JP2013181495A - 気液分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】キャニスタに連通する出口パイプの流出口に液体燃料が流入するのを防止する、気液分離装置を提供する。
【解決手段】この気液分離装置１０は、下側ケーシング３０と上側ケーシング２０とを接合してなり気液分離室Ｒを有するケーシング本体１５と、気液分離室Ｒに連通する入口パイプ３８と、気液分離室Ｒに連通しキャニスタに連通する出口パイプ２８と、液体燃料を出口パイプ２８の流出口２８ａに流入するのを防止する障壁４０とを備え、障壁４０は、上側ケーシング２０の天壁内面との間に隙間４９を設けて立設し、外側に通じるスリット状の通路４７を残して入口パイプ３８の流入口３８ａを囲んで形成され、出口パイプ２８の流出口２８ａは、通路４７の開口方向が流出口２８ａの開口方向に対して反対方向に配置されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、燃料タンク内と該燃料タンクの外部に配設されたキャニスタとを連通させるエバポ配管通路に配置され、燃料蒸気と一緒に流入する液体燃料が、キャニスタ側へ流れるのを防止するための気液分離装置に関する。

例えば、自動車の燃料タンクには、自動車が旋回したり傾いたりしたときに、燃料タンク内の液体燃料を、燃料タンクの外部に漏れるのを防止するカットバルブが取付けられている。

このカットバルブは、開口部を有するケースと該ケース内に配置されたフロート弁とを備え、燃料タンク内の液体燃料が傾いたり揺動したりしてフロート弁に浸漬すると、フロート弁が浮力により上昇して、ケースの開口部を閉塞することで、燃料の外部漏出が防止されるようになっている。

しかし、液体燃料の傾きや揺動の程度によっては、カットバルブのフロート弁が上昇してケースの開口部を閉塞する前に、開口部から液体燃料が浸入し、燃料タンク外のキャニスタへ流入する場合がある。

このような事態を防止するため、燃料タンク内と燃料タンク外のキャニスタとを連通させるエバポ配管通路には、液体燃料のキャニスタへの流入を阻止すると共に、燃料蒸気のキャニスタへの流入を許容する気液分離装置が配設されている。

従来のこの種の気液分離装置として、下記特許文献１には、気液分離室を有するケーシングと、ケーシングの下部に設けられ、気液分離室を燃料タンクに接続するための流入口と、ケーシングの先端部側の上部に設けられ、気液分離室をキャニスタに接続するための流出口と、気液分離室内に配設され、気液分離室内の液体燃料を流出口に流出するのを規制する規制部材とを備えたものが記載されている。前記規制部材は、流入口と流出口との間に配設され、流出口から流入口に向けて開いたＶ字形の第１リブと、ケーシングの内壁両側からハの字状に突出し、第１リブの両端に一部がオーバーラップする一対の第２リブとから構成されている。また、ケーシングの下壁からは、燃料タンクに連通する２本の弁側接続部が所定間隔をあけて垂設されており、一方の弁側接続部の流入口は、Ｖ字形の第１リブの内側に配置され、他方の弁側接続部の流入口は、その周囲にリブのない箇所に配置されている。

特許第４４９２４４１号公報

上記特許文献１の気液分離装置では、流出口が流入口よりも下方となるように車両が傾いて、気液分離室内に液体燃料が流入すると、第１リブと第２リブとで囲まれたスペースに液体燃料が滞留するようになっている。

しかしながら、Ｖ字形の第１リブとハの字状の一対の第２リブとの間には隙間が形成されているので、車両が大きく傾くと、この隙間から液体燃料が流動して、ケーシングの先端部側に溜まり、この溜まった液体燃料がケーシング先端部側の内壁面に形成された流出口に流入して、キャニスタ側へ流れてしまう可能性があった。

更に一方の弁側接続部の流入口は、Ｖ字形の第１リブの内側に配置されているものの、この第１リブの後方は開口しており、また、他方の弁側接続部の流入口は、その周囲に何らリブが配置されていないため、特許文献１の気液分離装置においては、気液分離室内で液体燃料が容易に流動して流出口に到達しやすい構造となっている。

