(57)【要約】【課題】サブタンク内の燃料がフィルタ部材を介して流出することを抑制する。【解決手段】燃料供給装置は、燃料ポンプ４０と、燃料を貯留するサブタンク３８と、燃料ポンプ４０に吸入される燃料を濾過する袋状のフィルタ部材６８を有しかつフィルタ部材６８がサブタンク３８の下面開口部を閉鎖するように配置される燃料フィルタ５０と、を備える。サブタンク３８内のヘッド圧がフィルタ部材６８の内部負圧よりも低くなるように、サブタンク３８の貯留可能な燃料の高さと、サブタンク３８内の燃料に対するフィルタ部材６８の接触面積と、が設定される。【選択図】図７
2020063674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンク内の燃料を内燃機関へ供給する燃料供給装置であって、
燃料ポンプと、
燃料を貯留するサブタンクと、
前記燃料ポンプに吸入される燃料を濾過する袋状のフィルタ部材を有しかつ該フィルタ部材が前記サブタンクの下面開口部を閉鎖するように配置される燃料フィルタと、
を備えており、
前記サブタンク内のヘッド圧が前記フィルタ部材の内部負圧よりも低くなるように、前記サブタンクの燃料を貯留可能な高さと、前記サブタンク内の燃料に対するフィルタ部材の接触面積と、が設定されている、燃料供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料供給装置であって、
前記サブタンクは、前記フィルタ部材を水平にした状態で前記燃料タンクの上面開口部を通過可能な外形を有する、燃料供給装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の燃料供給装置であって、
前記内燃機関へ供給する燃料の圧力を調整し、余剰燃料を余剰燃料排出口から排出するプレッシャレギュレータを備えており、
前記プレッシャレギュレータは、前記サブタンク内の底部に配置されている、燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示の技術は、燃料供給装置に関する。詳しくは、燃料タンク内の燃料を内燃機関へ供給する燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に記載された燃料供給装置がある。この燃料供給装置は、燃料ポンプとサブタンクと燃料フィルタとを備える。燃料ポンプは、燃料タンク内の燃料を吸入しかつ昇圧した後に吐出する。サブタンクは燃料を貯留する。燃料フィルタは、燃料ポンプに吸入される燃料を濾過する袋状のフィルタ部材を有しかつフィルタ部材が前記サブタンクの下面開口部を閉鎖するように配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１９４００５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の燃料供給装置によると、サブタンク内のヘッド圧がフィルタ部材の内部負圧よりも高くなり、サブタンク内の燃料がフィルタ部材を介して流出するおそれがある。
【０００５】
本明細書が開示する技術の課題は、サブタンク内の燃料がフィルタ部材を介して流出することを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示する技術は次の手段をとる。
【０００７】
第１の手段は、燃料タンク内の燃料を内燃機関へ供給する燃料供給装置であって、燃料ポンプと、燃料を貯留するサブタンクと、前記燃料ポンプに吸入される燃料を濾過する袋状のフィルタ部材を有しかつ該フィルタ部材が前記サブタンクの下面開口部を閉鎖するように配置される燃料フィルタと、を備えており、前記サブタンク内のヘッド圧が前記フィルタ部材の内部負圧よりも低くなるように、前記サブタンクの燃料を貯留可能な高さと、前記サブタンク内の燃料に対するフィルタ部材の接触面積と、が設定されている、燃料供給装置である。
