(57)【要約】【課題】サブタンク内に戻されたリターン燃料の温度を低下させ且つ気泡を除去してから供給することが可能な燃料供給装置を提供する。【解決手段】サブタンク２０に、サブタンク２０内空間を鉛直方向に仕切るセパレータ２１を設け、燃料フィルタ４０および供給管３０の先端３１を、サブタンク２０の底部２０ａ、セパレータ２１およびサブタンク２０の側壁２０ｂにより囲まれる第１空間Ａ内に配置した。余剰燃料を燃料タンク１０へ戻すリターン管８０から流出するリターン燃料を、セパレータ２１の上側表面およびサブタンク２０の側壁２０ｂにより囲まれる第２空間Ｂ内に流入させた。これにより、第２空間Ｂ内にてリターン燃料を冷却し気泡を除去でき、冷却され且つ気泡が除去された燃料を第１空間Ａ内に流入させて外部へ供給できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクに設置されて前記燃料タンク内の燃料をエンジンへ供給する燃料供給装置であって、
一端が前記燃料タンク内の底部近傍にあり他端が前記燃料タンク外側にあるように配置された供給管と、
前記供給管の先端に接続された燃料フィルタと、
前記燃料タンク内に配置され且つ前記供給管および前記燃料フィルタが収納された有底筒状のサブタンクと、
一端が前記燃料タンク内にあり他端が前記燃料タンク外側にあるように配置され前記エンジンから流出する余剰燃料を前記燃料タンクへ燃料を戻すリターン管と、
前記サブタンクに設けられ前記サブタンクの内側空間を鉛直方向に隔離する略板状の仕切り部材と、
前記サブタンクの内側にあり且つ前記仕切り部材を挟んで対向する２つの空間を連通する連通手段とを備え、
前記燃料フィルタおよび前記供給管の先端は前記サブタンクの底部、前記サブタンクの内壁および前記仕切り部材により囲まれる空間である第１空間に配置され、
前記リターン管の出口は前記サブタンクの内壁および前記仕切り部材の鉛直方向上側表面に囲まれる空間である第２空間に配置されることを特徴とする燃料供給装置。
【請求項２】
前記連通手段は前記仕切り部材に形成された貫通孔であることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
【請求項３】
前記サブタンク外の燃料を前記サブタンク内に供給するためのジェットポンプを備え、
前記ジェットポンプは前記サブタンク内に設置され、
前記ジェットポンプの吐出口は前記仕切り部材よりも上方に開口することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか一つに記載の燃料供給装置。
【請求項４】
前記ジェットポンプの前記吐出口からの燃料流出方向は鉛直方向上方向きであることを特徴とする請求項３に記載の燃料供給装置。
【請求項５】
燃料タンクに設置されて前記燃料タンク内の燃料をエンジンへ供給する燃料供給装置であって、
前記燃料タンク内に設けられた有底筒状のサブタンクと、
一端が前記サブタンク内の底部に他端が前記燃料タンク外側にあるように配置された供給管と、
前記サブタンク内の底部に配置されて前記供給管の先端に接続された燃料フィルタと、
一端が前記燃料タンク内にあり他端が前記燃料タンク外側にあるように配置され前記エンジンから流出する余剰燃料を前記燃料タンクへ燃料を戻すリターン管と、
前記サブタンク内において前記燃料フィルタおよび前記供給管の先端よりも鉛直方向上側に鉛直方向上方に向かって開口するように配置された有底筒状の容器部とを備え、
前記リターン管の出口は前記容器部内に配置され、
鉛直方向から見て前記容器部の上縁の輪郭線は前記サブタンクの上縁の輪郭線よりも内側にあることを特徴とする燃料供給装置。
【請求項６】
前記サブタンク外の燃料を前記サブタンク内に供給するためのジェットポンプを備え、
前記ジェットポンプは前記サブタンク内に設置され、
前記ジェットポンプの吐出口は前記容器内に開口することを特徴とする請求項５に記載の燃料供給装置。
【請求項７】
前記ジェットポンプの前記吐出口からの燃料流出方向は鉛直方向上方向きであることを特徴とする請求項６に記載の燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
従来、燃料供給装置としては、たとえば、燃料タンク内にサブタンクを設け、このサブタンク内に、内燃機関へ燃料を供給するための供給管の先端、および供給管の先端に装着された燃料フィルタを配置するとともに、内燃機関に供給された燃料のうち余剰燃料、いわゆるリターン燃料を燃料タンクに戻すリターン管の先端をサブタンク内に配置したものがある（特許文献１参照）。
【０００２】
サブタンク内の液面レベルは、サブタンク外の液面レベルと等しいが、燃料タンク傾斜時等におけるサブタンク内の液面の上下方向変動量は、サブタンク外における液面の上下方向変動量よりも小さい。これにより、燃料タンク傾斜時においても供給管先端を燃料内に維持して確実に燃料を供給できることを狙っている。また、リターン管の先端をサブタンク内に配置して内燃機関からのリターン燃料をサブタンク内に戻すことにより、サブタンク内の燃料量を多く維持して確実に燃料を供給できることを狙っている。
【特許文献１】特開平５−９９０９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
内燃機関に供給された燃料は高圧ポンプで加圧されて燃料噴射弁に送られる。燃料噴射弁に送られた高圧燃料のうち所定量の燃料が燃料噴射弁から燃焼室内に噴射され、余剰となった燃料はリターン管を経て燃料燃料タンクに戻される。燃料は、高圧化・膨脹の過程を経ることで温度が上昇する。さらに、内燃機関内の燃料通路は温度が高いため、そこから熱を受けることによっても温度が上昇する。したがって、リターン燃料は高温になっている。また、主に膨脹過程で気泡が発生するため、リターン燃料は気泡を含んでいる。サブタンクに流入した上述の高温且つ気泡を含んだリターン燃料が再び内燃機関へ供給されると、内燃機関の作動が不安定となる可能性がある。
【０００４】
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、サブタンク内に戻されたリターン燃料の温度を低下させ且つ気泡を除去してから供給することが可能な燃料供給装置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】
【０００５】
本発明は上記目的を達成する為、以下の技術的手段を採用する。
【０００６】
本発明の請求項１に記載の燃料供給装置は、燃料タンクに設置されて燃料タンク内の燃料をエンジンへ供給する燃料供給装置であって、一端が燃料タンク内の底部近傍にあり他端が燃料タンク外側にあるように配置された供給管と、供給管の先端に接続された燃料フィルタと、燃料タンク内に配置され且つ供給管および燃料フィルタが収納された有底筒状のサブタンクと、一端が燃料タンク内にあり他端が燃料タンク外側にあるように配置されエンジンから流出する余剰燃料を燃料タンクへ燃料を戻すリターン管と、サブタンクに設けられサブタンクの内側空間を鉛直方向に隔離する略板状の仕切り部材と、サブタンクの内側にあり且つ仕切り部材を挟んで対向する２つの空間を連通する連通手段とを備え、燃料フィルタおよび供給管の先端はサブタンクの底部、サブタンクの内壁および仕切り部材により囲まれる空間である第１空間に配置され、リターン管の出口はサブタンクの内壁および仕切り部材の鉛直方向上側表面に囲まれる空間である第２空間に配置されることを特徴としている。
【０００７】
リターン管により燃料タンクへ戻されたリターン燃料は、再び供給管を介してエンジンへ供給される。上述のように構成された本発明の請求項１に記載の燃料供給装置において、エンジンから燃料タンクへ戻されたリターン燃料が再び供給管からエンジンへ送られるまでの経路について説明する。
【０００８】
リターン燃料は、先ず、第２空間に流入し、第２空間内の燃料と混合された後、連通手段を介して第１空間へ流入する。そして、第１空間内に配置されている燃料フィルタを通過して供給管により吸入されエンジンへ供給される。このとき、リターン燃料は第２空間内へ流入してから連通手段に至るまでの期間、第２空間に滞留する。リターン燃料が第２空間に滞留している期間中に、リターン燃料に含まれる気泡は燃料液面へ浮上移動して消滅する。また、燃料タンク内燃料の温度はリターン燃料の温度よりも低い。したがって、リターン燃料は第２空間に流入して第２空間内の燃料と混合することにより温度が低下する。言い換えると冷却される。また、液体の比重量は温度に反比例する、つまり低温ほど比重量が大きいことから、第２空間内の燃料温度は、鉛直方向において上方から下方に向かうに連れて低くなっている。
【０００９】