したがって、本発明の目的は、キャニスタに連通する出口パイプの流出口に、液体燃料が流入するのをより効果的に防止できる、気液分離装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、燃料タンク内と該燃料タンクの外部に配設されたキャニスタとを連通させるエバポ配管通路に配置され、燃料蒸気と一緒に流入する液体燃料が、キャニスタ側へ流れるのを防止するための気液分離装置であって、下側ケーシングと上側ケーシングとを接合してなり、内部に気液分離室を形成するケーシング本体と、前記下側ケーシングの底面側に形成された流入口を通じて、前記気液分離室に連通するように前記下側ケーシングに設けられ、前記燃料タンク内に連通する配管に接続される入口パイプと、前記上側ケーシングに形成された流出口を通じて、前記気液分離室に連通するように前記上側ケーシングに設けられ、前記キャニスタに連通する配管に接続される出口パイプと、前記入口パイプの流入口から前記気液分離室内に流入する液体燃料を、前記出口パイプの流出口に流入するのを防止する障壁とを備え、前記障壁は、前記下側ケーシングの底面から前記上側ケーシングに向けて伸び、その上端部と上側ケーシングの天壁内面との間に隙間を設けて立設されていると共に、外側に通じるスリット状の通路を残して前記入口パイプの流入口を囲むように形成されており、前記出口パイプの流出口は、前記障壁の外側に配置され、前記スリット状の通路の開口方向が前記出口パイプの流出口に対して反対方向に配置されていることを特徴とする。

本発明の気液分離装置においては、前記障壁は、その一端部が前記下側ケーシングの内側面に連結され、他端部が前記下側ケーシングの内側面から離れた位置に配置され、前記スリット状の通路は、前記他端部と前記ケーシング本体の内側面との間に形成されていることが好ましい。

本発明の気液分離装置においては、前記下側ケーシングの底面に凹部が形成され、この凹部の側壁に前記入口パイプの前記流入口が形成され、前記入口パイプが前記下側ケーシングからほぼ水平方向に延出されていることが好ましい。

本発明によれば、車両の傾きや急激な加減速、旋回等により、燃料タンク内の液体燃料が傾いたり揺動したりして、入口パイプの流入口からケーシング本体の気液分離室内に液体燃料が流入しても、同入口パイプの流入口が障壁によって囲まれているので、液体燃料が障壁内周に衝突し障壁内に閉じ込めることができ、液体燃料を出口パイプの流出口に到達させにくくして、キャニスタ側へ流れることを効果的に防止することができる。

また、障壁に形成されたスリット状の通路を通じて、気液分離室内の障壁外側に溜まった液体燃料を障壁内に流入させることができ、車両が傾いた状態から水平に戻ったり、急加減速や旋回等が終わったりした場合には、流入口を通じて燃料タンク内にスムーズに返送することができる。

更にスリット状の通路は、その開口方向が出口パイプの流出口の開口方向に対して反対方向に配置されているので、車両が前後左右に傾いたりして、液体燃料が障壁内から排出されても、出口パイプの流出口に到達させにくくすることができる。

また、障壁の上端部と上側ケーシングの天壁内面との間には隙間が設けられているので、この隙間を通じて、入口パイプの流入口を通じて気液分離室内に流入した燃料蒸気を障壁内から排出して、出口パイプの流出口に流入させることができると共に、障壁内に閉じ込められた液体燃料が燃料蒸気に押し出されて出口パイプの流出口へと流入することを防止することができる。

本発明に係る気液分離装置の一実施形態を示す斜視図である。 同気液分離装置の構成部品を示しており、（ａ）は上側ケーシングを裏面側から見た場合の斜視図、（ｂ）は下側ケーシングの斜視図である。 同気液分離装置の平面図である。 同気液分離装置の、図３のＡ−Ａ矢示線における断面図である。 同気液分離装置を適用した燃料タンクの概略構成図である。

