JP5565328B2

JP5565328B2 - 燃料フィルタ

Info

Publication number: JP5565328B2
Application number: JP2011012870A
Authority: JP
Inventors: 敏幸米本
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-01-25
Filing date: 2011-01-25
Publication date: 2014-08-06
Anticipated expiration: 2031-01-25
Also published as: CN102606358B; CN102606358A; JP2012154223A

Description

本発明は、燃料中の異物を捕捉して燃料を濾過する燃料フィルタに関し、特にエレメントの交換が可能な燃料フィルタに関するものである。

燃料フィルタのエレメント交換作業は、空気中に多量の塵が浮遊しているような劣悪環境下で実施される場合や、燃料フィルタ内の燃料抜きをしないで実施される場合がある。その場合、エレメント交換後においてクリーン側である高圧噴射系へ異物が侵入する虞がある。

そこで、特許文献１に示された従来の燃料フィルタは、燃料フィルタ内の燃料抜きをしないでエレメント交換が行われた場合でもダーティ燃料がクリーン側へ流出しないようにするために、取り付けボルトによりエレメントをフィルタケースに固定する燃料フィルタにおいて、取り付けボルト内の燃料通路よりも下流側の燃料通路中にバルブを設け、エレメント交換のために取り付けボルトを外したときにはバルブにより燃料通路を閉じるようしている。

特開２００４−２８５９９４号公報

しかしながら、上記の従来の燃料フィルタは、エレメント交換のために取り付けボルトを脱着する際にネジ部の磨耗粉が発生し、その磨耗粉はエレメント交換後にエレメントを通過しないためクリーン側へ流出してしまうという問題があった。

本発明は上記点に鑑みて、エレメント交換後に異物がクリーン側へ流出しないようにす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、一端側に開口部（７１１）を有するとともに他端側に底部（７１２）を有する有底円筒状のフィルタケース（７１）と、フィルタケース（７１）に脱着自在に装着されて開口部（７１１）を覆うキャップ（７２）と、フィルタケース（７１）内に燃料流れに沿って直列に配置されて燃料を濾過する第１エレメント（７５）および第２エレメント（７６）とを備え、第１エレメント（７５）は、開口部（７１１）および底部（７１２）のうち開口部（７１１）側に配置され、第２エレメント（７６）は、第１エレメント（７５）よりも下流側で且つ開口部（７１１）および底部（７１２）のうち底部（７１２）側に配置され、フィルタケース（７１）の内周面と第２エレメント（７６）の外周面との間は、１０ｍｍ以下の隙間に設定されていることを特徴とする燃料フィルタ。

これによると、燃料中の異物は基本的に第１エレメント（７５）によって捕捉されるため、第２エレメント（７６）の目詰まり寿命は極めて長い。そこで、第２エレメント（７６）は交換不要とするか、もしくは、車検時等にディーラーにて治具を用いて交換されるものとすることができる。

そして、フィルタケース（７１）の内周面と第２エレメント（７６）の外周面との間は１０ｍｍ以下の隙間に設定されているため、治具を持っていないユーザーには第２エレメント（７６）の交換が不可能であるかまたは容易ではなく、ユーザーは実質的に第１エレメント（７５）の交換のみが可能となる。

したがって、ユーザーが燃料フィルタ内の燃料抜きをしないで第１エレメント（７５）を交換した場合でも、燃料フィルタ内に残留していた燃料はエレメント交換後に少なくとも第２エレメント（７６）を通過するため、エレメント交換後に異物がクリーン側へ流出すること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エレメント（７６）はフィルタケース（７１）に脱着可能に係合されていることを特徴とする。

これによると、車検時等にディーラーにて治具を用いて第２エレメント（７６）を交換することができる。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の燃料フィルタにおいて、第１エレメント（７５）は第２エレメント（７６）に脱着可能に嵌合され、第２エレメント（７６）とフィルタケース（７１）との係合部の結合力が、第１エレメント（７５）と第２エレメント（７６）との嵌合部の結合力よりも大きく設定されていることを特徴とする。

