JP7274801B2 - 一体化した流体動力学的洗浄プロセスを有する流体フィルタを逆洗するのための空気圧－水圧逆洗プロセス及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、流体を洗浄するため、特に、油を超精密ろ過するための、フィルタ要素がろ過プロセスにおいて外部から内部に向かって貫流される流体フィルタのための逆洗装置及び方法に関し、逆洗プロセスのために配置されている発明の特徴は、洗浄された流体を有する貯留体が形成され、並びに逆洗プロセスでは、圧縮空気を利用してこの貯留体がフィルタ媒体を通して内側から外側に向かって急激に押され、これにより洗浄した汚れ層がはがれ、そのほかに配置されている流入装置を介してこの目的のために配置されている回路構成により汚れ容器に供給される、ことを特徴とする。フィルタの技術的要素の本発明の配置は、フィルタカートリッジを交換するまでの、耐用年数を大幅に向上させるという目標を達成する。

超精密ろ過を目的とする多くのフィルタが先行技術として知られている。フィルタ要素は、主に、フィルタの外部で、若しくは流体流の方向が切り換わるような逆洗プロセスによって、洗浄される。したがって、特許文献１では、特殊な材料特性を利用して、ギャップ幅を変えることによってフィルタの細かさを変えることができるギャップ式フィルタが、提示されている。堆積した不純物を除去するために剥離装置が配置されていて、この剥離装置を利用してギャップ式フィルタから不純物が取り除かれ、フィルタハウジングの下部に集められ、排水出弁を介して収集容器に供給される。この場合、汚れ層が剥離し且つ汚れ層が収集されると、ろ過プロセス中にろ過されるべき流体と混合することになり、流れで生じる渦形成によって剥離した保護層の大部分がろ過プロセスに戻るように流されること、若しくは洗浄プロセスのためにフィルタユニットを除去しなければならない、且つ外部の洗浄プロセスを経なければならないことが欠点である。特許文献２では、支持スリーブ付きフィルタキャンドル（独語：Ｆｉｌｔｅｒｋｅｒｚｅ）からなるフィルタ配置が提示された。この場合、フィルタ要素は支持スリーブによって囲まれていて、その際、支持スリーブは、可撓性のある材料からなり、管状に形成され、支持スリーブにわたって引き伸ばされる。支持スリーブがフィルタ要素として機能せず、フィルタキャンドルが逆洗プロセスに適していないことが欠点である。そうでなければ、フィルタ要素の安定性がもはや保証できなくなるからである。特許文献３は、逆洗プロセスが設けられているフィルタキャンドルが提示されていて、その際、メッシュサイズが拡大され、流体の流れ方向を逆にすることによって汚れがフィルタ材料から除去される。逆洗プロセス中に、除去された汚れが、既に洗浄された流体と部分的に接触することが欠点であり、その結果、既に洗浄された流体が部分的に汚染されるか、若しくは洗浄された流体が汚れた空間に入り込む可能性がある。別の分離装置は、特許文献４で提示されている。ここで、流体は中央に供給され、且つ放射状に配置されている３つのフィルタステージを介して配置されているフィルタ要素を通って内側から外側に向かってガイドされ、中央に排出される。流体に含まれている汚れた粒子は、内周のフィルタ要素に保持される。このフィルタ要素を個別に洗浄するために若しくは新しく交換するために、フィルタ要素は洗浄プロセスのために除去しなければならないことが欠点である。プロセスを一体化した洗浄は、この技術的設計では不可能である。

特許文献５は、ろ過されるべき液体が流体入口を介して管状ハウジングに流入し、管状ハウジングの内部にある同じく菅状であるフィルタ要素のろ過壁を通過し、その場合にろ過され、ろ過された液体が流体出口を介して排出される管状フィルタを記載している。フィルタは逆洗液を用いて洗浄される。これは、流体出口を介してフィルタ要素内に導入され、壁を通って外側へと流出し、流体入口を介して排出される。洗浄効果を改善するために、シャフト上に複数配置されている厚肉部を有するディフューザがフィルタ要素の内側に配置されているいる。これらの厚肉部は、壁の方向に、特にフィルタの上部に、向上した洗浄液の運動を導く。

