JP5775097B2 - フィルタ及びそのために提供されるフィルタエレメント - Google Patents

Description

本発明は、特に流体、例えば水分不純物で汚染されたディーゼル油向けに意図され内部に少なくとも１つの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フィルタにおいて、濾過プロセス中その濾材を通してその外部未濾過側から濾過済み側を形成する内部フィルタキャビティ内へと流れが発生し、未濾過側と内部フィルタキャビティとの間には、水分離装置と分離された水のための分離空間が存在し、フィルタエレメントが、フィルタハウジングの底面部分に面するその下端部で、濾過済み側を形成するフィルタキャビティから出現する流体用の通路としてのパイプ連結器とこの通路を少なくとも部分的にとり囲み分離空間に対し開放している水通路とを有するエンドキャップによって封じ込められており、このエンドキャップは、濾過済み側から出現する流体のためハウジングから通じる流体出口を形成しフィルタハウジングの底面上にある集水空間より上にある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固定可能である、フィルタに関する。さらに、本発明は、このような燃料フィルタ内で使用するように意図されたフィルタエレメントに関する。

上述のタイプのフィルタは、先行技術から公知である。このようなフィルタは、例えば傷つきやすい構成要素、詳細には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。

ここで、燃料中に取込まれた水分の分離は、濾材上で水滴が形成され、これがフィルタエレメント内に形成された分離空間からフィルタハウジングの集水空間へと流出できる凝集プロセスによってもたらされ得る。

フィルタの下流側にあるシステムの運用信頼度を保証するためには、使用されるフィルタエレメントのエンドキャップをエレメントリテーナから取外した時にフィルタエレメントの濾過済み側とハウジングの流体出口の間の流体連結部が中断される、耐用期間全体にわたって必要であるフィルタエレメントの交換プロセスにおいて、使用されたフィルタエレメントに付着した塵埃が落下することによるシステムの汚染が一切存在しないことが重要である。

この問題に関連して、本発明の目的は、交換プロセスにおいて、ハウジングの流体出口における汚染の危険性を可能なかぎり最大限に回避することによって、最大の運用信頼度を保証する構造をもつ考慮対象のタイプのフィルタを提供することにある。

この目的は、本発明にしたがって、請求項１にその全体が規定された特徴を有するフィルタによって達成される。

したがって、本発明の重要な特徴は、フィルタエレメントのエンドキャップのパイプ連結器が清浄済み流体と分離済み水の両方のための別個の内部流体経路を形成するような形でエンドキャップが特別に設計され、集水空間に向かって開放しているエレメントリテーナの貫通流路内に収容され得、ここでパイプ連結器の外側とエレメントリテーナの間で能動的シール装置が連結用空間を画定し、この連結用空間を介して、フィルタエレメントの作動位置でハウジングの流体出口に対し濾過済み側の内部フィルタキャビティが連結されているという事実にある。

この構造では、使用済みフィルタエレメントがエレメントリテーナから取外された時点で、連結開口部が形成され、こうして、フィルタエレメントから落下した塵埃は、ハウジングの濾過済み側流体出口を通って集水空間内に落下する。

本発明の追加のさらなる利点は、フィルタハウジング内に収容されたフィルタエレメントのために、エレメントリテーナの貫通流路とエンドキャップのパイプ連結器との間で能動的に作用するシール装置が同様にフィルタハウジングの未濾過側と濾過済み側との間の封止をももたらすという事実にある。したがって、先行技術において慣行であるようにフィルタエレメントの該当するエンドキャップの外周囲上にハウジングの内側との関係におけるシール装置を具備する必要はなく、その代り、封止ははるかに小さい直径のシールによってもたらされ、その結果として、取付け力が削減され、ひいてはフィルタエレメントの取付け及び取外しが単純化される。

特に有利な例示的実施形態において、パイプ連結器内部で濾過済み側と流体出口との間に流体経路を形成するため、エンドキャップは、内部パイプ本体を有しており、この本体の入口端部は濾過済み側を形成するフィルタキャビティ内へと延在し、もう一方の出口端部はパイプ連結器の外側にある連結用空間に対し開放している。

