JP2014509937A - 流体用フィルタ群 - Google Patents

Abstract

任意の区画を有する外部ケーシング（１９）を備え、ケーシング（１９）の内部容積を、濾過すべき流体のための入口導管（１２）に連通する第１チャンバ（２８）と、濾過した流体のための出口導管（１４）に連通する第２チャンバ（２９）との２つのチャンバ（２８、２９）に分け、少なくともケーシング（１９）の軸線に平行に延びるフィルタ膜（１６，１８）を受け入れるのに適している流体用フィルタ群（４０）。少なくとも圧力分配器（４５，４６）は各フィルタ膜に備えられ、第１チャンバ（２８）に収容され、少なくとも圧力分配器要素（４５，４６）は、第１チャンバ（２８）の容積を軸方向に少なくとも２つの部分に分けるのに適しており、圧力分配器要素は、濾過すべき流体の流れを透過する材料からなり、各フィルタ膜のための圧力分配器（４５，４６）はその各膜の中間位置に配置されており、フィルタ要素（１６，１８）の上流側部分の圧力差を増加させるように構成される。

Description

本発明は、流体用のフィルタ群に関し、特にフィルタ群が、自動車分野の応用における幅広い応用において空気またはガスのような流体を濾過するために用いられる。

内燃機関の燃焼空気の濾過においては、その流れの主方向に垂直に配置されるフィルタ膜によって２つに分割されたケーシングを備えたフィルタ群を含むのが一般的である。これらのシステムでは、フィルタ膜で生成される圧力降下は、容器ケーシングの形状寸法の選択に従いその表面全体にわたってほぼ一定である。

これに対して、タンジェンシャルフィルタ（ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ ｆｉｌｔｅｒ）、すなわち流れに対して平行に配置されたフィルタ表面を有するフィルタの使用では、フィルタ要素に沿った圧力差は一定ではない。

タンジェンシャルフィルタにおいて、円筒状ケーシングは概して、その軸線に対して垂直に出口導管の近くに配置されるプレートによって２つに分けられ、ケーシングの軸に平行な軸を有する円筒状フィルタが少なくともそのプレートから延出し、円筒状フィルタは外側表面上の接線方向の流れを受けて、そのフィルタ要素の膜を横切った後にプレートを通してそれを排出する。

自動車の応用において、フィルタ群を横切る流れはケーシングの出口導管を通して吸引されるので、フィルタ要素内に生じる圧力降下は、フィルタ要素の膜を徐々に横切りながら、そのフィルタ要素の軸に沿って、すなわち流体の入口導管に近い端部に向けて、減少する傾向にある。

これは、フィルタ膜のこのゾーンにわたって発生する圧力差が、空気がそれらフィルタ膜を横切るのに時々不十分であるために、フィルタ要素の入口導管近くの部分はほとんど使われていないことを意味する。

概して、これは公知のタンジェンシャルフィルタでは、フィルタ膜の下流部分だけが濾過に関与していることを意味する。

より詳細には、図１に上記公知タイプの流体用軸フィルタを例示して説明すると、フィルタ１０は、濾過すべき流体のための入口導管１２と、それに対して同軸の、濾過された流体のための出口導管１４を有し、実質的に筒状をなすケーシング１９を備え、ケーシングはその内部には平行に配置された筒状フィルタ膜１６，１８を備え、筒状フィルタ膜１６，１８はケーシング１９の長手方向に延びて、内部容積を２つのチャンバ２８，２９に分け、そのうちの第１チャンバ２８は濾過すべき流体のための入口導管１２と連通し、第２チャンバ２９は濾過された流体のための出口導管１４と連通する。

孔（穿孔２１、２３）を空けたプレート１７は、筒状フィルタ膜１６，１８が例えばこれらの膜１６，１８を通る流体流路ができる内部容積２０，２２，２４をすべて画定するように配置されるケーシング１９の内部に備えられる。

この公知の構成において、筒状フィルタ膜１６，１８は、入口導管１２に最も近いゾーンは十分に使われておらず、その一方で出口導管１４の近い膜１６，１８のゾーン３４，３６においては広く濾過が行われている。

従って、これらのゾーンは、より急速に目詰まりし易い。

本発明の目的は、負荷損失を最適に分配できる軸フィルタを提供することであり、こうしてフィルタの可使時間と性能を増加させることにある。

本発明の更なる目的は、実用的および経済的である方法で上述の成果を達成することにある。

本目的は、任意の区画を有する外部ケーシングを備え、ケーシングの内部容積を、濾過すべき流体のための入口導管に連通する第１チャンバと、濾過した流体のための出口導管に連通する第２チャンバとの２つのチャンバに分け、少なくともケーシングの軸線に平行に延びるフィルタ膜を受け入れるのに適しており、少なくとも各フィルタ膜のための圧力分配器が第１チャンバに収容され、少なくとも圧力分配器要素は、第１チャンバの容積を軸方向に少なくとも２つの部分に分けるのに適しており、圧力分配器要素は、濾過すべき流体の流れを透過する材料からなり、各フィルタ膜のための圧力分配器はその各膜の中間位置に配置されており、フィルタ要素の上流側部分の圧力差を増加させるように構成されていることを特徴とする流体用フィルタ群によって達成される。

