金属イオン除去装置
【課題】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、金属イオンの除去工程を効率化する金属イオン除去装置を提供する。
【解決手段】金属イオン除去装置１は、燃料に含まれる陽イオンを引き寄せる陰極６２と、燃料に含まれる陰イオンを引き寄せる陽極６３と、燃料に含まれる金属イオンを捕捉する金属イオン除去部６４とを備える。そして、陰極６２は、金属イオン除去部６４により包囲されている。これにより、金属イオンは、陰極６２および金属イオン除去部６４の方に引き寄せられて移動するため、金属イオン除去部６４に近づくにつれて濃度が高まる。このため、金属イオンを、金属イオン除去部６４によって捕捉しやすくなるので、金属イオンの除去工程を効率化することができる。
【解決手段】金属イオン除去装置１は、燃料に含まれる陽イオンを引き寄せる陰極６２と、燃料に含まれる陰イオンを引き寄せる陽極６３と、燃料に含まれる金属イオンを捕捉する金属イオン除去部６４とを備える。そして、陰極６２は、金属イオン除去部６４により包囲されている。これにより、金属イオンは、陰極６２および金属イオン除去部６４の方に引き寄せられて移動するため、金属イオン除去部６４に近づくにつれて濃度が高まる。このため、金属イオンを、金属イオン除去部６４によって捕捉しやすくなるので、金属イオンの除去工程を効率化することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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Ｎａ、Ｋ等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。
【０００３】
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手段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、金属イオン除去手段は、例えば、キレート樹脂や活性炭のような金属イオンを捕捉する活性粒子が充填された充填層であり、燃料は、この充填層を通過することで金属イオンを除去される。また、特許文献１によれば、一対の電極を燃料の流れの中に配し、この一対の電極間に電圧を印加することで、陰極側の電極に金属イオンを析出させる金属イオン除去手段も開示されている。
【０００４】
ところで、燃料に含まれる金属イオンは極微量であって極めて低濃度であるため、除去能力の高い金属イオン除去手段が必要である。このため、除去すべき金属イオンは極微量であるにもかかわらず、除去能力の高い金属イオン除去手段が必要となってしまい、燃料からの金属イオンの除去工程は極めて非効率的である。
【特許文献１】特開２００６−１０５０９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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において、金属イオンの除去工程を効率化することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
〔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、燃料に含まれる金属イオンを除去するものであり、燃料の流れの中に配されて、燃料に含まれる陽イオンを引き寄せる陰極と、燃料の流れの中に配されて、燃料に含まれる陰イオンを引き寄せる陽極と、燃料に含まれる金属イオンを捕捉する金属イオン除去部とを備える。そして、陰極は、金属イオン除去部により包囲されている。
【０００７】
これにより、金属イオンは、陰極および金属イオン除去部の方に引き寄せられて移動するため、金属イオン除去部に近づくにつれて濃度が高まる。このため、金属イオンを、金属イオン除去部によって捕捉しやすくなるので、金属イオンの除去工程を効率化することができる。
【０００８】
〔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、燃料から分離された水分が溜まる水溜室が設けられ、水溜室に、陰極および陽極が収容されている。
これにより、水溜室が燃料から水分に置き換わると、陰極と陽極との間は、電気抵抗が大きく低下して導通状態になる。このため、水分が溜まって排水すべき時期を検出することができる。
【０００９】
〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の金属イオン除去装置は、燃料から異物を除去する濾過部を備え、水溜室は、濾過部の下側に形成され、濾過部で分離された水分を貯留する。
この手段は、水溜室の水分が、異物を除去するための濾過部により燃料から分離されたものであることを示すものである。また、この手段によれば、燃料フィルタにおいて、既存の水溜室に陽極、陰極および金属イオン除去部を収容することで金属イオン除去装置を構成できるので、金属イオンを除去するための特別のスペースが不要となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
