JP5289903B2 - 燃料フィルター - Google Patents

Description

本発明は、燃料タンク内部に設けた燃料フィルターにおいて、濾過されていない燃料の一部が燃料フィルター内部に侵入するのを防止するための技術に関する。

従来から、エンジンにおいては、燃料噴射ポンプに供給する燃料中の塵埃やゴミ等の混入物を除去するために、燃料フィルターを経由させて、燃料タンクから燃料噴射ポンプに燃料を供給する技術が知られている。そして、小型エンジンの場合には、全体レイアウトのコンパクト化の要望等から、燃料フィルターは燃料タンク内部に設けられる場合がある（例えば、特許文献１参照。）。このような燃料フィルターを設ける場合、エンジン回転数を安定させるために、フィルターエレメントによって濾過された燃料中に含まれるエアを、燃料タンク内部に効率良く開放する必要がある。そのため、燃料フィルターは、フィルターエレメントの上端部において上方に突出する上部体を嵌設し、該上部体の上端部にキャップを被装させ、該キャップ内部に空気溜りを形成するとともに、該上部体の上端部にエア抜き孔を設ける構成としている。そして、濾過された燃料はフィルターエレメント内部や、上部体内部に充填されることとなり、前記燃料中に含まれるエアは、気泡となって上部体の内部を浮上し、エア抜き孔を介して一旦空気溜りに集められ、その後、燃料タンク内に開放されることとなる。
特開２００４−２７０６４１号公報

このようなキャップ内部に形成する空気溜りを用いる場合、エンジン稼働時の振動や、不意にエンジン本体が傾倒した場合等により、燃料タンク内部の燃料の油面が波打ち、燃料の一部がキャップの内側面、あるいは、上部体の外側面を伝って空気溜りに入り込み、エア抜き孔を介して燃料フィルター内に侵入する場合がある。その結果、未だ濾過されていない塵埃やゴミ等を含む燃料が、燃料噴射ポンプや、燃料噴射ノズル等からなる燃料噴射系に送られ、これら装置類に摩耗が発生し、エンジン全体の故障の原因にもなっていた。以上の点を鑑み、本発明においては、燃料タンク内部に設けた燃料フィルターにおいて、濾過されていない燃料の一部が、燃料フィルター内部に侵入するのを、簡易、かつ、効果的に防止するための技術の提供を課題とする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

請求項１においては、燃料タンク（９）の底部に連通する燃料配管（１０）上方の、燃料タンク（９）内部に設けた燃料フィルター（２０）であって、前記燃料フィルター（２０）は、軸心を上下方向とした円筒状のフィルターエレメント（２３）と、前記フィルターエレメント（２３）の上部に、上方に突出するように取り付けて、エア抜き穴（２１ｃ）を上部中央に備える筒状の上部体（２１）と、前記筒状の上部体（２１）の上外周を覆う、同じく筒状のキャップ（２４）とを備え、前記キャップ（２４）の内周上部にキャップ側突部（２４ａ）を形成し、該キャップ側突部（２４ａ）は、該キャップ（２４）の軸心と同心で環状に構成して、下方へ突出し、該キャップ側突部（２４ａ）の下端と、該上部体（２１）の上端部との間には隙間を形成したものである。

請求項２においては、請求項１記載の燃料フィルターにおいて、前記キャップ（２４）内であって、上部体（２１）の外周上部に上部体側突部（２１ｄ）を形成したものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、燃料タンク内部に設けた燃料フィルターにおいて、濾過されていない燃料の一部が燃料フィルター内部に侵入するのを簡易、かつ、効果的に防止することができる。

請求項２においては、キャップの内面や、上部体の側面を伝い、燃料フィルター内に侵入する燃料を、より効果的に防ぐことができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。

