JP2012087644A - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】キャニスタを大型化することなく給油時に燃料タンクで大量発生するベーパを外部へ洩らさず処理すること。
【解決手段】給油時に燃料タンク１１で発生するベーパはベーパライン２６によりキャニスタ１２へ導かれる。燃料タンク１１の導入管２１には、給油口２１ａに挿入された給油ガンの吹き出し口よりも給油口２１ａの側にて絞り管２４が設けられる。絞り管２４は、燃料タンク１１の側へ縮径する縮径部２４ａを含む。ベーパライン２６には、ベーパを燃料成分と空気成分とに分離する分離器４１が設けられる。分離器４１のベーパ室４３には、ベーパライン２６からベーパが導入され、ベーパから分離膜４５が燃料成分を吸収して空気成分と分離する。分離器４１のエア室４４には、エアライン４６と、分離膜４５を透過した燃料成分を燃料タンク１１へ回収するための回収ライン４７が接続される。
【選択図】 図１

Description

この発明は、燃料タンクで発生する蒸発燃料を外部へ漏らすことなく処理する蒸発燃料処理装置に関する。

従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１に記載される装置が知られている。この装置は、燃料タンクで発生する蒸発燃料（ベーパ）を吸着するキャニスタと、燃料タンクとキャニスタとの間を結ぶ第１蒸発燃料通路と、燃料タンクで発生する蒸発燃料を給油管に流出する第２蒸発燃料通路とを備える。この装置において、第２蒸発燃料通路の先端部に開口部を形成し、その先端部を、給油管に挿入されて給油ガンの燃料吹き出し口より下流側で給油管に連結する。これにより、給油時に、燃料タンクで発生する蒸発燃料を、第２蒸発燃料通路を経由し、給油燃料と共に燃料タンクの中へ還流することができ、給油時に燃料タンクで発生する蒸発燃料の外部への放出を抑制するようになっている。

特開平８−１８９４２４号公報

ところが、給油時に燃料タンクで発生する蒸発燃料が大量であるため、特許文献１に記載の装置では、第２蒸発燃料通路を経由した燃料タンクへの還流だけでは、大量に発生した蒸発燃料を処理し切れないおそれがあった。また、燃料タンクへ還流させることのできない残りの蒸発燃料をキャニスタに吸着させるには、キャニスタを大型化する必要があった。このため、装置の車両への搭載性が悪化するおそれがあった。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、キャニスタを大型化することなく、給油時に燃料タンクで大量に発生する蒸発燃料を外部へ漏らすことなく処理することを可能とした蒸発燃料処理装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、燃料を貯留する燃料タンクと、燃料タンクへ燃料を導入するための導入管と、導入管は、一端に給油ガンが挿入される給油口を含むことと、燃料タンクで発生する蒸発燃料を吸着するためのキャニスタと、燃料タンクとキャニスタとの間に設けられる蒸発燃料通路と、給油口に挿入された給油ガンの燃料吹き出し口が位置する部分よりも給油口の側にて導入管の内側に設けられる絞り管と、絞り管は、導入管の内側にて給油口の近傍から燃料タンクの側へ向けて導入管から離隔するように縮径された縮径部を含むこととを備えた蒸発燃料処理装置であって、蒸発燃料通路に設けられ、燃料タンクで発生する蒸発燃料を燃料成分と空気成分とに分離する分離器と、分離器は、容器と、容器を蒸発燃料室と空気室とに区画する分離膜とを含み、蒸発燃料室には、蒸発燃料通路を介して燃料タンクで発生した蒸発燃料が導入され、その導入された蒸発燃料から分離膜が燃料成分を吸収して空気成分と分離し、分離された空気成分が蒸発燃料通路を介してキャニスタへ導かれることと、分離器の空気室には、大気を導入するための大気通路と、分離膜を透過した燃料成分を燃料タンクへ回収するために導入管へ導くための回収通路とが接続されることと、回収通路の先端が、導入管と絞り管の縮径部との間に連通することとを備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、給油時に給油口に挿入された給油ガンの燃料吹き出し口から燃料が導入管の中に吹き出されることにより、燃料タンクに燃料が導入される。このとき、燃料タンクで大量に発生する蒸発燃料は、蒸発燃料通路を介してキャニスタへ導かれようとする。その際、分離器では、蒸発燃料室に導入された蒸発燃料の一部から分離膜により燃料成分が吸収され空気成分と分離され、その分離された空気成分が蒸発燃料通路を介してキャニスタへ導かれる。また、給油時には、給油ガンの燃料吹き出し口から導入管に燃料が導入されることで、導入管と絞り管の縮径部との間に負圧が発生し、この部分に連通する回収通路の先端に負圧が作用する。この負圧が回収通路を介して分離器の空気室に作用することにより、分離膜を透過した燃料成分が回収通路を介して導入管に導かれ、燃料タンクへと回収される。更に、空気室に負圧が作用することで、大気通路を通じて空気室に大気が導入される。この導入された大気により、大気室が掃気され、大気室内の燃料成分の圧力が低下し、分離膜による蒸発燃料からの燃料成分の分離が促進される。このように、給油時に、燃料タンクで大量に発生する蒸発燃料の一部が凝縮されて分離器、回収通路及び導入管を介して燃料タンクに回収されるので、蒸発燃料通路を介してキャニスタに導かれる蒸発燃料の量が低減される。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、大気通路の一端が、縮径部よりも給油口の側にて絞り管の内側に連通することを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、給油時には、給油口を開けることにより、大気通路の一端が大気に開放され、給油口から絞り管及び導入管に吸い込まれる空気の一部が大気通路に導入され、分離器の空気室に導入される。非給油時には、給油口を閉めることにより、大気通路の一端が大気から遮断される。

