特開 2023-67334 流体濾過装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023067334

(43)【公開日】2023-05-16

(54)【発明の名称】流体濾過装置

(51)【国際特許分類】

   B01D 24/00 20060101AFI20230509BHJP

   B01D 29/07 20060101ALI20230509BHJP

【ＦＩ】

B01D29/00 A

B01D29/06 510A

B01D29/06 510D

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021178465

(22)【出願日】2021-11-01

(71)【出願人】

【識別番号】000252252

【氏名又は名称】和興フィルタテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100092897

【弁理士】

【氏名又は名称】大西 正悟

(74)【代理人】

【識別番号】100157417

【弁理士】

【氏名又は名称】並木 敏章

(74)【代理人】

【識別番号】100218095

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 一夫

(72)【発明者】

【氏名】古田 悠樹

【テーマコード（参考）】

4D116

【Ｆターム（参考）】

4D116AA07

4D116AA16

4D116BB01

4D116BC13

4D116BC23

4D116BC45

4D116BC47

4D116BC75

4D116BC76

4D116DD06

4D116GG12

4D116KK06

4D116QA12C

4D116QA12F

4D116QA25A

4D116QA25B

4D116QA25C

4D116QA25F

4D116QA39C

4D116QA39F

4D116QA40C

4D116QA40F

4D116QB03

4D116QB11

4D116QB16

4D116QB17

4D116QB22

4D116QB23

4D116QB26

4D116QB43

4D116QB48

4D116QB49

4D116VV30

(57)【要約】      （修正有）

【課題】内部流体が凍結して体積膨張が生じたときにこれを吸収して装置の損傷を防止する、流体濾過装置を提供する。
【解決手段】流体濾過装置１０は、入口部１１ａおよび出口部１５ａを有する下および上ハウジング１１、１５と、その内部空間内に配設されたフィルタエレメント３０とを備えて構成され、内部空間２０を、入口部１１ａに繋がる一次流体空間２１，２２と出口部１５ａに繋がる二次流体空間２３，２４，２５に仕切るようにしてフィルタエレメント３０が内部空間２０内に配設され、入口部１１ａから一次流体空間に導入された流体を濾過して二次流体空間に流入させ、出口部１５ａを通って排出し、出口部１５ａはエア溜め空間より下方において二次流体空間内に開口し、二次流体空間と出口部１５ａの内部通路とを遮断可能に繋ぐエア抜き装置４０を設け、エア溜め空間内のエアを出口部１５ａの内部通路に排出させてエア溜め空間の形成領域を設定する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

濾過流体の入口通路および出口通路を有した内部空間を備えるハウジングと、前記内部空間内に配設されたフィルタエレメントとを備えて構成され、
前記内部空間を前記入口通路に繋がる一次流体空間と前記出口通路に繋がる二次流体空間に仕切るようにして前記フィルタエレメントが前記ハウジングの前記内部空間内に配設され、
前記入口通路から前記一次流体空間に導入された流体を、前記フィルタエレメントの濾材を通過させて濾過して前記二次流体空間に流入させ、前記出口通路を通って排出するように構成された流体濾過装置であって、
前記二次流体空間の上部に閉塞したエア溜め空間が設けられ、濾過流体から発生する気泡などにより生じたエアを前記エア溜め空間内に貯留するようになっており、
前記出口通路は前記エア溜め空間より下方において前記二次流体空間内に開口し、
前記二次流体空間と前記出口通路とを遮断可能に繋ぐエア抜き装置が設けられており、前記エア抜き装置は、前記エア溜め空間内のエアを前記出口通路に排出させて前記エア溜め空間の形成領域を設定するように構成されたことを特徴とする流体濾過装置。

【請求項2】

前記エア抜き装置は、前記二次流体空間と前記出口通路とを繋ぐエア抜き通路と、前記エア抜き通路内に上下移動可能に配置されたフロート弁とを備え、
前記エア溜め空間が大きくなってその下端面位置が下動して前記フロート弁を下動させたときに、前記フロート弁は前記エア抜き通路を開放して前記エア溜め空間内のエアを前記出口通路内に排出し、
前記エア溜め空間が小さくなってその下端面位置が上動して前記フロート弁を浮上させたときに、前記フロート弁は前記エア抜き通路を閉止して前記エア溜め空間にエアを保持することを特徴とする請求項１に記載の流体濾過装置。

