JP2013512822A - スナップアセンブリ分離フロート蒸気ベント装置 - Google Patents

Abstract

この発明は、概して、船外船舶用燃料噴射エンジンといった内燃機関のための蒸気ベントシステムに関する。この蒸気ベントシステムは、蒸気分離器から蒸気を放出するためにスナップアセンブリ分離フロート蒸気ベントを含む。このスナップアセンブリの設計により、コスト、振動、および組立てに必要な条件が減じられる。

Description

発明の背景
１．技術分野
この発明は、概して内燃機関に関し、より具体的にはスナップアセンブリ分離フロート蒸気ベントを有する船外船舶用燃料噴射エンジンのための蒸気ベントシステムに関する。

２．関連技術
内燃機関の技術では、エンジンにおける熱の蓄積が、エンジンの燃料供給システムに悪影響を及ぼして、燃料がエンジンの燃焼室に導入される前に気化することがあるという問題が、長きにわたり認識されている。この状態は、一般的に蒸気閉塞（vapor lock）と呼ばれており、エンジンの部品に有害な影響を与える可能性があるだけでなく、エンジンの性能不良、過熱、およびエンジン動作の中断を引き起こす可能性がある。燃料蒸気は特に、燃料噴射エンジンには不都合である。一般的に、燃料噴射エンジンにおいて、燃料は、燃料噴射器によって燃焼室内に噴射される前に、高圧燃料ポンプによって燃料レールに導入される。この燃料レールは一般的にエンジンの燃焼熱のために比較的高温に加熱され、加熱された燃料は、アイドリングならびに始動および停止動作など、エンジンの使用率が低い間に、燃料システムに戻される。

通常、燃料レールからの、加熱された燃料は、蒸気分離器に戻され、この分離器において、加熱された燃料により生じた燃料蒸気が凝縮されて液体燃料に戻された後、高圧ポンプおよび燃料レールに再び導入される。このような蒸気分離器は、当該技術では既に知られており、分離器の中を通過する何らかの形態の冷却材を用いて、加熱された燃料を冷却し燃料蒸気を凝縮して液体燃料に戻す。ほとんどの船外船舶用途では、たとえば、液体冷却材が動作環境から供給され、湖水または海水が冷却のためにエンジン内で循環する。しかしながら、このような水は、水中で浮遊している海草、漂流物または小さな生物体といった汚染物質を含んでいることがあるので、エンジン冷却システムおよび蒸気分離器が、ごみおよび汚染物質で詰まってしまう危険性がある。先行技術の蒸気分離器のもう１つの欠点は、構成部品が複雑であるために製造費用が高くなる可能性があるとともに組立て時間が長くなる可能性がある点である。したがって、当該技術では、製造が比較的簡単で汚染物質で詰まる可能性を低下させる分離器を持つことが、望ましい進歩となるであろう。

燃料蒸気が燃料噴射器に向かわないようにするための１つの方法が、米国特許第６，８５７，４１９号に記載されている。エンジンの冷却中に凝縮しなかった燃料蒸気は、チャンバの上部にあるフロートニードル弁を通ってチャンバから逃げる。図１に示されるように、圧力逃し弁が、チャンバの上部に設けられ、予め定められた内部圧力に達すると、蒸気を逃す。図１は、先行技術による蒸気分離器の上部壁アセンブリを示す。蒸気通路２４６は、蒸気出口２４８がその終端であり、上部壁アセンブリ２３２内を通るように形成されている。蒸気通路２４６の下端に位置しているのは、ニードル弁プランジャ２５２とニードル弁座２５４とを含むニードル弁アセンブリ２５０である。フロートアセンブリ２５６が、ニードル弁アセンブリ２５０に装着され、サポートアーム２５８と、フロートアーム２６２の一端に取付けられたフロート２６０とを含む。フロートアーム２６２の他端は、フロート２６０が上下に旋回できるよう、ピボットピン２６４によってサポートアーム２５８に旋回可能に装着されている。ニードル弁プランジャ２５２は、フロート２６０が上向きに旋回したときにニードル弁プランジャがニードル弁座２５４の上に載ってニードル弁を封止するように、フロートアーム２６２上に装着されている。しかしながら、フロート２６０が下向きに旋回すると、ニードル弁プランジャは、ニードル弁座２５４から離れて弁を開き、チャンバ内の蒸気および空気をニードル弁を通して蒸気通路２４６に出し、蒸気出口２４８から放出する。

