JP2007527319A - 処理剤と共に使用するためのトップロードの液体フィルタアセンブリおよびそれを用いる方法 - Google Patents

処理剤と共に使用するためのトップロードの液体フィルタアセンブリおよびそれを用いる方法 Download PDF

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ブレント， エー． グルスヴィグ，
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Abstract

フィルタ媒体と処理剤の貯蔵および放出カートリッジを含むトップロードの点検カートリッジが提供される。カートリッジは、貯蔵および放出カートリッジからフィルタ構成を通る液体流れの中に処理剤が拡散するように設計されている。アセンブリの方法と利用の記載が提供される。

Description

本開示は、液体フィルタに関する。特に、フィルタアセンブリ内にろ過する液体のための処理剤を放出する構成を含むトップロードの液体フィルタに関する。記載された原理は燃料、冷却液体、および作動液などの他の液体の処理に対して使用され得るが、記載されたアセンブリのための特別な使用は、潤滑油の再−添加フィルタとしてあり得る。
関連する仮出願の提出の相互参照
本出願は、２００４年３月５日に提出された米国仮出願第６０/５５０，５０５号、２００４年１０月２２日に提出された米国仮出願第６０/６２１，４２１号および２００４年１０月２２日に提出された米国仮出願第６０/６２１，４２６号の開示を含む。米国仮出願第６０/５５０，５０５号、米国仮出願第６０/６２１号および米国仮出願第６０/６２６号は参照により本明細書に組み込まれる。
多くのエンジンシステムでは、ろ過され、かつ添加剤または処理剤で処理される必要がある液体システムが提供される。一例はエンジン用の潤滑油システムである。いくつかの例では、エンジン用の潤滑油は、潤滑油の寿命を伸ばすためおよびエンジン部品の保護を改良するために、添加剤パッケージを含んでいる。添加剤パッケージは、潤滑油中で特別な機能を実行するように設計された種々の化学組成で作られている。化学組成の一例は、ジチオリン酸亜鉛（dithiophosphate）（ＺＤＰ）であり、ＺＤＰは潤滑油中で酸化抑制剤として作用する。潤滑油が空気存在下で（例えば、ディーゼルエンジン中で）加熱されると、酸化が起こり、有機酸濃度が増加する。ＺＤＰは、酸化を禁止するために作用し、その結果、有機酸が形成される速度を減少させる。潤滑油中のＺＤＰの有効性の測定は「全アルカリ度」（ＴＢＮ）である。ＴＢＮは潤滑油中の酸量の指標である。ＺＤＰがエンジン動作中に使い尽くされると、ＴＢＮは変化する。ある定義されたＴＢＮレベルでは、潤滑油は、一般に、エンジン中に残されるには酸性すぎると考えられるので、「新鮮な」潤滑油と取り替える必要がある。
米国環境保護庁からの指令などのようなディーゼルエンジンからの排出物低減の強調が増加した結果として、ディーゼルエンジンの設計は変化を受けている。いくつかの例において、この変化は、過去のディーゼルエンジンと比較すると、潤滑油中の酸の形成が点検に関してむしろ問題を引き起こす。
初期の添加剤パッケージは時間内に使い果たされる。通常のエンジン作動の間に、制御された条件のもとで液体（油など）にＺＤＰまたは同様の処理剤の再添加を可能とするアプローチにおける改善が求められている。
自動車や他の設備において、トップから点検するために接近可能であり、ボウル／カートリッジ構成を使用する液体フィルタアセンブリを供給することは望ましいことである。このボウル／カートリッジ構成では、内部点検部品は、使用時に取り外して交換されるカートリッジであり、残りのフィルタアセンブリ（ボウルなど）は動かないように固定されている。これを受け入れるために、種々のトップロード構成が開発された。添加剤パッケージを提供する構成を開発することもまた望まれている。
発明の概要
本開示によれば、内部に点検部品としてフィルタを含む点検カートリッジを含んでいるトップロードの液体フィルタ構成が提供される。このカートリッジは、ハウジングシール構成とともにフィルタカートリッジ構成と処理剤の貯蔵および放出カートリッジ部品とを含む。
処理剤の貯蔵および放出システムは、拡散点検フィルタカートリッジを通過する液体中に貯蔵された処理剤の拡散を可能にするための種々の構成を提供し得る。拡散開口は以下の出願に記載された原理に基づく初期の静的流れ作用とその後の拡散流れ作用の両方を供給し得る、これらの出願とは、本明細書に参照により組み込まれた２００４年３月５日に提出された米国仮出願第６０／５５０，５０４号と、本明細書に参照により組み込まれた発明者としてJohn R. Hacker, Brian MandtおよびBrent A Gulsvigの名で「処理剤とともに用いるための液体フィルタアセンブリ」と名付けられた、エックスプレスメイル＃ＥＶ４０８４８９２３７ＵＳのもとに２００４年１０月２２日に同時に提出された米国仮出願とである。
また、交換部品または点検部品もまた、アセンブリの方法と使用と同様に提供される。
Ｉ．液体システムで使用される処理剤−概要
