JP2005325706A - キャニスタ - Google Patents

Abstract

【課題】小型であっても、十分に温度変化を抑制できるキャニスタを得る。
【解決手段】活性炭からなる吸着材４２を充填した容器１を備え、容器１内に導入する燃料蒸気を吸着材４２に吸着させると共に、容器１内に導入する空気により、吸着材４２に吸着した燃料を脱離させる。吸着材４２と共に、相変化により吸熱・放熱をする蓄熱材４８を内包したカプセル４４を充填した。カプセル４４は、耐熱性の樹脂により蓄熱材４８を内包した。また、蓄熱材４８は、固相と液相との間での相変化により吸熱・放熱をする。容器１内を主室６と副室８とに分けると共に、互いに連通し、主室６には燃料蒸気を導入する流入ポート１６と脱離した燃料を内燃機関の吸気管に排出させる流出ポート１８とを設け、また、副室８には空気を導入する導入ポート２６を設け、主室６と副室８とに吸着材４２とカプセル４４とを充填した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車の燃料タンク等で発生する燃料蒸気を吸着材に吸着して処理するキャニスタに関する。

従来より、特許文献１にあるように、キャニスタの容器内に粒状の活性炭からなる吸着材を充填し、吸着材の表面に、活性炭に比べて熱伝導率が大きくかつ熱容量の大きな金属あるいは無機材料からなる蓄熱粒子をほぼ一様に付着させたものが提案されている。これにより、容器内に導入された燃料蒸気は、活性炭に吸着され、その吸着時に発生する熱は蓄熱粒子により吸熱されて、温度上昇が抑制されて、吸着能力の低下を防止している。また、吸着材に吸着された燃料は、内燃機関の運転時に、容器内に空気が導入されて脱離され、その脱離時の温度低下を、蓄熱粒子の保有熱を奪うことによって防止するようにしていた。
特開平１０−３３９２１８号公報

しかしながら、こうした従来のものでは、活性炭に比べて熱容量（比熱と質量の積）が大きく熱伝導性の良好な材料からなる微粒子状の蓄熱粒子を分散混入して、燃料蒸気の吸着時における発熱を蓄熱粒子の温度上昇により吸熱し、吸着燃料の脱離時には、蓄熱粒子の温度低下により、活性炭が蓄熱粒子から熱を奪う。蓄熱粒子の比熱に応じた温度変化による吸熱・放熱により、活性炭の温度変化を防止するようにしているので、吸熱・放熱と共に、蓄熱粒子の温度が変化してしまい、それと共に活性炭の温度も変化し、十分に吸着・脱離性能の低下を抑制できないという問題があった。また、温度変化を小さくしようとすると、多量の蓄熱粒子を充填しなければならないという問題があった。

本発明の課題は、小型であっても、十分に温度変化を抑制できるキャニスタを提供することにある。

かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
吸着材を充填した容器を備え、該容器内に導入する燃料蒸気を前記吸着材に吸着させると共に、前記容器内に導入する空気により、前記吸着材に吸着した燃料を脱離させるキャニスタにおいて、
前記吸着材と共に、相変化により吸熱・放熱をする蓄熱材を内包したカプセルを充填したことを特徴とするキャニスタがそれである。前記蓄熱材は、固相と液相との間での相変化により吸熱・放熱をするものであることが好ましい。

前記容器内を主室と副室とに分けると共に、互いに連通し、前記主室には燃料タンクからの燃料蒸気を導入する流入ポートと脱離した燃料を内燃機関の吸気管に排出させる流出ポートとを設け、また、前記副室には空気を導入する導入ポートを設け、前記主室と前記副室とに前記吸着材と前記カプセルとを充填した構成としてもよい。また、前記副室の前記カプセルに内包する前記蓄熱材と、前記主室の前記カプセルに内包する前記蓄熱材との融点が異なる構成としてもよい。前記副室の前記蓄熱材は、前記主室の前記蓄熱材よりも融点が低いものでもよい。前記カプセルは、耐熱性の樹脂により前記蓄熱材を内包したものが好ましい。

本発明のキャニスタは、相変化により吸熱・放熱をする蓄熱材を内包したカプセルを充填したので、小型であっても、十分に温度変化を抑制できるという効果を奏する。

以下本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、１はキャニスタの容器で、容器１は合成樹脂により形成されている。容器１の一方は開口されており、蓋部材２により閉塞されている。本実施形態では、容器１は、隔壁４により仕切られて、主室６と副室８とが形成されている。主室６の容積は副室８の容積よりも大きく、副室８は細長い形状に形成されている。主室６と副室８とは、蓋部材２側に形成された連通路１０により互いに連通されている。

容器１には、蓋部材２と反対側に、図３に示すように、燃料タンク１２にチェック弁１４を介して接続される流入ポート１６が形成されている。流入ポート１６は、主室６に燃料タンク１２からの燃料蒸気を導入できるように接続されている。