【０００８】
第１の手段によれば、サブタンク内のヘッド圧がフィルタ部材の内部負圧よりも低いことにより、サブタンク内の燃料がフィルタ部材を介して流出することを抑制することができる。
【０００９】
第２の手段は、第１の手段の燃料供給装置であって、前記サブタンクは、前記フィルタ部材を水平にした状態で前記燃料タンクの上面開口部を通過可能な外形を有する、燃料供給装置である。
【００１０】
第２の手段によれば、サブタンクの外形を小型化し、燃料タンク内へのサブタンクの挿入性を向上することができる。
【００１１】
第３の手段は、第１又は２の手段の燃料供給装置であって、前記内燃機関へ供給する燃料の圧力を調整し、余剰燃料を余剰燃料排出口から排出するプレッシャレギュレータを備えており、前記プレッシャレギュレータは、前記サブタンク内の底部に配置されている、燃料供給装置である。
【００１２】
第３の手段によれば、プレッシャレギュレータからの余剰燃料が全てサブタンク内に排出されることにより保持される。このため、サブタンク内へ燃料を自然流入させなくても済む。また、サブタンク内の燃料中の底部にプレッシャレギュレータが液没されることにより、プレッシャレギュレータの余剰燃料排出口からの余剰燃料の排出音を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本明細書に開示の技術は、上記手段をとることにより、サブタンク内の燃料がフィルタ部材を介して流出することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態にかかる燃料供給装置を示す斜視図である。
【図２】燃料供給装置を示す側面図である。
【図３】燃料供給装置を示す背面図である。
【図４】燃料供給装置を示す底面図である。
【図５】図３のV−V線矢視断面図である。
【図６】蓋部材とポンプユニットとを分解して示す斜視図である。
【図７】ポンプユニットを示す断面図である。
【図８】フィルタ部材の内部負圧とサブタンクのヘッド差との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、一実施形態について図面を用いて説明する。燃料供給装置は、自動車等の車両に搭載されるものであり、燃料タンク内の液体燃料を内燃機関（エンジン）に送給するものである。図１は燃料供給装置を示す斜視図、図２は同じく側面図、図３は同じく背面図、図４は同じく底面図、図５は図３のV−V線矢視断面図、図６は蓋部材とポンプユニットとを分解して示す斜視図である。燃料供給装置に係る方位を図に矢印で示すとおりに定める。上下方向は、車両の燃料タンクに搭載された状態での重力方向いわゆる天地方向に対応する。また、前後左右方向は特定するものではない。
【００１６】
（燃料タンク）
図２に示すように、燃料タンク１０は、上壁部１１及び底壁部１２を有する中空容器状に形成されている。燃料タンク１０は、樹脂製であり、タンク内圧の変化によって変形、主に上下方向に膨張及び収縮する。上壁部１１には、円形孔状の上面開口部１３が形成されている。燃料タンク１０内には、例えば、液体燃料としてのガソリンが貯留されている。
【００１７】
（燃料供給装置）
図１に示すように、燃料供給装置２０は、蓋部材２２とポンプユニット２４とを備えている（図６参照）。
【００１８】
（蓋部材２２）
蓋部材２２は、円形板状の蓋板部２６を主体として形成されている。蓋部材２２は例えばポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）からなる樹脂製である。図２に示すように、蓋板部２６の下面には、短円筒状の嵌合筒部２７が同心状に形成されている。蓋板部２６の外周部には、嵌合筒部２７よりも径方向外方へ張り出す円環板状のフランジ部２８が形成されている。
【００１９】
