(57)【要約】【課題】ろ過面積を大きくすることができ、且つ強度を高めることができるフィルターエレメントを提供する。【解決手段】内燃機関の燃料系統３０を構成する燃料供給通路３１又は高圧燃料供給ポンプ４２やコモンレール４３等の構成要素４２，４３のいずれかの位置に取り付けられ、燃料供給通路３１又は構成要素４２，４３の異物を捕捉するためのフィルターエレメント１であって、金網で構成された底面部２と、金網で構成された周面部３と、を備え、軸方向における底面部２とは反対側が開かれた開口部４として構成されており、底面部２には、開口部４に向かって窪んだ凹部１０が少なくとも１つ形成されているフィルターエレメント１により上記課題を解決する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃料系統を構成する燃料供給通路又は構成要素のいずれかの位置に取り付けられ、前記燃料供給通路又は前記構成要素の異物を捕捉するためのフィルターエレメントであって、
金網で構成された底面部と、金網で構成された周面部と、を備え、
軸方向における前記底面部とは反対側が開かれた開口部として構成され、
前記底面部には、前記開口部に向かって窪んだ凹部が少なくとも１つ形成されている、ことを特徴とするフィルターエレメント。
【請求項２】
前記底面部は、前記燃料供給通路を流れる燃料の上流側に向けて配置され、
前記凹部は、前記燃料供給通路を流れる燃料の下流側に向けて窪んでいる、請求項１に記載のフィルターエレメント。
【請求項３】
前記凹部は、前記底面部から前記開口部に向かって先細りとなるテーパー状又はドーム状をなしている、請求項１又は２に記載のフィルターエレメント。
【請求項４】
前記周面部は、前記開口部側から前記底面部側に向かって先細りとなるテーパー状をなしている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィルターエレメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルターエレメントに関し、さらに詳しくは、内燃機関の燃料供給系統を構成する燃料通路内の異物を捕捉するフィルターエレメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関等では、燃料が収容されている燃料タンクからエンジンに燃料を噴射する燃料噴射部までの間を構成する燃料供給系統に燃料ポンプやコモンレール等の様々な構成要素がつながれている。燃料供給系統では、こうした各構成要素が適切に動作をすることで、エンジンを正常に作動させている。仮に、異物が燃料供給系統に混入した場合、燃料供給系統につながれている構成要素が適切に動作せず、燃料がエンジンに正常に供給されないおそれがある。そのため、燃料供給系統に異物が混入した場合には、異物を確実に捕捉することが必要である。燃料供給系統に用いられるフィルターエレメントは、これまでに種々の形態のものが提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１で提案されているフィルターエレメントは、高圧燃料供給ポンプの吸入通路入口部と低圧燃料供給配管とを接続するジョイントの燃料通路に設けられている。このフィルターエレメントは、周面部と底面部とで構成され、底面部が平坦な構造をなしている。このフィルターエレメントは、樹脂製のホルダに保持され、底面部を高圧ポンプの低圧側燃料通路に向けて取り付けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１２２１００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１で提案されているフィルターエレメントは、底面部の面積が限られているので、ろ過面積が小さい。そのため、平坦な形状の底面部ではろ過性能の向上を図ることが困難である。また、底面部が平坦な構造であるため、底面部の強度を高めることが困難である。そのため、捕捉された不純物がフィルターエレメントに貯まると、フィルターエレメントが破損するおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ろ過面積を大きくすることができ、且つ強度を高めることができるフィルターエレメントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記課題を解決するための本発明に係るフィルターエレメントは、内燃機関の燃料系統を構成する燃料供給通路又は構成要素のいずれかの位置に取り付けられ、前記燃料供給通路又は前記構成要素の異物を捕捉するためのフィルターエレメントであって、金網で構成された底面部と、金網で構成された周面部と、を備え、軸方向における前記底面部とは反対側が開かれた開口部として構成され、前記底面部には、前記開口部に向かって窪んだ凹部が少なくとも１つ形成されていることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、開口部に向かって窪んだ凹部が底面部に少なくとも１つ形成されているので、平坦な底面部に比べてろ過面積を大きくすることができる。ろ過面積を大きくすることができるので、本発明によれば、ろ過性能を向上させることができる。また、開口部に向かって窪んだ凹部が底面部に少なくとも１つ形成されているので、平坦な底面部に比べて強度を向上させることができる。
