JP6486798B2 - 燃料貯留装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の燃料貯留装置に関する。

エタノール含有ガソリンのようなオクタン価が異なる成分を含有する原燃料を分離装置によって、オクタン価が高い成分を原燃料よりも多く含む高オクタン価燃料と、オクタン価が低い成分を原燃料よりも多く含む低オクタン価燃料とに分離し、高オクタン価燃料及び低オクタン価燃料を選択的に内燃機関に供給し得るようにした燃料貯留装置が知られている（例えば、特許文献１）。このような燃料貯留装置は、原燃料を貯留する原燃料タンクと、原燃料を高オクタン価燃料と低オクタン価燃料とに分離する分離装置と、高オクタン価燃料を貯留する高オクタン価燃料タンクとを有する。分離装置は、原燃料を加熱する熱交換器（加熱器）と、加熱された原燃料を、分離膜を用いた浸透気化法によって高オクタン価燃料と低オクタン価燃料とに分離する分離器と、分離された各燃料をそれぞれ冷却する冷却器とを有する。この燃料貯留装置を用いて、例えば内燃機関が高圧縮比で運転するときに、供給する高オクタン価燃料の比率を高めることによってノッキングを抑制することができる。

特開２０１１−２０８５４１号公報

しかしながら、特許文献１に係る燃料貯留装置は、原燃料タンクに加え、分離器、熱交換器、及び冷却器を含む分離装置や、高オクタン価燃料タンク等の多くの装置を有するため、これらの各装置を自動車の車体に効率良く配置することが難しい。また、分離器、熱交換器、及び冷却器等を含む分離装置、原燃料タンク、高オクタン価燃料タンク、及びそれらを接続する継手を設けることによって、燃料蒸気の漏出対策を施さなければならない箇所が増加し、装置が複雑になると共にコストが増加するという問題がある。特に、熱交換器には燃料と水等の熱交換媒体とが供給されるため、熱交換媒体の原燃料タンクや高オクタン価燃料タンクへの混入、及び燃料の外部への流出を確実に阻止しなければならない。

本発明は、以上の背景を鑑み、熱交換器を有する燃料貯留装置において、熱交換媒体の燃料タンク内への混入及び燃料の燃料タンク外への流出を確実に防止することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明の一態様は、燃料タンク（２）と、前記燃料タンク内の燃料と熱交換媒体とを熱交換させる熱交換器（２２）と、前記燃料タンク内に設けられ、前記燃料を前記熱交換器に供給する燃料配管（３１Ｃ、３１Ｄ）と、前記燃料タンク外に設けられ、前記熱交換媒体を前記熱交換器に供給する媒体配管（１０３Ａ、１０３Ｂ）とを有し、前記熱交換器は、前記燃料タンク内に設けられ、前記燃料配管と接続可能な第１の継手（６１Ａ、６２Ｃ）と、前記燃料タンク外に設けられ、前記媒体配管と接続可能な第２の継手（６３Ａ、６４Ａ）とを有することを特徴とする燃料貯留装置（１）を提供する。

この態様によれば、仮に、第１の継手と燃料配管との接続部から燃料が流出したとしても、燃料は燃料タンク内に留まり、燃料タンクの外部に漏れることがない。同様に、第２の継手と媒体配管との接続部から熱交換媒体が流出したとしても、熱交換媒体は燃料タンク内に侵入することはなく、燃料に混入することもない。

上記の態様において、前記燃料タンクは、開口（４）を有し、前記熱交換器は、前記開口を閉塞する蓋（７）の少なくとも一部をなすとよい。

この態様によれば、燃料タンクの内外を隔てる蓋に熱交換器が組み込まれるため、第１の継手の燃料タンク内への配置、及び第２の継手の燃料タンク外への配置が容易である。

上記の態様において、前記燃料タンクは、第１の開口（４）を有する第１の燃料タンク（２）と、前記第１の燃料タンク内に設けられた第２の燃料タンク（１３）とを有し、前記熱交換器は、前記第１の開口を閉塞する前記蓋の少なくとも一部をなすとよい。

この態様によれば、熱交換器は、第２の燃料タンクの外側に配置された第１の燃料タンクに設けられるため、取り付けが容易である。

上記の態様において、前記第２の燃料タンクは、前記第１の開口と対向する第２の開口（１４）を有し、前記熱交換器は、前記第１の開口及び前記第２の開口を共に閉塞する前記蓋の少なくとも一部をなすとよい。

この態様によれば、熱交換器を含む蓋は第１の開口及び第２の開口を共に閉塞するため、部品点数が削減される。

上記の態様において、前記第２の開口は、前記第２の燃料タンクに形成された筒部の内壁面によって画成され、前記蓋は、前記第２の開口に嵌合する中央筒部（５１）と、前記第１の燃料タンクの外面における前記第１の開口の周縁部に当接する外周部（５３）とを有するとよい。

この態様によれば、第１の開口及び第２の開口の相対位置に寸法誤差がある場合でも、蓋は寸法誤差を許容して第１の開口及び第２の開口を確実に閉塞することができる。

上記の態様において、前記外周部と前記第１の燃料タンクの外面との間には前記第１の開口を囲む環状の第１のシール部材（７２）が介装され、前記中央筒部の外面と前記内壁面との間には環状の第２のシール部材（５４）が介装されているとよい。

この態様によれば、第１のシール部材及び第２のシール部材の圧縮方向が異なるため、第１の開口及び第２の開口の相対位置に誤差がある場合にも、第１のシール部材及び第２のシール部材は蓋と第１の開口の縁部との隙間及び蓋と第２の開口の縁部との隙間を確実にシールすることができる。

