JPH04125658U - 蒸発燃料冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従前の活性炭充填容器の負担を軽減させ、最
小規模の容器容積で済むと同時に、蒸発燃料を最大限処
理可能な装置を提供する 【構成】 圧力検出手段５０からの検出信号に基づいた
制御で作動信号が送出され、第１開閉部材１５及び第２
開閉部材１６の開閉動作を切り替えることにより、第１
蓄熱材２３の水素放出に伴う吸熱によってハウジング１
１に導入された燃料タンク４０からの蒸発燃料を冷却液
化し、第１蓄熱材２３によるハウジング１１での冷却時
以外は蒸発燃料をガス抜き管１８を通して活性炭充填容
器で吸着処理する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、自動車用の燃料タンクで発生した蒸発燃料（ベーパ）を冷却液化す る装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、この種の蒸発燃料冷却装置としては、燃料タンク内で発生したベーパを 活性炭充填容器に補集して活性炭に吸着させ、ベーパをエンジン稼動中の吸気に 伴ってエンジン内に導入して燃焼させるシステムが知られている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、この従来の蒸発燃料冷却システムの場合、自動車等の車両のエンジ ン停止状態又は駐車中の状態で発生した蒸発燃料を活性炭に吸着させることを想 定している。そのため、容器に充填された活性炭もおよそ数１００グラム程度と 僅かな量である。 しかしながら、自動車燃料タンクの場合、前述のような駐停車時以外でも、ガ ソリンの給油時や外気高温環境下で蒸発燃料が発生することが知られており、こ うした条件下で発生する蒸発燃料の吸着には多量の活性炭が必要である。即ち、 様々な走行条件や環境下で発生する蒸発燃料に対応するためには、勢い活性炭充 填容器における負担を増して蒸発燃料処理能力を高める必要があり、極めて多量 の活性炭を充填すると容器のサイズが大型化し、設置スペースに制約を受け、車 体重量を増す要因となる。 従って、本考案の目的は、従前の活性炭充填容器の負担を軽減させ、最小規模 の容器容積で済むと同時に、蒸発燃料を最大限処理可能な装置を提供することに ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案による蒸発燃料冷却装置は、活性炭充填容器にガス抜き管を介して連通 する燃料タンクと、燃料タンクに蒸発燃料導入管を介して連通するハウジングと 、ハウジング内部に配置されかつ水素吸蔵時に発熱反応しかつ水素放出時に吸熱 反応する第１蓄熱材をケースに充填した第１蓄熱器と、ハウジング外部に配置さ れて連絡管を介し第１蓄熱器に接続されかつ水素吸蔵時に発熱反応しかつ水素放 出時に吸熱反応する第２蓄熱材をケースに充填した第２蓄熱器と、連絡管に設け られて開閉する第１開閉部材と、ガス抜き管及び蒸発燃料導入管を交互に開閉す る第２開閉部材と、ハウジングに取り付けられかつ蒸発燃料によるハウジング内 圧を検出する圧力検出手段と、を含む構成である。

【０００５】

【作用】

圧力検出手段からの検出信号に基づいた制御で作動信号が送出され、第１開閉 部材及び第２開閉部材の開閉動作を切り替えることにより、第１蓄熱材の水素放 出に伴う吸熱によってハウジングに導入された燃料タンクからの蒸発燃料を冷却 液化し、第１蓄熱材によるハウジングでの冷却時以外は蒸発燃料をガス抜き管を 通して活性炭充填容器で吸着処理する。

【０００６】

【実施例】

以下、本考案による蒸発燃料冷却装置の実施例を図面に基づいて説明する。 図１〜図５は、本考案による装置の第１実施例である。図１に示すように、装 置１０は、給油口４１を有したタンク４０の上部又は適所に配置され、タンク４ ０内には燃料であるガソリン４２が貯蔵されている。

【０００７】 図２及び図３に示すように、装置１０は高さ寸法を抑えた扁平状のハウジング １１を有し、このハウジング１１には第１蓄熱器２０が内蔵されている。第１蓄 熱器２０のケース２１は比較的薄い筐体に形成され、ハウジング１１内の一方端 から他方端に向かって傾斜して配置されている。また、ケース２１の上側及び下 側の表面には放熱性を考慮して波形の伝熱フィン（コルゲート・フィン）２２が 設けてあり、ケース２１内には薄形断面に沿って粒状の水素吸蔵合金による第１ 蓄熱材２３が充填されている。

