JPH07139725A - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 キャニスタによる蒸発燃料の処理能力が大き
い燃焼装置の提供。 【構成】 燃焼室１０と，燃料タンク２０と，燃料吸着
剤３１を有するキャニスタ３０とを有する燃焼装置１で
ある。キャニスタ３０と大気とを連通する大気通路６３
には，燃焼室１０の排気ガス８３を導入する熱交換器４
０が取付けられている。なお，燃料タンク２０とキャニ
スタ３０とを結ぶ第１通路６１に第１開閉弁５１を，燃
焼室１０とキャニスタとを結ぶ第２通路６２に第２開閉
弁５２を，大気通路６３に第３開閉弁５３を挿入し，燃
焼室１０の作動時，燃焼室１０の停止時，燃料タンク２
０への燃料補給時，のそれぞれの場合に応じて適宜開閉
弁５１〜５３を開閉することが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，車両などに用いる液体
燃料式燃焼装置に関するものであり，特にキャニスタの
吸着燃料を効率良くパージすることのできる燃焼装置に
関する。

【０００２】

【従来技術】昨今は環境保全が重大な関心事となり，車
載燃料の蒸発発散に対する抑制の要求が強くなってい
る。そのため，燃料タンクにはキャニスタが設けられ，
タンクの蒸発燃料を吸着剤で吸着し，車外に漏洩しない
ようにするなどの手段が取られている。そして，キャニ
スタに吸着された燃料は再びパージされ，燃焼するなど
の処置が施される。

【０００３】一方，車両用の暖房用として，即熱性に優
れた燃焼式ヒータが用いられている。この燃焼式ヒータ
は，燃料タンクから供給された燃料油を加圧してノズル
より高速噴出させて燃焼し，その発熱を車室内空気と熱
交換して車内暖房を行なうものである。そして，その燃
料タンクにはキャニスタが取付けられており，燃料タン
クの空虚部で発生した蒸発燃料はキャニスタに吸着され
る。また，このキャニスタは大気と連通しており，送風
機等によって流入する通気にのせて上記吸着燃料をパー
ジし，パージ燃料を含むキャニスタの排気は，燃焼式ヒ
ータの燃焼室で燃焼される。

【０００４】

【解決しようとする課題】しかしながら，キャニスタを
具備する従来の燃焼装置の蒸発燃料の処理には次のよう
な問題点がある。それは，キャニスタに導入される通気
によって排出する燃料パージの能力が不充分なことであ
る。

【０００５】キャニスタの燃料パージ能力が低いと燃料
吸着剤に吸着燃料が残留し，この残留燃料により次のサ
イクルにおけるキャニスタの吸着力が低下する。その結
果，繰り返し作動時のキャニスタの蒸発燃料の処理能力
は低くなる。特に冬期などのように，大気温度が低いほ
どキャニスタのパージ能力は低下する。本発明はかかる
従来の問題点に鑑みて，キャニスタによる蒸発燃料の吸
着能力及びそのパージ能力が高く，外部に漏洩する蒸発
燃料が少ない燃焼装置を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題の解決手段】本発明は，燃焼室と，燃焼室に液体
燃料を供給する燃料タンクと，燃料吸着剤を収容するキ
ャニスタとを有する燃焼装置であって，上記燃料タンク
の空虚部はキャニスタを介して大気と連通し，また上記
燃焼室はキャニスタを介して大気と連通しており，一
方，上記キャニスタと大気とを連通する大気通路には，
燃焼室の排気ガスを導入し，上記大気通路の通気を暖め
る熱交換器が取付けられていることを特徴とする燃焼装
置にある。

【０００７】本発明において最も注目すべきことは，キ
ャニスタと大気とを連通する大気通路に熱交換器を取付
けたことであり，該熱交換器は燃焼室の排気ガスを導入
し大気通路の通気を暖める熱交換器である。上記におい
て燃料タンクの空虚部とは，燃料が充填されることのな
い燃料タンク内の部位であり，例えば燃料タンクの上部
などである。

