JP5410621B2 - 自浄式フィルターモジュール - Google Patents

Description

本発明は、自浄式フィルターモジュールの技術分野に関するものである。

特許文献１から、自浄機能を有するフィルターが既知である。特許文献１に記載されているフィルターモジュールは、１つの閉鎖端と１つの開放端とを有するとともにその外周の回りに濾材が設けられている円筒形ハウジングを備える。濾材は、大きい埃粒子、堆積物等を内部に受け取り、かつその上を通る吸引ノズルによって除去することを可能にするように、吸引ノズルから離れて外方へ延在している、この濾材にわたる少なくとも１つの領域を有する。吸引マニホルドが、フィルターの閉鎖端内に回転可能に受け入れられるとともに閉鎖端でシールされており、その一方で複数のローラー支持体によってフィルターの開放端に同様に回転可能に支持されている。マニホルドは、フィルターの開放端において、吸引源に接続されており、開放端では回転式自己シール手段によってシールされている。吸引ノズルは、マニホルドにバランスを与えるように、マニホルドの長さに沿ってその回りで等距離に離間している。吸引ノズルは、マニホルドの回転中に濾材を自動的に洗浄するように濾材にすぐ隣接して位置する。

同様の概念が特許文献２に開示されている。特許文献２に記載されている自動逆流フィルターモジュールは、ハウジング内に位置決めされている円筒形の筒状フィルターを備え、それによって流体がフィルターの内側から外側へ流れる。フィルターには、フィルターの内部に面する開口を有する一対の翼部が配置されている。余剰の汚染物質がフィルターの内部に蓄積すると、翼部は、回転されて、汚染物質を受け取り、したがってフィルターを洗浄する。

フィルターの内部に面する開口は、フィルターの内部にすぐ隣接して、フィルターの内部と当接した関係で配置されている。したがって、洗浄中に、開口を囲む翼部のセクションが、フィルターの内部に沿って掃引するときにかなりのアブレシブ摩耗を受ける。

さらに、翼部が設置されると、洗浄動作を調整するように制御することができる唯一のパラメーターは、翼部の回転速度と、翼部が取り付けられるパイプ内の、ハウジング内の圧力に対する吸引圧力とである。

米国特許第３，８８７，３４４号 欧州特許第０１３１３４８号

したがって、本発明の目的は、寿命が改善し、より少ない頻度の点検修理しか必要としない、自浄式フィルターモジュールを提供することである。

本発明の更なる目的は、洗浄動作に対する制御が改善した自浄式フィルターモジュールを提供することである。

本発明によるフィルターモジュールは、入口と出口とを有するハウジングであって、長手方向軸を画定している筒状の細長いフィルター要素と、同軸に配置されているとともに回転可能に取り付けられているパイプに、導管によって接続されている洗浄ヘッドであって、上記筒状の細長いフィルター要素の内面に向かって弾性的に付勢される、洗浄ヘッドとを包囲している、ハウジングを備える。

さらに、上記洗浄ヘッドは、上記フィルター要素の上記内面に面するとともに上記ハウジングの内部と上記パイプの内部との間に流体連通を提供する、調整可能なサイズを有する開口部を有する。フィルターモジュールは、上記ハウジングの内部から上記パイプの内部への流体流を生じさせるように上記ハウジングの内部と上記パイプの内部との間で圧力差を生じさせる手段と、上記パイプを回転させる手段とを更に備える。

上記フィルターモジュールは、上記洗浄ヘッドに回転可能に支持されているとともに取り外し可能に取り付けられているスペーサー要素であって、（上記フィルター要素の上記内面に向かって弾性的に付勢される）洗浄ヘッドと上記フィルター要素の内面との間に最小限の間隔を画定する、スペーサー要素を更に備える。

本発明のフィルターモジュールによると、上記フィルター要素の内面と接触している上記洗浄ヘッドの開口部を囲む周囲よりも、上記洗浄ヘッドを越えて上記フィルター要素の上記内面に向かって突出しているのは、スペーサー要素である。それによって、洗浄ヘッドに作用するアブレシブ摩耗が低減するか、又は更には完全に回避される。スペーサー要素が上記洗浄ヘッド上に回転可能に支持されているため、スペーサー要素自体に作用するアブレシブ摩耗は最小限に抑えられる。