最良の形態の金属イオン除去装置は、燃料に含まれる金属イオンを除去するものであり、燃料の流れの中に配されて、燃料に含まれる陽イオンを引き寄せる陰極と、燃料の流れの中に配されて、燃料に含まれる陰イオンを引き寄せる陽極と、燃料に含まれる金属イオンを捕捉する金属イオン除去部とを備える。そして、陰極は、金属イオン除去部により包囲されている。
【００１１】
また、金属イオン除去装置には、燃料から分離された水分が溜まる水溜室が設けられ、水溜室に、陰極および陽極が収容されている。
さらに、金属イオン除去装置は、燃料から異物を除去する濾過部を備え、水溜室は、濾過部の下側に形成され、濾過部で分離された水分を貯留する。
【実施例】
【００１２】
〔実施例の構成〕
実施例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、燃料に含まれる異物を除去する燃料フィルタ２に組み込まれている。そして、燃料フィルタ２は、例えば、図１に示すように、コモンレール３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４の一部を構成している。
【００１３】
なお、燃料噴射装置４は、例えば、燃料タンク６から燃料を汲み上げる電動式の低圧供給ポンプ７と、低圧供給ポンプ７から供給された燃料を高圧化して吐出する高圧供給ポンプ８と、高圧供給ポンプ８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３と、内燃機関の気筒ごとに搭載され、コモンレール３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９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低圧、高圧供給ポンプ７、８およびインジェクタ９等の動作を制御する電子制御装置（以下、ＥＣＵとする）１０とを備える周知構造を有するものである。
【００１４】
ここで、インジェクタ９は、例えば、図２に示すように、噴孔１３を開閉するニードル弁１４を有し、ニードル弁１４の動作により燃料を噴射するノズル１５と、ＥＣＵ１０からの指令に基づき、ニードル弁１４を動作させる駆動力を発生するアクチュエータ１６と、燃料のインレット１７、およびアウトレット１８を有し、ノズル１５およびアクチュエータ１６が、各々、先端側、後端側に装着される本体１９とからなる周知構造を有する。
【００１５】
ノズル１５は、ニードル弁１４を軸方向に摺動自在に支持して収容するためのガイド孔２４と、ガイド孔２４の先端側に設けられたサック室２５と、サック室２５とノズル１５の外部とを連通する噴孔１３とを有する。ガイド孔２４とサック室２５との間はテーパ状に縮径されてテーパ面を形成しており、このテーパ面は、ニードル弁１４の先端が離着するシート面２６をなす。
【００１６】
また、ニードル弁１４は、後端部が摺動軸部２８をなし、摺動軸部２８が後端側のガイド孔２４に収容されて摺動自在に支持され、摺動軸部２８よりも先端側の部分は、ガイド孔２４の内周壁との間に、コモンレール３から受け入れた高圧の燃料が導入されるノズル室２９を形成する。また、ニードル弁１４の先端にはシート面２６に離着するシート部３０が設けられ、シート部３０がシート面２６に離着することで、ノズル室２９とサック室２５および噴孔１３との間が開閉されて、燃料の噴射が開始または停止される。
【００１７】
なお、ノズル室２９には、コモンレール３から受け入れた高圧の燃料が通る高圧流路３２が接続しており、高圧流路３２を介して高圧の燃料が導入される。また、ノズル室２９の燃料圧は、ニードル弁１４に対して、常時、噴孔１３を開放する方向に作用している。
【００１８】
アクチュエータ１６は、ＥＣＵ１０からの指令に応じて通電開始または停止されるソレノイドコイル３４、ソレノイドコイル３４への通電開始または停止により軸方向に駆動されるアーマチャ３５、アーマチャ３５の先端に保持されてアーマチャ３５とともに軸方向に変位して背圧室３６を開閉する弁体３７、アーマチャ３５の摺動軸部を摺動自在に支持して弁体３７の軸方向変位を安定させる弁ボディ３８、アーマチャ３５および弁体３７の復元バネ３９を有する。そして、アクチュエータ１６は、弁体３７を軸方向に変位させてニードル弁１４に作用する背圧を操作することでニードル弁１４を軸方向に駆動する。
【００１９】
ここで、ニードル弁１４の後端にはコマンドピストン４３が当接しており、コマンドピストン４３の後端側に、コマンドピストン４３を介してニードル弁１４に背圧を及ぼす燃料が流出入する背圧室３６が形成されている。また、背圧室３６は、入側オリフィス４４を介して、常時、高圧流路３２と連通する一方、出側オリフィス４５を介して弁体３７により低圧流路４６との間を開閉される。
