(57)【要約】  液体の凍結を防止するとともに、仮に液体が凍結した場合にも装置の破損を防止することができる。  略棒状のヒータ３０を覆うように、上端が覆われた略筒状の内ケース４１が設けられる。内ケース４１には、内ケース４１の内径と略同一であり、ヒータ３０が挿通される孔が形成された略板状のフロート４２が、鉛直方向に移動可能に設けられる。内ケース４１及びフロート４２によって囲まれる空間には気体が封入される。内ケース４１の鉛直方向の長さは、ヒータ３０の鉛直方向の長さより短い。また、フロート４２が内ケース４１の下端に位置する時に、フロート４２とフィルタケース１１の底面１１ａとの間に隙間を有する。
2019069897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の流入部及び流出部を有するフィルタケースと、  前記液体を濾過する濾材と、前記濾材の内側に設けられた略円筒形状の内筒と、を有するフィルタエレメントであって、両端が覆われた略円筒形状であり、中心軸が鉛直方向に延びるように前記フィルタケースの内部に設けられたフィルタエレメントと、  前記フィルタケースの内部に鉛直方向に延設された略棒状のヒータであって、平面視において前記フィルタエレメントと異なる位置に設けられたヒータと、  を備え、  前記内筒は、略筒状の側面と、平面視において前記側面の中空部を覆う仕切り板と、を有し、  前記側面のうちの前記仕切り板より鉛直方向上側に位置する第１領域には、前記液体が通過する複数の孔が形成され、  前記側面のうちの前記仕切り板より鉛直方向下側に位置する第２領域と、前記仕切り板とによって囲まれる空間には気体が封入されており、  前記内筒の下端面と前記フィルタケースの底面との間に隙間を有する  ことを特徴とするフィルタ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のフィルタ装置であって、  前記フィルタエレメントは、鉛直方向に移動可能に設けられ、前記内筒の内径と略同一の直径を有する第１フロートを有し、  前記側面のうちの前記第２領域、前記仕切り板及び前記第１フロートによって囲まれる空間には気体が封入され、  前記第１フロートが下端に位置するときには、前記第１フロートは前記内筒の下端近傍に位置し、かつ、前記第１フロートと前記底面との間に隙間を有する  ことを特徴とするフィルタ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のフィルタ装置であって、  前記底面には、前記内筒の内側に突出する凸部が設けられ、  前記凸部と前記内筒との間に隙間を有する  ことを特徴とするフィルタ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のフィルタ装置であって、  前記凸部は、端面が覆われた略円筒形状であり、  前記凸部と前記内筒との隙間は前記凸部の半径以下である  ことを特徴とするフィルタ装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のフィルタ装置であって、  上端が覆われた略筒状の内ケースであって、前記ヒータを覆うように設けられた内ケースと、  前記内ケースの下端近傍に鉛直方向に移動可能に設けられ、前記内ケースの内径と略同一の直径を有する略板状の第２フロートと、  を備え、  前記第２フロートには、前記ヒータが挿通される孔であって、直径が前記ヒータの外形と略同一である孔が形成され、  前記内ケース及び前記第２フロートによって囲まれる空間には気体が封入され、  前記内ケースの鉛直方向の長さは、前記ヒータの鉛直方向の長さより短く、  前記第２フロートが前記内ケースの下端に位置する時に、前記第２フロートと前記底面との間に隙間を有する  ことを特徴とするフィルタ装置。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか一項に記載のフィルタ装置であって、  前記フィルタケースは、鉛直方向に延設され、前記フィルタエレメントに沿った第１筒状部と、鉛直方向に延設され、前記ヒータに沿った第２筒状部と、を有し、  前記第２筒状部の直径は、前記第１筒状部の直径より小さく、  平面視において、前記第１筒状部と前記第２筒状部とは連結されている  ことを特徴とするフィルタ装置。
【請求項７】
請求項５に記載のフィルタ装置であって、  平面視において、前記フィルタエレメントと前記内ケースとは隣接して設けられ、  前記フィルタケースは、鉛直方向に延設され、前記フィルタエレメントに沿った第１筒状部と、鉛直方向に延設され、前記内ケースに沿った第２筒状部と、を有し、  前記第２筒状部の直径は、前記第１筒状部の直径より小さく、  平面視において、前記第１筒状部と前記第２筒状部とは連結されている  ことを特徴とするフィルタ装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載のフィルタ装置であって、  前記フィルタケースの上面に形成された空気抜き孔と、前記空気抜き孔の下側に設けられたバルブと、を有する空気抜き部を備え、  前記バルブは、前記液体に浮かぶフロートを有する  ことを特徴とするフィルタ装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載のフィルタ装置であって、  前記ヒータは、パイプを有し、前記パイプの内部に不凍液を流すことで前記液体を温める  ことを特徴とするフィルタ装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載のフィルタ装置であって、  