図１はエンジンの全体的な構成を示した正面断面図、図２は第一実施例に係る燃料タンクの構成を示した側面面断面図である。

図３は第一実施例に係る燃料フィルターの構成を示した正面断面図である。

図４は同じくキャップ側突部の形状の異なる燃料フィルターの構成を示した正面断面図である。

図５は第二実施例に係る燃料フィルターの構成を示した正面断面図、図６は第三実施例に係る燃料フィルターの構成を示した正面断面図である。

図７は同じくキャップ側突部の形状の異なる燃料フィルターの構成を示した正面断面図である。

図８は同じくキャップ側突部と上部体側突部とを水平方向に対向して設けた燃料フィルターの構成を示した正面断面図である。

［エンジン１］
まず、本実施例に係るエンジン１について、図１、および、図２を用いて説明する。エンジン１の本体は、その上部を形成するシリンダブロック２や、その下部を形成するクランクケース５等によって構成される。シリンダブロック２の内部中央には上下方向にシリンダ２ａが形成され、ピストン４が収納されている。また、クランクケース５上部の左右中央にはクランク軸３やカム軸１３が平行に軸支され、ピストン４とクランク軸３とはコンロッド１７を介して連結されている。

シリンダブロック２の上部にはシリンダヘッド６が設けられ、該シリンダヘッド６の上部はボンネット７によって覆われるとともに、該ボンネット７の内部には弁腕室が構成される。

シリンダヘッド６の左右中央には上下方向に燃料噴射ノズル１１が貫設されており、該燃料噴射ノズル１１を介してシリンダ２ａ内に燃料が供給される。また、ボンネット７の一側（図１における左側）にはマフラー８が配置され、他側（図１における右側）には燃料タンク９が配置されている。

一方、シリンダブロック２の下部において、クランクケース５内の一側（図１における右側）にはガバナ２７が配置され、その上部には燃料噴射ポンプ１２が配置されている。

ここで図２に示すように、燃料タンク９内部の底面には燃料フィルター２０が内設され、該燃料フィルター２０の下方には燃料タンク９の下面を間に挟んで配管ブロック２６が固設される。前記配管ブロック２６は長方形状の部材からなり、長手方向を前後方向として配設され、一方の側面部からはＬ状に屈曲した管状部材からなる燃料出口２６ａが突出されるとともに、その内部には上面から該燃料出口２６ａへ連通される連通孔２６ｂが形成されている。

そして、配管ブロック２６の連通孔２６ｂは、燃料タンク９の下面に設けられた貫通孔９ａを介して、燃料フィルター２０の内部と連通され、燃料出口２６ａと、燃料噴射ポンプ１２の吸入部１２ｃとは燃料配管１０によって連通されるとともに、燃料噴射ポンプ１２の吐出部１２ｄと、燃料噴射ノズル１１の吸入部１１ａと、は高圧管１９によって連通されている。

一方、クランク軸３の一側には歯車１５が外嵌固定されており、カム軸１３に外嵌されたカムギヤ１８と、前記歯車１５とは互いに噛合している。また、カム軸１３の中途部に形成されたポンプ駆動カム１４は燃料噴射ポンプ１２のプランジャ１２ａの一端に設けられた転動体であるローラ１２ｂと当接している。

このように、エンジン１ではクランク軸３が回転すると、歯車１５、および、カムギヤ１８を介してカム軸１３も回転され、ポンプ駆動カム１４の回転動作に追従して燃料噴射ポンプ１２のプランジャ１２ａが摺動するようになっている。

そして、プランジャ１２ａの摺動により吸引力が発生し、燃料タンク９に貯溜された燃料は、一旦燃料フィルター２０によって濾過された後、配管ブロック２６から燃料配管１０を介して燃料噴射ポンプ１２に送られ、その後、高圧管１９を介して所定のタイミングで所定量の燃料が燃料噴射ノズル１１に供給されるようになっている。

［燃料フィルター２０（第一実施例）］
次に、本発明の第一実施例に係る燃料フィルター２０の詳細について、図１、乃至、図４を用いて説明する。燃料フィルター２０は円筒状のフィルターエレメント２３と、該フィルターエレメント２３の上下を塞ぐ上部体２１と、下部体２２とを備え、該上部体２１は上方に突出されて、その上部はキャップ２４により被装されている。

まず、上部体２１について説明する。上部体２１は樹脂製部材からなり、上端部を塞がれた筒状のコーン部２１ａと、該コーン部２１ａ下部の外周より外方に延設された円板状の鍔部２１ｂとにより一体的に形成される。

