JPH06500952A - ガス分析器用のフィルタ組立体 - 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】 ガス分析器用のフィルタ組立体 にし且つフィルタの取り外しを容易にしつつ、ガスを濾過するための複数のフィ ルタの組立体に関する。

作動の原因ともなる。これらの非効率な作動には、フィルタの詰まり、ポンプの 汚れ、そして大きなポンプ流量を必要とする間隙容積か含まれる。

エンジンの排気ガスは典型的には、粗い粒子、微細な粒子、液体、水蒸気、そび ポンプの保護のために極めて重要である。

典型的な従来技術の濾過装置は、濾過プロセスの各段階毎に、別のフィルタ組立 体を利用していた。これは労力が余計にががり、装置の交換に余分な時間を必要 とした。装置が連結された場合には、各ユニット間の複雑な相互連結により、間 隙容積か大きくなった。かかる間隙容積は、フィルタにガスを通過させるのに大 きなポンプ流量を必要とし、分析器の使用に際してフィルタ組立体の応答時間の 著しい増大を招いた。大きなポンプ流量は又、システムの構成要素に加えられる 応力を増大させた。

ナイト（Ｋｎｉｇｈｔ）等に付与された米国特許第３．５２７．０２７号は、共 通軸線の周りに同心状に配置された円筒形の粗いフィルタと細がいフィルタとを 存する加圧ガス共軸マルチフィルタ装置を開示している。ハウジングの底部には 、水を捕捉するための水槽か設けられている。ナイト等の発明は単一ユニットで 濾過機能を行っており、比較的大量の水を含む排気ガスには適当ではない。加圧 ガス内の排気ガス凝縮液はフィルタを濡らして、炭化水素を吸収しにくくする。

ナイト等の発明が共軸の形体であるが故に、異なるフィルタの表面濱は、装置に 同心状に装着される寸法にｆｇｑ限される。特に、ガス分析器の最終的な細かい フィルタについては、より効率的でより長持ちする大きなフィルタを使用するの が好ましい。ナイト等の装置の細かいフィルタの表面積を増大させると、間隙容 積か大きくなる。

すると、装置を通してガスを移動させるには、大きなポンプ流量か必要となり、 かくして、より容量の大きなポンプか必要となり、費用がかかる結果となる。濾 過すべき物質が異なり、その量も異なるが故に、異なるフィルタの寿命は著しく 相違する。かくして、フィルタを維持する際に、各フィルタを別々に取り外すこ とができるのが望ましい。ナイト等の装置において交換又は清掃のためフィルタ を取り外すには、ハウジングを開放し内部組立体全体を取り外すことが必要であ る。すなわち、フィルタが近接し且つ同心状に取付けられているため、特定のフ ィルタの取り外しは困難である。！に後に、排気ガス分析器は典型的には、ナイ ト等の装置で必要とされる圧縮空気の注入によってではなく、排気ガスの分析器 の吸引によって作動する。

発明の概要 従って、本発明の主目的は、作動を容易にし且つ効率を良くするため、排気ガス の分析に適したマルチフィルタ組立体を単一のハウシング内に提供することにあ る。

本発明の別の目的は、細かいフィルタの面端を最大にしつつ間隙容積を最小にす ることである。

本発明の別の目的は、液体凝縮液か細かいフィルタに到達するのを回避すること である。

本発明の別の目的は、装置の漏洩の可能性を最小にするため、フィルタ間の相互 連結を減らすことである。

本発明の別の目的は、清掃及び取り外しのためにそれぞれのフィルタに接近し易 いマルチフィルタ組立体を提供することである。

本発明の別の目的は、液体から一定のフィルタを保護し且つ粒子からポンプを保 護するのに十分な濾過を達成する、マルチフィルタ組立体を提供することにある 。

本発明は、排気ガス分析器のためにガスを準備するためのフィルタ組立体である 。単一のハウジングが、少なくとも３つのフィルタキャビティ、１つの入口通路 、２つの出口通路を有する。粒状物質及び凝縮液を濾過するための粗いフィルタ が、第１のフィルタキャビティ内に配置されている。第１のフィルタキャビティ からの凝縮液は、凝縮液を濾過するための細かいフィルタが配置された第２のフ ィルタキャビティに排出される。出口通路が、凝縮液の回収のため、第２フイル タキヤビテイに連結されている。排気ガスを濾過するための細かいフィルタが、 第１フイルタキヤビテイに接続された第３のフィルタキャビティに配置される。

