(57)【要約】【課題】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１の寿命を延長する。【解決手段】金属イオン除去層１２の流入面１３は網目状の板状部材１６に覆われ、板状部材１６の目開きは流入面１３において燃料が流入しやすい部位ほど小さくなるような分布を有し、板状部材１６の目開きの分布に応じて金属イオン除去層１２の面方向における通過抵抗の分布が設定されている。これにより、板状部材１６の目開きが小さいほど通過抵抗が大きくなるので、流入面１３において燃料が流入しやすい部位（流入面１３の中心近傍）に導かれた燃料は、通過抵抗が大きい部位を通って流れることになり流速が低くなる。また、燃料が流入しにくい部位（流入面１３の外周縁近傍）に導かれた燃料は、通過抵抗が小さい部位を通って流れることになり流速が高くなる。このため、面方向において流速が均一化されるので、金属イオン除去装置１の寿命を延長することができる。【選択図】図２
2011074827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属イオンを捕捉可能な金属イオン捕捉材により形成される金属イオン除去層を備え、
この金属イオン除去層に燃料を通過させることで、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、
前記金属イオン除去層は、自身に燃料を流入させるための流入面を有し、
前記金属イオン除去層において上流側から下流側に向かう燃料の巨視的な流れ方向を想定すると、燃料は、前記流入面上に広がって前記金属イオン除去層に流入することで、前記巨視的な流れ方向に対して垂直な面方向に広がって前記金属イオン除去層を通過し、
前記金属イオン除去層は、前記巨視的な流れ方向の通過抵抗が前記面方向において分布を有するように設けられ、
前記通過抵抗の分布は、前記流入面において燃料が流入しやすい部位ほど前記通過抵抗が大きくなるように設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、
前記金属イオン捕捉材は粒子状に形成された活性粒子であり、前記金属イオン除去層は多数の活性粒子が充填されて形成されており、
充填された活性粒子の粒径は、前記面方向において分布を有しており、
前記粒径の分布は、前記流入面において燃料が流入しやすい部位ほど前記粒径が小さくなるように設定され、
前記粒径の分布に応じて、前記通過抵抗の分布が設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３】
請求項１または請求項２に記載の金属イオン除去装置において、
前記金属イオン除去層を構成する前記金属イオン捕捉材の１つとして、金属イオンを捕捉可能な活性不織布が利用されており、
前記面方向に関して前記活性不織布の充填割合に分布が設けられ、
前記活性不織布の充填割合の分布に応じて、前記通過抵抗の分布が設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４】
請求項３に記載の金属イオン除去装置において、
前記活性不織布は、前記巨視的な流れ方向において他の前記金属イオン捕捉材と交互に充填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、
前記流入面は、網目状の板状部材に覆われ、
この板状部材の目開きは、前記流入面において燃料が流入しやすい部位ほど小さくなるような分布を有し、
前記板状部材の目開きの分布に応じて、前記通過抵抗の分布が設定されてい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の供給路に、金属イオンを除去する金属イオン除去装置を配する技術が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１によれば、金属イオン除去装置は、例えば、キレート樹脂の層を有するフィルタであり、燃料は、このキレート樹脂の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、金属イオンの除去は、キレート樹脂におけるキレート形成基やイオン交換樹脂におけるイオン交換基のように金属イオンを捕捉できる活性基が存在することで可能となっている。