(57)【要約】【課題】車両の燃料タンク内に発生する蒸発燃料を、車両の運転状態などにかかわらず、能動的に処理することのできる蒸発燃料回収装置を提供する。【解決手段】蒸発燃料回収装置は、燃料タンク１０から蒸発燃料を導出する導出通路２０を備えている。導出通路２０には、第１貯留容器５１が接続されている。導出通路２０には、燃料タンク１０内に発生する蒸発燃料を第１貯留容器５１へ圧送する第２ポンプ４１が設けられている。さらに、第１貯留容器５１と燃料タンク１０とは回収通路８０によって接続されている。回収通路８０には第１バルブ５９が設けられている。そして、第２ポンプ４１の駆動によって圧縮された蒸発燃料の熱を外部へ放熱する放熱容器である第１貯留容器５１は、その容積を変更可能な容器である。【選択図】図１
2018009470.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の燃料タンク内に発生する蒸発燃料を処理する蒸発燃料回収装置であって、
前記燃料タンクから蒸発燃料を導出する導出通路と、
前記導出通路と接続されている放熱容器と、
前記導出通路に設けられており前記燃料タンク内に発生する蒸発燃料を前記放熱容器へ圧送するポンプと、
前記放熱容器と前記燃料タンクとを接続する回収通路と、
前記回収通路を開閉するバルブと、を備え、
前記放熱容器は、前記ポンプの駆動によって圧縮された蒸発燃料の熱を外部へ放熱するものであり、容積を変更可能である蒸発燃料回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の燃料タンクに貯留されている燃料が蒸発した蒸発燃料を処理する蒸発燃料回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
キャニスタへ蒸発燃料を一時的に吸着し、吸気通路の負圧の作用によって蒸発燃料を脱離させて、燃焼室へ蒸発燃料を導入する装置が知られている。特許文献１に開示されている蒸発燃料回収装置では、燃料タンクとキャニスタとの間に、蒸発燃料を膨張させるための空間として排気室が設けられている。
【０００３】
ここで、気体を断熱膨張させると気体の温度が低下する。上記蒸発燃料回収装置では、燃料タンクから排気室へ蒸発燃料が流入すると、排気室内で蒸発燃料が断熱膨張する。断熱膨張した蒸発燃料は温度が低下し、蒸発燃料の一部が液化して燃料タンクに回収される。このように、蒸発燃料の一部を液化して回収することで、キャニスタに流入する蒸発燃料の量を軽減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３‐０２１００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されている蒸発燃料回収装置のようにキャニスタに流入する蒸発燃料を減らしたとしても、キャニスタが吸着可能な蒸発燃料の量には限度があるためキャニスタの燃料吸着能力が飽和する虞がある。キャニスタの燃料吸着能力が飽和すると、吸着した蒸発燃料をパージするまでは新たに蒸発燃料を吸着することができず、蒸発燃料を処理できない。パージでは吸気通路の負圧を利用してキャニスタから蒸発燃料を脱離させる。また脱離した燃料は、吸気通路を通じて燃焼室に送り込んで燃焼させる。そのため、例えば内燃機関が停止しているときなどにはキャニスタからの蒸発燃料の脱離が滞ってしまう。また、蒸発燃料を燃焼室に送り込んで燃焼させることもできない。したがって、蒸発燃料を処理する機会が損なわれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するための蒸発燃料回収装置は、車両の燃料タンク内に発生する蒸発燃料を処理する蒸発燃料回収装置であって、前記燃料タンクから蒸発燃料を導出する導出通路と、前記導出通路と接続されている放熱容器と、前記導出通路に設けられており前記燃料タンク内に発生する蒸発燃料を前記放熱容器へ圧送するポンプと、前記放熱容器と前記燃料タンクとを接続する回収通路と、前記回収通路を開閉するバルブと、を備え、前記放熱容器は、前記ポンプの駆動によって圧縮された蒸発燃料の熱を外部へ放熱するものであり、容積を変更可能であることをその要旨とする。
【０００７】
上記構成によれば、圧縮されて温度が上昇した蒸発燃料の熱が放熱容器によって放熱される。そして、放熱容器の容積を拡大することで、放熱容器内に圧縮された状態で貯留されている蒸発燃料が断熱膨張する。すなわち、気体を断熱膨張させると当該気体の温度が低下することを利用し、圧縮した蒸発燃料を液化することができる。そして、回収通路に設けられているバルブを開弁すれば、回収通路を介して液化した燃料を燃料タンクに回収することができる。
【０００８】
