JP2008284893A - 燃料貯留装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料貯留装置内で発生する蒸発燃料が大気に排出されることを抑制できる燃料貯留装置を提供すること。
【解決手段】燃料Ｆを貯留する燃料貯留装置１であって、燃料を貯留するための密閉された第一の内部空間２を有する貯留タンク１２と、密閉された第二の内部空間５を有する容器３と、燃料貯留装置内の圧力変動に応じて、第一の内部空間に貯留された燃料の蒸発燃料が、第一の内部空間から第二の内部空間へ流通することを可能にする流通手段３５とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、燃料貯留装置に関し、特に燃料貯留装置から大気に排出される蒸発燃料の量を低減することができる燃料貯留装置に関する。

燃料を貯留する燃料タンク（燃料貯留装置）においては、燃料が気化して蒸発燃料（ベーパ）が発生する。ベーパの発生量は温度により変動し、燃料の温度が高くなるほどベーパの発生量が増加する。このため、日中温度上昇時等に燃料の温度が上昇すると、多量のベーパが燃料タンク内で発生することとなる。

燃料タンク内で発生するベーパが大気に排出されることがある。例えば、燃料タンク内の圧力が大気圧よりも高圧となった場合には、燃料タンク内のベーパが、燃料タンクの各部を透過または通過して大気に排出されることが有る。燃料タンク内で発生するベーパが大気に排出されることは好ましくない。

特開２００５−２３３０８６号公報 特開２０００−４５８８９号公報 特開２０００−２３４５７３号公報 特開平１０−１９３９９１号公報 特開平５−２６２１４６号公報

燃料貯留装置内で発生する蒸発燃料が大気に排出されることを抑制できることが望まれている。

本発明の目的は、燃料貯留装置内で発生する蒸発燃料が大気に排出されることを抑制できる燃料貯留装置を提供することである。

本発明の燃料貯留装置は、燃料を貯留する燃料貯留装置であって、前記燃料を貯留するための密閉された第一の内部空間を有する貯留タンクと、密閉された第二の内部空間を有する容器と、前記燃料貯留装置内の圧力変動に応じて、前記第一の内部空間に貯留された前記燃料の蒸発燃料が、前記第一の内部空間から前記第二の内部空間へ流通することを可能にする流通手段とを備えることを特徴とする。

本発明の燃料貯留装置において、前記燃料貯留装置内の圧力変動は、前記第一の内部空間と前記第二の内部空間との差圧の変動を含むことを特徴とする。

本発明の燃料貯留装置において、前記流通手段は、前記第一の内部空間の圧力が前記第二の内部空間の圧力に比べて予め定められた第一の所定値以上高圧である場合に前記第一の内部空間と前記第二の内部空間とを連通させ、更に、前記流通手段は、前記第一の内部空間の圧力が前記第二の内部空間の圧力に比べて予め定められた第二の所定値以上低圧である場合に、前記第一の内部空間と前記第二の内部空間とを連通させて、前記蒸発燃料が前記第二の内部空間から前記第一の内部空間へ流通することを可能にすることを特徴とする。

本発明の燃料貯留装置は、燃料を貯留する燃料貯留装置であって、前記燃料を貯留するための密閉された第一の内部空間を有する貯留タンクと、密閉された第二の内部空間を有する容器と、前記第一の内部空間に貯留された前記燃料の蒸発燃料を前記第二の内部空間に圧送する圧送手段とを備えることを特徴とする。

本発明の燃料貯留装置において、前記容器は、前記第一の内部空間における上方に設けられていることを特徴とする。

本発明の燃料貯留装置において、前記容器は、開閉自在に設けられ、開状態となったときに前記第一の内部空間に貯留された前記燃料の一部を収容可能に構成されていることを特徴とする。

本発明の燃料貯留装置において、前記容器の底部に設けられ、前記第二の内部空間の前記燃料を前記第一の内部空間に排出する燃料排出手段を備え、前記燃料貯留装置内の温度及び前記第一の内部空間に貯留された前記燃料の液面の位置の少なくともいずれか一方に基づいて、前記燃料排出手段を介して前記第二の内部空間の前記燃料が排出されることを特徴とする。

本発明の燃料貯留装置によれば、燃料貯留装置内で発生する蒸発燃料が大気に排出されることを抑制できる。

以下、本発明の燃料貯留装置の一実施形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１から図３を参照して、第１実施形態について説明する。本実施形態は、燃料貯留装置内で発生する蒸発燃料が大気に排出されることを抑制できる燃料貯留装置に関する。

本実施形態の燃料タンク（燃料貯留装置、図１の符号１参照）は、燃料を貯留するメーンタンク（貯留タンク、図１の符号１２参照）を有する。メーンタンク１２は、燃料を貯留するための密閉された内部空間（（第一の内部空間）以下、メーン空間とする、図１の符号２参照）を有する。メーン空間２が高圧となった場合には、メーンタンク１２の各部からベーパ（蒸発燃料）が透過または通過して大気に排出されることがある。本実施形態では、ベーパが大気へ排出されることを抑制するために、メーン空間２の圧力が高圧となることを抑制する制御が行われる。

本実施形態では、メーン空間２に、密閉されたサブタンク（容器、図１の符号３参照）が設けられている。サブタンク３には、メーン空間２の圧力に応じて開閉する圧力弁（流通手段、図１の符号３５参照）が設けられている。圧力弁３５は、メーン空間２の圧力が予め定められた所定範囲内である場合に閉じ、サブタンク３の内部空間（第二の内部空間、図１の符号５参照）とメーン空間２とを遮断する。なお、本実施形態において、メーン空間２とは、メーンタンク１２の内部における、サブタンク３の内部空間５を除く空間である。

日中温度上昇時等において、メーン空間２の圧力が、上記所定範囲よりも高圧となった場合には、圧力弁３５が開き、サブタンク３の内部空間５とメーン空間２とが連通されて、メーン空間２の圧力がサブタンク３に逃がされる。これにより、メーン空間２の圧力上昇が抑制される。その結果、メーンタンク１２内のベーパが大気に排出されることが抑制される。