【０００８】 また、ハウジング１１の一方端側にはプレート１２が固定され、このプレート １２に第１蓄熱器２０の傾斜したケース２１の高位置側が支持され、ケース２１ はプレート１２の外側に突出して多孔を有するフィルター１３の内部に連通して いる。フィルター１３は外側から連絡管１４の拡大基部１４ａにより包み込むよ うにして覆われている。即ち、第１蓄熱器２０は連絡管１４に連通し、この連絡 管１４を通して図４に示す第２蓄熱器３０に連絡可能である。連絡管１４の途中 には図１のように例えば電磁弁などによる開閉弁（第１開閉部材）１５が取り付 けられ、この開閉弁１５の作動により連絡管１４を開閉し、第１蓄熱器２０と第 ２蓄熱器３０との間を連通又は遮断するようになっている。開閉部材としては実 施例のような電磁式開閉弁１５の他、通常の切換弁、或いは開閉弁と見立てるこ とができるポンプ類の使用も可能である。

【０００９】 図４に示す第２蓄熱器３０はケース３１を有し、ケース３１の内部には第１蓄 熱器２０内の第１蓄熱材２３と同一特性又は特性が異なる水素吸蔵合金による粒 状の第２蓄熱材３３が充填されている。ケース３１は前述の連絡管１４に接続さ れている。また、ケース３１の内部では充填された第２蓄熱材３３に埋没するよ うな形で電熱ヒータ３２が突出しており、電熱ヒータ３２への通電により第２蓄 熱材３３を加熱可能である。ケース３１内では多孔を有するフィルタ３４を介し て第２蓄熱材３３が充填され、このフィルタ３４を通して連絡管１４に連通して いる。

【００１０】 ここで、一般に知られるように、水素吸蔵合金（以下、符号Ｍで表す）は水素 Ｈの吸蔵特性及び放出特性を有する。即ち、水素吸蔵は、水素平衡圧力よりも高 い水素圧力にするか、或いは雰囲気温度を低くすることにより水素が吸蔵され、 これを「発熱反応」といっている。これに対して、水素放出は、水素平衡圧力よ りも低い水素圧力にするか、或いは雰囲気温度を高くすることによって水素が放 出され、これを「吸熱反応」といっている。

【００１１】 吸蔵、放出の原理は次式のように表される。

【化１】 即ち、ＭＨxは金属水素化物、ΔＨは熱を表す。この反応で水素吸蔵合金Ｍが 水素Ｈ₂を吸蔵するときに発生する反応熱を利用する。金属水素化物ＭＨxとして は、実施例の場合、第１蓄熱器２０に充填された第１蓄熱材２３をＭＨ₁で表し 、内部収容された第２蓄熱器３０の第２蓄熱材３３はＭＨ₂で表されている。第 １蓄熱器２０の第１蓄熱材２３（ＭＨ₁）は、例えばＭmＮi₄₅Ａｌ₀₅（Ｍmはミッ シュメタルを表す）が用いられ、水素を貯蔵する機能に優れたものが選定される 。また、第２蓄熱器３０内の第２蓄熱材３３（ＭＨ₂）としては、例えばＬaＮi_{4 5} Ａｌ₀₅が用いられ、特に水素吸蔵時の発熱反応で加熱する機能に優れたものが 選定される。実施例の場合、第１蓄熱材２３の水素平衡圧力Ｐ₁と第２蓄熱材３ ３の水素平衡圧力Ｐ₂との関係は、Ｐ₁＞Ｐ₂となるように材料選定されている。

