JP4439995B2 - Canister - Google Patents
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Description
本発明は、自動車の燃料タンク等で発生する燃料蒸気を吸着材に吸着して処理するキャニスタに関する。 The present invention relates to a canister for adsorbing and processing fuel vapor generated in a fuel tank or the like of an automobile on an adsorbent.
従来より、特許文献1にあるように、キャニスタの容器内に粒状の活性炭からなる吸着材を充填し、吸着材の表面に、活性炭に比べて熱伝導率が大きくかつ熱容量の大きな金属あるいは無機材料からなる蓄熱粒子をほぼ一様に付着させたものが提案されている。これにより、容器内に導入された燃料蒸気は、活性炭に吸着され、その吸着時に発生する熱は蓄熱粒子により吸熱されて、温度上昇が抑制されて、吸着能力の低下を防止している。また、吸着材に吸着された燃料は、内燃機関の運転時に、容器内に空気が導入されて脱離され、その脱離時の温度低下を、蓄熱粒子の保有熱を奪うことによって防止するようにしていた。
しかしながら、こうした従来のものでは、活性炭に比べて熱容量(比熱と質量の積)が大きく熱伝導性の良好な材料からなる微粒子状の蓄熱粒子を分散混入して、燃料蒸気の吸着時における発熱を蓄熱粒子の温度上昇により吸熱し、吸着燃料の脱離時には、蓄熱粒子の温度低下により、活性炭が蓄熱粒子から熱を奪う。蓄熱粒子の比熱に応じた温度変化による吸熱・放熱により、活性炭の温度変化を防止するようにしているので、吸熱・放熱と共に、蓄熱粒子の温度が変化してしまい、それと共に活性炭の温度も変化し、十分に吸着・脱離性能の低下を抑制できないという問題があった。また、温度変化を小さくしようとすると、多量の蓄熱粒子を充填しなければならないという問題があった。 However, in such conventional ones, heat storage particles adsorbed by fuel vapor are dispersed by mixing fine heat storage particles made of a material having a large heat capacity (product of specific heat and mass) and good thermal conductivity compared to activated carbon. Heat is absorbed by the temperature increase of the heat storage particles, and when the adsorbed fuel is desorbed, the activated carbon takes heat from the heat storage particles due to the temperature decrease of the heat storage particles. Since the temperature change of the activated carbon is prevented by the heat absorption and heat release due to the temperature change according to the specific heat of the heat storage particles, the temperature of the heat storage particles changes with the heat absorption and heat release, and the temperature of the activated carbon also changes accordingly. However, there has been a problem that the decrease in adsorption / desorption performance cannot be sufficiently suppressed. Moreover, when trying to reduce the temperature change, there is a problem that a large amount of heat storage particles must be filled.
本発明の課題は、小型であっても、十分に温度変化を抑制できるキャニスタを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a canister that can sufficiently suppress a temperature change even if it is small in size.
かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
吸着材を充填した容器を備え、該容器内に導入する燃料蒸気を前記吸着材に吸着させると共に、前記容器内に導入する空気により、前記吸着材に吸着した燃料を脱離させるキャニスタにおいて、
前記容器内を主室と副室とに分けると共に、互いに連通し、前記主室には燃料タンクからの燃料蒸気を導入する流入ポートと脱離した燃料を内燃機関の吸気管に排出させる流出ポートとを設け、また、前記副室には空気を導入する導入ポートを設け、前記主室と前記副室とに前記吸着材と相変化により吸熱・放熱をする蓄熱材を内包したカプセルとを充填し、
かつ、前記副室の前記カプセルに内包する前記蓄熱材は、前記主室の前記カプセルに内包する前記蓄熱材よりも融点が低いことを特徴とするキャニスタがそれである。前記蓄熱材は、固相と液相との間での相変化により吸熱・放熱をするものであることが好ましい。
In order to achieve this problem, the present invention has taken the following measures in order to solve the problem. That is,
In a canister that includes a container filled with an adsorbent, adsorbs fuel vapor introduced into the container to the adsorbent, and desorbs fuel adsorbed to the adsorbent by air introduced into the container.
