JP4821860B2

JP4821860B2 - 燃料濾過装置

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Publication number: JP4821860B2
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Inventors: 光一永井
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Filing date: 2009-02-04
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Description

本発明は、燃料中の異物を濾過するフィルタを備えた燃料濾過装置に関する。

車載内燃機関の燃焼に供する燃料に対し、その燃料中の異物を濾過するフィルタを車両に備えることが一般的である。そして、特許文献１等には、フィルタの前後差圧が所定圧を超えた場合や、車両の走行距離が所定距離を超えた場合等に、フィルタの交換を運転者に促すよう警告ランプ等で報知する旨が開示されている。

実開昭５３−９０１２６号公報

しかしながら、フィルタの目詰まりが進行すると、内燃機関への燃料供給不足により内燃機関の出力が急激に低下する場合がある。この場合には、フィルタ交換を促す報知が為されたとしても、フィルタを交換するまでの間は出力低下状態での内燃機関の運転を強いられ、最悪の場合には内燃機関の停止に至る。

本発明は、交換を要するほどにフィルタの目詰まりが進行した状態において、内燃機関が出力低下状態になることの回避を図った燃料濾過装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明では、燃料中の異物を濾過する第１フィルタ及び第２フィルタと、前記第１フィルタが目詰まりしていない通常時には、前記第１フィルタへ燃料を流通させるとともに前記第２フィルタへの流通を遮断し、前記第１フィルタの目詰まりが所定以上に進行した目詰まり時には、前記第２フィルタへ燃料を流通させるよう流通経路を切り替える流路切替手段と、を備え、前記流路切替手段は、前記通常時には前記第２フィルタへ通じる流通路を閉塞し、前記目詰まり時には前記流通路を開放するバルブを有して構成され、前記バルブは、当該バルブの前後差圧が設定圧を超えた時に開弁作動する機械式バルブであるとともに、前記前後差圧が前記第１フィルタの目詰まり度合いに応じて変化するよう配置され、前記第１フィルタ及び前記第２フィルタは、燃料ポンプへ吸入される燃料の吸入経路に配置され、前記第１フィルタの下流側通路を前記バルブの下流側通路と連通させ、前記目詰まりの進行に伴い前記第１フィルタの下流側圧力が低下して、前記バルブの下流側圧力が所定圧を下回った場合に、前記バルブは開弁作動するよう設定されており、
前記流通路を開放するよう前記バルブが開弁作動した時に、このバルブに押し動かされる接触式のスイッチがＯＮすることによって、開弁信号を出力する出力手段を備えることを特徴とする。

これによれば、通常時には、第１フィルタへ燃料を流通させるとともに第２フィルタへの流通を遮断するので、第１フィルタにより燃料中の異物を捕捉して第２フィルタでは捕捉させないこととなる。そして目詰まり時には、第２フィルタへ燃料を流通させるので、通常時には使用していなかった第２フィルタが、目詰まりした第１フィルタに代わって燃料中の異物を捕捉することとなる。したがって、通常時に使用する第１フィルタが交換を要するほどに目詰まり進行した場合には、第１フィルタを交換するまでの間、第２フィルタを使用した状態で内燃機関を運転できるので、内燃機関への燃料供給不足を解消して出力低下状態になることを回避できる。

このようにバルブを用いて流通経路を切り替えれば、「通常時には第１フィルタへ燃料を流通させるとともに第２フィルタへの流通を遮断し、目詰まり時には第２フィルタへ燃料を流通させるよう流通経路を切り替える」といった構成を簡素な構成で実現できる。

さらに、通常時と目詰まり時との流通経路の切り替えを機械式バルブで実現できるので、電磁式バルブを用いて電子制御することにより前記切り替えを実現させる場合に必要となる、電子回路等の電子制御手段を不要にできる。

また、第１及び第２フィルタを燃料ポンプの吸入経路側に配置した場合において、機械式バルブを用いて通常時と目詰まり時との流通経路の切り替えを行うことを、簡素な構成で実現可能となる。

加えて、第１フィルタの目詰まりが交換を要するほどに進行した時点で、第２フィルタへ通じる流通路を開放するようバルブが開弁作動することに伴い開弁信号が出力されるので、この開弁信号の有無に基づき第１フィルタの交換時期を把握することができる。つまり、流通経路を切り替えるバルブを利用して第１フィルタの交換時期を把握できるので、第１フィルタの目詰まり状態を検出する専用の検出手段（例えば、第１フィルタの前後差圧を検出する差圧センサ）を不要にできる。

請求項２記載の発明では、燃料入口及び燃料出口を形成するフィルタヘッドと、前記第１フィルタ及び前記第２フィルタを保持して前記フィルタヘッドに取り付けられるフィルタ保持部材と、を備え、前記フィルタ保持部材は、前記燃料入口から流入した燃料が前記第１フィルタ及び前記第２フィルタの一方を通過して前記燃料出口から流出するよう内部に燃料通路を形成し、かつ、前記第１フィルタ及び前記第２フィルタを保持したまま前記フィルタヘッドに対して脱着可能に構成されていることを特徴とする。