上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、大気通路を開閉する開閉手段を更に備え、開閉手段は、給油時に開き、給油時以外に閉じることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、給油時に、開閉手段を開くことにより、大気通路が大気に開放され、大気通路から分離器の空気室に大気が導入される。給油時以外に、開閉手段を閉じることにより、大気通路が大気から遮断される。

上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、開閉手段は、電磁弁であることと、給油時を検出するための給油時検出手段と、給油時検出手段の検出結果に基づいて電磁弁を制御するための制御手段とを備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項３に記載の発明の作用に加え、給油時検出手段により給油時が検出されることにより、制御手段により電磁弁が開かれ、大気通路が大気に開放され、大気通路から分離器の空気室に大気が導入される。給油時検出手段により給油時が検出されないことで、制御手段により電磁弁が閉じられ、大気通路が大気から遮断される。

請求項１に記載の発明によれば、キャニスタを大型化することなく、給油時に燃料タンクで大量に発生するベーパを外部へ漏らすことなく処理することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、大気通路を開閉するために、特別な開閉手段を設ける必要がなく、蒸発燃料処理装置の構成の簡略化に寄与できる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、給油時以外のときに、分離器の燃料成分が大気通路から外部へ漏れることを防止することができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の効果に加え、大気通路の一端を導入管の給油口に配管する必要がなく、大気通路を必要に応じて自由に配管することができる。

第１実施形態に係り、蒸発燃料処理装置を示す概略構成図。 同実施形態に係り、導入管の給油口の近傍を示す断面図。 同実施形態に係り、分離器を示す断面図。 第２実施形態に係り、蒸発燃料処理装置を示す概略構成図。

＜第１実施形態＞
以下、本発明における蒸発燃料処理装置を具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図１に、この実施形態の蒸発燃料処理装置１を概略構成図により示す。自動車に搭載された蒸発燃料処理装置１は、燃料タンク１１で発生する蒸発燃料（ベーパ）を大気中へ拡散（放出）させることなく捕集して処理するためのものである。この装置は、燃料を貯留する燃料タンク１１の他に、燃料タンク１１で発生するベーパを吸着するためのキャニスタ１２を備える。キャニスタ１２には、ベーパを吸着するための活性炭よりなる吸着剤１３が内蔵される。

燃料タンク１１には、燃料を導入するための導入管２１が設けられる。この導入管２１は、一端に給油ガン２（図２参照）が挿入される給油口２１ａを含む。給油口２１ａには、キャップ２２が着脱可能に設けられる。キャップ２２を開けて給油ガン２により、導入管２１に燃料を注入することにより、燃料タンク１１に燃料が供給される。また、導入管２１には、燃料タンク１１との間に、周知の循環ライン２３が設けられる。

