(57)【要約】      （修正有）【課題】差圧が小さくても円滑に開閉作動し、小型化が可能な一方向弁を提供する。【解決手段】一方向弁２４は、内向きフランジ８２を有する筒状のハウジング８０と、外向きフランジ９２を有し、ハウジング８０に軸方向に移動可能に収容される軸状の弁部材９０と、内向きフランジ８２と外向きフランジ９２との間に設けられるコイルばね１００とを備える。圧縮コイルばね１００は、内向きフランジ８２の外縁部に当接すると共にハウジング８０の内周面に当接する大径部と、外向きフランジ９２の内縁部に当接すると共に弁部材９０の外周面に当接する小径部と、小径部よりも大きく且つ大径部よりも小さな径を有する本体部とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内向きフランジを有する筒状のハウジングと、
前記ハウジングに前記ハウジングの軸方向に移動可能に収容され、外向きフランジを有する軸状の弁部材と、
前記内向きフランジと前記外向きフランジとの間に前記弁部材の少なくとも一部を囲むように設けられるコイルばねと
を備える一方向弁であって、
前記コイルばねは、軸方向の一端に設けられ、前記内向きフランジの外縁部に当接すると共に前記ハウジングの内周面に当接する大径部と、軸方向の他端に設けられ、前記外向きフランジの内縁部に当接すると共に前記弁部材の外周面に当接する小径部と、軸方向の中間部に設けられ、前記小径部よりも大きく且つ前記大径部よりも小さな径を有する本体部とを有することを特徴とする一方向弁。
【請求項２】
前記ハウジングが軸線を鉛直方向に向けた姿勢で設けられることを特徴とする請求項１に記載の一方向弁。
【請求項３】
前記弁部材が、前記内向きフランジの内縁にガイドされる筒状の弁本体を有し、
前記外向きフランジの外縁が前記ハウジングの内面にガイドされることを特徴とする請求項２に記載の一方向弁。
【請求項４】
前記弁部材が、上方側の閉弁位置と下方側の開弁位置との間を移動可能に設けられ、
前記コイルばねは、前記弁部材が前記閉弁位置にある時に前記弁部材の荷重よりも大きなばね力を前記弁部材に作用させるように設定されたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の一方向弁。
【請求項５】
前記弁部材が、下方側の閉弁位置と上方側の開弁位置との間を移動可能に設けられ、
前記コイルばねは、前記弁部材が前記閉弁位置にある時に前記弁部材の荷重よりも小さなばね力を前記弁部材に作用させるように設定されたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の一方向弁。
【請求項６】
前記弁部材が、前記内向きフランジの内縁に当接する環状のシール部材を有することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の一方向弁。
【請求項７】
原燃料を貯留する原燃料タンクと、
前記原燃料タンク内に設けられ、前記原燃料をオクタン価が高い成分を前記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前記原燃料よりも多く含む低オクタン価燃料とに分離する分離器と、
前記原燃料タンク内に設けられ、前記分離器によって分離された気体の前記高オクタン価燃料を凝縮させる凝縮器と、
前記原燃料タンク内に設けられ、前記凝縮器によって凝縮された液体の前記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、
前記凝縮器と前記高オクタン価燃料タンクとを接続する通路において前記凝縮器よりも低い位置に設けられ、前記分離器から前記高オクタン価燃料タンクへ向かう前記高オクタン価燃料の流れのみを許容する請求項１に記載の一方向弁と
を有することを特徴とする燃料分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小さな差圧でも円滑に作動し得る一方向弁及びこれを内部に備えた燃料分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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器によって、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する燃料供給装置が知られている（例えば、特許文献１）。この燃料供給装置は、原燃料を貯留する原燃料タンクと、原燃料を加熱する加熱器と、加熱された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と、分離された各燃料をそれぞれ冷却する冷却器と、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２０８５４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に係る燃料供給装置は、原燃料タンクに加え、分離器、加熱器、冷却器、及び高オクタン価燃料タンクを有するため、これらの各装置類を自動車の車体に効率良く配置することが難しい。ここで、原燃料タンクの内部に他の装置類を配置し、原燃料タンクの内部で原燃料の分離や分離した燃料の貯蔵を行うことが考えられる。ところが、このような燃料分離システムは、上記装置の他にも、分離された高オクタン価燃料が逆流しないようにするための一方向弁等を含んでいるため、原燃料タンク内に収まらない虞がある。特に、原燃料タンク内に分離システムを配置したインタンク構造の場合、高さ方向の寸法に大きく制限が課される。
【０００５】
一方、分離システムに用いられる一方向弁には、高さ方向の寸法制限のために、分離器により分離された高オクタン価燃料が少量しか溜まっていなくても、高オクタン価燃料を高オクタン価燃料タンクに向けて流す性能、つまり極小さな差圧で開閉する性能と、耐久性とが求められる。耐久性を確保するためには、弁部材の付勢手段にコイルばねを用いるとよく、小さな差圧で一方向弁を開閉作動させるためには、コイルばねのばね定数を小さくする必要がある。ばね定数は、有効巻き数を大きくすることや、平均コイル径を大きくすること、コイルばねの線径を細くすること等によって小さくすることができる。ところが、上記のような制限のために一方向弁を大型化できない場合には、コイルばねの線径を細くせざるを得ないが、コイルばねの線径を細くすると、コイルばねに倒れが発生し易くなりバルブの開閉動作に悪影響が及ぶ。
【０００６】
本発明は、このような背景に鑑み、差圧が小さくても円滑に開閉作動し、小型化が可能な一方向弁、及びそれを備えた燃料分離装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を解決するために、本発明は、内向きフランジ（８２、１８２、２８２）を有する筒状のハウジング（８０、１８０、２８０）と、前記ハウジングに前記ハウジングの軸方向に移動可能に収容され、外向きフランジ（９２、１９２、２９２）を有する軸状の弁部材（９０、１９０、２９０）と、前記内向きフランジと前記外向きフランジとの間に前記弁部材の少なくとも一部を囲むように設けられるコイルばね（１００）とを備える一方向弁（２４、２５、１２４、２２４）であって、前記コイルばねは、軸方向の一端に設けられ、前記内向きフランジの外縁部に当接すると共に前記ハウジングの内周面に当接する大径部（１０１）と、軸方向の他端に設けられ、前記外向きフランジの内縁部に当接すると共に前記弁部材の外周面に当接する小径部（１０２）と、軸方向の中間部に設けられ、前記小径部よりも大きく且つ前記大径部よりも小さな径を有する本体部（１０３）とを有する構成とする。
【０００８】
この構成によれば、コイルばねの一端の大径部がハウジングにより保持され、他端の小径部が弁部材により保持されることで、コイルばねが倒れ難くなるため、コイルばねの線径を細くしてばね定数を小さく設定することができ、差圧が極小さくても一方向弁が円滑に開閉作動する。また、コイルばねが大径部と小径部とを有してハウジングと弁部材とにより保持されるため、弁部材のストロークが短くなることもない。
