JP6422212B2 - メディアを通してベントされるベント式液体フィルタ - Google Patents

Description

本発明は、主として流体フィルタ及びアセンブリに関し、特に、液体フィルタ及びアセンブリに関する。

エンジン用燃料システムなどの、多くの液体システムでは、交換可能なフィルタを利用して、液体システムから出る微粒子をフィルタリングする。このフィルタが使用済みになると、即ち、フィルタの耐用年数を使い切ると、古くなったフィルタを取り外し、新しいフィルタと取り替えることにより、フィルタの交換を行う。

燃料システムなどの多くのシステムでは、下流にあるエンジンの性能低下を防ぐために、液体システムに空気を混入させないようにすることが有益である。しかしながら、フィルタの交換中は、典型的には、フィルタは空であり、空気が充満している。システムを始動させて、燃料をフィルタに注入していくと、この空気がシステムの他の部分を通って押し出され、下流の構成要素群に影響を及ぼす可能性がある。

そこで、この空気を排出する処置が試みられてきた。例えば、特許文献１では、交換可能フィルタエレメントの端部キャップにベントオリフィスが含まれており、これによって、フィルタ内に溜まった空気を、フィルタエレメントを通して排出し、ベントして燃料タンクに戻すことが可能である。残念ながら、Ｃｌａｕｓｅｎのベントオリフィスは、フィルタの、汚れた燃料の側に対してむき出しになっており、簡単に目詰まりを起こしてベントオリフィスからの排気を妨げる可能性がある。

本発明は、（例えば、保守時期に）フィルタから空気をベントすることを容易にする、改良されたシステムに関する。

米国特許第７,１４７,１１０号

そこで、フィルタ装置及びフィルタエレメントを提供する。このフィルタ装置及びフィルタエレメントは、保守時期、又はシステムの流体が空になった際にフィルタ装置から空気をベントすることを改良するように構成されている。

フィルタ装置は、入口ポート、主流出口ポート、及び排出流出口ポートを含むフィルタヘッドを含む。フィルタエレメントは、内部キャビティを画定する環状フィルタメディアを含む。フィルタエレメントは、内部キャビティを通る主流路及び排出流路を画定する。各流路は、フィルタメディアのクリーンな側に、内部キャビティと直接流体連通している入口を有する。主流路は、主流出口ポートと流体連通している。排出流路は、排出流出口ポートと流体連通している。フィルタメディアは、入口ポートと主流出口ポート及び排出流出口ポートとを隔てている。

一実施形態では、フィルタヘッドは更にスタンドパイプを含み、このスタンドパイプは、主流出口ポートを画定する内側円筒形管と、内側円筒形管を包囲している外側円筒形管と、を含む。内側円筒形管及び外側円筒形管は、内側円筒形管と外側円筒形管との間にある排出流出口ポートを画定する。フィルタエレメントは更に、外側円筒形管を封止している第１の封止部材と、内側円筒形管を封止している第２の封止部材と、を含む。

一実施形態では、第２の封止部材は、主流路と排出流路とを隔てるように、内側円筒形管を封止している。

一実施形態では、第２の封止部材は、内径が第１の封止部材より小さい。

一実施形態では、内側円筒形管及び外側円筒形管は、両方とも、第１の封止部材を貫通して延びており、内側円筒形管だけが第２の封止部材を貫通して延びている。

一実施形態では、排出流路は、ガスの流れを可能にするようにサイズ決定され、且つ、液体の流れを実質的に阻止するようにサイズ決定された絞りを含む。

一実施形態では、第１の封止部材は、主流出口ポートを主流路に封止しており、第１及び第２の封止部材は、排出流路出口を排出流出口ポートに封止しており、第２の封止材部分は、流体がフィルタメディアを回避することを阻止する。

一実施形態では、排出流出口ポート又は主流出口ポートのいずれかを通ってフィルタヘッドから出る流体は、フィルタメディアを回避しない。

一実施形態では、フィルタエレメントは更に、逆流防止弁を含み、この逆流防止弁は、排出流路を通る流体の流れを、排出流路の入口から排出流出口ポートに延びる方向に制限する。

フィルタエレメントの一特定実施形態では、フィルタエレメントは、内部キャビティを画定する環状フィルタメディアを含む。フィルタエレメントは更に、内部キャビティを通る主流路及び排出流路を含む。各流路は、フィルタメディアのクリーンな側に、内部キャビティと直接流体連通している入口を有する。フィルタエレメントはまた、内部キャビティからの出口を画定する第１の封止材部分と、主流路と排出流路とを隔てている第２の封止材部分と、を含む。

一実施形態では、第２の封止材部分は、主流路に対応する主流路出口を画定しており、第１及び第２の封止材部分は、第１の封止材部分と第２の封止材部分との間にある排出流路出口を画定する。

一実施形態では、第２の封止材部分は、主流出口及び排出流出口の両方の下流にある。

一実施形態では、第１の封止材部分は、内径が、第２の封止材部分の内径より小さい。

一実施形態では、第１及び第２の封止材は、軸方向に間隔をおいている別々の独立した封止部材から形成されている。

一実施形態では、排出流路は、排出流路入口と排出流出口との間に絞りを含む。一実施形態では、この絞りは、十分な空気の流れを可能にするほどに大きく、有意な液体の流れを阻止するほどに小さくなるようにサイズ決定されている。

一実施形態では、フィルタエレメントは、主流路を通過する流体も、排出流路を通過する流体も、環状フィルタメディアを通過することを回避しないように構成されている。

一実施形態では、フィルタエレメントは更に、中央支持物を含む。この中央支持物は、主流路及び排出流路を少なくとも部分的に画定する。この中央支持物は、少なくとも部分的に、内部キャビティの内部に位置する。

一実施形態では、第２の封止材は、中央支持物によって保持されている。フィルタエレメントは更に、フィルタメディアの第１の端部に固定された第１の端部キャップを含む。第１の端部キャップは、第１の封止材を保持している。

