リターンフィルタ装置
【課題】簡易な構造でリリーフ機構を実現できると共に、フィルタを安定して取り付けておくことができる構成のフィルタ装置を提供する。
【解決手段】液体内の異物を除去するリターンフィルタ装置３０において、円筒状に形成された本体５８の内部にフィルタ６２が内蔵され、本体５８の軸線方向の一方側の端面は液体を内部へ導入させる導入口６４が形成され、本体５８の軸線方向の他方側の端面は閉塞され、本体の外周面にはフィルタ６２を通して内部の液体を外部に排出させる複数の排出穴６６が形成されたフィルタエレメント５２と、フィルタエレメント５２の導入口６４を戻り管４９に連通させて保持する保持機能と共に、フィルタエレメント５２内が高圧になった場合に、フィルタエレメント５２内の液体を排出穴６６以外の部位から排出させるリリーフ機能を備えた保持リリーフ手段とを具備する。
【解決手段】液体内の異物を除去するリターンフィルタ装置３０において、円筒状に形成された本体５８の内部にフィルタ６２が内蔵され、本体５８の軸線方向の一方側の端面は液体を内部へ導入させる導入口６４が形成され、本体５８の軸線方向の他方側の端面は閉塞され、本体の外周面にはフィルタ６２を通して内部の液体を外部に排出させる複数の排出穴６６が形成されたフィルタエレメント５２と、フィルタエレメント５２の導入口６４を戻り管４９に連通させて保持する保持機能と共に、フィルタエレメント５２内が高圧になった場合に、フィルタエレメント５２内の液体を排出穴６６以外の部位から排出させるリリーフ機能を備えた保持リリーフ手段とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体が循環する循環システムに設けられたタンク内に配置され、タンクに液体を流入させる戻り管に接続されてタンク内に流入する液体内の異物を除去するリターンフィルタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧回路やチラー水の循環回路では、循環する液体内の摩耗粉や異物を除去するためのフィルタ装置を設けることが良く知られている。
特に、ポンプによって循環回路中に設けたタンク内に配置されるリターンフィルタ装置は、ポンプの吸引側に設けたサクションストレーナ等と比較してキャビテーションの発生などを防止できると言う効果があり、従来より良く用いられている。
【０００３】
このようなリターンフィルタ装置においては、フィルタが内蔵されている装置内部がフィルタの詰まりなどの原因で高圧となったときに、高圧となった液体を逃がすためのリリーフ機構が設けられている。
【０００４】
リリーフ機構が設けられた従来のリターンフィルタ装置の一例を図１１（ａ）、（ｂ）に示す（例えば、特許文献１参照）。
このリターンフィルタ装置１０では、本体１１の中心を貫通するように芯棒１２が配置されており、芯棒１２には、本体１１に対して開閉可能な弁体１３が設けられている。芯棒１２は弁体１３を貫通し、芯棒１２の先端部に設けた受座１５と弁体１３との間にばね１４を配置させている。ばね１４は、弁体１３が本体１１に当接するように弁体１３を付勢している。
なお、本体１１内部には常時圧縮している形状記憶合金製のばね１６が配置されている。このばね１６は低温状態から所定の温度まで上昇すると伸びた状態に復元され、弁体１３を本体１３から離間させる。
【０００５】
上記のようなリターンフィルタ装置では、装置の中心にリリーフ機構のためのばね１４，１６が配置されており、フィルタを交換する際にリリーフ機構を外す必要があるので、フィルタ交換に手間がかかっていた。また、このとき本体１１内部からばね１６を抜き出す必要があることから、ばねの長さ分だけのスペースが必要であり、狭い場所においてのフィルタ交換が困難であった。
【０００６】
そこで、上記の課題を解決すべく、図１２に示すように、ばねを装置の中心に配置しないようにしたリターンフィルタ装置が従来より知られている（例えば、特許文献２参照）。
ここで示すリターンフィルタ装置１７は、油圧回路用のものであり、建設機械等に用いられる。リターンフィルタ装置１７は、内部にフィルタ１８が収納されたフィルタケース２０を有しており、フィルタケース２０の上部には油を流入させる開口部２１が形成され、フィルタ１８を通った油は、側面からフィルタケース２０内で下面に形成された流出孔から排出される。
【０００７】
フィルタケース２０の上部の側面には、フィルタケース２０の内側と連通するリリーフポート２２が設けられている。リリーフポート２２には、常時開口部２１の外側領域とリリーフポート２２との間を閉塞しているバルブ２４が設けられている。バルブ２４はコイルスプリング２５によって付勢されており、開口部２１の外側領域における油圧が所定以上の圧力になった場合に、コイルスプリング２５が圧縮される。
【０００８】
コイルスプリング２５が圧縮されることによって、リリーフポート２２が開き、開口部２１の外側領域とフィルタケース２０の内側が連通する。このため、高圧となった油はフィルタ２０を通らずに流出孔２７から排出させることができ、フィルタ１８の破損等を防止できる。
【０００９】
【特許文献１】特開昭６３−８３４７１号公報
【特許文献２】特開２００１−１２０９２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した特許文献２に示すような構成のリターンフィルタ装置においては、リリーフ機能を発揮させる部分と、戻り管とフィルタケースとの接続部分とが別々に構成されており、構造が複雑であると共に、部品点数の増加に基づいてコストが上昇してしまうという課題がある。
【００１１】
また、上述した特許文献２に示すようなリターンフィルタ装置は、フィルタの上面に配置されたフィルタプレートが油圧力によって下方に押圧され、フィルタをフィルタケースの下面に当接保持させる構成となっている。
しかし、このような構成ではフィルタがフィルタケース内で安定して取り付けられていないという課題があった。
【００１２】
そこで、本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、簡易な構造でリリーフ機構を実現できると共に、フィルタを安定して取り付けておくことができる構成のフィルタ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記目的を達成するため次の構成を備える。すなわち、本発明にかかるリターンフィルタ装置によれば、液体が循環する循環システムに設けられたタンク内に配置され、タンクに液体を流入させる戻り管に接続されてタンク内に流入する液体内の異物を除去するリターンフィルタ装置において、円筒状に形成された本体の内部にフィルタが内蔵され、本体の軸線方向の一方側の端面は液体を内部へ導入させる導入口が形成され、本体の軸線方向の他方側の端面は閉塞され、本体の外周面にはフィルタを通して内部の液体を外部に排出させる複数の排出穴が形成されたフィルタエレメントと、該フィルタエレメントの導入口を前記戻り管に連通させて保持する保持機能と共に、前記フィルタエレメント内が高圧になった場合に、フィルタエレメント内の液体を前記排出穴以外の部位から排出させるリリーフ機能を備えた保持リリーフ手段とを具備することを特徴としている。
この構成によれば、保持リリーフ手段がフィルタエレメントを保持すると共にリリーフもできるので、構成を簡素化し、部品点数を削減できる。なお、本発明においてはフィルタとフィルタエレメントとが一体化しており、フィルタが安定して取り付けられている。この場合、フィルタの交換はフィルタエレメントごと行うので交換も容易である。
【００１４】
また、前記保持リリーフ手段は、前記フィルタエレメントの一方側の端面に当接し、前記戻り管と接続可能な接続部が形成され、該接続部を介して前記戻り管と前記導入口を連通させるとともに、外周縁部が前記フィルタエレメントの外周部よりも外方に突出している第1のプレートと、前記フィルタエレメントの他方側の端面に当接し、外周縁部が前記フィルタエレメントの外周部よりも外方に突出している第２のプレートと、前記フィルタエレメントの外周面よりも外方位置において、一端部が第1のプレートに形成された貫通穴を貫通して第1のプレートよりも一方側に突出し、他端部が第２のプレートと固定され、第1のプレートに対して摺動可能に設けられた複数本のシャフトと、各シャフトの一端部と第1のプレートの一方側の面との間に配置され、第1のプレートを第２のプレート方向に付勢する付勢手段とを有することを特徴としてもよい。