特許文献６は、懸濁物質タンク内のフィルタ要素としてフィルタキャンドルが配置されているフィルタを記載している。フィルタキャンドルの内側には、ほぼフィルタキャンドルの底部にまで達するパイプが配置されている。その結果生じるギャップは、ろ過した液体の流速を底部で増加させ、まだ残っている懸濁物質の堆積を大幅に防ぐ。フィルタの外表面の堆積物を除去するために、多工程プロセスが実施される。この場合、先ず、懸濁空間は、追加の配管を介してできるだけ完全に空にする。フィルタ要素をろ過流方向に任意で洗浄した後、フィルタが再び空にされ、フィルタケークが同じ流れで乾燥される、即ち、温風が懸濁空間に送り込まれ、フィルタ要素を通って押され、ろ過液出口から排出される。次いで、圧縮空気は、ろ過液出口を介して送り込まれ、フィルタ要素を通って押圧され、それに伴ってフィルタケークが放出される。分離されているケークは、底部排水口を介して除去される。

記載した他の複数の発明は、この目的のために設けられているハウジングに挿入されるフィルタカートリッジを固定するため且つ配置するための特別な配置と必要な技術的手段、並びに主に供給される流体と排出される流体の圧力差を感覚的に測定することによってフィルタ状態を把握することに関する。洗浄技術と結びついた一体化は、それらの発明で企図していないか、若しくは保護された技術的特徴では不可能である。

独国実用新案第２９８２２１１３号明細書 独国特許出願公開第１０２０１７００６７０９号明細書 独国実用新案第２０２０１９００１８７２号明細書 西独国実用新案第８３１５４３０号明細書 米国特許第３３８７７１２号明細書 欧州特許出願公開第０１５５３３６号明細書

本発明の課題は、フィルタ要素に堆積した汚れ粒子を洗浄する逆洗プロセスを効果的に可能にするように、フィルタの技術的要素および流体流を形成することが可能な方法及び装置を提供することであり、その際、技術的およびエネルギー的な労力が最小限に抑えられる。

この課題は、独立請求項に係る方法及び流体フィルタによって解決される。有利な実施形態は従属クレームにそれぞれ記載されている。

本発明によれば、この課題は、底部側の流体入口（７）及び流体出口（８）、内部に配置された支持体（９）を有するフィルタ要素（５）が、流体フィルタ（１８）のハウジング（１）内に配置されていて、その際、支持体（９）は、この支持体（９）が周方向側に低い圧力差で流体通路を確保し、底部（１９）によって底部側及び端部側が且つカバー（１５）によって端部側が液密に閉鎖されているように形成されている、ことによって解決され、
その際、支持体（９）は、この支持体がハウジングカバー（２）で液密に接続されているようにハウジング（１）に配置されていて、且つ支持体（９）の内部には、供給パイプ（３）がハウジングカバー（２）から内部空間に突出するように配置されていて、且つ底部側が開放するように配置されていて並びに
供給パイプ（３）と支持体（９）の間には、流体ガイドパイプ（４）が、供給パイプ（３）から流出した底部側の流体流が流体ガイドパイプ（４）の内部空間にガイドされるように形成されているように、配置されていて、
その際、流体ガイドパイプ（４）は、底部（６）によって閉鎖され且つ前面が開放され、それによって流体流が、流体ガイドパイプ（４）の前面開放領域を介して供給パイプ（３）の内部領域に、したがって流体出口（８）にガイドされること、
によって解決される。