上記の態様において、前記第１の継手は、前記第２の燃料タンクの内側を向く部分（６０Ｃ）に設けられているとよい。

この態様によれば、第１の継手と燃料配管との接続部から燃料が流出する場合、流出した燃料は第２の燃料タンクに捕集される。

上記の態様において、前記第１の燃料タンク内には、前記第１の燃料タンク内に貯留された第１の燃料から第２の燃料を分離する分離器（１７）が設けられ、前記第２の燃料は前記第２の燃料タンクに貯留されるとよい。

この態様によれば、分離器が第１の燃料タンク内に配置されるため、分離器や、分離器に燃料を供給する配管、分離器から第２の燃料タンクに燃料を供給する配管から仮に燃料が流出したとしても、燃料は第１の燃料タンク内に留まる。

上記の態様において、前記熱交換器の前記燃料タンクの内側を向く部分には、前記第１の継手に流れる前記燃料の温度を検出する温度センサ（６７）が設けられているとよい。

この態様によれば、燃料タンクに対して着脱可能な蓋の一部をなす熱交換器に温度センサが設けられているため、温度センサのメンテナンスが容易である。

以上の構成によれば、熱交換器を有する燃料貯留装置において、熱交換媒体の燃料タンク内への混入及び燃料の燃料タンク外への流出を確実に防止することができる。

実施形態に係る燃料貯留装置の模式図 第１リッドを斜め下方から見た斜視図 燃料貯留装置の第１リッド周辺を拡大して示す断面図

以下、図面を参照して本発明に係る燃料貯留装置の実施形態を説明する。本実施形態に係る燃料貯留装置１は、自動車に搭載され、同じく自動車に搭載された内燃機関１００に燃料を供給するものである。燃料貯留装置１は、供給される原燃料から高オクタン価燃料を分離し、原燃料から隔離した状態で貯留する。高オクタン価燃料が分離された原燃料は、低オクタン価燃料の割合が増加する。燃料貯留装置１は、自動車の走行状態に応じて、高オクタン価燃料及び原燃料（低オクタン価燃料を含む）を選択的に内燃機関１００に供給する。原燃料は、オクタン価が異なる成分を含む燃料であり、エタノール等のアルコールがガソリンに混合された混合燃料（例えばエタノール含有ガソリン）を含む。高オクタン価燃料はオクタン価が高い成分を原燃料よりも多く含む燃料であり、低オクタン価燃料はオクタン価が低い成分を原燃料よりも多く含む燃料である。原燃料がエタノール含有ガソリンである場合、高オクタン価燃料は主としてエタノールを含み、低オクタン価燃料はエタノール含有量（濃度）が低下したガソリンを含む。

図１に示すように、燃料貯留装置１は、原燃料を貯留する原燃料タンク２（第１の燃料タンク）を有する。本実施形態では、原燃料タンク２は、樹脂から形成されている。原燃料タンク２の形状は、任意に設定することができる。図１〜図３に示すように、原燃料タンク２は、互いに距離をおいて対向する上壁２Ａ及び底壁２Ｂと、上壁２Ａ及び底壁２Ｂの周縁に設けられた側壁２Ｃとを有し、内部に空間を形成する。

上壁２Ａには、上壁２Ａを厚み方向に貫通する第１開口４（第１の開口）及び第２開口５が形成されている。第１開口４は第１リッド７（蓋）によって開閉可能に閉塞され、第２開口５は第２リッド８によって開閉可能に閉塞される。また、上壁２Ａには、外部から原燃料を補給するための給油管９が設けられている。

燃料貯留装置１は、原燃料タンク２の内部に、原燃料タンク２の骨格部材としてのフレーム１１と、原燃料を高オクタン価燃料と低オクタン価燃料とに分離する分離装置１２の大部分と、分離装置１２によって分離された高オクタン価燃料を貯留する高オクタン価燃料タンク１３（第２の燃料タンク）とを有する。高オクタン価燃料タンク１３は、上壁１３Ａに第３開口１４（第２の開口）を有する。第３開口１４は、後に詳述するが、第１開口４と対向するように配置され、第１リッド７によって第１開口４と共に閉塞される。

分離装置１２は、分離器１７、凝縮器１８、バッファータンク１９、第１〜第３熱交換器２１〜２３、燃料循環ポンプ２５、バキュームポンプ２６（負圧ポンプ）を主要構成要素として含む。分離器１７及び凝縮器１８は、互いに結合され、分離器ユニット２０を構成する。分離装置１２のうち、分離器１７、凝縮器１８、バッファータンク１９、第１熱交換器２１、燃料循環ポンプ２５、バキュームポンプ２６は、原燃料タンク２の内部かつ高オクタン価燃料タンク１３の外部に配置され、第２熱交換器２２は第１リッド７に組み込まれ、第３熱交換器２３は原燃料タンク２の外部に配置されている。

燃料貯留装置１は、原燃料タンク２の内部かつ高オクタン価燃料タンク１３の外部に、原燃料タンク２の内部かつ高オクタン価燃料タンク１３の外部に貯留された低オクタン価燃料（原燃料）を内燃機関１００に圧送する原燃料ポンプ２８を有し、高オクタン価燃料タンク１３の内部に高オクタン価燃料を内燃機関１００に圧送する高オクタン価燃料ポンプ２９を有する。

