JP7454941B2 - Filter element and filter container - Google Patents
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Description
本願発明はフィルタ容器およびそれに内蔵されるフィルタエレメントに関する。 The present invention relates to a filter container and a filter element contained therein.
流体の濾過において脱着式で適宜交換可能なフィルタ容器で流体の濾過を行う手法が一般的になっている。このようなフィルタ容器は、濾材を組み込んだフィルタエレメントが内蔵され、フィルタ容器の内部において、流体の流れをフィルタエレメントの濾材を通過するように形成して濾過を行うものである。フィルタエレメントにおける濾材の構成は様々なものが適用可能であって、代表的には、たとえば芯材の周りに濾材を巻きつけるなどして形成された円筒状の濾材を備えるフィルタエレメントがある。このタイプのフィルタエレメントは、円筒状の外周面から流体を濾材に流し込み内周面から濾過された流体が流れ出るように流れを形成し、またはその逆に流れを形成させて使用される。 BACKGROUND ART In fluid filtration, it has become common to use a removable and replaceable filter container to filter fluids. Such a filter container has a built-in filter element incorporating a filter material, and performs filtration by forming a flow of fluid inside the filter container so as to pass through the filter material of the filter element. Various configurations of the filter medium in the filter element are applicable, and a typical filter element includes a cylindrical filter medium formed by winding the filter medium around a core material. This type of filter element is used by forming a flow such that fluid flows into the filter medium from the cylindrical outer peripheral surface and filtered fluid flows out from the inner peripheral surface, or vice versa.
このようなフィルタエレメントに対し、たとえば、特許文献1に示されるように、フィルタエレメントを包含する容器(以下、フィルタ容器)の一端側に用意した流入口から流体をフィルタ容器に導入し反対側の端部に用意された流出口から濾過された流体を取り出すようなフィルタ容器がある。このように流入口と流出口とが反対側に配置されるフィルタ容器では、流入口から流出口に至るまでのすべての経路において距離の差異のばらつきが比較的小さくなる。すなわち、たとえば、図5AにおいてP1経路とP2経路との間に距離の差は無い。そのため、流体は図5Aの流れ経路P1と図5Aの流れ経路P2との距離の差に比較的ばらつきが小さく、このようなタイプのフィルタ容器では、流れ経路P1を流れる流体と流れ経路P2を流れる流体の量が均一化して、フィルタエレメントの濾材の全体に濾過すべき流体が行き渡る傾向にある。このように流入口と流出口とを選択することができれば、フィルタエレメントの濾材の全領域を効率的に使用でき、濾過効率およびフィルタエレメントの寿命の観点からは有利である。
For such a filter element, for example, as shown in
これに対し、流入口と流出口とがフィルタ容器の同じ側に配置されるフィルタ容器もある。濾過すべき流体の流れ回路内でフィルタ容器を簡易に脱着が可能な構成とすると、流入口と流出口とがフィルタ容器の同じ側に配置できれば非常に有利であるため、流入口と流出口とが同じ側に配置されるフィルタ容器は特に一般的である。流入口と流出口とが同じ側に配置されるフィルタ容器に、前記の芯材の周りに濾材を巻きつけて円筒状に濾材を形成したフィルタエレメントが適用された場合には、以下の問題がある。 On the other hand, some filter containers have an inlet and an outlet located on the same side of the filter container. If the filter container is configured to be easily removable in the flow circuit of the fluid to be filtered, it is very advantageous if the inlet and the outlet can be arranged on the same side of the filter container. Filter vessels in which the filters are located on the same side are particularly common. When a filter element in which the filter material is wound around the core material to form a cylindrical filter material is applied to a filter container in which the inflow port and the outflow port are arranged on the same side, the following problems occur. be.
