JP2008144642A

JP2008144642A - キャニスターフィルタ構造体

Info

Publication number: JP2008144642A
Application number: JP2006331494A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Senoo; 高広妹尾
Original assignee: Kureha Ltd
Current assignee: Kureha Ltd
Priority date: 2006-12-08
Filing date: 2006-12-08
Publication date: 2008-06-26

Abstract

【課題】小型エンジン用のキャニスターフィルタ構造体として装備が簡単で、かつ活性炭粒子は通過しないが、通気が容易であり、ガソリン蒸気の大気中への流出を防止する。
【解決手段】二層以上の短繊維層の積層体であって、密度差を有し、少なくとも密層部１ａは親水性繊維を主体とした層構成よりなると共に、積層体全体に樹脂加工が施され、通気抵抗が４０Ｐａ以下で、破裂強力が５．０ｋＰａ以上、初期圧縮弾性率が１．０Ｎ／ｃｍ²・１００％以上である不織布１，２よりなるキャニスターフィルタで、両面より活性炭３を挟んで構造体Ａとして燃料タンクに取り付け可能とした。なお、短繊維層を構成する繊維は疎水性繊維あるいは親水性繊維の単独又は混繊よりなり、また繊度の異なる繊維を混繊することが好適である。
【選択図】図１

Description

本発明は内燃機関、特に芝刈り機等の小型エンジンの燃料タンクに取り付けられ、吸気系を通って漏出される燃料蒸気の外気への拡散を防止する燃料蒸気捕集器、いわゆるキャニスターに用いられるキャニスターフィルタ構造体に関するものである。

エンジンを停止した自動車あるいはガソリンスタンド等のガソリンタンクから蒸発したガソリン蒸気は、従来は回収することなく殆ど大気中に放出されていた。しかし近年では、環境浄化の要請から吸気系を通って漏れ出てくる燃料蒸気の大気への流出を防止するために、放出パイプの途中に吸気剤を充填した捕集器（キャニスター）を取り付け、蒸発したガソリンを吸気させ、次の走行時、逆方向に空気を通し脱着してエンジンに供給する吸着剤を備えたエアクリーナーが配されている。

そして、この吸気系を通って漏れ出てくる燃料蒸気の大気への流出を防止する吸着剤を配置する方法として、二層の濾紙あるいは不織布の間の吸着剤を挟んだシートを作り、エアクリーナー内に固定する構成（例えば特許文献１参照）や、フィルタエレメントの内燃機関側に、粒状活性炭を耐熱性ネットと不織布で挟んだシート状の吸着フィルタを配置し、エンジン停止時にエンジン内部に付着したガソリン蒸気がエアクリーナーの内部へ侵入するが、そのガソリン蒸気は粒状活性炭に吸着されるため、大気へ流出することがなく、また、バックファイヤーに耐え得るように耐熱性ネットとした内燃機関用エアクリーナーが提案されている。（例えば特許文献２参照）
しかし、上記のものも耐熱性の効果があるにしても、活性炭の粒子やダスト粒子によって不織布フィルタが目詰まりを起こして、その結果、通気抵抗が大幅に上昇して燃料蒸気の吸着能力が大幅に減少するという問題を有していた。そこで本出願人はこれを改善すべく吸気系を通って漏れ出してくる燃料蒸気の外気への拡散を防止する燃料蒸気捕集器、いわゆるキャニスターの不織布フィルタにおいて、粒状活性炭の微粒子が抜けにくく、ダスト等による目詰まりを起こしにくい不織布フィルタを先に提案した。（例えば特許文献３参照）
実開昭６０−１４２６９号公報特開２００２−２７６４８６号公報特開２００４−３０５８５３号公報

ところで、キャニスターは走行中や炎天下での駐車などの際に、燃料タンク内に発生するガソリン蒸気を消化する部品で、一般の自動車には燃料タンクとエンジンの間に取り付けられているが、同部品の採用はガソリンが大気汚染の原因になることから先進各国でその放散量を規制しているためで、基本的にはガソリン車全てに活性炭を入れた缶状のチャコールキャニスターが装着されている。

