JP2019143530A - 燃料タンク - Google Patents

Abstract

【課題】バイオディーゼル燃料液中に存在するバクテリア等の微生物の繁殖による燃料フィルタのつまりや燃料液の褐色化を効果的に防止する。【解決手段】燃料タンク３０は、バイオ燃料液３１を貯留する閉空間を有するタンク本体３２と、タンク本体３２の一部に、バイオ燃料液３１中に存在する微生物を減滅させる殺菌灯３４とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、燃料タンクに関し、特に、バイオディーゼル燃料用の燃料タンクに関する。

エンジンの燃料として、一般的に、ガソリンや軽油等の化石燃料が広く使用されている。しかしながら、これら化石燃料には、燃焼により発生するＣＯ２が地球温暖化等に影響を与える課題がある。近年、このような化石燃料の課題に鑑み、燃焼により発生したＣＯ２排出量をカウントしない所謂バイオディーゼル燃料が用いられるようになっている。バイオディーゼル燃料としては、例えば、植物を原料とするエタノールやメタノール、脂肪酸メチルエステル等が広く実用化されている（例えば、特許文献１，２参照）。

特開２０１０−１５６２７５号公報 特開２００６−１４４７３６号公報

しかしながら、バイオディーゼル燃料を使用する場合、長期間運転されないような条件下では、燃料タンク内で上記バイオディーゼル燃料液中に存在するバクテリア等の微生物が繁殖してしまう。その結果、燃料フィルタのつまりが発生することがあった。また、燃料液が褐色化してしまい、見た目から錆の混入と間違えられるという不都合があった。

本開示の技術は、燃料フィルタのつまりや燃料液の褐色化を効果的に防止することを目的とする。

本開示の技術は、バイオディーゼル燃料液を貯留する閉空間を有するタンク本体と、前記タンク本体の一部に、前記バイオディーゼル燃料液中に存在する微生物を減滅させる減滅装置と、を備えることを特徴とする。

ここで、減滅装置とは、バクテリア、カビ、藻類、その他の微生物の細胞の少なくとも一部を破壊する作用を発生させる装置をいう。

前記減滅装置は、紫外線を発光する殺菌灯であってもよい。

また、前記タンク本体の内壁に、光触媒を担持した層が設けられていてもよい。さらに、前記殺菌灯の外周面に、光触媒を担持した層が設けられていてもよい。

さらに、前記バイオディーゼル燃料液を撹拌する撹拌機が設けられていてもよい。

また、前記減滅装置は、超音波発生振動子であってもよい。

本開示の技術によれば、燃料フィルタのつまりや燃料液の褐色化を効果的に防止することができる。

本発明の第１実施形態に係る燃料タンクを含む燃料噴射装置を示す模式的な全体構成図である。 本発明の第１実施形態に係る燃料タンクを示す模式的な縦断面図である。 本発明の第２実施形態に係る燃料タンクを示す模式的な縦断面図である。 本発明の第３実施形態に係る燃料タンクを示す模式的な縦断面図である。 本発明の第４実施形態に係る燃料タンクを示す模式的な縦断面図である。 本発明の第５実施形態に係る燃料タンクを示す模式的な構成図であり、（Ａ）は燃料タンクの縦断面図、（Ｂ）は殺菌灯の長手方向に平行な面での断面図である。 本発明の第６実施形態に係る燃料タンクを示す模式的な縦断面図である。 本発明の第７実施形態に係る燃料タンクを示す模式的な縦断面図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る燃料タンクについて説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
（全体構成）
図１は、本発明の第１実施形態に係る燃料タンクを含む燃料噴射装置を示す模式的な全体構成図である。燃料噴射装置１０は、燃料タンク３０と、フィードポンプ２０と、燃料吸入配管１２と、燃料フィルタ１３と、高圧ポンプ１４と、燃料供給配管１５と、コモンレール１６と、エンジンＥの各気筒内に燃料を噴射する複数のインジェクタ１７と、圧力制御弁１８と、余剰燃料を燃料タンク３０に戻す燃料リターン配管１９とを備えている。