前記フィルタエレメントは、前記濾材及び前記内筒の上端を覆うプレートを有し、  前記プレートは、前記フィルタケースの上端面下側に設けられ、  前記流出部は、前記フィルタケースの上端面に設けられ、  前記プレートには、前記内筒の内部空間と前記流出部とを連通する貫通孔であって、上側が下側より内径が小さい略円錐台形状の部分を有する貫通孔が形成される  ことを特徴とするフィルタ装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のフィルタ装置であって、  前記プレートの直径は、前記濾材の直径より大きく、  前記プレートの下側かつ前記濾材の外側には、略円筒形状のリングが設けられている  ことを特徴とするフィルタ装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載のフィルタ装置であって、  前記フィルタケースの上端面下側かつ前記ヒータの外側には、略円筒形状のリングが設けられている  ことを特徴とするフィルタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、フィルタ装置及び濾過装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  特許文献１には、ガス封入容積を含む包体を含んだ収縮可能要素がフィルタ筐体内に配置されており、濾過筐体内における液体の凍結による圧力の発生に反応して収縮可能要素が収縮する液体フィルタ構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１３−５１０７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  エンジンから排出される排気ガスに含まれる窒素酸化物の除去には、尿素水が一般的に用いられる。しかしながら、尿素水は低温で凍結しやすく、フィルタ装置の内部で尿素水が凍結して膨張すると、フィルタケースやフィルタエレメントが破損するおそれがある。【０００５】  特許文献１に記載の発明は、収縮可能要素の収縮により、フィルタ要素やフィルタ筐体の破損を防止するためになされたものである。しかしながら、特許文献１に記載の発明では、液体の凍結を防止することはできない。【０００６】  本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、液体の凍結を防止するとともに、仮に液体が凍結した場合にも装置の破損を防止することができるフィルタ装置及び濾過装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  上記課題を解決するために、本発明に係るフィルタ装置は、例えば、液体の流入部及び流出部を有するフィルタケースと、前記液体を濾過する濾材と、前記濾材の内側に設けられた略円筒形状の内筒と、を有するフィルタエレメントであって、両端が覆われた略円筒形状であり、中心軸が鉛直方向に延びるように前記フィルタケースの内部に設けられたフィルタエレメントと、前記フィルタケースの内部に鉛直方向に延設された略棒状のヒータであって、平面視において前記フィルタエレメントと異なる位置に設けられたヒータと、を備え、前記内筒は、略筒状の側面と、平面視において前記側面の中空部を覆う仕切り板と、を有し、前記側面のうちの前記仕切り板より鉛直方向上側に位置する第１領域には、前記液体が通過する複数の孔が形成され、前記側面のうちの前記仕切り板より鉛直方向下側に位置する第２領域と、前記仕切り板とによって囲まれる空間には気体が封入されており、前記内筒の下端面と前記フィルタケースの底面との間に隙間を有することを特徴とする。【０００８】  本発明に係るフィルタ装置によれば、フィルタケースの内部には、略棒状のヒータが鉛直方向に延設されている。これにより、液体とヒータとが接触し、液体の凍結を防止することができる。また、本発明に係るフィルタ装置によれば、内筒の側面のうちの仕切り板より鉛直方向下側に位置する第２領域と、仕切り板とによって囲まれる空間には気体が封入されており、内筒の下端面とフィルタケースの底面との間に隙間を有する。したがって、液体が凍結して膨張すると、これにより、仮に液体が凍結した場合にも装置の破損を防止することができる。【０００９】  ここで、前記フィルタエレメントは、前記フィルタエレメントは、鉛直方向に移動可能に設けられ、前記内筒の内径と略同一の直径を有する第１フロートを有し、前記側面のうちの前記第２領域、前記仕切り板及び前記第１フロートによって囲まれる空間には気体が封入され、前記第１フロートが下端に位置するときには、前記第１フロートは前記内筒の下端近傍に位置し、かつ、前記第１フロートと前記底面との間に隙間を有してもよい。液体が凍結して体積が増加する過程で、内筒の側面、仕切り板及び第１フロートによって囲まれる空間に封入された空気を圧縮しつつ、第１フロートを押し上げる。これにより、仮に液体が凍結した場合にも装置の破損を防止することができる。【００１０】  ここで、前記底面には、前記内筒の内側に突出する凸部が設けられ、前記凸部と前記内筒との間に隙間を有してもよい。これにより、側面のうちの仕切り板より鉛直方向下側に位置する第２領域と、仕切り板とによって囲まれる空間の体積を減らし、空気による不具合（例えば、建機始動時にインジェクタの圧力が所定の圧力まで上がらないという不具合）を防ぐことができる。【００１１】  ここで、前記凸部は、端面が覆われた略円筒形状であり、前記凸部と前記内筒との隙間は前記凸部の半径以下であってもよい。