JP2009125737A

JP2009125737A - プレ燃料フィルタ

Info

Publication number: JP2009125737A
Application number: JP2007307090A
Authority: JP
Inventors: Keiji Yokoyama; 慶二横山
Original assignee: Wako Filter Technology Co Ltd
Current assignee: Wako Filter Technology Co Ltd
Priority date: 2007-11-28
Filing date: 2007-11-28
Publication date: 2009-06-11

Abstract

【課題】フィルタエレメント交換の時期をメイン燃料フィルタと一致させるできるプレ燃料フィルタを提供する。
【解決手段】プレ燃料フィルタ１は、外部から流入路２１を通って流入空間１０ａ内に導入された燃料を、フィルタエレメント４０を通過させて、流出空間１０ｂから流出路２２を通って外部に流出させるように構成され、一端が流入空間１０ａに開口し、他端が流出空間１０ｂに開口した開口４４ａと、開口４４ａを開閉するバルブ部材５３とから構成され、流入空間１０ａ内の燃料と流出空間１０ｂの燃料との差圧が大きくなったときに、バルブ部材５３を開放して燃料を開口４４ａからフィルタエレメント４０を迂回して流し、流出路２２から外部に流出させるリリーフバルブ５０を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃料の供給流路に設けられて燃料中の固形物を捕捉除去するメイン燃料フィルタの上流側に設けられるプレ燃料フィルタに関する。

軽油、灯油、ガソリン等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、燃料ポンプ及び噴射ノズルを備えており、燃料タンクと噴射ノズルとの間の燃料の供給流路には、燃料タンク内の燃料中に含まれるごみや埃等の固形物を捕捉除去するための燃料フィルタが設けられている（例えば、特許文献１を参照）。

例えば、油圧ショベル等の建設機械では、燃料の補給が作業現場で行われることが多く、作業現場では多量の塵埃が飛散する等の関係から、補給された燃料にこれらの塵埃等の固形物が混入する可能性が高い。上述のように、燃料の供給流路にはメイン燃料フィルタが設けられているが、このメイン燃料フィルタは摩耗粉等の微小な固形物を捕捉除去することが本来の機能であるため、目の細かい濾材が一般的に用いられ、供給される燃料に多量の固形物が混入していると容易に目詰まりを起こすことになる。このように、比較的管理の悪い補給手段から燃料が補給される建設機械等にあっては、燃料の供給流路におけるメイン燃料フィルタの上流側にプレ燃料フィルタが設けられている。このプレ燃料フィルタは、燃料タンクから供給される燃料に含まれる塵埃、その他比較的大きな固形物等を予め捕捉除去し、メイン燃料フィルタの負担を軽減してその長寿命化を図るとともに、エンジンに不純物を含まない清浄な燃料が供給できるようになっている。

特開平１１‐３２４８４４号公報

このようにすれば燃料タンクから供給される燃料がメイン燃料フィルタを通過する前に、プレ燃料フィルタによって燃料に含まれる固形物等を予め捕捉除去し、メイン燃料フィルタの負担を軽減してその長寿命化を図ることができるが、その分プレ燃料フィルタのフィルタエレメントに目詰まりが生じ易くなる。そのため、メイン燃料フィルタに比して頻繁にプレ燃料フィルタのフィルタエレメントの交換を行わなければならず、メイン燃料フィルタとプレ燃料フィルタとのフィルタエレメント交換の時期が一致しないため、フィルタエレメント交換の作業効率が悪くなっている。また、プレ燃料フィルタにおいて、目詰まりが生じてくるとエンジンに十分な量の燃料が供給されず出力低下等の不具合が発生するため、フィルタエレメントが完全に目詰まりする前に交換しなければならず、フィルタエレメント交換のコストが高くなるという課題があった。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、フィルタエレメント交換の時期をメイン燃料フィルタと実質的に一致させるとともに、フィルタエレメントが完全に目詰まりするまで使用することができるプレ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、本発明のプレ燃料フィルタは、燃料タンクと燃料供給先媒体との間の流路中に設けられたメイン燃料フィルタの上流側に設けられ、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とを連通させる流入路およ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燃料を、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され、一端が前記流入空間もしくは前記流入路に開口し、他端が前記流出空間もしくは前記流出路に開口したバイパス路と、前記バイパス路を開閉する弁部材とから構成され、前記流入空間内の燃料と前記流出空間内の燃料との差圧が大きくなったときに、前記弁部材を開放して前記流入空間内の燃料を前記バイパス路から前記フィルタエレメントを迂回して流し、前記流出路から外部に流出させるリリーフバルブを有する。

