JP6756730B2 - フィルタ装置 - Google Patents

Description

本発明は、フィルタヘッドとフィルタボウルとを有するフィルタハウジングを具備し、フィルタハウジングは未濾過液側を濾過液側から分離するフィルタエレメントを収容しており、更に少なくとも濾過運転中のフィルタエレメントの目詰まりを示す差圧測定装置を具備し、この差圧測定装置は測定ハウジング内で長手方向移動可能に案内された測定ピストンを有しており、この測定ピストンは一方の端面では未濾過液側の瞬間圧力で負荷され、反対側の端面では濾過液側の瞬間圧力で負荷されており、瞬間圧力はそれぞれ少なくとも１本の流路を通って測定ハウジング内に到達するフィルタ装置に関するものである。

この種類のフィルタ装置は、多数の構成において、種々異なる仕様に対応する交換可能なフィルタエレメントと共に先行技術に属する。このようなフィルタ装置においてフィルタエレメントは、特に油圧システムにおける流体の管理に用いられる。フィルタ装置の申し分のない性能に強く依存している設備の運転安定性を確保するために、当該フィルタエレメントはしばしばその不純物保持能力が差圧測定（ある特許文献）によって監視されるが（例えば、特許文献１参照。）、これは過負荷によって運転障害、更には破損を来して、高価な設備で著しい経済的損失を招きかねない危険を避けるためである。

独国特許出願第１０２００５０４３７５２号 欧州特許出願第２２４９９４１号

上記の問題に鑑みて、本発明の課題は、単純な構造で廉価に製造できる冒頭に記載した種類のフィルタ装置を提供することである。

上記の課題は、本発明により、特許請求項１の特徴をその全体において有するフィルタ装置によって解決される。

請求項１の特徴部によれば、本発明の本質的な特性は、未濾過液側の瞬間圧力を測定装置測定ハウジングに送る流路の少なくとも一部がフィルタエレメントのエレメントキャップ内に当該フィルタエレメントに接して配置されていることにある。対象となるフィルタエレメントにおけるエレメントキャップはその中に組み込まれている流路と共に射出成形により、特にプラスチックから合理的に製造できるので、全装置を特に廉価に製造することが可能にされている。特に好ましくは流路を組み込んだそのようなエレメントキャップは、フィルタエレメントの濾材の端部に対する枠をなす保持部材を形成する。その際に特に好ましくは、濾材の端部は保持部材の接着剤層に受容されている。しかしまた濾材の端部に固有のエンドキャップを装備し、これも上記のエレメントキャップの保持部材に流路と共に組み込まれ又は保持されている。

有利な実施例において、エレメントキャップ内に配置されている流路の部分は、その一方の開放端ではフィルタエレメントの未濾過液側で終端し、その他方の開放端では集合室で終端しており、この集合室はエレメントキャップの外周から突出していて、反対側の端面では一方ではフィルタヘッドの上側に取外し可能に配置された蓋部によって限定され、他方ではフィルタヘッドの部分によって限定されている。このようにすることによって集合室の互いに向き合う２つの境界壁は、もともと存在する装置部分、即ち蓋部及びフィルタヘッドによって形成されており、その結果としてエレメントキャップ自体にとって相応に材料が節約される。

測定装置に向かって延びる流路の別の部分の構成に関して、有利には集合室は流路の部分として底部側にフィルタヘッド内に形成された貫通路を有しており、この貫通路に測定ハウジング内で延びる傾斜路が接続しており、この傾斜路はその他方の開放端で測定ピストンの後端面に続いているように配置構成できる。

測定ピストンは、測定ピストンを後方に移動させようとする圧縮ばねなどのエネルギー蓄積手段で負荷されることができ、その際に測定ピストンの前端面は測定ハウジングの接続ピースと境を接しており、この接続ピースは濾過液側で瞬間圧力が生じている流路の別の部分として貫通路を有している。

エレメントキャップ内にある流路の部分の構成に関して、有利には集合室に開口する流路の部分は、フィルタエレメントのエレメントキャップ内で濾材の上端部にまたがって蓋部に平行に追従しており、その際に流路の別の部分はこれに対して直角に配置されて、半径方向に延びる保持ウェブによって保持され、張出し部がフィルタエレメントの未濾過液側をなす内側に案内されているように配置構成できる。