もう一方の内部流体経路を形成するために、エンドキャップのパイプ連結器は、集水空間に対し開放する自由下端部を有し、ここで内部パイプ本体の外側とパイプ連結器の内側との間で、自由空間が分離空間から集水空間までのこの流体経路を形成している。

特に有利な例示的実施形態においては、パイプ連結器と内部パイプ本体の端部がフィルタエレメントの内側に面している状態で、パイプ連結器と内部パイプ本体が、それぞれの連結用同心リングを形成し、そのうち外部リングが分離空間内に突出し、外側で濾材の支持管と接触しており、内部リングが内部フィルタキャビティ内に突出し、外側で、水分離装置の一部を成し濾過済み側をとり囲む疎水性スクリーンの内側と接触するような形に装置を設計することができる。

有利には、エンドキャップのパイプ連結器とエレメントリテーナの貫通流路との間のシール装置は、各々の場合において、パイプ連結器の環状溝内にあるＯリングによって形成され得る。

特に有利な形で、ここでは、濾過済み側に属する内部パイプ本体の出口端部と集水空間との間の封止用のＯリングが、パイプ連結器の自由下端部の近辺に位置設定されており、エレメントリテーナの中間底面の未濾過側に属する上面とパイプ連結器上の濾過済み側との間の封止用のＯリングが内部パイプ本体の出口端部より上に位置設定されるような形に装置を製造することができる。

エンドキャップのパイプ連結器内の内部パイプ本体の構成に関しては、内部パイプ本体がＴ−パイプとして整形され、内部連結用リング上に放出する軸線方向に延在する入口部分は、パイプ連結器の外側で２つの相対する点において放出する２つの出口端部を形成する横方向流路内へと通過しているような形に装置を設計することができる。こうして、このフィルタエレメントは、その作動位置で、２つ以上の回転位置をとることができる。

請求項８によると、本発明の主題は、本発明に係るこのようなフィルタを使用するために意図されたフィルタエレメントでもある。

本発明は、図面中に示された一つの例示的実施形態を用いて、以下で詳述される。

先行技術に係る水分離装置を備えた燃料フィルタの縦断面を示す。 本明細書中で説明する本発明の例示的実施形態に係るフィルタの縦断面を示す。 図２に対応する縦断面を示し、例示的実施形態は、図２との関係において９０°回転した状態で示されている。 本発明の例示的実施形態の唯一つのフィルタエレメントエンドキャップの斜位斜視図を示し、この図は図１〜３と比べ拡大し半分に切断した状態で描かれている。 図４に対応するものの、対照的に９０°回転されたエンドキャップを表現している。 エンドキャップの平面図を示し、図５に示された回転位置が表わされている。

本発明について、内燃機関の燃料供給システム（図示せず）内で、一部の水分不純物で汚染されたディーゼルオイルを清浄するように設計されている燃料フィルタの例を用いて以下で説明する。

装置は、中空の円筒形主要部分３とその下側で接触する底面部分５を伴うフィルタハウジング１を有する。上端部では、フィルタエレメント９の取付け及び取外しのために取外すことのできるハウジングカバーが主要部分３に螺入されている。ハウジング１内に保持されたフィルタエレメント９の（フィルタマットで形成された）濾材１１の外側とハウジング１の内側壁との間には、濾過プロセスにおいて未濾過側１３を形成する中間空間が存在する。清浄すべき燃料は、入口開口部１５を介して未濾過側に供給され得、外側から内側に、濾過プロセスにおいて濾過済み側を形成する内部フィルタキャビティ１７まで、フィルタエレメント９内を流れる。

フィルタエレメントにおいて従来通りの要領で、端部には、濾材１１用のエンクロージャを形成するエンドキャップ２１及び２３及び前記濾材の内側に接する流体透過性支持管２５が存在する。支持管２５から半径方向一定のところには、管の形をした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が存在する。水分離をもたらすため、このような燃料フィルタは、燃料に取込まれた水用に凝集によって作用する濾材１１を使用し、こうして水は液滴の形で凝結し、支持管２５と疎水性スクリーン２６の間の中間空間内にとどまり、スクリーン２６が凝集した水滴に対し不透過性を有することから落下することになる。したがって、中間空間は水分離空間２７を形成し、その中で分離した水はエンドキャップ２３に向かって落下する。

