JP4984885B2 - 燃料濾過装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料濾過装置に関し、例えばディーゼル機関等の内燃機関に燃料を供給する燃料供給装置のうちの、燃料濾過を行なう燃料フィルタに適用して好適なものである。

従来、燃料濾過装置としては、例えばディーゼル機関に燃料を供給する燃料供給装置において、燃料タンクと、燃料ポンプとの間に設けられ、燃料中の塵等の有機異物や金属等の無機異物を除去する燃料フィルタが知られている（特許文献１等）。

上記燃料供給装置のうち、ディーゼル機関の各気筒に設けられ、高噴射圧の燃料を噴射供給する燃料噴射弁、および燃料噴射弁に高噴射圧相当の高圧燃料を供給する燃料ポンプ等は、高圧燃料中に連通し、数μｍ程度の微小隙間を有する摺動部（以下、高圧摺動部）を備えている。この高圧摺動部に異物等が付着するのを防止するために、燃料フィルタには、上記異物の大きさ以下の物質粒子を捕捉可能な微細なメッシュサイズが要求される。

特許文献２では、燃料中の金属イオンが燃料フィルタを通過して、その後に析出・堆積した金属が上記高圧摺動部で付着するのを防止するため、燃料フィルタ内またはその燃料上流側に、事前に金属イオンを捕捉するイオン交換樹脂を設けている。この技術では、燃料フィルタとは別装置で、イオン交換樹脂を内蔵するイオン交換装置を燃料タンクと燃料ポンプの間の燃料経路途中に設ける構成としている。また、燃料フィルタと一体化する方法として、二つのフィルタエレメントの間に、イオン交換樹脂を挟み込む構成が示されている。
特表２００４−５１９６１８号公報 特開２００６−１０５０９２号公報

特許文献２による従来技術では、イオン交換樹脂を、燃料フィルタとは別装置として燃料タンクと燃料ポンプの間の燃料経路途中に設けたり、燃料フィルタ内の二つのフィルタエレメントの間に挟み込んでいるため、新たにイオン交換樹脂を収容する容器が必要となったり、挟み込んだイオン交換樹脂を含むフィルタエレメント全体の容積が増加して燃料フィルタが大型化する等の問題があった。

また、使用する燃料としては、主流のディーゼル軽油以外に、バイオディーゼル燃料、およびこの燃料と軽油とを混合した混合燃料が、代替燃料として普及しつつある。

発明者は、バイオディーゼル燃料、あるいは特にバイオディーゼル燃料と硫黄含有量を少なくした軽油（低サルファ軽油）とを混合した混合燃料に起因して、燃料タンク内の燃料に金属イオンが存在し易いことを見出した。即ち、例えば燃料噴射弁等の上記高圧摺動部をバイオディーゼル燃料または上記混合燃料がリークするとき、燃料は高圧摺動部という微小隙間内を高速に流動し、高圧摺動部を区画する壁面間との摩擦によって局部的に温度上昇する。昇温（例えば１８０℃以上）したリーク燃料は、燃料噴射弁等の燃料噴射装置に利用されることなく、燃料タンクへ回収されるので、燃料噴射装置と燃料タンク間の低圧燃料経路に使用する金属配管、および内部に金属材を有する樹脂製または金属製の燃料タンクから、金属イオンが溶出し易いことを見出した。

燃料から金属イオンが溶出すると、溶出した金属の金属イオンは、金属イオンの状態のまま他の無機系あるいは有機系の物質と結合せずに金属析出したり、燃料中に含まれる他の有機物等と結合して例えばカルボン酸塩（（Ｒ−ＣＯＯ）_２Ｚｎ等）が生成され易い。特に、バイオディーゼル燃料または上記混合燃料の使用下では、燃料フィルタを通過した金属イオンは、その後析出または結合により生じた金属またはカルボン酸塩が、燃料フィルタの燃料下流にある上記高圧摺動部に付着して堆積するおそれがある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、体格を大型化することなく、イオン交換樹脂を内蔵可能な燃料濾過装置を提供することにある。

また、別の目的は、体格を大型化することなく、イオン交換樹脂を内蔵可能とするとともに、金属イオン捕捉機能の長寿命化のため、イオン交換樹脂の容積拡大が可能な燃料濾過装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を備える。

即ち、請求項１乃至７、および１０、１１に記載の発明では、燃料中の異物を除去するフィルタエレメントと、フィルタエレメントを収容するハウジングとを有する燃料濾過装置において、
フィルタエレメントは、金属イオンを捕捉するイオン交換樹脂で形成された第１濾過体と、物質粒子を捕捉する濾材で形成された第２濾過体と、
を備え、
第１濾過体と第２濾過体は、燃料流れ方向と平行な両濾過体の境界壁を介して、両濾過体のうち一方が他方を周方向に包むように配置されていることを特徴とする。

これによると、イオン交換樹脂で形成された第１濾過体と、物質粒子を捕捉する濾材で形成された第２濾過体とを、ハウジング内に収容している。これにより、従来技術の如く、フィルタエレメントを収容するハウジング以外に新たにイオン交換樹脂を収容する容器を、必要としない。しかも、イオン交換樹脂の第１濾過体と、物質粒子を捕捉する濾材の第２濾過体は、燃料流れ方向と平行な両濾過体の境界壁を介して、両濾過体のうち一方が他方を周方向に包むように配置されているので、イオン交換樹脂を濾材で挟み込む従来技術のように、フィルタエレメントの全体容積が増大することはない。

したがって、体格を大型化することなく、イオン交換樹脂を内蔵可能な燃料濾過装置を提供することができる。

また、請求項２に記載の発明の如く、イオン交換樹脂の第１濾過体は、第２濾過体の燃料上流側に配置されていることが好ましい。

一般に、燃料濾過装置は、燃料中の水分を燃料から分離する水分離機能を有しており、濾材内の燃料と水との比重差を利用してフィルタエレメント下方に沈降させることにより、ハウジングのいわゆる水集合部（セジメンタ）に貯留している。また、一般に、金属イオンは、燃料等の油（非水溶液）に比べて水溶液に存在し易く、燃料中の水粒子に不安定に存在することになる。即ち、水集合部では、イオン状態のままのものや析出したものの混在する状態で金属イオンが存在する。

