JPH09511942A - 粒子を含有する空気をろ過するためのエアフィルタアセンブリ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 粒子含有空気をろ過するエアフィルタアセンブリが提供された。このエアフィルタアセンブリは、吸気口と排気口とを有するハウジングと、このハウジングをろ過室と清浄空気室とに分離するスペーサ壁とを含む。スペーサ壁は、内側の第１空気流孔を含む。上記アセンブリは、第１空気流孔と空気が流れるように連通配置されたフィルタ要素を含む。また、上記アセンブリは、スペーサ壁第１空気流孔に取付けられたベンチュリ要素（７０）を含む。このベンチュリ要素は、第１フィルタ要素の内側清浄空気室に突入するべルの口状端部（７４）を含む。上記アセンブリは、パルス噴射空気を第１ベンチュリ要素内の第１フィルタ要素の方向に向けるよう配置されたノズルを備えるパルスジェットクリーニング装置を含む。

Description

【発明の詳細な説明】 粒子を含有する空気をろ過するためのエアフィルタアセンブリ 発明の分野 本発明は、ベンチュリ要素と、フィルタ要素をパルスエアクリーニングする 手段とを備える空気ろ過装置に関する。 発明の背景 多くの工業分野でガス中に浮遊する粒子に遭遇する。一定の工業分野におい て、これらの粒子は、貴重な製品、例えば再生或は回収されるスターチである。 食品工業界などにあっては、粒子は空気から除去されるべき単なるダストである 。粒子を含有する空気流若しくはガス流を清浄化或は清澄化する装置としては、 ハウジング内に配設されたフィルタ要素を有するエアフィルタアセンブリが挙げ られる。フィルタ要素は、適当な布或はプリーツ付き紙製の袋（bag）若しくは ソック（sock）である。クリーニングは、フィルタ要素を通る空気を逆流させる べくフィルタ要素内に圧縮空気を短い周期でパルス噴射することによって実現さ れる。このようなエアフィルタアセンブリは、例えば米国特許第４，２１８，２ ２７号（Frey）及び米国特許第４，３９５，２６９号（Schuler）に開示されて いる。 ベンチュリ要素は、圧縮空気噴流をフィルタ要素に向け、空気がフィルタ要 素から出る際に圧力エネルギを回復するのにときどき用いられる。時には、ベン チュリ要素の入口端は、ろ過室の外側にあるか、フィルタ要素内に突入する。例 えば米国特許第４，２１８，２２７号（Frey）は、フィルタ要素と対向するフィ ルタ室の隔壁の側部にベンチュリ要素の入口を載置して取付けたベンチュリ構造 を開示する。米国特許第３，９４２，９６２号（Duyckinck）は、フィルタ要素 の内側まで延びるベンチュリ入口部を備えるベンチュリ要素を開示する。 パルスジェットクリーニングの用途に用いるベンチュリ装置の標準デザイン において、大きな圧力降下（圧力差）がベンチュリ要素内に発生する。パルスジ ェットクリーニング装置は、フィルタ要素内を流れる空気を逆流させるためフィ ルタ要素内の圧力に打ち勝つのに必要とされる圧縮空気をパルス噴射すべくバッ クパルス弁が開閉するので大きな雑音を発生する。本発明は、粒子含有空気のろ 過時及びフィルタ要素のパルスジェットクリーニング時の騒音レベルが低く、エ ネルギ損失の少ない空気ろ過装置に係るものである。 発明の概要 本発明は、粒子を含有する空気をろ過するためのエアフィルタアセンブリを 提供する。このエアフィルタアセンブリは、清浄空気室及びろ過室を備えるハウ ジングから成る。ハウジングは、上側壁と、底部と、複数の側壁と、清浄空気排 出口と、汚染空気取込口と、清浄空気室をろ過室から分離する手段と、パルスジ ェットクリーニング手段と、粒子を収集するよう構成されたろ過室の最下部を有 する。複数の側壁は、上側壁から垂れ下げられ（即ち、これに連結され）ており 、汚染空気取込口は、底部又は壁の１つに配置されている。清浄空気室をろ過室 から分離する手段は、１つ以上のフィルタ要素をろ過室内に取付ける手段を含む 。各フィルタ要素は、基端部及び末端部を備える通気孔部を有し、排気口と液体 連通している。本書で使用する“基端部”は、パルスジェットクリーニング（或 はバックパルスクリーニング）のためのバックパルス弁に近い端部を意味し、ま た、“末端部”は、バックパルス弁の末端の端部を意味する。パルスジェットク リーニング手段は、各フィルタ要素のクリーニングに使用され、出口とフィルタ 要素との中間（或は間）に位置している。分離手段は、また、分離手段に取付け られ（或は固定され）たベンチュリ要素を含む。ベンチュリ要素は、ディフュー ザと、ベル口状部と、ディフューザとベル口状部（或はベンチュリ入口部）とを 連結する弓状喉部とを有する。ベンチュリ要素は、ベル口状部がろ過室に配置さ れ、ディフューザが清浄空気室に突入するように配設されている。ベンチュリ入 口部は、通気基端部を通ってベンチュリ入口部末端部へ流れる空気がほぼ直線の 通路に沿って移動し、フィルタ要素とベンチュリ要素との間で妨害を受けないよ うに、フィルタ要素の通気部の基端部に近接し、この基端部と横方向で符合する 末端部を有していてもよい。 