上記プレ燃料フィルタにおいて、前記フィルタエレメントは、濾材で囲まれた内部空間と、上部に形成された前記内部空間に連通する上開口部と、底部に形成され前記内部空間に連通する下開口部とを有して形成され、前記流出路が前記上開口部と連通し、前記流入路が前記エレメント配設空間における前記フィルタエレメントの外側空間に連通し、前記リリーフバルブは、前記フィルタエレメントの底部に形成された前記下開口部からなる前記バイパス路と、前記内部空間側から前記下開口部を開閉する前記弁部材とから構成され、前記外側空間内の燃料と前記内側空間内の燃料との差圧が大きくなったときに、前記弁部材を開放して前記外側空間内の燃料を前記下開口部から前記濾材を迂回して流し、前記上開口部を通って前記流出路から外部に流出させるように構成されることが好ましい。

また、上記プレ燃料フィルタにおいて、前記フィルタケースは、前記流入路および前記流出路を有してなるフィルタヘッドと、上端部が開口した有底円筒状に形成され、内部に前記エレメント配設空間を有するケース本体とからなり、前記ケース本体の上端部が前記フィルタヘッドの下端部に着脱自在に取り付けられて構成され、前記リリーフバルブは、前記フィルタヘッド内において前記流入路と前記流出路とを連通し、その途中に前記弁部材を有した前記バイパス路が形成され、前記流入路から流入した燃料と前記流出路から流出する燃料との差圧が大きくなったときに、前記弁部材を開放して前記流入路から流入した燃料を前記バイパス路から前記エレメント配設空間を迂回して流し、前記流出路から外部に流出させるように構成されることが好ましい。

本発明のプレ燃料フィルタは、一端が流入空間もしくは流入路に開口し、他端が流出空間もしくは流出路に開口したバイパス路と、バイパス路を開閉する弁部材とから構成されるリリーフバルブを有している。この構成により、フィルタエレメントの目詰まり等によって流入空間に導入された燃料の圧力が高くなったときに、弁部材を開放して燃料の一部をバイパス路からフィルタエレメントを迂回して流出路から外部に流出させることができる。このとき、プレ燃料フィルタから流出した燃料は、メイン燃料フィルタによりプレ燃料フィルタで除去されなかった固形物等も含めた種々の固形物等が捕捉除去され、浄化された燃料が噴射ノズルに供給される。これにより、プレ燃料フィルタのフィルタエレメント交換の時期をメイン燃料フィルタのフィルタエレメント交換時期と実質的に一致させることができ、フィルタエレメント交換の作業効率が向上するとともに、プレ燃料フィルタのフィルタエレメントが完全に目詰まりするまで使用することができ、フィルタエレメント交換のコストを抑えることが可能となる。

なお、前記フィルタエレメントは、濾材で囲まれた内部空間と、上部に形成された内部空間に連通する上開口部と、底部に形成され内部空間に連通する下開口部とを有して形成され、前記リリーフバルブは、フィルタエレメントの底部に形成された下開口部からなるバイパス路と、内部空間側から下開口部を開閉する弁部材とから構成されている。この構成により、濾材の目詰まり等によって外側空間に導入された燃料の圧力が高くなったときに、弁部材を開放して燃料の一部を下開口部から濾材を迂回して上開口部を通って流出路から外部に流出させることができる。このとき、プレ燃料フィルタから流出した燃料は、メイン燃料フィルタによりプレ燃料フィルタで除去されなかった固形物等も含めた種々の固形物等が捕捉除去され、浄化された燃料が噴射ノズルに供給される。これにより、プレ燃料フィルタのフィルタエレメント交換の時期をメイン燃料フィルタのフィルタエレメント交換時期と実質的に一致させることができ、フィルタエレメント交換の作業効率が向上するとともに、プレ燃料フィルタのフィルタエレメントが完全に目詰まりするまで使用することができ、フィルタエレメント交換のコストを抑えることが可能となる。

また、前記フィルタケースは、流入路および流出路を有してなるフィルタヘッドと、上端部が開口した有底円筒状に形成され、内部にエレメント配設空間を有するケース本体とからなり、ケース本体の上端部がフィルタヘッドの下端部に着脱自在に取り付けられて構成され、前記リリーフバルブは、フィルタヘッド内において流入路と流出路とを連通し、その途中に弁部材を有したバイパス路が形成されている。この構成により、フィルタエレメントの目詰まり等によって流入路から流入した燃料の圧力が高くなったときに、弁部材を開放して燃料の一部をバイパス路からエレメント配設空間を迂回して流出路から外部に流出させることができる。このとき、プレ燃料フィルタから流出した燃料は、メイン燃料フィルタによりプレ燃料フィルタで除去されなかった固形物等も含めた種々の固形物等が捕捉除去され、浄化された燃料が噴射ノズルに供給される。これにより、プレ燃料フィルタのフィルタエレメント交換の時期をメイン燃料フィルタのフィルタエレメント交換時期と実質的に一致させることができ、フィルタエレメント交換の作業効率が向上するとともに、プレ燃料フィルタのフィルタエレメントが完全に目詰まりするまで使用することができ、フィルタエレメント交換のコストを抑えることが可能となる。

