JP5439697B2 - エアーフィルター - Google Patents

Description

本発明は、エアーフィルターに関する技術であって、更に詳細に述べるならば、油を多く含んだ圧縮空気に対応することが可能なエアーフィルターの寿命を向上させる技術について述べたものである。

従来の、エアーフィルターの寿命を向上させることに関する技術としては、圧縮空気からの異物分離方法および異物分離装置や、医療用フィルターおよびフィルター廃却方法が見られる（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

先ず、エアーフィルターに類似している、従来の圧縮空気からの異物分離方法および異物分離装置について、特許文献１によって説明する。

この場合、特許文献１には、エアーコンプレッサ１１からの圧縮空気吐出配管１０１、１０２、１０３、１０４、１１１、１１２の途中にプレフィルタ２１、２１Ａ、またはプレフィルタ２１、２１Ａおよび油分除去フィルタ２４または／および高性能油分除去フィルタ２５のいずれかを配設した圧縮空気からの異物分離方法において、エアーコンプレッサ１１に一番近い所に位置しオートドレントラップ２１ｂを備えフィルターエレメント２１ａを内蔵したプレフィルタ２１、２１Ａで、圧縮空気内の３μｍ以上の大きさの異物ｘをフィルターエレメント２１ａによって捕捉しフィルターエレメント２１ａの外側とケース２１ｎの内側の間に残留させ、異物ｘ以外の圧縮空気や水滴となったドレンｙだけがフィルターエレメント２１ａの内側に送り込まれることで異物ｘがオートドレントラップ２１ｂに到達しないようにした技術が記載されている。
特許第３３２６７４１号

次に、エアーフィルターに類似している、従来の医療用フィルターおよびフィルター廃却方法について、特許文献２によって説明する。

この場合、特許文献２には、医療現場で発生した異物を真空引きしその中の比較的大きな異物を除去した後の流体から更に異物を除去する目的で配設したフィルターエレメント５１を内蔵した医療用フィルター５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄがある中で、フィルターエレメント５１に早期に粘性の異物が付着し機能が低下するのを防止する目的で、フィルターエレメント５１の上流である内側にフィルターエレメント５１の異物捕捉能力に較べて大きな異物しか捕捉出来ない異物分離手段５６、５６Ａを設け、流体流路ｚがフィルター５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄを構成しているボディ５２から異物分離手段５６、５６Ａの内側とフィルターエレメント５１の外側に形成され、異物分離手段５６、５６Ａとフィルターエレメント５１で捕捉した各々の異物は異物分離手段５６、５６Ａとフィルターエレメント５１の内側に各々保持している技術か記載されている。
特開２００６−０８１８６９

しかしながら、このような従来の、圧縮空気からの異物分離方法および異物分離装置や、医療用フィルターおよびフィルター廃却方法に関する技術に関しては、以下に示すような課題があった。

先ず、圧縮空気からの異物分離方法および異物分離装置に於いては、油を多く含んだ圧縮空気に対応することが可能な点では、油分除去フィルタや高性能油分除去フィルタで対応出来るが、寿命が短いという点では問題が有った。

また、医療用フィルターおよびフィルター廃却方法に於いては、医療現場の血や唾液や痰や膿等の粘性の異物に対するものであって、油に対応するものではなかった。

本発明は、圧縮空気から異物を捕捉する目的で一個のフィルターエレメントを配設した単一のフィルターがある中で、流体流路が前記フィルターを構成しているボディから前記フィルターエレメントの内側と前記フィルターエレメントの外側に形成され、前記フィルターエレメントで捕捉された前記異物は前記フィルターエレメントの内側に保持され、前記フィルターエレメントの寿命を延長させる目的で、前記フィルターエレメントの内側に油を吸着する油吸着材を配設し、発生した水滴は前記フィルターエレメントより滴下するように構成し、前記フィルターエレメントの交換と同時に前記異物と前記油吸着材を除去可能としていることを特徴とし、更には、前記油吸着材が圧縮空気の流入側の方に逆流して前記フィルターより離脱するのを防止する目的で、前記フィルターエレメントの入口の側に油吸着材離脱防止手段を設けたことを特徴とし、更には、前記フィルターエレメントは前記ボディとケースの間に位置するものであり、前記ボディの下部で前記フィルターエレメントを上部鍔の内側に位置させたＯリングによって装着し、その後に前記ボディに前記ケースを螺合によって締結すると同時に前記フィルターエレメントを確実に固定する構成になっているものであることを特徴とすることによって、上記課題を解決したのである。

