JP6878248B2 - キャニスタ - Google Patents

Description

本発明は、キャニスタに関する。詳しくは、主として自動車等の車両に搭載される蒸発燃料処理装置としてのキャニスタに関する。

従来、例えば、自動車の燃料タンク等からの蒸発燃料が大気に放出されるのを防止するために、蒸発燃料を一時的に吸着するキャニスタが用いられている。キャニスタには、例えば特許文献１に記載されたものがある。特許文献１のキャニスタは、タンクポートとパージポートと大気ポートとを形成したケースを有し、ケース内に活性炭を充填した４つの吸着層が直列状に配設され、隣接する吸着層の間に活性炭を充填しない空間層が形成されている。

特開２０１４−２３４７９７号公報

キャニスタの吸着材の吸脱着性能の低下を抑制するには、空間層の通路長さを長くすることによって、吸着材の吸脱着時における一方の吸着層から他方の吸着層への熱伝達を抑制することが考えられる。しかし、特許文献１のキャニスタによると、空間層を含む通路が直線状に形成されているため、空間層の通路長を長くするにともなって、ケースの長さが長大化し、キャニスタが大型化することになる。

本発明が解決しようとする課題は、吸着材の吸脱着性能の低下を抑制しつつ大型化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。

前記した課題は、本発明のキャニスタにより解決することができる。

第１の発明は、ケースの内部に流体が流通する通路が形成されており、前記通路の一端側には、タンクポート及びパージポートが形成されており、前記通路の他端側には、大気ポートが形成されており、前記通路内には、蒸発燃料を吸着する吸着材が充填されかつ流体の流れ方向に並ぶ少なくとも２つの吸着層、及び、該両吸着層の間に前記吸着材を充填しない空間層が設けられる、キャニスタであって、前記空間層は、流体の流れ方向を折り返し状に変化させる折り返し通路からなる延長空間層である、キャニスタである。

第１の発明によると、２つの吸着層の間に設けられる空間層が、流体の流れ方向を折り返し状に変化させる折り返し通路からなる延長空間層である。したがって、延長空間層によって、吸着材の吸脱着時における一方の吸着層から他方の吸着層への熱伝達を抑制し、吸着材の吸脱着性能の低下を抑制することができる。また、延長空間層によって、ケースの長さを短小化し、キャニスタの大型化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、前記延長空間層の通路壁には、放熱用フィンが形成されている、キャニスタである。

第２の発明によると、放熱用フィンにより延長空間層の通路壁の放熱性を向上することにより、延長空間層を流れる流体の放熱性を向上することができる。

第３の発明は、第１又は２の発明において、前記延長空間層の最小通路面積は、該延長空間層を除いた残りの前記通路の最小通路面積以上である、キャニスタである。

第３の発明によると、延長空間層の最小通路面積が延長空間層を除いた残りの通路の最小通路面積以下である場合と比べて、延長空間層の流量低下を抑制することができる。

第４の発明は、第１〜３のいずれか１つの発明において、前記延長空間層の前記大気ポート側の端部内に吸着層が設けられている、キャニスタである。

第４の発明によると、延長空間層外に大気ポート側の吸着層を設ける場合に比べて、キャニスタの大型化を抑制することができる。

第５の発明は、第１〜４のいずれか１つの発明において、前記延長空間層は、前記ケースに中空箱状に形成された空間室と、該空間室内に配置された通路形成部材と、によって形成されており、前記通路形成部材は、前記ケースに熱的に接合されている、キャニスタである。

第５の発明によると、通路形成部材がケースに熱的に接合されているので、通路形成部材からケースへの放熱性を向上することにより、延長空間層を流れる流体の放熱性を向上することができる。

第６の発明は、第５の発明において、前記通路形成部材は、前記延長空間層の前記大気ポート側とは反対側の吸着層の端面に所定間隔を隔てて対面する壁面を有しており、前記通路形成部材の壁面には、輻射熱を遮熱する遮熱部材が設けられている、キャニスタである。

第６の発明によると、延長空間層の前記大気ポート側とは反対側の吸着層から延長空間層への輻射熱を遮熱部材によって遮熱することができる。このため、輻射熱による延長空間層の温度上昇を抑制することができる。