コーン部２１ａはフィルターエレメント２３よりも上部に配置されており、該コーン部２１ａの上端部中央にはエア抜き孔２１ｃが穿孔され、該エア抜き孔２１ｃを介してコーン部２１ａの内部と外部とが連通されるようになっている。また、コーン部２１ａの上下中央から下方にかけては、その外径寸法が緩やかに広がるテーパ状に形成されるとともに、その側面には外方に向かって複数のリブ２１ｇ・２１ｇ・・・が形成されている。前記リブ２１ｇは平面視にて放射状に設けられ、かつ、側面視にてコーン部２１ａの形状に沿って、上端部から下方に向かって帯状に形成される。

一方、コーン部２１ａの下端部２１ｅは鍔部２１ｂより僅かに下方に突出して設けられている。また、鍔部２１ｂの外縁部２１ｆは下方に僅かに屈曲されており、前記下端部２１ｅと外縁部２１ｆとの間にフィルターエレメント２３の上部を嵌合する構成としている。

次に、キャップ２４について説明する。キャップ２４は樹脂製部材により構成され、前記鍔部２１ｂより上側のコーン部２１ａを覆う構成とされ、該キャップ２４の内径寸法はコーン部２１ａの下側外径と略同じ大きさとして、キャップ２４の内側上面とコーン部２１ａ上面との間に若干の空間を有し、キャップ２４の内側面とコーン部２１ａの外側面との間にも空間を有することで、空気溜り２５を形成している。また、キャップ２４下端内面では、互いに隣接するリブ２１ｇとリブ２１ｇの間の空間が、キャップ２４の内部と外部を連通する構成としている。

また、図３に示すように、キャップ２４の内周上部には、該キャップ２４の軸心と同心で環状に下方に、または、内方に突出されたキャップ側突部２４ａが設けられている。該キャップ側突部２４ａは、本実施例ではキャップ２４上内面にコーン部２１ａの上端部に比べて大きな外径寸法で、その断面形状は矩形状に形成され、キャップ側突部２４ａとコーン部２１ａ上端部との間には隙間が形成されている。即ち、前記キャップ側突部２４ａの突出高さ（図３における寸法Ｘ）は空気溜り２５の隙間間隔（図３における寸法Ｙ）に比べて、小さくなるように形成されている。

なお、キャップ側突部２４ａの断面形状は矩形状に限定されるものではなく、例えば、図４に示すように直角三角形状とし、側面視にて下方に向かって外形が窄まるテーパ形状に形成してもよい。

次に、下部体２２について説明する。下部体２２は円板状の部材からなり、その中央部には上下方向に貫通する連通孔２２ａが設けられる。また、下部体２２の上面において、外周と連通孔２２ａの周囲からは上方に突設して断面視凹状として縁部２２ｂが設けられ、該縁部２２ｂにフィルターエレメント２３の下部を嵌合する構成としている。

そして、下部体２２の底面において、複数箇所に貫通孔が設けられ、ボルト等により下部体２２と燃料タンク９と配管ブロック２６を固定する構成としている。なお、ボルトの数については本実施例に限定するものではない。

次に、フィルターエレメント２３について説明する。フィルターエレメント２３は、例えば、多孔質材等により構成される濾材を円筒状に形成し、この円筒状の軸心を上下方向として、その上端部に上部体２１を嵌合し、その下端部に下部体２２を嵌合する構成としている。

このような構成からなる燃料フィルター２０は、燃料タンク９内部の底面に固定され、前記燃料タンク９の下面に設けられた配管ブロック２６を介して、燃料配管１０と連通される。

そして、燃料タンク９が空の状態から燃料を入れると、該燃料は燃料フィルター２０のフィルターエレメント２３を通過して濾過されてダスト等が取り除かれた後に、下部体２２の中央に設けられた連通孔２２ａを介して配管ブロック２６へと流下し、その後、燃料配管１０を介して燃料噴射ポンプ１２（図１を参照）へと送られる。この際、配管ブロック２６や、燃料配管１０等内の空気は燃料内を上昇し、燃料フィルター２０内の上部からエア抜き孔２１ｃ、空気溜り２５を介して上方へ抜ける。