これに対して請求項２に記載の発明では、イオン交換樹脂の第１濾過体を、第２濾過体の燃料上流側に配置するので、上記水分離機能を損なうことなく、イオン交換樹脂の第１濾過体を配置することができる。しかも、フィルタエレメントに導かれる燃料中の金属イオンを効果的に捕捉することが可能である。

また、請求項３乃至４に記載の発明の如く、イオン交換樹脂の第１濾過体は、第２濾過体の燃料下流側に配置されていることが好ましい。これにより、フィルタエレメントに導かれる燃料中の金属イオンのうち、上記水分離機能により削減された金属イオンのみを、イオン交換樹脂で捕捉すればよいので、金属イオンを捕捉するためのイオン交換樹脂の容量を比較的小さく設定することが可能である。

特に、請求項４に記載の発明の如く、第１濾過体と第２濾過体との間に、燃料中の水粒子を撥ねさせる撥水性を有する第２濾材が設けられていることが好ましい。これにより、上記水分離機能により燃料から分離した水が、イオン交換樹脂の第１濾過体へ流出するのを、撥水性を有する第２濾材によって阻止することができる。

また、請求項５に記載の発明の如く、第２濾過体は、中空状または中実状であり、イオン交換樹脂の前記第１濾過体は、中空状の第２濾過体の内側の中空部および中実状の前記第２濾過体の外側のうちのいずれかに配置されていることが好ましい。

これによると、円筒状、円柱状等の第２濾過体の外側、または円筒状等の第２濾過体の内側に、イオン交換樹脂の第１濾過体が配置される。これにより、イオン交換樹脂の第１濾過体が第２濾過体を周方向に包むように、両濾過体を配置することができる。

また、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の燃料濾過装置において、請求項６に記載の発明の如く、第２濾過体の濾材の形状は、円筒型および渦巻き型のいずれかに形成され、イオン交換樹脂の第１濾過体は、濾材の内側に配置されていることが好ましい。

一般に、燃料濾過装置は、上記水集合部（セジメンタ）を備えており、ハウジング上部から燃料が導入され、第２濾過体を迂回した後、第２濾過体内の下方から上方に向かって燃料を濾過させている。

これに対して請求項６に記載の発明では、第２濾過体の濾材の形状が円筒型および渦巻き型のいずれかの場合において、体格の大型化を効果的に抑えることができる。即ち、円筒型および渦巻き型の濾材からなる第２濾過体は、その内周側に、燃料が迂回するための燃料経路が設けられているので、体格を大型化することなく、その燃料経路内にイオン交換樹脂の第１濾過体を配置することが可能である。

また、金属イオン捕捉機能の長寿命化等のため、イオン交換樹脂の容積を拡大する場合において、請求項７に記載の発明の如く、第２濾過体の濾材の形状は、円筒型および渦巻き型のいずれかに形成され、イオン交換樹脂の第１濾過体は、濾材の外側に配置されていることが好ましい。これにより、イオン交換樹脂の第１濾過体を、円筒型および渦巻き型の濾材からなる第２濾過体の外周側に配置することができるので、内周側に配置する場合のイオン交換樹脂の容積に比べて、その容積拡大が図れる。

また、請求項８乃至１１に記載の発明では、燃料中の異物を除去するフィルタエレメントと、フィルタエレメントを収容するハウジングとを有する燃料濾過装置において、フィルタエレメントは、金属イオンを捕捉するイオン交換樹脂で形成された第１濾過体と、物質粒子を捕捉する濾材で形成された中空状の第２濾過体とを備え、
第１濾過体と第２濾過体は、第２濾過体の内側の中空部に第１濾過体が配置され、かつ第１濾過体は、第２濾過体の燃料下流側に配置されていることを特徴とする。

これによると、イオン交換樹脂で形成された第１濾過体と、物質粒子を捕捉する濾材で形成された第２濾過体とを、ハウジング内に収容するとともに、燃料を濾過するイオン交換樹脂と濾材とをハウジング内の内側、外側に配置し、かつ燃料流れを、外側から内側に向けて第２濾過体、第１濾過体の順に流れる燃料流れとする。

これにより、従来技術の如く、フィルタエレメントを収容するハウジング以外に新たにイオン交換樹脂を収容する容器を、必要としない。しかも、イオン交換樹脂の第１濾過体と、物質粒子を捕捉する濾材の第２濾過体とを、ハウジング内の内側、外側に配置し、かつ第２濾過体、第１濾過体の順に外側から内側に向けて流れる燃料流れとするので、イオン交換樹脂を濾材で挟み込む従来技術のように、フィルタエレメントの全体容積が増大するのを回避することができる。

特に、上記請求項８に記載の燃料濾過装置において、請求項９に記載の発明の如く、第２濾過体の濾材の形状は、濾材を折り曲げて形成される菊花型であって、イオン交換樹脂の第１濾過体は、濾材の内側に配置されていることが好ましい。

これによると、イオン交換樹脂の第１濾過体を、菊花型の濾材からなる第２濾過体の内周側に配置することができるので、菊花状に折り曲げられた濾材の内側の無駄容積を利用して、イオン交換樹脂の容積拡大が図れる。

また、上記第１濾過体は、請求項１０および１１に記載の発明の如く、イオン交換樹脂からなる粒子、粉体、および繊維状のいずれかの基材と、ハウジングに設けられ、イオン交換樹脂の基材を充填する充填ハウジングと、充填ハウジングのうちの、燃料が流入する第１壁面側、および燃料が流出する第２壁面側に設けられ、イオン交換樹脂の基材を保持し、かつ燃料流通が可能な燃料透過部材とを備えていることが好ましい。

一般に、イオン交換樹脂は、粒子、粉体、および繊維状のいずれかの基材（いわゆるペレット）である。金属イオンを捕捉するための捕捉面を確保するため、基材は、いずれも比較的微細な粒子、粉体、および繊維状に形成されている。このため、基材をイオン交換樹脂の必要容量に纏めるだけでは、飛散し易い。

これに対して請求項１０に記載の発明では、充填ハウジングによって基材をイオン交換樹脂の必要容量に充填できるとともに、充填ハウジングは、燃料が流入する第１壁面側、および燃料が流出する第２壁面側に設けたメッシュ等の燃料透過部材によって、イオン交換樹脂の基材を保持するとともに、基材が充填された内部を燃料流通が可能である。したがって、イオン交換樹脂の基材が、比較的微細な粒子、粉体、および繊維状のいずれかに形成されている場合であっても、基材が飛散することはない。

