JP2013148055A - 濾過器 - Google Patents

Abstract

【課題】菊花エレメントの上流側における堆積異物の巻き上げを防ぎ、異物流出量を抑える。
【解決手段】エンドプレート５は、菊花エレメント２の各ヒダ山２ａの間に形成される「ヒダ山外面間α」と「その下方の貯留空間β」とを、上下方向において直接連通する。即ち、「ヒダ山外面間α」と「貯留空間β」との間をエンドプレート５が仕切らないように設けられている。これにより、菊花エレメント２の外面で捕捉され、下方へ落下する異物が、エンドプレート５には堆積せず、エンドプレート５の下方の貯留空間βへ落下して、貯留空間βの底に堆積する。貯留空間βは流れが滞留するため、貯留空間βの底に堆積した堆積物は液体燃料の流れにより巻き上げられない。これにより、菊花エレメント２の上流側において異物濃度が局部的に高い状態が生じる不具合を防ぐことができ、堆積異物の巻き上げによる異物流出量を防ぐことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、濾材に菊花エレメントを用いた濾過器に関する。

菊花エレメントを用いた濾過器の具体例として特許文献１が知られている。
この特許文献１の濾過器は、液体燃料を濾過する燃料フィルタであり、菊花エレメントを用いた濾過フィルタと、この濾過フィルタを収容するフィルタケースとを備えて構成される。そして、菊花エレメントの外側から内側に液体燃料が流れ、液体燃料に混入する異物が菊花エレメントに捕捉される。

濾過フィルタは、周方向にヒダ折り形成された多数のヒダ山により断面が菊花形を呈した筒状の菊花エレメントと、この菊花エレメントの上下を挟む２つの端板とを備えて構成される。
なお、以下では、菊花エレメントを上下で挟む２つの端板のうち、
・菊花エレメントの上側の端板をトッププレートと称し、
・菊花エレメントの下側の端板をエンドプレートと称して説明する。
一方、フィルタケースは、有底容器形状を呈するカップを用いて構成され、カップの底部が下側（天地方向の地側）に配置されて使用される。

従来技術の端板（トッププレートおよびエンドプレート）は、菊花エレメントの外径端部を覆うものであり、端板の外径寸法は菊花エレメントの外径寸法と同等以上に設けられていた。
このため、菊花エレメントの外面（ヒダ山の表面）で捕捉された異物は、液体燃料との比重差等により下方へ落下し、エンドプレートの上面（具体的には、ヒダ山の間のエンドプレートの上面）に沈殿し、堆積する。

このエンドプレートの上面に堆積した異物は、液体燃料の流れ（特に流動変動が生じた場合等）によって巻き上げられる。
すると、菊花エレメントの上流側（外面側）において異物濃度が局部的に高い状態が生じてしまい、菊花エレメントを通過する異物流出量が多くなる現象が引き起こされてしまう。

特開２００４−２８５９９４号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、エンドプレートにおける異物の堆積を防ぐことで、菊花エレメントの上流側における堆積異物の巻き上げを防ぎ、異物流出量を抑えることのできる濾過器の提供にある。

〔請求項１の手段〕
エンドプレートは、「菊花エレメントの外面における各ヒダ山間（以下、各ヒダ山外面間と称す）」と「その下方の貯留空間」とを、上下方向において連通させる（具体的には、各ヒダ山外面間と貯留空間との間をエンドプレートが仕切らずに、各ヒダ山外面間と貯留空間とが上下方向において直接連通するように設けられている）。
これにより、菊花エレメントの外面で捕捉され、下方へ落下する異物は、エンドプレートの下方の貯留空間へ落下し、貯留空間の底（カップの底部）に沈殿し、堆積する。
このように、菊花エレメントから落下した異物が貯留空間の底に堆積するため、菊花エレメントの上流側に堆積異物が巻き上げられる不具合を回避することができる。その結果、菊花エレメントの上流側において異物濃度が局部的に高い状態が生じる不具合を防ぐことができ、異物流出量が多くなる現象を防ぐことができる。即ち、堆積異物の巻き上げによる異物流出量を防ぐことができる。

〔請求項２の手段〕
菊花エレメントは、下方へ向けて縮径するテーパ形状を呈する。
これにより、ヒダ山の稜線が垂直方向に対して傾斜し、ヒダ山を成す濾材面も垂直方向に対して傾斜する。即ち、ヒダ山を成す濾材面が、下方へ向いて傾斜する。
このため、菊花エレメントの外面で捕捉された異物が下方へ落下し易くなり、異物が菊花エレメントから分離し易くなる。
その結果、菊花エレメントの目詰まりを抑えることが可能になり、菊花エレメントの交換サイクルを長くすることができる。

