JP3373597B2 - 内部ベントを有する燃料フィルタ - Google Patents

内部ベントを有する燃料フィルタ

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JP3373597B2
JP3373597B2 JP16749293A JP16749293A JP3373597B2 JP 3373597 B2 JP3373597 B2 JP 3373597B2 JP 16749293 A JP16749293 A JP 16749293A JP 16749293 A JP16749293 A JP 16749293A JP 3373597 B2 JP3373597 B2 JP 3373597B2
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    • B01DSEPARATION
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  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Filtration Of Liquid (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、フィルタ装置に係り、
更に詳細には内燃機関の燃料供給系に於ける燃料より異
物粒子を除去しまた水を分離する燃料フィルタに係る。
【0002】
【従来の技術】ディーゼル燃料には、しばしばかなりの
量の研磨性の粒子及び水が含まれており、これらの異物
は燃料噴射ポンプ、燃料供給系及びエンジンの構成部品
に永久的な損傷を与える虞れがある。そのため従来より
ディーゼルエンジンの燃料供給系には燃料フィルタが必
須の装置として組込まれている。従来の燃料フィルタの
多くは或る所定の期間の使用されたとき取替えられる使
捨てフィルタカートリッジを用いている。かかるフィル
タはディーゼル燃料より粒状物質を除去する作用と水を
分離する作用を行う。
【0003】本件出願人と同一人に譲渡された米国特許
第4976852号及び同第5084170号には、本
願発明に係わる燃料フィルタ組立体と同種の燃料フィル
タ組立体が開示されている。これらの先の提案になる燃
料フィルタは、ベースとそれに取外し可能に取付けられ
たフィルタカートリッジとを用いている。そこに開示さ
れている幾つかの実施例に於ては、カートリッジは二段
のフィルタシステムを含んでおり、燃料は第一のフィル
タ要素に向けて軸線方向に流れ、粒状物質と凝集した水
滴が除去され、次いで燃料は第二のフィルタへ軸線方向
に流れ、この第二のフィルタが水に対する衝壁として作
用している。濾過された燃料は軸線方向に流れてベース
の出口通路より出て行く。水は水溜めに集められ、周期
的に除去される。カートリッジはその巻製された継目部
に係合するカラーによってベースに取付けられている。
【0004】ディーゼルエンジンの燃料供給システムに
於ては、その全てではないが、その多くに於て、燃料が
フィルタを通って循環する際にフィルタ内にエアポケッ
トが生ずる。かかるエアポケットは通常燃料フィルタの
上部に形成される。かかるエアポケットが形成されるこ
とにより、フィルタを通って循環する燃料内に空気の泡
が形成される傾向がある。燃料供給システムが加圧式の
ものであるときにはエアポケットは時間と共に崩壊し、
また燃料中に存在する空気の泡の流れは余り大きくな
い。かかる加圧システムに於ては、エアポケットができ
ても、加圧された燃料の蒸気圧が高いことの影響もあっ
て、燃料供給系内に大量の空気の泡が形成されることは
ない。従って加圧式燃料供給システムに於ては、燃料フ
ィルタ内に生ずるエアポケットは燃料フィルタ及び燃料
供給系を通って燃料がエンジンへ向けて流れることに対
して重大な問題や障害とはならない。
【0005】しかし、負圧式の燃料供給システムに於て
は、フィルタを通って流れる燃料内にエアポケットが形
成されると重大な問題を生ずる。エアポケットは負圧式
のシステムに於ては、継続的に吸入作用に対し大きな抵
抗を呈する。更に燃料に吸入負圧が作用されると、燃料
内に大きな空気の泡が吸込まれ、エンジンへの燃料の一
様な供給が妨げられることになる。この場合エアポケッ