燃料タンク９内に燃料が満たされた状態では、上部体２１のコーン部２１ａの内部、および、キャップ２４内の空気溜り２５に所定量の空気が溜まっており、燃料中に含まれる空気が燃料フィルター２０や燃料配管１０を通過する際に集合して気泡となり、該気泡となった空気は上昇して上部体２１のコーン部２１ａ内に溜まる。そして、所定量以上の空気はキャップ２４下側部より溢れ出て上昇し、燃料タンク９内に排出される。

このように、キャップ２４内の空気溜り２５、および、上部体２１のコーン部２１ａの内部に空気が溜まっているため、キャップ２４外側の燃料タンク９内部の未だ濾過されていない燃料が燃料フィルター２０内に入り込むことはない。

しかし、エンジン１の稼働時の振動や、不意にエンジン１本体が傾倒した場合等により、燃料タンク９内部の燃料の油面が波打ち、燃料の一部がキャップ２４の内側面を伝って空気溜り２５内に浸入する場合がある。

このような場合、従来では濾過していない燃料の一部がキャップ２４内の空気溜り２５を上昇して、エア抜き孔２１ｃから燃料フィルター２０内部に入ることがあり、故障の原因となることがあった。しかしながら、本発明ではキャップ２４内にキャップ側突部２４ａを設けることで、燃料の一部がエア抜き孔２１ｃを介して燃料フィルター２０内部に流入することを防ぐようになっている。

即ち、燃料の一部がキャップ２４内の上部にまで達したとしても、ミスト状の燃料はキャップ側突部２４ａに当接することにより集められ、液体となってキャップ側突部２４ａ外周からそのまま下方へ落下する。また、液体の燃料はキャップ側突部２４ａで堰止められてそのまま落下する。こうして、燃料タンク９内部へと戻されることになる。

そして、キャップ側突部２４ａの外径はコーン部２１ａの上端部の外径に比べて大きな寸法となるように形成されているため、前記燃料がキャップ側突部２４ａの外側面からエア抜き孔２１ｃに流入されることは殆どない。

さらに、図４に示すように、キャップ側突部２４ａの形状を、側面視にて下方に向かって外径が窄まるテーパ状に形成することにより、キャップ側突部２４ａの下端に至った燃料は留まることなく、その自重によって速やかに落下するようになるのである。

このように、本発明における第一実施例に係る燃料フィルター２０は、燃料タンク９の底部に連通する燃料配管１０上方の、燃料タンク９内部に設けた燃料フィルター２０であって、前記燃料フィルター２０は、軸心を上下方向とした円筒状のフィルターエレメント２３と、前記フィルターエレメント２３の上部に、上方に突出するように取り付けて、エア抜き孔２１ｃを上部中央に備える上部体２１と、前記上部体２１の上外周を覆うキャップ２４とを備え、前記キャップ２４の内周上部にキャップ側突部２４ａを形成することとしている。

このような構成とすることで、燃料タンク９内部に設けた燃料フィルター２０において、濾過されていない燃料の一部が燃料フィルター２０内部に侵入するのを簡易、かつ、効果的に防止することができる。

つまり、フィルターエレメント２３で濾過されていない、ダスト等を含む燃料が燃料フィルター２０内部に流入することを単純な形状により防ぐことができるため、燃料噴射ポンプ１２へは常にダスト等を含まないクリーンな燃料を供給することができ、燃料噴射ポンプ１２や、燃料噴射ノズル１１等から構成される燃料噴射装置全体の摩耗を減少させ、メンテナンス期間が延びることから、エンジン１全体の経済性を向上させることができる。また、燃料噴射ノズル１１を介して、常にクリーンな燃料をシリンダブロック２内に供給することができるため、エンジン１の出力効率を向上させることができるのである。

［燃料フィルター２０（第二実施例）］
次に、本発明に係る第二実施例における燃料フィルター２０について、図５を用いて説明する。第二実施例における燃料フィルター２０は、主な構成部品を上述した第一実施例と同じ構成とし、その構成の説明は省略する。そして、前記第一実施例と異なる点は、突部をキャップ２４側に設ける代わりに上部体２１に設ける構成としている。

即ち、コーン部２１ａの外周上部に環状の上部体側突部２１ｄを形成し、該上部体側突部２１ｄによって燃料の一部が空気溜り２５からフィルター２０内部に侵入しようとすることを防ぐ構成としている。

