JP2004092403A - サクションフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタ部材に形成される空隙を確保しつつ、フィルタ部材の厚みを必要以上に増大することなく寿命が延長され、かつ繊維の抜け落ちが防止されるサクションフィルタを提供する。
【解決手段】燃料ポンプ１に吸入される比較的大きな異物を除去するサクションフィルタ３０は、燃料ポンプ１の燃料吸入口２７に装着される。サクションフィルタ３０は不織布からなるフィルタ部材４０を備えており、フィルタ部材４０は内側に位置する密層部と外側に位置する粗層部とを有している。粗層部を形成する第二繊維は、密層部を形成する第一繊維よりも外径が大きい。そのため、粗層部と密層部とを加圧し接合する場合でも、粗層部に形成されている空隙が減少したり、つぶされることはない。そのため、フィルタ部材４０は粗層部の厚みを必要以上に増大することなく寿命が延長される。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関（以下、内燃機関を「エンジン」という。）の燃料ポンプに吸入される燃料に含まれる異物を除去するサクションフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、燃料タンク内の燃料を外部に吐出する燃料ポンプが公知である。燃料ポンプは燃料タンク内の燃料を吸引しエンジンへ供給する。このような燃料ポンプの燃料吸入側には、サクションフィルタが設けられている。サクションフィルタは、燃料に含まれる異物を捕集し、異物が燃料ポンプの内部に侵入するのを防止する。
【０００３】
従来用いられているサクションフィルタとして、例えば密度の異なる複数の不織布を積層したものが利用されている。密度の異なる不織布を積層すると、比較的大きな異物は粗層部で捕集され、比較的小さな異物は密層部で捕集されるため、サクションフィルタを構成するフィルタ部材の寿命を延長することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
粗層部および密層部を有するフィルタ部材を形成する場合、一般に粗層部を形成するための繊維の量は、密層部を形成するための繊維の量よりも低減される。これにより、粗層部に形成される空隙は、密層部よりも大きくなる。しかしながら、粗層部を形成する不織布と密層部を形成する不織布とからフィルタ部材を構成する場合、各不織布は加圧して接合される。そのため、加圧の際に粗層部の不織布に形成されている空隙は縮小する。その結果、フィルタ部材による異物の捕集能力の低下、ならびにフィルタ部材の寿命の短縮を招くという問題がある。
【０００５】
一方、フィルタ部材の寿命を延長するためには、フィルタ部材の厚みを増大することが考えられる。また、サクションフィルタは取付手段により燃料ポンプに取り付けられている。取付手段がフィルタ部材を挟み込むことにより、取付手段とフィルタ部材との間はシールされる。これにより、燃料がフィルタ部材を通過することなく取付手段とフィルタ部材との間を通り、燃料ポンプへ吸入されることを防止している。そのため、フィルタ部材は、取付手段との間のシール性を高めるために、ある程度の厚みを必要とする。しかしながら、フィルタ部材の厚みが必要以上に増大すると、サクションフィルタの大型化を招く。
【０００６】
また、不織布からなるフィルタ部材を形成する繊維は相互に絡み合っているにすぎない。そのため、不織布を形成する繊維の一部は、燃料の流れによって抜け落ち、燃料ポンプへ吸入されるおそれがある。そこで、従来は不織布で形成されているフィルタ部材を例えば布状のシートを覆い、抜け落ちた繊維が燃料ポンプへ吸入されることを防止している。