JP4328541B2 - 燃料フィルタの目詰まり防止装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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）により燃料フィルタの濾材が目詰まりする不具合を防止する燃料フィルタの目詰まり防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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若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、燃料噴射ポンプ及びノズルを備えてなり、燃料タンクと燃料噴射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。
【０００３】
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し、これにより燃料フィルタ全体を暖めてフィルタエレメントに付着したワックスを除去する（溶かす）構成のものが知られている（例えば、特許文献１〜４参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５７−１０２５５３号公報
【特許文献２】
特開平４−３１７２６号公報
【特許文献３】
特開平３−７３７５４号公報
【特許文献４】
特公平６−６５８６７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の目詰まり防止装置に用いられるヒータは電気配線が必要であるため取り扱いがしにくいうえ、ヒータに電力を供給する必要もあることからコスト高であるという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、従来に比して取り扱いが容易であるとともに、製造コストを安価にすることが可能な構成の燃料フィルタの目詰まり防止装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明に係る燃料フィルタの目詰まり防止装置は、燃料タンクと燃料噴射ポンプとの間に設けられ、前記燃料噴射ポンプにより吸い上げられた前記燃料タンク内の燃料の濾過を行うフィルタエレメントを有する燃料フィルタと、燃料タンクへの戻り燃料流路中に介装され、戻り燃料流路の上流側と繋がる戻り燃料流入路、戻り燃料流路の下流側と繋がる戻り燃料流出路及び燃料フィルタの燃料流入路（例えば、実施形態における燃料流入路空洞部２６）と繋がるフィルタ直結路を有したバルブボディと、バルブボディ内に設けられたバルブ穴内に挿設されたスプールと、バルブボディに取り付けられたシリンダチューブ内の液体が燃料フィルタ内の燃料の温度に応じて体積を変化させることによりピストンを伸縮させてスプールを移動させるスプール移動手段（例えば、実施形態におけるスプール移動装置）とを備え、スプール移動手段は、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ときには、戻り燃料流入路が戻り燃料流出路及びフィルタ直結路の双方と連通する位置にスプールを位置させ、燃料フィルタ内の燃料の温度が上記所定温度よりも高いときには、戻り燃料流入路とフィルタ直結路との連通が遮断され、戻り燃料流入路が戻り燃料流出路のみと連通する位置にスプールを位置させ、フィルタエレメントから燃料噴射ポンプへ通じる燃料フィルタ内の燃料流出路空洞部内の温度に伴ってスプールを移動させるようになっている。また、バルブボディは、戻り燃料流路を通過した戻り燃料が流入するバルブ穴と前記燃料流出路空洞部とに前記スプール移動手段により区画されている。
【０００８】
本発明に係る燃料フィルタの目詰まり防止装置では、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ときには、スプール移動手段は、戻り燃料流入路が戻り燃料流出路及びフィルタ直結路の双方と連通する位置にスプールを位置させて、戻り燃料の一部を燃料フィルタ内に流入させるようになっており、燃料フィルタ内の燃料の温度が上記所定温度よりも高いときには、戻り燃料流入路とフィルタ直結路との連通が遮断され、戻り燃料流入路が戻り燃料流出路のみと連通する位置にスプールを位置させて、戻り燃料の全てを燃料タンクに戻すようになっている。
【０００９】
このように、本発明に係る燃料フィルタの目詰まり防止装置では、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、燃料フィルタ内の燃料の温度が低い間は、エンジンの燃料噴射ポンプ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内に送り込まれて、濾材に付着した固形成分が徐々に溶かされることとなるので、濾材が目詰まりして燃料噴射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ので経済的であり、作業効率も向上する。
【００１０】
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或る程度上がり、燃料フィルタ内の燃料の温度が十分に上昇した後は、燃料噴射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、エンジンの効率よい運転を行うことができるようになる。このような構成の燃料フィルタの目詰まり防止装置では、従来のよう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り、簡単か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。
【００１１】
また、本発明に係る燃料フィルタの目詰まり防止装置では、上記バルブボディが燃料フィルタのフィルタケースと一体に構成されていることが好ましい。このような構成であれば、目詰まり防止装置と燃料フィルタとの間の配管を簡単なものとすることができるので、これら両者の取り扱いが更に容易になり、所定位置への設置及び取り外しと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。
【００１２】
【発明の実施の形態】
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の目詰まり防止装置（サーモバルブ）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。ここに示す燃料噴射供給システムは車両用ディーゼルエンジンの燃料噴射装置に用いられるものの一例であり、燃料タンク１内の燃料（軽油）を燃料噴射ポンプ２により吸い上げ、これを噴射ノズル（インジェクター）４よりエンジンのシリンダ室（図示せず）内に噴霧供給する構成を有する。
【００１３】
燃料タンク１は車体（図示せず）内に設置されており、ここにはディーゼルエンジンの燃料である軽油が蓄えられている。燃料噴射ポンプ２と燃料タンク１とは燃料供給路８１，８２により接続されており、これら両路８１，８２の間には燃料フィルタ５及び本発明に係る燃料フィルタの目詰まり装置であるサーモバルブ６が介装されている。また、燃料噴射ポンプ２と噴射ノズル４とは燃料供給路８３により繋がれている。
【００１４】
燃料噴射ポンプ２の戻り流路３には戻り燃料流路８４が接続されており、この戻り燃料流路８４は戻り燃料流路８５を介して燃料タンク１と繋がっている。また、噴射ノズル４からの戻り燃料流路８６は上記戻り燃料流路８４に合流しており、戻り燃料流路８５を介して燃料タンク１に繋がっている。サーモバルブ６は燃料フィルタ５と一体に構成されており（但し、図２では構成を判り易くするため、燃料フィルタ５とサーモバルブ６とは離して描いている）、燃料噴射ポンプ２からの戻り燃料流路８４，８５の間に位置している。
【００１５】
図３及び図４はそれぞれ燃料フィルタ５の正面図と平面図であり、図５は図３中における矢視V−Vより見た燃料フィルタ５の断面図、図６は図４中における矢視 VI−VIより見た燃料フィルタ５の断面図である。また、図１は図４中における矢視 I−Iより見た燃料フィルタ５の断面図であり、サーモバルブ６の詳細構造を示している。図３及び図６に示すように、燃料フィルタ５は、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フィルタケース１０と、このフィルタケース１０の内部に形成されたエレメント収容空間１２内を上下方向に延びて設置されるフィルタエレメント６０とを有して構成されている。
【００１６】
