JP4287584B2 - Emulsion fuel supply system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エマルジョン燃料供給システムに係り、詳しくは、エマルジョン燃料を内燃機関に供給するエマルジョン燃料供給システムに関する。
【0002】
【背景技術】
従来より、複数の液体が混合されて製造されたエマルジョン燃料を内燃機関で利用することが知られており、たとえば、ディーゼルエンジンでは、当該エンジンの排気中の窒素酸化物(NOx)、黒煙等の有害物質を低減するために、燃料と水とを混合したエマルジョン燃料を用いることが知られている。このようなエマルジョン燃料は、大型の貯留タンクに貯留されてこの貯留タンクからディーゼルエンジンに供給されたり、また、エマルジョン燃料を製造するエマルジョン燃料製造装置から直接ディーゼルエンジンに供給されたりしている。
【0003】
ところで、上述したようなエマルジョン燃料の貯留タンクやエマルジョン燃料製造装置は、通常大型である故、屋外に設置されることが多い。しかし、エマルジョン燃料は、水を含んでいるため、冬季等の寒冷時に外気温がたとえば零下2℃〜3℃まで下がると凍結してしまう可能性がある。
このようなエマルジョン燃料の凍結を防止するため、エマルジョン燃料製造装置または貯留タンクを屋内に設けた上でヒータで保温したり、また、エマルジョン燃料の中に不凍液を混入したりしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したエマルジョン燃料の凍結防止方法では、以下のような問題がある。
エマルジョン燃料製造装置または貯留タンクを屋内に設けて保温する前者の場合、屋内スペースとして、エマルジョン燃料製造装置または貯留タンクを設置するスペース、および、製造装置または貯留タンクを保温するためのヒータの設置スペースが必要となる。このため、広い屋内設置スペースを要するという問題がある。
一方、エマルジョン燃料の中に不凍液を混入する後者の場合、燃料コストが上がるという問題がある。
【0005】
本発明の目的は、小さい屋内設置スペースですみ、かつ、安価にエマルジョン燃料の凍結を防止できるエマルジョン燃料供給システムを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明のエマルジョン燃料供給システムは、上記目的を達成するために、以下の構成を備える。
【0010】
請求項1に記載の発明は、内燃機関にエマルジョン燃料を供給するエマルジョン燃料供給システムであって、前記エマルジョン燃料を製造するエマルジョン燃料製造装置と、前記エマルジョン燃料製造装置で製造されたエマルジョン燃料を貯留するとともに当該エマルジョン燃料を前記内燃機関に供給可能な複数の燃料供給用タンクとを備え、前記エマルジョン燃料製造装置で製造されたエマルジョン燃料の貯留先を切り換える第1切換手段と、前記内燃機関へ供給されるエマルジョン燃料の供給元を切り換える第2切換手段とを備え、前記エマルジョン燃料製造装置のエマルジョン燃料の貯留先となっている燃料供給用タンクと、前記内燃機関のエマルジョン燃料の供給元となっている燃料供給用タンクとが異なっており、前記供給元となっている燃料供給用タンクに、前記内燃機関の燃料噴射系統からの戻り燃料を戻す戻り流路と、前記第2切換手段によって前記エマルジョン燃料の供給元が切り換えられる際に前記戻り流路を切り換える第3切換手段とが設けられていることを特徴とするものである。
【0011】
この発明によれば、第1切換手段により、エマルジョン燃料の貯留先を複数の燃料供給用タンクのうちから選択し、第2切換手段により、エマルジョン燃料の供給元を複数の燃料供給用タンクのうちから選択する。ここで、エマルジョン燃料の貯留先となる燃料供給用タンクと、供給元なる燃料供給用タンクとは異なっており、第3切換手段によって戻り流路が切り換えられて供給元の燃料供給用タンクに戻り燃料が戻るようになっている。
このような構成において、たとえば、供給元のタンク内のエマルジョン燃料がなくなると、第1および第2切換手段によって、内燃機関へエマルジョン燃料を供給していたタンクが貯留先に切り換えられ、エマルジョン燃料製造装置からのエマルジョン燃料を貯留していたタンクが供給元に切り換えられるとともに、第3切換手段によってこの供給元となったタンク内に内燃機関からの戻り燃料が供給されるようになる。
このように、戻り流路および第3切換手段によって、複数の燃料供給用タンクのうち、供給元となっている燃料供給用タンクに常に戻り燃料を戻すように構成したから、すぐに必要とする供給元の燃料供給用タンク内の燃料凍結を確実に防止できる。
また、複数の燃料供給用タンクが備えられているので、1つのタンクでエマルジョン燃料を貯留して内燃機関に供給する場合と異なって、燃料供給用タンク自体の容量を小さくでき、エマルジョン燃料の凍結をより効果的に防止できる。
さらに、従来、内燃機関のフィードポンプ等に戻していた戻り燃料を利用しているので、不凍液を用いた場合よりも燃料コストが抑えられる。
そして、電力を用いずに燃料供給用タンク内のエマルジョン燃料を温めているので、通常のエマルジョン燃料供給システムと略同等の防災設備を備えればよく、エマルジョン燃料の凍結防止にかかるコストを抑えることができる。
【0012】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のエマルジョン燃料供給システムにおいて、前記燃料供給用タンクの容量は、内部のエマルジョン燃料が前記戻り燃料の熱量によって少なくとも凍結しない程度に温められる大きさであることを特徴とするものである。
この発明によれば、燃料供給用タンクの容量を、内燃機関からの戻り燃料の熱量によって少なくとも凍結しない程度に温められる大きさとしたので、寒冷時におけるタンク内のエマルジョン燃料の凍結を確実に防止できる。
【0013】
請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載のエマルジョン燃料供給システムにおいて、前記燃料供給用タンクは、断熱材で覆われていることを特徴とするものである。
この発明によれば、燃料供給用タンクを断熱材で覆っているので、内燃機関の停止時、つまり戻り燃料が供給されない時においても燃料供給用タンク内のエマルジョン燃料の凍結を防止できる。
また、燃料供給用タンクの容量は上述したように大きいものではないので、タンクを覆う断熱材も小さくてすむうえ、電力等を用いないから省力化が図れる。
【0014】
請求項4に記載の発明は、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のエマルジョン燃料供給システムにおいて、前記燃料供給用タンクには、ヒータが設けられていることを特徴とするものである。
この発明によれば、燃料供給用タンクにヒータを設けたので、内燃機関の停止時、つまり戻り燃料が供給されない時においても燃料供給用タンク内のエマルジョン燃料の凍結を確実に防止できる。
