JP4057153B2 - 遅延放出補助クーラント添加剤カートリッジを有するクーラントフィルタ及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般的にはフィルタに関し、より詳細には濾過されるクーラント中に化学添加剤を放出するように成した、ディーゼルエンジン用クーラントフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンは、多くの他のタイプのエンジンと同様、水または不凍液あるいはその混合液が、ラジエータと、熱放散を必要とするエンジンの各種コンポーネントとの間を通るように成した液体クーラントシステムによって、主として冷却される。複数のクーラント導路とクーラントポンプを設けて、それぞれ、クーラントを連通させてシステムに動力を供給する。そのようなクーラントシステムによって直接に冷却されるディーゼルエンジンの区域の一つは、エンジンブロックである。具体的には、エンジンブロック内の実際のシリンダは、ディーゼル燃料の燃焼時に極端な温度にさらされるので、絶えざる冷却が必要となる。
【０００３】
大型トラックやオフハイウエイ機器(off highway equipment) に使用される最新の重負荷ディーゼルエンジンは、シリンダの内部を占めるシリンダライナを含み、そのライナは、典型的にはシリンダヘッド全体の交換を必要とする軽負荷エンジンとは異なり、容易な交換とディーゼルエンジンの再生(rebuilding)とを促進するために交換可能な鋳鉄で作られている。熱を放散するために、クーラントはポンプからシリンダライナの外面に向けられる。シリンダ内へのクーラントの漏れを防止するためにシリンダライナの頂部と底部にはシールが設けられる。
【０００４】
シリンダライナに伴う一つの問題は、それらがエンジンの運転と同時に振動することである。具体的には、ピストンの往復運動と燃焼の圧力とが、ライナをシリンダ内で前後に移動させる。この振動が長時間続くと、クーラントから離れようとするライナの動きによってクーラント中に蒸気バブルが形成される。ピストンの運動方向が逆になると、ライナはクーラントに向かって動くので、蒸気バブルを爆縮(implode) させる。この絶えることのない摩損作用(scouring action) が結局、ライナを侵食して、シリンダとエンジン潤滑システムへのクーラントの侵入を潜在的に許すことになる。この現象はキャビテーション侵食、またはライナピッチングとして知られている。ある例では、上記のキャビテーション侵食は、ディーゼルエンジンではわずか２５０時間または１２，０００マイルの運転で発生する場合がある。このことにより、結果として、エンジンのオペレータの出費は極めて大きくなる。
【０００５】
代表的なディーゼルエンジンでは、水または不凍液が定期的に濾過されて、ディーゼルエンジンの各種可動コンポーネントに汚染物質が到達してそれを潜在的に損傷することを防いでいる。ごく最近では、ディーゼルエンジンは、キャビテーション侵食および腐食を最小にするなどの追加機能をエンジン内で果たすために、水または不凍液に加えられる補助クーラント添加剤を含むように設計されている。
【０００６】
したがって、上記の振動の影響を打ち消してキャビテーション侵食の発生を劇的に削減する化学添加剤を、水または不凍液中に放出するシステムが設計されている。このような補助クーラント添加剤、すなわちＳＣＡは通常、亜硝酸塩を含む薬剤の併用 ( chemical combination )、例えばホウ酸塩と亜硝酸塩、またはモリブデン酸塩とリン酸塩と亜硝酸塩を含んでいて、これらのＳＣＡは、水または不凍液（エチレンまたはプロピレングリコール）と化学的に反応して、シリンダライナの外側にキャビテーション侵食を妨げる皮膜を生成する。
【０００７】
クーラント内には比較的小量のＣＳＡが必要なので、システムは、水流またはクーラント流の中に化学添加剤を経時的にゆっくり放出して、ＳＣＡ供給の生産的寿命を延ばすように考案されている。通常、ＳＣＡ薬剤は、ディーゼルエンジンのウオータポンプに隣接して設けられたクーラントフィルタに関連して、水に添加される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ディーゼルエンジンメーカーがフィルタ交換の時間間隔を益々長くするように要求している中で、現行のＳＣＡ放出機構は、クーラントフィルタの交換が、ディーゼルエンジンの燃料フィルタおよびオイルフィルタの交換に対応できるほど、十分に長い寿命を提供してはいない。更に、現行システムはしばしば、不正確に調整された量のＳＣＡをクーラント流に放出させるか、比較的大きなＳＣＡの粒子をその中に放出させるので、ディーゼルエンジンが損傷するおそれがある。更にまた、クーラントフィルタを製造する現行の方法と、クーラント流に化学添加剤を放出するためのシステムは、クーラント流への化学添加剤の遅延放出を考慮して複雑な装置を設ける一方、同時にクーラント流を濾過できる機構を提供することから、かなりコスト禁制的なシステムとなっている。
【０００９】
したがって、本発明の主たる目的は、クーラント流中への補助クーラント添加剤の遅延放出を提供するディーゼルエンジン用クーラントフィルタを提供することである。
【００１０】
本発明の一つの目的は、クーラント流中への化学添加剤の遅延放出によりキャビテーション侵食の影響を削減するばかりでなく、薬剤が加えられた後でクーラントを濾過することによって、有害的に大きな粒子とペレット皮膜が、ディーゼルエンジン可動部分と接触することを防止するクーラントフィルタを提供することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、化学添加剤あるいはクーラントの流れが、詰まりによって遅くさせられたり完全に停止させられたりすることなく、化学添加剤をクーラント流中へ確実に放出する遅延放出化学クーラントフィルタを提供することである。
【００１２】
本発明の別の目的は、フィルタ寿命と、フィルタ交換が必要な時期とを実質的に延ばすのに充分な濾過媒体と化学添加剤とを含む遅延放出化学クーラントフィルタを提供することである。
【００１３】
本発明の更なる目的は、フィルタ内に含まれる補助クーラント添加剤ペレットの溶解を遅くするために、補助クーラント添加剤を通り過ぎるクーラントの流れを最小にすることである。
【００１４】
本発明の更に別の目的は、遅延放出化学クーラントフィルタを迅速かつ経済的に製造する方法を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
これらの諸目的によれば、本発明の特徴は、水またはクーラント流が通り過ぎることによってそれらの中に化学添加剤が放出されるように成した化学添加剤カートリッジを有するフィルタを提供することである。補助クーラント添加剤ペレットを横切る圧力差は殆どまたは全く発生しないので、添加剤ペレットの溶解を遅くすると共にＳＣＡをクーラント流の中にゆっくり流すことができる。
【００１６】
本発明の別の特徴は、化学添加剤をクーラントに加える地点の下流に濾過媒体を設けることによって、化学添加剤の比較的大きな粒子を濾過によって除去し、それによってそれらがシステムを詰まらせたり、ディーゼルエンジンの可動要素と接触しないようにすることである。
【００１７】
本発明の別の特徴は、化学添加剤が貯えられるカートリッジが、調節自在な直径を持つエアーベントと出口とを含み、フィルタへの出口が絞りオリフィスを含むことによって化学添加剤が水またはクーラントに放出される率を調整するように成した遅延放出化学クーラントフィルタを提供することである。
【００１８】
本発明の更に別の特徴は、容易かつ迅速なフィルタ交換を考慮したスピンオン・キャニスタ（spin-on canister）の形の遅延放出化学クーラントフィルタを提供することである。
【００１９】
本発明の更に別の特徴は、遅延放出化学クーラントフィルタを製造できる方法を提供することであって、この方法は、入口と出口とを含むベースプレートを作動面に載置するステップ、化学カートリッジ（化学添加剤カートリッジ）をベースプレート上に載置するステップ、前もって製作されたフィルタを化学カートリッジの周りに配置するステップ、補助クーラント添加剤（化学添加剤）を化学カートリッジ内に収容するステップ、化学カートリッジを閉鎖するステップ、閉鎖した化学カートリッジにスプリングを載置するステップ、およびカートリッジフィルタの周りに外側シェルを嵌合して取り付け、完成フィルタを形成するステップ、を有する。
【００２０】