そして、活性基は、一旦、金属イオンを捕捉してしまうと、金属イオンを捕捉する機能を失い、再生により活性基から金属イオンを取り除かない限り金属イオンを捕捉することができない。このため、金属イオンを除去すべき対象が内燃機関に供給される燃料のように長期間に亘り膨大な処理量となる場合、金属イオン除去装置の寿命をできるだけ長くすることが恒常的に要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平３−５９０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、燃料に含まれる金属イオンを除去する金属イオン除去装置の寿命を延長することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
〔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、金属イオンを捕捉可能な金属イオン捕捉材により形成される金属イオン除去層を備え、金属イオン除去層に燃料を通過させることで、燃料に含まれる金属イオンを除去する。また、金属イオン除去層は、自身に燃料を流入させるための流入面を有する。
【０００８】
さらに、金属イオン除去層において上流側から下流側に向かう燃料の巨視的な流れ方向を想定すると、燃料は、流入面上に広がって金属イオン除去層に流入することで、巨視的な流れ方向に対して垂直な面方向に広がって金属イオン除去層を通過する（なお、以下の説明では「面方向」という場合、金属イオン除去層における燃料の巨視的な流れ方向に対して垂直に広がる方向を示し、「巨視的な流れ方向」という場合、金属イオン除去層における燃料の巨視的な流れ方向を示す。）。
【０００９】
そして、金属イオン除去層は、巨視的な流れ方向の通過抵抗が面方向において分布を有するように設けられ、通過抵抗の分布は、流入面において燃料が流入しやすい部位ほど通過抵抗が大きくなるように設定されている。
【００１０】
これにより、流入面において燃料が流入しやすい部位に導かれた燃料は、金属イオン除去層において通過抵抗が大きい部位を通って流れるので流速が低くなり、燃料が流入しにくい部位に導かれた燃料は、通過抵抗が小さい部位を通って流れるので流速が高くなる。このため、面方向において流速を均一化することができるので、金属イオン除去に有効な活性基（つまり、金属イオンを捕捉していない活性基：以下、「有効活性基」と呼ぶ。）の経時的な減少を、面方向において均一化することができる。
【００１１】
この結果、面方向において早期に有効活性基が減少してしまう部位、すなわち、金属イオンをほとんど除去することなく燃料を通過させてしまう部位の発生を遅らせることができるので、金属イオン除去装置の寿命を延長することができる。
【００１２】
〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の金属イオン除去装置によれば、金属イオン捕捉材は粒子状に形成された活性粒子であり、金属イオン除去層は多数の活性粒子が充填されて形成されている。そして、充填された活性粒子の粒径は、面方向において分布を有しており、粒径の分布は、流入面において燃料が流入しやすい部位ほど粒径が小さくなるように設定され、粒径の分布に応じて通過抵抗の分布が設定されている。
【００１３】
この手段は、金属イオン除去層において通過抵抗の分布を設定する一形態を示すものである。この形態によれば、充填された活性粒子の粒径が小さいほど通過抵抗が大きくなるので、流入面において燃料が流入しやすい部位に導かれた燃料は、金属イオン除去層において通過抵抗が大きい部位を通って流れることになり流速が低くなる。また、燃料が流入しにくい部位に導かれた燃料は、通過抵抗が小さい部位を通って流れることになり流速が高くなる。このため、面方向において流速を均一化することができるので、金属イオン除去装置の寿命を延長することができる。
【００１４】
〔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、金属イオン除去層を構成する金属イオン捕捉材の１つとして、金属イオンを捕捉可能な活性不織布が利用されており、面方向に関して活性不織布の充填割合に分布が設けられている。そして、活性不織布の充填割合の分布に応じて、通過抵抗の分布が設定されている。