図２を参照して、閉鎖バイアスベント弁を用いて、蒸気および／または空気を、閉じられたチャンバ内の液体から分離する。閉鎖バイアスベント弁２１０は、燃料蒸気分離器２３０の燃料チャンバ２７０内に設置されたフロート２７２によって機能するようにされ、フロート２７２は、ばねの力に抗してレバーアーム２１４を旋回させる、上向きに延びるフロートアーム２６８を有する。具体的には、上向きのフロートアーム２６８およびレバーアーム２１４はそれぞれフック２６９および２１９を有する。燃料蒸気分離器２３０が指定された満杯レベルまで燃料で充填されると、フロート２７２が上向きに移動してフック２６９とフック２１９が互いに離される。結果として、閉鎖バイアスベント弁１０はその閉じた位置に留まる。逆に、燃料蒸気分離器２３０が空のとき、または、閉じられた燃料チャンバ２７０内の流体レベルが、閉じられた燃料チャンバ２７０内における気化燃料の蓄積によって空になると、フロート２７２が閉じられた燃料チャンバ２７０内の指定レベルよりも下に落ちる。この移動の間にフック２６９およびフック２１９が結合することにより、弁２１０がその開放位置に置かれて気化燃料を燃料蒸気分離器２３０から放出する。

本発明のある実施の形態に従うと、蒸気ベントアセンブリは、ヒンジピンブラケットを備え、ヒンジピンブラケットは、一方の端部に隣接する細長いフロートガイド部材と他方の端部に隣接するばね保持部材とを有し、この他方の端部には、貫通開口部と、端部間におけるスナップ保持機能を有する、横方向に間隔を開けて設けられた一対のサポートアームとがあり、さらに、フロートガイド部材に摺動可能な状態で配置されたフロートと、ばねとを備え、ばねの対向する端部のうち一方の端部はヒンジピンブラケット上のばね保持部材によって保持され、さらに、弁ニードルと、フロートブラケットとを備え、フロートブラケットは、一方の端部に隣接しばねのもう一方の端部を保持するように構成されたばね保持部材と、他方の端部に隣接するフロート保持部材とを有し、フロート保持部材は、フロートを組立てられた状態で保持するように、かつ、貫通通路を開閉するために弁ニードルを動作可能な状態で支持するように、構成され、フロートブラケットは、ばね保持部材とフロート保持部材との間で横断する方向に延在するロック部材を有し、ロック部材は、ヒンジピンブラケット上のスナップ保持機能と、ロック状態のスナップ係合をすることにより、アセンブリを組立てられた状態で維持するように構成される。

本発明の上記およびそれ以外の局面、特徴および利点は、現在好ましい実施の形態および最良の形態に関する以下の説明、以下の特許請求の範囲および添付の図面と関連付けて考慮されると、より容易に理解されるであろう。

先行技術に従う蒸気分離器の上部壁アセンブリを示す。 先行技術に従う燃料蒸気分離器を示し、閉鎖バイアスベント弁が閉鎖位置にあり、フロートが解放位置にある状態を示している。 本発明の別の局面に従う、スナップアセンブリ分離フロート蒸気ベントを示す。 図３に示されるスナップアセンブリの分解図を示す。 図３に示されるスナップアセンブリの分解図を示す。 ベントが開放位置にある図３に示されるスナップアセンブリの側面図を示す。 ベントが閉鎖位置にある図３に示されるスナップアセンブリの側面図を示す。

現在好ましい実施の形態の詳細な説明
エンジンは一般的に、ガソリンまたはエタノールのような液体燃料で動く。液体燃料はエンジンによって燃料タンクから汲み上げられる。低圧燃料供給ポンプが、燃料を、タンクから、供給ラインを通して汲み上げる。この燃料は、先行技術の図２に示されるもののような蒸気分離器に送られる。この蒸気分離器は、流入してきた低圧の燃料から発せられた蒸気、および、エンジンから戻ってきた熱い攪拌された燃料から発せられた蒸気をも、集めて放出する。次に、高圧ポンプが燃料を圧力によって燃料噴射システムに供給し、この燃料がエンジンによって消費される。

より具体的には、蒸気分離器は、燃料から発せられた蒸気を集めて放出する。蒸気分離器は、液体燃料および燃料から発せられた蒸気双方を収容するように封止されたハウジングによってその輪郭が定められ、蒸気を逃すための蒸気ベントを有する。この場合、蒸気分離器は、分離されるフロート弁によって制御される。このフロート弁は、蒸気分離器内の液体燃料のレベルに反応する。液体燃料が蒸気ベントから逃げるおそれがあるときは必ず、このフロート弁が自動的に閉じる。それ以外の場合は、蒸気ベントは開いたままで燃料蒸気を排出する。

図３は、本発明に従う、例示としての、スナップアセンブリ分離フロート蒸気ベントを示す。このアセンブリ３００は、ヒンジピンブラケット３０２と、フロート３２０と、フロートブラケット３３５と、ロック部材３４０とを含み、これらがともに動作することにより、フロート３２０を上向きおよび下向きに移動させてベントを開放および閉鎖する。フロート３２０は、合成樹脂で構成することができ、摺動可能な状態でガイド部材に取付けられ、一対のサポートアームまたはヒンジピンブラケット３４０によって回転可能な状態で支持される。

