JP6049952B2 - 空気流からからオイルミストおよび臭気を取り除くための装置 - Google Patents

空気流からからオイルミストおよび臭気を取り除くための装置 Download PDF

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Description

本発明は、大まかには空気流からオイルミストおよび臭気を取り除くための器具に関するものであり、より具体的には、空気流からオイルミストおよび臭気を取り除くためのコンパクトなフィルタ機構に関するものである。本発明は具体的には内部に真空ポンプを有する低温滅菌器に用いることができ、特にこれについて説明する。ただし、開示のこのフィルタ機構は、空気流のオイルミストを取り除くための他の利用法もある。
典型的には、低温滅菌器は真空条件下でチャンバ内の物品を滅菌する。液体滅菌剤がそのチャンバ内に注入されて蒸気化し、滅菌される物品を、蒸気化された滅菌剤によって包み、行き渡らせる。こうした滅菌器は、チャンバ内に真空引きを行うための真空ポンプを有している。この真空ポンプの動作中、オイルミストおよびその他の塵埃はチャンバから吸引され、真空チャンバの出口ポートから排出される。従来、真空ポンプが生じさせる空気流を周囲環境へ放出させるに先立ってその空気流からオイルおよびその他の物質を濾過するために、真空ポンプの出口ポートに複雑な機構が設けられる。排出される空気から臭気を取り除くため、オイルミスト除去器の下流に別個のフィルタ機構が設けられる。
こうした機構は場所をとるばかりか、組み立ておよび製品寿命にわたるメンテナンスが困難かつ高くつく。
本発明はこうした問題点やその他の問題点を克服し、空気流から、より具体的には低温滅菌器で用いられる真空ポンプの排気から、オイルミストおよび臭気を取り除くためのフィルタ機構を提供する。
本発明の好ましい実施形態の一例によれば、空気流を取り入れるための空気入口部を自身の下方端に有するベースを備えた、空気流からオイルミストおよび臭気を取り除くための装置が提供される。第1の筒状フィルタが、第1の端部と第2の端部を有する。第1の端部は閉じていて、第2の端部はベースに載せられており、第1の筒状フィルタは空気入口部に通じる内方チャンバを画定する。ベースには第2の筒状フィルタが載せられる。第2の筒状フィルタは第1の筒状フィルタを取り巻いており、第1の筒状フィルタとの間に外方チャンバを画定する。ベースを貫いて開口が形成されている。この開口は外方チャンバを空気入口部に繋ぐ。ベース内に弁体が配置される。この弁体は、外方チャンバ内の圧力が空気入口部内の圧力を上回った場合に外方チャンバから空気入口部に向かう流れを通す。
本発明の利点の一つは、空気流からオイルミストおよび臭気を取り除くためのフィルタ機構を提供することにある。
本発明のもう一つの利点は、上記のようなフィルタ機構はコンパクトかつ効率的だということにある。
本発明のさらなる利点は、上記のようなフィルタ機構においては空気流から取り除かれたオイルが真空ポンプへ戻されるということにある。
本発明の他の利点は、上記のようなフィルタ機構は空気流に対する抵抗を増加させないということにある。
本発明のさらなる利点は、上記のようなフィルタ機構は構造が単純で組み立ておよびメンテナンスが容易ということにある。
本発明のさらなる利点は、上記のようなフィルタ機構は、フィルタに集められたオイルをフィルタ機構の上流側の装置へ戻すのに弁機構を利用するということにある。
本発明のさらなる利点は、上記のようなフィルタ機構において弁手段が傘型弁で構成されるということにある。
これらの利点およびその他の利点は、以下における好ましい実施形態の説明と付随の図面および添付の特許請求の範囲を総合して明らかとなる。
本発明の特定の部品および部品配置について物理的形態をとることがあり、好ましい実施形態の一例が本明細書にて詳細に説明され、また本明細書の一部を形成する付随の図面にて図示される。
滅菌器の概略図であって、真空ポンプに通じる滅菌チャンバを示しており、この真空ポンプは自身に取り付けられたフィルタ機構を有しており、このフィルタ機構は真空ポンプからの空気流内のオイルミストおよび臭気を取り除くためのものである。 図1に示すフィルタ機構の断面図であり、本発明の好ましい実施形態の一例を図示している。 図1に示すフィルタ機構の第2の断面図であり、図2に示す断面から90°視点を変えている。 フィルタ機構の下方端の拡大図であり、フィルタ機構で集められたオイルがどのようにフィルタ機構の上流の装置へ戻されるかを示している。 フィルタ機構の分解図。