本発明の請求項１に記載の燃料供給装置において、サブタンク内の仕切り部材は、サブタンクの内側空間を鉛直方向に隔離するように配置されているので、第１空間および第２空間は、鉛直方向において第２空間を上側として上下に重なるように配置されている。したがって、第２空間から連通手段を介して第１空間へ向かう燃料の流れ方向は、鉛直方向において上から下へ向かう方向となる。この方向は、リターン燃料中に含まれている気泡が第２空間内において液面へ浮上移動する方向とは反対向きである。これにより、第２空間から連通手段を介して第１空間へ向かう燃料中に気泡が含まれることを確実に抑止することができる。さらに、第２空間から連通手段を介して第１空間へ向かう燃料の流れ方向は、第２空間内の燃料温度分布においてより低温側に向かう方向と一致している。このように、本発明の請求項１に記載の燃料供給装置において、サブタンクの第２空間は、サブタンクに戻されたリターン燃料の温度を低下させるとともに、リターン燃料に含まれていた気泡を分離する場所として機能している。
【００１０】
以上から、第２空間内の燃料を、連通手段を介して第１空間に流入させる構成とすることにより、気泡を含まず、且つ燃料タンク流入直後のリターン燃料温度よりも低い温度の燃料を、燃料フィルタ、供給管を介してエンジンへ供給することができる。これにより、サブタンク内に戻されたリターン燃料の温度を低下させ且つ気泡を除去してから供給することが可能な燃料供給装置を提供することができる。
【００１１】
この場合、本発明の請求項２に記載の発明のように、連通手段を仕切り部材に形成された貫通孔であるような構成とすれば、連通手段を容易に形成することができる。また、この構成によれば、連通手段は、鉛直方向において第２空間の最低位の場所、すなわち、第２空間内の燃料温度が最も低い場所に設けられるので、リターン燃料を確実に冷却した後に燃料フィルタ、供給管を介してエンジンへ供給することができる。さらに、連通手段は、鉛直方向において第２空間の燃料液面から最も遠い場所、すなわち、第２空間内において気泡が存在している場所から最も離れている場所に設けられるので、気泡を確実に除去した燃料を、供給管を介してエンジンへ供給することができる。
【００１２】
本発明の請求項３に記載の燃料供給装置は、サブタンク外の燃料をサブタンク内に供給するためのジェットポンプを備え、ジェットポンプはサブタンク内に設置され、ジェットポンプの吐出口は仕切り部材よりも上方に開口することを特徴としている。
【００１３】
サブタンク外の燃料をジェットポンプの作動によりサブタンク内に供給する場合について説明する。燃料タンク形状が複雑化し、たとえば馬の鞍状に形成された場合を考える。燃料タンクとしては一体に形成されているが、燃料貯蔵部は上方において連通した２つの部分に分かれており、燃料供給装置はどちらか一方の燃料貯蔵部内にのみ設置されている。燃料タンク内の燃料液面が上述した連通部よりも下になると、燃料供給装置は、燃料供給装置が設置されていない側の燃料貯蔵部内の燃料を吸出せなくなる。そこで、ジェットポンプを用いて、燃料供給装置が設置されていない側の燃料貯蔵部内の燃料を、燃料供給装置が設置された側の燃料貯蔵部内、詳しくはサブタンク内に移送している。これにより、たとえば鞍型のような複数の燃料貯蔵部を具える燃料タンクであっても、そこに貯蔵される燃料を有効に利用することができる。
【００１４】
上述したように使用されるジェットポンプにおいて、その吐出口から吐出される燃料中には気泡が含まれることがある。特に、ジェットポンプの吸い込み口が設置されている部分の燃料液面が低下し、燃料液面がジェットポンプの吸い込み口に近づくと、液面の揺動等によりジェットポンプの吸い込み口から空気が吸い込まれることがある。このような事態になると、燃料供給装置からの供給管から吸入されるまえに気泡を除去する必要がある。そこで、本発明の請求項３に記載の発明のように、ジェットポンプをサブタンク内に設置し、ジェットポンプの吐出口を仕切り部材の上方の空間に開口させる構成とすれば、ジェットポンプから吐出された燃料は、直ぐには供給管から吸入されず、暫く仕切り部材の上方側空間に滞留し、その間に混入した気泡は燃料液面へ移動し消滅する。
【００１５】
以上により、ジェットポンプを用いた構成においても、ジェットポンプで発生した燃料中に含まれる気泡を、仕切り部材の上方側空間にて消滅させて、気泡が除去された燃料を仕切り部材の下方側空間に設置された供給管に吸入させることができる。したがって、気泡が燃料とともに供給管を経て送出されて不具合を生じることが防止される。
【００１６】
この場合、本発明の請求項４に記載の燃料供給装置のように、ジェットポンプの吐出口からの燃料流出方向が鉛直方向上方向きであるような構成とすれば、上述した、ジェットポンプから吐出される燃料中に含まれる気泡を、それに作用する浮力に加えて、吐出燃料流れの流体力の作用によって、燃料液面に向かって浮上移動させることができる。すなわちジェットポンプの吐出口から短時間で燃料液面に到達させ消滅させることができる。
【００１７】
本発明の請求項５に記載の燃料供給装置は、燃料タンクに設置されて燃料タンク内の燃料をエンジンへ供給する燃料供給装置であって、燃料タンク内に設けられた有底筒状のサブタンクと、一端がサブタンク内の底部に他端が燃料タンク外側にあるように配置された供給管と、サブタンク内の底部に配置されて供給管の先端に接続された燃料フィルタと、一端が燃料タンク内にあり他端が燃料タンク外側にあるように配置されエンジンから流出する余剰燃料を燃料タンクへ燃料を戻すリターン管と、サブタンク内において燃料フィルタおよび供給管の先端よりも鉛直方向上側に鉛直方向上方に向かって開口するように配置された有底筒状の容器部とを備え、リターン管の出口は容器部内に配置され、鉛直方向から見て容器部の上縁の輪郭線はサブタンクの上縁の輪郭線よりも内側にあることを特徴としている。
【００１８】
リターン管により燃料タンクへ戻されたリターン燃料は、再び供給管を介してエンジンへ供給される。上述のように構成された本発明の請求項５に記載の燃料供給装置において、エンジンから燃料タンクへ戻されたリターン燃料が再び供給管からエンジンへ送られるまでの経路について説明する。
【００１９】
上述のように構成された本発明の請求項５に記載の燃料供給装置において、容器部はサブタンク内に、鉛直方向上方に向かって開口するように配置されている。すなわちサブタンクと容器部とは、大きさの異なる２つの有底状の容器を互いに鉛直方向上方に向かって開口させ且つ大きい容器（サブタンク）内に小さい容器（容器部）を収容させて配置したような位置関係となっている。
【００２０】
リターン燃料は、先ず、容器部に流入し、容器部内の燃料と混合された後、容器部の上縁から溢れてサブタンクへ流入する。そして、サブタンク内且つ容器部の下方に配置されている燃料フィルタを通過して同じくサブタンク内且つ容器部の下方に配置されている供給管の先端から吸入されエンジンへ供給される。このとき、リターン燃料は容器部内へ流入してからサブタンク内に至るまでの期間、容器部内に滞留する。リターン燃料が容器部内に滞留している期間中に、リターン燃料に含まれる気泡は燃料液面へ浮上移動して消滅する。また、燃料タンク内燃料の温度はリターン燃料の温度よりも低い。したがって、リターン燃料は容器部に流入して容器部内の燃料と混合することにより温度が低下する。言い換えると冷却される。このように、本発明の請求項５に記載の燃料供給装置において、サブタンクの容器部は、サブタンクに戻されたリターン燃料の温度を低下させるとともに、リターン燃料に含まれていた気泡を分離する場所として機能している。
【００２１】
以上から、リターン燃料を、一端容器部内へ流入させた後にサブタンクに流入させる構成とすることにより、気泡を含まず、且つ燃料タンク流入直後のリターン燃料温度よりも低い温度の燃料を、燃料フィルタおよび供給管を介してエンジンへ供給することができる。これにより、サブタンク内に戻されたリターン燃料の温度を低下させ且つ気泡を除去してから供給することが可能な燃料供給装置を提供することができる。
【００２２】
本発明の請求項６に記載の燃料供給装置は、サブタンク外の燃料をサブタンク内に供給するためのジェットポンプを備え、ジェットポンプはサブタンク内に設置され、ジェットポンプの吐出口は容器内に開口することを特徴としている。
【００２３】
サブタンク外の燃料をジェットポンプの作動によりサブタンク内に供給する場合について説明する。燃料タンク形状が複雑化し、たとえば馬の鞍状に形成された場合を考える。燃料タンクとしては一体に形成されているが、燃料貯蔵部は上方において連通した２つの部分に分かれており、燃料供給装置はどちらか一方の燃料貯蔵部内にのみ設置されている。燃料タンク内の燃料液面が上述した連通部よりも下になると、燃料供給装置は、燃料供給装置が設置されていない側の燃料貯蔵部内の燃料を吸出せなくなる。そこで、ジェットポンプを用いて、燃料供給装置が設置されていない側の燃料貯蔵部内の燃料を、燃料供給装置が設置された側の燃料貯蔵部内、詳しくはサブタンク内に移送している。これにより、たとえば鞍型のような複数の燃料貯蔵部を具える燃料タンクであっても、そこに貯蔵される燃料を有効に利用することができる。
【００２４】
