特開 2024-147174 超微細気泡を含む燃料の給油装置

(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】P2024147174

(43)【公開日】2024-10-16

(54)【発明の名称】超微細気泡を含む燃料の給油装置

(51)【国際特許分類】

   B67D 7/42 20100101AFI20241008BHJP

【ＦＩ】

B67D7/42 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023060016

(22)【出願日】2023-04-03

(71)【出願人】

【識別番号】518199849

【氏名又は名称】大煌工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】520393428

【氏名又は名称】合同会社スペースＫ

(74)【代理人】

【識別番号】100092679

【弁理士】

【氏名又は名称】樋口 盛之助

(72)【発明者】

【氏名】山下 将弘

(72)【発明者】

【氏名】金井 誠

【テーマコード（参考）】

3E083

【Ｆターム（参考）】

3E083AA02

3E083AG01

3E083AH01

(57)【要約】

【課題】
液体燃料と気体をマイクロバブル状に微細化する機能を有するノズルを燃料の供給系に備えた給油装置を提供する。
【解決手段】
貯蔵タンク１の液体燃料を給油ポンプ５で吸上げ、給油時に前記自動車の燃料タンクに接続される給油ピストル９に送り込むため、前記給油ポンプ５と給油ピストル９の間に配置されているパイプによる燃料送給系７，１０の中間部に、前記給油ポンプ５で送給される液体燃料と前記送給に伴って吸入される空気とを混合して微細気泡に形成するノズル体１５，１６を配置した。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

貯蔵タンクの液体燃料を、内燃機関をエンジンとして備える自動車の燃料タンクに供給する給油装置であって、前記貯蔵タンクの液体燃料を給油ポンプで吸上げ、給油時に前記自動車の燃料タンクに接続される給油ピストルに送り込むため、前記給油ポンプと給油ピストルの間に配置されているパイプによる燃料送給系の中間部に、前記給油ポンプで送給される液体燃料と前記送給に伴って吸入される空気とを混合して微細気泡に形成するノズル体を配置したことを特徴とする給油装置。

【請求項2】

燃料送給系の中間部に挿入されるノズル体は、１個または２個若しくは３個以上である請求項１の給油装置。

【請求項3】

請求項１又は２の給油装置は、燃料ポンプから給油ピストルまでの給油系統を２系統備えている給油装置。

【請求項4】

給油する液体燃料は、軽油である請求項１又は２の給油装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関エンジンを備える自動車の燃料タンクに軽油等の液体燃料（以下、燃料という。）給油する給油装置に関する。具体的には、前記燃料を超微細な気泡（以下、Ｕｌｔｒａ Ｆｉｎｅ Ｂｕｂｂｌｅ＝ＵＦＢという。）を抱いた燃料に形成し、このＵＦＢ混入燃料を燃料タンクに供給できるように構成した給油装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、例えば、軽油を使用するエンジンで発生するＮＯｘを低減させるため乳化剤と水を加えて混合したエマルジョン燃料があり、これを製造するためのエマルジョン製造技術が特許文献１～３などによって知られている。

【0003】

一方、エジェクター構造の微細流体発生手段を用いて気体と液体をマイクロバブル状に微細化し、この微細化流体を液体燃料の中に混入する装置が、微細液体を混入した液体燃料の製造装置として提案されている（特許文献４参照）。

【0004】

特許文献４の微細流体混入液体燃料の製造装置は、エジェクター構造の微細流体発生器を自動車の燃料タンクと自動車エンジンの燃焼室とを繋ぐ燃料供給系の中間に配置する形態であるため、既存自動車の燃料供給系統の改造が不可欠であった。

【0005】

しかし乍ら、既存自動車の燃料供給系統の改造をしなければ適用できない装置では、微細流体混入の液体燃料装置により生成される燃料自体の効果が優れたものであっても、直ちにかつ容易に実車に適用して運用するには、製造手間やコストなど解決すべき課題が多い。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平０７－２４２８４号公報

【特許文献2】特開２００１－３４８５８１号公報

【特許文献3】特開２００２－１５９８３２号公報

【特許文献4】特許５１２４１４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、液体燃料と気体をマイクロバブル状に微細化する機能を有するノズルを燃料の供給系に備えた給油装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するためになされた本発明給油装置の構成は、貯蔵タンクの液体燃料を、内燃機関をエンジンとして備える自動車の燃料タンクに供給する給油装置であって、前記貯蔵タンクの液体燃料を給油ポンプで吸上げ、給油時に前記自動車の燃料タンクに接続される給油ピストルに送り込むため、前記給油ポンプと給油ピストルの間に配置されているパイプによる燃料送給系の中間部に、前記給油ポンプで送給される液体燃料と前記送給に伴って吸入される空気とを混合して微細気泡に形成するノズル体を配置したことを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