また、本発明によるエアフィルタアセンブリは、ベンチュリの喉部の半径が 、喉部を通過するろ過空気の速度がパルスジェットクリーニング手段に用いる標 準ベンチュリ要素の速度の半分以下になるよう選択されたベンチュリ要素を有し ていてもよい。本書において、ベンチュリ喉部、ディフューザ出口及びベル口状 部の入口の半径或は直径を表す全ての半径及び直径は、特に明示しない限り内径 である。 本発明によるエアフィルタアセンブリは、喉部半径に対するディフューザ出 口半径の比率が、パルスジェットクリーニング手段を備えるエアフィルタアセン ブリ内の効率的圧力回復が図れるよう設計された標準ベンチュリ要素の場合より も小さく選択さたベンチュリ要素を有していてもよい。本発明のエアフィルタア センブリのベンチュリ要素の喉部半径に対するディフューザの長さ比率は、パル スジェットクリーニング手段を備えるエアフィルタアセンブリ内の効率的圧力回 復が図れるよう設計された標準ベンチュリ要素の場合よりも小さく選択してもよ い。 従来のベンチュリ要素付きエアフィルタアセンブリと比較して、本発明のエ アフィルタアセンブリは、清浄空気室内の空気速度が低くされており、もって圧 力損が減少する。ベンチュリ喉部を流れる空気の速度も下げることができる。ろ 過室と清浄空気室との間の圧力も従来構造のものよりも低くてよい。エアフィル タアセンブリ作用時の低い空気速度及び低い圧力差が故、空気をアセンブリ内に 流すエネルギが少なくてすむ。更に、ベンチュリ喉部内の空気流速を下げること により、圧縮空気が少なくてすみ、かつ、小さいバックパルス弁を使用できるの で、フィルタ要素のパルスジェットクリーニング時の雑音が大幅に下がる。エア アセンブリの容積も、切頭形の短尺ディフューザにより、標準設計のものよりも 小さくできる。フィルタ室と清浄空気室との間の小さい圧力差は、ブロアファン 及びバックパルス弁が小さくてすむので、設置及び運転コストの低下につながる 。 図面の簡単な説明 図１は、本発明のための作動設備の１例の斜視図である。 図２は、本発明の部分切欠き側面図である。 図３は、本発明の部分切欠き正面図である。 図４は、本発明の部分斜視図である。 図５は、本発明のベンチュリ要素の実施例の側面図である。 図６は、図５に示されるベンチュリ要素を末端部から見た端面図である。 図７は、図６の７−７線に沿う断面で示されるベンチュリ要素を備える本発 明のベンチュリ装置の実施例の部分断面図である。 図８は、パルスジェットクリーニング手段及びベンチュリ要素の平面図であ る。 好適実施例の詳細な説明 本発明は、エネルギ損失を減少させるベンチュリ装置を有するエアフィルタ アセンブリを提供する。図面において、同様の参照符号はいくつかの図を通じて 対応する部分を表し、図１〜３は、上記装置の好適実施例を示す。ベンチュリ装 置と、ろ過室と清浄空気室との間の低い圧力差を除き、フィルタアセンブリの形 状、構造及び作用は、米国特許第４，３９５，２６９号のものとほぼ同じであり 、この特許の形状、構造及び作用に関する記載を参照し、本書の一部とする。図 １を参照するに、本発明の３つのユニット若しくはモジュール１０は側部同士を 合体して並設されている。この構成は、例えば６×１０×１０ｆｔのスペースに 収納できる寸法とされている。 図１の各モジュールは、汚染された（例えば、粒子を含有する）空気をフィ ルタアセンブリに導入するための導管１１を含む。同じような導管１２がフィル タアセンブリから清浄或はろ過空気を放出するため設けられている。前アクセス ドア１３及び第２アクセスドア１４は、例えばメンテナンスのためモジュールの 内側へのアクセスを許容するため設けられている。 また、図１には、アセンブリの基部のオーガスクリューを作動させるための 標準構造のモータ・チェーン駆動アセンブリ１８が示されている。 次いで図２を参照するに、本発明が側面図で示されており、１つの側壁パネ ル１７はアセンブリの各種要素の構成を示すため切り欠いてある。上側壁パネル １６は、内側壁面１９を有する。この実施例において、空気取込口は、進入ダス ト含有空気若しくは他の汚染流体が汚染空気室２２に下方向で導入されるように 上側壁パネルに配置されている。これにより、アセンブリが、ダストをアセンブ リ１０を通って収集領域に移動させるのに重力を利用することを許容する。汚染 空気室２２は、ドア１３、上側壁パネル１６、上側パネルから下方に延びる２対 の対向側壁パネル１７、段差壁構造２８及び１対の傾斜面２３、２４によって画 成される。傾斜面２３、２４は、アセンブリの基部内に部分的に収集領域若しく はホッパ２５を画成する。底ベースパネル或はフレーム２６は、適当な標準方法 で側壁パネル１７に密着されている。また、汚染空気室２２は、汚染空気若しく は流体がろ過前に逃げないように密閉室となっている。 側壁パネル１７の各々に沿って構造フレーム部材２７に密着されているのは 、アセンブリの別のフィルタ要素３２が取付けられる段状構造を有する管状シー ト構造体２８である。管状シート構造体２８は、清浄空気室６０から汚染空気室 ２２を密封するため４つの全ての側において密閉されている。