本発明の好ましい実施形態の一例を図示することのみを目的としており本発明を限定する意図のない図面をここで参照してみると、図1は、物品(図示せず)が滅菌される滅菌チャンバ12を有する低温滅菌器10(仮想線で示す)を概略的に図示している。滅菌チャンバ12は、滅菌サイクル中に滅菌チャンバ12内で真空を発生させるよう動作可能な真空ポンプ14に通じている。入口導管16が滅菌チャンバ12を真空ポンプ14の入口へ繋いでいる。出口導管18が、真空ポンプ14の出口を、滅菌サイクル中に滅菌チャンバ12より排出された空気からオイルミストを取り除くためのコンパクトなフィルタ機構30へと繋いでいる。
出口導管18の開放端は、図2および図4に示されている、外向きに広がったフランジ18aを有している。フィルタ機構30は基本的には、真空ポンプ14が発生させる空気流からオイルミストを取り除くための内方フィルタ200、および、内方フィルタ200を取り巻いていて真空ポンプ14が発生させる空気流から臭気を取り除くための外方フィルタ300から成る。内方フィルタ200と外方フィルタ300はどちらもベース40に支持されている。
ベース40は、椀状部42と、椀状部42の下方から延びる筒状のスタック部44と、椀状部42の上端から外方へ広がるフランジ部46とから成る。
ベース40の椀状部42は、平坦で円形状の底壁52と、底壁52の周縁から上方に延びる円筒状側壁54を有する。側壁54は、側壁54の厚みが大きくなっている部位54a(図2において最も良く表れている)を有する。
スタック部44は、底壁52の下側つまり底面から下方へ延びている。ここで示す実施形態においては、筒状のスタック部44は形状としては円筒状で、自身を通り抜ける円筒状の穴あるいは通路58を画定している。下方の、スタック部44の開放端は、外方に広がった小さなフランジ44aを有する。スタック部44のこの外向きに広がったフランジ44aは、真空ポンプ14からの出口導管18のフランジ18aと一致するように寸法決めされている。図4で最もよく表れているように、スタック部44のフランジ44aと、真空ポンプ14からの出口導管18のフランジ18aはそれぞれ、環状の溝を有しており、この溝はそれぞれ44bおよび18bと付番されている。環状の溝18b,44bは互いに向かい合うように、そしてその中にOリング62を受容するよう寸法決めされている。図面中に示すように、ベース40のスタック部44および出口導管18にあるフランジ44a,18aは互いに一致して係合するよう設計されており、フィルタ機構30が環状クランプ具64によって従来知られているように出口導管18へと取り付けできるようになっている。図面中に図示されているように、出口導管18を通る通路68は、スタック部44によって画定される通路58と通じている。
ベース40のフランジ部46は椀状部42の上端に沿って外向きに広がっており、上向きに延びる環状部あるいは縁部を自身の外方端沿いに有している。図面中に図示されているように、フランジ部46は、外方フィルタ300を受容する寸法となっている平坦な環状の表面46aを定める。
椀状部42内で、ハブあるいはボス82が中央部に配置されている。ハブ82は底壁52の上面に形成されている。ハブ82は概ね円筒状の形状をしており、その上端には減直径部84を有している。減直径部84はハブ82の上端で段状部あるいは切り欠き部86を画定する。ハブ82は円筒状の外表面82aと円錐状の内表面82bを有している。ハブ82の外表面82aと円筒状側壁54の内表面54bとの間に、環状の溝あるいは谷92が形成されている。ハブ82の円錐状の内表面82bは、底壁52を通り抜けて筒状のスタック部44内に形成された円筒状経路58に通じる、円錐状の開口あるいは通路88を画定する。
図2に最も良く表れているように、ハブ82の外表面82aには、椀状部42の底壁52近くに、窪みあるいは空洞94が形成されている。
2つの相隔てられた開口112,114がハブ82を貫いて形成されており、溝92をハブ82の円錐状内表面82bと繋いでいる。ここで示す実施形態においては、開口112,114はハブ82を概ね水平に貫いて延びており、開口112は開口114の上方に設けられている。上方の開口112は弁体120を受容するよう寸法決めされている。下方の開口114は溝92の下部領域と繋がるように設けられている。
