JP5341022B2 - キャニスタ - Google Patents

Description

本発明は、燃料タンク内にて発生した蒸発燃料（例えば、ガソリンベーパ）を処理するキャニスタに関する。

自動車等に代表される車両には、燃料タンク内の蒸発燃料を処理する蒸発燃料処理装置としてのキャニスタが設置されている。キャニスタは、概略、中空容器状に形成されるケーシングと、このケーシング内に配される吸着材とを備える。ケーシングは、燃料タンク内にて発生した蒸発燃料を吸入するタンクポートと、大気を吸入する大気ポートとを備える。吸着材は、活性炭等を用いて構成されており、蒸発燃料を吸着したり或いは蒸発燃料を脱離させたりする。つまり、蒸発燃料は、停車時等にキャニスタ内に流入して吸着材に一時吸着し、エンジン稼動時におけるパージによって吸着材から脱離するようになっている。

ここで、吸着材に吸着した蒸発燃料は時間経過とともにケーシング内で拡散するため、拡散した蒸発燃料が大気ポートに到達して大気中に流出する恐れがあった。そこで、ケーシング内をタンクポートに連通する主室と大気ポートに連通する副室とに区分し、流入した蒸発燃料を主室において捕集し、主室から拡散により流出した蒸発燃料を副室において捕集するキャニスタが従来から用いられている。

更に副室への蒸発燃料の流入量を低減するために、例えば特許文献１のキャニスタにおいては、主室と副室とを連通する空気室の内部に仕切壁を設けて空気室内を非直線状の通路とすることで、主室と副室との間の通路長を長くしている。これにより、空気室を介する蒸発燃料の拡散を遅延させ、車両を停車している時間内に副室に到達する蒸発燃料の量を低減することができるため、大気中に吹き抜ける蒸発燃料の量を抑制することができる。

また、特許文献２のキャニスタにおいては、主室と副室との間にラビリンス構造を有する拡散遅延カートリッジを配置している。このカートリッジ内で蒸発燃料を蛇行させることによって蒸発燃料の拡散を遅延させることができ、結果的に大気中に吹き抜ける蒸発燃料の量を減少させることができる。

特開平９−２１３６１ 特開２００５−２３８３５

しかし、従来のキャニスタにおいては、主室と副室との間の通路長を長くすることはできても、十分な空間容量を確保することが困難であったため、拡散遅延効果が不十分であった。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものである。本発明が解決しようとする課題は、空間容量が大きく、且つ蒸発燃料が拡散しにくい空気室を設けることによって蒸発燃料の拡散を抑制し、蒸発燃料の大気への吹抜けを低減することにある。

上記課題を解決するため本発明に係るキャニスタは、次の手段を採用する。
すなわち、本発明の第１の発明に係るキャニスタは、蒸発燃料の吸着・脱離を行う吸着材が充填される主室及び副室を画定するケーシングと、主室を燃料タンクに連通するケーシングに形成されたタンクポートと、主室を自動車内燃機関の吸気通路などのパージ供給箇所に連通するケーシングに形成されたパージポートと、副室内の蒸発燃料を脱離した空気を大気に放出することのできるケーシングに形成された大気ポートとを備え、主室及び副室はケーシングにより画定される空気室を介して連通されており、主室は主室内を蒸発燃料が空気室方向へ移動する場合に水平方向に移動する状態として設置されるキャニスタであって、空気室は重力作用方向で見て主室の上の位置にあり、主室の蒸発燃料の移動方向全長にわたって配設されていることを特徴とする。

このキャニスタによれば、ケーシング内の主室の上において主室の全長にわたって空気室が画定されているため、空気室の空間容量を大きくすることが可能である。また、主室から拡散により流出した蒸発燃料が空気室を経て副室に到達するためには、自重に逆らって上方へ移動する必要がある。そのため、主室から流出した蒸発燃料が拡散により副室に到達することを抑制することができる。

第２の発明に係るキャニスタは、蒸発燃料の吸着・脱離を行う吸着材が充填される主室及び副室を画定するケーシングと、主室を燃料タンクに連通するケーシングに形成されたタンクポートと、主室を自動車内燃機関の吸気通路などのパージ供給箇所に連通するケーシングに形成されたパージポートと、副室内の蒸発燃料を脱離した空気を大気に放出することのできるケーシングに形成された大気ポートと、を備え、主室及び副室はケーシングにより画定される空気室を介して連通されており、副室は副室内を蒸発燃料が大気ポート方向へ移動する場合に水平方向に移動する状態として設置されるキャニスタであって、空気室は重力作用方向で見て副室の下の位置にあり、副室の蒸発燃料の移動方向全長にわたって配設されていることを特徴とする。

