JP2013521428A - 濾過装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、流体入口及び流体出口の形の流体連結部を有しフィルタエレメントを収容できるフィルタハウジングを含む濾過装置に関する。濾過中、流体はフィルタエレメントの濾材を通って、フィルタキャビティを囲む濾材の未濾過側から濾過済側へ流れる。濾材の一方の側が水分離装置及び分離された水のための分離ゾーンを有し、フィルタエレメントがフィルタキャビティに対する流体連結部を形成する通路と分離ゾーンの方向で開放した水通路を有する。フィルタエレメントがフィルタハウジングのエレメントリテーナ上に固定され、集水空間に連結され得る。少なくとも流体誘導装置の一部としてアダプタ部分を備え、その内部で、互いに分離された流体経路が形成され、これらの流体経路のうち、第１流体経路は通路を介してハウジングの流体連結部からフィルタエレメントの内部フィルタキャビティまで通じ、第２の流体経路はそれぞれの水通路を集水空間に連結する。

Description

本発明は、特に水分不純物で汚染されたディーゼル油などの流体のために意図され、流体入口及び流体出口の形での流体連結部を有し少なくとも１つのフィルタエレメントを収容することのできるフィルタハウジングを含む濾過装置に関する。濾過プロセス中に流体はフィルタエレメントの濾材を通って、フィルタキャビティをとり囲む濾材の未濾過側から濾過済み側まで流れることができる。この場合、濾材の一方の側は水分離装置及び分離された水のための分離ゾーンを有し、フィルタエレメントはフィルタキャビティに対する流体連結部を形成する通路と分離ゾーンの方向で開放している少なくとも１つの水通路とを有する。フィルタエレメントは、フィルタハウジングのエレメントリテーナ上にしっかりと固定され得、かつ集水空間に連結され得る。

上述のタイプの濾過装置は、先行技術から公知である。このような濾過装置は、例えば傷つきやすい構成要素、特に噴射システムを燃料中に取込まれた水分に起因する劣化から保護するために、内燃機関用の燃料システム内で使用される。この場合、燃料中に取込まれた水分の分離を、濾材上に水滴を形成させる凝集プロセスによって行うことができ、これらの水滴は、フィルタエレメント中に形成された分離空間から集水空間まで流れることができる。

このような濾過装置の運用信頼度に課せられるべき要件が高いことから、ハウジングのポートとフィルタエレメントの間ならびにフィルタエレメントと集水空間の間の流体連結部の設計構成は、複雑なものとならざるを得ない。このような装置は大量生産される場合がきわめて多いことから、生産コストは重要な要因である。

上述の問題に基づいて、本発明の目的は、経済的でかつ生産効率が良い、前述のタイプの濾過装置を提供することにある。

本発明は、請求項１に規定されている特徴を全て有する濾過装置を用いて、この目的を達成する。

請求項１の特徴づけ部分によると、本発明の重要な特徴は、好ましくはフィルタハウジングのエレメントリテーナにおいて収容され得るアダプタ部分が流体誘導装置として具備され、こうして、アダプタ部分が互いに分離された複数の流体経路を形成し、そのうち第１の流体経路が流体連結部から通路を介してフィルタエレメントの内部フィルタキャビティまで通じており、第２の流体経路がフィルタエレメントにおけるそれぞれの水通路を集水空間に連結しているという点において、適切な流体連結部が提供されるという事実にある。流体誘導装置がフィルタエレメントの一構成要素であることは絶対に必須ではないことから、単にフィルタエレメントを単独で、単純な設計で容易に製造することができ、したがって、コスト集約的な流体誘導要素無く低コストで生産可能である。フィルタエレメントの一部であり（例えばフィルタエレメントの複雑な設計のエンドキャップを用いて実施される流体誘導要素など）かつフィルタエレメントを交換する場合には使用済みフィルタエレメントと共に交換されなくてはならないこれらの流体誘導要素とは対照的に、本発明は、流体誘導装置が、フィルタハウジング内でエレメントリテーナにおいて見い出されるはずのアダプタ部分の形にとどまることができ、こうして追加のコスト上の利点が得られるということを規定している。もう１つの利点は、フィルタエレメントの設計が多様でありかつ／又はフィルタエレメントが異なる仕様に準じたものである場合であってもエレメントリテーナ上にしっかりと固定可能であるフィルタエレメントのための均一な構造のアダプタ部分を使用することができ、そのため、アダプタ部分を大量に同一の形で、ひいては経済的かつ高効率で製造できるという点にある。しかしながら、好ましくはクリップ部分として設計されるそれぞれのアダプタ部分は、それぞれのフィルタエレメントの下側、例えばフィルタエレメントの下方エンドキャップ上にしっかりとはめ込むことが可能である。

