(57)【要約】【課題】セパレータカートリッジの廃棄所分を容易化する。【解決手段】セパレータカートリッジ１０が、筒状に成形された金属製の多孔性のパンチングメタル１４と、パンチングメタル１４の外周に筒状に巻き付けられた金網１５とからなる濾材部１２を有して構成され、濾材部１２の外周側面から炭化水素系流体を通過させて金網１５により流体に混入する遊離水分が除去されるように構成され、金網１５がパンチングメタル１４と同一材料で構成され、濾材部１２の両端に、濾材部１２の両端に形成された開口１２ａ，１２ｂからの流体の流出を防ぐガスケット１６，１６が取り付けられている。濾材部１２が、金網１５にフッ素樹脂からなる撥水材料を塗布して成形される。【選択図】図２
2008110294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状に成形された金属製の多孔性のコア部材と、前記コア部材の外周に筒状に巻き付けられた濾材層とからなる濾材部を有して構成され、前記濾材部の外周側面から炭化水素系流体を通過させて前記濾材層により前記流体に混入する遊離水分が除去されるセパレータカートリッジであって、
前記濾材層が前記コア部材と同一材料の金網で構成され、
前記濾材部の両端に、前記濾材部の両端に形成された開口からの流体の流出を防ぐガスケットが取り付けられていることを特徴とするセパレータカートリッジ。
【請求項２】
前記濾材層が、前記金網に撥水材料を塗布して成形されることを特徴とする請求項１に記載のセパレータカートリッジ。
【請求項３】
前記撥水材料としてフッ素樹脂が用いられていることを特徴とする請求項２に記載のセパレータカートリッジ。
【請求項４】
流体中に含まれる固形物を捕捉除去し流体に含まれる水分を凝集させる水分凝集手段を通って所定の大きさに粗粒化した水滴が混入した状態で流入した前記流体が前記濾材層を通過することにより凝集した前記水分が前記濾材層表面で撥水除去されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のセパレータカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒状のコア部材と、コア部材に巻き付けられた濾材層を有する濾材部およびガスケットから構成されるセパレータカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、石油精製工場などでは、油中の水分や固形物をフィルタセパレータにより分離除去することが一般的になっている（例えば、特許文献１参照）。フィルタセパレータに設けられるセパレータカートリッジとして、シリコーン等により撥水効果を持たせた濾紙をプリーツ状に成形したものや、側面に多数の貫通孔を有した円筒状のコア部材に合成繊維からなる濾材を巻き付け、さらに濾材を巻き付けたコア部材の両端にエンドプレートを接着して構成したものが知られている。このセパレータカートリッジの外部空間から濾材を通過する過程で油中の水滴が撥水され、濾材を通過した油からは水分が５〜１５ｐｐｍまで分離除去される。なお、セパレータカートリッジは、所定期間使用されると濾材の目詰まりや撥水機能の低下が生じるなどして性能が低下するため、着脱交換可能に設けられる。使用後のセパレータカートリッジは、材料ごとに分別されて廃棄処分される。
【特許文献１】特開昭６２−１７６５０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のコア部材は、パンチングメタルを用いてコア部材が成形される一方、濾材には、プリーツ状に折り畳まれて断面菊花状の円筒状に成形された濾紙が用いられていた。このような濾材を廃棄するときには、オイルが染み込んだ濾材と金属製のコア部材および両端にエポキシ樹脂により接着されたエンドプレートとを分別する必要があり、分別処理に多大な手間がかかっている。
【０００４】