しかしながら、例えば芝刈り機などの小型エンジンにはガソリンエンジンのように大掛かりな装置を装備することができないため、上述のようなキャニスターは装備されておらず、大気汚染の原因となっている。

本発明はかかる実状に鑑み、特に上記芝刈り機などの小型エンジンにおける燃料タンクに用いて好適なチャコールを保持したものなどのキャニスター構造体において、活性炭（チャコール）粒子は通過しないが通気が容易であり、大気からの汚染空気の濾過機能を有し、かつ不織布の剥離がなく、耐久性を有する各特性に適合したキャニスターフィルタ構造体を提供することを目的とするものである。

即ち、上記目的に適合する本発明キャニスターフィルタ構造体の特徴は、二層以上の短繊維積層体であって、密度差を有し、少なくとも密層部は親水性繊維を主体とした構成であると共に、該積層体全体は樹脂加工が施された不織布よりなり、その通気抵抗が４０Ｐａ以下で、破裂強力が５．０ｋＰａ以上、初期圧縮弾性率が１．０Ｎ／ｃｍ²・１００％以上であるキャニスターフィルタを両面に配し、内部に活性炭を挟んで構造体として燃料タンクに取り付けられている構成にある。請求項２は上記キャニスターフィルタを両面に配し、内部に活性炭を挟んで構造体として燃料タンクの燃料入口部の蓋内部に取り付けられている構成にある。

請求項３は、上記活性炭部が内部にランダムコイル状クリンプが付与された長繊維繊維束の集合体を内蔵していることを特徴とする。請求項４は、キャニスターフィルタの短繊維層を構成する繊維が疎水性繊維あるいは親水性繊維のそれぞれ単独又は該親水性繊維と疎水性繊維との混繊であること、そして、請求項５は上記親水性繊維がレーヨン繊維あるいはビニロン繊維であり、疎水性繊維はポリエステル繊維よりなることを夫々、特徴としている。

また、請求項６は、上記における短繊維層を構成する繊維は繊度の異なる繊維の混繊であってもよいこと、この場合、請求項７の如く短繊維層を構成する繊維の繊度が細繊度は１．０〜５．０デシテックスの範囲であり、太繊維は５．０〜１０．０デシテックスの範囲であって、細／太繊度の混繊比率が３０／７０重量％から５０／５０重量％であることが好ましいことを特徴としている。

又、請求項８は、上記本発明に係るキャニスターフィルタ用不織布は目付質量が１５０〜３００ｇ／ｍ²で、厚さが２．０〜４．０ｍｍの範囲であることが好ましく、そして、請求項９は積層体全体に施された樹脂加工用樹脂（バインダー）はアクリル系樹脂で、付着量が繊維層に対し２０〜５０上記の範囲であることを特徴としている。

本発明は以上のように、二層以上の積層体で密度差を有し、少なくとも密層部は親水性繊維を主体として構成され、かつ全体が樹脂加工された不織布であって、通気抵抗が４０Ｐａ以下で、破裂強力が５．０ｋＰａ以上、初期圧縮弾性率が１．０Ｎ／ｃｍ²・１００％以上の特性を具備するキャニスターフィルタを活性炭を挟んで両面に配した構造体として燃料タンク内部又は燃料タンクの蓋内部に配した構造で、通気が容易であると共に、密層部両面の形態に変化を生じさせず、活性炭微粒子は抜けにくく、しかもダスト等による目詰まりを起こし難い特性を有し、更に不織布の剥離もなく、耐久性にも勝れていて小型エンジンの装着も簡単であり、従来、殆ど装備されていなかった小型エンジンの燃料タンクのキャニスターに利用して頗る有効で、芝刈り機等の小型エンジンによる大気汚染の原因除去に極めて実用的効果を奏する。しかも、本発明燃料タンクは全体が樹脂加工されているため、毛抜け，繊維間のズレもなく、寸法安定性にも良好である。