本明細書で提示される技術は一般に、潤滑油システム、作動液システム、冷却液システムまたは燃料フィルタシステムなどの液体システムに関する。より特別な技術はそのようなシステムへの処理剤あるいは添加物の配送（delivery）に関する。本明細書において、用語「処理剤」、「添加物」およびその変種は、時間とともに流体あるいは液体フィルタの流れの中に放出される１つ以上の試薬について言及することを意味する。処理剤の例は、潤滑油システムに対して上記特徴づけられるようなＺＤＰであろう。
特に、本明細書で記載された特別な構成は、トップロード構成である。そのような構成において、点検可能な（serviceable）フィルタ部品はハウジング内に収容され、トップカバーによって提供される経路を通してそこから着脱可能である。
特に、本明細書で記載された技術は、液体フィルタアセンブリのハウジングを通過する液体中へのに処理剤の配送を含んでいる。一般に、液体フィルタアセンブリは液体が流れるアセンブリであり、使用中にフィルタ媒体を通る通路でろ過する。処理剤は好ましくは、本明細書で記載された原理を応用する期間、フィルタアセンブリ中のソースから液体中に配送される。すなわち、本明細書に特徴付けられる好ましい構成において、配送のための処理剤を含むアセンブリ（点検（service））部品は、フィルタアセンブリ中に収容される。以下の様々の実施例で特徴付けられる構成は、「内部の」処理剤の貯蔵および放出構成と、容器と、カートリッジまたはアセンブリとを含むフィルタ構成として言及されるだろう。本開示に基づく好ましい構成は、ろ過されていない液体の中に処理剤配送を供給するためのに備えるために構成された構成であり、すなわち処理剤は、液体流動の流れがフィルタ媒体を通る通路によってろ過される前に液体流動の流れの中に配送される。
本明細書での用語「動員されていない処理剤（iｍｍobilized treatment agent）」およびその変種は、処理のために液体中に拡散される前に、処理剤の貯蔵および放出アセンブリ容器または構成の中に収容された形態における処理剤に言及することを意味する。一般に、「動員されていない処理剤」は、固体あるいはゲルの形態であり得る。
内部の貯蔵および放出カートリッジ（アセンブリまたは構成）中の「動員されていない処理剤」に言及するときの本明細書での用語「浸食表面（erosion surface）」は、動員されていない処理剤が使用中にフィルタアセンブリを通過する液体の少なくとも一部と直接接触し、その結果、その表面で処理剤の液体中への拡散が起こる表面に言及することを意味する。すなわち、この文脈における「浸食表面」は、フィルタアセンブリの使用中に与えられた時間、液体と接触する、使用されていない処理剤の表面である。
用語「動員された処理剤（mobilized treatment agent）」とその変種は、処理されるべき液体中に一度拡散された処理剤に言及することを意味される。この用語は拡散の形態、例えば、拡散が処理剤の溶解または処理剤の懸濁を含むか否かにかかわらず、応用可能であることを意味する。すなわち、拡散を特別するメカニズムは、本文脈における用語「動員された（mobilized）」によって示されることを意味しない。
目下の開示は、特に、動員されていない処理剤に対する配送システムを含む液体のフィルタ構成に関する。本開示は、特に処理剤それ自身に関するものではない。本明細書に記載される配送手段は、特に、処理剤のゲル形態での使用のために開発されたが、処理剤の別の形態を使用することもできる。ゲル形態の処理剤は、例えば、オハイオ州４４０９２-２２０１のウィクリフ（Wickliffe）のルブリゾール（Lubrizol）社で開発された。
処理剤の配送システムを含む液体フィルタアセンブリのいくつかの異なった実施例が開示された。各実施例は、一般に、好ましくは、液体中への処理剤の放出の制御された速度を都合良く供給するために開発されたアセンブリである。好ましい構成において、時間と共に、液体への処理剤の放出速度の制御された変速が供給される。一般に、用語「時間とともに、液体への処理剤の放出速度における変速」は、好ましい構成が第１速度（または、速度範囲）で処理剤の初期の放出と、異なる速度（または、速度範囲）で処理剤の後の放出を可能にするという事実に言及することを意味する。本文脈における用語「制御された」は、この変速を供給する配送システムが特別の設計であるという事実に言及することを意味する。
時間とともに液体中への処理剤放出の制御された変速および速度の効果が、配送システムの時間と共に液体への処理剤の放出の異なったメカニズムを可能とする好ましい構成によって、ある程度、提供される。これらのメカニズムは、本明細書で一般に「静的（static）」メカニズムまたはプロセスおよび「動的（dynamic）」メカニズムまたはプロセスとして言及される。これらの用語は、液体中への処理剤の溶解メカニズムに言及するために使用されず、むしろ処理剤について液体流動および液体接触の性質を言及するために使用される。
