(57)【要約】【課題】燃料油に水が混合された混合燃料を使用するエンジンに対して燃料を供給する燃料供給装置について、混合燃料の燃料油と水が分離してもエンジンの安定した運転がなされるようにすることを課題としている。【解決手段】燃料タンク１内に燃料油と水を攪拌混合するミキサ２を設ける。また、下端が燃料タンク１の内部に配置される導管３と、吸入口７を有する可動パイプ４と、その可動パイプの一端側に取り付けるフロート５を備えさせ、可動パイプ４の他端を、導管３の下部に回動自在に連結し、タンク内の燃料油と水が分離したときに吸入口７が、分離した水Ｗの層よりも高い位置に保たれるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンク（１）と、その燃料タンクの内部に設けられてタンクに一緒に入れられた燃料油（Ｆ）と水（Ｗ）を攪拌混合するミキサ（２）と、下端が前記燃料タンク（１）の内部に配置される導管（３）と、一端又は一端近くに吸入口（７）を有する可動パイプ（４）と、その可動パイプの一端側に取り付けるフロート（５）を備え、
前記可動パイプ（４）の他端が、タンク内の燃料油を水が完全に分離した状態下で分離した水の層よりも高い位置において前記導管（３）の下部に回動自在に連結され、その可動パイプ（４）と導管（３）の孔が連通してタンク内の燃料をエンジンに向けて送り出す通路が構成され、その可動パイプ（４）が、燃料タンク（１）内の燃料増減に伴うフロート（５）の変位に応じて回動して起伏し、タンク内の燃料油と水が完全に分離した状態のときに前記吸入口（７）が、分離した水（Ｗ）の層よりも高い位置に保たれるようにし、さらに、エンジンの始動に伴って前記ミキサ（２）が駆動されるようにした内燃機関用燃料供給装置。
【請求項２】
前記可動パイプ（４）が最大に倒れたときに係合して最大倒れ位置からの更なる倒れ方向への回動を阻止する回動規制部材（９）を設け、その回動規制部材（９）による可動パイプの回動規制がなされた位置で燃料タンク内に残存することが想定される水の層よりも上側に前記吸入口（７）が保持されるようにした請求項１に記載の内燃機関用燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、混合燃料（軽油やガソリンに水を混合し、攪拌してエマルジョンとなした乳化燃料）を使用する内燃機関（以下、エンジンと言う）用の燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
首記の混合燃料は、エンジンの燃焼改善や窒素酸化物（ＮＯｘ）の低減などを目的として使用される。この混合燃料を使用するエンジン用の燃料供給装置が下記特許文献１，２などで提案されている。
【０００３】
特許文献１に開示された燃料供給装置は、混合燃料の分離水に浮くフロートと、混合器と、燃料ポンプを混合タンク内に設けており、混合タンク内の混合燃料の増減に応じて前記フロートが変位し、その変位により燃料ポンプにつながった可動パイプの燃料吸入口が分離水よりも上側にある燃料層内に常時保持されるようになっている。
【０００４】
また、特許文献２に開示された燃料タンクは、燃料を送り出す導管の下端を燃料タンクの底近くに固定し、燃料吸込み口の形成されているフロートを燃料タンク内に設け、そのフロートの吸入口と前記導管の下端との間をフレキシブルチューブでつないでおり、この構造では燃料の吸入口が常時混合燃料の液面近くに保持される。なお、この特許文献２は、下端のピボット結合部を支点にして回動して起伏するアーム部材を設け、そのアーム部材の自由端に前記フロートを固定した構造を図３に示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−４３６２２号公報
【特許文献２】特開２００７−２５５３２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
混合タンクに導入された燃料油と水は、エンジンを長く停止しているとその間に分離する。この状況で次回のエンジン始動時に混合タンクの下に溜まった水だけが汲み上げられるとエンジンの円滑な作動に支障を来たす。発明者は、実験によってそのことを確認している。
【０００７】
前掲の特許文献１の燃料供給装置や特許文献２の燃料タンクは、フロートの変位によって燃料の吸入口が分離した水よりも上層の燃料油中に保持されるので、上記の不具合が回避される。
【０００８】