このような問題に鑑み、本発明は、廃棄処分の作業を容易化できるセパレータカートリッジを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的達成のため、本発明に係るセパレータカートリッジは、筒状に成形された金属製の多孔性のコア部材（例えば、実施形態におけるパンチングメタル１４）と、コア部材の外周に筒状に巻き付けられた濾材層（例えば、実施形態における金網１５）とからなる濾材部を有して構成され、濾材部の外周側面から炭化水素系流体を通過させて濾材層により流体に含まれる水滴が除去されるセパレータカートリッジであって、濾材部がコア部材と同一材料の金網で構成され、濾材部の両端に、濾材部の両端に形成された開口からの流体の流出を防ぐガスケットが取り付けられている。
【０００６】
また、上記構成のセパレータカートリッジにおいて、濾材層が、金網に金網への水滴の付着を防止するため所定の接触角（例えば１５０°）以上を有するフッ素樹脂等の撥水材料を塗布して成形されるのが好ましい。
【０００７】
さらに、上記構成のセパレータカートリッジにおいて、流体中に含まれる固形物を捕捉除去し流体に含まれる水分を凝集させる水分凝集手段（例えば、実施形態におけるコアレッサカートリッジ２０）を通って所定の大きさ（０．５ｍｍ〜１０ｍｍ程度）に粗粒化した水滴が混入した状態で流入した流体が濾材層を通過することにより凝集した水分が濾材層表面で撥水除去されるのが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
このように構成される本発明に係るセパレータカートリッジは、金属製のコア部材とコア部材に取り付けられる濾材層とが同一の金属材料から成形されている。このため、コア部材と濾材層とを分別せずに処理でき、処理作業を単純化できる。また、これらを減容して処分することにより、廃棄処理に要するコストを低減できる。さらに、使用後においては、簡単に濾材層とコア部材とを分離できるようになっているため、分離されたコア部材は簡単な洗浄を行うだけで再利用でき、資源の有効化が図られる。また、筒状の濾材部の両端には濾材部に形成された開口を閉塞するガスケットが設けられており、濾材部に流入した流体が外部に漏れないようにしっかりと保持される。
【０００９】
なお、コア部材と同一材料で成形される濾材層として、所定のメッシュ数に設定された金網を用い、さらにこの金網にフッ素樹脂等からなる撥水材料を塗布して接触角を所定角（例えば１５０°）以上にすることにより、セパレータカートリッジの濾材層として充分に実用に供することができる。
【００１０】
また、本発明に係るセパレータカートリッジは、流体中に含まれる固形物を捕捉除去し流体に含まれる水分を凝集させる、水分凝集手段（いわゆるコアレッサカートリッジ）と併用することにより、この水分凝集手段から流入した流体を濾材層を通過させて凝集した水滴を撥水処理させることが可能であるが、上記のように、接触角が所定角以上（１５０°以上）と超撥水領域にあるため、濾過スピードを上げて処理することが可能となり、機器をコンパクト（小型化）できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。なお、図１に示す矢印Ｕの方向を流体の流れ方向として説明する。そして、外形が略円筒状に形成されるセパレータカートリッジ１０の長手軸方向を上下方向とする。図１に全体構成を示すフィルタセパレータ１は、ケーシング２と、ケーシング２の内部に収容されるコアレッサカートリッジ２０（凝集層）とセパレータカートリッジ１０とから構成される。このフィルタセパレータ１は、例えば石油精製工場や石油化学工場の製品出荷ラインに設けられている。
【００１２】
ケーシング２は、例えば上下の半体を組み付けることにより構成され、組付状態において上下に延びる円筒状に成形され、内部に閉じた空間２Ｃが形成される。ケーシング２には、内部空間２Ｃとケーシング２の外部とを連通させるオイル流入孔２ａおよびオイル流出孔２ｂが形成されている。
【００１３】
ケーシング２には、内部空間２Ｃを上下に区画し、上方内部空間２Ｄと下方内部空間２Ｅとを形成させる仕切壁２ｃが設けられている。下部内部空間２Ｅは、さらに、オイル流入孔２ａ側の汚油室２Ｆと、オイル流出孔２ｂ側の清浄油室２Ｇとに区画される。仕切壁２ｃには、中心部とその外側の適宜位置との３箇所にそれぞれ、上下に貫通する開口２ｄ，２ｅ，２ｆが形成されている。開口２ｅは、上下に延びてコアレッサカートリッジ２０を取り付ける垂直管２ｇを介してコアレッサカートリッジ２０内部に連通し、開口２ｆは、上下に延びてセパレータカートリッジ１０を取り付ける垂直管２ｈを介してセパレータカートリッジ１０内部に連通する。また、仕切壁２ｃの中心部に設けられた開口２ｄおよび上下に延びる凝集水排出配管２ｉを介して、上方内部空間２Ｄとケーシング２の外部とが汚油室２Ｆおよび清浄油室２Ｇとは遮蔽された状態に連通される。
