(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクケースエミッション制御組立体（１０）用にハウジング（１４）内に除去可能に位置付け可能な交換可能なフイルターエレメント（７３）に於いて、該交換可能なフイルターエレメント（７３）は、
中央空洞を封じ込む濾過材リング（９４）と、
該濾過材リング（９４）の第１端部にシール式に取り付けられた第１環状端部キャップ（９６）とを具備しており、前記第１端部キャップ（９６）は該濾過材リング（９４）の該中央空洞（９５）内に中央開口部（１００）を備えており、そして該交換可能なフイルターエレメント（７３）は、
該濾過材リング（９４）の第２端部と一体に構成されそして該クランクケースエミッション制御組立体（１０）の該ハウジング（１４）から独立したサンプ容器（１２４，９８）を具備しており、前記サンプ容器（１２４，９８）はｉ）液体を集めるために該濾過材リング（９４）の該中央空洞（９５）と流体的に連通するサンプ室（１２６）とそしてｉｉ）排出用開口部（１５２）と移動可能なバルブ部材（１４２）とを有するチェックバルブ（１４０）とを備えており、該バルブ部材（１４２）は該サンプ容器（１２４，９８）内の該排出用開口部（１５２）を通る 液体流れを阻止する第１位置と、集められた液体が、該サンプ容器（１２４，９８）内の該排出用開口部を通り該サンプ容器（１２４，９８）から外へ流れることを可能にする第２位置との間で移動可能であることを特徴とするクランクケースエミッション制御組立体（１０）用にハウジング（１４）内に除去可能に位置付け可能な交換可能なフイルター（７３）エレメント。
【請求項２】
請求項１の該交換可能なフイルターエレメント（７３）に於いて、該サンプ容器（１２４，９８）、濾過材リング（９４）そして第１環状端部キャップ（９６）は構成ユニットとして該ハウジング（１４）から除去され得ることを特徴とする交換可能なフイルターエレメント（７３）。
【請求項３】
前記請求項の何れかの該交換可能なフイルターエレメント（７３）が更に、該ハウジング（１４）の１部分でシールするために第１環状シール（１０８）は該第１端部キャップ（９６）の周辺の境界を付け、そして該ハウジング（１４）のもう１つの部分でシールするために第２環状シール（１３６）は該サンプ容器（１２４，９８）の周辺の境界を付けることを特徴とする交換可能なフイルターエレメント（７３）。
【請求項４】
前記請求項何れかの該交換可能なフイルターエレメント（７３）に於いて、該チェックバルブ（１４０）は該サンプ容器（１２４，９８）の外部の流体圧により該第１位置へ動作可能に動かされ、該サンプ容器（１２４，９８）内の液体圧により第２位置へ動作可能に動かされることを特徴とする交換可能なフイルターエレメント（７３）。
【請求項５】
前記請求項の何れかの該交換可能なフイルターエレメント（７３）に於いて、該バルブ部材（１４２）はＴ字型形状を有し、該バルブ部材（１４２）の円筒形ポスト（１４６）は該排出用開口部（１５２）の近くで該サンプ容器（１２４，９８）内の孔（１５０）内に移動可能に受けられおり、そして該バルブ部材（１４２）の頭部（１４４）は該サンプ容器の外部に配置されており、該バルブ部材（１４２）の該頭部（１４４）は、該バルブ部材（１４２）が該第１位置にある時は該排出用開口部（１５２）に対し阻止する関係に、そして該バルブ部材（１４２）が該第２位置にある時は該排出用開口部（１５２）に対し阻止しない関係に、動かされることを特徴とする交換可能なフイルターエレメント（７３）。
【請求項６】
請求項５の該交換可能なフイルターエレメント（７３）に於いて、該バルブ部材（１４２）の該円筒形ポスト（１４６）は該ポストの長さに沿う環状で、半径方向に外方へ突出する肩部（１４８）を有し、該肩部（１４８）は該サンプ容器（１２４，９８）の該孔（１５０）内の該バルブ部材（１４２）の運動を制限することを特徴とする交換可能なフイルターエレメント（７３）。
【請求項７】
前記請求項の何れかの該交換可能なフイルターエレメント（７３）に於いて、該サンプ容器（１４２，９８）は該濾過材リング（９４）の第２端部に対し流体的にシールされた端部キャップ部分（９８）と、そして該端部キャップ部分（９８）と一緒に該サンプ室（１２６）を規定するカップ型のバルブパン（１２４）とを備えることを特徴とする交換可能なフイルターエレメント（７３）。
【請求項８】
請求項７の該交換可能なフイルターエレメント（７３）に於いて、該チェックバルブ（１４０）の該バルブ部材（１４２）は該サンプ容器（１４２，９８）の該カップ型バルブパン（１２４）により担われることを特徴とする交換可能なフイルターエレメント（７３）。
【請求項９】
請求項７又は８の何れかの該交換可能なフイルターエレメント（７３）に於いて、前記端部キャップ部分（９８）が更に、該端部キャップ部分（９８）の周辺で該濾過材リング（９４）から離れるよう延びる円筒形部分（１２０）と、該円筒形部分（１２０）上の環状で、半径方向に外方へ向けられたキャッチ（１２１）とを有しており、そして
該カップ型バルブパン（１２４）は円筒形側壁（１２８）と端部壁（１３０）とを有しており、該バルブパン（１２４）の該円筒形側壁（１２８）は、該バルブパン（１２４）を該端部キャップ部分（９８）に固定し該バルブパン（１２４）と該端部キャップ部分（９８）との間に該サンプ室（１２６）を規定するために該端部キャップ部分（９８）の該環状キャッチ（１２１）を受ける内方に向けられた円周状に延びるチャンネル（１３２）を有していることを特徴とする交換可能なフイルターエレメント（７３）。
【請求項１０】
請求項１の該交換可能なフイルターエレメント（７３）に於いて、該チェックバルブ（１４０）は、液体が該サンプ容器（１４２，９８）から外へのみ流れることを可能にする、該フイルターエレメント（７３）から離れた、１方向チェックバルブであることを特徴とする交換可能なフイルターエレメント（７３）。
【請求項１１】
