JP2005098212A - 燃料フィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】従来と比べて取り扱いが容易で且つ製造コストを抑え、燃料のワックス析出による濾材の目詰まりを防止できる燃料フィルタを提供する。
【解決手段】燃料タンク１と燃料ポンプ２との間の流路中に設けられた燃料フィルタ３において、燃料タンク１から燃料ポンプ２により吸引された燃料を燃料フィルタ３に供給するための第１吸込ポート３３、及び燃料ポンプ１から吐出された燃料の一部を燃料フィルタ３に戻す第２吸込ポート３５を備え、第１吸込ポート３３から流入した燃料と第２吸込ポート３５から流入した燃料とを、フィルタエレメント４０の上部プレート４３上で混合させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料タンクと燃料ポンプとの間の流路中に設けられた燃料フィルタに関するものであり、特に、動力機械を寒冷地で使用した場合に、燃料（主に軽油）中に析出した蝋状の固形成分（ワックス）による燃料フィルタの濾材の目詰まりを防止できる燃料フィルタに関する。

軽油を燃料として作動する動力機械、及びガソリンを燃料として作動する動力機械の一部のエンジンには、燃料を霧状にしてシリンダ内もしくは吸気ポート中に供給する燃料噴射供給システムが備えられている。この燃料噴射供給システムは、燃料タンク、燃料ポンプ及びノズルを備えてなり、燃料タンクと燃料ポンプとの間の流路中には、燃料タンク内の燃料中に含まれるごみや埃等の異物を除去するための燃料フィルタが設けられている。この燃料フィルタ内には、濾紙等により構成された濾材を有してなるフィルタエレメントが交換自在に取り付けられており、目詰まりしたときには容易に交換することができるようになっている。

また、軽油を燃料として作動する動力機械を寒冷地で使用する場合には、燃料（軽油）中に蝋状の固形成分（ワックス）が析出するため、フィルタエレメントの目詰まりが著しい。このようにフィルタエレメントが目詰まりし易くなると、フィルタエレメントの交換を頻繁に行う必要が出てくるため、不経済であるとともに作業効率を大きく低下させる。このため、従来、燃料フィルタの目詰まりを防止する装置が種々考案されており、その一つとして、燃料フィルタの近傍にヒータを設置するものが開示されている（例えば、特許文献１〜４参照）。これらの装置では、燃料の低温時、ヒータへ通電して燃料フィルタ全体を温めることにより、フィルタエレメントに付着したワックスを除去し（溶かし）、燃料フィルターの目詰りを防止している。

特開昭５７−１０２５５３号公報 特開平４−３１７２６号公報 特開平３−７３７５４号公報 特開平６−６５８６７号公報

しかしながら、上記した従来の燃料フィルタではヒータを用いるため、製造コスト高となり、また、電気配線が必要であるため取り扱いがし辛かったり、通電時のバッテリー等への負担が大きいといった問題があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、従来と比べて取り扱いが容易で且つ製造コストを抑え、燃料のワックス析出による濾材の目詰まりを防止できる燃料フィルタを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、燃料タンクと燃料ポンプとの間の流路中に設けられた燃料フィルタにおいて、燃料タンクから燃料ポンプにより吸引された燃料を燃料フィルタに供給するための第１吸込ポート、燃料フィルタを通過した燃料を燃料ポンプに供給するための吐出ポート（例えば、本実施例における第１吐出ポート３４）、及び燃料ポンプから吐出された燃料の一部を燃料フィルタに戻す第２吸込ポートを備え、内部にフィルタエレメント収容空間を有したフィルタケースと、上下に延びた円筒状の濾材及び濾材の上面に上部プレートを備え、フィルタエレメント収容空間内に上下に延びて設置されるフィルタエレメントとを有し、フィルタケースは、第１吸込ポート、第２吸込ポート及び吐出ポートが内部を貫通して外部に開口している上部ケース半体と、上部ケース半体と嵌合する下部ケース半体とからなり、上部ケース半体の下面には、第１吸込ポートから流入した燃料と第２吸込ポートから流入した燃料とを、フィルタエレメントの上部プレート上で混合させるためのガイドが取り付けられ、ガイドは、凹部が上部ケース半体の下面に開口した第２吸込ポートの開口部（例えば、本実施例におけるフィルタ直結路３５ｐ）を包含し、開放端が上部ケース半体の下面に開口した第１吸込ポートの開口部に向かって開放した略Ｕ字形状であり、該ガイドの下面が上部ケース半体と下部ケース半体とを嵌合させたときに上部プレートに近接するように下方に突出して構成されている。

また、燃料ポンプと第２燃料吸込ポートとの間の流路中に介装され、燃料フィルタ内の燃料の温度が燃料中に固形成分が析出することのない温度として定められた所定温度よりも低い場合は、燃料ポンプと第２燃料吸込ポートとの間を連通させ、燃料フィルタ内の燃料の温度が所定温度よりも高い場合は、燃料ポンプと第２燃料吸込ポートとの間を遮断し、燃料ポンプと燃料タンクとの間を連通させるサーモバルブを備えて構成されていることが好ましい。