つまり、燃料タンク９内部の燃料の油面が波打つ等で、燃料の一部がコーン部２１ａの外側面を伝って上部にまで達したとしても、ミスト状の燃料は上部体側突部２１ｄに当接することにより集められ、液体となってそのままコーン部２１ａの外周に沿って下方へ落下する。また、液体の燃料は上部体側突部２１ｄで堰止められてそのまま落下することになる。従って、燃料の一部がエア抜き孔２１ｃを介して燃料フィルター２０内に流入することを効果的に防ぐことができる。

ここで、本実施例においては、上部体側突部２１ｄの断面形状を直角三角形状とし、該上部体側突部２１ｄ全体として、側面視にて下方に向かって外径が窄まるテーパ状に形成することとしている。これにより、前記燃料の一部が上部体側突部２１ｄに留まることなく速やかに下方に落下させることができるのである。なお、上部体側突部２１ｄの断面形状は直角三角形状や矩形状に限定されるものではない。

このように、本発明における第二実施例に係る燃料フィルター２０は、燃料タンク９の底部に連通する燃料配管１０上方の、燃料タンク９内部に設けた燃料フィルター２０であって、前記燃料フィルター２０は、軸心を上下方向とした円筒状のフィルターエレメント２３と、前記フィルターエレメント２３の上部に、上方に突出するように取り付けて、エア抜き孔２１ｃを上部中央に備える上部体２１と、前記上部体２１の上外周を覆うキャップ２４とを備え、前記上部体２１の外周上部に上部体側突部２１ｄを形成することとしている。

このような構成とすることで、燃料タンク９内部に設けた燃料フィルター２０において、濾過されていない燃料の一部が燃料フィルター２０内部に侵入するのを簡易、かつ、効果的に防止することができる。

つまり、上述の第一実施例と同様に、フィルターエレメント２３に濾過されていないような、ダスト等を含む燃料が燃料フィルター２０内に流入することを単純な形状により効果的に防ぐことができるため、燃料噴射ポンプ１２へは常にダスト等を含まないクリーンな燃料を供給することができ、燃料噴射ポンプ１２や、燃料噴射ノズル１１等から構成される燃料噴射装置全体の摩耗を減少し、メンテナンス期間が延びることから、エンジン１全体の経済性を向上させることができるのである。また、燃料噴射ノズル１１を介して常にクリーンな燃料をシリンダブロック２内に供給することができるため、エンジン１の出力効率を向上させることができるのである。

［燃料フィルター（第三実施例）］
次に、本発明に係る第三実施例における燃料フィルター２０について、図６、乃至、図８を用いて説明する。第三実施例における燃料フィルター２０は、主な構成部品を上述した第一、第二実施例と同じ構成とし、その構成の説明は省略する。そして、前記第一、第二実施例と異なる点は、上部体２１のコーン部２１ａ、および、キャップ２４の双方に突部を設ける構成としている。

即ち、図６に示すように、キャップ２４の内周上部にキャップ側突部２４ａが設けられ、上部体２１のコーン部２１ａの外周上部には環状の上部体側突部２１ｄが設けられる。

そして、キャップ側突部２４ａの形状は第一実施例と同様に、矩形状断面からなる筒状（図６を参照）、あるいは、側面視にて下方に向かって外径が窄まるテーパ状（図７を参照）等によって形成される一方、上部体側突部２１ｄの形状は、第二実施例と同様に、側面視にて下方に向かって外径が窄まるテーパ状に形成することとしている。

このように、本発明における第三実施例に係る燃料フィルター２０は、燃料タンク９の底部に連通する燃料配管１０上方の、燃料タンク９内部に設けた燃料フィルター２０であって、前記燃料フィルター２０は、軸心を上下方向とした円筒状のフィルターエレメント２３と、前記フィルターエレメント２３の上部に、上方に突出するように取り付けて、エア抜き孔２１ｃを上部中央に備える上部体２１と、前記上部体２１の上外周を覆うキャップ２４とを備え、前記キャップ２４の内周上部にキャップ側突部２４ａを形成し、前記上部体２１の外周上部に上部体側突部２１ｄを形成することとしている。

