特開 2022-171458 燃料フィルタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022171458

(43)【公開日】2022-11-11

(54)【発明の名称】燃料フィルタ

(51)【国際特許分類】

   F02M 37/54 20190101AFI20221104BHJP

   F02M 37/34 20190101ALI20221104BHJP

   F02M 37/20 20060101ALI20221104BHJP

   B01D 35/02 20060101ALI20221104BHJP

   B01D 29/13 20060101ALI20221104BHJP

   B01D 29/11 20060101ALI20221104BHJP

   B01D 24/00 20060101ALI20221104BHJP

【ＦＩ】

F02M37/54

F02M37/34

F02M37/20 H

B01D35/02 E

B01D29/14 B

B01D29/10 520Z

B01D29/10 530B

B01D29/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021078120

(22)【出願日】2021-04-30

(71)【出願人】

【識別番号】000178675

【氏名又は名称】ヤマシンフィルタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100170070

【弁理士】

【氏名又は名称】坂田 ゆかり

(72)【発明者】

【氏名】納冨 洋一

【テーマコード（参考）】

4D116

【Ｆターム（参考）】

4D116AA11

4D116BB01

4D116BC13

4D116BC23

4D116BC25

4D116BC27

4D116BC44

4D116BC47

4D116BC75

4D116BC76

4D116BC77

4D116DD05

4D116FF11B

4D116KK04

4D116QA16C

4D116QA16D

4D116QA16F

4D116QA51C

4D116QA51D

4D116QA51F

4D116QA53C

4D116QA53D

4D116QA53F

4D116QA54C

4D116QA54D

4D116QA54F

4D116QB02

4D116QB05

4D116QB12

4D116QB23

4D116QB26

4D116QB41

4D116UU01

4D116UU20

4D116VV02

4D116VV07

(57)【要約】

【課題】エア抜き用のポンプを用いることなく、ハウジングの内部空間からエアを排出することができる。
【解決手段】上端に開口部を有し、他端が覆われた略筒形状のフィルタケースと、開口部を覆うようにフィルタケースに設けられる金属製のヘッドと、を有するハウジングと、ハウジングの内部空間に設けられた略筒状の濾材を有するフィルタエレメントと、を備える。ヘッドは、燃料が流入する流入口を有し、燃料をハウジングとフィルタエレメントとの間の第１空間に流入させる第１燃料流路部と、第１空間に流入し、濾材を通過した燃料が流出する流出口を有する管状の第２燃料流路部と、が設けられている。第１燃料流路部には、１以上の弁が設けられている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上端に開口部を有し、他端が覆われた略筒形状のフィルタケースと、前記開口部を覆うように前記フィルタケースに設けられる金属製のヘッドと、を有するハウジングと、
前記ハウジングの内部空間に設けられた略筒状の濾材を有するフィルタエレメントと、
を備えた燃料フィルタにおいて、
前記ヘッドは、燃料が流入する流入口を有し、前記燃料を前記ハウジングと前記フィルタエレメントとの間の第１空間に流入させる第１燃料流路部と、前記第１空間に流入し、前記濾材を通過した前記燃料が流出する流出口を有する管状の第２燃料流路部と、が設けられており、
前記第１燃料流路部には、１以上の弁が設けられている
ことを特徴とする燃料フィルタ。

【請求項2】

前記弁は、燃料が弁体を押し上げることで前記弁が開く逆止弁である
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料フィルタ。

【請求項3】

前記弁は、第１弁及び第２弁を含む
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料フィルタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料フィルタに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、フィルターカバーに燃料入口からケーシング内に開口する第１の燃料通路と、第１の燃料通路から分岐しプライミングポンプが取り付けられたケーシング内に開口する第２の燃料通路とを設け、第１の燃料通路のケーシング内への開口部に開閉弁を介装し、運転時には開閉弁を開き第１の燃料通路からケーシング内に燃料を流入させ、プライミング時には開閉弁を閉じて第２の燃料通路へ流入させるプライミングポンプ付き燃料フィルタが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８－１８４９８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

プライミングポンプは、エレメントの交換等によりケーシングにエアが溜まった場合に、タンク側から吸引された燃料と一緒にエアをケーシングから排出するのに用いられる。しかしながら、プライミングポンプを設ける分だけ製造コストが上昇してしまう。