この構成によれば、複数本のシャフトと付勢手段によって第1のプレートと第２のプレートとの間でフィルタエレメントが挟み込まれて取り付けがなされるので、安定した取り付けがなされる。また、従来のフィルタ装置のリリーフ機構では、リリーフ用に専用のスプリングを設けているが、本発明の構成によれば、フィルタエレメントの取り付けとリリーフ機構における付勢手段とを共通して用いることができ、部品点数の削減に寄与する。また、フィルタエレメントの交換は、各シャフトを第1のプレートから緩めて第１のプレートと第２のプレートとの距離を広げるだけで行える。つまり、第１のプレートに戻り管を接続したままの状態でフィルタエレメントを交換できるので、交換が容易である。
【００１５】
また、前記保持リリーフ手段は、前記フィルタエレメントの一方側の端面に当接し、前記戻り管と接続可能な接続部が形成され、該接続部を介して前記戻り管と前記導入口を連通させるとともに、外周縁部が前記フィルタエレメントの外周部よりも外方に突出している第1のプレートと、前記フィルタエレメントの他方側の端面に当接し、外周縁部が前記フィルタエレメントの外周部よりも外方に突出している第２のプレートと、前記フィルタエレメントの外周面よりも外方位置において、他端部が第２のプレートに形成された貫通穴を貫通して第２のプレートよりも他方側に突出し、一端部が第１のプレートと固定され、第2のプレートに対して摺動可能に設けられた複数本のシャフトと、各シャフトの他端部と第２のプレートの他方側の面との間に配置され、第２のプレートを第１のプレート方向に付勢する付勢手段とを有することを特徴としてもよい。
この構成によれば、複数本のシャフトと付勢手段によって第1のプレートと第２のプレートとの間でフィルタエレメントが挟み込まれて取り付けがなされるので、安定した取り付けがなされる。また、従来のフィルタ装置のリリーフ機構では、リリーフ用に専用のスプリングを設けているが、本発明の構成によれば、フィルタエレメントの取り付けとリリーフ機構における付勢手段とを共通して用いることができ、部品点数の削減に寄与する。また、フィルタエレメントの交換は、各シャフトを第２のプレートから緩めて第１のプレートと第２のプレートとの距離を広げるだけで行える。つまり、第１のプレートに戻り管を接続したままの状態でフィルタエレメントを交換できるので、交換が容易である。
【００１６】
なお、前記シャフトは３本設けられ、各シャフトは互いに等しい間隔を開けて配置されていることを特徴としてもよい。
このため、第１及び第２のプレートによるフィルタエレメントの保持がバランス良く行え、レスポンスが良好となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のリターンフィルタ装置によれば、構成を簡素化し、部品点数を削減できることによって、コスト削減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（第１の実施形態）
以下、本発明に係るリターンフィルタ装置の好適な実施の形態について説明する。
また、図１に示すように、ここで説明するリターンフィルタ装置３０としては、冷却されたチラー水を外部機器３２へ供給し、外部機器３２から戻されたチラー水を再度冷却して外部機器３２へ供給するような循環するサイクルを備える冷却水循環装置３１に設けられるものとする。すなわち、本実施形態で循環させる液体は水であるものとする。
【００１９】
まず、冷却水循環装置３１の構成について説明する。冷却水循環装置３１は、冷媒を冷凍サイクルによって冷却する冷凍回路３４と、冷凍回路３４によって一定温度にチラー水を冷却する冷却回路３６とを備えている。
冷却回路３６には、チラー水を貯留する水槽３８と、水槽３８から出たチラー水が冷凍回路３４の冷媒との間で熱交換して冷却される内部熱交換器４０と、内部熱交換器４０によって冷却されたチラー水を外部機器３２へ供給するための圧送ポンプ４２とが設けられている。水槽３８、内部熱交換器４０、圧送ポンプ４２はチラー水を流通させる流通管４４に直列に接続されている。
【００２０】
また、冷凍回路３４には、内部熱交換器４０と、内部熱交換器４０でチラー水からの熱を奪った冷媒を圧縮させる圧縮機４６と、圧縮機４６によって温度上昇した冷媒を凝縮させて凝縮潜熱を放熱させる凝縮器４８と、放熱した冷媒を減圧して温度低下させる膨張弁５０とが、冷媒が流通する流通管５１に直列に接続されている。
【００２１】
上述した水槽３８に、リターンフィルタ装置３０が取り付けられる。リターンフィルタ装置３０は、外部機器３２から水槽３８へ戻る戻り管４９に接続されるとともに、リターンフィルタ装置３０全体が水槽３８内の水中に配置される。戻り管４９は、水槽の上方から下方に向けて突出し、リターンフィルタ装置３０は、その上面部で戻り管４９に接続されている。
【００２２】
続いて、図２〜図４に基づいて本発明にかかるリターンフィルタ装置について説明する。図２がリターンフィルタ装置の側面図、図３がリターンフィルタ装置の平面図、図４がフィルタエレメントの平面図と側面図である。
リターンフィルタ装置３０は、内部にフィルタが内蔵されたフィルタエレメント５２と、フィルタエレメント５２の上面側に位置するトッププレート５４と、フィルタエレメント５２の底面側に位置するボトムプレート５６とを備えている。特許請求の範囲の請求項２でいう第1のプレートがトッププレート、第２のプレートがボトムプレートに該当する。
【００２３】
ここで、図４に基づいてフィルタエレメントについて説明する。
フィルタエレメント５２は、円筒状に形成された本体５８と、本体５８の上面開口部に配置された上面板６０と、本体５８の下面開口部を閉塞する底面板６１とを備えており、本体５８内の外周側にＰＰ不織布等から構成されるフィルタ６２が内蔵される。上面板６０と底面板６１は本体５８に固定されており、フィルタ６２はフィルタエレメント５２と一体化してフィルタエレメント５２から取り出すことはできないので、フィルタ６２の交換はフィルタエレメント５２ごと行う必要がある。
フィルタエレメント５２の材質としては、錆の防止のためステンレス、ＰＰ等を採用することができる。
【００２４】
上面板６０の中心部には、本体５８内に水を導入するための導入口６４が形成されている。導入口６４の周囲は上方に突出する突出部６０ａとして形成されている。
【００２５】
また、本体５８の外周面には、フィルタ６２を通ってフィルタエレメント５２の外部へ水が排出されるための排出穴６６が複数形成されている。図面では、排出穴６６は、本体５８の外周面の一部のみに形成されているように図示されているが、実際には本体５８の外周面全体にわたって一様に形成されている。
【００２６】
なお、図２及び図３に示すように、トッププレート５４は、フィルタエレメント５２の上面板６０の上面に当接するように配置されている。
トッププレート５４の中心部には、戻り管４９に接続可能な形状を有するソケット部（特許請求の範囲でいう接続部）６９が設けられている。
ソケット部６９は、内壁にねじ溝が形成されており、戻り管４９の外壁面に形成されたねじ溝と螺合することで戻り管４９と接続される。
ソケット部６９の内部には貫通穴６７が形成されており、貫通穴６７とフィルタエレメント５２の導入口６４とが連通する。また、これにより戻り管４９は貫通穴６７を介して導入口６４と連通して、チラー水がフィルタエレメント５２内に導入される。
【００２７】
トッププレート５４は、外周縁部５４ａがフィルタエレメント５２の外周面よりも外方へ突出するように、フィルタエレメント５２よりも大径に形成されている。
同様に、ボトムプレート５６も外周縁部５６ａがフィルタエレメント５２の外周面よりも外方へ突出するように、フィルタエレメント５２よりも大径に形成されている。ボトムプレート５６は平板状に形成されており、突起などは形成されていない。
【００２８】
トッププレート５４とボトムプレート５６は、複数本のシャフト７０によって互いに連結されている。シャフト７０は、３本設けられており、それぞれフィルタエレメント５２の外方において、互いに同一の間隔をあけて配置されている。
