特開 2023-96222 燃料用油水分離装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023096222

(43)【公開日】2023-07-07

(54)【発明の名称】燃料用油水分離装置

(51)【国際特許分類】

   F02M 37/24 20190101AFI20230630BHJP

   F16K 31/18 20060101ALI20230630BHJP

   B01D 17/025 20060101ALI20230630BHJP

   B01D 17/032 20060101ALI20230630BHJP

   B01D 17/12 20060101ALI20230630BHJP

【ＦＩ】

F02M37/24

F16K31/18 C

B01D17/025 501Z

B01D17/032 501B

B01D17/12 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021211816

(22)【出願日】2021-12-27

(71)【出願人】

【識別番号】516215970

【氏名又は名称】有限会社ウエスト興業八頭

(74)【代理人】

【識別番号】100187838

【弁理士】

【氏名又は名称】黒住 智彦

(74)【代理人】

【識別番号】100220892

【弁理士】

【氏名又は名称】舘 佳耶

(74)【代理人】

【識別番号】100205589

【弁理士】

【氏名又は名称】日野 和将

(74)【代理人】

【識別番号】100194478

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 文彦

(72)【発明者】

【氏名】大野 憲一

【テーマコード（参考）】

3H068

【Ｆターム（参考）】

3H068AA01

3H068BB32

3H068DD12

3H068FF20

3H068GG14

(57)【要約】

【課題】 油水分離槽内でフロートが傾いたり、フロートの水平位置がずれたりしても、フロートで燃料送出部を塞いで、油水分離槽内の水が燃料送出部に流れ込まないようにすることができる燃料用油水分離装置を提供する。
【解決手段】
燃料導入部１１ａ及び燃料送出部１１ｂを有する油水分離槽１１と、油水分離槽１１内に収容されたフロート１２とを備え、油水分離槽１１内の底部に水が溜まるにつれてフロート１２が上昇して燃料送出部１１ｂを塞ぐ構造の燃料用油水分離装置１０において、燃料送出部１１ｂ周辺に、略球面状を為す球面状凹部β_１を下向きに設けるとともに、フロート１２の上面に、球面状凹部β_１と略同一半径の球面状を為す上側球面状凸部β_２を設け、油水分離槽１１の水位が上昇し、フロート１２が油水分離槽１１内を所定の高さまで上昇すると、上側球面状凸部β_２が球面状凹部β_１に嵌まり込むようにした。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料導入部及び燃料送出部を有する油水分離槽と、
油水分離槽内に収容されたフロートと
を備え、
油水分離槽内の底部に水が溜まるにつれてフロートが上昇して燃料送出部を塞ぐ構造の燃料用油水分離装置であって、
燃料送出部周辺に、略球面状を為す球面状凹部が下向きに設けられるとともに、
前記フロートの上面に、球面状凹部と略同一半径の球面状を為す上側球面状凸部が設けられ、
油水分離槽の水位が上昇し、前記フロートが油水分離槽内を所定の高さまで上昇すると、上側球面状凸部が球面状凹部に嵌まり込むようにした
ことを特徴とする燃料用油水分離装置。

【請求項2】

前記フロートの下面に、球面状凹部と略同一半径の球面状を為す下側球面状凸部が設けられた請求項１記載の燃料用油水分離装置。

【請求項3】

油水分離槽内における前記フロートの上下位置を検出するフロート検出センサを備えた請求項１又は２記載の燃料用油水分離装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料から水分を分離する燃料用油水分離装置に関する。

【背景技術】

【0002】

燃料タンクに溜まった水がディーゼルエンジンに流れ込むと、エンジンが故障するおそれがある。このため、ディーゼルエンジンで駆動する機械（バックホー等）や車両（ダンプトラック等）では、燃料タンクとエンジンとの間に油水分離装置を設け、燃料から水分を分離することが行われている。この種の油水分離装置としては、これまでに各種のものが提案されている。

【0003】

例えば、特許文献１の第１図には、クッションタンク２（油水分離槽）を用いて燃料の油水分離を行う油水分離装置が記載されている。特許文献１の油水分離装置において、燃料は、インレットホース４ａ（燃料導入部）を通じて油水分離槽２内に導入される。油水分離槽２に入った燃料は、水と油の比重の違いから、油からなる上層と、水からなる下層とに分かれる。上層の油は、アウトレットホース４ｂ（燃料送出部）を通じて油水分離槽２外へ送り出され、エンジンへと供給される。下層の水は、油水分離槽２の底部に設けられた排出口２ｂ（水抜き部）から油水分離槽２外へと排出される。水の排出を行わないときには、キャップ６で水抜き部２ｂが塞がれる。

