(57)【要約】【課題】燃料流路に配されて燃料中の金属イオンを除去する金属イオン除去装置１において、圧力損失の増加を抑制する。【解決手段】金属イオン除去装置１は、金属イオンを捕捉する活性ポリマーを素材とする複数本の繊維状成形体５７を備える。そして、繊維状成形体５７は、例えば、低圧供給ポンプと燃料フィルタとの間の燃料ホース６５内に収容されるとともに、自身の長手方向と燃料の流れ方向とが略一致するように固定されている。これにより、繊維状成形体５７は、燃料の通過に伴って燃料ホース６５内で自在に漂うことができるので、燃料は、大きな圧力損失を生じることなく、金属イオン除去装置１を通過することができる。このため、金属イオン除去装置１における圧力損失の増加を抑制できる。【選択図】図３
2010138882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料に含まれる金属イオンを除去する金属イオン除去装置において、
金属イオンを捕捉する活性ポリマーを素材とする１本または複数本の繊維状成形体を備え、
この繊維状成形体は、燃料タンクから内燃機関に至る燃料流路のいずれかの部分に収容されるとともに、自身の長手方向と燃料の流れ方向とが略一致するように少なくとも上流側の一端が固定されていることを特徴とする金属イオン除去装置。
【請求項２】
請求項１に記載の金属イオン除去装置において、
前記繊維状成形体の一端を保持する保持体と、
この保持体を収容する空間を形成するケースとを備える金属イオン除去装置。
【請求項３】
請求項２に記載の金属イオン除去装置において、
前記保持体は、前記繊維状成形体の長手方向と略一致する方向に燃料を通す燃料通路を形成していることを特徴とする金属イオン除去装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の金属イオン除去装置において、
前記保持体よりも高弾性に設けられ、前記保持体とスナップフィット結合する弾性部を備え、
前記ケースが形成する空間には、前記保持体とともに前記弾性部が収容されることを特徴とする金属イオン除去装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４の内のいずれか１つに記載の金属イオン除去装置において、
前記繊維状成形体は、交換可能な部品であることを特徴とする金属イオン除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料に含まれる金属イオンを除去する金属イオン除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関等に供給される燃料には、不純物として極微量のＮａ、Ｋ等の金属イオンが含まれる一方、潤滑剤としてオレイン酸等の脂肪酸が添加されている。このため、燃料中で、これら金属イオンと脂肪酸との間に塩反応が起こり、脂肪酸金属塩が生成される可能性がある。そして、脂肪酸金属塩は、一般的に燃料に不溶であるため、例えば、インジェクタの摺動部等に析出して作動不良を引き起こす虞がある。
【０００３】
そこで、燃料タンクからインジェクタに至る燃料流路に、金属イオンを除去する金属イオン除去手段を配する技術が公知となっている（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１によれば、金属イオン除去手段は、例えば、キレート樹脂や活性炭のような金属イオンを捕捉する活性粒子が充填された充填層であり、燃料は、この充填層を通過することで金属イオンを除去される。また、特許文献２によれば、金属イオン除去手段は、例えば、燃料フィルタの濾材間に配されたキレート樹脂部材の層（キレート樹脂層）であり、燃料は、このキレート樹脂層を通過することで金属イオンを除去される。
【０００４】
ところで、このような活性粒子の充填層やキレート樹脂層は、燃料の圧力損失を増加させてポンプ等の加圧源の負荷を増大させる。そこで、燃料流路に配される金属イオン除去手段に関し、圧力損失の増加を抑制できるような構造が要望されている。
【特許文献１】特開２００６−１０５０９２号公報
