(57)【要約】【課題】高さを低くする要求のある燃料供給装置において、燃料の圧力によるフィルタケースの底部の変形を抑制可能な燃料フィルタを提供する。【解決手段】燃料中の異物を除去するフィルタエレメント２１は、円筒形のフィルタケース２２に収容されている。フィルタケース２２は、フィルタケース底部２６に第１補強部材３１を放射状に設け、さらに第１補強部材３１の間を周方向に連結する第２補強部材を設ける。このような燃料フィルタによると、燃料の圧力が上昇してもフィルタケース底部は撓みにくくなり、フィルタケースの周縁部に応力が集中しにくくなる。そのため、燃料の圧力によるフィルタケースの変形や破損を抑制することができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料中の異物を除去するフィルタエレメントと、
前記フィルタエレメントを収容する円筒形のフィルタケースと、
前記フィルタケースの底部に放射状に設けた第１補強部材と、
前記第１補強部材の間を周方向に連結する第２補強部材と、を備えること
を特徴とする燃料フィルタ。
【請求項２】
前記第２補強部材は、前記フィルタケースの底部の中央部に設けた中央リブと、前記フィルタケースの底部の周縁部に設けた周縁リブとから構成されることを特徴とする請求項１記載の燃料フィルタ。
【請求項３】
前記周縁リブは、互いに隣接する前記第１補強部材の間を、直線状に連結するリブであることを特徴とする請求項２記載の燃料フィルタ。
【請求項４】
前記周縁リブは、互いに隣接する前記第１補強部材の間を、前記フィルタケースの中央部を中心とした同心円状に接続するリブであることを特徴とする請求項２記載の燃料フィルタ。
【請求項５】
前記周縁リブは、互いに隣接する前記第１補強部材の間を、山形状に連結する第１リブと第２リブであることを特徴とする請求項２記載の燃料フィルタ。
【請求項６】
燃料を貯蔵する燃料タンクと、
前記燃料タンク内に設けられ、前記燃料タンク内の燃料を吸入し前記燃料タンク外へ吐出する電気駆動式の燃料ポンプと、
前記燃料ポンプで吸入した燃料の異物を除去する請求項１から請求項５のいずれか一項記載の燃料フィルタと、
前記燃料ポンプにより前記燃料タンクから吸入した燃料中の異物を除去するサクションフィルタと、
を備えることを特徴とする燃料フィルタを用いた燃料供給装置。
【請求項７】
前記燃料ポンプが吐出し前記燃料フィルタで異物を除去した燃料の圧力を調整するプレッシャレギュレータを備えることを特徴とする請求項６記載の燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料フィルタおよびそれを用いた燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料供給装置において、燃料供給タンク内の燃料ポンプから供給された燃料の異物を除去する筒状の燃料フィルタが知られている。燃料フィルタのフィルタケース内壁へ供給される燃料による圧力が上昇すると、燃料フィルタのフィルタケースは、筒部よりも底部の周縁が撓みやすくなる。
【０００３】
そこで、特許文献１では、燃料フィルタのフィルタケースの底部を平面部の少ない形状に成形することにより、フィルタケースの強度を向上している。
また、特許文献２では、燃料フィルタのフィルタケースの底部を球面状に成形することにより、フィルタケースの強度を向上している。
【０００４】
しかしながら、特許文献１のフィルタケースでは、底部を平面部の少ない形状としたために底部の面積は小さくなり、底部の面積を小さくする前と同様のフィルタケース内部の容積を得るためには、フィルタケースの高さを増加する必要があった。特許文献２のフィルタケースにおいても、底部を平面では無く球面状とするため、フィルタケースの高さは増加する結果となった。
【０００５】
近年は高さを低くした燃料供給装置が求められており、燃料タンクおよび燃料タンク内に設けられる燃料フィルタについても高さを低くすることが求められている。
燃料フィルタのフィルタケースの高さを低くする場合、フィルタケースの高さを低くする前と同様のフィルタケース内部の容積を得るためにはフィルタケースの底部の面積を大きくする必要が生じる。
フィルタケースの底部の面積を大きくすると、前述のように燃料フィルタのフィルタケース内壁への供給される燃料の圧力によって、燃料フィルタのフィルタケースは筒部よりも底部の周縁が撓みやすくなるという問題が生じる。