以下、図１〜５を参照して、本発明の気液分離装置の一実施形態について説明する。

図５に示すように、この実施形態における気液分離装置１０は、燃料タンク１の内部に取付けられて、燃料タンク１の内部と、燃料タンク１の外部に配設されたキャニスタ２とを連通させるエバポ配管通路３の途中に配置されるようになっている。エバポ配管通路３は、気液分離装置１０をカットバルブ４に接続するための配管３ａと、気液分離装置１０をキャニスタ２に接続するための配管３ｂとからなる。なお、カットバルブ４は特に図示はしないが、開口部が形成されたケースと、該ケース内に昇降可能に配置されたフロート弁とを備えている。また、配管３ｂの途中には、燃料タンク１の内部圧力を調整するための、チェックバルブ５が配置されている。

図１及び図４に示すように、この実施形態の気液分離装置１０は、下側ケーシング３０と上側ケーシング２０とを接合してなり、内部に気液分離室Ｒを形成するケーシング本体１５を有している。

まず、上側ケーシング２０について説明する。図１及び図２（ａ）に示すように、この実施形態における上側ケーシング２０は、略正方形状の天壁２１と、該天壁２１の周縁から下方に向けて垂設した周壁２３と、この周壁２３の下端外周から外方に向けて広がったフランジ部２５とを有している。また、周壁２３及びフランジ部２５は、平面的に見て、天壁２１の形状に対応して略正方形状をなすと共に、その４つの角部がＲ状の曲面形状を呈している。更に図３に示すように、上側ケーシング２０の斜めに対向する一対の角部の方が、もう一対の角部よりも大きなＲ形状をなしている。

図１及び図４に示すように、上側ケーシング２０には、ケーシング本体１５の気液分離室Ｒに連通する円筒状の出口パイプ２８が設けられている。この出口パイプ２８は、上側ケーシング２０の周壁２３の外面から所定長さで突設されていると共に、その基端部が上側ケーシング２０の内部に突出するように配設されており、流出口２８ａが気液分離室Ｒ内に配置されている（図１、図２（ａ）及び図４参照）。

図１に示すように、この実施形態の出口パイプ２８は、上側ケーシング２０の天壁２１と一体に形成されて、その基端側の流出口２８ａが、気液分離室Ｒの中心Ｃに対して、出口パイプ２８が取付けられた周壁２３側に偏位して設けられている（図４参照）。また、出口パイプ２８は、基端部から先端部側に向けて、斜め下方に延出した形状をなしている（図４参照）。更に図４及び図５に示すように、出口パイプ２８の先端部にはキャニスタ２に連通する配管３ｂが接続され、これにより気液分離装置１０の気液分離室Ｒがキャニスタ２に連通するようになっている。

次に下側ケーシング３０について説明する。図２（ｂ）に示すように、この実施形態における下側ケーシング３０は、前述した上側ケーシング２０に適合した形状をなしており、略正方形状の底壁３１と、該底壁３１の周縁から上方に向けて垂設した周壁３３と、この周壁３３の上端外周から外方に向けて広がり、前記上側ケーシング２０のフランジ部２５と接合するフランジ部３５とを有している。周壁３３及びフランジ部３５は、底壁３１の形状に対応して略正方形状をなし、４つの角部がＲ状の曲面形状を呈していると共に、斜めに対向する一対の角部が他の一対の角部よりも大きなＲ形状をなしている。

図４に示すように、下側ケーシング３０の底壁３１の所定箇所は、底壁外面から箱状に突出した形状をなし、この突出部分の内部に、周壁３３の一側面に対して平行に伸びると共に、上方が開口した長方形状の凹部３７が形成されている（図２（ｂ）及び図４参照）。この凹部３７が形成された突出部分の外面から、互いに平行に配置された一対の入口パイプ３８，３８がほぼ水平方向に突設されている。

また、図４に示すように、各入口パイプ３８の流入口３８ａは凹部３７の側壁に形成されており、これらの流入口３８ａ，３８ａ及び凹部３７を介して、一対の入口パイプ３８，３８がケーシング本体１５の気液分離室Ｒに連通するようになっている。更に一対の入口パイプ３８，３８には、カットバルブ４に連通する配管３ａ，３ａがそれぞれ接続されており、これらのカットバルブ４を通して、気液分離装置１０の気液分離室Ｒと燃料タンク１の内部とが互いに連通するようになっている。

