JP2013249784A - 建設機械の燃料性状検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】既存機械へのアドオン・搭載性を犠牲にすることなく、燃料性状の検出の正確さと安定性を従来よりも向上させることができる建設機械の燃料性状検出装置を提供すること。
【解決手段】燃料タンク２からエンジン３へ燃料を供給する燃料供給配管４の経路中に設けられるサブタンク５と、サブタンク５に設けられた燃料入口管６および燃料出口管７と、サブタンク５に設けられた燃料性状を検出するためのセンサ８と、を備える燃料性状検出装置１である。相対的にセンサ８に近い側の燃料管、例えば、燃料入口管６は、当該燃料入口管６側からセンサ８をみたときに（方向Ｄ）、その流出口６ａ（開口する先端）がセンサ８を超えたところに位置するように、サブタンク５の内部まで延ばされている。
【選択図】図２

Description

本発明は、油圧ショベルなどの建設機械に搭載され、エンジンに供給される燃料の適否判別のために燃料の性状を検出するための燃料性状検出装置に関する。

油圧ショベルなどの建設機械において、不適燃料の使用によるエンジンの故障・不良排ガスの発生などを防止するために、エンジンに供給される燃料の性状(動粘度・密度などの物理量または化学的性質)を検出する装置が知られている。

例えば特許文献１には、燃料の性状を検出するセンサが設けられてなるサブタンクを、燃料タンクとエンジンとを結ぶ燃料供給配管経路中に設ける、という技術が開示されている。この技術によると、燃料タンク自体にセンサを設置するのに比べて既存機械へのアドオン（後付け）が容易で搭載性も良い。しかも、燃料タンクとエンジンとを結ぶ燃料供給配管経路中に直接センサを設けることに比べて、燃料性状の検出の正確さと安定性を高めることができる。燃料供給配管経路内に比してサブタンク内では燃料の流速が落ち、かつ、流量が安定するからである（特許文献１の段落００１７−００１９）。

特開２０１１−９４５４９号公報

しかしながら、燃料性状を検出するセンサは、その周囲の燃料の流れの影響を受けやすいので、特許文献１に記載の技術でも燃料性状を正確に検出できなくなる心配がある。サブタンク内に流れ込んだ燃料の流れが、センサの周囲の燃料をかき乱すおそれがあるからである。サブタンクを大きなものとすれば、センサの周囲の燃料の流れが穏やかとなり、燃料性状の検出の正確さと安定性が向上するが、既存機械へのアドオン・搭載性という観点からは劣る手段である。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、既存機械へのアドオン・搭載性を犠牲にすることなく、燃料性状の検出の正確さと安定性を従来よりも向上させることができる建設機械の燃料性状検出装置を提供することである。

本発明は、燃料タンクからエンジンへ燃料を供給する燃料供給配管の経路中に設けられるサブタンクと、前記サブタンクに設けられ前記燃料供給配管から前記サブタンク内へ燃料を流入させるための燃料入口管と、前記サブタンクに設けられ前記サブタンク内から前記燃料供給配管へ燃料を流出させるための燃料出口管と、前記サブタンクに設けられた燃料性状を検出するためのセンサと、を備える建設機械の燃料性状検出装置である。前記燃料入口管および前記燃料出口管のうちの前記センサに近い側の燃料管は、当該燃料管側から前記センサをみたときに、当該燃料管の開口する先端が前記センサを超えたところに位置するように、前記サブタンクの内部まで延ばされている。

本発明によると、サブタンクを大きなものとすることなく、センサの周囲の燃料の流れを穏やかにすることができる。その結果、既存機械へのアドオン・搭載性を犠牲にすることなく、燃料性状の検出の正確さと安定性を従来よりも向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係る燃料性状検出装置まわりの機器配置を示すブロック図である。 図１に示す燃料性状検出装置の構造を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る燃料性状検出装置の構造を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る燃料性状検出装置の構造を示す図である。

本発明の燃料性状検出装置は、各種の建設機械のうち例えば油圧ショベルに搭載されるものである。以下の説明は、一例として、当該燃料性状検出装置（以下、「検出装置」と呼ぶ）を油圧ショベルに搭載することを前提として記載している。以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。

