JP5633410B2 - 異物捕捉器 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関に供給される燃料に含まれる異物を捕捉する異物捕捉器に関するものである。

従来から、内燃機関を具備する車両等には、内燃機関に供給される燃料に含まれる異物を除去するために燃料フィルタが搭載され、燃料タンクから内燃機関に向かう燃料の流路に組み込まれ、車両等における燃料供給装置の１構成要素となっている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、燃料フィルタは、異物を捕捉して燃料から取り除くものであり、捕捉能力は、経時使用とともに低下していく。このため、異物の多い粗悪燃料を使用すると、捕捉能力の低下速度が大きくなり、燃料フィルタの寿命が短くなってしまう。
そこで、異物の多い粗悪燃料を使用しても、燃料フィルタによる捕捉能力の低下速度の増大を抑制することができる構造が求められている。

特開昭６１−２７４７１６号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、燃料供給装置において異物の多い粗悪燃料を使用しても、燃料フィルタによる捕捉能力の低下速度の増大を抑制できる構造を提供することにある。

〔請求項１、５の手段〕
請求項１、５の手段によれば、異物捕捉器は、燃料タンクから内燃機関に向かう燃料の流路の一部を形成するとともに、内燃機関に向かう燃料の流れを旋回させる旋回流発生器と、旋回流発生器で燃料の旋回流を形成する流路（以下、旋回流形成路と呼ぶ。）の壁の内、旋回流の外周を区画する壁部に装着され、燃料中の異物を捕捉する異物捕捉材とを備え、燃料フィルタとともに車両に搭載されて燃料フィルタの上流側に組み込まれ、燃料フィルタによる異物除去をアシストする。

これにより、燃料に含まれる異物の一部は、燃料フィルタに到達する前に異物捕捉器により捕捉される。このため、燃料供給装置において、異物の多い粗悪燃料を使用しても、燃料フィルタによる捕捉能力の低下速度の増大を抑制することができる。
また、異物捕捉器では、旋回流発生器により、燃料の旋回流を形成して異物に遠心力を作用させることで異物を旋回流の外周側に導く。そして、旋回流の外周側において、異物をせん断方向に移動させながら異物捕捉材により異物を捕捉する。このため、燃料の流路に新規に異物捕捉器を追加しても、圧損の上昇はほとんど発生しない。

以上により、請求項１の手段によれば、燃料供給装置において異物の多い粗悪燃料を使用しても、圧損の上昇を招くことなく、燃料フィルタによる捕捉能力の低下速度の増大を抑制することができる。

さらに、請求項１、５の手段によれば、旋回流形成路の内周側に燃料フィルタが配置される。
これにより、異物捕捉器と燃料フィルタとを併せた異物除去装置全体の体格を抑えることができる。

〔請求項２の手段〕
請求項２の手段によれば、旋回流発生器は燃料フィルタの外殻体をなす。
これにより、異物除去装置全体の体格をさらに抑えることができる。

〔請求項３、４の手段〕
請求項３の手段によれば、旋回流形成路の壁の内、旋回流の内周を区画する壁部は、燃料フィルタにおいて異物を捕捉する濾過体の外周を区画する濾過体外周壁である。
これにより、燃料フィルタが濾過体外周壁を有する場合に、異物除去装置全体の体格をさらに抑えることができる。
請求項４の手段によれば、旋回流形成路は、旋回流が並列するように設けられている。
これにより、旋回流形成路は、燃料の流路構成において複数に並列するから、例えば、並列する複数の旋回流形成路の内、１つの旋回流形成路に装備された異物捕捉材において異物捕捉能力が低下しても、他の旋回流形成路に装備された異物捕捉材において異物捕捉能力を補充することができる。

〔請求項６の手段〕
請求項６の手段によれば、旋回流発生器は、旋回流形成路として螺旋状の流路を有し、螺旋状の流路に燃料を導くことで燃料の流れを旋回させる。
これにより、異物捕捉器による異物の捕捉量を増やすことができるので、燃料フィルタによる捕捉能力の低下速度の増大をさらに抑制することができる。