また、燃料供給用タンクの容量は上述したように大きいものではないので、小さなヒータでエマルジョン燃料の凍結を防止できて経済的である。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
[第1実施形態]
図1には、本発明の第1実施形態に係るシステムが示されており、このシステムは、エマルジョン燃料製造装置10および燃料供給用タンク20を含んで構成されたエマルジョン燃料供給システム1と、このエマルジョン燃料供給システム1から供給されるエマルジョン燃料を利用する内燃機関としてのディーゼルエンジン30とを備えている。
【0016】
エマルジョン燃料製造装置10は、供給された適量ずつの複数の液体、たとえば水、燃料(たとえば軽油、灯油、A重油等)、および界面活性剤を乳化状態に混合してエマルジョン燃料を製造するものであり、このようにして製造されたエマルジョン燃料は、エマルジョン燃料製造装置10の下流側に配置された燃料供給用タンク20内に貯留される。このようなエマルジョン燃料製造装置10は、たとえば、図示しない建物の屋上等に設置されている。
ここで、エマルジョン燃料製造装置10と燃料供給用タンク20とを接続する第1管路41の途中には、流量調整弁41Aが設けられ、この流量調整弁41Aによって、エマルジョン燃料製造装置10から燃料供給用タンク20へと供給されるエマルジョン燃料の供給量を調節できるようになっている。
【0017】
燃料供給用タンク20は、エマルジョン燃料製造装置10で製造されたエマルジョン燃料をその内部に貯留するとともに、この貯留されたエマルジョン燃料を燃料供給用タンク20の下流側に配置されたディーゼルエンジン30に供給可能としている。
燃料供給用タンク20の容量は、内部のエマルジョン燃料がディーゼルエンジン30の後述する戻り燃料の熱量によって少なくとも凍結しない程度に温められる大きさとされている。
このような燃料供給用タンク20には、当該燃料供給用タンク20内のエマルジョン燃料を温める小型のヒータ21が設けられている。
【0018】
ディーゼルエンジン30は、図示は省略するが、空気をシリンダ内で圧縮して高温・高圧とし、燃料噴射ノズルを含む噴射装置によってエマルジョン燃料をシリンダ内に噴霧させて自然着火させるものである。そして、シリンダ内の爆発力によって図示しないクランクシャフトを回転させて、このクランクシャフトに接続されたフライホイール30Aを介して動力が取り出せるようになっている。このようなディーゼルエンジン30は、たとえば発電機やポンプ等に利用される。
【0019】
ここで、ディーゼルエンジン30の燃料噴射系統30Bについて説明する。
燃料噴射系統30Bは、燃料供給用タンク20から供給されたエマルジョン燃料を、ディーゼルエンジン30のシリンダ(気筒)内に噴射する燃料噴射ノズル(図示せず)まで導く系統であり、フィードポンプ31と、燃料フィルタ32と、複数(本実施形態では4つ)の燃料噴射ポンプエレメント331を有した燃料噴射ポンプ本体33と、図示しない複数(本実施形態では燃料噴射ポンプエレメント331の数に対応して4つ)の燃料噴射ノズルとを含んで構成されている。
なお、燃料噴射ポンプエレメント331は、図示は省略するが、プランジャ(ピストン)およびプランジャバレル(シリンダ)を含んで構成されている。
【0020】
フィードポンプ31は、ディーゼルエンジン30のカムシャフトやクランクシャフト等から駆動力を得ており、燃料供給用タンク20からの燃料吸入を行うとともに、燃料フィルタ32から燃料噴射ポンプエレメント331までの燃料吐出(送油)を行っている。燃料供給用タンク20の出口とフィードポンプ31の入口とを接続する第2管路42の途中には、流量調整弁42Aが設けられ、この流量調整弁42Aによって、燃料供給用タンク20からフィードポンプ31へと供給されるエマルジョン燃料の供給量を調節できるようになっている。
燃料フィルタ32は、エマルジョン燃料中のゴミや汚れを取り除くためのものであり、燃料フィルタ32の入口は、第3管路43を介してフィードポンプ31の出口に接続されている。
【0021】
燃料噴射ポンプ本体33において、複数の燃料噴射ポンプエレメント331は、ハウジング332内に収納されており、このハウジング332内には、燃料噴射ポンプエレメント331を駆動する図示しないカムシャフトも収納されている。
燃料噴射ポンプエレメント331は、ディーゼルエンジン30が有するシリンダ数に対応した数だけ設けられ、これら燃料噴射ポンプエレメント331が、複数の燃料噴射ノズル(図示せず)にそれぞれエマルジョン燃料を圧送することで、各シリンダ内にエマルジョン燃料が噴射されるようになっている。
ハウジング332には、燃料噴射ポンプエレメント331にエマルジョン燃料を供給するための燃料供給流路332Aが形成されている。この燃料供給流路332Aの入口332Bは、第4管路44を介して燃料フィルタ32の出口に接続され、燃料供給流路332Aの出口332Cは、戻り流路としての第5管路45を介して燃料供給用タンク20に接続されている。
【0022】
このような燃料噴射ポンプ本体33の構成において、フィードポンプ31によって圧送されたエマルジョン燃料は、燃料フィルタ32を通って、入口332Bから燃料供給流路332Aに入り、各燃料噴射ポンプエレメント331に供給される。
燃料噴射ポンプエレメント331に供給された燃料は、その一部が燃料噴射ポンプエレメント331に圧送されて燃料噴射ノズルからシリンダ(気筒)内に噴射され、他の一部が燃料噴射ポンプエレメント331のプランジャバレル内からオーバーフローして燃料供給流路332Aに戻される。
再び燃料供給流路332Aに戻された戻り燃料(オーバーフロー燃料)は、出口332Cから排出され、第5管路45を通って燃料供給用タンク20内に供給される。
ここで、本実施形態では、第5管路45を介して燃料供給用タンク20内に戻される燃料の量(戻り燃料の量)は、たとえば、全ての燃料噴射ノズルからシリンダ内に噴射される燃料の量の約1〜2倍となっている。なお、戻り燃料の量は、前述した数値に限定されるものではなく、たとえば燃料供給用タンク20の大きさや、戻り燃料の温度等に応じて適宜設定されればよい。
【0023】
上述したディーゼルエンジン30からの戻り燃料の温度、すなわち燃料供給流路332Aの出口332Cでの燃料温度は、入口331Bでの燃料温度よりも約20℃〜30℃高くなっており、この燃料の温度上昇の2つの主な理由を以下に説明する。
燃料噴射ポンプエレメント331では、たとえばカムシャフトから得た駆動力によってプランジャバレル内でプランジャが上下動されており、プランジャが上昇する際にプランジャバレル内の燃料が燃料噴射ノズルに圧送されてシリンダ内に噴射されるようになっている。噴射の最終時にプランジャバレル内に残った高圧状態の燃料は、急に低圧な燃料供給流路332Aに排出されるので、当該燃料供給流路332Aに高速で噴出される。このため、燃料供給流路332A内の燃料が内部摩擦により発熱して温度上昇し、これにより、燃料供給流路332Aの出口332Cでの燃料の温度が上昇する。