これにより、側面の仕切り板より鉛直方向下側に位置する第２領域と、仕切り板とによって囲まれる空間の体積を減らし、空気による不具合を防ぐことができる。【００１２】  ここで、上端が覆われた略筒状の内ケースであって、前記ヒータを覆うように設けられた内ケースと、前記内ケースの下端近傍に鉛直方向に移動可能に設けられ、前記内ケースの内径と略同一の直径を有する略板状の第２フロートと、を備え、前記第２フロートには、前記ヒータが挿通される孔であって、直径が前記ヒータの外形と略同一である孔が形成され、前記内ケース及び前記第２フロートによって囲まれる空間には気体が封入され、前記内ケースの鉛直方向の長さは、前記ヒータの鉛直方向の長さより短く、前記第２フロートが前記内ケースの下端に位置する時に、前記第２フロートと前記底面との間に隙間を有してもよい。このように、液体が凍結して体積が増加する過程で、内ケース及び第２フロートによって囲まれる空間に封入された空気を圧縮しつつ、液体が第２フロートを押し上げることで、仮に液体が凍結した場合にも装置の破損を防止することができる。【００１３】  ここで、前記フィルタケースは、鉛直方向に延設され、前記フィルタエレメントに沿った第１筒状部と、鉛直方向に延設され、前記ヒータに沿った第２筒状部と、を有し、前記第２筒状部の直径は、前記第１筒状部の直径より小さく、平面視において、前記第１筒状部と前記第２筒状部とは連結されていてもよい。これにより、フィルタケース内部に貯留される液体の体積（水量）を減らし、凍結時の体積変化を小さくすることができる。【００１４】  ここで、平面視において、前記フィルタエレメントと前記内ケースとは隣接して設けられ、前記フィルタケースは、鉛直方向に延設され、前記フィルタエレメントに沿った第１筒状部と、鉛直方向に延設され、前記内ケースに沿った第２筒状部と、を有し、前記第２筒状部の直径は、前記第１筒状部の直径より小さく、平面視において、前記第１筒状部と前記第２筒状部とは連結されていてもよい。これにより、フィルタケース内部に貯留される液体の体積（水量）を減らし、凍結時の体積変化を小さくすることができることができる。【００１５】  ここで、前記フィルタケースの上面に形成された空気抜き孔と、前記空気抜き孔の下側に設けられたバルブと、を有する空気抜き部を備え、前記バルブは、前記液体に浮かぶフロートを有してもよい。これにより、フィルタケース内の空気を抜きつつ、濾過前の液体がフィルタケース内から流出することを防止することができる。【００１６】  ここで、前記ヒータは、パイプを有し、前記パイプの内部に不凍液を流すことで前記液体を温めてもよい。これにより、液体を温めるのに電気を使用する必要がなく、安全である。【００１７】  ここで、前記フィルタエレメントは、前記濾材及び前記内筒の上端を覆うプレートを有し、前記プレートは、前記フィルタケースの上端面下側に設けられ、前記流出部は、前記フィルタケースの上端面に設けられ、前記プレートには、前記内筒の内部空間と前記流出部とを連通する貫通孔であって、上側が下側より内径が小さい略円錐台形状の部分を有する貫通孔が形成されてもよい。また、前記プレートの直径は、前記濾材の直径より大きく、前記プレートの下側かつ前記濾材の外側には、略円筒形状のリングが設けられていてもよい。また、前記フィルタケースの上端面下側かつ前記ヒータの外側には、略円筒形状のリングが設けられていてもよい。これ��より、フィルタ装置が傾いたときにフィルタ装置の内部にたまる空気の量を減らし、傾きが無くなったときに空気がポンプやインジェクタに供給されることによる不具合を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１８】  本発明によれば、液体の凍結を防止するとともに、仮に液体が凍結した場合にも装置の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態であるフィルタ装置１の概略を示す図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】フィルタ装置１の概略を示す断面図である。
【図４】フィルタ装置１の概略を示す断面図であり、尿素水が凍結した状態を示す。
【図５】本発明の一実施形態であるフィルタ装置２の概略を示す側面図である。
【図６】フィルタ装置２の概略を示す断面図である。
【図７】図５のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】フィルタ装置２が傾いた様子を模式的に示す図である。
【図９】一般的な尿素ＳＣＲシステム１００の概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】  以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、内燃機関（特にディーゼルエンジン）の排気に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）を還元する選択還元（ＳＣＲ：Selective Catalytic Reduction）型の尿素ＳＣＲシステムに用いられる。