給油装置において貯蔵タンクの液体燃料を吸上げる給油ポンプと給油ポンプで送られる前記液体燃料を自動車の燃料タンクに送り込む給油ピストルとの間に、前記給油ポンプで送給される液体燃料と前記送給に伴って吸入される空気とを混合して微細気泡に形成するノズル体を挿入、配置したから、自動車の燃料タンクとエンジンの間の燃料送給系を一切改造することなく、当該自動車の燃料タンクに、燃料と空気が混合されて微細気泡化された燃料を供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明給油装置ＦＳの一例を説明するためのブロック図。

【図2】図１の給油装置ＦＳにおける給油装置本体の内部構造を説明するための模式図。

【図3】本発明給油装置ＦＳにおいて微細気泡を生成するノズル体の一例を模式的に示す拡大断面図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

次に本発明の実施の形態例について図を参照して説明する。

【0012】

図２は、ガソリンスタンド等に給油装置として設置されている計量機（以下、本発明においては、「給油装置ＦＳ」という。）の構造の一例を模式的に示したものである。

【0013】

図２において、１はガソリンスタンドの地下などに埋設されている燃料貯蔵タンク、２は本発明を適用する給油装置ＦＳで、ハウジング状のアップライトタイプの筐体３の内部に、以下の構成を備える。

【0014】

筐体３の内部において、４は前記貯蔵タンク１が貯蔵している液体燃料を燃料ポンプ５へ送るための吸込管、６は前記燃料ポンプ５を駆動する電気モータ、６ａは前記燃料ポンプ５の入力プーリと電気モータの出力プーリに掛回された駆動ベルト、７は途中に流量計８を備え前記燃料ポンプ６の吐出側と、後述する給油ピストル９の給油ホース１０の末端とを繋ぐ吐出管である。本発明では吐出管７と給油ホース１０がパイプによる燃料送給系を構成する。

【0015】

流量計８が計測する流量は、流量カウンタ１１によって計数されてコントローラ１２に送られる。コントローラ１２では、設定部１３によって設定された流量値になるまで電気モータ６を駆動制御し、流量計８の計量カウント値と設定部１３の設定値が比較演算されて一致したら電気モータ６を停止させる制御をする。設定部１３の設定値とコントローラ１２の演算値は、表示器１４に減算式又は加算式で表示される。

【0016】

以上は公知の計量機（給油装置ＦＳ）２の構成の一例である。
本発明給油装置ＦＳは、上記の給油装置ＦＳの給油ピストル９に接続される給油ホース１０に２個の微細気泡を生成する第１と第２のノズル体１５と同１６を適用したものである。
以下、第１ノズル体１５と第２ノズル体１６について図３を参照しつつ説明する。
ここで、第１と第２のノズル体１５と１６は同一構造のものであるから以下の説明は第１ノズル体１５についてのものであり、第２ノズル体１６についての説明は省略する。なお本発明はノズル体を１個だけ使用したもの、或いは２個以上使用したものであってもよい。

【0017】

図３に例示した第１ノズル体１５（以下、単にノズル体１５という。）は、一例として砲金等の銅合金や真鍮などの金属塊を切削加工により削り出したものである。

【0018】

図３のノズル体１５において、２１は液体燃料の吸入口、２２は吐出口である。前記吸入口２１と吐出口２２は、ノズル体本体１５を形成するブロック状の金属塊を、旋盤等の切削機械によって外形を短円柱状に形成した本体２０において、その長手方向の中心軸上に、送り込まれる燃料が旋回して乱流になる乱流室と断面がベンチュリー管状の貫通孔（乱流路）として形成されている。

【0019】

すなわち、本体２０における吸入口２１と吐出口２２の間には、吸入口２１の側に切削形成されたチャンバ状の乱流室２３と、この乱流室２３の下流側に吐出口２２に向けて切削形成されたベンチュリ管状の乱流路２４とが切削形成されている。

【0020】

上記本体２０において前記乱流室２３と乱流路２４との境界部には、乱流路２４の入口を囲む形で環状の空気流路２５が形成されている。空気流路２５の大きさは一例としては断面において高さを０．８ｍｍ、左右幅を２ｍｍにした。２６は空気流路２５に空気を供給するための空気導入口である。