第７の発明は、第５又は６の発明において、前記通路形成部材は、多重筒構造を有する、キャニスタである。

第７の発明によると、多重筒構造を有する通路形成部材により、折り返し通路からなる延長空間層を形成することができる。

本発明のキャニスタによると、吸着材の吸脱着性能の低下を抑制しつつ大型化を抑制することができる。

実施形態１に係るキャニスタを示す概略図である。 キャニスタの要部を示す概略図である。 実施形態２に係るキャニスタの要部を示す概略図である。 実施形態３に係るキャニスタの要部を示す概略図である。

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。

［実施形態１］
本実施形態では、自動車等の車両に搭載されるＵ字フロー構造のキャニスタを例示する。図１はキャニスタを示す概略図である。なお、図１を基に上下左右の方位を定めるが、キャニスタの配置方向を特定するものではない。

（キャニスタの構成）
図１に示すように、キャニスタ１０は、樹脂製で、ボックス形状のケース１２を有する。ケース１２は、有底筒状の本体部分と、その本体部分の上面開口部を閉鎖する上壁部１３を含む蓋部分と、を熱溶着等によって接合してなる。ケース１２内は、下壁部１４から上壁部１３の近くに立ち上がる仕切壁１５が形成されている。仕切壁１５により、ケース１２内が左室と右室とに仕切られている。両室は、ケース１２内の上端部の連通空間１７を介して連通されている。これにより、ケース１２内に流体（蒸発燃料を含むガス）が流通するＵ字状（図１では逆Ｕ字状）の通路１８が形成されている。両室の上下方向の長さは同じである。

ケース１２の下壁部１４には、右室に連通するタンクポート２０及びパージポート２１と、左室に連通する大気ポート２２が形成されている。タンクポート２０は、図示しない燃料タンクの上部気室に連通されている。パージポート２１は、図示しないパージ制御弁（ＶＳＶ）を介してエンジンの吸気通路に連通されている。パージ制御弁の開度は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）により制御され、エンジン運転中にＡ／Ｆセンサ等の測定値等を基にしてパージ制御が行われる。大気ポート２２は、大気に連通されている。

通路１８には、３つの吸着層すなわち第１吸着層２４、第２吸着層２５及び第３吸着層２６が直列状に配置されている。詳しくは、右室には最も大きい容積を有する第１吸着層２４が配置されている。また、左室には第２吸着層２５及び第３吸着層２６が上下に配置されている。各吸着層２４〜２６には、蒸発した燃料成分いわゆる蒸発燃料を吸着する吸着材２８が所定の密度で充填されている。本実施形態では、吸着材２８として粒状の活性炭が用いられている。活性炭としては、造粒炭や破砕炭を用いることができる。

タンクポート２０とパージポート２１との相互間には、第１吸着層２４の下部を含む右室の下部を左右に仕切る邪魔板３０が設けられている。これにより、タンクポート２０からパージポート２１へ流れる流体が第１吸着層２４を通るようになっている。

邪魔板３０で仕切られた第１吸着層２４の左右の両下端面には、その面を覆う不織布等からなるフィルタ３２がそれぞれ設けられている。また、第１吸着層２４の上端面には、その面を覆うウレタン等からなるフィルタ３３が設けられている。フィルタ３３の上面には、多数の貫通孔を有する多孔板３４が重ね合わされている。多孔板３４は、スプリング等の付勢手段（図示略）により下方へ付勢されている。

第２吸着層２５の上端面には、その面を覆うウレタン等からなるフィルタ３６が設けられている。フィルタ３６の上面には、多数の貫通孔を有する多孔板３７が重ね合わされている。多孔板３７は、スプリング等の付勢部材（図示略）により下方へ付勢されている。また、第２吸着層２５の下端面には、その面を覆うウレタン等からなるフィルタ３８が設けられている。フィルタ３８の下面には、多数の貫通孔を有する多孔板３９が重ね合わされている。

