JP3566305B2 - 帯電しにくいように改善されたインタンク式燃料フィルタ - Google Patents

Description

「技術分野」
本発明は、燃料ポンプによって燃料タンクから送り出される燃料から異物を除去する燃料フィルタに関する。特に、燃料タンク内に設置されて用いられるインタンク式フィルタに関する。更に詳しくは、帯電しにくいように改善されたインタンク式フィルタに関する。
本明細書では、燃料ポンプを単にポンプといい、燃料フィルタを単にフィルタといい、燃料タンクを単にタンクといい、タンク内で用いられるフィルタをインタンク式フィルタという。
「背景技術」
インタンク式フィルタの一例がドイツ特許出願P4242242.6（特開平６−213091号公報に対応）で開示されている。この技術では、ほぼ円柱形状のポンプの外周に、ほぼ円筒形状のフィルタユニットを組み付けてモジュール化されたフィルタを構成する。このモジュール化されたフィルタはタンク内に設置されて用いられる。
「発明の開示」
従来のモジュール化されたインタンク式フィルタは、ポンプとフィルタユニットをタンク内に取り付ける工程を簡単化するのに大変に効果的である。しかしながら、フィルタと燃料のそれぞれが帯電してしまうということに対して格別の考慮を払っていない。
燃料がフィルタ部材を通過して異物が濾過される際に、燃料とフィルタ部材がこすれ合う。このときの摩擦によって、燃料は正に帯電し、フィルタ部材は負に帯電する。燃料が帯電すると燃料配管が帯電することになる。燃料配管は振動等から保護するために通常はゴムブッシュ等の絶縁性の弾性体を介して車体等に固定されていることから、電気的に車体等から絶縁されている。この燃料配管が帯電すると、その燃料配管とその燃料配管に隣接している金属製の車体部品等との間に放電が発生し、その放電によって燃料配管の壁が損傷する可能性がある。実際に繰返し放電が発生した結果、燃料配管の壁がひどく損傷した事例が発生している。
またフィルタ部材が帯電し、その帯電電荷が蓄積して帯電電位が高くなると、フィルタの寿命が低下したり、火花放電を発生させるおそれが生じる。フィルタの表面を構成するフィルタカバーが樹脂等の非導電性材料で形成されていれば、火花放電が生じる可能性は低いものの、帯電することによって樹脂の劣化が進行して寿命が短くなる。フィルタカバーが金属等の導電性材料で形成されていれば寿命の低下はさほど問題とならないものの、火花放電が発生し易くなる。
このように、濾過に伴って発生する帯電は、フィルタにも燃料配管にも極めて深刻な問題を引き起こす。
にもかかわらす従来のフィルタは、帯電に関して格別の配慮をしていない。例えば、従来のフィルタでは、円筒形状のフィルタ部材に対して、燃料を半径方向ではなくて軸方向に流すことで燃料を濾過する。燃料がフィルタ部材を通過して異物が濾過される際に燃料ないしフィルタ部材が帯電する量は、燃料の通過総量のみならず、通過速度や通過に要する時間によっても影響を受ける。通過速度が速いほど帯電しやすいし、通過に要する時間が長いほど帯電しやすい。円筒形状のフィルタ部材で燃料を濾過する場合、軸方向に燃料を流すと半径方向に燃料を流す場合に比べて、燃料の通過速度が早くなり、燃料とフィルタ部材の接触距離が長くなり、通過に要する時間が長くなる。これに対して燃料を半径方向に流すと、燃料の通過速度が遅くなり、燃料とフィルタ部材の接触距離が短くなり、通過に要する時間が短くなる。この結果、燃料を軸方向に流す形式のフィルタ部材に生じる帯電量に比して、燃料を半径方向に流すフィルタ部材に生じる帯電量の方が格段に小さく抑えられる。にもかかわらず、従来のインタンク式フィルタでは燃料は軸方向に流して濾過する方式を採用しており、フィルタと燃料とが帯電しにくくしようとする問題意識すら認められない。
フィルタが帯電することに対策する最も普通の方法は、帯電した電荷を放電する方式であろう。フィルタの表面を形成するフィルタカバーを樹脂で成形すると帯電した電荷が放電できないと通常考えられるために、この方式ではフィルタカバーを金属で形成し、その金属製のカバーと車体等との間にアース線を接続することでフィルタカバーに帯電した電荷を車体等に放電する。フィルタカバーを金属で形成すると、その製造コストが高くなる他、カバーの形状を自在に設計できないことから、フィルタカバーを導電性の樹脂で成形する方法が考えられる。これが、WO92/04097（特表平６−213091号公報に対応）に開示されている。この公報には、導電性樹脂でフィルタカバーを形成し、カバーと車体間にアース線を接続することで、フィルタカバーに帯電する電荷を放電する技術が記載されている。