【０００９】
本発明に係るフィルターエレメントにおいて、前記底面部は、前記燃料供給通路を流れる燃料の上流側に向けて配置され、前記凹部は、前記燃料供給通路を流れる燃料の下流側に向けて窪んでいる。
【００１０】
この発明によれば、凹部が燃料供給通路を流れる燃料の下流側に向けて窪んでいるので、上流側に向けて突出する凸部を底面部に形成した場合に比べて、異物の捕捉性を向上させることができる。また、凹部に捕捉した異物を貯めておくことができる。また、フィルターエレメントに高さ制限がある場合、上流側に向けて突出する凸部を底面部に形成した形態では、この高さ制限を守ることができない場合でも、凹部が燃料供給通路を流れる燃料の下流側に向けて窪ませた場合には高さ制限を守ることができる。
【００１１】
本発明に係るフィルターエレメントにおいて、前記凹部は、前記底面部から前記開口部に向かって先細りとなるテーパー状又はドーム状をなしている。
【００１２】
この発明によれば、凹部の周面が底面部から開口部に向かって直線状になるように凹部を形成した場合に比べて、異物を捕捉する見かけ上の面積を大きくすることができ、ろ過性能を向上させることができる。また、凹部の周面が底面部から開口部に向かって直線状になるように凹部を形成した場合に比べて、凹部を容易に形成することができる。
【００１３】
本発明に係るフィルターエレメントにおいて、前記周面部は、前記開口部側から前記底面部側に向かって先細りとなるテーパー状をなしている。
【００１４】
この発明によれば、円筒状のフィルターエレメントに比べてフィルターエレメントを通過する燃料の圧力損失を低減することができる。そのため、円筒状のフィルターエレメントに比べて通過する燃料の流れをよくすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ろ過面積を大きくすることができ、且つ強度を高めることができるフィルターエレメントを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る一実施形態のフィルターエレメントの斜視図である。
【図２】図１に示したフィルターエレメントの取り付け形態の一例を示す断面図である。
【図３】テーパー角を説明するためにフィルターエレメントをモデル化して示した説明図である。
【図４】図１及び図２に示したフィルターエレメントとは別形態のフィルターエレメントをモデル化して示した説明図である。
【図５】本発明に係るフィルターエレメントが用いられる燃料系統の一例を示す構成図である。
【図６】燃料系統の高圧燃料供給ポンプを構成するチェックバルブにフィルターエレメントが取り付けられた形態を説明するためのチェックバルブの構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。本発明は、以下に説明する実施形態及び図面に記載した形態と同じ技術的思想の発明を含むものであり、本発明の技術的範囲は実施形態の記載や図面の記載のみに限定されるものでない。
【００１８】
［基本構成］
本発明に係るフィルターエレメント１は、内燃機関の燃料系統３０を構成する燃料供給通路３１、又は燃料系統３０を構成する構成要素４２，４３のいずれかの位置に取り付けられ、燃料供給通路３１及び構成要素４２，４３の異物を捕捉するためのフィルターエレメント１である。フィルターエレメント１は、金網で構成された底面部２と、金網で構成された周面部３と、を備えている。また、フィルターエレメント１における軸方向における底面部２とは反対側が開かれた開口部４として構成されている。そして、底面部２には、開口部４に向かって窪んだ凹部１０が少なくとも１つ形成されている。本発明によれば、フィルターエレメント１のろ過面積を大きくすることができ、且つ強度を高めることができるという特有の効果を奏する。
【００１９】
〈フィルターエレメントの具体的な構成〉
図１及び図２は本発明に係るフィルターエレメント１の一例を示している。フィルターエレメント１は、図１及び図２に示すように、周面部３と底面部２とで構成されている。また、開口部４がフィルターエレメント１における軸方向における底面部２とは反対側に設けられている。フィルターエレメント１は、金属製の線材が織り込まれてなる金網により構成されている。線材の材料としては、例えば、ステンレス鋼が用いられる。ステンレス鋼としては、例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ４３０等を挙げることができる。