しかし、フィルタ部材を覆うシートが必要となり、部品点数の増大を招くという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、フィルタ部材に形成される空隙を確保しつつ、フィルタ部材の厚みを必要以上に増大することなく寿命が延長され、かつ繊維の抜け落ちが防止されるサクションフィルタを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１または２記載のサクションフィルタによると、フィルタ部材の粗層部を形成する第二繊維は密層部を形成する第一繊維よりも外径が大きい。そのため、粗層部に形成される空隙は大きくなり、かつ粗層部に形成される空隙は密層部との接合時において縮小しにくくなる。また、粗層部の空隙が縮小しにくくなることにより、異物の捕集能力を高めるためにフィルタ部材の厚みを必要以上に増大する必要がない。したがって、粗層部に形成される空隙を確保しつつ、フィルタ部材の厚みを必要以上に増大することなく、寿命を延長することができる。また、密層部および粗層部はバインダ繊維を含有している。バインダ繊維は、加熱により少なくとも外周部が溶融し、近傍の第一繊維または第二繊維を相互に溶着するとともに、密層部と粗層部とを接合する。したがって、フィルタ部材からの繊維の抜け落ちを防止することができる。なお、密層部のバインダ繊維と粗層部のバインダ繊維とは、例えば材質あるいは外径などが必ずしも同一である必要はない。
【０００９】
本発明の請求項２記載のサクションフィルタによると、第二繊維の外径は第一繊維の外径の１．５倍以上である。第二繊維の外径が第一繊維の外径１．５倍より小さい場合、密層部と粗層部との接合時に粗層部に形成されている空隙が縮小するおそれがある。そこで、第二繊維の外径は第一繊維の外径の１．５倍以上に設定している。
【００１０】
本発明の請求項３記載のサクションフィルタによると、圧縮率≦９５である。圧縮率は、取付部材に挟み込まれる前におけるフィルタ部材の厚さをｔ１、ならびに取付部材に挟み込まれたときにフィルタ部材が圧縮され減少する厚さをｔ２とすると、ｔ２／ｔ１×１００で算出される。圧縮率を９５より大きくすると、密層部および粗層部を形成する第一繊維または第二繊維が圧縮により切断されるおそれがある。そのため、圧縮率を９５以下に設定している。また、圧縮率は大きくなるほど、取付部材に挟み込まれたフィルタ部材の密層部および粗層部に形成されている空隙が縮小する。そのため、取付部材の挟み込まれた部分におけるフィルタ部材の圧力損失が増大し、シール性が向上する。したがって、圧縮率は、９５以下であって、かつ大きい方が望ましい。
【００１１】
本発明の請求項４記載のサクションフィルタによると、フィルタ部材は密層部を粗層部よりも内側とした袋状に形成されている。したがって、フィルタ部材を大型化することなく燃料が通過する面積を拡大することができる。
本発明の請求項５記載のサクションフィルタによると、フィルタ部材の内周側にはフィルタ部材を内側から支持する骨格部材が設置されている。そのため、燃料の圧力によって袋状のフィルタ部材がつぶされることはない。したがって、フィルタ部材を大型化することなく燃料が通過する面積を拡大することができる。
【００１２】
本発明の請求項６記載のサクションフィルタによると、バインダ繊維は耐油性の樹脂で形成されている。そのため、燃料の通過にともなうバインダ繊維の劣化を防止することができる。また、バインダ繊維を形成する耐油性の樹脂の軟化点は、第一繊維および第二繊維の軟化点よりも低い。そのため、加熱により第一繊維および第二繊維を溶着する場合でも、第一繊維および第二繊維が軟化し、強度が低下することはない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す一実施例を図面に基づいて説明する。
本発明の一実施例によるサクションフィルタを適用した燃料ポンプを図２に示す。燃料ポンプ１は、図示しない燃料タンクの内部に設置され、燃料タンクの内部の燃料を吸い上げて燃料タンクの外部へ吐出する。
【００１４】