以下、更に添付図面を参照し、本発明キャニスターフィルタ構造体の具体的態様について説明する。図１は本発明構造体を芝刈り機などに装備される小型エンジンのキャニスターフィルタとして用いた例である。本明キャニスターフィルタ構造体は基本的に大気の埃を濾過する性能を有することが必要であると同時に、ガソリン蒸気を外気に放出しないことが必要であり、そのためガソリン蒸気を吸着する活性炭粒子を使用することが好ましく、その構造は、図１に示すように活性炭３の両側に該活性炭３を支持し把持する基材としてキャニスターフィルタを形成する不織布１，２が配設され、ガソリンタンク４内で発生するガソリン蒸気を吸着濾過し得るように構成されている。

上記キャニスターフィルタを形成する不織布１，２は、図示の如く二層以上の短繊維層の積層体により構成され、密度差を有して密層部１ａと、粗層部１ｂの外、随時、中間層が配層されていると共に、密層部１ａには少なくとも親水性繊維が主体として含有されており、図では明らかでないが、積層体全体には樹脂加工が施されている。なお、図では密層部１ａが活性炭側に配置されているが、必らずしもこれに限定されず、活性炭側に粗層部１ｂが配置されることもある。

これを更に詳述すると、先ず前記軌フィルタを形成する不織布積層体を構成する二層以上の短繊維層は濾過性能を有するために、密度勾配を有し、密層部１ａと粗層部１ｂ、更に中間層部が形成されて一体に積層されている。この短繊維層を構成する繊維としては、親水性繊維あるいは疎水性繊維の夫々単独あるいは親水性繊維と疎水性繊維の混繊であり、特に少なくとも密層部１ａは親水性繊維を主体として構成されている。親水性繊維としてレーヨン，ビニロン等が挙げられ、疎水性繊維としては汎用合成繊維であれば特に限定されないが、最も一般的にポリエステル繊維が挙げられる。

これら短繊維層を構成する繊維の繊度は０．５〜１５デシテックス（ｄｔｅｘ）の範囲が好ましく、各繊維はその範囲で同繊度あるいは異なる繊度で組み合わせて密度勾配を設計すればよい。なお、キャニスターフィルタ用不織布の目付質量は１５０〜３００ｇ／ｍ²の範囲が好ましく、１５０ｇ／ｍ²未満では不織布の強力，濾過性能が確保てきないので好ましくない。また３００ｇ／ｍ²を超えると破裂強力は満足するが、通気抵抗が高くなるので好ましくない。更に該不織布は厚さが２．０〜４．０ｍｍの範囲が好適であり、実用的である。２．０ｍｍ未満であれば目付質量と同じく不織布の強力，濾過性能の確保に難があり、４．０ｍｍを超えると破裂強力は満足するが、厚すぎ過剰となるので好ましくない。

しかして、本発明は以上のような不織布を基材としてキャニスターフィルタとするもので、下記の如き各特性を有することが要求される。即ち、１つは大気との通気が容易であることであり、他はキャニスターフィルタとして不織布が保持する活性炭や大気圧によって変形しないこと、また活性炭や大気圧によって破壊されないことである。

大気との通気の容易性については、通気抵抗が大きいとタンクと外気との圧力差が出来て好ましくなく、殊に通気抵抗が４０Ｐａを超えると活性炭の抵抗に加えて大気との圧力がより大きくなるので好ましくない。従って、通気抵抗は４０Ｐａ以下とすることが効果的である。

また、上記キャニスターフィルタ用不織布が活性炭や大気圧によって変形しないためには該不織布の初期圧縮弾性率が１．０Ｎ／ｃｍ²・１００％以上であることが必要で、それ以下であると変形が起こり易く、活性炭を把持して行けなくなる。また大気による不織布自身の変化が起こり、その結果、不織布の有する濾過性能が低下する。

更に上記不織布は活性炭を保持しているので、活性炭や大気圧によって破壊されないためには破裂強力が５．０ｋＰａ以上であることが好ましく、５．０ｋＰａ以下になると破壊される可能性が高くなる。