放熱容器の容積を変更することによって蒸発燃料を処理できるので、車両の運転状態にかかわらず蒸発燃料の処理を実行することができる。たとえば、内燃機関が停止していたとしても、蒸発燃料の処理を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】蒸発燃料回収装置の一実施形態を示す模式図。
【図２】同蒸発燃料回収装置を示す模式図であって、第１貯留容器に蒸発燃料を圧送する状態を示す図。
【図３】同蒸発燃料回収装置を示す模式図であって、第１貯留容器にて蒸発燃料を断熱膨張させた状態を示す図。
【図４】同蒸発燃料回収装置を示す模式図であって、第２貯留容器に蒸発燃料を圧送する状態を示す図。
【図５】同蒸発燃料回収装置を示す模式図であって、第２貯留容器にて蒸発燃料を断熱膨張させた状態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、蒸発燃料回収装置の一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
図１に示す蒸発燃料回収装置は、車両に搭載される燃料タンク１０内に発生する蒸発燃料を処理する装置である。なお、燃料タンク１０に貯留されている燃料は、燃料タンク１０内に設けられている燃料ポンプ１１によって送出され、燃料通路１２を介して内燃機関１３に供給される。
【００１１】
蒸発燃料回収装置の導出通路２０は、燃料タンク１０の上部に接続されている。導出通路２０には、蒸発燃料を圧送する第１ポンプ３１が設けられている。第１ポンプ３１を駆動すると、燃料タンク１０内に発生した蒸発燃料が導出通路２０を介して導出される。
【００１２】
導出通路２０における第１ポンプ３１よりも下流側には、一次加圧容器３３が設けられている。一次加圧容器３３は、第１ポンプ３１によって加圧される蒸発燃料を貯留することができる強度の耐圧容器であり、筒状に形成されている。一次加圧容器３３の外壁には、熱伝導性が高い材料によって形成された放熱フィン３４が設けられている。一次加圧容器３３と第１ポンプ３１との間には、逆止弁３２が設けられており、一次加圧容器３３から第１ポンプ３１側へ蒸発燃料が流入しないようにされている。第１ポンプ３１と逆止弁３２と一次加圧容器３３とによって一次加圧部３０が構成されている。
【００１３】
導出通路２０における一次加圧容器３３よりも下流には、二次加圧部４０の一部を構成する第２ポンプ４１が設けられている。第２ポンプ４１を駆動することによって、一次加圧部３０の一次加圧容器３３に貯留されている蒸発燃料が二次加圧部４０に導入される。
【００１４】
二次加圧部４０には、蒸発燃料を貯留する容器として、第１貯留容器５１と第２貯留容器６１とが設けられている。
導出通路２０は第２ポンプ４１よりも下流側で第１分岐通路５６と第２分岐通路６６とに分岐している。第１分岐通路５６は第１貯留容器５１と接続されており、第２分岐通路６６は第２貯留容器６１と接続されている。
【００１５】
導出通路２０における第２ポンプ４１から蒸発燃料が導入される通路と第１分岐通路５６と第２分岐通路６６とが接続する部分には、一次加圧部３０から導入された蒸発燃料を、第１貯留容器５１と第２貯留容器６１とのいずれかに選択的に導入するための三方弁４２が設けられている。三方弁４２では、接続されている通路同士の連通状態が電動駆動によって切り換えられる。すなわち三方弁４２は、第２ポンプ４１と第１貯留容器５１とを連通させる状態（以下、「第１連通状態」という）と、第２ポンプ４１と第２貯留容器６１とを連通させる状態（以下、「第２連通状態」という）と、閉弁状態と、を切り換える。
【００１６】
導出通路２０のうち、第１貯留容器５１と接続されている第１分岐通路５６には、逆止弁５７が設けられており、蒸発燃料が第１貯留容器５１から三方弁４２へ逆流しないようにされている。
【００１７】
第１貯留容器５１は、頂点が鉛直方向下方に位置するように配設された円錐状の底面から、当該円錐と同一径の円柱状の側面が鉛直方向上方に連続している円筒形状であって、底面と対向する頂面が開口している容器である。また、第１貯留容器５１は、第２ポンプ４１によって加圧される蒸発燃料を貯留することができる強度の耐圧容器である。第１貯留容器５１の外壁には、熱伝導性が高い材料によって形成された放熱フィン５２が設けられている。また、第１貯留容器５１の円錐状の底面は、内周面に熱伝導性の低い内壁が配設されており二重構造になっている。
【００１８】
