JP2008121590A - フィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】燃料フィルタ内に滞留した空気が大きな気泡のままエンジンに供給されてエンスト等の不具合が発生することを抑制する。
【解決手段】内部にエレメント配設空間１０Ａを有し、エレメント配設空間１０Ａと外部を連通させる流入路２１及び流出路２２が形成されたフィルタケース１０およびフィルタヘッド２０と、エレメント配設空間１０Ａを流入路２１に繋がる流入空間１０Ｂと流出路２２に繋がる流出空間１０Ｃとに二分させて、エレメント配設空間１０Ａ内に取り付けられるフィルタエレメント３０とからなり、流入空間１０Ｂ内に導入された液体を、フィルタエレメント３０を通過させて、流出路２２を通って外部に流出させるフィルタにおいて、フィルタヘッド２０は流出路２２から流出空間１０Ｃ内に下方に延びたエア抜き孔６１が形成されたパイプ部材６０を有し、フィルタ内の上部に溜まった空気をエア抜き孔６１から外部に流出させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、燃料等の液体の濾過に用いられるフィルタに関する。

従来の技術として、軽油、灯油、ガソリン等を燃料（液体）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システムが備えられている。この燃料噴射システムは、燃料タンク、燃料ポンプ及びノズルを備えており、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フィルタが設けられている（例えば、特許文献１参照）。

上記文献に開示されているフィルタは、内部にエレメント配設空間を有し、エレメント配設空間と外部を連通させる流入路及び流出路が形成されたフィルタケースと、エレメント配設空間を流入路に繋がる流入空間と流出路に繋がる流出空間とに二分させ、エレメント配設空間内に取り付けられるフィルタエレメントとから構成されている。該フィルタは、外部から流入路を通って流入空間内に導入された流体を、フィルタエレメントが有する濾材で濾過し、燃料に含まれる固形物（例えば、燃焼生成物や金属粉）等を捕捉除去し、固形物等が捕捉除去された燃料を清浄な状態で流出空間に流入し、この流出空間から流出路を通って外部（例えば、該フィルタと燃料ポンプとを結ぶ燃料流路）に流出させるようになっている。

特開平１１−３２４８４４号公報

ところで、上記のような構成のフィルタに供給される燃料には、目に見えない細かな泡状の空気（気泡）が含まれており、この燃料がフィルタエレメント（濾材）を通過するときに燃料中の気泡が濾材表面に付着し易い。このように濾材表面に付着した空気は次第に集合して大きな気泡となり、濾材表面から離れて浮かび上がり、エレメント配設空間（流入空間）の上部に空気溜まりを形成することが多い。

このようにエレメント配設空間内に空気溜まりが形成された状態で、エンジンの急加速などによりフィルタ内の燃料の流速が急に勢いを増すと、フィルタエレメント（濾材）を通過するときの圧力損失が大きくなり、流出空間側が流入空間側に対して相対的に大きな負圧となるため、流入空間の上部に形成された空気溜まりは、一気にフィルタエレメント（濾材）を通過して流出空間側へと吸い込まれ、フィルタと燃料ポンプとを結ぶ燃料流路中へと運ばれる。すると、燃料流路内はこの大きな気泡で満たされ一時的に燃料の代わりに空気が供給されることとなって燃料ポンプへの燃料供給が不十分となり、エンジンのノッキングやエンスト等の発生要因となるおそれがあった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、フィルタ内に滞留した空気を、エア抜き孔から細かい気泡として燃料中に混在させて少しずつ連続的に抜き出すことによって、フィルタと燃料ポンプとを結ぶ燃料流路内に大きな気泡が生成されることを防ぎ、これに起因するエンスト等の不具合の発生を効果的に抑制することができる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、本発明のフィルタは、内部にエレメント配設空間を有し、前記エレメント配設空間と外部を連通させる流入路及び流出路が形成されたフィルタケースと、前記エレメント配設空間を前記流入路に繋がる流入空間と前記流出路に繋がる流出空間とに二分させて、前記エレメント配設空間内に取り付けられるフィルタエレメントとからなり、外部から前記流入路を通って前記流入空間内に導入された液体を、前記フィルタエレメントを通過させて、前記流出空間から前記流出路を通って外部に流出させるように構成したフィルタにおいて、前記フィルタケースは、前記流出路から前記流出空間内に下方に延びたパイプ部材を有し、前記フィルタエレメントを通過した液体を前記流出空間から前記パイプ部材内を通過させて前記流出路に流出させるように構成され、前記パイプ部材は、上部側面にエア抜き孔が形成され、前記フィルタ内の上部に溜まった空気を、前記エア抜き孔から前記パイプ部材内に流出させ、前記パイプ部材内を流れる前記液体中に混入させて外部に流出させるように構成されている。

