JP2015014235A - フィルタ装置及び圧力調整器 - Google Patents
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Abstract
【課題】気体燃料に含まれる異物をフィルタによって捕捉する能力の低下を抑制することができるフィルタ装置及び圧力調整器を提供する。【解決手段】フィルタ装置60は、ドレーンタンク61と、上部開口621がボディ40によって閉塞される筒状のフィルタ62と、フィルタ62の下部開口622を閉塞する蓋部材63と、蓋部材63をフィルタ62に向けて付勢するスプリング66と、を備えている。【選択図】図3
Description
本発明は、内燃機関に供給する気体燃料に含まれる異物を除去するフィルタ装置、及び同フィルタ装置を備える圧力調整器に関する。
CNGなどの気体燃料を内燃機関に供給する供給通路には、特許文献1に記載されるような圧力調整器が設けられている。こうした圧力調整器は、気体燃料の圧力を減圧させる減圧弁と、気体燃料に含まれるオイルなどの異物を除去するフィルタ装置とを備えている。
フィルタ装置は有底略筒状をなすドレーンタンクを備えており、このドレーンタンクの開口は圧力調整器のボディに閉塞されている。また、ドレーンタンク内には、筒状をなすフィルタと、同フィルタの下方に配置される蓋部材とが設けられている。蓋部材は、下方に延びる支柱を有しており、同支柱を介してドレーンタンクの底壁に支持されている。そして、フィルタの下部開口は蓋部材によって閉塞され、フィルタの上部開口はボディによって閉塞されている。減圧弁によって減圧された気体燃料は、流入部を通じてドレーンタンク内に流入し、フィルタを通過した後に流出部を通じてドレーンタンク外に流出される。なお、このように気体燃料がフィルタを通過する際に同フィルタに捕捉された異物は、ドレーンタンク内に蓄積されることとなる。
ところで、圧力調整器はエンジンルーム内に設置されており、圧力調整器のボディはエンジンルーム内に設置される内燃機関などの熱源から放出された熱エネルギを受熱して高温となることがある。このようにボディが高温になると、同ボディに当接しているフィルタも高温となり、フィルタが変形することがある。そして、こうした変形によってフィルタが軸方向に短縮されると、フィルタとボディとの間やフィルタと蓋部材との間に隙間が生じ、流入部からドレーンタンク内に流入した気体燃料の一部が同隙間内を流れるおそれがある。このように隙間内を流れた気体燃料は、フィルタを通過することなく、流出部を通じてドレーンタンク外に流出されることとなる。したがって、フィルタの変形によってフィルタとボディとの間やフィルタと蓋部材との間に隙間が生じると、フィルタ装置による異物の捕捉能力の低下を招くこととなる。
本発明の目的は、気体燃料に含まれる異物をフィルタによって捕捉する能力の低下を抑制することができるフィルタ装置及び圧力調整器を提供することにある。
上記課題を解決するためのフィルタ装置は、気体燃料に含まれる異物を捕捉する筒状のフィルタを備え、同フィルタは、その一端側の開口が壁部材によって閉塞された態様でドレーンタンク内に配置されており、流入部を通じてドレーンタンク内に流入してフィルタを通過した気体燃料を、流出部を通じて同ドレーンタンク外に流出させる装置を前提としている。そして、壁部材に閉塞されているフィルタの開口を第1の開口とし、同フィルタにおいて第1の開口の反対側に位置する開口を第2の開口としたとする。この場合、フィルタ装置は、フィルタの第2の開口を閉塞する蓋部材と、蓋部材をフィルタに向けて付勢する付勢部材と、を備える。
上記構成によれば、フィルタの第1の開口は壁部材に閉塞され、フィルタの第2の開口は蓋部材に閉塞されている。しかも、蓋部材が付勢部材から受ける付勢力によって、蓋部材がフィルタに押し付けられるとともに、フィルタが壁部材に押し付けられている。そのため、フィルタが軸方向に短縮するように変形したとしても、付勢部材からの付勢力によって蓋部材を壁部材に近づける方向に変位させることができるため、フィルタと壁部材との間やフィルタと蓋部材との間に隙間が生じにくい。その結果、流入部を通じてドレーンタンク内に流入した気体燃料がフィルタを通過することなく流出部を通じてドレーンタンク外に流出する事象が生じにくくなる。したがって、気体燃料に含まれる異物をフィルタによって捕捉する能力の低下を抑制することができるようになる。