特に、本明細書に記載された好ましいアセンブリは、「静的」タイプの拡散または流れで割り当てられた時間、作用（operation）するように構成される。「静的」流れの作用の期間の間、処理剤は、サブアセンブリを通過する実際の液体の流れが初めに無いようにサブアセンブリ中に収容されている。むしろ、この作用の部分の間、サブアセンブリの壁を通って周囲の液体中への処理剤の拡散が起こる。用語「静的」は、この作用のもとでの流れまたは拡散に言及するために使用され、この作用において、この作用の部分の間、サブアセンブリを通る実際の連続する液体の流れは無い。一般に、「静的」流れの作用の間、処理剤を含むサブアセンブリは、同じ開口を入って出る液体流動を有する。すなわち、液体が１つの開口又は開口セットに入り、次に、第２の開口又は開口セットから出ることを可能とする、供給された内部流れの経路は無い。
本開示に基づく好ましい設計において、静的タイプの拡散の初期期間の後に、本明細書で「動的」流れの作用として言及される第２になされる作用がある。このタイプの作用では、サブアセンブリ中に収容された処理剤は、液体流れ中に拡散によって処理剤を受け取るために、使用中にサブアセンブリを通るように向けられた液体流動の一部と接触する。特に、このタイプの作用の間、いくらかの液体流動は、液体流動の入口構成の中に入る通路と、次に、分離された液体流れの出口構成を通って外に出る最後の通路とによってサブアセンブリを通過するように向けられる。このタイプの作用は、サブアセンブリを通過する発生した実際の液体の流動があるので、本明細書では「動的」として言及される。
「動的」および「静的」な流れ作用の両方において、処理剤は液体中に拡散する。しかしながら、動的な流れ作用において、処理剤の放出は、もし所望すれば、静的流れの初期駆動の間の拡散と比較すると、かなり速い速度で起こるように設計することができる。これは以下の様々な例のアセンブリの記載から明らかになるだろう。
フィルタ構成内のサブアセンブリから処理剤放出を行うための多くの技術が本明細書に記載されていることが特筆される。この技術は、静的流れの作用期間と動的流れの作用期間の両方のために設計されていない構成に対して有利に適用し得る。したがって、本明細書で記載された原理は、動的流れの作用のためにのみ設計された構成、または静的流れの作用のためにのみ設計された構成に適用され得る。
ＩＩ．処理剤の貯蔵および放出構成を含むトップロードの液体フィルタ
Ａ．図１−図３の構成の構造
本開示の中は、ボウル/カートリッジ・フィルタアセンブリの形態で実行され、その中のフィルタカートリッジと、処理剤の貯蔵および放出カートリッジは、交換（すなわち点検）部品である。そのようなボウル/カートリッジの応用のための可能性の構成は、「トップロード」の応用としてである。この文脈での用語「トップロード」は、フィルタアセンブリの構成が、上方に取り外され、続いて、カートリッジがフィルタハウジングの上から引き出されるカバーを持つ構成に言及することを意味する。トップロード構成の例は図１−図３に示される。
図１を参照すると、４００で液体フィルタアセンブリが示され、この例では、トップロードフィルタアセンブリ４０１を含んでいる。アセンブリ４００は、ハウジング下部４０４と取り外し可能な入口または点検カバー４０５とを持つハウジング４０２を有する。カバー４０５は種々の方法でハウジング下部４０４に取り付けることができ、通常、ねじを切った係合が使用される。図示しないが、Ｏ−リングシール、または同様のシールがハウジング下部４０４とカバー４０５の間で使用し得る。
ハウジング下部４０４は、内部４０８を定義する側壁４０７と基部４１０とを有する。
基部４１０は種々の方法で構成され得る。示された特別の基部４１０は内部４０８に底部４１０ａを形成し、入口流れ構成４１２と出口流れ構成４１３を含んでいる。構成４００は内部に収容されたフィルタカートリッジ４３０を通して外から中へ流れるように構成されている。
アセンブリ４００は内部にさらに中央にスタンドパイプ（standpipe）４２０を含む。スタンドパイプ４２０は出口４１３と直接、流れが連絡する内部流れの経路４２１を定義する。「直接、流れが連絡する（direct flow communication）」の文脈によって、経路４２１から出口４１３までの流れが点検可能なフィルタカートリッジ４３０を通る通路なしで起こり得ることを意味する。
代替物は可能であるが、示されたスタンドパイプ４２０は、下側の液体不浸透性の壁部分４２０ａと上側の液体透過性の壁４２０ｂを含んでいる。
スタンドパイプ４２０は基部４１０から分離した部品、基部４１０に取り付けられる部品、であり得る。あるいは、全体的に１つの部品として基部４１０と一体に形成され得る。後者の２つの例では、スタンドパイプ４２０は通常の整備点検の間ハウジング４０２から取り外されないので、スタンドパイプ４２０はハウジング４０２の一部としてその位置に特徴付けられるだろう。
４２０cに位置する壁部分の外表面４２０ａはそこで、フィルタカートリッジ４３０のシール構成（ハウジングシール）に対してシールするためのシール表面を有する。したがって、代替物は可能であるが、示された実施例において、カートリッジハウジングシールはスタンドパイプ４２０に対して作られている。
フィルタあるいは点検カートリッジ４３０が図２で示される。フィルタカートリッジ４３０は媒体フィルタカートリッジ４３３と、その中に処理剤４３６を持って示された処理剤の貯蔵および放出カートリッジ４３５を有する。上記、特徴付けられたように、例示されたフィルタカートリッジ４３０はろ過中に外から中への流れが設計されている。もちろん、望まれているならば、逆の流れの経路も構成し得る。