【特許文献２】実開平３−５９０１２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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、燃料流路に配されて燃料中の金属イオンを除去する金属イオン除去装置において、圧力損失の増加を抑制できるような構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の金属イオン除去装置は、燃料に含まれる金属イオンを除去するものであり、金属イオンを捕捉する活性ポリマーを素材とする１本または複数本の繊維状成形体を備える。そして、繊維状成形体は、燃料タンクから内燃機関に至る燃料流路のいずれかの部分に収容されるとともに、自身の長手方向と燃料の流れ方向とが略一致するように少なくとも上流側の一端が固定されている。
【０００７】
これにより、繊維状成形体は、燃料の通過に伴って燃料流路で自在に漂うことができるので、燃料は、大きな圧力損失を生じることなく、金属イオン除去装置を通過することができる。このため、金属イオン除去装置における圧力損失の増加を抑制できる。
【０００８】
〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の金属イオン除去装置は、繊維状成形体の一端を保持する保持体と、保持体を収容する空間を形成するケースとを備える。
この手段は、繊維状成形体の一端を固定する一形態を示すものである。
【０００９】
〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の金属イオン除去装置によれば、保持体は、繊維状成形体の長手方向と略一致する方向に燃料を通す燃料通路を形成している。
これにより、保持体自身における圧力損失を低減することができる。
【００１０】
〔請求項４の手段〕
請求項４に記載の金属イオン除去装置は、保持体よりも高弾性に設けられ、保持体とスナップフィット結合する弾性部を備え、ケースが形成する空間には、保持体とともに弾性部が収容される。
これにより、繊維状成形体を簡便に装着したり、除去したりすることができる。
【００１１】
〔請求項５の手段〕
請求項５に記載の金属イオン除去装置によれば、繊維状成形体は交換可能な部品である。
これにより、繊維状成形体の金属イオン除去能力が低下したときに、使用中の繊維状成形体と新規の繊維状成形体とを交換することができるので、金属イオン除去装置の性能低下を阻止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
最良の形態１の金属イオン除去装置は、燃料に含まれる金属イオンを除去するものであり、金属イオンを捕捉する活性ポリマーを素材とする１本または複数本の繊維状成形体を備える。そして、繊維状成形体は、燃料タンクから内燃機関に至る燃料流路のいずれかの部分に収容されるとともに、自身の長手方向と燃料の流れ方向とが略一致するように少なくとも上流側の一端が固定されている。
【００１３】
また、この金属イオン除去装置は、繊維状成形体の一端を保持する保持体と、保持体を収容する空間を形成するケースとを備える。
さらに、この金属イオン除去装置は、保持体よりも高弾性に設けられ、保持体とスナップフィット結合する弾性部を備え、ケースが形成する空間には、保持体とともに弾性部が収容される。
また、繊維状成形体は交換可能な部品である。
【００１４】
最良の形態２の金属イオン除去装置によれば、保持体は、繊維状成形体の長手方向と略一致する方向に燃料を通す燃料通路を形成している。
【実施例】
【００１５】
〔実施例１の構成〕
実施例１の金属イオン除去装置１の構成を、図面に基づいて説明する。
金属イオン除去装置１は、車両の内燃機関（図示せず）に噴射供給される燃料から金属イオンを除去するものであり、例えば、図１に示すように、低圧供給ポンプ２と燃料フィルタ３との間の燃料配管に組み込まれている。そして、金属イオン除去装置１は、例えば、コモンレール４を介して高圧状態に蓄圧された燃料を内燃機関に噴射供給する蓄圧式の燃料噴射装置５の一部を構成している。
【００１６】
なお、燃料噴射装置５は、燃料タンク６から燃料を汲み上げる電動式の低圧供給ポンプ２と、燃料に含まれる異物を除去する燃料フィルタ３と、低圧供給ポンプ２から供給された燃料を高圧化して吐出する高圧供給ポンプ８と、高圧供給ポンプ８から吐出された燃料を高圧状態で蓄圧する蓄圧容器としてのコモンレール４と、内燃機関の気筒ごとに搭載され、コモンレール４から燃料の分配を受けて各気筒内に燃料を噴射するインジェクタ９と、各種センサから内燃機関の運転状態を示す検出信号の入力を受けるとともに、これらの検出信号に基づいて低圧、高圧供給ポンプ２、８およびインジェクタ９等の動作を制御する電子制御装置（以下、ＥＣＵとする）１０とを備える周知構造を有するものである。