これによると、第１エレメント（７５）を取り出す際に、第２エレメント（７６）がフィルタケース（７１）から外れることを防止することができる。

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、第１エレメント（７５）の一部は、フィルタケース（７１）内からキャップ（７２）側に突出していることを特徴とする。

これによると、第１エレメント（７５）を掴み易いため、第１エレメント（７５）を容易に交換することができる。

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、第１エレメント（７５）におけるキャップ（７２）側の端部に取っ手（７１８）を備えることを特徴とする。

請求項６に記載の発明では、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の燃料フィルタにおいて、燃料タンク（３）から燃料を汲み上げるフィードポンプ（４１）の下流側に配置されていることを特徴とする。

これによると、燃料フィルタ（７）がフィードポンプ（４１）よりも上流側に配置される場合よりも、第１エレメント（７５）および第２エレメント（７６）の目詰まり寿命が長くなるため、請求項１に記載の発明を実施する際に有効である。

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。

本発明の第１実施形態に係る燃料フィルタを採用した畜圧式燃料噴射システムの全体構成図である。図１の燃料フィルタを示す断面図である。図２の燃料フィルタのＢ部を拡大して示す図である。本発明の第２実施形態に係る燃料フィルタを示す断面図である。本発明の第３実施形態に係る燃料フィルタを示す断面図である。本発明の第４実施形態に係る燃料フィルタを示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は第１実施形態に係る燃料フィルタを採用した畜圧式燃料噴射システムの全体構成図、図２は図１の燃料フィルタを示す断面図、図３は図２の燃料フィルタのＢ部を拡大して示す図である。

図１に示すように、この蓄圧式燃料噴射システムは、ディーゼルエンジン（図示せず）に使用されるものであり、高圧燃料を蓄えるコモンレール１、コモンレール１から供給された高圧燃料をディーゼルエンジンの燃焼室に噴射するインジェクタ２、コモンレール１に高圧燃料を供給する燃料供給装置を備えている。

燃料供給装置は、燃料を溜めておく燃料タンク３、および、燃料タンク３から汲み上げた燃料を加圧してコモンレール１へ圧送するサプライポンプ４等を備えている。サプライポンプ４は、燃料タンク３から燃料を汲み上げるフィードポンプ４１、フィードポンプ４１から供給される燃料を加圧してコモンレール１へ圧送する高圧ポンプ４２、フィードポンプ４１から高圧ポンプ４２へ供給される燃料流量を調整する吸入調量弁４３等を備えている。

燃料タンク３とフィードポンプ４１を接続する配管には、燃料タンク３から吸入された燃料を濾過して異物を除去するプレフィルタ５、および、車両の組立時等に配管内のエア抜きを行うために手動操作により燃料タンク３から燃料を汲み上げて圧送するプライミングポンプ６が配置されている。

フィードポンプ４１の下流側の配管には、燃料を濾過して異物を除去する燃料フィルタとしてのメインフィルタ７が配置されており、メインフィルタ７にて濾過された燃料が吸入調量弁４３に供給されるようになっている。

メインフィルタ７には、メインフィルタ７内の燃料圧力が予め定めた値以上になったときに開弁するエア抜き弁８が接続されている。このエア抜きバルブ８が開弁すると、フィードポンプ４１より吐出された燃料の一部が燃料タンク３へ戻されると共に、メインフィルタ７内のエアが排出されるようになっている。

次に、メインフィルタ７について詳述する。図２、図３に示すように、メインフィルタ７は、一端側に開口部７１１を有するとともに他端側に底部７１２を有する有底円筒状の金属製のフィルタケース７１を備え、開口部７１１を覆う金属製のキャップ７２がフィルタケース７１に脱着自在に装着されている。より詳細には、フィルタケース７１とキャップ７２は、それらの対向面間にＯリング７３ａが配置されて、複数のボルト７４にて結合されている。また、キャップ７２には、凹部７２１が形成されている。

