JPH10196479A - 燃料タンク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 分離膜の損傷を防止する。 【解決手段】 燃料タンク１の内部空間４を燃料室７と
空気室６とに分離する分離膜５を具備し、該分離膜が燃
料液面に密着しつつ該燃料液面と共に上下動するように
した燃料タンクにおいて、分離膜を波形断面形状に形成
すると共に該波形の屈曲部３０に沿って延びる補強部材
３２、３６を取り付けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は燃料タンクに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】燃料タンク内で発生した蒸発燃料が大気
中に放出されるのを阻止するために、燃料タンクの上部
空間内の蒸発燃料をチャコールキャニスタに導いてチャ
コールキャニスタ内の活性炭に吸着させるようにした内
燃機関が従来から知られている。この場合、チャコール
キャニスタに導かれる蒸発燃料量が多いとチャコールキ
ャニスタの容量を大きくしなければならないため、チャ
コールキャニスタを小型化するために、燃料タンク内で
発生する蒸発燃料量をできるだけ少なくする必要があ
る。

【０００３】燃料タンク内で発生する蒸発燃料量を低減
するためには燃料タンクの上部空間に接する燃料液面の
面積を低減すればよい。そこで、ほぼ同心状をなす複数
の環状の折り目を備え、固定部を介して周縁部が燃料タ
ンク内壁面に固定され、燃料タンクの内部空間を燃料室
と空気室とに分離する分離膜を具備し、該分離膜の中央
部が燃料室内の燃料液面に密着しつつ燃料液面と共に上
下動するようにした車両用燃料タンクが公知である（米
国特許第３７０１５４０号明細書参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記燃料タンクの分離
膜には、水平方向に延在する略環状の折り目が複数形成
されている。これら折り目は予め定められた距離だけ互
いに離間しており、分離膜の鉛直断面が波形となってい
る。車両の加減速や旋回、凹凸路面走行などの影響によ
り燃料タンク内の燃料が揺動したとき、燃料タンク内を
分割している分離膜が揺動して折り目が伸縮する。この
とき、燃料室側から折り目の谷部が揺動する燃料の圧力
で凹む。また、折り目における分離膜の肉厚や断面形状
のばらつき、更には、分離膜の水平方向への大きな揺れ
により、折り目の一部が隣接する折り目を越え、結果と
して、これら折り目が互いに交錯してしまう。このよう
な折り目における分離膜の異常変形により局部的に応力
が集中する箇所が分離膜に発生し、この応力集中箇所か
ら分離膜が損傷してしまうという問題がある。本発明の
目的は分離膜の損傷を防止することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に一番目の発明によれば、燃料タンクの内部空間を燃料
室と空気室とに分離する分離膜を具備し、該分離膜が燃
料液面に密着しつつ該燃料液面と共に上下動するように
した燃料タンクにおいて、分離膜を波形断面形状に形成
すると共に該波形の屈曲部、即ち谷部または山部に沿っ
て延びる補強部材を取り付ける。これにより、分離膜の
波形の屈曲部における剛性が高まる。

【０００６】また、上記課題を解決するために二番目の
発明によれば、一番目の発明において、隣接する補強部
材を架橋部材により互いに連結する。これにより、分離
膜全体としての剛性が高まると共に補強部材間の相対運
動が制限される。また、上記課題を解決するために三番
目の発明によれば、二番目の発明において、前記架橋部
材を弾性材料から形成し、前記補強部材を互いに相対移
動可能とする。これにより、補強部材の相対運動が一定
範囲内に制限される。

【０００７】また、上記課題を解決するために四番目の
発明によれば、三番目の発明において、前記補強部材が
燃料の増減方向へ移動可能である。これにより、補強部
材が燃料液面の上下動に伴い上下動する。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１および図２を参照すると、燃
料タンク、特に、車両用燃料タンク１は、例えば金属又
は合成樹脂材料からなる上側部分２と下側部分３とを具
備する。これら上側部分２及び下側部分３はそれぞれの
フランジ部２ａ，３ａにおいて互いに気密に接続され
る。上側部分２及び下側部分３により画定される内部空
間４内には例えばポリエチレン、ナイロンのような可撓
性および燃料蒸気不透過性を備えた材料からなる分離膜
５が配置される。この分離膜５は内部空間４を上方の空
気室６と下方の燃料室７とに分離する。分離膜５はその
周縁部５ａが固定部８に固定されることにより燃料タン
ク１の内壁面に気密に固定される。即ち、本実施形態で
は分離膜５の周縁部５ａは全周にわたって、上側部分２
及び下側部分３のフランジ部２ａ，３ａ間に把持されつ
つ固定されている。また、分離膜５にはほぼ同心状に配
置された複数の環状の折り目５ｂが予め形成され、分離
膜５の縦断面形状は波形となっている。分離膜５はこれ
ら折り目５ｂに沿って変形可能であるため、分離膜５の
中央部が上下に移動でき、その結果、後述するように分
離膜５の中央部が燃料室７内の燃料液面に密着して燃料
液面と共に上下動可能となる。尚、本実施形態の折り目
５ｂはほぼ等間隔で形成されている。