第２の出Ｏａ路が、分析すべきガスの除去のため、第３フイルタキヤビテイをポ ンプに連結している。

かくして、本発明は、大きな細かいフィルタ領域と、最小の間隙容積と、最小の 相互連結部と、個々のフィルタへの接近容易性とを備えた、フィルタ組立体を、 単一にハウジングに提供する。これは、分析用のガスの的確な濾過を達成し、コ ストを低減する低ポンプ流量を可能にし、装置の応力を低下させ、応答時間を減 少させ、漏洩の可能性を最小にし、手間を省き設備コストを節約し、フィルタを 液体から保護し周囲設備を粒子から保護する。

本発明の本質及び１１点の一層の理解は、本発明の詳細な説明及び添付図面を参 照することによって実現されるであろう。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明による、相互に直交形体のフィルタ組立体及び種々のフィルタ 装置を示した拡大斜視図である。

第２図は、本発明による、相互に直交形体のフィルタ組立体の横断面図である。

第３図は、本発明による、相互に直交形体のフィルタ組立体の平面図である。

第４図は、ガス出口通路及び液体出口通路を示した、相互に直交形体のフィルタ 組立体の側面図、並びに、フィルタキャビティの横断面図である。

第５図は、本発明によるフィルタ組立体のカバーを取り外した状態の軸回である 。

第６図は、本発明によるフィルタ組立体の切取り何面図であって、ガスの入口通 路に連結されたフィルタキャビティからの通路を示したものである。

第７図は、本発明による互いに直交形体のフィルタ組立体の底部斜視図であって 、フィルタキャビティ、ガス入口通路、固定手段を示したものである。

第８図は、本発明によるフィルタキャビティについてカバーを環状座部に固定す るための種々の取付は手段を示した図である。

第９図は、本発明による軸線方向に整合した形体のフィルタ組立体の別の実施例 の斜視図である。

第１Ｏ図は、本発明による軸線方向に整合した形体のフィルタ組立体のカバーを 取り外した状態を示した底部斜視図である。

第１１図は、本発明による軸線方向に整合した形体のフィルタ組立体の横断面図 であって、粗いフィルタキャビティと連通する通路を示したものである。

第１２図は、本発明による軸線方向に整合した形体のフィルタ組立体の横断面図 であって、フィルタキャビティからの水又は他の液体の流れを示したものである 。

発明の詳細な説明 １００と、これとともに利用することができる種々の濾過装置とか示されている 。

ハウジング＋０１が、第１、第２及び第３のフィルタキャビティ１０３．１０５ ．１０７を存している。この実施例では、フィルタキャビティ１０３．１０５は 実質的に円筒形であり、フィルタキャビティ１０７は実質的に截頭円錐形である 。円筒形と截頭円錐形との而の種々の形状か本発明の範囲内に含まれることが理 解されよう。

この実施例における円筒形と截頭円錐形の軸線は実質的に互いに直交しているが 、かかる直交性からの変形も本発明の範囲内に含まれる。第２フイルタ牛ヤビテ イ１０５の軸線と第３フイルタキヤビテイ１０７の軸線とは交差しており、第１ フイルタキヤビテイ　１０３の軸線は、キャビティ＋（＋５及びキャビティ１０ ７の両方の軸線からオフセットしている。非直交配向を含む、３つの軸線の種々 の他の配向も又、本発明の範囲内である。

フィルタキャビティ１０７は、環状座部１１７と、カバー１１８とから形成され ている。カバー１１８はＬ形スリーブ＋１９によって環状座部１１７に固定され ており、Ｌ形スリーブ１１９はＬ形タブ１２０にそれぞれ係合する。他の固定手 段が後述される。