燃料ポンプのハウジング２は樹脂で形成されており、フランジ部材１０、ケース部材１１および支持部材１２を有する。フランジ部材１０の円板部１３は図示しない燃料タンクに取り付けられている。フランジ部材１０は、外部コネクタ１４、内部コネクタ１５および吐出管取付部１６を有しており、吐出管取付部１６に吐出管１７が取り付けられている。外部コネクタ１４および内部コネクタ１５は、ポンプ本体２０に電力を供給するとともに、液面計２１で検出された液面位置の信号を外部のＥＣＵに出力する。
【００１５】
ケース部材１１はケース部１８とキャップ部１９を有しており、ケース部１８とキャップ部１９とは接合されている。ケース部１８は、フィルタケース１８１およびポンプケース１８２を有している。フィルタエレメント２２はフィルタケース１８１に収容されており、ポンプ本体２０はポンプケース１８２に収容されている。支持部材１２は、ポンプ本体２０ならびに図示しないプレッシャレギュレータの脱落を防止している。
【００１６】
液面計２１は、フロート２３、腕部２４およびセンサ部２５を有し、センサ部２５が液面計取付部２６に脱着可能に取り付けられている。燃料量の変化にともなう腕部２４の回転角度の変化をセンサ部２５が検出することにより、燃料タンクの内部における燃料の量が計測される。図示しないプレッシャレギュレータは、フィルタエレメント２２から吐出管１７に燃料を供給する図示しない燃料通路に接続しており、吐出管１７から燃料タンクの外部へ吐出される燃料の圧力を調整する。
【００１７】
サクションフィルタ３０は、燃料ポンプ１の燃料吸入側である燃料入口２７に接続されている。サクションフィルタ３０は、燃料入口２７からポンプ本体２０に吸入される燃料に含まれる比較的大きな異物を除去する。燃料タンクに蓄えられている燃料は、サクションフィルタ３０により比較的大きな異物が除去された後、燃料入口２７から燃料ポンプ１の内部へ吸入される。燃料ポンプ１の内部に吸入された燃料は、ポンプ本体２０により加圧され、フィルタエレメント２２へ流入する。フィルタエレメント２２では、燃料に含まれる微小な異物が除去される。フィルタエレメント２２を通過した燃料は、図示しないプレッシャレギュレータで圧力が調整された後、吐出管１７から燃料ポンプ１の外部へ吐出される。
【００１８】
次に、サクションフィルタ３０について詳細に説明する。
図１に示すように、サクションフィルタ３０は不織布で形成されているフィルタ部材４０と、取付手段としての骨格部材５０および装着部材６０とを有している。フィルタ部材４０は、図３に示すように絡まった繊維により形成される空隙が小さな密層部４１と、空隙が大きな粗層部４２とを有している。図１に示すように袋状に形成されたフィルタ部材４０は、内側に密層部４１ならびに外側に粗層部４２が位置する。そのため、フィルタ部材４０を通過する燃料は、図３の矢印で示すように外側の粗層部４２から内側の密層部４１へ流れる。
【００１９】
サクションフィルタ３０のフィルタ部材４０を袋状に形成することにより、燃料はフィルタ部材４０の外側から内側へ流入する。フィルタ部材４０を袋状に形成することにより、袋状でない場合と比較して同一のろ過面積のフィルタ部材４０を設置するために必要な面積は低減される。そのため、サクションフィルタ３０を大型化することなく、フィルタ部材４０によるろ過面積を増大することができる。また、骨格部材５０は内側からフィルタ部材４０を支持している。そのため、図示しない燃料タンクに蓄えられている燃料の内部にサクションフィルタ３０を設置する場合でも、サクションフィルタ３０のフィルタ部材４０は袋状の形態を維持し、ろ過面積が確保される。
【００２０】
本実施例の場合、密層部４１は外径が約１１μｍの第一繊維から形成された不織布からなり、粗層部４２は外径が約２５μｍの第二繊維から形成された不織布からなる。粗層部４２の第二繊維の外径を密層部４１の第一繊維の外径よりも大きくすることにより、粗層部４２を構成する不織布は圧縮に対する強度が向上する。また、第二繊維の外径が大きくなることにより、粗層部４２を形成する第二繊維の密度は低下し、粗層部４２に形成される空隙の割合は増大する。すなわち、フィルタ部材４０の粗層部４２は密層部４１に比較して目が粗くなる。そのため、密層部４１となる不織布と粗層部４２となる不織布とを加圧して接合することによりフィルタ部材４０を形成する場合でも、強度が向上した粗層部４２の空隙は減少したり、つぶれたりしない。
