(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-09-09
(45)【発行日】2024-09-18
(54)【発明の名称】圧力脈動に対応するフィルタ減衰デバイス
(51)【国際特許分類】
B01D 29/11 20060101AFI20240910BHJP
F16K 15/14 20060101ALI20240910BHJP
【ＦＩ】
B01D29/10 510C
F16K15/14 D
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2022527836
(86)(22)【出願日】2020-10-09
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-01-20
(86)【国際出願番号】 US2020054997
(87)【国際公開番号】W WO2021096621
(87)【国際公開日】2021-05-20
【審査請求日】2022-05-12
(31)【優先権主張番号】16/682,650
(32)【優先日】2019-11-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】391020193
【氏名又は名称】キャタピラー インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＣＡＴＥＲＰＩＬＬＡＲ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
(74)【代理人】
【識別番号】110001243
【氏名又は名称】弁理士法人谷・阿部特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】リース、ジェフリー アール．
(72)【発明者】
【氏名】イメル、ジョン ティー．
(72)【発明者】
【氏名】ロドリゲス、ハビエル エー．
【審査官】壷内 信吾
(56)【参考文献】
【文献】特開昭６３－２８９３９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－１７３７１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５５－１１１８０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－２４３５７５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ０１Ｄ ２４／００－２９／９６，３３／００－３５／０５，３５／１０－３７／０４
Ｆ１６Ｌ ５１／００－５５／４８
Ｆ０２Ｍ ３７／００－３７／５４
Ｆ１６Ｋ １５／００－１５／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも部分的に円筒形の構成を含み、長手方向軸（２１６）及び半径方向（２１８）を規定する交換可能なフィルタ要素（２００’）であって、前記フィルタ要素（２００’）が、中央通路（２１９）を規定する環状フィルタ媒体（２０２）と、
中央リザーバ（２０４）を規定する前記環状フィルタ媒体（２０２）の前記中央通路（２１９）内に配設されたセンターチューブ（２０６）（前記環状フィルタ媒体（２０２）は、前記センターチューブ（２０６）及び前記中央リザーバ（２０４）を取り囲む）と、
前記長手方向軸（２１６）に沿って配設された前記センターチューブ（２０６）に結合された頂部開放端部（２２０）であって、流体が前記中央リザーバ（２０４）から前記フィルタ要素（２００’）の外部に流れることを可能にする開口部（２１０）を含む、頂部開放端部（２２０）と、
前記長手方向軸（２１６）に沿って配設された前記頂部開放端部（２２０）の反対側の前記センターチューブ（２０６）に結合された底部開放端部（２２２）と、
前記センターチューブ（２０６）の前記中央リザーバ（２０４）内に配設されたバルブ自由端（２４６）を規定する可撓性バルブ（２４４）を含むフィルタ脈動減衰デバイス（２２４’）と、を備え、
前記底部開放端部（２２２）から前記センターチューブ（２０６）に挿入され、前記長手方向軸（２１６）に沿って延在するハウジングボルト（３００’）をさらに含み、前記ハウジングボルト（３００’）が、ハウジングボルト（３００’）から長手方向上方及び半径方向外方に延び、前記バルブ自由端（２４６）の半径方向外方及び長手方向下側に配設されて０ｍｍから１０．０ｍｍの範囲にある最小ギャップ距離（２６６）を有するギャップ（２６４）を規定する内側バッフル自由端（３２４）で終端する半径方向内側バッフル（３２２）をさらに備える、交換可能なフィルタ要素（２００’）。
【請求項2】
前記可撓性バルブ（２４４）が、前記フィルタ要素（２００’）の前記センターチューブ（２０６）又は前記頂部開放端部（２２０）から半径方向内方及び長手方向下方に延びる、請求項１に記載の交換可能なフィルタ要素（２００’）。
【請求項3】
前記可撓性バルブ（２４４）が、前記センターチューブ（２０６）から延びる、請求項２に記載の交換可能なフィルタ要素（２００’）。
【請求項4】
前記可撓性バルブ（２４４）の長手方向下側に配設された前記センターチューブ（２０６）から延びる半径方向外側バッフル（２５６）をさらに備える、請求項３に記載の交換可能なフィルタ要素（２００’）。
【請求項5】