この下部エンドキャップ２３を用いて、フィルタエレメント９は、底面部分５より上にあって集水空間３１を形成するハウジング取付け用エレメントリテーナ２９上にしっかりと固定されており、この集水空間３１から分離済みの水を水ドレン３３を介して放出することができる。エレメントリテーナ２９との相互作用のために、先行技術に対応する装置内のエンドキャップ２３は、濾過済み側１９すなわち内部フィルタキャビティ１７から出現しエレメントリテーナ２９内にある燃料出口３７まで及びそこからハウジング１の外側まで走行する清浄済み燃料のための通路として中央パイプ連結器３５を有している。分離空間２７内にある分離済み水の流出用に、エンドキャップ２３内には、水通路３９が形成されており、この水通路は、パイプ連結器３５をとり囲む分離空間２７に対して開放しており、これを介して、分離済み水は直接エレメントリテーナ２９の外側に沿って集水空間まで走行する。対応する流れ条件は、図１に流れ矢印によって示されており、そのうち矢印４１は、未濾過側１３への燃料流入を表わし、矢印４３は清浄済みディーゼル油の流れを示し、矢印４５は水の流れを示している。底面側の集水空間との関係においてフィルタエレメント９の外側にある未濾過側１３を封止するために、エンドキャップ２３の外周囲上でフィルタハウジングの内側に対し封止しているガスケット４７の形をしたシール装置が存在する。

反対に図２〜６を用いて説明されている本発明に係る装置の例示的実施形態は、主として、エレメントリテーナ２９に割当てられたエンドキャップ２３の特殊な形態及びそれに適応されているエレメントリテーナ２９の特殊な構造によって、異なるものである。先行技術では、分離空間２７の底面上の水通路３９は、分離済み水が集水空間３１までエレメントリテーナ２９の外側に沿ってドレンするように（図１からの矢印４５参照）、直接集水空間３１に連結されているものの、一方本発明では、エンドキャップ２３のパイプ連結器３５は、フィルタエレメント９の濾過済み側１９から燃料出口３７に向かって清浄済み燃料を放出するための流体経路５５を形成するだけでなく、パイプ連結器３５はこの流体経路５５に加えて、この流体経路とは別個であり分離空間２７からパイプ連結器３５の自由下端部５３を介して集水空間３１まで通じている別の内部流体経路５１も形成している。水のための流体経路５１及びそれとは別個で濾過済み側１９と燃料出口３７の間の内部流体経路５５のこの形態によって、底面側集水空間３１までの中央貫通流路５９を形成する中間底面５７上のエレメントリテーナ２９を提供することが可能になる。したがって濾過プロセス中集水空間３１と未濾過側とを分離する封止用装置をエンドキャップ２３の周縁部に具備する必要はなく、中央貫通流路５９上でパイプ連結器３５とエレメントリテーナ２９との間に、すなわち有利に小さいシール直径で具備することができる。

図２及び３は、フィルタハウジング１の異なる位置を示しており、図２には、分離空間２７から集水空間３１まで分離済み水を放出するためのドレン経路を形成するエンドキャップ２３のパイプ連結器３５の内部流体経路５１が明確に見える。対照的に９０°回転されている図３においては、もう１本の流体経路５５がより明確に見られ、この流体経路を介して、フィルタエレメント９の内部キャビティ１７の濾過済み側１９から出現する清浄済み燃料は燃料出口３７まで流れ、そこから出口６１を介してハウジングから出現する。

