(57)【要約】【課題】  気液混合燃料製造装置における運転防止を回避する安全装置。【解決手段】  気液混合燃料製造装置において、気液混合燃料の圧力を検知する圧力センサーを備え、気液混合燃料に混合する気体の流量調整器及び気体流量遮断器のいずれかを備え、気液混合燃料の状態を監視する制御回路を備え、制御回路の制御によらない気液混合燃料の圧力異常を検知したとき、気液混合燃料に混入する気体の流入の停止及び遮断し、気液混合燃料が圧力開放器を通して燃料タンク内に戻す一定時間を経過後、オイルポンプを停止させる気液混合燃料製造装置においえる内燃機関および燃焼装置の運転停止を防止する安全装置。【選択図】図１
2015075092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関及び燃焼装置の運定停止を防止する安全装置であって、
燃料タンクからの液体燃料をオイルポンプにより加圧し、加圧した液体燃料に圧縮気体を混入し、攪拌することで気液混合燃料とし、気液混合燃料を一時貯留する貯留タンクを設け、貯留タンクの上部より気液混合燃料を燃料タンクに戻す配管と配管の燃料タンク内先端に圧力開放器を設け、圧力開放器により気液混合燃料を一定圧力で圧力を開放することにより気液混合燃料を一定圧力に維持し、前記貯留タンクの下部より内燃機関および燃焼装置の燃料配管に接続し、気液混合燃料として使用することを可能にする気液混合燃料製造装置において、
気液混合燃料の圧力を検知する圧力センサーと、
圧縮気体の流入を調整する気体流量調整器叉は圧縮気体の流入を遮断する気体流入遮断器の少なくともいずれか一つと、
前記圧力センサーの情報により前記気体流量調整器叉は前記気体流量遮断器および前記オイルポンプを制御する制御回路を備え、
制御回路の制御によらない気液混合燃料の異常圧力を検知したとき、
気液混合燃料に混入する気体の流入を停止叉は遮断し、
気液混合燃料を圧力開放器を通して外部に放出させる一定時間経過後オイルポンプを停止することにより気液混合燃料製造装置における内燃機関及び燃焼装置の運定停止を防止する安全装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  気液混合燃料製造装置において、制御回路の制御によらない気液混合燃料の圧力の異常、特に圧力の低下により、内燃機関及び燃焼装置の燃料内に気液混合燃料の気体が気泡の状態となり、燃料供給に支障をきたすことにより、内燃機関及び燃焼装置の運転停止を未然に防ぐ安全装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  ガソリン、軽油、バイオ燃料あるいは重油等の液体燃料を使用する自動車用のエンジンなどの内燃機関あるいは、バーナー等の燃焼装置においては、噴射ノズルからの液体燃料の粒子径をより微細にすることにより燃焼を促進させ、出力の増加、低燃費化、効率の向上及び排出される有害物質の低減化を達成するための様々な工夫が提案されている。【０００３】  内燃機関及び燃焼装置においては気体が混入することにより、噴射ポンプからの液体の噴射に異常をきたし、出力の低下及び、排出ガス内の有害物質の増加、時として内燃機関の停止及び燃焼装置の不完全燃焼や燃焼停止を引き起こしている。【０００４】  気体の混入防止として内燃機関及び燃焼装置おいては戻り配管が用意され、気体を燃料タンクに戻す、叉は気体を一時蓄える等の工夫もされている。【０００５】  本来、液体燃料を直接使用する内燃機関及び燃焼装置においては液体燃料内に気体を混入することは燃料の供給に異常をきたし、液体燃料内に気体が入ることにより安定した運転の妨げになる他、運転停止に陥る可能性がある。しかし、液体燃料に気体を混入することの効果が有ることから、色々な工夫がされ、また提案もされている。【０００６】  液体燃料に気体を混入させる方法として、気液混合燃料製造装置があり、液体燃料を所定の圧力に加圧し、加圧した液体燃料に圧縮気体を混入し、攪拌し、圧力開放器によって気液混合燃料の圧力を一定に維持し、内燃機関および燃焼装置の燃料として使用することを可能にした装置である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１１２２７１号公報
