JP4448418B2 - 流体濾過フィルタ - Google Patents

Description

本発明は、フィルタケース内に交換可能な濾過体を有し、エンジンオイル等の流体中に含まれるごみや埃等の異物を除去する流体濾過フィルタに関する。

動力機械の動力源として用いられるエンジンの各動作部には、摩耗防止及び冷却のためのオイル（エンジンオイル）が供給される。このオイルはオイルパンに接続されるオイルポンプにより圧送されるが、そのオイル供給流路中にはオイルフィルタが設けられ、オイル中に含まれるごみや埃等の異物が除去されるようになっている。オイルフィルタは一般には、中空円筒状の側壁に多数の孔を有した内筒の外周部に柱状の濾過体を取り付けて構成したフィルタエレメントと、上下の分離可能なケースを結合することによって内部にフィルタエレメントを収容可能なフィルタケースとからなり、フィルタエレメントは上下のケースを分離することにより取り出して交換できるようになっている。フィルタケースにはオイルの流入路と流出路が形成されており、オイル流入路からフィルタケース内に流入したオイルは濾過体を通って濾過された後、オイル流出路からフィルタケースの外部に流出してエンジンの各部に供給される。

このようなオイルフィルタにおいてフィルタエレメントの交換を行うときには、先ず上部ケースを下部ケースから取り外すことになるが、この際、フィルタケース内に残存していたオイルがフィルタケースの外部に溢れ出すおそれがある。このような事態を未然に防ぐものとして、下部ケースにドレン流路を設けるとともに、フィルタエレメントのケースの下部に、このドレン流路の開口部に嵌入し得る突起を設けた構成が知られている（下記の特許文献）。このような構成では、フィルタケース内にフィルタエレメントが収容された状態ではフィルタエレメント側の突起がドレン流路の開口部に嵌入して開口部を閉止しているが、上下のケースを分離してフィルタエレメントを取り出す際には、フィルタエレメント側の突起がドレン流路の開口部から離脱してフィルタケース内に残存していたオイルがドレン流路からフィルタケースの外部に流出するようになっている。
特開平１１−３３３１３号公報

しかしながら、上記従来の構成では、フィルタエレメントをフィルタケース内に取り付ける際には、フィルタエレメント側の突起を下部ケースに設けられたドレン流路の開口部に嵌入させるようにしなければならず、下部ケースに対するフィルタエレメントの取り付け方向（周方向回転位置）を整えたうえでフィルタエレメントを下部ケース内に設置する必要があるため、フィルタエレメントの交換作業が行いにくいという問題があった。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、従来に比してフィルタエレメントの交換作業が容易な構成の流体濾過フィルタを提供することを目的としている。

本発明に係る流体濾過フィルタは、上下方向に延びた濾過体を有してなるフィルタエレメントと、下部ケース及びこの下部ケースの上部に結合された上部ケースからなり、これら下部ケースと上部ケースとが結合された状態でフィルタエレメントを内部に収容保持するフィルタケースとを具備し、フィルタケース内に流入した流体が濾過体を通過した後、フィルタケースの外部に流出するように構成された流体濾過フィルタ（例えば、実施形態におけるオイルフィルタ１）において、フィルタエレメントの上部に上方へ延びて設けられた係止部（例えば、実施形態における係止片２６の係止突起２６ａ）と、上部ケースに設けられ、フィルタエレメントがフィルタケース内に収容された状態で係止部が係止される被係止部（例えば、実施形態におけるリング状の被係止突起７４）と、フィルタエレメントの下部に下方へ突出して設けられたリング状の突起と、下部ケースの内部に上方に向けて開口して設けられ、フィルタエレメントがフィルタケース内に収容された状態でリング状の突起が上方から嵌入するリング状の溝（例えば、実施形態における内側溝６５）と、下部ケースに設けられ、リング状の溝上に開口を有してフィルタケースの外部に繋がるドレン流路とを備え、リング状の突起には、弾性変形可能なシール部材がリング状の突起に沿って取り付けられており、フィルタエレメントのリング状の突起が下部ケースに設けられたリング状の溝に嵌入した状態では、リング状の突起とリング状の溝とに間に挟持されたシール部材によりドレン流路の開口は閉止されており、ドレン流路の開口はリング状の突起により閉止されており、上部ケースを下部ケースから取り外したとき、係止部と被係止部との係止状態が維持されてフィルタエレメントが上部ケースと結合した状態で下部ケースから分離することにより、シール部材及びリング状の突起がリング状の溝から離脱してドレン流路が開放されるようになっている。また、下部ケースには、フィルタケース内に流入して濾過体を通過した流体をフィルタケースの外部に流出させる流体流出路（例えば、実施形態におけるオイル流出路６８）、及び流体流出路と連通して上方に延びるとともに上方に向けて開口した突出部（例えば、実施形態における中央突出部６４）が形成されており、突出部の上端部が、フィルタケース内における上下方向の中央近傍に位置していることが好ましい。