このキャニスタによれば、ケーシング内の副室の下において副室の全長にわたって空気室が画定されているため、空気室の空間容量を大きくすることが可能である。また、第１の発明の場合と同様に、主室から流出した蒸発燃料が空気室を経て副室に到達するためには、自重に逆らって上方に移動する必要があるため、主室から流出した蒸発燃料が拡散して副室に到達することを抑制することができる。

第３の発明に係るキャニスタは、蒸発燃料の吸着・脱離を行う吸着材が充填される主室及び副室を画定するケーシングと、主室を燃料タンクに連通するケーシングに形成されたタンクポートと、主室を自動車内燃機関の吸気通路などのパージ供給箇所に連通するケーシングに形成されたパージポートと、副室内の蒸発燃料を脱離した空気を大気に放出することのできるケーシングに形成された大気ポートと、を備え、主室及び副室はケーシングにより画定される空気室を介して連通されており、主室は主室内を蒸発燃料が空気室方向へ移動する場合に水平方向に移動する状態として設置され、副室は副室内を蒸発燃料が大気ポート方向へ移動する場合に水平方向に移動する状態として設置されるキャニスタであって、空気室は、重力作用方向で見て主室の上にあり、主室の蒸発燃料の移動方向全長にわたって配設される第１空気室と、重力作用方向で見て副室の下にあり、副室の蒸発燃料の移動方向全長にわたって配設される第２空気室とを有することを特徴とする。

このキャニスタによれば、主室の上及び副室の下にそれぞれ第１及び第２空気室を備えることによって、空気室の容量を大きくすることができる。また、第１及び第２の発明の場合と同様に、主室から流出した蒸発燃料が拡散により副室に到達することを抑制することができる。

第４の発明に係るキャニスタは、第１から第３のいずれかの発明に係るキャニスタであって、空気室には仕切り板を備えており、仕切り板は空気室における蒸発燃料の流れを折り返すように配設されていることを特徴とする。

このキャニスタによれば、空気室における蒸発燃料の流れが折り返すようになっているため、空気室における通路長が長くなり、蒸発燃料の拡散を更に遅延させることができる。

第５の発明に係るキャニスタは、第４の発明に係るキャニスタであって、仕切り板が水平方向に設置されていることを特徴とする。

このキャニスタによれば、圧力損失の顕著な増大を招くことなく、通路長を長くすることができる。

第１から第３の発明に係るキャニスタによれば、主室から流出した蒸発燃料の拡散を抑制することができるため、副室に到達する蒸発燃料の量を低減することができる。そのため、副室から大気中へ流出する蒸発燃料の量を低減することができる。
第４及び第５の発明に係るキャニスタによれば、空気室内における通路長が長くなるため、蒸発燃料の拡散を抑制することができ、副室に到達する蒸発燃料の量を更に低減することができる。

第１の実施形態に係るキャニスタの断面図である。図１Ａはキャニスタの平断面図である。図１Ｂは図１ＡにおけるＢ−Ｂ線断面図である。図１Ｃは図１ＡにおけるＣ−Ｃ線断面図である。図１Ｄは図１ＡにおけるＤ−Ｄ線断面図である。 第２の実施形態に係るキャニスタの断面図である。図２Ａはキャニスタの平断面図である。図２Ｂは図２ＡにおけるＢ−Ｂ線断面図である。図２Ｃは図２ＡにおけるＣ−Ｃ線断面図である。図２Ｄは図２ＡにおけるＤ−Ｄ線断面図である。 第３の実施形態に係るキャニスタの断面図である。図３Ａはキャニスタの平断面図である。図３Ｂは図３ＡにおけるＢ−Ｂ線断面図である。図３Ｃは図３ＡにおけるＣ−Ｃ線断面図である。図３Ｄは図３ＡにおけるＤ−Ｄ線断面図である。

以下、本発明を実施するための第１の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中における矢印は蒸発燃料が拡散により辿る経路を表す。また、◎は蒸発燃料が図において奥から手前へと移動することを意味しており、●は蒸発燃料が図において手前から奥へと移動することを意味している。
また、本明細書における「上」及び「下」の用語は、特に限定がない場合には、重力作用方向における上下方向を意味する。
まず、キャニスタ１０について図１Ａ〜Ｄを参照しながら説明する。図１Ａはキャニスタ１０の平断面図であり、図１Ｂ〜Ｄは、図１Ａに示されるそれぞれの矢視断面図である。
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蒸発燃料（ガソリンベーパ）を処理するものである。キャニスタ１０は、吸着材１１を充填するためのケーシング２０を有する。

