(57)【要約】  第１のフィルタエレメント７と、平坦なタイプのものであり、燃料の方向に関して第１のフィルタエレメントの下流側に配置された第２のフィルタエレメント８とを備え、フィルタエレメント７、８は、燃料が順次横切るように構成される、燃料用フィルタカートリッジ６であって、第１のフィルタエレメント７が、デプスフィルタであり、第２のフィルタエレメント８の多孔率より大きく、大きい寸法のパラフィンおよびより小さい寸法の粒子状物質の一部を保持しながら、小さい寸法のパラフィンの通過を可能にするような平均多孔率の値を有する、フィルタカートリッジ６。
2013532249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のフィルタエレメント（７）と、平坦型であり、燃料の方向に関して前記第１のフィルタエレメントの下流側に配置されたひだ付きの第２のフィルタエレメント（８）とを備え、前記フィルタエレメント（７、８）が、前記燃料が順次横切るように構成される、燃料用フィルタカートリッジ（６）であって、前記第１のフィルタエレメント（７）が、デプスフィルタであり、前記第２のフィルタエレメント（８）の多孔率より大きく、大きい寸法のパラフィンおよびより小さい寸法の粒子状物質の一部を保持しながら、小さい寸法のパラフィンの通過を可能にするような平均多孔率の値を有する、燃料用フィルタカートリッジ（６）。
【請求項２】
前記第１のデプスフィルタエレメント（７）の前記平均多孔率の値が、５から１００μｍの間に含まれる、請求項１に記載の燃料用フィルタカートリッジ（６）。
【請求項３】
前記第１のデプスフィルタエレメント（７）の前記平均多孔率の値が、１０から４０μｍの間に含まれる、請求項１に記載の燃料用フィルタカートリッジ（６）。
【請求項４】
前記第２の平坦なフィルタエレメント（８）の前記多孔率の値が、０．５から１０μｍの間に含まれる、請求項１に記載の燃料用フィルタカートリッジ（６）。
【請求項５】
前記第２の平坦なフィルタエレメント（８）の前記多孔率の値が、１から５μｍの間に含まれる、請求項１に記載の燃料用フィルタカートリッジ（６）。
【請求項６】
前記第２の平坦なフィルタエレメント（８）の上流側に疎水性メッシュを備える、請求項１に記載の燃料用フィルタカートリッジ。
【請求項７】
前記第１のフィルタエレメント（７）および前記第２のフィルタエレメント（８）が、いずれも管状であり、互いの上に同軸に重ね合わされる、請求項１に記載の燃料用フィルタカートリッジ（６）。
【請求項８】
前記第２のフィルタエレメント（８）が、前記第１のフィルタエレメント（７）とは反対の方向に先細になる円錐台形の形状を有する、請求項７に記載の燃料用フィルタカートリッジ（６）。
【請求項９】
第２のフィルタエレメント（８）がひだ付きのものである、請求項７に記載の燃料用フィルタカートリッジ（６）。
【請求項１０】
請求項１のフィルタカートリッジ（６）を収容するように構成された外部ケーシング（２）を備える燃料フィルタ群であって、カートリッジ（６）が、ケーシング（２）の内部容積を３つの別個のチャンバに分割し、そのうち第１のチャンバおよび第３のチャンバは、前記燃料の入口導管（４）および出口導管（５）と連通するようにそれぞれ配置され、第２のチャンバは、前記２つのフィルタ膜間に置かれる、燃料フィルタ群。
【請求項１１】
バイパス弁（３６）が、前記第１のチャンバ（７）と前記第２のチャンバ（８）の間に配置され、前記バイパス弁（３６）の開口部は、前記第１のチャンバ（７）内の前記燃料の圧力値の関数である、請求項１０に記載の燃料フィルタ群。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関と組み合わせて用いるための燃料フィルタ群に関する。
【背景技術】
【０００２】
知られているように、流体のろ過は、ろ過される流体をフィルタエレメント内に通すことによって行われ、このフィルタエレメントは、通過流体中に存在する不純物を保持することができる。
【０００３】
