JP2006009659A

JP2006009659A - 燃料蒸気吸着フィルタ

Info

Publication number: JP2006009659A
Application number: JP2004186687A
Authority: JP
Inventors: Takashi Hirata; 隆平田
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2004-06-24
Filing date: 2004-06-24
Publication date: 2006-01-12
Also published as: US7416585B2; US20050284298A1

Abstract

【課題】カバー層によってバックファイヤの炎から吸着剤の保持層を確実に保護できるようにするとともに、そのカバー層の通気抵抗の上昇を抑制できるようにする。
【解決手段】本発明に係る燃料蒸気吸着フィルタは、エンジンの吸気通路を横断するように取付けられており、そのエンジンの停止時に吸気通路内の燃料蒸気を吸着する燃料蒸気吸着フィルタであって、燃料蒸気を吸着可能に構成された吸着剤２１と、吸着剤２１を包み込んで保持する熱可塑性樹脂繊維からなる不織布２３ｆを備える保持層２３と、少なくとも前記吸気通路の下流側に配置される保持層２３の一方の面を覆う不織布であり、熱可塑性樹脂繊維により形成されたカバー層２４とを有しており、カバー層２４を構成する不織布２４ｆの繊維径は、100μmより大きく、330μmより小さい値に設定されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンの吸気通路を横断するように取付けられており、そのエンジンの停止時に前記吸気通路内の燃料蒸気を吸着する燃料蒸気吸着フィルタに関する。

これに関連する従来の燃料蒸気吸着フィルタが特許文献１に記載されている。
この燃料蒸気吸着フィルタ９０は、図７に示すように、粒状の活性炭９１を不織布の保持層９４によって挟んで保持する構成であり、それらの活性炭９１が接着剤９２によって保持層９４に接着されている。さらに、保持層９４は、耐熱性のネット９６によって覆われており、エンジンがバックファイヤを起こしたときに、炎が燃料蒸気吸着フィルタの保持層９４に直接当たり難いように構成されている。

特開２００２−２７６４８６号公報

しかし、耐熱性のネット９６では、網目が細かくないと、そのネット９６の網目を通してバックファイヤの炎が保持層９４の不織布に当たる場合があり、その保持層９４の保護が十分に行えない。一方、ネット９６の網目を細かくしすぎると、燃料蒸気吸着フィルタの通気抵抗が増加して、エンジンに必要な吸気流量を確保できない場合がある。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、バックファイヤに対する吸着剤保持層の保護を確実に行うとともに、通気抵抗の上昇を抑制できるようにすることである。

上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。
請求項１の発明は、エンジンの吸気通路を横断するように取付けられており、そのエンジンの停止時に前記吸気通路内の燃料蒸気を吸着する燃料蒸気吸着フィルタであって、燃料蒸気を吸着可能に構成された吸着剤と、前記吸着剤を包み込んで保持する熱可塑性樹脂繊維からなる不織布を備える保持層と、少なくとも前記吸気通路の下流側に配置される前記保持層の一方の面を覆う不織布であり、熱可塑性樹脂繊維により形成されたカバー層とを有しており、前記カバー層を構成する不織布の繊維径は、100μmより大きく、330μmより小さい値に設定されていることを特徴とする。

本発明によると、少なくとも保持層の一方の面（吸気通路の下流側（エンジン側））を覆うカバー層は、不織布であるため従来の耐熱性のネットと比較して繊維が入り組んでいる。このため、目付け（単位面積当たりの重量）が等しい場合には、カバー層の方が前記ネットよりも繊維の積層本数を多くできる。また、通気抵抗が等しい場合には、カバー層の方が前記ネットよりも繊維が入り組んでいる分だけ外観上目を細かくできる。さらに、カバー層を構成する不織布の繊維径は100μmより大きいため、繊維の熱容量が大きく、バックファイヤの炎が瞬間的に加わった場合でも溶損することがない。
即ち、通気抵抗が等しい状態では、不織布からなるカバー層の方が従来のネットよりも繊維の積層本数を多く、さらに外観上目を細かくできるため、バックファイヤに対する吸着剤の保持層の保護性能が向上する。
さらに、カバー層を構成する不織布の繊維径は330μmより小さく設定されているため、カバー層の目付けが大きくなりすぎることがない。