【００２１】  図９は、一般的な尿素ＳＣＲシステム１００の概略を示す図である。尿素ＳＣＲシステム１００は、主として、フィルタ装置１０１と、タンク１０２と、ポンプ１０３と、インジェクタ１０４と、を有する。尿素ＳＣＲシステム１００が搭載された建機等のエンジンが始動すると、タンク１０２に蓄えられた尿素水がポンプ１０３に吸い上げられる。これにより、尿素水は、タンク１０２、フィルタ装置１０１及びポンプ１０３を通過してインジェクタ１０４に供給され、インジェクタ１０４から噴霧される（図９の黒矢印参照）。また、一部の尿素水は、ポンプ１０３からタンク１０２に戻される（図９の黒矢印参照）。建機等のエンジンが停止すると、尿素水の凍結防止のため、フィルタ装置１０１、ポンプ１０３及びインジェクタ１０４の内部にある尿素水がタンク１０２に戻される（図９の白抜き矢印参照）。
【００２２】  以下、本発明について、尿素ＳＣＲシステム１００に用いられるフィルタ装置を例に、流体として尿素水を用いる場合について説明するが、本発明は、ＮＯｘの還元が可能な様々な流体に適用することができる。
【００２３】  ＜第１の実施の形態＞  図１は、本発明の一実施形態であるフィルタ装置１の概略を示す図である。フィルタ装置１は、主として、フィルタケース１０と、フィルタエレメント２０と、ヒータ３０と、調整部４０と、空気抜き部５０と、を有する。
【００２４】  フィルタケース１０は、主として、フィルタケース本体１１と、蓋体１２と、を有する。フィルタケース１０の内部には、主としてフィルタエレメント２０と、ヒータ３０と、調整部４０とが設けられる。
【００２５】  フィルタケース本体１１は、有底略筒形状の部材であり、内部が空洞である。フィルタケース本体１１の上端面は開口している。フィルタケース本体１１の底面１１ａには、尿素水をフィルタ装置１へ流入させる流入部１１ｂが形成される。流入部１１ｂには、流入パイプ６１が設けられる。また、底面１１ａには、ヒータ３０が挿入されるヒータ取付孔１１ｃが形成される。
【００２６】  蓋体１２は、フィルタケース本体１１上部の開口端を覆う部材であり、フィルタケース１０の上面を構成する。蓋体１２は、フィルタケース本体１１に対して着脱可能に設けられる。底面１２ａ（フィルタケース１０の上端面）は、尿素水をフィルタ装置１から流出させる流出部１２ｂが形成される。流出部１２ｂには、流出パイプ６２が設けられる。また、底面１２ａには、ヒータ３０が挿入されるヒータ取付孔１２ｃが形成される。
【００２７】  図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。平面視において（ｚ方向から見て）、フィルタエレメント２０と調整部４０とは隣接して設けられる。フィルタケース本体１１の側面は、フィルタエレメント２０の側面（ここでは、外筒２６）に沿った筒状部１１ｄと、調整部４０の側面に沿った筒状部１１ｅと、を有する。筒状部１１ｄ、１１ｅは、略筒状であり、鉛直方向に延設されている。平面視において、筒状部１１ｄと筒状部１１ｅとは連結されており、フィルタケース本体１１はフィルタエレメント２０と調整部４０との間が凹んでいる。このように、平面視におけるフィルタケース本体１１の側面の形状をひょうたん型とすることで、フィルタケース１０内部に貯留される尿素水の体積（水量）を減らし、凍結時の体積変化を小さくすることができる。
【００２８】  なお、フィルタケース本体１１の側面において、フィルタエレメント２０と調整部４０との間を凹ませることは必須ではない。しかしながら、フィルタケース１０内部に貯留される尿素水の体積をできるだけ減らすためには、フィルタエレメント２０と調整部４０との間を凹ませることが望ましい。
【００２９】  図３は、フィルタ装置１の概略を示す断面図である。図３は、尿素水が凍結していない場合を示す。なお、図２では、一部部品について断面を示すハッチングを省略している。
【００３０】  フィルタエレメント２０は、両端が覆われた略円筒形状の部材である。フィルタエレメント２０は、中心軸Ａｘ１が鉛直方向（ｚ方向）に延びるように、フィルタケース１０の内部に設けられる。フィルタエレメント２０は、主として、濾材２１と、内筒２２と、プレート２３、２４と、フロート２５と、外筒２６（図３では図示省略、図２参照）と、を有する。
【００３１】  濾材２１は、尿素水を濾過するためのものであり、径方向に厚みを有する略円筒形状である。濾材２１は、合成樹脂や紙等を用いたろ紙をひだ折りにし、ひだ折りにしたろ紙の両端を連結して円筒状に丸めることによって形成される。
【００３２】  内筒２２は、樹脂製の略円筒形状の部材であり、濾材２１の内側に設けられる。内筒２２の高さと濾材２１の高さとは、略同じである。
【００３３】  内筒２２の略筒状の側面２２ａは、鉛直方向上側に位置する第１領域Ａ１と、第１領域Ａ１の鉛直方向下側に位置する第２領域Ａ２とを有する。第１領域Ａ１は内筒２２の上端を含み、第２領域Ａ２は内筒２２の下端を含む。側面２２ａの第１領域Ａ１には、尿素水が通過する孔２２ｂが略全面に形成されるが、側面２２ａの第２領域Ａ２には孔２２ｂが形成されていない。
【００３４】  なお本実施の形態では、第１領域Ａ１は、内筒２２の高さ全体の略１／３であるが、第２領域Ａ２の高さはこれに限られない。ただし、第１領域Ａ１の高さは、内筒２２の高さの略半分以下とすることが望ましい。
【００３５】  内筒２２は、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とを仕切る仕切り板２２ｃを有する。仕切り板２２ｃの直径は、側面２２ａの内径と略同一である。平面視において、仕切り板２２ｃは内筒２２の中空部を覆う。仕切り板２２ｃの高さ方向（ｚ方向）の位置は、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との間である。言い換えれば、第１領域Ａ１は仕切り板２２ｃの鉛直方向上側に位置し、第２領域Ａ２は仕切り板２２ｃの鉛直下側に位置する。