なお、前記フィルタエレメントは、上下に延びた円筒状の濾材と、前記濾材の下面に固着された下部プレートとを有し、前記パイプ部材は前記流出路から前記流出空間内に下方に延びるとともに下端部が前記下部プレートに近接して設けられ、前記パイプ部材の前記下端部に切欠が形成され、前記パイプ部材の下端部が前記下部プレートと当接したときにおいても、前記流出空間内の前記液体を、前記切欠から前記パイプ部材及び前記流出路を通って外部に流出させることができるように構成されることが望ましい。

本発明のフィルタは、フィルタケースに流出路から流出空間内に下方に延びたパイプ部材を有し、このパイプ部材には上部側面にエア抜き孔が形成されている。この構成により、本発明は、フィルタ内に空気が溜まって液体の液面高さがエア抜き孔より下がったときに、フィルタ内の滞留空気を細かい気泡としてエア抜き孔から少しずつパイプ部材内に流出させる。これによりエアは燃料中に混在する細かな気泡となって燃料ポンプに供給されるため、エンジンの燃焼を損ねることはない。すなわち、本発明によれば、エア抜き孔を介して細かな気泡として燃料中に混入させることによって、供給燃料中に大きな気泡が含まれることをなくし、たとえ一時的であっても燃料の代わりに空気が供給されるような事態が発生することを防ぎ、これに起因するエンスト等の不具合の発生を効果的に抑制することができる。

なお、前記フィルタエレメントは、上下に延びた円筒状の濾材と、前記濾材の下面に固着された下部プレートとを有し、前記パイプ部材は、前記流出路から前記流出空間内に下方に延びて、前記下部プレートに近接する下端部に切欠が形成されている。この構成により、何らかの原因でパイプ部材が下動してパイプ部材の下端部が下部プレートと当接したときにおいても、流出空間内の液体を切欠からパイプ部材内及び流出路に流出させることによって、燃料供給が遮断されてエンスト等の不具合が発生することを防止できる。

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。本発明の構成を有するフィルタ１は、図１，図２及び図４に示すように、内部にエレメント配設空間１０Ａを有し、このエレメント配設空間１０Ａ内にフィルタエレメント３０が配設されるフィルタケース１０と、このフィルタケース２０が着脱自在に螺着されるフィルタヘッド２０とから構成される。なお、フィルタケース１０のエレメント配設空間１０Ａ内にフィルタエレメント３０を配設して構成されるエレメントアセンブリがフィルタヘッド２０に着脱されて交換される構成となっている。

フィルタヘッド２０には、燃料タンクに繋がる流入パイプ２１ａが取り付けられて燃料を流入させる流入路２１と、燃料を燃料ポンプ（図示せず）に向けて流出させる流出路２２が形成され、流出路２２の外側端部に流出パイプ２２ａが取り付けられている。フィルタヘッド２０内には流入路２１と繋がって延びて下面側に開口する内部流路２５が形成されており、その途中にプライミングポンプ４０が設けられている。

