JP5439635B2

JP5439635B2 - フィルタ

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Publication number: JP5439635B2
Application number: JP2011528536A
Authority: JP
Inventors: 重光坂入
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2009-08-25
Filing date: 2009-08-25
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2029-08-25
Also published as: DE112009005169B4; WO2011024253A1; DE112009005169T5; KR20120049300A; JPWO2011024253A1; KR101373288B1; US8978898B2; US20120152820A1; CN102481498B; CN102481498A

Description

この発明は、処理対象の液体を濾過するフィルタに関する。

従来から、処理対象の液体を濾過するフィルタの一種として、バッグエレメントを使用するバッグフィルタが知られている（例えば、特開２００３−１５４２１３号公報、特開２００８−９３６４４号公報を参照）。図１は、バッグフィルタ１００の一従来例を示す縦断面図である。図１に示すように、このバッグフィルタ１００は、容器１０２と、容器１０２を支持する複数の脚１０５を備えている。

容器１０２は、容器１０２の本体部分を構成し上端が開口したケース１０３と、ケース１０３の上端を閉じるドーム状のカバー１０４とを有し、ケース１０３とカバー１０４との間にガスケット（図示せず）を配置した状態で、ケース１０３上端をカバー１０４で閉じて、リング状の締付けバンド１０７を巻回して締め付けることで、カバー１０４がケース１０３に固定されるように構成されている。

ケース１０３は、外周面上部側に設けられ処理（濾過）すべき液体を導入するための導入口１０６と、外周面下部側に設けられ濾過した液体を排出するための排出口１０８とを有する。容器１０２の下部には、さらに、メンテナンス時に容器１０２内に溜まった液体を排出するための液抜き口１１０が設けられている。導入口１０６、排出口１０８及び液抜き口１１０には、それぞれ配管（図示せず）が接続されるようになっている。容器内には、バスケット１１２が装着されている。バスケット１１２は、上部が開口した円筒状容器であり、その内部にバッグ状のフィルタエレメント１１４（図２Ａ参照）が収容されている。

図２Ａは、バスケット１１２及びフィルタエレメント１１４の斜視図である。図２Ａに示すように、バスケット１１２の上端縁には、逆Ｕ字状に形成された押え部１１６が連結されている。ケース１０３をカバー１０４により閉じた状態では、カバー１０４が押え部１１６を下向きに押すことで、バスケット１１２は押え部１１６から下向きの押え力を受ける。

図２Ｂは、図１中のＡ部拡大図である。図２Ｂに示すように、バスケット１１２は、バスケット１１２の上部を構成する上部筒状部１１８と、上部筒状部１１８よりも小径に形成され、フィルタエレメント１１４の大部分が収容される円筒状の本体部１２０とを有する。本体部１２０は、金網又はパンチングメタル（多孔板）により構成されている。

ケース１０３の内周面には、円環状のガスケット受け１２２が固着されている。バスケット１１２は、ガスケット受け１２２上に配置されたリング状の平ガスケット１２４を介してガスケット受け１２２によって支持されている。上述しように、バスケット１１２は押え部１１６から下向きの押え力を受けるので、この押え力により平ガスケット１２４を押圧することで、バスケット１１２とガスケット受け１２２との間のシールがなされるようになっている。このシールは、未濾過液の排出口１０８側への漏出を防止することを目的としている。

ところで、上述した従来例は、バスケット１１２の上部筒状部１１８の下端面を平ガスケット１２４に押し付けることでシール機能が発揮されるものであるが、押え力が不安定であるために、シール機能が安定せず、シール機能の信頼性に劣るという問題がある。また、平ガスケット１２４によるシール構造に代えて、バスケット１１２の外周面とケース１０３の内周面の間を、円筒形のゴムシールでシールする構造を採用した場合、シール機能の向上は期待できるものの、バスケット１１２がゴムシールに強く嵌って喰い込むことによってバスケット１１２の取外し（フィルタエレメント１１４の交換）が困難になるという問題がある。すなわち、従来技術では、“シール機能の安定性”と“バスケットの取外し易さ”の両立が困難であった。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、シール機能の安定化とバスケットの取外しの容易化を同時に達成できるフィルタを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、容器と、該容器内に収容されバッグ状のフィルタエレメントが取り付けられるバスケットとを有し、処理対象の液体を、前記フィルタエレメントを通過させることで濾過するフィルタであって、前記バスケットの上部を構成し上端が開口した上部筒状部と、前記容器内において前記上部筒状部と前記容器との間に保持された環状のシールと、を備え、前記上部筒状部は、下方に向かって外径が縮小する第１嵌合面を有し、前記シールは、下方に向かって内径が縮小し前記第１嵌合面と係合する第２嵌合面を有し、前記上部筒状部から受ける半径方向外側に向かう力による圧縮変形を所定量に規制する、ことを特徴とする。

