JP2015014235A - フィルタ装置及び圧力調整器 - Google Patents

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。

特開２０１０−１６７４１７号公報

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。

一実施形態の圧力調整器を備える供給システムと、同供給システムからＣＮＧが供給されることにより運転される内燃機関とを示す模式図。 同実施形態の圧力調整器を模式的に示す断面図。 同実施形態の圧力調整器のフィルタ装置の概略構成を拡大して示す断面図。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

・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。

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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。