JP2004154723A - 水分離フィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】軽油に混入する水の分離効率が高く、且つ、コンパクトな水分離フィルタを提供する。
【解決手段】ヘッド２と収容ケース３が嵌合して形成されたハウジング４と、その内部にフィルタエレメント５を有する水分離フィルタ１において、フィルタエレメント５を構成する上部エンドプレート８に突出部８ａを形成し、この突出部８ａの先端に形成された開孔８ｂからヘッド２に形成された流入孔１０が挿入するようにフィルタエレメント５を配設し、フィルタエレメント５の内周面で囲まれた内周空間１２に連通させる。このように構成した水分離フィルタ１の流入孔１０から軽油を流入させてフィルタエレメント５で濾過すると、軽油の流速が遅くなり、径が小さな水滴でも沈降して流出孔１１から流れ出ないため、軽油から水を分離するときの分離効率が向上し、且つコンパクトな水分離フィルタ１が提供可能となる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽油等のオイルからこのオイルに含まれる水を分離して除去する水分離フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
動力装置の一例であるディーゼルエンジンは、軽油を燃料としており、燃料タンクに貯留された軽油はディーゼルエンジンの上流側に配設された燃料ポンプにより圧送されてディーゼルエンジンに供給される。
【０００３】
ここでディーゼルエンジンに供給される軽油に水が混入していると、燃焼不良が発生して出力の低下等が起こるため、一般に燃料ポンプと燃料タンク間の流路には、軽油に混入した水を分離して除去するための水分離フィルタが設けられている。
【０００４】
この軽油等のオイルからこのオイルに含まれる水を分離する水分離フィルターは、図２に示すように、有底円筒状のケース３１（図２は要部のみを図示している）とこのケース３１内に金属の金網を円筒状に形成したフィルタエレメント３２とを有して構成される。このように構成された水分離フィルターのフィルタエレメント３２の内周面で囲まれた内周空間３５にケース３１の上部に構成された流入孔３３からオイルを導入する。内周空間３５に導入されたオイルは、フィルタエレメント３２の内周面から外周面に向かって内部を通過し、フィルタエレメント３２の外周面とケース３１の内面で囲まれた外周空間３６に流出する。このとき、フィルタエレメント３２においてこのオイルに含まれる水を凝集させて径の大きな水滴にする。そして、フィルタエレメント３２の上部の近傍でケース３１の上部に形成された流出孔３４よりオイルを外部に流出させると、分離された水滴は下方に沈降してケース３１の下部に溜まるため、水を分離して除去したオイルを得ることができるように構成されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２２４５０３号公報（第３頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、低硫黄化に伴い燃料用添加剤が混入された軽油の使用が増えており、この燃料用添加剤が混入された軽油は水に対する分散性が強くなっている。そのため、軽油に混入している水分が細かく分散されているため、従来の水分離フィルタでは軽油に含まれた水を分離することが難しいという課題があった。これは、軽油に含まれる水がフィルタエレメントで凝集されて水滴となるが、軽油に混入されている水の径が小さいため、凝集された水滴の径も小さく、そのため下方に沈降することができず、流出孔から外部に流出する軽油とともに水滴が流れ出てしまうためであり、軽油からの水分離効率が悪くなっている。
【０００７】
このような径の小さな水滴を分離するためには、水分離フィルタ内を流れる軽油の流速を水滴の径に合わせて遅くすればケースの下方に沈降させることができるため、水滴の流出を防ぐことができる。しかし、水分離フィルタ内を流れる軽油の流速を遅くするためには、フィルタエレメントの径を大きくしたり、円筒状ケースの径を大きくして、軽油の流れる経路の断面積を広くする必要がある。しかしながら、水分離フィルタを車両等に搭載するためには大きさの制限があるため、図２に示すように、流出孔近傍の外周空間３６の断面積は狭くなっている。
