(57)【要約】【課題】脈動が生じる流体の経路において逆流を制限する逆流制限器を提供する【解決手段】本逆流制限器１は、燃料等の流体の脈動に伴う逆流を制限するための器具であり、流体区画２１及び加圧区画２２の２つに区画され、流体区画２１に流体の流入口２４及び流出口２６を具備し、加圧区画２２に加圧されたエアの通気口２８を具備する容器２を備えている。また、流体区画２１と加圧区画２２との境界は、弾性がある境界膜３によって仕切られている。また、流体区画２１内には曲管４が備えられており、曲管４の一端は流入口２４と接続され、他端４２は流体区画２１内に開口している。本逆流制限器１は、任意の液体が流入口２４に向けて逆流することを制限することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体区画及び加圧区画の２つに区画され、前記流体区画に流体の流入口及び流出口を具備し、前記加圧区画に加圧されたエアの通気口を具備する容器と、
弾性を具備し、且つ前記流体区画と前記加圧区画との境界を構成する境界膜と、
前記流体区画内に備えられ、その一端が前記流入口と接続され、他端が前記流体区画内に開口している曲管と、
を備えることを特徴とする逆流制限器。
【請求項２】
前記境界膜と所定距離を開けて前記流体区画側及び前記加圧区画側に配設され、前記境界膜の可動域を制限する保護網を備える請求項１に記載の逆流制限器。
【請求項３】
前記曲管は、渦巻き状、コイル状又はつづら折り状に曲げられている請求項１又は２に記載の逆流制限器。
【請求項４】
前記流体は、脈動する液体燃料である請求項１乃至３のいずれかに記載の逆流制限器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、逆流制限器に関する。詳しくは、脈動が生じる流体の経路において逆流を制限する逆流制限器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料直接噴射式のガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関に対する燃料供給量を正確に測定するために、燃料ポンプと内燃機関のインジェクタとを接続する燃料供給管の途中に配設された流量計が用いられている。しかし、上記のような内燃機関においては燃料を１００Ｈｚ程度の周期でインジェクタから間欠噴射させるため、燃料供給管を流れる燃料は脈動する。また、噴射停止時に燃料は僅かに燃料供給管を逆流する。そうすると、流量の測定に一般的な渦流量計等を用いると、正流・逆流の区別ができないため、逆流時も正流として計量されて誤差を生じる。流量を正確に測定するためには、燃料供給管において逆流を防止するための器具を備えることが好ましい。
しかし、逆流防止のために一般的な逆止弁を用いると、弁の動作が内燃機関の動作に影響を与えてしまうため、弁を用いないで逆流を制限できる手段が望まれていた。
【０００３】
このような逆流を防止する手段として、例えば、テーパを備える孔を多数設けた板である逆流制限部材を用いることが提案されている（特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−８９３５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載されている逆流制限部材は、流体の脈動に伴う逆流に対して十分に制限することができないため、流量計による計測において流体の逆流による誤差が生じていた。
本発明は、上述の課題を解決するものであり、脈動が生じる流体の経路において逆流を制限する逆流制限器を提供することを目的とする。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下の通りである。
１．流体区画及び加圧区画の２つに区画され、前記流体区画に流体の流入口及び流出口を具備し、前記加圧区画に加圧されたエアの通気口を具備する容器と、弾性を具備し、且つ前記流体区画と前記加圧区画との境界を構成する境界膜と、前記流体区画内に備えられ、その一端が前記流入口と接続され、他端が前記流体区画内に開口している曲管と、を備えることを特徴とする逆流制限器。
２．前記境界膜と所定距離を開けて前記流体区画側及び前記加圧区画側に配設され、前記境界膜の可動域を制限する保護網を備える前記１．に記載の逆流制限器。
３．前記曲管は、渦巻き状、コイル状又はつづら折り状に曲げられている前記１．又は２．に記載の逆流制限器。