なお、フィルタを、その内側に流入部が位置するとともに、その外側に流出部が位置する態様でドレーンタンク内に配置するようにしてもよい。この構成によれば、流入部を通じてフィルタの内側に流入した気体燃料は、フィルタを内側から外側に通過した後、流出部を通じてドレーンタンク外に流出される。この際、フィルタが軸方向に短縮するように変形したとしても、第1及び第2の開口は壁部材及び蓋部材によって閉塞されている。そのため、流入部を通じてドレーンタンク内に流入した気体燃料がフィルタを通過することなく流出部を通じてドレーンタンク外に流出する事象を生じさせにくくすることができる。
ところで、付勢部材として引張りバネのようなものを採用した場合、ドレーンタンク内における気体燃料の流動経路に付勢部材が配置される可能性があり、気体燃料の円滑な流れを妨げるおそれがある。そこで、上記フィルタ装置においては、フィルタを挟んで壁部材の反対側に前記付勢部材を配置することが好ましい。この構成によれば、ドレーンタンク内における気体燃料の流動経路から外れた位置に付勢部材を配置しやすくなる。その結果、フィルタ装置を通過する気体燃料の圧力損失の増大を抑制することができるようになる。
また、上記課題を解決するための圧力調整器は、気体燃料を減圧させる減圧弁と、上記のフィルタ装置とが一体化されており、フィルタ装置のドレーンタンク内には減圧弁によって減圧された気体燃料が流入部を通じて流入する。この構成では、減圧弁によって減圧された気体燃料をドレーンタンク内に導くことにより、気体燃料に含まれる異物をドレーンタンク内で捕捉することができる。
以下、フィルタ装置及び圧力調整器を具体化した一実施形態について、図1〜図3に従って説明する。
図1には、気体燃料の一例であるCNG(圧縮天然ガス)を内燃機関11に供給する供給システム20と、CNGの供給によって運転される内燃機関11とが図示されている。図1に示すように、内燃機関11の吸気通路12には、運転者によるアクセル操作態様に応じて開度が調整されるスロットルバルブ13と、供給システム20から供給されたCNGを噴射するインジェクタ14とが設けられている。そして、スロットルバルブ13を通過した吸気とインジェクタ14から噴射されたCNGとからなる混合気が気筒15内の燃焼室16で燃焼することにより、ピストン17が往復動し、内燃機関11の出力軸であるクランク軸が所定の回転方向に回転する。
図1には、気体燃料の一例であるCNG(圧縮天然ガス)を内燃機関11に供給する供給システム20と、CNGの供給によって運転される内燃機関11とが図示されている。図1に示すように、内燃機関11の吸気通路12には、運転者によるアクセル操作態様に応じて開度が調整されるスロットルバルブ13と、供給システム20から供給されたCNGを噴射するインジェクタ14とが設けられている。そして、スロットルバルブ13を通過した吸気とインジェクタ14から噴射されたCNGとからなる混合気が気筒15内の燃焼室16で燃焼することにより、ピストン17が往復動し、内燃機関11の出力軸であるクランク軸が所定の回転方向に回転する。
供給システム20には、CNGを貯留するCNGタンク21に接続される高圧燃料配管22が設けられている。この高圧燃料配管22内を流動するCNGは、本実施形態の圧力調整器23によって規定の燃料圧力に減圧され、減圧後のCNGがデリバリパイプ24に供給される。そして、デリバリパイプ24から供給されたCNGがインジェクタ14から吸気通路12内に噴射される。
次に、図2を参照して、本実施形態の圧力調整器23について説明する。ここでは、図2における上下方向が鉛直方向と一致しているものとして説明する。
図2に示すように、圧力調整器23は、電磁式の遮断弁30と、減圧弁50と、フィルタ装置60とを備えている。遮断弁30は、CNGを内燃機関11に供給する際には開き状態となる一方、CNGを内燃機関11に供給しない際には閉じ状態となる。そして、遮断弁30が開き状態である場合、CNGタンク21から圧力調整器23のボディ40内に流入したCNGは、遮断弁30を通過した後に減圧弁50によって規定圧に減圧され、その後、フィルタ装置60内に流入する。そして、フィルタ装置60内では、CNGに含まれるオイルなどの異物が除去され、その後、CNGがデリバリパイプ24に導かれる。
図2に示すように、圧力調整器23は、電磁式の遮断弁30と、減圧弁50と、フィルタ装置60とを備えている。遮断弁30は、CNGを内燃機関11に供給する際には開き状態となる一方、CNGを内燃機関11に供給しない際には閉じ状態となる。そして、遮断弁30が開き状態である場合、CNGタンク21から圧力調整器23のボディ40内に流入したCNGは、遮断弁30を通過した後に減圧弁50によって規定圧に減圧され、その後、フィルタ装置60内に流入する。そして、フィルタ装置60内では、CNGに含まれるオイルなどの異物が除去され、その後、CNGがデリバリパイプ24に導かれる。
