JP2014508245A - 配管連結器及び燃料噴射システム - Google Patents

Abstract

連結器本体（２８）と、第１の二重壁管に接続可能な第１の継手（２５）であって、第１の継手が、第１の二重壁配管の内側流動空間に接続可能な第１の部分（４５）及び外側流動空間に接続可能な第２の部分（４６）を含む、第１の継手と、第２の配管に接続可能な第２の継手（２６）と、第１の部分（４３）及び第２の部分（４４）を含む第３の継手（２７）であって、この第１の部分が第３の配管に接続可能である、第３の継手と、第１の継手の第１の部分（４５）、第２の継手（２６）、及び第３の継手の第１の部分（４３）に相互接続するために連結器本体内に配置された流路（２９）と、を備える配管連結器（２４）。この配管連結器（２４）は、第１の継手の第２の部分（４６）に流体接続するように配置された漏出チャネル（３１）と、この漏出チャネル（３１）から流体を排出するための漏出排出口（３２）と、第３の継手の第２の部分（４４）から漏出排出口（３２）に延びるとともに、第３の継手の第２の部分（４４）と漏出排出口（３２）との間に連続した流体接続を提供する排出チャネル（３６）と、漏出チャネル（３１）から漏出排出口（３２）への流体流を阻止する第１の位置、及び漏出チャネル（３１）から漏出排出口（３２）への流体流を許容する第２の位置を有する閉止部材（３４）と、を含む。閉止部材（３４）は、漏出チャネル（３１）内の流体圧力が一定の限界を超えて上昇する場合に、第１の位置から第２の位置へ移動するように構成されている。

Description

本発明は、第１の二重壁配管と、第２の配管と、第３の配管とに相互接続するための配管連結器に関する。また、本発明は、燃料噴射システムにも関する。

漏出する可能性を外側配管の内側だけにしておくために、ディーゼルエンジンの燃料配管を別の配管の内側に配置することが一般的に知られている。漏出が生じた場合には、漏出した燃料は、エンジン付近から離れる方向に外側配管の内側に沿って搬送することができる。この類の溶液の漏出を検出するために、例えば、様々な種類のプラグが使用されている。従って、漏出は、プラグを抜くことによって検出することができる。使用される別の方法は、取外し可能なホースを利用して、そのようにホースを取り外すことによって、漏出を検出している。しかしながら、この公知の方法は、漏出の位置の特定に非常に時間がかかり、また手間がかかるため、非常に洗練されているものではない。

本発明の目的は、二重壁配管を接続するための新しい配管連結器を提供することである。本発明のさらなる目的は、改良された燃料漏出検出システムを燃料噴射システムに提供することである。

請求項１乃至１０に開示されるような発明によって、この目的が達成される。

本発明による配管連結器は、連結器本体と、第１の二重壁管に接続可能な第１の継手であって、この第１の継手が、第１の二重壁配管の内側流動空間に接続可能な第１の部分、及び外側流動空間に接続可能な第２の部分を含む、第１の継手と、第２の配管に接続可能な第２の継手と、第１の部分及び第２の部分を含む第３の配管であって、この第１の部分が第３の継手に接続可能である、第３の継手と、第１の継手の第１の部分、第２の継手、及び第３の継手の第１の部分に相互接続するために連結器本体に配置された流路とを備える。この配管連結器は、第１の継手の第２の部分に流体接続するように配置された漏出チャネルと、この漏出チャネルから流体を排出するための漏出排出口と、第３の継手の第２の部分から漏出排出口に延びるとともに、第３の継手の第２の部分と漏出排出口との間に連続した流体接続を提供する排出チャネルと、漏出チャネルから漏出排出口への流体流を阻止する第１の位置、及び漏出チャネルから漏出排出口への流体流を許容する第２の位置を有する閉止部材と、を含む。この閉止部材は、漏出チャネル内の流体圧力が一定の限界を超えて上昇する場合に、第１の位置から第２の位置へ移動するように構成されている。

