JP5242360B2 - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents
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Description
ここで、ガソリンベーパが吸着材に吸着して吸着材自体が熱くなってしまうと、吸着材の吸着性能は鈍くなってしまう。また、ガソリンベーパが吸着材から脱離して吸着材自体が冷たくなってしまうと、吸着材の脱離性能は鈍くなってしまう。
そこで、このような性能低下を解消しようと、キャニスタ内に配される吸着材に対して、蓄熱材を混合させる技術が知られている。このような蓄熱材を混合させる技術にあっては、上記した発熱現象あるいは吸熱現象をさせるにあたって、蓄熱材を利用することができて、吸着性能および脱離性能を維持することができる。
他方、配される吸着材の容量は所定のものとなっているので、キャニスタの大きさは、混合させる蓄熱材の容量に依存する。すなわち、キャニスタの小型化を図るには、混合させる蓄熱材の容量を抑える必要がある。そこで、蓄熱材の混合容量を変化させて、混合させる蓄熱材の容量をなるべく減らすようにする技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
すなわち、ケースを構成する内外隔たる囲い壁に対して、近接配置される吸着材にあっては囲い壁を介して外部と熱交換がし易いものとなっているが、囲い壁に対して離れて配置される吸着材にあっては外部と熱交換がし難いものとなっている。
つまり、ケース内に配される吸着材のうち、ケース内の中央部位に配される吸着材にあっては、外部と熱交換がし難いものとなっているので、他の個所の配される吸着材に比して熱さや冷たさが籠ってしまい易く、吸着材の吸着性能および脱離性能が鈍くなってしまうきらいが生じていた。
すなわち、本発明の第1の発明に係る蒸発燃料処理装置は、燃料タンク内にて発生した蒸発燃料を処理する蒸発燃料処理装置であって、中空容器状に形成されるケースと、該ケース内に配され前記蒸発燃料を吸着する吸着材と、前記吸着材に混合され該吸着材と熱交換する蓄熱材とを備え、前記吸着材に対する前記蓄熱材の混合割合は、前記蒸発燃料の流れ方向の交差断面において、前記蒸発燃料の流れ領域の外周近接部位より、前記蒸発燃料の流れ領域の中央部位の方が高くなるように設定されており、前記蓄熱材は、温度変化に応じて潜熱の吸収および放出を生じる相変化物質をマイクロカプセル中に封入してなる微細な蓄熱材、あるいは、その微細な蓄熱材をバインダとともに粒状に形成した成形体であることを特徴とする。
これによって、外部と熱交換がし難いものとなっていた蒸発燃料の流れ領域の中央部位に配される吸着材は、従前に比して熱交換機能を優れたものとすることができて、熱さや冷たさが籠ってしまうことを防ぐことができる。したがって、この蒸発燃料処理装置によれば、蒸発燃料の吸着性能および脱離性能を効果的に維持できるようにして、蓄熱材の混合効率を向上させることにより蓄熱材の混合容量を削減し、もって蒸発燃料処理装置の小型化を達成しつつ製造コストの削減も図ることができる。
これによって、外部と熱交換がし難いものとなっていたケース内の中央部位に配される吸着材は、従前に比して熱交換機能を優れたものとすることができて、熱さや冷たさが籠ってしまうことを防ぐことができる。したがって、この蒸発燃料処理装置によれば、蒸発燃料の吸着性能および脱離性能を効果的に維持できるようにして、蓄熱材の混合効率を向上させることにより蓄熱材の混合容量を削減し、もって蒸発燃料処理装置の小型化を達成しつつ製造コストの削減も図ることができる。
なお、上記「次第に高くなっていく」とは、「段階的に高くなっていく」という意味と、「連続するような無段階的に高くなっていく」という意味との双方の意味を含む。
これによって、中央部位中心に向かうにしたがって、吸着材の熱交換機能を優れたものとすることができて、吸着材に熱さや冷たさが籠ってしまうことを、より効果的に防ぐことができる。
この蒸発燃料処理装置によれば、吸着材に対する蓄熱材の混合割合は、蒸発燃料の流れ方向で変化しているので、蒸発燃料が吸着材に対して吸着あるいは脱離するにあたっての特性に応じて、吸着材の熱交換機能を高めることができる。