また、請求項１１に記載の発明の如く、燃料透過部材は、充填ハウジングに溶着されていることが好ましい。これにより、第１濾過体と第２濾過体を組付けた組付体において、充填ハウジングのうちの、第１壁面側および前記第２壁面側のいずれか一方の燃料透過部材で塞ぐ前の開口部から、イオン交換樹脂の基材を充填することが可能である。例えば上記組付体の第２濾過体の濾過能力に応じて、基材の充填量を調整することが可能である。

以下、本発明の燃料濾過装置を、蓄圧式燃料噴射装置に用いられる燃料供給装置に適用して具体化した実施形態を図面に従って説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の燃料濾過装置を示す模式的断面図である。図２は、本実施形態の燃料濾過装置を適用した燃料供給装置を示す模式的構成図である。

図２に示すように、蓄圧式燃料噴射装置は、燃料噴射圧相当（以下、コモンレール圧）の高圧燃料を蓄圧する蓄圧器としてのコモンレール５と、ディーゼルエンジン（以下、エンジン）８の各気筒に設けられ、その気筒に、コモンレール５より分配される高圧燃料を噴射供給する燃料噴射弁６と、燃料噴射弁６、および燃料供給装置１を駆動制御する制御手段としてのＥＣＵ９０とを備えている。

なお、図２においては、例えば４気筒のエンジン８のうちの一つの気筒と、これに搭載される燃料噴射弁６が一例として示されている。また、コモンレール５において、その燃料噴射弁以外に高圧燃料が分配される他の気筒の燃料噴射弁への燃料供給経路については、図示を省略している。

ＥＣＵ９０は、周知構造のマイクロコンピュータであり、エンジン状態に応じた最適な噴射時期、噴射量（噴射期間）を決定し、各燃料噴射弁６を駆動する。また、ＥＣＵ９０は、コモンレール５に設けた圧力検出手段としての圧力センサ５１からの検出信号に基づいてコモンレール５へ送油される燃料吐出量を決定する。さらにＥＣＵ９０は、この決定された燃料吐出量に基づいて、燃料噴射ポンプ４を制御信号を出力して駆動制御することにより、燃料噴射ポンプ４から吐出する燃料圧、即ちコモンレール圧を制御する。

コモンレール５に蓄圧される高圧燃料は、燃料噴射ポンプ４からなる燃料供給装置１より高圧燃料配管５２を介して供給されている。コモンレール５に蓄圧されている高圧燃料は、燃料噴射弁６へ高圧燃料配管５３を介して供給される。また、燃料噴射ポンプ４により吐出され、コモンレール５および燃料噴射弁６に供給された高圧燃料のうちの余剰燃料は、燃料回収配管７９１等を介して低圧燃料配管系の燃料タンク２へ戻される。

なお、図２に示す燃料タンク２は、便宜上、第１燃料タンク２ａおよび第２燃料タンク２ｂと別々に構成されているが、一つの燃料タンクで構成することもできる。

燃料噴射弁６は、図２に示すように、燃料を噴射する噴孔６１１、および噴孔６１１を開閉するノズルニードル６９を有するノズル部６０と、制御ピストン７２および圧力制御室７３を有し、圧力制御室７３内の増減される燃料圧（背圧）を、ノズルニードル６９を駆動するための押圧力とし、その押圧力を制御ピストン７２を介してノズルニードル６９に付勢するホルダ本体７０と、圧力制御室７３内の燃料圧を増減する電磁弁７９とを備えている。

なお、図２において、ノズル部６０とホルダ本体７０とは、便宜上、ノズル部６０の先端部以外の部分をホルダ本体７０に収容する構成としているが、ノズル部６０のノズルボディ６１と、ホルダ本体７０のノズルホルダー７５とを、図示しない締結部材としてのリテーニングナットで締結することで、ノズルボディ６１の上端面とこれに対向するノズルホルダー７５の下端面の両合わせ面を気密に固定する構成とすることもできる。

ノズル部６０は、上記ノズルニードル６９と、ノズルニードル６９を軸方向に移動可能に収容するノズルボディ６１とを備えている。

ノズルボディ６１は、略筒状体に形成され、先端部（図２中の下方側の端部）側に、高圧燃料をエンジン８の燃焼室に噴射するための噴孔６１１を１個または複数個備えている。

また、ノズルボディ６１は、内部に、燃料流れの下流に向かって、案内孔６２、その案内孔６２の中間部位に燃料溜り室６７、およびノズルニードル６９の当接部６９ａが離座および着座する弁座６６、およびノズルボディ６１の内外を貫通する噴孔６１１が設けられている。さらに、ノズルボディ６１には、ノズルボディ６１の図示上端側の合わせ面から燃料溜り室６７へ延びる燃料送出路６８が設けられている。この燃料送出路６８は、ノズルホルダー７５の燃料供給路７１と連通することで、コモンレール５内で蓄圧された高圧燃料を燃料溜り室６７を経由し弁座６６側へ送り込む。燃料送出路６８と第１燃料供給路７１と、第２燃料供給路７４は高圧燃料通路を構成する。なお、第２燃料供給路７４は、ノズルホルダー７５内に形成され、第１燃料供給路７１より分岐しており、上記高圧燃料を圧力制御室７３に供給するものである。

ノズルホルダー７５は、図２に示すように、略筒状体に形成されており、内部に、スプリング７６、制御ピストン７２を軸方向に移動可能に収容するための収容孔７２５が設けられている。この収容孔７２５の図示下端側の合わせ面には、制御ピストン７２を摺動可能にする第２案内孔７２５ａよりは大きく拡げられたスプリング室形成用孔７２５ｂが形成されている。スプリング室形成用孔７２５ｂの上端面と、スプリング受け部７２ａとの間にスプリング７６を挟み込むことにより、スプリング７６は、ノズルニードル６９を弁座着座方向に付勢している。