本発明に係る流体濾過フィルタでは、フィルタケース内にフィルタエレメントが収容された状態においてはフィルタエレメントによって閉止され、フィルタエレメントが下部ケース６０から取り外されたときにはじめて開放されるドレン流路は、下部ケースに設けられたリング状の溝上に開口している。そして、このリング状の溝にはフィルタエレメントの下部に設けられた同じくリング状の突起が嵌入し、これによりドレン流路が閉止されるようになっているので、フィルタエレメントのフィルタケースへの取り付け時には、フィルタエレメントに設けられたリング状の突起が下部ケースに設けられたリング状の溝に嵌入するようにしさえすればよく、フィルタケースに対するフィルタエレメントの取り付け方向（周方向回転位置）は問題とならない。このためフィルタエレメント１０の交換作業は従来よりも容易となる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。図１は本発明に係る流体濾過フィルタの一実施形態であるオイルフィルタ１の側断面図であり、図２はこのオイルフィルタ１を用いた配管構成の一例を示す図である。このオイルフィルタ１は、図１に示すように、上下方向に延びた柱状の濾過体３５を有して構成されたフィルタエレメント１０と、このフィルタエレメント１０を内部に収容保持するフィルタケース５０とを有して構成される。フィルタケース５０にはオイル流入路６７及びオイル流出路６８が備えられており、図２に示すようにオイル流入路６７に繋がるオイル流路Ｌ１にはオイルパンＴよりオイルを吸い上げて圧送するオイルポンプＰが、またオイル流出路６８にはエンジンの各部（図示せず）に繋がるオイル流路（オイルギャラリー）Ｌ２に接続されている。オイル流入路６７に繋がるオイル流路Ｌ１の途中には、オイルフィルタ１内に流入したオイルがオイルポンプＰに逆流するのを防止するためのチェックバルブＣＶが介装されている。

図１に示すように、フィルタケース５０は底面部６１と中空円筒状の側面部６２とを有して上方に開口した下部ケース６０と、天井部７１と中空円筒状の側面部７２とを有して下方に開口した上部ケース７０とからなる。これら上下のケース６０，７０は金属或いは樹脂からなり、金型によって所定の形状に成形される。下部ケース６０と上部ケース７０とは、下部ケース６０の側面部６２の上端に形成された雌螺子６３と上部ケース７０の側面部７２の下端に形成された雄螺子７３とを螺合させて着脱自在に結合される。これら下部ケース６０と上部ケース７０との結合部には水密性を有するシール部材５２が設けられており、これにより下部ケース６０と上部ケース７０との結合部からのオイルの流出が防止されるようになっている。

下部ケース６０の底面部６１には、その中央部から上方に突出して延びた円筒状の中央突出部６４と、この中央突出部６４の外側に中央突出部６４の外周を囲むように設けられたリング状の内側溝６５と、この内側溝６５の外側に設けられた同じくリング状の外側溝６６とが設けられている（図３参照）。そして、外側溝６６上には上記オイル流入路６７が開口しており、中央突出部６４には上記オイル流出路６８が開口している。また、内側溝６５にはドレン流路６９が開口している。このドレン流路６９は上記チェックバルブＣＶを介することなく直接オイルパンＴに繋がるオイル流路Ｌ３と接続されている。

