JP6710389B2 - 塵芥濾過フィルター - Google Patents

Description

本発明は、水などの液体に含まれる塵芥を濾過するフィルターに関する。

水、燃料、尿素水、クーラントなどの液体を貯留する際には、タンクが用いられる。タンクに塵芥が混入すると、液体が飲料水の場合は塵芥が体内に取り込まれることになり不衛生である。液体が装置の動作に使用されるような場合は装置の内部に塵芥が混入して装置が故障する原因となる。

特許文献１の装置では、尿素水タンクからポンプ及び配管を経てノズルに尿素水を供給して、エンジンから排出された排気ガスが通る配管中に尿素水を噴射する。この装置では、ノズルとポンプとの間に尿素水フィルターが設けられる。

特許文献２には、尿素水タンクの注ぎ口に進退機構を備えるストレーナーを配置したタンクが記載されている。図６に示されているように、尿素水を補充する際には、ストレーナーの端部を尿素水のタンク外に伸ばした状態で尿素水の補充作業を行うことができる。

特許文献３には、プリーツ状かつ円筒状の濾過円筒体の両端部をシール部材で閉鎖してストレーナーを構成することが記載されている。濾過円筒体をプリーツ状にすることで流量を多く確保することができるとされている。

特開２０１５−７８６４３号公報 特開２０１５−１２１１０２号公報 特開２００９−１３６７３３号公報

特許文献１及び特許文献２は、尿素水を排気ガスに噴射することによって、ディーゼルエンジンの排気ガスに含まれるＮＯｘを浄化する技術に関する。特許文献１には、尿素水タンクの注ぎ口にはフィルターを配置することは記載されていない。尿素水タンク内に塵芥が混入すると、ノズルに尿素水を供給する際に用いられるポンプが故障する原因となる。

特許文献２では、尿素水タンクの注ぎ口にストレーナーを配置することが記載されている。しかし、勢いよく尿素水を尿素水タンクに供給した場合は、ストレーナーを通過する尿素水の流量に対して、尿素水の供給量が大きくなりすぎて、尿素水タンクの注ぎ口から尿素水が溢れだす可能性がある。

特許文献３には、ストレーナーの形状をプリーツ状円筒体とすることで流量を大きくすることが記載されている。しかし、勢いよく液体を供給した際にはやはり液体がタンクの注ぎ口から溢れだす可能性がある。

本発明は、タンクの注ぎ口から一度注ぎ込んだ液体が逆流して溢れ出すことを防止することが可能な塵芥濾過フィルターを提供することを目的とする。

液体を貯留する容器の注ぎ口又は液体を供給する注液具に装着される塵芥濾過フィルターであって、当該フィルターは、液体を内部に流入させる開口部と複数のヒダとを備える袋状の濾過部を有しており、複数のヒダは、自由端を備えており、開口部から袋内に供給された液体によって袋の内径が拡張可能に構成されている塵芥濾過フィルターによって、上記の課題を解決する。この集塵濾過フィルターによれば、単位時間当たりの液体の供給量が過多になった場合でも、濾過部のヒダの部分から袋の内径が拡張することによって、液体の収納量を一時的に増大させることが可能になる。これによって、濾過面積をより大きくして、タンクの注ぎ口からタンクに一度注ぎ込んだ液体が溢れることを防止することができる。

濾過部の形状は、開口部から開口部の反対側に向けて袋の内径が徐々に大きくなる形状とすることが好ましい。これによって、濾過部の容量と濾過面積をさらに増大させることが可能になる。

濾過部を構成する濾過材の目開きは９８μｍ以下とすることが好ましい。上記の塵芥濾過フィルターは、袋の内径が拡張することで液体が溢れにくいように構成されているため、濾過材の目開きを緻密にしても液が溢れることを防止することができる。これによって、微細な塵芥も濾過することができる。