ここで、第２フィルタは通常時には使用しないものの、第１フィルタの目詰まりに伴い使用を繰り返していくと、第２フィルタにも目詰まりが発生する。そのため、第２フィルタを交換することなく継続して使用すると、第１フィルタを交換するまでの間の出力低下状態を回避できなくなる。

これに対し上記請求項２記載の発明では、第１及び第２フィルタの両方をフィルタ保持部材に保持させ、両フィルタを保持したままでフィルタ保持部材をフィルタヘッドに対して脱着可能とするので、第１フィルタを第２フィルタとともにフィルタ保持部材ごと交換することができる。或いは、フィルタ保持部材をフィルタヘッドから取り外した後、フィルタ保持部材に保持されている両フィルタを交換することができる。よって、両フィルタをフィルタヘッドから別々に取り外して交換する構成とした場合に比べて、第２フィルタの交換し忘れを抑制できる。さらに、上記請求項７記載の発明によれば、第２フィルタの交換作業を第１フィルタの交換作業と同時に行うことができるので、両フィルタの交換の作業性を向上できる。

請求項３記載の発明では、前記第２フィルタの濾過面積を前記第１フィルタの濾過面積よりも小さくしたことを特徴とする。第２フィルタは、第１フィルタに比べて使用頻度が低いので、このように第２フィルタを第１フィルタより小さくすることで、通常時における第１フィルタの機能及び目詰まり時における第２フィルタの機能を十分に発揮させつつ、燃料濾過装置の搭載スペースを小さくできる。

本発明の第１実施形態にかかる燃料濾過装置が設けられた、燃料供給システムの概略を示す図。第１実施形態にかかる燃料濾過装置の作動状態を示す図であり、（ａ）は通常時の作動状態、（ｂ）は目詰まり発生時の作動状態を示す図。第１実施形態にかかる燃料濾過装置の構造を示す図。本発明の第２実施形態にかかる燃料濾過装置が設けられた、燃料供給システムの概略を示す図。第２実施形態にかかる燃料濾過装置の作動状態を示す図であり、（ａ）は通常時の作動状態、（ｂ）は目詰まり発生時の作動状態を示す図。

以下、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

（第１実施形態）
本実施形態の燃料濾過装置は、例えば自動車用ディーゼルエンジン（内燃機関）を対象にしたコモンレール式燃料供給システムに設けられている。

まず図１を参照して、本実施形態に係るコモンレール式燃料供給システムの概略について説明する。このシステムは、大きくは、ＥＣＵ１０（電子制御ユニット）が、各種センサからのセンサ出力を取り込み、それら各センサ出力に基づいて燃料供給系を構成する各装置の駆動を制御するように構成されている。ＥＣＵ１０は、吸入調整弁（詳しくは後述）に対する電流供給量を調整してポンプ装置４０の燃料吐出量を所望の値に制御することで、コモンレール５０内の燃料圧力（レール圧センサ５１にて測定される時々の燃料圧力）を目標値（目標燃圧）にフィードバック制御している。そして、その燃料圧力に基づいて、対象エンジンの所定シリンダに対する燃料噴射量、ひいては同エンジンの出力（出力軸の回転速度やトルク）を所望の大きさに制御している。

ここで、燃料供給装置を構成する諸々の装置は、燃料上流側から、燃料タンク２０、燃料濾過装置３０、ポンプ装置４０、コモンレール５０、及びインジェクタ６０（燃料噴射弁）の順に配設されている。そしてこのシステムでは、燃料タンク２０内の燃料がポンプ装置４０により圧送されることで、システム内の対象装置に対して燃料の供給が行われるようになっている。

次に、ポンプ装置４０の構成について説明する。

ポンプ装置４０は、以下に説明するフィードポンプ４１（燃料ポンプ）及び高圧ポンプ４２を備えており、フィードポンプ４１によって燃料タンク２０から汲み上げられた燃料を高圧ポンプ４２にて加圧して吐出するように構成されている。そしてこの際、高圧ポンプ４２に送られる燃料量は、高圧ポンプ４２の燃料吸入側に設けられた吸入調整弁（図示せず）によって調量されるようになっている。

フィードポンプ４１は、上記燃料タンク２０の燃料を入口４３から吸引して高圧ポンプ４２へ送る、いわゆる低圧供給ポンプとして機能するものであり、トロコイドポンプを適用することが望ましい。吸入調整弁は、ＥＣＵ１０により制御されることで、フィードポンプ４１から高圧ポンプ４２へ吸入される燃料量を調節する。すなわち、フィードポンプ４１により送られた燃料は、この吸入調整弁によって必要吐出量に調整されて高圧ポンプ４２へ流入することとなり、これにより、ポンプ装置４０からコモンレール５０へ圧送される燃料の吐出量が制御される。