フィルタエレメント１０は、多数の孔２２が形成された中空円筒状の側壁２１を有して構成された内筒２０と、この内筒２０の外周部に取り付けられた柱状の濾過体３５とを有して構成される。濾過体３５の上下両端部にはリング状のキャップ（上側キャップ２７と下側キャップ２８）が固定されており、上側キャップ２７の内周側に内筒２０が挿設された状態で内筒２０と上側キャップ２７とが結合されることにより、濾過体３５が内筒２０の外周部に取り付けられた状態となっている。内筒２０の上方側端部には内筒２０の軸方向に対して直交する方向に延びた弁体支持部２３が設けられており、その中央部には弁体４０を摺動移動自在に支持するための十字形の貫通穴２４が設けられている。この貫通穴２４を取り囲む位置には、図１及び図４に示すように、フィルタケース５０内におけるフィルタエレメント１０の外部領域ＡＳと内筒２０の内部領域ＩＳとを連通する複数（ここでは４つ）の連通孔２５が設けられている。

弁体４０は図４に示すように薄板円盤形状を有し、その上面には断面が円形の軸状部４１が上方に延びて形成されている。軸状部４１の先端部（上端部）には外方に拡がる４つのばね係止部４２が設けられており、これら４つのばね係止部４２は上方から見たときに十字形をなしている。このばね係止部４２がなす十字形は、内筒２０に形成された十字形の貫通穴２４を貫通し得る大きさであり、このばね係止部４２の十字形を内筒２０の貫通穴２４の十字形に一致させた状態で弁体４０全体を内筒２０の下方から上方へ押圧すれば、軸状部４１は弁体支持部２３を下方から上方へ（内筒２０の軸方向内方から外方へ）貫通する。これにより弁体４０は、その軸状部４１が貫通穴２４を内筒２０の軸方向に（下方から上方に）貫通して延びた状態で、弁体支持部２３により摺動移動自在に支持された状態となる（なお、この弁体４０の弁体支持部２３への取り付けは、内筒２０が上下方向に長いことから指で直接行うことは困難であるので、専用の工具が用いられる）。

また、このように弁体支持部２３に貫装された状態の軸状部４１には、図１及び図４に示すようにばね部材４５が貫装取り付けされる。弁体４０の軸状部４１の先端部には上記のように複数のばね係止部４２が形成されているので、軸状部４１に貫装されたばね部材４５は、これらばね係止部４２と内筒２０の弁体支持部２３との間に縮設され、弁体４０はこのばね部材４５により弁体支持部２３の下面側に下方から付勢される。弁体４０がばね部材４５により弁体支持部２３の下面に押し付けられた状態では、弁体支持部２３に設けられた連通孔２５は閉止状態となり、弁体４０がばね部材４５の付勢力に抗して下方に移動し、弁体４０が弁体支持部２３から下方に離間した状態では、連通孔２５は開放状態となる。

弁体支持部２３における複数の連通孔２５の外方からは、図１及び図４に示すように、斜め上方に拡がるように延びた複数（ここでは４つ）の係止片２６が設けられており、各係止片２６の先端部には、外方に突出する係止突起２６ａが形成されている。また、フィルタエレメント１０を構成する下側キャップ２８の下面には、下部ケース６０に設けられたリング状の内側溝６５に上方から嵌入し得る大きさのリング状の突起２９が下方に突出して設けられている。また、この突起２９にはシール部材３０が取り付けられている。このシール部材３０は図６に示すようにリング状の突起２９の幅よりもやや大きい幅を有する薄厚リング状に形成されており、突起２９を内側溝６５内に嵌入させたとき、突起２９から半径方向にはみ出た部分が内側溝６５の形状に沿って図１のように変形するようになっている。なお、このシール部材３０は弾力性を有する材料、例えば不織布やゴム等から構成される。