フレーム１１は、原燃料タンク２を内側から支持し、原燃料タンク２の変形を抑制する。フレーム１１は、例えば樹脂から形成されている。フレーム１１は、高オクタン価燃料タンク１３、分離器ユニット２０、バッファータンク１９、第１熱交換器２１、燃料循環ポンプ２５、及びバキュームポンプ２６を支持している。

燃料循環ポンプ２５は、原燃料タンク２内に貯留された原燃料を加圧し、分離器１７に向けて圧送する。燃料循環ポンプ２５と分離器１７と接続する燃料配管３１の経路上には、燃料循環ポンプ２５側から凝縮器１８、第１熱交換器２１、及び第２熱交換器２２が順に配置されている。燃料配管３１は、より詳細に説明すると、燃料循環ポンプ２５と凝縮器１８とを接続する第１部分３１Ａと、凝縮器１８と第１熱交換器２１とを接続する第２部分３１Ｂと、第１熱交換器２１と第２熱交換器２２とを接続する第３部分３１Ｃと、第２熱交換器２２と分離器１７とを接続する第４部分３１Ｄとを含む。第３部分３１Ｃ及び第４部分３１Ｄは、高オクタン価燃料タンク１３の壁部を貫通する部分を有する。燃料循環ポンプ２５から圧送される原燃料は、凝縮器１８、第１熱交換器２１、及び第２熱交換器２２で熱交換することによって、原燃料タンク２内の底部に貯留されている原燃料よりも昇温された状態で分離器１７に供給される。凝縮器１８、第１熱交換器２１、及び第２熱交換器２２の詳細については後述する。

分離器１７は、透過気化法（パーベーパレーション：ＰＶ）に基づいて、原燃料を高オクタン価燃料と、低オクタン価燃料とに分離する。分離器１７は、原燃料中の高オクタン価成分を選択的に透過させる分離膜１７Ａと、分離膜１７Ａによって区画された第１室１７Ｂ及び第２室１７Ｃとを有する。分離膜１７Ａは、例えば孔のない高分子膜や分子レベルの微細孔を有する無機膜であり、原燃料から分離する成分に応じて適宜選択される。例えば、原燃料がエタノール含有ガソリンである場合、分離膜１７Ａはエタノール及び芳香族を選択的に通過させる膜を選択するとよい。

燃料循環ポンプ２５によって凝縮器１８、第１熱交換器２１、及び第２熱交換器２２を通過した高温高圧の原燃料は分離器１７の第１室１７Ｂに供給される。第２室１７Ｃは、後述するバキュームポンプ２６によって減圧される。これにより、第１室１７Ｂに供給された原燃料中の高オクタン価成分は、気体となって分離膜１７Ａを透過し、第２室１７Ｃに捕集される。そのため、第２室１７Ｃの燃料は、オクタン価が高い成分を原燃料よりも多く含む高オクタン価燃料となる。一方、第１室１７Ｂに供給された原燃料は、第１室１７Ｂの出口側に進むほどオクタン価が高い成分が分離され、オクタン価が低い成分を原燃料よりも多く含む低オクタン価燃料となる。原燃料がエタノール含有ガソリンである場合、第２室１７Ｃに捕集される高オクタン価燃料は主としてエタノールを含み、第１室１７Ｂを通過する低オクタン価燃料はエタノール含有量（濃度）が低下したガソリンを含む。

凝縮器１８は、分離器１７の第２室１７Ｃと隣接して配置されていることが好ましい。凝縮器１８は分離器１７の下部に結合され、分離器１７及び凝縮器１８は１つの分離器ユニット２０として構成されている。

凝縮器１８では、第２室１７Ｃから供給される気体の高オクタン価燃料と、燃料循環ポンプ２５から供給される原燃料とが熱交換を行う。この熱交換によって、気体の高オクタン価燃料は冷却されて凝縮し、原燃料は加熱される。

凝縮器１８は、燃料配管３２によって高オクタン価燃料タンク１３に接続されている。燃料配管３２の経路上にはバッファータンク１９が設けられている。凝縮器１８は、バッファータンク１９及び高オクタン価燃料タンク１３よりも上方に配置され、バッファータンク１９は高オクタン価燃料タンク１３よりも上方に配置されている。詳細には、凝縮器１８内の液面が、バッファータンク１９の液面及び高オクタン価燃料タンク１３の液面より上方に位置し、バッファータンク１９の液面が高オクタン価燃料タンク１３の液面より上方に位置するように、凝縮器１８、バッファータンク１９、及び高オクタン価燃料タンク１３の位置関係が設定されている。また、分離器１７は、バッファータンク１９及び高オクタン価燃料タンク１３よりも上方に配置されていることが好ましい。凝縮器１８、バッファータンク１９、及び高オクタン価燃料タンク１３の位置関係によって、凝縮器１８において液体となった高オクタン価燃料は、重力によってバッファータンク１９に流れ、更にバッファータンク１９から高オクタン価燃料タンク１３に流れる。

燃料配管３２の凝縮器１８とバッファータンク１９とを接続する部分には、凝縮器１８からバッファータンク１９に向う流体の流れのみを許容する第１一方向弁３４が設けられている。また、燃料配管３２のバッファータンク１９と高オクタン価燃料タンク１３とを接続する部分には、バッファータンク１９から高オクタン価燃料タンク１３に向う流体の流れのみを許容する第２一方向弁３５が設けられている。

