(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の底近くに配置される導管３と、吸入口７を有する可動パイプ４と、その可動パイプの上端側に取り付けるフロート５を備えさせ、可動パイプ４の下端側を、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満タン下で完全に分離した状態のときに吸入口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、タンク内の燃料をエンジンに向けて送り出す下端が前記燃料タンク（１）の底近くに配置される導管（３）と、上端又は上端近くに吸入口（７）を有する可動パイプ（４）と、その可動パイプの上端側に取り付けるフロート（５）を備え、
前記可動パイプ（４）が、前記導管（３）の下部に下端側を回動自在に連結され、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）の変位に応じて起伏し、タンク内の燃料油と水が満タン下で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）の前記導管（３）に対する連結を、回転管継手（６）を介して行った請求項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に開示された乳化燃料供給装置は、別々のタンクから供給される燃料と水とをミキサで混合し、それを加熱器で暖めて燃料噴射ポンプに送り込む。
【０００４】
また、特許文献２に開示された燃料供給制御装置は、別々のタンクから供給される燃料油と水を一旦混合タンクに導入し、そこで、混合燃料となす。そして、その混合燃料を高圧ポンプで汲み上げ、次いで、マイクロ波を照射することで水の分子を振動させて混合燃料を加熱し、加熱後の混合燃料を、燃料噴射手段に送り込む。それを燃料噴射手段が霧化してエンジンのシリンダ（燃焼室）に吹き込む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭５５−６９１３９号公報
【特許文献２】特開２００７−２３９６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前掲の特許文献１の燃料供給装置は、燃料タンクのほかに水タンクを必要とするため、軽量化の要求や限られたスペースの有効利用の要望が高い自動車などには適していない。
【０００７】
特許文献２の燃料供給制御装置も同様である。この特許文献２の装置は、混合タンクを設けており、その混合タンクに導入された燃料油と水が、エンジンを長く停止しているとその間に分離するため、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てエンジンの円滑な作動に支障を来たす。発明者は、後述する実験によってそのことを確認している。
【０００８】
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、さらに、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】
【０００９】
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、タンク内の燃料をエンジンに向けて送り出す下端が前記燃料タンクの底近くに配置される導管と、上端又は上端近くに吸入口を有する可動パイプと、その可動パイプの上端側に取り付けるフロートを備えさせた。
【００１０】
また、前記可動パイプの下端側を、前記導管の下部に回動自在に連結し、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満タン下で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。
【００１１】
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。
【発明の効果】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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】
【００１７】
【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設置部を示す側面図
【図５】可動パイプの吸入口にフィルタを取り付けた例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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５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の上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。
【００１９】
導管３は、下端が燃料タンク１の底付近に配置されている。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。
【００２０】
可動パイプ４は、下端を回転管継手６に接続しており、最大に倒伏した状態ではその可動パイプ４の上端側が燃料タンク１の底近くに移動する。
【００２１】
その可動パイプ４は、上端又は上端近くに吸入口７を有しており、その吸入口７からタンク内の燃料が吸入され、その燃料が導管３を通ってエンジンに向けて供給される。
【００２２】
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。
【００２３】
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の下端は可動部材６ｂに接続されている。
【００２４】
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。
【００２５】
可動パイプ４の吸入口７は、燃料タンク１内の燃料油と水が満タン下で完全に分離した状態のときに燃料油Ｆの層の下にある水Ｗの層よりもその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、満タン下で燃料油Ｆと水Ｗが完全に分離したときの水面の高さ位置と吸入口７の設定すべき高さ位置を求める。
【００２６】
フロート５は、燃料タンク１が満タンのときには移動可能上限位置まで上昇するが、タンク内燃料の液面に常時浮くものである必要はなく、燃料タンク１が満タンのときには燃料中に沈み込んでも構わない。
【００２７】
そのフロート５は、燃料タンク１がほぼ空になって可動パイプ４が最大に倒伏したときに燃料タンク１の底に接し、その状態で吸入口７が下限高さ位置よりも上に保持されるように設計されたものが好ましい。
【００２８】
ここで言う下限高さ位置は、フロート５が燃料タンク１の底に接した状況下でタンク内に残存することが想定される水の層（燃料油から分離した水の層）よりも上側である。
【００２９】
図１の８は、可動パイプ４の立ち上がりを、その可動パイプ４が垂直姿勢になる前に規制するストッパである。このストッパ８による起立姿勢の規制によって、可動パイプ４は
図１の倒れ方向とは反対向きに倒れることが防止される。可動パイプ４がどちらの側に倒れても同じ目的が達成される構造にすることもでき、その場合にはストッパ８は不要である。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
なお、可動パイプ４の吸入口７には、図５に示すように、フィルタ９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９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９を設置するのがよい。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【実施例】
【００３５】
市販車（マツダ、ディーゼル車トラック、ＫＣ−ＳＤ２ＡＴ  原動機型式Ｒ２）の燃料タンクを本願発明の燃料供給装置を有するものに変更し、その燃料タンクに軽油と水を２／３：１／３の割合で混ぜた混合燃料を入れ、直後にエンジンを始動させてその混合燃料でエンジンが動くことを確認した。そして、次に、エンジンを停止し、停止状態でそれぞれ１週間、２週間、１ヶ月間放置した後に再度エンジンを始動させた。
【００３６】
この試験を、本願発明の燃料供給装置を使用した場合と、元々車に搭載されていた従来の燃料タンクを用いた場合の２形態で実施したところ、従来の燃料タンクを用いたケースでは、再始動後に、エンジンが僅かの間だけ動いて停止した。
【００３７】
エンジンが停止したのは、始動初期に分離した水が吸い上げられ、その水が、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た後に燃焼室に吹き込まれたからである。
【００３８】
これに対し、本願発明の燃料供給装置を使用した自動車は、エンジン停止のトラブルが起こらなかった。その後も本願発明の燃料供給装置を搭載した自動車を３年間継続して使用しているが、それでもエンジン停止のトラブルは発生しておらず、高速道路の走行も支障なく行えている。
【符号の説明】
【００３９】
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          ストッパ
９          フィルタ
Ｆ          燃料油
Ｗ          水
【図１】
2013185491.tif 000003
【図２】
2013185491.tif 000004
【図３】
2013185491.tif 000005
【図４】
2013185491.tif 000006
【図５】
2013185491.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成24年5月29日(2012.5.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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）の底近くに配置される導管（３）と、上端又は上端近くに吸入口（７）を有する可動パイプ（４）と、その可動パイプの上端側に取り付けるフロート（５）を備え、
前記可動パイプ（４）が、前記導管（３）の下部に下端側を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）の変位に応じて起伏し、タンク内の燃料油と水が満タン下で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）が最大に倒伏したときに前記フロート（５）が前記燃料タンク（１）の底に接し、その状態で前記吸入口（７）が、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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
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底近くに配置される導管と、上端又は上端近くに吸入口を有する可動パイプと、その可動パイプの上端側に取り付けるフロートを備えさせた。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、前記可動パイプの下端側を、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満タン下で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。