【０００９】
また、上記の発明において、前記ハウジング（８０、１８０、２８０）が軸線を鉛直方向に向けた姿勢で設けられる構成とするとよい。
【００１０】
この構成によれば、弁部材が鉛直方向に移動するため、弁部材が自重によって倒れてハウジングに接触することがなく、小さな差圧で一方向弁が円滑に開閉作動する。
【００１１】
また、上記の発明において、前記弁部材（９０、２９０）が、前記内向きフランジ（８２、２８２）の内縁にガイドされる筒状の弁本体（９１、２９１）を有し、前記外向きフランジ（９２、２９２）の外縁が前記ハウジング（８０、２８０）の内面にガイドされる構成とするとよい。
【００１２】
この構成によれば、コイルばねに倒れが発生しても、弁本体及び外向きフランジがそれぞれガイドされることによって弁部材の倒れが規制され、弁部材が円滑に移動する。
【００１３】
また、上記の発明において、前記弁部材（９０）が、上方側の閉弁位置と下方側の開弁位置との間を移動可能に設けられ、前記コイルばね（１００）は、前記弁部材が前記閉弁位置にある時に前記弁部材の荷重よりも大きなばね力を前記弁部材に作用させるように設定された構成とするとよい。
【００１４】
この構成によれば、差圧が極小さくても弁部材が良好な開閉動作を行いつつ、コイルばねの線径を比較的太くすることがき、コイルばねの倒れを良好に防止できる。
【００１５】
また、上記の発明において、前記弁部材（１９０、２９０）が、下方側の閉弁位置と上方側の開弁位置との間を移動可能に設けられ、前記コイルばね（１００）は、前記弁部材が前記閉弁位置にある時に前記弁部材の荷重よりも小さなばね力を前記弁部材に作用させるように設定された構成とするとよい。
【００１６】
この構成によれば、弁部材が重力によって閉弁位置に付勢されるため、コイルばねの劣化によりばね力が小さくなっても逆流が生じることがない。
【００１７】
また、上記の発明において、前記弁部材（９０、２９０）が、前記内向きフランジ（８２、２８２）の内縁に当接する環状のシール部材（９３、２９３）を有する構成とするとよい。
【００１８】
この構成によれば、弁部材が閉弁位置にある時のシール性を向上させることができる。
【００１９】
また、上記課題を解決するために、本発明に係る燃料分離装置（１）は、原燃料を貯留する原燃料タンク（２）と、前記原燃料タンク内に設けられ、前記原燃料をオクタン価が高い成分を前記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前記原燃料よりも多く含む低オクタン価燃料とに分離する分離器（６）と、前記原燃料タンク内に設けられ、前記分離器によって分離された気体の前記高オクタン価燃料を凝縮させる凝縮器（７）と、前記原燃料タンク内に設けられ、前記凝縮器によって凝縮された液体の前記高オクタン価燃料を貯留する高オクタン価燃料タンク（５）と、前記凝縮器と前記高オクタン価燃料タンクとを接続する通路（２２）において前記凝縮器よりも低い位置に設けられ、前記凝縮器から前記高オクタン価燃料タンクへ向かう前記高オクタン価燃料の流れのみを許容する上記一方向弁（２４、２５、１２４、２２４）とを有する構成とするとよい。
【００２０】
この構成によれば、差圧が小さくても一方向弁を開閉作動させ、凝縮器７により凝縮された高オクタン価燃料を高オクタン価燃料タンクに向けて流すことができるため、一方向弁を凝縮器よりも低い位置で凝縮器に近い位置に配置でき、原燃料タンクの高さを抑えることができる。
【発明の効果】
【００２１】
このように本発明によれば、差圧が小さくても円滑に開閉作動し、小型化が可能な一方向弁、及びそれを備えた燃料分離装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態に係る燃料分離装置の断面図
【図２】図１に示される一方向弁の断面図
【図３】図２に示される圧縮コイルばねの斜視図
【図４】第２実施形態に係る一方向弁の断面図
【図５】第３実施形態に係る一方向弁の断面図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、本発明に係る燃料分離装置及びこれに用いられる一方向弁の実施形態を説明する。本実施形態に係る燃料分離装置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に燃料を供給するものである。
【００２４】
≪第１実施形態≫
まず、図１及び図２を参照して第１実施形態を説明する。図１に示されるように、燃料分離装置１は、原燃料を貯留する原燃料タンク２を有する。原燃料は、オクタン価が異なる成分を含む燃料であり、例えば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）である。
【００２５】
原燃料タンク２の形状は、任意に設定することができる。本実施形態では、原燃料タンク２は、水平方向に延びた扁平形状に形成され、その上壁部２Ａの幅方向における中央部に下方に向けて凹んだ凹部２Ｂを有する。原燃料タンク２が自動車に搭載された状態で、凹部２Ｂは幅方向における中央部に配置され、プロペラシャフト等の自動車の部品が内部に配置される。原燃料タンク２は、上壁部２Ａに給油管２Ｃを有し、給油管２Ｃを介して外部から原燃料の補給が可能となっている。
【００２６】
原燃料タンク２の内部には、高オクタン価燃料タンク５、分離器６、凝縮器７、バッファータンク８、第１熱交換器９及び第２熱交換器１０、燃料循環ポンプ１１、バキュームポンプ１２、原燃料ポンプ１３、及びこれらの各要素を支持する骨格部材である第１キャリア１４が設けられている。高オクタン価燃料タンク５の内部には、高オクタン価燃料ポンプ１６、第３熱交換器１７、及びこれらの各要素を支持する骨格部材である第２キャリア１８が設けられている。
【００２７】
燃料循環ポンプ１１は、原燃料タンク２内の底部に設けられ、原燃料タンク２内に貯留された原燃料を加圧し、分離器６に向けて圧送する。燃料循環ポンプ１１と分離器６と接続する導管２１の経路上には、燃料循環ポンプ１１側から凝縮器７、第１熱交換器９、及び第３熱交換器１７が順に配置されている。燃料循環ポンプ１１から圧送される原燃料は、凝縮器７、第１熱交換器９、及び第３熱交換器１７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６に供給される。凝縮器７、第１熱交換器９、及び第３熱交換器１７の詳細については後述する。
【００２８】
分離器６は、透過気化法（パーベーパレーション：ＰＶ）に基づいて、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原燃料を分離する装置である。分離器６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６Ａと、分離膜６Ａによって区画された第１室６Ｂ及び第２室６Ｃとを有する。分離膜６Ａ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６Ａ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。
【００２９】
燃料循環ポンプ１１によって凝縮器７、第１熱交換器９、及び第３熱交換器１７を経た高温高圧の原燃料は分離器６の第１室６Ｂに供給される。第２室６Ｃは、後述するバキュームポンプ１２によって減圧される。これにより、第１室６Ｂ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６Ａを透過し、第２室６Ｃに捕集される。そのため、第２室６Ｃ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６Ｂに供給された原燃料は、第１室６Ｂ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６Ｃ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６Ｂ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。