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。図１は、本発明に係るプレ燃料フィルタ１(１０１)が適用された車両用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、この燃料噴射供給システムの概略構成について説明する。

この燃料噴射供給システムは、エンジンの燃料を貯留する燃料タンクＴと、燃料を圧送する燃料ポンプＰと、燃料ポンプＰ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Ｎと、燃料中に含まれる磨耗粉等の微小な固形物を捕捉除去し燃料を浄化するメイン燃料フィルタＭＦと、燃料タンクＴから供給される燃料がメイン燃料フィルタＭＦを通過する以前に、燃料に含まれる塵埃、その他比較的大きな固形物等を予め捕捉除去する本発明に係るプレ燃料フィルタ１(１０１)とを備えている。

プレ燃料フィルタ１(１０１)及びメイン燃料フィルタＭＦは、燃料タンクＴと噴射ノズルＮとの間の流路において、燃料タンクＴに近い方（上流側）からプレ燃料フィルタ１(１０１)、メイン燃料フィルタＭＦの順に配設される。しかし、燃料ポンプＰは、図１(ａ)〜(ｃ)に示すように、メイン燃料フィルタＭＦよりも下流側（噴射ノズルＮに近い側）、プレ燃料フィルタ１とメイン燃料フィルタＭＦとの間、もしくはプレ燃料フィルタ１(１０１)よりも上流側のいずれの位置に設けられても構わない。以下では、燃料ポンプＰは、図１(ａ)に示すように、メイン燃料フィルタＭＦよりも下流側に設けられているとして説明する。

このような構成の燃料噴射供給システムでは、燃料は、燃料ポンプＰによって燃料タンクＴ内より吸引され、プレ燃料フィルタ１(１０１)、メイン燃料フィルタＭＦの順に通過して含有する種々の固形物等を捕捉除去して浄化される。このように浄化された燃料は、燃料ポンプＰによって噴射ノズルＮに圧送され、噴射ノズルＮによって霧化されて不図示のエンジンの給気管内や燃焼室内に噴霧供給されるようになっている。

各燃料フィルタでは、一定量以上の固形物等を捕捉すると、燃料が目詰まりによって内蔵されたフィルタエレメント（濾材）を通過し難くなり、流入する燃料の圧力と流出する燃料の圧力の差圧が大きくなる。その際、メイン燃料フィルタＭＦでは、流入した燃料をリリーフバルブを介してフィルタエレメントを迂回して流出させると、燃料ポンプＰ及び噴射ノズルＮに多くの固形物等を含んだ燃料を流出させることになる。そのため、メイン燃料フィルタＭＦでは、流入側と流出側との燃料の差圧を検出してこの差圧が所定値を超えるとアラーム等によって警告し、リリーフバルブが開放する前にフィルタエレメントが交換される。

一方、プレ燃料フィルタ１(１０１)では、流入した燃料を後述するリリーフバルブを介してフィルタエレメントを迂回して流出させても、メイン燃料フィルタＭＦによりプレ燃料フィルタ１(１０１)で捕捉されなかった固形物等も含めて捕捉除去される。このため、プレ燃料フィルタ１(１０１)では、メイン燃料フィルタのフィルタエレメント交換と同時期に、フィルタエレメントを交換すればよい。なお、プレ燃料フィルタ１(１０１)では、濾過に使用された時間、もしくはリリーフバルブの開放を検知することによってフィルタエレメントを交換してもよい。