【００２９】
各シャフト７０の下端部は、ボトムプレート５６に対して移動不能となるように、かしめ、ねじ止めまたは溶接等の方法で固定されている。
各シャフト７０の上端部は、トッププレート５４に形成された各貫通穴を貫通ししており、貫通したトッププレート５４の上方においてナット７１とワッシャ７２が螺合されている。トッププレート５４の貫通穴は、シャフト７０が摺動可能な程度の径に形成されている。
【００３０】
ワッシャ７２とトッププレート５４の上面との間において、ばね７４が設けられる。ばね７４は、その中心の中空部内にシャフト７０が貫通して配置される。ばね７４は、ワッシャ７２とトッププレート５４との間で両者が互いに離間する方向に付勢している。つまり、ばね７４により、トッププレート５４はフィルタエレメント５２の上面板６０へ押圧されている。
このようにして、フィルタエレメント５２は、トッププレート５４とボトムプレート５６との間で保持される。
【００３１】
リターンフィルタ装置３０の保持リリーフ手段は、上述したようにトッププレート５４と、ボトムプレート５６と、シャフト７０と、ばね７４とを備えている。
すなわち、戻り管４９に接続されたトッププレート５４と、ボトムプレート５６によってフィルタエレメント５２が保持され、且つフィルタエレメント５２内のフィルタが詰まったりして高圧になった場合には、ばね７４が圧縮してトッププレート５４とフィルタエレメント５２との間で隙間があき、フィルタエレメント５２内の高圧の液体をリリーフする。
【００３２】
図５にリリーフ時の様子について示す。
フィルタ６２が目詰まり等を起こして排出穴６６から水が排出されなくなった場合、フィルタエレメント５２内の圧力が高まり、リリーフ機能が作動する。
具体的には、フィルタエレメント５２の内の液圧をｐとすると、この液圧ｐはフィルタエレメント５２内部全体にかかるが、径方向にかかる圧力は互いに打ち消しあうので、上下方向にかかる力の差によってリリーフ機能が作動する。
【００３３】
つまり、フィルタエレメント５２の底面にかかる力Ｆ１（液圧ｐに底面積Ｓ０を乗算した値）と、フィルタエレメント５２の上面の開口部６４以外の部分にかかる力Ｆ２との差が、フィルタエレメント５２をトッププレート５４に対して動作させる力となる。
すなわち、フィルタエレメント５２を移動させるのは、フィルタエレメント５２の上面の開口部６４にかかる力に基づく。
一方で、本実施形態では開口部６４の周囲はトッププレート５４に接触する突出部６０ａが形成されており、またトッププレート５４は、３本のばね７４によって押圧されており、このばね７４による力でトッププレート５４は、フィルタエレメント５２の上面板６０の突出部６０ａに当接している。
【００３４】
すなわち、３本のばね７４による力Ｆｓが突出部６０ａにかかる場合、突出部６０ａの表面積をＳとすると突出部６０ａには、Ｆｓ／Ｓの圧力がかかる。この圧力に対して、フィルタエレメント５２内の液圧ｐが大きくなると、フィルタエレメント５２が下方に移動する力が働き、ばね７４が圧縮してフィルタエレメント５２全体が下降する。
【００３５】
フィルタエレメント５２全体が下降することによって、戻り管４９に固定されているトッププレート５４とフィルタエレメント５２の上面板６０との間に隙間があき、この隙間からフィルタエレメント５２内の液体がリリーフされる。
【００３６】
このように、フィルタエレメント５２の内圧がどの程度になったらリリーフ機構が作動するかは、フィルタエレメント５２の上面板６０のトッププレート５４側の表面積と、ばね７４のばね定数によって決まる。
このため、ばね７４をどの程度圧縮させて、ねじ７１でばね位置を固定するかによってリリーフ機構の動作圧力が決定される。動作圧力としては、フィルタエレメント５２の耐圧強度を考慮して設定するとよい。
ねじ７１によるばね位置の固定方法としては、各シャフト７０にはあらかじめばね７４の位置までのねじ溝を形成しておく等の方法がある。
【００３７】
（第２の実施形態）
次に、本発明のリターンフィルタ装置の第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態の全体構成を図６に示す。
本実施形態では、水槽３８内でのリターンフィルタ装置の上下方向の向きが第１の実施形態とは異なっている。すなわち本実施形態では、水槽３８の底面から戻り管４９が水槽３８内に延出され、この戻り管４９にリターンフィルタ装置８０が接続されている。
なお、水槽３８以外のその他の構造については、第1の実施形態と同様の構成であるとし、図示を省略する。
【００３８】
本実施形態におけるリターンフィルタ装置について説明する。図７がリターンフィルタ装置の側面図、図８がリターンフィルタ装置の平面図である。
なお、本実施形態におけるフィルタエレメント５２は第１の実施形態で説明したフィルタエレメント５２と同一の構成であるとし、本実施形態ではフィルタエレメント５２に関する説明を省略する
【００３９】
リターンフィルタ装置８０は、内部にフィルタが内蔵されたフィルタエレメント５２と、フィルタエレメント５２の上面側に位置するトッププレート８２と、フィルタエレメント５２の底面側に位置するボトムプレート８４とを備えている。特許請求の範囲の請求項３でいう第1のプレートがトッププレート、第２のプレートがボトムプレートに該当する。
【００４０】
フィルタエレメント５２は、第１の実施形態で説明した状態とは上下方向が逆向きで配置される。
すなわち、導入口６４が形成された上面板６０は下方に、平板状の底面板６１は上方に配置される。
トッププレート８２は、フィルタエレメント５２の底面板６１の上面に当接するように配置されている。
ボトムプレート８４の中心部には、戻り管４９に接続可能な形状を有するソケット部（特許請求の範囲でいう接続部）８６が設けられている。
ソケット部８６は、内壁にねじ溝が形成されており、戻り管４９の外壁面に形成されたねじ溝と螺合することで戻り管４９と接続される。
ソケット部８６の内部には貫通穴８７が形成されており、貫通穴８７とフィルタエレメント５２の導入口６４とが連通する。また、これにより戻り管４９は貫通穴８７を介して導入口６４と連通して、チラー水がフィルタエレメント５２内に導入される。
【００４１】
さらに、トッププレート８２は、外周縁部８２ａがフィルタエレメント５２の外周面よりも外方へ突出するように、フィルタエレメント５２よりも大径に形成されている。
同様に、ボトムプレート８４も外周縁部８４ａがフィルタエレメント５２の外周面よりも外方へ突出するように、フィルタエレメント５２よりも大径に形成されている。
【００４２】
トッププレート８２とボトムプレート８４は、複数本のシャフト８８によって互いに連結されている。シャフト８８は、３本設けられており、それぞれフィルタエレメント５２の外方において、互いに同一の間隔をあけて配置されている。
【００４３】
各シャフト８８の下端部は、ボトムプレート８４に対して移動不能となるように、かしめ、ねじ止めまたは溶接等の方法で固定されている。
各シャフト８８の上端部は、トッププレート８２に形成された各貫通穴を貫通ししており、貫通したトッププレート８２の上方においてナット８９とワッシャ９０が螺合されている。トッププレート８２の貫通穴は、シャフト８８が摺動可能な程度の径に形成されている。
【００４４】
ワッシャ９０とトッププレート８２の上面との間において、ばね９２が設けられる。ばね９２は、その中心の中空部内にシャフト８８が貫通して配置される。ばね９２は、ワッシャ９０とトッププレート８２との間で両者が互いに離間する方向に付勢している。つまり、ばね９２により、トッププレート８２はフィルタエレメント５２の底面板６１へ押圧されている。
このようにして、フィルタエレメント５２は、トッププレート８２とボトムプレート８４との間で保持される。
【００４５】
リターンフィルタ装置８０の保持リリーフ手段は、上述したようにトッププレート８２と、ボトムプレート８４と、シャフト８８と、ばね９２とを備えている。