そして、この気液分離装置１０においては、入口パイプ３８の流入口３８ａから気液分離室Ｒ内に流入する液体燃料を、出口パイプ２８の流出口２８ａに流入するのを防止する障壁４０が設けられている。

図２（ｂ）、図３及び図４に示すように、この障壁４０は、下側ケーシング３０の底壁３１の内面から上側ケーシング２０に向けて伸び、その上端部と上側ケーシング２０の天壁２１の内面との間に隙間４９を設けて立設されていると共に、外側に通じるスリット状の通路４７を残して、各入口パイプ３８の流入口３８ａ，３８ａに連通する凹部３７の開口部を囲むように形成されている。

この実施形態の障壁４０は、図２（ｂ）及び図３に示すように、長板状をなし下側ケーシング３０の周壁３３の内側面に連結された一端部４１と、同じく長板状をなし下側ケーシング３０の周壁３３の内側面から離れた位置において、前記一端部４１に対して平行に配置された他端部４３と、両端部４１，４３の間に設けられ、各入口パイプ３８の流入口３８ａ，３８ａに連通する凹部３７の開口部を囲む中間部４５とから構成されている。

図３に示すように、障壁４０の一端部４１と他端部４３との間には、上下方向に伸びるスリット状の通路４７が形成されており、該通路４７は、図３の矢印Ｃで示すように、ケーシング本体１５の入口パイプ３８が連結された内壁に向けて開口している。

図２（ｂ）及び図３に示すように、前記中間部４５は、凹部３７の入口パイプ３８側の長辺に沿って配置された側壁４５ａと、該側壁４５ａに対して平行に、且つ、出口パイプ２８の流出口２８ａから所定間隔をあけて配置された側壁４５ｂと、両側壁４５ａ，４５ｂに対して直交し、両者の一端部どうしを連結する連結壁４５ｃとからなり、平面視において略コ字状をなしている。

そして、出口パイプ２８の流出口２８ａは、障壁４０の外側に配置されており、かつ、スリット状の通路４７ａの開口方向（図３の矢印Ｃ参照）と反対側に配置されている。

更に図４に示すように、障壁４０の上端部と上側ケーシング２０の天壁２１の内面との間の隙間４９は、その長さＤが１〜５ｍｍであることが好ましく、１〜２ｍｍであることがより好ましい。前記隙間４９の長さＤが１ｍｍ未満だと、入口パイプ３８の流入口３８ａ及び凹部３７を通じて、気液分離室Ｒ内に流入した燃料蒸気を、障壁４０内から排出しにくくなり、長さＤが５ｍｍを超えると、障壁４０内から液体燃料が排出されやすくなる。

なお、この実施形態における障壁は、例えば、渦巻き状に巻回した形状や、Ｕ字状や、Ｖ字状、コ字状、円弧状等をなしていてもよく、入口パイプ３８の流入口３８ａを囲むように形成されて、障壁内外に通じる通路を有し、且つ、その通路の開口方向が出口パイプの流出口の開口方向に対して反対方向に配置される構造であれば、特に限定されるものではない。

次に上記構造をなした気液分離装置１０の作用効果について説明する。

始めに気液分離装置１０の燃料タンク１への取付方法について説明する。まず、上側ケーシング２０の４つの角部のＲ形状を、下側ケーシング３０の角部のＲ形状に整合させると共に、上側ケーシング２０のフランジ部２５を下側ケーシング３０のフランジ部３５に当接させて、超音波溶着や熱板溶着、接着剤等の各種の接合手段により、フランジ部２５，３５どうしを互いに接合させる。

すると、入口パイプ３８と出口パイプ２８の軸方向が同一で、かつ、入口パイプ３８と出口パイプ２８とが互いに逆向きに突設する方向となると共に、出口パイプ２８の流出口２８ａと障壁４０の通路４７の開口方向とが反対方向となるように、下側ケーシング３０に上側ケーシング２０が取付けられることとなる（図１及び図３参照）。