そのため、この部分を流れる軽油の流速が速くなり、フィルタエレメント３２で捕捉されて凝集された水滴の一部は流出孔３４から軽油とともに外部に流出してしまう。
【０００８】
本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、燃料用添加材が混入された軽油のように、混入する水が細かく分散されている場合でも、混入する水を分離して除去することが可能であり、車両に搭載する際にも十分にコンパクトな水分離フィルタを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明に係る水分離フィルタは、上部に流入孔及び流出孔が形成された円筒状ケース（例えば、実施形態におけるハウジング４）と、この円筒状ケース内に配設された円筒状のフィルタエレメントと、流入孔とフィルタエレメントの内周面で囲まれた内周空間とを繋ぐ流入ガイド部材（例えば、実施形態における上部エンドプレート８の突出部８ａ）とを有し、流入孔から内周空間に導入されたオイル（例えば、実施形態における軽油）をフィルタエレメントを通過させて、このフィルタエレメントの外周面と円筒状ケースの内面で囲まれた外周空間に流出させて外周空間に連通した流出孔から外部に流出するように構成して、オイルをフィルタエレメントを通過させるときにフィルタエレメントによりオイルに含まれる水を分離して除去する。このとき、フィルタエレメントの外周径に対して、流入部材の外周径を小さくして、円筒状ケースの内面の上部において、外周空間における流入部材と円筒状ケースの内面の間に形成される部分の断面積を外周空間におけるフィルタエレメントの外周面と円筒状ケースの内面の間に形成される部分の断面積に比べて広くなるように構成する。
【００１０】
このように構成することにより、この外周空間における流入部材と円筒状ケースの内面の間に形成される空間の断面積が広くなるため、この空間を流れるオイルの流速が遅くなり、フィルタエレメントで捕捉されて凝集された水滴の径が小さいとしても下方に沈降するため、円筒状ケースの上部に形成された流出孔に向かって流れるオイルとともにこの流出孔から流出することができず、この水分離フィルタにおいてオイルから水を分離する分離効率を向上させることができる。
【００１１】
なお、フィルタエレメントが、オイルを濾過する濾材を有し、この濾材が親水性の高い素材で構成されることが好ましい。このように構成することにより、フィルタエレメントで捕捉されて凝集される水滴の径がより大きくなるため下方に沈降しやすくなり、オイルからの水の分離効率がさらに向上する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について図１を参照して説明する。本実施の形態はディーゼルエンジンに供給される軽油に混入した水を分離するための水分離フィルタを示している。水分離フィルタ１は、ヘッド２と、このヘッド２に着脱可能に取り付けられた有底円筒状で内部に空間を備えた収容ケース３とを有する。この収容ケース３の上端には連結部材３ｂが形成されており、この連結部材３ｂにヘッド２を螺挿することにより、ヘッド２と収容ケース３を嵌合することができる。なお、このヘッド２と収容ケース３でハウジング４を形成している。
ヘッド２の中央部には上下方向に延びた流入孔１０が形成されており、ヘッド２の左側部には流出孔１１が水平方向に延びて形成されている。流入孔１０の下端部には、軽油内に混入した水を分離するフィルタエレメント５が着脱自在に取り付けられている。
【００１３】
フィルタエレメント５は、その円周面に複数の開孔６ａを有する円筒状のインナチューブ６と、インナーチューブ６の外周面に密接して円筒状に巻き付けられた不織布等で形成される濾材７と、フィルタエレメント５の円筒軸方向両端に配設された上部エンドプレート８及び下部エンドプレート９とで構成されており、インナチューブ６と濾材７はこの両エンドプレート８，９で挟持されている。
【００１４】
上部エンドプレート８は、その外側面側に内周方向に向かってテーパ状に突出する突出部８ａが形成されており、また、下部エンドプレート９はその外側面側に突出する突出部９ａが形成されている。以上より、フィルタエレメント５は、フィルタエレメント５の内周面と両エンドプレート８，９で囲まれた内周空間を有しており、上部エンドプレート８の突出部８ａの先端には、この内周空間に連通する開孔８ｂが形成されている。