〔請求項７の手段〕
請求項７の手段によれば、旋回流発生器は、旋回流形成路として曲線弧の流路を有し、曲線弧の流路に燃料を導くことで燃料の流れを旋回させる。
この手段は、旋回流発生器の１態様を示すものである。
この態様では、曲率半径を小さくして遠心力を強化することが容易になるので、例えば、遠心力強化によって異物捕捉能力を高めたり、異物捕捉器の体格を低減したりすることができる。

（ａ）は異物捕捉器を含む異物除去装置の構成図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である（参考例）。 異物捕捉器を含む異物除去装置の構成図である（実施例１）。 異物捕捉器を含む異物除去装置の構成図である（実施例２）。 （ａ）は異物捕捉器を含む異物除去装置の構成図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＤ−Ｄ断面図である（実施例３）。

実施形態１の異物捕捉器は、燃料タンクから内燃機関に向かう燃料の流路の一部を形成するとともに、内燃機関に向かう燃料の流れを旋回させる旋回流発生器と、旋回流発生器で燃料の旋回流を形成する流路（旋回流形成路）の壁の内、旋回流の外周を区画する壁部に装着され、燃料中の異物を捕捉する異物捕捉材とを備え、燃料フィルタとともに車両に搭載されて燃料フィルタの上流側に組み込まれ、燃料フィルタによる異物除去をアシストする。

また、旋回流形成路の内周側に燃料フィルタが配置される。また、旋回流発生器は、旋回流形成路として螺旋状の流路を有し、螺旋状の流路に燃料を導くことで燃料の流れを旋回させる。

実施形態２の異物捕捉器によれば、旋回流発生器は燃料フィルタの外殻体をなす。また、旋回流形成路の壁の内、旋回流の内周を区画する壁部は、燃料フィルタにおいて異物を捕捉する濾過体の外周を区画する濾過体外周壁である。

実施形態３の異物捕捉器によれば、旋回流発生器は、旋回流形成路として曲線弧の流路を有し、曲線弧の流路に燃料を導くことで燃料の流れを旋回させる。また、旋回流形成路は、旋回流が並列するように設けられている。

〔参考例の構成〕
参考例の異物捕捉器１の構成を、図１を用いて説明する。
異物捕捉器１は、例えば、内燃機関（図示せず）を具備する車両に燃料フィルタ２とともに搭載され、燃料タンクから内燃機関に向かう燃料の流路において燃料フィルタ２の上流側に組み込まれて燃料フィルタ２による異物除去をアシストするものである。

すなわち、異物捕捉器１は、燃料フィルタ２とともに１つの異物除去装置３を構成しており、内燃機関に向かう燃料は、異物捕捉器１により異物の一部を除去された後、燃料フィルタ２に流入して残りの異物が除去される。そして、異物除去装置３は、例えば、コモンレール等の蓄圧容器（図示せず）を介して１００ＭＰａを超える高圧の燃料を内燃機関に供給する燃料供給装置の一構成要素をなす。

異物捕捉器１は、燃料の流路の一部を形成するとともに燃料の流れを旋回させる旋回流発生器５と、旋回流発生器５で燃料の旋回流を形成する流路（以下、旋回流形成路６とする。）の壁の内、旋回流の外周を区画する外周壁部７に装着され、燃料中の異物を捕捉する異物捕捉材８とを備える。ここで、旋回流発生器５は、Ｃ字状の円弧を描くように設けられており、円弧の両端が燃料の流入口９および流出口１０をなす。また、異物捕捉材８は、例えば不織布であり、接着等により外周壁部７に装着されている。

異物除去装置３は、円筒状の外殻体１２に異物捕捉器１および燃料フィルタ２を収容することで設けられている。
燃料フィルタ２は、異物を捕捉する円筒状の濾過体１３を有し、濾過体１３の外周側から内周側に燃料を通すことで燃料中の異物を除去するものであり、濾過体１３の軸方向一端と他端はそれぞれ円板状の支持体１４ａ、１４ｂにより支持されている。また、支持体１４ａは、中央において濾過体１３の内周側領域を外部に対して開放する円筒部１５を有しており、円筒部１５の内周側は、濾過体１３により異物を除去された燃料を異物除去装置３の外に導くための流出路をなす。