以上の説明から明らかなように、本発明によって、以下に示すような効果をあげることが出来る。

第一に、圧縮空気から異物を捕捉する目的でフィルターエレメントを配設したフィルターがある中で、流体流路がフィルターを構成しているボディからフィルターエレメントの内側とフィルターエレメントの外側に形成され、フィルターエレメントで捕捉された異物はフィルターエレメントの内側に保持され、フィルターエレメントの寿命を延長させる目的で、フィルターエレメントの内側に油を吸着する油吸着材を配設していることで、このフィルターに油を多く含んだ圧縮空気を通過させたとしても、従来の油吸着材を配設していないフィルターエレメントに較べてかなりの期間そのまま延長して使用することが可能となった。

第二に、油吸着材が圧縮空気の流入側の方に逆流してフィルターより離脱するのを防止する目的で、フィルターエレメントの入口の側に油吸着材離脱防止手段を設けたことで、このフィルターの上流で何らかの理由やトラブルによって急激な圧力低下があったとしても、油吸着材が圧縮空気の流入側の方に逆流しようとしてフィルターより離脱することは防止出来るようになった。

第三に、油吸着材離脱防止手段は、ステンレス、または黄銅、または鉄にメッキをしたもの、または真鍮によるパンチングプレートであることで、入手し易い手軽な材料と単純で簡単な方法によって、確実にフィルターより離脱防止の目的を達成することが可能となった。

第四に、油吸着材は、ポリプロピレンやポリスチレンであることで、入手し易い手軽な材料によって、確実に油吸着の目的を達成することが可能となった。

第五に、油吸着材は、数十本〜数百本の糸を束にしたものであることで、入手し易い手軽な材料と単純な簡単な方法によって、確実に油吸着の目的を達成することが可能となった。

第六に、油吸着材は、不織布を０．２５〜３０平方センチメートルの小片に切断したものであることで、入手し易い手軽な材料と単純で簡単な方法によって、確実に油吸着の目的を達成することが可能となった。

第七に、フィルターエレメントはボディとケースの間に位置するものであり、ボディの下部でフィルターエレメントを上部鍔の内側に位置させたＯリングによって装着し、その後にボディにケースを螺合によって締結すると同時にフィルターエレメントを確実に固定する構成になっているものであることで、単純で簡単な方法によって、確実にフィルターを構成することが可能となった。

本願発明の全体を示した図

以下、本発明の実施の形態を図面と共に詳細に説明する。
ここで、図１は、本願発明の全体を示した図である。

図１に見られるように、５０はフィルターであり、油や水や異物ｘを分離し除去するフィルターエレメント５１と、上部に位置しているボディ５２と、周囲を覆っているケース５３と、圧縮空気の洩れを防止するパッキン５５と、ドレン水を排出する排水管５８と、ドレン水の流れる流路を手動によって開閉する開閉弁５９から構成されている。 ここで、ボディ５２は、鉄やステンレスやアルミニウムや黄銅や真鍮によるもの等が考えられるが、ケース５３に関しては、外部から内部の状況を見ることが出来るように、透明のプラスッチック製ということも考えられる。

尚、フィルターエレメント５１は、各種の異物を分離して捕捉するエレメント本体５１ａと、上部鍔５１ｂと、下部鍔５１ｃと、圧縮空気の洩れを防止するＯリング５４と、油吸着材５７としての糸５７と、油吸着材離脱防止手段５６としてのパンチングプレート５６によって構成されている。