【0005】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、エア抜き用のポンプを用いることなく、ハウジングの内部空間からエアを排出することができる燃料フィルタを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明に係る燃料フィルタは、例えば、上端に開口部を有し、他端が覆われた略筒形状のフィルタケースと、前記開口部を覆うように前記フィルタケースに設けられる金属製のヘッドと、を有するハウジングと、前記ハウジングの内部空間に設けられた略筒状の濾材を有するフィルタエレメントと、を備えた燃料フィルタにおいて、前記ヘッドは、燃料が流入する流入口を有し、前記燃料を前記ハウジングと前記フィルタエレメントとの間の第１空間に流入させる第１燃料流路部と、前記第１空間に流入し、前記濾材を通過した前記燃料が流出する流出口を有する管状の第２燃料流路部と、を有し、前記第１燃料流路部には、１以上の弁が設けられていることを特徴とする。

【0007】

本発明に係る燃料フィルタによれば、ヘッドには、燃料を流入口からハウジングとフィルタエレメントとの間の第１空間に流入させる第１燃料流路部が設けられており、第１燃料流路部には１以上の弁が設けられている。これにより、エア抜き用のポンプを用いることなく、ハウジングの内部空間からエアを排出することができる。

【0008】

前記弁は、燃料が弁体を押し上げることで前記弁が開く逆止弁であってもよい。これにより、弁の開閉による圧力損失を小さくすることができる。

【0009】

前記弁は、第１弁及び第２弁を含んでもよい。これにより、弁を介する毎に燃料フィルタの内圧を上昇させ、エアをより排出しやすくすることができる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、エア抜き用のポンプを用いることなく、ハウジングの内部空間からエアを排出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態である燃料フィルタ１を含む燃料供給装置１００の概略を示す図である。

【図2】燃料フィルタ１の概略を示す断面図である。

【図3】弁３０が設けられたヘッド２０の概略を示す断面図である。

【図4】弁３０が設けられたヘッド２０の概略を示す断面図である。

【図5】弁３０Ａが設けられたヘッド２０の概略を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、燃料に含まれる塵埃、水分等を除去する燃料フィルタである。以下の実施の形態では、建設機械に設けられた燃料フィルタを例に説明するが、燃料フィルタが設けられるのは建設機械に限られず、燃料フィルタは自動車等に設けられていてもよい。

【0013】

＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の一実施形態である燃料フィルタ１を含む燃料供給装置１００の概略を示す図である。燃料供給装置１００は、主として、燃料フィルタ１と、ポンプ１０１と、配管１０２、１０３、１０４とを有する。燃料供給装置１００は、燃料タンク（図示省略）の下流側に設けられている。

【0014】

燃料供給装置１００は、通常燃料タンクよりも高い位置に設けられている。したがって、燃料タンクに貯留された燃料を燃料フィルタ１に供給するため、ポンプ１０１が燃料フィルタ１の下流側に設けられている。ポンプ１０１が稼働すると、燃料は、配管１０２から燃料フィルタ１に供給され、燃料フィルタ１で濾過されて、配管１０３から排出される。その後、燃料は、ポンプ１０１及び配管１０４を通って内燃機関に供給される。

【0015】

図２は、燃料フィルタ１の概略を示す断面図である。燃料フィルタ１は、主として、フィルタケース１０及びヘッド２０を有するハウジング５０と、フィルタエレメント４０と、を有する。

【0016】

フィルタケース１０は、樹脂又は金属で形成されており、有底略筒形状（ここでは、有底略円筒形状）のケース本体１１と、略筒形状の筒状部１３とを有する。ケース本体１１は、上端に開口部を有し、下端が底面１１ａにより覆われている。なお、本実施の形態において、金属は、例えばステンレスであり、耐腐食性の高い様々な種類の金属を含む。

【0017】

フィルタケース１０の底面１１ａ近傍の空間は貯水部であり、底面１１ａにはドレンプラグ１６が設けられている。

【0018】

フィルタケース１０の上端は、開口端１２である。開口端１２を覆うようにヘッド２０が設けられている。筒状部１３には、ヘッド２０の筒状部２２に設けられたねじ部２２ａが螺合されるねじ部１３ａが設けられている。

【0019】

なお、ケース本体１１と筒状部１３とは１部品であってもよい。また、筒状部１３は必須ではない。筒状部１３を有しない場合には、ケース本体１１の上端にある開口端近傍に、ねじ部２２ａが螺合されるねじ部を設ければよい。