【００１２】 また、図２に示すように、例えば電磁式による二方向の切換弁（第２開閉部材 ）１６を介して蒸発燃料導入管１７がハウジング１１に接続され、タンク４０内 で発生したガソリンの蒸発燃料（矢印で表す）が導入口１７からハウジング１１ 内に導入可能である。また、切換弁１６にはガス抜き管１８が接続され、このガ ス抜き管１８を通してタンク４０の内部は活性炭充填容器（図中符号Ｃ／Ｃで示 す）に連通又は遮断されるようになっている。即ち、切換弁１６の切換動作によ り、ハウジング１１と蒸発燃料導入管１７との連通又は遮断、タンク４０とガス 抜き管１８との例通又は遮断が制御可能である。また、冷却作用により液化した 蒸発燃料を排出し、例えばタンク４０に再び戻すためのドレン排出口１９がハウ ジング１１に設けられている。

【００１３】 また、ハウジング１１には圧力検出手段のセンサ５０が設置され、ハウジング １１の内圧を検出するようになっている。この圧力センサ５０によって検出され たハウジング内圧信号は、マイクロコンピュータによる車載の中央制御装置（Ｃ ＰＵ：図示せず）に向けて送られ、この内圧信号に基づいて電磁式の開閉弁１５ 及び切換弁１６に作動信号を送る制御を含めた各種制御が行われる。図５は、開 閉弁１５及び切換弁１６と、圧力センサ５０と、両弁の切り替えのタイミングを 制御するタイマー回路５１等からなるＣＰＵによる制御回路の概略図を示してい る。

【００１４】 次に、蒸発燃料冷却装置の第１実施例の動作態様及び作用を説明する。車両の エンジン停止による駐停車中、或いはガソリンの給油時や外気高温環境下での走 行中、タンク４０内部ではガソリンが蒸発して蒸発燃料が発生する。この蒸発燃 料が導入管１７を通してハウジング１１内に導入されて充満するとハウジング内 圧が高まる。圧力センサ５０がハウジング１１の内圧を検出し、この検出信号が ＣＰＵに向けて送出される。ＣＰＵでは、この圧力検出信号に基づいた制御を行 い、連絡管１４に設けられた開閉弁１５に向けて作動信号を送る。このとき、切 換弁１６では、一方側の蒸発燃料導入管１７を開いてハウジング１１に連通させ 、他方側のガス抜き管１８を遮断して活性炭充填容器Ｃ／Ｃとの連絡を断ってい る。そこで、開閉弁１５が開くと、第１蓄熱器２０の第１蓄熱材２３に吸蔵され た水素ガスＨ₂が放出され、連絡管１４を通って放出水素が第２蓄熱器３０の第 ２蓄熱材３３に向けて移動する。第１蓄熱器２０ではこの水素放出による吸熱機 能でケース２１を通してハウジング１１の内部を冷却する。充満した蒸発燃料は ケース２１の伝熱フィン２２に接触することで冷却されて液化し、ドレン排出口 １９から排出されてタンク４０内に戻される。

【００１５】 一定時間、第１蓄熱材２３から水素の放出が行われると、第１蓄熱材２３の水 素平衡圧力Ｐ₁と第２蓄熱材３３の水素平衡圧力Ｐ₂が平衡し、この間の冷却が終 了する。このとき、ＣＰＵではタイマー回路５１で第１蓄熱器２０からの水素放 出時間を制御しており、放出が終えると、つまり水素平衡圧力Ｐ₁、Ｐ₂が平衡し た時点で、切換信号を切換弁１６に向けて送出する。第２蓄熱器３０では、それ まで吸蔵した放出水素を再び第１蓄熱器２０に戻すべく作用する。即ち、切換弁 １６への信号送出に同期して、第２蓄熱器３０の電熱ヒータ３２にも通電され、 第２蓄熱材３３が加熱されて水素平衡圧力が高まる。切換弁１６の作動により蒸 発燃料導入管１７が閉じられ、タンク４０内で発生した蒸発燃料がそれ以上ハウ ジング１１内部に導入されるのを規制する。これは、第２蓄熱器３０から第１蓄 熱器２０に水素が戻されると、第１蓄熱器２０自身が水素吸蔵で発熱することに より、こうした環境下のハウジング１１に蒸発燃料が導入されるのを断つことを 意味する。