また、燃料噴射ポンプ本体33のハウジング332内に収納されたカムシャフトや軸受け等の駆動部は潤滑油によって潤滑されているから、この潤滑油の温度(たとえば80℃前後)によって、燃料噴射ポンプ本体33が温められて温度上昇し、この燃料噴射ポンプ本体33の熱によって燃料供給流路332A内の燃料が加熱されて温度上昇する。
上述した2つの主な理由によって温度上昇した燃料を、燃料供給流路332Aの出口332Cおよび第5管路45を介して燃料供給用タンク20内に戻しているので、燃料供給用タンク20内のエマルジョン燃料が温められて凍結が防止される。なお、上記2つの燃料温度上昇の理由のうち、前者の方が燃料の温度上昇への影響度が大きい。
【0024】
次に、本実施形態の作用を説明する。
エマルジョン燃料製造装置10で製造されたエマルジョン燃料は、燃料供給用タンク20内に貯留される。ディーゼルエンジン30が始動すると、燃料供給用タンク20内のエマルジョン燃料がフィードポンプ31によって吸入されて各燃料噴射ポンプエレメント331に供給される。各燃料噴射ポンプエレメント331からオーバーフローしたエマルジョン燃料(戻り燃料)は、再び燃料供給流路332Aに高速で戻されて出口332Cから排出され、第5管路45を通って燃料供給用タンク20内に供給される。
このように、ディーゼルエンジン30の作動時では、燃料供給用タンク20内に常に燃料噴射系統30Bからの高温の戻り燃料が供給されているから、寒冷時において燃料供給用タンク20内のエマルジョン燃料の凍結を防止できるようになる。また、ディーゼルエンジン30の停止時では、燃料供給用タンク20に設けられたヒータ21を用いることでエマルジョン燃料の凍結を防止できるようになる。
なお、本実施形態では、燃料噴射ポンプエレメント331からの戻り燃料のみを燃料供給用タンク20に戻しているが、たとえば、図示しない燃料噴射ノズルからの戻り燃料も燃料供給用タンク20に戻すようにしてもよい。このような場合、独立した配管を用いて戻り燃料を燃料供給用タンク20内に戻すようにしてもよく、または、燃料噴射ノズルに接続されるとともに第5管路45に合流する配管を用いて戻り燃料を戻すようにしてもよい。
【0025】
上述のような本実施形態によれば、次のような効果がある。
(1)エマルジョン燃料供給システム1において、燃料供給用タンク20と、第5管路45とを設け、ディーゼルエンジン30からの戻り燃料を燃料供給用タンク20内に戻すように構成したから、燃料供給用タンク20内のエマルジョン燃料をディーゼルエンジン30からの戻り燃料によって常に温めることができ、燃料供給用タンク20内のエマルジョン燃料の凍結を防止できる。これにより燃料供給用タンク20を温めるヒータ21を小さくでき、省スペース化を図ることができる。
また、従来は、ディーゼルエンジン30のフィードポンプ31に戻していた戻り燃料を利用しているので、不凍液を用いた場合よりも燃料コストが抑えることができる。
さらに、電力を用いずに燃料供給用タンク20内のエマルジョン燃料を保温しているので、従来のエマルジョン燃料供給システムと略同等の防災設備を備えればよく、エマルジョン燃料の凍結防止にかかるコストを抑えることができる。
【0026】
(2)燃料供給用タンク20をエマルジョン燃料製造装置10とディーゼルエンジン30との間に設置したので、たとえば、エマルジョン燃料製造装置10のみからなる従来のエマルジョン燃料供給システムに燃料供給用タンク20および第5管路を設ければ、本発明に係るエマルジョン燃料供給システム1を構成でき、コストを抑えることができる。
【0027】
(3)燃料供給用タンク20の容量を、ディーゼルエンジン30からの戻り燃料の熱量によって少なくとも凍結しない程度に温められる大きさとしたので、寒冷時における燃料供給用タンク20内のエマルジョン燃料の凍結を確実に防止できるうえ、燃料供給用タンク20に設けたヒータ21を小さなものですますことができ、経済的である。
【0028】
(4)燃料供給用タンク20にヒータ21を設けたので、ディーゼルエンジン30の停止時においてもエマルジョン燃料の凍結を確実に防止できる。
【0029】
[第2実施形態]
図2には、本発明の第2実施形態に係るシステムが示され、このシステムは、エマルジョン燃料供給システム2と、このエマルジョン燃料供給システム2から供給されるエマルジョン燃料を利用するディーゼルエンジン30とを備えている。ここで、本実施形態のシステムは、前述した第1実施形態のシステムとエマルジョン燃料供給システムが異なるのみで、このエマルジョン燃料供給システムからエマルジョン燃料が供給されるディーゼルエンジンは略同様な構成であるから、同符号を付してその説明を省略する。
【0030】
まず、エマルジョン燃料供給システム2の概略について説明する。
エマルジョン燃料供給システム2は、エマルジョン燃料を製造するエマルジョン燃料製造装置50と、このエマルジョン燃料製造装置50に第1燃料供給用タンク61および第2燃料供給用タンク62とを含んで構成されている。
第1燃料供給用タンク61および第2燃料供給用タンク62は、エマルジョン燃料製造装置50で製造されたエマルジョン燃料の貯留が可能となっているとともに、エマルジョン燃料の原料となる水、燃料、および界面活性剤が投入されてこれら原料のエマルジョン燃料製造装置50への供給が可能となっている。
つまり、エマルジョン燃料製造装置50は、第1および第2燃料供給用タンク61,62から供給された原料からエマルジョン燃料を製造し、製造したエマルジョン燃料を第1および第2燃料供給用タンク61,62に貯留している。
エマルジョン燃料供給システム2では、このようにして製造されたエマルジョン燃料をディーゼルエンジン30に供給している。
【0031】
次に、エマルジョン燃料供給システム2の各構成について詳細に説明する。
第1燃料供給用タンク61および第2燃料供給用タンク62は、前述の第1実施形態の燃料供給用タンク20と同様に、内部のエマルジョン燃料がディーゼルエンジン30からの戻り燃料の熱量によって少なくとも凍結しない程度に温められる大きさの容量とされている。
第1燃料供給用タンク61の出口には、第1原料供給用管路611を介してエマルジョン燃料製造装置50が接続されているとともに、第1燃料供給用管路612を介してディーゼルエンジン30のフィードポンプ31の入口が接続されている。これら第1原料供給用管路611および第1燃料供給用管路612の途中には、それぞれ第1開閉弁611Aおよび第2開閉弁612Aが設けられている。
また、第1燃料供給用タンク61の入口には、第1燃料貯留用管路613を介してエマルジョン燃料製造装置50が接続されているとともに、戻り流路としての第1戻り燃料供給用管路614を介してディーゼルエンジン30の燃料供給流路332Aの出口332Cが接続されている。これら第1燃料貯留用管路613および第1戻り燃料供給用管路614の途中にも、それぞれ第3開閉弁613Aおよび第4開閉弁614Aが設けられている。
【0032】