【００２０】
つまり、アクチュエータ１６は、弁体３７により背圧室３６と低圧流路４６との間を開閉することで背圧を操作する。なお、低圧流路４６とは、コモンレール３から受け入れた燃料の内、ノズル１５から噴射されることなく燃料タンク６に戻される燃料が通る流路である。また、入側、出側オリフィス４４、４５は、背圧室３６の後端側を形成するオリフィスプレート４７に設けられており、出側オリフィス４５は、弁体３７による開弁時に、入側オリフィス４４よりも燃料の通過流量が大きくなるように設けられている。
【００２１】
本体１９には、コマンドピストン４３を軸方向に摺動自在に支持して収容するためのガイド孔５０が設けられ、さらに、高圧、低圧流路３２、４６が、それぞれインレット１７の燃料受入口、アウトレット１８の燃料戻し口に通じるように設けられている。
【００２２】
また、コマンドピストン４３は、後端部が摺動軸部５１をなし、摺動軸部５１が後端側のガイド孔５０に収容されて摺動自在に支持され、摺動軸部５１よりも先端側の部分は、ガイド孔５０の内周壁との間に、ノズル室２９および背圧室３６からリークした燃料を受け入れる低圧室５２を形成する。なお、低圧室５２は、低圧流路４６に通じるように設けられており、低圧室５２の燃料は、低圧流路４６を通って燃料タンク６に戻される。また、低圧室５２には、ニードル弁１４およびコマンドピストン４３の復元バネ５３が収容されている。
【００２３】
以上の構成により、ソレノイドコイル３４に通電が開始されると、アーマチャ３５および弁体３７が後端側に変位して背圧室３６から低圧流路４６への燃料の流出が始まり、背圧が低下する。このため、ニードル弁１４に作用する軸方向の合力は、噴孔１３を開放する方向に強くなり、ニードル弁１４が後端側に変位して噴孔１３を開放し、燃料の噴射が開始される。
【００２４】
そして、ソレノイドコイル３４への通電が停止されると、アーマチャ３５および弁体３７が先端側に変位して背圧室３６から低圧流路４６への燃料の流出が止まり、高圧流路３２から背圧室３６への燃料の流入により背圧が上昇する。このため、ニードル弁１４に作用する軸方向の合力は、噴孔１３を閉鎖する方向に強くなり、ニードル弁１４が先端側に変位して噴孔１３を閉鎖し、燃料の噴射が停止される。
【００２５】
このように、インジェクタ９内には、噴射開始および停止の動作に重要な各種の摺動部等（例えば、ニードル弁１４の摺動軸部２８およびシート部３０、コマンドピストン４３の摺動軸部５１、ならびにアーマチャ３５の摺動軸部）が設けられている。そして、これらの摺動部等に脂肪酸金属塩が析出すると、インジェクタ９の作動不良を引き起こす虞がある。
【００２６】
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Ｎａ、Ｋ等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９の摺動部等に析出して作動不良を引き起こす虞がある。
【００２７】
そこで、燃料噴射装置４によれば、例えば、燃料に含まれる異物を除去する燃料フィルタ２に、金属イオン除去装置１が組み込まれ、燃料から金属イオンが積極的に除去されている。なお、燃料フィルタ２は、例えば、低圧供給ポンプ７から高圧供給ポンプ８に至る燃料流路に配されている。
【００２８】
燃料フィルタ２は、例えば、図３に示すように、異物を捕捉する濾過部５５を備え、金属イオン除去装置１は濾過部５５の下側に組み込まれている。すなわち、濾過部５５の下側には、濾過部５５により燃料から分離された水分が溜まる水溜室５６が形成され、水溜室５６に、金属イオン除去装置１が設けられている。
【００２９】
また、濾過部５５の軸心部には、入側パイプ５８から受け入れた燃料を水溜室５６の方に導く軸心流路５９が設けられている。そして、入側パイプ５８から燃料フィルタ２内に導入された燃料は、軸心流路５９を上から下に向かって流れた後、水溜室５６にて径方向外側に分散するとともに流れ方向を上向きに変え、濾過部５５を通過して出側パイプ６０に達する。なお、水溜室５６の滞留成分は、燃料フィルタ２の経時使用とともに、徐々に燃料から水分に置き換わっていく。
【００３０】
金属イオン除去装置１は、燃料に含まれる陽イオンを引き寄せる陰極６２と、燃料に含まれる陰イオンを引き寄せる陽極６３と、燃料に含まれる金属イオンを捕捉する金属イオン除去部６４とを備え、陰極６２、陽極６３および金属イオン除去部６４が水溜室５６に収容されている。そして、陰極６２、陽極６３間に外部電源６５から電圧を印加できるように電気回路が組まれ、陰極６２は、金属イオン除去部６４により外周側を包囲されている。
【００３１】
金属イオン除去部６４は、例えば、軸方向（上下方向）に所定の高さを有する円筒状のケース６７に活性粒子６８が充填されて設けられ、陰極６２は、ケース６７の内周側に同軸的に収容されている。ここで、活性粒子６８とは、イオン交換樹脂、キレート樹脂、または活性炭のように金属イオンを捕捉することができる物質であって、粒子状に成形されているものである。
