JP5828332B2

JP5828332B2 - キャニスタモジュール

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Publication number: JP5828332B2
Application number: JP2013097716A
Authority: JP
Inventors: 幸司津本; 加藤　康夫; 康夫加藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-05-07
Filing date: 2013-05-07
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2033-05-07
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Description

本発明は、キャニスタモジュールに関する。

従来、燃料タンク内で発生する燃料蒸気を回収し、回収した燃料蒸気を内燃機関の吸気系に供給するキャニスタモジュールが知られている。キャニスタモジュールは、内部に吸着材を有するキャニスタ、キャニスタの内部に空気を導入する大気通路を形成する大気通路形成部材、及び、キャニスタの内部と大気通路とを連通または遮断する電磁弁などを備える。キャニスタモジュールでは、内燃機関の運転状態に応じて、吸着材に吸着された燃料と大気通路を介して導入される空気との混合気を内燃機関に供給する。例えば、特許文献１には、キャニスタと大気通路形成部材との間に設けられキャニスタの内部と大気通路とを連通または遮断する電磁弁が記載されている。また、特許文献２には、大気通路形成部材と一体に形成されているキャニスタ内に収容され、キャニスタ内の吸着材が収容されている空間と大気通路とを連通または遮断する電磁弁が記載されている。

特開２００１−２２７６７１号公報特開２００２−２３５８６６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の電磁弁を用いるキャニスタモジュールでは、キャニスタと大気通路形成部材とは別々に設けられており、吸着材が収容されているキャニスタの内部と大気との間の気密を保持するため、キャニスタと電磁弁とが嵌合する部位、及び、電磁弁と大気通路形成部材とが嵌合する部位の２箇所にシール部材が設けられている。また、特許文献２に記載の電磁弁を用いるキャニスタモジュールでは、電磁弁はキャニスタが有する凹部内に設けられており、キャニスタ内の吸着材が収容されている空間と大気通路とは当該凹部を介して連通している。このため、キャニスタと電磁弁とが嵌合する部位、及び、電磁弁と当該凹部とが嵌合する部位の２箇所にシール部材が設けられている。このように、シール部材を複数備えるため、キャニスタ内の吸着材が収容されている空間の気密性が低下するおそれがある。

本発明の目的は、部品点数を削減しつつキャニスタの内部の気密性を向上するキャニスタモジュールを提供することにある。

本発明は、燃料タンク内で発生する燃料蒸気を内燃機関に供給するキャニスタモジュールであって、キャニスタハウジングと、キャニスタハウジングの内部と大気とを連通可能な大気通路を形成する大気通路形成部材と、キャニスタハウジングの内部に収容され燃料蒸気を吸着する吸着材と、キャニスタハウジングが有する凹部内に挿入される弁ハウジングと、弁ハウジングの内部に収容される弁体と、コイルと、弁体に接続する可動コアと、コイルが発生する磁界により可動コアを吸引する固定コアと、弁ハウジングの径方向外側に設けられ凹部内と大気との気密を保持するシール部材と、を備える。
弁ハウジングは、キャニスタハウジングとねじ結合するねじ溝及びねじ溝より挿入方向側の端部にキャニスタハウジングに当接可能に形成されキャニスタハウジングに対する相対位置を規制する規制部を有する。
弁体は、凹部の内壁に形成され凹部内とキャニスタハウジングの内部とを連通する第１開口または凹部の内壁に形成され凹部内と大気通路とを連通する第２開口の縁部に形成される弁座に当接または離間するとキャニスタハウジングの内部と大気通路とを遮断または連通する。

本発明のキャニスタモジュールでは、キャニスタハウジングが有する凹部の内壁に２つの開口が形成されている。第１開口は、弁ハウジングが収容される凹部内と吸着材が収容されるキャニスタハウジングの内部とを連通する。また、第２開口は、凹部内と大気通路とを連通する。すなわち、キャニスタハウジングの内部と大気通路とは凹部内を介して連通する。弁ハウジングが凹部に収容されると、弁ハウジングの径外方向に設けられるシール部材により、凹部内と大気との気密が保持される。また、弁ハウジングの内部を往復移動可能な弁体が第１開口または第２開口の縁部に形成される弁座に当接または離間すると、キャニスタハウジングの内部と凹部内及び大気通路とが遮断または連通する。これにより、本発明のキャニスタモジュールは、１つのシール部材によりキャニスタハウジングの内部と大気との気密を保持することができる。したがって、キャニスタハウジングの内部の燃料が漏れるおそれのある箇所を少なくすることができる。

