JP2012525539A - プラスチック筐体を有する船舶燃料供給システムおよびその構成方法 - Google Patents

Abstract

船舶燃料供給システムおよびその構成方法は、燃料フィルタ筐体および燃料蒸気セパレータ筐体のうちの少なくとも１つに、そこから横方向に延在する下側支持キャップを設け、下側支持キャップは燃料フィルタ筐体および／または燃料蒸気セパレータ筐体とのプラスチック材料の単一ピースとして形成される。さらに、このシステムは、下側支持キャップから上方向に延在する熱シールドを含む。燃料フィルタ筐体および／または燃料蒸気セパレータ筐体と、下側支持キャップと、熱シールドとは、６５０℃の炎に２ １／２分間直接的に晒されても溶けない熱硬化プラスチックのモノリシックピースとして構成される。

Description

関連出願への相互参照
この出願は２００９年４月２７日に出願された、本願明細書において全文参照により援用される米国仮特許出願連続番号第６１／１７２，８６０号の利益を主張する。

発明の背景
１．技術分野
この発明は一般的に船舶燃料供給システムに関し、より特定的には、スターンドライブ式および船内式の船舶燃料供給システムに関する。

２．関連技術
燃料蒸気セパレータアセンブリのような船舶燃料供給構成要素は典型的に、互いに別個に構成される構成要素と、アルミニウムおよび鋼のような金属材料とから組み付けられる。これらの構成要素は、構成される際に、単位モジュールとして共通に一緒にバンドルされる。特に、燃料供給システムが船内に収容されて船の外部に直接的に露出していないスターンドライブ式および船内式の船舶適用例において金属材料を用いる主な目的は、米国沿岸警備要件（US Coast Guard requirement）１８３．５９０に基づく熱への抵抗要件および燃焼テスト要件を満たすためである。金属の構成要素は、熱および燃焼テスト要件を満たすが、時間とともに、特に塩水環境において腐食しやすくなるという問題がある。したがって、金属の構成要素では典型的に、たとえば電着塗布によって金属の構成要素の外面上がコーティングされて腐食の発生が抑制される。コーティング材料を金属の構成要素に塗布しなければならないことによって、材料コストおよび製造に関連するコストが増加するという問題がある。さらにコーティングは時間の経過により、液体燃料によって腐食しやすくなり得る。したがって、コーティングされた金属の構成要素をプラスチックの構成要素と置き換えるための努力がなされてきたが、プラスチック構成要素は前述の燃焼テスト要件を満たすことができない。

本発明の一局面に従って構成される、スターンドライブ式または船内式の船舶エンジンのための燃料供給システムは、米国沿岸警備要件１８３．５９０に基づく熱および燃焼テスト要件に合格することが可能なプラスチック材料の構成を用いる。プラスチック材料は、２つ以上の構成要素の少なくとも一部を提供するよう構成される単一のモノリシックピースの材料として形成され得る。これにより、公知の燃料供給システムの個々に構成された構成要素のいくつかが不要になる。さらに、このプラスチック材料は、コーティングされる必要なく、特に酸化および海水への露出による腐食に対して抵抗がある。さらに、構成要素は、隣接するエンジン機構または他の構造に合致または実質的に合致するよう成形されることが可能である。これにより、起こり得る「熱ポケット」または熱トラップの形成を回避する。したがって、システムの構成要素の数およびそれに関連する製造コストが低減されるとともに、効率的な封体部（動作空間）に個々の構成要素をパッケージングする性能が向上する。

本発明に従って構成される１つの燃料供給システムは、燃料フィルタ筐体と燃料蒸気セパレータ筐体とのうち少なくとも１つを含む船舶燃料供給システムに、そこから横方向に延在する下側支持キャップを設け、下側支持キャップは燃料フィルタ筐体および／または燃料蒸気セパレータ筐体との単一ピースのプラスチック材料として形成される。さらに、このシステムは、下側支持キャップから上方向に延在する熱シールドを含む。燃料フィルタ筐体および／または燃料蒸気セパレータ筐体と、下側支持キャップと、熱シールドとが、６５０℃の炎に２ １／２分間直接的に晒されても溶けない熱硬化プラスチックのモノリシックピースとして構成される。