トはフィルタ内に於ける燃料の液面の変化によって大き
くなることがある。フィルタ内の燃料の液面は車輌の旋
回時に遠心力が生ずる如く車輌の運転状態によって変化
し、そのためフィルタ内にて燃料と空気が掻き混ぜられ
た状態が生ずる。負圧式システムに於ては、フィルタ内
のエアポケットは時間と共に大きくなることがある。こ
のように負圧式システムに於ては、燃料の流れの中に多
量の空気の泡が吸込まれる虞れがあり、これによってエ
ンジンの運転が不安定になる虞れがある。
【0006】
【発明の要約】要約すれば、本発明は空気の泡の形成と
その悪影響とを抑制する内部ベントを組込んだ燃料フィ
ルタ組立体を提供することである。本発明は、フィルタ
を出る燃料中に空気の泡が含まれることを抑制するため
に、フィルタ内にブリード通路を設けるものあである。
本発明による燃料フィルタ組立体は、燃料入口と燃料出
口を有するベースを有し、一つの導管手段がその内側に
前記燃料入口に通じる第一の軸線方向通路を郭定し、前
記第一の導管手段を囲む第二の導管手段が前記燃料出口
に通じて第二の軸線方向通路を郭定している。前記第二
の導管手段には半径方向にベントオリフィスが開口し、
該オリフィスが空気の泡の形成を或る所定の制御された
大きさに制限する寸法と位置を有するよう定められてい
る。前記ベースに少なくとも一つのフィルタ要素を含む
フィルタカートリッジが取付けられている。燃料は前記
第一の軸線方向通路より前記フィルタ要素を通って前記
第二の軸線方向通路へ流れる。
【0007】本発明の或る実施例に於ては、前記第二の
導管手段は実質的に同じ軸線方向位置に複数個のオリフ
ィスを備えている。これらのオリフィスは実質的に0.
050インチ(1.27mm)の直径のものであってよ
い。かかるオリフィスはカートリッジの内部に形成され
た燃料室と前記第二の軸線方向通路の上部の間にブリー
ド通路を郭定する。
【0008】本発明の一つの目的は、内燃機関へ供給さ
れる燃料を濾過するための新規にして且改良された燃料
フィルタ組立体を提供することである。
【0009】本発明の他の一つの目的は、負圧にて作動
する燃料供給系に組込まれるに特に適した新規にして且
改良された燃料フィルタ組立体を低価格構造にて効率よ
く提供することである。
【0010】本発明の更に他の一つの目的は、フィルタ
を出る燃料中に空気の泡が形成されることを抑制するた
めの改良された手段を備えた使捨て式カートリッジを用
いる新規にして且改良された燃料フィルタ組立体を提供
することである。
【0011】本発明のその他の目的及び利点は以下に添
付の図を参照して行われる本発明の実施例について説明
より明らかとなるであろう。
【0012】
【実施例】添付の幾つかの図に於て対応する部分は同一
の符号にて示されている。これらの図に於て、本発明に
よる燃料フィルタ組立体は符号10にて全体的に示され
ている。この燃料フィルタ組立体10は、ベース12と
使捨て式のフィルタカートリッジ14とを含んでいる。
ベース12はフィルタカートリッジ14の上側に配置さ
れており、フィルタカートリッジ14はベース12にリ
テーナ16により取付けられている。この燃料フィルタ
組立体は図には示されていないディーゼルエンジンの如
き内燃機関の燃料供給システム内に組込まれ、燃料より
粒状物質を除去しまた水を分離するのに特に適したもの
である。又この燃料フィルタ組立体は負圧にて作動する
燃料供給システムに組込まれるのに特に適している。
【0013】ベース12と使捨て式フィルタカートリッ
ジ14とは種々の形状をしていてよい。図示の実施例に
於ては、ベース12はカップ状の容器を逆さまにした形
状を有しており、その裾部がフィルタカートリッジ14
の上部を受ける窪みを郭定している。このベース内に設
けられた段付きの軸線方向孔22内に細長いスリーブ状
の導管24とその外側に同芯に設けられたスリーブ状の
導管26が受入れられている。導管26は軸線方向の下
端27にて終っている。これら二つの導管はベース12
とフィルタカートリッジの14の間にほぼ同芯の流体通
路を与えている。
【0014】図4に示す如く、ベースの上部には図には
示されていない燃料管と接続される燃料入口30と、こ
れより導管24へ通じる内部通路が設けらけている。ま
たベースの上部には図には示されていない燃料導管と接