複数のヒダは、濾過部の開口側から濾過部の先端側に沿って配することが好ましい。これにより、ヒダが拡張する方向を濾過部の幅方向として、拡張した濾過部がタンクの底面に接触するなどして拡張不能となることを防止することができる。

複数のヒダは、山折れ部又は谷折れ部を備えており、その開口側が固定端として構成され、山折れ部又は谷折れ部が自由端として構成されることが好ましい。開口側を固定端とすることで開口側が拡張することによる寸法変化と、それに伴う塵芥濾過フィルターの脱落や塵芥の漏れを防止することができる。

本発明によれば、タンクの注ぎ口から一度注ぎ込んだ液体が逆流して溢れだすことを防止することが可能な塵芥濾過フィルターを提供することができる。

塵芥濾過フィルターの一実施形態を示す正面図である。 尿素水の噴射システムの一例を模式的に示したブロック図である。 図１の濾過部を構成する濾過材の平面図である。 濾過材の端部折りたたむ様子を模式的に示した図である。 図１のＡＡ部分の断面図である。 袋内に供給された液体によって袋の内径が拡張した様子を示す正面図である。 塵芥濾過フィルターの他の実施形態を示す側面図である。

本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。以下に挙げる実施形態は一つの例に過ぎず本発明はこの実施形態に限定されるものではない。

図１及び図３ないし図６に、塵芥濾過フィルターの一実施形態を示す。本実施形態の塵芥濾過フィルター１は、図１に示したように、開口部１１１と複数のヒダ１１２（プリーツ）を備える有底の袋状の濾過部１１と、濾過部１１の上端側に設けられる環状の取付部１２とを備える。袋状の濾過部１１において、開口部１１１の反対側は閉鎖されている。

図１に示した塵芥濾過フィルター１は、図２に示したように、尿素水１１７を貯留する容器であるタンク２１の注ぎ口２２に装着して使用するものであり、タンク２１の外部の塵芥がタンク２１内に混入しないようにタンク２１の入り口で塵芥を濾しとる。

図２は、ディーゼルエンジン２３に接続される排気管２４内に尿素水１１７を噴霧するノズル２５と、ノズル２５とタンク２１とを接続する管路２６と、管路２６を経てタンク２１内の尿素水１１７をノズル２５に供給するポンプ２７と、タンク２１から供給された尿素水１１７に含まれる塵芥を濾しとるフィルター２８とを含む尿素水の噴射システム２を模式的に示したブロック図である。

図２の例では、タンク２の注ぎ口２２には、塵芥濾過フィルター用の取付具３０が嵌め込まれている。取付具３０は、注ぎ口の開口の内径よりもやや小さい外径であり両端に開口を備える筒部３１と、筒部３１の基端側に配される鍔部３２とを備えている。取付具３０は、鍔部３２をタンク２１の外面に接面することでタンク２１に対してその位置が固定される。

本実施形態の塵芥濾過フィルター１の取付部１２の内径は、筒部３１に対して嵌め込み可能な寸法とされている。塵芥濾過フィルター１を筒部３１に嵌め込んだ状態で、図１に示した結束バンド３３を取付部１２の外周に沿って締結することで、塵芥濾過フィルター１を取付具３０に対して固定する。取付部１２には、結束バンド３３を内側に通すための第１貫通孔１２１と、内側に通した結束バンド３３を外側に出すための第２貫通孔１２２とを備えている。結束バンド３３を第１貫通孔１２１及び第２貫通孔１２２に挿通した状態で、結束バンド３３を締結することによって、塵芥濾過フィルター１が取付具３０から脱落したり、ずれたりすることを防止することができる。

取付部１２には、濾過部１１とは異なって、ヒダ１１２が設けられない。このため、取付部１２の内径を一端側から他端側に至るまで一定に仕上げることが容易である。寸法を略一定とすることによって、塵芥濾過フィルター１が脱落したりずれたりすることを防止することが可能になる。