そして、一対の入口パイプ３８，３８に、カットバルブ４が接続された配管３ａ，３ａをそれぞれ接続すると共に、出口パイプ２８に、キャニスタ２に連通し途中にチェックバルブ５が接続された配管３ｂを接続した後、図示しない取付金具（燃料タンク１が金属製の場合）や、溶着（燃料タンク１が樹脂製の場合）、その他の取付手段を介して、燃料タンク１の天井面に気液分離装置１０を取付けることができる（図４及び図５参照）。なお、気液分離装置１０を燃料タンク１に取付けた後、入口パイプ３８及び出口パイプ２８に配管３ａ，３ｂを接続するようにしてもよい。

このとき、この実施形態では、一対の入口パイプ３８，３８が、下側ケーシング３０の外面からほぼ水平方向に延出されているので、気液分離装置１０全体を薄くコンパクトに構成することができ、燃料タンク１の内部における設置スペースを小さくすることができる。なお、気液分離装置１０が燃料タンク１の外部に配置された場合にも、その設置スペースを小さくすることができる。

また、出口パイプ２８は、上側ケーシング２０の外面から斜め下方に延出しているので、出口パイプ２８に接続される配管３ｂを燃料タンク１の天井面に干渉させにくくすることができると共に、気液分離装置１０を燃料タンク１に取付けた後、出口パイプ２８に配管３ｂを接続しやすくなる。

そして、車両の傾きや急な加減速、旋回等によって、燃料タンク１内の液体燃料が傾いたり揺動したりして、カットバルブ４のフロート弁が開口部を閉塞する前に、配管３ａを通じて液体燃料が、各入口パイプ３８の流入口３８ａ，３８ａ及び凹部３７を通過して気液分離室Ｒ内に流入しても、この気液分離装置１０においては、各入口パイプ３８の流入口３８ａ，３８ａが障壁４０によって囲まれているので、液体燃料が障壁内周に衝突して障壁内に閉じ込めることができ、その結果、液体燃料を出口パイプ２８の流出口２８ａに到達させにくくすることができ、液体燃料が出口パイプ２８の流出口２８ａから配管３ｂを通じてキャニスタ２側へ流れることを効果的に防止することができる。

ところで、車両が前後左右に大きく傾いたり旋回したりした場合には、障壁４０内に閉じ込められた液体燃料が、スリット状の通路４７を通じて障壁４０の外側に排出されることがある。このような場合でも、図３に示すように、スリット状の通路４７は、その開口方向（矢印Ｃ参照）が出口パイプ２８の流出口２８ａに対して反対方向に配置されているので、上記のように液体燃料が障壁４０内から排出されても、出口パイプ２８の流出口２８ａに到達させにくくすることができる。

また、液体燃料が、障壁４０外側の空間５１（図３及び図４参照）に溜まることがあるが、障壁４０にスリット状の通路４７が形成されているので、この通路４７を通じて空間５１に溜まった液体燃料を障壁４０内に流入させることができる。そのため、車両の傾きが水平に戻ったり、急な加減速や旋回が終わったりした場合に、通路４７を通じて障壁４０内に流入した液体燃料を、入口パイプ３８や配管３ａ、カットバルブ４を介して燃料タンク１内にスムーズに返送することができる。

更に図４に示すように、障壁４０の上端部と上側ケーシング２０の天壁２１の内面との間には、所定長さＤの隙間４９が設けられているので、この隙間４９を通じて、入口パイプ３８の流入口３８ａを通じて気液分離室Ｒ内に流入した燃料蒸気を障壁４０内から排出して、出口パイプ２８の流出口２８ａに流入させることができる。また、このように燃料蒸気を障壁４０内から排出することができるので、障壁４０内に閉じ込められた液体燃料が燃料蒸気に押し出されて出口パイプ２８の流出口２８ａへと流入することを防止することができる。

また、この実施形態においては、障壁４０の他端部４３と、ケーシング本体１５の内側面との間に、スリット状の通路４７が形成されているので、この通路４７を通じて障壁４０外側の空間５１に溜まった液体燃料を、障壁４０内にスムーズに流入させることができると共に、入口パイプ３８の流入口３８ａから流入した液体燃料が、障壁４０内に滞留しやすくして、出口パイプ２８の流出口２８ａに達するのをより効果的に抑制できる。

