(57)【要約】  本発明は、温度に依存して体積変化を示す液体（４）（特に凝固ないし凍結する液体）を案内する液体案内用断面中空体（１）、特に水案内路に関する。本発明に不可欠な要素は、上記断面中空体（１）内に、上記液体（４）用の自由断面空間を低減する少なくとも１つの押し退け部材（５）が設けられていることであり、これにより、断面中空体（１）のケース（２）の凍結破損、特に破壊のリスクを低減し、好ましくは完全に排除する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度に依存して体積変化を示す液体（４）を案内する液体案内用断面中空体（１）であって、
上記断面中空体内に、上記液体用の自由断面空間を低減する少なくとも１つの押し退け部材（５）が設けられており、
上記断面中空体（１）は、燃料フィルタ装置の一部を構成することを特徴とする液体案内用断面中空体。
【請求項２】
請求項１記載の液体案内用断面中空体において、
上記少なくとも１つの押し退け部材（５）は、円形の断面を有していて、円形の断面を有する上記断面中空体（１）内に同軸に配置されていることを特徴とする液体案内用断面中空体。
【請求項３】
請求項１又は２記載の液体案内用断面中空体において、
上記押し退け部材（５）は、径方向に延びるリブ（７，７′，７″）によって、上記断面中空体（１）に固定されていることを特徴とする液体案内用断面中空体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の液体案内用断面中空体において、
上記押し退け部材（５）は、中実状に形成されていることを特徴とする液体案内用断面中空体。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の液体案内用断面中空体において、
上記押し退け部材（５）は、中空状に形成され、
上記押し退け部材（５）内の中空空間（６）と断面中空体周囲の環境とが接続されていることを特徴とする液体案内用断面中空体。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の液体案内用断面中空体において、
上記断面中空体は、容器として形成されたものであることを特徴とする液体案内用断面中空体。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の液体案内用断面中空体において、
上記押し退け部材（５）は、可逆的に圧縮可能であることを特徴とする液体案内用断面中空体。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つに記載の液体案内用断面中空体において、
上記少なくとも１つの押し退け部材（５）は、上記断面中空体（１）内で該押し退け部材の位置を決める位置決め部材（７，７′，７″）を有していることを特徴とする液体案内用断面中空体。
【請求項９】
燃料と共に運ばれる水を分離する燃料フィルタであって、
上記分離した水を排出する、請求項１〜８のいずれか１つに記載の液体案内用断面中空体（１）を備えていることを特徴とする燃料フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体案内用断面中空体、特に水案内路に関する。また、本発明は、この種の断面中空体を備えた燃料フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を案内したり給送したりする断面中空体は、例えば送水路としてよく知られている。この断面中空体内で案内される液体が、温度に依存して体積変化を示す場合、すなわち、温度が所定値以下に低下したときに断面中空体内の液体が凝固ないし凍結する可能性がある場合、液体状態から凝集した固体状態への変化は、典型的には体積増加を伴うこととなる。この結果、断面中空体によって、液体が凝固することによる体積増加を補償することができない場合には、断面中空体内で破裂圧を生じさせ、この破裂圧は、特に水の場合に、断面中空体を容易に破裂させる。例えば自動車に設けられる、風雨に晒されかつ凍結する可能性がある液体を含む断面中空体は、例えば、不凍性を有しかつこれにより断面中空体を破損させないようにする不凍剤によって保護する必要がある。この方法が、例えば飲料水路のように衛生面から可能でない場合には、種々の方法で、例えば、その飲料水路を凍結線よりも下側に敷設することで、保護しなければならない。しかし、特にこの場合においても、断面中空体内で液体、特に水が凍結すると、原理的に破損の可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、一般的な液体案内用断面中空体を、その断面中空体内において案内される液体の凝固ないし凍結が断面中空体を破損させないように設計することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題は、本発明の独立請求項の特定事項によって解決される。有利な実施形態は、従属請求項の特定事項である。
【０００５】