カバー１１８は截頭円錐状に形作られており、リブ１６２及び支持体１６３を備 えた中央面１６１と、内面＋６４と、外面１６５とを有する。リブ及び／又は支 持体のない平滑な中央面を使用してもよい。截頭円錐状又は円筒形のフィルタ１ ６０が、内面＋６４と中央面１６１との間に収納されている。この実施例ては、 フィルタ１６０は、ホウ珪酸塩ガラス又は微細粒子（代表的には粒径が２０ミク ロン以下）の除去に適した他の材料で作られた細かいフィルタである。中央部分 １７０を備えた環状のカバー１１８は、濾過の際のフィルタ１６０の間隙容積を 最小にし、かつ、フィルタ１６０の有効表面積を最大にする。

フィルタキャビティ１０３，１０５は、ハウジングｌｏｔから遠去かる方へそれ ぞれ開放した孔１】３、＋１５を存する。フィルタキャビティ１０３のための代 表的なフィルタが参照符号１２１〜】２３て示されている。これらのフィルタは 典型的には、比較的大径の粒状物質並びに水又は池の凝縮液のための担いフィル タである。ナイロンフィルタ１２１、ステンレス鋼フィルタ】２２及び種々の粗 度のフィルタ１２３が含まれる。ブラシ１２４や仕切支持体１２５のようなけ原 品も、キャビティ内で使用できる。フィルタ１２１〜１２５はキャビティ＋０３ 内に嵌め込まれ、外方に向いた端部のところが、個々のフィルタ１２１〜１２５ に適するように設計された種々のキヤンプ１３１〜１３６に固定されて孔１１３ を閉鎖している。さらに、キャップ１３】〜１３６に、キャビティの間隙容積を 減少させるのに役立つ突起部を形成してもよい。

この実施例の孔＋１３にはねじ１１４が設けられており、キャップ１３ｉ〜１３ ６がねじ込まれて孔＋１３に係合する。単純なプラグのような他の適当な係合手 段も、本発明の範囲内にある。フィルタ１２１〜１２５及びギャップ１３１〜１ ３６は、ハウジング＋０１からフィルタの容易な取り出しを可能にするように設 計されている。

フィルタキャビティ１０５のための代表的なフィルタが参照符号１４１．１４２ で示されており、フィルタキャビティ＋０５に排出された凝縮液から粗い粒子と 微細な粒子を除去する。フィルタ１４１はホウ珪酸塩ガラスフィルタであり、フ ィルタ１４２はステンレス鋼スクリーン型フィルタである。フィルタ１４１、１ ４２をフィルタキャビティ１０５に固定して孔１１５を閉鎖するための種々のキ ャップ１５１−１５４が示されている。ねじ１１６は、キャップ１５１に設けら れたねじ１５６に係合する。

適当な固定及び閉鎖用孔１１５は、本発明の範囲内にある。

一定の物質を選択的に濾過する、広い意味での他の種類のフィルタを、フィルタ キャビティに使用してもよいことが理解されよう。

分析されたガスをフィルタ組立体＋００に入れるための入口通路＋８０が、フィ ルタキャビティ　［０３と連通している。ガス出口通路＋８２が、フィルタキャ ビティ１０７ど連通している。通路１８０，１８２は、第２図に一層詳細に示さ れている。フィルタ組立体１００をガス分析器に取付けるためのフランジ状の取 付は装置ｔ　１８３が示されている。しかしながら、この目的のため、適当な取 付は装置を使用してもよい。

第２図は、本発明のフィルタ組立体１００の横断面である。フィルタキャビティ ！０３．１０５．１０７は、互いに直交形体のものとして示されている。濾過す べきガスは入口通路１８０に入り、通路＋８６を介してフィルタキャビティ１０ ３に移動する。

