(57)【要約】  本発明は、吸引式に使用される場合に作動する空気抜きユニット（２５）を備えた燃料フィルタに関する。燃料フィルタは内部にフィルタエレメント（１７）が装着される開放可能なハウジング（１０）を有する。フィルタ内はフィルタエレメント（１７）により濾過前領域と濾過後領域に分けられる。ハウジング（１０）の上部領域に集まったガスを抜き去るために流体通路（３３）が設けられ、該流体通路（３３）は空気抜きユニット（２５）で覆われる。空気抜きユニット（２５）はガスが透過できる多孔質の濾過体を有する。したがって、ハウジング（１０）の上部領域のガスは非常に微細に分散したガス泡として燃料の濾過前領域（２３）から濾過後領域（２４）に導出され、内燃機関に悪い影響を与えることはない。
2009503314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（１０）およびフィルタエレメント（１７）を有し、該フィルタエレメント（１７）は前記ハウジング（１０）内を濾過後領域（２４）と濾過前領域とに分割するように配置され、前記ハウジング（１０）は出口（１４）と入口（１５）を有する特に自動車の内燃機関用の燃料フィルタであって、前記濾過前領域（２３）と濾過後領域（２４）間に流体通路（３３）が設けられ、該流体通路（３３）は多孔性の濾過体部材（２７）で塞がれ、該多孔性の濾過体部材（２７）は前記流体通路（３３）を囲む壁（３４）に密着装着されていることを特徴とする燃料フィルタ。
【請求項２】
前記フィルタエレメント（１７）は両端面に端板（１８、１９）が密着された濾過媒体（２０）を有し、前記流体通路（３３）は前記フィルタエレメント（１７）の幾何学的に上側の端板（１８）に設けられ、該端板（１８）に前記壁（３４）が形成されていることを特徴とする請求項１記載の燃料フィルタ。
【請求項３】
前記多孔性の濾過体部材（２７）は前記濾過媒体（２０）と同じ材料で形成されていることを特徴とする請求項２記載の燃料フィルタ。
【請求項４】
前記濾過体部材（２７）はシール部材（３１）を介して壁（３４）に密着装着されていることを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の燃料フィルタ。
【請求項５】
前記多孔性の濾過体部材（２７）を保持するかご型保持器（２８）が設けられていることを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の燃料フィルタ。
【請求項６】
前記かご型保持器（２８）は掴み板部材（３０）を具え、これらの掴み板部材（３０）は前記濾過体部材（２７）を締まり嵌め状態に把持するように形成されていることを特徴とする請求項５記載の燃料フィルタ。
【請求項７】
前記かご型保持器（２８）は該保持器（２８）を前記壁（３４）に固定するスナップ爪（２９）を有することを特徴とする請求項５あるいは６に記載の燃料フィルタ。
【請求項８】
前記かご型保持器（２８）は熱可塑性プラスチック製でプラスチック射出成形法で成形できることを特徴とする請求項５乃至７に記載の燃料フィルタ。
【請求項９】
前記濾過体部材（２７）は焼結材製、特にセラミック焼結材製であることを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の燃料フィルタ。
【請求項１０】
前記濾過体部材（２７）は円筒状に形成されていることを特徴とする前記請求項のいずれか１項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、特に自動車の内燃機関用の燃料フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料を圧送あるいは吸引して濾過する方式の燃料フィルタが知られている。燃料フィルタにより燃料中の汚れが内燃機関に流入するのが防止される。燃料中には微小な気泡となって分散した空気が含まれている。吸引式で作動する燃料フィルタの場合、燃料中の空気の分離が生じる。この分離した空気は濾過前の燃料側に集まる。この空気は燃料フィルタの濾過媒体を通過しないので、燃料フィルタ内の液面が降下することになり、濾過媒体で燃料が濾過される有効濾過面積が著しく減少することになる。さらに、液面が降下すると汚れの濾過および水分の分離に濾過面積の全部ではなく一部のみしか利用されないことになる。然るに水分の分離は容積流量に依存するので、一定の濾過面積が必要である。この濾過面積が液面の降下により減少すると、燃料フィルタの水分分離機能が不十分なレベルまで低下する。さらに、濾過媒体を通過する流速が増大し、このことは濾過にとって不利となる。同時に、濾過前側と濾過後側との間の差圧が増大する。