そして、キャップ２４をコーン部２１ａの上外周に被装させた状態において、前記キャップ側突部２４ａと、前記上部体側突部２１ｄを上下方向に対向して配置する構成としている。

このようなキャップ側突部２４ａ、および、上部体側突部２１ｄを同時に設ける構成とすることで、キャップ２４の内側面や、上部体２１の外側面を伝い、燃料フィルター２０内に侵入する燃料の一部を、より確実に防ぐことができる。

つまり、キャップ側突部２４ａ、および、上部体側突部２１ｄが上下方向に設けられることで、空気溜り２５内に侵入しようとする燃料の一部が、上部体側突部２１ｄによって防ぎきれなかったとしても、キャップ側突部２４ａによって確実に防ぐことができる。

また、当該第三実施例においては、これらキャップ側突部２４ａ、および、上部体側突部２１ｄを水平方向に対向して設けることもできる。即ち、図８に示すように、キャップ２４内の側面上部において、コーン部２１ａの外周上部に設けた上部体側突部２１ｄと対向するようにして、環状のキャップ側突部２４ａを形成する。

そして、キャップ側突部２４ａの形状は、側面視にて下方に向かって内径が窄まる擂鉢状に形成する一方、上部体側突部２１ｄの形状は、第二実施例と同様に、側面視にて下方に向かって外径が窄まるテーパ状に形成することとしている。

このように、前記キャップ側突部２４ａと前記上部体側突部２１ｄを水平方向に対向して配置する構成とすることで、ラビリンス状となり、燃料がキャップ側突部２４ａと上部体側突部２１ｄとの間を通り難くなるとともに、燃料がキャップ側突部２４ａや上部体側突部２１ｄに付着し易くなり、キャップ２４の内側面や、上部体２１の外側面を伝い、燃料フィルター２０内に侵入する燃料の一部を、より確実に防ぐことができる。

つまり、キャップ側突部２４ａ、および、上部体側突部２１ｄが互いの斜面を対向させて水平方向に設けられることで、空気溜り２５へと繋がる隙間が、これらキャップ側突部２４ａと、上部体側突部２１ｄと、によって極度に狭くなり、真上に上昇しづらくなり、燃料の一部が空気溜り２５内に侵入しづらくなるのである。

エンジンの全体的な構成を示した正面断面図。 第一実施例に係る燃料タンクの構成を示した側面面断面図。 第一実施例に係る燃料フィルターの構成を示した正面断面図。 同じくキャップ側突部の形状の異なる燃料フィルターの構成を示した正面断面図。 第二実施例に係る燃料フィルターの構成を示した正面断面図。 第三実施例に係る燃料フィルターの構成を示した正面断面図。 同じくキャップ側突部の形状の異なる燃料フィルターの構成を示した正面断面図。 同じくキャップ側突部と上部体側突部とを水平方向に対向して設けた燃料フィルターの構成を示した正面断面図。

９ 燃料タンク
１０ 燃料配管
２０ 燃料フィルター
２１ 上部体
２１ｃ エア抜き孔
２１ｄ 上部体側突部
２３ フィルターエレメント
２４ キャップ
２４ａ キャップ側突部

Claims (2)

1. 燃料タンク（９）の底部に連通する燃料配管（１０）上方の、燃料タンク（９）内部に設けた燃料フィルター（２０）であって、前記燃料フィルター（２０）は、軸心を上下方向とした円筒状のフィルターエレメント（２３）と、前記フィルターエレメント（２３）の上部に、上方に突出するように取り付けて、エア抜き穴（２１ｃ）を上部中央に備える筒状の上部体（２１）と、前記筒状の上部体（２１）の上外周を覆う、同じく筒状のキャップ（２４）とを備え、前記キャップ（２４）の内周上部にキャップ側突部（２４ａ）を形成し、該キャップ側突部（２４ａ）は、該キャップ（２４）の軸心と同心で環状に構成して、下方へ突出し、該キャップ側突部（２４ａ）の下端と、該上部体（２１）の上端部との間には隙間を形成したことを特徴とする燃料フィルター。
2. 請求項１記載の燃料フィルターにおいて、前記キャップ（２４）内であって、上部体（２１）の外周上部に上部体側突部（２１ｄ）を形成したことを特徴とする燃料フィルター。

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