【0020】

ヘッド２０は、フィルタエレメント４０の上側（＋ｚ側）に設けられており、フィルタエレメント４０に燃料を供給し、又はフィルタエレメント４０で濾過された燃料を排出する。ヘッド２０は、金属で形成されている。

【0021】

ヘッド２０には、配管１０２が取り付けられる取付部２８と、配管１０３が取り付けられる取付部２９とが設けられている。取付部２８の穴２８ａは第１穴２１ａ（後述）と連通し、取付部２９の穴２９ａは第２穴２１ｄ（後述）と連通する。

【0022】

また、ヘッド２０には、弁３０が設けられている。弁３０は、複数の弁３１、３２（一方が本発明の第１弁に相当し、他方が本発明の第２弁に相当する）を有する。また、筒状部２３には、開口端２３ａを覆うように蓋部３３が設けられている。筒状部２３と蓋部３３とにより、ヘッド２０に第３空間Ｓ３が形成される。ヘッド２０及び弁３０については、後に詳述する。

【0023】

フィルタケース１０は、板状部１４を有する。板状部１４にフィルタエレメント４０が載置され、ねじ部２２ａがねじ部１３ａに螺合されてヘッド２０がフィルタケース１０に取り付けられると、ヘッド２０の筒状部２４がフィルタエレメント４０に挿入され、ハウジング５０の内部でフィルタエレメント４０が固定される。

【0024】

ハウジング５０内の空間は、フィルタエレメント４０によって２つの空間に分けられる。この２つの空間のうち、ハウジング５０とフィルタエレメント４０との間が第１空間Ｓ１であり、フィルタエレメント４０の内部が第２空間Ｓ２である。

【0025】

フィルタエレメント４０は、主として、濾材４１と、内筒４２と、外筒４３と、プレート４４、４５とを有する。

【0026】

濾材４１は、板状の材料をひだ折りして（プリーツ状にして）略筒状（ここでは、略円筒形状）にすることにより形成される。濾材４１は、燃料中の塵埃及び水分を取り除く。

【0027】

濾材４１の内周面に沿って内筒４２が設けられており、濾材４１の外周面に沿って外筒４３が設けられている。内筒４２及び外筒４３には、燃料が通過可能が孔が多数設けられている。なお、内筒４２及び外筒４３は必須ではない。

【0028】

濾材４１には、上側（＋ｚ側）の端を覆うようにプレート４４が設けられ、下側（－ｚ側）の端を覆うようにプレート４５が設けられている。プレート４４は、中央に筒状部４４ａが設けられている。この筒状部４４ａの内部に筒状部２４が挿入されることで、ヘッド２０にフィルタエレメント４０が設けられる。

【0029】

図２において、燃料の流れを二点鎖線の矢印で示す。燃料タンク（図示せず）から燃料フィルタ１に導かれる燃料は、濾過される前の状態である。燃料は、第１穴２１ａ等を通って、第１空間Ｓ１に流入する。

【0030】

第１空間Ｓ１の内部に流入した燃料は、フィルタエレメント４０で塵埃と水分とが取り除かれる。フィルタエレメント４０で濾過され、第２空間Ｓ２に流入した燃料は、フィルタエレメント４０からヘッド２０の第２穴２１ｄ（後述）へ流出する。第２穴２１ｄへ流出した燃料は、燃料フィルタ１から流出し、エンジン（図示せず）に導かれる。

【0031】

水は油より比重が大きいため、フィルタエレメント４０で除去された水分は、フィルタケース１０の底面１１ａ近傍の空間内に溜まる。

【0032】

次に、ヘッド２０及び弁３０について詳細に説明する。図３、４は、弁３０が設けられたヘッド２０の概略を示す断面図である。図３は弁３０が閉じている状態を示し、図４は弁３０が開いている状態を示す。

【0033】

ヘッド２０には、略板状の本体部２１を有する。本体部２１には、第１穴２１ａと、横孔２１ｂと、孔２１ｃと、第２穴２１ｄとが設けられている。

【0034】

第１穴２１ａは、本体部２１の径方向に沿って設けられた穴である。第１穴２１ａの開口部は、燃料が流入する流入口２１ｅである。

【0035】

横孔２１ｂは、第１穴２１ａの底面近傍に設けられており、第１穴２１ａの側面を貫通する。横孔２１ｂは、第１穴２１ａと第３空間Ｓ３とを連通する。孔２１ｃは、本体部２１を貫通する孔である。ヘッド２０がフィルタケース１０に取り付けられた状態において、孔２１ｃは、第３空間Ｓ３と第１空間Ｓ１とを連通する。

