JP5363560B2 - 特にディーゼルエンジン用の、燃料フィルタシステム - Google Patents

Description

本発明は、燃料入口と燃料出口とを備えたフィルタハウジングと、入口と出口の間に配置されて、燃料によって貫流可能な、水を分離するフィルタ部材とを有し、その場合にフィルタハウジングが、フィルタ部材から分離された水のための収集室を有し、その収集室から水が、制御可能な排出装置を介して水収容および蒸発装置へ供給可能であって、その蒸気出口から蒸気の成分が、周囲へ放出可能である、特にディーゼルエンジン用の、燃料フィルタシステムに関するものである。

噴射システムを保護するために、燃料フィルタシステムは、通常、浮遊粒子、埃などのような不純物が分別されるだけでなく、水も分離されて除去されるように、設計されている。分離された水は、まだ、ディーゼルオイルによって汚れていることがあり得るので、それを直接環境へ放出することは許されない。すなわち、分解されたディーゼル成分または、収集室内に集められたサンプ内に水とディーゼルオイルとの密度差によって分離された、ミクロ滴が、水内に存在し得る。従って、従来技術においては、分離された水を、環境へ放出する前に、浄化するための措置が講じられている。

特許文献１からは、これに関して、冒頭で挙げた種類の燃料フィルタシステムが知られている。この既知の解決においては、まだ、環境になじまない物質を有している、分離された水は、直接液相において環境へ放出されるのではなく、蒸発装置へ供給され、その蒸発装置から、形成された蒸気が、排出装置の下流で周囲へ放出される。

それに対して、分離された水が、蒸発または気化プロセスが行われることなしに、液相で周囲へ放出される、一般的な他の解決法（特許文献２を参照）においては、排出前に、環境になじまない物質を引き留める、たとえばセラミック膜の形式の、水分子を透過する膜が設けられる。この種の膜が、制限された耐用時間後に交換されなければならないことを別にして、それらは、貫流するために、圧力構築を必要とする。

欧州特許公報ＥＰ１５８１７３６Ｂ１ 欧州特許公報ＥＰ１７２６８１８Ａ２

従来技術に関して、本発明の課題は、向上された駆動安全性と浄化の特別な効率を特徴とする、冒頭で挙げた種類の燃料フィルタシステムを提供することである。

本発明によれば、この課題は、全体として特許請求項１の特徴を有する、燃料フィルタシステムによって解決される。

請求項１の特徴部分に従って、水収容および蒸発装置が弁装置を有しており、その弁装置によって、蒸発装置内に許容されない量の蒸発されない水が集められている場合に、蒸発装置の蒸気出口が閉鎖可能であることによって、システムの誤機能が環境を危険にさらす危険が、確実に回避されている。排出装置の制御機能がうまく機能しない場合でも、たとえば排出弁が開いたままになり、あるいは収集室に接続されている排出ポンプが中断されずに駆動されたままになり、それによって、収集室内に集められたサンプから、まだ有害物質を含んでいる、許容されない量の分離された水と、場合によってはさらに、サンプ内の分離層の上方にあるディーゼルオイルが蒸発装置へ達した場合でも、蒸気出口の閉鎖によって、環境汚染が防止されている。

好ましい実施例において、水収容および蒸発装置は、制御可能な排出装置を介して収集室と接続可能な蒸発器ハウジングを有しており、その場合に弁装置がフロート弁を有し、そのフロート弁が、蒸発器ハウジング内に集められた水の許容できない充填高さに従って、蒸気出口を閉鎖する。この種の実施例は、特に簡単かつ駆動の確実な構造を特徴としている。たとえば、フロート弁は、ボール弁として形成することができ、それにおいて閉鎖ボールとしてフロートボールが設けられており、そのフロートボールは、浮き上がった場合に直接、蒸気出口に設けられている弁座面に添接して閉鎖する。

フィルタハウジングが中央の垂直軸を定め、蒸発器ハウジングが、筒状の、中央の、かつ前記軸に対して同軸の、フィルタハウジングのインナーボディによって形成されているように、配置がなされると、効果的である。この種の同軸の構造において、燃料フィルタ、水分離器、収集室並びに水収容および蒸発装置からなるシステム全体が、たとえば全体としてハウジング全体の円筒状の形状を有する、統一的な構造体を形成する。