クランクケースエミッション制御組立体（１０）用フイルター組立体（７１）に於いて、該フイルター組立体（７１）はエンジンクランクケース（３２）からのブローバイガスを受ける第１ポート（２０）を有するハウジング（１４）と、該ガス中の浮遊オイルを除去する、該ハウジング内のフイルター部分組立体（７２，７３）と、そして実質的にオイルの無いガスをエンジン吸入システム（４４）に向かわせる第２ポートとを具備しており、該フイルター部分組立体は、ｉ）該オイルが該ガスから分離される時該オイルを集める構成されたサンプ容器（１４２，９８）と、そしてｉｉ）普通は該第１ポート（２０）内で受けられたブローバイガスが該サンプ容器（１２４，９８）に直接入ることを防止するよう、そして該サンプ容器（１４２，９８）内の該集められたオイルの流体圧力が該第１ポート（２０）内の該ブローバイガスのガス圧力より高い時は、該サンプ容器（１４２，９８）内に集められた該オイルが該フイルター部分組立体（７２，７３）内の該排出用開口部（１５２）を通って排出することを可能にするよう、動作可能であるチェックバルブ（１４０）と、を有するフイルターエレメント（７３）を備えることを特徴とするクランクケースエミッション制御組立体（１０）用フイルター組立体（７１）。
【請求項１２】
請求項１１の該フイルター組立体（７１）に於いて、該フイルターエレメント（７３）が該ハウジング（１４）内に除去可能に受けられており、該フイルター部分組立体（７２，７３）が更に該ハウジング（１４）内に固定された第１ブリーザーフイルター（７２）を有することを特徴とするフイルター組立体（７１）。
【請求項１３】
請求項１１又は１２の何れかの該フイルター組立体（７１）に於いて、該ハウジング（１４）は該フイルターエレメント（７３）を除去可能に受ける円筒形側壁（６０）と該側壁（６０）内からの該フイルターエレメント（７３）の除去と交換とを可能にする除去可能なカバー（６１）とを有することを特徴とするフイルター組立体（７１）。
【請求項１４】
請求項１１−１３の何れかの該フイルター組立体（７１）が更に、請求項１−１０の何れかの該フイルターエレメント（７３）を有することを特徴とするフイルター組立体（７１）。
【請求項１５】
請求項１２の該フイルター組立体（７１）に於いて、該ハウジング（１４）は円筒形側壁（６０）と底部壁（６２）とを備え、該底部壁は該底部壁（６２）内で中央に提供された該第１ポート（２０）を有しており、そして該ブリーザーフイルター（７２）は該第１ポート（２０）を囲む関係で、中央開口部（９３）を有して、該ハウジングの該底部壁（６２）に対して配置された環状濾過材部材を含んでおり、該第１ポート（２０）に入る該ブローバイガスは該ブリーザーフイルター（７２）を半径方向に外方へ通って該フイルターエレメント（７３）へ進んでおり、該ブリーザーフイルター（７２）は該第１ポート（２０）に入る該ブローバイガスから浮遊オイルの少なくとも幾らかを分離しており、次いで該分離されたオイルは該第１ポート（２０）を通り該エンジンクランクケース（３２）へ戻るよう排出され得ることを特徴とするフイルター組立体（７１）。
【請求項１６】
請求項１５の該フイルター組立体（７１）に於いて、該交換可能なフイルターエレメント（７３）は、該サンプ容器（１４２，９８）が該フイルターエレメント（７３）の底部でそして該ブリーザーフイルター（７２）に隣接して存在するように、該ハウジング（１４）内に位置付けられ、該チェックバルブ（１４０）は該バルブ部材（１４２）が該第２位置にある時オイルを該ブリーザーフイルター（７２）の該中央開口部（９３）内へそして該第１ポート（２０）へ向けることを特徴とするフイルター組立体（７１）。
【請求項１７】
請求項１６の該フイルター組立体（７１）に於いて、周辺室（１３７）は該フイルターエレメント（７３）を囲んでおり、該ブリーザーフイルター（７２）を通過する該ブローバイガスは該周辺室（１３７）内へ進みそして次いで、該浮遊オイルの実質的な残りが該ブローバイガスから分離される該フイルターエレメント（７３）を半径方向に内方へ通るよう流れ、該オイルは、該サンプ室（１２６）内に集まり、該サンプ室（１２６）内の集められたオイルの圧力が該第１ポート（２０）内の該ブローバイガスの圧力より高い時該エンジンクランクケース（１２）へ戻されることを特徴とするフイルター組立体（７１）。
【請求項１８】
内燃機関（１２）に於いて、
クランクケースブリーザー（２８）を有するエンジンクランクケース（３２）と、
該クランクケースブリーザー（２８）と連通する吸入システム（４４）と、そして
フイルター組立体（７１）とを具備しており、該フイルター組立体（７１）は該クランクケースブリーザー（２８）からのブローバイガスを受ける第１ポート（２０）を有するハウジング（１４）と、該ガス内の浮遊オイルを除去する、該ハウジング（１４）内のフイルター部分組立体（７２，７３）と、そして実質的にオイルの無いガスを該吸入システム（４４）へ次いで燃焼用に該エンジンクランクケース（３２）へ向ける第２ポート（２２）とを備えており、該フイルター部分組立体（７２，７３）は該オイルが該ガスから分離された時該オイルを集める、構成されたサンプ容器（１４２，９８）を有するフイルターエレメント（７３）と、普通は該第１ポート内で受けられたブローバイガスが該サンプ容器（１４２，９８）に直接入るのを防止するように、そして該サンプ容器（１４２，９８）内の該集められたオイルの流体圧が該第１ポート（２０）内の該ブローバイガスのガス圧より高い時は該サンプ容器（１４２，９８）内に該集められたオイルが該フイルター部分組立体（７２，７３）内の排出用開口部（１５２）を通りそして該第１ポート（２０）を通って該クランクケース（３２）へ戻るよう排出出来るように、動作可能であるチェックバルブ（１４０）とを含むことを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明はクランクケースエミッション制御システム用フイルター組立体（ a filter assembly for a crankcase emission control system）に向けられている。該クランクケースエミッション制御システムは、デイーゼルエンジンの様な、重量級内燃機関（heavy internal combustion engine）用に有用である。
【０００２】
内燃機関用のエミッション制御は、環境の破壊及び汚染に関する関心が高まり、議員をより厳しいエミッション規制を通過させるよう促すにつれ、益々重要になって来た。排気エミッション制御（exhaust emission control）の改善では多くの進歩が行われた。しかしながら、クランクケースエミッション制御は非常に無視されて来た。
【０００３】
