(57)【要約】【課題】蒸発燃料の発生源を冷却することにより、効率的に蒸発燃料の発生を抑える燃料冷却装置を提供する。【解決手段】燃料冷却装置は、燃料タンク内の燃料の冷却を行う冷却器を有する。冷却器は少なくとも一部が燃料タンクの燃料液面に接するように配置される。冷却器のうち燃料液面に接する部分は燃料液面上を浮くことが可能であることが好ましい。このように燃料冷却装置を構成し、蒸発燃料が発生する部分である燃料液面を冷却することで、燃料タンク内の燃料を効率的に冷却することができ、蒸発燃料の発生を抑えることが可能となる。【選択図】図２
2009185776.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンク内の燃料の冷却を行う冷却器を有する燃料冷却装置であって、
前記燃料タンク内の燃料液面を冷却する冷却器を備えることを特徴とする燃料冷却装置。
【請求項２】
前記冷却器は、冷却処理が可能な冷却駆動部と、前記冷却駆動部と接続されかつ前記燃料液面上に浮く部材により構成される冷却部と、前記冷却駆動部内及び前記冷却部内を流通する冷媒と、を備え、
前記冷却駆動部は前記冷媒を冷却するとともに前記冷媒を前記冷却部へ循環させ、
前記冷却部は前記燃料液面上に設置される請求項１に記載の燃料冷却装置。
【請求項３】
前記燃料タンク内に設置され、燃料の温度を計測する温度センサをさらに有し、
前記冷却器は前記温度センサでの計測温度が第１の温度以上の場合に冷却処理を行う請求項１または２に記載の燃料冷却装置。
【請求項４】
前記冷却器に電力を供給する外部電源をさらに有し、
前記冷却器は、前記外部電源により駆動される請求項１乃至３のいずれか一項に記載の燃料冷却装置。
【請求項５】
モータ及び前記モータを駆動するための充電可能なバッテリを有するハイブリッド車両に適用され、
前記冷却器は、前記バッテリにより駆動される請求項１乃至４のいずれか一項に記載の燃料冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料の冷却を行う燃料冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の車両に装備される燃料タンクにおいては、燃料タンク内で発生する蒸発燃料を低減するために、燃料タンク内の冷却が行われている。例えば、特許文献１には、燃料タンクの底部に燃料を冷却する冷却手段を配置することで、燃料タンクの冷却を行う技術が記載されている。その他にも、本発明に関連のある技術が特許文献２、特許文献３に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１３０２７０号公報
【特許文献２】特開２００２−３４９３６１号公報
【特許文献３】特開平１１−０９３７８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、蒸発燃料は燃料の液面において発生する。したがって、燃料タンクの底部で燃料の冷却を行った場合でも、燃料の液面部分で熱が吸収された場合には、蒸発燃料が発生することになる。特に、燃料タンク内に貯蔵する燃料が多い場合には、燃料の液面部分にまで冷気が伝わらず、この傾向が顕著となる。特許文献１乃至３には、上述の問題は何ら検討されていない。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、蒸発燃料の発生源を冷却することにより、効率的に蒸発燃料の発生を抑える燃料冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの観点では、燃料タンク内の燃料の冷却を行う冷却器を有する燃料冷却装置であって、前記燃料タンク内の燃料液面を冷却する冷却器を備えることを特徴とする。
【０００７】
上記の燃料冷却装置は、燃料タンク内の燃料の冷却を行う冷却器を有する。冷却器は少なくとも一部が燃料タンクの燃料液面に接するように配置される。冷却器のうち燃料液面に接する部分は燃料液面上を浮くことが可能であることが好ましい。このように燃料冷却装置を構成し、蒸発燃料が発生する部分である燃料液面を冷却することで、燃料タンク内の燃料を効率的に冷却することができ、蒸発燃料の発生を抑えることが可能となる。
【０００８】
上記の燃料冷却装置の一態様は、前記冷却器は、冷却処理が可能な冷却駆動部と、前記冷却駆動部と接続されかつ前記燃料液面上に浮く部材により構成される冷却部と、前記冷却駆動部内及び前記冷却部内を流通する冷媒と、を備え、前記冷却駆動部は前記冷媒を冷却するとともに前記冷媒を前記冷却部へ循環させ、前記冷却部は前記燃料液面上に設置されることを特徴とする。
