関する。
以下、本発明の特徴をよりよく説明するために、本発明の改良された流れ通過装置の好ましい実施形態について、添付の図面を参照しつつ、限定を意図しない単なる例として、説明する。
図1〜5は、流体のための改良された流れ通過装置1を示し、該装置は、必ずしもそうでなくても良いが、この場合、ヘッド3とポット4によって構成されたハウジング2から主として成るフィルターの形に作られている。
ヘッド3は、この場合、たとえばアルミニウム製の鋳物であり、このヘッドは、入口6と出口7を有する湾曲流入路5、および入口9と出口10を有する流出路8を備えている。
この実施形態の場合、流入路5の入口6は、流出路8の出口10と整列しており、この入口6と出口10との両方が、雌ネジ11を備えている。
流入路5の出口7と流出路8の入口9とは、ヘッド3において、隣同士に配置されている。
整列した入口6と出口10に平行な流れの主方向Zに直交して、ヘッド3は、内部スペース13を限り、その自由端においてポット4に対する接続開口14を形成する円筒形ケース12を備えている。
流出路8は、内部スペース13に接続しており、その自由端において、ケース12の軸A-A´に平行または大体平行になっている。
流入路5は、湾曲しており、流れの主方向Zから該方向に直交する前記軸A-A´に沿う方向へのゆっくりした遷移が行われるようになっている。
流入路5の流れ通過断面積と流出路8のそれとは、この場合、同じまたは大体同じであるが、そうでなくても良い。
ポット4は、主として、管状本体15から成り、該本体は、その一端の底16によって閉じられており、またその自由端近くに、雌ネジ17が備えられ、この雌ネジは、ヘッド3の接続開口14近くの雄ネジ18と協働することができる。
ポット4内には、交換可能なカートリッジ19が備えられ、このカートリッジは、主として、この場合フィルター要素の形に作られている管状活性流れ通過要素20と、流れ通過路22を定めるキャップ21とから成り、キャップ21は、取りつけられたときヘッド3の前記流入路5の出口7に接続され、流れ通過要素20の軸方向に大体直交する流入開口23と、前記活性流れ通過要素20の内部スペースに接続される流出開口24とを備えている。
この場合、キャップ21は、前記流出開口24の近くに、ポット4内の活性流れ通過要素20の心合わせのための心合わせ器25を備えており、この場合、この心合わせ器は、開口27を備えたリング26の形に作られている。該リングは、ヘッド3の前記ケース12の内壁と協働する。しかし、余計な圧力低下が生じないように、常に、十分な大きさの通路を与えることを考慮しなければならない。
明らかに、前記心合わせ器は、キャップ21のまわりに備えられたリングに限定されるものではなく、多くの他の形に作ることができ、たとえば、軸方向ケース12の内壁と協働する、大体軸方向のフィンその他とすることができる。
本発明においては、キャップ21の流れ通過路22の前記流入開口23は、流れ通過要素20の軸B-B´に対して偏心配置されており、この軸B-B´は、この場合、ケース12の前記軸A-A´と一致している。一方、この流れ通過路22の流出開口24は、同心配置されている。
図3と5にはっきり示すように、流れ通過路22は湾曲部を有し、湾曲部の内側では、流れ通過路22は、この好ましい実施形態においては楕円形の凹壁28によって限られ、外側においては、凹の部分と該部分につながる凸の部分とを有する壁29によって限られている。
キャップ21の前記流れ通過路22は、本発明においては、変動流れ通過断面積を有し、この流れ通過路は、図6に示すように、流入開口23から流出開口24に向かう長さ方向において、まず減少し、次に流出開口24まで増大する。
図6の縦軸は、流れ通過路22の流れ通過断面積を示し、横軸は、流入開口23から流出開口24までのこの流れ通過路の流れ通過方向の長さを示す。
この場合、流れ通過断面積の大きさは、流入開口23の流れ通過断面積の約80%になるまで減少し、そのあと、流れ通過断面積は徐々に増大して、流出開口24の大きさとなるが、この断面積変動のみには限定されない。