フィルタエレメントの下端部がエンドキャップを有し、このエンドキャップがフィルタキャビティ内に通じる通路と少なくとも１本の水通路を有する例示的実施形態においては、エンドキャップをアダプタ部分と封止された流体連通状態にすることができる。このような特徴は、例えば一方ではエンドキャップをエレメントリテーナ上にしっかりと固定してシールを形成できる場合、そして他方では、アダプタ部分がエレメントリテーナにおいて封止されている場合、容易に実施できる。

濾過作業中に、流体がフィルタエレメントの濾材を通って未濾過側から濾材の濾過済み側を形成する内部フィルタキャビティまで流れることができる例示的実施形態においては、好ましくはアダプタ部分の第１の流体経路が、フィルタキャビティ内に通じるエンドキャップの通路をハウジングの流体出口に連結し、アダプタ部分の第２の流体経路がエンドキャップのそれぞれの水通路を集水空間に連結するように装置（ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）が構成される。

特に好ましい例示的実施形態において、エレメントリテーナはパイプ連結器を有し、これが、フィルタエレメントを収容するハウジングの主要部分と前記主要部分の下側に位置設定された集水空間との間の連結部を形成し、ここでアダプタ部分は、パイプ連結器内に収容され得るスリーブ本体を有する。したがって、エンドキャップがエレメントリテーナのパイプ連結器の外部で封止され、このパイプ連結器の内側ではアダプタ部分が分離された水及び清浄されるべき流体のための分離された流体経路を形成するという点において、エンドキャップとアダプタ部分の間に流体連結部を実施することは非常に容易である。パイプ連結器の内部上のシールも同様に可能である。

特に好ましい例示的実施形態において、アダプタ部分のスリーブ本体には、エンドキャップの通路を通って機能的位置に位置設定されたフィルタエレメントのフィルタキャビティ内へと封止された形で延在し、第1の流体流の下位区分を成し、連結用部品を形成する開放端部を有する内部管が備わっているような形で装置（ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）が構成される。

一つの有利な設計によると、水流路を形成する中間空間を、内部管の外側とアダプタ部分のスリーブ本体（５３）の内側との間に設けることができる。この状況下で、中間空間は第２の流体経路を形成し、これを介して、エンドキャップのそれぞれの水通路に由来する水がスリーブ本体の開放下端部を通って集水空間内に流れる。

第１の流体流路の経路指定に関して、スリーブ本体の外側を半径方向に超えて突出している環状区分が、エレメントリテーナのパイプ連結器と封止接触状態になり、スリーブ本体の外側でかつパイプ連結器の内側で間に環が形成されるように互いに軸線方向一定距離のところに配置されており、この環が、第１の流体経路の出口区分としてハウジングの流体出口と連通状態にある有利な形で装置（ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）を構成することができる。

第１の流体経路の残りの部分について、連結用部品から見て外方を向いたアダプタ部分の内部管の下端部の領域内に、交差導管が分岐し、この交差導管が、環内に内容物を放出し、内部管及びその連結用部品を通って第１の流体経路を継続させるような有利な形でアダプタ部分を構成することができる。

エレメントリテーナ上に封止された形でフィルタエレメントのエンドキャップをしっかりと固定するために、適切なエンドキャップは、軸受リングを有することができ、これがエンドキャップ底面から軸線方向下向きに突出しエレメントリテーナのパイプ連結器の対面する端部と係合してシールを形成する。