ろ過を行うエレメントは、一般に、主に２つの部類、即ち平坦なフィルタエレメントおよびデプスフィルタエレメント（ｄｅｐｔｈ  ｆｉｌｔｅｒ  ｅｌｅｍｅｎｔｓ）に細分される。
【０００４】
平坦なフィルタエレメントは、流体中に存在する不純物が、事実上、ろ過される流体が最初に衝突するフィルタエレメントの境界面でのみ保持され蓄積するように実現され、一方でデプスフィルタエレメントは、不純物が、フィルタエレメントの全厚さにおいて保持され蓄積するように実現される。
【０００５】
こうした理由のため、平坦なフィルタエレメントは、できるだけ大きく、但し比較的非常に細い厚さを有し得る、ろ過される流体との境界面を必要とする。たとえば、境界面を増大させるために、知られている方法は、平坦なフィルタエレメントにひだ付きの構造を与え、このときひだは、場合によっては星形状を得るように互いの上で閉じており、または平坦なフィルタエレメントはテープ形成され、最初に長手方向に折り畳まれて小袋を形成し、次いでらせん状にねじられて一般的にはロールとして知られている円筒状の本体を得る。
【０００６】
これとは異なり、デプスフィルタエレメントは、比較的小さく維持され得る境界面を備えた大き目の厚さを有さなければならない。特に、デプスフィルタエレメントは通常、平滑な横方向表面と、平坦なフィルタエレメントに比べてかなり大きい厚さとを備えて、円筒形状で作製される。
【０００７】
デプスフィルタエレメントは、通常、ポリマー繊維の不織布繊維から、たとえばメルトブロープロセスによって作製される。平坦なフィルタエレメントは、しばしばセルロース繊維から作製されるが、メルトブロープロセスによって不織布繊維から作製することもできる。
【０００８】
特にディーゼル燃料の燃料ろ過の分野では、フィルタカートリッジの使用が知られており、このカートリッジは、ろ過される燃料が順次横切るように構成された、一般的にはフィルタ膜としても知られている２つのフィルタエレメントを備える。この膜は、前置フィルタおよびフィルタの機能ならびにディーゼル燃料中に存在する水滴に対する凝集エレメント（ｃｏａｌｅｓｃｅｎｔ  ｅｌｅｍｅｎｔｓ）および／または疎水性障壁の機能の両方を有する。
【０００９】
先行の特許文献１は、上流側膜と、該上流側膜の下方かつその同軸に配置された下流側膜とによって作製された、上記で説明したタイプのフィルタカートリッジを備えるディーゼルフィルタを説明している。上流側膜は、前置フィルタ、すなわち固体汚染物質の粒子のセパレータとして、かつディーゼル中に存在する水滴の凝集エレメントとして機能する。下流側膜は、疎水性障壁として、かつ上流側フィルタによって保持されなかった小寸法の粒子用のフィルタとして機能する。
【００１０】
上流側および下流側のいずれの膜も、平坦であり星形状にひだ付けされたものである。この形状は、負荷損失を小さくし、ろ過表面が大きいことにより目詰まりを少量にすることができる。
【００１１】
しかし、低温でディーゼル中に生じるパラフィンにより、上流側膜の目詰まりを回避するためには、上流側膜は、高い多孔率を有する必要があり、したがって結果的にフィルタカートリッジの作動寿命を短縮する、下流側フィルタ内の固体粒子の過剰な蓄積に関連するいくつかの欠点を有している。
【００１２】
類似の解決策が、先行の特許文献２で説明されており、ここでは、同軸かつ互いの上方に配置され、ろ過される燃料が順次横切るように仕向けられた２つのひだ付きの管状膜を備える燃料用フィルタを開示している。これらの膜の各々は、メルトブロー方法を用いてポリマー繊維から作製された外部層と、セルロースから作製された内部層とを有する不織布繊維の２つの重ね合わされた層を備える。上流側フィルタ膜は、下流側膜に比べて大きい多孔率を有する。セルロースからなる凝集層（ｃｏａｌｅｓｃｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）が、水の分離を容易にするために２つの膜間に設けられる。いずれのフィルタ膜も、細さ、および境界面を増大させるひだ付き構造によって実証されるような平坦なものである。
【００１３】