また、複数のシール部材によりキャニスタハウジングの内部と大気との気密を保持する場合に比べ、１つのシール部材によりキャニスタハウジングの内部と大気との気密を保持できる。これにより、キャニスタモジュールの部品点数を削減することができる。

本発明の第１実施形態によるキャニスタモジュールを用いる蒸発燃料処理システムの概念図である。本発明の第１実施形態によるキャニスタモジュールの断面図である。図２のＩＩＩ部拡大模式図である。本発明の第２実施形態によるキャニスタモジュールの要部拡大図である。本発明の第３実施形態によるキャニスタモジュールの要部拡大図である。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態によるキャニスタモジュールを用いる蒸発燃料処理システムを図１に示す。
蒸発燃料処理システム５は、燃料タンク１０、キャニスタモジュール２０、及び、ＥＣＵ４０などから構成される。蒸発燃料処理システム５では、燃料タンク１０の内部１１で発生する燃料蒸気をキャニスタモジュール２０が回収する。キャニスタモジュール２０は、回収した燃料蒸気を「内燃機関」としてのエンジン４５に接続する吸気管４６が形成する「吸気系」としての吸気通路４７にパージする。なお、図１には、エンジン４５に供給される吸気、エンジン４５から排出される排気、キャニスタモジュール２０が吸入する空気、及び、キャニスタモジュール２０が排出する空気の流れを矢印Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４で示す。

燃料タンク１０は、第１連通管１２によりキャニスタモジュール２０と接続している。燃料タンク１０は、エンジン４５に供給される燃料を貯留する。第１連通管１２は、燃料タンク１０の内部１１とキャニスタモジュール２０のキャニスタハウジング２１内とを連通可能な第１連通路１３を形成する。第１連通管１２にはタンク封鎖弁１５が設けられている。タンク封鎖弁１５は、燃料タンク１０の内部１１とキャニスタハウジング２１内とをＥＣＵ４０の指示に応じて連通または遮断する。

キャニスタモジュール２０は、燃料タンク１０の内部１１で発生する燃料蒸気を回収するキャニスタ吸着材２４を備える。キャニスタモジュール２０は、第２連通管４１を介して吸気管４６と接続する。また、キャニスタモジュール２０は、キャニスタハウジング２１内と大気とを連通する可能な大気通路２３０を形成する大気通路形成部材２３を備える。キャニスタモジュール２０の詳細な構造は後述する。

第２連通管４１は、第２連通路４２を形成する。第２連通管４１には、ＥＣＵ４０の指示に応じてキャニスタハウジング２１内と吸気通路４７とを連通または遮断するパージ弁４３が設けられている。

ＥＣＵ４０は、演算手段としてのＣＰＵ、ならびに、記憶手段としてのＲＡＭおよびＲＯＭ等を有するマイクロコンピュータ等から構成されている。ＥＣＵ４０は、タンク封鎖弁１５及びパージ弁４３と電気的に接続している。ＥＣＵ４０は、車両の走行状態に応じてタンク封鎖弁１５を開閉し、燃料タンク１０の内部１１とキャニスタハウジング２１内との連通または遮断を制御する。また、ＥＣＵ４０は、車両の走行状態に応じてパージ弁４３を開閉する。これにより、キャニスタ吸着材２４に吸着されている燃料は、大気通路２３０を介してキャニスタハウジング２１内に流入する大気に同伴され、第２連通路４２を通ってスロットルバルブ４８の下流側の吸気通路４７に燃料が供給される。