圧力制御室７３は、案内孔７２５ａと制御ピストン７２とで区画されている。制御ピストン７２と第２案内孔７２５ａとの間の摺動隙間（以下、第１摺動隙間）、ノズルボディ６１の案内孔６２とノズルニードル６９との間の摺動隙間（以下、第２摺動隙間）、および後述の燃料噴射ポンプ４におけるプランジャ４５とシリンダ（摺動孔）４４との摺動隙間（以下、第３摺動隙間）は、高圧燃料が導かれる高圧摺動隙間を構成している。

電磁弁７９は、外部からの電力供給により電磁力を発生するコイル（図示せず）、弁体と協働する可動コア（図示せず）、電磁力の作用により弁体および可動コアを磁気吸引する固定コア（図示せず）とを有する周知構造の電磁弁であって、圧力制御室７３の燃料圧（背圧）を増減する。具体的には、電磁弁７９と制御ピストン７２との間には、オリフィス部材７５５が設けられており、オリフィス部材７５５と制御ピストン７５と第２案内孔７２５ａにより圧力制御室７３を区画している。このオリフィス部材の可動コア側端面には、可動コアと協働する弁体が着座および離座する第２弁座（図示せず）が形成されている。

次に、燃料供給装置１を、図２に従って説明する。燃料供給装置１は、予備圧送部としての低圧供給ポンプ４２と加圧部としての高圧ポンプ４３を有する燃料噴射ポンプ４と、燃料噴射ポンプ４（詳しくは低圧供給ポンプ４２）の入口と燃料タンク２との間に設けられる燃料濾過装置３とを備えている。なお、図２においては、便宜上、低圧供給ポンプ４２と高圧ポンプ４３とを別体で構成されているが、低圧供給ポンプ４２と高圧ポンプ４３とを一体化した構成とすることもできる。

燃料噴射ポンプ４は、図２に示すように、低圧供給ポンプ４２と、高圧ポンプ４３と、駆動源としてのエンジンの回転力を得て低圧供給ポンプ４３と高圧ポンプ４３を駆動する駆動軸４１と、低圧供給ポンプ４２より吐出されるフィード燃料の一部が減圧されて供給されるカム室４３ｃと、これらを収容するハウジング４３ａとを備えている。

駆動軸４１は、軸受けを介してハウジング４３ａに回転可能に支持されている。断面円形状のカム４１ａは駆動軸４１に対して偏心して一体形成されている。駆動軸４１の両端部（図示せず）のうち一端部には、図示しないプーリやギヤ（本実施例ではギヤ）が取付けられており、ギヤやタイミングベルト等の伝達力伝達部材を介してエンジンのクランク軸と同期して回転するように構成されている。なお、ギヤ同士でエンジンの回転力が伝達される構成に限らず、プーリとタイミングベルトでエンジンの回転力が伝達される構成であってもよい。

また、駆動軸４１の他端部は、低圧供給ポンプ４２を一体的に駆動可能に、低圧供給ポンプ４２の駆動軸を兼ねている。なお、駆動軸４１の他端部は、低圧供給ポンプ４２の駆動軸を兼ねる構成に限らず、低圧供給ポンプ４２の駆動軸と連結する構成とすることができる。

低圧供給ポンプ４２は、図示しないインナギアおよびアウタギアを有し、インナギアを駆動軸４１の回転により駆動するインナギア式ポンプが用いられている。なお、低圧供給ポンプ４２は、インナギア式ポンプに限らず、ベーン式ポンプ等のいずれのポンプ構造であってもよい。

高圧ポンプ４３は、カム４１ａと、複数（本実施例では例えば３個）のプランジャ４５と、プランジャ４５に対向して配置される加圧室４６とを備え、低圧供給ポンプ４２より吐出されるフィード燃料を高圧に圧送する。高圧ポンプ４３には、低圧供給ポンプ４２によってプランジャ４５のための燃料が、吸入調量弁４８を介して、加圧室４６に供給されるとともに、潤滑用の燃料としてカム室４３ｃに供給される。カム室４３ｃには、フィード燃料通路４２５から分岐された第２フィード燃料通路（図示せず）を経由することによって、減圧されたフィード燃料が供給される。なお、図２ではプランジャ４５は一つのみを図示し、他のプランジャ４５の図示は省略している。

吸入調量弁４８は、加圧室４６に供給される燃料量をエンジンの運転状態に応じて調量する電磁弁である。

各プランジャ４５は、駆動軸４１を挟んで１２０°等間隔に配置されている。プランジャ４３は、ハウジング４３ａの摺動孔（シリンダとも呼ぶ）４４内に往復移動可能であり、プランジャ４５の一端面（図中の上端面）には、加圧室４６が設けられており、他端面（図中の下端面）には、図示しないシューなどを介してカム４１ａとお互い接触しており、カム４１ａの回転により摺動孔４４内を往復移動する。なお、図２においては、シューを設けていない構成としたが、シューを有し、これを介してプランジャ４５とカム４１ａとがお互い接触する構成とすることもできる。この場合、シューは、例えば、カム４１ａの回転に伴い自転することなく、公転可能であり、プランジャ４５に対向するシューの外周面が平面状に形成されている。

加圧室４６の吐出側には、吐出弁４９が設けられている。この吐出弁４９は、加圧室４６へ逆流するのを防止するものである。

次に、燃料濾過装置３を、図１に従って説明する。燃料濾過装置３は、図１に示すように、燃料中の異物を除去するフィルタエレメント３３、３７と、水集合室としてのセジメンタ３４とを備えている。フィルタエレメント３３、３７、およびセジメンタ３４はハウジング３９に収容されている。ハウジング３９は、樹脂材で形成されており、例えば二分割された、図示しない上部ハウジングと下部ハウジングと有しており、下部ハウジング内にフィルタエレメント３３、３７、およびセジメンタ３４を収容した後、上部ハウジングと下部ハウジングとの合わせ面を溶着することにより一体化される。

なお、上部ハウジング側には、燃料圧送手段としてのプライミングポンプ（図示せず）を設ける構成とすることもできる。プライミングポンプは、ダイヤフラムと、ダイヤフラムを上下方向に揺動させるためのノブと備えており、ノブを把持して手動で揺動させることにより、燃料タンク２内の燃料を、燃料濾過装置３内の燃料流通経路３２を経由して、燃料供給装置１側（燃料噴射ポンプ４）へ圧送する周知構造の手動式圧送ポンプである。