特に好ましい例示的実施形態においては、フィルタエレメントのそれぞれのエンドキャップは、通路をとり囲みエンドキャップ底面から軸線方向に分離空間内へと突出する環状本体を有し、この環状本体の内側には少なくとも１本の水通路がある。

エンドキャップが、通路をとり囲み第１の環状本体の半径方向内側に配置されている第２の軸線方向に突出する環状本体を有する場合には、この第１の環状本体は、分離装置に属する疎水性スクリーンのための支持体を形成することができる。この疎水性スクリーンは、第２の環状本体の外側に接している。フィルタエレメントが機能的位置に位置設定されている場合、アダプタ部分の内部管の端部にある連結用部品は、環状本体内に延在することができ、その内部から封止され得る。

エンドキャップ底面は、第１及び第２の環状本体対の間にある領域内でリング状の底面陥凹を有することができ、こうして、このように形成された分離空間の最下点において水通路として少なくとも１つの貫通孔が設けられることになる。

フィルタエレメントがエレメントリテーナ上にしっかり固定されている場合に、エンドキャップ底面とエレメントリテーナのパイプ連結器との間にシールが形成される場合、フィルタハウジングの内部壁とエンドキャップの外周縁部の間を封止する封止用装置は無しで済ませることができ、こうして、相応して大きな直径を有するシールを削除でき、かつその代りに、未濾過側と濾過済み側の間のシールが著しく小さい封止直径で実施され、このため、組立てに必要な物理的労力は少なくなり、その結果フィルタエレメントの設置及び取外しはより容易なものとなる。

本発明について以下で、図面に描かれた例示的実施形態を用いて詳述する。

燃料フィルタの形での発明力ある濾過装置の例示的実施形態の縦断面図である。 エレメントリテーナに隣接し図１に描かれている例示的実施形態の（長手方向に切断された領域だけの拡大斜位斜視図である。 修正された例示的実施形態を示す、図２に類似した図である。

本発明は以下で、水分不純物で一部分汚染されているディーゼル油を清浄するための内燃機関の燃料供給システム（図示せず）内に具備される燃料フィルタの例を用いて説明されている。本発明は、他の種類の流体にも全く同様に適するものである。

装置は、中空円筒の形をした主要部分と主要部分の下側に位置設定されている底面部分５を含むフィルタハウジング１を有する。上端部において、主要部分３にハウジングカバー７が螺入され、このハウジングカバーはフィルタエレメント９の取付け取外しの目的で除去することができる。フィルタハウジング１内に収容されるべきフィルタエレメント９の濾材１１は、中空円筒を形成するフィルタマットによって形成されている。濾材１１の外側とハウジング１の内側壁の間には、中間空間が存在し、これが濾過作業中未濾過側１３を形成する。清浄すべき燃料は、ハウジング１の流体連結部を介して未濾過側１３に補給される。しかしながら、この流体連結部は、フィルタハウジングの回転位置のため、図面には見られない。濾過作業中、燃料は、外部未濾過側１３から、濾過済み側１９を形成する内部フィルタキャビティ１７へと内向きに、濾材を通って流れる。

フィルタエレメントの端部は、従来の要領でエンドキャップ２１及び２３を有し、これらは、濾材１１と前記濾材の内側に接する流体透過性支持管２６のためのエンクロージャを形成する。管の形で内部フィルタキャビティ１７をとり囲む疎水性スクリーン２５が、支持管２６から一定の半径方向距離のところに位置設定されている。水を分離するため、このような燃料フィルタは、燃料に取込まれた水を凝集させる形で水に対して作用する濾材１１を使用し、こうして水は液滴の形で沈殿し、この水は分離空間２７内にとどまり沈下し、スクリーンが凝集した水滴に対し不透過性であることから、疎水性スクリーン２５と支持管２６の間に分離ゾーンが形成される。

