JP5400777B2 - 液体分離器 - Google Patents

Description

本発明は、液体分離器、特に燃料供給システムに用いられる液体分離器に関する。

多くの場合、自動車の燃料供給システムは、燃料が収容される燃料タンクとエンジンに燃料を送り込むタンク内燃料ポンプとを有している。通常、燃料が送り込まれる前においては燃料蒸気が燃料タンク内に充満している。燃料蒸気を、蒸気管を介して蒸気キャニスタに、そして最終的にはエンジンに排出する蒸発ガス制御装置が開発されている。しかしながら、時として燃料蒸気とともに液滴が運ばれることがあり、蒸気キャニスタの容量や性能に悪影響を及ぼす。

本発明の好ましい自動車用燃料供給システムに用いられる液体分離器の一つの実施形態においては、該液体分離器は、流入部を有し、該流入部には、燃料タンクに連通するとともに空間内に延びる流入パイプが設けられている。さらに、液体分離器は、空間に連通する流出パイプが設けられた流出部と、好ましくは前記流出部よりも前記空間内の奥まで延びているディフレクタ面とを有している。本願の液体分離器においては、流体が前記流入部に入って空間内に流れ、そして、燃料蒸気が前記流体から分離して前記流出パイプ内へと方向を変える。

本発明の好ましい自動車用燃料供給システムに用いられる液体分離器は、別の実施形態においては、流入部と流出部とディフレクタ面とが設けられた本体部を有している。前記流入部は、流入ニップルから流入パイプに延びるように設けられた流入通路を有し、該流入通路は、前記流入ニップルと前記流入パイプとの間に屈曲部を有している。前記流出部は、流出パイプから流出ニップルに延びるように設けられた前記流出部を有し、該流出部は、該流出パイプと該流出ニップルとの間に屈曲部を有している。前記ディフレクタ面は、前記流入部と前記流出部との間に界面を構成するように設けられている。

本発明の好ましい自動車用燃料供給システムに用いられる給油口アセンブリは、別の実施形態においては、給油ノズルを収容する給油口と、前記給油口に連通する給油管と、前記給油管に取り付けられた液体分離器とを有している。前記液体分離器自体には、流体管から流体を受け取る流入部と、分離された燃料蒸気を蒸気管へと運ぶ流出部と、が設けられている。

本願発明の上記の目的及びその他の目的、特徴、及び利点は、下記の好ましい実施形態及びベストモードに関する詳細な記載、請求の範囲の記載、及び下記の図面の記載より明らかとなる。

液体分離器の一実施形態を含む自動車燃料システムの一部を示す概略図である。 図１の液体分離器の斜視図である。 図１の液体分離器の断面図である。 図１の自動車燃料システムに用いられる給油口アセンブリの一実施形態を示す断面図である。 図１の液体分離器が設けられた容器の一実施形態を示す断面図である。

図面をより詳しく参照すると、図１から図５は、自動車燃料システム１２に用いられる液体分離器１０の一実施例を示す。通常、液体分離器１０は燃料タンク１４から流れてくる流体から、液体と蒸気とを分離させることができる。分離された液体は空間１６に貯蔵されて最終的には燃料タンク１４内に戻されるように案内され、一方で分離された蒸気は蒸気キャニスタ１８に案内される。

図１はエンジン２０に流体を運ぶ自動車燃料システム１２の一実施形態を示す。自動車燃料システム１２には、特に、給油ノズル２４（図４）を収容するための給油口アセンブリ２２と、燃料を収容する燃料タンク１４と、燃料蒸気を閉じ込めるための蒸気キャニスタ１８と、空気及び燃料を気体又は液体の状態で運ぶことのできる種々の導管又は筒と、が設けられている。

図４は、給油システム（全体は示されていない）の給油ノズル２４（仮想線で示される）を収容する給油口２６が設けられた給油口アセンブリ２２を示し、該給油口アセンブリ２２は、燃料タンク１４に燃料を補充するためにノズル２４から放出された燃料を給油管２８内へ向かわせるように設けられている。