好ましくは、インナーボディの外側が、同心に配置されたフィルタ部材の内側のクリーン側に隣接している。

特に好ましい形態においては、蒸気出口が、排出装置の下流において、蒸発器ハウジングを形成するインナーボディの上方の端部に位置しているように、配置がなされているので、蒸発器ハウジング内で上昇する蒸気は、直接その上方の端部においてハウジングから流出することができる。

ディーゼルオイルの沸騰温度は、水のそれのずっと上にあるので、沸騰温度が適切に選択されている場合、たとえば水の沸騰温度の下方に留まる場合に、蒸気は実際にはディーゼルオイルを含まないので、蒸気は、実質的に立ち昇る水の霧または水蒸気である。しかし、蒸発プロセスが適切に実施された場合でも、蒸気内に最後の不純物、たとえば、形成された蒸気によって一緒に案内される微粒子が残ることを、排除することはできない。それに関して、特に好ましい実施例においては、蒸発器ハウジングの蒸気出口の下流に、蒸気フィルタ装置が設けられているように、配置がなされている。

沸騰プロセスによって前もってほとんど浄化されている蒸気は、実際にはディーゼルオイル成分を含んでいないので、蒸気フィルタ装置として、活性炭フィルタ装置を設けることができる。本発明においては、活性炭フィルタが蒸発装置（その中である程度ガス形状へのアグリゲート状態変化が行われる）の後段に接続されているので、分離された、まだオイル成分で汚れた水を、直接活性炭フィルタを通して案内することは行われないので、活性炭の飽和およびそれに結びついた、浄化効果の損失の危険は、回避されている。

特に好ましい実施例において、排出装置の水排出は、収集室内の水充填高さを認識する水センサ装置によって制御可能である。それによって排出プロセスは、自動的な駆動において次のように、すなわち収集室内に集められたサンプ（その中で、ディーゼルオイルと水の間の密度差によってすでに重力分離（層化）が行われている）から、それぞれ下方の、より重い水成分が、断続的に排出されるように、形成されている。

それぞれ対応づけられている内燃機の燃料ポンプが、フィルタハウジングの燃料入口の前に配置されている場合に、排出装置は、水センサ装置によって制御可能な排出弁を有することができる。他方で、燃料ポンプがフィルタハウジングの燃料出口に接続されている場合には、排出弁の代わりに、水センサ装置によって制御可能なポンプを設けることができ、そのポンプは、燃料ポンプによってフィルタハウジング内に発生される負圧に抗して、排出すべき水を水収容および蒸発装置へ供給する。

蒸発プロセスを所望のように進行させ、それによって気化プロセスが、好ましくは水の沸騰温度よりもわずかに下にある温度において行われるようにするために、好ましい実施例においては、蒸発器ハウジング内に、たとえば加熱装置あるいは、対応づけられた内燃機関の冷却システム、潤滑システムまたは排ガスシステムからの熱を伝達するための、熱交換器の形式の、好ましくは制御可能な、熱供給装置が設けられている。

以下、図面に示す実施例を用いて、本発明を詳細に説明する。

本発明に基づく燃料フィルタシステムの、著しく図式的に簡略化された縦断面を示し、システムの駆動の間その中にある流動性の媒体が、識別できるようにされている。 本発明に基づく燃料フィルタシステムの第２の実施例の、図１と同様の縦断面を示している。

以下、実施例を用いて本発明が説明され、その実施例において、燃料フィルタシステムは、図示されないディーゼルエンジンにディーゼルオイルを供給する供給システムの一部である。なお、本発明は、エンジン燃焼の前に、水分離が望ましいか、あるいは必要である、燃料として用いられる他の炭化水素化合物と組み合わせても利用することができる。

図１は、全体を符号１で示すフィルタハウジングを有する実施例を示しており、そのフィルタハウジングは、上側において、取り外し可能な閉鎖カバー３によって密閉されている。ハウジング１は、底部分５を別にして、中央の垂直軸７を有する、実質的に円筒状の形態を有している。カバー３が取り外されている場合に、ハウジング１の開放している側から、同軸のインナーボディ９がハウジング１内へ挿入され、それは、ハウジング壁に対してシール配置１１、１３、１５および１７を介して密閉されている。インナーボディ９は、その同軸のインナーパイプ１９によって、蒸発器ハウジングを形成しており、それについては後に詳しく説明する。

