JP4129980B2 - 燃料フィルタ - Google Patents

Description

本発明は、燃料フィルタに関する。

従来、内燃機関へ燃料を供給する燃料供給システムにおいて用いられ、フィルタエレメントにより燃料中の異物を除去する燃料フィルタが知られている。このような燃料フィルタの一種に、フィルタエレメントに対し燃料流れの上流側又は下流側に疎水性のメッシュを設置して、当該メッシュにより燃料中の水分を分離するようにした燃料フィルタがある（例えば特許文献１，２参照）。

特開平５−２３１２５７号公報 特表２００３−５１４１７９号公報

しかし、上述のメッシュを用いる場合には、メッシュを通過する燃料の流量が増大するに従って、メッシュの上流側と下流側との間に生まれる差圧が増大する。増大した差圧に水粒子の表面張力が負けると、水粒子が圧縮されてメッシュを通り抜けるようになるため、水分の分離機能が低下する。近年、ディーゼル機関用の燃料供給システムでは、ディーゼル機関の出力向上を目的として燃料流量の増大が求められているが、流量の増大に従って水分の分離機能が低下するメッシュでは、そういった要求に応えることができない。

尚、燃料の流速を下げる遮蔽板をメッシュの上流側に設置することで、水分の分離機能をある程度向上させることができるが、孔径の最小サイズに限度のあるメッシュを用いる限り、水分分離の可能な燃料流量を大幅に増大することは難しい。
本発明の目的は、燃料中の水分の分離機能を確実に発揮する燃料フィルタを提供することにある。

不織布は三次元的に繊維が絡み合って形成されているため、その繊維密度を変えることにより繊維間の空隙の径を任意に調整することができる。したがって、請求項１〜３に記載の発明では、水分の分離対象である燃料の流速が増大しても、その流速に応じた繊維密度の不織布を用いることにより、水分の分離機能を確実に発揮させることができる。しかも、不織布は三次元的に加工し易いため、そのサイズを変えることによって、水分の分離機能を容易に調整することができる。

また、請求項１〜３に記載の発明によると、不織布は、フィルタエレメントに対し燃料流れの上流側に設置されるので、水分を含んだ燃料がフィルタエレメントに導入されなくなる。したがって、零下において燃料フィルタが使用される場合に、フィルタエレメントに付着した水分が凍結して異物の捕集能力が低下することを防止できる。

さらにまた、請求項１〜３に記載の発明によると、ケースに不織布を収容するので、不織布により分離された水分の受皿として当該ケースを利用することができる。また、不織布を収容するケースにフィルタエレメントも収容されるので、燃料フィルタの小型化を図ることができる。
また、請求項１〜３に記載の発明によると、ケースは、フィルタエレメントの下方に不織布を収容するので、不織布により分離された水分が重力作用によってケースの底部へと向かい、フィルタエレメントへと導かれることを抑制できる。

請求項１に記載の発明によると、支持部材が下方に向かって開放された開口を有しており、不織布は、開口を塞ぐように支持部材に支持され、その下面がケースの底部上面に対向するように配置されている。これにより、不織布により分離された水分を支持部材の開口を通じて不織布の外部へ排出することができるので、不織布による水分の分離機能が半永久的に得られるようになる。
請求項２記載の発明によると、支持部材が、円環板状に形成され、不織布の下面を支持する。また、フィルタエレメントの中央に配置されて燃料を下方へ導く円筒状の通路部を備えている。そして、通路部から導入された燃料は、フィルタエレメントの下方へ導かれ、通路部の径外側を通過してフィルタエレメントへ流入するようになっている。
このような構成において特に、支持部材は、通路部の径外側を通過する燃料すべてが不織布に導かれるように、不織布の内周縁部を介して通路部の端部を係止し、通路部の外周壁とケースの内周壁との間を塞ぐように不織布を支持する。これにより、支持部材の構成が比較的簡単になるため、コストの低減化を図ることができる。

