JP5583562B2

JP5583562B2 - キャニスタ

Info

Publication number: JP5583562B2
Application number: JP2010269272A
Authority: JP
Inventors: 正浩杉浦
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 2010-02-17
Filing date: 2010-12-02
Publication date: 2014-09-03
Anticipated expiration: 2030-12-02
Also published as: JP2011190797A; US8596250B2; US20110197861A1

Description

本発明は、例えば自動車等の車両に搭載される内燃機関（エンジン）の蒸発燃料処理装置に用いられるキャニスタに関する。

従来例としては、例えば特許文献１に記載されたキャニスタがある。従来例（特許文献１）のキャニスタを述べる。図３はキャニスタを示す平断面図である。
図３に示すように、キャニスタ１０１のケース１０２のタンクポート１０３は、電磁弁１０４を介して燃料タンク１０５内の上部気室に連通されている。また、ケース１０２のパージポート１０６は、パージ制御弁１０７を介してエンジン１０８の吸気通路に連通されている。電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０９は、電磁弁１０４とパージ制御弁１０７を制御する。なお、図３中、符号、１１０はケース１０２の大気ポートである。

ケース１０２に、タンクポート１０３とパージポート１０６との間の直接的な連通を阻止する仕切板１１１が形成されている。図３中、符号、１１２は吸着材としての活性炭１１３を充填した主吸着材室である。また、符号、１１７は吸着材としての活性炭１１９を充填した第１副室、１１８は吸着材としての活性炭１２０を充填した第２副室である。第１副室１１７と第２副室１１８との間に、両副室１１７，１１８間を仕切る大気バッファプレート１２３Ａが設けられている。

図３中、符号、１２８は主吸着材室１１２とタンクポート１０３の間に形成した第１の部屋で、気室となっている。また、符号、１２９は主吸着材室１１２とパージポート１０６の間に形成された第２の部屋で、吸着材としての活性炭１３０が充填されている。第２の部屋１２９の活性炭１３０に粒径の小さい破砕炭が用いられ、他の室１１２、１１７、１１８の活性炭１１３、１１９、１２０に粒径の大きい造粒炭が用いられている。また、符号、１３４はパージバッファプレートで、主吸着材室１１２と両部屋１２８，１２９との間に配置されている。パージバッファプレート１３４は、両部屋１２８，１２９を連通する通路１３４ａを備えている。

燃料タンク１０５への給油時は、電磁弁１０４が開いていて、燃料タンク１０５からの蒸発燃料ガスは図３に矢印Ｃで示すように、タンクポート１０３から流入し、第１の部屋１２８、パージバッファプレート１３４、主吸着材室１１２へと流れ、活性炭１１３に蒸発燃料が吸着される。残りの空気は第１の副室１１７と第２の副室１１８を通過して大気ポート１１０から大気に放出される。このとき、活性炭１１３に吸着しきれなかった蒸発燃料は活性炭１１９，１２０等に吸着される。

車両運転中や燃料タンク１０５内の高圧時の蒸発燃料ガスは、図３に矢印Ｄで示すように流れる。すなわち、タンクポート１０３から流入し、第１の部屋１２８、パージバッファプレート１３４の通路１３４ａ、第２の部屋１２９を通り、パージポート１０６からパージ制御弁１０７を介してエンジン１０８の吸気通路へ供給いわゆるパージされる。また、パージ時の蒸発燃料の流れは、活性炭１２０，１１９，１１３に吸着されていた蒸発燃料が、図３に矢印Ｅに示すように大気ポート１１０から流入する空気の流れによってパージ（離脱）されてエンジン１０８の吸気通路へ供給される。