また、フィルタケースは、サーモバルブと一体に構成されていることが好ましい。

このような構成により、本発明の燃料フィルタでは、該燃料フィルタが設置される動力機械のエンジンの始動時に外気温が低く、燃料タンク内の燃料中に析出した固形成分（ワックス）がエンジンの運転とともに燃料フィルタの濾材に堆積していくような場合であっても、エンジン燃料ポンプを経由してある程度温まった戻り燃料の一部が燃料フィルタ内に送り込まれて、温度の低い燃料タンクからの燃料とガイドによって良く混合され、濾材に付着した固形成分が徐々に溶かされる。その結果、燃料フィルタの濾材が目詰まりして、燃料ポンプによる燃料の吸い上げができなくなるような事態が防止される。また、これにより燃料フィルタの濾材の交換を頻繁に行う必要がなくなるため、経済的であり、作業効率も向上する。さらに、電気配線が必要なヒータを用いていないため取り扱いが容易であるとともに、簡単且つ安価に構成できることから、製造コストを低く抑えることができる。

また、燃料ポンプと第２燃料吸込ポートとの間の流路中に介装され、燃料フィルタ内の燃料の温度が燃料中に固形成分（ワックス）が析出することのない温度として定められた所定温度よりも低い場合は、燃料ポンプと第２燃料吸込ポートとの間を連通させ、燃料フィルタ内の燃料の温度が所定温度よりも高い場合は、燃料ポンプと第２燃料吸込ポートとの間を遮断し、燃料ポンプと燃料タンクとの間を連通させるサーモバルブを備えて構成することが好ましい。このような構成により、本発明では、燃料フィルタ内の燃料の温度が低い間は、エンジンの噴射ポンプを経由してある程度温まった燃料ポンプからの戻り燃料の一部を燃料フィルタ内に送り込むことによって、付着した固形成分が徐々に溶かし、燃料フィルタの濾材が目詰まりを防止することができる。また、エンジンが十分に暖機されて燃料タンク内の燃料の温度もある程度上がり、燃料フィルタ内の燃料の温度が十分に上昇した後は、燃料ポンプからの戻り燃料は燃料フィルタに送り込まれることなく、全てが燃料タンクに戻される（適度に冷やされる）ので、エンジン効率の良い運転を行うことができる。

また、フィルタケースは、サーモバルブと一体に構成することが好ましい。このような構成により、本発明では、燃料フィルタとサーモバルブとの間の配管が簡単になるため、所定位置への取り付けや取り外し、メンテナンス等の作業にかかる手間を減らすことができ、これら両者の取り扱いをさらに容易なものとすることができる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。図２は、本発明に係る燃料フィルタ３が適用された、車両用ディーゼルエンジンの燃料噴射供給システムの簡略構成図である。まず、この燃料噴射システムの概略構成について説明する。なお、本実施例では、燃料フィルタ３とサーモバルブ５が一体化に構成されているが、図２では構成の説明を分かり易くするため、これらを離して描いている。

この燃料噴射供給システムは、ディーゼルエンジンの燃料である軽油を貯留する燃料タンク１と、燃料を圧送する燃料ポンプ２と、燃料を浄化し且つ燃料中のワックス析出による濾材の目詰まりを防止する本発明に係る燃料フィルタ３と、燃料ポンプ２によって加圧供給された燃料を霧化してエンジン（図示略）の給気管内や燃焼室内に噴霧する噴射ノズル（インジェクター）４と、燃料フィルタ３内の燃料温度に応じて燃料ポンプ２及び噴射ノズル４で温められた戻り燃料を燃料フィルタ３に供給するサーモバルブ５と、燃料タンク１と燃料フィルタ３とを繋ぐ第１燃料供給路８１と、燃料フィルタ３と燃料ポンプ２とを繋ぐ第２燃料供給路８２と、燃料ポンプ２と噴射ノズル４とを繋ぐ第３燃料供給路８３と、燃料ポンプ２とサーモバルブ５とを繋ぐ第１戻り燃料流路８４と、噴射ノズル４とサーモバルブ５とを繋ぐ第２戻り燃料流路８５と、サーモバルブ５と燃料タンク１とを繋ぐ第３戻り燃料流路８６とを備えている。なお、第２戻り燃料流路８５は、第１戻り燃料流路８４と（サーモバルブ５より上流側で）連通している。

