JP2006214403A - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の停車中において燃料タンクから発生する蒸発燃料を大気へ放出しない吸着性能と、給油時において給油ガンをストップさせることなく給油できる給油性の向上の両立を図る。
【解決手段】タンクポート１０に連通する主室６、７と、該主室６、７と大気ポート１２との間に設けた副室９を有し、前記主室６、７内に吸着剤１８、２３を収納し、前記副室９内に通気性を有するように三次元の骨格組織で形成され、かつ、その骨格組織の表面に吸着剤を添着してなる弾性体３１を収納する。
【選択図】図１

Description

本発明は、蒸発燃料処理装置に関するもので、より詳しくは内燃機関の燃料タンクで発生した蒸発燃料が大気側に放出されるのを防止するために一時的に吸着、捕集する蒸発燃料処理装置に関する。

従来、この種の蒸発燃料処理装置は一般にキャニスタと呼ばれている。この蒸発燃料処理装置には、自動車の停車中等に発生する蒸発燃料を吸着し、大気に洩らさないことが要求される（ＤＢＬ規制）ことから、蒸発燃料に対する吸着剤の接触面積が大きく要求される。

一方、給油時においては、燃料タンク内に充満している蒸発燃料が給油燃料により押し出されてキャニスタに吸着される。また、タンク内の圧力が急上昇した場合には給油ガンからの給油を停止させるようになっている。そのため、燃料タンクへの給油時間を短縮するためには、蒸発燃料処理装置内の通気抵抗を低減することが要求される。

上記の相反する要求を充足させるための蒸発燃料処理装置として、特許文献１に記載の蒸発燃料処理装置が知られている。この蒸発燃料処理装置は、主室と、該主室と大気側に連通する副室を有するもので、該主室には活性炭を、副室内には、活性炭とセラミック原料から作られたハニカム状の構造物や、吸着シートでスリットを形成し、このスリットに活性炭を挟持してなるスリット状の構造物が収納されている。このように、副室内の構造物の形状をハニカム状やスリット状に形成することで、主室より副室内の通気抵抗を低減し、蒸発燃料の吸着・脱離性能を確保しつつ、給油時間の短縮を図っている。
特開２００２−２６６７０９号公報

前記従来技術では、ハニカム構造物を製造するのに、活性炭とセラミック原料を所定配合で混合後、ハニカム形状に成形し、その後に焼成する必要があり、製造工程が複雑で、かつ、製造コストも高いという問題点がある。

また、前記のスリット状構造物で構成するものにおいては、更に、ハニカムに比べて吸着表面積が小さく吸着性能が悪い問題がある。

また、前記構造物は剛体であり、また、ケースは通常樹脂製のものを使用するために、ケースの加工精度は高くなく、樹脂ケースと構造物の間に間隙が生じないようにＯリング等のシール材が必要であり、組付け作業に手間を有する問題点がある。

また、振動等により構造物とケースとの間に間隙が生じることながいように対策を取る必要がある。

また、振動等により、構造物が破損しないように一定以上の剛性強度が必要となり、構造物の製造単価が高くなるという問題点がある。

そこで、本発明は、これらの問題点を解消できる蒸発燃料処理装置を提供することを目的とするものである。

前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、タンクポートに連通する主室と、該主室と大気ポートとの間に設けた副室を有し、前記主室内に吸着剤を収納し、前記副室内に通気性を有するように三次元の骨格組織で形成され、かつ、その骨格組織の表面に吸着剤を添着してなる弾性体を収納したことを特徴とするものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記弾性体を、体内に連通した発泡セルを有する三次元の骨格組織からなる発泡弾性体で形成したことを特徴とするものである。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記副室内に収納する前記弾性体の断面積を、前記副室の断面積よりも大きく設定したことを特徴とするものである。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、前記弾性体を、その１個のブロックで副室を満たす大きさに設定したことを特徴とするものである。

請求項５記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、前記弾性体が、複数に分割されていて、これらを密着的に重ねて構成されていることを特徴とするものである。

