JPS61502381A - ガス状又は液状の媒体から固体粒子を分離するためのフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ガス状又は液状の媒体から固体 粒子を分離するためのフィルタ 本発明はガス状又は液状の媒体から固体粒子を特に大気空気から塵粒子をシラス ナック、金属又はガラスから成る透過性マ、形状の安定した、多孔性でかつフオ ーム状の成形体を用いて分離するフィルタであって、成形体が使用可能な粉末の 結合によって製作され、結合過程がフィルタに所望される立体構造を有する型内 で行なわれる形式のものに関する。

西ドイツ国特許公開明細書、ＤＥ−Ｏ３２８０７１５９号によれば大気空気のた めに使用されるプラスチックから成る焼結されたフィルタが公知である。このフ ィルタは形状が安定しており、使用条件とそれに合わせられたフィルタ壁の開口 横断面とに相応して外側の、特に合わせられたフィルタ形若しくは室形を有して いることが１きる。

英国特許、Ｏ８−ＰＳ７４６３８０号によれば大気空気のために使用される同様 に形状の安定した、弾性的な、多孔性の、プラスチックから成るフィルタが公知 である。プラスチックは２ムに似た特性を有し、フィルタ自体ホース状に構成さ れている。

両方の公知のフィルタはそれに与えられた形状に基づいて向流法費掃除されるよ うに構成されている。しかし使用期間が増すにつれてフィルタ抵抗は増大する〇 その原因はろ過しようとする媒体、例えば塵の一部が掃除過程、例えばブローア ウトに際してフィルタ壁の風死角に付着したままになるかあるいはフィルタ材料 内に喰込んフしまうことである。

本発明の課題は簡単に製作でき、種々の使用目的に用いることができ、多大の費 用をかけることなしに掃除でき、掃除が行なわれた後でフィルタ作用が再び１０ ０チ回復できるような形状の安定したフィルタを提供することである。

本発明によれば前記課題は冒頭に述べた形式のフィルタにおいて、フィルタの表 面にある大きな気孔が規定された粒子大の粉体〒充たされており、この透過性の 範囲が粉体の粒子分布に応じて異なるがそれでも規定可能な気孔幅を形成してお シ、粉体によって形成された、規定された気孔幅がフィルタにろ過しようとする 媒体があたる外側に配置されていることによって解決された。

本発明の有利な実施例は特許請求の範囲の従属項に示されている。

本発明の処置によっては本発明の課題が有利な形式で解決されるだけではなく、 他の利点が達成される。

この場合に公知技術に較べて本発明の重要なことは成形体の気孔を縮小させる可 能性が得られることである。

この縮小は簡単な形式で一連の関係する処置ｆ行なうことができる。

この本発明の処置によっては焼結された成形体の表面における僅かな気孔広さが 極めて細かい粒子、例えば塵粒子がフィルタ内に侵入することすら阻止するとい う他の利点が達成される。これによって公知のフィルタフェルト及びフィルタフ リースとは異ってフィルタの表面でろ過が行なわれ、ひいては表面ろ過原理に従 う。これは、乾燥した塵粒子でも湿った塵粒子１も油を含んだ塵粒子フもフィル タ表面において分離されるという利点をもたらす。この表面からはこの粒子は向 流法１吹き飛ばすか又は表面的な抜取り若しくは振動によって完全に除去できる 。向流法による掃除は成形体を向流１ある程度膨まずことによって効果を挙げる ことがマきる。フィルタ表面は弾性的に伸びるか若しくは拡大される。これによ って向流は固体粒子、特に表面における気孔に詰った粒子を簡単に吹き飛ばすこ とができる。成形体と層とにおける亀裂の形成は高弾性の材料とその組織によっ て確実に回避される。

フィルタは表面を形成する粒子及び成形体の脆化温度が極めて低いことに基づい て約−７０℃から＋８５℃の温度範囲で使用できる。これによってフィルタは一 般的には鉱山技術、空調装置、燃焼機関、オイル及びウォータフィルタ等の分野 〒使用されるような空気及び液体用のろ過技術において使用可能になる。

作業若しくはろ過工程及び掃除工程の間の成形体の捏ね変形動作による機械的な 交番負荷は成形体の材料としてポリエチレンが用いられ、充填材料としてポリテ トラフルオルエチレンが用いられていると材料疲老をもたらさない。これと同じ ことは充填材料として他の適当な材料、例えばガラス球及び類似したものが用い られている場合にも当嵌まる。前述の材料は液体、例えば水が作用するとそれが 嫌水性であるために膨潤しない。ポリテトラフルオルエチレン（ＰＴＦＥ）は固 体粒子に対しては付着性を有しておらず、フィルタの完全な掃除を助ける。