活性不織布の充填領域は、活性粒子の充填領域に比べて嵩密度が低いため通過抵抗が小さい。このため、面方向において活性不織布の充填割合に分布を形成することで、通過抵抗の分布を設定することができる。
【００１５】
〔請求項４の手段〕
請求項４に記載の金属イオン除去装置によれば、活性不織布は、巨視的な流れ方向において他の金属イオン捕捉材と交互に充填されている。
活性不織布の総イオン交換容量は、活性粒子等の他の金属イオン捕捉材の総イオン交換容量に比べて小さい。
【００１６】
このため、金属イオン除去層において面方向の特定部位を活性不織布のみで設けると、活性不織布および他の金属イオン捕捉材の両方で設けた場合に比べて、早期に有効活性基が減少してしまい、金属イオン除去装置の寿命を低下させてしまう虞がある。
そこで、面方向の全部位において、活性不織布と他の金属イオン捕捉材とを交互に充填することで、早期に有効活性基が減少してしまう部位の発生を回避することができる。
【００１７】
〔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、流入面は、網目状の板状部材に覆われている。そして、板状部材の目開きは、流入面において燃料が流入しやすい部位ほど小さくなるような分布を有し、板状部材の目開きの分布に応じて、通過抵抗の分布が設定されている。
【００１８】
この手段は、金属イオン除去層において通過抵抗の分布を設定する一形態を示すものである。この形態によれば、板状部材の目開きが小さいほど通過抵抗が大きくなるので、流入面において燃料が流入しやすい部位に導かれた燃料は、通過抵抗が大きい部位を通って流れることになり流速が低くなる。また、燃料が流入しにくい部位に導かれた燃料は、通過抵抗が小さい部位を通って流れることになり流速が高くなる。このため、面方向において流速を均一化することができるので、金属イオン除去装置の寿命を延長することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】燃料噴射装置の構成図である（実施例１）。
【図２】（ａ）は金属イオン除去装置の要部を示す要部構成図であり、（ｂ）は板状部材の目開きの面方向における分布を示す分布図である（実施例１）。
【図３】（ａ）は金属イオン除去装置の要部を示す要部構成図であり、（ｂ）は充填された陽イオン交換樹脂の粒径の面方向における分布を示す分布図である（実施例２）。
【図４】（ａ）は金属イオン除去装置の要部を示す要部構成図であり、（ｂ）は陽イオン交換不織布の充填割合の面方向における分布を示す分布図である（実施例３）。
【図５】（ａ）は金属イオン除去装置の要部を示す要部構成図であり、（ｂ）は陽イオン交換不織布の充填割合の面方向における分布を示す分布図である（実施例４）。
【図６】陽イオン交換不織布の充填領域が径方向に仮想的に連続している様子を示す仮想図である（実施例４）。
【図７】（ａ）は金属イオン除去装置の要部を示す要部構成図であり、（ｂ）は板状部材の目開きの面方向における分布を示す分布図である（実施例５）。
【図８】（ａ）は金属イオン除去装置の要部を示す要部構成図であり、（ｂ）は充填された陽イオン交換樹脂の粒径の面方向における分布を示す分布図である（実施例６）。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施形態１の金属イオン除去装置は、金属イオンを捕捉可能な金属イオン捕捉材により形成される金属イオン除去層を備え、金属イオン除去層に燃料を通過させることで、燃料に含まれる金属イオンを除去する。また、金属イオン除去層は、自身に燃料を流入させるための流入面を有する。
【００２１】
さらに、金属イオン除去層において上流側から下流側に向かう燃料の巨視的な流れ方向を想定すると、燃料は、流入面上に広がって金属イオン除去層に流入することで、巨視的な流れ方向に対して垂直な面方向に広がって金属イオン除去層を通過する。
そして、金属イオン除去層は、巨視的な流れ方向の通過抵抗が面方向において分布を有するように設けられ、通過抵抗の分布は、流入面において燃料が流入しやすい部位ほど通過抵抗が大きくなるように設定されている。
【００２２】