好適実施例におけ る構造体２８は、３つの段状部若しくは凹みを有する。各段状部は、上方に延び る背後部材３０と、これから直角に延びる脚部材３１を含む。管状シート構造体 ２８は、好ましくは単一のシートスチールで形成されており、従って各段状部は 、その直上及び直下において連続する延長構造になっている。図２及び図３に示 されるように、段状の管状シート構造体２８に取付けられたフィルタ要素３２は 、汚染空気室２２内に、上側面パネル１６の水平面に対して鋭角に傾斜し、概ね 下方に離間し部分的に重複するように配置されている。かくして、分配スペース ３３が、傾斜バッフル５０と、側壁パネル１７と、上側壁パネル内側面１９と、 前アクセスドア１３とによってフィルタアセンブリ１０の最上部に画成される。 汚れた空気は、入口２０からアセンブリ１０に進入する際、ろ過される前に分配 スペース３３に収容される。 個々のフィルタ要素３２は、それぞれ端部を有する円筒形管要素に形成され たひだ媒体物（pleat media）である。各要素のフィルタ媒体部の構造及びこれ がどのように管状シート構造体２８に支持されているかは、本書に記載する違い を除いて米国特許第４，３９５，２６９号のフィルタ要素に類似する。フィルタ 要素の詳細構造及びフィルタ媒体がどのように米国特許第４，１７１，９６３号 （Schuler）に開示されるように安定した円筒形に加工され、エンドキャップが 被せられるかについては、これを参照して本書の一部とする。フィルタ要素を支 持するための支持アセンブリは図４に示されている。管状シート構造体２８の背 後部材部分３０の一部は、ベンチュリ要素７０を通す開口（図４に図示せず、図 ７に図示）を有する。フィルタ要素３２の支持にヨークアセンブリ３６が用いら れている。ヨークアセンブリは、ベンチュリ要素７０の内側を通って延び、清浄 空気室の側部（図示せず）の管状シート構造体２８に溶接されたスチールロッド を有していてもよい。この代りに、図示されていないが、ヨークアセンブリのス チールロッドを、基端部に螺着し、ベンチュリのベル口状部の切込み９２及び以 下で説明するベンチュリ要素７０のフランジ８８の孔８９を通って延びるように してもよい。この場合、ロッドは、管状シート構造体の清浄空気室側に設けられ たナットを介してベンチュリ要素７０のフランジ８８とともに管状シート構造体 ２８に固定できるように構成すればよい。これは、当業者に明白な各種の手段に よって達成される。例えば、ロッドは、その基端部がナットで締着される管状シ ート構造体２８の孔８７に通された際に、停止部材として作用するため基端部近 傍に一体環状尾根部を有する。この構成は、ベンチュリ要素７０の喉部（絞り） を通過するロッドが全く存在しないという利点がある。フィルタ要素を管状シー ト構造体２８に固定するためのもう１つの実際的な代替策は、米国特許第４，２ １８，２２７号（Frey）に開示されている。 フィルタ要素３２内の円筒形管要素の媒体の両端は、エンドキャップ（或は カラー部材）が被せられている。一般に、エンドキャップに包囲された媒体の部 分は、エンドキャップでシールド、即ち遮蔽されているため、通気性がないと考 えられる。基端エンドキャップ８２は、基端エンドキャップと管状シート構造体 ２８との間に配設されたガスケット８４に乗載している。フィルタ要素３２を管 状シート構造体２８の方向に押し、ガスケット８４を圧力をかけることにより、 基端エンドキャップ８２は空気漏れを防止すべく管状シート構造体に対してシー ルされる。 各ヨークアセンブリは、フィルタ要素を水平方向に対して鋭角に吊り下げる ため管状シート構造体に直角に固定される。フィルタ要素の傾斜角度の好ましい 範囲は、水平から１５〜３０°である。本発明の各ヨークアセンブリ３６は、同 じように構成される。図示実施例では、それぞれ２つで構成される２列の平行垂 直フィルタ要素が設けられている。従って、管状シート構造体の各段状部は、背 後部材３０に取付けられた２つの離隔したヨークアセンブリを有する。 図２及び図３は、各ヨークアセンブリ３６に対する一対のフィルタ要素の取 付けを示す。皿部４５及び中央開口を備える環状末端エンドキャップ４４は、各 ペアの第２フィルタ要素の外側端部を気密に被覆するためエンドプレート３９と 符合している。これにより、フィルタ要素３２のガスケット（図２，３不図示） を軸方向に圧縮して管状シート構造体２８に対し、また、これらを相互にシール するためのクランプ手段の着脱が可能となる。エンドキャップ皿部４５は、メタ ル内で消費される洗浄パルスエネルギが少なくなるようエンドプレートの強化を 補助する。また、特別なハンドル４７を備える締着ボルト４６は、エンドプレー ト３９とエンドキャップ４４とを互いに固定するためこれらの符合する孔に挿入 される。 管状シート構造体２８の直後には、アセンブリの背面パネル６２及び上面パ ネル１６の一部、２つの対向する側パネル１７の一部及び管状シート構造体２８ の背部によって画成される清浄空気室６０が設けられている。