本発明によるこの改良された流れ通過装置1の動作は簡単であり、下記のようである。
ろ過すべきガスまたは液体は、たとえば、ヘッド3の入口6から供給され、流入路5を通って案内され、次に、流れ通過路22を通って、層流として、活性流れ通過要素20の内部スペース内にはいる。
ここで、前記キャップ21は、流入路5、流れ通過路22、および活性流れ通過要素20の内部スペースから成る流れ通過装置1の流入部分と、ポット4内の活性流れ通過要素20のまわりのスペース30、ヘッド3内のキャップ21のまわりのスペース、および流出路8から成る流出部分との間の隔壁を形成する。
前記流入部分と流出部分との間の圧力差により、流体は多孔質フィルター物質を通して押し出される。
このようにして、ろ過されたガスまたはろ過された液体は、活性流れ通過要素20とポット4との間のスペース30にはいる。
このスペース30は、開口27によりヘッド3の流出路8に接続され、ここからガスまたは液体は、出口10に運ばれる。
流れ通過路22の流入開口23から流出開口24にいたる範囲で、流れ通過断面積が最初減少するために、本発明においては、圧力損失のかなりの減少が得られる。綿密な研究からわかったことであるが、これは、乱流が発生しうる流れ通過路22内のスペースが減少するという事実による。
さらに、キャップ21の流れ通過路22の流入開口23は、活性流れ通過要素20の軸に対して偏心配置されており、流れ通過路22の流出開口24は、同心配置されているので、流体流が活性流れ通過要素により良く導かれ、その結果乱流が減少する。
もう一つの利点は、凹壁28の形により、ヘッド3内でのキャップ21のまわりのスペースにおける処理済み流体の流れが、公知の流れ通過装置に比してより良いやり方で外に導かれ、この場所における圧力損失も小さくなる。
明らかに、ここに示す例では、活性流れ通過要素20は、フィルター要素ではない別の活性要素とすることもでき、たとえば、乾燥剤その他の吸収または吸着手段を収容した空気減湿器とすることもできる。
この活性流れ通過要素は、触媒たとえば活性炭から成ることもできる。
本発明は、添付の図面に示し、上で例として説明した実施形態のみに限定されるものではない。逆に、本発明の改良された流れ通過装置とそれに使用するカートリッジは、本発明の範囲を逸脱することなく、いろいろな形状と寸法で具体化することができる。
本発明の改良された流れ通過装置の断面図である。 図1にF2で示すフィルターカートリッジの斜視図である。 図2の矢印F3の向きに見た図である。 図2の矢印F4の向きに見た図である。 図4の線V−Vに沿う断面図である。 図5に示す流れ通過路の流れ通過断面積の大きさを、軸方向流れ通過位置の関数として示すグラフである。
符号の説明
1 改良された流れ通過装置
2 ハウジング
3 ヘッド
4 ポット
5 流入路
6 入口
7 出口
8 流出路
9 入口
10 出口
11 雌ねじ
12 ケース
13 内部スペース
14 接続開口
15 管状本体
16 15の底
17 雌ねじ
18 雄ネジ
19 交換可能なカートリッジ
20 管状活性流れ通過要素
21 キャップ
22 流れ通過路
23 流入開口
24 流出開口
25 心合わせ器
26 リング
27 開口
28 凹壁
29 壁
30 スペース
A-A´ 12の軸
B-B´ 20の軸
Z 流れの主方向

Claims (10)

  1. 流体のための流れ通過装置であって、主として、
    入口(6)と出口(7)を有する湾曲流入路(5)と、入口(9)と出口(10)を有する流出路(8)とを備えたヘッド(3)から構成されるハウジング(2)、
    前記ヘッド(3)に備えることのできる、交換可能なカートリッジ(19)を備えたポット(4)、
    から成り、
