JP4414836B2 - フィルタ - Google Patents

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、燃料タンクと燃料噴射ポンプとの間の流路中に波、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ている（例えば、特許文献１参照）。この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て、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て、燃料に含まれる固形物（例えば、燃焼生成物や金属粉）等を捕捉除去する。そして、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。このため、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。そして、空気溜まりが成長して所定量に達すると、空気溜まりの空気が一気にフィルタエレメントを通過し、該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、燃料流路内は空気で満たされて燃料が通らなくなるため、燃料ポンプへの燃料供給が不十分となり、エンジンにおけるノッキングやエンスト等の不具合を発生させるおそれがあった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、フィルタ内の空気の抜き出して、該フィルタ内における空気溜まりの発生を回避し、該空気溜まりによって引き起こされるエンスト等の不具合の発生を防止し得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、一端が前記流入路もしくは前記流入空間に開口し、他端が前記流出路もしくは前記流出空間に開口したエア抜き孔が形成され、前記エア抜き孔の前記流入空間側の開口部に設けられ、前記液体に浮遊可能であり、前記流入空間内の液面高さに応じて上下動するフロートと、前記流入空間内の下方に延びて設けられ、前記フロートの上下動をガイドするフロートガイドと、前記フロートガイドの下端部に設けられ、前記フロートの下方への移動を規制するストッパーと、前記エア抜き孔の前記開口部を前記フロートが塞いだ状態において前記流入空間内に密閉状態のエアを有するエア溜め部と、を備え、前記エア溜め部に溜まるエアの増加に伴って液面が下降することにより、前記フロートが前記開口部から離れ、前記エア溜め部のエアの一部が前記エア抜き孔を介して放出されるように構成される。

なお、本発明のフィルタにあっては、前記フロートが発泡ＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）製であり、前記開口部の開口端部は前記流入空間側に突出した形状を有し、前記フロートが突出部に当接して前記開口部を塞ぐように構成しても良い。

本発明は、上記のように、フィルタの流入空間内において、空気が溜まって液体の液面高さが所定位置より下がると、フロートが下降して、エア抜き孔が開放され、滞留空気がエア抜き孔から少しずつ流出路もしくは流出空間に抜けるようになっている。このように、本発明は、フィルタ内の空気の抜き出して、該フィルタ内における空気溜まりの発生を回避し、該空気溜まりによって引き起こされるエンスト等の不具合の発生を防止し得るフィルタを提供することができる。

なお、前記フロートは、発泡ＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）製であることが望ましい。このように、フロートの材料に、弾力性を有する発泡ＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）を用いることにより、液体（例えば、本実施形態における燃料）のエア抜き孔内への浸入をより確実に防止することが可能である。また、発泡ＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）は、安価で耐油性を備えた材料であるため、本発明のフィルタを低コストで製造でき、長期にわたって安定した性能を維持することが可能である。

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。なお、図１〜図６は本実施形態のフィルタ１を示しており、詳しくは、図１は（図２における矢視Ｉ−Ｉから見た）フィルタ１の断面図、図２は（図１及び図４における矢視ＩＩ−ＩＩから見た）フィルタ１の平面図、図３はフィルタ１に取り付けられているプライミングポンプ４の拡大断面図、図４は（図２における矢視ＩＶ−ＩＶから見た）フィルタ１の断面図、図５はエア抜き孔６０の流入空間２０Ａ側の開口部６０ａに上下動可能に取り付けられたフロート６１の作用を説明する図、図６はフロート６１が上下動可能な範囲を説明する図である。

図１，図２及び図４に示すように、フィルタ１は、内部にエレメント配設空間２０を有し、エレメント配設空間２０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２と、エレメント配設空間２０を流入路２１に繋がる流入空間２０Ａと流出路２２に繋がる流出空間２０Ｂとに二分させて、エレメント配設空間２０内に取り付けられるフィルタエレメント３とから構成されている。

フィルタケース２は、上部ケース半体２３と、上部ケース半体２３と嵌合する下部ケース半体２４とからなり、これらケース半体２３，２４とで構成されるエレメント配設空間２０内にこの空間を流入空間２０Ａと流出空間２０Ｂとに二分するフィルタエレメント３を有している。

上部ケース半体２３は、下方に開口した有底円筒状であり、円筒状の側壁部の内周面には雌ねじ２３ａが形成されている。さらに、上部ケース半体２３には、上記の流入路２１と流出路２２と、バイパス路２５とが形成されている。バイパス路２５は、一端が流入路２１に開口して他端が流入空間２０Ａに開口して形成され、その途中にプライミングポンプ４を有している。

