(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクから燃料フィルターを経て燃料噴射ポンプへディーゼル燃料を送る送通路に配設され該ディーゼル燃料を一時的に圧送することができる燃料圧送ポンプと、
該燃料噴射ポンプからオーバーフローしたリターン燃料を該燃料タンクに戻すリターン通路と該燃料フィルター手前にある該送通路とを連通する連通路に配設され少なくとも該ディーゼル燃料からワックスの析出する低温時に該連通路を開通させる温度作動弁と、
該燃料圧送ポンプを作動させるときに該連通路を遮蔽する遮蔽弁と、
を備え、
前記連通路は、前記燃料フィルターと該燃料フィルター手前に配設された前記燃料圧送ポンプとの間にある送通路に連通しており、
前記遮蔽弁は、該燃料圧送ポンプが作動して該送通路内が正圧になったときに該連通路を閉塞する弁であって、
前記温度作動弁と前記遮蔽弁とが前記連通路内で直列に配置されており、前記温度作動弁は前記遮蔽弁よりも前記リターン通路側に位置していることを特徴とする燃料供給装置。
【請求項２】
燃料タンクから燃料フィルターを経て燃料噴射ポンプへディーゼル燃料を送る送通路に配設され該燃料噴射ポンプ手前で該ディーゼル燃料を濾過する燃料フィルターと、
該送通路に配設され該ディーゼル燃料を一時的に圧送することができる燃料圧送ポンプと、
該燃料噴射ポンプからオーバーフローしたリターン燃料を該燃料タンクに戻すリターン通路と該燃料フィルター手前の該送通路とを連通する連通路に配設され少なくとも該ディーゼル燃料からワックスの析出する低温時に該連通路を開通させる温度作動弁と、
該燃料圧送ポンプを作動させるときに該連通路を遮蔽する遮蔽弁と、
該燃料フィルターを備える有底筒状のロアーハウジングと、
該燃料圧送ポンプと該温度作動弁と該遮蔽弁とを備え該ロアーハウジングの開孔部に設けられるアッパーハウジングと、
からなり、
前記連通路は、前記燃料フィルターと該燃料フィルター手前に配設された前記燃料圧送ポンプとの間にある送通路に連通しており、
前記遮蔽弁は、該燃料圧送ポンプが作動して該送通路内が正圧になったときに該連通路を閉塞する弁であって、
前記温度作動弁と前記遮蔽弁とが前記連通路内で直列に配置されており、前記温度作動弁は前記遮蔽弁よりも前記リターン通路側に位置していることを特徴とする燃料濾過装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼル機関の燃料噴射ポンプへディーゼル燃料を供給する経路上に設けられた燃料供給装置または燃料濾過装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼル機関（ディーゼルエンジン）は、燃費に優れ、ＣＯ２排出量が少ないことから地球温暖化の抑制に優れる機関として注目されている。ディーゼルエンジンは、通常、燃料である軽油や重油を燃料噴射ポンプで高圧化すると共に噴射ノズルに圧送し、シリンダー内で圧縮された高温高圧の空気中へ噴霧し燃焼させて、出力を得ている。
ところで、ディーゼルエンジンに用いられる燃料噴射ポンプや噴射ノズルは非常に精密な部品から構成されるため、燃料（ディーゼル燃料）中に含まれるダスト等の固形分や水分等を燃料噴射ポンプ手前の燃料フィルターで十分に除去した後、燃料をそれらの装置に供給するようになっている。こうして、それらの装置の機械的摩耗、スティック、発錆等が防止されている。
【０００３】
ところが、ディーゼル燃料には比較的融点の高いパラフィンが含まれ、低温になると、そのパラフィンの結晶（ワックス）が析出し、燃料フィルターの目詰りを生じさせる。このようなワックスが燃料フィルター（特にエレメント）に多量に堆積して目詰りを起すと、燃料が流れずエンジン停止に至るため、ワックスの析出を防止し燃料の流動性を確保することが必要となる。