次に、キャニスタモジュール２０の構造を図２及び図３に基づいて説明する。
キャニスタモジュール２０は、キャニスタハウジング２１、キャニスタ吸着材２４、大気通路形成部材２３、及び、電磁弁２５などから構成される。なお、図２には、キャニスタモジュール２０が吸入する空気の流れ、キャニスタモジュール２０が排出する空気の流れ、燃料タンク１０からの燃料蒸気及び空気の流れ、及び、キャニスタモジュール２０から吸気管４６への燃料蒸気及び空気の流れを矢印Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ６で示す。

キャニスタハウジング２１は、中空の略直方体状に形成されている。キャニスタハウジング２１は、キャニスタハウジング２１内を区画する第１隔壁２１１及び第２隔壁２１２を有する。

第１隔壁２１１は、キャニスタハウジング２１の長手方向の略中央に設けられる。第１隔壁２１１は、キャニスタハウジング２１内を第１区画室２２１と第２区画室２２２及び第３区画室２２３側の空間とを区画する。第１隔壁２１１は、第１区画室２２１と第２区画室２２２とを連通する連通路２２４を有する。

第２隔壁２１２は、第１隔壁２１１により区画された一方の空間において第１隔壁２１１とキャニスタハウジング２１の内壁とに接続するように設けられる。第２隔壁２１２は、第１隔壁２１１により区画された一方の空間を第２区画室２２２と第３区画室２２３とを区画する。第２隔壁２１２は、第２区画室２２２と第３区画室２２３と連通する第１開口２２５を有する。

第３区画室２２３を形成するキャニスタハウジング２１の外壁２１３には、大気通路形成部材２３が設けられる。第１実施形態によるキャニスタモジュール２０では、キャニスタハウジング２１と大気通路形成部材２３とは一体に形成されている。外壁２１３には、「凹部内」としての第３区画室２２３と大気通路形成部材２３が有する大気通路２３０とを連通する第２開口２２６が形成される。

第１区画室２２１を形成するキャニスタハウジング２１の外壁のうち、連通路２２４が形成される位置から離れた位置の外壁２１８には、第１連通管１２に接続するタンク管２１４及び第２連通管４１に接続するパージ管２１５が設けられる。タンク管２１４は、タンク通路２１６を形成する。タンク通路２１６は、第１連通路１３を介して燃料タンク１０の内部１１に連通する。パージ管２１５は、パージ通路２１７を形成する。パージ通路２１７は、第２連通路４２を介して吸気通路４７に連通する。

キャニスタ吸着材２４は、例えば、活性炭から形成される。キャニスタ吸着材２４は、第１区画室２２１及び第２区画室２２２に収容される。キャニスタ吸着材２４の連通路２２４側の端面、第１開口２２５側の端面、及び、外壁２１８側の端面には、キャニスタ吸着材２４が拡散しないように不織布から形成されるフィルタ２４１が設けられる。

大気通路形成部材２３は、キャニスタハウジング２１の外壁２１３に接続するよう設けられる。大気通路形成部材２３が形成する大気通路２３０には、例えば、不織布から形成される蛇腹状のフィルタ２３１が収容されている。フィルタ２３１は、キャニスタモジュール２０が外部の空気を第２区画室２２２及び第１区画室２２１に吸引するとき、空気に含まれる異物を回収する。

電磁弁２５は、弁ハウジング２６、固定コア２８、コイル３２、可動コア３４、及び、弁部材３６などから構成されている。電磁弁２５は、キャニスタハウジング２１の第３区画室２２３に収容されている。

弁ハウジング２６は、略有底筒状に形成されている。弁ハウジング２６は、弁ハウジング２６の内部が第１開口２２５を介して第２区画室２２２と連通可能なように設けられている。弁ハウジング２６は、電磁弁２５が第３区画室２２３に収容されているとき、弁ハウジング２６の開口２６１が形成されている「規制部」としての一方の端部２６２が第２隔壁２１２の第３区画室２２３側の壁面２２７に当接する。一方の端部２６２の第２開口２２６側には開口２６７が形成されている。開口２６７は、弁ハウジング２６の内部と第３区画室２２３とを連通する。
閉塞されている他方の端部２６３には、ターミナル２６４が設けられる。ターミナル２６４の端子２６５は、図示しない外部の電源装置と電気的に接続している。

