JP6633010B2 - フィルタ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、フィルタケース内に流入させた流体をフィルタエレメントを通過させて流出させるフィルタ装置に関する。
このようなフィルタ装置には、液体中に混入された固形粒子(塵埃、鉄錆、スケール、砂等)を、フィルタエレメントを通過する過程においてフィルタエレメントの濾材表面および濾層内で捕捉除去することにより、液体から分離除去するフィルタ装置(マイクロフィルタ)が知られている(例えば、特許文献1を参照)。このような固液分離タイプのフィルタ装置は、自動車エンジン、産業エンジン、石油精製プラント、石油化学プラント、発電プラント、空港施設など、様々な分野において幅広く用いられている。
特開2013‐248562号公報
このようなフィルタ装置は、流体の圧力損失(フィルタエレメントを通過前後の流体の圧力差)を抑えつつ、流体に含まれる異物(固形粒子等)の除去効率の高いものが求められる。特に、石油精製、石油化学および発電プラント等において用いられるフィルタ装置や、航空機燃料用のフィルタ装置では、除去効率の高いフィルタ装置が求められる。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、流体に含まれる異物の除去効率を向上させることができるフィルタ装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、流体の流入口および流出口を有するフィルタケースと、前記フィルタケース内に設けられるフィルタエレメントとを備え、前記流入口から前記フィルタケース内に流入させた流体を、前記フィルタエレメントを通過させて前記流出口から流出させるフィルタ装置において、前記フィルタエレメントは少なくとも、円筒状の外側濾材と、前記外側濾材の内側に設けられた円筒状の内側濾材とを有し、前記外側濾材の内周面と前記内側濾材の外周面との間に、シート状の仕切り部材(例えば、実施形態における仕切りシート43)を、その両端部が重なり且つ当該両端部のうち一方の端部が他方の端部に対して固定されていないフリーな状態で丸めて配設したことを特徴とする。
上記構成のフィルタ装置において、前記仕切り部材は、両端部が重なるように丸められた状態で前記外側濾材の内周面と前記内側濾材の外周面とにそれぞれ近接して配設されることが好ましい。
上記構成のフィルタ装置において、前記内側濾材は、前記外側濾材よりも目が細かい濾材であり、前記フィルタケース内に流入させた流体を、前記外側濾材、前記仕切り部材、前記内側濾材の順に通過させるように構成されることが好ましい。
上記構成のフィルタ装置において、前記フィルタエレメントは、少なくとも前記外側濾材と前記内側濾材とを有する多重円筒構造に構成されてもよい。
本発明に係るフィルタ装置によれば、フィルタエレメントが、円筒状の外側濾材と、その外側濾材の内側に設けられた円筒状の内側濾材とを有して構成されている。そのため、流体をフィルタエレメントにおいて2つの濾材を通過させることができるので、流体中の異物(固形粒子等)を効率良く(精度良く)液体から分離させて除去することができる。また、外側濾材の内周面と前記内側濾材の外周面との間に、シート状の仕切り部材を丸めて配設した構成となっているため、仕切り部材により外側濾材と内側濾材とが直接接触することを防止することができる。さらに、シート状の仕切り部材を丸めて配設した構成であるため、仕切り部材はフリーな状態となっており、外側濾材の内周径が製造誤差等によって多少変動した場合であっても、その外側濾材の内周面に沿って仕切り部材を配設することができる。
本発明において、仕切り部材は、両端部が重なるように丸められた状態で外側濾材の内周面と内側濾材の外周面との間に配設されることが好ましい。このような構成にすると、外側濾材および内側濾材の間において隙間なく仕切り部材を配置させることができる。
本発明において、内側濾材は外側濾材よりも目が細かい濾材であり、フィルタケース内に流入させた流体を、外側濾材、仕切り部材、内側濾材の順に通過させるように構成されることが好ましい。このような構成にすると、最初に外側濾材によって分離除去された異物(固形粒子等)をフィルタエレメント内に捕捉させることができるため、それらの異物等を取り除くことが容易となり、メンテナンス作業が容易となる。