フィルタエレメントの円筒状である濾材の軸線上の一端側に流入口と流出口とが配置されるフィルタ容器では、流入口から流出口に至るまでのすべての経路において距離の差異のばらつきが比較的大きくなる。このような容器では、流体がなるべく短距離の経路を通るように挙動する。そのため、たとえば、図5Bに示すように、流入口と流出口とが近くなるように流体が挙動してこの経路の流体の流れ(図5BのP3)が強くなる一方、流入口と流出口とから離れた経路には流体が流れにくく、この経路の流体の流れ(図5BのP4)が弱い傾向となる。そのため、流入口と流出口の近い側のフィルタエレメントの濾材がより濾過を行う一方、流入口と流出口とから離れた側のフィルタエレメントの濾材が濾過を行う頻度が少なくなる傾向になる。そのため、流入口と流出口の近い側のフィルタエレメントの濾材の濾過機能が流入口と流出口とから離れた側の濾過機能よりも早く消耗する。フィルタエレメントは濾材の全領域が平均的にまんべんなく使用されるよう前提で寿命が予定されているが、流入口と流出口とが同じ側に配置されるフィルタ容器に円筒状体である濾材を備えるフィルタエレメントが適用されると、流入口と流出口の近い側の流体経路が多く使われて、この領域のみが濾過された不純物により目詰まりをおこして、この箇所のフィルタエレメントの濾材の濾過機能が早く消耗し、フィルタエレメントの寿命が予定寿命よりも短くなってしまう問題がある。したがって、濾材の全領域を使用して濾過が実行できるフィルタエレメント、すなわち、たとえ流入口と流出口とがフィルタ容器の同じ側に配置されるフィルタ容器において円筒状体である濾材を備えるフィルタエレメントが適用される場合であっても、フィルタ内で流体が選択する全流れ経路の距離にばらつきがなくなるようなフィルタエレメントが求められる。 In a filter container in which the inlet and outlet are arranged at one end on the axis of the cylindrical filter medium of the filter element, the variation in distance difference is relatively small over all paths from the inlet to the outlet. growing. In such a container, the fluid behaves in such a way that it follows a path as short as possible. Therefore, for example, as shown in FIG. 5B, the fluid behaves so that the inlet and outlet become closer, and the fluid flow in this path (P3 in FIG. 5B) becomes stronger. It is difficult for the fluid to flow in the path away from the path, and the fluid flow in this path (P4 in FIG. 5B) tends to be weak. Therefore, the filter element of the filter element closer to the inlet and outlet filters more frequently, while the filter element of the filter element farther from the inlet and outlet filters less frequently. Therefore, the filtration function of the filter element on the side closer to the inlet and outlet is consumed faster than the filtration function of the filter element on the side farther from the inlet and outlet. The life of a filter element is planned on the assumption that the entire area of the filter medium is used evenly and evenly, but the filter element is equipped with a cylindrical filter medium in a filter container in which the inlet and outlet are located on the same side. When a filter element is applied, the fluid path near the inlet and outlet is used more, and only this region becomes clogged with filtered impurities, which impedes the filtration function of the filter medium of the filter element at this location. There is a problem that the filter element wears out quickly and the life of the filter element becomes shorter than the expected life. Therefore, a filter element with a filter medium in which filtration can be carried out using the entire area of the filter medium, i.e. a cylindrical body in a filter vessel, even if the inlet and the outlet are arranged on the same side of the filter vessel. Where applicable, a filter element is desired that eliminates variation in the length of the total flow path taken by the fluid within the filter.
濾過すべき流体を導入する流入口と流出口とを同じ側に有するフィルタ容器の内部に格納されて使用されるフィルタエレメントであって、前記フィルタエレメントは、中空部を有する円筒芯体であって、外面と内面との間が流体的に連通する円筒芯体と、前記円筒芯体の前記外面の周りに円筒状に配置され、前記円筒芯体の外側に外周面を形成するよう配置される濾材と、前記円筒芯体の前記中空部に挿入され、外面が前記円筒芯体の内面と隙間を有するように挿入されて延在し、前記円筒芯体の一端から他端まで前記流体を導く中央パイプと、前記中央パイプの前記他端の側に配置され、前記中央パイプにより導かれた前記流体を前記中央パイプの中心軸と垂直な平面を有する衝突プレートと、を備え、前記中央パイプの端部の縁の全周は前記円筒芯体の前記中空部の終端部に接合されていて、これにより前記中央パイプに導入された前記流体は前記円筒芯体の前記中空部には流れずに前記衝突プレートに衝突し、前記濾材の前記外周面と前記フィルタ容器との間には前記衝突プレートに衝突した前記流体は画定される流路に導かれ、前記流路に流れ込んだ前記流体は前記濾材の前記外周面から前記濾材に導入され、その内部を通過して濾過されて前記円筒芯体の前記内面から前記中空部に流れ込んで前記中央パイプの前記外面と前記円筒芯体の前記中空部との間に画定される隙間を通過して前記流出口から排出されるフィルタエレメントにより解決する。 A filter element used by being stored inside a filter container having an inlet and an outlet for introducing a fluid to be filtered on the same side, the filter element being a cylindrical core body having a hollow part. , a cylindrical core body with fluid communication between an outer surface and an inner surface, and a cylindrical core body arranged in a cylindrical shape around the outer surface of the cylindrical core body, and arranged to form an outer peripheral surface on the outside of the cylindrical core body. A filter medium is inserted into the hollow part of the cylindrical core, and extends so that its outer surface has a gap with the inner surface of the cylindrical core, and guides the fluid from one end of the cylindrical core to the other end. a central pipe; and a collision plate disposed on the other end side of the central pipe and having a plane perpendicular to the central axis of the central pipe, which allows the fluid guided by the central pipe to pass through the central pipe. The entire circumference of the edge of the end portion is joined to the terminal end of the hollow portion of the cylindrical core, so that the fluid introduced into the central pipe does not flow into the hollow portion of the cylindrical core. The fluid that has collided with the collision plate is guided to a flow path defined between the outer circumferential surface of the filter medium and the filter container, and the fluid that has flowed into the flow path is guided to a flow path defined between the outer peripheral surface of the filter medium and the filter container. It is introduced into the filter medium from the outer circumferential surface of the filter medium, passes through the inside of the filter medium, is filtered, and flows into the hollow part from the inner surface of the cylindrical core body, and flows into the outer surface of the central pipe and the hollow part of the cylindrical core body. The filter element is discharged from the outlet through a gap defined between the filter element and the outlet.