本発明の一実施例では、濾過されるクーラントに化学添加剤を加えてキャビテーション侵食を最小にするように成したタイプのディーゼルエンジン用クーラントフィルタが設けられる。フィルタは、フィルタチャンバを画成する外側ハウジングを含む。外側ハウジングは実質的に円筒形であり、閉鎖端と、ベースプレートによって閉じられる開放端とを持ち、ベースプレートは同心の入口と出口とを含む。このフィルタは更に、外側シェル内に装着された化学添加剤カートリッジを含む。好ましい実施例で、カートリッジ（化学添加剤カートリッジ）は、開放端と閉鎖端とを持つ実質的に円筒形のチューブ、チューブ開放端に取り付けられた拡径ボウル（bowl）、およびボウルの開放端を閉じるエンドキャップ、を含む。したがって、好ましい実施例は、代替実施例よりも大量のクーラント添加剤（化学添加剤）を収容するようになっている。カートリッジは、濾過されるクーラント中へ放出される補助クーラント添加剤で充填されている。好ましい実施例で、カートリッジは、カートリッジチューブが閉じられた状態で添加剤（化学添加剤）の放出を可能とするエアーベントと、一対の出口オリフィスとを含むと共に、クーラント添加剤から隔離された絞りオリフィスを含む。フィルタは更に、化学添加剤カートリッジの周りで外側ハウジングの内部に、化学添加剤カートリッジの下流になるように装着されたフィルタカートリッジを含む。したがって、濾過されるクーラントはベースプレートを通ってフィルタに入り、化学添加剤カートリッジ出口の前を通過することによって化学添加剤がクーラントに添加される。次いで、添加剤を含んだクーラントは、フィルタカートリッジを通過して、絞りオリフィスとベースプレート出口とを通過して外に出る。
【００２１】
本発明のこれの目的、その他の目的、および特徴は、添付の図面に関して解釈するときに、下記の詳細な説明から、より明らかになるであろう。
【００２２】
本発明は様々な変更と代替構造の可能性があるが、その幾つかの例証的な実施例を図面に示し、以下詳細に説明する。しかしながら、開示した特定の形に本発明を限定するつもりはなく、むしろその反対に、前述の特許請求項によって定義される、本発明の精神と範囲に入るすべての変更、代替構造、およびそれらと同等なものを包含することを意図するのは言うまでもない。
【００２３】
【発明の実施の形態】
ここで図面を参照し、図１に関して詳しく説明すると、本発明の好ましい実施例をフィルタ２０として示し、全体的に表示する。図示のように、フィルタ２０は、ディーゼルエンジンの運転における適切な間隔でのフィルタ交換を容易にするために、従来のスピンオン・フィルタの外観を持つ。しかしながら、上記のように、本発明は、比較的大量の補助クーラント添加剤を、通過するクーラント流にゆっくり放出してディーゼルエンジンに入る前に濾過できる内部機構を提供することによって、従来技術に比べて大きく改善されている。したがって、本発明の特許性のある特徴は、フィルタの構造、ならびにそのフィルタが構成される方法に向けられるが、補助クーラント添加剤の実際の化学組成に向けられるものではない。
【００２４】
これらの特徴によれば、フィルタ２０は、閉鎖端２４と開放端２６とを持つ実質的に円筒形の外形を有する外側シェル２２を含むことが分かる。また図示のように、開放端２６は、シーム用蓋３０が溶接されたベースプレート２８によって閉じられる。ベースプレート２８は、外側円周方向に配設された入口３２および円筒形内側出口３４を含み、その重要性と機能は本明細書で更に詳しく説明する。しかしながら、ベースプレート２８の予備的観察から、出口３４は従来のディーゼルエンジンに対するウオータフィルタ２０の容易で迅速な取付けと交換を促がす雌ネジ３６を含むことが分かる。また、ベースプレート２８への外側シェル２２の容易な取付けを考慮して、シーム用蓋３０を設けて、それによって完成したフィルタ２０を提供することも分かる。シーム用蓋３０は、ガスケット４０を受容するサイズの環状溝３８も含む。ガスケット４０は、フィルタ２０がディーゼルエンジンの側面に取り付けられるときにそこへ押し付けられるようになっている。
【００２５】
ここで化学カートリッジ４２の好ましい実施例の構成の詳細について説明すると、図１と図６から分かるように、化学カートリッジ４２は、実質的に円筒形のチューブ４３、実質的に円筒形で拡径されたボウル４５、およびエンドキャップ５０を含む。円筒チューブ４３は開放端４４と閉鎖端４６とを含み、本明細書の中で更に詳しく説明するように、所定量の補助クーラント添加剤ペレット４８で充填されるようになっている。閉鎖端４６は縮径リング３５と複数のサポートリブ３７とを含む。当然のことながら、発明の背景に明記されたものを含めて、任意の従来型補助クーラントペレット４８を本発明に含めることができるし、構成と化学組成は本発明の主題ではない。しかしながら、明瞭性と同時に完全を期するために、好ましい実施例では、補助クーラント添加剤ペレット４８は、ゆっくり溶解してクーラントの有効寿命を延ばすような硬化させた外側シェルを含むことを強調しておく。
【００２６】
ボウル４５は、環状リム４７を介して円筒チューブ４３の開放端４４に取り付けられる。ボウル４５は、端部５３に設けた直交配置の棚５１を持つ外径円筒壁４９を含む。環状リム４７は棚５１と一体で、好ましい実施例では、射出成形プラスチックから製造される。図１から容易に理解できるように、ボウル４５はチューブ４３よりもシェル２２の近くまで延びているので、クーラント添加剤の増加量分を収容できる。
【００２７】
次に図７を参照すると、段部５５がリム４７と棚５１の間に設けられて、リム４７がチューブ４３内に滑り込むときの円筒チューブ４３に対する確実なストッパとなっているのが分かる。リム４７とチューブ４３間に有効なシールを提供するために、リム４７上にラジアルシール５７を設けて、フィルタ２０の組立時に円筒チューブ４３の内面に沿ってスライドするようにする。棚５１の外周には、環状リップ５９を設けて、本明細書中で更に詳しく説明するように、フィルタカートリッジ６２がはまり込む凹部６１を形成する。
【００２８】
ボウル４５の開放端６３は、化学カートリッジ４２全体が補助クーラント添加剤ペレット４８で充填されると、エンドキャップ５０によって閉じられる。図１、４、５に示すように、エンドプレート５０は全体的にディスク状の外観を持ち、ボウル４５と同様に、ボウル４５の開放端６３に滑り込むように成した環状リム６５を含む。その間にシールを設けるために、リム６５は、ボウル４５のリム４７に設けたラジアルシールに似たラジアルシールを含む。ここで、再び強調しておきたいのは、好ましい実施例のカートリッジ４２は、補助クーラント添加剤ペレット４８を収容するための拡大スペースを提供するように設計されていることである。その目的のために、エンドキャップ５０は、フィルタ２０の組立時に外側シェル２２の閉鎖端２４の方向に延びるように成した環状溝６７を備えている。このようにして、補助クーラント添加剤ペレット４８を受容可能なスペースが拡大される。エンドプレート５０の剛性と強度を拡大するために、複数の放射状に配設されたリブ７１が、図４に最もよく示されるように、エンドプレート５０に含まれる。図１からも分かるように、エンドプレート５０は、フィルタ２０の最終組立時にスプリング６８を受けるようにした中央凹部７５を含む。
【００２９】
通過流体の流れへの補助クーラント添加剤ペレット４８の放出に備えるために、化学カートリッジ４２は、好ましい実施例ではエアーベント５８と一対の補助クーラント添加剤出口６０とを含む。図１に示すように、エアーベント５８は円筒チューブ４３の閉鎖端に設けられるが、出口６０はエンドプレート５０の溝６７内の径方向正反対位置に設けられる（図４と５を参照）。エアーベント５０と補助クーラント添加剤出口６０との相対的サイズを製品当初の時点で変化させて、補助クーラント添加剤の放出率を調節できることは言うまでもない。しかしながら、その意図するところは、エアーベント５８と補助クーラント添加剤出口６０のサイズを故意に小さくして通過クーラント流に補助クーラント添加剤を放出する率を最小にすることである。強調すべきことだが、別の実施例では、エアーベント５８と補助クーラント添加剤出口６０には、それらのそれぞれのサイズを調節して、添加剤が通過クーラント流中に放出される率を変えて調整できる手段を設けることができる。更に、複数の偏向リブ９１をエアーベント５８と補助クーラント添加剤出口６０との周りに設けて、特にフィルタ２０が高温状態のときに、補助クーラント添加剤がエアーベント５８や出口６０を詰まらせないようにする。
【００３０】