フィルタエレメント９は、ハウジング内に堅く取付けられたエレメントリテーナ２９上に、その下方エンドキャップ２３でしっかり固定されている。このエレメントリテーナは、パイプ連結器３１の形を有し、これは、フィルタエレメント９を収容するハウジング１の主要部分３と、前記主要部分の下側に位置設定されている集水空間３３との間に連結部を形成する。エレメントリテーナ２９上にフィルタエレメント９をしっかり固定するため、下方エンドキャップ２３は、エンドキャップ底面３７から軸線方向下向きに延在する軸受リング３５を有し、これは、濾材と支持管２６の端部のための支持体を形成しかつフィルタエレメント９が機能的位置にある場合にエレメントリテーナ２９のパイプ連結器３１の上縁部と係合して軸受リング３５内に据えつけられた封止要素がシールを形成するようにしている。図１及び２に示された第１の例示的実施形態において、軸受リング３５は、互いに一定の半径方向距離のところに配置されている２つの環状本体３９及び４１をとり囲んでいる。前記環状本体は、エンドキャップ底面３７から離れるようにフィルタエレメント９の内部に軸線方向に突出し、内部フィルタキャビティ１７内に通じる通路４３をとり囲む。支持管２６は、半径方向外側の環状本体３９の外側に接している。疎水性スクリーン２５は、さらに内側に配置されている環状本体４１の外側に接している。環状本体３９と４１の間の中間空間内で、エンドキャップ底面３７は、環状溝の形をした底面陥凹４５を形成する。この底面陥凹は、分離空間２７の最下点を形成し、水通路４７を形成する貫通孔が削孔されている。

エンドキャップ２３とエレメントリテーナ２９のパイプ連結器３１との相互作用のため、流体誘導装置が具備される。この流体誘導装置は、プラスチック製のモノブロック成形部分として、エレメントリテーナ２９のパイプ連結器３１内に収容される回転体の形状を有するアダプタ部分４９によって形成されている。流体誘導装置としてのその機能において、アダプタ部分４９は、互いに分離された流体経路を形成する。これらの流体経路のうち、第１の流体経路は、本実施例では流体入口５１を形成するハウジング１の流体連結部から、エンドキャップ２３の通路４３を通って、フィルタキャビティ１７に通じており、第２の流体経路は、フィルタエレメント９の分離空間２７を集水空間３３に連結している。

図２及び３は、アダプタ部分４９がスリーブ本体５３を有し、その外部にはパイプ連結器３１の内側と封止接触する２つの半径方向に突出する環状区分５５及び５７が存在している最良のものを示している。環状区分５５、５７は、図面中には見えない流体連結部を用いて流体入力端５１に第１の流体経路の下位区分として連結される環５９が間に形成されるように互いから軸線方向一定距離のところにセットされる。スリーブ本体５３の内側には、その開放上端部６３で封止された形で環状本体４１内へと延在する内部管６１が同軸配置で存在し、これが通路４３を形成し、機能的位置にあるエンドキャップ２３の一部を成す。内部管６１の閉鎖下端部６５の領域内で、交差導管６７が、内部管の前記下端部から分岐している。この交差導管は、環５９内に内容物を放出し、こうして内部管６１を通してフィルタキャビティ１７への第１の流体経路を補完する。内部管６１の外部は、スリーブ本体５３の内部から一定の距離のところにあり、こうして水通路６９が形成されその中にエンドキャップ２３の水通路４７を介して分離空間から水が入りスリーブ本体５３の開放下端部７１を通して集水空間３３内へと流れるようになっている。このようにして、アダプタ部分４２内の水流路５９は第２の流体経路を形成する。