バキュームポンプ２６の吸気口は、配管３７を介してバッファータンク１９の上部の気相部分に接続されている。バキュームポンプ２６の排気口は、配管３８を介して高オクタン価燃料タンク１３の液相部分（下部）に接続されている。バキュームポンプ２６が駆動すると、配管３７、３８を介してバッファータンク１９の上部の気体が高オクタン価燃料タンク１３に輸送され、バッファータンク１９が減圧される。バッファータンク１９が減圧されることによって、凝縮器１８からバッファータンク１９に向う流体の流れが促進され、第１一方向弁３４が開かれ、バッファータンク１９に連通する凝縮器１８及び分離器１７の第２室１７Ｃが減圧される。このとき、バッファータンク１９が減圧されることによって、第２一方向弁３５は閉じられ、高オクタン価燃料タンク１３は減圧されない。バキュームポンプ２６が停止すると、バッファータンク１９及び凝縮器１８内の圧力は、原燃料タンク２内の圧力と等しくなり、バッファータンク１９内の高オクタン価燃料が重力によって第２一方向弁３５を通過して高オクタン価燃料タンク１３に流れる。

高オクタン価燃料タンク１３の上壁１３Ａには、上方に延び、高オクタン価燃料タンク１３の内部の上部における気相部分と原燃料タンク２の上部の気相部分とを連通する連通管３９が設けられている。連通管３９の上端は、原燃料タンク２の上壁２Ａの内面に近接して配置されている。

分離器１７の第１室１７Ｂの出口は、燃料配管４１を介して原燃料タンク２内の空間の下部に連通している。燃料配管４１の経路上には、分離器１７側から第１熱交換器２１、第３熱交換器２３、ストレーナ４２、及び圧力調整弁４３が順に設けられている。燃料配管４１は、より詳細に説明すると、分離器１７の第１室１７Ｂの出口と第１熱交換器２１とを接続する第５部分４１Ａと、第１熱交換器２１と第３熱交換器２３とを接続する第６部分４１Ｂと、第３熱交換器２３とストレーナ４２とを接続する第７部分４１Ｃと、ストレーナ４２と圧力調整弁４３とを接続する第８部分４１Ｄとを含む。

第１熱交換器２１は、燃料循環ポンプ２５から分離器１７に供給される比較的温度が低い原燃料と、分離器１７を通過した比較的温度が高い低オクタン価燃料とを熱交換させる。第１熱交換器２１は、公知の対向流式の熱交換器であってよい。第１熱交換器２１での熱交換によって、燃料循環ポンプ２５から分離器１７に供給される原燃料は加熱され、分離器１７を通過した低オクタン価燃料は冷却される。

第３熱交換器２３は、原燃料タンク２の外部に設けられている。燃料配管４１は、第１熱交換器２１から第２リッド８を通過して第３熱交換器２３に接続され、その後、第３熱交換器２３から再び第２リッド８を通過して原燃料タンク２内に延びている。本実施形態では、第３熱交換器２３は、燃料と空気との間で熱交換を行う空冷式の冷却器（放熱器）である。分離器１７を通過した比較的温度が高い低オクタン価燃料は、第３熱交換器２３において冷却される。他の実施形態では、第３熱交換器２３は原燃料タンク２内に設けられてもよい。例えば、第３熱交換器２３は原燃料タンク２の底壁２Ｂに設けられ、分離器１７を通過した比較的温度が高い低オクタン価燃料と底壁２Ｂとが熱交換するようにしてもよい。原燃料タンク２の底壁２Ｂは、燃料貯留装置１が搭載される自動車の走行風や、ファン等による強制冷却によって冷却される。

第３熱交換器２３を通過した低オクタン価燃料は、ストレーナ４２を通過して異物が取り除かれた後、圧力調整弁４３を通過して原燃料タンク２内の底部に放出され、原燃料と混合される。低オクタン価燃料が原燃料に混合されることによって、原燃料タンク２内の燃料のオクタン価は低下する。分離のサイクルが進む（分離器１７を通過する原燃料の総量が増加する）と、原燃料タンク２内の燃料のオクタン価は低下し、低オクタン価燃料の成分に近付く。圧力調整弁４３は、燃料循環ポンプ２５から圧力調整弁４３に到る経路内の原燃料及び低オクタン価燃料の圧力を調整し、分離器１７の第１室１７Ｂの原燃料の圧力を所定の圧力に維持する。具体的には、圧力調整弁４３は、燃料循環ポンプ２５によって昇圧される原燃料（低オクタン価燃料）が所定の圧力以上になる場合に、原燃料（低オクタン価燃料）を原燃料タンク２内に放出し、圧力を所定値に維持する。

第２熱交換器２２は、燃料循環ポンプ２５から分離器１７に圧送される原燃料と、原燃料タンク２の外部から供給される高温熱媒体とを熱交換させる装置であり、原燃料を加熱する加熱器として使用される。第２熱交換器２２は、公知の熱交換器であってよい。第２熱交換器２２に供給される高温熱媒体は、例えば内燃機関１００を通過することによって昇温されるエンジン冷却水や、内燃機関１００やトランスミッションを通過することによって昇温される潤滑油、オートマチックフルード、内燃機関１００の排気ガスと熱交換することによって昇温された液体や、排気ガス等であってよい。本実施形態における高温熱媒体は内燃機関１００によって加熱されたエンジン冷却水であり、内燃機関１００の冷却水通路１０２と連通する媒体配管１０３Ａ、１０３Ｂが第２熱交換器２２に接続されている。

