JP2001032752A

JP2001032752A - 燃料蒸気処理装置

Info

Publication number: JP2001032752A
Application number: JP11205368A
Authority: JP
Inventors: Hisayoshi Ota; 久喜太田; Naoya Kato; 直也加藤; Hideaki Itakura; 秀明板倉; Tokio Kohama; 時男小浜; Toshimi Murai; 俊水村井; Yoshihiko Hyodo; 義彦兵道
Original assignee: Nippon Soken Inc; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Soken Inc
Priority date: 1999-07-19
Filing date: 1999-07-19
Publication date: 2001-02-06
Anticipated expiration: 2019-07-19
Also published as: JP3628214B2

Abstract

(57)【要約】【課題】効率良く燃料蒸気を液化し、給油時であって
もキャニスタからの燃料蒸気の吹き抜けを抑えられる燃
料蒸気処理装置を提供する。【解決手段】第１発明として、冷却器内の蒸気通路は
複数の並列通路で構成し、更に冷却器内に液溜めを設
け、所定量の液化燃料が蓄積できると共に、冷却器で液
化された燃料を燃料タンクに還流させる回収通路に液化
された燃料を燃料タンクに還流させる量を調整する液化
燃料量調整手段を設ける構成とした。また、第２発明と
して燃料蒸気を冷却して液化回収する冷却器とキャニス
タを一体化し、冷却器の冷却とキャニスタの温度調節を
同時に行う。これにより、キャニスタの性能向上とキャ
ニスタへの流入蒸気量低減による小型化、キャニスタに
入れてある活性炭の劣化防止、吹き抜け防止が可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃料蒸
気処理装置に関わり、特に燃料タンク内で発生した燃料
ガスを冷却器で冷却し燃料タンクに還流する燃料蒸気処
理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】車両走行中又は停止時に燃料タンクから
蒸発する燃料蒸気をキャニスタに導いて内蔵する活性炭
に吸着させ、車外への放出を防止することが従来から行
われている。

【０００３】また、近年では燃料給油時に外気へ放出さ
れるベーパ（燃料蒸気）の低減の必要性が高まってい
る。燃料給油時には、燃料タンク内の空間に充満した燃
料蒸気が給油燃料によって押し出され、キャニスタに大
量に送り込まれる。燃料蒸気を外気に放出しないために
は、キャニスタの容積を大きくしなければならず、キャ
ニスタを小型化するにはキャニスタに送られる蒸気量を
減らす必要がある。

【０００４】そこで、キャニスタへ流入する蒸気量を減
らす目的で、燃料タンクとキャニスタとを接続し燃料蒸
気をキャニスタに向けて送る燃料蒸気通路の途中に燃料
蒸気を冷却する冷却器を設け、冷却器で燃料蒸気を冷却
して液化し、還流配管を介して再び燃料タンクに戻す構
成とした燃料蒸気処理装置が提案されている（特開平６
−１４７０２９号）。

【０００５】図１４はこの従来の燃料蒸気処理装置の構
成を示すシステム図である。

【０００６】図１４で、１は燃料タンク、１０１は冷却
器、１０２は液溜め、３０はキャニスタである。

【０００７】燃料タンク１には給油口１１が設けられて
いる。内部には、燃料ポンプ２に接続され図示しないエ
ンジンに燃料を送る燃料供給管３と燃料圧力を調整する
プレッシャレギュレータ５、余剰燃料を戻す燃料リター
ン管４が配置される。この燃料リターン管４の途中にベ
ンチュリ部が設けられ、冷却器１０１内のらせん管によ
り冷却液化された燃料を液溜め１０２へ送り、液溜め１
０２内で気液分離され回収された燃料を回収通路６を通
してベンチュリ部へ吸い込む。燃料タンク１内に発生し
た蒸気は燃料蒸気通路１０を通って冷却器１０１に送ら
れる。

【０００８】冷却器１０１はらせん管内を燃料蒸気が流
れ、らせん管をとり囲む冷却液器内を冷却液が循環して
燃料蒸気を冷却液化し、液化燃料と液化回収しきれなか
った燃料蒸気は液溜め１０２に送られ、液化燃料と燃料
蒸気に分離され、液化回収しきれなかった燃料蒸気はキ
ャニスタ３０へ導入され、キャニタ３０内の活性炭に吸
着されて浄化される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記のように冷却器を
配置した蒸発燃料処理装置では、燃料蒸気を十分冷却す
るには、冷却部分の配管を長くすることが必要である。
しかし、蒸気通路が長いと圧損が大きくなり、給油時に
は多量の燃料蒸気が通路を通過するので、燃料タンクの
内圧上昇を招き、給油が出来なくなるという問題があっ
た。圧損を下げるため冷却部の長さを短くすると、冷却
器の能力が低下し、給油時の多量の蒸気を冷却回収でき
なくなってしまう。

【００１０】また、前記のように冷却器を蒸気通路に新
たに配置するには、車両に搭載スペースが必要であり、
冷却器を冷却するエネルギーが必要である。そのため、
重量の増加や燃費の悪化を招く。

【００１１】本発明は、効率良く燃料蒸気を液化し、給
油時であっても十分な冷却性能が得られ、キャニスタか
らの燃料蒸気の吹き抜けを抑えられる燃料蒸気処理装置
を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために第１発明として、冷却器内の蒸気通路は複数
の並列通路で構成し、更に冷却器内に液溜めを設け、所
定量の液化燃料が蓄積できると共に、冷却器で液化され
た燃料を燃料タンクに還流させる回収通路に液化された
燃料を燃料タンクに還流させる量を調整する液化燃料量
調整手段を設ける構成とした。

