JP6633010B2 - フィルタ装置 - Google Patents

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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