特許文献３は、例として潤滑油中、ろ過される流体が順次横切るように仕向けられた２つの管状の重ね合わされたフィルタ膜を備える別のフィルタモデルを説明している。この場合もまた、使用されるいずれのフィルタ膜も、平坦でありひだ付きのものである。
【００１４】
特許文献４は、順次横切るように仕向けられた２つのフィルタ膜を備える燃料フィルタを説明しており、これらの膜は、管状であり、同軸であり、重ね合わされており、上流側膜および下流側膜のものである。
【００１５】
上流側膜は、「ロール型」構造で作製された平坦なフィルタ膜である。下流側フィルタ膜は、メルトブロー方法を用いて得られたポリマー繊維の層で実現され、細く、星形状のものであり、したがって第２の平坦なフィルタ膜を構成する。
【００１６】
特許文献５は、これもまた流体が順次横切るように仕向けられた２つの膜を有するフィルタを開示している。上流側膜は、真の適正なフィルタエレメントであり、一方で下流側膜は、水分離のための凝集膜（ｃｏａｌｅｓｃｅｎｔ  ｍｅｍｂｒａｎｅ）である。いずれの膜も平坦であり、ひだ付きのものである。
【００１７】
これらの解決策のすべては、同じ問題を有しており、すなわち、上流側膜の閉塞を防止するために、前記上流側膜は高い多孔率を有する必要があり、したがって下流側膜内に固体の粒子状物質が過剰に蓄積し、それによってフィルタカートリッジの作動寿命が短縮されるということに関連する不具合を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】欧州特許出願公開第０５９３４３４号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第１９３２５７４号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第０７０９５５３号明細書
【特許文献４】欧州特許出願公開第１５４４５２号明細書
【特許文献５】独国特許出願公開第１０２００７０４８５５０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明の目的は、合理的であり比較的安価である解決策を用いて従来技術の問題を未然に取り除くことである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本目的は、請求項１に記載のフィルタカートリッジによって達成される。
【００２１】
本発明では、上流側フィルタエレメントは、デプスフィルタであり、すなわちろ過される液体が横切る多孔性繊維状材料の塊によって構成される。
【００２２】
平坦なフィルタエレメントとは異なり、デプスフィルタエレメントは通常、その厚さという意味で可変の多孔率を有する。
【００２３】
したがってデプスフィルタエレメントでは、多孔率の値は平均値であり、これらは、多孔率の平均値とは厳密にリンクしない寸法を有する粒子を保持する特性を有している。
【００２４】
したがって、特定の値の平均多孔率を有するフィルタエレメントはまた、統計的には、それよりかなり小さい粒子の部分も保持すると言うことが正しい。
【００２５】
これが、デプスフィルタエレメントは、実質的には平均多孔率によって高効率をもたらすため、前置フィルタの機能に帰属しない理由である。
【００２６】
本発明では、第１のフィルタエレメントと、通常ひだ付きのものであり、燃料の方向に関して第１のフィルタエレメントの下流側に配置された平坦型の第２のフィルタエレメントとを備え、フィルタ膜は、燃料が順次横切るように構成される、燃料フィルタカートリッジが提供される。
【００２７】
特に第１のフィルタエレメントは、デプスフィルタであり、第２のフィルタエレメントの多孔率の値より大きく、また、目詰まり無しに、より大きい寸法の凝固パラフィンだけでなく、かなり小さいサイズの粒子を有する粒子状物資の大部分も保持するような多孔率を有する。
【００２８】
第１のデプスフィルタエレメントは、好ましくは最小の多孔率、すなわち平坦な第２のフィルタエレメントの多孔率より大きい、より緻密な層の多孔率を有する。
【００２９】
