JP4006238B2 - 自動車用液化ガス供給装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用燃料として採用される液化ガスを自動車に搭載される貯蔵タンクからエンジンへ供給するための自動車用液化ガス供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、液化ガスは自動車用燃料として用いられており、自動車に積載された貯蔵タンクからエンジンへ供給する自動車用液化ガス供給装置は種々提案されている。この自動車用液化ガス供給装置Ｂ１としては、例えば図４に示されるように、自動車が傾斜する等して燃料が片寄り、一時的に燃料液面がポンプの吸込口よりも低下する状況（いわゆる燃料切れ）を起こしにくくするためのサブタンクｂが貯蔵タンクａ内に配設される。また、このサブタンクｂ内には圧送ポンプｃが配設され、さらにエンジンｅで消費されなかった液化ガスの再利用を可能にするために、貯蔵タンクａ内のサブタンクｂへ流入させるリターン配管ｄが配設されている構成が一般的である。かかる構成にあって、ガソリンスタンド等から供給された貯蔵タンクａ内の液化ガスは、逆止弁付きの連通孔ｆ等からサブタンクｂ内へ供給され、そこから圧送ポンプｃによりエンジンｅに送られることとなる。
【０００３】
また、一般的な構成ではないものの、ガソリンを貯蔵タンクからエンジンに供給する自動車用ガソリン供給装置Ｂ２としては、図５に示されるように、圧送ポンプｃを貯蔵タンクａの外部かつ下方位置に配設し、ポンプ供給管ｇによりガソリンを圧送ポンプｃに供給する構成が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の貯蔵タンク内にサブタンク及び圧送ポンプが配設される自動車用液化ガス供給装置（図４参照）は、以下の問題点がある。
（１）圧送ポンプが、その部品間の摩擦等に起因して故障した場合に、修理，交換のために圧送ポンプを貯蔵タンクから取出す作業が必要となる。ここで、液化ガスは可燃性であるため、この作業は完全に液化ガスを排出する厳格な排ガス作業の後に行う必要があり、多大な労力が要求される。なお、液化ガスは潤滑性に乏しく、前記のような故障は度々発生するため、その都度かかる作業を強いられることは作業効率の点で大きな問題となる。なお、圧送ポンプごと貯蔵タンクを一括して交換する手段が提案されうるが、非常に高額となり実用性がない。
（２）サブタンクに不具合（さびの発生等）が生じ、サブタンクの交換が必要である場合に、サブタンクを貯蔵タンクから取出す作業が必要となる。この作業も上述の厳格な排ガス作業の後に実行する必要があり、非常に労力が要求される。また、この面倒な作業を回避するためにサブタンクとともに貯蔵タンクを一括して交換することも提案されうるが、コスト高の観点から実用性がない。
（３）貯蔵タンクが自動車のトランクルーム（後部座席の直後方位置）に配設された場合に、圧送ポンプの駆動により発生する振動又は駆動音が貯蔵タンクと共振し、車内に響いてしまう問題がある。
（４）気密性の要求される貯蔵タンク内部の、その限られたスペースにサブタンクと圧送ポンプとを設置しなければならないため、供給装置の構造は複雑化し、製造が困難となる。また、貯蔵タンクの重量も増加するため、製造時や自動車への取付け時の作業性も悪化する。
【０００５】
一方、圧送ポンプのメンテナンス性の向上という観点から、圧送ポンプが貯蔵タンクに内蔵されず、貯蔵タンクの外に配設された自動車用ガソリン供給装置（図５参照）を液化ガスに適用することが提案されうる。しかしながら、次のような問題があるため実用性がない。すなわち、ガソリンと比べて著しく沸点が低い液化ガスを、このように管を介して燃料を直接圧送ポンプに供給する構成に適用すると、圧送ポンプの吸込口付近で減圧沸騰しやすくなり、キャビテーションが多く発生することが予想される。一方、キャビテーションが発生しないように圧送ポンプの吸引力を低下させる手段が提案されうるが、エンジンへの燃料供給が不充分となってしまう。したがって、液化ガスの物性に起因するこれらの問題は、実用化への大きな阻害要因となっている。
【０００６】