すなわち、戻り管４９に接続されたボトムプレート８４と、トッププレート８２によってフィルタエレメント５２が保持され、且つフィルタエレメント５２内のフィルタが詰まったりして高圧になった場合には、ばね９２が圧縮してボトムプレート８４とフィルタエレメント５２との間で隙間があき、フィルタエレメント５２内の高圧の液体をリリーフする。
【００４６】
図９にリリーフ時の様子について示す。
フィルタ６２が目詰まり等を起こして排出穴６６から水が排出されなくなった場合、フィルタエレメント５２内の圧力が高まり、リリーフ機能が作動する。
具体的には、３本のばね７４による力Ｆｓが突出部６０ａにかかる場合、突出部６０ａの表面積をＳとすると突出部６０ａには、Ｆｓ／Ｓの圧力がかかる。この圧力に対して、フィルタエレメント５２内の液圧ｐが大きくなると、フィルタエレメント５２が上方に移動する力が働き、ばね９２が圧縮してフィルタエレメント５２全体が上昇する。
【００４７】
フィルタエレメント５２全体が上昇することによって、戻り管４９に固定されているボトムプレート８４とフィルタエレメント５２の上面板６０との間に隙間があき、この隙間からフィルタエレメント５２内の液体がリリーフされる。
【００４８】
なお、フィルタエレメント５２の内圧がどの程度になったらリリーフ機構が作動するかは、第１の実施形態と同様に設定することができる。
すなわち、リリーフ機構の動作圧力は、フィルタエレメント５２の上面板６０のボトムプレート８４に接触している面積と、ばね９２のばね定数によって決まる。すなわち、ばね９２をどの程度圧縮させて、ねじ８９でばね位置を固定するかによってリリーフ機構の動作圧力が決定される。動作圧力としては、フィルタエレメント５２の耐圧強度を考慮して設定するとよい。
ねじ８９によるばね位置の固定方法としては、各シャフト８８にはあらかじめばね９２の位置までのねじ溝を形成しておく等の方法がある。
【実施例】
【００４９】
まず、第１の実施形態のリターンフィルタ装置３０におけるリリーフ動作が実行されるフィルタエレメント５２の内圧の理論値を算出する。
このリターンフィルタ装置３０では、フィルタエレメント５２の上面板６０の突出部６０ａの、トッププレート５４側の面積が２６．４ｃｍ２のものを用いる。
また、３個のばね７４には、自由長２５ｍｍ、ばね定数７．３４Ｎ／ｍｍのものを使用する。このばね７４を７ｍｍ圧縮させて固定することにすると、３個のばね７４によってトッププレート５４にかかる力は、７．３４（Ｎ／ｍｍ）×７（ｍｍ）×３（個）＝１５４．１４（Ｎ）となる。
この力を突出部６０ａの面積で割ると、１５４．１４（Ｎ）／２６．４（ｃｍ２）≒５７（ｋＰａ）である。つまり、フィルタエレメント５２の内圧が５７ｋＰａ以上になるとばね７４による力との釣り合いがとれなくなり、リリーフ動作が実行されるものと予測される。
【００５０】
図１０に、上述の第1の実施形態を実際に試験し、フィルタエレメントの内圧を横軸にとり、リリーフされた流量を縦軸にとったグラフを、測定した結果の一例として示す。
実際には、内圧が理論値を超えた場合にリリーフ流量が一気に増加し、内圧がそれ以上増加しないことが好ましいが、この実施例によると、算出した理論値５７ｋＰａよりも若干低い内圧でもれ始め、理論値よりも若干高い内圧６５ｋＰａ付近で内圧が増えずにリリーフ流量が一気に増大していることが確認できた。
このように、本発明のリターンフィルタ装置では、フィルタエレメント５２の破損等を有効に防止でき、きわめて高性能のリターンフィルタ装置として用いることができることが確認できた。
【００５１】
以上、本発明につき好適な実施形態を挙げて種々説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に係るリターンフィルタ装置の第１の実施形態における設置状況を説明する説明図である。
【図２】リターンフィルタ装置の第１の実施形態の側面図である。
【図３】リターンフィルタ装置の第１の実施形態の平面図である。
【図４】（ａ）フィルタエレメントの平面図である。（ｂ）フィルタエレメントの側面図である。
【図５】リターンフィルタ装置の第１の実施形態におけるリリーフ動作を示す側面図である。
【図６】本発明に係るリターンフィルタ装置の第２の実施形態における設置状況を説明する説明図である。
【図７】リターンフィルタ装置の第２の実施形態の側面図である。
【図８】リターンフィルタ装置の第２の実施形態の平面図である。
【図９】リターンフィルタ装置の第２の実施形態におけるリリーフ動作を示す側面図である。
【図１０】フィルタエレメントの内圧とリリーフ流量との関係を示すグラフである。
【図１１】センターにばねが配置された従来のリターンフィルタ装置の構成を説明する説明図である。
【図１２】ばねの配置をセンターからずらした従来のリターンフィルタ装置の構成を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
３０ リターンフィルタ装置
３１ 冷却水循環装置
３２ 外部機器
３４ 冷凍回路
３６ 冷却回路
３８ 水槽
４０ 内部熱交換器
４２ 圧送ポンプ
４４ 流通管
４６ 圧縮機
４８ 凝縮器
４９ 戻り管
５０ 膨張弁
５１ 流通管
５２ フィルタエレメント
５４ トッププレート
５６ ボトムプレート
５８ 本体
６０ 上面板
６０ａ 突出部
６１ 底面板
６２ フィルタ
６４ 導入口
６６ 排出穴
６７ 貫通穴
６９ ソケット部
７０ シャフト
７１ ナット
７２ ワッシャ
８０ リターンフィルタ装置
８２ トッププレート
８４ ボトムプレート
８６ ソケット部
８７ 貫通穴
８８ シャフト
８９ ナット
９０ ワッシャ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体が循環する循環システムに設けられたタンク内に配置され、タンクに液体を流入させる戻り管に接続されてタンク内に流入する液体内の異物を除去するリターンフィルタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧回路やチラー水の循環回路では、循環する液体内の摩耗粉や異物を除去するためのフィルタ装置を設けることが良く知られている。
特に、ポンプによって循環回路中に設けたタンク内に配置されるリターンフィルタ装置は、ポンプの吸引側に設けたサクションストレーナ等と比較してキャビテーションの発生などを防止できると言う効果があり、従来より良く用いられている。
【０００３】
このようなリターンフィルタ装置においては、フィルタが内蔵されている装置内部がフィルタの詰まりなどの原因で高圧となったときに、高圧となった液体を逃がすためのリリーフ機構が設けられている。
【０００４】
リリーフ機構が設けられた従来のリターンフィルタ装置の一例を図１１（ａ）、（ｂ）に示す（例えば、特許文献１参照）。
このリターンフィルタ装置１０では、本体１１の中心を貫通するように芯棒１２が配置されており、芯棒１２には、本体１１に対して開閉可能な弁体１３が設けられている。芯棒１２は弁体１３を貫通し、芯棒１２の先端部に設けた受座１５と弁体１３との間にばね１４を配置させている。ばね１４は、弁体１３が本体１１に当接するように弁体１３を付勢している。
なお、本体１１内部には常時圧縮している形状記憶合金製のばね１６が配置されている。このばね１６は低温状態から所定の温度まで上昇すると伸びた状態に復元され、弁体１３を本体１３から離間させる。
【０００５】
上記のようなリターンフィルタ装置では、装置の中心にリリーフ機構のためのばね１４，１６が配置されており、フィルタを交換する際にリリーフ機構を外す必要があるので、フィルタ交換に手間がかかっていた。また、このとき本体１１内部からばね１６を抜き出す必要があることから、ばねの長さ分だけのスペースが必要であり、狭い場所においてのフィルタ交換が困難であった。
【０００６】
そこで、上記の課題を解決すべく、図１２に示すように、ばねを装置の中心に配置しないようにしたリターンフィルタ装置が従来より知られている（例えば、特許文献２参照）。
ここで示すリターンフィルタ装置１７は、油圧回路用のものであり、建設機械等に用いられる。リターンフィルタ装置１７は、内部にフィルタ１８が収納されたフィルタケース２０を有しており、フィルタケース２０の上部には油を流入させる開口部２１が形成され、フィルタ１８を通った油は、側面からフィルタケース２０内で下面に形成された流出孔から排出される。