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往復動ポンプが用いられており、図３に示すように、バイパス路２５に連通するポンプ室４１ａが内部に形成されているシリンダ４１と、このシリンダ４１内に往復可能に嵌挿されて、一端にハンドル４２を有するプランジャ４３とから構成されている。さらに、プランジャ４３は、シリンダ４１内を往復するピストン部４４と、ピストン部４４と手動操作されるハンドル４２とを連結するロッド部４５と、ピストン部４４に設けられシリンダ４１との摺動部を液密に保持するためのシール部材４６とから構成されている。

上部ケース半体２３は、流入路２１における流入空間２０Ａへの開口部２１ａに設けられ、流入空間２０Ａ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、バイパス路２５における流入路２１への開口部２５ａに設けられ、バイパス路２５から流入路２１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、バイパス路２５における流入空間２０Ａへの開口部２５ｂに設けられ、流入空間２０Ａからバイパス路２５へ液体が逆流することを防止する第３チェックバルブ５３とを有している。

また、上部ケース半体２３は、図４〜図６に示すように、一端が流入空間２０Ａに開口して他端が流出路２２に開口したエア抜き孔６０が形成されている。そして、このエア抜き孔６０の流入空間２０Ａ側の開口部６０ａには、流入空間２０Ａ内の液面高さによる後述するフロート６１の上下動をガイドするフロートガイド６２が下方に延びて立設されている。なお、フロートガイド６２の端部には、フロート６１が落下するのを防ぐためのストッパー６２ｓが設けられている。すなわち、フロート６１は、図６に示すように、下面がストッパー６２ｓに当接している状態から、上面がエア抜き孔６０の開口部６０ａに当接するまでの範囲ｘを上下動することが可能である。

エア抜き孔６０の流入空間２０Ａ側の開口部６０ａには、円柱状に形成され、液体に浮遊可能な発泡ＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）製であり、流入空間２０Ａ内の液面高さに応じて上下動するフロート６１が設けられている。フロート６１は、図５（ａ）及び図６に示すように、液面高さが所定位置Ｙ（すなわち、ストッパー５２ｓよりも上記ｘだけ上方の位置）より下がることによってフロート６１は下降し、流入空間２０Ａ側の開口部６０ａから離れて該開口部６０ａを開放するように構成されている（なお、図中では、フロート６１が液体に浮遊しておらず、ストッパー６２ｓにより支持されている様子を示している）。また、図５（ｂ）に示すように、液面高さが所定位置Ｙより上がることによってフロート６１は上昇し、流入空間２０Ａ側の開口部６０ａに当接して該開口部６０ａを閉塞するように構成されている。

下部ケース半体２４は、上方に開口した有底円筒状であり、円筒状の側壁部の内周面には上部ケース半体２３の雌ねじ２３ａと螺合可能な雄ねじ２４ａが形成されている。さらに、下部ケース半体２４は、その底部に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２４ｂが設けられている。複数のリブ２４ｂはそれぞれ上面が水平に形成されて、フィルタケース２に取り付ける際にフィルタエレメント３を載置するためのエレメント載置部２４ｃを構成している。

フィルタエレメント３は、上下に延びた薄肉円筒状であり、格子状に形成された内筒３１の周囲に蛇腹状に折り曲げられた濾材３２が巻き付けられてなり、その上端部には円盤状で中央部に開口（図示略）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。

このような構成により、本発明のフィルタ１は、通常時は、主に、図１中の実線の矢印で示すように、外部から流入路２１を通ってバイパス路２５を経由することなしに流入空間２０Ａ内に導入された液体を、フィルタエレメント３を通過させて、流出空間２０Ｂ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ている。なお、このとき、図１中の鎖線の矢印で示すように、外部からの液体を、流入路２１を通ってバイパス路２５を経由して流入空間２０Ａ内に導入させることも可能である。

また、本発明のフィルタ１は、空気抜き作業時、すなわち、プライミングポンプ４のハンドル４２を手動により往復動させるときは、図１中の鎖線の矢印で示すように、外部から流入路２１を通ってバイパス路２５を経由して流入空間２０Ａ内に導入された液体を、フィルタエレメント３を通過させて、流出空間２０Ｂ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ている。同時に、外部からの液体を、図１中の実線の矢印で示すように、流入路２１を通ってバイパス路２５を経由することなしに直接流入空間２０Ａ内へと導入するよう構成されている。

