燃料タンク

燃料貯蔵タンク
BMW車の水素燃料タンク（左）とガソリン燃料タンク（右）の給油キャップ

燃料タンク（ガソリンタンクまたはガスタンクとも呼ばれる）は、可燃性液体（ガソリンやディーゼル燃料など）を安全に貯蔵する容器です。燃料貯蔵タンク全般にこの用語が用いられることがありますが、一般的には、燃料を貯蔵し、燃料ポンプで噴射したり（加圧ガスで）エンジンに放出したりするエンジンシステムの一部を指します。燃料タンクのサイズは、ブタンライターの小さなプラスチックタンクから、スペースシャトルの多室式極低温外部タンクまで様々です。

用途

通常、燃料タンクは以下を可能にするか、提供する必要があります。

  • 燃料の貯蔵：システムは一定量の燃料を保持し、漏れを防ぎ、蒸発ガスの排出を制限する必要があります
  • 充填: 燃料タンクは火花を出さずに安全な方法で充填する必要があります。
  • タンク内の燃料のレベルを判定し、計測する方法を提供します（タンク内の燃料の残量を測定または評価する必要があります）。
  • 排気（過圧が許容されない場合は、燃料蒸気をバルブを通して管理する必要があります）。
  • エンジンへの給油（ポンプ経由）。

燃料タンクの構造

アポロ月着陸船の燃料タンク、1960年代

ほとんどのタンクは製造されていますが、一部の燃料タンクは依然として金属職人によって製作されており、ブラダー型タンクの場合は手作りです。これには、自動車、航空機、オートバイ、ボート、さらにはトラクター用のカスタムタンクやレストアタンクが含まれます。燃料タンクの製造は、一連の特定の手順に従います。職人は通常、タンクの正確なサイズと形状を決定するために、通常は発泡ボードからモックアップを作成します。次に、タンクの構造に影響を与える設計上の問題、例えば排出口、排水口、液面計、継ぎ目、バッフルの位置などを検討します。次に、職人はタンクの製造に使用するシートの厚さ、焼き入れ性、合金を決定する必要があります。シートを必要な形状に切断した後、様々な部品を曲げて、タンクの基本的なシェルや端部、バッフルを作成します。多くの燃料タンクのバッフル（特に航空機やレーシングカー）には、軽量化のための穴が開けられています。これらのフランジ穴には、タンクの重量を軽減すると同時に、バッフルの強度を高めるという2つの目的があります。製造工程の終盤では、給油口、燃料ピックアップ、排出口、燃料レベルセンシングユニット用の開口部が追加されます。これらの穴は平らなシェルに開けられる場合もあれば、製造工程の最後に追加される場合もあります。バッフルと端部はリベットで固定されます。リベットの頭部は、タンクからの漏れを防ぐため、ろう付けまたははんだ付けされることがよくあります。その後、端部を折り曲げてはんだ付けするか、フランジを付けてろう付け（および/またはエポキシ系シーラントでシールする）、あるいはフランジを付けてから溶接します。はんだ付け、ろう付け、または溶接が完了すると、燃料タンクの漏れ試験が行われます。[ 1 ]

航空宇宙産業では、高温一体型燃料タンクに燃料タンクシーラントが広く使用されています。これは、水、アルコール、合成油、石油系作動油などの流体に対して優れた耐性を発揮します。[ 2 ]

燃料タンクの構成材料としてのプラスチック（高密度ポリエチレンHDPE）は、短期的には機能的に使用可能ですが、長期的にはディーゼル燃料やガソリン燃料がHDPE材料を透過し飽和状態になる可能性があります。車両で輸送されるプラスチックタンク内の燃料の慣性と運動エネルギーを考慮すると、環境応力割れが発生する可能性は十分にあります。燃料の可燃性により、応力割れは壊滅的な破損の原因となる可能性があります。緊急事態を除けば、HDPEプラスチックはディーゼル燃料やガソリンの短期貯蔵に適しています。米国では、Underwriters Laboratories（UL）認定（UL 142）タンクは設計上の最低限の考慮事項となります。

自動車用燃料タンク

1996年式オペル・ブレイザー用金属製燃料タンク
1998-2001年ポルシェGT3カップレーシングカー用燃料電池

乗用車

燃料タンクが大きいほど、燃料補給間隔が長くなりますが、特に小型車では、大きなタンクの重量とスペース要件は望ましくありません。自動車の平均的な燃料タンク容量は50～60リットル（12～16米ガロン）です。[ 3 ]