その上、上記洗浄ヘッドの開口部のサイズが調整可能であるため、かつスペーサー要素のサイズ、したがって洗浄ヘッドと上記フィルター要素の内面との間の最小限の間隔を、取り外し可能に取り付けられているスペーサー要素を取り替えることによって変えることができるため、上記フィルター要素を新品同様にする（rejuvenating）洗浄動作全体をより正確に制御することができる。

特に好ましい実施の形態では、上記フィルターモジュールは、第２の導管によってパイプに接続されている少なくとも第２の洗浄ヘッドを備え、上記第２の洗浄ヘッドは、上記筒状の細長いフィルター要素の内面に向かって弾性的に付勢され、上記第２の洗浄ヘッドに回転可能に支持されているとともに取り外し可能に取り付けられている少なくとも更なるスペーサー要素を有し、上記フィルター要素の上記内面に面するとともに上記ハウジングの内部と上記パイプの内部との間に流体連通を提供する、調整可能なサイズを有する開口部を有する。好ましくは、洗浄ヘッドは、互いに対して角度を付けて、かつ／又は長手方向軸に沿ってオフセットされている。

別の特に好ましい実施の形態によると、上記洗浄ヘッド上の（すなわち上記洗浄ヘッドに対する）上記（更なる）スペーサー要素の位置は調整可能であり、それによって、洗浄ヘッドと上記フィルター要素の内面との間の最小限の間隔が制御される。このために、上記スペーサー要素は、上記洗浄ヘッドの様々な位置に回転可能に支持されるとともに取り外し可能に取り付けられることができる。したがって、洗浄ヘッドと上記フィルター要素の内面との間の最小限の間隔を（連続的に又は別々のステップで）変え、スペーサー要素のサイズを変える必要なく所望の間隔に設定することができる。開口部のサイズと、洗浄ヘッドと上記フィルター要素の内面との間の最小限の間隔との両方を調整することが可能であることによって、上記フィルター要素を新品同様にする洗浄動作全体をより一層正確にかつ簡便に制御することができる。

上記スペーサー要素は、ディスク状の、すなわち薄い平坦な円形物体状の形状とすることができ、それによって、上記フィルター要素の内面と接触する比較的小さい領域しか提供しない。

好ましくは、上記スペーサー要素は、使用中に上記フィルター要素ではなくスペーサー要素を取り替えるためにより簡単に摩耗するよう、フィルター要素の材料よりも（僅かに）軟らかい材料で作製される。

好ましくは、上記洗浄ヘッドは、上記フィルター要素の長手方向軸に沿って延在しており、上記洗浄ヘッドは第１の端と、反対側の第２の端とを有する。それによって、洗浄ヘッドは、上記フィルター要素の内面の領域にわたって掃引するように構成されており、長手方向軸に沿う洗浄ヘッドの高さは、第１の端と第２の端との間の距離によって画定される。

上記開口部はスリットであるものとすることができる。好ましくは、上記開口部は、上記フィルター要素の長手方向軸に対して実質的に平行な向きである。特に好ましい実施の形態では、上記開口部は、上記洗浄ヘッドの第１の端と第２の端との間に延在しており、それによって、上記洗浄ヘッドの第１の端と第２の端との間の距離全体に実質的に沿う一様な洗浄動作を生じさせる。

好ましくは、上記スペーサー要素は、上記洗浄ヘッドの上記第１の端及び上記第２の端のうちの一方に配置されている。特に好ましい実施の形態では、第１のスペーサー要素が、上記洗浄ヘッドの上記第１の端に回転可能に支持されているとともに取り外し可能に取り付けられており、第２のスペーサー要素が、上記洗浄ヘッドの上記第２の端に回転可能に支持されているとともに取り外し可能に取り付けられている。