具体的には、蒸発燃料導入側(タンクポート側)や大気導入側(大気ポート側)の配置構成に応じて蓄熱材の混合割合を変化させることができて、変化する蒸発燃料の吸着脱離特性に対応することができ、吸着材に熱さや冷たさが籠ってしまうことをより効果的に防ぐことができる。
第3の発明に係る蒸発燃料処理装置によれば、中央部位中心に向かうにしたがって、吸着材の熱交換機能を優れたものとすることができて、吸着材に熱さや冷たさが籠ってしまうことを、より効果的に防ぐことができる。
第4の発明に係る蒸発燃料処理装置によれば、蒸発燃料の流れ方向が設定されるに際して配置される、蒸発燃料導入側(タンクポート側)や大気導入側(大気ポート側)の配置構成に応じて蓄熱材の混合割合を変化させることができて、変化する蒸発燃料の吸着脱離特性に対応することができ、吸着材に熱さや冷たさが籠ってしまうことをより効果的に防ぐことができる。
以下、本発明を実施するための実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下において説明する蒸発燃料処理装置は、自動車等に設置されるキャニスタであり、燃料タンク内にて発生したガソリンベーパ(蒸発燃料)を処理するものである。
まず、第1の実施の形態となるキャニスタ10について、図1および図2を参照しながら説明する。図1は、第1の実施の形態となるキャニスタ10の、ガソリンベーパの流れ方向F1,F2に沿った断面図である。図2は、図1のキャニスタのII−II断面矢視を示す断面図である。
図1に示すキャニスタ10は、図示していない燃料タンク内にて発生したガソリンベーパ(蒸発ガソリン)を処理するものである。キャニスタ10は、概略、ケース20と、ケース20内に配される吸着材30と、吸着材30に混合される蓄熱材40とを備えて構成される。
すなわち、ケース20には、燃料タンク内にて発生したガソリンベーパをキャニスタ10内に導入するためのタンクポート22が設けられている。このタンクポート22は、図示しないホースを介して燃料タンク側に接続されている。
また、ケース20には、キャニスタ10内にて発生したガソリンベーパを外部に排出するためのパージポート23が設けられている。このパージポート23は、図示しないホースを介してエンジン側に接続されている。
また、ケース20には、キャニスタ10内に大気としての外気を導入するための大気ポート24が設けられている。この大気ポート24は、図示しないホースを介して外気吸気口側に接続されている。
この離隔壁25により離隔された第1中空室11には、タンクポート22およびパージポート23が連通状態で配置されており、第2中空室12には大気ポート24が連通状態で配置されている。また、この第1中空室11と第2中空室12とは、上記した3つのポート22,23,24とは反対側に配置される連通室26を介して連通状態となっている。
詳細には、ガソリンベーパを吸着させるにあたってのガソリンベーパの流れ方向F1は、まずタンクポート22からガソリンベーパを導入する。次いで、このタンクポート22から、第1中空室11、第2中空室12、大気ポート24へと順次移動していき、この大気ポート24から排気する(ガソリンベーパの流れ方向F1)。
また逆に、ガソリンベーパを排出させるにあたってのガソリンベーパの流れ方向F2は、まず大気ポート24から大気(外気)を導入する。次いで、この大気ポート24から、第2中空室12、第1中空室11、パージポート23へと順次移動していき、このパージポート23から排気する(ガソリンベーパの流れ方向F2)。
つまり、図2に示すように、第1中空室11のガソリンベーパの流れ方向F1,F2の直交断面全域が、第1中空室11におけるガソリンベーパの流れ領域T1に設定されており、第2中空室12のガソリンベーパの流れ方向F1,F2の直交断面全域が、第2中空室12におけるガソリンベーパの流れ領域T2に設定されている。
ただし、上記したように、囲い壁21および離隔壁25を外部と熱交換され易いように構成して、この近接する部位を外周近接部位T3,T4と設定し、この外周近接部位T3,T4とは相対的に外部と熱交換され難い部位を中央部位T5,T6と設定するものであってもよい。
蓄熱材40は、この吸着材30と熱交換するものであって、吸着材30と同様、吸着材30と混合するように第1中空室11および第2中空室12に充填される。
