JP2010043611A - 燃料フィルタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料経路中に設けられる燃料フィルタ装置を利用して燃料の種類の検知を行う機器を容易に取り付けることができるようにした燃料フィルタ装置を提供すること。
【解決手段】燃料タンクからエンジンに燃料を導く流路の一部を形成しているケース２と、このケース２に格納され燃料に混入した異物を取り除くメインフィルタ７と、ケース２内で燃料に浸されるようケース２に取り付けられ、液体の種類としての軽油、灯油、Ａ重油および水のそれぞれに対応する電気信号を生起させることが可能な検知素子１４を有する。検知素子１４の検知部１４ａは水溜部５により形成された水溜空間６の上部中央で、水の溜り過ぎとして予め設定された水量の範囲のうちの下限であるときに水に浸る高さに配置されている。コントローラ２０は検知素子１４からの電気信号に応じ第１報知装置２１および第２報知装置２２を制御し、ケース２内の燃料の種類および水溜部５に水が溜りすぎた旨を表示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料タンクからエンジンに向かって流れる燃料から異物を取り除く燃料フィルタ装置に関する。

建設機械等ではディーゼルエンジンが使用されている。ディーゼルエンジンに対しては、環境への配慮から排出ガス規制の強化が進められている。その排ガス規制の対策の一環として、ディーゼルエンジンの燃料噴射制御を高精度化するためにコモンレール式といった電子制御高圧燃料噴射システムが採用されている。

コモンレール式電子制御高圧燃料噴射システムにおいては、燃料を高圧（例えば１６０Ｍｐａ）に加圧して噴射する機構を有する。この機構には、ディーゼルエンジンの燃料である軽油により潤滑される摺動部が含まれている。排ガス規制では、燃料（軽油）の硫黄濃度の上限が規定されている。硫黄濃度の低下は燃料の潤滑性能を低下させるため、燃料に添加剤を混入して潤滑性能が確保されている。

軽油に近い性状の燃料としては暖房等に使用される灯油がある。灯油は、屋内での使用に適したものでなければならないため、燃焼時に有害ガスを発生させる硫黄の濃度が非常に低くなるよう精製されている。日本では、軽油に性状の近い灯油の市場価格が軽油よりも安価なことから、ディーゼルエンジンの燃料として不適切に灯油が使用される場合がある。硫黄濃度の非常に低い灯油は、潤滑性能向上のための添加物が使用されないと、電子制御高圧燃料噴射システムの摺動部を十分に潤滑できず、ディーゼルエンジンの不具合を招く。

また、Ａ重油がディーゼルエンジンの燃料として使用される場合もある。Ａ重油は軽油よりも炭素の含有率が高く、その炭素の粒子が電子制御高圧燃料噴射システムの不具合、すなわち、摺動部における異常磨耗やかじり、インジェクタの噴射孔の詰まりの原因になり、燃料としては適していない。

建設機械のレンタル会社にとっては、建設機械の貸出先で使用される燃料の管理まで行うことは困難であり、不適切な種類の燃料の使用によってディーゼルエンジンに不具合が発生することが問題となっている。

前述の事情から、ディーゼルエンジンに不具合が生じる前に、不適切な種類の燃料が使用されたことを把握したいという要望がある。この要望に応えるために、液体の性状（例えば熱伝導率や光の屈折率）の違いに応じて異なる電気信号を生起させる検知素子を使用することが考えられる。特許文献１には、その種の検知素子を用いた液種識別装置が開示されている。この液種識別装置は、尿素水溶液の尿素濃度が所定範囲内であるかどうか、または、所定範囲内の尿素濃度の尿素水溶液であるのか尿素水溶液以外の液体であるのかを検知するようになっている。

また、従来の燃料フィルタ装置には、燃料タンクからエンジンに燃料を導く流路の一部を形成する燃料フィルタカートリッジと、燃料に混入した水分を溜める水溜部とが一体に形成されたものがある。この従来の燃料フィルタ装置は、水溜部の所定高さ位置に達した水を介して通電する電気回路を有し、この電気回路が通電したことに基づいて水溜部に所定量以上の水が溜ったことを検知するようになっている。（特許文献２参照）
特開２００５−３３７９６９号公報 特公平４−５０８４１号公報

ところで、使用される燃料の種類の検知は、燃料タンクからエンジンまでの燃料経路中で行う必要があるが、この検知に必要な機器を燃料タンクに設ける場合には、燃料タンクの構造が複雑になったり、取付けのための配置を別途検討する必要があったりし製作上のコスト増や生産性が悪くなる等の問題が生じる。また燃料配管中に設ける場合には、燃料配管を分岐させたり、燃料漏れ等への対策または配管の取り回しなどを検討したりする必要がある。