本発明の実施形態による配管連結器の断面図である。 本発明の実施形態による燃料噴射システムを示す模式図である。

以下に、本発明が、添付の図面を参照して例として説明される。

図１には、第１の二重壁配管と、第２の二重壁配管と、第３の配管とに流体的に相互接続するための配管連結器２４が示されている。二重壁配管は、燃料などの流体のための内側流動空間と、内側流動空間から漏出した流体のための外側流動空間とを含んでいる。配管連結器２４は、第１の二重壁配管の内側流動空間と、第２の二重壁配管の内側流動空間と、第３の配管とに相互接続するように構成されている。配管連結器２４は、Ｔ字型連結器とすることができる。

配管連結器２４は、３つの継手２５，２６，２７を備える。第１の継手２５は、第１の二重壁配管に接続可能である。第１の継手は、第１の二重壁配管の内側流動空間５６に接続可能な第１の部分４５と、外側流動空間５７に接続可能な第２の部分４６とを含む。第２の継手２６は、第２の二重壁配管の内側流動空間に接続可能である。第３の継手２７は、第１の部分４３と第２の部分４４とを含む。この第１の部分４３は、第３の配管に接続可能である。第３の配管は、流体のための内側流動空間と漏出する可能性のある流体のための外側流動空間とを含む、二重壁配管とすることができる。この場合に、第３の継手の第１の部分４３は、第３の配管の内側流動空間に接続可能であり、第３の継手の第２の部分４４は、外側流動空間に接続可能である。

配管連結器２４は、流路２９が、第１の継手の第１の部分４５と、第２の継手２６と、第３の継手の第１の部分４３とに流体的に相互接続するように構成される連結器本体２８を備える。漏出チャネル３１は、第１の継手の第２の部分４６と流体接続するように連結器本体２８に配置されている。配管連結器２４は、漏出チャネル３１からの流体を排出するための漏出排出口３２を含む。配管連結器２４は、第３の継手の第２の部分４４から漏出排出口３２に延びるとともに、第３の継手の第２の部分４４と漏出排出口３２との間に連続した流体接続を提供する排出チャネル３６を含む。この排出チャネル３６は、連結器本体２８内に配置されている。配管連結器２４は、第２の二重壁配管の外側流動空間を漏出チャネル３１に流体的に接続するためのチャネル又は他の手段を備えていない。

配管連結器２４には、漏出チャネル３１内に流入する燃料等の流体を検出するための漏出検出器３３が設けられている。この漏出検知器３３は、漏出チャネル３１内に延びるピン３４等の閉止部材を備える。このピン３４は、漏出チャネル３１から漏出排出口３２への流体流を阻止する第１の位置と、漏出チャネル３１から漏出排出口３２への流体流を許容する第２の位置とを有する。閉止部材３４は、漏出チャネル３１内の流体圧力が、一定の限界を超えて上昇する場合に、第１の位置から第２の位置へ移動するように構成されている。第１の位置において、ピン３４は、漏出チャネル３１をブロックし、従って、漏出チャネル３１から漏出排出口３２への燃料の流動を阻止することができる。第２の位置において、ピン３４は、漏出チャネル３１と漏出排出口３２との間に流体接続が存在するように、漏出チャネル３１を占有していない。

ピン３４には、漏出チャネル３１内の圧力が低い場合に、ピン３４を第１の位置に保持するための保持部材が設けられている。この保持部材は、ゴム又は他の適切な材料で作製されており、且つピン３４の外面の周囲に配置されたリング３５を備えている。このリング３５は、漏出チャネル３１の内面に接触している。ピン３４が第１の位置から第２の位置に向けて移動を開始するための圧力は、リング３５の適切な設計により設定することができる。第２の位置において、ピン３４は、連結器本体２８から突出している。これにより、ピン３４の第２の位置は、連結器２４の外部から検出することができる。漏出チャネル３１が、１つの継手のみと流体接続しているので、ピン３４が突出することによって、漏出が発生している二重壁供給管が指し示されることになる。