【００３０】
凝縮器７は、分離器６の第２室６Ｃと隣接して配置されていることが好ましい。本実施形態では、凝縮器７は分離器６の第２室６Ｃの右方に隣接して配置されている。凝縮器７では、第２室６Ｃ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１１から供給される原燃料とが互いに混ざり合わない状態で熱交換を行う。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。
【００３１】
凝縮器７は、導管２２によって高オクタン価燃料タンク５に接続されている。導管２２の経路上にはバッファータンク８が設けられている。凝縮器７は、バッファータンク８及び高オクタン価燃料タンク５よりも上方に配置され、バッファータンク８は高オクタン価燃料タンク５よりも上方に配置されている。詳細には、凝縮器７内の液面が、バッファータンク８の液面及び高オクタン価燃料タンク５の液面より上方に位置し、バッファータンク８の液面が高オクタン価燃料タンク５の液面より上方に位置するように、凝縮器７、バッファータンク８、及び高オクタン価燃料タンク５の位置関係が設定されている。また、分離器６は、バッファータンク８及び高オクタン価燃料タンク５よりも上方に配置されていることが好ましい。凝縮器７、バッファータンク８、及び高オクタン価燃料タンク５の位置関係によって、凝縮器７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８に流れ、更にバッファータンク８から高オクタン価燃料タンク５に流れる。
【００３２】
導管２２の凝縮器７とバッファータンク８とを接続する部分には、凝縮器７からバッファータンク８に向かう流体の流れのみを許容する第１一方向弁２４が設けられている。また、導管２２のバッファータンク８と高オクタン価燃料タンク５とを接続する部分には、バッファータンク８から高オクタン価燃料タンク５に向かう流体の流れのみを許容する第２一方向弁２５が設けられている。
【００３３】
バキュームポンプ１２の吸気口は、導管２７を介してバッファータンク８の上部の気相部分に接続されている。バキュームポンプ１２の排気口は、導管２８を介して高オクタン価燃料タンク５の下部に接続されている。バキュームポンプ１２が駆動すると、導管２７、２８を介してバッファータンク８の上部の気体が高オクタン価燃料タンク５に輸送され、バッファータンク８が減圧される。バッファータンク８が減圧されることによって、凝縮器７からバッファータンク８に向かう流体の流れが促進され、第１一方向弁２４が開かれ、バッファータンク８に連通する凝縮器７及び分離器６の第２室６Ｃが減圧される。この時、バッファータンク８が減圧されることによって、第２一方向弁２５は閉じられ、高オクタン価燃料タンク５は減圧されない。
【００３４】
バキュームポンプ１２とバッファータンク８とを連通する導管２７は、分岐した枝管２９を有する。枝管２９の先端部は、原燃料タンク２の気相部分と連通している。本実施形態では、高オクタン価燃料タンク５の上壁部５Ａに、高オクタン価燃料タンク５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５Ｂが設けられており、枝管２９は連通管５Ｂに接続され、連通管５Ｂを介して原燃料タンク２の気相部分と連通している。連通管５Ｂは、原燃料タンク２の上壁部２Ａの内面に近接して配置される一端と、高オクタン価燃料タンク５の上壁部５Ａの内面に近接して配置される他端とを有する。
【００３５】
枝管２９の経路上には電磁弁である開閉弁３３が設けられている。開閉弁３３は、バッファータンク８を減圧する時に閉じられる。開閉弁３３が開くと、原燃料タンク２内の気体が連通管５Ｂ、枝管２９及び導管２７を介してバッファータンク８に流れ込み、バッファータンク８内の圧力は原燃料タンク２内の圧力と等しくなる。バッファータンク８内の液体の高オクタン価燃料を高オクタン価燃料タンク５に輸送する時には、バキュームポンプ１２を停止すると共に、開閉弁３３を開くことによって、バッファータンク８内の減圧が解除され、重力によって高オクタン価燃料がバッファータンク８から高オクタン価燃料タンク５側に流れ、第２一方向弁２５が開く。
【００３６】
分離器６の第１室６Ｂの出口は、導管３４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。導管３４の経路上には、分離器６側から第１熱交換器９、第２熱交換器１０、ストレーナ３６、及び圧力調整弁３７が順に設けられている。
【００３７】
第１熱交換器９は、燃料循環ポンプ１１から分離器６に供給される比較的温度が低い原燃料と、分離器６を通過した比較的温度が高い低オクタン価燃料とを、混ざり合わない状態で熱交換させる装置である。第１熱交換器９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９での熱交換によって、燃料循環ポンプ１１から分離器６に供給される原燃料は加熱され、分離器６を通過した低オクタン価燃料は冷却される。
【００３８】
第２熱交換器１０は、分離器６を通過した比較的温度が高い低オクタン価燃料が通過する内部空間と、原燃料タンク２の壁部の内面に接触する外面とを有し、低オクタン価燃料と原燃料タンク２との壁部との間で熱交換を行う。本実施形態では、第２熱交換器１０は、扁平なシート状に形成され、原燃料タンク２の底壁部２Ｄの内面と接触するように配置されている。第２熱交換器１０は、底壁部２Ｄとの接触面積を広く確保するために、底壁部２Ｄの内面の広範囲に亘って延在している。
【００３９】
原燃料タンク２の底壁部２Ｄの外面には複数のフィン４１が設けられている。フィン４１は、底壁部２Ｄの外表面を拡張し、底壁部２Ｄの空冷による放熱を促進する。フィン４１は、例えばひだ状（波形）に形成されたコルゲートフィンであってよい。原燃料タンク２の底壁部２Ｄは、燃料分離装置１が搭載される自動車の走行風によって冷却が促進される。
【００４０】
原燃料タンク２の底壁部２Ｄの外面には、ファン４２が設けられている。ファン４２は、底壁部２Ｄの外面に向けて空気を供給し、底壁部２Ｄの強制冷却を行う。他の実施形態では、ファン４２は、原燃料タンク２に代えて、自動車を構成する車体骨格や他の装置に支持されてもよい。
【００４１】
本実施形態では、第１熱交換器９は、扁平なシート状に形成され、第２熱交換器１０の上面に重ねて配置されている。第１熱交換器９及び第２熱交換器１０は、互いに結合され、１つのユニットとして構成されている。
【００４２】
第２熱交換器１０を通過した低オクタン価燃料は、ストレーナ３６を通過して異物が取り除かれた後、圧力調整弁３７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６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３７は、燃料循環ポンプ１１から圧力調整弁３７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６の第１室６Ｂ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３７は、燃料循環ポンプ１１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。
【００４３】
第３熱交換器１７は、燃料循環ポンプ１１から分離器６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混ざり合わない状態で熱交換する装置であり、原燃料を加熱する加熱器として使用される。第３熱交換器１７は、公知の対向流式の熱交換器であってよい。第３熱交換器１７に供給される高温熱媒体は、例えば内燃機関４５を通過することによって昇温される冷却水や、内燃機関４５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４５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４５の冷却水であり、内燃機関４５の冷却水通路４６と連通する媒体輸送管４７が第３熱交換器１７に接続されている。