クランクケースエミッションは内燃機関のピストンリング（piston rings）を通って逃げ、圧縮及び燃焼（compression and combustion）中にシリンダー内の高圧のために該クランクケースに入るガスから生じる。該ブローバイガス（blow-by gas）が該クランクケースを通りブリーザー（breather）の外へ出ると、それはオイルミスト（oil mist）で汚染される。該オイルミストに加えて、クランクケースエミッションは又摩耗粒子（wear particles）と空気／燃料エミッションとを含む。小数の重量級デイーゼルエンジンのみがクランクケースエミッション制御を伴っている。現在の生産デイーゼルエンジンの幾つかはこれらのクランクケースエミッションをドラフト管（draft tube）又は同様なブリーザーベント（breather vent）を通して大気に放出し空気汚染に寄与している。該クランクケースエミッションの幾らかは該エンジンインテークシステム（engine intake system）内に引き込まれ内燃機関の汚染と効率の損失を引き起こしている。
【０００４】
開放されたオイル性のクランクケースエミッションはエンジンコンパートメント（engine compartment）又はエンジン室の内部の様なエンジンサイト（engine sites）をコートし、高価な部品を汚しそして洗浄（clean-up）、保守及び修理コストの様なコストを増加させる。該オイル性の残留物が、ラデイエーターコア（radiator cores）、ターボチャージャー羽根（turbocharger blades）、インタークーラー（intercoolers）そしてエアフイルター（air filter）の様な重要なエンジン部品上に形成されると、それはダスト、グリット（grit）及び他の空中浮遊する汚染物用の”マグネット（magnet）”になる。該汚染されたオイル性のクランクケースエミッション内のパーテイキュレート（particulates）は粒子（particles）とエアロゾル（aerosols）を有する。これらの部品上への該パーテイキュレートの蓄積はエンジンの効率、性能そして信頼性を減じる。
【０００５】
エンジン性能を高め、保守間隔とサイト／重要エンジン部品の汚染を減じることに加えて、クランクケースエミッション制御は大気汚染削減で益々重要になりつつある。エンジンのエミッションはクランクケースと排気（exhaust）との両エミッションを含む。排気エミッションが減少したので、クランクケースエミッションに依る全エンジンエミッションのパーセンテージは上昇した。従って、クランクケースエミッションを減じることはより大きな環境的インパクトを低排気エミッションエンジンに与える。
【０００６】
更に、主として溶解不可能な有機物である排気エミッションと反対に、大抵の該クランクケースパーテイキュレートエミッション｛シーピーイー（CPE）｝は溶解可能な炭化水素（hydrocarbons）である。該クランクケースパーテイキュレートエミッションはオイル関連であり、エチレン｛Ｃ．サブ．２  Ｈ．サブ．４（C.sub.2 H.sub.4）｝が主である。従って、該オイルを分離し、該清浄化したオイルの無い（oil free）クランクケースエミッションを燃焼用に該エンジン入り口（engine inlet）へ戻すことはエンジン効率を向上させる。
【０００７】
クランクケース流れ（crankcase flow）とパーテイキュレートエミッションはエンジン寿命及び動作時間と共に劇的に増加する。かくして、該クランクケースエミッションをリサイクルすることから来る環境的影響（environmental impact）とエンジン効率は動作時間と共に増加する。例えば、デイーゼルエンジンを有するバスでは、該クランクケースパーテイキュレートエミッションは全排気パーテイキュレートエミッションの５０％を示す。
【０００８】
クランクケースエミッション制御システムは該クランクケースパーテイキュレートエミッションを濾過し、該クランクケースヒューム（crankcase fumes）からオイルミストを分離する。該分離されたオイルは周期的処理用に集められるか又は該クランクケースへ戻される。
【０００９】
クランクケースエミッション制御システムは”開放型（open）”システムでも”閉鎖型（closed）”システムでもよい。開放型クランクケースエミッション制御システムでは、該清浄化されたガスは大気へ放出（vented）される。開放型システムは多くの市場で受け入れ可能であったが、それらはエミッションを大気へ放出することにより空気を汚染しそして低効率を蒙る。閉鎖型システムは大気へのクランクケースエミッションを除き、厳しい環境規制を充たし、そしてサイトと外部重要部品との汚染を除く。
【００１０】
閉鎖型クランクケースエミッション制御システムでは、該清浄化されたガスはエンジン燃焼入り口へ戻される。ニューヨーク州、ハンプトンのデイーゼルリサーチ社（Diesel Research, Inc. of Hampton Bays, New York）による第１閉鎖型システムの１つは２部品型クランクケース圧力調整器及び分離型フイルターを含んでいる。
【００１１】
閉鎖型クランクケースエミッション制御システムは高効率フイルターとクランクケース圧力調整器とを要する。該高効率フイルターは、ターボチャージャー、アフタークーラー（aftercooler）そして内燃機関部品の汚損を防止するために、小さなサイズの粒子を濾過して除く必要がある。該圧力調整器は広範囲のクランクケースガス流れと入り口制約に亘り受け入れ可能なレベルのクランクケース圧力を保持する。
【００１２】
閉鎖型システムでは、クランクケースブリーザー（crankcase breather）が該閉鎖型クランクケースエミッション制御システムの入り口に接続される。該閉鎖型クランクケースエミッション制御システムの出口はエンジンエア入り口（engine air inlet）に接続されるが、そこでは濾過されたブローバイガスは燃焼過程を通してリサイクルされる。
【００１３】