【特許文献２】特願２００８−１６９２５０号公報
【特許文献３】特願２００９−２５７１７５号公報
【特許文献４】特願２００７−２４０１２号公報
【特許文献５】特願２０１０−２７５９６６号公報
【特許文献６】特願２００７−１００７１２号公報
【特許文献７】特願２００３−３３６５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  液体燃料を使用する内燃機関及び燃焼装置において、燃料内に混入した気体を燃料タンクに戻す戻し配管を設けた装置もある。【０００９】  内燃機関及び燃焼装置において、燃料内に気体が一定以上混入することにより、噴射ポンプに気体が入り、噴射ポンプの正常な動作に支障をきたし、排気ガスに有害物質が多く排出し、また装置の停止に陥る可能性がある。【００１０】  気液混合燃料を内燃機関及び燃焼装置の燃料として使用する方法に、液体燃料を加圧し、加圧した液体燃料に圧縮気体を混入し、攪拌することで気液混合燃料を作り、圧力開放器によって気液混合燃料の圧力を一定に維持して内燃機関および燃焼装置の燃料として使用することが可能にするのが気液混合燃料製造装置である。【００１１】  液体燃料を使用する内燃機関及び燃焼装置において、気体が混入することは内燃機関及び燃焼装置装置の運転を停止する危険が有るにも係わらず、液体燃料に気体を混入させるのは、それ以上に効果が有るからである。【００１２】  上記のように液体燃料に気体が混入することは危険であり、気液混合燃料を使用するに当たり、安全対策を取らなければならない。【００１３】  気液混合燃料製造装置では何点かの部品が採用されている。重要部品として、液体燃料を加圧するオイルポンプ、気液混合器、圧縮気体を供給する気体圧縮機、気液混合燃料を攪拌する攪拌器、一定圧力で圧力を開放する気液燃料用圧力開放器、気液混合燃料等を制御する制御回路、液体燃料に気体を混入する気体流量調整器叉は気体流量遮断器、内燃機関および燃焼装置からの戻り配管に接続された戻り配管用圧力開放器、気液混合燃料を内燃機関および燃焼装置に供給する配管等が有る。【００１４】  採用されている部品の不具合が生じる可能性もある。不具合は単数の部品とは限らず、何点かの部品に障害が生じたとしても、少なくとも内燃機関及び燃焼装置の運転停止を阻止ししなければならない。
【課題を解決するための手段】
【００１５】  気液混合燃料製造装置において、液体燃料をオイルポンプにより、所定の圧力に加圧し、加圧された液体燃料に圧縮気体を気体流量調整器と通して気液混合器で混入させ、更に攪拌器により攪拌することで気液混合燃料とする、前記気液混合燃料を一時貯留する貯留タンクが備わっている。前記貯留タンクの上部より燃料タンクに気液混合燃料を戻す配管が備わっており、その配管の燃料タンク内に一定の圧力で圧力を開放する気液混合燃料用圧力開放器に接続されている。この貯留タンクは浮上する気液混合燃料を気液混合燃料用圧力開放器を通して燃料タンクに放出する。また、下部から内燃機関および燃焼装置に燃料として供給されている。【００１６】  内燃機関および燃焼装置によっては液体燃料内の気体を抜くための戻り配管および余剰燃料を戻す戻り配管を持つ機種が有り、この戻り配管のおのの叉は一緒にした配管に戻り配管用圧力開放器を設けられている。