ケーシング２０は、図１に示すように、中空容器状に形成される。このケーシング２０にはケーシング２０の内外を連通するポートが３つ設けられている。
すなわち、ケーシング２０には、燃料タンク内にて発生した蒸発燃料をキャニスタ１０内に導入するためのタンクポート２１が設けられている。このタンクポート２１は、図示しないホースを介して燃料タンクと連通している。
また、ケーシング２０には、キャニスタ１０内から蒸発燃料を外部に排出するためのパージポート２２がタンクポート２１と同一平面上に並列して設けられている。このパージポート２２は、図示しないホースを介してエンジンの吸気通路などのパージ供給箇所と連通している。
また、ケーシング２０には、蒸発燃料を脱離した空気を大気に放出し、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２３が設けられている。この大気ポート２３は、図示しないホースを介して外気吸気口に接続されている。

このケーシング２０内には、主室２４及び副室２５が画定されている。主室２４には、タンクポート２１及びパージポート２２がフィルタ２６を介して連通状態で接続されており、副室２５には大気ポート２３がフィルタ２７を介して連通状態で接続されている。

タンクポート２１とパージポート２２との間から主室２４の中央部に向けて突出する隔壁２８が設けられており、主室２４の内部空間をタンクポート２１と連通する領域とパージポート２２に連通する領域とに分割している。また、この隔壁２８はケーシング２０と一体化するように設けられている。

主室２４及び副室２５には、蒸発燃料を吸着・脱離可能な吸着材１１が充填されている。主室２４及び副室２５に配される吸着材１１は、蒸発燃料を吸着する粒状の活性炭にて構成されており、より具体的には、造粒炭、破砕炭などにより構成されている。また吸着材１１には、蓄熱材を混合することができる。蓄熱材としては、温度変化に応じて潜熱の吸収及び放出を生じる相変化物質を利用したもの等、様々な形態のものを選択利用することができる。
例えば、蓄熱材としては、温度変化に応じて潜熱の吸収及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を、適宜のバインダと共に粒状に成形したものであっても良い。
また、主室２４及び副室２５にそれぞれ配置されたフィルタ２６及び２７は、吸着材１１を主室２４及び副室２５内に保持するために、吸着材１１の粒径より小さな孔を有している。

タンクポート２１の反対側に位置する主室２４の開口は、フィルタ２９及び内蓋３０によって塞がれている。ここで、フィルタ２９及び内蓋３０に関する構成は主室２４及び副室２５で同様であるため、主室２４の場合についてのみ説明し、副室２５に関する説明は省略する。
内蓋３０は通気性を有する多孔板からなり、フィルタ２９と共に吸着材１１を主室２４内に保持する働きをする。内蓋３０は、主室２４の開口を塞いだ状態で、主室２４を画定するケーシング２０の内壁面に沿って摺動可能に構成されている。そして内蓋３０の背面にコイルスプリング３１の一端が装着されており、コイルスプリング３１の他端は、ケーシング２０によって支持されている。このため、フィルタ２９及び内蓋３０はコイルスプリング３１によって主室２４内に押し込まれる方向の力を受ける。この結果、吸着材１１の粒子間に不必要な空間が形成されることが無く、主室２４内の通気抵抗をほぼ一定にできる。

図１Ｂ〜Ｄに示されるように、ケーシング２０内において、重力作用方向で見て主室２４の上には主室２４における蒸発燃料の移動方向全長にわたって第１空気室４０が画定されており、副室２５の下には副室２５における蒸発燃料の移動方向全長にわたって第２空気室４１が画定されている。第１空気室４０及び第２空気室４１内にはそれぞれ水平方向に仕切り板４２、４３が設けられており、第１空気室４０及び第２空気室４１が相互に連通する複数（本実施形態においては２つ）の層に区分されている。仕切り板４２、４３は、図１Ｃ及びＤにおいて矢印で示されるように、第１空気室４０及び第２空気室４１内における蒸発燃料の流れを折り返すように配設されている。