前記半径方向外側バッフル（２５６）が、前記センターチューブ（２０６）から長手方向下方及び半径方向内方に延び、前記半径方向外側バッフル（２５６）が、前記バルブ自由端（２４６）から長手方向下側及び半径方向外方に離間している外側バッフル自由端（２５８）で終端し、前記半径方向外側バッフル（２５６）が、熱可塑性材料を備え、前記可撓性バルブ（２４４）が、エラストマー材料を備え、前記半径方向外側バッフル（２５６）が、０．１ｍｍから５．０ｍｍの範囲にある外側バッフル厚さ（２６０）を有する、請求項４に記載の交換可能なフィルタ要素（２００’）。
【請求項6】
パルスを軽減するように構成されたキャニスターフィルタシステム（１００’）であって、前記キャニスターフィルタシステム（１００’）が、少なくとも部分的に円筒形の構成を含み、長手方向軸（２１６）及び半径方向（２１８）を規定するフィルタ要素（２００’）であって、前記フィルタ要素（２００’）が、
中央通路（２１９）を規定する環状フィルタ媒体（２０２）と、
中央リザーバ（２０４）を規定する前記環状フィルタ媒体（２０２）の前記中央通路（２１９）内に配設されたセンターチューブ（２０６）（前記環状フィルタ媒体（２０２）は、前記センターチューブ（２０６）及び前記中央リザーバ（２０４）を取り囲む）と、
前記長手方向軸（２１６）に沿って配設された前記センターチューブ（２０６）に結合された頂部開放端部（２２０）であって、流体が前記中央リザーバ（２０４）から前記フィルタ要素（２００’）の外部に流れることを可能にする開口部（２１０）を含む、頂部開放端部（２２０）と、
前記長手方向軸（２１６）に沿って配設された前記頂部開放端部（２２０）の反対側の前記センターチューブ（２０６）に結合された底部開放端部（２２２）と、を備える、フィルタ要素（２００’）と、
前記底部開放端部（２２２）から前記センターチューブ（２０６）に挿入され、前記長手方向軸（２１６）に沿って延在するハウジングボルト（３００’）と、
前記流体が前記キャニスターフィルタシステム（１００’）に入る流入口チャネル（１０６）と、前記流体が前記キャニスターフィルタシステム（１００’）から出る流出口チャネル（１０８）を含み、前記長手方向軸（２１６）に沿って、少なくとも前記フィルタ要素（２００’）の一部を覆うように配設されたベース（１０２）と、
前記ベース（１０２）に保持され、前記フィルタ要素（２００’）を内包するキャニスター（１０４）と、
フィルタ脈動減衰デバイス（２２４’）と、を備え、
前記フィルタ脈動減衰デバイス（２２４’）が、前記ハウジングボルト（３００’）から延び、第１のバッフル自由端（２４０’’）で終端する第１のバッフル（２２６’’）と、前記第１のバッフル自由端（２４０’’）の半径方向内方及び長手方向上側に配設されたバルブ自由端（２４６）を規定する、前記フィルタ要素（２００’）から延びる、可撓性バルブ（２４４）と、を含み、前記バルブ自由端（２４６）と前記可撓性バルブ（２４４）との間にシャットオフギャップ距離（２４８）が規定される、キャニスターフィルタシステム（１００’）。
【請求項7】
前記可撓性バルブ（２４４）が、前記フィルタ要素（２００’）の前記センターチューブ（２０６）又は前記頂部開放端部（２２０）から半径方向内方及び長手方向下方に延び、前記シャットオフギャップ距離（２４８）が、０．１ｍｍから５．０ｍｍの範囲にある、請求項６に記載のキャニスターフィルタシステム（１００’）。
【請求項8】
前記可撓性バルブ（２４４）が、前記センターチューブ（２０６）から延び、前記フィルタ要素（２００’）の前記中央リザーバ（２０４）で終端する、請求項７に記載のキャニスターフィルタシステム（１００’）。
【請求項9】
前記頂部開放端部（２２０）、又は可撓性バルブ（２４４）の長手方向下側にある前記フィルタ要素（２００’）の前記センターチューブ（２０６）のいずれかから延びる支持バッフル（２５０）（前記支持バッフル（２５０）は、前記バルブ自由端（２４６）の半径方向外方及び長手方向下側に配設された支持バッフル自由端（２５２）で終端する）と、前記フィルタ要素（２００’）の前記頂部開放端部（２２０）の長手方向下側に延びる蛇行形状を含み、前記バルブ自由端（２４６）の長手方向上側に配設された第２のバッフル自由端（２５４）で終端する第２のバッフル（２２８’）と、をさらに備える、請求項８に記載のキャニスターフィルタシステム（１００’）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、一般に、交換可能なフィルタ要素を使用するキャニスタースタイルのフィルタシステムに関する。より具体的には、本開示は、汚れた流体がフィルタ要素の濾過媒体によって濾過されることを確実にするのを助けるシールを提供しながら、フィルタ要素を軸方向及び半径方向に所望の位置に位置決めするための位置決め機能及びシール機能を含むフィルタ要素に関する。
【背景技術】
【0002】
液体フィルタシステムは、ガス、オイル、ディーゼル燃料などの種々の流体を濾過して、これらの流体から汚染物質を除去するものとして知られている。場合によっては、フィルタは、流体にパルスを生成し得るポンプ、エンジン、又は他の同様のデバイスと流体連通していて、フィルタに到達し得る流体が濾過される。圧力パルスは、フィルタが動作する環境に応じて、実際の使用でフィルタの効率を低下させる可能性があることが示されている。
【0003】