第2燃料供給用タンク62の入口および出口も、第1燃料供給用タンク61と同様に、それぞれ第2原料供給用管路621、第2燃料供給用管路622、第2燃料貯留用管路623、および戻り流路としての第2戻り燃料供給用管路624を介してエマルジョン燃料製造装置50およびディーゼルエンジン30に接続されており、これら管路621〜624の途中には、それぞれ第5〜第8開閉弁621A〜624Aが設けられている。
【0033】
ここで、第1燃料供給用タンク61に接続された各管路611〜614の第1〜第4開閉弁611A〜614A、および第2燃料供給用タンク62に接続された各管路621〜624の第5〜第8開閉弁621A〜624Aの開閉動作は、コントローラ70によって制御できるようになっている。
このコントローラ70は、図示は省略するが、第1燃料供給用タンク61および第2燃料供給用タンク62にそれぞれ設けられた各液面センサからの入力信号によって作動するようになっており、各液面センサは、各タンク61,62内の液面高さが予め設定した高さよりも低くなったとき、つまり、内部のエマルジョン燃料が少なくなったときに信号をコントローラ70に出力するようになっている。
なお、本発明の第1切換手段は、コントローラ70と、第3および第7開閉弁613A,623Aとを含んで構成され、本発明の第2切換手段は、コントローラ70と、第2および第6開閉弁612A,622Aとを含んで構成され、本発明の第3切換手段は、コントローラ70と、第4および第8開閉弁614A,624Aとを含んで構成されている。
【0034】
エマルジョン燃料製造装置50は、前述の第1実施形態におけるエマルジョン燃料製造装置10と略同様のものであり、供給された適量ずつの複数の液体、たとえば水、燃料(たとえば軽油、灯油、A重油等)、および界面活性剤を乳化状態に混合して水エマルジョン燃料を製造するものである。
エマルジョン燃料製造装置50は、循環ポンプ51と、乳化手段52とを含んで構成されている。
循環ポンプ51は、第1燃料供給用タンク61および第2燃料供給用タンク62から原料を吸入して乳化手段52まで圧送するとともに、乳化手段52で製造されたエマルジョン燃料をさらに第1燃料供給用タンク61および第2燃料供給用タンク62まで圧送するものである。循環ポンプ51の入口には、前述した第1および第2原料供給用管路611,621が接続されて、循環ポンプ51の出口には、乳化手段52が接続されている。
乳化手段52は、循環ポンプ51から圧送された混合液を、乳化状態に混合するものであり、図示は省略するが、このような乳化手段52としては、たとえば、高速回転のミキサー装置や、混合液を高速で噴射して流体摩擦を生じさせることで乳化状態に混合する装置等が挙げられる。
【0035】
次に、コントローラ70の動作を図3のフローチャートを参照しながら説明し、この説明に伴って本実施形態の作用を説明する。
まず、作業者がエマルジョン燃料供給システム2およびディーゼルエンジン30を始動させると、第1および第2燃料供給用タンク61,62のうち、一方にエマルジョン燃料製造装置50で製造したエマルジョン燃料が貯留され始め、他方からディーゼルエンジン30にエマルジョン燃料が供給され始める。
このとき、コントローラ70は、第1および第2燃料供給用タンク61,62の各液面センサからの入力信号の監視が開始され(S1)、各燃料供給用タンク61,62からの入力信号が入るまで待機状態となる。
【0036】
エマルジョン燃料の製造にあたっては、図示しない原料供給装置から水、燃料、および界面活性剤が第1燃料供給用タンク61または第2燃料供給用タンク62に供給される。なお、原料供給装置は、たとえば水、燃料、界面活性剤の混合液に旋回流を与えながら当該混合液を第1燃料供給用タンク61または第2燃料供給用タンク62に供給するものであってもよい。
ここで、たとえば第1燃料供給用タンク61に製造した燃料が貯留されるようになっている場合には、第1および第3開閉弁611A,613Aが開いていて、第2および第4開閉弁612A,614Aが閉じている。
第1燃料供給用タンク61から第1原料供給用管路611を介して、エマルジョン燃料製造装置50に原料が供給されると、これら原料が乳化手段52で混合されてエマルジョン燃料となり、このエマルジョン燃料は第1燃料貯留用管路613を介して第1燃料供給用タンク61に貯留される。
【0037】
一方、エマルジョン燃料の供給にあたっては、第1燃料供給用タンク61または第2燃料供給用タンク62内にあるエマルジョン燃料が、それぞれ第1または第2燃料供給用管路612,622を介してディーゼルエンジン30に供給される。
ここで、たとえば第2燃料供給用タンク62内のエマルジョン燃料がディーゼルエンジン30に供給されるようになっている場合には、第6および第8開閉弁622A,624Aが開いていて、第5および第7開閉弁621A,623Aが閉じていて、ディーゼルエンジン30からの戻り燃料が第2燃料供給用タンク62内に供給される。
【0038】
第1燃料供給用タンク61の液面センサからの信号が入力されると(S2)、すなわちディーゼルエンジン30にエマルジョン燃料を供給している第1燃料供給用タンク61内の燃料が少なくなってくると、第1・第3・第6・第8開閉弁611A,613A,622A,624Aに開動作信号および第2・第4・第5・第7開閉弁612A,614A,621A,623Aに閉動作信号が出力されて(S3)、各開閉弁611A,613A,622A,624Aが開くとともに、各開閉弁612A,614A,621A,623Aが閉じる。
つまり、第2燃料供給用タンク62がディーゼルエンジン30へのエマルジョン燃料の供給元となり、第1燃料供給用タンク61がエマルジョン燃料製造装置50のエマルジョン燃料の貯留先となる。また、第4開閉弁614Aが閉じているとともに、第8開閉弁624Aが開いているから、ディーゼルエンジン30からの戻り燃料が第2戻り燃料供給用管路624を通って第2燃料供給用タンク62内に供給される。
【0039】
上述した信号出力(S3)の後、または、第1燃料供給用タンク61の液面センサからの信号の入力がない場合(S2)、第2燃料供給用タンク62の液面センサからの信号が入力されると(S4)、すなわちディーゼルエンジン30にエマルジョン燃料を供給している第2燃料供給用タンク62内の燃料が少なくなってくると、第1・第3・第6・第8開閉弁611A,613A,622A,624Aに閉動作信号および第2・第4・第5・第7開閉弁612A,614A,621A,623Aに開動作信号が出力されて(S5)、各開閉弁611A,613A,622A,624Aが閉まるとともに、各開閉弁612A,614A,621A,623Aが開く。
つまり、第1燃料供給用タンク61がディーゼルエンジン30へのエマルジョン燃料の供給元となり、第2燃料供給用タンク62がエマルジョン燃料製造装置50のエマルジョン燃料の貯留先となる。また、第4開閉弁614Aが開いているとともに、第8開閉弁624Aが閉じているから、ディーゼルエンジン30からの戻り燃料が第1戻り燃料供給用管路614を通って第1燃料供給用タンク61内に供給される。
【0040】