４．前記流体は、脈動する液体燃料である前記１．乃至３．のいずれかに記載の逆流制限器。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、流体区画及び加圧区画の２つに区画され、前記流体区画に流体の流入口及び流出口を具備し、前記加圧区画に加圧されたエアの通気口を具備する容器と、弾性を具備し、且つ前記流体区画と前記加圧区画との境界を構成する境界膜と、前記流体区画内に備えられ、その一端が前記流入口と接続され、他端が前記流体区画内に開口している曲管と、を備えるため、燃料ポンプ等から供給される流体は流入口から導入され、曲管を通過した後に容器の流体区画に流れる。これによって、流体の脈動に伴って生じる逆流の圧力が容器内の表面（容器内壁面、曲管外壁面、境界膜、曲管開口端部）に均等に掛かるため、曲管開口端部に掛かる圧力上昇が抑制され、且つ曲管の長さや曲げられた形状が抵抗となり、曲管内に逆流しにくくなる。また、加圧区画内の加圧したエアによって境界膜が流体区画側に押されており、逆流の衝撃が境界膜により緩和される。これらによって、本逆流制限器は、流入口に向いた流体の逆流を制限することができる。更に、逆流防止のために弁を用いないため、内燃機関の動作に影響を与えないようにすることができる。
【０００８】
前記境界膜と所定距離を開けて前記流体区画側及び前記加圧区画側に配設され、前記境界膜の可動域を制限する保護網を備える場合には、流入口から流入する流体の圧力や、逆流する流体の圧力によって境界膜が大きく変形したときに保護網によって受け止められ、境界膜の可動範囲を制限してその破損を防ぐことができる。
前記曲管は、渦巻き状、コイル状又はつづら折り状に曲げられている場合は、曲管の管長をより長くし、流通の抵抗量を増すことができるため、曲管内において流体の逆流をより効果的に抑制することができる。
前記流体は、脈動する液体燃料である場合は、本逆流制限器を燃料供給管の途中に設けることにより、燃料の脈動に伴う内燃機関側から燃料ポンプ側への逆流を効果的に制限することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】逆流制限器を説明するための模式断面図である。
【図２】逆流制限器をエンジンの燃料供給路に配設した構成のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
ここで示される事項は例示的なもの及び本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。
【００１１】
本実施形態に係る逆流制限器（１）は、燃料等の流体の脈動に伴う逆流を制限するための器具であり、流体区画（２１）及び加圧区画（２２）の２つに区画され、流体区画（２１）に流体の流入口（２４）及び流出口（２６）を具備し、加圧区画（２２）に加圧されたエアの通気口（２８）を具備する容器（２）を備えている。また、流体区画（２１）と加圧区画（２２）との境界は、弾性がある境界膜（３）によって仕切られている。また、流体区画（２１）内には曲管（４）が備えられており、曲管（４）の一端は流入口（２４）と接続され、他端（４２）は流体区画（２１）内に開口している（図１を参照）。
逆流制限器（１）は、任意の液体が流入口２４に向けて逆流することを制限することができる。
【００１２】
前記容器２は、その大きさ、形状、材質等を特に問わない。例えば、図１に表されている容器２は金属製であり、外形は、胴部が円柱状であり、胴部の両端部が略半球状とされている。容器２の内部は、下方が流体区画２１を構成し、上方が加圧区画２２を構成しており、流体区画２１と加圧区画２２とは境界膜３によって仕切られている。
流体区画２１の下部には流体の流入口２４が設けられ、流体区画２１の側面部には流体の流出口２６が設けられている。また、流体区画２１内には、一端が流入口２４に接続され、他端４２が流体区画２１内に開口した曲管４が備えられている。一方、加圧区画２２には通気口２８が設けられており、通気口２８を介して加圧されたエアが加圧区画２２内に導入される。
【００１３】
容器２を構成する流体区画２１及び加圧区画２２の容積は、流体区画２１内を流れる流体の種類、量、流速、圧力等に合わせて適宜選択される。脈動に伴い流出口２６から流入する流体の逆流により、流体区画２１の内面全体に圧力が掛かる。その圧力は流体区画２１内の曲管４の開口端４２にも掛かる。よって、流体区画２１の内面の表面積と曲管４の開口端４２の面積との比率が大きい程、開口端４２に掛かる圧力が低くなり、逆流時の流体は曲管４内へ流れにくくなる。このため、流体区画２１の内面の表面積はできるだけ大きいことが好ましい。
加圧区画２２内に導入されるエアの圧力は、流体区画２１内の流体の圧力と同程度の圧力であり、例えば、３００ｋＰａ〜４０ＭＰａ程度とすることができる。
【００１４】
流体区画２１と加圧区画２２とを区画する境界膜３は、弾性を備える限りその材質を問わず、流体の種類や圧力に応じて適宜選択される。境界膜３として、例えば、ゴムを含むエラストマ、金属、樹脂等を挙げることができる。
容器２には、境界膜３と所定距離を開けて、流体区画２１側及び加圧区画２２側に保護網５１、５２を設けることができる。保護網５１、５２は、境界膜３が流体区画２１側又は加圧区画２２側に一定以上変形して破損しないように押さえつけるための網状の構造体であり、その材質は特に問わない。また、網の形状も格子網、パンチング網等、任意に選択することができる。