ここで、プライミングポンプ４について、図３を用いて説明する。プライミングポンプ４は、本実施形態ではいわゆるダイヤフラムポンプが用いられており、図３に示すように、ゴム製である中央部にカシメ穴４１ａが形成されているダイヤフラム４１と、このダイヤフラム４１の上下に設けられ中央部にカシメ穴４２ａ，４３ａがそれぞれ形成されている保持板４２，４３と、下部に小径部４４ａ及びこの小径部４４ａの下端にカシメ部４４ｂが形成されている軸部材４４と、ポンプケース４５と、手動操作されるハンドル４６と、軸部材４４にハンドル４６を固定するためのビス４７と、スプリング４８とから構成されている。そして、ダイヤフラム４１，保持板４２及び４３は、カシメ穴４１ａ，４２ａ及び４３ａに挿入された小径部４４ａの下端に形成されたカシメ部４４ｂにより、軸部材４４に固定されている。また、ポンプケース４５は、ダイヤフラム４１の外周部４１ｂをフィルタヘッド２０の上部とポンプケース４５の外周下端面４５ａとの間で挟持させて、ビス４９（図２参照）によりフィルタヘッド２０に固定されている。また、ハンドル４６は、該ハンドル４６の下面４６ａとポンプケース４５の上面４５ｂとの間にスプリング４８を介在させて、軸部材４４の上部にビス４７により固定されている。

フィルタヘッド２０内には、内部流路２５における流入路２１への開口部２５ａに設けられ、内部流路２５から流入路２１へ液体が逆流することを防止する第１チェックバルブ５１と、内部流路２５における流入空間１０Ｂ（これについては後述）への開口部２５ｂに設けられ、流入空間１０Ｂから内部流路２５へ液体が逆流することを防止する第２チェックバルブ５２とが設けられている。

さらに、フィルタヘッド２０には、その下面中心部から下方に円筒状に突出する取り付け部２３が形成されており、流出路２２が取り付け部２３の中央部を上下に延びてその下端において開口している。なお、流入路２１に繋がる内部流路２５は取り付け部２３より外周側においてフィルタヘッド２０の下面に開口している。この取り付け部２３の外周には、後述するように、フィルタケース２０（エレメントアセンブリ）が螺着させるための雄ねじ２３ａが形成されている。

さらに、取り付け部２３における流出路２２が開口する部分に圧入孔２３ｂが形成されており、この圧入孔２３ｂ内に下方からパイプ部材６０が圧入されて下方に延びて取り付けられている。パイプ部材６０は、後述するようにエレメントアセンブリが取り付けられた状態でフィルタエレメント３０の内部空間内に延び、下端部がフィルタエレメント３０を構成する下部プレート３４に近接する位置まで延びる構成であり、その上部側面にエア抜き孔６１が形成され、下端部に切欠６２が形成されている。

フィルタケース１０は、上方に開口した有底円筒状に形成されたケース本体１１と、このケース本体１１の上端開口を覆うように取り付けられたカバープレート１３と、カバープレート１３を上方から覆ってケース本体１１に結合されるカバー固定部材１２と、カバープレート１３の中央部開口の内周部を下方に円筒状に折り曲げられて形成された円筒部１３ａの外周面側にカバープレート１３の下側に位置して取り付けられた内部シールリング１５と、カバー固定部材１２の上面に取り付けられてエレメントアセンブリをフィルタケース２０に取り付けたときに両者の間を液密に保持する外部シールリング１６と、ケース本体１１内に配設されてフィルタエレメント３を載置するエレメントホルダ１８とを有している。

カバープレート１３は、円盤状の金属板であり、中央部開口を有した円筒部１３ａの内周に、取り付け部２３の外周の雄ねじ２３ａと螺合する雌ねじ１３ｂが形成され、外周側に複数の貫通孔１３ｃが形成されている。

カバー固定部材１２は、カバープレート１３の上面にスポット溶接で接合されるとともに、周縁部をケース本体１１の周縁部と一体に外周方向に折り曲げて結合することによって、ケース本体１１に固着結合している。なお、カバー固定部材２７は、上面にリング状の取付溝１２ａが形成されており、ここにリング状の上記外部シールリング１６を装着している。

フィルタケース１０（ケース本体１１）の底部に、水センサ１９Ａ及びドレンプラグ１９Ｂが設けられている。水センサ１９Ａは、フィルタエレメント３０により分離された水が、ケース本体１１の底部に溜まって所定量に達すると反応し、警報作動を行うようになっている（例えば、警告ランプの点灯）。ドレンプラグ１９Ｂはこの水を排出するためのものである。

フィルタエレメント３０は、全体として上下に延びた円筒状であり、多数の小孔３１ａを有したパンチシート等から作られた内筒３１の周囲に、蛇腹状に折り曲げられた濾材３２が巻き付けられて構成され、その上端部には円盤状で中央部に開口３３ａを有した上部プレート３３が固着され、下端部には同じく円盤状の下部プレート３４が固着されている。