フィルタカバーを金属ないし導電性樹脂等の導電性材料で形成し、そのカバーにアース線を接続することによってフィルタに蓄積される電荷に対応しようとする方式は、いくつかの欠点を有する。第１にフィルタについては放電されても、燃料については放電されず、燃料配管が帯電してしまうことにはなんら対策されないことである。燃料配管は前記したように通常ゴムブッシュ等の絶縁性部材を介して車体等に取り付けられており、この燃料配管が帯電すると、車体等との間に火花放電が発生して燃料配管が損傷するかもしれないという深刻な問題が発生する。フィルタカバーを導電性の材料で形成してアース線を接続しても、この問題には何ら対策されないのである。
また、WO92/04097に記載されているように、導電性の樹脂でフィルタカバーを形成する場合、その体積抵抗率を十分に低くすることができず、たとえアース線を取り付けたとしても、なお帯電電位をゼロにすることはできない。特に、体積抵抗率を均一に低くすることが困難であり、局部的に抵抗が高いところが残りやすい。このために、局部的に電位の高いところが生じやすく、フィルタの交換作業等の際に、この局部的に電位の高いところがタンクに近接したとき等に火花放電が発生するおそれがある。またアース線の取付部の近傍では導電性樹脂中を放電電流が集中的に流れるために、樹脂が劣化し易いという問題が解決されない。
フィルタカバーを金属で形成すれば、前記問題の大部分は解決されるが、金属ではフィルタカバーの製作コストが増大してしまう他、形状の自由度が制限されてしまうという深刻な問題が解決されない。また燃料ないし燃料配管が帯電するという問題も当然解決されない。
本発明の一つの目的は、従来のフィルタに生じる帯電というやっかいな問題に有効に対処できる新たなインタンク式フィルタを実現することにある。
本発明の他の一つの目的は、フィルタに生じる帯電電位が、樹脂製のフィルタカバーの寿命を低下させるほどには高くならないようにすることを目的とする。
本発明の更に他の一つの目的は、導電性の樹脂といった特殊な樹脂を使用しないでフィルタカバーを構成できるようにすることを目的とする。
本発明は更に他の一つの目的は、フィルタカバーにアース線を取り付けなくてもすむようにすることである。
この発明の一つの態様では、タンク内に設置するほぼ円筒形状のフィルタ部材のカバーを非導電性の樹脂で形成し、かつ、そのほぼ円筒形状のフィルタ部材を燃料を半径方向に流して濾過するタイプのフィルタ部材とする。燃料を半径方向に流して濾過する形式のフィルタ部材を用いると共に、そのフィルタ部材のカバーを非導電性の樹脂で形成することが、前記のWO92/04097に開示されている。但し、この技術ではこのフィルタを燃料タンク外で用いる。このためにこの公報では、この形式のフィルタでは帯電によって樹脂製のフィルタカバーが破壊されると指摘した上で、これに対策するために、フィルタカバーを導電性樹脂で形成することを提案している。しかしながら、本発明者が種々に実験したところ、非導電性の樹脂でフィルタカバーを形成しても、それをタンク内で用いる場合には、燃料を半径方向に流すことでフィルタ部材が帯電しにくいようにすれば、非導電性の樹脂製カバーが帯電することによって急激に劣化する事を防止でき、通常求められるだけの寿命が得られる事を確認した。かかる確認がなされたことで、本発明者は非導電性の樹脂製カバーを持つインタンク式フィルタの実用化に始めて成功した。この態様のフィルタの場合、フィルタカバーは車体等にアースされないために、帯電電位はゼロでない。しかしながら、フィルタカバーが体積抵抗の大きい非導電性の材料で形成されているために、帯電電荷の急激な移動が禁止され、たとえ樹脂製のフィルタカバーが電位の異なる金属部品に近接したとしても、火花放電は発生しない。
この発明の他の一つの態様では、ほぼ円柱形状のポンプの外周に、ほぼ円筒形状のフィルタ部材を組み付けてフィルタを構成する際に、そのフィルタの表面を形成するカバーを非導電性の材料で構成し、かつ、その円筒形状のフィルタ部材を、燃料を半径方向に流して異物を濾過する形式のフィルタ部材とする。この形式のフィルタ部材であると帯電量を低く抑える事ができ、このフィルタ部材を非導電性のカバーで覆ってタンク内に配置すると、そのカバーがタンク内の残り燃料から露出して帯電が問題となる状態となったときに、露出したカバー表面からコロナ放電が発生する。このコロナ放電はエネルギが低くて格別の問題を起こさない。このコロナ放電によってカバー表面に帯電する電荷量を樹脂製カバーの寿命を低下させない程度に低く抑える事ができる。また、フィルタカバーが体積抵抗の大きい非導電性の部材で形成されているから、電荷の急激な移動が禁止され、電位の異なる金属部品に近接しても、火花放電は発生しない。
本発明の他の一つの態様では、フィルタ部材は２重に覆う。この明細書では内側のカバーをケースといい、外側のカバーをハウジングと言う。ケースとハウジングで２重に覆い、そのうちの少なくとも外側（即ちハウジング）を非導電性としたうえでこのフィルタをタンク内に設置すると、フィルタ表面に帯電する電荷量をハウジングの寿命を低下させない程度に低く抑える事ができる。