請求項２の発明によると、カバー層を構成する不織布の目付けは、70g/m²から800g/m²の間に設定されていることを特徴とする。
このため、通気抵抗を許容値以下に抑えつつ、活性炭の脱落を防止できるようになる。ここで、「目付け」とは、不織布の単位面積あたりの重量をいう。
請求項３の発明によると、カバー層を構成する不織布の繊維は、樹脂噴射口から噴射された溶融樹脂に対して熱風を吹付けることにより紡糸されたものであり、前記紡糸された繊維がほぼ連続した状態で保持層の不織布上に積層されることによって、前記カバー層の不織布が形成されていることを特徴とする。

即ち、紡糸された繊維を直接的に保持層の不織布上に積層することによってカバー層の不織布を形成する方法のため、そのカバー層の不織布を成形と同時に保持層の不織布に接着できるようになる。このため、保持層に対してカバー層がバタついて、吸着剤を傷つけるような不具合が生じ難い。
また、紡糸された繊維でカバー層の不織布を形成するため、そのカバー層の不織布を構成する繊維の長さ寸法が大きくなる。これによって、前記繊維の熱容量が大きくなるとともに、不織布の毛羽立ちが少なくなり、その繊維がバックファイヤの炎によって溶損し難くなる。
請求項４の発明によると、保持層を構成する不織布の繊維径は、20μmより大きく、60μmより小さい値に設定されている。このため、通気抵抗を上昇させることなく繊維本数を多くすることができる。さらに、繊維が吸着剤に絡み易くなり、その繊維で吸着剤を包み込むことで吸着剤の保持性能が向上する。

本発明によると、カバー層によってバックファイヤに対する吸着剤の保持層の保護を十分に行うことができるとともに、通気抵抗の上昇を抑えることが可能になる。

以下、図１〜図６に基づいて、本発明の実施形態１に係る燃料蒸気吸着フィルタについて説明する。本実施形態に係る燃料蒸気吸着フィルタは、エンジンのエアクリーナ内に取付けられて、エンジンの停止時に吸気通路内の燃料蒸気を吸着する働きをする。ここで、図１は本実施形態に係る燃料蒸気吸着フィルタを備えるエアクリーナの全体縦断面図、図２は本実施形態に係る燃料蒸気吸着フィルタの模式縦断面図である。図３は燃料蒸気吸着フィルタの保持層の製造方法を表す模式図、図４、図５は燃料蒸気吸着フィルタの製造方法を表す模式図である。また、図６はカバー層の繊維径と目付けとの関係を表すグラフである。

先ず、図１に基づいて、燃料蒸気吸着フィルタ１０を備えるエアクリーナ１の説明を簡単に行う。
エアクリーナ１のハウジング２は、合成樹脂による成形品であり、インレットポート３ｅを有するロアハウジング３と、アウトレットポート４ｄを有するアッパハウジング４とから構成されている。ロアハウジング３の上面とアッパハウジング４の下面とはそれぞれ開放されており、ロアハウジング３の開放縁３ｆとアッパハウジング４の開放縁４ｆとの間にエアクリーナエレメント５の外周枠５ｅが挟み込まれている。これによって、エアクリーナエレメント５がハウジング２内を横断するように固定され、このエアクリーナエレメント５によってエンジンに供給される空気が濾過される。

エアクリーナエレメント５の下流側（図１において上側）には、同じくハウジング２内を横断するように、燃料蒸気吸着フィルタ１０が装着されている。燃料蒸気吸着フィルタ１０は、エンジンの運転時に吸入空気が通過可能なように構成されており、エンジンの停止時に吸気通路内の燃料蒸気を吸着してその燃料蒸気が外部に漏れ出るのを防止する働きをする。
即ち、ハウジング２が本発明の吸気通路に相当する。
燃料蒸気吸着フィルタ１０は、図２に示すように、燃料蒸気の吸着剤である粒状の活性炭２１を保持する保持層２３と、その保持層２３を覆うカバー層２４とから構成されている。