上述したように使用されるジェットポンプにおいて、その吐出口から吐出される燃料中には気泡が含まれることがある。特に、ジェットポンプの吸い込み口が設置されている部分の燃料液面が低下し、燃料液面がジェットポンプの吸い込み口に近づくと、液面の揺動等によりジェットポンプの吸い込み口から空気が吸い込まれることがある。このような事態になると、燃料供給装置からの供給管から吸入されるまえに気泡を除去する必要がある。そこで、本発明の請求項６に記載の発明のように、ジェットポンプをサブタンク内に設置し、ジェットポンプの吐出口を容器部内に開口させる構成とすれば、ジェットポンプから吐出された燃料は、直ぐには供給管から吸入されず、暫く容器部内に滞留し、その間に混入した気泡は燃料液面へ移動し消滅する。
【００２５】
以上により、ジェットポンプを用いた構成においても、ジェットポンプで発生した燃料中に含まれる気泡を、容器部内にて消滅させて、気泡が除去された燃料を容器部外且つ容器部下側空間に設置された供給管に吸入させることができる。したがって、気泡が燃料とともに供給管を経て送出されて不具合を生じることが防止される。
【００２６】
この場合、本発明の請求項７に記載の燃料供給装置のように、ジェットポンプの吐出口からの燃料流出方向が鉛直方向上方向きであるような構成とすれば、上述した、ジェットポンプから吐出される燃料中に含まれる気泡を、それに作用する浮力に加えて、吐出燃料流れの流体力の作用によって、燃料液面に向かって浮上移動させることができる。すなわちジェットポンプの吐出口から短時間で燃料液面に到達させ消滅させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に、本発明を具体的に適用した実施形態について説明する。この実施形態は、本発明による燃料供給装置を、自動車用ディーゼルエンジンに適用したものである。すなわち、燃料タンク内の燃料をディーゼルエンジンへ供給するための燃料供給装置に適用している。
【００２８】
（第１実施形態）
先ず、本発明の第１実施形態による燃料供給装置が適用された燃料タンク１、および燃料タンク１から燃料が供給されて運転されるディーゼルエンジン１００に係る燃料系統構成について、図１に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態による燃料供給装置が適用された燃料タンク１０の断面図である。図１において、燃料タンク１０はその上方を、図１の上方として表されている。また、図１には、燃料タンク１０から燃料が供給されるディーゼルエンジン１００、および両者を接続する燃料配管類を、合わせて模式的に表している。
【００２９】
燃料タンク１０は、図１に示すように、２つの燃料貯蔵部を上部において連通させて結合したような形状、いわゆる馬の鞍形に形成されている。すなわち、燃料タンク１０は、第１タンク部１１、第２タンク部１２および両タンク部１１、１２を連通させ結合している連結部１３から構成されている。第１タンク部１１内には、サブタンク２０が設けられている。サブタンク２０内には、供給管３０、燃料フィルタ４０、ジェットポンプ５０が配置されている。ジェットポンプ５０の吸入ポート５１には、図１に示すように吸入管６０が接続されている。吸入管６０の先端、つまり吸入口６１は、図１に示すように、燃料タンク１０の連結部１３を経て第２タンク部１２の底部まで延出されている。ジェットポンプ５０が作動すると、第２タンク部１２内の燃料が第１タンク部１１内へ、詳しくはサブタンク２０内へ移送される。これにより、鞍形に形成された燃料タンク１０において、燃料タンク１０に貯蔵される燃料の全量をディーゼルエンジン１００へ供給することができる。第１タンク１１内には、ジェットポンプ５０を作動させるためのトランスファーポンプ７０が配置されている。ジェットポンプ５０は、トランスファーポンプ７０から吐出される高圧燃料を受けて作動する。第１タンク部１１には、ディーゼルエンジン１００から流出する余剰燃料を燃料タンク１０へ戻すためのリターン管８０が設置されている。リターン管８０の先端は、図１に示すように、サブタンク２０内に配置されている。供給管３０の燃料タンク１０外側端部は、燃料管２０１を介してディーゼルエンジン１００に燃料を供給可能に接続されている。一方、リターン管８０の燃料タンク１０外側端部は、燃料管２０２を介してディーゼルエンジン１００に接続されている。
【００３０】
ディーゼルエンジン１００は、図1に示すように、燃料を必要な圧力まで加圧する高圧ポンプ１０１、高圧ポンプ１０１から高圧燃料を供給されて所望量の燃料をディーゼルエンジン１００の燃焼室に噴射する燃料噴射弁１０２を備えている。高圧ポンプ１０１からの余剰燃料および燃料噴射弁１０２からの余剰燃料が集められて、燃料管２０２へ流出し、燃料タンク１０のリターン管８０に至る。高圧ポンプ１０１は低圧ポンプ、いわゆるフィードポンプ１０３を備え、このフィードポンプ１０３に燃料管２０１が接続されている。したがって、燃料タンク１０内の燃料は、フィードポンプ１０３により吸い上げられる。なお、燃料管２０１の途中には、燃料フィルタ１０４、燃料中の水分を捕集するセジメンタ１０５が必要に応じて設置されている。
【００３１】
次に、本発明の第１実施形態による燃料供給装置の特徴である、サブタンク２０の構成について、図１に基づいて説明する。
【００３２】
サブタンク２０は、たとえば樹脂材料により有底筒状に形成されている。サブタンク２０は、サブタンク２０の内側の空間を鉛直方向に隔離する仕切り部材としてのセパレータ２１を備えている。このセパレータは、たとえば樹脂材料により板状に形成され、サブタンク２０に、鉛直方向にほぼ直交する平面に平行な方向に配置され固定されている。これにより、サブタンク２０の内側空間は、セパレータ２１、サブタンク２０の底部２０ａおよびサブタンク２０の側壁２０ｂにより囲まれる空間である第１空間Ａと、この空間Ａとセパレータ２１を挟んで対向する空間、つまりセパレータ２１の鉛直方向上側表面およびサブタンク２０の側壁２０ｂにより囲まれる空間である第２空間Ｂとに分割されている。第１空間Ａおよび第２空間Ｂは、第２空間Ｂを上側として鉛直方向に重ねて配置されている。セパレータ２１には、セパレータ２１を挟んで対向する２つの空間、本実施形態においては第１空間Ａと第空間Ｂとを連通する連通手段である貫通孔２１ａが形成されている。第１空間Ａ内には、図１に示すように、供給管３０の先端、および供給管の先端である吸入口３１に装着された燃料フィルタ４０が配置されている。これにより、燃料タンク１０内の燃料は、サブタンク２０の第１空間Ａ内から燃料フィルタ４０を介して供給管３０から吸い上げられる。
【００３３】
セパレータ２１、サブタンク２０の底部２０ａおよびサブタンク２０の側壁２０ｂにより囲まれる第１空間Ａ内には、図１に示すように、ジェットポンプ５０が配置されている。ジェットポンプ５０の供給ポート５２は、燃料管９０を介してトランスファーポンプ７０の吐出口７１に接続されている。ジェットポンプ５０の吸入ポート５１には吸入管６０が接続されている。吸入管６０は、図１に示すように、燃料タンク１０の連結部１３を経て第２タンク部１２の底部まで延出され、吸入管６０の先端である吸入口６１は、第２タンク部１２の底部に設置されている。ジェットポンプ５０の吐出ポート５３は、図１に示すように、セパレータ２１の上方、つまりセパレータ２１およびサブタンク２０の側壁２０ｂにより囲まれる第２空間Ｂに開口している。延出されている。ジェットポンプ５０の吐出ポート５３からの燃料流出方向は鉛直方向上向き、すなわち、図１において上方向きとなっている。ジェットポンプ５０の供給ポート５２へ高圧燃料を供給するトランスファーポンプ７０は、サブタンク２０の外側且つ第１タンク部１１内に配置されている。
【００３４】
セパレータ２１およびサブタンク２０の側壁２０ｂにより囲まれる第２空間Ｂ内には、図１に示すように、リターン管８０が、リターン燃料が第２空間Ｂ内に流入可能に配置されている。
【００３５】
次に、以上説明したように構成された、本発明の第１実施形態による燃料供給装置におけるサブタンク２０の作用について説明する。
【００３６】
先ず、ディーゼルエンジン１００と燃料タンク１０間の燃料の流れについて簡単に説明する。ディーゼルエンジン１００の運転中において、燃料タンク１０内の燃料、詳しくは、サブタンク２０内の第１空間Ａ内の燃料が、燃料フィルタ４０、供給管３０を介して吸い上げられて高圧ポンプ１０１へ供給される。一方、ディーゼルエンジン１００における余剰燃料、すなわち、高圧ポンプ１０１へ供給された燃料から燃料噴射弁１０２で噴射された燃料を減じた燃料は、リターン管８０を介して燃料タンク１０へ戻される。したがって、ディーゼルエンジン１００の運転中において、燃料は、燃料タンク１０およびディーゼルエンジン１００間を循環している。同時に、第２タンク部１２内の燃料が、ジェットポンプ５０により吸入されて第１タンク部１１内のサブタンク２０へ移送されている。
【００３７】
次に、サブタンク２０における燃料の流れについて説明する。
【００３８】
