JP2014234717A - キャニスタ - Google Patents

Abstract

【課題】チャージおよびパージが周方向に片寄らずに均等に進行するようにする。
【解決手段】キャニスタは、ケースの長手方向の一端にパージポート１２およびチャージポート１３を備え、他端にドレンポートを備える。パージポート１２は、第１円筒部２６の中心に接続される。チャージポート１３からチャージガス室３４へ流入したチャージガスは、補助絞り部となる窓部４２を通して円環状の拡散室４１に入り、ここから多数の小さなオリフィス孔４３を通して吸着材室１９へ導入される。多数のオリフィス孔４３は、１つの円の上に配置され、かつ第１円筒部２６の外周にできるだけ接近した半径位置に配置されている。これにより、周方向に均等にチャージが進行する。
【選択図】図６

Description

この発明は、自動車の蒸発燃料処理装置に用いられるキャニスタに関し、特に、円筒状をなすケースの長手方向に沿ってガスが流れるように構成したキャニスタに関する。

周知のように、エンジンを用いた自動車では、燃料タンク内の蒸発燃料が大気に放出されるのを抑制するために、キャニスタを主体とした蒸発燃料処理装置を備えている。

キャニスタは、ケース内に活性炭等の吸着材を充填したものであって、停車時等に燃料タンク内から発生する蒸発燃料を吸着材に吸着させる一方、エンジン稼働時にドレンポート（大気ポートとも呼ばれる）から導入した大気により吸着材から燃料成分を脱離させて、エンジンの吸気系に吸入させる構成となっている。

このようなキャニスタにおいては、ケース一端部のチャージポートおよびパージポートが単純に隣接して配置されていると、ケースの長手方向に直交する断面で見たときに、チャージポートに近い側で積極的に吸着材への蒸発燃料のチャージがなされ、パージポートに近い側で積極的に吸着材からの燃料成分のパージがなされる。つまり、各断面においてチャージおよびパージが不均一に進行し、従って、吸着材全体を有効に利用することができない。

これに対し、特許文献１には、円筒状ケースの一端部の中心位置にパージポートを配置し、かつ中心から偏心した位置にチャージポートを配置したキャニスタが開示されている。上記チャージポートと吸着材との間には、パージポートを囲む環状の多孔板によって、全周に亘る僅かな隙間が設けられている。

実開平５−２１１５７号公報

特許文献１のようにパージポートを円筒状ケースの中心部に設けた構成では、他端のドレンポートから取り込まれる大気によるパージは各部でほぼ均等に進行する。しかし、チャージポートは偏心位置に配置されるため、多孔板による僅かな隙間があっても、チャージポートに近い位置でチャージが進行し易く、各断面における吸着量の分布が周方向に不均一となる。従って、パージの進行が均等であっても、結局、吸着材全体を有効に利用することができない。

この発明は、円筒状をなすケースの内部に吸着材が充填されているとともに、上記ケースの長手方向の一端部にチャージポートおよびパージポートが配置され、かつ上記ケースの長手方向の他端部にドレンポートが配置されたキャニスタにおいて、
上記ケースの上記一端部に、吸着材室の一端の外周部を仕切る円環状をなすフランジ部が設けられているとともに、このフランジ部の内周から吸着材室側に突出した上記ケースと同心状の第１円筒部と、上記フランジ部の内周から上記第１円筒部と反対側に延びた上記ケースと同心状の第２円筒部と、を備えており、
上記第１円筒部によって画成されるケース中心部の空間が、上記チャージポートおよびパージポートのいずれか一方からなる第１のポートに接続されており、
上記第２円筒部とケースとの間に画成される円環状の拡散室が、上記チャージポートおよびパージポートの他方からなる第２のポートに接続されており、
上記フランジ部には、上記吸着材室と上記拡散室とを連通する複数のオリフィス孔が、上記第１円筒部に隣接して、かつ該第１円筒部の同心円の上に並んで配置されている、ことを特徴としている。