第１貯留容器５１には、第１貯留容器５１の開口から円柱形状の第１ピストン５３が挿入されている。第１ピストン５３は、第１貯留容器５１の内周面と摺動するように形成されている（図１及び図２〜５は模式図であり、第１貯留容器５１と第１ピストン５３の実際の形状を示すものではない）。したがって、第１貯留容器５１の内部空間は、第１貯留容器５１の内周面と第１ピストン５３の底面５５とによって区画されている。これによって、第１貯留容器５１がシリンダとして機能するため、第１貯留容器５１内の第１ピストン５３の位置に応じて第１貯留容器５１の容積を変更することができる。すなわち、第１ピストン５３を鉛直方向上方に移動すれば第１貯留容器５１の容積が拡大し、第１ピストン５３を鉛直方向下方に移動すれば第１貯留容器５１の容積が縮小する。
【００１９】
すなわち、放熱フィン５２が設けられた第１貯留容器５１は、容積を変更可能な放熱容器である。
第１貯留容器５１には、円錐状の底面の最も低い位置（円錐の頂点に相当する位置）に第１排出通路５８が接続されている。すなわち、第１貯留容器５１は、第１貯留容器５１と第１排出通路５８との接続部分が鉛直方向下方に位置するように設置されている。
【００２０】
第１排出通路５８には、第１排出通路５８を開閉する第１バルブ５９が設けられている。第２ポンプ４１が駆動を停止しているか三方弁４２が第２連通状態又は閉弁状態であるとき、第１バルブ５９が閉弁していると、逆止弁５７と第１バルブ５９との間であって第１貯留容器５１を含む空間が閉鎖系となる。
【００２１】
導出通路２０のうち、第２貯留容器６１と接続されている第２分岐通路６６には、逆止弁６７が設けられており、蒸発燃料が第２貯留容器６１から三方弁４２へ逆流しないようにされている。
【００２２】
第２貯留容器６１は、頂点が鉛直方向下方に位置するように配設された円錐状の底面から、当該円錐と同一径の円柱状の側面が鉛直方向上方に連続している円筒形状であって、底面と対向する頂面が開口している容器である。また、第２貯留容器６１は、第２ポンプ４１によって加圧される蒸発燃料を貯留することができる強度の耐圧容器である。第２貯留容器６１の外壁には、熱伝導性が高い材料によって形成された放熱フィン６２が設けられている。また、第２貯留容器６１の円錐状の底面は、内周面に熱伝導性の低い内壁が配設されており二重構造になっている。
【００２３】
第２貯留容器６１には、第２貯留容器６１の開口から円柱形状の第２ピストン６３が挿入されている。第２ピストン６３は、第２貯留容器６１の内周面と摺動するように形成されている（図１及び図２〜５は模式図であり、第２貯留容器６１と第２ピストン６３の実際の形状を示すものではない）。したがって、第２貯留容器６１の内部空間は、第２貯留容器６１の内周面と第２ピストン６３の底面６５とによって区画されている。これによって、第２貯留容器６１がシリンダとして機能するため、第２貯留容器６１内の第２ピストン６３の位置に応じて第２貯留容器６１の容積を変更することができる。すなわち、第２ピストン６３を鉛直方向上方に移動すれば第２貯留容器６１の容積が拡大し、第２ピストン６３を鉛直方向下方に移動すれば第２貯留容器６１の容積が縮小する。
【００２４】
すなわち、放熱フィン６２が設けられた第２貯留容器６１は、容積を変更可能な放熱容器である。
第２貯留容器６１には、円錐状の底面の最も低い位置（円錐の頂点に相当する位置）に第２排出通路６８が接続されている。すなわち、第２貯留容器６１は、第２貯留容器６１と第２排出通路６８との接続部分が鉛直方向下方に位置するように設置されている。
【００２５】
第２排出通路６８には、第２排出通路６８を開閉する第２バルブ６９が設けられている。第２ポンプ４１が駆動を停止しているか三方弁４２が第１連通状態又は閉弁状態であるとき、第２バルブ６９が閉弁していると、逆止弁６７と第２バルブ６９との間であって第２貯留容器６１を含む空間が閉鎖系となる。
【００２６】
なお、第１貯留容器５１と第２貯留容器６１とは、略同一形状であり容積が等しい容器である。
二次加圧部４０は、第１ピストン５３と第２ピストン６３との動作を連動させるリンク機構７０を備えている。リンク機構７０は、回動軸７２を備え、当該回動軸７２を中心軸として回動する棒状のリンク部７１を有する。回動軸７２は、リンク部７１の長手方向中央に位置している。また、リンク機構７０は、リンク部７１の回動を規制するストッパ７３を有している。ストッパ７３としては、例えば空気圧式のアクチュエータによってリンク部７１の回動を規制する方向に力を印加することによって、リンク部７１を固定する構成を採用することができる。アクチュエータとしては、空気圧式に限らず、油圧式、電動式を用いることもできる。また、リンク部７１にロックピンを係合させてリンク部７１が回動しないように固定する構成を採用することもできる。ロックピンを突出させる機構は、上記アクチュエータと同様に動力が限定されるものではない。
【００２７】