【００１３】この結果、燃料蒸気を冷却し液化回収する
冷却器において、圧損の増加を抑えると共に冷却性能を
向上させ、効率良く液化することができる。

【００１４】例えば、夏期の気温が高い場合等は、燃料
タンク内の燃料は高温となり大量の蒸気が冷却器に送ら
れる。ここで、液化燃料量調整手段を閉じておき、冷却
器で液化された燃料を冷却器内に設けられた液溜めに一
時的にためておくことが可能となる。

【００１５】そのようにせず、もしすぐに燃料タンクに
戻すと、燃料タンクの温度は高いままなので当然気化を
繰り返し、冷却器と燃料タンクを燃料が循環することに
なる。これは燃料タンクの温度が低下するまで止まるこ
とがなく、冷却器を冷却するエネルギーが多量に必要と
なる。このため、装置の大型化を招くが前記のようにす
ればそれを解消できる。

【００１６】また、第２発明として燃料蒸気を冷却して
液化回収する冷却器とキャニスタを一体化し、冷却器の
冷却とキャニスタの温度調節を同時に行う。これによ
り、キャニスタの性能向上とキャニスタへの流入蒸気量
低減を同時に行うことができる。

【００１７】また、キャニスタと冷却器とを一体化する
ことで、従来のキャニスタと同体積もしくは小型化する
ことができる。さらに、冷却器の冷却とキャニスタの温
度調節を熱電素子（ペルチエ素子）で同時に行え、温度
調節に必要な電力を最小限にできる。キャニスタは、吸
着時には冷却し、パージ時には加熱することで性能を向
上できる。冷却器によって燃料蒸気が回収できるのでキ
ャニスタへの流入蒸気は減少し、キャニスタの温度調節
により性能も向上するので、キャニスタが小型化でき、
空いた空間に冷却器を搭載できる。

【００１８】具体的には本発明は前記課題を達成するた
めに、請求項１ないし請求項１１に記載の技術的手段を
採用する。

【００１９】請求項１に記載の発明によれば、冷却器内
に液溜めを設け、冷却器全体を断熱手段で覆うととも
に、液溜めに燃料が所定量蓄積され、回収通路の途中に
設けられた液化燃料量調整手段の開度を調整して液溜め
から燃料タンクに還流される燃料量を調整するので、液
化した燃料が所定量蓄積できるため、燃料タンクの温度
が下がるか、電力に余裕のある運転条件になるまで液化
燃料を溜めておくことができる。そうすることで、高温
時のアイドルのような燃料蒸気が大量に発生し、車両の
電力供給量に余裕が少ない場合、消費電力を最小限にし
て燃料蒸気を効率良く回収できる。また、冷却器内の冷
却通路が実質的に複数の並列通路から構成されているの
で、冷却通路の圧損低減と冷却性能の向上を両立させる
ことができる。

【００２０】また、請求項２に記載の発明によれば、冷
却器を熱電素子で冷却するようにしているので、簡単な
構成かつ少ない電力で効率良く、しかも冷却能力の制御
容易に、冷却器を冷却することができる。

【００２１】また、請求項３に記載の発明によれば、冷
却器の温度状態を検出する温度検知器と、この温度出力
に応じて熱電素子に加える電力を制御する手段を備えて
いるので、冷却器の温度が所望温度、例えば１〜５°Ｃ
程度になるように、熱電素子に加える電力を制御する手
段が印加電力を調整することができ、燃料蒸気中に含ま
れる水が氷結して通路を塞ぐことを防止できる。

【００２２】また、請求項４に記載の発明によれば、冷
却器内に液溜めを設け、冷却器全体を断熱手段で覆うと
ともに、液溜めに燃料が所定量蓄積され、回収通路の途
中に設けられた液化燃料量調整手段の開度を調整して液
溜めから燃料タンクに還流される燃料量を調整すると共
に、前記燃料蒸気通路内の燃料蒸気を気泡状態にして前
記液溜めに保持された冷却燃料に通すので、燃料蒸気を
冷却する通路を省略でき、冷却機の小型化、液化回収の
効率向上が可能となる。

【００２３】また、請求項５に記載の発明によれば、液
化燃料をタンク内に吸い込むのに新たに特別な装置を必
要としないと共に、液化燃料の流れを制御する液化燃料
量調整手段により適量を吸い込むことができる。

【００２４】また、請求項６に記載の発明によれば、燃
料タンク内の温度条件に応じて、液化燃料量調整手段を
開閉制御することによって、液溜めから燃料タンクに還
流される燃料量を流量制御するので、液化燃料量調整手
段を閉じておき冷却器で液化された燃料を冷却器内に設
けられた液溜めに一時的にためておくことにより、液化
された燃料が気化を繰り返し、冷却器と燃料タンクを燃
料が循環することが防止される。

【００２５】また、請求項７に記載の発明によれば、エ
ンジン停止時には、冷却器とキャニスタとを連通する接
続通路を遮断し、冷却器を通らない燃料タンクとキャニ
スタとの通路を開くので、エンジン停止時には冷却器か
ら蒸発した燃料蒸気がキャニスタへ流出せず、このため
エンジン停止時にキャニスタに流入する燃料蒸気の量を
低減でき、キャニスタの小型化が可能になる。