【００３２】
また、ケース６７は、活性粒子６８の飛散を防止しつつ燃料の通過を可能とするように、メッシュ、ネットまたは網により設けられている。
そして、燃料中の金属イオンは、陰極６２に引き寄せられて金属イオン除去部６４の方に向かい、金属イオン除去部６４に達すると活性粒子６８により捕捉される。
【００３３】
〔実施例の効果〕
実施例の金属イオン除去装置１は、燃料に含まれる陽イオンを引き寄せる陰極６２と、燃料に含まれる陰イオンを引き寄せる陽極６３と、燃料に含まれる金属イオンを捕捉する金属イオン除去部６４とを備える。そして、陰極６２は、金属イオン除去部６４により包囲されている。
これにより、金属イオンは、陰極６２および金属イオン除去部６４の方に引き寄せられて移動するため、金属イオン除去部６４に近づくにつれて濃度が高まる。このため、金属イオンを、金属イオン除去部６４によって捕捉しやすくなるので、金属イオンの除去工程を効率化することができる。
【００３４】
また、燃料フィルタ２には、燃料から分離された水分が溜まる水溜室５６が設けられ、水溜室５６に、陰極６２および陽極６３が収容されている。
これにより、水溜室５６が燃料から水分に置き換わると、陰極６２と陽極６３との間は、電気抵抗が大きく低下して導通状態になる。このため、水分が溜まって排水すべき時期を検出することができる。
【００３５】
〔変形例〕
実施例の金属イオン除去部６４によれば、活性粒子６８は円筒状のケース６７に充填されていたが、活性粒子６８を充填する構成は、この態様に限定されない。すなわち、金属イオン除去部６４は陰極６２を包囲するように設けられていればよいので、例えば、図４に示すように、ケース６７を軸方向に厚みを有する円板状に設け、この円板状のケース６７に活性粒子６８を充填して金属イオン除去部６４を設け、この金属イオン除去部６４を濾過部５５の下側に配するとともに、金属イオン除去部６４と濾過部５５との間に陰極６２を配してもよい。
【００３６】
また、活性粒子６８を金属イオン除去部６４において保持する手段は、ケース６７への充填方式に限定されず、例えば、燃料透過性を有する多孔質の樹脂成形体の孔内等に活性粒子６８を溶着保持させてもよく、繊維成形体に活性粒子６８を保持させてもよい。
【００３７】
また、実施例の燃料フィルタ２によれば、燃料は、軸心流路５９を上から下に向かって流れた後、水溜室５６にて径方向外側に分散して流れ方向を上向きに変え、濾過部５５を通過して出側パイプ６０に達していたが、燃料フィルタ２内の燃料の流れ方向は、このような態様に限定されない。
【００３８】
例えば、軸心流路５９の替わりに濾過部５５の外周側に環状の流路を設け、この環状の流路を通じて燃料を水溜室５６の方に導いた後、水溜室５６にて径方向内側に分散させ、流れ方向を上向きに変えさせて濾過部５５を通過させてもよい。また、濾過部５５の直下に入側パイプ５８を接続し、燃料フィルタ２内に導入された燃料に、直ちに濾過部５５を通過させるようにしてもよい。
【００３９】
また、実施例の金属イオン除去装置１の要部（陰極６２、陽極６３および金属イオン除去部６４）は、燃料フィルタ２の水溜室５６に配されていたが、金属イオン除去装置１の要部を配する位置は、この態様に限定されない。例えば、金属イオン除去装置１の要部を、燃料タンク６内に配してもよく、燃料タンク６から燃料フィルタ２に向かう燃料流路に配してもよい。
【００４０】
また、実施例の金属イオン除去装置１を有する燃料噴射装置４によれば、インジェクタ９は、内燃機関の気筒ごとに搭載され、コモンレール３から燃料の分配を受けて各気筒内に燃料を直接噴射するものであったが、燃料噴射装置４の構成は、この態様に限定されるものではない。例えば、インジェクタ９を吸気管に配し、吸気管内に燃料を噴射して混合気を形成し、この混合気を内燃機関に供給するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】燃料噴射装置の構成図である（実施例）。
【図２】インジェクタの構成図である（実施例）。
【図３】（ａ）は燃料フィルタの内部を示す部分断面図であり、（ｂ）は、金属イオン除去装置の要部を示す説明図である（実施例）。
【図４】燃料フィルタの内部を示す説明図である（変形例）。
【符号の説明】
【００４２】
１ 金属イオン除去装置
５５ 濾過部
５６ 水溜室
６２ 陰極
６３ 陽極
６４ 金属イオン除去部
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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Ｎａ、Ｋ等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。
【０００３】