上記の本発明の構成によれば、上部筒状部がテーパ状の第１嵌合面を有し、シールが第１嵌合面と係合するテーパ状の第２嵌合面を有するので、容器内へのバスケットの挿入量が増大するに従って、シールの内周面に接触する部分の上部筒状部の外径が大きくなる。このため、半径方向外側への強い押し付け力が得られるので、安定したシール機能が得られる。また本発明では、シールの内周面に接触する部分の上部筒状部の外径が大きくなるに従って、シールの圧縮変形量が増大するが、シールは、上部筒状部から受ける半径方向外側に向かう力による最大圧縮変形量を所定量に規制する圧縮量規制機能を有するので、シールの過大な圧縮変形が防止される。すなわち、シールの圧縮変形量が所定量に制限されることで、バスケットがシールに強く喰い込むことが防止される。従って、バスケットの取外し（フィルタエレメントの交換）を容易にでき、作業性を向上できる。よって、本発明によれば、シール機能の安定化とバスケットの取外しの容易化を同時に達成できる。

また、上記のフィルタにおいて、前記シールは、前記上部筒状部の外周面に密着する弾性体からなる環状の第１シール部材と、前記容器内に設けられたシール保持部の内周面に密着する弾性体からなる環状の第２シール部材と、前記第１シール部材及び前記第２シール部材を保持する環状のホルダとを有し、前記ホルダは、前記第１シール部材を収容する環状のシール保持溝を内周側に有し、前記上部筒状部から受ける半径方向外側に向かう力による前記第１シール部材の圧縮変形が所定量となったときに、前記上部筒状部の外周面に当接して前記第１シール部材の前記所定量を超える圧縮変形を阻止する、ことを特徴とする。

上記の構成によれば、第１シール部材の最大圧縮変形量は、第１シール部材の内径とシール保持溝の深さによって決まるから、第１シール部材の最大圧縮変形量を所望の量に容易に設定することができる。

また、上記のフィルタにおいて、前記第１シール部材と前記第２シール部材は、前記ホルダにおいて軸線方向に離間した位置に配置されている、ことを特徴とする。

上記の構成によれば、第１シール部材と第２シール部材が軸線方向に離間して配置されることで、第１シール部材と第２シール部材が半径方向に干渉することがないので、ホルダの半径方向の厚さを薄くでき、結果として、シールの半径方向の肉厚を薄くし、シールのコンパクト化を図ることができる。

本発明のフィルタの内部構造によれば、シール機能の安定化とバスケットの取外しの容易化を同時に達成できる。

従来例のバッグフィルタを示す縦断面図である。図２Ａは、従来例のバッグフィルタにおけるバスケット及びフィルタエレメントの斜視図である。図２Ｂは、図１のＡ部拡大図である。本発明の実施形態に係るフィルタの内部構造が組み込まれたバッグフィルタを示す縦断面図である。図３のＢ部拡大図である。本発明の実施形態に係るフィルタにおけるシール及びその周辺を示す一部省略拡大断面図である。本発明の実施形態に係るフィルタにおけるシールの分解斜視図である。変形例に係るフィルタにおけるシール及びその周辺を示す一部省略拡大断面図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

図３は、本発明の実施形態に係るフィルタであるバッグフィルタ２０を示す正面図である。図３に示すように、このバッグフィルタ２０は、容器１２と、容器１２の下部に取り付けた複数の脚１４とを有する。

