JP2022108788A - ベント構造を有するフィルタ容器システム - Google Patents

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Abstract

【課題】簡易な構造でフィルタの二次側の流路のエア抜きを効率的に行うことができるフィルタ容器が求められる。【解決手段】流体の濾過を行うフィルタであって、一端に配置される第一開口と他端に配置される第二開口との間に管路を有するような円筒形状の前記フィルタを有するフィルタカートリッジと、前記フィルタカートリッジを内部に着脱可能に格納可能であって、上部にベント機構を有するフィルタ容器と、前記フィルタカートリッジと前記フィルタ容器の内部とに接触して前記ベント機構のベント口と連通するベント室の形成が行われる隔絶壁と、前記ベント室と連通するように鉛直方向に延在するパイプと、を備えるフィルタ容器システムにより解決する。【選択図】図１

Description

本願発明はフィルタ容器のベント構造に関する。
流体の流れを利用する流体機械では、圧力損失を防ぎ流体の流れを効率化するために、流路内に残留するエアを、初期状態において流路から排除するいわゆるエア抜きを行うことが必要となる。フィルタを使用した流体の濾過においても、初期状態における濾過すべき流体（以下、「濾過流体」）の流路のエア抜きは重要なプロセスである。
一方、フィルタを備えるフィルタカートリッジを脱着式で内蔵するフィルタ容器を使用して流体の濾過を行う手法が一般的になっている。特に、このようなフィルタ容器おいては、フィルタカートリッジ交換のために、フィルタ容器の内部全体が常に露出する構造を有している。そのため、フィルタカートリッジのフィルタの一次側（上流側）の流路と二次側（下流側）の流路とのそれぞれにおいて、エア抜きを行う必要がある。このとき、フィルタの一次側をフィルタの外周面と設定しているようなフィルタ容器においては、フィルタの二次側（下流側）の流路のエア抜きを行うことが困難になる。
特開２０１８－０８６６２５号公報
フィルタの二次側（下流側）の流路のエア抜きについて、特許文献１では濾過すべき燃料油について下降流としたうえで螺旋流を作る羽根部材で燃料油と空気とを分離する例が記載されている。しかしエア抜きの構造として複雑になる上に、エア抜きのための空気の流れは空気の自然な上昇流にのみ頼っているので、現実的にはエア抜きの効果は高くない問題がある。したがって、簡易な構造でフィルタの二次側の流路のエア抜きを効率的に行うことができるフィルタ容器が求められる。
流体の濾過を行うフィルタであって、一端に配置される第一開口と他端に配置される第二開口との間に管路を有するような円筒形状の前記フィルタを有するフィルタカートリッジと、前記フィルタカートリッジを内部に着脱可能に格納可能であって、上部にベント機構を有するフィルタ容器と、前記フィルタカートリッジと前記フィルタ容器の内部とに接触して前記ベント機構のベント口と連通するベント室の形成が行われる隔絶壁と、前記ベント室と連通するように鉛直方向に延在するパイプと、を備えるフィルタ容器システムであって、前記フィルタ容器は前記フィルタカートリッジが前記フィルタ容器の前記内部に格納された格納状態を有し、前記格納状態では、前記パイプは前記管路の内部に前記管路と前記パイプとの間に隙間管路を有するように前記パイプの一端が前記ベント室に到達するように貫通し、前記隔絶壁は前記フィルタの端部と接触して、前記ベント室は前記隙間管路と前記パイプと前記ベント口以外とは隔絶され、前記フィルタ容器システムは、前記格納状態において、前記流体が前記フィルタ容器の下部の流入口から流入し、流入した前記流体は前記フィルタの外周面から前記フィルタを経由して前記隙間管路に流入して前記ベント室に到達し、前記ベント室から前記パイプを経由して前記フィルタ容器の下部の排出口から排出される流路が画定されるフィルタ容器システムにより解決する。
本発明により、簡易な構造でフィルタの二次側の流路のエア抜きを効率的に行うことができる。
本発明の実施の形態であるフィルタ容器システムの斜視図を示している。 本発明の実施の形態であるフィルタ容器システムの断面図であって、図１の断面Ｘ－Ｘを示した図である。 本発明の実施例１のフィルタ容器システムの断面図である。 本発明の実施例１のフィルタ容器システムの断面図である。 本発明の実施例２のフィルタ容器システムの断面図である。 本発明の実施例３のフィルタ容器システムの断面図である。
（実施例１）