図１に示すように、蓋板部２６には、燃料吐出ポート３０及び電気コネクタ部３２が設けられている。燃料吐出ポート３０は、蓋板部２６を上下方向に貫通している。燃料吐出ポート３０は、燃料タンク１０内外の燃料配管の接続に用いられる。また、電気コネクタ部３２は、燃料タンク１０内外の電気配線の接続に用いられる。
【００２０】
図３に示すように、蓋板部２６の下面の後側部には、スタンドオフ部３４が形成されている。スタンドオフ部３４は、筒柱部３５と左右の両湾曲壁部３６とを有する（図６参照）。筒柱部３５は、上下方向に延在する筒状に形成されている。両湾曲壁部３６は、筒柱部３５の両側部に左右対称状に形成されている。両湾曲壁部３６は、後面視において嵌合筒部２７から下方に向かって収束する略三角形状に形成されている。
【００２１】
（ポンプユニット２４）
図７はポンプユニットを示す断面図である。図７に示すように、ポンプユニット２４は、サブタンク３８、燃料ポンプ４０、及び、プレッシャレギュレータ４２を備えている。ポンプユニット２４は、センダゲージ４４を備えている（図６参照）。
【００２２】
サブタンク３８は、サブタンク本体４６、ロアカバー４８及び燃料フィルタ５０を備えている。サブタンク３８は連結支柱５２を備えている（図６参照）。サブタンク本体４６は、タンク形成部５４とポンプケース部５５と配管部５６とレギュレータ取付管部５７とを有する。サブタンク本体４６は、例えばポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）からなる樹脂製である。
【００２３】
タンク形成部５４は、下面を開口する有天円筒状に形成されている。図５に示すように、タンク形成部５４の後端部の上面には、上面を水平面とする支柱取付部５９が形成されている。
【００２４】
図７に示すように、ポンプケース部５５は、タンク形成部５４の上面部の中央部に一体成形により形成されている。ポンプケース部５５は、下面を開口する有天円筒状に形成されている。ポンプケース部５５の上下方向の中間部がタンク形成部５４の上面部に接続されている。
【００２５】
配管部５６は、ポンプケース部５５の上面部に一体成形により形成されている。配管部５６は、ポンプケース部５５の上面部から略左方へ延びる直管状に形成されている。配管部５６は、一端部にポンプケース部５５に連通する入口部５６ａを有し、他端部に出口部５６ｂを有する。出口部５６ｂは、ホース等の配管部材６２を介して燃料吐出ポート３０に接続されている（図１参照）。
【００２６】
レギュレータ取付管部５７は、タンク形成部５４の上面部に一体成形により形成されている。レギュレータ取付管部５７は、上下方向に延在する管状に形成されている。レギュレータ取付管部５７の上下方向の中間部がタンク形成部５４の上面部に接続されている。レギュレータ取付管部５７は、ポンプケース部５５の左側に並列的に配置されている。レギュレータ取付管部５７の上部は、タンク形成部５４の上面部から上方へ向かって通路断面積が徐々に小さくなっている。レギュレータ取付管部５７の上端部は、配管部５６の軸方向の中央部に連通されている。
【００２７】
ロアカバー４８は、円形浅皿状に形成されている。ロアカバー４８の底板部６６は、多数の開口を有する格子板状に形成されている（図４参照）。ロアカバー４８は、タンク形成部５４にサブタンク本体４６の下面開口部を覆うようにスナップフィットにより取り付けられている。ロアカバー４８は樹脂製である。
【００２８】
燃料フィルタ５０は、フィルタ部材６８と接続部材７２とを有する。フィルタ部材６８は、樹脂製の不織布からなる濾材により中空袋状に形成されてなる。フィルタ部材６８の外形は、略円盤状に形成されている。フィルタ部材６８内には、フィルタ部材６８の内部容積を確保する内骨部材が配置されている。接続部材７２は、フィルタ部材６８の上面部に配置されている。接続部材７２は、内骨部材と結合されており、フィルタ部材６８内外を連通している。接続部材７２及び内骨部材は樹脂製である。