蒸発燃料を吸着させる際には、蒸発燃料はタンクポート２１からケーシング２０内に入り、主室２４、第１空気室４０、第２空気室４１、副室２５へと順次移動していき、燃料成分が除かれた気体が大気ポート２３から排気される。ここで、隔壁２８は、タンクポート２１から主室２４に流入した蒸発燃料がパージポート２２からキャニスタ１０外に流出しないように蒸発燃料の流れを規制している。また、蒸発燃料を排気させる際には、大気（外気）が大気ポート２３からケーシング２０内に入り、副室２５、第２空気室４１、第１空気室４０、主室２４へと順次移動し、吸着材から脱離された燃料成分を含む大気がパージポート２２から排気される。
また、キャニスタ１０は車両の床下に配置されるため、蒸発燃料がタンクポート２１から大気ポート２３へと移動する場合には、蒸発燃料は主室２４及び副室２５内を略水平方向に移動することになる。

主室２４内の吸着材１１に吸着した蒸発燃料は、車両を停車している間に第１空気室４０及び第２空気室４１を介して副室２５へと拡散する。ここで、蒸発燃料は空気よりも比重が重いため、拡散する際に上方へ移動しにくい傾向がある。そのため、第１空気室４０を主室２４の上に形成することによって、主室内２４において吸着材１１に吸着していた蒸発燃料が第１空気室４０を通って第２空気室へ拡散することを抑制することができる。また、第１空気室４０から第２空気室４１に流入した蒸発燃料は、自重により第２空気室４１の最下部に移動した後に、副室２５へと拡散する。第２空気室４１は重力作用方向で見て副室２５の下に設けられており、第２空気室４１に流入した蒸発燃料が副室２５に到達するためには自重に逆らって上方に移動する必要があるため、蒸発燃料の副室２５への拡散も抑制されている。
また、第１空気室４０及び第２空気室４１には、それぞれ仕切り板４２、４３が設けられており、主室２４と副室２５との間の通路長が長くなっている。これにより、主室２４内の蒸発燃料が拡散により副室２５に到達するために必要な時間を更に長くすることができるため、車両を停止している一定時間内に副室２５に到達する蒸発燃料の量を低減することができる。
なお、車両を再稼働したときに第１空気室４０及び第２空気室４１に滞留している蒸発燃料は、キャニスタ１０をパージすることによって主室２４に流入し、主室２４内の吸着材１１に吸着するか、主室２４及びパージポート２２を通過してパージ供給箇所へと運ばれる。

ここで、第１空気室４０及び第２空気室４１の通路長を長くするほど、蒸発燃料の拡散遅延効果は大きくなる。しかし、通路長を長くするために折り返し構造が多くなるほど通気抵抗が大きくなり、蒸発燃料をキャニスタ１０に流入させにくくなるとともに、パージの際にキャニスタ１０に流入する大気の量が減少するためパージ効率が低下する。それに対して、第１空気室４０及び第２空気室４１の空間容量を大きくすると、通気抵抗を増大させることなく、蒸発燃料の拡散を遅延させることが可能である。そのため、主室２４及び副室２５を連通する空気室の空間容量を大きくすることによって、通路長を長くする場合よりも効果的にキャニスタ１０の性能を向上させることができる。

また、燃料タンクで生じた蒸発燃料がキャニスタ１０内に流入して主室２４内の吸着材１１に吸着すると、吸着材１１の温度が上昇して蒸発燃料に対する吸着効率が低下してしまう。第１空気室４０及び第２空気室４１を有さない従来型のキャニスタの大半は、主室と副室とが接する面積が大きいため、主室内で生じた熱がケーシングを介して副室内の吸着材に伝達してしまう。そのため、副室内の吸着材は主室からの熱伝達により温度が上昇し、蒸発燃料を吸着する前に吸着効率が低下してしまうことが問題となっていた。しかし、本実施形態のキャニスタ１０は第１空気室４０及び第２空気室４１を有することによって、主室２４及び副室２５が接する面積が従来のキャニスタと比べて低減されているため、主室２４と副室２５との間の熱伝達を抑制でき、蒸発燃料を吸着する前に副室２５における吸着効率が低下することを抑制することができる。

第２の実施形態においては、図２Ａ〜Ｄに示されるように、重力作用方向で見て主室２４の上にのみ第１空気室４０が形成されている。そのため、第１空気室４０は主室２４から流出した蒸発燃料が拡散により副室２５に到達することを抑制することができる。
なお、第２の実施形態のその他の構成は、第１の実施形態と同一であるため、対応する部材には同一の符号を付して、その説明は省略する。