第３吸着層２６の上端面には、その面を覆うウレタン等からなるフィルタ４１が設けられている。フィルタ４１の上面には、多数の貫通孔を有する多孔板４２が重ね合わされている。第３吸着層２６の下端面には、その面を覆うウレタン等からなるフィルタ４３が設けられている。フィルタ４３の下面には、多数の貫通孔を有する多孔板４４が設けられている。

第２吸着層２５と第３吸着層２６との間すなわち対向する多孔板３９，４２の相互間には、吸着材２８を充填しない空間層４６が設けられている、なお、両多孔板３９，４２は、位置決め部材（図示略）によりケース１２内に位置決めされている。また、第１吸着層２４と第２吸着層２５との間すなわち連通空間１７は、吸着材２８を充填しない空間層でもある。

第３吸着層２６の下側の多孔板４４とケース１２の下壁部１４との対向面間には、中空箱状の空間室４８が形成されている。図２に示すように、空間室４８内には、樹脂製の内外二重筒構造を有する通路形成部材５０が同心状に配置されている。通路形成部材５０は、内筒部材５２と外筒部材５４とを同心状にかつ一体に有する。内筒部材５２は、円筒状に形成されている。外筒部材５４は、円筒状に形成された筒本体部５５と、筒本体部５５の上端開口部を閉鎖する端板部５６と、を有する。内筒部材５２と外筒部材５４の筒本体部５５とは、径方向に所定の環状隙間を隔てて同心状に配置されている。また、ケース１２の空間室４８を囲む筒状の側壁部（符号、６０を付す）と筒本体部５５とは、径方向に所定の環状隙間を隔てて同心状に配置されている。

内筒部材５２と外筒部材５４の端板部５６とは、上下方向に所定の間隔を隔てて配置されている。第３吸着層２６の下側の多孔板４４と外筒部材５４の端板部５６とは、上下方向に所定の間隔を隔てて配置されている。内筒部材５２の下端は、筒本体部５５の下端よりも下方へ突出されており、ケース１２の下壁部１４に対して樹脂の熱溶着によって熱的に接合されており、大気ポート２２に接続されている。通路形成部材５０により、空間室４８において流体の流れ方向を径方向に折り返し状に変化させる折り返し通路からなる延長空間層６８が形成されている。また、内筒部材５２と外筒部材５４とは、樹脂の熱溶着によって熱的に接合されている。また、ケース１２と通路形成部材５０とは、樹脂の熱溶着によって熱的に接合されている。

延長空間層６８の最小通路面積は、延長空間層６８を除いた残りの通路１８の最小通路面積以上とされている。延長空間層６８を除いた残りの通路１８の最小通路面積としては、例えば大気ポート２２の通路面積が相当する。

延長空間層６８の大気ポート２２側の端部すなわち内筒部材５２内には、吸着層（「第４吸着層」という）７０が配置されている。第４吸着層７０は、第１〜３吸着層２４〜２６と共に直列に配置されている。第４吸着層７０には、第１〜３吸着層２４〜２６の吸着材と同様の吸着材２８が所定の密度で充填されている。このため、本実施形態では、折り返し通路のうち、第４吸着層７０を除いた部分が吸着材２８を充填しない延長空間層６８とされている。なお、各吸着層２４〜２６，７０に充填される吸着材２８は、異なる吸着材でもよい。

第４吸着層７０の下端面には、その面を覆う不織布等からなるフィルタ７２が設けられれている。また、第４吸着層７０の上端面には、その面を覆うウレタン等からなるフィルタ７４が設けられている。フィルタ７４の上面には、多数の貫通孔を有する多孔板７５が重ね合わされている。なお、両多孔板７５は、位置決め部材（図示略）により内筒部材５２内に位置決めされている。

（キャニスタ１０の作動）
前記したキャニスタ１０において、タンクポート２０からキャニスタ１０内へ流入した蒸発燃料は、各吸着層２４〜２６，７０の吸着材２８に吸着された後、大気ポート２２から大気へと放出される。

