(57)【要約】ダイヤル式流量制限計を、流体フィルター（自動車用の空気フィルターや燃料フィルターなど）の流量制限状況を示すために用いる。従前のこの種のフィルターは、複雑であり、製造に望ましくないほどの費用が嵩んでしまっていた。よって本発明者は特に、製造が低廉で済みしかも広汎な温度範囲にわたって信頼性と一貫性を以って動作する例示的なダイヤル式流量制限計を発明した。或る例示的な計器には、圧力差に応じて制限目盛に合わせて回転する外部ダイヤルが含まれる。計器の外部にこうしたダイヤルを置くことで、透明材料を使う必要がなく、しかも制限目盛を計器の外表面に埋めこむことが可能となる。
2009541714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と併用するための流量制限計であって、
開口部を持つ上側蓋部位、および下側差込部位を有する、筐体部材と、
前記上側蓋部位の外表面上に位置し、且つ、流体系統内の真空度に応じて回転するように、前記筐体部材の前記下側差込部位と動作可能なように結合した、ダイヤル型指示手段と
を含む、流量制限計。
【請求項２】
前記上側蓋部位および前記下側蓋部位が不透明であって、スナップ式に互いに留められる、請求項1記載の流量制限計。
【請求項３】
前記上側蓋部位の前記外表面が、前記外表面に一体成形された流量制限度目盛を含む、請求項1記載の流量制限計。
【請求項４】
ひとつ以上の流量制限度を有するラベル
をさらに含み、ここで、
前記ラベルが、前記上側蓋部位の前記外表面に接着される
ことを特徴とする、請求項1記載の流量制限計。
【請求項５】
前記上側蓋部位が、前記外表面の反対側の内表面を有し、
前記内表面が、ひとつ以上の壁により定まる窩部を有し、且つ前記開口部を囲む
ことを特徴とする、請求項1記載の流量制限計。
【請求項６】
前記窩部内に在り、且つひとつ以上の段差を有する、カムと、
一端が前記カムの一部に搭載され、他端が前記窩部の一部に搭載される、螺旋バネとをさらに含む、請求項5記載の流量制限計。
【請求項７】
前記筐体部材の内部の、前記上側蓋部位と前記下側差込部位との間に在り、且つ、偏心可能な部位および軸方突起を有する、隔壁と、
前記筐体部材の前記内部の、前記上側蓋部位の前記窩部と前記隔壁との間に在り、且つ、開口部を有する、板と
をさらに含み、ここで、
前記開口部を通して前記軸方突起が前記カムに係合する
ことを特徴とする、請求項6記載の流量制限計。
【請求項８】
前記筐体部材の前記下側差込部位が、
前記隔壁と流体路とを結ぶ流体系統をつくる軸方通路を定めており、且つ前記軸方通路が前記隔壁と前記流体路との間に通路制限部を有する、挿入物と、
前記挿入物の上側部位から展開し、且つ、前記上側蓋部位の内側突出部とスナップ式に嵌合する外側環状部位を有する、上側フランジ部位と
を含み、ここで、
前記隔壁が、前記外側環状部位と前記板との間に挟まれ、また、
前記計器が、前記軸方通路内に較正螺旋バネをさらに含み、また、
前記較正螺旋バネが、前記通路制限部上に設置される下端と、前記隔壁に接続する上端と、を有する
ことを特徴とする、請求項7記載の流量制限計。
【請求項９】
内燃機関と併用するための流量制限計であって、
上側蓋部位および下側差込部位を有する、筐体部材であって、ここで前記上側蓋部位
が、開口部と、前記開口部を囲む外表面と、前記外表面の反対側に在る内表面と、を含み、また、前記内表面が、前記開口部を囲む窩部を有する、筐体部材と、
前記窩部内に在り、ひとつ以上の段差を有する、カムと、
前記カムの一部に搭載された一端と、前記窩部の一部に搭載された他端と、を有する、螺旋バネと、
前記上側蓋部位の前記外表面上に位置し、且つ、前記カムに結合することで、前記筐体部材の前記下側差込部位と結んだ流体系統内の真空度に応じて回転する、ダイヤル型指示手段とを含む、流量制限計。
【請求項１０】
前記上側蓋部位および前記下側蓋部位が、不透明であって、スナップ式に互いに留められる、請求項9記載の流量制限計。
【請求項１１】
ひとつ以上の流量制限度を有するラベル
をさらに含み、ここで、
前記ラベルが、前記上側蓋部位の前記外表面に接着される
ことを特徴とする、請求項9記載の流量制限計。
【請求項１２】