【００３６】  プレート２３、２４は、略板状の部材であり、樹脂又は金属を用いて形成される。プレート２３は濾材２１及び内筒２２の下端を覆い、プレート２４は濾材２１及び内筒２２の上端を覆う。プレート２３、２４は、それぞれ、略中央に貫通孔２３ａ、２４ａが形成される。貫通孔２３ａ、２４ａは、内筒２２の内径と略同一である。
【００３７】  プレート２４は、上側に突出する突出部２４ｂを有する。突出部２４ｂは蓋体１２の凹部１２ｄに挿入される。突出部２４ｂにはＯリング等のシール部材６３が設けられており、シール部材６３が突出部２４ｂと凹部１２ｄとの間に設けられることで、プレート２４すなわちフィルタエレメント２０が蓋体１２に取り付けられる。フィルタエレメント２０が蓋体１２に取り付けられた状態において、プレート２３と底面１１ａとの間に隙間を有する。
【００３８】  フロート２５は、板状の部材であり、内筒２２の下端近傍に、内筒２２に沿って鉛直方向に移動可能に設けられる。図３に示す状態では、フロート２５が下端に位置しており、フロート２５とプレート２３との高さ方向の位置が略一致する。側面２２ａ、仕切り板２２ｃ及びフロート２５によって囲まれる空間Ｓ４には気体が封入される。
【００３９】  ヒータ３０は、略棒状の部材であり、フィルタケース１０の内部に鉛直方向に延設される。本実施の形態では、ヒータ３０は、パイプ３１の内部に不凍液を流すことでフィルタケース１０内の尿素水を温めるものである。ここで、不凍液として、主成分がエチレングリコールであり、防錆剤等を添加したＬＬＣ（Long Life Coolant、ロングライフクーラント）を用いることができるが、不凍液はこれに限られない。パイプ３１は、Ｏリング等のシール部材６４を介してフィルタケース１０に固定される。
【００４０】  ただし、尿素水が凍結しないように暖めるヒータの形態はこれに限られず、例えば電熱棒やセラミックヒータを用いてもよい。電熱棒やセラミックヒータは、フィルタケース１０にねじ止め等により固定される。ただし、パイプ３１の内部に不凍液を流すヒータ３０を使用する場合には、電気を用いないため、安全性が高い。
【００４１】  調整部４０は、尿素水が凍結して体積が増加したときの調整用の部材であり、ヒータ３０を覆うようにフィルタケース１０の内部に設けられる。調整部４０は、主として、上端が覆われた略筒状の内ケース４１と、内ケース４１の下端近傍に設けられた略板状のフロート４２と、を有する。
【００４２】  内ケース４１は、蓋体１２からフィルタケース１０の内部に突出するように、底面１２ａに一体形成される。内ケース４１の中心軸は、ヒータ３０の中心軸Ａｘ２と略一致する。内ケース４１の鉛直方向の長さは、ヒータ３０の鉛直方向の長さより短い。したがって、ヒータ３０がフィルタケース１０内の尿素水と接触し、ヒータ３０により尿素水が温められる。
【００４３】  フロート４２の外径は、内ケース４１の内径と略同一である。フロート４２には、ヒータ３０が挿通される孔４２ａが形成される。孔４２ａの直径は、ヒータ３０の外形と略同一である。
【００４４】  内ケース４１とフロート４２とによって囲まれる空間Ｓ３には気体（ここでは空気）が封入される。フロート４２が内ケース４１の下端に位置する状態では、フロート４２と底面１１ａとの間に隙間を有する。
【００４５】  フロート４２は、ヒータ３０及び内ケース４１に沿って鉛直方向に移動可能に設けられる。フロート４２の移動時には、フロート４２の外周面と内ケース４１の内周面とが摺動し、フロート４２の内周面とヒータ３０の外周面とが摺動する。
【００４６】  平面視において、フィルタエレメント２０と内ケース４１との間には、空気抜き部５０が設けられる。空気抜き部５０は、蓋体１２に形成された空気抜き孔１２ｅと、バルブ５１と、を有する。空気抜き孔１２ｅは、フィルタケース１０の内部空間（空間Ｓ１）とフィルタケース１０の外部空間とを連通する。なお、本実施の形態では、空気抜き孔１２ｅは略Ｌ字形状であり、空間Ｓ２を介してフィルタケース１０の外部空間と連通するが、空気抜き孔１２ｅの形態はこれに限られない。例えば、空気抜き孔が底面１２ａをｚ方向に貫通することで、フィルタケース１０の内部空間と外部空間とを連通してもよい。
【００４７】  バルブ５１は、空気抜き孔１２ｅの下側に設けられる。バルブ５１は、底面１２ａからフィルタケース１０の内部に突出するように形成された複数のリブ５２と、フロート５３と、を有する。フロート５３は、尿素水に浮くように形成され、リブ５２に沿って上下動する。リブ５２の下端にはフロート５３の下方への移動を規制するストッパが形成される。
【００４８】  なお、空気抜き部５０の位置はフィルタエレメント２０と内ケース４１との間に限られない。しかしながら、フィルタケース１０を小型化し、フィルタケース１０内部に貯留される尿素水の体積（水量）を減らすためには、空気抜き部５０をフィルタエレメント２０と内ケース４１との間に設けることが望ましい。
【００４９】  次に、このように構成されたフィルタ装置１の機能について、図３を用いて説明する。図３の矢印は、尿素水の流れを示す。
【００５０】  尿素水は、流入部１１ｂ及び流入パイプ６１を介してフィルタケース１０内部の空間Ｓ１に流入する。尿素水は、濾材２１の外側から内側へ向って流れることで濾過される。濾過後の尿素水は、内筒２２に形成された孔２２ｂを通って空間Ｓ２に流出する。
【００５１】  通常は、フロート５３と底面１２ａとの間に隙間を有し、空気抜き孔１２ｅが開放されている。したがって、尿素水に含まれる空気が空間Ｓ１に溜まっても、空間Ｓ１の上部に溜まった空気は空気抜き孔１２ｅを介して空間Ｓ１から排出される。
