(57)【要約】【課題】タンク本体の内部に発生した燃料蒸気の液化を、大型の熱交換器や大容量の冷却器や大きい電力を必要とすることなく、効率よく行えるようにすること。【解決手段】内部に燃料を収容するタンク本体１２の外壁表面に揮発性液体（水等）を外気に曝される状態で付着させる液体付着装置（例えば、揮発性液体を含浸保持する含浸シート５０）を設ける。【選択図】図３
2016113026.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に燃料を収容するタンク本体と、
前記タンク本体の外壁表面に揮発性液体を外気に曝される状態で付着させる液体付着装置とを有する燃料タンク装置。
【請求項２】
前記タンク本体の内部温度あるいは内部圧力を検出する検出装置と、
前記検出装置によって検出される前記内部温度あるいは前記内部圧力が所定値未満のときには前記液体付着装置の液体付着動作をオフ状態にし、前記内部温度あるいは前記内部圧力が所定値以上であるときには前記液体付着装置の液体付着動作をオン状態にする制御装置とを有する請求項１に記載の燃料タンク装置。
【請求項３】
前記液体付着装置は、前記タンク本体の外壁表面にミスト状の揮発性液体を吹き付ける噴霧装置である請求項１または２に記載の燃料タンク装置。
【請求項４】
前記液体付着装置は、前記タンク本体の外壁表面に設けられ、揮発性液体を含浸保持する含浸部材を含んでいる請求項１または２に記載の燃料タンク装置。
【請求項５】
前記タンク本体の外壁表面に向けて送風を行う送風ファンを有している請求項１から４の何れか一項に記載の燃料タンク装置。
【請求項６】
前記タンク本体が車両に搭載され、当該タンク本体は走行風に曝される配置である請求項１から５の何れか一項に記載の燃料タンク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料タンク装置に関し、更に詳細には、タンク本体内部で発生した燃料蒸気を液化させる装置を含む燃料タンク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両の内燃機関にガソリン等の炭化水素系の燃料を供給するための燃料タンク装置は、内部に燃料を液体状態で収容する密閉容器構造のタンク本体を含んでいる。このような燃料タンク装置では、タンク本体の周辺温度によってタンク本体の内部に燃料蒸気が発生するため、タンク本体の内部あるいは外部に設けられた熱交換器やタンク本体の内部あるいは燃料蒸気の流路に設けられたペルチェ効果素子による冷却器によって燃料蒸気を冷却して再液化させることが提案されている（例えば、特許文献１、２）。この燃料蒸気の再液化によってチャコールキャニスタ等の燃料蒸気吸着装置の吸着負荷を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３９９４２２号公報
【特許文献２】特許第３８３０３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、タンク本体の内部に発生した燃料蒸気を熱交換器や冷却器により、燃料蒸気吸着装置の吸着負荷の低減に有効な十分な量の燃料蒸気を液化させるためには、熱交換面積が大きい大型の熱交換器や大容量の冷却器が必要になる。大型の熱交換器は車両への搭載性が悪く、ペルチェ効果素子による冷却器は消費電力が過大である。
【０００５】
ハイブリッドカーは、走行中の内燃機関の稼働時間が内燃機関だけの自動車に比して短いので、燃料蒸気吸着装置が吸着した燃料蒸気を内燃機関の吸気通路に放出することができる期間が、内燃機関だけの自動車に比して少ない。このため、ハイブリッドカーは、燃料蒸気吸着装置の吸着負荷を低減する要求が大きく、タンク本体の内部に発生した燃料蒸気の液化を、大型の熱交換器や消費電力が大きい冷却器を必要とすることなく、効率よく行えるようにする必要性が高い。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、タンク本体の内部に発生した燃料蒸気の液化を、大型の熱交換器や大容量の冷却器や大きい電力を必要とすることなく、効率よく行えるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による燃料タンク装置は、内部に燃料を収容するタンク本体（１２、７０）と、前記タンク本体（１２、７０）の外壁表面に揮発性液体を外気に曝される状態で付着させる液体付着装置（３０、５０）とを有する。
【０００８】