〔請求項３の手段〕
トッププレートは、菊花エレメントの上側の外径端を覆うものであり、未濾過の液体が、トッププレートの上方の複数の箇所よりトッププレートの上面に向けて流し入れられる。
これにより、未濾過の液体を、菊花エレメントの広い範囲に分散して供給することができ、菊花エレメントの目詰まりの偏りを抑えることができる。

〔請求項４の手段〕
例えば、この請求項４とは異なり、エンドプレートの形状を「菊花エレメントの形状に沿った菊花形状」に設ける場合、菊花エレメントにエンドプレートを組付けるには、取り付け角に制約が生じ、位置決めによる手間が生じてしまう。
これに対し、この請求項４のエンドプレートは、外縁が円形形状を呈する。
これにより、菊花エレメントに対するエンドプレートの取り付け角に制約がないため、組付性を向上することができる。

〔請求項５の手段〕
濾過器は、車両走行用エンジンに供給される液体燃料（ガソリン、軽油等）を濾過する。
これにより、請求項１〜請求項４の少なくともいずれかの効果を有する車両用の燃料フィルタを得ることができる。

〔請求項６の手段〕
濾過器は、圧縮点火（自己着火）エンジンに供給される液体燃料（軽油、アルコール燃料、混合燃料等）を濾過する。
これにより、請求項１〜請求項５の少なくともいずれかの効果を有する燃料フィルタを得ることができる。

濾過器の断面図である（実施例１）。 （ａ）濾過フィルタの側面図、（ｂ）濾過フィルタを下方から見た図である（実施例１）。 濾過器の断面図である（実施例２）。 （ａ）濾過フィルタを上方から見た図、（ｂ）濾過フィルタの側面図、（ｃ）濾過フィルタを下方から見た図である（実施例２）。 図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である（実施例２）。

図面を参照して［発明を実施するための形態］を説明する。
濾過器は、
・液体（燃料等）の濾過を行う濾過フィルタ１（菊花エレメント２＋中心筒３＋トッププレート４＋エンドプレート５）と、
・この濾過フィルタ１を収容するフィルタケース６（カップ７＋蓋体８）と、
・濾過フィルタ１とフィルタケース６の間に未濾過の液体を供給し、濾過フィルタ１を通過した濾過後の液体（中心筒３の内側の液体）を流出させる配管コネクタ９と、
を備えて構成されるものであり、濾過対象の液体は、菊花エレメント２の外側（外径方向）から内側（内径方向）に流れるものである。

菊花エレメント２の各ヒダ山２ａは、隣接するヒダ山２ａとの間に、ヒダ山外面間αが形成される。
また、有底容器形状を呈するカップ７の底部は、エンドプレート５より下方に離れて設けられるものであり、エンドプレート５とカップ７の底部との間に貯留空間βが設けられる。
そして、この実施形態のエンドプレート５は、各ヒダ山外面間αと貯留空間βとの間を仕切らずに、各ヒダ山外面間αと貯留空間βとを上下方向に直接連通させるように設けられている。

本発明を車両用の燃料フィルタに適用した具体的な一例（実施例）を、図面を参照して説明する。以下の実施例は具体的な一例を示すものであって、本発明が実施例に限定されないことはいうまでもない。以下の実施例において、上記「発明を実施するための形態」と同一符号は同一機能物を示すものである。

［実施例１］
図１、図２を参照して実施例１を説明する。
この実施例の濾過器は、車両走行用のディーゼルエンジン（圧縮点火エンジン）に供給される液体燃料（軽油、アルコール燃料、混合燃料等）を濾過して異物を取り除くとともに、液体燃料に含まれる水を分離して貯留させる燃料フィルタであり、車両に搭載されて使用される。

なお、以下では、図１の上側を上、図１の下側を下と称して説明する。この上下方向は、濾過器（燃料フィルタ）が車両に搭載された状態における上下方向（天地方向）を示すものであり、車両搭載状態において濾過フィルタ１の下方に貯留空間βが配置されるものである。

（濾過器の構成）
この実施例に示す濾過器は、主に、
・液体燃料を濾過する濾過フィルタ１と、
・この濾過フィルタ１を収容するとともに、濾過フィルタ１の下側に貯留空間βを形成するフィルタケース６と、
・このフィルタケース６の上部に装着されて液体燃料の入出力を行う配管コネクタ９と、
を備えて構成される。

