(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料中に含まれる異物を取り除くための燃料フィルタ装置（３）の外部において、燃料タンク内から吸い上げられた燃料中の水分を凝集させる凝集部材（７０）と、
凝集させた水分を燃料とともに、前記燃料フィルタ装置へ排出するための排出配管（７１６）を備えること、
を特徴とする水分凝集装置。
【請求項２】
凝集させた水分を溜める水溜部（７８）と、
前記水溜部から水分を吸い上げるための水排出配管（７１７）と、
前記水排出配管と前記排出配管が接続される接続部（７６）とを備え、
前記排出配管は、前記接続部における径が前記接続部の上流側における径よりも小さくなっていること、
を特徴とする請求項１に記載の水分凝集装置。
【請求項３】
前記接続部は、前記燃料タンクの外部に配置されていること、
を特徴とする請求項２に記載の水分凝集装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に供給される燃料中の水分を凝集するための水分凝集装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料中に含まれる水分を凝集する水分凝集装置として、特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１に記載の水分凝集装置は、燃料中の異物を除去するための燃料フィルタ装置内に設けられており、水分凝集装置で凝集した水分を燃料と分離して車両外部へ排水している。しかし、燃料フィルタ装置の小型化の要求に対し、特許文献１に記載のものは水分凝集装置の体格分、燃料フィルタ装置が大型化してしまうという問題がある。この問題に対する解決手段として、特許文献２に記載のものが知られている。特許文献２に記載の水分凝集装置は、燃料タンク内に設けられており、排水ポンプを操作することで、凝集分離した水滴を車両外部へ排水している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−９６３６８号公報
【特許文献２】特開２０１１−２１５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、燃料タンクは頻繁に交換を要する部品ではなくメンテナンスの機会が少ないため、凝集分離された水滴を外部へ排出するための構造として、手動での簡易な水抜き構造を採用することは困難である。したがって、特許文献２に記載の水分凝集装置のように、排水ポンプを用いて定期的に自動排水する構造が必要となり、排水ポンプを設けなければならない分、構造が複雑化するうえ、コストが高くなるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、燃料フィルタ装置を小型化することができ、かつ燃料タンク内の構造を簡素化できる水分凝集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】
本発明のひとつである水分凝集装置は、燃料中に含まれる異物を取り除くための燃料フィルタ装置（３）の外部において、燃料タンク内から吸い上げられた燃料中の水分を凝集させる凝集部材（７０）と、凝集させた水分を燃料とともに、燃料フィルタ装置へ排出するための排出配管（７１６）を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明の水分凝集装置によれば、凝集部材によって凝集された水分を燃料とともに燃料フィルタ装置へ排出している。そのため、水分を凝集する機能を燃料フィルタ装置以外に持たせ、車両外部への排水機能を燃料フィルタ装置に持たせることができる。したがって、水分を凝集するための構造を燃料フィルタ装置に持たせる場合と比較して燃料フィルタ装置の小型化を実現できる。また、燃料フィルタ装置は定期的に交換を要する部品であるため、燃料フィルタ装置に溜まった水分を排水するための構造として排水ポンプを用いずとも、手動での簡易な水抜き構造で十分である。したがって、排水ポンプを設ける場合と比較して、燃料タンク内の構造簡素化を実現できる。
