JP2005325708A - Canister - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a canister for adsorbing and processing fuel vapor generated in a fuel tank or the like of an automobile on an adsorbent.
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ペレット状の活性炭からなる活性炭層と、活性炭より熱伝導率と比熱の大きなペレット状の蓄熱体からなる蓄熱体層とを交互に、複数段積層して配置し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体により吸熱されて、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、活性炭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、蓄熱体から熱を奪うことによって防止するようにしていた。
しかしながら、こうした従来のものでは、燃料蒸気の吸着時における発熱を蓄熱体の温度上昇により吸熱し、吸着燃料の脱離時には、蓄熱体の温度低下により、活性炭が蓄熱体から熱を奪う。蓄熱体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、蓄熱体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、多量の蓄熱体を充填しなければならないという問題があった。 However, in such a conventional apparatus, the heat generated during the adsorption of the fuel vapor is absorbed by the temperature increase of the heat storage body, and when the adsorbed fuel is desorbed, the activated carbon takes heat from the heat storage body due to the temperature decrease of the heat storage body. Since the temperature change of the activated carbon is prevented by the heat absorption and heat release due to the temperature change according to the specific heat of the heat storage body, the temperature of the heat storage body changes with the heat absorption and heat release, and the temperature of the activated carbon also changes accordingly. However, there has been a problem that the decrease in adsorption / desorption performance cannot be sufficiently suppressed. Moreover, when trying to reduce the temperature change, there is a problem that a large amount of heat storage body must be filled.
また、直径が2mm、長さが3〜4mm程度の円柱形、あるいは、直径が2〜3mm程度の球形のペレット状の活性炭を用いており、燃料を吸着する際には、ペレット状の活性炭の中心まで燃料が浸透するが、ペレット状の活性炭から燃料を脱離する際には、中心付近の燃料の脱離が進行せず、中心付近に燃料が残留してしまうという問題があった。特に、容器内を主室と副室とに分割し、副室を介して大気中に排出する構造のキャニスタでは、主室で吸着しきれなかった燃料蒸気を副室で吸着して、大気中へ放出しないようにしている。副室内の活性炭からの脱離が十分でないと、残留蒸気が大気へ放出される場合があるという問題があった。 In addition, a cylindrical pellet having a diameter of 2 mm and a length of about 3 to 4 mm, or a spherical pellet of activated carbon having a diameter of about 2 to 3 mm is used. Although the fuel penetrates to the center, when the fuel is desorbed from the pellet-like activated carbon, there is a problem that the desorption of the fuel near the center does not proceed and the fuel remains near the center. In particular, in a canister having a structure in which the inside of the container is divided into a main chamber and a sub chamber and discharged into the atmosphere through the sub chamber, fuel vapor that could not be adsorbed in the main chamber is adsorbed in the sub chamber and Is not released. If desorption from the activated carbon in the sub chamber is not sufficient, there is a problem that residual vapor may be released to the atmosphere.
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、しかも、捕集性能を向上できるキャニスタを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a canister that can sufficiently suppress a temperature change and can improve the collection performance even if it is small.
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、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、前記流入ポートから導入する燃料蒸気を前記吸着材に吸着させると共に、前記導入ポートから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、
前記主室には、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、かつ、前記副室に充填される前記吸着材は、粉状の活性炭から成形すると共に、前記吸着材は、前記吸着材の表面から内部の前記活性炭までの距離を短くした形状に形成したことを特徴とするキャニスタがそれである。
In order to achieve this problem, the present invention has taken the following measures in order to solve the problem. That is,
A container filled with an adsorbent is provided, and the inside of the container is divided into a main chamber and a sub chamber, and communicates with each other. An outflow port for discharging to the intake pipe of the engine, and an introduction port for introducing air into the sub chamber, and adsorbing fuel vapor introduced from the inflow port to the adsorbent, and from the introduction port In the canister for desorbing the fuel adsorbed on the adsorbent by the introduced air,
The main chamber is filled with a capsule containing a heat storage material that absorbs and dissipates heat by phase change together with the adsorbent, and the adsorbent filled in the sub chamber is formed from powdered activated carbon. In addition, the canister is characterized in that the adsorbent is formed in a shape in which the distance from the surface of the adsorbent to the activated carbon inside is shortened.
前記蓄熱材は、固相と液相との間での相変化により吸熱・放熱をするものでもよい。また、前記カプセルは、耐熱性の樹脂により前記蓄熱材を内包するとよい。前記副室には、更に、熱容量の大きい蓄熱材を充填してもよい。あるいは、前記副室には、更に、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てもよい。 The heat storage material may absorb heat and release heat by phase change between a solid phase and a liquid phase. The capsule may contain the heat storage material with a heat-resistant resin. The sub chamber may be further filled with a heat storage material having a large heat capacity. Alternatively, the sub chamber may be further filled with a capsule containing a heat storage material that absorbs and dissipates heat by phase change.