【０００８】なお，燃料タンクの空虚部とキャニスタと
を結ぶ第１通路には第１開閉弁を挿入し，該第１開閉弁
は燃料タンクに燃料を供給する場合にのみ開路すること
が好ましい。その理由は次に述べる通りである。燃料タ
ンクに燃料を供給する場合には，給油口が開放され燃料
タンクは大気と連通しており，蒸発燃料を含んだ空虚部
の内気が外部に洩れる恐れがある。しかし上記構成で
は，このとき第２開閉弁が開路しており，キャニスタと
燃料タンクとの間は連通しているから，燃料タンクの上
記内気はキャニスタに進入する。そのため蒸発燃料はキ
ャニスタの燃料吸着剤に吸着され，燃料タンクから蒸発
燃料が大気に排出（エバポエミッション）されるのが抑
制される。

【０００９】なお，燃料タンクからキャニスタに向かう
通気の流れを促進するために，送風機などを通路に設け
ると更に好適である。次に，燃料タンクに燃料を供給し
ない場合であるが，この場合は，燃料タンクは閉じられ
ており，蒸発燃料を含んだ燃料タンクの内気が外部に洩
れるおそれはない。そしてこの場合には，第１開閉弁が
閉じられているから，キャニスタの吸着によって燃料タ
ンクの燃料蒸発を促進することはない。またキャニスタ
から吸着燃料をパージし，吸着燃料を含むキャニスタ内
気を，燃焼室に導入して吸着燃料を燃焼することができ
る。なお，このときキャニスタから燃焼室に向かう通気
の流れを促進するために，送風機などを通路に設けると
更に好適である。

【００１０】更に，第１開閉弁を設ける上記構成に加え
て，燃焼室とキャニスタとを通ぶ第２通路に第２開閉弁
を挿入すると共に大気通路に第３開閉弁を挿入し，燃焼
動作時には第１開閉弁を閉路すると共に，第２，第３開
閉弁を開路し，燃焼停止時には第１〜第３開閉弁を全て
閉路し，燃料タンクに燃料を供給する場合には，第１，
第３開閉弁を開路し第２開閉弁を閉路すると更に好適で
ある。その理由は以下に述べる通りである。

【００１１】燃焼室の燃焼動作時においては，第１開閉
弁が閉じており，燃料タンクとキャニスタとの間は遮断
され，一方大気とキャニスタとが連通している（第３開
閉弁，開）。また，キャニスタと燃焼室とは連通（第２
開閉弁，開）している。従って，大気からキャニスタに
通気が導入され，キャニスタに導入されたこの通気は，
キャニスタからパージされた吸着燃料を含むキャニスタ
排気として燃焼室に導入される。そして燃焼室において
パージされた吸着燃料を燃焼処理することができる。

【００１２】次に，燃焼室の燃焼停止時においては，第
１〜第３開閉弁は全て閉じられている。従って，蒸発燃
料が大気に排出（エバポエミッション）されることはな
く（第３開閉弁，閉），また，停止した燃焼室に，燃料
を含んだキャニスタの排気が導入される不具合もなく
（第２開閉弁，閉），また，キャニスタが蒸発燃料を吸
着し，これによって更に燃料タンクの燃料蒸発を促進す
るといった不具合も生じない（第１開閉弁，閉）。

【００１３】また，燃料タンクへの燃料補給時において
は，第１，第３開閉弁を開路することにより，燃料タン
クからキャニスタを経て大気に至る流路を形成し，燃料
タンクの蒸発燃料をキャニスタに吸着させることができ
る。同時に，上記流路が形成されることにより燃料タン
クのキャップ等から外部へ流出するエバポエミッション
を抑制することができる。なお，燃料タンクからキャニ
スタを経て大気に至る通気の流れを促進するため，送風
機などを上記流路に設けると更に好適である。

【００１４】なお，上記構成における第２通路は，キャ
ニスタと第１開閉弁とを結ぶ第１通路の途中から分岐し
て燃焼室に連通してもよい。そして，第２開閉弁は燃焼
室に連通する分岐通路に挿入する。上記のように，第２
通路を構成すれば，第１通路と第２通路の一部は共通管
路となる（キャニスタと分岐点の間）から，管路長が短
くなり，管部材が少なくて済むからである。