取付部１２は、環状の部材であり、その一端側とその他端側とを連通する開口部を備える。本実施形態では、取付部１２をポリエステルの織布で構成した。これらの開口部は濾過部１１の開口部１１１と連通する。他端側の開口部の周面の長さは、濾過部１１の開口部１１１の周面の長さとほぼ一致する。取付部１２の周面には、上述の通り、第１貫通孔１２１と第２貫通孔１２２とが複数組配されており、結束バンド３３を挿通する。本実施形態では、帯状に裁断した織布の一端と他端とを縫合糸１２４で縫い合わせて、環状の取付部１２を構成している。取付部１２の上端には切れ込み１２３が形成されており、取付部１２を取付具３０に取り付ける際に取付部１２を幅方向に若干伸縮させることができるようにされている。これによって、取付具３０に対して塵芥濾過フィルター１を容易に取り付けることが可能になる。

本実施形態の塵芥濾過フィルター１は、取付部１２を備えるが、省略してもよい。その場合は、濾過部１１の開口部１１１を注ぎ口２２に固定される取付具３０に嵌め込むなどして塵芥濾過フィルター１を固定すればよい。

濾過部１１は、図１に示したように、濾過を行う対象物である液体を内部に流入させる開口部１１１と、複数のヒダ１１２とを備える袋状の部材である。開口部１１１は、取付部の一端側及び他端側に配される開口部と連通しており、濾過部１１の内部に液体を注ぎ込むことが可能になっている。濾過部１１は、織布、不織布、又は網体などの任意の濾過材から構成することができる。本実施形態では、合成樹脂（ポリエステル）から構成したモノフィラメントを経糸及び緯糸とする織布で濾過部１１を構成している。

本実施形態では、図３に示した平面視円形の濾過材１１３の円周部分を山折りにし、図４に示したように山折りにしたヒダ１１２を複数回折り重ねて複数のヒダ１１２を構成しつつ袋状に成形して濾過部１１を構成する。図５に示したように、濾過材１１３の円周部分、すなわち濾過部１１の上端部分と、取付部１２の下端部分とを図５に示したように、塵芥濾過フィルター１の内側において縫合糸１１６で縫い合わせることにより、折り重ねたヒダ１１２が解けないように固定されている。図示は省略するが、濾過材の円周部分を谷折りにし、谷折りにしたヒダを複数回折り重ねて複数のヒダを構成しつつ袋状に成形して袋状にしてもよい。

本実施形態では、濾過部１１に１０個のヒダ１１２が構成されるように濾過材１１３を折り重ねている。図４に示した個々のヒダの長さ（Ｂ）は５１ｍｍであり、隣り合うヒダ１１２の間隔Ｃは１６ｍｍである。そして、濾過材１１３の円周の長さは１１８０ｍｍである。円形の濾過材１１３の円周の長さをＤとし、ヒダの個数をＥとしたときに、Ｄ＝（２×Ｂ×Ｅ）＋（Ｃ×Ｅ）の関係を充足するように、Ｂ、Ｃ、Ｄ、及びＥの値を設定することが好ましい。

本実施形態では、濾過部１１の上端部と取付部１２の下端部とを内側で縫い合わせた後に、当て布１１５で縫合糸１１６による縫合部分を覆った状態で当て布１１５、濾過部１１の上端部、及び取付部１２の下端部を縫合糸１１４で縫ってある。当て布１１５を用いることによって、洗い落とせなかった塵芥が縫合部分に蓄積することを防ぐことができる。さらに、縫合部分を当て布１１５で保護することによって、塵芥濾過フィルターの着脱を繰り返したとしても縫合部分から解れないようにしている。また、濾過部１１の上端部と取付部１２の下端部とを塵芥濾過フィルターの内側で縫い合わせることによって、タンク２の注ぎ口２２に取付具３０を差し込む際に濾過部１１と取付部１２との縫合部分が注ぎ口２２に干渉することを防止することができる。これによって、タンクの注ぎ口２２に取付具３０を容易に取り付けることができる。本実施形態では、当て布１１５をポリエステルの織布で構成した。