フィルタケース１０は下方に開口した上部ケース半体２０と上方に開口した下部ケース半体４０とからなっている。図６に示すように、上部ケース半体２０は下面がほぼ円状に形成されたヘッド部２１とこのヘッド部２１から下方に延びて形成されたほぼ円筒状の側壁部２２とを有しており、側壁部２２の内周面には雌ねじ２３が形成されている。下部ケース半体４０は上面がほぼ円状に形成されたボトム部４１とこのボトム部４１から上方に延びて形成されたほぼ円筒状の側壁部４２とを有しており、側壁部４２の外周面には上部ケース半体２０の螺合可能な雄ねじ４３が形成されている。
【００１７】
フィルタエレメント６０は薄肉円筒形で側壁が格子状に構成された内筒６１の周囲に蛇腹状に折り曲げられた濾材６２が取り付けられた構成となっており、その上端部には円盤状の上部プレート６３が取り付けられており、下端部には同じく円盤状の下部プレート６４が取り付けられている。上部プレート６３の中央部には円形の開口６５が設けられており、この開口６５を囲む上部プレート６３の上面側の位置には、ゴム等の弾性材料からなるリング状のシール部材６６が上方に突出して設けられている。
【００１８】
上部ケース半体２０のヘッド部２１の下面には、フィルタエレメント６０の上部プレート６３に設けられた上記シール部材６６が嵌入しうる溝部（シール溝２４）が設けられており、後述するように、フィルタエレメント６０をフィルタケース１０内に設置する際には、フィルタエレメント６０側のシール部材６６をシール溝２４内に嵌入させるようになっている。また、図３及び図４に示すように、上部ケース半体２０の上部には板状のフィルタケース固定用ブラケット３０が上部ケース半体２０の外方に延びて設けられており、その端部には２つのボルト取り付け穴３１が設けられている。上部ケース半体２０はこれらボルト取り付け穴３１を介して図示しないボルト及びナットにより図示しない車体の所定部位に固定される。下部ケース半体４０のボトム部４１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４４が設けられており、これら複数のリブ４４の上面は水平に形成されてフィルタエレメント載置部４５を構成している。
【００１９】
図６に示すように、上部ケース半体２０のヘッド部２１には、その中央部から下方に延びて形成された管部２５が設けられており、この管部２５の内部空間は上部ケース半体２０のヘッド部２１内を上下方向に延びて円筒状の燃料流出路空洞部２７を形成している。図５に示すように、上部ケース半体２０のヘッド部２１には燃料流入路２８、燃料流出路２９、戻り燃料流入路５１及び戻り燃料流出路５２が形成されており、それぞれ上部ケース半体２０の内部を延びて外部に開口している。燃料流入路２８の端部には燃料タンク１と繋がる前述の燃料供給路８１を接続するための接続管２８ａが取り付けられており、燃料流出路２９の端部には噴射ノズル４と繋がる前述の燃料供給路８２を接続するための接続管２９ａが取り付けられている。また、戻り燃料流入路５１の端部には燃料噴射ポンプ２と繋がる前述の戻り燃料流路８４が接続される接続管５１ａが取り付けられており、戻り燃料流出路５２の端部には燃料タンク１と繋がる前述の戻り燃料流路８５が接続されるための接続管５２ａが取り付けられている。更に、燃料流入路２８は上部ケース半体２０のベース部２１の下面側に形成された燃料流入路空洞部２６（図６参照）に連通しており、燃料流出路２９は上述の燃料流出路空洞部２７に連通している。
【００２０】
本発明に係る燃料フィルタの目詰まり防止装置であるサーモバルブ６は、上部ケース半体２０のヘッド部２１と一体に構成されたバルブボディ５０と、このバルブボディ５０内に設けられたバルブ穴５４内に挿設されたスプール５５と、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が燃料フィルタ５内の燃料の温度に応じて体積を変化させることによりピストン５６ｂ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。
【００２１】
バルブボディ５０は上記のように上部ケース半体２０のヘッド部２１と一体に構成されており、戻り燃料流入路５１は、図５及び図１に示すように、このバルブボディ５０内を上部ケース半体２０の半径方向に延びるように形成された円筒状のバルブ穴５４と連通している。また、戻り燃料流出路５２もこのバルブ穴５４の側壁に開口しており（図１参照）、戻り燃料流入路５１と戻り燃料流出路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燃料流入路空洞部２６と連通するフィルタ直結路５３が設けられており（図１参照）、戻り燃料流入路５１、戻り燃料流出路５２及びフィルタ直結路５３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５３のバルブ穴５４内における開口部は、戻り燃料流出路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１における紙面右側）に位置して設けられている。
【００２２】
スプール５５は円筒状の棒部材からなり、図１に示すように、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１における紙面左側）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１における紙面右側）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１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てバルブ穴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とからなっており、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における紙面左側）に押し出される構成となっている。ここで、シリンダチューブ５６ａは熱伝導性のよい金属等の材料から構成されており、液体５６ｃを封入した部分が燃料流出路空洞部２７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は常時燃料流出路空洞部２７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１における紙面左側）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。
【００２３】
リターンスプリング５７は、図１に示すように、一端側が戻り燃料流入路５１に取り付けられた接続管５１ａにより固定され、他端側をスプール５５に当接させた状態に縮設されている。従ってスプール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における紙面右側）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。このためスプール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１における紙面左側）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１における紙面右側）に移動する。
【００２４】
ここで、前述したように、単動ピストン形シリンダ５６のシリンダチューブ５６ａは熱伝導性のよい金属等の材料等から構成されるとともに、液体５６ｃを封入した部分が燃料フィルタ５内の（具体的には燃料流出路空洞部２７内の）燃料中に常時浸されているので、シリンダチューブ５６ａ内の液体５６ｃの温度はこの燃料の温度とほぼ同じ温度になっており、液体５６ｃは、燃料フィルタ５内の燃料の温度変化に応じて膨張と収縮とを行う。
【００２５】
図７は、サーモバルブ６におけるスプール移動装置において、燃料フィルタ５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５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よい。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。
【００２６】
ここで、図７のグラフ中に示す温度Ｔ0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Ｔ0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。
【００２７】
