JP2011074827A - Metal ion removal device - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a metal ion removing apparatus that removes metal ions contained in a fuel.
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。 Conventionally, a fuel supplied to an internal combustion engine or the like contains a trace amount of metal ions as impurities, while a fatty acid such as oleic acid is added as a lubricant. For this reason, in the fuel, a salt reaction may occur between these metal ions and the fatty acid, and a fatty acid metal salt may be generated. Since the fatty acid metal salt is generally insoluble in fuel, for example, the fatty acid metal salt may deposit on the sliding portion of the injector and cause malfunction.
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。
Therefore, a technique for arranging a metal ion removing device for removing metal ions in a fuel supply path from a fuel tank to an injector is known (for example, see Patent Document 1). According to
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。 By the way, the removal of metal ions is made possible by the presence of active groups capable of capturing metal ions, such as chelate forming groups in chelate resins and ion exchange groups in ion exchange resins. Then, once the active group captures the metal ion, it loses the function of capturing the metal ion, and the metal ion cannot be captured unless the metal ion is removed from the active group by regeneration. For this reason, when the target for removing metal ions is a huge amount of processing over a long period of time like the fuel supplied to the internal combustion engine, it is constantly required to extend the life of the metal ion removal device as much as possible. ing.
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。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to extend the life of a metal ion removing apparatus that removes metal ions contained in fuel.
〔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。
[Means of Claim 1]
The metal ion removal device according to
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。)。 Furthermore, assuming a macroscopic flow direction of the fuel from the upstream side to the downstream side in the metal ion removal layer, the fuel spreads on the inflow surface and flows into the metal ion removal layer, so that the macro flow direction is increased. In contrast, in the following description, the term “plane direction” refers to a direction extending perpendicular to the macroscopic flow direction of fuel in the metal ion removal layer. And "macroscopic flow direction" indicates the macroscopic flow direction of fuel in the metal ion removal layer.
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。 The metal ion removal layer is provided such that the macroscopic flow direction passage resistance has a distribution in the plane direction, and the passage resistance distribution is such that the passage resistance increases as the portion of the inflow surface where the fuel easily flows. Is set to
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。 As a result, the fuel guided to the portion where the fuel easily flows in on the inflow surface flows through the portion where the passage resistance is large in the metal ion removal layer, so the flow velocity is low, and the fuel guided to the portion where the fuel is difficult to flow in. Flows through a portion having a small passage resistance, so that the flow velocity becomes high. For this reason, since the flow velocity can be made uniform in the surface direction, the time of active groups effective for removing metal ions (that is, active groups not capturing metal ions: hereinafter referred to as “effective active groups”). Reduction can be made uniform in the surface direction.
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。 As a result, it is possible to delay the generation of a site where the effective active groups are reduced in the plane direction early, that is, the site where the fuel is allowed to pass through almost without removing the metal ions, so that the lifetime of the metal ion removing device can be delayed. Can be extended.
〔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。
[Means of claim 2]
According to the metal ion removing device of the second aspect, the metal ion trapping material is active particles formed in the form of particles, and the metal ion removing layer is formed by filling a large number of active particles. The particle size of the filled active particles has a distribution in the plane direction, and the particle size distribution is set so that the part where the fuel easily flows into the inflow surface has a smaller particle size. The distribution of the passage resistance is set according to the distribution of.
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。 This means shows one form of setting the distribution of passage resistance in the metal ion removal layer. According to this embodiment, the smaller the particle size of the filled active particles, the larger the passage resistance. Therefore, the fuel guided to the portion where the fuel easily flows on the inflow surface is the portion where the passage resistance is large in the metal ion removal layer. The flow velocity will be low. In addition, the fuel guided to the portion where the fuel is difficult to flow flows through the portion having a low passage resistance, and the flow velocity becomes high. For this reason, since the flow velocity can be made uniform in the surface direction, the life of the metal ion removing device can be extended.
〔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。
[Means of claim 3]
According to the metal ion removing device of claim 3, an active nonwoven fabric capable of capturing metal ions is used as one of the metal ion capturing materials constituting the metal ion removing layer. A distribution is provided for the filling rate. And distribution of passage resistance is set up according to distribution of the filling rate of an active nonwoven fabric.
Since the active nonwoven fabric filling region has a lower bulk density than the active particle filling region, the passage resistance is low. For this reason, the distribution of the passage resistance can be set by forming the distribution in the filling ratio of the active nonwoven fabric in the surface direction.