前記筐体部材の内部の、前記上側蓋部位と前記下側差込部位との間に在り、且つ、偏心可能な部位および軸方突起を有する、隔壁と、
前記筐体部材の前記内部の、前記上側蓋部位の前記窩部と前記隔壁との間に在り、且つ、開口部を有する、板と
をさらに含み、ここで、
前記開口部を通して前記軸方突起が前記カムに係合する
ことを特徴とする、請求項9記載の流量制限計。
【請求項１３】
前記筐体部材の前記下側差込部位が、
前記隔壁と流体路とを結ぶ流体系統をつくる軸方通路を定めており、且つ前記軸方通路が前記隔壁と前記流体路との間に通路制限部を有する、挿入物と、
前記挿入物の上側部位から展開し、且つ、前記上側蓋部位の内側突出部とスナップ式に嵌合する外側環状部位を有する、上側フランジ部位と
を含み、ここで、
前記隔壁が、前記外側環状部位と前記板との間に挟まれ、また、
前記計器が、前記軸方通路内に較正螺旋バネをさらに含み、また、
前記較正螺旋バネが、前記通路制限部上に設置される下端と、前記隔壁に接続する上端と、を有する
ことを特徴とする、請求項12記載の流量制限計。
【請求項１４】
内燃機関と併用するための流量制限計であって、
上側蓋部位および下側差込部位を有する、筐体部材であって、ここで前記上側蓋部位が、開口部と、前記開口部を囲む外表面と、前記外表面の反対側に在る内表面と、を含み、また、前記内表面が、前記開口部を囲む窩部を有する、筐体部材と、
前記窩部内に在り、ひとつ以上の段差を有する、カムと、
前記カムの一部に搭載された一端と、前記窩部の一部に搭載された他端と、を有する、螺旋バネと、
前記カムに結合することで、前記筐体部材の前記下側差込部位と結んだ流体系統内の真空度に応じて回転する、ダイヤルと
を含む、流量制限計。
【請求項１５】
前記ダイヤルが、前記上側蓋部位の前記外表面上に位置するダイヤル型指示手段を含む、請求項13記載の流量制限計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔著作権表示・許諾〕
本特許文書の一部には、著作権保護の対象となるものが含まれている。本著作権者は、本特許文献／開示が特許商標庁に提出または記録された事実を以って、本文献／開示を何人も複製することを認める。しかし、その他一切の権利についてはこれを留保する。以下は本文書について表示をするものである。Copyright (c) 2006 Engineered Products Company, Inc.
【０００２】
〔関連出願〕
本出願は、35 U.S.C. 119(e)に則り、U.S. Provisional Patent Application 60/814,233（2006年06月16日出願、この参照により本開示に含まれる）の利益を請求する。
【０００３】
〔技術分野〕
本発明のさまざまな実施形態は、流体フィルターの性能の監視をする装置に関し、特に、そうしたフィルターを通過して制限を受けた流体流を視覚的に示すダイヤルを具えた計器に関する。また本発明の実施形態のいくつかは、ほかの用途にも使用可能である。
【背景技術】
【０００４】
最近の系の多くは、空気フィルターもしくは液体フィルターを具えていて、適切なもしくは信頼性のある性能が得られるようにしている。例えば自動車は、空気フィルターと燃料フィルターを装備することで、混合された空気と燃料から塵埃ほかの微粒子を除去してから、内燃機関中で点火するようにしている。こうしたフィルターが適切にはたらくと、結果的に時間経過とともに微粒子が集まってきて、機関への空気もしくは燃料の流れがだんだんと制限されてくる。そしてついには、フィルターの詰まりが、燃料効率他の性能水準の促進にとって望ましい程度を下回るようになってしまい、交換が必要になる。
【０００５】
時宜にかなったフィルター交換をやりやすくするため、自動車や他の系では、フィルター監視装置を具えることもある。こうしたフィルター監視装置は、関連するフィルターを通過する流体流から生じる圧力もしくは真空の程度を監視する。こうした装置は較正をされて、特定の圧力もしくは真空状態が生じたことを検出するように、そして特定の流路で生じたことに反応するようになっている。本明細書でダイヤル式流量制限計（または流量制限表示器）と称する装置では、例えば、さまざまな圧力に応じて決められた目盛（尺度）に比例して回転するダイヤルを使うことで、フィルターを通る流量の制限を視覚的に測ることができる。