【０００９】図２を参照すると、空気室６は空気室内圧
制御弁９及びエアクリーナ１０を介して大気に連通され
る。空気室内圧制御弁９は互いに並列配置された正圧リ
リーフ弁１１及び大気圧リリーフ弁１２を具備する。正
圧リリーフ弁１１は空気室６内の圧力が予め定められた
正圧を越えて上昇したときに開弁し、一方、大気圧リリ
ーフ弁１２は空気室６内の圧力が大気圧を越えて低下し
たときに開弁する。従って、空気室６内の圧力はほぼ大
気圧以上でありかつ正圧リリーフ弁１１の開弁圧よりも
低い正圧に維持されることになる。

【００１０】燃料室７には燃料注入管１３が気密に接続
される。燃料注入管１３の上端開口部１３ａには燃料キ
ャップ１４が着脱自在に取り付けられ、この上端開口部
に隣接する燃料注入管１３内には燃料キャップ１４の挿
着時に燃料キャップ１４の外周面と接触するシール部材
１５と、給油時に燃料注入管１３内に挿入される給油ノ
ズルの外周面と接触するシール部材１６と、通常ばね力
によって燃料注入管１３を遮断している蒸発燃料遮断弁
１７とが配置される。

【００１１】更に、図２を参照すると、燃料室７には上
側部分２のフランジ部２ａよりも外側に突出する下側部
分３により画定される燃料ポンプ室１８が接続される。
この燃料ポンプ室１８内には燃料ポンプ１９と、燃圧レ
ギュレータ２０と、燃料フィルタ２１とが配置されてお
り、燃料ポンプ１９から吐出された燃料は燃圧レギュレ
ータ２０により調圧された後に燃料供給管２２を介して
燃料噴射弁（図示せず）に供給される。このように燃料
室７に連通する燃料ポンプ室１８内に燃圧レギュレータ
２０を配置すると、燃料供給管２２からの燃料を各燃料
噴射弁に分配するための燃料分配管から燃料タンク１ま
で延びる燃料戻し通路を設ける必要がなくなり、しかも
シリンダヘッド付近において加熱され、一部気化した蒸
発燃料を含む燃料が燃料タンク１内に戻ることがなくな
るので燃料タンク１内における蒸発燃料の発生が抑制さ
れる。また、燃料タンク１内に燃料ポンプ１９を配置す
ることにより燃料ポンプ１９の騒音を低減することがで
きる。

【００１２】また、燃料タンク１の上側部分２に燃料室
７内へ開口する循環管２３が取り付けられる。循環管２
３は、給油時に次第に小さくなる燃料液面上方の気体を
燃料注入管１３へ解放して給油をし易くする目的で設け
られるものであるため、燃料注入管１３の出口端部１３
ｂよりも上方でありかつ固定部８の直下方で燃料室７内
へ開口する。また、燃料ポンプ室１８の上方空間１８ａ
は蒸発燃料排出管２４を介して循環管２３の上端開口部
よりも上方の燃料注入管１３に接続され、この蒸発燃料
排出管２４の上端開口部よりも上方の燃料注入管１３は
蒸発燃料パージ管２５を介して活性炭を具備したチャコ
ールキャニスタ（図示せず）に接続される。従って、燃
料室７内、燃料注入管１３内、及び燃料ポンプ室１８内
で発生した蒸発燃料は蒸発燃料排出管２４及び蒸発燃料
パージ管２５を介しチャコールキャニスタに導かれて活
性炭に吸着され、こうして蒸発燃料が大気中に放出され
るのが阻止される。この活性炭に吸着された燃料は、例
えば、機関運転状態（機関負荷）に応じて機関吸気通路
内にパージされる。