【００１５】
フィルタエレメント５は、ヘッド２に形成された流入孔１０の下端が上部エンドプレート８の開孔８ｂに挿入されるように配設されている。そして、収容ケース３がヘッド２に嵌合して水分離フィルタ１のハウジング４が形成されるが、この収容ケース３の底面とフィルタエレメント５の間にはばね１４が配設されている。このばね１４は、下エンドプレート９の突出部９ａがばね１４に挿入するように配設されており、ばね１４がフィルタエレメント５を押し上げることにより、ヘッド２の流入孔１０に上部エンドプレート８の開孔８ｂを付勢させている。
一方、フィルタエレメント５の外周面とヘッド２及び収容ケース３の内面との間に外周空間１２が形成され、上述の流出孔１１はこの外周空間１３に連通している。よって、水分離フィルタ１のハウジング４の内部空間は、フィルタエレメント５によって内周空間１２と外周空間１３に分離されることになる。なお、上部エンドプレート８の開孔８ｂには、シールリング１６が固着されていて、流入孔１６の外周面とこのシールリング１６が当接するため、内周空間１２からこの当接部を通って外周空間１３に軽油が入らないようにシールすることができる。また、ヘッド２と収容ケース３が嵌合する部分にもオーリング１７が装着されており、外部空間１３から外部に軽油が漏れないようにシールされている。
【００１６】
収容ケース３の底面には、軽油から分離されて沈降した水を排出するための開孔３ａが形成されており、この開孔３ａに排出孔１５ａを有するプラグ部材１５が螺挿されている。なお、この開孔３ａとプラグ部材１５の間にもガスケット１８が装着されており、軽油が漏れるのを防いでいる。
【００１７】
このように構成された水分離フィルタ１の流入孔１０から軽油を流入させて内周空間１２に導入すると、軽油がフィルタエレメント５を構成する濾材７を通過する際に、この濾材７で水が捕捉されて凝集されるため、水滴となって濾材７の表面に押し出される。このとき、十分に大きな径に成長した水滴は外周空間１３内を沈降して、外周空間１３の底面１３ｃに溜まる。しかし、一定の大きさ以下の水滴については、フィルタエレメント５の周りの外周空間１３ａ（この空間を「フィルタエリア部１３ａ」と呼ぶ。）を通って流出孔１１に向かって流れる軽油とともに、上方に流れる。しかし、本発明に係る水分離フィルタ１は、外周空間１３のうち、流出孔１１に近い部分１３ｂが、フィルタエレメント５より径の細い上部エンドプレート８の突出部８ａで形成されているため、この部分（この空間を「セットリングエリア部１３ｂ」と呼ぶ。）の断面積がフィルタエリア部１３ａよりも広くなるため、軽油の流速が遅くなる。よって、上部エンドプレート８の突出部８ａの円筒軸方向高さを十分に取ることにより、セットリングエリア部１３ｂを形成すると、小さな径の水滴もこの部分で沈降するため、流出孔１１から軽油に混ざって流出することがなくなる。なお、セットリングエリア部１３ｂの下部に沈降した水滴は、他の水滴と結合して一定の大きさ以上の径の水滴に成長するため、フィルタエリア部１３ａを流れる軽油の流速に対しても下方に沈降可能であり、外周空間１３の底面１３ｃに溜まる。
【００１８】
以上のように外周空間１３にセットリングエリア部１３ｂを形成することにより、水滴の径に対応してケーシング４の外周径を大きくしなくても、水を軽油から分離することが可能である。また、水の分離効率をさらに高めるためには、フィルタエレメント５の濾材７において、この濾材７で捕捉した水滴を凝集させて、より大きな径に成長させることで対応可能である。このため、本発明に係る水分離フィルタ１では、濾材７の素材を親水性の高い微細繊維（上述の例では、不織布）で構成している。このような素材を利用することにより、捕捉した水の径を大きくすることができるため、水分離効率をより高くすることができる。このとき、濾材７における水の分離効率は、濾材７の素材の孔径及び巻き数で調整することが可能である。なお、濾材７は、不織布だけでなく、コットン、グラス等も利用可能であり、さらに、これらの素材のいくつかを重ねた組み合わせで構成することも可能である。
【００１９】