圧力弁３５が開かれてメーン空間２の圧力がサブタンク３に逃がされる際に、メーン空間２の圧力に比べてサブタンク３の内部空間５がより低圧であることが望ましい。サブタンク３には、サブタンク３内で燃料が気化して圧力が上昇することを抑制するために、サブタンク３内の燃料を排出する燃料排出手段が設けられている。

サブタンク３の底部には、下部フロート弁（燃料排出手段、図１の符号１１参照）が設けられている。燃料液面が低下する際には、下部フロート弁１１からサブタンク３内の燃料が排出される。燃料液面がサブタンク３の底部よりも下方の予め定められた第二の位置（図１の符号Ｈ２参照）よりも低下した場合には、下部フロート弁１１が閉じ、サブタンク３が密閉される。これにより、サブタンク３は、サブタンク３内に燃料が存在しない状態で密閉される。このため、サブタンク３の内部空間５は、燃料の気化によりベーパが発生して圧力が上昇するメーン空間２に比べて低圧であることができる。

また、サブタンク３が、密閉された状態とされていることにより、燃料液面に接する空間の容積が減少する。このため、メーン空間２において燃料の気化により発生するベーパの量が低減される。よって、メーン空間２の圧力上昇が抑制される。

図１は、本実施形態に係る装置の概略構成図である。図１において、符号１は、燃料タンク（燃料貯留装置）を示す。燃料タンク１は、燃料Ｆを貯留するための密閉された内部空間（第一の内部空間（メーン空間））２を有するメーンタンク１２を備える。メーンタンク１２には、燃料注入管１４が接続されている。燃料注入管１４を介してメーンタンク１２に燃料Ｆが注入される。燃料注入管１４の上端開口部には、燃料キャップ１５が設けられている。

メーンタンク１２の内部には、フィードポンプ１３が設けられている。メーンタンク１２内に貯留された燃料Ｆは、フィードポンプ１３により燃料通路１６を介して図示しない内燃機関へ圧送される。燃料通路１６には、プレッシャーレギュレータ１７が設けられている。プレッシャーレギュレータ１７には、燃料戻し通路１８が接続されている。プレッシャーレギュレータ１７により、フィードポンプ１３により圧送される燃料Ｆの燃圧が調整される。燃料Ｆの燃圧が所定圧を超えた場合には、燃料戻し通路１８を介して余剰となった燃料Ｆがメーンタンク１２に戻される。

メーンタンク１２の内部には、密閉可能に構成されたサブタンク３が設けられている。サブタンク３は、メーンタンク１２の下部の内壁部１２ａから離間した位置に設けられている。サブタンク３は、サブタンク３の内部空間（第二の内部空間）５を密閉する外壁４を有する。メーンタンク１２の内部は、サブタンク３の外壁４により、サブタンク３の内部空間５と、メーン空間２とに仕切られている。言い換えると、メーン空間２とは、メーンタンク１２の内部の空間における、サブタンク３の内部空間５を除く空間である。

外壁４は、サブタンク３内の圧力が変動した場合であっても内部空間５の容積が概ね一定に保たれる強度を有している。メーンタンク１２には、蒸発燃料排出路２０が接続されている。メーンタンク１２において、蒸発燃料排出路２０が接続される位置は、メーン空間２における気体が貯留されている気体貯留部２ａ（メーンタンク１２の上部）に設定されている。

サブタンク３は、燃料液面の位置が予め定められた第一の位置Ｈ１である場合に、燃料液面の上方に位置するように設けられている。メーンタンク１２内における燃料液面よりも上方の空間において、燃料液面と接しており、ベーパ（蒸発燃料）が拡散することのできる空間（以下、蒸気空間とする）の容積が大きいほど、ベーパの濃度が飽和濃度に達するまでにより多くの燃料Ｆが気化してしまう。

本実施形態では、サブタンク３が密閉されることにより、蒸気空間の容積が減少させられる。上記第一の位置Ｈ１は、サブタンク３により蒸気空間の容積を減少させてベーパの発生量を低減させる観点から設定される。例えば、同じ容積のサブタンク３が設けられる場合に、サブタンク３が、メーン空間２における上方に設けられている場合には、下方に設けられている場合に比べて、サブタンク３が燃料液面の下に液没してしまう機会が少なくなる。従って、サブタンク３の設置範囲がメーン空間２における上方を含むようにサブタンク３が設けられることにより、サブタンク３により蒸気空間の容積を減少させることができる機会を多くすることができる。

上記第一の位置Ｈ１は、メーンタンク１２が満タンの状態の燃料液面の位置から、メーンタンク１２の下部の内壁部１２ａまでの間の任意の位置に設定されることができる。上記第一の位置Ｈ１は、例えば、サブタンク３がメーンタンク１２内においてより上方に位置するように設定されることができる。サブタンク３の容積は、例えば、メーンタンク１２の容積の半分程度であることができる。この場合、上記第一の位置Ｈ１は、例えば、メーンタンク１２の上下方向の中間部に設定されることができる。

蒸発燃料排出路２０には、キャニスタ２３が接続されている。キャニスタ２３の内部には、通路２６が設けられている。蒸発燃料排出路２０は、通路２６の一端に接続されている。通路２６の他端には、通路２６を大気に開放する開放通路２５が設けられている。通路２６には、活性炭等を含む吸着部２４が設けられている。通路２６を通る気体中のベーパは、吸着部２４に吸着される。キャニスタ２３は、図示しない内燃機関の吸気通路と接続されている。内燃機関の運転時に、吸気通路で発生する吸気負圧を利用して、キャニスタ２３に捕集されたベーパ中の燃料成分（例えば、ＨＣ）が吸気通路にパージされる。

蒸発燃料排出路２０には、蒸発燃料排出路２０を開閉する封鎖弁２７が設けられている。封鎖弁２７は、メーンタンク１２に燃料Ｆが給油されるとき（燃料給油時）に開かれる。従来公知の給油検出方法によって、メーンタンク１２への給油が検出されたときには、封鎖弁２７が開かれる。メーンタンク１２への給油が検出されていない場合には、封鎖弁２７が閉じた状態とされる。これにより、燃料給油時以外において蒸発燃料排出路２０を介してメーン空間２とメーンタンク１２の外部空間との間で気体の移動が生じることが抑制され、気密状態が保たれる。