本発明の本実施形態の効果は、フィルタ要素の表面全体が一様に関与するように、濾過すべき流体の通路を分配できることである。

より詳細には、圧力差によって筒状フィルタ膜の表面に沿って均一に分配することができる。

本発明の好ましい実施態様では、１つのフィルタ膜について、圧力分配ユニットは、環状の形状を有し、例えばフィルタ膜の包絡線の一部に配置され、その膜の外側表面と外部ケーシングとの間のスペースを全体的に又はほぼ全体的に閉じている。

この実施形態によれば、フィルタ膜の表面上における圧力分配器の単純な取付けを提供する効果がある。

少なくとも２つのフィルタ膜がある場合において、それらの各々は少なくとも、フィルタ膜に適合する穿孔を有し、他方の圧力分配器の外側表面とケーシングとに相補的な外側表面を有する圧力分配器を備える。

本発明の好ましい実施形態では、圧力分配器の外側表面は、流体のための通路を画定するために、例えば筒状ケーシングの内側表面から離れている。

この実施形態によれば、フィルタ膜の表面全体に渡って圧力差の分布を段階的にする目的で、濾過すべき流体の流路に減速を生じさせ、その一方で、フィルタ膜の下部に多量の流体の流れを向けることができるという効果がある。

本発明の更なる実施態様では、圧力分配器要素は平坦であり、ケーシングの長手延在方向に対して対直に配置される。

この実施形態の効果は、分配器要素が、フィルタ膜の上流で濾過すべき流体の流れの向きに対して垂直に配置されるので、より効果的にその動作を遂行できることである。

本発明の更なる実施態様では、圧力分配器は、フィルタ膜のそれより大きな透過性を有する多孔質要素によって構成される。

この実施形態の効果は、例えばケーシングとフィルタ膜の幾何学的形状に従って、フィルタ膜の上流側表面部分と下流側表面部分に濾過すべき流体流れの最適な分配が得られるように、多孔質要素の通気性が選択されることである。

本発明の更なる特徴および利点は、添付図面の図において例示される図を用いて非限定的な例によって提示される以下の説明を読むことにより明らかになろう。

従来技術にかかる軸フィルタの断面図である。 本発明の第１実施形態にかかる軸フィルタの断面図である。 本発明の第２実施形態にかかる軸フィルタの断面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。

図２は、流体用の軸フィルタ４０を示しており、フィルタ４０は実質的に筒状の形状を有するケーシング１９を備え、ケーシング１９は濾過すべき流体のための入口導管１２と濾過された流体のための出口導管１４を備える。

ケーシング１９の内部には孔を空けたプレート（参照符号２１，２３における穿孔）が備えられ、その上に平坦な筒状フィルタ膜１６，１８が配置されており、フィルタ膜１６，１８はケーシング１９の軸線に対して平行になっていて、そのケーシング１９の内部容積を、濾過すべき流体のための入口導管１２と連通する第１チャンバ２８と、濾過した流体のための出口導管１４と連通する第２チャンバ２９との２つのチャンバ２８，２９に分けている。

このようにして、濾過される流体は、フィルタ膜を通る流体流路ができる第１チャンバ２８の容積２０，２２，２４を通過する。

本発明の具現化において、軸フィルタ４０は、チャンバ２８の内部に配置される圧力分配器４５，４６を備える。

更に詳細には、圧力分配器４５，４６は各筒状フィルタ膜１６，１８に配置され、濾過すべき流体の流れを遮り、フィルタ膜全体を横切る流体の均一な流路を容易にするために、各フィルタ膜の中間位置に配置される。

圧力分配器４５，４６は、例えば各フィルタ膜１６，１８をその外側の長手方向表面の一部で囲むように、好ましくは半円形状であり、他方の分配器とケーシングの両方に接触して配置される。

各圧力分配器４５，４６は好ましくは、ケーシングの長手延在方向に対して垂線に、ゆえに流体の流れの方向に垂直に、配列される。

更に、各々分配器４５，４６は好ましくは、例えば完全に流体の通流路（図２）を閉じるように、フィルタの長さに対して定められた中間位置に配置される。

この構成によれば、フィルタ要素１６，１８の上流部分においてより大きな圧力差が維持され、そうでなければ十分に利用されない。

或いは（図３参照）、圧力分配器４５，４６は、容積２０，２２，２４を部分的にだけ閉じることができ、濾過されるべき流体が通路５２，５４，５６を漏出するままにしておく。