このような構成の燃料噴射供給システムでは、燃料は、燃料タンク１内より吸引されて、第１燃料供給路８１、燃料フィルタ３、及び第２燃料供給路８２を介して、燃料ポンプ２に供給される。続いて、燃料ポンプ２から第３燃料供給路８３を介して圧送された燃料は、噴射ノズル４によって霧化され、エンジンのシリンダ室（図示せず）に噴霧供給されようになっている。一方、燃料ポンプ２からの戻り燃料は、第１戻り燃料流路８４、サーモバルブ５及び第３戻り燃料流路８６を介して、燃料タンク１に返送される。また、噴射ノズル４からオーバーフローした戻り燃料は、第２戻り燃料流路８５、第１戻り燃料流路８４、サーモバルブ５及び第３戻り燃料流路８６を介して、燃料タンク１に返送される。なお、燃料タンク１及び噴射ノズル４からの戻り燃料の一部は、サーモバルブ５を介して、燃料フィルタ３に供給されるようになっている。

次いで、本発明に係る燃料フィルタ３について、図１，図３〜図５を用いて詳細に説明する。なお、図３は燃料フィルタ３の平面図、図１は図３における矢視Ｉ−Ｉより見た燃料フィルタ３の断面図、図４は図１における矢視ＩＶより見た燃料フィルタ３の上部ケース半体３１の平面図、図５は燃料フィルタ３の上部ケース半体３１の開口側から見た斜視図である（なお、ガイド３６等の構成を分かり易くするため、各ポート３３，３５及び５２は省略している）。

燃料フィルタ３は、内部にフィルタエレメント収容空間３０ａを有したフィルタケース３０と、前記フィルタエレメント収容空間３０ａ内に上下に延びて設置されるフィルタエレメント４０から構成されている。

フィルタエレメント４０は、上下に延びた薄肉円筒形であり、格子状に形成された内筒４１の周囲に蛇腹状に折り曲げられた濾材４２が巻き付けられてなり、その上端部には円盤状の上部プレート４３が固着され、下端部には同じく円盤状の下部プレート４４が固着されている。なお、上部プレート４３の中央部には、円形の開口４５が形成されている。

フィルタケース３０は、上部ケース半体３１と、この上部ケース半体３１と嵌合する下部ケース半体３２とから構成されており、図示しない車体の所定部位に着脱自在に取り付けられる。

上部ケース半体３１は、下方に開口しており、下面がほぼ円状に形成されたヘッド部３１ａと、このヘッド部３１ａから下方に延びて形成されたほぼ円筒状の側壁部３１ｂとを有しており、側壁部３１ａの内周面には雌ねじ３１ｃが形成されている（図１参照）。

上部ケース半体３１のヘッド部３１ａには、燃料タンク１から燃料ポンプ２により吸引された燃料を燃料フィルタ３に供給するための第１吸込ポート３３と、燃料フィルタ３を通過した燃料を燃料ポンプ２に供給するための第１吐出ポート３４と、燃料ポンプ２及び噴射ノズル４から吐出された燃料の一部を燃料フィルタ３に戻す第２吸込ポート３５と、燃料ポンプ２及び噴射ノズル４から吐出された燃料を燃料タンク１に戻す第２吐出ポート５２が形成されており、それぞれ上部ケース半体３１の内部を貫通して外部に開口している。

第１吸込ポート３３は、一端に燃料タンク１と繋がる第１燃料供給路８１と接続する第１接続管３３ａが取り付けられ、他端に燃料の逆流を防止するための逆止弁３３ｂが設けられている（図４参照）。

第１吐出ポート３４は、一端に燃料ポンプ２とを繋がる第２燃料供給路８２と接続する第１吐出管３４ａが取り付けられ、他端の外周部にゴム等の弾性材料からなるリング状のシール部材３７が取り付けられている。このシール部材３７には、フィルタエレメント４０をフィルタケース３０内に設置する際に、フィルタエレメント４０の上部プレート４３に形成された開口４５を嵌入させる溝部（シール溝）３７ａが形成されている。

第２吸込ポート３５は、一端に燃料ポンプ２及び噴射ノズル４と繋がる第１戻り燃料流路８４と接続する第２接続管３５ａが取り付けられている。

第２吐出ポート５２は、一端に燃料タンク１と繋がる第３戻り燃料流路８６と接続する第２吐出管５２ａが取り付けられている。

また、上部ケース半体３１のヘッド部３１ａには、下面に第１吸込ポート３３から流入した燃料と第２吸込ポート３５から流入した燃料とを、フィルタエレメント４０の上部プレート４３上で混合させるためのガイド３６が取り付けられている（図４，図５参照）。

ガイド３６は、凹部が上部ケース半体３１の下面に開口した第２吸込ポート３５のフィルタ直結路３５ｐを包含し、開放端が上部ケース半体３１の下面に開口した第１吸込ポート３３の開口部３３ｐに向かって開放した略Ｕ字形状であり、該ガイド３６の下面が上部ケース半体３１と下部ケース半体３２とを嵌合させたときに上部プレート４３に近接するように下方に突出している。このような構成により、本発明の燃料フィルタ３では、燃料タンク１から供給される燃料と、燃料ポンプ２及び噴射ノズル４からの加温された戻り燃料とが、ガイド３６により燃料フィルタ３の上部プレート４３上で混ぜ合わされて、フィルタエレメント４０の濾材に流入するため、燃料フィルタ３内の燃料の温度低下に伴うワックス析出を防ぐことができる。