また、別の態様では、濾過すべき流体を導入する流入口と流出口とを同じ側に有するフィルタ容器の内部に格納されて使用されるフィルタエレメントであって、前記フィルタエレメントは、中空部を有する円筒芯体であって、外面と内面との間が流体的に連通する円筒芯体と、前記円筒芯体の前記外面の周りに円筒状に配置され、前記円筒芯体の外側に外周面を形成するよう配置される濾材と、前記円筒芯体の前記中空部に挿入され、外面が前記円筒芯体の内面と隙間を有するように挿入されて延在し、前記円筒芯体の一端から他端まで前記流体を導く中央パイプと、前記中央パイプの前記他端の側に配置され、前記中央パイプにより導かれた前記流体を前記中央パイプの中心軸と垂直な平面を有する衝突プレートと、を備え、前記中央パイプの端部の縁の全周は前記円筒芯体の前記中空部の終端部に接合されていて、これにより前記中央パイプに導入された前記流体は前記円筒芯体の前記中空部には流れずに前記衝突プレートに衝突し、前記濾材の前記外周面と前記フィルタ容器との間には前記衝突プレートに衝突した前記流体は画定される流路に導かれ、前記流路に流れ込んだ前記流体は前記濾材の前記外周面から前記濾材に導入され、その内部を通過して濾過されて前記円筒芯体の前記内面から前記中空部に流れ込んで前記中央パイプの前記外面と前記円筒芯体の前記中空部との間に画定される隙間を通過して前記流出口から排出されるフィルタエレメントを内蔵するように密閉されて形成されるフィルタ容器であって、前記フィルタ容器は前記流入口と前記流出口を同じ側に備え、前記流体の流体回路内の所定の箇所で脱着可能なフィルタ容器により解決する。 In another aspect, a filter element is used while being stored inside a filter container having an inlet and an outlet for introducing a fluid to be filtered on the same side, the filter element having a hollow part. a cylindrical core having an outer surface and an inner surface in fluid communication; a cylindrical core arranged in a cylindrical shape around the outer surface of the cylindrical core, and an outer circumferential surface on the outside of the cylindrical core; A filter medium is inserted into the hollow part of the cylindrical core, and extends from one end of the cylindrical core so that the outer surface thereof has a gap with the inner surface of the cylindrical core. a central pipe that guides the fluid to the other end; a collision plate that is disposed on the other end side of the central pipe and has a plane perpendicular to the central axis of the central pipe, and that directs the fluid guided by the central pipe; , the entire circumference of the edge of the end of the central pipe is joined to the terminal end of the hollow part of the cylindrical core, so that the fluid introduced into the central pipe flows through the rim of the cylindrical core. The fluid collides with the collision plate without flowing into the hollow part, and the fluid that collides with the collision plate is guided to a flow path defined between the outer circumferential surface of the filter medium and the filter container, and the fluid collides with the collision plate. The fluid that has flowed into the filter medium is introduced into the filter medium from the outer circumferential surface of the filter medium, passes through the inside of the filter medium, is filtered, and flows from the inner surface of the cylindrical core body into the hollow portion, and flows between the outer surface of the central pipe and the A filter container is formed to be sealed so as to contain a filter element that passes through a gap defined between the hollow portion of the cylindrical core body and is discharged from the outlet, the filter container being The problem is solved by a filter container that has an inlet and an outlet on the same side and is detachable at a predetermined point in the fluid circuit of the fluid.