上記構成では、チャージポートおよびパージポートの一方が第１のポートとしてケース中心部の第１円筒部内の空間に接続される。従って、チャージもしくはパージが、全周に亘って半径方向に拡がっていくように進行するので、周方向に均等にチャージもしくはパージがなされ、吸着材全体にチャージもしくはパージが確実に行われる。

一方、チャージポートおよびパージポートの他方からなる第２のポートは、第２円筒部の外側に円環状に構成される拡散室に接続されており、この拡散室が、フランジ部の複数のオリフィス孔を介して吸着材室側と連通している。複数のオリフィス孔は、第１円筒部と同心の１つの円の上に並んでおり、かつ第１円筒部に隣接している。

従って、例えば、第２のポートがチャージポートであるとすると、燃料タンク側から導かれたガスは、拡散室内でケースの中心部寄り（つまり第２円筒部外周面付近）に集められ、かつ個々のオリフィス孔で絞られつつ複数の細い流れとなって、第１円筒部の外周面に沿うように吸着材室側に流れ出る。つまり、第１のポートに接続される第１円筒部内の空間を除いた円環状の領域の中で、最も中心部寄りの位置から、同心円状に吸着材室側へ流入する。そのため、全周に亘って半径方向に拡がっていくようにチャージが進行し、周方向に均等な吸着量分布となる。従って、吸着材全体を有効に用いてチャージを行うことができる。

第２のポートがパージポートである場合も同様であり、半径方向の中心寄りに位置する複数のオリフィス孔を通して周方向に均等にパージガスが流れるので、吸着材全体について確実なパージがなされる。

本発明の好ましい一つの態様では、上記第１円筒部と上記第２円筒部とが等しい外径を有し、両者の境界部に、吸着材室の中心部の端部となるスクリーン部材が配置されている。つまり、実質的に第１円筒部の内部にまで吸着材が充填されており、この部分を通して、チャージもしくはパージが行われる。

また、本発明の好ましい一つの態様では、上記第２円筒部の内周側に上記第１円筒部よりも小径な第３円筒部をさらに備え、上記第１円筒部内の空間が上記第３円筒部内の空間を介して上記第１のポートに接続されている。つまり、第１円筒部内の空間は、その中心部において第１のポートに接続されている。

また、本発明の好ましい一つの態様では、上記拡散室と上記第２のポートとの間に、ケースの長手方向に上記拡散室に隣接した第２の拡散室を具備し、この第２の拡散室と上記拡散室とが、上記第２円筒部の外周面に隣接して形成された複数の補助絞り部を介して連通している。このように第２の拡散室を具備することで、ガスの流れの複数回の拡張・収縮が行われる。これにより、第２のポートの接続位置に拘わらず、周方向の片寄りがより確実に排除される。

上記の複数のオリフィス孔は、望ましくは、上記同心円の上に等間隔に配置されている。但し、他のリブとの干渉などの点から仮に僅かに不等間隔であっても、周方向の流れの分布が実質的に均等であれば良い。

この発明によれば、周方向でのガスの流れの片寄りがなく、流れに直交する断面において周方向に均等にチャージおよびパージが進行する。従って、吸着材全体を有効に利用することができ、キャニスタとしての吸着能力が高くなるとともに、不十分なパージによる燃料成分の漏洩（いわゆるブリード）を抑制することができる。

この発明に係るキャニスタの一実施例を示す縦断面図。 このキャニスタの一端部を拡大して示す縦断面図。 同じくキャニスタの一端部の斜視図。 図１のＡ−Ａ線に沿った横断面図。 チャージガスおよびパージガスの流れを示す図２と同様の断面図。 チャージガスおよびパージガスの流れを示す図３と同様の断面図。

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、この発明に係るキャニスタ１の一実施例を示す縦断面図である。このキャニスタ１は、合成樹脂製のケース２を有し、このケース２は、大径部３ａおよび小径部３ｂを有する両端が開口した断面真円形の円筒状のボディ部３と、このボディ部３の大径部３ａ側の開口端に取り付けられたチャージ／パージ側エンドカバー４と、ボディ部３の小径部３ｂ側の開口端に取り付けられたドレン側エンドカバー５と、から主に構成されている。

