JP5940932B2 - キャニスタ - Google Patents

Description

この発明は、自動車の蒸発燃料処理装置に用いられるキャニスタに関し、特に、複数の吸着材室がＵターン形状をなすように接続されて一連の流路を構成したキャニスタに関する。

周知のように、エンジンを用いた自動車では、燃料タンク内の蒸発燃料が大気に放出されるのを抑制するために、キャニスタを主体とした蒸発燃料処理装置を備えている。

キャニスタは、ケーシング内に活性炭等の吸着材を充填したものであって、停車時等に燃料タンク内から発生する蒸発燃料を吸着材に吸着させる一方、エンジン稼働時に大気ポート（ドレンポートとも呼ばれる）から導入した大気により吸着材から燃料成分を脱離させて、エンジンの吸気系に吸入させる構成となっている。

このようなキャニスタにおいては、一端部のチャージポートおよびパージポートから他端部の大気ポートまでの流路の長さ、換言すれば吸着材の流れ方向の長さを十分に大きく確保する必要があることから、特許文献１に見られるように、一般に、２つないし３つ程度に分割した吸着材室をＵターン形状をなすように順次に接続した形式が採用されている。特許文献１の図４の例は、３つの吸着材室を含んでいるが、チャージポート寄りとなる第１の吸着材室と第２の吸着材室は一つのケースによって一体に構成され、かつケースの一部に形成した連通路によって互いに接続されている。そして、第３の吸着材室は別体のケースによって構成され、その一端と第２の吸着材室の一端とが可撓性を有するゴム等の外部配管でもって互いに接続されている。

また、特許文献２は、パージ時に大気ポートから流入する大気を広く拡散させるために大気ポートに対向してバッフルプレートを設けた構成を開示している。

特開２０１２−７５０１号公報 特開２００８−１０６６１０号公報

上記特許文献１のように２つの吸着材室を外部配管を介してＵターン形状に接続する構成では、キャニスタケースの一部でもって連通路を構成する場合に比べて部品点数が多くなるとともに、組立工程が煩雑となり、しかも外部配管によって外形寸法が不必要に大きくなり易い。

一方、この外部配管に代えて、２つの吸着材室の開口部を覆うようにケースの一部でもって連通路を構成した場合には、パージ時の空気の流れが吸着材室の断面の一部に偏り、吸着材を効果的にパージできない、という不具合がある。すなわち、パージポート側から作用する負圧によって大気ポートから導入された空気は、Ｕターン形状をなす流路では、流路長が最短となるように、内側に偏って流れ、従って、Ｕターン経路の下流側（パージ時の流れの方向として下流側）の吸着材室内で、断面の一部に空気の流れが偏ってしまう。

ここで、吸着材室の端部における連通口に対し特許文献２に記載のようなバッフルプレートを設けたとしても、上記のようにＵターン経路の内側に偏って流れる空気の流れは、バッフルプレートに対し垂直ではなく斜めに流入することになるので、バッフルプレートによる拡散効果が低くなり、吸着材室に広く空気の流れを分散させることができない。

この発明は、Ｕターン形状の接続に外部配管を用いずに、かつパージ時に吸着材室に広く空気の流れを分散させることができる流路接続構造を備えたキャニスタを提供することを目的としている。

この発明は、複数の吸着材室がＵターン形状の流路を構成するように順次接続され、各吸着材室に吸着材がそれぞれ配置されるとともに、流路の一方の端部にチャージポートおよびパージポートが設けられ、かつ他方の端部に大気ポートが設けられてなるキャニスタにおいて、
隣接した２つの吸着材室の端部を互いに連通するように、キャニスタケースの一部によって連通室が形成されており、
上記大気ポートからパージポートへと向かう空気の流れ方向において上記連通室の下流側となる吸着材室の端部には、吸着材と上記連通室との間に位置する中間室が設けられているとともに、この中間室が、当該中間室の通路断面積よりも小さな開口面積の連通口を介して上記連通室に接続されており、
上記連通口から流入した空気の流れを拡散させるように上記連通口に対向したバッフルプレートが上記中間室内に配置されており、
上記連通口の開口縁から当該吸着材室の長手方向に沿って上記連通室内に突出した筒状部が設けられている、ことを特徴としている。

上記の構成においては、パージ時に大気ポートから流入した空気は、大気ポート側の吸着材室を通過した後に連通室に入り、ここから次の吸着材室へ向かう。このとき、空気は筒状部に案内されて直線状に流れ、かつバッフルプレートに垂直に衝突して中間室内で広く拡散する。そして、該中間室に面した吸着材の各部へと流れる。従って、吸着材の各部が効果的にパージされる。