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、十分に主室の温度変化を抑制でき、副室の吸着材は吸着材の表面から内部の活性炭までの距離を短くしたので、燃料の脱離が速やかに行われて吸着の回復が早く、捕集性能を向上させることができるという効果を奏する。 Since the canister of the present invention is filled with a capsule containing a heat storage material that absorbs and dissipates heat by phase change, the temperature change of the main chamber can be sufficiently suppressed even in a small size, and the adsorbent in the sub chamber is an adsorbent Since the distance from the surface to the activated carbon inside is shortened, the fuel is desorbed quickly, the adsorption is recovered quickly, and the collection performance can be improved.
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。
The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1,
容器1には、蓋部材2と反対側に、図4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。
As shown in FIG. 4, an inflow port 16 connected to the fuel tank 12 via a check valve 14 is formed in the
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。
In addition, an outflow port 18 is formed in the
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。
In the
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。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、本実施形態では、耐熱性の樹脂により形成されており、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。
The
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。 The heat storage material 48 is a substance that melts and solidifies with a melting point / freezing point around 25 to 35 ° C., that is, a substance that changes from a solid phase to a liquid phase and a phase change from a liquid phase to a solid phase. A material that absorbs heat or dissipates heat is used. The reason why the melting point / freezing point is about 25 to 35 ° C. is that the temperature at which the adsorbent 42 adsorbs the fuel vapor or desorbs the fuel is used in the vicinity of the canister mounted on the automobile.
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に充填するようにしてもよい。
As shown in FIG. 1A, an adsorbent 42 in which activated carbon is formed in a columnar shape and a capsule 44 are mixed, and the capsule 44 is coated on the surface of the adsorbent 42 and filled into the
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、吸着材42と共に、主室6に充填するようにしてもよい。本実施形態では、カプセル44の蓄熱材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。
A plurality of types of capsules 44 having different melting points and freezing points of the heat storage material 48 may be used. For example, both the capsule 44 of the heat storage material 48 having a melting point / freezing point of 25 ° C. and the capsule 44 of the heat storage material 48 having a melting point / freezing point of 35 ° C. are filled in the
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、吸着材50が充填されている。本実施形態では、吸着材50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程度に成形したペレットである。
In the
また、この吸着材50は、主室6内の吸着材42と異なり、図3に示すように、吸着材50の表面から内部の活性炭までの距離を短くした形状に形成されている。内部の活性炭までの距離を短くした形状に形成する場合として、内部を中空に形成して見掛け上の表面積を大きく形成して内部の活性炭までの距離を短くしてもよく、あるいは、表面に凹凸を設けて、外観上の表面積が大きくなるように形成して内部の活性炭までの距離を短くしてもよい。
Further, unlike the adsorbent 42 in the
例えば、図3(イ)に示すように、内部を中空状とした円筒状に成形して、表面積を大きくして内部の活性炭までの距離を短くしてもよい。また、図3(ロ)に示すように、円柱状に成形すると共に、多数の小孔を有するように成形して、表面積を大きくして内部の活性炭までの距離を短くしてもよい。 For example, as shown in FIG. 3 (a), the interior may be formed into a hollow cylindrical shape, and the distance to the activated carbon inside may be shortened by increasing the surface area. Further, as shown in FIG. 3 (b), it may be formed into a columnar shape and formed so as to have a large number of small holes, and the surface area may be increased to shorten the distance to the activated carbon inside.
更に、図3(ハ)に示すように、外形を円柱状に成形すると共に、内部をハニカム状に成形して、表面積を大きくして内部の活性炭までの距離を短くしてもよい。あるいは、図3(ニ)に示すように、円柱状に成形した表面に多数の窪みを形成して、表面積を大きくして内部の活性炭までの距離を短くしてもよい。また、図3(ホ)に示すように、多数の突起が突き出た形状に成形して、表面積を大きくして内部の活性炭までの距離を短くしてもよい。内部の活性炭までの距離を短く形成することにより、後述する副室8に導入される空気が吸着材50の表面に触れた際に、燃料の脱離が容易に行われる。即ち、吸着材50の表面から各粒状の活性炭までの距離が短くなり、燃料の脱離が速やかに行われる。
Further, as shown in FIG. 3C, the outer shape may be formed into a columnar shape and the inside may be formed into a honeycomb shape to increase the surface area and shorten the distance to the activated carbon inside. Alternatively, as shown in FIG. 3 (d), a number of depressions may be formed on the surface formed into a columnar shape to increase the surface area and shorten the distance to the activated carbon inside. Further, as shown in FIG. 3 (e), it may be formed into a shape in which a large number of protrusions protrude to increase the surface area and shorten the distance to the internal activated carbon. By forming the distance to the internal activated carbon short, the fuel is easily desorbed when the air introduced into the
また、副室8には、吸着材50の充填と共に、熱容量の大きい炭を用いた蓄熱材を均一に分散して充填してもよい。蓄熱材は密度が大きい炭を用いている。あるいは、副室8には、この炭を用いた蓄熱材に代えて、前述したカプセル44を均一に分散して充填してもよい。
Further, the
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。
Next, the operation of the canister of this embodiment described above will be described.