下部ケース半体３２は、上方に開口しており、上面がほぼ円状に形成されたボトム部３２ａと、このボトム部３２ａから上方に延びて形成されたほぼ円筒状の側壁部３２ｂとを有しており、側壁部３２ｂの外周面には上部ケース半体３１の螺合可能な雄ねじ３２ｃが形成されている。また、下部ケース半体３２のボトム部３２ａの上面側には、上下軸を中心に放射状に配設されて上下に延びた複数のリブ３２ｄが設けられており、これら複数のリブ３２ｄの上面は水平に形成されてフィルタエレメント載置部３２ｅを構成している（図１参照）。

次に、燃料フィルタ３において、フィルタケース３０内にフィルタエレメント４０を組み付ける手順について説明する。まず、フィルタエレメント４０の上端部に設けられた上部プレート４３の開口４３ａに上部ケース半体３１の第１吐出ポート３４を挿通させながら、フィルタエレメント４０を上部ケース半体３１に向かって下方より押し上げる。よって、フィルタエレメント４０の上部プレート４３に形成された開口４５が、第１吐出ポート３４の外周部に取り付けられたシール部材３７のシール溝３７ａ内に嵌入し、フィルタエレメント４０は上部ケース半体３１に仮固定された状態となる。

このようにフィルタエレメント４０が上部ケース半体３１に仮固定された状態に続き、下部ケース半体３２を上部ケース半体３１に取り付ける。この下部ケース半体３２の上部ケース半体３１への取り付けは、下部ケース半体３２の側壁部３２ｂに設けられた雄ねじ３２ｃと、上部ケース半体３１の側壁部３１ｂに設けられた雌ねじ３１ｃとが螺合するように、下部ケース半体３２を上部ケース半体３１にねじ込む。

そして、下部ケース半体３２の上部ケース半体３１へのねじ込みが完了する直前になると、下部ケース半体３２のフィルタエレメント載置部３２ｅは、下部プレート４４の下面に対して下方より当接する。さらに続けて、下部ケース半体３２を上部ケース半体３１にねじ込み、下部ケース半体３２の上部ケース半体３１へのねじ込みが完了すると、フィルタエレメント４０は上下両ケース半体３１，３２により挟持された状態で、エレメント収容空間３０ａ内に収容（保持）される。また、このとき、上部ケース半体３１とフィルタエレメント４０との間は、第１吐出ポート３４に設けられたシール部材３７によりしっかりとシールされた（液密）状態となっている。

次に、上記燃料フィルタ３と一体に構成されているサーモバルブ５について説明する。サーモバルブ５は、図１及び図６に示すように、バルブボディ５０と、スプール５５と、燃料フィルタ３内の燃料の温度に応じて単動ピストン型シリンダ５６を伸縮させてスプール５５を移動させるスプール移動装置とから構成されている。

バルブボディ５０は、上記のように上部ケース半体３１のヘッド部３１ａと一体に構成されている。また、バルブボディ５０は、内部に上部ケース半体３１の半径方向に延びるように円筒状のバルブ穴５４が形成されている。

バルブ穴５４は、第２吸込ポート３５と連通している。また、バルブ穴５４の側壁には第２吐出ポート５２が開口しており（図６参照）、第２吸込ポート３５と第２吐出ポート５２とはこのバルブ穴５４を介して繋がった状態となっている。また、バルブ穴５４の中間部下側の側壁にはフィルタ直結路３５ｐが連通しており（図６参照）、第２吸込ポート３５、第２吐出ポート５２及びフィルタ直結路３５ｐは相互に繋がった状態となっている。ここで、フィルタ直結路３５ｐのバルブ穴５４内における開口部は、第２吐出ポート５２のバルブ穴５４内における開口部よりも、バルブ穴５４の内端側（図６における紙面左側）に位置して設けられている。

スプール５５は、円筒状の棒部材からなり、バルブ穴５４の中間部に挿設されている。スプール移動装置は、スプール５５におけるバルブ穴５４の外端側（図６における紙面右側）に設置されたリターンスプリング５７と、バルブ穴５４の内端側（図６における紙面左側）に設置された単動ピストン形シリンダ５６とから構成されている。

単動ピストン形シリンダ５６は、図６に示すように、バルブ穴５４の内端側に固定されたシリンダチューブ５６ａと、このシリンダチューブ５６ａ内に軸方向移動自在に設けられた（バルブ穴５４内をその中心軸方向にスライド移動自在な）ピストン５６ｂと、シリンダチューブ５６ａ内に封入された液体５６ｃとからなり、液体５６ｃの温度が上昇して体積を変化させる（膨張する）ことにより、ピストン５６ｂがバルブ穴５４の外端側（図１における紙面右側）に押し出される構成となっている。

