JP5299418B2

JP5299418B2 - 燃料フィルタ

Info

Publication number: JP5299418B2
Application number: JP2010286813A
Authority: JP
Inventors: 一樹前田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2010-12-23
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2030-12-23
Also published as: CN102536559A; DE102011056352A1; DE102011056352B4; JP2012132401A; CN102536559B

Description

本発明は、燃料中の異物を除去する燃料フィルタに関するものである。

圧縮着火式内燃機関用燃料フィルタは、燃料中の微小異物をフィルタ下流の高圧ポンプやインジェクタに流出させない機能が求められ、濾紙をひだ折りしたフィルタエレメントが多用されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−２２３０２８号公報

しかしながら、濾紙をひだ折りしたフィルタエレメントは、濾材をハニカム状にしたフィルタエレメントと比較して、単位体積当りの濾過面積が小さいため、濾過寿命が短いという問題があった。

本発明は上記点に鑑みて、濾紙をひだ折りしたフィルタエレメントの長寿命化を図ることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、濾紙をひだ折りして山折り部（３１１）と谷折り部（３１２）間に中間壁面（３１３）が形成され、且つ円筒状に成形されて燃料中の異物を捕捉する第１フィルタエレメント（３１）と、第１フィルタエレメント（３１）よりも燃料流れ下流側に配置されて、燃料中の異物を捕捉する第２フィルタエレメント（３２）とを備える燃料フィルタであって、燃料が第１フィルタエレメント（３１）の外周側から内周側に流通するように構成され、山折り部（３１１）を挟んで隣接する２つの中間壁面（３１３）のうち、一方の中間壁面（３１３）のみに連通孔（３１４）を備えることを特徴とする。

これによると、山折り部（３１１）を挟んで隣接する２つの中間壁面（３１３）のうち、一方の中間壁面（３１３）のみに連通孔（３１４）を備えているから、連通孔（３１４）を通過した燃料中の異物は、対向する中間壁面（３１３）の裏面（内周側の面）に衝突して裏面の濾目で捕捉される。この時、燃料が連通孔（３１４）を通過する際に発生する噴流により流れが拡散し、連通孔（３１４）の面積よりも中間壁面（３１３）の裏面への衝突面積の方が大きくなるため、それらの面積差分だけ異物を捕捉できる面積が増加する。したがって、濾紙をひだ折りした第１フィルタエレメント（３１）の長寿命化を図ることができる。

また、第１フィルタエレメント（３１）において捕捉できなかった異物、および中間壁面（３１３）の裏面に捕捉後に中間壁面（３１３）の表面から継続的に作用する燃料圧により剥離した異物は、連通孔（３１４）を備えていない第２フィルタエレメント（３２）で再捕捉されるため、異物がフィルタ下流に流出するのを防止することができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の燃料フィルタにおいて、第２フィルタエレメント（３２）は、円筒状に成形されて、第１フィルタエレメント（３１）の内周側に同心状に配置されていることを特徴とする。これによると、フィルタの大型化を抑制することができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の燃料フィルタにおいて、１つの中間壁面（３１３）に連通孔（３１４）を複数個備えることを特徴とする。

これによると、中間壁面（３１３）の裏面での異物捕捉量を増加させることができるため、第１フィルタエレメント（３１）のさらなる長寿命化を図ることができる。

請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料フィルタにおいて、連通孔（３１４）は、連通孔（３１４）内の燃料流れ方向に沿って広がるテーパ形状であることを特徴とする。

これによると、中間壁面（３１３）の裏面への衝突面積が大きくなり、中間壁面（３１３）の裏面での異物捕捉量を増加させることができるため、第１フィルタエレメント（３１）のさらなる長寿命化を図ることができる。

請求項５に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料フィルタにおいて、連通孔（３１４）は、連通孔（３１４）内の燃料流れ方向に沿って狭まるテーパ形状であることを特徴とする。

これによると、連通孔（３１４）を通過した燃料の流速が高まり、異物は対向する中間壁面（３１３）の奥まで侵入するため、中間壁面（３１３）の表面から継続的に作用する燃料圧を受けても、捕捉された異物は剥離し難い。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の一実施形態に係る燃料フィルタの断面図である。図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図２のＢ部の拡大断面図である。図３のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。図３のＤ部の拡大断面図である。変形例を示す要部の断面図である。

本発明の一実施形態について説明する。図１は本実施形態に係る燃料フィルタの断面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図３は図２のＢ部の拡大断面図、図４は図３のＣ−Ｃ線に沿う断面図、図５は図３のＤ部の拡大断面図である。