なお、本実施形態では、内筒３１の周囲に蛇腹状に折り曲げられた濾材３２が巻き付けられているが、濾材はこれに限られない。例えば、所定の厚さを有したグラスファイバー、不織布等によって円筒状に形成されたものや、これらの素材を組み合わせて形成されたもの、若しくは円筒状に形成された焼結品でもよく、濾過する液体や除去する固形物等に合わせて最適な素材及び形状を選択することができる。

ここで、フィルタケース１０内へのフィルタエレメント３３の組み付け（エレメントアセンブリの製造）の手順について説明する。まず、フィルタエレメント３０の下部プレート３４の下面が、ケース本体１１のエレメントホルダ１８に当接するように、フィルタエレメント３０をケース本体１１内に設置する。続いて、フィルタエレメント３０の上部プレート３３の開口３３ａが内部シールリング１５と当接するように、フィルタエレメント３０の上に、予めカバー部材２６がスポット溶接されて取り付けられたカバー固定部材１２を取り付け、その周縁部をケース本体１１の周縁部と一緒に外周方向に折り曲げて結合すれば、フィルタケース１０内へのフィルタエレメント３３の組み付け（エレメントアセンブリの製造）が完了する。

この結果、フィルタケース１０内のエレメント配設空間１０Ａは、フィルタエレメント３０より外側の空間（これを流入空間１０Ｂと称する）と、フィルタエレメント３０の内周側の空間（これを流出空間１０Ｃと称する）とに分割される。そして、流入空間１０Ｂはカバープレート１３の貫通孔１３ｃを介して上面側において外部に連通し、流出空間１０Ｃは上部プレート３３の開口３３ａおよびカバープレート１３の円筒部１３ａの中央開口を介して外部に連通する。

このようにして作られたエレメントアセンブリは、図１および図４に示すように、パイプ部材６０をカバープレート１３の円筒部１３ａの中央部開口を通ってフィルタエレメント３０の内部空間内に突出させるようにして、雌ねじ１３ｂを雄ねじ２３ａに螺合させてフィルタヘッド２０の下面に取り付けられる。このように取り付けられた状態で、パイプ部材６０の下端はフィルタエレメント３０の下部プレート３４に近い位置に位置する。逆にこの螺合を外すことにより、エレメントアセンブリをフィルタヘッド２０から取り外して交換することができる。なお、このようにエレメントアセンブリがフィルタヘッド２０に取り付けられた状態で、外部シールリング１６がフィルタヘッド２０の下面に当接してこの部分をシールし、内部燃料が外部に漏れ出すことがないように構成されている。

以上のようにしてフィルタヘッド２０にエレメントアセンブリが取り付けられて図１および図４のように組み立てられた状態のフィルタ１において、通常時は、図１中の実線の矢印で示すように、外部（燃料タンク）から流入路２１を通って内部流路２５を経由して流入空間１０Ｂ内に導入された液体（燃料）を、フィルタエレメント３３の濾材３２を通過させて、流出空間１０Ｃからパイプ部材６０及び流出路２２を通って、外部すなわち燃料ポンプの方に流出させる。このとき、濾材３２により燃料タンクから供給される燃料に含まれるゴミ等が除去されて清浄化される。

以上のようにして燃料の濾過が行われるときに、燃料中に含まれている小さな泡状の空気（気泡）が濾材３２の表面に付着しやすく、これが集合されて次第に大きな気泡となり、図５に示すように、流入空間１０Ｂ内の上部に空気溜まりＡ（１）を形成することがある。このように流入空間１０Ｂ内に空気溜まりＡ（１）が形成された状態で、エンジンが急加速されて燃料供給量が増加すると、濾材３２を通過する燃料の流速が増加して空気溜まりＡ（１）を形成した空気が一気に濾材３２を通過して流出空間１０Ｃ内に流入することがある。