図１から図４を参照して、本発明の実施の形態として実施例１のフィルタ容器システム１について説明する。フィルタ容器システム１は、フィルタカートリッジ２と、フィルタ容器３と、ベント室４と、隔絶壁５と、パイプ６とを備えている。図１は本発明のフィルタ容器システム１の斜視図である。図２は本発明の実施の形態であるフィルタ容器システムの断面図であって、図１の断面Ｘ－Ｘを示した図である。図３は、実施例１の隔絶壁５の部分を拡大した断面図である。図４は、実施例１のフィルタカートリッジ２の断面図であって、特にパイプ６について説明した図である。
まず、実施例１のフィルタ容器システム１の構造について説明する。フィルタカートリッジ２は、濾過流体の濾過を行う円筒形状のフィルタ２１がカートリッジ支持体（不図示）により保持されている構造である。代表的には、フィルタ２１は不織布などからなる、多孔質材料からできている。たとえば、カートリッジ支持体は円筒形状の円筒芯体であって、これにフィルタ２１が巻き付けられている構造、または円筒形状の外殻にフィルタ２１が挟み込まれている構造として形成することができる。フィルタカートリッジ２の円筒形状の中心の中空部は長手方向に延在する管路２４として画定される。管路２４は、一端が第一開口６ａを形成し、その反対側の他端が第二開口６ｂを形成する。代表的には、管路２４は、フィルタカートリッジ２の円筒形状の中心軸に沿って延在する円筒中空部として構成される。
フィルタ容器３は、内部に中空部を有する円筒形状のシェル構造の容器であって、フィルタ容器３の内部と外部とを隔絶する容器である。その内部の中空部にフィルタカートリッジ２を着脱可能に固定して格納することが可能である。フィルタ容器３は、フィルタ容器３には一次側（上流側）のベント機構３１と、二次側（下流側）のベント機構３２とを有している。以下、本発明のフィルタ容器システム１において、濾過流体の流れの上流側を一次側とよび、下流側を二次側とよぶ。フィルタ容器３は、一次側のベント機構３１と二次側のベント機構３２を有する側を上部側として定義する。ベント機構３１とベント機構３２とが無い側を下部側と定義する。フィルタ容器３は、使用状態において、ベント機構３１とベント機構３２を有する側を上部の側として使用される。本明細書中では、フィルタ容器システム１について、使用状態である上部側と下部側の方向の定義を利用して説明をする。フィルタ容器３は下部側にフィルタ容器３の中空部と連通する開口を有している。フィルタカートリッジ２は、この開口を通じてフィルタ容器３の中空部に取り付けられる。また、本明細書中、フィルタカートリッジ２がフィルタ容器３の内部に格納された状態を格納状態と定義する。
フィルタ容器３の上部の内面には、ベント機構３２のベント口３２ａを完全に囲み、その内面から延出するように取り付けられる隔絶壁５を有している。隔絶壁５は、代表的には円筒形状であるがベント口３２ａを完全に囲む形状である限り、さまざまな形状とすることができる。フィルタカートリッジ２がフィルタ容器３の内部に格納された状態を格納状態において、隔絶壁５の端部５ａの全部がフィルタカートリッジ２の端部２ａに接触する。隔絶壁５は、隔絶壁５の端部５ａの全部がフィルタカートリッジ２の端部２ａに接触している状態において、フィルタカートリッジ２の端部２ａにおける管路２４の開口が隔絶壁５により囲まれるように構成される。フィルタ容器３の内面とフィルタカートリッジ２の端部２ａと隔絶壁５とにより囲まれる空間はベント室４として画定される。すなわち、ベント室４は隔絶壁５の端部５ａがフィルタカートリッジ２の端部２ａに接触することにより形成される。
フィルタカートリッジ２がフィルタ容器３の内部に格納された状態を格納状態において、フィルタカートリッジ２は、フィルタ容器３の内面とフィルタカートリッジ２との間に、濾過流体が流れるに十分な流路幅の隙間を形成するようにフィルタ容器３に固定される。濾過流体は、この隙間から、フィルタカートリッジの外面を介して、フィルタカートリッジ２の内部のフィルタ２１に流れ込むことが可能である。
フィルタカートリッジ２の管路２４の内部にはパイプ６が配置される。パイプ６は両端部に第一開口６ａと第二開口６ｂとを有する円筒形状の中空部材であって、その円筒形状の周面には孔が無い両端が貫通したパイプ形状である。パイプ６は、パイプ６の外側面とフィルタカートリッジ２の管路２４の内面との間に、パイプ６の両端の第一開口６ａと第二開口６ｂとに向かう方向に延在するようにパイプ６の外周に沿った隙間管路２４ａを形成している。パイプ６は、隙間管路２４ａを形成する状態で、たとえばフィルタカートリッジ２の端部２ａの反対側の端部２ｂに固定されている。フィルタカートリッジ２の隙間管路２４ａの側の面は多孔が形成されていて、濾過流体は、フィルタカートリッジ２の外面からフィルタカートリッジ２の隙間管路２４ａの側の面まで、フィルタ２１を通過して流れることができる構造となっている。