米国特許第８，４７９，７１２号は、圧力パルスによって引き起こされる上流の燃料通路内の燃料圧力の上昇に起因してバルブチャンバー内で変位するピストンを含む脈動低減装置を開示している。バルブチャンバーと下流の燃料通路との間の流体連通は遮断され、バルブチャンバーと戻り通路との間の流体連通は遮断されていないため、流体のバイパス流が可能になる。したがって、圧力パルスは、戻り通路に伝導され、複数の流れ制限オリフィスを含む脈動低減メカニズムによって減衰される。燃料は、いったんオリフィスを通過すると、戻り通路を通って上流の燃料通路に戻される。
【0004】
明らかなように、’７１２特許は、圧力パルス保護を提供するために、フィルタの外部に追加のメカニズムを必要としている。この追加のメカニズムは、システムの総コストを増加させ、メンテナンス自体が必要になる場合がある。
【0005】
したがって、複雑性の低い、低コストで、保守がより容易な圧力パルス保護メカニズムを開発することが望ましい。
【発明の概要】
【0006】
本開示の一実施形態による、少なくとも部分的に円筒形の構成を含み、長手方向軸及び半径方向を規定する交換可能なフィルタ要素が提供される。フィルタ要素は、中央通路を規定する環状フィルタ媒体と、中央リザーバを規定する環状フィルタ媒体の中央通路内に配設されたセンターチューブ（環状フィルタ媒体は、センターチューブ及び中央リザーバを取り囲む）と、長手方向軸に沿って配設されたセンターチューブに結合された頂部開放端部であって、流体が中央リザーバからフィルタ要素の外部に流れることを可能にする開口部を含む、頂部開放端部と、長手方向軸に沿って配設された頂部開放端部の反対側のセンターチューブに結合された底部開放端部と、を備え得る。センターチューブの中央リザーバ内に配設されたバルブ自由端を規定する可撓性バルブを含むフィルタ脈動減衰デバイスも提供され得る。
【0007】
本開示の一実施形態による、フィルタ脈動減衰デバイスを提供するためのフィルタ要素と共に使用するためのハウジングボルトが提供される。ハウジングボルトは、円筒軸及び半径方向を規定する少なくとも部分的に円筒形の本体を備え得、ヘッド直径を規定するヘッドと、ヘッドから軸方向に延びるシャフト部分であって、ヘッド直径より小さいシャフト部分直径を規定し、フィルタ要素の一部分と接触するように構成された支持面を形成する、シャフト部分と、を含み得る。第１のバッフルは、シャフト部分から延び得、ヘッドから軸方向に離れて、そしてシャフト部分から半径方向に離れて延び得る。
【0008】
本開示の一実施形態による、パルスを軽減するように構成されたフィルタとフィルタベースとの間のパルス減衰インターフェースが提供される。インターフェースは、少なくとも部分的に円筒形の構成を含み、長手方向軸及び半径方向を規定するフィルタ要素を備え得る。フィルタ要素は、中央通路を規定する環状フィルタ媒体と、中央リザーバを規定する環状フィルタ媒体の中央通路内に配設されたセンターチューブを備え得、環状フィルタ媒体は、センターチューブ及び中央リザーバを取り囲む。頂部開放端部は、長手方向軸に沿って配設されたセンターチューブに結合され得、頂部開放端部は、流体が中央リザーバからフィルタ要素の外部に流れることを可能にする開口部を含み、底部開放端部は、長手方向軸に沿って配設された頂部開放端部の反対側のセンターチューブに結合され得る。ハウジングボルト及びベースも提供され得る。フィルタ脈動減衰デバイスは、ハウジングボルトから延び、第１のバッフル自由端で終端する第１のバッフルと、第１のバッフル自由端の半径方向内方及び長手方向上側に配設されたバルブ自由端を規定する、フィルタ要素から延びる可撓性バルブと、を含み得、第１のバッフルバルブ自由端と可撓性バルブとの間にシャットオフギャップ距離が規定される。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】圧力パルスが本開示の一実施形態によるフィルタ要素に到達するのを防ぐために小さな通路及びバッフルを使用する濾過脈動減衰デバイスを示すフィルタアセンブリの正面断面図である。
【図3】圧力パルスが本開示の別の実施形態によるフィルタ要素に到達するのを防ぐためにゴムバルブを使用する濾過脈動減衰デバイスを示すフィルタアセンブリの正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
ここで本開示の実施形態を詳細に参照し、その例を、添付の図面に示す。可能な限り、図面全体にかけて同一の参照番号が同一又は類似の部分を指すために使用されるであろう。いくつかの場合、参照番号が本明細書に表示され、図面は、後に文字が続く参照番号、例えば１００ａ、１００ｂ、又はプライム表示、例えば１００’、１００’’などを示すであろう。参照番号のすぐ後に文字又はプライムを使用することは、これらの特徴が類似した形状であり、類似した機能を有し得ていることを示し、これは、幾何形状が対称面を中心に鏡像をなす場合によく行われる。本明細書では説明の便宜のために、文字又はプライムが本明細書に含まれない場合も多くあるが、記述された本明細書内で論じられる特徴の重複を表示するために図面に示す場合もある。
【0011】
まず、本開示の様々な実施形態がどのように使用されるかを理解するための適切な文脈を読者に与えるために、フィルタシステムについて説明する。この説明は例示として与えられており、限定的な意味ではないことを理解されたい。本明細書に記載の装置又は方法の任意の実施形態は、任意のフィルタシステムと併用することができる。
【0012】