【0004】

この特許文献１の油水分離装置において、油水分離槽２の内部には、栓体１０（フロート）が収容されている。フロート１０は、油よりも比重が大きく、水よりも比重が小さくなっている。このため、フロート１０は、上層（油）と下層（水）との境界面付近に位置する。下層の水が全て排出されると、フロート１０が、油水分離槽２の底部に沈み、上記の水抜き部２ｂを塞ぐ。油水分離槽２の底部に水が再び溜まり始めると、フロート１０が浮き、水抜き部２ｂが開いて、下層の水を排出することが可能な状態となる。

【0005】

また、特許文献２の図２には、エンジンではなく、暖房機や湯沸かし器に使用されるものではあるものの、ポット３（油水分離槽）を用いて燃料の油水分離を行う油水分離装置が記載されている。特許文献２の油水分離装置も、特許文献１の油水分離装置と同様、水と油の比重の違いを利用して油水分離を行うものとなっている。特許文献２の油水分離装置は、油水分離槽３内にフロート４が収容されている点でも、特許文献１の油水分離装置と同様である。しかし、特許文献２の油水分離装置では、特許文献１の油水分離装置とは異なり、油水分離槽３内に水がある程度溜まったときに、油水分離槽３の上部の送出孔２ｂ（燃料送出部）がフロート４で塞がれる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】実開平０３－０２６３０１号公報

【特許文献2】特開２００２－０１３７２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１の油水分離装置では、油水分離槽から水が排出された際に、水抜き部がフロートで自動的に塞がれることから、油水分離槽内の油が水抜き部から排出されないようにすることができる。しかし、油水分離槽に水が溜まり、その水位が油水分離槽の上部に達すると、その水が燃料送出部を通じて油水分離槽外へと送出される。このため、水を含んだ燃料がエンジン等に供給されるおそれがあった。

【0008】

これに対し、特許文献２の油水分離装置では、油水分離槽に水が溜まり、その水位が油水分離槽の上部に達したときに、燃料送出部がフロートで自動的に塞がれる（エンジン等への燃料の供給が自動的に停止される）ことから、油水分離槽内に溜まった水がエンジン等に流れ込まないようになっている。しかし、フロートが傾くと、フロートと燃料送出部との間に隙間が生じる。また、フロートの水平位置がずれると、フロートと燃料送出部とが上下に重ならなくなり、油水分離槽内をフロートが上昇しても、燃料送出部がフロートで塞がれなくなるおそれがある。

【0009】

この点、特許文献２の油水分離装置では、フロートを円柱状に形成するとともに、フロートの外径を油水分離槽の内径と略同一にすることで、フロートの外周部が油水分離槽の内周部で案内されるようにしている。しかし、このように、フロートの外径を大きくすると、油水分離槽内の燃料の流れがフロートによって阻害される。このため、フロートの上側の水が、フロートの下側に移動しにくくなる。したがって、フロートの上側に水が残り、その水が燃料送出部から送出されるおそれがある。

【0010】

本発明は、上記課題を解決するために為されたものであり、油水分離槽内でフロートが傾いたり、フロートの水平位置がずれたりしても、フロートで燃料送出部を塞いで、油水分離槽内の水が燃料送出部に流れ込まないようにすることができる燃料用油水分離装置を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題は、
燃料導入部及び燃料送出部を有する油水分離槽と、
油水分離槽内に収容されたフロートと
を備え、
油水分離槽内の底部に水が溜まるにつれてフロートが上昇して燃料送出部を塞ぐ構造の燃料用油水分離装置であって、
燃料送出部周辺に、略球面状を為す球面状凹部が下向きに設けられるとともに、
前記フロートの上面に、球面状凹部と略同一半径の球面状を為す上側球面状凸部が設けられ、
油水分離槽の水位が上昇し、前記フロートが油水分離槽内を所定の高さまで上昇すると、上側球面状凸部が球面状凹部に嵌まり込むようにした
ことを特徴とする燃料用油水分離装置
を提供することによって解決される。