（濾過フィルタ１の説明）
濾過フィルタ１は、
・濾材により設けられる菊花エレメント２と、
・この菊花エレメント２の中心に挿入配置される中心筒３と（符合、図５参照）、
・菊花エレメント２の上下を挟むトッププレート４およびエンドプレート５と、
を備えて構成される。

菊花エレメント２は、液体燃料の通過を許容しつつ異物の通過を阻止する濾材（不織布や濾紙等）を折り曲げて筒状に形成したものであり、ヒダ折りにより形成した多数のヒダ山２ａが周方向に連続して断面が菊花形を呈するものである。
中心筒３は、多数の貫通孔が形成された筒状のプロテクタであり（符合、図５参照）、菊花エレメント２の内周（内側の折曲部である各ヒダ谷の内端）に挿入配置されるものである。なお、図６では、具体的な一例として中心筒３を金属製で設ける例を示すが、樹脂によって設けるものであっても良い。

トッププレート４とエンドプレート５は、菊花エレメント２を通過する前の未濾過の液体燃料と、菊花エレメント２を通過した後の濾過後の液体燃料とを区画する区画部材である。
具体的な一例として、この実施例１に用いられる菊花エレメント２は、各ヒダ山２ａの内側の上端縁と下端縁が、それぞれ接着剤や硬化樹脂等により閉じて設けられる。

トッププレート４は、濾過後の液体燃料を流出させる流出穴４ａが中心部に形成されたリング円板形状を呈するものであり、その外径寸法は、菊花エレメント２の上側の各ヒダ谷（内側の折曲部）を僅かにオーバーラップする。このオーバーラップ量は、トッププレート４と菊花エレメント２との結合代（接着代）を確保するものである。
そして、トッププレート４と菊花エレメント２の上端とが接着剤等の結合手段により結合されるものである。

一方、エンドプレート５は、「各ヒダ山外面間α（ヒダ山２ａの外面と、それに隣接するヒダ山２ａの外面との間に形成される空間部）」と「濾過フィルタ１の下方に設けられる貯留空間β」とを上下方向に直接連通させるように設けられている。
即ち、「各ヒダ山外面間α」と「貯留空間β」との間をエンドプレート５で仕切らないように設けられている。

具体例を説明すると、この実施例のエンドプレート５は、菊花エレメント２の内側空間を完全に閉塞する外縁が円形形状を呈する部材であり、その外径寸法は、菊花エレメント２の下側の各ヒダ谷（内側の折曲部）を僅かにオーバーラップする。このオーバーラップ量は、エンドプレート５と菊花エレメント２との結合代（接着代）を確保するものである。
そして、エンドプレート５と菊花エレメント２の下端とが接着剤等の結合手段により結合されるものである。
このように、エンドプレート５は、菊花エレメント２の下側の各ヒダ谷を僅かにオーバーラップする外縁が円形形状を呈する部材であるため、「ヒダ山外面間α」と「その下方の貯留空間β」との間にエンドプレート５が存在しない。これにより、「ヒダ山外面間α」と「その下方の貯留空間β」とを上下方向において直接連通させることができる。

なお、この実施例では、トッププレート４およびエンドプレート５を金属製（鉄やステンレス等）のプレス成形品で設ける例を示すが、樹脂など他の部材で設けても良いことは言うまでもない。なお、トッププレート４およびエンドプレート５を樹脂で設ける場合には、トッププレート４と菊花エレメント２の結合手段、およびエンドプレート５と菊花エレメント２の結合手段として、接着剤に代えて樹脂の溶着技術など、他の接合技術を用いても良い。

（フィルタケース６の説明）
フィルタケース６は、
・有底容器形状を呈するカップ７と、
・このカップ７の上端の開口部を閉塞する蓋体８（キャップ）と、
・この蓋体８の下面と、上述した濾過フィルタ１の上面との間で挟まれて配置されるシールプレート１１と、
を備えて構成される。

この実施例のカップ７は、金属製（鉄、ステンレス等）のプレス成形品であり、カップ７の底部には、貯留水検出スイッチ（貯留空間βに貯留した水量が一定値に達したことを検出するフロート付きのリードスイッチ）１２およびドレンコック１３を有するモジュール１４が組み付けられている。
また、カップ７の底部は、エンドプレート５より下方に離れて設けられるものであり、エンドプレート５とカップ７の底部との間に分離した水を貯留させるとともに、濾過フィルタ１から落下した異物を堆積させる貯留空間βが設けられる。

