JP2005233041A - 液化ガスの燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より簡易な構成で補助燃料タンク内の圧力が調整され、もって主燃料タンクへの給油を良好な状態で行うことができる液化ガスの燃料供給装置を提供する。
【解決手段】液化ガスの燃料供給装置１は、主燃料タンク２と、主燃料タンク２と燃料の給油口１２とを接続する給油管１３と、主燃料タンク２内の気相燃料の通過を禁止・許可する開閉弁１６が設けられた第３燃料通路Ｒ３を介して主燃料タンク２に接続された補助燃料タンク１５とを備える。補助燃料タンク１５は給油管１３に第４燃料通路Ｒ４を介して接続されており、給油管１３にあって第４燃料通路Ｒ４が接続される部分の管内形状は絞り形状とされており、絞り部１３ａが形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液化石油ガス等の液化ガス燃料をエンジンに供給する液化ガスの燃料供給装置に関する。

液化石油ガス（ＬＰＧ）等の液化ガス燃料をエンジンに供給する液化ガスの燃料供給装置においては、燃料タンク内に液相燃料と気相燃料とが存在している。このＬＰＧは沸点が低いため、燃料タンク内の燃料温度が上昇すると液相燃料の気化や気相燃料の蒸気圧上昇等が起きやすい。そのため、このような温度上昇時には燃料タンク内の圧力が高くなりやすい傾向にある。

このように燃料タンク内の圧力が高くなり、その圧力が給油時における燃料の供給圧力よりも高くなると燃料補給が困難になる。そこで、燃料が補給される主燃料タンク内とは別に補助燃料タンクを設ける。そして、主燃料タンク内の圧力が過度に高くなっているときには、同主燃料タンク内の気相燃料が補助燃料タンクに導入されるようにすることで、主燃料タンク内の圧力は給油時に適した圧力にまで減圧され、もって主燃料タンクへの給油を良好な状態で行うことができるようになる。

ここで、補助燃料タンク内の圧力は気相燃料が導入されると高くなるため、次回の主燃料タンク内の減圧を行うためには、補助燃料タンク内を減圧しておく必要がある。
そこで、図２に示すように、特許文献１に記載の燃料供給装置では以下のようにして補助燃料タンク内の圧力を減圧するようにしている。

この図２に示す液化ガスの燃料供給装置３０においては、主燃料タンク３１に補助燃料タンク３２が接続されている。補助燃料タンク３２の燃料供給通路には第１電磁弁３３が、主燃料タンク３１と補助燃料タンク３２との間の接続通路には第２電磁弁３４が、主燃料タンク３１の燃料供給通路には第３電磁弁３５がそれぞれ設けられている。この装置では、主燃料タンク３１内の圧力が所定値以上であれば第２電磁弁３４が開弁されて主燃料タンク３１の気相燃料が補助燃料タンク３２に送出され、補助燃料タンク３２内の圧力が所定値以上となれば第２電磁弁３４が閉弁されて主燃料タンク３１からの気相燃料の供給は停止される。こうして主燃料タンク３１内の気相燃料が補助燃料タンク３２内に貯留される。そして、エンジンへの燃料供給開始時には、先ず、第１電磁弁３３を開弁するとともに第３電磁弁３５を閉弁し、補助燃料タンク３２内の燃料を優先的に内燃機関に供給するようにしている。このような燃料供給装置によれば、第２電磁弁３４の開弁により主燃料タンク３１内の圧力は調整される。また、第２電磁弁３４が開弁されると補助燃料タンク３２内の圧力は高くなるが、第１電磁弁３３の開弁、第２電磁弁３４の閉弁、及び第３電磁弁３５の閉弁により、同補助燃料タンク３２内の気相燃料は内燃機関に供給され、補助燃料タンク３２内は減圧される。

なお、本発明にかかる先行技術文献としては特許文献１の他、以下に示す特許文献２〜特許文献４が挙げられる。
特開平７−８３１１８号公報 特開平８−１８９４２４号公報 特開２００２−２０６４６４号公報 特開２００３−２０９９９号公報

ところで、上記従来の燃料供給装置３０では、補助燃料タンク３２内の減圧を行うために、第１電磁弁３３〜第３電磁弁３５をそれぞれ操作する必要があり、そのための制御や構造が複雑になってしまうといった問題がある。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、より簡易な構成で補助燃料タンク内の圧力が減圧され、もって主燃料タンクへの給油を良好な状態で行うことができる液化ガスの燃料供給装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、該主燃料タンクと燃料の給油口とを接続する給油管と、前記主燃料タンク内の気相燃料の通過を禁止・許可する開閉弁が設けられた気相燃料通路を介して、同主燃料タンクに接続された補助燃料タンクと、を備えた液化ガスの燃料供給装置において、前記補助燃料タンクは前記給油管に接続通路を介して接続され、同給油管にあって前記接続通路が接続される部分の管内形状は絞り形状とされていることを要旨とする。