【００５２】  空間Ｓ１に貯留された尿素水は、ヒータ３０により温められる。しかしながら、気温の低下等により、ヒータ３０により温められたとしても、尿素水が凍結する可能性がある。
【００５３】  図４は、フィルタ装置１の概略を示す断面図であり、尿素水が凍結した状態を示す。なお、図４では、一部部品について断面を示すハッチングを省略している。
【００５４】  尿素水が凍結すると、尿素水の体積が７％程度増加する。底面１１ａとフロート２５、４２との間に隙間を有するため、尿素水が凍結する過程で、尿素水は、図４の白抜き矢印で示すように、空間Ｓ３内の空気を圧縮しつつフロート４２を＋ｚ方向へ押し上げ、かつ、空間Ｓ４内の空気を圧縮しつつフロート２５を＋ｚ方向へ押し上げる。
【００５５】  このように、空間Ｓ１に閉じ込められた尿素水が膨張することができるような空間を設けることで、フィルタケース１０、フィルタエレメント２０等の損傷が防止される。
【００５６】  フロート４２を押し上げることにより空間Ｓ３に入り込んだ尿素水は、ヒータ３０により温められる。これにより、凍結時に尿素水とヒータ３０との接触面積を増やし、尿素水を効果的に温めることができる。
【００５７】  尿素水が凍結するときには、空間Ｓ１が尿素水で満たされるため、フロート５３が尿素水により押し上げられて空気抜き孔１２ｅを塞ぐ。これにより、濾過前の尿素水が空間Ｓ１から流出することが防止される。
【００５８】  本実施の形態によれば、ヒータ３０を用いることで尿素水の凍結を防止することができる。また、凍結時にフロート２５、４２を押し上げることで、仮に尿素水が凍結した場合にもフィルタ装置１の破損を防止することができる。
【００５９】  また、本実施の形態によれば、内筒２２の内側でフロート２５を上下動させ、内ケース４１の内部でフロート４２を上下動させるため、従来のフィルタ装置と同じ大きさのまま凍結時の破損防止機構を設けることができる。例えば、フィルタエレメントと別のスペースに破損防止機構を設ける場合には、フィルタケースを大きくしなければならない。それに対し本実施の形態では、省スペース化が可能であり、フィルタケース１０を大きくすることなく破損防止機構を設けることができる。
【００６０】  また、本実施の形態によれば、フィルタケース本体１１の側面を、外筒２６に沿った筒状部１１ｄと、内ケース４１に沿った筒状部１１ｅとを有する略筒状とすることで、フィルタケース１０内部に貯留される尿素水の体積（水量）を減らし、凍結時の体積変化を小さくすることができる。
【００６１】  また、本実施の形態によれば、第１領域Ａ１の高さが内筒２２の高さの略半分以下であるため、フロート２５、４２が＋ｚ方向に移動したときの空間Ｓ３、Ｓ４の体積変化（減少）により、尿素水の凍結による体積増加分を確実に吸収することができる。また、第１領域Ａ１の高さを内筒２２の高さの略半分以下とすることで、圧力損失が過度に大きくなることを防止することができる。
【００６２】  なお、本実施の形態では、ヒータ３０がフィルタケース１０をｚ方向に貫通したが、ヒータ３０の配設形態はこれに限られない。例えば、ヒータ３０の一部がｚ方向に延設されていればよい。また例えば、ヒータに電熱棒や略棒状のセラミックヒータを用いる場合には、ヒータの一端がフィルタケース１０の内部にあってもよい。これらの場合には、ヒータのｚ方向に延設された部分の長さよりも、内ケース４１を短くすればよい。
【００６３】  ＜第２の実施の形態＞  第１の実施の形態では、ヒータ３０の周りに調整部４０が設けられたが、調整部４０は必須ではない。また、第１の実施の形態では、側面２２ａ、仕切り板２２ｃ及びフロート２５によって囲まれた空間Ｓ４に気体が封入される（空気溜まり）が、空気溜まりの形態はこれに限られない。さらに、第１の実施の形態では、フロート２５、４２を設け、凍結時に尿素水がフロート２５、４２を押し上げたが、フロート２５、４２は必須ではない。
【００６４】  以下、第２の実施の形態にかかるフィルタ装置２について説明する。第１の実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００６５】  図５は、本発明の一実施形態であるフィルタ装置２の概略を示す側面図である。図６は、フィルタ装置２の概略を示す断面図である。フィルタ装置２は、主として、フィルタケース１０Ａと、フィルタエレメント２０Ａと、ヒータ３０と、を有する。
【００６６】  フィルタケース１０Ａは、主として、フィルタケース本体１１Ａと、蓋体１２Ａと、を有する。フィルタケース１０Ａの内部には、主としてフィルタエレメント２０Ａと、ヒータ３０とが設けられる。
【００６７】  フィルタケース本体１１Ａは、有底略筒形状の部材であり、内部が空洞である。フィルタケース本体１１Ａの上端面は開口している。フィルタケース本体１１Ａの側面（筒状部１１ｈ）の底面１１ｊ近傍には、尿素水をフィルタ装置２へ流入させる流入部１１ｆが形成される。ただし、流入部１１ｆの位置はこれに限られない。底面１１ｊには、凸部１１ｇが設けられる（後に詳述）。
【００６８】  また、底面１１ｊには、ヒータ３０が挿入されるヒータ取付孔１１ｋが形成される。ヒータ取付孔１１ｋの下側に固定部材１３を設けることで、ヒータ３０の脱落を防止する。
【００６９】  蓋体１２Ａは、フィルタケース本体１１Ａ上部の開口端を覆う部材である。蓋体１２Ａは、フィルタケース本体１１Ａに対して着脱可能に設けられる。底面１２ｆ（フィルタケース１０Ａの上端面）には、尿素水をフィルタ装置２から流出させる流出部１２ｉが形成される。