サブタンク２０の第２空間Ｂ内には、ディーゼルエンジン１００からのリターン燃料およびジェットポンプ５０により移送された燃料が流入し、これらの燃料により第２空間Ｂは常に満たされている。リターン燃料は高温且つ気泡を含んでいる。またジェットポンプ５０から吐出される燃料中にも気泡が含まれる場合がある。これらの燃料は、サブタンク２０の第２空間Ｂ内に暫くの時間滞留してから、セパレータ２１に設けられた連通手段である連通孔２１ａを介して、第１空間Ａ内へ流入する。リターン燃料およびジェットポンプ５０により移送された燃料がサブタンク２０の空間Ｂ内に滞留中において、燃料中に含まれる気泡は、浮力の作用により液面へ浮上移動して消滅する。また、高温のリターン燃料は、それより温度の低いジェットポンプ５０から吐出される燃料および第２空間Ｂの燃料と混合されて冷却される。すなわち、第２空間Ｂ内の燃料温度は最終的にリターン燃料の温度よりも低下する。また、サブタンクの第２空間Ｂ内における燃料の温度分布は、燃料温度とその比重量との関係にしたがって、鉛直方向において上から下へ向かうほど低くなっている。第２空間Ｂ内の燃料がセパレータ２１の貫通孔２１ａへ向かう燃料流れは、第２空間Ｂ内を鉛直方向において上から下へ向かう方向となる。この流れ方向は、気泡が液面へ向かって移動する方向と反対方向であるので、第２空間Ｂから第１空間Ａへ向かって流れる燃料中に気泡が含まれることを確実に阻止できる。さらに、第２空間Ｂ内の燃料がセパレータ２１の貫通孔２１ａへ向かう燃料流れ方向は、第２空間Ｂ内の燃料温度分布における低温側へ向かう方向と一致している。したがって、第２空間Ｂ内で最も温度の低い燃料が第１空間Ａへ流入することになる。
【００３９】
以上により、サブタンク２０の第２空間Ｂは、燃料中に含まれる気泡を消滅させるとともに、リターン燃料を冷却する機能を果たしている。このようにして、気泡を消滅させ冷却された燃料を再び燃料フィルタ４０、供給管３０を介してディーゼルエンジン１００へ供給することができるので、リターン燃料の温度を低下させ且つ気泡が除去してから供給することが可能な燃料供給装置を実現することができる。
【００４０】
また、以上説明した本発明の第１実施形態においては、ジェットポンプ５０の吐出ポート５３から吐出される燃料流の燃料流出方向は鉛直方向上向き、すなわち、図１において上方向き（図１中の矢印で示す方）となるようにして、ジェットポンプ５０を配置している。燃料中に混入している気泡は、それ自身に作用する浮力により液面へ浮上するが、それには或る程度の時間を要する。ジェットポンプ５０の吐出ポート５３から吐出される燃料流の燃料流出方向を鉛直方向上向きとすれば、ジェットポンプから吐出される燃料中に含まれる気泡は、それ自身に作用する浮力および吐出燃料流れの流体力の２つの力を受けて液面へ向かって移動する。したがって、気泡をより短時間で燃料液面に到達させることができる。言い換えれば、より短時間で燃料中の気泡を消滅させることができる。
【００４１】
ところで、第１空間Ａ内に配置される燃料フィルタ４０は、高い異物捕集効率および低い流路抵抗を両立させるために或る程度の大きさが必要となる。以上説明した本発明の第１実施形態においては、サブタンク２０を鉛直方向に仕切るようにセパレータ２１を設けることにより、高温のリターン燃料が直接燃料フィルタ４０から供給管３０に吸入されることを抑制している。このため、第１空間Ａの底部形状はサブタンク２０の底部２０形状と同じになる。これにより、第１タンク部１１の形状によってサブタンク２０の底部２０ａ形状を縮小する場合においても、サブタンク２０の底部２０ａ全体を燃料フィルタ４０のためのスペースとして利用できる。したがって、より濾過面積が大きく、高い異物捕集効率および低い流路抵抗を両立させた燃料フィルタ４０を用いることができる。
【００４２】
なお、サブタンク２０の第１空間Ａおよび第２空間Ｂを連通するようにセパレータ２１に形成された貫通孔２１ａの大きさおよび個数は、ディーゼルエンジン１００のフィードポンプ１０３の吸い上げ能力に相当する燃料量を第１空間Ａに供給可能なように設定される。また、貫通孔２１ａの位置は、第１リターン管８１の出口およびジェットポンプ５０の吐出ポート５３からできるだけ離れた位置に設けられることが望ましい。
【００４３】
なお、以上説明した本発明の第１実施形態においては、サブタンク２０に設けたセパレータ２１の個数を１個としているが、複数個を適当な間隔を維持して層状に配置してもよい。この場合、鉛直方向最下層のセパレータ２１とサブタンク２０の底部２０ａとに挟まれた空間が第１空間Ａとなり、ここに燃料フィルタ４０および供給管３０の吸入口３１が設置されることになる。同時に、鉛直方向最上層のセパレータ２１の上側表面とサブタンク２０の側壁２０ｂとに挟囲まれた空間が第２空間Ｂとなり、ここにリターン燃料が流入するとともにジェットポンプ５０の吐出ポート５３が開口することになる。
【００４４】
（第２実施形態）
図２に、本発明の第２実施形態による燃料供給装置における燃料タンク１０の断面図を示す。図３に、図２中のＩＩＩ矢視図を示す。
【００４５】
本発明の第２実施形態による燃料供給装置は、第１実施形態による燃料供給装置に対して、サブタンク２０の構成を変更したものである。
【００４６】
以下に、本発明の第２実施形態によるサブタンク２０の構成について説明する。なお、第１実施形態と同一の事項については説明を省略する。
【００４７】
サブタンク２０内には、図２に示すように、容器部であるインナータンク２２が設置されている。インナータンク２２は、たとえば樹脂材料により有底筒状に形成され、図２に示すように、鉛直方向上方に向かって開口するように配置されている。インナータンク２２は、サブタンク２０内において、図２に示すように、燃料フィルタ４０および供給管３０の先端である吸入口３１よりも鉛直方向上側に配置されている。インナータンク２２の上縁２２ａの輪郭線は、図３に示すように、鉛直方向から見てサブタンク２０の上縁２０ｃの輪郭線よりも内側にある。インナータンク２２の上縁２２ａは、図２に示すように、鉛直方向においてサブタンク２０の上縁２０ｃよりも低い位置にある。
【００４８】
インナータンク２２内には、図２に示すように、ジェットポンプ５０の吐出ポート５３が開口するとともに、吐出ポート５３からの燃料流出方向は鉛直方向上向き、すなわち、図２において上向きとなっている。
【００４９】
リターン管８０は、図２に示すように、リターン燃料がインナータンク２２内に流入可能に配置されている。
【００５０】
次に、以上説明したように構成された、本発明の第２実施形態による燃料供給装置におけるサブタンク２０における燃料の流れについて説明する。
【００５１】
サブタンク２０のインナータンク２２内には、ディーゼルエンジン１００からのリターン燃料およびジェットポンプ５０により移送された燃料が流入し、インナータンク２２内はこれらの燃料により常に満たされている。リターン燃料は高温且つ気泡を含んでいる。またジェットポンプ５０から吐出される燃料中にも気泡が含まれる場合がある。これらの燃料は、インナータンク２２内に暫くの時間滞留してから、インナータンク２２の上縁２２ａを乗り越えてサブタンク２０内、詳しくは、サブタンク２０における燃料フィルタ４０および供給管３０の吸入口３１が配置されて空間へ流入する。リターン燃料およびジェットポンプ５０により移送された燃料がインナータンク２２内に滞留中において、燃料中に含まれる気泡は、浮力の作用により液面へ浮上移動して消滅する。また、高温のリターン燃料は、それより温度の低いジェットポンプ５０から吐出される燃料およびインナータンク２２内の燃料と混合されて冷却される。すなわち、インナータンク２２内の燃料温度は最終的にリターン燃料の温度よりも低下する。
【００５２】
以上により、サブタンク２０のインナータンク２２は、燃料中に含まれる気泡を消滅させるとともに、リターン燃料を冷却する機能を果たしている。このようにして、本発明の第２実施形態による燃料供給装置のサブタンク２０構成によっても、気泡を消滅させ冷却された燃料を再び燃料フィルタ４０、供給管３０を介してディーゼルエンジン１００へ供給することができる。したがって、リターン燃料の温度を低下させ且つ気泡が除去してから供給することが可能な燃料供給装置を実現することができる。
【００５３】
また、以上説明した本発明の第２実施形態による燃料供給装置のサブタンク２０においては、インナータンク２２は、サブタンク２０内において、燃料フィルタ４０および供給管３０の吸入口３１よりも上方に配置されている。言い換えると、インナータンク２２は、サブタンク２０内において、サブタンク２０の底部２０ａとの間に隙間を形成するように配置されている。このため、サブタンク２０の底部２０ａのほぼ全域を燃料フィルタ４０用スペースとして利用することができる。したがって、より濾過面積が大きく、高い異物捕集効率および低い流路抵抗を両立させた燃料フィルタ４０を用いることができる。
【００５４】
なお、以上説明した本発明の第２実施形態による燃料供給装置において、インナータンク２２の底部あるいは側壁の下方に、インナータンク２２の内外を連通する貫通孔を設け、この貫通孔を介して燃料がインナータンク２２内からサブタンク２０内の燃料フィルタ４０および供給管３０の吸入口３１が配置される空間へ流出するようにしてもよい。
【００５５】
なお、以上説明した本発明の第１、第２実施形態においては、自動車用ディーゼルエンジンの燃料供給装置に本発明を適用したが、ディーゼルエンジンに替えてガソリンエンジンの燃料供給装置に適用してもよい。また、各エンジンの用途も、自動車等車両用に限定する必要はなく、他の種類の移動体に用いられる原動機であってもよい。あるいは、定置式発電機等の設備の原動機でもよい。