請求項６記載の発明は、請求項２乃至５のいずれかに記載の発明において、前記弾性体のセル範囲を、４乃至２０個／２５ｍｍの範囲内としたことを特徴とするものである。

請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、前記弾性体に添着した吸着剤量を、該弾性体体積１リットルあたり３０乃至１３０ｇの範囲内としたことを特徴とするものである。

請求項８記載の発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載の発明において、前記副室内に収納する前記弾性体のＬ／Ｄ（相当円面積に換算したときの直径Ｄ当たりの長さＬ）の値を、２乃至６の範囲内としたことを特徴とするものである。

本発明によれば、弾性体は、三次元の骨格組織を有するため、その骨格組織に添着された吸着剤での吸着面積が平面に比べて大きくなる。また、蒸発燃料は、弾性体内を直線的に素通りするのではなく、複雑な三次元の経路を経て通過していく。そのため、蒸発燃料の吸着性能がよい。

さらに、骨格組織で形成されるセルの大きさや数などを所望に設定することにより、充分な蒸発燃料の吸着性能を確保しつつ、蒸発燃料処理装置内の通気抵抗を低減し、給油時間を短縮できる。

したがって、自動車の停車中等に発生する蒸発燃料の吸着性能の向上と、給油性の向上を両立した蒸発燃料処理装置を提供できる。

請求項３乃至５の発明によれば、さらに、弾性体を副室内に収納したときに弾性体の反発弾性により副室内に隙間なく収納することが出来る。つまり、弾性体のみにより自己シールができ、弾性体の副室内への組付けにＯリング等のシール材は不要であり、製造コストの削減、製造工程の簡略化を図ることが出来る。

また、弾性体の弾性力を利用して組付けできるために、組付け作業が容易で、製造工程を簡略化できる。

また、弾性体は、柔軟性を有するために振動の影響を受けにくく剛性強度を高める必要がない、また、振動による弾性体と副室との間に間隙が生じることなく保持できるため、振動対策を施す必要がなく、かつ、信頼性も高い。

また、請求項６乃至８の発明によれば、さらに、自動車の停車中等に発生する蒸発燃料の吸着性能と給油性の向上の両立を最良に発揮できる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。

図１及び図２は、本発明の実施例１を示す。
図１は、蒸発燃料処理装置１の概略構成図を示すもので、蒸発燃料処理装置１は、樹脂製のケース２を有し、該ケース２内には仕切壁３、４、５が設けられ、該仕切壁３、４、５により第１室６、第２室７、空間層８、副室９が形成されている。なお、本実施例１では、前記第１室６と前記第２室７とにより主室を構成している。

ケース２の一端側（図の上部側）には、前記第１室６に連通するタンクポート１０が設けられており、該タンクポート１０は、燃料タンクの上部気室に連通している。

また、ケース２の一端側には、前記第１室６に連通するパージポート１１が設けられており、該パージポート１１は、図示しないパージ制御弁（ＶＳＶ）・パージ通路を介してエンジンの吸気通路へ接続されている。パージ制御弁の開度は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）により制御され、エンジン運転中にパージ制御が行われている。

また、ケース２の一端側には、前記副室９に連通する大気ポート１２が設けられており、該大気ポート１２は、大気側に連通している。したがって、副室９は、前記主室６、７と大気ポート１２の間に設けられている。

前記第１室６とタンクポート１０との間には不織布からなるフィルタ１３が設けられ、第１室６とパージポート１１との間には不織布からなるフィルタ１４が設けられている。また、第１室６の他端側（図の下部側）には吸着剤保持用プレート１５が設けられ、スプリング等の付勢手段１６により図の上方に付勢されている。前記吸着剤保持用プレート１５上には、その全体を覆うようにウレタン等からなる吸着剤保持用フィルタ１７が設けられている。前記フィルタ１３、１４、ケース２、仕切壁３、吸着剤保持用フィルタ１７で形成される空間（第１室６）内に吸着剤である活性炭１８が所定の密度で充填されている。

前記第２室７にも、前記第１室６と同様に、一端側にフィルタ１９を設け、他端側に吸着剤保持用フィルタ２０と、吸着剤保持用プレート２１と、付勢手段２２を設け、それらで構成される空間（第２室７）内に吸着剤である活性炭２３が所定の密度で充填されている。