【請求項3】

前記フィルタエレメントが、円筒状のインナー支持部材と、前記インナー支持部材の外周に蛇腹状に折曲された状態で巻き付けられた濾材と、前記インナー支持部材の上端に前記濾材の上端を覆って取り付けられた上エンドプレート部材と、前記インナー支持部材の下端に前記濾材の下端を覆って取り付けられた下エンドプレート部材とを有して構成され、
前記下エンドプレート部材が前記ハウジングに前記内部空間を上下に仕切るようにして取り付けられ、
前記内部空間のうちの前記下エンドプレートより下側の下側空間に前記入口通路が連通し、
前記エンドプレートには前記下側空間と前記濾材に囲まれた前記インナー支持部材の内側支持空間とを連通させる下連通孔が形成されており、前記下側空間および前記内側支持空間とにより前記一次流体空間が形成されることを特徴とする請求項１もしくは２に記載の流体濾過装置。

【請求項4】

前記上エンドプレートに上連通孔が形成され、前記インナー支持部材に、前記上連通孔と連通して下方に延びる凹部空間を形成する出口空間形成部材が設けられ、前記凹部空間は前記上連通孔を介して前記二次流体空間と連通しており、
前記出口通路を形成する通路形成部材が前記出口空間形成部材の前記凹部空間内に上方から下方に突出して下端が前記凹部空間に開口しており、前記凹部空間の下部から前記出口通路に前記二次流体空間内の流体を流入させて排出させるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の流体濾過装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流体中のごみ、塵などの異物を濾過する流体濾過装置、特に流体凍結対策機能を備えた流体濾過装置に関する。

【背景技術】

【0002】

流体中のごみ、塵などの異物を濾過する流体濾過装置は従来から広く用いられているが、濾過対象流体の種類によっては、濾過装置内の流体が低温下で凍結し、体積膨張が生じて濾過装置に損傷を与えるという問題があることが知られている。例えば、ディーゼルエンジンの排気ガス中の窒素酸化物を浄化する尿素ＳＣＲシステムにおいて、尿素水溶液を尿素水噴射装置により排気ガス中に噴射する前に、尿素水溶液中のごみ、塵などを濾過する尿素水溶液濾過装置において、低温下で尿素水溶液が凍結して尿素水溶液濾過装置に損傷を与えるという問題がある。

【0003】

このような問題に対処するため、特許文献１に開示されているように、フィルタ筐体内にガス封入により収縮可能となる要素を配置した液体フィルタ装置がある。この液体フィルタ装置によれば、濾過筐体内で流体の凍結が発生して体積膨張が生じたとき、この体積膨張による圧力に応じて収縮可能要素が収縮し、フィルタ装置の損傷を防止するようになっている。また、特許文献２に開示されているように、フィルタエレメントを、環状フィルタ体およびこれにより包囲される支持体から構成し、支持体の素材をエラストマーとした液体フィルタ装置もある。この液体フィルタ装置においては、濾過対象となる尿素水溶液の凍結時に、エラストマーからなる支持体が内側に変形するようにして、フィルタ装置の損傷を防止するようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特表２０１３－５１０７１２号公報

【特許文献2】特開２０１０－２１４３６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述した特許文献１や、特許文献２に開示の液体フィルタ装置によれば、濾過対象となる液体（例えば、尿素水溶液）が凍結して体積膨張が生じたとしても、フィルタの損傷を防止できる。しかし、特許文献１のフィルタ装置ではフィルタ筐体内にガス封入により収縮可能となる要素を配置する必要がある。また、特許文献２のフィルタ装置では、環状フィルタ体により包囲される支持体の素材をエラストマーとする必要がある。このため、フィルタ装置の構成を複雑化したり、コストが増加したりするという問題がある。