キャニスタ１２は、燃料タンク１１で発生するベーパを内部に導入するためのベーパポート１４と、キャニスタ１２に捕集されたベーパをパージするためのパージポート１５と、キャニスタ１２の内部に大気を導入するための大気ポート１６とを含む。燃料タンク１１とキャニスタ１２との間には、蒸発燃料通路（ベーパライン）２６が設けられる。ベーパライン２６の一端は、キャニスタ１２のベーパポート１４に接続される。燃料タンク１１の中にて、ベーパライン２６の入口には、フロート弁より構成される給油規制バルブ１７及びカットオフバルブ１８等が設けられる。パージポート１５から延びるパージライン２７は、エンジンの吸気通路３１に接続される。より詳しくは、パージライン２７の一端は、スロットルバルブ３２より下流の吸気通路３１に接続される。パージライン２７の途中には、パージ制御弁２８が設けられる。パージライン２７には、キャニスタ１２に吸着されたベーパが、吸気通路３１へパージさせるために流れる。パージ制御弁２８は、パージライン２７におけるベーパの流量を調節するために開度が制御されるようになっている。

図２に、導入管２１の給油口２１ａの近傍を断面図により示す。図１，２に示すように、給油口２１ａの近傍において、導入管２１の内側には、絞り管２４が設けられる。絞り管２４は、給油口２１ａに挿入された給油ガン２の燃料吹き出し口２ａが位置する部分よりも給油口２ａの側にて導入管２１の内側に設けられる。絞り管２４は、導入管２１の内側にて、給油口２１ａの近傍から燃料タンク１１の側へ向けて導入管２１から離隔するように縮径された縮径部２４ａを含む。

図１に示すように、ベーパライン２６には、燃料タンク１１で発生するベーパを燃料成分と空気成分とに分離する分離器４１が設けられる。図３に、この分離器４１を断面図により示す。分離器４１は、容器４２と、その容器４２を蒸発燃料室（ベーパ室）４３と空気室（エア室）とに区画する分離膜４５とを含む。この分離膜４５は、ベーパから燃料成分を吸収して空気成分と分離するようになっている。この実施形態では、分離膜４５として、主として炭化水素（ＨＣ）を分離する溶解拡散膜を使用することができる。この他、分離膜４５として、シリコーン樹脂を使用することができる。シリコーン樹脂は、空気に対し炭化水素（ＨＣ）が２４倍通り易い特性を有する。ベーパ室４３に対応して、容器４２には、ベーパを導入するベーパ導入ポート４２ａ（Ａ）と、ベーパを導出するベーパ導出ポート４２ｂ（Ｂ）が設けられる。また、エア室４４に対応して、容器４２には、大気を導入するエア導入ポート４２ｃ（Ｃ）と、燃料成分を導出する燃料導出ポート４２ｄ（Ｄ）が設けられる。

図１に示すように、ベーパ室４３には、燃料タンク１１で発生したベーパが、ベーパライン２６及びベーパ導入ポート４２ａを介して導入される。その導入されたベーパから分離膜４５が燃料成分を吸収して空気成分と分離し、分離された空気成分がベーパ導出ポート４２ｂ及びベーパライン２６を介してキャニスタ１２へ導かれるようになっている。分離器４１のエア室４４に大気を導入するために、エア導入ポート４２ｃには、大気通路（エアライン）４６が接続される。また、分離膜４５を透過した燃料成分を導入管２１へ導いて燃料タンク１１へ回収するために、燃料導出ポート４２ｄには、回収通路（回収ライン）４７接続される。図１，２に示すように、回収ライン４７の先端は、導入管２１と絞り管２４の縮径部２４ａとの間に連通する。また、エアライン４６の一端は、縮径部２４ａよりも給油口２１ａの側にて絞り管２４の内側に連通する。