このようにして空気溜まりＡ（１）を形成した空気が流出空間１０Ｃ内に流入すると、今度は流出空間１０Ｃ内に空気溜まりＡ（２）を形成する。ここで、流出空間１０Ｃ内にパイプ部材６０が下方に突出して設けられているため、空気溜まりＡ（２）を形成する空気は直ちに流出路２２に流出することがない。但し、パイプ部材６０の上部に小孔からなるエア抜き孔６１が形成されており、空気溜まりＡ（２）の空気はエア抜き孔６１を通って細かい気泡として少しずつパイプ部材６０の内部に流出される。パイプ部材６０の内部はその下端開口から流入して流出路２２に燃料が流れており、エア抜き孔６１を通って流出する空気はこの燃料内に細かな気泡として混入し、そのまま、燃料ポンプに供給される。このため、従来のように大きな空気溜まりもしくは気泡が燃料ポンプに供給されて一時的に燃料供給が停止する状態となって、エンジンがノッキングしたり停止したりする不具合が発生することがない。

さらに、本発明のフィルタ１においてパイプ部材６０は圧入孔２３ｂに圧入されて取り付けられ、且つその下端はフィルタエレメント３０の下部プレート３４と接近して位置するように構成されている。このため何らかの原因でパイプ部材６０の圧入力が緩んでパイプ部材６０が下動しても、その下端が下部プレート３４と当接してパイプ部材６０が圧入孔２３ｂから抜け出すようなことが無いようになっている。また、パイプ部材６０の下端には切り欠き６２が形成されており、上記のようにパイプ部材６０が下動して、図５に点線で示すように、パイプ部材６０の下端部が下部プレート３４と当接したときにおいても、流出空間１０Ｃ内の液体燃料を切り欠き６２からパイプ部材６０内に流入させ、流出路２２を通して外部すなわち燃料ポンプの方に流出させることができる。

本発明は、以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば適宜改良可能である。

本発明に係るフィルタの構成図であり、図２における矢視Ｉ−Ｉより見たフィルタの断面図である。 図１における矢視ＩＩより見た上記フィルタの平面図である。 本発明に係るフィルタに取り付けられているプライミングポンプ（ダイヤフラムポンプ）の拡大断面図である。 図２における矢視ＩＶ−ＩＶから見たフィルタ１の断面図である。 上記パイプ部材に形成されたエア抜き孔及び切欠の作用を説明する図である。

符号の説明

１ フィルタ
２ フィルタケース
３ フィルタエレメント
４ プライミングポンプ
２０ エレメント配設空間
２０Ａ 流入空間
２０Ｂ 流出空間
２１ 流入路
２２ 流出路
２３ 上部ケース半体
２４ 下部ケース半体
６０ パイプ部材
６１ エア抜き孔
６２ 切欠

Claims (2)

1. 内部にエレメント配設空間を有し、前記エレメント配設空間と外部を連通させる流入路及び流出路が形成されたフィルタケースと、
   前記エレメント配設空間を前記流入路に繋がる流入空間と前記流出路に繋がる流出空間とに二分させて、前記エレメント配設空間内に取り付けられるフィルタエレメントとからなり、
   外部から前記流入路を通って前記流入空間内に導入された液体を、前記フィルタエレメントを通過させて、前記流出空間から前記流出路を通って外部に流出させるように構成したフィルタにおいて、
   前記フィルタケースは、前記流出路から前記流出空間内に下方に延びたパイプ部材を有し、前記フィルタエレメントを通過した液体を前記流出空間から前記パイプ部材内を通過させて前記流出路に流出させるように構成され、
   前記パイプ部材は、上部側面にエア抜き孔が形成され、
   前記フィルタ内の上部に溜まった空気を、前記エア抜き孔から前記パイプ部材内に流出させ、前記パイプ部材内を流れる前記液体中に混入させて外部に流出させるように構成したことを特徴とするフィルタ。
2. 前記フィルタエレメントは、上下に延びた円筒状の濾材と、前記濾材の下面に固着された下部プレートとを有し、
   前記パイプ部材は前記流出路から前記流出空間内に下方に延びるとともに下端部が前記下部プレートに近接して設けられ、
   前記パイプ部材の前記下端部に切欠が形成され、
   前記パイプ部材の下端部が前記下部プレートと当接したときにおいても、前記流出空間内の前記液体を、前記切欠から前記パイプ部材及び前記流出路を通って外部に流出させることができるように構成したことを特徴とする請求項１に記載のフィルタ。

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