【0006】

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、追加的な装置、機構を必要とせず、従来用いられている流体濾過装置の構成を流用でき、内部流体が凍結して体積膨張が生じたときにこれを吸収して装置の損傷を防止できる構成の流体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】

上記目的を達成するため、本発明に係る流体濾過装置は、濾過流体の入口通路（例えば、実施形態における入口部１１ａの内部通路）および出口通路（例えば、実施形態における出口部１５ａの内部通路）を有した内部空間（例えば、実施形態における内部空間２０）を備えるハウジング（例えば、実施形態における下および上ハウジング１１、１５）と
、前記内部空間内に配設されたフィルタエレメントとを備えて構成され、前記内部空間を前記入口通路に繋がる一次流体空間（例えば、実施形態における第１および第２内部空間２１、２２）と前記出口通路に繋がる二次流体空間（例えば、実施形態における第３～第５内部空間２３～２５）に仕切るようにして前記フィルタエレメントが前記ハウジングの前記内部空間内に配設され、前記入口通路から前記一次流体空間に導入された流体を、前記フィルタエレメントの濾材を通過させて濾過して前記二次流体空間に流入させ、前記出口通路を通って排出するように構成される。そして、前記二次流体空間の上部に閉塞したエア溜め空間が設けられ、濾過流体から発生する気泡などにより生じたエアを前記エア溜め空間内に貯留するようになっており、前記出口通路は前記エア溜め空間より下方において前記二次流体空間内に開口し、前記二次流体空間と前記出口通路とを遮断可能に繋ぐエア抜き装置が設けられており、前記エア抜き装置は、前記エア溜め空間内のエアを前記出口通路に排出させて前記エア溜め空間の形成領域を設定するように構成される。

【0008】

上記の流体濾過装置において、好ましくは、前記エア抜き装置は、前記二次流体空間と前記出口通路とを繋ぐエア抜き通路と、前記エア抜き通路内に上下移動可能に配置されたフロート弁とを備え、前記エア溜め空間が大きくなってその下端面位置が下動して前記フロート弁を下動させたときに、前記フロート弁は前記エア抜き通路を開放して前記エア溜め空間内のエアを前記出口通路内に排出し、前記エア溜め空間が小さくなってその下端面位置が上動して前記フロート弁を浮上させたときに、前記フロート弁は前記エア抜き通路を閉止して前記エア溜め空間にエアを保持する。

【0009】

上記の流体濾過装置において、好ましくは、前記フィルタエレメントが、円筒状のインナー支持部材と、前記インナー支持部材の外周に蛇腹状に折曲された状態で巻き付けられた濾材と、前記インナー支持部材の上端に前記濾材の上端を覆って取り付けられた上エンドプレート部材と、前記インナー支持部材の下端に前記濾材の下端を覆って取り付けられた下エンドプレート部材とを有して構成され、前記下エンドプレート部材が前記ハウジングに前記内部空間を上下に仕切るようにして取り付けられ、前記内部空間のうちの前記下エンドプレートより下側の下側空間（例えば、実施形態における第１内部空間２１）に前記入口通路が連通し、前記エンドプレートには前記下側空間と前記濾材に囲まれた前記インナー支持部材の内側支持空間（例えば、実施形態における第２内部空間２２）とを連通させる下連通孔（例えば、実施形態における下エンドプレート３２の開口３２ｂ）が形成されており、前記下側空間および前記内側支持空間とにより前記一次流体空間が形成される。

【0010】

上記の流体濾過装置において、好ましくは、前記上エンドプレートに上連通孔（例えば、実施形態における上エンドプレート３１の開口３１ｂ）が形成され、前記インナー支持部材に、前記上連通孔と連通して下方に延びる凹部空間（例えば、実施形態における第５内部空間２５）を形成する出口空間形成部材が設けられ、前記凹部空間は前記上連通孔を介して前記二次流体空間と連通しており、前記出口通路を形成する通路形成部材（例えば、実施形態における吸込みパイプ１６）が前記出口空間形成部材の前記凹部空間内に上方から下方に突出して下端が前記凹部空間に開口しており、前記凹部空間の下部から前記出口通路に前記二次流体空間内の流体を流入させて排出させるように構成される。