すなわち、蓄熱材40としては、温度変化に応じて潜熱の吸収および放出を生じる相変化物質を利用したものであれば、種々の形態のものを選択利用することができるものである。例えば、上記開示される特許文献1に開示されているように、蓄熱材40としては、温度変化に応じて潜熱の吸収および放出を生じる相変化物質をマイクロカプセル中に封入してなる微細なものを利用することができる。さらに、この相変化物質をマイクロカプセル中に封入してなる微細な蓄熱材40を、適宜のバインダとともに粒状に成形するように構成されるものであってもよい。
なお、このような相変化物質は、上記から選ばれる2種類以上の化合物を併用してもよい。また、これらを芯材料として、コアセルベーション法、in−situ法(界面反応法)等の公知の方法により、マイクロカプセルとしたものも用いることができる。マイクロカプセルの外殻としては、メラミン、ゼラチン、ガラス等の公知の材料を使用することができる。このマイクロカプセル化した蓄熱材40の粒子径は、単位体積当たりの蓄熱量を鑑み、数μm〜数十μm程度であることが好ましい。
具体的には、外周近接部位T3,T4における吸着材30に対する蓄熱材40の混合割合は0〜15%に設定されているのに対し、中央部位T5,T6における吸着材30に対する蓄熱材40の混合割合は15〜40%に設定されている。
すなわち、このキャニスタ10によれば、吸着材30に対する蓄熱材40の混合割合は、ガソリンベーパの流れ方向F1,F2の交差断面において、ガソリンベーパの流れ領域T1,T2の外周近接部位T3,T4より、ガソリンベーパの流れ領域T1,T2の中央部位T5,T6の方が高くなるように設定されているので、ガソリンベーパが吸着材30に吸着するにあたって、ケース20内に配される吸着材30のうち、ガソリンベーパの流れ領域T1,T2の中央部位T5,T6に配される吸着材30は、ガソリンベーパの流れ領域T1,T2の外周近接部位T3,T4に配される吸着材30に比して、熱交換のし易さに優れた状態とすることができる。
これによって、外部と熱交換がし難いものとなっていたガソリンベーパの流れ領域T1,T2の中央部位T5,T6に配される吸着材30は、従前に比して熱交換機能を優れたものとすることができて、熱さや冷たさが籠ってしまうことを防ぐことができる。したがって、このキャニスタ10によれば、ガソリンベーパの吸着性能および脱離性能を効果的に維持できるようにして、蓄熱材40の混合効率を向上させることにより蓄熱材40の混合容量を削減し、もってキャニスタ10の小型化を達成しつつ製造コストの削減も図ることができる。
図3は、図2に示すキャニスタ10の一の変形例となるキャニスタ10Aである。すなわち、図3に示すキャニスタ10Aは、ガソリンベーパの流れ領域T1,T2のうち、第1中空室11におけるガソリンベーパの流れ領域T1のみを、上記したように外周近接部位T3と中央部位T5との2種類の領域に区分けした例である。言い換えれば、図3に示すキャニスタ10Aは、第2中空室12におけるガソリンベーパの流れ領域T2に関しては区分けしておらず、蓄熱材40も外周近接部位T3と同様程度でしか混合していない。
また、この第1中空室11におけるガソリンベーパの流れ領域T1においては、吸着材30に対する蓄熱材40の混合割合が、ガソリンベーパの流れ方向F1,F2の交差断面において、中央部位中心C1に向かうにしたがって次第に高くなっていくように設定されている。具体的には、図3に示すように、中央部位T5のうち中央部位中心C1に近い中心近接部位T7にあっては、吸着材30に対する蓄熱材40の混合割合が段階的に高められるようになっている。
また、このように構成した場合には、吸着材30に対する蓄熱材40の混合割合は、ガソリンベーパの流れ方向F1,F2の交差断面において、中央部位中心C1に向かうにしたがって次第に高くなっていくように設定されているので、吸着材30の熱交換機能を、中央部位中心C1に向かうにしたがって高めることができる。これによって、中央部位中心C1に向かうにしたがって、吸着材30の熱交換機能を優れたものとすることができて、吸着材30に熱さや冷たさが籠ってしまうことを、より効果的に防ぐことができる。