The container is divided into a main chamber and a sub chamber, and communicates with each other. The main chamber has an inflow port for introducing fuel vapor from a fuel tank and an outflow port for discharging the desorbed fuel to the intake pipe of the internal combustion engine. In addition, an inlet port for introducing air is provided in the sub chamber, and the main chamber and the sub chamber are filled with a capsule containing a heat storage material that absorbs and releases heat by the adsorbent and phase change. And
In addition, the canister is characterized in that the heat storage material contained in the capsule of the sub chamber has a lower melting point than the heat storage material contained in the capsule of the main chamber . The heat storage material preferably absorbs and releases heat by phase change between a solid phase and a liquid phase.
前記カプセルは、耐熱性の樹脂により前記蓄熱材を内包したものが好ましい。
The capsule preferably includes the heat storage material in a heat resistant resin.
本発明のキャニスタは、相変化により吸熱・放熱をする蓄熱材を内包したカプセルを充填したので、小型であっても、十分に温度変化を抑制できるという効果を奏する。 Since the canister of the present invention is filled with a capsule containing a heat storage material that absorbs and dissipates heat by phase change, the canister can sufficiently suppress a temperature change even if it is small.
以下本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1に示すように、1はキャニスタの容器で、容器1は合成樹脂により形成されている。容器1の一方は開口されており、蓋部材2により閉塞されている。本実施形態では、容器1は、隔壁4により仕切られて、主室6と副室8とが形成されている。主室6の容積は副室8の容積よりも大きく、副室8は細長い形状に形成されている。主室6と副室8とは、蓋部材2側に形成された連通路10により互いに連通されている。
The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1,
容器1には、蓋部材2と反対側に、図3に示すように、燃料タンク12にチェック弁14を介して接続される流入ポート16が形成されている。流入ポート16は、主室6に燃料タンク12からの燃料蒸気を導入できるように接続されている。
As shown in FIG. 3, an inflow port 16 connected to the fuel tank 12 via a check valve 14 is formed in the
また、容器1には、流入ポート16に併設して流出ポート18が形成されており、流出ポート18は、内燃機関20の吸気管22にパージ弁24を介して接続されている。流出ポート18は、主室6に接続されており、後述する脱離された燃料をパージ弁24を介して吸気管22に排出できるように構成されている。更に、容器1には、大気側と連通された導入ポート26が形成されており、導入ポート26は副室8に接続されている。導入ポート26は、大気側からの空気を副室8に導入できるように構成されている。
In addition, an outflow port 18 is formed in the
主室6には、流入ポート16及び流出ポート18側の端に、フィルタ28,30が設けられており、また、蓋部材2側の端にもフィルタ32が設けられている。副室8には、導入ポート26側の端に、フィルタ34が設けられており、蓋部材2側の端にもフィルタ36が設けられている。蓋部材2側のそれぞれのフィルタ32,36には、それぞれ多孔板38,40が併設されており、多孔板38,40と蓋部材2との間には、それぞれコイルバネ41a,41bが介装されている。
In the
主室6内には、流入ポート16及び流出ポート18側の両フィルタ28,30と、蓋部材2側のフィルタ32との間に、吸着材42とカプセル44とが充填されている。また、副室8内には、導入ポート26側のフィルタ34と、蓋部材2側のフィルタ36との間に、同様に、吸着材42とカプセル44とが充填されている。
The
本実施形態では、吸着材42は、粒状の活性炭をバインダと共に混練して、直径が1〜3mm程度で、長さが3〜10mm程度の円柱状に成形したペレットである。カプセル44は、図2に示すように、被膜46内に蓄熱材48を内包したもので、ほぼ球状に形成されている。被膜46は、燃料蒸気を吸着材42に吸着した際の発熱による温度上昇に耐えられるように、120℃程度の耐熱性を有するのが好ましい。 In this embodiment, the adsorbent 42 is a pellet formed by kneading granular activated carbon together with a binder into a cylindrical shape having a diameter of about 1 to 3 mm and a length of about 3 to 10 mm. As shown in FIG. 2, the capsule 44 includes a heat storage material 48 in a coating 46 and is formed in a substantially spherical shape. The coating 46 preferably has a heat resistance of about 120 ° C. so that it can withstand the temperature rise due to heat generated when the fuel vapor is adsorbed on the adsorbent 42.