次いで、本発明に係る第１実施例であるプレ燃料フィルタ１について、図２を用いて詳細に説明する。プレ燃料フィルタ１は、フィルタヘッド２０と、内部にエレメント配設空間１０を有し、フィルタヘッド２０に着脱自在に螺着されるフィルタケース３０と、エレメント配設空間１０内に上下方向に延びて配設されるフィルタエレメント４０とから構成される。なお、フィルタケース３０のエレメント配設空間１０内にフィルタエレメント４０を配設して構成されるエレメントアッ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Ｔからの燃料を流入させる流入路２１と、燃料をメイン燃料フィルタＭＦに向けて流出させる流出路２２が形成されている。また、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付部２３が形成されており、流出路２２が取付部２３の中央部を上下に延びてその下端において開口して形成されている。この取付部２３の外周面には、後述するように、フィルタケース３０（エレメントアッセンブリ）が螺着させるための雄ねじ２３ａが形成されている。さらに、フィルタヘッド２０内には、流入路２１に繋がる内部流路２４が取付部２３より外周側において環状に延びて形成されており、内部流路２４はフィルタヘッド２０の下面側に開口している。

フィルタケース３０は、上方に開口した有底円筒状に形成されたケース本体３１と、このケース本体３１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３２と、カバープレート３２を上方から覆ってケース本体３１に結合されるカバー固定部材３３と、カバープレート３２の中央部開口の内周部を下方に円筒状に折り曲げて形成された円筒部３２ａの外周面側にカバープレート３２の下側に位置して取り付けられた内部シールリング３４と、カバー固定部材３３の上面に取り付けられてエレメントアッセンブリをフィルタヘッド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３５とを有している。

カバープレート３２は、円盤状の金属板であり、中央部開口を有した円筒部３２ａの内周面に取付部２３の外周面の雄ねじ２３ａと螺合する雌ねじ３２ｂが形成され、円筒部３２ａの外周側に複数の貫通孔３２ｃが形成されている。

カバー固定部材３３は、カバープレート３２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３１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３１に固着結合している。なお、カバー固定部材３３は、上面にリング状の取付溝３３ａ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３５を装着している。

フィルタケース３０（ケース本体３１）の内側底部には、スプリング支持部材３６が設けられており、このスプリング支持部材３６にスプリング３７が取り付けられている。スプリング３７の上端には、後述するフィルタエレメント４０の下部プレート４４が取り付けられるようになっている。

フィルタエレメント４０は、全体として上下に延びた円筒状であり、多数の小孔４１ａを有したパンチシート等から作られた内筒４１の周囲に、蛇腹状に折り曲げられた濾材４２が巻き付けられて構成され、その上端部には円盤状で中央部に開口４３ａを有した上部プレート４３が固着され、下端部には同じく円盤状で中央部に開口４４ａを有した下部プレート４４が固着されている。

下部プレート４４の開口４４ａの上端には、リリーフバルブ５０が設けられている。リリーフバルブ５０は、図３に示すように、下方に開口した有底円筒状に形成されたガイド部材５１と、バネ部材５２と、下部プレート４４の開口４４ａの上端部を開閉するバルブ部材５３とから構成されており、ガイド部材５１の下端開口が開口４４ａを覆うように下部プレート４４の上面にスポット溶接で接合されている。

ガイド部材５１の内側にはバネ部材５２が設けられており、このバネ部材５２の下端にバルブ部材５３が取り付けられている。また、ガイド部材５１の円周面には、切欠部５１ｂが相対して（図３における紙面に対して前後に）２箇所形成されている。

バルブ部材５３は、ガイド部材５１の内径と略同一大きさの円盤状に形成されており、さらに、バルブ部材５３の上下面は下部プレート４４の開口４４ａの上端面よりも大きく形成されている。このため、バルブ部材５３がバネ部材５２により下部プレート４４の上面に付勢するため、下部プレート４４に形成された開口４４ａの上端面がこのバルブ部材５３により塞がれている。

なお、本実施形態では、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３０内へのフィルタエレメント４０の組み付け（エレメントアッセンブリの製造）の手順について説明する。まず、フィルタエレメント４０の下部プレート４４の下面が、スプリング３７の上端部に当接するように、フィルタエレメント４０をケース本体３１内に設置する。続いて、フィルタエレメント４０の上部プレート４３の上面が内部シールリング３４と当接するように、フィルタエレメント４０の上に予めカバープレート３２にスポット溶接されて取り付けられたカバー固定部材３３を取り付け、その周縁部をケース本体３１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３０内へのフィルタエレメント４０の組み付け（エレメントアッセンブリの製造）が完了する。このとき、円筒部３２ａの外周面側に取り付けられた内部シールリング３４が上部プレート４３の上面に当接し、スプリング３７が圧縮される。スプリング３７は圧縮されて上方への付勢力を発揮し、フィルタエレメント４０が上部プレート４３の上面を内部シールリング３４に当接させた状態で保持される。