図１を再び参照すると、化学クーラントカートリッジ４２の周りで外側シェル２２内にフィルタカートリッジ６２が設けられているのが分かる。詳細には、フィルタカートリッジ６２は、化学カートリッジ４２の円筒チューブ４３の周り設けられる。従来と同様、フィルタカートリッジ６２はプリーツ付きペーパーフィルタ媒体６４と金属エンドキャップ６６とを含む。フィルタカートリッジ６２は、したがって、フィルタ２０の実際の組立前にあらかじめ製作できるので、より効率的でコスト効果のある組立プロセスを提供する。フィルタカートリッジ６２の端部８１は、ボウル４５上に設けた凹部６１にはまり合うようになっているので、金属エンドキャップ６６を備えてはいない。
【００３１】
また図１に示すように、化学カートリッジ４２とフィルタカートリッジ６２は、エンドキャップ５０と外側シェル２２の閉鎖端２４とに隣接して配置されるスプリング６８によって、フィルタ２０にスプリング装填される。アキシャルシールすなわちガスケット７２を、化学カートリッジ４２とフィルタカートリッジ６２との間に設けて、未濾過クーラントを濾過済クーラントから分離する。
【００３２】
したがって、矢印７６で示す、フィルタ２０を通るクーラントの流路は、濾過されるクーラントがディーゼルエンジンのポンプ（図示せず）から入口３２を通ってフィルタ２０に流入することで開始する。流入するクーラントは常時は、ラジエータキャップ圧力である１５ｐｓｉ（１０３ｋＰａ）付近の適度な圧力下にあるのが普通である。流入するクーラントは次に、エアーベント５８と協働する、比較的少量の補助クーラント添加剤の放出を許容する化学カートリッジ出口６０（化学添加剤カートリッジ出口）を通過する。放出された補助クーラント添加剤を含む水は次に、フィルタカートリッジ６２のプリーツ付きフィルタ媒体６４の中を流れて、ディーゼルエンジンの可動要素を保護するために、補助クーラント添加剤の比較的大きな粒子を他のゴミと共に除去する。フィルタカートリッジ６２を通って半径方向内方に流れた後、クーラントは流路７６に沿って流れ続けて出口３４からフィルタ２０を出る。出口３４は、通常は１３ｐｓｉ（８９．６ｋＰａ）付近の圧力にあるエンジンウオータポンプの入口に接続される。
【００３３】
しかしながら、フィルタ２０を出る前に、図１〜３から分かるように、濾過済クーラントは絞りオリフィス７８を通過しなければならない。絞りオリフィス７８は出口プレナム８０と関連して働いて、フィルタ２０から出ることができるクーラントの量を計量し調整する。当然のことながら、絞りオリフィス７８の実際のサイズはその用途によって変更できるが、絞りオリフィス７８は、補助クーラント添加剤出口６０を介して与えられる比較的遅い放出率に関連して働いて、クーラントに加えられる添加剤の量を制限すると共に、それによってフィルタ２０の寿命を延ばすために設けられる。
【００３４】
上述のように、本発明の発明性のある特徴は、フィルタ２０の実際のコンポーネントに向けられるばかりでなく、フィルタ２０を組み立てる方法にも向けられる。一部のコンポーネントの事前製作を含めて、フィルタ２０を組み立て得る無駄のない工程を提供することによって、迅速に製造するだけでなく、コスト効果もあるフィルタ２０が製造できる。フィルタ２０を組み立てる方法を明瞭に説明するために図６が提供されている。図に示すように、すでに溶接されたシーム用蓋３０を有するベースプレート２８が、次の時点で作動面に（図示せず）配置される一部事前製作コンポーネントの一つとして設けられる。ベースプレート２８とシーム用蓋３０は、シーム用蓋３０が下向きになるように作動面上に配置される。次に、プラスチック化学カートリッジチューブ４３が、アキシャルガスケット７２を化学カートリッジチューブ４３のフランジ８２上に配置した状態で、ベースプレート２８の頂部に設けられる。次に、事前製作されたフィルタカートリッジ６２は、底部金属エンドキャップ６６がアキシャルシール７２に係合するように、化学カートリッジ４２の円筒チューブ４３のまわりに設けられる。
【００３５】
次に、ボウル４５は、リム４７がチューブ４３の内面と係合するように、チューブ４３に結合される。化学カートリッジ４２が次に、所定量の補助クーラント添加剤ペレット４８で充填される。次に、エンドキャップ５０が化学カートリッジボウル４５の開放端内に位置決めされ、そのリム６５の相互作用によってラジアルシールが化学カートリッジボウル４５の開放端６３を閉じて実質的にシールする。スプリング６８と保護カバー７０が次に、エンドキャップ５０の頂部に設けられ、外側シェル２２が化学カートリッジ４２、フィルタカートリッジ６２、およびスプリング６８の上に、外側シェル２２の開放端２６がシーム用蓋３０に接触するまではめ込まれる。この位置まで達するには、閉鎖端２４がスプリング６８に係合してスプリング６８を圧縮するので、フィルタ２０のコンポーネントを付勢して、しっかり内部係合させる。この付勢動作は、ボウル４５とチューブ４３との間の摺動作用によって促進され、その様子は図７に最も良く示される。次に、外側シェル２２をシーム用蓋３０へ実際に取り付けるために、溶接を含めて様々な手段が提供されるが、好ましい実施例では比較的簡単な圧延加工かダブルシーム加工プロセスが使用される。
【００３６】
本発明の代替実施例を、図８ないし１０に詳しく示すが、この代替実施例と先の好ましい実施例との間の主な相違は、フィルタ２０が収容できる補助クーラントペレット４８の総容積である。明瞭にするために、この代替実施例の説明に使用される符号は、新たなまたは異なる要素を備える場合を除き、好ましい実施例の説明に使用される符号と同一である。前述の内容に伴って、好ましい実施例とは反対に、代替実施例はボウル４５を採用せず、チューブ４３はフィルタ２０の長さを延長して、エンドキャップ５０へ直に結合されることが分かる。これによって、フィルタカートリッジ６２はフィルタ２０の長さを延長することもできる。フィルタカートリッジ６２は、好ましい実施例のようにボウル４５の棚５１に当接することはないので、別のアキシャルシール７４と共に別の金属エンドキャップ６６を設けて、濾過済みクーラントを未濾過クーラントから分離する。
【００３７】
好ましい実施例が、より大きな容積の補助クーラント添加剤ペレット４８を備えることによって、使用可能な補助クーラント添加剤の寿命を延ばすことができるのに対して、代替実施例は、結果的にフィルタカートリッジ６２に長寿命をもたらす、より長寸のフィルタ媒体６４を含む。フィルタ２０の特定の用途によっては、好ましい実施例か、代替実施例か、またはそれらの何らかのバリエーションを用いて、カートリッジを所定の用途に最も良好にあつらえることができる。
【００３８】
上記から、本発明は、補助クーラント添加剤を濾過済クーラントに遅延ベースで放出できる機構を含むディーゼルエンジン用の新しい改良クーラントフィルタを当該技術にもたらすことが分かる。フィルタの寿命をそれによって実質的に延ばして、フィルタ寿命の延長に対する現状の業界要求に応えることができる。更に、本発明は、化学添加剤がクーラント流中に放出される地点の下流にフィルタを設けることによって、比較的大きい潜在的破壊性を持つクーラント添加剤粒子やその他のゴミを、ディーゼルエンジンに再び入り込む前に、クーラント流から濾過によって除去できる手段を提供する。その上、フィルタを迅速に、多数の事前製作コンポーネントを準備して、製作できる手段を提供することによって、結果としてのフィルタをより迅速に製作できるだけでなく、より低コストで製作することもできる。更に、異なる形状と寸法の化学添加剤カートリッジを使用する多数の実施例を提供することによって、化学添加剤の供給容積が調節可能となる。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、化学添加剤を濾過済クーラントに放出できる機構を含む例えばディーゼルエンジン用の新しい改良クーラントフィルタを当該技術にもたらす。フィルタの寿命をそれによって実質的に延ばして、フィルタ寿命の延長に対する現状の業界要求に応えることができる。更に、本発明は、化学添加剤がクーラント流中に放出される地点の下流にフィルタを設けることによって、比較的大きい潜在的破壊性を持つクーラント添加剤粒子やその他のゴミを、例えばディーゼルエンジンに再び入り込む前に、クーラント流から濾過によって除去できる手段を提供する。その上、フィルタを迅速に、多数の事前製作コンポーネントを準備して、製作できる手段を提供することによって、結果としてのフィルタをより迅速に製作できるだけでなく、より低コストで製作することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施例の断面図である。
【図２】化学添加剤カートリッジの上面図である。