燃料タンク３０は、バイオディーゼル燃料液（以下、単にバイオ燃料液という）を貯留する。燃料タンク３０の詳細については後述する。

フィードポンプ２０は、燃料タンク３０内のバイオ燃料液３１に浸漬されている。フィードポンプ２０は、例えば、図示しないモータ等の動力により駆動される。

燃料吸入配管１２は、一端側をフィードポンプ２０の吐出口に接続されると共に、他端側を高圧ポンプ１４の吸入口に接続されている。燃料フィルタ１３は、燃料吸入配管１２に介装されており、フィードポンプ２０によって汲み上げられたバイオ燃料液３１に含まれる異物を除去する。

高圧ポンプ１４は、エンジンＥの動力で駆動する。高圧ポンプ１４は、何れも図示しないシャフトの回転によって往復駆動するプランジャを備えており、プランジャの往復運動によってバイオ燃料液３１を加圧して吐出する。高圧ポンプ１４で加圧された高圧燃料は、燃料供給配管１５を介してコモンレール１６に供給される。

コモンレール１６は、高圧ポンプ１４から供給される高圧燃料を蓄圧して各インジェクタ１７に分配する。また、コモンレール１６には、圧力制御弁１８が設けられており、コモンレール１６内の圧力が所定値に達すると、高圧燃料が燃料リターン配管１９を介して燃料タンク３０に戻されるようになっている。

次に、図２に基づいて、本実施形態に係る燃料タンク３０の詳細について説明する。
（燃料タンク３０）
本実施形態に係る燃料タンク３０においては、バイオ燃料液３１を貯留する略矩形筐体状のタンク本体３２の上部に、殺菌灯３４が設けられている。殺菌灯３４は、タンク本体３２と密閉された状態で設置され、さらに電源１００と接続されている。

殺菌灯３４は、紫外線（ＵＶ）による殺菌作用のある電灯、例えば、水銀灯、低圧水銀ランプ等を用いることができる。

紫外線（ＵＶ）とは、波長１０〜４００ｎｍの電磁波のことである。

紫外線には滅菌効果や殺菌効果があり、バクテリア、カビ、藻類、その他の微生物を短時間で死滅させることができることが知られている。

紫外線の殺菌効果は、特に２６０ｎｍ付近のものが最も強く、直射日光に含まれる３５０ｎｍ付近の紫外線の約１６００倍にも達する。

一方、細菌はその細胞の中に核を持ち、遺伝情報をつかさどるＤＮＡ（デオキシリボ核酸）がその中に存在する。このＤＮＡの光の吸収スペクトルは２６０ｎｍ波長付近に吸収帯を持っている。このため、ＤＮＡの吸収スペクトルと殺菌効果の波長特性は、非常に近似している。

この殺菌効果の波長特性が生物に含まれる核酸物質の紫外線吸収特性とよく似た特性を示していることと、細菌の種類が異なってもあまり大きな波長特性の違いがないことから、紫外線は細菌の原形質である核酸に作用しているものと考えられている。細胞内の核酸に紫外線が照射されると、核酸が化学変化を起こし新陳代謝が障害され増殖能力を失う。更に照射量が多くなると、原形質が破壊され死滅する。

殺菌効果は、上述のように、波長２６０ｎｍ付近が強く、その中で最も効果が高いのが２５３．７ｎｍであり、この波長は「殺菌線」と呼ばれている。このため、殺菌灯３４は、この２５３．７ｎｍの殺菌線を最も強く放出するように構成されることが好ましい。

本実施形態に係る燃料タンク３０によれば、電源１００による電圧印加により殺菌灯３４から紫外線が発光され、この紫外線の殺菌効果によってバイオ燃料液３１中に存在するバクテリア等の微生物の繁殖を抑制できる。

従って、燃料フィルタ１３のつまりやバイオ燃料液３１の褐色化を効果的に防止することができる。
（第２実施形態に係る燃料タンク４０）
図３は、本発明の第２実施形態に係る燃料タンクを示す模式的な縦断面図である。