ここで示す実施形態においては、弁体120は弾力性のあるポリマーまたは弾性材料で形成された傘型弁である。弁体120は円形状部分122を有しており、図4において最も良く表れているように、この部分はハブ82の円錐状内表面82bによって画定されている円錐状の通路88内に配置されて、開口114に重なる、または覆うように寸法決めされている。弁体120はさらに柄部分124を有しており、これは弁体120の円形状部分122から延びている。図示のように、柄部分124は頸環部あるいは肥大部126を有している。ここで、ハブ82と開口112は、空洞94によって画定される端壁に柄部分124の肥大部126を隣接させながら柄部分124が開口112を通って延びることができるように寸法決めされている。
好ましい実施形態においては、弁体120は、オハイオ州クリーブランドのMinivalve Inc.により品番UM18.0001-152.01として販売されている傘型弁である。
図4に最も良く表れているように、開口114はハブ82の内表面82bによって画定される円錐状の通路88と繋がっており、弁体120の円形状部分122は、開口112に配置されたときに開口114を覆う。ベース40の椀状部42の側壁54にある厚み部位54aに、ネジ筋付き開口132が形成されている。ネジ筋付き開口132は、ハブ82の空洞94と、概ね向かい合う、つまり一直線に並んでいる。図4に図示されているように、ネジ筋付き開口132は従来のネジ筋付きプラグ134を受容するように寸法決めされている。
図3に最も良く表れているように、椀状部42内には2つの相隔てられたブロック部またはサポート部142,144が形成されている。ブロック部またはサポート部142,144は、底壁52の内表面52aおよび側壁54の内表面54bから延びている。ブロック部142,144は、ハブ82のうち向かい合う面に配置されている。図面中に示すように、ブロック部142,144には、ベース40から上方へ延びるネジ筋付きの細長い棒材152,154を受容するネジ筋付き穴が形成されている。以下にてより詳しく説明するように、棒材152,154の端部にはネジ筋が付けられている。
内方フィルタ200は細長い筒状の部材である。ここで示す実施形態においては、内方フィルタ200は円筒状の形状で、筒状フィルタ材212を有しており、筒状フィルタ材212の端部には環状のカラーまたはリング214を備えている。各カラー214の一方の面は、筒状フィルタ材212の一端を受容するように寸法決めされた環状の溝を画定する。カラー214の他方の面は、円筒状の壁216の形状になっている。カラー214の壁216は、ハブ82の減直径部84を受容するように寸法決めされている。図3に最も良く表れているように、カラー214の壁部分216は、Oリング218を受容する寸法の切り欠き付き角部を有しており、このOリングは内方フィルタ200のカラー214をハブ82に対して封止する。内方フィルタ200には第1の端部200Aと第2の端部200Bがある。第1の端部200Aはベース40のハブ82と接続しており、第2の端部200Bはその上方に位置する。内方フィルタ200の第2の端部200Bの上に置かれるように、キャップ232が寸法決めされている。キャップ232は中央に位置する円筒状部分234を有しており、これは、内方フィルタ200の第2の端部200Bに付いているカラー214の壁216内に収まる寸法となっている。キャップ232の円筒状部分234と、内方フィルタ200のカラー214の壁216との間に、Oリング236が配置される。キャップ232は、外向きに広がる翼部242,244をキャップ232の両側に備えている。翼部242,244のそれぞれには開口246が形成されている。開口246は、自身を貫く細長い棒材152,154のネジ筋付き端部を受け入れるように寸法決めおよび位置決めされている。刻み付き固定材252が、細長い棒材152,154の端部にネジ合わされて、ワッシャ254と共にキャップ232を内方フィルタ200の第2の端部200B上に締め付け、内方フィルタ200をベース40上に押し付けおよび締め付ける。
外方フィルタ300はベース40のフランジ部46上に配置される寸法になっている。図面中に示すように、外方フィルタ300は内方フィルタ200から距離を置いており、内方フィルタ200と外方フィルタ300との間に環状チャンバ310を画定するようになっている。ここで示す実施形態においては、外方フィルタ300は円筒状の形状であり、フィルタ材322を有している。フィルタ材322の端部のそれぞれに端部キャップ324が設けられる。外方フィルタ300の第1の端部300Aは、上方に面を向けているベース40のフランジ部46の環状の表面46a上に載る寸法となっている。円形状のカバー332が、外方フィルタ300の第2の端部300Bを覆って配置されるよう寸法決めされている。カバー332は、下方に延びる縁部または壁部334を有しており、これは外方フィルタ300の端部を捉えるようになっている。カバー332はさらに、相隔てられた開口336を有しており、これらは自身を通してネジ筋付き棒材152,154の端部を受け入れるよう寸法決めおよび配置されている。刻み付き固定具342がネジ筋付き棒材152,154の端部にネジ留めされてカバー332を外方フィルタ300上に締め付けており、これによりベース40に外方フィルタ300を締め付ける。ガスケット344が固定具342とカバー332との間に配置されていて、これら同士の間の封止を行うようになっている。