【図３】図１の線３−３に沿う化学添加剤カートリッジの断面図である。
【図４】好ましい上記実施例のカートリッジエンドプレートの上面図である。
【図５】好ましい上記実施例のカートリッジエンドプレートの底面図である。
【図６】図１に示す実施例の分解図である。
【図７】カートリッジチューブとカートリッジボウルの間の接合部の拡大部分断面図である。
【図８】本発明の別の実施例の断面図である。
【図９】化学添加剤カートリッジエンドプレートの別の実施例の上面図である。
【図１０】化学添加剤カートリッジエンドプレートの上記別の実施例の底面図である。
【符号の説明】
２０ フィルタ
２２ 外側シェル
２４ 閉鎖端
２６ 開放端
２８ ベースプレート
３０ シーム用蓋
３２ 入口
３４ 出口
３５ 縮径リング
３６ 雌ネジ
３７ サポートリブ
３８ 環状溝
４０ ガスケット
４２ カートリッジ
４３ チューブ
４４ 開放端
４５ ボウル
４６ 閉鎖端
４７ 環状リム
４８ 補助クーラントペレット
４９ 外径円筒壁
５０ エンドキャップ
５１ 棚
５３ 端部
５５ 段部
５８ エアーベント
５９ 環状リップ
６０ 出口
６１ 凹部
６２ フィルタカートリッジ
６３ 開放端
６４ フィルタ媒体
６５ リム
６６ 金属エンドキャップ
６７ 環状溝
６８ スプリング
７０ 保護カバー
７１ リブ
７２ ガスケット
７４ アキシャルシール
７５ 凹部
７６ 矢印
７８ 絞りオリフィス
８０ 出口プレナム
８１ 端部
８２ フランジ
９１ 偏向リブ
【発明の属する技術分野】
本発明は一般的にはフィルタに関し、より詳細には濾過されるクーラント中に化学添加剤を放出するように成した、ディーゼルエンジン用クーラントフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンは、多くの他のタイプのエンジンと同様、水または不凍液あるいはその混合液が、ラジエータと、熱放散を必要とするエンジンの各種コンポーネントとの間を通るように成した液体クーラントシステムによって、主として冷却される。複数のクーラント導路とクーラントポンプを設けて、それぞれ、クーラントを連通させてシステムに動力を供給する。そのようなクーラントシステムによって直接に冷却されるディーゼルエンジンの区域の一つは、エンジンブロックである。具体的には、エンジンブロック内の実際のシリンダは、ディーゼル燃料の燃焼時に極端な温度にさらされるので、絶えざる冷却が必要となる。
【０００３】
大型トラックやオフハイウエイ機器(off highway equipment) に使用される最新の重負荷ディーゼルエンジンは、シリンダの内部を占めるシリンダライナを含み、そのライナは、典型的にはシリンダヘッド全体の交換を必要とする軽負荷エンジンとは異なり、容易な交換とディーゼルエンジンの再生(rebuilding)とを促進するために交換可能な鋳鉄で作られている。熱を放散するために、クーラントはポンプからシリンダライナの外面に向けられる。シリンダ内へのクーラントの漏れを防止するためにシリンダライナの頂部と底部にはシールが設けられる。
【０００４】
シリンダライナに伴う一つの問題は、それらがエンジンの運転と同時に振動することである。具体的には、ピストンの往復運動と燃焼の圧力とが、ライナをシリンダ内で前後に移動させる。この振動が長時間続くと、クーラントから離れようとするライナの動きによってクーラント中に蒸気バブルが形成される。ピストンの運動方向が逆になると、ライナはクーラントに向かって動くので、蒸気バブルを爆縮(implode) させる。この絶えることのない摩損作用(scouring action) が結局、ライナを侵食して、シリンダとエンジン潤滑システムへのクーラントの侵入を潜在的に許すことになる。この現象はキャビテーション侵食、またはライナピッチングとして知られている。ある例では、上記のキャビテーション侵食は、ディーゼルエンジンではわずか２５０時間または１２，０００マイルの運転で発生する場合がある。このことにより、結果として、エンジンのオペレータの出費は極めて大きくなる。
【０００５】
代表的なディーゼルエンジンでは、水または不凍液が定期的に濾過されて、ディーゼルエンジンの各種可動コンポーネントに汚染物質が到達してそれを潜在的に損傷することを防いでいる。ごく最近では、ディーゼルエンジンは、キャビテーション侵食および腐食を最小にするなどの追加機能をエンジン内で果たすために、水または不凍液に加えられる補助クーラント添加剤を含むように設計されている。
【０００６】
したがって、上記の振動の影響を打ち消してキャビテーション侵食の発生を劇的に削減する化学添加剤を、水または不凍液中に放出するシステムが設計されている。このような補助クーラント添加剤、すなわちＳＣＡは通常、亜硝酸塩を含む薬剤の併用 ( chemical combination )、例えばホウ酸塩と亜硝酸塩、またはモリブデン酸塩とリン酸塩と亜硝酸塩を含んでいて、これらのＳＣＡは、水または不凍液（エチレンまたはプロピレングリコール）と化学的に反応して、シリンダライナの外側にキャビテーション侵食を妨げる皮膜を生成する。
【０００７】
クーラント内には比較的小量のＣＳＡが必要なので、システムは、水流またはクーラント流の中に化学添加剤を経時的にゆっくり放出して、ＳＣＡ供給の生産的寿命を延ばすように考案されている。通常、ＳＣＡ薬剤は、ディーゼルエンジンのウオータポンプに隣接して設けられたクーラントフィルタに関連して、水に添加される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ディーゼルエンジンメーカーがフィルタ交換の時間間隔を益々長くするように要求している中で、現行のＳＣＡ放出機構は、クーラントフィルタの交換が、ディーゼルエンジンの燃料フィルタおよびオイルフィルタの交換に対応できるほど、十分に長い寿命を提供してはいない。更に、現行システムはしばしば、不正確に調整された量のＳＣＡをクーラント流に放出させるか、比較的大きなＳＣＡの粒子をその中に放出させるので、ディーゼルエンジンが損傷するおそれがある。更にまた、クーラントフィルタを製造する現行の方法と、クーラント流に化学添加剤を放出するためのシステムは、クーラント流への化学添加剤の遅延放出を考慮して複雑な装置を設ける一方、同時にクーラント流を濾過できる機構を提供することから、かなりコスト禁制的なシステムとなっている。
【０００９】
したがって、本発明の主たる目的は、クーラント流中への補助クーラント添加剤の遅延放出を提供するディーゼルエンジン用クーラントフィルタを提供することである。
【００１０】
本発明の一つの目的は、クーラント流中への化学添加剤の遅延放出によりキャビテーション侵食の影響を削減するばかりでなく、薬剤が加えられた後でクーラントを濾過することによって、有害的に大きな粒子とペレット皮膜が、ディーゼルエンジン可動部分と接触することを防止するクーラントフィルタを提供することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、化学添加剤あるいはクーラントの流れが、詰まりによって遅くさせられたり完全に停止させられたりすることなく、化学添加剤をクーラント流中へ確実に放出する遅延放出化学クーラントフィルタを提供することである。
【００１２】
本発明の別の目的は、フィルタ寿命と、フィルタ交換が必要な時期とを実質的に延ばすのに充分な濾過媒体と化学添加剤とを含む遅延放出化学クーラントフィルタを提供することである。
【００１３】
本発明の更なる目的は、フィルタ内に含まれる補助クーラント添加剤ペレットの溶解を遅くするために、補助クーラント添加剤を通り過ぎるクーラントの流れを最小にすることである。
【００１４】
本発明の更に別の目的は、遅延放出化学クーラントフィルタを迅速かつ経済的に製造する方法を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
これらの諸目的によれば、本発明の特徴は、水またはクーラント流が通り過ぎることによってそれらの中に化学添加剤が放出されるように成した化学添加剤カートリッジを有するフィルタを提供することである。補助クーラント添加剤ペレットを横切る圧力差は殆どまたは全く発生しないので、添加剤ペレットの溶解を遅くすると共にＳＣＡをクーラント流の中にゆっくり流すことができる。
【００１６】
本発明の別の特徴は、化学添加剤をクーラントに加える地点の下流に濾過媒体を設けることによって、化学添加剤の比較的大きな粒子を濾過によって除去し、それによってそれらがシステムを詰まらせたり、ディーゼルエンジンの可動要素と接触しないようにすることである。