本発明の更に他の一つの態様では、フィルタに沿って戻り燃料が流れるようにし、フィルタに生じる帯電を放電すると共に、戻り燃料がタンク内の残りの燃料に落下する際に発生する音を低減する。
この発明は、以下に説明する、最良の実施の形態の記述を参照することでより明瞭に把握される。
【図面の簡単な説明】
図1:本発明のフィルタで使用する第１実施例のフィルタユニットの平面図である。
図2:図１のＡ−Ｃ線断面図である。
図3:図１のＢ−Ｃ線断面図である。
図4:図３のＤ−Ｄ線断面図である。
図5:図３のＥ−Ｅ線断面図である。
図6:第１実施例のフィルタ部材の斜視図である。
図７（ａ）と（ｂ）：フィルタ部材のシールド部材を示す図である。
図8:第１実施例のフィルタの平面図である。
図9:図８のＦ−Ｆ線断面図である。
図10:ハニカム構造のフィルタ部材を用いた場合（ア）と菊花形に折り曲げたフィルタ部材を用いた場合（イ）の流量と流速の関係を示す図である。
図11:ハニカム構造のフィルタ部材を用いた場合（ア）と菊花形に折り曲げたフィルタ部材を用いた場合（イ）のケースの帯電電位を示す図である。
図12:第２実施例のフィルタユニットの平面図である。
図13:図12のＨ方向から見た側面図である。
図14:第２実施例のフィルタの平面図である。
図15:図14のＧ−Ｇ線断面図である。
図16:フィルタに付属部材を組付けた状態の平面図である。
図17:第３実施例のフィルタユニットの断面図である。
図18:第３実施例のフィルタの断面図である。
図19:従来のフィルタで使用されるフィルタ部材を示す。
図20:フィルタカバーの体積抵抗率に対する、放電エネルギーと帯電電位の関係を示す図である。
「発明を実施するための最良の形態」
以下に本発明を実施するための最良の形態を説明する。
「第１実施例」
まず最初にフィルタ部材７について説明する。このフィルタ部材は図７（ａ）に良く示されているように、シ−ト状の濾材7Dを多数の平行線に沿って折り返しこれを略Ｃ字型に湾曲することで構成されている。この濾材7Dの上面には略Ｃ字型の上端板7Aが固定され、下面には略Ｃ字型の下端板7Cが固定され、一対の側端には一対の側端板7B、7Bが固定されている。濾材7Dと各端板7A、7B、7B、7C間には隙間が無く液密に固定されている。各端板7A、7B、7B、7Cの外側には弾性を有するシールド部材８（8A、8B、8B、8C）が接着されている。これらのシールド部材８は、フィルタ部材７が後述のケース２内に収容されたときに、ケース２の内壁に密着する。なお、フィルタ部材７としては、濾材を折り曲げたフィルタ部材7D以外に、ハニカム構造のフィルタ部材やボルテックス構造のフィルタ部材等種々のフィルタ部材が使用可能である。また図７（ｂ）のシールド部材20を用いることもできる。
次にフィルタ部材７が収容されるケース２について説明する。図１〜３は、ケース２内にフィルタ部材７が収容された状態を示し、その全体をフィルタユニット１という。図１は第１実施例のフィルタユニット１の平面図であり、図２は図１のＡ−Ｃ線断面図であり、図３は図１のＢ−Ｃ線断面図である。
図１〜図３に示されるように、フィルタユニット１のケース２は、ケース本体2Aとケースキャップ2Bからなり、いずれも導電性樹脂あるいは非導電性樹脂等により形成されている。ケース本体2Aは、内周壁３と外周壁４と両周壁３、４をつなぐほぼ環状の底壁3Aとによって、有底の２重筒となっている。図１に良く示されるように、ケース２はその断面が略Ｄ字型に形成されている。即ち、図５に良く示されているように、外周壁４は周方向の一部で切りかかれ、切りかかれた外周壁４の周方向の端部4Aと内周壁３が側壁3Bで連結されている。
内周壁３と外周壁４の間の断面略Ｃ字型の空間にフィルタ部材７を挿入した後にケース本体2Aの上方の開口部をケースキャップ2Bで塞ぐことでケース２とフィルタユニット１が構成される。このとき、フィルタ部材７のほぼＣ字型のシールド部材8Aはケースキャップ2Bに強く当接してフィルタ部材７とケースキャップ2B間の隙間を燃料が通過できないようにする。また、ほぼＣ字型のシールド部材8Cは底板3Aに強く当接してフィルタ部材７と底板3A間の隙間を燃料が通過できないようにする。さらに、ほぼ直線状のシールド部材8B、8Bは側壁3B、3Bに強く当接してフィルタ部材７と側壁3B間の隙間を燃料が通過できないようにする。即ち、フィルタ部材７の４周がケース２の内面に強く押しつけられ内周壁３と外周壁４間の断面略Ｃ字型の空間が、フィルタ部材７によって液密に仕切られる。なお、フィルタ部材７あるいはケ−ス２自体がシ−ルド作用を有している場合にはシ−ルド部材８を用いなくても、フィルタ部材７の外側の空間と内側の空間を液密に仕切ることができる。
