WO2007052563A1 - フィルタ装置及び濾過体 - Google Patents

Abstract

　一面が開口した筒状のハウジング内に、流体の流入側と流出側とを区分けして保持されるようにフィルタエレメントを収容してフィルタ装置を構成する。フィルタエレメントは、複数枚のシート状の濾材が隙間を開けて積層配置されて形成された濾過体を基本に構成されている。フィルタエレメントは、そのような濾過体を波形形状に形状保持させて形成されている。

Description

明 細 書

フィルタ装置及び濾過体

技術分野

[0001] 本発明は、燃料、水、オイル、空気等の流体を濾過するためのフィルタ装置に関す る。

背景技術

[0002] フィルタ装置では、これを使用する技術分野での技術革新等に応じて、従来以上 の濾過能力を求められることがある。一例として、ディーゼルエンジンの分野では、近 年における厳し ヽ環境規制に応じて、 V、わゆる次世代ディーゼルと呼ばれて ヽる高 圧噴射の燃料システムを備えた技術が登場して ヽる。このような ヽゎゆる次世代ディ ーゼルエンジンの分野では、燃料噴射システムを構成する部品の磨耗ゃカゝじりがそ の寿命に大きく影響することから、燃料をより清浄な状態に管理しなければならない。

[0003] 例えば、従来は、図 7 (a)に例示するように、高効率なメインフィルタ 1だけによつて 要求される燃料の清浄度が維持されて 、たのに対して、次世代ディーゼルエンジン の分野では、そのような構成によっては要求される燃料の清浄度が維持し得ないこと が生じている。そこで、要求される燃料の清浄度を維持するためには、図 7 (b)に例 示するようなプレフィルタ 2とメインフィルタ 1とのポンプ 3を介した組み合わせや、更に は図 7 (c)に例示するようなプレフィルタ 2と二つのメインフィルタ 1とのポンプ 3を介し た組み合わせと 、うような構成が必要となる。

[0004] し力しながら、図 7 (b)や図 7 (c)のような濾過システムを構築する場合、どうしてもス ペース効率が低下し、その上、コスト的にも割高となる。そこで、図 8に示すような従来 力も知られている複数枚の濾材 11、 12を重ね合わせた二重構造の濾過体 13を使 用することも考えられるが、この場合には各濾材 11、 12のそれぞれにケーキ層による 効果をもたらすことができない。つまり、フィルタ装置では、その使用に伴い濾過体の 表面に濾過対象物である異物が堆積したケーキ層が形成され、これによつて濾過効 率が維持される。ところが、図 8に例示するような二重構造の濾過体 13の場合、流体 の流入側である表層側の濾材 11にはケーキ層が形成されるのに対して、流体の流 出側である次層側の濾材 12にはケーキ層が形成され得な 、。次層側の濾材 12は、 表層側の濾材 11に密着しているからである。このため、どうしても濾過効率が低下し 易くなるという問題がある。

[0005] この点、特許文献 1には、筒状のフィルタエレメントの内側に小径の筒状のフィルタ エレメントを組み込んで二重構造にしたフィルタ装置が記載されて 、る。このようなフ ィルタ装置であれば、外周側のフィルタエレメントが有する濾過体ば力りでなぐ内周 側のフィルタエレメントが有する濾過体にもケーキ層の生成を促すことができる。

[0006] 特許文献 1 :日本国の特開 2000— 130142公報

発明の開示

[0007] し力しながら、特許文献 1に記載されたようなフィルタ装置では、筒状のフィルタエレ メントの内側に小径の筒状のフィルタエレメントを組み込んで二重構造にするという構 造上、どうしてもフィルタ装置全体の外径が大径ィ匕してしまい、装置の大型化を招くと いう問題がある。し力も、径が異なる二つのフィルタエレメントを組み込むという構造上 、構造が複雑ィ匕し、組立性も低下してしまうという問題も生ずる。

[0008] 本発明は、装置全体を大型化させず、構造の複雑化や組立性の低下を招来せず に、濾過効率を向上させ、し力もその濾過効率を維持することができるフィルタ装置を 提供することである。