また、さらなる態様では、濾過すべき流体を導入する流入口と流出口とを同じ側に有するフィルタ容器の内部に格納されて使用されるフィルタエレメントであって、前記フィルタエレメントは、中空部を有する円筒芯体であって、外面と内面との間が流体的に連通する円筒芯体と、前記円筒芯体の前記外面の周りに円筒状に配置され、前記円筒芯体の外側に外周面を形成するよう配置される濾材と、前記円筒芯体の前記中空部に挿入され、外面が前記円筒芯体の内面と隙間を有するように挿入されて延在し、前記円筒芯体の一端から他端まで前記流体を導く中央パイプと、前記中央パイプの前記他端の側に配置され、前記中央パイプにより導かれた前記流体を前記中央パイプの中心軸と垂直な平面を有する衝突プレートと、を備え、前記中央パイプの端部の縁の全周は前記円筒芯体の前記中空部の終端部に接合されていて、これにより前記中央パイプに導入された前記流体は前記円筒芯体の前記中空部には流れずに前記衝突プレートに衝突し、前記濾材の前記外周面と前記フィルタ容器との間には前記衝突プレートに衝突した前記流体は画定される流路に導かれ、前記流路に流れ込んだ前記流体は前記濾材の前記外周面から前記濾材に導入され、その内部を通過して濾過されて前記円筒芯体の前記内面から前記中空部に流れ込んで前記中央パイプの前記外面と前記円筒芯体の前記中空部との間に画定される隙間を通過して前記流出口から排出されるフィルタエレメントを交換可能に内蔵可能で、前記流体の流体回路の一部を形成するフィルタ容器であって、前記フィルタ容器は前記流入口と前記流出口を同じ側に備えるフィルタ容器により解決する。 In a further aspect, the filter element is used while being stored inside a filter container having an inlet and an outlet for introducing a fluid to be filtered on the same side, the filter element having a hollow part. a cylindrical core, the outer surface and the inner surface of which are in fluid communication; A filter medium is inserted into the hollow part of the cylindrical core body, and extends so that the outer surface thereof has a gap with the inner surface of the cylindrical core body, and the filter medium is inserted into the hollow part of the cylindrical core body, and extends from one end of the cylindrical core body to the other end. a central pipe that guides the fluid to an end; and a collision plate that is disposed on the other end side of the central pipe and has a plane perpendicular to the central axis of the central pipe that conducts the fluid guided by the central pipe. The entire periphery of the edge of the end of the central pipe is joined to the terminal end of the hollow part of the cylindrical core, so that the fluid introduced into the central pipe flows into the hollow of the cylindrical core. The fluid that collided with the collision plate is guided to a flow path defined between the outer circumferential surface of the filter medium and the filter container, and the fluid collides with the collision plate without flowing into the flow path. The flowing fluid is introduced into the filter medium from the outer circumferential surface of the filter medium, passes through the inside of the filter medium, is filtered, and flows into the hollow part from the inner surface of the cylindrical core body, and is connected to the outer surface of the central pipe and the cylinder. A filter container that can replaceably incorporate a filter element that passes through a gap defined between the core body and the hollow portion and is discharged from the outlet, and forms a part of the fluid circuit for the fluid. Accordingly, the filter container is provided with the inlet and the outlet on the same side.
本発明により、濾材の全域を使用して濾過が実行できるように、濾過すべき流体の流れの経路の長さにばらつきのないフィルタエレメントが実現される。 According to the present invention, a filter element is realized in which the length of the flow path of the fluid to be filtered is uniform so that filtration can be performed using the entire area of the filter medium.