続される燃料出口32と、該燃料出口を導管24と26
の間に形成された軸線方向通路に接続する内部通路とが
設けられている。
【0015】ベース12にはこれと一体に形成されて突
出たブラケット40が設けらけれており、ここにベース
をエンジンヘッダに取付けるための一対の開口42、4
4が設けられている。或いはかかる開口に代えてブラケ
ットには取付け用ボルトを受ける一対のねじ孔が設けら
れていてもよい。ベースには外部へのエアベント46も
設けられている。
【0016】再び図1に戻って見ると、使捨て式のフィ
ルタカートリッジ14は上下のカップ状部分52、54
よりなる罐状の囲いを有している。カップ状の部分5
2、54は周縁に沿って延在する巻製された継目60に
沿って互いに接合されている。上方の部分52は下方の
部分54よりその直径が小さく、この上方の部分にてベ
ースの容器状空間内に受入れられている。上方の部分5
2はベースの容器状空間内にほぼ密に受入れられる寸法
とされている。上方の部分52には中央部に導管24と
26を通すための孔56が形成されている。この孔56
には外側の導管26との間に流体的封止を達成するため
のシール用グロメット58が取付けられている。
【0017】フィルタカートリッジ14は単段のフィル
タ要素を有するものであるか或いは図1に示されている
如く二段のフィルタ要素を有するものであってよい。図
示の実施例に於ては、上側のフィルタ要素64が第二の
フィルタ要素であり、これは連続したフィルタシートを
波型に形成した構造のものであり、上側の部分52内に
納められている。フィルタ要素64の下端は、波型部を
形成された中間仕切壁68に係合している。中間仕切壁
68には孔が形成されており、この孔と導管24の周り
をシールするシールグロメット70が設けられている。
図に於て下方に位置するフィルタ要素72が第一のフィ
ルタ要素であり、これもまた連続したフィルタシートを
波型に形成したものであり、中間仕切壁68の下側にあ
って下方の部分54内に納められている。下方の部分5
4の底部には燃料より分離された凝集した水を集めるた
めの水溜め部が形成されている。図示の実施例に於て
は、符号80にて全体的に示されたボウル組立体がフィ
ルタカートリッジの底部に取付けられている。かかるボ
ウル組立体は幾つかの標準化された寸法のものの一つで
あってよい。ボウル組立体のボウル部84の底部にはボ
ウル部84内に集められた水を排出するためのドレンコ
ック82が設けられている。図示のボウル部84は本件
出願人と同一人に譲渡さた1991年8月22日付出願
に係わる米国特許出願第07/748775号に記載さ
れているものとその構造及び機能に於て同じである。
【0018】ベース12には直径方向に対向する位置に
て外方に突出るよう一体に形成された一対の斜面部90
及び92が形成されている。これらの斜面部はベースの
周りに螺旋状に傾斜して延在しており、その上端部は面
取りされている。カラー状のリテーナ16は半径方向に
対向する位置に一体に形成された一対の螺旋状の斜面部
94及び96を有している。これらの斜面部94及び9
6はベースの斜面部90及び92と丁度係合する寸法と
形状に作られており、これらの斜面部を互いに係合させ
た状態にてリテーナ16をベース12に対し回動させる
ことによりリテーナ16に係合しフィルタカートリッジ
14を経て該フィルタカートリッジとベース12の間に
設けられたばね100を圧縮しつつリテーナ16をベー
ス12に対し締付け、これによってフィルタカートリッ
ジ14をベース12に取外し可能に取付けることができ
るようになっている。ベース12に対するリテーナ16
の締付け位置はばね100のばね力によって保持される
ようになっている。ばね100は導管26の途中に形成
されたフランジ状の膨出部102により保持されるよう
になっている。上記の如き斜面とばねを用いた解除可能
な締付け構造は本件出願人と同一人に譲渡さた1991
年8月16日付出願の米国特許出願第07/74669
3号に開示されているものと実質的に同じである。カラ
ー状のリテーナ16は内側に突出た環状の肩部61を有
しており、この部分にてフィルタカートリッジの巻製さ
れた継目部60に係合している。
【0019】ベースの上方の空間には、プラグ110が
キャップ112により固定されていてよい。このプラグ
