JP6979886B2 - 燃料フィルター用の流体排出システム、及び流体排出システムを組み込んだ燃料フィルター、ｉｃエンジン、車両及び発電機 - Google Patents

Description

本発明は、燃料フィルターに、特に自動的に又は少なくともユーザーの介入を低減してフィルターから汚染物質を排除する排水システムに関する。

ディーゼル又はガソリン動力の内燃（ＩＣ）エンジンのようなエンジンで使用される燃料は、水又は他の非燃料流体のような汚染物質を含むことがある。燃料中に存在する水は燃料噴射システムに損傷を与えがちであり、極端な状況ではその後のエンジン故障を招く可能性がある。また、そのような汚染のためにエンジンシステムが不適切に作動すると、エンジン効率が低下する可能性がある。上述の問題を解決するために、燃料フィルターを使用して燃焼の前に燃料不純物及び水粒子を分離する。

従来の燃料フィルターは、粒子状物質を捕捉するために単一又は複数の濾過媒体を含む。また、水は、ガソリン又はディーゼルよりも高い密度により、フィルターハウジングの底に蓄積する傾向がある。

蓄積した水は、最大高さに達し次第、排出するべきである。蓄積した水が最大高さを超えると、燃料入口流と共に高圧燃料システムに流れ、上記のようにエンジンの動作に影響を与え、また濾過媒体に損傷を与える可能性もある。

従来のＩＣエンジン（建設機械や農業機械などの車両や発電機のエンジンに見られるようなもの）では、蓄積した水を排出するために燃料フィルターの下部に手動排水システムが設けられている。このようなシステムでは、オペレーターは常に水位を監視し、手動で水を排出しなければならない。多くの場合、オペレーターは適切に訓練されていないか又は単に水を排出することを忘れ、上記の問題を引き起こす。

運転室内に配置されたダッシュボード上など、フィルターから遠隔に表示システムを設けることが知られている。表示システムは、水位が前記最大限度に達したときにそれをオペレーターに知らせ、更に水を排出するようにオペレーターに指示する。

特許文献１は、密閉されたチャンバ内にある内部に誘導磁石が取り付けられたフロートを有するオートドレン装置を備えた燃料フィルターを提案している。しかしながら、上記の解決策にはいくつかの欠点がある。第一に、磁石はフロートに取り付けられているため、磁石に損傷を与える可能性がある燃料汚染物質に曝されている。第二に、重量がフロート上に取り付けたねじによって調整され、それによりフロート内に永続的に水が浸透する可能性が高まり得る。第三に、この構成は不純物によって目詰まりを起こしやすい。最後に、フロートは中実であり、密閉されたチャンバ内を自由に動くことができるため、フロートが磁石検出センサーを誤って作動させることがあるので、エンジンが取り付けられている車両の傾動又は傾斜中のフロートの自由な動きによりオペレーターが誤った方向に導かれる可能性がある。

別の提案は、特許文献２に記載されている。この開示では、フロートと案内手段との間に小さな隙間が存在するため、フロートは、燃料不純物の蓄積によりチャンバ内に付着する傾向がある。第二に、システムは自動であるが、水を排出するには依然としてオペレーターの介入が必要である。

韓国公開特許第２００１−００１９９１１号公報 米国特許第６７８３６６５号明細書

本発明は、上述の問題のいくつかを克服するか又は少なくとも軽減することを目指す。

本発明の１つの態様は、燃料フィルター用の流体排出システムであって、流体汚染物質の高さに応答して磁石などのスイッチ用のトリガー装置と共に移動可能なフロートと、流体汚染物質が所定の高さに達するとトリガー装置によって選択的に作動させられるように構成されたスイッチと、流体汚染物質がフィルターから排出されることを可能にするためにスイッチの作動に応答して選択的に開放されるように構成された流体通路とを含むシステムを提供する。有利には、これにより、オペレーターの介入が低減されるか又は全くない状態で流体汚染物質が燃料フィルターから排出され、それにより排水を怠って関連するエンジンに損傷を与える危険性を低減する。