[0009] 本発明のフィルタ装置は、一面が開口した筒状のハウジングと、前記ハウジング内 に収容され、複数枚のシート状の濾材が隙間を開けて積層配置されて形成された濾 過体を波形形状に形状保持させて形成されたフィルタエレメントと、前記フィルタエレ メントに対する流体の流入側と流出側とを区分けして前記ハウジング内で前記フィル タエレメントを保持する機構と、を備える。

[0010] 本発明の濾過体は、複数枚のシート状の濾材が隙間を開けて積層配置されて形成 されている。

図面の簡単な説明

[0011] [図 1]本発明の実施の一形態として、一部を切り欠いて示すフィルタ装置の正面図で ある。

[図 2]濾過体の平面図である。 [図 3]構造を示すために拡大した濾過体の平面図である。

[図 4]濾過体に用いる濾材のバリエーションを例示する模式図である。

[図 5]別の実施の一形態として、構造を示すために拡大した濾過体の平面図である。

[図 6]更に別の実施の一形態として、構造を示すために拡大した濾過体の平面図で ある。

[図 7]従来用いられるフィルタユニットのノリエーシヨンを例示する模式図である。

[図 8]従来の二重化された濾過体の構造を例示する濾過体の平面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0012] 本発明の実施の一形態を図 1ないし図 5に基づいて説明する。本実施の形態は、 燃料を濾過するための燃料フィルタ装置への適用例である。

[0013] 図 1は、一部を切り欠!、て示すフィルタ装置の正面図である。本実施の形態のフィ ルタ装置 101、エンジン等に設けられたフィルタヘッド (いずれも図示せず）に着脱自 在に取り付けられる構造を有している。つまり、フィルタヘッドは、フィルタ装置 101に よる濾過を必要とする燃料の流路中に配置され、濾過前の燃料をフィルタ装置 101 に供給する領域と、濾過後の燃料をフィルタ装置 101から供給される領域とを有して いる。フィルタヘッドは、管状部材（図示せず)を有しており、この管状部材の外周側 が濾過前の燃料をフィルタ装置 101に供給する領域となり、管状部材の内周側が濾 過後の燃料をフィルタ装置 101から供給される領域として形成されている。フィルタ装 置 101は、そのようなフィルタヘッドに装着されることにより、濾過前の燃料を濾過して フィルタ装置に戻すように構造を有して 、る。

[0014] フィルタ装置 101は、図示しないフィルタヘッドに着脱自在に取り付けられるハウジ ング 102を有している。ハウジング 102は、金属薄板、すなわち、鉄板による円筒状 の下ハウジング 103を有する。下ハウジング 103は、一端（図 1中の下端）が閉鎖され 、他端（図 1中の上端）が開口するキャップ形状を有している。下ハウジング 103の上 面開口部分には、リング状の上ハウジング 104が加締めにより固定されている。そし て、上ハウジング 104には、円筒状のパッキング 105が加締めによって固定されてい る。パッキング 105は、図示しないフィルタヘッドにフィルタ装置 101を取り付けた際、 両者の間の密閉性を保つ機能を果たす。 [0015] ハウジング 102の内部には、フィルタエレメント 106が内蔵されている。フィルタエレ メント 106は、多数の穴 107がメッシュ状に開口した内筒 108の外側に円筒状の濾過 体 109が取り付けられて形成されている。これらの内筒 108と濾過体 109とは、一対 の円板状の保持プレート 110a, 110bによって一体に接着保持されて 、る。

[0016] フィルタ装置 101は、フィルタエレメント 106に対する燃料の流入側と流出側とを区 分けしてハウジング 102の内部でフィルタエレメント 106を保持する機構を有している 。この機構として、フィルタ装置 101は、コイルスプリング 111とカバー 112とを有する