パイプ６は、フィルタカートリッジ２がフィルタ容器３に格納された格納状態であり、かつ使用状態において、鉛直方向に延在して位置するようにフィルタカートリッジ２に固定される。隙間管路２４ａの内面は管路２４の内面であるから隙間管路２４ａの端部の開口は隔絶壁５の端部５ａで囲まれる領域内に位置し、隙間管路２４ａはベント室４と流体的に連通する。隙間管路２４ａのベント室４に連通する上側の端部と反対側の隙間管路２４ａの下側の端部は封止されている。
パイプ６は、パイプ６の外面とパイプ６の中空部とは流体的に連通しない流体的に非透過の管壁構造を有している。パイプ６は隙間管路２４ａの内部に位置し、フィルタカートリッジ２がフィルタ容器３に格納された格納状態において、パイプ６の一端の第一開口６ａはベント室４に到達して、第一開口６ａでパイプ６の中空部とベント室４とが流体的に連通する。これにより、格納状態において、ベント室４は、ベント機構３２のベント口３２ａと隙間管路２４ａとパイプの一端の第一開口６ａとのみ流体的に連通し、フィルタ容器３の内部のこれら以外の箇所とは流体的に隔絶されることになる。
フィルタカートリッジ２がフィルタ容器３に格納された格納状態であり、かつ使用状態において、パイプ６と隙間管路２４ａとは鉛直方向に延在するように位置し、ベント室４は、パイプ６と隙間管路２４ａとの上部に位置することが保証される。ベント口３２ａはベント室４の上部の側に位置する。
続いて、実施例１のフィルタ容器システム１で画定される濾過流体の全体の流路について説明する。濾過流体は、代表的には液体である。フィルタ容器３はフィルタベース４０と嵌合して、固定具等によりフィルタベース４０に固定される。濾過流体は、流体源から管路４１の流入口４１ａを通って、フィルタ容器３の内部に供給される。管路４１の流入口４１ａは、フィルタ容器３の下部側に配置される。管路４１の流入口４１ａには所定の圧力が付加されていて、所定の圧力がフィルタ容器システム１における濾過流体の一次側の圧力として画定される。所定の圧力がかけられた濾過流体は、フィルタ容器３の内面とフィルタカートリッジ２との間に形成された隙間を、フィルタ容器３の下部の側から上部の側に、フィルタカートリッジ２の外周面に沿って流れ上がる。濾過流体がフィルタ容器３の内面とフィルタカートリッジ２との間に形成された隙間をフィルタカートリッジ２の外周面に沿って流れ上がる際に、フィルタカートリッジ２の外周面から内部のフィルタ２１を経由してフィルタカートリッジ２の内部の隙間管路２４ａへと流入する。隙間管路２４ａの下側の端部は封止されているので、一次側の圧力により、隙間管路２４ａへと流入した濾過流体は、隙間管路２４ａによりフィルタ容器３の上部に向かう濾過流体の流れを喚起する。
フィルタ容器３の上部に向かって流れた濾過流体はベント室４に到達する。そして、一次側の圧力に加え、重力により、パイプ６は、ベント室４に到達した濾過流体を、ベント室４からフィルタ容器３の下部に向かう濾過流体の流れを喚起する。すなわち、ベント室４は、フィルタ容器３の上部の側に向かう濾過流体の流れとフィルタ容器３の下部に向かう濾過流体の流れとの反転部に位置することになる。これにより、ベント室４では、濾過流体の流れに含まれていた空気が自然に分離され、空気はベント室４に残り、濾過流体はパイプ６を通じて、フィルタ容器３の下部へと流れる。ベント室４に残った空気は二次側のベント口３２ａを通じてベント機構３２により外部へと排出される。一次側のベント機構３１はフィルタ容器３の内面とフィルタカートリッジ２との間に形成された隙間に連通して、濾過流体の一次側のエア抜きを行うことが可能なように機能する。パイプ６を通じてフィルタ容器３の下部に流れた濾過流体はフィルタ容器３の下部の排出口４２ａから排出パイプ４２を通じて、フィルタ容器システム１から排出される。
以上のように、本発明のフィルタ容器システム１では、濾過流体に混じった空気を簡易な構造で自然に濾過流体から分離してエア抜きを行うことができる。
（実施例２）
続いて、図１，図２および図５を参照して、本発明の実施例２について説明する。実施例１と実施例２は格納状態および使用状態においては同じ構成である。以下、実施例１と同じ部分については説明を割愛し、実施例２のうち、実施例１と異なる部分についてのみ説明する。実施例１において、隔絶壁５はフィルタ容器３の内面に取り付けられていた。しかし、隔絶壁５は、フィルタカートリッジ２に取り付けられていてもよい。図５は、隔絶壁５がフィルタカートリッジに取り付けられている実施例２を示している。