【００１７】  前記貯留タンクに接続された気液混合燃料用圧力開放器および前記戻り配管に接続された戻り配管用圧力開放器の開放圧力は同一圧力とすることで、気液混合燃料内の圧力開放器の開放圧力に維持される。【００１８】  上記の気液混合燃料製造装置はまた、圧縮気体の流量を調整する気体流量調整器および気体流入遮断器の少なくともいずれか一つが備わっている。この気体流量調整器は気液混合比の調整および圧縮気体の停止を、気体流入遮断器は圧縮気体の遮断を行う。【００１９】  気液混合燃料製造装置には、気液混合燃料の圧力を測定する圧力センサーを備え、気液混合燃料の圧力を監視する制御回路が備わっており、気液混合燃料の圧力を監視している。【００２０】  前記貯留タンクの下部から内燃機関および燃焼装置の燃料として供給する配管内の気液混合燃料は、加圧された条件下において流入する圧縮気体の流量を調整することで、白濁した状態から透明とすることが出来る。この透明のなった気液混合燃料は内燃機関および燃焼装置の燃料として供給され、内燃機関および燃焼装置の燃料噴射ポンプにより再加圧されても体積の減少を起こさないため、内燃機関および燃焼装置の燃料として利用することが可能となる。【００２１】  前記透明となった気液混合燃料は圧力依存性がある。気液混合燃料内の圧力を下げると、それまで透明となっていた気液混合燃料が白濁し、内燃機関および燃焼装置の噴射ポンプの再加圧により体積を減らすため、噴射ポンプの燃料噴射量を減らし、正常な運転に支障をきたす。更に気液混合燃料の圧力を下げると、気液混合燃料内の気泡が大きくなり、内燃機関および燃焼装置の運転停止に陥る可能性がある。【００２２】  気液混合燃料製造装置は気液混合燃料内の圧力を制御することにより、例えばディーゼル発電機の始動時の黒鉛の排出を減らす、ディーゼル自動車において急激なアクセルの踏み込み時の黒煙および登坂時の黒煙を減らすなどの効果が有り、気液混合燃料内の気体の状態を制御している。【００２３】  前記透明となった気液混合燃料において、気液混合燃料の圧力を制御することにより、透明となった気液混合燃料内の気泡を微細気泡化させることで、前項の効果を出すことが出来る。更に圧力を下げると気液混合燃料内の気泡が大きくなり、内燃機関および燃焼装置の運転に支障をきたす。【００２４】  気液混合燃料製造装置における安全装置は気液混合燃料の圧力を測定する圧力センサーを備えており、気液混合燃料の圧力を監視し、制御回路の制御によらない気液混合燃料の異常な圧力検知により、混合する気体の流入を停止または遮断する。気体の停止叉は遮断により、液体燃料に気体の流入が無くなる。【００２５】  気体の流入を停止または遮断することで、気液混合燃料が圧力開放器から放出された後は、通常の液体燃料となり、内燃機関及び燃焼装置の運転停止を防止することが出来る。【００２６】  圧力の異常はオイルポンプの不具合によって生じるほか、圧力開放器の不具合、燃料配管の不具合、燃料配管の接続不具合によっても起こりうるが、ともに透明な気液混合燃料が気泡化し、内燃機関および燃焼装置の燃料噴射ポンプの動作を阻害し、最悪の場合は内燃機関及び燃焼装置の運転停止に陥る可能性がある。【００２７】  オイルポンプの異状は電源電圧の低下によっても起こりうる。ともにオイルポンプの正常動作に支障をきたし、気液混合燃料の圧力の低下につながり、圧力の監視により、圧縮気体の流入停止または遮断により、内燃機関及び燃焼装置の運転停止を防止する。【００２８】  異常圧力を検知したときのオイルポンプの作動については、気液混合燃料を気液混合燃料製造装置および内燃機関、燃焼装置の燃料系統から圧力開放器を通し、燃料タンクに排出されるまでの一定時間経過後、オイルポンプを停止させる。