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手段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、金属イオン除去手段は、例えば、キレート樹脂や活性炭のような金属イオンを捕捉する活性粒子が充填された充填層であり、燃料は、この充填層を通過することで金属イオンを除去される。また、特許文献１によれば、一対の電極を燃料の流れの中に配し、この一対の電極間に電圧を印加することで、陰極側の電極に金属イオンを析出させる金属イオン除去手段も開示されている。
【０００４】
ところで、燃料に含まれる金属イオンは極微量であって極めて低濃度であるため、除去能力の高い金属イオン除去手段が必要である。このため、除去すべき金属イオンは極微量であるにもかかわらず、除去能力の高い金属イオン除去手段が必要となってしまい、燃料からの金属イオンの除去工程は極めて非効率的である。
【特許文献１】特開２００６−１０５０９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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において、金属イオンの除去工程を効率化することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
〔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、燃料に含まれる金属イオンを除去するものであり、燃料の流れの中に配されて、燃料に含まれる陽イオンを引き寄せる陰極と、燃料の流れの中に配されて、燃料に含まれる陰イオンを引き寄せる陽極と、燃料に含まれる金属イオンを捕捉する金属イオン除去部とを備える。そして、陰極は、金属イオン除去部により包囲されている。
【０００７】
これにより、金属イオンは、陰極および金属イオン除去部の方に引き寄せられて移動するため、金属イオン除去部に近づくにつれて濃度が高まる。このため、金属イオンを、金属イオン除去部によって捕捉しやすくなるので、金属イオンの除去工程を効率化することができる。
【０００８】
〔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、燃料から分離された水分が溜まる水溜室が設けられ、水溜室に、陰極および陽極が収容されている。
これにより、水溜室が燃料から水分に置き換わると、陰極と陽極との間は、電気抵抗が大きく低下して導通状態になる。このため、水分が溜まって排水すべき時期を検出することができる。
【０００９】
〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の金属イオン除去装置は、燃料から異物を除去する濾過部を備え、水溜室は、濾過部の下側に形成され、濾過部で分離された水分を貯留する。
この手段は、水溜室の水分が、異物を除去するための濾過部により燃料から分離されたものであることを示すものである。また、この手段によれば、燃料フィルタにおいて、既存の水溜室に陽極、陰極および金属イオン除去部を収容することで金属イオン除去装置を構成できるので、金属イオンを除去するための特別のスペースが不要となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
最良の形態の金属イオン除去装置は、燃料に含まれる金属イオンを除去するものであり、燃料の流れの中に配されて、燃料に含まれる陽イオンを引き寄せる陰極と、燃料の流れの中に配されて、燃料に含まれる陰イオンを引き寄せる陽極と、燃料に含まれる金属イオンを捕捉する金属イオン除去部とを備える。そして、陰極は、金属イオン除去部により包囲されている。
【００１１】
また、金属イオン除去装置には、燃料から分離された水分が溜まる水溜室が設けられ、水溜室に、陰極および陽極が収容されている。
さらに、金属イオン除去装置は、燃料から異物を除去する濾過部を備え、水溜室は、濾過部の下側に形成され、濾過部で分離された水分を貯留する。
【実施例】
【００１２】
〔実施例の構成〕
実施例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、燃料に含まれる異物を除去する燃料フィルタ２に組み込まれている。そして、燃料フィルタ２は、例えば、図１に示すように、コモンレール３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４の一部を構成している。
【００１３】
なお、燃料噴射装置４は、例えば、燃料タンク６から燃料を汲み上げる電動式の低圧供給ポンプ７と、低圧供給ポンプ７から供給された燃料を高圧化して吐出する高圧供給ポンプ８と、高圧供給ポンプ８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３と、内燃機関の気筒ごとに搭載され、コモンレール３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９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低圧、高圧供給ポンプ７、８およびインジェクタ９等の動作を制御する電子制御装置（以下、ＥＣＵとする）１０とを備える周知構造を有するものである。