【００４４】
原燃料タンク２は、上壁部２Ａを厚み方向に貫通する第１開口５０及び第２開口５１を有する。第１開口５０は第１リッド５２によって、第２開口５１は第２リッド５３によって開閉可能に気密に閉塞される。
【００４５】
高オクタン価燃料タンク５は、水平方向に延びる扁平形を呈し、凹部２Ｂの下方に配置されると共に、第１熱交換器９及び第２熱交換器１０の上方に配置される。高オクタン価燃料タンク５の上壁部５Ａには、筒状に上方に延出し、第１開口５０に連通する通路を形成する通路壁部５Ｃが設けられている。通路壁部５Ｃの上端開口５Ｄは、第２開口５１と整合するように配置されている。これにより、第２リッド５３を開くと、原燃料タンク２の外部と高オクタン価燃料タンク５の内部とが連通する。通路壁部５Ｃの上端開口５Ｄの縁部と第１開口５０の縁部との間は、気密にシールされている必要はなく、隙間が存在してもよい。
【００４６】
第１リッド５２には、原燃料ポンプ１３と内燃機関４５の第１インジェクタ５５とを接続する第１燃料ライン５６、原燃料ポンプ１３の信号線及び電源線を含む第１ケーブル束５７、原燃料タンク２の上部の気相部分と給油管２Ｃの上流端部とを接続するブリーザパイプ５８、及び原燃料タンク２の上部の気相部分とキャニスタ５９とを接続するベーパ管６０が貫通している。第１燃料ライン５６、第１ケーブル束５７、ブリーザパイプ５８、及びベーパ管６０が第１リッド５２を貫通する部分は、気密にシールされている。
【００４７】
ブリーザパイプ５８は、給油管２Ｃを通して給油を行う時に、原燃料タンク２内の気体を給油管２Ｃ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６０は、原燃料タンク２内の燃料蒸気をキャニスタ５９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５９に送られた燃料蒸気は、キャニスタ５９内の活性炭に吸蔵される。キャニスタ５９に吸蔵された燃料は、内燃機関４５の運転時に吸気通路６１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６０の原燃料タンク２内における端部には、フロート弁６２が設けられている。フロート弁６２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６０への液体燃料の流入を防止する。
【００４８】
第２リッド５３には、高オクタン価燃料ポンプ１６と内燃機関４５の第２インジェクタ６４とを接続する第２燃料ライン６５、高オクタン価燃料ポンプ１６の信号線及び電源線を含む第２ケーブル束６６、第３熱交換器１７に高温熱媒体を循環させるための媒体輸送管４７が貫通している。第２燃料ライン６５、第２ケーブル束６６、及び媒体輸送管４７が第２リッド５３を貫通する部分は、気密にシールされている。媒体輸送管４７は、内燃機関４５のウォータジャケットを含む冷却水通路４６に接続されており、比較的高温の水が流通する。
【００４９】
第２インジェクタ６４は例えば吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射型インジェクタであり、第１インジェクタ５５は例えば燃焼室に燃料を噴射する直噴型インジェクタであってよい。第２燃料供給ラインの第２リッド５３よりも第２インジェクタ６４側の部分には、燃料中の異物を捕集するストレーナ６８が配置されている。
【００５０】
第２ケーブル束６６は、開閉弁３３への信号線や、燃料循環ポンプ１１の信号線及び電源線、バキュームポンプ１２の信号線及び電源線、原燃料ポンプ１３の信号線及び電源線を含むことができる。この場合、第２ケーブル束６６は、高オクタン価燃料タンク５内から連通管５Ｂを通過して原燃料タンク２内に延びるとよい。
【００５１】
以上のように構成された燃料分離装置１は、分離器６、高オクタン価燃料タンク５、第１熱交換器９、第２熱交換器１０、第３熱交換器１７、バッファータンク８、バキュームポンプ１２が原燃料タンク２内に配置されるため、原燃料タンク２とは別にこれらの装置を配置するスペースを自動車の車体に確保する必要がない。そのため、従来の燃料タンクを配置するスペースに燃料分離装置１を配置することができる。
【００５２】
次に、第１一方向弁２４及び第２一方向弁２５について詳細に説明する。両一方向弁２４、２５は同じ構成とされている。そのため以下では、単に一方向弁２４と称して第１一方向弁２４の構成を説明する。なお、第２一方向弁２５は異なる構成とされてもよい。或いは、第２一方向弁２５が以下に説明する構成とされ、第１一方向弁２４が異なる構成とされてもよい。
【００５３】
図２は、開弁状態の一方向弁２４の断面図を示している。図示されるように、凝縮器７の下面には、一方向弁２４を取り付けるための弁取付部７１が形成されている。弁取付部７１は、凝縮器７の底壁部７Ａに形成された円形の取付孔７２と、取付孔７２の周囲に下方に向けて突出形成された取付ボス７３とにより構成されている。取付ボス７３の外周面には雄ねじが形成され、取付ボス７３の下向き先端面にはシール部材であるＯリング７４を受容する環状溝７５が形成されている。
【００５４】
一方向弁２４は、凝縮器７の弁取付部７１に取り付けられる筒状のハウジング８０を有している。ハウジング８０は、外向きに突出する取付フランジ８１及び内向きに突出する内向きフランジ８２が筒状のベース本体８３に一体に形成されたハウジングベース８０Ａと、ハウジングベース８０Ａの上部に外嵌するハウジング上部８０Ｂと、ハウジングベース８０Ａの下部に外嵌するハウジング下部８０Ｃとにより構成されている。
【００５５】
ハウジングベース８０Ａは、軸線を鉛直方向に向けた姿勢で、取付フランジ８１が締結部材７６によって取付ボス７３に締結されることによって凝縮器７の底壁部７Ａに取り付けられる。取付フランジ８１はベース本体８３の軸方向の中間位置（図示例では中央よりも下方）に設けられ、内向きフランジ８２はベース本体８３の下部に設けられている。内向きフランジ８２フランジの下面は、径方向内側に向けて上方に傾斜する傾斜面となっている。内向きフランジ８２は、後述するように一方向弁２４の弁座をなす。ベース本体８３の取付フランジ８１よりも上方の外面及び取付フランジ８１よりも下方の外面のそれぞれには、ハウジング上部８０Ｂ又はハウジング下部８０Ｃを係合させるための環状凸部８４が設けられている。
【００５６】
凝縮器７の内部に位置するベース本体８３の上部には、液体となった高オクタン価燃料（以下、液体燃料という）を流入させる流体入口８５が形成されている。流体入口８５は、ベース本体８３の筒壁に設けられた貫通孔により構成される。流体入口８５の下端は凝縮器７の底面と略同じ高さになっている。
【００５７】
ハウジング上部８０Ｂは、ベース本体８３の内径よりも小さな内径を有するリング状の上壁８７を上端に一体に備えた筒部材であり、上壁８７がベース本体８３をベース本体８３の上端の近傍において上方から覆うようにハウジングベース８０Ａに取り付けられる。ハウジング上部８０Ｂにも、ハウジングベース８０Ａに形成された貫通孔と整合する位置に流体入口８５をなす貫通孔が形成されている。凝縮器７に液体燃料が溜まった状態では、上壁８７に形成された貫通孔も流体入口８５になり得る。
【００５８】
ハウジング下部８０Ｃは、底壁８８を一体に有し、液体燃料を流出させる流体出口８６が形成された筒部材である。本実施形態では、流体出口８６は筒壁に形成され、導管２２を接続させるための接続管８９が筒壁の外面から側方に突出するようにハウジング下部８０Ｃに一体に形成されている。他の実施形態では、流体出口８６がハウジング下部８０Ｃの底壁８８に形成されてもよい。
【００５９】