燃料タンクの最も一般的な材料は金属またはプラスチックです。金属（鋼またはアルミニウム）製の燃料タンクは、通常、プレス加工された板金部品を溶接して製造されます。プラスチック製の燃料タンクは、通常、ブロー成形で製造され、より複雑な形状にすることができます。

一部の車両には、メイン燃料タンクが空になった際に使用する小型のリザーブタンクが搭載されています。また、四輪駆動車など一部の車両では、航続距離を延ばすために大型のセカンダリータンク（または「サブタンク」）が搭載されています。

自動車のガソリンタンクは、燃料蒸気を捕集するカーボンキャニスターに取り付けられています。このキャニスターはロールオーバーバルブを介してタンクに接続されており、車両が横転した際に燃料の流出を防ぎます。[ 4 ] [ 5 ]

レーシング燃料電池

レーシング燃料電池は、衝突やその他の事故で車両に重大な損傷が発生した場合に、パンクの可能性を最小限に抑えるために、硬い外殻と柔軟な内張りを備えています。タンクの空の部分で蒸気が爆発するのを防ぎ、競技中に燃料が揺れて車両のバランスを崩したり、モーターへの燃料供給不足（燃料不足）を引き起こしたりするのを最小限に抑えるために、オープンセルフォームコアが充填されています。[ 6 ]

ボトルに入った船

シップ・イン・ア・ボトル燃料タンクは、ドイツのラシュタットにあるTIオートモーティブ社が開発した製造設計であり、ポンプ、制御電子機器、そしてほとんどのホースを含むすべての燃料供給部品がブロー成形プラスチック燃料タンク内に収められています。[ 7 ]このタンクは、伝統的なシップ・イン・ア・ボトルの機械パズルにちなんで名付けられました。この技術は、部分的ゼロエミッション車（PZEV）の要件に対応して、燃料蒸気排出量を削減するために開発されました。[ 8 ]

航空機

現代の旅客機の主燃料タンクのレイアウト
航空機のエンジンが燃料を受け取る方法は 2 つあります。プライマー以外の燃料ポンプを必要としない重力供給システムと、燃料ポンプ システムです。

航空機では通常、一体型、硬質取り外し可能、ブラダーの 3 種類の燃料タンクが使用されます。

  • インテグラルタンクは、航空機構造内部の密閉された燃料貯蔵部です。大型航空機で一般的に使用される「ウェットウィング」がその一例です。これらのタンクは航空機構造の一部であるため、整備や点検のために取り外すことはできません。タンク内部の点検、修理、および全体的な整備を行うために、点検パネルを設置する必要があります。ほとんどの大型輸送機はこのシステムを採用しており、燃料は翼、胴体部、そして場合によっては尾翼にも貯蔵されます。
  • 硬質着脱式タンクは、タンクを収容するために設計された区画に設置されています。通常は金属製で、点検、交換、修理のために取り外すことができます。航空機の構造的完全性はタンクに依存しません。これらのタンクは、セスナ172などの小型の一般航空機によく見られます。
  • ブラダータンク、または燃料電池[ 9 ]は、航空機構造の一部に取り付けられた強化ゴム製の袋で、燃料の重量を収容するように設計されています。ブラダーは巻き上げられ、燃料注入口またはアクセスパネルからコンパートメント内に設置され、コンパートメント内の金属製のボタンまたはスナップで固定されます。多くの高性能軽飛行機、ヘリコプター、および一部の小型ターボプロップ機はブラダータンクを使用しています。このタイプのタンクの大きな欠点の1つは、材料が長時間の使用で硬化し、脆くなって亀裂が生じる傾向があることです。大きな利点の1つは、航空機の可能な限り多くの部分を燃料貯蔵に使用できることです。
  • 戦闘機やヘリコプターでは、一般的に自己密閉型の燃料タンクが使用されています。

燃料タンクは航空災害に関与しており、事故の原因となったり、事故を悪化させたりしている（燃料タンクの爆発）。[ 10 ]例えば：

一部の地域では、航空機の燃料タンクは航空機燃料電池とも呼ばれます。

給水

給水システムは、小型の「デイタンク」とはるかに大きなバルク貯蔵燃料タンクから供給されるディーゼル燃料発電機によって供給される主電源またはバックアップ電源を持つことができます。[ 13 ] [ 14 ]