しかしながら、前記特許文献２の燃料タンクは、フロートに設けた燃料吸込み口と導管との間をフレキシブルチューブでつないで燃料供給用の通路を構成しているため、フロートの円滑な変位がフレキシブルチューブによって妨げられたり、変位自体が規制されたりする虞がある。また、フレキシブルチューブを吊り下げる必要があるので、浮力の大きなフロートが必要になる欠点がある。
【０００９】
なお、特許文献２の図３に開示された燃料タンクは、起伏するアーム部材を有しているが、そのアーム部材はフロートの移動ガイドとしての機能をもつに過ぎず、この構造でも上記の欠点は解消されない。
【００１０】
特許文献１の燃料供給装置も、フロートを用いて燃料の増減に応じて昇降させる燃料吸入口とで燃料供給通路の途中に設ける燃料ポンプとの間を可撓性のある管でつなぐ必要があり、特許文献２の装置と同様の問題を有する。
【００１１】
そこで、この発明は、同一タンクに燃料と水を入れて使用することができるようにし、さらに、混合燃料の増減に伴う燃料吸入口の変位が支障なく円滑になされて混合燃料の燃料油と水が分離してもエンジンの安定した運転がなされるようにすることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するため、この発明においては、内燃機関用燃料供給装置を以下の通りに構成した。即ち、燃料タンクと、その燃料タンクの内部に設けられてタンクに一緒に入れられた燃料油と水を攪拌混合するミキサと、下端が前記燃料タンクの内部に配置される導管と、吸入口を一端又は一端近くに有する可動パイプと、その可動パイプの一端側に取り付けるフロートを備えさせた。
【００１３】
また、前記可動パイプの他端を、タンク内の燃料油を水が完全に分離した状態下で分離した水の層よりも高い位置において前記導管の下部に回動自在に連結し、その可動パイプと導管の孔が連通してタンク内の燃料をエンジンに向けて送り出す通路が構成されるようにし、なおかつ、可動パイプが燃料タンク内の液面変化に伴うフロートの変位に応じて回動して起伏するようにした。そしてさらに、タンク内の燃料油と水が完全に分離した状態のときに前記吸入口が分離した水の層よりも高い位置に保たれるようにし、なおかつ、エンジンの始動に伴って前記ミキサが駆動されるようにした。
【００１４】
前記可動パイプの前記導管に対する連結は、回転管継手（ロータリージョイント）を介在して行うことができる。
【００１５】
また、可動パイプの吸入口を分離した水の層よりも高い位置に保つことは、例えば、前記可動パイプの一端側に、当該可動パイプが最大に倒れた（垂れ下がった）ときに係合して最大倒れ位置からの更なる倒れ方向への回動を阻止する回動規制部材を設けることによって実現できる。
【００１６】
回動規制部材は、燃料タンクの底や適当な位置に設置するストッパなどに当接して可動パイプのその後の回動を規制するものでよい。燃料タンクの底に当接させる回動規制部材は、フロートや可動パイプの一部で構成することができ、また、可動パイプやフロートに取り付ける部材で構成することもできる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明の燃料供給装置は、燃料タンク内での燃料の増減によるフロートの高さ変位に応じて可動パイプが起伏し、その起伏に伴う吸入口の高さ変位によって混合燃料の燃料油と水が分離しているときには前記吸入口が燃料層に浸漬される。このために、混合燃料の燃料油と水が分離していても水のみが吸入されることがなく、このときには燃料油のみが前記吸入口から吸込まれる。また、燃料油と水が分離していなければ混合燃料が吸い込まれる。
【００１８】
エンジンの円滑な作動が妨げられるのは、分離した水が吸い上げられてその水が燃焼室に吹込まれるからである。分離した水が吸入されると、タンクからエンジンの燃料噴射器に至る間の供給路に残存した混合燃料が消費されて無くなった後に一時的ではあるが水のみが燃焼室に噴射され、それが原因でエンジンが停止する。
【００１９】
この発明の装置を用いればエンジンの始動初期には水から分離した燃料油か混合燃料のどちらかが吸い上げられてエンジンに向けて供給されるので、エンジンが停止することがない。
【００２０】
また、タンク内の燃料をエンジンに向けて送り出す通路を、導管の下部に起伏可能に連結した可動パイプと導管の孔とで構成したので、可動パイプの起伏の妨げになるものが存在せず、フロートの浮力を大きくしなくても可動パイプに設けた吸入口の変位が支障なく円滑に起こる。これにより、吸入口が確実に燃料油中に保持され、エンジンの安定した始動が保証されるようになる。