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５３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５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１における紙面左側）に最大量移動したときであっても、戻り燃料流出路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５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５３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５３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、戻り燃料流入路５１は戻り燃料流出路５２及びフィルタ直結路５３の双方と連通し、燃料フィルタ５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５３のバルブ穴５４内における開口部と戻り燃料流出路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５３のバルブ穴５４を完全に塞ぐ位置）に位置するので、戻り燃料流入路５１とフィルタ直結路５３との連通は遮断され、戻り燃料流入路５１は戻り燃料流出路５２のみと連通することになる。
【００２８】
次に、燃料フィルタ５において、フィルタケース１０内にフィルタエレメント６０を組み付ける手順について説明する。フィルタケース１０内にフィルタエレメント６０を組み付けるには、先ず、フィルタエレメント６０の上端部に設けられた上部プレート６３の開口６５に上部ケース半体２０の管部２５を挿通させながら、フィルタエレメント６０を上部ケース半体２０に向かって下方より押し上げる。これにより上部プレート６３に設けられたシール部材６６は上部ケース半体２０に形成されシール溝２４内に嵌入し、フィルタエレメント６０は上部ケース半体２０に仮固定された状態となる。
【００２９】
このようにフィルタエレメント６０が上部ケース半体２０に仮固定されたら、続いて下部ケース半体４０を上部ケース半体２０に取り付ける。この下部ケース半体４０の上部ケース半体２０への取り付けは、下部ケース半体４０の側壁部４２に設けられた雄ねじ４３と上部ケース半体２０の側壁部２２に設けられた雌ねじ２３とが螺合するように、下部ケース半体４０を上部ケース半体２０に対してねじ込んでいくことにより行う。
【００３０】
下部ケース半体４０の上部ケース半体２０へのねじ込みが完了する直前になると、下部ケース半体４０のフィルタエレメント載置部４５は下部プレート６４の下面に下方より当接する。そして、更に下部ケース半体４０を上部ケース半体２０にねじ込んでいき、下部ケース半体４０の上部ケース半体２０へのねじ込みが完了すると、フィルタエレメント６０は上下両ケース半体２０，４０により挟持された状態でエレメント収容空間１２内に保持（収容）される。また、この状態では、フィルタエレメント６０の上部プレート６３に設けられたシール部材６６は、上部ケース半体２０のシール溝２４と上部プレート６３とにより挟持されるので、上部ケース半体２０とフィルタエレメント６０との間はシール部材６６によりしっかりとシールされた状態となる。
【００３１】
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の目詰まり防止装置であるサーモバルブ６の動作について説明する。エンジンのクランク軸（又は図示しない動力源）により燃料噴射ポンプ２が回転駆動されると、この燃料噴射ポンプ２は燃料供給路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は燃料噴射ポンプ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。
【００３２】
ここで、燃料噴射ポンプ２が燃料タンク１から吸い上げた燃料は、燃料供給路８１から燃料フィルタ５の燃料流入路２８を通って上部ケース半体２０のヘッド部２１に形成された燃料流入路空洞部２６内に流入し、フィルタケース１０のエレメント収容空間１２からフィルタエレメント６０の濾材６２を通過して内筒６１内に入り込み、上部ケース半体２０に形成された管部２５から燃料流出路空洞部２７を経て燃料流出路２９に至り、ここに接続された燃料供給路８２を通って燃料噴射ポンプ２に供給される。フィルタエレメント６０の濾材６２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。なお、フィルタエレメント６０は消耗品であり、濾材６２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４０を上部ケース半体２０から取り外して新品と交換される。
【００３３】
燃料噴射ポンプ２及び噴射ノズル４において余った燃料は戻り燃料流路８４を通ってサーモバルブ６に至り、燃料フィルタ５の上部ケース半体２０に形成された戻り燃料流入路５１からバルブ穴５４内に流入する。ここで、エンジンの始動時（すなわち燃料噴射ポンプ２の始動時）において、燃料フィルタ５内の（燃料流出路空洞部２７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５３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５３のバルブ穴５４内における開口部の一部を塞ぐ位置）に位置するため、戻り燃料流入路５１は戻り燃料流出路５２及びフィルタ直結路５３の双方と連通する。これにより、燃料フィルタ５内には、燃料噴射ポンプ２からの戻り燃料の一部が、サーモバルブ６の戻り燃料流入路５１を経て流入する。また、戻り燃料の残りの一部はサーモバルブ６の戻り燃料流出路５２から燃料タンク１内に戻される。
【００３４】
一方、燃料フィルタ５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が戻り燃料流出路５２のバルブ穴５４内における開口部と、フィルタ直結路５３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５３のバルブ穴５４を完全に塞ぐ位置）に位置するため、戻り燃料流入路５１とフィルタ直結路５３との連通は遮断され、戻り燃料流入路５１は戻り燃料流出路５２のみと連通する。これにより、燃料噴射ポンプ２からの戻り燃料の全ては、サーモバルブ６の戻り燃料流入路５１から戻り燃料流出路５２を経て燃料タンク１内に戻され、燃料フィルタ５内には、燃料噴射ポンプ２からの戻り燃料は流入しない。
【００３５】
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６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５内の燃料の温度が上記所定温度Ｔよりも低く、燃料噴射ポンプ５からの戻り燃料の一部が燃料フィルタ５内に流入する状態であり、グラフ中の点Ｂは、燃料フィルタ５内の燃料の温度が上記所定温度Ｔよりも高く、燃料噴射ポンプ２からの戻り燃料が燃料フィルタ５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。
【００３６】
このように、本発明に係る燃料フィルタの目詰まり防止装置（サーモバルブ６）では、燃料フィルタ５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、戻り燃料流入路５１が戻り燃料流出路５２及びフィルタ直結路５３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５内に流入させるようになっており、燃料フィルタ５内の燃料の温度が所定温度Ｔよりも高いときには、戻り燃料流入路５１とフィルタ直結路５３との連通が遮断され、戻り燃料流入路５１が戻り燃料流出路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。このため、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５の濾材６２に堆積していくような場合であっても、燃料フィルタ５内の燃料の温度が低い間は、燃料噴射ポンプ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５内に送り込まれて、濾材６２に付着したワックスが徐々に溶かされることとなるので、燃料フィルタ５の濾材６２が目詰まりして燃料噴射ポンプ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、これにより燃料フィルタ５の濾材６２の交換（フィルタエレメント６０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。