【００２６】また、請求項８に記載の発明によれば、キ
ャニスタの性能向上とキャニスタへの流入蒸気量低減に
よる小型化が可能となる。

【００２７】また、請求項９に記載の発明によれば、温
調手段が熱電素子により構成されているので、簡単な構
成かつ少ない電力で効率良く、しかも温調能力の制御容
易に、熱電素子で温調することができる。

【００２８】また、請求項１０に記載の発明によれば、
冷却器のキャニスタと反対側に冷却手段を設けて冷却器
を冷却すると共に、キャニスタ側の温調手段で冷却器と
キャニスタの冷却と加熱を行うので、冷却器の冷却によ
り、キャニスタへの流入蒸気量低減による小型化が可能
となる。また、キャニスタと冷却器とを一体化すること
で、従来のキャニスタと同体積もしくは小型化すること
ができる。

【００２９】また、キャニスタを温調することで、吸着
量の増加、脱離時の残留量減少が可能となり、キャニス
タの性能が向上し、更なる小型化が可能となる。

【００３０】また、請求項１１に記載の発明によれば、
冷却手段が熱電素子により構成されているので、簡単な
構成かつ少ない電力で効率良く、しかも冷却能力の制御
容易に、冷却器を冷却することができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】図１及び図２は本発明の第１実施
形態に関するものであり、図１は本発明の燃料蒸気処理
装置のシステム図であり、図２は本発明の要部である冷
却器２０であり、（Ａ）は冷却器２０の中心軸に沿う横
断面図、（Ｂ）は（Ａ）中の断面Ｉ−Ｉの平面断面図で
ある。

【００３２】以下、本発明の第１実施形態について、そ
の詳細を図１及び図２に基づき説明する。

【００３３】図１で、１は燃料タンク、２０は冷却器、
３０はキャニスタ、５００は冷却器の温度を制御する電
源部、５１０はＥＣＵである。

【００３４】燃料タンク１には、給油口１１が設けられ
ている。内部には、燃料ポンプ２に接続され図示しない
エンジンに燃料を送る燃料供給管３と燃圧を調整するプ
レッシャレギュレータ５、余剰燃料を戻す燃料リターン
管４が配置される。この燃料リターン管４の途中にベン
チュリ部が設けられ、冷却器２０から冷却回収された燃
料を回収通路６を通して吸い込む。回収通路６の途中に
は液化燃料量調整手段をなす制御弁７が配置され、ＥＣ
Ｕ５１０の制御出力により液化燃料の流れが制御され
る。燃料タンク１内に発生した蒸気は、燃料蒸気通路１
０を通って冷却器２０に送られる。

【００３５】冷却器２０を図２に従って説明する。

【００３６】冷却器２０は、燃料蒸気流入ポート２１が
燃料蒸気通路１０と接続されており、冷却器２０の左側
上部から冷却器２０に燃料蒸気を取り入れる。冷却器２
０の内部は、上部がセパレータ２６で左右の部屋に分離
され、流入した蒸気は、左側の冷却通路２７１を一旦下
部に下がった後、右側の冷却通路２７２を上昇する構成
となっている。右側上部で燃料蒸気流出ポート２２が燃
料蒸気通路の延長部をなす接続通路１２を介してキャニ
スタ３０に接続しており、冷却器２０で燃料を液化回収
しきれなかった燃料蒸気をキャニスタ３０へ導入する。

【００３７】冷却器２０のアルミ等からなる内側ケース
２３のセパレータ２６の左右には、冷却通路２７１、２
７２が複数本並列に配置されている。冷却通路２７１、
２７２が複数本並列に配置されていることで、通路の圧
損低減と冷却性能の向上を両立させることができる。

【００３８】下部には冷却された液化燃料２０２が溜め
られる液溜め２０１があり、燃料排出ポート２８が下部
に設けられている。冷却器２０全体に外側ケース２５が
囲んでおり、内側ケース２３と外側ケース２５の間隙に
は発泡スチロールなどの断熱材２４を挿入してある。断
熱材の代わりに真空層にして断熱することもできる。熱
電素子２９０、２９１は冷却器２０の２面に配置されて
いる。

【００３９】図１において、キャニスタ３０の内部には
活性炭等の吸着剤が収容されている。キャニスタ３０
は、圧力制御弁３１を介して接続通路１２と接続され、
また給油弁３２が並列で接続されている。給油弁３２
は、給油時に開弁され、給油により燃料タンク１から押
し出される大量の蒸気を通し易くする。給油時以外は給
油弁３２は閉じられ、圧力制御弁３１によって燃料タン
ク１内の圧力は所定の範囲内に制御される。

【００４０】さらに、キャニスタ３０はパージ通路１３
により図示しないエンジン吸気系に接続されている。エ
ンジンの運転条件に応じてキャニスタ３０に吸着された
燃料蒸気が吸気管にパージされる。また、キャニスタ３
０は下部に設けられた大気ポート２４０で大気に解放さ
れている。

【００４１】次に本発明の第１実施形態の作用を説明す
る。

【００４２】エンジン始動後、ＥＣＵ５１０からの信号
により電源部５００が熱電素子２９０、２９１に電力を
加え、冷却器２０を冷却する。冷却器２０の温度が所望
温度、例えば１〜５°Ｃになるように電源部５００が加
える電力を調整する。冷却温度は低い程燃料蒸気の液化
回収には有利であるが、燃料蒸気通路１０内で蒸気中に
含まれる水が氷結して通路を塞ぐおそれがあるので、水
の凝固点以上にしておくことが望ましい。熱電素子２９
０、２９１は、内側ケース２３と合わせて冷却通路２７
１、２７２を冷却する。