【００５６】
また、以上説明した本発明の第１、第２実施形態においては、燃料タンク１０内の燃料を外部へ供給するための供給ポンプを、燃料タンク１０外に配置されたフィードポンプ１０３としているが、供給ポンプを燃料タンク１０内に配置する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明を具体的に適用した第１実施形態における燃料タンク１０の断面図である。
【図２】本発明を具体的に適用した第２実施形態における燃料タンク１０の断面図である。
【図３】図２中のＩＩＩ矢視図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０    燃料タンク
１１    第１タンク部
１２    第２タンク部
１３    連結部
２０    サブタンク
２０ａ    底部
２０ｂ    側壁
２０ｃ    上縁
２１    セパレータ（仕切り部材）
２１ａ    連通孔（連通手段）
２２    インナータンク（容器部）
２２ａ    上縁
３０    供給管
３１    吸入口
４０    燃料フィルタ
５０    ジェットポンプ
５１    吸入ポート
５２    供給ポート
５３    吐出ポート（吐出口）
６０    吸入管
６１    吸入口
７０    トランスファーポンプ
８０    リターン管
９０    燃料管
１００    ディーゼルエンジン
１０１    高圧ポンプ
１０２    燃料噴射弁
１０３    フィードポンプ
１０４    燃料フィルタ
１０５    セジメンタ
２０１    燃料管
２０２    燃料管
Ａ    第１空間
Ｂ    第２空間
【図１】
2008240697.tif 000003
【図２】
2008240697.tif 000004
【図３】
2008240697.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成19年3月29日(2007.3.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料タンクに取り付けられて、燃料タンク内の燃料を内燃機関等へ供給する燃料供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料供給装置としては、たとえば、燃料タンク内にサブタンクを設け、このサブタンク内に、内燃機関へ燃料を供給するための供給管の先端、および供給管の先端に装着された燃料フィルタを配置するとともに、内燃機関に供給された燃料のうち余剰燃料、いわゆるリターン燃料を燃料タンクに戻すリターン管の先端をサブタンク内に配置したものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
サブタンク内の液面レベルは、サブタンク外の液面レベルと等しいが、燃料タンク傾斜時等におけるサブタンク内の液面の上下方向変動量は、サブタンク外における液面の上下方向変動量よりも小さい。これにより、燃料タンク傾斜時においても供給管先端を燃料内に維持して確実に燃料を供給できることを狙っている。また、リターン管の先端をサブタンク内に配置して内燃機関からのリターン燃料をサブタンク内に戻すことにより、サブタンク内の燃料量を多く維持して確実に燃料を供給できることを狙っている。
【特許文献１】特開平５−９９０９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内燃機関に供給された燃料は高圧ポンプで加圧されて燃料噴射弁に送られる。燃料噴射弁に送られた高圧燃料のうち所定量の燃料が燃料噴射弁から燃焼室内に噴射され、余剰となった燃料はリターン管を経て燃料燃料タンクに戻される。燃料は、高圧化・膨脹の過程を経ることで温度が上昇する。さらに、内燃機関内の燃料通路は温度が高いため、そこから熱を受けることによっても温度が上昇する。したがって、リターン燃料は高温になっている。また、主に膨脹過程で気泡が発生するため、リターン燃料は気泡を含んでいる。サブタンクに流入した上述の高温且つ気泡を含んだリターン燃料が再び内燃機関へ供給されると、内燃機関の作動が不安定となる可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、サブタンク内に戻されたリターン燃料の温度を低下させ且つ気泡を除去してから供給することが可能な燃料供給装置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】
本発明は上記目的を達成する為、以下の技術的手段を採用する。
【０００７】
本発明の請求項１に記載の燃料供給装置は、燃料タンクに設置されて燃料タンク内の燃料をエンジンへ供給する燃料供給装置であって、一端が燃料タンク内の底部近傍にあり他端が燃料タンク外側にあるように配置された供給管と、供給管の先端に接続された燃料フィルタと、燃料タンク内に配置され且つ供給管および燃料フィルタが収納された有底筒状のサブタンクと、一端が燃料タンク内にあり他端が燃料タンク外側にあるように配置されエンジンから流出する余剰燃料を燃料タンクへ燃料を戻すリターン管と、サブタンクに設けられサブタンクの内側空間を鉛直方向に隔離する略板状の仕切り部材と、サブタンクの内側にあり且つ仕切り部材を挟んで対向する２つの空間を連通する連通手段とを備え、燃料フィルタおよび供給管の先端はサブタンクの底部、サブタンクの内壁および仕切り部材により囲まれる空間である第１空間に配置され、リターン管の出口はサブタンクの内壁および仕切り部材の鉛直方向上側表面に囲まれる空間である第２空間に配置されることを特徴としている。
【０００８】
リターン管により燃料タンクへ戻されたリターン燃料は、再び供給管を介してエンジンへ供給される。上述のように構成された本発明の請求項１に記載の燃料供給装置において、エンジンから燃料タンクへ戻されたリターン燃料が再び供給管からエンジンへ送られるまでの経路について説明する。
【０００９】
リターン燃料は、先ず、第２空間に流入し、第２空間内の燃料と混合された後、連通手段を介して第１空間へ流入する。そして、第１空間内に配置されている燃料フィルタを通過して供給管により吸入されエンジンへ供給される。このとき、リターン燃料は第２空間内へ流入してから連通手段に至るまでの期間、第２空間に滞留する。リターン燃料が第２空間に滞留している期間中に、リターン燃料に含まれる気泡は燃料液面へ浮上移動して消滅する。また、燃料タンク内燃料の温度はリターン燃料の温度よりも低い。したがって、リターン燃料は第２空間に流入して第２空間内の燃料と混合することにより温度が低下する。言い換えると冷却される。また、液体の比重量は温度に反比例する、つまり低温ほど比重量が大きいことから、第２空間内の燃料温度は、鉛直方向において上方から下方に向かうに連れて低くなっている。
【００１０】
本発明の請求項１に記載の燃料供給装置において、サブタンク内の仕切り部材は、サブタンクの内側空間を鉛直方向に隔離するように配置されているので、第１空間および第２空間は、鉛直方向において第２空間を上側として上下に重なるように配置されている。したがって、第２空間から連通手段を介して第１空間へ向かう燃料の流れ方向は、鉛直方向において上から下へ向かう方向となる。この方向は、リターン燃料中に含まれている気泡が第２空間内において液面へ浮上移動する方向とは反対向きである。これにより、第２空間から連通手段を介して第１空間へ向かう燃料中に気泡が含まれることを確実に抑止することができる。さらに、第２空間から連通手段を介して第１空間へ向かう燃料の流れ方向は、第２空間内の燃料温度分布においてより低温側に向かう方向と一致している。このように、本発明の請求項１に記載の燃料供給装置において、サブタンクの第２空間は、サブタンクに戻されたリターン燃料の温度を低下させるとともに、リターン燃料に含まれていた気泡を分離する場所として機能している。
【００１１】
以上から、第２空間内の燃料を、連通手段を介して第１空間に流入させる構成とすることにより、気泡を含まず、且つ燃料タンク流入直後のリターン燃料温度よりも低い温度の燃料を、燃料フィルタ、供給管を介してエンジンへ供給することができる。これにより、サブタンク内に戻されたリターン燃料の温度を低下させ且つ気泡を除去してから供給することが可能な燃料供給装置を提供することができる。
【００１２】
この場合、本発明の請求項２に記載の発明のように、連通手段を仕切り部材に形成された貫通孔であるような構成とすれば、連通手段を容易に形成することができる。また、この構成によれば、連通手段は、鉛直方向において第２空間の最低位の場所、すなわち、第２空間内の燃料温度が最も低い場所に設けられるので、リターン燃料を確実に冷却した後に燃料フィルタ、供給管を介してエンジンへ供給することができる。さらに、連通手段は、鉛直方向において第２空間の燃料液面から最も遠い場所、すなわち、第２空間内において気泡が存在している場所から最も離れている場所に設けられるので、気泡を確実に除去した燃料を、供給管を介してエンジンへ供給することができる。