インナーパイプ１９の外側は、インナーボディ９に支承された同軸の燃料フィルタ装置２３のクリーン側２１に隣接しており、その汚れ側２５に、単に流れ矢印２７によって示唆されるような、図示されない燃料入口を介して供給が行われる。外側から内側へ向かってフィルタ装置２３を貫流した後に、ディーゼルオイルはクリーン側２１から底側の燃料出口２９へ達する。

フィルタ装置２３は、既知のやり方で、分離ゾーン３１内で水分離が行われるように、構成されている。矢印３３によって示唆されるように、分離された水は、ディーゼルオイルと共に収集室３５内へ達し、その収集室は、底部分５に隣接する下方のハウジング部分によって形成されている。ディーゼルオイルに比較して水の比重が大きいことにより、駆動中に収集室３５内に、分離された水からなる底側のサンプ３７が形成され、その上にある、より軽いディーゼルオイルに対する上方の分離線は、符号３９で示されている。その上にあるディーゼルオイルに対する、分離された水からなるサンプ３７の分離線３９のレベル高さが、水位センサ４１によって認識される。

流れ矢印４３によって示唆されるように、サンプ３７の底に排出装置４５が接続されており、その駆動は、水位センサ４１の信号によって制御可能である。燃料ポンプが、燃料出口２９の下流に配置されており、従って駆動中はフィルタハウジング１内に負圧が与えられている、この実施例において、排出装置４５は、ポンプ４７を有している。その駆動は、水位センサ４１によって次のように、すなわち駆動中に収集室３５から、分離ライン３９が排出装置４５の接続箇所まで低下しない量の、サンプ２３の水が排出されるように、制御されるので、ポンプ４７が分離された水を、全体を符号４９で示す水収容および蒸発装置へ給送する。

水収容および蒸発装置４９の一部として、インナーボディ９のインナーパイプ１９が、蒸発器ハウジングを形成し、その蒸発器ハウジングは、排出装置４５の下流で蒸気出口５１に対して同軸に上方へ延びており、その蒸気出口に、カバー部分３内の蒸気出口５３が接続されている。

ポンプ４７によって蒸発器ハウジング１９内へ給送される水５５の蒸発を制御するために、蒸発器ハウジングの底に、制御可能な熱供給装置５７が設けられている。それは、別体の加熱装置であり、あるはエンジン熱、排ガス熱または冷却剤熱を供給するための熱交換器とすることができる。ここで特に有利には、ＰＴＣエレメント、すなわち温度係数の正の推移を有する抵抗エレメントを、利用することができ、その場合には、開ループおよび閉ループ制御装置または過熱防止装置を省くことができる。

ポンプ４７によって供給され、収集室３５内の重力層分離によって予め浄化された水５５から、蒸発によって水蒸気または水の霧が形成され、それが、図１に示唆するように、インナーパイプ１９内で上昇して、インナーパイプ１９の蒸気出口５１とカバー部分３内の蒸気出口５３を介して外部へ達する。

すでに説明したように、水収容および蒸発装置４９は、弁装置の形式の安全装置を有しており、その弁装置は、蒸発されない集まった水の許容されない量に従って閉鎖する。この実施例においては、そのためにフロート弁が設けられており、そのフロート弁は、閉鎖ボディとしてフロートボール４９を有しており、それが、蒸気出口５１に設けられた弁座面６１と協働して、浮き上がった場合に弁座面６１に添接することによって、この蒸気出口を閉鎖する。ポンプ４７の駆動によって制御され、蒸発器ハウジング内の液体量が平常な場合には、フロートボール５９は、図１に示すように、弁座面６１から距離をおいて保持リブ６３上に載置されている。