高圧ポンプ４２は、吸入調整弁によって調量された燃料を加圧して外部へ吐出するプランジャポンプである。なお、フィードポンプ４１及び高圧ポンプ４２は、駆動軸４４の回転により駆動され、その駆動軸４４は、クランク軸７０（エンジンの出力軸）の回転に伴い駆動される。つまり、フィードポンプ４１及び高圧ポンプ４２は、エンジン出力による動力で駆動される。以上に説明した如くポンプ装置４０が作動すると、燃料タンク２０内の燃料は、フィードポンプ４１の作動により汲み上げられ、吸入調整弁によって流量調整された後、高圧ポンプ４２の作動によりコモンレール５０へ加圧供給（圧送）される。

コモンレール５０は、上記ポンプ装置４０から圧送された燃料を高圧状態で蓄えてこれを、シリンダ＃１〜＃４の各々に設けられた高圧配管５２を通じて、各シリンダのインジェクタ６０（燃料噴射弁）へそれぞれ供給するものである。インジェクタ６０は、各シリンダ＃１〜＃４内の各燃焼室に対してそれぞれ設けられており、上記コモンレール５０に蓄圧・保持された高圧燃料を噴射する。なお、インジェクタ６０に供給された燃料の余剰分は、低圧配管５３を通じて燃料タンク２０に戻される。

次に、本実施形態の要部である燃料濾過装置３０の構成について、図２及び図３を用いて説明する。図２は、燃料濾過装置３０の内部において燃料が流通する経路を模式的に示す図であり、図３は、燃料濾過装置３０の構造を示す断面図である。

図２及び図１に示すように、燃料濾過装置３０は、フィードポンプ４１の下流側に配置されており、フィードポンプ４１の吸入負圧により燃料濾過装置３０内部を燃料が流通する。また、燃料濾過装置３０は、燃料中の異物を濾過するフィルタとして、２つのフィルタ（第１フィルタ３１及び第２フィルタ３２）を備えている。燃料濾過装置３０の内部に形成される流通経路には、第１フィルタ３１が配置される第１流通経路３０ａ、及び第２フィルタ３２が配置される第２流通経路３０ｂが設けられている。これら両流通経路３０ａ，３０ｂは並列配置となるよう連通している。

そして、第２流通経路３０ｂのうち第２フィルタ３２の下流側部分には、第２流通経路３０ｂを開閉するバルブ３３（流路切替手段）が設けられている。このバルブ３３は、流通路を開閉する弁体３３１、及び弁体３３１を閉弁方向に付勢するスプリング３３２を備えて構成される機械式のバルブであり、バルブ３３の前後差圧が設定圧を超えた時に開弁作動するものである。

第１フィルタ３１が目詰まりしていない通常時には、バルブ３３の弁体３３１が閉弁するようスプリング３３の弾性力は設定されている（図２（ａ）参照）。すなわち、バルブ３３の前記設定圧は、通常時におけるバルブ３３の前後差圧よりも高い。

そして、第１フィルタ３１の目詰まりが進行してくると、第１フィルタ３１の前後差圧が大きくなる。つまり、フィードポンプ４１の吸入負圧が大きくなり、第１フィルタ３１の下流側圧力が低下する。そして、このように第１フィルタ３１の下流側圧力が低下すれば、バルブ３３の下流側圧力も同時に低下することとなるので、バルブ３３の前後差圧が大きくなり、図２（ｂ）に示すようにバルブ３３の弁体３３１がスプリング３３の弾性力に抗して開弁するよう作動する。換言すれば、第１フィルタ３１が交換を要するほどに目詰まり進行した時点（以下、単に「目詰まり発生時点」と記載）で弁体３３１が開弁するよう、スプリング３３の弾性力は設定されている。すなわち、バルブ３３の前記設定圧は、第１フィルタ３１の目詰まり発生時点でのバルブ３３の前後差圧と一致するよう設定されており、目詰まり発生時の前記負圧に基づき設定されている。

以上により、通常時には、第１フィルタ３１へ燃料が流通して第２フィルタ３２への流通はバルブ３３により遮断され、図２（ａ）中の点線に示すよう第１流通経路３０ａを燃料が流通して、第２フィルタ３２はバイパスされる。一方、目詰まり発生時には、バルブ３３の開弁作動に伴い図２（ｂ）中の点線に示すよう第２フィルタ３２へ燃料が流通する。

次に、燃料濾過装置３０の具体的な構造について説明する。

図３に示すように、燃料濾過装置３０は、第１及び第２フィルタ３１，３２と、燃料入口通路３４１（燃料入口）及び燃料出口通路３４２（燃料出口）を形成する金属製のフィルタヘッド３４と、第１及び第２フィルタ３１，３２を保持してフィルタヘッド３４に取り付けられるフィルタ保持部材と、を備えて構成されている。なお、以下の説明では、フィルタヘッド３４に対してフィルタ保持部材の側（図３の下側）を「下側」、フィルタ保持部材の反対側（図３の上側）を「上側」と記載する。