給油口２６自体には、特に、燃料タンク１４に燃料を補充しない時に給油管２８を閉じるためのキャップ（図示せず）を収容するフランジ３０と、給油口２６を支持し、かつ、給油管２８に密封されたハウジング３２と、が設けられている。ハウジング３２は、ノズル通路３４を構成し、該ノズル通路３４は、給油ノズル２４を収容するように設けられ、かつ、該給油ノズル２４の挿入を案内するような大きさに構成されている。ハウジング３２には、蓋３８により閉じられる開口３６が設けられている。図４に示されるように、開口３６は、液体分離器１０からくる分離された液体のための通路となる。蓋３８は、閉じた状態に付勢されており、該閉じた状態においては、ノズル通路３４が閉じられ開口３６が開かれ（仮想線で示す）、あるいは、蓋３８は、給油ノズル２４が挿入されることで開いた状態となり、該開いた状態においては、ノズル通路３４が開かれ開口３６が閉じられる。

最後に、給油口アセンブリ２２において、給油管２８は、放出された燃料を給油ノズル２４から燃料タンク１４に運ぶ。給油管２８は、給油口２６から燃料タンク１４に延びるように設けられ、かつ、これら双方とともに液体密封シールを形成するように設けられている。給油管２８には、その全長に沿って内面４２が設けられ、また、給油管２８には、燃料タンク１４近くにある該給油管の端に設けられた一方向逆止弁４３（図１）が取り付けられている。そのような一方向逆止弁は、流れを一方向にのみ許可するものであることは当業者にとって周知のものであり、この場合においては、放出された燃料が燃料タンク１４内に流れることを許可し、かつ、逆方向に流れる、即ち燃料タンク１４から給油管２８内に流れることを防止するものである。

図１は、燃料タンク１４及び蒸気キャニスタ１８の一実施形態を示す。燃料タンク１４は自動車の燃料を収容するように構成されるとともに適切な金属または樹脂で構成される。当業者に周知であるように、燃料をエンジン２０に運ぶために、タンク内燃料ポンプ４６を有する燃料ポンプモジュール４４が設けられる。蒸気キャニスタ１８もまた当業者にとって周知のものである。例えば、蒸気キャニスタ１８はチャコール式またはその他の適切なキャニスタであり得る。

種々の導管により、流体は、自動車燃料システム１２全体に渡って運ばれるとともに案内される。導管は適切な金属または樹脂から構成される。燃料供給管４８は、当業者に周知のように、燃料タンク１４からエンジン２０へと燃料を運ぶ。フィルター、弁、又はその他の構成要素（全て図示せず）が、燃料タンク１４とエンジン２０との間に設けられた燃料供給管４８に組み込まれている。流体管５０により、貯蔵された流体、該流体には燃料蒸気及び液体が含まれる、が、燃料タンク１４から液体分離器１０へと運ばれる。流体管５０の一方の端は燃料タンク１４に連結され、そして他方の端は液体分離器１０に連結される。一方、蒸気管５２は、液体分離器１０から蒸気キャニスタ１８へと燃料蒸気を運ぶ。そのようにして、蒸気管５２はその一方が液体分離器１０に連結され、その他方が蒸気キャニスタ１８に連結される。同様にして、蒸気管５２もまた蒸気キャニスタ１８とエンジン２０とを連結する。燃料供給管４８のように、上記の全ての導管は、ファイバー、弁、及びそのような構成要素を有することができ、かつ、上記の全ての導管は、その各構成要素において形成される液体密封シールを有することができる。