そこで、ワックスの析出を防止するために、燃料の加熱システムに関する提案が種々為されている。例えば、特公平５−７９８２３号公報では、バイメタルの制御弁を介して、燃料噴射ポンプからオーバーフローして戻ってくる加熱された燃料（リターン燃料）を、低温時に燃料フィルター手前の燃料通路（送通路）に導くようにしている。さらに、その制御弁と送通路との間には燃料の逆流を防止するための逆止弁も設けられている。
【０００４】
ここで、リターン燃料が比較的高温であるのは、燃料噴射ポンプ内の摩擦熱や圧縮熱等により燃料が加熱されるからである。ちなみに、前述の目的とは異なるが、加熱されたリターン燃料を利用して燃料の温度を調整し、燃料噴射量の高精度化を図る提案が特開昭５３−１２６４３１号公報に開示されている。
ところが、それらの公報には、燃料切れ（ガス欠）や燃料フィルターの交換時に、燃料通路に混入した大量の空気を追出し、正常な状態に燃料系統を復帰させ、ディーゼルエンジンを再始動可能とするために用いられる燃料圧送ポンプ（プライミングポンプ）については何ら記載されていない。
一方、特公平４−３１７２６号公報には、その燃料圧送ポンプと燃料フィルターと電気ヒータとを一体的に設けた燃料加熱装置が開示されている。その燃料加熱装置は、低温時、電気ヒータへ通電することで燃料を加熱し、ワックスの析出を回避して燃料フィルターの目詰りを防止している。しかし、電気ヒータを用いるため、コスト高となり、また、通電時のバッテリー等への負担も大きい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、図５に示すような、燃料供給装置を考えることもできる。これは、燃料圧送ポンプを備えることを前提に、燃料噴射ポンプからのリターン燃料を燃料圧送ポンプ手前（上流）の送通路に導き、燃料フィルターに流入する燃料の温度を上昇させて、ワックスによる燃料フィルターの目詰りを防止しようとするものである。なお、図５に示す温度作動弁は、ワックスの析出する低温時にはリターン燃料を燃料圧送ポンプ手前の送通路に導きく一方、高温時にはリターン燃料の全量を燃料タンクに戻すように切替えるものである。また、この燃料供給装置でも、燃料圧送ポンプ手前の送通路からリターン通路への燃料の流れ込みを防止する逆止弁を備える。
【０００６】
ところが、この燃料供給装置では、燃料切れ（ガス欠）や燃料フィルターのエレメント交換等で燃料通路内に空気が混入した場合、燃料の温度が低いと、いくら燃料圧送ポンプを作動させて燃料を圧送しても、空気の混入した燃料が温度作動弁と逆止弁とを通って燃料通路を循環してしまい、いつまでも燃料から空気が抜けないこととなってしまう。これは、図５に示すように、温度作動弁が低温時に開通状態となり、かつ、燃料圧送ポンプの作動によってその手前の送通路内が負圧となって、逆止弁も開通状態となるからである。
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものである。つまり、燃料フィルターのエレメント交換や燃料切れ等で燃料通路内に空気が混入した場合でも、燃料系統の復帰を容易に図れると共にワックスによる燃料フィルターの目詰りを回避して安定した燃料供給を可能とする燃料供給装置または燃料濾過装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者はこの課題を解決すべく、燃料圧送ポンプを設け、リターン燃料を用いて燃料フィルター手前の燃料を加熱してワックスの析出を防止することを前提に、燃料圧送ポンプを作動させるときは、燃料フィルター手前に導かれるリターン燃料の通路を遮蔽することを思いつき、本発明の燃料供給装置または燃料濾過装置を開発するに至ったものである、
（１）すなわち、請求項１に記載した本発明の燃料供給装置は、燃料タンクから燃料フィルターを経て燃料噴射ポンプへディーゼル燃料を送る送通路に配設され該ディーゼル燃料を一時的に圧送することができる燃料圧送ポンプと、該燃料噴射ポンプからオーバーフローしたリターン燃料を該燃料タンクに戻すリターン通路と該燃料フィルター手前にある該送通路とを連通する連通路に配設され少なくとも該ディーゼル燃料からワックスの析出する低温時に該連通路を開通させる温度作動弁と、該燃料圧送ポンプを作動させるときに該連通路を遮蔽する遮蔽弁と、を備え、前記連通路は、前記燃料フィルターと該燃料フィルター手前に配設された前記燃料圧送ポンプとの間にある送通路に連通しており、前記遮蔽弁は、該燃料圧送ポンプが作動して該送通路内が正圧になったときに該連通路を閉塞する弁であって、前記温度作動弁と前記遮蔽弁とが前記連通路内で直列に配置されており、前記温度作動弁は前記遮蔽弁よりも前記リターン通路側に位置していることを特徴とする。