（第１実施形態）
図１に示すように、検出装置１は、サブタンク５、燃料入口管６、燃料出口管７、およびセンサ８などを具備してなるものである。

（サブタンク）
サブタンク５は、燃料タンク２とエンジン３とを結ぶ燃料供給配管４の経路中に設けられる。詳細には、サブタンク５に取り付けられた燃料入口管６に１次側（燃料タンク２側）の燃料供給配管４ａが接続され、サブタンク５に取り付けられた燃料出口管７に２次側（エンジン３側）の燃料供給配管４ｂが接続される。これにより、燃料供給配管４の経路中にサブタンク５は設けられる。

図２（ａ）は、検出装置１の側断面図であり、図２（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、図２（ａ）のＡ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図である。図２に示すように、本実施形態のサブタンク５は、所定量の燃料を貯留することができる断面が円筒形状のタンクとされている。サブタンク５は、円筒の胴部１１と、胴部１１の両端に溶接などにより取り付けられた側壁１２・１３とから構成される。サブタンク５を円筒形状とすると、既成の鋼管を用いてサブタンク５（胴部１１）を製作することができるため、サブタンク５の構成を簡素化でき、サブタンク５を安価かつ容易に製作することができる。なお、胴部１１を楕円の筒形状としてもよい。

サブタンク５は、その筒端面（側壁１２・１３）が側面となる向きに、換言すれば、その胴部１１の軸方向がほぼ水平となる向きで横置き設置される。この設置状態におけるサブタンク５の最底部に位置するように胴部１１には排出ノズル１０が取り付けられている。排出ノズル１０は通常時、例えば着脱自在なプラグ（不図示）で塞がれている。すなわち、排出ノズル１０は、本発明における、サブタンクの底面に設けられた開閉可能な排出口の一例である。

ここで、本実施形態のサブタンク５は円筒形状となっているため、胴部１１のうちの、どの範囲が底面、側面、天井面であるのか少し区別しづらい。ここで、例えば底面とは、胴部１１の最底部を含む所定の範囲のことをいう、と定義する（側面、天井面についても同様）。このような定義であっても底面、側面、天井面が明確でないとされる場合は、底面、側面、天井面を次のように定義する。図２（ｂ）に仮想の二点鎖線で境界を示したように、胴部１１の内周面を４等分する。このときのＳ１の範囲が側面であり、Ｓ２の範囲が底面であり、Ｓ３の範囲が天井面である。

以下の説明では、胴部１１の軸方向が水平となるようにサブタンク５が配置されている、すなわち、サブタンク５が横置きに配置されているとして記載している。

（センサ）
サブタンク５の一方の筒端面（側壁１２、側面）には、検出部８ａがサブタンク５内に臨む状態でセンサ８が取り付けられている。センサ８は、燃料の性状(動粘度・密度などの物理量または化学的性質)を検出するための公知のセンサである。なお、サブタンク５の側面ではなく、天井面にセンサ８が取り付けられていてもよい。センサ８からの検出信号はコントローラ９（図１参照）に送られ、このコントローラ９で燃料適否の判別、表示、警報などの処理が行われる。

サブタンク５の他方の筒端面を形成する側壁１３は、胴部１１からその上方に延在する形状とされている。側壁１３の上部側面には２つの孔１３ａがあけられている。これら２つの孔１３ａは、上部旋回体（不図示）を構成するフレームにサブタンク５を取り付けるためのものである。すなわち、サブタンク５は、側壁１３部分で上部旋回体を構成するフレームに固定される。

（燃料入口管）
燃料入口管６は、１次側の燃料供給配管４ａからサブタンク５内へ燃料を流入させるための管であり、本実施形態では、燃料出口管７よりもセンサ８に近い側に位置させられている。また、燃料入口管６は、サブタンク５の上方からその天井面を貫通するように、鉛直下向きに配管されている。ここで、燃料入口管６の流出口６ａ（先端）は、センサ８の検出部８ａの設置レベルよりも下方に配置されている。換言すれば、燃料入口管６側から（例えば、センサ８に対する燃料入口管６の背後から）センサ８を水平方向でみたときに（例えば、サブタンク５の相互に平行な底面および天井面が水平とされている状態でセンサ８を水平方向でみたときに）、燃料入口管６の流出口６ａがセンサ８の検出部８ａを超えたところに位置するように、燃料入口管６はサブタンク５の内部まで延ばされている。また、燃料入口管６の流出口６ａは下向きに開口している。なお、燃料入口管６側からセンサ８の検出部８ａをみたときの方向を、図２（ａ）・図２（ｂ）・図２（ｃ）に方向Ｄとして矢印で示している。