【００１４】
汚油室２Ｆは上下に延びる汚油排出配管２ｊと連通しており、汚油室２Ｆ内の清掃時等において、汚油室２Ｆ内の油を汚油排出配管２ｊを介してケーシング２の外部へ排出させることが可能である。また、清浄油室２Ｇは上下に延びる清浄油排出配管２ｋと連通しており、清浄油室２Ｆ内の清掃時等において、清浄油室２Ｆ内の油を清浄油排出配管２ｋを介してケーシング２の外部へ排出させることが可能である。
【００１５】
コアレッサカートリッジ２０は、油中に含まれる固形夾雑物を捕捉して微小な水滴を凝集分離する機能を有している。一方、セパレータカートリッジ１０は、コアレッサカートリッジ２０により分離除去しきれない水滴を撥水除去する機能を有している。すなわち、図１に示すように、オイル流入孔２ａからケーシング２内に区画された汚油室２Ｆを介してコアレッサカートリッジ２０に流入することによりコアレッサカートリッジ２０で微小な水滴が凝集分離された油は、セパレータカートリッジ１０を通過することにより水滴を撥水除去され、ケーシング２内に区画された清浄油室２Ｇを介してオイル流出孔２ｂから外部へと流出するようになっている。
【００１６】
ここで、本発明に係るセパレータカートリッジ１０の構成について説明する。セパレータカートリッジ１０は、円筒状のフローコントロールチューブ１１と、フローコントロールチューブ１１の外周に対して所定間隔に離間し且つこれを収容するように配置された円筒状の濾材部１２とから構成される。フローコントロールチューブ１１は、セパレータカートリッジ１０に流れ込む流体の流速を均一化するために設置されるもので、オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）からなる金属材料を円筒状に成形してなり、側面には、多数の円孔１１ａ，１１ａ，…が貫通して設けられている。フローコントロールチューブ１１の上端部には、フローコントロールチューブ１１とほぼ同じ径を有する円板状の蓋部材１３が被せられている。この蓋部材１３は、樹脂材料を材質として所定の形状に成形される。また、フローコントロールチューブ１１は、垂直管２ｆの上端部に設置された段付きフランジ状のアダプタ１８上に設置される。
【００１７】
濾材部１２は、フローコントロールチューブ１１と同じオーステナイト系ステンレス鋼からなる径１４５ｍｍ程度、長さ１０００ｍｍ程度（必ずしもこのような寸法に限られない）の円筒形の金属製のパンチングメタル１４に、オーステナイト系ステンレス鋼からなり、５０〜４００メッシュの間で適宜設定された筒状の金網１５が筒の周方向に沿って巻かれてなる。そして、筒状の濾材部１２には、その上下両端に開口１２ａ，１２ｂが形成される。なお、メッシュは、縦幅１インチ当たりにおける横方向のワイヤーの本数を表す単位であり、その値が大きければ大きいほど濾材部１２の金網１５の網目が細かいことを示す。
【００１８】
さらに、濾材部１２の金網１５の表面には、超撥水材料が塗布され、この超撥水材料として、例えばポリフッ化エチレン系樹脂が用いられている。このような超撥水材料が塗布されることにより、金網１５上を水が流れた場合、金網１５の水に対する接触角は約１５０°になる。ここで「接触角」とは、日本工業規格JIS R3257「ガラス基板のぬれ性試験方法」にも記載されているように、固体、液体および空気の接する部位から液体の表面に接線を引いたとき、この接線と液体に濡れている部分の固体表面とのなす角度をいう。この接触角が大きいほど撥水性が良く、逆に、接触角が小さいものはぬれ性が良い。なお、本発明に係るセパレータカートリッジ１０においては、接触角が１５０°以上であればよい。
【００１９】