本発明は、前述の問題点を考慮し、燃料経路中に設けられる燃料フィルタ装置を利用して燃料の種類の検知を行う機器を容易に取り付けることができるようにした燃料フィルタ装置を提供することを目的とする。

前述の目的を達成するために本発明の燃料フィルタ装置は次のように構成されている。

〔１〕 本発明の燃料フィルタ装置は、燃料タンクからエンジンに燃料を導く流路の一部を形成しているケースと、このケースに格納され燃料に混入した異物を取り除くフィルタと、前記ケース内で燃料に浸されるよう前記ケースに取り付けられ、燃料として使用可能な複数種類の液体のそれぞれに対応する電気信号を生起させることが可能な検知素子とを有することを特徴とする。

この「〔１〕」に記載の本発明において、検知素子は、ケース内で燃料に浸されると、その燃料の種類に対応する電気信号を生起させる。この電気信号に基づき、使用されようとしている燃料の種類を検知できる。これにより、燃料経路中における燃料の種類の検知を行うことができる。

〔２〕 本発明の燃料フィルタ装置は、「〔１〕」に記載の燃料フィルタ装置において、前記ケースは、燃料に混入した水を溜める水溜空間を前記ケースの下部に形成している水溜部と、この水溜部の底部の開閉を可能にする排水部とを有し、前記検知素子は水に対応する電気信号を生起させることが可能なものであり、この検知素子の検知部は前記水溜空間の上部中央に配置されたことを特徴とする。

この「〔２〕」に記載の本発明において、水溜部における水位が所定の高さ位置に達すると、検知素子の検知部が水に浸る。これに伴って検知素子は水に対応する電気信号を生起させる。これにより、水溜部に所定量の水が溜ったことを検知することができる。

また、「〔２〕」に記載の発明において、検知素子の検知部は、水溜部により形成された水溜空間の上部中央に配置されている。その水溜空間の上部中央では、水溜部の姿勢の変化に伴う水面、すなわち、水溜部に沈下した水の層と燃料の層との境界面の高さの変化が、水溜空間の他の部分と比較して小さいので、燃料フィルタ装置が設けられた建設機械等の車両の姿勢の変化に伴う水量の検知精度ばらつきを低減できる。

〔３〕 本発明の燃料フィルタ装置は、「〔２〕」に記載の燃料フィルタ装置において、前記検知部の上方で、この検知部を覆って位置する覆い部を有することを特徴とする。

この「〔３〕」に記載の本発明は、燃料に混入している粒子状の異物が検知部に落下することを、覆い部よって防止することができる。これにより、燃料の種類や水の検知精度の維持に貢献できる。

〔４〕 本発明の燃料フィルタ装置は、「〔１〕」〜「〔３〕」のいずれか１に記載の燃料フィルタ装置において、燃料タンクからエンジンへの燃料の流れにおける前記ケースよりも上流側に、前記フィルタとは別のフィルタを有することを特徴とする。

この「〔４〕」に記載の本発明は、ケースに導入される燃料中の粒子状の異物の量を別のフィルタによって少なくすることができ、これにより、ケース内のフィルタの長寿命化に貢献できる。

本発明によれば、燃料経路中に設けられる燃料フィルタ装置を利用して燃料の種類の検知を行う機器を容易に取り付けることができるようにした燃料フィルタ装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る燃料フィルタ装置について図１を用いて説明する。図１は本発明の一実施形態に係る燃料フィルタ装置の構成の概略を示す図である。

本実施形態に係る燃料フィルタ装置１は、燃料タンク（図示していない）からエンジン、例えばディーゼルエンジン（図示していない）に燃料を導く流路の一部を形成しているケース２を有する。このケース２は、上下方向が軸方向となる姿勢に配置された円筒部３と、この円筒部３の上部に着脱可能に取り付けられて円筒部３の上端側の開口を塞ぐヘッド４と、円筒部３の下端を塞ぐとともに燃料に混入した水を溜める水溜空間６を形成している椀状（例えば半球状）の水溜部５とを有する。

ケース２には、燃料に混入した異物を取り除くメインフィルタ７が格納されている。このメインフィルタ７は筒状に形成されていて、その上側および下側のそれぞれの開口を、上蓋８および下蓋９のそれぞれで塞がれている。上蓋８はヘッド４の下面に取り付けられている。ヘッド４の中央および上蓋８の中央には、燃料タンク側からケース２内に燃料を導入する入口パイプ１０が上下方向に貫通している。入口パイプ１０の下端はメインフィルタ７の内周側に配置されている。メインフィルタ７の外周側におけるヘッド４の部分には、ケース２からディーゼルエンジン側に燃料を導出する出口パイプ１１が貫通している。