この構成によれば、タンク本体の外壁表面に付着した揮発性液体が自然蒸発することにより、気化熱によってタンク本体が冷却され、タンク本体内の燃料蒸気（Ｆｂ）の冷却、液化が効果的に行われることになる。
【０００９】
本発明による燃料タンク装置は、好ましくは、更に、前記タンク本体（１２）の内部温度あるいは内部圧力を検出する検出装置（４０、４４）と、前記検出装置（４０、４４）によって検出される前記内部温度あるいは前記内部圧力が所定値未満のときには前記液体付着装置（３０、５０）の液体付着動作をオフ状態にし、前記内部温度あるいは前記内部圧力が所定値以上であるときには前記液体付着装置（３０、５０）の液体付着動作をオン状態にする制御装置（４２、４６）とを有する。
【００１０】
この構成によれば、タンク本体内の燃料蒸気（Ｆｂ）の冷却、液化が必要なときのみに液体付着装置の液体付着動作がオン状態になるから、揮発性液体が無駄に消費されることがない。
【００１１】
本発明による燃料タンク装置は、好ましくは、前記液体付着装置は、前記タンク本体（１２、７０）の外壁表面にミスト状の揮発性液体を吹き付ける噴霧装置（３０）である。
【００１２】
この構成によれば、タンク本体の外壁表面に付着した揮発性液体の液滴の自然蒸発によってタンク本体の冷却が効果的に行われる。
【００１３】
本発明による燃料タンク装置は、好ましくは、前記液体付着装置は、前記タンク本体（１２、７０）の外壁表面に設けられ、揮発性液体を含浸保持する含浸部材（５０）を含んでいる。
【００１４】
この構成によれば、含浸部材が含浸保持した揮発性液体の自然蒸発によってタンク本体の冷却が効果的に行われる。
【００１５】
本発明による燃料タンク装置は、好ましくは、前記タンク本体（１２、７０）の外壁表面に向けて送風を行う送風ファン（６０）を有している。
【００１６】
この構成によれば、送風ファンの送風によって揮発性液体の自然蒸発が促進され、タンク本体の冷却が効果的に行われる。
【００１７】
本発明による燃料タンク装置は、一つの実施形態として、前記タンク本体（１２、７０）が車両に搭載され、当該タンク本体（１２、７０）は走行風に曝される配置である。
【００１８】
この構成によれば、走行風によって揮発性液体の自然蒸発が促進され、タンク本体の冷却が効果的に行われる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明による燃料タンク装置によれば、タンク本体の外壁表面に付着した揮発性液体が自然蒸発することによる気化熱によってタンク本体が冷却され、タンク本体内の燃料蒸気の冷却が効果的に行われることにより、タンク本体の内部に発生した燃料蒸気の液化が、大型の熱交換器や大容量の冷却器や大きい電力を必要とすることなく、効率よく行われる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による燃料タンク装置を搭載した自動車を示す説明図。
【図２】本発明による燃料タンク装置の実施形態１を示す概略構成図。
【図３】本発明による燃料タンク装置の実施形態２を示す概略構成図。
【図４】本発明による燃料タンク装置の実施形態３を示す概略構成図。
【図５】本発明による燃料タンク装置の実施形態４を示す概略構成図。
【図６】本発明による燃料タンク装置の実施形態５を示す概略構成図。
【図７】本発明による燃料タンク装置の実施形態６を示す概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明による燃料タンク装置の実施形態１を、図１、図２を参照して説明する。
【００２２】
本実施形態の燃料タンク装置１０は、図１に示されているように、ハイブリッドカーを含む自動車１の内燃機関（不図示）にガソリン等の燃料を供給するためのものであり、床下に配置された密閉容器構造のタンク本体１２を有する。この配置により、タンク本体１２は走行風に曝される。
【００２３】
タンク本体１２は、図２に示されているように、外壁１４によって画定された燃料収容室１６を有し、内部、つまり燃料収容室１６に燃料を収容する。タンク本体１２には、燃料収容室１６に液体燃料を注入するための燃料注入パイプ１８および燃料収容室１６の燃料を内燃機関に送り出すための燃料ポンプ（不図示）等が設けられる。
【００２４】
タンク本体１２には、燃料収容室１６の上部に連通した燃料蒸気パイプ２０と差圧弁２２と燃料蒸気パイプ２４とによってチャコールキャニスタ２６が接続されている。
【００２５】