しかし、高さを低くする要求があるため、燃料フィルタのフィルタケースの強度を向上するために、フィルタケースの底部の形状を特許文献１または特許文献２記載のような形状とすることはできない。
【０００６】
【特許文献１】米国特許６１２３５２１号明細書
【特許文献２】米国特許６１６４２６７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の目的は、高さを低くする要求のある燃料供給装置において、燃料の圧力によるフィルタケースの底部の変形を抑制可能な燃料フィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１記載の燃料フィルタによると、燃料中の異物を除去するフィルタエレメントが円筒形のフィルタケースに収容されている。
一般に、円筒形のフィルタケースを備える燃料フィルタは、燃料フィルタに供給される燃料の圧力が上昇すると、フィルタケースの底部が撓み、フィルタケースの底部の周縁部に応力が集中しやすくなる。その結果、フィルタケースの変形や破損が生じる恐れがある。
【０００９】
しかし、本発明の請求項１記載の燃料フィルタのフィルタケースは、その底部に第１補強部材を放射状に設け、さらに第１補強部材の間を周方向に連結する第２補強部材を設ける構成を採用する。このような燃料フィルタによると、燃料の圧力が上昇してもフィルタケース底部は撓みにくく、フィルタケースの周縁部に応力が集中しにくくなる。そのため、燃料の圧力によるフィルタケースの変形や破損を抑制することができる。
【００１０】
本発明の請求項２記載の燃料フィルタによると、第２補強部材は、フィルタケースの底部の中央部に設けた中央リブと、フィルタケースの底部の周縁部に設けた周縁リブとから構成される。
さらに、本発明の請求項３記載の燃料フィルタによると、周縁リブは、互いに隣接する前記第１補強部材の間を、直線状に連結するリブとして形成する。
【００１１】
また、本発明の請求項４記載の燃料フィルタによると、周縁リブは、互いに隣接する前記第１補強部材の間を、前記フィルタケースの中央部を中心とした同心円状に接続するリブとして形成する。
また、本発明の請求項５記載の燃料フィルタによると、周縁リブは、互いに隣接する前記第１補強部材の間を、山形状に連結する第１リブと第２リブとして形成する。
このような燃料フィルタによると、フィルタケースの底部に第１補強部材および第２補強部材を設けることによってフィルタケースの底部の強度を向上させることができる。このため、燃料の圧力が上昇してもフィルタケースの底部は撓みにくくなり、フィルタケースの破損を防ぐことができる。
【００１２】
本発明の請求項６記載の燃料フィルタを用いた燃料供給装置によると、燃料を貯蔵する燃料タンクの内部に設けられる収容される燃料供給装置は、燃料ポンプと、燃料フィルタと、サクションフィルタとを備えている。
燃料ポンプは電気駆動式で、燃料タンク内の燃料を吸入し燃料タンク外へ吐出する。燃料フィルタは、請求項１から請求項５記載のいずれか一つの燃料フィルタであり、燃料ポンプで吸入した燃料の異物を除去する。サクションフィルタは、燃料ポンプにより燃料タンクから吸入した燃料中の異物を除去する。
本発明の請求項７記載の燃料フィルタを用いた燃料供給装置によると、燃料タンク内部のプレッシャレギュレータは、燃料ポンプが吐出し燃料フィルタで異物を除去した燃料の圧力を調整する。
【００１３】
このような燃料供給装置によると、燃料フィルタとして請求項１から請求項５記載のいずれか一つの燃料フィルタを採用するため、高さを低くする要求のある燃料供給装置においても燃料の圧力によるフィルタケースの底部の撓みを防ぎ、フィルタケースの破損を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
【００１５】
本発明の第１実施形態による燃料フィルタを含む燃料供給装置を図１に示す。燃料供給装置１は、燃料ポンプ４０と、燃料フィルタ２０と、サクションフィルタ５０と、プレッシャレギュレータ６０などから構成される。燃料供給装置１の燃料タンク蓋部材１１は樹脂により略円盤状に形成されている。
燃料タンク蓋部材１１は、燃料タンク１０の縁部１０２が形成する開口部１０１に取り付けられる。燃料供給装置１が燃料タンク１０に搭載されたとき、燃料タンク蓋部材１１は開口部１０１を塞ぐ。燃料供給装置１において燃料タンク蓋部材１１および燃料タンク蓋押さえ部材１３以外の部品は、燃料タンク１０内に収容されている。燃料タンク１０は、例えば樹脂などにより形成されている。