[0017] コイルスプリング 111は、下ハウジング 103の閉鎖端部側でフィルタエレメント 106を 弹性的に支持する。このようなコイルスプリング 111は、下ハウジング 103の閉鎖端部 内壁とフィルタエレメント 106を構成する一方の保持プレート 110aとの間に位置付け られている。当該一方の保持プレート 110aは、コイルスプリング 111の座りを良好に するために中央部が窪んだ形状となっている。図 1中、この窪んでコイルスプリング 1 11の座りを良好にする部分を符号 aで示す。

[0018] カノく一 112は、下ハウジング 103の内径と略同一径を有する円板状の隔壁 113の 中央部にねじ部 114を有する部材である。このようなカバー 112とフィルタエレメント 1 06との間にはパッキング 115が挟み込まれ、燃料の流入側と流出側とを区分けして いる。

[0019] パッキング 115は、フィルタエレメント 106を構成するもう一方の保持プレート 110b に当接している。当該もう一方の保持プレート 110bは、ノ ッキング 115の座りを良好 にするために中央部が窪んだ形状となっている。図 1中、この窪んでパッキング 115 の座りを良好にする部分を符号 bで示す。

[0020] カバー 112には、上ハウジング 104がスポット溶接等で取り付けられている。このよう な上ハウジング 104が取り付けられたカバー 112は、コイルスプリング 111、フィルタ エレメント 106、パッキング 115が順に収容された下ハウジング 103に挿入され、この 状態で下ハウジング 103の口元と上ハウジング 104の外周部を共に加締めることによ つて下ハウジング 103に取り付けられる。

[0021] カバー 112のねじ部 114は、図示しないフィルタヘッドに対するフィルタ装置 101の ねじ止め固定を可能にする。更に、隔壁 113の一部には流通孔 116が形成されてい る。

[0022] こうして、コイルスプリング 111とパッキング 115とカバー 112とが設けられることによ り、フィルタエレメント 106は、フィルタエレメント 106に対する燃料の流入側と流出側 とを区分けしてハウジング 102の内部で保持されることになる。つまり、フィルタヘッド にお!/ヽては、ねじ部 114に螺合する部分が前述した濾過前の燃料を供給する領域と 濾過後の燃料を供給される領域とを区分けする管状部材となって 、る。したがって、 フィルタ装置 101では、 、ずれも図示しな 、フィルタヘッドの管状部材の外周側から ノ ッキング 105の内周側で燃料の供給を受け、流通孔 116を通して供給された燃料 をフィルタエレメント 106の外周側に導く。この領域がフィルタエレメント 106に対する 燃料の流入側である。そして、燃料はフィルタエレメント 106の外周側から濾過体 10 9を通りフィルタエレメント 106の内周側に至り、その過程で濾過される。濾過後の燃 料は、ねじ部 114に螺合するフィルタヘッドの管状部材の内周側に供給される。した がって、この領域がフィルタエレメント 106からの燃料の流出側である。

[0023] 図 2は、濾過体 109の平面図である。濾過体 109は、一対の保持プレート 110a, 1 10bの間で、波形形状で保持されている。つまり、濾過体 109は、当初はシート形状 をしており、波形形状に形が付され、全体がドーナツ形状となるように環状に両端が 繋ぎ合わされて形成されている。図 2に示すように、このような濾過体 109は、多層構 造となっている。以下、濾過体 109の多層構造について詳細に説明する。

[0024] 図 3は、構造を示すために拡大した濾過体 109の平面図である。濾過体 109は、一 ί列として、二枚の據材 117a, 117bを有して! /、る。これらの二枚の據材 117a, 117b は、メッシュ材 118の表裏面に保持されている。メッシュ材 118は、メッシュ構造体 11 9の間に無数の空間部 120を有している。したがって、空間部 120の存在により、二 枚の濾材 117a, 117bは、隙間を開けて配置されることになる。このような濾材 117a , 117bは、一例として、ガラス、ポリエステル、セルロース等の材料力も構成される。 二枚の濾材 117a, 117bのうち、外周側に位置付けられるのは濾材 117a、内周側に 位置付けられるのは濾材 117bである。