水溜部５の底部中央には排水部１２が設けられている。この排水部１２は、水溜部５の底部中央を上下方向に貫通した排水口（図示していない）と、この排水口を開閉するコック１３とを有する。つまり、コック１３を緩めて排水口を開くことによって、水溜部５に溜った水を排出することができるようになっている。

ケース２は、浸された液体の種類に応じた電気信号を生起させることが可能な検知素子１４が取り付けられている。前記液体の種類とは、ディーゼルエンジンの燃料として使用可能な軽油、灯油およびＡ重油と、水である。検知素子１４は、各種類の液体の光の屈折率または熱伝達効率を電気信号に変換するものである。検知素子１４の検知部１４ａは、下蓋９の下方で、水溜部５により形成された水溜空間６の上部中央に配置されている。検知部１４ａは、水溜部５内の水量が所定水量、例えば水の溜り過ぎとして予め設定された水量範囲のうちの下限であるときに、水に浸る高さ位置に配置されている。図１における２点鎖線は、水溜部５内の水量が前記水量範囲の下限に達したときの水面、すなわち、水溜部に沈下した水の層と燃料の層との境界面を示している。

検知部１４ａの上方には覆い部１５が配置されていて、この覆い部１５により検知部１４ａの上面側が覆われている。覆い部１５は、検知部１４ａの上方を覆う部分を頂部として末広がりを成して、検知部１４ａの縁部でケース２の内壁に固着されている。覆い部１５の頂部には覆い部１５の下方で発生した気泡を逃がすエア抜き孔１６が形成されている。覆い部１５の縁部には、ケース２内における覆い部１５の上方側の空間と下方側の空間路とを連通させる連通孔１７が形成されている。

入口パイプ１０の上流、すなわち燃料タンク側には、メインフィルタ７とは別のフィルタであるプレフィルタ１８が設けられている。プレフィルタ１８の目開きはメインフィルタ７よりも目が大きい。

検知素子１４により生起された電気信号は、コントローラ２０に入力されるようになっている。このコントローラ２０は、検知素子１４からの電気信号に応じて第１報知装置２１および第２報知装置２２を制御するものである。第１報知装置２１は、ケース２には燃料として使用可能な液体である軽油、灯油およびＡ重油のうちのいずれが入っているかを報知するためのものであり、図示していないが、軽油、灯油およびＡ重油のそれぞれに対応付けられた３種類の表示部と、この表示部の駆動回路とを有する。第２報知装置２２は、水溜部５の水が溜り過ぎである旨を報知するためのものであり、図示してないが、表示部と、この表示部の駆動回路とを有する。

コントローラ２０は、検知素子１４からの電気信号を入力する入力部２０ａと、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭにより第１報知装置２１および第２報知装置２２を制御するための演算処理を行う処理装置２０ｂと、この処理装置２０ｂによる演算処理の結果に基づく制御信号を第１報知装置２１および第２報知装置２２に出力する出力部２０ｃとを有する。処理装置２０ｂはＲＯＭに予め記憶されたコンピュータプログラムに従って動作し、検知素子１４からの電気信号が軽油、灯油、Ａ重油および水のいずれに対応するかを判定する液種判定部として機能し、かつ、液種判定部による判定結果に応じて第１報知装置２１および第２報知装置２２を制御する報知制御部として機能するようになっている。

燃料フィルタ装置１は次のように動作する。

図１に太線の矢印で示すように、燃料タンクから排出された燃料は、プレフィルタ１８を通過した後、入口パイプ１０によりケース２内のメインフィルタ７の内周側に導かれ、このメインフィルタ７を通過してこのメインフィルタ７の外周側に流出し、一時的にケース２に貯留される。その後、ケース２内への燃料の流入に伴って出口パイプ１１からディーゼルエンジン側に排出される。

ケース２に貯留された燃料には、メインフィルタ７で捕捉されなかった粒子状の異物および水が混入している。燃料よりも比重の重い粒子状の異物および水は沈下し、覆い部１５の連通孔１７を通過して水溜部５に溜る。また、覆い部１５の下方で発生した気泡は、覆い部１５のエア抜き孔１６から、覆い部１５の上方に排出される。

検知素子１４は、ケース２内で燃料に浸される。これに伴い、その燃料の種類に対応する電気信号を生起させる。コントローラ２０は、入力部２０ａにその電気信号を入力すると、液種判定部として機能し、その電気信号に対応する液体が、軽油、灯油、Ａ重油および水のいずれであるかを判定する。この判定の終了後、コントローラ２０は報知制御部として機能し、液種判定部としての機能によって電気信号が例えば軽油に対応するものであるとの判定結果を得た場合、出力部２０ｃから第１報知装置２１に制御信号を出力して軽油に対応する表示を行う。また同様に、電気信号が灯油に対応するものであるとの判定結果を得た場合には灯油に対応する表示を行い、電気信号がＡ重油に対応するものであるとの判定結果を得た場合にはＡ重油に対応する表示を行う。