閉鎖型クランクケースエミッション制御システムへの最近の改良がデイーゼルリサーチ社（Diesel Research, Inc.）により所有される、デイックソン（Dickson）への特許明細書第ＵＳ−Ａ−５、５６４、４０１号に示されている。このシステムでは、圧力制御組立体（pressure control assembly）とフイルター（filter）とは１つのコンパクトなユニットに集積化される。該圧力制御組立体はハウジングボデイ（housing body）内に配置され、該システムを通る圧力を調整するのみならず該ブローバイガス中に浮遊（suspended）する粒子を塊にする（agglomerate）よう構成される。入り口及び出口ポートは該ブローバイガスを該エンジンブロックから該ハウジングボデイ内へそしてそこから導く。交換可能なフイルターを囲むフイルターハウジングは、該ブローバイガスから何等かの残りのオイルを分離するために該ハウジングボデイに除去可能に取り付けられる。該フイルターエレメント（filter element）は、該ハウジングボデイから該フイルターハウジングを除去した後、交換用に該フイルターハウジングから容易に除去され得る。分離されたオイルは下へ排出され（drains）、該フイルターハウジングの底部のリザーバー（reservoir）内に集まる。オイル排出チェックバルブ（oil drain check valve）は該フイルターハウジングの底部壁内に配置され、フリーフローテイング（１方向）バルブ｛free-floating(one-way) valve｝を有する。該チェックバルブは、該集められたオイルをエンジンに戻すために、別の戻りラインを通してオイルパン（oil pan）又はエンジンブロック（engine block）に接続される。デイックソン（Dickson）への特許明細書第ＵＳ−Ａ−５、５６４、４０１号に示されたシステムは、コンパクトで、種々の部品を１つの集積化ユニット内に組み合わせ、効率的で、そして作るのに簡単で低廉である閉鎖型クランクケースエミッション制御システムを提供する。
【００１４】
それにも拘わらず、該’４０１エミッション制御システムには或る欠点があると信じられる。該濾過材リング（media ring）の内側面上に集まるオイルは下方へ下部端部キャップ上へ排出され、そしてそれがエンジンへ戻るために次いでオイルリザーバー範囲内へ滴下する前に、該濾過材を通り半径方向に外方へ進まねばならない。該濾過材を通る戻り通路は、該フイルターが使い切ると、邪魔され得るが、それは該オイルが該エレメント内に保持されることに帰着し、それによりより少いオイルしか該エンジンクランクケースへ戻されないことになる。エレメント交換中に該オイルの零れが起こり得て、それは取り扱い問題を起こし得る。
【００１５】
又該’４０１システムのフイルターエレメントは除去され、好ましくないエレメントと交換されるかも知れない。これは該’４０１の特許の該フイルターエレメントは１対の端部キャップを有する簡単なリング形濾過材（ring-shaped media）を備え、それは多数の源から入手可能であるからである。しかしながら、好ましくないエレメントは貧弱な性能、不正確な寸法、不適当な材料等の問題に悩まされる。認定されたフイルターエレメントを好ましくないエレメントで交換することは該フイルターのオイル分離能力を減じ、極端な場合、エンジンを痛める可能性がある。
【００１６】
又該’４０１システム用ハウジング内の該チェックバルブは時間が経つと詰まり（clogged）及び／又は摩耗し、除去され交換されねばならない。該チェックバルブは該フイルターハウジングの部品であるので、これは一般に該全体の（比較的高価な）フイルターハウジングを交換すること、又該フイルターハウジング／チェックバルブ用に別々の保守計画を保つことを意味する。
【００１７】
なお更に、該オイル用戻りラインは該エンジンからのクランクケースエミッションラインとは別部品である。これは該エンジン及びエミッション制御システム間の別々の配管作業（plumbing）を要し、一般に該システムに付随する材料、据え付けそして保守コストを増加させる。
【００１８】
該’４０１特許に示されたシステムは前のシステムを上回る可成りの改善であるので市場での可成りの採用を受けたが、産業界には更に進んだ改良に対する需要、最も著しくは、上記欠点を克服し、そしてコンパクトであり種々の部品を１つの集積化ユニットに組み合わせ、効率的で、作るのが簡単で低廉な、この様なクランクケースエミッション制御システム用の改良されたフイルター組立体に対する需要があると信じられる。
【００１９】
本発明の１側面に依れば、クランクケースエミッション制御組立体用の交換可能なフイルターエレメントが提供されるが、該交換可能なフイルターエレメントは中央空洞（central cavity）を封じ込みそして第１端部と第２端部とを有する濾過材のリング（ring of filter media）と、該濾過材リングの該第１端部にシール式に取り付けられた第１の環状の端部キャップ（first annular end cap）とを具備しており、前記第１の端部キャップは該濾過材リングの該中央空洞内に中央開口部（central opening）を備えており、該フイルターエレメントは又該濾過材リングの該第２端部にシール式に取り付けられた第２の環状の端部キャップを具備しており、前記第２端部キャップも又該濾過材リングの該中央空洞内に中央開口部を備えており、前記第２端部キャップは更に該第２端部キャップの周辺で該濾過材リングから離れるよう延びる円筒形部分（cylindrical portion）と、該円筒形部分上の環状で、半径方向に外方へ向けられたキャッチ（catch）とを備えており、そして該フイルターエレメントは更に、
円筒形側壁（cylindrical sidewall）と端部壁（end wall）とを備えるカップ型バルブパン（cup-shaped valve pan）を具備しており、該バルブパンの該円筒形側壁は、該バルブパンを該第２端部キャップに固定しそして該濾過材リングの該中央空洞と流体的に連通して該バルブパンと第２端部キャップとの間にサンプ室（sump chamber）を規定するために該第２端部キャップの該環状のキャッチを受ける内方へ向いた、円周状に延びるチャンネルを備えており、該バルブパンは又、少なくとも１つの流れ開口部（flow opening）と移動可能なバルブ部材（movable valve member）とを有するチェックバルブを該バルブパン内に備えており、該バルブ部材は該少なくとも１つの流れ開口部を通しての流れを阻止する第１位置と、該少なくとも１つの流れ開口部を通しての流れを可能にする第２位置と、へ移動可能である。
【００２０】
本発明はクランクケースエミッション制御組立体用の新しいそしてユニークなフイルター組立体を提供する。該フイルター内に集められたオイルはサンプ室内へ直接排出され（drains）（該濾過材を通さず）、そしてチェックバルブを通して該エンジンへ戻すことが出来る。該オイルは該クランクケースエミッションラインを通して戻るよう排出され、それは該エンジンへそして該エンジンからの必要ライン数を減じる。又該チェックバルブは該フイルターエレメントと共に構成されそれにより該フイルターエレメントが交換されると同時に交換される。又該ユニークなフイルターエレメントの交換は特許保護（patent protection）を通して管理され得て、それは品質と性能の適当な規格を充たすフイルターエレメントのみが該組立体内で使用されることを保証する。該フイルター組立体は、コンパクトで、種々の部品を１つの集積化されたユニットに組み合わせる、効率的で、作るのが簡単で低廉なシステムを提供するために、エミッション制御組立体で使用される。