エンジン運転中のパージ制御の際には、電子制御ユニット（ＥＣＵ）によりパージ制御弁が開かれる。すると、吸気通路内の負圧により大気ポート２２からキャニスタ１０内に吸入された空気が、吸着時とは逆方向に流れた後、パージポート２１からエンジンの吸気通路へ導出される。その際、各吸着層２４〜２６，７０の吸着材２８から蒸発燃料が脱離される。

（キャニスタ１０の利点）
前記したキャニスタ１０によると、第３吸着層２６と第４吸着層７０との間に設けられる空間層が、流体の流れ方向を折り返し状に変化させる折り返し通路からなる延長空間層６８である。したがって、延長空間層６８によって、吸着材２８の吸脱着時における一方の吸着層から他方の吸着層への熱伝達を抑制し、吸着材２８の吸脱着性能の低下を抑制することができる。詳しくは、吸着時には、第３吸着層２６から第４吸着層７０への熱伝達を抑制し、第４吸着層７０の吸着材２８の吸着性能の低下を抑制することができる。また、脱離時には、第４吸着層７０から第３吸着層２６への熱伝達を抑制し、第３吸着層２６の吸着材２８の脱離性能の低下を抑制することができる。なお、図２に吸着時の流体の流れが実線矢印で示されており、また、脱離時の流体の流れが点線矢印で示されている。

また、延長空間層６８によって、ケース１２の長さ（図１において上下方向の長さ）を短小化し、キャニスタ１０の大型化を抑制することができる。

また、延長空間層６８によって、延長空間層６８の通路壁の表面積を増大し、延長空間層６８を流れる流体の放熱性を向上することができる。また、ボックス形状のケース１２の右室の軸方向（図１において上下方向）長さと同じ軸方向長さの左室内において、第２吸着層２５、空間層４６、第３吸着層２６、延長空間層６８が設けられている。このため、延長空間層６８の通路長さを長くしつつキャニスタ１０の大型化、特にケース１２の軸方向の大型化を抑制することができる。

また、延長空間層６８の最小通路面積は、延長空間層６８を除いた残りの通路の最小通路面積以上である。したがって、延長空間層６８の最小通路面積が延長空間層６８を除いた残りの通路の最小通路面積以下である場合と比べて、延長空間層６８の流量低下を抑制することができる。

また、延長空間層６８の大気ポート２２側の端部内に第４吸着層７０が設けられている。したがって、延長空間層６８外に大気ポート２２側の吸着層を設ける場合に比べて、キャニスタ１０の大型化を抑制することができる。

また、通路形成部材５０がケース１２に熱溶着により熱的に接合されているので、通路形成部材５０からケース１２への放熱性を向上することにより、延長空間層６８を流れる流体の放熱性を向上することができる。

また、多重筒構造を有する通路形成部材５０により、折り返し通路からなる延長空間層６８を形成することができる。

［実施形態２］
本実施形態は、実施形態１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３はキャニスタの要部を示す概略図である。図３に示すように、延長空間層６８の通路壁には多数の放熱用フィン７７が形成されている。詳しくは、通路形成部材５０の内筒部材５２の外面、外筒部材５４の内外両面、ケース１２の空間室４８を囲む側壁部６０のうちの外気に晒される壁部分の内外両面に、多数の放熱用フィン７７が形成されている。側壁部６０のうち、外気に晒されない壁部分である仕切壁１５には、放熱用フィン７７は配置されていない。

本実施形態によると、放熱用フィン７７により延長空間層６８の通路壁の放熱性を向上することにより、延長空間層６８を流れる流体の放熱性を向上することができる。なお、仕切壁１５に代え、側壁部６０に外気に晒される壁部分が存在する場合には、その壁部分に放熱用フィン７７を形成するとよい。放熱用フィン７７は、延長空間層６８の通路壁のうち、任意の壁部の内面及び／又は外面に全面的あるいは部分的に配置してもよい。なお、延長空間層６８の通路壁としては、通路形成部材５０の内筒部材５２及び外筒部材５４、ケース１２の側壁部６０及び下壁部１４が相当する。