【００１４】
ここで、インジェクタ９は、例えば、図２に示すように、噴孔１３を開閉するニードル弁１４を有し、ニードル弁１４の動作により燃料を噴射するノズル１５と、ＥＣＵ１０からの指令に基づき、ニードル弁１４を動作させる駆動力を発生するアクチュエータ１６と、燃料のインレット１７、およびアウトレット１８を有し、ノズル１５およびアクチュエータ１６が、各々、先端側、後端側に装着される本体１９とからなる周知構造を有する。
【００１５】
ノズル１５は、ニードル弁１４を軸方向に摺動自在に支持して収容するためのガイド孔２４と、ガイド孔２４の先端側に設けられたサック室２５と、サック室２５とノズル１５の外部とを連通する噴孔１３とを有する。ガイド孔２４とサック室２５との間はテーパ状に縮径されてテーパ面を形成しており、このテーパ面は、ニードル弁１４の先端が離着するシート面２６をなす。
【００１６】
また、ニードル弁１４は、後端部が摺動軸部２８をなし、摺動軸部２８が後端側のガイド孔２４に収容されて摺動自在に支持され、摺動軸部２８よりも先端側の部分は、ガイド孔２４の内周壁との間に、コモンレール３から受け入れた高圧の燃料が導入されるノズル室２９を形成する。また、ニードル弁１４の先端にはシート面２６に離着するシート部３０が設けられ、シート部３０がシート面２６に離着することで、ノズル室２９とサック室２５および噴孔１３との間が開閉されて、燃料の噴射が開始または停止される。
【００１７】
なお、ノズル室２９には、コモンレール３から受け入れた高圧の燃料が通る高圧流路３２が接続しており、高圧流路３２を介して高圧の燃料が導入される。また、ノズル室２９の燃料圧は、ニードル弁１４に対して、常時、噴孔１３を開放する方向に作用している。
【００１８】
アクチュエータ１６は、ＥＣＵ１０からの指令に応じて通電開始または停止されるソレノイドコイル３４、ソレノイドコイル３４への通電開始または停止により軸方向に駆動されるアーマチャ３５、アーマチャ３５の先端に保持されてアーマチャ３５とともに軸方向に変位して背圧室３６を開閉する弁体３７、アーマチャ３５の摺動軸部を摺動自在に支持して弁体３７の軸方向変位を安定させる弁ボディ３８、アーマチャ３５および弁体３７の復元バネ３９を有する。そして、アクチュエータ１６は、弁体３７を軸方向に変位させてニードル弁１４に作用する背圧を操作することでニードル弁１４を軸方向に駆動する。
【００１９】
ここで、ニードル弁１４の後端にはコマンドピストン４３が当接しており、コマンドピストン４３の後端側に、コマンドピストン４３を介してニードル弁１４に背圧を及ぼす燃料が流出入する背圧室３６が形成されている。また、背圧室３６は、入側オリフィス４４を介して、常時、高圧流路３２と連通する一方、出側オリフィス４５を介して弁体３７により低圧流路４６との間を開閉される。
【００２０】
つまり、アクチュエータ１６は、弁体３７により背圧室３６と低圧流路４６との間を開閉することで背圧を操作する。なお、低圧流路４６とは、コモンレール３から受け入れた燃料の内、ノズル１５から噴射されることなく燃料タンク６に戻される燃料が通る流路である。また、入側、出側オリフィス４４、４５は、背圧室３６の後端側を形成するオリフィスプレート４７に設けられており、出側オリフィス４５は、弁体３７による開弁時に、入側オリフィス４４よりも燃料の通過流量が大きくなるように設けられている。
【００２１】
本体１９には、コマンドピストン４３を軸方向に摺動自在に支持して収容するためのガイド孔５０が設けられ、さらに、高圧、低圧流路３２、４６が、それぞれインレット１７の燃料受入口、アウトレット１８の燃料戻し口に通じるように設けられている。
【００２２】
また、コマンドピストン４３は、後端部が摺動軸部５１をなし、摺動軸部５１が後端側のガイド孔５０に収容されて摺動自在に支持され、摺動軸部５１よりも先端側の部分は、ガイド孔５０の内周壁との間に、ノズル室２９および背圧室３６からリークした燃料を受け入れる低圧室５２を形成する。なお、低圧室５２は、低圧流路４６に通じるように設けられており、低圧室５２の燃料は、低圧流路４６を通って燃料タンク６に戻される。また、低圧室５２には、ニードル弁１４およびコマンドピストン４３の復元バネ５３が収容されている。
【００２３】
以上の構成により、ソレノイドコイル３４に通電が開始されると、アーマチャ３５および弁体３７が後端側に変位して背圧室３６から低圧流路４６への燃料の流出が始まり、背圧が低下する。このため、ニードル弁１４に作用する軸方向の合力は、噴孔１３を開放する方向に強くなり、ニードル弁１４が後端側に変位して噴孔１３を開放し、燃料の噴射が開始される。
【００２４】
そして、ソレノイドコイル３４への通電が停止されると、アーマチャ３５および弁体３７が先端側に変位して背圧室３６から低圧流路４６への燃料の流出が止まり、高圧流路３２から背圧室３６への燃料の流入により背圧が上昇する。このため、ニードル弁１４に作用する軸方向の合力は、噴孔１３を閉鎖する方向に強くなり、ニードル弁１４が先端側に変位して噴孔１３を閉鎖し、燃料の噴射が停止される。
