(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンを搭載した携帯型フレックス燃料発電機であって、前記燃料発電機は、
（１）シリンダ及び前記シリンダ内に設けられたスパークプラグを有し、
（２）前記シリンダに流体結合された一次燃料タンクを有し、
（３）大気を前記シリンダに流体結合する空気取り入れ経路を有し、
（４）始動用燃料タンクホルダ及び始動用燃料ラインを含む始動用モジュールを有し、前記始動用燃料ラインは、前記空気取り入れ経路に流体結合され、
（５）前記シリンダを冷却するための冷却剤の流路を提供する冷却剤経路を有し、
（６）前記冷却剤経路に沿って設けられた熱制御装置を有し、
（７）前記始動用燃料ラインに流体結合された始動用燃料タンクを有し、
前記エンジンは、全シリンダ冷却系を有し、
前記始動用燃料タンクは、加圧された低沸点低引火点燃料を収容し、
前記エンジンは、重質燃料で作動可能である、携帯型フレックス燃料発電機。
【請求項２】
前記発電機は、空冷式である、請求項１記載の携帯型フレックス燃料発電機。
【請求項３】
前記シリンダの圧縮比は、８：１を超える、請求項１又は２記載の携帯型フレックス燃料発電機。
【請求項４】
前記発電機は、電池を備えていない、請求項１〜３のうちいずれか一に記載の携帯型フレックス燃料発電機。
【請求項５】
前記シリンダは、アルミニウムを含む、請求項１〜４のうちいずれか一に記載の携帯型フレックス燃料発電機。
【請求項６】
前記シリンダを包囲した発電機ハウジングを更に有し、前記始動用モジュールは、前記発電機ハウジングに取り付けられている、請求項１〜５のうちいずれか一に記載の携帯型フレックス燃料発電機。
【請求項７】
前記始動用燃料タンクを前記始動用燃料ラインに流体結合している始動用燃料ディスペンサを更に有する、請求項１記載の携帯型フレックス燃料発電機。
【請求項８】
前記始動用モジュールは、始動用燃料ボタン接近部及び始動用燃料ボタンカバーを有する始動用燃料エンクロージャを更に有する、請求項１〜７のうちいずれか一に記載の携帯型フレックス燃料発電機。
【請求項９】
前記低沸点低引火点燃料は、ジエチルエーテルである、請求項１記載の携帯型フレックス燃料発電機。
【請求項１０】
エアフィルタが前記空気取り入れ経路に沿って設けられ、
前記始動用燃料ラインは、前記エアフィルタと前記シリンダとの間で前記空気取り入れ経路に連結されている、請求項１〜９のうちいずれか一に記載の携帯型フレックス燃料発電機。
【請求項１１】
前記冷却剤経路は、空気が前記発電機に入るようにするための入口及び空気が前記発電機から出るようにするための出口を有し、
前記熱制御装置は、サーマルドアであり、
前記サーマルドアは、前記冷却剤経路の出口のところに位置している、請求項１〜１０のうちいずれか一に記載の携帯型フレックス燃料発電機。
【請求項１２】
前記一次燃料タンクは、燃料を収容し、該燃料は、重質燃料を含む、請求項１〜１１のうちいずれか一に記載の携帯型フレックス燃料発電機。
【請求項１３】
前記シリンダを包囲した発電機ハウジングを更に有し、前記始動用モジュールは、前記発電機ハウジングに取り付けられ、
前記発電機は、空冷式であり、
前記シリンダの圧縮比は、８：１を超え、
前記シリンダは、アルミニウムから成り、
前記発電機は、電池を備えておらず、
前記始動用モジュールは、始動用燃料エンクロージャを更に有し、
エアフィルタが前記空気取り入れ経路に沿って設けられ、
前記始動用燃料ラインは、前記エアフィルタと前記シリンダとの間で前記空気取り入れ経路に連結され、
前記冷却剤経路は、空気が前記発電機に入るようにするための入口及び空気が前記発電機から出るようにするための出口を有し、
前記熱制御装置は、サーマルドアであり、
前記サーマルドアは、前記冷却剤経路の出口のところに位置している、請求項１記載の携帯型フレックス燃料発電機。
【請求項１４】
請求項１〜１３のうちいずれか一に記載の携帯型フレックス燃料発電機を作動させる方法であって、
前記エンジンを１２０℃〜１８０℃の等温範囲内で作動させるステップと、
前記エンジンに重質燃料を含む作動用燃料を燃料補給するステップとを含む、方法。
【請求項１５】
携帯型フレックス燃料発電機を製造する方法であって、シリンダに流体結合された一次燃料タンクを有する携帯型ガソリン発電機を改造するステップを含み、前記改造ステップは、
始動用燃料タンクホルダ及び始動用燃料ラインを含む始動用モジュールを追加するステップを含み、前記始動用燃料ラインは、前記携帯型ガソリン発電機の空気取り入れ経路に流体結合され、
サーマルドアを前記携帯型ガソリン発電機の前記冷却剤経路に沿って追加するステップを含み、
スパークプラグ点火タイミングを遅らせるステップを含み、
前記始動用燃料ラインに流体結合された始動用燃料タンクを追加するステップを含み、
前記始動用燃料タンクは加圧された低沸点低引火点燃料を収容し、
前記エンジンは、重質燃料で作動可能である、方法。
【請求項１６】
前記携帯型ガソリン発電機は、８．２：１の圧縮比を有し、一定のタイミングを使用し、４サイクル５０ｃｃエンジンを搭載し、
前記携帯型ガソリン発電機は、
発電機ハウジングと、
燃料の燃焼のための空気を供給する空気取り入れ経路に沿って設けられたエアフィルタと、