【００１７】
本発明の別の特徴は、化学添加剤が貯えられるカートリッジが、調節自在な直径を持つエアーベントと出口とを含み、フィルタへの出口が絞りオリフィスを含むことによって化学添加剤が水またはクーラントに放出される率を調整するように成した遅延放出化学クーラントフィルタを提供することである。
【００１８】
本発明の更に別の特徴は、容易かつ迅速なフィルタ交換を考慮したスピンオン・キャニスタ（spin-on canister）の形の遅延放出化学クーラントフィルタを提供することである。
【００１９】
本発明の更に別の特徴は、遅延放出化学クーラントフィルタを製造できる方法を提供することであって、この方法は、入口と出口とを含むベースプレートを作動面に載置するステップ、化学カートリッジ（化学添加剤カートリッジ）をベースプレート上に載置するステップ、前もって製作されたフィルタを化学カートリッジの周りに配置するステップ、補助クーラント添加剤（化学添加剤）を化学カートリッジ内に収容するステップ、化学カートリッジを閉鎖するステップ、閉鎖した化学カートリッジにスプリングを載置するステップ、およびカートリッジフィルタの周りに外側シェルを嵌合して取り付け、完成フィルタを形成するステップ、を有する。
【００２０】
本発明の一実施例では、濾過されるクーラントに化学添加剤を加えてキャビテーション侵食を最小にするように成したタイプのディーゼルエンジン用クーラントフィルタが設けられる。フィルタは、フィルタチャンバを画成する外側ハウジングを含む。外側ハウジングは実質的に円筒形であり、閉鎖端と、ベースプレートによって閉じられる開放端とを持ち、ベースプレートは同心の入口と出口とを含む。このフィルタは更に、外側シェル内に装着された化学添加剤カートリッジを含む。好ましい実施例で、カートリッジ（化学添加剤カートリッジ）は、開放端と閉鎖端とを持つ実質的に円筒形のチューブ、チューブ開放端に取り付けられた拡径ボウル（bowl）、およびボウルの開放端を閉じるエンドキャップ、を含む。したがって、好ましい実施例は、代替実施例よりも大量のクーラント添加剤（化学添加剤）を収容するようになっている。カートリッジは、濾過されるクーラント中へ放出される補助クーラント添加剤で充填されている。好ましい実施例で、カートリッジは、カートリッジチューブが閉じられた状態で添加剤（化学添加剤）の放出を可能とするエアーベントと、一対の出口オリフィスとを含むと共に、クーラント添加剤から隔離された絞りオリフィスを含む。フィルタは更に、化学添加剤カートリッジの周りで外側ハウジングの内部に、化学添加剤カートリッジの下流になるように装着されたフィルタカートリッジを含む。したがって、濾過されるクーラントはベースプレートを通ってフィルタに入り、化学添加剤カートリッジ出口の前を通過することによって化学添加剤がクーラントに添加される。次いで、添加剤を含んだクーラントは、フィルタカートリッジを通過して、絞りオリフィスとベースプレート出口とを通過して外に出る。
【００２１】
本発明のこれの目的、その他の目的、および特徴は、添付の図面に関して解釈するときに、下記の詳細な説明から、より明らかになるであろう。
【００２２】
本発明は様々な変更と代替構造の可能性があるが、その幾つかの例証的な実施例を図面に示し、以下詳細に説明する。しかしながら、開示した特定の形に本発明を限定するつもりはなく、むしろその反対に、前述の特許請求項によって定義される、本発明の精神と範囲に入るすべての変更、代替構造、およびそれらと同等なものを包含することを意図するのは言うまでもない。
【００２３】
【発明の実施の形態】
ここで図面を参照し、図１に関して詳しく説明すると、本発明の好ましい実施例をフィルタ２０として示し、全体的に表示する。図示のように、フィルタ２０は、ディーゼルエンジンの運転における適切な間隔でのフィルタ交換を容易にするために、従来のスピンオン・フィルタの外観を持つ。しかしながら、上記のように、本発明は、比較的大量の補助クーラント添加剤を、通過するクーラント流にゆっくり放出してディーゼルエンジンに入る前に濾過できる内部機構を提供することによって、従来技術に比べて大きく改善されている。したがって、本発明の特許性のある特徴は、フィルタの構造、ならびにそのフィルタが構成される方法に向けられるが、補助クーラント添加剤の実際の化学組成に向けられるものではない。
【００２４】
これらの特徴によれば、フィルタ２０は、閉鎖端２４と開放端２６とを持つ実質的に円筒形の外形を有する外側シェル２２を含むことが分かる。また図示のように、開放端２６は、シーム用蓋３０が溶接されたベースプレート２８によって閉じられる。ベースプレート２８は、外側円周方向に配設された入口３２および円筒形内側出口３４を含み、その重要性と機能は本明細書で更に詳しく説明する。しかしながら、ベースプレート２８の予備的観察から、出口３４は従来のディーゼルエンジンに対するウオータフィルタ２０の容易で迅速な取付けと交換を促がす雌ネジ３６を含むことが分かる。また、ベースプレート２８への外側シェル２２の容易な取付けを考慮して、シーム用蓋３０を設けて、それによって完成したフィルタ２０を提供することも分かる。シーム用蓋３０は、ガスケット４０を受容するサイズの環状溝３８も含む。ガスケット４０は、フィルタ２０がディーゼルエンジンの側面に取り付けられるときにそこへ押し付けられるようになっている。
【００２５】
ここで化学カートリッジ４２の好ましい実施例の構成の詳細について説明すると、図１と図６から分かるように、化学カートリッジ４２は、実質的に円筒形のチューブ４３、実質的に円筒形で拡径されたボウル４５、およびエンドキャップ５０を含む。円筒チューブ４３は開放端４４と閉鎖端４６とを含み、本明細書の中で更に詳しく説明するように、所定量の補助クーラント添加剤ペレット４８で充填されるようになっている。閉鎖端４６は縮径リング３５と複数のサポートリブ３７とを含む。当然のことながら、発明の背景に明記されたものを含めて、任意の従来型補助クーラントペレット４８を本発明に含めることができるし、構成と化学組成は本発明の主題ではない。しかしながら、明瞭性と同時に完全を期するために、好ましい実施例では、補助クーラント添加剤ペレット４８は、ゆっくり溶解してクーラントの有効寿命を延ばすような硬化させた外側シェルを含むことを強調しておく。
【００２６】
ボウル４５は、環状リム４７を介して円筒チューブ４３の開放端４４に取り付けられる。ボウル４５は、端部５３に設けた直交配置の棚５１を持つ外径円筒壁４９を含む。環状リム４７は棚５１と一体で、好ましい実施例では、射出成形プラスチックから製造される。図１から容易に理解できるように、ボウル４５はチューブ４３よりもシェル２２の近くまで延びているので、クーラント添加剤の増加量分を収容できる。
【００２７】
次に図７を参照すると、段部５５がリム４７と棚５１の間に設けられて、リム４７がチューブ４３内に滑り込むときの円筒チューブ４３に対する確実なストッパとなっているのが分かる。リム４７とチューブ４３間に有効なシールを提供するために、リム４７上にラジアルシール５７を設けて、フィルタ２０の組立時に円筒チューブ４３の内面に沿ってスライドするようにする。棚５１の外周には、環状リップ５９を設けて、本明細書中で更に詳しく説明するように、フィルタカートリッジ６２がはまり込む凹部６１を形成する。
【００２８】
ボウル４５の開放端６３は、化学カートリッジ４２全体が補助クーラント添加剤ペレット４８で充填されると、エンドキャップ５０によって閉じられる。図１、４、５に示すように、エンドプレート５０は全体的にディスク状の外観を持ち、ボウル４５と同様に、ボウル４５の開放端６３に滑り込むように成した環状リム６５を含む。その間にシールを設けるために、リム６５は、ボウル４５のリム４７に設けたラジアルシールに似たラジアルシールを含む。ここで、再び強調しておきたいのは、好ましい実施例のカートリッジ４２は、補助クーラント添加剤ペレット４８を収容するための拡大スペースを提供するように設計されていることである。その目的のために、エンドキャップ５０は、フィルタ２０の組立時に外側シェル２２の閉鎖端２４の方向に延びるように成した環状溝６７を備えている。このようにして、補助クーラント添加剤ペレット４８を受容可能なスペースが拡大される。エンドプレート５０の剛性と強度を拡大するために、複数の放射状に配設されたリブ７１が、図４に最もよく示されるように、エンドプレート５０に含まれる。図１からも分かるように、エンドプレート５０は、フィルタ２０の最終組立時にスプリング６８を受けるようにした中央凹部７５を含む。
【００２９】