本発明の別の局面に従うと、熱シールドは、燃料蒸気セパレータ筐体の外側に配置される高圧力燃料ポンプを放射熱への露出から遮蔽するよう構成される。

本発明のさらに別の局面に従うと、搭載板が熱シールドとは反対の下側支持キャップから上方向に延在し、この搭載板は、燃料フィルタ筐体と下側支持キャップとのプラスチック材料の単一ピースとして形成される。燃料蒸気セパレータ筐体はフィルタ筐体と流体連通するよう構成され、燃料蒸気セパレータ筐体は、燃料蒸気が燃料蒸気セパレータ筐体内において液体燃料から分離されるとともに、そこから外方向へベントされること可能にするよう蒸気ベントポートを有する。

本発明の別の局面に従うと、本発明に従って構成される船舶燃料供給システムは、互いに熱硬化プラスチック材料の単一ピースとして形成される燃料フィルタ筐体および燃料蒸気セパレータ筐体を含む燃料蒸気セパレータアセンブリを提供する。当該プラスチック材料は、米国沿岸警備要件１８３．５９０に基づく前述の熱および燃焼テスト要件に合格することができる。

本発明のさらに別の局面に従うと、船舶燃料供給システムのための構成要素を構成する方法が提供される。この方法は、６５０℃の炎に２ １／２分間直接的に晒されても溶けない熱硬化プラスチックを用いて、燃料フィルタ筐体と燃料蒸気セパレータ筐体とのうちの少なくとも１つを、上記筐体から延在する一体成形された下側支持キャップと、下側支持キャップから上方向に延在する一体成形された熱シールドと成形するステップを含む。

本発明のこれらおよび他の局面、特徴、および利点は、以下の現在の好ましい実施例および最良の形態の詳細な説明、特許請求の範囲、および添付図面と関連して考慮すると、より容易に理解されるであろう。

本発明の一局面に従って構成される船舶燃料供給システムの斜視図である。 図１の船舶燃料供給システムのモノリシックの燃料フィルタ筐体および熱シールドの斜視図である。 本発明の別の局面に従って構成される船舶燃料供給システムの分解斜視図である。 異なる視点からの図３の船舶燃料供給システムの別の分解斜視図である。 カバーが取除かれた図３の船舶燃料供給システムの上面図である。 本発明の別の局面に従って構成される船舶燃料供給システムの、図５に類似した図である。

現在の好ましい実施例の詳細な説明
より詳細に図面を参照して、図１は以下において燃料蒸気セパレータアセンブリまたは単純にアセンブリ１０とも称する、本発明の一局面に従って構成される船舶燃料供給システムを示す。アセンブリ１０は、スターンドライブ式または船内式の船舶エンジンのための燃料供給システムとして機能し、米国沿岸警備要件１８３．５９０に基づく熱および燃焼テスト要件に合格することが可能なプラスチック材料を用いて構成される。米国沿岸警備要件１８３．５９０では、アセンブリの実質的な部分、特に外側に露出した表面を構成する場合、２ １／２分間、６５０℃の炎に露出しても溶けることなく耐える能力が要求される。プラスチック材料から構成されるので、構成要素の材料コストおよびそれに関連する製造コストは低減される。さらに当該プラスチック材料は、コーティングされなくても、特に酸化および海水への露出による腐食に抵抗可能であり、効率的な構成に成形することができる。これにより、アセンブリ１０は、最小の封体部内に搭載され得る。

例示される実施例において、アセンブリ１０は、前述のプラスチック材料から構成される燃料フィルタ筐体１２と、以下において格納部または蒸気セパレータ筐体１４と称する蒸気セパレータ格納部とを有する。燃料フィルタ筐体１２は燃料フィルタ１３を内部に受け入れるように構成され、格納部１４は液体燃料から燃料蒸気を分離するように機能する。プラスチック材料は、約３００℃で溶ける標準的な熱可塑性物質とは異なり、溶けることなく熱を遮蔽するとともに前述の燃焼テストに耐えることができる。したがって、完成したプラスチック構成要素は当該テストに合格するとともに、このプラスチック材料によって遮蔽される如何なる構成要素も熱への露出から保護される。燃料フィルタ筐体１２および格納部１４を構成するのにもっともよく適していると考えられるプラスチック材料は、圧縮および射出成形に好適な、鉱物が充填されたガラス繊維強化ビニールエステル化合物から形成される熱硬化プラスチックである。このようなプラスチック材料の１つは、商業的に入手可能であり、ＢＭＣ６８５またはＢＭＣ６９５の名称で販売され、イリノイ州ウエストシカゴのBulk Molding Compounds社から購入可能である。