システムは、バッフルを更に含むことができ、フロートは、使用時にハウジングの軸心から半径方向に間隔を空けて配置される部分を含むことができ、バッフルは、フロートの対応する部分を案内するためにハウジングの軸心から半径方向に間隔を空けて配置されるガイドを含むことができ、トリガー装置は、使用時に実質的にハウジングの軸心に配置されることができる。有利には、これにより、関連する燃料フィルターが垂直方向から傾いていても、汚染物質が所定の高さに達したときにより信頼性の高い検出が提供される。

バッフルは、所定の位置を越えるフロートの移動を防止又は阻止するための止め具を含むことができる。有利には、止め具を設けることによって、フロートがバッフルと位置合わせされなくなること、センサーの位置を超えて移動すること、誤った読み出しを提供すること又はフィルター内の濾過媒体に付着することが防止される。

バッフルは、軸心に関して角度方向に間隔を空けて配置された複数のガイド、好ましくは３つのガイドを含むことができる。有利には、これにより、広範囲のフィルター方向において信頼性のある案内が提供される。

バッフルは、軸心に関して角度方向に間隔を空けて配置された複数の止め具、任意選択的に３つの止め具を含むことができる。

ガイドの半径方向外側表面がフロートを案内することができ、任意選択的にガイドとフロートとの間に半径方向の隙間が設けられている。有利には、この構成は、特にフロート及び／又はバッフル上に汚染物質の蓄積がある場合に、フロートの案内を更に向上させる。

バッフルは、フィルターの内側底面に着座するように構成された基部を含むことができる。有利には、これにより、バッフルを燃料フィルターの内部に容易且つ確実に取り付けることができる。

バッフルがバッフルに関して所望の位置に保持され得るように、バッフルの一部が、フィルターの対応する表面との摩擦係合、形状嵌め係合又は干渉係合するように構成されていることができる。有利には、これにより、留め具、接着剤又は他の追加の固定手段を必要とせずに、バッフルを燃料フィルターの内部に取り付けることができる。

スイッチは、フィルターの底部にある開口にその下側から挿入されるように配置されることができ、底部の下側に関してフィルターに固定されることができる。有利には、これにより、燃料フィルターへのスイッチの簡単な組み付けが提供される。

流体通路は、フィルターの底部に取り付けてフィルターの底部にある開口を少なくとも部分的に選択的に閉鎖するように構成されていることができる。有利には、これにより、燃料フィルターへの流体通路の簡単な組み付けが提供される。

スイッチ及び流体通路は、同じサブアセンブリの一部として一緒に取り付けられていることができる。有利には、これにより組み立てが更に単純化される。

スイッチ及び流体通路は、共通のハウジングを有することができる。単純化有利には、これによりシステムの製造を単純化することができる。

流体通路は、ソレノイド弁の使用によって選択的に閉鎖可能であることができる。有利には、ソレノイド弁は、流体通路を通る流体の流れを制御する確実な方法を提供する。

フロートは、その最下位置にあるときに流体通路を閉鎖するべく構成されるように成形されていることができる。有利には、この構成により、燃料が流体通路を通って誤って排出されることに対する予防手段が提供される。

システムは、トリガー装置がスイッチを作動させると流体通路を所定期間だけ開放するように構成された制御装置を更に含むことができる。有利には、これにより流体汚染物質の排出を制御するのに便利な方法が提供される。

システムは、システムが取り付けられている車両が静止していることを示す信号を受信したときにのみ流体通路を開放するように構成された制御装置を更に含む。有利には、これにより、適切な量の排水が生じるように流体汚染物質が排出される間、流体が定常状態にあることが保証される。

システムは、ユーザーに車両を停止させるよう促すために、システムが取り付けられている車両のオペレーターに流体汚染物質が所定の高さに達したことを示すための音声／視覚インジケーターを更に含む。