本実施形態の燃料フィルタは、図示しない内燃機関（具体的には、圧縮着火式内燃機関または火花点火式内燃機関）用の燃料供給システムに用いられる。

図１、図２に示すように、燃料フィルタは、ハウジング１、カバー２、異物捕捉部３等から構成されている。なお、図１中の矢印は、燃料の流れを示している。

ハウジング１は、金属または樹脂よりなり、上側に開口部を有する有底円筒状に形成されている。カバー２は、金属または樹脂よりなり、ハウジング１の開口部に嵌合固定されてハウジング１の開口部を塞いでいる。そして、カバー２とハウジング１とにより、異物捕捉部３を収容する収容空間４が形成されている。また、カバー２は、収容空間４に連通する燃料入口通路２１、および後述する中心部通路６９に連通する燃料出口通路２２を備えている。

異物捕捉部３は、燃料中の異物を捕捉する第１、第２フィルタエレメント３１、３２を備えている。２つのフィルタエレメント３１、３２は、全体形状が略円筒状に成形され、同心状に配置されている。より詳細には、第１フィルタエレメント３１の内周側に第２フィルタエレメント３２が配置されている。

また、燃料入口通路２１から収容空間４に流入した燃料は、第１フィルタエレメント３１の外周側から内周側に流通した後に、第２フィルタエレメント３２の外周側から内周側に流通し、さらに中心部通路６９を介して燃料出口通路２２に至るようになっている。換言すると、第１フィルタエレメント３１よりも燃料流れ下流側に、第２フィルタエレメント３２が配置されている。

図３、図４に示すように、第１フィルタエレメント３１は、濾紙をひだ折りしたものであり、山折り部３１１と谷折り部３１２間に中間壁面３１３が形成されている。より詳細には、第１フィルタエレメント３１は、その軸線に直角な断面形状が三角波状（すなわち、菊花状）になるようにひだ折りされている。そして、山折り部３１１を挟んで隣接し且つ対向する２つの中間壁面３１３のうち、一方の中間壁面のみに連通孔３１４が１個形成されている。この連通孔３１４は、通路面積が一定の円形の孔である。

第２フィルタエレメント３２は、濾紙をひだ折りしたものであり、その軸線に直角な断面形状が三角波状ないしは菊花状になっている。なお、第２フィルタエレメント３２は、第１フィルタエレメント３１における連通孔３１４に相当するものは形成されていない。

図１に示すように、２つのフィルタエレメント３１、３２の軸方向両端には、金属または樹脂よりなる円盤状の第１、第２エンドプレート５１、５２が、２つのフィルタエレメント３１、３２の各端面を覆うようにして配置されている。２つのフィルタエレメント３１、３２と２つのエンドプレート５１、５２は、接着剤にて接合されている。そして、２つのフィルタエレメント３１、３２間に中間通路６１が形成され、第２フィルタエレメント３２の内周側に中心部通路６９が形成されている。

上記構成になる燃料フィルタの作用を説明する。燃料入口通路２１を介して収容空間４に流入した燃料は、第１フィルタエレメント３１、中間通路６１、第２フィルタエレメント３２、および中心部通路６９を通って燃料出口通路２２に至る。

この際、燃料中の異物の大部分は、第１フィルタエレメント３１の表面（外周側の面）の濾目で捕捉される。

一方、図５に示すように、連通孔３１４を通過する燃料中の異物は、対向する中間壁面３１３の裏面（内周側の面）に衝突して裏面の濾目で捕捉される。このとき、燃料が連通孔３１４を通過する際に発生する噴流により、破線で示すように流れが拡散し、連通孔３１４の通路面積よりも中間壁面３１３の裏面への衝突面積の方が大きくなるため、それらの面積差分だけ異物を捕捉できる面積が増加する。

ここで、菊花型エレメントにおいては、山折り部３１１および中間壁面３１３に対し直角方向に燃料が流れるため、連通孔３１４を高流量で通過する燃料ｅは、対向する中間壁面３１３を通過する燃料ｆおよび山折り部３１１を通過する燃料ｇと干渉し、エレメント中心部Ｈ（図２参照）方向に流路が変化する。

しかし、連通孔３１４を通過した燃料ｅの流路が変化しても、連通孔３１４を通過した燃料ｅ中の異物はその自重による慣性力が作用するため、連通孔３１４を通過した直後の流れ方向をほぼ維持したまま進んで、対向する中間壁面３１３の裏面に衝突することができる。

なお、連通孔３１４を通過した燃料ｅの流路変化が大きくて、対向する中間壁面３１３の裏面への異物衝突量低下が懸念される場合は、本実施形態のように、対向する中間壁面３１３および山折り部３１１には連通孔を設置せず、対向する中間壁面３１３を通過する燃料ｆおよび山折り部３１１を通過する燃料ｇの通過流量を小さくして、前記の流路変化を低減するのが望ましい。

また、第１フィルタエレメント３１において捕捉できなかった異物、および中間壁面３１３の裏面に捕捉後に中間壁面３１３の表面から継続的に作用する燃料圧により剥離した異物は、連通孔を備えていない第２フィルタエレメント３２で再捕捉される。