上述した信号出力(S5)の後、または、第1燃料供給用タンク61の液面センサからの信号の入力がない場合(S4)、液面センサ監視の終了信号が入力されると(S6)、監視が終了できるようになっている。一方、終了信号が入力されないと(S6)、引き続いて、第1燃料供給用タンク61および第2燃料供給用タンク62の各液面センサからの出力信号が入るまで待機状態となる。
【0041】
上述のような本実施形態によれば、前述の第1実施形態の効果(1)〜(4)に加えて、次のような効果がある。
(5)エマルジョン燃料供給システム2において、第1および第2戻り燃料供給用管路614,624、コントローラ70、第4および第8開閉弁614A,624Aによって、第1および第2燃料供給用タンク61,62のうち、供給元となっている燃料供給用タンクに常に戻り燃料を戻すように構成したから、すぐに必要とする供給元の燃料供給用タンク内の燃料凍結を確実に防止できる。
また、エマルジョン燃料供給システム2には、2つの第1および第2燃料供給用タンク61,62が備えられているので、1つのタンクでエマルジョン燃料を貯留してディーゼルエンジン30に供給する場合と異なって、各燃料供給用タンク61,62自体の容量を小さくでき、エマルジョン燃料の凍結をより効果的に防止できる。
【0042】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は、本発明に含まれるものである。
たとえば、前記第1実施形態では、燃料供給用タンク20に保温のためのヒータ21を設けたが、これに限らず、たとえば燃料供給用タンク20を断熱材で覆ってもよく、または、他の保温手段により燃料供給用タンク20を保温するようにしてもよく、このようにすれば、ディーゼルエンジン30の停止時、つまり戻り燃料が供給されない時においても燃料供給用タンク20内のエマルジョン燃料の凍結を防止できる。特に、断熱材で燃料供給用タンク20を覆った場合には、電力等を用いないから省力化を図ることができる。
また、前記第2実施形態において、第1および第2燃料供給用タンク61,62には上述のような保温手段を設けてないが、設けてもよく、このような場合も本発明に含まれる。
なお、本発明に係る燃料供給用タンクには、上述のような保温手段を必ずしも設ける必要はなく、設けられない場合であっても本発明に含まれる。
【0043】
前記第1実施形態では、燃料供給用タンク20の上流側にエマルジョン燃料製造装置10が配置されていたが、エマルジョン燃料製造装置10の代わりに、たとえば購入してきたエマルジョン燃料を貯留しておく燃料貯留用タンクを設けてもよく、このような場合は、大量のエマルジョン燃料を貯留しておくことができる。
また、エマルジョン燃料製造装置10と燃料供給用タンク20との間に燃料貯留用タンクを配置してもよい。このような場合、エマルジョン燃料製造装置10で製造したエマルジョン燃料を燃料貯留用タンク内に貯留し、この燃料貯留用タンクからディーゼルエンジン30に必要な量だけエマルジョン燃料を燃料供給用タンク20に供給すれば、燃料供給用タンク20内に貯留するエマルジョン燃料の量を少なくでき、戻り燃料による凍結防止をより効果的に行うことができる。
【0044】
前記第2実施形態では、エマルジョン燃料供給システム2に、第1および第2燃料供給用タンク61,62の2つの燃料供給用タンクを設けたが、3つ以上の燃料供給用タンクを設けてもよい。このような場合、エマルジョン燃料製造装置50の貯留先のタンクの数を増やしたり、ディーゼルエンジン30の供給元のタンクの数を増やしたりすることで、エマルジョン燃料製造装置50の燃料製造量と、ディーゼルエンジン30の燃料消費量とのバランス調整が容易にできるようになる。
【0045】
前記各実施形態では、各燃料供給用タンク20,61,62の容量を、内部のエマルジョン燃料がディーゼルエンジン30からの戻り燃料の熱量によって少なくとも凍結しない程度に温められる大きさとしたが、本発明に係る燃料供給用タンクはこれに限定されるものではなく、より大きな容量を有する燃料供給用タンクであってもよい。このような場合、燃料供給用タンク内のエマルジョン燃料の凍結を確実に防止するために、タンクにヒータを設けたり、タンクを断熱材で覆ったりしてもよく、当該タンクのエマルジョン燃料は戻り燃料による熱量によっても温められているのでヒータの小型化または断熱材の少量化が図れ、経済的である。
【0046】
前記各実施形態では、内燃機関として、ディーゼルエンジン30を挙げたが、本発明に係る内燃機関はこれに限定されるものではなく、たとえばガソリンエンジン等であってもよく、要するに、エマルジョン燃料を利用する内燃機関であればよい。
【0047】
【発明の効果】
本発明のエマルジョン燃料供給システムによれば、屋内設置スペースをとらずに、かつ、安価にエマルジョン燃料の凍結を防止できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係るエマルジョン燃料供給システムおよびディーゼルエンジンを示す概略図である。
【図2】本発明の第2実施形態に係るエマルジョン燃料供給システムおよびディーゼルエンジンを示す概略図である。
【図3】前記実施形態における作用を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
1,2 エマルジョン燃料供給システム
30 内燃機関であるディーゼルエンジン
20,61,62 燃料供給用タンク
30B 燃料噴射系統
10,50 エマルジョン燃料製造装置
45,614,624 戻り流路である第5管路、第1および第2戻り燃料供給用管路
70,613A,623A 第1切換手段であるコントローラ、第3および第7開閉弁
70,612A,622A 第2切換手段であるコントローラ、第2および第6開閉弁
70,614A,624A 第3切換手段であるコントローラ、第4および第8開閉弁
21 ヒータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an emulsion fuel supply system, and more particularly to an emulsion fuel supply system that supplies emulsion fuel to an internal combustion engine.
[0002]
[Background]
Conventionally, it is known to use an emulsion fuel produced by mixing a plurality of liquids in an internal combustion engine. For example, in a diesel engine, nitrogen oxide (NOx), black smoke, etc. in the exhaust of the engine In order to reduce harmful substances, it is known to use an emulsion fuel in which fuel and water are mixed. Such emulsion fuel is stored in a large storage tank and supplied to the diesel engine from the storage tank, or is directly supplied to the diesel engine from an emulsion fuel manufacturing apparatus for manufacturing emulsion fuel.