かくして、本発明キャニスターフィルタ構造体のフィルタを構成する不織布は、これら通気抵抗が４０Ｐａ以下、好ましくは１５〜４０Ｐａで、破裂強力が５．０ｋＰａ以上であることが好ましいが、最も基本的なことは初期圧縮弾性率が１．０Ｎ／ｃｍ²・１００％以上であることであり、とりわけ１．０〜３．５Ｎ／ｃｍ²・１００％であることがキャニスターフィルタ用として有効な特性であることが特筆される。

しかして、上記不織布をキャニスターフィルタとして使用するに際しては、不織布表面は活性炭と接触するので毛羽のないことが好ましく、また、積層された短繊維の単繊維同志がよく接着していることが重要であり、そのため、熱接着繊維だけでは接着が不充分であるので、バインダー（樹脂）加工が必要である。

バインダー（樹脂）としてはアクリル系の樹脂が用いられ、その付着量は繊維層に対し２０〜５０重量％の範囲が好適である。付着量が２０重量％未満であると、単繊維間の接着が不充分となり、厚さや不織布の破裂強力が劣ることになる。また、５０重量％を超えると単繊維間の接着は充分となるが、過剰性能となる。

図２は上記したキャニスターフィルタ構造体Ａを小型エンジン、例えば芝刈り機等のキャニスターフィルタとして組み付けた例であり、前記本発明キャニスターフィルタ構造体Ａが小型エンジンの燃料タンクの蓋５内部に取り付けられている。図中６は通気孔である。この構造ではキャニスターフィルタ構造体Ａの取り替えは頗る容易である。

また、図３はキャニスターフィルタ構造体の活性炭部の応用形態であり、活性炭３の部分に、活性炭が偏らないように構造物７が内蔵されている。構造物７は例えばランダムコイル状クリンプが付与された長繊維の繊維束集合体（例えばクレバルカー（登録商標））であり、繊維糸径としては０．５〜５．０ｍｍφの範囲であることが好適である。なお、図２，図３において図１と同一符号は同一部分を示す。以下、更に本発明の具体的な実施例を説明する。

実施例１
繊度６．６デシテックス（ｄｔｅｘ）、繊維長５１ｍｍのポリエステル繊維（ＰＥＴ）２５重量％と、繊度２．２デシテックス、繊維長５１ｍｍのポリエステル繊維４５重量％、３．３デシテックス、繊維長５１ｍｍのレーヨン繊維（Ｒｙ）３０重量％とからなる目付質量４５ｇ／ｍ²の粗層用繊維ウエブと、繊度２．２デシテックス（ｄｔｅｘ）、繊維長５１ｍｍのポリエステル繊維３０重量％と、繊度３．３デシテックス、繊維長５１ｍｍのレーヨン繊維（Ｒｙ）７０重量％とからなる目付質量４５ｇ／ｍ²の中層用繊維ウエブと、繊度２．２デシテックス、繊維長５１ｍｍのポリエステル繊維１０重量％、１．４５デシテックス、繊維長３８ｍｍのポリエステル繊維１０重量％、繊度２．２デシテックス、繊維長５１ｍｍのレーヨン繊維（Ｒｙ）８０重量％とからなる目付質量４５ｇ／ｍ²の密層用繊維ウエブを積層した後、密層側より、深さ９ｍｍ、打ち込み本数３０本／ｃｍ²でニードルパンチ処理を施し層間交絡した。引き続きこの交絡処理された繊維層をアクリル酸エステルを主成分（Ａ−２−５）とするバインダーに浸漬し密層側から吸引して樹脂付着を調整して、乾燥温度１４５℃で乾燥し、樹脂付着量を２５．０質量％付与した。得られたキャニスターフィルタ用不織布は目付質量は１８０ｇ／ｍ²であった。