一つの好ましい態様では、上記連通室は、２つの吸着材室の端部が並んで開口するキャニスタケースのボディ部と、このボディ部に接合される連通室カバーと、で構成されている。上記ボディ部および連通室カバーは、例えば、合成樹脂にて成形され、例えば振動溶着によって接合することができる。

また、好ましくは、上記筒状部の先端部が、隣接した吸着材室の端部へ向かって開口するように斜めに切断した形状をなしている。このように筒状部の先端部が斜めに開口していることで、Ｕターンするように流れてくる空気を筒状部においてより確実に直線状に案内することができ、筒状部の全長を比較的短くしても所期の作用を得ることが可能となる。

一つの好ましい態様では、本発明のキャニスタは、上記チャージポートおよび上記パージポートを備えた第１吸着材室と、上記大気ポートを備えた第３吸着材室と、両者間の第２吸着材室と、を有し、上記第２吸着材室と上記第３吸着材室とが上記連通室を介して接続されている。

この発明によれば、外部配管を用いずに２つの吸着材室が接続されており、連通室がキャニスタケースの一部によって構成されるため、部品点数や組立工程の点で有利となる。そして、バッフルプレートと筒状部との組み合わせによって、パージ時に空気が吸着材室の断面の一部に偏らずに広く分散して流れ、効果的にパージを行うことができる。

この発明に係るキャニスタの断面図。 このキャニスタの平面図。 連通室カバーを取り外した状態でボディ部の端部を示した平面図。 端部カバーを取り外した状態でボディ部の内側を示した底面図。 バッフルプレートを示す図１のＡ−Ａ線に沿った断面図。 比較例におけるパージ時の大気の流れを示す説明図。 第３吸着材室にハニカム活性炭のみを備えた変形例の断面図。 筒状部の先端形状を変更した変形例の断面図。

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、この発明に係るキャニスタ１の流路に沿った縦断面を示しており、図２は、その平面図を示している。なお、キャニスタ１は、車両において必ずしも図１のような姿勢で搭載されている訳ではないが、以下の説明では、理解を容易にするために、図１の姿勢に従って「上」「下」の語を用いることとする。

キャニスタ１は、合成樹脂製のケース２を有し、このケース２は、下端が開口するボディ部３と、このボディ部３の開口端に取り付けられた端部カバー４と、本発明の要部である流路接続構造を構成するように上記ボディ部３の上端部に取り付けられた連通室カバー５と、から主に構成されている。上記端部カバー４および連通室カバー５は、いずれもボディ部３に振動溶着によって接合されている。

ボディ部３は、上端にパージポート６とチャージポート７とが隣接して設けられた円筒状の第１円筒部８と、この第１円筒部８に隣接した円筒状の第２円筒部９と、上記第１円筒部８とは反対側に位置するように上記第２円筒部９に隣接した第３円筒部１０と、を備え、これらが互いに一体に成形されている。第３円筒部１０の下部側面には、大気ポート１１が設けられている。なお、上記パージポート６およびチャージポート７は、合成樹脂成形品からなるパージ／チャージポート用カバー１２をボディ部３に振動溶着によって接合することにより構成されている。上記第１円筒部８および上記第２円筒部９の下端はそれぞれ開口しており、上記の端部カバー４がこれらの開口をまとめて覆うように取り付けられている。

第２円筒部９は第１円筒部８よりも小径であり、第３円筒部１０は、第２円筒部９よりもさらに小径である。つまり、第１円筒部８、第２円筒部９、第３円筒部１０の順に、径が小さくなっていく。これらの第１円筒部８、第２円筒部９、第３円筒部１０によって、第１吸着材室１３、第２吸着材室１４、第３吸着材室１５がそれぞれ構成されている。

上記第１吸着材室１３には、燃料成分（炭化水素）の吸着・脱離が可能な粒状の吸着材１７（例えば活性炭）が充填されている。詳しくは、パージポート６との間およびチャージポート７との間を仕切る通気性を有するスクリーン部材１８，１９が第１円筒部８の上端に配置されるとともに、同様のスクリーン部材２０が第１円筒部８の下端に配置され、これらのスクリーン部材１８，１９，２０の間に粒状吸着材１７が充填されている。下端のスクリーン部材２０は、スプリング２１によって付勢された多孔板２２によって支持されており、これによって吸着材１７が適宜な圧縮状態に保持されている。

上記第２吸着材室１４にも同様にスクリーン部材２４，２５，２６を介して粒状の吸着材２７，２８が充填されており、下端のスプリング２９および多孔板３０によって適宜な圧縮状態に保持されている。なお、第２吸着材室１４は、中間のスクリーン部材２５によって２つの室に区画されており、それぞれ別の吸着材２７，２８が充填されている。