図４〜６は、エンドキャップ２３の形態のさらなる詳細を示している。このようなエンドキャップにおいて従来通りであるように、それは、フィルタエレメント９の外部エンクロージャを形成し丸く平坦な底面６３から突出している周縁部６５を伴うプラスチック材料製のモノブロック射出成形部品である。中央パイプ連結器３５は底面６３の下側から延在し、底面６３の上側で、上面に向かって突出し下側にあるパイプ連結器３５よりも幾分か大きい直径を有する連結用リング６７へと遷移する。連結用リング６７の内部でそれと同心的に、底面６３の平面全体にわたり上に突出している第２の連結用リング６９が存在する。このリングは、パイプ連結器３５の内部にある内部パイプ本体７３の入口端部７１を形成する。このパイプ本体７３は、濾過済み側１９と燃料出口３７の間の連結のためにエンドキャップ２３内に具備される内部流体経路５５を形成している。図２及び３に示す通り、内部連結用リング６９は、濾過済み側１９を形成するフィルタキャビティ１７内へと延在し、外側上のリング６９は疎水性スクリーン２６の内側と接触している。外部連結用リング６７は、分離空間２７内に突出し、外側で濾材１１の支持管２５と接触している。図４から最も良くわかるように、リング６７の内側に沿って、及び内部パイプ本体７３の外側に沿って、パイプ連結器３５の下端部５３上に出現する分離済み水用の流体経路５１が形成されている。対照的に９０°だけ回転させられた図５の表示は、入口端部７１を介してパイプ本体７３に入り、Ｔ−パイプの形の軸線方向に延在する入口部分７５を介して横方向流路７７内へと通過する清浄済み燃料のための流体経路５５をより明確に示しており、ここで横方向流路７７は２つの出口端部７９を形成し、この端部から燃料は燃料出口３７まで走行する。

出口端部７９と底面６３の間のパイプ連結器３５の外周には、エレメントリテーナ２９の中間底面５７の未濾過側１３に属する上面側と濾過済み側１９との間を封止するためのＯリング８３用の環状溝８１が存在している。自由下端部５３に接触する環状溝８５が、濾過済み側１３に属するパイプ本体７３の出口端部７９と集水空間３１との間を封止するためのＯリング８７用の座部を形成する。図２から明らかであるように、パイプ連結器３５の外側と貫通流路５９の内側の間、Ｏリング８５、８７間に、連結用空間３６が形成されており、これを介して、清浄済み燃料は出口側７９からハウジング１の出口３７まで走行する。

Claims (8)