ここで、フィルタ１において、フィルタケース２内にフィルタエレメント３を組み付ける手順について説明する。まず、フィルタエレメント３の下部プレート１３４の下面が下部ケース半体２４のエレメント載置部２４ｃに当接するように、フィルタエレメント３を下部ケース半体２４内に設置する。なお、このとき、フィルタエレメント３は、下部ケース半体２４に設けられた保持部材２７によって保持されている。続いて、フィルタエレメント３の上端部に設けられた上部プレート３３の開口３３ａに上部ケース半体２３の流出路２２を挿通させつつ、フィルタエレメント３を保持した下部ケース半体２４を上部ケース半体２３に向かって下方より押し上げながら、下部ケース半体２４の側壁部に設けられた雄ねじ２４ａと、上部ケース半体２３の側壁部に設けられた雌ねじ２３ａとが螺合するように下部ケース半体２４を上部ケース半体２３にねじ込む。そして、下部ケース半体２４の上部ケース半体２３へのねじ込みが完了すると、フィルタエレメント３は、上部及び下部ケース半体２３，２４により挟持された状態でエレメント収容空間２０内に収容（保持）される。なお、このとき、上部ケース半体２３とフィルタエレメント３との間は、シール部材２６によりしっかりとシールされた（液密）状態となっている。

以上のような構成を有する本発明のフィルタ１は、流入空間２０Ａ内に空気が溜まって液体の液面高さが所定位置Ｙより下がると、フロート６１が下降して、エア抜き孔６０の流入空間２０Ａ側の開口部６０ａが開放され、図５（ａ）中の実線の矢印で示すように、滞留空気がエア抜き孔６０から少しずつ流出路２２に抜けるようになっている。その結果、フィルタ１の流入空間２０Ａ内における空気溜まりの発生を回避し、該空気溜まりによって引き起こされるエンスト等の不具合の発生を防止し得るフィルタ１を提供することが可能である。

なお、フロート６１は、弾力性を有する発泡ＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）製であるため、液体のエア抜き孔６０内への浸入をより確実に防止することができる。また、発泡ＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）は、安価で耐油性を備えた材料であるため、本発明のフィルタ１を低コストで製造でき、長期にわたって安定した性能を維持することを可能にしている。

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。

本実施形態では、フロート６１は、発泡ＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）製であるが、これに限定されるものではない。例えば、ポリウレタンや、耐油発泡スチロールなど、本発明を構成するフロート６１に必要な機能（少なくとも、液体のエア抜き孔６０内への浸入を確実に防止する機能）を得られる材料であればよい。

また、本実施形態においては、エア抜き孔６０は、一端が流入空間２０Ａに開口して他端が流出路２２に開口して形成されているが、これに限定されるものではない。すなわち、本発明のフィルタに形成されるエア抜き孔は、一端が流入路もしくは流入空間に相当する位置に開口し、他端が流出路もしくは流出空間に相当する位置に開口して、フィルタ（流入空間）内の空気の抜き出して該フィルタ（流入空間）内における空気の滞留を回避し、滞留空気（空気溜まり）によって引き起こされるエンスト等の不具合の発生を防止することができればよい。

また、本実施形態においては、フィルタエレメント３の形状や材質は、上記のように（格子状に形成された内筒の周囲に）蛇腹状に折り曲げられた濾材が巻き付けられているが、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。

本発明に係る他の実施形態におけ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−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（往復動ポンプ）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。 上記エア抜き孔の流入空間側に上下動可能に取り付けられたフロートの作用を説明する図である。 上記フロートが上下動可能な範囲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
２１ａ （流入空間２０Ａへの）開口部
２２ 流出路
２３ 上部ケース半体
２４ 下部ケース半体
２５ バイパス路
２５ａ （流入路２１への）開口部
２５ｂ （流入空間２０Ａへの）開口部
５１ 第１チェックバルブ
５２ 第２チェックバルブ
５３ 第３チェックバルブ
６０ エア抜き孔
６０ａ （流入空間２０Ａ側の）開口部
６１ フロート
６２ フロートガイド
６２ｓ ストッパー

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、
   一端が前記流入路もしくは前記流入空間に開口し、他端が前記流出路もしくは前記流出空間に開口したエア抜き孔が形成され、
   前記エア抜き孔の前記流入空間側の開口部に設けられ、前記液体に浮遊可能であり、前記流入空間内の液面高さに応じて上下動するフロートと、
   前記流入空間内の下方に延びて設けられ、前記フロートの上下動をガイドするフロートガイドと、
   前記フロートガイドの下端部に設けられ、前記フロートの下方への移動を規制するストッパーと、
   前記エア抜き孔の前記開口部を前記フロートが塞いだ状態において前記流入空間内に密閉状態のエアを有するエア溜め部と、を備え、
   前記エア溜め部に溜まるエアの増加に伴って液面が下降することにより、前記フロートが前記開口部から離れ、前記エア溜め部のエアの一部が前記エア抜き孔を介して放出されることを特徴とするフィルタ。
2. 前記フロートが発泡ＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）製であり、前記開口部の開口端部は前記流入空間側に突出した形状を有し、前記フロートが突出部に当接して前記開口部を塞ぐように構成されることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ。

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