【０００９】
この態様では、冷却器は冷却駆動部と冷却部と冷媒とを構成要素として含む。冷却駆動部は内部の冷媒を冷却することが可能な装置であり、冷却した冷媒を冷却部へ循環させる。冷却駆動部と冷却部とはビニール製やゴム製のホース等で接続される。冷却部は、燃料液面上を浮遊することができる部材であり、冷却駆動部により冷却された冷媒を介して下部の燃料液面の冷却を行う。このようにすることで、蒸発燃料が発生する部分である燃料液面を冷却することができ、効率的に蒸発燃料の発生を抑えることが可能となる。
【００１０】
上記の燃料冷却装置の他の一態様は、前記燃料タンク内に設置され、燃料の温度を計測する温度センサをさらに有し、前記冷却器は前記温度センサでの計測温度が第１の温度以上の場合に冷却処理を行うことを特徴とする。この態様では、燃料冷却装置は、温度センサをさらに有する。温度センサは燃料タンク内の燃料温度を計測することが可能なセンサである。温度センサは、燃料液面部分の温度が計測可能な位置に配置されるのが好ましい。冷却器は、温度センサでの計測温度が第１の温度以上の場合に冷媒の冷却を実行する。ここで、第１の温度は、蒸発燃料の発生が比較的少ない範囲内の任意の温度に設定することが可能である。第１の温度を適切に設定することで、冬期や夜間等の燃料タンク内の燃料が低温の場合には冷却処理を省くことで、電気エネルギーの消費を抑えることができ、より効率的に蒸発燃料の発生を抑制することが可能となる。
【００１１】
上記の蒸発燃料装置の他の一態様は、前記冷却器に電力を供給する外部電源をさらに有し、前記冷却器は、前記外部電源により駆動されることを特徴とする。この態様では、蒸発燃料装置は、電力を外部から取り込み可能な外部電源を有する。これにより、車両が駐車中において、冷却器は外部電源から供給される電気を用いて稼働することができる。したがって、車両が駐車中においても、燃料タンク内の燃料の冷却を行うことができ、蒸発燃料の発生を抑えることが可能となる。
【００１２】
上記の蒸発燃料装置の他の一態様は、モータ及び前記モータを駆動するための充電可能なバッテリを有するハイブリッド車両に適用され、前記冷却器は、前記バッテリにより駆動されることを特徴とする。この態様では、蒸発燃料処理装置は、プラグインハイブリッド車両などのハイブリッド車両に好適に適用される。そして、冷却器は、ハイブリッド車両が有するバッテリを流用することにより冷媒の冷却を実行する。即ち、冷却装置をバッテリの電気により駆動させる。このようにすることで、車両の走行中においても、燃料の冷却を実行することができる。特に、上述した停止中における燃料の冷却処理と組み合わせることで、バッテリの消費を減らしつつ蒸発燃料の発生を抑えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
【００１４】
［蒸発燃料処理装置の構成］
まず、本発明の燃料冷却装置を適用した蒸発燃料処理装置について説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る蒸発燃料処理装置の構成の一例を示す図である。図１において、破線は信号の流れを示す。図１に示すように、蒸発燃料処理装置１００は、主に、燃料タンク１０とキャニスタ２６とを備えている。燃料タンク１０には、タンク内圧を測定するためのタンク内圧センサ１２が設けられている。タンク内圧センサ１２は、大気圧に対する相対圧としてタンク内圧を検出し、その検出値に応じた出力を発生するセンサである。また、燃料タンク１０の内部には、燃料の液面を検出するための液面センサ（不図示）が配置されている。さらに、燃料タンク１０には、冷却器８が接続されている。冷却器８についての詳細は後述する。
【００１６】
燃料タンク１０には、エバポ通路２０が接続されている。エバポ通路２０は、燃料タンク１０で発生した蒸発燃料（エバポガス）をキャニスタ２６へ送るための通路である。エバポ通路２０は、その途中に封鎖弁ユニット２４を備えており、その端部においてキャニスタ２６に連通している。したがって、封鎖弁ユニット２４は、図示しない封鎖弁とリリーフ弁を備えている。封鎖弁は、無通電の状態で閉弁し、外部から駆動信号が供給されることにより開弁状態となる常時閉タイプの電磁弁である。リリーフ弁は、燃料タンク１０側の圧力がキャニスタ２６側の圧力に比して十分に高圧となった場合に開弁する正方向リリーフ弁と、その逆の場合に開弁する逆方向リリーフ弁とからなる機械式の双方向逆止弁である。