また、流入面は、網目状の板状部材に覆われている。そして、板状部材の目開きは、流入面において燃料が流入しやすい部位ほど小さくなるような分布を有し、板状部材の目開きの分布に応じて、通過抵抗の分布が設定されている。
【００２３】
実施形態２の金属イオン除去装置によれば、金属イオン捕捉材は粒子状に形成された活性粒子であり、金属イオン除去層は多数の活性粒子が充填されて形成されている。そして、充填された活性粒子の粒径は、面方向において分布を有しており、粒径の分布は、流入面において燃料が流入しやすい部位ほど粒径が小さくなるように設定され、粒径の分布に応じて通過抵抗の分布が設定されている。
【００２４】
実施形態３の金属イオン除去装置によれば、金属イオン除去層を構成する金属イオン捕捉材の１つとして、金属イオンを捕捉可能な活性不織布が利用されており、面方向に関して活性不織布の充填割合に分布が設けられている。そして、活性不織布の充填割合の分布に応じて、通過抵抗の分布が設定されている。
実施形態４の金属イオン除去装置によれば、活性不織布は、巨視的な流れ方向において他の金属イオン捕捉材と交互に充填されている。
【実施例】
【００２５】
〔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、コモンレール２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３の一部を構成している。
【００２６】
なお、燃料噴射装置３は、例えば、燃料タンク４から燃料を汲み上げ高圧化して吐出する燃料供給ポンプ５と、燃料供給ポンプ５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２と、内燃機関の気筒ごとに搭載され、コモンレール２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６と、燃料タンク４と燃料供給ポンプ５との間に配されて燃料に含まれる異物を除去する燃料フィルタ７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燃料供給ポンプ５およびインジェクタ６等の動作を制御する電子制御装置（以下、ＥＣＵとする）８とを備える周知構造を有するものである。
【００２７】
そして、金属イオン除去装置１は、例えば、燃料タンク４と燃料供給ポンプ５との間で、燃料フィルタ７の下流側に配されて異物除去後の燃料から金属イオンを除去する。
また、インジェクタ６内には、コモンレール２で蓄圧された高圧の燃料が導入される各種の空間が形成され、噴孔を開閉する弁体のように燃料噴射の開始および停止に係わる各種部材は、これらの空間を高圧状態に維持しながらインジェクタ６内で変位する。このため、これらの各種部材は、極めてクリアランスの狭い摺動部等を形成しているので、このような摺動部等に脂肪酸金属塩が析出すると、インジェクタ６の作動不良を引き起こす虞がある。
【００２８】
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６の摺動部等に析出して作動不良を引き起こす虞がある。
【００２９】
そこで、燃料噴射装置３によれば、例えば、燃料タンク４と燃料供給ポンプ５との間において、燃料フィルタ７の下流側に金属イオン除去装置１が配されて異物除去後の燃料から金属イオンが積極的に除去される。
【００３０】
金属イオン除去装置１は、例えば、図２（ａ）に示すように、樹脂製のケース１１内に、金属イオンを捕捉可能な金属イオン捕捉材により形成される金属イオン除去層１２を備え、例えば、金属イオン除去層１２に燃料を上下方向に下側から上側に通過させることで、燃料に含まれる金属イオンを除去する。また、金属イオン除去層１２は、自身に燃料を流入させるための流入面１３を有し、流入面１３は、上下方向に対して垂直に広がっている。
【００３１】
つまり、金属イオン除去層１２では、下側から上側に向かう流れ方向が、上流側から下流側に向かう燃料の巨視的な流れ方向となり、流入面１３は、巨視的な流れ方向（上下方向）に垂直な面方向に広がっている（なお、以下の説明では「面方向」という場合、上下方向に対して垂直に広がる方向を示す。）。そして、ケース１１内に流入した燃料は、流入面１３上に広がって金属イオン除去層１２に流入することで、面方向に広がって金属イオン除去層１２を通過する。