蒸発燃料排出路２０とメーンタンク１２との接続部には、カットオフバルブ２１及びＯＲＶＲバルブ２２が設けられている。カットオフバルブ２１により、液体の燃料Ｆが蒸発燃料排出路２０に流出されることが抑制される。ＯＲＶＲバルブ２２は、燃料給油時においてベーパが燃料注入管１４等から大気へ放出されることを抑制するために設けられている。ＯＲＶＲバルブ２２は、例えば、メーン空間２と蒸発燃料排出路２０との間の差圧に応じて開閉する。ＯＲＶＲバルブ２２は、メーン空間２の圧力が、蒸発燃料排出路２０の圧力に比べて所定差圧を越えて上昇した場合に開くように構成されている。給油時に燃料液面が上昇してメーン空間２の圧力が上昇すると、ＯＲＶＲバルブ２２が開く。これにより、メーン空間２のベーパが蒸発燃料排出路２０を介してキャニスタ２３へ流出される。その結果、メーン空間２のベーパが燃料注入管１４等を介して大気へ放出されることが抑制される。

外壁４には、メーンタンク１２内の燃料液面の位置（高さ）に応じてサブタンク３の内部空間５とメーン空間２とを連通または遮断する上部フロート弁１０及び下部フロート弁（燃料排出手段）１１がそれぞれ設けられている。上部フロート弁１０は、サブタンク３の外壁４における上部に設けられている。下部フロート弁１１は、外壁４における下部に設けられている。外壁４には、メーン空間２の圧力に応じてサブタンク３の内部空間５とメーン空間２とを連通または遮断する圧力弁（流通手段）３５が設けられている。圧力弁３５は、上部フロート弁１０と実質的に同じ位置に設けられている。また、外壁４には、温度に応じてサブタンク３の内部空間５とメーン空間２とを連通または遮断するサーモ弁（燃料排出手段）４１が設けられている。本実施形態の燃料排出手段７０は、下部フロート弁１１及びサーモ弁４１を含む。

まず、上部フロート弁１０及び下部フロート弁１１について説明する。本実施形態では、給油時にサブタンク３の内部空間５とメーン空間２とを連通させて燃料Ｆをサブタンク３内に貯留できるとともに、液面低下時にサブタンク３を密閉できるように、上部フロート弁１０及び下部フロート弁１１がそれぞれ開閉される。

図２は、図１におけるサブタンク３付近の拡大図である。図２には、上部フロート弁１０及び下部フロート弁１１が共に閉じた（全閉の）状態が示されている。上部フロート弁１０及び下部フロート弁１１は、それぞれメーンタンク１２に貯留されている燃料Ｆの燃料液面の位置に応じて開閉される。上部フロート弁１０は、弁体１０ａ、フロート１０ｂ、及びロッド１０ｃを有する。フロート１０ｂは、燃料液面に浮かぶように構成されており、燃料液面の上下に伴って上下方向に移動する。弁体１０ａにより、外壁４に設けられた上部開口部１０ｄが開閉される。弁体１０ａとフロート１０ｂとは、ロッド１０ｃにより接続されている。燃料液面が上昇してフロート１０ｂが予め定められた第二の位置Ｈ２よりも上方へ移動すると、ロッド１０ｃが弁体１０ａを上方（開く方向）へ動作させ、図３に示すように、上部開口部１０ｄが開放される。燃料液面が第二の位置Ｈ２よりも下方にある場合には、図２に示すように、弁体１０ａが上部開口部１０ｄを閉じた（全閉の）状態となる。

下部フロート弁１１の構成及び動作は、上部フロート弁１０と同様である。下部フロート弁１１のフロート１１ｂが第二の位置Ｈ２よりも上方へ移動すると、フロート１１ｂに接続されたロッド１１ｃが弁体１１ａを上方（開く方向）へ動作させる。これにより、外壁４に設けられた下部開口部１１ｄが開放される（図３参照）。燃料液面が第二の位置Ｈ２よりも下方にある場合には、弁体１１ａが下部開口部１１ｄを閉じた（全閉の）状態となる（図２参照）。なお、図２に示すように、下部開口部１１ｄは、外壁４の下壁部４ａに設けられている。外壁４の下壁部４ａには、符号４ｂに示すように、下部開口部１１ｄへ向かうに連れて下方へ向かう傾斜が設けられている。

本実施形態では、第二の位置Ｈ２が下部開口部１１ｄよりも下方に設定されている。これにより、燃料液面の位置及び位置の変化に応じて、以下に説明するような効果を奏することができる。なお、第二の位置Ｈ２は、例えば、下部開口部１１ｄよりもわずかに下方の位置に設定されることができる。第二の位置Ｈ２は、例えば、上記第一の位置Ｈ１（図１）と同じ位置であることができる。

まず、燃料液面が第二の位置Ｈ２よりも低下した場合について説明する。この場合、図２を参照して説明したように、上部フロート弁１０及び下部フロート弁１１がともに閉じた（全閉の）状態となる。これにより、サブタンク３の内部空間５とメーン空間２とが遮断される。このため、メーンタンク１２（図１）内における燃料液面よりも上方の空間において、燃料液面と接しており、ベーパが拡散することのできる空間（蒸気空間）の容積は、メーン空間２における気体部分の容積となる。サブタンク３が設けられない場合に比べて、サブタンク３の内部空間５の容積に相当する容積だけ、蒸気空間が減少する。このため、燃料Ｆが気化する場合に、燃料Ｆの気化により発生するベーパの濃度が早期に高濃度となり、飽和濃度に達する。よって、ベーパの発生量が抑制されることができる。燃料Ｆの気化が抑制されることで、ベーパの発生に伴うメーン空間２の圧力上昇が抑制される。

蒸気空間が減少することで、日中温度上昇時等に蒸気空間の気体が膨張したとしても、その膨張量が減少する。よって、サブタンク３が設けられない場合に比べて、メーン空間２の圧力上昇が抑制される。