110は導管24内に軸線方向に延在しており、燃料入
口30を経て流入した燃料を導管24内へ導く半径方向
の溝114を備えている。このプラグは本件出願人と同
一人に譲渡さた1991年8月16日付出願の米国特許
出願第07/745871号に開示されているものと実
質的に同じであってよい。
【0020】導管26には少なくとも一つのオリフィス
120が形成されている。このオリフィスは導管26を
経てこの燃料フィルタ組立体を出て行く燃料内に空気の
泡が形成されることを制御するためのブリードベントと
して作動する。一つの実施例に於ては、オリフィス12
0は約0.050インチ(1.27mm)の直径を有し
ていてよい。オリフィス120はシールグロメット58
のすぐ下方に配置されているのが好ましく、導管26の
軸線方向下端27よりオリフィス120迄の軸線方向長
さは導管26の内径の少くとも半分に等しい値であるの
が好ましい。
【0021】燃料は燃料入口30より燃料フィルタ組立
体内に流入し、燃料出口32を経てこの燃料フィルタ組
立体より流出する。この燃料フィルタ組立体内に於ける
燃料の概略の流れが図1に於て矢印により示されてい
る。これらの矢印より分る通り、燃料は先ず導管24内
を通って軸線方向内に流れ、それより第一のフィルタ要
素72を通って外向きに流れる。次いで燃料は環状の通
路を通って軸線方向上向きに流れ、その後第二のフィル
タ要素64を通って概略内向きに流れ、次いで内側の導
管24と外側の導管26の間に形成された通路を通って
軸線方向上向きに流れる。
【0022】図5には、燃料カートリッジ内の燃料Fの
液面がオリフィス120より上の位置にあり、燃料がオ
リフィス120を通って導管24と26の間の通路へブ
リードしている状態が示されている。この時導管24と
26の間に形成された燃料戻り通路の下方の部分は燃料
にて満たされている。オリフィス120は燃料の液面が
それと同じ高さ位置或いはそれより高い位置にあるとき
フィルタ要素64内の内部室空間より導管24と26の
間に形成された燃料戻り通路へほぼ連続的に燃料をブリ
ードさせる作用を行う。この燃料フィルタ組立体内に燃
料が最初に充填されるときには、フィルタカートリッジ
内の空気はオリフィス120を通って排出されるので、
フィルタカートリッジ内の液面はオリフィス120の高
さ位置より大きく上昇することはないであろう。従って
フィルタカートリッジ内の上部に残される空気スペース
Aの大きさはオリフィス120の位置とその大きさによ
って制限されるであろう。かくしてオリフィス120は
導管26の下端27が燃料内に確実に浸された状態とな
ることを保証する。
【0023】オリフィス120は、フィルタカートリッ
ジ内に於ける燃料の液面が変化するとき、燃料戻り通路
内を流れる燃料内に形成される空気の泡の大きさを制御
するブリードベントとして作用する。エンジンが始動さ
れると、導管24と26の間に形成された燃料戻り通路
には上向きの吸引力が作用する。もしフィルタカートリ
ッジ内の燃料の液面が図6に示す如くオリフィス120
を少なくとも一部でも露呈させる位置迄下がると、空気
はオリフィス120を通って制御された流量にて戻り通
路内を流れる燃料内へブリードされる。このようにして
間欠的に空気の泡が燃料内に吸込まれることは、空気の
泡Bの大きさが比較的小さいときには燃料の供給にとっ
て殆ど影響しない。従ってオリフィス120により与え
られるこのブリード通路は、燃料噴射ポンプが処理しき
れない程の空気の泡を生ずるような大量の空気が導管2
6の下端より一時に戻り燃料流中に吸込まれるような事
態を防止する作用をなす。オリフィス120はまた、戻
り燃料通路に対しエアブリードを与えることにより、フ
ィルタカートリッジ内の上部に大きなエアポケットが形
成されることを防止する。
【0024】図1の実施例に示されている如き単一のオ
リフィス120に代えて、図2及び図3に示されている
如く複数のオリフィス122、124、126が導管2
6に沿う同一の軸線方向位置に周方向に隔置して設けら
れてよい。これら複数のオリフィスもオリフィス120
について上に説明した作動要領と実質的に同じ作動要領
にて作動する。
【0025】以上に於ては本発明を好ましい実施例につ
いて詳細に説明したが、本発明がこれらの実施例にのみ