フィルタヘッド３４は円柱形状であり、燃料入口通路３４１及び燃料出口通路３４２はフィルタヘッド３４の円柱外周面に開口している。燃料入口通路３４１には、燃料タンク２０と連通する入口配管５４（図１及び図２参照）が接続され、燃料出口通路３４２には、ポンプ装置４０と連通する出口配管５５（図１及び図２参照）が接続されている。

フィルタヘッド３４の円柱下端面には、燃料入口通路３４１と連通する環状の入口溝３４３、及び燃料出口通路３４２と連通する環状の出口溝３４４が形成されている。なお、燃料出口通路３４２は第１流通路３４５及び第２流通路３４６に分岐しており、前記出口溝３４４は、第１流通路３４５を介して燃料出口通路３４２と連通する。そして、第１流通路３４５及び出口溝３４４は、図２を用いて先に説明した第１流通経路３０ａの一部分を構成し、第２流通路３４６は、図２に示す第２流通経路３０ｂの一部を構成する。

第２流通路３４６には、バルブ３３の弁体３３１及びスプリング３３２を収容するバルブ収容室３４７が形成されている。そして、バルブ収容室３４７のシート面３４８に弁体３３１が着座することで第２流通路３４６は遮断され、シート面３４８から弁体３３１が離座することにより第２流通路３４６は開放される。

さらに、バルブ収容室３４７には、バルブ３３が開弁作動した時に開弁信号を出力するスイッチ３３３（出力手段）が設けられている。このスイッチ３３３には、シート面３４８から離座する弁体３３１により押し動かされる接触式のスイッチが採用されている。そして、スイッチ３３３のオン信号（開弁信号）は通信線３３４を通じてＥＣＵ１０へ送信される。ＥＣＵ１０は、開弁信号を受信すると、第１フィルタ３１の交換を促すよう車両運転者に報知する。例えば、車速計等の各種計器が配置されたインストルメントパネルの表示部に、ウォーニング表示をさせることで前記報知を行う。

フィルタ保持部材は、以下に詳述するケース３５、蓋部材３６、外側パイプ３６１、内側パイプ３６２、仕切りプレート３６３、上側ステー３７１、中間ステー３７２、及び下側ステー３７３から構成されている。なお、フィルタ保持部材を構成する全ての部材３５，３６，３６１〜３６３，３７１〜３７３は金属製であり、各々の部材同士は、例えば溶接により接続されている。

ケース３５は、上方が開口する有低の円筒形状に形成されており、ケースの開口は蓋部材３６により閉塞されている。そして、ケース３５及び蓋部材３６の内部にて、第１及び第２フィルタ３１，３２を収容する収容空間３５ａを形成する。

蓋部材３６は、外周端がケース３５に溶接される円板形状であり、蓋部材３６には、以下に説明する入口孔３６ａ、第１出口孔３６ｂ、及び第２出口孔３６ｃが形成されている。入口孔３６ａは、入口溝３４３と収容空間３５ａとを連通させる貫通孔であり、入口溝３４３に沿って環状に形成されている。第１出口孔３６ｂは、出口溝３４４と収容空間３５ａとを連通させる貫通孔であり、出口溝３４４に沿って環状に形成されている。第２出口孔３６ｃは、第２流通路３４６と収容空間３５ａとを連通させる貫通孔である。なお、第１出口孔３６ｂ及び出口溝３４４は、入口孔３６ａ及び入口溝３４３の環状内側に位置し、第２出口孔３６ｃ及び第２流通路３４６は、第１出口孔３６ｂ及び出口溝３４４の環状内側に位置する。

外側パイプ３６１及び内側パイプ３６２は上下方向に延びる円筒形状であり、内側パイプ３６２は外側パイプ３６１の円筒内部に配置されている。内側パイプ３６２の円筒上端部は、円筒内部３６２ａが第２出口孔３６ｃと連通するよう蓋部材３６の下側の面に溶接されている。外側パイプ３６１の円筒上端部は、円筒内部３６１ａが第１出口孔３６ｂと連通するよう蓋部材３６の下側の面に溶接されている。したがって、内側パイプ３６２の円筒内部３６２ａは、図２に示す第２流通経路３０ｂの一部を構成することとなり、外側パイプ３６１の円筒内部３６１ａは、図２に示す第１流通経路３０ａの一部分を構成することとなる。

仕切りプレート３６３は、外側パイプ３６１の円筒内部を上下方向に仕切る円板形状に形成され、外側パイプ３６１の円筒内部のうち仕切りプレート３６３の上側部分（符号３６１ａに示す部分）は、第１出口孔３６ｂと連通して先述の如く第２流通経路３０ｂを構成し、仕切りプレート３６３の下側部分（符号３６１ｂに示す部分）は、内側パイプ３６２の円筒内部３６２ａと連通して第１流通経路３０ａの一部分を構成する。