空間１６は、給油管２８を上がって運ばれる流体を収容することができるとともに、液体分離器１０から運ばれる分離された燃料蒸気及び分離された液体を収容することができる。空間１６は、様々な方法で定められる。例えば、図４に示される給油口アセンブリ２２においては、空間１６を、ハウジング２２、内面４２、開いた状態の蓋３８を用いて、給油口アセンブリ２２によって定めることができる。図５においては、空間１６を、容器５３によって定めることができる。自動車燃料システム内のこれらの容器は、膨張タンクなどの形態であり得る。図５の場合、容器５３は、液体分離器１０から運ばれてくる分離された燃料蒸気及び分離された液体のための空間１６を提供する、膨張タンクであり得る。容器５３は適切な金属または樹脂で構成され、また、該容器５３は、給油口２６近くの給油管２８に、又はその他の例えば燃料タンク１４に、取り付けられる。容器５３は、出口ニップル５９につながる開口５７が設けられた壁５５を有している。何れの場合においても、分離された液体は空間１６に集められて最終的には燃料タンク１４に戻される。

図２及び図３は、流体管５０を通って移動する流体から液体と蒸気とを分離することができる液体分離器１０を示す。上記のように、液体分離器１０は給油口アセンブリ２２に配置され、又は、例えば容器５３に配置されてもよい。液体分離器１０は、分離された液体を近接する空間１６に貯蔵するように、流体管５０と蒸気管５２との間に配置されてもよい。液体分離器１０は、流体を受ける流入部５６が設けられた本体部５４と、ディフレクタ面５８と、分離された燃料蒸気を蒸気管５２へと運ぶ流出部６０と、給油管２８又は容器５３などの特定の燃料供給システム構成要素に液体分離器１０を取り付ける補助をするフランジ６２と、を有していてもよい。

本体部５４は一部品(one-piece)で形成されてもよく、この場合、流入部５６及び流出部６０は、ディフレクタ面５８により分離されており、またこれらの部分は中央軸６４を共有している。その他の実施形態においては、本体部５４は二つの別々の部品で構成されてもよく、この場合、流入部５６が一部品とされ、流出部６０が別の部品とされる。本体部５４はＨＤＰＥなどの樹脂を用いて射出成型により構成されてもよく、又は、金属を用いて圧力鋳造により構成されてもよい。

流入部５６は、流体管５０から運ばれてくる流体を受けることができ、そして、その流体を空間１６内に貯蔵することができる。流入部５６は、その全長の一部にかけて円状断面を有している。一実施形態においては、流入部５６は、流出部６０の正反対の側にある液体分離器１０の一方の側に配置される。流入部５６は、流入ニップル６８から流入パイプ７０へと流入部を通って伸びる流入通路６６を有する。流入ニップル６８は流体管５０に連結して流入部５６の入口の役割をする。流入ニップル６８は、一端に開口７２を、そして他端にストップ７６を有し、かつ、それらの間に一又は複数の外側の返し(barbs)７４を有する。返し７４は流体管５０を取り付けるために用いられ、一方でストップ７６は該流体管の取付停止点となる。流入パイプ７０は、流体が空間１６へ出る出口の役割をする。流入パイプ７０には開口７８と壁８０とが設けられる。壁８０は、半円状断面を有しており、ディフレクタ面５８が円を半分にする直線の役割をする。壁８０はディフレクタ面５８とつながって延びていてもよい。

流入部５６は、ディフレクタ面５８へ続くやや急な方向転換を提供する屈曲部８２をさらに有していてもよい。屈曲部８２は流入通路６６沿いの何れの場所に設けられてもよい。図２及び図３においては、屈曲部８２は単一の９０°の屈曲であってもよく、その他の実施形態においては、複数の屈曲を有していてもよく、それらの屈曲は９０°、又は９０°よりも大きくても小さくてもよい。

図示されるように、ディフレクタ面５８によって、より重い液滴が流体から分離されて燃料蒸気から離れる。ディフレクタ面５８は、屈曲部８２から開口７８に延びる平板面であってもよい。ディフレクタ面５８は、中心軸６４に対して９０°の角度で位置するよう屈曲部８２の近くに配置されてもよく、また、ディフレクタ面５８は、流入部５６と流出部６０との間に境界を構成してもよい。

