JP2006226138A - キャニスタモジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】 構造の複雑化、製造工数、部品点数および大気通路における圧力損失の増大を招くことなく、大気中への燃料蒸気の放出を防止するキャニスタモジュールを提供する。
【解決手段】 吸着剤層51は、大気ポート32の内壁に沿って周方向へ設置されている。そのため、吸着剤層51は、大気通路21の周囲を包囲するとともに、大気通路21を遮ることがない。吸着剤層51は、第二収容室42の吸着剤44から拡散により流出する微量の燃料蒸気を吸着する。これにより、大気通路21の開放端24が大気に開放されているとき、キャニスタ30の第二収容室42から拡散により流出した燃料蒸気は吸着剤層51により吸着される。したがって、大気通路21における圧力損失の増大を招くことなく、燃料蒸気の大気中への放出を防止することができる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、燃料タンクから蒸発する燃料を吸着するキャニスタモジュールに関する。
燃料タンクから蒸発した蒸発燃料を吸着するキャニスタが公知である。キャニスタは、例えば活性炭などの吸着剤により蒸発燃料を吸着し、蒸発燃料の大気への放出を低減している。しかし、一部の蒸発燃料は、キャニスタから拡散し大気中へ放出される。そこで、蒸発燃料のさらなる拡散を制限し、大気中への放出を防止するため、特許文献1又は2のような発明が提案されている。
特開平9−21361号公報 特開2002−30998号公報
特許文献1に開示されている発明の場合、キャニスタの内部における通路を迷路状にすることにより、通路の全長を延長している。通路を迷路状にして全長を延長することにより、燃料蒸気の拡散距離が増大し、大気中への放出が低減される。一方、特許文献2に開示されている発明の場合、キャニスタの大気開放側に空間を形成し、この空間に吸着層を設置している。
しかしながら、特許文献1に開示されている発明の場合、キャニスタの空気室に通路を設置する必要がある。そのため、キャニスタのケーシングに蓋を設置する必要がある。蓋は、ケーシングに溶着により固定される。その結果、キャニスタの構造の複雑化および製造工数の増大を招くという問題がある。
一方、特許文献2に開示されている発明の場合、吸着層は大気通路における大気の流れ方向に対し直角に設置されている。そのため、大気通路における通気抵抗が増大する。その結果、大気通路における圧力損失が増大する。また、特許文献2に開示されている発明では、キャニスタを通過した燃料蒸気を吸着するために、必要かつ十分な量の吸着剤、および吸着剤を保持する保持部材を設置する必要がある。そのため、構造の複雑化および部品点数の増大を招くという問題がある。
そこで、本発明の目的は、構造の複雑化、製造工数、部品点数および大気通路における圧力損失の増大を招くことなく、大気中への燃料蒸気の放出を防止するキャニスタモジュールを提供することにある。
請求項1記載の発明では、吸着剤層は大気通路形成部材の内壁に沿って周方向へ設置されている。これにより、キャニスタから放出される燃料蒸気は、大気通路形成部材の内壁に設置されている吸着剤層によって吸着される。キャニスタから大気通路へ放出される燃料蒸気は、拡散速度が遅く、拡散量もわずかである。そのため、大気通路形成部材の内壁に設置されている吸着剤層は、キャニスタから放出される燃料蒸気を十分に吸着する。したがって、燃料蒸気の大気中への放出を防止することができる。また、吸着剤層は、大気通路形成部材の内壁に沿って設置されているため、大気通路における空気の流れを妨げることはない。したがって、大気通路における圧力損失の増大を抑制することができる。さらに、吸着剤層は、大気通路形成部材の内壁に沿って容易に設置される。そのため、吸着剤層を大気通路形成部材に保持する保持部材などが不要となる。したがって、構造の複雑化、ならびに製造工数および部品点数の増大を招くことはない。
請求項2記載の発明では、吸着剤層はキャニスタとドレインバルブとの間に設置されている。キャニスタとドレインバルブとを別体に構成する場合、これらを組み付けるまでキャニスタまたはドレインバルブが形成している通路は端部が開放している。そのため、吸着剤層は開放している端部から大気通路形成部材の内壁に沿って容易に設置される。したがって、構造の複雑化、ならびに製造工数および部品点数の増大を招くことはない。