【０００８】
温度作動弁の開通する低温時には、燃料噴射ポンプにより加熱されたリターン燃料を連通路を介して燃料フィルター手前の送通路に導き、燃料の温度を上昇させてワックスによる燃料フィルターの目詰りを防止できることは前述の通りである。
ところで、本発明では、燃料圧送ポンプの作動時、リターン通路から送通路へリターン燃料を導く連通路を遮蔽弁により遮蔽することができる。このため、燃料フィルターのエレメント交換や燃料切れ等で燃料通路内に空気が混入した状態で燃料圧送ポンプを作動させても、空気の混入したリターン燃料が再び送通路に戻されることがなく、空気が燃料通路を循環することがないため、燃料系統の復帰を容易に図ることができる。
【０００９】
（２）また、請求項２に記載した本発明の燃料濾過装置は、燃料タンクから燃料フィルターを経て燃料噴射ポンプへディーゼル燃料を送る送通路に配設され該燃料噴射ポンプ手前で該ディーゼル燃料を濾過する燃料フィルターと、該送通路に配設され該ディーゼル燃料を一時的に圧送することができる燃料圧送ポンプと、該燃料噴射ポンプからオーバーフローしたリターン燃料を該燃料タンクに戻すリターン通路と該燃料フィルター手前の該送通路とを連通する連通路に配設され少なくとも該ディーゼル燃料からワックスの析出する低温時に該連通路を開通させる温度作動弁と、該燃料圧送ポンプを作動させるときに該連通路を遮蔽する遮蔽弁と、該燃料フィルターを備える有底筒状のロアーハウジングと、該燃料圧送ポンプと該温度作動弁と該遮蔽弁とを備え該ロアーハウジングの開孔部に設けられるアッパーハウジングと、からなり、前記連通路は、前記燃料フィルターと該燃料フィルター手前に配設された前記燃料圧送ポンプとの間にある送通路に連通しており、前記遮蔽弁は、該燃料圧送ポンプが作動して該送通路内が正圧になったときに該連通路を閉塞する弁であって、前記温度作動弁と前記遮蔽弁とが前記連通路内で直列に配置されており、前記温度作動弁は前記遮蔽弁よりも前記リターン通路側に位置していることを特徴とする。
【００１０】
前述の燃料供給装置では、燃料圧送ポンプと温度作動弁と遮蔽弁とが一体的に形成されてもそれぞれが別体として設けられたものでも良いし、燃料フィルターを必須構成要素ともしていない。
これに対してこの燃料濾過装置は、ロアーハウジングに燃料フィルターが設けられ、燃料圧送ポンプと温度作動弁と遮蔽弁とがアッパーハウジングに一体的に設けられたものである。このような構成とすることにより、燃料濾過装置を小型化できる。また、前記燃料フィルターが、前記ロアーハウジングに交換可能なエレメントを収納してなるものであると、ロアーハウジングとアッパーハウジングとを分解することで、エレメントの交換を容易に行える。
さらに、前記ロアーハウジングの底部に、前記ディーゼル燃料中に含まれる水を分離できるセジメンタが設けられていると、一層好適である。
【００１１】
（３）また、上記の燃料供給装置および燃料濾過装置のいずれの場合でも、次のことが言える。
つまり、前記温度作動弁が、前記低温時よりも高い高温時に前記連通路を閉塞するバイメタルバルブであると好適である。
温度作動弁をバイメタルバルブとすることにより、低コストで精度良く温度作動弁を構成することができる。また、高温時に連通路を閉塞するようにしたので、加熱されたリターン燃料は燃料タンクにほぼ全量が戻り、リターン燃料が燃料噴射ポンプを循環することがない。従って、燃料噴射ポンプは送通路を通って燃料タンクから送られてくる燃料により冷却されるため、燃料噴射ポンプの過熱も防止される。
【００１２】