【０００６】
市販されているダイヤル式流量制限計は製造費用が望ましくないほどにまでかかりすぎ、しかも信頼性と性能に問題が起きがちである、と本発明者は認識している。例えば公知の計器の一例では、透明樹脂の上部と不透明樹脂の下部とを有する二分割型筐体に収めたダイヤルを具えている。この透明樹脂部分によって、透明樹脂の外部に印刷した制限目盛に対する、内部のダイヤルの位置を見ることができる。だが、適切な透明樹脂は、不透明部位に較べて高価であって（二、三倍以上もする）、しかも、自動車機関の環境におなじみの燃料や油などといった化学物質に弱く、反応して劣化してしまう。さらに、こうした公知の表示器は、比較的高価な螺旋バネを使ってダイヤルの回転にバイアスをかけており、また別にOリングを使って筐体を密閉している。
【０００７】
つまり旧来のダイヤル式流量制限計は改善を要する、と本発明者は考えている。
【発明の概要】
【０００８】
こういった需要および／もしくはほかの需要を狙って、本発明者は特に、ダイヤル式流量制限計と、関連する部品、副部材、方法、および系とについてのさまざまな実施形態を発明 した。或る例示的な流量制限計には、二分割型筐体と、可撓性隔壁と、ダイヤルと、制限目盛と、が含まれる。この可撓性隔壁は、二分割型筐体内に在り、対向する側にかかるさまざまな圧力に応じてしなう。こういったしないによって、筐体の外面に在るダイヤルが、外面上の流量制限目盛に比例して回る。このダイヤルの位置は、関連するフィルターでの流量制限と視覚的に相関している。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】本発明の単独のもしくは複数の実施形態に対応する、例示的な機関系 100 のブロック図である。
【図１Ｂ】図１Ａに例示したダイヤル式流量制限計の上面図である。
【図１Ｃ】図１Ａに例示した接着ラベルの上面図である。
【図２Ａ】本発明の単独のもしくは複数の実施形態に対応する、例示的なダイヤル式流量制限計 200 の断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの計器 200 の中央部分解断面図である。
【図２Ｃ】本発明の単独のもしくは複数の実施形態に対応する、計器 200 の上側蓋部位の底面図である。
【図２Ｄ】本発明の単独のもしくは複数の実施形態に対応する、計器 200 のカム（エスケープメント ）部位の俯瞰図である。
【図２Ｅ】本発明の単独のもしくは複数の実施形態に対応する、計器 200 の円板部位の俯瞰図である。
【図２Ｆ】本発明の単独のもしくは複数の実施形態に対応する、計器 200 の隔壁部位の俯瞰図である。
【図２Ｇ】本発明の単独のもしくは複数の実施形態に対応する、計器 200 の差込筐体部位の俯瞰図である。
【図２Ｈ】本発明の単独のもしくは複数の実施形態に対応する、計器 200 の上側蓋部位およびダイヤル部材の底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
上述した図面と付随する請求項を包括した本開示には、具体的な本発明の（ひとつもしくは複数の）実施形態を記載してある。これらの実施形態群は、ひとつ以上の発明を非限定的に例示し教示しようとするものであって、当業者がその発明（群）を実行もしくは実施できるようにする上で充分な詳細を以って、提示し記載してある。本記載では、実施形態としてさまざまな具体的な特徴に関して、例えば上側とか下側とかいった語を用いている。だがそうした語は、請求項に含まれているのでなければ、単に図面を記載書面に関連づけるのを助けているだけに過ぎない。また本記載では、本発明（群）がわかりにくくならないように、当業者にとっては周知である情報については省略していることもある。
【００１１】
図１Ａは、本発明の教示を含んだ例示的な機関系 100 のブロック図である。系 100 には、機関 110 と、燃料フィルター 120 と、空気フィルター 130 と、流量制限計（表示器） 140, 150 とが含まれている。
【００１２】