第３の実施形態においては、図３Ａ〜Ｄに示されるように、重力作用方向で見て副室２５の下にのみ第２空気室４１が形成されている。そのため、第２空気室４１は主室２４から流出した蒸発燃料が拡散により副室２５に到達することを抑制することができる。
なお、第３の実施形態のその他の構成は、第１の実施形態と同一であるため、対応する部材には同一の符号を付して、その説明は省略する。

なお、本発明に係るキャニスタは、上記した実施形態に限定されるものではなく、その他の各種形態で実施することができる。
例えば、上記の実施形態においては、第１空気室４０及び第２空気室４１が水平な二層になるよう仕切り板４２、４３を配置したが、更に多くの層を形成するよう仕切り板を配置しても良い。また、仕切り板を水平ではなく、垂直等の他の向きに配置することも可能である。
また、空気室４０、４１の容積は、主室２４及び副室２５に充填される吸着材１１の量、及びケーシング２０全体の容積等に基づいて適宜変更可能である。

１０ キャニスタ
１１ 吸着材
２０ ケーシング
２１ タンクポート
２２ パージポート
２３ 大気ポート
２４ 主室
２５ 副室
４０ 第１空気室
４１ 第２空気室
４２、４３ 仕切り板

Claims (5)

1. 蒸発燃料の吸着・脱離を行う吸着材が充填される主室及び副室を画定するケーシングと、
   前記主室を燃料タンクに連通する前記ケーシングに形成されたタンクポートと、
   前記主室を自動車内燃機関の吸気通路などのパージ供給箇所に連通する前記ケーシングに形成されたパージポートと、
   前記副室内の蒸発燃料を脱離した空気を大気に放出することのできる前記ケーシングに形成された大気ポートと、を備え、
   前記主室及び副室は前記ケーシングにより画定される空気室を介して連通されており、
   前記主室は該主室内を蒸発燃料が空気室方向へ移動する場合に水平方向に移動する状態として設置されるキャニスタであって、
   前記空気室は重力作用方向で見て主室の上の位置にあり、前記主室の蒸発燃料の移動方向全長にわたって配設されていることを特徴とするキャニスタ。
2. 蒸発燃料の吸着・脱離を行う吸着材が充填される主室及び副室を画定するケーシングと、
   前記主室を燃料タンクに連通する前記ケーシングに形成されたタンクポートと、
   前記主室を自動車内燃機関の吸気通路などのパージ供給箇所に連通する前記ケーシングに形成されたパージポートと、
   前記副室内の蒸発燃料を脱離した空気を大気に放出することのできる前記ケーシングに形成された大気ポートと、を備え、
   前記主室及び副室は前記ケーシングにより画定される空気室を介して連通されており、
   前記副室は該副室内を蒸発燃料が大気ポート方向へ移動する場合に水平方向に移動する状態として設置されるキャニスタであって、
   前記空気室は重力作用方向で見て副室の下の位置にあり、前記副室の蒸発燃料の移動方向全長にわたって配設されていることを特徴とするキャニスタ。
3. 蒸発燃料の吸着・脱離を行う吸着材が充填される主室及び副室を画定するケーシングと、
   前記主室を燃料タンクに連通する前記ケーシングに形成されたタンクポートと、
   前記主室を自動車内燃機関の吸気通路などのパージ供給箇所に連通する前記ケーシングに形成されたパージポートと、
   前記副室内の蒸発燃料を脱離した空気を大気に放出することのできる前記ケーシングに形成された大気ポートと、を備え、
   前記主室及び副室は前記ケーシングにより画定される空気室を介して連通されており、
   前記主室は該主室内を蒸発燃料が空気室方向へ移動する場合に水平方向に移動する状態として設置され、前記副室は該副室内を蒸発燃料が大気ポート方向へ移動する場合に水平方向に移動する状態として設置されるキャニスタであって、
   前記空気室は、重力作用方向で見て主室の上にあり、前記主室の蒸発燃料の移動方向全長にわたって配設される第１空気室と、重力作用方向で見て副室の下にあり、前記副室の蒸発燃料の移動方向全長にわたって配設される第２空気室とを有することを特徴とするキャニスタ。
4. 前記空気室には仕切り板を備え、該仕切り板は空気室における蒸発燃料の流れを折り返すように配設されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のキャニスタ。
5. 前記仕切り板は水平方向に設置されることを特徴とする請求項４に記載のキャニスタ。
   

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