【００３７】
また、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５内の燃料の温度が十分に上昇した後は、燃料噴射ポンプ２からの戻り燃料は燃料フィルタ５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、エンジンの効率よい運転を行うことができるようになる。このような構成の燃料フィルタの目詰まり防止装置（サーモバルブ６）では、従来のよう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り、簡単か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。
【００３８】
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、これは引張り形のスプリングにしてもよい（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本発明に係る燃料フィルタの目詰まり防止装置（サーモバルブ６）のサイズ等を勘案して最も適合するものを採用するようにする必要がある。
【００３９】
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５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５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５内の燃料中の温度と同じ温度となるようにしてもよい。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５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。
【００４０】
また、上述の実施形態においては、サーモバルブ６のバルブボディ５０が燃料フィルタ５のフィルタケース１０（上部ケース半体２０）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６のバルブボディをフィルタケース１０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よい。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６のバルブボディ５０が燃料フィルタ５のフィルタケース１０と一体に構成されれば、サーモバルブ６と燃料フィルタ５との間の配管を簡単なものとすることができるので、これら両者６，５の取り扱いが更に容易になり、所定位置への設置及び取り外しと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６のバルブボディ５０が燃料フィルタ５のフィルタケース１０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５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５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。
【００４１】
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の目詰まり防止装置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、本発明に係る燃料フィルタの目詰まり防止装置は、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の目詰まり防止装置は、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用いる燃料フィルタに対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用いる燃料フィルタにも使用することもできる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る燃料フィルタの目詰まり防止装置では、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、燃料フィルタ内の燃料の温度が低い間は、エンジンの燃料噴射ポンプ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内に送り込まれて、濾材に付着した固形成分が徐々に溶かされることとなるので、濾材が目詰まりして燃料噴射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ので経済的であり、作業効率も向上する。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或る程度上がり、燃料フィルタ内の燃料の温度が十分に上昇した後は、燃料噴射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、エンジンの効率よい運転を行うことができるようになる。このような構成の燃料フィルタの目詰まり防止装置では、従来のよう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り、簡単か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。
【００４３】
また、本発明に係る燃料フィルタの目詰まり防止装置では、上記バルブボディが燃料フィルタのフィルタケースと一体に構成されていることが好ましく、このような構成であれば、目詰まり防止装置と燃料フィルタとの間の配管を簡単なものとすることができるので、これら両者の取り扱いが更に容易になり、所定位置への設置及び取り外しと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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料フィルタの目詰まり防止装置（サーモバルブ）の構成図であり、図４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。
【図２】上記燃料フィルタの目詰まり防止装置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。
【図３】上記燃料噴射供給システムに備えられる燃料フィルタの正面図である。
【図４】上記燃料フィルタの平面図である。
【図５】図３中における矢視V−Vより見た燃料フィルタの断面図である。
【図６】図４中における矢視 VI−VIより見た燃料フィルタの断面図である。
【図７】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。
【図８】（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 燃料噴射ポンプ
４ 噴射ノズル
５ 燃料フィルタ
６ サーモバルブ（燃料フィルタの目詰まり防止装置）
１０ フィルタケース
２１ ヘッド部
２６ 燃料流入路空洞部
２７ 燃料流出路空洞部
２８ 燃料流入路
２９ 燃料流出路
５０ バルブボディ
５１ 戻り燃料流路
５２ 戻り燃料流出路
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
６０ フィルタエレメント
８１，８２，８３ 燃料供給路
８４，８５ 戻り燃料流路
【発明の属する技術分野】
本発明は、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）により燃料フィルタの濾材が目詰まりする不具合を防止する燃料フィルタの目詰まり防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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若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、燃料噴射ポンプ及びノズルを備えてなり、燃料タンクと燃料噴射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。
【０００３】
