JP2007160136A - フィルタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流路の断面積を大きくすることなく、圧力損失の低減や異物除去能力の向上を行うことが可能なフィルタ装置を提供する。
【解決手段】流体Ｆを供給する流体供給源と、この流体供給源から供給された流体Ｆを受領する流体受領部と、を備えた機器に配設されると共に、流体Ｆに含有される異物を除去するフィルタ部材５０を備え、フィルタ部材５０が、立体的な内部空間を画定してなるフィルタ装置１である。
【選択図】図６

Description

本発明は、異物を除去するフィルタ装置にかかり、特に、流体が流通する流路に配設され、当該流体に含有された異物を除去するフィルタ装置に関する。

従来から、液体が流通する流路に配設され、当該液体に含有された異物を除去するフィルタ装置として様々なものが提案されている。例えば、液体燃料を使用する燃料電池や液体のインクを使用するインクジェットプリンタ等では、通常、液体の流路内に板状や円盤状等、平面的なフィルタ装置が配設されている。

具体的には、例えば、インクジェットプリンタの記録ヘッドでは、インク流路内への気泡の進入や異物の進入を防ぐため、当該インク流路にフィルタ装置を介在させている。このようなフィルタ装置としては、前記インク流路中に配設されてフィルタを固定するフィルタ固定部に配設されたものがある。この場合、前記フィルタ固定部上に、少なくとも２つの突起部を設け、且つこの突起部に対応するように前記フィルタに切欠きを設け、且つ、前記フィルタ固定部の内周に凹部を介して円環状の突起部を設けることで、フィルタをフィルタ固定部に設置する際に、フィルタが位置ずれすることを防止している。（例えば、特許文献１参照）。
特開平５−２４６０４１号公報

しかしながら、従来のフィルタ装置は、前記流路を通過する液体の全てが通過可能なように、当該流路を画定するハウジングや管等の液体流通方向と交わる断面全体に配設されているため、フィルタ装置の有効面積（フィルタの表面積）は、流路の前記断面積によって決定されることになる。ここで、液体がフィルタ装置を通過する際に生じる圧力損失や異物除去能力は、フィルタ装置の有効面積に依存するため、圧力損失の低減や異物除去能力の向上を行うためには、流路の断面積を大きくする必要があり、小型化を阻む要因の一つになっているのが実状である。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、流路の断面積を大きくすることなく、圧力損失の低減や異物除去能力の向上を行うことが可能なフィルタ装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するため本発明は、流体を供給する流体供給源と、当該流体供給源から供給された流体を受領する流体受領部と、を備えた機器に配設されると共に、前記流体に含有される異物を除去するフィルタ部材を備えたフィルタ装置であって、前記フィルタ部材は、立体的な内部空間を画定してなるフィルタ装置を提供するものである。

この構成を備えたフィルタ装置は、異物を除去するフィルタ部材が、その内部に立体的な空間を画定する構造を有しているため、従来のフィルタ装置のように、流路内に、板状や円盤状等、平面的なフィルタ部材を配設していた場合に比べ、フィルタ部材の有効面積（表面積）を大きくすることができる。したがって、流路の断面積を大きくすることなく、圧力損失の低減や異物除去能力の向上を行うことができる。

なお、本発明でいう「流体」とは、液体や気体等、流動可能な物質であれば、特に限定されるものではない。

本発明の一実施態様として、前記フィルタ部材は、袋状を有することができる。また、前記フィルタ部材は、略三角錐形状を有していてもよい。さらにまた、前記フィルタ部材は、略半球形状、略多角錐形状、略多角柱形状等、その内部に立体的な空間を画定することが可能であれば、その形状は特に限定されるものではない。

また、前記フィルタ部材は、前記流体供給源の下流に位置する流体流路内、または前記流体受領部の上流に位置する流体流路内に配設することができる。

そしてまた、前記フィルタ部材は、前記流体流路内に着脱可能に配設することができる。このようにフィルタ部材を流体流路から着脱可能に構成することで、フィルタ部材の交換を簡単に行うことができる。

さらにまた、前記フィルタ部材はハウジング内に配設されてなり、当該ハウジングは、前記流体供給源と流体受領部に着脱可能に取付けられると共に、当該流体供給源と流体受領部とを連通可能に接続するよう構成することもできる。このように構成することで、ハウジングを取り替えるだけでフィルタ装置を交換することができる。また、前記フィルタ部材を、前記ハウジング内に着脱可能に配設すれば、ハウジングに対し、フィルタ部材を簡単に交換することができる。

また、本発明にかかるフィルタ装置では、前記流体が前記フィルタ部材を１回だけ通過するよう誘導してもよい。このようにすることで、前記利点に加え、さらに圧力損失を低減させることができる。