フィルタカートリッジ４３０と処理剤の貯蔵および放出カートリッジ４３５は分離した部品として作成し得る。しかしながら、図１−図３に示された特別のアセンブリ４００において、処理剤の貯蔵および放出カートリッジ４３５とフィルタカートリッジ４３０とは、１つのあるいは一体の点検部品４３０ａを形成するために互いに固定されている。用語「点検部品」の文脈は、時間で、ハウジング４０２から取り外されるて取り替えられる部品に言及することを意味する。用語「一体」と「１つ」の文脈は、点検が行われるとき、通常、少なくとも破壊せずに互いに分離しない部品に言及する。
別の構成は可能であるが、アセンブリ４００において、フィルタカートリッジ４３３が処理剤の貯蔵および放出カートリッジ４３５の上に配置されるのは、特筆される。
別の媒体を使用することができるが、図２を参照して、示された特別の例について、フィルタカートリッジ４３０は媒体構造であり、媒体フィルタカートリッジ４３３内の媒体４３９に対して、ひだ付き媒体４４０を含んでいる。ひだ付き媒体４４０は、端部４４０ａで端部キャップ４４２に固定されている。端部キャップ４４２は種々の材料で形成することができ、種々の方法で端部４４０ａで媒体に取り付けられる。通常、端部キャップ４４２は、成型され前成形されたプラスチックピースであり、端部キャップ４４２に媒体４４０が接着剤あるいは同様の材料を用いて入れられて固定される、または、端部キャップ４４２は媒体４４０に合わせて成形されるだろう。
フィルタカートリッジ４３３の媒体４３９の特別な材料は設計の選択事項である。通常、液体フィルタに対して、フィルタ媒体４３９はセルロースの媒体、合成物またはそれらの複合物を含む。媒体の選択は、所望の効率、流れの制限および寿命に対する設計の選択事項である。さまざまな材料が使用可能である。本開示の出願人であるドナルドソンカンパニー、登録商標シンテック（Synteq）の下で専売する媒体技術を使用する市場製品およびそのような媒体技術は、本明細書に記載されるアプリケーションに使用することができる。使用可能な媒体の例は、平均ベータ１０＝２．０とベータ２２＝７５の効率範囲をもっている。
図１の評価から明らかであるように、カートリッジ４３３は鋳込み成型された構成、または、曲げられた、打ち抜き加工された、回転成形された金属片として形成され得る。示された、特別のカートリッジ４３３は鋳込みされた構成物である。例えば、それ（および端部キャップ）は、高分子で満たされたガラス、例えばナイロン（例えば、ナイロン６／６で）で満たされたガラス（例えば、３３％ Nylon ６/６）で鋳込み成形され得る。図３で示された例が以下に説明される。
示される例に対して、端部キャップ４４２は閉じた端部キャップであり、それを通る開口は含まない。代替の構成、例えば、バイパスバルブが端部キャップ４４２に取り付けられた構成は使用可能である。さらに、別の代替物において、スタンドパイプ４２０中に固定して配置されたバイパスパイプの構成の係合のための端部キャップ４４２は中央開口を有する。後者の端部キャップは、点検部品４３０が取り扱われるとき、それが閉じられないので「開いている」端部キャップとして言及され得る。
端部キャップ４４２の外表面４４２ａから軸方向に外側に突き出たもの、この例では、放射状に離れて配置された先の尖った部分４４５を含む。先の尖った部分４４５（突出構成４４４）は、設置されたとき、図１のカバー４０５の一部と係合するように構成される。したがって、カバー４０５が回転されてハウジング４０４から切り離されるとき、先の尖った部分（突出構成４４４）によって提供されるスナップ−フィット（すなわち、切り離し可能）接続がこわれるまでカートリッジ４３０はカバーに係合してとどまる。（突出構成４４４（先の尖った部分４４５）は、所望の場合、カートリッジ４３０を回転させないでカバー４０５が回転するのを可能にするように構成され得る。）したがって、突出構成４４４は切り離し可能にトップカバー４０５に点検カートリッジ４３０を固定する。
外から中への流れで、媒体４４０の上流側が通常４４７で、下流側が４４８で示される。示された特別なカートリッジ４３０は、下流端部４４８に隣接するインナーライナーを含まないが、インナーライナーはいくつかの構成で使用することができる。
媒体４４０（４３９）は、所望の場合、上流側、下流側又は両方にスクリーンかメッシュを含む液体フィルタ媒体に対して種々の通常の形態で供給される。
媒体４３９（ひだ付き媒体４４０）は、下流側４４８で定義される開口中央領域を取り囲む媒体４３９を有する形態で構成される。
処理剤の貯蔵および放出カートリッジ４３５は、外壁４５０、基部または端部壁４５１および内側の側壁４５２を持つリングあるいはドーナツ構成を有するカップ４４９を含む。示された例において、代替物は可能であるが、内壁４５２は液体が浸透しない。基部または端部壁４５１は、それを通る中央流れ開口４５５を含み、中央流れ開口４５５は壁４５２と連結する流れの導管または通路を定義し、使用時に、媒体４３９からろ過された液体を受けとる。ハウジングシール構成４５８は、使用時に、ハウジング４０２のシールとして、この例では、スタンドパイプ４２０中に提供される。示される特別なシール構成４５８は、シールを提供するＯ−リング４５９を有する半径方向のシールである。Ｏ−リング４５９は、軸方向の突起４６０の適所で固定される。