通過流体の流れへの補助クーラント添加剤ペレット４８の放出に備えるために、化学カートリッジ４２は、好ましい実施例ではエアーベント５８と一対の補助クーラント添加剤出口６０とを含む。図１に示すように、エアーベント５８は円筒チューブ４３の閉鎖端に設けられるが、出口６０はエンドプレート５０の溝６７内の径方向正反対位置に設けられる（図４と５を参照）。エアーベント５０と補助クーラント添加剤出口６０との相対的サイズを製品当初の時点で変化させて、補助クーラント添加剤の放出率を調節できることは言うまでもない。しかしながら、その意図するところは、エアーベント５８と補助クーラント添加剤出口６０のサイズを故意に小さくして通過クーラント流に補助クーラント添加剤を放出する率を最小にすることである。強調すべきことだが、別の実施例では、エアーベント５８と補助クーラント添加剤出口６０には、それらのそれぞれのサイズを調節して、添加剤が通過クーラント流中に放出される率を変えて調整できる手段を設けることができる。更に、複数の偏向リブ９１をエアーベント５８と補助クーラント添加剤出口６０との周りに設けて、特にフィルタ２０が高温状態のときに、補助クーラント添加剤がエアーベント５８や出口６０を詰まらせないようにする。
【００３０】
図１を再び参照すると、化学クーラントカートリッジ４２の周りで外側シェル２２内にフィルタカートリッジ６２が設けられているのが分かる。詳細には、フィルタカートリッジ６２は、化学カートリッジ４２の円筒チューブ４３の周り設けられる。従来と同様、フィルタカートリッジ６２はプリーツ付きペーパーフィルタ媒体６４と金属エンドキャップ６６とを含む。フィルタカートリッジ６２は、したがって、フィルタ２０の実際の組立前にあらかじめ製作できるので、より効率的でコスト効果のある組立プロセスを提供する。フィルタカートリッジ６２の端部８１は、ボウル４５上に設けた凹部６１にはまり合うようになっているので、金属エンドキャップ６６を備えてはいない。
【００３１】
また図１に示すように、化学カートリッジ４２とフィルタカートリッジ６２は、エンドキャップ５０と外側シェル２２の閉鎖端２４とに隣接して配置されるスプリング６８によって、フィルタ２０にスプリング装填される。アキシャルシールすなわちガスケット７２を、化学カートリッジ４２とフィルタカートリッジ６２との間に設けて、未濾過クーラントを濾過済クーラントから分離する。
【００３２】
したがって、矢印７６で示す、フィルタ２０を通るクーラントの流路は、濾過されるクーラントがディーゼルエンジンのポンプ（図示せず）から入口３２を通ってフィルタ２０に流入することで開始する。流入するクーラントは常時は、ラジエータキャップ圧力である１５ｐｓｉ（１０３ｋＰａ）付近の適度な圧力下にあるのが普通である。流入するクーラントは次に、エアーベント５８と協働する、比較的少量の補助クーラント添加剤の放出を許容する化学カートリッジ出口６０（化学添加剤カートリッジ出口）を通過する。放出された補助クーラント添加剤を含む水は次に、フィルタカートリッジ６２のプリーツ付きフィルタ媒体６４の中を流れて、ディーゼルエンジンの可動要素を保護するために、補助クーラント添加剤の比較的大きな粒子を他のゴミと共に除去する。フィルタカートリッジ６２を通って半径方向内方に流れた後、クーラントは流路７６に沿って流れ続けて出口３４からフィルタ２０を出る。出口３４は、通常は１３ｐｓｉ（８９．６ｋＰａ）付近の圧力にあるエンジンウオータポンプの入口に接続される。
【００３３】
しかしながら、フィルタ２０を出る前に、図１〜３から分かるように、濾過済クーラントは絞りオリフィス７８を通過しなければならない。絞りオリフィス７８は出口プレナム８０と関連して働いて、フィルタ２０から出ることができるクーラントの量を計量し調整する。当然のことながら、絞りオリフィス７８の実際のサイズはその用途によって変更できるが、絞りオリフィス７８は、補助クーラント添加剤出口６０を介して与えられる比較的遅い放出率に関連して働いて、クーラントに加えられる添加剤の量を制限すると共に、それによってフィルタ２０の寿命を延ばすために設けられる。
【００３４】
上述のように、本発明の発明性のある特徴は、フィルタ２０の実際のコンポーネントに向けられるばかりでなく、フィルタ２０を組み立てる方法にも向けられる。一部のコンポーネントの事前製作を含めて、フィルタ２０を組み立て得る無駄のない工程を提供することによって、迅速に製造するだけでなく、コスト効果もあるフィルタ２０が製造できる。フィルタ２０を組み立てる方法を明瞭に説明するために図６が提供されている。図に示すように、すでに溶接されたシーム用蓋３０を有するベースプレート２８が、次の時点で作動面に（図示せず）配置される一部事前製作コンポーネントの一つとして設けられる。ベースプレート２８とシーム用蓋３０は、シーム用蓋３０が下向きになるように作動面上に配置される。次に、プラスチック化学カートリッジチューブ４３が、アキシャルガスケット７２を化学カートリッジチューブ４３のフランジ８２上に配置した状態で、ベースプレート２８の頂部に設けられる。次に、事前製作されたフィルタカートリッジ６２は、底部金属エンドキャップ６６がアキシャルシール７２に係合するように、化学カートリッジ４２の円筒チューブ４３のまわりに設けられる。
【００３５】
次に、ボウル４５は、リム４７がチューブ４３の内面と係合するように、チューブ４３に結合される。化学カートリッジ４２が次に、所定量の補助クーラント添加剤ペレット４８で充填される。次に、エンドキャップ５０が化学カートリッジボウル４５の開放端内に位置決めされ、そのリム６５の相互作用によってラジアルシールが化学カートリッジボウル４５の開放端６３を閉じて実質的にシールする。スプリング６８と保護カバー７０が次に、エンドキャップ５０の頂部に設けられ、外側シェル２２が化学カートリッジ４２、フィルタカートリッジ６２、およびスプリング６８の上に、外側シェル２２の開放端２６がシーム用蓋３０に接触するまではめ込まれる。この位置まで達するには、閉鎖端２４がスプリング６８に係合してスプリング６８を圧縮するので、フィルタ２０のコンポーネントを付勢して、しっかり内部係合させる。この付勢動作は、ボウル４５とチューブ４３との間の摺動作用によって促進され、その様子は図７に最も良く示される。次に、外側シェル２２をシーム用蓋３０へ実際に取り付けるために、溶接を含めて様々な手段が提供されるが、好ましい実施例では比較的簡単な圧延加工かダブルシーム加工プロセスが使用される。
【００３６】
本発明の代替実施例を、図８ないし１０に詳しく示すが、この代替実施例と先の好ましい実施例との間の主な相違は、フィルタ２０が収容できる補助クーラントペレット４８の総容積である。明瞭にするために、この代替実施例の説明に使用される符号は、新たなまたは異なる要素を備える場合を除き、好ましい実施例の説明に使用される符号と同一である。前述の内容に伴って、好ましい実施例とは反対に、代替実施例はボウル４５を採用せず、チューブ４３はフィルタ２０の長さを延長して、エンドキャップ５０へ直に結合されることが分かる。これによって、フィルタカートリッジ６２はフィルタ２０の長さを延長することもできる。フィルタカートリッジ６２は、好ましい実施例のようにボウル４５の棚５１に当接することはないので、別のアキシャルシール７４と共に別の金属エンドキャップ６６を設けて、濾過済みクーラントを未濾過クーラントから分離する。
【００３７】
好ましい実施例が、より大きな容積の補助クーラント添加剤ペレット４８を備えることによって、使用可能な補助クーラント添加剤の寿命を延ばすことができるのに対して、代替実施例は、結果的にフィルタカートリッジ６２に長寿命をもたらす、より長寸のフィルタ媒体６４を含む。フィルタ２０の特定の用途によっては、好ましい実施例か、代替実施例か、またはそれらの何らかのバリエーションを用いて、カートリッジを所定の用途に最も良好にあつらえることができる。
【００３８】