図２と３に良く示されるように、ケースキャップ2Bには流入側取付孔11が設けられている。この流入側取付孔11は、通路12及び燃料流入口13を介して燃料流入室９（フィルタ部材７と外周壁４で囲繞される空間を言う）に連通している。さらにケースキャップ2Bには、図３に良く示されるように、流出側取付孔15が設けられている。この流出側取付孔15は、燃料流出口14を介して燃料流出室10（フィルタ部材７と内周壁３で囲繞される空間を言う）に連通している。
フィルタ部材７（正確にはシールド部材８）の外周側に大きな燃料流入口13を形成し、更に、内周側にも大きな燃料流出口14を形成するために、図１に良く示されているように、ほぼＣ字型のシールド部材８はフィルタ部材７の湾曲中心からオフセットされた位置に固定されている。図１の右側ではシールド部材８が内側によって外周側が大きく確保され、左側ではシールド部材８が外側によって内周側が大きく確保されている。このため、燃料流入口13と燃料流出口14の両者の開口面積を十分に確保できる。
図１と２によく示されているように、ケースキャップ2Bの上面にはエンジンないしプレッシャレギュレータからの戻り燃料を受け入れる筒16が形成されている。筒16の底はケースキャップ2Bによって塞がれ、その代わりに、側部に複数の開口17が形成されている。筒16内に流れ込む燃料は、複数の開口17から流れ出し、ケースキャップ2Bの表面上を筒16から放射状に流れだす。ケースキャップ2Bにはポンプ収容空間５の上部に開口2Cが形成されており、タンク内の残り燃料が少なく、開口2Cが残り燃料の液面から上方に突出しているとき、ケースキャップ2Bの表面を流れる燃料の一部は開口2C内に流れ込む。
ケース本体2Aの内周壁３の内側の空間は、ポンプ30を収容するための空間５であり、図９に良く示されているように、ポンプ30はケース本体2Aの下側の開口６からポンプ収容空間５に挿入される。ポンプ30がポンプ収容空間５に挿入され、ポンプ30の吐出口31はスペ−サ32及びブッシュ33を介してケ−ス２の流入側取付孔11に接続される。
ポンプ30と内周壁３の間にはわずかな間隙が形成されており、タンク内の残り燃料が少なく、モジュールが残り燃料の液面から上方に露出している状態でも筒16と開口17とケースキャップ2Bの上面とケースキャップ2Bの開口2Cを経て流れる戻り燃料が、ポンプ30と内周壁３の間の間隙に流れ込み、その戻り燃料によってその間隙は満たされている。またケースキャップ2Bの表面を流れる燃料の大部分は、ケース本体2Aの外周壁に沿って流れる。このために、ケース２の表面は常時燃料に覆われて放電し易くなっており、また、戻り燃料の流速が十分に低下した後に、タンク内の残り燃料の液面に落下する作用が得られる。このために、戻り燃料の落下音が静粛化され、ケース２の帯電が放電されやすくして帯電電位を抑制する。
ポンプ30とフィルタユニット１が組み付けられた一体品は、更にハウジング内に収容される。このハウジング内に収容された一体品を単にフィルタと言う。ハウジングはハウジング本体40とハウジングキャップ50で構成されており、ともに非導電性樹脂で形成されている。この場合、ハウジング40,50がフィルタの表面を形成するカバーである。
ハウジング本体40は底面に開口40Aを有する筒状であり、上方が開放されており、その上方の開口部からポンプ30とフィルタユニット１が組み付けられた一体品が挿入される。図示41は非導電性樹脂等の非導電性材料により形成されている支持部材である。またハウジング本体40は、ケ−ス２の外形形状に合わせて断面がＤ型に形成されている。ポンプ30とフィルタユニット１が組み付けられた一体品がハウジング本体40に挿入されると、ポンプ30の下端に形成されているポンプ30の燃料吸い込み口が開口40Aから突出し、そこに袋状の第１次フィルタ34が取付られる。
ハウジングキャップ50には、戻り燃料用のリターンパイプ取付部56と燃料をタンク外に送り出すためのフィードパイプ取付部58が、ハウジングキャップ50を貫通して固定されている。フィードパイプ取付部58のキャップ下側の開口54は図１の流出側取付孔15に対応する位置に形成されており、リターンパイプ取付部56のキャップ下側の開口57は図１の筒16に対応する位置に形成されている。
このハウジングキャップ50をハウジング本体40の上端42に固定すると、ケース２の流出側取付孔15は燃料供給パイプ60とＯリング61を介してフィードパイプ取付部58の開口54に接続される。また、リタ−ンパイプ取付部56の開口57はケース２に形成されている筒16と対向する。開口57と筒16間をホースによって接続しても良い。なお図示52はクッションであり、ポンプ30とフィルタユニット１が組み付けられた一体品とハウジング（ハウジング本体40とハウジングキャップ50）を位置決めする。図示53は電源用コネクタであり、このコネクタ53にポンプ30の電源端子を接続する。