適当な粗いフィルタ２２８は、ガス中の大径粒子と凝縮液を濾過する。凝縮液は キャビティ２０３の底部２８Ｂへ、次いでキャビティ１０５に排出され、そこで 適当な凝縮フィルタ２４８によって粒状物が濾過される。排水は、重力及び／又 は真空吸引によって達成される。凝縮液は、吸引を行うポンプ（図示せず）に接 続された出口２８４からｆＪ）出される。かくして、フィルタ２４８は１寸着物 からポンプを保護する。

大径粒子と凝縮液が濾過されたガスは、通路２８５を介して上方に、適当なフィ ルタ２６０か配置されているキャビティ＋０７内まで移動する。フィルタ２６０ はガス中の微細な粒子を濾過し、分析器（図示せず）への移動のため通路２１０ を介して出口通路＋８２から出る。出口通路１８２をポンプに接続して吸引を行 いシステムを通してガスを引いてもよい。本発明の１つの実施例では、単一の２ 部分ポンプが、フィルタ１００に対して吸引を行うために、凝縮液出口２８４と 出口通路＋８２の両方に取付けられている。

第２図は、中央面！６１を有するキャビティ１０７の中央領域２６４を示してい る。

この形体は、キャビティ１０７内の間隙容積を著しく減少させ、これにより、ポ ンプ流量を低下させるが、効果的な濾過を提供するフィルタ２６０の有効表面積 を最大にする。

第３図は、フィルタ組立体１００の平面図である。フィルタキャビティ１０７の 環状座部１１７は、（第１図の）フィルタ及びカバー１１８の着座のための一連 の同心溝３０１が設けられている。フィルタキャビティ１０３は、その軸線が環 状座部１１７の軸線からオフセットした状態で示されている。ガス出口通路１８ ２は、鎖線で示すように、通路２１０と連通している。キャビティ１０７を密封 するために、適当な密封用ガスケット（図示せず）を配置するのがよい。

第４図は、ガス出口通路１８２及び凝縮液出目通Ｎ２８４、並びにフィルタキャ ビティの横断面を示す、フィルタキャビティ１００の側面図である。

第５図は、カバー１１８を取り外したフィルタ組立体１００のｆｌ＃１図であり 、フィルタキャビティ　１０５を横断面で、フィルタキャビティ１０３を側面で 、及び人口通路１８０と環状座部１１７を示している。

第６図は、通路６８７を介して連結されたフィルタキャビティ＋０３から入口通 路１８０までの通路＋８６を示した、フィルタ組立体＋００の切取り側面図であ る。

第７図は、フィルタキャビティ＋０３．１０５、気体入口通路１８０、及び固定 手段７０１．７０２を示した、フィルタ組立体＋００の底部斜視図である。

第８図は、カバー１１８を環状座部１１７に固定するための種々の取付は手段を 示している。第８Ａ図は、スプリングワイヤラッチ８０１を示している。第８Ｂ 図は、カバー１１８に付加的な圧力を加えるための拡大部分８０３を有するう、 チタブ８０２を備えたスプリングワイヤラッチ８０１を示している。１８ｃ［Ｎ は、凹み部分８０４を有するスプリングワイヤラッチを示している。第８Ｄ図は 、タブンート８１２に固定されるスプリングタブ８１０を存するディストリビュ ータキャップ壓の構造体を示している。第８Ｅ図は、環状座部１１７に配置され たボルト８１４と、カバー１１８に固定されていて、ボルト８１４とねじ係合可 能な対応するナンド８１６とを育するねじ込み構造体を示している。さらに、カ バー１１８は、カバー１１８の対応するねじと環状座部１１７によって、或いは カバー１１８の周囲のねじによって、環状座部１１７に係合させて固定すること ができる。カバー１１８を環状座部１１７に取付けて保持するための適当な固定 手段が、本発明の範囲内にあることが理解されよう。