上記ドレン側エンドカバー５は、その中心部に、ボディ部３の中心軸線Ｌに沿って延びたドレンポート７を具備している。そして、このドレン側エンドカバー５が、コイル状のスプリング８を介してスクリーン部材９および格子板１０を支持している。

上記チャージ／パージ側エンドカバー４は、ボディ部３の中心軸線Ｌに沿った中心位置から側方へ略Ｌ字形に延びたパージポート１２と、半径方向に接続されたチャージポート１３と、を備えている。また、このチャージ／パージ側エンドカバー４によって覆われるボディ部３の端部には、合成樹脂にて一体に成形されたバルクヘッド１５が取り付けられている。このバルクヘッド１５については、後に詳細に説明するが、内側の端面にスクリーン部材１６，１７が配置されており、これらのボディ部３一端のスクリーン部材１６，１７と前述したドレンポート７側のスクリーン部材９との間の容積が吸着材室１９となっている。

上記吸着材室１９には、活性炭等からなる粒状の吸着材２０が充填されており、スプリング８によって適宜な圧縮状態に保持されている。

なお、当業者には自明なように、上記チャージポート１３が図示しない車両の燃料タンクの上部空間に接続され、上記パージポート１２が図示しない内燃機関の吸気系に接続される。また、ドレンポート７は、直接に、あるいは何らかの機器や配管を介して大気に開放される。例えば車両の停車中や給油中に生じた蒸発燃料は、上記チャージポート１３からキャニスタ１内に導入され、ボディ部３内をその中心軸線Ｌに沿って長手方向に直線的に流れる間に、吸着材２０に吸着される。このように吸着された燃料成分は、内燃機関の運転中に吸気系で生じる負圧によってドレンポート７から大気が取り込まれることにより、吸着材２０からパージされ、パージポート１２から内燃機関の吸気系に流入して、最終的には内燃機関において燃焼される。

次に、図２〜図４を参照して、チャージ／パージ側エンドカバー４およびバルクヘッド１５の構成を詳細に説明する。

バルクヘッド１５は、図３に示すように、吸着材室１９の一端を仕切る円環状の第１フランジ部２１と、ボディ部３の開口端に位置する円環状の第２フランジ部２２と、を有し、これらの板状をなす２つのフランジ部２１，２２が、放射状に配置された複数のリブ２３によって互いに連結されている。第１フランジ部２１と第２フランジ部２２とは、互いに平行であり、かつ後述する拡散室４１として必要な容積を確保するために、適宜な距離だけ離間している。上記第１フランジ部２１の内周縁には、該第１フランジ部２１から吸着材室１９側へ突出した第１円筒部２６と、この第１円筒部２６とは反対側へ延びた第２円筒部２７と、が接続されている。これらの第１円筒部２６および第２円筒部２７は、互いに等しい外径および内径を有し、実質的に１本の円筒とみなすこともできるが、第１円筒部２６と第２円筒部２７との境界には、図２に示すように、内周側へ環状に張り出した環状面２９および放射状リブ３０の端縁からなるスクリーン支持面３１が形成されており、このスクリーン支持面３１によって前述したスクリーン部材１７が支持されている。なお、外周側に位置する円環状のスクリーン部材１６は、第１フランジ部２１によって支持されている。

上記第２円筒部２７の内周側には、さらに同心状に第３円筒部２８が形成されており、この第３円筒部２８の内周側に上記の放射状リブ３０が設けられている。上記第１円筒部２６、第２円筒部２７および第３円筒部２８は、いずれもボディ部３と同心状をなしている。また、第３円筒部２８は、上記第１円筒部２６および第２円筒部２７よりも小径であり、第３円筒部２８と第２円筒部２７との間に、環状間隙３３（図２参照）が形成されている。この環状間隙３３は、チャージ／パージ側エンドカバー４内に形成される空間つまり第２の拡散室に相当するチャージガス室３４に向かって開放されている。