【００１５】
曲管４は、その管径と管長によって流体逆流の抵抗となる配管である。曲管４の管径と管長は、流体の流速、流量、粘度等の条件に合わせて適宜選択される。
曲管４は、曲がりを設けることによって、瞬間的に圧力が変化する逆流に対して抵抗をもたらす。その形状は特に問わず、渦巻き状、コイル状、つづら折り状等、任意の形状とすることができる。渦巻き状、コイル状とするときは、その巻き数を１回以上とするのが好ましい。また、二重コイル等の多層巻きともしてもよい。
【００１６】
次に、逆流制限器１の適用例を、図面に従って詳細に説明する。
本例において、逆流制限器１は、図２に示すように、ガソリンエンジン８のシリンダに挿着されたインジェクタ８１の性能試験のために、燃料タンク７１からポンプ７２により供給される流体（ガソリン）をエンジン８に供給する配管に設けられる。より具体的には配管の途中に設けられた過流量計７４とエンジン８との間に設けられる。尚、ポンプ７２と過流量計７４との間の配管には減圧弁７３が設けられ、渦流を流れる流体の圧力を所定の圧力にする。過流量計７４を介して、燃料は逆流制限器１の流入口２４から容器２に導入される。また、燃料は、容器２に設けられた流出口２６からインジェクタ８１に送られる。
燃料は、１００Ｈｚ程度の周期でインジェクタから間欠噴射されるため、逆流制限器１を流れる燃料は脈動する。また、噴射停止時に燃料は僅かに逆流制限器１に逆流する。
【００１７】
逆流制限器１は、図１に示したように、円筒形の容器２と、容器２を上下に区画する境界膜３と、境界膜３によって区画された流体区画２１及び加圧区画２２を備えている。境界膜３は、流体区画２１側及び加圧区画２２側において隙間を空けて設けられた２枚の保護網５１及び５２に挟まれている。保護網５１は境界膜３と平行に設けられた金属板であり、多数の貫通孔が設けられている。また、境界膜３の反対側には、保護網５１と同一材質及び同一形状の保護網５２が境界膜３と平行に設けられている。
容器２は境界膜３を挟持するように２分することができる金属製容器であり、流体区画２１は、本例においては約１Ｌの容量を備え、流入口２４及び流出口２６を備える。流入口２４には曲管４が接続されており、曲管４の他端は流体区画２１内に開口している。
他方の加圧区画２２は、通気口２８を備える。また、境界膜３付近には、保護網５１と同一材質及び同一形状の保護網５２が境界膜３と平行に設けられている。
【００１８】
境界膜３は、ニトリルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム及びフッ素ゴム等の耐油性の平板状ゴムである。
曲管４は、管径が約１０ｍｍ程度の金属管であり、図１に示すように、一端が流入口２４に接続されている。また、前記一端側が外周側となる約１．５回巻きの渦巻き形状とされている。
【００１９】
逆流制限器１は、通気口２８からエア７７が供給されて加圧された状態で用いられる。エア７７は減圧弁７８により３００ｋＰａ〜４０ＭＰａの圧力で供給される。
流入口２４から容器２内に流入する燃料は、曲管４を通じてその端部４２からでて、流体区画２１内を満たし、流出口２６から流出する。本例では、燃料の流量は約３００ｍＬ／ｈ〜２Ｌ／ｈである。
流入口２４から流入する燃料は、ポンプ７２によって常時加圧されており、境界膜３を加圧区画２２側へ押圧するが、エア７７によって押し戻されており、保護膜５１、５２と接触することなく均衡を保つ。
【００２０】
また、インジェクタ８１の弁が閉じ、噴射が停止したときは、インジェクタ８１から燃料の逆流が生じる。逆流に伴って生じる圧力は、逆流制限器１の境界膜３を加圧区画２２側に押圧変形させることにより吸収される。また、曲管４の端部４２からより上流側に戻ろうとする燃料は、流体区画２１内全体の表面積に対し、曲管４の端部４２の開口径の面積が著しく小さいため、前記燃料の圧力が前記面積の比で分散されて小さくなるとともに、曲管４の渦巻き形状及び管長が抵抗となって、曲管４に侵入することを制限される。
これによって、逆流制限器１の上流側に設けられている過流量計７４の燃料が逆流することがなく、インジェクタ８１から噴出する燃料の量を正確に測ることができる。
【００２１】
尚、本発明においては、以上に記載した実施形態に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施形態とすることが可能である。
【符号の説明】
【００２２】
１；逆流制限器、２；容器、２１；流体区画、２２；加圧区画、２４；流入口、２６；流出口、２８；通気口、３；境界膜、４；曲管、４２；他端、５１、５２；保護網、保護網、７１；燃料タンク、７２；ポンプ、７３、７８；減圧弁、７４；過流量計、８；エンジン、８１；インジェクタ。
【図１】
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【図２】
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