(57)【要約】【課題】簡単な構成で分離不純物の排出タイミングを的確に確認することができる、気体燃料車用のガス供給装置を提供する。【解決手段】気体燃料タンク１から供給された気体燃料の圧力を減圧する減圧機構６と、該減圧機構の下流側に配されて気体燃料中の不純物を分離する不純物分離機構２１と、該不純物分離機構２１の下流側に配された燃料噴射機構３とを備える。不純物分離機構２１には、気体燃料から分離され液体状態で貯留される分離不純物Ｌの液面高さを外部から視認できる透明窓３０が設けられていることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体燃料タンクから供給された気体燃料の圧力を減圧する減圧機構と、該減圧機構の下流側に配されて気体燃料中の不純物を分離する不純物分離機構と、該不純物分離機構の下流側に配された燃料噴射機構とを備える、気体燃料車用のガス供給装置であって、
前記不純物分離機構には、前記気体燃料から分離され液体状態で貯留される分離不純物の液面高さを外部から視認できる液面高さ確認機構が設けられていることを特徴とする、気体燃料車用のガス供給装置。
【請求項２】
前記液面高さ確認機構が透明窓であることを特徴とする、請求項１に記載の気体燃料車用のガス供給装置。
【請求項３】
前記液面高さ確認機構が、前記分離不純物の限界液面高さを視認できる位置に設けられている、請求項１または請求項２に記載の気体燃料車用のガス供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体燃料タンクから供給された気体燃料の圧力を減圧する減圧機構と、該減圧機構の下流側に配されて気体燃料中の不純物を分離する不純物分離機構と、該不純物分離機構の下流側に配された燃料噴射機構とを備える、気体燃料車用のガス供給装置に関し、特に圧縮天然ガスを燃料とする車両用のガス供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載された気体燃料タンク内に気体燃料を高圧状態で貯蔵し、貯蔵した気体燃料を減圧させた後に燃焼させる気体燃料車が一般的に知られている。例えば天然ガス自動車(ＣＮＧ車：Compressed Natural Gas)は、低公害車の一つとして注目をされている。ＣＮＧ車などの気体燃料車においては、できるだけ多くの燃料を車両に搭載するため、気体燃料を圧縮して高圧状態で気体燃料タンク内に貯蔵している。気体燃料タンクから供給された気体燃料は、減圧機構によって一定の圧力にまで減圧されたうえで、燃料噴射機構によって内燃機関へ噴射供給される。気体燃料を高圧のまま内燃機関へ供給すると、精密な燃料噴射制御が困難であったり、燃料噴射弁などが大型化・複雑化してしまうためである。
【０００３】
気体燃料タンクへ気体燃料を充填する際は、ガス充電所などにおいて圧縮機を用いて高圧状態に圧縮しながら行われる。このとき、圧縮機の加圧ピストンなどの潤滑剤として用いられるオイルが、僅か（数十ｐｐｍ程度）ではあるが、気体燃料中に不可避的に混入してしまう。そのため、気体燃料の流量や圧力などの感知機能を妨害して内燃機関の性能を低下させたり、オイルによって有害ガスが発生するなどの問題点が生じる。しかも、例えば−２０℃以下といった極低温下では、エンジン始動時に燃料噴射弁の周辺にデポジットとして付着したオイルが、燃料噴射弁の開閉制御を阻害する要因となってしまうことが危惧される。このため、内燃機関へ気体燃料を供給する際には、事前に気体燃料から不純物たるオイルを分離除去しておく必要がある。
【０００４】
そこで、減圧機構と燃料噴射機構との間に、不純物分離機構を有する気体燃料車用のガス供給装置として、例えば下記特許文献１，２が提案されている。特許文献１では、不純物分離機構内において気体燃料の流れが方向転換されるような気体燃料流路が形成されていることで、気体燃料から不純物を分離除去している。詳しくは、気体燃料が不純物分離機構内において方向転換される際に、気体燃料と不純物との比重差によって、オイルなどの不純物が不純物分離機構の内壁面に付着して捕集される。このように、気体燃料と不純物との比重差を用いて不純物を分離させるので、圧力損失を生じさせずに確実に不純物を分離除去している。なお、気体燃料から分離された不純物は不純物分離機構の底部に液体状態で貯留されていくが、不純物の液面が一定高さ以上となると、気体燃料中から不純物を的確に分離できなくなる。そのため、分離された不純物は、一定期間毎に不純物分離機構の底部に設けられた排出口から手動で外部に排出される。