上側ステー３７１及び中間ステー３７２は、外側パイプ３６１の外周面から径方向外側に延びる円板形状であり、下側ステー３７３は、外側パイプ３６１の円筒開口端に溶接されて外側パイプ３６１の円筒内部３６１ｂを閉塞する円板形状である。上側ステー３７１及び中間ステー３７２の間には第１フィルタ３１が、中間ステー３７２及び下側ステー３７３の間には第２フィルタ３２が嵌め込まれて保持されている。

そして、外側パイプ３６１のうち第１フィルタ３１と対向する部分には、図２に示す第１流通経路３０ａを構成する第１連通孔３６１ｃが複数形成され、外側パイプ３６１のうち第２フィルタ３２と対向する部分には、図２に示す第２流通経路３０ｂを構成する第２連通孔３６１ｄが複数形成されている。

以上の構成により、入口配管５４から燃料濾過装置３０へ流入した燃料は、燃料入口通路３４１、入口溝３４３、入口孔３６ａを通じて収容空間３５ａへ流入する。その後、以下に詳述する第１流通経路３０ａ又は第２流通経路３０ｂを流通した後、燃料出口通路３４２を流通して出口配管５５へと流れる。

燃料を第１フィルタ３１へ流通させる第１流通経路３０ａは、上流側から順に、第１連通孔３６１ｃ、外側パイプ３６１の円筒内部３６１ａ、第１出口孔３６ｂ、出口溝３４４、及び第１流通路３４５により構成される。燃料を第２フィルタ３１へ流通させる第２流通経路３０ｂは、上流側から順に、第２連通孔３６１ｄ、外側パイプ３６１の円筒内部３６１ｂ、内側パイプ３６２の開口部３６２ｂとその円筒内部３６２ａ、第２出口孔３６ｃ、及びバルブ収容室３４７により構成される。

第１フィルタ３１及び第２フィルタ３２は、例えば複数枚の濾材を貼り合わせて構成されたフィルタエレメントであり、第１及び第２フィルタ３１，３２は各々別体に形成されたエレメントである。そして、第２フィルタ３２の濾過面積を第１フィルタ３１の濾過面積よりも小さく設定している。フィルタエレメントは、燃料（軽油）中に含まれる異物を捕捉する機能、燃料中の水分を除去する機能、及び燃料中のワックス成分を除去する機能を有する。このような第１及び第２フィルタ３１，３２は、捕捉した異物及びワックス成分等が使用時間の経過とともにフィルタエレメントに堆積して目詰まりしてくる。そして、一定以上の目詰まりが生じたフィルタエレメントは寿命であり交換を要する。

第１フィルタ３１を交換する場合には、フィルタ保持部材をフィルタヘッド３４から取り外す。ここで、ケース３５の上端部３５１をフィルタヘッド３４に螺子結合することで、フィルタ保持部材はフィルタヘッド３４に対して脱着可能に取り付けられている。なお、螺子で締結した状態（図３に示す状態）においては、フィルタヘッド３４の下面と蓋部材３６の上面との間は密着した状態となっており、特に、入口溝３４３と入口孔３６ａとの間、出口溝３４４と第１出口孔３６ｂとの間、第２流通路３４６と第２出口孔３６ｃとの間は、シール部材（例えばＯリング）によりシールされて燃料が漏れることを防止している。

そして、目詰まりした第１フィルタ３１を新品の第１フィルタ３１に交換する場合には、ケース３５の上端部３５１をフィルタヘッド３４から取り外し、新品の第１及び第２フィルタ３１，３２が保持された新たなフィルタ保持部材をフィルタヘッド３４に取り付ける。つまり、第１フィルタ３１を新品に交換する場合には、フィルタ保持部材及び第２フィルタ３２ごと第１フィルタ３１を交換する。

次に、図３に示す燃料濾過装置３０の作動について説明する。

第１フィルタ３１が目詰まりしていない通常時には、バルブ３３の閉弁により、第２フィルタ３２へ通じる第２流通路３４６は閉塞される（図３及び図２（ａ）に示す状態）。そのため、燃料入口通路３４１から流入して、入口溝３４３、入口孔３６ａを通じて収容空間３５ａへ流入した燃料は、第２流通経路３０ｂを流れることなく、第１流通経路３０ａを流れる。つまり、第１フィルタ３１へ流通して第２フィルタ３２への流通は遮断される。

