JP2005023835A

JP2005023835A - 蒸発燃料処理装置

Info

Publication number: JP2005023835A
Application number: JP2003190019A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nakamura; 中村　　剛; Masashi Uchino; 雅志内野
Original assignee: Tennex Corp
Current assignee: Mahle Filter Systems Japan Corp
Priority date: 2003-07-02
Filing date: 2003-07-02
Publication date: 2005-01-27

Abstract

【課題】圧力損失の増大を招くことなく、蒸発燃料の大気放散を確実に抑制する。
【解決手段】一端にチャージポート２１とパージポート２２が設けられ、他端に大気ポート２３が設けられたケーシング２０に、蒸発燃料を吸着するための活性炭３１等の吸着材を充填すると共に、拡散遅延カートリッジ３６を装填する。カートリッジ３６は、略密閉された空間部４１と、空間部４１をチャージポート２１及びパージポート２２側に連通させる第１吸排口４５と、空間部４１を大気ポート２３側に連通させる第２吸排口５２と、空間部４１内に屈曲通路を形成する筒状壁４６〜４９と、を備えた構成とする。蒸発燃料は屈曲通路で複数回向きを変えて第２吸排口５２へと抜ける。この間、蒸発燃料は屈曲通路でのラビリンス効果と、空間効果との相乗効果によって拡散を抑制される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、自動車の燃料タンクから蒸発した燃料を吸着して、その燃料をエンジン稼動時に燃焼させる蒸発燃料処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の蒸発燃料処理装置として、例えば、図１０に示すようなものが案出されている（特許文献１参照）。
【０００３】
この蒸発燃料処理装置は、ケーシング１に、燃料タンク２に接続されるチャージポート３と、エンジン４のインテークマニホルド５に接続されるパージポート６と、大気に導通する大気ポート７とが設けられ、エンジン４の停止時等に、チャージポート３からケーシング１内に蒸発燃料を導入するようになっている。そして、ケーシング１内には活性炭等の吸着材８が充填されており、燃料蒸気中の燃料成分をこの吸着材８で吸着する。尚、吸着材８によって燃料成分を吸着除去されたガスは大気ポート７を通して大気に放出される。また、この状態からエンジンが稼動すると、吸着材８内の燃料成分がパージポート６からエンジン４の吸気側に吸い込まれ、その燃料がエンジン４の燃焼に利用されると共に、大気ポート７を通して導入された大気によって吸着材８がパージされる。
【０００４】
ケーシング１の内部は、仕切壁９によって、チャージポート３及びパージポート６に連通する第１充填室１０と、大気ポート７に連通する第２充填室１１とに隔成され、こられの充填室１０，１１の端部相互が接続路１２によって連通している。そして、第１充填室１０は、前後をフィルター１３，１４で仕切られてその内部に吸着材８が充填されており、第２充填室１１は、フィルター１５，１６，１７によってさらに二室に仕切られ、夫々の内部に吸着材８が充填されている。したがって、チャージポート３を通してケーシング１内に導入された蒸発燃料は主に第１充填室１０内の吸着材８によって吸着され、その残部が接続路１２を通って第２充填室１１内の吸着材８によって吸着される。
【０００５】
ところで、蒸発燃料処理装置は燃料タンク内の蒸発燃料の大気放散をより少なくする目的で設けられるものであるが、近年、蒸発燃料の大気放散規制がより厳しくなり、蒸発燃料の大気放散量をより一層少なくすることが要求されている。
【０００６】
このような要求に対処するため、ケーシング内の通路中に蒸発燃料の拡散遅延機構を設け、大気ポートからの蒸発燃料の放散をより少なくするようにした装置が案出されている（特許文献２参照）。
【０００７】
この蒸発燃料処理装置は、絞り通路を有する仕切プレートをケーシング内の通路中に配置し、大気ポートに向かう蒸発燃料を絞り通路を通過させることによって蒸発燃料の拡散の進行を遅延させるようにしている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−３０９９８号公報
【０００９】
【特許文献２】