【００１３】特に、図１に示したように、下側部分３の
側壁３ｂの内壁面は全体として、固定部８から下側部材
３の底壁３に向かうにつれて内方に傾斜している。更
に、側壁３ｂの内壁面には内方に向けて突出するほぼ環
状の突出部２９が複数設けられており、従って、側壁３
ｂの内壁面は階段状断面を有することになる。その結
果、補強部材を追加することなく下側部分３の剛性を高
めることができる。

【００１４】ところで、給油をすべきときには、まず燃
料キャップ１４が燃料注入管１３の上端開口部１３ａか
ら取り外される。燃料キャップ１４が取り外されても蒸
発燃料遮断弁１７が閉弁状態に保持されているので燃料
注入管１３の上端開口部１３ａから蒸発燃料が大気に放
出されるのが阻止される。次いで、給油ノズル（図示せ
ず）が燃料注入管１３の上端開口部１３ａに挿入され、
給油ノズルの先端部により蒸発燃料遮断弁１７がばね付
勢に抗して開弁される。この場合、給油ノズルの外周面
にシール部材１５，１６が接触しているため、この場合
にも燃料注入管１３の上端開口部１３ａから蒸発燃料が
大気に放出されるのが阻止される。次いで、給油が開始
されると燃料が燃料注入管１３を介して燃料室７内に注
入される。燃料室７内の燃料量が増大するのに伴って燃
料液面が上昇し、この燃料液面の上昇に伴って分離膜５
も上昇する。

【００１５】尚、燃料室７内の燃料量が増大して燃料液
面が上昇するとき、分離膜５は燃料液面に密着した状態
に保持されるため、燃料液面上の空間がゼロ近くなるの
で給油時に燃料タンク１内で発生する蒸発燃料量を更に
低減することができる。一方、分離膜５が上昇するのに
伴って空気室６の容積が次第に小さくなり、その結果、
空気室６内の正圧が次第に上昇する。この空気室６内の
正圧は分離膜５を燃料室７に向けて付勢し、従って、分
離膜５が燃料液面に確実に密着せしめられる。尚、空気
室６内の圧力が正圧リリーフ弁１１の開弁圧を越えると
正圧リリーフ弁が開弁するため、給油時に正圧リリーフ
弁１１が一旦開弁した後は、空気室６内の圧力は正圧リ
リーフ弁１１の開弁圧にほぼ維持される。このときの燃
料室７内の圧力も正圧リリーフ弁１１の開弁圧にほぼ維
持される。

【００１６】給油時において燃料室７内の燃料液面が循
環管２３の下端開口部に達して循環管２３が遮断される
と給油ノズルの先端周りに発生している負圧が急激に増
大する。給油ノズルは給油ノズル周りの燃料注入管１３
内にこのような大きな負圧が発生すると給油作用を自動
的に停止するようになっており、このため燃料液面が高
くなって循環管２３が燃料により遮断されると給油が停
止される。従って、循環管２３の下端開口部の高さによ
って燃料室７内に注入される燃料量が定められることに
なる。本実施形態では図１に示したように、循環管２３
の下端開口部は固定部８に隣接配置されているため、燃
料液面がほぼ固定部８の高さになるまで給油が行われ
る。尚、本実施形態では分離膜５の中心面がほぼ平坦に
なるまで給油が行われる。このようにすると燃料タンク
１の内部空間４のほぼ全てを燃料室７とすることがで
き、燃料タンク１内に多量の燃料を蓄えることができ
る。給油が完了して給油ノズルが引き抜かれると蒸発燃
料遮断弁１７が再び閉弁され、次いで、燃料キャップ１
４が取り付けられる。

【００１７】機関の運転が開始されて燃料室７内の燃料
量が減少すると、それに伴って燃料室７内の燃料液面が
次第に低下する。その結果、分離膜５が燃料液面と共に
下降して分離膜５の中心面が燃料室７内に突出するよう
になる。この場合、分離膜５は燃料液面に密着した状態
に保持されつつ下降するため、給油以外のときにも燃料
タンク１内で発生する蒸発燃料量が低減される。このよ
うに燃料タンク１において発生する蒸発燃料量を極めて
少なくすることができると、チャコールキャニスタを小
型化、あるいはキャニスタ自体を設ける必要がなくな
る。分離膜５が下降するのに伴って空気室６の容積が次
第に大きくなり、その結果空気室６内の圧力が次第に低
下する。しかしながら、空気室６内の圧力が大気圧以下
となるとただちに大気圧リリーフ弁１２が開弁するので
空気室６内の圧力が負圧になることはない。従って、燃
料室７内の圧力も大気圧以上に維持されることになる。