次に、燃料液面が第二の位置Ｈ２よりも上方となる場合について説明する。第二の位置Ｈ２は、下部開口部１１ｄよりも下方の位置に設定されている。従って、給油時等において、燃料液面が上昇して下部開口部１１ｄに達する場合には、図３に示すように、上部フロート弁１０及び下部フロート弁１１が共に開いた状態となる。よって、燃料Ｆは、燃料液面の上昇に従って下部開口部１１ｄからサブタンク３の内部空間５へ流入する。

燃料Ｆが内部空間５へ流入すると、燃料液面の上昇に連れて内部空間５内の気体が圧縮される。本実施形態では、サブタンク３における外壁４の上部に、上部開口部１０ｄが設けられている。このため、燃料液面が上昇する際に、内部空間５内の気体は、上部開口部１０ｄからメーン空間２へ排出される。これにより、サブタンク３内に気体が残留して燃料Ｆの流入を妨げることなく、燃料Ｆが、サブタンク３へスムーズに貯留されることができる。よって、サブタンク３の内部空間５が、燃料Ｆの貯留空間として有効に利用されることができる。このため、サブタンク３が設けられることに起因して燃料タンク１に貯留可能な燃料Ｆの量が減少することが抑制される。

一方、燃料Ｆが消費されることで燃料液面が低下していく場合には、サブタンク３内の燃料Ｆが下部開口部１１ｄからメーン空間２へ流出する。前述したように、外壁４の下壁部４ａには、下部開口部１１ｄへ向かうに連れて下方へ向かう傾斜が設けられている。従って、燃料液面が低下する際に、サブタンク３内の燃料Ｆはサブタンク３内に残留することなく下部開口部１１ｄから流出されることができる。

燃料Ｆがサブタンク３から流出された後に、燃料液面が第二の位置Ｈ２の高さまで低下すると、上部フロート弁１０及び下部フロート弁１１が閉じる。既に燃料Ｆが流出されているため、サブタンク３内に液体の燃料Ｆが実質的に存在しない状態で、上部フロート弁１０及び下部フロート弁１１が閉じられることができる。この状態で温度が上昇したとしても、サブタンク３内において燃料Ｆの気化がないので、ベーパの発生による圧力上昇が生じない。従って、温度上昇時のサブタンク３内の圧力変化は、内部空間５の気体の温度膨張分の圧力上昇に抑えられる。

次に、サーモ弁４１について説明する。図１に示すように、サーモ弁４１は、サブタンク３の外壁４の下壁部４ａにおいて、最も下方に位置する部分に設けられている。サーモ弁４１は、例えば、下部フロート弁１１と実質的に同じ位置に設けられる。

サーモ弁４１は、メーンタンク１２内の温度が予め定められた所定温度以下となると開き、上記所定温度を超えると閉じる。上記所定温度は、例えば常温に設定されることができる。

サーモ弁４１が上記所定温度以下の場合に開いた状態となることにより、例えば冷間時にサブタンク３内でベーパが凝縮して液化すると、液化した燃料Ｆがサーモ弁４１を介して排出される。このため、温度が上昇してサーモ弁４１が閉じる際には、サブタンク３内に実質的に液体の燃料Ｆが存在しない状態が実現される。よって、その後に温度が上昇したとしても、気化による新たなベーパの発生がないため、サブタンク３内のベーパの量は増加しない。これにより、新たに気化によるベーパが発生する場合に比べて、サブタンク３内の圧力上昇が抑制される。

圧力弁３５は、メーン空間２の圧力が予め定められた所定範囲を超えて上昇または低下した場合に開かれる。これにより、以下に説明するように、メーン空間２とサブタンク３の内部空間５との間でベーパ（気体）の移動（流通）が行われて、メーン空間２の圧力変化が抑制される。上記所定範囲は、例えば、大気圧を含む圧力範囲として設定される。なお、本実施形態では、メーン空間２の圧力に基づいて圧力弁３５の開閉が行われるが、実質的にはメーン空間２とサブタンク３の内部空間５との差圧に基づく圧力弁３５の開閉制御となることができる。これは、前述したように、サブタンク３の内部に実質的に燃料Ｆが存在しない状態でサブタンク３が密閉されているためである。

圧力弁３５が開かれるのは、例えば、日中温度上昇時等においてメーン空間２の圧力が上記所定範囲よりも高圧側の値となった場合である。この場合、図２に符号Ｙ１で示すように、メーン空間２からサブタンク３の内部空間５へベーパが流入する。前述したように、サブタンク３はサブタンク３の内部に燃料Ｆが実質的に存在しない状態で密閉されているため、ベーパの発生による圧力上昇が生じていない。このため、日中温度上昇時等において、サブタンク３内は、燃料Ｆの気化に伴いベーパが発生するメーン空間２に比べて低圧であることができる。高圧となったメーン空間２からサブタンク３内へベーパが排出されることで、メーン空間２の圧力が低下する。メーン空間２の圧力上昇が抑制されることで、メーン空間２のベーパがメーンタンク１２を透過または通過して大気へ排出されることが抑制される。

例えば、温度が３０℃上昇する場合に、温度上昇に伴う気体の膨張分による圧力の上昇は約１０％である。メーン空間２においては、燃料Ｆの気化による圧力上昇があるため、約３０％もの圧力上昇が生じる。サブタンク３内にメーン空間２のベーパを排出することで、メーン空間２の圧力上昇を抑制することができる。サブタンク３の容積がメーン空間２の気体部分の容積と等しい場合には、メーン空間２の圧力上昇を半分に抑えることが可能である。

一方、温度低下時においてはベーパが凝縮及び液化すること等により、メーン空間２の圧力が低下する。メーン空間２の圧力が上記所定範囲よりも低圧側の値となった場合には、圧力弁３５が開かれる。この場合、図２に符号Ｙ２で示すように、サブタンク３からメーン空間２へベーパが排出される。これにより、メーン空間２の圧力の低下が抑制される。なお、サブタンク３内において液化した燃料Ｆが存在する場合には、燃料Ｆをサブタンク３内から排出しておくことが望ましい。例えば、圧力弁３５は、サブタンク３の外壁４の下壁部４ａにおいて、最も下方に位置する部分に設けられることができる。この場合、メーン空間２の圧力が上記所定範囲よりも低圧側の値となって圧力弁３５が開かれる際に、サブタンク３内の燃料Ｆが排出されることができる。