特開２００１−３２３８４５号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来の蒸発燃料処理装置においては、絞り通路によって蒸発燃料の拡散の進行を遅延させるようにしているため、充分な遅延効果を得るために絞り通路の断面積を小さくすると、絞り通路部分での圧力損失が大きくなってしまう。このため、給油時の給油時間が長くなる等の別の不具合を招く。
【００１１】
そこでこの出願の発明は、圧力損失の増大を招くことなく、蒸発燃料の大気放散を確実に抑制することのできる蒸発燃料処理装置を提供しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、吸着材が充填されるケーシングに燃料タンクに接続されるチャージポートとエンジンの吸気側に接続されるパージポートが設けられる一方、前記ケーシングのチャージポート及びパージポートから離間した位置に大気に導通する大気ポートが設けられ、前記ケーシング内の大気ポートに到る通路途中に蒸発燃料の拡散遅延機構が設けられた蒸発燃料処理装置において、前記拡散遅延機構を、略密閉された空間部と、この空間部を前記チャージポート及びパージポート側に連通させる第１吸排口と、前記空間部を大気ポート側に連通させる第２吸排口と、前記空間部内の第１吸排口と第２吸排口の間に複数段に屈曲した屈曲通路を形成する通路隔成壁と、を備えた構成とした。
【００１３】
この発明の場合、蒸発燃料が第１吸排口から空間部内に流入すると、その蒸発燃料は屈曲通路を通過して複数回向きを変えて第２吸排口へと抜ける。この間、蒸発燃料中の炭化水素化合物（以下「ＨＣ」と言う）ガスは屈曲通路で向きを変えながら空間部内を蛇行し、これによりＨＣガスの拡散が抑制される。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記空間部内の相互に向き合う対向壁の夫々に外周長さの異なる環状の通路隔成壁を設け、これらの通路隔成壁を入れ子形に、かつ先端部を相手対向壁に対して離間させて配置するようにした。
【００１５】
この発明の場合、空間部内に環状断面の屈曲通路が形成され、蒸発燃料はその屈曲通路を通過することとなる。この屈曲通路は大きな断面積を確保できる環状断面であるため、圧力損失をより減少させることができる。また、最も内側の通路隔成壁部分に第１吸排口を設けるようにすれば、蒸発燃料の進行方向が放射方向になり、そして、第２給排口までの流通経路も通隔成壁の表裏に沿って充分に長い流通経路長を進むことになり、蒸発燃料の拡散がより遅くなる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、前記対向壁と通路隔成壁を半割構造のカートリッジ構成部材に夫々形成し、これらのカートリッジ構成部材を係合させて前記空間部を形成するようにした。
【００１７】
この発明の場合、拡散遅延機構をカートリッジとしてケーシング内に組付けることができるため、拡散遅延機構の製造が容易であるうえ、装置の仕様変更に対してカートリッジの交換によって容易に対応することができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、前記第１吸排口を第２吸排口の略鉛直方向下方に配置するようにした。
【００１９】
この発明の場合、蒸発燃料が第２給排口よりも下側に留まり易くなり、蒸発燃料の拡散をさらに抑制することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、この出願の発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
最初に、図１〜図５に示す第１の実施形態について説明する。図１は、この発明にかかる蒸発燃料処理装置の全体構成を示すものであり、同図において、２０は、樹脂材料によって形成された蒸発燃料処理装置のケーシングである。
【００２２】
このケーシング２０には、燃料タンクに接続されるチャージポート２１と、エンジンの吸気部に接続されるパージポート２２と、大気に連通する大気ポート２３が設けられている。また、ケーシング２０内は、チャージポート２１及びパージポート２２に連通する第１充填室２４と、大気ポート２３に連通する第２充填室２５とに隔成され、両充填室２４，２５のポート２１，２２，２３と逆側の端部相互が接続路２６によって連通している。したがって、ケーシング２０の内部は接続路２６で折り返す略Ｕ字状の通路構造となっている。
【００２３】