一実施形態では、フィルタエレメントは更に、第２の端部キャップを含む。第２の端部キャップは、フィルタメディアの第２の端部に固定されている。第２の端部は、第１の端部の反対側にある。第２の端部キャップは、無孔である。

一実施形態では、第２の封止材は、中央支持物の第１の当接部分と、中央支持物に取り付けられた保持部材との間の軸方向に位置する。

一実施形態では、第１の封止材は、中央支持物の第２の当接部分と、フィルタメディアの端部に固定された第１の端部キャップとの間の軸方向に位置する。

一実施形態では、フィルタエレメントは更に、排出流路と一直線に並んだ逆流防止弁機構であって、排出流路を通る流体の流れを単一方向に制限する逆流防止弁機構を含む。より具体的な一実施形態では、フィルタエレメントは、内部キャビティの少なくとも一部分の中に中央支持物を含む。この中央支持物は、排出流路を少なくとも部分的に画定する。逆流防止弁機構は、排出流路の出口端部部分に隣接して位置する浮動弁部材を含む。

以下の詳細説明を添付図面と併せて読むことにより、本発明の他の態様、目的、及び利点がより明らかになるであろう。

添付図面は、本明細書に組み込まれて本明細書の一部を成しており、本発明の幾つかの態様を図示し、本明細書の記述とともに、本発明の原理を説明する役割を果たしている。

本発明の一実施形態によるフィルタ装置の簡略化された断面図である。 図１のフィルタエレメントの断面図である。 図１のスタンドパイプの簡略化された断面図である。 本発明の一実施形態によるフィルタエレメントの別の実施形態の断面図である。 フィルタハウジングに据え付けられた図４のフィルタエレメントの断面図である。 本発明の一実施形態によるフィルタエレメントの別の実施形態を示す図である。 本発明の一実施形態によるフィルタエレメントの別の実施形態の断面図である。 本発明によるフィルタエレメントの別の実施形態の断面図である。 本発明の一実施形態によるフィルタエレメントの別の実施形態の断面図である。 本発明の一実施形態によるフィルタエレメントの別の実施形態の断面図である。 本発明の一実施形態によるフィルタエレメントの別の実施形態の断面図である。 本発明の一実施形態によるフィルタエレメントの別の実施形態の断面図である。

以下では、特定の好ましい実施形態に関して本発明を説明するが、本発明をそれらの実施形態に限定することは意図していない。逆に、添付の特許請求の範囲によって定義されている、本発明の趣旨及び範囲に含まれる全ての代替、修正、及び等価物を包含することを意図するものである。

図１は、本発明の教示によるフィルタアセンブリの一実施形態１００を示す。フィルタアセンブリ１００は、大まかには、フィルタヘッドに取り外し可能に取り付けられた交換可能なフィルタエレメント１０２を含んでいる。フィルタヘッドは、ハウジング１０６及びスタンドパイプ１０８という簡略化された形で図示されている。

ハウジング１０６は、シェル１１０及び取り外し可能な蓋１１２を含んでいる。取り外し可能な蓋１１２及びシェル１１０によって、フィルタエレメント１０２を収容する内部キャビティ１１４が画定されている。取り外し可能な蓋１１２は、シェル１１０にネジ固定されていて、必要に応じて内部キャビティ１１４にアクセスできることから、フィルタエレメント１０２の交換が可能になっている。

この概略図では、矢印１１６で示される汚れた燃料が、スタンドパイプ１０８内の入口１１８を通ってフィルタアセンブリ１００に入る。他の実施形態では、汚れた燃料の入口１１８は、他の構成要素から形成されてよく、スタンドパイプ１０８内を通る必要はない。矢印１２０で示されるクリーンな燃料が、スタンドパイプ１０８内に形成された、クリーンな燃料の出口１２２を通って、フィルタアセンブリ１００から出る。フィルタアセンブリ１００はまた、排出口１２４を含んでおり、排出口１２４は、保守時期やシステムの燃料が空になった場合などに、フィルタアセンブリ１００内に溜まった空気１２６をフィルタアセンブリ１００から排出することを可能にする。典型的には、排出口１２４は、この空気１２６が排出されて燃料タンクに戻るように、燃料タンクと作用的に流体連通している。しかしながら、必要に応じて、他の場所に排出されてもよい。

更に図２を参照すると、ハウジング１０６から取り外されたフィルタエレメント１０２が示されている。フィルタエレメント１０２は、大まかには、対向する第１及び第２の端部１３０、１３２の間で軸方向に延びている環状フィルタメディア１２８を含んでいる。環状フィルタメディア１２８は、大まかには、少なくとも部分的に内部キャビティ１３４と境界を接している。この実施形態では、内部キャビティ１３４は、フィルタエレメント１０２の、クリーンな燃料の側である。これは、燃料が、フィルタリングされる際に、環状フィルタメディア１２８を通って半径方向内側に流れるからである。

フィルタメディア１２８の第１の端部１３０には、開放端部キャップ１３６が取り付けられている。端部キャップ１３６は、出口開口部１３８を含んでいる。出口開口部１３８は、封止部材１４０を保持している。この実施形態では、封止部材１４０は、スタンドパイプ１０８の半径方向外側部分１４１の半径方向外側表面を半径方向に封止して、汚れた燃料１１６がフィルタエレメント１０２をバイパスすることを防いでいる。封止部材１４０は、内部キャビティ１３４から出る経路を提供している。後でより詳細に展開するように、クリーンな燃料１２０及び空気１２６は、いずれも、封止部材１４０を貫通する２つの別々の流路が形成されるように封止部材１４０内を通ることによって、フィルタエレメント１０２から出る。

フィルタエレメント１０２は、反対側の端部において、閉じられている。フィルタエレメント１０２は、フィルタメディア１２８の第２の端部１３２に閉鎖端部キャップ１４２が取り付けられており、これによって、フィルタエレメント１０２の端部１３２が閉じられている。