【００１６】 二方向の切換弁１６の作動で前述のように一方側の蒸発燃料導入管１７が遮断 されると、他方側のガス抜き管１８が開いて連通状態になる。そのため、タンク ４０で発生した蒸発燃料はハウジング１１に導入されないでそのまま活性炭充填 容器に送り込まれる。ここでは、補集した蒸発燃料を活性炭に吸着させ、精製ガ スをエンジン稼動時の吸気と共に燃焼させる。

【００１７】 これまでに明らかなように、タンク４０で発生した蒸発燃料の大部分はハウジ ング１１にて冷却液化されることになり、一部が活性炭充填容器に補集されて活 性炭への吸着が行われる。従って、活性炭充填容器自身の蒸発燃料処理能力は軽 減され、活性炭充填量も少量で済む。

【００１８】 一方、以上のような手順を踏まえ、第１蓄熱器２０では準備過程として第２蓄 熱器３０から戻される水素の吸蔵を終了すると、両蓄熱器における水素平衡圧力 Ｐ₁、Ｐ₂の関係がＰ₁＞Ｐ₂となる。この検出に基づいたＣＰＵからの作動信号が 開閉弁１５及び切換弁１６に向けて送られ、開閉弁１５を閉じて連絡管１４を遮 断すると共に、切換弁１６の作動で一方ではガス抜き管１８への連絡を断ちかつ 他方では蒸発燃料導入管１７を開く。即ち、タンク４０で発生した蒸発燃料がハ ウジング１１内に導入され、蒸発燃料導入により高まったハウジング内圧を圧力 センサ５０が検出する。ハウジング圧力の検出に基づいた制御信号で再び開閉弁 １５が開き、第１蓄熱器２０における第１蓄熱材２３の水素放出による吸熱機能 で蒸発燃料を冷却液化する以下の手順を繰り返す。

【００１９】 なお、図１のように、第１蓄熱器２０のケース２１が一方側から他方側へ傾斜 して配置されている。これは、ハウジング１１内で冷却液化されたケース２１周 辺の蒸発燃料が、傾斜を利用してドレン排出口１９に流れ込み易くするなどの意 味がある。

【００２０】 次に、図６〜図９は、本考案の第２実施例を示す。この第２実施例は前述した 第１実施例の構造を基本にしており、タンク４０にガソリン４２を給油口４１か ら給油する際、この給油口４１におけるガソリン蒸発燃料の冷却液化をも含むシ ステムである。給油口４１の拡大断面である図７において、給油口４１の先端部 近傍には挿入された給油ガン（ノズル：図示せず）が当接して開くタペット状の 蓋部材４３が設けられ、この蓋部材４３の内側にはベントカット弁４４が配置さ れている。給油口４１はチューブ４５を介して装置１０のハウジング１１に接続 され、ベントカット弁４４が開閉されることにより、給油口４１がハウジング１ １に連通又は遮断するようになっている。ベントカット弁４４の動作は、給油ガ ンの挿入による当接で蓋部材４３が開き動作し、動作する蓋部材４３がベントカ ット弁４４に当接して押し上げる仕組である。ベントカット弁の開弁によってチ ューブ４５から給油時の蒸発燃料がハウジング１１内に送り込まれる。

【００２１】 また、動作したベントカット弁４４の当接によりマイクロスイッチ４６がオン となるようになっており、マイクロスイッチ４６のオン信号がＣＰＵに向けて送 出される。ＣＰＵから出力された制御信号は、第１蓄熱器２０と第２蓄熱器３０ とを連結する連絡管１４の開閉弁１５及び切換弁１６に向けてそれぞれ送出され るシステムである。

【００２２】 従って、第１実施例で説明されたように、タンク４０で発生した蒸発燃料の冷 却液化の一連の作用に相まって、給油口４１における給油時の発生蒸発燃料もハ ウジング１１内で同様な作用により冷却液化される。

【００２３】 図９は、ＣＰＵを含む電気回路のブロック図であり、この制御回路には給油口 ４１におけるマイクロスイッチ４６、タイマー回路５１、開閉弁１５及び電熱ヒ ータ３２等が含まれている。