【発明の効果】

【0011】

本発明に係る流体濾過装置によれば、前記入口通路から前記一次流体空間に導入された流体を、前記フィルタエレメントの濾材を通過させて濾過して前記二次流体空間に流入させ、前記出口通路を通って排出するように構成される流体濾過装置において、前記二次流体空間の上部に閉塞したエア溜め空間が設けられ、濾過流体から発生する気泡などにより生じたエアを前記エア溜め空間内に貯留するようになっており、前記出口通路は前記エア溜め空間より下方において前記二次流体空間内に開口し、前記二次流体空間と前記出口通
路とを遮断可能に繋ぐエア抜き装置が設けられており、前記エア抜き装置は、前記エア溜め空間内のエアを前記出口通路に排出させて前記エア溜め空間の形成領域を設定するように構成される。このため、エア溜め空間内に常時エアが溜められることとなり、内部空間内の流体が低温下で凍結して体積膨張が生じたとしても、前記エア溜め空間内のエアが圧縮することによりこの体積膨張を吸収でき、内圧の増加が防止されて流体濾過装置が損傷することを防止できる。なお、前記出口通路は前記エア溜め空間より下方において前記二次流体空間内に開口しているため、前記出口通路を通って前記エア溜め空間内のエアを吸い込むおそれがない。

【0012】

本発明に係る流体濾過装置において、前記エア溜め空間が大きくなってその下端面位置が下動して前記フロート弁を下動させたときに、前記フロート弁は前記エア抜き通路を開放して前記エア溜め空間内のエアを前記出口通路内に排出し、前記エア溜め空間が小さくなってその下端面位置が上動して前記フロート弁を浮上させたときに、前記フロート弁は前記エア抜き通路を閉止して前記エア溜め空間にエアを保持するのが好ましい。これにより前記エア溜め空間の領域、すなわち、濾過流体との境界位置を適切な位置に設定できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明に係る尿素水溶液濾過装置１０を用いた尿素ＳＣＲシステムの構成を示す概略図である。

【図2】上記尿素水溶液濾過装置を示す縦断面図である。

【図3】上記尿素水溶液濾過装置を示す横断面図である。

【図4】上記尿素水溶液濾過装置に用いるフィルタエレメントを示す斜視図である。

【図5】上記フィルタエレメントにおいてインナー支持部材およびその外周に取り付けられた濾材を示す斜視図である。

【図6】インナー支持部材およびその外周に取り付けられた濾材を示す底面図である。

【図7】インナー支持部材を示す斜視図である。

【図8】インナー支持部材に濾材を接合する方法を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、本発明に係る流体濾過装置としての尿素水溶液濾過装置１０を用いる対象となる尿素ＳＣＲシステムの概略構成について、図１を参照して説明する。このシステムは、ディーゼルエンジン１の排気管２に繋がる排気通路２ａ内に設けられた尿素ＳＣＲ触媒装置３に、尿素水溶液を供給して排気中の窒素酸化物を浄化するものである。浄化された排気は排出管２ｂから大気放出される。尿素ＳＣＲシステムは、尿素水溶液を貯留する尿素水溶液貯留タンク５と、尿素水溶液貯留タンク５から導入配管７、８を介して尿素水溶液を吸込み、噴射供給配管９を介して尿素ＳＣＲ触媒装置３に尿素水溶液を噴射する尿素水溶液噴射装置６を備える。このとき、尿素水溶液中のごみ、塵を浄化するために尿素水溶液濾過装置１０が、導入配管７、８の間に設けられている。