シリンダチューブ５６ａは、熱伝導性の良い金属等の材料から構成されており、液体５６ｃを封入した部分が、第１吐出ポート３４内に露出されるように取り付けられる。すなわち、シリンダチューブ５６ａは、常時第１吐出ポート３４内の燃料（軽油）中に浸された状態となっている。また、スプール５５は、ピストン５６ｂの端部に固定されており、ピストン５６ｂがバルブ穴５４内をその外端側（図６における紙面右側）に移動したときには、これに伴って同方向に移動するようになっている。

リターンスプリング５７は、図６に示すように、一端側が第２吸込ポート３５に取り付けられた第２接続管３５ａにより固定され、他端側がスプール５５に当接させた状態に縮設されている。よって、スプール５５は、このリターンスプリング５７により常時バルブ穴５４の内端側（図１における紙面左側）に付勢された状態（すなわち、ピストン５６ｂが常時収縮側に付勢された状態）となっている。その結果、スプール５５は、温度が上昇して単動ピストン形シリンダ５６の液体５６ｃが膨張したときには、リターンスプリング５７の付勢力に抗して伸長作動する単動ピストン形シリンダ５６のピストン５６ｂに押圧されてバルブ穴５４をその外端側（図６における紙面右側）に移動し、温度が降下して液体５６ｃが体積を変化させた（収縮した）ときには、リターンスプリング５７により付勢されてバルブ穴５４の内端側（図６における紙面左側）に移動する。

ここで、単動ピストン形シリンダ５６のシリンダチューブ５６ａは、前述したように、熱伝導性の良い金属等の材料等から構成され、且つ、液体５６ｃを封入した部分が燃料フィルタ３内の（具体的には、第１吐出ポート３４内の）燃料中に常時浸された状態であるため、シリンダチューブ５６ａ内の液体５６ｃは、この燃料の温度とほぼ同じ温度になり、この温度変化（燃料フィルタ３内の燃料の温度変化）に応じて膨張と収縮とを行う。その結果、スプール移動装置は、燃料フィルタ３内の燃料の温度に応じて、バルブボディ５０に取り付けられたシリンダチューブ５６ａ内の液体５６ｃの体積を変化させてピストン５６ｂを伸縮させ、スプール５５を移動させることができるようになっている。

図７は、サーモバルブ５におけるスプール移動装置において、燃料フィルタ３内の温度（液体５６ｃの温度）とスプール５５の移動量との関係を示すグラフである。ここで、スプール５５の移動量とは、スプール５５がシリンダチューブ５６ａに当接した状態を基準として測るスプール５５の移動量であり、図１中に示す距離Δに相当する量である。このように、スプール移動装置は、燃料フィルタ３内の燃料の温度が上昇するのに伴ってスプール５５の移動量が増大する構成を有しており、また、スプール移動装置をこのような構成とするためには、シリンダチューブ５６ａ内に封入される液体５６ｃが、温度の上昇とともに単純に膨張する特性を有していれば良い。なお、図７のグラフは、液体５６ｃがパラフィンである場合の例である。

なお、図７のグラフ中に示す温度Ｔ_０は燃料中に蝋状の固形成分（ワックス）が析出する温度範囲の最高値（摂氏０度前後）であり、同じく図７のグラフ中に示す温度Ｔは上記温度Ｔ_０よりも高い温度、すなわち燃料中に蝋状の固形成分が析出することのない温度として選択した一つの基準温度（以下、この温度を所定温度Ｔと称する）である。当然ではあるが、燃料の温度がこの温度Ｔよりも高い温度のときには、少なくともワックスが析出することはない。

ここで、スプール移動装置は、液体５６ｃの温度が低温域から上昇してバルブ穴５４の内端側から移動してきたスプール５５が、初めてフィルタ直結路３５ｐのバルブ穴５４内の開口部を完全に閉塞するときの移動量と、燃料フィルタ３内の燃料の温度（すなわち液体５６ｃの温度）が所定温度Ｔであるときのスプール５５の移動量（図７中に示すスプール５５の移動量ｍ）とが一致するように、上部ケース半体１０内（バルブボディ５０内）に設置されている。また、スプール５５は、バルブ穴５４の外端側（図６における紙面右側）に最大量移動したときであっても、第２吐出ポート５２のバルブ穴５４内における開口部にかからないようになっている。

このため、燃料フィルタ３内の燃料の温度が上記所定温度Ｔよりも低いときには、スプール５５は、フィルタ直結路３５ｐのバルブ穴内５４の開口部よりもバルブ穴５４の内端側の位置（或いは、フィルタ直結路３５ｐのバルブ穴５４内における開口部の一部を塞ぐ位置）に位置するので、第２吸込ポート３５は第２吐出ポート５２及びフィルタ直結路３５ｐの双方と連通する。一方、燃料フィルタ３内の燃料の温度が上記所定温度Ｔよりも高いときには、スプール５５は、フィルタ直結路３５ｐのバルブ穴５４内における開口部と第２吐出ポート５２のバルブ穴５４内における開口部との間の位置（或いは、フィルタ直結路３５ｐのバルブ穴５４を完全に塞ぐ位置）に位置するので、第２吸込ポート３５とフィルタ直結路３５ｐとの連通は遮断され、第２吸込ポート３５は第２吐出ポート５２のみと連通することになる。