【００１７】
キャニスタ２６は、パージ孔３２を備えている。パージ孔３２には、パージ通路３４が連通している。パージ通路３４は、キャニスタ２６で貯蔵してあるエバポガスをエンジンの吸気通路３８へ送るための通路である。パージ通路３４は、その途中にパージ弁３６を備えると共に、その端部において吸気通路３８に連通している。吸気通路３８には、主に、通過する吸気を浄化するエアフィルタ４０と、吸入空気量を検出するエアフロメータ４２と、図示しないスロットルバルブと、が設けられている。
【００１８】
キャニスタ２６の内部は、活性炭などの吸着材で充填されている。エバポ通路２０を通って流入してきた蒸発燃料は、その吸着材に吸着される。キャニスタ２６は、また、大気孔５０を備えている。大気孔５０には負圧ポンプモジュール５２を介して大気通路５４が連通している。大気通路５４は、その途中にエアフィルタ５６を備えている。大気通路５４の端部は、燃料タンク１０の給油口５８の近傍において大気に開放されている。
【００１９】
ＥＣＵ６０は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などを備える。ＥＣＵ６０は、車両の駐車中において経過時間（ソーク時間）を計数するためのソークタイマを内蔵している。ＥＣＵ６０には、上述した冷却器８、タンク内圧センサ１２、負圧ポンプモジュール５２、或いは封鎖弁ユニット２４と共に、リッドオープナー開閉スイッチ６４が電磁的に接続されている。また、リッドオープナー開閉スイッチ６４には、ワイヤーによりリッド手動開閉装置（不図示）が連結されている。リッドオープナー開閉スイッチ６４は、給油口５８を覆うリッド（車体の蓋）６８のロック機構であり、ＥＣＵ６０からリッド開信号が供給された場合に、或いは、リッド手動開閉装置に対して所定の開動作が施された場合に、リッド６８のロックを解除する。
【００２０】
また、ＥＣＵ６０は、必要に応じ、キャニスタ２６内の蒸発燃料（エバポガス）のパージを行う。具体的には、ＥＣＵ６０は、パージ弁３６を開くことにより、吸気通路３８での圧力と大気通路５４の圧力との差圧（即ち、吸気負圧）に起因して、大気通路５４から大気が流入し、キャニスタ２６内の吸着材に吸着したエバポガスが離脱することとなる。そして、吸気通路３８に流入したエバポガスは、図示しないサージタンク等で貯蔵され、エンジンの燃料として利用されることになる。
【００２１】
以上のように蒸発燃料処理装置１００を構成することにより、燃料タンク１０で発生したエバポガスをエンジン燃料として効率的に利用し、処理することが可能となる。しかしながら、エンジン３の稼働の有無に依らずエバポガスは発生し続ける。したがって、車両の駐車中は、燃料タンク１０で発生したエバポガスをエンジンの燃料として消費することができない。一方、キャニスタ４はエバポガスを貯蔵できる容量に限界があるため、キャニスタ４内だけではエバポガスを貯蔵しきれなくなる場合がある。そこで、本実施形態に係る蒸発燃料処理装置１００では、次に説明するように冷却器８を含む燃料冷却装置を構成することで上述の課題の解決を行う。
【００２２】
［燃料冷却装置］
次に、本実施形態に係る燃料冷却装置について説明する。図２は、本実施形態に係る燃料冷却装置の概略構成の一例を示すブロック図である。燃料冷却装置２００は、燃料タンク１０と、冷却器８と、外部電源９と、温度センサ７とを構成要素として含む。
【００２３】
冷却器８は、電気により冷気を発生させ、燃料タンク１０内の燃料３の冷却処理を行う装置である。冷却器８は、冷却駆動部１５と、ホース６と、冷却部５と、冷媒４と、を有する。
【００２４】
冷却駆動部１５は、冷媒４を冷却し、ホース６を介して冷却部５へ冷却された冷媒を循環させる要素である。冷却駆動部１５は、後述する外部電源９から供給される電気により駆動が可能である。
【００２５】
冷却部５は、燃料タンク１０内の燃料３を冷却するための部材であり、燃料３の表面上に浮遊するように設置される。冷却部５は、燃料３の液面上を浮くことが可能なようにアルミや樹脂性の軽い容器で構成されており、内部に冷媒４を有する。
【００２６】
冷媒４は、冷却器８内、即ち冷却駆動部１５及び冷却部５内を循環する液状または気体状の媒体である。そして冷却駆動部１５と冷却部５とを接続するホース６を介して、冷媒４は冷却駆動部１５で発生した冷気を冷却部５へ運ぶ。なお、冷却駆動部１５及び冷媒４は、例えば客室の冷房に用いるエアコンのコンプレッサ等で実現することができる。または、燃料冷却装置２００専用の装置を設置して実現してもよい。