請求項3記載の発明では、吸着剤層はドレインバルブと大気フィルタとの間に設置されている。ドレインバルブと大気フィルタとを別体に構成する場合、これらを組み付けるまでドレインバルブまたは大気フィルタが形成している通路は端部が開放している。そのため、吸着剤層は開放している端部から大気通路形成部材の内壁に沿って容易に設置される。したがって、製造工数、構造の複雑化および部品点数の増大を招くことがない。
請求項4または5記載の発明では、吸着剤層は大気通路形成部材の周方向の全周または一部に設置される。これにより、吸着剤層は、大気通路を塞ぐことなく、大気通路に放出される燃料蒸気との接触面積が増大する。したがって、燃料蒸気は効率よく吸着剤層に吸着され、燃料蒸気の大気中への放出を防止することができる。
請求項6記載の発明では、吸着剤層は重力方向下方に設置されている。燃料蒸気は、空気と比較して比重が大きい。そのため、キャニスタから大気通路へ放出される燃料蒸気は、大気通路の重力方向下方へ滞留しやすい。そこで、吸着剤層を重力方向下方に設置することにより、大気通路形成部材の周方向の一部に吸着剤層を設置する場合でも、燃料蒸気の吸着は容易になる。したがって、燃料蒸気の大気中への放出を防止することができる。
請求項7記載の発明では、吸着剤層はキャニスタとは反対側の端部に堰部を有している。堰部は、大気通路の径方向内側へ突出している。キャニスタから大気通路へ放出される燃料蒸気は、キャニスタから大気通路の開放端側へ拡散する。そのため、大気通路のキャニスタとは反対側に堰部を設置することにより、大気通路を拡散する燃料蒸気は堰部に遮られ、吸着剤層側へ移動する。その結果、吸着剤層による燃料蒸気の吸着効率が向上する。したがって、燃料蒸気の大気中への放出を防止することができる。
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態によるキャニスタモジュールを適用した蒸発燃料処理装置を図1に示す。図1に示す蒸発燃料処理装置10は、車両の燃料タンク11から発生した燃料蒸気を図示しない内燃機関(以下、内燃機関を「エンジン」という。)の吸気管12へ供給する。蒸発燃料処理装置10は、キャニスタモジュール20およびパージ通路13に設置されるパージバルブ14を備えている。なお、蒸発燃料処理装置10は、上述のキャニスタモジュール20およびパージバルブ14の他に、例えば図示しない蒸発燃料濃度測定手段あるいは蒸発燃料漏れチェック装置など、その他の構成を含んでもよい。
キャニスタモジュール20は、キャニスタ30、ドレインバルブ22および大気フィルタ23を備えている。キャニスタ30はケーシング31を有している。ケーシング31は、例えば金属あるいは樹脂などにより形成されている容器である。ケーシング31は、大気ポート32、パージポート33およびタンクポート34を有している。大気ポート32は、大気通路21を形成する大気通路形成部材である。パージポート33は、パージ通路13を経由して吸気管12に接続している。タンクポート34は、タンク通路15を経由して燃料タンク11に接続している。
キャニスタ30は、仕切部35、保持プレート36および保持プレート37により内部が主に第一収容室41と第二収容室42とに仕切られている。仕切部35は、ケーシング31と一体に形成されている。第一収容室41および第二収容室42には、それぞれ吸着剤43、44が収容されている。吸着剤43、44は、例えば活性炭やシリカゲルなどの多孔質の物質からなる。第一収容室41には、パージポート33およびタンクポート34が連通している。また、第二収容室42には、大気ポート32が連通している。保持プレート36および保持プレート37は、板厚方向に貫く多数の穴を有しており、第一収容室41および第二収容室42への空気の流れを許容するとともに、第一収容室41および第二収容室42に収容されている吸着剤の崩落を防止している。
第一収容室41と第二収容室42との間は、ケーシング31および保持プレート37が形成する接続通路45により連通している。一方、第一収容室41の接続通路45と反対側は、仕切部38によりパージポート33側とタンクポート34側とが仕切られている。これにより、燃料タンク11からタンクポート34を経由してキャニスタ30に導入された燃料蒸気は、タンクポート34からパージポート33へ短絡することなく、第一収容室41の吸着剤43へ導入される。
キャニスタ30は、パージポート33からパージ通路13を経由して吸気管12に接続している。パージ通路13には、パージバルブ14が設置されている。パージバルブ14は、パージ通路13を開閉する。これにより、パージバルブ14は、キャニスタ30から吸気管12へ流れる燃料蒸気を含む空気の流量を調整する。