上記構成では、気相燃料通路に設けられた開閉弁を開弁状態にすることで、主燃料タンク内の気相燃料が補助燃料タンク内に導入され、もって主燃料タンク内の圧力を下げることができる。このため、主燃料タンク内の圧力が上昇し、給油口からの燃料の供給が困難になった場合でも、主燃料タンクへの給油を良好な状態で行うことができるようになる。また、補助燃料タンクは接続通路を介して給油管に接続されており、この給油管にあって接続通路が接続される部分の管内形状は絞り形状とされている。そのため、給油口から燃料が供給されて給油管に燃料が流れると、この絞り形状部分に負圧が発生して補助燃料タンクの気相燃料は給油管に導入され、同補助燃料タンク内の圧力を減圧することができる。従って上記構成によれば、より簡易な構成で補助燃料タンク内の圧力を減圧することができ、もって主燃料タンクへの給油を良好な状態で行うことができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液化ガスの燃料供給装置において、前記接続通路に、前記補助燃料タンクから前記給油管への流体の流通のみを許容する逆止弁を設けたことを要旨とする。

上記構成によれば、補助燃料タンク内の圧力よりも給油管の圧力の方が高くなった場合に、給油管から補助燃料タンクに燃料が流入することを抑制することができる。また、給油によって減圧される補助燃料タンク内の圧力を維持することもできる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の液化ガスの燃料供給装置において、前記主燃料タンク内には、貯蔵されている液相燃料をインジェクタに圧送する燃料ポンプが設けられていることを要旨とする。

上記構成によれば、燃料ポンプによって主燃料タンク内の燃料が液相状態のままインジェクタに送油されるため、インジェクタの燃料噴射量を好適に調量することができる。ここで、主燃料タンク内に燃料ポンプが設けられる場合には、その作動によって主燃料タンク内の温度は上昇しやすくなり、同タンク内の圧力も上昇しやすくなるが、同構成によれば、このような燃料ポンプの配設に起因して生じやすくなる上記弊害も好適に抑制することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の液化ガスの燃料供給装置において、前記主燃料タンクは燃料分配管に接続されており、前記燃料分配管に供給された液相燃料の余剰分を前記燃料タンクに戻すためのリターン通路を備えたことを要旨とする。

上記構成によれば、燃料分配管に供給され加熱された燃料がリターン通路から主燃料タンクに戻ってくることで、主燃料タンク内の温度が上昇して同タンク内の圧力が上昇しやすくなる場合であっても、上記請求項１〜３のいずれかに記載の構成による効果が得られる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の液化ガスの燃料供給装置において、前記給油管に燃料の通過を禁止・許可する給油時開閉弁を備えたことを要旨とする。

上記構成によれば、給油管に燃料の通過を禁止・許可する給油時開閉弁を備えたため、主燃料タンク内の圧力が給油燃料の供給圧力よりも高い場合は、この給油時開閉弁を閉弁状態とすることで、給油を制限することができる。

本発明を具体化した実施の形態について、図面を参照して説明する。
本実施の形態では、液化石油ガス（ＬＰＧ）をエンジン６に供給する燃料供給装置を想定している。

図１（ａ）に示すように、液化石油ガス（ＬＰＧ）の燃料供給装置１は、主燃料タンク２と、主燃料タンク２とは別に設けられた補助燃料タンク１５と、燃料ポンプ３により主燃料タンク２内の液相燃料が圧送される燃料分配管、すなわちデリバリパイプ４等を備えている。

主燃料タンク２は燃料を密閉状態で貯留している。主燃料タンク２は、その内部に液相燃料と気相燃料とが存在しており、これら燃料は飽和状態で貯留されている。また、主燃料タンク２内の底面には電動式の燃料ポンプ３が設けられている。この燃料ポンプ３の吐出口は第１燃料通路Ｒ１を介してデリバリパイプ４に接続されている。

このデリバリパイプ４には、エンジン６に燃料を噴射供給する複数のインジェクタ５が設けられている。なお、エンジン６の運転中、基本的には燃料ポンプ３に駆動電圧が印加されることにより、デリバリパイプ４内の燃料は液相状態に維持されている。