次に、様々な実施形態による脈動減衰デバイスを含み得るフィルタ要素について論じる。デバイスは、フィルタ要素、センターチューブ、頂端部キャップ、ベースなどの様々な構成要素に取り付けられるバッフル、バッフル及び／又はバルブなどの組み合わせを含み得る。
【0013】
図１～図４は、本開示の様々な実施形態によるフィルタ要素２００、２００’を使用し得るキャニスターフィルタシステム１００、１００’を示す。このシステムは、パルスを軽減するように構成された、フィルタとフィルタベースとの間のパルス減衰インターフェースとも呼ばれることがある。
【0014】
図１及び図３から始めて、ベース１０２、キャニスター１０４、及びフィルタ要素２００、２００’を有するキャニスターフィルタシステム１００、１００’を含み得る。キャニスターフィルタシステム１００は、ディーゼル又はガソリンあるいは他の液体燃料、潤滑油、油圧動力システム用の油圧作動油、トランスミッション液、あるいはおそらくエンジン用の吸入空気などの流体を濾過するために使用することができる。キャニスターフィルタシステム１００はまた、燃料／水分離器フィルタとして使用され得る。本明細書に記載の特徴を備えたキャニスターフィルタシステム１００は、多くの異なる目的を果たし、他の多くの用途に適合するように、当業者によって適合させることができるであろう。
【0015】
ベース１０２は、流体がキャニスターフィルタシステム１００に入る流入口チャネル１０６と、流体がキャニスターフィルタシステム１００から出る流出口チャネル１０８と、を含む。ベース１０２はまた、ベースねじ１１０を含む。ねじ以外の他の取り付け構造が使用され得る。
【0016】
キャニスター１０４は、頂部開放端部１１２及び底部閉塞端部１１４を含む。頂部開放端部１１２に隣接するのは、キャニスター１０４をベース１０２に保持するためにベースねじ１１０と係合し得るボルトねじ１１６である。ねじは、ベース１０２上に含まれ得る係合構造の一例であり、ボルト３００、３００’は解除可能な係合を形成するためのものである。当業者によって認識されるように、他の係合構造も使用され得る。
【0017】
フィルタ要素２００、２００’は、特定の用途に合わせるために多くの異なる形態をとることができる。例示の実施形態では、フィルタ要素２００、２００’は、燃料又は潤滑油を濾過するのに非常に適している。フィルタ要素２００、２００’は、センターチューブ２０６によって規定される中央リザーバ２０４を円周方向に取り囲む環状フィルタ媒体２０２を含み得る。環状フィルタ媒体２０２の軸方向端部は、端部キャップによって密封されるように示されている。
【0018】
頂端部キャップ２０８は、フィルタ要素２００の軸方向の開放端部を規定し得る。頂端部キャップ２０８は、センターチューブ２０６によって規定される中央リザーバ２０４から流出口チャネル１０８への流体の通過を可能にする開口部２１０を含むので、「開放」と称される。
【0019】
一方では、底端部キャップ２１２は、フィルタ要素２００の軸方向の閉塞端部を規定する。底端部キャップ２１２は、環状フィルタ媒体２０２の軸方向端部に隣接するフィルタ要素２００の外部の任意の流体が濾過されないままセンターチューブ２０６に流入するのを防ぐので、「閉塞」と称される。底端部キャップ２１２は、ハウジングボルト３００、３００’と嵌合することによって閉塞されることがあり、ハウジングボルト３００、３００’は、その結果として、センターチューブ２０６と嵌合する。これは、本開示の他の実施形態においては当てはまらない場合がある。
【0020】
頂端部キャップ２０８及び底端部キャップ２１２はそれぞれ、溶接、接着剤などを介してセンターチューブ２０６に結合され得る。代替的に、センターチューブ２０６、頂端部キャップ２０８、及び底端部キャップ２１２のいくつか又はすべては、一体の構成要素として構築され得る。他の構成も可能である。
【0021】
動作中、濾過される流体は、流入口チャネル１０６に入り、キャニスター１０４と環状フィルタ媒体２０２との間の環状空洞１１８に流れる。次に、流体は、フィルタ媒体２０２内を貫通した後、センターチューブ２０６内に、図１及び図２中のその内部に示されている穿孔２１４を通って流入する。
【0022】
次に、流体は、センターチューブ２０６から出て、頂端部キャップ２０８及び開口部２１０を通って流出口チャネル１０８に入る。フィルタ要素２００、２００’の底部の密封構成は、環状フィルタ媒体２０２に出入りする流体チャネルを規定するのに役立ち、任意の流体が流出口チャネル１０８に直接流れることと、環状フィルタ媒体２０２をバイパスすることと、を防ぐ。同じ目的のために、バッフル、バッフル及びバルブなどが、キャニスターフィルタシステム１００、１００’の頂部に提供され得る。バッフル、バッフル及びバルブなどについては、本明細書の後半で詳細に論じることとし、同様のシールを提供し、本開示の様々な実施形態による脈動減衰デバイスを提供し、防ぐこともできる。
【0023】
【0024】
キャニスターフィルタシステム１００は、少なくとも部分的に円筒形の構成を含み、長手方向軸２１６及び半径方向２１８を規定するフィルタ要素２００を備え得る。フィルタ要素２００は、中央通路２１９を規定する環状フィルタ媒体２０２と、中央リザーバ２０４を規定する環状フィルタ媒体２２０の中央通路２１９内に配設されたセンターチューブ２０６と、を備え得る。したがって、環状フィルタ媒体２０２は、センターチューブ２０６及び中央リザーバ２０４を取り囲む。
【0025】