このオイルフィルタ１の組み立ては、先ず、フィルタケース５０の下部ケース６０と上部ケース７０とが分離した状態において、フィルタエレメント１０を下部ケース６０に取り付ける。この際フィルタエレメント１０は弁体４０が取り付けられた側が上になる姿勢に保持し、下側キャップ２８に形成されたリング状の突起２９を下部ケース６０に形成されたリング状の内側溝６５内に嵌入させる。このときシール部材３０は突起２９を内側溝６５内で包み込むように変形するのでフィルタエレメント１０は下部ケース６０に固定された状態となり、またドレン流路６９の開口部はシール部材３０によって閉止された状態となる。また、このとき下部ケース６０の中央突出部６４はフィルタエレメント１０の内筒２０の下方側端部に下方から入り込むので、内筒２０の内部領域ＩＳとオイル流出路６８とは接続された状態となる。

次に、上部ケース７０の雄螺子７３を下部ケース６０の雌螺子６３に捻じ込んで、上部ケース７０を下部ケース６０に取り付ける。このとき内筒２０の弁体支持部２３から上方に延びて設けられた各係止片２６は、その先端部の係止突起２６ａが上部ケース７０の天井部７１の内壁に形成されたリング状の被係止突起７４により内方に押圧されて一旦撓むが、上部ケース７０と下部ケース６０とが結合された状態では各係止突起２６ａは被係止突起７４の上方に位置するので、各係止片２６は元の状態に復帰する。この状態では各係止片２６の係止突起２６ａが上部ケース７０の被係止突起７４に係止された状態となり、フィルタエレメント１０はフィルタケース５０の中でしっかりと固定される。

このようにして組み立てられたオイルフィルタ１において、オイル流入路６７からフィルタケース５０内におけるフィルタエレメント１０の外部領域ＡＳ内に流入したオイルは、濾過体３５及び内筒２０の孔２２を通過して内筒２０の内部空間ＩＳ内に至る。オイルは濾過体３５を通過するときに濾過され、内筒２０の内部空間ＩＳ内に至った濾過後のオイルは、内筒２０の下側端部からオイル流出路６８を経てフィルタケース５０の外部に流出する。

ここで、オイル流入路６７からフィルタケース５０内のフィルタエレメント１０の外部領域ＡＳ内に流入したオイルの圧力（すなわち濾過体３５を通過する前の圧力）Ｐ１と、内筒２０の内部空間ＩＳ内に至ったオイルの圧力（すなわち濾過体３５を通過した後のオイルの圧力）Ｐ２との間には差圧が生じており（Ｐ１＞Ｐ２）、弁体４０はその差圧により下方への力を受けている。この下方への力は弁体４０を内筒２０の弁体支持部２３から下方に離間させて連通孔２５を開放させようとする力であるが、上記差圧がばね部材４５のばね定数等により定められるクラッキング圧よりも小さいときには、弁体４０は弁体支持部２３に密着した状態を維持するので連通孔２５は閉じられており（図５（Ａ）参照）、領域ＡＳ内に流入したオイルは、濾過体３５から内筒２０の孔２５を通って内筒２０の内部領域ＩＳ内に流入する流路しか採りえない。しかし、上記差圧がクラッチキング圧力に達したときには、弁体４０は軸状部４１を弁体支持部２３に対して摺動移動させつつ下方に移動するので連通孔２５は開放され（図５（Ｂ）参照）、領域ＡＳ内のオイルは濾過体３５を通ることなく、連通孔２５から内筒２０の内部領域ＩＳ内に流入することが可能となる。

オイル中に含まれるごみや埃等の異物は濾過体３５を通過するときに除去されるため、オイルフィルタ１の使用時間の増大に従って濾過体３５に蓄積される異物は多くなっていくが、濾過体３５に蓄積された異物の量が多くなるとオイルポンプＰの負荷が大きくなるだけではなく、必要なオイルがエンジン各部に送られなくなるおそれがある。しかし、上記のように濾過体３５を通過する前の圧力と濾過体３５を通過した後のオイルの圧力との間の差圧が所定値（クラッキング圧力）に達したときには、オイルが濾過体３５を通過することなくフィルタケース５０の外部に流出する（オイルが濾過体３５により濾過されることなくエンジン各部に送られる）ので、上記のような弊害は未然に防止される。このように本オイルフィルタ１には、オイルフィルタ１そのものやオイルポンプＰを保護するための安全装置（リリーフ弁）が設けられている。