次に、本実施形態に示された燃料噴射供給システムの動作について説明しつつ、本発明に係る燃料フィルタ３及びこの燃料フィルタ３と一体に構成されたサーモバルブ５について説明する。エンジンのクランク軸（又は図示しない動力源）により燃料ポンプ２が回転駆動されると、この燃料ポンプ２は第１，第２燃料供給路８１，８２を介して燃料タンク１内より燃料を吸い上げ、これを噴射ノズル４に圧送する。噴射ノズル４は、燃料ポンプ２より圧送されてきた燃料を、図示しない制御装置（例えば電子制御装置）により制御された噴射タイミングで、エンジンのシリンダ室内に燃料を霧状にして噴射する。

ここで、燃料ポンプ２が燃料タンク１から吸い上げた燃料は、第１燃料供給路８１からここに接続された第１接続管３３ａを経て燃料フィルタ３の第１吸込ポート３３を通り、逆止弁３３ｂを経て、フィルタケース３０のエレメント収容空間３０ａに流入し、フィルタエレメント４０の濾材４２を通って内筒４１内に入り込み、上部ケース半体３１に形成された第１吐出ポート３４を経て第１吐出管３４ａに至り、ここに接続された第２燃料供給路８２を通って燃料ポンプ２に供給される。

なお、フィルタエレメント４０の濾材４２は、燃料がここを通過するときに、燃料中に含まれるごみや埃等を除去（濾過）するが、低温時には燃料タンク１内の燃料中にワックスが析出するため、このようなワックスも併せて除去する。このフィルタエレメント４０は消耗品であり、濾材４２が目詰まりしたり、定められた所定の期間が経過したりしたときには、下部ケース半体３２を上部ケース半体３１から取り外して新品と交換される。

燃料ポンプ２及び噴射ノズル４において余った燃料は、（噴射ノズル４からの場合は第２戻り燃料流路８５を経て）第１戻り燃料流路８４を通ってサーモバルブ５に至り、燃料フィルタ３の上部ケース半体３１に形成された第２吸込ポート３５からバルブ穴５４内に流入する。

ここで、エンジンの始動時（すなわち、燃料ポンプ２の始動時）において、燃料フィルタ３内の（第１吐出ポート３４内の）燃料の温度が、燃料中にワックスが析出することのない温度として定められた図７のグラフ中における所定温度Ｔよりも低くなっているときには、スプール５５の移動量がグラフ中に示す移動量ｍよりも小さくなり、スプール５５がフィルタ直結路３５ｐのバルブ穴５４内における開口部よりもバルブ穴５４の内端側の位置（或いはフィルタ直結路３５ｐのバルブ穴５４内における開口部の一部を塞ぐ位置）に位置する。よって、第２吸込ポート３５は、第２吐出ポート５２及びフィルタ直結路３５ｐの双方と連通する。その結果、燃料フィルタ３内には、燃料ポンプ２及び噴射ノズル４からの戻り燃料の一部が、サーモバルブ５の第２吸込ポート３５を経て流入する。この燃料フィルタ３内に流入したある程度の温度を有する戻り燃料は、上部ケース半体３１のヘッド部３１ａの下面に設けられたガイド３６によって、第１吸込ポート３３から流入した所定温度Ｔよりも低い温度の燃料と、フィルタエレメント４０の上部プレート４３上で良く混合されて、フィルタエレメント４０の濾材４２に流入するようになっているため、濾材４２におけるワックス析出による目詰まりを防止することができる。なお、戻り燃料の残りの一部は、サーモバルブ５の第２吐出ポート５２から燃料タンク１内に戻される。

一方、燃料フィルタ３内の燃料の温度が上記所定温度Ｔよりも高くなっているときには、スプール５５の移動量が図７のグラフ中に示す移動量ｍよりも大きくなり、スプール５５が第２吐出ポート５２のバルブ穴５４内における開口部と、フィルタ直結路３５ｐのバルブ穴５４内における開口部との間の位置（或いは、フィルタ直結路３５ｐのバルブ穴５４を完全に塞ぐ位置）に位置するため、第２吸込ポート３５とフィルタ直結路３５ｐとの連通は遮断され、第２吸込ポート３５は第２吐出ポート５２のみと連通する。これにより、燃料ポンプ２からの戻り燃料の全ては、サーモバルブ５の第２吸込ポート３５から第２吐出ポート５２を経て燃料タンク１内に戻され、燃料フィルタ３内には、燃料ポンプ２からの戻り燃料は流入しない。