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し、これにより燃料フィルタ全体を暖めてフィルタエレメントに付着したワックスを除去する（溶かす）構成のものが知られている（例えば、特許文献１〜４参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５７−１０２５５３号公報
【特許文献２】
特開平４−３１７２６号公報
【特許文献３】
特開平３−７３７５４号公報
【特許文献４】
特公平６−６５８６７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の目詰まり防止装置に用いられるヒータは電気配線が必要であるため取り扱いがしにくいうえ、ヒータに電力を供給する必要もあることからコスト高であるという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、従来に比して取り扱いが容易であるとともに、製造コストを安価にすることが可能な構成の燃料フィルタの目詰まり防止装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明に係る燃料フィルタの目詰まり防止装置は、燃料タンクと燃料噴射ポンプとの間に設けられ、前記燃料噴射ポンプにより吸い上げられた前記燃料タンク内の燃料の濾過を行うフィルタエレメントを有する燃料フィルタと、燃料タンクへの戻り燃料流路中に介装され、戻り燃料流路の上流側と繋がる戻り燃料流入路、戻り燃料流路の下流側と繋がる戻り燃料流出路及び燃料フィルタの燃料流入路（例えば、実施形態における燃料流入路空洞部２６）と繋がるフィルタ直結路を有したバルブボディと、バルブボディ内に設けられたバルブ穴内に挿設されたスプールと、バルブボディに取り付けられたシリンダチューブ内の液体が燃料フィルタ内の燃料の温度に応じて体積を変化させることによりピストンを伸縮させてスプールを移動させるスプール移動手段（例えば、実施形態におけるスプール移動装置）とを備え、スプール移動手段は、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ときには、戻り燃料流入路が戻り燃料流出路及びフィルタ直結路の双方と連通する位置にスプールを位置させ、燃料フィルタ内の燃料の温度が上記所定温度よりも高いときには、戻り燃料流入路とフィルタ直結路との連通が遮断され、戻り燃料流入路が戻り燃料流出路のみと連通する位置にスプールを位置させ、フィルタエレメントから燃料噴射ポンプへ通じる燃料フィルタ内の燃料流出路空洞部内の温度に伴ってスプールを移動させるようになっている。また、バルブボディは、戻り燃料流路を通過した戻り燃料が流入するバルブ穴と前記燃料流出路空洞部とに前記スプール移動手段により区画されている。
【０００８】
本発明に係る燃料フィルタの目詰まり防止装置では、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ときには、スプール移動手段は、戻り燃料流入路が戻り燃料流出路及びフィルタ直結路の双方と連通する位置にスプールを位置させて、戻り燃料の一部を燃料フィルタ内に流入させるようになっており、燃料フィルタ内の燃料の温度が上記所定温度よりも高いときには、戻り燃料流入路とフィルタ直結路との連通が遮断され、戻り燃料流入路が戻り燃料流出路のみと連通する位置にスプールを位置させて、戻り燃料の全てを燃料タンクに戻すようになっている。
【０００９】
このように、本発明に係る燃料フィルタの目詰まり防止装置では、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、燃料フィルタ内の燃料の温度が低い間は、エンジンの燃料噴射ポンプ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内に送り込まれて、濾材に付着した固形成分が徐々に溶かされることとなるので、濾材が目詰まりして燃料噴射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ので経済的であり、作業効率も向上する。
【００１０】
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或る程度上がり、燃料フィルタ内の燃料の温度が十分に上昇した後は、燃料噴射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、エンジンの効率よい運転を行うことができるようになる。このような構成の燃料フィルタの目詰まり防止装置では、従来のよう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り、簡単か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。
【００１１】
また、本発明に係る燃料フィルタの目詰まり防止装置では、上記バルブボディが燃料フィルタのフィルタケースと一体に構成されていることが好ましい。このような構成であれば、目詰まり防止装置と燃料フィルタとの間の配管を簡単なものとすることができるので、これら両者の取り扱いが更に容易になり、所定位置への設置及び取り外しと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。
【００１２】
【発明の実施の形態】
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の目詰まり防止装置（サーモバルブ）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。ここに示す燃料噴射供給システムは車両用ディーゼルエンジンの燃料噴射装置に用いられるものの一例であり、燃料タンク１内の燃料（軽油）を燃料噴射ポンプ２により吸い上げ、これを噴射ノズル（インジェクター）４よりエンジンのシリンダ室（図示せず）内に噴霧供給する構成を有する。
【００１３】
燃料タンク１は車体（図示せず）内に設置されており、ここにはディーゼルエンジンの燃料である軽油が蓄えられている。燃料噴射ポンプ２と燃料タンク１とは燃料供給路８１，８２により接続されており、これら両路８１，８２の間には燃料フィルタ５及び本発明に係る燃料フィルタの目詰まり装置であるサーモバルブ６が介装されている。また、燃料噴射ポンプ２と噴射ノズル４とは燃料供給路８３により繋がれている。
【００１４】
燃料噴射ポンプ２の戻り流路３には戻り燃料流路８４が接続されており、この戻り燃料流路８４は戻り燃料流路８５を介して燃料タンク１と繋がっている。また、噴射ノズル４からの戻り燃料流路８６は上記戻り燃料流路８４に合流しており、戻り燃料流路８５を介して燃料タンク１に繋がっている。サーモバルブ６は燃料フィルタ５と一体に構成されており（但し、図２では構成を判り易くするため、燃料フィルタ５とサーモバルブ６とは離して描いている）、燃料噴射ポンプ２からの戻り燃料流路８４，８５の間に位置している。
【００１５】
図３及び図４はそれぞれ燃料フィルタ５の正面図と平面図であり、図５は図３中における矢視V−Vより見た燃料フィルタ５の断面図、図６は図４中における矢視 VI−VIより見た燃料フィルタ５の断面図である。また、図１は図４中における矢視 I−Iより見た燃料フィルタ５の断面図であり、サーモバルブ６の詳細構造を示している。図３及び図６に示すように、燃料フィルタ５は、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フィルタケース１０と、このフィルタケース１０の内部に形成されたエレメント収容空間１２内を上下方向に延びて設置されるフィルタエレメント６０とを有して構成されている。
【００１６】
フィルタケース１０は下方に開口した上部ケース半体２０と上方に開口した下部ケース半体４０とからなっている。図６に示すように、上部ケース半体２０は下面がほぼ円状に形成されたヘッド部２１とこのヘッド部２１から下方に延びて形成されたほぼ円筒状の側壁部２２とを有しており、側壁部２２の内周面には雌ねじ２３が形成されている。下部ケース半体４０は上面がほぼ円状に形成されたボトム部４１とこのボトム部４１から上方に延びて形成されたほぼ円筒状の側壁部４２とを有しており、側壁部４２の外周面には上部ケース半体２０の螺合可能な雄ねじ４３が形成されている。
【００１７】
フィルタエレメント６０は薄肉円筒形で側壁が格子状に構成された内筒６１の周囲に蛇腹状に折り曲げられた濾材６２が取り付けられた構成となっており、その上端部には円盤状の上部プレート６３が取り付けられており、下端部には同じく円盤状の下部プレート６４が取り付けられている。上部プレート６３の中央部には円形の開口６５が設けられており、この開口６５を囲む上部プレート６３の上面側の位置には、ゴム等の弾性材料からなるリング状のシール部材６６が上方に突出して設けられている。