【００２０】
（周面部）
周面部３は、図３に示すように、開口部４側から底面部２側に向かって先細りをなすテーパー状をなしている。すなわち、周面部３の直径は、開口部４側が大きく、底面部２側が小さい。周面部３のテーパー角度θは、２０°以上、８０°以下に形成することが好ましい。テーパー角度θが８０°よりも大きいと、フィルターエレメント１を通過する燃料の圧力損失が大きくなってしまう。これに対し、テーパー角度θが２０°よりも小さいと、異物を捕捉するために有効な底面部２の面積を確保することが困難になる。
【００２１】
周面部３をテーパー状に形成した場合、円筒状のフィルターエレメント１に比べて、フィルターエレメント１を通過する燃料の圧力損失を低減することができる。すなわち、円筒状のフィルターエレメント１では、燃料はフィルターエレメント１の取り付け部分に一旦反射し、反射した燃料がフィルターエレメント１の周面部３を通過する。そのため、円筒状のフィルターエレメント１では、圧力損失が大きくなってしまう。これに対し、テーパー状の周面部３を有するフィルターエレメント１では、燃料は、周面部３を直接通過するので、圧力損失が発生することを効果的に抑えることができる。
【００２２】
（固定部）
固定部５は、あらかじめ定められた所定の位置にフィルターエレメント１を固定させるために利用される構成部である。固定部５としては、例えば、フィルターエレメント１に設けられたフランジ部５ａを挙げることができる。固定部５としてのフランジ部５ａは、フィルターエレメント１をあらかじめ定められた所定の位置に固定する際に利用される。固定部５としてのフランジ部５ａは、例えば図１及び図２に示すように、フィルターエレメント１の軸方向における開口部４側に設けられ。フランジ部５ａは、周面部３の開口部４側の端部において径方向の外側に張り出して形成されている。例えば、燃料供給ポンプの入り口に取り付けられるチェックバルブ８０にフィルターエレメント１を固定する場合、チェックバルブ８０を構成するケース８１の端面にフランジ部５ａを沿わせ、カバー９０をフランジ部５ａに被せて、カバー９０とチェックバルブ８０のケース８１とでフランジ部５ａを挟み込むことによりフィルターエレメント１を固定する。
【００２３】
（底面部及び凹部）
底面部２は、フィルターエレメント１の軸方向の一端をなす構成部である。底面部２は。平面視の形状が円形をなしている。底面部２の中央部には、凹部１０が形成されている。凹部１０は、フィルターエレメント１の軸方における開口部４側に向けかって窪んでいる。図１及び図２に示した例の凹部１０は、その周面１１が底面部２から開口部４に向かって先細りとなるテーパー状をなし、底面１２は、開口部４に向かって窪んだドーム状をなしている。ただし、図１及び図２に示した凹部１０の形状は、１つの例を示すものであり、凹部１０の形状は図１及び図２に示した形状に限定されない。
【００２４】
図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、図１及び図２示したに凹部１０とは別形態の凹部１０の例を簡略的に示したものである。図４（Ａ）に示した凹部１０Ａは全体形状が半球体をなし、底面部２から開口部４に向かって窪んだ形状をなしている。図４（Ｂ）に示した凹部１０Ｂは、周面１１Ｂがテーパー状をなし、底面１２Ｂが平坦な形状をなしている。テーパー状の周面１１Ｂは、底面部２側から開口部４側に向かうに従って先細りに形成されている。図１及び図２に示した例では、凹部１０が１つだけ形成されているが、凹部１０は複数形成してもよい。例えば、図４（Ｃ）に示すように、底面部２の中心の回りに凹部１０Ｃを複数形成してもよい。また、特に図面には示していないが、底面部２の中央に凹部１０を１つ形成し、中央の凹部１０の回りに複数の凹部１０を形成してもよい。図４（Ｃ）に示した例の凹部１０は、テーパー状をなす周面１１Ｃとドーム状をなす底面１２Ｃとでそれぞれ形成されている。ただし、各凹部１０の形状は、図４（Ａ）に示す凹部１０のように、全体形状が半球体をなす形態や、図４（Ｂ）に示す凹部１０のように、テーパー状をなす周面１１Ｂと平坦な底面１２Ｂとで構成された形態に形成することもできる。
【００２５】
底面部２に凹部１０を形成した場合、凹部１０が形成されていない底面部２に比べて、ろ過面積を向上させることができる。ろ過面積が向上することにより、フィルターエレメント１のろ過性能を向上させることができ、燃料系統３０を流れる燃料から異物を効果的に捕捉することができる。
【００２６】