ポンプ30とフィルタユニット１が組み付けられた一体品とハウジング（40、50）が一体化されてフィルタが構成される。このフィルタは図示しないタンク内に挿入されて固定される。このフィルタの表面は非導電性樹脂製のカバー（ハウジング40,50）で形成されている。
次にこのフィルタの動作を説明する。ポンプ30は、タンク内の燃料を第１次フィルタ34を介して吸引し、吐出口31から通路12及び燃料流入口13を介して燃料流入室９に燃料を送り込む。燃料流入室９内に送り込まれた燃料は、フィルタ部材７の濾材7Dを半径方向に通過して燃料流出室10に送りこまれ、このときに濾過される。濾過された燃料は燃料流出口14、燃料供給パイプ60、通路55を経てフィードパイプ取付部58に送り出される。フィードパイプ取付部58には図示されていないフィードパイプが接続され、フィードパイプの他端側は燃料噴射装置に接続される。
また、図示されていないフィードパイプには図示されていないプレッシャ−レギュレ−タが接続されており、フィードパイプ内の燃料圧力が所定値以上になったときに燃料を逃がす。この燃料の逃げ口にリターンパイプが接続されている。リタ−ンパイプに排出された燃料は、リターンパイプ取付部56から筒16内に導かれ、複数の開口17からケースキャップ2Bの表面上に流れ出す。流出した燃料の一部はポンプ30とケース２の内周壁３間に間隙を流下していく。またリターン燃料の大部分は、ケース２の外周壁４とハウジング本体40間の間隙を流下していく。即ちケース２の内周壁３と外周壁４、及びハウジング本体40の内面は常時燃料に接している状態に保持される。
リターンパイプから戻される燃料は、ポンプ30の外周及びケース本体2Aの外周に沿って流れ落ちる。これらの流路は周長が長いために、流路断面積が大きく、燃料はポンプ30及びケース本体2Aのまわりを薄い膜状になってゆっくりと流れ落ちる。このために、燃料のリターンに伴って発生する音の静粛化が図られている。
燃料がフィルタ部材７を通過する際に、フィルタ部材７とケ−ス２とハウジング40,50に電荷が帯電する。タンク内の燃料残量が多くてハウジング40,50と燃料との接触面積が多い場合には、ハウジング40,50の表面に電荷が溜り難い。しかしながら、タンク内の燃料残量が少なくなってハウジングと燃料との接触面積が少なくなると、ハウジングの表面に電荷が溜り易くなる。
フィルタカバーに発生する帯電に配慮した技術がWO92/04097に開示されている。この技術ではフィルタケースを非導電性の樹脂で形成すると、帯電によって破壊されるという問題に対処するために、導電性粒子と樹脂を混合した導電性樹脂等によってカバーを形成し、このカバーと車体との間に導電路を確保する。この技術を本発明のインタンク式モジュールに応用できないかと考えて本発明者が種々に研究したところ意外な事実が判明した。
まず第１に、フィルタカバーを導電性樹脂で形成する場合、表面全体を均一な導電特性で形成することが困難で、フィルタカバー表面の帯電電位が場所によって均一でなくなってしまう現象が生じやすい事を見出した。帯電電位が場所によって異なると共にフィルタカバーが導電性であること、火花放電が発生する可能性が残る。また、アース線の取付部の近傍では放電電流が集中するために、導電性樹脂の劣化が急速に進行することを見出した。更に、WO92/04097に開示されているように、フィルタがタンク外のエンジンに近いところで用いられる場合には、燃料ないし燃料配管の帯電が特に問題とならないのに対し、フィルタをタンク内に設置する場合には、燃料ないし燃料配管の帯電が燃料配管の寿命に大きな影響を与え、フィルタカバーに帯電する電荷を放電するだけでは、燃料ないし燃料配管の帯電に何ら対策できない。このような事情で、インタンク式フィルタの場合、WO92/04097に示されている対策が有効な対策にならないことを見出した。
一方、WO92/04097に示されているタンク外で用いられるフィルタと本発明が扱うタンク内で用いられるフィルタとでは放電環境が全く異なる事を見出した。タンク内で用いる場合、タンク内の燃料残量が少なくてフィルタが燃料液面から露出していても、フィルタは燃料蒸気に覆われており、このために、フィルタが大気中に置かれている場合の放電特性とは異なる放電特性を示す事を見出した。第２にリターン燃料を活用して放電を促進する事で、相当程度にフィルタカバーの帯電電位を下げられる事を見出した。このような事情により、インタンク式のフィルタの場合、フィルタ部材として帯電しづらい形式のものを採用すると、フィルタの表面を非導電性にしておいても破壊されず、かえって、非導電性にしておくとフィルタ表面からコロナ放電が持続的に生じて樹脂製フィルタカバーの寿命が低下する程の電位にまではフィルタの帯電電位が上昇せず、更に、整備等の際にフィルタの表面がタンクに接触ないし接近してもフィルタ表面の体積抵抗が大きな事から電荷の移動が抑制されて火花放電の発生が効果的に抑制される事を確認した。