背面パネル６２に 清浄空気室６０と流体連通して取付けられているのは、きれいなろ過空気をプラ ント環境に戻すため導管１２に導入するための清浄空気排出口６４である。フィ ルタ要素の各ヨークアセンブリをクリーニングするための手段も清浄空気室６０ に設けられている。この手段は、複数のパルス型弁及びノズル６５を含む。バル ブ及び弁構造は、圧縮空気の噴射を一対のフィルタ要素３２の中空内部に指向さ せるため管状シート構造体２８の排出開口３４と直接並ぶよう配置されている。 パルス型弁（即ち、バックパルス弁）、ノズル、圧縮空気を配給するためのパイ プのタイプ、これらの制御及び作用は当業界において周知である。 図５〜７を参照するに、管状シート構造体２８に取付けられているのは、ベ ンチュリ要素７０である。各ベンチュリ要素は、ディフューザ（或はベンチュリ 出口部）７２、入口ベル口状部（或はベンチュリ入口部）７４及びディフューザ ７２とベンチュリ入口部の間に設けられ、これらを互いに連結する弓状喉部７６ を含む。空気は、ろ過され、通常の空気ろ過パタンでろ過室からフィルタ要素３ ２を通って流れる際にディフューザを通ってベンチュリ要素７０から清浄空気室 に入る。ディフューザ７２は、好ましくは、圧力回復を促進し、構成を簡単にす るためパルスジェット（間欠噴射）クリーニングの間にパルス状空気をベンチュ リ要素７０に導入するため分岐する（或は末広の）実質的に真直な壁を有する。 喉部７６は、内側に向かって凹んでいる。 ベンチュリ要素７０は、ベンチュリ入口部７４がろ過室（或は汚染空気室） ２２に配設され、ディフューザ７２が清浄空気室６０に突入するようにフィルタ 要素３２に関連して管状シート構造体２８に載置される。図７に示されるように 、ベンチュリ入口部７４は、通気性のある（つまり、基端エンドキャプ（或はカ ラー部材）８２によって包囲されていない）フィルタ要素３２の最基点に近接し 、これとほぼ同じ横方向レベルとなるように並ぶ末端部を有する。かくして、フ ィルタ要素３２の通気性部８３の基部を流れる空気は、ほぼ真直の通路に沿って ベンチュリ要素７０に移動し、フィルタ要素３２とベンチュリ要素との間で妨害 を受けない。このようなほぼ真直通路に沿う空気の無妨害移動は、空気流に対す る抵抗及びエネルギ損を減少させる。ベンチュリ要素の設計において、フィルタ 要素３２を管状シート構造体２８に対してシールするためガスケット８４を圧縮 すること及びその結果として起こる基端エンドキャップ８２の基端方向或は末端 方向の変位を考慮することが大切である。 一般に、管状シート構造体２８から通気性部８３の基端部までの距離は、ベ ンチュリ要素の設計に影響を与える重要な要素である。ベンチュリ入口部が、通 気性のあるフィルタ要素３２の最基点と横方向に符合している限り、喉部７６の 位置は多少ずれてもよい。例えば、喉部の喉８６は、管状シート構造体２８のい ずれかの側に設ければよい。別のやりかたでもよいが、一般に、ディフューザ７ ２の殆ど或は全部が、管状シート構造体２８の清浄空気室側の配設される。 空気を移動するのに必要とされるエネルギを減らし、空気流に対する抵抗を 更に減らすため、好ましくは喉８６（つまり、最小半径を有する喉部７６の部分 ）は、ろ過空気流速がパルスジェットクリーニング手段を備える空気ろ過アセン ブリへの応用において効率的圧力回復を図るべく設計された標準ベンチュリ要素 ７ ０よりも低くなるように選択された半径を有する。換言すると、喉部半径は、標 準設計のものよりも大きい。好ましくは、喉部半径は、フィルタ要素エンドキャ ップ（即ちカラー部材）８２の内半径との関係でできるだけ大きく選択される。 かくして、喉部を通過する空気は、大幅に加速する必要がなく、もってベンチュ リ入口と出口の圧力差が減少し、エネルギ損が低減される。また、ベンチュリの 圧力差の減少により、圧縮空気の量、延いてはフィルタ要素３２のパルスジェッ トクリーニングに必要なバックパルス弁の寸法が減少する。これは、更に、パル スジェットクリーニング時の騒音を低減させる。喉部半径は、例えば、（約２： １〜約４：１立方ｆｔ／ｍｉｎ／平方ｆｔの比率の媒体領域に対する標準空気流 量で）標準設計における場合の半分以下の流速、好ましくは４０００ｆｔ／ｍｉ ｎ以下、より好ましくは約１０００〜約２５００ｆｔ／ｍｉｎの喉部内の空気流 速が得られるように選択される。 空気流に対する抵抗は、ベンチュリ要素のディフューザ７２の長さを摘める （つまり、減らす）ことによって更に低減できる。清浄空気室内まで延びる長尺 のディフューザは、空気移動のための体積を減らし、従って特定流量に対する空 気流速を増大させる。更に、長尺ディフューザは、他のベンチュリ要素のディフ ューザ７２に空気が衝突するため、ベンチュリ要素から清浄空気出口６４へ流れ る空気に抵抗を引き起こす。従って、ディフューザの長さを摘めると、空気の速 度が低下し、抵抗が減り、もって清浄空気室のエネルギ損失が減少する。本発明 において、ディフューザ長、喉部半径及びベンチュリディフューザ出口半径の相 対寸法は、ディフューザの長さがパルスジェットクリーニングされたフィルタア センブリのための標準ベンチュリ要素におけるよりも小さく、好ましくはこの標 準ベンチュリ要素の半分以下になるよう設定されている。