(57)【要約】      （修正有）【課題】従来のフィルタエレメントの低温下における稼働の安全性を向上させフィルターエレメントを提供する。【解決手段】排出ガス後処理に用いられる尿素水溶液等、凍結のおそれがある液体を浄化するフィルタエレメント１に関し、該フィルタエレメントは環状フィルタ体２及び該フィルタ体に包囲される支持体３からなる。該支持体の素材はエラストマーのため半径方向内側へ凹陥可能であり、液体凍結時の体積凍結膨張を補償することが出来る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状フィルタ体及び該フィルタ体に包囲される支持体からなり、該支持体はエラストマーを素材とすることを特徴とする、凍結のおそれがある液体を浄化するフィルタエレメント。
【請求項２】
前記エラストマー素材がＥＰＤＭであることを特徴とする請求項１に記載のフィルタエレメント。
【請求項３】
前記支持体が内部空間をそなえた環状体であり、該内部空間が被ろ過液体と非接触の状態であることを特徴とする請求項１に記載のフィルタエレメント。
【請求項４】
前記支持体が外側区域に複数の支持リブを備え、該複数の支持リブ間には液体通路が形成され、前記フィルタ体が該支持リブ上に支持されることを特徴とする請求項１に記載のフィルタエレメント。
【請求項５】
前記フィルタ体が星形放射状に折り畳まれた蛇腹襞であり、前記支持体の前記外側区域に前記支持リブ及び前記液体通路が螺旋状に設置される請求項４に記載のフィルタエレメント。
【請求項６】
請求項１に記載のフィルタエレメントの構成部材である支持体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は凍結のおそれがある流体、特に尿素水溶液を浄化するフィルタエレメントに関し、該フィルタエレメントは環状フィルタ体及びフィルタ体に包囲される支持体からなる。
【背景技術】
【０００２】
今後、益々強化される排出ガスの法的規制を商用車両が充足するには、特別の排出ガス後処理システムを用いなければならないのが実情である。ＳＣＲ（選択触媒還元、selective catalytic reduction）触媒が目下最も有望な排出ガス浄化システムと見なされており、該ＳＣＲ触媒によって排出ガス中の亜酸化窒素を大幅に削減することが出来る。
【０００３】
この削減を実現するため、排出ガスシステムが備えるインジェクションバルブを用いて、車両に搭載された３２．５％の尿素水溶液が所定の容積だけ計量されて排出ガス中に供給される。触媒中の尿素はアンモニアに変換され、該アンモニアにより、排出ガスに含有される亜酸化窒素は無害な窒素と水に還元される。
【０００４】
この技術において、尿素水溶液を供給するインジェクションノズル及びシステムにおけるその他の構成部材は、パーティクル等を除去するフィルタを用いて摩耗から保護される必要があり、その結果として計量ユニットの寿命が延長する。フィルタエレメントは、貯蔵槽から尿素水溶液を吸い出すポンプの圧迫側あるいは吸込側に配置される。
【０００５】
流動性改善剤を使用しない場合、前記尿素水溶液の凝固（以下凍結という）点は、摂氏−１１℃である。したがって特定の気候環境条件下、特に車両が駐車された場合には該水溶液の凍結は避けられない。水溶液は凍結すると凍結膨張するため、該凍結膨張の結果該水溶液を搭載するシステムの構成部材を損傷する可能性があり、該損傷を防ぐ為に凍結膨張を許容するための何らかの措置を講じる必要がある。該水溶液以外にも、凍結のおそれがある流体及び該流体を搭載するシステムにおいては同様の問題が生じる。
【０００６】
特許文献１（ＥＰ  １  ５９３  ４１９  Ｂ１）には、凍結のおそれがある流体（以下液体という）のための液体フィルタを開示し、該液体フィルタのフィルタ体は閉環状に形成され、環状の空間を包囲する。該環状の空間内には該空間より僅かに小さい支持部材が配置され、その結果フィルタ媒体と支持部材の間には僅かな間隙が生じる。支持部材は概して被ろ過流体を透過することはなく、そのため支持部材が占める体積は該流体で充満することはない。ごく少量の流体によっては大幅な凍結膨張は引き起こされず、フィルタ部材の損傷は回避される。
【０００７】
しかしながら、環状空間に液体が含まれる以上は低温下で凍結して膨張する可能性が完全には否めず、フィルタの構成部材に作用し負荷がかかることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】ＥＰ  １  ５９３  ４１９  Ｂ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって本発明の課題は、従来のフィルタエレメントの低温下における稼働の安全性を向上させることである。
【００１０】
本発明のさらなる課題は、従来のフィルタエレメントのための支持体を改善し、支持体に支持されるフィルタ体にかかる負荷を軽減することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記最初の課題は、エラストマー製の支持体を備える本発明のフィルタエレメントによって達成される。さらに前記第２の課題は、本発明のフィルタエレメントを支持する支持体にエラストマー素材を採用することによって達成される。
【００１２】
本発明は凍結のおそれがある液体を浄化するフィルタエレメントを提供し、該フィルタは環状フィルタ体及びフィルタ体に包囲される支持体を備え、該支持体はエラストマー、特にＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンゴム）を素材とする。
液体の流動により誘起され、外部から内部へ半径方向に生じる差圧に対して、該エラストマーはフィルタエレメントを支持するために充分な剛性を有する。
一方で、エラストマーの有する弾性により支持体は圧力下において凹陥する。該凹陥は液体の凍結による体積増加を相殺するため、フィルタエレメントあるいはフィルタ体の損傷や破損を防ぐことが出来る。
さらに、支持体は（前記凹陥により）フィルタ体の清浄側に存在する液体量を低減する液体排除体としても機能する。これによりフィルタ全体における液体の凍結膨張が抑制され、結果としてフィルタ構成部材にかかる負荷が低減する。