特に有利な実施例において、集合室は、外周側で受容冠に配置された環状シールシステムの構成要素であり、この受容冠は半径方向に延びるウェブの環によって保持されており、これらのウェブは濾材の上端部に対する端面側保持部材に接続しており、その際に保持部材には当該保持部材の内周から軸方向にフィルタエレメントの内側まで延びる円錐状の案内部材が接続しており、ウェブはこの案内部材の内側に続いて延びており、これらのウェブの１つは未濾過液側に向かって延びる流路に対する保持ウェブをなしている。この構造形態では受容冠、ウェブ、保持部材及び案内部材は、互いに一体的に結合されてエレメントキャップを構成している。

更に有利には、シールシステムが外周側に、エレメントキャップの受容冠の周壁を包囲する異形シールを有するように配置構成できる。このように形成された受容冠の外周包囲により、シールシステムは同時に周囲に対する全流体システムのハウジングシールをなす。

測定ハウジングを取り付けるために、フィルタヘッドは差圧測定装置と係合する箇所で突出した接続壁を有しており、これに測定ハウジングが端面側でねじ込まれている。

特に有利な実施例において、差圧測定装置の部分として更に外方に張り出して、その限りで閉じて構成された測定ハウジングに評価ユニットが接続しており、この評価ユニットは、濾過運転中のフィルタエレメントが目詰まりしていないか、それともまだ濾過能力があるかを観察者に特に視覚的に認識させる。

差圧測定装置の特異有利な構成において、測定装置の測定ピストンは永久磁石を有しており、この永久磁石はフィルタエレメントの濾過能力がある状態で特に圧縮ばねの形態のエネルギー蓄積手段の作用に抗して、評価ユニットのハウジング内で長手方向移動可能に案内されている評価ピストンの永久磁石を所定の位置で保持しており、フィルタエレメントの目詰まりに起因して、測定ピストンの後端面前では瞬間圧力は一定のままで、反対側の前端面では瞬間圧力が低下すると、測定ピストンの永久磁石が評価ピストンの永久磁石から離れて上記の所定の位置から別の位置に向かって移動する。このようにすることによってフィルタエレメントの目詰まりしていない状態から濾過能力のある状態への移行を知らせる表示が提供される。この表示は有利には、例えば評価ピストンの位置を非接触式に検出するセンサによる電気的な信号出力にも適している。

以下に本発明を図面に示した実施例に基づいて詳細に説明する。

本発明によるフィルタ装置の実施例を長手方向で切断して短縮して示した模式的に簡略化した斜視図である。 実施例のフィルタエレメントを別個に示した図１に対して拡大した縮尺で長手方向で短縮した斜視図である。 実施例のフィルタエレメントのエレメントキャップを有する上端部領域のみを更に拡大し長手方向で切断して切り取って示した斜視図である。 フィルタ装置の実施例の差圧測定装置を有する上部部分領域のみを図３の縮尺で長手方向に切断して切り取って示した斜視図である。

添付の図面を参照して、本発明をいわゆるインタンクフィルタ装置の例で説明する。フィルタハウジング１はフィルタヘッド３を有しており、その外側に固定フランジ５がある。このフランジによりフィルタハウジング１を貯蔵容器又はタンク（図示せず）の上部の壁開口部の縁に取り付けて、フィルタヘッド３の下端部に接続しているフィルタボウル７が垂直方向でタンクの内部に延びるようにすることができる。その際に、図１及び図２に短縮して示されたフィルタボウル７の長さは、フィルタボウル７の下端部９が例えば油圧油の運転中に予想される最も低い流体レベルの下方にあるように寸法設定されている。インタンクフィルタ装置として設計する際は、比較的薄肉の円筒の形をしたフィルタボウル７がフィルタヘッド３にクリンチ１１によって固持されている。本発明がインタンクフィルタ装置だけでなく、付属のフィルタエレメントの運転状態を監視する差圧測定装置が設けられている別の種類のフィルタ装置にも同様に応用できることは言うまでもない。

