JPH01227861A

JPH01227861A - 燃料蒸発防止装置

Info

Publication number: JPH01227861A
Application number: JP63053320A
Authority: JP
Inventors: Norio Kurauchi; 紀雄倉内; Akane Okada; 岡田　茜; Miharu Hirose; 美治広瀬; Toru Shiga; 亨志賀; Tamiyoshi Ohashi; 大橋　民佳; Masami Mizuno; 水野　正美; Tomohide Aoki; 智英青木
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1988-03-07
Filing date: 1988-03-07
Publication date: 1989-09-12
Anticipated expiration: 2011-03-27
Also published as: JPH0830452B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、自動車の燃料タンクに付設するキャニスタの
ごとき燃料蒸発防止装置に関し、更に詳しくは特殊な吸
収剤を用い、２段階吸収を行わせるようにした燃料蒸発
防止装置に関する。

〔従来技術〕

自動車の燃料タンク内に、給油ガンにより燃料を供給す
る際には、比較的多くの燃料が蒸発する。

また、自動車の走行時、停止時いずれにおいても。

燃料タンク、気化器フロート室内の燃料が一部気化する
。そこで、これら蒸発燃料を大気中に漏らさないように
するため、これらタンク等と空間部との間に、吸収剤を
充填したキャニスタが連結されている。この吸収剤は、
蒸発燃料を捕捉するためのものである。また、自動車に
限らず燃料貯蔵タンク等からの蒸発燃料更には漏洩した
燃料液を捕捉するため、同様に吸収剤を充填した燃料蒸
発防止装置が用いられている。

そして、これらキャニスタ等の燃料蒸発防止装置に用い
る吸収剤としては、従来活性炭が用いられている。

〔解決しようとする課題〕

しかしながら、上記活性炭を用いたキャニスタでは、し
ばしば、蒸発燃料を捕捉しきれず、蒸発燃料が大気に放
出されることが起こる。

この原因を調査したところ、活性炭が液状のガソリンと
接触した場合に、活性炭のガソリン蒸気捕捉能が著しく
低下することが明らかとなった。

更に、活性炭が液状のガソリンと接触する原因は。

キャニスタにつながっている配管及びキャニスタ上部の
活性炭が存在しない空間の内表面に凝縮した液状のガソ
リンが、活性炭に触れるためであることが分かった。

また、活性炭の蒸気捕捉能（ワーキングキャパシティ）
低下のもう１つの要因は、活性炭に吸着された蒸発燃料
分子のうち、炭素原子数が４又は５以下の小さな分子は
キャニスタのパージ（脱着）工程中に容易に脱着するの
に反し、それより大きな分子は脱着し難く、キャニスタ
の使用時間が増加するにつれて蒸気捕捉能が減少すると
いう点である。

なお、前記のようなガソリン蒸気の凝縮は、特に外気温
が高く、燃料タンク或いは気化器においてガソリンの蒸
気圧が非常に高い時に、その周辺の配管及びキャニスタ
上部の空間で起こる。

本発明は、活性炭が液状燃料と接触しないような方策を
鋭意検討した結果なされたもので、上記蒸発燃料を捕捉
する吸収剤について種々の検討を行い、蒸発燃料捕捉能
力に優れた燃料蒸発防止装置を提供しようとするもので
ある。

〔課題の解決手段〕

本発明は、蒸発燃料を捕捉するための吸収剤と。

該吸収剤を収納すると共に蒸発燃料を導入するための吸
収剤容器とからなる燃料蒸発防止装置において、上記吸
収剤容器は燃料に溶解または膨潤する性質を有する有機
高分子を充填した第１吸収室と、活性炭を充填した第２
吸収室とからなり、かつ前記蒸発燃料が第１吸収室を通
過した後に第２吸収室に導入されるようにしたことを特
徴とする燃料蒸発防止装置にある。

本発明において吸収剤とは、蒸発燃料（漏洩した燃料液
も含む）を捕捉する物質をいう、かがる吸収剤としては
、燃料に溶解又は燃料によって膨潤する性質を有する有
機高分子化合物と、活性炭との２種類を用いる。そして
、この吸収剤のうち有機高分子は第１吸収室に、活性炭
は第２吸収室にそれぞれ充填し、蒸発燃料が第１吸収室
を通過した後に第２吸収室に導入されるように構成する
。