【００１５】

【作用及び効果】本発明の燃焼装置においては，キャニ
スタと大気とを連通する大気通路には，熱交換器が取付
けられている。そして，燃焼室の燃焼動作時には，排気
ガスを熱交換器に導入することにより大気通路の大気を
暖めることができる。一方，キャニスタに導入される通
気の温度が上昇すると，燃料吸着剤に吸着された燃料の
パージは，より促進される。その結果，キャニスタから
燃焼室に導入されて燃焼処理される蒸発燃料の量が増大
し，一方，パージ量が増大することにより再生された燃
料吸着剤の吸着能力は大幅に向上する。即ち，キャニス
タにおける吸着能力と吸着燃料の処分能力とが共に向上
し，トータルとして蒸発燃料の処理能力が大幅に向上す
る。

【００１６】また，上記熱交換器の熱源として，燃焼室
の排気ガスの熱エネルギーを有効利用するから，極めて
省エネルギーの熱交換器を構成することができる。上記
のように，本発明によれば，キャニスタによる蒸発燃料
の吸着能力及びパージ能力が高く，外部に漏洩する蒸発
燃料が少ない燃焼装置を提供することができる。

【００１７】

【実施例】

実施例１ 本発明の実施例にかかる燃焼装置について図１〜図４を
用いて説明する。本例は，図１に示すように，燃焼室１
０と，燃焼室１０に液体燃料８１を供給する燃料タンク
２０と，燃料吸着剤３１を収容するキャニスタ３０とを
有する燃焼装置１である。燃料タンク２０の空虚部２１
は，キャニスタ３０を介して大気部８２と連通し，また
燃焼室１０はキャニスタ３０を介して大気部８２と連通
している。一方，キャニスタ３０と大気部８２とを連通
する大気通路６３には，燃焼室１０の排気ガス８３を導
入し，上記大気通路６３の通気を暖める熱交換器４０が
取付けられている。

【００１８】また，燃料タンク２０の空虚部２１とキャ
ニスタ３０とを結ぶ第１通路６１には，第１開閉弁５１
が挿入されており，第１開閉弁５１は燃料タンク２０に
燃料を供給する場合にのみ開路する。そして，燃焼室１
０とキャニスタ３０とを結ぶ第２通路６２には，第２開
閉弁５２が挿入されており，上記大気通路６３には，第
３開閉弁５３が挿入されている。

【００１９】燃焼室１０が燃焼動作する場合には，第１
開閉弁５１を閉路すると共に第２，第３開閉弁５２，５
３を開路する。また燃焼室の燃焼停止時には，第１〜第
３開閉弁５１〜５３を全て閉路する。そして燃料タンク
２０に燃料８１を補給する場合には，燃焼室１０の作動
状態にかかわりなく，第１，第３開閉弁５１，５３を開
路し，第２開閉弁５２を閉路する。

【００２０】以下それぞれについて説明する。本例は車
両暖房用の燃焼装置１である。燃焼室１０は，図示しな
い点火装置や触媒ヒータを有し，車室内空気と熱交換を
行なう暖房用の熱交換器（図示せず）を有している。

【００２１】また，燃焼室１０の排気通路６４は熱交換
器４０を経て第２大気部８２１に連通している。熱交換
器４０は，図２に示すように，キャニスタ３０の大気通
路６３に取付けられており，図３に示すように，大気通
路６３内に突出する多数のフィン４１を有している。上
記フィン４１は，大気通路６３の通気８０と広い面積で
接触し，排気ガス８３から伝達された熱により通気８０
を加熱する。また，熱交換器４０の排気通路４２は，大
気通路６３をらせん状に旋回し，排気ガス８３の有する
熱エネルギーを効率良く伝達する。図２において符号４
３は，排気通路４２の通路壁である。

【００２２】一方，図１に示すように，キャニスタ３０
の大気通路６３の反対側３０１は，第１通路６１を介し
て燃料タンク２０の空虚部２１に連結されており，第１
通路６１には第１開閉弁５１と第１送風機５７が挿入さ
れている。そして，第１通路６１における第１開閉弁５
１とキャニスタ３０との中間位置から分岐通路６２０が
形成され燃焼室１０に連結されている。第２通路６２を
構成する上記分岐通路６２０には，第２開閉弁５２と第
２送風機５８が挿入されている。