減圧弁50は、有底略筒状をなす減圧弁ハウジング51を備えている。この減圧弁ハウジング51は、その開口が略直方体状をなすボディ40の上部側面に閉塞される態様で同ボディ40に取り付けられている。減圧弁ハウジング51内の調圧室52には、ピストン53と、ピストン53を下方、すなわちボディ40の上部側面に向けて付勢する減圧弁スプリング54とが設けられている。また、ボディ40内には、CNGを調圧すべく上下動する調圧バルブ55が設けられている。
ボディ40の図中右側の側面には、取付凹部41が形成されている。そして、遮断弁30は、その先端が取付凹部41内に挿入された状態でボディ40に取り付けられている。
次に、図2及び図3を参照して、本実施形態のフィルタ装置60について説明する。
次に、図2及び図3を参照して、本実施形態のフィルタ装置60について説明する。
図2に示すように、フィルタ装置60は、ボディ40の下部に設けられている。このフィルタ装置60は有底略筒状をなすドレーンタンク61を備えており、このドレーンタンク61は、その開口がボディ40の下部側面に閉塞される態様でボディ40に取り付けられている。ドレーンタンク61の側壁の下端には、ドレーンタンク61内外を連通させる連通孔67が貫通形成されており、同連通孔67は、手動式のバルブ68によって閉塞されている。なお、このバルブ68がドレーンタンク61から取り外されると、ドレーンタンク61内に蓄積されているオイルなどの異物が連通孔67を通じて外部に排出される。
図2及び図3に示すように、ドレーンタンク61内には、円筒形状をなすフィルタ62と、フィルタ62よりもボディ40から離れて配置される蓋部材63と、蓋部材63よりもフィルタ62から離れて配置される付勢部材の一例であるスプリング66とが設けられている。
ボディ40の下部側面には凹部401が設けられており、同凹部401の底面には、ドレーンタンク61内にCNGを流入させる流入部64が開口している。フィルタ62は、その軸方向が上下方向と一致する態様で配置されており、同フィルタ62の上端部が凹部401内に位置している。すなわち、フィルタ62の第1の開口である上部開口621は、ボディ40、より詳しくは凹部401の底面によって閉塞されている。したがって、ボディ40が、フィルタ62の上部開口(第1の開口)621を閉塞する「壁部材」に相当する。
また、フィルタ62の第2の開口である下部開口622は、蓋部材63によって閉塞されている。この蓋部材63には、上方に位置するボディ40に向けて延出するガイドロッド631が設けられている。こうしたガイドロッド631は、フィルタ62の外側に位置している。そして、ガイドロッド631の先端は、ボディ40に設けられているガイド凹部402内に進入している。
スプリング66は、ステンレスなどの腐食しにくい材質によって構成されている。こうしたスプリング66は、ドレーンタンク61の底壁611に支持されており、蓋部材63を上方、すなわちボディ40に近づける方向に付勢している。つまり、蓋部材63は、スプリング66からの付勢力を受けた状態で、フィルタ62の下部開口622を閉塞している。
なお、スプリング66の付勢力は、流入部64を通じてドレーンタンク61におけるフィルタ62の内側に流入するCNGの圧力よりも大きい。より具体的には、スプリング66の付勢力は、フィルタ62の内側で発生し得る圧力の最大値(最大圧力)よりも大きい。
また、本実施形態のフィルタ装置60では、流入部64がフィルタ62の内側に位置するのに対し、ドレーンタンク61内のCNGをドレーンタンク61外に流出させる流出部65は、フィルタ62の外側に位置している。そのため、CNGは流入部64を通じてドレーンタンク61内におけるフィルタ62の内側に流入し、フィルタ62を内側から外側に通過したCNGが流出部65を通じてドレーンタンク61外に流出するようになっている。なお、このようにフィルタ62をCNGが通過する際に同フィルタ62によって捕捉されたオイルなどの異物は、ドレーンタンク61内に蓄積される。
次に、本実施形態の圧力調整器23の作用について説明する。
圧力調整器23はエンジンルーム内に設置されており、内燃機関11から放出された熱エネルギを受熱することによりボディ40が高温になることがある。このようにボディ40が高温になると、ボディ40に当接しているフィルタ62にはボディ40から熱エネルギが伝達されることとなる。