前記有機高分子化合物としては、具体的には。

ポリプロピレン、ポリイソプレン、ポリブタジェン、ポ
リイソブチレン、ポリスチレン、ポリノルボルネン、ポ
リジメチルシロキサン、エチレン−プロピレンジエン共
重合体、スチレン−ブタジェン共重合体、エチレン−プ
ロピレン共重合体、イソブチレン−イソプレン共重合体
、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体の１種又は２
種以上を用いる。

しかして、上記高分子化合物には、未架橋高分子、架橋
高分子（高分子ゲル）があるが、いずれも用いることが
できる。前者の未架橋高分子は。

燃料に溶解或いは膨潤するタイプのもので、一般には疎
水性高分子と呼ばれており、前記ポリイソプレン等のホ
モポリマー、スチレン−ブタジェン共重合体等のコ・ポ
リマーなどがある。また、後者の高分子ゲルとは、上記
疎水性高分子が架橋されたものであり、この架橋により
高分子ゲルは燃料に不溶となるが膨潤可能である。ここ
に、架橋とは、特に架橋剤を用いて導入された化学的架
橋に限らず、化学的な自己架橋や物理的架橋をも含むも
のである。

上記吸収剤の形状は粉末２粒子、フィルム、糸状、ハニ
カム状、板状等特に問うものではないが。

余り大きい塊を用いると表面だけが膨潤して、中の方ま
で吸収が進まず、吸収能力が低下するおそれがある。し
たがって、吸収剤は直径或いは厚みを５閣以下としてお
くことが好ましい。

また１本発明にかかる吸収剤は、蒸発燃料の吸収に際し
て、前記のごと（未架橋高分子は溶解又は膨潤し、架橋
高分子は膨潤するが不溶である。

それ故、前者の高分子は、再生によっても元の集合状態
に戻らないことがあり、使い捨てとなることがある。ま
た、後者の架橋高分子の場合は、再生を繰り返すことが
できる。

次に、前記活性炭としては、従来の燃料蒸発防止装置に
用いられていた。水蒸気賦活・粒状活性炭などの活性炭
を用いる。

また、第１及び第２吸収室は、壁で区画し両者間をパイ
プで連結する手段もあるが、実施例に示すごとく多孔板
、金網等蒸発燃料が通り易いもので区画することが好ま
しい、なお９本発明の燃料蒸発防止装置は自動車用キャ
ニスタに限らず、ボイラー用燃料タンクなど種々の燃料
蒸発防止装置に用いることができる。

〔作用および効果〕

本発明においては、吸収剤として、第１吸収室に前記性
質を有する有機高分子化合物を充填し。

第２吸収室に活性炭を充填し、蒸発燃料が順次第１吸収
室を経て第２吸収室に導入されるよう構成しである。そ
して３この高分子は後述より明らかなごとく、蒸発燃料
に対して高い吸収能力を有している。この高い吸収部力
は、この高分子がガソリン等の燃料中に溶解したり、膨
潤しようとする力に基づ（ものである、これは、上記有
機高分子と蒸発燃料との親和力が大きいためである。

しかして３本発明においては、蒸発燃料は上記順序で吸
収剤中を通過するので、蒸発燃料はまず有機高分子に吸
収され、その残りが活性炭で吸収される。そして、前記
有機高分子は、後述する実施例に示すように、炭素原子
数が６以上の大きな分子の吸収能が大きい、従って、蒸
発燃料が活性炭と接触する前に有機高分子から成る吸収
剤と接触することにより、活性炭の蒸気捕捉能低下をも
たらす大きな分子が有機高分子に吸着される。それ故、
活性炭の蒸気捕捉能低下を防止することもできる。