【００２４】 また、図１０は、本考案による第３の実施例を示すブロック図である。この第 ３実施例の場合、車両のエンジン停止時において、タンク４０内で発生した蒸発 燃料を自動的に冷却液化するシステムである。即ち、第１実施例のようにハウジ ング１１に圧力検出手段であるセンサ５０が設けられ、またソーラーバッテリ７ ０が搭載されている。従って、蒸発燃料によりハウジング１１の内圧が高まると 、これを圧力センサ５０が検出する。このとき車両エンジンが停止中であっても 、圧力検出信号によってソーラーバッテリ７０を電源としてＣＰＵを起動させる ことができる。また、ソーラーバッテリ７０からはＣＰＵの他、第２蓄熱器３０ の電熱ヒータ３２にも通電される。このようにエンジンが停止した車両停車中で も、タンク４０で発生した蒸発燃料を処理するシステムである。

【００２５】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案による蒸発燃料冷却装置は、第１蓄熱材の水素放 出に伴う吸熱によってハウジングに導入された燃料タンクからの蒸発燃料を冷却 液化し、第１蓄熱材によるハウジングでの冷却時以外は、蒸発燃料をガス抜き管 を通して活性炭充填容器で吸着処理するシステムである。そのため、様々な条件 や環境下で発生する蒸発燃料に対応する場合、従来の活性炭充填容器における負 担が軽減され、最小規模の容器容積で済むと同時に、蒸発燃料を最大限処理可能 である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案による第１実施例の蒸発燃料装置が装
備された自動車用燃料タンクの断面図。

【図２】 第１実施例の第１蓄熱器をハウジングに内蔵
した装置の断面図。

【図３】 図２のＡ−Ａ線による断面図。

【図４】 第１実施例における第２蓄熱器の断面図。

【図５】 第１実施例のブロック回路図。

【図６】 本考案による第２実施例の蒸発燃料装置が装
備された自動車用燃料タンクの断面図。

【図７】 燃料タンクの給油口周辺の断面図。

【図８】 第２実施例の第１蓄熱器をハウジングに内蔵
した装置の断面図。

【図９】 第２実施例のブロック回路図。

【図１０】 本考案の第３実施例のブロック回路図。

【符号の説明】

１０．．蒸発燃料冷却装置、１１．．ハウジング、１
４．．連絡管、１５．．開閉弁（第１開閉部材）、１
６．．切換弁（第２開閉部材）、１７．．蒸発燃料導入
管、１８．．ガス抜き管、１９．．ドレン排出口、２
０．．第１蓄熱器、２１．．ケース、２２．．伝熱フィ
ン、２３．．第１蓄熱材（ＭＨ₁）、 ３０．．第２蓄熱
器、３２．．電熱ヒータ、３３．．第２蓄熱材（Ｍ
Ｈ₂）、４０．．燃料タンク、４１．．給油口、４
４．．ベントカット弁、４５．．チューブ、４６．．マ
イクロスイッチ、５０．．圧力センサ、６０．．ソーラ
ーバッテリ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 活性炭充填容器にガス抜き管を介して連
   通する燃料タンクと、燃料タンクに蒸発燃料導入管を介
   して連通するハウジングと、ハウジング内部に配置され
   かつ水素吸蔵時に発熱反応しかつ水素放出時に吸熱反応
   する第１蓄熱材をケースに充填した第１蓄熱器と、ハウ
   ジング外部に配置されて連絡管を介し第１蓄熱器に接続
   されかつ水素吸蔵時に発熱反応しかつ水素放出時に吸熱
   反応する第２蓄熱材をケースに充填した第２蓄熱器と、
   連絡管に設けられて開閉する第１開閉部材と、ガス抜き
   管及び蒸発燃料導入管を交互に開閉する第２開閉部材
   と、ハウジングに取り付けられかつ蒸発燃料によるハウ
   ジング内圧を検出する圧力検出手段と、を含み、圧力検
   出手段からの検出信号に基づいた制御で作動信号が送出
   され、第１開閉部材及び第２開閉部材の開閉動作を切り
   替えることにより、第１蓄熱材の水素放出に伴う吸熱に
   よってハウジングに導入された燃料タンクからの蒸発燃
   料を冷却液化し、第１蓄熱材によるハウジングでの冷却
   時以外は蒸発燃料をガス抜き管を通して活性炭充填容器
   で吸着処理することを特徴とする蒸発燃料冷却装置。