第１充填室２４のチャージポート２１とパージポート２２に臨む位置には夫々フィルター２７ａ，２７ｂが配置されており、第１充填室２４の接続路２６側の端部には多孔板２８に支持されたフィルター２９が配置されている。多孔板２８は第１充填室２４の内壁に摺動自在に嵌合されると共に、スプリング３０によってポート２１，２２方向に付勢されている。そして、フィルター２７ａ，２７ｂとフィルター２９の間には吸着材である活性炭３１が充填されている。この吸着材充填部は以下「第１吸着層３１Ａ」と呼ぶものとする。
【００２４】
一方、第２充填室２５の大気ポート２３に臨む位置にはフィルター３２が配置され、同充填室２５の接続路２６側の端部には、第１充填室２４と同様に多孔板３３に支持されたフィルター３４が配置されている。多孔板３３はフィルター３４と共に端部壁を成し、第２充填室２５の内壁に摺動自在に嵌合されると共に、スプリング３５によって大気ポート２３方向に付勢されている。また、第２充填室２５内には、接続路２６側と大気ポート２５側とに二分するように後述する拡散遅延カートリッジ３６が装填されている。このカートリッジ３６の前後には夫々フィルタ−３７，３８が設けられている。そして、フィルター３４，３７間と３８，３２間には夫々吸着材である活性炭３１が充填されている。尚、以下では、カートリッジ３６を挟んで接続路２６側の活性炭充填部を「第２吸着層３１Ｂ」と呼び、大気ポート２３側の活性炭充填部を「第３吸着層３１Ｃ」と呼ぶものとする。
【００２５】
尚、この例では、吸着層３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃに活性炭３１のみを充填しているが、吸着層３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃには、活性炭等の吸着材と共に、吸着材に対して熱伝導率と比熱の大きいアルミやセラミック等の蓄熱材を混合状態で充填するようにしても良い。また、吸着材と蓄熱材を予めバインダと共に固めて粒状に形成し、その混合物の粒を吸着層に充填するようにしても良い。このように蓄熱材を吸着材と共に充填した場合には、燃料蒸気の吸着時には吸着材の熱を蓄熱材で吸収することによって吸着性能を高めることができ、蒸発燃料の脱離時には蓄熱材で蓄えた熱によって吸着材の温度低下を抑え、それによって吸着材からの蒸発燃料の脱離量を増大させることができる。
【００２６】
図２〜図５は拡散遅延カートリッジ３６の詳細を示すものである。この拡散遅延カートリッジ３６は、第２吸着層３１Ｂ側から第３吸着層３１Ｃ側への蒸発燃料の拡散を遅らせるための拡散遅延機構を構成するものであり、予め、外部で製造組み立てされ、ケーシング２０に活性炭３１を充填するときに活性炭３１と共に第２充填室２５内に装填される。この拡散遅延カートリッジ３６は、カートリッジ構成部材である樹脂製の第１，第２ハウジング３９，４０が相互に嵌合組付けされて成り、両ハウジング３９，４０の間に略密閉された長方体状の空間部４１が形成されている。
【００２７】
第１ハウジング３９は、第２充填室２５の内壁に沿う長方形状の周壁４２と、その周壁の一端を閉塞する端部壁４３（対向壁）と、を有し、周壁４２の端部壁４３側の端部には、周壁４２の一般面から緩やかに外開きするようにシールリップ４４が一体形成されている。そして、端部壁４３には、空間部４１を第２吸着層３１Ｂ側に連通させる第１吸排口４５が形成されると共に、空間部４１側に臨むように小径の第１筒状壁４６と大径の第３筒状壁４７が形成されている。第１筒状壁４６は第１吸排口４５に連続するように断面円形状に形成され、第３筒状壁４７は第１筒状壁４６とほぼ同心となるように断面略楕円状に形成されている。これらの筒状壁４６，４７は、後述する第２，第４筒状壁４８，４９と共にこの発明における通路隔成壁を構成している。
【００２８】
第２ハウジング４０は、第１ハウジング３９の周壁４２の外周側に嵌合される軸長の短い周壁５０と、この周壁５０の端部を閉塞する端部壁５１（対向壁）とを有し、端部壁５１には、空間部４１を第３吸着層３１Ｃ側に連通させる第２吸排口５２が形成されると共に、空間部４１側に臨むように前記第２筒状壁４８と第４筒状壁４９が形成されている。このうちの第４筒状壁４９は第２吸排口５２に連続するように断面円形状に形成され、第２筒状壁４８は第１ハウジング３９側の第１，第３筒状壁４６，４７とほぼ同心となる位置に断面略楕円状に形成されている。この第２筒状壁４８の外径は第１筒状壁４６の外径寸法と第３筒状壁４７の長径部の外径寸法のほぼ半分に設定されている。尚、第１吸排口４５と第２吸排口５２の位置関係は、車両設置状態で第１吸排口４５が第２吸排口５２の略鉛直下方に位置されるようになっている。
【００２９】
また、第１ハウジング３９の周壁４２の先端部には、図５に拡大して示すように外側に張り出した係止フック５３が複数個所に形成され、第２ハウジング４０側の周壁５０にはこの係止フック５３と係合可能な係合孔５４が形成されており、周壁４２，５０相互を嵌合したときに、これらの係止フック５３と係合孔５４が係合することによって周壁４２，５０相互が抜け止めされるようになっている。