燃料タンク１からベーパが排出されないようにするためには、メーン空間２の圧力によらずメーン空間２のベーパがメーンタンク１２を透過または通過しないような構成とすることが考えられるが、このような構成とすることは、強度等の面で現実的でない。本実施形態では、メーン空間２の圧力変化が抑制されるため、サブタンク３を利用した圧力制御が行われない場合に比べて、メーンタンク１２の強度限度を小さな値に設定することができる。これにより、燃料タンク１の製造コストの抑制、及び重量増加の抑制が可能となる。

（第１実施形態の変形例）
第１実施形態の変形例について説明する。

上記第１実施形態では、サブタンク３の数は一つであったが、これには限定されない。メーンタンク１２内に、複数のサブタンク３が設けられることができる。この場合、例えば、複数のサブタンク３が、メーン空間２においてそれぞれ異なる高さに設けられることができる。燃料液面の位置に応じて、燃料液面の上方に位置するサブタンク３が密閉される。サブタンク３が複数設けられることにより、様々な燃料液面の位置に応じて適切に蒸気空間の容積を減少させると共に、メーン空間２の圧力変化を抑制することができる。

（第２実施形態）
図４から図９を参照して第２実施形態について説明する。第２実施形態については、上記第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。

上記第１実施形態では、サブタンク３の内部空間５とメーン空間２との間のベーパの移動は、両者を連通させた状態で、両者の圧力差に基づいて行われた。本実施形態では、メーン空間２からサブタンク３内へのベーパの移動は、サブタンク３を密閉した状態で、ベーパポンプ（圧送手段、図４の符号４２参照）の圧送により行われる。これにより、メーン空間２の圧力上昇がより確実に抑制される。また、温度低下時等においてメーン空間２の圧力の低下量が大きいときには、封鎖弁２７が開かれて、キャニスタ２３を介して大気がメーン空間２に導入される。これにより、メーン空間２の圧力が低下しすぎることが抑制される。

図４は、本実施形態に係る装置の概略構成図である。上記第１実施形態（図１）の上部フロート弁１０に代えて、サブタンク３の外壁４には、サブタンク３の内部空間５とメーン空間２とを連通または遮断するベーパ調整弁４５が設けられている。下部フロート弁１１に代えて、サブタンク３の外壁４には、サブタンク３の内部空間５とメーン空間２とを連通または遮断する燃料制御弁（燃料排出手段）４６が設けられている。燃料制御弁４６は、外壁４の下部に設けられている。サブタンク３には、圧力弁３５及びサーモ弁４１は設けられていない。サブタンク３には、メーン空間２とサブタンク３の内部空間５とを連通させるベーパ通路４３が設けられている。ベーパ通路４３には、メーン空間２のベーパ（気体）をサブタンク３の内部空間５に圧送するベーパポンプ４２が設けられている。

図５は、ベーパポンプ４２の一例を示す図である。ベーパポンプ４２は、例えば、ダイヤフラム４２ａが駆動されてベーパを圧送する（符号Ｙ５参照）ダイヤフラム式のポンプであることができる。ベーパポンプ４２は、ダイヤフラム４２ａを駆動する駆動部４２ｂを有する。駆動部４２ｂが往復運動することにより、ダイヤフラム４２ａが駆動される。駆動部４２ｂの動作手段としては、例えば、フィードポンプ１３において燃料Ｆを出し入れするポンプ装置が利用されることができる。図５に示す例では、フィードポンプ１３のポンプ装置として、磁石１３ｂがソレノイド１３ａにより駆動される方式が示されている。ベーパポンプ４２の駆動部４２ｂは、磁石１３ｂに接続されている。ソレノイド１３ａに駆動される磁石１３ｂの往復運動に伴って、駆動部４２ｂが往復運動を行う。これにより、ベーパポンプ４２の動力源を新たに設けることなく、ベーパポンプ４２を駆動することができる。

図４に示すように、燃料タンク１が搭載された車両には、車両各部を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）を有する制御部５０が設けられている。ベーパ調整弁４５、燃料制御弁４６、ベーパポンプ４２、及び封鎖弁２７は、制御部５０に接続されており、制御部５０により制御される。本実施形態では、メーン空間２の圧力を予め定められた第二の所定範囲に保つことができるように、ベーパ調整弁４５、燃料制御弁４６、ベーパポンプ４２、及び封鎖弁２７が制御される。

図６は、メーン空間２の圧力に基づくベーパ調整弁４５、燃料制御弁４６、ベーパポンプ４２、及び封鎖弁２７の制御の内容を説明するための図である。図６において、横軸は、メーン空間２の圧力を示す。符号Ｒ１は、上記第二の所定範囲を示す。

日中温度上昇時等において、メーン空間２の圧力が上記第二の所定範囲Ｒ１の最大値Ｐ３を超えた場合には、ベーパ調整弁４５及び燃料制御弁４６が閉じられる（全閉）と共に、ベーパポンプ４２によりベーパが圧送される。これにより、図７において符号Ｙ３で示すように、メーン空間２のベーパがサブタンク３内に圧送される。よって、メーン空間２の圧力が上記第二の所定範囲Ｒ１の最大値Ｐ３を超えて上昇することが抑制される。これにより、メーンタンク１２から透過等によりベーパが大気に排出されることが抑制される。なお、本実施形態では、上記第二の所定範囲Ｒ１の最大値Ｐ３は、大気圧よりも大きな値として設定されている。

温度低下時等において、メーン空間２の圧力が上記第二の所定範囲Ｒ１の最小値Ｐ２よりも低下した場合には、ベーパ調整弁４５及び燃料制御弁４６が開かれる。これにより、図８に符号Ｙ４で示すように、サブタンク３内のベーパがメーン空間２に排出される。メーン空間２から圧送されて蓄圧されていたベーパがメーン空間２に排出されることで、メーン空間２の圧力が上記第二の所定範囲Ｒ１の最小値Ｐ２よりもさらに低下することが抑制される。本実施形態では、燃料制御弁４６が外壁４の下部に設けられている。このため、サブタンク３内に液体の燃料Ｆが存在する場合には、燃料制御弁４６を介して、サブタンク３内からメーン空間２に燃料Ｆが排出されることができる。