さらに図２、図３を参照すると、流出部６０は、分離された燃料蒸気及び給油された燃料の蒸気を空間１６から蒸気管５２へと運ぶことができる。流出部６０は、その全長の部分に渡って円状断面を有していてもよく、その円状断面は、それと類似の流入部５６の断面の直径よりも小さな直径を有している。流出部６０は、流出パイプ８６から流出ニップル８８へと流出部６０を通って延びる流出通路８４を有する。流出パイプ８６は、分離された燃料蒸気及び給油された燃料の蒸気が流出部６０に入る入口の役割をする。流出パイプ８６は、開口９０と壁９２とを有する。壁９２は、壁８０のような半円状断面を有しており、ディフレクタ面５８が円を半分にする直線の役割をしている。壁９２の長さは壁８０よりも短く、言い換えれば、壁９２は、壁８０に比べると蒸気空間１６のそれほど奥までは延びていない。流出ニップル８８は蒸気管５２と連結して流出部６０の出口となる。流出ニップル８８もまた、その一端に開口９４を、他端にストップ９６を有し、それらの間に一又は複数の外側の返し９８を有する。返し９８は蒸気管５２を取り付けるために用いられ、一方でストップ９６は該蒸気管の取付停止点となる。

流出部６０には屈曲部１００が設けられ、該屈曲部１００は、屈曲部８２と同様に単一の９０°の屈曲でもよく、その他の実施形態においては複数の屈曲を有していてもよく、そして、それらの屈曲は９０°、又は９０°よりも大きくても小さくてもよい。屈曲部１００は流出部６０沿いの何れの場所に設けられてもよい。さらにその他の実施形態においては、屈曲部１００は流出部６０が一方向に配されるように設けられる必要はなく、例えば中心軸６４に対して９０°となる一つの方向に配されるように設けられる必要はない。別の実施形態においては、流入部５６及び流出部６０の両方が、屈曲せずに一方向に設けられ、それらのそれぞれの通路が互いに平行となるよう設けられてもよい。

フランジ６２は、液体分離器１０を特定の燃料システムの構成要素に取り付けるために用いられる。図２及び図３に示されるように、フランジ６２は、円環状の形状を有しており、流入パイプ７０及び流出パイプ８６の両方の外周を囲むように設けられている。

液体分離器１０を設置するにあたって、液体分離器１０は、特定の燃料システムの構成要素に、溶接、締め具、熱かしめ、接着などにより取り付けられる。図４に示される給油口アセンブリ２２においては、液体分離器１０は内面４２に突きだすように給油管２８に溶着される。フランジ６２は、液体分離器１０を、給油管の外面に対して支持することで給油管２８上に支持している。また、液体分離器は、給油口アセンブリ２２の仮想中心軸（図示せず）と一直線に整列しているものの、液体分離器１０を真上から見た時に、中心軸６４が給油口アセンブリの仮想中心軸に対して整列せずある角度をなして位置するように、給油口アセンブリ２２上に配置されてもよい。同様に、図５に示される容器５３においては、液体分離器１０は壁５５を完全に貫通して容器５３に溶着される。

