JP5171884B2 - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、燃料タンクの給油口に取り付けて使用され、燃料タンクからの蒸発燃料を吸着する蒸発燃料処理装置に関する。
燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着するため、タンクキャップ内に吸着剤である活性炭を封入したタンクキャップ型のキャニスタが提案されている(例えば、特許文献１参照)。このようなタンクキャップ型のキャニスタにおいては、簡単な構成によって蒸発燃料を処理することができるため、汎用エンジン等の蒸発燃料処理装置として採用されることが多い。
特開２００８−１２０２８７号公報
ところで、特許文献１に記載されたキャニスタは、タンクキャップに対して単に活性炭を充填する構造であることから、活性炭全体に蒸発燃料を行き渡らせることが困難となっていた。すなわち、活性炭に対する蒸発燃料の吸着効率が低いことから、要求される蒸発燃料の処理能力を確保するためには、大型のキャニスタに多くの活性炭を充填することが必要であった。
また、活性炭に対して液体燃料が浸透してしまうと、蒸発燃料の吸着性能が低下することから、活性炭に対する液体燃料の浸透を防ぐことが重要となっている。特に、様々な機器の動力源となる汎用エンジンにおいては、燃料タンクが振動したり傾斜したりすることも想定されるため、活性炭に対する液体燃料の流入を防止する構造が求められていた。
本発明の目的は、蒸発燃料処理装置の小型化および低コスト化を達成するとともに、吸着剤に対する液体燃料の流入を防止することにある。
本発明の蒸発燃料処理装置は、燃料タンクの給油口に取り付けて使用され、前記燃料タンクからの蒸発燃料を吸着する蒸発燃料処理装置であって、前記給油口に取り付けられるハウジングと、前記ハウジングの開口端に設けられるカバー部材とを有し、前記ハウジング内に収容される隔壁部材を境に、前記給油口側に気液分離室を区画する一方、吸着剤が収容される燃料吸着室を前記カバー部材側に区画し、前記カバー部材と前記隔壁部材との少なくともいずれか一方に、前記燃料吸着室に導通路を区画する壁部を形成し、前記壁部として、前記隔壁部材に円筒状の第１壁部を形成するとともに、前記カバー部材に前記第１壁部と径寸法の異なる円筒状の第２壁部を形成し、前記燃料タンクからの蒸発燃料は、前記気液分離室から前記隔壁部材の中央部に形成される貫通孔を経て前記燃料吸着室に導かれ、前記燃料吸着室内の前記導通路を経て外部に連通する前記ハウジングの外周部に導かれることを特徴とする。
本発明の蒸発燃料処理装置は、燃料タンクの給油口に取り付けて使用され、前記燃料タンクからの蒸発燃料を吸着する蒸発燃料処理装置であって、前記給油口に取り付けられるハウジングと、前記ハウジングの開口端に設けられるカバー部材とを有し、前記ハウジング内に収容される隔壁部材を境に、前記給油口側に気液分離室を区画する一方、吸着剤が収容される燃料吸着室を前記カバー部材側に区画し、前記カバー部材と前記隔壁部材との少なくともいずれか一方に、前記燃料吸着室に導通路を区画する壁部を形成し、前記壁部として、前記隔壁部材と前記カバー部材との少なくともいずれか一方に螺旋状の壁部を形成し、前記燃料タンクからの蒸発燃料は、前記気液分離室から前記隔壁部材の中央部に形成される貫通孔を経て前記燃料吸着室に導かれ、前記燃料吸着室内の前記導通路を経て外部に連通する前記ハウジングの外周部に導かれることを特徴とする。
本発明の蒸発燃料処理装置は、前記気液分離室と前記燃料吸着室との間に緩衝室を区画し、前記緩衝室を介して前記気液分離室と前記燃料吸着室とを連通させることを特徴とする。