図４Ａおよび図４Ｂは、図３に示されるスナップアセンブリの分解図を示す。このスナップアセンブリは、ある例示としての実施の形態では、分離フロート蒸気ベントアセンブリであり、このアセンブリはヒンジピンブラケット３０２を含み、ヒンジピンブラケット３０２は、一方の端部に隣接する細長いフロートガイド部材３０５と、他方の端部に隣接するばね保持部材３１０とを有し、この他方の端部には、貫通開口部と、端部間におけるスナップ保持機能を有する、横方向に間隔を開けて設けられた一対のサポートアーム３１５とがある。このアセンブリはまた、フロートガイド部材３０５に摺動可能な状態で配置されたフロート３２０と、ばね３２５とを有し、このばねの対向する端部のうち一方の端部は、ヒンジピンブラケット３０２上のばね保持部材３１０によって保持される。加えて、このアセンブリは、弁ニードル３３０と、フロートブラケット３３５とを有し、フロートブラケット３３５は、一方の端部に隣接しばねのもう一方の端部（ばね保持部材３１０で固定されるばねの端部の反対側）を保持するように構成されたばね保持部材と、他方の端部に隣接するフロート保持部材とを有し、フロート保持部材は、フロートを組立てられた状態で保持するように、かつ、貫通通路を開閉するために弁ニードル３３０を動作可能な状態で支持するように、構成されている。ロック部材３４０は、ばね保持部材とフロート保持部材との間で横断する方向に延びており、ロック部材は、ヒンジピンブラケット上のスナップ保持機能と、ロック状態のスナップ係合をすることにより、このアセンブリを組立てられた状態で維持するように構成される。

図５Ａおよび図５Ｂは、図３に示されるスナップアセンブリの側面図であり、図５Ａではベントが開放位置にあり図５Ｂではベントが閉鎖位置にある。閉じられたチャンバ内の流体レベルが、閉じられた燃料チャンバ内における気化燃料の蓄積によって空になると、アセンブリ３００が動作して、フロートを、フロートが分離されて気化燃料が放出される下方位置に移動させる。一方、閉じられたチャンバ内の流体レベルが満杯になると、アセンブリ３００が動作して、フロートを、フロートが結合されベントが閉鎖状態を保つ上方位置に移動させる。

上記教示に照らせば本発明に数多くの変形が可能であることは明らかである。したがって、本発明は、以下の特許請求の範囲の中で、具体的に記載されたもの以外のやり方で実施し得ることが、理解されるはずである。

図３は、本発明に従う、例示としての、スナップアセンブリ３００分離フロート蒸気ベントを示す。このアセンブリ３００は、ヒンジピンブラケット３０２と、フロート３２０と、フロートブラケット３３５と、ロック部材３４０とを含み、これらがともに動作することにより、フロート３２０を上向きおよび下向きに移動させてベントを開放および閉鎖する。フロート３２０は、合成樹脂で構成することができ、摺動可能な状態でガイド部材に取付けられ、ヒンジピンブラケット３０２上の一対のサポートアーム３０５によって回転可能な状態で支持される。

図４Ａおよび図４Ｂは、図３に示されるスナップアセンブリ３００の分解図を示す。このスナップアセンブリ３００は、ある例示としての実施の形態では、分離フロート蒸気ベントアセンブリであり、このアセンブリはヒンジピンブラケット３０２を含み、ヒンジピンブラケット３０２は、一方の端部に隣接する細長いフロートガイド部材３０５と、他方の端部に隣接するばね保持部材３１０とを有し、この他方の端部には、貫通開口部と、端部間におけるスナップ保持機能を有する、横方向に間隔を開けて設けられた一対のサポートアーム３１５とがある。このアセンブリ３００はまた、フロートガイド部材３０５に摺動可能な状態で配置されたフロート３２０と、ばね３２５とを有し、このばねの対向する端部のうち一方の端部は、ヒンジピンブラケット３０２上のばね保持部材３１０によって保持される。加えて、このアセンブリ３００は、弁ニードル３３０と、フロートブラケット３３５とを有し、フロートブラケット３３５は、一方の端部に隣接しばねのもう一方の端部（ばね保持部材３１０で固定されるばねの端部の反対側）を保持するように構成されたばね保持部材３４５と、他方の端部に隣接するフロート保持部材３５０とを有し、フロート保持部材は、フロートを組立てられた状態で保持するように、かつ、貫通通路を開閉するために弁ニードル３３０を動作可能な状態で支持するように、構成されている。ロック部材３４０は、ばね保持部材３４５とフロート保持部材３５０との間で横断する方向に延びており、ロック部材３４０は、ヒンジピンブラケット３０２のサポートアーム３１５上のスナップ保持機能と、ロック状態のスナップ係合をすることにより、このアセンブリを組立てられた状態で維持するように構成される。