図８（Ａ），（Ｂ）は、前述の図７に示すグラフ中の点Ａ及び点Ｂに対応するサーモバルブ５の状態を示したものである。ここで、グラフ中の点Ａは、燃料フィルタ３内の燃料の温度が上記所定温度Ｔよりも低く、燃料ポンプ５からの戻り燃料の一部が燃料フィルタ３内に流入する状態である。グラフ中の点Ｂは、燃料フィルタ３内の燃料の温度が上記所定温度Ｔよりも高く、燃料ポンプ２からの戻り燃料が燃料フィルタ３内に流入しない（戻り燃料の全量が燃料タンク１に戻される）状態である。

このように、サーモバルブ５では、燃料フィルタ３内の燃料の温度が燃料中にワックスが析出することのない温度として定められた所定温度Ｔよりも低いときには、スプール移動装置は、第２吸込ポート３５が第２吐出ポート５２及びフィルタ直結路３５ｐの双方と連通する位置にスプール５５を位置させて、戻り燃料の一部を燃料フィルタ３内に流入させるようになっており、燃料フィルタ３内の燃料の温度が所定温度Ｔよりも高いときには、第２吸込ポート３５とフィルタ直結路３５ｐとの連通が遮断され、第２吸込ポート３５が第２吐出ポート５２のみと連通する位置にスプール５５を位置させて、戻り燃料の全てを燃料タンク１に戻すようになっている。

以上のように、本発明に係る燃料フィルタ３を用いることにより、上記燃料噴射供給システムでは、エンジンの始動時に外気温が低く、燃料タンク１内の燃料中に析出したワックスがエンジンの運転とともに燃料フィルタ３の濾材４２に堆積していくような場合であっても、燃料フィルタ３内の燃料の温度が低い間は、燃料ポンプ２を経由して或る程度温まった戻り燃料（の一部）が燃料フィルタ３内に送り込まれ、燃料フィルタ３に取り付けられたガイド３６によって上部プレート４３上で（所定温度より低い）燃料ポンプ１からの燃料と良く混合されてから濾材４２に流入するようになっているため、濾材４２に付着したワックスが徐々に溶かされることとなる。よって、燃料フィルタ３の濾材４２が目詰まりして燃料ポンプ２による燃料の吸い上げができなくなるような事態が防止される。また、これによって、燃料フィルタ３の濾材４２の交換（フィルタエレメント４０の交換）を頻繁に行う必要がなくなるので経済的であり、作業効率も向上する。このように、本発明の燃料フィルタ３では、従来のように電気配線が必要なヒータを用いる必要がなく取り扱いが容易であり、さらに、簡単且つ安価に構成でき製造コストを低く抑えることが可能である。

さらに、上記システムにおいて、サーモバルブ５を用いることにより、エンジンが十分に暖機されて燃料タンク１内の燃料の温度も或る程度上がり、燃料フィルタ３内の燃料の温度が十分に上昇した後は、燃料ポンプ２からの戻り燃料は燃料フィルタ３に送り込まれることなく、全てが燃料タンク１に戻される（適度に冷やされる）ので、エンジンの効率良い運転を行うことができるようになる。

これまで本発明の好ましい実施形態について説明してきたが、本発明の範囲は上述の実施形態において示されたものに限定されない。例えば、上述の実施形態では、単動ピストン形シリンダ５６においてピストン５６ｂを常時収縮方向に付勢するリターンスプリング５７は圧縮形のスプリングであったが、これは引っ張り形のスプリングにしても良い（但し、バルブ穴５４の内端側に設けるようにする）。また、シリンダチューブ５６ａ内に封入される液体５６ｃは、温度の上昇とともに膨張して温度の下降とともに収縮する特性を有していればその種類は特に問わないが、温度変化に対する体積変化率がサーモバルブ５のサイズ等を勘案し、最も適合するものを採用するようにする必要がある。

また、上述の実施形態においては、スプール移動装置の液体５６ｃの温度が常時燃料フィルタ３内の燃料の温度と同じになるように、スプール移動装置のシリンダチューブ５６ａは燃料フィルタ３内の燃料中に浸されるようになっていたが、これは必須ではなく、他の方法により、スプール移動装置の液体５６ｃの温度が燃料フィルタ３内の燃料中の温度と同じ温度となるようにしても良い。しかし、上述の実施形態において示した構成であれば、燃料フィルタ３内の燃料の温度に従った液体５６ｃの膨張を容易に実現させることができるという利点がある。

また、上述の実施形態においては、サーモバルブ５のバルブボディ５０が燃料フィルタ３のフィルタケース３０（上部ケース半体３１）と一体に構成されていたが、本発明ではこれは必須の要件ではなく、サーモバルブ５のバルブボディをフィルタケース３０とは別個の部材とし、これにバルブ穴を設け、このバルブ穴内にスプール、スプール移動装置を配置するようにしても良い。しかし、上述の実施形態において示したように、サーモバルブ５のバルブボディ５０が、燃料フィルタ３のフィルタケース３０と一体に構成されれば、サーモバルブ５と燃料フィルタ３との間の配管を簡単なものとすることができる。その結果、これら両者３，５の取り扱いがさらに容易になり、所定位置への設置・取り外し、及びメンテナンスに要する作業をより簡単にすることができるようになる。なお、サーモバルブ５のバルブボディ５０が燃料フィルタ３のフィルタケース３０とは別個の部材から構成される場合には、スプール移動装置を燃料フィルタ３内の燃料と直接接触させることができないので、燃料フィルタ３内の燃料の温度を温度センサ等により検知するようにする方法が有効となる。