【0036】

第１穴２１ａ、横孔２１ｂ及び孔２１ｃ（本発明の第１燃料流路部に相当する）は、流入口２１ｅから流入した燃料を第１空間Ｓ１に流入させる。

【0037】

第２穴２１ｄは、本体部２１の径方向に沿って設けられた穴である。第２穴２１ｄの開口部は、燃料が流入する流出口２１ｆである。第２穴２１ｄと、筒状部２４に設けられた穴２４ａとは、それぞれの底面近傍で連通している。第２穴２１ｄ及び穴２４ａ（本発明の第２燃料流路部に相当する）は、濾材４１を通過して第２空間Ｓ２に流入した燃料を、ハウジング５０の外に流出させる。

【0038】

弁３１、３２は、リフト式の逆止弁であり、それぞれ弁体３１ａ、３２ａを有する。弁体３１ａ、３２ａは、それぞれ、本体部２１に、上下方向に移動可能に設けられている。

【0039】

弁体３１ａが本体部２１の上側の面２１ｇ（弁３１の弁体に相当する）に当接すると、弁体３１ａが横孔２１ｂを覆う。弁体３１ａは、横孔２１ｂを覆う位置と、横孔２１ｂを覆わない位置との間で上下動可能である。

【0040】

弁体３２ａが本体部２１の下側の面２１ｈ（弁３２の弁体に相当する）に当接すると、弁体３２ａが横孔２１ｂを覆う。弁体３２ａは、孔２１ｃを覆う位置と、孔２１ｃを覆わない位置との間で上下動可能である。

【0041】

燃料が流れていないときには、図３に示すように、弁体３１ａが面２１ｇに当接して弁３１が閉じており、弁体３２ａが面２１ｈに当接して弁３２が閉じている。例えば、弁３２が閉じている状態では、第１穴２１ａの負圧が－７．６ｋＰａであり、空間Ｓ１の負圧が－１４．５ｋＰａである。

【0042】

ポンプ１０１が稼働して燃料が流れると、第１穴２１ａの負圧に対して空間Ｓ１の負圧が大きいため、図４の二点鎖線に示すように、燃料が弁体３１ａを押し上げて弁３１を開き、第３空間Ｓ３に流入する。第３空間Ｓ３に流入した燃料は、弁体３２ａを押し下げて弁３２を開く。弁３２が開くことにより、燃料が第３空間Ｓ３から第１空間Ｓ１に流入する。

【0043】

燃料が流れている間、弁３１、３２は開閉を繰り返す。まず、弁３１、３２を設けることにより、燃料フィルタ１の内圧（第１空間Ｓ１及び第３空間Ｓ３の圧力）が上昇し、弁３１、３２が閉じる。弁３１、３２が閉じても、ポンプ１０１は稼働しているため、燃料は流れ続ける（図３、４の二点鎖線参照）。

【0044】

ハウジング５０の内部には、様々な理由によりエアが溜まる。例えば、フィルタエレメント４０の交換後には、ハウジング５０の内部にエアが溜まる。このイニシャルエアは、フィルタエレメント４０の上端から、フィルタエレメント４０の高さの１／２～１／３の高さまで覆う。また、燃料と一緒にエアがハウジング５０の内部に流入する場合もある。

【0045】

弁３１、３２が閉じている場合は、燃料フィルタ１の内圧が高いため、ポンプ１０１が燃料を吸い込むときに、エアも一緒に吸いこまれる。その結果、燃料と共にエアが第２空間Ｓ２から第２穴２１ｄに流出し、ハウジング５０からエアが排出される。

【0046】

燃料及びエアが吸い出されて燃料フィルタ１の内圧が下がると、再び弁３１、３２が開き、第１空間Ｓ１に燃料が供給される。このように、燃料フィルタ１の内圧が繰り返し変動し、これにより弁３１、３２が開閉を繰り返す。そして、弁３１、３２が閉じたときにエアが排出されることが繰り返し行われることで、ハウジング５０内のエアが徐々に減少する。