本実施形態の場合、キャニスタ30の大気ポート32が大気通路21を形成している。なお、例えば大気ポート32とドレインバルブ22とを接続する管部材、およびドレインバルブ22と大気フィルタ23とを接続する管部材から大気通路21を形成していてもよい。大気通路21は、ドレインバルブ22のキャニスタ30とは反対側が大気に開放された開放端24となっている。この開放端24に大気フィルタ23が設置されている。大気フィルタ23は、大気通路21に導入される大気に含まれる異物を除去する。ドレインバルブ22は大気通路21を開閉する。ドレインバルブ22は、例えば燃料タンク11からの燃料蒸気の漏れをチェックするとき、大気通路21を閉塞する。
本実施形態では、大気ポート32には吸着剤層51が設置されている。吸着剤層51は、図2に示すように大気ポート32の内壁32aに沿って周方向の全周にわたり円筒状に設置されている。吸着剤層51は、例えば活性炭繊維により形成した筒状の部材であり、大気ポート32の内周側に圧入あるいは接着されている。なお、吸着剤層51は、例えば活性炭やシリカゲルなどの吸着剤を大気ポート32の内壁32aに直接接着してもよい。
次に、上記構成の蒸発燃料処理装置10の作動について説明する。
燃料タンク11における燃料蒸気の発生にともない、燃料タンク11の内部の圧力は上昇する。これにより、燃料タンク11からは、燃料蒸気を含む空気がキャニスタ30へ流出する。エンジンが運転を停止しているとき、ドレインバルブ22は開放され、大気通路21は大気に開放されている。燃料タンク11の圧力上昇にともなって、燃料タンクから流出した空気はキャニスタ30を経由して大気通路21の開放端24から大気中へ放出される。このとき、燃料タンク11で発生した燃料蒸気は、タンク通路15およびタンクポート34を経由してキャニスタ30の第一収容室41に導入される。そのため、燃料蒸気の大部分は、第一収容室41の吸着剤43により吸着される。第一収容室41を通過した空気は、接続通路45を経由して第二収容室42へ流入する。これにより、空気に含まれる燃料蒸気はさらに第二収容室42の吸着剤44により吸着される。
大気通路21の開放端24が大気に開放されているとき、第二収容室42の吸着剤44に吸着されている燃料蒸気は拡散により大気通路21へ流出することがある。第二収容室42の吸着剤44から拡散により大気通路21へ流出する燃料蒸気はわずかであるものの、近年は大気中へ排出される燃料蒸気の排出量規制が強化されている。そのため、第二収容室42の吸着剤44から大気通路21へ流出する燃料蒸気も除去する必要がある。本実施形態の場合、大気ポート32の内壁32aに吸着剤層51が設置されている。キャニスタ30から拡散により流出する燃料蒸気は、拡散速度が遅く、拡散量も微量である。そのため、吸着剤層51は、第二収容室42から大気通路21へ流出する燃料蒸気を十分に吸着する。これにより、大気通路21の開放端24が大気に開放されているときでも、大気通路21から大気中への燃料蒸気の放出は防止される。
一方、エンジンが運転されているとき、吸気管12を吸気が流れることにより、吸気管12側へ吸引圧が発生し、キャニスタ30の内部は減圧される。このとき、ドレインバルブ22は開放されているため、キャニスタ30には開放端24から大気通路21を経由して空気が導入される。大気通路21へ導入された空気は、大気ポート32が形成する大気通路21、第二収容室42、接続通路45および第一収容室41を経由してパージポート33からパージ通路13へ流出する。大気が大気通路21、第二収容室42および第一収容室41を通過することにより、吸着剤層51および吸着剤43、44に吸着された燃料蒸気は吸着剤層51および吸着剤43、44から脱離する。吸着剤層51および吸着剤43、44から脱離した燃料蒸気は、大気通路21から導入された空気とともにパージ通路13へ流出する。パージバルブ14は、パージ通路13を開閉することにより、パージ通路13から吸気管12へ流出する燃料蒸気を含む空気の流量を調整する。キャニスタ30からパージ通路13を経由して吸気管12へ流出する空気には、比較的高濃度の燃料蒸気が含まれる。そこで、エンジンへ吸入される吸気の空燃比を所定の値に保持するため、パージバルブ14は吸気に混合するキャニスタ30からの空気の流量を調整する。また、燃料タンク11で発生した燃料蒸気は、タンク通路15およびタンクポート34を経由して第一収容室41に導入される。導入された燃料蒸気は、第一収容室41を経由してパージ通路13へ流出する。