そこで、本発明は上述の問題点を解決しうる自動車用液化ガス供給装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、液化ガスを貯蔵する貯蔵タンクと、前記貯蔵タンクの外部に配設される燃料トラップと、前記燃料トラップの内部に配設されてエンジンに液化ガスを圧送する圧送ポンプと、貯蔵タンクと燃料トラップの夫々の液相部を連通する液相配管と、貯蔵タンクと燃料トラップの夫々の天壁部を連通する気相配管と、一端がエンジンに接続され、エンジンで消費されなかった余剰液化ガスを貯蔵タンクへ戻すリターン配管とを備え、このリターン配管の他端の管口がノズルであるとともに、この他端を貯蔵タンク内に位置する液相配管の、その管口内部又は近傍位置に配設し、このノズルから流出する余剰液化ガスによって生ずる負圧を利用して貯蔵タンク内の液化ガスを液相配管を介して燃料トラップ内へ流入するようにしたことを特徴とする自動車用液化ガス供給装置である。
【０００８】
上述のように、液化ガスを一時的に貯めることができる、圧送ポンプが内在する燃料トラップを貯蔵タンクの外部に配設した構成とすることにより、圧送ポンプが故障した場合には、故障した圧送ポンプを燃料トラップから取出すだけで修理，交換が可能となる。ここで、燃料トラップ内から圧送ポンプを取出す作業（本発明）と、貯蔵タンク内から圧送ポンプを取出す作業（従来構成）とでは、いずれが作業効率の点で有利であるかが問題となるが、燃料トラップは貯蔵タンクに比して容積が極端に小さく（少なくとも圧送ポンプを内在可能な容積が確保されれば良い。）、上述した液化ガスの排ガス作業を短時間で終えることができることから、本発明にかかる構成の方が格段に有利である。例えば、本発明にかかる好適な実施形態例として、貯蔵タンクが１００Ｌ、燃料トラップが０．５Ｌである構成が例示されうる。なお、本発明にあっては貯蔵タンク内にサブタンクが配設されないため、サブタンクの修理，交換が不要であることは明らかである。
【０００９】
また、かかる構成によれば、いわゆる液中ポンプとすることが可能となるため、圧送ポンプの吸込口付近でキャビテーションが発生してしまう問題もない。
【００１０】
さらに、リターン配管の他端の管口をノズルとし、このノズルを液相配管の管口内部又は近傍位置に配設し、ノズルからジェット流となって流出する余剰液化ガスによって生ずる負圧を利用して貯蔵タンク内の液化ガスを燃料トラップ内へ流入する構成とすることにより、液相配管内の液化ガスは安定して燃料トラップへ供給されることとなる。すなわち、沸点が低い液化ガスが液相配管を介して高低差の少ない燃料トラップへ流入する構成であっても、液化ガスが液相配管内を加圧状態で通過することとなるため、液化ガスは減圧沸騰しにくくなり、キャビテーションが発生しにくくなる。
【００１１】
なお、このリターン配管を通過する余剰液化ガスはエンジンで熱せられて高温であるため、燃料トラップ内の液化ガスを高温化させ、燃料トラップ内を高圧化させる問題が考えられるが、気相配管が配設される構成とすることにより、貯蔵タンクと燃料トラップの各内圧を等しくすることが可能となり、燃料トラップのみが高圧化されることは回避される。したがって、貯蔵タンクからの液化ガスの供給は円滑に行われる。なお、気相配管が配設される前記天壁部とは、貯蔵タンク及び燃料トラップの各天壁面及び天壁面近傍の側面部をも含むものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
まず、貯蔵タンク１及び燃料トラップ４等の配置設計の自由度が制限されない自動車に本発明を適用した場合の実施形態例を添付図面に従って説明する。
<第一実施形態例>
本実施形態例にかかる自動車用液化ガス供給装置Ａ１は、図１に示されるように、液化ガスを貯蔵する貯蔵タンク１と、圧送ポンプ３が内在する燃料トラップ４とを備えている。この燃料トラップ４は、前記貯蔵タンク１の外部に配設される。ここで、貯蔵タンク１の一般的な容量は約１００Ｌで、燃料トラップ４の容量としては約０．５Ｌが好適である。このように燃料トラップ４の容量は貯蔵タンク１の容量に比して約１／２００程度である。なお、燃料トラップ４の容量は少なくとも圧送ポンプ３が内在し得る容量であれば良い。
【００１３】
この貯蔵タンク１と燃料トラップ４との間には、貯蔵タンク１の液相部ｙ１と燃料トラップ４の液相部ｙ２とを連通する液相配管６が配設される。さらに、貯蔵タンク１と燃料トラップ４の夫々の天壁部を連通する気相配管５が配設される。なお、本実施形態例にあっては、気相配管５は貯蔵タンク１の天壁面１ａ近傍の側面部１ｂと燃料トラップ４の天壁面４ａとに配設される。ここで、気相配管５の配設位置は、上述の構成に限られるものでなく、貯蔵タンク１の天壁面１ａに配設しても良いし、燃料トラップ４の天壁面４ａ近傍の側面部に配設しても良い。かかる構成とすることにより、貯蔵タンク１の気相部ｘ１と燃料トラップ４の気相部ｘ２とを好適に連通することが可能となる。