フィルタケース７１の側壁７１３には、フィードポンプ４１から供給される燃料が流入する燃料入口部７１４が形成されている。フィルタケース７１の底部７１２には、開口部７１１側に向かって突出する円筒状のフィルタケース筒部７１５が形成されている。このフィルタケース筒部７１５には、吸入調量弁４３に燃料を流出させる燃料出口部７１６が形成されている。また、フィルタケース筒部７１５の外周面には、後述する係合片の爪が係合する溝７１７が形成されている。

フィルタケース７１とキャップ７２とによって形成された内部空間には、燃料流れに沿って直列に配置された第１エレメント７５および第２エレメント７６が収容されている。また、第１エレメント７５は、開口部７１１および底部７１２のうち開口部７１１側に配置され、第２エレメント７６は、第１エレメント７５よりも燃料流れ下流側で且つ開口部７１１および底部７２のうち底部７１２側に配置されている。

第１エレメント７５は、いわゆるハニカムエレメントであり、有底円筒状の樹脂製の第１エレメントケース７５１と、ハニカム状の濾材を円柱状に成形した第１濾過体７５２とを備えている。そして、第１エレメントケース７５１内の空間に第１濾過体７５２が収容され、第１エレメントケース７５１と第１濾過体７５２は接着材にて接合されている。第１エレメントケース７５１の側壁には、燃料を通過させる第１エレメント燃料通過穴７５３が複数個形成されている。

第２エレメント７６は、いわゆるハニカムエレメントであり、有底円筒状の樹脂製の第２エレメントケース７６１と、ハニカム状の濾材を円柱状に成形した第２濾過体７６２とを備えている。そして、第２エレメントケース７６１内の空間に第２濾過体７６２が収容され、第２エレメントケース７６１と第２濾過体７６２は接着材にて接合されている。

第２エレメントケース７６１の底部には、フィルタケース７１の底部７１２側に向かって突出する円筒状の第２エレメントケース筒部７６３が形成されている。また、第２エレメントケース７６１の底部には、第２エレメントケース筒部７６３の径方向外側に位置するとともに、フィルタケース７１の底部７１２側に向かって突出する係合片７６４が、第２エレメントケース筒部７６３の周方向に沿って複数個形成されている。この係合片７６４の先端には、第２エレメントケース筒部７６３側に向かって突出する爪７６５が形成されている。第２エレメントケース筒部７６３の内側は、燃料を通過させる第２エレメント燃料通過穴７６６となっている。

そして、第２エレメントケース筒部７６３と係合片７６４との間にフィルタケース筒部７１５が挿入され、爪７６５が溝７１７に係合して、いわゆるスナップフィットにより第２エレメント７６とフィルタケース７１が結合されている。なお、第２エレメントケース筒部７６３とフィルタケース筒部７１５の嵌合部にＯリング７３ｂが配置されてている。

また、第２エレメントケース７６１の開口部側端部に、第１エレメントケース７５１の開口部側端部が嵌合されて、第１エレメント７５と第２エレメント７６が結合されている。なお、第１エレメント７５と第２エレメント７６の嵌合部にＯリング７３ｃが配置されている。

ここで、第２エレメント７６とフィルタケース７１との係合部の結合力は、第１エレメント７５と第２エレメント７６との嵌合部の結合力よりも大きく設定されている。

また、第１エレメントケース７５１の底部側（図２の紙面上部側）の一部は、フィルタケース７１内から突出してキャップ７２の凹部７２１に侵入している。

さらに、第２エレメントケース７６１の外周面とフィルタケース７１の側壁７１３の内周面との間は、手の指が挿入できない隙間（例えば１０ｍｍ以下）に設定されている。

図２中の矢印は燃料の流れを示しており、フィードポンプ４１から供給される燃料が燃料入口部７１４からフィルタケース７１内に流入し、その燃料は、第１エレメント燃料通過穴７５３を通って第１エレメントケース７５１内に流入し、続いて第１濾過体７５２の一端（図２の紙面上部側）から第１濾過体７５２に流入する。そして、燃料は、第１濾過体７５２を通過する間に異物が捕捉される。