図1から図3を参照して、本発明の実施の形態として実施例1のフィルタ容器1について説明する。図1は本発明のフィルタエレメント3の斜視図である。図2はフィルタエレメント3を内蔵したフィルタ容器1であって、フィルタ容器1自体がカートリッジとして機能するフィルタ容器1の斜視図である。図1ではフィルタ容器1の外郭容器の一部を破断して内部を示している。図3は図2の断面X-Xの部分を示したフィルタ容器1の断面図である。フィルタ容器1はフィルタ容器ホルダ5に固定されて使用されるが、図2および図3においては、フィルタ容器1がフィルタ容器ホルダ5に固定される態様がわかるような状態で、フィルタ容器1とフィルタ容器ホルダ5とを分離して示している。実際には、フィルタ容器1は、図2および図3における一点鎖線にしたがったように、フィルタ容器ホルダ5に脱着可能に装着されて使用される。また、図3における矢印は、濾過すべき流体の流れを示している。
With reference to FIGS. 1 to 3, a
フィルタ容器1は、たとえば、内部が中空な円筒形状の外郭容器である本体シェル11と、内部のエア抜き用のベントキャップ12と、フィルタ容器ホルダ5の内面5aの輪郭形状に合致する相補的形状を外形形状とする外面13aを有するシェルキャップ13と、を有している。本体シェル11は、代表的には中心軸が定義されるような、断面が円筒形状を有している。フィルタ容器ホルダ5には、濾過すべき流体が流れる流れ回路の一部であってその流体をフィルタ容器1に導入するための上流管路51と、フィルタ容器1で濾過された濾過後の流体を回収するための下流管路52とを備えている。上流管路51と下流管路52とはフィルタ容器ホルダ5の底面において、上流管路51は流入孔51aを、下流管路52は流出孔52aを形成している。
The
フィルタ容器1は、本体シェル11と内部のエア抜き用のベントキャップ12とシェルキャップ13とにより内部が密閉可能なカプセル形状となっている。シェルキャップ13の底面には、フィルタ容器1の外面13aがフィルタ容器ホルダ5の内面5aに合致するようにフィルタ容器1がフィルタ容器ホルダ5に嵌合された段階で、流入孔51aと流出孔52aとにそれぞれ合致するような流入口1aと流出口1bとを有している。
The
フィルタ容器1の内部の中空部分には、フィルタエレメント3が配置される。フィルタエレメント3は、円筒形状の円筒芯体31を備えている。円筒芯体31は中空部を有する円筒形状の芯棒として機能する部材であって、外面31aと内面31bとの間が流体的に連通するパイプ状の部材である。濾材33はたとえば不織布など、濾過する流体に合わせて自由に設定することができ、濾材33は円筒芯体31の外面31aの周りに円筒状に配置される。代表的には巻き付けられる形態で配置され、円筒芯体31の中心軸がフィルタエレメント3の中心軸として画定されるとともに、濾材33の外周面が円筒芯体31の外側でフィルタエレメント3の外周面3aを形成する。
A
または、円筒芯体31をインナーカバーたる中心管とする二重管のように円筒芯体31の外側にアウターカバー32を配置させてもよい。そして、インナーカバーたる円筒芯体31とアウターカバー32とは、それぞれの中心軸が同心軸になるように配置されて、二重の円筒形状を形成する。この同心軸であるアウターカバー32の中心軸と円筒芯体31の中心軸とがフィルタエレメント3の中心軸として画定される。この形態では円筒芯体31とアウターカバー32との表面には開口が複数個穿設され、また円筒芯体31とアウターカバー32との間に濾材33が配置され、円筒芯体31とアウターカバー32とは濾材33の保持部材として機能する。濾材33はたとえば不織布など、濾過する流体に合わせて自由に設定することができる。濾過すべき流体は、アウターカバー32の開口からアウターカバー32の内部に導入されて濾材33を通過して円筒芯体31の開口から流出するようになっている。フィルタエレメント3は前記のとおり、円筒芯体31に濾材33を巻き付けるだけの構成としてもよい。この場合には、たとえば濾材である布状の不織布を円筒芯体31に巻き付けて固定する形態であって、フィルタエレメント3の外周面3aは濾材33の外周面となる。一方、円筒芯体31の外側に二重管のようにアウターカバー32を配置させ、その間に濾材を配置する構成としてもよい。この場合には、フィルタエレメント3の外周面3aはアウターカバー32となり、アウターカバー32と円筒芯体31との間(アウターカバー32から円筒芯体31の中空部分に至る経路の間)に濾材33が配置される。いずれの場合にも、濾過すべき流体はフィルタエレメント3の外周面3aからフィルタエレメント3に流入して円筒芯体31の中空部分に至る。すなわち、フィルタエレメント3の外周面3aからフィルタエレメント3に流入して円筒芯体31の中空部分に至る限り、濾材33を配置するためには、どのような構成をとってもよい。以下、代表例として、アウターカバー32を配置する例で説明をする。
Alternatively, the
アウターカバー32と円筒芯体31との一端であるフィルタエレメント3の一方の端部には円形のトッププレート34で封止される。また、トッププレート34と反対側であるフィルタエレメント3の反対側の端部であるアウターカバー32と円筒芯体31との他端は円形のベースプレート35で封止されている。したがって、アウターカバー32と円筒芯体31との間に配置される濾材33には、アウターカバー32と円筒芯体31との中心軸方向である両端側には流体は流入も流出もしない構造である。すなわち、フィルタエレメント3では、フィルタエレメント3の中心軸に沿った方向から濾材33に流体は流入も流出もせず、フィルタエレメント3の外周からのみ濾過すべき流体が濾材33に流入し、フィルタエレメント3の内周からのみ濾過すべき流体が濾材33から流出する。
One end of the
ベースプレート35がフィルタ容器1の本体シェル11内に固定されることでフィルタエレメント3がフィルタ容器1内で固定される。このとき、代表的には、フィルタエレメント3がフィルタ容器1の本体シェル11の中心軸と、フィルタエレメント3の中心軸が同心軸を形成するようにフィルタ容器1内で自立するように固定される。また、この中心軸方向が鉛直方向となる。
The