メーンタンク１２は密閉されているため、メーンタンク１２内の燃料Ｆが消費されるに連れてメーン空間２の圧力は低下する。このため、ベーパ調整弁４５及び燃料制御弁４６が開かれてからも更にメーン空間２の圧力が低下することがある。メーン空間２の圧力が、上記第二の所定範囲Ｒ１の最小値Ｐ２よりも更に低下して予め定められた低圧側所定値Ｐ１となった場合、封鎖弁２７が開かれる。この場合、メーン空間２がキャニスタ２３の開放通路２５を介して大気に開放される。大気がメーン空間２に導入されることで、メーン空間２が低圧側所定値Ｐ１よりも低圧となることが抑制される。キャニスタ２３の吸着部２４を大気が通過する際に、吸着部２４に吸着された燃料成分をメーン空間２にバックパージする。これにより、ベーパが大気に排出されることが抑制される。

なお、燃料給油時には、ベーパ調整弁４５、燃料制御弁４６、及び封鎖弁２７が開いた状態とされる。これにより、燃料Ｆは、燃料制御弁４６を介してサブタンク３内に流入することができる。よって、図９に示すように、サブタンク３の内部空間５が、燃料Ｆの貯留空間として有効に利用されることができる。燃料液面が上昇すると、メーンタンク１２内のベーパが蒸発燃料排出路２０へ押し出される。蒸発燃料排出路２０へ排出されたベーパは、キャニスタ２３にて吸着される。

本実施形態によれば、メーン空間２が上記第二の所定範囲Ｒ１の最大値Ｐ３よりも高圧となった場合にはメーン空間２のベーパがサブタンク３内に圧送されてメーン空間２の圧力上昇が抑制される。これにより、メーンタンク１２から大気にベーパが排出されることが抑制される。一方、メーン空間２が上記第二の所定範囲Ｒ１の最小値Ｐ２よりも低圧となった場合には、サブタンク３内のベーパがメーン空間２に排出されて、メーン空間２の圧力低下が抑制される。メーン空間２の圧力調整が行われることで、メーンタンク１２と同様の密閉式の燃料タンクにおいて圧力調整が行われない場合に比べて、メーン空間２の圧力の変動範囲が狭い範囲とされることができる。よって、メーンタンク１２の強度を小さな値とすることが可能となり、コスト及び重量が低減される。

本実施形態では、ベーパポンプ４２によりメーン空間２のベーパがサブタンク３内に圧送される。サブタンク３内に燃料Ｆが存在すると、サブタンク３の内部空間５においてもメーン空間２と同様に燃料Ｆの気化により圧力が上昇する。このため、サブタンク３の内部空間５とメーン空間２との間に大きな圧力差が生じないことがある。この場合、上記第１実施形態のようにサブタンク３の内部空間５とメーン空間２との間の圧力差によってベーパをメーン空間２からサブタンク３内に排出させる方法では、ベーパの排出量が大きな値とならず、メーン空間２の圧力を十分に低下させることができない場合がある。本実施形態では、ベーパポンプ４２によりベーパが圧送されるため、サブタンク３内に燃料Ｆが存在する場合であっても、メーン空間２の圧力を十分に低下させることができる。

（第３実施形態）
図１０を参照して第３実施形態について説明する。第３実施形態については、上記実施形態と異なる点についてのみ説明する。

上記第２実施形態では、メーン空間２の圧力が制御される際の圧力の範囲として設定された上記第二の所定範囲Ｒ１の最大値Ｐ３は、正圧（大気圧よりも高圧）とされた。本実施形態では、上記第二の所定範囲の最大値（図１０の符号Ｐ６参照）は、負圧（大気圧よりも低圧）とされる。メーン空間２の圧力が負圧に制御されることで、ベーパがメーンタンク１２の外部に排出されることがより効果的に抑制される。

図１０は、メーン空間２の圧力に基づくベーパ調整弁４５、燃料制御弁４６、ベーパポンプ４２、及び封鎖弁２７の制御の内容を説明するための図である。符号Ｒ２は、予め定められた第二の所定範囲を示す。本実施形態では、上記第二の所定範囲Ｒ２の最大値Ｐ６は、大気圧よりも小さな値（負圧）として設定されている。メーン空間２の圧力が上記第二の所定範囲Ｒ２の最大値Ｐ６を超えた場合には、ベーパポンプ４２によりメーン空間２のベーパがサブタンク３内に圧送される（図７参照）。これにより、メーン空間２の圧力が上記第二の所定範囲Ｒ２の最大値Ｐ６を超えて上昇することが抑制される。その他の動作については、上記第２実施形態と同様であることができる。

メーン空間２の圧力が負圧に保たれることにより、メーン空間２の圧力がメーンタンク１２の外部空間（大気）の圧力よりも低圧に保たれる。このため、メーンタンク１２からベーパが大気に排出されることが効果的に抑制される。メーン空間２の圧力が負圧とされることで、特に、メーンタンク１２のガスケット、燃料キャップ１５、及びメーンタンク１２のタンク周りにおいてベーパ（蒸発燃料）が大気へ向けて透過または通過することが抑制される。また、メーン空間２の圧力が負圧とされることで、燃料給油時に燃料キャップ１５が開かれた際に、メーンタンク１２内のベーパが燃料注入管１４から排出（噴出）されることが抑制される。

メーン空間２の圧力を負圧に保つ方法として、吸気通路の負圧をメーン空間２に導入することが考えられる。この場合、多大な負圧が必要となり、内燃機関の負圧制御が行われることで燃費が低下してしまう。また、メーン空間２のベーパが大量に吸気通路にパージされることで、空燃比（Ａ／Ｆ）が荒れてしまう。この場合、エミッションが悪化（有害物質の排出量が増加）してしまう。本実施形態では、吸気通路の負圧が利用される際の上記問題を生じることなく、メーン空間２の負圧制御を行うことができる。