また、水溜部５の水量が所定の水量が水の溜り過ぎとして予め設定された水量の範囲のうちの下限であるときに、検知素子１４の検知部１４ａが水に浸る。このとき、検知素子１４は液体の種類としての水に対応する電気信号を生起させる。これに伴い、コントローラ２０は、液種判定部としての機能により、検知素子１４からの電気信号に対応する液体が水であるとの判定結果を得る。そして、コントローラ２０は報知制御部としての機能により、出力部２０ｃから第２報知装置２２に制御信号を出力して、水溜部５の水が溜り過ぎである旨の表示を行う。

燃料フィルタ装置１によれば次の効果を得られる。

燃料フィルタ装置１において、検知素子１４がケース２内の燃料に浸されると、燃料の種類（軽油、灯油またはＡ重油）に応じた電気信号を生起させ、この電気信号に対応する燃料の種類を第１報知装置２１が表示する。これにより、燃料経路中の燃料の種類を検知できる。つまり、燃料経路中に設けられる燃料フィルタ装置を利用して燃料の種類の検知を行う機器、すなわち検知素子１４を容易に取り付けることができるようにした燃料フィルタ装置を提供できる。

燃料フィルタ装置１において、水溜部５の水量が所定の水量が水の溜り過ぎとして予め設定された水量の範囲のうちの下限であるときに、検知素子１４の検知部１４ａが水に浸り、検知素子１４が水に対応する電気信号を生起させ、第２報知装置２２が水溜部５の水が溜り過ぎである旨の表示を行う。つまり、水溜部５の水の溜り過ぎを検知できる。これにより、水溜部５の水を排水部１２から排出させる時期を的確に把握することができる。

燃料フィルタ装置１において、検知素子１４の検知部１４ａは水溜部５により形成された水溜空間６の上部中央に配置されている。水溜空間６の上部中央では、水溜部５の姿勢の変化に伴う水面、すなわち、水溜部５に沈下した水の層と燃料の層との境界面の高さの変化が、水溜空間６の他の部分と比較して小さいので、燃料フィルタ装置１が設けられた建設機械等の姿勢の変化に伴う水量の検知精度ばらつきを低減できる。

燃料フィルタ装置１は、燃料に混入している粒子状の異物が検知素子１４の検知部１４ａに落下することを、覆い部１５よって防止することができる。これにより、液種の検知精度の維持に貢献できる。

燃料フィルタ装置１は、プレフィルタ１８によってケース２に導入される燃料中の異物の量を少なくすることができ、これにより、ケース２内のメインフィルタ７の長寿命化に貢献できる。

本発明の一実施形態に係る燃料フィルタ装置の構成の概略を示す図である。

符号の説明

１ 燃料フィルタ装置
２ ケース
３ 円筒部
４ ヘッド
５ 水溜部
６ 水溜空間
７ メインフィルタ
８ 上蓋
９ 下蓋
１０ 入口パイプ
１１ 出口パイプ
１２ 排水部
１３ コック
１４ 検知素子
１４ａ 検知部
１５ 覆い部
１６ エア抜き孔
１７ 連通孔
１８ プレフィルタ
２０ コントローラ
２０ａ 入力部
２０ｂ 処理装置
２０ｃ 出力部
２１ 第１報知装置
２２ 第２報知装置

Claims (4)

1. 燃料タンクからエンジンに燃料を導く流路の一部を形成しているケースと、
   このケースに格納され燃料に混入した異物を取り除くフィルタと、
   前記ケース内で燃料に浸されるよう前記ケースに取り付けられ、燃料として使用可能な複数種類の液体のそれぞれに対応する電気信号を生起させることが可能な検知素子とを有する
   ことを特徴とする燃料フィルタ装置。
2. 請求項１に記載の発明において、
   前記ケースは、燃料に混入した水を溜める水溜空間を前記ケースの下部に形成している水溜部と、この水溜部の底部の開閉を可能にする排水部とを有し、
   前記検知素子は水に対応する電気信号を生起させることが可能なものであり、この検知素子の検知部は前記水溜空間の上部中央に配置された
   ことを特徴とする燃料フィルタ装置。
3. 請求項２に記載の発明において、
   前記検知部の上方で、この検知部を覆って位置する覆い部を有する
   ことを特徴とする燃料フィルタ装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明において、
   燃料タンクからエンジンへの燃料の流れにおける前記ケースよりも上流側に、前記フィルタとは別のフィルタを有する
   ことを特徴とする燃料フィルタ装置。

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