【００２１】
なお、エンジンが始動すると、同時にミキサが作動してタンク内の混合燃料が攪拌されるため、混合燃料の燃料油と水が分離している状態でエンジンが起動されても、以後に水のみが供給される事態は起こらない。
【００２２】
また、エンジンの停止時間が長くなると、タンクからエンジンの燃料噴射器に至る間の供給路に残存している混合燃料中の水が燃料油から分離することが考えられるが、そのような状況が起こっても、次回始動時に燃料油が汲み上げられて導管内を流れることで供給路内の残存混合燃料が再び攪拌されるため、エンジンが停止することはない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の内燃機関用燃料供給装置の一例を示す断面図
【図２】図１の燃料供給装置の回転管継手による導管と可動パイプ連結部の斜視図
【図３】図１の燃料供給装置の回転管継手による導管と可動パイプ連結部の断面図
【図４】可動パイプの吸入口と回動規制部材の一例を示す側面図
【図５】可動パイプの吸入口の他の例を示す側面図
【図６】回動規制部材の他の例を示す側面図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、この発明の内燃機関用燃料供給装置の実施の形態を、添付図面の図１〜図６に基づいて説明する。図１に示すように、この発明の内燃機関用燃料供給装置は、燃料タンク１と、その燃料タンクの内部に設けられてタンクに一緒に入れられた燃料油と水を攪拌混合するミキサ２と、タンク内の燃料をエンジン（図示せず）に向けて送り出す導管３と、可動パイプ４と、その可動パイプ４の一端側に取り付けるフロート５を組み合わせて構成されている。
【００２５】
導管３は、下端が燃料タンク１の内部に配置されている。その導管３の下部に可動パイプ４が回転管継手（ロータリージョイント）６を用いて回動自在に連結されている。この導管３の下端は、燃料タンク１の内部の上部に配置すると好ましいが、タンク内混合燃料が最少のときの液面よりも上側であればタンク内の高さ方向途中に置かれていてもよい。
【００２６】
可動パイプ４は、一端（自由端）に吸入口７を有している。図４に示すように、吸入口７は可動パイプ４の一端の開口で形成されていてもよいし、図５に示すように、可動パイプ４に取り付けた分岐管で形成されていてもよい。
【００２７】
その吸入口７を有する可動パイプ４の他端を回転管継手６に接続しており、可動パイプ４が最大に倒れた（垂れ下がった）状態では吸入口７が図１に実線で示すように、燃料タンク１の底近くに移動する。
【００２８】
その吸入口７からタンク内の燃料が吸入され、その燃料が可動パイプ４及び導管３を通ってエンジンに向けて供給される。
【００２９】
回転管継手６は、周知の構造の管継手である。例えば、図３に示すように、固定部材６ａと可動部材６ｂのいずれか一方に設けたスリーブ６ｃを他方に設けたソケット６ｄに回転可能に挿入し、スリーブ６ｃの外周とソケット６ｄの外周に断面半円のボール溝６ｅを対向して設けてそのボール溝にボール６ｆを組み込むことでスリーブ６ｃを抜け止めし、ボール組み込み孔の入口をプラグ６ｇで塞いだ構造の管継手が知られている。そのような構造の回転管継手を好適に用いることができる。
【００３０】
図２に示すように、固定部材６ａには導管３の下端が接続されており、可動パイプ４の他端は可動部材６ｂに接続されている。
【００３１】
フロート５は、燃料タンク１内での燃料の増減に応じてその高さ位置が変化する。その変位によって可動パイプ４が起伏し、その起伏に伴って吸入口７の高さが変動する。このフロート５は、水平配置のピボット軸８を用いて可動パイプ４に取り付けると好ましい。
【００３２】
そのようにして取り付けたフロート５は、姿勢の自動修正機能を有し、可動パイプ４の起伏に伴い、ピボット軸を支点にして支点の両側の浮力がバランスする位置に回動して液面に浮いた姿勢が常に一定に保たれる。
【００３３】
可動パイプ４の吸入口７は、燃料タンク１内の燃料油と水が分離したときに燃料油Ｆの層の下にある水Ｗの層よりもその吸入口の位置が高く保たれるように設計されている。燃料油Ｆと水Ｗは、例えば、７：３程度の割合で混合される。その混合割合に基づいて、燃料油Ｆと水Ｗが完全に分離したときの水面の高さ位置（燃料満タン時と最少時の高さ位置）を求め、タンク内の混合燃料が最少のときに分離水の水面よりも吸入口７が上側に保たれるように回動規制部材９を設けて可動パイプ４の回動規制を行っている。