図４に示したように、複数のヒダ１１２はそれぞれ山折れ部１１５を備えており、この山折れ部１１５は濾過部１１の本体には縫着されておらず、自由端となっている。一方、複数のヒダ１１２の開口側は上述の通り縫合糸１１６によって固定されているため固定端となっている。図示は省略するが、複数のヒダを谷折りにした場合は、谷折れ部が形成される。この場合、谷折れ部を濾過部本体には縫着されない自由端とすればよい。

図１に示したように、本実施形態では、複数のヒダ１１２が濾過部１１の開口側から濾過部１１の先端側に沿って配されている。換言すると、複数のヒダ１１２は液体が流入する方向に沿って配されている。このため、例えば、尿素水をタンク２に補充する際に、作業者が尿素水の入ったタンクを傾けすぎるなどして多量の尿素水が塵芥濾過フィルター１の中に供給されると、図６に示したように、複数のヒダ１１２の折れ重なっている部分が尿素水が流入する方向に交差する方向に対して自由端の部分から拡張して、袋状の濾過部１１の内径が拡張する。これによって、過剰に供給された尿素水が注ぎ口２２から溢れることを防止することができる。しかも袋状の濾過部１１が拡張することによって一時的に濾過面積が増大する。これによって、過剰に注入された尿素水を速やかに濾過して、注ぎ口２２から尿素水が溢れることを防止することができる。

パワーショベル、ダンプなどの建設機械の場合は、部品配置の都合から尿素水のタンクが作業者にとって作業し難い場所に配置されていることが多い。このため、作業者が誤って過剰量の尿素水をタンク２１内に注ぎ込んでしまう事態が生じやすい。このような場合に、本実施形態の塵芥濾過フィルター１を使用すれば尿素水がタンク２の注ぎ口２２から溢れることを防止することができる。

上述の通り、本実施形態では、複数のヒダ１１２は液体が流入する方向に沿って配されている。このため、濾過部１１は液体が流入する方向に交差する方向に拡張する。これによって、濾過部１１が拡張した際に、濾過部１１がタンク２の底に接触するなどにして拡張する動作が妨げられないようにしている。また、濾過部内に溜まった液体の自重によって不必要に濾過部１１が拡張しないようになっている。

本実施形態では、濾過部１１を構成する濾過材の目開きを９８μｍ以下としている。これによって、従来の尿素水のフィルターでは濾しとることが難しかった粒径の小さい塵芥を濾しとることができる。これによって、ポンプ２７やノズル２５に塵芥が混入することによって生じる故障を防ぐことが可能になる。目開きは１０μｍ以上とすることが好ましい。さらに、ポンプ２７とノズル２５の間に配されるフィルター２８の寿命を延ばして交換頻度を減らすことができる。また、フィルター２８を省略することも可能である。濾過部１１を構成する濾過材の目開きを単純に小さくした場合は、液体が濾過材を通過する流量が低下して、注ぎ込まれた液体が溢れ出しやすくなる。本実施形態の塵芥濾過フィルター１は、上述のように拡張可能に構成されていることから、目開きを小さくしても、濾過部１１が拡張して尿素水が溢れ出すことを防止することが可能である。すなわち、本実施形態の塵芥濾過フィルター１によれば、粒径の小さい塵芥を濾過することを可能にすると共に尿素水が溢れることを防止することができる。

本実施形態では、図１に示したように、濾過部１１の形状を、開口部１１１から開口部１１１の反対側に向けて袋の内径が徐々に大きくなるようにしている。これによって、濾過部の容量と濾過面積を大きくして、さらに尿素水が溢れ出し難いように構成されている。