特開２００６−１３８２９０号公報

前記従来例によると、第２の部屋１２９の活性炭１３０に粒径の小さい破砕炭が用いられ、他の室１１２、１１７、１１８の活性炭１１３、１１９、１２０に粒径の大きい造粒炭が用いられている。しかしながら、タンクポート１０３とパージポート１０６との間の経路（図３中、矢印Ｄ参照）には、気室である第１の部屋１２８が存在している。したがって、タンクポート１０３とパージポート１０６との間の経路（図３中、矢印Ｄ参照）おける圧損（通気抵抗）が、大気ポート１１０とパージポート１０６との間の経路（図３中、矢印Ｃ参照）における圧損（通気抵抗）よりも小さい。このため、パージ時における負圧（吸気負圧）が燃料タンク１０５内に印加されやすいという問題があった。なお、パージ時における負圧が燃料タンク１０５内に印加された場合、燃料タンク１０５内の濃度の濃い蒸発燃料が吸気通路に流れ、空燃比（Ａ／Ｆ）に乱れをきたす場合があるため好ましくない。
本発明が解決しようとする課題は、パージ時における燃料タンク内への負圧の印加を抑制することのできるキャニスタを提供することにある。

第１の発明は、ケースに、燃料タンクの上部気室に連通するタンクポートと、機関の吸気通路に連通するパージポートと、大気に開放される大気ポートと、蒸発燃料を吸着する吸着材を収納する主吸着材室とを備え、タンクポート及びパージポート並びに大気ポートが主吸着材室に連通されているキャニスタであって、タンクポートとパージポートとの間の圧損を大気ポートとパージポートとの間の圧損よりも大きくしたものである。したがって、パージ時において、パージポートからタンクポートへの負圧（吸気負圧）の印加量に比べて、パージポートから大気ポートへの負圧の印加量を増大することができる。このため、パージ時における燃料タンク内への負圧の印加を抑制することができる。ひいては、パージ時に燃料タンク内の濃度の濃い蒸発燃料が吸気通路に流れることを防止し、空燃比（Ａ／Ｆ）の乱れを抑制することができる。

第２の発明は、第１の発明において、主吸着材室のタンクポート側の入口部に、主吸着材室の吸着材の粒径よりも小さい粒径の吸着材を収納したものである。これにより、容易にタンクポートとパージポートとの間の圧損を大気ポートとパージポートとの間の圧損よりも大きくすることができる。

第３の発明は、第２の発明において、ケースに、主吸着材室のタンクポート側の入口部とパージポート側の出口部との間を仕切る仕切部材を設けたものである。したがって、仕切部材により主吸着材室のタンクポート側の入口部とパージポート側の出口部との間で短絡しようとする流れを遮ることができる。

第４の発明は、第３の発明において、主吸着材室の吸着材と、その吸着材の粒径よりも小さい粒径の吸着材との間にフィルタを配置したものである。したがって、粒径の異なる吸着材を区分した状態に保持することができる。

第５の発明は、第２〜４のいずれかの発明において、主吸着材室の吸着材として活性炭の造粒炭を用い、その造粒炭の粒径よりも小さい粒径の吸着材として活性炭の破砕炭を用いるものである。したがって、活性炭の造粒炭と活性炭の破砕炭とを用いることにより、容易にタンクポートとパージポートとの間の圧損を大気ポートとパージポートとの間の圧損よりも大きくすることができる。

第６の発明は、第１〜５のいずれかの発明において、主吸着材室に、温度変化に応じて潜熱の吸収および放熱を生じる蓄熱材を配置したものである。したがって、蓄熱材の潜熱を利用して吸着材の吸着時の温度上昇や、離脱時の温度低下を抑制することができる。

実施例１にかかるキャニスタを示す平断面図である。実施例２にかかるキャニスタを示す平断面図である。従来例にかかるキャニスタを示す平断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。

［実施例１］
本発明の実施例１を説明する。図１はキャニスタを示す平断面図である。本実施例のキャニスタは、自動車等の車両に搭載されるものである。なお説明の都合上、図１において、左方を前方、右方を後方、下方を左方、上方を右方として説明を行う。
図１に示すように、キャニスタ１０は、ボックス状のケース１２を備えている。ケース１２は、樹脂製で、有底筒状のケース本体１３と、ケース本体１３の開口端面を閉鎖する蓋板１４とにより構成されている。なお本実施例では、蓋板１４が後方（図１において右方）へ向けられ、ケース本体１３の底側が前方（図１において左方）へ向けられている。