【００１３】
本発明の請求項３に記載の燃料供給装置は、サブタンク外の燃料をサブタンク内に供給するためのジェットポンプを備え、ジェットポンプはサブタンク内に設置され、ジェットポンプの吐出口は仕切り部材よりも上方に開口することを特徴としている。
【００１４】
サブタンク外の燃料をジェットポンプの作動によりサブタンク内に供給する場合について説明する。燃料タンク形状が複雑化し、たとえば馬の鞍状に形成された場合を考える。燃料タンクとしては一体に形成されているが、燃料貯蔵部は上方において連通した２つの部分に分かれており、燃料供給装置はどちらか一方の燃料貯蔵部内にのみ設置されている。燃料タンク内の燃料液面が上述した連通部よりも下になると、燃料供給装置は、燃料供給装置が設置されていない側の燃料貯蔵部内の燃料を吸出せなくなる。そこで、ジェットポンプを用いて、燃料供給装置が設置されていない側の燃料貯蔵部内の燃料を、燃料供給装置が設置された側の燃料貯蔵部内、詳しくはサブタンク内に移送している。これにより、たとえば鞍型のような複数の燃料貯蔵部を具える燃料タンクであっても、そこに貯蔵される燃料を有効に利用することができる。
【００１５】
上述したように使用されるジェットポンプにおいて、その吐出口から吐出される燃料中には気泡が含まれることがある。特に、ジェットポンプの吸い込み口が設置されている部分の燃料液面が低下し、燃料液面がジェットポンプの吸い込み口に近づくと、液面の揺動等によりジェットポンプの吸い込み口から空気が吸い込まれることがある。このような事態になると、燃料供給装置からの供給管から吸入されるまえに気泡を除去する必要がある。そこで、本発明の請求項３に記載の発明のように、ジェットポンプをサブタンク内に設置し、ジェットポンプの吐出口を仕切り部材の上方の空間に開口させる構成とすれば、ジェットポンプから吐出された燃料は、直ぐには供給管から吸入されず、暫く仕切り部材の上方側空間に滞留し、その間に混入した気泡は燃料液面へ移動し消滅する。
【００１６】
以上により、ジェットポンプを用いた構成においても、ジェットポンプで発生した燃料中に含まれる気泡を、仕切り部材の上方側空間にて消滅させて、気泡が除去された燃料を仕切り部材の下方側空間に設置された供給管に吸入させることができる。したがって、気泡が燃料とともに供給管を経て送出されて不具合を生じることが防止される。
【００１７】
この場合、本発明の請求項４に記載の燃料供給装置のように、ジェットポンプの吐出口からの燃料流出方向が鉛直方向上方向きであるような構成とすれば、上述した、ジェットポンプから吐出される燃料中に含まれる気泡を、それに作用する浮力に加えて、吐出燃料流れの流体力の作用によって、燃料液面に向かって浮上移動させることができる。すなわちジェットポンプの吐出口から短時間で燃料液面に到達させ消滅させることができる。
【００１８】
本発明の請求項５に記載の燃料供給装置は、燃料タンクに設置されて燃料タンク内の燃料をエンジンへ供給する燃料供給装置であって、燃料タンク内に設けられた有底筒状のサブタンクと、一端がサブタンク内の底部に他端が燃料タンク外側にあるように配置された供給管と、サブタンク内の底部に配置されて供給管の先端に接続された燃料フィルタと、一端が燃料タンク内にあり他端が燃料タンク外側にあるように配置されエンジンから流出する余剰燃料を燃料タンクへ燃料を戻すリターン管と、サブタンク内において燃料フィルタおよび供給管の先端よりも鉛直方向上側に鉛直方向上方に向かって開口するように配置された有底筒状の容器部とを備え、リターン管の出口は容器部内に配置され、鉛直方向から見て容器部の上縁の輪郭線はサブタンクの上縁の輪郭線よりも内側にあることを特徴としている。
【００１９】
リターン管により燃料タンクへ戻されたリターン燃料は、再び供給管を介してエンジンへ供給される。上述のように構成された本発明の請求項５に記載の燃料供給装置において、エンジンから燃料タンクへ戻されたリターン燃料が再び供給管からエンジンへ送られるまでの経路について説明する。
【００２０】
上述のように構成された本発明の請求項５に記載の燃料供給装置において、容器部はサブタンク内に、鉛直方向上方に向かって開口するように配置されている。すなわちサブタンクと容器部とは、大きさの異なる２つの有底状の容器を互いに鉛直方向上方に向かって開口させ且つ大きい容器（サブタンク）内に小さい容器（容器部）を収容させて配置したような位置関係となっている。
【００２１】
リターン燃料は、先ず、容器部に流入し、容器部内の燃料と混合された後、容器部の上縁から溢れてサブタンクへ流入する。そして、サブタンク内且つ容器部の下方に配置されている燃料フィルタを通過して同じくサブタンク内且つ容器部の下方に配置されている供給管の先端から吸入されエンジンへ供給される。このとき、リターン燃料は容器部内へ流入してからサブタンク内に至るまでの期間、容器部内に滞留する。リターン燃料が容器部内に滞留している期間中に、リターン燃料に含まれる気泡は燃料液面へ浮上移動して消滅する。また、燃料タンク内燃料の温度はリターン燃料の温度よりも低い。したがって、リターン燃料は容器部に流入して容器部内の燃料と混合することにより温度が低下する。言い換えると冷却される。このように、本発明の請求項５に記載の燃料供給装置において、サブタンクの容器部は、サブタンクに戻されたリターン燃料の温度を低下させるとともに、リターン燃料に含まれていた気泡を分離する場所として機能している。
【００２２】
以上から、リターン燃料を、一端容器部内へ流入させた後にサブタンクに流入させる構成とすることにより、気泡を含まず、且つ燃料タンク流入直後のリターン燃料温度よりも低い温度の燃料を、燃料フィルタおよび供給管を介してエンジンへ供給することができる。これにより、サブタンク内に戻されたリターン燃料の温度を低下させ且つ気泡を除去してから供給することが可能な燃料供給装置を提供することができる。
【００２３】
本発明の請求項６に記載の燃料供給装置は、サブタンク外の燃料をサブタンク内に供給するためのジェットポンプを備え、ジェットポンプはサブタンク内に設置され、ジェットポンプの吐出口は容器内に開口することを特徴としている。
【００２４】
サブタンク外の燃料をジェットポンプの作動によりサブタンク内に供給する場合について説明する。燃料タンク形状が複雑化し、たとえば馬の鞍状に形成された場合を考える。燃料タンクとしては一体に形成されているが、燃料貯蔵部は上方において連通した２つの部分に分かれており、燃料供給装置はどちらか一方の燃料貯蔵部内にのみ設置されている。燃料タンク内の燃料液面が上述した連通部よりも下になると、燃料供給装置は、燃料供給装置が設置されていない側の燃料貯蔵部内の燃料を吸出せなくなる。そこで、ジェットポンプを用いて、燃料供給装置が設置されていない側の燃料貯蔵部内の燃料を、燃料供給装置が設置された側の燃料貯蔵部内、詳しくはサブタンク内に移送している。これにより、たとえば鞍型のような複数の燃料貯蔵部を具える燃料タンクであっても、そこに貯蔵される燃料を有効に利用することができる。
【００２５】
上述したように使用されるジェットポンプにおいて、その吐出口から吐出される燃料中には気泡が含まれることがある。特に、ジェットポンプの吸い込み口が設置されている部分の燃料液面が低下し、燃料液面がジェットポンプの吸い込み口に近づくと、液面の揺動等によりジェットポンプの吸い込み口から空気が吸い込まれることがある。このような事態になると、燃料供給装置からの供給管から吸入されるまえに気泡を除去する必要がある。そこで、本発明の請求項６に記載の発明のように、ジェットポンプをサブタンク内に設置し、ジェットポンプの吐出口を容器部内に開口させる構成とすれば、ジェットポンプから吐出された燃料は、直ぐには供給管から吸入されず、暫く容器部内に滞留し、その間に混入した気泡は燃料液面へ移動し消滅する。
【００２６】
以上により、ジェットポンプを用いた構成においても、ジェットポンプで発生した燃料中に含まれる気泡を、容器部内にて消滅させて、気泡が除去された燃料を容器部外且つ容器部下側空間に設置された供給管に吸入させることができる。したがって、気泡が燃料とともに供給管を経て送出されて不具合を生じることが防止される。
【００２７】
この場合、本発明の請求項７に記載の燃料供給装置のように、ジェットポンプの吐出口からの燃料流出方向が鉛直方向上方向きであるような構成とすれば、上述した、ジェットポンプから吐出される燃料中に含まれる気泡を、それに作用する浮力に加えて、吐出燃料流れの流体力の作用によって、燃料液面に向かって浮上移動させることができる。すなわちジェットポンプの吐出口から短時間で燃料液面に到達させ消滅させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に、本発明を具体的に適用した実施形態について説明する。この実施形態は、本発明による燃料供給装置を、自動車用ディーゼルエンジンに適用したものである。すなわち、燃料タンク内の燃料をディーゼルエンジンへ供給するための燃料供給装置に適用している。
【００２９】
（第１実施形態）