【００２１】
密層部４１および粗層部４２には、図４（Ａ）に示すように通常の繊維８０からなる第一繊維または第二繊維に加えてバインダ繊維９０を含有している。バインダ繊維９０の外周部には、バインダ層９１が形成されている。本実施例の場合、通常の繊維８０からなる第一繊維および第二繊維は、耐油性が高いＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂から形成されている。また、バインダ繊維９０は、ベース９２がＰＥＴ樹脂から形成され、バインダ層９１が耐油性の高いポリアミド系の樹脂により形成されている。バインダ繊維９０は、密層部４１および粗層部４２にそれぞれ所定の割合で含有されている。バインダ繊維９０のベース９２は、密層部４１では第一繊維と同一の外径であり、粗層部４２では第二繊維と同一の外径である。なお、バインダ繊維９０のベース９２は、密層部４１および粗層部４２のいずれにおいても第一繊維または第二繊維の外径と同一にしてもよく、第一繊維または第二繊維のいずれとも異なる外径としてもよい。
【００２２】
バインダ層９１は、加熱することにより溶融し、図４（Ｂ）に示すように近傍の通常の繊維８０と溶着する。通常の繊維８０からなる第一繊維および第二繊維、ならびにバインダ繊維９０のベース９２を形成するＰＥＴ樹脂の軟化点は約２２０℃であるのに対し、バインダ層９１を形成するポリアミド系の樹脂の軟化点は約２５０℃である。そのため、通常の繊維８０からなる第一繊維および第二繊維ならびにバインダ繊維９０から不織布を形成した後、形成された不織布を加熱しバインダ層９１を溶融する場合でも、第一繊維および第二繊維ならびにベース９２は軟化したり強度が低下することはない。第一繊維または第二繊維とバインダ繊維９０とからそれぞれ不織布が形成された後、各不織布は加圧および加熱される。これにより、密層部４１および粗層部４２に含まれるバインダ繊維９０は溶融し、近傍の繊維と溶着するとともに、密層部４１と粗層部４２とは接合される。
【００２３】
フィルタ部材４０は、図５および図６に示すように骨格部材５０と装着部材６０との間に挟み込まれている。骨格部材５０は筒部５１、フランジ部５２および本体５３を有しており、筒部５１、フランジ部５２および本体５３は耐油性の樹脂により一体に形成されている。図６に示すように、フランジ部５２の筒部５１の外周側には凹部５４が形成されている。筒部５１には、径方向外側へ突出する突起部５５が形成されている。
【００２４】
装着部材６０は、樹脂により形成されており、図１および図２に示すように燃料ポンプ１の燃料入口２７に取り付けられる。装着部材６０は、図５に示すように燃料入口２７が挿入されフィルタ部材４０を通過した燃料が流れる装着口６１を有している。装着部材６０は、装着口６１の骨格部材５０側に筒部５１が挿入される挿入部６２を有している。図６に示すように、挿入部６２の内周側には溝部６３が形成されている。挿入部６２に筒部５１を挿入することにより、筒部５１の突起部５５は挿入部６２の溝部６３に嵌合し、骨格部材５０と装着部材６０とはスナップフィットにより連結される。また、装着部材６０には、挿入部６２の径方向外側へ突出するフランジ部６４、ならびに骨格部材５０側へ突出する突出部６５が形成されている。突出部６５は骨格部材５０の凹部５４に挿入される。
【００２５】
フィルタ部材４０は、図７に示すように中央に開口部４３を有する矩形に形成されている。開口部４３の密層部４１側から骨格部材５０の筒部５１を挿入し、骨格部材５０に装着部材６０を取り付けることにより、図５および図６に示すようにフィルタ部材４０は骨格部材５０と装着部材６０との間に挟み込まれる。フィルタ部材４０は、図６に示すように骨格部材５０のフランジ部５２と装着部材６０のフランジ部６４との間に挟み込まれるとともに、骨格部材５０の凹部５４の内壁５４ａと装着部材６０の突出部６５の外周側との間に挟み込まれる。フィルタ部材４０を凹部５４の内壁５４ａと突出部６５との間に挟み込むことにより、フィルタ部材４０は厚さが減少する方向へ圧縮される。