この結果、フィルタエレメント４０内のエレメント配設空間１０は、フィルタエレメント４０より外側の空間（これを流入空間１０ａと称する）と、フィルタエレメント４０の内周側の空間（これを流出空間１０ｂと称する）とに分割される。そして、流入空間１０ａはカバープレート３２の貫通孔３２ｃを介して上面側において外部に連通し、流出空間１０ｂは、上部プレート４３の開口４３ａ及びカバープレート３２の円筒部３２ａの中央部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ッセンブリは、フィルタヘッド２０の取付部２３（流出路２２）をカバープレート３２の円筒部３２ａの中央部開口及び上部プレート４３の開口４３ａを通ってフィルタエレメント４０の内部空間（流出空間１０ｂ）内に突出させるようにして、雌ねじ３２ｂ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。逆にこの螺合を外すことにより、エレメントアッ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、このようにフィルタアッ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３５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。

以上にようにしてフィルタヘッド２０にエレメントアッセンブリが取り付けられて、図２のように組み立てられた状態のプレ燃料フィルタ１において、通常時は、燃料タンクＴから流入路２１を通って内部流路２４を経由して流入空間１０ａ内に導入された燃料を、フィルタエレメント４０の濾材４２を通過させて、流出空間１０ｂから円筒部２３に形成された流出路２２を通って、メイン燃料フィルタＭＦに向けて流出させる。このとき、濾材４２により燃料タンクＴから供給される燃料に含まれる塵埃、その他比較的大きな固形物等が捕捉除去される。なお、塵埃等の比較的大きな固形物等が捕捉除去されてプレ燃料フィルタ１から流出した燃料は、メイン燃料フィルタＭＦにより含有する摩耗粉等の微小な固形物等がさらに捕捉除去され、浄化された燃料が燃料ポンプＰ及び噴射ノズルＮに供給される。

このようにプレ燃料フィルタ１で燃料を濾過すると、この燃料に含まれる固形物等がフィルタエレメント４０の濾材４２に捕捉されるが、一定量以上の固形物等を捕捉すると濾材４２の目詰まりによって燃料が濾材４２を通過しづらくなる。このときに流入空間１０ａ内に燃料が導入されると、流入空間１０ａ内の燃料と流出空間１０ｂ内の燃料の差圧が大きくなる。上述のように、リリーフバルブ５０は流出空間１０ｂ内に位置しており、この流入空間１０ａ内の燃料と流出空間１０ｂ内の燃料の差圧が下部プレート４４の開口４４ａを通って、リリーフバルブ５０のバルブ部材５３を上方に押し上げるように作用している。一方、バルブ部材５３はバネ部材５２により下部プレート４４の上面に付勢して開口４４ａの上端部を塞いでいる。

しかし、流入空間１０ａに導入された燃料と流出空間１０ｂ内の燃料の差圧が所定以上の大きさになって、バルブ部材５３を下方から押し上げるように作用する力がバネ部材５２の付勢力より大きくなると、図４に示すように、バルブ部材５３は上方に押し上げられ、下部プレート４４の開口４４ａは開放される。すると、流入空間１０ａに導入された燃料の一部は、図４中の矢印で示すように、開口４４ａからリリーフバルブ５０のガイド部材５１内に流入し、ガイド部材５１に形成された切欠部５１ｂから流出空間１０ｂに流出する。このように、流入空間１０ａ内の燃料と流出空間１０ｂ内の燃料の差圧が所定以上の大きさになると、リリーフバルブ５０のバルブ部材５３が開き、流入空間１０ａに導入された一部の燃料は濾材４２をバイパスして流出空間１０ｂに流出し、流出空間１０ｂから円筒部２３に形成された流出路２２を通って、メイン燃料フィルタＭＦに向けて流出する。このとき、プレ燃料フィルタ１から流出した燃料は、メイン燃料フィルタＭＦによりプレ燃料フィルタ１で除去されなかった比較的大きな固形物等も含めた種々の固形物等が捕捉除去され、浄化された燃料が燃料ポンプＰ及び噴射ノズルＮに供給される。

以上のようにして、プレ燃料フィルタ１では、濾材４２の目詰まり等によって流入空間１０ａ内の燃料と流出空間１０ｂ内の燃料の差圧が所定以上の大きさになったときに、バルブ部材５３を開放して燃料の一部を開口４４ａから濾材４２を迂回して流出空間１０ｂを通って流出路２２からメイン燃料フィルタＭＦに向けて流出させることができる。このとき、プレ燃料フィルタ１から流出した燃料は、メイン燃料フィルタＭＦによりプレ燃料フィルタ１で除去されなかった固形物等も含めた種々の固形物等が捕捉除去され、浄化された燃料が噴射ノズルＮに供給される。これにより、プレ燃料フィルタ１のフィルタエレメント４０の交換時期をメイン燃料フィルタＭＦのフィルタエレメント交換時期と実質的に一致させることができ、フィルタエレメント交換の作業効率が向上するとともに、濾材４２が完全に目詰まりするまでプレ燃料フィルタ１を使用することができ、フィルタエレメント交換のコストを抑えることが可能となる。