スイッチは、Ｎａｍｕｒセンサー、リードスイッチ、近接センサー、電磁センサー、ホール効果センサー、又はそれらの組み合わせのいずれかであることができる。

フロートの形状は、円形、正方形、三角形、長方形、丸形、リング、六角形又は任意の他の幾何学的形状又はそれらの組み合わせのいずれかであることができ、フロートの内部又は外部に接続された少なくとも１つのスポークであって、使用時にフィルターの傾きによるバッフル上のフロートの移動又はずれを制限する少なくとも１つのスポークを有する。

トリガー装置は、フロートの内部への流体の進入から実質的に密封されていることができる。有利には、これにより、トリガーが流体汚染物質との接触により損傷を受けるのを防ぐことによって、トリガーの寿命が延びる。

本発明の第２の態様は、第１の態様による流体排出システムを組み込んだ燃料フィルターを提供する。

本発明の第３の態様は、第１の態様による流体排出システムを組み込んだＩＣエンジンを提供する。

本発明の第４の態様は、第１の態様による流体排出システムを組み込んだ作業機械のような車両又は発電機を提供する。

ここで、添付の図面を参照して本発明の実施形態を単なる例示として開示する。
本発明の実施形態による燃料フィルターの断面図である。 図１の燃料フィルターの分解組立図である。 図１の燃料フィルターを組み込んだ排水システムの概略図である。 使用中の燃料フィルターの図である。

添付の図１から図４を参照して、本発明の実施形態による燃料フィルター及び燃料フィルターから汚染物質を分離して排出するための排出システムを以下に説明する。

燃料フィルター１００は、燃料フィルターハウジング１２の内部に概ね燃料フィルターハウジング１２の上部に面して配置された濾過媒体１０と、燃料フィルターハウジングの内部に概ね燃料フィルターハウジング１２の下部に面して配置されたバッフル４０と、磁石３０を組み込んだフロート２０と、スイッチ９０と、スイッチ９０用の保護カバー又はステム７０と、自動排水用のソレノイド弁８０及び水栓１１０と、この実施形態では手動排水用の水栓６０とで構成される。バッフル４０、スイッチ９０、ソレノイド弁８０及び水栓１１０は、集合的に排水アセンブリ２５を形成する。前記スイッチ９０は、例えば、Ｎａｍｕｒセンサー、リードスイッチ、近接センサー、電磁センサー、ホール効果センサー、又はそれらの組み合わせであることができる。

この実施形態では、バッフル４０は基部５０を含み、基部５０は概ね円形であり、ハウジングの底部の内径に一致するよう意図され、その結果、所定の位置に圧入され、圧力嵌め又は締まり嵌めとして保持される。しかしながら、他の実施形態では、留め具又は接着剤のような別の保持装置を採用することができる。３つの保持脚部５２が、ハウジング１２の側壁に対して概ね平行に上方に延び、それらの上端部において半径方向外側に延びる止め具５４で終端している。保持脚部は、フロートを止め具に嵌め込むことができる程度の撓みを有する。バッフル４０は、燃料フィルターハウジング１２の内部に２つの領域を画定し、上部区画は濾過媒体１０で構成され、下部区画は排水アセンブリ２５で構成される。

フロート２０は、バッフル４０上で外部から案内されるように寸法設定され、バッフル４０の基部５０と止め具５４との間で妨害を受けないように垂直方向に移動することができる。フロート２０のその中に組み込まれた磁石３０と併せた比重は、水の比重よりも小さいが、特定のエンジンで使用される燃料の比重よりも大きい。この実施形態では、フロート２０は、複数のスポーク２６によって中央ハブ２４に接続された概ね円形のアーム２２を有する。しかしながら、フロート２０は、本発明の性能を制限しない任意の好適な幾何学的形状及びフロート２０の形状であることができる。フロート２０は、保持脚部５２及びリム２２にある程度の汚染物の蓄積があっても、フロート２０がバッフル４０に対して垂直に移動することができるような隙間を有する寸法にされている。