空気が前記発電機に入るようにするための入口及び空気が前記発電機から出るようにするための出口を備えた冷却剤経路とを有し、
前記始動用モジュールは、前記発電機ハウジングに取り付けられ、
前記始動用モジュールは、始動用燃料エンクロージャを更に含み、前記始動用燃料エンクロージャは、始動用燃料ボタン接近部及び始動用燃料ボタンカバーを有し、
前記始動用燃料ラインは、前記エアフィルタと前記シリンダとの間で前記空気取り入れ経路に連結され、
前記サーマルドアは、前記冷却剤経路の出口のところに位置している、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記エンジンを作動させる前記ステップは、前記エンジンを１５０℃〜１７０℃の等温範囲内で作動させるステップを含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１８】
前記空気取り入れ経路に沿って設けられたエアフィルタを更に有し、
前記始動用燃料ラインは、前記エアフィルタに始動用燃料を送り出す出口端部を有し、
前記一次燃料タンクは重質燃料を収容する、請求項１記載の携帯型フレックス燃料発電機。
【請求項１９】
請求項１５記載の方法において、前記携帯型フレックス燃料発電機は更に、前記空気取り入れ経路に沿って設けられたエアフィルタを有し、
前記始動用燃料ラインは、前記エアフィルタに始動用燃料を送り出す出口端部を有し、
前記一次燃料タンクは重質燃料を収容する、請求項１５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
〔関連出願の説明〕
本願は、２０１２年１月４日に出願された米国特許出願第１３／３４３，５９７号（発明の名称：FLEX FUEL FIELD GENERATORの一部継続出願である。
【０００２】
近年、小型の携帯可能な電子装置が急増しており、かかる電子装置の大部分は、搭載型及び／又は取り外し可能な充電式電池を備えている。例を挙げると、ラップトップ型コンピュータ、携帯電話、携帯情報端末、携帯型デジタルカメラ、全地球測位システム（ＧＰＳ）及び手持ち型ラジオが挙げられる。充電式電池は、最も一般的にはリチウムイオン電池であり、ただし、他の様々な電池が利用可能である。小型の携帯可能な電子装置は、典型的には、搭載電池の充電を考慮に入れた対応のプラグ受け口中にプラグ接続される標準の２ピン若しくは３ピンプラグ又はユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）プラグを備えた取り外し可能な電源コードを有する。また、自動車又は他の乗り物のシガレットライタープラグ受け口を用いて充電式電池を充電する標準のシガレットライタープラグ付き取り外し可能な電源コードも又一般に利用されている。また、多数の電子装置及び／又は標準の２ピン又は３ピン電源コード付きのこれらの取り外し可能な電池のためのマルチベイ充電器が利用できるのが通例である。一般に、これらの装置は、典型的には、ＡＣ電源からであるにせよＤＣ電源からであるにせよいずれにせよ、１ｋＷ未満の充電用電力を必要とする。
【０００３】
携帯型家電、例えばテレビ及びラジオ並びに小型の携帯可能な電子装置の消費者による現場での作動及びこれらの中に入っている電池の充電のため、小型の携帯可能なガソリンオンリーのインバータ型発電機が一般に用いられている。小型の携帯可能なガソリンオンリーインバータ型発電機を用いた場合の利点は、サウンドプロフィールが極めて低いこと、軽量であること、しかも充電に必要な期間にわたり電池を充電するのに必要な少量の電気を発生させる効率が高いことが挙げられる。発電機用のガソリン又は石油は、小売りのガソリン燃料補給ステーションで容易に手に入る。
【０００４】
遠隔現場作業、例えば高速道路、小売店及び送電設備網から遠く離れた地域での作業では、関係者が作業を完了するのに必要なあらゆる食料・物資、特に消費可能な食料・物資を所持する必要がある。資材をベースキャンプに運んだり再調達したりする際の物流費及び複雑さを軽減するためにコスト及び重量を減少させるために食料・物資の総量が最小限に抑えられる場合が多いだけでなく、食料・物資の種類も又最小限に抑えられる。
【０００５】
遠隔の戦場に到着するため、オフロード車や軍事戦闘用車両は、ガソリン又は石油ではなく、ディーゼル型重質燃料を利用する場合が多い。かかる遠隔の戦場に運ばれる食料・物資は、ディーゼル型燃料（ＪＰ‐８）についての前線における燃料に関する一政策を掲げる米国軍隊では通常であるように車両についてはガソリンではなく重質燃料しか含まない。これらの場合、電池又は電子装置内の電池の充電は、典型的には、電池を充電しながら車両の主エンジンをアイドリングさせることにより車両により生じる電力を用いて又は車両若しくは航空支援によって現場に牽引され又は配送される大型２〜１０ｋＷ重質燃料発電機から実施される。さらに、これら遠隔の且つ過酷な戦場では、車両のアイドリング中のエンジン又は重質燃料発電機により発生する騒音は、電池又は装置を充電するのに必要な長い期間を考慮すると、特に望ましくない場合があり、しかも７０ｄＢを超える場合が多い。これらの状況下において、重質燃料及び重質燃料発電機又は車両エンジンのアイドリングの利用は、発生させる電力と必要であって消費される電力との整合性が貧弱なので小型電池を充電する上で特に非効率的である。