アセンブリ１０は、低圧力ポンプ１６および高圧力ポンプ１８を含む。低圧力ポンプ１６は、上流の燃料タンク（図示せず）から燃料フィルタ筐体１２を通じて液体燃料を注入するよう機能する。液体燃料は燃料フィルタ筐体１２を通過し、フィルタ１３によってフィルタリングされる。次いで、低圧力ポンプ１６は、フィルタリングされた液体燃料を格納部１４の中へと注入する。低圧力ポンプ１６は、図１では格納部１４の外側にあるように示される。高圧力ポンプ１８も図１では格納部１４の外側にあるように示される。次いで、高圧力ポンプ１８は格納部１４から高圧力燃料排出ポート１９を通って内燃機関（図示せず）の燃料噴射器アレイに液体燃料を注入する。

格納部１４は、液体燃料から燃料蒸気を分離するよう機能し、セパレータ壁を有し得る。セパレータ壁は、所望のように格納部とのプラスチック材料の単一ピースとして格納部１４内に成形される。燃料蒸気は、液体燃料から分離される際、たとえば蒸気ベントポート２０を通じて格納部１４からベントされる。ここで蒸気ベントポート２０は、水冷ポート２１に加えて、上側格納部キャップまたはカバー２２に形成されるように示される。上側格納部キャップ２２は、プラスチック材料の別個のピースとして構成され、任意の所望のフィッティングおよび形状を有するよう成形され得る。格納部１４は、上側カバー２２に隣接する上端２６と、下端または基部２８との間を延在する略円筒壁２４とを有する。上端２６は、格納部１４の長手方向の中心軸３０に略垂直な面に沿って延在するよう示される。基部２８は、格納部１４が使用のために搭載される方位に対応するよう軸３０に対して傾斜した関係にある傾斜面を有するよう成形される。基部２８は、水冷コイルへの取付のためのポート３２のような所望のフィッティングおよび／または開口部を有するよう成形され得る。水冷コイルの例としては、格納部１４ならび／または燃料ラインにおける受入れのためにサイズ決めされる渦巻き型クーリングコイル（spiral wound coiling coil)(図示せず）がある。燃料ラインは燃料フィルタ筐体１２からの液体燃料の流入および高圧力ポンプ１８への流出のためのものである。さらに、図１に示すように、格納部１４は、格納部１４を燃料フィルタ筐体１２に取付けることを容易にするよう、ここではボルト通路３３として示される搭載機構を有するように成形され得る。

燃料フィルタ筐体１２は、上側カバーまたはキャップ３１と、そこから横方向に延在する下側支持基部またはキャップ３４とを有する。下側支持キャップ３４は、燃料フィルタ筐体１２とのプラスチック材料の単一のモノリシックピースとして形成される。さらに、直立した支持熱シールド３６が、下側支持キャップ３４から上方向に延在する。熱シールド３６は燃料フィルタ筐体１２および下側支持キャップ３４に取付けられ、燃料フィルタ筐体１２と下側支持キャップ３４とのプラスチック材料の単一のモノリシックピースとして形成される。熱シールド３６は、外部に搭載された高圧力燃料ポンプ１８を熱および炎への露出から遮蔽するように構成され、部分的な円筒状の構成を有するように示される。しかしながら、「成形された（as molded）」の構成要素であるので、熱シールド３６は、所望の外部および内部構成を提供するよう任意の好適な形状を有するように構成され得るということが認識されるべきである。

さらに、モノリシックの「成形された（as molded）」プラスチック構成要素は好ましくは搭載板３８を含む。搭載板３８は、搭載板３８と熱シールド３６とが横方向に互いに好適な距離だけ間隔を空けて所望の構成要素を間に受け入れるように下側支持キャップ３４の熱シールド３６とは反対側から上方向に延在する。図２においてもっともよく示されるように、搭載板３８は、燃料フィルタ筐体１２および下側支持キャップ３４から直接的に延在する。搭載板３８は好ましくは、燃料フィルタ筐体１２、したがってアセンブリ１０を支持構造（図示せず）に搭載するための貫通口４０を有するよう成形される。示されるように、グロメット４２が開口部４０の各々に配置される。さらに、搭載板３８は好ましくは、格納部１４を搭載するのを容易にするために搭載機構を有するように成形される。ここでは搭載機構は、格納部１４上のボルト通路３３と整列するよう構成されるボルト貫通路４４として示される。