【００２１】
本発明に依れば、該フイルター組立体は、中央空洞を封じ込む濾過材リングを備える交換可能なフイルターエレメントを具備する。該濾過材リングは第１（上部）端部及び第２（下部）端部を有する。第１環状端部キャップは該濾過材リングの該第１端部にシール式に取り付けられ、該濾過材リングの該中央空洞内に中央開口部を有する。第２環状端部キャップは該濾過材リングの第２端部にシール式に取り付けられる。第２端部キャップも又該濾過材リングの該中央空洞内に中央開口部を有し、更に該第２端部キャップの周辺で該濾過材リングから離れて下方へ延びる円筒形部分を有する。環状の、半径方向に外方へ向けられたキャッチが該第２端部キャップの円筒形部分上に提供される。
【００２２】
カップ型バルブパンは該第２端部キャップに固定され、該第２端部キャップと一緒に、該フイルターエレメントと共に構成されるサンプ容器（sump container）を規定する。該バルブパンは円筒形側壁と底部壁とを有する。該バルブパンの該円筒形側壁は該第２端部キャップの該円筒形部分を密接に受け、そして該バルブパンを該第２端部キャップへ固定するため該第２端部キャップの該環状キャッチを受ける内方へ向けられた円周状に延びるチャンネルを有する。代わりに、該バルブパンは、接着剤又は超音波溶接での様な、他の適当な手段により該第２端部キャップに固定されることも可能であり、或いは該第２端部キャップと一体に（unitarily）（１部品で）形成されることも可能である。
【００２３】
何れの場合も、該濾過材リング上に集まるオイルは該第２端部キャップ内の該中央開口部を通り直接該サンプ容器内へ下方に排出される（drains）。該オイルは該容器へ達するために該濾過材（media）を通過する必要はない。該バルブパンはチェックバルブ（check valve）を有しそれは該集められたオイルが該クランクケースエミッションラインを通り該エンジンへ直接戻るよう排出されることを可能にする。該チェックバルブは該バルブパンの端部壁内の中央孔（central hole）内で受けられるＴ型チェックバルブ部材（T-shaped check valve member）を有し、該バルブ部材の頭部（head）は該バルブパンの外部に配置される。排出用開口部（drain openings）の環状配列が該中央孔を囲んでおり、そして該バルブ部材の該頭部が該バルブパンの該端部壁に対する時、該バルブ部材の該頭部によりカバーされる。
【００２４】
該クランクケースエミッションラインからの該ブローバイガスは、ブローバイガスが該サンプ容器に入る（そして該フイルターエレメントの下端内へ直接進む）ことを防止するためにエンジン運転中は該バルブ部材を該バルブパンの端部壁に対して上方へ押している。該エンジンがアイドル又は運転停止時は、該集められたオイルは、該オイルが該流れ開口部を通り該エンジンに戻るよう排出されることを可能にするために、該チェックバルブ部材を該バルブパンの該端部壁から離れるよう開放位置内へ下方に押す。
【００２５】
上記説明の該フイルター組立体は、汚損されたオイル性（oily）のガスを分離し、そして該ガス内の何等かのパーテイキュレート物質を濾過するために、入り口及び出口ポートを有するフイルターハウジング内に配置される。又圧力制御システムが該システムを通る圧力を調整するためにエミッション制御システムに提供される。
【００２６】
又、該ガスが該圧力制御組立体及び該クランクケースフイルターに入る前に初期に重いオイル滴（oil droplets）を該ブローバイガスから分離するために該フイルター組立体は別の第１ブリーザーフイルターと組み合わされる。
【００２７】
本発明の該フイルター組立体はそれにより上記記述の欠点の多くを克服し、そしてなおコンパクトで種々の部品を１つの集積化されたユニットに組合せ、効率的で、そして作るのが簡単で低廉なシステムを提供する。
【００２８】
図面、すなわち最初に図１を参照すると、閉鎖型クランクケースエミッション制御システムは総合的に１０で示される。該システムは１２で総合的に示す内燃機関と集積化されたクランクケースエミッション制御組立体１４とを具備する。該集積化されたクランクケースエミッション制御組立体１４は、下記で説明する様に、フイルターと圧力制御組立体とを備える。
【００２９】
該クランクケースエミッション制御組立体１４はガス入り口２０とガス出口２２とを備える。該ガス入り口２０は入り口ホース３０を経由してエンジンクランクケースブリーザー（engine crankcase breather）２８に接続され、該エンジンクランクケース３２から汚染されたオイル性ガスを受ける。該クランクケースエミッション制御組立体１４は該汚染されたオイル性ガスを分離し、より大きいパーテイキュレートを形成するために小さなパーテイキュレートを塊にして、そして該大きなパーテイキュレートを濾過する。
【００３０】
該清浄化したクランクケースエミッションは該ガス出口２２から出て、出口ホース３６を経由して燃焼用に該エンジンエアインテーク（engine air intake）３４に入る。該分離されたオイルは入り口ホース３０を通りオイルパン（oil pan）３８へ戻される。
【００３１】
図２は図１のブロック図表現で、該清浄化したクランクケースエミッションは、４４で総合的に示す、ターボチャージャーシステムのエアインテーク４２の様な吸入システム（induction system）に入る。該ターボチャージャーシステムはコンプレッサー４６，ターボチャージャー４８、そしてアフタークーラー５０を含む。該エンジンは又サイレンサーフイルター（silencer filter）５４を通して清浄な空気を受ける一方該エンジンの排気マニフオールド（図示せず）と該ターボチャージャー４８は排気ライン（exhaust line）５６に接続される。
【００３２】
図３及び４は該エンジン用クランクケースエミッション制御組立体１４の断面図を示す。該クランクケースエミッション制御組立体１４は円筒形側壁６０と除去可能なカバー６１を有するハウジングを備える。該側壁６０の底壁６２内にガス入り口２０が配置される、一方カバー６１内にガス出口２２が配置される。ガス出口２２は、該クランクケースエミッション制御組立体１４内へ内側へ延びる円筒形スリーブ（cylindrical sleeve）６３を有する。該ガス入り口２０とガス出口２２は適当な入り口及び出口ホースの取付を容易化するためにバーブ（barbs）を有してもよい。