燃料収容室１６の下部には燃料が液体状態（液体燃料Ｆａ）で存在している。液体燃料Ｆａの液面より上側のタンク内空間には燃料収容室１６で発生した燃料蒸気Ｆｂが存在する。燃料蒸気Ｆｂによって燃料収容室１６の圧力が所定値以上になると、差圧弁２２が開弁し、燃料収容室１６の燃料蒸気Ｆｂがチャコールキャニスタ２６へ流れ、チャコールキャニスタ２６に吸着保持される。チャコールキャニスタ２６に吸着保持された燃料蒸気は、従来のものと同様の制御のもとに、パージ管２８によって内燃機関の吸気通路（不図示）に排出される。
【００２６】
タンク本体１２の外部には液体付着装置として霧吹き装置（噴霧装置）３０が設けられている。霧吹き装置３０は、揮発性液体である水を貯容する水タンク３２と、上下方向に延在して下端が水タンク３２の底部近傍に位置する吸い上げ管３４と、水平方向に延在して途中に吸い上げ管３４の上端を接続された霧吹き管３６とを有する。霧吹き装置３０は、圧縮空気源３８より霧吹き管３６の基端に圧縮空気を供給されることにより、吸い上げ管３４が自身の上端に発生する負圧によって水タンク３２の水を吸い上げ、霧吹き管３６の先端より霧化されたミスト状の水を外壁１４の表面に吹き付ける。これにより、外壁１４の表面に微細な多数の水滴が外気に曝される状態で付着する。水タンク３２に対する水の補給は、自動車のルーフ部あるいはフロントシールドガラス下方のカウルトップ部からの雨水や空気調和装置から排出される水等によって行われればよい。
【００２７】
タンク本体１２には温度センサ４０が取り付けられている。温度センサ４０は、燃料収容室１６の液体燃料Ｆａの温度を検出し、その温度を示すセンサ信号を制御装置４２に出力する。制御装置４２は、温度センサ４０によって検出される液体燃料Ｆａの温度が所定値未満であるときには、圧縮空気源３８より霧吹き管３６に圧縮空気が供給されることを停止し、液体燃料Ｆａの温度が所定値以上であるときには、圧縮空気源３８より霧吹き管３６に圧縮空気を連続的にあるいは間欠的に供給する制御を行う。連続供給の場合には、概ね液体燃料Ｆａの温度によって決まる水滴の自然蒸発速度に応じて圧縮空気の供給流量が可変設定され、間欠供給の場合には、液体燃料Ｆａの温度に応じてオン・オフ比が可変設定され、付着水滴の自然蒸発に要する時間を考慮して液体燃料Ｆａが高いほどインターバル時間が短く設定されればよい。
【００２８】
液体燃料Ｆａの温度が所定値以上になると、圧縮空気源３８から霧吹き管３６に圧縮空気が供給されることにより、霧吹き装置３０が上述の如く霧吹き動作をし、外壁１４の表面に微細な水滴が多数付着する。
【００２９】
外壁１４の表面に付着した水滴は環境温度のもとに自然蒸発する。この自然蒸発は、車両走行中はタンク本体１２が走行風に曝されることにより、促進される。
【００３０】
外壁１４の表面に付着した水滴が自然蒸発することにより、気化熱によって外壁１４が高い冷熱エネルギをもって冷却され、燃料収容室１６の燃料蒸気Ｆｂの冷却が効果的に行われることになる。これにより、タンク本体１２の内部に発生した燃料蒸気Ｆｂの液化が、大型の熱交換器や消費電力が大きい冷却器を必要とすることなく、効率よく行われ、チャコールキャニスタ２６の燃料蒸気の吸着負荷が低減する。
【００３１】
霧吹き装置３０は、液体燃料Ｆａの温度が所定値以上であるときのみ霧吹き動作をするので、水タンク３２の水および圧縮空気源３８の圧縮空気の無駄な消費がない。
【００３２】
揮発性液体として雨水や空気調和装置の排水が利用されることにより、気化冷却のための揮発性液体を別途準備する必要がなくなり、システムとしてのコストが掛からない他、環境に対しても悪影響を与えることがない。
【００３３】
霧吹き装置３０による外壁１４の表面に対する水滴の付着は、可及的に外壁１４の広域に亘って行われることが燃料蒸気Ｆｂの液化を効果的に行う上で好ましく、外壁１４の表面に水の吹き付けは、配置位置が異なる複数の霧吹き装置３０によって行われてもよい。
【００３４】
霧吹き装置３０による液体付着動作のオン・オフは、液体燃料Ｆａの温度に代えて、燃料蒸気Ｆｂの温度に応じて行われてもよい。また、霧吹き装置３０による液体付着動作のオン・オフは、液体燃料Ｆａの温度に代えて、圧力センサ４４によって検出されるタンク本体１２の気相部の圧力に応じて行われてもよい。この場合には、制御装置４２は、圧力センサ４４によって検出される圧力が所定値未満であるときには、圧縮空気源３８より霧吹き管３６に圧縮空気が供給されることを停止し、圧力が所定値以上であるときには、圧縮空気源３８より霧吹き管３６に圧縮空気を連続的にあるいは間欠的に供給する制御を行う。
【００３５】