圧力調整器23はエンジンルーム内に設置されており、内燃機関11から放出された熱エネルギを受熱することによりボディ40が高温になることがある。このようにボディ40が高温になると、ボディ40に当接しているフィルタ62にはボディ40から熱エネルギが伝達されることとなる。
このようにボディ40からフィルタ62に熱エネルギが伝達されると、フィルタ62の上端部が高温となり、フィルタ62が軸方向(図2における上下方向)に短縮されるように変形することがある。本実施形態のフィルタ装置60にあっては、スプリング66によって蓋部材63がボディ40側に付勢されている。そのため、フィルタ62が軸方向に短縮したとしても、その分、スプリング66から付勢力を受ける蓋部材63はボディ40に近づく方向に変位する。したがって、フィルタ62が軸方向に短縮されても、フィルタ62とボディ40の下部側面との間及びフィルタ62と蓋部材63との間に隙間が形成されない。その結果、フィルタ62を通過することなくドレーンタンク61から流出部65を通じてドレーンタンク61外にCNGが流出する事象が生じにくい。
以上、上記構成及び作用によれば、以下に示す効果を得ることができる。
(1)フィルタ62の上部開口621はボディ40に閉塞され、フィルタ62の下部開口622は蓋部材63に閉塞されている。しかも、蓋部材63がスプリング66から受ける付勢力によって、蓋部材63がフィルタ62に押し付けられるとともに、フィルタ62がボディ40に押し付けられている。そのため、フィルタ62が軸方向に短縮したとしても、蓋部材63を、スプリング66からの付勢力によってボディ40に近づける方向に変位させることができるため、フィルタ62とボディ40との間及びフィルタ62と蓋部材63との間に隙間が生じにくい。その結果、流入部64を通じてドレーンタンク61内に流入したCNGがフィルタ62を通過することなく流出部65を通じてドレーンタンク61外に流出する事象が生じにくくなる。したがって、CNGに含まれる異物をフィルタ62によって捕捉する能力の低下を抑制することができる。
(1)フィルタ62の上部開口621はボディ40に閉塞され、フィルタ62の下部開口622は蓋部材63に閉塞されている。しかも、蓋部材63がスプリング66から受ける付勢力によって、蓋部材63がフィルタ62に押し付けられるとともに、フィルタ62がボディ40に押し付けられている。そのため、フィルタ62が軸方向に短縮したとしても、蓋部材63を、スプリング66からの付勢力によってボディ40に近づける方向に変位させることができるため、フィルタ62とボディ40との間及びフィルタ62と蓋部材63との間に隙間が生じにくい。その結果、流入部64を通じてドレーンタンク61内に流入したCNGがフィルタ62を通過することなく流出部65を通じてドレーンタンク61外に流出する事象が生じにくくなる。したがって、CNGに含まれる異物をフィルタ62によって捕捉する能力の低下を抑制することができる。
(2)スプリング66の付勢力は、フィルタ62の内側で発生し得る圧力の最大値(最大圧力)よりも大きい。そのため、流入部64を通じてフィルタ62の内側にCNGが流入する際に、スプリング66の付勢力に抗して蓋部材63がボディ40から離れる方向に変位することを抑制できる。すなわち、フィルタ62とボディ40との間及びフィルタ62と蓋部材63との間に隙間が生じる事象の発生を抑制することができる。したがって、CNGに含まれる異物をフィルタ62によって捕捉する能力の低下を抑制することができる。
(3)スプリング66は、フィルタ62よりもボディ40から離れた位置、すなわちフィルタ62よりも下方に配置されている。すなわち、ドレーンタンク61内におけるCNGの流動経路から外れた位置にスプリング66が配置されることとなり、スプリング66の設置によってドレーンタンク61内におけるCNGの流動が妨げられることはない。したがって、ドレーンタンク61内を流れるCNGの圧力損失の増大を抑制することができる。
なお、上記実施形態は、以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・付勢部材は、蓋部材63に対してボディ40に近づけるような付勢力を付与することができるのであれば、スプリング66以外の他の付勢部材であってもよい。例えば、付勢部材は引張りバネであってもよい。この場合、ボディ40と蓋部材63との間に引張りバネを配置することにより、ドレーンタンク61内を流れるCNGの圧力損失が多少大きくなる可能性はあるものの、上記(1),(2)と同等の効果を得ることができる。