【００２７】
外部電源９は、冷却器８へ電力を供給するためのプラグであり、主に車両の駐車中にコンセントに差し込むことにより電力を冷却駆動部１５へ供給することが可能となる。
【００２８】
温度センサ７は、燃料タンク１０内の燃料３に接するように冷却部５の表面上に設置され、燃料３の温度を計測するセンサである。温度センサ７で計測された値は冷却駆動部１５へ送信される。温度センサ７は、燃料３の表面温度を計測可能なように設置されるのが好ましい。温度センサ７で検出した温度に基づき、冷却駆動部１５は冷却処理の調整をする。
【００２９】
なお、上述の燃料冷却装置２００の構成は一例であり、本発明が適用可能な構成はこれに限られない。例えば、温度センサ７は、必ずしも冷却部５に接着している必要はなく、例えば燃料タンク１０の側面に接着して設置されていてもよい。また、冷却器８において、冷却駆動部１５と冷却部５とが一体になって構成されていてもよい。この場合、ホース６は用いず、冷却器８は燃料３の表面上に浮かんだ状態で設置される。
【００３０】
以上のように燃料冷却装置２００を構成することにより、エバポガスの発生を抑制することが可能となる。これについて詳しく説明する。エバポガスは、燃料３が蒸発することにより発生する。そして、燃料３の蒸発は、通常、燃料タンク１０内の燃料３の表面上、即ち、燃料３が空気と接する上面部分（以後、「燃料液面」と呼ぶ。）で発生する。また、一般に、蒸発は、液体の温度が高かったり、表面張力が低かったりするほど早く進行する。したがって、燃料３の表面上に冷却部５を設置し、燃料液面を冷却し、液面付近での燃料３の温度（以後、「表面温度」と呼ぶ。）を下げることでエバポガスの発生を低減することができる。そして、エバポガスの発生を低減することにより、キャニスタ内で貯蔵すべきエバポガスを減らすことができ、発生したエバポガスを限られた容量のキャニスタで処理することが可能となる。よって、結果として、燃料冷却装置２００は、燃費の向上及びエミッション悪化の防止を実現することができる。
【００３１】
次に、車両の停車中における冷却器８による冷却処理の具体例を示す。図３に、車両の停車中における燃料３の時間経過に伴う温度変化のグラフの一例を示す。グラフ縦軸の燃料温度は、温度センサ７で計測した温度であり、主に表面温度を表す。横軸の時間は、夏期における一日の時間を表し、主に時間帯Ａは朝、時間帯Ｂは日中、時間帯Ｃは夜の各時間帯に該当する。
【００３２】
線７０ｘは、冷却器８を設置しない場合（以後、「比較例」と呼ぶ。）における燃料温度の変化を示し、線７０ｙは、図２のように燃料冷却装置２００を構成した場合（以後、「実施例」と呼ぶ。）における燃料温度の変化を示す。
【００３３】
図３のグラフに示すように、燃料温度が一定温度Ｋ（以後、「第１の温度」と呼ぶ。）以下の時間帯、即ち時間帯Ａ及び時間帯Ｃにおいて、実施例の冷却器８は冷却処理を行っていないため、比較例と実施例とでの燃料温度の変化はほぼ等しくなる。第１の温度Ｋは、燃料３の蒸発が発生しにくい温度の範囲内（例えば摂氏３０度）に設定するのが好ましい。これにより、燃料温度が低温の場合には冷却処理を省くことで、電気エネルギーの消費を節約ことができる。
【００３４】
燃料温度が第１の温度Ｋ以上である時間帯、即ち、時間帯Ｂにおいて、比較例では、燃料温度が第１の温度Ｋ以上に達し、燃料タンク１０内でエバポガスが発生しやすい環境となる。また、エンジン停止中においては、キャニスタに貯蔵できる容量にも限界があり、エバポガスを燃料として消費することができない。
【００３５】
一方、時間帯Ｂにおいて、実施例の冷却器８は冷却処理を開始することにより、冷却器８内の冷媒４が冷却される。そして、冷媒４が冷却器８を循環することにより、燃料冷却装置２００は、燃料３の表面温度の上昇を防ぐことができ、エバポガスの発生も低減することができ、燃費の向上やエミッション悪化を抑制することができる。
【００３６】
［変形例］