容器１２は、バッグフィルタ２０の本体として機能する部分であり、上端が開口した円筒状のケース１６と、ケース１６の上端の開口を気密に閉じるドーム状のカバー１８とから構成されている。ケース１６の上端には半径方方向外側に膨出するツバ部（図示せず）が形成されている。カバー１８の下端部には半径方向外側に膨出するツバ部（図示せず）が形成されている。カバー１８とケース１６との間には、シール部材として、環状のＯリング（図示せず）が介装されている。カバー１８のツバ部とケース１６のツバ部には、ラッチ部（図示せず）を有する締付けバンド１９が巻回され、前記ラッチ部により締付けバンド１９を締付け状態で拘束することで、カバー１８がケース１６に強固に固定されて容器１２が気密に閉じられる。カバー１８の頂部には、メンテナンス等のために容器１２を開放する際に内圧をゼロにするためのエア抜きバルブ２２が設けられている。

ケース１６の内部には、処理すべき液体から異物（固形成分）を除去するためのバッグ状のフィルタエレメント２４が配置されている。フィルタエレメント２４は、上方に開口する有底筒状に形成されたものであり、例えばポリエステルやポリプロピレン等の繊維により構成される。またケース１６内には、バスケット２６が装着されている。バスケット２６は、上部が開口し下部が閉じた円筒状容器であり、その内部にフィルタエレメント２４が収容されている。処理すべき液体は、例えば、クーラント液、洗浄液、切削油、工業用水等であり、固形成分等の異物が混入している液体である。

バスケット２６の上端縁には、図２に示した押え部１１６と同様に逆Ｕ字状に形成された押え部２７が連結されている。ケース１６をカバー１８により閉じた状態では、カバー１８が押え部２７を下向きに押すことで、バスケット２６は押え部２７から下向きの押え力を受ける。

ケース１６の外周面の上部側に、処理すべき液体を導入するための導入口２８が突出して設けられている。ケース１６の外周面の下部側に、処理された液体を排出するための排出口３０が突出して設けられている。フィルタエレメント２４は、容器１２内における導入口２８と排出口３０の間の液体流路上に配置されている。

ケース１６の下部には、さらに、メンテナンスを実施する際に、容器１２内に溜まった液体を排出するための液抜き口３２が設けられている。導入口２８、排出口３０及び液抜き口３２には、それぞれ専用の配管（図示せず）が接続されるようになっている。

上記のように構成されたバッグフィルタ２０において、異物（固形成分）を含む処理すべき液体が導入口２８を通して容器１２内に導入されると、フィルタエレメント２４によって異物が捕捉されることで固液分離がなされる。つまり、液体が濾過されて、液体中の異物が除去される。そして、フィルタエレメント２４によって濾過された液体は、排出口３０を通して外部に排出されるようになっている。

脚１４は、容器１２を起立させた状態で支持するための構成要素であり、ケース１６の外周面下部側に周方向に間隔を置いて複数（図示例では３本）固定されている。図３に示した構成例において、各脚１４は、溶接によってケース１６に固着されているが、ボルトによる締結等、他の固定手段によって固定されてもよい。また図３に示した構成例において、各脚１４は鉛直方向に延在し、互いに平行に配設されているが、このような構成に代えて、各脚１４が下方に向かって末広がりとなるように配設されてもよい。また脚１４の数は、３に限られず、４以上であってもよい。この場合、容器１２を安定して支持できるように、各脚１４は周方向に等間隔に配置されるのがよい。

バスケット２６とケース１６との間は、シール構造１０によってシールされる。図４は、図３中のＢ部拡大図であって。シール構造１０及びその周辺を示す一部省略拡大断面図である。図４に示すように、バスケット２６は、バスケット２６の上部を構成する上部筒状部３４と、上部筒状部３４の下部に連結され、フィルタエレメント２４の大部分が収容される円筒状の本体部３６とを有する。本体部３６は、上部筒状部３４よりも小径に形成されており、金網又はパンチングメタル（多孔板）により構成されている。

上部筒状部３４は、下方に向かって外径が縮小するテーパ部３８と、テーパ部３８の上端に連結し軸線方向（矢印Ｙ方向）に向かって外径が一定の上部平行部４０と、テーパ部３８の下端に連結し軸線方向に向かって外径が一定の下部平行部４２と、下部平行部４２の下端と本体部３６の上端とを連結する肩部４４とを有する。下部平行部４２の外径は、上部平行部４０の外径よりも小さい。