図４に示される給油口アセンブリ２２に用いられる際には、液滴を含む流体が流体管５０を通って流入部５６内に運ばれる。流体は流入ニップル６８を通って流入通路６６に入りディフレクタ面５８へと流れる。より重たい液滴の慣性によりそれらが燃料蒸気又はその他の空気などの気体から分離されるように、ディフレクタ面５８によって方向の転換が提供される。その他の実施形態、例えば上記のような、それぞれの通路６６及び８４が屈曲せず平行であるような場合においては、重力により分離がなされる。例えば、より重たい液滴は空間１６内へと流れ続け、一方でより軽い燃料蒸気は流入パイプ７０の近くとそして流出部６０内に移動する。図４の実施形態に戻ると、分離された燃料蒸気及び分離された液体の両方が流入パイプ７０を通って流入部５６の外に移動して空間１６内に貯蔵される。重力の助けにより、分離された液体は空間１６内の開口３６近くに集まり、一方で分離された燃料蒸気は内面４２の近くに留まる。そして、分離された液体は開口３６を通ってノズル通路３４へ下り、給油管２８を通って燃料タンク１４へと移動する。一方で、分離された燃料蒸気は、流出部６０を通って空間１６を出る。分離された燃料蒸気は流出通路８４に入り、流出パイプ８６を通って屈曲部１００の近くを移動し、流出ニップル８８を出て蒸気管５２内に入る。さらに、燃料タンク１４を給油する時に発生する燃料蒸気は、給油管２８を上がって移動し、分離された燃料蒸気と同じようにして流出部６０を通って出る。

図５に示される容器５３において用いられる際には、液滴を含む流体は、流体管５０を通って流入部５６内に運ばれ、同様にして、分離された燃料蒸気と分離された液体とが空間１６に貯蔵される。しかしながらここでは、分離された液体は開口５７を通過して出口ニップル５９へ下り、導管（図示せず）内に移動する。導管は給油管２８と連結し、又は直接燃料タンク１４と連結している。何れの場合においても、分離された液体は最終的に燃料タンク１４へと移動する。分離された燃料蒸気は、前述の場合と同様にして流出部６０を通って空間１６を出て蒸気管５２内に入る。

明細書内で開示された発明の形態は好ましい実施形態であるものの、その他の多くの形態も可能である。本発明の可能な形態又は効果の全てを記載することは意図されていない。明細書の中で用いられた語は単に説明的なものであり、限定するものではなく、そして、本発明の範囲内で種々の変更がなされ得る。

Claims (18)