第２熱交換器２２は、蓋部材５０と共に第１リッド７を構成する。すなわち、第２熱交換器２２は第１リッド７の少なくとも一部を構成する。

図２及び図３に示すように、第２熱交換器２２は、内部空間を形成する円筒形の本体部６０と、本体部６０から突出した燃料入口管６１、燃料出口通路部材６２、媒体入口管６３、及び媒体出口管６４と、本体部６０の内部空間に配置され、燃料入口管６１及び燃料出口通路部材６２に接続された燃料通路６５と、温度センサ６７とを有する。

本体部６０は、円筒形の周壁部６０Ａと、周壁部６０Ａの一端を閉塞する外端壁６０Ｂと、周壁部６０Ａの他端を閉塞する内端壁６０Ｃとを有する。内端壁６０Ｃの直径は、周壁部６０Ａの直径よりも大きく形成されている。燃料通路６５は、互いに間隔をおいて平行に配置された複数個の平板状の分岐通路部と、各分岐通路部の一端部を互いに接続する入口部と、各分岐通路部の他端部を互いに接続する出口部とを有する。各分岐通路部は、例えば互いに対向する２枚の金属板の周縁部を結合することによって形成され、入口部及び出口部は例えばパイプ材から形成されている。燃料通路６５の入口部及び出口部は、内端壁６０Ｃを貫通して内端壁６０Ｃの外方に開口している。

内端壁６０Ｃの外面には、燃料通路６５の入口部に接続するように燃料入口管６１の一端が結合されている。また、内端壁６０Ｃの外面には、燃料通路６５の出口部に接続するように燃料出口通路部材６２が結合されている。燃料出口通路部材６２は、内端壁６０Ｃに結合された基部６２Ａと、基部６２Ａに結合された管部材である先端部６２Ｂとを有し、基部６２Ａ及び先端部６２Ｂの内部には燃料が流れる通路が形成されている。温度センサ６７は、基部６２Ａに結合され、基部６２Ａ内の通路に検出部が配置されている。温度センサ６７は、基部６２Ａ内を流れる燃料の温度を検出する。

燃料入口管６１は、先端に継手６１Ａ（第１の継手）を有し、燃料出口通路部材６２の先端部６２Ｂは継手６２Ｃ（第１の継手）を有している。継手６１Ａは燃料配管３１の第３部分３１Ｃの端部と接続可能に形成されており、継手６２Ｃは燃料配管３１の第４部分３１Ｄの端部と接続可能に形成されている。継手６１Ａによって燃料配管３１の第３部分３１Ｃと燃料入口管６１とが接続され、継手６２Ｃによって燃料出口通路部材６２と燃料配管３１の第４部分３１Ｄとが接続されている。これにより、燃料配管３１の第３部分３１Ｃを流れる燃料は、燃料入口管６１、燃料通路６５、燃料出口通路部材６２を順に通過して第４部分３１Ｄに流れる。

媒体入口管６３及び媒体出口管６４の一端（基端）は、周壁部６０Ａに結合され、本体部６０の内部空間と接続している。媒体入口管６３及び媒体出口管６４は、他端（先端）に継手６３Ａ、６４Ａ（第２の継手）を有している。継手６３Ａは媒体配管１０３Ａの端部と接続可能に形成されており、継手６４Ａは媒体配管１０３Ｂの端部と接続可能に形成されている。継手６３Ａによって媒体配管１０３Ａと媒体入口管６３とが接続され、継手６４Ａによって媒体出口管６４と媒体配管１０３Ｂとが接続されている。これにより、冷却水通路１０２を流れ、内燃機関１００と熱交換して加熱されたエンジン冷却水（熱交換媒体）は、媒体配管１０３Ａ、媒体入口管６３、本体部６０の内部空間、媒体出口管６４、媒体配管１０３Ｂを順に通過して冷却水通路１０２に還流する。本体部６０の内部空間を流れるエンジン冷却水は、燃料通路６５を流れる燃料と熱交換を行う。この結果、燃料通路６５を流れる燃料は加熱され、本体部６０の内部空間を流れるエンジン冷却水は冷却される。

蓋部材５０は、中央部に第１円筒部５１（中央筒部）及び第２円筒部５２を有し、外周部にフランジ部５３を有している。第１円筒部５１は、円筒形の第１周壁部５１Ａと、第１周壁部５１Ａの軸線方向における一端に設けられた第１底壁５１Ｂとを有し、他端側が開口している。第１底壁５１Ｂの中央部には、厚み方向に貫通する円形の貫通孔５１Ｃが形成されている。第２円筒部５２は、第１周壁部５１Ａよりも直径が大きい円筒形の第２周壁部５２Ａと、第２周壁部５２Ａの軸線方向における一端に設けられた第２底壁５２Ｂとを有し、他端側が開口している。第２底壁５２Ｂの中央部には、厚み方向に貫通する円形の貫通孔が形成され、貫通孔は第１周壁部５１Ａの他端と結合されている。フランジ部５３は、第２周壁部５２Ａの他端から径方向外方に突出し、環状に形成されている。すなわち、蓋部材５０は、フランジ部５３に対して一側に突出した第２円筒部５２と、第２円筒部５２の第２底壁５２Ｂから更に一側に突出した第１円筒部５１とを有している。

第１底壁５１Ｂの第１周壁部５１Ａ側の面には、第２熱交換器２２の本体部６０の内端壁６０Ｃが結合され、貫通孔５１Ｃが内端壁６０Ｃによって閉塞されている。燃料入口管６１、燃料出口通路部材６２は、貫通孔５１Ｃを通過して第１底壁５１Ｂの第１周壁部５１Ａ側と相反する側に突出している。