そしてまた、本発明にかかるフィルタ装置が配設される機器としては、例えば、燃料電池やインクジェットプリンタ等を挙げることができる。前記機器が燃料電池の場合、前記流体は液体燃料であってもよい。そして、前記液体燃料としては、メタノールを含有したものを用いてもよい。また、前記機器がインクジェットプリンタの場合、前記流体はインクであってもよい。

本発明にかかるフィルタ装置は、異物を除去するフィルタ部材が、その内部に立体的な空間を画定する構造を有しているため、前記流体が流通する流路の断面積に対するフィルタ部材の有効面積率（表面積率）を大きくすることができる。この結果、小型化を達成することができると共に、圧力損失の低減及び異物除去能力の向上を達成することができる。この結果、フィルタ装置の寿命を向上することができるという効果を有する。

次に、本発明の好適な実施の形態にかかるフィルタ装置について図面を参照して説明する。なお、以下に記載される実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をこれらの実施の形態にのみ限定するものではない。したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、様々な形態で実施することができる。

図１は、本発明の実施の形態にかかるフィルタ装置の正面図、図２は、図１に示すフィルタ装置の側面図、図３は、図１に示すフィルタ装置の平面図、図４は、図１に示すフィルタ装置の底面図、図５は、図４に示すＶ−Ｖ線に沿った断面図、図６は、図４に示すVI−VI線に沿った断面図、図７は、本実施の形態にかかるフィルタ装置の構成要素であるフィルタ部材の斜視図、図８は、本実施の形態にかかるフィルタ装置を機器に接続した状態を示す一部側面図、図９は、図８に示すIX−IX線に沿った断面図、図１０は、図９に示すＸ−Ｘ線に沿った断面図である。

図１〜図１０に示すように、本実施の形態にかかるフィルタ装置１は、流体Ｆ（例えば、液体燃料：例えば、メタノールを含むものであってもよい）を供給する流体供給源（図省略）と、この流体供給源から供給された流体を受領する流体受領部（図省略）を備えた機器（例えば、燃料電池）に配設されるものであり、ハウジング１０と、ハウジング１０に内蔵されるフィルタ部材５０を備えて構成されている。

ハウジング１０は、中空の略長方体を有し、フィルタ部材５０が配設されるベース面１１には、図示しない流体供給源から供給された流体Ｆが侵入する流体入口１２と、流体入口１２からハウジング１０内に侵入した流体Ｆを外部に排出するための流体排出口１３が形成されている。また、ベース面１１の、流体入口１２と流体排出口１３との間には、フィルタ部材５０を固定するための固定用凸部１５が形成されている。なお、図６に示す符号１６は、Ｏリングである。

このハウジング１０は、図８〜図１０に示すように、流体入口１２が、前述した機器の図示しない流体供給源の下流に配設された流体流路１１２に着脱可能に取り付けられており、流体排出口１３が、前述した機器の図示しない流体受領部の上流に配設された流体流路１１３に着脱可能に取り付けられている。このように、ハウジング１０は、前述した流体供給源及び流体受領部に着脱可能に取付けられると共に、当該流体供給源と流体受領部とを連通可能に接続する。

フィルタ部材５０は、フィルタ膜によって、その内部に空間を画定する略三角錐形状に形成されている。すなわち、フィルタ部材５０は、フィルタ膜によって、略三角錐形状の内部空間を画定する構成を有している。フィルタ部材５０の略三角錐形状を画定する３つの面のうちの一つの面は、ハウジング１０に形成された固定用凸部１５に固定されるための固定面５１となっている。そして、この固定面５１には、ハウジング１０に形成された流体入口１２に連通する連通孔５２が開口されており、流体入口１２から侵入した流体Ｆは、連通孔５２を通過してフィルタ部材５０の内部空間に侵入した後、フィルタ部材５０（フィルタ膜）を通過して、流体排出口１３から排出されるようになっている。

この構成を備えたフィルタ装置１は、前述した機器に配設された際に、先ず、当該機器の流体供給源の下流に配設された流体流路１１２から供給された流体Ｆが、流体入口１２からフィルタ部材５０の構成要素であるフィルタ膜によって画定された内部空間に侵入する。次に、前記内部空間に侵入した流体Ｆは、図１０に矢印で示す経路のように、フィルタ部材５０（フィルタ膜）を通過して、流体排出口１３に到達し、ここから流体流路１１３を通って、前記機器の流体受領部に送られる。

この流体Ｆの一連の移動（流れ）は、前記機器に設けられているポンプ等の吸引手段により、流体Ｆを吸引する（誘導する）ことにより行われる。このため、流体Ｆは、逆戻りすることがなく、フィルタ部材５０を１回だけ通過することになる。