限られるものではなく、本発明の範囲内にて種々の修正
が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明よる燃料フィルタ組立体の一つの実施例
を示す縦断面図。
【図2】図1に示す燃料フィルタ組立体の一部について
の修正例を示す拡大断面図。
【図3】図1に示す燃料フィルタ組立体の一部について
の更に他の一つの修正例を示す拡大断面図。
【図4】図1に示す燃料フィルタ組立体のベースの斜視
図。
【図5】図1に示す燃料フィルタ組立体内に於ける燃料
液面の一つの位置を示す部分拡大図。
【図6】図1に示す燃料フィルタ組立体内に於ける燃料
液面の他の高さ位置を示す部分拡大図。
【符号の説明】
10…燃料フィルタ組立体 12…ベース 14…フィルタカートリッジ 16…リテーナ 22…孔 24、26…導管 27…導管26の下端 30…燃料入口 32…燃料出口 40…ブラケット 42、44…孔 46…エアベント 52…上方のカップ状部分 54…下方のカップ状部分 56……孔 58…シールグロメット 60…周方向巻製シーム 61…環状肩部 64…第二のフィルタ要素 68…中間仕切壁 70…シールグロメット 72…第一のフィルタ要素 80…ボウル組立体 82…ドレンコック 84…ボウル装置 90、92、94、96…斜面部 100…ばね 102…フランジ状張出し部 110…プラグ 112…キャップ 114…半径方向溝 120、122、124、126…オリフィス
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−157109(JP,A) 実開 昭63−170571(JP,U) 実開 昭52−125620(JP,U) 特表 平5−503029(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 27/08 B01D 35/02 F02M 37/22

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料入口と、燃料出口と、内側に第一の
    軸線に沿って延在する第一の通路を郭定する第一の導管
    手段と、前記第一の導管手段と前記燃料入口の間に燃料
    通路を与える第一の通路手段と、前記第一の導管手段を
    囲み実質的に一様な外径を有する第二の通路を郭定する
    第二の導管手段と、前記第二の通路と前記燃料出口の間
    に燃料通路を与える第二の通路手段とを有し、前記第二
    の導管手段にベントオリフィスを郭定するベント手段が
    設けられているベースと、 燃料を濾過すべく前記ベースに装着され、前記第一及び
    第二の導管手段のための開口を郭定する端部を有するハ
    ウジングと、前記ベントオリフィスより前記第二の通路
    の直径の半分より大きくない距離だけ軸線方向に隔った
    位置にて前記ハウジングの前記端部と前記第二の導管手
    段の間をシールするシール手段と、少なくとも一つのフ
    ィルタ要素と、前記第一の通路より前記フィルタ要素を
    通って前記第二の通路へ至る燃料循環経路を郭定する手
    段とを有するフィルタカートリッジと、 前記フィルタカートリッジ手段を前記ベースに取付ける
    リテーナと、を含む燃料フィルタ組立体。
  2. 【請求項2】 請求項1の燃料フィルタ組立体にして、
    前記ベント手段は前記第二の導管手段に設けられた複数
    個のオリフィスを郭定する手段を含む燃料フィルタ組立
    体。
  3. 【請求項3】 請求項2の燃料フィルタ組立体にして、
    前記複数個のオリフィスは前記第二の導管手段に沿う同
    一の軸線方向位置にあって周方向に均等に隔置されてい
    る燃料フィルタ組立体。
  4. 【請求項4】 請求項1の燃料フィルタ組立体にして、
    前記ベントオリフィスは0.050インチ(1.27m
    m)の直径を有する燃料フィルタ組立体。
  5. 【請求項5】 請求項1の燃料フィルタ組立体にして、
    前記第二の導管手段は前記第二の通路の入口をなす軸線
    方向端部にて終っており、該入口端と前記ベントオリフ
    ィスの間の軸線方向距離は少なくとも前記第二の導管手
    段の直径の二分の一である燃料フィルタ組立体。