図３に示すように、第１開口４の周囲には上壁２Ａから上方に突出する円筒形の第１ボス７１が形成されている。第１ボス７１の外周面には、雄ねじ７１Ａが形成されている。第１ボス７１の突出端には、径方向内向きに突出し、円環状を呈する内向きフランジ７１Ｂが形成されている。内向きフランジ７１Ｂは、第１ボス７１の突出端面を拡張する。第１開口４は内向きフランジ７１Ｂの内側に形成される内孔として形成されている。内向きフランジ７１Ｂの上端面は、第１開口４（第１ボス７１）の軸線と直交する平面となっている。内向きフランジ７１Ｂの上端面には、第１開口４を囲むように延在する環状の第１シール部材７２が配置されている。第１シール部材７２は可撓性を有し、シールすべき対象の表面に密着可能となっている。

第３開口１４は、第１開口４と略同軸、かつ原燃料タンク２の内側に配置されている。第３開口１４の周囲には高オクタン価燃料タンク１３の上壁１３Ａから上方に突出する円筒形の第３ボス７６が形成されている。第３開口１４は第３ボス７６の内孔として形成されている。第３開口１４の直径は、第１開口４の直径よりも小さく設定されている。上壁１３Ａの上面には、上方に突出し、原燃料タンク２の上壁２Ａの下面に当接する凸部７７が形成されている。第３ボス７６の突出端（上端）は、原燃料タンク２内において、第１ボス７１の内向きフランジ７１Ｂから下方に離れた位置に配置されている。

蓋部材５０のフランジ部５３は、第１ボス７１の内向きフランジ７１Ｂに第１シール部材７２を介して当接する。これにより、第１開口４が第１リッド７によって閉塞される。フランジ部５３が第１ボス７１の内向きフランジ７１Ｂに第１シール部材７２を介して当接するとき、第２円筒部５２は第１開口４内に遊嵌し、第１円筒部５１は第３開口１４（第３ボス７６の内孔）に嵌合する。第１周壁部５１Ａの外周面には、周方向に延在し、環状をなすシール溝５１Ｄが凹設されている。シール溝５１Ｄには、環状の第２シール部材５４が装着されている。第２シール部材５４は可撓性を有する。第２シール部材５４は、第３ボス７６の内周面と第１周壁部５１Ａの外周面との間をシールする。これにより、第３開口１４は第１リッド７によって閉塞される。このようにして、第１リッド７は、第１開口４及び第３開口１４を共に閉塞する。

フランジ部５３は、第１ボス７１の雄ねじ７１Ａに螺着される第１キャップ７３によって、第１ボス７１に締結される。第１キャップ７３は、第１ボス７１を受容可能な円筒部７３Ａと、円筒部７３Ａの内面に形成され、第１ボス７１の雄ねじ７１Ａと螺合する雌ねじ７３Ｂと、円筒部７３Ａの一端側から径方向内向きに突出したフランジ部７３Ｃとを有する。第１キャップ７３が第１ボス７１に螺着されることによって、フランジ部５３は第１キャップ７３のフランジ部７３Ｃによって第１ボス７１側に押圧され、第１シール部材７２を介して第１ボス７１の内向きフランジ７１Ｂに密着する。

第１リッド７が第１開口４及び第３開口１４を閉塞した状態で、燃料配管３１に接続される継手６１Ａ、６２Ｃは高オクタン価燃料タンク１３内に配置され、媒体配管１０３Ａ、１０３Ｂに接続される継手６３Ａ、６４Ａは、原燃料タンク２の外部に配置される。

図１に示すように、第２開口５の周囲には上壁２Ａから上方に突出する円筒形の第２ボス８１が形成されている。第２開口５は第２ボス８１の内孔として形成されている。第２ボス８１の外周面には、雄ねじ（不図示）が形成されている。第２リッド８は、円板形に形成され、第２ボス８１の突出端面にシール部材（不図示）を介して当接可能となっている。第２リッド８は、第２ボス８１に螺着される第２キャップ８２によって、第２ボス８１に結合される。第２キャップ８２は、第２ボス８１を受容可能な円筒部と、円筒部の内面に形成され、第２ボス８１の雄ねじと螺合する雌ねじと、円筒部の一端側から径方向内向きに突出したフランジとを有する。第２キャップ８２が第２ボス８１に螺着されることによって、第２リッド８は第２キャップ８２のフランジによって第２ボス８１側に押圧され、シール部材を介して第２ボス８１の突出端面に密着し、第２開口５を閉塞する。

第２リッド８には、原燃料ポンプ２８と内燃機関１００の第１インジェクタ１１１とを接続する第１燃料ライン１１２、高オクタン価燃料ポンプ２９と内燃機関１００の第２インジェクタ１１３とを接続する第２燃料ライン１１４、原燃料タンク２の上部の気相部分と給油管９の上流端部とを接続するブリーザパイプ１１５、及び原燃料タンク２の上部の気相部分とキャニスタ１１６とを接続するベーパ管１１７、燃料配管４１の第６部分４１Ｂ及び第７部分４１Ｃが貫通している。また、図示しないが、燃料循環ポンプ２５、バキュームポンプ２６、原燃料ポンプ２８、及び高オクタン価燃料ポンプ２９の信号線及び電源線を含むケーブル束が第２リッド８を貫通している。第１燃料ライン１１２、第２燃料ライン１１４、ブリーザパイプ１１５、ベーパ管１１７、燃料配管４１の第６部分４１Ｂ及び第７部分４１Ｃ、及びケーブル束が第２リッド８を貫通する部分は、気密にシールされている。