【００１８】ところで、車両の加減速や旋回などによっ
て燃料室７内の燃料が揺動するのに伴って分離膜５が水
平方向に移動すると分離膜５に作用する大きな負荷、即
ち引っ張り応力や圧縮応力などが作用するので好ましく
ない。そこで本実施形態では、下側部分３の側壁３ｂを
下方に向かうにつれ内方に傾斜させることにより燃料液
面の位置に応じた分離膜５の位置に関わらず分離膜５の
水平方向移動を制限するようにしている。また、側壁３
ｂが突出部２９を具備しているので分離膜５が揺動した
ときに、突出部２９が内方に突出している分だけ分離膜
５が突出部２９に速やかに接触する。その結果、分離膜
５の水平方向及び上下方向の動きを更に規制することが
できる。また、突出部２９を固定部８から底壁３ｃに向
けて連続的に形成しているので隣接する一対の突出部２
９間に凹部が形成されることになる。これら凹部は下方
に向けて突出する折り目５ｂをその内部に保持し、これ
により、分離膜５の動きを更に規制することができる。
その結果、分離膜５に好ましくない大きな負荷が作用す
るのを阻止することができるので分離膜５が破損するの
を阻止することができ、従って、分離膜５の破損をより
高く防止することができる。更に、このような突出部２
９を設けると燃料室７内に形成される空気層、即ち、燃
料液面と分離膜５間の空気層の容積を極めて小さくする
ことができる。その結果、燃料室７内において発生する
蒸発燃料量を極めて少なくすることができる。

【００１９】本実施形態では、分離膜５の上面における
折り目５ｂの波形の屈曲部、特に部３０に、即ち、空気
室６側から見たときの折り目５ｂの谷部３０に、該谷部
３０に沿って延びる輪状の環状棒部材３２が取り付けら
れている。環状棒部材３２は分離膜５の谷部３０を補強
する補強部材として機能する。このように補強部材とし
て環状棒部材を谷部に取り付けたことにより、谷部の剛
性が高められるため、燃料室内において揺動する燃料が
折り目に衝突しても谷部が燃料室側から凹んでしまうこ
とが防止される。

【００２０】隣接した環状棒部材３２は、弾性材料から
作製された薄くて略平坦なシートからなる架橋部材３４
により互いに連結される。架橋部材３４は、図１および
図３に示したように湾曲しており、折り目５ｂの山部を
越えて一方の谷部３０から他方の谷部３０へと延びる。
また、架橋部材３４は、図４に示したように、分離膜５
の中央部の略中心Ｃに関して概ね対称となるように分離
膜５全体に配設される。このように架橋部材３４を配設
することにより、架橋部材３４により互いに連結された
隣り合う環状棒部材３２が、架橋部材３４の弾性作用に
より互いから離されるように付勢され、且つ、この弾性
作用が分離膜５の中央部の略中心Ｃに関して概ね対称に
作用するため、隣り合う環状棒部材３２間の距離が周方
向における位置に関係なく概ね等しく維持される。尚、
架橋部材は、特に分離膜が異常変形を起こしやすい分離
膜のコーナー部に多く配置することが好ましい。

【００２１】従って、本実施形態によれば、環状棒部材
により谷部の剛性が高められ、架橋部材により環状棒部
材が互いに近づく方向への相対移動が一定範囲内に制限
される。これにより、折り目が一部の領域で互いに近づ
き過ぎてしまったために、他の領域でその折り目が隣接
する折り目を乗り越え、結果として、これら折り目が互
いに交錯してしまうという分離膜の異常変形が防止され
る。また、架橋部材は、折り目を互いに離して分離膜を
拡げる、即ち、空気室の容積が大きくなるように付勢す
るため、分離膜が液面により密着し、燃料蒸気の発生を
更に抑制することができる。尚、架橋部材による環状棒
部材の鉛直方向、即ち、燃料の増減方向への付勢作用は
ないため、環状棒部材は鉛直方向へ移動可能である。従
って、燃料の増減に伴う分離膜の上下動は架橋部材によ
っては制限されない。

【００２２】本実施形態では、輪状の環状棒部材を用い
たが、これは本発明を制限するものではなく、直線的な
棒部材を波形の谷部に部分的に取り付け、これら環状棒
部材を架橋部材により互いに連結した構成を採用しても
同様の効果が得られる。また、環状棒部材および架橋部
材を分離膜の上面側ではなく、下面側に設けることも可
能である。しかしながら、この場合には、燃料の影響に
より物性が変わらない材料で作製した環状棒部材および
架橋部材を採用する必要がある。更に、波形の屈曲部と
しての山部に環状棒部材を設けることも可能である。