この実施形態では、導入管２１のキャップ２２が、エアライン４６を開閉する開閉手段に相当する。そして、このキャップ２２は、給油時に給油口２１ａから取り外されることで、エアライン４６の一端を大気に開放し、給油時以外に給油口２１ａに嵌められることで、エアライン４６の一端を閉じて大気から遮断するようになっている。

以上説明したこの実施形態の蒸発燃料処理装置１によれば、図２に示すように、給油時に給油口２１ａに挿入された給油ガン２の燃料吹き出し口２ａから燃料が導入管２１の中に吹き出されることにより、燃料タンク１１に燃料が導入される。このとき、燃料タンク１１の中で大量に発生するベーパは、ベーパライン２６を介してキャニスタ１２へ導かれようとする。その際、分離器４１では、ベーパ室４３に導入されたベーパの一部から分離膜４５により燃料成分が吸収されて空気成分と分離される。そして、その分離された空気成分がベーパライン２６を介してキャニスタ１２へ導かれる。

また、給油ガン２の燃料吹き出し口２ａから導入管２１に燃料が導入されることにより、導入管２１と絞り管２４の縮径部２４ａとの間に負圧が発生する。そして、この部分に連通する回収ライン４７の先端に、発生した負圧が作用する。この負圧が回収ライン４７を介して分離器４１のエア室４４に作用することにより、分離膜４５を透過した燃料成分が回収ライン４７を介して導入管２１に導かれ、燃料タンク１１へと回収される。

更に、分離器４１のエア室４４に負圧が作用することで、エアライン４６を通じてエア室４４に大気が導入される。この導入された大気により、エア室４４が掃気され、エア室４４の中の燃料成分の圧力が低下する。この結果、分離膜４５によるベーパからの燃料成分の分離を促進することができる。このように、給油時に、燃料タンク１１で大量に発生するベーパの一部が分離器４１にて凝縮され、分離器４１から回収ライン４７及び導入管２１を介して燃料タンク１１へ回収されるので、ベーパライン２６を介してキャニスタ１２に導かれるベーパの量が低減される。このため、給油時に燃料タンク１１で発生する大量のベーパを処理するために、キャニスタ１２の容量を大きくする必要がなく、キャニスタ１２を小型化することができる。この意味で、キャニスタ１２を大型化することなく、給油時に燃料タンク１１で大量に発生するベーパを外部へ漏らすことなく処理することができる。

この実施形態では、給油時には、キャップ２２を外して給油口２１ａを開けることにより、エアライン４６の一端が大気に開放される。そして、給油口２１ａから絞り管２４及び導入管２１に吸い込まれる空気の一部がエアライン４６に導入され、分離器４１のエア室４４に導入される。一方、非給油時には、キャップ２２により給油口２１ａを閉めることにより、エアライン４６の一端が大気から遮断される。このため、給油時以外のときに、分離器４１の燃料成分がエアライン４６から外部へ漏れることを防止することができる。また、エアライン４６を開閉するために、給油口２１ａを開閉するキャップ２２が利用されるので、特別な開閉手段を別途設ける必要がなく、蒸発燃料処理装置１の構成の簡略化に寄与できる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明における蒸発燃料処理装置を具体化した第２実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図４に、この実施形態の蒸発燃料処理装置１を概略構成図により示す。この実施形態では、エアライン４６の開閉手段の構成の点で第１実施形態と構成が異なる。すなわち、この実施形態では、エアライン４６を開閉する開閉手段として、電磁弁５１が設けられる。電磁弁５１は、給油時に開き、給油時以外に閉じるように構成される。この実施形態では、給油時を検出するための給油時検出手段として、リッドスイッチ５２が設けられる。このリッドスイッチ５２は、自動車のボディにおいて、導入管２１のキャップ２２を覆うために設けられた蓋板の開きを検出するようになっている。このリッドスイッチ５２は、給油時に蓋板が開かれることでオンとなり、それ以外のときはオフとなる。また、この実施形態では、リッドスイッチ５２の検出結果に基づいて電磁弁５１を制御するための制御手段である電子制御装置（ＥＣＵ）５３が設けられる。すなわち、このＥＣＵ５３は、リッドスイッチ５２がオンとなるときは、給油時であるとして、電磁弁５１を開き、リッドスイッチ５２がオフとなるときは、給油時以外であるとして、電磁弁５１を閉じるようになっている。