ハウジングカバー（２）は、圧縮空気接続部（１０）が配置されるように形成されていて、その際、圧縮空気接続部（１０）は、配置されている制御要素を介して、存在する圧縮空気を作動する若しくは停止するように形成されている。同様に、好ましくは、適切な制御要素が、流体入口（７）と流体出口（８）に設けられていて、その制御要素によって、ろ過プロセス若しくは洗浄プロセスのための流体流の方向が適宜ガイドされる。フィルタ要素（５）の効果的で革新的な洗浄を可能にするために、流体流が、フィルタにある流体を汚れ出口（１２）を介して圧力なく流出することを可能にするために、配置されている制御要素を介して流体入口（７）を閉鎖し、流体出口（８）を閉鎖し、大気と接続し、汚れ出口を開放し、次いで又は同時に、圧縮空気がフィルタ要素（５）に堆積した汚れをフィルタ要素（５）の内側から外側に向かって押され、汚れ出口を介して排出されるように、圧縮空気接続部（１０）にある圧縮空気が圧縮空気入口（１１）を介して、急激に及び／又は脈動的に接続される、ように本発明による要素の配置を通って流体流をガイドすることができる。

従って、流体は、流体ガイドパイプ（４）内の供給パイプ（３）を介して支持体（９）の内部空間に、従って、フィルタ要素（５）を通って内側から外側に向かってへ流れ、その際、フィルタ要素（５）の外側に堆積した汚れ部分がはがれ、配置されている制御要素によって流体流と共に汚れ出口（１２）にガイドされる。この発明の意図では、流体貯留体（１４）としてのフィルタの内部にある流体は、洗浄プロセスのための洗浄貯留体（これは、流体貯留体の上端部（１３）までのフィルタ内にある）として使用される。流体貯留体（１４）からの流体が、洗浄された汚れ部分と共に汚れ出口（１２）を出た後、汚れ出口（１２）が回路から遮断され、流体流が、流体入口（７）としてのフィルタ効果の方向に切り換えられると同時に流体出口（８）が開放される。本発明による意図の更なる有利な実施形態は、ハウジングカバー（２）を介して導入される圧縮空気流が脈動的に導入され、従って、フィルタ要素（５）に堆積される汚れ部分に対して脈動的に作用することである。さらに、洗浄のために接続されている圧縮空気流が、流体貯留体（１４）に対して急激に作用するように作動されることが有利であり得る。本発明による装置の更なる有利な実施形態は、洗浄プロセスのための流体流が、このプロセスの開始時に、流体フィルタ（１８）内の流体が最初に圧力なしで排出されるように制御され、圧縮空気入口（１１）及び／又は流体出口（８）は、大気との接続があり、この排出プロセスの終了時に、圧縮空気入口（１１）で圧縮空気が有効になるように、起動／停止されることである。