【０００７】
フィルタケース２０の上部の側面には、フィルタケース２０の内側と連通するリリーフポート２２が設けられている。リリーフポート２２には、常時開口部２１の外側領域とリリーフポート２２との間を閉塞しているバルブ２４が設けられている。バルブ２４はコイルスプリング２５によって付勢されており、開口部２１の外側領域における油圧が所定以上の圧力になった場合に、コイルスプリング２５が圧縮される。
【０００８】
コイルスプリング２５が圧縮されることによって、リリーフポート２２が開き、開口部２１の外側領域とフィルタケース２０の内側が連通する。このため、高圧となった油はフィルタ２０を通らずに流出孔２７から排出させることができ、フィルタ１８の破損等を防止できる。
【０００９】
【特許文献１】特開昭６３−８３４７１号公報
【特許文献２】特開２００１−１２０９２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した特許文献２に示すような構成のリターンフィルタ装置においては、リリーフ機能を発揮させる部分と、戻り管とフィルタケースとの接続部分とが別々に構成されており、構造が複雑であると共に、部品点数の増加に基づいてコストが上昇してしまうという課題がある。
【００１１】
また、上述した特許文献２に示すようなリターンフィルタ装置は、フィルタの上面に配置されたフィルタプレートが油圧力によって下方に押圧され、フィルタをフィルタケースの下面に当接保持させる構成となっている。
しかし、このような構成ではフィルタがフィルタケース内で安定して取り付けられていないという課題があった。
【００１２】
そこで、本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、簡易な構造でリリーフ機構を実現できると共に、フィルタを安定して取り付けておくことができる構成のフィルタ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記目的を達成するため次の構成を備える。すなわち、本発明にかかるリターンフィルタ装置によれば、液体が循環する循環システムに設けられたタンク内に配置され、タンクに液体を流入させる戻り管に接続されてタンク内に流入する液体内の異物を除去するリターンフィルタ装置において、円筒状に形成された本体の内部にフィルタが内蔵され、本体の軸線方向の一方側の端面は液体を内部へ導入させる導入口が形成され、本体の軸線方向の他方側の端面は閉塞され、本体の外周面にはフィルタを通して内部の液体を外部に排出させる複数の排出穴が形成されたフィルタエレメントと、該フィルタエレメントの導入口を前記戻り管に連通させて保持する保持機能と共に、前記フィルタエレメント内が高圧になった場合に、フィルタエレメント内の液体を前記排出穴以外の部位から排出させるリリーフ機能を備えた保持リリーフ手段とを具備することを特徴としている。
この構成によれば、保持リリーフ手段がフィルタエレメントを保持すると共にリリーフもできるので、構成を簡素化し、部品点数を削減できる。なお、本発明においてはフィルタとフィルタエレメントとが一体化しており、フィルタが安定して取り付けられている。この場合、フィルタの交換はフィルタエレメントごと行うので交換も容易である。
【００１４】
また、前記保持リリーフ手段は、前記フィルタエレメントの一方側の端面に当接し、前記戻り管と接続可能な接続部が形成され、該接続部を介して前記戻り管と前記導入口を連通させるとともに、外周縁部が前記フィルタエレメントの外周部よりも外方に突出している第1のプレートと、前記フィルタエレメントの他方側の端面に当接し、外周縁部が前記フィルタエレメントの外周部よりも外方に突出している第２のプレートと、前記フィルタエレメントの外周面よりも外方位置において、一端部が第1のプレートに形成された貫通穴を貫通して第1のプレートよりも一方側に突出し、他端部が第２のプレートと固定され、第1のプレートに対して摺動可能に設けられた複数本のシャフトと、各シャフトの一端部と第1のプレートの一方側の面との間に配置され、第1のプレートを第２のプレート方向に付勢する付勢手段とを有することを特徴としてもよい。
この構成によれば、複数本のシャフトと付勢手段によって第1のプレートと第２のプレートとの間でフィルタエレメントが挟み込まれて取り付けがなされるので、安定した取り付けがなされる。また、従来のフィルタ装置のリリーフ機構では、リリーフ用に専用のスプリングを設けているが、本発明の構成によれば、フィルタエレメントの取り付けとリリーフ機構における付勢手段とを共通して用いることができ、部品点数の削減に寄与する。また、フィルタエレメントの交換は、各シャフトを第1のプレートから緩めて第１のプレートと第２のプレートとの距離を広げるだけで行える。つまり、第１のプレートに戻り管を接続したままの状態でフィルタエレメントを交換できるので、交換が容易である。
【００１５】
また、前記保持リリーフ手段は、前記フィルタエレメントの一方側の端面に当接し、前記戻り管と接続可能な接続部が形成され、該接続部を介して前記戻り管と前記導入口を連通させるとともに、外周縁部が前記フィルタエレメントの外周部よりも外方に突出している第1のプレートと、前記フィルタエレメントの他方側の端面に当接し、外周縁部が前記フィルタエレメントの外周部よりも外方に突出している第２のプレートと、前記フィルタエレメントの外周面よりも外方位置において、他端部が第２のプレートに形成された貫通穴を貫通して第２のプレートよりも他方側に突出し、一端部が第１のプレートと固定され、第2のプレートに対して摺動可能に設けられた複数本のシャフトと、各シャフトの他端部と第２のプレートの他方側の面との間に配置され、第２のプレートを第１のプレート方向に付勢する付勢手段とを有することを特徴としてもよい。
この構成によれば、複数本のシャフトと付勢手段によって第1のプレートと第２のプレートとの間でフィルタエレメントが挟み込まれて取り付けがなされるので、安定した取り付けがなされる。また、従来のフィルタ装置のリリーフ機構では、リリーフ用に専用のスプリングを設けているが、本発明の構成によれば、フィルタエレメントの取り付けとリリーフ機構における付勢手段とを共通して用いることができ、部品点数の削減に寄与する。また、フィルタエレメントの交換は、各シャフトを第２のプレートから緩めて第１のプレートと第２のプレートとの距離を広げるだけで行える。つまり、第１のプレートに戻り管を接続したままの状態でフィルタエレメントを交換できるので、交換が容易である。
【００１６】
なお、前記シャフトは３本設けられ、各シャフトは互いに等しい間隔を開けて配置されていることを特徴としてもよい。
このため、第１及び第２のプレートによるフィルタエレメントの保持がバランス良く行え、レスポンスが良好となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のリターンフィルタ装置によれば、構成を簡素化し、部品点数を削減できることによって、コスト削減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（第１の実施形態）
以下、本発明に係るリターンフィルタ装置の好適な実施の形態について説明する。
また、図１に示すように、ここで説明するリターンフィルタ装置３０としては、冷却されたチラー水を外部機器３２へ供給し、外部機器３２から戻されたチラー水を再度冷却して外部機器３２へ供給するような循環するサイクルを備える冷却水循環装置３１に設けられるものとする。すなわち、本実施形態で循環させる液体は水であるものとする。
【００１９】
まず、冷却水循環装置３１の構成について説明する。冷却水循環装置３１は、冷媒を冷凍サイクルによって冷却する冷凍回路３４と、冷凍回路３４によって一定温度にチラー水を冷却する冷却回路３６とを備えている。
冷却回路３６には、チラー水を貯留する水槽３８と、水槽３８から出たチラー水が冷凍回路３４の冷媒との間で熱交換して冷却される内部熱交換器４０と、内部熱交換器４０によって冷却されたチラー水を外部機器３２へ供給するための圧送ポンプ４２とが設けられている。水槽３８、内部熱交換器４０、圧送ポンプ４２はチラー水を流通させる流通管４４に直列に接続されている。