上記第１吸着材室１３の下端と上記第２吸着材室１４の下端とは、端部カバー４によって構成される連通路３０を介して互いに連通している。

第３円筒部１０によって構成される最も小径な第３吸着材室１５には、その上部に粒状の吸着材３１が充填され、下部に、円柱形のハニカム吸着材３２が装填されている。このハニカム吸着材３２は、活性炭等の吸着材料を用いて円柱形に成形されたもので、図１の上下方向に沿って多数の微細通路がハニカム状に形成されている。このハニカム吸着材３２は、通気性を有する下方のスクリーン部材３３と、上方に位置する円筒状のゴム製のパッキン３４と、の間に保持されている。また、上方の粒状の吸着材３１は、上記パッキン３４の上方に位置する２つのスクリーン部材３５，３６の間に充填されている。スクリーン部材３５は、中央が開口したリテーナ４３およびスプリング４４によって軸方向に付勢されており、これにより、吸着材３１に適宜な圧縮力が付与されている。

なお、図示例では、スクリーン部材３６とパッキン３４との間に、これらを軸方向に位置決めするために第３円筒部１０内周面から内周側に環状に突出したストッパ壁３７が形成されている。従って、粒状の吸着材３１等は図１の上方から組み付けられ、ハニカム吸着材３２等は図１の下方から組み付けられる。

上記ハニカム吸着材３２の下方には、大気ポート１１とハニカム吸着材３２下端との間の流路を必要に応じて閉じることが可能な円柱形のソレノイドバルブ３８が配置されている。詳しくは、ソレノイドバルブ３８が配置されている箇所の側方において、第３円筒部１０の側壁に、大気ポート１１と第３吸着材室１５内部とを連通させる開口部３９が形成されており、該開口部３９とハニカム吸着材３２下端との間をソレノイドバルブ３８が開閉する構成となっている。上記開口部３９を覆うように、ボディ部３（第３円筒部１０）側面に略矩形をなす合成樹脂製の大気ポート用カバー４０が振動溶着によって接合されており、この大気ポート用カバー４０の上端に上記の大気ポート１１が形成されている。上記大気ポート用カバー４０の内側には、大気ポート１１と開口部３９との間を仕切るように、プリーツ状に多数回折り返した濾紙や不織布からなるフィルタ４１が設けられている。

上記第３吸着材室１５の上端と上記第２吸着材室１４の上端とは、連通室カバー５を含む後述する流路接続構造によって互いに連通・接続されている。

上記のような構成のキャニスタ１においては、第１吸着材室１３、第２吸着材室１４および第３吸着材室１５の三者が実質的に１本の流路として連続したものとなっており、その流路の流れ方向の一端にパージポート６およびチャージポート７が位置し、かつ他端に大気ポート１１が位置する。そして、当業者には自明なように、上記チャージポート７が図示しない車両の燃料タンクの上部空間に接続され、上記パージポート６が図示しない内燃機関の吸気系に接続される。また、大気ポート１１は、直接に、あるいは何らかの機器や配管を介して大気に開放される。例えば車両の停車中や給油中に生じた蒸発燃料は、上記チャージポート７からキャニスタ１内に導入され、第１吸着材室１３から第３吸着材室１５へ向かって流れる間に、各部の吸着材料に吸着される。このように吸着された燃料成分は、内燃機関の運転中に吸気系で生じる負圧によって大気ポート１１から大気が取り込まれることにより、吸着材料からパージされ、パージポート６から内燃機関の吸気系に流入して、最終的には内燃機関において燃焼される。

このようにキャニスタ１は蒸発燃料の吸着およびパージを繰り返すことになるが、吸着時に大気ポート１１から燃料成分が漏洩しないようにするためには、チャージポート７から大気ポート１１までのキャニスタ１の実質的な流路長を十分に長く確保する必要がある。従って、上記実施例のキャニスタ１は、３つの吸着材室１３，１４，１５に分割し、かつこれらをＵターン形状をなすように順次接続した構成となっている。

次に、本発明の要部である第２吸着材室１４と第３吸着材室１５との間の流路接続構造について詳細に説明する。

図１および図２に示すように、第２円筒部９の上端と第３円筒部１０の上端とに跨るようにボディ部３上端に取り付けられる連通室カバー５は、平面視において長円形をなすドーム状に形成されたものであって、図３に示すように長円形に形成されたボディ部３側のフランジ５１に振動溶着されている。このドーム状の連通室カバー５によって、ボディ部３との間に、連通室５２が構成されている。上記第３吸着材室１５の上端部、換言すれば上記第３円筒部１０の上端部１０ａは、連通室５２の第１底壁面５２ａから上記連通室５２内に円筒状に突出している。なお、この突出部分の内径は、吸着材３１が充填される部分の内径と実質的に等しく、両者は段差なく連続している。