端部キャップ１３６、１４２は、任意の既知の方法でフィルタメディアの端部１３０、１３２に封止的に取り付けることが可能であり、例えば、プラスチゾル、ウレタンを用いたり、端部キャップ１３６、１４２にメディアを埋め込んだり、端部キャップ１３６、１４２をフィルタメディア１２８にフォーミング又はモールドしたりして取り付けることが可能である。

フィルタメディア１２８の内部キャビティ１３４内に、中央管１４４が保持されている。中央管１４４は、環状フィルタメディア１２８を半径方向に支持している。中央管１４４は、多孔であり、クリーンな燃料１２０を半径方向に通過させることが可能である。中央管１４４は、開放端部キャップ１３６の内側表面１４６と閉鎖端部キャップ１４２の内側表面１４８との間で軸方向に延びている。この実施形態では、中央管１４４の端部１４７、１４９を、対応する端部キャップ１３６、１４２に封止することにより、流体バイパスを防いでいる。

ベント機能を提供する為に、フィルタエレメント１０２は、内部キャビティ１３４を通る流路のペアを画定する。

第１の流路は、クリーンな燃料の流路１５０であり、フィルタエレメント１０２がスタンドパイプ１０８に取り付けられている場合には、環状フィルタメディア１２８を通過したクリーンな燃料１２０が、第１の流路によって、燃料システムの下流構成要素に向かって流れることが可能になる。

第２の流路は、空気抜き路１５２であり、フィルタエレメント１０２がスタンドパイプ１０８に取り付けられている場合には、フィルタアセンブリ１００内に溜まった空気が、第２の流路によって、排出口１２４に排気され、最終的にタンクに戻ることが可能になる。クリーンな燃料の流路１５０及び空気抜き路１５２は、フィルタエレメント１０２の内部キャビティ１３４内を、ほぼ平行に延びている。

空気抜き路１５２には絞り１５４が設けられており、絞り１５４は、燃料による流体の流れをほぼ阻止又は制限するように、且つ、空気による流体の流れをほぼ可能にするようにサイズ決定されている。この為、保守時期後にフィルタアセンブリ１００から排出される空気は、空気抜き路１５２を通って排出されることが可能であり、空気がそのように排出されずに燃料システムの他の部分に溜まることはない。一方、フィルタリング後に、大量のフィルタリング済み燃料が空気抜き路１５２を通ってタンクに戻ることはない。

空気抜き路１５２は、フィルタエレメント１０２の内部キャビティ１３４内に完全に収容された入口１５６を含んでいる。フィルタエレメント１０２がスタンドパイプ１０８に取り付けられている場合、空気が空気抜き路１５２を通過する為には、まず、空気がフィルタメディア１２８を通過しなければならない。この配置は、空気抜き路１５２の入口１５６が、フィルタエレメント１０２のクリーンな側に対してのみ露出している点で、先行設計と比較して有意な便益をもたらす。この配置は、汚れた燃料及び汚れた燃料によって運ばれる潜在的汚染物質が絞り１５４を塞ぐことを防いでいる。

中央管１４４は、第２の封止部材１５８を保持している。第２の封止部材１５８は、クリーンな燃料の流路１５０と、空気抜き路１５２とを隔てている。第２の封止部材１５８は、クリーンな燃料の流路１５０を大まかに画定する。第２の封止部材１５８は、スタンドパイプ１０８のクリーンな燃料の部分１６０を半径方向に封止している。スタンドパイプ１０８のクリーンな燃料の部分１６０は、クリーンな燃料の出口１２２と流体連通している。この為、メディア１２８を通過してフィルタエレメント１０２の内部キャビティ１３４に入った、クリーンな燃料１２０は、スタンドパイプ１０８のクリーンな燃料の部分１６０を通って流れることによって、クリーンな燃料の流路１５０を通って、クリーンな燃料の出口１２２へ流れ、その後、燃料システムの下流構成要素へと流れる。

図１を参照すると、スタンドパイプ１０８の半径方向外側部分１４１及びスタンドパイプ１０８のクリーンな燃料の部分１６０は、それらの間の空気抜きチャネル１６２を画定しており、フィルタエレメント１０２がスタンドパイプ１０８に取り付けられている場合には、空気抜きチャネル１６２は、空気抜き路１５２と流体連通している。

フィルタエレメント１０２がスタンドパイプ１０８に取り付けられている場合、第２の封止部材１５８は、クリーンな燃料の部分１６０の半径方向外側表面１６４を封止しており、第１の封止部材１４０は、スタンドパイプ１０８の半径方向外側部分１４１の半径方向外側表面１６６を封止している。この封止関係により、スタンドパイプ１０８のクリーンな燃料の部分１６０と中央管１４４の無孔部分１６８との間に形成された流路を介して、空気抜き路１５２がスタンドパイプ１０８の空気抜きチャネル１６２と連通することが可能になる。

中央管１４４の空気抜き路１５２は、中央管１４４の無孔部分１６８において第１及び第２の封止部材１４０、１５８の間から軸方向に出る。フィルタエレメント１０２がスタンドパイプ１０８に取り付けられている場合、空気抜き路１５２は、第２の封止部材１５８の下流側１７０、且つ、第１の封止部材１４０のクリーンな燃料の側１７２に出る。

第２の封止部材１５８は、半径方向内側に突出している、中央管１４４のフランジ１７３によって保持されている。フィルタエレメント１０２がスタンドパイプ１０８に取り付けられていない場合、第２の封止部材１５８は、中央管１４４の無孔部分１６８と中央管１４４の多孔部分１７１とを流体連通させる。同様に、空気抜き路１５２は、中央管の多孔部分１７１と無孔部分１６８とを流体連通させる。しかしながら、この連通は、フィルタエレメント１０２がスタンドパイプ１０８に取り付けられているかどうかに関係なく起こる。

第１の封止部材１４０は、その直径Ｄ１が、第２の封止部材１５８の直径Ｄ２より大きい。この関係により、スタンドパイプ１０８の半径方向内側のクリーンな燃料の部分１６０と、スタンドパイプ１０８の半径方向外側部分１４１との両方が、第１の封止部材１４０を貫通することが可能になっている。第１及び第２の封止部材１４０、１５８は、同心であって、且つ、軸方向にオフセットしていることが好ましい。