請求項３に記載の発明は、ディーゼル機関側へ燃料を圧送する燃料噴射ポンプに対し燃料流れの上流側に設置されるので、燃料フィルタの通過燃料を燃料噴射ポンプに吸入させることができる。そして、ディーゼル機関用の燃料供給システムに求められる燃料流量の増大に応じて燃料噴射ポンプの吸入流量、ひいては不織布を通過する燃料流量が増大しても、水分の分離機能を確実に発揮させて、水分による燃料噴射ポンプの損傷を防止することができる。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第一実施形態）
本発明の第一実施形態による燃料フィルタを図１に示す。ディーゼル機関用の燃料供給システムに用いられる燃料フィルタ２は、ディーゼル機関側へ燃料を圧送する燃料噴射ポンプに対し燃料流れの上流側に設置され、燃料タンクの燃料を濾過して燃料噴射ポンプに吸入させる。
燃料フィルタ２は、ケース１０、カバー２０、通路部３０、水分分離部４０、異物捕集部７０等から構成されている。

ケース１０は金属又は樹脂等で有底円筒状に形成されており、軸方向がほぼ鉛直方向に一致する形態で車両に設置される。ケース１０は、内周側へ突出する支持部１１を軸方向の中央部に有している。ケース１０の底部１２には図示しないコックが設置され、底部１２に溜まった水分をケース１０の外部へ排出可能となっている。

カバー２０は金属又は樹脂等で円環板状に形成されており、カバー２０の外周縁部はケース１０の開口縁部の内周側に嵌合固定されている。カバー２０は、内周縁部にインレット２１を有している。インレット２１には、燃料タンクに繋がる配管が接続され、燃料タンク内の燃料が流入する。カバー２０は、インレット２１の外周側に複数のアウトレット２２を有している。各アウトレット２２は、燃料噴射ポンプに繋がる配管に接続されており、燃料噴射ポンプ側へ向かって燃料を流出させる。

通路部３０は、導入部材３１及び板ばね３４を備えている。導入部材３１は樹脂等で円筒状に形成され、ケース１０に同軸上に収容されている。導入部材３１の一端部３２はカバー２０のインレット２１にシール部材３５を介して嵌合しており、導入部材３１の他端部３３は水分分離部４０のガイド体４１に嵌合している。導入部材３１の内周側は、インレット２１に流入した燃料を水分分離部４０側へと導く通路として機能する。板ばね３４は金属で円環板状に形成され、ケース１０に同軸上に収容されている。板ばね３４の外周縁部はケース１０の支持部１１に係止されており、板ばね３４の内周縁部は導入部材３１の端部３３を係止している。板ばね３４は弾性変形の結果生じる復元力により導入部材３１をインレット２１側へ付勢することで、シール部材３５及びインレット２１からの導入部材３１の離脱を防止している。図２に示すように板ばね３４は、径方向に延びるスリット３７を複数有している。各スリット３７は、水分分離部４０から流出した燃料を異物捕集部７０側へと導く通路として機能する。

図１に示すように水分分離部４０はケース１０に収容され、導入部材３１に対し燃料流れの下流側に設置されている。水分分離部４０は、ガイド体４１及び不織布６０を備えている。
図１，３に示すようにガイド体４１は、上ガイド４２と下ガイド５０とを組み合わせて構成されている。上ガイド４２は樹脂等で段付き円筒状に形成され、小径部４３と大径部４４とを有している。小径部４３は導入部材３１の端部３３に同軸上に嵌合しており、導入部材３１により導かれた燃料は小径部４３を通じて、後述する不織布６０の設置空間５５に流入する。下ガイド５０は樹脂等で形成され、円環板状の本体５１と、本体５１の外周縁部から本体５１の板面に垂直に突出する複数の突片５２とを有している。開口としての下方出口５４を内周側に形成する本体５１は、上ガイド４２と同軸上に設置されてケース１０の底部１２と向き合っている。図４に示すように複数の突片５２は本体５１の周方向に等間隔に並んでおり、図３に示すように各突片５２の先端部５３が上ガイド４２の大径部４４の開口縁部４５に溶着されている。これにより図１，３，４に示すように、大径部４４と下ガイド５０とで囲まれた不織布６０の設置空間５５が形成されていると共に、隣接する二つの突片５２と大径部４４の開口縁部４５とで囲まれた側方出口５６が複数形成されている。