磁石３０は、フロート２０の半径方向中央ハブ２４の位置でフロート２０の内部に組み込まれる。磁石３０は、（例えば、オーバーモールドされることによって）フィルター１００の内部の流体から密閉されるように、フロート２０の内部に配置される。フロート２０の内部で保護されている磁石３０は、磁石の作業効率を高め、磁石の寿命を延ばし、また外部の損傷から保護することができる。フロート２０に設けられたスポークはまた、フロート２０及びその内部に組み込まれた磁石３０の動きを制御するのにも役立つ。

フィルターハウジング１２は、その底壁に中央開口を有する。スイッチ９０、ステム７０、ソレノイド弁８０、及び水栓１１０を組み込んだ複合アセンブリ７５は、ステム７０が開口を通って上方に突出し、スイッチが止め具によって拘束されるその最上位置にあるときに磁石３０と概ね垂直に整列して配置されるように、底壁の下側に取り付けられる。ステム７０は、ハブ２４に隣接するが、フロート２０の動きを妨げないように、ハウジングの中心軸からずらされている。

スイッチ９０は、保護カバー又はステム７０によって保護されている。この実施形態では、アセンブリ７５はねじ山付き留め具によって底壁に固定され、Ｏリング型シールが漏れを防止する。

流体通路８２が、ハウジングの底壁から水栓１１０までアセンブリ７５を通って延び、ソレノイド弁８０によって選択的に閉鎖される。ソレノイド弁８０は通常は閉鎖されており、通電されたときのみ流体が通路を通って流れることを可能にする。任意選択的に、必要に応じて水を手動で排出するために燃料フィルターハウジング５０の底部に追加の水栓６０が設けられる。

図３を参照すると、本発明の一実施形態では、自動排水システムは、スイッチ９０及びソレノイド弁８０に接続された電気システム３００を有する。電気システムは、任意選択的に、音声又は視覚表示手段３４０と、タイマーモジュール３３０と、リレースイッチ３２０及び第２リレースイッチ３５０とを含む。

図４を参照すると、排水システム４００の動作は以下の通りである。水の汚染のない初期状態では、フロート２０は、その比重が燃料よりも小さいので、ハウジング５０の底部に載る。エンジンが動作すると、燃料が入力ポート４１０から燃料フィルター１００に入る。燃料は濾過媒体１０を通って濾過され、燃料中に存在する水又は他の流体が、ハウジング５０の下部領域に蓄積する。蓄積した水の高さが上昇すると、フロート２０も上昇する。フロート２０は、フロートの比重が水の比重よりも小さいため、水面上に浮かぶ。

水が止め具５４とほぼ同じ高さに達すると、磁石はスイッチ９０の高さまで上昇し、スイッチを作動させる。

スイッチ９０は、ソレノイド弁８０を作動させて通路８２を開き、重力下の水が水栓１１０から排出されることを可能にする。

図１、２、３及び４を参照すると、一実施形態では、自動排水システムは、スイッチ９０に接続された電気システム３００を有する。エンジンが作動しているか又はイグニッションスイッチがオンであり且つ磁石３０とスイッチ９０との間に電磁結合が形成されているとき、回路は更にリレースイッチ３２０を介して視聴覚型インジケーター３４０に電力を供給する。視聴覚型インジケーター３４０の作動は、蓄積された水が上限に達したのでそれを排出する必要があることをオペレーターに示す。これは、上記のように排水が自動的に開始される前に運転者が車両を停止させるよう促すものとして機能し得る。或いは、第２リレースイッチ３５０を手動で作動させることにより、電気システム３００のタイマーモジュールに通電し、タイマーモジュールはソレノイド弁８０を（水がその最大高さから実質的にハウジングから排出されるのにどれくらいの時間が必要であるかによって決定される）所定時間だけ作動させて水を排出する。