【００１３】
好ましい実施形態として、支持体は被ろ過液体と接触しないように配置された空洞を備える。該空洞は例として気体、特に空気で充満されるため、圧縮あるいは内側へ凹陥可能である。したがって半径方向に負荷がかかった際の支持体における凹陥力が増大する。こうした方法により、体積の補償性が向上する。
【００１４】
さらに好ましい実施形態として、支持体は外側区域に複数の支持リブを備え、該複数の支持リブ間には液体通路が形成される。フィルタ体は該支持リブ上に支持される。
これにより、フィルタ体の清浄側に存在するろ過済の液体を最低限の流動抵抗で排出可能にする大規模排除体として支持体を形成することが出来る。
【００１５】
フィルタ体は星形放射状に折り畳まれたフィルタ素材として形成される。支持体上の支持リブ及び液体通路は螺旋状に設置され、軸方向平行に延在させて、フィルタ体の星形放射状に折畳させて形成している包絡線上にある襞谷部あるいは該襞の山部は、該螺旋状に設置された支持リブのうち少なくとも一つと常に接触するように配置されるため、フィルタ体の襞が液体通路に嵌入するおそれはない。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば前に尿素水溶液を浄化するフィルタエレメントにおいて前記液体の凍結点付近の低温下における稼働の安全性を向上させるとともに、従来のフィルタエレメントのための支持体を改善し、支持体に支持されるフィルタ体にかかる負荷を軽減することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明におけるフィルタエレメントの一実施形態の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図1に、低温下で凍結のおそれがある液体を浄化する本発明のフィルタエレメント１を部分（破開）斜視図に示した。図示した実施形態において、フィルタエレメント１は、商用車両における排出ガス後処理に用いられる尿素水溶液の浄化を目的として実施される。フィルタエレメント１は特に自動車における、凍結のおそれがある他の液体の浄化あるいはろ過にも適用可能である。
【００１９】
フィルタエレメント１は実質的に、縦軸８を回転軸とした概回転軸対称体であり、（包絡線が）環状かつ概円筒形状のフィルタ体２及び同様に概円筒形状で該フィルタ体２に包囲される支持体３からなる。フィルタ体２及び支持体３は、縦軸８の同軸上に形成されるが、さらなる実施形態として、例えば回転対称体以外の形状とすることも可能である。
【００２０】
図示した実施形態において、フィルタ体２は星形放射状に折り畳まれ、内縁７をそなえた蛇腹襞であり、該蛇腹襞は縦軸８に沿って軸方向平行に延在させている。
【００２１】
フィルタ体２の半径方向内側（中心側）に配置された支持体３は、半径方向外側に複数の支持リブ５をそなえ、該複数の支持リブ間には液体通路８が形成される。支持リブ５及び液体通路８は支持体３の外側に螺旋状に設置される。支持リブ５の外表面は、フィルタ体２において該フィルタ体２の外部から内部へ向かって半径方向に形成された内縁７を支持する。
【００２２】
稼働下において、フィルタエレメント１の未ろ過側９はフィルタ体２の半径方向外側に位置し、清浄側１０はフィルタ体２の半径方向内側に位置する。したがってフィルタ体２は外側から内側へ半径方向に被ろ過液体を透過する（一点鎖線矢印参照）。その結果生じる流動抵抗により、外部から内部へ半径方向に、フィルタ体２から支持体３に対して差圧が誘起される。
支持体３はフィルタ体２の清浄側１０における液体の大部分、すなわち５０％以上を排除する。一方で支持部材３は液体を透過しないため、ろ過済の液体は液体通路６を通じて排出される。
図示した実施例において、清浄側における液体量は、フィルタ体２の内襞間における液体量及び液体通路６における液体量に限定される。したがって、清浄側に存在する液体の量は最小限に抑えられ、それゆえ液体凍結時の凍結膨張によりフィルタ体２及び支持体３にかかる負荷も最小限に抑えられる。
【００２３】
本発明によると、支持体３はエラストマーを素材とする。エラストマー素材を採用するにあたり、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンゴム）を選択するのが効果的である。
さらに、支持体３は内部空間４をそなえた閉環状体として形成されている。内部空間４は被ろ過液体とは接触しないばかりでなく、あるいは他の非圧縮性の媒質によって充満されることもない。その代わりに、内部空間４は空気等の気体で充満され、したがって該内部空間４は圧縮可能である。
支持体３を前記エラストマー素材とすることで、さらに前記内部空洞空間４をそなえることによって、外側から内側へ負荷がかかる際に、支持体３が半径方向内側に向かって顕著に凹陥可能となる。支持体３とフィルタ体２の間に存在する液体が凍結した時、体積の凍結膨張が生じるが、その際支持体３は半径方向内側へ弾性変形し、体積の増加を補償する。この弾性変形力によって、支持体３の損傷が回避できる。
さらに、該内側への弾性変形によりフィルタ体２が支持状態から解放され、したがってフィルタ体２に対してかかる、フィルタ全体の凍結膨張による負荷を軽減することが出来る。
【００２４】
支持体３は射出成形によって製造可能である。さらに、該支持体３は図示したような幾何学形状、あるいはそれに同等の他の幾何学形状として実施されるため、該支持体３をまず連続押し出し成形によって製造し、その後適当な大きさに切断加工することが可能である。
【００２５】
本発明の原理を説明する為に、特定の実施形態を説明し例示してきたが、本発明はこれらの実施形態に限定されない。このような原理から逸脱することなく本発明を別の形態で実施できることが明らかである。
【符号の説明】
【００２６】
フィルタエレメント      １
フィルタ体              ２
支持体                  ３
内部空間                ４
支持リブ                ５
液体通路                ６
【図１】
2010214367.tif 000003