【0012】

本発明の燃料用油水分離装置では、油水分離槽内を上昇したフロートが傾いた状態であっても、フロートの上側球面状凸部が燃料送出部側の球面状凹部に嵌まり込むので、フロートと燃料送出部との間に隙間が生じにくい。また、フロートの水平位置がずれていても、フロートの上側球面状凸部のいずれかの部分が、燃料送出部側の球面状凹部と上下方向に重なってさえいれば、上側球面状凸部が球面状凹部に案内されて、上側球面状凸部が球面状凹部に嵌まり込む。このため、油水分離槽内の水が燃料送出部に流れ込まないようにすることができる。

【0013】

このように、本発明の燃料用油水分離装置では、フロートが傾いたり、フロートの水平位置がずれたりしても、特に大きな問題は生じない。このため、フロートの寸法を小さく抑えることもできる。したがって、油水分離槽内の燃料の流れがフロートによって阻害されにくくし、フロートの上側の水が、フロートの下側に移動しやすくすることができる。ただし、フロートの寸法を小さくすると、油水分離槽内でフロートがひっくり返って（フロートの上下が反転して）、上側球面状凸部が下向きとなり、上側球面状凸部が球面状凹部に嵌まり込むことができなくなる。

【0014】

このため、本発明の燃料用油水分離装置においては、フロートの下面に、球面状凹部と略同一半径の球面状を為す下側球面状凸部を設けることが好ましい。これにより、油水分離槽内でフロートがひっくり返っても、上向きとなった下側球面状凸部が球面状凹部に嵌まり込み、油水分離槽から燃料送出部への燃料の流れを遮断することが可能となる。

【0015】

本発明の燃料用油水分離装置においては、油水分離槽内における前記フロートの上下位置を検出するフロート検出センサを設けることが好ましい。これにより、フロートが燃料送出部を塞いだことを検知することが可能になる。また、ライトや画像表示装置やスピーカー等の出力装置を接続すれば、フロートが燃料送出部を塞いだときに、その出力装置で警報を出力することも可能になる。フロート検出センサを所定の上下間隔で配置したり、フロート検出センサとしてレベルセンサを用いたりすることで、油水分離槽内におけるどの位置にフロートがあるのか（あとどれくらいでフロートが燃料送出部を塞ぐのか）を知ることも可能になる。

【発明の効果】

【0016】

以上のように、本発明によって、油水分離槽内でフロートが傾いたり、フロートの水平位置がずれたりしても、フロートで燃料送出部を塞いで、油水分離槽内の水が燃料送出部に流れ込まないようにすることができる燃料用油水分離装置を提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の燃料用油水分離装置を使用した燃料供給システムのブロック図である。

【図2】本発明の燃料用油水分離装置の断面図であって、フロートが燃料送出部を閉塞していない状態を示した図である。

【図3】本発明の燃料用油水分離装置の断面図であって、フロートが燃料送出部を閉塞した状態を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明の燃料用油水分離装置の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。以下で述べる構成は、飽くまで好適な実施形態であり、本発明の燃料用油水分離装置の技術的範囲は、以下で述べる構成に限定されない。本発明の燃料用油水分離装置には、発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更を施すことができる。

【0019】

図１は、本発明の燃料用油水分離装置１０を使用した燃料供給システムのブロック図である。本発明の燃料用油水分離装置１０は、例えば、図１に示す燃料供給システムに組み込むことができる。この燃料供給システムは、燃料を貯留するための燃料タンク２０と、燃料を燃焼させることで所定の機能を発揮する燃焼機器３０と、燃料タンク２０内の燃料を燃焼機器３０に供給する燃料供給管４０とを備えている。本実施形態においては、燃料供給管４０の中途部分に、燃料用油水分離装置１０を介在させている。

【0020】

これにより、燃料タンク２０内の燃料に水が含まれている場合であっても、燃料用油水分離装置１０で燃料を水と油に分離し、水分が取り除かれた後の油分のみを燃焼機器３０に供給することが可能となる。このため、燃焼機器３０の不調や故障を防ぐことができる。燃焼機器３０は、ヒータ等であってもよいが、通常、エンジンとされる。なかでも、燃焼機器３０がディーゼルエンジンの場合に、本発明の燃料用油水分離装置１０を好適に使用することができる。というのも、ディーゼルエンジンは、水に弱く、本発明の燃料用油水分離装置１０を使用して水の混入を防ぐメリットが大きいからである。ディーゼルエンジンは、ショベルカー等のバックホーやダンプトラック等の車両で用いられる。燃焼機器３０がディーゼルエンジンの場合には、燃料に軽油が用いられる。