通常、図２に示されるカートリッジ４３５などの処理剤の貯蔵およびカートリッジは、本明細書において開口構成を含むことが特徴付けられ、その開口構成を通って液体は収容されていて動員されていない処理剤に出会えるように通過することができる。そのような「開口構成」あるいは「開口部分」は、本明細書では「拡散開口」として言及されるだろう。拡散開口の全開口領域は、本明細書で「全拡散領域」として言及される。通常、１つ以上の拡散開口は、例えば、カートリッジ４３５の外側の側壁４５０内の開口構成４６５を含むさまざまな方法によって、提供することができる。示された特別の処理剤の貯蔵および放出カートリッジに対して、内側の側壁４５５（すなわち、シール４５９のろ過された液体側）に拡散開口または開口はない。すなわち、拡散開口は、シール４５９の上流（ろ過されていない液体）側にのみある。したがって、示されたアセンブリ４００に対し、処理剤は、ろ過されていない液体中にのみ拡散し得る。
外側の側壁４５０中の拡散開口４６５の特定のサイズ、数および位置は、所望の拡散効果に依存する、選択事項である。ある可能な構成に関するいくつかのコメントに関する事項は、以下でさらに詳細に議論される。
また図２を参照していて、貯蔵と放出カートリッジ４３５がさらに端部の壁４５１に開口構成４６３を含むことは特筆すべきことである。示される実施例に対するこの開口構成４６３のサイズ、個々の開口構成の例は、以下に議論される。
代替材料を使用することができるが、点検カートリッジ４３０が組み立てられるとき、カートリッジ４３５はカートリッジ４３５中に留まれるのに十分な固体性を有するゲルタイプの処理剤と共に使用され得ると理解される。ゲル４３６は、点検カートリッジ４３０を組み立てる前にキャップ４４９の中にセットされ得る。
処理剤４３６の固体性の硬度が、開口構成４６５または４６３を通る好ましくない流れまたは時期が早すぎる流れの問題となると認められるならば、これらの開口を横切るスクリーンまたは他の構成が使用され得る、あるいは、ゲルの場合、ゲルが形成されるときに、一時的に閉鎖され得る。
代替物を使用することができるが、拡散開口の１つの有用なタイプは、本明細書で参照として組み込まれる２００４年３月５日に提出された米国仮出願第６０/５５０，５０５号公報、および／又は、本明細書で参照として組み込まれる発明者がJohn R.Hacker,Brian Mandt,Brent A.Gulsvigで「処理剤とともに使用するための液体フィルタアセンブリと方法」の名称で２００４年１０月２２日に速達メール＃ＥＶ４０８４８９２３７に提出された米国仮出願に記載された原理を用いる、初期の静的流れ作用（static flow operation）とその後の動的流れ作用（dynamic flow operation）を供給する構成である。
示される例に対して、開口構成４６５は、２つの垂直方向に離れて配置された２セットの開口、さもなければ、上方列４６５ａと下方列４６５ｂ中に（通常、均等に離れて）配置された同じ２つのものを含む。代替物は可能であるが、通常の構成に対し、各列４６５ａ、４６５ｂは、６〜１４、通常は８〜１０の開口を含む。
一般に、開口構成４６３と端部の壁４５１は、通常突起物４６０の周りのリング中に配置される、複数の開口を有する。通常、そのような開口は約３〜８であり、通常４〜６、例えば、５であり、通常、均等に離れて配置されている。
図１を参照すると、フィルタカートリッジ４３０の作用が一般に理解され得る。ろ過されるべき液体が入口４１２を通って環４７０に入ると、液体は開口構成４６３と開口構成４６５を横切って通過する。カートリッジ構成あるいは部分４３５の内部４７５内の処理剤４３６は液体中に拡散し得る。次に、液体はカートリッジ４３０の媒体パック４３３を通り、スタンドパイプ４２０の多孔部４２０ｂを通り、出口４１３を通して外部に通過する。シール構成４５８は、未ろ過の液体が出口４１３に達するを防止する。一方、所望の場合、バイパス構成が提供され得る。
示された特別の開口構成４６３、４６５は、以下に記載のように作用し、初期の静的拡散とそれに続く動的拡散を提供し、内部４７５内の処理剤が分散する。
この作用は、カップ４４９と壁４０７の間の環の部分４０８ａが、そこを横切る流体流動が端部の壁または基部４５１を横切る流れの速度に対して高い速度となるように、かなり狭いことを確実にすることによって容易になされる。
媒体パック４３３と処理剤の貯蔵および放出カートリッジ部分４３５の相対サイズは、特に軸方向の長さに関し、含まれる特別のシステムに対する選択事項である。この選択事項は、通常、媒体４３３の交換が必要となるまでの所望寿命に関し、この寿命は、処理剤が完全に分散される前に所望寿命にできるだけ近くとなるように一致される。通常、軸方向の長さの比、貯蔵および放出カートリッジ（内部）に対する媒体は、少なくとも１．５、通常少なくとも２．０、典型的には２．２〜３．０の範囲である。