図５Ａおよび図５Ｂは、図３に示されるスナップアセンブリ３００の側面図であり、図５Ａではベントが開放位置にあり図５Ｂではベントが閉鎖位置にある。閉じられたチャンバ内の流体レベルが、閉じられた燃料チャンバ内における気化燃料の蓄積によって空になると、アセンブリ３００が動作して、フロート３２０を、フロート３２０がフロート保持部材３５０の表面３５５に結合されて気化燃料が放出される図５Ａの下方位置に移動させる。一方、閉じられたチャンバ内の流体レベルが満杯になると、アセンブリ３００が動作して、フロート３２０を、フロート３２０がフロート保持部材３５０の表面３５５から分離されてベントが閉鎖状態を保つ図５Ｂの上方位置に移動させる。

Claims (5)

1. 蒸気ベントアセンブリであって、
   ヒンジピンブラケットを備え、前記ヒンジピンブラケットは、一方の端部に隣接する細長いフロートガイド部材と他方の端部に隣接するばね保持部材とを有し、前記他方の端部には、貫通開口部と、端部間におけるスナップ保持機能を有する、横方向に間隔を開けて設けられた一対のサポートアームとがあり、さらに、
   前記フロートガイド部材に摺動可能な状態で配置されたフロートと、
   ばねとを備え、前記ばねの対向する端部のうち一方の端部は前記ヒンジピンブラケット上のばね保持部材によって保持され、さらに、
   弁ニードルと、
   フロートブラケットとを備え、前記フロートブラケットは、一方の端部に隣接し前記ばねのもう一方の端部を保持するように構成されたばね保持部材と、他方の端部に隣接するフロート保持部材とを有し、前記フロート保持部材は、前記フロートを組立てられた状態で保持するように、かつ、貫通通路を開閉するために前記弁ニードルを動作可能な状態で支持するように、構成され、前記フロートブラケットは、前記ばね保持部材と前記フロート保持部材との間で横断する方向に延在するロック部材を有し、前記ロック部材は、前記ヒンジピンブラケット上の前記スナップ保持機能と、ロック状態のスナップ係合をすることにより、前記アセンブリを組立てられた状態で維持するように構成される、蒸気ベントアセンブリ。
2. 閉じられた燃料チャンバ内の流体レベルが、前記閉じられた燃料チャンバ内における気化燃料の蓄積によって空になると、前記アセンブリは前記フロートを下方位置に移動させて前記気化燃料を放出するように動作する、請求項１に記載の蒸気ベントアセンブリ。
3. 閉じられた燃料チャンバ内の流体レベルが満杯になると、前記アセンブリは前記フロートを上方位置に移動させて前記ベントが閉鎖された状態を保つように動作する、請求項１に記載の蒸気ベントアセンブリ。
4. 燃料供給システムであって、
   液体燃料が蓄えられる燃料タンクと、
   前記液体燃料を前記タンクから蒸気分離器に汲み入れる低圧ポンプと、
   前記低圧ポンプからの前記液体燃料を受け前記燃料から発せられた蒸気を集める蒸気分離器とを備え、前記蒸気分離器は、スナップアセンブリ機能を有する蒸気ベントアセンブリを含み、さらに、
   前記蒸気分離器に接続され前記液体燃料を燃焼機関の噴射システムに送る高圧ポンプを備える、燃料供給システム。
5. 前記蒸気分離器は、
   ヒンジピンブラケットを備え、前記ヒンジピンブラケットは、一方の端部に隣接する細長いフロートガイド部材と他方の端部に隣接するばね保持部材とを有し、前記他方の端部には、貫通開口部と、端部間におけるスナップ保持機能を有する、横方向に間隔を開けて設けられた一対のサポートアームとがあり、さらに、
   前記フロートガイド部材に摺動可能な状態で配置されたフロートと、
   ばねとを備え、前記ばねの対向する端部のうち一方の端部は前記ヒンジピンブラケット上のばね保持部材によって保持され、さらに、
   弁ニードルと、
   フロートブラケットとを備え、前記フロートブラケットは、一方の端部に隣接し前記ばねのもう一方の端部を保持するように構成されたばね保持部材と、他方の端部に隣接するフロート保持部材とを有し、前記フロート保持部材は、前記フロートを組立てられた状態で保持するように、かつ、貫通通路を開閉するために前記弁ニードルを動作可能な状態で支持するように、構成され、前記フロートブラケットは、前記ばね保持部材と前記フロート保持部材との間で横断する方向に延在するロック部材を有し、前記ロック部材は、前記ヒンジピンブラケット上の前記スナップ保持機能と、ロック状態のスナップ係合をすることにより、前記アセンブリを組立てられた状態で維持するように構成される、請求項４に記載の燃料システム。