ブリーザパイプ１１５は、給油管９を通して給油を行うときに、原燃料タンク２内の気体を給油管９に逃がし、原燃料の原燃料タンク２への流入を促進する。ベーパ管１１７は、原燃料タンク２内の燃料蒸気をキャニスタ１１６に逃がし、原燃料タンク２内の圧力を大気圧に維持する。キャニスタ１１６に送られた燃料蒸気は、キャニスタ１１６内の活性炭に吸蔵される。キャニスタ１１６に吸蔵された燃料は、内燃機関１００の運転時に吸気通路１２０の負圧を受けて吸い込まれ、燃焼室において燃焼される。ベーパ管１１７の原燃料タンク２内における端部には、フロート弁１２２が設けられている。フロート弁１２２は、原燃料タンク２内の原燃料の液位に応じて開閉し、ベーパ管１１７への液体燃料の流入を防止する。

第２燃料ライン１１４の高オクタン価燃料タンク１３内に位置する部分には、燃料中の異物を捕集するストレーナ１２３が配置されている。

以上のように構成した燃料貯留装置１の作用及び効果について説明する。燃料貯留装置１では、原燃料タンク２内の原燃料は、燃料循環ポンプ２５によって加圧され、凝縮器１８、第１熱交換器２１、及び第２熱交換器２２を順に通過して分離器１７の第１室１７Ｂに送られる。このとき、原燃料は、凝縮器１８において高温の高オクタン価燃料の気体と熱交換し、第１熱交換器２１において分離器１７を通過した高温の低オクタン価燃料と熱交換し、第２熱交換器２２において加熱されたエンジン冷却水と熱交換することによって昇温される。

分離器１７の第２室１７Ｃは、バキュームポンプ２６が作動することによって減圧される。分離器１７では、第２室１７Ｃがバキュームポンプ２６の吸引作用によって減圧されたときに、第１室１７Ｂに供給された高温高圧の原燃料から高オクタン価燃料が気体となって分離膜１７Ａを通過して第２室１７Ｃに捕集される。第２室１７Ｃに捕集された気体の高オクタン価燃料は、凝縮器１８に流れ、凝縮器１８において燃料循環ポンプ２５によって分離器１７に送られる原燃料と熱交換し、冷却されて凝縮する。凝縮器１８において凝縮した高オクタン価燃料は、重力によってバッファータンク１９に流れ、貯留される。

バキュームポンプ２６が停止した状態では、バッファータンク１９の内部が原燃料タンク２内の圧力と等しくなり、バッファータンク１９内の高オクタン価燃料が重力によって第２一方向弁３５を開き、高オクタン価燃料タンク１３に流れる。このようにして、高オクタン価燃料が高オクタン価燃料タンク１３に貯留される。

分離器１７の第１室１７Ｂを通過した低オクタン価燃料は、第１熱交換器２１において燃料循環ポンプ２５によって分離器１７に送られる原燃料と熱交換して冷却され、第３熱交換器２３において冷却される。その後、低オクタン価燃料は、ストレーナ４２及び圧力調整弁４３を通過して原燃料タンク２内に放出され、原燃料タンク２内の原燃料と混合される。

燃料貯留装置１では、分離器１７を通過する原燃料の総量が増加するにつれて、高オクタン価燃料タンク１３に貯留される高オクタン価燃料の量が増加すると共に、原燃料中に含まれる低オクタン価燃料の比率が増加する。燃料循環ポンプ２５及びバキュームポンプ２６の制御によって、分離器１７を通過する原燃料の量を制御することができる。燃料循環ポンプ２５及びバキュームポンプ２６は、高オクタン価燃料タンク１３の液位、原燃料中の高オクタン価燃料の濃度、燃料循環ポンプ２５の作動継続時間等に基づいて制御されるとよい。

本実施形態に係る燃料貯留装置１は、分離装置１２及び高オクタン価燃料タンク１３が原燃料タンク２の内部に配置されるため、原燃料タンク２を気密に構成することによって、分離装置１２、高オクタン価燃料タンク１３、及びこれらを接続する継手を気密に構成する必要がなくなり、気密に構成する部材を少なくすることができる。

燃料が流れる燃料配管３１の第３部分３１Ｃ及び第４部分３１Ｄと接続される継手６１Ａ、６２Ｃが高オクタン価燃料タンク１３内に配置されているため、継手６１Ａ、６２Ｃと第３部分３１Ｃ及び第４部分３１Ｄとの接続部から燃料が流出したとしても、燃料は高オクタン価燃料タンク１３内に留まり、原燃料タンク２の外部に漏れることがない。同様に、エンジン冷却水が流れる媒体配管１０３Ａ、１０３Ｂと接続される継手６３Ａ、６４Ａが原燃料タンク２の外部に配置されているため、継手６３Ａ、６４Ａと媒体配管１０３Ａ、１０３Ｂとの接続部からエンジン冷却水が流出したとしても、エンジン冷却水は原燃料タンク２内に侵入することはなく、燃料に混入することもない。

原燃料タンク２の内外及び高オクタン価燃料タンク１３の内外を隔てる第１リッド７に第２熱交換器２２が組み込まれるため、継手６１Ａ、６２Ｃの高オクタン価燃料タンク１３（原燃料タンク２）内への配置、及び継手６３Ａ、６４Ａの原燃料タンク２外への配置が容易である。