前記ケース本体１３の前側（図１において左側）の端板１５の前面（外側面）には、左右方向に並ぶ３本のポート１７，１８，１９が突出されている。左側のポート１７は大気ポート１７に設定されている。大気ポート１７は大気に開放されている。また、中央のポート１８はタンクポート１８に設定されている。タンクポート１８は、蒸発燃料ガス通路２１を介して燃料タンク２２内の上部気室（空気層室）に連通されている。また、右側のポート１９はパージポート１９に設定されている。パージポート１９は、パージ通路２５を介してエンジン２６の吸気通路（図示省略）に連通されている。パージ通路２５の途上には、その通路２５を開閉するパージ制御弁（ＶＳＶ）２７が設けられている。また、パージ制御弁２７は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２９により開閉制御される。なお、エンジン２６は本明細書でいう「機関」、「内燃機関」に相当する。また、キャニスタ１０、蒸発燃料ガス通路２１、パージ通路２５、パージ制御弁２７及びＥＣＵ２９等によって蒸発燃料処理装置が構成されている。

前記ケース本体１３の前側の端板１５の後面（内側面）には、左側の仕切壁３１及び右側の仕切壁３３が一体的に形成されている。左側の仕切壁３１は、その先端部（後端部）が前記蓋板１４の付近まで突出されている。左側の仕切壁３１は、ケース本体１３内をタンクポート１８及びパージポート１９に連通する主吸着材室３５と、大気ポート１７に連通する副吸着材室３６とに仕切っている。また、右側の仕切壁３３は、左側の仕切壁３１の突出量よりも短い突出量（例えば、左側の仕切壁３１の突出量の１／４程度の突出量）で突出されている。右側の仕切壁３３は、主吸着材室３５の前端部をタンクポート１８側の入口部３８とパージポート１９側の出口部３９とに仕切っている。なお、右側の仕切壁３３は本明細書でいう「仕切部材」に相当する。また、主吸着材室３５のタンクポート１８側の入口部３８を小部屋３８という。

前記主吸着材室３５及び前記副吸着材室３６には、前記燃料タンク２２内で発生する蒸発燃料を吸着する吸着材としての粒状の活性炭４１が収納されている。また、前記小部屋３８には、主吸着材室３５に収納される活性炭４１の粒径よりも小さい粒径の粒状の活性炭４２が収納されている。ところで、粒状の活性炭は、破砕炭と造粒炭とに分類される。破砕炭は粒径が０．７ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲に分布するものであり、造粒炭は粒径が２．０ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲に分布するものである。そこで、前記活性炭４１として造粒炭４１（同一符号を付す）が用いられている。また、造粒炭４１の粒径よりも小さい粒径の活性炭４２として破砕炭４２（同一符号を付す）が用いられている。これにより、破砕炭４２を収納した小部屋３８における蒸発燃料ガス（蒸発燃料を含むガス）の圧損（通気抵抗）を、造粒炭４１を収納した主吸着材室３５及び副吸着材室３６における蒸発燃料ガスの圧損（通気抵抗）に比べて大きくしてある。

前記両吸着材室３５，３６の後端部には、活性炭４１を押さえる格子板状の通気性を有する吸着材押付用の通気プレート部材４４がそれぞれ前後方向（図１において左右方向）に移動可能に嵌合されている。両通気プレート部材４４と前記蓋板１４との間には、それぞれスプリング４５が介在されている。スプリング４５は、通気プレート部材４４を活性炭４１に弾性的に押し付けている。また、両通気プレート部材４４と蓋板１４との間には、両吸着材室３５，３６の後端部を相互に連通する連通路４６が形成されている。

前記ケース本体１３の前側の端板１５と、前記両吸着材室３５，３６及び小部屋３８の活性炭４１，４２との間には、例えば不織布からなる活性炭保持用の第１フィルタ４８がそれぞれ介在されている。また、両吸着材室３５，３６の活性炭４１と、前記通気プレート部材４４との間には、例えば発泡ウレタンからなる吸着材保持用の第２フィルタ４９がそれぞれ介在されている。また、前記主吸着材室３５の活性炭４１と、前記小部屋３８の活性炭４２との間には、例えば不織布からなる吸着材保持用の第３フィルタ５０が介在されている。なお、第３フィルタ５０は本明細書でいう「主吸着材室の吸着材とその吸着材の粒径よりも小さい粒径の吸着材との間に配置されたフィルタ」に相当する。