【0047】

本実施の形態によれば、ヘッド２０に弁３１、３２をもうけることで、エア抜き用のポンプを用いることなく、ハウジングの内部空間からエアを排出することができる。

【0048】

また、本実施の形態によれば、弁３１、３２がリフト式の逆止弁であるため、弁３１、３２の開閉による圧力損失を小さくすることができる。

【0049】

なお、本実施の形態では、弁体３１ａ、３２ａが平板状の部分が弁体（面２１ｇ、２１ｈ）に当接することで弁３１、３２が閉じるリフト式の逆止弁であったが、弁体や弁座の形状や弁の種類はこれに限られない。例えば、弁体がボール形状であり、流体がボールを押し上げて弁を開くボール式の逆止弁であってもよい。つまり、本発明の弁は、燃料が弁体を押し上げることで弁が開く逆止弁であることが望ましい。燃料が弁体を移動させる逆止弁であれば、弁体が容易に移動する、つまり小さな力で弁の開閉が可能であるため、圧力損失を小さくすることができる。

【0050】

なお、弁３１、３２は逆止弁でなくてもよいが、圧力損失を小さくするためには、燃料が弁体を移動させる逆止弁とすることが望ましい。

【0051】

また、本実施の形態では、弁３１、３２がリフト式の逆止弁であったが、弁３１と弁３２とが異なる種類の弁でもよい。例えば、弁３１をリフト式の逆止弁とし、弁３２をボール式の逆止弁としてもよい。

【0052】

また、本実施の形態では、弁３１、３２が隣接しているが、弁３１、３２の配置はこれに限られない。弁３１、３２は、第１空間Ｓ１の上流側に設けられていればよい。

【0053】

＜変形例＞
なお、上記実施の形態では、燃料フィルタに弁を２つ設けたが、弁の数は２個に限られない。例えば、弁は１つでもよいし、３つ以上でもよい。以下、弁を１つ設ける変形例について説明する。

【0054】

図５は、変形例に係る弁３０Ａが設けられたヘッド２０の概略を示す断面図である。弁３０Ａは、弁３１を有する（弁３２を有しない）。弁３１が開くと、燃料は第３空間Ｓ３に流入し、そのまま孔２１ｃを通って第１空間Ｓ１に流入する（図５の２点鎖線参照）。

【0055】

本変形例では、弁３１が１つであるため、圧力損失をさらに小さくすることができる。ただし、弁を複数設けることで、弁を介する毎に燃料フィルタ内部の負圧が大きくなり、エアを排出する力が強くなることが期待できるため、ヘッド２０に弁を複数設けることが望ましい。

【0056】

以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、上記の実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、実施形態の構成に他の構成の追加、削除、置換等をすることが可能である。

【0057】

また、「略」とは、厳密に同一である場合のみでなく、同一性を失わない程度の誤差や変形を含む概念である。例えば、「略円筒形状」とは、厳密に円筒形状の場合には限られず、例えば円筒形状と同一視できる場合を含む概念である。また、例えば、単に直交、平行、一致等と表現する場合において、厳密に直交、平行、一致等の場合のみでなく、略平行、略直交、略一致等の場合を含むものとする。

【0058】

また、「近傍」とは、基準となる位置の近くのある範囲（任意に定めることができる）の領域を含むことを意味する。例えば、端近傍という場合に、端の近くのある範囲の領域であって、端を含んでもいても含んでいなくてもよいことを示す概念である。

【符号の説明】

【0059】

１ ：燃料フィルタ
１０ ：フィルタケース
１１ ：ケース本体
１１ａ ：底面
１２ ：開口端
１３ ：筒状部
１３ａ ：ねじ部
１４ ：板状部
１６ ：ドレンプラグ
２０ ：ヘッド
２１ ：本体部
２１ａ ：第１穴
２１ｂ ：横孔
２１ｃ ：孔
２１ｄ ：第２穴
２１ｅ ：流入口
２１ｆ ：流出口
２１ｇ、２１ｈ：面
２２、２３、２４：筒状部
２２ａ ：ねじ部
２３ａ ：開口端
２４ａ ：穴
２８、２９：取付部
２８ａ、２９ａ：穴
３０、３０Ａ、３１、３２：弁
３１ａ、３２ａ：弁体
３３ ：蓋部
４０ ：フィルタエレメント
４１ ：濾材
４２ ：内筒
４３ ：外筒
４４、４５：プレート
４４ａ ：筒状部
５０ ：ハウジング
１００ ：燃料供給装置
１０１ ：ポンプ
１０２、１０３、１０４：配管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】