図３を参照すると、スタンドパイプ１０８の半径方向外側部分１４１の外側表面１６６は、その直径Ｄ３が、スタンドパイプ１０８の内側のクリーンな燃料の部分１６０の外側表面１６４の直径Ｄ４より大きい。直径Ｄ３及びＤ４は、封止部材１４０、１５８と嵌合して良好な封止を与えるように、且つ、フィルタエレメント１０２をスタンドパイプ１０８に取り付けることを可能にするように、サイズ決定されている。他の実施形態では、これらの半径方向の封止は、軸方向の封止によって与えられてもよい。

スタンドパイプ１０８は、第３の円筒形部分１７６を含んでおり、その直径Ｄ５は、直径Ｄ３及びＤ４の両方より大きい。

スタンドパイプ１０８の円筒形部分（即ち、クリーンな燃料の部分１６０、半径方向外側部分１４１、及び第３の円筒形部分１７６）のうちの１つ以上を不要とする他の配置も可能である。

図２を参照すると、第１の封止部材１４０は、第２の封止部材１５８よりも、第２の端部１３２から軸方向に距離をおいて配置されている。

第１及び第２の封止部材１４０、１５８は、封止部材１４０、１５８が、円周方向に環状フィルタメディア１２８によって囲まれ、軸方向には、フィルタメディア１２８の第１及び第２の端部１３０、１３２の間に位置するように、フィルタメディア１２８によって画定される内部キャビティ１３４の、軸方向に奥まった場所に位置することが好ましい。

空気抜き路１５２及びクリーンな燃料の流路１５０は、フィルタメディア１２８のクリーンな燃料の側に、入口１５６、１８０をそれぞれ有している。この実施形態では、入口１５６、１８０が両方とも、中央管１４４の多孔部分より下流にある。

更に、フィルタヘッドに取り付けられていない場合、これらの流路１５０、１５２は、中央管１４４の無孔部分１６８を境界とするチャンバ１６９を介して互いに流体連通している出口１８２、１８４を有している。チャンバ１６９は、フランジ１７３及び開放端部キャップ１３６を、軸方向の大まかな境界としている。中央管１４４の無孔部分１６８は、チャンバ１６９の円周方向の境界になっている。中央管１４４の端部１４７が開放端部キャップ１３６に作用的に封止されている為、流体がこのチャンバ１６９に出入りするには、空気抜き路１５２、第１の封止部材１４０、又は第２の封止部材１５８を通るしかない。

稼働時には、フィルタエレメント１０２は、ハウジング１０６内に取り付けられている。シェル１１０にネジ固定されている蓋１１２を取り外すことにより、中央キャビティ１１４にアクセスすることが可能になる。使い切ったフィルタエレメントがまだフィルタハウジング１０６内に格納されている場合は、このフィルタエレメントを取り出して廃棄してよい。そして、新しい、クリーンなフィルタエレメント１０２をキャビティ１１４に挿入する。

クリーンなフィルタエレメント１０２をシェル１１０内に挿入すると、フィルタエレメント１０２は、スタンドパイプ１０８の上に、軸方向に取り付けられる。スタンドパイプ１０８の少なくとも一部分が、第１及び第２の封止部材１４０、１５８の両方をほぼ貫通する。

フィルタエレメント１０２がスタンドパイプ１０８上に取り付けられたら、蓋１１２をシェル１１２にネジ固定する。

フィルタエレメント１０２がスタンドパイプ１０８の上に取り付けられると、半径方向外側部分１４１は、第１の封止部材１４０を貫通し、第１の封止部材１４０による封止を形成する。この封止は、汚れた燃料が、フィルタメディア１２８をバイパスして、スタンドパイプ１０８のクリーンな燃料の部分１６０を通ってシステムの下流構成要素に向かうか、空気抜きチャネル１６２を通って、例えば、タンクに戻ることを防ぐ。

クリーンな燃料の部分１６０は、第１及び第２の封止部材１４０、１５８の両方を軸方向に貫通して、第２の封止部材１５８による封止を形成する。この封止機構は、クリーンな燃料が排出口１２４を通過することを防ぐ。

主に図１を参照すると、最初の始動時に、汚れた燃料１１６がキャビティ１１４に注入される。キャビティ１１４内に空気が溜まっている場合、この空気は、メディア１２８を通って押し出され、空気抜き路１５２を通って押し出される。この空気は、キャビティ１６９を通過し、第１の封止部材１４０が境界になっている開口部１３８を通り、スタンドパイプ１０８内の空気抜きチャネル１６２を経由して、フィルタエレメント１０２から出る。この空気は、典型的には、その後、タンクに戻される。典型的には、タンクに戻る流路は、クリーンな燃料の部分１６０を通る場合よりも圧力が低い。

内部キャビティ１１４が燃料で満たされると、クリーンな燃料１２０は、空気抜き路１５２をほぼ塞ぐ。更に、フィルタメディア１２８を通過した、クリーンな燃料１２０は、スタンドパイプ１０８のクリーンな燃料の部分１６０を通ってフィルタエレメント１０２の内部キャビティ１３４を出て、第２の封止部材１５８及び第１の封止部材１４０の両方を通過する。

この動作は、フィルタエレメント１０２の内部キャビティ１３４内に２つの平行な流路があることを示しており、１つは、溜まった空気をフィルタアセンブリ１００から抜く為の流路であり、１つは、クリーンな燃料を下流構成要素に渡す為の流路である。フィルタエレメント１０２がスタンドパイプ１０８に取り付けられている場合、両方の流路は、最終的に、第１の封止部材１４０を通過する。しかしながら、これらの流路は、第１の封止部材１４０を通過する際にはスタンドパイプ１０８の別々の部分を通過するので、分離されたままである。更に、これらの流路は、中央管１４４の流体隔離された各部分を通過する際には、互いに分離されている。