活性炭１８、２３は、所定の平均粒子径の造粒炭で構成されている。なお、活性炭１８、２３を破砕炭で構成しても良い。

前記第１室６の他端部（下端部）と前記第２室７の他端部（下端部）は、吸着剤保持用フィルタ１７、２０及び空間２４を介して連通している。

また、空間層８の一端側（図の上部側）は通路２６により前記第２室７と連通し、空間層８の他端側（図の下部側）は図１（ｂ）に示すように、仕切壁５の他端を欠除して通路２７を設け、該通路２７により副室９に連通している。そして前記空間層８内には吸着剤（活性炭）は充填されておらず、副室９の内部には、吸着剤３０を添着した弾性体３１が収納されている。該弾性体３１の下端は、カバー２ａに設けられた弾性体保持部３２により保持されている。該弾性体保持部３２は板材からなり、これらの間の隙間を通じで気体が流通するようになっている。前記弾性体３１の一端、すなわち副室９の一端は前記大気ポート１２に連通している。なお、弾性体３１は図１の実施例では、副室９を満たす１本の柱状のブロックで形成したが、複数に分割してもよい。例えば、シート状に形成してこれらを密着状態に重ねてもよく、また、複数の角状ブロックを密着して重ねてもよい。

前記弾性体３１は、図２（ａ）に示すような、内部に連通した（発泡）セル３１ａと、三次元の骨格組織３１ｂを有するものである。該弾性体３１の材質として、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエン共重合体）ゴム、ＣＲ（クルルプレン）ゴムを用いる。また、セル範囲（直線２５ｍｍ上でのセルの数）が４乃至２０個／２５ｍｍの範囲内で、Ｌ／Ｄ（図１（ｄ）に示すような弾性体３１の相当円面積に換算したときの直径Ｄ当たりの長さＬ）が２乃至６の範囲内である弾性体３１を使用することが望ましい。

また、弾性体３１と副室９の蒸発燃料の通過方向（図１の上下方向）に対して直交する断面形状を略同一の形状で形成する。また、弾性体３１の蒸発燃料の通過方向（図１の上下方向）に対して直交する断面積Ｓ１を、副室９の蒸発燃料の通過方向（図１の上下方向）に対して直交する断面積Ｓ２より大きく、好ましくは、弾性体３１の断面積Ｓ１を副室９の断面積Ｓ２の３乃至２０％増しに設定する。このように、弾性体３１の断面積Ｓ１を副室９の断面積Ｓ２より大きく設定することで、弾性体３１を副室９内に収納したときに弾性体３１が収縮し、その反発弾性により副室９内に隙間なく収納することが出来る。

前記弾性体３１は、例えば、ポリウレタン樹脂等を発泡後、そのセル間の薄膜を取り除いて成形したものであり、セル（空間）が連続的につながっている発泡弾性体である。この弾性体３１としては、例えば、ブリジストン(株)のエバーライトＳＦ（商品名） ＨＲ−０８、ＨＲ−１３を使用することができる。

吸着剤３０として、任意の粒径を有する活性炭を使用できるが、本実施例においては約０．２ｍｍの粉末活性炭を使用した。また、活性炭添着量は、任意に設定するが、本実施例においては、弾性体３１の体積１リットル当たり３０乃至１３０ｇの範囲内とした。

前記弾性体３１内に前記吸着剤３０を添着する方法として、例えば、次のような方法が挙げられる。

吸着剤である活性炭３０とバインダーである樹脂とを共に溶液中に分散させ、該分散溶液中に、弾性体３１を浸漬させ、連通したセル３１ａ内に前記分散溶液を入り込ませる。次に、浸漬した弾性体３１を溶液から取り出し、高温槽等で加熱する。この加熱により、溶液は揮発し、前記樹脂が溶解して弾性体３１の表面及びその体内に位置する三次元の骨格組織３１ｂの表面に前記活性炭３０が固定される（図２（ｂ）参照）。