すなわち、実施例２では、隔絶壁５はフィルタカートリッジ２の端部２ａから延出するように取り付けられている。実施例２では隔絶壁５の端部５ｂがフィルタ容器３の上部の内面に接触することによりベント室４が形成される。形成されるベント室４の構成を含め、それ以外の点は同じである。このように、隔絶壁５は、ベント室４を形成できる限り、フィルタ容器３に配置することも可能であり、フィルタカートリッジ２に配置することも可能である。また、これ以外に、隔絶壁５を独立した部品として配置すること（不図示）も可能である。
（実施例３）
続いて、図１，図２および図６を参照して、本発明の実施例３について説明する。実施例１と実施例３は格納状態および使用状態においては同じ構成である。以下、実施例１と同じ部分については説明を割愛し、実施例３のうち、実施例１と異なる部分についてのみ説明する。実施例１において、パイプ６はフィルタカートリッジ２に取り付けられていたが、フィルタ容器３に取り付けられていてもよい。図６は、パイプ６がフィルタ容器３に取り付けられている実施例３を示している。
たとえば、図６のように、ベント室４を形成する隔絶壁５１がパイプ６を保持するように構成することができる。この場合、格納状態において、隔絶壁５１はパイプ６をフィルタカートリッジ２の隙間管路２４ａの中に実施例１と同様に保持する。隔絶壁５１はパイプ６を保持する構成とする場合には、ベント室４と隙間管路２４ａとが流体的に連通するような開口を隔絶壁５１に設ける必要がある。
また、隔絶壁５１がパイプ６を保持するのではない形で、フィルタ容器３に固定することも可能である。実施例１の図１および図２のように、パイプ６を構成させることができる限り、パイプ６はフィルタカートリッジ２に固定されることに限られず、さまざまな形態でフィルタ容器３に固定させてもよい。
１ フィルタ容器システム
２ フィルタカートリッジ
２１ フィルタ
３ フィルタ容器
４ ベント室
５，５１ 隔絶壁
６ パイプ
２４ 管路
２４ａ 隙間管路

Claims (6)

  1. 流体の濾過を行うフィルタであって、一端に配置される第一開口と他端に配置される第二開口との間に管路を有するような円筒形状の前記フィルタを有するフィルタカートリッジと、
    前記フィルタカートリッジを内部に着脱可能に格納可能であって、上部にベント機構を有するフィルタ容器と、
    前記フィルタカートリッジと前記フィルタ容器の内部とに接触して前記ベント機構のベント口と連通するベント室の形成が行われる隔絶壁と、
    前記ベント室と連通するように鉛直方向に延在するパイプと、を備えるフィルタ容器システムであって、
    前記フィルタ容器は前記フィルタカートリッジが前記フィルタ容器の前記内部に格納された格納状態を有し、
    前記格納状態では、前記パイプは前記管路の内部に前記管路と前記パイプとの間に隙間管路を有するように前記パイプの一端が前記ベント室に到達するように貫通し、前記隔絶壁は前記フィルタの端部と接触して、前記ベント室は前記隙間管路と前記パイプと前記ベント口以外とは流体的に連通せず、
    前記フィルタ容器システムは、前記格納状態において、前記流体が前記フィルタ容器の下部の流入口から流入し、流入した前記流体は前記フィルタの外周面から前記フィルタを経由して前記隙間管路に流入して前記ベント室に到達し、前記ベント室から前記パイプを経由して前記フィルタ容器の下部の排出口から排出される流路が画定されるフィルタ容器システム。
  2. 請求項１に記載のフィルタ容器システムであって、
    前記隙間管路は前記フィルタ容器の前記上部に向かう前記流体の流れを喚起し、
    前記パイプは前記ベント室から前記フィルタ容器の前記下部に向かう前記流体の流れを喚起し、
    前記ベント室は、前記流体の前記上部に向かう前記流体の前記流れと、前記下部に向かう前記流体の流れとの、反転部に位置するフィルタ容器システム。
  3. 請求項２に記載のフィルタ容器システムであって、
    前記隔絶壁は、前記フィルタ容器の前記上部の内面から延出するように取り付けられていて、前記ベント室の前記形成は前記隔絶壁の端部が前記フィルタカートリッジの端部に接触することにより行われるフィルタ容器システム。
  4. 請求項２に記載のフィルタ容器システムであって、
    前記隔絶壁は、前記フィルタカートリッジの端部から延出するように取り付けられていて、前記ベント室の前記形成は前記隔絶壁の端部が前記フィルタ容器の前記上部の内面に接触することにより行われるフィルタ容器システム。
  5. 請求項３または４に記載のフィルタ容器システムであって、
    前記パイプは前記フィルタカートリッジに固定されているフィルタ容器システム。
  6. 請求項３または４に記載のフィルタ容器システムであって、
    前記パイプは前記フィルタ容器に固定されているフィルタ容器システム。
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