図６は、フィルタエレメントの別の実施形態３０２を示す。この実施形態は、既に図１〜３に示された実施形態と実質的に同様である。しかしながら、この実施形態では、フィルタエレメント３０２は、異なる封止材を含んでいる。この実施形態は、第１の封止部材１４０のような封止部材を含むのではなく、封止部材３０４を含んでいる。

ここで、封止部材３０４は、端部キャップ３０６に取り付けられたガスケットである。封止部材３０４は、フェルトガスケットであってよい。しかしながら、他の実施形態では、ゴムや軟質プラスチックを用いて封止部材３０４を形成する場合がある。この実施形態では、封止部材３０４は、前述の実施形態の端部キャップ１４０の奥に引っ込む形と異なり、フィルタエレメント３０２の軸方向端部を形成している。

この封止部材３０４を用いることにより、前述の実施形態で示されたような半径方向封止を形成することが可能である。或いは、封止部材３０４を用いることにより、スタンドパイプ及びフィルタヘッドの構成に応じた軸方向封止を形成することが可能である。

図４及び図５は、フィルタエレメントの別の実施形態２０２を示す。このフィルタエレメント２０２の特徴の多くは前述のフィルタエレメント１０２の特徴と同様であり、異なるのは、以下で述べる点だけである。

このフィルタエレメントは、第１の開放端部キャップ２０６及び第２の開放端部キャップ２０８の間で軸方向に延びている環状フィルタメディア２０４を含んでいる。フィルタエレメント２０２はまた、環状フィルタメディア２０４を包囲する外側ラッパー２１０を含んでいる。

取付用部材２１２が設けられている。取付用部材２１２は、端部キャップ２０８に取り付けられており、フィルタエレメント２０２をフィルタハウジング蓋２１４に取り付けることに用いられる。取付用部材２１２の端部キャップ２０８への取り付けは、解除自在であっても永続的であってもよい。

この実施形態では、空気２１６が、多孔ラッパー２１０を通過し、その後、取付用部材２１２と第２の環状端部キャップ２０８との間に形成された空気流ギャップ２１８を通過する。第２の端部キャップ２０８又は取付用部材２１２のいずれかが、端部キャップ２０８を取付用部材２１２から離して空気流ギャップ２１８の維持を支援する軸方向隔離部材２２２を含んでよい。空気２１６は、その後、中央管２２４を通過して空気抜き路２２６に入る。前述の実施形態と同様に、空気抜き路２２６は、空気の通過を可能にし、燃料の流れを阻止又は実質的に防止するようにサイズ決定された絞り２２８を含んでいる。

空気抜き路２２６の入口並びに絞り２２８は、ラッパー２１０より下流にあり、ラッパー２１０は、大きな汚染物質によって絞り２２８が詰まることを防ぐことを支援しており、ラッパー２１０は、フィルタエレメント２０２に対するプリフィルタメディアを形成している。

第１の端部キャップ２０６と中央管２２４との間に、第１の封止部材２３０が保持されている。第１の封止部材２３０は、端部キャップ２０６の半径方向内側段差２３２と、中央管２２４の軸方向当接部分２３４との間に、軸方向に配置されている。

第２の封止部材２３６は、直径が第１の封止部材２３０より小さい。第２の封止部材２３６は、中央管２２４において軸方向当接部分を形成する段付き部分２３７と、中央管２２４に取り付けられているワッシャ２３８の形式の保持エレメントとに対して、軸方向に配置されている。ワッシャ２３８の中央管２２４への取り付けは、中央管２２４内に形成された凹部へのはめ込み、中央管２２４への接着、中央管２２４への超音波接合／溶接、又は他の方法での中央管２２４への固定であってよい。ワッシャ２３８が中央管２２４に固定された状態では、ワッシャ２３８及び段付き部分２３７は、封止部材２３６を受ける為の、半径方向内側を向いた開口を有する溝を形成し、封止部材２３６は、対応するフィルタヘッドのスタンドパイプとの嵌合の為に、この溝を越えて半径方向内側に延びている。

封止部材２３６の半径方向外側接面は、半径方向外側に突出したリブを有しており、これは、封止部材２３６と中央管２２４との間の封止の強化を促進している。

これらの封止部材２３０、２３６は、既に図１〜３に示された実施形態と同様に、スタンドパイプ２４０を封止する。これらの封止部材２３０、２３６は、スタンドパイプ２２４の無孔部分２４２との組み合わせで、前述の実施形態のチャンバ１６９と同様の働きをする。

この実施形態では、空気抜き路２２６は、環状フィルタメディア２０４の上流に入口を有するが、これは、フィルタメディア２０４で画定されているキャビティの内部に位置する。これは、空気２１６が空気流ギャップ２１８を通過した後に通過する無孔部分２５０が中央管２２４に含まれている為である。また、中央管２２４には、クリーンな燃料２５４がフィルタメディア２０４を通過した後に流れる多孔部分２５２も含まれている。

図７〜１０は、本発明の一実施形態による別のフィルタエレメント４０２の断面図である。フィルタエレメント４０２は、図１及び図４の実施形態と同様である。

図７及び図９を参照すると、この実施形態では、フィルタエレメント４０２は、フィルタメディア４０６の下流に絞り４０４を含んでいる。この為、排出されなければならない空気４０８は、フィルタメディア４０６を通過しなければならない。更に、フィルタエレメント４０２は、第１及び第２の封止部材４１０、４１２を含んでおり、これらは、図４のものと実質的に同様である。

この実施形態では、絞り４０４は、中央管４１６の円筒形側壁部分４１４の略無孔部分４１３に形成されている。空気４０８は、絞り４０４を通過した後、端部キャップ４２０と中央管４１６の円筒形側壁部分４１４とで形成された内部キャビティ４１９に入る。そこから、空気４０８は、空気抜き路４２２に入る。

この実施形態では、クリーンな流体の流路４３０は、第２の封止部材４１２によって画定されている。クリーンな燃料は、中央管４１６の多孔部分４３２を通過してから、第２の封止部材４１２を通過する。多孔部分４３２は、この実施形態のクリーンな流体の流路への入口を大まかに画定する。従って、クリーンな流体の流路及び空気抜き路の両方への入口が、フィルタメディアの内部側且つクリーンな流体の側にある。