このように形成された弾性体３１は、カバー２ａを外した状態において副室９内へ挿入し、その後にカバー２ａを被着して、その弾性体保持部３２とケース２の一端側とで挟持するようになっている。

次に、蒸発燃料処理装置（キャニスタ）の動作について説明する。
エンジン停止中において、燃料タンク内で発生した蒸発燃料は、燃料タンクからタンクポート１０を経て蒸発燃料処理装置１内へ流入し、第１室６、空間２４、第２室７、通路２６へと流れ、更に、空間層８、通路２７を流れて副室９を通過し、大気ポート１２から大気側へ流れる。その際、燃料成分は、第１室６、第２室７内の活性炭１８、２３に大部分が吸着され、残りの燃料成分は、弾性体３１に添着された活性炭３０に吸着されることにより、大気ポート１２から大気へ放出される際は空気のみの状態となる。

次に、エンジンが運転されると、電子制御ユニット（ＥＣＵ）によりパージ制御弁が開放され、吸気通路内の負圧により大気ポート１２から空気が蒸発燃料処理装置１内に吸入される。吸入された空気は、副室９、通路２７、空間層８、通路２６、第２室７、空間２４、第１室６を通過して、パージポート１１からエンジンの吸気通路へ供給される。その際、活性炭３０、２３、１８に吸着されていた燃料成分が脱離し、吸入空気と共にエンジンへ供給される。

上記の構造を有する蒸発燃料処理装置１は次のような効果を奏する。
弾性体３１内は、三次元方向に不規則に連通するセル３１ａと三次元の骨格組織３１ｂを有する構造であるために、蒸発燃料は、図２（ａ）の矢印Ｖで示すように、弾性体３１内を直線ではなく、複雑な三次元の経路を経て通過していく。なお、図２（ａ）は模式図であるためセル３１ａ等が規則的に描かれているが、実際には、セル３１ａ等は三次元方向に不規則に形成されている。

以上のように、蒸発燃料が弾性体３１内を流通することにより、蒸発燃料が三次元骨格組織３１ｂ（活性炭３０）と接触する面積を、従来技術のハニカム状やスリット状の構造物における平面的な接触面性に比べて大きくすることが出来、蒸発燃料の吸着性能を高めることができる。

また、吸着剤（活性炭）３０を弾性体３１に容易に添着することができるため、従来のハニカム状の構造物よりも製造が容易で、かつ、安価に製造出来る。

また、弾性体３１の副室９への組付けも、弾性体３１を圧縮した状態で副室９内へ収納し、その後圧縮を解除するだけで、弾性体の復元力により副室９内に隙間なく収納でき、組付けが容易であるとともに、弾性体３１のみにより自己シールができ、弾性体３１の副室９内への組付けに従来技術のようなＯリング等のシール材は不要である。

また、弾性体３１は、柔軟性を有するために振動の影響を受けにくく剛性強度を高める必要がない、また、振動による弾性体３１と副室９との間に間隙が生じることなく保持できるため、従来技術のように振動対策を施す必要がなく、信頼性も高い。

また、弾性体３１のセル範囲を低くすると通気抵抗を下げることができる反面、活性炭３０の添着量が低下し吸着性能が低下する。また、セル範囲を大きくすると通気抵抗は上がる反面、吸着性能は向上する。また、弾性体３１のＬ／Ｄを低くすると通気抵抗は下がる反面、吸着性能は低下する。また、Ｌ／Ｄを大きくすると通気抵抗は上がる反面、吸着性能は向上する。

弾性体３１が、要求吸着量を確保しつつ要求通気抵抗を得るには、セル範囲が４乃至２０個／２５ｍｍの範囲内で、Ｌ／Ｄ（弾性体３１の相当円面積に換算したときの直径Ｄ当たりの長さＬ）が２乃至６の範囲内とし、弾性体３１の体積１リットル当たりの活性炭添着量を３０乃至１３０ｇの範囲内とするとよい。