[0025] 図 4は、濾過体 109に用いる濾材のバリエーションを例示する模式図である。 [0026] 図 4 (a)に例示するのは、外周側に位置付けられる一方の濾材 117aをプレ濾材と し、内周側に位置付けられるもう一方の濾材 117bをメイン濾材とした構造の濾過体 1 09である。一例として、 5 mのダスト捕捉効率として、一方の濾材 117aは 50%、も う一方の濾材 117bは 90%程度のものが用いられる。

[0027] 図 4 (b)に例示するのは、二枚の濾材 117a, 117bのそれぞれをメイン濾材として 構成した濾過体 109である。一例として、 5 mのダスト捕捉効率として、いずれの濾 材 117a, 117bも 90%程度のものが用いられる。

[0028] 図 4 (c)に例示するのは、三枚の濾材 117a, 117b, 117cを有する濾過体 109で ある。メッシュ材 118が二枚用意され、一方のメッシュ材 118aの表裏面にはプレ濾材 となる一枚の濾材 117aとメイン濾材となる一枚の濾材 117bとが保持されて 、る。そし て、もう一方のメッシュ材 118bの表裏面には、メイン濾材となる一枚の濾材 117bと、 同様にメイン濾材となる一枚の濾材 117cとが保持されている。一例として、 の ダスト捕捉効率として、プレ濾材となる濾材 117aは 50%、メイン濾材となる二枚の濾 材 117b, 117cは 90%程度のものが用いられる。

[0029] このような構成において、濾過すべき燃料は、ノ ッキング 105の内周側力も流通孔 116を通ってフィルタエレメント 106の外周側に導かれる。そして、フィルタエレメント 1 06の外周側から濾過体 109を通りフィルタエレメント 106の内周側に至り、その過程 で濾過される。濾過後の燃料は、ねじ部 114に螺合するフィルタヘッドの管状部材の 内周側に供給され、フィルタヘッドの側の図示しな 、エンジンに供給される。

[0030] このようなフィルタエレメント 106による燃料の濾過過程において、フィルタエレメント 106は、複数枚の濾材 117 (117a, 117b又は 117a, 117b, 117c)力積層された濾 過体 109により、優れた異物の濾過効率を発揮する。例えば、図 4 (a)、（b)、 （c)に 例示するノ リエーシヨンを用いて説明すると、図 4 (a)に例示する濾過体 109では、プ レ濾材となる一方の濾材 117aのダスト捕捉効率は 50%、メイン濾材となるもう一方の 濾材 117bのダスト捕捉効率は 90%程度であることから、この濾過体 109のダスト濾 側効率は 95%となる。例えば、燃料に 100個の異物が含まれていると想定した場合 、プレ濾材となる一方の濾材 117aを通過することで 50個の異物が濾過され、残りの 50個の異物がメイン濾材となるもう一方の濾材 117bを通過することで 5個となるから である。同様に、図 4 (b)に例示する濾過体 109では、いずれもメイン濾材となる一方 の濾材 117aともう一方の濾材 117bとのダスト捕捉効率は 、ずれも 90%程度である ことから、この濾過体 109のダスト濾側効率は 99%となる。例えば、燃料に 100個の 異物が含まれていると想定した場合、一方の濾材 117aを通過することで 90個の異 物が濾過され、残りの 10個の異物がもう一方の濾材 117bを通過することで 1個となる 力 である。更に、図 4 (c)に例示する濾過体 109では、プレ濾材となる一枚の濾材 1 17aのダスト捕捉効率は 50%、メイン濾材となる二枚の濾材 117b, 117cのそれぞれ のダスト捕捉効率は 90%程度であることから、この濾過体 109のダスト濾側効率は 9 9. 5%となる。例えば、燃料に 100個の異物が含まれていると想定した場合、プレ濾 材となる一枚の濾材 117aを通過することで 50個の異物が濾過され、残りの 50個の 異物がメイン濾材となる一方の濾材 117bを通過することで 5個となり、残りの 5個の異 物がメイン濾材となるもう一方の濾材 117cを通過することで 0. 5個となる力もである。 このように、本実施の形態のフィルタエレメント 106によれば、複数枚の濾材 117 (11 7a, 117b又 ίま 117a, 117b, 117c)力 S積層された據過体 109による優れた異物の 濾過効率を得ることができる。