【００３０】
第１ハウジング３９と第２ハウジング４０は周壁４２，５０を向かい合わせにして上述のようにして組み付けられるが、このとき第２ハウジング４０側の第２筒状壁４８は第１ハウジング３９側の第１，第３筒状壁４６，４７の間に入れ子形に配置される。また、このとき第１，第２ハウジング３９，４０の各筒状壁４６〜４９の先端部は向かい合う相手端部壁５１，４３に対して充分な距離をもって離間している。したがって、こうして組み付けられたカートリッジ３６の空間部４１内には、筒状壁４６〜４９によって端部壁４３，５１間を４段に折り返す屈曲通路が形成され、特に、第１，第２，第３筒状壁４６，４７，４８と周壁４２の間では環状断面の屈曲通路となっている。
【００３１】
また、第１，第２ハウジング３９，４０の各端部壁４３，５１の外側面には全域にほぼ均等に複数の突起５５が設けられ、この各突起５５部分がフィルター３７，３８を当接支持するようになっている。これにより、各フィルター３７，３８と端部壁４３，５１の一般面の間には隙間ができため、フィルター３７，３８と各吸排口４５，５２の間の通気抵抗は低減される。
【００３２】
この蒸発燃料処理装置は以上のような構成であるため、停車時等に燃料タンクから発生する蒸発燃料はチャージポート２１を介してケーシング２０内に導入され、活性炭３１によって吸着される。蒸発燃料は、主にＨＣガスと空気の混合気から成り、ＨＣは活性炭３１により吸着され、空気は、吸着層３１Ａ，３１Ｂ、拡散遅延カートリッジ３６、吸着層３１Ｃを通過して大気ポート２３から大気中に放出される。
【００３３】
また、エンジンの稼動時には、大気が大気ポート２３から吸着層３１Ｃ、拡散遅延カートリッジ３６、吸着層３１Ｂ，３１Ａを順次通ってエンジン内に吸入される。この際、活性炭３１に吸着されていたＨＣは通過空気によってパージされ、エンジン内において燃焼に利用される。
【００３４】
ここで、車両を長期間停車したとき等においては、チャージポート２１寄りの吸着層３１Ａ、或は、３１Ｂに吸着されたＨＣがガスとなってケーシング２０内に拡散するが、この蒸発燃料処理装置は、第２吸着層３１Ｂと第３吸着層３１Ｃの間に拡散遅延カートリッジ３６を介装したため、第３吸着層３１Ｃに到達するＨＣガス量を少なくし、大気ポート２３からのＨＣの放散を極めて低く抑えることができる。
【００３５】
即ち、拡散遅延カートリッジ３６は、第１吸排口４５と第２吸排口５２の間に複数段に折り返して屈曲した屈曲通路が形成されているため、第１給排口４５から空間部４１内に流入したＨＣガスには、屈曲通路によりＨＣガス流の進行方向が略１８０度変えられ蛇行を繰り返すことによるラビリンス効果と、吸着材層を通過したＨＣが吸着材のない略密閉された空間内に留まろうとする空間効果とが作用する。したがって、ＨＣガスの拡散はこれらの相乗効果によって充分に抑制される。また、この実施形態においては、ＨＣの流入側である第１吸排口４５が出口側である第２吸排口５２の略鉛直下方に配置されているため、空気よりも比重の重いＨＣガスが下方に留まろうとする重力効果も手伝ってＨＣガスの拡散をさらに遅らせることができる。したがって、拡散遅延カートリッジ３６を通過して第３吸着層３１Ｃに到達するＨＣ量はこれらの効果によって抑制され、大気ポート２３からは殆どＨＣが放散されなくなる。
【００３６】
また、拡散遅延カートリッジ３６は内部の通路を極端に絞ることなく上記の拡散遅延効果を得ることができるため、この装置においては、燃料給油時やパージの際にカートリッジ３６部分で大きな圧力損失を招く不具合も生じない。特に、この実施形態においては、筒状壁４６〜４８を入れ子形に配置することで、第２給排口５２までの流通経路長が充分に長く、かつ、断面積の大きい環状断面の屈曲通路を形成したため、より効果的に圧力損失を低減することができる。また、第１吸排口４５に流入したＨＣガスは屈曲通路を通過しつつ放射方向に広がり、筒状壁４６〜４９の壁面に沿ってＨＣガスが流れていくため、このこともＨＣガスの拡散を遅らせるのに有効になる。
【００３７】
尚、この実施形態では拡散遅延機構をカートリッジ３６によって構成したが、必ずしもカートリッジにしなければならないというものではない。ただし、この実施形態のようにカートリッジにした場合には、拡散遅延機構部分の製造が容易になるうえ、仕様の異なる装置にカートリッジの交換によって容易に対応できるという利点がある。
【００３８】