図３の例示的実施形態は、フィルタハウジングとエレメントリテーナ２９が構造的に同一である一方で、フィルタエレメント９のエンドキャップ２３の設計が単純化されている点でのみ上述の実施例と異なっており、さらに第１の例示的実施形態と同じアダプタ部分４９を使用することができる。先の実施例の場合と同様に、エンドキャップ２３は、上縁部でパイプ連結器３１と係合する軸受リング３５を用いてエレメントリテーナ２９のパイプ連結器３１の上にしっかりと固定される。しかしながら、先の実施例とは対照的に、エンドキャップ底面３７は、溝様の底面陥凹４５と、それに連結された内部環状本体４１を示していない。その代り、アダプタ部分４９の内部管６１の上端部６３は、フィルタエレメントの疎水性スクリーン２５と直接係合しており、環状本体３９によってとり囲まれている開口部は、疎水性スクリーン２５間の中間空間と共に、水通路４７を形成し、これが分離空間２７をアダプタ部分４９内の水流路６９に連結する。

両方の例示的実施形態において、エンドキャップ２３の軸受リング３５とエレメントリテーナ２９のパイプ連結器３１の間の封止、ならびにパイプ連結器３１との関係におけるアダプタ部分４９のスリーブ本体５３の封止と同様、フィルタキャビティ１７への通路４３におけるアダプタ部分４１の内部管６１の封止は、各ケースにおいてＯリング７５で形成されている。従来の濾過装置とは異なり、パイプ連結器３１との関係においてエンドキャップの軸受リング３５を用いて濾過済み側１９と未濾過側１３の間が封止される場合、フィルタハウジング１の内部とエンドキャップ２３の外周囲の間を封止する必要はない。その上、それぞれのアダプタ部分４９は、上にアダプタ部分４９のＯリング７５が支持されている隣接する円筒形区分を伴うそれぞれのレセプタクル３１の少なくとも部分的に円錐形の内部壁を介して、所定の位置にしっかりと固定されている。装置の流れ方向を、わずかな構造的適応を加えるだけで逆転させることもできる。本明細書で例示していない一実施形態では、エレメントリテーナ２９の一部として水分離装置２６を構築することもできる。

Claims (14)