容器１２（ケース１６内）において、上部筒状部３４とケース１６の間に環状のシール４６が配設されている。このシール４６により、バスケット２６と容器１２（ケース１６）との間のシールがなされ、未濾過液の排出口３０側への漏出が防止される。

ケース１６には、シール４６を保持するためのシール保持部４８が設けられている。図４に示されたシール保持部４８は、ケース１６の内周面に固着された中空円筒状の側壁５０と、側壁５０の下端から径方向内側に向かって延在するリング状の底板部５２とを有している。側壁５０の内径は、上部筒状部３４の上部平行部４０及びテーパ部３８の外径よりも大きく設定されているので、上部筒状部３４はシール保持部４８の内側に挿入可能である。底板部５２の内径は、上部筒状部３４の下部平行部４２の外径よりも大きく設定されているので、上部筒状部３４の下部平行部４２は底板部５２の内側に挿入可能である。そして、シール保持部４８は、側壁５０においてシール４６の外周面に密着し、底板部５２においてシール４６の下端面を支持することで、シール４６をケース１６内の所定位置に保持している。

なお、図４に示されたシール保持部４８の側壁５０は、ケース１６とは別部材として構成されたものであるが、ケース１６の内壁の一部として一体成形されたものであってもよい。

図５は、シール４６及びその周辺を示す一部省略拡大断面図である。図５に示すように、上部筒状部３４のテーパ部３８は、下方に向かって外径が縮小する第１嵌合面３８ａを有する。シール４６は、下方に向かって内径が縮小し第１嵌合面３８ａと係合する第２嵌合面６０ａを有する。第１嵌合面３８ａの軸線方向（矢印Ｙ方向）に対する傾斜角度と、第２嵌合面６０ａの軸線方向に対する傾斜角度は、略同一に設定されている。

また、シール４６は、上部筒状部３４から受ける半径方向外側に向かう力による圧縮変形を所定量に規制する変形量規制機能を有する。シール４６の変形量規制機能の詳細については、後述する。

図６は、シール４６の分解斜視図である。図５及び図６に示すように、シール４６は、上部筒状部３４の外周面に密着する弾性体からなる円環状の第１シール部材５６と、容器１２の内周面に密着する弾性体からなる円環状の第２シール部材５８と、第１シール部材５６及び第２シール部材５８を保持する円環状のホルダ６０とを有する。本実施の形態では、第１シール部材５６及び第２シール部材５８は、Ｏリングである。第１シール部材５６は、上部筒状部３４から受ける半径方向外側へ向かう押圧力によって半径方向に弾性圧縮変形する。第２シール部材５８は、ホルダ６０とシール保持部４８との間に挟まれることで、半径方向に弾性圧縮変形する。

上記の第２嵌合面６０ａは、ホルダ６０の内周面に形成されている。また、ホルダ６０は、第１シール部材５６を保持するための第１環状溝６２（シール保持溝）と、第２シール部材５８を保持するための第２環状溝６４とを有する。第１環状溝６２はホルダ６０の内周側に形成され、第２環状溝６４はホルダ６０の外周側に形成されている。

ホルダ６０は、上部筒状部３４から受ける半径方向外側へ向かう押圧力によっては殆ど圧縮変形しない程度の適度の強度（剛性）を有し、例えば、合成樹脂により構成できる。

第１環状溝６２の深さは、第１シール部材５６が非圧縮状態、つまり上部筒状部３４からの押圧力を受けていない状態において、第１シール部材５６の内周部がホルダ６０の内周面（第２嵌合面６０ａ）から突出するように設定されている。このため、バスケット２６の上部筒状部３４がシール４６に嵌合したとき、第１シール部材５６が上部筒状部３４の第１嵌合面３８ａに密着する。

第２環状溝６４の深さは、第２シール部材５８が非圧縮状態、つまりシール４６が容器１２（シール保持部４８）の内周面に嵌っていない状態において、第２シール部材５８の外周部がホルダ６０の外周面６０ｂから突出するように設定されている。ホルダ６０の外径はシール保持部４８の側壁５０の内径よりも僅かに小さく、非圧縮状態の第２シール部材５８の外径はシール保持部４８の側壁５０の内径よりも僅かに大きい。このため、容器１２の内部においてシール４６がシール保持部４８によって保持された状態のとき、第２シール部材５８がケース１６（シール保持部４８）の内周面に密着する。