【００２９】  気液混合燃料製造装置において、オイルポンプの停止及び混入させる気体の停止叉は遮断は気液混合燃料製造装置の動作停止状態となり、内燃機関及び燃焼装置においては、気液混合燃料製造装置の付加しない状態に戻るのみで、内燃機関及び燃焼装置の運転の停止にまでは陥らない。【００３０】  気液混合燃料製造装置において、オイルポンプの不具合のほか、圧力開放器の開放圧力の異常により気液混合燃料の圧力低下及び上昇につながり、異常な圧力を検知し、気体の流入を停止または遮断して後、一定時間経過後、オイルポンプも停止させる。【００３１】  圧力開放器は前記貯留タンクに接続された気液混合燃料用圧力開放器および内燃機関および燃焼装置の戻り配管に接続された戻り配管用圧力開放器の両方を使用するのが望ましく、圧力開放器の閉塞等の不具合において、一方の圧力開放器が動作していることにより、完全閉塞を回避できる。【００３２】  コンプレッサーの不具合においては、多くは圧力の低下なり、気体の圧力低下は気液混合燃料製造装置において気体が混入出来ないが、そのことにより内燃機関及び燃焼装置の運転停止には陥らない。【００３３】  内燃機関および燃焼装置の始動時においては、オイルポンプの未稼働の状態で始動し、次にオイルポンプを作動させ、液体燃料が一定圧力以上になった後、圧縮気体を混入させて気液混合燃料を供給する方法と、始動前にオイルポンプを稼動させ、液体燃料が一定以上の圧力になってから圧縮気体を混入し、液体燃料が気液混合燃料となり、一定時間経過後、内燃機関および燃焼装置を稼動させる方法が有る。【００３４】  内燃機関および燃焼装置の停止後の作動は、圧縮気体の流入を停止叉は遮断し、気液混��燃料製造装置及び内燃機関、燃焼装置内にある気液混合燃料を圧力開放器を通して燃料タンクに戻すための一定時間経過後、オイルポンプを停止する。【００３５】  その他の動作として、燃料タンクの他に気液混合燃料を蓄える気液混合燃料タンクを設け、装置停止後も一定量の気液混合燃料を一定圧力以上で維持する。内燃機関および燃焼装置の始動時には気液混合燃料タンクの燃料を使用する方法も有る。気液混合燃料タンクに気液混合燃料製造装置停止後、気液混合燃料が逆流しないように逆支弁を設け、内燃機関および燃焼装置の運転停止とともに、燃料供給配管の弁を閉じ、燃料の供給を止めることで、気液混合燃料内の圧力を一定に維持することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】は本発明に関わる気液混合燃料製造装置おける気体流量調整器による安全装置のブロック図である。
【図２】は本発明に関わる気液混合燃料製造装置おける気体流量遮断機による安全装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】  以降、図１に従って説明する。
【００３８】  燃料タンク（１）から液体燃料配管を通してオイルポンプ（２）に送り、オイルポンプで加圧される。
【００３９】  加圧された液体燃料にコンプレッサー（４）から気体流量調整器（５）通して圧縮気体が送られ、気液混合器（３）により気体が混入させる。
【００４０】  気体を混入した液体燃料は攪拌器（５）により攪拌され、気液混合燃料となる。
【００４１】  気液混合燃料は貯留タンク（７）に送られ、気液混合燃料を一時貯留し、気液混合燃料内に気体をより微細気泡にするとともに、貯留タンク上部から気液混合燃料を燃料タンクに戻す配管（１１）が有り、燃料タンク内に気液混合燃料用圧力開放器（２１）が取り付けられている。
【００４２】  貯留タンク下部から内燃機関および燃焼装置（１０）に気液混合燃料が供給される。
【００４３】  内燃機関および燃焼装置によっては、燃料内の気体を戻す戻し配管（１２）および余剰燃料を戻す戻し配管（１３）を有する機種があるが、この戻し配管のおのおの叉はいっしょにした配管の燃料タンク内に戻り配管用圧力開放器（２１）が設けられている。