機関 110 には、入気口 111 および燃料注入口 112 が具わっており、それぞれが機関110 へと空気と燃料を通し、既知の原理に従って燃焼をさせている。例示的な実施形態では、機関 110 は内燃機関の形態をとっているが、別の実施形態では機関 110 は別の形態をとる。
【００１３】
空気フィルター 120 により、濾過された気流 121 が入気口 111 から機関 110 へと流
れる。例示的な実施形態では、空気フィルター 120 は任意の便利な形態もしくは望ましい形態をとる。
【００１４】
燃料フィルター 130 は、燃料注入口 112 と燃料系統を結んでおり 、濾過された気流 131 が注入口 112 から機関 110 へと流れるようになっている。例示的な実施形態では、燃料フィルター 130 は任意の便利な形態もしくは望ましい形態をとる。
【００１５】
流量制限計 140 の寸法は、気流 121 と大気圧とから生じる真空度差に基づいて流量制限を測定できるようなものとなっている。流量制限計 140 には外部ダイヤル 141 が具わっており、流量制限度を表示できるようになっている。同様に、計器 150 の寸法は、燃料流 131 と大気圧とから生じる真空度差に基づいて流量制限を測定できるようなものとなっている。計器 150 には、外部ダイヤル 151 および目盛ラベル 152 が具わっている。
【００１６】
計器 140 の上面図である図１Ｂからは、例示的な実施形態にて、ダイヤル 141 がダイヤル指針 141A を有しているということ、そして計器 140 には、目盛表記 142 と、リセット表記 143 と、ラベル止め 144 とが含まれていること、がわかる。目盛表記 142 、リセット表記 143 、およびラベル止め 144 はどれもが、計器 140 の上面に浮き彫り加工されたものであってもよいし、成形加工されたものであってもよく、あるいは刻印されたものであってもかまわない。目盛表記 142 は、以下に挙げる三種類の流量制限度を表す。「新品」：（機関 110 にとっての）制限度の許容最大限界の75%未満の制限度であることを示す。「制限度の許容最大限界の75%」。「点検」：気流の制限が制限度の許容 最大限界であるか許容最大限界を超えているため、空気フィルターを交換すべきであることを示す（他の実施形態では、制限度の階層がもっと多くても少なくてもよいし、また流量制限閾値が75%以外であってもよい）。実際のところ或る実施形態群では、流量の読み取り値を、読み取り範囲の全域もしくは一部にわたって連続的に取るようにもできる（こうした連続的読み取りは、傾斜カムの凹凸面に鋭い軸方向の突起を組み合わせて用いることで実現可能である）。例えば、或る実施形態では、「75%」と「点検」の間で連続的読み取りができるようになっている。
【００１７】
リセット表記 143 は、ダイヤル 141 を反時計方向に廻せば計器 140 を手動で「点検」から「新品」へとリセットできる旨を表している。そして、ラベル止め 144 により、接着目盛ラベル（図１Ｃのラベル 152 など）を、手動か自動で調整・貼付できるようになっている。
【００１８】
ラベル 152 はほぼ円形をしていて、色付き目盛領域 152A と、ラベル装着用部位 152B
を含んでいる。例示的な実施形態では、色付き目盛 152A に、許容最大限界未満である流量制限度に対応する緑色区域と、許容最大限界を上回る流量制限度に対応する赤色区域と、が含まれている。或る実施形態群には、中間の黄色区域を含めてもよい。さらに或る実施形態群では、放射性元素（ラジウムなど）を含まない燐光材料または化学的ルミネッセンス材料（chemicaluminescence） （硫化亜鉛もしくはアルミン酸ストロンチウムなど）を用いた"蛍光"画を含んでもよい。
【００１９】
図１の計器 140, 150 と置換可能な流量制限計の一例 200 の、中央部断面図を図２Ａに、中央部分解断面図を図２Ｂに、それぞれ示してある。計器 200 には、筐体部材 210 と、隔壁部材 220 と、較正バネ 230 と、ダイヤル部材 240 とを具えている。
【００２０】
筐体部材 210 、すなわち上側蓋部位 212 および下側筐体もしくは差込部位 214 を含むものである。例示的な実施形態では、筐体部材のすべての部品が、不透明材料（ナイロンなど）から成形される。