上記から、本発明は、補助クーラント添加剤を濾過済クーラントに遅延ベースで放出できる機構を含むディーゼルエンジン用の新しい改良クーラントフィルタを当該技術にもたらすことが分かる。フィルタの寿命をそれによって実質的に延ばして、フィルタ寿命の延長に対する現状の業界要求に応えることができる。更に、本発明は、化学添加剤がクーラント流中に放出される地点の下流にフィルタを設けることによって、比較的大きい潜在的破壊性を持つクーラント添加剤粒子やその他のゴミを、ディーゼルエンジンに再び入り込む前に、クーラント流から濾過によって除去できる手段を提供する。その上、フィルタを迅速に、多数の事前製作コンポーネントを準備して、製作できる手段を提供することによって、結果としてのフィルタをより迅速に製作できるだけでなく、より低コストで製作することもできる。更に、異なる形状と寸法の化学添加剤カートリッジを使用する多数の実施例を提供することによって、化学添加剤の供給容積が調節可能となる。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、化学添加剤を濾過済クーラントに放出できる機構を含む例えばディーゼルエンジン用の新しい改良クーラントフィルタを当該技術にもたらす。フィルタの寿命をそれによって実質的に延ばして、フィルタ寿命の延長に対する現状の業界要求に応えることができる。更に、本発明は、化学添加剤がクーラント流中に放出される地点の下流にフィルタを設けることによって、比較的大きい潜在的破壊性を持つクーラント添加剤粒子やその他のゴミを、例えばディーゼルエンジンに再び入り込む前に、クーラント流から濾過によって除去できる手段を提供する。その上、フィルタを迅速に、多数の事前製作コンポーネントを準備して、製作できる手段を提供することによって、結果としてのフィルタをより迅速に製作できるだけでなく、より低コストで製作することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施例の断面図である。
【図２】化学添加剤カートリッジの上面図である。
【図３】図１の線３−３に沿う化学添加剤カートリッジの断面図である。
【図４】好ましい上記実施例のカートリッジエンドプレートの上面図である。
【図５】好ましい上記実施例のカートリッジエンドプレートの底面図である。
【図６】図１に示す実施例の分解図である。
【図７】カートリッジチューブとカートリッジボウルの間の接合部の拡大部分断面図である。
【図８】本発明の別の実施例の断面図である。
【図９】化学添加剤カートリッジエンドプレートの別の実施例の上面図である。
【図１０】化学添加剤カートリッジエンドプレートの上記別の実施例の底面図である。
【符号の説明】
２０ フィルタ
２２ 外側シェル
２４ 閉鎖端
２６ 開放端
２８ ベースプレート
３０ シーム用蓋
３２ 入口
３４ 出口
３５ 縮径リング
３６ 雌ネジ
３７ サポートリブ
３８ 環状溝
４０ ガスケット
４２ カートリッジ
４３ チューブ
４４ 開放端
４５ ボウル
４６ 閉鎖端
４７ 環状リム
４８ 補助クーラントペレット
４９ 外径円筒壁
５０ エンドキャップ
５１ 棚
５３ 端部
５５ 段部
５８ エアーベント
５９ 環状リップ
６０ 出口
６１ 凹部
６２ フィルタカートリッジ
６３ 開放端
６４ フィルタ媒体
６５ リム
６６ 金属エンドキャップ
６７ 環状溝
６８ スプリング
７０ 保護カバー
７１ リブ
７２ ガスケット
７４ アキシャルシール
７５ 凹部
７６ 矢印
７８ 絞りオリフィス
８０ 出口プレナム
８１ 端部
８２ フランジ
９１ 偏向リブ
Claims (45)
- ディーゼルエンジンの振動するシリンダライナを通り過ぎるクーラントのキャビテーション侵食効果を最小にするために、化学添加剤を前記クーラントに添加するように成したディーゼルエンジン用のクーラントフィルタであって；
フィルタチャンバを画成する外側ハウジングであって、
実質的に円筒形であり、閉鎖端と、ベースプレートによって閉じられる開放端とを有し、前記ベースプレートがベースプレート入口とベースプレート出口とを含むように成した外側ハウジングと；
前記外側ハウジング内に装着される化学添加剤カートリッジであって、
実質的に円筒形であり、開放端と閉鎖端とエンドキャップとを有し、前記開放端が前記エンドキャップによって閉じられる前記化学添加剤カートリッジであって、濾過されるクーラント中に放出される化学添加剤で充填される前記化学添加剤カートリッジであって、前記化学添加剤を放出させるための化学添加剤カートリッジ出口を含む前記化学添加剤カートリッジと；
前記化学添加剤カートリッジのまわりで前記外側ハウジング内に装着され、
前記化学添加剤カートリッジの下流のフィルタカートリッジとを備え；
前記化学添加剤から隔離される絞りオリフィスを含み；
濾過されるクーラントは、前記ベースプレート入口を通って前記クーラントフィルタに入ると共に、前記クーラントの制限された部分のみが前記化学添加剤カートリッジに入ることができるよう、前記化学添加剤カートリッジ出口の前を通過し、前記化学添加剤がそれによって調節されて前記クーラントに添加され、前記化学添加剤を含む前記クーラントが、次に、前記フィルタカートリッジを通過して前記絞りオリフィスとベースプレート出口を通って出るクーラントフィルタ。 - 前記化学添加剤が、亜硝酸塩を含有する複数の被覆ペレットを含む、
請求項１に記載のクーラントフィルタ。 - 前記化学添加剤が、キャビテーション侵食または腐食の防止を支援するのに適する薬剤を含む、
請求項１に記載のクーラントフィルタ。 - 前記エンドキャップが前記化学添加剤カートリッジ出口を含み、前記化学添加剤カートリッジの前記閉鎖端がエアーベントを含む、
請求項１に記載のクーラントフィルタ。 - 前記化学添加剤カートリッジが化学添加剤カートリッジエアーベントを含み、前記化学添加剤カートリッジの前記化学添加剤カートリッジエアーベントと前記化学添加剤カートリッジ出口が可変直径を有し、それによって、濾過される前記クーラント中に前記化学添加剤が放出される率を調節する、
請求項１に記載のクーラントフィルタ。 - 前記化学添加剤カートリッジが化学添加剤カートリッジエアーベントを含み、複数のリブが、前記化学添加剤カートリッジエアーベントと前記化学添加剤カートリッジ出口とに隣接して設けられて、前記化学添加剤による前記化学添加剤カートリッジエアーベントと化学添加剤カートリッジ出口との詰まりを防止する、
請求項１に記載のクーラントフィルタ。 - 前記ベースプレート出口が、前記クーラントフィルタを前記ディーゼルエンジンに回転可能に取り付けるように成す雌ネジを含む、
請求項１に記載のクーラントフィルタ。 - 前記化学添加剤カートリッジが、円筒チューブのセクション、拡径ボウルのセクション、およびエンドプレートで構成される、
請求項１に記載のクーラントフィルタ。 - 前記拡径ボウルが、前記円筒チューブの内面に締まりばめで滑り込むように成した環状リムを含むことにより、および前記エンドキャップが、前記拡径ボウルの内面に締まりばめで滑り込むように成した環状リムを含むことによって、両者間に相対的に耐漏洩性のシールを確立する、
請求項８に記載のクーラントフィルタ。 - 遅延放出される化学添加剤を有するクーラントフィルタであって；
入口と出口とを有するフィルタチャンバを画成する外側ハウジングと；
前記外側ハウジング内に配置される化学添加剤カートリッジであって、
前記化学添加剤カートリッジ内には化学添加剤が収容され、前記化学添加剤カートリッジは化学添加剤カートリッジ出口とを含み、
クーラントは前記外側ハウジング入口を通って前記外側ハウジングに流入して、前記クーラントの制限された部分のみが前記化学添加剤カートリッジに入ることができるよう前記化学添加剤カートリッジ出口の前を通り過ぎるように成され、
前記化学添加剤が、それによって、前記化学添加剤カートリッジ出口を通って調整されて前記クーラント中に放出されるように成した化学添加剤カートリッジと；そして、
前記外側ハウジング内で前記化学添加剤カートリッジの下流に位置決めされるフィルタ媒体であって、
クーラントが前記化学添加剤を含み、前記フィルタ媒体を通って流れて前記外側ハウジング出口を通って前記フィルタから出るように成したフィルタ媒体とを備える；
遅延放出される化学添加剤を有するクーラントフィルタ。 - 前記外側ハウジングが、閉鎖端を有する円筒シェルと、前記シェルの開放端に取り付けられるベースプレートとを含み、前記ベースプレートが前記外側ハウジング入口と出口とを含む、
請求項１０に記載の遅延放出される化学添加剤を有するクーラントフィルタ。 - 前記化学添加剤が、亜硝酸塩を含有する複数の被覆ペレットを含む、
請求項１０に記載の遅延放出される化学添加剤を有するクーラントフィルタ。 - 前記化学添加剤が、キャビテーション侵食または腐食の防止を支援するのに適する薬剤を含む、
請求項１０に記載の遅延放出される化学添加剤を有するクーラントフィルタ。 - 前記化学添加剤カートリッジが、開放端と閉鎖端とを有するとともに円筒シェルを含み、前記閉鎖端は、前記フィルタから流出するクーラントを計量するための絞りオリフィスを有する付属体を含み、前記開放端は、前記化学添加剤が前記化学添加剤カートリッジ内に収容された後にエンドキャップによって閉じられる、