図２には、例えば大型ディーゼルエンジン等の大型レシプロエンジンの燃料噴射システム１が模式的に示されている。このエンジンのシリンダは、直列又はＶ型の構成として配置することができる。大型レシプロエンジンは、本明細書では、例えば、船舶、又は発電所において熱及び／又は電気を生産するメインエンジン及び補助エンジンとして使用することができるようなエンジンを指す。このエンジンは、重油によって作動させることができる。燃料噴射システム１は、エンジンのシリンダ内に燃料を噴射するための燃料噴射装置６を備える。また、燃料噴射システムは、例えば燃料タンク２等の燃料源を備えており、例えば燃料が、低圧ポンプ３によって燃料ライン４に沿って高圧ポンプ５内に供給される。高圧ポンプ５は、十分な噴射圧力が燃料噴射装置６で得られるレベルに燃料圧力を上昇させる。シリンダがＶ型に配置されている場合に、燃料噴射システム１は、両シリンダ列に共通の高圧ポンプを備えることができ、すなわち、各シリンダ列には、別個の高圧ポンプが設けられている。高圧ポンプ５には、燃料温度を測定するための温度センサ４７が設けられている。

燃料噴射システム１は、高圧ポンプ５から燃料噴射装置６に向けて燃料を供給するための二重壁供給管７を備える。二重壁供給管７の一端が、高圧ポンプ５に接続されている。二重壁供給管７は、燃料噴射装置６に向けて燃料を供給するための内側流動空間５６と、漏出する可能性のある燃料のための外側流動空間５７とを含む。燃料は、高圧ポンプ５から内側流動空間を介して燃料噴射装置６に向けて供給される。外側流動空間は、漏出する可能性のある燃料のための回収チャネルとして機能する。各燃料噴射装置６は、別個の給油管８を用いて二重壁供給管７に接続されている。給油管８の第１の端部が、燃料噴射装置６に接続される。給油管８の第２の端部が、図１に示される配管連結器２４によって二重壁供給管７に接続される。供給管７には、内側流動空間５６内の燃料圧力を測定するように構成された圧力センサ５５を設けることができる。この圧力センサ５５は、燃料の流動方向において、高圧ポンプ５と第１の配管連結器２４との間に設置することができる。

配管連結器２４の第１の継手２５と第２の継手２６とが、二重壁供給管７に接続される。第１の継手の第１の部分４５と第２の継手２６とが、二重壁供給管７の内側流動空間５６に接続される。第１の継手の第２の部分４６が、二重壁供給管７の外側流動空間５７に接続される。第３の継手の第１の部分４３が、給油管８に接続される。第２の継手２６に接続された二重壁供給管７の外側流動空間は、漏出チャネル３１と、第１の継手２６に接続された供給管７の外部流動空間とから流体的に分離されている。従って、配管連結器２４は、二重壁供給管７の外側流動空間を複数の区画３０に分断しており、それらの区画は、互いに流体的に分離されている。