【００２１】
特に、（例示的な実施形態ではほぼ正円柱型のカップ様もしくはフライパン様構造をしている）上側蓋部位 212 には、最上部 212A と、側壁 212B と、固定用環状突出部 212C
と、スペーサーとなる埋め込み鋲212D と、ダイヤル開口部 212E と、カム受け口の壁（cam pocket wall） 212F と、が具わっている。
【００２２】
最上部 212A は、図１Ｂに示したような目盛表記もしくはラベルを含んでおり、側壁 212B と一体成形される。側壁 212B は、最上部 212A の周縁に外接していて、垂直方向に下垂してゆき、固定用環状突出部 212C で終わっている。最上部 212B の下側から垂直方向に下垂しているのは、スペーサーとなる六個の埋め込み鋲 212D であって、最上部 212A と側壁 212B との内部ジョイントの周りに、円を描くように配置されている。
【００２３】
カム受け口の壁 212E もまた、最上部 212A の下側から下垂しており、カム受け口（言い換えれば窩部、凹部） 213 の外形と深さを定めている。このことがもっともよくわかるのは図２Ｃである。最上部 212A の下側から計った、カム受け口の壁212E の高さとスペーサーとなる埋め込み鋲 212D の高さとは、この例示的な実施形態ではほぼ等しい。カム受け口 213 は、筐体部材 210 の最上部 212A に在るダイヤル開口部 212E をとり囲んでいる。
【００２４】
下側筐体部位 214 は、例示的な実施形態では耐久性ナイロンから一体成形されており、下側差込部位 214A および上側環状フランジ部位 214B を含んでいる。
【００２５】
下側差込部位 214A は、外部係合構造 214C （ネジ筋、肋材、もしくはフランジなど）を有しており、入気口もしくは燃料注入口（図１Ａの入口 111, 112 など）と流体を緊密に封じるように結合しやすくなっている。また差込部位 214A には、環状内部棚 214D 、ならびに上側円状リムもしくは肋材 214E も含まれる。
【００２６】
上側環状フランジ部位 214B は、差込部位 214A の上側部位から円周状に外向きに展開しており、浅鉢状の領域 214F を定めている。環状突出部 214G は、フランジ部位 214B の外側リム部位 214H から輻方向 かつ内向きに離れており、結果的に環状台座 214I を定めている。この外側リム部位 214H には、筐体部材の上側蓋部位の固定用環状突出部 212C が、スナップ式に留まるようになっている。
【００２７】
計器 200 には筐体部材 210 のほかにも、較正バネ 220 と、隔壁 230 と、ダイヤル部材 240 とが含まれる。
【００２８】
較正バネ 220 は、下側部位 221 および上側部位 222 を有する。下側部位 221 は環状内側棚 214D 上に載っている。また上側部位 222 は、フランジ部位 214B の浅鉢領域 214F 内を上方へのびあがって、隔壁 230 に接続している。
【００２９】
隔壁 230 は、図２Ｆに上部俯瞰図として示してあり、剛体である中央円板部位 232 と、可撓性の外側環状部位 234 とを具えている。中央円板部位 232 は、適切な樹脂から射出成形可能であって、先細の軸方 突起 232C を具えている。可撓性の外側環状部位 232B
は、珪素またはほかの適切な弾力性を有し且つ実質的に流体を通さないような材料からつくられ、中央円板部位 232A の上にかぶせるように成形されており、さらには外側環状縁 232D を具えている。（こうした上にかぶせるような成形（over-mold）の効果としては少なくとも、隔壁の質量を減らし、これを較正バネのバネ定数と組み合わせることで、振動もしくは衝撃による誤った誘発を回避するという計器の機能が劇的に向上する。しかし或る実施形態群では、隔壁 230 は単独の材料から作成される。）
【００３０】