【０００６】
電気を生じさせる発電機は周知であり、かかる発電機は、長年にわたって市販されている。発電機であるこれら装置は、典型的には、内燃エンジンを搭載している。これら装置は、標準の２ピン又３ピンプラグ受け口を介して１２０か又は２４０ボルトの且つ５０〜６０Ｈｚの交流（ＡＣ）電気を生じさせるようになっており、又、鉛電池を充電するための追加の１２ボルトＤＣ電力ポートが一般的である。ガソリンオンリーか或いは重質燃料オンリー、例えばＪＰ‐８、ディーゼル燃料、ジェット燃料又は灯油（ケロシン）かのいずれかを用いる装置が入手できる。
【０００７】
ガソリン及び重質燃料エンジンは、別々のしかも多岐にわたる技術の産物である。ガソリンは、低い引火点（−２０℃未満）及び高い自己発火温度（２００℃を超える）を有する。作動中、ガソリンは、適正な空燃比及び点火を引き起こすと共に維持する火花（スパーク）を必要とする。スロットル及び／又は燃料噴射弁が作動中、エンジンのシリンダ内に吸い込まれる燃料／空気混合物（混合気）を計量するために用いられる。ガソリンの低引火点及び揮発性により、凍結前の温度でのスパーク点火エンジンの始動が可能であり、典型的には−２０℃〜５５℃の広い温度範囲にわたって作動が可能である。許容可能な効率を得るため、８：１〜１２：１の圧縮比がガソリンオンリーエンジンについて望ましく、この圧縮比は、エンジンの手動プルスタートを許容すると共にアルミニウムで作られた単純な軽量携帯型エンジン装置の構成を許容するのに足るほど低い。さらに、圧縮比を増大させることによってガソリンエンジンの燃焼効率を向上させると、その結果として、アルミニウム製エンジンの作動及び耐久性を阻害する自己発火（「ノッキング」）の問題が生じる場合がある。
【０００８】
ディーゼル燃料及び灯油（重質燃料）は、高い引火点（３５℃を超える）と低い自己発火温度（２００℃未満）の両方を有する。ディーゼルエンジンは、空燃混合物に点火するための圧縮誘導自己発火を利用する。１８：１又は２０：１の圧縮比が信頼性のある圧縮点火を始動させると共に持続させるのに必要であるが、優れた燃焼効率は、コスト及び電力に関する利点をもたらす。さらに、高圧縮比では、燃料がポンプにより７０〜８０ｐｓｉでシリンダ中にスプレーされ、燃料を噴霧化して液体燃空混合物を生じさせることが必要である。燃料ポンプからの高い圧力又はグロープラグ若しくはブロックヒータからの熱エネルギーの何らかの形態の入力なしでは圧縮着火エンジンを典型的には低い温度からほどほどの温度までの温度では始動させることができない。高い圧縮比は、エンジンを始動させるために強固なエンジンブロック材料及び頑丈な電池を必要とし、かくして、小型の携帯可能な装置が非現実的になる。
【０００９】
スパーク点火方式を用いてガソリンオンリーエンジンにおいてディーゼル燃料及び灯油を直接使用することはできない。ガソリンオンリーエンジンは、周囲温度状態では、重質燃料が用いられる場合に始動することはない。どうにかしてエンジンを始動させた場合であっても、重質燃料の不完全な燃焼により、エンジンが迅速に重質燃料であふれ、潤滑油及びスパークプラグが汚れる。望ましくない自己発火（「ノッキング」）も又観察される。
【００１０】
ガソリンとディーゼル燃料の両方で作動可能な車両が存在する。一例は、「ドゥーチェ・アンド・ア・ハーフ（duce-and-a-half）」又はＭ３５貨物トラックである。このハイパーサイクル多燃料エンジンでは、極めて高い圧縮比が用いられ、かかる極めて高い圧縮比により、ガソリンとディーゼル燃料の両方の効率的な自己発火が可能である。極めて高い圧縮比では、強固なエンジンブロック材料及び大型エンジンが必要であり、しかもユーザが潤滑を維持するために油をガソリンに追加することが必要である。したがって、携帯型発電機を作るためにこの方式を利用することはできない。
【発明の概要】
【００１１】
エンジンを搭載した携帯型のフレックス燃料発電機（「flexible fuel generator」）は、（１）シリンダ及びシリンダ内に設けられたスパークプラグを有し、（２）シリンダに流体結合された一次燃料タンクを有し、（３）大気をシリンダに流体結合する空気取り入れ経路を有し、（４）始動用燃料タンク及び始動用燃料ラインを含む始動用モジュールを有し、始動用燃料ラインは、空気取り入れ経路に流体結合され、（５）シリンダを冷却するための冷却剤の流路を提供する冷却剤経路を有し、（６）冷却剤経路に沿って設けられた熱制御装置を有する。エンジンは、全シリンダ冷却系を有する。
【００１２】
シリンダ及びスパークプラグを有するエンジンを搭載した発電機を用いて発電する方法は、エンジンを１２０℃〜１８０℃の等温範囲内で作動させるステップと、エンジンに重質燃料を含む作動用燃料を燃料補給するステップとを含む。
【００１３】
携帯型フレックス燃料発電機を製造する方法は、携帯型ガソリン発電機を改造するステップを含む。改造ステップは、始動用燃料タンクホルダ及び始動用燃料ラインを含む始動用モジュールを追加するステップを含み、始動用燃料ラインは、携帯型ガソリン発電機の空気取り入れ経路に流体結合され、改造ステップは、熱制御装置を携帯型ガソリン発電機の冷却剤経路に沿って追加するステップと、スパークプラグ点火タイミングを遅らせるステップとを更に含む。