二重壁供給管７には、供給管７を燃料タンク２に接続するための循環バルブ２３が設けられている。この循環バルブ２３は、エンジンの始動前に、例えばその噴射システムを加熱するため、噴射システム１の燃料の循環を可能にする。さらに、二重壁供給管７には、過剰な圧力に対して燃料噴射システム１を保護する安全バルブ４０が設けられている。この安全バルブ４０は、供給管７内の圧力を所定の最大圧力値を下回るように維持する。安全バルブ４０は、燃料噴射システム１を減圧させることが可能な、圧力降下弁としても機能させることができる。安全バルブ４０の出口側には、安全バルブ４０から排出される燃料が流れるような、排出容器４８とスロットル４９とが設けられている。このスロットル４９は、容器４８の下流側に配置されている。排出容器４８とスロットル４９とは、燃料の圧力脈動を減衰させる。さらに、安全バルブ４０の出口側には、安全バルブ４０から漏出する可能性のある燃料を明らかにするために、燃料温度を測定するための燃料温度センサ５４が設けられている。循環バルブ２３と安全バルブ４０とは、戻りライン４１を通じて燃料タンク２に接続される。循環バルブ２３と安全バルブ４０とは、単一のバルブ・モジュール５０に一体化することができる。また、バルブ・モジュール５０は、排出容器４８とスロットル４９とを備える。バルブ・モジュール５０は、燃料温度センサ５４も備えることができる。循環バルブ２３と安全バルブ４０とは、最後の配管連結器の下流側の位置において二重壁供給管７に接続される。高圧容積部５１は、二重壁供給管７の内側流動空間に接続することができる。この高圧容積部５１の目的は、内側流動空間内の燃料の圧力脈動を減衰させることである。高圧容積部５１は、最後の配管連結器２４の下流側の位置において二重壁供給管に接続することができる。バルブ・モジュール５０には、二重壁供給管７の内側流動空間内の燃料圧力を測定するために配置される圧力センサ５２を設けることができる。圧力センサ５５と燃料圧力センサ５２との圧力測定値は、内側流動空間内の燃料圧力の制御に使用される。内側流動空間内の燃料圧力は、センサ５２，５５によって測定されるより高い方の圧力に基づいて制御することができる。

燃料噴射システム１は、一つ以上の給油管８が接続されるような圧力保持装置（コモンレール）なしで提供されている。従来のコモンレール式燃料噴射システムは、燃料が、高圧ポンプから供給されるとともに、燃料がさらに給油管によって一つ以上の燃料噴射装置に供給されるような圧力保持装置を備えている。図１に示される噴射システムは、そのような圧力保持装置、すなわち１つ以上の給油管８が接続されるような圧力保持装置を含まない。燃料噴射の技術分野において、圧力保持装置は、加圧された燃料のかなりの量を貯蔵しなければならない、すなわち燃料が圧力保持装置内で蓄積されていることが知られている。圧力保持装置の形状に依存して、圧力保持装置の流動断面積は、典型的にはその圧力保持装置に接続された燃料排出配管の断面積よりもかなり大きくなる。図面に示される実施形態において、供給管７（内側流動空間）の流動断面積は、その供給管７に接続される給油管８の流動断面積と同じ大きさ又はそれよりもわずかに大きくなる。

燃料噴射装置６の基本構成が、図１により詳細に示されている。この燃料噴射装置６は、エンジンのシリンダヘッド９に取り付けられている。このシリンダヘッド９は、給油管８が配置される穴（ボア）２０を含む。燃料噴射装置６は、燃料チャンバ１２とニードルバルブ１１とが配置されている噴射装置本体１０を備える。このニードルバルブ１１は、燃料チャンバ１２からエンジンシリンダ１３内への燃料噴射を制御する。ニードルバルブ１１の位置に依存して、燃料チャンバ１２からシリンダ１３内への燃料噴射が許容又は阻止される。燃料噴射装置６は、燃料のための圧力保持装置１４を備える。この圧力保持装置１４は、燃料噴射装置６の不可欠な部分である。圧力保持装置１４は、噴射装置本体１０内に配置することができる。圧力保持装置１４の容積は、完全な（１００％）エンジン負荷時における１つの噴射イベントの間に、燃料噴射装置６によって噴射される燃料の噴射量（体積）の少なくとも４０倍であり、典型的には５０〜７０倍である。

圧力保持装置１４は、接続チャネル１５を介して燃料チャンバ１２に流体接続される。流量ヒューズ１６が、接続チャネル１５内に配置されている。この流量ヒューズ１６は、燃料噴射装置６が故障した場合に、例えばニードルバルブ１１が適正な閉止を失敗したときに、燃料噴射装置の圧力保持装置１４から燃料チャンバ１２への燃料の流れを阻止することができる。