リンク部７１の両端には、接続部７４と接続部７５とが設けられている。接続部７４と接続部７５は、リンク部７１との取付部分を支点として回動可能に、リンク部７１に設けられている。接続部７４は、第１ピストン５３の頂面５４と係合している。接続部７５は、第２ピストン６３の頂面６４と係合している。
【００２８】
リンク機構７０がこのように構成されているため、第１ピストン５３の上方への遷移と第２ピストン６３の下方への遷移がリンク機構７０によって連動している。そして、第１ピストン５３が移動可能な移動範囲の上端に第１ピストン５３が位置しているときには、第２ピストン６３が移動可能な移動範囲の下端に第２ピストン６３が位置するようにリンク機構７０が構成されている。また、第１ピストン５３の下方への遷移と第２ピストン６３の上方への遷移がリンク機構７０によって連動している。そして、第１ピストン５３が移動範囲の下端に位置しているときには、第２ピストン６３が移動範囲の上端に位置するようにリンク機構７０が構成されている。なお図１では、第１ピストン５３が移動範囲の下端に位置し、第２ピストン６３が移動範囲の上端に位置している状態を示している。
【００２９】
第１排出通路５８と第２排出通路６８とは、途中で合流しており、燃料タンク１０と接続されている。すなわち、第１排出通路５８及び第２排出通路６８は、処理した蒸発燃料を二次加圧部４０から燃料タンク１０に回収する通路である回収通路８０の一部を構成している。
【００３０】
次に本実施形態にかかる蒸発燃料回収装置の作用について説明する。
以下の一次加圧と二次加圧Ａと断熱膨張Ａと二次加圧Ｂと断熱膨張Ｂは、蒸発燃料回収装置を制御することで実行される。この制御は、車両の制御装置によって行うことができる。また、車両の制御装置とは独立した制御装置によって蒸発燃料回収装置の制御を行うこともできる。
【００３１】
（一次加圧）
図１を参照して、一次加圧部３０にて行う一次加圧について説明する。外気温の上昇等に起因して燃料タンク１０に貯留されている燃料が気化して蒸発燃料が発生すると、燃料タンク１０の内圧が上昇する。ここでは、燃料タンク１０の内圧が規定の閾値以上となったときに、第１ポンプ３１の駆動を開始する。第１ポンプ３１の駆動によって、燃料タンク１０内に生じた蒸発燃料が一次加圧容器３３に圧縮貯留される。なお、規定の閾値としては、燃料タンク１０の内圧によって燃料タンク１０が膨張し始める値以下であり大気圧よりも大きい値が設定されている。例えば、検出する圧力が規定の閾値以上となったときに通電する圧力スイッチを第１ポンプ３１のスイッチとして燃料タンク１０内に設けることで、燃料タンク１０の内圧上昇に応じて第１ポンプ３１の駆動を制御することができる。
【００３２】
第１ポンプ３１の駆動開始後、以下の一次加圧停止条件（イ）、（ロ）のいずれかが成立すると、第１ポンプ３１の駆動を停止する。
（イ）一次加圧容器３３の内圧が一次加圧停止圧以上である。
（ロ）一次加圧容器３３内に圧縮して貯留されている蒸発燃料の温度が一次加圧停止温度以上である。
【００３３】
なお、一次加圧停止圧と一次加圧停止温度は、圧縮された蒸発燃料が圧力と温度との関係から自然発火してしまうことを回避することのできる値として、それぞれ設定されている。また、一次加圧容器３３には、一次加圧容器３３の内圧を検出するセンサと、一次加圧容器３３内に圧縮して貯留されている蒸発燃料の温度を検出するセンサが設けられており、検出信号が制御装置に入力されている。
【００３４】
一次加圧停止条件が成立して第１ポンプ３１の駆動が停止されたあと、一次加圧容器３３から外部への放熱フィン３４を介した放熱による蒸発燃料の冷却が進行する。すなわち、一次加圧容器３３に圧縮貯留されている蒸発燃料の温度が低下する。放熱によって温度が低下して以下の一次放熱完了条件（ハ）が成立すると、後述する二次加圧を実行する。
（ハ）一次加圧容器３３内に圧縮して貯留されている蒸発燃料の温度が一次放熱完了温度以下である。
【００３５】
なお、一次放熱完了温度は、一次加圧容器３３内に圧縮貯留されている蒸発燃料をさらに圧縮して、後述する二次加圧Ａや二次加圧Ｂを行ったとしても、自然発火する虞がない温度として設定されている値である。
【００３６】
（二次加圧Ａ）
図２を参照して、二次加圧部４０にて行う二次加圧について説明する。ここでは、二次加圧の開始時に、第１ピストン５３が図２に示すように第１ピストン５３の移動範囲における下端に位置しており、第１バルブ５９が閉弁しているとともに第２バルブ６９が開弁している状態であることを前提に、第１貯留容器５１に蒸発燃料を圧縮貯留する二次加圧Ａについて説明する。
【００３７】