そして、第１フィルタ３１の目詰まりが進行してくると、フィードポンプ４１の吸入負圧が大きくなり、第１フィルタ３１の下流側圧力（燃料出口通路３４２の圧力）が低下する。すると、バルブ３３の下流側圧力（バルブ収容室３４７の圧力）が低下してバルブ３３は開弁作動する（図２（ｂ）に示す状態）。そのため、燃料入口通路３４１から流入した燃料は、第１フィルタ３１の目詰まりにより圧力損失が高くなっている第１流通経路３０ａへは流れず、第１フィルタ３１に比べて圧力損失が低くなっている目詰まりしていない第２フィルタ３２を流れることとなる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）通常時に使用する第１フィルタ３１に加え第２フィルタ３２を備える。そして、通常時には、第１フィルタ３１へ燃料が流通して第２フィルタ３２への流通はバルブ３３により遮断され、第１フィルタ３１の目詰まり発生時には、バルブ３３の開弁作動に伴い第２フィルタ３２へ燃料が流通する。そのため、通常時には、第１フィルタ３１によりフィルタ機能を発揮させて第２フィルタ３２では燃料中の異物を捕捉させず、第１フィルタ３１の目詰まり発生時には、通常時には使用していなかった第２フィルタ３２にフィルタ機能を発揮させることとなる。したがって、第１フィルタ３１の目詰まり発生時には、第１フィルタ３１を交換するまでの間、第２フィルタ３２を使用した状態で内燃機関を運転できるので、内燃機関への燃料供給不足を解消して出力低下状態になることを回避できる。

（２）本実施形態では、フィードポンプ４１の下流側に配置された燃料濾過装置３０を対象とし、フィードポンプ４１の吸入負圧により燃料濾過装置３０内部を燃料が流通するものである。そして、このような吸入負圧タイプの燃料濾過装置３０において、第１フィルタ３１の下流側通路をバルブ３３の下流側と連通させ、第１フィルタ３１の目詰まり発生に伴い第１フィルタ３１の下流側圧力が低下して、バルブ３３の下流側圧力が所定圧を下回った場合に、バルブ３３は開弁作動するよう設定されている。そのため、通常時と目詰まり発生時とで第１及び第２流通経路３０ａ，３０ｂを切り替えることを、バルブ３３に電磁式バルブを用いることなく機械式バルブを採用しつつ実現できる。よって、電磁式バルブを用いて電子制御する場合に必要となる電子回路等の電子制御手段を不要にできるとともに、安価な機械式バルブを採用してコストダウンを図ることができる。

（３）ここで、第２フィルタ３２は通常時には使用しないものの、第１フィルタ３１の目詰まりに伴い使用を繰り返していくと第２フィルタ３２にも目詰まりが発生するため、第２フィルタ３２も交換を要する。この点を鑑みた本実施形態では、第１及び第２フィルタ３１，３２の両方を１つのフィルタ保持部材に保持させ、両フィルタ３１，３２を保持したままでフィルタ保持部材をフィルタヘッド３４に対して脱着可能とする。よって、第１フィルタ３１を新品に交換する場合には、フィルタ保持部材及び第２フィルタ３２ごと第１フィルタ３１を交換することとなるので、両フィルタ３１，３２をフィルタヘッド３４から別々に取り外して交換する構成とした場合に比べて、第２フィルタ３２の交換し忘れを抑制できる。さらに、本実施形態によれば、第２フィルタ３２の交換作業を第１フィルタ３１の交換作業と同時に行うことができるので、両フィルタ３１，３２の交換の作業性を向上できる。

（４）本実施形態では、第１フィルタ３１の目詰まり発生に伴いバルブ３３が開弁作動すると、スイッチ３３３により開弁信号がＥＣＵ１０に出力されるので、この開弁信号の有無に基づき第１フィルタの交換時期をＥＣＵ１０は把握することができる。つまり、第１及び第２流通経路３０ａ，３０ｂを切り替えるバルブ３３を利用して第１フィルタ３１の交換時期（目詰まり発生時期）を把握できるので、第１フィルタ３１の目詰まり状態を検出する専用の検出手段（例えば、第１フィルタ３１の前後差圧を検出する差圧センサ）を不要にできる。

（５）本実施形態では、第２フィルタ３２の濾過面積を第１フィルタ３１の濾過面積よりも小さくする。具体的には、円筒形状である両フィルタ３１，３２の径方向寸法については同一にしつつ、第２フィルタ３２の円筒軸方向（上下方向）寸法については、第１フィルタ３１よりも小さくする。第２フィルタ３２は第１フィルタ３１に比べて使用頻度が低いので、このように第２フィルタ３２を第１フィルタ３１より小さくすることで、通常時における第１フィルタ３１のフィルタ機能、及び目詰まり発生時における第２フィルタ３２のフィルタ機能を十分に発揮させつつ、燃料濾過装置３０の上下方向における搭載スペースを小さくできる。

（第２実施形態）
図１に示す上記第１実施形態では、フィードポンプ４１及び高圧ポンプ４２を同一ケース内に収容してポンプ装置４０を構成し、燃料濾過装置３０をフィードポンプ４１の下流側に配置している。つまり、上記第１実施形態にかかる燃料濾過装置３０は、フィードポンプ４１の吸入負圧により第１及び第２流通経路３０ａ，３０ｂに燃料を流通させる吸入負圧タイプである。