第１開口４及び第３開口１４は、共通の部材である第１リッド７によって開閉されるため、高オクタン価燃料タンク１３の開閉操作が容易である。本実施形態では、第１リッド７と第１ボス７１との間をシールする第１シール部材７２が圧縮される方向と、第１リッド７と第３ボス７６との間をシールする第２シール部材５４が圧縮される方向とが異なる。そのため、第１開口４及び第３開口１４の相対位置に誤差が生じる場合にも、第１シール部材７２は第１リッド７と第１ボス７１との間を確実にシールすることができ、第２シール部材５４は第１リッド７と第３ボス７６との間を確実にシールすることができる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記の実施形態では、第２熱交換器２２が第１開口４及び第３開口１４を共に閉塞する第１リッド７に組み込まれた例について説明したが、例えば第２開口５を閉塞する第２リッド８のように原燃料タンク２に形成された開口のみを閉塞するリッドに第２熱交換器２２が組み込まれてもよい。

１ ：燃料貯留装置
２ ：原燃料タンク（第１の燃料タンク）
４ ：第１開口（第１の開口）
７ ：第１リッド（蓋）
１２ ：分離装置
１３ ：高オクタン価燃料タンク（第２の燃料タンク）
１４ ：第３開口（第２の開口）
１７ ：分離器
２２ ：第２熱交換器（熱交換器）
３１ ：燃料配管
３１Ｃ ：第３部分
３１Ｄ ：第４部分
３２ ：燃料配管
５０ ：蓋部材
５１ ：第１円筒部（中央筒部）
５３ ：フランジ部（外周部）
５４ ：第２シール部材
６０ ：本体部
６０Ｃ ：内端壁
６１Ａ ：継手（第１の継手）
６２Ｃ ：継手（第１の継手）
６３Ａ ：継手（第２の継手）
６４Ａ ：継手（第２の継手）
６７ ：温度センサ
７２ ：第１シール部材
７３ ：第１キャップ
１００ ：内燃機関
１０２ ：冷却水通路
１０３Ａ ：媒体配管
１０３Ｂ ：媒体配管

Claims (10)

1. 開口を有する燃料タンクと、
   前記燃料タンク内の燃料と熱交換媒体とを熱交換させる熱交換器と、
   前記熱交換器の本体部と共に前記開口を閉塞する蓋を構成する蓋部材と、
   前記燃料タンク内に設けられ、前記燃料を前記熱交換器に供給する燃料配管と、
   前記燃料タンク外に設けられ、前記熱交換媒体を前記熱交換器に供給する媒体配管とを有し、
   前記蓋部材には貫通孔が形成され、
   前記熱交換器の前記本体部は、前記蓋部材の外面に結合され、前記貫通孔を閉塞し、
   前記熱交換器は、前記熱交換器の前記本体部から前記貫通孔を通過して前記燃料タンク内に突出した燃料通路部に設けられ、前記燃料配管と接続可能な第１の継手と、前記熱交換器の前記本体部における前記蓋部材の外面側に設けられた媒体通路部に設けられ、前記媒体配管と接続可能な第２の継手とを有することを特徴とする燃料貯留装置。
2. 前記熱交換器の前記本体部は、周壁部と、前記周壁部の一端を閉塞する外端壁と、前記周壁部の他端を閉塞する内端壁とを有し、
   前記内端壁が前記蓋部材の外面に結合すると共に前記貫通孔を閉塞し、
   前記燃料通路部が前記内端壁に設けられ、
   前記媒体通路部が前記周壁部に結合されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料貯留装置。
3. 前記燃料タンクは、第１の開口を有する第１の燃料タンクと、前記第１の燃料タンク内に設けられた第２の燃料タンクとを有し、
   前記熱交換器の前記本体部は、前記第１の開口を閉塞する前記蓋の少なくとも一部をなすことを特徴とする請求項２に記載の燃料貯留装置。
4. 前記第２の燃料タンクは、前記第１の開口と対向する第２の開口を有し、
   前記熱交換器の前記本体部は、前記第１の開口及び前記第２の開口を共に閉塞する前記蓋の少なくとも一部をなすことを特徴とする請求項３に記載の燃料貯留装置。
5. 前記第２の開口は、前記第２の燃料タンクに形成された筒部の内壁面によって画成され、
   前記蓋は、前記第２の開口に嵌合する中央筒部と、前記第１の燃料タンクの外面における前記第１の開口の周縁部に当接する外周部とを有することを特徴とする請求項４に記載の燃料貯留装置。
6. 前記外周部と前記第１の燃料タンクの外面との間には前記第１の開口を囲む環状の第１のシール部材が介装され、
   前記中央筒部の外面と前記内壁面との間には環状の第２のシール部材が介装されていることを特徴とする請求項５に記載の燃料貯留装置。
7. 前記第１の継手は、前記第２の燃料タンクの内側を向く部分に設けられていることを特徴とする請求項４〜請求項６のいずれか１つの項に記載の燃料貯留装置。
8. 前記第１の燃料タンク内には、前記第１の燃料タンク内に貯留された第１の燃料から第２の燃料を分離する分離装置が設けられ、
   前記第２の燃料は前記第２の燃料タンクに貯留されることを特徴とする請求項４〜請求項７のいずれか１つの項に記載の燃料貯留装置。
9. 前記熱交換器は、前記第１の燃料タンクから前記分離装置に送られる前記第１の燃料を加熱することを特徴とする請求項８に記載の燃料貯留装置。
10. 前記熱交換器の前記燃料タンクの内側を向く部分には、前記第１の継手に流れる前記燃料の温度を検出する温度センサが設けられていることを特徴とする請求項２〜請求項９のいずれか１つの項に記載の燃料貯留装置。

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