この場合、上部鍔５１ｂは、ドーナツの形状をして中央部を圧縮空気が通過出来るようになっていて、Ｏリング５４は、上部鍔５１ｂの内側とボディ５２に形成されている上部鍔接触面５２ｊの間に位置していることで上部鍔５１ｂとボディ５２の間で圧縮空気が漏れるのを防止し、下部鍔５１ｃは、円盤状の形をしていてエレメント本体５１ａの下部と密着している。 従って、フィルターエレメント５１の内部に於いては、ボディ５２を出発点としてエレメント本体５１ａの内側から外側に向かって形成されている流体流路ｚを通過するように圧縮空気が流れることを除いて閉じた状態になっている。 但し、下部鍔５１ｃの形状に関しては、円盤状の形にこだわる必要は無く、閉じた状態を確保することが出来れば、円錐状の形でも、球の一部の形状をした形でも、またその他の形でも構わない。

この様に、フィルターエレメント５１を構成することと、圧縮空気がフィルターエレメント５１の内側から外側に流れることによって、フィルターエレメント５１で捕捉された異物ｘは、フィルターエレメント５１の内部に滞留するようになっている。 即ち、フィルターエレメント５１を交換することによって、交換と同時に異物ｘも除去することが出来るようになっていると言える。

一方、このフィルターエレメント５１内側の空間部には、油吸着材５７としてポリプロピレンやポリスチレン製の、数十本〜数百本の時によっては千本以上の糸５７を束にしたものが収納されている。 当然のことながら、糸５７の数は糸５７の長さによって変化するものであり、数を倍にした場合には長さは半分の長さということになる。 この場合、油吸着材５７を収納した理由は、圧縮空気に油が含有している場合、早い時点にその油によってフィルターエレメント５１の、即ちエレメント本体５１ａの機能が低下する為に、その対応としてフィルターエレメント５１の内部で、先ず油吸着材５７によって圧縮空気に含まれている油を吸着するようにし、その後でエレメント本体５１ａを通過するようにしたのである。 尚、油吸着材５７に関しては、不織布を０．２５〜３０平方センチメートルの小片に切断したものを収納しても構わない。 この場合、糸５７と小片を併用することも考えられる。

そして、油吸着材５７を収納する密度としては、フィルターエレメント５１内側の空間部の３〜８０％を占めるように、それなりの空間が確保されることが望ましい。 その理由としては、収納の密度が８０％を越すと目詰まりを起こし易く、収納の密度が３％以下であるとエレメント本体５１ａの内側に油吸着材５７である糸５７が付着し易いことによるものである。

この場合、フィルター５０の上流に於いて、意識して圧縮空気を抜いたり、また漏洩させたり、更に何等かのトラブルで圧縮空気を送る配管が外れることによって、圧縮空気が一時的に大量に排出したり漏洩した場合に、急激な圧力低下によってフィルター５０の圧縮空気の流入側の方に逆流してフィルター５０から油吸着材５７が離脱することが考えられる。 そこで、その離脱を防止する目的で、フィルターエレメント５１の入口の側に油吸着材離脱防止手段５６を設けているのである。

尚、油吸着材離脱防止手段５６としては、ステンレスや、黄銅や、鉄にメッキをしたものや、真鍮を材料とした、パンチングプレート５６が考えられるが、それ以外の金属材料を使用することによるものでも構わない。 また、油吸着材離脱防止手段５６としては、プラスッチックに穴加工したり、プラスッチックを成形するようなものも考えられる。 そして、油吸着材離脱防止手段５６であるパンチングプレート５６は、ボディ５２の下部とフィルターエレメント５１内側の間に位置するようになっていて、ボディ５２の下部とフィルターエレメント５１内側の油吸着材５７の間に位置するようになっている。 但し、油吸着材離脱防止手段５６であるパンチングプレート５６に関しては、図１に於いてはボディ５２の下部と油吸着材５７の間を移動することが考えられるが、上部鍔５１ｂの内径をエレメント本体５１ａの内径より大径にしてエレメント本体５１ａの上部に位置させたり固定させることも考えられる。