【００１６】
燃料タンク蓋部材１１は、燃料ポンプ吐出口１４、電気コネクタ１３、および支柱７１を有している。燃料ポンプ吐出口１４は、燃料ポンプ４０から吐出された燃料を燃料供給装置１の外部へ供給する管である。電気コネクタ１３は、図示しない電源およびＥＣＵに接続されている。電気コネクタ１３は燃料タンク蓋部材１１を貫いて燃料タンク１０側へ突出している。電気コネクタ１３から燃料タンク１０の内部には、図示しないリード線が燃料ポンプ４０に伸びている。電源からの電力はリード線を経由して燃料ポンプ４０に供給される。
【００１７】
燃料タンク蓋部材１１は略円盤状のフランジ部１１１を有し、フランジ部１１１は開口部１０１を形成する縁部１０２に支持されている。縁部１０２にはねじ溝１０３が形成されている。
蓋押さえ部材１３は、略円筒形に形成される筒部１３１を有し、筒部１３１の一方の端部には径内方向に延びる環状の係止部１３２が設けられている。筒部１３１の他方の端部の内周側にはねじ山１３３が設けられている。
【００１８】
フランジ部１１１は蓋押さえ部材１３の係止部１３２により燃料タンク１０の縁部１０２に係止され、燃料タンク蓋部材１１は、蓋押さえ部材１３に形成されたねじ山１３３を燃料タンク１０の縁部１０２に形成されたねじ溝１０３にねじ込むことにより燃料タンク１０に組みつけられている。
燃料タンク蓋部材１１の燃料タンク１０内部に向き合う面には、図２に示すように熱板溶着用リブ１２が設けられている。
【００１９】
燃料タンク蓋部材１１には、図１に示すように、２本の支柱７１の一端が圧入され、他端は樹脂製のベース７２に形成された挿入孔に緩く挿入されている。スプリング７１１は支柱７１の外周側に設けられ、一端が燃料タンク蓋部材１１に係止され、他端がベース７２に係止されている。これにより、燃料タンク蓋部材１１とベース７２とは、燃料タンク１０の重力方向上下へ相対的に往復移動可能である。したがって、燃料供給装置１が収容される燃料タンク１０が温度変化による内圧の変化や燃料量の変化で膨張または収縮しても、ベース７２の底部は燃料タンク１０の底部内壁に常に押し付けられている。
【００２０】
燃料ポンプ４０は内部に図示しないモータを収容しており、モータとともに回転する図示しないインペラ等の回転部材を有する。サクションフィルタ５０は、燃料ポンプ４０の吸入口側、つまり燃料ポンプ４０の吸入ラインの上流端に設置され、燃料に含まれる比較的大きな異物を除去する。
【００２１】
燃料フィルタ２０は、燃料の異物を除去するフィルタエレメント２１をフィルタケース２２の内部に収容している。アース部２９は、図示しないアース線により燃料ポンプ４０に接続され、フィルタエレメント２１に蓄積された静電気をアース線を経由して放電する。プレッシャレギュレータ６０は、燃料フィルタ２０のフィルタケース２２の側方に取り付けられている。
本実施例によるフィルタケース２２は、燃料フィルタ２０と、プレッシャレギュレータ６０と、アース部２９とを樹脂で一体に成形している。燃料フィルタ２０と燃料ポンプ４０は、蛇腹管である接続管７３により接続されている。
【００２２】
ここで、燃料フィルタ２０のフィルタケース２２の形状について説明する。
燃料フィルタ２０のフィルタケース蓋部材２３には、図３に示すように熱板溶着用リブ２３１が形成されている。
燃料フィルタ２０のフィルタケース２２の底部は図５に示す形状となっている。
フィルタケース２２の底部には、放射状に設けられた第１補強部材としての放射状リブ３１１と、放射状リブ３１１の間を周方向に連結する第２補強部材としての連結リブ３２１とが設けられている。連結リブ３２１は、フィルタケース底部２６の中央部に設けた中央リブ３３１と、フィルタケース底部２６の周縁部に設けた周縁リブ３４１とから構成される。
【００２３】
本実施例による燃料フィルタ２０において、周縁リブ３４１は、互いに隣接する放射状リブ３１１の間を、直線状に連結する。
例えば、本実施形態による周縁リブ３４１は、図５に示すように、直角に交差する２本の放射状リブ３１１の間を、直線状の周縁リブ３４１で連結する。中央リブ３３１は、前記２本の放射状リブの交点に設ける。本実施形態による燃料フィルタ２０のフィルタケース２２のフィルタケース底部２６に形成されるリブは、フィルタケース２２の底面から見ると四角形と三角形を組み合わせたような形状となる。