【００１８】
上部ケース半体２０のヘッド部２１の下面には、フィルタエレメント６０の上部プレート６３に設けられた上記シール部材６６が嵌入しうる溝部（シール溝２４）が設けられており、後述するように、フィルタエレメント６０をフィルタケース１０内に設置する際には、フィルタエレメント６０側のシール部材６６をシール溝２４内に嵌入させるようになっている。また、図３及び図４に示すように、上部ケース半体２０の上部には板状のフィルタケース固定用ブラケット３０が上部ケース半体２０の外方に延びて設けられており、その端部には２つのボルト取り付け穴３１が設けられている。上部ケース半体２０はこれらボルト取り付け穴３１を介して図示しないボルト及びナットにより図示しない車体の所定部位に固定される。下部ケース半体４０のボトム部４１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４４が設けられており、これら複数のリブ４４の上面は水平に形成されてフィルタエレメント載置部４５を構成している。
【００１９】
図６に示すように、上部ケース半体２０のヘッド部２１には、その中央部から下方に延びて形成された管部２５が設けられており、この管部２５の内部空間は上部ケース半体２０のヘッド部２１内を上下方向に延びて円筒状の燃料流出路空洞部２７を形成している。図５に示すように、上部ケース半体２０のヘッド部２１には燃料流入路２８、燃料流出路２９、戻り燃料流入路５１及び戻り燃料流出路５２が形成されており、それぞれ上部ケース半体２０の内部を延びて外部に開口している。燃料流入路２８の端部には燃料タンク１と繋がる前述の燃料供給路８１を接続するための接続管２８ａが取り付けられており、燃料流出路２９の端部には噴射ノズル４と繋がる前述の燃料供給路８２を接続するための接続管２９ａが取り付けられている。また、戻り燃料流入路５１の端部には燃料噴射ポンプ２と繋がる前述の戻り燃料流路８４が接続される接続管５１ａが取り付けられており、戻り燃料流出路５２の端部には燃料タンク１と繋がる前述の戻り燃料流路８５が接続されるための接続管５２ａが取り付けられている。更に、燃料流入路２８は上部ケース半体２０のベース部２１の下面側に形成された燃料流入路空洞部２６（図６参照）に連通しており、燃料流出路２９は上述の燃料流出路空洞部２７に連通している。
【００２０】
本発明に係る燃料フィルタの目詰まり防止装置であるサーモバルブ６は、上部ケース半体２０のヘッド部２１と一体に構成されたバルブボディ５０と、このバルブボディ５０内に設けられたバルブ穴５４内に挿設されたスプール５５と、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が燃料フィルタ５内の燃料の温度に応じて体積を変化させることによりピストン５６ｂ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。
【００２１】
バルブボディ５０は上記のように上部ケース半体２０のヘッド部２１と一体に構成されており、戻り燃料流入路５１は、図５及び図１に示すように、このバルブボディ５０内を上部ケース半体２０の半径方向に延びるように形成された円筒状のバルブ穴５４と連通している。また、戻り燃料流出路５２もこのバルブ穴５４の側壁に開口しており（図１参照）、戻り燃料流入路５１と戻り燃料流出路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燃料流入路空洞部２６と連通するフィルタ直結路５３が設けられており（図１参照）、戻り燃料流入路５１、戻り燃料流出路５２及びフィルタ直結路５３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５３のバルブ穴５４内における開口部は、戻り燃料流出路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１における紙面右側）に位置して設けられている。
【００２２】
スプール５５は円筒状の棒部材からなり、図１に示すように、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１における紙面左側）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１における紙面右側）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１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てバルブ穴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とからなっており、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における紙面左側）に押し出される構成となっている。ここで、シリンダチューブ５６ａは熱伝導性のよい金属等の材料から構成されており、液体５６ｃを封入した部分が燃料流出路空洞部２７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は常時燃料流出路空洞部２７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１における紙面左側）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。
【００２３】
リターンスプリング５７は、図１に示すように、一端側が戻り燃料流入路５１に取り付けられた接続管５１ａにより固定され、他端側をスプール５５に当接させた状態に縮設されている。従ってスプール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における紙面右側）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。このためスプール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１における紙面左側）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１における紙面右側）に移動する。
【００２４】
ここで、前述したように、単動ピストン形シリンダ５６のシリンダチューブ５６ａは熱伝導性のよい金属等の材料等から構成されるとともに、液体５６ｃを封入した部分が燃料フィルタ５内の（具体的には燃料流出路空洞部２７内の）燃料中に常時浸されているので、シリンダチューブ５６ａ内の液体５６ｃの温度はこの燃料の温度とほぼ同じ温度になっており、液体５６ｃは、燃料フィルタ５内の燃料の温度変化に応じて膨張と収縮とを行う。
【００２５】
図７は、サーモバルブ６におけるスプール移動装置において、燃料フィルタ５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５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よい。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。
【００２６】
ここで、図７のグラフ中に示す温度Ｔ0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Ｔ0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。
【００２７】
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５３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５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１における紙面左側）に最大量移動したときであっても、戻り燃料流出路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５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５３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５３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、戻り燃料流入路５１は戻り燃料流出路５２及びフィルタ直結路５３の双方と連通し、燃料フィルタ５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５３のバルブ穴５４内における開口部と戻り燃料流出路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５３のバルブ穴５４を完全に塞ぐ位置）に位置するので、戻り燃料流入路５１とフィルタ直結路５３との連通は遮断され、戻り燃料流入路５１は戻り燃料流出路５２のみと連通することになる。