本発明は、凍結の可能性がある液体案内用断面中空体内に、該液体用の（液体が利用可能な）自由断面空間を低減する押し退け部材を設けるという思想に基づく。その液体給送用の断面積を、従来の断面中空体、つまり、押し退け部材が存在しない断面中空体のそれと同じにしようとすれば、原理的に、断面中空体を大きく形成する必要がある。断面中空体の断面積を増大することは、断面中空体の周囲長さ及び内側ケース面を増大させることになる。液体の体積が同じであれば、凍結過程での体積増加も同じであるので、押し退け部材を備えた断面中空体において、凍結時の液体の体積増加に対して要求されるサイズ変化は、従来の小さな断面中空体に比べて大きな内側ケース面に割り振られる。内側ケース面の大きさの僅かな変更は、本発明による断面中空体の材料のひずみをより低くすることを意味する。その材料の応力はひずみに比例するので、本発明による断面中空体の材料の応力は、従来の断面中空体に比べて減少する。この目的のために、押し退け部材は、液体の凍結中に発生して断面中空体に作用する応力が、何の問題もなく断面中空体によって吸収され得るように、その体積の観点で選択されることが好ましい。したがって、液体の凍結中における断面中空体の破損を確実に防止することができる。また、このような押し退け部材は、殆ど全ての液体を含む殆ど全ての断面中空体が耐凍性を有するように、構造的に単純で安価な方法で製造することができる。このことは、給送される液体の凍結による破裂を絶対に排除しなければならない断面中空体に特に有利である。これの一例として、破裂したときに、ディーゼル燃料を周囲の環境に漏出させかつこれにより環境を汚染するディーゼル燃料フィルタの排水ラインを挙げることができる。勿論、断面中空体という用語は、容器、配管システム等も断面中空体として理解され得るように、柔軟に解釈されるべきである。
【０００６】
本発明による解決手段の更に有利な実施形態では、上記押し退け部材は、可逆的に圧縮可能なように形成される。このことは、液体の凍結中に生じる体積増加を、押し退け部材の体積減少によって吸収できるという効果をもたらす。断面中空体内の液体が、その融点を超えると、可逆的に圧縮可能な押し退け部材は膨らんで元のサイズに戻る。このような可逆的に圧縮可能な押し退け部材の例としては、ガスを封入した風船状の押し退け部材を挙げることができる。
【０００７】
上記少なくとも１つの押し退け部材は、円形の断面（横断面）を有していて、円形の断面（横断面）を有する上記断面中空体内に同軸に配置されていることが有利である。この目的のために、押し退け部材は、断面中空体の軸方向の全長さ以上に延設されるか、又は、その軸方向の一部分に延設される。この押し退け部材のサイズは、断面中空体内で給送される液体と、その液体の凝固ないし凍結中に断面中空体によって吸収可能な応力とに依存する。円筒状の断面中空体内で同軸に配置された押し退け部材は、適切なリブ又は位置決め部材によって同軸位置に配置することが考えられる。押し退け部材が断面中空体内で同軸に配置されるか又は偏心して配置されるかは、本発明の物理的効果には無関係である。いずれの場合においても、液体の凝固ないし凍結による断面中空体の破損を確実に防止することができる。
【０００８】
本発明の更なる特徴及び有利な点は、従属請求項、図面、及び、図面に関連する説明から生じる。
【０００９】
上述の特徴及び以下で説明する特徴は、それぞれの言及された組み合わせだけでなく、本発明の範囲内で、他の組み合わせ又は単独で用いることができる、ということを理解すべきである。
【００１０】
本発明の好ましい例示的実施形態は、図面に例示されて、以下に更に詳細に説明される。この説明において、同一の参照符号は、同一の、若しくは類似の、又は、機能的に同じ構成部品である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明による、押し退け部材を備えた断面中空体を模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、別の押し退け部材を備えた、図１と同様の断面中空体を模式的に示す断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｆ）は、断面中空体内に配置された押し退け部材の種々の形態を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１に示すように、本発明による液体案内用断面中空体１は、内側ケース面３を有するケース２を備えている。この断面中空体１内で給送される液体４は、温度に依存して体積変化を示す。特に、液体４は、温度が所定値以下に低下したときに、体積増加しながら、凝固ないし凍結し得る、すなわち、液体状態から凝集した固体状態へ変化し得る。
【００１３】
上記液体４は、例えば水であり、この場合、上記断面中空体１は送水路を意味する。本発明によると、断面中空体１内には、図１及び図２に示すように、液体４用の（液体４が利用可能な）自由断面空間を低減する少なくとも１つの押し退け部材５が設けられている。ここで、押し退け部材５は、円形の断面（横断面）を有していて、同じく円形の断面（横断面）を有する上記断面中空体１内に同軸に配置されている。円形の断面を有する押し退け部材５は、単なる１つの可能な形態にすぎず、例えば、円形又は複雑な形状（非円形）の断面中空体１内に配置された非円形の複雑な形状の断面を有するものであってもよい。