本発明によれば、吸着剤が収容される燃料吸着室に導通路を区画するようにしたので、燃料吸着室の隅々まで蒸発燃料を含んだ空気を行き渡らせることができ、吸着剤に対して効率良く蒸発燃料を吸着させることが可能となる。これにより、蒸発燃料の処理能力を確保しながら吸着剤の充填量を削減することができ、蒸発燃料処理装置の小型化および低コスト化を達成することが可能となる。
また、ハウジングの開口端にカバー部材を設けることにより、カバー部材によって吸着剤と外部の空気との接触を抑制することができ、吸着した蒸発燃料を外部に拡散させずに保持することが可能となる。さらに、隔壁部材の中央部に形成される貫通孔を介して気液分離室と燃料吸着室とを連通させることにより、燃料タンクが傾斜した場合であっても、燃料吸着室に対する液体燃料の流入を防止することが可能となる。
汎用エンジンを示す側面図である。 図１の矢印Ａ方向から燃料タンクを示す平面図である。 図２のＡ−Ａ線に沿って燃料タンクを示す断面図である。 (ａ)はキャニスタおよびその近傍を拡大して示す断面図である。(ｂ)はアウタキャップおよびフェルトを外した状態のキャニスタを示す平面図である。 (ａ)および(ｂ)は外部から燃料タンクに取り込まれる掃気時の空気の流れを示す説明図である。 (ａ)はキャニスタおよびその近傍を拡大して示す断面図である。(ｂ)はアウタキャップおよびフェルトを外した状態のキャニスタを示す平面図である。 (ａ)は図６(ａ)の緩衝室を拡大して示す断面図である。(ｂ)は図６(ｂ)の緩衝室を拡大して示す平面図である。 (ａ)はキャニスタおよびその近傍を拡大して示す断面図である。(ｂ)はアウタキャップおよびフェルトを外した状態のキャニスタを示す平面図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は汎用エンジン１０を示す側面図である。図１に示すように、汎用エンジン１０は、クランク軸１１を回転自在に支持するクランクケース１２を備えている。このクランクケースには、シリンダ１３およびシリンダヘッド１４が組み付けられている。また、シリンダヘッド１４の吸気ポートにはキャブレター１５が接続されており、シリンダヘッド１４の排気ポートにはマフラー１６が接続されている。さらに、クランクケース１２の上方には、燃料を貯留する燃料タンク１７が搭載されている。
図２は図１の矢印Ａ方向から燃料タンク１７を示す平面図である。また、図３は図２のＡ−Ａ線に沿って燃料タンク１７を示す断面図である。図２および図３に示すように、燃料タンク１７の上部に形成される給油口２０には、タンクキャップ型のキャニスタ２１が取り付けられている。キャニスタ２１内には蒸発燃料を吸着する活性炭(吸着剤)２２が充填されており、キャニスタ２１は本発明の一実施の形態である蒸発燃料処理装置として機能している。なお、キャニスタ２１にはチェーン２３を介してリング２４が装着されており、このリング２４は燃料タンク１７の給油口２０に組み付けられている。このように、キャニスタ２１と燃料タンク１７とを連結することにより、キャニスタ２１を取り外した際の脱落を防ぐことが可能となる。
図４(ａ)はキャニスタ２１およびその近傍を拡大して示す断面図である。また、図４(ｂ)は後述するアウタキャップ３２およびフェルト４３を外した状態のキャニスタ２１を示す平面図である。図４(ａ)に示すように、キャニスタ２１は、給油口２０に取り付けられるハウジングとしてのインナキャップ３０と、インナキャップ３０のフランジ部３１に係合するアウタキャップ３２とを有している。インナキャップ３０の下部にはプレート部材３３が取り付けられており、インナキャップ３０を給油口２０に嵌めて回転させることで、プレート部材３３を給油口２０に係合させることが可能となる。また、インナキャップ３０の下部には、気密性を確保するためのガスケット３４が装着されている。