第９図は、第１及び第２フイルタキヤビテイか軸線方向に同一線上に並んで配置 されている、本発明のフィルタ組立体１０ｏの変形例の斜視図である。典型的に は粗いフィルタを支持するためのフィルタキャビティ９０３は実質的に円筒形で あり、典型的には凝縮液のフィルタを支持するためのフィルタキャビティ９０５ の軸線と実質的に整合した軸線を有している。フィルタキャビティ９０７とガス 入口通路９８０は、上述の実施例と実質的に同様な相互形体をなしている。第１ ０図は、軸線方向に一線をなした形体のフィルタ組立体９００をカバー９１８を 取り外した状態で示した底部斜視図である。

第１１ｖ！Ｊは、フィルタキャビティ９０３と連通している通路９８１を示した フィルタキャビティ９００の横断面図である。ガスは、フィルタキャビティ９０ ３において大径の粒子と凝縮液とが濾過される。凝縮液はキャビティ９０３の底 部に排出され、真空によってキャビティ９０３に引かれる。フィルタキャビティ ９０３は、上述の実施例と略同様に、フィルタキャビティ１０７と連通している 。第１２図は、フィルタ９４０、通路９２０、通路９２１から（好適には、真空 吸引を行うポンプ（図示せず）に連結されている）液体出口通路９３０への液体 の流れを示した、横断面図である。

本発明のハウジング及びフィルタは、分析すべきガスの分子の分子吸収を通さな い物質で形成されている。これは、分子、即ち炭化水素の捕捉を回避する。例え ば炭化水素の捕捉を回避するために、フィルタは、ホウ珪酸塩ガラス、テフロン 又はステンレス鋼で形成されており、ハウジングは、ステンレス鋼或いは他の適 当な金属又はポリカーボネートプラスチックで形成されている。

上述の説明は本発明の好適な実施例の十分な説明を提供するが、本桑明の範囲内 において種々の変形を行うことができる。例えば、排気ガスの濾過に関連して説 明してきたが、ガスの生成を当然に伴うあらゆる種類の炉、燃焼反応炉からの汚 染ガスに適用することも可能である。また、水や他の凝縮液以外の液体も、本発 明のフィルタ組立体によって除去することが可能である。従って、上述の説明は 、以下の請求の範囲によって画定される本発明の範囲を限定するものではない。