図１に最もよく見られるように、フィルタ要素２００は、長手方向軸２１６に沿って配設されたセンターチューブ２０６に結合された頂部開放端部２２０をさらに含み得る。頂部開放端部２２０は、流体が中央リザーバ２０４からフィルタ要素２００の外部に流れることを可能にする開口部２１０を含む。
【0026】
同様に、再び図１を参照すると、フィルタ要素２００は、長手方向軸２１６に沿っても配設される頂部開放端部２２０の反対側のセンターチューブ２０６に結合された底部開放端部２２２を含み得る。したがって、底部開放端部２２２は、ハウジングボルト３００の挿入を可能にする。
【0027】
キャニスターフィルタシステム１００はまた、長手方向軸２１６（本明細書で前述したように、図１及び図３を参照）を基準にして頂部開放端部１１２（図１を参照）及び底部閉塞端部１１４を含むキャニスター１０４と、図１及び図３に示すようにキャニスター１０４の底部閉塞端部１１４（シール（単数又は複数）を提供する）又は底部閉塞端部１１４の頂部上の側面を貫通し得るハウジングボルト３００と、を含み得る。これは、肩部またはそのヘッドがフィルタ要素とキャニスターなどとの間に挟まれているようにキャニスターの底部閉塞端部上に載るスタッドスタイルのボルトと呼ばれることがある。
【0028】
図１及び図２を見ると、脈動減衰デバイス２２４は、ハウジングボルト３００から延びる第１のバッフル２２６と、ベース１０２又はフィルタ要素２００のいずれかから延び、第１のバッフル２２６に近接して配設される第２のバッフル２２８と、を含み得、第１のバッフル２２６と第２のバッフル２２８との間に最小距離２３２を有する流路２３０を規定する。本開示の特定の実施形態では、最小距離２３２は、０．１ｍｍから５．０ｍｍの範囲にある。
【0029】
この構成の結果として、環状フィルタ媒体２０２の下流の圧力脈動（単数又は複数）１２０は、環状フィルタ媒体２０２に到達する前に大幅に低減され得る。その結果、これにより、エンジン又は別の下流デバイスへの出力など、フィルタ要素２００の性能の任意の劣化が低減される可能性がある。最小距離２３２は、所望の効果を達成するために変えることができ、本開示の他の実施形態において先に言及した範囲とは異なる場合がある。即座に説明するように、本開示の他の実施形態では、第１のバッフル２２６及び第２のバッフル２２８の構成を逆にしてもよい。
【0030】
図１及び図２に示すように、第１のバッフル２２６は、フィルタ要素２００の頂部開放端部２２０（例えば、頂端部キャップ２０８）を通り越してハウジングボルト３００から半径方向外方及び長手方向上方に延び得る。第２のバッフル２２８は、ベース１０２に取り付けられてもよく、フィルタ要素２００の頂部開放端部２２０（例えば、頂端部キャップ２０８）を通り越してベース１０２から長手方向下方及び半径方向内方に延びる。
【0031】
第２のバッフル２２８は、Ｓ字形部分２３４を規定し得る。第３のバッフル２３６は、第２のバッフル２２８のＳ字形部分２３４から頂部開放端部２２０（例えば、頂端部キャップ２０８）まで又はセンターチューブ２０６まで純粋に長手方向に延び得、第２のバッフル２２８と共に下方に面するＶ字形領域２３９を形成する。第１のバッフル２２６は、第２のバッフル２２８と第３のバッフル２３６との間に配設され得、蛇行形状の流路２３０を規定する（一貫した最小距離２３２を有する場合もあれば有しない場合もある）。他の実施形態では、他の構成も可能である。例えば、第２のバッフルは、他の構成、例えば直線形状などを有し得る。
【0032】
本開示のいくつかの実施形態では、例えば図１に示されるように、第２のバッフル２２８はベース１０２に取り付けられ、第１のバッフル２２６はハウジングボルト３００に取り付けられ、第３のバッフル２３６はフィルタ要素２００に取り付けられる（第３のバッフル２３６は、頂部開放端部２２０（例えば、頂端部キャップ２０８）に又はセンターチューブ２０６などに取り付けられてもよい）。組み立て中、ハウジングボルト３００をキャニスター１０４及びフィルタ要素２００に取り付けて、サブアセンブリを形成してもよい。次に、キャニスター１０４、フィルタ要素２００、及びハウジングボルト３００を、ベース１０２に取り付ける。次に、第３のバッフル２３６は、第２のバッフル２２８に接触し、それらの間にシールを形成し、第２のバッフル２２８は、第１のバッフル２２６と第２のバッフル２２８との間に篏合して蛇行状の流路２３０を形成する。
【0033】
他の実施形態では、第２のバッフル２２８及び第３のバッフル２３６は一体であってもよく、これらのバッフルがベース１０２に接触するようにフィルタ要素２００に取り付けられてもよい。他の変形も可能である。
【0034】
第１のバッフル２２６、第２のバッフル２２８、及び第３のバッフル２３６はすべて、熱可塑性材料（例えば、ポリウレタン、ナイロンなど）を備え得る。他の実施形態で金属などの他の材料を使用してもよく、種々のバッフルの材料は互いに異なっていてもよい。第１のバッフル２２６、第２のバッフル２２８、及び第３のバッフル２３６はすべて、特定の実施形態では０．１ｍｍから４５．０ｍｍの範囲にある同じ厚さ２３８（最小寸法）を有してもよい。本開示の他の実施形態では、他の厚さ及び範囲を使用してもよい。
【0035】
第１のバッフル２２６、第２のバッフル２２８、及び第３のバッフル２３６は、長手方向軸２１６を中心に同心であってもよい（例えば、長手方向軸の周りで図１に示される断面を回転させることによって幾何学的に形成され得る）。同様に、フィルタ要素２００は、キャニスター１０４及びハウジングボルト３００と同心であってもよい。本開示の他の実施形態では、他の構成も可能である。ハウジングボルト３００は、キャニスター１０４又はベース１０２に取り付けられてもよく、キャニスター１０４及び／又はベース１０２に対するハウジングボルト３００の位置を固定する。