また、この第2中空室12におけるガソリンベーパの流れ領域T2においては、吸着材30に対する蓄熱材40の混合割合が、ガソリンベーパの流れ方向F1,F2の交差断面において、中央部位中心C2に向かうにしたがって次第に高くなっていくように設定されている。具体的には、図4に示すように、中央部位T6のうち中央部位中心C2に近い中心近接部位T8にあっては、吸着材30に対する蓄熱材40の混合割合が段階的に高められるようになっている。
また、このように構成した場合には、吸着材30に対する蓄熱材40の混合割合は、ガソリンベーパの流れ方向F1,F2の交差断面において、中央部位中心C2に向かうにしたがって次第に高くなっていくように設定されているので、吸着材30の熱交換機能を、中央部位中心C2に向かうにしたがって高めることができる。これによって、中央部位中心C2に向かうにしたがって、吸着材30の熱交換機能を優れたものとすることができて、吸着材30に熱さや冷たさが籠ってしまうことを、より効果的に防ぐことができる。
次に、上記した第1の実施の形態とは異なる構成を有するキャニスタ50について、図5および図6を参照しながら説明する。なお、上記した第1の実施の形態となるキャニスタ10と同様に構成される個所については、同一の符号を付し説明を省略する。
図5は、第2の実施の形態となるキャニスタ50の、ガソリンベーパの流れ方向G1,G2に沿った断面図である。図6は、図5のキャニスタ50のVI−VI断面矢視を示す断面図である。なお、図5および図6に示すキャニスタ50は、第2中空室52が、上記した第1の実施の形態の第2中空室12の容量に比して半分の容量で設定されおり、第2中空室52と大気ポート24との間にはハニカム活性炭13が設置されている。
すなわち、上記第1の実施の形態となるキャニスタ10にあっては、ガソリンベーパの流れ方向F1,F2の交差断面におけるガソリンベーパの流れ領域T1,T2のそれぞれに対して、この領域T1,T2内において、外周近接部位T3,T4と中央部位T5,T6との2種類の領域に区分けするものであり、この区分けされた外周近接部位T3,T4と中央部位T5,T6との間で蓄熱材40の混合割合を変化させるものであった。
言い換えれば、上記第1の実施の形態においては、外部と熱交換可能に形成された囲い壁21および離隔壁25にて囲われる個所が「外周」という意味で用いていたが、この第2の実施の形態においては、外部と熱交換可能に形成された囲い壁21のみにて囲われる個所が「外周」という意味で用いている。つまり、離隔壁25に関しては、「外周」という意味が考慮されていない。
具体的には、ケース内外周近接部位U2における吸着材30に対する蓄熱材40の混合割合は0〜15%に設定されているのに対し、ケース内中央部位U3における吸着材30に対する蓄熱材40の混合割合は15〜40%に設定されている。
これによって、外部と熱交換がし難いものとなっていたケース内中央部位U3に配される吸着材30は、従前に比して熱交換機能を優れたものとすることができて、熱さや冷たさが籠ってしまうことを防ぐことができる。したがって、このキャニスタ50によれば、ガソリンベーパの吸着性能および脱離性能を効果的に維持できるようにして、蓄熱材40の混合効率を向上させることにより蓄熱材の混合容量を削減し、もってキャニスタ50の小型化を達成しつつ製造コストの削減も図ることができる。
図7は、図6に示すキャニスタ50の一の変形例となるキャニスタ50Aである。すなわち、図7に示すキャニスタ50Aは、ケース内外周近接部位U2とケース内中央部位U3との区分けを、上記したケース内領域U1のうち第1中空室11においてのみとした例である。言い換えれば、図7に示すキャニスタ50Aは、第2中空室12においては区分けしておらず、蓄熱材40もケース内外周近接部位U2と同様程度でしか混合していない。
このように構成した場合には、キャニスタ50Aのうち、第1中空室11のみが上記の作用効果を奏することができ、第2中空室12に関しては蓄熱材40の混合容量が少ないので、大きさを小さくすることができ且つ製造コストも削減できる。
このように構成した場合には、キャニスタ50Bのうち、第2中空室12のみが上記の作用効果を奏することができ、第1中空室11に関しては蓄熱材40の混合容量が少ないので、大きさを小さくすることができ且つ製造コストも削減できる。
例えば、上記の実施の形態にあっては、ガソリンベーパの流れ方向F1,F2,G1,G2がU字状となるU字フロー構造のキャニスタ10,50を挙げて説明するものであった。しかしながら、本発明に係る蒸発燃料処理装置は、蒸発燃料の流れ方向が、このようなU字状となるものに限定されることなく、I字状に流れるようなI字フロー構造のキャニスタに適用されるものであってもよい。