つぎに、本発明による燃料タンク装置の実施形態２を、図３を参照して説明する。なお、図３において、図２に対応する部分は、図２に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００３６】
実施形態２の燃料タンク装置１０は、液体付着装置として、タンク本体１２の外壁１４に含浸シート５０を貼り付けられている。含浸シート５０は、スポンジ等の連続多孔性部材によって構成され、外壁１４の全体を被覆するように設けられ、揮発性液体である水を、外気に曝される状態で含浸し、保持する。
【００３７】
タンク本体１２の上方には揮発性液体である水を貯容する水タンク５２が設けられている。水タンク５２は揮発性液体として水を貯容する。水タンク５２の底部には水供給管５４が接続されている。水供給管５４は、上下方向に延在し、下端を含浸シート５０に接続されている。水供給管５４の途中には電磁開閉弁５６が設けられている。この実施形態でも、水タンク５２に対する水の補給は、自動車のルーフ部あるいはフロントシールドガラス下方のカウルトップ部からの雨水や空気調和装置から排出される水等によって行われればよい。
【００３８】
電磁開閉弁５６が開弁しているときには、水タンク５２の水が水頭圧によって水供給管５４を流れて含浸シート５０に供給され、含浸シート５０は水タンク５２からの水を含浸する。電磁開閉弁５６の開閉制御は制御装置４６によって行われる。
【００３９】
制御装置４６は、温度センサ４０によって検出される液体燃料Ｆａの温度が所定値未満であるときには、電磁開閉弁５６を閉弁し、液体燃料Ｆａの温度が所定値以上であるときには、電磁開閉弁５６を連続的にあるいは間欠的に開弁する制御を行う。連続開弁の場合には、概ね液体燃料Ｆａの温度によって決まる含浸水（含浸シート５０が含浸している水）の自然蒸発速度に応じて水の供給流量が可変設定され、間欠供給の場合には、液体燃料Ｆａの温度に応じて開閉比が可変設定され、含浸水の自然蒸発に要する時間を考慮して液体燃料Ｆａが高いほど閉弁時間が短く設定されればよい。つまり、含浸シート５０の水含浸量が所定値以上であることを維持する制御が行われる。
【００４０】
液体燃料Ｆａの温度が所定値以上になると、電磁開閉弁５６が開弁することにより、含浸シート５０が水を含浸する。これにより、外壁１４の表面に水が付着することになる。含浸シート５０が含浸した水は環境温度のもとに自然蒸発する。この自然蒸発は、車両走行中はタンク本体１２が走行風に曝されることにより、促進される。
【００４１】
含浸シート５０が含浸した水が自然蒸発することにより、気化熱によって外壁１４が高い冷熱エネルギをもって冷却され、燃料収容室１６の燃料蒸気Ｆｂの冷却が効果的に行われることになる。これにより、本実施形態でも、タンク本体１２の内部に発生した燃料蒸気Ｆｂの液化が、大型の熱交換器や消費電力が大きい冷却器を必要とすることなく、効率よく行われ、チャコールキャニスタ２６の燃料蒸気の吸着負荷が低減する。
【００４２】
液体燃料Ｆａの温度が所定値以上であるときのみ含浸シート５０に水が補給されるので、水タンク５２の水の無駄な消費がない。
【００４３】
この実施形態でも、制御装置４６による電磁開閉弁５６の開閉制御は、実施形態１と同様に、液体燃料Ｆａの温度に代えて、燃料蒸気Ｆｂの温度あるいは圧力センサ４４によって検出されるタンク本体１２の気相部の圧力に応じて行われてもよい。
【００４４】
つぎに、本発明による燃料タンク装置の実施形態３を、図４を参照して説明する。なお、図４において、図３に対応する部分は、図３に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００４５】
この実施形態では、実施形態２のものに、外壁１４の表面に向けて、換言すると、含浸シート５０の表面に向けて送風を行う送風ファン６０が追加されている。送風ファン６０は、回転ファン６２と、回転ファン６２を回転駆動する電動モータ６４とにより構成されている。電動モータ６４のオン・オフは、制御装置４６によって制御される。制御装置４６は、温度センサ４０によって検出される液体燃料Ｆａの温度が所定値未満であるときには、電動モータ６４に対する通電を停止し、液体燃料Ｆａの温度が所定値以上であるときには、電動モータ６４に対して通電する制御を行う。
【００４６】
これにより、液体燃料Ｆａの温度が所定値以上であるときには、回転ファン６２が回転し、含浸シート５０の表面に向けて送風が行われる。この送風によって含浸シート５０が含浸した水の自然蒸発が促進され、外壁１４の冷却、ついてはタンク本体１２の内部に発生した燃料蒸気Ｆｂの液化が、より一層良好に行われる。
【００４７】