次に、本発明に係る第２実施例であるプレ燃料フィルタ１０１について、図５を用いて詳細に説明する。なお、プレ燃料フィルタ１０１では、上記の実施例に係るプレ燃料フィルタ１と基本的に同一のため、同一の構成部材には同一の部材番号を付してそれらの説明を省略する。

プレ燃料フィルタ１０１は、フィルタヘッド１２０と、内部にエレメント配設空間１１０を有し、フィルタヘッド１２０に着脱自在に螺着されるフィルタケース３０と、エレメント配設空間１１０内に上下方向に延びて配設されるフィルタエレメント１４０とから構成される。なお、フィルタケース３０のエレメント配設空間１１０内にフィルタエレメント１４０を配設して構成されるエレメントアッセンブリがフィルタヘッド１２０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１２０には、燃料タンクＴからの燃料を流入させる流入路１２１と、燃料をメイン燃料フィルタＭＦに向けて流出させる流出路１２２が形成されている。また、フィルタヘッド１２０には、その下面中心部から下方に円筒状に突出する取付部１２３が形成されており、流出路１２２が取付部１２３の中央部を上下に延びてその下端において開口して形成されている。この取付部１２３の外周面には、後述するように、フィルタケース３０（フィルタアッセンブリ）が螺着させるための雄ねじ１２３ａが形成されている。さらに、フィルタヘッド１２０内には、流入路１２１に繋がる内部流路１２４が取付部１２３より外周側において環状に延びて形成されており、内部流路１２４はフィルタヘッド１２０の下面側に開口している。

また、フィルタヘッド１２０内には、一端が内部流路１２４に開口して他端が流出路１２２に開口したバイパス路１２５が形成されており、その途中にリリーフバルブ１５０が設けられている。リリーフバルブ１５０は、本実施形態ではいわゆるボールバルブが用いられており、手動操作されるハンドル１５１と、軸部材１５２と、球状に形成されたボール弁１５３と、中央に貫通孔１５４ａを有したリング状に形成された弁座１５４とから構成されており、ハンドル１５１が回転自在にフィルタヘッド１２０の上面に設けられている。

ハンドル１５１の下面には軸部材１５２が下方に延びて挿設されており、ハンドル１５１の回転操作により軸部材１５２が上下方向に伸縮動するように構成されている。軸部材１５２の下端にはボール弁１５３が設けられている。ボール弁１５３の下方には、弁座１５４の貫通孔１５４ａとバイパス路１２５とが連通するように、バイパス路１２５の途中に弁座１５４が設けられている。

弁座１５４の貫通孔１５４ａの形状は、ボール弁１５３の球面と密着可能に形成されている。このため、ハンドル１５１の回転操作により軸部材１５２を介してボール弁１５３を下方に移動させ、ボール弁１５３と弁座１５４の貫通孔１５４ａとを密着させることによりバイパス路１２５が閉鎖される。逆に、ハンドル１５１の回転操作により軸部材１５２を介してボール弁１５３を上方に移動させ、ボール弁１５３と弁座１５４の貫通孔１５４ａとを乖離させることによりバイパス路１２５が開放される。

フィルタエレメント１４０は、全体として上下に延びた円筒状であり、多数の小孔１４１ａを有したパンチシート等から作られた内筒１４１の周囲に、蛇腹状に折り曲げられた濾材１４２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１４３ａを有した上部プレート１４３が固着され、下端部には同じく円盤状に形成された下部プレート１４４が固着されている。

なお、本実施形態では、内筒１４１の周囲に蛇腹状に折り曲げられた濾材１４２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３０内へのフィルタエレメント１４０の組み付け（エレメントアッセンブリの製造）の手順について説明する。まず、フィルタエレメント１４０の下部プレート１４４の下面が、スプリング３７の上端部に当接するように、フィルタエレメント１４０をケース本体３１内に設置する。続いて、フィルタエレメント１４０の上部プレート１４３の上面が内部シールリング３４と当接するように、フィルタエレメント１４０の上に予めカバープレート３２にスポット溶接されて取り付けられたカバー固定部材３３を取り付け、その周縁部をケース本体３１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３０内へのフィルタエレメント１４０の組み付け（エレメントアッセンブリの製造）が完了する。このとき、円筒部３２ａの外周面側に取り付けられた内部シールリング３４が上部プレート１４３の上面に当接し、スプリング３７が圧縮される。スプリング３７は圧縮されて上方への付勢力を発揮し、フィルタエレメント１４０が上部プレート１４３の上面を内部シールリング３４に当接させた状態で保持される。