カップ７の内面には、上下方向の略中間部位に、濾過フィルタ１の下端（具体的にはエンドプレート５の下面）を支持する支持アーム１５が周方向の複数箇所（２〜４箇所ほど）に設けられている。
この支持アーム１５は、板バネのように復元力を有する金属プレート片であり、この支持アーム１５とシールプレート１１の間で濾過フィルタ１を挟み付けて濾過フィルタ１を支持する。

この実施例の蓋体８は、上述したカップ７と同様、金属製（鉄、ステンレス等）のプレス成形品であり、略リング円板形状を呈する。この蓋体８の外周縁は、カップ７の上縁とともに巻き付けられて、カップ７と蓋体８との接合部から液体燃料が漏れないように設けられている。
また、蓋体８の上面には、ゴム製のＯリング１６が装着され、蓋体８と配管コネクタ９との接合部から液体燃料が漏れないように設けられている。

シールプレート１１は、配管コネクタ９から供給される未濾過の液体燃料と、濾過フィルタ１を通過して配管コネクタ９に導かれる濾過後の液体燃料とを分離する入出力の分離手段であり、この実施例では耐油性に優れた樹脂材料によって設けられている。
具体的に、シールプレート１１の中心には、配管コネクタ９のアウトレットポート１７に連通する筒状ボス部１７ａがねじ込まれる燃料出口穴１１ａが設けられている。

また、シールプレート１１における燃料出口穴１１ａの周囲には、複数の燃料入口穴１１ｂが設けられている。
この燃料入口穴１１ｂは、配管コネクタ９におけるインレットポート（図示しない）に連通する貫通穴であり、配管コネクタ９のインレットポートに供給された未濾過の液体燃料が、各燃料入口穴１１ｂを通って菊花エレメント２の周囲に分散供給される。

なお、図１における符合１８は、トッププレート４の内周縁の上端（流出穴４ａを形成するフランジ部の上端）とシールプレート１１の下面との間に挟まれるゴム製シールリングであり、未濾過の液体燃料と濾過後の液体燃料を区画するものである。

配管コネクタ９は、フィルタケース６の上部に装着固定される樹脂成形体であり、
・未濾過の液体燃料をフィルタケース６内に導くインレットポートと、
・濾過フィルタ１を通過した濾過後の液体燃料をフィルタケース６外へ導くアウトレットポート１７と、
を備えて構成される。
この配管コネクタ９の下面の中央部には、上述した筒状ボス部１７ａが下方へ突出して設けられる。そして、この筒状ボス部１７ａがシールプレート１１の中心に形成された燃料出口穴１１ａにねじ込まれることで、フィルタケース６と配管コネクタ９が組付けられる。

（実施例１の効果１）
この実施例のエンドプレート５は、上述したように、「ヒダ山外面間α」と「その下方の貯留空間β」とを、上下方向において直接連通させる。
これにより、菊花エレメント２の外面で捕捉され、下方へ落下する異物は、エンドプレート５の下方の貯留空間βへ落下し、貯留空間βの底（即ち、カップ７の底部）に沈殿し、堆積する。
このように、菊花エレメント２から落下した異物は、エンドプレート５には堆積せず、貯留空間βの底に堆積する。なお、図１の符号Ｘは、貯留空間βの底に堆積した異物の堆積物を示すものである。

貯留空間βは、液体燃料の流入から流出に至る流れ経路から外れているため、貯留空間βでは流れが滞留する。
さらにこの実施例では、シールプレート１１に設けた複数の燃料入口穴１１ｂによって未濾過の液体燃料を菊花エレメント２の周囲に分散供給して、カップ７内の液体燃料の流れを穏やかにし、貯留空間βの流れをより滞留化させている。

そして、この実施例の濾過器は、流れが滞留する貯留空間βの底に、菊花エレメント２から落下した異物を堆積させるため、貯留空間βの底に堆積した堆積物が、液体燃料の流れにより巻き上げられる不具合が生じない。即ち、菊花エレメント２の上流側に堆積異物が巻き上げられる不具合を回避することができる。
これにより、菊花エレメント２の上流側（外面側）において異物濃度が局部的に高い状態が生じる不具合を防ぐことができ、異物流出量が多くなる現象を防ぐことができる。即ち、堆積異物の巻き上げによる異物流出量を防ぐことができる。

（実施例１の効果２）
この実施例のエンドプレート５は、外縁が円形形状を呈する。
これにより、菊花エレメント２に対するエンドプレート５の取り付け角に制約がなく、菊花エレメント２に対するエンドプレート５の組付性を向上できる。