【００３２】
ここで、金属イオン除去層１２に充填される金属イオン捕捉材は、例えば、粒子状に形成された陽イオン交換樹脂である。そして、金属イオン除去層１２は、多数の陽イオン交換樹脂の粒子を円柱状に充填することで設けられ、流入面１３は、上下方向に垂直な円をなす。
【００３３】
また、金属イオン除去層１２への燃料の導入路１４は上下方向に形成され、導入路１４の流路軸は、流入面１３の中心を通っており、金属イオン除去層１２の軸芯と一致する。このため、流入面１３では、中心から外周側に遠い部位ほど金属イオン除去層１２に燃料が流入しにくく、中心に近い部位ほど金属イオン除去層１２に燃料が流入しやすくなる。
【００３４】
さらに、流入面１３は、金網等の網目状の板状部材１６により覆われ、板状部材１６は、金属イオン除去層１２の一部を構成する。そして、燃料は、板状部材１６の網目を通過して陽イオン交換樹脂の充填領域（以下、樹脂充填領域と呼ぶ。）１７に流入する。
なお、流出面１８も同様の板状部材１９により覆われ、板状部材１９も金属イオン除去層１２の一部を構成しており、板状部材１６、１９により金属イオン捕捉材が上下方向に保持されている。
【００３５】
そして、金属イオン除去層１２は、上下方向の燃料の通過抵抗が面方向において分布を有するように設けられている。通過抵抗とは、例えば、金属イオン除去層１２において燃料が所定の方向に所定の初期位置から所定の最終位置まで流れる場合に、圧力降下に対する流量の比（圧力降下／流量）相当の物理量として定義できるものであり、流体の流れ難さを表す指標である。このため、金属イオン除去層１２の面方向において、通過抵抗が大きい部位ほど燃料は流れにくくなる。
【００３６】
そして、通過抵抗の分布は、板状部材１６の目開きの分布に基づき、流入面１３において燃料が流入しやすい部位ほど（流入面１３の中心に近い部位ほど）、通過抵抗が大きくなるように設定されている。すなわち、板状部材１６の目開きの分布は、流入面１３において燃料が流入しやすい部位ほど（流入面１３の中心に近い部位ほど）目開きが小さくなるように設定され、例えば、板状部材１６の目開きは、図２（ｂ）に示すように、中心からの距離との間に正の勾配を有する一次関数の関係を形成するように設けられる。
【００３７】
〔実施例１の効果〕
実施例１の金属イオン除去装置１によれば、金属イオン除去層１２の上下方向に対する通過抵抗が面方向において分布を有し、この通過抵抗の分布は、流入面１３において燃料が流入しやすい部位ほど通過抵抗が大きくなるように設定されている。
【００３８】
これにより、流入面１３において燃料が流入しやすい部位（例えば、流入面１３の中心近傍）に導かれた燃料は、金属イオン除去層１２において通過抵抗が大きい部位を通って流れるので流速が低くなり、燃料が流入しにくい部位（例えば、流入面１３の外周縁近傍）に導かれた燃料は、通過抵抗が小さい部位を通って流れるので流速が高くなる。このため、面方向において流速を均一化することができるので、金属イオン除去層１２において、金属イオン除去に有効な活性基（つまり、金属イオンを捕捉していないイオン交換基：以下、「有効活性基」と呼ぶ。）の経時的な減少を、面方向において均一化することができる。
【００３９】
この結果、面方向において早期に有効活性基が減少してしまう部位、すなわち、金属イオンをほとんど除去することなく流入面１３から流出面１８まで燃料を通過させてしまう部位の発生を遅らせることができるので、金属イオン除去装置１の寿命を延長することができる。
【００４０】
また、金属イオン除去層１２の流入面１３は、網目状の板状部材１６に覆われている。そして、板状部材１６の目開きは、流入面１３において燃料が流入しやすい部位ほど小さくなるような分布を有し、板状部材１６の目開きの分布に応じて、金属イオン除去層１２の面方向における通過抵抗の分布が設定されている。
【００４１】
これにより、板状部材１６の目開きが小さいほど通過抵抗が大きくなるので、流入面１３において燃料が流入しやすい部位（流入面１３の中心近傍）に導かれた燃料は、通過抵抗が大きい部位を通って流れることになり流速が低くなる。また、燃料が流入しにくい部位（流入面１３の外周縁近傍）に導かれた燃料は、通過抵抗が小さい部位を通って流れることになり流速が高くなる。このため、面方向において流速を均一化することができる。