この結果、フィルタエレメント１４０内のエレメント配設空間１１０は、フィルタエレメント１４０より外側の空間（これを流入空間１１０ａと称する）と、フィルタエレメント１４０の内周側の空間（これを流出空間１１０ｂと称する）とに分割される。そして、流入空間１１０ａはカバープレート３２の貫通孔３２ｃを介して上面側において外部に連通し、流出空間１１０ｂは、上部プレート１４３の開口１４３ａ及びカバープレート３２の円筒部３２ａの中央部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ッセンブリは、フィルタヘッド１２０の取付部１２３（流出路１２２）をカバープレート３２の円筒部３２ａの中央部開口及び上部プレート１４３の開口１４３ａを通ってフィルタエレメント１４０の内部空間（流出空間１１０ｂ）内に突出させるようにして、雌ねじ３２ｂを雄ねじ１２３ａに螺合させてフィルタヘッド１２０の下面に取り付けられる。逆にこの螺合を外すことにより、エレメントアッセンブリをフィルタヘッド１２０から取り外して交換することができる。なお、このようにフィルタアッセンブリがフィルタヘッド１２０に取り付けられた状態で、外部シールリング３５がフィルタヘッド１２０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。

以上にようにしてフィルタヘッド１２０にエレメントアッセンブリが取り付けられて、図５のように組み立てられた状態のプレ燃料フィルタ１０１において、通常時は、リリースバルブ１５０のボール弁１５３と弁座１５４とを密着させてバイパス路１２５が閉鎖されており、燃料タンクＴから流入路１２１を通って内部流路１２４を経由して流入空間１１０ａ内に導入された燃料を、フィルタエレメント１４０の濾材１４２を通過させて、流出空間１１０ｂから円筒部１２３に形成された流出路１２２を通って、メイン燃料フィルタＭＦに向けて流出させる。このとき、濾材１４２により燃料タンクから供給される燃料に含まれる塵埃、その他比較的大きな固形物等が捕捉除去される。なお、塵埃等の比較的大きな固形物等が捕捉除去されてプレ燃料フィルタ１０１から流出した燃料は、メイン燃料フィルタＭＦにより含有する磨耗粉等の微小な固形物等がさらに捕捉除去され、浄化された燃料が燃料ポンプＰ及び噴射ノズルＮに供給される。

このようにプレ燃料フィルタ１０１で燃料を濾過すると、この燃料に含まれる固形物等がフィルタエレメント１４０の濾材１４２に捕捉除去されるが、一定量以上の固形物等を捕捉すると濾材１４２の目詰まりによって燃料が濾材１４２を通過しづらくなる。このときに流入路１２１から流入空間１１０ａ内に燃料が導入されると、流入空間１１０ａ側と流出空間１１０ｂ側の燃料の差圧が大きくなる。すなわち、流出路１２２から流出する燃料が減少してエンジンの出力低下等の不具合が発生する。

フィルタエレメント１４０の濾材１４２が目詰まりを生じて流出路１２２から十分な量の燃料が流出されないことが検知されると、内部流路１２４と流出路１２２とを連通するバイパス路１２５に設けられたリリーフバルブ１５０のハンドル１５１を操作し、ボール弁１５３と弁座１５４とを乖離させてバイパス路１２５を開放する。すると、流入路１２１から内部流路１２４を経由して流入空間１１０ａ内に導入される燃料の一部は、図６中の矢印で示すように、弁座１５４の貫通孔１５４ａ及びバイパス路１２５を通って、フィルタエレメント１４０（濾材１４２）をバイパスして流出路１２２からメイン燃料フィルタＭＦに向けて流出する。このとき、プレ燃料フィルタ１０１から流出した燃料は、メイン燃料フィルタＭＦによりプレ燃料フィルタ１０１で除去されなかった比較的大きな固形物等も含めた種々の固形物等が捕捉除去され、浄化された燃料が燃料ポンプＰ及び噴射ノズルＮに供給される。