本発明に係るフィルタ装置の正面図である。 本発明に係るフィルタ装置の断面図である。 本発明に係るフィルタ装置を構成するフィルタエレメントの正面図(一部断面図)である。 上記フィルタエレメントの平面図(一部断面図)である。
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態では、本発明に係るフィルタ装置の一例として、石油精製プラントや石油化学プラント等に設けられ、石油中に混入された固形粒子(塵埃、鉄錆、スケール、砂等)等を分離除去するフィルタ装置1について説明する。
フィルタ装置1は、図1および図2に示すように、上方に開口したエレメント配設空間10を内部に有するフィルタケース30と、エレメント配設空間10を塞ぐようにフィルタケース30の上端部に着脱可能に取り付けられるフィルタカバー20と、フィルタケース30内のエレメント配設空間10に配設されるフィルタエレメント40とを有して構成される。なお、図1に示す上下および左右の矢印の方向を、上下方向および左右方向として説明する。
フィルタケース30は、上方に開口した有底円筒状に形成されている。フィルタケース30の外周面下部には、フィルタエレメント40を通過して浄化される前の石油(以下、「汚油」と称する)を流入させる配管が接続される流入管接続部31と、フィルタエレメント40を通過して浄化された石油(以下、「清浄油」と称する)を流出させる配管が接続される流出管接続部32とがそれぞれフィルタケース30の側面から突出するように形成されている。流入管接続部31の先端部に流入口31aが形成され、流出管接続部32の先端部に流出口32aが形成されている。
フィルタケース30の外周面下部には、流入口31aからフィルタケース30内(エレ
メント配設空間10)に流入した汚油を、フィルタエレメント40を通過させずにフィルタケース30の外部に排出させることが可能な汚油排出部33と、フィルタエレメント40を通過した後にフィルタケース30内に留まった状態の清浄油を、流出口32aとは別のルートによってフィルタケース30の外部に排出させることが可能な清浄油排出部34とが形成されている。
フィルタケース30の上端部には、フィルタカバー20を取り付けるためのフランジ部35が形成されている。略円盤状に形成されたフィルタカバー20は、このフランジ部35に複数のボルトおよびナットを用いて着脱可能に取り付けられる。フィルタカバー20とフランジ部35の接合部には薄板状のガスケット36が設けられている。フィルタカバー20には、運転開始時にフィルタケース30内の空気を外部に排出させるためのベント部21が設けられている。
フィルタカバー20とフィルタケース30の外周面とに跨ってカバー取外し機構25が設けられている。このカバー取外し機構25は、フィルタカバー20とフランジ部35を固定している複数のボルトおよびナットを取り外した状態において、レバー26を操作して下方に揺動させることによりフィルタカバー20をフランジ部35から上方に持ち上げ、フィルタカバー20を水平方向に回転させて移動させることができるように構成されている。このようにフィルタカバー20をフィルタケース30から取り外し、フィルタケース30内に配設されたフィルタエレメント40を交換することができるようになっている。
フィルタケース30の内部には、図2に示すように、内部空間を上下2つに区画する仕切り壁37が設けられ、仕切り壁37の上方にエレメント配設空間10が形成され、仕切り壁37の下方に貯留空間15が形成されている。流入管接続部31(流入口31a)および汚油排出部33はエレメント配設空間10に繋がるように設けられ、流出管接続部32(流出口32a)および清浄油排出部34は貯留空間15に繋がるように設けられている。エレメント配設空間10の流入口31aに近い位置(流入口31aから流入した汚油が衝突可能な位置)には、バッフルプレート38が設けられている。バッフルプレート38は、流入口31aから流入した汚油が衝突して汚油の流れ方向および流速を急激に変化させることにより、汚油に含まれるゴミ等の固形物を沈下させて取り除くようになっている。