保持層２３は、活性炭２１を熱可塑性樹脂繊維からなる不織布２３ｆによって包み込んで保持する層であり、例えば、図３（Ａ）に示す保持層用の不織布製造装置４０により形成される。
保持層用の不織布製造装置４０は、ほぼ水平方向に延びるコンベヤ４１を備えており、そのコンベヤ４１の上方に紡糸ノズル４４が下向きに設置されている。紡糸ノズル４４は、例えばメルトブローン法を利用した紡糸ノズルであり、中央の樹脂噴射口４４ｂから噴射された溶融樹脂に対して熱風噴出口４４ａから熱風を吹付けて樹脂繊維Ｆを紡出する。また、紡糸ノズル４４の上流側（図中左側）には、紡糸ノズル４４から紡出された樹脂繊維Ｆに対して粒状の活性炭２１を自然落下させて接触させる活性炭供給装置５０が設置されている。

紡糸ノズル４４が半溶融状態の樹脂繊維Ｆを紡出している状態で、活性炭供給装置５０が活性炭２１を落下させると、その活性炭２１が樹脂繊維Ｆの移動空間内でそれらの樹脂繊維Ｆと接触し、活性炭２１が樹脂繊維Ｆに包み込まれた状態でコンベヤ４１上に積層される。したがって、コンベヤ４１を定速運転させることにより、活性炭２１が不織布２３ｆによって満遍なく包み込まれた保持層２３（図３（Ｂ）参照）をほぼ一定厚みで形成することができる。
ここで、保持層２３の不織布２３ｆの材料には、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等が使用され、紡糸ノズル４４から紡出された樹脂繊維Ｆの繊維径は20μmより大きく、60μmより小さい値に設定されている。このように、樹脂繊維Ｆの繊維径が20μm〜60μmの間で設定されているため、通気抵抗を上昇させることなく繊維本数を多くすることができ、さらに樹脂繊維Ｆで活性炭２１を包み込むことで、活性炭２１の保持性能が向上する。

前記保持層２３は、図２に示すように、同じく熱可塑性樹脂繊維の不織布２４ｆからなるカバー層２４によって表裏から挟まれている。カバー層２４は、エンジンのバックファイヤから保持層２３を保護するための層であり、バックファイヤの炎で溶損しないように不織布２４ｆの繊維径が設定されている。
カバー層２４は、図４に示すように、カバー層用の不織布製造装置６０により形成される。
カバー層用の不織布製造装置６０はほぼ水平方向に延びるコンベヤ６１を備えており、そのコンベヤ６１の上方に二台の紡糸ノズル６４が一定の間隔をおいて設置されている。各々の紡糸ノズル６４は、保持層用の不織布製造装置４０の紡糸ノズル４４と等しい構造のノズルであり、中央の樹脂噴射口６４ｂから噴射された溶融樹脂に対して熱風噴出口６４ａから熱風を吹付けて樹脂繊維Ｆを紡出する。

コンベヤ６１が定速運転している状態で、上流側の紡糸ノズル６４が半溶融状態の樹脂繊維Ｆを紡出すると、その樹脂繊維Ｆがコンベヤ６１上に積層されて片側（下側）のカバー層２４を構成する不織布２４ｆがほぼ一定厚みで形成される。次に、そのカバー層２４の不織布２４ｆ上に成形後の保持層２３がセットされ、下側のカバー層２４と保持層２３とが下流側の紡糸ノズル６４の下を定速で移動する。これによって、下流側の紡糸ノズル６４から紡出された樹脂繊維Ｆがほぼ一定厚みで保持層２３の不織布２３ｆ上に積層されて、上側のカバー層２４が形成される。

また、図５に示すように、上流側の紡糸ノズル６４と下流側の紡糸ノズル６４との間に、保持層用の紡糸ノズル４４及び活性炭供給装置５０を配置することにより、下側のカバー層２４上に保持層２３が積層され、その保持層２３上に上側のカバー層２４が積層される燃料蒸気吸着フィルタ１０を連続して形成することが可能になる。
ここで、カバー層２４の不織布２４ｆの材料には、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）やポリプロピレン（ＰＰ）等が使用される。なお、樹脂材料に難燃剤（リン系及びハロゲン系等）を混入して耐熱性を向上させることも可能である。