エンジンは作動していないが点火装置はオンであり、磁石３０とスイッチ９０との間に電磁結合が形成されているとき、スイッチ９０はリレースイッチ３５０に信号を送る。これはリレースイッチ３５０を自動的に作動させ、信号を更にタイマーモジュール３３０に転送し、タイマーモジュール３３０はソレノイド弁８０を所定時間だけ作動させて水を排出する。

本発明の別の実施形態では、タイマーモジュール３３０は、排水システムの前記電気システムに設けられたリレースイッチ３５０から作動させることができる。一体型自動排水システムの視聴覚型表示３４０に基づいて、オペレーターはリレースイッチ３５０を作動させることができ、リレースイッチ３５０は更にタイマーモジュール３３０を作動させる。タイマーモジュール３３０は更に、ソレノイド弁８０を所定時間だけ作動させて燃料フィルターハウジングから水を排出する。

他の実施形態では、オペレーターが車両キー３１０を用いて車両をオンにすると同時に、視聴覚インジケーター３４０も表示モードにあるとき、オペレーターはリレースイッチ３５０をオンにすることができ、リレースイッチ３５０は更にソレノイド弁８０を特定の所定時間だけ作動させるので、蓄積された水はすべて、この動作中に燃料フィルターハウジングから排出されることができる。

本発明の他の実施例では、ソレノイド弁８０の所定時間の作動により蓄積した水の水位が下降すると、フロート２０も水位とともに下降する。蓄積した水がすべて燃料フィルターハウジングから排出されると、その後、フロート２０はハウジング５０の底部に載る。この状態の間、フロート２０は、流体通路８２又は手動水栓６０又はその両方を閉鎖するようにハウジング５０の底部に載る。したがって、タイマーモジュール３３０及びリレースイッチ３５０は、所定時間だけソレノイド弁８０を作動させるが、所定時間前又はソレノイド弁の停止前にすべての蓄積した水が燃料フィルターハウジングから排出された場合、その後、フロート２０は、水栓１１０又は手動水栓６０又はその両方を閉鎖する。これにより、燃料の無駄がないことを確実にし、燃料の周囲への漏れを防ぐ。

更に別の実施形態では、水が完全に排出されたときに弁の閉鎖が自動的に起こるように、ハウジングの底部に近接して第２スイッチを設けることができる。

当然のことながら、上記のように、バッフル４０とフロート２０を上から簡単な動作で押し嵌めすることができ且つアセンブリを下から留め具又は他の固定によって固定することができるので、ほとんど又は全く調節せずに車両に存在する既存の燃料フィルター内に排水システムを組み込むことができる。或いは、ハウジングは、代わりに止め具を内部に含むように変えることができる。また、ハウジングは、アセンブリ７５の流体通路及び他の構成要素を一体的に組み込むことができる。

他の実施形態では、ソレノイド弁は、ポンプ又は他の好適な弁装置で置き換えることができる。

上記の記載は、本発明の例示的な実施形態を記載する。当業者であれば、以下の特許請求の範囲によって定められる本発明の範囲を変更することなく、その中で様々な変更、修正、及び変形が可能であることを本明細書及び添付の図面及び特許請求の範囲から容易に理解するであろう。

Claims (22)