この結果、喉部半径に 対するディフューザ長さも標準ベンチュリ要素の場合より小さくなっている。標 準ベンチュリ装置の設計に関する情報例は、A.T．McDonald及びR.W．Foxによる “An Experimental Investigation of Incompressible Flow in Conical Diffus ers”ASME Paper No.65-FE-25,1965に開示されており、この設計法を引用して本 書の一部とする。本発明において、喉部半径に対するディフューザ長さ比は、好 ましくは約１：１〜約２.０：１であり、より好ましくは約１.１：１〜１.２： １である。 喉部半径が増大した好適な事例において、長尺ディフューザの使用を避ける ため、喉部半径に対するディフューザ出口半径の比は、パルスジェットクリーニ ングされたフィルタアセンブリに用いられる効率的圧力回復のために設計された 標準ベンチュリ要素におけるよりも小さく選択されている。本発明におけるベン チュリ要素の上記比率は、約１.０２：１〜約１.３：１であり、好ましくは約１ ０５：１〜約１.２：１である。この比率が空気流に対する抵抗を低減するので 、エネルギ消費が低減され、しかも効率的粒子除去及びバックパルスによる媒体 クリーニングが維持される。 ベンチュリ要素の喉部半径及び喉部半径に対するディフューザ長さ比の出願 人による思慮深い選択で空気流抵抗を減少させることにより、標準設計における 場合の半分以下の喉部空気流速で、効率的粒予除去及び媒体クリーニングが、媒 体領域比に対する標準空気流量（例えば約２：１〜約４：１立方ｆｔ／分／平方 ｆｔ）で、１インチウォータ以下、例えば０.２インチウォータのベンチュリ要 素圧力差に維持される。 図５〜７を参照するに、ベンチュリ要素７０は、管状シート構造体２８に対 する取付手段を有する。この取付手段は、例えばタブ（図示せず）又はベンチュ リ要素の喉部７６の外側面の近傍のベンチュリ要素の軸とほぼ直交する面を外方 に延びるフランジ８８とすればよい。フランジ８８は、入口部７４の末端部とベ ンチュリディフューザ部７２との中間にあればよい。フランジ８８は、ナット９ １とともに管状シート構造体２８に締着されるボルト９０などの手段を挿通する 孔８９（例えば図６に示される８９Ａ、８９Ｂ、８９Ｃの３つ）を有する。一般 に、フランジ８８の外径は、管状シート構造体２８にしっかり固定されるように ベンチュリ要素７０の入口部７４の末端部の外径及び管状シート構造体２８の開 口３４の直径よりも大きくなされている。 ベンチュリ要素７０を管状シート構造体２８に取付けるためボルト、類似の 締着手段若しくはロッド（例えばフィルタ要素を支持するためのヨークアセンブ リのロッド）を挿入できるようフランジ８８の孔８９に対するアクセスを容易に するため、切込み９２がベンチュリ要素の入口部７４の孔８９に近接して設けら れる。ディフューザの外径は、管状シート構造体２８の開口３４の直径よりも小 さくなっており、もってベンチュリ要素７０のディフューザ部７２は、ベンチュ リ要素を管状シート構造体に取付けるため、ディフューザが清浄空気室に突入し 、入口部７４がフィルタ要素内に位置するようにその開口に挿入される。 図２を参照するに、エアフィルタアセンブリは、米国特許第４，３９５，２ ６９号に開示のものに実質的に類似する汚染空気室２２の最下部２５を有する。 この最下部２５は、２つの傾斜面２３、２４を有し、これらの一方は、パルスジ ェットクリーニング手段の作用によって汚染空気室内に発生する圧力差に移動可 能に応答するダイヤフラムとして作用可能である。オーガスクリュー（auger sc rew）６８は、汚染空気室２２に集められた粒子除去のためエアフィルタアセン ブリの外側の位置まで汚染空気室２２の最下部２５を一杯に延びる２つの傾斜面 の交差部に位置している。 傾斜配置されたフィルタ要素及びパルスジェットクリーニングによって発生 する圧力差に応答して移動するダイヤフラ様の傾斜面を備える実施例を開示した が、本発明のベンチュリ装置は、例えば垂直フィルタ要素、ダイヤフラム様の面 を備えない粒子収集装置又はオーガを備えない装置から成るエアフィルタアセン ブリに適用できる。 本発明の作用 空気又は他の粒子を含有する気体は、、空気取込口２０及びろ過要素３２か ら汚染空気室２２へ、また、ここに引用して本書の一部とする米国特許第４，３ ９５，２６９号に開示されるものとほぼ同じ態様で清浄空気室６０から本発明の 好適実施例のフィルタアセンブリの出口６４へと流動する。 所定間隔のろ過の後、フィルタ要素３２は、ダスト及び他の粒子が付着して クリーニングを必要とする。フィルタ要素３２の各々は、それぞれの敏捷動作す る弁（例えばバックパルス弁）及びベンチュリ要素７０のディフューザ部７２内 に定量圧縮空気を噴射するノズル６５によってパルスジェットクリーニングされ る。