燃料濾過装置３内を流れる燃料の燃料流通経路３２は、燃料下流側に向かって順に、燃料タンク２から導かれた燃料が導入される導入配管３２１、内部出口通路３２２、内部入口通路３２３、および燃料噴射ポンプ４への燃料が導出される導出配管３２９で構成されている。導入配管３２１および導出配管３２９はパイプ状の樹脂部材であり、上部ハウジングに取り付けられている。また、内部出口通路３２２および内部入口通路３２３は、ハウジング３９内に燃料を導出する内部導出配管であり、ハウジング３９に同軸に配置されている。

内部入口通路３２３は、円環板状の下部支持部材（図示せず）とを有しており、内部入口通路３２３の下側開口端が下部支持部材に支持されている。下部支持部材は、ばね材等の金属で形成されており、下部支持部材の外周縁部は下部ハウジングの側壁に係止されている。上記内部入口通路３２３はハウジング３９に同軸に収容されている。また、下部支持部材は、それぞれ、内外に貫通する開口部（図示せず）が周方向に複数箇所形成されており、燃料流通経路３２を流れる燃料が流通可能になっている。

フィルタエレメント３３、３７は、図１に示すように、金属イオンを捕捉する第１濾過体３３と、物質粒子を捕捉する第２濾過体３７とを有している。第１濾過体３３および第２濾過体３７とも、ハウジング３９内に収容されている。

第１濾過体３３は、上記燃料流通経路３２内の燃料中に溶出している金属の金属イオンを吸着等により捕捉する。第１濾過体３３は、金属イオン捕捉部材としてのイオン交換樹脂３３１で形成され、イオン交換樹脂３３１は、基材としての球状等の粒子、粉体、および繊維状のいずれか（本実施例では、図１に示すように粒子）で形成されている。

第２濾過体３７は、上記燃料流通経路３２内の燃料中の物質粒子を捕捉する濾材で形成されている。濾材は、濾紙または不織布で形成されており、物質粒子を捕捉することが可能な孔径を有する濾紙または不織布が用いられている。また、濾材の形状としては、円筒型、渦巻き型、ハニカム型、あるいは菊花型のいずれ（本実施例では、円筒型）であってもよい。

さらに、上記第１濾過体３３と第２濾過体３７は、燃料流れ方向（図１に示す矢印方向）にラップされて配置されている。具体的には、円筒状の第１濾過体３３と、円筒状の第２濾過体３７との間に、内部入口通路３２３の内壁を挟んで、第１濾過体３３と第２濾過体３７とが内外に配置されている。即ち、第１濾過体３３の外周と第２濾過体３７の内周を、内部入口通路３２３の内壁を介して、軸方向でラップさせている。

これにより、金属イオンを捕捉するイオン交換樹脂３３１からなる第１濾過体３３と、物質粒子を捕捉する濾材の第２濾過体３７とを燃料流れ方向に（軸方向で）ラップさせて配置しているので、イオン交換樹脂３３１を濾材で挟み込む従来技術のように、フィルタエレメント３３、３７の全体容積が増大することはない。

また、上記第１濾過体３３は、第２濾過体３７の燃料上流側に配置されていることが好ましい。

一般に、燃料濾過装置は、燃料中の水分を燃料から分離する水分離機能を有しており、濾材内の燃料と水との比重差を利用してフィルタエレメント下方に沈降させることにより、ハウジングの下部側の水集合部（セジメンタ）に貯留している。また、一般に、金属イオンは、燃料等の油（非水溶液）に比べて水溶液に存在し易く、燃料中の水粒子に不安定に存在することになる。即ち、水集合部では、イオン状態のままのものや析出したものの混在する状態で金属イオンが存在する。

これに対して本実施形態では、第１濾過体３３のイオン交換樹脂３３１を、第２濾過体３７の燃料上流側に配置するので、上記水分離機能を損なうことなく、イオン交換樹脂３３１を配置することができる。しかも、フィルタエレメント３３、３７に導かれる燃料中の金属イオンを効果的に捕捉することができる。

また、一般に、燃料濾過装置は、前述の如くハウジング下部側に水集合部（セジメンタ）を備えており、ハウジング上部から燃料が導入され、物質粒子を捕捉する濾材で形成された第２濾過体を迂回した後、第２濾過体内の下方から上方に向かって燃料を濾過させている。即ち、第２濾過体内の下方から上方に向かって燃料を濾過させるために、第２濾過体は、その内周側に、燃料が迂回するための燃料経路が設けられている。

これに対して本実施形態では、第２濾過体３７の濾材の形状は円筒型に形成されているとともに、第１濾過体３３のイオン交換樹脂３３1は、第２濾過体３７の濾材の内側に配置されていることが好ましい。

これによると、上述の如く第２濾過体３７の内側にイオン交換樹脂３３1を配置する方法として、新たな収容空間を形成することなく、第２濾過体の内側に形成された上記燃料迂回のための燃料流通経路３２（詳しくは、内部入口通路３２３）にイオン交換樹脂３３1を配置することができる。したがって、体格を大型化することなく、その燃料流通経路３２内に、イオン交換樹脂３３１で形成された第１濾過体３３を配置することが可能である。

また、上記第１濾過体３３内に、粒子からなるイオン交換樹脂３３１を充填する場合において、第１濾過体３３は、ハウジング３９の一部を構成する内部入口通路３２３の内壁と、イオン交換樹脂３３１を挟んで燃料上流側、および燃料下流側に配置された燃料透過部材としてのメッシュ３５とを有していることが好ましい。メッシュ３５は、樹脂製または金属製（本実施例では樹脂製）であり、燃料が通過可能（燃料が透過可能）であるとともに、充填されたイオン交換樹脂３３１の粒子を保持するものである。ここで、内部入口通路３２３の内壁とメッシュ３５は、イオン交換樹脂３３１の基材（粒子）を充填し、かつ保持する充填ハウジングを構成する。上記イオン交換樹脂３３１の基材（粒子）を保持するメッシュ３５は、内部入口通路３２３の内壁に、接着材等のメッシュ保持部材３６で固定されている。

一般に、イオン交換樹脂３３１は、上述の通り、粒子、粉体、および繊維状のいずれかの基材（いわゆるペレット）である。金属イオンを捕捉するための捕捉面を比較的広く確保するため、基材は、いずれも比較的微細な粒子、粉体、および繊維状に形成されている。このため、基材をイオン交換樹脂の必要容量に纏めるだけでは、飛散し易い。