好ましくは、上記開口部のサイズは、上記洗浄ヘッドに取り外し可能に取り付けられている制限要素を用いて調整可能である。開口部のサイズは、所与の制限要素を異なるサイズを有する別の制限要素と取り替えることによって、又は所与の制限要素を再び配置するとともにこの制限要素を異なる位置に取り外し可能に取り付けることによって調整することができる。特に好ましい実施の形態では、上記開口部のサイズは、上記フィルター要素の長手方向軸によって画定される方向とは異なる方向に調整可能である。

上記導管は、一対のダクトを含むことができ、これらのダクトはそれぞれ、その第１の端が、（上記フィルター要素に対して）同軸に配置されているとともに（上記ハウジング内に）回転可能に取り付けられているパイプに接続されており、その第２の端が（同じ）洗浄ヘッドに接続されている。長手方向軸に沿って離間している一対のダクトは、パイプに対する洗浄ヘッドの改善された機械的安定性を提供する。

上記ハウジングも同様に、ドラム状又は筒状の形状を有するものとすることができ、ハウジング、フィルター要素及びパイプは同軸に配置されている。

さらに、圧力差を生成する手段は、パイプの内部を大気圧に接続するように開くことができる単純な弁であるものとすることができる。代替的な実施の形態では、上記圧力差を生成する手段は、ポンプ等の能動吸引機構とすることができる。

パイプを回転式に配置することの代替として又はそれに加えて、筒状の細長いフィルター要素を上記ハウジング内に回転可能に取り付けることができる。

本発明の更なる特徴及び利点は、以下の詳細な説明及び添付の図面から明らかとなるであろう。

本発明による筒状のフィルター要素を包囲するハウジングを有するフィルターモジュールを示す図である。 ４つの洗浄ヘッドが配置されている回転可能なパイプを示す図であり、上記パイプは上記フィルター要素に対して同軸に配置されているとともに上記ハウジング内に回転可能に取り付けられている。 上記フィルター要素の上記内面に面している上記洗浄ヘッドの開口部と、上記洗浄ヘッドに取り付けられている２つのスペーサー要素とを示す図である。 洗浄ヘッドに対するスペーサー要素の配置を示す、洗浄ヘッドの側面図である。

図１において、本発明によるフィルターモジュール１０の一実施形態が示されている。フィルターモジュールは、入口と出口とを有するドラム形状のハウジング１２を備え、上記ハウジングは、上記ドラム形状のハウジング１２内に同軸に配置されている筒状の細長いフィルター要素１４を包囲している。

回転可能なパイプ１６がハウジング１２内に取り付けられている。上記パイプ１６は、上記筒状の細長いフィルター要素１４内に同軸に配置されている。上記パイプ１６の上端２６は、上記パイプ１６を回転させる手段３０に連結されている。上記パイプ１６の下端２８は、上記ハウジング１２の内部から上記パイプ１６の内部への（逆）流体流を生じさせるように、上記ハウジング１２の内部と上記パイプ１６の内部との間で圧力差を生じさせる手段（図示せず）に連結されているとともにこの手段と流れ連通している。圧力差を生じさせる手段は、パイプ１６の内部を大気圧（すなわちハウジング１２の外部）と接続するように開くことができる単純な弁であるものとすることができる。代替的な実施形態では、上記圧力差を生じさせる手段は、ポンプ等の能動吸引機構であるものとすることができる。

図２から分かるように、４つの洗浄ヘッド１８が上記パイプ１６に連結されており、洗浄ヘッド１８はそれぞれ上記パイプ１６にそれぞれの導管２０によって取り付けられている。各導管２０は、更に、それぞれの洗浄ヘッド１８のそれぞれの開口部２４（図３に示される）を介して上記ハウジング１２の内部と上記パイプ１６の内部との間の流体連通を提供する一対のダクト２１を含む。

各導管２０及び対応する洗浄ヘッド１８は、パイプ１６から上記筒状のフィルター要素１４の内面に向かって径方向に延在しており、上記パイプ１６は、上記筒状のフィルター要素１４の長手方向軸に対して実質的に平行に配置されている。換言すると、導管２０及び洗浄ヘッド１８は、筒状のフィルター要素１４によって画定される長手方向軸に対して実質的に直角に延在している。加えて、各洗浄ヘッド１８は、上記フィルター要素１４の上記内面にすぐ隣接して位置するようにばね（図示せず）によって上記内面に向かって弾性的に付勢される。