【００７０】  また、底面１２ｆには、ヒータ３０が挿入されるヒータ取付孔１２ｃが形成される。ヒータ取付孔１２ｃの下側にねじ１２ｊを螺合することで、ヒータ３０を蓋体１２Ａに固定する。また、ねじ１２ｊの下側には、略円筒形状のリング１５が設けられている。ただし、リング１５は必須ではない。
【００７１】  フィルタエレメント２０Ａは、フィルタエレメント２０と同様、両端が覆われた略円筒形状の部材であり、中心軸Ａｘ１が鉛直方向（ｚ方向）に延びるようにフィルタケース１０Ａの内部に設けられる。フィルタエレメント２０Ａは、主として、濾材２１と、内筒２２Ａと、プレート２３、２４Ａと、を有する。
【００７２】  内筒２２Ａは、内筒２２と同様、樹脂製の略円筒形状の部材であり、濾材２１の内側に設けられる。内筒２２Ａと内筒２２との差異は、側面２２ａの第１領域Ａ１に形成される孔２２ｄのみである。第１領域Ａ１においては、孔２２ｄを通って尿素水が内筒２２Ａの外側から内側へと通過する。
【００７３】  プレート２３、２４Ａは、略板状の部材であり、樹脂又は金属を用いて形成される。プレート２３は濾材２１及び内筒２２Ａの下端を覆い、プレート２４Ａは濾材２１及び内筒２２Ａの上端を覆う。
【００７４】  プレート２４Ａは、上側に突出する突出部２４ｂを有する。突出部２４ｂは蓋体１２Ａの凹部１２ｈに挿入される。突出部２４ｂにはＯリング等のシール部材６３が設けられており、シール部材６３が突出部２４ｂと凹部１２ｈとの間に設けられることで、プレート２４Ａ（すなわち、フィルタエレメント２０Ａ）が蓋体１２Ａに取り付けられる。フィルタエレメント２０Ａが蓋体１２Ａに取り付けられた状態では、プレート２３と底面１１ｊとの間に隙間を有する。また、フィルタエレメント２０Ａが蓋体１２Ａに取り付けられた状態では、プレート２４Ａの下側には略円筒形状のリング２７が設けられている。ただし、リング２７は必須ではない。
【００７５】  突出部２４ｂの内部には、貫通孔２４ｃが形成される。貫通孔２４ｃは、内筒２２Ａの第１領域Ａ１の内部空間と流出部１２ｉとを連通する孔である。貫通孔２４ｃの下端側の内径は内筒２２Ａの内径と略同一であり、貫通孔２４ｃの上端側の内径は流出部１２ｉの内径と略同一である。また、貫通孔２４ｃは、上側が下側より直径が小さい略円錐台形状の連結部２４ｄを有する。連結部２４ｄの高さは、貫通孔２４ｃの高さの略半分以上であることが好ましい。
【００７６】  プレート２３には、貫通孔２３ａが形成される。凸部１１ｇは、貫通孔２３ａを介して、内筒２２Ａの内側に突出する。本実施の形態では、凸部１１ｇは端面がおおわれた略円筒形状であるが、凸部１１ｇの形状はこれに限られない。
【００７７】  凸部１１ｇと貫通孔２３ａとの間、及び凸部１１ｇと内筒２２Ａとの間（凸部１１ｇと側面２２ａとの間、凸部１１ｇと仕切り板２２ｃとの間）には、隙間を有する。側面２２ａ、仕切り板２２ｃ及び凸部１１ｇによって囲まれる空間Ｓ５には気体が封入される。
【００７８】  本実施の形態は、凸部１１ｇを設けることで空間Ｓ５の体積を減らすことに特徴がある。例えば、凸部１１ｇと内筒２２Ａとの隙間を、凸部１１ｇの半径以下とする。
【００７９】  図７は、図５のＢ−Ｂ断面図である。平面視において（ｚ方向から見て）、フィルタエレメント２０Ａとヒータ３０とは隣接して設けられる。フィルタケース本体１１Ａの側面は、フィルタエレメント２０Ａの側面（ここでは、外筒２６）に沿った筒状部１１ｈと、ヒータ３０の側面に沿った筒状部１１ｉと、を有する。筒状部１１ｈ、１１ｉは、略筒状であり、鉛直方向に延設されている。平面視において、筒状部１１ｈと筒状部１１ｉとは連結されている。このように、平面視におけるフィルタケース本体１１Ａの側面の形状をひょうたん型とすることで、フィルタケース１０Ａ内部に貯留される尿素水の体積（水量）を減らすことができる。
【００８０】  次に、このように構成されたフィルタ装置２の機能について、図６を用いて説明する。図６の矢印は、尿素水の流れを示す。
【００８１】  尿素水は、流入部１１ｆを介してフィルタケース１０Ａ内部の空間Ｓ１に流入する。尿素水は、濾材２１の外側から内側へ向って流れることで濾過される。濾過後の尿素水は、内筒２２Ａに形成された孔２２ｄを通って空間Ｓ２に流出する。
【００８２】  空間Ｓ１に貯留された尿素水は、ヒータ３０により温められる。しかしながら、気温の低下等により、ヒータ３０により温められたとしても、尿素水が凍結する可能性がある。
【００８３】  尿素水が凍結すると、尿素水の体積が７％程度増加する。空間Ｓ５には気体が封入されているため、尿素水が凍結する過程で尿素水は空間Ｓ５内の気体を圧縮する。このように、空間Ｓ１に閉じ込められた尿素水が膨張するための空間をフィルタ装置２の内部に設けることで、フィルタケース１０Ａ、フィルタエレメント２０Ａ等の損傷が防止される。
【００８４】  なお、本実施の形態では、空間Ｓ５の開口部は底面１１ｊ近傍にあり、下側（−ｚ側）を向いている。したがって、フィルタ装置２が３５度程度傾いたとしても空間Ｓ５に封入された気体が空間Ｓ５から外に出る可能性はいたって低い。
【００８５】  本実施の形態によれば、ヒータ３０を用いることで尿素水の凍結を防止することができる。また、凍結時に空間Ｓ５に封入された気体を圧縮することで、仮に尿素水が凍結した場合にもフィルタ装置２の破損を防止することができる。
【００８６】  また、本実施の形態によれば、フィルタエレメント２０Ａとヒータ３０とを近づけ、筒状部１１ｈ、１１ｉをそれぞれフィルタエレメント２０Ａ、ヒータ３０に沿って設けることで、空間Ｓ１の体積を小さくしている。そのため、凍結時の体積変化を小さくすることができる。