前述の実施形態と同様に、クリーンな燃料は、クリーンな燃料の流路４３０を通って流れる際には、典型的には、スタンドパイプの、第２の封止部材４１２を貫通している部分を通って流れる。

図１１は、フィルタエレメントの別の実施形態５０２を示す。この実施形態は、図４〜５の実施形態と実質的に同様である。しかしながら、図１２にも示されているように、この実施形態は、上部端部キャップ５０４と中央管５０６との間の配置が異なっている。

この実施形態は、端部キャップ５０４の内側スカート５１０と、中央管５０６の円筒形側壁部分５１４の外側表面５１２との間に、半径方向に配置された封止エレメント５０８を含んでいる。

更に、中央管５０６は、半径方向外側に突出したフランジ５１６を含んでおり、フランジ５１６は、内側円筒形スカート５１０の上を半径方向に延びている。

図１３に、フィルタエレメントの別の実施形態６０２を示す。このフィルタエレメント６０２は、図１及び図６の実施形態と実質的に同様である。

この実施形態では、中央管６０４は、一体構造ではなく、絞りプレート６０６を含んでいる。

絞りプレート６０６は、空気の流れ６１０は通すが燃料の流れを通さない絞り６０８を画定する。絞り６０８は、中央管６０４内に形成された流路６１４の中に延びる略円筒形突出６１２として形成されている。絞り６０８と流路６１４との組み合わせは、これまで説明されてきた空気抜き路を形成する。

絞りプレート６０６は、開口部６１６を含んでおり、開口部６１６は、空気がフィルタエレメント６０２のフィルタメディアを通過した後に絞り６０８を通って流れることを可能にしている。

図１４は、本発明の教示によるフィルタアセンブリにおいて使用可能なフィルタエレメントの別の実施形態７０２を示す。例えば、フィルタエレメント７０２は、前述の実施形態のスタンドパイプ２４０のスタンドパイプと同様のスタンドパイプとともに使用可能である。フィルタエレメント７０２は、前述のフィルタエレメント４０２と同様に、典型的にはフィルタメディア７２８を通って絞り７０４経由でベントされるベント機構を含んでいる。

この実施形態は更に、中央管７１６で画定されている空気抜き路７２２を通ってフィルタエレメント７０２に戻る流体の逆流を阻止する逆流防止弁機構７８０を含んでいる。図示された実施形態では、逆流防止弁機構７８０は、中央管７１６（具体的には、中央管７１６で画定されている空気抜き路７２２の出口端部部分７８４）と連係する浮き球７８２の形式で図示された弁部材によって与えられている。

出口端部部材７８４は、弁座７８６を画定しており、浮き球７８２の外側表面が弁座７８６と作用的に封止的に相互作用することにより、逆流防止弁機構７８０の両端の圧力差に応じて逆流を阻止したり、流体の流れを可能にしたりする。図１４及び図１５では、（矢印７８８で示された）空気によって、浮き球７８２の上流が高圧になり、空気が空気抜き路７２２を通って流れている。この為、浮き球７８２は、弁座７８６から軸方向に離れて開状態となり、空気７８８が逆流防止弁機構７８０を通って流れ、前述のようにタンクに向かうことを可能にする。

しかしながら、図１６に示されるように、矢印７９０で示された、逆流防止弁機構７８０の下流側の圧力は、逆流防止弁機構７８０の上流側の上流より高い。この高い圧力は、潜在的逆流の結果であり、これによって逆流防止弁機構７８０は閉状態に移行して、逆流防止弁機構７８０を通る流体の逆流を阻止する。これによって、ベント流路内の潜在的汚染物質が空気抜き路７２２及び絞り７０４を通って戻ることを防ぎ、汚染物質がフィルタエレメント７０２のクリーンなフィルタの側に露出することを防ぐ。

浮き球７８２は、低密度のプラスチック又はゴム製であることが好ましいが、他の代替材料（金属など）を用いてもよい。

弁座７８６は、面取りされているか、略円錐形の、浮き球７８２が収まる外形であることが好ましい。弁座７８６の円錐形の外形は、下流方向（即ち、流体的に絞り７０４から離れる方向）に広がっていることが好ましい。弁座７８６の最も狭い部分、即ち、入口スロート７９２は、浮き球７８２の外形より寸法が小さい。

浮き球７８２は、軸方向には、ワッシャ７３８の形式の保持エレメントによって、弁座７８６に近接して固定されており、ワッシャ７３８は、第２の封止部材７３６を中央管７１６に、軸方向に固定する働きも行っている。

図１８及び図１９は、本発明によるフィルタアセンブリにおいて使用されるフィルタエレメントの別の実施形態８０２を示す。

この場合も、フィルタエレメント８０２は、内蔵の絞り８０４による、フィルタメディア８２８を通してのフィルタアセンブリのベントを可能とするものになっており、絞り８０４は、最初の始動時に空気が、クリーンな流体の出口を通るのではなく戻り空気抜き路８２２を通ることを可能にする戻り空気ベントとして動作する。これは、この場合も、保守時に不要な空気が燃料システムに入らないようにすることを支援する。

フィルタエレメント８０２は、前述のフィルタエレメント４０２と実質的に同じ様式で機能する。しかしながら、フィルタエレメント８０２は更に、フィルタメディア８２８を支持するプラスチックラッパー８９４を含んでいる。

図２０及び図２１は、本発明によるフィルタアセンブリにおいて使用されるフィルタエレメントの別の実施形態９０２を示す。この実施形態は、多くの側面において、図１３の実施形態とよく似ている。この実施形態は、空気抜き路９１４内で逆流防止弁９１２を利用しており、逆流防止弁９１２は、流体の逆流が空気抜き路９１４を通ってフィルタエレメント９０２のフィルタメディアのクリーンな流体の側に向かうことを阻止する。