【００２０】
また、冷凍回路３４には、内部熱交換器４０と、内部熱交換器４０でチラー水からの熱を奪った冷媒を圧縮させる圧縮機４６と、圧縮機４６によって温度上昇した冷媒を凝縮させて凝縮潜熱を放熱させる凝縮器４８と、放熱した冷媒を減圧して温度低下させる膨張弁５０とが、冷媒が流通する流通管５１に直列に接続されている。
【００２１】
上述した水槽３８に、リターンフィルタ装置３０が取り付けられる。リターンフィルタ装置３０は、外部機器３２から水槽３８へ戻る戻り管４９に接続されるとともに、リターンフィルタ装置３０全体が水槽３８内の水中に配置される。戻り管４９は、水槽の上方から下方に向けて突出し、リターンフィルタ装置３０は、その上面部で戻り管４９に接続されている。
【００２２】
続いて、図２〜図４に基づいて本発明にかかるリターンフィルタ装置について説明する。図２がリターンフィルタ装置の側面図、図３がリターンフィルタ装置の平面図、図４がフィルタエレメントの平面図と側面図である。
リターンフィルタ装置３０は、内部にフィルタが内蔵されたフィルタエレメント５２と、フィルタエレメント５２の上面側に位置するトッププレート５４と、フィルタエレメント５２の底面側に位置するボトムプレート５６とを備えている。特許請求の範囲の請求項２でいう第1のプレートがトッププレート、第２のプレートがボトムプレートに該当する。
【００２３】
ここで、図４に基づいてフィルタエレメントについて説明する。
フィルタエレメント５２は、円筒状に形成された本体５８と、本体５８の上面開口部に配置された上面板６０と、本体５８の下面開口部を閉塞する底面板６１とを備えており、本体５８内の外周側にＰＰ不織布等から構成されるフィルタ６２が内蔵される。上面板６０と底面板６１は本体５８に固定されており、フィルタ６２はフィルタエレメント５２と一体化してフィルタエレメント５２から取り出すことはできないので、フィルタ６２の交換はフィルタエレメント５２ごと行う必要がある。
フィルタエレメント５２の材質としては、錆の防止のためステンレス、ＰＰ等を採用することができる。
【００２４】
上面板６０の中心部には、本体５８内に水を導入するための導入口６４が形成されている。導入口６４の周囲は上方に突出する突出部６０ａとして形成されている。
【００２５】
また、本体５８の外周面には、フィルタ６２を通ってフィルタエレメント５２の外部へ水が排出されるための排出穴６６が複数形成されている。図面では、排出穴６６は、本体５８の外周面の一部のみに形成されているように図示されているが、実際には本体５８の外周面全体にわたって一様に形成されている。
【００２６】
なお、図２及び図３に示すように、トッププレート５４は、フィルタエレメント５２の上面板６０の上面に当接するように配置されている。
トッププレート５４の中心部には、戻り管４９に接続可能な形状を有するソケット部（特許請求の範囲でいう接続部）６９が設けられている。
ソケット部６９は、内壁にねじ溝が形成されており、戻り管４９の外壁面に形成されたねじ溝と螺合することで戻り管４９と接続される。
ソケット部６９の内部には貫通穴６７が形成されており、貫通穴６７とフィルタエレメント５２の導入口６４とが連通する。また、これにより戻り管４９は貫通穴６７を介して導入口６４と連通して、チラー水がフィルタエレメント５２内に導入される。
【００２７】
トッププレート５４は、外周縁部５４ａがフィルタエレメント５２の外周面よりも外方へ突出するように、フィルタエレメント５２よりも大径に形成されている。
同様に、ボトムプレート５６も外周縁部５６ａがフィルタエレメント５２の外周面よりも外方へ突出するように、フィルタエレメント５２よりも大径に形成されている。ボトムプレート５６は平板状に形成されており、突起などは形成されていない。
【００２８】
トッププレート５４とボトムプレート５６は、複数本のシャフト７０によって互いに連結されている。シャフト７０は、３本設けられており、それぞれフィルタエレメント５２の外方において、互いに同一の間隔をあけて配置されている。
【００２９】
各シャフト７０の下端部は、ボトムプレート５６に対して移動不能となるように、かしめ、ねじ止めまたは溶接等の方法で固定されている。
各シャフト７０の上端部は、トッププレート５４に形成された各貫通穴を貫通ししており、貫通したトッププレート５４の上方においてナット７１とワッシャ７２が螺合されている。トッププレート５４の貫通穴は、シャフト７０が摺動可能な程度の径に形成されている。
【００３０】
ワッシャ７２とトッププレート５４の上面との間において、ばね７４が設けられる。ばね７４は、その中心の中空部内にシャフト７０が貫通して配置される。ばね７４は、ワッシャ７２とトッププレート５４との間で両者が互いに離間する方向に付勢している。つまり、ばね７４により、トッププレート５４はフィルタエレメント５２の上面板６０へ押圧されている。
このようにして、フィルタエレメント５２は、トッププレート５４とボトムプレート５６との間で保持される。
【００３１】
リターンフィルタ装置３０の保持リリーフ手段は、上述したようにトッププレート５４と、ボトムプレート５６と、シャフト７０と、ばね７４とを備えている。
すなわち、戻り管４９に接続されたトッププレート５４と、ボトムプレート５６によってフィルタエレメント５２が保持され、且つフィルタエレメント５２内のフィルタが詰まったりして高圧になった場合には、ばね７４が圧縮してトッププレート５４とフィルタエレメント５２との間で隙間があき、フィルタエレメント５２内の高圧の液体をリリーフする。
【００３２】
図５にリリーフ時の様子について示す。
フィルタ６２が目詰まり等を起こして排出穴６６から水が排出されなくなった場合、フィルタエレメント５２内の圧力が高まり、リリーフ機能が作動する。
具体的には、フィルタエレメント５２の内の液圧をｐとすると、この液圧ｐはフィルタエレメント５２内部全体にかかるが、径方向にかかる圧力は互いに打ち消しあうので、上下方向にかかる力の差によってリリーフ機能が作動する。
【００３３】
つまり、フィルタエレメント５２の底面にかかる力Ｆ１（液圧ｐに底面積Ｓ０を乗算した値）と、フィルタエレメント５２の上面の開口部６４以外の部分にかかる力Ｆ２との差が、フィルタエレメント５２をトッププレート５４に対して動作させる力となる。
すなわち、フィルタエレメント５２を移動させるのは、フィルタエレメント５２の上面の開口部６４にかかる力に基づく。
一方で、本実施形態では開口部６４の周囲はトッププレート５４に接触する突出部６０ａが形成されており、またトッププレート５４は、３本のばね７４によって押圧されており、このばね７４による力でトッププレート５４は、フィルタエレメント５２の上面板６０の突出部６０ａに当接している。
【００３４】
すなわち、３本のばね７４による力Ｆｓが突出部６０ａにかかる場合、突出部６０ａの表面積をＳとすると突出部６０ａには、Ｆｓ／Ｓの圧力がかかる。この圧力に対して、フィルタエレメント５２内の液圧ｐが大きくなると、フィルタエレメント５２が下方に移動する力が働き、ばね７４が圧縮してフィルタエレメント５２全体が下降する。
【００３５】
フィルタエレメント５２全体が下降することによって、戻り管４９に固定されているトッププレート５４とフィルタエレメント５２の上面板６０との間に隙間があき、この隙間からフィルタエレメント５２内の液体がリリーフされる。
【００３６】
このように、フィルタエレメント５２の内圧がどの程度になったらリリーフ機構が作動するかは、フィルタエレメント５２の上面板６０のトッププレート５４側の表面積と、ばね７４のばね定数によって決まる。
このため、ばね７４をどの程度圧縮させて、ねじ７１でばね位置を固定するかによってリリーフ機構の動作圧力が決定される。動作圧力としては、フィルタエレメント５２の耐圧強度を考慮して設定するとよい。
ねじ７１によるばね位置の固定方法としては、各シャフト７０にはあらかじめばね７４の位置までのねじ溝を形成しておく等の方法がある。
【００３７】
（第２の実施形態）
次に、本発明のリターンフィルタ装置の第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態の全体構成を図６に示す。