記載されたようにフィルタカートリッジ４３０は、前のトップロード構成に改装され得ることは特筆すべきであり、この構成は点検可能な部品としてフィルタ媒体カートリッジのみを有する。したがって、本発明は、便利で、使用が簡単で、車などの機械の液体の点検寿命を延ばす方法を供給する。簡単にその中のトップロードフィルタカートリッジを本明細書に記載された点検部品で、簡単に取り替え得る。
本明細書の様々な文脈で使用される、用語「軸」、「軸方向」は、中央の軸４８０の長く伸びる方向に言及することを意味する。用語「半径方向」とその異形は、軸４８０に向かうまたは離れる方向、すなわち通常、軸４８０に直交する方向に言及することを意味する。
次に、図３について説明する。図３から、カートリッジ４３０の組み立てが理解されるだろう。
図３を参照すると、媒体パック４３９は、コイル状の、この例では筒状のパターンに構成されたひだ付き媒体４４０を有する。上記記載したように、端部ピースまたは端部キャップ４４２は、例えば、媒体パック４３９に収容される鋳込み成形された部分を含む。
処理剤の貯蔵および放出カートリッジあるいはサブアセンブリ４３５は、上記説明したように、外部の側壁４５０，基部または端部４５１および内側の側壁４５２を有する容器又はカップ４９０を有する鋳込み成形され前形成された部品として記載されている。カップまたは容器４９０は、取り付け期間、リング４９３によって、通常鋳込みされた部分によって閉じられている開口端部４９２を有する。好ましくは、カップ４９０は端部４９６からへこんだ棚４９５を含む。リング４９３が所定位置に配置（サブアセンブリを形成するために内部４９９中に配置された処理剤の上に）された後で、媒体パック４４０は、種々の材料、例えば、封止剤または接着剤を使用して、図２のおけ４９０中に結果として収容される。
点検部品４３０は、所望の場合、廃棄を容易にするために、「金属を用いない」形態で製造し得る。「金属を用いない」ことは、部品が合計で５重量％未満の金属を含むことを意味する。通常、部品は２重量％未満の金属、最も好ましくは０重量％の金属を含む。
Ｂ．特別に選択された拡散開口の構成に関する詳細
図１を参照して、開口構成４６３、４６５と重なる部分の処理剤４３６の表面部分は、処理剤が輪状領域４０８ａでろ過される液体流れ中に拡散させる処理剤の最初の浸食表面である。特に、液体流動が最初に入口構成４１２を通る通路によって領域５００に入り、処理剤の貯蔵および放出カートリッジ４３５とフィルタカートリッジ４３３の表面および周囲を流れ始めるとき、液体は開口構成４６３，４６５を通って流れる。この流れは、処理剤４３６の液体への拡散を通してこれらの開口構成４６３，４６５内の処理剤４３６を直ちに浸食するであろう。これは、静的タイプの拡散である、なぜなら液体の流動は、最初に、処理剤の貯蔵および放出カートリッジ４３５の中に入らずおよび通り抜けず、むしろカートリッジ４３５の外部表面を単に横切り、処理剤４３６に十分出会うためにいくらかの液体が開口構成４６３、４６５の中を通るが、カートリッジ４３５を通り抜ける現実の流れ流動がないからである。
そのうち、処理剤４３６の浸食の結果として、開口構成４６３、４６５中の開口の間と様々な開口の間で、処理剤の貯蔵および放出カートリッジ４３５の内部４７５に流れの経路が開かれる。一般に、これが起こると、処理剤の貯蔵および放出カートリッジ４３５を通り抜ける液体流動の明白な流れが起こり得る。貯蔵および放出カートリッジ４３５を通るそのような明白な流れの流動を促進するために、以下のことが望ましい。開口構成４６３（端部壁４５１）のための全拡散領域は、浸食の結果として開口構成４６３と接触する内部流動中にある、開口構成４６５（側壁４５０内）中の露出した開口の全拡散領域よりも少ない。用語「内部流れの接触（internal flow contact）」の文脈は、カートリッジ４３５の内部４７５内に形成され位置する１つ以上の流れの経路を介する開口の間の流れを言及する。
一般に、開口を横切る液体流動は、その開口の内部からもたらされる真空を生成する。また、一般に、開口を横切る液体流動が早ければ早いほど、大きな真空をもたらす。
図１を参照すると、領域５００において、入口４１２の内部と壁４５１の下方に、液体流動のための開口容積が提供される。つまり、その同じ液体は、カートリッジ４３５と側壁４０７の間のカートリッジ４３５の周りの領域４０８ａに流れる。一般に、単位時間あたり液体と同じ容積は、カートリッジ４３５の一部を越えて領域５００と４０８ａを通過する。しかしながら、領域５００において、大きな断面の容積が領域４０８ａより供給されるので、領域５００の流れは領域４０８ａにおける流れ（流れに接触して横切る壁４５０に関して）よりも小さくなる（接触する横切る壁に関して）。したがって、側壁４５０の開口を横切る液体流動によって引き起こされる吸引力は、端部の壁４５１の開口を横切る流れによる吸引力よりも大きい。
さらに、図１を参照すると、開口構成４６３と開口構成４６５の開口の間の内部の流れ経路が浸食の結果として発生され得る。これが起こると、開口構成４６３の各開口４６３からカートリッジ４３５内への液体の流動、および次に開口構成４６５の各開口４６５を通って外への液体の流動が発生するだろう。なぜなら、（ａ）開口構成４６５の全拡散領域は好ましくは開口構成４６３の全拡散領域よりも大きい、（ｂ）開口構成４６５を横切る環状の液体流動が好ましくは開口構成４６３を横切るよりもよりも速い、この内部流れの方向は一般に開口構成４６３の中に入りそして開口構成４６５から外に向かうであろう。この最初の流れは主として図２の開口４６５の列４６５ｂを含むだろう。