また、前記連通路は、前記燃料フィルターと該燃料フィルター手前に配設された前記燃料圧送ポンプとの間にある送通路に連通しており、前記遮蔽弁は、該燃料圧送ポンプが作動して該送通路内が正圧になったときに該連通路を閉塞する弁であると、好適である（図１参照）。
燃料圧送ポンプを作動させると、それより下流側の送通路内は正圧となる。そして、その正圧時に連通路を閉塞する弁で遮蔽弁を構成すると、遮蔽弁を簡易な構造のものとすることができる。例えば、遮蔽弁が、前記送通路から前記リターン通路へ向けて軽く付勢されており該連通路に設けられた弁座に当接することで該連通路を閉塞するものとできる。なお、「軽く」付勢とは、ディーゼルエンジンの通常運転時（燃料圧送ポンプを作動させていないとき）、燃料圧送ポンプ下流の送通路に作用する負圧によって遮蔽弁が開通状態となる程度のものである。もっとも、そのような付勢力を与えることで、弁の安定的な支持が可能となる。また、燃料圧送ポンプを、電動ポンプとすることも可能であるが、燃料圧送ポンプは使用する状況が限られるため、例えば、ダイヤフラムを用いた手動式ポンプのように、より簡易な構造とすることが好ましい。
【００１３】
このような本発明に係る燃料系統のシステム構成例を図１に概念的に示す。図１は、低温時に燃料圧送ポンプを作動させている状態を示す。温度作動弁が開通状態にあるにも拘らず、遮蔽弁には燃料圧送ポンプの吐出圧（正圧）が作用しているため、遮蔽弁が連通路を閉塞している。このため、空気の混入したリターン燃料が送通路に流入することなく、燃料タンクに戻されている。なお、図１に示した燃料圧送ポンプは、ダイヤフラムを用いた手動式ポンプであり、吸入ポートと吐出ポートとの両方に逆止弁を備える。
これまでは前記温度作動弁と前記遮蔽弁とが独立した弁であることを前提に説明したが、それらの弁を一つの電磁弁で構成することも可能である。例えば、前記低温時に前記連通路を開通し前記高温時に前記連通路を閉塞し前記燃料圧送ポンプを作動させるときには該ディーゼル燃料の温度に拘らず該連通路を閉塞する電磁弁とすれば良い。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る実施形態を挙げ、本発明をより具体的に説明する。
本発明の第１実施形態である燃料濾過装置１００を図２に示す。なお、この燃料濾過装置１００は、本発明の燃料供給装置をより具体化したものでもある。
燃料濾過装置１００は、プライミングポンプ１１０と温度切替弁１２０と燃料フィルター１３０とセジメンタ１４０とからなり、プライミングポンプ１１０と温度切替弁１２０とはアッパーハウジング１５０に納められ、燃料フィルター１３０とセジメンタ１４０とはロアーハウジング１６０に納められている。
プライミングポンプ１１０は、本発明でいう燃料圧送ポンプに相当するものであり、ダイヤフラム１１１をノブ１１２で上下方向に手動揺動させると、吸入ポート１１３から吐出ポート（図略）へディーゼル燃料が圧送されるものである。なお、それらの吸入ポート１１３と吐出ポートには、それぞれ燃料の吸入と吐出とを許容する逆止弁が設けられている。
【００１５】
温度切替弁１２０は、バイメタルバルブ１２１とチェックバルブ１２２とそれらを収納するバルブハウジング１２３とからなり、バイメタルバルブ１２１とチェックバルブ１２２とがそれぞれ本発明でいう温度作動弁と遮蔽弁とに相当する。温度切替弁１２０の拡大図を図３に示す。図３からも解るように、バルブハウジング１２３の中央にはリターン燃料をリターン通路１２５から送通路１２６に導く連通路１２４が形成されており、連通路１２４に連なる連通ポート１２７はバイメタルバルブ１２１により開閉されるようになっている。尚、この開閉位置をバイメタルバルブ１２１の下方側の保持体１２１ａとしても良い。