【0036】
先に説明したキャニスターフィルタシステム１００と共に使用され得る、本開示の一実施形態による交換部品として提供され得るフィルタ要素２００について、図１及び図２を参照して以下に論じる。フィルタ要素２００は、頂部開放端部２２０（例えば、頂端部キャップ２０８）から、又はフィルタ要素２００のセンターチューブ２０６から長手方向上方に延びるフィルタ要素バッフル２３６’を有するフィルタ脈動減衰デバイス２２４を含み得る。
【0037】
フィルタ要素２００は、フィルタ要素２００の頂部開放端部２２０（例えば、頂端部キャップ２０８）を通り越してハウジングボルト３００から半径方向外方及び長手方向上方に延び、フィルタ要素バッフル２３６’に対して近接しているが間隔を置いて配置されたボルトバッフル自由端２４０で終端するボルトバッフル２２６’と共にハウジングボルト３００をさらに備え得、フィルタ要素バッフル２３６’とボルトバッフル２２６’との間の最小距離２３２を有する流路２３０を規定する。最小距離２３２は、０．１ｍｍから５．０ｍｍの範囲にあり得る。この距離は、前述したように変えられてもよい。
【0038】
図１及び図２に示される実施形態では、フィルタ要素バッフル２３６’は、フィルタ要素２００の頂部開放端部２２０（例えば、頂端部キャップ２０８）に、センターチューブ２０６に、又はその両方に取り付けられ得る。ボルトバッフル２２６’は、フィルタ要素２００の頂部開放端部２２０（例えば、頂端部キャップ２０８）の長手方向下側に配設された点２４２においてハウジングボルト３００に結合され得る。
【0039】
本明細書で先に示唆したように、フィルタ要素バッフル２３６’及びボルトバッフル２２６’は熱可塑性材料を備え、０．１ｍｍから５４．０ｍｍの範囲にある同じ厚さを有する。本明細書で前述したように、他の変形も可能である。
【0040】
同様に、フィルタ要素バッフル２３６’、及びボルトバッフル２２６’は、長手方向軸２１６を中心に同心であり得る（例えば、長手方向軸２１６を中心に図１の断面幾何形状を回転させることによって形成され得る）。
【0041】
センターチューブ２０６及びハウジングボルト３００は、別個の構成要素であり得るか、又は一体の構成要素として形成され得る。
【0042】
【0043】
ハウジングボルトは、円筒軸３０２及び半径方向３０４を規定する少なくとも部分的に円筒形の本体３００を備え得る。ハウジングボルト３００は、ヘッド直径３０８を規定するヘッド３０６と、ヘッド３０６から軸方向に延びるシャフト部分３１０と、を有し得る。シャフト部分３１０は、ヘッド直径３０８よりも小さいシャフト部分直径３１２を規定し、フィルタ要素２００の一部分と接触するように構成された支持面３１４を形成する。第１のバッフル２２６（本明細書で前述したように）は、シャフト部分３１０から延び得る。より具体的には、第１のバッフル２２６は、シャフト部分３１０の側面から、ヘッド３０６から軸方向に離れて、そしてシャフト部分３１０から半径方向に離れて延び得る。
【0044】
第１のバッフル２２６は、ヘッド３０６から軸方向に取り付け点軸方向距離３１６だけ離間している取り付け点２４２においてシャフト部分３１０から延び得、取り付け点軸方向距離３１６は、フィルタの長さの５０％から１００％の範囲にある。第１のバッフル２２６は、０．１ｍｍから５４．０ｍｍの範囲の第１のバッフル厚さ２３８’を規定し得る。本開示の他の実施形態では、他の構成及び寸法範囲が可能である。
【0045】
第１のバッフル２２６は、ヘッド３０６からやはり軸方向に自由端軸方向距離３１８だけ離間している自由端２４０’で終端し得、自由端軸方向距離３１８は、フィルタの長さの５０％から１２０％の範囲にある。自由端２４０’はまた、シャフト部分３１０から半径方向に自由端半径方向距離３２０だけ離間していてもよく、自由端半径方向距離３２０は、センターチューブの内径の１０％から９８％の範囲にある。繰り返すが、本開示の他の実施形態では、他の構成及び寸法範囲が可能である。
【0046】
【0047】
濾過脈動減衰デバイス２２４’は、ハウジングボルト３００’から延び、第１のバッフル自由端２４０’’で終端する第１のバッフル２２６’’と、第１のバッフル自由端２４０’’の半径方向内方及び長手方向上側に配設されたバルブ自由端２４６を規定する、フィルタ要素２００’から延びる可撓性バルブ２４４と、を含み得る。この構成は、第１のバッフルバルブ自由端２４０’’と可撓性バルブ２４４との間のシャットオフギャップ距離２４８を規定する。シャットオフギャップ距離２４８は、０．１ｍｍから５．０ｍｍの範囲にあり得る。
【0048】
この構成の結果として、環状フィルタ媒体２０２の下流の圧力脈動（単数又は複数）１２０は、環状フィルタ媒体２０２に到達する前に大幅に低減され得る。その結果、これにより、エンジン又は別の下流デバイスへの出力など、フィルタ要素２００’の性能の任意の劣化が低減される可能性がある。シャットオフギャップ距離２４８は、本開示の他の実施形態において先に言及した範囲とは異なるようにして所望の効果を達成するために変えることができる。可撓性バルブ２４４は、下流に圧力脈動がないときに開き、濾過された流体の正常な流れを可能にする。
【0049】