ハウジング８０の内部には軸状の弁部材９０がハウジング８０の軸線方向、つまり鉛直方向に移動可能に収容されている。弁部材９０は、上向きに開口する有底筒状の弁本体９１と、弁本体９１の上端部に一体に形成されて外向きに突出する外向きフランジ９２とを有している。弁本体９１は、ハウジング８０の内向きフランジ８２の内径よりも若干小さな外径を有している。一方、外向きフランジ９２は、ハウジング８０のベース本体８３の内径よりも若干小さな外径を有している。これにより、弁部材９０は、上下動する際に、上端の外向きフランジ９２の外縁がハウジング８０によりガイドされると共に、弁本体９１がハウジング８０の内向きフランジ８２の内縁によりガイドされる。
【００６０】
ハウジング８０の内向きフランジ８２と弁部材９０の外向きフランジ９２との間には、弁本体９１を囲むように圧縮コイルばね１００が設けられている。これにより、弁部材９０は圧縮コイルばね１００から上向きのばね力を常時受ける。液体燃料が凝縮器７内に溜まっていない状態では、弁部材９０はハウジング８０の上壁８７に当接する。つまり、ハウジング８０の上壁８７は弁部材９０の上端位置を規制するストッパとなる。液体燃料が凝縮器７内に溜まった状態では、弁部材９０はハウジング８０の底壁８８に当接し、図２に示される状態になる。つまり、ハウジング８０の底壁８８は弁部材９０の下端位置を規制するストッパとなる。
【００６１】
弁本体９１の下部外周面にはＯリング９３を受容する環状溝９４が形成されている。Ｏリング９３は、弁部材９０が上端位置にある時に、ハウジング８０の内向きフランジ８２の内縁（内面又は傾斜した下面の下端）に全周に亘って当接する。これにより、一方向弁２４が閉じた状態となる。また、閉状態において、弁部材９０に設けられたＯリング９３がハウジング８０の弁座をなす内向きフランジ８２の内縁に当接することにより、一方向弁２４のシール性が確保される。
【００６２】
弁本体９１における環状溝９４よりも上方の部分には、筒壁を貫通する複数のスリット９５が上下方向に延在するように形成されている。スリット９５は、流体入口８５からハウジング８０内及び筒状の弁部材９０の内部に流入した液体燃料の重み（圧力）によって圧縮コイルばね１００のばね力に抗して弁本体９１が下方に移動した際（開弁時）に、弁部材９０の内部とハウジング８０の内向きフランジ８２よりも下方の空間とを連通させ、弁部材９０の内部から液体燃料を排出させる。弁部材９０のスリット９５を通ってハウジング８０の下部に排出された液体燃料は、重力によって流体出口８６から導管２２（図１）を通ってバッファータンク８（図１）に流れる。
【００６３】
図３に併せて示されるように、圧縮コイルばね１００は、下端に設けられ、ハウジング８０の内向きフランジ８２の外縁部に当接すると共にハウジング８０の内周面に当接する大径部１０１と、上端に設けられ、弁部材９０の外向きフランジ９２の内縁部に当接すると共に弁部材９０の外周面に当接する小径部１０２と、大径部１０１と小径部１０２との間の中間部に設けられ、小径部１０２よりも大きく且つ大径部１０１よりも小さな径を有する本体部１０３とにより構成されている。
【００６４】
大径部１０１は、素線を単一の曲率で１巻き分曲げ成形して構成される座巻き部１０１ａ（下側のクローズドエンド部）と、座巻き部１０１ａから本体部１０３の曲率になるまで曲率を大きくしながら曲げ成形して構成される円錐部１０１ｂとから構成される。小径部１０２は、素線を単一の曲率で１巻き分曲げ成形して構成される座巻き部１０２ａ（上側のクローズドエンド部）と、座巻き部１０２ａから本体部１０３の曲率になるまで曲率を小さくしながら曲げ成形して構成される円錐部１０２ｂとから構成される。大径部１０１及び小径部１０２の座巻き部１０１ａ、１０２ａは、研削やテーパー加工によって座面が平面にされてもよく、加工されずに１巻のうちの一部が座面をなさない構成とされてもよい。本体部１０３は、素線を単一の曲率で所定の巻数分曲げ成形して構成される。
【００６５】
大径部１０１の座巻き部１０１ａの径は、ハウジング８０のベース本体８３の内径と略同一とされる。小径部１０２の座巻き部１０２ａの径は、弁本体９１の外径と略同一とされる。本体部１０３の平均コイル径は、ハウジング８０のベース本体８３の内径と、弁本体９１の外径との中間的な値（望ましくは中央値）とされる。従って、大径部１０１は、ハウジング８０の内向きフランジ８２の外縁部に当接すると共に、ベース本体８３の外周面に当接してハウジング８０により保持され、小径部１０２は、弁部材９０の外向きフランジ９２の内縁部に当接すると共に、弁本体９１の外周面に当接して弁部材９０により保持される。また、本体部１０３は、ハウジング８０及び弁部材９０に接触しない状態になる。これにより、圧縮コイルばね１００がハウジング８０の内向きフランジ８２と弁部材９０の外向きフランジ９２とに両端固定支持され、圧縮コイルばね１００の倒れが抑制される。
【００６６】
圧縮コイルばね１００は、弁部材９０が閉弁位置である上端位置にある時に弁部材９０の荷重（つまり、弁部材９０の重量と弁部材９０内にスリット９５の下端まで溜まった液体燃料の重量との合計）よりも若干大きなばね力を弁部材９０に作用させるように設定されている。そして、液体燃料が溜まって弁部材９０の底面に圧力が作用すると、一方向弁２４が開弁（弁部材９０が下方へ移動）し始める。圧縮コイルばね１００のばね定数は、例えば２×１０−３Ｎ／ｍｍ程度（例えば、弁部材９０が３０ｍｍＡｑ（＝２９４Ｐａ）の圧力を受けて４０ｍｍ縮む程度）に設定されている。
【００６７】
以下、このように構成された一方向弁２４及び燃料分離装置１の作用効果を説明する。
【００６８】
本実施形態の一方向弁２４では、ハウジング８０の内向きフランジ８２と弁部材９０の外向きフランジ９２との間に、弁部材９０を囲むように設けられた圧縮コイルばね１００が設けられる。そして、圧縮コイルばね１００が、軸方向の一端に設けられ、内向きフランジ８２の外縁部に当接すると共にハウジング８０の内周面に当接する大径部１０１と、軸方向の他端に設けられ、外向きフランジ９２の内縁部に当接すると共に弁部材９０の外周面に当接する小径部１０２と、軸方向の中間部に設けられ、小径部１０２よりも大きく且つ大径部１０１よりも小さな径を有する本体部１０３とを有している。これにより、圧縮コイルばね１００が上記のように倒れ難くなるため、圧縮コイルばね１００の線径を細くしてばね定数を小さく設定することが可能になり、差圧が極小さくても一方向弁２４が円滑に開閉作動する。
【００６９】
ここで、圧縮コイルばね１００の下端及び上端をハウジング８０及び弁部材９０に保持させるために、圧縮コイルばね１００が大径部１０１及び小径部１０２を有しない構成とする一方で、ハウジング８０のベース本体８３における内向きフランジ８２近傍の内面に設けた凸部に圧縮コイルばね１００の下端を保持させ、弁本体９１における外向きフランジ９２近傍の外面に設けた凸部に圧縮コイルばね１００の上端を保持させる形態も考えられる。しかしながら、このような形態では、ハウジング８０に設けた凸部が弁部材９０の外向きフランジ９２に干渉し、弁部材９０に設けた凸部が内向きフランジ８２に干渉するため、弁部材９０のストロークが小さくなる。一方、本実施形態の一方向弁２４では、圧縮コイルばね１００が大径部１０１と小径部１０２とを有してハウジング８０と弁部材９０とにより保持されるため、弁部材９０のストロークが短くなることもない。
【００７０】
また、本実施形態では、ハウジング８０が軸線を鉛直方向に向けた姿勢で設けられている。そのため、弁部材９０が鉛直方向に移動し、弁部材９０が自重によって倒れてハウジング８０に接触することがなく、小さな差圧で一方向弁２４が円滑に開閉作動する。
【００７１】
弁部材９０は、内向きフランジ８２の内縁にガイドされる筒状の弁本体９１を有し、外向きフランジ９２の外縁はハウジング８０の内面にガイドされる。そのため、圧縮コイルばね１００に倒れが発生しても、弁本体９１及び外向きフランジ９２がそれぞれガイドされることによって弁部材９０の倒れが規制され、弁部材９０が円滑に移動する。
【００７２】