【００２６】
フィルタ部材４０は、開口部４３に骨格部材５０および装着部材６０が取り付けられた後、密層部４１が内側として長手方向の端部同士が重なるように折り曲げられる。そして、折り畳まれたフィルタ部材４０の外縁部を加熱することにより溶着し、フィルタ部材４０は図１および図５に示すように内側に骨格部材５０を収容した袋状に形成される。
【００２７】
凹部５４の内壁５４ａと突出部６５との間においてフィルタ部材４０を圧縮することにより、フィルタ部材４０の密層部４１および粗層部４２に形成されている空隙は小さくなる。そのため、フィルタ部材４０の圧縮された部分を流れる燃料の圧力損失は増大する。また、骨格部材５０と装着部材６０との間にもフィルタ部材４０を挟んで締め付け力が生じるため、フィルタ部材４０と骨格部材５０および装着部材６０との境界部も燃料が流れにくくなる。これにより、骨格部材５０と装着部材６０との間はフィルタ部材４０を挟んでシールされ、燃料はより圧力損失の小さなフィルタ部材４０の圧縮されていない部分を通過する。その結果、フィルタ部材４０を通過する燃料が、フィルタ部材４０と骨格部材５０および装着部材６０との境界部を経由してフィルタ部材４０の内側へ侵入することは防止される。
【００２８】
このとき、本実施例では、フィルタ部材４０の圧縮率を次のように設定している。図８に示すように圧縮される前のフィルタ部材４０の厚さをｔ１とし、圧縮により減少する厚さをｔ２としたとき、フィルタ部材４０の圧縮率ＰをＰ＝ｔ２／ｔ１×１００と定義すると、Ｐ≦９５と設定している。圧縮された部分においてフィルタ部材４０の内部の空隙を小さくし圧力損失を高めるためには、Ｐはより大きな方が好ましい。しかし、Ｐ＞９５とすると、フィルタ部材４０を構成する不織布の第一繊維および第二繊維が切断され、圧縮された部分におけるフィルタ部材４０の圧力損失が減少するおそれがある。そのため、圧縮率Ｐの上限を９５に設定している。
【００２９】
以上、説明した本発明の一実施例では、粗層部４２を形成する第二繊維の外径を第一繊維よりも大きく、粗層部４２の強度は高められる。そのため、フィルタ部材４０が骨格部材５０と装着部材６０との間に挟み込まれ圧縮された場合、粗層部４２に形成されている空隙は減少したり、つぶされることがない。その結果、燃料に含まれる比較的大きな異物は粗層部４２に捕集され、密層部４１の目詰まりは低減される。したがって、フィルタ部材４０の寿命を延長することができる。また、密層部４１の目詰まりが低減されることにより、フィルタ部材４０の厚みを必要以上に増大させなくてもよい。したがって、サクションフィルタ３０の大型化を回避することができる。さらに、骨格部材５０と装着部材６０とによりフィルタ部材４０を挟み込むことにより、骨格部材５０および装着部材６０とフィルタ部材４０との間のシール性を確保することができる。
【００３０】
さらに、本実施例では、密層部４１および粗層部４２を構成する第一繊維または第二繊維は、バインダ繊維９０を含有している。密層部４１および粗層部４２が加熱されることにより、バインダ繊維９０の外周部に形成されているバインダ層９１は溶融し、バインダ繊維９０の近傍の繊維同士は溶着する。そのため、第一繊維および第二繊維は、フィルタ部材４０から抜け落ちることがない。したがって、抜け落ちた繊維を捕集するためのカバーなどが不要となり、部品点数を低減することができる。また、バインダ層９１は耐油性の高いポリアミド系の樹脂により形成されている。したがって、バインダ層９１の燃料による劣化を防止することができる。
【００３１】