筐体部材の下側差込部位 214 （特に環状台座 214I ）と、ダイヤル部材 240 の円板 241 の下側リム 241A との間に、環状縁 232D が挟まれている。この配置では、注入口 111 もしくは 112 と流体系統を結んだ下側室 233 と、ダイヤル開口部 212E を介して雰囲気と流体系統を結んだ上側室 235 との間に、流体をほぼ緊密に封じる密閉部が、隔壁によって定められ設けられる（なお本明細書では、「流体をほぼ緊密に封じる」（'Generally fluid-tight'）とは、隔壁と流量制限計の動作に影響を及ぼさない程度に漏洩速度を抑えるような密閉のことを指す）。
【００３１】
ダイヤル部材 240 は、円板 241 に加えてさらに、カム部位 242 と、螺旋バネ 244 と、ダイヤル 246 とを具えている。
【００３２】
図２Ｅに俯瞰図を示した円板241 には、環状リム 241A および中央開口部 241B が含まれる。環状リム 241A は、上側筐体蓋 212 のスペーサーとなる埋め込み鋲 212D を介して伝播する力を受けて、隔壁の外側環状縁を係合することで、下側室 235 を密閉するのを助ける。中央開口部 241B によって、（隔壁 230 の）先細の軸方突起 232C が伸張して、カム部位 242 と係合したり外れたりする。
【００３３】
カム部位 242 は、俯瞰図である図２Ｄにてもっとも完全に示してあり、ダイヤル搭載用開口部 242A と、バネ搭載用支柱 242B と、切欠 242C と、段差 242D とを具えている。ダイヤル搭載用開口部 242A は、ダイヤル 246 の下側から展延する二又に尖った部分 246A とスナップ式に係合することで、カム部位 242 がカム受け口 213 内に固定される。バネ搭載用支柱 242B が、螺旋バネ 244 の一端内に収まる。そして螺旋バネ 244 の他端が、カム受け口 213 内のバネ隅室（spring nook） 213A  内に収まる。この螺旋バネ 244 によって、カム部位 242 の回転が、隔壁 232 の軸方突起 232C のほうへと偏る（バイアスがかかる）。
【００３４】
ダイヤル 246 をリセット位置へと回すと、切欠 242C が軸方突起 232 と係合する。フィルターを出てゆく流体流から生じる真空度に応じ、隔壁 230 が較正バネに対して下方にしなうにつれ、軸方突起 232C も協調して下方へと動く。時が経ちフィルターの詰まりによって、隔壁および突起を切欠 242C の縁部を通り越して下方へ引き降ろす程度にまで真空度が増加すると、カムがバネ 244 （図２Ｆにもっともよく描いてある）の力を受けて回転し、段差 242D が突起に係合するようになる。（或る実施形態群では蛍光材料を含んだ）ダイヤル 246 は、カム部位と協調して回転することで、（例えば）流量制限度が75%であることを指し示す。フィルターを通過する流れの制限度がさらに真空度を増加させると、突起が下がりつづけ、ついには突起が段差 242D から外れ、カムが休止位置にまで回転して、切欠 242C がカム受け口 213 の停止位置 213B のところに来る。
【００３５】
〔結論〕
当該技術分野の推進のため、本発明者は特に例示的な流量制限計を提供した。この例示的な流量制限計は、計八つの部品、付加的な接着目盛ラベルを含めれば九つの部品を有する。この例示的な計器は、旧来のダイヤル式流量制限計の欠点を充分に補いつつしかも製造組立が簡単であるというだけにはとどまらず、広い温度範囲にわたって信頼性と一貫性のある動作ができるものである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2009541714.tif 000004
【図１Ｃ】
2009541714.tif 000005
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
2009541714.tif 000007
【図２Ｃ】
2009541714.tif 000008
【図２Ｄ】
2009541714.tif 000009
【図２Ｅ】
2009541714.tif 000010
【図２Ｆ】
2009541714.tif 000011
【図２Ｇ】
2009541714.tif 000012
【図２Ｈ】
2009541714.tif 000013
【国際調査報告】
2009541714.tif 000014
2009541714.tif 000015
2009541714.tif 000016