また、インナキャップ３０は小径円筒部３５および大径円筒部３６によって構成されており、大径円筒部３６と小径円筒部３５との間の段部３７には円盤状の隔壁部材３８が設けられている。この隔壁部材３８の下面側には気液分離室３９が区画されており、隔壁部材３８の上面側には燃料吸着室４０が区画されている。すなわち、インナキャップ３０内に隔壁部材３８を収容することにより、給油口２０側には気液分離室３９が区画される一方、後述する仕切板４１側には燃料吸着室４０が区画されている。また、所定間隔を空けて隔壁部材３８に対向するように、インナキャップ３０の開口端にはカバー部材としての仕切板４１が設けられている。この仕切板４１はインナキャップ３０の開口面に比べて小さく形成されることから、インナキャップ３０と仕切板４１との間には所定の隙間４２が形成されている。さらに、インナキャップ３０の開口端には仕切板４１を覆うように円盤状のフェルト４３が設けられている。
図４(ａ)および(ｂ)に示すように、隔壁部材３８には仕切板４１に向けて伸びる円筒状の第１壁部３８ａが形成されており、仕切板４１には隔壁部材３８に向けて伸びる円筒状の第２壁部４１ａが形成されている。これらの壁部３８ａ，４１ａを隔壁部材３８および仕切板４１に設けることにより、燃料吸着室４０には導通路４４が区画されている。この導通路４４はインナキャップ３０の中央部３０ａと外周部３０ｂとを結ぶように形成されている。また、インナキャップ３０の小径円筒部３５を構成する底壁には貫通孔４５が形成されており、この貫通孔４５を介して気液分離室３９は燃料タンク１７に連通した状態となる。また、隔壁部材３８の中央部には貫通孔４６が形成されており、この貫通孔４６を介して気液分離室３９と燃料吸着室４０とは連通した状態となる。さらに、インナキャップ３０のフランジ部３１には貫通孔４７が形成されており、この貫通孔４７および隙間４２を介して燃料吸着室４０は外部に連通した状態となる。なお、隔壁部材３８の中央部には、貫通孔４６を覆うように円盤状のフェルト４８が設けられている。
また、インナキャップ３０内に形成される気液分離室３９には、スポンジ状のフォーム材４９が充填されている。さらに、インナキャップ３０内に形成される燃料吸着室４０には、導通路４４を埋めるように活性炭２２が充填されている。なお、空気の移動経路を説明する都合上、気液分離室３９の一部だけにフォーム材４９を図示しているが、実際には気液分離室３９の全体にフォーム材４９が充填されている。同様に、燃料吸着室４０の一部だけに活性炭２２を図示しているが、実際には燃料吸着室４０の全体に活性炭２２が充填されている。
続いて、温度上昇等による燃料タンク１７の内圧上昇時に、燃料タンク１７から外部に放出される空気の移動経路について説明する。図４(ａ)および(ｂ)に矢印で示すように、蒸発燃料を含んだ空気は、燃料タンク１７から貫通孔４５を経て気液分離室３９に案内され、気液分離室３９から貫通孔４６を経て燃料吸着室４０に案内される。そして、燃料吸着室４０において活性炭２２に蒸発燃料が吸着され、蒸発燃料が除去された空気は燃料吸着室４０から隙間４２および貫通孔４７を経て外部に放出される。
前述したように、燃料吸着室４０には導通路４４が区画されることから、燃料吸着室４０内の空気は上下に蛇行しながら中央部３０ａから外周部３０ｂに向かうことになる。すなわち、導通路４４を区画しない場合に比べて、燃料吸着室４０内における空気の移動距離を延ばすことが可能となる。これにより、燃料吸着室４０の隅々まで蒸発燃料を含んだ空気を行き渡らせることが可能となり、充填される活性炭２２の多くに蒸発燃料を吸着させることが可能となる。さらに、導通路４４を区画することで活性炭２２と蒸発燃料との接触時間を延ばすことができ、活性炭２２に対する蒸発燃料の吸着量を増大させることが可能となる。このように、活性炭２２に対して効率良く蒸発燃料を吸着させることができるため、蒸発燃料の処理能力を確保しながら活性炭２２の充填量を削減することが可能となる。これにより、キャニスタ２１の小型化および低コスト化を達成することが可能となる。