これに対して本実施形態では、充填ハウジング３２３、３５によって基材（粒子）をイオン交換樹脂３３１の必要容量に充填することができる。さらに、充填ハウジング３２３、３５は、燃料が流入する第１壁面側（図中の上流側）、および燃料が流出する第２壁面側（図中の下流側）に設けたメッシュ３５によって、イオン交換樹脂３３１の基材（粒子）を保持するとともに、基材（粒子）が充填された内部を燃料流通が可能である。したがって、イオン交換樹脂３３１の基材が、比較的微細な粒子、粉体、および繊維状のいずれかに形成されている場合であっても、基材が飛散することはない。

また、上記イオン交換樹脂３３１の基材（粒子）を保持するメッシュ３５は、内部入口通路３２３の内壁に、樹脂同士を接合する方法の溶着で接合されていることが好ましい。これにより、メッシュ３５と内部入口通路３２３の内壁とを接合固定する方法として、上記接着材等のメッシュ保持部材３６が不要となる。

しかも、第１濾過体３３と第２濾過体３７を組付けた組付体において、充填ハウジング３２３、３５のうちの、燃料上流側および燃料下流側のいずれか一方のメッシュ３５で塞ぐ前の開口部から、イオン交換樹脂３３１の基材（粒子）を充填することが可能である。例えば上記組付体の第２濾過体３７の濾過能力に応じて、基材（粒子）の充填量を調整することが可能である。

なお、図２において、上述のＥＣＵ９０に接続されるセンサ類は、コモンレール５の圧力センサ５１、燃料供給装置１等の燃料温度を検出する燃料温度センサ９１、クランク角度センサ９４、カム角度センサ９５、およびアクセル開度センサ９６等で構成されている。ここで、クランク角度センサ９４は、内燃機関８のクランク軸に固定された磁性体製のタイミングロータ（シグナルロータ）８１に対して、対向配置された電磁式ピックアップコイル（図示せず）等で構成される周知構造の角度検出センサである。タイミングロータ８１には、所定角度（例えば１０°クランク角）ごとに凸状歯が複数個形成されている。また、カム角度センサ９５は、内燃機関８のカム軸に固定された磁性体製のタイミングロータ（シグナルロータ）８２に対して、対向配置された電磁式ピックアップコイル（図示せず）等で構成される周知構造の角度検出センサである。アクセル開度センサ９６は、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル操作量、アクセル開度とも呼ぶ）を測定するものである。ＥＣＵ９０に接続されるアクチュエータ類は、燃料噴射弁６の電磁弁７９、燃料噴射ポンプ４の吸入調量弁４８、スロットルバルブ（図示せず）を駆動するアクチュエータ９２、排気ガス還流量（ＥＧＲ量）を調節するＥＧＲバルブ（図示せず）等の各制御部材のアクチュエータ９３等で構成されている。

なお、ここで、燃料供給装置１において、燃料噴射ポンプ４のプランジャ４５と摺動孔４４との第１摺動隙間は、高圧燃料が導かれる高圧摺動隙間を構成する。また、燃料噴射装置の燃料噴射弁６において、ノズルボディ６１の案内孔６２とノズルニードル６９との間の第２摺動隙間、および制御ピストン７２と第２案内孔７２５ａとの間の第３摺動隙間は、高圧摺動隙間を構成する。

以上説明した本実施形態では、フィルタエレメント３３、３７は、金属イオンを捕捉するイオン交換樹脂３３１で形成された第１濾過体３３と、物質粒子を捕捉する濾材で形成された第２濾過体３７とを備えており、第１濾過体３３と第２濾過体３７は、互いに燃料流れ方向にラップされて配置されている。

これによると、イオン交換樹脂３３１で形成された第１濾過体３３と、物質粒子を捕捉する濾材で形成された第２濾過体３７とを、ハウジング３９内に収容するとともに、燃料を濾過するイオン交換樹脂３３１と濾材とを燃料流れ方向にラップさせて配置している。これにより、従来技術の如く、フィルタエレメントを収容するハウジング以外に新たにイオン交換樹脂を収容する容器を設ける必要はない。しかも、イオン交換樹脂３３１の第１濾過体３３と、物質粒子を捕捉する濾材の第２濾過体３７とを燃料流れ方向にラップさせて配置しているので、イオン交換樹脂３７を濾材で挟み込む従来技術のように、フィルタエレメントの全体容積が増大することはない。

したがって、体格を大型化することなく、イオン交換樹脂３３１を内蔵可能な燃料濾過装置３を提供することができる。

また、以上説明した本実施形態では、上記第１濾過体３３を、第２濾過体３７の燃料上流側に配置している。これにより、イオン交換樹脂３３１を、第２濾過体３７の燃料上流側に配置することができるので、燃料濾過装置３に具備する水分離機能を損なうことなく、イオン交換樹脂３３１を配置することができる。しかも、フィルタエレメント３３、３７に導かれる燃料中の金属イオンを効果的に捕捉することができる。

（第２の実施形態）
以下、本発明を適用した他の実施形態を説明する。なお、以下の実施形態においては、第１の実施形態と同じもしくは均等の構成には同一の符号を付し、説明を繰返さない。

第２の実施形態を図３に示す。第２の実施形態は、イオン交換樹脂３３１の第１濾過体１３３を、第２濾過体２３７の内側ではなく、第２濾過体２３７の外側に配置した一例を示すものである。図３は、本実施形態の燃料濾過装置を示す模式的断面図である。

フィルタエレメント１３３、２３７は、イオン交換樹脂３３１で形成された第１濾過体１３３と、濾材で形成された第２濾過体２３７とを備えている。

第１濾過体１３３と第２濾過体２３７は、互いに燃料流れ方向にラップされて配置されている。即ち、燃料流通経路３２は、燃料下流側に向かって順に、導入配管３２１、内部入口通路１３２３の内壁の外周側、内部入口通路１３２３の内壁の内周側、第２内部出口通路３２８、および導出配管３２９で構成されている。