上述の実施形態において、燃料冷却装置２００は、車両の駐車中において外部電源９により冷却器８が電力の供給を受けることで冷却処理を実行していた。一方、燃料冷却装置２００をハイブリッド車両やプラグインハイブリッド車両などのエンジンの間欠運転を行う車両に対し適用した場合、車両はエンジンによる走行（以後、「エンジン走行」と呼ぶ。）とモータによる走行（以後、「ＥＶ走行」と呼ぶ。）とを切り替えて走行する。特に、燃料冷却装置２００をプラグインハイブリッド車両に適用した場合、車両は、上述の走行モードのうち、ＥＶ走行を行う比率が高い。しかし、車両がＥＶ走行を行っている場合には、吸気負圧が発生しないため、パージを行うことができない。また、エンジンも稼働していないため、エバポガスを燃料として消費することができない。一方で、エンジン３の稼働の有無に依らずエバポガスは発生し続けるため、キャニスタ４内だけではエバポガスを貯蔵しきれなくなる場合がある。
【００３７】
よって、変形例においては、以下に示すように、車両の駆動中（ＥＶ走行、エンジン走行を問わない。以下同じ。）においても、燃料タンク内の燃料を冷却することにより、エバポガスの発生を防ぐように燃料冷却装置を構成している。
【００３８】
図４に、変形例に係る燃料冷却装置の概略構成の一例を示す。燃料冷却装置２００ａは、プラグインハイブリッド車両などのハイブリッド車両に適用され、バッテリ１０１を備える。バッテリ１０１は、ハイブリッド車両が備えるモータを駆動するための電源として機能することが可能に構成された充電可能な蓄電池である。また、バッテリ１０１は、外部電源９から供給された電気、または走行によりモータで発生した電気の充電を行う。したがって、変形例におけるバッテリ１０１は、モータの駆動用と冷却器８の駆動用とを兼用している。
【００３９】
燃料冷却装置２００ａは、バッテリ１０１を構成要素に含むことにより、バッテリ１０１が充電した電気を用いて、車両の駆動中に冷却処理を実行することが可能となる。これにより、駐車中のみならず走行中においてもエバポガスの発生を抑制することができ、ハイブリッド車両等のようにエンジンの間欠運転を行う車両においてもエバポガスの排出によるエミッション悪化や燃費の悪化を防ぐことが可能となる。なお、上述の燃料冷却装置２００ａの構成は一例であり、本発明が適用可能な構成はこれに限られない。例えば、ＥＣＵ６０が冷却器８を駆動可能なように構成してもよい。この場合、温度センサ７の出力値は冷却器８または温度センサ７から直接にＥＣＵ６０へ送信され、その出力値に基づきＥＣＵ６０は冷却器８による冷却処理を制御する。
【００４０】
次に、車両の駆動中における冷却器８による冷却処理の具体例を示す。図５に、車両の駆動中における燃料３の時間経過に伴う温度変化のグラフの一例を示す。線７１ｘは比較例における燃料温度の変化を示し、線７１ｙは変形例における燃料温度の変化を示す。
【００４１】
車両の駆動直後は、車両の駆動による燃料３の温度上昇が少ない。したがって、燃料温度が第１の温度Ｋ以下である時間帯Ｄにおいて、変形例のＥＣＵ６０は、冷却器８を駆動させず、比較例と実施例とでの燃料温度の変化はほぼ等しくなる。
【００４２】
次に、時間帯Ｅにおいて、比較例では、駆動による車両内の熱の発生に伴い燃料タンク１０も暖められ、燃料３の表面温度が第１の温度Ｋ以上になっている。この場合、実施例のＥＣＵ６０は、冷却器８を駆動させることにより、燃料３の表面温度の上昇を抑える制御を行う。これにより、車両の駆動中においても、効率的に燃料３の表面温度の上昇を抑え、エバポガスの発生を低減することができる。また、前述の実施例における車両停止中での燃料液面の冷却処理と組み合わせて適用することで、走行開始時の表面温度を低くすることができるため、走行中の冷却処理の負担を軽減することができ、バッテリの消費を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】蒸発燃料処理装置の概略構成を示す図である。
【図２】燃料冷却装置の概略構成を示す図である。
【図３】車両の駐車中における燃料温度の時間変化を表すグラフである。
【図４】変形例に係る燃料冷却装置の概略構成を示す図である。
【図５】車両の駆動中における燃料温度の時間変化を表すグラフである。
【符号の説明】
【００４４】
３  燃料
４  冷媒
５  冷却部
６  ホース
７  温度センサ
８  冷却器
９  外部電源
１０  燃料タンク
１５  冷却駆動部
６０  ＥＣＵ
１００  蒸発燃料処理装置
１０１  バッテリ
２００、２００ａ  燃料冷却装置
【図１】
2009185776.tif 000003
【図２】
2009185776.tif 000004
【図３】
2009185776.tif 000005
【図４】
2009185776.tif 000006
【図５】
2009185776.tif 000007