このように構成された濾材部１２には、その上下両端のそれぞれに濾材部１２の端面に沿って、断面略コ字状に成形された樹脂材料からなる上下のガスケット１６，１６が取り付けられている。このガスケット１６，１６の材質として、例えばニトリルゴム（ＮＢＲ）やバイトン（登録商標）ゴムといったものが挙げられる。なお、濾材部１２は、上方に開口する向きに取り付けられる下部ガスケット１６を介して垂直管２ｆと一体化したアダプタ１８上に載置されている。また、濾材部１２の上下両端には、流体が濾材部１２の中に入り込まないように遮蔽するためのブラインド１７，１７が各々設けられている。このブラインド１７，１７は、いずれも濾材部１２とほぼ同じ径を有して濾材部１２の内周側に（パンチングメタル１４の内周側に）設けられるリング状の部材からなり、各々濾材部１２とともにガスケット１６に装着されて固定される。
【００２０】
段付きフランジ状のアダプタ１８の略中央部には上下に貫通する貫通孔１８ａが形成され、フローコントロールチューブ１１の内部と垂直管２ｆとがこの貫通孔１８ａを介して連通しているため、濾材部１２により清浄化されたフローコントロールチューブ１１内部の流体が垂直管２ｆへと送られるようになっている。また、センターロッド４の下端部を取り付け可能なセンターロッド取付部１８ｃがアダプタ１８に形成された貫通孔１８ａの一部を塞ぐように貫通孔１８ａの直径部分に亘って設けられており、センターロッド取付部１８ｃにおけるフローコントロールチューブ１１の長手軸線上には、センターロッド取付部１８ｃを上下に貫通するロッド挿入孔１８ｂが形成されている。このロッド挿入孔１８ｂにはネジが切られており、下端部に同じくネジが切られたセンターロッド４をこのロッド挿入孔１８ｂに挿入することでセンターロッド４をアダプタ１８に対して締結固定することが可能である。
【００２１】
フローコントロールチューブ１１は、蓋部材１３を上部に被せた状態で蓋部材１３の略中央部に上下に貫通して形成されたロッド挿入孔１３ａにセンターロッド４を通すようにしてアダプタ１８に載置し、ナット６，６によりフローコントロールチューブ１１の上端側からフローコントロールチューブ１１を締め付けることで、フローコントロールチューブ１１の長手軸方向がアダプタ１８に対して略垂直に上方に延びた状態でアダプタ１８に固定される。
【００２２】
さらに、濾材部１２は、フローコントロールチューブ１１がアダプタ１８にセットされた状態で、フローコントロールチューブ１１を覆うように入れ子式にケーシング２の内部に設置されている。濾材部１２は、濾材部１２の上端部に取り付けられ樹脂材料からなる蓋部材１９の略中央部に上下に貫通して形成されたロッド挿入孔１９ａにセンターロッド４を通し、濾材部１２およびフローコントロールチューブ１１の内部を上下に通して設けられるセンターロッド４をナット５により締めつけられることでアダプタ１８に固定されており、濾材部１２およびフローコントロールチューブ１１の長手軸の軸芯位置はいずれもセンターロッド４に一致するようになっている。このとき、蓋部材１９が、ナット５の締め付けにより下方に開口する向きに取り付けられる上部ガスケット１６を押さえ付けることで、濾材部１２内部の流体が上端側の開口１２ａを介して外部に漏れ出さないようになっている。また、濾材部１２の下端部が下部ガスケット１６を介してアダプタ１８を押さえ付けることにより、濾材部１２内部の流体が下端側の開口１２ｂを介して外部に漏れ出さないようになっている。
【００２３】
以上、フィルタセパレータ１を構成するセパレータカートリッジ１０の構造について説明したが、セパレータカートリッジ１０は、流体中に含まれる固形物を捕捉除去し流体に含まれる水分を凝集させる、コアレッサカートリッジ２０から流入した流体を、セパレータカートリッジ１０の濾材部１２の金網１５を通過させることによりコアレッサカートリッジ２０において凝集した水分が撥水除去されるようになっている。以下では、コアレッサカートリッジ２０から流入した流体（石油）中の水分が、セパレータカートリッジ１０において分離除去される様子について説明する。
【００２４】
コアレッサカートリッジ２０を通過することで水分が凝集した石油は、油水分離材として機能するセパレータカートリッジ１０の濾材部１２の外周面に到達し、濾材部１２の金網１５を通過する。ここで、金網１５の網目が５０〜４００メッシュに設定されているとともに、接触角が１５０°になるように撥水材料が表面に塗布されていることから、石油に含まれる水分が濾材部１２の金網１５の表面に付着して凝集し、石油と分離される。さらに、石油中に含まれる金属屑などの固形不純物が濾材部１２により捕捉される。
【００２５】