安全性

燃料タンクの適切な設計と構造は、タンクを含むシステムの安全性において重要な役割を果たします。ほとんどの場合、損傷のない燃料タンクは非常に安全です。タンクは可燃性限界をはるかに上回る燃料蒸気と空気の混合物で満たされているため、たとえ発火源が存在しても（まれですが）燃えることはありません

防火壁付き石油タンクは、家庭用暖房油やその他の危険物を安全に保管するために使用されます。 保険会社は、単層の石油貯蔵タンクではなく、防火壁付きタンクを義務付けることがよくあります。

バトルジャケットやゴム製のブラダーなど、いくつかのシステムが開発され、紛争地域の軍用車両の燃料タンクを（敵の攻撃による爆発から）保護するために配備されている。[ 15 ]

固定式燃料タンクを極端な温度や車両衝突などの危険から保護する経済的な方法は、地中に埋めることです。しかし、地中埋設タンクは漏洩監視が困難です。そのため、地下貯蔵タンクの環境への影響が懸念されています。

給油中の燃料タンク付近における静電気放電は、火災や爆発を引き起こす可能性があります。このリスクは、給油中に放出される可燃性蒸気の濃度を低減する蒸気回収システムによって軽減できます。また、給油ステーションにおける静電気放電のリスクを低減することでも軽減できます。 [ 16 ]

参照

参考資料

  1. ^ホワイト、ケント（2010年11月～12月）「Tanks A Lot - 金属燃料タンクの開発と製造方法」ホームショップマシニスト29 （ 6）：12～ 23。
  2. ^ 「WS-8020 クラスBシーラント - 高温燃料タンクシーラント」 NSL Aerospace、2016年11月16日。 2020年3月13日閲覧。
  3. ^ 「車のガソリンタンクの平均サイズは？」 www.mechanicbase.com 2022年9月19日2023年1月4日閲覧。
  4. ^ Fournier, Ed; Kot, Jim; Sullivan, David (2005). 「2003年モデル車両における燃料システム安全技術の使用状況の評価」SAE Transactions . 114 : 1725–1735 . JSTOR 44725199 . 
  5. ^ Fackrell, S.; Mastroianni, M.; Rankin, GW (2003年9月). 「自動車燃料タンクの充填モデル」.数学およびコンピュータモデリング. 38 ( 5–6 ): 519– 532. doi : 10.1016/S0895-7177(03)90024-0 .
  6. ^燃料電池の安全性に関する事実、Fulesafe.com、2019年5月26日閲覧
  7. ^ 「TIが燃料タンク技術を発表」。オートモーティブ・ニュース。2005年6月27日。 2016年11月6日閲覧。
  8. ^ 「ハイテク燃料タンク」 Car and Driver誌、2010年10月25日。2016年11月6日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2016年11月6日閲覧。
  9. ^ 「航空機用燃料電池」 Floats and Fuel Cells, Inc. (FFC). 2014年11月8日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2014年11月5日閲覧。
  10. ^ 「コネチカット州の人身傷害弁護士」 Trantolo Law. 2008年5月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2012年12月24日閲覧。
  11. ^ 「航空規則制定諮問委員会 - 燃料タンク調和作業部会最終報告書」(PDF)。AIA、AECMA、ATA、ALPA、IATA、FAA、JAA、GAMA、API。1998年7月。2013年2月20日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) 。 2012年12月24日閲覧。
  12. ^ 「ネット上の主要な緊急事態管理サイト」 emergency-management.net。2010年6月10日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2012年12月24日閲覧。
  13. ^マシアグ、マイク（2007年6月7日）「停電時の水道事業への電力供給のためのバックアップ施設」エリー・タイムズ・ニュース、5Bページ。エリー水道事業は、ペンシルベニア州エリーのソマーハイム浄水場のバックアップとして稼働する2基のディーゼル燃料発電機を支えるため、2万ガロンのバルク貯蔵タンクと5,000ガロンの昼用タンクを設置する予定である。
  14. ^包括的エバーグレーズ修復計画、第8節、8-3ページと8-4ページには、小規模および中規模のポンプ場には7日分の燃料を貯蔵できる燃料貯蔵タンクに加え、「床置き型パッケージシステムデイタンク」を備える必要があると記載されている（第8節、PDF） 。 2007年9月27日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2007年6月8日閲覧。
  15. ^ “モニター：バン、でも爆音なし” 2013年9月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  16. ^フォン・ピドール、ウルリッヒ (2003). 「自動車における静電気発火の危険性 ― 発生、検知、回避」(PDF) . 国連欧州経済委員会 (UNECE) . 2025年1月4日閲覧.
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