上記第１燃料通路Ｒ１には、燃料ポンプ３側から順に、燃料コック７、フィルタ８、タンク遮断弁９、及びデリバリ遮断弁１０と設けられている。
燃料コック７は、手動操作によって開閉される弁であり、主燃料タンク２等のメンテナンス時などには閉弁状態とされるものの、基本的には開弁状態とされている。フィルタ８は、燃料内の異物を除去するために設けられている。タンク遮断弁９は、主燃料タンク２から第１燃料通路Ｒ１への燃料供給を遮断する。デリバリ遮断弁１０は、第１燃料通路Ｒ１からデリバリパイプ４への燃料供給を遮断する。これらタンク遮断弁９、及びデリバリ遮断弁１０は、別途設けられる制御装置によってその開閉駆動が制御され、基本的に機関停止時には閉弁状態とされる。これにより、機関停止中における第１燃料通路Ｒ１内の圧力低下が抑制され、もって同通路内での気泡の発生が抑制される。

また、デリバリパイプ４と主燃料タンク２の上部とは燃料リターン通路としての第２燃料通路Ｒ２により接続されており、この第２燃料通路Ｒ２を介してデリバリパイプ４に供給された液相燃料の余剰分が主燃料タンク２内に戻される。また、第２燃料通路Ｒ２には、プレッシャレギュレータ１１が設けられている。

プレッシャレギュレータ１１は、デリバリパイプ４内の圧力が規定圧力以上となったときに開弁して、デリバリパイプ４内の燃料を主燃料タンク２へ還流する。
一方、主燃料タンク２の底部２ａには、給油時の燃料通路である給油管１３の一端が接続されており、この給油管１３の他端には給油口１２が設けられている。給油口１２は、給油装置である給油ディスペンサのノズルＤｓが継合可能に、例えばカプラ接続可能に形成されている。給油口１２には、給油キャップ１２ａが取付けられており、給油の際には燃料リッド１２ｂを開けて給油キャップ１２ａを外すことで、ノズルＤｓが継合可能となる。また、給油管１３には、燃料の通過を禁止・許可する給油時開閉弁１４が設けられている。この給油時開閉弁１４は手動操作によって開閉される弁であり、基本的には給油時のみ開弁状態とされる。なお、主燃料タンク２内の圧力が給油燃料の供給圧力よりも高い場合には、この給油時開閉弁１４を閉弁状態とすることで給油は制限され、給油ディスペンサへの燃料の逆流等が抑制される。

また、主燃料タンク２の上部２ｂには、気相燃料通路としての第３燃料通路Ｒ３の一端が接続され、該第３燃料通路Ｒ３の他端は補助燃料タンク１５に接続されている。この第３燃料通路Ｒ３と主燃料タンク２との接続部分には、主燃料タンク２内の気相燃料の通過を禁止・許可する開閉弁１６が設けられている。この開閉弁１６は手動操作によって開閉される弁である。

そして、補助燃料タンク１５は接続通路としての第４燃料通路Ｒ４を介して前記給油管１３に接続されている。第４燃料通路Ｒ４には、補助燃料タンク１５から給油管１３への流体の流通のみを許容する逆止弁１７が設けられている。

図１（ｂ）は、給油管１３にあって第４燃料通路Ｒ４が接続される接続部分（図１（ａ）に破線Ａにて囲まれる部分）の拡大図を示している。この図１（ｂ）に示すように、給油管１３にあって第４燃料通路Ｒ４が接続される部分の管内形状は絞り形状とされており、絞り部１３ａが形成されている。すなわちこの部分はベンチュリ部となっている。

このように構成された上記液化ガスの燃料供給装置１では、燃料ポンプ３により圧送された燃料は第１燃料通路Ｒ１を介してデリバリパイプ４内へ供給され、デリバリパイプ４内へ供給された燃料はインジェクタ５の開弁時間に応じてエンジン６に噴射供給される。このとき、主燃料タンク２内の燃料は燃料ポンプ３によって圧送されるために液相状態のままインジェクタ５に送油される。そのため、インジェクタ５の燃料噴射量を好適に調量することができる。一方、デリバリパイプ４内の圧力が規定圧力以上となったときには、デリバリパイプ４内の余剰燃料は第２燃料通路Ｒ２を介して主燃料タンク２へと還流される。

ところで、主燃料タンク２への給油時には、給油口１２において燃料リッド１２ｂの開放後、作業者を通じて給油キャップ１２ａが取り外されてからノズルＤｓが接続され、給油が開始される。その際、主燃料タンク２内の圧力は、ノズルＤｓの吐出圧、すなわち給油時における燃料の供給圧力よりも低いことが要求される。