以上のようにして、プレ燃料フィルタ１０１では、濾材１４２の目詰まり等によって流入路１２１から流入した燃料と流出路１２２側の燃料の差圧が大きくなったとき、すなわち流出路１２２から十分な量の燃料が流出されないことが検知されると、リリーフバルブ１５０のハンドル１５１を操作してバイパス路１２５を開放し、燃料の一部がバイパス路１２５を通ってエレメント配設空間１１０に導入されることなく、流出路１２２からメイン燃料フィルタＭＦに向けて流出させることができる。このとき、プレ燃料フィルタ１０１から流出した燃料は、メイン燃料フィルタＭＦによりプレ燃料フィルタ１０１で除去されなかった固形物等も含めた種々の固形物等が捕捉除去され、浄化された燃料が噴射ノズルＮに供給される。これにより、プレ燃料フィルタ１０１のフィルタエレメント１４０の交換時期をメイン燃料フィルタＭＦのフィルタエレメント交換時期と実質的に一致させることができ、フィルタエレメント交換の作業効率が向上するとともに、濾材１４２が完全に目詰まりするまでプレ燃料フィルタ１０１を使用することができ、フィルタエレメント交換のコストを抑えることが可能となる。

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。

本発明に係るプレ燃料フィルタが適用された燃料噴射供給システムの簡略構成図である。本発明に係る第１実施例におけるプレ燃料フィルタの構成を説明する断面図である。上記第１実施例のプレ燃料フィルタに取り付けられているリリーフバルブの拡大断面図である。上記第１実施例におけるリリーフバルブが開放した状態を示す断面図である。本発明に係る第２実施例におけるプレ燃料フィルタの構成を説明する断面図である。上記第２実施例におけるリリーフバルブが開放した状態を示す断面図である。

符号の説明

ＭＦメイン燃料フィルタＮ噴射ノズル（燃料供給先媒体）
Ｔ燃料タンク１，１０１プレ燃料フィルタ
１０，１１０エレメント配設空間１０ａ，１１０ａ流入空間（外側空間）
１０ｂ,１１０ｂ流出空間（内部空間）２０,１２０フィルタヘッド
２１，１２１流入路２２，１２２流出路
３０フィルタケース３１ケース本体
４０,１４０フィルタエレメント４２,１４２濾材
４３ａ開口（上開口部）４４ａ開口（バイパス路、下開口部）
５０,１５０リリーフバルブ５３バルブ部材（弁部材）
１２５バイパス路１５３ボール弁（弁部材）
１５４弁座（弁部材）

Claims

燃料タンクと燃料供給先媒体との間の流路中に設けられたメイン燃料フィルタの上流側に設けられるプレ燃料フィルタであって、
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とを連通させる流入路およ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燃料を、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され、
一端が前記流入空間もしくは前記流入路に開口し、他端が前記流出空間もしくは前記流出路に開口したバイパス路と、前記バイパス路を開閉する弁部材とから構成され、前記流入空間内の燃料と前記流出空間内の燃料との差圧が大きくなったときに、前記弁部材を開放して前記流入空間内の燃料を前記バイパス路から前記フィルタエレメントを迂回して流し、前記流出路から外部に流出させるリリーフバルブを有することを特徴とするプレ燃料フィルタ。
前記フィルタエレメントは、濾材で囲まれた内部空間と、上部に形成された前記内部空間に連通する上開口部と、底部に形成され前記内部空間に連通する下開口部とを有して形成され、
前記流出路が前記上開口部を介して前記内部空間と連通し、前記流入路が前記エレメント配設空間における前記フィルタエレメントの外側空間に連通し、
前記リリーフバルブは、前記フィルタエレメントの底部に形成された前記下開口部からなる前記バイパス路と、前記内部空間側から前記下開口部を開閉する前記弁部材とから構成され、
前記外側空間内の燃料と前記内部空間内の燃料との差圧が大きくなったときに、前記弁部材を開放して前記外側空間内の燃料を前記下開口部から前記濾材を迂回して流し、前記上開口部を通って前記流出路から外部に流出させるように構成したことを特徴とする請求項１に記載のプレ燃料フィルタ。
前記フィルタケースは、前記流入路および前記流出路を有してなるフィルタヘッドと、上端部が開口した有底円筒状に形成され、内部に前記エレメント配設空間を有するケース本体とからなり、前記ケース本体の上端部が前記フィルタヘッドの下端部に着脱自在に取り付けられて構成され、
前記リリーフバルブは、前記フィルタヘッド内において前記流入路と前記流出路とを連通し、その途中に前記弁部材を有した前記バイパス路が形成され、
前記流入路から流入した燃料と前記流出路から流出する燃料の差圧が大きくなったときに、前記弁部材を開放して前記流入路から流入した燃料を前記バイパス路から前記エレメント配設空間を迂回して流し、前記流出路から外部に流出させるように構成したことを特徴とする請求項１に記載のプレ燃料フィルタ。