・付勢部材は、蓋部材63に対してボディ40に近づけるような付勢力を付与することができるのであれば、スプリング66以外の他の付勢部材であってもよい。例えば、付勢部材は引張りバネであってもよい。この場合、ボディ40と蓋部材63との間に引張りバネを配置することにより、ドレーンタンク61内を流れるCNGの圧力損失が多少大きくなる可能性はあるものの、上記(1),(2)と同等の効果を得ることができる。
・フィルタ62は、ドレーンタンク61内において、流入部64が外側に位置し、流出部65が内側に位置するように配置してもよい。この場合、流入部64を通じてドレーンタンク61内に流入したCNGは、フィルタ62を外側から内側に通過した後、流出部65を通じてドレーンタンク61外に流出することとなる。こうした構成であっても、ドレーンタンク61内でCNGがフィルタ62を通過することとなり、CNGに含まれるオイルなどの異物をフィルタ62によって捕捉させることができる。
・圧力調整器23は、フィルタ装置60が減圧弁50よりも上流に位置する構成であってもよい。この場合、減圧される前のCNGがフィルタ装置60のドレーンタンク61内に流入し、フィルタ62を通過したCNGが減圧弁50によって減圧されることとなる。
次に、上記実施形態及び別の実施形態から把握できる技術的思想を以下に追記する。
(イ)付勢部材の付勢力は、フィルタの内側で発生し得る最大圧力よりも大きいことが好ましい。この構成によれば、流入部を通じて流入する気体燃料の圧力が付勢部材の付勢力よりも大きくならない。そのため、流入部を通じてフィルタの内側に気体燃料が流入するときに、同フィルタの内側の圧力によって、蓋部材が付勢部材の付勢力に抗して壁部材から離れる方向に変位することを抑制できる。すなわち、フィルタと壁部材と間やフィルタと蓋部材との間に隙間が生じる事象の発生を抑制することができる。したがって、気体燃料に含まれる異物をフィルタによって捕捉する能力の低下を抑制することができるようになる。
(イ)付勢部材の付勢力は、フィルタの内側で発生し得る最大圧力よりも大きいことが好ましい。この構成によれば、流入部を通じて流入する気体燃料の圧力が付勢部材の付勢力よりも大きくならない。そのため、流入部を通じてフィルタの内側に気体燃料が流入するときに、同フィルタの内側の圧力によって、蓋部材が付勢部材の付勢力に抗して壁部材から離れる方向に変位することを抑制できる。すなわち、フィルタと壁部材と間やフィルタと蓋部材との間に隙間が生じる事象の発生を抑制することができる。したがって、気体燃料に含まれる異物をフィルタによって捕捉する能力の低下を抑制することができるようになる。
23…圧力調整器、40…壁部材の一例であるボディ、50…減圧弁、60…フィルタ装置、61…ドレーンタンク、62…フィルタ、621…第1の開口の一例である上部開口、622…第2の開口の一例である下部開口、63…蓋部材、64…流入部、65…流出部、66…付勢部材の一例であるスプリング。
Claims (4)
- 気体燃料に含まれる異物を捕捉する筒状のフィルタを備え、同フィルタは、その一端側の開口が壁部材によって閉塞された態様でドレーンタンク内に配置されており、
流入部を通じて前記ドレーンタンク内に流入して前記フィルタを通過した気体燃料を、流出部を通じて同ドレーンタンク外に流出させるフィルタ装置であって、
前記壁部材に閉塞されている前記フィルタの開口を第1の開口とし、同フィルタにおいて前記第1の開口の反対側に位置する開口を第2の開口としたとき、
前記フィルタの前記第2の開口を閉塞する蓋部材と、
同蓋部材を前記フィルタに向けて付勢する付勢部材と、を備える
ことを特徴するフィルタ装置。 - 前記フィルタは、その内側に前記流入部が位置するとともに、その外側に前記流出部が位置する態様で前記ドレーンタンク内に配置されている
請求項1に記載のフィルタ装置。 - 前記付勢部材は、前記フィルタを挟んで前記壁部材の反対側に位置している
請求項1又は請求項2に記載のフィルタ装置。 - 気体燃料を減圧させる減圧弁と、請求項1〜請求項3のうち何れか一項に記載のフィルタ装置とが一体化されており、
同フィルタ装置の前記ドレーンタンク内には前記減圧弁によって減圧された気体燃料が前記流入部を通じて流入する
圧力調整器。
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