第３円筒部２８のチャージガス室３４側の端部壁には、さらに、該第３円筒部２８よりも小径のカップ状をなす第４円筒部３５が設けられており、この第４円筒部３５の端部壁の中心に、パージ出口３６が開口している。すなわち、互いに同心状をなす第３円筒部２８と第４円筒部３５とがステップ状に連続しており、放射状リブ３０は、第４円筒部３５の内部にまで延びている。上記パージ出口３６は、チャージ／パージ側エンドカバー４側のパージポート１２の入口部１２ａに、チャージガス室３４を横切る別部材からなる連結管３７を介して接続されている。上記入口部１２ａおよび上記連結管３７は、ボディ部３の中心軸線Ｌ上に位置し、従って、パージガスは、第２円筒部２７の中心部を通して上記入口部１２ａへと中心軸線Ｌに沿って直線的に流れる。なお、上記連結管３７は、中間部が小径となったエゼクタ形状をなし、チャージガス室３４の底部に溜まった液状燃料を吸い上げるエゼクタポンプとして機能しているが、これは本発明の要部ではないので、その詳細な説明は省略する。

一方、上記第２円筒部２７の外周面とボディ部３内周面との間には、前後を第１フランジ部２１および第２フランジ部２２によって区画された円環状の拡散室４１が画成されている。第２円筒部２７と第２フランジ部２２との接続部となる第２フランジ部２２の内周縁には、上記拡散室４１と上記チャージガス室３４とを互いに連通させる切欠状の窓部４２が周方向の複数箇所（例えば３箇所）に設けられている。この窓部４２は、チャージガス室３４内のチャージガスの流れを絞りつつ中心寄りの位置へと集めてから拡散室４１へと案内する補助絞り部として機能する。

さらに、上記拡散室４１と吸着材室１９とを仕切っている円環状の第１フランジ部２１には、図３および図４に示すように、多数の小さな円形のオリフィス孔４３が開口形成されており、このオリフィス孔４３を介して拡散室４１と吸着材室１９とが連通している。ここで、複数個のオリフィス孔４３は、第１，第２円筒部２６，２７ならびにボディ部３と同心状をなす１つの同心円の上に等間隔に並んで配置されており、特に、半径方向の位置として、第１円筒部２６および第２円筒部２７の外周面に可能な限り接近した位置に形成されている。具体的な一例では、２４個のオリフィス孔４３が等間隔に配置されている。なお、図４では、スクリーン部材１６，１７を取り除いた状態でオリフィス孔４３等を示している。

上記のような構成においては、燃料タンクで発生した蒸発燃料を含むガス（本明細書ではチャージガスと呼ぶ）は、図５および図６に実線矢印で示すように、チャージポート１３からチャージガス室３４へ入った後、補助絞り部となる窓部４２を通して拡散室４１へ入り、ここから複数個のオリフィス孔４３を通して吸着材室１９内へと案内される。チャージポート１３では、ボディ部３の中心軸線Ｌに対し半径方向から流入するが、チャージガス室３４での拡張、窓部４２での収縮、拡散室４１での再度の拡張、オリフィス孔４３での収縮、吸着材室１９での拡張、が繰り返される結果、チャージポート１３における半径方向への流れの速度ベクトルは消失し、片寄りのない形で複数個のオリフィス孔４３から吸着材室１９へと流れる。特に、同心円の上に配置された多数のオリフィス孔４３は、第１円筒部２６に隣接して配置されており、従って、吸着材室１９内では、第１円筒部２６が占める中心部を除いて最も中心寄りとなる位置から、第１円筒部２６の外周面に沿うように、個々には細い流れでかつ全体としては円筒状の流れとして、チャージガスが導入される。そのため、周方向に均等にチャージガスが導入され、かつ中心部寄りの各オリフィス孔４３から半径方向に拡がっていくようにチャージが進行する結果、周方向に均等な吸着量分布となる。従って、吸着材室１９内の吸着材２０全体を有効に用いて蒸発燃料のチャージを行うことができる。