【００８７】  また、本実施の形態によれば、凸部１１ｇを設けることで、空間Ｓ５の体積を小さくしている。そのため、フィルタ装置２（空間Ｓ１、Ｓ５）の体積、すなわち空間Ｓ１、Ｓ５に封入される空気の量を減らし、空間Ｓ１、Ｓ５に封入された空気による不具合を防ぐことができる。以下、フィルタ装置２の体積と空気による不具合について詳しく説明する。
【００８８】  尿素ＳＣＲシステムにおいてフィルタ装置２が載せられた建機等を停止するときには、尿素水の凍結を防止するために尿素水をタンクに戻す（図９参照）。そのため、建機を停止する度に、フィルタ装置２の内部は気体（空気）で満たされることになる。その後、建機を始動するときには、フィルタ装置２の内部にある空気をポンプにより吸い出した後で、タンクからフィルタ装置２に尿素水が供給される。
【００８９】  尿素ＳＣＲシステムでは、フィルタ装置２の下流にインジェクタがあるが、インジェクタは建機始動後早急に（例えば９０秒以内に）圧力を高圧（例えば９００ｋＰａ）に上げなければならない。しかしながら、インジェクタに供給される空気の量が多いと、圧力が所定の圧力まで上がらないという不具合が生じる。
【００９０】  本実施の形態では、空間Ｓ１、Ｓ５の体積を小さくしているため、建機始動時にインジェクタに供給される空気を減らすことができる。そのため、空気による不具合、具体的には建機始動時にインジェクタの圧力が所定の圧力まで上がらないという不具合を防ぐことができる。
【００９１】  また、本実施の形態によれば、リング１５、２７が設けられているため、フィルタ装置２が傾いたときに空間Ｓ１の内部に気体が溜まる空間を減らすことができる。また、貫通孔２４ｃが連結部２４ｄを有するため、フィルタ装置２が傾いたときに貫通孔２４ｃの内部に気体が溜まる空間を減らすことができる。図８は、フィルタ装置２が傾いた様子を模式的に示す図である。リング２７が無い場合には、フィルタエレメント２０Ａの隅に空気溜まりとなる空間Ｓ１１（図８の網掛け参照）が形成されるが、リング２７を設けることで空気だまりを空間Ｓ１２（図８の網掛け参照）へと小さくすることができる。また、貫通孔２４ｃが連結部２４ｄを有しない場合には、貫通孔２４ｃの内部に空気溜まりとなる空間Ｓ１３（図８の網掛け参照）が形成されるが、連結部２４ｄを有することで空間Ｓ１３を無くすことができる。そのため、フィルタ装置２の内部に溜まる空気の量を減らし、傾きが無くなったときに空気がポンプやインジェクタに供給されることによる不具合を防ぐことができる。
【００９２】  以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、上記の実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、実施形態の構成に他の構成の追加、削除、置換等をすることが可能である。
【００９３】  また、本発明において、「略」とは、厳密に同一である場合のみでなく、同一性を失わない程度の誤差や変形を含む概念である。例えば、「略直交」とは、厳密に直交の場合には限られず、例えば数度程度の誤差を含む概念である。また、例えば、単に直交、平行、一致等と表現する場合において、厳密に直交、平行、一致等の場合のみでなく、略平行、略直交、略一致等の場合を含むものとする。
【００９４】  また、本発明において「近傍」とは、基準となる位置の近くのある範囲（任意に定めることができる）の領域を含むことを意味する。例えば、端近傍という場合に、端の近くのある範囲の領域であって、端を含んでもいても含んでいなくてもよいことを示す概念である。
【符号の説明】
【００９５】１、２  ：フィルタ装置１０、１０Ａ：フィルタケース１１、１１Ａ：フィルタケース本体１１ａ、１１ｊ：底面１１ｂ、１１ｆ：流入部１１ｃ、１１ｋ：ヒータ取付孔１１ｄ、１１ｅ、１１ｈ、１１ｉ：筒状部１１ｇ  ：凸部１２、１２Ａ：蓋体１２ａ、１２ｆ：底面１２ｂ、１２ｉ：流出部１２ｃ  ：ヒータ取付孔１２ｄ、１２ｈ：凹部１２ｅ  ：空気抜き孔１２ｊ  ：ねじ１３    ：固定部材１５    ：リング２０、２０Ａ：フィルタエレメント２１    ：濾材２２、２２Ａ：内筒２２ａ  ：側面２２ｂ、２２ｄ：孔２２ｃ  ：仕切り板２３、２４、２４Ａ：プレート２３ａ、２４ａ、２４ｃ：貫通孔２４ｂ  ：突出部２４ｄ  ：連結部２５    ：フロート２６    ：外筒３０    ：ヒータ３１    ：パイプ４０    ：調整部４１    ：内ケース４２    ：フロート４２ａ  ：孔５０    ：空気抜き部５１    ：バルブ５２    ：リブ５３    ：フロート６１    ：流入パイプ６２    ：流出パイプ６３、６４：シール部材１００  ：ＳＣＲシステム１０１  ：フィルタ装置１０２  ：タンク１０２１０３  ：ポンプ１０３１０４  ：インジェクタ
【図１】
2019069897.tif 000003
【図２】
2019069897.tif 000004
【図３】
2019069897.tif 000005
【図４】
2019069897.tif 000006
【図５】
2019069897.tif 000007
【図６】
2019069897.tif 000008
【図７】
2019069897.tif 000009
【図８】
2019069897.tif 000010
【図９】
2019069897.tif 000011
【国際調査報告】
2019069897.tif 000012
2019069897.tif 000013
2019069897.tif 000014
2019069897.tif 000015