一次加圧が実行され、一次放熱完了条件が成立すると、二次加圧Ａが実行される。二次加圧Ａでは、まず三方弁４２を第１連通状態にする。そして、第２ポンプ４１の駆動を開始する。三方弁４２が第１連通状態にされていることによって、第２ポンプ４１によって圧送される蒸発燃料は第１分岐通路５６を通過して第１貯留容器５１に導入される。このとき、リンク機構７０はストッパ７３によって固定されている。そのため、第１ピストン５３はその位置を変えず、第１ピストン５３の底面５５と第１貯留容器５１の内周面とによって区画されている空間において蒸発燃料が圧縮貯留される。
【００３８】
第２ポンプ４１の駆動による蒸発燃料の圧縮は、以下の二次加圧停止条件（ニ）、（ホ）のいずれかが成立するまで継続される。二次加圧停止条件のいずれかが成立すると、第２ポンプ４１の駆動を停止する。さらに、三方弁４２を閉弁状態にする。
（ニ）第１貯留容器５１の内圧が二次加圧停止圧以上である。
（ホ）第１貯留容器５１内に圧縮して貯留されている蒸発燃料の温度が二次加圧停止温度以上である。
【００３９】
なお、二次加圧停止圧と二次加圧停止温度は、圧縮された蒸発燃料が圧力と温度との関係から自然発火してしまうことを回避することのできる値として、それぞれ設定されており、上記一次加圧停止圧及び一次加圧停止温度よりもそれぞれ高い値に設定されている。また、第１貯留容器５１には、第１貯留容器５１の内圧を検出するセンサと、第１貯留容器５１内に圧縮して貯留されている蒸発燃料の温度を検出するセンサが設けられており、検出信号が制御装置に入力されている。
【００４０】
二次加圧停止条件が成立して第２ポンプ４１の駆動が停止されたあと、第１貯留容器５１から外部への放熱フィン５２を介した放熱による蒸発燃料の冷却が進行する。すなわち、第１貯留容器５１に圧縮貯留されている蒸発燃料は、体積が一定のまま温度が次第に低下する。これにより、蒸発燃料は、第２ポンプ４１の駆動によって圧縮される前と比較して高圧であり、第２ポンプ４１による圧縮終了時と比較して低温であるとともに体積が同じ状態（以下、「低温・高圧状態」という）となる。
【００４１】
また、二次加圧停止条件の成立後、燃料タンク１０の内圧が規定の閾値以上であれば、上述した一次加圧を再び実行する。燃料タンク１０の内圧が規定の閾値未満であれば、一次加圧を実行しない。
【００４２】
（断熱膨張Ａ）
続いて図３を参照して、二次加圧Ａに続いて実行される、第１貯留容器５１における蒸発燃料の断熱膨張Ａについて説明する。
【００４３】
第１貯留容器５１に圧縮貯留されている蒸発燃料の温度が低下して、以下の二次放熱完了条件（ヘ）が成立すると、ストッパ７３を操作してリンク機構７０の固定を解放する。
（ヘ）第１貯留容器５１内に圧縮して貯留されている蒸発燃料の温度が二次放熱完了温度以下である。
【００４４】
なお、二次放熱完了温度は、第１貯留容器５１内の系と外部とが熱力学的平衡になる温度よりも高温であって、後述するように圧縮されている蒸発燃料を膨張させることによって当該蒸発燃料の温度を露点以下まで低下させることのできる温度として、実験に基づいて設定されている値である。
【００４５】
二次放熱完了条件が成立してリンク機構７０の固定が解放されると、第１貯留容器５１内に圧縮されていた蒸発燃料が膨張して図３に示すように第１ピストン５３が押し上げられる。第１ピストン５３が押し上げられることによって、第１貯留容器５１の容積が拡大する。このとき、三方弁４２が閉弁状態であるとともに第１バルブ５９が閉弁状態であるため、第１貯留容器５１を含む空間が閉鎖系となっている。ここで、閉鎖系と外部との間で熱のやりとりが無ければ、蒸発燃料は断熱膨張する。こうした断熱膨張が生じると蒸発燃料の温度が低下して蒸発燃料が冷却され、蒸発燃料の一部が液化する。
【００４６】
また、第１ピストン５３が押し上げられたことに伴って、第２ピストン６３がリンク機構７０を介して下方に押し下げられる。第２バルブ６９は開弁しているため、第２貯留容器６１内に残留している気体や液体は、第２排出通路６８及び回収通路８０を介して燃料タンク１０に排出される。
【００４７】
その後、第１ピストン５３が移動範囲の上端に達すると、ストッパ７３を操作してリンク機構７０を固定する。さらに、第２バルブ６９を閉弁する。続けて、第１バルブ５９を開弁する。これによって、液化している燃料が第１排出通路５８に流入する。また、第１バルブ５９が開弁したことによって、第１貯留容器５１と第１排出通路５８と回収通路８０と燃料タンク１０とが連通状態になる。換言すれば、第１貯留容器５１の容積が疑似的に拡大する。すなわち、第１貯留容器５１に貯留されている蒸発燃料がさらに断熱膨張する余地が生じる。これによって、蒸発燃料をさらに冷却して液化することができる。液化した燃料は第１排出通路５８に流入して回収通路８０を介して燃料タンク１０に排出される。
【００４８】
こうして、液化した蒸発燃料が燃料タンク１０に回収される。
ここで一次加圧が完了していれば、再び二次加圧を続けて行う。本実施形態では、二次加圧Ｂを実行する。