【００４２】
〔実施例２〕
実施例２の金属イオン除去装置１によれば、金属イオン除去層１２に充填された陽イオン交換樹脂の粒径は面方向において分布を有し、この粒径の分布に応じて通過抵抗の分布が設定されている。そして、この粒径の分布は、流入面１３において燃料が流入しやすい部位ほど（流入面１３の中心に近い部位ほど）粒径が小さくなるように設定され、例えば、粒径は、図３（ｂ）に示すように、中心からの距離に応じて３段階のステップ状に大きくなる。なお、板状部材１６の目開きは、中心からの距離に係わらず略一定である。
【００４３】
これにより、陽イオン交換樹脂の粒径が小さいほど通過抵抗が大きくなるので、流入面１３において燃料が流入しやすい部位（流入面１３の中心近傍）に導かれた燃料は、金属イオン除去層１２において通過抵抗が大きい部位を通って流れることになり流速が低くなる。また、燃料が流入しにくい部位（流入面１３の外周縁近傍）に導かれた燃料は、通過抵抗が小さい部位を通って流れることになり流速が高くなる。このため、面方向において流速を均一化することができるので、実施例１と同様に金属イオン除去装置１の寿命を延長することができる。
【００４４】
〔実施例３〕
実施例３の金属イオン除去装置１によれば、金属イオン除去層１２には、図４（ａ）に示すように、金属イオン捕捉材として、陽イオン交換樹脂とともに陽イオン交換不織布が充填され、陽イオン交換不織布の充填領域（以下、不織布充填領域と呼ぶ。）２１は、金属イオン除去層１２の一部を構成する。そして、不織布充填領域２１は、流入面１３において燃料が流入しにくい外周縁近傍に設けられ、外周縁近傍は、上下方向の全範囲において陽イオン交換樹脂が全く充填されておらず、陽イオン交換不織布のみが充填されている。
【００４５】
つまり、実施例３の金属イオン除去層１２では、図４（ｂ）に示すように、面方向に関して陽イオン交換不織布の充填割合に分布が設けられている。すなわち、図４（ｂ）の充填割合の分布によれば、流入面１３の外周縁近傍の部位（流入面１３の中心からの距離が遠い部位）のみで充填割合１００％であり、外周縁近傍以外の部位では充填割合０％である。
【００４６】
そして、陽イオン交換不織布の充填割合の分布に応じて通過抵抗の分布が設定されている。すなわち、不織布充填領域２１は、樹脂充填領域１７に比べて嵩密度が低いため通過抵抗が小さい。このため、面方向において陽イオン交換不織布の充填割合に分布を形成することで、通過抵抗の分布を設定することができる。
【００４７】
この結果、陽イオン交換不織布の充填割合が小さいほど通過抵抗が大きくなるので、流入面１３において燃料が流入しやすい部位（流入面１３の中心近傍）に導かれた燃料は、金属イオン除去層１２において通過抵抗が大きい部位を通って流れることになり流速が低くなる。また、燃料が流入しにくい部位（流入面１３の外周縁近傍）に導かれた燃料は、通過抵抗が小さい部位を通って流れることになり流速が高くなる。このため、面方向において流速を均一化することができるので、実施例１、２と同様に金属イオン除去装置１の寿命を延長することができる。
【００４８】
〔実施例４〕
実施例４の金属イオン除去装置１によれば、金属イオン除去層１２には、図５（ａ）に示すように、面方向の全部位で、陽イオン交換樹脂と陽イオン交換不織布とが上下方向に交互に充填されている。これにより、面方向において陽イオン交換不織布の充填割合に分布が形成され、この充填割合の分布により通過抵抗の分布が設定されている。
【００４９】
そして、陽イオン交換不織布の充填割合は、図５（ｂ）に示すように、中心からの距離に応じて２段階のステップ状に大きくなっている。すなわち、陽イオン交換不織布の充填割合は、流入面１３において燃料が流入しにくい外周縁近傍の方が、外周縁近傍以外の部位よりも大きくなっている。
【００５０】
ここで、陽イオン交換不織布の総イオン交換容量は、粒子状の陽イオン交換樹脂の総イオン交換容量に比べて小さい。このため、金属イオン除去層１２において面方向の特定部位を陽イオン交換不織布のみで設けると、陽イオン交換不織布と陽イオン交換樹脂とで設けた場合に比べて、早期に有効活性基が減少してしまい、金属イオン除去装置１の寿命を低下させてしまう虞がある。そこで、面方向の全部位において、陽イオン交換不織布と陽イオン交換樹脂とを交互に充填することで、早期に有効活性基が減少してしまう部位の発生を回避することができる。