【００２９】
フィルタ部材６８は、タンク形成部５４に対するロアカバー４８の取り付けに先立って、タンク形成部５４の下面を閉鎖するように略水平状に配置されている。接続部材７２は、ポンプケース部５５の下端部にスナップフィットにより取り付けられている。タンク形成部５４と燃料フィルタ５０の上面部との間には、燃料を貯留する燃料貯留空間７４が形成されている。タンク形成部５４に対するロアカバー４８の取り付けによって、フィルタ部材６８の周縁部がタンク形成部５４とロアカバー４８との間にシール状態で挟持されている。
【００３０】
燃料ポンプ４０は、略円柱状の電動式燃料ポンプからなる。燃料ポンプ４０は、ポンプケース部５５に対する接続部材７２の取り付けに先立って、ポンプケース部５５内に下方から挿入されている。これにともない、燃料ポンプ４０の吐出口４０ａが配管部５６の入口部５６ａに接続されている。ポンプケース部５５に対する接続部材７２の取り付けによって、燃料ポンプ４０がポンプケース部５５内に保持されている。これにともない、燃料ポンプ４０の吸入口に接続部材７２を介してフィルタ部材６８の内部空間が連通されている。フィルタ部材６８は、燃料ポンプ４０に吸入される燃料を濾過する。
【００３１】
燃料ポンプ４０は、フィルタ部材６８を通過した燃料を吸入口から吸入しかつ加圧した後、吐出口４０ａから配管部５６内に吐出する。
【００３２】
プレッシャレギュレータ４２は、レギュレータ取付管部５７の下端部内に設けられている。プレッシャレギュレータ４２は、配管部５６内の圧力すなわち燃料ポンプ４０からエンジンに供給される燃料の圧力を所定の圧力に調整し、余剰燃料を余剰燃料排出口４２ａから噴出する。プレッシャレギュレータ４２は、通常、燃料貯留空間７４に貯留される燃料中に液没される。レギュレータ取付管部５７の下端部には、プレッシャレギュレータ４２を抜け止めする樹脂製の抜け止め部材４３がスナップフィットにより取り付けられている。プレッシャレギュレータ４２の余剰燃料排出口４２ａから噴出された加圧燃料は、抜け止め部材４３に設けられた開口孔４３ａを通じて燃料貯留空間７４へ噴出される。プレッシャレギュレータ４２は、サブタンク３８内の燃料貯留空間７４の底部に配置されている。抜け止め部材４３は、燃料フィルタ５０のフィルタ部材６８の上方近くに配置されている。
【００３３】
図６に示すように、センダゲージ４４は、ゲージボデー７６とアーム７８とフロート８０とを有する。ゲージボデー７６は、サブタンク本体４６のタンク形成部５４の外側面に取り付けられている。ゲージボデー７６には回路基板等が設けられている。ゲージボデー７６の表面側にはアームホルダ７７が水平軸回りに回動可能に設けられている。アーム７８の基端部は、アームホルダ７７に取り付けられている。フロート８０は、アーム７８の先端部に取り付けられている。センダゲージ４４は、燃料タンク１０内の燃料の残量すなわち液面の位置を検出する液面検出装置である。ゲージボデー７６及びフロート８０は樹脂製である。アーム７８は金属製である。
【００３４】
図５に示すように、連結支柱５２は中空筒状に形成されている。連結支柱５２の下端部には台座部８３が形成されている。連結支柱５２は、サブタンク本体４６の支柱取付部５９上に台座部８３が支持された状態で垂直状に立設されている（図３参照）。連結支柱５２は、例えばガラス繊維が混合されたナイロン樹脂（ＰＡ６６）からなる樹脂製である。
【００３５】
連結支柱５２は、蓋部材２２のスタンドオフ部３４の筒柱部３５内に軸方向すなわち上下方向にスライド可能に挿入されている。連結支柱５２と筒柱部３５とは、スナップフィットにより相互に軸方向に所定の範囲内で移動可能に連結されている。これにより、蓋部材２２とポンプユニット２４のサブタンク本体４６とが上下方向に所定の範囲内で移動可能に連結されている。
【００３６】