[0031] また、フィルタエレメント 106では、濾過体 109を構成する複数枚の濾材 117 (117a , 117b又は 117a, 117b, 117c)は、メッシュ材 118力有する無数の空間部 120の 存在により、隙間を開けて配置されることになる。このため、各層の濾材 117 (117a, 117b又は 117a, 117b, 117c)のそれぞれに、ケーキ層の生成を促すことができ、 濾過効率を維持することができる。

[0032] したがって、本実施の形態のフィルタ装置 101によれば、単一の濾過体を用いる従 来構造のフィルタ装置との比較において、濾過体 109の全体の厚みが若干厚くなる 程度の変更だけしか生じさせず、したがって、装置全体を大型化させず、構造の複 雑ィ匕ゃ組立性の低下を招来せずに、複数枚の濾材 117 (117a, 117b又は 117a, 1 17b, 117c)により濾過効率を向上させることができ、し力も、各濾材 117 (117a, 11 7b又は 117a, 117b, 117c)にケーキ層の生成を促すことができるので、濾過効率 を維持することができる。

[0033] 図 5は、別の実施の一形態として、構造を示すために拡大した濾過体 109の平面 図である。先の実施の形態と同一部分は同一符号で示しその説明も省略する。

[0034] 本実施の形態では、濾過体 109の構成要素として、メッシュ材 118が設けられず、 二枚の濾材 117a, 117bの形状の工夫だけによつてそれらの二枚の濾材 117a, 11 7bを隙間を開けて積層配置している。つまり、二枚の濾材 117a, 117bは、波型形 状をなす波の高さをそれぞれ違えて配置されている。本実施の形態の場合、外周側 に位置する一方の濾材 117aの方が波型形状をなす波の高さが高い。したがって、 二枚の濾材 117a, 117bの間には、空間部 121が形成されている。

[0035] 本実施の形態においても、前述した実施の形態と同様に、二枚の濾材 117a, 117 bについて、その濾過効率を違えたり、同一の濾過効率を有するものを用いたり、様 々なノリエーシヨンを生成することができる。例えば、外周側の一方の濾材 117aは濾 過効率が比較的に低いプレ濾材とし、内周側のもう一方の濾材 117bは濾過効率が 比較的に高いメイン部材としたり、二枚の濾材 117a, 117bのそれぞれを濾過効率が 比較的に高いメイン濾材としたりするようなことが可能である。濾過体 109は、そのよう な二枚の濾材 117a, 117bにより、優れた異物の濾過効率を発揮する。そして、濾過 体 109は、二枚の濾材 117a, 117bの間の空間部 121の存在により、各層の濾材 11 7a, 117bのそれぞれにケーキ層の生成を促すことができ、濾過効率を維持すること ができる。

[0036] 図 6は、更に別の実施の一形態として、構造を示すために拡大した濾過体 109の 平面図である。先の二つの実施の形態と同一部分は同一符号で示しその説明も省 略する。

[0037] 本実施の形態では、濾過体 109の構成要素として、メッシュ材 118が設けられず、 三枚の濾材 117a, 117b, 117cの形状の工夫だけによつてそれらの三枚の濾材 11 7a, 117b, 117cを隙間を開けて積層配置している。つまり、濾過体 109は、流体の 流入側と流出側とにそれぞれ配置された第 1の濾材 117aと第 2の濾材 117bとの間 に当該第 1及び第 2の濾材 117a, 117bが有している波形形状をなす波の高さよりも 波の高さが高!ヽ波形形状を有する中間濾材 117cを介在させて形成されて ヽる。第 1 の濾材 117aと第 2の濾材 117bとは、波形形状をなす波の高さが同一であっても、ま た異なっても良い。したがって、第 1の濾材 117aと中間濾材 117cとの間には空間部 121aが形成され、中間濾材 117cと第 2の濾材 117bとの間には空間部 121bが形成 されている。