1. 燃料タンクを有する燃料システムに用いられる液体分離器において、
   前記液体分離器は、前記燃料タンクと連通する空間を有する燃料システム構成部品に前記液体分離器を取り付ける補助をするように構成されたフランジと、流入部と、流出部と、ディフレクタ面と、が設けられた、一部品で形成された本体部を有し、
   前記流入部は、前記燃料タンクと連通し、かつ前記フランジを通って伸びて前記空間に開口する流入パイプを有し、ここで前記流入パイプは少なくとも流入通路の一部を画定し、
   前記流出部は、前記フランジを通って伸びるとともに前記空間と連通する入口を有する流出パイプを有し、ここで前記流出パイプは前記空間から通じる流出通路の少なくとも一部を画定し、
   前記ディフレクタ面は、前記流入パイプと前記流出パイプとの間に配置され、
   前記フランジが、前記流入パイプと前記流出パイプの両方の外周を囲むように構成され、
   前記ディフレクタ面が、前記空間内に延びるように構成され、かつ、
   流体を前記流入部に入れ前記流入パイプを通って前記空間内へ流すようにするとともに、燃料蒸気を方向転換により前記流体内の液体燃料から分離して前記流出パイプを通って前記空間から出し、分離された液体燃料を重力によって前記空間を通って前記燃料タンク内に流すよう、前記液体分離器が構成されている
   ことを特徴とする燃料システムに用いられる液体分離器。
2. 前記流入部が、前記ディフレクタ面の近傍に設けられた９０°の屈曲部を有していることを特徴とする請求項１に記載の燃料システムに用いられる液体分離器。
3. 前記流出部が、前記流出パイプの近傍に設けられた９０°の屈曲部を有していることを特徴とする請求項２に記載の燃料システムに用いられる液体分離器。
4. 前記空間が、給油管内に設けられ、かつ、該空間の少なくとも一部が、該給油管によって定められていることを特徴とする請求項１に記載の燃料システムに用いられる液体分離器。
5. 前記空間の少なくとも一部が、容器によって定められていることを特徴とする請求項１に記載の燃料システムに用いられる液体分離器。
6. 前記ディフレクタ面が、全体的に平面形状に構成され、かつ、前記ディフレクタ面が、前記流入通路と前記流出通路との間に境界を構成するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃料システムに用いられる液体分離器。
7. 前記流入部及び前記流出部の両方が、一部品の一部を構成するように設けられているとともに、主に前記ディフレクタ面によって分離されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料システムに用いられる液体分離器。
8. 前記流入通路の一区分が、前記流出通路の一区分と中央軸を共有するように設けられていることを特徴とする請求項７に記載の燃料システムに用いられる液体分離器。
9. 前記ディフレクタ面が、前記流出パイプよりも前記空間内の奥に延びるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料システムに用いられる液体分離器。
10. 前記流入部には、流入ニップルから前記流入パイプに延びる流入通路と、該流入ニップルと該流入パイプとの間に設けられた９０°の屈曲部と、が設けられ、
    前記流入パイプには、壁が設けられ、
    前記流出部には、前記流出パイプから流出ニップルに延びる流出通路と、該流出ニップルと該流出パイプとの間に設けられた９０°の屈曲部と、が設けられ、
    前記流出パイプには、壁が設けられ、
    前記ディフレクタ面が、前記流入部と前記流出部との間に境界を構成するように設けられている
    ことを特徴とする請求項１に記載の燃料システムに用いられる液体分離器。
11. 前記流入ニップルにより構成される前記流入通路の一区分が、前記流出ニップルにより構成される前記流出通路の一区分と中央軸を共有していることを特徴とする請求項１０に記載の燃料システムに用いられる液体分離器。
12. 前記流入通路が、その全長の一部に渡って円状断面を有するものとされ、かつ、前記円状断面が、前記流出通路が有する同様の円状断面よりも大きいものとされていることを特徴とする請求項１０に記載の燃料システムに用いられる液体分離器。
13. 前記液体分離器には、給油ノズルを収容するように構成されている給油口と、該給油口を前記燃料タンクに連通させるとともに前記空間を少なくとも部分的に定めるように構成されている給油管と、が設けられ、
    前記液体分離器が、前記空間近くの前記給油管上に取り付けられ、
    前記流入パイプ及び前記流出パイプのそれぞれが、前記空間と連通するように設けられている
    ことを特徴とする請求項１に記載の燃料システムに用いられる液体分離器。
14. 燃料タンク内の燃料が前記給油管内に入るのを防止するために、前記燃料タンクの近くにある前記給油管の端に配置された一方向逆止弁が、前記給油管に設けられていることを特徴とする請求項１３に記載の燃料システムに用いられる液体分離器。
15. 前記給油管上の、前記給油ノズルが前記給油口に完全に挿入された状態における該給油ノズルの端の上方の位置に、前記液体分離器が、取り付けられていることを特徴とする請求項１３に記載の燃料システムに用いられる液体分離器。
16. 閉じた状態に付勢されるとともに、前記給油ノズルを前記給油口に挿入した時に開かれるように、構成された蓋が、前記給油口に設けられ、かつ、
    前記蓋を開いた状態で、該蓋によって前記給油口から前記空間への開口を全体的に閉じるようにするとともに、前記蓋を閉じた状態で、分離された液体を前記開口を介して前記給油口内及び前記給油管内に貯蔵するように、前記空間が、前記蓋の近くに配置されている
    ことを特徴とする請求項１３に記載の燃料システムに用いられる液体分離器。
17. 前記給油管が、前記燃料タンクと連結するように設けられ、かつ、前記蒸気管が、蒸気キャニスタと連結するように設けられていることを特徴とする請求項１３に記載の燃料システムに用いられる液体分離器。
18. 前記流入パイプ及び前記流出パイプが境界壁部を有し、前記ディフレクタ面が少なくとも前記境界壁部上に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃料システムに用いられる液体分離器。

Images