また、容器１には、流入ポート１６に併設して流出ポート１８が形成されており、流出ポート１８は、内燃機関２０の吸気管２２にパージ弁２４を介して接続されている。流出ポート１８は、主室６に接続されており、後述する脱離された燃料をパージ弁２４を介して吸気管２２に排出できるように構成されている。更に、容器１には、大気側と連通された導入ポート２６が形成されており、導入ポート２６は副室８に接続されている。導入ポート２６は、大気側からの空気を副室８に導入できるように構成されている。

主室６には、流入ポート１６及び流出ポート１８側の端に、フィルタ２８，３０が設けられており、また、蓋部材２側の端にもフィルタ３２が設けられている。副室８には、導入ポート２６側の端に、フィルタ３４が設けられており、蓋部材２側の端にもフィルタ３６が設けられている。蓋部材２側のそれぞれのフィルタ３２，３６には、それぞれ多孔板３８，４０が併設されており、多孔板３８，４０と蓋部材２との間には、それぞれコイルバネ４１ａ，４１ｂが介装されている。

主室６内には、流入ポート１６及び流出ポート１８側の両フィルタ２８，３０と、蓋部材２側のフィルタ３２との間に、吸着材４２とカプセル４４とが充填されている。また、副室８内には、導入ポート２６側のフィルタ３４と、蓋部材２側のフィルタ３６との間に、同様に、吸着材４２とカプセル４４とが充填されている。

本実施形態では、吸着材４２は、粒状の活性炭をバインダと共に混練して、直径が１〜３ｍｍ程度で、長さが３〜１０ｍｍ程度の円柱状に成形したペレットである。カプセル４４は、図２に示すように、被膜４６内に蓄熱材４８を内包したもので、ほぼ球状に形成されている。被膜４６は、燃料蒸気を吸着材４２に吸着した際の発熱による温度上昇に耐えられるように、１２０℃程度の耐熱性を有するのが好ましい。

蓄熱材４８は、２５〜３５℃附近を融点・凝固点として、融解及び凝固する物質、即ち、固相から液相に相変化及び液相から固相に相変化する物質であり、相変化する際には、吸熱あるいは放熱する物質が用いられる。２５〜３５℃附近を融点・凝固点としているのは、自動車に搭載されたキャニスタでは、吸着材４２が燃料蒸気を吸着あるいは燃料を脱離する温度がこの近傍で用いられるからである。

図１（Ａ）に示すように、活性炭を円柱状に形成した吸着材４２と、カプセル４４とを混合して、吸着材４２の表面にカプセル４４をまぶして、これらを主室６と副室８とに充填するようにしてもよく、また、図１（Ｂ）に示すように、活性炭とカプセル４４とを混合して、円柱状の吸着材４２にカプセル４４を共に含めて形成して、これを主室６と副室８とに充填するようにしてもよい。

蓄熱材４８の融点・凝固点が異なる複数種類のカプセル４４を用いてもよい。例えば、２５℃の融点・凝固点を有する蓄熱材４８のカプセル４４と、３５℃の融点・凝固点を有する蓄熱材４８のカプセル４４との両方を、吸着剤４２と共に、主室６と副室８とに充填するようにしてもよい。

次に、前述した本実施形態のキャニスタの作動について説明する。
まず、自動車が内燃機関２０を運転することなく停止している状態では、燃料タンク１２等で発生した燃料蒸気が流入ポート１６を介して、主室６に導入される。導入された燃料蒸気は、フィルタ２８を通ってから、主室６内の吸着材４２に吸着される。燃料蒸気が液体の燃料となって吸着材４２に吸着される際には、発熱する。

本実施形態では、この発熱により、温度が上昇し、２５〜３５℃附近での融点となると、蓄熱材４８が固相から液相に相変化する融解により、吸熱が行われる。従って、燃料蒸気の液化による熱が、蓄熱材４８の融解による吸熱で、熱が奪われ、温度上昇が抑制される。蓄熱材４８は、固相から液相に相変化する間、温度が変化しない。また、蓄熱材４８の融解熱は大きく、多くの熱量を奪うことができる。よって、主室６内では、融点近傍の温度が保たれて、温度上昇が抑制され、吸着材４２への吸着が促進される。更に、蓄熱材４８が融解しても、被膜４６により覆われているので、蓄熱材４８が流れ出すことはない。

燃料蒸気が主室６内に導入されると、流入ポート１６側の吸着材４２に吸着され、蓋部材２側の吸着材４２に向かって、順次、燃料蒸気の吸着が行われる。主室６内の吸着材４２に吸着されなかった燃料蒸気は、連通路１０を通り、副室８に導入される。そして、副室８内の吸着材４２により吸着される。その際にも、同様に、燃料蒸気の液化による熱は、蓄熱材４８の融解による吸熱で、熱が奪われ、温度上昇が抑制される。