ここで、外殻体１２の軸方向一端側の壁部１２ａには、外殻体１２の内部に燃料を流入させるための流入管１７、および外殻体１２の外部に燃料を流出させるための流出管１８が設けられており、流入管１７は壁部１２ａの外周寄りに設けられ、流出管１８は壁部１２ａの中央に設けられている。そして、燃料フィルタ２は、濾過体１３が外殻体１２と同軸をなすように、かつ、円筒部１５の内周部が流出管１８の内部と連通するように、外殻体１２に収容されている。

また、異物捕捉器１は、濾過体１３の一端側で円筒部１５を外周側から包囲するように外殻体１２に収容されている。また、流入管１７は、壁部１２ａを突き抜けて外殻体１２の内部で異物捕捉器１の流入口９に接続している。
なお、異物捕捉器１（旋回流発生器５）の内周径は、燃料フィルタ２の外周径よりも大きい。

以上の構成により、異物除去装置３では、以下のようにして燃料の異物が除去される。
まず、流入管１７を通じて異物捕捉器１に流入した燃料は、旋回流発生器５により旋回しながら旋回流形成路６を通過する。これにより、燃料の異物には遠心力が作用するので、異物は旋回流の外周側に導かれ、せん断方向に移動しながら部分的に異物捕捉材８により捕捉される。

そして、異物捕捉器１により異物の一部を除去された燃料が、流出口１０から外殻体１２の内部に流出し、濾過体１３の外周側から燃料フィルタ２に流入する。これにより、燃料は、濾過体１３を外周側から内周側に通過して残りの異物が除去され、濾過体１３の内周側から流出管１８を通じて外殻体１２の外に流出する。

〔参考例の効果〕
参考例の異物捕捉器１は、燃料フィルタ２とともに異物除去装置３を構成して車両に搭載される。また、異物捕捉器１は、内燃機関に向かう燃料の流れを旋回させる旋回流発生器５と、旋回流形成路６の外周壁部７に装着されて燃料中の異物を捕捉する異物捕捉材８とを備え、燃料フィルタ２の上流側に組み込まれて燃料フィルタ２による異物除去をアシストする。

これにより、燃料に含まれる異物の一部は、燃料フィルタ２に到達する前に異物捕捉器１により捕捉される。このため、燃料供給装置において異物の多い粗悪燃料を使用しても、燃料フィルタ２による捕捉能力の低下速度の増大を抑制することができる。
また、異物捕捉器１では、旋回流発生器５により、燃料の旋回流を形成して異物に遠心力を作用させることで、異物を旋回流の外周側に導くとともにせん断方向に移動させる。

これにより、異物は、旋回流の外周側でせん断方向に移動しながら、異物捕捉材８により捕捉されていく。このため、燃料の流路に新規に異物捕捉器１を追加しても、圧損の上昇はほとんど発生しない。
以上により、燃料供給装置において異物の多い粗悪燃料を使用しても、圧損の上昇を招くことなく、燃料フィルタ２による捕捉能力の低下速度の増大を抑制することができる。

〔実施例１〕
実施例１の異物捕捉器１によれば、図２に示すように、旋回流発生器５は螺旋状に設けられており、これに伴い旋回流形成路６も螺旋状をなす。そして、異物捕捉器１は、螺旋状の旋回流形成路６に燃料を導くことで燃料の流れを旋回させる。
これにより、異物捕捉器１による異物の捕捉量を増やすことができるので、燃料フィルタ２による捕捉能力の低下速度の増大をさらに抑制することができる。

また、異物捕捉器１（旋回流発生器５）の内周径は燃料フィルタ２の外周径よりも大きく、旋回流発生器５の内周側に燃料フィルタ２が同軸的に配置される。
これにより、異物除去装置３の体格を抑えることができる。
なお、異物捕捉器１の流出口１０は、異物捕捉器１の軸方向において最も他端に配置されている。このため、流出口１０から流出した燃料は、一端側に向かって分散して濾過体１３を外周側から内周側に通過する。