フィルタエレメント40は、図3および図4に示すように、円筒状の外側濾材41と、外側濾材41の内側に設けられた内側濾材42と、外側濾材41の内周面と内側濾材42の外周面との間に設けられた仕切りシート43と、外側濾材41の外周面を覆うように設けられた外側シート44と、濾材41,42およびシート43,44の上下端部にそれぞれ取り付けられた円盤状のエンドプレート45と、上下のエンドプレート45にそれぞれ取り付けられた円盤状のガスケット46とを有して構成される。
外側濾材41は、不織布(例えば、ポリエステル不織布)を蛇腹状(プリーツ状)に折り畳んで円筒状(断面菊花状)に形成され、石油中の固形物の捕捉機能を有する構成となっている。内側濾材42は、外側濾材41と同様に、不織布を蛇腹状に折り畳んで円筒状(外側濾材41よりも外径が小さな円筒状)に形成され、石油中の固形物の捕捉機能を有する構成となっている。内側濾材42は、外側濾材41よりも目が細かく構成されている(両者を比較すると、外側濾材41の目が粗く、内側濾材42の目が密になっている)。フィルタエレメント40は、外側濾材41の内側に内側濾材42が嵌合された状態で設けられ、外側濾材41および内側濾材42による2重円筒構造になっている。
仕切りシート43は、シート状に形成された不織布(例えば、ポリエステル不織布)に
よって構成されている。仕切りシート43は、外側濾材41の内周面と内側濾材42の外周面との間に、仕切りシート43の両端部が重なる(オーバーラップする)ように丸められてフリーな状態で設けられている。また、仕切りシート43は、外側濾材41の内周面および内側濾材42の外周面にそれぞれ近接した状態で設けられている。仕切りシート43は、石油を通過させることができるように構成されているが、通過抵抗を抑えるために複数の通過孔(パンチ穴)が形成されている。外側シート44は、仕切りシート43と同様に、シート状に形成された不織布(例えば、ポリエステル不織布)によって構成されている。外側シート44も、石油を通過させることができるように構成されているが、通過抵抗を抑えるために複数の通過孔44a(パンチ穴)が形成されている。
外側および内側濾材41,42並びに仕切りおよび外側シート43,44は、上下のエンドプレート45によって挟持され、内側濾材42の内周面および上下のエンドプレート45によって囲まれた内部空間が形成される。図2に示すように、フィルタエレメント40がフィルタケース30内のエレメント配設空間10に配設されると、エレメント配設空間10を外側シート44(外側濾材41)より外側の空間(これを流入空間10aと称する)と、内側濾材42の内部空間(これを流出空間10bと称する)とに区画するようになっている。
下側のエンドプレート45およびガスケット46の中央部には、内側濾材42の内部空間(流出空間10b)に連通する開口部が上下に貫通形成されている。フィルタエレメント40がフィルタケース30内のエレメント配設空間10に配設されると、この開口部にフィルタケース30内の貯留空間15から延びる流路形成パイプ39が接続され、内側濾材42内の流出空間10bと貯留空間15とが連通するようになっている。
このように構成されるフィルタ装置1では、図2において矢印で示すように、流入口31aからフィルタケース30内に流入した汚油は、まず始めにバッフルプレート38に衝突して流れ方向および流速が急激に変化させられ、これにより汚油に含まれる塵埃、鉄錆、スケール、砂等の比較的大きな固形物を沈下させて取り除かれる。そして、フィルタケース30内の流入空間10aに流入した汚油は、フィルタエレメント40を外側シート44、外側濾材41、仕切りシート43および内側濾材42の順に通過する。外側濾材41を通過するときに、バッフルプレート38によって除去されずに汚油中に残っている塵埃、鉄錆、スケール、砂等の固形物が外側濾材41によって捕捉除去される。外側濾材41によって除去された固形物はフィルタエレメント40内に捕捉させる。さらに、外側濾材41よりも目が細かい内側濾材41を通過するときに、まだ汚油中に残っている固形物(より小さな固形物)が内側濾材42によって捕捉除去される。このように塵埃、鉄錆、スケール、砂等の固形物が取り除かれた清浄油は、内側濾材42の内部空間からフィルタケース30内の流路形成パイプ39、貯留空間15および流出口32aの順に通ってフィルタケース30の外部に流出されるようになっている。