弁部材９０は、上方側の閉弁位置と下方側の開弁位置との間を移動可能に設けられ、圧縮コイルばね１００は、弁部材９０が閉弁位置にある時に弁部材９０の荷重よりも大きなばね力を弁部材９０に作用させるように設定されている。そのため、差圧が極小さくても弁部材９０が良好な開閉動作を行いつつ、圧縮コイルばね１００の線径を比較的太くすることが可能になり、これにより圧縮コイルばね１００の倒れが良好に防止される。
【００７３】
弁部材９０は、内向きフランジ８２の内縁に当接する環状のＯリング９３を有する。そのため、弁部材９０が閉弁位置にある時のシール性が向上する。
【００７４】
本実施形態の燃料分離装置１は、原燃料を貯留する原燃料タンク２内にそれぞれ設けられ、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６と、原燃料から分離された気体の高オクタン価燃料を凝縮させる凝縮器７と、凝縮された液体の高オクタン価燃料を貯留する高オクタン価燃料タンク５と、導管２２において凝縮器７よりも低い位置に設けられ、凝縮器７から高オクタン価燃料タンク５へ向かう高オクタン価燃料の流れのみを許容する上記構成の一方向弁２４とを有する。これにより、差圧が小さくても一方向弁２４が開閉作動し、凝縮器７により凝縮された高オクタン価燃料が重力によって高オクタン価燃料タンク５に向けて流れる。そのため、一方向弁２４を凝縮器７よりも低い位置で凝縮器７に近い位置に配置することが可能になり、原燃料タンク２の高さを抑えることができる。
【００７５】
≪第２実施形態≫
次に、図４を参照して第２実施形態に係る一方向弁２４について説明する。なお、燃料分離装置１の全体構成は共通するため、説明は省略する。また、第１実施形態と形態又は機能が同一又は同様の要素には、同一の符号又は下２桁が対応する符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
【００７６】
本実施形態の一方向弁１２４は、凝縮器７（図１）に導管２２を介して接続される筒状のハウジング１８０を有している。ハウジング１８０は、軸線を鉛直方向に延在させるように配置され、軸方向の両端が上壁１８７及び底壁１８８により閉塞された筒状のハウジング本体１８３と、ハウジング本体１８３の上寄りの中間部に、内面から内方に突出するように形成され、弁座をなす円環状凸部１８１とを有している。円環状凸部１８１の上面は、径方向内側に向けて上方に傾斜する傾斜面となっている。ハウジング本体１８３の筒壁の下端には流体入口１８５が形成され、ハウジング本体１８３の円環状凸部１８１よりも上方の筒壁には流体出口１８６が形成されている。
【００７７】
ハウジング１８０の内部には軸状の弁部材１９０がハウジング１８０の軸線方向、つまり鉛直方向に移動可能に収容されている。弁部材１９０は、下上向きに開口する有底筒状の弁本体１９１と、弁本体１９１の下端近傍に一体に形成されて外向きに突出する外向きフランジ１９２とを有している。弁本体１９１の上部外周面にはＯリング１９３を受容する環状溝１９４が形成されている。弁本体１９１における環状溝１９４よりも下方の部分には、筒壁を貫通する複数のスリット１９５が上下方向に延在するように形成されている。弁本体１９１は、ハウジング１８０の円環状凸部１８１の内径よりも若干小さな外径を有している。一方、外向きフランジ１９２は、ハウジング本体１８３の内径よりも若干小さな外径を有している。これにより、弁部材１９０は、上下動する際に、下端の外向きフランジ１９２の外縁がハウジング本体１８３によりガイドされると共に、弁本体１９１がハウジング１８０の円環状凸部１８１の内縁によりガイドされる。
【００７８】
ハウジング１８０の底壁１８８と弁部材１９０の外向きフランジ９２との間には、弁部材９０の外向きフランジ１９２よりも下方の部分（弁本体１９１の下端）を囲むように圧縮コイルばね１００が設けられている。これにより、弁部材１９０は圧縮コイルばね１００から上向きのばね力を常時受ける。つまり、ハウジング１８０の底壁１８８の周縁部が、圧縮コイルばね１００の座面となり、第１実施形態の内向きフランジ８２の機能の一部を果たしている。
【００７９】
圧縮コイルばね１００は、第１実施形態で示したものと同様の構成を有している。即ち、圧縮コイルばね１００は、下端に設けられ、ハウジング１８０の底壁１８８（内向きフランジ１８２）の外縁部に当接すると共にハウジング１８０の内周面に当接する大径部１０１と、上端に設けられ、弁部材１９０の外向きフランジ１９２の内縁部に当接すると共に弁部材１９０の外周面に当接する小径部１０２と、大径部１０１と小径部１０２との間の中間部に設けられ、小径部１０２よりも大きく且つ大径部１０１よりも小さな径を有する本体部１０３とにより構成されている。
【００８０】
大径部１０１の座巻き部１０１ａの径は、ハウジング本体１８３の内径と略同一とされる。小径部１０２の座巻き部１０２ａの径は、弁本体１９１の外径と略同一とされる。本体部１０３の平均コイル径は、ハウジング本体１８３の内径と、弁本体１９１の外径との中間的な値（望ましくは中央値）とされる。従って、大径部１０１は、ハウジング１８０の底壁１８８（内向きフランジ１８２）の外縁部に当接すると共に、ハウジング本体１８３により保持され、小径部１０２は、弁部材１９０の外向きフランジ１９２の内縁部に当接すると共に、弁本体１９１に保持される。また、本体部１０３は、ハウジング１８０及び弁部材１９０に接触しない状態になる。これにより、圧縮コイルばね１００がハウジング１８０の底壁１８８（内向きフランジ１８２）と弁部材１９０の外向きフランジ１９２とに両端固定支持され、圧縮コイルばね１００の倒れが抑制される。
【００８１】
液体燃料が凝縮器７に溜まっておらず、且つ、導管２２内の液体燃料の液面が流体出口１８６の下端よりも低い状態では、弁部材９０に設けられたＯリング１９３が円環状凸部１８１の内縁に全周に亘って当接し、図４に示される状態になる。つまり、圧縮コイルばね１００は、弁部材１９０が下方の閉弁位置にある時に弁部材１９０の荷重（つまり、弁部材１９０の重量から浮力を差し引いた値）よりも小さなばね力を弁部材１９０に作用させるように設定される。これにより、一方向弁１２４が閉じた状態となる。つまり、ハウジング１８０の円環状凸部１８１は弁部材１９０の下端位置を規制するストッパとなる。或いは、Ｏリング１９３が円環状凸部１８１に当接すると共に、弁本体１９１に下方に延出するように設けられた図示しない延長部がハウジング１８０の底壁１８８に当接してもよい。
【００８２】
液体燃料が上流側の導管２２内に溜まり、液体燃料の液面が流体出口２８６の下端に対して所定の水頭差Ｈ以上の高さになると、弁部材１９０は圧力差によって上方へ移動する。これにより、Ｏリング１９３が円環状凸部１８１から離間し、スリット１９５が円環状凸部１８１よりも上方に延出することにより、液体燃料が弁座である円環状凸部１８１を通過して下流側の導管２２に流れる。圧力差が大きい場合、弁部材１９０はハウジング１８０の上壁１８７に当接する。つまり、ハウジング１８０の上壁１８７は弁部材１９０の上端位置を規制するストッパとなる。
【００８３】
なお、圧縮コイルばね１００は、弁部材１９０がハウジング１８０の上壁１８７に当接した状態においても、弁部材１９０に上向きのばね力を作用させるように設定されるとよい。このように設定されることにより、大径部１０１又は小径部１０２がずれることによってハウジング１８０による保持又は弁部材１９０による保持が解除されることが防止される。
【００８４】
このように構成された一方向弁１２４においても、第１実施形態同様の作用効果が得られる。また、本実施形態では、弁部材１９０が、下方側の閉弁位置と上方側の開弁位置との間を移動可能に設けられ、弁部材１９０が閉弁位置にある時に弁部材１９０の荷重よりも小さなばね力を弁部材１９０に作用させるように圧縮コイルばね１００が設定されている。つまり、弁部材１９０が重力によって閉弁位置に付勢される。そのため、圧縮コイルばね１００の劣化によりばね力が小さくなっても、圧力差がない時又は下流側の圧力が高い時に一方向弁１２４が開弁して逆流が生じることはない。
【００８５】
≪第３実施形態≫
次に、図５を参照して第３実施形態に係る一方向弁２２４について説明する。なお、第１及び第２実施形態と形態又は機能が同一又は同様の要素には、同一の符号又は下２桁が対応する符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