【０００８】
なお、特許請求の範囲における括弧内の符号は、記載内容の理解を容易にすべく、後述する実施形態において対応する構成を例示するものに留まり、発明の内容を限定することを意図したものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】コモンレール式燃料噴射システムの概要図
【図２】第１実施形態における水分凝集装置の説明図
【図３】他の実施形態における水分凝集装置の説明図
【図４】他の実施形態における水分凝集装置の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について、図面に基づき説明する。以下、図２におけるリザーバ２０からみた燃料タンク２の反タンク底面２１側を上側、タンク底面２１側を下側と称する。また、下側が、車載状態における重力方向である。図１に示すコモンレール式燃料噴射システム１は、燃料タンク２、燃料フィルタ装置３、低圧燃料ポンプ２２、高圧燃料ポンプ４、コモンレール５、インジェクタ６、水分凝集装置７、および還流配管８を備えている。
【００１１】
燃料タンク２は、内部に燃料を蓄えるための容器であり、内部に水分凝集装置７およびリザーバ２０を収容している。リザーバ２０は、たとえば有底筒状の樹脂製の容器体であって、燃料タンク２内のタンク底面２１上に載置され、内部に燃料タンク２内の燃料の一部を保留するようになっている。リザーバ２０には、低圧燃料ポンプ２２が設けられている。リザーバ２０内の燃料液面は燃料タンク２内の燃料液面に対し同等以上となっている。これにより、車両が傾いたとしても（燃料タンク２が傾いたとしても）、燃料タンク２内の燃料の一部を確実にリザーバ２０内に保留できる。低圧燃料ポンプ２２の吐出口には、水分凝集装置７に接続される第１燃料配管７１８が接続されている。なお、本実施形態において燃料タンク２内に貯留している燃料は軽油である。
【００１２】
低圧燃料ポンプ２２は、燃料タンク２内から吸入した燃料を加圧して第１燃料配管７１８を通じて水分凝集装置７へ吐出する役割を担う。低圧燃料ポンプ２２には、たとえばトロコイド式ポンプやベーン式ポンプを用いることができる。
【００１３】
高圧燃料ポンプ４は、低圧燃料ポンプ２２が吐出した燃料をさらに加圧して高圧燃料としてコモンレール５内に供給する役割を担う。高圧燃料ポンプ４には、例えばプランジャ式ポンプを用いることができる。
【００１４】
コモンレール５は、高圧燃料ポンプ４で加圧された燃料を蓄圧状態で内部に保持する。コモンレール５には、エンジンの各気筒の内部へ燃料を噴射するためのインジェクタ６が気筒数に応じて接続されている。コモンレール５内部に蓄圧保持された燃料は各インジェクタ６から噴射される。また、コモンレール５には、還流配管８が接続されている。コモンレール５で余剰となった燃料は還流配管８を経由して燃料タンク２へ還流する。
【００１５】
各インジェクタ６の制御圧力室に流入してインジェクタ作動に用いられた燃料やリーク燃料等の、インジェクタ６の低圧ポートから排出される低圧燃料や、高圧燃料ポンプ４からのリーク燃料等の低圧燃料も、還流配管８を経由して燃料タンク２へ還流する。
【００１６】
また、コモンレール式燃料噴射システム１は、図示しない制御装置としてのＥＣＵが接続されている。このＥＣＵは、入力されるコモンレール５の内部の燃料圧力、エンジンの回転数Ｎｅならびにアクセル開度α等に基づいて高圧燃料ポンプ４から吐出される燃料の流量を最適に制御する。さらに、ＥＣＵはコモンレール５に接続されているインジェクタ６の電磁弁の開閉時期を制御する。これにより、エンジンの各気筒の内部への燃料の噴射時期並びに燃料噴射量が制御される。
【００１７】