蓄熱材48は、25〜35℃附近を融点・凝固点として、融解及び凝固する物質、即ち、固相から液相に相変化及び液相から固相に相変化する物質であり、相変化する際には、吸熱あるいは放熱する物質が用いられる。25〜35℃附近を融点・凝固点としているのは、自動車に搭載されたキャニスタでは、吸着材42が燃料蒸気を吸着あるいは燃料を脱離する温度がこの近傍で用いられるからである。 The heat storage material 48 is a substance that melts and solidifies with a melting point / freezing point around 25 to 35 ° C., that is, a substance that changes from a solid phase to a liquid phase and a phase change from a liquid phase to a solid phase. A material that absorbs heat or dissipates heat is used. The reason why the melting point / freezing point is about 25 to 35 ° C. is that the temperature at which the adsorbent 42 adsorbs the fuel vapor or desorbs the fuel is used in the vicinity of the canister mounted on the automobile.
図1(A)に示すように、活性炭を円柱状に形成した吸着材42と、カプセル44とを混合して、吸着材42の表面にカプセル44をまぶして、これらを主室6と副室8とに充填するようにしてもよく、また、図1(B)に示すように、活性炭とカプセル44とを混合して、円柱状の吸着材42にカプセル44を共に含めて形成して、これを主室6と副室8とに充填するようにしてもよい。
As shown in FIG. 1A, an adsorbent 42 in which activated carbon is formed in a columnar shape and a capsule 44 are mixed, and the capsule 44 is coated on the surface of the adsorbent 42, and these are divided into a
蓄熱材48の融点・凝固点が異なる複数種類のカプセル44を用いてもよい。
A plurality of types of capsules 44 having different melting points and freezing points of the heat storage material 48 may be used .
次に、前述した本実施形態のキャニスタの作動について説明する。
まず、自動車が内燃機関20を運転することなく停止している状態では、燃料タンク12等で発生した燃料蒸気が流入ポート16を介して、主室6に導入される。導入された燃料蒸気は、フィルタ28を通ってから、主室6内の吸着材42に吸着される。燃料蒸気が液体の燃料となって吸着材42に吸着される際には、発熱する。
Next, the operation of the canister of this embodiment described above will be described.
First, when the automobile is stopped without operating the
本実施形態では、この発熱により、温度が上昇し、25〜35℃附近での融点となると、蓄熱材48が固相から液相に相変化する融解により、吸熱が行われる。従って、燃料蒸気の液化による熱が、蓄熱材48の融解による吸熱で、熱が奪われ、温度上昇が抑制される。蓄熱材48は、固相から液相に相変化する間、温度が変化しない。また、蓄熱材48の融解熱は大きく、多くの熱量を奪うことができる。よって、主室6内では、融点近傍の温度が保たれて、温度上昇が抑制され、吸着材42への吸着が促進される。更に、蓄熱材48が融解しても、被膜46により覆われているので、蓄熱材48が流れ出すことはない。
In the present embodiment, when the temperature rises due to this heat generation and reaches a melting point near 25 to 35 ° C., heat absorption is performed by melting the heat storage material 48 from the solid phase to the liquid phase. Therefore, the heat due to the liquefaction of the fuel vapor is absorbed by the melting of the heat storage material 48, and the heat is taken away, so that the temperature rise is suppressed. The temperature of the heat storage material 48 does not change during the phase change from the solid phase to the liquid phase. Further, the heat storage material 48 has a large heat of fusion and can take a large amount of heat. Therefore, in the
燃料蒸気が主室6内に導入されると、流入ポート16側の吸着材42に吸着され、蓋部材2側の吸着材42に向かって、順次、燃料蒸気の吸着が行われる。主室6内の吸着材42に吸着されなかった燃料蒸気は、連通路10を通り、副室8に導入される。そして、副室8内の吸着材42により吸着される。その際にも、同様に、燃料蒸気の液化による熱は、蓄熱材48の融解による吸熱で、熱が奪われ、温度上昇が抑制される。
When the fuel vapor is introduced into the
一方、内燃機関20の運転中には、導入ポート26から大気中の空気がフィルタ34を介して副室8に導入される。副室8に導入された空気は、副室8内の吸着材42から燃料を脱離させた後、連通路10を介して主室6に導かれる。吸着材42から燃料が脱離する際には、気化熱が奪われ、温度が低下する。その温度が蓄熱材48の凝固点となると、蓄熱材48では、蓄熱材48が液相から固相に相変化して、凝固熱が放出される。蓄熱材48の相変化が終了するまで、温度は変化することなく、凝固熱が放出される。蓄熱材48の凝固熱は大きく、多くの熱量を放出することができる。よって、副室8内では、凝固点近傍の温度が保たれて、温度低下が抑制され、吸着材42からの燃料の脱離が促進される。
On the other hand, during operation of the
燃料蒸気を含んだ空気は、主室6、流出ポート18、パージ弁24を介して吸気管22に排出され、内燃機関20で燃焼される。副室8内の脱離が進行すると、次に、主室6内でも同様に、吸着材42から燃料の脱離が行われ、気化熱が奪われ、温度が低下する。その温度が蓄熱材48の凝固点となると、蓄熱材48では、蓄熱材48が液相から固相に相変化して、凝固熱が放出される。主室6内でも、凝固点近傍の温度が保たれて、温度低下が抑制され、吸着材42からの燃料の脱離が促進される。
The air containing fuel vapor is discharged to the intake pipe 22 through the
このように、蓄熱材48の相変化に伴う潜熱を利用して、吸熱・放熱を行なうので、その熱量は大きく、少ない量の蓄熱材48で吸着材42の温度変化を抑制できる。よって、キャニスタを小型化でき、しかも、小型化しても、十分に吸着材42の温度変化を抑制できる。 In this way, heat absorption / radiation is performed using the latent heat associated with the phase change of the heat storage material 48, so that the amount of heat is large, and the temperature change of the adsorbent 42 can be suppressed with a small amount of the heat storage material 48. Therefore, the canister can be downsized, and the temperature change of the adsorbent 42 can be sufficiently suppressed even if the canister is downsized.