前記キャニスタ１０において、燃料タンク２２への給油時において、燃料タンク２２内の蒸発燃料を含む蒸発燃料ガスは、蒸発燃料ガス通路２１を介して、ケース１２のタンクポート１８から、小部屋３８、主吸着材室３５、連通路４６、副吸着材室３６を通過する（図１中、矢印Ｒ１参照）。その際、蒸発燃料ガス中の蒸発燃料は、小部屋３８の活性炭４２及び主吸着材室３５の活性炭４１に吸着され、その残りが副吸着材室３６の活性炭４１に吸着されることによって、最終的には蒸発燃料を含まない空気が大気ポート１７から大気中に放出される。なお、蒸発燃料ガスは、蒸発燃料（主に炭化水素化合物）と空気との混合気である。

また、車両運転中や燃料タンク２２内の高圧時におけるパージ時には、パージ制御弁２７が開弁される。これにより、エンジン２６の吸気負圧が、パージ通路２５を介して、パージポート１９からケース１２内に作用する。このため、燃料タンク２２内の蒸発燃料ガスは、蒸発燃料ガス通路２１を介して、ケース１２のタンクポート１８から、小部屋３８、主吸着材室３５を通過し、パージポート１９から導出される（図１中、矢印Ｒ２参照）。また、空気が、ケース１２の大気ポート１７から、副吸着材室３６、連通路４６、主吸着材室３５を通過し、パージポート１９から導出される（図１中、矢印Ｒ３参照）。このとき、蒸発燃料ガスの流れ（図１中、矢印Ｒ２参照）及び空気の流れ（図１中、矢印Ｒ３参照）により、両活性炭４１，４２に吸着されていた蒸発燃料が、両活性炭４１，４２から離脱（パージ）され、パージ通路２５を介して、エンジン２６の吸気通路へ供給される。なお、パージ制御弁２７は、ＥＣＵ２９により運転状況に応じて開閉される。

前記したキャニスタ１０によると、タンクポート１８とパージポート１９との間の圧損を大気ポート１７とパージポート１９との間の圧損よりも大きくしたものである。したがって、パージ時において、パージポート１９からタンクポート１８への負圧（吸気負圧）の印加量に比べて、パージポート１９から大気ポート１７への負圧の印加量を増大することができる。このため、パージ時における燃料タンク２２内への負圧の印加を抑制することができる。ひいては、パージ時に燃料タンク２２内の濃度の濃い蒸発燃料が吸気通路に流れることを防止し、空燃比（Ａ／Ｆ）の乱れを抑制することができる。また、蒸発燃料処理装置にキャニスタ１０を備えることによって、蒸発燃料ガス通路２１を開閉する電磁弁（従来例における電磁弁１０４参照）を省略することができる。

また、小部屋３８に、主吸着材室３５の活性炭４１の粒径よりも小さい粒径の活性炭４２を収納したものである。これにより、容易にタンクポート１８とパージポート１９との間の圧損を大気ポート１７とパージポート１９との間の圧損よりも大きくすることができる。

また、ケース１２に、主吸着材室３５のタンクポート１８側の入口部３８とパージポート１９側の出口部３９との間を仕切る右側の仕切壁３３を設けたものである。したがって、右側の仕切壁３３により主吸着材室３５のタンクポート１８側の入口部３８とパージポート１９側の出口部３９との間で短絡しようとする流れを遮ることができる。

また、主吸着材室３５の活性炭４１と、その活性炭４１の粒径よりも小さい粒径の活性炭４２との間にフィルタすなわち第３フィルタ５０を配置したものである。したがって、粒径の異なる活性炭４１，４２を区分した状態に保持することができる。

また、主吸着材室３５の吸着材として活性炭の造粒炭４１を用い、その造粒炭４１の粒径よりも小さい粒径の吸着材として活性炭の破砕炭４２を用いるものである。したがって、活性炭の造粒炭４１と活性炭の破砕炭４２とを用いることにより、容易にタンクポート１８とパージポート１９との間の圧損を大気ポート１７とパージポート１９との間の圧損よりも大きくすることができる。