【００２５】
このように、インジェクタ９内には、噴射開始および停止の動作に重要な各種の摺動部等（例えば、ニードル弁１４の摺動軸部２８およびシート部３０、コマンドピストン４３の摺動軸部５１、ならびにアーマチャ３５の摺動軸部）が設けられている。そして、これらの摺動部等に脂肪酸金属塩が析出すると、インジェクタ９の作動不良を引き起こす虞がある。
【００２６】
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Ｎａ、Ｋ等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９の摺動部等に析出して作動不良を引き起こす虞がある。
【００２７】
そこで、燃料噴射装置４によれば、例えば、燃料に含まれる異物を除去する燃料フィルタ２に、金属イオン除去装置１が組み込まれ、燃料から金属イオンが積極的に除去されている。なお、燃料フィルタ２は、例えば、低圧供給ポンプ７から高圧供給ポンプ８に至る燃料流路に配されている。
【００２８】
燃料フィルタ２は、例えば、図３に示すように、異物を捕捉する濾過部５５を備え、金属イオン除去装置１は濾過部５５の下側に組み込まれている。すなわち、濾過部５５の下側には、濾過部５５により燃料から分離された水分が溜まる水溜室５６が形成され、水溜室５６に、金属イオン除去装置１が設けられている。
【００２９】
また、濾過部５５の軸心部には、入側パイプ５８から受け入れた燃料を水溜室５６の方に導く軸心流路５９が設けられている。そして、入側パイプ５８から燃料フィルタ２内に導入された燃料は、軸心流路５９を上から下に向かって流れた後、水溜室５６にて径方向外側に分散するとともに流れ方向を上向きに変え、濾過部５５を通過して出側パイプ６０に達する。なお、水溜室５６の滞留成分は、燃料フィルタ２の経時使用とともに、徐々に燃料から水分に置き換わっていく。
【００３０】
金属イオン除去装置１は、燃料に含まれる陽イオンを引き寄せる陰極６２と、燃料に含まれる陰イオンを引き寄せる陽極６３と、燃料に含まれる金属イオンを捕捉する金属イオン除去部６４とを備え、陰極６２、陽極６３および金属イオン除去部６４が水溜室５６に収容されている。そして、陰極６２、陽極６３間に外部電源６５から電圧を印加できるように電気回路が組まれ、陰極６２は、金属イオン除去部６４により外周側を包囲されている。
【００３１】
金属イオン除去部６４は、例えば、軸方向（上下方向）に所定の高さを有する円筒状のケース６７に活性粒子６８が充填されて設けられ、陰極６２は、ケース６７の内周側に同軸的に収容されている。ここで、活性粒子６８とは、イオン交換樹脂、キレート樹脂、または活性炭のように金属イオンを捕捉することができる物質であって、粒子状に成形されているものである。
【００３２】
また、ケース６７は、活性粒子６８の飛散を防止しつつ燃料の通過を可能とするように、メッシュ、ネットまたは網により設けられている。
そして、燃料中の金属イオンは、陰極６２に引き寄せられて金属イオン除去部６４の方に向かい、金属イオン除去部６４に達すると活性粒子６８により捕捉される。
【００３３】
〔実施例の効果〕
実施例の金属イオン除去装置１は、燃料に含まれる陽イオンを引き寄せる陰極６２と、燃料に含まれる陰イオンを引き寄せる陽極６３と、燃料に含まれる金属イオンを捕捉する金属イオン除去部６４とを備える。そして、陰極６２は、金属イオン除去部６４により包囲されている。
これにより、金属イオンは、陰極６２および金属イオン除去部６４の方に引き寄せられて移動するため、金属イオン除去部６４に近づくにつれて濃度が高まる。このため、金属イオンを、金属イオン除去部６４によって捕捉しやすくなるので、金属イオンの除去工程を効率化することができる。
【００３４】
また、燃料フィルタ２には、燃料から分離された水分が溜まる水溜室５６が設けられ、水溜室５６に、陰極６２および陽極６３が収容されている。
これにより、水溜室５６が燃料から水分に置き換わると、陰極６２と陽極６３との間は、電気抵抗が大きく低下して導通状態になる。このため、水分が溜まって排水すべき時期を検出することができる。
【００３５】
〔変形例〕
実施例の金属イオン除去部６４によれば、活性粒子６８は円筒状のケース６７に充填されていたが、活性粒子６８を充填する構成は、この態様に限定されない。すなわち、金属イオン除去部６４は陰極６２を包囲するように設けられていればよいので、例えば、図４に示すように、ケース６７を軸方向に厚みを有する円板状に設け、この円板状のケース６７に活性粒子６８を充填して金属イオン除去部６４を設け、この金属イオン除去部６４を濾過部５５の下側に配するとともに、金属イオン除去部６４と濾過部５５との間に陰極６２を配してもよい。
【００３６】