【００４３】燃料タンク１内で発生した燃料蒸気は燃料
蒸気通路１０を通って冷却器２０に導入される。冷却さ
れた冷却通路２７１、２７２を燃料蒸気が通過すると、
燃料蒸気は冷却される。燃料蒸気は通常飽和蒸気である
ので、冷却されることで燃料は凝縮液化する。液化した
燃料は、下部の液溜め２０１に溜められる。

【００４４】冷却器２０内の液溜め２０１も断熱材２４
で囲まれていて、熱電素子２９０、２９１によって冷却
されている。液化された燃料は、液溜め２０１で再蒸発
することなく蓄積される。

【００４５】夏期の気温が高い時等で燃料タンク１内の
温度が上昇した場合、燃料蒸気が大量に発生する。この
時、冷却器２０で液化した燃料をすぐに燃料タンク１に
還流すると、当然燃料タンク１の温度は高いので液化燃
料は再蒸発を繰り返す。燃料が燃料タンク１と冷却器２
０の間を循環することになり、燃料タンク１の温度が低
下するまで再蒸発が繰り返される。燃料を液化させる場
合には凝縮潜熱が必要であるので、冷却器２０では燃料
蒸気の冷却に加えて多くの電力が必要である。

【００４６】この第１実施形態では、液化した燃料は所
定量蓄積ができるので、燃料タンクの温度が下がるか、
電力に余裕のある運転条件になるまで、液化燃料を溜め
ておく。そうすることで、高温時のアイドルのような燃
料蒸気が大量に発生し、車両の電力供給量に余裕が少な
く、消費電力を最小限にして燃料蒸気を効率良く回収で
きる。

【００４７】エンジンが動いており、燃料リターン管４
にリターン燃料が流れている場合は、回収通路６に吸引
力が働く。液化燃料を燃料タンク１内に回収するタイミ
ングを、エンジン回転数、水温、外気温等の値によりＥ
ＣＵ５１０が決定し、制御弁７を開弁して吸い込む。

【００４８】図８は本発明の効果を従来例と比較して示
した特性図である。同じ冷却器温度で、本実施形態と従
来例の冷却器を作動させ、燃料蒸気を導入した。燃料回
収率は導入した燃料に対して、冷却器で液化回収した燃
料の重量比である。本第１実施形態では、給油時相当の
燃料蒸気流量まで燃料回収率が低下すること無く効率良
く回収できる。従って、本発明によれば使用電力の低下
をもたらすことができる。

【００４９】図３は本発明の第２実施形態のシステム図
である。

【００５０】図３で、４０は給油時以外に使う燃料蒸気
通路、４６は給油時に用いる燃料蒸気通路、４３と４４
は遮断弁である。また、４１は３方弁で給油時以外に使
う燃料蒸気通路４０と連通する給油時に用いる燃料蒸気
通路４６とバイパス通路４２を切り換える。

【００５１】第２実施形態では、駐車時に冷却器２０の
温度が上昇した場合に、液溜め２０１に溜まった液化燃
料が蒸発してキャニスタ３０に流入しないようにする。

【００５２】通常走行時には、遮断弁４３は閉じてお
り、三方弁４１は給油時以外に使う燃料蒸気通路４０と
給油時に用いる燃料蒸気通路４６を連通しており、遮断
弁４４は開いている。燃料タンク１で発生した燃料蒸気
は、給油時以外に使う燃料蒸気通路４０を通り、圧力制
御弁４５の作動圧を越えると給油時に用いる燃料蒸気通
路４６を通過して、冷却器２０に流れ、さらに接続通路
１２を通ってキャニスタ３０に導入される。

【００５３】給油時は、遮断弁４３、４４は共に開き、
大量の燃料蒸気を処理する必要があるので、圧力制御弁
４５は通さない。走行時、給油時とも第１実施形態と同
じく、冷却器２０で燃料蒸気を液化回収し、残りをキャ
ニスタ３０で吸着する。

【００５４】駐車時は、遮断弁４３は閉じており、三方
弁４１は燃料蒸気通路４０とバイパス通路４２を連通し
ており、遮断弁４４は閉じている。燃料タンク１で発生
した燃料蒸気は、燃料蒸気通路４０を通り、圧力制御弁
４５の作動圧を越えるとバイパス通路４２を通過して、
キャニスタ３０に導入される。冷却器２０の燃料蒸気流
入ポート２１と燃料蒸気流出ポート２２に接続される通
路は全て遮断されている。駐車時に冷却器２０の温度が
上昇し、液化燃料が再蒸発すると、冷却器２０内の圧力
が上昇し、液溜め２０１内の液体燃料は押し下げられ
て、回収通路６を通って燃料タンク１に送られる。回収
通路６の途中には逆止弁８が設けられ、燃料タンク１か
ら冷却器２０側への逆流を防ぐと共に所定量の液化燃料
を蓄積するようにしている。逆止弁８は回収通路６の下
流側の圧力と液溜め２０１内の圧力との差圧で作動す
る。

【００５５】このようにすることで、駐車時にキャニス
タ３０に流入する燃料蒸気の量を低減でき、キャニスタ
３０の小型化が可能になる。

【００５６】図４は本発明の第３実施形態の主要部をな
す冷却器２０に関するもので、（Ａ）は冷却器２０の中
心軸に沿う横断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）中の断面Ｉ
−Ｉの平面断面図である。