このようにして、このフィルタは、より小さい寸法を有するパラフィンの一部を通過させると同時にパラフィンより小さい寸法を有する粒子状物質の一部の流体を浄化することができる。
【００３０】
したがって、デプスフィルタエレメントは、より大きいサイズにおいて凝固パラフィンを、それと共に平均多孔率よりさらに小さい粒子状物質の一部も通過させることを可能にする。
【００３１】
本発明では、デプスフィルタエレメントの多孔率は、５から１００μｍの間に含まれ、好ましくは、１０から４０μｍの間に含まれる。
【００３２】
本発明では、平坦なひだ付きのフィルタエレメントの多孔率の値は、０．５から１０μｍの間、好ましくは１から５μｍの間に含まれる。
【００３３】
高い平均多孔率を有する、デプスフィルタ型の第１のフィルタエレメントと、第１のフィルタの下流側に配置され、比較的低い多孔率を有する、平坦なひだ付きのまたは星形状のフィルタである第２のフィルタエレメントとを含む本発明のカートリッジは、低い負荷損失を有するという利点を有する。
【００３４】
デプスフィルタエレメントは、固体粒子の高い蓄積率を可能にすると同時に低いディーゼル燃料温度で生じるパラフィンの一部だけを保持するような多孔率の値を有する。
【００３５】
このようにして、平坦なひだ付きのフィルタエレメントの目詰まりは防止される。このフィルタエレメントは、デプスフィルタエレメントの多孔率の値より小さい粒子状物質の粒子のろ過専用にされる。
【００３６】
本発明のこの実施形態の別の利点は、デプスフィルタエレメントが凝集作用（ｃｏａｌｅｓｃｅｎｔ  ａｃｔｉｏｎ）を及ぼすような寸法のものになり得るため、この実施形態は水の高い分離率を可能にすることである。この分離は、ひだ付きのフィルタエレメントの上流側およびデプスフィルタエレメントの下流側に配置された疎水性メッシュを使用することで完成され得る。
【００３７】
本発明の好ましい実施形態では、第１および第２のフィルタ膜はいずれも、管形状またはトロイド形を有し、非常にコンパクトなフィルタカートリッジを実現するように互いの上で同軸に重ね合わされる。
【００３８】
さらに、第２のフィルタエレメント（ひだ付き）は、好ましくは、第１のフィルタエレメントとは反対の方向に狭くなる円錐台形の形状を有する。
【００３９】
この円錐台形の形状は、第１のフィルタ膜で凝集によって分離する水滴の下向き方向の流出を容易にする。
【００４０】
本発明の実施形態では、本発明の第１の実施形態によって作製されたフィルタカートリッジを受け入れるように構成された外部カートリッジを備える燃料フィルタ群であって、カートリッジが、ケーシングの内部容積を３つの別個のチャンバに分割し、そのうち第１および第３のチャンバは、燃料の入口導管および出口導管と連通するようにそれぞれ配置され、第２のチャンバは、この２つのフィルタエレメント間に配置される、燃料フィルタ群が提供される。
【００４１】
本発明による燃料フィルタ群の特に有利な形状では、第１と第２のチャンバの間には、第１のチャンバ内の燃料の圧力値の関数である開口部を有するバイパス弁が存在する。
【００４２】
さらなる従属請求項が、本発明のフィルタの好ましく特に有利な実施形態を記述する。
【００４３】
本発明のさらなる特性および利点は、非限定的な例として提供された以下の説明を、図面の添付表の図を用いて読み取ることによって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明による、フィルタ群の第１の実施形態の軸方向の垂直面に沿った断面図である。
【図２】本発明による、フィルタ群の第２の実施形態の軸方向の垂直面に沿った断面図である。
【図３】本発明による、フィルタ群の第３の実施形態の軸方向の垂直面に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図面の図では、ディーゼル燃料用フィルタ群１に関連する本発明の実施形態に参照がなされるが、本発明の他の実施形態は、異なるタイプの燃料のろ過に関連付けられるフィルタ群に関連することができる。
【００４６】