燃料フィルタ装置３は、濾過部材３０、沈降部３１、および手動バルブ３２を備える。濾過部材３０は、例えばパルプ材もしくは不織布等からなる多孔シート体を折り曲げて形成した菊花状のフィルタを用いることができる。濾過部材３０は、燃料中に含まれる固形異物を捕捉し、濾過部材３０を通過することを抑止する役割を担う。沈降部３１は、燃料中に含まれる水分を貯留するための受け皿としての役割を担う。沈降部３１は、燃料フィルタ装置３内において、濾過部材３０よりも重力方向下部に配置されている。手動バルブ３２は、燃料フィルタ装置３内部における重力方向下端に配置されている。手動バルブ３２は、手動操作可能であり、沈降部３１に貯留した水分や固形異物等を燃料フィルタ装置３外部へ取り出すためのものである。
【００１８】
次に、水分凝集装置７について、図２に基づき説明する。図２中の矢印は燃料及び水分の流れを示す。
【００１９】
水分凝集装置７は、燃料タンク２内部に配置されており、燃料タンク２内の燃料中に含まれる水分を凝集し大粒化させる役割を担う。水分凝集装置７は、燃料タンク２内部において、リザーバ２０からみて反タンク底面２１側、つまり図２におけるリザーバ２０の上側に配置されている。水分凝集装置７は、水分凝集層７０およびハウジング７１を有する。水分凝集層７０は、ハウジング７１の内部に収容されており、たとえばパルプ材もしくは不織布等からなる多孔シート体を折り曲げて形成した菊花状の撥水性フィルタを用いることができる。水分凝集層７０は、円筒状であり、図２における左右方向が円筒の径方向である。また、円筒状の水分凝集層７０における中抜け部分が後述する凝集後領域７２６である。具体的には、水分凝集層７０は、後述する凝集層領域７２５内に配置されている。水分を含んだ燃料は、水分凝集層７０を通過する過程で凝集されて大粒化する。水は燃料よりも比重が大きいため、大粒化した水分は重力方向に沈降し、燃料と分離する。
【００２０】
ハウジング７１は、樹脂製の水凝集容器７１１およびフランジ部７１２を有する。水凝集容器７１１およびフランジ部７１２は一体成型されている。ハウジング７１内部は、水凝集容器７１１およびフランジ部７１２によって密閉されている。水凝集容器７１１およびフランジ部７１２によって囲まれた空間は、仕切板７１３によって水分凝集領域７１４および水溜領域７１５に区画されている。また、水分凝集領域７１４は、凝集前領域７２４、凝集層領域７２５、および凝集後領域７２６に区画される。凝集前領域７２４、凝集層領域７２５、および凝集後領域７２６は、上下方向からみたときに、円筒状をなす。凝集前領域７２４は、第１燃料配管７１８を通って水分凝集装置７に供給された燃料が水分凝集層７０を通過する前の領域であって、後述する凝集層領域７２５よりも水凝集容器７１１の外方側に存在する。また、凝集前領域７２４は、後述する分離孔７７によって水溜領域７１５と連通している。凝集層領域７２５は、水分凝集層７０が配置されている領域であって、燃料中の水分が凝集されている領域であり、凝集前領域７２４と後述する凝集後領域７２６の間に介在する領域である。また、凝集層領域７２５は、後述する分離孔７７によって水溜領域７１５と連通している。凝集後領域７２６は、上下方向から見たときの水凝集容器７１１の中心部に存在し、第２燃料配管７１６と連通している。
【００２１】
フランジ部７１２は、たとえば略平板状の樹脂製の部材であって、燃料タンク２の天井面２３に燃料タンク２の外方から取り付けられて、燃料タンク２の天井面２３に形成された開口部２４を閉塞するための部材である。フランジ部７１２は、開口部２４の形状に対応した形状を呈している。フランジ部７１２はたとえば螺子止め等により燃料タンク２の天井面２３に固定されている。
【００２２】
フランジ部７１２には、第２燃料配管７１６および水排出配管７１７が一体成型されている。第２燃料配管７１６は、フランジ部７１２の左右方向における略中央の位置から上方向に向かって延びるように形成されている。第２燃料配管７１６の、後述する凝集後領域７２６とは反対側の端部には、第３配管９が接続されている。第３配管９における第２燃料配管７１６が接続されている側と反対側の端部には、燃料フィルタ装置３が接続されている。第２燃料配管７１６は、大径部７２１および小径部７２２を備える。大径部７２１は、接続部７６の位置よりも第２燃料配管７１６における上流側および下流側の両方に配置されている。小径部７２２は、接続部７６の位置に配置されている。つまり、第２燃料配管７１６において、大径部７２１は小径部７２２の上流側および下流側の両方にある。また、大径部７２１における第２燃料配管７１６の径は、小径部７２２における第２燃料配管７１６の径よりも大きい。