また、主吸着材室３５に、温度変化に応じて潜熱の吸収および放熱を生じる蓄熱材を配置すると、蓄熱材の潜熱を利用して吸着材の吸着時の温度上昇や、離脱時の温度低下を抑制することができる。なお、蓄熱材としては、温度変化に応じて潜熱の吸収および放熱を生じる相変化物質を有するものであればよく、相変化物質、相変化物質を封入したマイクロカプセル、そのマイクロカプセル又は相変化物質を封入したペレット等を用いることができる。また、蓄熱材の形状、配置形態等は問わないが、粒状の蓄熱材を主吸着材室３５の活性炭４１に混合するとよい。また、相変化物質としては、例えば、融点が２２℃のヘプタデカン、融点が２８℃のオクタデカン等のパラフィンを用いることができる。また、小部屋３８の活性炭４１にも蓄熱材を混合するとよい。

［実施例２］
本発明の実施例２を説明する。本実施例は、前記実施例１の一部に変更を加えたものであるから、その変更部分について説明し、重複する説明は省略する。図２はキャニスタを示す平断面図である。
本実施例は、前記実施例１の蒸発燃料処理装置（図１参照）において省略されている電磁弁を設けた蒸発燃料処理装置を例示するものである。すなわち、図２に示すように、前記蒸発燃料ガス通路２１の途上に、その通路２１を開閉する電磁弁２３が設けられている。電磁弁２３は、前記ＥＣＵ２９により開閉制御される。また、電磁弁２３は、基本的には、給油時、車両運転中や燃料タンク２２内の高圧時におけるパージ時等において開弁され、それ以外で閉弁される。なお、電磁弁２３は、ＥＣＵ２９により運転状況、燃料タンク２２内の圧力状況等に応じて開閉される。

本発明は上記した実施例に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ける変更が可能である。例えば、前記実施例では、吸着材として活性炭４１，４２を用いたが、蒸発燃料を吸着・離脱する作用を奏するものであれば吸着材として適用することができる。また、前記実施例におけるケース１２の右側の仕切壁３３は省略することも可能である。また、前記実施例における第３フィルタ５０は省略することも可能である。

１０…キャニスタ
１２…ケース
１７…大気ポート
１８…タンクポート
１９…パージポート
２２…燃料タンク
２６…エンジン（機関）
３３…仕切壁（仕切部材）
３５…主吸着材室
３８…小部屋（主吸着材室３５のタンクポート１８側の入口部）
４１…活性炭（造粒炭、吸着材）
４２…活性炭（破砕炭、吸着材）
５０…第３フィルタ（フィルタ）

Claims

ケースに、燃料タンクの上部気室に連通するタンクポートと、機関の吸気通路に連通するパージポートと、大気に開放される大気ポートと、蒸発燃料を吸着する吸着材を収納する主吸着材室とを備え、
前記タンクポート及び前記パージポート並びに大気ポートが前記主吸着材室に連通されているキャニスタであって、
前記タンクポートと前記パージポートとの間の圧損を前記大気ポートと前記パージポートとの間の圧損よりも大きくし、
前記主吸着材室のタンクポート側の入口部に、該主吸着材室の吸着材の粒径よりも小さい粒径の吸着材を収納した
ことを特徴とするキャニスタ。
請求項１に記載のキャニスタであって、
前記ケースに、前記主吸着材室のタンクポート側の入口部とパージポート側の出口部との間を仕切る仕切部材を設けたことを特徴とするキャニスタ。
請求項２に記載のキャニスタであって、
前記主吸着材室の吸着材と、その吸着材の粒径よりも小さい粒径の吸着材との間にフィルタを配置したことを特徴とするキャニスタ。
請求項１〜３のいずれか１つに記載のキャニスタであって、
前記主吸着材室の吸着材として活性炭の造粒炭を用い、その造粒炭の粒径よりも小さい粒径の吸着材として活性炭の破砕炭を用いることを特徴とするキャニスタ。
請求項１〜４のいずれか１つに記載のキャニスタであって、
前記主吸着材室に、温度変化に応じて潜熱の吸収および放熱を生じる蓄熱材を配置したことを特徴とするキャニスタ。