本実施形態に係る燃料タンク４０においては、殺菌灯３４がタンク本体３２の底部に設けられ、さらに撹拌機４３がバイオ燃料液３１に浸漬されている以外は、図２に示す第１実施形態に係る燃料タンク３０と同様に構成されている。なお、以下に示す第２実施形態以降の各実施形態に係る燃料タンクにおいても、図１に示した構造の燃料噴射装置１０を用いることができることは言うまでもない。

撹拌機４３は、回転軸４３ａと、回転軸４３ａの一端と接続された回転翼４３ｂとを備えている。攪拌機４３は、図示しないモータ等の動力により駆動される。また、攪拌機４３の回転軸４３ａは、タンク本体３２の上面からバイオ燃料液３１に挿入される。ただし、この構造には限定されず、タンク本体３２の側面や底面から挿入される構造であってもよい。

バイオ燃料液３１の殺菌を行う場合、その液体が透明ではなく濁っていると、紫外線の透過率が悪くなり紫外線が減衰してしまう。このため、タンク本体３２の底面付近のバイオ燃料液３１に至るまで殺菌効果が十分に発揮できないことがある。

しかしながら、本実施形態に係る燃料タンク４０によれば、殺菌灯３４がタンク本体３２の底部に設けられ、さらに撹拌機４３がバイオ燃料液３１に浸漬されているので、タンク本体３２内のバイオ燃料液３１中に存在するバクテリア等の微生物全体を均一に殺菌することができる。

従って、本実施形態の燃料タンク４０によれば、燃料フィルタ１３のつまりやバイオ燃料液３１の褐色化を効果的に防止することができる。
（第３実施形態に係る燃料タンク５０）
図４は、本発明の第３実施形態に係る燃料タンクを示す模式的な縦断面図である。

本実施形態に係る燃料タンク５０においては、タンク本体３２の内壁に、光触媒性膜５２が設けられている以外は、図２に示す第１実施形態に係る燃料タンク３０と同様に構成されている。

光触媒性膜５２は、酸化チタン（ＴｉＯ２）等の光触媒粉末を有機又は無機バインダーで膜状物に担持させることによって形成される。

光触媒性膜５２に紫外線が照射されると、光触媒が活性化され、バイオ燃料液３１中においてはＯＨラジカルやＯ２・−ラジカルが生成される。ＯＨラジカルは、酸化電位２．８［Ｖｏｌｔｓ］であり、オゾン（２．０７［Ｖｏｌｔｓ］）と比べても強い酸化力を有し、有機化合物、無機化合物、ウイルス、細菌等の酸化分解、還元作用、無害化、死滅、殺菌、不活性化等を行うことができる。

本実施形態に係る燃料タンク５０によれば、タンク本体３２の内壁に、光触媒性膜５２が設けられているので、ＵＶ照射のみではタンク本体３２の壁面近傍でのバクテリア等の微生物の殺菌が不十分な場合であっても、光触媒性膜５２中の光触媒の作用によって、タンク本体３２の壁面近傍でのバクテリア等の微生物の分解を促進し、殺菌効果を向上させることができる。
（第４実施形態に係る燃料タンク６０）
図５は、本発明の第４実施形態に係る燃料タンクを示す模式的な縦断面図である。

本実施形態に係る燃料タンク６０においては、殺菌灯３４がタンク本体３２の底部に設けられ、さらに撹拌機４３がバイオ燃料液３１に浸漬されている以外は、図４に示す第３実施形態に係る燃料タンク５０と同様に構成されている。

本実施形態に係る燃料タンク６０によれば、タンク本体３２の内壁に、光触媒性膜５２が設けられているので、ＵＶ照射のみではタンク本体３２の壁面近傍でのバクテリア等の微生物の殺菌が不十分な場合であっても、光触媒性膜５２中の光触媒の作用によって、タンク本体３２の壁面近傍でのバクテリア等の微生物の分解を促進し、殺菌効果を向上させることができる。

また、本実施形態に係る燃料タンク６０によれば、殺菌灯３４がタンク本体３２の底部に設けられ、さらに撹拌機４３がバイオ燃料液３１に浸漬されているので、タンク本体３２内のバイオ燃料液３１中に存在するバクテリア等の微生物全体を均一に殺菌することができる。
（第５実施形態に係る燃料タンク７０）
図６は、本発明の第５実施形態に係る燃料タンクを示す模式的な構成図であり、（Ａ）は燃料タンクの縦断面図、（Ｂ）は殺菌灯の長手方向に平行な面での断面図である。