図６は、カバー層２４の不織布２４ｆを構成する樹脂繊維Ｆの径寸法及び目付け（単位面積あたりの重量）を決定する際に使用されるグラフである。なお、図６に示す目付けは保持層２３の片側を覆うカバー層２４の目付けを表している。
図６において縦線Ｒは、バックファイヤによる樹脂繊維Ｆの溶損限界線を表している。即ち、溶損限界線Ｒは樹脂繊維Ｆの径寸法（繊維径）が100μmのところにある。したがって、繊維径が100μmよりも大きければバックファイヤの炎でカバー層２４の不織布２４ｆが溶損することがない。
図６において曲線Ｔは、カバー層２４の不織布２４ｆにおける活性炭２１の保持限界線を表している。即ち、その保持限界線Ｔよりも目付けが大きければカバー層２４の不織布２４ｆによって活性炭２１を保持可能である。例えば、繊維径が110μmの場合、目付けが90g/m²より大きければカバー層２４の不織布２４ｆによって活性炭２１を保持することが可能である。同様に、繊維径が150μmの場合には、目付けが180g/m²より大きければカバー層２４の不織布２４ｆによって活性炭２１を保持することが可能である。

図６において傾斜直線Ｓは、カバー層２４の不織布２４ｆにおける通気抵抗限界線を表している。即ち、その通気抵抗限界線Ｓよりも目付けが小さければカバー層２４の不織布２４ｆにおける通気抵抗を許容値以下に抑えることができる。例えば、繊維径が110μmの場合、目付けを270g/m²より小さくすれば、通気抵抗を許容値以下に抑えることができる。同様に、繊維径が150μmの場合には、目付けを380g/m²より小さくすれば、通気抵抗を許容値以下に抑えることができる。
このため、カバー層２４の不織布２４ｆの繊維径と、その繊維径に対応する目付けの値は、図６において、溶損限界線Ｒ、保持限界線Ｔ及び通気抵抗限界線Ｓによって囲まれる範囲内で設定される。これによって、バックファイヤによって溶損せず、通気抵抗が許容値以下に抑えられ、かつ保持層２３から脱落した活性炭２１を保持可能な、カバー層２４を形成することが可能になる。

本実施形態に係る燃料蒸気吸着フィルタ１０では、カバー層２４の不織布２４ｆの繊維径は110μm〜150μmの間で設定されており、目付けは90 g/m²〜320g/m²の間で設定されている。
ここで、バックファイヤの炎が当たらない側に配置されるカバー層２４、即ち、保持層２３のエアクリーナエレメント５側の面を覆うカバー層２４は、バックファイヤによる溶損を考慮しなくても良いため、繊維径を100μmよりも小さくすることが可能である。したがって、この場合におけるカバー層２４の不織布２４ｆの繊維径と、その繊維径に対応する目付けの値は、図６において、保持限界線Ｔと通気抵抗限界線Ｓとによって囲まれる範囲内で設定すればよい。
なお、バックファイヤの炎が当たらない側に配置されるカバー層２４を省略することも可能である。
また、保持層２３の不織布２３ｆの繊維径（20μm〜60μm）に対応する目付けの値を図６のグラフに基づいて設定することも可能である。

このように、本実施形態に係る燃料蒸気吸着フィルタ１０では、少なくとも保持層２３の一方の面（吸気通路の下流側（エンジン側））を覆うカバー層２４は、不織布２４ｆであるため従来の耐熱性のネットと比較して繊維が入り組んでいる。このため、目付けの値（単位面積当たりの重量）が等しい場合には、カバー層２４の方が従来のネットよりも繊維の積層本数が多くなる。また、通気抵抗が等しい場合には、カバー層２４の方がネットよりも繊維が入り組んでいる分だけ外観上目を細かくできる。さらに、カバー層２４を構成する不織布２４ｆの繊維径は110μm〜150μmで、熱容量が大きく、バックファイヤの炎が瞬間的に加わった場合に溶損することがない。
即ち、通気抵抗が等しい状態では、不織布２４ｆからなるカバー層２４の方が従来のネットよりも繊維の積層本数を多く、さらに外観上目を細かくできるため、バックファイヤに対する活性炭２１の保持層２３の保護性能が向上する。
さらに、カバー層２４を構成する不織布２４ｆの繊維径は330μmより小さいため、低い通気抵抗と活性炭２１の保持性能の両立が可能となり、カバー層２４の目付けが大きくなりすぎることがない。