つぎに、本発明による燃料タンク装置の実施形態４を、図５を参照して説明する。なお、図５において、図２に対応する部分は、図２に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００４８】
この実施形態では、燃料タンク装置１０は、タンク本体１２（以下、メインタンク１２と呼ぶ）とは別に、サブタンク７０を有する。サブタンク７０は外壁７２によって画定されたサブ燃料収容室７４を有する。サブ燃料収容室７４は、底部を液連通管７６によって燃料収容室１６（以下、メイン燃料収容室１６と呼ぶ）の底部に接続され、上部をガス連通管７８によってメイン燃料収容室１６の上部に接続されている。これにより、サブ燃料収容室７４は、メイン燃料収容室１６と同様に、燃料を貯容する。
【００４９】
霧吹き装置３０は、霧吹き管３６の先端より霧化されたミスト状の水を、メインタンク１２の外壁１４に代えて、サブタンク７０の外壁７２の表面に向けて吹き付ける。これにより、外壁７２の表面に微細な多数の水滴が外気に曝される状態で付着し、外壁７２の表面に付着した水滴は環境温度のもとに自然蒸発する。
【００５０】
外壁７２の表面に付着した水滴が自然蒸発することにより、気化熱によって外壁７２が高い冷熱エネルギをもって冷却され、ガス連通管７８によってメイン燃料収容室１６よりサブ燃料収容室７４に送られた燃料蒸気Ｆｂの冷却が効果的に行われることになる。これにより、メインタンク１２の内部に発生した燃料蒸気Ｆｂの液化が、サブタンク７０において、大型の熱交換器や大容量の冷却器や大きい電力を必要とすることなく、効率よく行われ、チャコールキャニスタ２６の燃料蒸気の吸着負荷が低減する。サブタンク７０で液化した燃料は液連通管７６によってメイン燃料収容室１６に戻る。
【００５１】
つぎに、本発明による燃料タンク装置の実施形態５を、図６を参照して説明する。なお、図６において、図３および図５に対応する部分は、図３および図５に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００５２】
この実施形態は、メインタンク１２に代えてサブタンク７０の外壁７２に含浸シート５０を貼り付けられていること以外は、実施形態２と同じであり、サブタンク７０において水の自然蒸発による冷却によって燃料蒸気Ｆｂの液化を行う。これにより、実施形態５でも実施形態２と同様の効果が得られる。
【００５３】
つぎに、本発明による燃料タンク装置の実施形態６を、図７を参照して説明する。なお、図７において、図４および図５に対応する部分は、図４および図５に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００５４】
この実施形態は、送風ファン６０が外壁７２に貼り付けられている含浸シート５０の表面に向けて送風を行うこと以外は、実施形態３と同じであり、実施形態３と同様の効果が得られる。
【００５５】
以上、本発明を、その好適な実施形態について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明はこのような実施形態により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、揮発性液体は、水に限られることなく、水とエタノールとの混合液等であってもよい。また、上記実施形態に示した構成要素は必ずしも全てが必須なものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１      自動車
１０    燃料タンク装置
１２    タンク本体（メインタンク）
１４    外壁
１６    燃料収容室（メイン燃料収容室）
２６    チャコールキャニスタ
３０    霧吹き装置
３８    圧縮空気源
４０    温度センサ
４２    制御装置
４４    圧力センサ
４６    制御装置
５０    含浸シート
５２    水タンク
５６    電磁開閉弁
６０    送風ファン
７０    サブタンク
７２    外壁
７４    サブ燃料収容室
Ｆａ    液体燃料
Ｆｂ    燃料蒸気
【図１】
2016113026.tif 000003
【図２】
2016113026.tif 000004
【図３】
2016113026.tif 000005
【図４】
2016113026.tif 000006
【図５】
2016113026.tif 000007
【図６】
2016113026.tif 000008
【図７】
2016113026.tif 000009