これは、例えばケーシング１９の内側表面から離れている各圧力分配器４５，４６の外側表面によって実現可能である。

圧力分配器４５，４６は好ましくは、フィルタ膜１６，１８よりも相当に大きな透過性を有する多孔質要素４５，４６によって構成される。しかしながら、これは、例えば分配器４５，４６の下流側で膜１６，１８のフィルタ表面の有効な使用を維持するために、濾過すべき多量の流体が通路を通過することを妨げるものではない。

いずれの場合においても、圧力分配器４５，４６が中間位置に配置されているのは、フィルタ要素１６，１８の上流部分の圧力差を増加させるためである。

この分野で広く使われている透過性の指標は、フレーザー透過性指数（ｔｈｅ Ｆｒａｚｉｅｒ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｉｎｄｅｘ）であり、それは０．５インチの水の圧力差をとり、ここではサンプルの面積の平方フィートあたりの立方フィートの空気の流れについて透過性が測定される。

本発明の実施形態に関しては、０．５インチの圧力差水あたり１０ｆｔ^３／ｍｉｎ＊ｆｔ^２のフィルタ膜のフレーザー透過性に対して、圧力分配器４５，４６において可能なフレーザー透過性は、０．５インチの圧力差水あたり５０ｆｔ^３／ｍｉｎ＊ｆｔ^２である。

さらに圧力分配器４５，４６がプレフィルタリングの役割を果たすこともできるように、圧力分配器４５，４６の多孔率を選択することが可能であり、それにより微粒子集団に存在する大きな成分をブロックすることができる。

もし軸フィルタが１つのフィルタ膜だけを含む場合、圧力分配器の内径はそれが適用されるフィルタ膜の外径に等しくなり、その外径はフィルタ群のケーシングの内径に等しくなる。

あるいは、圧力分配器の外径は、例えば流体のために環状通路を空けておくために、筒状ケーシングの内径より僅かに小さくすることもできる。

当然ながら、この分野における技術専門家であれば、本願明細書において以下の特許請求の範囲に定められる本発明の範囲から逸脱することなく、本発明に実用的な応用に関する性質の多数の変更をすることができるであろう。

特に、軸方向に相当な寸法を有する筒状フィルタ膜の場合、１つのフィルタ膜ごとに複数の圧力分配器を備えるようにしてもよい。

それらの各フィルタ膜上の圧力分配器は有利には、互いに等距離にすることができる。

Claims (7)

1. 区画を有する外部ケーシング（１９）を備え、
   前記区画が、前記ケーシング（１９）の軸線に平行に延びる少なくとも１つのフィルタ膜（１６，１８）を受けるのに適するとともに、前記ケーシング（１９）の内部容積を、濾過すべき流体のための入口導管（１２）に連通する第１チャンバ（２８）と、濾過した流体のための出口導管（１４）に連通する第２チャンバ（２９）との２つのチャンバ（２８，２９）に分け、
   各前記フィルタ膜のための少なくとも１つの圧力分配器（４５，４６）が前記第１チャンバ（２８）に収容され、
   少なくとも１つの前記圧力分配器要素（４５，４６）が、前記第１チャンバ（２８）の容積を軸方向に少なくとも２つの部分に分けるのに適するとともに、濾過すべき流体の流れを透過する材料からなり、
   前記各フィルタ膜のための圧力分配器（４５，４６）が、各前記膜の中間位置に配置され、前記フィルタ要素（１６，１８）の上流側部分の圧力差を増加させるように構成されていることを特徴とする流体用フィルタ群（４０）。
2. 前記各圧力分配器要素（４５，４６）は、平坦な形状を有し、前記フィルタ膜（１６，１８）をぴったり受け入れる孔を備え、他方の前記圧力分配器要素の外側表面と前記ケーシングの内側表面に相補的な外側表面を有することを特徴とする請求項１に記載の流体用フィルタ群（４０）。
3. 前記圧力分配器要素（４５，４６）の外側表面は、前記流体のための通路（５２，５４，５５）を画定するために、前記筒状ケーシング（１９）の内側表面から離れていることを特徴とする請求項２に記載の流体用フィルタ群（４０）。
4. 前記圧力分配器要素（４５，４６）は、前記ケーシングの長手延在方向に対して垂直に配置されることを特徴とする請求項２に記載の流体用フィルタ群（４０）。
5. 前記圧力分配器要素（４５，４６）は、前記フィルタ膜（１６，１８）の透過性より大きな透過性を有する多孔質要素によって構成されることを特徴とする請求項１に記載の流体用フィルタ群（４０）。
6. 前記圧力分配器要素（４５，４６）の透過性は、前記圧力分配器要素（４５，４６）が前記流体に存在する微粒子のより大きな成分を濾過できるように選択されていることを特徴とする請求項５に記載の流体用フィルタ群（４０）。
7. 筒状ケーシング（１９）の内部に、複数の筒状フィルタ膜（１６，１８）と、少なくとも前記複数の筒状フィルタ膜（１６，１８）に関連づけられた圧力分配器要素（４５，４６）とを備えることを特徴とする請求項１に記載の流体用フィルタ群（４０）。
   
   

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