〔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。
[Means of claim 4]
According to the metal ion removing apparatus of the fourth aspect, the active nonwoven fabric is alternately filled with other metal ion trapping materials in the macroscopic flow direction.
The total ion exchange capacity of the active nonwoven fabric is smaller than the total ion exchange capacity of other metal ion trapping materials such as active particles.
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。
For this reason, when the specific portion in the plane direction is provided only with the active nonwoven fabric in the metal ion removal layer, the effective active groups are reduced earlier than when the active nonwoven fabric and the other metal ion scavenger are provided. There is a risk that the life of the metal ion removing device may be reduced.
Therefore, by alternately filling the active nonwoven fabric and the other metal ion trapping material in all the parts in the plane direction, it is possible to avoid the occurrence of parts where the effective active groups are reduced at an early stage.
〔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。
[Means of claim 5]
According to the metal ion removing device of the fifth aspect, the inflow surface is covered with the net-like plate member. The opening of the plate-like member has a distribution such that the portion where the fuel tends to flow in the inflow surface becomes smaller, and the distribution of passage resistance is set according to the distribution of the opening of the plate-like member. .
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。 This means shows one form of setting the distribution of passage resistance in the metal ion removal layer. According to this embodiment, since the passage resistance increases as the mesh of the plate-shaped member decreases, the fuel guided to the portion where the fuel easily flows on the inflow surface flows through the portion where the passage resistance is large. The flow rate is low. In addition, the fuel guided to the portion where the fuel is difficult to flow flows through the portion having a low passage resistance, and the flow velocity becomes high. For this reason, since the flow velocity can be made uniform in the surface direction, the life of the metal ion removing device can be extended.
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。
The metal ion removal apparatus of
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。
Furthermore, assuming a macroscopic flow direction of the fuel from the upstream side to the downstream side in the metal ion removal layer, the fuel spreads on the inflow surface and flows into the metal ion removal layer, so that the macro flow direction is increased. On the other hand, it spreads in the direction perpendicular to the plane and passes through the metal ion removal layer.
The metal ion removal layer is provided such that the macroscopic flow direction passage resistance has a distribution in the plane direction, and the passage resistance distribution is such that the passage resistance increases as the portion of the inflow surface where the fuel easily flows. Is set to
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。 The inflow surface is covered with a mesh-like plate member. The opening of the plate-like member has a distribution such that the portion where the fuel tends to flow in the inflow surface becomes smaller, and the distribution of passage resistance is set according to the distribution of the opening of the plate-like member. .
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。 According to the metal ion removing apparatus of the second embodiment, the metal ion capturing material is active particles formed in a particle shape, and the metal ion removing layer is formed by being filled with a large number of active particles. The particle size of the filled active particles has a distribution in the plane direction, and the particle size distribution is set so that the part where the fuel easily flows into the inflow surface has a smaller particle size. The distribution of the passage resistance is set according to the distribution of.
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。
According to the metal ion removing device of the third embodiment, an active nonwoven fabric capable of capturing metal ions is used as one of the metal ion capturing materials constituting the metal ion removing layer, and the filling ratio of the active nonwoven fabric with respect to the surface direction. Distribution is provided. And distribution of passage resistance is set up according to distribution of the filling rate of an active nonwoven fabric.
According to the metal ion removing apparatus of Embodiment 4, the active nonwoven fabric is alternately filled with other metal ion trapping materials in the macroscopic flow direction.