（燃料出口管）
燃料出口管７は、サブタンク５内から２次側の燃料供給配管４ｂへ燃料を流出させるための管であり、本実施形態では、センサ８が取り付けられた側壁１２とは反対側の側壁１３の近くに位置させられている。また、燃料出口管７は、サブタンク５の上方からその天井面を貫通するように、鉛直下向きに配管されている。ここで、燃料出口管７の流入口７ａは、サブタンク５の天井面近くに、すなわち、サブタンク５内の上方に配置されている。燃料出口管７の流入口７ａは下向きに開口している。

（作用・効果）
燃料タンク２から燃料供給配管４ａ内を流れてきた燃料は、燃料入口管６の流出口６ａからサブタンク５内に流れ込む。ここで、燃料入口管６は、燃料入口管６側からセンサ８をみたときに、センサ８の検出部８ａを超えたところにその流出口６ａが位置するように、サブタンク５の内部まで延ばされている。そのため、燃料入口管６の流出口６ａからサブタンク５内に流れ込んだ燃料が、センサ８の検出部８ａ（または検出部８ａ近傍の燃料）に直接当たることは防止される。これにより、センサ８の検出部８ａの周囲の燃料の流れを穏やかにすることができる。その結果、サブタンク５を大きな容量のものとすることなく、すなわち、既存機械へのアドオン・搭載性を犠牲にすることなく、燃料性状の検出の正確さと安定性を従来よりも向上させることができる。なお、本実施形態では、燃料入口管６内の流速にもよるが、流出口６ａからサブタンク５内に流れ込んだ燃料は、まずはサブタンク５の底面に当たる。

本実施形態では、燃料出口管７よりも燃料入口管６のほうをセンサ８に近い側に設けている。これにより、センサ８に近い位置からサブタンク５内に燃料が流れ込む。そのため、適正燃料から不適燃料またはその逆の入れ替わりをより早く検出することができる。また、サブタンク５の側面にセンサ８を設けることで、水・ゴミが堆積するサブタンク５の底面から距離をとることができるため、水・ゴミなどによる検出不良を防ぐことができる。これにより、燃料性状の検出の正確さと安定性をより向上させることができる。サブタンク５の側面にセンサ８を設けることにより、天井面にセンサ８を設ける場合に比べて、適正燃料から不適燃料またはその逆の入れ替わりをより早く検出することができるという効果もある。

また、円筒形状のサブタンク５とし、その筒端面が側面となる向きにサブタンク５を配置している。これにより、サブタンク５内に流入した水・ゴミなどを集積し易くなる。しかも、そのサブタンク５の底面に排出ノズル１０を設けているので、水・ゴミなどを容易に排出することができる。

さらには、燃料出口管７の流入口７ａがサブタンク５内の上方に配置されていることで、サブタンク５の内部の空気をサブタンク５から出ていく燃料と一緒に排出することができる。

（変形例）
ここで、１次側の燃料供給配管４ａを燃料入口管６ではなく燃料出口管７に接続し、２次側の燃料供給配管４ｂを燃料出口管７ではなく燃料入口管６に接続する、すなわち、図２に示した管７を燃料出口管ではなく燃料入口管にし、管６を燃料入口管ではなく燃料出口管にしてもよい。この場合、燃料出口管は、燃料出口管側からセンサ８をみたときに、センサ８の検出部８ａを超えたところにその流入口が位置するように、サブタンク５の内部まで延ばされていることになる。こうすることによっても、センサ８の検出部８ａの周囲の燃料の流れを穏やかにすることができる。燃料出口管の流入口部分で燃料の流れる経路は急に絞られる。そのため、燃料出口管の流入口部分での燃料の流速は大きい。センサ８の検出部８ａを超えたところに燃料出口管の流入口を配置することで、当該流入口部分の流速が検出部８ａ周囲の燃料へ与える影響を小さくすることができる。これにより、センサ８の検出部８ａの周囲の燃料の流れを穏やかにすることができる。

（第２実施形態）
図３（ａ）は、第２実施形態の検出装置１０２の側断面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。第１実施形態の検出装置１を構成する部品と同様の部品については同一の符号を付している。

第２実施形態の検出装置１０２では、燃料入口管６の先端部を曲げてその流出口６ａをサブタンク５の側面に向かって開口させている。

また、燃料出口管７とは別に、サブタンク５内の最高部に位置するように空気抜ノズル１４を胴部１１に取り付けている。この空気抜ノズル１４は、通常時、例えば着脱自在なプラグ（不図示）で塞がれている。空気抜ノズル１４は、本発明における、サブタンクの天井面に設けられた開閉可能な空気抜口の一例である。