【００４９】
（二次加圧Ｂ）
図４を参照して、第２貯留容器６１に蒸発燃料を圧縮貯留する二次加圧Ｂについて説明する。ここでは、上述した二次加圧Ａ及び断熱膨張Ａが完了していることによって、図４に示すように、第２ピストン６３が移動範囲の下端に位置している。さらに、第１バルブ５９が開弁している。
【００５０】
二次加圧Ｂでは、第１貯留容器５１に蒸発燃料を圧送する二次加圧Ａとは異なり、第２貯留容器６１に蒸発燃料を圧送する。また、二次加圧停止条件と二次放熱完了条件が成立しているか否かの判定は、第２貯留容器６１の内圧や第２貯留容器６１内に圧縮して貯留されている蒸発燃料の温度に基づいて行われる。なお、第２貯留容器６１には、第２貯留容器６１の内圧を検出するセンサと、第２貯留容器６１内に圧縮して貯留されている蒸発燃料の温度を検出するセンサが設けられており、検出信号が制御装置に入力されている。以下では、二次加圧Ａと同様の構成については適宜省略する。
【００５１】
二次加圧Ｂが実行されると、まず三方弁４２を第２連通状態にする。そして、第２ポンプ４１の駆動を開始する。三方弁４２が第２連通状態にされていることによって、第２ポンプ４１によって圧送される蒸発燃料は第２分岐通路６６を通過して第２貯留容器６１に導入される。
【００５２】
このとき、リンク機構７０はストッパ７３によって固定されている。そのため、第２ピストン６３はその位置を変えずに、底面６５と第２貯留容器６１の内周面とによって区画されている空間において蒸発燃料が圧縮貯留される。
【００５３】
第２貯留容器６１に蒸発燃料が圧縮貯留されることによって二次加圧停止条件が成立すると、第２ポンプ４１の駆動を停止する。さらに、三方弁４２を閉弁状態にする。
また、このとき燃料タンク１０の内圧が規定の閾値以上であれば、上述した一次加圧を再び実行する。燃料タンク１０の内圧が規定の閾値未満であれば、一次加圧を実行しない。
【００５４】
（断熱膨張Ｂ）
続いて図５を参照して、二次加圧Ｂに続いて実行される、第２貯留容器６１における蒸発燃料の断熱膨張Ｂについて説明する。断熱膨張Ａと同様の構成については適宜省略する。
【００５５】
第２貯留容器６１に貯留されている蒸発燃料の温度が低下して二次放熱完了条件が成立すると、ストッパ７３を操作してリンク機構７０を解放する。これによって、図５に示すように第２ピストン６３が押し上げられる。すなわち、第２貯留容器６１の容積が拡大され、蒸発燃料が断熱膨張する。
【００５６】
また、第２ピストン６３が押し上げられたことに伴って、第１ピストン５３がリンク機構７０を介して下方に押し下げられる。第１バルブ５９は開弁しているため、第１貯留容器５１内に残留している気体や液体は、第１排出通路５８及び回収通路８０を介して燃料タンク１０に排出される。
【００５７】
そして、第２ピストン６３が移動範囲の上端に達するとストッパ７３を操作してリンク機構７０を固定する。さらに、第１バルブ５９を閉弁する。続けて、第２バルブ６９を開弁する。こうして、断熱膨張によって冷却され液化した燃料が第２排出通路６８に流入し、回収通路８０を介して燃料タンク１０に燃料が排出される。
【００５８】
こうして、液化した蒸発燃料が燃料タンク１０に回収される。
ここで一次加圧が完了していれば、続けて二次加圧Ａを実行する。すなわち、一次加圧の実行が行われなくなるまで、二次加圧Ａ及び断熱膨張Ａと、二次加圧Ｂ及び断熱膨張Ｂと、を交互に実行する。
【００５９】
以上のように、一次加圧と二次加圧を経て低温・高圧状態となった蒸発燃料を断熱膨張させることによって、蒸発燃料が液化される。液化した蒸発燃料は燃料タンク１０に回収される。
【００６０】
本実施形態にかかる蒸発燃料回収装置によれば、以下の効果が得られる。
（１）蒸発燃料を圧縮することで、蒸発燃料の温度を外気温よりも高くしている。そして、圧縮後には蒸発燃料の体積を一定にした状態で外部への放熱を行っている。これによって、蒸発燃料を低温・高圧状態にすることができる。圧縮された蒸発燃料を膨張させることで、断熱膨張を利用し、蒸発燃料を冷却して液化することができる。
【００６１】
（２）第１貯留容器５１及び第２貯留容器６１は、その容積を変更可能である。そのため、第１貯留容器５１と第２貯留容器６１とに圧縮貯留した蒸発燃料を断熱膨張させることができ、蒸発燃料を冷却して液化することができる。
【００６２】
（３）一次加圧部３０と二次加圧部４０とを各別に備えることによって、蒸発燃料の圧縮を二段階に分割して行うことができる。圧縮を二段階にすることによって、圧縮行程と圧縮行程との間に放熱行程を挟むことができる。すなわち、蒸発燃料を一度に高圧にする場合と比較して、蒸発燃料の温度を低くして加圧することができるため、圧縮貯留される蒸発燃料の自然発火を回避することができる。