ハウジング１内に交換可能に収容できるフィルタエレメント１３をその未濾過液側をなす内側１５からその濾過液側をなす外側１７に貫流できる濾過運転のために、フィルタボウル７の下端部９には流入ハウジング１９がある。流入ハウジング１９はそのフィルタエレメント１３の内側１５に続く上側開口部２１には半径方向で外方に延びる底部２３を形成している。底部２３の周縁部２５はフィルタボウル７の下端部９を取り囲んでいる。フィルタエレメント１３はその円筒形濾材２７の下端部にエンドキャップ２９を有しており、エンドキャップ２９は終端側のリング体３１で流入ハウジング１９の開口部２１に突入係合している。エンドキャップ２９の中央貫通路３５に配置されている仕切り弁３３は、流入ハウジング１９の流入接続部３７からフィルタエレメント１３の内側１５に向かって流れる流体の流動のために開く。濾材２７を内側から外側に貫通して行われる濾過過程で、濾材２７は図２に１列の穴４０のみで暗示された穿孔を有する外側ジャケット３９によって流動力に対して支持されている。実際の仕様では穿孔は、一種の外側支持管をなすジャケット３９の全表面に延びている。穿孔した外被の代わりに、格子構造又は類似のものを設けることもできる。濾過液が外側１７からタンク内部に流出するためにフィルタボウル７内には窓開口部４１が形成されている。インタンクフィルタに適用される先行技術に従い、窓開口部４１はフィルタボウル７の全長にわたってではなく、選択された面領域のみに配置されている。これに関して例えば欧州特許出願ＥＰ２２４９９４１Ｂ１号によって開示された教示に従い、窓開口部４１はタンクの運転中の流体レベルに応じて、浄化された流体中にある気泡を分離できるように及び／又は排出用に捕集できるように配置できる。

図２〜図４がより明瞭に示しているように、フィルタエレメント１３はその上側にプラスチック材料から射出成形されて特別に形成されたエレメントキャップ４３を有している。エレメントキャップ４３は中心的な中央構成要素として平坦な円環の形をした保持部材４５を有しており、これはフィルタエレメントエンドキャップで通例のように濾材２７の対向する端部に対する枠をなしている。保持部材４５の外周は、均等に配設されたプレート状ウェブ４７からなる環を取り囲んでおり、ウェブ４７の平面は半径方向に延びており、ウェブ４７は円環状の受容冠４９に対する支持体をなしている。受容冠４９は軸方向では保持部材４５から離間しており、半径方向ではそれ以外のフィルタエレメント１３の外側から離間している。保持部材４５の下側ではその内周に案内部材５１が接続している。案内部材５１は中空円錐の形をしており、その先細の端部は軸方向で内側１５に延び、下縁部では半径方向で内方に突出したリブ５３で終端している。

ウェブ４７は保持部材４５の下方でウェブ４７の別の環として案内部材５１の内側に沿って続いており、ウェブ４７は半径方向で内方に突出し、保持部材４５の下側からリブ５３まで案内部材５１に沿って延びている。その際にウェブの１つは５５の参照符号で表された保持ウェブを形成しており、その中に流路セクション５７が垂直方向に延びており、その下方開放端は未濾過液側をなす内側１５に開口している。この流路セクション５７は流路の一部をなしており、これを通って内側１５の瞬間圧力がフィルタ装置に付属している差圧測定装置５９に到達する。このために流路セクション５７の閉じた上端部には、これに対して直角に延びる流路セクション６１が接続している。流路セクション６１は半径方向に延びており、その開放端６３は流路の別の部分をなす集合室６５内に開口している。

集合室６５の底部は、フィルタヘッド３から半径方向に突出した接続領域６９の壁部材６７によって形成されている。集合室６５は壁部材６７と反対側の上側ではハウジング蓋部７１によって限定されている。ハウジング蓋部７１は半径方向湾曲部７３を有しており、これが集合室６５の側壁をなす半径方向に突出した壁部材７５の上に延びている。蓋部７１は固定ねじ７７によってフィルタヘッド３と取外し可能に結合されている。図３が最も明瞭に示しているように、受容冠４９の周縁部は異形シール７９によって包むように把持されている。異形シール７９はＵ字形断面を持ち、その上側プロフィル辺部８１は蓋部７１とのシーリングを形成し、下側プロフィル辺部８２及び辺部８１と辺部８２との間で軸方向に延びるプロフィルウェブ部８３はフィルタボウル７に対するシーリングを形成している。それゆえ異形シール７９はタンク壁の上方にある全流体システムのシーリングだけでなく、異形シール７９は半径方向に突出した湾曲部７３上に延びているので、集合室６５のシーリングも形成している。