本実施形態では、水槽３８内でのリターンフィルタ装置の上下方向の向きが第１の実施形態とは異なっている。すなわち本実施形態では、水槽３８の底面から戻り管４９が水槽３８内に延出され、この戻り管４９にリターンフィルタ装置８０が接続されている。
なお、水槽３８以外のその他の構造については、第1の実施形態と同様の構成であるとし、図示を省略する。
【００３８】
本実施形態におけるリターンフィルタ装置について説明する。図７がリターンフィルタ装置の側面図、図８がリターンフィルタ装置の平面図である。
なお、本実施形態におけるフィルタエレメント５２は第１の実施形態で説明したフィルタエレメント５２と同一の構成であるとし、本実施形態ではフィルタエレメント５２に関する説明を省略する
【００３９】
リターンフィルタ装置８０は、内部にフィルタが内蔵されたフィルタエレメント５２と、フィルタエレメント５２の上面側に位置するトッププレート８２と、フィルタエレメント５２の底面側に位置するボトムプレート８４とを備えている。特許請求の範囲の請求項３でいう第1のプレートがトッププレート、第２のプレートがボトムプレートに該当する。
【００４０】
フィルタエレメント５２は、第１の実施形態で説明した状態とは上下方向が逆向きで配置される。
すなわち、導入口６４が形成された上面板６０は下方に、平板状の底面板６１は上方に配置される。
トッププレート８２は、フィルタエレメント５２の底面板６１の上面に当接するように配置されている。
ボトムプレート８４の中心部には、戻り管４９に接続可能な形状を有するソケット部（特許請求の範囲でいう接続部）８６が設けられている。
ソケット部８６は、内壁にねじ溝が形成されており、戻り管４９の外壁面に形成されたねじ溝と螺合することで戻り管４９と接続される。
ソケット部８６の内部には貫通穴８７が形成されており、貫通穴８７とフィルタエレメント５２の導入口６４とが連通する。また、これにより戻り管４９は貫通穴８７を介して導入口６４と連通して、チラー水がフィルタエレメント５２内に導入される。
【００４１】
さらに、トッププレート８２は、外周縁部８２ａがフィルタエレメント５２の外周面よりも外方へ突出するように、フィルタエレメント５２よりも大径に形成されている。
同様に、ボトムプレート８４も外周縁部８４ａがフィルタエレメント５２の外周面よりも外方へ突出するように、フィルタエレメント５２よりも大径に形成されている。
【００４２】
トッププレート８２とボトムプレート８４は、複数本のシャフト８８によって互いに連結されている。シャフト８８は、３本設けられており、それぞれフィルタエレメント５２の外方において、互いに同一の間隔をあけて配置されている。
【００４３】
各シャフト８８の下端部は、ボトムプレート８４に対して移動不能となるように、かしめ、ねじ止めまたは溶接等の方法で固定されている。
各シャフト８８の上端部は、トッププレート８２に形成された各貫通穴を貫通ししており、貫通したトッププレート８２の上方においてナット８９とワッシャ９０が螺合されている。トッププレート８２の貫通穴は、シャフト８８が摺動可能な程度の径に形成されている。
【００４４】
ワッシャ９０とトッププレート８２の上面との間において、ばね９２が設けられる。ばね９２は、その中心の中空部内にシャフト８８が貫通して配置される。ばね９２は、ワッシャ９０とトッププレート８２との間で両者が互いに離間する方向に付勢している。つまり、ばね９２により、トッププレート８２はフィルタエレメント５２の底面板６１へ押圧されている。
このようにして、フィルタエレメント５２は、トッププレート８２とボトムプレート８４との間で保持される。
【００４５】
リターンフィルタ装置８０の保持リリーフ手段は、上述したようにトッププレート８２と、ボトムプレート８４と、シャフト８８と、ばね９２とを備えている。
すなわち、戻り管４９に接続されたボトムプレート８４と、トッププレート８２によってフィルタエレメント５２が保持され、且つフィルタエレメント５２内のフィルタが詰まったりして高圧になった場合には、ばね９２が圧縮してボトムプレート８４とフィルタエレメント５２との間で隙間があき、フィルタエレメント５２内の高圧の液体をリリーフする。
【００４６】
図９にリリーフ時の様子について示す。
フィルタ６２が目詰まり等を起こして排出穴６６から水が排出されなくなった場合、フィルタエレメント５２内の圧力が高まり、リリーフ機能が作動する。
具体的には、３本のばね７４による力Ｆｓが突出部６０ａにかかる場合、突出部６０ａの表面積をＳとすると突出部６０ａには、Ｆｓ／Ｓの圧力がかかる。この圧力に対して、フィルタエレメント５２内の液圧ｐが大きくなると、フィルタエレメント５２が上方に移動する力が働き、ばね９２が圧縮してフィルタエレメント５２全体が上昇する。
【００４７】
フィルタエレメント５２全体が上昇することによって、戻り管４９に固定されているボトムプレート８４とフィルタエレメント５２の上面板６０との間に隙間があき、この隙間からフィルタエレメント５２内の液体がリリーフされる。
【００４８】
なお、フィルタエレメント５２の内圧がどの程度になったらリリーフ機構が作動するかは、第１の実施形態と同様に設定することができる。
すなわち、リリーフ機構の動作圧力は、フィルタエレメント５２の上面板６０のボトムプレート８４に接触している面積と、ばね９２のばね定数によって決まる。すなわち、ばね９２をどの程度圧縮させて、ねじ８９でばね位置を固定するかによってリリーフ機構の動作圧力が決定される。動作圧力としては、フィルタエレメント５２の耐圧強度を考慮して設定するとよい。
ねじ８９によるばね位置の固定方法としては、各シャフト８８にはあらかじめばね９２の位置までのねじ溝を形成しておく等の方法がある。
【実施例】
【００４９】
まず、第１の実施形態のリターンフィルタ装置３０におけるリリーフ動作が実行されるフィルタエレメント５２の内圧の理論値を算出する。
このリターンフィルタ装置３０では、フィルタエレメント５２の上面板６０の突出部６０ａの、トッププレート５４側の面積が２６．４ｃｍ２のものを用いる。
また、３個のばね７４には、自由長２５ｍｍ、ばね定数７．３４Ｎ／ｍｍのものを使用する。このばね７４を７ｍｍ圧縮させて固定することにすると、３個のばね７４によってトッププレート５４にかかる力は、７．３４（Ｎ／ｍｍ）×７（ｍｍ）×３（個）＝１５４．１４（Ｎ）となる。
この力を突出部６０ａの面積で割ると、１５４．１４（Ｎ）／２６．４（ｃｍ２）≒５７（ｋＰａ）である。つまり、フィルタエレメント５２の内圧が５７ｋＰａ以上になるとばね７４による力との釣り合いがとれなくなり、リリーフ動作が実行されるものと予測される。
【００５０】
図１０に、上述の第1の実施形態を実際に試験し、フィルタエレメントの内圧を横軸にとり、リリーフされた流量を縦軸にとったグラフを、測定した結果の一例として示す。
実際には、内圧が理論値を超えた場合にリリーフ流量が一気に増加し、内圧がそれ以上増加しないことが好ましいが、この実施例によると、算出した理論値５７ｋＰａよりも若干低い内圧でもれ始め、理論値よりも若干高い内圧６５ｋＰａ付近で内圧が増えずにリリーフ流量が一気に増大していることが確認できた。
このように、本発明のリターンフィルタ装置では、フィルタエレメント５２の破損等を有効に防止でき、きわめて高性能のリターンフィルタ装置として用いることができることが確認できた。
【００５１】
以上、本発明につき好適な実施形態を挙げて種々説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に係るリターンフィルタ装置の第１の実施形態における設置状況を説明する説明図である。
【図２】リターンフィルタ装置の第１の実施形態の側面図である。
【図３】リターンフィルタ装置の第１の実施形態の平面図である。
【図４】（ａ）フィルタエレメントの平面図である。（ｂ）フィルタエレメントの側面図である。
【図５】リターンフィルタ装置の第１の実施形態におけるリリーフ動作を示す側面図である。
【図６】本発明に係るリターンフィルタ装置の第２の実施形態における設置状況を説明する説明図である。
【図７】リターンフィルタ装置の第２の実施形態の側面図である。
【図８】リターンフィルタ装置の第２の実施形態の平面図である。