【０００５】
特許文献２の不純物分離除去機構では、減圧機構に流入する気体燃料と不純物との混合物に渦流を発生させることで、気体燃料から不純物たるオイルを分離除去している。分離されたオイルはドレーンパイプを通してドレーンタンクに貯蔵されるが、当該ドレーンタンク内には、オイルの液面変動に伴って上昇・下降するブイと、ブイに設けられた油位検出センサが配されている。そして、ドレーンタンクへ流入するオイルの油位が設定値以上になったことが油位検出センサによって検出されると、排出ラインに設置された開閉バルブを開放してドレーンタンク内のオイルが自動で外部に排出されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２０５０５０号公報
【特許文献２】特開２０００−２３０４５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、不純物の分離機能を損なわないように、分離不純物を定期的に外部へ排出しているが、実際に不純物の液面を確認することができないので、タイミングよく不純物を外部へ排出できない。したがって、分離不純物の貯留量が少ないにも拘らず無駄に排出作業を行ったり、限界液面高さを超えてしまってから分離不純物を排出する場合も想定される。
【０００８】
一方、特許文献２では分離不純物の液面高さをセンシングすることで必要な時のみにタイミングよく分離不純物を排出しているが、ブイや油位検出センサを設けるのでは構造が複雑となり、コストが嵩む。また、油位検出センサによる検知信号に頼りきっているので、油位検出センサに不具合が生じた場合は、適正に不純物を排出できなくなってしまう。
【０００９】
そこで、本発明は上記課題を解決するものであって、簡単な構成で分離不純物の排出タイミングを的確に確認することができる、気体燃料車用のガス供給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そのための手段として、本発明は、気体燃料タンクから供給された気体燃料の圧力を減圧する減圧機構と、該減圧機構の下流側に配されて気体燃料中の不純物を分離する不純物分離機構と、該不純物分離機構の下流側に配された燃料噴射機構とを備える気体燃料車用のガス供給装置であって、前記不純物分離機構には、前記気体燃料から分離され液体状態で貯留される分離不純物の液面高さを外部から視認できる液面高さ確認機構が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
これによれば、気体燃料から分離された分離不純物の液面高さを外部から視認できるので、特許文献２のようにセンサやブイ等を用いずとも分離不純物の液面高さを確認することができる。また、センサによる検知信号に頼らず、目視によって確実に確認できるので、センシング不良の問題が生じることもない。而して、簡単な構成によって分離不純物の排出タイミングを的確に確認することができる。したがって、分離不純物の無駄な排出作業や、分離機能の低下も避けることができる。
【００１２】
液面高さ確認機構としては、分離不純物の液面高さを外部から視認できる機構であれば特に制限はないが、透明窓とすることが好ましい。これによれば、単に視認用の窓を形成するのみでよいので、製造が容易であると共に、最も簡単な構成とすることができる。
【００１３】
また、前記液面高さ確認機構は、前記分離不純物の限界液面高さを視認できる位置に設けることが好ましい。なお、本発明において「分離不純物の限界液面高さ」とは、不純物分離機構による不純物分離機能が損なわれないギリギリの液面高さ、すなわち気体燃料から不純物を的確に分離できなくなるギリギリの液面高さを意味する。これによれば、分離不純物の液面高さが限界液面高さとなった際に排出することができるので、最も効率良く分離不純物を排出することができる。なお、液面高さ確認機構は、少なくとも分離不純物の限界液面高さを視認できる位置にさえあれば、液面高さ確認機構自体の大きさは特に限定されない。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、不純物分離機構に分離不純物の液面高さを外部から視認できる液面高さ確認機構を設けていることで、簡単な構成で分離不純物の排出タイミングを的確に確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】気体燃料の供給経路を示す模式概念図である。