不織布６０は、疎水性を有するポリエステル等の化繊をシート状にしたものであり、図１，４に示す如く設置空間５５の形状に対応した円形に形成されている。不織布６０は、撥水性を向上するために、上述の化繊にガラス繊維を加えたものであってもよい。不織布６０は設置空間５５に設置され、下面６１の外周側部分を下ガイド５０の本体５１により支持されている。これにより、不織布６０の下面６１の内周側部分が下方出口５４を通じてガイド体４１の外部に露出していると共に、不織布６０の側面６２が各側方出口５６を通じてガイド体４１の外部に露出している。設置空間５５に流入した燃料は不織布６０に導かれて当該不織布６０を通過した後、下方出口５４及び複数の側方出口５６のいずれかから水分分離部４０の外部へと導出される。
以上、ガイド体４１が支持部材を構成している。

図１に示すように異物捕集部７０はケース１０に収容され、板ばね３４を挟んで水分分離部４０とは反対側に設置されている。これにより水分分離部４０が、異物捕集部７０の下方であって異物捕集部７０に対し燃料流れの上流側に位置している。異物捕集部７０は、芯部材７１及びフィルタエレメント８０を備えている。

芯部材７１は樹脂等で円筒状に形成され、Ｏリング７２を介して導入部材３１の外周側に嵌合している。
フィルタエレメント８０は、芯部材７１に巻装されたハニカムフィルタで構成され、板ばね３４とケース１０のアウトレット２２との間に位置している。板ばね３４のスリット３７を水分分離部４０側から通過した燃料は、アウトレット２２側へと向かってフィルタエレメント８０をほぼ鉛直方向に通過する。その通過により、燃料に含まれる固形状の異物がフィルタエレメント８０に捕集される。

このような第一実施形態の燃料フィルタ２において、燃料噴射ポンプの作動によりアウトレット２２に負圧が作用すると、燃料タンク内の燃料がインレット２１及び導入部材３１内に順次流入し、ガイド体４１内の不織布６０を通過する。三次元的に繊維が絡み合ってなる不織布６０は多数の空隙を繊維間に形成しているため、不織布６０の通過燃料に水分が含まれる場合、空隙径より大きな水粒子が繊維にトラップされて燃料から分離される。逐次分離された水粒子は凝集して不織布６０の下面６１に達し、下方出口５４を通じて水分分離部４０の外部へと排出される。このようにして分離、排出された水分は、燃料よりも流速が十分に遅いため、重力作用を受けてケース１０の底部１２へと向かい、当該底部１２に溜められる。

水分の分離作用を受けつつ不織布６０を通過した燃料は、いずれかの出口５４，５６を通じて水分分離部４０の外部へ流出した後、板ばね３４のスリット３７を通じてフィルタエレメント８０に流入する。フィルタエレメント８０に流入した燃料は、当該フィルタエレメント８０によって異物を除去された後、アウトレット２２を通じて燃料噴射ポンプ側へと送られる。