〔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。
[Configuration of Example 1]
The structure of the metal
The metal
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。
The fuel injection device 3 includes, for example, a fuel supply pump 5 that pumps up fuel from the fuel tank 4 and discharges the fuel at a high pressure, and a
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。
And the metal
In the
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。
That is, the fuel supplied to the internal combustion engine contains a trace amount of metal ions as impurities, and a fatty acid such as oleic acid as a lubricant. For this reason, in the fuel, a salt reaction may occur between these metal ions and the fatty acid, and a fatty acid metal salt may be generated. Since the fatty acid metal salt is generally insoluble in fuel, it may be deposited on the sliding portion of the
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。
Therefore, according to the fuel injection device 3, for example, between the fuel tank 4 and the fuel supply pump 5, the metal
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。
For example, as shown in FIG. 2A, the metal
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。
That is, in the metal
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。
Here, the metal ion trapping material filled in the metal
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。
The
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。
Further, the
The
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。
The metal
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。
The distribution of the passage resistance is based on the distribution of the openings of the plate-
〔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。
[Effect of Example 1]
According to the metal
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。
As a result, the fuel guided to a portion where the fuel easily flows into the inflow surface 13 (for example, the vicinity of the center of the inflow surface 13) flows through the portion where the passage resistance is large in the metal
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。
As a result, it is possible to delay the generation of a site where the active active groups are reduced early in the plane direction, that is, a site that allows fuel to pass from the
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。
The
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。
As a result, the smaller the opening of the plate-
〔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。
[Example 2]
According to the metal
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。
As a result, the smaller the particle size of the cation exchange resin, the greater the passage resistance. Therefore, the fuel guided to the portion where the fuel easily flows into the inflow surface 13 (near the center of the inflow surface 13) is removed from the metal
〔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。
Example 3
According to the metal
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。
That is, in the metal
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。
And distribution of passage resistance is set up according to distribution of the filling rate of a cation exchange nonwoven fabric. That is, the non-woven
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。
As a result, the smaller the filling ratio of the cation exchange nonwoven fabric, the larger the passage resistance. Therefore, the fuel guided to the portion where the fuel easily flows into the inflow surface 13 (near the center of the inflow surface 13) is the metal
〔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。
Example 4
According to the metal
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。
And the filling ratio of a cation exchange nonwoven fabric is large in two steps according to the distance from a center, as shown in FIG.5 (b). That is, the filling ratio of the cation exchange nonwoven fabric is larger in the vicinity of the outer peripheral edge where the fuel hardly flows in the
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。
Here, the total ion exchange capacity of the cation exchange nonwoven fabric is smaller than the total ion exchange capacity of the particulate cation exchange resin. For this reason, when the specific part of the surface direction in the metal
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。
In addition, although the nonwoven fabric filling area |
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。
That is, with respect to the nonwoven
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。
As a result, the region where the effective active groups are reduced at an early stage is formed in a zigzag shape, and the life of the metal
〔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。
Example 5
According to the metal
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。
For this reason, on the
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。
The mesh plate-
For this reason, the lifetime of the metal
〔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。
Example 6
According to the metal
The particle size of the cation exchange resin filled in the metal
For this reason, the lifetime of the metal
〔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。
[Modification]
According to the metal
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
DESCRIPTION OF
Claims (5)
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。 A metal ion removing layer formed of a metal ion scavenger capable of capturing metal ions;
In the metal ion removing apparatus for removing metal ions contained in the fuel by passing the fuel through the metal ion removing layer,
The metal ion removal layer has an inflow surface for allowing fuel to flow into itself,
Assuming a macroscopic flow direction of the fuel from the upstream side to the downstream side in the metal ion removal layer, the fuel spreads on the inflow surface and flows into the metal ion removal layer, so that the macro flow. Extending in a plane direction perpendicular to the direction and passing through the metal ion removal layer,
The metal ion removal layer is provided so that the passage resistance in the macroscopic flow direction has a distribution in the plane direction,
The distribution of the passage resistance is set so that the passage resistance becomes larger in a portion where the fuel easily flows in the inflow surface.
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。 The metal ion removing apparatus according to claim 1, wherein
The metal ion scavenger is active particles formed in the form of particles, and the metal ion removal layer is formed by filling a large number of active particles,
The particle size of the filled active particles has a distribution in the plane direction,
The particle size distribution is set so that the portion of the inflow surface where the fuel tends to flow is smaller in the particle size,
The metal ion removing device, wherein the distribution of the passage resistance is set according to the distribution of the particle diameter.
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。 In the metal ion removal apparatus according to claim 1 or 2,
As one of the metal ion scavengers constituting the metal ion removal layer, an active nonwoven fabric capable of capturing metal ions is used,
Distribution is provided in the filling ratio of the active nonwoven fabric with respect to the surface direction,
The metal ion removing apparatus, wherein the distribution of the passage resistance is set according to the distribution of the filling ratio of the active nonwoven fabric.
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。 In the metal ion removal apparatus according to claim 3,
The active nonwoven fabric is alternately filled with the other metal ion trapping material in the macroscopic flow direction.
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。 In the metal ion removal apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The inflow surface is covered with a mesh-like plate member,
The opening of the plate-like member has a distribution such that the portion where the fuel easily flows in the inflow surface becomes smaller,
The metal ion removing apparatus, wherein the distribution of the passage resistance is set according to the distribution of the openings of the plate-like member.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2009226839A JP2011074827A (en) | 2009-09-30 | 2009-09-30 | Metal ion removal device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2012237257A (en) * | 2011-05-12 | 2012-12-06 | Denso Corp | Metal ion removal device |
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2009
- 2009-09-30 JP JP2009226839A patent/JP2011074827A/en active Pending
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