しかしながら、エンジン６が長時間運転されると、主燃料タンク２に配設された燃料ポンプ３の作動により、主燃料タンク２内の液相燃料の温度が上昇してしまう。また、主燃料タンク２には第２燃料通路Ｒ２から、デリバリパイプ４における余剰燃料が還流されてくるが、この還流燃料は機関熱によって昇温されているため、これによっても主燃料タンク２内の温度は上昇してしまう。そして、このような主燃料タンク２内の温度上昇に伴い、主燃料タンク２内の圧力も上昇し、その圧力がノズルＤｓの吐出圧よりも高くなってしまうと燃料補給が困難になってしまう。

この点、上記燃料供給装置１では、次のようにして主燃料タンク２への給油を良好な状態で行うことができる。
すなわち、主燃料タンク２内の圧力がノズルＤｓの吐出圧よりも高くなっているときには、第３燃料通路Ｒ３に設けられた開閉弁１６を開弁状態にし、主燃料タンク２内の気相燃料を補助燃料タンク１５に導入する。この気相燃料の流出により、主燃料タンク２内の圧力は減圧される。また、主燃料タンク２内が減圧されることにより液相燃料の気化が促進され、このときの気化潜熱によって同主燃料タンク２内の温度は低下する。そのため、これによっても主燃料タンク２内の減圧が促される。こうして、主燃料タンク２内の圧力は上記吐出圧よりも低くなって給油時に適した圧力にまで減圧され、同主燃料タンク２への給油を良好な状態で行うための準備がなされる。そして減圧完了後、開閉弁１６を閉弁状態にするとともに給油時開閉弁１４を開弁状態とすることにより給油が可能となる。

ここで、補助燃料タンク１５内の圧力は気相燃料が導入されると高くなるため、次回の主燃料タンク２内の減圧を行うためには、補助燃料タンク１５内を減圧しておく必要がある。この点上記燃料供給装置１では、給油を行うことで自ずと補助燃料タンク１５内の減圧がなされる。

すなわち、給油管１３にあって上記第４燃料通路Ｒ４が接続された接続部分には絞り部１３ａが形成されており、いわゆるベンチュリ部となっている。従って、給油時において給油管１３内に燃料が流入すると、この絞り部１３ａに負圧が発生し、補助燃料タンク１５内の気相燃料が給油管１３に向けて吸引されるため、補助燃料タンク１５内の減圧が自ずと行われる。

なお、第４燃料通路Ｒ４には上記逆止弁１７が設けられているため、給油によって減圧された補助燃料タンク１５内の圧力は維持される。また、補助燃料タンク１５内の圧力よりも給油管１３側の圧力の方が高くなった場合でも、この逆止弁１７によって、給油管１３から補助燃料タンク１５への燃料の流入は抑制される。

このように本実施形態によれば、従来のものと比較して、より簡易な構成で補助燃料タンク１５内の圧力が減圧され、もって主燃料タンク２への給油を良好な状態で行うことができるようになる。

上記したように、本実施形態によれば以下の効果を奏することができる。
（１）本実施形態では、第３燃料通路Ｒ３に設けられた開閉弁１６を開弁状態にすることで、主燃料タンク２内の気相燃料が補助燃料タンク１５内に導入され、もって主燃料タンク２内の圧力を下げることができる。このため、主燃料タンク２内の圧力が上昇し、給油口１２からの燃料の供給が困難になった場合でも、主燃料タンク２への給油を良好な状態で行うことができるようになる。

また、補助燃料タンク１５は第４燃料通路Ｒ４を介して給油管１３に接続されており、この給油管１３にあって第４燃料通路Ｒ４が接続される部分の管内形状を絞り形状とするようにしている。そのため、給油口１２から燃料が供給されて給油管１３に燃料が流れると、この絞り形状部分に負圧が発生して補助燃料タンク１５の気相燃料は給油管１３に導入され、同補助燃料タンク１５内の圧力を減圧することができる。従ってより簡易な構成で補助燃料タンク１５内の圧力を減圧することができ、もって主燃料タンク２への給油を良好な状態で行うことができる。

（２）上記第４燃料通路Ｒ４に補助燃料タンク１５から給油管１３への流体の流通のみを許容する逆止弁１７を設けるようにしている。そのため、補助燃料タンク１５内の圧力よりも給油管１３の圧力の方が高くなった場合に、給油管１３から補助燃料タンク１５に燃料が流入することを抑制することができる。また、給油によって減圧される補助燃料タンク１５内の圧力を維持することもできる。