【００２３】
水排出配管７１７は、水凝集容器７１１の側面に沿うように上下方向に延びて形成されている第１垂直部７４と、第１垂直部７４に連続して形成され、図２の右方向に向かって水平に延びる第１水平部７５を備える。第２燃料配管７１６と第１水平部７５は接続部７６において接続されている。また、第１垂直部７４における第１水平部７５が形成されている側と反対側の端部と、後述する水凝集容器７１１の容器底面７２３との間には、所定の隙間を設けている。接続部７６は、燃料タンク２の外部に配置されている。
【００２４】
水凝集容器７１１は有底筒状の樹脂製の容器体である。また、水凝集容器７１１の容器底面７２３は、上下方向からみたときの水排出配管７１７が配置されている位置が他の位置と比べて最も低くなっている。つまり、容器底面７２３において水排出配管７１７に臨む部分（以下、水溜部７８という）が谷となるように容器底面７２３は傾斜している。
【００２５】
仕切板７１３は、略平板上の樹脂製の部材である。仕切板７１３には複数の分離孔７７が形成されている。複数の分離孔７７は、凝集前領域７２４と凝集層領域７２５の境界である第１境界部７２７に臨む部分から、凝集後領域７２６と凝集層領域７２５の境界である第２境界部７２８に臨む部分にかけて、互いに所定の間隔をあけて複数形成されている。つまり、分離孔７７は、凝集層領域７２５に臨む仕切板７１３の部分に形成されている。また、凝集後領域７２６に臨む部分には形成されていない。
【００２６】
水凝集容器７１１には、第１燃料配管７１８が接続されている。特に、第１燃料配管７１８が直接、凝集前領域７２４と連通するように接続されている。
【００２７】
次に、燃料の流れおよび水分凝集の過程について図２に基づき説明する。
【００２８】
低圧燃料ポンプ２２から吐出された燃料は、第１燃料配管７１８を通って水分凝集装置７の凝集前領域７２４へ流入する。凝集前領域７２４へ流入した燃料は、凝集層領域７２５へ流入する。燃料は凝集前領域７２４から凝集層領域７２５を経て凝集後領域７２６へ流入する。凝集後領域７２６へ流入した燃料は、第２燃料配管７１６へ流入する。
【００２９】
凝集層領域７２５内の水分凝集層７０を通過する過程で、燃料中に含まれる水分は凝集されて大粒化する。水は軽油よりも比重が大きいため、凝集されて大粒化した水分は凝集層領域７２５の下部に下降し、仕切板７１３に設けた分離孔７７を通過して水溜領域７１５へ移動する。水溜領域７１５へ移動した水分は、傾斜している容器底面７２３を這って下降し、水溜部７８に集約される。そして、水溜部７８に溜まった水分は水排出配管７１７を通って接続部７６に達し、第２燃料配管７１６を流れる燃料と合流する。水排出配管７１７および第２燃料配管７１６内を流れる燃料に含まれる水分は、第１燃料配管７１８内を流れる燃料に含まれる水分よりも大粒である。
【００３０】
接続部７６において合流した水分と燃料は、第２燃料配管７１６を経て第３配管９へ流れ込み、燃料フィルタ装置３へ排出される。
【００３１】
燃料フィルタ装置３へ排出された燃料と水分は、燃料フィルタ装置３内部においてそれぞれ分離する。具体的には、水分は重力によって燃料フィルタ装置３内を沈降し、沈降部３１に貯留される。一方、燃料は高圧燃料ポンプ４へ送出される。
【００３２】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
【００３３】