【００１７】
ここで、インジェクタ９は、例えば、図２に示すように、噴孔１３を開閉するニードル弁１４を有し、ニードル弁１４の動作により燃料を噴射するノズル１５と、ＥＣＵ１０からの指令に基づき、ニードル弁１４を動作させる駆動力を発生するアクチュエータ１６と、燃料のインレット１７、およびアウトレット１８を有し、ノズル１５およびアクチュエータ１６を、各々、先端側、後端側に装着される本体１９とからなる周知構造を有する。
【００１８】
ノズル１５は、ニードル弁１４を軸方向に摺動自在に支持して収容するためのガイド孔２４と、ガイド孔２４の先端側に設けられたサック室２５と、サック室２５とノズル１５の外部とを連通する噴孔１３とを有する。ガイド孔２４とサック室２５との間はテーパ状に縮径されてテーパ面を形成しており、このテーパ面は、ニードル弁１４の先端が離着するシート面２６をなす。
【００１９】
また、ニードル弁１４は、後端部が摺動軸部２８をなし、摺動軸部２８が後端側のガイド孔２４に収容されて摺動自在に支持され、摺動軸部２８よりも先端側の部分は、ガイド孔２４の内周壁との間に、コモンレール４から受け入れた高圧の燃料が導入されるノズル室２９を形成する。また、ニードル弁１４の先端にはシート面２６に離着するシート部３０が設けられ、シート部３０がシート面２６に離着することで、ノズル室２９とサック室２５および噴孔１３との間が開閉されて、燃料の噴射が開始または停止される。
【００２０】
なお、ノズル室２９には、コモンレール４から受け入れた高圧の燃料が通る高圧流路３２が接続しており、高圧流路３２を介して高圧の燃料が導入される。また、ノズル室２９の燃料圧は、ニードル弁１４に対して、常時、噴孔１３を開放する方向に作用している。
【００２１】
アクチュエータ１６は、ＥＣＵ１０からの指令に応じて通電開始または停止されるソレノイドコイル３４、ソレノイドコイル３４への通電開始または停止により軸方向に駆動されるアーマチャ３５、アーマチャ３５の先端に保持されてアーマチャ３５とともに軸方向に変位して背圧室３６を開閉する弁体３７、アーマチャ３５の摺動軸部を摺動自在に支持して弁体３７の軸方向変位を安定させる弁ボディ３８、アーマチャ３５および弁体３７の復元バネ３９を有する。そして、アクチュエータ１６は、弁体３７を軸方向に変位させてニードル弁１４に作用する背圧を操作することでニードル弁１４を軸方向に駆動する。
【００２２】
ここで、ニードル弁１４の後端にはコマンドピストン４３が当接しており、コマンドピストン４３の後端側に、コマンドピストン４３を介してニードル弁１４に背圧を及ぼす燃料が流出入する背圧室３６が形成されている。また、背圧室３６は、入側オリフィス４４を介して、常時、高圧流路３２と連通する一方、出側オリフィス４５を介して弁体３７により低圧流路４６との間を開閉される。
【００２３】
つまり、アクチュエータ１６は、弁体３７により背圧室３６と低圧流路４６との間を開閉することで背圧を操作する。なお、低圧流路４６とは、コモンレール４から受け入れた燃料の内、ノズル１５から噴射されることなく燃料タンク６に戻される燃料が通る流路である。また、入側、出側オリフィス４４、４５は、背圧室３６の後端側を形成するオリフィスプレート４７に設けられており、出側オリフィス４５は、弁体３７による開弁時に、入側オリフィス４４よりも燃料の通過流量が大きくなるように設けられている。
【００２４】
本体１９は、コマンドピストン４３を軸方向に摺動自在に支持して収容するためのガイド孔５０が設けられ、さらに、高圧、低圧流路３２、４６が、それぞれインレット１７の燃料受入口、アウトレット１８の燃料戻し口に通じるように設けられている。
【００２５】
また、コマンドピストン４３は、後端部が摺動軸部５１をなし、摺動軸部５１が後端側のガイド孔５０に収容されて摺動自在に支持され、摺動軸部５１よりも先端側の部分は、ガイド孔５０の内周壁との間に、ノズル室２９および背圧室３６からリークした燃料を受け入れる低圧室５２を形成する。なお、低圧室５２は、低圧流路４６に通じるように設けられており、低圧室５２の燃料は、低圧流路４６を通って燃料タンク６に戻される。また、低圧室５２には、ニードル弁１４およびコマンドピストン４３の復元バネ５３が収容されている。
【００２６】
以上の構成により、ソレノイドコイル３４に通電が開始されると、アーマチャ３５および弁体３７が後端側に変位して背圧室３６から低圧流路４６への燃料の流出が始まり、背圧が低下する。このため、ニードル弁１４に作用する軸方向の合力は、噴孔１３を開放する方向に強くなり、ニードル弁１４が後端側に変位して噴孔１３を開放し、燃料の噴射が開始される。