濾材部１２を通過することにより、水分および固形不純物が除去された石油は、フローコントロールチューブ１１の円周側面に多数形成された円孔１１ａ，１１ａ，…を通過し、フローコントロールチューブ１１の内部空間に到達する。フローコントロールチューブ１１の内部空間に到達した石油は、垂直管２ｆを通ってセパレータカートリッジ１０の外部へ流出し、清浄油室２Ｇからオイル流出孔２ｂを通ってケーシング２の外部へと流出する。
【００２６】
また、金網１５に付着して凝集された水分は、互いに液滴を成長させ、自重により下方に落流する。このような水分は、仕切壁２ｃの上面まで落下して上方内部空間２Ｄの下部に滞留するが（図１の水分Ｗ）、仕切壁２ｃに形成された開口２ｄから凝集水排出配管２ｉに流入し、この凝集水排出配管２ｉに導かれて水分流出口からフィルタセパレータ１の外部に排出される。
【００２７】
フィルタセパレータ１は所定期間運用されると、固形不純物の濾過作用に伴って金網１２に目詰まりが生じるなどして分離除去性能が低下するため、セパレータカートリッジ１０の濾材部１２の着脱交換を行う必要がある。この場合、濾材部１２の着脱交換のためナット５，５を緩める方向に操作することで、濾材部１２が、ケーシング２内においてセパレータカートリッジ１０とフィルタカートリッジ２０とを連結した状態に固定する連結部材２ｌから取外可能になり、また、濾材部１２をフローコントロールチューブ１１から抜き取るようにすることで、濾材部１２を載置しているアダプタ１８から濾材部１２を取り外すことが可能である。古い濾材部１２を取り外した後は、新しい濾材部１２をフローコントロールチューブ１１に被せるようにしてケーシング２の内部に設置させる。
【００２８】
交換により取り出された濾材部１２には石油が付着しているが、濾材部１２のうちパンチングメタル１４を洗浄して付着しているオイルを洗浄して取り除けば、そのまま再生利用でき、資源の有効化が図られる。また、パンチングメタル１４と金網１５は同一材料から成形されているため、パンチングメタル１４と金網１５とを分離回収することなく、取り出された濾材部１２を組付状態のまま所定のプレス機でプレスすることにより、金網１５が巻き付けられた状態の濾材部１２を減容して処分することが可能で、廃棄処理に要するコストを低減できる。
【００２９】
また、水分を除去するための濾材部として、５０〜４００メッシュの網目を有し、表面テフロン（登録商標）加工による撥水処理により水滴の接触角が１５０°以上になるように成形された金網が用いられている。このように成形された濾材部を用いることにより、フィルタセパレータ１の濾材として充分に実用に供することができる。
【００３０】
これまで、本発明に係るセパレータカートリッジの実施形態を説明したが、必ずしも上記構成に限られない。上記実施例では、石油から水分を除去するためのフィルタセパレータ１のセパレータカートリッジとして用いる例を示したが、本発明に係るセパレータカートリッジは、石油以外の他の液体の液液分離装置に用いられてもよい。また、石油から水分を除去するためのフィルタセパレータ１としての利用についても、石油精製工場の製品出荷ラインに設けるだけに限らず、他の用途であっても同様にして実施でき、同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係るフィルタセパレータを示す図である。
【図２】上記フィルタセパレータを構成するセパレータカートリッジの縦断面図である。
【図３】上記セパレータカートリッジの下端部周辺を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  フィルタセパレータ
２  ケーシング
４  センターロッド
１０  セパレータカートリッジ
１１  フローコントロールチューブ（水分凝集手段）
１１ａ  円孔
１２  濾材部
１２ａ，１２ｂ  開口
１３  蓋部材
１４  パンチングメタル（コア部材）
１５  金網（濾材層）
１６  上部および下部ガスケット
１７  ブラインド
１８  アダプタ
１８ａ  貫通孔
１８ｂ  ロッド挿入孔
１８ｃ  センターロッド取付部
１９  蓋部材
１９ａ  ロッド挿入孔
【図１】
2008110294.tif 000003
【図２】
2008110294.tif 000004
【図３】
2008110294.tif 000005