図３−図５では、本発明の別の局面に従って構成される、燃料蒸気セパレータアセンブリ１１０とも称する船舶燃料供給システムが示される。１００だけずらした同じ参照番号は同様の機構を特定するよう用いられる。アセンブリ１１０は、燃料フィルタ筐体１１２と、格納部１１４と、低圧力および高圧力ポンプ１１６、１１８と、冷却コイル４４とを有する。前述の実施例とは異なり、燃料フィルタ筐体１１２および格納部１１４は、熱硬化性プラスチック材料の単一のモノリシックピースとして構成される。さらに、低圧力および高圧力ポンプ１１６、１１８を格納部１１４の外部に配置するのではなく、格納部１１４のプラスチック壁がポンプ１１６、１１８に対して熱シールドとして機能するように両者とも格納部１１４の中に受け入れられる。さらに、ポンプ１１６、１１８の配置と、液体燃料の流れと燃料蒸気の流れおよび分離とを調節することを容易にするよう、バッフル壁４６が、格納部１１４とのプラスチック材料の単一ピースとして成形される。示される実施例では、バッフル壁４６の少なくとも一部がポンプ１１６、１１８の間を延在する。高圧力燃料ポンプ１１８は、バッフル壁４６の半円筒部または半円筒よりも若干大きい部分によって与えられる、高圧力燃料ポンプ１１８がしっかりと嵌るキャビティ内に受け入れられる。低圧力燃料ポンプ１１６は、バッフル壁４６において円筒状の壁が設けられた部分内に受け入れられる。燃料流量の要件に依存して、バッフル壁４６は、さまざまな構成を有するよう形成され、特に格納部１１４とのプラスチック材料の単一ピースとして成形されるという簡潔さが与えられ得る。さらに、冷却コイル４４を格納部１１４に配置するとともに、水入口フィッティングおよび水出口フィッティング５０、５２を冷却コイル４４に結合することを容易にするために、格納部１１４の側壁４８は、内部に成形された入口開口部５４と出口開口部５６とを有する。

上側キャップ１３１、１２２は、燃料フィルタ筐体１１２および格納部１１４をそれぞれカバーするようプラスチック材料を用いて別個に成形される。格納部の上側キャップ１２２は、内部に成形された高圧力燃料排出ポート１１９および圧力調整ポート５８を有するよう形成される。

図５Ａでは、本発明の別の局面に従って構成される、燃料蒸気セパレータアセンブリ２１０とも称する船舶燃料供給システムが示される。２００だけずらした同じ参照番号は同様の機構を特定するよう用いられる。アセンブリ２１０は上で論じたアセンブリに非常に似ているが、低圧力および高圧力ポンプ２１６、２１８が単一の燃料蒸気セパレータ格納部２１４に対して内側にあるのではなく、高圧力燃料ポンプ２１８が格納部２１４の内部に受け入れられる一方、低圧力燃料ポンプ２１６は燃料フィルタ筐体２１２内の円筒状の燃料フィルタ２１３内に同心状に受け入れられる。別の態様では、アセンブリ２１０は、アセンブリ１１０について論じたのと同様のままである。

上で論じた実施例１０、１１０、２１０では、すべての成形されたプラスチック構成要素の外観は、隣接した構造に合致または実質的に合致するよう成形され得る。したがって、熱トラップとも称される熱ポケットの形成が回避される。さらに、プラスチック構成要素の外面の外観は、平滑かつ丸いコーナ部を有するように成形され得、これにより熱トラップの形成をさらに回避する。たとえば、フィルタ筐体１２は、その基部が軸３０に対して傾斜した関係で形成されるように示される。この基部は、エンジンへの組み付けの際、略水平であり、隣接したエンジン表面と当接した面一の関係となる。したがって、基部２８と隣接したエンジン表面との間で熱トラップの形成がない。

上記教示に鑑みて、本発明の多くの修正例および変形例が可能であることは明らかである。したがって、如何なる究極的に許可される請求項の範囲内において、本発明は具体的に説明したのとは別の態様で実施されてもよいということが理解されるべきである。

Claims (22)