1. 水分不純物で汚染された流体向けに意図され内部に少なくとも１つのフィルタエレメント（９）を収容できるフィルタハウジングを含むフィルタにおいて、濾過プロセス中その濾材（１１）を通してその外部未濾過側（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）内へと流れが発生し、未濾過側（１３）と内部フィルタキャビティ（１７）との間には、水分離装置（２６）と分離された水のための分離空間（２７）が存在し、フィルタエレメント（１９）が、フィルタハウジング（１）の底面部分（５）に面するその下端部で、濾過済み側（１９）を形成するフィルタキャビティ（１７）から出現する流体用の通路としてのパイプ連結器（３５）とこの通路を少なくとも部分的にとり囲み分離空間（２７）に対し開放している水通路（３９）とを有するエンドキャップ（２３）によって封じ込められており、このエンドキャップは、濾過済み側から出現する流体のためハウジング（１）から通じる流体出口（３７）を形成しフィルタハウジング（１）の底面上にある集水空間（３１）より上にあるフィルタハウジング（１）のエレメントリテーナ（２９）上にしっかり固定可能である、フィルタにおいて、
   エンドキャップ（２３）のパイプ連結器（３５）内部の水通路（３９）は、フィルタエレメント（９）の作動位置においてフィルタエレメント（９）の内部濾過済み側（１９）とハウジング（１）の流体出口（３７）との間の連結部を形成するもう一方の流体経路（５５）とは別個の流体経路（５１）を形成していること、エレメントリテーナ（２９）が集水空間（３１）への貫通流路（５９）を形成し、パイプ連結器（３５）の外側でエンドキャップ（２３）のパイプ連結器（３５）と貫通流路との間にあるシール装置（８３、８７）が、ハウジング（１）の流体出口（３７）にもう１本の流体経路（５５）を連結する連結用空間（３６）を形成すること、を特徴とするフィルタ。
2. パイプ連結器（３５）内部で濾過済み側（１９）と流体出口（３７）との間に流体経路を形成するため、エンドキャップ（２３）が、内部パイプ本体（７３）を有しており、このパイプ本体の入口端部（７１）が、濾過済み側（１９）を形成するフィルタキャビティ（１７）内へと延在し、その一方、出口端部（７９）でパイプ連結器（３５）の外側にある連結用空間（３６）に対し開放していることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ。
3. エンドキャップ（２３）のパイプ連結器（３５）が、集水空間（３１）に対し開放する自由下端部（５３）を有し、内部パイプ本体（７３）の外側とパイプ連結器（３５）の内側との間で、自由空間が分離空間（２７）から集水空間（３１）までの流体経路を形成していることを特徴とする請求項１又は２に記載のフィルタ。
4. パイプ連結器（３５）と内部パイプ本体（７３）は、それらの端部がフィルタエレメント（９）の内側（１７）に面している状態で、それぞれの連結用同心リング（６７、６９）を形成し、そのうち外部リング（６７）は分離空間（３１）内に突出し、外側で濾材（１１）の支持管（２５）と接触しており、内部リング（６９）は内部フィルタキャビティ（１７）内に突出し、外側で、水分離装置の一部を成し濾過済み側（１９）をとり囲む疎水性スクリーン（２６）の内側と接触し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フィルタ。
5. エンドキャップ（２３）のパイプ連結器とエレメントリテーナ（２９）の貫通流路（５９）との間のシール装置が、各々の場合において、パイプ連結器（３５）の環状溝（８１、８５）内にあるＯリング（８３、８７）によって形成されてい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フィルタ。
6. 濾過済み側（１９）に属する内部パイプ本体（７３）の出口端部（７９）と集水空間（３１）との間の封止用のＯリング（８７）が、パイプ連結器（３５）の自由下端部（５３）の近辺に位置設定されており、エレメントリテーナ（２９）の中間底面（５７）の未濾過側（１３）に属する上面側とパイプ連結器（３５）上の濾過済み側との間の封止用のＯリング（８３）が内部パイプ本体（７３）の出口端部（７９）より上に位置設定されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のフィルタ。
7. 内部パイプ本体（７３）がＴ−パイプの形で整形され、内部連結用リング（６９）上に放出する軸線方向に延在する入口部分（７５）は、パイプ連結器（３５）の外側で２つの相対する点において連結用空間（３６）に放出する２つの出口端部（７９）を形成する横方向流路（７７）内へと通過し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フィルタ。
8. 濾過プロセスのためその外部未濾過側（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）内へと内部で流れが発生する濾材（１１）を伴う請求項１〜７のいずれか一項に記載のフィルタ内で使用するように意図されたフィルタエレメント（９）において、未濾過側（１３）と内部フィルタキャビティ（１７）との間には、水分離装置（２６）と分離された水のための分離空間（２７）が存在し、フィルタエレメント（１９）が、フィルタハウジング（１）の底面部分（５）に面するその下端部で、パイプ連結器（３５）を有するエンドキャップ（２３）によって封じ込められており、このエンドキャップは、濾過済み側から出現する流体のためハウジング（１）から通じる流体出口（３７）を形成し、フィルタハウジング（１）の底面上にある集水空間（３１）より上にあるフィルタハウジング（１）のエレメントリテーナ（２９）上にしっかり固定可能である、フィルタエレメントであって、エンドキャップ（２３）のパイプ連結器（３５）内で、別個の流体経路（５５、５１）が作られ、そのうち一本（５５）は、フィルタエレメント（９）の作動位置において、フィルタエレメント（９）の内部濾過済み側（１９）とハウジング（１）の流体出口（３７）との間の連結部を形成し、もう一本の流体経路（５１）は、フィルタエレメント（９）の分離空間（２７）から集水空間（３１）までの連結部を形成していることを特徴とするフィルタエレメント。

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