【００２３】図５には本発明の第二実施形態を示した。
本実施形態では分離膜５の上面における折り目５ｂの波
形の谷部３０に弾性を有するウレタン発泡体３６を取り
付ける。ウレタン発泡体３６は、分離膜５の谷部３０を
補強し、且つ、その弾性作用により折り目５ｂの間の距
離を周方向において概ね等しく維持できるため、第一実
施形態と同様の効果を有する。しかしながら、第一実施
形態のように架橋部材を設ける必要がないため、製造し
易く、構造も簡単であるという利点がある。本実施形態
では、谷部３０に沿って全体にウレタン発泡体３６が充
填されている。しかしながら、分離膜の重量を増大させ
ないように部分的に充填することも可能である。この場
合、折り目の間の距離を周方向において概ね等しく維持
できるようにウレタン発泡体を分離膜の中央部の略中心
に関して対称となるように配置することが必要である。

【００２４】これまで述べてきた実施形態では、固定部
８を燃料タンク１の比較的上方に設けて燃料室７内の燃
料量が減少するのに伴い分離膜５の中心面が燃料室７内
に向け突出するようにしている。しかしながら、固定部
８を燃料タンク１の比較的下方に設けて燃料室７内の燃
料量が増大するのに伴い分離膜５の中心面が空気室６内
に向け突出するようにすることもできる。このようにす
ると、分離膜５がほぼ全面にわたって燃料液面に密着す
るので燃料室７内に形成される空気層の容積を極めて小
さくすることができ、従って燃料室７内で発生する蒸発
燃料量を極めて少なくすることができる。また、分離膜
５を膨張収縮可能な材料からなる袋状に形成してこの袋
の内部空間に空気室６を画定し、袋の外部に位置する燃
料タンク１の内部空間４に燃料室７を画定することもで
きる。

【００２５】

【発明の効果】本発明の一番目の発明によれば、屈曲部
の剛性が高められるため、揺動する燃料の影響による分
離膜の屈曲部の異常変形が防止され、屈曲部からの分離
膜の損傷を抑制できる。本発明の二番目の発明によれ
ば、架橋部材により分離膜全体としての剛性が高まると
共に補強部材間の相対運動が制限されるため、屈曲部が
互いに交錯したりする異常変形も防止されるため、屈曲
部からの分離膜の損傷を抑制できる。

【００２６】本発明の三番目の発明によれば、補強部材
の相対運動が一定範囲内に制限されるため、屈曲部が互
いに交錯したりする異常変形が生じる許容範囲外におけ
る補強部材間の相対運動を抑制して分離膜の破損を抑制
すると共に、許容範囲内における補強部材間の通常の相
対運動が可能となる。本発明の四番目の発明によれば、
補強部材が燃料液面の上下動に伴い上下動できるため、
補強部材を設けた部位における分離膜の上下動を確保し
つつ屈曲部における異常変形を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施形態の断面図である。

【図２】図１とは異なる位置から見た本発明の第一実施
形態の断面図である。

【図３】本発明に係わる環状棒部材および架橋部材の一
部を示した斜視図である。

【図４】本発明に係わる環状棒部材および架橋部材を示
した平面図である。

【図５】本発明の第二実施形態の断面図である。

【符号の説明】

１…燃料タンク ２…上側部分 ３…下側部分 ４…内部空間 ５…分離膜 ６…空気室 ７…燃料室 １３…燃料注入管 ３０…谷部 ３２…環状棒部材 ３４…架橋部材 ３６…ウレタン発泡体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料タンクの内部空間を燃料室と空気室
   とに分離する分離膜を具備し、該分離膜が燃料液面に密
   着しつつ該燃料液面と共に上下動するようにした燃料タ
   ンクにおいて、分離膜を波形断面形状に形成すると共に
   該波形の屈曲部に沿って延びる補強部材を取り付けたこ
   とを特徴とする燃料タンク。
2. 【請求項２】 隣接する補強部材を架橋部材により互い
   に連結したことを特徴とする請求項１に記載の燃料タン
   ク。
3. 【請求項３】 前記架橋部材を弾性材料から形成し、前
   記補強部材を互いに相対移動可能としたことを特徴とす
   る請求項２に記載の燃料タンク。
4. 【請求項４】 前記補強部材が燃料の増減方向へ移動可
   能であることを特徴とする請求項３に記載の燃料タン
   ク。