円筒芯体31の内部には中央パイプ4が、円筒芯体31の中心軸方向に延在するように配置されている。中央パイプ4は、円筒芯体31の中空部に挿入され、中央パイプ4の外面が円筒芯体31の内面31bと隙間を有するように挿入されて延在するように配置されて、円筒芯体31の一端から他端まで流体を導くように機能する。中央パイプ4の壁面には中央パイプ4の表裏を貫通する開口はなく中央パイプ4の外面と内面とは隔絶されている。トッププレート34の中央部には中央パイプ4の径とほぼ同径の孔34aが穿設されていて中央パイプ4の一端の全周はこの孔34aに隙間無く密着するように固定されて開口4aを形成している。開口4aが形成されるフィルタエレメント3の側が鉛直方向の上側として画定される。ベースプレート35の中央部には中央パイプ4の径よりも大きく径を有する孔35aが穿設されていて、中央パイプ4はベースプレート35の孔35aを貫通する。中央パイプ4の外周とベースプレート35との間には隙間が形成されて流路断面を画定する。トッププレート34に固定される中央パイプ4の一端と反対側となる中央パイプ4の他端はシェルキャップ13にまで至ってシェルキャップ13で固定される。前記の通り、シェルキャップ13の側が中央パイプ4と連結するように延在するパイプを有する構成としてもよい。中央パイプ4の他端の開口4bはシェルキャップ13での開口として流入口1aとして画定される。中央パイプ4は一本のパイプ部材としてもよいし、複数のパイプを連結させて構成されるパイプでもよい。中央パイプ4を複数のパイプで構成する場合、その一部がフィルタ容器側の部材として形成させてフィルタエレメント3の中央パイプ4と連結させる構成でもよい。すなわち、図1では中央パイプ4がフィルタエレメント3の端面から飛び出すように長く延在するような構成としているが、フィルタエレメント3の端面と同じ長さとして、その他の部分をフィルタ容器1の側の部材として連結させてもよい。
A central pipe 4 is arranged inside the
中央パイプ4の開口4aが形成されるフィルタエレメント3の上側には衝突プレート36が配置されている。衝突プレート36は中央パイプ4の一端の側(流体の流れ下流の側)に配置され、中央パイプ4により導かれた流体を中央パイプ4の中心軸と垂直な平面を有するように配置される。衝突プレート36は中央パイプの内径より大きい形状であり、代表的には円板である。衝突プレート36は、衝突プレート36の中心軸がフィルタエレメント3の中心軸と同心となるように、かつトッププレート34と衝突プレート36との間に隙間が形成されるようにトッププレート34に固定される。衝突プレート36は、代表的には、4本の脚36a,36b,36c,36dでトッププレート34に固定される。4本の脚36a,36b,36c,36dの長さが、トッププレート34と衝突プレート36との間に形成される隙間となり、フィルタエレメント3の半径方向において外側に向かって広がるような流れを形成する流路断面を画定する。中央パイプ4の一端の側の縁の全周は円筒芯体31の中空部の終端部に接合されている。これにより中央パイプ4に導入された流体は円筒芯体31の中空部には流れずに必ず衝突プレート36に衝突する。図1では中央パイプ4の長さは衝突プレート36と反対側の端部をよりも長く描かれているが、図1のように中央パイプ4は流入孔51aに至るまでを一つの構造としてもよいし、一方中央パイプ4の長さを短くする一方流入孔51a側にパイプを配置して、それと接続させて中央パイプ4として、図2および図3に示すように複数の部材によって形成させる中央パイプ4として構成させてもよい。
A
濾材33が配置される側と反対側のベースプレート35には排出流路37が画定されている。中央パイプ4の外周とベースプレート35の孔35aとの間には隙間からの空間は、すべて排出流路37に繋がっている。排出流路37の流路全域は流出口1bのみに結合され流出口1b以外とは連通しない。フィルタエレメント3は、ベースプレート35により、アウターカバー32の外周面の外側、すなわちフィルタエレメント3の外周面の外側とフィルタ容器1の本体シェル11の内壁面との間に隙間が画定されるように固定され、この隙間は流路断面として機能する。トッププレート34と衝突プレート36との間に形成される隙間の高さのフィルタ容器1の本体シェル11の内部側には曲面が形成されている。この曲面は、トッププレート34と衝突プレート36との間に形成される隙間によってフィルタエレメント3の半径方向において外側に向かって広がるように形成された流れを、フィルタエレメント3の外周面の外側とフィルタ容器1の本体シェル11の内壁面との間の隙間に導くような流路曲面11aとして機能する。
A
続いて、本発明におけるフィルタ容器1の内部において、上流管路51の流入孔51aから導かれる濾過すべき流体が、フィルタエレメント3との関係で、どのようにフィルタ容器1の内部において挙動し、下流管路52の流出孔52aから排出されるかについて説明する。図3の矢印はこの流れの挙動を示している。ここでは、上流管路51の流入孔51aと下流管路52の流出孔52aとが鉛直方向下方に配置されフィルタエレメント3について衝突プレート36が鉛直方向上方向に位置するように取り付けられている例で説明している。しかし、上流管路51の流入孔51aと下流管路52の流出孔52aとが鉛直方向上方に配置されフィルタエレメント3について衝突プレート36が鉛直方向下方向に位置するように取り付けられていてもよい。上流管路51の流入孔51aと下流管路52の流出孔52aとを鉛直方向下方に配置する場合では、さらに衝突プレート36によって衝突してフィルタエレメント3の外周面の外側とフィルタ容器1の本体シェル11の内壁面との間の隙間に導入された流れは、フィルタエレメント3の外周面の外側とフィルタ容器1の本体シェル11の内壁面との間を下降流として流れるので、よりフィルタエレメント3の外周面の遠くまで到達するさらなる効果を生じうる。
Next, how the fluid to be filtered guided from the
フィルタ容器1がフィルタ容器ホルダ5に密着するようにしっかり固定されると、流入孔51aと流入口1aとが連通し、流出孔52aと流出口1bとが連通する。流入孔51aから上流管路51の流体が中央パイプ4のみに流入し、上流管路51の圧力に基づいて、鉛直方向にフィルタエレメント3の上部に向かって流れ上がる。流体は中央パイプ4の外には流出しない。中央パイプ4の上部の開口4aまで上昇した流体は衝突プレート36に衝突してトッププレート34と衝突プレート36との間の隙間をフィルタエレメント3の半径方向に外側に広がるように流れ出る。フィルタエレメント3の半径方向に外側に広がった流れは、本体シェル11の内面の流路曲面11aに導かれてフィルタエレメント3の外周面(アウターカバー32の外周)と本体シェル11の内面との間の隙間を流れるような流れとなる。フィルタエレメント3の外周面(アウターカバー32の外周)と本体シェル11の内面との間の隙間の流れはフィルタエレメント3のアウターカバー32の開口からアウターカバー32の内部に導入されて濾材33を通過して円筒芯体31の開口から濾材33の内側へと流れ出る。円筒芯体31の開口から流れ出た流体は円筒芯体31と中央パイプ4との間の隙間を流れて、ベースプレート35の孔35aを経て排出流路37へと流れ出る。排出流路37から流れ出た流体は流出口1bを経て流出孔52aから下流管路52に至り、濾過後の流体として回収される。
When the