図面中に示すように、内方フィルタ200は円筒状の内方チャンバ260を画定しており、このチャンバは、ハブ82を貫く円錐状の通路88と、ベース40のスタック部44を貫く円筒状の通路58と、真空ポンプ14の出口導管18への円筒状開口68と、に繋がっている。
好ましい実施形態においては、内方フィルタ20は、マサチューセッツ州ヒンガンのAlcatel Vacuum Products Inc.によりカタログNo.112453として販売されているフィルタから成る。
外方フィルタ300は全体として、自身を通り抜ける空気から臭気を取り除く活性炭から成る。好ましい実施形態においては、外方フィルタ300は、イリノイ州アイタスカのSolberg Manufacturing Inc.により品番3167-EL-02-SD 18483として販売されているフィルタである。
ここでフィルタ機構30の働きについて見ると、図4において最も良く表れているように、フィルタ機構30は環状クランプ具64によって真空ポンプ14の出口導管18に取り付けられている。このため、フィルタ機構30は概ね鉛直向きに配置されており、内方および外方フィルタ200,300の軸は概ね鉛直である。真空ポンプ14の動作中、圧力つまり真空ポンプの出力を受けた空気流は、内方フィルタ200の内方チャンバ260へと流れ込む。滅菌チャンバから送り出される空気流内のオイルその他の物質は、内方フィルタ200によって濾過され、ほとんどは内方フィルタ200によって画定される内方チャンバ260内に閉じ込められる。内方フィルタ200を通り抜けて濾過された空気は、内方フィルタ200と外方フィルタ300との間に画定された環状チャンバ310に入る。内方フィルタ200によって分離されたオイルは、図4内で液滴“D”として図示されているように、内方チャンバ260内に留まる。このため、真空ポンプ14により生じる空気流内のオイルミストの大部分は、フィルタ機構30の内方チャンバ260内に留められる。図4にて図示されているように、いくらかのオイルは内方フィルタ200をくぐり抜けて内方フィルタ200の外表面に結集することがある。主に内方フィルタ200の外表面に沿って結集するオイル液滴“D”は、図4に図示されているように、ベース40に形成された環状の溝92へと重力によって流れていく。
内方フィルタ200によって濾過された空気は、外方フィルタ300へ向けて外方の環状チャンバ310に入らねばならない。上記にて示したように、外方フィルタ300は好ましくは炭化物質あるいはその他類似の、空気流から臭気を取り除く物質で形成される。濾過される空気は、内方フィルタ200および外方フィルタ300で濾過された後、次いで周囲環境へと放出される。
真空ポンプ14の動作中、内方フィルタ200で画定される内方チャンバ260と外方フィルタ300で画定される外方の環状チャンバ310の内部には圧力がある。内方フィルタ200内部の圧力は外方の環状チャンバ310内の圧力よりも大きいことが理解されよう。結果として、内方チャンバ260内の圧力は、弁体120の円形状部分122をハブ82の内表面82bに押し付いたままとし、これによりハブ82の側壁を貫いて形成されている開口114を遮蔽および封止する。このようにして、真空ポンプ14によって生じる空気流はフィルタ機構30の外方の環状チャンバ310へ到達する前に内方フィルタ200のフィルタ材を通り抜けなければならないことが保証される。
内方フィルタ200によって空気流から濾過されたオイルは、内方フィルタ200の内表面に沿ってベース40の漏斗状通路88へと流れ落ち、出口導管18の通路58を通って真空ポンプ14へと戻される。空気流内のオイルミストのほとんどは内方フィルタ200によって濾過されることが理解されよう。ただし上記にて示したように、いくらかのオイルは内方フィルタ200を強引に通過、つまりくぐり抜けて、環状チャンバ310内で内方フィルタ200の外表面に沿って液滴“D”を形成する。図4に図示するように、オイル液滴“D”は下方へ流れ出て、環状の溝92内でオイル溜り“P”を形成する。