【0021】

図２は、燃料用油水分離装置１０の断面図である。図２に示すように、燃料用油水分離装置１０は、油水分離槽１１とフロート１２とを備えている。油水分離槽１１の上部には、燃料導入部１１ａと燃料送出部１１ｂとが設けられており、燃料用油水分離装置１０の下部（底部）には、水抜き部１１ｃが設けられている。油水分離槽１１やフロート１２の形態は、特に限定されないが、本実施形態においては、油水分離槽１１を円筒状とし、フロート１２を円盤状としている。

【0022】

燃料導入部１１ａは、油水分離槽１１内に燃料５０を導入するための部分である。この燃料導入部１１ａは、燃料供給管４０を介して燃料タンク２０（図１）に接続される。燃料送出部１１ｂは、油水分離槽１１外へ燃料５０を送出するための部分である。この燃料送出部１１ｂは、燃料供給管４０を介して燃焼機器３０（図１）に接続される。燃料導入部１１ａ及び燃料送出部１１ｂは、通常、油水分離槽１１の上部に設けられる。油水分離槽１１に導入された燃料５０は、油分だけでなく、水分が含まれる場合もあるところ、油の方が水よりも比重が小さいことから、燃料５０は、油水分離槽１１内で、油５２からなる上層Ｌ_１と、水５１からなる下層Ｌ_２とに分離する。このため、油水分離槽１１の上部にある燃料送出部１１ｂからは、水５１が分離された後の燃料５０（油５２）が送出される。

【0023】

水抜き部１１ｃは、油水分離槽１１に溜まった水５１を油水分離槽１１外へ排出するための部分である。水抜き部１１ｃは、通常、油水分離槽１１の下部（底部）に設けられる。この水抜き部１１ｃには、バルブやキャップ等の開閉手段１３が設けられる。この開閉手段１３を開くと、下層Ｌ_２の油５２が油水分離槽１１から排出され、開閉手段１３を閉じると、その排出が止まる。この水抜き部１１ｃを通じて油水分離槽１１内の水５１を定期的に排出することで、油水分離槽１１内で水５１がオーバーフローしないようにすることができる。

【0024】

フロート１２は、油水分離槽１１内に収容されている。このフロート１２は、水５１よりも比重が小さく、且つ、油５２よりも比重が大きくなるように、その重量を調整している。このため、フロート１２は、油水分離槽１１内において、上層Ｌ_１（油５２）と下層Ｌ_２（水５１）との界面付近を浮遊した状態となる。油水分離槽１１内の水位が上昇する（油水分離槽１１内に水５１が溜まる）につれて、フロート１２も上昇する。水５１が油水分離槽１１の上部付近まで溜まると、図３に示すように、フロート１２が燃料送出部１１ｂを塞ぐ。図３は、燃料用油水分離装置１０の断面図であって、フロート１２が燃料送出部１１ｂを閉塞した状態を示した図である。これにより、燃焼機器３０への燃料５０の供給が停止される。このため、燃焼機器３０へ水５１が混入しないようにすることができる。燃料送出部１１ｂは、燃料導入部１１ａよりも低い位置に配しており、油水分離槽１１内を上昇するフロート１２が、燃料導入部１１ａよりも先に燃料送出部１１ｂを塞ぐようにしている。

【0025】

フロート１２の外径Ｒ_１（図２）は、油水分離槽１１の内径Ｒ_２（図２）と同等としてもよい。しかし、この場合には、フロート１２の外周面と油水分離槽１１の内周面との隙間α（図２）が小さくなり、フロート１２の上側にある水が、フロート１２の下側に移動しにくくなる。このため、本実施形態においては、フロート１２の外径Ｒ_１を油水分離槽１１の内径Ｒ_２よりも小さくしている。これにより、隙間αを広く確保し、フロート１２の上側にある水が、その隙間αを通じて、フロート１２の下側に移動しやすくなっている。

【0026】

ただし、隙間αを広くすると、油水分離槽１１内でフロート１２が傾きやすくなるだけでなく、フロート１２が水平方向に動きやすくなる。このため、フロート１２が燃料送出部１１ｂに当たるときに、フロート１２が傾いていたり、燃料送出部１１ｂの真下からフロート１２がずれていたりして、燃料送出部１１ｂがフロート１２で完全には塞がれなくなり、燃料送出部１１ｂとフロート１２と隙間から、水５１を含む燃料５０が燃料送出部１１ｂから送出されるおそれがある。この点、本発明の燃料用油水分離装置１０では、以下の構造を採用することによって、そのような不具合が生じないようにしている。