また、燃料吸着室４０に充填された活性炭２２を覆うように、インナキャップ３０の開口端には仕切板４１が設けられている。このように、仕切板４１によって燃料吸着室４０の上方を塞ぐことにより、活性炭２２と外部の空気との接触を抑制することができ、吸着した蒸発燃料を外部に拡散させずに保持することが可能となる。これにより、後述する掃気時まで燃料吸着室４０内に蒸発燃料を保持することができ、キャニスタ２１における蒸発燃料の処理能力を大幅に向上させることが可能となる。
さらに、燃料タンク１７と燃料吸着室４０との間に気液分離室３９を設けることにより、燃料タンク１７から燃料吸着室４０に対して直接的に液体燃料が流れ込むことがなく、燃料吸着室４０に対する液体燃料の流入を防止することが可能となる。しかも、隔壁部材３８の中央部に貫通孔４６を設けることにより、燃料タンク１７が傾斜した場合であっても、燃料吸着室４０に対する液体燃料の流入を防止することが可能となる。これにより、活性炭２２に対する液体燃料の浸透を防止することができ、キャニスタ２１における蒸発燃料の処理能力を維持することが可能となる。
続いて、燃料減少や温度低下等による燃料タンク１７の内圧低下時に、外部から燃料タンク１７に取り込まれる空気の移動経路について説明する。ここで、図５(ａ)および(ｂ)は外部から燃料タンク１７に取り込まれる掃気時の空気の流れを示す説明図であり、図４に示す部位と同じ部位を示している。図５(ａ)および(ｂ)に矢印で示すように、燃料タンク１７の内圧が低下すると、外部からの空気(以下、外気という)は貫通孔４７および隙間４２を経て燃料吸着室４０に案内される。そして、燃料吸着室４０では活性炭２２から離脱した蒸発燃料が外気に取り込まれ、蒸発燃料を含んだ外気は気液分離室３９を経て燃料タンク１７に吸引される。このように、燃料吸着室４０の活性炭２２に吸着された燃料蒸気は、燃料タンク１７に外気が取り込まれる際に、外気と共に再び燃料タンク１７に戻されることになる。
また、燃料吸着室４０には導通路４４が区画されることから、外気が燃料吸着室４０を流れる際には、上下に蛇行しながら外周部３０ｂから中央部３０ａに向かうことになる。これにより、燃料吸着室４０の隅々まで外気を行き渡らせることが可能となり、充填される活性炭２２の多くから蒸発燃料を離脱させることが可能となる。さらに、燃料吸着室４０に導通路４４を区画することにより、導通路４４を区画しない場合に比べて流路面積を狭めることができるため、燃料吸着室４０内における外気の流速を高めることが可能となる。これにより、外気に対して蒸発燃料を多く取り込むことができるため、活性炭２２の吸着能力を大きく回復させることが可能となる。このように、活性炭２２の吸着能力を大きく回復させることができるため、キャニスタ２１における蒸発燃料の処理能力を維持することが可能となる。
次いで、本発明の他の実施の形態であるキャニスタ(蒸発燃料処理装置)５０について説明する。ここで、図６(ａ)はキャニスタ５０およびその近傍を拡大して示す断面図である。また、図６(ｂ)はアウタキャップ３２およびフェルト４３を外した状態のキャニスタ５０を示す平面図である。なお、図６において、図４に示す部材と同様の部材については、同一の符合を付してその説明を省略する。また、図６に示す矢印は、燃料タンク１７から外部に放出される空気の移動経路を示している。
図６(ａ)および(ｂ)に示すように、インナキャップ３０に収容される隔壁部材５１には、仕切板４１に向けて伸びる円筒状の第１壁部５２が形成されている。また、壁部５２の内側となる隔壁部材５１の中央部には、壁部５２よりも低い円筒状の緩衝壁５３，５４が形成されている。さらに、壁部の内側には円盤状の蓋部材５５が収容されており、蓋部材５５の下端面は緩衝壁５３，５４の先端に接触している。このように、壁部５２の内側に蓋部材５５を収容することにより、隔壁部材５１および蓋部材５５によって緩衝室５６が区画されている。