また、このオイルフィルタ１においてフィルタエレメント１０の交換を行うときには、先ず上部ケース７０を下部ケース６０に対して捻り、上部ケース７０を下部ケース６０から取り外す。このときフィルタエレメント１０は、内筒２０に設けられた複数の係止片２６の係止突起２６ａが上部ケース７０のリング状の被係止突起７４に係止されていることにより（係止突起２６ａと被係止突起７４とが係止状態を維持することにより）、上部ケース７０と一体となって上方に持ち上げられる。これによりフィルタエレメント１０を構成する下側キャップ２８の下面に形成されたリング状の突起２９が（シール部材３０が）下部ケース６０に設けられたリング状の内側溝６５から上方に離脱し、それまで突起２９により（シール部材３０により）閉止されていたドレン流路６９が開放されるので、フィルタケース５０内に残存していたオイルは、このドレン流路６９からオイル流路Ｌ３を通ってオイルパンＴに戻される。すなわちこのオイルフィルタ１では、フィルタエレメント１０の交換時等において、フィルタエレメント１０をフィルタケース５０から取り出す際、下部ケース６０から上部ケース７０を分離させる操作をするだけで、フィルタケース５０内に残存していたオイルが自動的にオイルパンＴに戻される（ドレンされる）ようになっている（図６参照）。なお、オイル流入路６７に繋がるオイル流路Ｌ１には前述のように逆流を防止するチェックバルブＣＶが介装されているので、フィルタエレメント１０を下部ケース６０から分離させても、フィルタケース５０内のオイルがオイル流入路６７を経てオイルパンＴに戻ることはない。

上部ケース７０を下部ケース６０から取り外したら、今度はフィルタエレメント１０の下部をつかんで下方へ引っ張り、フィルタエレメント１０を上部ケース７０から分離させる。このときフィルタエレメント１０の各係止片２６は、その先端部の係止突起２６ａが上部ケース７０のリング状の被係止突起７４により内方に押圧されて一旦撓み、フィルタエレメント１０が上部ケース７０から分離したところで元の状態に復帰する。その後は新しいフィルタエレメント１０を前述の要領で下部ケース６０に取り付けた後、下部ケース６０に上部ケース７０を取り付ける。これによりフィルタエレメント１０の交換作業が終了する。

このように本オイルフィルタ１では、フィルタケース５０内にフィルタエレメント１０が収容された状態においてはフィルタエレメント１０によって閉止され、フィルタエレメント１０が下部ケース６０から取り外されたときにはじめて開放されるドレン流路６９は、下部ケース６０に設けられたリング状の内側溝６５上に開口している。そして、このリング状の内側溝６５にはフィルタエレメント１０の下部に設けられた同じくリング状の突起２９が（シール部材３０が）嵌入し、これによりドレン流路６９が閉止されるようになっているので、フィルタエレメント１０のフィルタケース５０への取り付け時には、フィルタエレメント１０に設けられたリング状の突起２９が下部ケース６０に設けられたリング状の内側溝６５に嵌入するようにしさえすればよく、フィルタケース５０（下部ケース６０）に対するフィルタエレメント１０の取り付け方向（周方向回転位置）は問題とならない。このためフィルタエレメント１０の交換作業は従来よりも容易となる。

これまで本発明の好ましい実施形態について説明してきたが、本発明の範囲は上述のしたものに限られない。例えば、上述の実施形態では、フィルタケース５０内のフィルタエレメント１０の外部領域ＡＳに繋がる流体流路がオイル流入路、内筒２０の端部から内筒２０の内部領域ＩＳに繋がる流体流路がオイル流出路としていたが、これらを逆にして、内筒２０の端部から内筒２０の内部領域ＩＳに繋がる流体流路をオイル流入路、フィルタケース５０内のフィルタエレメント１０の外部領域ＡＳに繋がる流体流路をオイル流出路とすることもできる。また、上述の実施形態においては濾過する流体がオイルであったが、本発明は、オイル以外の他の流体、例えば水や空気、或いは燃料等の濾過に使用されるあらゆる流体濾過フィルタに対して適用することが可能である。