図１は、ビーカ状に適合され、燃料の入口導管４および出口導管５が配置されたカバー３によって上部が閉じられた外部ケーシング２を備えるフィルタ群１を示している。
【００４７】
フィルタユニット６が、ケーシング２の内部に配置され、このユニット６は、トロイド形であり同軸の、重ね合わされた２つのフィルタエレメント７および８を備える。エレメント７および８は、本説明の本文ではこれ以後フィルタ膜と称する。
【００４８】
特に、フィルタユニット６は、上側プレート９と、中間プレート１０と、下側プレート１１とを備える。上側プレート９および中間プレート１０は、この分野ではコアとして知られ、カートリッジ６に構造的剛性を与える中空の導管１２を受け入れるための軸方向の中央孔（９０、１００）をそれぞれ有する。
【００４９】
中空の導管１２は、さらに、入口導管５の一部分がシールガスケット１２２を間置して中に収容される穴１２１を画定する環状縁１２０を有する。
【００５０】
第１のフィルタ膜７のデプスフィルタは、上側プレート９と中間プレート１０の間に配置され、一方でひだ付きの（または星形状の）第２のフィルタ膜８は、中間プレート１０と下側プレート１１の間に配置される。
【００５１】
カートリッジ６の上側プレート９は、ケーシング２の上縁２０にもたらされた結合した溝１４内に、シールガスケット１５を間置して受け入れられるように仕向けられた環状縁１３を有する。下方では、カートリッジ６は、３つのタブ１６上に着座しており、そのうちの２つは、図１に見ることができ、互いから角度的に等しく離され、ケーシング２の底膜２１から生じている。
【００５２】
フィルタカートリッジ６の２つのフィルタ膜７および８は、燃料が順次横切るように構成されており、ケーシング２の内部容積を３つの別個のチャンバ１７、１８、および１９に分離するように構成される。特に、中間チャンバ１８は、２つのフィルタ膜７と８の間、すなわち第１のフィルタ膜７の下流側かつ第２のフィルタ膜８の上流側に配置され、一方でチャンバ１７、または第１のチャンバは、燃料の入口導管４と連通して置かれ、チャンバ１９、または第３のチャンバは、燃料の出口導管５と連通するように設置される。
【００５３】
フィルタ膜７は、デプスフィルタであり、粒子状物質を保持するが、低温で生じるパラフィンの少なくとも一部を通過させるような多孔率を有する。この特性により、フィルタ膜７は、前ろ過機能を実施し、粒子状物質に対する高い保持作用を示すと同時にフィルタが取り付けられたエンジンを低温であっても起動させることを可能にする。フィルタ膜７の多孔率の値は、ディーゼルから分離して、収集トレイとして機能するケーシング２の底部２１で収集される水滴に対して凝集作用を及ぼすようなものでもある。
【００５４】
本発明では、デプスフィルタ膜７の多孔率は、５から１００μｍの間に含まれ、好ましくは１０から４０μｍの間に含まれる。ひだ付きまたは星形状の第２のフィルタ膜８は、より小さい、第１のフィルタ膜７を横切った粒子状物質の粒子をろ過する作用を及ぼす。
【００５５】
本発明では、フィルタ膜８の多孔率は、０．５から１０μｍの間に含まれ、好ましくは１から５μｍの間に含まれる。
【００５６】
図２は、本発明のフィルタ群の第２の実施形態を示している。第２の実施形態を説明する上で、本発明の第１の実施形態に関連して同一であり、すでに説明された部分を説明するために、同じ番号表示が使用されることが明示される。
【００５７】
図２は、外部ケーシング２を備えるフィルタ群３０が、ビーカ状であり、軸方向の燃料入口導管３１および燃料出口導管３２が配置されるカバー３によって上部が閉じられていることを示している。
【００５８】