【０００３】
濾過前側に空気が集まるのを防止するために種々の装置、例えば空気抜き穴や流路断面を形成することが行われている。特に空気を抜くための開口を設けることは、汚れた燃料が濾過後側まで達するという欠点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、したがって、吸引式で作動する燃料フィルタにおいても、濾過面積が分離した空気により減少することがない燃料フィルタを提供することである。さらに、濾過されない燃料が濾過後側に達して濾過した燃料を汚すことがないようにすることである。さらに燃料フィルタは構造が簡単で低コストで製作できるものでなければならない。これらの課題は請求項１による燃料フィルタにより解決される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の燃料フィルタは、燃料、例えばディーゼル燃料の濾過に用いられる。燃料から汚れ物質を除去して燃料の使用側に障害が生じないようにするものである。該燃料フィルタは、主として自動車の内燃機関燃料の濾過に用いられ、特に水分の分離が要求される燃料濾過に用いられる。該燃料フィルタは、ハウジングと該ハウジング内に装着されるフィルタエレメントを有する。ハウジングは少なくとも一つの入口と一つの出口を有する。入口から濾過される燃料がハウジング内に流入し、濾過された燃料が出口からハウジング外に流出する。ハウジングは金属及び／或はプラスチックで形成される。ハウジング内のフィルタエレメントが交換可能でなければならない限り、ハウジングは開放可能でなければならない。したがって、ハウジングは容器と蓋を有することが必要である。フィルタエレメントはハウジング内を濾過後領域と濾過前領域に分けるようにハウジング内に装着される。濾過前領域は前記入口と連通され、濾過後領域は前記出口に連通される。濾過前領域と濾過後領域の間には少なくとも一つの流体通路が設けられ、該流体通路は燃料フィルタ内の幾何学的に上部領域に設けられる。一つの流体通路の代わりに複数の流体通路を設けてもよい。そして、該流体通路はハウジング自体に設けてもよいし、あるいはフィルタエレメントに設けることもできる。フィルタエレメントは好ましくは折畳まれてリング状に閉じた濾過媒体を有し、該濾過媒体の両端面は端板で密閉される。前記流体通路をフィルタエレメントに設ける場合は、流体通路は好ましくは上側の端板に設けられる。ガスは濾過前側から前記流体通路を通って濾過後側に圧力差により導出される。該流体通路は壁により囲まれ、この壁はハウジングの部分あるいはフィルタエレメントの部分で形成することができる。この壁にガスと燃料が通過可能で燃料中の汚れ物質は通過できない多孔性の濾過体部材が密着して取り付けられる。該濾過体部材は立体的な多孔質体に、あるいは平坦なまたは折畳まれた濾紙あるいは不織布に形成される。濾過体部材は前記壁に接着あるいは溶接され、あるいは前記壁に吹き付けて形成される。そして濾過体部材は流体通路を完全に塞ぐ。濾過体部材の細孔は、ハウジングの上部領域に集まったガスが一定の圧力差以上の基では濾過体部材を貫流できるように形成されている。ガスが該濾過体部材を貫流する際に、大きなガス泡が微細に破砕される。また、他の方法として、ガス泡をオリフィス板あるいは特別の鋭角縁部を設け、そこをガス泡がなでるように流れて砕かれて微細な泡に分散されるようにしてもよい。この微細なガス泡は濾過後の燃料に混入することができ、燃料の燃焼過程に害を及ぼすことがない。ハウジング内にガスが存在せず燃料が前記濾過体部材に直接に接触する場合は、前記流体通路を通った燃料は前記濾過体部材により濾過されて清浄になっている。したがって、燃料中の汚れ物質は濾過前領域から濾過後領域に流入することはない。ガスが濾過体部材を通過するために要する圧力差は、燃料が濾過媒体を通過する圧力差よりも大きいのが好ましい。その圧力差は燃料フィルタ内の液面の低下により濾過媒体を燃料が通過する濾過面積が減少することにより生じる。
【０００６】
本発明の他の実施形態では、前記濾過体部材と壁との間の漏れを防止するシール部材が設けられる。該シール部材は耐燃料油性のエラストマーで形成される。例えば、該シール部材はNBRあるいはFPMで形成される。シール部材が燃料により損傷されて漏洩が生じることがないように、耐燃料油性は、特にディーゼル燃料、バイオディーゼル燃料およびエタノール燃料に対する耐性が要求される。弾性シール部材を用いることにより、壁と濾過体部材との間の密着を確保するための軸方向公差を緩めることができ、製作公差による漏洩の発生を防止することができる。