所で、油吸着材離脱防止手段５６に関しては、パンチングプレート５６に限定する必要は無く、油吸着材５７を布や金網の袋に収納してフィルターエレメント５１に固定したり、他の方法で離脱を防止させるようなことも考えられるし、全くこれ以外の方法によるものでも構わない。

そして、このフィルターエレメント５１は、フィルター５０を構成しているボディ５２とケース５３の間に配設されていて、ボディ５２の雌ネジ５２ｋとケース５３の雄ネジ５３ｙを螺合によって結合することで、ボディ５２の段部５２ｉとケース５３の３ないし数箇所の座５３ｚの間に位置するようになっている。 この場合、ボディ５２とケース５３の間にはパッキン５５を配設して圧縮空気の漏洩を防止しているが、位置としては、ケース５３の上端部側に配設しても構わない。 また、ボディ５２とケース５３の間のパッキン５５は、Ｏリングや他のものでも構わない。

ここで、フィルターエレメント５１を構成している上部鍔５１ｂの内側に配設したＯリング５４が、フィルター５０を構成しているボディ５２の上部鍔接触面５２ｊに接触することによって、フィルターエレメント５１の上部で、フィルターエレメント５１内部とボディ５２の間を、更に詳細に述べるなら上部鍔５１ｂの内側とボディ５２を形成している上部鍔接触面５２ｊの間を、即ちフィルターエレメント５１の内側と外側の間を圧縮空気が漏洩するのを防止している。

また、フィルターエレメント５１を構成している下部鍔５１ｃは、フィルター５０を構成しているケース５３の内側に形成された３ないし数箇所の座５３ｚに載置された状態となっている。

更に、ボディ５２は、流体流路ｚの一部である入口５２ｘと流路５２ｚと出口５２ｙを形成している。 また、フィルターエレメント５１を構成している下部鍔５１ｃが、フィルター５０を構成しているケース５３の内側に形成された座５３ｚに載置されることによって、フィルター５０を構成しているケース５３をフィルターエレメント５１の外側と内側と下部の三つの部屋に分割している。

そして、ボディ５２の入口５２ｘと、ボディ５２の流路５２ｚと、油吸着材５７を含めてフィルターエレメント５１の内側と、エレメント本体５１ａと、フィルターエレメント５１の外側と、ボディ５２の出口５２ｙで、フィルター５０としての流体流路ｚを形成している。

加えて、ケース５３の下部に形成している水排出口５３ｘには、排水管５８がケース５３と螺合によって結合し、更に排水管５８の途中には手動で流路を開閉することが出来る開閉弁５９が配設してあって、必要に応じてケース５３の下部に溜まった水を排出することが出来るようになっている。 この場合、フィルターエレメント５１によって異物ｘが確実に除去されているので、開閉弁５９が作動する際に作動不良等の異常を示すことは殆んど無い。

本発明による、エアーフィルターは前述したように構成されており、以下にその動作についてその内容を説明する。

先ず、何らかの装置の一部として圧縮空気を清浄なものにしようとする目的でフィルター５０を配設して、開閉弁５９を閉鎖している中で、その装置に圧縮空気を流す。 この場合、このフィルター５０は、清浄にしようとする圧縮空気の中にオイルミストが多く含まれていても、油吸着材５７を配設することによって、圧縮空気の中に含まれているオイルミストが吸着され、その上でエレメント本体５１ａを通過するように構成されていることで、フィルターエレメント５１の寿命が格段に向上するように配慮されていると言うことが出来る。

即ち、圧縮空気が、フィルター５０を構成しているボディ５２の入口５２ｘと流路５２ｚと、油吸着材離脱防止手段５６であるパンチングプレート５６を経由してフィルターエレメント５１の内側に送り込まれる。 そして、フィルターエレメント５１の内側では、油吸着材５７によって油や水が吸着され除去されるようになっている。