    前記カートリッジが、管状流れ通過要素(20)と、流入開口(23)と流出開口(24)を有する流れ通過路(22)を定めるキャップ(21)とから成り、ポット(4)内の前記管状流れ通過要素(20)の周りにスペース(30)が形成され、前記スペース(30)が前記流出路(8)に接続されており、前記流入開口(23)が、組み立てられた状態において、ヘッド(3)の前記流入路(5)の出口(7)に接続され、また管状流れ通過要素(20)の軸方向に対して直交しており、さらに、前記流出開口(24)が、前記管状流れ通過要素(20)の内部スペースに接続している、
    流れ通過装置において、
    キャップ(21)の流れ通過路(22)の前記流入開口(23)が、管状流れ通過要素(20)の軸(B-B´)に対して偏心配置され、一方、この流れ通過路(22)の流出開口(24)が同心配置され、また、前記キャップ(21)の前記流れ通過路(22)が、変動横断面積を有し、該横断面積が、流入開口(23)から流出開口(24)に向かって、まずある長さにわたって減少し、次に流出開口(24)まで増大すること、
    を特徴とする流れ通過装置。
  2. 流れ通過路(22)が湾曲部を有し、該湾曲部の内側では、前記流れ通過路が凹壁(28)によって限られており、前記湾曲部の外側では、前記流れ通過路が凹部と該凹部につながる凸部とを有する壁(29)で限られていることを特徴とする請求項1に記載の流れ通過装置。
  3. 当該凹壁(28)が当該湾曲部の内側において楕円状であることを特徴とする請求項2に記載の流れ通過装置。
  4. 当該キャップ(21)が、流入路(5)、流れ通過路(22)、および当該管状流れ通過要素(20)の内部スペースから成る流入部分と、ポット(4)内の管状流れ通過要素(20)のまわりのスペース(30)、ヘッド(3)内のキャップ(21)のまわりのスペース、および流出路(8)から成る流出部分との間の隔壁をなすことを特徴とする請求項1から3の中のいずれか一つに記載の流れ通過装置。
  5. 当該キャップ(21)が、ポット(4)内での管状流れ通過要素(20)の心合わせのために、心合わせ器を備えていることを特徴とする請求項1から4の中のいずれか一つに記載の流れ通過装置。
  6. 当該心合わせ器が、半径方向に向いたフィンから成り、該フィンが、当該ヘッド(3)の部分である軸方向ケース(12)の内壁と協働することを特徴とする請求項5に記載の流れ通過装置。
  7. 当該心合わせ器が、当該ヘッド(3)の部分である軸方向ケース(12)内に備えられた開口(27)を有するリング(26)から成ることを特徴とする請求項5に記載の流れ通過装置。
  8. 当該ポット(4)が、ポット(4)内で管状流れ通過要素(20)を実質的に心合わせするための心合わせ器を備えていることを特徴とする請求項1から7の中のいずれか一つに記載の流れ通過装置。
  9. 請求項1から8の中のいずれか一つに記載の流れ通過装置で使用できるカートリッジであって、
    前記カートリッジが、管状流れ通過要素(20)と、流入開口(23)と流出開口(24)を有する流れ通過路(22)を定めるキャップ(21)とから成り、前記流入開口(23)が、管状流れ通過要素(20)の軸方向に対して直交しており、さらに、前記流出開口(24)が、前記管状流れ通過要素(20)の内部スペースに接続している、
    カートリッジにおいて、
    キャップ(21)の流れ通過路(22)の前記流入開口(23)が、管状流れ通過要素(20)の軸(B-B´)に対して偏心配置され、一方、この流れ通過路(22)の流出開口(24)が同心配置され、また、前記キャップ(21)の前記流れ通過路(22)が、変動横断面積を有し、該横断面積が、流入開口(23)から流出開口(24)に向かって、まずある長さにわたって減少し、次に流出開口(24)まで増大すること、
    を特徴とするカートリッジ。
  10. 流れ通過路(22)が湾曲部を有し、該湾曲部の内側では、前記流れ通過路(22)が凹壁(28)によって限られており、前記湾曲部の外側では、凹部と該凹部につながる凸部とを有する壁(29)で限られていることを特徴とする請求項9に記載のカートリッジ。
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