実施例２
繊度６．６デシテックス（ｄｔｅｘ）、繊維長５１ｍｍのポリエステル繊維（ＰＴＥ）２５重量％と、繊度２．２デシテックス、繊維長５１ｍｍのポリエステル繊維３５重量％、３．３デシテックス、繊維長５１ｍｍのレーヨン繊維（Ｒｙ）４０重量％とからなる目付質量７０ｇ／ｍ²の粗層用繊維ウエブと、繊度２．２デシテックス（ｄｔｅｘ）、繊維長５１ｍｍのポリエステル繊維７０重量％と、繊度５．６デシテックス、繊維長５１ｍｍのレーヨン繊維（Ｒｙ）２０重量％と繊度２．２デシテックス、繊維長５１ｍｍのレーヨン繊維（Ｒｙ）１０重量％とからなる目付質量４５ｇ／ｍ²の中層用繊維ウエブと、繊度１．３デシテックス、繊維長４４ｍｍのポリエステル繊維３０重量％、１．７デシテックス、繊維長３２ｍｍのレーヨン繊維（Ｒｙ）７０重量％からなる目付質量５０ｇ／ｍ²の密層用繊維ウエブを積層した後、密層側より、深さ９ｍ、打ち込み本数３０本／ｃｍ²でニードルパンチ処理を施し層間交絡した。引き続きこの交絡処理された繊維層をアクリル酸エステルを主成分（Ａ−２−５）とするバインダーに浸漬し密層側から吸引して樹脂付着を調整して乾燥温度１４５℃で乾燥し樹脂付着量を３１．３質量％付与した。得られたキャニスターフィルタ用不織布は目付質量は２４０ｇ／ｍ²であった。

実施例３
繊度６．６デシテックス（ｄｔｅｘ）、繊維長５１ｍｍのポリエステル繊維（ＰＥＴ）５０重量％と、繊度２．２デシテックス、繊維長５１ｍｍのポリエステル繊維５０重量％とからなる目付質量３２ｇ／ｍ²の粗層用繊維ウエブと、繊度１．７デシテックス（ｄｔｅｘ）、繊維長３８ｍｍのポリエステル繊維２６重量％と、繊度２．２デシテックス、繊維長５１ｍｍのポリエステル繊維６３重量％と繊度２．２デシテックス、繊維長５１ｍｍのレーヨン繊維（Ｒｙ）１１重量％とからなる目付質量４８ｇ／ｍ²の中層用繊維ウエブと、繊度１．５デシテックス、繊維長３２ｍｍのレーヨン繊維４０重量％、２．２デシテックス、繊維長５１ｍｍのレーヨン繊維３０重量％と、繊度１．４デシテックス、繊維長３２ｍｍのビニロン繊維（Ｖ）３０重量％とからなる目付質量８８ｇ／ｍ²の密層用繊維ウエブを積層した後、密層側より、深さ９ｍｍ、打ち込み本数３０本／ｃｍ²でニードルパンチ処理を施し層間交絡した。引き続きこの交絡処理された繊維層をアクリル酸エステルを主成分（Ａ−２−５）とするバインダーに浸漬し密層側から吸引して樹脂付着を調整して乾燥温度１４５℃で乾燥し、樹脂付着量を２５．３質量％付与した。得られたキャニスターフィルタ用不織布は目付質量は２２５ｇ／ｍ²であった。

実施例４
繊度６．６デシテックス（ｄｔｅｘ）、繊維長５１ｍｍのポリエステル繊維（ＰＥＴ）５０重量％と、繊度２．２デシテックス、繊維長５１ｍｍのポリエステル繊維５０重量％とからなる目付質量３２ｇ／ｍ²の粗層用繊維ウエブと、繊度１．７デシテックス（ｄｔｅｘ）、繊維長３８ｍｍのポリエステル繊維２６重量％と、繊度２．２デシテックス、繊維長５１ｍｍのポリエステル繊維６３重量％と繊度２．２デシテックス、繊維長５１ｍｍのレーヨン繊維（Ｒｙ）１１重量％とからなる目付質量４８ｇ／ｍ²の中層用繊維ウエブと、繊度１．５デシテックス、繊維長３２ｍｍのレーヨン繊維４０重量％、２．２デシテックス、繊維長５１ｍｍのレーヨン繊維３０重量％と、繊度１．４デシテックス、繊維長３２ｍｍのビニロン繊維（Ｖ）３０重量％とからなる目付質量９８ｇ／ｍ²の密層用繊維ウエブを積層した後、密層側より、深さ９ｍｍ、打ち込み本数３０本／ｃｍ²でニードルパンチ処理を施し層間交絡した、引き続きこの交絡処理された繊維層をアクリル酸エステルを主成分（Ａ−２−５）とするバインダーに浸漬し密層側から吸引して樹脂付着（ＳＡ）を調整して６２ｇ／ｍ²になるように付与し、引き続き、密層側からバブル（泡）付与法（ＣＯ）により樹脂付着で１０ｇ／ｍ²になるように付与し、その後、乾燥温度１４５℃で乾燥し、樹脂付着量を２８．８質量％付与とした。得られたキャニスターフィルタ用不織布は目付質量２６０ｇ／ｍ²であった。