図８に示されるように、ノズル６５からのエアジェット９４の広がり角度Ａ は、補助空気（例えば清浄空気室からの空気）のフィルタ要素３２への吸入を促 進するため、好ましくはエアジェットがディフューザ部７２の内側、より好まし くは喉部の近傍を目掛けるように選択されている。図８に示される実施例におい て、喉部径は４.２５インチであり、ノズル６５は０.５６２５インチの排出孔９ ７を有し、エアジェットの広がり角度は７.５°であり、喉部からベンチュリ入 口部７４の末端部までの軸方向距離は３３インチであり、喉部からパルスジェッ トクリーニング手段の対応ノズル６５の排出孔９７までの距離は１４.０５イン チである。このような構成は、フィルタ要素のパルスジェットクリーニングに有 効である。一般に、パルスジェットクリーニングに有効な圧縮空気の圧力は、標 準ベンチュリ要素を備える従来装置に用いられるものと類似する。しかし、上述 したように、もっと小さいバックパルス弁を本発明のエアフィルタアセンブリに 用いてもよい。 最上フィルタ要素を先ずクリーニングし、残りの要素のクリーニングを装置 の上から下へ順次行う。上側フィルタ要素から吹き飛ばされたダストは、重力作 用及び流体力学の法則に従って１組のフィルタ要素から下位のフィルタ要素組へ と順次運ばれる。 パルスジェットクリーニング手段の作用時、大きな傾斜面或はダイヤフラム ２４は、汚染空気室２２内の圧力の上昇に応答してフィルタ要素３２から離れる 、即ち外側へ移動する。この外方湾曲は図２に破線で示されている。圧力の減少 にともない、面２４はその正常位置に反りを戻す。粒子物が最下部２５のオーガ スクリュ６８に蓄積されると、この粒子物はオーガスクリュ６８の作用によって フィルタアセンブリの外方位置に取り除かれる。汚染空気入口部がフィルタアセ ンブリの粒子物収集領域内、或はこの近くにないため、オーガスクリュに隣接す る地点の汚染空気流速はゼロに近くなる。 上述したように、本発明のエアフィルタアセンブリは、ろ過室と清浄空気室 との間の圧力差が、パルスジェットクリーニング機能付き標準空気ろ過装置にお けるよりも低くして作動する。好ましくは、本発明は、ベンチュリ要素内の圧力 差が、媒体領域比に対する標準空気流量で１インチウォータ以下、より好ましく は約０.５インチウォータ以下、更に好ましくは約０.２〜０.４インチウォータ 以下になるように作動される。以下の表は、図１〜５に示される実施例のフィル タ要素において、喉部径を１.７８１インチとし、ディフューザの直壁をディフ ューザの軸から７.５°傾斜させ、ベル口状部に１ ２５インチの曲率半径をも たせて各種の空気流量で通過させた場合のベンチュリ要素内の圧力差の例を示す 。（媒体平方ｆｔ当たりの１分当たりの空気の立方ｆｔにおける）媒体領域に対 する空気流量の比も示されている。この構成において、ベンチュリ要素７０の入 口部７４の末端部は、フィルタ要素の通気性部の基端部に近接し、これと横方向 で符合している。粒子物含有空気のろ過するため好適実施例を作動すれば、標準 ベンチュリ構造を備える従来装置に比べて、ろ過空気の単位体積当たりの消費エ ネルギが少なくてすむ。 コンパクトなダストフィルタアセンブリへの低空気速度ベンチュリ装置の応 用に関連する本発明の好適実施例を上記説明及び図面に示したが、このベンチュ リ装置は、他の気体ろ過装置、例えば米国特許第４，２１８，２２７号（Frey） に開示されるダストコレクタ及び米国特許第４，３１９，８９７号（Labadie） に記載されるエアフィルタアセンブリにも適用可能である。上記好適実施例に係 る説明が単なる例示であり、また、当業者が、詳細部、特に形状、寸法及び一定 部材の構成に本発明の範囲ならびに思想を逸脱することなく変更を加えることが 可能であることを認識されたい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 粒子物を含有する空気をろ過するためのエアフィルタアセンブリであって 、 （ａ）空気取込口及び空気排出口を有するハウジングにおいて、前記ハウジン グがこれをろ過室と清浄空気室とに分離する剛質のスペーサ壁を有し、前記スペ ーサ壁が第１の空気流孔を有する、ハウジングと、 （ｂ）前記スペーサ壁の前記第１空気流孔と流体連通するように配設された第 １のフィルタ要素であって、第１フィルタ要素内側清浄空気室を画成するフィル タ媒体を有するフィルタ要素において、 (i)前記第１フィルタ要素が、前記フィルタ内側清浄空気室とともに、前記 スペーサ壁第１空気流孔と空気流連通する方向で配置されており、 (ii)前記第１フィルタ要素が、中央孔を備える第１のエンドキャップを有し ており、前記フィルタ媒体が、前記第１エンドキャップに埋設されている、フイ ルタ要素と、 （ｃ）前記スペーサ壁第１空気流孔に取付られるとともに、ディフューザ部と 、ベル口状端部と、前記ディフューザ部と前記ベル口状端部とを連結する弓状喉 部とを有し、かつ、前記ベンチュリ要素が、前記ベル口状部が前記第１フィルタ 要素第１エンドキャップ及び前記第１フィルタ要素内側清浄空気室に突入するよ うに前記スペーサ壁に取付られている第１のベンチュリ要素と、 （ｄ）前記清浄空気室から前記第１ベンチュリ要素ディフューザ部内及び前記 第１フィルタ要素方向にパルス状空気を指向させるよう配置された第１のノズル を有するパルスジェットクリーニング装置と、 から成ることを特徴とするエアフィルタアセンブリ。 ２． 請求項１に記載のエアフィルタアセンブリであって、 （ａ）前記第１フィルタ要素が、中央空気流孔を備える第２のエンドキャップ を有しており、 （ｂ）前記アセンブリが、空気流孔を備える第１のエンドキャップを有する第 ２のフィルタ要素を含み、前記第２フィルタ要素が、前記第１フィルタ要素第２ 端部の前記空気流孔と空気流連通するような向きで前記第２フィルタ要素の前記 第１エンドキャップ空気流孔とともに設けられている、 ことを特徴とするエアフィルタアセンブリ。 ３． 請求項１に記載のエアフィルタアセンブリであって、 （ａ）前記スペーサ壁が第２の空気流孔を有し、 （ｂ）前記アセンブリが、前記スペーサ壁の前記第２空気流孔と空気流連通す るように配設された第２のフィルタ要素を含んでおり、 (i)前記第２フィルタ要素が、前記スペーサ壁第２空気流孔と空気流連通す る向きに前記第２フィルタ内側清浄空気室に対して設けられており、 (ii)前記第２フィルタ要素が、中央孔を備える第１のエンドキャップを有し ており、前記第２フィルタ要素の前記フィルタ媒体が、前記第２フィルタ要素の 前記第１エンドキャップに埋設されており、 （ｃ）前記スペーサ壁に取付られた第２ベンチュリ要素を含み、前記第２ベン チュリ要素が、前記スペーサ壁第２空気流孔に配置されているとともに、ディフ ューザ部と、ベル口状端部と、前記ディフューザ部と前記ベル口状部をを連結す る弓状喉部とを有しており、かつ、前記ベル口状部が前記第２フィルタ要素第１ エンドキャップ中央孔を貫通して前記第２フィルタ要素内側清浄空気室に突入す るように前記スペーサ壁に取付られており、 （ｄ）前記パルスジェットクリーニング装置が、前記清浄空気室から前記第２ ベンチユリ要素ディフューザ内及び前記第２フィルタ要素方向にパルス噴射空気 を指向するような向きとされた第２のノズルを有している、 ことを特徴とするエアフィルタアセンブリ。 ４． 請求項１に記載のエアフィルタアセンブリであって、 （ａ）前記ハウジングは、下側粒子収集部を有しており、 （ｂ）前記アセンブリは、前記ハウジングの前記粒子収集部に収集された粒子 の選択的除去のためのオーガを有している、 ことを特徴とするエアフィルタアセンブリ。 ５． 請求項１に記載のエアフィルタアセンブリであって、 （ａ）前記第１ベンチュリ要素ディフューザは、円形開放端部を備える切取り 円錐形を有しており、 (i)前記第１ベンチュリ要素ディフューザ部開放端部が第１の半径を有して おり、 (ii)前記第１ベンチュリ要素が、前記ディフューザ部開放端部が前記ハウジ ング清浄空気室に配置されるように配設されており、 （ｂ）前記第１ベンチュリ要素喉部が、第２の半径の円形とされており、 (i)前記第２半径に対する前記第１半径の比が１.０２：１から１.３：１で ある、 ことを特徴とするエアフィルタアセンブリ。 ６． 請求項１に記載のエアフィルタアセンブリであって、 （ａ）前記第１ベンチュリ要素ディフューザ部は、第１の長さを有しており、 （ｂ）前記第１ベンチュリ要素は、１：１から２：１の範囲の前記第２半径に 対する前記第１長さの比を有する、 ことを特徴とするエアフィルタアセンブリ。 ７． 請求項６に記載のエアフィルタアセンブリであって、 （ａ）前記第２半径に対する前記第１半径の前記比と、前記第２半径に対する 前記第１長さの前記比は、前記アセンブリが毎分１０００から４０００フィート の範囲の流速で前記ベンチュリ喉部内を流れる空気をろ過すべく作動した際に、 １インチウォータ以下の前記ベンチュリ要素内圧の降下につながるように選択さ れている、 ことを特徴とするエアフィルタアセンブリ。 ８． 請求項１に記載のエアフィルタアセンブリであって、 （ａ）前記第１ベンチュリ要素ディフューザ部は、円形開放端部を備える切取 り円錐形部を有しており、 (i)前記第１ベンチュリ要素ディフューザ部開放端部は第１の半径を有して おり、 (ii)前記第１ベンチュリ要素は前記ハウジング清浄空気室内に配置された前 記ディフューザ部開放端部とともに配置されており、 （ｂ）前記第１ベンチュリ要素喉部は第２半径の円形とされており、 (i)前記第２半径に対する前記第１半径の比は１.０２：１から１.３：１の 範囲にあり、 （ｃ）前記第１ベンチュリ要素ディフューザ部は第１の長さを有しており、 （ｄ）前記第２半径に対する前記第１半径の前記比及び前記第２半径に対する 前記第１長さの前記比は、前記アセンブリが毎分１０００から４０００フィート の範囲の流速で前記ベンチュリ喉部内を流れる空気をろ過すべく作動した際に、 １インチウォータ以下の前記ベンチュリ要素内圧の降下につながるように選択さ れている、 ことを特徴とするエアフィルタアセンブリ。 ９． 請求項１に記載のエアフィルタアセンブリであって、 （ａ）前記第１フィルタ要素第１エンドキャップは、前記第１フィルタ要素内 側清浄空気室に第１の距離だけ進入しており、 （ｂ）前記第１ベンチュリ要素ベル口状部は、前記第１フィルタ要素第１エン ドキャップ中央孔に前記第１距離より短い距離進入している、 ことを特徴とするエアフィルタアセンブリ。 １０． 請求項９に記載のエアフィルタアセンブリであって、 （ａ）前記ベンチュリ要素は、単一構造体とされている、 ことを特徴とするエアフィルタアセンブリ。 １１． 請求項１０に記載のエアフィルタアセンブリであって、 （ａ）前記第１ベンチュリ要素は、外側面に第１の取付フランジを備えており 、 (i)前記第１取付フランジは、前記第１ベンチュリ要素の長手軸とほぼ直航 して延出しており、 (ii)前記取付フランジは、前記第１ベンチュリ要素を固定するため前記ろ過 室内の前記スペーサ壁の表面と係合するような向きに配設されている、 ことを特徴とするエアフィルタアセンブリ。 １２． 請求項１１に記載のエアフィルタアセンブリであって、 （ａ）前記アセンブリは、前記スペーサ壁と前記第１フィルタ要素との間に第 １のシール用ガスケットを含んでおり、前記ガスケットは前記スペーサ壁第１空 気流孔の周囲境界を形成している、 ことを特徴とするエアフィルタアセンブリ。 １３． 請求項１に記載のエアフィルタアセンブリであって、 （ａ）前記ハウジングは、汚染空気取入口を備える上側外壁を有している、 ことを特徴とするエアフィルタアセンブリ。 １４． 請求項１３に記載のエアフィルタアセンブリであって、 （ａ）前記汚染空気取入口は、前記第１フィルタ要素の上方に配置されており 、 （ｂ）前記アセンブリは、前記汚染空気取入口と前記第１フィルタ要素との間 に配置された傾斜バッフルを含んでいる、 ことを特徴とするエアフィルタアセンブリ。 １５． 請求項１に記載のエアフィルタアセンブリであって、 （ａ）前記第１エアフィルタ要素は円筒形要素から成る、 ことを特徴とするエアフイルタアセンブリ。 １６． 請求項１５に記載のエアフィルタアセンブリであって、 （ａ）前記円筒形第１フィルタ要素は、ひだ付き紙フィルタ要素から成る、 ことを特徴とするエアフィルタアセンブリ。 １７． 請求項１５に記載のエアフィルタアセンブリであって、 （ａ）前記第１フィルタ要素は、長手軸を有しており、 （ｂ）前記第１フィルタ要素は、前記フィルタ要素長手軸が水平方向に対して 鋭角に延びるように前記アセンブリの取付られている、 ことを特徴とするエアフィルタアセンブリ。 １８． 請求項１７に記載のエアフィルタアセンブリであって、 （ａ）前記鋭角は1５°〜３０°の範囲内にある、 ことを特徴とするエアフィルタアセンブリ。 １９． 粒子物を含有する空気をろ過するためのエアフィルタアセンブリであっ て、 （ａ）空気取込口及び空気排出口を有するハウジングにおいて、前記ハウジン グがこれをろ過室と清浄空気室とに分離する剛質のスペーサ壁を有し、前記スペ ーサ壁が第１の空気流孔を有する、ハウジングと、 （ｂ）前記スペーサ壁の前記第１空気流孔と流体連通するように配設された第 １のフィルタ要素であって、第１フィルタ要素内側清浄空気室を画成するフィル タ媒体を有するフィルタ要素において、 (i)前記第１フィルタ要素が、前記フィルタ内側清浄空気室とともに、前記 スペーサ壁第１空気流孔と空気流連通する向きで配置されており、 (ii)前記第１フィルタ要素が、中央孔を備える第１のエンドキャップを有し ており、前記フィルタ媒体が、前記第１エンドキャップに埋設されている、フィ ルタ要素と、 （ｃ）前記スペーサ壁第１空気流孔に取付られるとともに、ディフューザ部と 、ベル口状端部と、前記ディフューザ部と前記ベル口状端部とを連結する弓状喉 部とを有し、かつ、前記ベンチュリ要素が、前記ベル口状部が前記第１フィルタ 要素第１エンドキャップ及び前記第１フィルタ要素内側清浄空気室に突入するよ うに前記スペーサ壁に取付られている第１のベンチュリ要素と、 から成り、 (i)前記第１ベンチュリ要素ディフューザ部は第１の半径を有する開放端部 を有しており、 (ii)前記第１ベンチュリ要素は前記ハウジング清浄空気室に位置する前記デ ィフューザ部開放端部とともに配置されており、 (iii)前記ベンチュリ要素喉部は、第２の半径を有する円形形状を有してお り、 (iv)前記第２半径に対する前記第１半径の比は、１.０２：１から１.３：１ の範囲内にある、 ことを特徴とするエアフィルタアセンブリ。 ２０． 請求項１９に記載のエアフィルタアセンブリであって、 （ａ）前記第１ベンチュリ要素ディフューザ部は第１の長さを有しており、 （ｂ）前記第１ベンチュリ要素は、１：１から２：１の範囲の前記第１半径に 対する前記第１長さの比を有する、 ことを特徴とするエアフィルタアセンブリ。 ２１． 請求項２０に記載のエアフィルタアセンブリであって、 （ａ）前記第２半径に対する前記第１半径の前記比と、前記第２半径に対する 前記第１長さの前記比は、前記アセンブリが毎分１０００から４０００フィート の範囲の流速で前記ベンチュリ喉部内を流れる空気をろ過すべく作動した際に、 １インチウォータ以下の前記ベンチュリ要素内圧の降下につながるように選択さ れている、 ことを特徴とするエアフィルタアセンブリ。