1. 燃料フィルター用の流体排出システムであって、
   使用時に前記燃料フィルターのハウジングの軸心に配置されるスイッチ用トリガー装置と、
   流体汚染物質の高さに応答して前記トリガー装置と共に移動可能なフロートであって、使用時に前記ハウジングの軸心から半径方向に間隔を空けて配置される部分を含むフロートと、
   前記流体汚染物質が所定の高さに達すると前記トリガー装置によって選択的に作動されるように構成された前記スイッチと、
   前記流体汚染物質が前記フィルターから排出されることを可能にするために前記スイッチの作動に応答して選択的に開放されるように構成された流体通路と、
   前記フロートの対応する部分を案内するために前記ハウジングの軸心から半径方向に間隔を空けて配置されるガイドを含むバッフルと
   を含む、流体排出システム。
2. 前記バッフルは、所定の位置を越える前記フロートの移動を防止又は阻止するための止め具を含む、請求項１に記載の流体排出システム。
3. 前記バッフルは、前記軸心に関して角度方向に間隔を空けて配置された複数のガイドを含む、請求項１又は２に記載の流体排出システム。
4. 前記バッフルは、前記軸心に関して角度方向に間隔を空けて配置された複数の止め具を含む、請求項２又は３に記載の流体排出システム。
5. 前記ガイドの半径方向外側表面が前記フロートを案内する、請求項１から４のいずれか一項に記載の流体排出システム。
6. 前記バッフルは、前記フィルターの内側底面に着座するように構成された基部を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の流体排出システム。
7. 前記バッフルが前記バッフルに関して所望の位置に保持されることができるように、前記バッフルの一部が、前記フィルターの対応する表面との摩擦係合、形状嵌め係合又は干渉係合するように構成されている、請求項１から６のいずれか一項に記載の流体排出システム。
8. 前記スイッチは、前記フィルターの底部にある開口にその下側から挿入されるように構成され、前記底部の前記下側に関して前記フィルターに固定される、請求項１から７のいずれか一項に記載の流体排出システム。
9. 前記流体通路は、前記フィルターの底部に取り付けて前記フィルターの前記底部にある開口を少なくとも部分的に選択的に閉鎖するように構成されている、請求項１から８のいずれか一項に記載の流体排出システム。
10. 前記スイッチ及び前記流体通路は、同じサブアセンブリの一部として一緒に取り付けられている、請求項８に従属する請求項９に記載の流体排出システム。
11. 前記スイッチ及び前記流体通路は共通のハウジングを有する、請求項１０に記載の流体排出システム。
12. 前記流体通路は、ソレノイド弁の使用によって選択的に閉鎖可能である、請求項１から１１のいずれか一項に記載の流体排出システム。
13. 前記フロートは、その最下位置にあるときに前記流体通路を閉鎖するべく構成されるように成形されている、請求項１から１２のいずれか一項に記載の流体排出システム。
14. 前記システムは、前記トリガー装置が前記スイッチを作動させると前記流体通路を所定期間だけ開放するように構成された制御装置を更に含む、請求項１から１３のいずれか一項に記載の流体排出システム。
15. 前記システムは、前記システムが取り付けられている車両が静止していることを示す信号を受信したときにのみ前記流体通路を開放するように構成された制御装置を更に含む、請求項１から１４のいずれか一項流体排出システム。
16. ユーザーに前記車両を停止させるよう促すために、前記システムが取り付けられている車両のオペレーターに前記流体汚染物質が前記所定の高さに達したことを示すための音声及び／又は視覚インジケーターを含む、請求項１５に記載の流体排出システム。
17. 前記スイッチは、Ｎａｍｕｒセンサー、リードスイッチ、近接センサー、電磁センサー、ホール効果センサー、又はそれらの組み合わせのいずれかである、請求項１から１６のいずれか一項に記載の流体排出システム。
18. 前記フロートの形状は、円形、正方形、三角形、長方形、丸形、リング、六角形、又は任意の他の幾何学的形状又はそれらの組合せのいずれかであることができ、前記フロートの内部又は外部に接続された少なくとも１つのスポークであって、前記フィルターの傾斜による前記バッフル上の前記フロートの移動又はずれを制限する少なくとも１つのスポークを有する、請求項１から１７のいずれか一項に記載の流体排出システム。
19. 前記トリガー装置は、前記フロートの内部への流体の進入から密閉されている、請求項１から１８のいずれか一項に記載の流体排出システム。
20. 請求項１から１９のいずれか一項に記載の流体排出システムを組み込んだ燃料フィルター。
21. 請求項１から１９のいずれか一項に記載の流体排出システムを組み込んだＩＣエンジン。
22. 請求項１から１９のいずれか一項に記載の流体排出システムを組み込んだ車両又は発電機。

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