【００１４】
断面中空体１内に押し退け部材５が挿入されているため、断面中空体１の内径ｄｉは、押し退け部材５がない場合の内径に比べて、同じ断面積が得られるように大きくしなければならない。内径ｄｉの増大に伴って、内側ケース面３の周囲長さ（内周長さ）及び断面中空体１の外側周囲長さ（外周長さ）が増大する。今、例えば水が凍る場合のように、液体４が液体から凝集した固体状態へ移行したとすると、断面中空体１における体積増加は、押し退け部材５がないものと同じである。しかし、内側ケース面３の周囲長さの増大により、より大きな表面積が利用可能になって、凝固する液体の体積増加に対応可能となる。液体の体積が同じであれば、体積増加も同じであると仮定すると、より大きな表面積により、ケース２内に作用する応力σ［Ｎ／ｍｍ２］がかなり小さくなる。それによって、本発明による断面中空体１では、ケース２の破裂及び断面中空体１における漏出を回避することができるか、又は、完全に排除することができる。
【００１５】
勿論、押し退け部材５は、図１に示すような中実断面を有するものが考えられるが、ガスで満たされた中空空間６を囲むものであることが好ましい。このような押し退け部材５は、中実断面を有する押し退け部材５に比べてかなり軽量に設計される。図２に示す押し退け部材５は、可逆的に圧縮可能であって、これにより、液体４の凝固ないし凍結の間、押し退け部材５の体積減少により、液体４の凝固ないし凍結による体積増加を吸収することができると考えられる。この場合、ケース２の壁厚ｗは、より薄く形成することができる。
【００１６】
勿論、描かれた断面中空体１は、単なる例示にすぎず、配管システムや容器等の種々のタイプを含むことができる。本発明による全ての断面中空体１は、押し退け部材５を備えることによって、凍結破損、特に断面中空体１のケース２の破裂のリスクを低減することができるか、又は、完全に排除することができる。
【００１７】
図２に示すように、少なくとも１つの押し退け部材５は、該押し退け部材５をケース２の内側ケース面３に保持する少なくとも１つの位置決め部材７を有する。この目的のために、位置決め部材７は、例えば、リブ７′又は位置決め突起７″として形成され得る。図２によると、位置決め部材７は、押し退け部材５を断面中空体１と同軸に保持する。しかし、本発明による断面中空体の機能のために、押し退け部材５の同軸の位置決めは必要ではない。
【００１８】
また、破裂した場合に液体４が断面中空体周囲の環境（外部環境）に漏出しかつこれにより環境汚染を引き起こすような断面中空体１を、押し退け部材５によって、耐凍性にすることができる。例えば、断面中空体１が、燃料フィルタの水排出部として設計された場合に、このような環境汚染が起こり得る。仮に、水が凍ることで断面中空体１のケース２が破損したとすると、排出される水と共に運ばれる燃料が、周囲の環境に入って環境を汚染する。勿論、そのことを回避することが不可欠であり、本発明による断面中空体１は、そのような分野の使用に特に適している。
【００１９】
図３（ａ）〜図３（ｆ）には、押し退け部材５の種々の実施形態が示されている。図３（ａ）、図３（ｃ）及び図３（ｅ）の押し退け部材５は中実断面に形成されている。例えば図３（ａ）及び図３（ｂ）の押し退け部材５は、位置決め突起７″によって位置決めされている。
【００２０】
図３（ａ）に対して、図３（ｂ）の押し退け部材５は、中空空間６を有していて、例えば、互いに螺号又は溶着された２つの半割シェル８，８′からなっている。これら２つの半割シェル８，８′は同じ材料又は異なる材料を含むことが考えられ、特に、２つの半割シェル８，８′のうちの１つが、圧縮可能な材料で形成されることが考えられる。
【００２１】
図３（ｃ）及び図３（ｄ）では、押し退け部材５は、断面中空体の壁９を有する一部品として設計されるか、又は、該一部品として形成される。また、図３（ｄ）の押し退け部材５は、中空空間６を有する。この中空空間６は、図３（ｂ）に示す押し退け部材５の中空空間６とは対照的に、断面中空体周囲の環境に連通する、つまり外部に開放されるように形成されている。
【００２２】
図３（ｅ）及び図３（ｆ）では、押し退け部材５は、容器として形成された断面中空体１の蓋１０を有する一部品として形成される。図３（ｆ）の押し退け部材５の中空空間６も、外部に開放されている。一方、図３（ｅ）の押し退け部材５は、中実状に、つまり中空空間６が存在しないように形成されている。
【００２３】
本発明による押し退け部材５によって、種々の液体案内用断面中空体１を耐凍性にすることができ、たとえ強く凍結したとしても、液体４の漏出を確実に防止することができる。このことは、液体４が給送されかつ液体が外部に漏れたときに環境を汚染するような断面中空体１に対して特に有利である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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