【００２８】
次に、燃料フィルタ５において、フィルタケース１０内にフィルタエレメント６０を組み付ける手順について説明する。フィルタケース１０内にフィルタエレメント６０を組み付けるには、先ず、フィルタエレメント６０の上端部に設けられた上部プレート６３の開口６５に上部ケース半体２０の管部２５を挿通させながら、フィルタエレメント６０を上部ケース半体２０に向かって下方より押し上げる。これにより上部プレート６３に設けられたシール部材６６は上部ケース半体２０に形成されシール溝２４内に嵌入し、フィルタエレメント６０は上部ケース半体２０に仮固定された状態となる。
【００２９】
このようにフィルタエレメント６０が上部ケース半体２０に仮固定されたら、続いて下部ケース半体４０を上部ケース半体２０に取り付ける。この下部ケース半体４０の上部ケース半体２０への取り付けは、下部ケース半体４０の側壁部４２に設けられた雄ねじ４３と上部ケース半体２０の側壁部２２に設けられた雌ねじ２３とが螺合するように、下部ケース半体４０を上部ケース半体２０に対してねじ込んでいくことにより行う。
【００３０】
下部ケース半体４０の上部ケース半体２０へのねじ込みが完了する直前になると、下部ケース半体４０のフィルタエレメント載置部４５は下部プレート６４の下面に下方より当接する。そして、更に下部ケース半体４０を上部ケース半体２０にねじ込んでいき、下部ケース半体４０の上部ケース半体２０へのねじ込みが完了すると、フィルタエレメント６０は上下両ケース半体２０，４０により挟持された状態でエレメント収容空間１２内に保持（収容）される。また、この状態では、フィルタエレメント６０の上部プレート６３に設けられたシール部材６６は、上部ケース半体２０のシール溝２４と上部プレート６３とにより挟持されるので、上部ケース半体２０とフィルタエレメント６０との間はシール部材６６によりしっかりとシールされた状態となる。
【００３１】
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の目詰まり防止装置であるサーモバルブ６の動作について説明する。エンジンのクランク軸（又は図示しない動力源）により燃料噴射ポンプ２が回転駆動されると、この燃料噴射ポンプ２は燃料供給路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は燃料噴射ポンプ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。
【００３２】
ここで、燃料噴射ポンプ２が燃料タンク１から吸い上げた燃料は、燃料供給路８１から燃料フィルタ５の燃料流入路２８を通って上部ケース半体２０のヘッド部２１に形成された燃料流入路空洞部２６内に流入し、フィルタケース１０のエレメント収容空間１２からフィルタエレメント６０の濾材６２を通過して内筒６１内に入り込み、上部ケース半体２０に形成された管部２５から燃料流出路空洞部２７を経て燃料流出路２９に至り、ここに接続された燃料供給路８２を通って燃料噴射ポンプ２に供給される。フィルタエレメント６０の濾材６２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。なお、フィルタエレメント６０は消耗品であり、濾材６２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４０を上部ケース半体２０から取り外して新品と交換される。
【００３３】
燃料噴射ポンプ２及び噴射ノズル４において余った燃料は戻り燃料流路８４を通ってサーモバルブ６に至り、燃料フィルタ５の上部ケース半体２０に形成された戻り燃料流入路５１からバルブ穴５４内に流入する。ここで、エンジンの始動時（すなわち燃料噴射ポンプ２の始動時）において、燃料フィルタ５内の（燃料流出路空洞部２７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５３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５３のバルブ穴５４内における開口部の一部を塞ぐ位置）に位置するため、戻り燃料流入路５１は戻り燃料流出路５２及びフィルタ直結路５３の双方と連通する。これにより、燃料フィルタ５内には、燃料噴射ポンプ２からの戻り燃料の一部が、サーモバルブ６の戻り燃料流入路５１を経て流入する。また、戻り燃料の残りの一部はサーモバルブ６の戻り燃料流出路５２から燃料タンク１内に戻される。
【００３４】
一方、燃料フィルタ５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が戻り燃料流出路５２のバルブ穴５４内における開口部と、フィルタ直結路５３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５３のバルブ穴５４を完全に塞ぐ位置）に位置するため、戻り燃料流入路５１とフィルタ直結路５３との連通は遮断され、戻り燃料流入路５１は戻り燃料流出路５２のみと連通する。これにより、燃料噴射ポンプ２からの戻り燃料の全ては、サーモバルブ６の戻り燃料流入路５１から戻り燃料流出路５２を経て燃料タンク１内に戻され、燃料フィルタ５内には、燃料噴射ポンプ２からの戻り燃料は流入しない。
【００３５】
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６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５内の燃料の温度が上記所定温度Ｔよりも低く、燃料噴射ポンプ５からの戻り燃料の一部が燃料フィルタ５内に流入する状態であり、グラフ中の点Ｂは、燃料フィルタ５内の燃料の温度が上記所定温度Ｔよりも高く、燃料噴射ポンプ２からの戻り燃料が燃料フィルタ５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。
【００３６】
このように、本発明に係る燃料フィルタの目詰まり防止装置（サーモバルブ６）では、燃料フィルタ５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、戻り燃料流入路５１が戻り燃料流出路５２及びフィルタ直結路５３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５内に流入させるようになっており、燃料フィルタ５内の燃料の温度が所定温度Ｔよりも高いときには、戻り燃料流入路５１とフィルタ直結路５３との連通が遮断され、戻り燃料流入路５１が戻り燃料流出路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。このため、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５の濾材６２に堆積していくような場合であっても、燃料フィルタ５内の燃料の温度が低い間は、燃料噴射ポンプ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５内に送り込まれて、濾材６２に付着したワックスが徐々に溶かされることとなるので、燃料フィルタ５の濾材６２が目詰まりして燃料噴射ポンプ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、これにより燃料フィルタ５の濾材６２の交換（フィルタエレメント６０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。
【００３７】
また、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５内の燃料の温度が十分に上昇した後は、燃料噴射ポンプ２からの戻り燃料は燃料フィルタ５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、エンジンの効率よい運転を行うことができるようになる。このような構成の燃料フィルタの目詰まり防止装置（サーモバルブ６）では、従来のよう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り、簡単か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。
【００３８】