図２に示す実施例は、上述した例とは、蒸発器ハウジング１９の下流において、その蒸気出口５１に、全体を符号６５で示す蒸気フィルタ装置が接続されていることによって、区別される。これは、インナーボディ９の上方の領域内にあって、そのインナーボディは、シール６７を介在させて、蒸気出口５３を持たない、閉鎖されたカバー部分３によって閉鎖されている。蒸気フィルタ装置６５のフィルタ部材として、活性炭フィルタ６９が設けられており、それが、インナーパイプ１９の終端部分７１を同心に包囲している。図２に示唆されるように、終端部分７１から流出する水蒸気または水煙が、上から活性炭フィルタ６９内へ達し、極めてクリーンな蒸気として、あるいは極めてクリーンな、凝縮された液体として、活性炭６９を包囲する側壁内に形成されたスリット開口部７３を介して、ハウジングから出て行く。

分離された水５５が蒸発装置４９によって前処理されることに基づいて、活性炭６９の他に、他の吸着材料も使用することができ、その場合にはもちろん、溶解された成分を分離することができるほとんどの膜と分子フィルタにおいて、差圧が必要であって、その差圧は、たとえば、上述した、特許文献２に示す、一般的な他の解決法における場合のように、付加的なポンプによって、あるいは圧力を構築するために、蒸発装置内で水が過熱されることによって、構築することができる。

Claims (10)

1. 特にディーゼルエンジン用の、燃料フィルタシステムであって、
   燃料入口（２７）と燃料出口（２９）を備えたフィルタハウジング（１）と、
   入口と出口の間に設けられた、燃料によって貫流可能な、水を分離するフィルタ部材（２３）とを有し、
   フィルタハウジング（１）が、フィルタ部材によって分離された水のために収集室（３５）を有しており、
   前記収集室から水が、制御可能な排出装置（４５）を介して水収容および蒸発装置（４９）へ供給可能であり、
   その蒸気出口（５１）から、形成された蒸気の成分が周囲へ放出可能である、
   ものにおいて、
   水収容および蒸発装置（４９）が、弁装置（５９、６１）を有しており、
   前記弁装置によって蒸気出口（５１）が、蒸発装置（４９）内に集められた、蒸発されない水（５５）が許容量以上にあるか否かにもとづき閉鎖可能である、
   ことを特徴とする燃料フィルタシステム。
2. 水収容および蒸発装置（４９）が蒸発器ハウジング（１９）を有し、該蒸発器ハウジング（１９）は制御可能な排出装置（４５）を介して収集室（３５）と接続可能であり、かつ
   弁装置が、フロート弁（５９、６１）を有し、該フロート弁が、蒸発器ハウジング（１９）内に集められた水（５５）の許容値を超えた高さに基づいて、蒸気出口（５１）を閉鎖する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の燃料フィルタシステム。
3. フィルタハウジング（１）が中央の垂直軸（７）を画定し、かつ
   蒸発器ハウジング（１９）が、筒状の、中央の、フィルタハウジング（１）のインナーボディ（９）によって形成され、インナーボディ（９）は軸（７）に対して同軸である、
   ことを特徴とする請求項２に記載の燃料フィルタシステム。
4. インナーボディ（９）の外側が、同心に配置されたフィルタ部材（２３）の内側のクリーン側（２１）に隣接している、ことを特徴とする請求項３に記載の燃料フィルタシステム。
5. 蒸気出口（５１）が、排出装置（４５）の下流において、蒸発器ハウジング（１９）を形成するインナーボディ（９）の上方の端部に位置している、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の燃料フィルタシステム。
6. 蒸発器ハウジング（１９）の蒸気出口（５１）の下流に、蒸気フィルタ装置（６５）が設けられている、ことを特徴とする請求項５に記載の燃料フィルタシステム。
7. 蒸気フィルタ装置（６５）が、活性炭フィルタ（６９）を有している、ことを特徴とする請求項６に記載の燃料フィルタシステム。
8. 排出装置（４５）が、収集室（３５）内の水充填高さを認識する水センサ装置（４１）によって制御可能である、ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の燃料フィルタシステム。
9. 排出装置（４５）が、水センサ装置（４１）によって制御可能な排出弁またはそれによって制御可能なポンプ（４７）を有している、ことを特徴とする請求項８に記載の燃料フィルタシステム。
10. 蒸発器ハウジング（１９）内に、好ましくは制御可能な、熱供給装置（５７）が設けられている、ことを特徴とする請求項３から９のいずれか１項に記載の燃料フィルタシステム。

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