先ず、本発明の第１実施形態による燃料供給装置が適用された燃料タンク１、および燃料タンク１から燃料が供給されて運転されるディーゼルエンジン１００に係る燃料系統構成について、図１に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態による燃料供給装置が適用された燃料タンク１０の断面図である。図１において、燃料タンク１０はその上方を、図１の上方として表されている。また、図１には、燃料タンク１０から燃料が供給されるディーゼルエンジン１００、および両者を接続する燃料配管類を、合わせて模式的に表している。
【００３０】
燃料タンク１０は、図１に示すように、２つの燃料貯蔵部を上部において連通させて結合したような形状、いわゆる馬の鞍形に形成されている。すなわち、燃料タンク１０は、第１タンク部１１、第２タンク部１２および両タンク部１１、１２を連通させ結合している連結部１３から構成されている。第１タンク部１１内には、サブタンク２０が設けられている。サブタンク２０内には、供給管３０、燃料フィルタ４０、ジェットポンプ５０が配置されている。ジェットポンプ５０の吸入ポート５１には、図１に示すように吸入管６０が接続されている。吸入管６０の先端、つまり吸入口６１は、図１に示すように、燃料タンク１０の連結部１３を経て第２タンク部１２の底部まで延出されている。ジェットポンプ５０が作動すると、第２タンク部１２内の燃料が第１タンク部１１内へ、詳しくはサブタンク２０内へ移送される。これにより、鞍形に形成された燃料タンク１０において、燃料タンク１０に貯蔵される燃料の全量をディーゼルエンジン１００へ供給することができる。第１タンク１１内には、ジェットポンプ５０を作動させるためのトランスファーポンプ７０が配置されている。ジェットポンプ５０は、トランスファーポンプ７０から吐出される高圧燃料を受けて作動する。第１タンク部１１には、ディーゼルエンジン１００から流出する余剰燃料を燃料タンク１０へ戻すためのリターン管８０が設置されている。リターン管８０の先端は、図１に示すように、サブタンク２０内に配置されている。供給管３０の燃料タンク１０外側端部は、燃料管２０１を介してディーゼルエンジン１００に燃料を供給可能に接続されている。一方、リターン管８０の燃料タンク１０外側端部は、燃料管２０２を介してディーゼルエンジン１００に接続されている。
【００３１】
ディーゼルエンジン１００は、図1に示すように、燃料を必要な圧力まで加圧する高圧ポンプ１０１、高圧ポンプ１０１から高圧燃料を供給されて所望量の燃料をディーゼルエンジン１００の燃焼室に噴射する燃料噴射弁１０２を備えている。高圧ポンプ１０１からの余剰燃料および燃料噴射弁１０２からの余剰燃料が集められて、燃料管２０２へ流出し、燃料タンク１０のリターン管８０に至る。高圧ポンプ１０１は低圧ポンプ、いわゆるフィードポンプ１０３を備え、このフィードポンプ１０３に燃料管２０１が接続されている。したがって、燃料タンク１０内の燃料は、フィードポンプ１０３により吸い上げられる。なお、燃料管２０１の途中には、燃料フィルタ１０４、燃料中の水分を捕集するセジメンタ１０５が必要に応じて設置されている。
【００３２】
次に、本発明の第１実施形態による燃料供給装置の特徴である、サブタンク２０の構成について、図１に基づいて説明する。
【００３３】
サブタンク２０は、たとえば樹脂材料により有底筒状に形成されている。サブタンク２０は、サブタンク２０の内側の空間を鉛直方向に隔離する仕切り部材としてのセパレータ２１を備えている。このセパレータは、たとえば樹脂材料により板状に形成され、サブタンク２０に、鉛直方向にほぼ直交する平面に平行な方向に配置され固定されている。これにより、サブタンク２０の内側空間は、セパレータ２１、サブタンク２０の底部２０ａおよびサブタンク２０の側壁２０ｂにより囲まれる空間である第１空間Ａと、この空間Ａとセパレータ２１を挟んで対向する空間、つまりセパレータ２１の鉛直方向上側表面およびサブタンク２０の側壁２０ｂにより囲まれる空間である第２空間Ｂとに分割されている。第１空間Ａおよび第２空間Ｂは、第２空間Ｂを上側として鉛直方向に重ねて配置されている。セパレータ２１には、セパレータ２１を挟んで対向する２つの空間、本実施形態においては第１空間Ａと第空間Ｂとを連通する連通手段である貫通孔２１ａが形成されている。第１空間Ａ内には、図１に示すように、供給管３０の先端、および供給管の先端である吸入口３１に装着された燃料フィルタ４０が配置されている。これにより、燃料タンク１０内の燃料は、サブタンク２０の第１空間Ａ内から燃料フィルタ４０を介して供給管３０から吸い上げられる。
【００３４】
セパレータ２１、サブタンク２０の底部２０ａおよびサブタンク２０の側壁２０ｂにより囲まれる第１空間Ａ内には、図１に示すように、ジェットポンプ５０が配置されている。ジェットポンプ５０の供給ポート５２は、燃料管９０を介してトランスファーポンプ７０の吐出口７１に接続されている。ジェットポンプ５０の吸入ポート５１には吸入管６０が接続されている。吸入管６０は、図１に示すように、燃料タンク１０の連結部１３を経て第２タンク部１２の底部まで延出され、吸入管６０の先端である吸入口６１は、第２タンク部１２の底部に設置されている。ジェットポンプ５０の吐出ポート５３は、図１に示すように、セパレータ２１の上方、つまりセパレータ２１およびサブタンク２０の側壁２０ｂにより囲まれる第２空間Ｂに開口している。延出されている。ジェットポンプ５０の吐出ポート５３からの燃料流出方向は鉛直方向上向き、すなわち、図１において上方向きとなっている。ジェットポンプ５０の供給ポート５２へ高圧燃料を供給するトランスファーポンプ７０は、サブタンク２０の外側且つ第１タンク部１１内に配置されている。
【００３５】
セパレータ２１およびサブタンク２０の側壁２０ｂにより囲まれる第２空間Ｂ内には、図１に示すように、リターン管８０が、リターン燃料が第２空間Ｂ内に流入可能に配置されている。
【００３６】
次に、以上説明したように構成された、本発明の第１実施形態による燃料供給装置におけるサブタンク２０の作用について説明する。
【００３７】
先ず、ディーゼルエンジン１００と燃料タンク１０間の燃料の流れについて簡単に説明する。ディーゼルエンジン１００の運転中において、燃料タンク１０内の燃料、詳しくは、サブタンク２０内の第１空間Ａ内の燃料が、燃料フィルタ４０、供給管３０を介して吸い上げられて高圧ポンプ１０１へ供給される。一方、ディーゼルエンジン１００における余剰燃料、すなわち、高圧ポンプ１０１へ供給された燃料から燃料噴射弁１０２で噴射された燃料を減じた燃料は、リターン管８０を介して燃料タンク１０へ戻される。したがって、ディーゼルエンジン１００の運転中において、燃料は、燃料タンク１０およびディーゼルエンジン１００間を循環している。同時に、第２タンク部１２内の燃料が、ジェットポンプ５０により吸入されて第１タンク部１１内のサブタンク２０へ移送されている。
【００３８】
次に、サブタンク２０における燃料の流れについて説明する。
【００３９】
サブタンク２０の第２空間Ｂ内には、ディーゼルエンジン１００からのリターン燃料およびジェットポンプ５０により移送された燃料が流入し、これらの燃料により第２空間Ｂは常に満たされている。リターン燃料は高温且つ気泡を含んでいる。またジェットポンプ５０から吐出される燃料中にも気泡が含まれる場合がある。これらの燃料は、サブタンク２０の第２空間Ｂ内に暫くの時間滞留してから、セパレータ２１に設けられた連通手段である連通孔２１ａを介して、第１空間Ａ内へ流入する。リターン燃料およびジェットポンプ５０により移送された燃料がサブタンク２０の空間Ｂ内に滞留中において、燃料中に含まれる気泡は、浮力の作用により液面へ浮上移動して消滅する。また、高温のリターン燃料は、それより温度の低いジェットポンプ５０から吐出される燃料および第２空間Ｂの燃料と混合されて冷却される。すなわち、第２空間Ｂ内の燃料温度は最終的にリターン燃料の温度よりも低下する。また、サブタンクの第２空間Ｂ内における燃料の温度分布は、燃料温度とその比重量との関係にしたがって、鉛直方向において上から下へ向かうほど低くなっている。第２空間Ｂ内の燃料がセパレータ２１の貫通孔２１ａへ向かう燃料流れは、第２空間Ｂ内を鉛直方向において上から下へ向かう方向となる。この流れ方向は、気泡が液面へ向かって移動する方向と反対方向であるので、第２空間Ｂから第１空間Ａへ向かって流れる燃料中に気泡が含まれることを確実に阻止できる。さらに、第２空間Ｂ内の燃料がセパレータ２１の貫通孔２１ａへ向かう燃料流れ方向は、第２空間Ｂ内の燃料温度分布における低温側へ向かう方向と一致している。したがって、第２空間Ｂ内で最も温度の低い燃料が第１空間Ａへ流入することになる。
【００４０】
以上により、サブタンク２０の第２空間Ｂは、燃料中に含まれる気泡を消滅させるとともに、リターン燃料を冷却する機能を果たしている。このようにして、気泡を消滅させ冷却された燃料を再び燃料フィルタ４０、供給管３０を介してディーゼルエンジン１００へ供給することができるので、リターン燃料の温度を低下させ且つ気泡が除去してから供給することが可能な燃料供給装置を実現することができる。
【００４１】