以上説明した第一実施形態の燃料フィルタ２では、不織布６０の繊維密度を変えることによって不織布６０における空隙径を自由に調整することができる。したがって、ディーゼル機関用の燃料供給システムに求められる燃料流量の増大に応じて燃料噴射ポンプの吸入流量、ひいては不織布６０を通過する燃料流量が増大しても、その流速に応じた繊維密度の不織布６０を用いることにより、水分の分離機能を確実に発揮させることができる。またさらに、不織布６０は三次元的に加工し易いため、不織布６０の厚さ、外径等のサイズを変えることによって、水分の分離機能を容易に調整することができる。尚、本実施形態では、燃料噴射ポンプの吸入流量が２．５ｌ／ｍｉｎ以上、例えば４ｌ／ｍｉｎとなっても、水分の分離機能を果たすことができるように、不織布６０の繊維密度やサイズが調整される。
このような燃料フィルタ２によれば、不織布６０によって燃料中の水分を十分に除去可能となるので、水分による燃料噴射ポンプの損傷を防止することができる。

また、燃料フィルタ２では、ケース１０の底部１２に向き合って不織布６０の下面６１を支持する下ガイド５０の本体５１に下方出口５４を設けて、不織布６０により分離された水分を水分分離部４０の外部へ排出するようにしている。そのため、不織布６０による水分の分離機能が半永久的に得られる。しかも、燃料フィルタ２では、異物捕集部７０の下方に水分分離部４０が設置されているので、下方出口５４から水分分離部４０の外部へと排出された水分はフィルタエレメント８０に導かれることなく、ケース１０の底部１２に溜められる。
さらにまた、燃料フィルタ２では、水分分離部４０及び異物捕集部７０を同一のケース１０に収容しているので、燃料フィルタ２の小型化を図ることができる。

加えて、燃料フィルタ２では、異物捕集部７０に対し水分分離部４０を燃料流れの上流側に設置しているので、水分を含んだ燃料はフィルタエレメント８０に導入されない。したがって、零下において燃料フィルタ２が使用される場合に、フィルタエレメント８０に付着した水分が凍結して異物の捕集能力が低下することを防止できる。

（第二実施形態）
本発明の第二実施形態による燃料フィルタを図５に示す。第一実施形態と実質的に同一の構成部分には同一符号を付すことで、説明を省略する。
第二実施形態の燃料フィルタ１００では、ガイド体４１が設けられず、その代わりに、第一実施形態の板ばね３４と同様な構成の板ばね１０２が水分分離部４０の支持部材として機能している。

具体的には、板ばね１０２と異物捕集部７０との間に不織布１１０が設置され、ケース１０の底部１２と向き合う板ばね１０２により不織布１１０の下面１１１が支持されている。これにより、第一実施形態のスリット３７と同様に形成された板ばね１０２のスリット１０４が、不織布１１０の下面１１１の一部を露出する開口として機能している。

不織布１１０は、その形状が円環形である以外は、第一実施形態の不織布６０と同様な構成である。不織布１１０の下面１１１は板ばね１０２に接着されている。板ばね１０２の内周縁部１０６は不織布１１０の内周縁部１１２を介して導入部材３１の端部３３を係止している。

第二実施形態の燃料フィルタ１００では、第一実施形態と同様の原理により燃料がインレット２１及び導入部材３１内に順次流入するが、その後、燃料は不織布１１０及び板ばね３４の各内周側を順次通過して板ばね１０２の反不織布側（即ち下側）へと向かう。板ばね１０２の反不織布側に達した燃料はさらに、いずれかのスリット１０４を通じて不織布１１０に導かれ、当該不織布１１０を通過する。このとき、不織布１１０の通過燃料に水分が含まれる場合には、第一実施形態と同様の原理によって燃料から水粒子が分離される。逐次分離された水粒子は凝集して不織布１１０の下面１１１に達し、スリット１０４を通じて不織布１１０の外部へと排出される。一方、燃料は、不織布６０を異物捕集部７０側へ向かって通過した後、フィルタエレメント８０に流入するため、含有異物を除去された燃料がアウトレット２２から燃料噴射ポンプ側へと送られる。