本発明による装置及び洗浄方法の主な適用分野は、フィルタ要素に堆積した不純物を一体的で効果的に洗浄することでの流体の超精密ろ過、特に油の超精密ろ過である。

本発明による装置及び方法は、実施例によって、以下でより詳しく説明される。

フィルタ作用における装置の概略図である。 洗浄プロセスにおける装置の概略図である。

図１ではろ過プロセス及び洗浄プロセスのための本発明による装置が、この装置の主要要素と共に描画されている。底部側の流体入口（７）及び流体出口（８）、内部に配置された支持体（９）を有するフィルタ要素（５）が、流体フィルタ（１８）のハウジング（１）内に配置されていて、
その際、支持体（９）は、この支持体（９）が周方向側に低い圧力差で流体通路を確保し、底部（１９）によって底部側及び端部側が且つカバー（１５）によって端部側が液密に閉鎖されているように形成されていて、
その際、支持体（９）は、この支持体がハウジングカバー（２）で液密に接続されているようにハウジング（１）に配置されていて、且つ支持体（９）の内部には、供給パイプ（３）がハウジングカバー（２）から内部空間に突出するように配置されていて、且つ底部側が開放するように配置されていて、並びに
供給パイプ（３）と支持体（９）の間には、流体ガイドパイプ（４）が、供給パイプ（３）から流出した底部側の流体流が流体ガイドパイプ（４）の内部空間にガイドされるように形成されているように、配置されていて、
その際、流体ガイドパイプ（４）は、底部（６）によって閉鎖され且つ前面が開放され、それによって流体流が、流体ガイドパイプ（４）の前面開放領域を介して供給パイプ（３）の内部領域に、したがって流体出口（８）にガイドされる。
ハウジングカバー（２）は、圧縮空気接続部（１０）が配置されるように形成されていて、その際、圧縮空気接続部（１０）は、制御の観点から作動若しくは停止することができるように形成されている。同様に、好ましくは、適切な制御要素が、流体入口（７）と流体出口（８）に設けられていて、その制御要素によって、ろ過プロセス若しくは洗浄プロセスのための流体流の方向が適宜ガイドされる。ろ過プロセスにおいて、流体は、描画されている流体方向（１６）に流れ、これを可能にするために、流体入口（７）が開放され、そしてこれが可能になるように接続されと同時に流体出口（８）も開放される。圧縮空気入口（１１）は、配置されている制御装置を介して配置されている圧縮空気接続部（１０）を介して閉塞されている。図２では、洗浄プロセスの位置に発明による装置が描画されている。フィルタ要素（５）の効果的で革新的な洗浄のための発明的方法を可能にするために、描画されている流れ方向（１７）に流体流がガイドされるように、本発明による要素の配置を通って流体流をガイドすることができる。この目的のために、流体出口（８）は、適切な制御要素によって遮断される。洗浄プロセスでは、圧縮空気入口（１１）を、はじめに大気と接続するように切り替えるべきである。次いで、汚れ出口（１２）が開放され、フィルタ内にある流体が汚れ出口（１２）を介して流出する。続いて、または同時に、圧縮空気接続部（１０）に存在する空気流は、圧縮空気入口（１１）を介して接続され、この空気流は、流体フィルタ内にある流体カラムに作用して、流体貯留体の上端部（１３）までのフィルタ内の流体を押し出す。従って、流体は、流体ガイドパイプ（４）内の供給パイプ（３）を介して支持体（９）の内部空間に、従って、フィルタ要素（５）を通って内側から外側に向かってへ流れ、その際、フィルタ要素（５）の外側に堆積した汚れ部分がはがれ、配置されている制御要素によって流体流と共に汚れ出口（１２）にガイドされる。この発明の意図では、流体貯留体（１４）としてのフィルタの内部にある流体は、洗浄プロセスのための洗浄貯留体（これは、流体貯留体の上端部（１３）までのフィルタ内にある）として使用される。流体貯留体（１４）からの流体が、洗浄された汚れ部分を含めて汚れ出口（１２）を出た後、汚れ排出（１２）が回路から遮断され、流体流が、流体入口（７）としてのフィルタ効果の方向に切り換えられ、圧縮空気入口（１１）が閉鎖されると同時に流体出口（８）が開放される。さらに、洗浄のために接続されている圧縮空気流が、流体貯留体（１４）に対して急激に又は脈動的に作用するように作動されることが有利であり得る。本発明による装置の更なる有利な実施形態は、洗浄プロセスのための流体流が、このプロセスの開始時に、流体フィルタ（１８）内の流体が最初に圧力なしで排出されるように制御され、圧縮空気入口（１１）及び／又は流体出口（８）は、大気との接続があり、この排出プロセスの終了時に、圧縮空気入口（１１）で圧縮空気が有効になるように、起動／停止されることである。