（第４実施形態）
図１１を参照して、第４実施形態について説明する。第４実施形態については、上記実施形態と異なる点についてのみ説明する。

上記各実施形態では、メーンタンク１２の内部にサブタンク３が設けられていた。本実施形態では、サブタンク（容器、図１１の符号６２参照）は、メーンタンク１２の外部空間に設けられる。より具体的には、サブタンク６２は、キャニスタ（吸着手段）２３に隣接して設けられる。メーン空間２の圧力が上昇した場合には、メーン空間２からベーパを含む気体がキャニスタ２３へ排出される。キャニスタ２３の通路２６を経た気体は、ベーパポンプ（圧送手段、図１１の符号６１参照）によりサブタンク６２に圧送される。気体が通路２６を通過する間に、気体に含まれるベーパが吸着部２４に吸着されるため、気体の容積が減少する。従って、メーンタンク１２の内部にサブタンク３が設けられる場合に比べて、サブタンク６２の容積を小さな値とすることが可能となる。

図１１は、本実施形態に係る装置の概略構成図である。キャニスタ２３の通路２６には、ベーパポンプ６１が設けられている。ベーパポンプ６１は、通路２６における、蒸発燃料排出路２０が接続された端部と反対側の端部に設けられている。ベーパポンプ６１は、サブタンク６２に接続されている。ベーパポンプ６１により、通路２６の気体がサブタンク６２に圧送される。ベーパポンプ６１は、サブタンク６２と通路２６との間を遮断または連通させることができるように構成されている。ベーパポンプ６１として、例えば、キーオフポンプが用いられることができる。

蒸発燃料排出路２０には、封鎖弁６３が設けられている。車両には、制御部６０が設けられている。ベーパポンプ６１及び封鎖弁６３は、制御部６０に接続されており、制御部６０により制御される。

日中温度上昇時等において、メーン空間２の圧力が予め定められた第三の所定範囲よりも高圧側の値となった場合には、封鎖弁６３が開かれると共に、ベーパポンプ６１が運転される。メーン空間２内の高圧となった気体は、蒸発燃料排出路２０を経てキャニスタ２３に流入する。キャニスタ２３に流入した気体は、通路２６を通ってベーパポンプ６１へ向かう。通路２６を通過する間に、気体に含まれるベーパの多くが、吸着部２４に吸着されて除去される。このため、ベーパポンプ６１によりサブタンク６２へ圧送される気体は、ベーパの濃度が薄い状態となる。

ベーパが除去されることにより、ベーパポンプ６１により圧送される気体は、キャニスタ２３に流入する段階に比べて、容積が減少している。このため、メーンタンク１２の内部にサブタンク３が設けられる場合に比べて、サブタンク６２の容積を小さな値に設定することができる。また、圧送対象の気体の容積が減少することにより、ベーパポンプ６１の稼働時間を短時間とすることができる。

温度低下時等にメーン空間２の圧力が低下し、上記第三の所定範囲よりも低圧側の値となった場合には、封鎖弁６３が開かれると共に、ベーパポンプ６１においてサブタンク６２と通路２６との間が連通されて、サブタンク６２から通路２６へ蓄圧された気体が放出される。サブタンク６２から放出された気体は、キャニスタ２３の通路２６及び蒸発燃料排出路２０を経てメーン空間２へ戻される。気体が通路２６を通過することで、吸着部２４に吸着されたベーパがメーン空間２へバックパージされることができる。上記第三の所定範囲の最小値は、負圧であることができる。

（第４実施形態の第１変形例）
第４実施形態の第１変形例について説明する。

上記第４実施形態では、ベーパポンプ６１が通路２６における下流端に設けられていた。本変形例では、図１２に示すように、ベーパポンプ６１は、通路２６の吸着部２４が設置された範囲における上流端と下流端との間に設けられる。図１２に示す例では、ベーパポンプ６１は、通路２６の吸着部２４が設置された範囲における中間部に設けられている。この場合、以下に説明するように、メーン空間２から排出されるベーパが大気に排出されることがより確実に抑制されることができる。

メーン空間２の圧力が高圧となって封鎖弁６３が開かれると共にベーパポンプ６１が運転される場合に、封鎖弁６３の開弁タイミングに対して、ベーパポンプ６１の運転開始が遅れてしまう可能性がある。この場合、キャニスタ２３に流入する気体がサブタンク６２に圧送されることなく、開放通路２５から大気に吹き抜けてしまう可能性がある。このような場合であっても、本変形例では、吸着部２４におけるベーパポンプ６１よりも開放通路２５に近い側に位置する部分（以下、大気側吸着部とする）２４ｂにより、ベーパが十分に吸着されることができる。

通常時においては、メーン空間２から排出される気体は、吸着部２４におけるベーパポンプ６１よりもメーン空間２に近い部分（以下、タンク側吸着部とする）２４ａを通過すると、ベーパポンプ６１によりサブタンク６２へ圧送される。大気側吸着部２４ｂへ流れる気体の量は少ないため、大気側吸着部２４ｂは、ベーパを吸着する能力を十分に有した状態に保たれることができる。従って、万一ベーパポンプ６１の運転開始が遅れて気体が開放通路２５から大気に吹き抜ける状態となっても、大気側吸着部２４ｂにおいて、気体中のベーパを吸着することができる。よって、ベーパが大気に排出されることが抑制される。

大気側吸着部２４ｂには、ベーパがほとんど吸着されていないため、サブタンク６２内の気体が放出されることで、バックパージにより吸着部２４に吸着されたベーパをメーンタンク１２に戻すことができる。

（第４実施形態の第２変形例）
第４実施形態の第２変形例について説明する。

上記第１実施形態から第３実施形態（図１、図４）における、内部にサブタンク３が設けられたメーンタンク１２において、本実施形態のサブタンク６２を用いたベーパ排出の抑制方法が適用されることができる。

図１３は、本変形例に係る装置の概略構成図である。上記第２実施形態及び第３実施形態の装置（図４）において、第二サブタンク６４が設けられている。通路２６における、蒸発燃料排出路２０が接続された端部と反対側の端部には、ベーパポンプ６１が設けられている。ベーパポンプ６１は、第二サブタンク６４に接続されている。ベーパポンプ６１により、通路２６の気体が第二サブタンク６４に圧送される。ベーパポンプ６１は、制御部５０に接続されており、制御部５０により制御される。第二サブタンク６４及びベーパポンプ６１は、それぞれ、上記第４実施形態のサブタンク６２及びベーパポンプ６１と同様であることができる。