円筒状の第２濾過体２３７と、円筒状の第１濾過体１３３との間に、内部入口通路１３２３の内壁を挟んで、第２濾過体２３７と第１濾過体１３３とが内外に配置されている。即ち、第２濾過体２３７の外周と第１濾過体１３３の内周を、内部入口通路１３２３の内壁を介して、軸方向でラップさせている。

また、本実施形態では、第２濾過体２３７の濾材の形状は、円筒型に形成されており、イオン交換樹脂３３１の第１濾過体１３３を、第２濾過体２３７の濾材の外側に配置されているので、イオン交換樹脂３３１の容積拡大が図れる。これにより、金属イオン捕捉機能の長寿命化等が図れる燃料濾過装置を提供することができる。イオン交換樹脂３３１の第１濾過体１３３を、円筒型の濾材からなる第２濾過体２３７の外周側に配置することができるので、内周側に配置する場合のイオン交換樹脂の容積に比べて、その容積拡大が容易に図れるからである。

（第３の実施形態）
第３の実施形態を図４に示す。第３の実施形態は、イオン交換樹脂３３１の第１濾過体３３を、第２濾過体３７の燃料下流側に配置した一例を示すものである。図４は、本実施形態の燃料濾過装置を示す模式的断面図である。

図４に示すように、本実施形態の燃料濾過装置３は、第１の実施形態の燃料濾過装置における導入配管３２１、導出配管３２９への燃料流れ方向を逆方向に替えたものである。

このように構成することにより、フィルタエレメント３３、３７に導かれる燃料中の金属イオンのうち、上記セジメンタ（水集合部）３４による水分離機能によって削減された金属イオンのみを、イオン交換樹脂３３１で捕捉すればよいので、金属イオンを捕捉するためのイオン交換樹脂３３１の容量を比較的小さく設定することが可能である。

また、上記第１濾過体３３と第２濾過体３７との間に、燃料中の水粒子を撥ねさせる撥水性を有する第２濾材３３５が設けられていることが好ましい。これにより、上記水分離機能により燃料から分離した水が、イオン交換樹脂３３１の第１濾過体３３へ流出するのを、撥水性を有する第２濾材３３５によって阻止することができる。

（第４の実施形態）
第４の実施形態を図５に示す。第４の実施形態は、イオン交換樹脂３３１の第１濾過体３３、第２濾過体３７を具備するフィルタエレメント３３、３７のものにおいて、燃料流れが軸方向にラップする流れではなく、第１濾過体３３、第２濾過体３７の内外（図中の径方方向）に流れる一例を示すものである。図５は、本実施形態の燃料濾過装置を示す模式的断面図である。

フィルタエレメント３３、３７は、イオン交換樹脂３３１で形成された第１濾過体３３と、濾材で形成された第２濾過体３７とを備えており、燃料流通経路３２は、燃料下流側に向かって順に、導入配管３２１、ハウジング４３９の側壁と第２濾過体３７の外周とで区画された燃料通路、第２内部出口通路３２８、および導出配管３２９で構成されている。

上記第２濾過体３７の形状は、濾材を折り曲げて形成される菊花型であって、その菊花型の濾材内に、イオン交換樹脂３３１の第１濾過体３３が配置されていることが好ましい。これによると、イオン交換樹脂３３１を、菊花型の濾材からなる第２濾過体３７の内周側に配置することができるので、菊花状に折り曲げられた濾材の内側の無駄容積を利用して、イオン交換樹脂３３１の容積拡大が図れる。

また、第１濾過体３３、第２濾過体３７の内外（図中の径方方向）に燃料が流れるので、第１の実施形態等の如く、第２濾過体３７の内周と、第１濾過体３３の外周の間に挟み込む内部入口通路の内壁は、不要である。

以上説明した本実施形態では、第１濾過体３３と第２濾過体３７は、第２濾過体３７の内側に第１濾過体３３が配置され、かつ第１濾過体３３は、第２濾過体３７の燃料下流側に配置されている。

これによると、イオン交換樹脂３３１で形成された第１濾過体３３と、物質粒子を捕捉する濾材で形成された第２濾過体３７とを、ハウジング４３９内に収容するとともに、燃料を濾過するイオン交換樹脂３３１と濾材とをハウジング４３９内で内側、外側に配置し、かつ燃料流れを、外側から内側に向けて第２濾過体３７、第１濾過体３３の順に流れる燃料流れとする。

これにより、従来技術の如く、フィルタエレメントを収容するハウジング以外に新たにイオン交換樹脂を収容する容器を設ける必要はない。しかも、イオン交換樹脂３３１の第１濾過体３３と、物質粒子を捕捉する濾材の第２濾過体３７とを、ハウジング４３９内で内側、外側に配置し、かつ第２濾過体３７、第１濾過体３３の順に外側から内側に向けて流れる燃料流れとするので、イオン交換樹脂を濾材で挟み込む従来技術のように、フィルタエレメントの全体容積が増大することを回避することができる。

（第５の実施形態）
第５の実施形態を図６に示す。第５の実施形態は、第１濾過体５３３を、イオン交換樹脂ではなく、イオン交換型の官能基をグラフト重合した繊維（以下、グラフト重合繊維）５３３１で形成した一例を示すものである。図６は、本実施形態の燃料濾過装置を示す模式的断面図である。

フィルタエレメント５３３、３７は、金属イオンを捕捉するグラフト重合繊維５３３１で形成された第１濾過体５３３と、物質粒子を捕捉する濾材で形成された第２濾過体３７とを備えている。

グラフト重合繊維５３３１は、例えば、放射線を濾材を形成する基材（例えば、ポリエチレン製不織布）に照射し、基材上に生成したラジカルに重合性モノマーを反応させた後に、官能基を導入したイオン交換型の不織布からなる。

これにより、捕捉対象の金属イオンに応じた官能基を選択することで、燃料中の金属イオンを捕捉することができる。

（他の実施形態）
（１）以上説明した本実施形態では、フィルタエレメント３３、３７を収容するハウジング３９を、樹脂製として説明した。これに限らず、金属製、あるいは樹脂および金属を組み合わせたものであってもよい。

（２）以上説明した第１、第２、第３、第５の実施形態においては、第２濾過体の形状を円筒型で説明した。第２濾過体の形状は、これに限らず、渦巻き型であってもよい。

（３）以上説明した本実施形態では、第１濾過体３３を、イオン交換樹脂３３、またはグラフト重合繊維５３３として説明した。第１濾過体３３の金属イオン捕捉手段としては、これらに限らず、キレート樹脂で形成してもよい。