【図２】ガス供給装置の断面図である。
【図３】不純物分離機構の断面図である。
【図４】液面高さ確認機構の実施例２を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の代表的な実施例について説明するが、これに限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。特に、本発明の液面高さ確認機構は、気体燃料タンクから供給された気体燃料の圧力を減圧する減圧機構と、該減圧機構の下流側に配されて気体燃料中の不純物を分離する不純物分離機構と、該不純物分離機構の下流側に配された燃料噴射機構とを備え、不純物分離機構において気体燃料から分離された分離不純物が液体状態で貯留される気体燃料車用のガス供給装置である限り、具体的にどのような構成のガス供給装置に対しても適用可能である。例えば、特許文献１のように不純物分離室（オイルセパレート室）の下部に分離不純物が貯留されていく一室型の不純物分離機構にも適用可能であるし、特許文献２のように不純物分離室と分離不純物の貯留室（ドレーンタンク）とが管などを介して連結されたニ室型の不純物分離機構にも適用可能である。
【００１７】
（実施例１）
先ず、気体燃料車における気体燃料の供給経路について説明する。図１に示すように、気体燃料である天然ガスは、気体燃料タンク１内に圧縮状態（約２００〜２５０kgf/cm2程度）で貯蔵されている。気体燃料タンク１内の天然ガスは、燃料供給通路２を介して燃料噴射機構であるインジェクタ３に送られる。インジェクタ３によってエンジン４の吸気管又は気筒内に噴射された天然ガスは、気筒内で燃焼されて駆動力を発生させる。
【００１８】
気体燃料タンク１の下流側の燃料供給通路２上には、燃料遮断弁５が配置されている。燃料遮断弁５は、エンジン４の停止時にエンジン４への天然ガスの供給を遮断する。燃料遮断弁５のさらに下流側には、減圧機構及び不純物分離機構である圧力レギュレータ６が配置されている。詳細は後述するが、本実施例１の気体燃料車における圧力レギュレータ６は、通常の圧力レギュレータとしての機能、即ち、天然ガスの圧力を高圧状態から低圧状態（数kgf/cm2）に減圧させる減圧機能に加えて、天然ガス中のオイルなどの不純物を分離する不純物分離機能が一体化されている。すなわち、圧力レギュレータ６は本発明のガス供給装置の一部を構成し、減圧機能と不純物分離機能とを備える。
【００１９】
燃料遮断弁５の上流側及び下流側の燃料供給通路２には、それぞれ圧力センサ７ａ，７ｂが接続されている。圧力センサ７ａ，７ｂは、燃料供給通路２上の天然ガスの圧力を検出し、検出結果をエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）８に対して送出している。ＥＣＵ８は、圧力センサ７ａ，７ｂからの信号やエンジン４からの信号などに基づいて、燃料遮断弁駆動回路９やインジェクタ駆動回路１０を制御し、燃料遮断弁５やインジェクタ３の開閉制御を行う。
【００２０】
次に、インジェクタ３と共にガス供給装置を構成する圧力レギュレータ６の基本的構成及び作用機能ついて説明する。図２に示すように、圧力レギュレータ６は、側方に一体的に結合された燃料遮断弁５側から天然ガスを受け取る流入口１１と、減圧及び不純物の分離を行った後に天然ガスを送出する流出口１２とを有している。流入口１１から圧力レギュレータ６内に流入した高圧状態の天然ガスは、一次室１３内に導入される。一次室１３は、圧力レギュレータ６内にスライド可能に配置された弁体１４の周囲に形成されている。
【００２１】
弁体１４は、その中央部に円錐部が形成されており、この円錐部の外表面が環状体１５の内周と線接触されている。また、環状体１５を挟んだ一次室１３の反対側には、二次室１６が形成されている。二次室１６の上方にはダイヤフラム１７が配されており、ダイヤフラム１７の向こう側の開放室１８は、大気開放されている。
【００２２】
弁体１４は、開放室１８の内部に配置されたスプリング１９によって、ダイヤフラム１７を介して一次室１３側の高圧側圧力に対抗するように付勢されている。この結果、一次室１３内の高圧状態の天然ガスは、線接触されている弁体１４と環状体１５との間で減圧され、二次室１６側に供給される。ここまでが、圧力レギュレータ６の減圧機構である。
【００２３】