高分子分は無亀裂性と安定性とにとって重要である。

低分子分は粒子相互間の弾性的であるが形状の安定した結合を保証する。

ろ過された媒体のだめの内部の流れ横断面が大きくほぼ変わらない場合には比較 的に高い流れ負圧若しくは過圧負荷はフィルタを変形可能１かつ支持する区分に 分割することによって保証される。

高いろ過動率と小さなフィルタ重量で比較的に大きなフィルタ面積とは、ベロー ズ状のフィルタエレメントによって与えられる。ベローズ形状はあらゆる負荷の もとフ安定しているのであらゆる壁区分がろ過工程に参加する。有害物質側のフ ィルタ面は負圧が高い場合にも接触しない。

本発明の実施例は図面に概略的に示されており、第１図はフィルタを示し、第２ 図は第１図のフィルタの■−■線に沿った断面図、第３図は第２図のフィルタの 部分■を示した図、第４図は第３図のＩＶ＝Ｉｌ／線に沿った断面図、第５図は 第２図のフィルタの、第３図とは異った部分ｌｌ１１を示した図、第６図と第７ 図は第２図の部分■の拡大した詳細図、第８図は自動車のフィルタとして用いら れたフィルタを示す図であって、フィルタはフィルタコツプに挿入され、コツプ は断面で示されておシ、第９図は第１図のフィルタコツプの■−■線に沿った断 面図、第１０図は他のフィルタコツプを示した図フあシ、第１１図は第１０図の フィルタコツプのＩＶ−１１／線に沿った断面図、第１２図はフィルタコツプと その中に入れられたフィルタとの部分断面図である。

本発明によるフィルタ２０は主として固定孔２２を有する台座２工とベローズ状 の区分２３とから構成されている。

区分２３は第１図と第２図によれはリプ２４と外面２５〜２７と壁２８．２９と 底３０と弾性的でかつ支持作用を有するか若しくは剛性的な区分８，９とウェブ １０と個々の通路１６．２７から成るクリスマスツリーの形をした内側の流れ横 断面１５を有している。

通路１６．１７は台座側の主通路１８に開口している。

壁２８．２９とリブ２４はほぼ同じ厚さの横断面１２を有している。

第３図によればポリエチレンから成る粒子１は例えば焼結によって、範囲２にお いて互いに結合されて形状の安定した部体３を成している。

第４図においては範囲２は第３図の■−ＩＶ線に沿って断面して示されている。

従って機械的な負荷、例えば振動、揺動、圧力負荷、せん断等に対して安定した 弾性的なフィルタ組織が示されている。

第５図においては大きさの異なる高分子及び低分子の、４　リエチレンから成る 粒子１．４は例えば焼結によって範囲２において互いに結合されている。

例えばポリテトラフルオルエチレン（ＰＴＦＥ）から成る充填量５（第６図）は フィルタの焼結された成形体の表面気孔を塞ぎ、ひいては外側に位置する０粒子 １゜４を覆う。この場合には充填量はフィルタ外面６から粒子表面の半分を越え て第７図の間隔３５で示されているように延びている。

充填＃５は粒子４と分離不能に結合されている。適した結合は市販の接着剤及び （又は）部分的な熱処理によって行なうことが１きる。

第７図においては焼結されたポリエチレン（粒子１゜４）の、使用例に応じて３ ０〜５０μｍ又は１５０〜５００μｍの広さを有する気孔６はポリテトラフルオ ルエチレン（充填量５）によってファクタ１０だけ約８〜１０μｍの大きさの気 孔７に縮小される。

ろ過する区分２３の方形の形の他にこの区分２３は彎曲されるか又は角ばって構 成することができる。これによってフィルタエレメントは簡単な形式フ与えられ ているスペース状態に適合させることができる。

フィルタエレメントは通常の温度範囲で使用↑きるだけｆはなく、水、酸、アル カリ液を含有する空気流にも油を含んだ空気流にも適し、液体から固体粒子を分 離するためにも使用することが１きる。