また、底面部２に凹部１０を形成した場合、凹部１０が形成されていない底面部２に比べて、底面部２の強度を向上させることができる。その結果、捕捉した異物がフィルターエレメント１に貯まり、燃料がフィルターエレメント１を通過するときの圧力が高くなった場合でも、底面部２が破損してしまうことを抑制することができる。
【００２７】
こうした凹部１０は、底面部２側から開口部４側に向かって窪んでいるので、開口部４側の端部と底面部２との間をなす高さを、開口部４側の端部と底面部２との間の寸法に抑えることができる。仮に、凹部１０を、底面部２からフィルターエレメント１の外側に向けて突出した形態にした場合、凹部１０が突出した分だけ、フィルターエレメント１の高さが高くなる。フィルターエレメント１を取り付ける部分に限られた空間しかない場合、底面部２からフィルターエレメント１の外側に向けて突出した形態のフィルターエレメント１では、取り付けができないことがある。これに対し、底面部２側から開口部４側に向かって窪んだ形態の凹部１０の場合、フィルターエレメント１の高さが開口部４側の端部と底面部２との間の寸法に抑えることができるので、取り付け部分に限られた空間しかない場合でも、フィルターエレメント１を取り付けることが可能になる。言い換えると、底面部２側から開口部４側に向かって窪んだ凹部１０を備えたフィルターエレメント１は、取り付け部に高さ制限がある場合でも、取り付けることが可能になる。
【００２８】
以上に説明した凹部１０が底面部２に占める面積の割合は、一定の範囲に設定することが好ましい。凹部１０が底面部２に占める面積の割合が一定の範囲よりも小さい場合、ろ過効率が小さくなる。これに対し、凹部１０が底面部２に占める面積の割合が一定の範囲よりも大きい場合、燃料の圧力損失を生じさせてしまうおそれがある。
【００２９】
以上に説明したフィルターエレメント１は、フィルターエレメント１の材料となる金網の形態によってろ過特性が定まる。網目が大きく且つ線材の直径が太い金網を用いたフィルターエレメント１は、ろ過特性は低くなる。その一方で、こうした金網を用いたフィルターエレメント１は、強度が高くなる。そのため、長期間使用して捕捉した異物がフィルターエレメント１に貯まった場合でも、フィルターエレメント１が破損することを防止することができる。その結果、網目が大きく且つ線材の直径が太い金網を用いたフィルターエレメント１は、長期間使用した場合のろ過特性が低下してしまうことを抑制することができる。これに対し、網目が小さく且つ線材の直径が細い金網を用いたフィルターエレメント１は、高いろ過特性を有する。
【００３０】
［フィルターエレメントの適用例］
図５は、本発明に係るフィルターエレメント１が適用される燃料系統３０の一例を示している。燃料系統３０は、燃料タンク４０、高圧燃料供給ポンプ４２、及びコモンレール４３を備えている。エンジン５０は、コモンレール４３とつながれている。燃料タンク４０と高圧燃料供給ポンプ４２とは、パイプ等の燃料供給通路３１でつながれている。この燃料供給通路３１の途中には、燃料をろ過するための燃料フィルター４１が設けられている。高圧燃料供給ポンプ４２とコモンレール４３、及びエンジン５０とコモンレール４３とは、パイプ等の燃料供給通路３１でつながれている。燃料系統３０には、高圧燃料供給ポンプ４２、コモンレール４３及びエンジン５０で余った燃料を燃料タンク４０に返すためのリターンライン３２が設けられている。
【００３１】
燃料タンク４０は、燃料タンク４０の最上流部をなす構成部であり、内部に軽油等の燃料が蓄えられている。高圧燃料供給ポンプ４２は、燃料フィルター４１を介して燃料タンク４０から送られた燃料を高圧でコモンレール４３に送り出している。コモンレール４３は、燃料をポンプで発生した圧力(燃圧)よりもはるかに高い圧力で共通のパイプにいったん蓄えるための構成体である。燃料は、蓄えられた高圧の燃料をコモンレール４３からエンジン５０の各気筒５１に分配する。なお、図５は、説明容易のため、エンジン５０の１つの気筒５１にのみ燃料を供給する形態を示している。
【００３２】
また、燃料系統３０には、エンジン５０に燃料を適切に供給することができるように、種々のセンサー６０と、センサー６０からの信号に基づいて制御を行うＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１００とを備えている。燃料系統３０に設けられているセンサー６０としては、コモンレール４３の内圧を検知する燃料圧力センサー６１、吸気部５３の圧力を検知する吸気圧力センサー６２、吸気部５３の温度を検知する吸気温度センサー６３、シリンダの水温を検知する水温センサー６４、クランク部５２の回転速度を検知する回転速度センサー６５、アクセルペダル７０の開度を検知するアクセルセンサー６６等を挙げることができる。
【００３３】