一方、内燃機関２０の運転中には、導入ポート２６から大気中の空気がフィルタ３４を介して副室８に導入される。副室８に導入された空気は、副室８内の吸着材４２から燃料を脱離させた後、連通路１０を介して主室６に導かれる。吸着材４２から燃料が脱離する際には、気化熱が奪われ、温度が低下する。その温度が蓄熱材４８の凝固点となると、蓄熱材４８では、蓄熱材４８が液相から固相に相変化して、凝固熱が放出される。蓄熱材４８の相変化が終了するまで、温度は変化することなく、凝固熱が放出される。蓄熱材４８の凝固熱は大きく、多くの熱量を奪うことができる。よって、副室８内では、凝固点近傍の温度が保たれて、温度低下が抑制され、吸着材４２からの燃料の脱離が促進される。

燃料蒸気を含んだ空気は、主室６、流出ポート１８、パージ弁２４を介して吸気管２２に排出され、内燃機関２０で燃焼される。副室８内の脱離が進行すると、次に、主室６内でも同様に、吸着材４２から燃料の脱離が行われ、気化熱が奪われ、温度が低下する。その温度が蓄熱材４８の凝固点となると、蓄熱材４８では、蓄熱材４８が液相から固相に相変化して、凝固熱が放出される。主室６内でも、凝固点近傍の温度が保たれて、温度低下が抑制され、吸着材４２からの燃料の脱離が促進される。

このように、蓄熱材４８の相変化に伴う潜熱を利用して、吸熱・放熱を行なうので、その熱量は大きく、少ない量の蓄熱材４８で吸着材４２の温度変化を抑制できる。よって、キャニスタを小型化でき、しかも、小型化しても、十分に吸着材４２の温度変化を抑制できる。

本実施形態では、蓄熱材４８の固相・液相の相変化による潜熱を利用したが、これに限らず、液相・気相の相変化による潜熱を利用するようにしてもよい。また、融点・凝固点が異なる蓄熱材４８をそれぞれ別々に内包したカプセル４４を主室６と副室８とにそれぞれ充填し、広い温度範囲で潜熱を利用できるようにしてもよい。

更に、主室６及び副室８のカプセル４４に内包された蓄熱材４８には、同じ物質が用いられたが、これに限らず、主室６と副室８との蓄熱材４８を、融点・凝固点が異なる別の物質を用いるようにしてもよい。例えば、主室６の蓄熱材４８の融点・凝固点が３０〜８０℃附近の物質を用い、副室８の蓄熱材４８の融点・凝固点が０〜２５℃附近の物質を用いてもよい。これにより、空気を副室８内に導入して、燃料を脱離させる際、空気の温度が低くても、副室８での脱離が確実に行われる。よって、次に、燃料蒸気を吸着する際、主室６で吸着できなかった燃料蒸気を、副室８で確実に吸着でき、燃料蒸気を大気中に放出することはない。

以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。

本発明の一実施形態としてのキャニスタの断面図である。 本実施形態のカプセルの拡大断面図である。 本実施形態のキャニスタと燃料タンク、内燃機関との接続を示す説明図である。

符号の説明

１…容器 ２…蓋部材
４…隔壁 ６…主室
８…副室 １０…連通路
１２…燃料タンク １６…流入ポート
１８…流出ポート ２０…内燃機関
２２…吸気管 ２６…導入ポート
２８，３０，３２，３４，３６…フィルタ
３８，４０…多孔板 ４２…吸着材
４４…カプセル ４６…被膜
４８…蓄熱材

Claims (6)

1. 吸着材を充填した容器を備え、該容器内に導入する燃料蒸気を前記吸着材に吸着させると共に、前記容器内に導入する空気により、前記吸着材に吸着した燃料を脱離させるキャニスタにおいて、
   前記吸着材と共に、相変化により吸熱・放熱をする蓄熱材を内包したカプセルを充填したことを特徴とするキャニスタ。
2. 前記蓄熱材は、固相と液相との間での相変化により吸熱・放熱をすることを特徴とする請求項１に記載のキャニスタ。
3. 前記容器内を主室と副室とに分けると共に、互いに連通し、前記主室には燃料タンクからの燃料蒸気を導入する流入ポートと脱離した燃料を内燃機関の吸気管に排出させる流出ポートとを設け、また、前記副室には空気を導入する導入ポートを設け、前記主室と前記副室とに前記吸着材と前記カプセルとを充填したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のキャニスタ。
4. 前記副室の前記カプセルに内包する前記蓄熱材と、前記主室の前記カプセルに内包する前記蓄熱材との融点が異なることを特徴とする請求項３に記載のキャニスタ。
5. 前記副室の前記蓄熱材は、前記主室の前記蓄熱材よりも融点が低いことを特徴とする請求項４に記載のキャニスタ。
6. 前記カプセルは、耐熱性の樹脂により前記蓄熱材を内包したことを特徴とする請求項１ないし請求項５に記載のキャニスタ。
   

Images