第１濾過体７５２を通過した燃料は、第２エレメントケース７６１内に流入し、続いて第２濾過体７６２の一端（図２の紙面上部側）から第２濾過体７６２に流入する。そして、燃料は、第２濾過体７６２を通過する間に異物が捕捉される。第２濾過体７６２を通過した燃料は、第２エレメント燃料通過穴７６６および燃料出口部７１６を通って吸入調量弁４３に供給される。

ここで、燃料中の異物は基本的に第１濾過体７５２によって捕捉されるため、第２濾過体７６２の目詰まり寿命は極めて長い。また、メインフィルタ７は、フィードポンプ４１の下流側に配置されるため、すなわち正圧環境で使用されるため、メインフィルタ７がフィードポンプ４１よりも上流側に配置される場合よりも、第１濾過体７５２および第２濾過体７６２の目詰まり寿命が長くなる。そこで、第２エレメント７６は交換不要とするか、もしくは、車検時等にディーラーにて治具を用いて交換されるものとすることができる。

次に、第１エレメント７５の交換作業について説明する。まず、ボルト７４を外し、キャップ７２を取り外した後に、第１エレメントケース７５１を引っ張る。なお、第１エレメントケース７５１の一部がフィルタケース７１外に突出しているため、第１エレメントケース７５１を手で掴んで引っ張ることができる。

そして、第２エレメント７６とフィルタケース７１との係合部の結合力は、第１エレメント７５と第２エレメント７６との嵌合部の結合力よりも大きく設定されているため、第２エレメント７６がフィルタケース７１から外れることなく、第１エレメントケース７５１が第２エレメントケース７６１から外れて、第１エレメント７５が取り出される。

続いて、第２エレメントケース７６１の開口部側端部に、新品の第１エレメント７５における第１エレメントケース７５１の開口部側端部を嵌合して、第１エレメント７５と第２エレメント７６とを結合させる。続いて、フィルタケース７１の開口部７１１をキャップ７２で覆い、ボルト７４にてフィルタケース７１とキャップ７２を結合する。

ここで、第２エレメントケース７６１の外周面とフィルタケース７１の側壁７１３の内周面との間は、手の指が挿入できない隙間に設定されているため、治具を持っていないユーザーには第２エレメント７６の交換が不可能であるかまたは容易ではなく、ユーザーは実質的に第１エレメント７５の交換のみが可能となる。なお、第２エレメント７６の交換作業は、ディーラーにて治具を用いて交換する。

したがって、ユーザーがメインフィルタ７内の燃料抜きをしないで第１エレメント７５を交換した場合でも、メインフィルタ７内に残留していた燃料はエレメント交換後に少なくとも第２エレメント７６を通過するため、エレメント交換後に異物がクリーン側へ流出することはない。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図４は第２実施形態に係る燃料フィルタを示す断面図である。以下、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図４に示すように、フィルタケース７１の側壁７１３における上端に近い位置には、燃料タンク３（図１参照）に接続されるエア抜き通路７１７が形成されている。また、このエア抜き通路７１７中にエア抜きバルブ８が配置されている。そして、メインフィルタ７内の燃料圧力が予め定めた値以上になると、エア抜きバルブ８が開弁して、メインフィルタ７内のエアが燃料と共に燃料タンク３へ排出される。

また、メインフィルタ７内のエア溜まり容積を極力小さくするために、第１エレメントケース７５１全体がフィルタケース７１内に収容され、キャップ７２は、第１エレメントケース７５１に対向する面が第１エレメントケース７５１に近接するような形状になっている。

さらに、第１エレメント７５の交換作業の際に、第１エレメントケース７５１を手で掴み易くするために、第１エレメントケース７５１におけるキャップ７２側の端部に取っ手７１８が形成されている。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。図５は第３実施形態に係る燃料フィルタを示す断面図である。本実施形態は、第１エレメント７５の具体的構成が第１実施形態と異なっており、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。