本発明に係る流体濾過フィルタの一実施形態であるオイルフィルタの側断面図である。 上記オイルフィルタを用いた配管構成の一例を示す図である。 図１における矢視III−IIIから見た断面図である。 上記オイルフィルタに備えられた安全装置（リリーフ弁）の構成を示す分解斜視図である。 上記オイルフィルタに備えられた安全装置の動作を示す図であり、（Ａ）は連通孔が弁体により閉止された状態を示し、（Ｂ）は弁体の下方移動により連通孔が開かれた状態を示している。 下部ケースからフィルタエレメントが取り外された状態を示す上記オイルフィルタの部分側断面図である。

符号の説明

１ オイルフィルタ（流体濾過フィルタ）
１０ フィルタエレメント
２０ 内筒
２３ 弁体支持部
２４ 貫通穴
２５ 連通孔
２６ 係止片
２６ａ 係止突起（係止部）
２９ 突起（リング状の突起）
３０ シール部材
３５ 濾過体
４０ 弁体
４５ ばね部材
５０ フィルタケース
６０ 下部ケース
６５ 内側溝（リング状の溝）
６７ オイル流入路
６８ オイル流出路
６９ ドレン流路
７０ 上部ケース
７４ 突起（被係止部）
ＡＳ フィルタケース内におけるフィルタエレメントの外部領域
ＩＳ 内筒の内部領域

Claims (2)

1. 上下方向に延びた濾過体を有してなるフィルタエレメントと、下部ケース及びこの下部ケースの上部に結合された上部ケースからなり、これら下部ケースと上部ケースとが結合された状態で前記フィルタエレメントを内部に収容保持するフィルタケースとを具備し、前記フィルタケース内に流入した流体が前記濾過体を通過した後、前記フィルタケースの外部に流出するように構成された流体濾過フィルタにおいて、
   前記フィルタエレメントの上部に上方へ延びて設けられた係止部と、
   前記上部ケースに設けられ、前記フィルタエレメントが前記フィルタケース内に収容された状態で前記係止部が係止される被係止部と、
   前記フィルタエレメントの下部に下方へ突出して設けられたリング状の突起と、
   前記下部ケースの内部に上方に向けて開口して設けられ、前記フィルタエレメントが前記フィルタケース内に収容された状態で前記リング状の突起が上方から嵌入するリング状の溝と、
   前記下部ケースに設けられ、前記リング状の溝上に開口を有して前記フィルタケースの外部に繋がるドレン流路とを備え、
   前記リング状の突起には、弾性変形可能なシール部材が前記リング状の突起に沿って取り付けられており、
   前記フィルタエレメントの前記リング状の突起が前記下部ケースに設けられた前記リング状の溝に嵌入した状態では、前記リング状の突起と前記リング状の溝とに間に挟持された前記シール部材により前記ドレン流路の開口は閉止されており、
   前記上部ケースを前記下部ケースから取り外したとき、前記係止部と前記被係止部との係止状態が維持されて前記フィルタエレメントが前記上部ケースと結合した状態で前記下部ケースから分離することにより、前記シール部材及び前記リング状の突起が前記リング状の溝から離脱して前記ドレン流路が開放されるようになっていることを特徴とする流体濾過フィルタ。
2. 前記下部ケースには、前記フィルタケース内に流入して前記濾過体を通過した流体を前記フィルタケースの外部に流出させる流体流出路、及び前記流体流出路と連通して上方に延びるとともに上方に向けて開口した突出部が形成されており、
   前記突出部の上端部が、前記フィルタケース内において上下方向の中央近傍に位置していることを特徴とする請求項１に記載の流体濾過フィルタ。

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