連結支柱５２内には、金属製のコイルスプリング８５が挿入されている。コイルスプリング８５は、蓋部材２２とサブタンク本体４６とを相反方向すなわち離間方向へ付勢している。連結支柱５２はスプリングガイドを兼ねている。
【００３７】
図１に示すように、配管部５６の出口部５６ｂ（図７参照）は、ホース等の配管部材６２を介して燃料吐出ポート３０に接続されている。燃料ポンプ４０の電気コネクタ４０ｃ（図６参照）は、電気配線７５を介して蓋部材２２の電気コネクタ部３２に電気的に接続されている（図５参照）。ゲージボデー７６の電気コネクタは、電気コネクタ部３２に電気配線８２を介して電気的に接続されている（図１参照）。
【００３８】
（燃料供給装置２０の設置）
燃料供給装置２０は、燃料タンク１０への設置に際して蓋部材２２にポンプユニット２４が懸吊された伸長状態とされる。すなわち、蓋部材２２とポンプユニット２４とが最離間状態に配置される。続いて、燃料供給装置２０の伸長状態のまま、ポンプユニット２４を燃料タンク１０内に上面開口部１３から挿入させて燃料タンク１０の底壁部１２上に載置する。このとき、サブタンク本体４６の下端面が底壁部１２の上面に当接される。
【００３９】
続いて、蓋部材２２がコイルスプリング８５の付勢力に抗して押し下げられ、蓋部材２２のフランジ部２８が燃料タンク１０の上壁部１１に固定金具、ボルト等の固定手段を介して固定される。上記のようにして、燃料供給装置２０の設置が完了する（図２及び図３参照）。蓋部材２２は、燃料タンク１０の上面開口部１３を閉鎖する。
【００４０】
燃料供給装置２０の設置状態（図２及び図３参照）において、ポンプユニット２４は、コイルスプリング８５の付勢力によって燃料タンク１０の底壁部１２に押し付けられた状態に保持される。また、蓋部材２２の燃料吐出ポート３０には、エンジンにつながる燃料供給配管が接続される。また、電気コネクタ部３２には、それぞれ外部コネクタが接続される。
【００４１】
（燃料供給装置２０の作動）
外部からの駆動電力により燃料ポンプ４０が駆動される。すると、燃料タンク１０内の燃料、及び／又は、サブタンク３８の燃料貯留空間７４内の燃料が、燃料フィルタ５０を介して燃料ポンプ４０に吸入されて加圧される。燃料ポンプ４０からサブタンク本体４６の配管部５６内に吐出された加圧燃料は、プレッシャレギュレータ４２により調圧される。調圧された加圧燃料は、配管部材６２を経て蓋部材２２の燃料吐出ポート３０からエンジンへ供給される。
【００４２】
燃料タンク１０は、気温の変化や燃料量の変化等によるタンク内圧の変化によって変形すなわち膨張及び収縮する。これにともない、燃料タンク１０の上壁部１１と底壁部１２との間の間隔が変化（増減）する。この場合、蓋部材２２とポンプユニット２４とが相対的に上下方向に移動することにより燃料タンク１０の高さの変化に追従する。
【００４３】
燃料タンク１０が過剰に収縮しようとするときは、蓋部材２２のスタンドオフ部３４がポンプユニット２４の連結支柱５２の台座部８３と当接することにより突っ張り棒として作用する。これによって、蓋部材２２とサブタンク本体４６との間の間隔が最小間隔に規制される。すなわち、燃料供給装置２０が最低高さ状態に規制される。
【００４４】
（実施形態の特徴的構成）
サブタンク３８の貯留可能な燃料の高さをｈとし、サブタンク３８内の燃料に対するフィルタ部材６８の接触面積をＳとし、サブタンク３８内のヘッド圧をＰ３とし、フィルタ部材６８の内部負圧をＰ１とする。このとき、ヘッド圧Ｐ３が内部負圧Ｐ１よりも低くなるように、高さｈと接触面積Ｓとが設定されている。
【００４５】
ヘッド圧Ｐ３は数式１により求めることができる。
【数１】
2020063674.tif 000003
ρ：燃料密度
ｇ：重力加速度
【００４６】
内部負圧Ｐ１は数式２により求めることができる。
【数２】
2020063674.tif 000004
ｖ：流速
Ｑ：流量
【００４７】