【００２７】
そして、ソレノイドコイル３４への通電が停止されると、アーマチャ３５および弁体３７が先端側に変位して背圧室３６から低圧流路４６への燃料の流出が止まり、高圧流路３２から背圧室３６への燃料の流入により背圧が上昇する。このため、ニードル弁１４に作用する軸方向の合力は、噴孔１３を閉鎖する方向に強くなり、ニードル弁１４が先端側に変位して噴孔１３を閉鎖し、燃料の噴射が停止される。
【００２８】
このように、インジェクタ９内には、噴射開始および停止の動作に重要な各種の摺動部等（例えば、ニードル弁１４の摺動軸部２８およびシート部３０、コマンドピストン４３の摺動軸部５１、ならびにアーマチャ３５の摺動軸部）が設けられている。そして、これらの摺動部等に脂肪酸金属塩が析出すると、インジェクタ９の作動不良を引き起こす虞がある。
【００２９】
すなわち、内燃機関に供給される燃料には、不純物として極微量のＮａ、Ｋ等の金属イオンが含まれる一方、潤滑剤としてオレイン酸等の脂肪酸が添加されている。このため、燃料中で、これら金属イオンと脂肪酸との間に塩反応が起こり、脂肪酸金属塩が生成される可能性がある。そして、脂肪酸金属塩は、一般的に燃料に不溶であるため、インジェクタ９の摺動部等に析出して作動不良を引き起こす虞がある。
【００３０】
そこで、燃料噴射装置５によれば、低圧供給ポンプ２と燃料フィルタ３との間の燃料配管５５に金属イオン除去装置１が組み込まれて、燃料から金属イオンが積極的に除去されている（図１参照）。
【００３１】
金属イオン除去装置１は、図３に示すように、金属イオンを捕捉する活性ポリマーを素材とする複数本の繊維状成形体５７と、繊維状成形体５７の上下流端を保持する２個の球状の保持体５８と、保持体５８とスナップフィット結合する弾性爪５９を有するプレート６０と、保持体５８およびプレート６０を収容する空間６１を形成するケース６２とを備える。
【００３２】
ここで、繊維状成形体５７は、端部が保持体５８の表面に溶着されて保持体５８に保持され、自身の長手方向と燃料の流れ方向とが略一致するように、燃料配管５５の一部をなす燃料ホース６５内に収容されている。また、繊維状成形体５７の素材となる活性ポリマーは、イオン交換樹脂やキレート樹脂のように金属イオンを捕捉することができる物質である。また、繊維状成形体５７は、編み糸でもよく、モノフィラメントでもよい。
【００３３】
プレート６０は、円板状に設けられており、中央に、保持体５８が収まる収容穴６７が設けられ、収容穴６７の周縁に等角度間隔で弾性爪５９が設けられている。弾性爪５９は、保持体５８よりも高弾性に設けられて保持体５８とスナップフィット結合する。また、収容穴６７の外周側にはプレート６０の両面間で燃料の通過を可能にするための流路穴６８が設けられている。なお、保持体５８およびプレート６０は、例えば、ポリアミド、ポリエステルまたはポリオレフィン等の熱可塑性樹脂の内、耐油性を有するものを素材として設けられている。
【００３４】
ケース６２は、２個のパーツ７０をボルト７１およびナット７２により締結することで構成され、燃料ホース６５の上流端および下流端にそれぞれ１個ずつ接続されてクランプ７３により固定される（図１（ｂ）、図３（ａ）参照）。パーツ７０は、フランジ部７４と管部７５とを有し、フランジ部７４には、管部７５内と連通する空間６１の片側半分、およびボルト７１の軸部を通す貫通穴７６が設けられている。
【００３５】
そして、フランジ部７４同士が面突き合わされて空間６１が形成されている。また、プレート６０は、ガスケット７７を介してボルト７１およびナット７２の締結力により固定されて空間６１に収容されている。なお、ガスケット７７は、プレート６０の両面の外周縁に配されている。
【００３６】
ここで、繊維状成形体５７と保持体５８との一体物７９は交換可能な部品である。すなわち、繊維状成形体５７の金属イオン除去能力が低下したとき等に、使用中の一体物７９と新規の一体物７９とを交換することができる。
【００３７】
〔実施例１の効果〕
実施例１の金属イオン除去装置１は、金属イオンを捕捉する活性ポリマーを素材とする複数本の繊維状成形体５７を備える。そして、繊維状成形体５７は、低圧供給ポンプ２と燃料フィルタ３との間の燃料ホース６５内に収容されるとともに、自身の長手方向と燃料の流れ方向とが略一致するように固定されている。