1. 特に水分不純物で汚染されたディーゼル油などの流体のために意図され、流体入口（５１）及び流体出口の形での流体連結部を有し少なくとも１つのフィルタエレメント（９）を収容することのできるフィルタハウジング（１）を含む濾過装置であって、濾過プロセス中流体はフィルタエレメントの濾材（１１）を通って、フィルタキャビティ（１７）をとり囲む濾材の未濾過側（１３）から濾過済み側（１９）まで流れることができ、濾材（１）の一方の側が水分離装置（２６）及び分離された水のための分離ゾーン（２７）を有し、かつフィルタエレメント（９）がフィルタキャビティ（１７）に対する流体連結部を形成する通路（４３）と分離ゾーン（２７）の方向で開放している少なくとも１つの水通路（４７）とを有し、かつフィルタエレメントがフィルタハウジング（１）のエレメントリテーナ（２９）上にしっかりと固定され得、かつ集水空間（３３）に連結され得る濾過装置において、
   少なくとも流体誘導装置の一部としてアダプタ部分（４９）が具備され、その内部で、互いに分離された流体経路が形成され、これらの流体経路のうち、第１の流体経路（５９、６７、６１）は通路（４３）を介してハウジング（１）の流体連結部（５１）からフィルタエレメント（９）の内部フィルタキャビティ（１７）まで通じており、第２の流体経路（６９）はそれぞれの水通路（４７）を集水空間（３３）に連結することを特徴とする濾過装置。
2. 水分離装置（２６）及び分離ゾーン（２７）の方向で開放しているその水通路（４７）が、フィルタエレメント（９）の構成要素であり、アダプタ部分（４９）はエレメントリテーナ（２９）上に取付可能であることを特徴とする請求項１に記載の濾過装置。
3. フィルタエレメント（９）の下端部がエンドキャップ（２３）を有し、このエンドキャップはフィルタキャビティ（１７）内に通じる通路（４３）と少なくとも１本の水通路（４７）を有し、アダプタ部分（４９）とエンドキャップ（２３）を封止された流体連通状態におくことができることを特徴とする請求項１又は２に記載の濾過装置。
4. 集水空間（３３）がフィルタハウジング（１）の最下点においてフィルタハウジングに連結され、フィルタハウジング（１）のエレメントリテーナ（２９）が集水空間より上に位置設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の濾過装置。
5. 濾過作業中に、流体がフィルタエレメント（９）の濾材（１１）を通って未濾過側（１３）から濾材の濾過済み側（１９）を形成する内部フィルタキャビティ（１７）まで流れることができ、アダプタ部分（４９）の第１の流体経路（５９、６７、６１）が、フィルタキャビティ（１７）内に通じるエンドキャップ（２３）の通路（４３）をハウジング（１）の流体出口（５１）に連結し、アダプタ部分（４９）の第２の流体経路がエンドキャップ（２３）のそれぞれの水通路（４７）を集水空間（３３）に連結すること、を特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の濾過装置。
6. エレメントリテーナ（２９）がパイプ連結器（３１）を有し、これが、フィルタエレメント（９）を収容するハウジング（１）の主要部分（３）と前記主要部分の下側に位置設定された集水空間（３３）との間の連結部を形成し、前記アダプタ部分（４９）が、パイプ連結器（３１）内に収容され得るスリーブ本体（５３）を有すること、を特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の濾過装置。
7. スリーブ本体（５３）には、エンドキャップ（２３）の通路（４３）を通って機能的位置に位置設定されたフィルタエレメント（９）のフィルタキャビティ（１７）内へと封止された形で延在し、第１の流体流路の下位区分を形成し、連結用部品を形成する開放端部（６３）を有する内部管（６１）が備わっていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の濾過装置。
8. 水流路（６９）を形成する中間空間が、内部管（６１）の外側とアダプタ部分（４９）のスリーブ本体（５３）の内側との間に設けられており、この中間空間が第２の流体経路を形成し、これを介して、エンドキャップ（２３）のそれぞれの水通路（４７）に由来する水がスリーブ本体（５３）の開放下端部（７１）を通って集水空間（３３）内に流れることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の濾過装置。
9. スリーブ本体（５３）の外側を半径方向に超えて突出している環状区分（５５、５７）が、エレメントリテーナ（２９）のパイプ連結器（３１）の内側と封止接触状態になり、スリーブ本体（５３）の外側でかつパイプ連結器（３１）の内側で間に環（５９）が形成されるように互いに軸線方向一定距離のところに配置されており、この環が、第１の流体経路の出口区分としてハウジング（１）の流体出口（５１）と連通状態にあることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の濾過装置。
10. 連結用部品から見て外方を向いたアダプタ部分（４９）の内部管（６１）の下端部（６５）の領域内に、交差導管（６７）が分岐し、この交差導管が、環（５９）内に内容物を放出し、内部管（６１）及びその連結用部品を通って第１の流体経路を継続させていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の濾過装置。
11. エレメントリテーナ（２９）上にしっかり固定するために、フィルタエレメント（９）の下方エンドキャップ（２３）が軸受リング（３５）を有し、これがエンドキャップ底面（３７）から軸線方向下向きに突出しエレメントリテーナ（２９）のパイプ連結器（３１）の対面する端部と係合してシールを形成することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の濾過装置。
12. フィルタエレメント（９）の下方エンドキャップ（２３）が、通路（４３）をとり囲みエンドキャップ底面（３７）から軸線方向に分離ゾーン（２７）内へと突出する環状本体（３９）を有し、この環状本体の内側に少なくとも１本の水通路（４７）があることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の濾過装置。
13. エンドキャップ（２３）の通路（４３）をとり囲む第２の軸線方向に突出する環状本体（４１）が、第１の環状本体（３９）の半径方向内側に配置されており、分離装置に属する疎水性スクリーンが、第２の環状本体（４１）の外側に接していることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の濾過装置。
14. エンドキャップ底面（３７）が、第１及び第２の環状本体（３９、４１）の間に位置設定された領域内に環状底面陥凹（４５）を有し、この底面陥凹内で少なくとも１つの貫通孔（４７）が水通路として設計されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の濾過装置。

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