図示された実施形態の逆流防止弁９１２は、弾性材料（典型的には、弾性ゴム）から形成されたダックビル弁である。しかしながら、他の可撓性材料を用いてもよい。

逆流防止弁９１２は、図２０では、開状態として示されており、この場合は、流体が、矢印９１０で示されたように逆流防止弁９１２を通って流れることが可能になる。これは、通常動作の間であり、例えば、最初の据え付けの後にフィルタアセンブリ内から空気を除去する為の初期始動段階の間である。図２１は、閉状態の逆流防止弁９１２を示しており、この場合は、矢印９１３で示された、流体の逆流によって発生した背圧が逆流防止弁９１２を通過しようとしている。

逆流防止弁９１２は、軸方向に、空気抜き路９１４内まで延びている。空気抜き路９１４内における逆流防止弁９１２は、保持プレート９０６によって、軸方向に位置決めされている。保持プレート９０６は、少なくとも１つの流路９１６を含んでおり、流路９１６は、流体が流路９１６を通って逆流防止弁９１２に向かうことを可能にしている。逆流防止弁９１２は、半径方向に延びた環状フランジ部分９１７を含んでおり、環状フランジ部分９１７は、中央管９０４の軸方向当接面９１９の上に載っている。環状フランジ部分９１７は、軸方向には、当接面９１９と、保持プレート９０６の内側表面との間に挟まれている。環状フランジ部分９１７と保持プレート９０６との間の相互作用、並びに、環状フランジ部分９１７と当接面９１８との間の相互作用によって、流体のバイパスを阻止する封止が与えられる。

逆流防止弁９１２は、保持プレート９０６を貫通している第２の開口部９２１と一直線に並んでおり、これによって、図２０に示されているような、所望の流体の流れが可能になっている。

保持プレート９０６は、大まかには、軸方向に延びた環状側壁９２４を有しており、環状側壁９２４は、半径方向外側に延びた取付用フランジ部分９２６を有している。取付用フランジ部分９２６の反対側において、環状側壁９２４は、開口部８１６、９２１を画定する円板部分９２８に取り付けられている。環状側壁９２４及び円板部分９２８により、保持プレートは、略カップ形状になっている。半径方向外側に延びた取付用フランジ部分９２６は、中央管９０４の遠位端と軸方向に当接することにより、環状フランジ部分９１７の圧縮に軸方向の制限を与えている。半径方向外側に延びた取付用フランジ部分９２６は、軸方向には、端部キャップ９３０の内側表面と中央管９１４の遠位端との間に位置している。

本明細書で引用した、刊行物、特許出願、および特許を含む文献は全て、各文献が個々に具体的に示される形の参照によって本明細書に組み込まれ、且つ、その全体が本明細書に記述されているのと同等程度に、参照により本明細書に組み込まれている。

本発明を説明する文脈における（特に、特許請求の範囲の文脈における）「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」の各語句、並びに同様の指示語の使用は、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、単数及び複数の両方を包含するものとして解釈されるべきである。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「包含する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」の各語句は、特に断らない限り、オープンエンドターム（即ち、「〜を含むが、これに限定されない」という意味）として解釈されるべきである。本明細書中の数値範囲の具陳は、本明細書中で特に指摘しない限り、単にその範囲内に該当する各値を個々に参照する為の略記法としての役割を果たすことのみを意図しており、各値は、本明細書中で個々に列挙されたかのように、本明細書に組み込まれている。本明細書中で説明される全ての方法は、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、任意の好適な順序で実施してよい。本明細書中で与えられるあらゆる例、又は例示的言い回し（例えば、「など（ｓｕｃｈ ａｓ）」は、特に主張されない限り、単に本発明をより明快にすることだけを意図したものであり、本発明の範囲を限定するものではない。本明細書中の如何なる言い回しも、本発明の実施に不可欠である、請求項に記載されていない要素を示すものとして解釈されるものではないものとする。

本明細書においては、本発明を実施する為の、本発明者らが知っている最良の形態を含む、本発明の好ましい実施形態を説明している。当業者であれば、前述の説明を読むことにより、これらの好ましい実施形態の変形形態が明らかになるであろう。本発明者らは、当業者がそのような変形形態を適宜採用することを想定しており、本明細書において具体的に説明されたもの以外の方法で本発明が実施されることを企図している。従って、本発明は、準拠法によって許可されているとおり、本明細書に添付された特許請求の範囲に記載されている内容のあらゆる修正及び均等物を包含する。更に、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、好ましい実施形態のあらゆる可能な変形形態における上述の要素のあらゆる組み合わせが本発明に包含される。

Claims (21)