なお、本願は、特許請求の範囲に記載の発明に関するものであるが、他の観点として以下も含む。
１．流体フィルタ（１８）であって、
流体フィルタ（１８）は、ハウジング（１）内の支持体（９）の周りに配置されているフィルタ要素（５）を備え、その際、支持体（９）は底部（１９）によって底部側が且つカバー（１５）によって端部側が液密に閉鎖されていて、
流体フィルタ（１８）は、流体入口（７）と流体出口（８）を備え、その際、流体入口（７）と流体出口（８）は、流体流がろ過プロセスにおいてフィルタ要素（５）を外側から内側へ向かって貫流するように配置されていて、
流体フィルタ（１８）は、支持体（９）の内部に配置されている供給パイプ（３）を備え、この供給パイプ（３）は、支持体（９）の内部空間に上方から突出し、底部で開口していて、並びに
流体フィルタ（１８）は、圧縮空気入口（１１）を有する圧縮空気接続部（１０）を備える、
当該流体フィルタ（１８）において、
支持体（９）内の供給パイプ（３）は、流体ガイドパイプ（４）内に配置されていて、その際、流体ガイドパイプ（４）は底部（６）によって閉鎖され且つ前面で開口されていて、並びに
圧縮空気入口（１１）は、流体フィルタ（１８）の作動中に流体ガイドパイプ（４）及び供給パイプ（５）内に存在する流体貯留体（１４）の上端部（１３）に圧縮空気が作用することに適している、
ことを特徴とする流体フィルタ（１８）。
２．制御要素は、流体入口（７）、流体出口（８）および圧縮空気接続部（１０）に配置されていて、
この制御要素は、流体入口（７）、流体出口（８）および圧縮空気接続部（１０）を開口することと閉鎖すること、且つ流体流を、ろ過プロセス又は洗浄プロセスに対応する方向にガイドすることに適している、ことを特徴とする上記１に記載の流体フィルタ。
３．圧縮空気接続部（１０）は、ハウジングカバー（２）に及び／又はハウジング（１）に配置されている、ことを特徴とする上記１と２のいずれか１つに記載の流体フィルタ。
４．圧縮空気接続部（１０）は、接続されている圧縮空気流を流体貯留体上端部（１３）にパルスとして作用させることに適している、ことを特徴とする上記１～３のいずれか一つに記載の流体フィルタ。
５．圧縮空気接続部（１０）は、接続されている圧縮空気流を急激に作用させることに適している、ことを特徴とする上記１～４のいずれか一つに記載の流体フィルタ。
６．圧縮空気接続部（１０）及び／又は流体出口（８）は、大気と接続されるための回路で適している、ことを特徴とする上記１～５に記載の流体フィルタ。
７．上記１～６のいずれか一つに記載の流体フィルタ（１８）のフィルタ要素（５）に堆積した不純物を洗浄する方法において、
第１の方法ステップにおいて、流体入口（７）および流体出口（８）が閉塞され、かつ圧縮空気接続部（１０）が閉じられていて、
第２の方法ステップでは、流体出口（８）及び／又は圧縮空気接続部（１０）が開放され、並びに大気と接続され、並びに流体入口（７）が汚れ出口（１２）として開放されていて、その際、流体は、流体フィルタ（１８）から流出し且つ流体貯留体（１４）が保持されていて、
第３の方法ステップでは、圧縮空気接続部（１０）が、第２の方法ステップで開放されていない場合に、開放され、且つ圧縮空気が作用し、その結果、流体貯留体（１４）からの流体が供給パイプ（３）を介してガイドされ、この供給パイプ（３）から離れ、流体ガイドパイプ（４）に侵入し、この流体ガイドパイプ（４）の前面から離れ、並びにフィルタ要素（５）が支持体（９）を介して内側から外側へ貫流し且つ汚れ出口（１２）に流出する、
ことを特徴とする方法。
８．洗浄プロセスのために接続されている圧縮空気流は、流体貯留体（１４）の上端部（１３）にパルスとして作用する、ことを特徴とする上記７に記載の方法。
９．洗浄プロセスのために接続されている圧縮空気流は、急激に作用する、ことを特徴とする上記７又は８のいずれか１つに記載の方法。