このバイメタルバルブ１２１は、リターン燃料（軽油）の曇り点以上で連通ポート１２７を閉塞するようになっている。軽油の曇り点は、軽油の等級により異なるため、ディーゼルエンジンの仕様地に合わせて設定する。なお、軽油の曇り点とは、軽油からワックスが析出し始める温度である。また、バイメタルバルブ１２１の開閉切替え温度を雲り点以上に設定しているのは、次の理由による。バイメタルバルブ１２１が直接感知しているのはリターン燃料の温度であり、燃料フィルター１３０に送られる燃料の温度とズレがある。作動温度に余裕を設けることで、チェックバルブ１２２のハンチング等を防止して安定動作をさせることができる。このように、バイメタルバルブ１２１の作動点に余裕を設けることで、ワックスによる燃料フィルター１３０の目詰りを安定して回避できると共に、燃料噴射ポンプの過熱も未然に防ぐことができる。
【００１６】
リターン通路１２５の流入ポートにはニップル１２５ａが圧入され燃料噴射ポンプ（図略）と耐油製のゴムホースにより接続可能となっている。また、リターン通路１２５の吐出ポートにもニップル１２５ｂが圧入され燃料タンク（図略）に耐油製のゴムホースで接続可能となっている。尚、前記記載の流れ方向は逆でも成立する。
チェックバルブ１２２は、バイメタルバルブ１２１の下流側に配設され、バイメタルバルブ１２１の保持体１２１ａを弁座として、ばね定数の小さなコイルばね１２２ａによって下流側から上流側に付勢されている。なお、コイルばね１２２ａは支持体１５０ｂにより支持され、支持体１５０ｂは外周側に切り欠きが設けてあり、連通路１２４から送通路１２６へ燃料が流入できるようになっている。なお、バルブハウジング１２３は、アッパーハウジング１５０の円筒状凹部にＯリング１２８を介在させて油密に嵌入されている。
【００１７】
燃料フィルター１３０は、略円柱状に蛇腹の濾紙で構成されたエレメント１３１を略有底円筒状のロアーハウジング１６０に収納されてなる。そして、送通路１２６から送られてくるディーゼル燃料はエレメント１３１の外周側や底面側を通って内部に流入し、濾過された燃料が上面側に設けられた流出ポート１３２から燃料噴射ポンプに送られる。このとき、温度切替弁１２０の作動により、燃料の温度は軽油の曇り点を越えているため、ワックスがエレメント１３１に堆積することはない。
【００１８】
セジメンタ１４０は、ロアーハウジング１６０の底面側に設けられ、ディーゼル燃料に含まれる水分を沈降分離するものである。セジメンタ１４０は、フロート式水面センサ１４１とドレーンコック１４２とを備え、分離した水が設定高さを超えるとフロート式水面センサ１４１がＯＮ信号を出力して、警告灯（図略）を点灯させる。そして、それを認識した運転者等は、ドレーンコック１４２を緩めることで、セジメンタ１４０内の水分を除去することができる。
【００１９】
燃料濾過装置１００内の燃料の流れを図２または図３を参照して説明する。
先ず、通常運転時、燃料は、燃料タンク→送通路１１６→プライミングポンプ１１０と流れる（流れ▲１▼→▲２▼）。次に、図２上の裏側を通って、プライミングポンプ１１０から送通路１２６に流れる（流れ▲２▼→▲３▼）。次に、燃料フィルター１３０を通って燃料噴射ポンプに流れる（流れ▲４▼→▲５▼→▲６▼）。この後、燃料噴射ポンプからリターン通路１２５通って燃料タンクへと戻る（流れ▲７▼→▲９▼）。ここで、リターン通路１２５を流れるリターン燃料の温度が比較的低いときは、バイメタルバルブ１２１が開き、さらに、送通路１２６も負圧状態であるためにチェックバルブ１２２も開いている。その結果、そのリターン燃料の一部が連通路１２４を通って送通路１２６に流入し送通路１２６内を流れる燃料の温度を上昇させ、ワックスの析出が防止される。
【００２０】
ところで、エレメント１３１の交換やガス欠等で燃料通路に空気が混入したときは、プライミングポンプ１１０の手動ボタンを上下に所定回数押す。このとき、エンジンが停止した状態、つまり、燃料噴射ポンプのフィードポンプが停止した状態であるため、送通路１２６内は正圧となる。従って、チェックバルブ１２２には連通ポート１２７を閉じる側に力が作用し、チェックバルブ１２２は連通路１２４を介したリターン燃料の流れを遮蔽する。この結果、燃料噴射ポンプを出た燃料はリターン通路１２５を通って燃料タンクに全量流れ込み、空気の混入した燃料が再度、送通路１２６に戻ることはない。よって、プライミングポンプ１１０を所定回数作動させることにより、空気の混入した燃料は燃料タンクに戻される一方、各燃料通路には空気の混入していない燃料が充されることとなる。