弁ハウジング２６の径方向外側の外壁２６６にはシール部材２７が設けられている。シール部材２７は、電磁弁２５を第３区画室２２３に収容するとき、第１隔壁２１１の第３区画室２２３側の壁面２２８及び外壁２１３の第３区画室２２３側の壁面２２９に当接する。これにより、シール部材２７からみて第３区画室２２３の第２区画室２２２側の空間は外部との気密が保持される。

固定コア２８は、弁ハウジング２６の内部の略中央に設けられる筒状の金属部材である。固定コア２８は、筒部２８１、及び、皿部２８２などから構成される。筒部２８１は、弁ハウジング２６の略中央に設けられる。皿部２８２は筒部２８１の一方の端部に接続し、弁ハウジング２６の内壁に固定されている。固定コア２８の軸方向には、貫通孔２８３が形成されている。

コイル３２は、ボビン３２１に巻回され、固定コア２８の筒部２８１の径外方向に設けられる。コイル３２の径外方向にはヨーク３２２が設けられる。コイル３２は、ヨーク３２２内の電気配線を介してターミナル２６４の端子２６５と電気的に接続している。

可動コア３４は、弁ハウジング２６の内部のターミナル２６４側であってボビン３２１の径内方向に設けられる筒状の金属部材である。可動コア３４は弁ハウジング２６の軸方向に往復移動可能に設けられている。可動コア３４は、貫通孔３４１を有する。

弁部材３６は、シャフト３７、ダイアフラム３８、弁体３９などから構成されている。

シャフト３７は、弁ハウジング２６の軸方向に往復移動可能に設けられている略棒状の部材である。シャフト３７は、中径部３７１、大径部３７２、及び、小径部３７３などから構成される。

中径部３７１は、弁ハウジング２６のターミナル２６４側に設けられている。中径部３７１の一方の端部は可動コア３４の貫通孔３４１への挿入により可動コア３４と接続されている。中径部３７１は、可動コア３４から第２隔壁２１２の方向に延びるように形成され、固定コア２８の貫通孔２８３に挿通されている。

大径部３７２は、中径部３７１の第２隔壁２１２側に接続している。大径部３７２は外径が中径部３７１の外径より大きくなるよう形成されている。

小径部３７３は、大径部３７２の第２隔壁２１２側に接続している。小径部３７３は、径方向外側に略筒状のリテーナ３７４が設けられている。リテーナ３７４は、大径部３７２とともにダイアフラム３８の略中央を支持する。

ダイアフラム３８は、薄膜状の部材であって、径方向外側の端部を弁ハウジング２６の内壁に固定されている。ダイアフラム３８は、弁ハウジング２６の第２隔壁２１２側に形成される弁室３８１の気密を保持する。

スプリング３８２は、一端をリテーナ３７４に当接している。また、他端を弁ハウジング２６の内壁に当接している。スプリング３８２は、弁部材３６を第２隔壁２１２から離れる方向に付勢する。

弁体３９は、弾性材、例えば、ゴムから形成されている円環状部材である。シャフト３７の小径部３７３の端部に支持されている弁体３９は、第２隔壁２１２の壁面２２７であって第１開口２２５を形成する縁部から突出するように設けられている突起３９１に当接可能である。突起３９１は、特許請求の範囲に記載の「弁座」に相当する。

電磁弁２５は、第３区画室２２３に収容された後、弁ハウジング２６の外壁２１３及び第１隔壁２１１に接続する規制部材２７１、２７２により弁ハウジング２６に対する移動が規制される。

次に、キャニスタモジュール２０の作用について説明する。

コイル３２に電力が供給されていないとき、キャニスタモジュール２０の電磁弁２５は、図３に示すように、弁体３９が突起３９１から離間している。これにより、第２区画室２２２は、第１開口２２５、弁室３８１、開口２６７、第３区画室２２３、第２開口２２６、及び、大気通路２３０を介して大気と連通する。燃料タンク１０の内部１１で発生する燃料蒸気がキャニスタ吸着材２４に吸着されるとき、燃料蒸気とともに第１区画室２２１及び第２区画室２２２に流れてきた空気は大気に開放される。また、キャニスタ吸着材２４に一定量の燃料蒸気が吸着されたとき、パージ弁４３が開弁し、吸気通路４７の負圧により大気通路２３０を介して第１区画室２２１及び第２区画室２２２に空気が吸引される。キャニスタ吸着材２４に吸着されている燃料蒸気は、吸引された空気とともに第２連通路４２及び吸気通路４７を通ってエンジン４５に供給される。