以上、本発明の一実施例では、サクションフィルタを燃料ポンプに適用する一例について説明した。しかし、本発明のサクションフィルタは、上記で説明した燃料ポンプに限らず、例えばサブタンクを有し燃料ポンプの底部にサクションフィルタを配置する形態の燃料供給装置など、上記の実施例に限定されるものではない。また、上記の実施例では、ベースの外周側にバインダ層を有するバインダ繊維を適用する例について説明したが、例えばバインダ繊維の全体がバインダ層と同一の材質で形成され、加熱によりバインダ繊維の全体が溶融する構成としてもよい。さらに、上記の実施例では、フィルタ部材を矩形の袋状に形成する場合について説明したが、フィルタ部材は矩形に限らず例えば円形状あるいは多角形状など所望の形状とすることができ、袋状に限らずシート状にすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるサクションフィルタを示す模式図である。
【図２】本発明の一実施例によるサクションフィルタを適用した燃料ポンプを示す部分断面図である。
【図３】本発明の一実施例によるサクションフィルタのフィルタ部材を示す図であって、密層部および粗層部を構成する繊維の状態を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施例によるサクションフィルタのフィルタ部材を示す図であって、（Ａ）は通常の繊維にバインダ繊維が位置している位置関係を示す模式図であり、（Ｂ）はバインダ繊維により近傍の通常の繊維が溶着された状態を示す模式図である。
【図５】本発明の一実施例によるサクションフィルタを示す部分断面図である。
【図６】図５の要部を拡大した断面図である。
【図７】本発明の一実施例によるサクションフィルタのフィルタ部材を展開した模式図である。
【図８】本発明の一実施例によるサクションフィルタのフィルタ部材の圧縮を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１　　燃料ポンプ
２７　　燃料入口（燃料吸入側）
３０　　サクションフィルタ
４０　　フィルタ部材
４１　　密層部
４２　　粗層部
５０　　骨格部材（取付手段）
６０　　装着部材（取付手段）
９０　　バインダ繊維
９１　　バインダ層

Claims (6)

1. 燃料ポンプの燃料吸入側に設けられ、不織布から形成されているフィルタ部材と、前記フィルタ部材を挟み込んで前記フィルタ部材を支持し前記フィルタ部材を前記燃料ポンプの燃料吸入側に取り付ける取付手段とを備え、前記燃料ポンプに吸入される燃料に含まれる異物を除去するサクションフィルタであって、
   前記フィルタ部材は、
   第一繊維、ならびに少なくとも外周部が加熱により溶融するバインダ繊維から形成されている密層部と、
   前記第一繊維よりも外径が大きな第二繊維、ならびに前記バインダ繊維から形成され、前記密層部と接合されている粗層部と、
   を備えることを特徴とするサクションフィルタ。
2. 前記第二繊維の外径は、前記第一繊維の外径の１．５倍以上であることを特徴とする請求項１記載のサクションフィルタ。
3. 前記フィルタ部材は、前記取付手段に挟み込まれる前の厚さをｔ１、ならびに挟み込まれたときに圧縮され減少する厚さをｔ２とし、圧縮率＝ｔ２／ｔ１×１００としたとき、圧縮率≦９５であることを特徴とする請求項１または２記載のサクションフィルタ。
4. 前記フィルタ部材は、前記密層部を前記粗層部よりも内側とした袋状に形成されていることを特徴とする請求項１、２または３記載のサクションフィルタ。
5. 前記取付手段は、袋状に形成された前記フィルタ部材を内側から支持する骨格部材と、前記骨格部材との間に前記フィルタ部材を挟み込んで前記骨格部材と嵌合し前記フィルタ部材を前記骨格部材とともに前記燃料ポンプの燃料吸入側に装着可能な装着部材とを有することを特徴とする請求項４記載のサクションフィルタ。
6. 前記バインダ繊維は耐油性の樹脂により形成され、前記耐油性の樹脂の軟化点は前記第一繊維および第二繊維の軟化点よりも低いことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載のサクションフィルタ。

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