燃料噴射装置６は、燃料が給油管８を通じて供給されるような制御チャンバ１７を含む。この制御チャンバ１７の入口側には、制御チャンバ１７内への燃料の流量を制限することが可能なスロットル１８が設けられている。制御チャンバ１７内の燃料圧力が、ニードルバルブ１１に作用する。制御チャンバ１７内の燃料圧力による力によって、ニードルバルブ１１を閉止位置に向けて付勢する。ニードルバルブ１１の移動、従ってシリンダ１３内への燃料噴射を、制御チャンバ１７内の燃料圧力を調整することによって制御することができる。制御チャンバ１７から燃料を排出するための戻りライン１９が、燃料噴射装置６に接続される。この戻りライン１９は、シリンダヘッド９内の第２の穴５３内に配置される、又は第２の穴５３に接続される。制御バルブ２１が、制御チャンバ１７からの燃料の排出を制御するために戻りライン１９内に配置されている。制御バルブ２１は、ソレノイドバルブとすることができる。燃料噴射装置６には、また、ニードルバルブ１１を閉止位置に向けて付勢するばね２２が設けられている。

燃料噴射を開始するために、制御バルブ２１が開かれる。燃料は、制御チャンバ１７から戻りライン１９内に流出して、制御チャンバ１７内の燃料圧力が減少する。燃料は、第２の穴５３と戻りライン２１とを通じて燃料タンク２内に流出する。制御チャンバ１７内の圧力が十分に低い場合に、燃料チャンバ１７内の燃料圧力によって生じる力は、ばね２２の力に抗してニードルバルブ１１を開放位置に向けて付勢する。その結果、ニードルバルブ１１がその着座位置から持ち上げられ、燃料が、燃料チャンバ１２からシリンダ１３内に噴射される。制御バルブ２１が閉止される場合に、制御チャンバ１７内の燃料圧力が増大する。その結果、ニードルバルブ１１が、着座位置に対してその閉止位置に戻され、それによって、燃料チャンバ１２からシリンダ１３内への燃料噴射が停止する。

給油管８は、シリンダヘッド９の穴２０内に配置されている。配管連結器２４は、穴２０の開口部が、第３の継手２７と排出チャネル開口部とを取り囲むように、シリンダヘッド９に接続されている。配管連結器２４は、シリンダヘッド９に取り付けることができるような取付ブラケット４２を備える。給油管８の外面と穴２０の内面との間のクリアランスが、燃料噴射装置６から漏出した燃料用のドレインチャネルとして機能する。穴２０は、排出チャネル３６を通じて漏出排出口３２に流体接続されている。これにより、燃料噴射装置６から漏出した燃料を、漏出排出口３２を通じて排出することができる。

図１は、漏出が存在せず、且つピン３４が連結器本体２８の第１の位置にあるような通常の状態を示している。漏出する燃料が、漏出チャネル３１に流出する場合に、漏出チャネル内の圧力が上昇し始める。漏出チャネル３１内の圧力が一定のレベルを超えて上昇すると、ピン３４は、第２の位置に到達するまでに、連結器本体２８から外向きに移動し始める。第２の位置において、燃料が、漏出チャネル３１から漏出排出口３２に流出する。漏出チャネル３１が、１つの区画３０のみと流体接続しているので、ピン３４が突出することによって、リークが発生している供給管の区分が指し示される。

排出ライン３７が、漏出排出口３２に接続される。配管連結器２４からの排出ライン３７は、共通の回収ライン３８に接続される。排出ライン３７から漏出する燃料の流れが、回収ライン３８に導かれる。回収ライン３８には、漏出検出装置３９が設けられている。この漏出検出装置３９は、排出ライン３７からのすべての燃料が流れる位置において回収ライン３８に接続される。燃料噴射装置６の正常な作動条件において、少量の燃料が燃料噴射装置６から漏出するので、より大量の燃料の漏出だけが検出されることが好ましい。従って、漏出検出装置３９は、所定値を超える流量を有する燃料流量のみを検出するように構成されている。所定の流量を超過した場合に、漏出検出装置３９は、アラームをトリガする、あるいは燃料噴射装置６又は二重壁供給管７からの燃料の漏出があることを指し示すように構成されている。漏出検出装置が漏出を指し示すとともに、すべてのピン３４が、第２の位置にある場合に、燃料が、燃料噴射装置６及び／又は給油管８から漏出している。同様に、複数のピン３４のうちの少なくとも一つが、第２の位置にある場合に、燃料が、二重壁供給管７から漏出している。ピン３４は、リークが発生している供給管の区分も指し示す。