これにより、繊維状成形体５７は、燃料の通過に伴って燃料ホース６５内で自在に漂うことができるので、燃料は、大きな圧力損失を生じることなく、金属イオン除去装置１を通過することができる。このため、金属イオン除去装置１における圧力損失の増加を抑制できる。
【００３８】
また、金属イオン除去装置１は、繊維状成形体５７の上下流端に溶着されて、繊維状成形体５７とともに一体物７９を構成する２個の保持体５８と、各々の保持体５８とスナップフィット結合する弾性爪５９を有する２枚のプレート６０と、保持体５８およびプレート６０を収容する空間６１を形成するケース６２とを備える（図３（ｃ）参照）。
これにより、スナップフィット結合によって、一体物７９を簡便に装着したり、除去したりすることができる。
【００３９】
また、一体物７９は交換可能な部品である。
これにより、繊維状成形体５７の金属イオン除去能力が低下したとき等に、使用中の一体物７９と新規の一体物７９とを交換することができるので、金属イオン除去装置１の性能低下を阻止することができる。
【００４０】
〔実施例２〕
実施例２の金属イオン除去装置１によれば、保持体５８は、図４に示すように、所定の厚みを有する円板部８１と、円板部８１の外周から放射状に伸びる複数の羽根８２とが一体成形された放射状を呈し、弾性爪５９は、羽根８２を係止することで保持体５８とスナップフィット結合する。
【００４１】
また、周方向に隣り合う２つの羽根８２に挟まれた領域は燃料通路８３であり、燃料通路８３は、繊維状成形体５７の長手方向と略一致する方向に燃料を通すように形成されている。
このような構成により、実施例２の金属イオン除去装置１では、保持体５８自身における圧力損失が低減されている。
【００４２】
〔変形例〕
実施例１、２の金属イオン除去装置１によれば、繊維状成形体５７は複数本の編み糸またはモノフィラメント等であったが、１本の編み糸またはモノフィラメント等を繊維状成形体５７として用いてもよい。
また、実施例１、２の金属イオン除去装置１によれば、繊維状成形体５７は、低圧供給ポンプ２と燃料フィルタ３との間の燃料流路である燃料ホース６５内に収容されていたが、例えば、燃料フィルタ３と高圧供給ポンプ８との間の燃料流路に繊維状成形体５７を収容してもよい。
【００４３】
また、実施例１、２の金属イオン除去装置１によれば、繊維状成形体５７は、上下流端が両方とも固定されていたが、上流端のみを固定して下流端を拘束しないようにしてもよい。
【００４４】
また、実施例１、２の金属イオン除去装置１によれば、繊維状成形体５７は、保持体５８の表面に溶着され、さらに弾性爪５９が保持体５８にスナップフィット結合することで固定されていたが、繊維状成形体５７を固定する構造はこの態様に限定されるものではない。例えば、繊維状成形体５７の端部を所定部位に結び付けたり、繊維状成形体５７の端部を２つの部材により挟み込んで挟持させたりして固定してもよい。
【００４５】
さらに、保持体５８の構造、プレート６０の構造およびケース６２の構造等も実施例１、２の態様に限定されるものではなく、燃料通路８３の態様も実施例２の態様に限定されるものではない。
【００４６】
また、実施例１、２の金属イオン除去装置１を有する燃料噴射装置５によれば、インジェクタ９は、内燃機関の気筒ごとに搭載され、コモンレール４から燃料の分配を受けて各気筒内に燃料を直接噴射するものであったが、燃料噴射装置５の構成は、この態様に限定されるものではない。例えば、インジェクタ９を吸気管に配し、吸気管内に燃料を噴射して混合気を形成し、この混合気を内燃機関に供給するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】（ａ）は燃料噴射装置の構成図であり、（ｂ）は金属イオン除去装置の位置を示す構成図である（実施例１）。
【図２】インジェクタの構成図である（実施例１）。
【図３】（ａ）は金属イオン除去装置を示す部分断面図であり、（ｂ）はプレートの平面図であり、（ｃ）は繊維状成形体と保持体との一体物を示す構成図である（実施例１）。
【図４】（ａ）は保持体の平面図であり、（ｂ）は繊維状成形体と保持体との一体物を示す構成図である（実施例２）。
【符号の説明】
【００４８】
１  金属イオン除去装置
６  燃料タンク
５７  繊維状成形体
５８  保持体
５９  弾性爪（弾性部）
６１  空間
６２  ケース
８３  燃料通路
【図１】
2010138882.tif 000003
【図２】
2010138882.tif 000004
【図３】
2010138882.tif 000005
【図４】
2010138882.tif 000006