本実施の形態において、第１環状溝６２と第２環状溝６４は、ホルダ６０において軸線方向（矢印Ｙ方向）に離間した位置に形成されている。このため、第１シール部材５６と第２シール部材５８は、ホルダ６０において軸線方向に離間した位置に保持される。図５に示した構成例では、第１環状溝６２が相対的に上位置であり、第２環状溝６４が相対的に下位置であり、従って、第１シール部材５６が相対的に上位置であり、第２シール部材５８が相対的に下位置である。

ホルダ６０は、上部筒状部３４から受ける半径方向外側に向かう力による第１シール部材５６の圧縮変形が所定量となったときに、上部筒状部３４の外周面（第１嵌合面３８ａ）に当接して第１シール部材５６の前記所定量を超える圧縮変形を阻止する機能を有する。

次に、上記のように構成された本実施の形態に係るフィルタであるバッグフィルタ２０の作用について説明する。

バスケット２６を容器１２（ケース１６）内に装着するには、先ず、ケース１６内に設けられたシール保持部４８にシール４６を装着する。すなわち、ケース１６からカバー１８を外した状態で、ケース１６の上端の開口を通してケース１６の内部に設けられたシール保持部４８にシール４６を嵌め込む。第２シール部材５８の外周部はホルダ６０の外周面から突出しているので、シール保持部４８の内側にシール４６を嵌め込むと、第２シール部材５８がホルダ６０とシール４６受の間に挟まれて圧縮力を受け、半径方向に弾性変形することで、第２シール部材５８がシール保持部４８の側壁５０の内周面にしっかりと密着する。これにより、シール４６とシール保持部４８との間のシールがなされる。

次に、内部にフィルタエレメント２４を装着したバスケット２６を、ケース１６の上方からケース１６内に挿入していき、バスケット２６をシール４６に嵌合させる。このとき、バスケット２６における上部筒状部３４の第１嵌合面３８ａは傾斜しているので、バスケット２６の挿入過程では、先ず、第１シール部材５６が第１嵌合面３８ａと当接する。そして、バスケット２６の挿入量が増大するに従って、つまりケース１６内におけるバスケット２６の位置が下がるに従って、第１シール部材５６に当たる部分の第１嵌合面３８ａの外径が増大していく。従って、第１シール部材５６がホルダ６０と第１嵌合面３８ａの間に挟まれて圧縮力を受け、半径方向に弾性圧縮変形することで、第１シール部材５６が第１嵌合面３８ａにしっかりと密着する。これにより、シール４６と上部筒状部３４との間のシールがなされる。

バスケット２６の挿入量が所定量に達すると、第１嵌合面３８ａがホルダ６０の内周面（第２嵌合面６０ａ）に当接するので、ホルダ６０によってそれ以上のバスケット２６の挿入が阻止される。そして、バスケット２６のさらなる挿入が阻止された状態では、上部筒状部３４から受ける半径方向外側へ向かう力による第１シール部材５６の圧縮変形は増大しないので、第１シール部材５６の圧縮変形量が所定量に制限される。

上述したように、本実施の形態に係るフィルタによれば、上部筒状部３４がテーパ状の第１嵌合面３８ａを有し、シール４６が第１嵌合面３８ａと係合するテーパ状の第２嵌合面６０ａを有するので、バスケット２６が下方に挿入されるに従って、シール４６の内周面に接触する部分の上部筒状部３４の外径が大きくなる。このため、半径方向外側への強い押し付け力が得られるので、安定したシール機能が得られる。また本発明の構造では、シール４６の内周面に接触する部分の上部筒状部３４の外径が大きくなるに従って、第１シール部材５６の圧縮変形量が増大するが、シール４６は、上部筒状部３４から受ける半径方向外側に向かう力による第１シール部材５６の圧縮変形を所定量に規制する圧縮量規制機能を有するので、シール４６の過大な圧縮変形が防止される。すなわち、第１シール部材５６の圧縮変形量が所定量に制限されることで、バスケット２６がシール４６に強く喰い込むことが防止される。従って、バスケット２６の取外し（フィルタエレメント２４の交換）を容易にでき、作業性を向上できる。よって、本実施の形態によれば、シール機能の安定化とバスケット２６の取外しの容易化を同時に達成できる。