また、以上説明した本発明の第１実施形態においては、ジェットポンプ５０の吐出ポート５３から吐出される燃料流の燃料流出方向は鉛直方向上向き、すなわち、図１において上方向き（図１中の矢印で示す方）となるようにして、ジェットポンプ５０を配置している。燃料中に混入している気泡は、それ自身に作用する浮力により液面へ浮上するが、それには或る程度の時間を要する。ジェットポンプ５０の吐出ポート５３から吐出される燃料流の燃料流出方向を鉛直方向上向きとすれば、ジェットポンプから吐出される燃料中に含まれる気泡は、それ自身に作用する浮力および吐出燃料流れの流体力の２つの力を受けて液面へ向かって移動する。したがって、気泡をより短時間で燃料液面に到達させることができる。言い換えれば、より短時間で燃料中の気泡を消滅させることができる。
【００４２】
ところで、第１空間Ａ内に配置される燃料フィルタ４０は、高い異物捕集効率および低い流路抵抗を両立させるために或る程度の大きさが必要となる。以上説明した本発明の第１実施形態においては、サブタンク２０を鉛直方向に仕切るようにセパレータ２１を設けることにより、高温のリターン燃料が直接燃料フィルタ４０から供給管３０に吸入されることを抑制している。このため、第１空間Ａの底部形状はサブタンク２０の底部２０形状と同じになる。これにより、第１タンク部１１の形状によってサブタンク２０の底部２０ａ形状を縮小する場合においても、サブタンク２０の底部２０ａ全体を燃料フィルタ４０のためのスペースとして利用できる。したがって、より濾過面積が大きく、高い異物捕集効率および低い流路抵抗を両立させた燃料フィルタ４０を用いることができる。
【００４３】
なお、サブタンク２０の第１空間Ａおよび第２空間Ｂを連通するようにセパレータ２１に形成された貫通孔２１ａの大きさおよび個数は、ディーゼルエンジン１００のフィードポンプ１０３の吸い上げ能力に相当する燃料量を第１空間Ａに供給可能なように設定される。また、貫通孔２１ａの位置は、第１リターン管８１の出口およびジェットポンプ５０の吐出ポート５３からできるだけ離れた位置に設けられることが望ましい。
【００４４】
なお、以上説明した本発明の第１実施形態においては、サブタンク２０に設けたセパレータ２１の個数を１個としているが、複数個を適当な間隔を維持して層状に配置してもよい。この場合、鉛直方向最下層のセパレータ２１とサブタンク２０の底部２０ａとに挟まれた空間が第１空間Ａとなり、ここに燃料フィルタ４０および供給管３０の吸入口３１が設置されることになる。同時に、鉛直方向最上層のセパレータ２１の上側表面とサブタンク２０の側壁２０ｂとに挟囲まれた空間が第２空間Ｂとなり、ここにリターン燃料が流入するとともにジェットポンプ５０の吐出ポート５３が開口することになる。
【００４５】
（第２実施形態）
図２に、本発明の第２実施形態による燃料供給装置における燃料タンク１０の断面図を示す。図３に、図２中のＩＩＩ矢視図を示す。
【００４６】
本発明の第２実施形態による燃料供給装置は、第１実施形態による燃料供給装置に対して、サブタンク２０の構成を変更したものである。
【００４７】
以下に、本発明の第２実施形態によるサブタンク２０の構成について説明する。なお、第１実施形態と同一の事項については説明を省略する。
【００４８】
サブタンク２０内には、図２に示すように、容器部であるインナータンク２２が設置されている。インナータンク２２は、たとえば樹脂材料により有底筒状に形成され、図２に示すように、鉛直方向上方に向かって開口するように配置されている。インナータンク２２は、サブタンク２０内において、図２に示すように、燃料フィルタ４０および供給管３０の先端である吸入口３１よりも鉛直方向上側に配置されている。インナータンク２２の上縁２２ａの輪郭線は、図３に示すように、鉛直方向から見てサブタンク２０の上縁２０ｃの輪郭線よりも内側にある。インナータンク２２の上縁２２ａは、図２に示すように、鉛直方向においてサブタンク２０の上縁２０ｃよりも低い位置にある。
【００４９】
インナータンク２２内には、図２に示すように、ジェットポンプ５０の吐出ポート５３が開口するとともに、吐出ポート５３からの燃料流出方向は鉛直方向上向き、すなわち、図２において上向きとなっている。
【００５０】
リターン管８０は、図２に示すように、リターン燃料がインナータンク２２内に流入可能に配置されている。
【００５１】
次に、以上説明したように構成された、本発明の第２実施形態による燃料供給装置におけるサブタンク２０における燃料の流れについて説明する。
【００５２】
サブタンク２０のインナータンク２２内には、ディーゼルエンジン１００からのリターン燃料およびジェットポンプ５０により移送された燃料が流入し、インナータンク２２内はこれらの燃料により常に満たされている。リターン燃料は高温且つ気泡を含んでいる。またジェットポンプ５０から吐出される燃料中にも気泡が含まれる場合がある。これらの燃料は、インナータンク２２内に暫くの時間滞留してから、インナータンク２２の上縁２２ａを乗り越えてサブタンク２０内、詳しくは、サブタンク２０における燃料フィルタ４０および供給管３０の吸入口３１が配置されて空間へ流入する。リターン燃料およびジェットポンプ５０により移送された燃料がインナータンク２２内に滞留中において、燃料中に含まれる気泡は、浮力の作用により液面へ浮上移動して消滅する。また、高温のリターン燃料は、それより温度の低いジェットポンプ５０から吐出される燃料およびインナータンク２２内の燃料と混合されて冷却される。すなわち、インナータンク２２内の燃料温度は最終的にリターン燃料の温度よりも低下する。
【００５３】
以上により、サブタンク２０のインナータンク２２は、燃料中に含まれる気泡を消滅させるとともに、リターン燃料を冷却する機能を果たしている。このようにして、本発明の第２実施形態による燃料供給装置のサブタンク２０構成によっても、気泡を消滅させ冷却された燃料を再び燃料フィルタ４０、供給管３０を介してディーゼルエンジン１００へ供給することができる。したがって、リターン燃料の温度を低下させ且つ気泡が除去してから供給することが可能な燃料供給装置を実現することができる。
【００５４】
また、以上説明した本発明の第２実施形態による燃料供給装置のサブタンク２０においては、インナータンク２２は、サブタンク２０内において、燃料フィルタ４０および供給管３０の吸入口３１よりも上方に配置されている。言い換えると、インナータンク２２は、サブタンク２０内において、サブタンク２０の底部２０ａとの間に隙間を形成するように配置されている。このため、サブタンク２０の底部２０ａのほぼ全域を燃料フィルタ４０用スペースとして利用することができる。したがって、より濾過面積が大きく、高い異物捕集効率および低い流路抵抗を両立させた燃料フィルタ４０を用いることができる。
【００５５】
なお、以上説明した本発明の第２実施形態による燃料供給装置において、インナータンク２２の底部あるいは側壁の下方に、インナータンク２２の内外を連通する貫通孔を設け、この貫通孔を介して燃料がインナータンク２２内からサブタンク２０内の燃料フィルタ４０および供給管３０の吸入口３１が配置される空間へ流出するようにしてもよい。
【００５６】
なお、以上説明した本発明の第１、第２実施形態においては、自動車用ディーゼルエンジンの燃料供給装置に本発明を適用したが、ディーゼルエンジンに替えてガソリンエンジンの燃料供給装置に適用してもよい。また、各エンジンの用途も、自動車等車両用に限定する必要はなく、他の種類の移動体に用いられる原動機であってもよい。あるいは、定置式発電機等の設備の原動機でもよい。
【００５７】
また、以上説明した本発明の第１、第２実施形態においては、燃料タンク１０内の燃料を外部へ供給するための供給ポンプを、燃料タンク１０外に配置されたフィードポンプ１０３としているが、供給ポンプを燃料タンク１０内に配置する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明を具体的に適用した第１実施形態における燃料タンク１０の断面図である。
【図２】本発明を具体的に適用した第２実施形態における燃料タンク１０の断面図である。
【図３】図２中のＩＩＩ矢視図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０    燃料タンク
１１    第１タンク部
１２    第２タンク部
１３    連結部
２０    サブタンク
２０ａ    底部
２０ｂ    側壁
２０ｃ    上縁
２１    セパレータ（仕切り部材）
２１ａ    連通孔（連通手段）
２２    インナータンク（容器部）
２２ａ    上縁
３０    供給管
３１    吸入口
４０    燃料フィルタ
５０    ジェットポンプ
５１    吸入ポート
５２    供給ポート
５３    吐出ポート（吐出口）
６０    吸入管
６１    吸入口
７０    トランスファーポンプ
８０    リターン管
９０    燃料管
１００    ディーゼルエンジン
１０１    高圧ポンプ
１０２    燃料噴射弁
１０３    フィードポンプ
１０４    燃料フィルタ
１０５    セジメンタ
２０１    燃料管
２０２    燃料管
Ａ    第１空間
Ｂ    第２空間