1. フィルタヘッドのスタンドパイプに関して交換可能な使用のために構成されたフィルタエレメントであって、
   中央管によって半径方向に保持された環状フィルタメディアであって、前記中央管は、クリーンな燃料が前記環状フィルタメディアから半径方向に通過することを可能にするための多孔の領域を有している、前記環状フィルタメディアと、
   前記中央管によって画定された主流路及び排出流路であって、各流路は、前記フィルタメディアのクリーンな側の相互に同じ空間であって前記フィルタメディアの内面から離れた前記中央管内の前記空間であり前記フィルタメディアに取り囲まれている前記空間に入口を有する、前記主流路及び前記排出流路と、
   前記中央管の出口を画定する第１の封止材部分と、
   前記主流路と前記排出流路とを隔てている第２の封止材部分であって、前記第２の封止材部分は、前記中央管によって保持されており、及び、前記フィルタヘッドの前記スタンドパイプに関して半径方向の封止を生成するように構成された、前記第２の封止材部分と、を備え、
   前記排出流路は、空気の流れを可能にするほどに大きく、実質的な液体の流れを阻止するほどに小さくなるようにサイズ決定された絞りを含み、排出流路入口から入った少なくとも空気が、前記絞りを介して流れ、そして前記空気が排出流出口から排出され、
   前記主流路及び前記排出流路は、前記フィルタメディアが前記フィルタヘッドの前記スタンドパイプから取り外された場合に、前記フィルタメディアと一緒に残り、
   前記絞りは、前記フィルタメディアが前記フィルタヘッドから取り外された場合に、前記フィルタメディアと一緒に残る、
   フィルタエレメント。
2. 前記第２の封止材部分は、前記主流路に対応する主流路出口を画定しており、
   前記第１及び第２の封止材部分の間に排出流路出口が設けられている、
   請求項１に記載のフィルタエレメント。
3. 前記排出流路と一直線に並んだ逆流防止弁機構であって、前記排出流路を通る流体の流れを単一方向に制限する前記逆流防止弁機構を更に備える、請求項１に記載のフィルタエレメント。
4. 前記逆流防止弁機構は、前記排出流路の出口端部部分に隣接して位置する浮動弁部材を含む、請求項３に記載のフィルタエレメント。
5. 前記第１の封止材部分は、内径が、前記第２の封止材部分の内径より大きく、前記第１及び第２の封止材は、軸方向に間隔をおいている別々の独立した封止部材から形成されている、請求項１に記載のフィルタエレメント。
6. 前記絞りは、前記排出流路入口と前記排出流出口との間に位置する、請求項１に記載のフィルタエレメント。
7. 前記主流路を通過する流体も、前記排出流路を通過する流体も、必ず前記環状フィルタメディアを通過するように構成されている、請求項１に記載のフィルタエレメント。
8. 前記フィルタエレメントは更に、前記フィルタメディアの第１の端部に固定された第１の端部キャップを備えており、前記第１の端部キャップは前記第１の封止材部分を保持している、請求項１に記載のフィルタエレメント。
9. 第２の端部キャップを更に備え、前記第２の端部キャップは、前記フィルタメディアの第２の端部に固定されており、前記第２の端部は、前記第１の端部の反対側にあり、前記第２の端部キャップは無孔である、請求項８に記載のフィルタエレメント。
10. 前記第２の封止材部分は、前記フィルタメディアの第１の端部側での前記中央管の段付き部分と、前記フィルタメディアの前記第１の端部側での前記中央管に取り付けられた保持部材との間の軸方向に位置する、請求項１に記載のフィルタエレメント。
11. 前記第１の封止材部分は、前記中央管の軸方向の端部と、前記フィルタメディアの前記第１の端部に固定された端部キャップとの間の軸方向に位置する、請求項１０に記載のフィルタエレメント。
12. 前記逆流防止弁はダックビル弁である、請求項３に記載のフィルタエレメント。
13. 入口ポート、主流出口ポートに関するスタンドパイプ、及び排出流出口ポートを含むフィルタヘッドと、
    前記フィルタヘッドの前記スタンドパイプに関して交換可能な使用のために構成されたフィルタエレメントと、を備えるフィルタ装置であって、前記フィルタエレメントは、
    中央管によって半径方向に保持された環状フィルタメディアであって、前記中央管は、クリーンな燃料が前記環状フィルタメディアから半径方向に通過することを可能にするための多孔の領域を有している、環状フィルタメディアと、
    前記中央管によって画定された主流路及び排出流路と、を備え、各流路は、前記フィルタメディアのクリーンな側の相互に同じ空間であって前記フィルタメディアの内面から離れた前記中央管内の前記空間であり前記フィルタメディアに取り囲まれている前記空間に、入口を有しており、前記主流路は、前記主流出口ポートと流体連通しており、前記排出流路は、前記排出流出口ポートと流体連通しており、前記フィルタメディアは、前記入口ポートと、前記主流出口ポート及び前記排出流出口ポートとを隔てており、
    前記排出流路は、ガスの流れを可能にするようにサイズ決定され、且つ、液体の流れを実質的に阻止するようにサイズ決定された絞りを含み、
    前記主流路及び前記排出流路は、前記フィルタメディアが前記フィルタヘッドの前記スタンドパイプから取り外された場合に、前記フィルタメディアと一緒に残り、
    前記絞りは、前記フィルタメディアが前記フィルタヘッドから取り外された場合に、前記フィルタメディアと一緒に残る、
    フィルタ装置。
14. 前記スタンドパイプは、前記主流出口ポートを画定する内側円筒形管と、前記内側円筒形管を包囲している外側円筒形管と、を含み、前記内側円筒形管及び前記外側円筒形管は、前記内側円筒形管と前記外側円筒形管との間にある前記排出流出口ポートを画定しており、
    前記フィルタエレメントは更に、
    前記外側円筒形管を封止している第１の封止部材と、
    前記内側円筒形管を封止している第２の封止部材と、を含む、
    請求項１３に記載のフィルタ装置。
15. 前記内側円筒形管を封止している前記第２の封止部材は、前記主流路と前記排出流路とを隔てている、請求項１４に記載のフィルタ装置。
16. 前記第２の封止部材は、内径が前記第１の封止部材より小さい、請求項１４に記載のフィルタ装置。
17. 前記内側円筒形管及び前記外側円筒形管は、両方とも、前記第１の封止部材を貫通して延びており、前記内側円筒形管だけが前記第２の封止部材を貫通して延びている、請求項１６に記載のフィルタ装置。
18. 前記第１の封止部材は、前記主流出口ポートを前記主流路に封止しており、前記第１及び第２の封止部材は、前記排出流路出口を前記排出流出口ポートに封止しており、前記第２の封止材部分は、流体が前記フィルタメディアを回避することを阻止する、請求項１４に記載のフィルタ装置。
19. 前記排出流出口ポート又は前記主流出口ポートのいずれかを通って前記フィルタヘッドから出る流体は、前記フィルタメディアを回避しない、請求項１３に記載のフィルタ装置。
20. 前記フィルタエレメントは更に、逆流防止弁を含み、前記逆流防止弁は、前記排出流路を通る流体の流れを、前記排出流路の前記入口から前記排出流出口ポートに延びる方向に制限する、請求項１３に記載のフィルタ装置。
21. 前記逆流防止弁はダックビル弁である、請求項２０に記載のフィルタ装置。

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