洗浄ヘッド１８は、互いに対して角度を付けてまた長手方向軸に沿って変位している。図２に示される例では、４つの洗浄ヘッド１８のうちの隣接する洗浄ヘッド間の角度オフセットは約９０度である。洗浄ヘッド１８は、長手方向軸に沿って、パイプ１６の回転時に４つの洗浄ヘッド１８が上記フィルター要素１４の内面全体にわたって掃引するようにオフセットされている。

濾過される流体は、上記入口（図示せず）を介して上記ハウジング１２に流れ込み、続いて上記流体内の不所望の物質を、フィルター要素１４の内面、すなわち上記筒状のフィルター要素１４の上流側を構成する、フィルター要素１４の内方に面する表面に残しながら、フィルター要素１４を通過する。このように濾過された流体は次いで出口（図示せず）を介してハウジング１２の内部を出る。

上記不所望の物質は、上記フィルター要素１４の内面に経時とともに蓄積し、上記フィルター要素、したがってフィルターモジュールの達成可能なスループットを全体として次第に低下させる。

上記不所望の物質を上記フィルター要素１４の内面から除去するには、上記パイプ１６を回転させる上記手段３０と上記圧力差を生じさせる手段とをともに作動し、パイプ１６の内部及びハウジング１２の内部は開口部２４を介して流体連通しているため、そのように生成されたパイプ１６の内部の比較的低い圧力によって、フィルター要素１４を通る流体の逆流が各開口部２４付近に生じ、それによって、上記筒状のフィルター要素１４の内面に残っている不所望の物質が離れ、開口部２４を介してパイプ１６の内部に吸い込まれる。パイプ１６は、洗浄ヘッドが上記フィルター要素１４の内面全体にわたって掃引するように回転され、その洗浄ヘッド１８は、上述したようにそれぞれの弾性部材によってフィルター要素１４の内面に向かって付勢される。

次いで、取り去られた不所望の物質を含む上記流体の逆流を処理することができるか、又は単に廃棄することができる。

上記パイプ１６を回転させる上記手段３０及び上記圧力差を生じさせる手段の作動は、連続的に、周期的に、又は所望の流体流量／スループットに応じて行うことができる。

このように本発明によるフィルターモジュールの自浄機能を説明したが、次に、図３及び図４と併せて洗浄動作をどのように制御することができるかを説明する。

図３は、洗浄ヘッド１８の、フィルター要素１４の内面に面する側の上面図を示す。洗浄ヘッド１８は、その第１の端すなわち上端３２と第２の端すなわち下端３４との間に上記フィルター要素１４の長手方向軸に沿って延在している。開口部２４は、洗浄ヘッド１８の第１の端３２と第２の端３４との間に、フィルター要素１４の長手方向軸に対して実質的に平行に延在しているスリットの形状で設けられる。上記スリット状の開口部２４の幅は、横に配置されている２つの制限要素３６によって画定される。制限要素３６は、ねじ３８によって、洗浄ヘッド１８の、上記フィルター要素１４の内面に面する側に取り外し可能に取り付けられている。上記制限要素３６の一方又は両方を、上記洗浄ヘッド１８の様々な位置に配置することができ、それによって、スリット状の開口部２４の幅を制御することができる。代替的には、上記制限要素３６の一方又は両方の代わりに異なるサイズの制限要素を用いることができる。

ディスク形状のスペーサー要素２２がそれぞれ、上記洗浄ヘッド１８のその上記端３２、３４のうちの一方に回転可能に支持されているとともに取り外し可能に取り付けられており、上記スペーサー要素２２のそれぞれの回転軸は、上記フィルター要素１４の長手方向軸に対して実質的に平行に配置されている。このために、各ディスク形状のスペーサー要素２２は、それぞれのねじ４０によって上記洗浄ヘッドの側面に取り外し可能に取り付けられている。