上記第２実施形態及び第３実施形態と同様に、メーン空間２の圧力に応じて、メーン空間２とサブタンク３の内部空間５との間でベーパの移動が行われることで、メーン空間２の圧力変化が抑制される。サブタンク３を利用したメーン空間２の圧力調整によってもメーン空間２の圧力が目標範囲内に制御できない場合には、第二サブタンク６４を利用した圧力調整が行われる。例えば、サブタンク３だけではメーン空間２の圧力上昇が抑制しきれない場合には、封鎖弁２７が開かれてメーン空間２の気体が蒸発燃料排出路２０に排出される。排出された気体は、ベーパポンプ６１により第二サブタンク６４に圧送される。これにより、より確実にメーンタンク１２内のベーパが大気に排出されることが抑制される。

本発明の燃料貯留装置の第１実施形態に係る装置の概略構成図である。 本発明の燃料貯留装置の第１実施形態の燃料液面低下時の動作を説明するための図である。 本発明の燃料貯留装置の第１実施形態の燃料液面上昇時の動作を説明するための図である。 本発明の燃料貯留装置の第２実施形態に係る装置の概略構成図である。 本発明の燃料貯留装置の第２実施形態におけるベーパポンプの一例を示す図である。 本発明の燃料貯留装置の第２実施形態における圧力制御の方法を説明するための図である。 本発明の燃料貯留装置の第２実施形態におけるベーパポンプの動作時の様子を示す図である。 本発明の燃料貯留装置の第２実施形態におけるサブタンクの開放時の様子を示す図である。 本発明の燃料貯留装置の第２実施形態における給油時の様子を示す図である。 本発明の燃料貯留装置の第３実施形態における圧力制御の方法を説明するための図である。 本発明の燃料貯留装置の第４実施形態に係る装置の概略構成図である。 本発明の燃料貯留装置の第４実施形態の第１変形例に係る装置の概略構成図である。 本発明の燃料貯留装置の第４実施形態の第２変形例に係る装置の概略構成図である。

符号の説明

１ 燃料タンク
２ メーン空間
３ サブタンク
４ 外壁
４ａ 下壁部
５ 内部空間
１０ 上部フロート弁
１０ａ 弁体
１０ｂ フロート
１０ｃ ロッド
１０ｄ 上部開口部
１１ 下部フロート弁
１１ａ 弁体
１１ｂ フロート
１１ｃ ロッド
１１ｄ 下部開口部
１２ メーンタンク
１３ フィードポンプ
１４ 燃料注入管
１５ 燃料キャップ
１６ 燃料通路
１７ プレッシャーレギュレータ
１８ 燃料戻し通路
２０ 蒸発燃料排出路
２１ カットオフバルブ
２２ ＯＲＶＲバルブ
２３ キャニスタ
２４ 吸着部
２４ａ タンク側吸着部
２４ｂ 大気側吸着部
２５ 開放通路
２６ 通路
２７ 封鎖弁
３５ 圧力弁
４１ サーモ弁
４２ ベーパポンプ
４２ａ ダイヤフラム
４２ｂ 駆動部
４３ ベーパ通路
４５ ベーパ調整弁
４６ 燃料制御弁
５０ 制御部
６０ 制御部
６１ ベーパポンプ
６２ サブタンク
６３ 封鎖弁
７０ 燃料排出手段

Claims (7)

1. 燃料を貯留する燃料貯留装置であって、
   前記燃料を貯留するための密閉された第一の内部空間を有する貯留タンクと、
   密閉された第二の内部空間を有する容器と、
   前記燃料貯留装置内の圧力変動に応じて、前記第一の内部空間に貯留された前記燃料の蒸発燃料が、前記第一の内部空間から前記第二の内部空間へ流通することを可能にする流通手段とを備える
   ことを特徴とする燃料貯留装置。
2. 請求項１記載の燃料貯留装置において、
   前記燃料貯留装置内の圧力変動は、前記第一の内部空間と前記第二の内部空間との差圧の変動を含む
   ことを特徴とする燃料貯留装置。
3. 請求項１または２に記載の燃料貯留装置において、
   前記流通手段は、前記第一の内部空間の圧力が前記第二の内部空間の圧力に比べて予め定められた第一の所定値以上高圧である場合に前記第一の内部空間と前記第二の内部空間とを連通させ、
   更に、前記流通手段は、前記第一の内部空間の圧力が前記第二の内部空間の圧力に比べて予め定められた第二の所定値以上低圧である場合に、前記第一の内部空間と前記第二の内部空間とを連通させて、前記蒸発燃料が前記第二の内部空間から前記第一の内部空間へ流通することを可能にする
   ことを特徴とする燃料貯留装置。
4. 燃料を貯留する燃料貯留装置であって、
   前記燃料を貯留するための密閉された第一の内部空間を有する貯留タンクと、
   密閉された第二の内部空間を有する容器と、
   前記第一の内部空間に貯留された前記燃料の蒸発燃料を前記第二の内部空間に圧送する圧送手段とを備える
   ことを特徴とする燃料貯留装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の燃料貯留装置において、
   前記容器は、前記第一の内部空間における上方に設けられている
   ことを特徴とする燃料貯留装置。
6. 請求項５記載の燃料貯留装置において、
   前記容器は、開閉自在に設けられ、開状態となったときに前記第一の内部空間に貯留された前記燃料の一部を収容可能に構成されている
   ことを特徴とする燃料貯留装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の燃料貯留装置において、
   前記容器の底部に設けられ、前記第二の内部空間の前記燃料を前記第一の内部空間に排出する燃料排出手段を備え、
   前記燃料貯留装置内の温度及び前記第一の内部空間に貯留された前記燃料の液面の位置の少なくともいずれか一方に基づいて、前記燃料排出手段を介して前記第二の内部空間の前記燃料が排出される
   ことを特徴とする燃料貯留装置。

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