図５に示すように、本実施形態の第１エレメント７５は、いわゆる菊花エレメントであり、濾紙を襞折りして菊花状に成形した第１濾過体７５２が、樹脂製の第１エレメント保持ケース７５４と樹脂製の第１エレメントエンドプレート７５５間に保持されている。

第１エレメント保持ケース７５４は、第１濾過体７５２の下端を覆う穴あき円板状のプレート部７５４ａ、第１濾過体７５２の内周に挿入される円筒状の内側筒部７５４ｂ、および第１濾過体７５２における下端近傍の外周部を覆う円筒状の外側筒部７５４ｃを備えている。また、内側筒部７５４ｂには、燃料を通過させる第１エレメント燃料通過穴７５４ｄが複数個形成されている。さらに、内側筒部７５４ｂの内側は、第２エレメント７６側に燃料を導く第１エレメント燃料通路７５４ｅとなっている。第１エレメントエンドプレート７５５は、円板状であり、第１濾過体７５２の上端を覆っている。

第１濾過体７５２は、プレート部７５４ａに接着材にて接合され、第１エレメントエンドプレート７５５と第１濾過体７５２は接着材にて接合されている。これにより、第１濾過体７５２、第１エレメント保持ケース７５４、および第１エレメントエンドプレート７５５は、一体化されている。

そして、第２エレメントケース７６１の開口部側端部に、第１エレメント保持ケース７５４の外側筒部７５４ｃが嵌合されて、第１エレメント７５と第２エレメント７６が結合されている。

ここで、第１エレメント７５の一部は、フィルタケース７１内から突出してキャップ７２の凹部７２１に侵入している。より詳細には、第１エレメントエンドプレート７５５が凹部７２１内に位置している。

図５中の矢印は燃料の流れを示しており、フィードポンプ４１（図１参照）から供給される燃料が燃料入口部７１４からフィルタケース７１内に流入し、その燃料は、第１濾過体７５２の外周側から第１濾過体７５２に流入する。そして、燃料は、第１濾過体７５２を通過する間に異物が捕捉される。第１濾過体７５２を通過した燃料は、第１エレメント燃料通過穴７５４ｄおよび第１エレメント燃料通路７５４ｅを通って第２エレメントケース７６１内に流入する。

次に、第１エレメント７５の交換作業について説明する。まず、ボルト７４を外し、キャップ７２を取り外した後に、第１エレメントエンドプレート７５５を引っ張る。なお、第１エレメントエンドプレート７５５がフィルタケース７１外に突出しているため、第１エレメントエンドプレート７５５を手で掴んで引っ張ることができる。

そして、第２エレメント７６とフィルタケース７１との係合部の結合力は、第１エレメント７５と第２エレメント７６との嵌合部の結合力よりも大きく設定されているため、第２エレメント７６がフィルタケース７１から外れることなく、第１エレメント保持ケース７５４が第２エレメントケース７６１から外れて、第１エレメント７５が取り出される。

続いて、第２エレメントケース７６１の開口部側端部に、新品の第１エレメント７５における第１エレメント保持ケース７５４の外側筒部７５４ｃを嵌合して、第１エレメント７５と第２エレメント７６とを結合させる。続いて、フィルタケース７１の開口部７１１をキャップ７２で覆い、ボルト７４にてフィルタケース７１とキャップ７２を結合する。

本実施形態によると、第１実施形態と同様に、ユーザーがメインフィルタ７内の燃料抜きをしないで第１エレメント７５を交換した場合でも、メインフィルタ７内に残留していた燃料はエレメント交換後に少なくとも第２エレメント７６を通過するため、エレメント交換後に異物がクリーン側へ流出することはない。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。図６は第４実施形態に係る燃料フィルタを示す断面図である。本実施形態は、第２エレメント７６の具体的構成が第３実施形態と異なっており、その他に関しては第３実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。