【００５７】図４の冷却器２０内には、液溜め２０１が
配置され、所定量の燃料が保持されている。底部には燃
料蒸気通路１０が挿入され、冷却器２０内の燃料蒸気通
路１０の先端部は閉じられ、側面に気泡孔５０が多数開
けられている。熱電素子２９０、２９１は、内側ケース
２３と共に液溜め２０１内の燃料を冷却する。

【００５８】燃料蒸気が発生し、燃料蒸気通路１０から
冷却器２０に流入すると、気泡孔５０から気泡となって
液溜め２０１内に導入される。燃料蒸気は液溜め２０１
内の冷却された燃料によって冷やされ、液化する。液化
しきれなかった成分や空気等は、上部の燃料蒸気流出ポ
ート２２から排出されキャニスタ３０へ送られる。

【００５９】このような構成にすることで、燃料蒸気を
冷却する通路を省略でき、冷却器２０の小型化、液化回
収の効率向上が可能となる。

【００６０】図５は、本発明の第４実施形態の主要部を
なす冷却器２０に関するもので、（Ａ）は冷却器２０の
中心軸に沿う横断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）中の断面
Ｉ−Ｉの平面断面図である。

【００６１】図５の冷却器２０は、燃料蒸気通路２７
１、２７２が冷却フィン６１に囲まれて形成されてい
る。冷却フィン６１はアルミ等により形成される。厚み
は、０．１〜２ｍｍが好適に使用できる。この構成にす
ることで、冷却器２０の断面積に占める燃料蒸気通路断
面積の割合が高くなり、冷却器２０の圧損を更に低減す
ることができる。また、冷却器２０をより小型化するこ
とが可能になる。

【００６２】図６は本発明の第５実施形態の主要部をな
す冷却器２０に関するもので、（Ａ）は冷却器２０の中
心軸に沿う横断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）中の断面Ｉ
−Ｉの平面断面図である。

【００６３】図６の第５実施形態では、車両用クーラ等
の冷媒を導入して冷却器２０の冷却を行っている。図６
で８４は冷媒入口、８５は冷媒出口、８１は冷却器２０
内の冷媒通路である。冷媒通路８１は、冷却器２０内で
複数の通路に分岐して、燃料蒸気通路２７１、２７２を
形成する冷却フィン８３を貫通している。この構成によ
って、熱電素子を使用することなく冷却器２０を冷却す
ることができ、構成が簡単で、コストを抑えることがで
きる。

【００６４】図７は本発明の第６実施形態のシステム図
である。

【００６５】図７の第６実施形態では、冷却器２０内に
サーミスタ等の温度検知器７１を設けている。この温度
出力に応じて、ＥＣＵ５１０により熱電素子２９０、２
９１に加える電力を制御することで、冷却器２０の温度
制御の精度を向上できる。それにより、燃料蒸気の発生
状況の変化に高精度に応答でき、適切な値に冷却器２０
の温度を設定できるので、より効率良く燃料蒸気を液化
することができる。

【００６６】また、この温度検知器７１に液化燃料が接
触すると温度が急変するので、液溜め２０１内の液化燃
料の液面を検知できる。それを利用して温度検知器７１
を液溜め２０１の上限位置に設置して、温度検知器７１
が液面を検知したら制御弁７を開き、液化燃料を燃料タ
ンク１に吸引する。これにより、液溜め２０１の容積を
十分に活用でき、液溜め２０１から液化燃料が溢れてし
まうことが防止できる。

【００６７】図９及び図１０は本発明の燃料蒸気処理装
置２００の第７実施形態に関するものであり、図９は燃
料蒸気処理装置２００を用いたシステム図である。図１
０は燃料蒸気処理装置２００の詳細構成図であり、
（Ａ）は（Ｂ）中の断面II−IIにおける横断面図であ
り、（Ｂ）は（Ａ）中の断面Ｉ−Ｉにおける平面断面図
である。

【００６８】以下、本発明の燃料蒸気処理装置を用いた
システムについて、その詳細を図９に基づき説明する。

【００６９】図９で１は燃料タンク、２００は冷却器２
０とキャニスタ３０が一体となった燃料蒸気処理装置、
５００は冷却器２０の温度を調整する電源部、５１０は
ＥＣＵである。

【００７０】燃料タンク１には、給油口１１が設けられ
ている。内部には、燃料ポンプ２に接続され図示しない
エンジンに燃料を送る燃料供給管３とプレッシャレギュ
レータ５で燃料圧力を調整し、余剰燃料は燃料リターン
管４で戻される。この燃料リターン管４の途中にベンチ
ュリ部が設けられ、冷却器２０から冷却回収された燃料
を回収通路６を通して吸い込み燃料タンク１に戻す。燃
料タンク１内で発生した蒸気は、燃料蒸気通路１０を通
って本発明の燃料蒸気処理装置２００に送られる。

【００７１】燃料蒸気処理装置２００を図１０に従って
説明する。燃料蒸気処理装置２００は、燃料蒸気を冷却
回収する冷却器２０と燃料蒸気を吸着するキャニスタ３
０と燃料タンク１で発生した燃料蒸気をキャニスタ３０
に送る燃料蒸気通路１０等とから構成される。

【００７２】冷却器２０は、燃料蒸気流入ポート２１が
燃料蒸気通路１０と接続されており、冷却器２０の上部
から燃料蒸気を取り入れる。冷却器２０の内側ケース２
３には、図示しないセパレータにより冷却通路２７１、
２７２が対向して流れるように複数本並列に配置されて
いる。下部には冷却液化した燃料が溜められる液溜め２
０１があり、冷却通路２７１、２７２は液溜め２０１に
おいて連通しており、燃料排出ポート２８が設けられて
いる。燃料蒸気流入ポート２１から冷却器２０に導入さ
れた燃料蒸気は、一旦冷却通路２７１を通って液溜め２
０１まで下がり、冷却通路２７２を上って接続通路１２
を通ってキャニスタ３０に送られる。