【０００７】
前記多孔質の濾過体部材を少なくとも部分的に挿着するかご型保持器を設けるのが有利である。濾過体部材はサブアッセンブリとしてかご型保持器に取り付けられる。そうすることにより、濾過体部材はハウジング内あるいはハウジングに容易に固定することができる。かご型保持器は抜き去るべきガスおよび燃料が通過可能であり、したがってそれらは濾過体部材の全側面から流入することができる。このことは濾過体部材の通過有効面積が特に大きくなるので有利である。
【０００８】
本発明の別の実施形態では、前記かご型保持器は掴み板部材を具え、これらの掴み板部材は前記濾過体部材を締まり嵌め状態に把持するように形成されている。これにより、濾過体部材のハウジングへの取付けが非常に容易になる。さらに別の実施形態では前記シール部材も前記掴み板部材に締まり嵌め状態に把持され、濾過体部材とかご型保持器とシール部材が一体のサブアッセンブリユニットとしてハウジングに組み付けて固定することができる。
【０００９】
前記かご型保持器に該保持器を前記壁に固定するスナップ爪を設けるのが特に有利である。そうすると、前記サブアッセンブリユニットは前記壁の上に置いて軽く押すのみで組み付けることができる。組付けを容易にするために前記スナップ爪及び／或は壁に案内傾斜部を設けると、前記ユニットの組付けが容易になる。
【００１０】
本発明のさらに別の実施形態では、前記かご型保持器はプラスチック射出成形法で成形できる熱可塑性プラスチック製とされる。そうするとかご型保持器の製作が容易になり、複雑な形状に形成することも可能となる。
【００１１】
別の実施形態では、前記濾過体部材は焼結材、特にセラミック焼結材よりなる。材料の選定および加工法により濾過体部材の細孔が濾過体部材の特性に影響する。細孔は約５０乃至１５０μm、特に８０μmであるのが有利である。と言うのは、この範囲であるとガスの通過にとって最適であり、燃料中の汚れ物質は濾過後領域まで達することがないからである。
【００１２】
セラミック製濾過体部材は細孔のサイズ、多孔性、および多孔質組織の幾何学的形状を要求に適応させることができる。この場合、濾過体部材は開放、或は閉鎖細孔の泡状に形成することができる。濾過体部材を形成するには発砲材からな所要の幾何学形状に加工された前駆体を利用する。可能な発砲材としては、例えば網目状に結合されたポリエチレン、PUTエーテル、HRあるいはCMHRのコールドフォーム、PURエステル、プレポリマーフォーム、スポンジゴム、ラテックスフォーム、メラミン樹脂フォーム、ビスコースフォーム、PVCフォーム、共重合体フォーム、PANAエラストラン、ポリプロピレンフォーム、天然ゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、ニトリルブタジエンラバー、あるいはスチロールブタジエンゴムが挙げられる。加工には、例えば鋸、加熱成形、ウォータージェットあるいはレーザー切断等あらゆる方法が用いられる。形成された前駆体には適当な焼結可能な無機粒子の懸濁液を例えば注いで、あるいは懸濁液に浸漬して無機粒子を浸透させる。ついで、無機粒子が浸透された前駆体は大気中あるいは一定の温度および湿度の下で乾燥される。乾燥後に焼結することにより、多孔質体の濾過体部材が形成される。
【００１３】
本発明の一実施例では濾過体部材は円筒状に形成され、その一端面が流体通路の座面に密着装着される。円筒状濾過体部材の円周面と他の端面は濾過前領域に面して該領域から流体が軸方向および半径方向に濾過体部材に流入することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１に流体フィルタの断面図を示す。該流体フィルタは、プラスチック製の２分割ハウジング１０を有する。該ハウジング１０はハウジング下部材１１とハウジング上部材１２とからなり、ハウジング下部材１１とハウジング上部材１２とはねじ連結されている。該連結部にはシール部材１３が装着されている。ハウジング上部材１２には燃料入口１４と燃料出口１５が形成されている。さらに、ハウジング上部材１２には、ハウジング１０を例えば自動車のエンジンルームに固定することができるように、固定用クリップ１６が設けられている。ハウジング１０内には上端板１８と下端板１９を有するフィルタエレメント１７が配置されている。これら上下端板１８、１９の間にはジグザグ形状に折畳まれた濾過媒体２０が延びている。