Claims (10)

1. 第１の二重壁配管と、第２の配管と、第３の配管との内側流動空間に相互接続するための配管連結器において、当該配管連結器は：
   連結器本体と；
   第１の二重壁配管に接続可能な第１の継手であって、該第１の継手が、第１の二重壁配管の内側流動空間に接続可能な第１の部分（４５）と、外側流動空間に接続可能な第２の部分（４６）とを含む、第１の継手と；
   第２の配管に接続可能な第２の継手と；
   第１の部分（４３）と第２の部分（４４）とを含む第３の継手であって、第１の部分（４３）が、第３の配管に接続可能である、第３の継手と；
   第１の継手の第１の部分（４５）と、第２の継手と、第３の継手の第１の部分（４３）とに相互接続するために連結器本体に配置された流路と；
   を備える、配管連結器であって、
   当該配管連結器が：
   第１の継手の第２の部分（４６）に流体接続するように配置された漏出チャネルと、
   該漏出チャネルから流体を排出するための漏出排出口と、
   第３の継手の第２の部分（４４）から前記漏出排出口に延びるとともに、第３の継手の第２の部分（４４）と前記漏出排出口との間に連続した流体接続を提供する排出チャネルと、
   前記漏出チャネルから前記漏出排出口への流体流を阻止する第１の位置と、前記漏出チャネルから前記漏出排出口への流体流を許容する第２の位置とを有する閉止部材と、を含み、
   該閉止部材は、前記漏出チャネル内の流体圧力が一定の限界を超えて上昇する場合に、第１の位置から第２の位置へ移動するように構成されている、
   配管連結器。
2. 前記閉止部材の位置は、前記配管連結器の外側から検出可能である、
   請求項１に記載の配管連結器。
3. 前記閉止部材は、第２の位置において前記連結器本体から突出するように構成されている、
   請求項１又は２に記載の配管連結器。
4. 第２の配管が、二重壁配管であり、第２の継手が、第２の配管の内側流動空間に接続可能である、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の配管連結器。
5. 前記配管連結器は、第２の二重壁配管の外側流動空間を前記漏出チャネルに流体接続するための手段を有していない、
   請求項４に記載の配管連結器。
6. レシプロエンジンのための燃料噴射システムであって、当該燃料噴射システムは：
   前記エンジンのシリンダ内に加圧された燃料を噴射する燃料噴射装置と、
   噴射する燃料を加圧するための高圧ポンプと、
   該高圧ポンプから前記燃料噴射装置に向けて燃料を供給するための内側流動空間と、漏出する可能性のある燃料のための外側流動空間とを含む二重壁供給管と、
   該二重壁供給管から前記燃料噴射装置へ燃料を供給する給油管と、を備えており、
   前記二重壁供給管は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の前記配管連結器によって、前記給油管に接続されており、前記配管連結器の第１の継手と第２の継手とが、前記二重壁供給管に接続されており、第３の継手が、前記給油管に接続されている、
   燃料噴射システム。
7. 排出ラインが、漏出排出口に接続されており、回収ラインが、前記排出ラインに流体接続するように配置されている、
   請求項６に記載の燃料噴射システム。
8. 前記回収ラインには、漏出検出装置が設けられている、
   請求項７に記載の燃料噴射システム。
9. 前記燃料噴射装置は、燃料の制御チャンバを有しており、前記燃料噴射装置からの燃料噴射が、前記制御チャンバ内の燃料圧力を調整することによって制御される、
   請求項６乃至８のいずれか一項に記載の燃料噴射システム。
10. 前記制御チャンバから燃料を排出するための戻りラインが、前記燃料噴射装置に接続されている、
    請求項６乃至９のいずれか一項に記載の燃料噴射システム。

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