［実施形態３］
本実施形態は、実施形態１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４はキャニスタの要部を示す概略図である。図４に示すように、通路形成部材５０の外筒部材５４の端板部５６の上面には、輻射熱を遮熱する赤外線反射シート７９が貼付されている。なお、赤外線反射シート７９は本明細書でいう「遮熱部材」に相当する。また、第３吸着層２６は、「延長空間層６８の大気ポート２２側とは反対側の吸着層」に相当する。また、端板部５６の上面は、「第３吸着層２６の端面に所定間隔を隔てて対面する壁面」に相当する。

本実施形態によると、第３吸着層２６から延長空間層６８への輻射熱を赤外線反射シート７９によって遮熱することができる。このため、輻射熱による延長空間層６８の温度上昇を抑制することができる。

［他の実施形態］
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、前記した実施形態では、ケース１２内の通路がＵ字状のＵ字フロー構造のキャニスタ１０を例示したが、ケース１２内の通路がＩ字状のＩ字フロー構造のキャニスタに本発明を適用してもよい。また、本発明は、２つ又は４つ以上の吸着層を有するキャニスタに適用してもよい。また、本発明は、１つ以下又は３つ以上の空間層を有するキャニスタ１０に適用してもよい。また、延長空間層６８の断面形状は、環状の他、長細形状、円形状、多角形状等に変更してもよい。また、延長空間層６８の折り返し方向は、任意してもよい。また、通路形成部材５０は、三重以上の多重筒構造を有するものでもよい。また、第４吸着層７０は、延長空間層６８外に設けてもよい。

１０ キャニスタ
１２ ケース
１８ 通路
２０ タンクポート
２１ パージポート
２２ 大気ポート
２４ 第１吸着層
２５ 第２吸着層
２６ 第３吸着層
２８ 吸着材
４８ 空間室
５０ 通路形成部材
６８ 延長空間層
７０ 第４吸着層
７７ 放熱用フィン
７９ 赤外線反射シート（遮熱部材）

Claims (6)

1. ケースの内部に流体が流通する通路が形成されており、
   前記通路の一端側には、タンクポート及びパージポートが形成されており、
   前記通路の他端側には、大気ポートが形成されており、
   前記通路内には、蒸発燃料を吸着する吸着材が充填されかつ流体の流れ方向に並ぶ少なくとも２つの吸着層、及び、該両吸着層の間に前記吸着材を充填しない空間層が設けられる、キャニスタであって、
   前記空間層は、流体の流れ方向を折り返し状に変化させる折り返し通路からなる延長空間層であり、
   前記延長空間層は、前記ケースに中空箱状に形成された空間室と、該空間室内に配置された通路形成部材と、によって形成されており、
   前記通路形成部材は、前記延長空間層の前記大気ポート側とは反対側の吸着層の端面に所定間隔を隔てて対面する壁面を有しており、
   前記通路形成部材の壁面には、輻射熱を遮熱する遮熱部材が設けられている、キャニスタ。
2. ケースの内部に流体が流通する通路が形成されており、
   前記通路の一端側には、タンクポート及びパージポートが形成されており、
   前記通路の他端側には、大気ポートが形成されており、
   前記通路内には、蒸発燃料を吸着する吸着材が充填されかつ流体の流れ方向に並ぶ少なくとも２つの吸着層、及び、該両吸着層の間に前記吸着材を充填しない空間層が設けられる、キャニスタであって、
   前記空間層は、流体の流れ方向を折り返し状に変化させる折り返し通路からなる延長空間層であり、
   前記延長空間層は、前記ケースに中空箱状に形成された空間室と、該空間室内に配置された通路形成部材と、によって形成されており、
   前記通路形成部材は、多重筒構造を有する、キャニスタ。
3. 請求項１又は２に記載のキャニスタであって、
   前記延長空間層の通路壁には、放熱用フィンが形成されている、キャニスタ。
4. 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、
   前記延長空間層の最小通路面積は、該延長空間層を除いた残りの前記通路の最小通路面積以上である、キャニスタ。
5. 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、
   前記延長空間層の前記大気ポート側の端部内に吸着層が設けられている、キャニスタ。
6. 請求項１〜５のいずれか１つに記載のキャニスタであって、
   前記通路形成部材は、前記ケースに熱的に接合されている、キャニスタ。
   
   

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