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、これは引張り形のスプリングにしてもよい（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本発明に係る燃料フィルタの目詰まり防止装置（サーモバルブ６）のサイズ等を勘案して最も適合するものを採用するようにする必要がある。
【００３９】
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５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５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５内の燃料中の温度と同じ温度となるようにしてもよい。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５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。
【００４０】
また、上述の実施形態においては、サーモバルブ６のバルブボディ５０が燃料フィルタ５のフィルタケース１０（上部ケース半体２０）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６のバルブボディをフィルタケース１０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よい。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６のバルブボディ５０が燃料フィルタ５のフィルタケース１０と一体に構成されれば、サーモバルブ６と燃料フィルタ５との間の配管を簡単なものとすることができるので、これら両者６，５の取り扱いが更に容易になり、所定位置への設置及び取り外しと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６のバルブボディ５０が燃料フィルタ５のフィルタケース１０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５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５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。
【００４１】
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の目詰まり防止装置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、本発明に係る燃料フィルタの目詰まり防止装置は、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の目詰まり防止装置は、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用いる燃料フィルタに対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用いる燃料フィルタにも使用することもできる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る燃料フィルタの目詰まり防止装置では、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、燃料フィルタ内の燃料の温度が低い間は、エンジンの燃料噴射ポンプ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内に送り込まれて、濾材に付着した固形成分が徐々に溶かされることとなるので、濾材が目詰まりして燃料噴射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ので経済的であり、作業効率も向上する。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或る程度上がり、燃料フィルタ内の燃料の温度が十分に上昇した後は、燃料噴射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、エンジンの効率よい運転を行うことができるようになる。このような構成の燃料フィルタの目詰まり防止装置では、従来のよう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り、簡単か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。
【００４３】
また、本発明に係る燃料フィルタの目詰まり防止装置では、上記バルブボディが燃料フィルタのフィルタケースと一体に構成されていることが好ましく、このような構成であれば、目詰まり防止装置と燃料フィルタとの間の配管を簡単なものとすることができるので、これら両者の取り扱いが更に容易になり、所定位置への設置及び取り外しと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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料フィルタの目詰まり防止装置（サーモバルブ）の構成図であり、図４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。
【図２】上記燃料フィルタの目詰まり防止装置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。
【図３】上記燃料噴射供給システムに備えられる燃料フィルタの正面図である。
【図４】上記燃料フィルタの平面図である。
【図５】図３中における矢視V−Vより見た燃料フィルタの断面図である。
【図６】図４中における矢視 VI−VIより見た燃料フィルタの断面図である。
【図７】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。
【図８】（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 燃料噴射ポンプ
４ 噴射ノズル
５ 燃料フィルタ
６ サーモバルブ（燃料フィルタの目詰まり防止装置）
１０ フィルタケース
２１ ヘッド部
２６ 燃料流入路空洞部
２７ 燃料流出路空洞部
２８ 燃料流入路
２９ 燃料流出路
５０ バルブボディ
５１ 戻り燃料流路
５２ 戻り燃料流出路
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
６０ フィルタエレメント
８１，８２，８３ 燃料供給路
８４，８５ 戻り燃料流路
Claims (2)
- 燃料タンクと燃料噴射ポンプとの間に設けられ、前記燃料噴射ポンプにより吸い上げられた前記燃料タンク内の燃料の濾過を行うフィルタエレメントを有する燃料フィルタと、
燃料タンクへの戻り燃料流路中に介装され、前記戻り燃料流路の上流側と繋がる戻り燃料流入路、前記戻り燃料流路の下流側と繋がる戻り燃料流出路及び燃料フィルタの燃料流入路と繋がるフィルタ直結路を有したバルブボディと、
前記バルブボディ内に設けられたバルブ穴内に挿設されたスプールと、
前記バルブボディに取り付けられたシリンダチューブ内の液体が前記燃料フィルタ内の燃料の温度に応じて体積を変化させることによりピストンを伸縮させて前記スプールを移動させるスプール移動手段とを備え、
前記スプール移動手段は、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ときには、前記戻り燃料流入路が前記戻り燃料流出路及び前記フィルタ直結路の双方と連通する位置に前記スプールを位置させ、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ときには、前記戻り燃料流入路と前記フィルタ直結路との連通が遮断され、前記戻り燃料流入路が前記戻り燃料流出路のみと連通する位置に前記スプールを位置させ、
前記フィルタエレメントから前記燃料噴射ポンプへ通じる前記燃料フィルタ内の燃料流出路空洞部内の温度に伴って前記スプールを移動させるように構成され、
前記バルブボディは、前記戻り燃料流路を通過した戻り燃料が流入するバルブ穴と前記燃料流出路空洞部とに前記スプール移動手段により区画されていることを特徴とする燃料フィルタの目詰まり防止装置。 - 前記バルブボディが前記燃料フィルタのフィルタケースと一体に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料フィルタの目詰まり防止装置。
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