以上のように、フィルタ装置1によれば、フィルタエレメント40は、外側濾材41の内側に内側濾材42が嵌合された状態で設けられ、外側濾材41および内側濾材42による2重円筒構造になっている。そのため、汚油を2つの濾材41,42を通過させることができるので、汚油中の異物(塵埃、鉄錆、スケール、砂等)を効率良く(精度良く)分離させて除去することができる。また、外側濾材41の内周面と内側濾材42の外周面との間に仕切りシート43を丸めて配設した構成となっている。そのため、仕切りシート43によって外側濾材41と内側濾材42とが直接接触することを防ぎ、蛇腹状の濾材41,42が互いに入り込んだ状態になることを防止することができる。さらに、仕切りシート43を丸めて配設した構成であるため、仕切りシート43はフリーな状態となっており、外側濾材41の内周径が製造誤差等によって多少変動した場合であっても、その外側濾材41の内周面に沿って仕切りシート43を配設することができる。このとき、仕切りシ
ート43の両端部が重なる(オーバーラップする)ように丸められた状態で設けられているため、仕切りシート43を隙間なく配設させることができる。
また、フィルタ装置1によれば、内側濾材42は外側濾材41よりも目が細かく構成され、フィルタケース30内の流入空間10aに流入した汚油を、フィルタエレメント40の外側シート44、外側濾材41、仕切りシート43および内側濾材42の順に通過させるように構成されている。そのため、外側濾材41によって除去された固形物をフィルタエレメント40内に捕捉させることができるため、それらの固形物を取り除くことが容易となり、メンテナンス作業が容易となる。
これまで本発明に係る実施形態について説明してきたが、本発明の範囲は上述の実施形態に示したものに限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、石油精製プラントや石油化学プラント等に設けられ、石油中に混入された固形粒子(塵埃、鉄錆、スケール、砂等)等を分離除去するフィルタ装置1について説明したが、本発明は、上述した固液分離タイプのフィルタ装置以外に、石油中に混入する水分等を分離除去する液液分離タイプのフィルタ装置や、ガス流体中に混入する固形粒子等を分離除去する固気分離タイプのフィルタ装置等、種々のフィルタ装置に適用することができる。
また、上述の実施形態では、外側濾材41および内側濾材42による2重円筒構造になっているが、本発明は3重円筒以上の構造にも適用可能であり、それぞれの濾材の間に仕切りシートを隙間なく配設させることができる。また、上述の実施形態において、外側濾材41、内側濾材42および仕切りシート43は、不織布によって構成されているが、例えばパルプ濾紙等、不織布以外の材料によって構成されてもよい。
1 フィルタ装置
20 フィルタカバー
30 フィルタケース
40 フィルタエレメント
41 外側濾材
42 内側濾材
43 仕切りシート(仕切り部材)

Claims (4)

  1. 流体の流入口および流出口を有するフィルタケースと、
    前記フィルタケース内に設けられるフィルタエレメントとを備え、
    前記流入口から前記フィルタケース内に流入させた流体を、前記フィルタエレメントを通過させて前記流出口から流出させるフィルタ装置において、
    前記フィルタエレメントは少なくとも、円筒状の外側濾材と、前記外側濾材の内側に設けられた円筒状の内側濾材とを有し、
    前記外側濾材の内周面と前記内側濾材の外周面との間に、シート状の仕切り部材を、その両端部が重なり且つ当該両端部のうち一方の端部が他方の端部に対して固定されていないフリーな状態で丸めて配設したことを特徴とするフィルタ装置。
  2. 前記仕切り部材は、両端部が重なるように丸められた状態で前記外側濾材の内周面と前記内側濾材の外周面とにそれぞれ近接して配設されたことを特徴とする請求項1に記載のフィルタ装置。
  3. 前記内側濾材は、前記外側濾材よりも目が細かい濾材であり、
    前記フィルタケース内に流入させた流体を、前記外側濾材、前記仕切り部材、前記内側濾材の順に通過させるように構成されたことを特徴とする請求項1もしくは2に記載のフィルタ装置。
  4. 前記フィルタエレメントは、少なくとも前記外側濾材と前記内側濾材とを有する多重円筒構造に構成されたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のフィルタ装置。
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