【００１４】
ここで、貯蔵タンク１と燃料トラップ４の相対的な位置関係、貯蔵タンク１に内在する液化ガスの量、または圧送ポンプ３の駆動状況等によっては、燃料トラップ４に接続される気相配管５の管口付近で、部分的に気相配管５内に液化ガスが入り込む場合がある。かかる場合にあっては、その液化ガスの直上部を燃料トラップ４の気相部ｘ２とする。このように、気相配管５内に燃料トラップ４の気相部ｘ２が存在する構成も本発明に含まれるものである。なぜならば、本発明にかかるこの気相配管５は、貯蔵タンク１の内圧と燃料トラップ４の内圧を等しくするために設けられるものだからである。
【００１５】
さらに、燃料トラップ４とエンジンｅとの間には、圧送ポンプ３から圧送される液化ガスをエンジンｅへ案内する圧送配管８と、圧送ポンプ３から圧送された液化ガスのうち、エンジンｅで消費されなかった余剰液化ガスを貯蔵タンク１内に再送するリターン配管７とが配設される。このリターン配管７の貯蔵タンク１内に位置する管口は、その管口径が管径よりも小さい形状を呈したノズル７１となっている。このノズル７１は、図１に示されるように、貯蔵タンク１内に位置する液相配管６の管口近傍位置に配設され、余剰液化ガスを液相配管６に流入するようにするとともに、このノズル７１から流出される余剰液化ガスによって生ずる負圧を利用して貯蔵タンク１内の液化ガスも液相配管６に流入するようにしている（図２参照）。
【００１６】
なお、本実施形態例の自動車用液化ガス供給装置Ａ１は、貯蔵タンク１及び燃料トラップ４等の配置設計の自由度が制限されない自動車に適用したものである。したがって、燃料トラップ４は貯蔵タンク１に比して充分下方位置に配設される配置設計が好適である。
【００１７】
かかる構成にあって、ガススタンド等で補給された貯蔵タンク１内の液化ガスは、液相配管６を介して燃料トラップ４内に流入することとなる。そして、エンジンｅが駆動開始（すなわち、圧送ポンプ３が駆動開始）すると、燃料トラップ４内の液化ガスは、燃料トラップ４に内在する圧送ポンプ３により吸引され、圧送配管８を通じてエンジンｅに供給される。そして、この圧送された液化ガスが燃料となってエンジンｅが連続駆動し、自動車が走行することとなる。そして、エンジンｅへ供給された液化ガスのうち、消費されなかった余剰液化ガスについては、リターン配管７により一旦貯蔵タンク１内に案内される。
【００１８】
ここで、この余剰液化ガスは、エンジンｅを通過したものであるため、貯蔵タンク１等に内在する液化ガスに比して高温となる。このような余剰液化ガスがリターン配管７及び貯蔵タンク１内の液相配管６を介して燃料トラップ４内に流入すると、燃料トラップ４内を高温、高圧化することとなるが、貯蔵タンク１と連通する気相配管５により、燃料トラップ４の内圧は、減圧（すなわち、貯蔵タンク１と同圧）方向に変移し、熱力学的に平衡状態となる。したがって、燃料トラップ４の内圧が高くなることによって招来する貯蔵タンク１からの燃料供給力の低下の問題も生じない。さらに、貯蔵タンク１の内圧のみが著しく高圧となることもないため、ガススタンド等で液化ガスを貯蔵タンク１内へ供給する際でも円滑に供給することができる。なお、ノズル７１の配設位置は、液相配管６の近傍位置であっても良いし、管口内部であっても良い。
【００１９】
ところで、本実施形態例にあっては、貯蔵タンク１の下方位置に液相配管６が配設されるとともに、燃料トラップ４が貯蔵タンク１に比して下方位置に配設される構成である。すなわち、いわゆる死ガス（貯蔵タンク１に内在しているにもかかわらず燃料トラップ４へ流入しない液化ガス）が貯蔵タンク１内に残留しにくい構成である。
【００２０】
しかしながら自動車の構造によっては（例えばトラック）、貯蔵タンク１及び燃料トラップ４等の配置設計の自由度が制限され、上述のような構成とすることができない場合がある。このような場合には、以下のような構成が提案される。
【００２１】
<第二実施形態例>
第二実施形態例にかかる自動車用液化ガス供給装置Ａ２は、図３に示されるように、第一実施形態例と略同様な構成であるが、貯蔵タンク１と燃料トラップ４とが相対的に高低差の少ない配置関係であって、液相配管６ａを貯蔵タンク１の下面近傍に配設できず、貯蔵タンク１の側面のやや上方位置に配設され、貯蔵タンク１内の液化ガスを取り込むために液相配管６ａの管口が貯蔵タンク１の底部に開口している。