フィルタユニット３３が、ケーシング２の内側に配置され、トロイド形であり同軸の、重ね合わされた２つのフィルタ膜７および８を備える。本発明のこの実現化は、ひだ付きのフィルタ膜８が上側プレート９と中間プレート１０の間に配置され、デプスフィルタ膜７が中間プレート１０と下側プレート３４の間に配置されるという事実により、上記で説明されたものとは異なる。下側プレート３４は、弁本体３７およびマッシュルーム形状である閉鎖体３７’を備えるバイパス弁３６を受け入れるように仕向けられた中央穴３５を有する。バイパス弁は、膜７が、粒子状物質の飽和または大きいサイズのパラフィン粒子によって目詰まりしたとき、燃料がデプスフィルタ膜７を迂回できる機能を有する。さらに、本発明の第２の実施形態では、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）または疎水性物質で処理されたポリマーから作製された疎水性メッシュ３８が存在し、このメッシュは、円筒形状を有し、上側プレート９とフィルタ膜８外部の中間プレート１０との間に配置される。
【００５９】
図３は、本発明のフィルタ群１の第３の好ましい実施形態を示している。この場合も、第３の実施形態を説明する上で、本発明の第１の実施形態で説明したものと同一である構成要素を説明するために、同じ番号参照が使用されることが明示される。
【００６０】
図３は、ビーカ状であり、燃料用の入口導管４および出口導管が配置されるカバー３によって上部が閉じられた外部ケーシング２を備える、フィルタ群１を示している。
【００６１】
フィルタユニット６が、ケーシング２の内部に収容され、このフィルタユニット６は、トロイド形であり同軸の、重ね合わされた２つのフィルタ膜７および８を備え、そのうち上側フィルタ膜７は、前ろ過を実施するように仕向けられたデプスフィルタ膜であり、下側フィルタ膜は、ひだ付きのまたは星形状の膜であり、第１のフィルタ膜７を通過した粒子状物質のより小さい粒子をろ過する作用を及ぼす。
【００６２】
本発明の本実施形態は、下流側のひだ付きフィルタ膜８が、大きい方の基部がデプスフィルタ膜７に隣接して配置され、小さい方の基部が下側に配置された円錐台形であるという点で、第１の説明された実施形態とは異なる。
【００６３】
実際には、ひだ付きフィルタ膜８は、下向き方向、すなわち底部２１に向かって先細になる円錐台形の形状を有し、この底部２１は、フィルタ膜７において、上記で述べたその凝集機能（ｃｏａｌｅｓｃｅｎｃｅ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）によってディーゼルから分離した水滴のための収集トレイとして機能する。
【００６４】
フィルタ膜８のこの形状は、ケーシング２の内部で、収集トレイ２１近くに水滴のためのより大きい通過セクションを残し、したがって下方向の水滴の流れを容易にするという利点を有する。
【００６５】
さらに、この実施形態は、フィルタ膜８を横切る燃料流の方向が、水滴が流入する方向（ほぼ垂直）に対して傾けられるようなものである。
【００６６】
これは、フィルタ膜８を横切る燃料の流れが、水滴上に、フィルタ膜８の内部に向けられる圧力を及ぼすが、この圧力は、図１の実施形態における圧力に比べて低いことを意味する。
【００６７】
このようにして、ある程度の量の水滴がフィルタ膜８を通過するというリスクが、有利に低減される。
【００６８】
より詳細には、フィルタ膜８の横方向の膜は、フィルタ膜８の中心軸Ａと共に、１°から３０°の間、好ましくは４°から６°の間に含まれる角度を形成するように傾けられる。
【００６９】
本発明のこの第３の実施形態においても、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）または疎水性物質で処理されたポリマーから作製され、フィルタ膜８の外部を覆う疎水性メッシュが使用可能である。
【００７０】
明確には、疎水性メッシュは、横方向膜の同じ傾斜を有して、フィルタ膜８の同じ円錐台形の形状を有する。
【００７１】
本発明は、上記で説明した例には限定されず、あらゆる変形形態および改良が、特許請求の範囲の領域から離れることなくもたらされ得る。
【図１】
2013532249.tif 000003
【図２】
2013532249.tif 000004
【図３】
2013532249.tif 000005
【国際調査報告】
2013532249.tif 000006
2013532249.tif 000007
2013532249.tif 000008