【0015】

尿素水溶液濾過装置１０は、図２および図３に示すように、下ハウジング１１および上ハウジング１５により囲まれた内部空間２０内にフィルタエレメント３０を交換可能に配設して構成される。下ハウジング１１は入口部１１ａを介して導入配管７と繋がり、導入配管７の導入路７ａを通って尿素タンク５内に貯留された尿素水溶液を内部空間２０に導入する。このことから分かるように、入口部１１ａの内部通路が請求の範囲に規定する入口通路に対応する。上ハウジングは出口部１５ａを介して導入配管８と繋がり、導入配管８の導入路８ａに濾過された尿素水溶液を送り出す。下ハウジング１１および上ハウジング１５は、下ハウジングフランジ部１１ｂと上ハウジングフランジ部１５ｂが嵌合してシ
ールリング１２により内部空間２０を気密保持する。なお、下ハウジング１１は左右に取り付けフランジ部１３、１３を備えており、所定の取付位置に尿素水溶液濾過装置１０を固定することができる。

【0016】

フィルタエレメント３０は、図４にも示すように、円盤状の上エンドプレート３１と、円盤状の下エンドプレート３２と、上および下エンドプレート３１、３２に挟まれて設けられた上下に延びる略円筒状のインナー支持部材３５と、インナー支持部材３５の外周側に蛇腹状に折曲された状態で巻き付けられた濾材３３とを有して構成される。フィルタエレメント３０が内部空間２０内に配設された状態で、下エンドプレート３２は下ハウジング１１の内周に嵌合保持され、上エンドプレート３１はその上面に設けられた係止突起３１ａを介して上ハウジング１５の上部内面に固定される。このようにして内部空間２０内にフィルタエレメント３０が取り付けられる。この状態で、下エンドプレート３２は下ハウジング１１の内周に嵌合するとともにシール３２ａにより密封し、内部空間２０の一部としての第１内部空間２１を形成する。第１内部空間２１は入口部１１ａを介して導入配管７と繋がり、導入配管７の導入路７ａを通って尿素水溶液が第１内部空間２１に導入される。なお、第１内部空間２１の下側部にヒーター５０が設けられるが、これについては後述する。

【0017】

インナー支持部材３５は、図７に示すように、略円筒状の支持枠３６と、この支持枠の一部をくさび状に仕切って形成されたくさび状凹部空間形成部３８とを有する。支持枠３６は、上下端に位置するリング状の支持枠３６ａ、３６ａと、中間に位置する複数のリング状の中間枠３６ｂと、上下に延びて上下の支持枠３６ａ、３６ａと複数の中間枠３６ｂとを繋ぐ複数の縦枠３６ｃとを有し、円筒枠状に形成されている。上部の支持枠３６ａの内周には支持フランジ３７ａを介して繋がった円筒状の出口空間形成部材３７が支持枠３６の内部に延びて設けられている。出口空間形成部材３７は上方に開口した円筒中空容器状の部材であり、支持フランジ３７ａの中央の開口に繋がって上端が開口する。くさび状凹部形成部３８は、出口空間形成部材３７の外周面と繋がる上下に延びた底面壁３８ｃと、底面壁３８ｃから径方向外側に拡がるとともに上下に延びる左右壁３８ａ、３８ｂとを有し、これら左右壁３８ａ、３８ｂおよび底面壁３８ｃに囲まれて外周側に開放したくさび状凹部空間３８ｄが形成される。なお、図２、図４に示すように、底面壁３８の下部に連通小孔３９が形成されており、連通小孔３９を介して出口空間形成部材３７の内部空間とくさび状凹部空間３８ｄが連通する。

【0018】

インナー支持部材３５の略円筒状の支持枠３６の外周に、蛇腹状に折曲された濾材３３が、図５（および底面から見た形状を示す図６）に示すように巻き付けられて取り付けられている。このとき、濾材３３の一端側折曲面３３ａが右壁３８ａの外側壁面に溶着接合され、他端側折曲面３３ｂが左壁３８ｂの外側壁面に溶着接合される。この溶着接合は、図８に示すように、超音波溶着工具６０（溶着用ホーン６１および超音波溶着用受け治具６２からなる）を用いて行われる。例えば、図８に示すように、右壁３８ａの内面に超音波溶着用受け治具６２を当て、右壁３８ａの外面に濾材３３の端部折曲面３３ａを当てるとともに溶着用ホーン６１を押しつけ、超音波溶着用受け治具６２と溶着用ホーン６１とにより右壁３８ａおよび濾材３３の端部折曲面３３ａを挟持する。この状態で溶着用ホーン６１から超音波を加え、右壁３８ａの外面に濾材３３の端部折曲面３３ａを熱溶着させる。右壁３８ａ（インナー支持部材３５）は樹脂製であり、濾材３３を形成する樹脂繊維と熱溶着される。この溶着は、左壁３８ｂと濾材３３の他端についても同様に行われ、その結果、図５、図６に示すように、インナー支持部材３５の略円筒状の支持枠３６の外周に、蛇腹状に折曲された濾材３３が巻き付けられて取り付けられる。なお、熱溶着に代えて、接着など他の方法での接合を行っても良い。