[0003]
By the way, since the emulsion fuel storage tank and the emulsion fuel production apparatus as described above are usually large, they are often installed outdoors. However, since the emulsion fuel contains water, there is a possibility that the emulsion fuel freezes when the outside air temperature drops to, for example, 2 ° C. to 3 ° C. below zero during cold weather such as winter.
In order to prevent the emulsion fuel from freezing, an emulsion fuel production apparatus or a storage tank is provided indoors and kept warm by a heater, or an antifreeze liquid is mixed in the emulsion fuel.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the emulsion fuel freeze prevention method described above has the following problems.
In the former case where the emulsion fuel production apparatus or storage tank is installed indoors and kept warm, as the indoor space, a space for installing the emulsion fuel production apparatus or storage tank, and a heater installation space for keeping the production apparatus or storage tank warm Is required. For this reason, there is a problem that a large indoor installation space is required.
On the other hand, in the latter case where the antifreeze is mixed into the emulsion fuel, there is a problem that the fuel cost increases.
[0005]
An object of the present invention is to provide an emulsion fuel supply system that requires only a small indoor installation space and can prevent freezing of the emulsion fuel at a low cost.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an emulsion fuel supply system of the present invention has the following configuration.The
[0010]
Claim1The invention described in 1 is an emulsion fuel supply system for supplying emulsion fuel to an internal combustion engine, the emulsion fuel manufacturing apparatus for manufacturing the emulsion fuel, the emulsion fuel manufactured by the emulsion fuel manufacturing apparatus and storing the emulsion fuel A plurality of fuel supply tanks capable of supplying emulsion fuel to the internal combustion engine, a first switching means for switching the storage destination of the emulsion fuel manufactured by the emulsion fuel manufacturing apparatus, and the emulsion supplied to the internal combustion engine A fuel supply tank serving as a storage destination of the emulsion fuel of the emulsion fuel production apparatus, and a fuel supply serving as a supply source of the emulsion fuel of the internal combustion engine. The tank is different and is the supplier A return flow path for returning the return fuel from the fuel injection system of the internal combustion engine to the fuel supply tank, and a third switching for switching the return flow path when the supply source of the emulsion fuel is switched by the second switching means. And a means is provided.