本実施形態に係る燃料タンク７０においては、図６（Ａ）に示すように、殺菌灯６２がタンク本体３２の上部に設けられている以外は、図２に示す第１実施形態に係る燃料タンク３０と同様に構成されている。

殺菌灯６２は、図６（Ｂ）に示すように、紫外線を発光する殺菌灯３４の外周面３４ａに光触媒性膜５２をコーティングすることによって、形成される。

本実施形態に係る燃料タンク７０では、電源１００による電圧印加により殺菌灯６２から紫外線が発光され、この紫外線は、外周面３４ａにコーティングされた光触媒性膜５２中の光触媒を活性化させる。光触媒の活性化によって、バイオ燃料液３１中においてはＯＨラジカルやＯ２・−ラジカルが生成され、このＯＨラジカルにより、有機化合物、無機化合物、ウイルス、細菌等の酸化分解、還元作用、無害化、死滅、殺菌、不活性化等を行うことができる。

本実施形態に係る燃料タンク７０によれば、殺菌灯６２に光触媒性膜５２が設けられているので、紫外線による光触媒性膜５２中の光触媒の活性化によって、タンク本体３２中のバクテリア等の微生物の分解を促進し、殺菌効果を向上させることができる。

また、本実施形態では、殺菌灯の外周面３４ａの全面に光触媒性膜５２が形成されているが、外表面３４ａの一部に形成されることもできる。例えば、光触媒性膜５２が外周面３４ａ上にメッシュ状に形成されていてもよい。
（第６実施形態に係る燃料タンク８０）
図７は、本発明の第６実施形態に係る燃料タンクを示す模式的な縦断面図である。

本実施形態に係る燃料タンク８０においては、殺菌灯６２がタンク本体３２の底部に設けられ、さらに撹拌機４３がバイオ燃料液３１に浸漬されている以外は、図６に示す第５実施形態に係る燃料タンク７０と同様に構成されている。

本実施形態に係る燃料タンク８０によれば、殺菌灯６２に光触媒性膜５２が設けられているので、紫外線による光触媒性膜５２中の光触媒の活性化によって、タンク本体３２中のバクテリア等の微生物の分解を促進し、殺菌効果を向上させることができる。

また、本実施形態に係る燃料タンク８０によれば、殺菌灯６２がタンク本体３２の底部に設けられ、さらに撹拌機４３がバイオ燃料液３１に浸漬されているので、タンク本体３２内のバイオ燃料液３１中に存在するバクテリア等の微生物全体を均一に殺菌することができる。
（第７実施形態に係る燃料タンク９０）
図８は、本発明の第７実施形態に係る燃料タンクを示す模式的な縦断面図である。

本実施形態に係る燃料タンク９０においては、超音波発生振動子９４がタンク本体３２の底部に設けられている以外は、図２に示す第１実施形態に係る燃料タンク３０と同様に構成されている。

超音波発生振動子９４は、超音波発生源である圧電セラミックス素子９４ａと、その両面に設けられた一対の電極９４ｂ，９４ｃとを備える。

圧電セラミックス素子９４ａとしては、高周波超音波の連続波の発振が可能なセラミックス素子を用いることができる。具体的には、ＰｂＴｉＯ３（チタン酸鉛）、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）、ＰｂＴｉＯ３・ＰｂＺｒＯ３・Ｐｂ（Ｙ１／２ Ｎｂ１／２）Ｏ３三成分系セラミックス、Ｐｂ（Ｓｂ１／２ Ｎｂ１／２）Ｏ３・ＰｂＴｉＯ３・ＰｂＺｒＯ３三成分系セラミックス等の圧電セラミックス素子が挙げられる。

また、一対の電極９４ｂ，９４ｃのうちの一方の電極９４ｂは、超音波発生振動子９４がタンク本体３２に設置された際に、リード線等により接続して外部へ取り出すことができるように、他方の電極９４ｃ側の面まで回り込んで形成されている。電極９４ｂ，９４ｃは、電源（高周波電源）１００と接続される。電極９４ｂ，９４ｃは、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ又はこれらの合金等で形成される。