また、上述の実施形態においては、本発明に係る燃料フィルタが用いられる対象が、軽油を燃料として動作するディーゼルエンジンであるとして説明したが、これは一例であり、軽油を燃料として動作する他の動力機械にも用いることができる。また、本発明に係る燃料フィルタは、上述の実施形態に示したような、軽油の濾過を目的として使用されるものに限定されず、低温時に固形成分が析出する他の燃料の濾過を目的として使用することもできる。

本発明の一実施形態に係る燃料フィルタの構成図であり、図３中における矢視 I−Iより見た燃料フィルタの断面図である。 上記燃料フィルタが備えられた燃料噴射供給システムの簡略構成図である。 上記燃料フィルタの平面図である。 図１中における矢視ＩV−ＩVより見た燃料フィルタの平面図である。 上記燃料フィルタの斜視図である。 上記燃料フィルタと一体に構成されたサーモバルブの断面図である。 サーモバルブのスプール移動装置における液体の温度とスプールの移動量との関係を示すグラフである。 （Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、図７に示すグラフ中の点Ａ及び点Ｂに対応するサーモバルブの状態を示した図である。

符号の説明

１ 燃料タンク
２ 燃料ポンプ
３ 燃料フィルタ
４ 噴射ノズル
５ サーモバルブ
３０ フィルタケース
３０ａ フィルタエレメント収容空間
３１ 上部ケース半体
３２ 下部ケース半体
３３ 第１吸込ポート
３３ｐ 開口部
３４ 第１吐出ポート（吐出ポート）
３５ 第２吸込ポート
３５ｐ フィルタ直結路（第２吸込ポートの開口部）
３６ ガイド
４０ フィルタエレメント
４２ 濾材
４３ 上部プレート
５０ バルブボディ
５２ 第２吐出ポート
５３ フィルタ直結路
５４ バルブ穴
５５ スプール
５６ 単動ピストン形シリンダ
５６ａ シリンダチューブ
５６ｂ ピストン
５６ｃ 液体
５７ リターンスプリング
８１ 第１燃料供給路
８２ 第２燃料供給路
８３ 第３燃料供給路
８４ 第１戻り燃料流路
８５ 第２戻り燃料流路
８６ 第３戻り燃料流路

Claims (3)

1. 燃料タンクと燃料ポンプとの間の流路中に設けられた燃料フィルタにおいて、
   前記燃料タンクから前記燃料ポンプにより吸引された燃料を前記燃料フィルタに供給するための第１吸込ポート、前記燃料フィルタを通過した燃料を前記燃料ポンプに供給するための吐出ポート、及び前記燃料ポンプから吐出された燃料の一部を前記燃料フィルタに戻す第２吸込ポートを備え、内部にフィルタエレメント収容空間を有したフィルタケースと、
   上下に延びた円筒状の濾材及び前記濾材の上面に上部プレートを備え、前記フィルタエレメント収容空間内に上下に延びて設置されるフィルタエレメントとを有し、
   前記フィルタケースは、前記第１吸込ポート、前記第２吸込ポート及び前記吐出ポートが内部を貫通して外部に開口している上部ケース半体と、前記上部ケース半体と嵌合する下部ケース半体とからなり、
   前記上部ケース半体の下面には、前記第１吸込ポートから流入した燃料と前記第２吸込ポートから流入した燃料とを、前記フィルタエレメントの前記上部プレート上で混合させるためのガイドが取り付けられ、
   前記ガイドは、凹部が前記上部ケース半体の下面に開口した前記第２吸込ポートの開口部を包含し、開放端が前記上部ケース半体の下面に開口した前記第１吸込ポートの開口部に向かって開放した略Ｕ字形状であり、該ガイドの下面が前記上部ケース半体と前記下部ケース半体とを嵌合させたときに前記上部プレートに近接するように下方に突出していることを特徴とする燃料フィルタ。
2. 前記燃料ポンプと前記第２燃料吸込ポートとの間の流路中に介装され、
   前記燃料フィルタ内の燃料の温度が燃料中に固形成分が析出することのない温度として定められた所定温度よりも低い場合は、前記燃料ポンプと前記第２燃料吸込ポートとの間を連通させ、
   前記燃料フィルタ内の燃料の温度が前記所定温度よりも高い場合は、前記燃料ポンプと前記第２燃料吸込ポートとの間を遮断し、前記燃料ポンプと前記燃料タンクとの間を連通させるサーモバルブを備えていることを特徴とする燃料フィルタ。
3. 前記フィルタケースは、前記サーモバルブと一体に構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料フィルタ。

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