【００１４】
携帯型フレックス燃料発電機は、携帯型ガソリン発電機を改造することによって製造可能である。
【００１５】
定義
重質燃料としては、ディーゼル燃料、ディーゼル１、ディーゼル２、灯油、ＪＰ‐８、ＪＰ‐５、Ｆ‐７６、ＤＦ２航空燃料及びバイオディーゼルが挙げられる。重質燃料又はガソリンは、潤滑油を収容していない２サイクルエンジンに用いられる燃料‐潤滑剤混合物を形成するよう相当な量の潤滑剤、例えば油と混合される場合がある。好ましくは、重質燃料又はガソリンは、かかる燃料‐潤滑剤混合物として提供されない。
【００１６】
ディーゼル燃料としては、ディーゼル１、ディーゼル２、ＪＰ‐８、ＪＰ‐５、Ｆ‐７６、ＤＦ２航空燃料及びバイオディーゼルが挙げられる。ディーゼル燃料は、灯油を含まない。
【００１７】
ガス状低引火点燃料としては、水素、合成ガス、プロパン及びブタンが挙げられる。
【００１８】
低沸点低引火点燃料としては、ジエチルエーテル及びガソリンが挙げられる。これら燃料は、１５℃〜５０℃の沸点及び０℃未満の引火点を有する。
【００１９】
燃料としては、高い引火点及び低い自己発火温度を有する重質燃料、ガス状低引火点燃料、低沸点低引火点燃料及び他の高引火点高自己発火温度燃料、例えばメタノール、エタノール及びイソプロパノールが挙げられる。燃料は、例えば燃焼度を向上させ又はエミッションを減少させる添加物を含むのが良い。
【００２０】
「携帯型ガソリン発電機」は、内燃エンジンを搭載し、プルスタート方式を採用し、スパークを用いてエンジン内の燃料に点火し、そして、好ましくは、エンジンを始動させるための電池を備えていない発電機である。エンジン内で用いられる圧縮比は、８．０：１を超え、より好ましくは８．１：１〜１２．０：１である。好ましくは、エンジンは、空冷式であり、１つ又は複数個のアルミニウム製のシリンダを有し、一定スパークプラグ点火タイミングを使用する。好ましくは、エンジンは、４サイクル５０ｃｃエンジンである。携帯型ガソリン発電機の例としては、ＹＡＭＡＨＡインバータＥＦ１０００ｉＳ及びＨＯＮＤＡ  ＥＵ１０００ｉが挙げられる。
【００２１】
「等温」又は「等温的に」という用語は、エンジンの作動との関連において、シリンダの温度がエンジンＲＰＭ又は周囲外部温度とは無関係に、所望の温度範囲内で実質的に一様に維持されることを意味している。
【００２２】
「ステップダウン型ガスレギュレータ」は、ガスを０．５〜１ｐｓｉの圧力で送り出し、ガスを吸引によってしか供給しないガスレギュレータである。かかるレギュレータの例は、“GARRETOSON”という商標で市販されている。
【００２３】
「エンジン」という用語は、少なくともシリンダ、シリンダ内で動くピストン、スパークプラグ、シリンダの燃料‐空気入口、シリンダからの排気ガス出口及びピストン内で動く駆動シャフトを有する発電機の内燃エンジンを意味している。好ましくは、エンジンは、潤滑剤をも収容する。
【００２４】
「作動用燃料」は、エンジンを作動させるために用いられる燃料を意味し、「始動用燃料」は、エンジンを始動させるために用いられる燃料を意味している。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】フレックス燃料発電機を示す図である。
【図２】フレックス燃料発電機を示す図である。
【図３】始動用モジュールを示す図である。
【図４】始動用燃料エンクロージャを示す図である。
【図５】始動用燃料タンクを備えた始動用モジュールの内部を示す図である。
【図６】始動用燃料タンクを備えていない始動用モジュールの内部を示す図である。
【図７】フレックス燃料発電機の後部の形態を示す図であり、熱制御装置の細部を提供する図である。
【図８】フレックス燃料発電機の後部の別の形態を示す図であり、熱制御装置の細部を提供する図である。
【図９】フレックス燃料発電機の分解組み立て図である。
【図１０】図９に示されたフレックス燃料発電機の分解組み立て図の一部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
重質燃料、好ましくはＪＰ‐８で作動させることができる小型の携帯可能な発電機を開発するためには、携帯型ガソリン発電機に重質燃料を用いた場合に結果として生じる問題の原因、即ち、（１）エンジンを始動させる場合の問題、（２）潤滑油のファウリング（汚れ）及び（３）エンジンのノッキングの原因を詳細に研究することが必要であった。以下は、この研究中に発見されたことである。
【００２７】
エンジンを始動させる場合の問題は、ガソリンと比較して重質燃料の揮発度が低いこと及び引火点が低いことに起因して生じることが発見された。ガソリンは、種々の炭化水素と他の可燃性液体（例えば、エタノール）と添加剤との混合物でありその成分は、地域の天候条件に応じてばらつき（例えば、夏季及び冬季における調合）があるが、ガソリンは、典型的には約４０℃の初期沸点及び約−４０℃の引火点を有する。これとは対照的に、重質燃料、例えばＪＰ‐８は、１５０℃を超える沸点及び約４０℃の引火点を有する。ガソリン‐空気混合物がエンジンのシリンダに入ると、多量のガソリン蒸気を含むことになる。スパークプラグからの火花は、この蒸気に点火し、火炎前面がシリンダ中を移動してガソリン全てを迅速に燃やす。重質燃料の引火点が低いので、スパークプラグからの火花は、燃空混合物に点火しない。重質燃料が重質燃料の引火点よりも高くあらかじめ暖機運転されているエンジン内に導入された場合でも、重質燃料の揮発度が低いことは、重質燃料の大部分が大きな液滴として存在し、これらは、完全には燃えず又はエンジン油中に溶解することを意味している。