また、上記第1の実施の形態となるキャニスタ10にあっては、中央部位T5、T6のうち中央部位中心C1,C2に近い中心近接部位T7,T8を段階的に高めるように、吸着材30に対する蓄熱材40の混合割合を僅かに高めてあるが、本発明に係る蒸発燃料処理装置にあっては、これに限定されない。すなわち、本発明に係る蒸発燃料処理装置にあっては、中央部位中心に向かうにしたがって次第に高くなっていくように構成されていればよく、領域が区分けされて段階的に高くなっていくものでもよいし、領域が区分けされずに連続するような無段階的に高くなっていくものであってもよい。
このようにした場合には、タンクポート22側や大気ポート24側の配置構成に応じて蓄熱材40の混合割合を変化させることができるので、キャニスタ10内で変化するガソリンベーパの吸着脱離特性に対応することができて、吸着材30に熱さや冷たさが籠ってしまうことをより効果的に防ぐことができる。
また、上記第2の実施の形態となるキャニスタ50にあっても、上記上記第1の実施の形態となるキャニスタ10のように、中央部位U3の中央部位中心に向かうにしたがって混合割合を高めるようにしてもよいし、また吸着材30に対する蓄熱材40の混合割合を、ガソリンベーパの流れ方向G1に向かうにしたがって高くなっていくようにしてもよい。
11 第1中空室
12,52 第2中空室
13 ハニカム活性炭
20 ケース
21 囲い壁
22 タンクポート
23 パージポート
24 大気ポート
25 離隔壁
26 連通室
30 吸着材
40 蓄熱材
C1,C2 中央部位中心
F1,F2,G1,G2 ガソリンベーパの流れ方向
T1,T2 ガソリンベーパの流れ領域
T3,T4 ガソリンベーパの流れ領域内の外周近接部位
T5,T6 ガソリンベーパの流れ領域内の中央部位
T7,T8 中心近接部位
U1 ケース内領域(ケース内の領域)
U2 ケース内外周近接部位(ケース内の外周近接部位)
U3 ケース内中央部位(ケース内の中央部位)
Claims (4)
- 燃料タンク内にて発生した蒸発燃料を処理する蒸発燃料処理装置であって、
中空容器状に形成されるケースと、該ケース内に配され前記蒸発燃料を吸着する吸着材と、前記吸着材に混合され該吸着材と熱交換する蓄熱材とを備え、
前記吸着材に対する前記蓄熱材の混合割合は、前記蒸発燃料の流れ方向の交差断面において、前記蒸発燃料の流れ領域の外周近接部位より、前記蒸発燃料の流れ領域の中央部位の方が高くなるように設定されており、
前記蓄熱材は、温度変化に応じて潜熱の吸収および放出を生じる相変化物質をマイクロカプセル中に封入してなる微細な蓄熱材、あるいは、その微細な蓄熱材をバインダとともに粒状に形成した成形体であることを特徴とする蒸発燃料処理装置。 - 燃料タンク内にて発生した蒸発燃料を処理する蒸発燃料処理装置であって、
中空容器状に形成されるケースと、該ケース内に配され前記蒸発燃料を吸着する吸着材と、前記吸着材に混合され該吸着材と熱交換する蓄熱材とを備え、
前記吸着材に対する前記蓄熱材の混合割合は、前記蒸発燃料の流れ方向の交差断面において、前記ケース内の外周近接部位より、前記ケース内の中央部位の方が高くなるように設定されており、
前記蓄熱材は、温度変化に応じて潜熱の吸収および放出を生じる相変化物質をマイクロカプセル中に封入してなる微細な蓄熱材、あるいは、その微細な蓄熱材をバインダとともに粒状に形成した成形体であることを特徴とする蒸発燃料処理装置。 - 請求項1または請求項2に記載の蒸発燃料処理装置において、
前記吸着材に対する前記蓄熱材の混合割合は、前記蒸発燃料の流れ方向の交差断面において、前記中央部位中心に向かうにしたがって次第に高くなっていくように設定されていることを特徴とする蒸発燃料処理装置。 - 請求項1から請求項3の何れかに記載の蒸発燃料処理装置において、
前記吸着材に対する前記蓄熱材の混合割合は、前記蒸発燃料の流れ方向で変化していることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
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