一方、第２円筒部９の上端部には、スクリーン部材２４を多数のリブ５５によって軸方向に位置決めすることで、該スクリーン部材２４より上方に中間室５６が形成されている。この中間室５６は、吸着材が存在しない空間であり、吸着材２７，２８を充填した下方の室と実質的に同じ径の円柱状の空間となる。図４は、端部カバー４を取り付ける前のボディ部３単体を下方から見た図であり、この図４に示されているように、上記リブ５５は、第２円筒部９の内周に放射状に形成され、かつ第２円筒部９の軸方向にそれぞれ延びている。また、後述する中央のバッフルプレート５７の下面からも同様に４つのリブ５８（図４では十字形に見えている）が延びており、スクリーン部材２４の中央部を支持している。

上記中間室５６の上端は、連通室５２の第２底壁面５２ｂを規定する端部壁５９によって仕切られており、この端部壁５９の中央に、中間室５６よりも径の小さな円形の連通口６０が開口している。この端部壁５９つまり第２底壁面５２ｂは、上記の第１底壁面５２ａよりも下方に位置し、図１および図３から明らかなように、第１底壁面５２ａに対し、円形に窪んだ形状をなしている。

上記連通口６０の下方位置には、該連通口６０に対向して上記のバッフルプレート５７が設けられている。このバッフルプレート５７は、図５に示すように、上記連通口６０と実質的に等しい径の円形の板状をなし、周囲４箇所の細い脚部６１を介して上記端部壁５９に支持されている。このバッフルプレート５７は、連通口６０を通る第２円筒部９の中心軸線（図示せず）に対し直交しており、中間室５６上部に位置している。４つの脚部６１の間は、中間室５６へ向かってそれぞれ略矩形に開口している。換言すれば、連通口６０から下方へオフセットした位置にバッフルプレート５７が位置し、両者間の軸方向の隙間が実質的な流路となっている。これにより、連通口６０から中間室５６へ向かう空気の流れは、バッフルプレート５７に衝突して拡散し、放射状に案内されることになる。

一方、上記連通口６０の上方には、該連通口６０の開口縁から第２円筒部９の軸方向に沿って上方へ延びた筒状部６３が形成されている。この筒状部６３は、連通口６０と実質的に同一の内径を有する円筒状をなし、図１に示すように、第１底壁面５２ａさらにはフランジ５１（連通室カバー５とボディ部３との境界）を越えて、連通室５２内に突出している。上記筒状部６３の上端部は、第３円筒部１０の上端部１０ａへ向かって開口するように、斜めに切断された形状をなしている。図示例では、例えば４５°程度の角度でもって先端部が傾斜しており、これにより、先端の開口部６３ａは楕円形に開口し、かつ斜め上方を指向したものとなっている。なお、最適な筒状部６３の突出長や傾斜角は、想定されるパージ空気の流速など種々の条件によって異なるものとなるが、図示例では、傾斜した楕円形の先端開口部６３ａの高さ位置が、隣接する第３円筒部１０の上端部１０ａの開口縁の高さ位置と重なり合い、かつ開口部６３ａの最も高い上端が上記上端部１０ａの開口縁よりも上方に位置するように設定されている。

上記のバッフルプレート５７や筒状部６３は、本実施例では、合成樹脂成形品からなるボディ部３の一部として一体に成形されている。なお、本発明においては、これらを別部材として成形し、接着等により取り付けるようにしてもよい。

上記のように構成されたキャニスタ１においては、パージ時に第３吸着材室１５を通過した空気が、該第３吸着材室１５の上端から連通室５２を経由して第２吸着材室１４へと流れる。このとき、空気の流れは連通室５２内でＵターンするように流れるが、連通口６０の上方つまり入口側に第２吸着材室１４の中心軸線に沿って直線状に延びた筒状部６３が存在するため、該筒状部６３によって空気の流れが直線的に案内され、バッフルプレート５７に垂直に衝突する。従って、中間室５６（第２吸着材室１４）の各部へ広く空気の流れが拡散し、第２吸着材室１４における吸着材２７，２８に対するパージを各部で効果的に行うことができる。特に、筒状部６３の先端の開口部６３ａが第３円筒部１０の上端部１０ａに向かって斜めに傾斜しているので、筒状部６３へと空気がより円滑に流れ、筒状部６３の長さを過度に長くすることなくバッフルプレート５７に対し垂直に衝突するように空気流を案内することができる。