【００２８】
この不完全燃焼重質燃料は、エンジン内に集まる。すると、重質燃料は、潤滑剤と混合し始め、これは、迅速にクランクケース内に溜まる。重質燃料の揮発度が低いことが潤滑剤の揮発度が極めて低いことによって深刻化し、それにより重質燃料は、完全に蒸発しないようになる。すると、エンジンは、煙を出し始め、シリンダフラッディング（flooding）に起因して焼き付く場合がある。
【００２９】
ノッキングは、シリンダの部分内における重質燃料の自己発火によって生じる。火花による点火後、燃焼中の燃料は、衝撃波を生じさせ、この衝撃波は、シリンダ中を移動してピストンを下方に動かす。膨張中の衝撃波は、燃焼中の燃料の火炎前面よりも迅速に動く。さらに、特に排気ガス出口のところのシリンダの幾つかの部品は、シリンダの他の部品よりも極めて高温になりがちである。衝撃波が火炎前面の前方で迅速に発熱している末端ガスに達すると、重質燃料は、衝撃波の増大した圧力及び末端ガスの常に増大している温度に起因した自己発火によって着火し、それにより有害なエンジンノッキングが生じる。
【００３０】
本発明は、これらの問題に取り組むために種々の発見を利用している。これらの発見をまとめて利用することにより、重質燃料、特にディーゼル燃料、例えばＪＰ‐８燃料を改造型ガソリン発電機に使用することができ、それにより携帯型フレックス燃料発電機が得られる。携帯型フレックス燃料発電機は、以下の特徴、即ち、（１）少量の低沸点低引火点燃料をエンジンの始動のために空気取り入れ口を経て気化器に送る始動用モジュール、（２）エンジンの冷却具合を調節してエンジンが１２０℃〜１８０℃の範囲で作動するようにする熱制御装置及び（３）シリンダ全体を冷却してシリンダの温度がホットスポットなしで実質的に一様に維持されるようにする全シリンダ空冷系を有する。
【００３１】
発電機の空気取り入れ口に供給される少量の低沸点低引火点燃料は、重質燃料を用いたエンジンの始動を可能にすることが発見された。空気取り入れ経路に沿うどこかの場所に送られる少量の、例えば、０．１〜１０．０グラムの低沸点低引火点燃料は、適切な速度で蒸発し、それにより液体重質燃料を利用したエンジンの始動及び連続作動を可能にする。低沸点低引火点燃料が蒸発して消費される時点まで、エンジンは、重質燃料の燃焼を支えてエンジンを１２０℃〜１８０℃の等温範囲に迅速に至らせるのに必要な熱をもたらすのに十分な作動温度に達し、すると、エンジンは、重質燃料を用いて作動し続ける。
【００３２】
また、火花点火エンジンが１２０℃〜１８０℃の等温範囲で作動されたときに不完全燃焼ディーゼル燃料を蓄積することがないということが発見された。本願の発電機エンジンは、重質燃料、例えばＪＰ‐８燃料がガソリンのように挙動する「スイートスポット」、即ち、１２０℃〜１８０℃のエンジン作動温度で作動するよう設計されている。この温度窓内で、ＪＰ‐８燃料は、８：１を超える圧縮比でも自己発火することはなく、スパークプラグからの火花によって点火されると効率的に燃える。燃料がエンジンのシリンダに入ったときの燃料の１２０℃〜１８０℃という温度により、液体燃料蓄積をなくすのに十分な揮発度が保証され、エンジンのフラッディング及び潤滑剤のファウリングが阻止される。旧来の小型ガソリン動力式の携帯可能なエンジンを設計し直してこれがこの温度窓内で作動するようにすることによって、発電機エンジンは、ガソリン、重質燃料及び他の燃料並びに混合物で作動することができる。
【００３３】
また、シリンダの温度がホットスポットなく実質的に一様に維持されるようにエンジンの等温作動を可能にすることによりノッキングが防止されるということが発見された。自己発火を生じさせるのに必要な圧力が高い温度では減少するので発電機を高い温度で作動させることがノッキングを増大させると考えられていた。しかしながら、１８０℃を超える温度状態にあるホットスポットが自己発火の真の原因であり、従って、特に排気ガス弁及びピストンヘッドのところのシリンダの一様な冷却が重質燃料の望ましくない自己発火を減少させることが発見された。これは、シリンダを燃料入口のところ及び／又は排気ガス出口のところで冷却することによって実施できる。
【００３４】
始動用モジュールは、始動用燃料タンクホルダ及び始動用燃料タンクを空気取り入れ経路に流体結合させる始動用燃料ラインを含む。空気取り入れ経路は、発電機の外部の大気をエンジンに流体結合し、それにより燃料の燃焼のための空気を供給する。好ましくは、始動用モジュールは、好ましくは加圧された低沸点低引火点燃料を収容した始動用燃料タンク、例えば始動用流体として一般に利用できる加圧ジエチルエーテルのスプレー缶、低沸点低引火点燃料を小出しする始動用燃料ディスペンサ、例えばスプレー缶又は小型機械式液体ポンプ及び始動用燃料エンクロージャを含み、この始動用燃料エンクロージャは、始動用燃料ディスペンサに接近するための始動用燃料ボタン接近部、低沸点低引火点燃料の偶発的な小出しを阻止するための始動用燃料ボタンカバー、始動用燃料エンクロージャを始動用燃料タンクを覆った状態に取り付けるためのエンクロージャボルト穴を有する。エンクロージャは、これが提供される場合、ボルトによりメンテナンスパネルに取り付けられるのが良い。好ましくは、始動用燃料タンクホルダは、発電機ハウジングに取り付けられ、例えばメンテナンスパネル上に取り付けられる。始動用燃料タンクホルダは、クリップ（図６に示されている）、接着剤ストリップ又はストラップであるのが良い。