図４から分かるように、ディスク形状のスペーサー要素２２は、上記フィルター要素１４の上記内面に向かって（すなわち上記筒状のフィルター要素１４の径方向に）、上記洗浄ヘッド１８の、フィルター要素１４の上記内面に面する側及びその上に配置されている制限要素３６を僅かに越えて突出するように、洗浄ヘッド１８に取り付けられている。したがって、フィルター要素１４の内面に向かって付勢される、洗浄ヘッド１８に配置されているディスク形状のスペーサー要素２２は、その周囲の突出セクション４２が上記フィルター要素１４の内面と接触する。したがって、ディスク形状のスペーサー要素２２、より具体的にはその突出セクション４２は、洗浄ヘッド１８及びそのスリット状の開口部２４と、フィルター要素１４の内面との間の（最小限の）間隔を画定する。

好ましくは、スペーサー要素２２の材料は、洗浄中にフィルター要素１４よりも（取り替え可能な）スペーサー要素が摩耗するように、フィルター要素１４の材料よりも僅かに柔らかい材料である。

上記最小限の間隔は、種々の直径のディスク形状のスペーサー要素２２を用いることによって、及び／又は（所与の直径の）上記ディスク形状のスペーサー要素２２を洗浄ヘッド１８の上記側面の様々な位置に取り外し可能に取り付けることによって制御することができる。例えば、ねじ４０は、上記間隔を連続的に変えることが可能であるように、フィルター要素１４の径方向に延在しているとともに洗浄ヘッド１８の上記側面に形成されている長い孔（図示せず）内で移動可能であるものとすることができる。代替的には、上記側面には、上記ねじ４０を延在させて締結することができる別個の孔を設けてもよく、それらの孔は、好ましくは上記フィルター要素の径方向の線に沿って配置される。

したがって、上述したスペーサー要素２２を用いて、洗浄ヘッド１８及び制限要素３６に作用するアブレシブ摩耗を大幅に低減するか又は更には完全に回避することが可能である。上記スペーサー要素２２が上記洗浄ヘッド１８上に回転可能に支持されているため、アブレシブ摩耗及び摩擦は最小限にまで低減される。開口部のサイズ及び（最小限の）間隔はともに上述したように正確に画定することができるため、行う洗浄動作を正確に制御することができる。

本発明を詳細に説明したが、当業者には、添付の特許請求の範囲によって規定されるような本発明の範囲から逸脱することなく本発明に対する特定の変形及び変更が可能であることが自明である。

１０：フィルターモジュール
１２：ドラム形状のハウジング
１４：フィルター要素
１６：パイプ
１８：洗浄ヘッド
２０：導管
２１：ダクト
２２：ディスク形状のスペーサー要素
２４：開口部
２６：パイプ１６の上端
２８：パイプ１６の下端
３０：パイプ１６を回転させる手段
３２：第１の端すなわち上端
３４：第２の端すなわち下端
３６：制限要素
３８：ねじ
４０：ねじ
４２：突出セクション

Claims (16)