フィルタ２０を製作するためにはまず気孔幅が粗い材料に基づいて比較的に大き い成形体が形成される。

大きな気孔幅は例えば焼結された粒子の間の開口横断面が大きく、個々の粒子が 焼結に基づいて十分な安定性、特に機械的な負荷に対する安定性を成形体に与え るという利点を有している。このようにして製作された、ろ過しようとする媒体 の流入又は流出のために大きな開口横断面を有する形状の安定した成形体は表面 の開いた範囲が僅かな開口横断面を残す充填材料で充填する形式受後処理される 。このような横断面積の減少の可能性は、 （イ）　種々異なる物質及び物質特性から成る規定された粒子分布を有す゛る粉 末を均質な粉末又は粉末混物として使用することによって与えられる。このよう な粉末食気孔表面の大きさは発生する、ろ過しようとする媒体、例えば塵に適合 させることができる。同じ形式でフィルタ材料の選択によってろ過しようとする 媒体、例えば塵の付着力と化学的な特性を考慮することが１きる。例えばフィル タの焼結された成形体の表面における、１５０μｍと５００μｍとの間の気孔半 径を有す気孔は粒子大の範囲が０３ｍから３０μｍ受あるガラス球で充填される 。発生する平均気孔半径は８μｍ〜１０μｍである。

（ロ）　さらにフィルタをこのように構成していることによって、充填材料は物 質に関連した濃度を有する充填材料と付着媒体の薄い懸濁液として例えばスプレ ーガンを用いて施し、フィルタの焼結された成形体における固体外の分配をブラ シで行なうことができる。しかしながらこれは表面気孔が一様に充填されるよう に行なうことができる。

ｆう　さらにこの本発明による処置は所定の、充填材料に合わせられた懸濁液を 使用するという利点をもたらす。この懸濁液は充填材料が気孔の間の中間室を付 着剤↑充填することで多孔性を減することなしに多孔性の支持作用を有する成形 体の上に又は相互に付着することを可能にする。

例えば（イ）による粒子分布、ひいては使用される懸濁液に対して可能である規 定は １４容量分の水 ２容量分のガラス球 １容量分の付着剤 ｆある。

この規準に従って製作されたフィルタ２０を使用ｆきる分野の１つは自動車のフ ィルタであり、シかも強い塵負荷にさらされるフィルタフある。

第８図から第１２図には自動車、装置モータ等のフィルタ体として使用される前 述のようなフィルタ２０が示されている。

フィルタ１０１自体は第１図から第７図までの第１実施例の場合のように中空体 として構成されかつシール作用を有する中間壁１０２にねじ結合されている。

フィルタ１０１自体は吸込側の開口１０６を除いてあらゆる側で閉じられている 。中間壁１０２は開口１０６に対応して孔１０７を有している。

弁管１０１１を有する過圧蓄圧器１０１０と孔１０４３を有するダイヤフラム弁 １０１２と向流空気流１０１３のための電磁弁１０４４はケーシング１０３内に 配置されて・いる。蓄圧器１０１０内には外部の図示されていない圧縮空気源の 圧力導管１０１４が開口している。

電磁弁１０１２は開口１０２６を有する力／々−１０１５と弾性的なダイヤフラ ム１０２７とそれに配置された弁板１０２８とダイヤフラム１０２７を緊張させ るばね１０２９とから成っている。

蓄圧器１０１０には孔１０１９を有する流れ案内板１０１８が配置されている。

上方のケーシング１０３は浄化された空気（矢印１０２１）のための吸引接続部 １０２０を有している。

下方のケーシング１０４には底側に比較的に目の粗いシーブ１０２２が設けられ ている。

フィルタが作用するにあたってはフィルタコップ１０５の底側の開Ｄ（シープ１ ０２２）を介して空気が吸込まれる。このために必要な負圧は吸引側の導管接部 １０２０に作用している。固体粒子はフィルタエレメント１０１０表面に付着す る。ろ過された空気はフィルタエレメントの内部、開口１０６と孔１０７を介し て吸引接続部１０２０に流れる。

蓄圧器１０１０とダイヤフラム弁１０１２とにおける大気過圧は２つの掃除イン タ・２ルの間↑次第に形成される。掃除インタノ々ルは電磁弁１０１２が開口１ ０２６を介して排気されることによって電磁弁１０４４を介してレリーズされる 。蓄圧器の過圧は弁板１０２８を瞬間的に弁管１０１１から離す。この結果、弁 管１０１１を介して圧力衝撃（矢印１０．１３）が生じ、この圧力衝撃は孔１０ １９を介して直接的にフィルタエレメント１０１に作用する。表面に付着した固 体粒子はフィルタエレメントの気孔を流過する空気によシ表面から吹き飛ばされ 、フィルタコツプ１０５のシープ１０２２を通って落下する。掃除のための遊離 規準は導管接続部１０２０において減少する所定の大きさの負圧である。