【００８６】
図示されるように、本実施形態の一方向弁２２４では、ハウジング２８０が、軸方向の両端が上壁２８７及び底壁２８８により閉塞された筒状のハウジング本体２８３と、ハウジング本体２８３の下寄りの中間部に、内面から内方に突出するように形成され、弁座をなす内向きフランジ２８２とを有している。内向きフランジ２８２の上面は、径方向内側に向けて上方に傾斜する傾斜面となっている。ハウジング本体２８３の内向きフランジ２８２よりも下方の筒壁には流体入口２８５が形成され、ハウジング本体２８３の内向きフランジ２８２よりも上方の筒壁の下端には流体出口２８６が形成されている。
【００８７】
ハウジング２８０の内部には軸状の弁部材２９０がハウジング２８０の軸線方向に移動可能に収容されている。弁部材２９０は、上向きに開口する有底筒状の弁本体２９１と、弁本体２９１の上端に一体に形成されて外向きに突出する外向きフランジ２９２と、弁本体２９１を下方に延長させるように弁本体２９１に一体に形成され、ハウジング２８０の内向きフランジ２８２にガイドされる延長筒部２９６とを有している。弁本体２９１の下端外周面にはＯリング２９３を受容する環状溝２９４が形成されている。延長筒部２９６における環状溝２９４よりも下方の部分には、筒壁を貫通する複数のスリット２９５が上下方向に延在するように形成されている。弁本体２９１における環状溝２９４よりも上方の部分にも、複数のスリット状の息抜き孔２９７が筒壁を貫通するように形成されている。この息抜き孔２９７は、ハウジング２８０内の弁部材２９０よりも上方の空間と下流側の導管２２とを連通させ、弁部材２９０の動作を担保する。弁本体２９１及び延長筒部２９６は、ハウジング２８０の内向きフランジ２８２の内径よりも若干小さな外径を有している。一方、外向きフランジ２９２は、ハウジング本体２８３の内径よりも若干小さな外径を有している。これにより、弁部材２９０は、上下動する際に、上端の外向きフランジ２９２の外縁がハウジング本体２８３によりガイドされると共に、延長筒部２９６がハウジング２８０の内向きフランジ２８２の内縁によりガイドされる。
【００８８】
ハウジング２８０の内向きフランジ２８２と弁部材２９０の外向きフランジ９２との間には、弁本体２９１を囲むように圧縮コイルばね１００が設けられている。これにより、弁部材２９０は圧縮コイルばね１００から上向きのばね力を常時受ける。圧縮コイルばね１００は、第１及び第２実施形態で示したものと同様の構成を有している。本実施形態においても、大径部１０１は、ハウジング２８０の内向きフランジ２８２の外縁部に当接すると共に、ハウジング本体２８３により保持され、小径部１０２は、弁部材２９０の外向きフランジ２９２の内縁部に当接すると共に、弁本体２９１の外周面に当接する。また、本体部１０３は、ハウジング２８０及び弁部材２９０に接触しない状態になる。これにより、圧縮コイルばね１００がハウジング２８０の内向きフランジ２８２と弁部材２９０の外向きフランジ２９２とに両端固定支持され、圧縮コイルばね１００の倒れが抑制される。
【００８９】
液体燃料が凝縮器７に溜まっておらず、且つ、導管２２内の液体燃料の液面が流体出口２８６の下端よりも低い状態では、弁部材９０に設けられたＯリング２９３が内向きフランジ２８２の内縁に全周に亘って当接し、図５に示される状態になる。つまり、圧縮コイルばね１００は、弁部材２９０が下方の閉弁位置にある時に弁部材２９０の荷重よりも小さなばね力を弁部材２９０に作用させるように設定される。これにより、一方向弁２２４が閉じた状態となる。つまり、ハウジング２８０の内向きフランジ２８２は弁部材２９０の下端位置を規制するストッパとなる。或いは、Ｏリング２９３が内向きフランジ２８２に当接すると共に、弁本体２９１に一体に設けられた延長筒部２９６がハウジング２８０の底壁２８８に当接してもよい。
【００９０】
液体燃料が上流側の導管２２内に溜まり、液体燃料の液面が流体出口２８６の下端に対して所定の水頭差Ｈ以上の高さになると、弁部材２９０は圧力差によって上方へ移動する。これにより、Ｏリング２９３が内向きフランジ２８２から離間し、スリット２９５が内向きフランジ２８２よりも上方に延出することにより、液体燃料が弁座である内向きフランジ２８２を通過して下流側の導管２２に流れる。圧力差が大きい場合、弁部材２９０はハウジング２８０の上壁２８７に当接する。つまり、ハウジング２８０の上壁２８７は弁部材２９０の上端位置を規制するストッパとなる。
【００９１】
本実施形態においても、圧縮コイルばね１００は、弁部材１９０がハウジング１８０の上壁１８７に当接した状態でも弁部材１９０に上向きのばね力を作用させるように設定されるとよい。このように設定されることにより、大径部１０１又は小径部１０２がずれることによってハウジング１８０による保持又は弁部材１９０による保持が解除されることが防止される。
【００９２】
このように構成された一方向弁２２４においても、第１及び第２実施形態同様の作用効果が得られる。また、本実施形態においても、弁部材２９０が、下方側の閉弁位置と上方側の開弁位置との間を移動可能に設けられ、弁部材２９０が閉弁位置にある時に弁部材２９０の荷重よりも小さなばね力を弁部材２９０に作用させるように圧縮コイルばね１００が設定されている。つまり、弁部材２９０が重力によって閉弁位置に付勢される。そのため、圧縮コイルばね１００の劣化によりばね力が小さくなっても、圧力差がない時又は下流側の圧力が高い時に一方向弁２２４が開弁して逆流が生じることはない。
【００９３】
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、上記実施形態では、一例として燃料分離装置に一方向弁を適用して説明を行ったが、他の装置に一方向弁を適用してもよい。また、一方向弁を流れる流体は液体に限るものではない。この他、各部材や部位の具体的構成や配置、数量、角度など、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。一方、上記実施形態に示した各構成要素は必ずしも全てが必須ではなく、適宜選択することができる。
【符号の説明】
【００９４】
１      燃料分離装置
２      原燃料タンク
５      高オクタン価燃料タンク
６      分離器
７      凝縮器
２２    導管（通路）
２４、１２４、２２４    第１一方向弁
２５    第２一方向弁
２８    導管（通路）
８０、１８０、２８０    ハウジング
８２、１８２、２８２    内向きフランジ
９０、１９０、２９０    弁部材
９１、１９１、２９１    弁本体
９２、１９２、２９２    外向きフランジ
９３、１９３、２９３    Ｏリング（シール部材）
１００  圧縮コイルばね
１０１  大径部
１０２  小径部
１０３  本体部
【図１】
2017089680.tif 000003
【図２】
2017089680.tif 000004
【図３】
2017089680.tif 000005
【図４】
2017089680.tif 000006
【図５】
2017089680.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月26日(2016.10.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項７】
原燃料を貯留する原燃料タンクと、
前記原燃料タンク内に設けられ、前記原燃料をオクタン価が高い成分を前記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前記原燃料よりも多く含む低オクタン価燃料とに分離する分離器と、
前記原燃料タンク内に設けられ、前記分離器によって分離された気体の前記高オクタン価燃料を凝縮させる凝縮器と、
前記原燃料タンク内に設けられ、前記凝縮器によって凝縮された液体の前記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、