また、二次室１６からは気体燃料流路２０が延設されている。気体燃料流路２０はオイルセパレート室２１に連通されており、天然ガスの流れは、オイルセパレート室２１内において方向転換される。オイルセパレート室２１の上部中央には、不純物が分離除去された後の天然ガスを流出させる気体燃料流路２２が上方に向けて延設されている。上方に向けて延設された気体燃料流路２２は、流出口１２につながっている。気体燃料流路２２の開口部には、導流筒２３が形成されている。導流筒２３によって、天然ガスの流れが下方向から上方向に円滑に方向転換される。
【００２４】
天然ガス中の不純物であるオイルは、高圧状態下ではほとんど気化しているが、低圧状態下では液化して天然ガス中にミスト状の液滴（直径数十μｍ程度）として存在するようになる。ここでは、天然ガスの流れを下方向から上方向に方向転換させることによって、天然ガスと液滴化したオイルとの比重差を利用してオイルをオイルセパレート室２１の内壁面に付着させて、天然ガス中から分離させる。なお、この比重差を利用した方法は、オイル以外の不純物も分離させることができる。オイルセパレート室２１において不純物であるオイルが分離除去された天然ガスは、気体燃料流路２２から流出口１２を介して燃料噴射手段たるインジェクタ３へ供給される。一方、天然ガス中から分離された分離オイルＬは、オイルセパレート室２１の底部に貯留されていき、後述のように適宜のタイミングでオイルドレン２４を介して外部に排出する。このように、圧力レギュレータ６における二次室１６より下流側が、不純物分離機構となる。
【００２５】
そのうえで、図２、３に示すように、不純物分離機構を形成するケーシング、すなわちオイルセパレート室２１には、分離オイルＬの液面高さを外部から視認できる液面高さ確認機構として、透明窓３０が設けられている。透明窓３０は、透明樹脂やガラス等の透明材料からなり、オイルセパレート室２１の側壁へ内外貫通状に穿設された開口に圧入又は嵌め込み接着されている。本実施例１では、透明窓３０は、図３の破線で示す限界液面高さｌ0を少なくとも視認できる位置に設けられている。
【００２６】
したがって、図３の実線で示すように、分離オイルＬの貯留量が少なく、透明窓３０において分離オイルＬの液面が視認されない場合は、分離オイルＬを排出する必要が無いことが確認できる。一方、分離オイルＬの貯留量の増大に伴って分離オイルＬの液面が上昇していき、透明窓３０において分離オイルＬの液面が視認できるようになれば、オイルドレン２４を介して分離オイルＬを外部に排出すればよい。なお、透明窓３０において分離オイルＬの液面を視認できる状態となったところで直ちに分離オイルＬを外部へ排出する必要は無いが、少なくとも限界液面高さｌ0を超える前に排出することが好ましい。分離オイルＬの液面が限界液面高さｌ0を超えると、天然ガスから的確にオイルを分離できなくなる危険性があるからである。
【００２７】
したがって、透明窓３０やオイルセパレート室２１の内面には、限界液面高さｌ0を表示するラインを印刷したり、突起又は凹溝等を形成しておくことが好ましい。なお、限界液面高さｌ0は、任意の高さで設定すればよい。
【００２８】
（実施例２）
透明窓３０は、実施例１のようにオイルセパレート室２１に穿設された開口へ嵌め込むほか、図４に示すような方法によって設けることもできる。具体的には、オイルセパレート室２１（不純物分離機構を形成するケーシング）に穿設された開口に、これよりも大径の透明窓３０を外面側から配したうえで、透明窓３０の外周部を押え部材３１によって押さえ固定することもできる。この場合、押え部材３１は、ビス３２等によって強固に固定する。また、この場合は、不純物分離機構を形成するケーシングと透明窓３０との間に、液漏れ防止用のシール部材３３を介在させておくことが好ましい。
【符号の説明】
【００２９】
３  インジェクタ（燃料噴射機構）
６  圧力レギュレータ（減圧機構＋不純物分離機構）
１３  一次室
１４  弁体
１５  環状体
１６  二次室
１７  ダイヤフラム
１８  開放室
１９  スプリング
２０・２２  気体燃料流路
２１  オイルセパレート室
２３  導流筒
２４  オイルドレン
３０  透明窓
３１  押え部材
３３  シール部材
Ｌ  分離オイル
ｌ0  限界液面高さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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