コイル３２に電力が供給されると、コイル３２の周囲に磁気回路が形成される。この磁気回路は、固定コア２８と可動コア３４との間に磁気吸引力を発生する。可動コア３４が固定コア２８の方向に移動すると、可動コア３４に接続するシャフト３７が第２隔壁２１２の方向に移動する。シャフト３７に接続する弁体３９が突起３９１に当接すると、第２区画室２２２と弁室３８１とが遮断される。これにより、第１区画室２２１及び第２区画室２２２と大気との気密は保持される。

（ａ）第１実施形態によるキャニスタモジュール２０では、電磁弁２５はキャニスタハウジング２１の第３区画室２２３に収容されている。第３区画室２２３を形成する壁体のうち第２隔壁２１２には、キャニスタ吸着材２４が収容されている第２区画室２２２と第３区画室２２３とを連通可能な第１開口２２５が形成されている。また、第３区画室２２３を形成する壁体のうち大気通路形成部材２３が接続する外壁２１３には、第３区画室２２３と大気通路２３０とを連通する第２開口２２６が形成されている。第３区画室２２３は、弁ハウジング２６の外壁２６６に設けられているシール部材２７により外部との気密が保持されており、第１区画室２２１及び第２区画室２２２と大気との気密は１つのシール部材２７により保持されている。また、電磁弁２５の弁体３９が第１開口２２５の縁部に形成される突起３９１に当接または離間することにより第２区画室２２２と大気通路２３０とを遮断または連通することができる。これにより、第１実施形態によるキャニスタモジュール２０は、少ないシール部材を用いて第１区画室２２１及び第２区画室２２２と大気との気密を保持することができる。したがって、吸着材２４に吸着されている燃料蒸気が大気に漏れ出すおそれのある箇所が少なくなり、キャニスタモジュール２０の気密性を向上することができる。

（ｂ）また、複数のシール部材により吸着材が収容されるキャニスタハウジングの内部と大気との気密を保持する場合に比べ、１つのシール部材により第１区画室２２１及び第２区画室２２２と大気との気密を保持する。これにより、キャニスタモジュール２０の部品点数を少なくすることができる。

（ｃ）また、弁体３９が当接する第２隔壁２１２には突起３９１が形成されている。これにより、第１区画室２２１及び第２区画室２２２と大気とのさらに気密性を向上することができる。

（ｄ）キャニスタモジュール２０では、１つのシール部材２７が第１隔壁２１１の第３区画室２２３側の壁面２２８及び外壁２１３の第３区画室２２３側の壁面２２９に当接することで第３区画室２２３に固定される。これにより、複数のシール部材を有する電磁弁をキャニスタハウジングに組み付ける場合に比べ、少ない組み付け荷重により電磁弁２５をキャニスタハウジング２１に組み付けることができる。

（ｅ）キャニスタモジュール２０では、第３区画室２２３に収容されている電磁弁２５の移動を規制する規制部材２７１、２７２が設けられている。これにより、第２隔壁２１２の突起３９１に対する電磁弁２５の弁体３９の相対位置の変化を防止することができる。したがって、第１区画室２２１及び第２区画室２２２と大気との気密を保持しつつ、キャニスタモジュール２０における空気の吸入及び排出を確実に行うことができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態によるキャニスタモジュールを図４に基づいて説明する。第２実施形態は、電磁弁の外壁の形状及び第３区画室を形成する壁体の形状が第１実施形態と異なる。なお、第１実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第２実施形態によるキャニスタモジュールでは、弁ハウジング５６の外壁５６６にねじ溝５６７が形成されている。具体的には、弁ハウジング５６のねじ溝５６７は、第１隔壁２１１の第３区画室２２３側の壁面２２８に形成されるねじ溝５６８、及び、外壁２１３の第３区画室２２３側の壁面２２９に形成されるねじ溝５６９とねじ結合可能なように形成されている。