従って９本発明によれば、活性炭に液状の蒸発燃料が直
接触れることがなく、活性炭の蒸気捕捉能を劣化させる
ことがない。

また、活性炭の蒸気捕捉能を１００％利用できるために
、いたずらに活性炭の量を多くする必要がなく、燃料蒸
発防止装置の小型化が計れる。

なお、蒸発燃料を吸収することにより膨潤した有機高分
子化合物は、燃料蒸発防止装置内をパージする通常の工
程で、ＷＡ膨潤され、その蒸発燃料吸収能力が復活し、
継続して使用することができる。

このように９本発明によれば蒸発燃料捕捉能力に優れた
燃料蒸発防止装置を提供することができる。それ故、自
動車のオンボード用キャニスタについても、活性炭のみ
の使用の場合のごとき大容積を必要とすることなく、小
型で大吸収容量のキャニスタを提供することができる。

〔実施例］第１実施例本発明の実施例にかかる燃料蒸発防止装置を。

第１図により説明する。

本例の装置は、自動車用キャニスタに関するものである
０本キャニスタ１は、第１図に示すごとく、吸収剤を収
容する容器である本体ｌＯと、該本体１０内において上
方の第１吸収室２に充填した有機高分子２０と、下方の
第２吸収室３に充填した活性炭３０とからなる。

本体１０は１円筒状をなし、その上端に設けた蓋体１１
及び底面に設けた底板１２を有する。また、１１体１１
には、本体１０の第１吸収室２の中央付近まで先端部１
４１を挿入した第２１人パイプ１４．同様に挿入した第
１導入パイプ１３．及びパージ用パイプ１６を固定する
。上記第１導入パイプ１３は気化器フロート室８１の上
方空間に連通し、第２導入パイプ１４は燃料タンク８２
に連通している。また、パージ用パイプ１６はパージポ
ート８５に連通している。また、底板１２にはパージ空
気パイプ１５を開口させる。上記の各パイプは、それぞ
れパルプ１３１，１４２，１５１．１６１を有する。ま
た、本体１０内において。

その下方には多孔板１７を、上方には多孔板１８を、ま
たそのほぼ中間部には第１吸収室２と第２吸収室３を仕
切る多孔板１９を配設する。そして。

該多孔板１７と１９との間には粒子状の活性炭３０を、
また多孔板１９と１８との間には本発明にかかる粒子状
の有機高分子２０を充填する。また。

多孔板１７はスプリング１０１により上方へ、多孔板１
８はスプリング１０２により下方へ押圧されている。な
お、同図において８はガソリンである。

しかして、このキャニスタｌによる蒸発燃料の捕捉は、
上記のごとく、気化器フロート室８１又は燃料タンク８
２において蒸発したガソリン蒸気が、第１又は第２導入
パイプ１３．１４より、キャニスタｌ内の第１吸収室２
内に入り込み、吸収剤である有機高分子２０と接触して
、これに吸収される。また該有機高分子２０に吸収され
なかったガソリン蒸気は、第２吸収室３内に導入され活
性炭３０に吸収される。このとき、上記導入パイプ１３
．１４の弁１３１．１４２は開かれており。

パージ用パイプ１６の弁１６１．パージ空気パイプ１５
の弁１５１は閉じられている。

上記の吸収は、前記有機高分子２０が溶解又は膨潤する
ことにより、更に活性炭３０が吸収することにより生ず
る。

そして、これらの吸収剤が多くのガソリン蒸気を吸収し
た時点においては、蓋体１１を取り外して新しい吸収剤
と交換するか、又は吸収剤はそのままとしてその再生を
行う、この再生は、上記答弁１３１，１４２，１５１．
１６１の開閉を逆にして、上記パージ空気パイプ１５よ
り空気を送入する。そして、上方のパージ用パイプ１６
より排ガスをパージポート８５Ｑ、排出することにより
行う、このとき、送入された空気は、有機高分子及び活
性炭に吸収されているガソリンを離脱させ。