本発明に係るフィルターエレメント１は、図５に示した燃料系統３０を構成する燃料供給通路３１又は構成要素４２，４３のいずれかの位置に取り付けられ、燃料供給通路３１の異物を捕捉する。フィルターエレメント１が取り付けられる位置は、燃料系統３０を構成する燃料供給通路３１又は構成要素４２，４３であれば特に限定はない。ただし、燃料系統３０を構成している構成要素４２，４３を適切に保護したり、構成要素４２，４３から異物が排泄されることを適切に抑制したりするために、フィルターエレメント１は各構成要素４２，４３の入口や出口に取り付けるとよい。
【００３４】
フィルターエレメント１は、例えば、高圧燃料供給ポンプ４２の燃料入口に設けられる。ただし、高圧燃料供給ポンプ４２の燃料入口には、燃料の圧力を調整するためのチェックバルブ８０が設けられる。そのため、フィルターエレメント１は、単独で高圧燃料供給ポンプ４２の燃料入口に設ける形態の他に、チェックバルブ８０と一体化した形態で燃料入口に設けることもできる。
【００３５】
図６は、フィルターエレメント１がチェックバルブ８０と一体化された形態を示している。まず、チェックバルブ８０の構造について簡単に説明する。ただし、図６に示したチェックバルブ８０は、高圧燃料供給ポンプ４２に取り付けられるチェックバルブ８０の一例を示すものである。高圧燃料供給ポンプ４２に取り付けられるチェックバルブ８０の構造は、図６に示した形態のものには限定されない。なお、図６において、左側が燃料の流れの上流側であり、右側が燃料の流れの下流側である。
【００３６】
チェックバルブ８０は、外殻をなすケース８１と、燃料を導入させる導入部８２と、燃料をチェックバルブ８０の外に導出させる導出部８３とが設けられている。また、チェックバルブ８０は、上流側に設けられたスプール８４と、下流側に設けられ、スプール８４を上流側に向けて付勢しているスプリング８６とを備えている。また、チェックバルブ８０は、導入された燃料の圧力があらかじめ設定された値以上になったときに、チェックバルブ８０内の燃料を外部に逃がすためのリリーフポート８７が設けられている。導入部８２から導入された燃料は、スプール８４内に形成された通路８５を通り、スプリング８６設けられた空洞部分８８を通過して、導出部８３からチェックバルブ８０の外部に導出される。導入部８２から導入された燃料が燃料の圧力が、あらかじめ設定された圧力よりも高い場合、スプール８４がスプリング８６の付勢力に抗してスプリング８６を縮め、スプール８４が下流側に移動する。その結果、スプール８４に形成された図示しない逃がし通路がリリーフポート８７の位置に到達し、通路８５を流れる燃料は図示しない逃がし通路及びリリーフポート８７を通り、高圧燃料供給ポンプ４２の外部に排出される。排出された燃料は、リターンライン３２を通って、燃料タンク４０に戻される。
【００３７】
フィルターエレメント１は、こうした構造を備えたチェックバルブ８０の導入部８２の外側に取り付けられる。フィルターエレメント１は、底面部２を上流側に向け、開口部４が導入部８２を構成しているチェックバルブ８０の端面に固定される。チェックバルブ８０の端面に固定する方法は、図２を参照して説明したように、固定部５として構成されているフランジ部５ａを利用して固定される。チェックバルブ８０を構成するケース８１の端面に固定されたフィルターエレメント１は、底面部２が燃料供給通路３１を流れる燃料の上流側に向けて配置され、凹部１０が燃料供給通路３１を流れる燃料の下流側に向けて窪んだ形態をなす。こうしたフィルターエレメント１は、燃料タンク４０から流れてきた燃料に含まれる、燃料フィルター４１ではろ過することができなかった異物を捕捉する。
【符号の説明】
【００３８】
１  フィルターエレメント
２  底面部
３  周面部
４  開口部
５  固定部
５ａ  フランジ部（固定部）
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ  凹部
１１，１１Ｂ，１１Ｃ  周面
１２，１２Ｂ，１２Ｃ  底面
３０  燃料系統
３１  燃料供給通路
３２  リターンライン
４０  燃料タンク
４１  燃料フィルター
４２  高圧燃料供給ポンプ（構成要素）
４３  コモンレール（構成要素）
５０  エンジン
５１  気筒
５２  クランク部
５３  吸気部
６０  センサー
６１  燃料圧力センサー
６２  吸気圧力センサー
６３  吸気温度センサー
６４  水温センサー
６５  回転速度センサー
６６  アクセルセンサー
７０  アクセルペダル
８０  チェックバルブ
８１  ケース
８２  導入部
８３  導出部
８４  スプール
８５  通路
８６  スプリング
８７  リリーフポート
８８  空洞部分
９０  カバー
１００  ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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