【００３４】
図１に示した回動規制部材９は、フロート５の一部で構成されており、タンク内混合燃料が最少のときにこの回動規制部材９がタンクの底に当接する。それにより、可動パイプ４の更なる倒れ方向への回動が阻止され、タンク内混合燃料が最少のときの分離水の水面よりも上側に吸入口７の位置が保たれるようになっている。
【００３５】
回動規制部材９は、図１のように、フロート５の一部で構成されたもの、図４、図５に示すように可動パイプ４（又はフロート５）に部材９ａを固定し、その部材９ａがタンクの底に当たって可動パイプ４の回動規制がなされるもの、図６に示すように、導管３の外部にストッパ１０を設け、そのストッパ１０で可動パイプ４の回動を規制するもののいずれであってもよい。
【００３６】
また、燃料タンク１が、満タン時にタンク内混合燃料の液面が回転管継手６よりも下側に保たれるものであれば可動パイプ４の起き上がり規制は特に無くてもよいが、満タン時のタンク内混合燃料の液面が回転管継手６よりも上にくるものについては、分離した水や空気の吸い込みを防止するために、可動パイプ４の起き上がりを規制する回動規制部材１１（図１参照）を設けるなどして可動パイプ４が最大限に起き上がった状態でも吸入口７が回転管継手よりも上に移動しないようにする。
【００３７】
ミキサ２は、エンジンの始動信号に基づいて駆動される。燃料タンク１内の燃料油と水は、エンジンの停止時間が長くなると必然的に分離するので、このミキサ２で攪拌を行う。
【００３８】
エンジンに対する燃料の供給は、周知の通り、直噴タイプのディーゼルエンジンでは、ポンプ（図示せず）による汲み上げ方式でなされ、キャブレターを有するガソリンエンジンなどでは、負圧を利用した吸引方式でなされる。この発明の燃料供給装置は、既知のエンジンの燃料タンクを改良して構成することができる。
【００３９】
なお、可動パイプ４の吸入口７には、図４に示すように、フィルタ１２を取り付けてもよい。エンジンの燃料噴射ポンプやキャブレターの手前にはフィルタが組み込まれているので、フィルタ１２は必須ではないが、燃料の吸入抵抗を高めるものでなければ(ある程度目の粗いもの）、そのフィルタ１２を設置するのがよい。
【００４０】
以上の通りに構成したこの発明の燃料供給装置を用いると、フロート５の浮力により、燃料タンク１内の燃料の増減に応じて可動パイプ４が起伏し、その起伏に伴って吸入口７の高さ位置が変動する。
【００４１】
その動作によって、燃料タンク１に注入された燃料油Ｆと水Ｗが分離しているときには吸入口７が常に燃料油Ｆの層に浸漬される位置に保持される。従って、どのような状況でも水のみが吸入されることがなく、水のみが吸入されることに起因したエンジン停止のトラブルが起こらない。
【００４２】
この発明の燃料供給装置の効果は、本出願人が特願２０１２−０５１３３５号（以下先行出願と言う）で提案した装置によって確認済みである。この先行出願の装置は、導管の下端が燃料タンクの底近くに配置され、その導管の下端に可動パイプが起伏可能に連結されている。
【００４３】
この発明の燃料供給装置は、燃料タンクの内側の上部に導管の下端が配置され、その下端の可動パイプが起伏可能に連結されている点及びフロートと吸入口の位置関係が先行出願の装置と異なるが、燃料の増減に応じて起伏する可動パイプを通して燃料を供給する構造は共通しており、従って、実験データがなくても先行出願の装置と同様の効果が得られることは明白である。
【符号の説明】
【００４４】
１          燃料タンク
２          ミキサ
３          導管
４          可動パイプ
５          フロート
６          回転管継手
６ａ        固定部材
６ｂ        可動部材
６ｃ        スリーブ
６ｄ        ソケット
６ｅ        ボール溝
６ｆ        ボール
６ｇ        プラグ
７          吸入口
８          ピボット軸
９、１１    回動規制部材
１０          ストッパ
１２        フィルタ
Ｆ          燃料油
Ｗ          水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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