［実施例２］
図３〜図５を参照して実施例２を説明する。なお、以下の実施例において上記実施例１と同一符合は同一機能物を示すものである。

（実施例２の特徴技術１）
この実施例の菊花エレメント２は、下方へ向けて縮径するテーパ形状を呈する。即ち、菊花エレメント２は、上端の外径寸法より下端の外径寸法が小径に設けられている。
これにより、ヒダ山２ａの稜線が垂直方向に対して傾斜し、ヒダ山２ａを成す濾材面が下方へ向いて傾斜する。
このため、菊花エレメント２の外面で捕捉された異物が下方へ落下し易くなり、異物が菊花エレメント２から分離し易くなる。
その結果、菊花エレメント２の目詰まりを抑えることが可能になり、菊花エレメント２の交換サイクルを長くすることができる。

（実施例２の特徴技術２）
この実施例のトッププレート４は、菊花エレメント２の上側の外径端を覆うリング円板形状を呈するものであり、未濾過の液体燃料が、トッププレート４の上方の複数の箇所よりトッププレート４の上面に向けて流し入れられる。
これにより、シールプレート１１に設けた複数の燃料入口穴１１ｂから供給される未濾過の液体燃料を、図４（ａ）の矢印に示すように、径方向外側へ分散して流すことができる。
これにより、未濾過の液体燃料を、菊花エレメント２の外側の広い範囲に分散して供給することができ、菊花エレメント２の目詰まりの偏りを抑えることができる。

［変形例］
上記の実施例では、エンドプレート５の形状の一例として外縁が円形形状を呈する例を示したが、限定されるものではなく、エンドプレート５の形状を「菊花エレメント２の形状に沿った菊花形状」に設けて「ヒダ山外面間α」と「その下方の貯留空間β」とを上下方向において直接連通させても良い。

上記の実施例では、車両走行用に用いられる圧縮点火エンジン（ディーゼルエンジン等）に供給される液体燃料を濾過する濾過器（車両用の燃料フィルタ）を示したが、「濾過対象の液体の種類」や「濾過器の用途」は限定されるものではなく、液体を濾過する技術として広く利用可能なものである。特に、車両に用いられるオイル、燃料、冷却水等を濾過する技術として好適に利用可能なものである。

１ 濾過フィルタ
２ 菊花エレメント
２ａ ヒダ山
４ トッププレート
５ エンドプレート
６ フィルタケース
７ カップ
α ヒダ山外面間（菊花エレメントの外面におけるヒダ山間）
β 貯留空間

Claims (6)

1. 多数のヒダ山（２ａ）により断面が菊形を呈する筒状の菊花エレメント（２）を有する濾過フィルタ（１）と、
   有底容器形状を呈するカップ（７）を有し、このカップ（７）の内部に前記濾過フィルタ（１）を収容するフィルタケース（６）とを備え、
   前記菊花エレメント（２）の外側から内側に濾過対象の液体が流れる濾過器において、
   この濾過器は、前記カップ（７）の底部が下側に配置されて使用されるものであり、
   前記底部は、前記菊花エレメント（２）の下筒を閉塞するエンドプレート（５）より下方に離れて設けられて、前記エンドプレート（５）と前記底部との間に貯留空間（β）が設けられ、
   前記エンドプレート（５）は、前記菊花エレメント（２）の外面におけるヒダ山間（α）と前記貯留空間（β）とを上下方向に連通させることを特徴とする濾過器。
2. 請求項１に記載の濾過器において、
   前記菊花エレメント（２）は、下方へ向けて縮径するテーパ形状を呈することを特徴とする濾過器。
3. 請求項１または請求項２に記載の濾過器において、
   前記菊花エレメント（２）の上側を覆うトッププレート（４）は、前記菊花エレメント（２）の上側の外径端を覆って設けられ、
   未濾過の液体は、前記トッププレート（４）の上方の複数の箇所より前記トッププレート（４）の上面に向けて流し入れられることを特徴とする濾過器。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の濾過器において、
   前記エンドプレート（５）は、外縁が円形形状を呈することを特徴とする濾過器。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の濾過器において、
   この濾過器は、車両走行用のエンジンに供給される液体燃料を濾過することを特徴とする濾過器。
6. 請求項５に記載の濾過器において、
   この濾過器は、圧縮点火エンジンに供給される液体燃料を濾過することを特徴とする濾過器。

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