【００５１】
なお、不織布充填領域２１は、金属イオン除去層１２において、板状、環状等の形状で複数に分かれて設けられるが、個々の不織布充填領域２１は、径方向に連続しないように設けられている。すなわち、不織布充填領域２１は樹脂充填領域１７に比べて通過抵抗が小さいため、個々の不織布充填領域２１が径方向に連続していると（図６参照）、燃料は、通過抵抗が小さい不織布充填領域２１のみを蛇行しながら通過する虞がある。
【００５２】
つまり、不織布充填領域２１に関して、図６に示すように、径方向に非連続な２つの不織布充填領域を互い接続する接続領域２３が存在したり、上下方向に大幅すぎる不織布充填領域２１（以下、大幅不織布充填領域２４と呼ぶ。）が存在したりすると、個々の不織布充填領域２１が径方向に連続してしまう。これにより、燃料は、不織布充填領域２１のみを蛇行しながら通過するようになってしまい、上下方向に直進しなくなって不織布充填領域２１と樹脂充填領域１７とを交互に通過しなくなる虞がある。
【００５３】
この結果、早期に有効活性基が減少する領域がジグザグ状に形成されてしまい、金属イオン除去装置１の寿命が低下する虞がある。そこで、不織布充填領域２１を径方向に連続しないように設けることで、早期に有効活性基が減少する領域の発生を確実に回避することができる。
【００５４】
〔実施例５〕
実施例５の金属イオン除去装置１によれば、金属イオン除去層１２は陽イオン交換樹脂を円柱状に充填することで設けられ、金属イオン除去層１２への燃料の導入路１４は、図７に示すように、金属イオン除去層１２の中心軸と同軸的に設けられている。そして、導入路１４は、流入面１３において中心を含む中央部で開口しており、燃料は、導入路１４の開口から流入面１３上を外周側に広がるように流れて金属イオン除去層１２に流入する。そして流入面１３から流入した燃料は、金属イオン除去層１２を上下方向に下側から上側に通過して流出面１８に達する。
【００５５】
このため、流入面１３では、導入路１４の開口部から外周側に遠い部位ほど金属イオン除去層１２に燃料が流入しにくく、導入路１４の開口部に近い部位ほど金属イオン除去層１２に燃料が流入しやすくなる。
【００５６】
そして、流入面１３を覆う網目状の板状部材１６の目開きは、流入面１３において燃料が流入しやすい部位ほど（導入路１４の開口部に近い部位ほど）小さくなるような分布を有し、板状部材１６の目開きの分布に応じて、金属イオン除去層１２の面方向における通過抵抗の分布が設定されている。
このため、実施例１と同様の作用により、金属イオン除去装置１の寿命を延長することができる。
【００５７】
〔実施例６〕
実施例６の金属イオン除去装置１によれば、図８に示すように、金属イオン除去層１２の形状や導入路１４の位置等は実施例５の金属イオン除去装置１と同様の態様である。
そして、金属イオン除去層１２に充填された陽イオン交換樹脂の粒径は、流入面１３において燃料が流入しやすい部位ほど（導入路１４の開口部に近い部位ほど）粒径が小さくなるような分布を有し、粒径の分布に応じて、金属イオン除去層１２の面方向における通過抵抗の分布が設定されている。
このため、実施例２と同様の作用により、金属イオン除去装置１の寿命を延長することができる。
【００５８】
〔変形例〕
実施例の金属イオン除去装置１によれば、金属イオン除去層１２における燃料の巨視的な流れ方向は、下側から上側に向かうものであったが、このような態様に限定されず、例えば、水平方向に一方側から他方側に向かうように設定してもよく、中心から放射状に外側に向かうように設定してもよい。また、金属イオン除去層１２に充填される金属イオン捕捉材の態様も実施例に限定されず、例えば、キレート樹脂や活性炭等を金属イオン捕捉材として採用してもよい。さらに、通過抵抗の分布を形成する態様も実施例に限定されない。
【符号の説明】
【００５９】
１  金属イオン除去装置
１２  金属イオン除去層
１３  流入面
１６  板状部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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