該濾過媒体２０はリング状に閉じられており、リング状に閉じた濾過媒体２０の内側には支持体２１が設けられている。該支持体２１は燃料圧力が高い場合あるいは流量が大きい場合に前記濾過媒体２０が変形したり破損するのを防止する。前記フィルタエレメント１７はその上端板１８が出口ドーム２２に気密に密着するように挿着されている。該出口ドーム２２は前記燃料出口１５と同じく前記ハウジング上部材１２と一体に繋がっていて燃料出口１５に連通している。ハウジング１０内はフィルタエレメント１７により濾過前領域２３と濾過後領域２４とに分けられる。濾過前領域２３はフィルタエレメント１７とハウジング１０の間に形成され、フィルタエレメント１７の内側が濾過後領域２４となる。ハウジング上部材１２の上部に空気抜きユニット２５が設けられている。該空気抜きユニット２５の詳細については後述する。ハウジング下部材１１で形成されるハウジング１０の幾何学的に下部の領域には水ドレーン口２６が設けられている。濾過される燃料は燃料入口１４からハウジング１０の濾過前領域２３に流入する。燃料が濾過媒体２０を通過する際に燃料に含まれている水分が分離してハウジング１０の下部に沈降し、水ドレーン口２６の上に集まる。濾過媒体２０を通過して清浄にされた濾過後領域の燃料は燃料出口１５に流れて燃料フィルタから流出する。燃料フィルタが吸引式で作動される場合は、燃料に溶解している気体が燃料から分離して出てくる。この気体はハウジング１０の上部領域に集まり、ガス泡を形成する。これらのガス泡が時間経過とともにハウジング１０内を満たすことがないようにするために、ハウジング１０の上部に前記空気抜きユニット２５が設けられている。前記ガスは該空気抜きユニット２５を通って流出して濾過後燃料に再び混入する。このガスは、空気抜きユニット２５を通過する際に非常に微細な泡に砕かれ、その後の燃料の燃焼に悪影響を及ぼすことがない。図２に空気抜きユニット２５が展開して示されている。空気抜きユニット２５は焼結セラミックからなる多孔質のシリンダ状の濾過体部材２７を有する。該濾過体部材２７は細孔が分散していてガスが通過できるように形成されている。そして、燃料に含まれている汚れ粒子は濾過前領域２３から濾過後領域２４へ通過することができないように形成してある。濾過体部材２７は、かご型保持器２８に保持され、該保持器２８と共に図１のハウジング１０に固定することができる。保持器２８には周囲にスナップ爪２９が配設されている。さらに保持器２８は、軸方向に延びていて濾過体部材２７を把持する掴み板部材３０を有する。そして、該掴み板部材３０が形成する内側スペースは濾過体部材２７の外径よりも幾分小さくなるようにしてあり、濾過体部材２７が保持器２８に締り嵌めで保持される。スナップ爪２９および掴み板部材３０は環状部材３２から軸方向に延び、該環状部材３２の中央部をガスが通過できるようにしてある。空気抜きユニット２５はさらに耐燃料油性のエラストマーからなる環状シール部材３１を有している。該環状シール部材３１の外径は濾過体部材２７の外径と実質的に同じにされる。図２Ｂに濾過体部材２７の部分断面を拡大して示してある。該濾過体部材はセラミックあるいは金属の多孔質体からなる担持構造体を有する。該担持構造体４０には表面を滑らかにするため、あるいは細孔を小さくするための多孔質浸透領域４１が形成されている。該領域４１にはその最上層面として機能層あるいは分離層４２が形成されている。図３には図２Ａの空気抜きユニット２５のサブアッセンブリの状態が示してある。図２Ａにおける各構成部分に対応する部分には同じ符号が付してある。該空気抜きユニット２５はサブアッセンブリとするのが容易であるとともにハウジング１０への組み付けが容易である。図４には図１の燃料フィルタの部分断面が示してあり、図１および図２Ａと同じ構成部品には同じ符号が付してある。空気抜きユニット２５はスナップ爪２９を介してハウジング上部材１２に固定される。濾過前領域２３と燃料出口１５の間には流体通路３３が設けられ、該流体通路３３は前記濾過体部材２７で覆われる。前記流体通路３３の周囲にはシール縁３４が設けられ、該シール縁３４にシール部材３１が密着されて濾過体部材２７とハウジング１０間がシールされるようになっている。該シール部材３１は空気抜きユニット２５をハウジングに固定するスナップ爪２９の寸法公差にゆとりを持たせる役目も果たす。図５には燃料フィルタの他の実施形態における部分断面が示してある。先に示した図に対応する構成部分には同じ符号が付してある。該燃料フィルタは、ジグザグ形状に折畳まれた濾過媒体２０を具え出口ドーム２２と同心配置されたフィルタエレメント１７’