【0019】

このようにしてインナー支持部材３５の支持枠３６の外周に濾材３３を巻き付けて図５
、図６に示す状態とした後、インナー支持部材３５および濾材３３の上端を覆って上エンドプレート３１を取り付け、下端を覆って下エンドプレートを取り付ける。これにより、図４に示すフィルタエレメント３０が作られる。上エンドプレート３１には開口３１ｂが形成されており、この開口３１ｂを介して、インナー支持部材３５の出口空間形成部材３７の内部空間が外部と連通する。下エンドプレート３２にも開口３２ｂが形成されており、この開口３２ｂを介して第１内部空間２１がインナー支持部材３５の内部と連通する。なお、このフィルタエレメント３０は、下および上ハウジング１１、１５の内部空間２０内に上述したように装着される。

【0020】

ここで図２に戻って説明を続ける。下ハウジング１１の内部空間下部にヒーター５０が装着される。ヒーター５０は、上カバー５１が下ハウジング１１の内周面に嵌合して取り付けられており、シール５２ａ、５２ｂにより液密状態となった配設空間５５が形成される。この配設空間５５に繋がって、エンジン冷却水入口５３および出口５４が設けられており、エンジン冷却水が冷却水入口５３から内部空間５５に導入され、内部空間５５から冷却水出口５４を通って排出される。これにより、エンジン冷却水の熱が上カバー５１を介して第１内部空間２１内の尿素水溶液に伝えられ、低温環境下において濾過対象となる尿素水溶液を暖める。なお、シール５２ａは内部空間２０と外部との液密性を保つためのものであり、シール５２ｂはヒーター５０の内部空間と外部との液密性を保つためのものである。このため、いずれかのシールに不具合が生じても、尿素水溶液とエンジン冷却水とが混ざり合うことがない。

【0021】

一方、上ハウジング内部には、エア抜き装置４０が設けられている。エア抜き装置４０は、内部空間２０と出口部１５ａの内部通路とを繋ぐ小孔からなるエア抜き孔４１と、フロート４２とからなる。フロート４２は尿素水溶液中では浮かび上がる比重を有し、内部空間２０内に尿素水溶液が充満してフロートが浮かぶとエア抜き孔４１を塞ぐ。尿素水溶液に混入している泡（エア）が内部空間２０の上部に溜まると、空気層空間２４ａが形成される。この空気層空間２４ａより下側の尿素水溶液の水面２４ｃ（図２で二点鎖線で示す）がフロート４２を浮かばせる位置より上昇すると、フロート４２がエア抜き孔４１を塞ぐため、尿素水溶液に混入している泡（エア）が内部空間２０の上部に溜まる。これにより空気層空間２４ａが大きくなり、尿素水溶液の水面２４ｃが下がるとフロート４２の位置を下げ、エア抜き孔４１が開放されて空気層空間２４ａ内のエアが出口部１５ａに排出される。このようにエア抜き装置４０は、内部空間２０内に空気層空間２４ａを形成させるとともに尿素水溶液の水面２４ｃの位置を所定位置に設定して、空気層空間２４ａの大きさを所定の大きさに保持する。

【0022】

上ハウジング１５の上内部には、出口部１５ａの内部通路に繋がって下方に突出する吸込みパイプ１６を取り付けている。この吸込みパイプ１６は、図２に示すように、内部空間２０内に装着されたフィルタエレメント３０の上エンドプレート３１の開口３１ｂを通ってインナー支持部材３５の出口空間形成部材３７の内部空間内に突出する。なお、出口部１５ａの内部通路および吸込みパイプ１６の内部通路は、特許請求の範囲の出口通路に対応する。