1. 船舶燃料供給システムであって、
   燃料フィルタ筐体および燃料蒸気セパレータ筐体の少なくとも１つと、
   前記少なくとも１つの燃料フィルタ筐体または燃料蒸気セパレータ筐体から延在する下側支持キャップと、
   前記下側支持キャップから上方向に延在する熱シールドとを含み、
   前記少なくとも１つの燃料フィルタ筐体および燃料蒸気セパレータと、前記下側支持キャップと、前記熱シールドとは、６５０℃の炎に２ １／２分間直接的に晒されても溶けない熱硬化プラスチックのモノリシックピースとして構成される、船舶燃料供給システム。
2. 前記下側支持キャップから延在するとともに、前記下側支持キャップとの熱硬化プラスチックのモノリシックピースとして構成される搭載板をさらに含む、請求項１に記載の船舶燃料供給システム。
3. 前記搭載板は、燃料フィルタ筐体または燃料蒸気セパレータ筐体の前記少なくとも１つに取付けられる、請求項２に記載の船舶燃料供給システム。
4. 前記搭載板および前記熱シールドは、互いに横方向に間隔を空けた関係で前記下側支持キャップの対向する側から延在する、請求項２に記載の船舶燃料供給システム。
5. 前記燃料蒸気セパレータ筐体の外部に搭載される高圧力燃料ポンプをさらに含み、前記熱シールドは前記高圧力燃料ポンプを遮蔽するように構成される、請求項４に記載の船舶燃料供給システム。
6. 前記熱シールドは前記燃料フィルタ筐体から延在する、請求項５に記載の船舶燃料供給システム。
7. 前記熱シールドと前記搭載板との間に配置される前記下側支持キャップとは別個のピースの材料として構成される燃料蒸気セパレータ筐体をさらに含む、請求項５に記載の船舶燃料供給システム。
8. 前記下側支持キャップは前記燃料フィルタ筐体と前記燃料蒸気セパレータ筐体との両方との熱硬化プラスチックのモノリシックピースとして構成される、請求項１に記載の船舶燃料供給システム。
9. 前記燃料蒸気セパレータ筐体内に配置される高圧力燃料ポンプおよび低圧力燃料ポンプをさらに含む、請求項８に記載の船舶燃料供給システム。
10. 前記高圧力燃料ポンプと前記低圧力燃料ポンプとの間を延在するバッフル壁をさらに含み、前記バッフル壁は前記燃料蒸気セパレータ筐体との熱硬化プラスチックのモノリシックピースとして構成される、請求項９に記載の船舶燃料供給システム。
11. 前記燃料蒸気セパレータ筐体内に配置される高圧力燃料ポンプと、前記燃料フィルタ筐体内に配置される低圧力燃料ポンプとをさらに含む、請求項８に記載の船舶燃料供給システム。
12. 燃料フィルタ筐体および燃料蒸気セパレータ筐体の少なくとも１つを、前記筐体から延在する一体成形された下側支持キャップおよび前記下側支持キャップから上方向に延在する一体成形された熱シールドと、６５０℃の炎に２ １／２分間直接的に晒されても溶けない熱硬化プラスチックを用いて成形するステップを含む、船舶燃料供給システムのための構成要素を構成する方法。
13. 前記下側支持キャップから延在する搭載板を、前記下側支持キャップとの熱硬化プラスチックのモノリシックピースとして成形するステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記燃料フィルタ筐体または前記燃料蒸気セパレータ筐体のうちの少なくとも１つと取付けられた関係で前記搭載板を成形する、請求項１３に記載の方法。
15. 前記搭載板と前記熱シールドとを前記下側支持キャップの対向する側上に互いに横方向に間隔を空けた関係で成形する、請求項１３に記載の方法。
16. 前記燃料蒸気セパレータ筐体と前記熱シールドとの間に高圧力燃料ポンプを搭載するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記熱シールドを前記燃料フィルタ筐体と取付けられる関係に成形するステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記熱シールドと前記搭載板との間の前記下側支持キャップとは別個のピースの材料として構成される燃料蒸気セパレータ筐体を配置するステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
19. 前記燃料フィルタ筐体および前記燃料蒸気セパレータ筐体の両方との熱硬化プラスチックのモノリシックピースとして前記下側支持キャップを成形するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
20. 高圧力燃料ポンプおよび低圧力燃料ポンプを前記燃料蒸気セパレータ筐体内に配置するステップをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
21. 前記高圧力燃料ポンプと前記低圧力燃料ポンプとの間を延在するバッフル壁を、燃料蒸気セパレータ筐体との熱硬化プラスチックのモノリシックピースとして成形するステップをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
22. 高圧力燃料ポンプを前記燃料蒸気セパレータ筐体内に配置するとともに、低圧力燃料ポンプを前記燃料フィルタ筐体内に配置するステップをさらに含む、請求項１９に記載の方法。

Images