前記凝縮器と前記高オクタン価燃料タンクとを接続する通路において前記凝縮器よりも低い位置に設けられ、前記凝縮器から前記高オクタン価燃料タンクへ向かう前記高オクタン価燃料の流れのみを許容する請求項１に記載の一方向弁と
を有することを特徴とする燃料分離装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
高オクタン価燃料タンク５は、水平方向に延びる扁平形を呈し、凹部２Ｂの下方に配置されると共に、第１熱交換器９及び第２熱交換器１０の上方に配置される。高オクタン価燃料タンク５の上壁部５Ａには、筒状に上方に延出し、第２開口５１に連通する通路を形成する通路壁部５Ｃが設けられている。通路壁部５Ｃの上端開口５Ｄは、第２開口５１と整合するように配置されている。これにより、第２リッド５３を開くと、原燃料タンク２の外部と高オクタン価燃料タンク５の内部とが連通する。通路壁部５Ｃの上端開口５Ｄの縁部と第２開口５１の縁部との間は、気密にシールされている必要はなく、隙間が存在してもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
≪第２実施形態≫
次に、図４を参照して第２実施形態に係る一方向弁１２４について説明する。なお、燃料分離装置１の全体構成は共通するため、説明は省略する。また、第１実施形態と形態又は機能が同一又は同様の要素には、同一の符号又は下２桁が対応する符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
本実施形態の一方向弁１２４は、凝縮器７（図１）に導管２２を介して接続される筒状のハウジング１８０を有している。ハウジング１８０は、軸線を鉛直方向に延在させるように配置され、軸方向の両端が上壁１８７及び底壁１８８により閉塞された筒状のハウジング本体１８３と、ハウジング本体１８３の上寄りの中間部に、内面から内方に突出するように形成され、弁座をなす円環状凸部１８１とを有している。円環状凸部１８１の上面は、径方向内側に向けて上方に傾斜する傾斜面となっている。ハウジング本体１８３の筒壁の下端には流体入口１８４が形成され、ハウジング本体１８３の円環状凸部１８１よりも上方の筒壁には流体出口１８６が形成されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
ハウジング１８０の底壁１８８と弁部材１９０の外向きフランジ１９２との間には、弁部材１９０の外向きフランジ１９２よりも下方の部分（弁本体１９１の下端）を囲むように圧縮コイルばね１００が設けられている。これにより、弁部材１９０は圧縮コイルばね１００から上向きのばね力を常時受ける。つまり、ハウジング１８０の底壁１８８の周縁部が、圧縮コイルばね１００の座面となり、第１実施形態の内向きフランジ８２の機能の一部を果たしている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８１】
液体燃料が凝縮器７に溜まっておらず、且つ、導管２２内の液体燃料の液面が流体出口１８６の下端よりも低い状態では、弁部材１９０に設けられたＯリング１９３が円環状凸部１８１の内縁に全周に亘って当接し、図４に示される状態になる。つまり、圧縮コイルばね１００は、弁部材１９０が下方の閉弁位置にある時に弁部材１９０の荷重（つまり、弁部材１９０の重量から浮力を差し引いた値）よりも小さなばね力を弁部材１９０に作用させるように設定される。これにより、一方向弁１２４が閉じた状態となる。つまり、ハウジング１８０の円環状凸部１８１は弁部材１９０の下端位置を規制するストッパとなる。或いは、Ｏリング１９３が円環状凸部１８１に当接すると共に、弁本体１９１に下方に延出するように設けられた図示しない延長部がハウジング１８０の底壁１８８に当接してもよい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
液体燃料が上流側の導管２２内に溜まり、液体燃料の液面が流体出口１８６の下端に対して所定の水頭差Ｈ以上の高さになると、弁部材１９０は圧力差によって上方へ移動する。これにより、Ｏリング１９３が円環状凸部１８１から離間し、スリット１９５が円環状凸部１８１よりも上方に延出することにより、液体燃料が弁座である円環状凸部１８１を通過して下流側の導管２２に流れる。圧力差が大きい場合、弁部材１９０はハウジング１８０の上壁１８７に当接する。つまり、ハウジング１８０の上壁１８７は弁部材１９０の上端位置を規制するストッパとなる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８６】
図示されるように、本実施形態の一方向弁２２４では、ハウジング２８０が、軸方向の両端が上壁２８７及び底壁２８８により閉塞された筒状のハウジング本体２８３と、ハウジング本体２８３の下寄りの中間部に、内面から内方に突出するように形成され、弁座をなす内向きフランジ２８２とを有している。内向きフランジ２８２の上面は、径方向内側に向けて上方に傾斜する傾斜面となっている。ハウジング本体２８３の内向きフランジ２８２よりも下方の筒壁には流体入口２８４が形成され、ハウジング本体２８３の内向きフランジ２８２よりも上方の筒壁の下端には流体出口２８６が形成されている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８８】
ハウジング２８０の内向きフランジ２８２と弁部材２９０の外向きフランジ２９２との間には、弁本体２９１を囲むように圧縮コイルばね１００が設けられている。これにより、弁部材２９０は圧縮コイルばね１００から上向きのばね力を常時受ける。圧縮コイルばね１００は、第１及び第２実施形態で示したものと同様の構成を有している。本実施形態においても、大径部１０１は、ハウジング２８０の内向きフランジ２８２の外縁部に当接すると共に、ハウジング本体２８３により保持され、小径部１０２は、弁部材２９０の外向きフランジ２９２の内縁部に当接すると共に、弁本体２９１の外周面に当接する。また、本体部１０３は、ハウジング２８０及び弁部材２９０に接触しない状態になる。これにより、圧縮コイルばね１００がハウジング２８０の内向きフランジ２８２と弁部材２９０の外向きフランジ２９２とに両端固定支持され、圧縮コイルばね１００の倒れが抑制される。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
液体燃料が凝縮器７に溜まっておらず、且つ、導管２２内の液体燃料の液面が流体出口２８６の下端よりも低い状態では、弁部材２９０に設けられたＯリング２９３が内向きフランジ２８２の内縁に全周に亘って当接し、図５に示される状態になる。つまり、圧縮コイルばね１００は、弁部材２９０が下方の閉弁位置にある時に弁部材２９０の荷重よりも小さなばね力を弁部材２９０に作用させるように設定される。これにより、一方向弁２２４が閉じた状態となる。つまり、ハウジング２８０の内向きフランジ２８２は弁部材２９０の下端位置を規制するストッパとなる。或いは、Ｏリング２９３が内向きフランジ２８２に当接すると共に、弁本体２９１に一体に設けられた延長筒部２９６がハウジング２８０の底壁２８８に当接してもよい。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９１】
本実施形態においても、圧縮コイルばね１００は、弁部材２９０がハウジング２８０の上壁２８７に当接した状態でも弁部材２９０に上向きのばね力を作用させるように設定されるとよい。このように設定されることにより、大径部１０１又は小径部１０２がずれることによってハウジング２８０による保持又は弁部材２９０による保持が解除されることが防止される。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2017089680.tif 000008
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2017089680.tif 000009