【００２３】一方，燃料タンク２０は，図１に示すよう
に，密閉構造の容器であり，燃料補給用の給油口２２を
有している。燃料ポンプ２３は，燃料タンク２０の内部
に取付けられており，燃料配管２３１を介して燃料８１
を燃焼室１０に供給する。

【００２４】上記燃料タンク２０の給油口２２は，図４
に示すような構造を有しており，燃料タンク２０への装
着時においては大気から燃料タンク２０の内部（空虚部
２１）に対してのみ空気を流入させることができる。即
ち，給油口２２の上部には，一面を大気に接し，他面を
空虚部２１に接するダイヤフラム２４と，空虚部２１と
大気とを連通することのできる連通路２５と，連通路２
５を開閉する弁部材２６と，弁部材２６と上記ダイヤフ
ラムとを連結する連結部材２６１と，上記弁部材２６を
大気側に向かって押圧し連通路２５を閉路するためのス
プリング２６２とを有している。

【００２５】そして，空虚部２１の内圧が大気圧より低
下すれば，ダイヤフラム２４の変形によって連結部材２
６１を押し下げ，弁部材２６は，連通路２５を開路す
る。その結果，外気が流入し燃料タンク２０の内部はほ
ぼ大気圧に常時保持することができると共に，燃料タン
ク２０の内気は外部に流出しない。図４において，符号
２６３は，スプリング２６２の強さを調整する調整ボル
トである。

【００２６】また，図１に示すように，燃焼室１０，第
１〜第３開閉弁５１〜５３，第１，第２送風機５７，５
８，燃料ポンプ２３は，電子制御装置（ＥＣＵ）５０に
電気的に接続されており，ＥＣＵ５０はこれらの部材を
制御する。次に上記ＥＣＵ５０を用いた燃焼装置１の制
御動作及びその作用について説明する。

【００２７】燃焼室１０の燃焼動作時においては，燃料
ポンプ２３が作動すると同時に第２，第３開閉弁５２，
５３を開路し，第１開閉弁５１を閉路する。そして第２
送風機５８を作動させ，大気部８２からキャニスタ３０
を経て燃焼室１０に至る通気の流れを発生させる。その
結果，大気部８２から流入した通気は，キャニスタ３０
の燃料吸着剤３１から燃料をパージし，燃料を含む混合
気として燃焼室１０に流入し，燃焼室１０においてパー
ジされた燃料を燃焼させることができる。

【００２８】一方，燃焼室１０の排気ガス８３は，熱交
換器４０において，大気通路６３を通る上記通気を効率
的に加熱する。すなわち，図２，図３に示すように，大
気通路６３に向けて突設された熱交換器４０のフィン４
１が，大気通路６３の通気を加熱する。

【００２９】次に，燃焼室１０の燃焼停止時において
は，第１〜第３開閉弁５１〜５３を全て閉路する。その
結果，キャニスタ３０及び燃料タンク２０から発生する
蒸発燃料の外部への漏洩は，全て遮断される。また，燃
料タンク２０に燃料を補給する場合には，第２開閉弁５
２を閉路し，第１，第３開閉弁５１，５３を開路する。
同時に第１送風機５７を作動させる。

【００３０】その結果，燃料タンク２０の空虚部２１か
らキャニスタ３０を経て大気部８２に至る空気の流れが
発生する。それ故，燃料タンク２０の給油口２２を開口
しても外気は，燃料タンク２０の空虚部２１に向かって
流入し，蒸発燃料を含んだ空虚部２１内の空気８３は，
給油口２２から外部へ流出しない。

【００３１】そして，燃料タンク２０の空虚部２１にお
ける蒸発燃料は，キャニスタ３０において燃料吸着剤３
１に吸着される。なお，燃焼動作中の燃焼室１０を停止
する場合には，最初に燃料ポンプ２３を停止し，若干の
遅れ時間ΔＴをおいて第２，第３開閉弁５２，５３，第
２送風機５８，及び触媒ヒータを停止させる。その結
果，上記アフタパージ時間ΔＴの間に，消火直後に燃焼
室１０内に残留していた未燃ガスは，触媒ヒータを通過
する際に反応し燃焼させることができる。