  6. 【請求項6】 燃料入口と、燃料出口と、前記燃料入口
    に通じ第一の軸線に沿って延在する第一の通路を郭定す
    る第一の導管手段と、前記第一の導管手段を囲み前記燃
    料出口に通じる第二の通路を郭定する第二の導管手段と
    を含み、前記第二の導管手段が開口端と該開口端より軸
    線方向に隔置されたオリフィスを郭定する手段とを含ん
    でいるベースと、 前記第一及び第二の導管手段を受入れる開口を郭定する
    端部を有するハウジングと、前記ハウジング内に納めら
    れ前記第一の通路と連通する第一の室と該第一の室を囲
    む第二の室を郭定する第一のフィルタ要素と、前記第二
    の通路と連通する第三の室を郭定する第二のフィルタ要
    素と、前記ハウジングの開口端と前記第二の導管手段と
    の間をシールするシール手段とを有し、前記オリフィス
    は前記シール手段より軸線方向に隔置されていて前記第
    三の室と前記第二の通路の間に連通路を与えるようにな
    っているフィルタカートリッジと、を含む燃料フィルタ
    組立体。
  7. 【請求項7】 請求項6の燃料フィルタ組立体にして、
    前記第一と第二フィルタ要素の間に配置された中間仕切
    壁と、該中間仕切壁と前記第一の導管手段の間をシール
    するシール手段とを有し、前記オリフィスは前記ハウジ
    ングの開口端と前記第二の導管手段の間をシールするシ
    ール手段と前記中間仕切壁と前記第一の導管手段の間を
    シールするシール手段の間に配置されている燃料フィル
    タ組立体。
  8. 【請求項8】 請求項6の燃料フィルタ組立体にして、
    前記第二の導管手段は複数個のオリフィスを有する燃料
    フィルタ組立体。
  9. 【請求項9】 請求項8の燃料フィルタ組立体にして、
    前記前記オリフィスは前記二つのシール手段間に実質的
    に同一の軸線方向位置にあって周方向に実質的に等間隔
    に隔置されている燃料フィルタ組立体。
  10. 【請求項10】 請求項6の燃料フィルタ組立体にし
    て、前記オリフィスは0.050インチ(1.27m
    m)の直径を有する燃料フィルタ組立体。
  11. 【請求項11】 請求項6の燃料フィルタ組立体にし
    て、前記オリフィスは前記第二の導管手段の軸線方向開
    口端より該第二の導管手段の内径の少なくとも半分の距
    離だけ軸線方向に隔置されている燃料フィルタ組立体。
  12. 【請求項12】 燃料入口と、燃料出口と、内部に第一
    の通路を郭定する第一の導管手段と、前記第一の通路と
    前記燃料入口の間に燃料通路を与える第一の通路手段
    と、中心軸線に沿って延在する第二の通路郭定する第二
    を導管手段と、前記第二の通路と前記燃料出口の間に燃
    料通路を与える第二の通路手段とを有し、前記第二の導
    管手段は軸線方向に開口端にて終っていて該開口端より
    同じ軸線方向距離だけ隔置された複数個のオリフィスを
    有しているベースと、 燃料を濾過すべく前記ベースに取付けられ、少くとも一
    つのフィルタ要素と前記第一の通路より前記フィルタ要
    素を通って前記第二の通路へ至る燃料通路を郭定する循
    環通路手段と、前記少なくとも一つのフィルタ要素によ
    り部分的に郭定された室とを有し、該室は前記開口端を
    経て前記第二の通路と連通しており、前記オリフィスの
    少なくとも一つは前記室と前記第二の通路との間にブリ
    ード通路を与えている如きフィルタカートリッジと、を
    含む燃料フィルタ組立体。
  13. 【請求項13】 請求項12の燃料フィルタ組立体にし
    て、前記オリフィスの少なくとも一つは0.050イン
    チ(1.27mm)の直径を有している燃料フィルタ組
    立体。
  14. 【請求項14】 請求項12の燃料フィルタ組立体にし
    て、前記第二の導管手段の開口端と前記オリフィスの間
    の軸線方向距離は前記第二の導管手段の内径の少なくと
    も二分の一である燃料フィルタ組立体。
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