（作用・効果）
燃料入口管６の流出口６ａをサブタンク５の側面に向かって開口させることで、サブタンク５内に流入した燃料がサブタンク５の底面に直接当たることを防止することができる。これにより、サブタンク５の底部に堆積した水・ゴミなどが攪拌されることで生じるセンサ８の検出不良を防止することができる。なお、サブタンク５を構成する側壁１３の内面も側面である。すなわち、流出口６ａが開口する向きは本実施形態のものに限られることはない。

燃料出口管７とは別に空気抜ノズル１４をサブタンク５に設けたことで、この空気抜ノズル１４からサブタンク５内の空気を外部に排出することができる。これにより、サブタンク５への燃料出口管７の取付位置の選択肢が広がる。例えば、サブタンク５を構成する側壁１３のうちのいずれの部分にでも燃料出口管７を取り付けることが可能となる。

（第３実施形態）
図４（ａ）は、第３実施形態の検出装置１０３の側断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。前記した検出装置１、検出装置１０２を構成する部品と同様の部品については同一の符号を付している。

第３実施形態の検出装置１０３を構成するサブタンク１５は、直方体形状とされており、図４（ａ）に示すように、水平面に対して傾斜させて配置される（上部旋回体（不図示）を構成するフレームなどに取り付けられる）。また、排出ノズル１０は、円筒形状のサブタンクの場合と同様、使用姿勢におけるサブタンク１５の最底部に取り付けられている。

（作用・効果）
直方体の各面はすべて平らな面である。そのため、サブタンク１５を直方体形状とすることで、サブタンク１５に取り付ける燃料入口管６、燃料出口管７、排出ノズル１０などの取付加工を容易に行うことができる。

また、このサブタンク１５を水平面に対して傾斜させて配置することで、サブタンクが円筒形状とされている場合と同様に、水・ゴミなどが堆積する箇所を限定することができるので（水・ゴミなどを集積することができるので）、これら水・ゴミを排出ノズル１０から容易に排出することができる。なお、サブタンクは立方体形状とされていてもよい。

１：燃料性状検出装置
２：燃料タンク
３：エンジン
４：燃料供給配管
５：サブタンク
６：燃料入口管
７：燃料出口管
８：センサ

Claims (7)

1. 燃料タンクからエンジンへ燃料を供給する燃料供給配管の経路中に設けられるサブタンクと、
   前記サブタンクに設けられ、前記燃料供給配管から前記サブタンク内へ燃料を流入させるための燃料入口管と、
   前記サブタンクに設けられ、前記サブタンク内から前記燃料供給配管へ燃料を流出させるための燃料出口管と、
   前記サブタンクに設けられた燃料性状を検出するためのセンサと、
   を備える建設機械の燃料性状検出装置において、
   前記燃料入口管および前記燃料出口管のうちの前記センサに近い側の燃料管は、当該燃料管側から前記センサをみたときに、当該燃料管の開口する先端が前記センサを超えたところに位置するように、前記サブタンクの内部まで延ばされていることを特徴とする建設機械の燃料性状検出装置。
2. 請求項１に記載の建設機械の燃料性状検出装置において、
   前記センサは、前記サブタンクの側面に取り付けられており、
   前記燃料出口管よりも前記燃料入口管のほうが前記センサに近い側に設けられており、
   前記燃料入口管の流出口が前記センサの設置レベルよりも下方に配置されていることを特徴とする建設機械の燃料性状検出装置。
3. 請求項２に記載の建設機械の燃料性状検出装置において、
   前記燃料出口管の流入口が前記サブタンク内の上方に配置されていることを特徴とする建設機械の燃料性状検出装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の建設機械の燃料性状検出装置において、
   前記サブタンクは、円筒形状とされているとともに、その筒端面が側面となる向きに配置される容器であって、
   前記サブタンクの底面に開閉可能な排出口が設けられていることを特徴とする建設機械の燃料性状検出装置。
5. 請求項１〜３のいずれかに記載の建設機械の燃料性状検出装置において、
   前記サブタンクは、直方体形状または立方体形状とされており、水平面に対して傾斜させて配置されることを特徴とする建設機械の燃料性状検出装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の建設機械の燃料性状検出装置において、
   前記燃料入口管の流出口が前記サブタンクの側面に向かって開口していることを特徴とする建設機械の燃料性状検出装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の建設機械の燃料性状検出装置において、
   前記サブタンクの天井面に開閉可能な空気抜口が設けられていることを特徴とする建設機械の燃料性状検出装置。

Images