１ ハウジング
２ ハウジングカバー
３ 供給パイプ
４ 流体ガイドパイプ
５ フィルタ要素
６ 底部
７ 流体入口
８ 流体出口
９ 支持体
１０ 圧縮空気接続部
１１ 圧縮空気入口
１２ 汚れ出口
１３ 流体貯留体上端部
１４ 流体貯留体
１５ カバー
１６ ろ過プロセスにおける流体の流れ方向
１７ 洗浄プロセスのための流体の流れ方向
１８ 流体フィルタ
１９ 底部

Claims (9)

1. 流体フィルタ（１８）であって、
   流体フィルタ（１８）は、ハウジング（１）内の支持体（９）の周りに配置されているフィルタ要素（５）を備え、その際、支持体（９）は、底部（１９）によって底部側が液密に閉鎖されていて、且つこの支持体（９）は、カバー（１５）が配置されている支持体（９）の底部（１９）と反対側の端部が液密に閉鎖されていて、
   流体フィルタ（１８）は、流体入口（７）と流体出口（８）を備え、その際、流体入口（７）と流体出口（８）は、流体流がろ過プロセスにおいてフィルタ要素（５）を外側から内側へ向かって貫流するように配置されていて、
   流体フィルタ（１８）は、支持体（９）の内部に配置されている供給パイプ（３）を備え、この供給パイプ（３）は、支持体（９）の内部空間にカバー（１５）から突出し、底部側で開口していて、
   流体フィルタ（１８）は、圧縮空気入口（１１）を有する圧縮空気接続部（１０）を備える、
   当該流体フィルタ（１８）において、
   支持体（９）内の供給パイプ（３）は、流体ガイドパイプ（４）内に配置されていて、その際、流体ガイドパイプ（４）は底部（６）によって閉鎖され、且つ底部（６）からカバー（１５）に向かって上方へと突出し、カバー（１５）側で開口していて、
   流体フィルタ（１８）の内部に存在する流体貯留体（１４）は、支持体（９）の内部の供給パイプ（３）と流体ガイドパイプ（４）内に存在し、
   ハウジングカバー（２）の上部には、圧縮空気接続部（１０）が配置されていて、この圧縮空気接続部（１０）は、カバー（１５）より上に備えられていて、
   圧縮空気入口（１１）は、流体フィルタ（１８）の作動中に流体フィルタ（１８）の内部空間内に存在する流体貯留体（１４）の上端部（１３）に対して圧縮空気が作用するように構成されている、
   ことを特徴とする流体フィルタ（１８）。
2. 制御要素は、流体入口（７）、流体出口（８）および圧縮空気接続部（１０）に配置されていて、
   この制御要素は、流体入口（７）、流体出口（８）および圧縮空気接続部（１０）を開口することと閉鎖すること、且つ流体流を、ろ過プロセス又は洗浄プロセスに対応する方向にガイドすることに適している、ことを特徴とする請求項１に記載の流体フィルタ。
3. 圧縮空気接続部（１０）は、ハウジングカバー（２）に及び／又はハウジング（１）に配置されている、ことを特徴とする請求項１と２のいずれか１項に記載の流体フィルタ。
4. 圧縮空気接続部（１０）は、接続されている圧縮空気流を流体貯留体上端部（１３）にパルスとして作用させることに適している、ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の流体フィルタ。
5. 圧縮空気接続部（１０）は、接続されている圧縮空気流を急激に作用させることに適している、ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の流体フィルタ。
6. 圧縮空気接続部（１０）及び／又は流体出口（８）は、大気と接続されるための回路で適している、ことを特徴とする請求項１～５に記載の流体フィルタ。
7. 請求項１～６のいずれか一項に記載の流体フィルタ（１８）のフィルタ要素（５）に堆積した不純物を洗浄する方法において、
   流体入口（７）および流体出口（８）が閉塞され、かつ圧縮空気入口（１１）が閉じられるステップ、及び
   流体出口（８）が開放され、且つ大気と接続され、且つ流体入口（７）が汚れ出口（１２）として開放されていて、その後、流体出口（８）が閉鎖され、且つ圧縮空気入口（１１）に適合する圧縮空気流が接続され、流体フィルタ（１８）の内部空間に存在する流体貯留体（１４）の上端部に対して作用する、ステップ、又は
   圧縮空気入口（１１）が開放され、且つ大気と接続する様に切り替えられ、且つ流体入口が汚れ出口（１２）として開放され、その後、圧縮空気流が圧縮空気入口（１１）に接続され、その際、流体フィルタ（１８）の内部空間に存在する流体貯留体（１４）の上端部（１３）に対して、接続されている圧縮空気が作用する、ステップ、
   を備えることを特徴とする方法。
8. 洗浄プロセスのために接続されている圧縮空気流は、流体貯留体（１４）の上端部（１３）にパルスとして作用する、ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 洗浄プロセスのために接続されている圧縮空気流は、急激に作用する、ことを特徴とする請求項７又は８のいずれか１項に記載の方法。

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