【００４４】  貯留タンク上部からの気液混合燃料用圧力開放器（２１）および内燃機関および燃焼装置の戻り配管圧力開放器（２２）の開放圧力を同一にすることにより、気液混合燃料の圧力は圧力開放器の設定された開放圧力と同一となる。
【００４５】  気液混合燃料配管に圧力センサー（９）が取り付けられている。圧力センサーは制御回路（８）に気液混合燃料の圧力情報を圧力センサーからの情報線（９１）を通して制御回路に送る。制御回路は気液混合燃料の圧力を監視し、異常圧力を検知したとき、気体流量調整器（５）を制御して、気液混合器（３）に送る圧縮気体の流入を停止させる。
【００４６】  制御回路（８）は気体流量調整器を制御して、気液混合器に送る気体を停止し、気液混合燃料が圧力開放器から燃料タンクに排出されるまでの一定時間経過後、オイルポンプ制御線（８３）を介して、オイルポンプを停止させる。
【００４７】  圧力開放器は気液混合燃料配管用（２１）と内燃機関および燃焼装置の戻り配管用（２２）の２個以上が望ましく、一方が閉塞しても気液混合燃料内の圧力が上げる方向に働くが、圧力開放器の完全閉塞を免れ、異常圧力を検知し、オイルポンプを停止することで対応が出来る。
【００４８】  圧力開放器の弁の不具合による気液混合燃料内の圧力低下においても、ともに圧力センサーで圧力を監視しており、内燃機関及び燃焼装置の運転停止を免れることができる。
【００４９】  圧力センサーからの圧力低下及び異常高圧により、制御回路からのコントロールにより、気体の混入が停止され、オイルポンプの運転を停止しても内燃機関及び燃焼装置には燃料の供給がされており、運転停止に陥ることは無い。内燃機関及び燃焼装置は気液混合燃料製造装置の無い状態で運転継続可能である。
【００５０】  図２は気体流量遮断機（５１）を制御し、気体の流入を遮断する構成図である。
【００５１】  制御回路は圧力センサーからの情報を監視し、制御回路の指示によらない圧力の異常が生じたときはコントロール線（８２）を通して気体流量遮断機（５１）をコントロールし、気体の流入を遮断させる。
【００５２】  また、本発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であることは言うまでもない。前述した各実施例において、内燃機関や燃焼装置の液体燃料として、軽油を例示したが、その他、重油、ガソリン、バイオエタノール、バイオガソリン、潤滑油や食用油などの各種廃油等であっても、加圧し、燃料内で気体が完全溶解叉は微細気泡を分散させた混合燃料とすることができる。また、内燃機関としては、自動車、船舶のエンジンの他、エンジン付発電機、トラクター、耕耘機、田植機、稲刈り機、刈払い機等の各種農業用機械、航空機のエンジン、あるいは、建設・建築機械用のエンジンにも適用可能です。燃焼機器としては上記の液体燃料を使用する機器にも適用可能です。
【符号の説明】
【００５３】１      燃料タンク
２      オイルポンプ
３      気液混合器
４      気体圧縮機
５      気体流量調整器
６      攪拌器
７      貯留タンク
８      制御回路
９      圧力センサー
１０    内燃機関および燃焼装置
１１    気液混合燃料配管
１２    内燃機関および燃焼装置の燃料内の気体を戻す戻り配管
１３    内燃機関および燃焼装置の余剰燃料を戻す戻り配管
２１    気液混合燃料用圧力開放器
２２    内燃機関および燃焼装置の戻り配管用圧力開放器
５１    気体流量遮断機
８１    気体流量調整器制御線
８２    気液流量遮断機制御線
８３    オイルポンプ制御線
９１    圧力センサーからの信号線
【図１】
2015075092.tif 000003
【図２】
2015075092.tif 000004