〔実施例２〕
実施例２の異物捕捉器１によれば、図３に示すように、旋回流発生器５は燃料フィルタ２の外殻体１２の一部をなす。また、旋回流形成路６の壁の内、旋回流の内周を区画する内周壁部２０は、燃料フィルタ２において異物を捕捉する濾過体１３の外周を区画する濾過体外周壁２１である。

また、濾過体外周壁２１は、濾過体１３の外周側を支持する円筒状の支持体１４ｃの外周面である。
これにより、異物除去装置３全体の体格をさらに抑えることができる。
なお、実施例２の燃料フィルタ２によれば、濾過体１３の外周側が支持体１４ｃで覆われ、内周側には円柱状の支持体１４ｄが挿入されているため、燃料は、軸方向他端側から一端側に向かって濾過体１３を通過して流出管１８に達する。

〔実施例３の構成〕
実施例３の異物捕捉器１によれば、図４に示すように、旋回流発生器５は、旋回流形成路６として半円弧の流路を有し、半円弧の旋回流形成路６に燃料を導くことで燃料の流れを旋回させる。また、旋回流発生器５の外周径および内周径は、燃料フィルタ２の外周径よりも大幅に小さい。

ここで、旋回流発生器５は軸方向に複数個配置されて１つの軸方向列２３を形成し、軸方向列２３は、それぞれの旋回流発生器５の旋回流形成路６において発生する旋回流が並列するように設けられている。また、軸方向列２３は、それぞれの旋回流発生器５の流出口１０が燃料フィルタ２の外周と径方向に対向するように配置される。

そして、軸方向列２３は、例えば、燃料フィルタ２の外周側で周方向に等角度間隔で、複数、配置されており、それぞれの軸方向列２３に流入管１７が接続している。また、燃料の流路は、異物除去装置３の上流側で分岐してそれぞれの軸方向列２３に接続しているので、軸方向列２３間の流れの関係も並列となる。

〔実施例３の効果〕
実施例３の異物捕捉器１によれば、図４に示すように、旋回流発生器５は、旋回流形成路６として半円弧の流路を有し、半円弧の旋回流形成路６に燃料を導くことで燃料の流れを旋回させる。
これにより、旋回流発生器５に関し、曲率半径を小さくして遠心力を強化することが容易になるので、例えば、遠心力強化によって異物捕捉能力を高めたり、異物捕捉器１の体格を低減したりすることができる。

また、旋回流形成路６は、旋回流が並列するように設けられている。
これにより、旋回流形成路６は、燃料の流路構成において複数に並列するから、例えば、並列する複数の旋回流形成路６の内、１つの旋回流形成路６に装備された異物捕捉材８において異物捕捉能力が低下しても、他の旋回流形成路６に装備された異物捕捉材８において異物捕捉能力を補充することができる。

〔変形例〕
燃料供給装置１の態様は、実施例に限定されず種々の変形例を考えることができる。例えば、実施例の異物捕捉器１によれば、旋回流発生器５は円形や半円弧に設けられていたが、遠心力を利用するのであれば、円形や半円弧以外の曲線や曲線弧の形状に旋回流発生器５を設けてもよい。

また、実施例２の異物捕捉器１によれば、濾過体外周壁２１は、濾過体１３の外周側を支持する円筒状の支持体１４ｃの外周面であったが、例えば、濾過体１３の外周に樹脂を塗布して濾過体外周壁２１を膜状に設けておき、膜状の濾過体外周壁２１を旋回流形成路６の内周壁部２０として利用してもよい。

１ 異物捕捉器
２ 燃料フィルタ
５ 旋回流発生器
６ 旋回流形成路（旋回流を形成する流路）
７ 外周壁部（旋回流の外周を区画する壁部）
８ 異物捕捉材
１２ 外殻体
１３ 濾過体
２０ 内周壁部（旋回流の内周を区画する壁部）
２１ 濾過体外周壁