本実施形態では、電源１００を用いて所定の電圧を超音波発生振動子９４に印加し、超音波発生振動子９４より超音波（好ましくは、高周波超音波）を発生させ、超音波キャビテーションにより殺菌処理を行う。

超音波とは周波数が２０ｋＨｚ以上の音をいい、高周波超音波とは数百ｋＨｚ〜数ＭＨｚの超音波をいう。また、キャビテーション（cavitation）とは、「空洞化現象」のことであり、液体中に圧力の差が生じることによって、真空の気泡ができる現象のことをいう。

水中での超音波は、圧力が正弦的に変化する。水中では大気圧が働いているが、音圧が高くなると負の圧力が生じ、負の圧力で生じた気泡は、超音波の周期に同期して振動する。気泡は、時間の経過とともにその径が大きくなり、いずれ激しく潰れる（圧潰）。気泡が収縮すれば、圧力が高くなるが、気泡は断熱過程で収縮するため、高温になる。気泡内が高温状態になると、気泡内の空気ガス、水蒸気等が分解され、水素ラジカル、ＯＨラジカルが生じる。ＯＨラジカルは、酸化電位２．８［Ｖｏｌｔｓ］であり、オゾン（２．０７［Ｖｏｌｔｓ］）と比べても強い酸化力を有し、有機化合物、無機化合物、 ウイルス、細菌等の酸化分解、還元作用、無害化、死滅、殺菌、不活性化等を行うことができる。

本実施形態に係る燃料タンク９０によれば、超音波発生振動子９４がタンク本体３２の底部に設けられているので、超音波キャビテーションにより殺菌処理を行うことにより、バクテリア等の微生物の細胞を破壊して増殖を防止することができる。これにより、燃料フィルタ１３のつまりやバイオ燃料液３１の褐色化を効果的に防止することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、上記実施形態では撹拌機４３の回転軸４３ａがタンク本体３２の上面からバイオ燃料液３１に挿入されているが、タンク本体３２の側面や底面から挿入される構造であってもよい。

また、上記実施形態では、超音波発生振動子９４がタンク本体３２の底部に設けられているが、タンク本体３２の側面であってもよい。また、超音波発生振動子９４は、１つだけでなく、複数設けてもよい。

Ｅ エンジン
１０ 燃料噴射装置
１２ 燃料吸入配管
１３ 燃料フィルタ
１４ 高圧ポンプ
１５ 燃料供給配管
１６ コモンレール
１７ インジェクタ
１８ 圧力制御弁
１９ 燃料リターン配管
２０ フィードポンプ
３０ 燃料タンク
３１ バイオ燃料液
３２ タンク本体
３４ 殺菌灯（減滅装置）
４０ 燃料タンク
４３ 攪拌機
４３ａ 回転軸
４３ｂ 回転翼
５０ 燃料タンク
５２ 光触媒性膜
６０ 燃料タンク
６２ 殺菌灯（減滅装置）
７０ 燃料タンク
８０ 燃料タンク
９０ 燃料タンク
９４ 超音波発生振動子（減滅装置）
９４ａ 圧電セラミックス素子
９４ｂ，ｃ 電極

Claims (6)

1. バイオディーゼル燃料液を貯留する閉空間を有するタンク本体と、
   前記タンク本体の一部に、前記バイオディーゼル燃料液中に存在する微生物を減滅させる減滅装置と、
   を備えることを特徴とする燃料タンク。
2. 前記減滅装置は、紫外線を発光する殺菌灯であることを特徴とする請求項１に記載の燃料タンク。
3. 前記タンク本体の内壁に、光触媒を担持した層が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料タンク。
4. 前記殺菌灯の外周面に、光触媒を担持した層が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の燃料タンク。
5. さらに、前記バイオディーゼル燃料液を撹拌する撹拌機が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の燃料タンク。
6. 前記減滅装置は、超音波発生振動子であることを特徴とする請求項１に記載の燃料タンク。

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