【００３３】
カバー６１は適当な仕方で側壁６０に除去可能に取り付けられる。例えば、カバー６１は雄ねじ（outwardly-directed thread）を有し下方に延びる円筒形フランジ６５を備えるが、該雄ねじはハウジング１４の上端の雌ねじと嵌合する。この仕方で、該カバー６１は容易に該側壁６０上にねじ込まれたり、或いは外されたり出来る。該ハウジングは、該クランクケースエミッション制御組立体が該エンジン上の適当な位置に設置されることを可能にするために適当な取付フランジ６７を有する。
【００３４】
該ハウジングは総合的に７０（図３）で示される、圧力制御組立体と総合的に７１で示されるフイルター組立体とを有する。圧力制御組立体７０は該エンジンから受けられたブローバイガス用の圧力調整器と慣性的分離器及び凝集器（inertial separator and agglomerator）として作用する。該フイルター組立体は該ブローバイガス内に浮遊するオイルを分離しており、そして該ブローバイガスが該圧力制御組立体７０に到着する前に重いオイル滴を分離するための第１ブリーザーフイルター７２と、該ガスが該圧力制御組立体７０を通過後に何等かの残りの小さな滴のみならず該ガス中の何等かのパーテイキュレート物質も分離するためのクランクケースフイルター７３と、を有する。
【００３５】
該圧力制御組立体７０はハウジング１４の側上に設置され、バルブ頭部（valve head）７５に結合されたバルブボデイ７４を有するバルブを備える。翻って、該バルブ頭部７５はバルブプラグ７６に結合される。環状のローリングダイアフラム（rolling diaphragm）８０はバルブボデイ７４の周りに円周状に配置される。該ダイアフラム８０は大気に放出（vented）される環状の室８２からバルブボデイ７４を分離する。コイルばね８６は該バルブボデイ７４と環状入り口室８８の下面との間で、該バルブプラグ７６の周りに配置される。該バルブボデイ７４，バルブ頭部７５、バルブプラグ７６、バルブガイド７８、ダイアフラム８０そしてコイルばね８６はカバー８９と、側壁６０と１体で（in one piece）形成された円筒形フランジ９０との間に囲まれる。ダイアフラム８０はカバー８９とフランジ９０との間の流体シールとして役立つ。
【００３６】
該圧力制御組立体７０の入り口室８８はブリーザーフイルター７２を通してガス入り口２０と流体的に接続される。加えて、円筒形ボデイチャンネル９１の開口部が該入り口室８８の中央に配置される。ボデイチャンネル９１は該圧力制御組立体から該クランクケースフイルター７３へ、その結果ガス出口２２への出口通路９２を規定する。バルブガイド７８は該ボデイチャンネル９１内に配置される。
【００３７】
ボデイチャンネル９１は該バルブプラグ７６に相対してバルブシート（valve seat）を規定する外端を有する。バルブプラグ７６及びバルブ頭部７４と組み合わされた、チャンネル９１のバルブシートは慣性的分離器及び凝集器の可変オリフイスを規定する。該バルブプラグ７６は、該ガス入り口２０を通して受ける圧力に依って、チャンネル９１のバルブシートの方へ或いはそれから離れる方へ動かされる。該圧力制御組立体７０は該入り口室８８とエンジンクランクケース内の圧力を一定に保つ。オイル滴も又バルブプラグ７６上に当たり、集まりそして次いで下方へ該ハウジング１４の底部の方へ滴下する。該圧力制御組立体の追加的詳細は、引用によりここに組み入れられる米国特許第５、５６４、４０１号で見出すことが出来る。
【００３８】
該フイルター組立体７１のブリーザーフイルター７２は適当な材料（例えば、鋼メッシュ）で形成された環状の濾過材（filter media）を有するが、該濾過材（media）は該側壁６０の底部端部で１連の半径方向フイン又は峰部９２上に支持される。該ブリーザーフイルターは適当な仕方で該ハウジング内に典型的に固定され、そして典型的には無交換式（is typically not replaced）か、或いは少なくとも該クランクケースフイルター７３で典型的に見出される時間間隔では交換されない（at least not replaced at the intervals typically found with the crankcase filter 73）。該ブリーザーフイルターはガス入り口２０への妨げられぬアクセスを可能にする中央開口部９３を有する。ガス入り口２０に入るブローバイガスは最初に該ブリーザーフイルター７２を半径方向に外方へ通過するが、該フイルターでは重いオイル滴は該ブリーザーフイルター内に除去され、集まり、そして次いで下方へ、ガス入り口２０を通ってエンジンへ戻るよう排出される（drain）。次いで該ブローバイガスは圧力制御組立体の入り口室８８へ、そして該圧力制御組立体を通ってクランクケースフイルター７３へ進む。上記説明の様に、該ブローバイガス内に浮遊した（suspended）追加的オイルは該バルブプラグ７６上に集まり、下方に滴下し、そしてフイルターブリーザー７２の大きなメッシュ構造を通り、そして次いでガス入り口２０を通りエンジンへ戻るよう排出される。
【００３９】
何等かの残りの浮遊オイルを有する該ブローバイガスは次いで半径方向に内方へクランクケースフイルター７３を通過する。今図５及び６を参照すると、該クランクケースフイルター７３は中央の空洞９５を封じ込む濾過材リング９４を有する交換可能なフイルターエレメントを備える。該濾過材リングは特定の応用のために適したどんな材料で形成されることも可能である。該濾過材の相対する端部には第１及び第２の不透過性端部キャップ（impermeable end caps）９６，９８が提供され、そしてそれに適当な接着又は注封材料（adhesive or potting compound）を用いて接合される（bonded）。第１（上部）端部キャップ９６は中央開口部１００を規定する環状の形状を有する。開口部１００は、カバー６２の円筒６３（図３）より、該円筒がこの開口部内に受け入れられるように、僅かに大きい。該上部端部キャップ９６は外方に境を接しそして開口部１００から中央空洞９５内へ内方に伸びる円筒１０２を含む。上部端部キャップ９６の円筒１０２はカバー６２の円筒６３を囲み、そしてその内部の遠位の端部で、弾性のある、環状の、半径方向に内方へ向けられたシール１０４を有するが、該シールは該カバー６２と該第１端部キャップ９６の間の流体シールを提供する（図３参照）。シール１０４は円筒１０２と一体であるよう図解されるが、このシールは、円筒１０２内又はカバー６２の円筒６３上に形成されたチャンネル又は溝内に支持された、別のシール（Ｏリングの様な）とすることも又可能である。