【0027】

すなわち、燃料送出部１１ｂの周辺に、略球面状を為す球面状凹部β_１を下向きに設けるとともに、フロート１２の上面に、球面状を為す上側球面状凸部β_２を設けている。球面状凹部β_１は、燃料送出部１１ｂの開口端を囲む状態でシェード状（かさ状）に設けている。球面状凹部β_１における球面の半径と、上側球面状凸部β_２における球面の半径は、略同一に設定している。このため、フロート１２が傾いた状態であっても、上側球面状凸部β_２が球面状凹部β_１に嵌まり込んで密着するようになっている。また、フロート１２の中心が燃料送出部１１ｂの真下からずれていても、上側球面状凸部β_２のいずれかの部分が、球面状凹部β_１と上下方向に重なってさえいれば、球面状凹部β_１によって上側球面状凸部β_２が案内されて、上側球面状凸部β_２が球面状凹部β_１に嵌まり込み、フロート１２が燃料送出部１１ｂを塞ぐ位置に自然と移動するようになっている。

【0028】

また、本実施形態においては、フロート１２の下面に、球面状を為す下側球面状凸部β_３を設けている。下側球面状凸部β_３における球面の半径は、球面状凹部β_１における球面の半径と略同一に設定している。これにより、油水分離槽１１内でフロート１２がひっくり返って（フロート１２の上下が反転して）、上側球面状凸部β_２が下向きとなっても、上側球面状凸部β_２の代わりに下側球面状凸部β_３が球面状凹部β_１に嵌まり込むことで、燃料送出部１１ｂを塞ぐことができる。

【0029】

ところで、本実施形態においては、油水分離槽１１の外側に、フロート検出センサ１４を取り付けている。このフロート検出センサ１４は、油水分離槽１１内における、フロート１２の上下位置を検出するためのものである。これにより、フロート１２が燃料送出部１１ｂを塞いだことを検知することができる。また、このフロート検出センサ１４に、図示省略の出力装置を接続すれば、フロート１２が燃料送出部１１ｂを塞いだときに、その出力装置で警報を出力することもできる。フロート検出センサ１４には、光電センサや近接センサ等、各種のセンサを用いることができる。

【0030】

光電センサとしては、透過型のものや反射型のものが例示される。透過型や反射型の光電センサは、受光部と発光部とを備えている。透過型の光電センサでは、受光部と発光部とが、油水分離槽１１を挟んで反対側に設置される。発光部と受光部との間に物体（フロート１２）が入ったときに、発光部から出射された光が受光部に入射されなくなることによって、発光部と受光部との間に物体（フロート１２）が入ったことを検知することができる。

【0031】

一方、反射型の光電センサでは、発光部と受光部とが油水分離槽１１の同じ側に設置される。発光部の発光側に物体（フロート１２）が来ると、発光部から出射された光が物体（フロート１２）の表面で反射し、受光部に入射することで、発光部の前側に物体（フロート１２）が来たことを検知することができる。

【0032】

フロート検出センサ１４として光電センサを用いる場合には、油水分離槽１１を、透光性を有する材料で形成しておく必要がある。これに対し、フロート検出センサ１４として近接センサを用いる場合には、油水分離槽１１を、透光性を有さない材料で形成することができる。ただし、近接センサは、静電容量の変化で物体（フロート１２）の存在を検知するため、物体（フロート１２）に金属部分を設ける必要がある。

【0033】

また、複数のフロート検出センサ１４を所定の上下間隔で配置することや、フロート検出センサ１４としてレベルセンサを用いることや、フロート検出センサとしてイメージセンサを用いることで、フロート１２が特定の位置に来たことだけでなく、油水分離槽１１内におけるどの位置にフロート１２があるのかを知ることが可能になる。

【符号の説明】

【0034】

１０ 燃料用油水分離装置
１１ 油水分離槽
１１ａ 燃料導入部
１１ｂ 燃料送出部
１１ｃ 水抜き部
１２ フロート
１３ 開閉手段
１４ フロート検出センサ
２０ 燃料タンク
３０ 燃焼機器
４０ 燃料供給管
５０ 燃料
５１ 油
５２ 水
Ｌ_１ 上層
Ｌ_２ 下層
α フロートの外周面と油水分離槽の内周面との隙間
β_１ 球面状凹部
β_２ 上側球面状凸部
β_３ 下側球面状凸部

【図1】

【図2】

【図3】