この場合に有利であることは吸引接続部１０２０における空気流を自体公知の形 式で中断することである。

第１０図と第１１図１はフィルタコツプ１０３０は第８図によるフィルタコツプ １０５と似た構造を有している。

閉じられている。弁板１０３２には緊縮された押しばね１０３３が接している。

押しばね１０３３は電磁弁１０３５の錠止部材１０３４によって緊縮された状態 に保たれる。弁板１０３２は弁管１０３１を図示されていない外部の蓄圧器の過 圧管１０３６の一点鎖線で示された流れホツノｅ１０３７から遍離す。弁管１０ ３１は屋根状に配置された案内板１０３８と結合されている。

弁板１０３２のために設けられた戻しばねはしＩＪ−ズ爪１０４１と引戻し爪１ ０４２を有する複動式の電磁弁１０４０によって固定されている。

作用形式：掃除インタノ々ルが必要ｆあると電磁弁１０３５は押しばね１０３３ を解錠し、電磁弁１０４゜は爪］　０４１を解錠する。押しばね１０３３は弁板 １０３２を瞬間的に室内に移動させかつそこにそれを保持する。これによって弁 管１０３１は過圧管１０３６と接続され、蓄圧器の過圧又は走行する車両の堰止 め圧は弁’１ｌ１０３１を介してフィルタエレメント１０１に作用し、固体粒子 はフィルタエレメント１０１０表面から遊離されかつフィルタコツプ１０５から 搬出される。

フィルタ１０１とフィルタ２０はポリマ、例えばポリエチレンから成り、表面に ポリテトラフルオルエチレン、ガラス又は他の材料から成る充填材料２４を備え ている。

第１２図によれば２部分から成るねじ結合されたフィルタコツプ１０５０内に第 ２図のところｔ記述したように吸引接続部１０５２の上に差嵌められるか又は形 状接続的に固定された組織を有するフィルタエレメント１０５１が配置されてい る。

吸引接続部１０６５を介しては浄化されていない空気（矢印１０５４）がフィル タエレメント１０５１に供給さする。フィルタエレメント１０５１は全面マ、つ まり周面１０５５、底面１０５６と頂面１０５７で働く。前記面はベロース形に 構成され、表面フィルタとして構成されている。掃除は矢印方向１０１３の圧縮 空気衝撃１行なわれる。