【００２４】
このような燃料供給装置１の組立において、燃料フィルタ２を燃料タンク蓋部材１１に組み付ける手順を図２および図３に基づき説明する。
【００２５】
燃料フィルタ２０のフィルタケース蓋部材２３には、図３に示すように熱板溶着用リブ２３１が形成されているが、燃料タンク蓋部材１１の燃料タンク１０と向き合う面にも熱板溶着用リブ１２が形成されている。熱板溶着用リブ１２の形状は、熱板溶着用リブ２３１と同じ形状になっている。
まず、燃料タンク蓋部材１１の熱板溶着用リブ１２を加熱して溶かしておく。
次に、フィルタケース蓋部材２３の熱板溶着用リブ２３１を加熱して溶かす。
その後、燃料タンク蓋部材１１の熱板溶着用リブ１２にフィルタケース蓋部材２３の熱板溶着用リブ２３１を圧着し、冷却する。
【００２６】
このような燃料フィルタ２０によると、燃料フィルタ２０は熱板溶着により燃料タンク蓋部材１１と一体となり、燃料フィルタ２０を燃料タンク蓋部材１１に強固に固定することができる。
【００２７】
上述のように組み立てられた燃料フィルタ２０を使用する燃料供給装置１において、燃料タンク１０に収容された燃料は、燃料ポンプ４０の図示しないモータとともに回転するインペラ等の回転部材によって昇圧され、燃料ポンプ吐出口１４を経由して図示しない内燃機関に供給される。このとき、燃料は、プレッシャレギュレータ６０で圧力を調整された後、燃料ポンプ吐出口１４から吐出される。調圧時に余剰となった燃料は、プレッシャレギュレータ６０によって排出口６１から燃料タンク１０内に排出される。
【００２８】
燃料ポンプ４０による昇圧される燃料は、燃料ポンプ４０に吸入される前にサクションフィルタ５０によって異物を除去され、燃料ポンプ４０から吐出された後に燃料フィルタ２０によってさらに異物を除去される。ここで、燃料ポンプ４０から昇圧された燃料が燃料フィルタ２０に供給されるとき、フィルタケース２２の内壁には燃料による圧力が加わっている。
【００２９】
しかし、本実施例による燃料フィルタ２０のフィルタケース２２の底部には上述のようにフィルタケース２２のフィルタケース底部２６を補強する部材として中央リブ３３１と周縁リブ３４１とが設けられているため、フィルタケース底部２６の周縁部に応力が集中しにくくなる。その結果、燃料の圧力によるフィルタケース２２の変形や破損を抑制することができる。
【００３０】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態として、図６に示すように、第１実施形態におけるフィルタケース２２の周縁リブ３４１を、互いに隣接する放射状リブ３１２の間を、前記フィルタケースの中央部を中心とした同心円状に接続する周縁リブ３４２として形成することもできる。本実施形態において、他の構成は第１実施形態と同様である。本実施形態による燃料フィルタのフィルタケース２２２の底面部に形成されるリブは、フィルタケース２２２の底面からみると略円形の蜘蛛の巣のような形状となる。
本実施形態による燃料フィルタは、第１実施形態と同様に燃料の圧力によるフィルタケース２２２の変形や破損を抑制することができる。
【００３１】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態として、図７に示すように、第１実施形態における周縁リブを、互いに隣接する放射状リブ３１３の間を、山形状に連結する第１リブ３５１と第２リブ３５２として構成することもできる。つまり、第１リブ３５１と第２リブ３５２とで構成された形状は、フィルタケース２２３の底部の周縁部に向かって凸状となる山形状の形状となる。この場合、本実施形態による燃料フィルタのフィルタケースの底面部に形成されるリブは、フィルタケース２２３の底面からみると菊の花のような形状となる。
本実施形態による燃料フィルタは、第１実施形態と同様に燃料の圧力によるフィルタケース２２３の変形や破損を抑制することができる。
また、本実施形態による燃料フィルタのフィルタケース２２３は、各リブに挟まれた面積を広くとれるために、フィルタケース２２３を樹脂で成形するときに成形の型から外しやすく製作上の利点も有する。
【００３２】
（実験）
本発明の第１実施形態から第３実施形態による燃料フィルタにおいて、燃料の圧力によりフィルタケース底部の周縁部に生じる応力を低減する効果を実験により確認した。
【００３３】