なお、上述の実施形態では、濾材７をインナチューブ６に不織布等の素材を巻き付けて構成したが、不織布等の素材を蛇腹状に折り畳んで環状に丸めた菊花状に形成して構成することも可能である。また、上述の実施形態では、濾材７の素材を親水性の高い微細繊維として、軽油に含まれる水を捕捉して成長させていたが、撥水性の高い素材で構成して、水滴を形成させて分離するように構成することも可能である。また、上部エンドプレート８の突出部８ａが内周方向に向かってテーパ状に突出する形状としていたが、この突出部８ａの径が流入孔１０の径とほぼ等しい径になるような円筒形状で形成することも可能である。
【００２０】
【実施例】
次に実施例を以下に示す。なお、本実施例では、ＪＩＳ２号軽油を油温２０℃で７Ｌ／分の流速で流した場合を示している。
【００２１】
本実施例では、濾材７として、空隙率約９０％のＰＥＴ不織布を３巻きにしてインナチューブ６に巻き付け、さらに、その上にコットンを１巻きにして構成した直径６０ｍｍのフィルタエレメント５を使用した。また、セットリングエリア部１３ｂの高さである流出孔１１の中心線からフィルタエレメント５の上面のまでの高さＨを４４ｍｍとし、セットリングエリア部１３ｂの横方向広さＲを約２６ｍｍとして構成した。このように構成することで、水分離フィルタ１の円筒径方向の大きさを大きくすることなく、軽油に混入している水の分離効率の高い水分離フィルタを提供することができた。
【００２２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る水分離フィルタによれば、流入孔とフィルタエレメントの内周空間を繋ぐ流入部材の外周径をフィルタエレメントに対して小さくすることにより、外周空間の上部に、円筒状ケースの内面とこの流入部材の外周面で形成される空間（セットリングエリア部）を形成して、この空間の断面積をフィルタエレメントの外周面と円筒状ケースの内面で形成される空間（フィルタエリア部）に比べて広くすることができるため、この空間を流れるオイルの流速が遅くなり、フィルタエレメントで捕捉されて凝集された水滴の径が小さくても、この空間で下方に沈降して流出孔から外部に流出せず、オイルから水を分離する分離効率を高めることが可能となる。
【００２３】
また、フィルタエレメントを構成する濾材を親水性の高い素材で形成することにより、フィルタエレメントで捕捉されて凝集された水滴の径が大きくなり、より沈降しやすくなるため、この水分離フィルタにおいてオイルからの水の分離効率を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る水分離フィルタの断面図である。
【図２】従来の水分離フィルタの要部の断面図である。
【符号の説明】
１ 水分離フィルタ
２ ヘッド
３ 収容ケース
４ ハウジング
５ フィルタエレメント
７ 濾材
８ 上部エンドプレート
８ａ 突出部
１０ 流入孔
１１ 流出孔
１２ 内周空間
１３ 外周空間

Claims (2)

1. 上部に流入孔及び流出孔が形成された円筒状ケースと、前記円筒状ケース内に配設された円筒状のフィルタエレメントと、前記流入孔と前記フィルタエレメントの内周面で囲まれた内周空間とを繋ぐ流入ガイド部材とを有し、前記流入孔から前記内周空間に導入されたオイルを前記フィルタエレメントを通過させて、前記フィルタエレメントの外周面と前記円筒状ケースの内面で囲まれた外周空間に流出させて前記外周空間に連通した前記流出孔から外部に流出させるように構成して、前記オイルを前記フィルタエレメントを通過させるときに前記フィルタエレメントにより前記オイルに含まれる水を分離して除去する水分離フィルタにおいて、
   前記フィルタエレメントの外周径に対して、前記流入部材の外周径を小さくして、前記円筒状ケースの内面の上部において、前記外周空間における前記流入部材と前記円筒状ケースの内面の間に形成される部分の断面積を前記外周空間における前記フィルタエレメントの外周面と前記円筒状ケースの内面の間に形成される部分の断面積に比べて広くしたことを特徴とする水分離フィルタ。
2. 前記フィルタエレメントが、前記オイルを濾過する濾材を有し、前記濾材が親水性の高い素材で構成されたことを特徴とする請求項１に記載の水分離フィルタ。

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