【００６３】
（４）一次加圧部３０と二次加圧部４０とを制御することによって蒸発燃料を能動的に処理することができる。例えばキャニスタを用いて蒸発燃料を処理する場合には、内燃機関の運転中でなければ蒸発燃料を処理することができない。これに対して、本実施形態の蒸発燃料回収装置によれば、たとえ車両が駐車されており、内燃機関が運転されていない場合であったとしても、蒸発燃料を処理することができる。
【００６４】
（５）ハイブリッド車両では内燃機関の動作頻度が低くなりやすく、内燃機関の動作頻度によっては負圧が得られ難いため、キャニスタを用いた処理を行うことのできる機会が限られる傾向がある。こうしたハイブリッド車両に本実施形態の蒸発燃料回収装置を採用すれば、蒸発燃料を処理する機会を十分に確保することができる。
【００６５】
（６）蒸発燃料を大気中に放出することは、環境問題の観点から好ましくない。そのため、車両にキャニスタを搭載しない場合には、発生した蒸発燃料を燃料タンクに貯留し続ける構成が考えられていた。この場合、燃料タンクの内圧が上昇してしまうため、燃料タンクの剛性を高くしなければならなかった。つまり、剛性を高くするために、燃料タンクの材質及び構造が制限されていた。
【００６６】
この点、本実施形態の蒸発燃料回収装置を採用すれば、燃料タンク１０内に発生した蒸発燃料を車両の運転状態などによらず、能動的に処理することができるため、キャニスタの搭載を必要としないとともに、燃料タンク１０内に蒸発燃料を貯留し続ける必要もない。すなわち、燃料タンク１０に採用可能な材料の選択範囲を広げることができる。また、燃料タンク１０の構造を複雑にしなくともよい。
【００６７】
（７）一次加圧部３０と二次加圧部４０とが各別に設けられている。これによって、二次加圧における二次加圧停止条件の成立後に、再び一次加圧を行うことができる。さらに、二次加圧部４０においてリンク機構７０によって第１ピストン５３と第２ピストン６３との動きが連動している。これによって、二次加圧Ａと二次加圧Ｂとを交互に実行することができる。すなわち、燃料タンク１０の内圧が規定の閾値を下回って一次加圧が実行されなくなるまで、蒸発燃料を連続して処理することができる。
【００６８】
（８）二次加圧部４０では、第１貯留容器５１（第２貯留容器６１）に圧縮された蒸発燃料が膨張しようとすることによって第１ピストン５３（第２ピストン６３）が押し上げられる。そのため、第１ピストン５３（第２ピストン６３）を動作させる動力を別途設けることなく、圧縮した蒸発燃料を断熱膨張させることができる。
【００６９】
また、リンク機構７０によって第１ピストン５３と第２ピストン６３との動きが連動している。二次加圧Ａと二次加圧Ｂとを交互に行うことによって、第１ピストン５３及び第２ピストン６３を駆動する動力を別途設けることなく二次加圧を連続して行うことができる。
【００７０】
（９）第１ピストン５３（第２ピストン６３）が押し上げられて蒸発燃料が断熱膨張する際、第１貯留容器５１（第２貯留容器６１）内の蒸発燃料の温度が低下することに伴って、放熱フィン５２（放熱フィン６２）を介して外部からの吸熱が生じる虞がある。すなわち、第１貯留容器５１（第２貯留容器６１）内に存在している液化した燃料が受熱する虞がある。この点、第１貯留容器５１（第２貯留容器６１）の底面が熱伝導性の低い内壁を有する二重構造であるため、液化した燃料が外部からの熱による影響を受けることを抑制することができる。
【００７１】
（１０）蒸発燃料を冷却する方法としては、燃料が気化する際に外気から受けた熱を冷媒に移動させることが考えられる。こうした構成によって蒸発燃料を冷却するためには、冷媒の温度を蒸発燃料よりも低くしなければならない。蒸発燃料の冷却を連続して行うためには、冷媒を冷却する機構が必要となる。この点、本実施形態の蒸発燃料回収装置によれば、蒸発燃料の熱を外気に放出して蒸発燃料の温度を低下させることができる。温度の低い冷媒を用意することなく、気化する際に受けた熱を放出することができる。
【００７２】
（１１）例えばペルチェ素子等を用いた冷却装置によって蒸発燃料を冷却しようとすると、冷却に要する電力消費が大きくなってしまう。これに対して本実施形態の蒸発燃料回収装置は、気体の断熱膨張による温度低下を利用しているため、気体を冷却するための冷却装置を備える構成と比較して電力消費が少ない。さらに、二次加圧部４０では、貯留された蒸発燃料の圧力を利用して第１ピストン５３と第２ピストン６３を駆動することで、蒸発燃料を処理している。すなわち、本実施形態の蒸発燃料回収装置によれば、ポンプやバルブの駆動といった少ない電力消費で蒸発燃料の液化を行うことができる。
【００７３】