この時、流体Ｆに異物Ｄが含有されていた場合、この異物Ｄは、図１０に示すように、フィルタ部材５０によって除去（トラップ）される。ここで、フィルタ部材５０は、その内部に空間を画定する略三角錐形状に形成されているため、異物を除去可能な表面積（有効面積）が広く、フィルタ部材５０にある程度の異物Ｄがトラップされても、流体Ｆが通過できる領域を確保することができる。したがって、流体Ｆがフィルタ部材５０を通過する際に生じる圧力損失を低減させることができ、また、異物除去能力を向上させることができる。このため、フィルタ装置１の寿命を向上させることができる。一方、フィルタ部材５０が寿命となった際には、フィルタ装置１を簡単に交換することができる。

なお、本実施の形態では、フィルタ部材５０として、略三角錐形状の内部空間を画定する構成のもの（すなわち、外観も略三角錐形状のもの）を使用した場合について説明したが、これに限らず、フィルタ部材は、立体的な内部空間を画定可能であれば、その形状は特に限定されるものではない。すなわち、例えば、略半球形状、略多角錐形状、略多角柱形状等、様々な形態をとることができ、図１１に示すように、袋状のフィルタ部材６０であってもよい。

また、本実施の形態では、フィルタ部材５０をハウジング１０内に配設した場合について説明したが、これに限らず、例えば、図１２に示すように、フィルタ部材６０を、流体供給源の下流に配設された流体流路１１２と、流体受領部の上流に配設された流体流路１１３との間に直接配設してもよい。なお、袋状のフィルタ部材６０は、ハウジング１０内に配設してもよく、フィルタ部材５０を、流体流路１１２と流体流路１１３との間に直接配設してもよいことは勿論である。そしてこの場合も、フィルタ部材５０（６０）は、着脱可能に配設することもできる。

そしてまた、本実施の形態では、フィルタ部材５０をハウジング１０の固定用凸部１５に固定した場合について説明したが、これに限らず、フィルタ部材５０は、ハウジング１０に対し着脱可能に配設してもよい。

また、フィルタ部材５０（６０）は、その形状の少なくとも一部を支持するためのフレーム等に取付けられていてもよい。この場合も、フィルタ部材５０（６０）は、フレーム等に対し着脱可能に取付けることもできる。

また、本発明にかかるフィルタ装置１は、燃料電池の液体燃料に含有される異物の除去の他、燃料電池から排出される生成水やオフガスに含有される異物の除去、あるいは、インクジェットプリンタのインクに含有される異物（泡等も含む）の除去等、様々な流体に含まれる異物を除去する必要がある箇所に配設することができることは勿論である。

本発明の実施の形態にかかるフィルタ装置の正面図である。 図１に示すフィルタ装置の側面図である。 図１に示すフィルタ装置の平面図である。 図１に示すフィルタ装置の底面図である。 図４に示すＶ−Ｖ線に沿った断面図である。 図４に示すVI−VI線に沿った断面図である。 本発明の実施の形態にかかるフィルタ装置の構成要素であるフィルタ部材の斜視図である。 本発明の実施の形態にかかるフィルタ装置を機器に接続した状態を示す一部側面図である。 図８に示すIX−IX線に沿った断面図である。 図９に示すＸ−Ｘ線に沿った断面図である。 本発明の他の実施の形態にかかるフィルタ装置の構成要素であるフィルタ部材の斜視図である。 本発明の他の実施の形態にかかるフィルタ装置を機器に接続した状態を示す一部側面図である。

符号の説明

１ フィルタ装置
１０ ハウジング
１２ 流体入口
１３ 流体排出口
５０、６０ フィルタ部材
５２ 連通孔
１１２ 流体流路
１１３ 流体流路

Claims (11)

1. 流体を供給する流体供給源と、当該流体供給源から供給された流体を受領する流体受領部と、を備えた機器に配設されると共に、前記流体に含有される異物を除去するフィルタ部材を備えたフィルタ装置であって、
   前記フィルタ部材は、立体的な内部空間を画定してなるフィルタ装置。
2. 前記フィルタ部材は、袋状を有してなる請求項１記載のフィルタ装置。
3. 前記フィルタ部材は、略三角錐形状を有してなる請求項１または請求項２記載のフィルタ装置。
4. 前記フィルタ部材は、前記流体供給源の下流に位置する流体流路内、または前記流体受領部の上流に位置する流体流路内に配設されてなる請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
5. 前記フィルタ部材は、前記流体流路内に着脱可能に配設される請求項４記載のフィルタ装置。
6. 前記フィルタ部材は、ハウジング内に配設されてなり、当該ハウジングは、前記流体供給源と流体受領部に着脱可能に取付けられると共に、当該流体供給源と流体受領部とを連通可能に接続する請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
7. 前記フィルタ部材は、前記ハウジング内に着脱可能に配設される請求項６記載のフィルタ装置。
8. 前記流体は、前記フィルタ部材を１回だけ通過するよう誘導される請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
9. 前記機器が燃料電池であり、前記流体が液体燃料である請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
10. 前記機器がインクジェットプリンタであり、前記流体がインクである請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
11. 前記液体燃料が、メタノールを含有してなる請求項９記載のフィルタ装置。
    
    

Images