この内部の少なくとも初めの動的流れは、カートリッジ４３５内の液体流動への処理剤のより大きな拡散速度とそれに続く初めの「静的」浸食をもたらす。結局、図２の開口列４６５ａは、開口構成４６３からの流れ経路に露出され得る。このことは、動的な液体の流れが開口４６３に入り、列４６５ｂと同様に列４６５ａの開口から外へでることを可能にするだろう。
浸食が起こって処理剤４３６の量と形状が変化すると、拡散速度は幾分変化することは特筆される。しかしながら、一般的な用語（通常の構成に対し）において、カートリッジ４３５の内部から外部への単なる静的拡散とは対照的に、カートリッジ４３５を通る動的な流体流動（浸食の結果として）が構成されると、拡散は加速する。
図示はしないが、示された特別の例に対して、代替物は可能であるが、開口構成４６３における５つの離れて配置された開口４６３が使用された。通常、３〜７（好ましくは均等）の間隔をおいて配置された開口４６３ａが使用される。
さらに、示される例に対して、代替物は可能であるが、８〜１０の（通常は６-１４）（好ましくは均等に）列４６５ａ中に間隔をおいて配置される開口、および８〜１０（通常６-１４）の列４６５ｂ中に間隔をおいて配置された（好ましくは均等に間隔をおいて配置された）開口が開口構成４６５において使用される。示される例に対して、代替物は可能であるが、開口４６５のサイズは全てほぼ同じである。使用される構成は、列４６５ａ、４６５ｂのそれぞれのための全拡散領域が構成４６３より、一般に、少なくとも１．５倍、通常、少なくとも約２倍であることを確実にする。これは、動的流れ流動の好ましいレベルと方向とを確実にすることを助ける。
開口の数とサイズは、好ましい処理剤放出の量に依存して、特別なシステムのために選択し得る。列４６５ａ、４６５ｂにおける開口は、所望の結果を実現するための種々の代替形状を持つ、１つの大きな開口として、１つに併合され得る。
カートリッジ４３５中の処理剤４３６のセッティングが問題であると考えられる場合には、細長い部分（stem）がカートリッジ４３５に突出するように開口４６３の周りに配置され、浸食表面が処理剤４３５の上で少なくとも部分的に浸食するようにさせ得る。
一般に、潤滑油システムのようなシステム中への処理剤の放出速度は、カートリッジ４３０の設置後アセンブリ４００の初期の運転の間は比較的遅い。これはアセンブリ４００の設置が一般に潤滑油交換とともに同時に行われるからである。したがって、潤滑油はエンジン稼働の結果としての好ましくない組成変化にまだ晒されていない。一般に、カートリッジ４３５は、好ましくは、トラックなどの車における通常のディーゼルエンジンに対し、少なくとも最初の約２００時間の運転まで（より好ましくは、少なくとも最初の２５０時間の運転、場合によっては最初の約３００時間の運転まで）これらの条件の下で、設備の初期の運転の間、最初の静的拡散プロセスを通して比較的遅い量の処理剤放出のみを可能とするように構成されている。好ましくは、開口は、システムへの処理剤放出の加速された速度にするために動的流れ作用が実質的に遅くとも約３５０運転時間までに、ある例では、２５０-３００運転時間と同程度に早くなるように、配置される。
上記によって、好ましくは、このアセンブリで少なくとも２００運転時間の前なら動的流れ作用はほとんどないが、遅くとも３５０運転時間までに実質的な動的流れ作用があることを意味する。これらの２つの限定間における特別な作用モードは、選択および設計事項である。構成は、通常、少なくとも約２５０運転時間まで、場合によっては約３００運転時間まで、最初の静的流れ作用のために設計されている。
通常、開口構成４６３における開口は、直径１ｍｍより小さくはならず、通常、直径が少なくとも３ｍｍ、最も好ましくは直径が少なくとも５ｍｍである。さらに、通常は、少なくとも４０ｍｍ2またはそれより大きい全拡散領域の大きさを有するであろう。
開口構成４６３における開口が円形であるか否かにかかわらず、通常は、各々が少なくとも１ｍｍ2のサイズであり、通常は少なくとも８ｍｍ2のサイズであり、しばしば、少なくとも１５ｍｍ2のサイズである。通常は、開口構成４６３中に少なくとも２つの開口がある。
開口構成４６５における開口に関して、丸い場合は、通常各開口が少なくとも直径１ｍｍであり、通常少なくとも直径３ｍｍであり、しばしば好ましくは５ｍｍ以上である。通常、各領域は、丸い場合でもそうでない場合でも、少なくとも１ｍｍ2、通常少なくとも８ｍｍ2、しばしば１５ｍｍ2である。サイズ、数、およびパターンの例は、本明細書に提供される。
示された例に対して、代替物は可能であるが、開口構成４６５の列４６５ｂにおける開口は、端部の壁４５１から処理剤の貯蔵および放出カートリッジ７の軸方向長さの２５％以内の距離（すなわち、およそ壁４５０の長さ）離れて配置される。