従って、この実施形態では、リッドスイッチ５２がオンとなって給油時が検出されることにより、ＥＣＵ５３により電磁弁５１が開かれ、エアライン４６が大気に開放され、エアライン４６から分離器４１のエア室４４に大気が導入される。一方、リッドスイッチ５２がオフとなって給油時が検出されないことにより、ＥＣＵ５３により電磁弁５１が閉じられ、エアライン４６が大気から遮断される。このため、第１実施形態とは異なり、エアライン４６の一端を導入管２１の給油口２１ａに配置する必要がなく、エアライン４６を必要に応じて自由に配管することができる。

なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で、構成の一部を適宜に変更して実施することもできる。

例えば、前記第２実施形態では、給油時検出手段としてリッドスイッチ５２を設けたが、キャップ２２の着脱を検出するセンサを給油時検出手段として設けることもできる。

この発明は、通常のガソリンエンジン自動車やハイブリッド自動車に利用することができる。

１ 蒸発燃料処理装置
２ 給油ガン
２ａ 燃料吹き出し口
１１ 燃料タンク
１２ キャニスタ
２１ 導入管
２１ａ 給油口
２２ キャップ（開閉手段）
２４ 絞り管
２４ａ 縮径部
２６ ベーパライン(蒸発燃料通路)
４１ 分離器
４２ 容器
４３ ベーパ室（蒸発燃料室）
４４ エア室（空気室）
４５ 分離膜
４６ エアライン（大気通路）
４７ 回収ライン（回収通路）
５１ 電磁弁（開閉手段）
５２ リッドスイッチ（給油時検出手段）
５３ ＥＣＵ（制御手段）

Claims (4)

1. 燃料を貯留する燃料タンクと、
   前記燃料タンクへ燃料を導入するための導入管と、
   前記導入管は、一端に給油ガンが挿入される給油口を含むことと、
   前記燃料タンクで発生する蒸発燃料を吸着するためのキャニスタと、
   前記燃料タンクと前記キャニスタとの間に設けられる蒸発燃料通路と、
   前記給油口に挿入された前記給油ガンの燃料吹き出し口が位置する部分よりも前記給油口の側にて前記導入管の内側に設けられる絞り管と、
   前記絞り管は、前記導入管の内側にて前記給油口の近傍から前記燃料タンクの側へ向けて前記導入管から離隔するように縮径された縮径部を含むことと
   を備えた蒸発燃料処理装置であって、
   前記蒸発燃料通路に設けられ、前記燃料タンクで発生する蒸発燃料を燃料成分と空気成分とに分離する分離器と、
   前記分離器は、容器と、前記容器を蒸発燃料室と空気室とに区画する分離膜とを含み、前記蒸発燃料室には、前記蒸発燃料通路を介して前記燃料タンクで発生した蒸発燃料が導入され、その導入された蒸発燃料から前記分離膜が前記燃料成分を吸収して前記空気成分と分離し、前記分離された空気成分が前記蒸発燃料通路を介して前記キャニスタへ導かれることと、
   前記分離器の前記空気室には、大気を導入するための大気通路と、前記分離膜を透過した燃料成分を前記燃料タンクへ回収するために前記導入管へ導くための回収通路とが接続されることと、
   前記回収通路の先端が、前記導入管と前記絞り管の前記縮径部との間に連通することと
   を備えたことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
2. 前記大気通路の一端が、前記縮径部よりも前記給油口の側にて前記絞り管の内側に連通することを特徴とする請求項１に記載の蒸発燃料処理装置。
3. 前記大気通路を開閉する開閉手段を更に備え、前記開閉手段は、給油時に開き、給油時以外に閉じることを特徴とする請求項１に記載の蒸発燃料処理装置。
4. 前記開閉手段は、電磁弁であることと、
   前記給油時を検出するための給油時検出手段と、
   前記給油時検出手段の検出結果に基づいて前記電磁弁を制御するための制御手段と
   を備えたことを特徴とする請求項３に記載の蒸発燃料処理装置。

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