【図９】リターンフィルタ装置の第２の実施形態におけるリリーフ動作を示す側面図である。
【図１０】フィルタエレメントの内圧とリリーフ流量との関係を示すグラフである。
【図１１】センターにばねが配置された従来のリターンフィルタ装置の構成を説明する説明図である。
【図１２】ばねの配置をセンターからずらした従来のリターンフィルタ装置の構成を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
３０ リターンフィルタ装置
３１ 冷却水循環装置
３２ 外部機器
３４ 冷凍回路
３６ 冷却回路
３８ 水槽
４０ 内部熱交換器
４２ 圧送ポンプ
４４ 流通管
４６ 圧縮機
４８ 凝縮器
４９ 戻り管
５０ 膨張弁
５１ 流通管
５２ フィルタエレメント
５４ トッププレート
５６ ボトムプレート
５８ 本体
６０ 上面板
６０ａ 突出部
６１ 底面板
６２ フィルタ
６４ 導入口
６６ 排出穴
６７ 貫通穴
６９ ソケット部
７０ シャフト
７１ ナット
７２ ワッシャ
８０ リターンフィルタ装置
８２ トッププレート
８４ ボトムプレート
８６ ソケット部
８７ 貫通穴
８８ シャフト
８９ ナット
９０ ワッシャ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が循環する循環システムに設けられたタンク内に配置され、タンクに液体を流入させる戻り管に接続されてタンク内に流入する液体内の異物を除去するリターンフィルタ装置において、
円筒状に形成された本体の内部にフィルタが内蔵され、本体の軸線方向の一方側の端面は液体を内部へ導入させる導入口が形成され、本体の軸線方向の他方側の端面は閉塞され、本体の外周面にはフィルタを通して内部の液体を外部に排出させる複数の排出穴が形成されたフィルタエレメントと、
該フィルタエレメントの導入口を前記戻り管に連通させて保持する保持機能と共に、前記フィルタエレメント内が高圧になった場合に、フィルタエレメント内の液体を前記排出穴以外の部位から排出させるリリーフ機能を備えた保持リリーフ手段とを具備することを特徴とするリターンフィルタ装置。
【請求項２】
前記保持リリーフ手段は、
前記フィルタエレメントの一方側の端面に当接し、前記戻り管と接続可能な接続部が形成され、該接続部を介して前記戻り管と前記導入口を連通させるとともに、外周縁部が前記フィルタエレメントの外周部よりも外方に突出している第1のプレートと、
前記フィルタエレメントの他方側の端面に当接し、外周縁部が前記フィルタエレメントの外周部よりも外方に突出している第２のプレートと、
前記フィルタエレメントの外周面よりも外方位置において、一端部が第1のプレートに形成された貫通穴を貫通して第1のプレートよりも一方側に突出し、他端部が第２のプレートと固定され、第1のプレートに対して摺動可能に設けられた複数本のシャフトと、
各シャフトの一端部と第1のプレートの一方側の面との間に配置され、第1のプレートを第２のプレート方向に付勢する付勢手段とを有することを特徴とする請求項１記載のリターンフィルタ装置。
【請求項３】
前記保持リリーフ手段は、
前記フィルタエレメントの一方側の端面に当接し、前記戻り管と接続可能な接続部が形成され、該接続部を介して前記戻り管と前記導入口を連通させるとともに、外周縁部が前記フィルタエレメントの外周部よりも外方に突出している第1のプレートと、
前記フィルタエレメントの他方側の端面に当接し、外周縁部が前記フィルタエレメントの外周部よりも外方に突出している第２のプレートと、
前記フィルタエレメントの外周面よりも外方位置において、他端部が第２のプレートに形成された貫通穴を貫通して第２のプレートよりも他方側に突出し、一端部が第１のプレートと固定され、第2のプレートに対して摺動可能に設けられた複数本のシャフトと、
各シャフトの他端部と第２のプレートの他方側の面との間に配置され、第２のプレートを第１のプレート方向に付勢する付勢手段とを有することを特徴とする請求項１記載のリターンフィルタ装置。
【請求項４】
前記シャフトは３本設けられ、各シャフトは互いに等しい間隔を開けて配置されていることを特徴とする請求項２または請求項３記載のリターンフィルタ装置。
【請求項１】
液体が循環する循環システムに設けられたタンク内に配置され、タンクに液体を流入させる戻り管に接続されてタンク内に流入する液体内の異物を除去するリターンフィルタ装置において、
円筒状に形成された本体の内部にフィルタが内蔵され、本体の軸線方向の一方側の端面は液体を内部へ導入させる導入口が形成され、本体の軸線方向の他方側の端面は閉塞され、本体の外周面にはフィルタを通して内部の液体を外部に排出させる複数の排出穴が形成されたフィルタエレメントと、
該フィルタエレメントの導入口を前記戻り管に連通させて保持する保持機能と共に、前記フィルタエレメント内が高圧になった場合に、フィルタエレメント内の液体を前記排出穴以外の部位から排出させるリリーフ機能を備えた保持リリーフ手段とを具備することを特徴とするリターンフィルタ装置。
【請求項２】
前記保持リリーフ手段は、
前記フィルタエレメントの一方側の端面に当接し、前記戻り管と接続可能な接続部が形成され、該接続部を介して前記戻り管と前記導入口を連通させるとともに、外周縁部が前記フィルタエレメントの外周部よりも外方に突出している第1のプレートと、
前記フィルタエレメントの他方側の端面に当接し、外周縁部が前記フィルタエレメントの外周部よりも外方に突出している第２のプレートと、
前記フィルタエレメントの外周面よりも外方位置において、一端部が第1のプレートに形成された貫通穴を貫通して第1のプレートよりも一方側に突出し、他端部が第２のプレートと固定され、第1のプレートに対して摺動可能に設けられた複数本のシャフトと、
各シャフトの一端部と第1のプレートの一方側の面との間に配置され、第1のプレートを第２のプレート方向に付勢する付勢手段とを有することを特徴とする請求項１記載のリターンフィルタ装置。
【請求項３】
前記保持リリーフ手段は、
前記フィルタエレメントの一方側の端面に当接し、前記戻り管と接続可能な接続部が形成され、該接続部を介して前記戻り管と前記導入口を連通させるとともに、外周縁部が前記フィルタエレメントの外周部よりも外方に突出している第1のプレートと、
前記フィルタエレメントの他方側の端面に当接し、外周縁部が前記フィルタエレメントの外周部よりも外方に突出している第２のプレートと、
前記フィルタエレメントの外周面よりも外方位置において、他端部が第２のプレートに形成された貫通穴を貫通して第２のプレートよりも他方側に突出し、一端部が第１のプレートと固定され、第2のプレートに対して摺動可能に設けられた複数本のシャフトと、
各シャフトの他端部と第２のプレートの他方側の面との間に配置され、第２のプレートを第１のプレート方向に付勢する付勢手段とを有することを特徴とする請求項１記載のリターンフィルタ装置。
【請求項４】
前記シャフトは３本設けられ、各シャフトは互いに等しい間隔を開けて配置されていることを特徴とする請求項２または請求項３記載のリターンフィルタ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１１】
【図１２】
【図５】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１１】
【図１２】
【図５】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−６２１０（Ｐ２００９−６２１０Ａ）
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１６７４４５（Ｐ２００７−１６７４４５）
【出願日】平成１９年６月２６日（２００７．６．２６）
【出願人】（０００１０３９２１）オリオン機械株式会社 (450)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２６日（２００７．６．２６）
【出願人】（０００１０３９２１）オリオン機械株式会社 (450)
【Ｆターム（参考）】
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