以上述べたように、本実施形態では、連通孔３１４を通過した燃料中の異物は、対向する中間壁面３１３の裏面でも捕捉され、異物を捕捉できる面積が増加するため、第１フィルタエレメント３１の長寿命化を図ることができる。

また、第１フィルタエレメント３１において捕捉できなかった異物、および中間壁面３１３の裏面に捕捉後に剥離した異物は、連通孔３１４を備えていない第２フィルタエレメントで再捕捉されるため、異物がフィルタ下流に流出するのを防止することができる。

さらに、円筒状の２つのフィルタエレメント３１、３２を同心状に配置しているため、フィルタの大型化を抑制することができる。

上記実施形態においては、１つの中間壁面３１３に対して連通孔３１４を１個形成したが、図６（ａ）に示す第１変形例のように、１つの中間壁面３１３に対して連通孔３１４を複数個形成してもよい。これによると、中間壁面３１３の裏面での異物捕捉量を増加させることができるため、第１フィルタエレメント３１のさらなる長寿命化を図ることができる。なお、図６（ａ）に示すように、第１フィルタエレメント３１の径方向に沿って連通孔３１４を複数個配置してもよいし、或いは、第１フィルタエレメント３１の軸方向に沿って連通孔３１４を複数個配置してもよい。

上記実施形態においては、連通孔３１４の通路面積を一定にしたが、図６（ｂ）に示す第２変形例のように、連通孔３１４は、連通孔３１４内の燃料流れ方向に沿って広がるテーパ形状にしてもよい。これによると、中間壁面３１３の裏面への衝突面積が大きくなり、中間壁面３１３の裏面での異物捕捉量を増加させることができるため、第１フィルタエレメント３１のさらなる長寿命化を図ることができる。

上記実施形態においては、連通孔３１４の通路面積を一定にしたが、図６（ｃ）に示す第３変形例のように、連通孔３１４は、連通孔３１４内の燃料流れ方向に沿って狭まるテーパ形状にしてもよい。これによると、連通孔３１４を通過した燃料の流速が高まり、異物は対向する中間壁面３１３の奥まで侵入するため、中間壁面３１３の表面から継続的に作用する燃料圧を受けても、捕捉された異物は剥離し難い。

上記実施形態においては、山折り部３１１を挟んで隣接し且つ対向する２つの中間壁面３１３のうち、一方の中間壁面のみに連通孔３１４を形成したが、図６（ｄ）に示す第４変形例のように、全ての中間壁面３１３に連通孔３１４を形成してもよい。これによると、中間壁面３１３の裏面での異物捕捉量を増加させることができるため、第１フィルタエレメント３１のさらなる長寿命化を図ることができる。

この場合、一方の中間壁面３１３の連通孔３１４を通過した燃料流と、他方の中間壁面３１３の連通孔３１４を通過した燃料流との干渉を避けるために、両者の連通孔３１４は、図６（ｄ）に示すように、第１フィルタエレメント３１の径方向に沿ってずらして配置するか、或いは、第１フィルタエレメント３１の軸方向に沿ってずらして配置するのが望ましい。

上記実施形態においては、第１フィルタエレメント３１および第２フィルタエレメント３２は、その軸線に直角な断面形状が三角波状になるようにひだ折りした後に略円筒状に成形したが、軸線に直角な断面形状が正弦波状または矩形波状になるようにひだ折りした後に略円筒状に成形してもよい。なお、上記実施形態および変型例は、実施可能な範囲で任意に組み合わせが可能である。

３１第１フィルタエレメント
３２第２フィルタエレメント
３１１山折り部
３１２谷折り部
３１３中間壁面
３１４連通孔

Claims

濾紙をひだ折りして山折り部（３１１）と谷折り部（３１２）間に中間壁面（３１３）が形成され、且つ円筒状に成形されて燃料中の異物を捕捉する第１フィルタエレメント（３１）と、
前記第１フィルタエレメント（３１）よりも燃料流れ下流側に配置されて、燃料中の異物を捕捉する第２フィルタエレメント（３２）とを備える燃料フィルタであって、
燃料が前記第１フィルタエレメント（３１）の外周側から内周側に流通するように構成され、
前記山折り部（３１１）を挟んで隣接する２つの前記中間壁面（３１３）のうち、一方の中間壁面（３１３）のみに連通孔（３１４）を備えることを特徴とする燃料フィルタ。
前記第２フィルタエレメント（３２）は、円筒状に成形されて、前記第１フィルタエレメント（３１）の内周側に同心状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料フィルタ。
１つの前記中間壁面（３１３）に前記連通孔（３１４）を複数個備えることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料フィルタ。
前記連通孔（３１４）は、前記連通孔（３１４）内の燃料流れ方向に沿って広がるテーパ形状であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料フィルタ。
前記連通孔（３１４）は、前記連通孔（３１４）内の燃料流れ方向に沿って狭まるテーパ形状であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料フィルタ。