（３）主燃料タンク２内に燃料ポンプ３を設けるようにしている。そのため、主燃料タンク２内の燃料が液相状態のままインジェクタ５に送油され、インジェクタ５の燃料噴射量を好適に調量することができる。ここで、主燃料タンク２内に燃料ポンプ３を設ける場合には、その作動によって主燃料タンク２内の温度は上昇しやすくなり、同主燃料タンク２内の圧力も上昇しやすくなるが、本実施形態によれば、このような燃料ポンプ３の配設に起因して生じやすくなる上記弊害も好適に抑制することができる。

（４）デリバリパイプ４に供給された液相燃料の余剰分を主燃料タンク２に戻すための第２燃料通路Ｒ２を設けるようにしているため、主燃料タンク内の温度が上昇して同タンク内の圧力が上昇しやすくなるが、このような場合であっても、上記（１）〜（３）に記載の効果が得られる。

（５）給油管１３に燃料の通過を禁止・許可する給油時開閉弁１４を備えるようにしている。そのため、主燃料タンク２内の圧力が給油燃料の供給圧力よりも高い場合は、この給油時開閉弁１４を閉弁状態とすることで、給油を制限することができる。

尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・燃料ポンプ３は電動式のポンプに限られるものではなく、この他の燃料ポンプ、例えば油圧式の燃料ポンプ等であっても本発明は同様に適用することができる。

・燃料ポンプ３を備えていない燃料供給装置であっても、例えば外気温等の影響を受けて主燃料タンク２内の圧力は上昇することがある。このように燃料ポンプを備えていない燃料供給装置にも本発明にかかる燃料供給装置は適用することができる。

・上記実施形態では、デリバリパイプ４からインジェクタ５に供給された液相燃料の余剰分が、第２燃料通路Ｒ２を通じて主燃料タンク２に戻される構成としたが、デリバリパイプ４の余剰燃料が主燃料タンク２に戻されない構成としてもよい。たとえば、リターン通路としての第２燃料通路Ｒ２が設けられていない構成としてもよい。

・上記実施形態では、主燃料タンク２内の圧力に基づいて各種弁を開閉するようにしたが、例えば、主燃料タンク２内の温度に基づいて各種弁を開閉するようにしてもよい。又は、給油時開閉弁１４を省略した構成としてもよい。

・上記実施形態では給油時開閉弁１４及び開閉弁１６を手動にて操作される弁としたが、これら各弁の開閉を制御装置等を用いて制御するようにしてもよい。

本発明にかかる液化ガスの燃料供給装置を具体化した一実施形態を説明する（ａ）は全体構成図、（ｂ）はこの全体構造図におけるＡ部の部分拡大図。 従来の液化ガスの燃料供給装置を説明する模式図。

符号の説明

１…燃料供給装置、２…主燃料タンク、３…燃料ポンプ、４…デリバリパイプ（燃料分配管）、５…インジェクタ、６…エンジン、１２…給油口、１３…給油管、１３ａ…絞り部、１４…給油時開閉弁、１５…補助燃料タンク、１６…開閉弁、１７…逆止弁、Ｒ２…第２燃料通路（リターン通路）、Ｒ３…第３燃料通路（気相燃料通路）、Ｒ４…第４燃料通路（接続通路）。

Claims (5)

1. 主燃料タンクと、
   該主燃料タンクと燃料の給油口とを接続する給油管と、
   前記主燃料タンク内の気相燃料の通過を禁止・許可する開閉弁が設けられた気相燃料通路を介して、同主燃料タンクに接続された補助燃料タンクと、
   を備えた液化ガスの燃料供給装置において、
   前記補助燃料タンクは前記給油管に接続通路を介して接続され、同給油管にあって前記接続通路が接続される部分の管内形状は絞り形状とされている
   ことを特徴とする液化ガスの燃料供給装置。
2. 前記接続通路に、前記補助燃料タンクから前記給油管への流体の流通のみを許容する逆止弁を設けた
   請求項１に記載の液化ガスの燃料供給装置。
3. 前記主燃料タンク内には、貯蔵されている液相燃料をインジェクタに圧送する燃料ポンプが設けられている
   請求項１又は２に記載の液化ガスの燃料供給装置。
4. 前記主燃料タンクは燃料分配管に接続されており、前記燃料分配管に供給された液相燃料の余剰分を前記燃料タンクに戻すためのリターン通路を備えた
   請求項１〜３のいずれかに記載の液化ガスの燃料供給装置。
5. 前記給油管に燃料の通過を禁止・許可する給油時開閉弁を備えた
   請求項１〜４のいずれかに記載の液化ガスの燃料供給装置。

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