【００７３】冷却器２０全体に外側ケース２５が囲んで
おり、内側ケース２３と外側ケース２５の間隙には、発
泡スチロールなどの断熱材２４を挿入してある。断熱材
２４の代わりに真空層にして断熱することもできる。熱
電素子２９０、２９１は、冷却器２０の２面に設置さ
れ、第１熱電素子２９０はキャニスタ３０と反対側に配
置し、温調手段をなす第２熱電素子２９１はキャニスタ
３０とも接触して配置されている。第１熱電素子２９０
の大気に触れる側には、放熱フィン４０１が配置され
る。

【００７４】キャニスタ３０は、上部で冷却器２０と接
続通路１２により接続され、パージポート１３でエンジ
ン吸気系に接続されている。冷却器２０で燃料を液化回
収しきれなかった蒸気がキャニスタ３０に導入される。
エンジンの運転条件に応じてキャニスタ３０から燃料蒸
気がパージポート１３を通って図示しない吸気管にパー
ジされる。また、下部で大気ポート２４０により大気に
解放されている。キャニスタ３０内部には活性炭等の吸
着剤３５がフィルタ３４に挟まれて収容されている。

【００７５】次に本発明の第７実施形態の作用を説明す
る。

【００７６】図９及び図１０において、燃料タンク１内
で発生したガソリンの燃料蒸気は、燃料蒸気通路１０を
通って燃料蒸気処理装置２００の冷却器２０に導入され
る。冷却器２０は、エンジン始動後第１熱電素子２９０
によって冷却される。冷却器２０の温度が所望温度、例
えば１〜５°Ｃになるように電源部５００で調整され
る。第１冷却素子２９０は、内側ケース２３と合わせて
冷却通路２７１、２７２を冷却する。

【００７７】冷却された冷却通路２７１、２７２を燃料
タンク１で発生した燃料蒸気が通過すると、燃料蒸気は
冷却される。燃料蒸気は通常飽和蒸気であるので、冷却
されることで、燃料は凝縮液化する。液化した燃料は、
下部の液溜め２０１に溜められる。

【００７８】エンジンが動いているときは、燃料リター
ン管４にリターン燃料が流れていることで回収通路６に
吸引力が働く。液化燃料を燃料タンク１に回収するタイ
ミングを、エンジン回転数、水温、外気温等の値により
ＥＣＵ５１０が決定し、制御弁７を開弁して、液溜め２
０１に溜まった燃料を燃料タンク１に戻す。

【００７９】エンジン停止時は冷却器２０の温度が上昇
してしまうと液化燃料が再蒸発してキャニスタ３０側に
流出してしまうので、冷却器２０の温度が上昇する前に
制御弁７を解放して、燃料タンク１に燃料を戻す。

【００８０】冷却器２０を通過した燃料蒸気は１〜５°
Ｃの飽和蒸気であり、キャニスタ３０内の活性炭３５で
吸着される。走行中等に高温の燃料蒸気が発生しても、
冷却器２０を通過した後は、常に１〜５°Ｃの飽和蒸気
量に低減される。

【００８１】給油時には、給油口の開閉に合わせて冷却
素子を作動させ、液化回収率を上げることも可能であ
る。

【００８２】キャニスタ３０に燃料蒸気が流入する時
は、活性炭の吸着熱によってキャニスタ３０の温度が上
昇し、キャニスタ３０の吸着性能が低下する。その時
は、水温、外気温から判断して第２熱電素子２９１はキ
ャニスタ３０から冷却器２０に熱を送るように作動さ
せ、キャニスタ３０を冷却する。この時、第１熱電素子
２９０に加えられる電力は増加され、燃料蒸気処理装置
２００全体を冷却する。

【００８３】エンジン吸気管負圧によってパージポート
１３からパージされるときは、活性炭は吸熱するので温
度が低下し、燃料成分の脱離が起こりにくくなる。吸気
管負圧またはエンジン回転数とスロットル開度等により
その場合は、第２熱電素子２９１は冷却器２０からキャ
ニスタ３０に熱を送るように作動させ、キャニスタ３０
を加熱する。この時、第１熱電素子２９０に加えられる
電力は減少される。

【００８４】このようにキャニスタ３０を温調すること
で、吸着量の増加、脱離時の残留量減少が可能となり、
キャニスタ３０の性能が向上する。また、冷却器２０で
は比較的沸点の高い成分が先に液化されるので、キャニ
スタ３０には脱離しやすい低沸点成分が供給されるた
め、エンジンの作動中にキャニスタ３０の再生が容易に
なる。

【００８５】図１１は本発明の燃料蒸気処理装置２００
の第８実施形態の詳細構成を示す正面断面図である。

【００８６】図１１により第８実施形態を説明する。

【００８７】図１１の燃料蒸気処理装置２００に一体に
組み込まれた冷却器２０内には、液溜め２０１が配置さ
れ、所定量の液化燃料２０２が保持されている。液溜め
２０１の底部には燃料蒸気通路１０が挿入され、冷却器
２０内の燃料蒸気通路１０の先端部は閉じられ、側面に
気泡孔５０が多数開けられている。熱電素子２９０、２
９１は内側ケース２３と共に液溜め２０１内の燃料を冷
却する。