【0023】

以上のように構成された図２に示す尿素水溶液濾過装置１０において、内部空間２０は、フィルタエレメント３０により複数の内部空間に区分けされるので、これについて説明する。まず前述したように、下エンドプレート３２より下側に第１内部空間２１が形成され、ここに導入配管７から尿素水溶液が送り込まれる。下エンドプレート３２には開口３２ｂが形成されており、第１内部空間２１は、インナー支持部材３５の外周に取り付けられた濾材３３に囲まれた内部空間（これを第２内部空間２２と称する）に繋がり、尿素水溶液は第２内部空間２２内にそのまま送られる。これら第１および第２内部空間２１、２２が特許請求の範囲の一次流体空間に対応する。なお、インナー支持部材３５の支持枠３
６内の空間内に出口空間形成部材３７が突出するがこの内部空間は第２内部空間２２とは遮断されている。同様に、くさび状凹部空間形成部３８のくさび状凹部空間３８ｄも第２内部空間２２から遮断されている。

【0024】

フィルタエレメント３０の濾材３３の外周側の空間（これを第３内部空間２３と称する）には、濾材３３を通過して濾過された尿素水溶液が流れ込む。第３内部空間２３はフィルタエレメント３０の外周に位置する空間であり、くさび状凹部空間形成部３８のくさび状凹部空間３８ｄは第３内部空間２３と連通しており、第３内部空間２３の一部となる。この第３内部空間２３は上ハウジング１５の内部空間（これを第４内部空間２４と称する）と連通している。上述のように第４内部空間２４内に空気層空間２４ａが形成されるため、第４内部空間２４は空気層空間２４ａおよび尿素水溶液充填空間２４ｂに区分けされ、その境界面２４ｃが尿素水溶液の水面となる。

【0025】

第４内部空間２４はさらに、フィルタエレメント３０の上エンドプレート３１の開口３１ｂを介してインナー支持部材３５の出口空間形成部材３７の内部空間（これを第５内部空間２５と称する）と連通する。第５内部空間２５には、上述したように、吸込みパイプ１６が上方から突出しており、第５内部空間２５は吸込みパイプ１６の内部通路空間（これを第６内部空間２６と称する）と連通する。第６内部空間２６は、出口部１５ａの内部通路（これを第７内部空間２７と称する）と繋がる。このことから分かるように、第３～第５内部空間２３～２５が特許請求の範囲に規定する二次流体空間に対応し、第６および第７内部空間が出口通路に対応する。

【0026】

以上のように構成された尿素水溶液濾過装置１０による尿素水溶液の濾過について説明する。尿素水溶液噴射装置６により尿素水溶液貯留タンク５から吸引される尿素水溶液（これは濾過前の状態であるため、一次尿素水溶液と称する）は導入配管７から入口部１１ａを通って第１内部空間２１内に流入する。一次尿素水溶液はさらに、第１内部空間２１から開口３２ｂを通って第２内部空間２２内に流入し、濾材３３を通過して濾過された後、第３内部空間２３内に流入する。このようにして濾過された尿素水溶液を二次尿素水溶液と称する。第３内部空間２３内に入り込んだ二次尿素水溶液は、フィルタエレメント３０の外周から上方に向かって第４内部空間２４に送られる。第４内部空間２４は最も上方に位置する空間であり、尿素水溶液中に含まれる泡（エア）が集まるなどして上部に空気層が形成される。この空気層の大きさは上述したようにエア抜き装置４０により調整されて図２に二点鎖線で示す境界面２４ｃが設定される。