これに対し、図４に示す本実施形態にかかるポンプ装置４０はフィードポンプ４１及び高圧ポンプ４２を別体に構成しており、燃料濾過装置３０をフィードポンプ４１の上流側に配置している。つまり、本実施形態にかかる燃料濾過装置３０は、フィードポンプ４１の吐出圧により第１及び第２流通経路３０ａ，３０ｂに燃料を流通させる吐出圧（正圧）タイプである。なお、本実施形態にかかる燃料濾過装置３０の構造は図３に示す上記第１実施形態と同じであり、後述するバルブ３３の設定圧が異なるだけである。

すなわち、図５に示す如く本実施形態の燃料濾過装置３０は、上記第１実施形態と同様にして２つのフィルタ（第１フィルタ３１及び第２フィルタ３２）を備えている。燃料濾過装置３０の内部に形成される流通経路には、第１フィルタ３１が配置される第１流通経路３０ａ、及び第２フィルタ３２が配置される第２流通経路３０ｂが設けられ、両流通経路３０ａ，３０ｂは並列配置となるよう連通している。そして、第２流通経路３０ｂのうち第２フィルタ３２の下流側部分には、第２流通経路３０ｂを開閉するバルブ３３が設けられ、このバルブ３３は、前後差圧が設定圧を超えた時に開弁作動する。

第１フィルタ３１が目詰まりしていない通常時には、バルブ３３の弁体３３１が閉弁するようスプリング３３の弾性力は設定されている（図５（ａ）参照）。すなわち、バルブ３３の前記設定圧は、通常時におけるバルブ３３の前後差圧よりも高い。

そして、第１フィルタ３１の目詰まりが進行してくると、第１フィルタ３１の上流側圧力、つまりフィードポンプ４１の吐出側の圧力（正圧）が大きくなる。そして、このようにフィードポンプ４１の正圧が大きくなれば、第２フィルタ３２の上流側及び下流側の圧力が上昇し、バルブ３３の上流側圧力も同時に上昇することとなるので、バルブ３３の前後差圧が大きくなり、図５（ｂ）に示すようにバルブ３３の弁体３３１がスプリング３３の弾性力に抗して開弁するよう作動する。換言すれば、第１フィルタ３１の目詰まり発生時点で弁体３３１が開弁するよう、スプリング３３の弾性力は設定されている。すなわち、バルブ３３の前記設定圧は、第１フィルタ３１の目詰まり発生時点におけるバルブ３３の前後差圧と一致するよう設定されており、目詰まり発生時の前記正圧に基づき設定されている。

以上詳述した本実施形態によれば、上記（１），（３）〜（５）の効果が得られるとともに、上記（２）と同様にして以下の効果が得られるようになる。

（６）本実施形態では、フィードポンプ４１の上流側に配置された燃料濾過装置３０を対象とし、フィードポンプ４１の吐出圧により燃料濾過装置３０内部を燃料が流通するものである。そして、このような吐出正圧タイプの燃料濾過装置３０において、第２フィルタ３２の下流側通路をバルブ３３の上流側と連通させ、第１フィルタ３１の目詰まり発生に伴い第２フィルタ３２の下流側圧力が上昇して、バルブ３３の上流側圧力が所定圧を上回った場合に、バルブ３３は開弁作動するよう設定されている。そのため、通常時と目詰まり発生時とで第１及び第２流通経路３０ａ，３０ｂを切り替えることを、バルブ３３に電磁式バルブを用いることなく機械式バルブを採用しつつ実現できる。よって、電磁式バルブを用いて電子制御する場合に必要となる電子回路等の電子制御手段を不要にできるとともに、安価な機械式バルブを採用してコストダウンを図ることができる。

さらに、上記第１及び第２実施形態にかかる燃料濾過装置３０によれば、フィードポンプ４１の上流側に配置する場合とフィードポンプ４１の下流側に配置する場合とで、バルブ３３の設定圧を変更するだけでいずれの場合の燃料濾過装置３０にも適用できる。つまり、吸入負圧タイプの場合には、目詰まり発生時におけるバルブ３３の下流側圧力（負圧）に基づきバルブ３３を選定し、正圧タイプの場合には、目詰まり発生時におけるバルブ３３の上流側圧力（正圧）に基づきバルブ３３を選定すればよく、燃料濾過装置３０のうちバルブ３３以外の構成を両タイプにおいて共通化できる。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。

・上記各実施形態では、第１及び第２フィルタ３１，３２は各々別体に形成されたエレメントであるが、１つのエレメントにより第１及び第２フィルタ３１，３２を構成してもよい。つまり、図３に示す中間ステー３７２を廃止して、１つのエレメントの下流側において仕切りプレート３６３により、第１流通経路３０ａと第２流通経路３０ｂとを仕切ることで、１つのエレメントのうち仕切りプレート３６３よりも上側の部分を第１フィルタ３１として機能させ、仕切りプレート３６３よりも下側の部分を第２フィルタ３２として機能させるようにしてもよい。これによれば、第１及び第２フィルタ３１，３２を各々別体のエレメントで構成した場合に比べて、中間ステー３７２を廃止できる等、燃料濾過装置３０の構造を簡素にできる。但し、上記第１及び第２実施形態の如く、第１及び第２フィルタ３１，３２を中間ステー３７２で仕切る構成とした場合には、通常時において燃料中の異物により第２フィルタ３２が汚れる度合いを低減できる。