First, when the automobile is stopped without operating the
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。
In the present embodiment, when the temperature rises due to this heat generation and reaches a melting point near 25 to 35 ° C., heat absorption is performed by melting the heat storage material 48 from the solid phase to the liquid phase. Therefore, the heat due to the liquefaction of the fuel vapor is absorbed by the melting of the heat storage material 48, and the heat is taken away, so that the temperature rise is suppressed. The temperature of the heat storage material 48 does not change during the phase change from the solid phase to the liquid phase. Further, the heat storage material 48 has a large heat of fusion and can take a large amount of heat. Therefore, in the
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50により吸着される。その際、副室8に蓄熱材やカプセル44を充填したものでは、燃料蒸気の液化による熱は、蓄熱材の吸熱や蓄熱材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。よって、吸着材50への吸着が促進される。
When the fuel vapor is introduced into the
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50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。副室8内の吸着材50は、表面積が大きく、表面に吸着されている燃料は速やかに脱離する。また、吸着材50の内部に吸着されている燃料でも、吸着材50の表面から内部の活性炭までの距離が短いので、残留することなく、脱離するので、副室8内の吸着材50からは、燃料が速やかに脱離され、燃料蒸気を吸着できる状態になる回復が早い。
On the other hand, during operation of the
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。
The air containing fuel vapor is discharged to the intake pipe 22 through the
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。 In this way, heat absorption / radiation is performed using the latent heat associated with the phase change of the heat storage material 48, so that the amount of heat is large, and the temperature change of the adsorbent 42 can be suppressed with a small amount of heat storage material 48. Therefore, the canister can be downsized, and the temperature change of the adsorbent 42 can be sufficiently suppressed even if the canister is downsized.
また、主室6内の吸着材42は、ほぼ円柱状に形成されているので、その中心付近では脱離が進行せずに燃料が残留する場合があるが、主室6の吸着材42は、より多くの燃料を吸着できるように、ほぼ円柱状に形成されている。これに対して、副室8内の吸着材50は吸着材50の表面から内部の活性炭までの距離が短く形成されており、より多くの燃料を吸着するよりも、脱離性能の向上を図るようにしている。これにより、導入ポート26から空気を導入した際に、副室8内の吸着材50から速やかに燃料が脱離され、副室8の吸着が速やかに回復される。
Further, since the adsorbent 42 in the
例えば、内燃機関20の運転と停止とが頻繁に繰り返されたような場合でも、副室8の吸着は速やかに回復されて、運転を停止中の燃料蒸気が主室6で吸着されなかった場合でも、副室8で確実に吸着して、大気中への燃料蒸気が排出を防止する。よって、捕集性能を向上させることができる。
For example, even when the operation and stop of the
副室8に蓄熱材やカプセル44を充填したものでは、吸着材50から燃料が脱離する際には、気化熱が奪われ、温度が低下するが、蓄熱材からの放熱や蓄熱材48の凝固による放熱で、温度低下が抑制される。よって、副室8内の吸着材50からの脱離が促進される。
In the case where the heat storage material or the capsule 44 is filled in the
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。 The present invention is not limited to such embodiments as described above, and can be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention.
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 42,50…吸着材
44…カプセル
46…被膜 48…蓄熱材
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記主室には、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、かつ、前記副室に充填される前記吸着材は、粉状の活性炭から成形すると共に、前記吸着材は、前記吸着材の表面から内部の前記活性炭までの距離を短くした形状に形成したことを特徴とするキャニスタ。 A container filled with an adsorbent is provided, and the inside of the container is divided into a main chamber and a sub chamber, and communicates with each other. An outflow port for discharging to the intake pipe of the engine, and an introduction port for introducing air into the sub chamber, and adsorbing fuel vapor introduced from the inflow port to the adsorbent, and from the introduction port In the canister for desorbing the fuel adsorbed on the adsorbent by the introduced air,
The main chamber is filled with a capsule containing a heat storage material that absorbs and dissipates heat by phase change together with the adsorbent, and the adsorbent filled in the sub chamber is formed from powdered activated carbon. And the said adsorbent was formed in the shape which shortened the distance from the surface of the said adsorbent to the said activated carbon inside, The canister characterized by the above-mentioned.
The canister according to any one of claims 1 to 3, wherein the sub chamber is further filled with a capsule containing a heat storage material that absorbs and dissipates heat by phase change.
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