また、活性粒子６８を金属イオン除去部６４において保持する手段は、ケース６７への充填方式に限定されず、例えば、燃料透過性を有する多孔質の樹脂成形体の孔内等に活性粒子６８を溶着保持させてもよく、繊維成形体に活性粒子６８を保持させてもよい。
【００３７】
また、実施例の燃料フィルタ２によれば、燃料は、軸心流路５９を上から下に向かって流れた後、水溜室５６にて径方向外側に分散して流れ方向を上向きに変え、濾過部５５を通過して出側パイプ６０に達していたが、燃料フィルタ２内の燃料の流れ方向は、このような態様に限定されない。
【００３８】
例えば、軸心流路５９の替わりに濾過部５５の外周側に環状の流路を設け、この環状の流路を通じて燃料を水溜室５６の方に導いた後、水溜室５６にて径方向内側に分散させ、流れ方向を上向きに変えさせて濾過部５５を通過させてもよい。また、濾過部５５の直下に入側パイプ５８を接続し、燃料フィルタ２内に導入された燃料に、直ちに濾過部５５を通過させるようにしてもよい。
【００３９】
また、実施例の金属イオン除去装置１の要部（陰極６２、陽極６３および金属イオン除去部６４）は、燃料フィルタ２の水溜室５６に配されていたが、金属イオン除去装置１の要部を配する位置は、この態様に限定されない。例えば、金属イオン除去装置１の要部を、燃料タンク６内に配してもよく、燃料タンク６から燃料フィルタ２に向かう燃料流路に配してもよい。
【００４０】
また、実施例の金属イオン除去装置１を有する燃料噴射装置４によれば、インジェクタ９は、内燃機関の気筒ごとに搭載され、コモンレール３から燃料の分配を受けて各気筒内に燃料を直接噴射するものであったが、燃料噴射装置４の構成は、この態様に限定されるものではない。例えば、インジェクタ９を吸気管に配し、吸気管内に燃料を噴射して混合気を形成し、この混合気を内燃機関に供給するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】燃料噴射装置の構成図である（実施例）。
【図２】インジェクタの構成図である（実施例）。
【図３】（ａ）は燃料フィルタの内部を示す部分断面図であり、（ｂ）は、金属イオン除去装置の要部を示す説明図である（実施例）。
【図４】燃料フィルタの内部を示す説明図である（変形例）。
【符号の説明】
【００４２】
１ 金属イオン除去装置
５５ 濾過部
５６ 水溜室
６２ 陰極
６３ 陽極
６４ 金属イオン除去部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
燃料の流れの中に配されて、燃料に含まれる陽イオンを引き寄せる陰極と、
燃料の流れの中に配されて、燃料に含まれる陰イオンを引き寄せる陽極と、
燃料に含まれる金属イオンを捕捉する金属イオン除去部とを備え、
前記陰極は、前記金属イオン除去部により包囲されていることを特徴とする金属イオン除去装置。
【請求項２】
請求項１に記載の金属イオン除去装置において、
燃料から分離された水分が溜まる水溜室が設けられ、
この水溜室に、前記陰極および前記陽極が収容されていることを特徴とする金属イオン除去装置。
【請求項３】
請求項２に記載の金属イオン除去装置において、
燃料から異物を除去する濾過部を備え、
前記水溜室は、前記濾過部の下側に形成され、前記濾過部で分離された水分を貯留することを特徴とする金属イオン除去装置。
【請求項１】
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、
燃料の流れの中に配されて、燃料に含まれる陽イオンを引き寄せる陰極と、
燃料の流れの中に配されて、燃料に含まれる陰イオンを引き寄せる陽極と、
燃料に含まれる金属イオンを捕捉する金属イオン除去部とを備え、
前記陰極は、前記金属イオン除去部により包囲されていることを特徴とする金属イオン除去装置。
【請求項２】
請求項１に記載の金属イオン除去装置において、
燃料から分離された水分が溜まる水溜室が設けられ、
この水溜室に、前記陰極および前記陽極が収容されていることを特徴とする金属イオン除去装置。
【請求項３】
請求項２に記載の金属イオン除去装置において、
燃料から異物を除去する濾過部を備え、
前記水溜室は、前記濾過部の下側に形成され、前記濾過部で分離された水分を貯留することを特徴とする金属イオン除去装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１２１０２６（Ｐ２０１０−１２１０２６Ａ）
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９５４２５（Ｐ２００８−２９５４２５）
【出願日】平成２０年１１月１９日（２００８．１１．１９）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１９日（２００８．１１．１９）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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