なお、本実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・一次加圧容器３３や第１貯留容器５１や第２貯留容器６１といった耐圧容器から外部への放熱を促進するため、これらの耐圧容器に対して送風が行われる構成を採用することもできる。例えば、車両の走行風を耐圧容器に当てるように耐圧容器を搭載することができる。また、送風ファンを搭載することもできる。耐圧容器からの放熱が促進されれば、蒸発燃料の断熱膨張を早期に実行することができ、蒸発燃料を早期に液化して回収することができる。
【００７４】
・第１ピストン５３と第２ピストン６３とを駆動する機構は、ストッパ７３を有するリンク機構７０に限らない。例えば、電動モータを動力として、第１ピストン５３と第２ピストン６３とが往復動するように構成することもできる。この場合、第２貯留容器６１及び第２ピストン６３を省略して二次加圧部４０における貯留容器を第１貯留容器５１のみにしたとしても、能動的に蒸発燃料を処理することができるようになる。
【００７５】
・上記実施形態では、第１ピストン５３又は第２ピストン６３が押し下げられた状態の狭い空間に蒸発燃料を導入することで蒸発燃料を圧縮した。第１ピストン５３又は第２ピストン６３が押し上げられた状態で蒸発燃料を導入し、その後ピストンを下降させることで蒸発燃料をさらに圧縮することもできる。この場合には、リンク機構７０に替わり、電動モータを動力として有する電動リンク機構を用いるとよい。すなわち、貯留容器に蒸発燃料を導入後、ピストンを押し下げることによって蒸発燃料をさらに圧縮する構成を採用してもよい。
【００７６】
・上記電動リンク機構に替わって、車両の減速時などに車両の慣性力を利用して空気を圧縮し、貯留する高圧エアタンクを設け、この高圧エアタンクに貯留した高圧エアによってピストンを駆動するエア駆動式のリンク機構を採用することもできる。仮に電動リンク機構を採用した場合には、電動モータの駆動に要する分だけ電力消費が増大してしまうが、当該エア駆動式のリンク機構を採用すれば電力消費を増大させることなくピストンを駆動することができる。また、第１ポンプ３１及び第２ポンプ４１の動力をこうした高圧エアタンクに貯留した高圧エアとすることもできる。ポンプの駆動に伴う電力消費が軽減されるため、電力消費をさらに低減することができる。
【００７７】
・第１貯留容器５１及び第２貯留容器６１の円錐状の底面について、二重構造であることは必須の構成ではない。
・第１貯留容器５１と第２貯留容器６１とは必ずしも容積が等しい容器でなくてもよい。
【００７８】
・第１貯留容器５１の設置方向は限定されない。第１貯留容器５１と第１排出通路５８との接続部分が第１貯留容器５１内の最も低い位置に位置していれば、液化した燃料は自重によって第１排出通路５８へ流入する。また、第１貯留容器５１と第１排出通路５８との接続部分は、第１貯留容器５１内の最も低い位置でなかったとしても、第１ピストン５３が押し下げられ、第１貯留容器５１内の容積が小さくなったときに残留している気体や液体が第１排出通路５８へ押し出されるようになる位置であればよい。第２貯留容器６１についても同様に、設置方向が限定されるものではない。
【００７９】
・第１貯留容器５１及び第２貯留容器６１は、円錐状の部分を有していなくともよい。
・一次加圧部３０において、二次加圧部４０のように耐圧容器を並列に二つ設けることもできる。
【００８０】
・導出通路２０における一次加圧部３０の下流側に、一次加圧部３０と同様の構成を設けてもよい。つまり、一次加圧部３０を直列に複数設けてもよい。
・二次加圧部４０に圧縮貯留される蒸発燃料の自然発火を抑制できるのであれば、一次加圧部３０を省略することもできる。
【符号の説明】
【００８１】
１０…燃料タンク、１１…燃料ポンプ、１２…燃料通路、１３…内燃機関、２０…導出通路、３０…一次加圧部、３１…第１ポンプ、３２…逆止弁、３３…一次加圧容器、３４…放熱フィン、４０…二次加圧部、４１…第２ポンプ、４２…三方弁、５１…第１貯留容器、５２…放熱フィン、５３…第１ピストン、５４…頂面、５５…底面、５６…第１分岐通路、５７…逆止弁、５８…第１排出通路、５９…第１バルブ、６１…第２貯留容器、６２…放熱フィン、６３…第２ピストン、６４…頂面、６５…底面、６６…第２分岐通路、６７…逆止弁、６８…第２排出通路、６９…第２バルブ、７０…リンク機構、７１…リンク部、７２…回動軸、７３…ストッパ、７４…接続部、７５…接続部、８０…回収通路。
【図１】
2018009470.tif 000003
【図２】
2018009470.tif 000004
【図３】
2018009470.tif 000005
【図４】
2018009470.tif 000006
【図５】
2018009470.tif 000007