【００３５】
空気取り入れ経路は、燃料‐空気混合物が形成され、次にシリンダに送られるときに空気が発電機ハウジングに入って気化器まで移動する際に辿る経路である。好ましくは、発電機は、空気取り入れ経路に沿って設けられたエアフィルタを有する。始動用燃料ラインは、低沸点低引火点燃料に起因する損傷又は化学反応に対して耐性のある単純なプラスチックチューブであるのが良く、この始動用燃料ラインは、好ましくは、低沸点低引火点燃料をミストとしてエアフィルタの空気出口側（後側）又はエアフィルタと気化器との間の他の或る箇所に送る。
【００３６】
低沸点低引火点燃料は、好ましくは、例えば始動用流体としてのジエチルエーテルである。好ましくは、低沸点低引火点燃料は、好ましくは加圧流体として始動用燃料タンク内に存在する。特に始動用流体の形態をしたジエチルエーテル（例えば、シリンダ潤滑剤入りのVALVOLINE（登録商標）Extra Strength Starting Fluid）が特に好ましく、というのは、このジエチルエーテルは、好都合には、好都合なサイズの加圧缶入りの状態で供給されているからであり、数秒間の缶頂部を単に押すと、所望量の始動用流体ミストが小出しされる。ガソリンも又使用できるが、これは、組成及び引火点が変わりやすいので好ましさの度合いが低い。
【００３７】
０．１〜１０．０グラム、より好ましくは０．３〜３．０グラム（１．０グラム、１．５グラム、２．０グラム及び２．５グラムを含む）の量の低沸点低引火点燃料がエンジンを始動させて重質燃料の燃焼を支えるのに十分である。低沸点低引火点燃料が空気取り入れ経路に沿って提供されるので、この燃料は、蒸気としてエンジンに入ることになる。エンジンは、一次燃料タンクからの液体燃料と空気取り入れ経路からの燃料蒸気の組み合わせで始動して働くことになる。低沸点低引火点燃料が蒸発すると、それにより、発電機は、一次燃料タンクから液体燃料のみ自動的に迅速に移行することができる。
【００３８】
任意の重質燃料、ガソリン又はアルコール及び混合物を一次燃料タンクからの液体燃料として使用することができる。変形例では、燃料は、ディーゼル燃料である。好ましくは、重質燃料は、ＪＰ‐８である。発電機内のジェットのサイズを調節して液体燃料の粘度及び一次燃料タンク内の液体燃料の予想温度を補償することが望ましい場合がある。重質燃料の火炎速度が速いのでガソリンエンジンと比較してスパークプラグ点火タイミングを遅らせることが望ましい場合がある。一次燃料タンクは、エンジンに流体結合されていて、液体燃料を気化器に送る。
【００３９】
熱制御装置が発電機中を通る冷却剤の流れを調節する。好ましくは、冷却剤は、空気である。例えば、空気ファンが空気を発電機中に引き込み、そしてシリンダの外側部上でこれに沿って流してシリンダを冷却し、次に冷却用空気出口から流出させる。この形態では、熱制御装置は、冷却用空気経路に沿う任意の箇所で所与の量の空気の流れを遮ることができる可動シート状の金属又はプラスチック（サーマルドア）であるのが良い。熱制御装置は、冷却用空気出口のサイズを増大させ又は減少させるよう動かされるのが良い。変形形態では、冷却用空気出口又は入口のサイズを増大させ又は減少させるようバッフルを用いても良く又はバッフルを冷却用空気経路に沿って設けても良い。別の変形形態では、熱制御装置は、冷却剤流量を増大させ又は減少させて温度を消耗の温度範囲内に維持する温度センサ又はサーモスタッドに結合されたファン又はポンプであっても良い。
【００４０】
熱制御装置、例えばサーマルドアは、シリンダの温度を１２０℃〜１８０℃、好ましくは１３０℃〜１７５℃、より好ましくは１５０℃〜１７０℃、例えば１５５℃〜１６５℃に維持するために用いられる。温度が低すぎる場合又は高すぎる場合、熱制御装置は、冷却剤の流量を増大させ又は減少させるよう使用できる。発電機の温度は、好ましくは、シリンダの温度であり、シリンダ温度は、好都合には、熱電対型温度センサ（例えば、トレイル・テック（TRAIL TECH）社から入手できるスパークプラグ温度センサ）を用いてスパークプラグのところで測定可能である。
【００４１】
全シリンダ冷却方式の発電機では、エンジンの等温作動を維持することができる。好ましくは、シリンダは、アルミニウムから成り（即ち、エンジンブロックがアルミニウムから成る）、それにより、発電機が軽量状態に維持され、アルミニウムの熱伝導率が高いので、エンジンの等温作動が維持される。好ましくは、全シリンダ冷却系では、シリンダを燃料入口のところ及び／又は排気ガス出口のところで冷却する。
【００４２】