イオン交換樹脂３３、グラフト重合繊維５３３、およびキレート樹脂のいずれかの金属イオン捕捉部材で形成された濾過体は、燃料中に溶出した金属の金属イオンを捕捉することができる。したがって、燃料濾過装置３の燃料下流にある燃料噴射ポンプの第１摺動隙間、燃料噴射弁６の第２摺動隙間および第３摺動隙間などの高圧摺動隙間における高圧摺動部に、金属イオンが析出または結合により生じた金属またはカルボン酸塩が付着または堆積するのを防止することができる。

（４）以上説明した本実施形態では、燃料透過部材としてのメッシュ３５と充填ハウジングの一部である内部入口通路３２３の内壁とを溶着する構成で説明した。このような構成に限らず、メッシュ３５と第２濾過体３７の濾材とを溶着する構成とすることもできる。これにより、イオン交換樹脂３３１の第１濾過体３３を、カートリッジ化することが可能である。例えばイオン交換樹脂３３１の基材（粒子）を充填した第１濾過体３３を、第２濾過体３７を組付けて、第１濾過体３３のメッシュ３５と、第２濾過体３７の濾材を溶着するだけで、一体化された組付体を形成することができる。

本発明の第１の実施形態の燃料濾過装置を模式的断面図である。 本発明の第１の実施形態の燃料濾過装置を適用した燃料供給装置を示す模式的構成図である。 第２の実施形態の燃料濾過装置を示す模式的断面図である。 第３の実施形態の燃料濾過装置を示す模式的断面図である。 第４の実施形態の燃料濾過装置を示す模式的断面図である。 第５の実施形態の燃料濾過装置を示す模式的断面図である。

符号の説明

１ 燃料供給装置
２ 燃料タンク
３ 燃料濾過装置
３２ 燃料通路（燃料流通経路）
３２１ 導入配管（燃料通路の通路壁）
３２２ 内部出口通路（内部導出配管）
３２３ 内部入口通路（内部導出配管）
３２９ 導出配管
３３ 第１濾過体
３３１ イオン交換樹脂（金属イオン捕捉部材）
３４ セジメンタ（水集合部）
３５ メッシュ（燃料透過部材）
３６ メッシュ保持部材（溶着部）
３７ 第２濾過体
３９ ハウジング
４ 燃料噴射ポンプ
４２ 低圧供給ポンプ
４３ 高圧ポンプ
４４ シリンダ（摺動孔）
４５ プランジャ
５ コモンレール（蓄圧器）
６ 燃料噴射弁
６０ ノズル部
６１ ノズルボディ
６９ ノズルニードル
７０ ホルダ本体
７２ 制御ピストン
７３ 圧力制御室
７５ ノズルホルダー
７９ 電磁弁
８ 内燃機関
９０ ＥＣＵ（制御手段）

Claims (11)

1. 燃料中の異物を除去するフィルタエレメントと、前記フィルタエレメントを収容するハウジングとを有する燃料濾過装置において、
   前記フィルタエレメントは、
   金属イオンを捕捉するイオン交換樹脂で形成された第１濾過体と、
   物質粒子を捕捉する濾材で形成された第２濾過体と、
   を備え、
   前記第１濾過体と前記第２濾過体は、燃料流れ方向と平行な両濾過体の境界壁を介して、両濾過体のうち一方が他方を周方向に包むように配置されていることを特徴とする燃料濾過装置。
2. 前記イオン交換樹脂の前記第１濾過体は、前記第２濾過体の燃料上流側に配置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。
3. 前記イオン交換樹脂の前記第１濾過体は、前記第２濾過体の燃料下流側に配置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。
4. 前記イオン交換樹脂の前記第１濾過体と、前記第２濾過体との間に、燃料中の水粒子を撥ねる撥水性を有する第２濾材が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の燃料濾過装置。
5. 前記第２濾過体は、中空状または中実状であり、
   前記イオン交換樹脂の前記第１濾過体は、中空状の前記第２濾過体の内側の中空部および中実状の前記第２濾過体の外側のうちのいずれかに配置されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の燃料濾過装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の燃料濾過装置において、
   前記第２濾過体の前記濾材の形状は、円筒型および渦巻き型のいずれかに形成され、
   前記イオン交換樹脂の前記第１濾過体は、前記濾材の内側に配置されていることを特徴とする燃料濾過装置。
7. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の燃料濾過装置において、
   前記第２濾過体の前記濾材の形状は、円筒型および渦巻き型のいずれかに形成され、
   前記イオン交換樹脂の前記第１濾過体は、前記濾材の外側に配置されていることを特徴とする燃料濾過装置。
8. 燃料中の異物を除去するフィルタエレメントと、前記フィルタエレメントを収容するハウジングとを有する燃料濾過装置において、
   前記フィルタエレメントは、
   金属イオンを捕捉するイオン交換樹脂で形成された第１濾過体と、
   物質粒子を捕捉する濾材で形成された中空状の第２濾過体と、
   を備え、
   前記第１濾過体と前記第２濾過体は、前記第２濾過体の内側の中空部に前記第１濾過体が配置され、かつ前記第１濾過体は、前記第２濾過体の燃料下流側に配置されていることを特徴とする燃料濾過装置。
9. 請求項８に記載の燃料濾過装置において、
   前記第２濾過体の前記濾材の形状は、前記濾材を折り曲げて形成される菊花型であって、
   前記イオン交換樹脂の前記第１濾過体は、前記濾材の内側に配置されていることを特徴とする燃料濾過装置。
10. 前記第１濾過体は、
    前記イオン交換樹脂からなる粒子、粉体、および繊維状のいずれかの基材と、
    前記ハウジングに設けられ、前記イオン交換樹脂の前記基材を充填する充填ハウジングと、
    前記充填ハウジングのうちの、燃料が流入する第１壁面側、および燃料が流出する第２壁面側に設けられ、前記イオン交換樹脂の前記基材を保持し、かつ燃料流通が可能な燃料透過部材と、
    を備えていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の燃料濾過装置。
11. 前記燃料透過部材は、前記充填ハウジングに溶着されていることを特徴とする請求項１０に記載の燃料濾過装置。

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