可撓性バルブ及び第１のバッフルのこの配設は、本開示の他の実施形態では逆にしてもよい。図３及び図４において、可撓性バルブ２４４（例えば、ダイヤフラム、フラップなど）は、フィルタ要素２００’’のセンターチューブ２０６又は頂部開放端部２２０（例えば、頂端部キャップ２０８）から半径方向内方及び長手方向下方に延びる。特定の実施形態では、可撓性バルブ２４４は、センターチューブ２０６から延び、フィルタ要素２００’の中央リザーバ２０４で終端する。
【0050】
脈動減衰デバイス２２４’はまた、頂部開放端部２２０（例えば、頂端部キャップ２０８）、又は可撓性バルブ２４４の長手方向下側にあり、かつ、それに平行したフィルタ要素２００’のセンターチューブ２０６のいずれかから延びる支持バッフル２５０を有し得る。
【0051】
第１のバッフル２２６’’及び支持バッフル２５０は、同じ材料（本明細書で先に説明したものと同様）を備え得、同じ厚さ２３８’’を有し得る。支持バッフル２５０は、バルブ自由端２４６から半径方向外方及び長手方向上側に配設された支持バッフル自由端２５２で終端する。支持バッフル２５０は、可撓性バルブ２４４を支持するのを助けることができ、それにより可撓性バルブ２４４は、第１のバッフル２２６上で開閉するときに、裂けたり、過度に変形したり、さもなければ非効率的になったりしない。
【0052】
第２のバッフル２２８’は、フィルタ要素２００’の頂部開放端部２２０（例えば、頂端部キャップ２０８）の長手方向下側に延びる蛇行形状（例えば、Ｓ字形の曲線、うねり曲線など）を含み得、バルブ自由端２４６の長手方向上側に配設された第２のバッフル自由端２５４で終端する。第２のバッフル２２８’は、ベース１０２からずっと先まで延びるか、又は頂端部キャップから延びるボトムピースと、ベースからフィルタ要素まで延びるトップピースと、を含む２つのピースに分割され得、これらの構成要素など間にシールを生成する。支持バッフル及び第２のバッフルはまた、フィルタ要素から延びてベースに接触する一体のバッフルに統合され得る。本開示の他の実施形態では、他の構成も可能である。
【0053】
第２のバッフル２２８’は、可撓性バルブ２４４が開くときにその上方の動きを制限することができ、これにより可撓性バルブ２４４は、開閉するときに裂けたり、過度に変形したり、さもなければ非効率的になったりしない。
【0054】
本明細書で以前に説明したものと同様に、第１のバッフル２２６’’、第２のバッフル２２８’、支持バッフル２５０、及び可撓性バルブ２４４は、長手方向軸２１６を中心に同心である。すなわち、これらの構成要素を、断面幾何形状を長手方向軸２１６を中心に回転させることによって生成することができる。同様に、フィルタ要素２００’は、キャニスター１０４及びハウジングボルト３００’と同心であってもよい。ハウジングボルト３００’は、キャニスター１０４又はベース１０２に取り付けられてもよく、キャニスター１０４及び／又はベース１０２に対するハウジングボルト３００の位置を固定する。本開示の他の実施形態では、他の構成も可能である。
【0055】
ここで、先に説明したキャニスターフィルタシステム１００’と共に使用され得る、本開示の一実施形態による交換部品として提供され得るフィルタ要素２００’について、図３及び図４を参照して以下に論じる。フィルタ要素２００’は、センターチューブ２０６の中央リザーバ２０４内に配設されたバルブ自由端２４６を規定する可撓性バルブ２４４を有するフィルタ脈動減衰デバイス２２４’を含む。可撓性バルブ２４６は、フィルタ要素２００’のセンターチューブ２０６又は頂部開放端部２２０（例えば、頂端部キャップ２０８）から半径方向内方及び長手方向下方に延びる。図３及び図４に示されるように、可撓性バルブ２４６は、示される実施形態において実際にはセンターチューブ２０６から延びる。
【0056】
脈動減衰デバイス２２４’は、可撓性バルブ２４４の長手方向下側に配設されるセンターチューブ２０６から延びる半径方向外側バッフル２５６を含み得る。半径方向外側バッフル２５６は、センターチューブ２０６から長手方向下方及び半径方向内方に延びる。半径方向外側バッフル２５６は、バルブ自由端２４６から長手方向上側及び半径方向外方に離間している外側バッフル自由端２５８で終端する。
【0057】
半径方向外側バッフル２５６は、本明細書で先に論じたように、熱可塑性材料又は他の適切な材料を備え得る。半径方向外側バッフル２５６は、０．１ｍｍから５．０ｍｍの範囲にある外側バッフル厚さ２６０を有する。可撓性バルブ２４４は、ゴム材料又は他の適切な材料を備え得る。可撓性バルブ２４４は、０．０１ｍｍから５．０ｍｍの範囲にあるバルブ厚さ２６２を有する（シールに使用されるようなエラストマーから作製され得、その範囲は、より具体的には、０．１ｍｍから５．０ｍｍの範囲などであり得る）。これらの寸法範囲は、本開示の他の実施形態では異なる場合がある。
【0058】
可撓性バルブ２４４及び半径方向内側バッフル２５６は、本明細書で以前に示唆されたように、長手方向軸２１６を中心に同心であり得る。これは、他の実施形態においては当てはまらない場合がある。
【0059】
ハウジングボルト３００’は、ハウジングボルト３００’から長手方向上方及び半径方向外方に延び、内側バッフル自由端３２４で終端する半径方向内側バッフル３２２を有し得る。内側バッフル自由端３２４は、バルブ自由端２４６から半径方向外方及び長手方向下側に配設されて０ｍｍから１０．０ｍｍの範囲にある最小ギャップ距離２６６でギャップ２６４を規定し得る。この距離の範囲は、本開示の他の実施形態では異なる場合がある。
【0060】