本実施の形態【こお ヽても、三枚の據材 117a, 117b, 117c【こつ!ヽて、その據過効 率を違えたり、同一の濾過効率を有するものを用いたり、様々なバリエーションを生成 することができる。例えば、最外周側の第 1の濾材 117aは濾過効率が比較的に低い プレ濾材とし、内周側の二枚の中間濾材 117c及び第 2の濾材 117bは濾過効率が 比較的に高 、メイン部材としたり、第 1の濾材 117aと中間濾材 117cと第 2の濾材 11 7bとのそれぞれを濾過効率が比較的に高いメイン濾材としたりするようなことが可能 である。濾過体 109は、そのような各層の濾材 117 (第 1の濾材 117a、中間濾材 117 c、第 2の濾材 117b)により、優れた異物の濾過効率を発揮する。そして、濾過体 10 9は、第 1の濾材 117aと中間濾材 117cとの間の空間部 121a、中間濾材 117cと第 2 の濾材 117bとの間の空間部 12 lbの存在により、各層の濾材 117 (第 1の濾材 117a 、中間濾材 117c、第 2の濾材 117b)のそれぞれにケーキ層の生成を促すことができ 、濾過効率を維持することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 一面が開口した筒状のハウジングと、

前記ハウジング内に収容され、複数枚のシート状の濾材が隙間を開けて積層配置 されて形成された濾過体を波形形状に形状保持させて形成されたフィルタエレメント と、

前記フィルタエレメントに対する流体の流入側と流出側とを区分けして前記ハウジン グ内で前記フィルタエレメントを保持する機構と、

を備えるフィルタ装置。

[2] 複数枚の前記濾材は、メッシュ材の表裏面に接合保持されることで隙間を開けて配 置されている、請求項 1記載のフィルタ装置。

[3] 複数枚の前記濾材は、波型形状をなす波の高さをそれぞれ違えることで隙間を開 けて配置されている、請求項 1記載のフィルタ装置。

[4] 前記濾過体は、流体の流入側と流出側とにそれぞれ配置された第 1の濾材と第 2の 濾材との間に当該第 1及び第 2の濾材が有している波形形状をなす波の高さよりも波 の高さが高!ヽ波形形状を有する中間濾材を介在させて形成されて!ヽる、請求項 3記 載のフィルタ装置。

[5] 流体の流入側に配置される前記濾材よりも流体の流出側に配置される前記濾材の 方が高 ヽ濾過効率を有して ヽる、請求項 1な 、し 4の ヽずれか一記載のフィルタ装置

[6] 前記濾過体は、濾過効率が同一である少なくとも二枚の前記濾材を含んでいる、 請求項 1な!、し 5の 、ずれか一記載のフィルタ装置。

[7] フィルタ装置のフィルタエレメントにお 、て波形形状に形状保持されて用いられる濾 過体であって、

複数枚のシート状の濾材が隙間を開けて積層配置されて形成されている、濾過体

[8] 複数枚の前記濾材は、メッシュ材の表裏面に接合保持されることで隙間を開けて配 置されている、請求項 7記載の濾過体。

[9] 複数枚の前記濾材は、波型形状をなす波の高さをそれぞれ違えることで隙間を開 けて配置されている、請求項 7記載の濾過体。

[10] 前記濾過体は、流体の流入側と流出側とにそれぞれ配置された第 1の濾材と第 2の 濾材との間に当該第 1及び第 2の濾材が有している波形形状をなす波の高さよりも波 の高さが高!ヽ波形形状を有する中間濾材を介在させて形成されて!ヽる、請求項 9記 載の濾過体。

[11] 流体の流入側に配置される前記濾材よりも流体の流出側に配置される前記濾材の 方が高 、濾過効率を有して 、る、請求項 7な 、し 10の 、ずれか一記載の濾過体。

[12] 前記濾過体は、濾過効率が同一である少なくとも二枚の前記濾材を含んでいる、 請求項 7な 、し 11の 、ずれか一記載の濾過体。