この実施の形態は、かかる知見に基づいて設計されており、フィルタ部材としては、図６に良く示されているように、燃料が半径方向に通過するものを採用しており、フィルタの最表面は非導電性部材で形成されている。このフィルタをタンク内で用いると、フィルタ部材に生じる帯電電位がそもそも低く抑えられるのに加えて、フィルタの表面からコロナ放電が発生してフィルタの表面電位が低く抑制される。更に、フィルタの表面が非導電性で体積抵抗が高い物質で形成されているために、容易には火花放電が発生しない事が確認されている。フィルタの表面が非導電性で形成されていると、作業時等にフィルタの表面がタンク等に接触した場合にも、フィルタ表面（この場合ハウジング本体40）に溜った電荷が急激に流れることがなく、火花放電の発生が効果的抑制される。
図20は、フィルタの表面を形成する部材の体積抵抗率と、放電エネルギーの関係を示している。体積抵抗率が10⁸〜10¹⁰オーム・cmのとき、放電エネルギーが低く抑制され、同時に、帯電電位も低く抑えられる。10⁸〜10¹⁰オーム・cmの範囲は両者のバランスがとれた範囲であり、フィルタケースの材料は上記範囲内の体積抵抗率を有するものから選択することが好ましい。
さらにこの実施例の場合、リタ−ン燃料をケース２の表面に沿って流すことにより、ケース２の表面に過大な電荷が溜るのを防止している。
この実施の形態では、フィルタ部材７がケース２に収容され、そのケース２がハウジング40,50に収容されている。即ち、フィルタ部材７が２重に被覆されている。この場合、外側のカバー（この場合ハウジング40,50）が非導電性であれば本発明の原理が働き、内側のカバー（この場合はケース２）は導電性であっても非導電性であっても良いことが確認されている。いずれにせよ外側のハウジング（40,50）から持続的なコロナ放電が得られ、フィルタカバーの劣化を効果的に抑える事ができる。
さらにこの実施の形態では、リタ−ン燃料をケ−ス２とハウジング40,50の表面に沿って流すことによりケ−ス２とハウジング40,50の表面に溜まっている電荷を減少させている。このリタ−ン燃料をケ−スやハウジングに沿って流すことにより電荷を減少させる効果は、タンク内の燃料残量が少なくなり、ハウジングとタンク内の燃料との接触面積が少なくなってフィルタ表面の電荷が放電し難くくなった場合に効果的である。なおリタ−ン燃料を筒16で受け入れ、これを複数の開口17からケースキャップ2Bの表面上の広い範囲に亘って流すために、ケース２ないしハウジングの帯電電位を表面全体に亘って一様に低くできる。
ほぼ円筒形状のフィルタ部材の場合、図６に示すように、燃料を半径方向に流して濾過する形式の場合には、その通過面積が円周方向の長さに高さを乗じたものとなる。これに対して、図19に示すように、軸方向に燃料を流して濾過する形式による場合の通過面積は、円周方向の長さに濾材の厚みを乗じたものとなる。当然の事ながら、通常は前者の方が後者よりも格段に大きい。そのために、単位時間当たりの濾過燃料量が同じであれば、前者のフィルタによるときの通過速度の方が、後者のフィルタによるときの通過速度よりも遅い。図10は流量と流速の関係を示し、アは軸方向に流す場合の関係、イは半径方向に流す場合の関係を示している。明らかに、同一流量の場合、軸方向に流すフィルタの方が、半径方向に流すフィルタに比して、流速が早いことを示している。
フィルタを燃料が通過する際にフィルタに発生する帯電量（帯電電位）は燃料の通過速度によって影響を受け、流速が早いほど帯電電位も高くなる。図11は流速と帯電電位の関係を示し、流速の早い軸方向に流す形式（ア）では帯電電位が高く、流速の遅い半径方向に流す形式（イ）では帯電電位が低い。
実際には、フィルタに発生する帯電電位は、燃料がフィルタを通り抜けるのに要する時間によっても影響を受ける。半径方向に流れる場合、燃料の流速は遅くともフィルタ部材の厚みがさほどないことから、燃料とフィルタの接触時間は短い。これに対し、軸方向に流れる場合には、流速は早くともフィルタ部材の高さ分を通過しなければならないことから、燃料とフィルタの接触時間は長い。これらの事から、半径方向に流れるフィルタを使うことによって、軸方向に流れるフィルタを使う場合に比して、フィルタの発生する帯電量を格段に低減する事ができる。
本発明は、かかる知見と、タンク内で用いるという特殊性に着目し、タンク内で用いるフィルタの場合には、燃料が半径方向に流れるために帯電量が低いフィルタ部材を用い、これを非導電性部材でカバーすることによって、火花放電の発生を防止できることを確認したことから創作されたものである。