【００８８】燃料蒸気が発生し、燃料蒸気通路１０から
冷却器２０に流入すると、気泡孔５０から気泡となって
液溜め２０１に導入される。燃料蒸気は液溜め２０１内
の冷却された燃料によって冷やされて液化する。液化し
きれなかった燃料蒸気や空気等は、上部の接続通路１２
を通ってキャニスタ３０へ送られる。

【００８９】このような構成にすることで、燃料蒸気を
冷却する通路を省略でき、冷却器２０の小型化、液化回
収の効率向上が可能となる。

【００９０】液溜め２０１の液面制御は、液溜め２０１
の図示しない液面検出手段により液面の高さを検知し、
適当な高さになったら制御弁７である電磁弁をＥＣＵ５
１０により開弁制御する。

【００９１】図１２は本発明の燃料蒸気処理装置２００
の第９実施形態の詳細構成を示す正面断面図である。図
１２により第９実施形態を説明する。

【００９２】図１２の第９実施形態では、キャニスタ３
０１、３０２で冷却器２０を挟み込んだ構成となってい
る。

【００９３】図１２で２００は燃料蒸気処理装置、３０
１は第１キャニスタ、３０２は第２キャニスタである。
第１キャニスタ３０１で吸着した燃料蒸気が駐車時等に
下流側に拡散しても、第２キャニスタ３０２で吸着する
ことで車外への燃料蒸気の漏れを防止することができ
る。また、第１キャニスタ３０１と第２キャニスタ３０
２で冷却器２０を挟み込むことで、冷却器２０を冷却す
る時に発生する熱で常にキャニスタ３０１、３０２を加
熱でき、冷却器２０の冷却とキャニスタ３０１、３０２
のパージをより効率良く行うことができる。

【００９４】図１３は本発明の燃料蒸気処理装置２００
の第１０実施形態を用いたシステム図である。図１３に
より第１０実施形態を説明する。

【００９５】図１３で、４０は給油時以外に使う燃料蒸
気通路、４６は給油時に用いる燃料蒸気通路、４３と４
４は遮断弁である。また、４１は３方弁で、給油時以外
に使う燃料蒸気通路４０と連通する給油時に用いる燃料
蒸気通路４６とバイパス通路４２を切り換える。

【００９６】第１０実施形態では、駐車時に冷却器２０
の温度が上昇した場合に、液溜め２０１に溜まった液化
燃料が蒸発してキャニスタ３０に流入しないようにす
る。

【００９７】通常走行時には遮断弁４３は閉じており、
三方弁４１は給油時以外に使う燃料蒸気通路４０と給油
時に用いる燃料蒸気通路４６を連通しており、遮断弁４
４は開いている。燃料タンク１で発生した燃料蒸気は、
給油時以外に使う燃料蒸気通路４０を通り、圧力制御弁
４５の作動圧を越えると給油時に用いる燃料蒸気通路４
６を通過して、冷却器２０に流れ、さらに接続通路１２
を通ってキャニスタ３０に導入される。

【００９８】給油時は遮断弁４３、４４は共に開き、大
量の蒸気を流す。この時、圧力制御弁４５は閉じてい
る。走行時、給油時とも第７実施形態と同じく、冷却器
２０で燃料蒸気を液化回収し、残りをキャニスタ３０で
吸着する。

【００９９】駐車時は、遮断弁４３は閉じており、三方
弁４１は燃料蒸気通路４０とバイパス通路４２を連通し
ており、遮断弁４４は閉じている。燃料タンク１で発生
した燃料蒸気は、燃料蒸気通路４０を通り、圧力制御弁
４５の作動圧を越えるとバイパス通路４２を通過して、
キャニスタ３０に導入される。冷却器２０の燃料蒸気流
入ポート２１と燃料蒸気流出２２に接続される通路は全
て遮断されている。駐車時に冷却器２０の温度が上昇
し、液化燃料が再蒸発すると、冷却器２０内の圧力が上
昇し、液溜め２０１内の液化燃料は押し下げられて、回
収通路６を通って燃料タンク１に送られる。回収通路６
の途中には逆止弁８が設けられ、逆流を防ぐと共に所定
量の液化燃料を蓄積するようにしている。

【０１００】逆止弁８は回収通路６の下流側の圧力と液
溜め２０１内の圧力との差圧で作動する。

【０１０１】このようにすることで、駐車時にキャニス
タ３０に流入する燃料蒸気の量を低減でき、キャニスタ
３０の小型化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に関するものであり、本
発明の燃料蒸気処理装置のシステム図である。

【図２】本発明の第１実施形態に関するもので、本発明
の要部である冷却器２０であり、（Ａ）は冷却器２０の
中心軸に沿う横断面図、（Ｂ）は（Ａ）中の断面I−Iの
平面断面図である。

【図３】本発明の第２実施形態のシステム図である。

【図４】本発明の第３実施形態の主要部をなす冷却器２
０に関するもので、（Ａ）は冷却器２０の中心軸に沿う
横断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）中の断面I−Iの平面断
面図である。

【図５】本発明の第４実施形態の主要部をなす冷却器２
０に関するもので、（Ａ）は冷却器２０の中心軸に沿う
横断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）中の断面I−Iの平面断
面図である。

【図６】本発明の第５実施形態の主要部をなす冷却器２
０に関するもので、（Ａ）は冷却器２０の中心軸に沿う
横断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）中の断面I−Iの平面断
面図である。