【００４０】
又第１端部キャップ９６は該端部キャップの周辺の周りに半径方向に外方へ向けられた環状フランジ１０６を有する短い円筒形スカートを有する。弾性のある環状のシール又はＯリング１０８はこのスカート及びフランジにより担われ、該側壁６０、カバー６２そして第１端部キャップ９６の間の流体シールを提供する（例えば、図３参照）。側壁６０は該ハウジング内で該フイルターエレメントを配向し支持するフランジ１０６の遠位の端部を密接して受ける内部環状肩部（inner annular shoulder）１１０を有することが出来る（図３）。
【００４１】
第２の端部キャップ９８も又中央開口部１１４を規定する環状形状（annular configuration）を有する。短い円筒１１６は外方に境を接し、開口部１１４から中央空洞９５内へ内方へ延びる。又図７に示す様に、短い円筒１２０も又端部キャップの周辺に向かう位置で該第２端部キャップから離れるよう下方に延びる。円筒１２０は該円筒の外側円周の周りでその下部遠位の端部の方へ、環状で、半径方向に外方へ突出するキャッチ（catch）又はバーブ（barb）１２１を有する。短い円筒形フランジ１２２は第２端部キャップ９８の周辺の周りで上方へ突出し、短い環状のフランジ１２３が次いでフランジ１２２から半径方向に外方へ突出する。
【００４２】
カップ型バルブパン１２４は該第２端部キャップ９８に固定され、そして第２端部キャップと一緒に、該フイルターエレメントと構成するサンプ容器（sump container）を規定するが、それは該エレメントを囲む該ハウジングとは別である。該サンプ容器は、総合的に１２６で示される、内部サンプ室（inner sump chamber）を有する。バルブパン１２４は円筒形側壁１２８と、構成する（そして好ましくは一体の）端部壁１３０を有する。円筒形側壁１２８は第２端部キャップ９８の円筒形部分１２０を密着して受け入れ、そして円筒形部分１２０上のキャッチ１２２を受ける内方に向いた、円周状に延びるチャンネル（channel）１３２を有する。キャッチ１２１とチャンネル１３２は該バルブパン１２４が恒久的関係で第２端部キャップ９８と容易に組み立てられることを可能にする。キャッチ１２１とチャンネル１３２は第２端部キャップ９８へバルブパン１２４を固定する１つの手段を提供するが、バルブパン１２４の側壁１２８は、接着剤又は超音波溶接を用いての様に、代わりに他の適当な手段により第２端部キャップ９８に固定されることも可能であり、或いは第２端部キャップ９８と一体に（１部品で）形成されることさえ可能である。
【００４３】
バルブパン１２４は該バルブパンの上端で半径方向に外方へ突出するフランジ１３４を更に有し、それは第２端部キャップ９８と面対面の隣接関係にありながら円筒１２０から半径方向に外方へ延びる。該バルブパン１２４が該第２端部キャップ９８に固定される時、第２端部キャップ９８上のフランジ１２２及び１２３と、バルブパン１２４上のフランジ１３４とは環状の溝を規定する。弾性環状シール又はＯリング１３６は該サンプ容器に対し外方に境界を付ける関係を有してこの溝内に配置され、バルブパン１２４、第２端部キャップ９８及び側壁６０（例えば、図３参照）の間の流体シールを提供する。又第２端部キャップ９８は、バルブパン１２４のフランジ１３４が該第２端部キャップに対し取り囲む関係にそして濾過材リング９４と直接支持する関係に配置されるよう、図解よりも半径方向に小さくすることも出来る。この場合、濾過材９４は第２端部キャップ９８のみならずバルブパン１２４のフランジ１３４にも接着式に取り付けられ得て、シール１３６はバルブパン１２４に依ってのみ担われる。
【００４４】
フイルターエレメント７３が該ハウジング内に配置される時、シール１０８と１３６は開口部９２の相対する側上で側壁６０に対し流体的にシールする。それにより周辺室（peripheral chamber）１３７が該クランクケースフイルター７３と該ハウジングの側壁６０との間に規定される。それにより圧力制御組立体７０を通過するガスは該周辺室１３７に入らねばならず、該エレメントをバイパスすることなく、濾過材９４を半径方向に内方へ通過する。該ガス内の何等かの残留オイルは該濾過材９４により分離され、中央空洞９５内で該濾過材の内側面上に集まる。次いで、図４に図解される様に、該オイルは該濾過材９４と該下部端部キャップ９８の円筒１１６との間の範囲内へ下方に滴下する。結果的に該オイルは該円筒のレベル上に集まり、その点でそれは該サンプ室１２６内へ下方に滴下しそして該バルブパンにより収容される。
【００４５】
該サンプ容器は更に、図８で総合的に１４０で示す、構成する、１方向チェックバルブ（integral, one-way check valve）を有し、該チェックバルブはブローバイガスがフイルター組立体７１を通過することなくサンプ室１２６に直接入ることを防止するが、集められたオイルは該サンプ室１２６から外へ排出され、該エンジンへ戻ることを可能にする。この目的に向かって、今図８及び９を参照すると、該チェックバルブは、僅かに凹型の円形頭部部分（slightly concave circular head portion）１４４と構成する円筒形のポスト又は基部部分（integral cylindrical post or base portion）１４６とを有するＴ字型の弾性バルブ部材１４２を備える。ポスト１４６は該ポストの長さに沿って半径方向に外方へ突出するバーブ又は肩部１４８を有する。バルブ部材１４２は適当な材料から１つ部品で形成されるのが好ましい。
【００４６】
該バルブ部材の円筒形ポスト１４６は該バルブパン１２４の底部壁１３０内の中央に形成された円形孔１５０内に摺動的に受けられ、該バルブ頭部１４４は該バルブパン１２４の外部に配置される。該ポスト１４６は、それが、又圧縮し孔１５０を通過するバーブ１４８を伴って、該孔を通るよう押され得るが、外方に突出するバーブ１４８が該バルブエレメントがその後該孔から除去されるのを防止する様な寸法を有する。図５に示す様に、１連の流れ又は排出用開口部１５２は該バルブパンの底部壁１３０内に環状構成で形成される。流れ開口部１５２はサンプ室１２６をブリーザーフイルター７２内の中央開口部９３と、そして従ってガス入り口２０と流体的に接続する。該バルブ部材が図４及び８で示す位置、すなわち、開放位置（open position）にある時、該サンプ室１２６内に集められたオイルは、該流れ開口部１５２、該バルブ部材１４２のバルブ頭部１４４の周りを通り、ブリーザーフイルター７２内の中央開口部９３内へそして、次いで該ガス入り口へ進む。ポスト１４６上のバーブ１４８は該バルブ部材がこれらの図に示す位置内に摺動可能にするが、該バルブ部材が該孔１５０外へ全く落下したり該孔１５０から除去されるのを防止する。４つのこの様な流れ開口部１５２が示されているが、これは単に図解目的であり、該流れ開口部の数と寸法は、評価されべき様に、特定の応用に左右される。