一方、パージ時にドレンポート７から取り込まれた空気と燃料成分との混合物であるパージガスは、図５および図６に破線矢印で示すように、ボディ部３中心の第１円筒部２６内に集まり、ここから第３円筒部２８および第４円筒部３５さらには連結管３７を通してパージポート１２へと流れる。つまり、ボディ部３の中心軸線Ｌ上を直線的に流れるので、周方向の流れの片寄りが生じることはなく、吸着材室１９内の吸着材２０は、均等にパージが進行していく。

従って、チャージおよびパージの双方とも周方向の片寄りを生じることなく均等に進行するので、吸着材全体を有効に利用することができ、キャニスタとしての吸着能力が高く得られるとともに、不十分なパージによる燃料成分の漏洩（いわゆるブリード）が抑制される。

なお、上記実施例では、円形に配置したオリフィス孔にチャージポートを接続し、中心の第１円筒部内にはパージポートを接続した構成となっているが、本発明は、これとは逆に、円形に配置したオリフィス孔にパージポートを接続し、中心の第１円筒部内にチャージポートを接続した構成とすることもできる。

また上記実施例では、一端のチャージポート／パージポート側から他端のドレンポート側まで１本の直線状をなすようにケースが構成されているが、本発明は、中間部で折り返してＵターン形状としたケースにおいても同様に適用することが可能である。この場合は、チャージポート／パージポートが配置されるケースの一端部とドレンポートが配置されるケースの他端部とが互いに隣り合った構成となる。

１…キャニスタ
２…ケース
３…ボディ部
４…チャージ／パージ側エンドカバー
７…ドレンポート
１２…パージポート
１３…チャージポート
１５…バルクヘッド
１９…吸着材室
２１…第１フランジ部
２６…第１円筒部
２７…第２円筒部
３４…チャージガス室
４１…拡散室
４２…窓部
４３…オリフィス孔

Claims (6)

1. 円筒状をなすケースの内部に吸着材が充填されているとともに、上記ケースの長手方向の一端部にチャージポートおよびパージポートが配置され、かつ上記ケースの長手方向の他端部にドレンポートが配置されたキャニスタにおいて、
   上記ケースの上記一端部に、吸着材室の一端の外周部を仕切る円環状をなすフランジ部が設けられているとともに、このフランジ部の内周から吸着材室側に突出した上記ケースと同心状の第１円筒部と、上記フランジ部の内周から上記第１円筒部と反対側に延びた上記ケースと同心状の第２円筒部と、を備えており、
   上記第１円筒部によって画成されるケース中心部の空間が、上記チャージポートおよびパージポートのいずれか一方からなる第１のポートに接続されており、
   上記第２円筒部とケースとの間に画成される円環状の拡散室が、上記チャージポートおよびパージポートの他方からなる第２のポートに接続されており、
   上記フランジ部には、上記吸着材室と上記拡散室とを連通する複数のオリフィス孔が、上記第１円筒部に隣接して、かつ該第１円筒部の同心円の上に並んで配置されている、ことを特徴とするキャニスタ。
2. 上記第１円筒部と上記第２円筒部とが等しい外径を有し、両者の境界部に、吸着材室の中心部の端部となるスクリーン部材が配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載のキャニスタ。
3. 上記第２円筒部の内周側に上記第１円筒部よりも小径な第３円筒部をさらに備え、上記第１円筒部内の空間が上記第３円筒部内の空間を介して上記第１のポートに接続されている、ことを特徴とする請求項１または２に記載のキャニスタ。
4. 上記拡散室と上記第２のポートとの間に、ケースの長手方向に上記拡散室に隣接した第２の拡散室を具備し、この第２の拡散室と上記拡散室とが、上記第２円筒部の外周面に隣接して形成された複数の補助絞り部を介して連通している、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のキャニスタ。
5. 上記オリフィス孔は、上記同心円の上に等間隔に配置されている、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のキャニスタ。
6. 上記第１のポートがパージポートであり、上記第２のポートがチャージポートである、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のキャニスタ。

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