図６に示すように、本実施形態の第２エレメント７６は、いわゆる菊花エレメントであり、濾紙を襞折りして菊花状に成形した第２濾過体７６２が、樹脂製の第２エレメント保持ケース７６７に保持されている。

第２エレメント保持ケース７６７は、第２濾過体７６２の上端を覆う円板状のプレート部７６７ａ、および第２濾過体７６２の内周に挿入される円筒状の内側筒部７６７ｂを備えている。また、内側筒部７６７ｂには、燃料を通過させる第２エレメント燃料穴７６７ｃが複数個形成されている。さらに、内側筒部７６７ｂの内側は、第２エレメント燃料通過穴７６６に燃料を導く第２エレメント燃料通路７６７ｄとなっている。

第２濾過体７６２は、プレート部７６７ａに接着材にて接合されると共に、第２エレメントケース７６１に接着材にて接合されている。これにより、第２濾過体７６２、第２エレメント保持ケース７６７、および第２エレメントケース７６１は、一体化されている。

図６中の矢印は燃料の流れを示しており、第１エレメント７５を通過した燃料は、第２濾過体７６２の外周側から第２濾過体７６２に流入する。そして、燃料は、第２濾過体７６２を通過する間に異物が捕捉される。第２濾過体７６２を通過した燃料は、第２エレメント燃料穴７６７ｃ、第２エレメント燃料通路７６７ｄ、第２エレメント燃料通過穴７６６および燃料出口部７１６を通って吸入調量弁４３（図１参照）に供給される。

本実施形態によると、第１実施形態と同様に、治具を持っていないユーザーには第２エレメント７６の交換が不可能であるかまたは容易ではなく、ユーザーは実質的に第１エレメント７５の交換のみが可能となる。したがって、ユーザーがメインフィルタ７内の燃料抜きをしないで第１エレメント７５を交換した場合でも、メインフィルタ７内に残留していた燃料はエレメント交換後に少なくとも第２エレメント７６を通過するため、エレメント交換後に異物がクリーン側へ流出することはない。

なお、上記各実施形態は、実施可能な範囲で任意に組み合わせが可能である。

７１フィルタケース
７２キャップ
７５第１エレメント
７６第２エレメント
７１１開口部
７１２底部

Claims

一端側に開口部（７１１）を有するとともに他端側に底部（７１２）を有する有底円筒状のフィルタケース（７１）と、
前記フィルタケース（７１）に脱着自在に装着されて前記開口部（７１１）を覆うキャップ（７２）と、
前記フィルタケース（７１）内に燃料流れに沿って直列に配置されて燃料を濾過する第１エレメント（７５）および第２エレメント（７６）とを備え、
前記第１エレメント（７５）は、前記開口部（７１１）および前記底部（７１２）のうち前記開口部（７１１）側に配置され、
前記第２エレメント（７６）は、前記第１エレメント（７５）よりも下流側で且つ前記開口部（７１１）および前記底部（７１２）のうち前記底部（７１２）側に配置され、
前記フィルタケース（７１）の内周面と前記第２エレメント（７６）の外周面との間は、１０ｍｍ以下の隙間に設定されていることを特徴とする燃料フィルタ。
前記第２エレメント（７６）は前記フィルタケース（７１）に脱着可能に係合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。
前記第１エレメント（７５）は前記第２エレメント（７６）に脱着可能に嵌合され、
前記第２エレメント（７６）と前記フィルタケース（７１）との係合部の結合力が、前記第１エレメント（７５）と前記第２エレメント（７６）との嵌合部の結合力よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料フィルタ。
前記第１エレメント（７５）の一部は、前記フィルタケース（７１）内から前記キャップ（７２）側に突出してい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。
前記第１エレメント（７５）における前記キャップ（７２）側の端部に取っ手（７１８）を備え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。
燃料タンク（３）から燃料を汲み上げるフィードポンプ（４１）の下流側に配置されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の燃料フィルタ。