このように設定することで、停車中に燃料タンク内で発生する蒸発燃料が弾性体３１に添着された吸着剤（活性炭）３０等により吸着捕集され大気に放出されることがない。また、弾性体３１の通気抵抗を低減できるため、給油時においても蒸発燃料処理装置１内の通過流速を高くすることが出来、燃料タンク内の圧力上昇を抑制し、給油ガンを停止させることなく給油を行ない燃料タンクへの給油時間を短縮できる。

図３は、実施例２を示す。
本実施例２は、前記実施例１の変形例を示すもので、前記実施例１の第２室７を設けず主室を第１室６のみで構成し、更に、空間層８を設けない構造のものに本発明を適用した蒸発燃料処理装置４１である。その他の構造は前記実施例１と同様であり、副室９に収納した弾性体３１も前記実施例１の弾性体３１と同様で、この弾性体３１に前記と同様の吸着剤３０が添着されている。

前記実施例１と同様の部材については、前記と同様の符号を付して説明を省略する。
燃料タンク内で発生した蒸発燃料は、燃料タンクからタンクポート１０を経て蒸発燃料処理装置４１内へ流入し、第１室６、空間２４、副室９を通過し、大気ポート１２から大気に放出される。その際、燃料成分は、第１室６内の活性炭１８に大部分が吸着され、残りの燃料成分は、弾性体３１に添着された吸着剤（活性炭）３０に吸着されることにより、大気ポート１２から大気へ放出される際は空気のみの状態となる。

また、エンジンが運転されると、電子制御ユニット（ＥＣＵ）によりパージ制御弁が開放され、吸気通路内の負圧により大気ポート１２から空気が蒸発燃料処理装置４１内に吸入される。吸入された空気は、副室９、空間２４、第１室６を通過して、パージポート１１からエンジンの吸気通路へ供給される。その際、活性炭３０、１８に吸着されていた燃料成分が脱離し、空気と共にエンジンへ供給される。

本実施例２においても前記実施例１と同様の作用、効果を奏する。
なお、前記弾性体３１を収納する副室９は、前記実施例１、２に示すように、大気ポート１２に最も近い室に設定することが望ましい。

本発明の実施例１における蒸発燃料処理装置を示すもので、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｄ）は副室内に収納する弾性体の斜視図。 本発明の実施例１における弾性体を示すもので、（ａ）は断面図、（ｂ）は一部拡大断面図。 本発明の実施例２における蒸発燃料処理装置を示すもので、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図。

符号の説明

１、４１ 蒸発燃料処理装置
６ 第１室（主室）
７ 第２室（主室）
９ 副室
１０ タンクポート
１２ 大気ポート
１８、２３、３０ 吸着剤（活性炭）
３１ 弾性体
３１ａ セル
３１ｂ 三次元骨格組織

Claims (8)

1. タンクポートに連通する主室と、該主室と大気ポートとの間に設けた副室を有し、前記主室内に吸着剤を収納し、前記副室内に通気性を有するように三次元の骨格組織で形成され、かつ、その骨格組織の表面に吸着剤を添着してなる弾性体を収納したことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
2. 前記弾性体を、体内に連通した発泡セルを有する三次元の骨格組織からなる発泡弾性体で形成したことを特徴とする請求項１記載の蒸発燃料処理装置。
3. 前記副室内に収納する前記弾性体の断面積を、前記副室の断面積よりも大きく設定したことを特徴とする請求項１又は２記載の蒸発燃料処理装置。
4. 前記弾性体を、その１個のブロックで副室を満たす大きさに設定したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の蒸発燃料処理装置。
5. 前記弾性体が、複数に分割されていて、これらを密着的に重ねて構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の蒸発燃料処理装置。
6. 前記弾性体のセル範囲を、４乃至２０個／２５ｍｍの範囲内としたことを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の蒸発燃料処理装置。
7. 前記弾性体に添着した吸着剤量を、該弾性体体積１リットルあたり３０乃至１３０ｇの範囲内としたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の蒸発燃料処理装置。
8. 前記副室内に収納する前記弾性体のＬ／Ｄ（相当円面積に換算したときの直径Ｄ当たりの長さＬ）の値を、２乃至６の範囲内としたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の蒸発燃料処理装置。

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