（１）燃料中に含まれる水分を凝集する機能を有する水分凝集層７０を燃料タンク２内に設け、大粒化した水分を燃料とともに燃料フィルタ装置３へ排出している。そのため、水分を凝集する機能を燃料フィルタ装置３には持たせていない。したがって、水分凝集層７０を燃料フィルタ装置３内部に設ける場合と比較して、燃料フィルタ装置３の小型化が実現できる。また、燃料フィルタ装置３内部に設けた手動バルブ３２によって車両外部への排水機能を実現している。そのため、燃料フィルタ装置３に溜まった水分を排水するための構造として排水ポンプを用いなくてもよい。したがって、排水ポンプを設ける場合と比較して、燃料フィルタ装置３の構造簡素化を実現できる。さらに、排水ポンプが不要になる分、コスト削減が可能となる。
【００３４】
（２）大径部７２１における第２燃料配管７１６の径は、小径部７２２における第２燃料配管７１６の径よりも大きい。また、大径部７２１は、接続部７６の位置よりも第２燃料配管７１６の上流側に位置しており、一方、小径部７２２は、接続部７６の位置に配置されている。そのため、水溜部７８付近が高圧となるのに対して接続部７６を低圧とすることができる。したがって、水溜部７８に溜まった水分を吸い上げる動力としてポンプを用いなくとも、圧力差によって吸い上げることができ、構造簡素化及び低コストを実現できる。
【００３５】
（３）水溜部７８が谷となるように容器底面７２３は傾斜している。そのため、傾斜していない場合と比較して、水溜領域７１５に移動した水分を確実に水溜部７８に集約させる。したがって、水排出配管７１７から排出させることができ、水溜領域７１５内に凝集した水分が残留することを抑制できる。
【００３６】
（４）接続部７６は、燃料タンク２の外部に配置されている。接続部７６においては、水排出配管７１７から吸い上げられる水分と、第２燃料配管７１６を通る燃料とが合流する部分であり、合流の際に騒音が発生する可能性がある。一般に、燃料タンク外で発生した騒音よりも燃料タンク内で発生した騒音のほうが車両内部にいる乗員に聞こえやすい。本実施形態の構成とすることで、接続部７６が燃料タンク２の内部に配置されている構成と比較して、接続部７６において発生する騒音が乗員に聞こえることを抑制することができる。
【００３７】
（他の実施形態）
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り、以下のように変形させてもよい。
【００３８】
・上記実施形態においては、第２燃料配管７１６が、大径部７２１と、大径部７２１より径の小さい小径部７２２を備えることとしたが、図３のように、どの部分においても同径としてもよい。
【００３９】
・上記実施形態においては、接続部７６は、燃料タンク２の天井面２３よりも反リザーバ２０側、つまり燃料タンク２の外部に存在している構成としたが、図３のように、天井面２３よりもリザーバ２０側、つまり燃料タンク２の内部に存在していてもよい。
【００４０】
・上記実施形態においては、大径部７２１は、接続部７６の位置よりも第２燃料配管７１６の上流側および下流側に位置しており、一方、小径部７２２は、接続部７６の位置に配置されていることとした。しかし、図４のように、第２燃料配管７１６における、接続部７６よりも上流側の位置に小径部７２２を形成してもよい。
【００４１】
・上記実施形態においては、水分凝集装置７の一部を燃料タンク２の内部に配置するようにしたが、燃料タンク２の外部にあってもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１  コモンレール式燃料噴射システム、２  燃料タンク、３  燃料フィルタ装置、７  水分凝集装置、７０  水分凝集層、７１  ハウジング、７１１  水凝集容器、７１２  フランジ部、７１３  仕切板、７１６  第２燃料配管、７１７  水排出配管、７２１  大径部、７２２  小径部、７６  接続部、７７分離孔、７８  水溜部
【図１】
0006332047.tif 000002
【図２】
0006332047.tif 000003
【図３】
0006332047.tif 000004
【図４】
0006332047.tif 000005