【００４７】
該バルブ部材１４２が図３に示す位置、すなわち閉鎖位置（closed position）にある時は、該バルブ頭部１４４は該バルブパン１２４の外面に対し加圧され、流れ開口部１５２を通しての流れを阻止する。流体を通さぬシール（fluid-tight seal）を容易化するために該流れ開口部１５２を囲んで該バルブパンの外面上に僅かな凹部１５４が提供され得る。ガス入り口２０で受けられる該ブローバイガスの圧力は該サンプ室１２６内に集められたオイルの圧力より典型的に大きく、該バルブ部材は従って一般にエンジン運転中は閉鎖位置に保持される。しかしながら、エンジンがアイドル又は運転停止中は、ガス入り口２０で受けられる圧力は降下し、そして該サンプ室１２６内に集められた何等かのオイルは開口部１５２を通って流れ、該バルブ頭部を該開放位置（open position）へ押す。それにより該チェックバルブはエンジン運転中ブローバイガスが該サンプ室１２６内へ直接入る（そしてそれにより該フイルター組立体をバイパスして、場合により該エンジンを損傷する）ことを防止するよう作用するが、該エンジン内の適当なオイルレベルを保持するために集められたオイルは該エンジンへ戻るよう排出可能にする。
【００４８】
該フイルターエレメントの１部である、該チェックバルブ１４０は、該エレメントが除去又は交換される時、除去され交換される。これは該エミッション制御システム内に新鮮なチェックバルブを保持し、かくして該チェックバルブが独立に検査され交換される必要がある見込みを少なくする。明らかに、該サンプ容器も同様に、該フイルターエレメントが除去され交換される時該フイルターエレメントと共に除去される。
【００４９】
エンジン１２の運転中（図１）、ガス出口２２に接続されたターボチャージされたエンジンのエンジンエアインテーク３４又はターボエアインテーク（turbo air intake）４２は該クランクケースフイルター７３の中央空洞９５内に真空を創る。該圧力制御組立体７０は該ガス入り口２０とエンジンクランクケースとの圧力を一定に保つ。加えて、上記指示の様に、該ブリーザーフイルターは初期により大きいオイル滴を分離するが、一方該ブローバイガス内のオイルも該バルブプラグ７６をコートする。どちらの場合も、該オイルは下へ排出され、該エンジンへ戻される。
【００５０】
オイルが該ブリーザーフイルター７２内のみならず該圧力制御組立体７０内でも除去されるので、非常に精細なパーテイキュレートを濾過出来る精細な濾過材は該クランクケースフイルター７３用には必要とされない。代わりに、圧力低下の少ないより粗い濾過材を使用する効率的濾過が得られる。より粗いフイルターは精細なフイルターより低廉で、クログ（clogs）する頻度が少なく、そして有効な濾過用により少ない圧力降下しか要しない。かくして、コストは減少し、該フイルターを交換する保守間隔は長くなる。加えて、適当な濾過のための大きな圧力降下は最早要しない。
【００５１】
パーテイキュレートとオイルのないクランクケースエミッションが該濾過材７３を出て該ガス出口２２から出る。該清浄化されたクランクケースエミッションが次いで該エンジンエアインテーク３４（図１）又はターボエアインテーク（図２）に燃焼用に提供される。
【００５２】
本発明のフイルター組立体はそれにより従来のシステムの欠点の多くを克服する。該フイルター内で集められたオイルはサンプ室内に直接排出され（該濾過材を通らず）、そしてチェックバルブを通りエンジンへ戻される得る。該オイルはクランクケースエミッションラインを通り戻るよう排出されるが、それは必要なエンジンへとエンジンからとのライン数を減じる。又該チェックバルブは該フイルターエレメントと共に構成され、それにより該フイルターエレメントが交換されると同時に交換される。又該ユニークなフイルターエレメントの該交換は管理され得て、それは品質及び性能の適切な規格を充たすフイルターエレメントのみが該組立体で使用されることを保証する。該フイルター組立体は、コンパクトで種々の部品を１つの集積化されたユニットに組み立て、効率的でそして作るのが簡単で低廉なシステムを提供するため、エミッション制御組立体内で使用される。
【００５３】
本発明の原理、好ましい実施例そして動作モードを上記明細書で説明した。ここで保護されるよう意図された本発明は、しかしながら、それが限定的であるよりも図解的であるよう見なされるべきなので、説明された特定のフオームに限定されるよう解釈されるべきではない。当業者により行われるかも知れぬ変型や変更は付属する請求項で表明された本発明の範囲と精神から離れるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に依る閉鎖型クランクケースエミッション制御システムを有する内燃機関の図解である。
【図２】  図１に示す該閉鎖型クランクケースエミッション制御システムのブロック図表現である。
【図３】  本発明に依り作られたフイルター組立体を有する閉鎖型クランクケースエミッション制御システムの断面側面図である。
【図４】  図３と同様な断面側面図であるが、該クランクケースエミッション制御システムは明確化のため９０度回転されている。
【図５】  図３の該クランクケースエミッション制御システム用のフイルターエレメントの端面図である。
【図６】  該フイルターエレメントの、図５の線６−６により示される平面に実質的に沿って取られた、断面側面図である。
【図７】  図６の該フイルターエレメントの１部分の拡大断面側面図である。
【図８】  図６の該フイルターエレメントのもう１つの部分の拡大断面側面図である。
【図９】  該フイルターエレメントのチェックバルブ用のチェックバルブエレメントの引き上げられた斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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