[0011]
According to this invention, the storage destination of the emulsion fuel is selected from the plurality of fuel supply tanks by the first switching means, and the supply source of the emulsion fuel is selected from the plurality of fuel supply tanks by the second switching means. Select from. Here, the fuel supply tank that is the storage destination of the emulsion fuel is different from the fuel supply tank that is the supply source, and the return flow path is switched by the third switching means to return to the fuel supply tank of the supply source. Fuel comes back.
In such a configuration, for example, when the emulsion fuel in the supply source tank is exhausted, the tank that has supplied the emulsion fuel to the internal combustion engine is switched to the storage destination by the first and second switching means, and the emulsion fuel is produced. The tank that has stored the emulsion fuel from the apparatus is switched to the supply source, and the return fuel from the internal combustion engine is supplied into the tank that is the supply source by the third switching means.
As described above, since the return flow path and the third switching means are configured so that the return fuel is always returned to the fuel supply tank that is the supply source among the plurality of fuel supply tanks, it is necessary immediately. Fuel freezing in the fuel supply tank of the supply source can be reliably prevented.
Also, since a plurality of fuel supply tanks are provided, the capacity of the fuel supply tank itself can be reduced, unlike the case where the emulsion fuel is stored in one tank and supplied to the internal combustion engine. Can be more effectively prevented.
Further, since the return fuel that has been returned to the feed pump or the like of the internal combustion engine is used, the fuel cost can be reduced as compared with the case of using the antifreeze liquid.
And since the emulsion fuel in the fuel supply tank is warmed up without using electric power, it is only necessary to have disaster prevention equipment that is almost the same as a normal emulsion fuel supply system, and the cost for preventing freeze-up of the emulsion fuel can be reduced. Can do.
[0012]
Claim2The invention described in claim1In the emulsion fuel supply system described above, the capacity of the fuel supply tank is such that the internal emulsion fuel is heated at least to the extent that it is not frozen by the amount of heat of the return fuel.
According to the present invention, since the capacity of the fuel supply tank is set to a size that can be warmed at least so as not to be frozen by the amount of heat of the return fuel from the internal combustion engine, it is possible to reliably prevent freezing of the emulsion fuel in the tank during cold weather. .
[0013]
Claim3The invention described in claim 1Or claim 2In the emulsion fuel supply system described in 1), the fuel supply tank is covered with a heat insulating material.
According to this invention, since the fuel supply tank is covered with the heat insulating material, freezing of the emulsion fuel in the fuel supply tank can be prevented even when the internal combustion engine is stopped, that is, when the return fuel is not supplied.
Further, since the capacity of the fuel supply tank is not large as described above, the heat insulating material covering the tank can be small, and power can be saved because no electric power or the like is used.
[0014]
Claim4The invention as described in
According to the present invention, since the fuel supply tank is provided with the heater, the emulsion fuel in the fuel supply tank can be reliably prevented from freezing even when the internal combustion engine is stopped, that is, when the return fuel is not supplied.
Further, since the capacity of the fuel supply tank is not large as described above, it is economical that the emulsion fuel can be prevented from freezing with a small heater.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a system according to a first embodiment of the present invention. This system includes an emulsion
[0016]
The emulsion
Here, a flow
[0017]
The
The capacity of the
Such a
[0018]
Although not shown, the diesel engine 30 compresses air in a cylinder to a high temperature and a high pressure, and sprays emulsion fuel in the cylinder by an injection device including a fuel injection nozzle to cause spontaneous ignition. A crankshaft (not shown) is rotated by the explosive force in the cylinder, and power can be taken out via a
[0019]
Here, the fuel injection system 30B of the diesel engine 30 will be described.
The fuel injection system 30B is a system that guides the emulsion fuel supplied from the
In addition, although illustration is abbreviate | omitted, the fuel
[0020]
The
The
[0021]
In the fuel injection pump
The fuel
In the
[0022]
In such a configuration of the fuel
A part of the fuel supplied to the fuel
The return fuel (overflow fuel) returned to the fuel
Here, in the present embodiment, the amount of fuel returned to the
[0023]
The temperature of the return fuel from the diesel engine 30 described above, that is, the fuel temperature at the
In the fuel
Further, since the drive portions such as the camshaft and the bearing housed in the
The fuel whose temperature has increased due to the two main reasons described above is returned to the
[0024]
Next, the operation of this embodiment will be described.
The emulsion fuel manufactured by the emulsion
Thus, when the diesel engine 30 is in operation, the high temperature return fuel from the fuel injection system 30B is always supplied into the
In the present embodiment, only the return fuel from the fuel
[0025]
According to this embodiment as described above, the following effects are obtained.
(1) In the emulsion
Conventionally, since the return fuel that has been returned to the
Furthermore, since the emulsion fuel in the
[0026]
(2) Since the
[0027]
(3) Since the capacity of the
[0028]
(4) Since the
[0029]
[Second Embodiment]
FIG. 2 shows a system according to a second embodiment of the present invention. This system includes an emulsion fuel supply system 2 and a diesel engine 30 that uses the emulsion fuel supplied from the emulsion fuel supply system 2. I have. Here, the system of this embodiment is different from the system of the first embodiment described above only in the emulsion fuel supply system, and the diesel engine to which the emulsion fuel is supplied from this emulsion fuel supply system has a substantially similar configuration. The same reference numerals are given and the description thereof is omitted.
[0030]
First, an outline of the emulsion fuel supply system 2 will be described.
The emulsion fuel supply system 2 includes an emulsion
The first
That is, the emulsion
In the emulsion fuel supply system 2, the emulsion fuel manufactured in this way is supplied to the diesel engine 30.
[0031]
Next, each component of the emulsion fuel supply system 2 will be described in detail.
The first
An emulsion
The emulsion
[0032]
Similarly to the first
[0033]
Here, the first to fourth on-off
Although not shown, the
The first switching means of the present invention includes the
[0034]
The emulsion
The emulsion
The circulation pump 51 sucks the raw materials from the first
The emulsifying means 52 mixes the liquid mixture pumped from the circulation pump 51 in an emulsified state. Although not shown in the figure, examples of such an emulsifying means 52 include a high-speed mixer device and a mixing device. Examples include a device that mixes in an emulsified state by injecting a liquid at high speed to generate fluid friction.