上記の実施形態では、尿素水のタンクに塵芥濾過フィルターを装着する例を説明した。この他にも、エンジンの冷却水（クーラント）を貯留するタンク、エンジンオイルを貯留するタンク、軽油を貯留する燃料タンク、飲料水を貯留しておくタンクなどにも塵芥濾過フィルターを使用することができる。特に塵芥が多量に発生する環境で使用される建設機械、車両、飲料水のタンク等に好適に使用することができる。塵芥としては、例えば、土埃、家屋の破砕に伴い発生する塵、木材の切削屑、金属の切削屑などが挙げられる。

図７に、他の実施形態に係る塵芥濾過フィルター１ａを示す。この塵芥濾過フィルター１ａは、液体を貯留する注液具４に取り付けられる。図７に示した注液具４は、液体４５を貯留するタンク４１であり、ハンドル４２と、注ぎ口４３と、ノズル４４とを含む。タンク４１に貯留する液体は、軽油、飲料水、尿素水、クーラント、エンジンオイルなどの液体が挙げられる。

タンク４１の背面側に配される注ぎ口には捩じ込み式の蓋４３が取り付けられており、タンク４１に液体を注ぐ際には、蓋４３を取り外して液体を注入する。タンク４１の正面側にはノズル４４が配されており、ノズル４４を介してタンク４１外に液体を排出する。

塵芥濾過フィルター１ａは、ノズル４４の先端側に嵌め込みにより取り付けられるものであり、その構成は寸法をノズル４４の寸法に合わせて変更した点以外は、上記の実施形態に係る塵芥濾過フィルター１と同様である。

図７に示したように、タンク４１側に塵芥濾過フィルター１ａを装着しておけば、タンク内の液体に含まれる塵芥を濾しとりながら複数の容器に順次、タンク内の液体を供給することが可能になる。タンク４１側に塵芥濾過フィルター１ａを取り付けているため、液体の供給を受ける容器の注ぎ口には別途フィルターを設ける必要がない。液体の供給を受ける側の容器内に塵芥濾過フィルター１ａ及びノズル４４を挿入した状態で液体を供給すれば、空気中を浮遊する塵芥が液体の供給を受ける容器内に混入することを防止することができる。

タンク４１を操作する作業者が誤ってタンク４１を傾けすぎた場合は、上記の実施形態と同様に、図６に示したように、塵芥濾過フィルターが拡張する。これによって、濾過面積を増大させて、液体の供給を受ける容器内に速やかに液体を供給することが可能になる。

１ 塵芥濾過フィルター
２１ タンク
２２ 注ぎ口
４ 注液具
１１１ 開口部
１１２ ヒダ
１１ 濾過部
１１５ 山折れ部

Claims (5)

1. 液体を貯留する容器の注ぎ口又は液体を供給する注液具に装着される塵芥濾過フィルターであって、
   当該フィルターは、液体を内部に流入させる開口部と複数のヒダとを備える袋状の濾過部を有しており、
   濾過部は、複数のヒダを折り重ねた形状を有しており、
   複数のヒダは、自由端を備えており、開口部から袋内に供給された液体によって袋の内径が拡張可能に構成されており、
   液体が供給されると、複数のヒダが折り重なっている部分が液体の流入する方向に交差する方向に対して拡張し、袋状の濾過部の内径が増大する塵芥濾過フィルター。
2. 濾過部の形状は、開口部から開口部の反対側に向けて袋の内径が徐々に大きくなる形状である請求項１に記載の塵芥濾過フィルター。
3. 濾過部を構成する濾過材の目開きは９８μｍ以下である請求項１又は２に記載の塵芥濾過フィルター。
4. 複数のヒダは、濾過部の開口側から濾過部の先端側に沿って配されている請求項１ないし３のいずれかに記載の塵芥濾過フィルター。
5. 複数のヒダは、山折れ部又は谷折れ部を備えており、その開口側が固定端として構成され、山折れ部又は谷折れ部が自由端として構成される請求項１ないし４のいずれかに記載の塵芥濾過フィルター。
   

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