エンジンが１２０℃〜１８０℃の等温範囲で作動しているかどうか、そして全シリンダ冷却系であるかどうかを判定することは、次のようにして実施できる。エンジンの温度をスパークプラグがエンジンブロックにねじ込まれているスパークプラグのところで例えばワッシャに取り付けられた熱電対によって測定される。次に、エンジンをＪＰ‐８燃料で作動させる。エンジンが少なくとも５秒間にわたってノッキングせず、しかもその期間中、エンジンの温度が１２０℃〜１８０℃に維持されている場合、その期間中、エンジンは、１２０℃〜１８０℃で等温的に作動している。さらに、５分間にわたるかかる作動により、エンジンが全シリンダ冷却系であることが確認される。多数のシリンダを備えたエンジンの場合、各スパークプラグのところでの温度が５分間の間、１２０℃〜１８０℃に維持されなければならず、しかもノッキングが起こらない場合、その期間中、エンジンは、１２０℃〜１８０℃で等温的に作動し、さらに、５分間にわたるかかる作動により、エンジンが全シリンダ冷却系であることが確認される。全シリンダ冷却系の一例は、空気がシリンダを燃料入口のところ及び／又は排気ガス出口のところで冷却することができるＹＡＭＡＨＡインバータＥＦ１０００ｉＳである。
【００４３】
好ましくは、シリンダは、８．０：１を超える圧縮比、例えば、８．１：１〜１２：１又は１０：１（８．２：１、８．３：１、８．４：１、８．５：１、８．６：１、８．７：１、８．８：１、８．９：１、９．０：１及び９．５：１を含む）の圧縮比を有する。好ましくは、エンジンは、空冷であり、アルミニウム製のブロックを有し、一定のタイミングを使用する。好ましくは、エンジンは、４サイクル５０ｃｃエンジンである。
【００４４】
本願のフレックス燃料発電機は、空冷式であり、アルミニウム製ブロックを有し、一定のタイミングを使用し、しかも圧縮比が８．２：１の４サイクル５０ｃｃエンジンである携帯型ガソリン発電機、例えばＹＡＭＡＨＡインバータＥＦ１０００ｉＳを改造することによって調整できる。図は、かかるフレックス燃料発電機を示している。図示のように、始動用モジュールが追加されており、始動用モジュールは、低沸点低引火点燃料、例えばジエチルエーテルをエアフィルタの後側に送る。熱制御装置が発電機の後部に追加されている。温度ディスプレイが追加されており、この温度ディスプレイは、スパークプラグのところの温度を表示する。一定スパークプラグ点火タイミングは、スパーク点火コイルをその元の位置から時計回りに動かすことによって遅延される。始動用燃料ディスペンサを備えた始動用燃料タンクも又存在し、しかも重質燃料、例えばＪＰ‐８燃料が一次燃料タンク内に存在する場合、発電機は、まず最初にディスペンサを１〜３秒間押すことによって始動できる。サーマルドアが冷却用空気出口の大部分を塞いだ状態で、次に、プルスタートを用いて発電機を始動させる。温度ディスプレイのところの温度が１２０℃〜１８０℃にいったん達すると、サーマルドアを調節してその温度を維持するのが良い。発電機の設計は、発電機が全シリンダ冷却措置を備えているので、等温作動のための改造を必要としない。シリンダ潤滑剤入りのVALVOLINE（登録商標）Extra Strength Starting Fluidの単一の缶が発電機を約１００回始動させるのに十分なジエチルエーテルを収容している。エンジンの高温作動に鑑みて、熱分解に抵抗する高品質油、例えばAMSOIL（登録商標）SAE 10W-40合成モータ油を潤滑剤として用い又は潤滑剤をしばしば交換することが望ましい場合がある。加うるに、エンジンのフラッシュ処理を実施して重質燃料から炭素沈殿物を除去することが望ましい場合がある。
【００４５】
また、ステップダウン型レギュレータを用いてガス状低引火点燃料を気化器中に直接導入するよう改造されたかかる改造型の携帯可能なガソリン発電機の場合、ガス状低引火点燃料だけを用いて発電機を始動させることが可能である。１２０℃〜１８０℃の温度にいったん達すると、燃料供給源を一次燃料タンクから、始動燃料としてガス状低引火点燃料を用いると共に作動用燃料として重質燃料を用いている重質燃料、例えばディーゼル燃料に切り替えることが可能である。しかしながら、燃焼を支えるのに低沸点低引火点燃料と比較して非常に多くの量のガス状低引火点燃料が必要であり、一次燃料タンクへの切り替えは、ユーザによって実施されなければならない。
【００４６】
本願の携帯型フレックス燃料発電機の実施例が図示されている。本発明の発電機は、スパークプラグ、始動用モジュール、全シリンダ冷却系及び熱制御装置を有する。他の部分は、オプションである。
【００４７】
図１及び図２は、フレックス燃料発電機１０を示している。発電機は、発電機ハウジング１４を有し、この発電機ハウジングは、発電機エンジン（図示せず）を包囲している。発電機エンジンからの排気ガスは、排気ガス出口（図示せず）を通り、次ぎに排気ガス出口に取り付けられた排気ガスホース１２を通って出る。発電機ハウジングは、メンテナンスパネル１６及び燃料補給ポート２２を有している。始動用モジュール１８がメンテナンスドアに取り付けられている。発電機ハウジングに取り付けられた温度ディスプレイ２０が発電機エンジンの内部温度を表示する。補助ディスプレイ２４が他の情報、例えば発電機が作動している時間の長さを表示する。エンジンを手動で始動させるプルスタート２６が発電機ハウジングを貫通している。制御パネル２８が発電機ハウジングに設けられ、この制御パネルは、電気プラグ受け口、始動ボタン、停止ボタン及び発電機の作動を制御する他の制御部を有する。
【００４８】