を有する。濾過媒体２０は上端部が上端板１８で覆われている。燃料は矢線で示すように濾過前領域２３から濾過媒体２０を通過して濾過後領域２４に流入し、そこから出口ドーム２２を通って燃料出口１５に流れる。フィルタエレメントより上側にも濾過前の清浄でない燃料が存在し、燃料から分離した空気が存在することがある。該空気あるいはガスは、燃料フィルタ内の前記上端板１８の幾何学的に上部の領域に集まる。このガスを濾過後領域２４に導くために、上端板１８には１つあるいは複数の流体通路３３が設けられている。流体通路３３は濾過体部材２７’で覆われていて、該濾過体部材２７’はリング状濾紙に形成されている。濾過体部材２７’は勿論他の媒体、例えばセラミックの濾過多孔質体で構成してもよい。本実施形態における前記リング状濾紙は濾過媒体２０と同様な特性を持ち、好ましくは同じ材料で製作される。該リング状濾紙２７’を流体通路３３を覆うように固定するために保持リング部材３５が設けられている。該保持リング部材３５は袋ナットに似た形状をしていて、リング状濾紙２７’を上端板１８にずれることがないように固定する。保持リング部材３５は簡単に取り付けられるように上端板１８にスナップ爪固定、接着、あるいは溶接するようにしてもよい。保持リング部材３５はさらにフィルタエレメント１７’と出口ドーム２２との間をシールするために設けられるシール部材３７を位置決めする役目も行う。該シール部材３７は、端板１８と該端板の前記流体通路３３を形成する壁面と前記出口ドーム２２の外周面に密着するように装着されている。空気および流体は前記リング状濾紙２７’を通過することができる。このことは、少量の流体が破線矢線で示すように端板１８の流体通路３３を通って流れることを意味する。そして、濾過前側に存在する空気もまた前記少量の流体と共に流体通路３３を通って濾過後領域２４に流れる。したがって、ガスを燃料フィルタ内から連続的に導出することが可能となる。濾過体部材２７’はフィルタエレメント１７’に直接に取り付けてあるので、フィルタエレメントの交換時に濾過体部材２７’も一緒に交換され、長時間使用により濾過体部材２７’の目詰まりが生じるのが避けられる。したがって、徐々に目詰まりする濾過体部材２７’に目詰まり余裕を持たせる必要がないので、ガス抜き機能を維持するのに必要な濾過体部材２７’のサイズを低減することができる。濾過後領域２４の空気が大きな気泡となる場合には、その気泡を砕くのがよい。この気泡の破砕は燃料出口１５に設けられた鋭角縁部３６によって行われる。気泡はこの鋭角縁部３６をなでるようにして流れて該鋭角縁部３６により砕かれる。該鋭角縁部３６を設ける代わりに、あるいは鋭角縁部３６を設けると共に燃料出口通路１５にオリフィス板４０を設けてもよい。図６の上半部には上端板１８および保持リング部材３５の上面図が示してある。図５と同じ構成部には同じ符号が付してある。保持リング部材３５には複数の貫流開口３８が窓状にあるいは穴明けにより形成されている。図６の下半分には上端板１８が保持リング部材３５を取り付けない状態で示してある。上端板１８には複数の流体通路３３が円周に沿って均等間隔に設けられている。これらの流体通路３３および貫流開口３８の配置と大きさは、保持リング部材が上端板１８に対して任意位置に取り付けられた際に空気が貫流開口３８から流体通路３３に流れることができるように決められる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】燃料フィルタの断面図である。
【図２Ａ】空気抜きユニットの展開斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ａの空気抜きユニットの濾過体部材の部分断面を示す図である。
【図３】図２Ａの空気抜きユニットのサブアッセンブリの状態を示す斜視図である。
【図４】図１の燃料フィルタの部分断面図である。
【図５】他の実施形態の燃料フィルタの部分断面図である。
【図６】図５の燃料フィルタの上端板の上面図である。
【図１】
2009503314.tif 000003
【図２Ａ】
2009503314.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2009503314.tif 000009
2009503314.tif 000010
【国際調査報告】
2009503314.tif 000011
2009503314.tif 000012
2009503314.tif 000013
2009503314.tif 000014