また、この実施形態では、拡散遅延カートリッジ３６の第１ハウジング３９にシールリップ４４を一体に形成したため、このシールリップ４４によって第２充填室２５の内壁とカートリッジ３６の隙間からカートリッジ３６を通過せずに第３吸着層３１Ｃに至るＨＣガスの漏れを確実に防止し、カートリッジ３６内部での充分な拡散遅延効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、シールリップ４４を第１ハウジング３９に一体に形成したため、別体のシールリング等を設ける場合に比較して部品点数を削減することができると共に、蒸発燃料処理装置の小型化にも寄与することができる。
【００３９】
ただし、第２充填室２５の内壁との隙間を密閉するシールリップ４４は、図６に示す第２の実施形態のように、第２ハウジング４０の周壁５０の先端に設けるようにしても良い。勿論、図７に示す第３の実施形態のように、シールリップ４４を第１ハウジング３９と第２ハウジング４０の両方に設けるようにしても良い。また、シールリップ４４は、第１ハウジング３９や第２ハウジング４０と同じ樹脂で一体に形成しても良いが、ハウジングと別の材料、例えば、ゴム等によって同時成形（二色成形）するようにしても良い。
【００４０】
また、以上では、第１ハウジング３９側の第１，第３筒状壁４６，４７と、第２ハウジング４０側の第２筒状壁４８によって屈曲通路の環状断面部が３回に折り返す拡散遅延カートリッジ３６の構造としたが、図８に示す第４の実施形態のように、第３筒状壁４６の外周側に位置される第５筒状壁６０を第２ハウジング４０側に突設して、環状断面部が４回折り返すようにしたものや、図９に示す第５の実施形態のように、第１ハウジング３９側に第１筒状壁４６のみを突設して、環状断面部が２回折り返すようにしたものも採用可能である。
【００４１】
【発明の効果】
以上のようにこの出願の発明は、蒸発燃料の拡散をラビリンス効果と、空間効果の相乗効果によって抑制することができるため、蒸発燃料の通路を最小限に絞りつつ蒸発燃料の大気放散を防止することができる。したがって、この発明によれば、蒸発燃料の大気放散の抑制と圧力損失の低減の両立を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態を示す装置全体の断面図。
【図２】同実施形態を示す図１Ｂ−Ｂ断面に対応する拡大断面図。
【図３】同実施形態を示す一方のカートリッジ構成部材の斜視図。
【図４】同実施形態を示すカートリッジの斜視図。
【図５】同実施形態を示す図２のＡ部の拡大図。
【図６】この発明の第２の実施形態を示す要部の拡大断面図。
【図７】この発明の第３の実施形態を示す要部の拡大断面図。
【図８】この発明の第４の実施形態を示す要部の拡大断面図。
【図９】この発明の第５の実施形態を示す要部の拡大断面図。
【図１０】従来の技術を示す断面図。
【符号の説明】
２０…ケーシング
２１…チャージポート
２２…パージポート
２３…大気ポート
３１…活性炭（吸着材）
３６…拡散遅延カートリッジ（拡散遅延機構、カートリッジ）
４１…空間部
４３…端部壁
４５…第１吸排口
４６…第１筒状壁（通路隔成壁）
４７…第３筒状壁（通路隔成壁）
４８…第２筒状壁（通路隔成壁）
４９…第４筒状壁（通路隔成壁）
５１…端部壁（対向壁）
５２…第２吸排口

Claims

吸着材が充填されるケーシングに燃料タンクに接続されるチャージポートとエンジンの吸気側に接続されるパージポートが設けられる一方、前記ケーシングのチャージポート及びパージポートから離間した位置に大気に導通する大気ポートが設けられ、前記ケーシング内の大気ポートに到る通路途中に蒸発燃料の拡散遅延機構が設けられた蒸発燃料処理装置において、
前記拡散遅延機構を、略密閉された空間部と、この空間部を前記チャージポート及びパージポート側に連通させる第１吸排口と、前記空間部を大気ポート側に連通させる第２吸排口と、前記空間部内の第１吸排口と第２吸排口の間に複数段に屈曲した屈曲通路を形成する通路隔成壁と、を備えた構成としたことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
前記空間部内の相互に向き合う対向壁の夫々に外周長さの異なる環状の通路隔成壁を設け、これらの通路隔成壁を入れ子形に、かつ先端部を相手対向壁に対して離間させて配置したことを特徴とする請求項１に記載の蒸発燃料処理装置。
前記対向壁と通路隔成壁を半割構造のカートリッジ構成部材に夫々形成し、これらのカートリッジ構成部材を係合させて前記空間部を形成したことを特徴とする請求項２に記載の蒸発燃料処理装置。
前記第１吸排口を第２吸排口の略鉛直方向下方に配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の蒸発燃料処理装置。