本実施の形態に係るフィルタによれば、第１シール部材５６の最大圧縮変形量は、第１シール部材５６の内径と第１環状溝６２（シール保持溝）の深さによって決まる。従って、第１シール部材５６の最大圧縮変形量を所望量に容易に設定することができる。

本実施の形態に係るフィルタによれば、第１シール部材５６と第２シール部材５８が軸線方向に離間して配置されることで、第１シール部材５６と第２シール部材５８が半径方向に干渉することがないので、ホルダ６０の半径方向の厚さを薄くでき、結果として、シール４６の半径方向の肉厚を薄くし、シール４６のコンパクト化を図ることができる。

本発明に係るフィルタは、上述の実施の形態に限られず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下のような変形例を採用してもよい。

図５に示した構成例では、第１環状溝６２と第２環状溝の上下方向の相対位置は、第１環状溝が上位置、第２環状溝６４が下位置に設定されており、換言すれば、第１シール部材５６が相対的に上位置に、第２シール部材５８が相対的に下位置に設定されているが、このような構成に代えて、図７に示すような構成を採用してもよい。すなわち、図７に示すように、シール４６において、第１環状溝６２と第２環状溝の上下方向の相対位置は、第１環状溝６２が下位置、第２環状溝６４が上位置に設定され、換言すれば、第１シール部材５６が相対的に下位置であり、第２シール部材５８が相対的に上位置に設定される構成を採用してもよい。

第１シール部材５６は、ホルダ６０の内周側に軸線方向に間隔を置いて複数設けられてもよい。この場合、第１環状溝６２は、第１シール部材５６の数に応じて複数形成される。

第２シール部材５８は、ホルダ６０の外周側に軸線方向に間隔を置いて複数設けられてもよい。この場合、第２環状溝６４は、第２シール部材５８の数に応じて複数形成される。

Claims

容器（１２）と、該容器（１２）内に収容されバッグ状のフィルタエレメント（２４）が取り付けられるバスケット（２６）とを有し、処理対象の液体を、前記フィルタエレメント（２４）を通過させることで濾過するフィルタ（２０）であって、
前記バスケット（２６）の上部を構成し上端が開口した上部筒状部（３４）と、
前記容器（１２）内において前記上部筒状部（３４）と前記容器（１２）との間に保持された環状のシール（４６）と、を備え、
前記上部筒状部（３４）の外周面は、下方に向かって外径が縮小する第１嵌合面（３８ａ）を有し、
前記シール（４６）の内周面は、下方に向かって内径が縮小し前記第１嵌合面（３８ａ）と係合する第２嵌合面（６０ａ）を有し、前記上部筒状部（３４）から受ける半径方向外側に向かう力による圧縮変形を所定量に規制する、ことを特徴とするフィルタ。
請求項１記載のフィルタ（２０）において、
前記シール（４６）は、
前記上部筒状部（４６）の外周面に密着する弾性体からなる環状の第１シール部材（５６）と、
前記容器（１２）内に設けられたシール保持部（４８）の内周面に密着する弾性体からなる環状の第２シール部材（５８）と、
前記第１シール部材（５６）及び前記第２シール部材（５８）を保持する環状のホルダ（６０）とを有し、
前記ホルダ（６０）は、前記第１シール部材（５６）を収容する環状のシール保持溝（６２）を内周側に有し、前記上部筒状部（３４）から受ける半径方向外側に向かう力による前記第１シール部材（５６）の圧縮変形が所定量となったときに、前記上部筒状部（３４）の外周面に当接して前記第１シール部材（５６）の前記所定量を超える圧縮変形を阻止する、ことを特徴とするフィルタ。
請求項２記載のフィルタ（２０）において、
前記第１シール部材（５６）と前記第２シール部材（５８）は、前記ホルダ（６０）において軸線方向に離間した位置に配置されている、ことを特徴とするフィルタ。