更に本実施形態においては、下側ケーシング３０の底壁内面に凹部３７が形成されていると共に、この凹部３７の側壁に入口パイプ３８の開口３８ａが形成されているため、気液分離室Ｒ内に流入した液体燃料が凹部３７に溜まるので、液体燃料が入口パイプ３８の流入口３８ａに流入しやすくなり、燃料タンク１内に液体燃料を返送しやすくすることができる。

また、入口パイプ３８を下側ケーシング３０に設け、出口パイプ２８を上側ケーシング２０に設けたことにより、入口パイプ３８はより下方に、出口パイプ２８はより上方に配置しやすくなるので、液体燃料が出口パイプ２８の流出口２８ａに流入しにくくすることができると共に、気液分離室Ｒ内に流入した液体燃料を入口パイプ３８から燃料タンク１内に返送しやすくすることができる。

なお、燃料タンク１内の圧力が上昇した場合には、燃料タンク１内の燃料蒸気が、カットバルブ４や配管３ａ、入口パイプ３８を通じて気液分離室Ｒ内に流入し、上述したように障壁４０の上端部と上側ケーシング２０の天壁２１の内面との隙間４９を通って、出口パイプ２８の流出口２８ａ内に流入して、チェックバルブ５や配管３ｂを通じてキャニスタ２へ流出されることで、燃料タンク１内の圧力が低下するようになっている。

一方、燃料タンク１内の圧力が所定値よりも低下すると、外部空気が、キャニスタ２、配管３ｂ、チェックバルブ５、気液分離装置１０の出口パイプ２８、気液分離室Ｒ、凹部３７、入口パイプ３８、配管３ａ、カットバルブ４をそれぞれ通過して、燃料タンク１内に流入することにより、燃料タンク１内の圧力が上昇するようになっている。このとき、障壁４０内に溜まった液体燃料も、入口パイプ３８を通じて燃料タンク１内に返送されるようになっている。

１ 燃料タンク
２ キャニスタ
１０ 気液分離装置
１５ ケーシング本体
２０ 上側ケーシング
２１ 天壁
２８ 出口パイプ
２８ａ 流出口
３０ 下側ケーシング
３１ 底壁
３５ フランジ部
３７ 凹部
３８ 入口パイプ
３８ａ 流入口
４０ 障壁
４１ 一端部
４３ 他端部
４７ 通路
４９ 隙間
Ｒ 気液分離室

Claims (3)

1. 燃料タンク内と該燃料タンクの外部に配設されたキャニスタとを連通させるエバポ配管通路に配置され、燃料蒸気と一緒に流入する液体燃料が、キャニスタ側へ流れるのを防止するための気液分離装置であって、
   下側ケーシングと上側ケーシングとを接合してなり、内部に気液分離室を形成するケーシング本体と、
   前記下側ケーシングの底面側に形成された流入口を通じて、前記気液分離室に連通するように前記下側ケーシングに設けられ、前記燃料タンク内に連通する配管に接続される入口パイプと、
   前記上側ケーシングに形成された流出口を通じて、前記気液分離室に連通するように前記上側ケーシングに設けられ、前記キャニスタに連通する配管に接続される出口パイプと、
   前記入口パイプの流入口から前記気液分離室内に流入する液体燃料を、前記出口パイプの流出口に流入するのを防止する障壁とを備え、
   前記障壁は、前記下側ケーシングの底面から前記上側ケーシングに向けて伸び、その上端部と上側ケーシングの天壁内面との間に隙間を設けて立設されていると共に、外側に通じるスリット状の通路を残して前記入口パイプの流入口を囲むように形成されており、前記出口パイプの流出口は、前記障壁の外側に配置され、前記スリット状の通路の開口方向が前記出口パイプの流出口に対して反対方向に配置されていることを特徴とする気液分離装置。
2. 前記障壁は、その一端部が前記下側ケーシングの内側面に連結され、他端部が前記下側ケーシングの内側面から離れた位置に配置され、前記スリット状の通路は、前記他端部と前記ケーシング本体の内側面との間に形成されている請求項１記載の気液分離装置。
3. 前記下側ケーシングの底面に凹部が形成され、この凹部の側壁に前記入口パイプの前記流入口が形成され、前記入口パイプが前記下側ケーシングからほぼ水平方向に延出されている請求項１又は２記載の気液分離装置。