本実施の形態では、フィルタ部材をケースとハウジングで２重に覆う。掛かる２重構造を有する場合、少なくとも外側のカバーが非導電性であればよい。内側のカバーは導電性でも非導電性でも良い。これに対し、フィルタ部材を覆うカバーが１重構造であっても良い。例えば、ハウジングを用いないで、ケース２が最表面となる構造とすることもできる。この場合には、ケース２が非導電性である必要がある。
「フィルタユニットの第２実施例」
次に第２実施例を図12と13を参照して説明する。図において、フィルタユニット90のケ−ス91には、ケ−ス91の上部から外周面に沿ってリタ−ン通路95が設けられている。リタ−ン通路95は、ケ−ス91の上部ではリタ−ンパイプあるいはプレッシャ−レギュレ−タの排出口と対向あるいは接続可能なように断面が円形に形成され、ケース91の側面に沿った部分は断面が半円形に形成されている。リタ−ン通路95の下部の側壁には、リタ−ン燃料を燃料液内に排出する排出口96が設けられている。このリタ−ン通路95によってリタ−ン燃料通路が形成されている。他の構成は、図１〜図３に示したフィルタユニット１と同じであるので説明を省略する。
この実施の形態では、リタ−ン燃料がリタ−ン通路95によって燃料液内まで導かれるので、一層リタ−ン音を減少させることができる。
なお、リタ−ン通路95の断面形状は円形、半円形以外にも種々の形状が可能であり、リタ−ン通路95の数は複数でもよい。また、リタ−ン通路は合成樹脂等によってケースと一体成形するのが好ましい。
「フィルタの第２実施例」
図14及び図15は、図１〜図３に示したフィルタユニット１にポンプ30とハウジング40、70の他の更にプレッシャ−レギュレ−タ80をも組付けたフィルタを示しており、図15は図14のＧ−Ｇ線断面図である。
図８及び図９に示したフィルタと同様に、燃料ポンプ30をフィルタユニット１のケ−ス２に組付け、ケ−ス２をハウジング本体40に収納する。そして、ハウジング本体40にハウジングキャップ70を取付ける。
この時、ケ−ス２に設けられている流出側取付孔15とハウジングキャップ70に設けられている取付孔74間にプレッシャ−レギュレ−タ80をＯリング61を介して取付ける。取付孔74は、通路75を介してフィードパイプ取付部76に連結されている。
プレッシャ−レギュレ−タ80の燃料排出口はリタ−ン燃料受け入れ用の筒16に対向させ、あるいは筒16と接続する。図８及び図９に示したモジュールと同様に、電源用コネクタ73と燃料ポンプ30の電源端子が接続され、クッション52及び第１次フィルタ34が取付けられている。
図14及び図15に示したモジュール化されたフィルタの動作を説明する。燃料ポンプ30によって吸引された燃料は、吐出口31、通路12、燃料流入口13、燃料流入室９、フィルタ部材７、燃料流出室10、燃料流出口14を介してプレッシャ−レギュレ−タ80に送られる。
プレッシャ−レギュレ−タ80は、通路75内の燃料の圧力が設定圧力以上の場合には、燃料を燃料排出口からリタ−ン燃料受け入れ用の筒16に排出する。筒16に排出された燃料は、筒16に連設されている複数の開口17からケ−ス２の表面に沿って燃料液内に戻される。この結果、通路75内の燃料圧は設定圧に維持される。設定圧に調整された燃料は、フィードパイプ取付部76及びフィードパイプ（図示せず）を介して燃料噴射装置に供給される。
図16は、このモジュール化されたフィルタにセンサ−等の付属部品を組付けた図である。断面がＤ型に形成されているハウジング40の円筒形状からカットされた部分に取付部80が設けられており、この取付部80に設けられている溝部81に燃料ゲ−ジやサ−ミスタ等のセンサ−85に設けられている係合部86を係合させることによってセンサ−85をハウジング40に組付ける。
ハウジング40の円筒形状からカットされた部分にセンサ−等の付属部品を取り付けるので、付属部品が取り付けられたフィルタの外周径はハウジング40の外周径とほぼ同じである。したがって、モジュール化されたフィルタをタンクに設けられた円形の取付穴から挿入することができる。
「フィルタの第３実施例」
以上の実施の形態では、ケ−スをハウジングに収納し、ハウジングを非導電性材料で形成したが、ケ−スをハウジングとして兼用することもできる。この実施の形態を図17及び図18に示す。なお、図17は、フィルタユニットの断面図を示し、図18はフィルタユニットにポンプ等を組付けたフィルタの断面図を示す。この場合、フィルタの表面はケースで構成される。
フィルタユニット100のケ−ス102は非導電性樹脂等の非導電性材料により形成され、内周壁103及び外周壁104が設けられている。内周壁103と外周壁104との間には、内周側及び外周側に燃料流出室及び燃料流入室が形成されるようにシ−ルド部材108によってフィルタ部材107が取付けられている。燃料流出室に連通している燃料流出口114には、流出側取付孔115が設けられているとともに、プレッシャ−レギュレ−タ取付用の取付孔116が設けられている。また、ケ−ス102の上部にはセットプレ−トを取付けるための孔118が設けられ、下部にはポンプ30を挿入するための挿入口106及びカバ−160を取り付けるための係合部117が設けられている。