【００２１】
次に、本発明に係る他の実施形態である燃料供給装置について説明する。
この燃料供給装置は、上述の燃料濾過装置１００のように、プライミングポンプ１１０、燃料フィルター１３０および温度切替弁１２０を一体とせずに、それらを適当に分割したものである。その主要部となる温度切替弁２２０を図４に示す。温度切替弁２２０は、前述の温度切替弁１２０と基本的な構成および機能を同じくする。つまり、バイメタルバルブ２２１と、チェックバルブ２２２と、それらを収納するロアーバルブハウジング２６０と、バイメタルバルブ２２１をロアーバルブハウジング２６０との間で挟持しリターン通路２２５と連通路２２４とを形成するアッパーバルブハウジング２５０とからなる。ここで、バイメタルバルブ２２１とチェックバルブ２２２とがそれぞれ本発明でいう温度作動弁と遮蔽弁とに相当する。
【００２２】
リターン通路２２５の流入ポートにはニップル２５０ａが一体形成されており、燃料噴射ポンプ（図略）と耐油製のゴムホースで接続できるようになっている。また、リターン通路２２５の吐出ポートにはニップル２５０ｂが一体形成されており燃料タンク（図略）に耐油製のゴムホースで接続できるようになっている。
チェックバルブ２２２は、バイメタルバルブ２２１の下流側（燃料供給通路側）に配設され、バイメタルバルブ２２１の保持体２２１ａを弁座として、ばね定数の小さなコイルばね２２２ａによって下流側から上流側に付勢されている。なお、コイルばね２２２ａはロアーバルブハウジング２６０の支持部２６０ｂにより支持され、ロアーバルブハウジング２６０の支持部２６０ｂは外周側に切り欠きが設けてあり、連通路２２４から送通路２２６へ燃料が流入できるようになっている。燃料の流れは、図３に示した前述の燃料濾過装置１００の場合と同様であり、図３に対応させて図４にも流れの方向および符号を示した。
【００２３】
【発明の効果】
このように、本発明の燃料供給装置または燃料濾過装置によれば、燃料フィルターの交換や燃料切れ等で燃料通路に空気が混入した状態で燃料圧送ポンプを作動させる場合でも、遮蔽弁が連通路を遮蔽するため、空気の混入したリターン燃料が送通路に再度戻ることがなく、燃料が燃料系統中を循環することを防止できる。
【００２４】
また、燃料圧送ポンプを備えることにより燃料系統の復帰が容易となると共に低温時にリターン燃料を燃料フィルター手前の送通路に戻すことで、ワックスによる燃料フィルターの目詰りを防止することができる。
さらに、本発明の燃料濾過装置では、燃料フィルター等が一体的に構成されているため、装置全体をコンパクトな構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る燃料系統のシステム構成例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態である燃料濾過装置を示す全体図である。
【図３】その実施形態に係る温度切替弁の拡大図である。
【図４】本発明の実施形態である燃料供給装置の温度切替弁を示す拡大図である。
【図５】本発明の開発途中で検討した燃料系統のシステム構成を示す図である。
【符号の説明】
１００           燃料濾過装置
１１０           プライミングポンプ（燃料圧送ポンプ）
１２０           温度切替弁
１２１           バイメタルバルブ（温度作動弁）
１２２           チェックバルブ（遮蔽弁）
１３０           燃料フィルター
１４０           セジメンタ
１５０           アッパーハウジング
１６０           ロアーハウジング
【図１】
0004399697.tif 000002
【図２】
0004399697.tif 000003
【図３】
0004399697.tif 000004
【図４】
0004399697.tif 000005
【図５】
0004399697.tif 000006