図８はフィルタ部材６８の内部負圧とサブタンク３８のヘッド差との関係を示すグラフである。図８は、ヘッド差が特性線Ａ以下でかつフィルタ部材６８の液膜圧Ｐｆ以下の領域Ｒにおいて、サブタンク３８内の燃料を保持可能でありかつ燃料ポンプ４０がサブタンク３８内の燃料を吸入可能であることを示している。
【００４８】
また、接触面積Ｓを縮小し、内部負圧Ｐ１を増大することにより、サブタンク３８の保持燃料量を増加することができる。また、接触面積Ｓの縮小化により、フィルタ部材６８を小型化することができる。
【００４９】
また、高さｈと接触面積Ｓとは、サブタンク３８内のヘッド圧Ｐ３がフィルタ部材６８の内部負圧Ｐ１よりも低くなる範囲において、サブタンク３８の保持燃料量が最大値となるように設定されている。
【００５０】
サブタンク３８は、フィルタ部材６８を水平にした状態で燃料タンク１０の上面開口部１３を通過可能な外形を有する。また、プレッシャレギュレータ４２は、サブタンク３８の燃料貯留空間７４内の底部に配置されている。
【００５１】
（実施形態の利点）
本実施形態によれば、サブタンク３８内のヘッド圧Ｐ３がフィルタ部材６８の内部負圧Ｐ１よりも低いことにより、サブタンク３８内の燃料がフィルタ部材６８を介して流出することを抑制することができる。
【００５２】
また、サブタンク３８の貯留可能な燃料の高さｈと、サブタンク３８内の燃料に対するフィルタ部材６８の接触面積Ｓと、は、サブタンク３８内のヘッド圧Ｐ３がフィルタ部材６８の内部負圧Ｐ１よりも低くなる範囲において、サブタンク３８の保持燃料量が最大値となるように設定されている。したがって、サブタンク３８の燃料保持量が最大値となることで、燃料切れを効果的に抑制することができる。
【００５３】
また、サブタンク３８は、フィルタ部材６８を水平にした状態で燃料タンク１０の上面開口部１３を通過可能な外形を有する。したがって、サブタンク３８の外形を小型化し、燃料タンク１０内へのサブタンク３８の挿入性を向上することができる。この点について説明すると、例えば、特許文献１に記載のサブタンクによると、水平状態での外形が大きく、燃料タンクの上面開口部を水平状態で通過できないため、燃料タンク内へのサブタンクの挿入性が低い。これに対し、本実施形態のサブタンク３８によると、燃料タンク１０の上面開口部１３を水平状態で通過可能であるため、特許文献1に比べて、サブタンク３８の外形を小型化し、燃料タンク１０内へのサブタンク３８の挿入性を向上することができる。
【００５４】
また、プレッシャレギュレータ４２がサブタンク３８内の底部に配置されている。したがって、プレッシャレギュレータ４２からの余剰燃料が全てサブタンク３８内に排出されることにより保持される。このため、サブタンク３８内へ燃料を自然流入させなくても済む。また、サブタンク３８内の燃料中の底部にプレッシャレギュレータ４２が液没されることにより、プレッシャレギュレータ４２の余剰燃料排出口４２ａからの余剰燃料の排出音を抑制することができる。
【００５５】
［他の実施形態］
以上、本明細書に開示の技術を特定の実施形態について説明したが、その他各種の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１０  燃料タンク
１３  上面開口部
２０  燃料供給装置
３８  サブタンク
４０  燃料ポンプ
４２  プレッシャレギュレータ
４２ａ  余剰燃料排出口
５０  燃料フィルタ
６８  フィルタ部材
【図１】
2020063674.tif 000005
【図２】
2020063674.tif 000006
【図３】
2020063674.tif 000007
【図４】
2020063674.tif 000008
【図５】
2020063674.tif 000009
【図６】
2020063674.tif 000010
【図７】
2020063674.tif 000011
【図８】
2020063674.tif 000012