代替物は可能であるが、示された例に対して、開口構成４６５の列４６５ａの開口は、端部の壁５６からカートリッジ４３５の軸長さ（すなわち側壁５５の長さ）の少なくとも６０％の位置に、通常、この長さの少なくとも７０％離れた位置に配置される。
代替物は可能であるが、示された例に対して、開口構成４６３は、少なくとも５５ｍｍ2、通常、５５ｍｍ2〜１２０ｍｍ2の全断面領域を有する。通常、列４６５ｂにおける開口の全拡散領域は、これより少なくとも５０％大きく、通常これより少なくとも約１００％大きい。同様に、列４６５c中の開口の全拡散領域は、開口構成４６３の全開口領域よりも少なくとも５０％大きい。通常の応用に対して、側壁４５０中の全開口領域または開口の拡散領域は、端部の壁４５１の全拡散領域開口よりも少なくとも５０％大きく、しばしば、少なくとも１００％大きく、通常、１００％〜２００％大きい。
示された例に対して、代替物は可能であるが、図１の構成を提供するための残りの寸法は、適切なものであるだろう。
本開示に基づくフィルタアセンブリの概略的な断面図である。 図１のアセンブリにおいて使用可能な点検部品の断面図である。 図２の点検部品の上部からの斜視図である。

Claims (17)

  1. フィルタハウジング内に配置する点検カートリッジであって、
    （ａ）第１および第２端部を有し、中央開口領域の周囲に配置されているフィルタ媒体と、
    （ｂ）前記フィルタ媒体の前記第１端部に固定された第１端部キャップと、
    （ｃ）前記フィルタ媒体の前記第２端部に固定された処理剤の貯蔵および放出カートリッジと、
    （i）前記処理剤の貯蔵および放出カートリッジは、前記フィルタ媒体によって定義される前記中央開口領域と液体流れが連結する中央の流れ管路を定義する内部壁を定義する環状構成を持ち、
    （Ａ）前記内部壁は該内部壁を通る拡散開口を持たず、
    （ｄ）ハウジングシール構成と、
    を有することを特徴とする点検カートリッジ。
  2. （ａ）前記ハウジングシール構成は前記処理剤の貯蔵および放出カートリッジ上に配置された半径方向のシールを有することを特徴とする請求項１に記載のフィルタカートリッジ。
  3. （ａ）前記処理剤の貯蔵および放出カートリッジは、前記ハウジングシール構成の上流側に拡散開口構成を有することを特徴とする請求項２に記載のフィルタカートリッジ。
  4. （ａ）前記処理剤の貯蔵および放出カートリッジはカバーを有するキャップを有し、
    （ｉ）前記フィルタ媒体は前記カバーに入れられていることを特徴とする請求項３に記載のフィルタカートリッジ。
  5. （ａ）取り付け用の突き出た部分の構成は、前記第１端部キャップから軸方向に外側に突き出ていることを特徴とする請求項４に記載のフィルタカートリッジ。
  6. （ａ）前記媒体は、ひだ付き媒体であることを特徴とする請求項５に記載のフィルタカートリッジ。
  7. （ａ）前記カートリッジは、円筒形の媒体を支持するライナーを含まないことを特徴とする請求項６に記載のフィルタカートリッジ。
  8. （ａ）前記貯蔵および放出カートリッジに対する前記フィルタ媒体の軸の長さの比率は、少なくとも１．５であることを特徴とする請求項７に記載のフィルタカートリッジ。
  9. （ａ）前記貯蔵および放出カートリッジに対する前記フィルタ媒体の軸の長さの比率は、少なくとも２であることを特徴とする請求項７に記載のフィルタカートリッジ。
  10. （ａ）前記貯蔵および放出カートリッジに対する前記フィルタ媒体の軸の長さの比率は、少なくとも２．２〜３．０の範囲であることを特徴とする請求項９に記載のフィルタカートリッジ。
  11. （ａ）第１端部キャップは閉じた端部キャップであることを特徴とする請求項１０に記載のフィルタカートリッジ。
  12. フィルタアセンブリであって、
    （ａ）底部部分とトップカバーとを有するハウジングと、
    （ｉ）前記底部部分は、側壁と基部とを有し、
    （Ａ）前記基部は、液体流動の入口と液体流動の出口とを含み、
    （Ｂ）前記側壁は、ハウジング内部を定義し、
    （ｂ）前記ハウジング内に使用可能に配置されている請求項１に記載の点検カートリッジと、
    を有することを特徴とするフィルタアセンブリ。
  13. （ａ）前記ハウジングは中央のスタンドパイプを含み、
    （ｂ）前記点検用カートリッジは前記中央のスタンドパイプでシールされていることを特徴とする請求項１２に記載のフィルタアセンブリ。
  14. （ａ）前記点検カートリッジは請求項５に記載のものであり、
    （ｉ）前記突き出た部分の構成が前記トップカバーに前記点検カートリッジを取り替え可能に固定していることを特徴とする請求項１３に記載のフィルタアセンブリ。
  15. （ａ）前記点検カートリッジは請求項７に記載のものであることを特徴とする請求項１４に記載のフィルタアセンブリ。
  16. （ａ）前記点検カートリッジは請求項１０に記載のものであることを特徴とする請求項１５に記載のフィルタアセンブリ。
  17. （ａ）前記点検カートリッジは請求項１１に記載のものであることを特徴とする請求項１６に記載のフィルタアセンブリ。
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