【００３２】次に本例の燃焼装置１の効果について述べ
る。本例においては，キャニスタ３０と大気部８２とを
結ぶ大気通路６３に熱交換器４０が取付けられている。
そのため，キャニスタ３０に導入する通気が加熱され，
キャニスタ３０における吸着燃料のパージ能力が大幅に
上昇する。同時に再生されたキャニスタ３０の吸着能力
が上昇し，キャニスタの処理能力を格段に向上すること
ができる。

【００３３】また，上記熱交換器４０は，排気ガス８３
の熱エネルギーを用いるから，他に熱動力源が不要であ
り，極めて省エネルギーな熱交換器である。また，燃料
タンク２０に燃料を補給するために給油口２２を開口し
た場合には，第１送風機５７を作動させ，燃料タンク２
０の空虚部２１からキャニスタ３０を経て大気部８２に
向かう空気の流れを形成するから，燃料タンク２０のエ
バポエミッションはキャニスタ３０に吸着され，外部に
漏洩しない。上記のように，本例によれば，キャニスタ
による蒸発燃料の吸着能力及びパージ能力が高く，外部
に漏洩する蒸発燃料が極めて少ない燃焼装置を提供する
ことができる。

【００３４】実施例２ 本例は，図５に示すように，実施例１において，送風機
として１台の可逆送風機５９を用いるとともに，上記送
風機５９を第１通路６１と分岐通路６２０との分岐点６
２１とキャニスタ３０との間に挿入したもう１つの実施
例である。上記送風機５９は，正・逆両方向に風の流れ
を切換えることのできるベーン型の送風機である。

【００３５】送風機５９は燃焼室１０の燃焼動作時に
は，キャニスタ３０から燃焼室１０に向かう空気流を形
成し，燃料タンク２０の燃料補給時には，空気流の方向
を逆転させ燃料タンク２０からキャニスタ３０に向かう
空気流を形成する。その他については，実施例１と同様
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の燃焼装置の構成図。

【図２】実施例１の熱交換器の平面図。

【図３】図２の側面図。

【図４】実施例１の燃料タンクの給油口の正面図。

【図５】実施例２の燃焼装置の構成図。

【符号の説明】

１．．．燃焼装置， １０．．．燃焼室， ２０．．．燃料タンク， ３０．．．キャニスタ， ３１．．．燃料吸着剤， ４０．．．熱交換器， ５１〜５３．．．開閉弁， ６１．．．第１通路， ６２．．．第２通路， ６３．．．大気通路， ８３．．．排気ガス，

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼室と，燃焼室に液体燃料を供給する
   燃料タンクと，燃料吸着剤を収容するキャニスタとを有
   する燃焼装置であって，上記燃料タンクの空虚部はキャ
   ニスタを介して大気と連通し，また上記燃焼室はキャニ
   スタを介して大気と連通しており，一方，上記キャニス
   タと大気とを連通する大気通路には，燃焼室の排気ガス
   を導入し，上記大気通路の通気を暖める熱交換器が取付
   けられていることを特徴とする燃焼装置。
2. 【請求項２】 請求項１において，上記燃料タンクの空
   虚部とキャニスタとを結ぶ第１通路には，第１開閉弁が
   挿入されており，該第１開閉弁は燃料タンクに燃料を供
   給する場合にのみ開路することを特徴とする燃焼装置。
3. 【請求項３】 請求項２において，上記燃焼室とキャニ
   スタとを結ぶ第２通路には，第２開閉弁が挿入されてお
   り，また上記大気通路には第３開閉弁が挿入されてお
   り，上記燃焼室が燃焼動作する場合には，第１開閉弁を
   閉路すると共に第２，第３開閉弁を開路し，燃焼室の燃
   焼停止時には，第１〜第３開閉弁を全て閉路し，燃料タ
   ンクに燃料を補給する場合には，燃焼室の作動状態にか
   かわりなく第１，第３開閉弁を開路し，第２開閉弁を閉
   路することを特徴する燃焼装置。
4. 【請求項４】 請求項３において，上記第２通路は，上
   記キャニスタと第１開閉弁とを結ぶ第１通路の途中から
   分岐して燃焼室に連通しており，上記第２開閉弁は燃焼
   室に連通する上記分岐通路に挿入されていることを特徴
   とする燃焼装置。