効果の確認は、本発明の第１実施形態の燃料フィルタのフィルタケースにおいて放射状リブおよび連結リブを全く設けない燃料フィルタを参考例として準備し、本発明の各実施形態とこの参考例の燃料フィルタとにおいて、燃料の圧力によりフィルタケース底部の周縁部に生じる応力を比較することにより実施した。
ここで、燃料フィルタのフィルタケースの直径φは６７ｍｍ、フィルタケースの筒部の厚みｔ１を３．５ｍｍ、フィルタケース底部の厚みｔ２を３ｍｍとした。各実施形態においてフィルタケースの底部に設けたリブの高さｔ３は６ｍｍとした。
【００３４】
実験結果を示す図８によると、第１実施形態から第３実施形態による燃料フィルタ全てにおいて、燃料の圧力によりフィルタケース底部の周縁部に生じる応力は、参考例の燃料フィルタに生じる応力よりも低減していることが明らかである。
特に、第２実施形態および第３実施形態による燃料フィルタによる最大応力の低減の効果が大きい。
【００３５】
参考例の燃料フィルタ９０では、図９に示すように、燃料フィルタ９０のフィルタケース９１内壁へ供給される燃料による圧力Ｐが上昇すると、燃料フィルタ９０のフィルタケース９１は、フィルタケース筒部９３よりもフィルタケース底部９５の周縁部に応力が集中しやすくなる。その結果、フィルタケース底部９５が図９に破線で示すようにフィルタケース９１の変形や破損が生じる恐れがある。
【００３６】
これに対し、本発明による各実施形態では、フィルタケース底部に補強部材として放射状リブおよび連結リブを設けることにより、フィルタケースの底部の周縁部に応力が集中しにくい構成としている。その結果、図８に示すようにフィルタケース底部の周縁部に生じる最大応力を低減することができる。
【００３７】
また、燃料の圧力により生じる応力は上述のようにフィルタケースの底部の周縁部に集中しやすくなるため、フィルタケース底部の周縁部の形状にできるだけ近い形状に周縁リブを設けた本発明による第２実施形態および第３実施形態において、応力を低減する効果が大きい。
【００３８】
このように、本発明の各実施形態による燃料フィルタは、燃料の圧力によりフィルタケースの底部の周縁部に生じる応力を低減する効果を有し、フィルタケースの強度を向上している。
【００３９】
（他の実施形態）
上述の第１実施形態では、燃料フィルタのフィルタケースは、燃料フィルタとプレッシャレギュレータとアース部とを一体に成形している。これに対し、本発明の他の実施形態では、燃料フィルタとプレッシャレギュレータを別体として成形する構成としてもよい。また、本発明の他の実施形態では、プレッシャレギュレータを備えない燃料供給装置であってもよい。
【００４０】
以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１実施形態による燃料フィルタを使用した燃料供給装置の全体構成を示す模式図。
【図２】本発明の第１実施形態による燃料フィルタを示す正面図。
【図３】本発明の第１実施形態による燃料フィルタの平面図。
【図４】本発明の第１実施形態による燃料フィルタを示す図であって、図３のＩＶ―ＩＶ線断面図。
【図５】本発明の第１実施形態による燃料フィルタのフィルタケースの底面図。
【図６】本発明の第２実施形態による燃料フィルタのフィルタケースの底面図。
【図７】本発明の第３実施形態による燃料フィルタのフィルタケースの底面図。
【図８】本発明の第１実施形態から第３実施形態による燃料フィルタのフィルタケースにおいて生じる応力を示す特性図。
【図９】参考例による燃料フィルタのフィルタケースを示す模式図。
【符号の説明】
【００４２】
２０：燃料フィルタ、２１：フィルタエレメント、２２：フィルタケース、３１：第１補強部材、放射状リブ、３２：第２補強部材、連結リブ、３１１：放射状リブ（第１補強部材）、３２１：連結リブ（第２補強部材）、３３１：中央リブ（第２補強部材）、３４１：周縁リブ（第２補強部材）
【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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【図７】
2009235993.tif 000009
【図８】
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【図９】
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