流路の連通のために、集合室６５の底部には壁部材６７を貫通して接続領域６９の孔部８７に延びる貫通路８５が形成されており、孔部８７には測定装置５９の測定ハウジング８８がねじ込まれている。測定ハウジング８８内には貫通路８５に接続して傾斜路８９が形成されて、流路を測定ピストン９１の後端面９０まで連通している。測定ピストン９１は測定ハウジング８８内で圧縮ばね９２により半径方向で外方に行われる後方への運動をするように付勢されている。測定ハウジング８８は、濾過液側をなすフィルタエレメント１３の外側１７と境を接している半径方向内端部で接続ピース９３によって閉じられている。接続ピース９３内には別の貫通路９４があり、これを通して測定ピストン９１の対向する端面が濾過液側の瞬間圧力で負荷されている。それゆえ濾過運転中に傾斜路８９を通して前端面９０が未濾過液側の瞬間圧力で負荷されている測定ピストン９１は、差圧に対応するピストン位置を取る。

ピストン位置の表示を得るために、半径方向外側に位置する測定ピストン９１の端部領域に永久磁石９５が配置されている。フィルタエレメント１３の濾過能力がある状態では測定ピストン９１は圧縮ばね９２の作用を受けて、永久磁石９５が評価ピストン９６を吸引して当接した状態に保持する位置を取る。評価ピストン９６は測定ハウジング８８内を移動でき、ばね９７により永久磁石９５から離れる方向に運動するために付勢されている。例えばポンプ圧力の形態によるフィルタ前の圧力は、運転中は常に一定のままである。フィルタマットが汚れることによりフィルタマット後の圧力は、汚れたフィルタエレメントでは汚れていないフィルタエレメントにおけるより小さくなる。これは測定ピストン９１の後端面９０における圧力は一定のままであるが、測定ピストン９１の反対側の前端面における圧力は低下することを意味する。その結果として測定ピストン９１は図１の視線方向で右方向に動いて評価ピストン９６を解放する。それとともに評価ピストン４６は測定ピストン９１の永久磁石９５から離反して、評価ピストン９６は半径方向で外方に動き、そうすることによってフィルタエレメント１３が目詰まりした状態を表示する。評価ピストン９６の位置を見えるように表示するために、測定ハウジング８８は半径方向で外端部に透明な材料、例えばプレキシガラスからなるフード９８を有している。この場合に、フィルタエレメント１３の状態を視覚的に目立つように表示するために、例えばカラーマーキングの形態によるマーキングを設けることができる。代替的又は追加的に、例えば評価ピストン９６の位置を検出するホールセンサによる電気的な信号出力を設けることができる。

中空円錐体を形成する案内部材５１の端部にあるリブ５３は、バイパス弁の閉止部材５８に設けたバルブコーン５６に対するシール面５４をなしている。閉止部材５８は中空円筒形をしており、バルブコーン５６をなす端部で閉じられ、そこで圧縮ばね６０と当接し、他方圧縮ばね６０は蓋部７１で支持されている。中空円筒状の閉止部材５８は、蓋部７１から軸方向で案内部材５１に延びる円筒シェル上の案内壁６２内に案内されている。フィルタエレメント１３が目詰まりした状態で、未濾過液圧力の作用でバルブコーン５６がシール面５４から持ち上げられることにより、フィルタエレメント１３を迂回する流体路が形成される。流体路は保持部材４５の上側を通って濾過液側をなす外側１７に続いている。図１の流動矢印９９参照。

しかし本発明による差圧測定装置５９によって目詰まりしたフィルタエレメント１３が検知されるだけでなく、フィルタエレメントハウジング内にフィルタエレメント１３が全く存在しない場合も確認できる。更に、相応の「触覚的設計」において差圧測定装置５９に対する電子評価装置により、必要に応じて模造品を検出することも可能になる。流体から濾過により除去される粒子不純物が模造品と純正品で類似していると仮定すると、模造品は場合により種々異なる差圧で製造者の純正エレメントとは異なる目詰まり挙動を示す。

Claims (10)