本発明の構成では、中央パイプ4で鉛直方向の最高部まで上昇した流体は、フィルタエレメント3の外周面に至るまで、フィルタエレメント3の内周面を経ることもなく、かつフィルタエレメントの軸方向端部を経ることもなく、濾材33に触れることがない。流路曲面11aによって流れの方向が曲げられた流体は初めてフィルタエレメント3の外周面に至り濾材33に触れるため、フィルタエレメント3の最も遠い最下部まで流体が行き渡りやすい効果を奏する。これにより、流体が流入口1aからの最短部である流入口1a付近の濾材33に触れることを防ぎ、流入口1aから最も遠い流出口1bに近いフィルタエレメント3の濾材33に到達させることができる。これにより、濾材33の全域を利用することができ、濾材33の寿命を伸ばすことができる効果につながる。
In the configuration of the present invention, the fluid that has risen to the highest point in the vertical direction in the central pipe 4 reaches the outer peripheral surface of the
実施例1として、フィルタ容器1自体がカートリッジとして機能するフィルタ容器1について説明した。実施例1のフィルタ容器1は、前記のようにフィルタエレメントを内蔵するように密閉されて形成され、濾過すべき流体の流体回路内の所定の箇所で脱着可能なフィルタ容器として機能するが、フィルタ容器1は必ずしもこれに限られない。実施例2としては、フィルタエレメントが交換可能なカートリッジとして機能し、このカートリッジとしてのフィルタエレメント3を内蔵可能であって、前記流体の流体回路の一部を形成するように構成されているフィルタ容器であってもよい。この場合、前者(実施例1)はフィルタ容器1が密閉構造であってフィルタ容器1自体がカートリッジとして取り換え可能であり、濾過すべき流体の流体回路にはこのフィルタ容器1を脱着可能とするアセンブリが配置されていればよい。一方、後者(実施例2)の場合には、フィルタエレメント3が取り換え可能であって、フィルタ容器1は濾過すべき流体の流体回路の一部をなすように固定的に配置される。この場合、フィルタ容器1は密閉構造ではなく、フィルタエレメント3の脱着時にフィルタ容器1の蓋を開閉しながらフィルタエレメント3の脱着を行う形態である。いずれのフィルタ容器1の場合においても、濾過すべき流体を導入する流入口と流出口とを同じ側に有してさえいればフィルタ容器1としての制限はない。ただし、実施例1の場合には樹脂製のフィルタ容器1となることが多く、実施例2の場合には金属製のフィルタ容器となる場合が多いであろう。ただし、材料の制限はない。フィルタエレメント3の構造は、実施例1と実施例2としての違いはない。すなわち、この実施例2では、フィルタ容器1を、たとえば図4に示すように、内部が中空な円筒形状の外郭容器である本体シェル6と、ホルダ7とからなる構成とし、このホルダにフィルタエレメント3を取り付け可能に構成してもよい。この場合には、ホルダ7にフィルタエレメント取り付け構造7aを配置する。フィルタエレメント3がフィルタエレメント取り付け構造7aに取り付けられると、本体シェル6とフィルタエレメント3との間に流路ができるようになっていて、前記の実施例1の流れ回路が完成する。ホルダ7は実施例1と同じように、上流管路71と、濾過された濾過後の流体を回収するための下流管路72とを備えている。本体シェル6とホルダ7とは、たとえば本体シェル6に配置されるフランジ6aとホルダ7に配置されるフランジ7bとを固定用リング(不図示)で挟持するように固定する。これに本体シェル6とホルダ7とはフランジ等で固定されて密閉し、この状態では内部の流れが実施例1と全く同じ構造となる。
As Example 1, a
1 フィルタ容器
1a 流入口
1b 流出口
3 フィルタエレメント
4 中央パイプ
5 フィルタ容器ホルダ
6,11 本体シェル7 ホルダ
12 ベントキャップ
13 シェルキャップ
31 円筒芯体
32 アウターカバー
33 濾材
34 トッププレート
35 ベースプレート
36 衝突プレート
37 排出流路
51 上流管路
52 下流管路
51a 流入孔
52a 流出孔
71 上流管路
72 下流管路
1
Claims (5)
中空部を有する円筒芯体であって、外面と内面との間が流体的に連通する円筒芯体と、
前記円筒芯体の前記外面の周りに円筒状で配置がなされる濾材と、
前記流入口と連通する鉛直方向の下端と鉛直方向の上端とを備える中央パイプであって、前記中央パイプは、前記中央パイプの外面と前記円筒芯体の内面との間に画定される隙間を有するように前記円筒芯体の前記中空部に挿入されて延在するように配置され、前記下端から導入された前記流体を前記上端に向かって導く中央パイプと、
前記中央パイプの前記上端の上方に位置するように配置され、前記中央パイプが延在する方向に垂直な平面を有する衝突プレートであって、前記中央パイプの前記下端から前記上端へと導かれて前記上端から流出した前記流体が前記平面に衝突するように配置される衝突プレートと、を備え、
前記隙間は前記中央パイプとは連通せずに、前記隙間の下端は前記流出口に連通し、かつ前記中央パイプの前記上端から流出した前記流体は前記隙間と前記円筒芯体の前記上端の側の前記濾材とには流入しない構造であり、これにより、前記流入口から前記中央パイプの前記下端に導入された前記流体は前記中央パイプの前記上端に向かって流れて前記衝突プレートに衝突し、前記衝突プレートに衝突した前記流体は、前記濾材の外周面と前記フィルタ容器との間に画定される流路に導かれて下降流となり、前記流路に流れ込んだ前記流体は前記濾材の前記外周面から前記濾材に導入され、前記濾材の内部を通過して濾過されて前記円筒芯体の前記内面から前記隙間に流れ込んで通過して前記流出口から排出されるフィルタエレメント。 A filter element used while being stored inside a filter container having an inlet for a fluid to be filtered and an outlet for the fluid in a vertically downward direction, the filter element comprising:
a cylindrical core body having a hollow portion, the outer surface and the inner surface of which are in fluid communication;
a filter medium arranged in a cylindrical shape around the outer surface of the cylindrical core;