【0027】

第４内部空間２４内の二次尿素水溶液は、上エンドプレート３１の開口３１ｂを介してインナー支持部材３５の出口空間形成部材３７の内部空間である第５内部空間２５内に流入する。そして、第５内部空間２５から吸込みパイプ１６の内部通路空間である第６内部空間２６を通るとともに、出口部１５ａの内部通路である第７内部空間２７を通り、導入配管８に送り出される。この場合において、吸込みパイプ１６は第５空間２５内において上方から下方に向かって突出し、下端開口が第５空間２５の下部に位置するため、空気層空間２４ａ内のエアを吸い込むことが無い構成となっている。

【0028】

以上のように構成された尿素水溶液濾過装置１０を備えた尿素ＳＣＲシステムは、ディーゼルエンジンが用いられる車両などに搭載されるものであり、この車両が寒冷地で使用されることがある。寒冷地での使用に際しては、尿素水溶液が凍結するという問題があるが、この尿素水溶液濾過装置１０では凍結対策を施している。すなわち、第４内部空間２４に空気層空間２４ａを形成するようにしており、内部空間２０内の尿素水溶液が凍結して体積膨張が生じても空気層空間２４ａ内のエアが圧縮されて収縮することにより内部圧力の増加を防止する。これにより、内部部材の損傷を効率的に防止できる。

【0029】

なお、エア抜き装置４０において、エア抜き孔４１を介して第４内部空間２４の空気層空間２４ａ内のエアを第７内部空間２７に流出させる構成であり、このとき第４内部空間２４内の尿素水溶液も若干流出するが、第４内部空間２４内には濾過されて清浄化された二次尿素水溶液があるので、この流出があっても問題を生じることがない。

【0030】

図１を用いて説明した尿素ＳＣＲシステムにおいて、低温時の尿素水溶液の凍結防止対策の一環として、エンジン停止時に尿素水溶液噴射装置６により尿素水を逆流させてシステム内部の尿素水溶液を尿素水溶液貯留タンク５に回収するようになっている。このとき、第５内部空間２５は出口空間形成部材３７の内部空間であり、上端が開口した容器状の空間であるため、第５内部空間２５の下部に尿素水溶液が残留するおそれがある。そこで、上述したように、底面壁３８の下部に連通小孔３９を形成し、連通小孔３９を介して出口空間形成部材３７の内部空間とくさび状凹部空間３８ｄを連通させている。これにより、第５内部空間２５の内部の尿素水溶液は連通小孔３９を通ってくさび状凹部空間３８ｄに流出するため、第５内部空間２５の下部に尿素水溶液が残留するという問題を解消している。なお、この連通小孔３９の大きさは、第５内部空間２５の内部に残留した尿素水溶液をくさび状凹部空間３８ｄに流出させるために必要最小限の大きさに抑え、尿素ＳＣＲシステム使用時において、くさび状凹部空間３８ｄから連通小孔３９を通って第５内部空間２５の内部に直接流入する二次尿素水溶液の量を抑えている。これにより、濾過された二次尿素水溶液が第３内部空間２３から上方の第４内部空間２４に流れた後、第５内部空間に流れるという流れを確保している。

【0031】

以上、本発明を適用する実施形態の一例としての尿素水溶液濾過装置１０を説明したが、本発明に係る流体濾過装置はこれに限られるものではない。例えば、濾過対象となる流体は尿素水溶液に限られるものでは無く、水を含む種々の流体、特に低温時に凍結するという問題がある流体を対象とする濾過装置に適用される。また、フィルタエレメントのインナー支持部材に設けられるくさび状凹部形成部材３８は、このような形状に限られず、断面扇形に拡がるくさび状凹部空間を形成するような種々の形状であっても良い。例えば、半円筒状の凹部空間を形成するようなものであっても良い。

【符号の説明】

【0032】

１０ 尿素水溶液濾過装置 １１ 下ハウジング
１５ 上ハウジング ２０ 内部空間
２１～２７ 第１～第７内部空間 ３０ フィルタエレメント
３１ 上エンドプレート ３２ 下エンドプレート
３３ 濾材 ３５ インナー支持部材
３６ 支持枠 ３７ 出口空間形成部材
３８ くさび状凹部形成部材 ４０ エア抜き装置
４１ エア抜き孔 ４２ フロート
５０ ヒーター ５１ 上カバー
６０ 超音波溶着工具

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】