以上、説明したように、第1実施形態では、大気ポート32に吸着剤層51が設置されている。吸着剤層51は、第二収容室42の吸着剤44から拡散により流出する微量の燃料蒸気を吸着する。これにより、大気通路21の開放端24が大気に開放されているとき、キャニスタ30の第二収容室42から拡散により流出した燃料蒸気は吸着剤層51により吸着される。したがって、燃料蒸気の大気中への放出を防止することができる。
また、第1実施形態では、吸着剤層51は大気ポート32の内壁32aに沿って周方向に設置されている。そのため、大気通路21では、空気が通過可能な十分な断面積が確保される。これにより、吸着剤層51は大気ポート32を通過する空気の流れを妨げない。したがって、大気通路21における圧力損失の増大を抑制することができる。また、大気通路21の断面積を確保するために大気ポート32を大型化する必要はない。さらに、キャニスタ30の大気ポート32に吸着剤層51を設置することにより、吸着剤層51を設置するための部位を別途確保する必要がない。したがって、キャニスタモジュール20の体格の小型化を図ることができ、車両への搭載の自由度を向上することができる。
さらに、第1実施形態では、吸着剤層51は大気ポート32の内壁32aに沿って設置される。キャニスタ30とドレインバルブ22とを組み付けるとき、これらを接続するまで大気ポート32のドレインバルブ22側は開放されている。そのため、吸着剤層51は、開放されている大気ポート32の端部から大気ポート32の内側に容易に設置される。また、吸着剤層51は、大気ポート32への接着あるいは圧入などによって大気ポート32に固定される。さらに、大気ポート32は、キャニスタ30のケーシング31と一体に構成されている。したがって、構造の複雑化、ならびに製造工数および部品点数の増大を招くことはない。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態によるキャニスタモジュールを適用した燃料蒸気処理装置を図3に示す。なお、第1実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第2実施形態では、図3に示すようにキャニスタモジュール20は、大気通路21を形成する大気通路形成部材としての配管部材25を有している。配管部材25は、ドレインバルブ22と大気フィルタ23とを接続している。吸着剤層52は、この配管部材25に設置されている。吸着剤層52は、配管部材25のドレインバルブ22側の端部または大気フィルタ23側の端部のいずれか一方または両方に設置される。
第2実施形態では、吸着剤層52はキャニスタ30から離れた位置に設置される。第二収容室42の吸着剤44から拡散した燃料蒸気は、キャニスタ30から遠ざかるにつれて拡散速度および空気中の濃度が低下する。そのため、吸着剤層52をキャニスタ30から離れた位置に設置することにより、大気通路21中の空気に含まれる燃料蒸気の吸着効率は向上する。したがって、燃料蒸気の大気中への放出をさらに低減することができる。
また、第2実施形態では、吸着剤層52は配管部材25の端部に設置されている。配管部材25とドレインバルブ22および大気フィルタ23とを組み付けるとき、これらを接続するまで配管部材25の両端部は開放されている。そのため、吸着剤層52は、開放されている配管部材25の端部から配管部材25の内側に容易に設置される。したがって、構造の複雑化、ならびに製造工数および部品点数の増大を招くことはない。
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態によるキャニスタモジュールの大気ポートを図4に示す。なお、第1実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第3実施形態では、図4に示すように吸着剤層53の設置位置が第1実施形態と異なっている。第3実施形態では、吸着剤層53は、大気ポート32において重力方向の下方に円弧形状に設置されている。すなわち、吸着剤層53は、大気ポート32の内壁32aに沿って周方向の一部に円弧筒状に設置されている。燃料蒸気は、空気と比較して比重が大きい。そのため、キャニスタ30から大気通路21へ拡散する燃料蒸気は、大気通路21の重力方向下方へ滞留しやすい。そこで、吸着剤層53を大気ポート32の重力方向下方に設置することにより、大気ポート32を拡散する燃料蒸気は吸着剤層53により効果的に吸着される。したがって、燃料蒸気の大気中への放出を防止することができる。
また、第3実施形態では、吸着剤層53を大気ポート32の周方向の一部に設置している。そのため、大気ポート32の全周に設置する場合と比較して、吸着剤層53を小型化することができる。したがって、構造をより簡単にすることができるとともに、コストを低減することができる。