図７(ａ)は図６(ａ)の緩衝室５６を拡大して示す断面図である。また、図７(ｂ)は図６(ｂ)の緩衝室５６を拡大して示す平面図である。図７(ａ)および(ｂ)に示すように、緩衝室５６は、緩衝壁５３の内側に区画される第１流路５７と、緩衝壁５３，５４の間に区画される第２流路５８と、緩衝壁５４の外側に区画される第３流路５９とを備えている。また、緩衝壁５３の上部には切り欠き５３ａが形成されており、この切り欠き５３ａを介して第１流路５７と第２流路５８とは連通した状態となる。さらに、緩衝壁５４の上部には切り欠き５４ａが形成されており、この切り欠き５４ａを介して第２流路５８と第３流路５９とは連通した状態となる。さらに、蓋部材５５の外周部には貫通孔６０が形成されており、この貫通孔６０を介して第３流路５９と燃料吸着室４０とは連通した状態となる。すなわち、気液分離室３９から貫通孔４６を経て第１流路５７に案内された空気は、第１流路５７から第２流路５８を経て第３流路５９に案内された後に、貫通孔６０から燃料吸着室４０に案内されることになる。
このように、気液分離室３９と燃料吸着室４０との間に緩衝室５６を設けるようにしたので、燃料タンク１７が過度に傾斜して貫通孔４６に液体燃料が達する状況であっても、燃料吸着室４０に対する液体燃料の流入を防止することが可能となる。しかも、緩衝室５６内には緩衝壁５３，５４によって迷路状に流路５７〜５９が形成されることから、緩衝室５６内に液体燃料が流入した場合であっても、燃料吸着室４０に対する液体燃料の流入を防止することが可能となる。これにより、活性炭２２に対する液体燃料の浸透を防止することができ、キャニスタ５０における蒸発燃料の処理能力を維持することが可能となる。
次いで、本発明の他の実施の形態であるキャニスタ(蒸発燃料処理装置)７０について説明する。ここで、図８(ａ)はキャニスタ７０およびその近傍を拡大して示す断面図である。また、図８(ｂ)はアウタキャップ３２およびフェルト４３を外した状態のキャニスタ７０を示す平面図である。なお、図８において、図４に示す部材と同様の部材については、同一の符合を付してその説明を省略する。また、図８に示す矢印は、燃料タンク１７から外部に放出される空気の移動経路を示している。
図８(ａ)および(ｂ)に示すように、インナキャップ３０に収容される隔壁部材７１には、仕切板７４に向けて螺旋状の壁部７２が形成されている。このように、螺旋状の壁部７２を形成することにより、燃料吸着室４０には螺旋状の導通路７３が区画されている。この導通路７３はインナキャップ３０の中央部３０ａと外周部３０ｂとを結ぶように形成されている。このように、螺旋状の導通路７３を区画することにより、前述の導通路４４と同様に、燃料吸着室４０の隅々まで蒸発燃料を含んだ空気を行き渡らせることができ、充填される活性炭２２の多くに蒸発燃料を吸着させることが可能となる。さらに、導通路７３を区画することで活性炭２２と蒸発燃料との接触時間を延ばすことができ、活性炭２２に対する蒸発燃料の吸着量を増大させることが可能となる。このように、活性炭２２を有効に活用することができるため、蒸発燃料の処理能力を確保しながら活性炭２２の充填量を削減することができ、キャニスタ７０の小型化および低コスト化を達成することが可能となる。
しかも、螺旋状の導通路７３を形成する際には、インナキャップ３０の開口端に設けられる仕切板(カバー部材)７４を平らに形成することができるため、キャニスタ２１の組立作業が極めて容易となる。すなわち、前述した仕切板４１のように壁部４１ａを備える場合には、活性炭２２を押し退けながら壁部４１ａを挿入する必要がある。これに対し、平らな仕切板７４を組み付ける場合には、活性炭２２を押し退けながら組み付ける必要がないため、キャニスタ７０の組立作業が極めて容易となる。