1. フィルターモジュール（１０）であって、
   流体入口と流体出口とを有するハウジング（１２）であって、前記ハウジングは、長手方向軸を画定している筒状の細長いフィルター要素（１４）と、同軸に配置されているとともに回転可能に取り付けられているパイプ（１６）に導管（２０）によって接続されている洗浄ヘッド（１８）とを包囲しており、前記洗浄ヘッド（１８）は、前記筒状の細長いフィルター要素（１４）の内面に向かって弾性的に付勢され、前記洗浄ヘッド（１８）は、前記フィルター要素（１４）の前記内面に面するとともに前記ハウジング（１２）の内部と前記パイプ（１６）の内部との間に流体連通を提供する、調整可能なサイズを有する開口部（２４）を有する、ハウジング（１２）と、
   前記ハウジング（１２）の内部から前記パイプ（１６）の内部への流体流を生じさせるように前記ハウジング（１２）の内部と前記パイプ（１６）の内部との間で圧力差を生じさせる手段と、
   前記パイプ（１６）を回転させる手段（３０）と、
   前記洗浄ヘッド（１８）に回転可能に支持されているとともに取り外し可能に取り付けられているスペーサー要素（２２）であって、該洗浄ヘッド（１８）と前記フィルター要素（１４）の該内面との間に最小限の間隔を画定する、スペーサー要素（２２）と、
   を備える、フィルターモジュール。
2. フィルターモジュールは、第２の導管（２０）によって該パイプ（１６）に接続されている少なくとも第２の洗浄ヘッド（１８）を備え、前記第２の洗浄ヘッド（１８）は、前記筒状の細長いフィルター要素（１４）の該内面に向かって弾性的に付勢され、前記第２の洗浄ヘッド（１８）に回転可能に支持されているとともに取り外し可能に取り付けられている少なくとも更なるスペーサー要素（２２）を有し、前記フィルター要素（１４）の前記内面に面するとともに前記ハウジング（１２）の内部と前記パイプ（１６）の内部との間に流体連通を提供する、調整可能なサイズを有する開口部（２４）を有し、該洗浄ヘッド（１８）は、互いに対して角度を付けて該長手方向軸の方向にオフセットされている、請求項１に記載のフィルターモジュール。
3. 前記洗浄ヘッド（１８）上の前記スペーサー要素（２２）の位置は、該洗浄ヘッド（１８）と前記フィルター要素（１４）の該内面との間の最小限の間隔を制御するように調整可能である、請求項１又は２に記載のフィルターモジュール。
4. 前記スペーサー要素はディスク状の形状である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィルターモジュール。
5. 前記スペーサー要素（２２）は、前記フィルター要素（１４）の材料よりも柔らかい材料で作製される、請求項１〜４のいずれか１項に記載のフィルターモジュール。
6. 前記洗浄ヘッド（１８）は、前記フィルター要素（１４）の該長手方向軸に沿って延在しており、前記洗浄ヘッドは、第１の端（３２）と、反対側の第２の端（３４）とを有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のフィルターモジュール。
7. 前記開口部（２４）はスリットである、請求項１〜６のいずれか１項に記載のフィルターモジュール。
8. 前記開口部（２４）は、前記フィルター要素（１４）の該長手方向軸に対して実質的に平行な向きである、請求項７に記載のフィルターモジュール。
9. 前記開口部（２４）は、前記洗浄ヘッド（１８）の該第１の端（３２）と該第２の端（３４）との間に延在している、請求項６〜８のいずれか１項に記載のフィルターモジュール。
10. 前記スペーサー要素は、前記洗浄ヘッド（１８）の前記第１の端（３２）及び前記第２の端（３４）のうちの一方に配置されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載のフィルターモジュール。
11. 前記回転可能に支持されているスペーサー要素（２２）の回転軸は、前記フィルター要素（１４）の該長手方向軸に対して実質的に平行に配置されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のフィルターモジュール。
12. 第１のスペーサー要素（２２）が、前記洗浄ヘッド（１８）の前記第１の端（３２）に回転可能に支持されているとともに取り外し可能に取り付けられており、第２のスペーサー要素（２２）が、前記洗浄ヘッド（１８）の前記第２の端（３４）に回転可能に支持されているとともに取り外し可能に取り付けられている、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のフィルターモジュール。
13. 開口部（２４）のサイズは、前記洗浄ヘッド（１８）に取り外し可能に取り付けられている制限要素（３６）によって調整可能である、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のフィルターモジュール。
14. 開口部（２４）のサイズは、所与の制限要素（３６）を、異なるサイズを有する別の制限要素と取り替えることによって調整可能である、請求項１３に記載のフィルターモジュール。
15. 開口部（２４）のサイズは、所与の制限要素（３６）を再び配置するとともにこの制限要素を前記洗浄ヘッド（１８）の異なる位置に取り外し可能に取り付けることによって調整可能である、請求項１３に記載のフィルターモジュール。
16. パイプ（１６）が回転可能に取り付けられることに加えて又はその代わりに、該筒状の細長いフィルター要素（１４）が前記ハウジング（１２）内に回転可能に取り付けられる、請求項１〜１５のいずれか１項に記載のフィルターモジュール。

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