また、紡糸された樹脂繊維Ｆを直接的に保持層２３の不織布２３ｆ上に積層することによってカバー層２４の不織布２４ｆを形成する方法のため、そのカバー層２４の不織布２４ｆを成形と同時に保持層２３の不織布２３ｆに接着できるようになる。このため、保持層２３に対してカバー層２４がバタついて、活性炭２１を傷つけるような不具合が生じない。
また、紡糸された樹脂繊維Ｆでカバー層２４の不織布２４ｆを形成するため、そのカバー層２４を構成する繊維の長さ寸法が大きくなる。これによって、カバー層２４を構成する繊維の熱容量が大きくなるとともに、不織布２４ｆの毛羽立ちが少なくなり、その繊維がバックファイヤの炎によって溶損し難くなる。

また、保持層２３を構成する不織布２３ｆの繊維径は、20μmより大きく、60μmより小さい値に設定されているため、細く、通気抵抗を抑えつつ繊維本数を多くでき、その樹脂繊維Ｆで活性炭２１を包み込むことで、活性炭２１の保持性能が向上する。
ここで、本発明は上記した実施形態に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ける変更が可能である。例えば、実施形態１では吸着剤として粒状の活性炭２１を使用する例を示したが、活性炭２１以外にも燃料蒸気を吸着可能な部材であれば使用可能である。さらに、粒状の活性炭２１の代わりに活性炭繊維を使用することも可能である。

以下、実施形態に記載された発明のうちで特許請求の範囲には記載されていない発明を列記する。
（１）請求項１〜請求項３のいずれかに記載の燃料蒸気吸着フィルタであって、
カバー層を構成する不織布の繊維径は、110μｍ〜150μmの間に設定されており、その不織布の目付けの値は180 g/m²〜270 g/m²の間に設定されていることを特徴とする燃料蒸気吸着フィルタ。

本実施形態に係る燃料蒸気吸着フィルタを備えるエアクリーナの全体縦断面図である。本実施形態に係る燃料蒸気吸着フィルタの模式縦断面図である。燃料蒸気吸着フィルタの保持層の製造方法を表す模式図（Ａ図）及び保持層の模式断面図（Ｂ図）である。燃料蒸気吸着フィルタの製造方法を表す模式図である。燃料蒸気吸着フィルタの製造方法を表す模式図である。カバー層の繊維径と目付けの値とを決定するためのグラフである。従来の燃料蒸気吸着フィルタの模式縦断面図である。

符号の説明

２ハウジング（吸気通路）
２１活性炭（吸着剤）
２３保持層
２３ｆ不織布
２４カバー層
２４ｆ不織布
４４紡糸ノズル
４４ｂ樹脂噴射口
６４紡糸ノズル
６４ｂ樹脂噴射口

Claims

エンジンの吸気通路を横断するように取付けられており、そのエンジンの停止時に前記吸気通路内の燃料蒸気を吸着する燃料蒸気吸着フィルタであって、
燃料蒸気を吸着可能に構成された吸着剤と、
前記吸着剤を包み込んで保持する熱可塑性樹脂繊維からなる不織布を備える保持層と、
少なくとも前記吸気通路の下流側に配置される前記保持層の一方の面を覆う不織布であり、熱可塑性樹脂繊維により形成されたカバー層とを有しており、
前記カバー層を構成する不織布の繊維径は、100μmより大きく、330μmより小さい値に設定されていることを特徴とする燃料蒸気吸着フィルタ。
請求項１に記載された燃料蒸気吸着フィルタであって、
カバー層を構成する不織布の目付けは、70g/m²から800g/m²の間に設定されていることを特徴とする燃料蒸気吸着フィルタ。
請求項１又は請求項２に記載された燃料蒸気吸着フィルタであって、
カバー層を構成する不織布の繊維は、樹脂噴射口から噴射された溶融樹脂に対して熱風を吹付けることにより紡糸されたものであり、
前記紡糸された繊維がほぼ連続した状態で保持層の不織布上に積層されることによって、前記カバー層の不織布が形成されていることを特徴とする燃料蒸気吸着フィルタ。
請求項１〜請求項３のいずれかに記載された燃料蒸気吸着フィルタであって、
保持層を構成する不織布の繊維径は、20μmより大きく、60μmより小さい値に設定されていることを特徴とする燃料蒸気吸着フィルタ。