以上の各実施例で得られた不織布を内部に活性炭を配して両面より挟み付け、キャニスターフィルタ構造体として図１，図２に示す如くガソリンタンク内の吸気側に取り付け、あるいは芝刈り機の小型エンジンの燃料タンクの蓋の内側に取り付けてガソリン蒸気の流出状況ならびに活性炭の抜け状況，目詰まり状況などを調べた。その結果は取扱性が簡便であることは勿論、形態保持性，通気度ともに良好で、活性炭の抜けも殆ど見られなかった。従って、このことにより、本発明キャニスターフィルタ構造体はエンジン、殊に芝刈り機などの小型エンジンのキャニスターとして極めて効果的であることが分かった。

本発明キャニスターフィルタ構造体をガソリンタンクに取り付けた状態を示す断面概要図である。本発明キャニスターフィルタ構造体を小型エンジンの燃料タンクの蓋内側に取り付けた状態の断面概要図である。活性炭部に構造物を入れた状態図である。

符号の説明

１，２：キャニスターフィルタ形成不織布
１ａ：密層部
１ｂ：粗層部
３：活性炭
４：ガソリンタンク
５：燃料タンクの蓋
６：通気孔
７：活性炭内の構造物
Ａ：キャニスターフィルタ構造体

Claims

二層以上の短繊維積層体であって、密度差を有し、少なくとも密層部は親水性繊維を主体とした構成であると共に、該積層体全体は樹脂加工が施された不織布よりなり、その通気抵抗が４０Ｐａ以下で、破裂強力が５．０ｋＰａ以上、初期圧縮弾性率が１．０Ｎ／ｃｍ²・１００％以上であるキャニスターフィルタを両面として、内部に活性炭を挟んで燃料タンクに取り付けられていることを特徴とするキャニスターフィルタ構造体。
前記キャニスターフィルタを両面として内部に活性炭を挟んで構造体となし、燃料タンクの燃料入口部の蓋内部に取り付けられている請求項１記載のキャニスターフィルタ構造体。
活性炭部が内部にランダムにコイル状クリンプが付与された長繊維繊維束の集合体を内蔵している請求項１または２記載のキャニスターフィルタ構造体。
フィルタ用不織布の短繊維層を構成する繊維が疎水性繊維あるいは親水性繊維のそれぞれ単独又は混繊からなる請求項１，２または３記載のキャニスターフィルタ構造体。
親水性繊維がレーヨン繊維あるいはビニロン繊維であり、疎水性繊維がポリエステル繊維である請求項１，２，３または４記載のキャニスターフィルタ構造体。
短繊維層を構成する繊維が繊度の異なる繊維の混繊である請求項１〜５の何れか１項に記載のキャニスターフィルタ構造体。
短繊維層を構成する繊維の繊度が細繊度は１．０〜５．０デシテックスの範囲であり、太繊度は５．０〜１０．０デシテックスの範囲であって、細／太繊度の混繊比率が３０／７０重量％から５０／５０重量％である請求項６記載のキャニスターフィルタ構造体。
不織布の目付質量が１５０〜３００ｇ／ｍ²で、厚さが２．０〜４．０ｍｍの範囲である請求項１〜７項の何れか１項に記載のキャニスターフィルタ構造体。
積層体全体に施された樹脂加工用樹脂（バインダー）がアクリル系樹脂であり、付着量が繊維層に対し２０〜５０重量％の範囲である請求項１〜８項の何れか１項に記載のキャニスターフィルタ構造体。