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、図４および図６に示す場合には、隔壁部材３８，５１や仕切板４１に対して１つの壁部３８ａ，４１ａ，５１ａを形成しているが、これに限られることはなく、隔壁部材３８，５１や仕切板４１に対して複数の壁部を形成しても良い。また、図８に示す場合には、隔壁部材７１のみに螺旋状の壁部７２を形成しているが、これに限られることはなく、仕切板７４のみに螺旋状の壁部を形成しても良く、隔壁部材７１と仕切板７４との双方に螺旋状の壁部を形成しても良い。
１７ 燃料タンク
２０ 給油口
２１ キャニスタ(蒸発燃料処理装置)
２２ 活性炭(吸着材)
３０ インナキャップ(ハウジング)
３０ｂ 外周部
３８ 隔壁部材
３８ａ 壁部(第１壁部)
３９ 気液分離室
４０ 燃料吸着室
４１ 仕切板(カバー部材)
４１ａ 壁部(第２壁部)
４４ 導通路
４６ 貫通孔
５０ キャニスタ(蒸発燃料処理装置)
５１ 隔壁部材
５２ 第１壁部(壁部)
５６ 緩衝室
７０ キャニスタ(蒸発燃料処理装置)
７１ 隔壁部材
７２ 壁部
７３ 導通路
７４ 仕切板(カバー部材)

Claims (3)

  1. 燃料タンクの給油口に取り付けて使用され、前記燃料タンクからの蒸発燃料を吸着する蒸発燃料処理装置であって、
    前記給油口に取り付けられるハウジングと、前記ハウジングの開口端に設けられるカバー部材とを有し、
    前記ハウジング内に収容される隔壁部材を境に、前記給油口側に気液分離室を区画する一方、吸着剤が収容される燃料吸着室を前記カバー部材側に区画し、
    前記カバー部材と前記隔壁部材との少なくともいずれか一方に、前記燃料吸着室に導通路を区画する壁部を形成し、
    前記壁部として、前記隔壁部材に円筒状の第１壁部を形成するとともに、前記カバー部材に前記第１壁部と径寸法の異なる円筒状の第２壁部を形成し、
    前記燃料タンクからの蒸発燃料は、前記気液分離室から前記隔壁部材の中央部に形成される貫通孔を経て前記燃料吸着室に導かれ、前記燃料吸着室内の前記導通路を経て外部に連通する前記ハウジングの外周部に導かれることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
  2. 燃料タンクの給油口に取り付けて使用され、前記燃料タンクからの蒸発燃料を吸着する蒸発燃料処理装置であって、
    前記給油口に取り付けられるハウジングと、前記ハウジングの開口端に設けられるカバー部材とを有し、
    前記ハウジング内に収容される隔壁部材を境に、前記給油口側に気液分離室を区画する一方、吸着剤が収容される燃料吸着室を前記カバー部材側に区画し、
    前記カバー部材と前記隔壁部材との少なくともいずれか一方に、前記燃料吸着室に導通路を区画する壁部を形成し、
    前記壁部として、前記隔壁部材と前記カバー部材との少なくともいずれか一方に螺旋状の壁部を形成し、
    前記燃料タンクからの蒸発燃料は、前記気液分離室から前記隔壁部材の中央部に形成される貫通孔を経て前記燃料吸着室に導かれ、前記燃料吸着室内の前記導通路を経て外部に連通する前記ハウジングの外周部に導かれることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
  3. 請求項１または２記載の蒸発燃料処理装置において、
    前記気液分離室と前記燃料吸着室との間に緩衝室を区画し、前記緩衝室を介して前記気液分離室と前記燃料吸着室とを連通させることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
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