Claims (7)

1. 燃料タンクから内燃機関に向かう燃料の流路の一部を形成するとともに、前記内燃機関に向かう燃料の流れを旋回させる旋回流発生器（５）と、
   この旋回流発生器（５）で燃料の旋回流を形成する流路（６）の壁の内、旋回流の外周を区画する壁部（７）に装着され、燃料中の異物を捕捉する異物捕捉材（８）とを備え、
   燃料フィルタ（２）とともに車両に搭載されて前記燃料フィルタ（２）の上流側に組み込まれ、前記燃料フィルタ（２）による異物除去をアシストし、
   前記旋回流を形成する流路（６）の内周側に前記燃料フィルタ（２）が配置されることを特徴とする異物捕捉器（１）。
2. 燃料タンクから内燃機関に向かう燃料の流路の一部を形成するとともに、前記内燃機関に向かう燃料の流れを旋回させる旋回流発生器（５）と、
   この旋回流発生器（５）で燃料の旋回流を形成する流路（６）の壁の内、旋回流の外周を区画する壁部（７）に装着され、燃料中の異物を捕捉する異物捕捉材（８）とを備え、
   燃料フィルタ（２）とともに車両に搭載されて前記燃料フィルタ（２）の上流側に組み込まれ、前記燃料フィルタ（２）による異物除去をアシストし、
   前記旋回流発生器（５）は前記燃料フィルタ（２）の外殻体（１２）をなすことを特徴とする異物捕捉器（１）。
3. 燃料タンクから内燃機関に向かう燃料の流路の一部を形成するとともに、前記内燃機関に向かう燃料の流れを旋回させる旋回流発生器（５）と、
   この旋回流発生器（５）で燃料の旋回流を形成する流路（６）の壁の内、旋回流の外周を区画する壁部（７）に装着され、燃料中の異物を捕捉する異物捕捉材（８）とを備え、
   燃料フィルタ（２）とともに車両に搭載されて前記燃料フィルタ（２）の上流側に組み込まれ、前記燃料フィルタ（２）による異物除去をアシストし、
   前記旋回流を形成する流路（６）の壁の内、旋回流の内周を区画する壁部（２０）は、前記燃料フィルタ（２）において異物を捕捉する濾過体（１３）の外周を区画する濾過体外周壁（２１）であることを特徴とする異物捕捉器（１）。
4. 燃料タンクから内燃機関に向かう燃料の流路の一部を形成するとともに、前記内燃機関に向かう燃料の流れを旋回させる旋回流発生器（５）と、
   この旋回流発生器（５）で燃料の旋回流を形成する流路（６）の壁の内、旋回流の外周を区画する壁部（７）に装着され、燃料中の異物を捕捉する異物捕捉材（８）とを備え、
   燃料フィルタ（２）とともに車両に搭載されて前記燃料フィルタ（２）の上流側に組み込まれ、前記燃料フィルタ（２）による異物除去をアシストし、
   前記旋回流を形成する流路（６）は、旋回流が並列するように設けられていることを特徴とする異物捕捉器（１）。
5. 請求項２ないし請求項４の内のいずれか１つに記載の異物捕捉器（１）において、
   前記旋回流を形成する流路（６）の内周側に前記燃料フィルタ（２）が配置されることを特徴とする異物捕捉器（１）。
6. 請求項１ないし請求項５の内のいずれか１つに記載の異物捕捉器（１）において、
   前記旋回流発生器（５）は、前記旋回流を形成する流路（６）として螺旋状の流路を有し、この螺旋状の流路に燃料を導くことで燃料の流れを旋回させることを特徴とする異物捕捉器（１）。
7. 請求項１ないし請求項５の内のいずれか１つに記載の異物捕捉器（１）において、
   前記旋回流発生器（５）は、前記旋回流を形成する流路（６）として曲線弧の流路を有し、この曲線弧の流路に燃料を導くことで燃料の流れを旋回させることを特徴とする異物捕捉器（１）。

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