掃除のためには吹き飛ばされた、フィルタの表面から取除かれた粒子を受ける特 別な車受は容器を設けておくことができる。

Ｆｌ（３，１１ 国際調査報告 入ＮＮＥＸ　Ｔｏ　τＨＥ　ＩＮＴＥＦＬＮ入τ工０ＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲＥ ＰＯＲＴ　ＯＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ガス状又は液状の媒体から固体粒子を、特に大気空気から塵粒子を透過性で 、形状の安定した、多孔で、フオーム状の、プラスチツク、金属又はガラスから 成る成形体を用いて分離するフイルタであつて、形成体が前述の材料から成る使 用可能な粉末粒子の結合によつて製作されており、結合過程がフイルタの所望の 立体構造を有する型内で行なわれる形式のものにおいて、フイルタ（２０；１０ １）の表面に存在する大きな気孔が規定された粒子大の充填材料（粉末）で充填 されており、充填材料の粒子の分布に応じて大きさの異なるが規定可能な気孔径 を有する空気透過性の範囲（２）が形成されていることを特徴とする、ガス状又 は液状の媒体から固体粒子を分離するフイルタ。 ２．充填材料（５）が弾性であつて、極めて平らで、滑らかでかつ濡らすことの できない表面（２５−２７）を有し、成形体（３）と接着又は焼結によつて、成 形体の反復する変形によつて成形体における充填材料の固着と緊密性が妨げられ ないように結合されている、請求の範囲第１項記載のフイルタ。 ３．充填材料がポリマフルオリド、ペースト、セラミツク材料又は粒子分布度の 規定されたガラスから成つている、請求の範囲第１項記載のフイルタ。 ４．充填材料（５）がポリテトラフルオルエチレンから成つている、請求の範囲 第１項記載のフイルタ。 ５．成形体（３）が２０〜５０重量％の低分子ポリエチレン含有量と５０〜８０ 重量％の高分子ポリエチレン含有量とを有する粒状のポリエチレンから成つてい る、請求の範囲第１項記載のフイルタ。 ６．表面気孔（４）を充填するための充填材料（５；粉末）が付着剤を備えかつ 処理されており、粉末粒子の大きさで規定された粒子分布を有している、請求の 範囲第１項記載のフイルタ。 ７．表面気孔（４）を充填するための充填材料が同じ物質又は異なる物質の複数 の種類、例えばガラス粒子とポリテトラフルオルェチレン（ＰＴＦＥ）又は石英 とＰＴＦＥとの混合物である、請求の範囲第１項記載のフイルタ。 ８．フイルタが掃除過程の向流によつて弾性的に変形可能な区分（８）と支持区 分（９，１０）を有し、これらの支持区分（９，１０）がフイルタがいくらか膨 出することを可能にする、請求の範囲第１項記載のフイルタ。 ９．成形体（３）がほぼ同じ厚さの横断面（１２）を有するベローズ形に構成さ れた壁（２８，２９）によつて大きなフイルタ面とろ過された媒体を流過させる 菱形若しくはクリスマスツリ形の流過横断面を内部に有している、請求の範囲第 １項記載のフイルタ。 １０．ガス状の媒体から固体粒子をろ過するためのフイルタ、特に大気空気を使 用する装置、例えば内燃機関、車両の走行ガスタービン、空調装置、吸塵装置等 のフイルタであつて、少なくとも１つの自己支持作用を有するフイルタエレメン トが媒体の入口と出口を有するケーシング内に配置されており、このケーシング が場合によつては媒体からろ過された固体粒子のための収容室を有している形式 のものにおいて、中空体として構成されたフイルタエレメント（１０１）が粒状 のポリエチレンから成る多孔性の組織を有し、ポリエチレンの粒子が部分的に、 特に焼結によつて互いに結合されており、細い気孔を有する薄い充填材料（１０ ２４）が所定のフイルタ深さ（３５）まで外側の粒子とこの粒子の間の空間を覆 つており、フイルタエレメント（１０１）がその吸込開口（６）を介して吸込室 （１０３）と接続されており、この吸込室（１０３）がケーシング（１０３，１ ０４）の出口開口（１０２０）と連通しており、この吸込室（１０３）がその他 ではフイルタエレメント（１０１）を受容するケーシング内室（１０４）に対し てシールされており、吸込室が外部の圧力供給部に接続可能であり、フイルタエ レメント（１０１）を短時間だけ向流で負荷するための弁装置（１０１２，１０ ３３，１０４０）がケーシング（１０３，１０４）に設けられている、請求の範 囲第１項記載のフイルタ。 １１．フイルタエレメント（１０１）がほぼ同じ厚さの横断面（１０６１）を有 するベローズ形に構成された壁（１０５３）によつて大きなフイルタ面を有して いる、請求の範囲第１０項記載のフイルタ。 １２．ケーシング（１０３，１０４）に、外部で生ぜしめられた圧縮空気のため の圧縮空気容器（１０１０）が配置されており、この圧縮空気がフイルタを掃除 するためにパルス状にフイルタエレメント（１０１）に供給される、請求の範囲 第１０項記載のフイルタ。 １３．圧縮空気パルスを生ぜしめるために電磁制御されたダイヤフラム弁（１０ ３３，１０４０，１０４４）が弁管（１０１１）を一時的に開放するか若しくは 他のダイヤフラム弁（１０１２）を一時的に排気する、請求の範囲第１０項及び 第１２項記載のフイルタ。 １４．ダイヤフラム弁（１０１２）が他のダイヤフラム弁（１０４４）と弁カバ ー（１０２５）における開口（１０２６）とを介して大気に排気可能であり、補 償孔（１０４３）を有する弾性的なダイヤフラム（１０２７）と軽く緊縮された 押しばね（１０２９）とを有している、請求の範囲第１３項記載のフイルタ。 １５．過圧弁が横方向に移動可能な弁板（１０３２）として構成されており、外 部の蓄圧器又は圧縮空気で負荷された流れホツパ（１０３５）の過圧管（１０３ ６）を吸込側の室（３）から遮断する、請求の範囲第１０項記載のフイルタ。 １６．フイルタが成形体（３）を形成する、粗い組織を有する、形状の安定した 保持材料と、この保持材料の外殻を成す小さな気孔を有する充填材料とから成つ ており、保持材料が粒子が熱又は圧力の作用又は接着及び（又は）少なくともそ の２つによつて互いに結合可能な粒子混合物から成つており、その結合が熱及び （又は）圧力の使用によつて粒子の溶融点の範囲で粒子の点状の結合が可能であ り、充填材料で、保持材料の特に大きい気孔（６）が充填され、両方の材料の粒 子が互いに結合される、請求の範囲第１項記載のフイルタ。 １７．保持材料（３）と充填材料（５）との重量比が約１００：１である、請求 の範囲第１６項記載のフイルタ。 １８．充填材料（５）がポリテトラフルオルエチレン（ＰＴＦＥ）と懸濁液と接 着剤との混合物から成り、この比が約１２：１４：１であり、液状の成分、例え ば水が充填材料を保持材料（３）に施された後で気化によつて除かれる、請求の 範囲第１６項記載のフイルタ。