【図７】本発明の第６実施形態のシステム図である。

【図８】本発明の効果を従来例と比較して示した特性図
である。

【図９】本発明の燃料蒸気処理装置２００の第７実施形
態に関するもので、燃料蒸気処理装置２００を用いたシ
ステム図である。

【図１０】本発明の燃料蒸気処理装置２００の第７実施
形態に関するもので、燃料蒸気処理装置２００の詳細構
成図であり、（Ａ）は（Ｂ）中の断面II−IIにおける横
断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）中の断面I−Iにおける平
面断面図である。

【図１１】本発明の燃料蒸気処理装置２００の第８実施
形態の詳細構成を示す横断面図である。

【図１２】本発明の燃料蒸気処理装置２００の第９実施
形態の詳細構成を示す横断面図である。

【図１３】本発明の燃料蒸気処理装置２００の第１０実
施形態を用いたシステム図である。

【図１４】従来の燃料蒸気処理装置の構成を示すシステ
ム図である。

【符号の説明】

１燃料タンク４燃料リターン管６回収通路７、８液化燃料調整手段（７制御弁、８逆止弁）１０、４６燃料蒸気通路１２接続通路２０冷却器２４断熱手段（断熱材）２７冷却通路２９熱電素子３０キャニスタ７１温度検知器２００燃料蒸気処理装置２０１液溜め２９０冷却手段（第１熱電素子）２９１温調手段（第２熱電素子）５１０熱電素子に加える電力を制御する手段（ＥＣ
Ｕ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加藤直也愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地株式会社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者板倉秀明愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地株式会社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者小浜時男愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地株式会社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者村井俊水愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者兵道義彦愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料タンクで発生した燃料蒸気をキャニ
スタに送る燃料蒸気通路と、該燃料蒸気通路の途中に配
置し燃料蒸気を冷却する冷却器と、該冷却器で液化され
た燃料を燃料タンクに還流させる回収通路を有する燃料
蒸気処理装置において、前記冷却器内に液溜めを設け、前記冷却器全体を断熱手
段で覆うとともに、前記液溜めに燃料が所定量蓄積さ
れ、前記回収通路の途中に設けられた液化燃料量調整手
段により前記液溜めから前記燃料タンクに還流される燃
料量を調整すると共に、前記冷却器内の冷却通路が実質
的に複数の並列通路から構成されていることを特徴とす
る燃料蒸気処理装置。
【請求項２】前記冷却器を熱電素子で冷却することを
特徴とする請求項１に記載の燃料蒸気処理装置。
【請求項３】前記冷却器の温度状態を検出する温度検
知器と、この温度出力に応じて前記熱電素子に加える電
力を制御する手段を備えていることを特徴とする請求項
２に記載の燃料蒸気処理装置。
【請求項４】燃料タンクで発生した燃料蒸気をキャニ
スタに送る燃料蒸気通路と、該燃料蒸気通路の途中に配
置し燃料蒸気を冷却する冷却器と、該冷却器で液化され
た燃料を燃料タンクに還流させる回収通路を有する燃料
蒸気処理装置において、前記冷却器内に液溜めを設け、前記冷却器全体を断熱手
段で覆うとともに、前記液溜めに燃料が所定量蓄積さ
れ、前記回収通路の途中に設けられた液化燃料量調整手
段により前記液溜めから前記燃料タンクに還流される燃
料量を調整すると共に、前記燃料蒸気通路内の燃料蒸気
を気泡状態にして前記液溜めに保持された冷却燃料に通
すように構成したことを特徴とする燃料蒸気処理装置。
【請求項５】前記燃料タンク内の燃料ポンプが圧送し
た燃料の余剰分を還流する燃料リターン管中の燃料の流
れを利用して、前記液化燃料を回収する回収通路を通し
て液化燃料を前記燃料タンク内に吸い込むと共に、前記
回収通路に液化燃料の流れを制御する液化燃料量調整手
段を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項４に記
載の燃料蒸気処理装置。
【請求項６】前記燃料タンク内の温度条件に応じて、
前記液化燃料量調整手段を開閉制御することによって、
前記液溜めから前記燃料タンクに還流される燃料量を流
量制御することを特徴とする請求項１又は請求項４に記
載の燃料蒸気処理装置。
【請求項７】エンジン停止時には、前記冷却器と前記
キャニスタとを連通する前記接続通路を遮断し、冷却器
を通らない燃料タンクとキャニスタとの通路を開くこと
を特徴とする請求項１又は請求項４に記載の燃料蒸気処
理装置。
【請求項８】燃料タンクで発生した燃料蒸気をキャニ
スタに送る燃料蒸気通路と、該燃料蒸気通路の途中に配
置され燃料蒸気を冷却する冷却器と、内部に吸着剤を収
容したキャニスタとを備える燃料蒸気処理装置におい
て、前記冷却器と前記キャニスタを一体化し、前記冷却
器と前記キャニスタの間に温調手段を配置し、該温調手
段で前記冷却器と前記キャニスタの温度制御をすること
を特徴とする燃料蒸気処理装置。
【請求項９】前記温調手段が熱電素子により構成され
ていることを特徴とする請求項８に記載の燃料蒸気処理
装置。
【請求項１０】前記冷却器の前記キャニスタと反対側
に冷却手段を設けて前記冷却器を冷却すると共に、キャ
ニスタ側の前記温調手段で前記冷却器と前記キャニスタ
の冷却と加熱を行う構成としたことを特徴とする請求項
８に記載の燃料蒸気処理装置。
【請求項１１】前記冷却手段が熱電素子により構成さ
れていることを特徴とする請求項１０に記載の燃料蒸気
処理装置。