1. フィルタ装置であって、フィルタヘッド（３）とフィルタボウル（７）とを有するフィルタハウジング（１）を具備し、前記フィルタハウジング（１）は未濾過液側（１５）を濾過液側（１７）から分離するフィルタエレメント（１３）を収容しており、更に少なくとも濾過運転中のフィルタエレメント（１３）の目詰まりを示す差圧測定装置（５９）を具備し、前記差圧測定装置（５９）は測定ハウジング（８８）内で長手方向移動可能に案内された測定ピストン（９１）を有しており、前記測定ピストン（９１）は一方の端面（９０）では未濾過液側（１５）の瞬間圧力で負荷され、反対側の端面では濾過液側（１７）の瞬間圧力で負荷されており、前記瞬間圧力はそれぞれ少なくとも１本の流路（５７、６１、６５、８９）を通って測定ハウジング（８８）内に到達する、フィルタ装置において、
   前記少なくとも１本の流路の少なくとも一部（５７、６１）がフィルタエレメントのエレメントキャップ（４３）内に配置されており、
   エレメントキャップ（４３）内に配置されている流路の部分（５７、６１）は、その一方の開放端ではフィルタエレメント（１３）の未濾過液側（１５）で終端し、その他方の開放端（６３）では集合室（６５）で終端しており、前記集合室（６５）はエレメントキャップ（４３）の外周から突出していて、反対側の端面では一方ではフィルタヘッド（３）の上側に取外し可能に配置された蓋部（７１）によって、他方ではフィルタヘッド（３）の部分（６７）によってシールするように限定されていることを特徴とするフィルタ装置。
2. 前記集合室（６５）は、流路の部分として底部側にフィルタヘッド（３）内に形成された貫通路（８５）を有しており、前記貫通路（８５）に測定ハウジング（８８）内で延びる傾斜路（８９）が接続しており、前記傾斜路（８９）はその他方の開放端で測定ピストン（９１）の後端面（９０）に続いていることを特徴とする、請求項１に記載のフィルタ装置。
3. 測定ピストン（９１）は、測定ピストン（９１）を後方に移動させようとするエネルギー蓄積手段で負荷されていること、及び測定ピストン（９１）の前端面は測定ハウジング（８８）の接続ピース（９３）と境を接しており、前記接続ピース（９３）は濾過液側（１７）で瞬間圧力が生じている流路の別の部分として貫通路（９４）を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載のフィルタ装置。
4. 集合室（６５）に開口する流路の部分（６１）は、フィルタエレメント（１３）のエレメントキャップ（４３）内で濾材（２７）の上端部にまたがって蓋部（７１）に平行に追従していること、及び流路の別の部分（５７）はこれに対して直角に配置されて、半径方向に延びる保持ウェブ（５５）によって保持され、フィルタエレメント（１３）の未濾過液側をなす内側（１５）に案内されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
5. 集合室（６５）は、外周側で受容冠（４９）に配置された環状シールシステム（７９）の構成要素であり、前記受容冠（４９）は半径方向に延びるウェブ（４７）の環によって保持されており、前記ウェブ（４７）は濾材（２７）の上端部に対する端面側保持部材（４５）に接続していること、前記端面側保持部材（４５）は内周側で少なくとも一部は円錐状に延びる案内部材（５１）によって限定されており、前記案内部材（５１）は端面側保持部材（４５）の内周を起点としてフィルタエレメント（１３）の内側（１５）まで延びていること、前記ウェブ（４７）は案内部材（５１）の内側に沿って続いており、前記ウェブ（４７）の１つは未濾過液側（１５）に向かって延びる流路の終端部（５７）に対する保持ウェブ（５５）をなしていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
6. 受容冠（４９）とウェブ（４７、５５）と前記端面側保持部材（４５）と案内部材（５１）とは、互いに一体的に結合されてエレメントキャップ（４３）を構成していることを特徴とする、請求項５に記載のフィルタ装置。
7. 前記環状シールシステムは、外周側に、エレメントキャップ（４３）の受容冠（４９）の周壁を包囲する異形シール（７９）を有することを特徴とする、請求項５又は６に記載のフィルタ装置。
8. フィルタヘッド（３）は、差圧測定装置（５９）と係合する箇所で突出した接続領域（６９）を有しており、これに測定ハウジング（８８）が端面側でねじ込まれていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
9. 差圧測定装置（５９）の部分として更に外方に張り出して、その限りで閉じて構成された測定ハウジング（８８）に評価ユニット（９６、９８）が接続しており、前記評価ユニット（９６、９８）は、濾過運転中のフィルタエレメント（１３）が目詰まりしていないか、それともまだ濾過能力があるかを観察者に認識させることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
10. 測定装置（５９）の測定ピストン（９１）は永久磁石（９５）を有しており、前記永久磁石（９５）はフィルタエレメント（１３）の濾過能力がある状態でエネルギー蓄積手段の作用に抗して、評価ユニット（９６、９８）のハウジング内で長手方向移動可能に案内されている評価ピストン（９６）の永久磁石を所定の位置で保持しており、フィルタエレメント（１３）の目詰まりに起因して測定ピストン（９１）の前端面で瞬間圧力が低下すると、測定ピストン（９１）の永久磁石（９５）が評価ピストン（９６）の永久磁石から離れて前記所定の位置から別の位置に向かって移動することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載のフィルタ装置。

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