・上記各実施形態では、第１フィルタ３１を交換する場合には、第２フィルタ３２ごと第１フィルタ３１を交換するよう構成しているが、フィルタ保持部材に対して第１及び第２フィルタ３１，３２をそれぞれ脱着可能に構成し、フィルタ保持部材をフィルタヘッド３４から取り外した後、第１及び第２フィルタ３１，３２をそれぞれ別々に交換可能に構成してもよい。これによれば、第１フィルタ３１交換時に第２フィルタ３２の目詰まりが進行していなければ、第２フィルタ３２を交換することなく継続して使用することができる。

・上記各実施形態では、１つのフィルタ保持部材に第１及び第２フィルタ３１，３２を保持させているが、別々のフィルタ保持部材に第１及び第２フィルタ３１，３２の各々を保持させるよう構成してもよい。

・上記各実施形態では、バルブ３３にスイッチ３３３を設け、当該スイッチ３３３からの開弁信号の有無に基づき第１フィルタ３１の目詰まり発生を検出しているが、本発明はこのような検出手法に限られるものではなく、例えばバルブ３３の前後差圧を検出する差圧センサを設けて、当該差圧センサの検出信号に基づき目詰まり発生を検出するようにしてもよい。或いは、車両走行距離に基づき目詰まり発生を検出するようにしてもよい。

３０…燃料濾過装置、３１…第１フィルタ、３２…第２フィルタ、３３…バルブ（流路切替手段）、３３３…スイッチ（出力手段）、３４…フィルタヘッド、３４２…燃料出口通路（バルブの下流側通路、燃料出口通路）、３４５…第１流通路（第１フィルタの下流側通路）、３４６…第２流通路（バルブの上流側通路（第２フィルタへ通じる流通路））、３５…ケース（フィルタ保持部材）、３６…蓋部材（フィルタ保持部材）、３６１…外側パイプ（フィルタ保持部材）、３６１ｂ…外側パイプの円筒内部（第２フィルタの下流側通路）、３６２ａ…内側パイプの円筒内部（第２フィルタの下流側通路）、３６２…内側パイプ（フィルタ保持部材）、３６３…仕切りプレート（フィルタ保持部材）、３７１…上側ステー（フィルタ保持部材）、３７２…中間ステー（フィルタ保持部材）、３７３…下側ステー（フィルタ保持部材）、４１…フィードポンプ（燃料ポンプ）。

Claims

燃料中の異物を濾過する第１フィルタ及び第２フィルタと、
前記第１フィルタが目詰まりしていない通常時には、前記第１フィルタへ燃料を流通させるとともに前記第２フィルタへの流通を遮断し、前記第１フィルタの目詰まりが所定以上に進行した目詰まり時には、前記第２フィルタへ燃料を流通させるよう流通経路を切り替える流路切替手段と、
を備え、
前記流路切替手段は、前記通常時には前記第２フィルタへ通じる流通路を閉塞し、前記目詰まり時には前記流通路を開放するバルブを有して構成され、
前記バルブは、当該バルブの前後差圧が設定圧を超えた時に開弁作動する機械式バルブであるとともに、前記前後差圧が前記第１フィルタの目詰まり度合いに応じて変化するよう配置され、
前記第１フィルタ及び前記第２フィルタは、燃料ポンプへ吸入される燃料の吸入経路に配置され、
前記第１フィルタの下流側通路を前記バルブの下流側通路と連通させ、
前記目詰まりの進行に伴い前記第１フィルタの下流側圧力が低下して、前記バルブの下流側圧力が所定圧を下回った場合に、前記バルブは開弁作動するよう設定されており、
前記流通路を開放するよう前記バルブが開弁作動した時に、このバルブに押し動かされる接触式のスイッチがＯＮすることによって、開弁信号を出力する出力手段を備えることを特徴とする燃料濾過装置。
燃料入口及び燃料出口を形成するフィルタヘッドと、
前記第１フィルタ及び前記第２フィルタを保持して前記フィルタヘッドに取り付けられるフィルタ保持部材と、
を備え、
前記フィルタ保持部材は、前記燃料入口から流入した燃料が前記第１フィルタ及び前記第２フィルタの一方を通過して前記燃料出口から流出するよう内部に燃料通路を形成し、かつ、前記第１フィルタ及び前記第２フィルタを保持したまま前記フィルタヘッドに対して脱着可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料濾過装置。
前記第２フィルタの濾過面積を前記第１フィルタの濾過面積よりも小さくしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料濾過装置。