次に、ハウジングボルト３００’については、引き続き図３及び図４を参照してさらに詳細に説明する。ハウジングボルト３００’は、図１に関して本明細書で先に論じたものと同様に構成され得る。さらに、ハウジングボルト３００’は、シャフト部分３１０から延びる第１のバッフル２２６’’を含み得る。第１のバッフル２２６’’は、ヘッド３０６から軸方向に離れて、そしてシャフト部分３１０から半径方向に離れて延び得る。
【0061】
より具体的には、第１のバッフル２２６’’は、ヘッド３０６から軸方向に取り付け点軸方向距離３１６’だけ離間している取り付け点２４２’においてシャフト部分３１０から延び得、取り付け点軸方向距離３１６’は、フィルタの長さの５０％から１００％の範囲にあり、第１のバッフル２２６’’は、０．１ｍｍから５．０ｍｍの範囲にある第１のバッフル厚さ２３８’を規定する。これらの寸法範囲は、本開示の他の実施形態では異なる場合がある。
【0062】
また、第１のバッフル２２６’’は、ヘッド３０６から軸方向に自由端軸方向距離３１８’だけ離間している自由端２４０’’’で終端し得、自由端軸方向距離３１８’は、５．０ｍｍから１５．０ｍｍの範囲にある。自由端２４０’’’はまた、シャフト部分３１０から半径方向に自由端半径方向距離３２０’だけ離間していてもよく、自由端半径方向距離３２０’は、５．０ｍｍから１５．０ｍｍの範囲にある。
【0063】
前述の寸法及び構成のいずれも、本明細書に具体的に記載されているものとは異なる場合がある。さらに、上記の様々な構成要素の材料は、具体的に言及したものとは異なる場合がある。
【産業上の利用可能性】
【0064】
実際には、フィルタ要素、ハウジングボルト、又はキャニスターフィルタシステムは、本開示の様々な実施形態に従って、ＯＥＭ（相手先商標製造会社）又はアフターマーケットコンテキスト（ａｆｔｅｒｍａｒｋｅｔ ｃｏｎｔｅｘｔ）で取得又は提供され得る。
【0065】
センターチューブ及びハウジングボルトは、プラスチック、金属などを含む任意の適切な材料から作製され得る。濾過されている流体と化学的に適合性のある材料を選択することが望ましい場合がある。
【0066】
特定の用途について本明細書で論じられる実施形態のいずれかの有効性を決定するために、様々なパラメータを測定することができる。例えば、図１及び図３の点Ａにおいて、圧力脈動１２０の大きさをモニターすることができ、流出流体の圧力及び流量をモニターすることができる。また、図１及び図３の点Ｂにおいて、圧力パルスのベースライン圧力をがモニターすることができ、流体の圧力を測定することができる。したがって、流体の圧力降下とともに流量を、対抗する圧力脈動の関数として決定することができる。脈動減衰メカニズムの幾何形状は、所望の流出流体の流れ及び／又はフィルタ媒体などに加えられる所望の脈動圧力を達成するように調整され得る。
【0067】
実際の試験に加えて、又はその代わりに、これらのパラメータは、ＦＥＡ（有限要素解析）を使用して特別に調整された脈動減衰デバイスの幾何形状を決定することができる。中央リザーバ、流出口及びこれらの領域同士間で流体連通している任意の領域（バッフルによって規定される）だけは、モデル化する必要があり得る。
【0068】
上述の説明は、開示されたアセンブリ及び技法の例を提供するということが理解されよう。しかしながら、本開示の他の実装は、前述の例とは細部において異なる可能性があることが考慮される。本開示又はその例へのすべての参照は、その時点で論じられている特定の例を参照することを意図しており、より一般的に本開示の範囲に関する任意の制限を暗示することを意図していない。特定の特徴に関する区別及び非難のすべての文言は、それらの特徴に対する好みの欠如を示すことを意図しているが、別段の指示がない限り、そのような特徴を本開示の範囲から完全に除外するものではない。
【0069】
本明細書における値の範囲の列挙は、本明細書に別段の記載がない限り、範囲内にある各別々の値を個別的に参照する略記法として機能することを単に意図し、各別々の値は、本明細書に個別的に列挙されているかのように本明細書に組み込まれている。
【0070】
本発明（単数又は複数）の範囲又は精神から逸脱することなく、本明細書で論じられるような装置及び組み立て方法の実施形態に対して様々な変更及び変形が行われ得ることは、当業者には明らかであろう。本開示の他の実施形態は、本明細書、及び本明細書に開示した様々の実施形態の実施を考慮することから、当業者には明らかになるであろう。例えば、一部の装備は、本明細書で説明されたものとは異なるように構築され、かつ機能する場合があり、任意の方法の特定のステップが省略されたり、具体的に述べたものとは異なる順序で実行されたり、場合によっては同時に又はサブステップで実行される場合がある。さらに、様々な実施形態の特定の態様又は特徴に対する変形又は変更が行われて、さらなる実施形態を生成し得、さらなる実施形態を提供するために、様々な実施形態の特徴及び態様が、他の実施形態の他の特徴又は態様に追加又は置換され得る。
【0071】
したがって、本開示は、適用法によって許可されるように、本明細書に添付された特許請求の範囲に列挙された主題のすべての変更及び同等物を含む。さらに、すべての可能な変形における上記の要素の任意の組み合わせは、本明細書に別段の指示がない限り、又は文脈によって明らかに矛盾しない限り、本開示に包含される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