このように燃料フィルタ１００では、不織布１１０及び板ばね１０２からなる水分分離部４０が、異物捕集部７０の下方であって異物捕集部７０に対し燃料流れの上流側に位置している。
以上説明した第二実施形態の燃料フィルタ１００によれば、第一実施形態と同様な効果を享受することができる。さらに燃料フィルタ１００では、ガイド体４１が不要となるので、コストの低減化を図ることができる。

尚、上述の第一及び第二実施形態では、水分分離部４０と異物捕集部７０とを同一のケース１０に収容しているが、水分分離部４０と異物捕集部７０とを別々のケースに収容して燃料フィルタの設置自由度を高めるようにしてもよい。
また、上述の第一及び第二実施形態では、異物捕集部７０に対し水分分離部４０を燃料流れの上流側に設置しているが、異物捕集部７０に対し水分分離部４０を燃料流れの下流側に設置するようにしてもよい。あるいは、異物捕集部７０に対し水分分離部４０を燃料流れの上流側と下流側とにそれぞれ設置するようにしてもよい

さらにまた、上述の第一及び第二実施形態では、フィルタエレメント８０としてハニカムフィルタを用いているが、それ以外の公知のフィルタ、例えば菊花型フィルタ等をフィルタエレメント８０として用いるようにしてもよい。
加えて、上述の第一及び第二実施形態では、ディーゼル機関用の燃料供給システムに用いられる燃料フィルタに本発明を適用した例について説明したが、ガソリン機関用の燃料供給システムに用いられる燃料フィルタに本発明を適用してもよい。

本発明の第一実施形態による燃料フィルタを示す断面図である。 図１の板ばねを示す平面図である。 図１の水分分離部を拡大して示す斜視図である。 図１のIV−IV線断面図である。 本発明の第二実施形態による燃料フィルタを示す断面図である。

符号の説明

２ 燃料フィルタ、１０ ケース、１２ 底部、３０ 通路部、３１ 導入部材、３４ 板ばね、３５ シール部材、３７ スリット、４０ 水分分離部、４１ ガイド体（支持部材）、４２ 上ガイド、５０ 下ガイド、５４ 下方出口（開口）、６０ 不織布、６１ 下面、７０ 異物捕集部、７１ 芯部材、８０ フィルタエレメント、１００ 燃料フィルタ、１０２ 板ばね（支持部材）、１０４ スリット（開口）、１１０ 不織布、１１１ 下面

Claims (3)

1. 燃料中の異物を捕集するフィルタエレメントと、
   前記フィルタエレメントに対し燃料流れの上流側で、かつ、前記フィルタエレメントの下方に設置される不織布と、
   前記不織布を支持する支持部材と、
   前記フィルタエレメントおよび、前記支持部材とともに前記不織布を収容するケースとを備え、
   前記支持部材は、下方に向かって開放された開口を有し、
   前記不織布は、前記開口を塞ぐように前記支持部材に支持され、その下面が前記ケースの底部上面に対向するように配置されること
   を特徴とする燃料フィルタ。
2. 燃料中の異物を捕集するフィルタエレメントと、
   前記フィルタエレメントに対し燃料流れの上流側で、かつ、前記フィルタエレメントの下方に設置される不織布と、
   円環板状に形成され、前記不織布の下面を支持する支持部材と、
   前記フィルタエレメントの中央に配置されて燃料を下方へ導く円筒状の通路部と、
   前記フィルタエレメントおよび、前記支持部材とともに前記不織布を収容するケースとを備え、
   前記通路部から導入された燃料は、前記フィルタエレメントの下方へ導かれ、通路部の径外側を通過して前記フィルタエレメントへ流入するようになっており、
   前記支持部材は、前記通路部の径外側を通過する燃料すべてが前記不織布に導かれるように、前記不織布の内周縁部を介して前記通路部の端部を係止し、前記通路部の外周壁と前記ケースの内周壁との間を塞ぐように前記不織布を支持すること
   を特徴とする燃料フィルタ。
3. ディーゼル機関側へ燃料を圧送する燃料噴射ポンプに対し燃料流れの上流側に設置され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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