第２実施形態によるキャニスタモジュールでは、弁ハウジング５６のねじ溝５６７と壁面５２８のねじ溝５６８及び壁面５２９のねじ溝５６９とがねじ結合することにより、キャニスタハウジング２１に対する電磁弁２５の移動を規制する。これにより、第２実施形態によるキャニスタモジュールは、第１実施形態の効果（ａ）〜（ｅ）を奏する。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態によるキャニスタモジュールを図５に基づいて説明する。第３実施形態は、規制部材を備えていない点が第１実施形態と異なる。なお、第１実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第３実施形態によるキャニスタモジュールでは、第３区画室２２３に収容されるとき、シール部材２７の弾性力により電磁弁２５はキャニスタハウジング２１に対して保持される。これにより、第３実施形態によるキャニスタモジュールでは、第１実施形態の効果（ａ）〜（ｄ）を奏する。

（他の実施形態）
（ア）上述の実施形態では、第２隔壁の第１開口を形成する第３区画室側の縁部に突起が形成されているとした。突起はなくてもよい

（イ）上述の実施形態では、弁体は、第２隔壁の第１開口を形成する第３区画室側の縁部に当接又は離間するとした。しかしながら、弁体が当接する部位はこれに限定されない。弁ハウジングの外壁の第２開口を形成する第３区画室側の縁部に当接または離間してもよい。

（ウ）上述の実施形態では、キャニスタ吸着材は、活性炭から形成されるとした。燃料蒸気を吸脱着可能な材料であればよい。

以上、本発明はこのような実施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の形態で実施可能である。

２０・・・キャニスタモジュール、
２１・・・キャニスタハウジング、
２１２・・・第２隔壁（凹部の内壁）、
２１３・・・外壁（凹部の内壁）、
２２１・・・第１区画室（キャニスタハウジングの内部）、
２２２・・・第２区画室（キャニスタハウジングの内部）、
２２３・・・第３区画室（凹部内）、
２２５・・・第１開口、
２２６・・・第２開口、
２３０・・・大気通路、
２６、５６・・・弁ハウジング、
３９・・・弁体、
３９１・・・突起（弁座）。

Claims

燃料タンク（１０）内で発生する燃料蒸気を内燃機関（４５）に供給するキャニスタモジュール（２０）であって、
前記燃料タンクと連通するタンク通路（２１６）、及び、前記内燃機関に燃料と空気との混合気を供給する吸気系（４７）に連通するパージ通路（２１７）を有するキャニスタハウジング（２１）と、
前記キャニスタハウジングの内部（２２１、２２２）と大気とを連通可能な大気通路（２３０）を形成する大気通路形成部材（２３）と、
前記キャニスタハウジングの内部に収容され燃料蒸気を吸着する吸着材（２４）と、
前記キャニスタハウジングが有する凹部内（２３３）に挿入され、前記キャニスタハウジングとねじ結合するねじ溝（５６７）及び前記ねじ溝より挿入方向側の端部に前記キャニスタハウジングに当接可能に形成され前記キャニスタハウジングに対する相対位置を規制する規制部（２６２）を有する弁ハウジング（２６、５６）と、
前記弁ハウジングの内部に往復移動可能に収容され、前記凹部の内壁（２１２）に形成され前記凹部内と前記キャニスタハウジングの内部とを連通する第１開口（２２５）または前記凹部の内壁（２１３）に形成され前記凹部内と前記大気通路とを連通する第２開口（２２６）の縁部に形成される弁座（３９１）に当接または離間すると前記キャニスタハウジングの内部と前記大気通路とを遮断または連通する弁体（３９）と、
通電すると磁界を発生するコイル（３２）と、
前記弁体に接続し前記弁ハウジングの軸方向に往復移動する可動コア（３４）と、
前記コイルが発生する磁界により前記可動コアを吸引する固定コア（２８）と、
前記弁ハウジングの径方向外側に設けられ、前記凹部内と大気との気密を保持するシール部材（２７）と、
を備えることを特徴とするキャニスタモジュール。
前記弁座は前記凹部内に突出するよう形成されることを特徴とする請求項１に記載のキャニスタモジュール。