真空ポンプ14が動作していない期間中は、環状の溝92内のオイルの圧力が通路88内の圧力よりも大きい場合、ベース40の環状の溝92内に回収されたオイルは重力によってベース40の通路88内に逆流できるようになっている。言い換えると、環状チャンバ310内に回収されたオイルは、環状チャンバ310内の圧力が内方チャンバ260内の圧力を上回っている場合に内方チャンバ260を通って真空ポンプ14へと逆流出することができる。
このようにして本発明は、真空ポンプからのオイルミストおよび臭気を取り除くためのコンパクトなフィルタ機構を提供する。本発明はさらに、メンテナンスや清浄が容易なフィルタ機構を提供する。
以上の記載は本発明の具体的な実施形態の一例である。この実施形態は例示のために説明されたものに過ぎず、本発明の趣旨および範囲を逸脱しない範囲で当業者により様々な変更および改良がなされてもよいものであると理解されたい。そうしたあらゆる改良および変更は、それが請求項に係る発明あるいはその均等物の範囲にある限り、本発明に含まれるものであることが企図されている。

Claims (9)

  1. 空気流からオイルミストおよび臭気を取り除くための装置において、
    空気流を取り入れるための空気入口部を自身の下方端に有し、前記空気入口部周りに形成された溝を有するベースと、
    第1の端部と第2の端部とを有する第1の筒状フィルタであって、前記第1の端部は前記ベースに載せられており、前記空気入口部に通じる内方チャンバを画定し、前記空気流からオイルを濾過するように寸法決めされている第1の筒状フィルタと、
    第1の端部と第2の端部とを有する第2の筒状フィルタであって、前記第1の端部は前記ベースに載せられており、前記第1の筒状フィルタを取り巻いており、前記第1の筒状フィルタとの間に前記溝と繋がる外方チャンバを画定し、前記第1の筒状フィルタの下流に配置された第2の筒状フィルタと、
    前記ベースを貫く開口であって、前記外方チャンバを前記空気入口部に繋ぐ開口と、
    前記ベースの開口内に配置された弁体であって、前記外方チャンバ内の圧力が前記空気入口部内の圧力を上回った場合に前記外方チャンバから前記開口を通って前記空気入口部へ向かう流れを通す弁体と、
    前記第1の筒状フィルタの前記第2の端部に取り付けられて前記第2の端部を閉じるキャップと、
    前記第2の筒状フィルタの前記第2の端部に取り付けられて前記第2の端部を閉じるカバーと、
    前記外方チャンバを通ってそれぞれ延びる少なくとも2本の棒材であって、その少なくとも2本のそれぞれが前記ベースに取り付けられる第1の端部および第2の端部を有する棒材と、
    前記第1の筒状フィルタを前記ベースと前記キャップとの間で締め付け、また前記第2の筒状フィルタを前記ベースと前記カバーとの間で締め付けるために、前記少なくとも2本の棒材のそれぞれの前記第2の端部近くに配置される複数の固定材と、
    を備えたことを特徴とする、空気流からオイルミストおよび臭気を取り除くための装置。
  2. 前記第1および第2のフィルタが、前記ベースを通る軸について対称となるよう同心円状に前記ベースへ載せられていることを特徴とする、請求項1に記載の空気流からオイルミストおよび臭気を取り除くための装置。
  3. 前記第2のフィルタが、前記空気流から臭気を濾過するように寸法決めされていることを特徴とする、請求項1に記載の空気流からオイルミストおよび臭気を取り除くための装置。
  4. 前記ベースを貫く前記開口が前記ベース内の前記溝と繋がっていることを特徴とする、請求項1に記載の空気流からオイルミストおよび臭気を取り除くための装置。
  5. 前記ベースの前記開口が前記の下方部と繋がっていることを特徴とする、請求項4に記載の空気流からオイルミストおよび臭気を取り除くための装置。
  6. 前記弁が傘型弁であることを特徴とする、請求項1に記載の空気流からオイルミストおよび臭気を取り除くための装置。
  7. 前記傘型弁が弾性材料で形成されていることを特徴とする、請求項6に記載の空気流からオイルミストおよび臭気を取り除くための装置。
  8. 前記傘型弁が円板部を有しており、前記円板部が前記ベースの前記開口を覆っていることを特徴とする、請求項6に記載の空気流からオイルミストおよび臭気を取り除くための装置。
  9. 前記円板部が前記ベースの前記入口部に配置されていることを特徴とする、請求項8に記載の空気流からオイルミストおよび臭気を取り除くための装置。
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