このようなフィルタユニット100にポンプ30等を組付けてフィルタを構成するには、ケ−ス102の挿入口106からポンプ30を挿入し、また取付孔116にプレッシャ−レギュレ−タ130を取り付ける。
次に、ケ−ス102に設けられている孔118に係合部151を係合させることによってセットプレ−ト150をケ−ス102に取付ける。この時、ケ−ス102に設けられている流出側取付孔115とセットプレ−ト150に設けられている取付孔154間に燃料供給パイプ155を取付ける。
また、燃料ポンプ30の吸入口に第１次フィルタ34を取付けた後、ケ−ス102に設けられている係合部117を孔161に係合させることによってカバ−160をケ−ス102に取付ける。
このようなフィルタユニット100を用いた場合、燃料がフィルタユニット100内を通過する際にケ−ス102の表面に電荷が発生する。タンク内の燃料残量が少なくなると、この電荷はケ−ス102の表面に溜り易くなる。しかしながらケ−ス102の表面とタンク内の気化燃料等との間でコロナ放電をする。コロナ放電は放電エネルギ−が低いため特に問題とはならない。この場合、ケース102が非導電性材料により形成されているため、導電性材料より体積抵抗率が高く、溜った電荷が急激に放電されることがない。また、作業時等にケ−ス102がタンク等に接触してケ−ス102に溜った電荷が放電する場合も、溜った電荷が急激に変化することがない。したがって、ケ−ス102の電荷が放電する際に火花放電が発生する恐れはない。この実施の形態では、ハウジングが不要であるため、コストが安くなる。
なお、以上の実施の形態では燃料フィルタユニットに燃料ポンプ等を組付けてフィルタを構成したが、燃料フィルタユニットを単体でタンク内に設置して用いることもできる。また、ケースの断面をＤ型に形成したが、円型やＣ型等種々の形状に形成することができる。また、ハウジングあるいはケースを非導電性材料で形成するとともにリタ−ン燃料をケースの表面に沿って流すようにしたが、いずれか一方だけでもよい。
また、ケースをハウジングに収納した構造あるいはケースをハウジングとして兼用した構造について説明したが、燃料フィルタはこのような構造に限定されず、また作業時等にタンク等と接触した場合が最も火花放電が発生し易いため、少なくともタンク等と接触し易い外周部が非導電性材料で形成されていればよい。
以上説明したように、本発明のフィルタを用いれば、フィルタの表面が非導電性材料で形成されているため、表面に溜った帯電電荷が放電する場合に電荷が急激に移動することがない。これにより、簡単な構成で、燃料が燃料フィルタ内を通過する際に発生する電荷によって火花放電等が発生するのを防止することができる。

Claims (4)

1. ほぼ円柱状のポンプと、前記ポンプの外周に配置され、内周壁と外周壁と両周壁間を塞ぐ上下一対の端壁とを有するほぼ２重筒状のフィルタケースと、前記フィルタケースを覆うハウジングと、前記フィルタケース内に配置され、前記フィルタケース内を内外２室に分離するほぼ円筒形状のフィルタ部材と、前記ポンプの吐出口とフィルタケース内のいずれか一室を連通する流路と、フィルタケース内の他方の室と燃料を燃料タンク外に送る燃料通路を連通する流路とを有する、燃料タンク内に設置して用いられるインタンク式フィルタであって、
   前記ハウジングを体積抵抗率が10⁸から10¹⁰オーム・cmの樹脂の非導電性の部材で構成し、
   前記フィルタ部材を、燃料を半径方向に流して異物を濾過する形式のフィルタ部材とし、
   前記ポンプの外周と前記フィルタケースの内周壁との間と、前記フィルタケースの外周壁と前記ハウジングの内周との間に、それぞれ燃料が侵入する間隙が形成されていることを特徴とするインタンク式フィルタ。
2. 請求項１に記載のインタンク式フィルタであって、前記フィルタケースに戻し燃料を受け入れる筒が形成され、該筒は底が塞がれ側部に開口が設けられており、戻り燃料がフィルタケースの表面に沿って流れる様になっていることを特徴とするインタンク式フィルタ。
3. 請求項１又は請求項２に記載のインタンク式フィルタであって、前記フィルタ部材は、シート状の濾材が平行な多数の線に沿って折り返され、全体が湾曲した形状であることを特徴とするインタンク式フィルタ。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のインタンク式フィルタであって、プレッシャーレギュレータが組み付けられていることを特徴とするインタンク式フィルタ。

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