上記のごとく排出する役目をする。

このように３本例装置によれば、活性炭の蒸発燃料蒸気
捕捉能低下を防止し、蒸発燃料としてのガソリン蒸気を
高能率で捕捉することができる。

第２実施例有機高分子としてのポリブタジェンのゲルビーズと活性
炭とを準備し、これらにガソリンの液体又は蒸気を導入
して、その蒸気捕捉能を測定した。

即ち、まず上記ポリブタジェンのゲルビーズは。

次のようにして作製した。細断したポリブタジェン１０
ｇを２００ｍ４のトルエン中に入れ、６０°Ｃにおいて
溶解し、冷却後過酸化ベンゾイル６ｇを加え混合し、窒
素（Ｎりガスによるバブリングを行って液中の酸素を追
い出した。その後８０℃、４時間の反応を行なわせゲル
化終了後放冷した０次いで、固化したゲルを破砕し、同
体積のシクロヘキサンを加えて５　ミキサーにより粉砕
し。

６０℃にてシクロヘキサを除去し、真空乾燥器にて４５
°Ｃで１０時間乾燥した。

上記により得られたゲルビーズ１０ｇを液体ガソリン中
に浸漬し、ガソリンの吸収量を測定した。

該ガソリンは、市販のものを用いた。また、同様に活性
炭１０ｇについても測定した。この活性炭としてはクラ
レケミカル（株）クラレコールＫＧＤ（８〜２８メツシ
ユ）を用いた。

その測定結果を、横軸に経過時間、縦軸に吸収剤重量を
とって、第２図に示す、ここに、吸収剤重量とは、吸収
剤及びこれに吸収されたガソリンの合計量である。

第２図より知られるごとく、有機高分子としての上記ゲ
ルビーズは吸収速度が早く、また多量のガソリン液を吸
収する。一方、活性炭は同量程度（１０ｇ）のガソリン
液しか吸収することができない。

次に、密栓可能な容器の底に市販ガソリンを入れ、上記
ゲルビーズを、ガソリン液と、直接触れないように、そ
の容器中に保持し、飽和ガソリン蒸気を接触させた時の
ゲルビーズ単位重量当りのガソリン蒸気吸収量を測定し
た。活性炭についても同様の測定を行った。その結果を
第３図に横軸に時間（日）を縦軸に吸収量をとって示し
た。同図より知られるごとく、活性炭に比して上記ゲル
ビーズは多量のガソリン蒸気を吸収することが分かる。

次に、上記の４日間ガソリン蒸気を吸収させたゲルビー
ズ及び活性炭をガスクロマトグラフィ装置にセットし、
その試料を１５０°Ｃ×５分間加熱した時に、試料から
発生したガスの成分を分析した。その結果を第１表に示
す。

第１表なお、上表中のガソリン蒸気相、液相の成分％は当試験
に使用したガソリン液、ガソリン蒸気を注射器で採取し
、同様にガスクロマトグラフィーにより分析したもので
ある。

第１表より知られるごとく、ゲルビーズ中に吸収された
。ペンタン（ＣＳ）、ブタン（Ｃ４）などの低沸点成分
の割合は１元々のガソリン液相中。

活性炭吸収ガス中のそれに比べて、やや小さくなってい
る。また、同表よりガソリン蒸気相中の成分と、活性炭
又はゲルビーズ中の吸収成分とを比較すると分かるよう
に、ゲルビーズにおけるガソリン蒸気相からの低沸点成
分吸収能は、活性炭に比べやや劣ることが分かる。

第３実施例第２実施例に示したゲルビーズと活性炭とを第４図に示
すモデルキャニスタに充填し、これにガソリンの主成分
であるブタンガスを導入し、キャニスタの蒸気捕捉能、
即ちワーキング・キャパシティ（ＷＣ）の変化を測定し
た。

即ち、上記モデルキャニスタ５は同図に示すごとく、前
記第１実施例で示した燃料蒸発防止装置（第１図）と同
様のもので、容器５０内の上方にゲルビーズ２５を、下
方に活性炭３５を充填してなり９両者の間は多孔板５４
で仕切っである。また、該容器５０の上方にはブタンガ
スの導入ノズル５１を、下方には未吸収ガスの排出ノズ
ル５２を設ける。なお、符号５３，５４．５５は多孔板
である。また、上記導入ノズル５１は、フローメータ６
２を介入してバイブロ３によりブタンガスボンベ６１に
連結する。また、上記排出ノズル５２はバイブロ４によ
り炭化水素（ＨＣ）分析計６５に連結する。更に、上記
導入ノズル５１には。