Ｎｃ％Ｊ −一−１−一 国船腫喜軸魯

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. １．ガス分析器用のフィルタ組立体であって、第１、第２及び第３のフィルタキ ャビティと、第１の入口通路と、第１及び第２の出口通路とを有するハウジング を含み、前記第１の入口通路は、第１のフィルタキャビティと連通し、かつ、ガ ス源に連結するための手段をさらに有しており、前記第１のフィルタキャビティ は、粒状物質を濾過し液体を分離するための実質的に粗いフィルタを内部に支持 するための手段を有しており、前記第２のフィルタキャビティは、第１のフィル タキャビティからの液体を重力によって排出するように第１のフィルタキャビテ ィに対して作動的に位置決めされており、 前記第１の出口通路は、第２のフィルタキャビティからの液体を除去するため第 ２のフィルタキャビティからの連通を提供し、前記第３のフィルタキャビティは 、気体を濾過するための実質的に細かいガスのフィルタを内部に支持するための 手段を有しており、かつ、第１のフィルタキャビティから濾過された液体を受け 入れるように第１のフィルタキャビティに対して作動的に位置決めされており、 第２の出口通路は、第３のフィルタキャビティと連通しており、かつ、第３のフ ィルタキャビティから濾過された気体を除去するためポンプに連結するための手 段を有している、ことを特徴とするフィルタ組立体。
2. ２．前記ガスは排気ガスであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のフィ ルタ組立体。
3. ３．前記液体は水であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のフィルタ組 立体。
4. ４．前記ハウジング及び前記フィルタキャビティは、フィルタキャビティ及び通 路内の間隙容積を最小にするように形作られていることを特徴とする請求の範囲 第１項に記載のフィルタ組立体。
5. ５．前記第３のフィルタキャビティは、実質的に細かいフィルタフィルタの配列 のため、内部に実質的に截頭円錐形の領域を構成する外面及び内面を備えた実質 的に截頭円錐形の形状を有しており、前記粗いフィルタは、内面及び外面をもつ 実質的に円筒形の形状を有していることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の フィルタ組立体。
6. ６．前記ハウジング及び前記フィルタは分析すべきガスの分子吸収を通さない物 質で形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のフィルタ組立体 。
7. ７．前記ハウジングは第１、第２及び第３の孔を有しており、これらの孔は、フ ィルタキャビティからフィルタを取り外すため第１、第２及び第３のフィルタキ ャビティと連結していることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のフィルタ組 立体。
8. ８．ハウジングに設けられた前記孔は、孔を閉鎖するための第１、第２及び第３ のキャップによって係合され、これらのキャップは、キャビティの間隙容積を減 少させるためキャビティ内の突出部を形成することを特徴とする請求の範囲第６ 項に記載のフィルタ組立体。
9. ９．前記第３のキャップは截頭円錐形のものであり、第３のキャップを第３の孔 に固定するための取付け手段を有することを特徴とする請求の範囲第７項に記載 のフィルタ組立体。
10. １０．前記フィルタキャビティは、第１、第２及び第３の軸線を備えた実質的に 円筒形の形状を有しており、これらの軸線は互いに直交していることを特徴とす る請求の範囲第１項に記載のフィルタ組立体。
11. １１．前記フィルタキャビティは、第１、第２及び第３の軸線を備えた実質的に 截頭円錐形の形状を有しており、これらの軸線は互いに直交していることを特徴 とする請求の範囲第１項に記載のフィルタ組立体。
12. １２．前記第１及び第２のフィルタキャビティは、第１及び第２の軸線を備えた 実質的に円筒形の形状を有しており、これらの軸線は実質的に一線をなしている ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のフィルタ組立体。
13. １３．前記第３のフィルタキャビティは実質的に截頭円錐形の形状を有しており 、その軸線は、前記第１及び第２のフィルタキャビティの軸線と実質的に直交し ていることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載のフィルタ組立体。
14. １４．前記ハウジングは、ガス分析器に面一に取付けるための実質的に平らな面 と、ハウジングをガス分析器に固定するための手段とを有することを特徴とする 請求の範囲第１項に記載のフィルタ組立体。
15. １５．第１及び第２の出口通路に接続されていて、両方の出口通路を介してフィ ルタ組立体に吸引を提供するためのポンプ手段をさらに含むことを特徴とする請 求の範囲第１項に記載のフィルタ組立体。
16. １６．排気ガス分析器用のフィルタ組立体であって、第１、第２及び第３のフィ ルタキャビティと、第１の入口通路と、第１及び第２の出口通路とを有するハウ ジングを含み、前記第１の入口通路は、第１のフィルタキャビティと連通し、か つ、排気ガス源に連結するための手段をさらに有しており、前記第１のフィルタ キャビティは、粒状物質を濾過し液体を分離するための実質的に粗いフィルタを 内部に支持するための手段を有しており、前記第２のフィルタキャビティは、液 体を濾過するための実質的に細かい液体フィルタを内部に支持するための手段を 有しており、かつ、第１のフィルタキャビティからの液体を排出するように第１ のフィルタキャビティに対して作動的に位置決めされており、 前記第２の出口通路は、第３のフィルタキャビティと連通しており、かつ、第３ のフィルタキャビティから濾過されたガスを除去するためポンプに連結するため の手段を有しており、 前記フィルタキャビティは、フィルタキャビティ及び通路内の間隙容積を最小に するように形作られており、 前記第３のフィルタキャビティは、実質的に細かいガスフィルタの配列のため、 内部に実質的に截頭円錐形の領域を構成する内面及び外面を備えた実質的に截頭 円錐形の形状を有しており、 前記ハウジングは第１、第２及び第３の孔を有しており、これらの孔は、フィル タキャビティからフィルタを取り外すため第１、第２及び第３のフィルタキャビ ティと連結している、ことを特徴とするフィルタ組立体。