A central pipe having a vertical lower end communicating with the inlet and a vertical upper end, the central pipe having a gap defined between an outer surface of the central pipe and an inner surface of the cylindrical core. a central pipe inserted into and extending from the hollow part of the cylindrical core body so as to guide the fluid introduced from the lower end toward the upper end;
a collision plate disposed above the upper end of the central pipe and having a plane perpendicular to the direction in which the central pipe extends, the collision plate being guided from the lower end of the central pipe to the upper end; a collision plate arranged so that the fluid flowing out from the upper end collides with the plane,
The gap does not communicate with the central pipe, but the lower end of the gap communicates with the outlet, and the fluid flowing out from the upper end of the central pipe flows between the gap and the upper end of the cylindrical core. The fluid introduced from the inlet to the lower end of the central pipe flows toward the upper end of the central pipe and collides with the collision plate; The fluid that has collided with the collision plate is guided into a flow path defined between the outer circumferential surface of the filter medium and the filter container and becomes a downward flow, and the fluid that has flowed into the flow path is caused to flow downward toward the outer circumference of the filter medium. A filter element that is introduced from the surface into the filter medium, passes through the inside of the filter medium, is filtered, flows into the gap from the inner surface of the cylindrical core, passes through, and is discharged from the outlet.
前記構造は、前記中央パイプの前記上端および前記円筒芯体の前記上端の側で前記隙間と前記濾材とを封止するトッププレートであって、
前記衝突プレートに衝突した前記流体は、前記トッププレートに沿って前記濾材の前記外周面と前記フィルタ容器との間に画定される前記流路に導かれ、
前記濾材の前記配置は記円筒芯体に巻き付けられて取り付けられ、前記フィルタエレメントの外周面が前記濾材を形成するフィルタエレメント。 The filter element according to claim 1,
The structure is a top plate that seals the gap and the filter medium on the side of the upper end of the central pipe and the upper end of the cylindrical core,
The fluid that has collided with the collision plate is guided along the top plate to the flow path defined between the outer peripheral surface of the filter medium and the filter container,
A filter element in which the arrangement of the filter medium is wound around and attached to the cylindrical core, and the outer peripheral surface of the filter element forms the filter medium.
前記円筒芯体は前記円筒芯体と同心に配置される円筒のアウターカバーを備え、前記濾材は前記アウターカバーの内側と前記円筒芯体との間に配置され、前記円筒芯体と前記アウターカバーとのそれぞれは、前記フィルタエレメントの外周面から流体を前記濾材に導いて前記円筒芯体の内部の前記中空部に導く開口を有しているフィルタエレメント。 The filter element according to claim 1,
The cylindrical core body includes a cylindrical outer cover disposed concentrically with the cylindrical core body, the filter medium is disposed between the inside of the outer cover and the cylindrical core body, and the cylindrical core body and the outer cover Each of the filter elements has an opening that guides fluid from the outer circumferential surface of the filter element to the filter medium and into the hollow portion inside the cylindrical core.
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