所で、何等かの理由によってボディ５２を形成している入口５２ｘに流入しようとする上流からの圧縮空気が、流入する前に大量に漏洩することによって圧力が急激に低下すると、フィルター５０に流入しようとする圧縮空気がフィルター５０より上流側に逆流しようとするが、同時にフィルターエレメント５１の内側に配設している油吸着材５７もフィルター５０より上流側に離脱して流出しようとする。 しかしながら、フィルターエレメント５１の入口側に油吸着材離脱防止手段５６であるパンチングプレート５６を位置させることによってその流出を防止しているのである。

この場合、正常な形でフィルターエレメント５１の内側に送り込まれた圧縮空気は、大半の油や水や異物ｘをフィルターエレメント５１の内側に残留させながら、エレメント本体５１ａを通り、油や水や異物ｘが取り除かれた状態でフィルターエレメント５１の外側を経由して、ボディ５２の出口５２ｙから送り出されるようになっている。 この様にして、このフィルター５０によって油や水や異物ｘが吸着や除去され、特に油が油吸着材５７によって吸着されることによってエレメント本体５１ａに油が付着する可能性も低減されることで、フィルターエレメント５１の寿命が格段に向上したのである。

尚、エレメント本体５１ａを通ってフィルターエレメント５１の外側に圧縮空気が流れる過程で発生した水滴ｙは、フィルターエレメント５１の外側からケース５３の下部に滴下するようになっている。 従って、ケース５３の下部に水が溜まってくるのが目視によって確認されると、手動によって開閉弁５９を開くことで溜まった水を外部に排出することになる。

この発明は、エアーフィルターに関する技術であって、更に詳細に述べるならば、油を多く含んだ圧縮空気に対応することが可能なエアーフィルターの寿命を向上させる技術について述べたものである。 この事によって、交換サイクルが長くなった、結果としてメンテナンス費用の安くなったフィルターエレメント５１を使用することが可能となったのである。

５０・・・・・・フィルター
５１・・・・・・フィルターエレメント
５１ａ・・・・・エレメント本体
５１ｂ・・・・・上部鍔
５１ｃ・・・・・下部鍔
５２・・・・・・ボディ
５２ｉ・・・・・段部
５２ｊ・・・・・上部鍔接触面
５２ｋ・・・・・雌ネジ
５２ｘ・・・・・入口
５２ｙ・・・・・出口
５２ｚ・・・・・流路
５３・・・・・・ケース
５３ｘ・・・・・水排出口
５３ｙ・・・・・雄ネジ
５３ｚ・・・・・座
５４・・・・・・Ｏリング
５５・・・・・・パッキン
５６・・・・・・油吸着材離脱防止手段（パンチングプレート）
５７・・・・・・油吸着材（糸）
５８・・・・・・排水管
５９・・・・・・開閉弁
ｘ・・・・・・・異物
ｙ・・・・・・・水滴
ｚ・・・・・・・流体流路

Claims (3)

1. 圧縮空気から異物を捕捉する目的で一個のフィルターエレメントを配設した単一のフィルターがある中で、流体流路が前記フィルターを構成しているボディから前記フィルターエレメントの内側と前記フィルターエレメントの外側に形成され、前記フィルターエレメントで捕捉された前記異物は前記フィルターエレメントの内側に保持され、前記フィルターエレメントの寿命を延長させる目的で、前記フィルターエレメントの内側に油を吸着する油吸着材を配設し、発生した水滴は前記フィルターエレメントより滴下するように構成し、前記フィルターエレメントの交換と同時に前記異物と前記油吸着材を除去可能としていることを特徴とするエアーフィルター。
2. 前記油吸着材が圧縮空気の流入側の方に逆流して前記フィルターより離脱するのを防止する目的で、前記フィルターエレメントの入口の側に油吸着材離脱防止手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載のエアーフィルター。
3. 前記フィルターエレメントは前記ボディとケースの間に位置するものであり、前記ボディの下部で前記フィルターエレメントを上部鍔の内側に位置させたＯリングによって装着し、その後に前記ボディに前記ケースを螺合によって締結すると同時に前記フィルターエレメントを確実に固定する構成になっているものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエアーフィルター。

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