請求項１０に記載の遅延放出される化学添加剤を有するクーラントフィルタ。 - 前記エンドキャップは前記化学添加剤カートリッジ出口を含み、前記化学添加剤カートリッジの前記閉鎖端はエアーベントを含み、複数のリブが前記エアーベントと前記化学添加剤カートリッジ出口とを囲むことによって詰まりを防止する、
請求項１４に記載の遅延放出される化学添加剤を有するクーラントフィルタ。 - 前記化学添加剤カートリッジが前記化学添加剤カートリッジベントを備え、前記化学添加剤カートリッジベントと前記化学添加剤カートリッジ出口とが可変直径を有し、それによって、前記化学添加剤が前記クーラントの流れの中に放出される率を調節する、
請求項１０に記載の遅延放出される化学添加剤を有するクーラントフィルタ。 - 前記フィルタ媒体は、金属エンドキャップを有する環状のプリーツ付きペーパーフィルタであって、前記化学添加剤カートリッジの上に位置決めされる、
請求項１０に記載の遅延放出される化学添加剤を有するクーラントフィルタ。 - 前記外側ハウジング出口が、前記フィルタをディーゼルエンジンに回転可能に取り付けるように成す雌ネジを含む、
請求項１１に記載の遅延放出される化学添加剤を有するクーラントフィルタ。 - 前記化学添加剤カートリッジが、円筒チューブのセクションと、拡径ボウルのセクションと、およびエンドプレートとを備える、
請求項１０に記載の遅延放出される化学添加剤を有するクーラントフィルタ。 - 前記拡径ボウルが、前記円筒チューブの内面に滑り込むように成した環状リムを含み、前記エンドキャップが、前記拡径ボウルの内面に滑り込むように成した環状リムを含む、
請求項１９に記載の遅延放出される化学添加剤を有するクーラントフィルタ。 - 入口と出口とを含むベースプレートを作動面に載置するステップと；
化学添加剤カートリッジを前記ベースプレート上に載置するステップであって、前記化学添加剤カートリッジは閉鎖端と開放端とエンドキャップとを含み、前記閉鎖端は前記ベースプレートに隣接するものであるステップと；
事前製作されたフィルタを前記化学添加剤カートリッジのまわりに位置決めするステップと；
所定量の化学添加剤を前記開放端を通って前記化学添加剤カートリッジの中に収容するステップと；
前記化学添加剤カートリッジを前記エンドキャップを使って閉じるステップとを備え；
前記化学添加剤カートリッジは、化学添加剤カートリッジ出口を有し、クーラントが前記化学添加剤カートリッジ出口の前を通過するように成され、前記クーラントの制限された部分のみが前記化学添加剤カートリッジに入ることができるよう前記化学添加剤カートリッジ出口のサイズが決められ、それによって、前記化学添加剤が、前記化学添加剤カートリッジ出口を通って、前記クーラントの中へ調整されて放出されることができ；
さらに、スプリングを前記エンドキャップ上に載置するステップと；
外側シェルを、前記化学添加剤カートリッジ、前記フィルタ、および前記スプリングのまわりにはめるステップであって、前記外側シェルは、前記化学添加剤カートリッジ、前記フィルタ、および前記スプリングを受容するように成した開放端を含み、前記スプリングは前記外側シェルが前記ベースプレートに接触するまで圧縮されるように成したステップと；および
前記外側シェルを前記ベースプレートに取り付けるステップとを；
を備えた遅延放出される化学添加剤を有するクーラントフィルタを製造する方法。 - 更に、ガスケットを、前記化学添加剤カートリッジと前記フィルタとの間、および前記フィルタと前記エンドキャップとの間に載置するステップを含む、
請求項２１に記載の遅延放出される化学添加剤を有するクーラントントフィルタを製造する方法。 - 更に、保護カバーを、前記スプリングの上に載置するステップを含む、
請求項２１に記載の遅延放出される化学添加剤を有するクーラントフィルタを製造する方法。 - 前記事前製作されたフィルタが、金属エンドキャップを有するプリーツ付きペーパーシリンダを含む、
請求項２１に記載の遅延放出される化学添加剤を有するクーラントフィルタを製造する方法。 - 前記ベースプレートはそれに溶接されたシーム用蓋を含み、前記取り付けるステップが、前記シーム用蓋と前記外側シェルとを一緒に圧延加工することによって行なわれる、
請求項２１に記載の遅延放出される化学添加剤を有するクーラントフィルタを製造する方法。 - 前記化学添加剤カートリッジは、成形プラスチックで製造されると共に前記閉鎖端に付属体を含み、前記付属体は、前記化学添加剤を含有する濾過済クーラントが、前記フィルタの外へでる通路となる絞りオリフィスを含む、
請求項２１に記載の遅延放出される化学添加剤を有するクーラントフィルタを製造する方法。 - 前記化学添加剤カートリッジを前記ベースプレート上に載置する前記ステップが、円筒チューブを前記ベースプレート上に載置するステップと、その後で拡径ボウルを前記円筒チューブに挿入するステップとを含む、
請求項２１に記載の遅延放出される化学添加剤を有するクーラントフィルタを製造する方法。 - 前記拡径ボウルは、前記円筒チューブに滑り込むように成された環状リムを含む、
請求項２７に記載の遅延放出される化学添加剤を有するクーラントフィルタを製造する方法。 - 前記化学添加剤カートリッジが化学添加剤カートリッジエアーベントを含む；
請求項１に記載のクーラントフィルタ。 - 前記化学添加剤カートリッジ出口が、エアーベントである；
請求項１に記載のクーラントフィルタ。 - 前記エアーベントが、前記化学添加剤カートリッジの前記閉鎖端にある；
請求項３０に記載のクーラントフィルタ。 - 前記化学添加剤カートリッジ出口が、前記化学添加剤カートリッジの前記エンドキャップにある；
請求項１に記載のクーラントフィルタ。 - 前記化学添加剤カートリッジが化学添加剤カートリッジエアーベントを含む；
請求項１０に記載の遅延放出される化学添加剤を有するクーラントフィルタ。 - 前記化学添加剤カートリッジが、開放端と閉鎖端とエンドキャップとを有し、前記開放端が前記エンドキャップによって閉じられ、前記化学添加剤カートリッジ出口が前記エンドキャップにあり、前記化学添加剤カートリッジの前記閉鎖端が化学添加剤カートリッジエアーベントを含む；
請求項３３に記載の遅延放出される化学添加剤を有するクーラントフィルタ。 - 前記化学添加剤カートリッジ出口が、エアーベントである；
請求項１０に記載の遅延放出される化学添加剤を有するクーラントフィルタ。 - 前記化学添加剤カートリッジが、閉鎖端を有し、前記エアーベントが、前記化学添加剤カートリッジの前記閉鎖端にある；
請求項３５に記載の遅延放出される化学添加剤を有するクーラントフィルタ。 - 前記化学添加剤カートリッジが、開放端とエンドキャップとを有し、前記開放端が前記エンドキャップにより閉じられ、前記化学添加剤カートリッジ出口が前記化学添加剤カートリッジのエンドキャップにある；
請求項１０に記載の遅延放出される化学添加剤を有するクーラントフィルタ。 - 前記化学添加剤カートリッジが、前記化学添加剤カートリッジエアーベントを含む；
請求項２１に記載の遅延放出される化学添加剤を有するクーラントフィルタを製造する方法。 - 前記化学添加剤カートリッジ出口が、前記エンドキャップにあり、前記化学添加剤カートリッジの前記閉鎖端が、化学添加剤カートリッジエアーベントを含む；
請求項３８に記載の遅延放出される化学添加剤を有するクーラントフィルタを製造する方法。 - 前記化学添加剤カートリッジ出口が、エアーベントである；
請求項２１に記載の遅延放出される化学添加剤を有するクーラントフィルタを製造する方法。 - 前記エアーベントが、前記化学添加剤カートリッジの前記閉鎖端にある；
請求項４０に記載の遅延放出される化学添加剤を有するクーラントフィルタを製造する方法。 - 前記化学添加剤カートリッジ出口が、前記化学添加剤カートリッジの前記エンドキャップにある；
請求項２１に記載の遅延放出される化学添加剤を有するクーラントフィルタを製造する方法。 - 前記化学添加剤カートリッジ出口が、前記化学添加剤の放出率を調節するためサイズを決定するよう、製品当初の時点で形成されたものである；
請求項１に記載のクーラントフィルタ。 - 前記化学添加剤カートリッジ出口が、前記化学添加剤の放出率を調節するためサイズを決定するよう、製品当初の時点で形成されたものである；
請求項１０に記載の遅延放出される化学添加剤を有するクーラントフィルタ。 - 前記化学添加剤カートリッジ出口が、最初に製造されたものである；
請求項２１に記載の遅延放出される化学添加剤を有するクーラントフィルタを製造する方法。
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