【００２２】
このように、貯蔵タンク１内の液化ガスが燃料トラップ４内に効率良く流入しにくい構成であっても、図３に示されるようにリターン配管７ａのノズル７１を貯蔵タンク１内に位置する液相配管６ａの、その管口内部に配設することにより、好適に燃料トラップ４に流入させることが可能となる。すなわち、かかる構成とすることにより、余剰液化ガスがノズル７１からジェット流となって吐出することとなり、これにより生ずる負圧を利用して貯蔵タンク１内の液化ガスを液相配管６ａへ流入させることが可能となる。なお、リターン配管７ａのノズル７１は液相配管６ａの内部でなく液相配管６ａの管口の近傍位置に配設される構成であっても勿論良い。
【００２３】
そして、上述した構成からなる自動車用液化ガス供給装置Ａ１，Ａ２が自動車（図示せず）に積載されることとなる。
【００２４】
ところで、かかる自動車用液化ガス供給装置Ａ１，Ａ２をタクシー等の乗用自動車に積載する際にあっては、燃料トラップ４を可及的に自動車の客室から離間した位置に配設する構成が好適である。このような配置設計とすることにより、圧送ポンプ３の駆動により発生する振動等が車内に伝わることを回避することができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の自動車用液化ガス供給装置は、上述のように、貯蔵タンクの外部に圧送ポンプが内在する燃料トラップを配設する構成としたため、たとえ圧送ポンプが故障した場合であっても圧送ポンプを燃料トラップから取出せば良く、修理作業が非常に簡易となる。また、コストが高騰することもない。
【００２６】
さらに、貯蔵タンクと圧送ポンプが内在する燃料トラップとを離間して自動車に積載可能であるため、圧送ポンプの駆動による振動等が車内に響かないような配置とすることもできる。なお、本発明にあっては、従来構成の貯蔵タンク内に配設されるサブタンクが不要となるため、このサブタンクの修理，交換等の煩雑な作業も排除できる。
【００２７】
また、リターン配管のノズルを液相配管の管口内部又は近傍位置に配設し、液化ガスを燃料トラップ内へ流入する構成としたから、たとえ貯蔵タンクと燃料トラップとを高低差をつけて配設することができない場合（例えばトラックに配設する場合）であっても、液相配管内の液化ガスを安定して燃料トラップへ供給することが可能となる。したがって、液相配管内でキャビテーションが発生するおそれもない。なお、燃料トラップ内が高圧となっても気相配管を配設したため、燃料トラップのみが高圧化されることは回避され、液化ガスは貯蔵タンクから燃料トラップへ円滑に供給されることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一実施形態例の自動車用液化ガス供給装置Ａ１の構成を示す模式図である。
【図２】第一実施形態例の自動車用液化ガス供給装置Ａ１の部分拡大模式図である。
【図３】第二実施形態例の自動車用液化ガス供給装置Ａ２の構成を示す模式図である。
【図４】従来構成の自動車用液化ガス供給装置Ｂ１の構成を示す模式図である。
【図５】従来構成の自動車用ガソリン供給装置Ｂ２の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
Ａ１，Ａ２ 自動車用液化ガス供給装置
ｅ エンジン
１ 貯蔵タンク
３ 圧送ポンプ
４ 燃料トラップ
５ 気相配管
６，６ａ 液相配管
７，７ａ リターン配管
８ 圧送配管
７１ ノズル
ｘ１，ｘ２ 気相部
ｙ１，ｙ２ 液相部

Claims (1)

1. 液化ガスを貯蔵する貯蔵タンクと、前記貯蔵タンクの外部に配設される燃料トラップと、前記燃料トラップの内部に配設されてエンジンに液化ガスを圧送する圧送ポンプと、貯蔵タンクと燃料トラップの夫々の液相部を連通する液相配管と、貯蔵タンクと燃料トラップの夫々の天壁部を連通する気相配管と、一端がエンジンに接続され、エンジンで消費されなかった余剰液化ガスを貯蔵タンクへ戻すリターン配管とを備え、このリターン配管の他端の管口がノズルであるとともに、この他端を貯蔵タンク内に位置する液相配管の、その管口内部又は近傍位置に配設し、このノズルから流出する余剰液化ガスによって生ずる負圧を利用して貯蔵タンク内の液化ガスを液相配管を介して燃料トラップ内へ流入するようにしたことを特徴とする自動車用液化ガス供給装置。

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