図３は、始動用モジュール１８を示している。始動用モジュールは、メンテナンスパネル１６に取り付けられている。始動用モジュールは、始動用燃料エンクロージャ３０を有し、この始動用燃料エンクロージャは、始動用燃料ボタンカバー３２及び始動用燃料ボタン接近部３４を有する。また、エンクロージャボルト３６，３６が図示されており、これらエンクロージャボルトは、始動用燃料エンクロージャをメンテナンスパネルに取り付けるために用いられている。図４は、始動用燃料エンクロージャ３０を示している。始動用燃料エンクロージャ３０は、始動用燃料ボタンカバー３２及び始動用燃料ボタン接近部３４を有している。また、エンクロージャボルトのためのエンクロージャボルト穴３８，３８が示されている。
【００４９】
図５及び図６は、始動用燃料エンクロージャが取り外されると共にそれぞれ始動用燃料タンクが取り付けられた状態及び始動用燃料タンクが取り外された状態で始動用モジュールを示している。メンテナンスパネル１６が示されている。始動用燃料タンク４８を保持する始動用燃料タンクホルダ４０，４０がパネルに取り付けられている。始動用燃料ディスペンサ４２が始動用燃料を小出しするよう始動用燃料タンクに取り付けられるのが良い。始動用燃料ディスペンサに取り付けられた状態でメンテナンスパネルを貫通した始動用燃料ライン４４が始動用燃料を発電機の空気取り入れ経路に運ぶ。また、始動用燃料エンクロージャを発電機ハウジングのメンテナンスパネルに取り付けるためのエンクロージャボルトを受け入れるエンクロージャボルトタブ４６，４６がメンテナンスパネルに取り付けられた状態で示されている。
【００５０】
図７及び図８は、フレックス燃料発電機の後部の２つの形態を示しており、これらの図は、サーマルドアの細部を提供している。これらの図には、発電機ハウジング１４、排気ガスホース１２に取り付けられた排気ガスポート５８が示されている。サーマルドア５０は、冷却用空気出口５４を覆った状態でクラスプ５６，５６によって発電機ハウジングの後部に摺動可能に取り付けられている。図７では、サーマルドアは、冷却用空気出口をほぼ完全に塞ぎ、他方、図８では、サーマルドアは、冷却用空気出口のほんの僅かな部分しか塞いでいない。
【００５１】
図９は、フレックス燃料発電機の分解組み立て図である。この場合、発電機ハウジング１４は、分割して放されており、それにより、もし分割していなければ隠されている要素が示されている。エアフィルタハウジングが前側パネル６０及び後側パネル６４を有し、エアフィルタ６２がこれら２枚のパネル相互間に位置し、これら要素は、空気取り入れ経路の一部である。空気は、発電機に入って後側パネルの下側部分を通って前側パネルの下側部分に引かれ、そして次に前側パネルに沿って上り、そしてエアフィルタを通り、最後に後側パネルの上側部分の後から出る。また、始動用燃料ライン４４が図示されており、この始動用燃料ラインは、始動用燃料をエアフィルタの後部（即ち、後側パネルに向いたエアフィルタの側部）に送り出す出口端部を有している。図９には示されていないが、始動用燃料ラインの入口側端部は、始動用燃料ディスペンサに取り付けられており、それにより、始動用燃料タンクと空気取り入れ経路との間に流体結合部が形成されている。例えば始動用燃料ディスペンサの頂部を押すことにより始動用燃料ディスペンサを作動させることによって、始動用燃料は、エアフィルタの後部上に小出しされる。冷却剤（この装置では、空気）がシリンダ６８上でこれに沿って流れ、シリンダの一部は、燃料入口６３及び排ガス出口６５のところに位置している。また、図９には、スパークプラグ６６、温度センサ６７（この温度センサは、スパークプラグのところの温度を測定し、温度をディスプレイに接続されている）、気化器６９及び一次燃料タンク７４が示されている。
【００５２】
図１０は、図９に示されたフレックス燃料発電機の分解組み立て図の一部分の詳細図である。シリンダ６８、空気ファン７２及びスパーク点火コイル７０が示されている。スパーク点火コイルの位置は、スパーク点火コイルが空気ファン（これは、駆動シャフトに連結されている）に設けられている磁石によって駆動シャフトの運動に結合されているので、スパークプラグのタイミングを制御し、空気ファンが回ると、磁石がスパーク点火コイルを作動させる。スパーク点火プラグは、スパークプラグに電気的に接続されているので、スパーク点火コイルが作動されると、シリンダ内のスパークプラグによって火花が生じる。さらに、空気ファンは、空気を発電機中に取り込み、そしてシリンダの外側部上でこれに沿って流し、それによりシリンダを冷却し、次に冷却用空気出口から出る。図９により明確に示されているように、シリンダの外側部は、外部の全長に沿って設けられた冷却フィンを有し、従って、シリンダは、その頂部と底部の両方が冷却され、従って、全シリンダ冷却方式のものである。
【００５３】
実施例
ＹＡＭＡＨＡインバータＥＦ１０００ｉＳをこれが図示のように始動用モジュール及び熱制御装置（サーマルドア）を有するよう改造した。さらに、大型気化器ジェットを用い、スパークプラグ点火タイミングを遅らせた。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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