【0021】

図３に示すノズル体１５の一例においては、本体２０の外径Ｄが２６ｍｍ、長さＬが４５ｍｍであり、空気導入口２６の内径ｄ１は８ｍｍ、吸入口２１は内径ｄ２が３ｍｍ、乱流室２３の内径が２３ｍｍ、乱流路２４の入口の内径が２２ｍｍ、吐出口２２は内径ｄ３が１９ｍｍ、乱流路２４の入口の内径が２２ｍｍ、ノド部の内径ｄ４は７ｍｍ、に形成したものを用いた。

【0022】

本発明のノズル体１５（１６）では、吐出管７（給油ホース１０）の内径とノド部となる吸入口２１と乱流室２３の内径によって前段のベンチュリー管が形成され、乱流室２３は連続した乱流路２４の入り口と、ノド部と、吐出口２２によって後段のベンチュリー管が形成されるから、超微細な気泡（ＵＦＢ）が吐出口２２から送出されるのである。なお、上記ノズル体１５の数値は一例であって、各部の大きさ（ノズル体の外径や長さ、各部の内径）の比率が上記例に数値の比率と同じであれば、どのような数値とするかは、任意の設計事項である。

【0023】

いま、上記ノズル体１５の吸入口２１に、燃料ポンプ５が作動してその吐出管７から液体燃料の一例として、例えば軽油が８０Ｌ／ｍｉｎで供給されると、その燃料は、前段のベンチュリー管の効果で本体２０の乱流室２３において、図３に模式的に示すような流れで高速回転する乱流になる。

【0024】

乱流室２３に生じる高速の回転乱流と乱流路２４に流入する乱流は、環状の空気流路２５に負圧を生じさせ、この負圧によって空気流路２５に外気が導入される。
導入された空気は、燃料の高速回転乱流と混じりあって１μｍ未満の細かい気泡になり、この気泡がベンチュリー断面の乱流路２４を通って吐出口２２から外部に吐出される。この吐出の際、気泡はさらに微細化され、超微細気泡（ＵＦＢ）として吐出される。

【0025】

本発明給油装置において、ノズル体１５から吐出されるＵＦＢ化（超微細気泡化）した燃料は、給油ホース１０を通って第２ノズル体１６に至り、このノズル体１６で再び超微細気泡化（ＵＦＢ化）されて、給油ピストル９から自動車の燃料タンク（図示せず）に供給される。

【0026】

本発明給油装置を通常の軽油について適用した結果、通常軽油の品質特性である（イ）引火点、（ロ）蒸留性状９０％留出温度、（ハ）流動点、（ニ）目詰まり点、（ホ）１０％残油の残量炭素成分、（ヘ）セタン指数、（ト）重粘度（３０°Ｃ）（チ）硫黄分、（リ）密度（１５°Ｃ）の各特性に対し、本発明給油装置ＦＳでＵＦＢ化して給油される軽油は、（ヘ）のセタン指数の向上（着火性向上）、（リ）の密度の低下で重粘度が小さくなる（伝播性向上）ことが判った。

【0027】

また、上記本発明を適用した超微細化軽油の特性によって、エンジン内での燃焼動率の向上と燃費の改善とが見られた。一例として排気量８．８６Ｌのエンジンを搭載した１０ｔ積みダンプカーを、略２年間で１２６，３２１．９４ｋｍ走行させた結果、通常軽油を用いた同仕様のダンプカーに比べ最大２２％の燃費向上が得られた。さらに、エンジン内で燃焼状態がより完全燃焼に近づくことにより、有害物質の発生も抑制された。
本発明給油装置ＦＳは、既存の燃料装置の燃料ポンプと給油ピストルを繋ぐ給油ホースに図３によるノズル体本体を配置するだけで構成できるから、設備的にも複雑にならず採用し易い。

【0028】

本発明は以上の通りであるから、液体燃料を超微細気泡化してガソリンタンクに給油する給油装置として極めて好適である。

【符号の説明】

【0029】

１．燃料貯蔵タンク
２．本発明給油装置ＦＳ
３．筐体
４．吸込管
５．電気モータ
６．燃料ポンプ
７．吐出管
８．流量計
９．給油ピストル
１０．給油ホース
１１．流量カウンタ
１２．コントローラ
１３．設定部
１４．表示器
１５．第１ノズル体
１６．第２ノズル体

【図1】

【図2】

【図3】