パージ時に吸収ガソリンを送るために、ＩＣ分析計６５
にバイブロ９を連結する。また、上記ノズル５２には、
パージ用の窒素ガスボンベ６６にフローメータ６７を介
してバイブロ８を接続する。

しかして、測定に当たっては、上記キャニスタ５中にブ
タンガスをＩＩ！、７分で導入し１分析計６５によりノ
ズル５２から排出したブタンガスが検出された時点で、
上記導入を中止する。そして。

ブタン吸収後のキャニスタ全体の重量を求める。

次いで、パージ（脱着）のために１点線で示すごとく窒
素ガスボンベ６６より、ノズル５２を介してキャニスタ
５内に窒素ガスを１５２／分で送り９分析計６５により
ブタンガスが検出されなくなったことを確認し、キャニ
スタ全体の重量を求める。このようにして、ブタンガス
の導入、脱着を繰り返す、これにより、第５図に示すご
とき。

ブタンの吸収、脱着に基づく、各回の吸収重量Ｗ、〜Ｗ
、の変化を求める。

次に、下式により上記ワーキングキャパシティＷＣを求
めた。

ＷＣ−（（ＷＳ　−ｗｔ　）　＋　（ＷＳ−ｗ４）　＋
（Ｗｓ　−Ｗ４　）　＋　（ｗｓ　−Ｗ、　）　）　／
４即ち、上記ＷＣは吸収後の重量とパージ後の重量の差
の平均値として求め、この値が大きい程キャニスタの能
力が大きいことを示す。

しかして、上記のモデルキャニスタ及びＷＣ測定法を用
いて、ゲルビーズと活性炭との充填量を変えた３種類の
キーニスタ階１〜３につき、第２表に示すＡ−Ｃの３種
類のガス、ガソリンの導入を行った。その結果を第２表
に示す。

第２表第２表より知られるごとくゲルビーズを含む隨２．３の
キャニスタは、ガソリン液を注入してもＷＣはむしろ増
加している。これに反して５活性炭のみの隘ｌのキャニ
スタは、ガソリン３ｍｌ注入（Ｂ条件）でＷ−Ｃの減少
を示し、更に６ｍｌ注入時にはガソリンがキャニスタ外
へ流出し、ガソリンを吸収する能力が極めて低いことが
分かる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例における燃料蒸発防止装置の概念図
、第２図及び第３図は第２実施例における蒸発燃料吸収
特性図、第４図及び第５図は第３実施例を示し、第４図
はモデルキャニスタの測定時の概念図、第５図はワーキ
ングキャパシティの測定説明図である。１１０．キャニスタ。１３、、、第１導入パイプ。１４、、、第２導入パイプ。１７．１８，１９．、、多孔板。２、・・・第１吸収室　２０・・・有機高分子。３・・・第２吸収室　　３０・・・活性炭。８・・・ガソリン。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）蒸発燃料を捕捉するための吸収剤と、該吸収剤を
収納すると共に蒸発燃料を導入するための吸収剤容器と
からなる燃料蒸発防止装置において、上記吸収剤容器は
燃料に溶解または膨潤する性質を有する有機高分子を充
填した第１吸収室と、活性炭を充填した第２吸収室とか
らなり、かつ前記蒸発燃料が第１吸収室を通過した後に
第２吸収室に導入されるようにしたことを特徴とする燃
料蒸発防止装置。
（２）第１請求項に記載の燃料蒸発防止装置において、
有機高分子は、ポリプロピレン、ポリイソプレン、ポリ
ブタジエン、ポリイソブチレン、ポリスチレン、ポリノ
ルボルネン、ポリジメチルシロキサン、エチレン−プロ
ピレンジエン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体
、エチレン−プロピレン共重合体、イソブチレン−イソ
プレン共重合体、ブタジエン−アクリロニトリル共重合
体の１種又は２種以上であることを特徴とする燃料蒸発
防止装置。