(第4実施形態)
本発明の第4実施形態によるキャニスタモジュールを適用した燃料蒸気処理装置を図5および図6に示す。なお、第2実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第4実施形態では、図5および図6に示すように吸着剤層54は配管部材25に設置されている。また、第4実施形態では、第3実施形態と同様に吸着剤層54は配管部材25の重力方向下方に設置されている。さらに、吸着剤層54は、大気通路21の開放端24側の端部に堰部55を有している。堰部55は、図6に示すように吸着剤層54から配管部材25の径方向内側へ突出している。キャニスタ30の第二収容室42の吸着剤44から拡散により流出した燃料蒸気は、上述のように重力方向下方へ滞留するとともに、大気通路21を開放端24へ向けて拡散する。吸着剤層54の開放端24側の端部に堰部55を設置することにより、配管部材25の重力方向下方の壁面に沿って拡散する燃料蒸気は、堰部55によって開放端24側への拡散が遮られる。堰部55によって拡散が遮られた燃料蒸気は、堰部55よりも下方に位置する吸着剤層54側へ移動する。その結果、燃料蒸気は、吸着剤層54によって吸着される。
第4実施形態では、堰部55により燃料蒸気の拡散を遮っている。したがって、燃料蒸気の大気中への放出をより効果的に防止することができる。
なお、第4実施形態では、配管部材25の軸方向へ隣接して吸着剤層54を二つ設置し、各吸着剤層54の開放端24側の端部にそれぞれ堰部55を設置する例について説明した。しかし、吸着剤層54および堰部55は、二つに限らず、一つまたは三つ以上設置してもよい。二組以上の吸着剤層54および堰部55を設置する場合、各吸着剤層54および堰部55の組を離して設置してもよい。
以上、説明した複数の実施形態では、各実施形態を個別に適用する例について説明した。しかし、例えば第1実施形態による吸着剤層51に第4実施形態による堰部55を組み合わせる場合のように、複数の実施形態を組み合わせて適用してもよい。
本発明の第1実施形態によるキャニスタモジュールを適用した蒸発燃料処理装置を示す模式図である。 図1のII−II線における断面図である。 本発明の第2実施形態によるキャニスタモジュールを適用した蒸発燃料処理装置を示す模式図である。 本発明の第3実施形態によるキャニスタモジュールを図1のII−II線に対応する位置で切断した断面図である。 本発明の第4実施形態によるキャニスタモジュールを適用した蒸発燃料処理装置を示す模式図である。 図5のVI−VI線における断面図である。
符号の説明
20 キャニスタモジュール、21 大気通路、22 ドレインバルブ、23 大気フィルタ、24 開放端、25 配管部材(大気通路形成部材)、30 キャニスタ、32a 内壁、32 大気ポート(大気通路形成部材)、43、44 吸着剤、51、52、53、54 吸着剤層、55 堰部

Claims (7)

  1. 蒸発燃料を吸着する吸着剤を収容しているキャニスタと、
    一方の端部が前記キャニスタに接続し他方の端部が大気に開放されている開放端となる大気通路を形成する大気通路形成部材と、
    前記大気通路形成部材の内壁に沿って周方向へ設置され、前記キャニスタを通過した蒸発燃料を吸着する吸着剤層と、
    を備えることを特徴とするキャニスタモジュール。
  2. 前記大気通路を開閉するドレインバルブを備え、
    前記吸着剤層は、前記キャニスタと前記ドレインバルブとの間に設置されていることを特徴とする請求項1記載のキャニスタモジュール。
  3. 前記大気通路を開閉するドレインバルブと、
    前記開放端に設置される大気フィルタとを備え、
    前記吸着剤層は、前記ドレインバルブと前記大気フィルタとの間に設置されていることを特徴とする請求項1記載のキャニスタモジュール。
  4. 前記吸着剤層は、前記大気通路形成部材の内壁に沿って周方向の全周に設置されていることを特徴とする請求項1、2または3記載のキャニスタモジュール。
  5. 前記吸着剤層は、前記大気通路形成部材の内壁に沿って周方向の一部に設置されていることを特徴とする請求項1、2または3記載のキャニスタモジュール。
  6. 前記吸着剤層は、重力方向下方に設置されていることを特徴とする請求項5記載のキャニスタモジュール。
  7. 前記吸着剤層は、前記開放端側の端部に径方向内側へ突出する堰部を有することを特徴とする請求項4、5または6記載のキャニスタモジュール。
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