図６は、比較例として上記のような筒状部６３を具備しない場合の連通室５２内での空気の流れを説明したものであり、内燃機関の吸気系で生じた負圧により連通室５２内で空気が流れる際に、空気流は、第３吸着材室１５の上端開口から第２吸着材室１４の上端開口へと最短の経路を流れようとする。従って、図６に矢印で示すように、Ｕターン形状の内側を流れ、その結果、第２吸着材室１４の上端開口には、斜めに傾斜した形で空気が流入する。従って、第２吸着材室１４の吸着材には、その断面の一部に偏った形で空気が流れ、効果的なパージを行うことができない。また仮に第２吸着材室１４の開口に対向してバッフルプレート５７を設けたとしても、図示するようにバッフルプレート５７に対し斜めに流れが衝突するので、効果的な空気の拡散を行うことができない。

上記のように、本発明のキャニスタ１においては、バッフルプレート５７と筒状部６３とを組み合わせた構成により、第２吸着材室１４内における空気流の偏りを確実に防止することができる。

また、上記実施例の構成では、筒状部６３やバッフルプレート５７等が全てボディ部３の一部として一体成形され、このボディ部３に連通室カバー５を振動溶着するのみで流路接続構造が完成するので、組立工程が単純となる利点がある。なお、振動溶着ではなく接着剤等による接合でも同様である。

次に、図７は、この発明に係るキャニスタ１の変形例を示している。この実施例では、第３吸着材室１５における粒状の吸着材３１が省略されており、第３吸着材室１５はハニカム吸着材３２のみを備えている。流路接続構造については、前述した実施例と同様である。

次に、図８は、この発明に係るキャニスタ１の他の変形例を示している。この実施例では、筒状部６３の先端が斜めに切断されておらず、第２吸着材室１４の中心軸線に対し直交した平面に沿って開口縁が位置している。つまり、先端の開口部６３ａは円形をなし、かつ第２吸着材室１４の中心軸線に沿って図の上方を指向している。

なお、上記の各実施例においては、第１吸着材室１３と第２吸着材室１４との間の流路接続構造は、単に端部カバー４によって構成される連通路３０を具備したものとなっているが、これは、第１吸着材室１３および第２吸着材室１４は通路断面積が大きく、パージ時の流れの偏りの影響が相対的に（つまり第２吸着材室１４と第３吸着材室１５との接続部に比べて）少ないことを考慮したものである。本発明の流路接続構造は、第１吸着材室１３と第２吸着材室１４との間の接続部においても同様に適用することが可能である。

１…キャニスタ
２…ケース
３…ボディ部
５…連通室カバー
６…パージポート
７…チャージポート
１１…大気ポート
１３…第１吸着材室
１４…第２吸着材室
１５…第３吸着材室
５２…連通室
５６…中間室
５７…バッフルプレート
６３…筒状部
６３ａ…開口部

Claims (4)

1. 複数の吸着材室がＵターン形状の流路を構成するように順次接続され、各吸着材室に吸着材がそれぞれ配置されるとともに、流路の一方の端部にチャージポートおよびパージポートが設けられ、かつ他方の端部に大気ポートが設けられてなるキャニスタにおいて、
   隣接した２つの吸着材室の端部を互いに連通するように、キャニスタケースの一部によって連通室が形成されており、
   上記大気ポートからパージポートへと向かう空気の流れ方向において上記連通室の下流側となる吸着材室の端部には、吸着材と上記連通室との間に位置する中間室が設けられているとともに、この中間室が、当該中間室の通路断面積よりも小さな開口面積の連通口を介して上記連通室に接続されており、
   上記連通口から流入した空気の流れを拡散させるように上記連通口に対向したバッフルプレートが上記中間室内に配置されており、
   上記連通口の開口縁から当該吸着材室の長手方向に沿って上記連通室内に突出した筒状部が設けられている、ことを特徴とするキャニスタ。
2. 上記連通室は、２つの吸着材室の端部が並んで開口するキャニスタケースのボディ部と、このボディ部に接合される連通室カバーと、で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のキャニスタ。
3. 上記筒状部の先端部が、隣接した吸着材室の端部へ向かって開口するように斜めに切断した形状をなしていることを特徴とする請求項１または２に記載のキャニスタ。
4. 上記チャージポートおよび上記パージポートを備えた第１吸着材室と、上記大気ポートを備えた第３吸着材室と、両者間の第２吸着材室と、を有し、上記第２吸着材室と上記第３吸着材室とが上記連通室を介して接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のキャニスタ。

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