[0035]
Next, the operation of the
First, when the worker starts the emulsion fuel supply system 2 and the diesel engine 30, one of the first and second
At this time, the
[0036]
In the production of emulsion fuel, water, fuel, and surfactant are supplied from a raw material supply device (not shown) to the first
Here, for example, when the manufactured fuel is stored in the first
When raw materials are supplied from the first
[0037]
On the other hand, when supplying the emulsion fuel, the emulsion fuel in the first
Here, for example, when the emulsion fuel in the second
[0038]
When a signal from the liquid level sensor of the first
That is, the second
[0039]
After the signal output (S3) described above or when there is no signal input from the liquid level sensor of the first fuel supply tank 61 (S2), the signal from the liquid level sensor of the second
That is, the first
[0040]
After the signal output (S5) described above, or when no signal is input from the liquid level sensor of the first fuel supply tank 61 (S4), when a liquid level sensor monitoring end signal is input (S6). , Monitoring can be terminated. On the other hand, if the end signal is not input (S6), the standby state continues until the output signals from the respective liquid level sensors of the first
[0041]
According to the present embodiment as described above, in addition to the effects (1) to (4) of the first embodiment, the following effects are obtained.
(5) In the emulsion fuel supply system 2, the first and second
Further, since the emulsion fuel supply system 2 includes two first and second
[0042]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications and improvements within a scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
For example, in the first embodiment, the
In the second embodiment, the first and second
Note that the fuel supply tank according to the present invention is not necessarily provided with the above-described heat retaining means, and the present invention includes even a case where the fuel retaining tank is not provided.
[0043]
In the first embodiment, the emulsion
A fuel storage tank may be disposed between the emulsion
[0044]
In the second embodiment, the emulsion fuel supply system 2 is provided with the two fuel supply tanks, the first and second
[0045]
In each of the above embodiments, the capacity of each of the
[0046]
In each of the above embodiments, the diesel engine 30 is used as the internal combustion engine. However, the internal combustion engine according to the present invention is not limited to this, and may be, for example, a gasoline engine or the like. Any internal combustion engine can be used.
[0047]
【The invention's effect】
According to the emulsion fuel supply system of the present invention, there is an effect that freezing of the emulsion fuel can be prevented at a low cost without taking up an indoor installation space.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an emulsion fuel supply system and a diesel engine according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing an emulsion fuel supply system and a diesel engine according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart for explaining an operation in the embodiment.
[Explanation of symbols]
1, 2 Emulsion fuel supply system
30 Diesel engine, an internal combustion engine
20, 61, 62 Fuel supply tank
30B Fuel injection system
10,50 Emulsion fuel production equipment
45, 614, 624 Fifth pipe as return flow path, first and second return fuel supply pipes
70, 613A, 623A Controller, third and seventh on-off valves as first switching means
70, 612A, 622A Controller, second and sixth on-off valves as second switching means
70, 614A, 624A Controller, fourth and eighth on-off valves as third switching means
21 Heater
Claims (4)
前記エマルジョン燃料を製造するエマルジョン燃料製造装置と、
前記エマルジョン燃料製造装置で製造されたエマルジョン燃料を貯留するとともに当該エマルジョン燃料を前記内燃機関に供給可能な複数の燃料供給用タンクとを備え、
前記エマルジョン燃料製造装置で製造されたエマルジョン燃料の貯留先を切り換える第1切換手段と、
前記内燃機関へ供給されるエマルジョン燃料の供給元を切り換える第2切換手段とを備え、
前記エマルジョン燃料製造装置のエマルジョン燃料の貯留先となっている燃料供給用タンクと、前記内燃機関のエマルジョン燃料の供給元となっている燃料供給用タンクとが異なっており、
前記供給元となっている燃料供給用タンクに、前記内燃機関の燃料噴射系統からの戻り燃料を戻す戻り流路と、
前記第2切換手段によって前記エマルジョン燃料の供給元が切り換えられる際に前記戻り流路を切り換える第3切換手段とが設けられていることを特徴とするエマルジョン燃料供給システム。An emulsion fuel supply system for supplying emulsion fuel to an internal combustion engine,
An emulsion fuel production apparatus for producing the emulsion fuel;
A plurality of fuel supply tanks for storing the emulsion fuel produced by the emulsion fuel production apparatus and capable of supplying the emulsion fuel to the internal combustion engine;
First switching means for switching the storage destination of the emulsion fuel produced by the emulsion fuel production apparatus;
Second switching means for switching a supply source of the emulsion fuel supplied to the internal combustion engine,
The fuel supply tank that is the storage destination of the emulsion fuel in the emulsion fuel production apparatus is different from the fuel supply tank that is the supply source of the emulsion fuel of the internal combustion engine,
A return flow path for returning return fuel from the fuel injection system of the internal combustion engine to the fuel supply tank serving as the supply source;
An emulsion fuel supply system, comprising: a third switching means for switching the return flow path when the supply source of the emulsion fuel is switched by the second switching means.
前記燃料供給用タンクの容量は、内部のエマルジョン燃料が前記戻り燃料の熱量によって少なくとも凍結しない程度に温められる大きさであることを特徴とするエマルジョン燃料供給システム。The emulsion fuel supply system according to claim 1 .
The emulsion fuel supply system is characterized in that the capacity of the fuel supply tank is such that the internal emulsion fuel is warmed at least so as not to freeze by the amount of heat of the return fuel.
前記燃料供給用タンクは、断熱材で覆われていることを特徴とするエマルジョン燃料供給システム。The emulsion fuel supply system according to claim 1 or 2 ,
The emulsion fuel supply system, wherein the fuel supply tank is covered with a heat insulating material.
前記燃料供給用タンクには、ヒータが設けられていることを特徴とするエマルジョン燃料供給システム。The emulsion fuel supply system according to any one of claims 1 to 3 ,
An emulsion fuel supply system, wherein the fuel supply tank is provided with a heater.
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