本実施形態では、蓄熱材48の固相・液相の相変化による潜熱を利用したが、これに限らず、液相・気相の相変化による潜熱を利用するようにしてもよい。また、融点・凝固点が異なる蓄熱材48をそれぞれ別々に内包したカプセル44を主室6と副室8とにそれぞれ充填し、広い温度範囲で潜熱を利用できるようにしてもよい。
In this embodiment, the latent heat due to the phase change between the solid phase and the liquid phase of the heat storage material 48 is used. However, the present invention is not limited to this, and the latent heat due to the phase change between the liquid phase and the gas phase may be used. Alternatively, the
更に、主室6の蓄熱材48の融点・凝固点が30〜80℃附近の物質を用い、副室8の蓄熱材48の融点・凝固点が主室6の蓄熱材48の融点・凝固点より低い0〜25℃附近の物質を用いる。これにより、空気を副室8内に導入して、燃料を脱離させる際、空気の温度が低くても、副室8での脱離が確実に行われる。よって、次に、燃料蒸気を吸着する際、主室6で吸着できなかった燃料蒸気を、副室8で確実に吸着でき、燃料蒸気を大気中に放出することはない。
Further, a material having a melting point / freezing point of the heat storage material 48 in the
以上本発明はこの様な実施形態に何等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いて種々なる態様で実施し得る。 The present invention is not limited to such embodiments as described above, and can be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention.
1…容器 2…蓋部材
4…隔壁 6…主室
8…副室 10…連通路
12…燃料タンク 16…流入ポート
18…流出ポート 20…内燃機関
22…吸気管 26…導入ポート
28,30,32,34,36…フィルタ
38,40…多孔板 42…吸着材
44…カプセル 46…被膜
48…蓄熱材
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記容器内を主室と副室とに分けると共に、互いに連通し、前記主室には燃料タンクからの燃料蒸気を導入する流入ポートと脱離した燃料を内燃機関の吸気管に排出させる流出ポートとを設け、また、前記副室には空気を導入する導入ポートを設け、前記主室と前記副室とに前記吸着材と相変化により吸熱・放熱をする蓄熱材を内包したカプセルとを充填し、
かつ、前記副室の前記カプセルに内包する前記蓄熱材は、前記主室の前記カプセルに内包する前記蓄熱材よりも融点が低いことを特徴とするキャニスタ。 In a canister that includes a container filled with an adsorbent, adsorbs fuel vapor introduced into the container to the adsorbent, and desorbs fuel adsorbed to the adsorbent by air introduced into the container.
The container is divided into a main chamber and a sub chamber, and communicates with each other. The main chamber has an inflow port for introducing fuel vapor from a fuel tank and an outflow port for discharging the desorbed fuel to the intake pipe of the internal combustion engine. In addition, an inlet port for introducing air is provided in the sub chamber, and the main chamber and the sub chamber are filled with a capsule containing a heat storage material that absorbs and releases heat by the adsorbent and phase change. And
And the said thermal storage material enclosed in the said capsule of the said subchamber has a lower melting | fusing point than the said thermal storage material included in the said capsule of the said main chamber, The canister characterized by the above-mentioned .
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