JPH10339218A

JPH10339218A - 蒸発燃料の処理装置

Info

Publication number: JPH10339218A
Application number: JP16067797A
Authority: JP
Inventors: Masaru Nakano; 中野　　勝; Teruo Wakashiro; 輝男若城; Kazumi Yamazaki; 和美山崎; Takeshi Hara; 武志原
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Tennex Corp
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Mahle Filter Systems Japan Corp
Priority date: 1997-06-04
Filing date: 1997-06-04
Publication date: 1998-12-22
Anticipated expiration: 2017-06-04
Also published as: JP3337398B2

Abstract

(57)【要約】【課題】蒸発燃料の処理装置に用いられる活性炭の燃
料吸着性能及び離脱性能を高める。【解決手段】燃料タンク９等において発生する蒸発燃
料は、エンジンの停止時に、キャニスタＣを構成する容
器３内に導かれる。その容器３内には粒状の活性炭吸着
体１８が充填されている。その活性炭吸着体１８は、活
性炭からなる粒状の吸着母材１８ａの表面に、活性炭に
比べて熱伝導率が大きくかつ熱容量の大きな金属あるい
は無機材料からなる蓄熱粒子１８ｂをほぼ一様に付着さ
せたものである。容器３内に導入された蒸発燃料は、そ
の吸着体１８中の活性炭に吸着される。その吸着時に活
性炭が発生する熱は、蓄熱粒子１８ｂに伝えられるの
で、活性炭の温度上昇が抑制される。吸着体１８に吸着
された燃料は、エンジンの作動時に、大気ポート１３か
ら容器３内に大気を導入することによって離脱させ、そ
れをエンジンの吸気管１２に送って処理する。その燃料
離脱時の活性炭の温度低下は、蓄熱粒子１８ｂの保有熱
を奪うことによって防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両の燃料タンク
等において発生する蒸発燃料を処理するための蒸発燃料
処理装置に関するもので、特に、蒸発燃料を活性炭に吸
着させて処理するようにした蒸発燃料の処理装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車においては、排出ガスの清浄化を
図るために、蒸発燃料の大気への拡散を防止することが
求められている。蒸発燃料は、主に燃料タンクや気化器
のフロート室等の燃料貯留室において発生する。その量
は、車両の走行時には比較的少ないが、停止直後には、
エンジンルームの温度上昇のために極めて多くなる。そ
こで、一般には、燃料タンクや気化器のフロート室等の
燃料貯留室において発生する蒸発燃料を、エンジンの停
止時に、吸着剤である活性炭に吸着させることによって
処理するようにしている。そのような蒸発燃料の処理に
は、通常、カーボンキャニスタ（以下、単にキャニスタ
と言う）が用いられる。キャニスタは、ペレット状など
の粒状の活性炭吸着剤を充填した容器である。そのよう
な粒状の活性炭吸着剤は、粉状の活性炭とバインダとを
混合して練り合わせ、適宜の形状に成形した後、熱処理
することによって製造される。そのようなキャニスタを
備えた蒸発燃料の処理装置においては、蒸発燃料は、エ
ンジンの停止時、そのキャニスタに導かれて活性炭吸着
剤に吸着される。そして、エンジンの運転時に、吸気管
負圧によって大気をキャニスタに取り入れることによ
り、その吸着燃料を離脱させ、それをエンジンの作動状
態に応じて吸気管側に送ることにより、エンジンの燃焼
室において燃焼処理される。

【０００３】ところで、活性炭は、蒸発燃料の吸着時に
は熱が発生して温度が高くなり、吸着能力が低下する一
方、吸着燃料の離脱時には熱が奪われて温度が低くな
り、離脱能力が低下する、という性質を有している。そ
こで、上述のような蒸発燃料の処理装置に用いる場合に
は、粒状の活性炭吸着剤の製造時に、活性炭に比べて熱
容量（比熱と質量との積）が大きく熱伝導性の良好な材
料（鉄、銅、鉛等の金属材、あるいはアルミナ、セラミ
ックス、ガラス等の無機材）からなる微粒子状の蓄熱材
を原料に分散混入することが提案されている（例えば特
開昭６４−３６９６２号公報参照）。そのように蓄熱材
を混入して形成された活性炭吸着剤を用いると、蒸発燃
料の吸着時における活性炭の発生熱は蓄熱材に移される
ので、活性炭の温度上昇が抑制される。また、吸着燃料
の離脱時には、活性炭が蓄熱材の保有熱を奪うことによ
り、活性炭の温度低下が防止される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、そのよ
うに粉状活性炭に微粒子状の蓄熱材を分散混入して粒状
の活性炭吸着剤を製造するものでは、蓄熱材の比重が活
性炭に比べて著しく大きい（活性炭の比重は０．２５〜
０．４であるのに対し、鉄の比重は７．９、アルミナは
２．０〜３．０である）ために、その混合時にそれらが
分離しやすく、均一に混ぜ合わせて練り込むことが難し
い。そのために、得られる活性炭吸着剤中の蓄熱材の混
入率がばらつくおそれがある。そして、活性炭は蓄熱材
に比べて熱伝導率が小さい（例えば、アルミナの熱伝導
率は０．８〜１．０kcal/mh℃であるのに対し、活性炭
のそれは０．０６４kcal/mh℃である）ので、その混入
率が均一でないと、活性炭と蓄熱材との間の熱交換が十
分に行われず、蓄熱材による活性炭の温度抑制効果を期
待することができなくなってしまう。

【０００５】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、上述のような蒸発燃料の
処理装置において、活性炭が充填される容器内に蓄熱材
をほぼ均一に分散させることができ、その蓄熱材による
活性炭の温度抑制効果を十分に発揮させることができる
ようにすることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明では、上述のような蒸発燃料の処理装置にお
ける容器内に充填する吸着剤として、活性炭からなる粒
状の吸着母材の表面に、活性炭に比して熱伝導率が大き
くかつ熱容量の大きな材料からなる蓄熱粒子をほぼ一様
に付着させた活性炭吸着体を用いるようにしている。そ
のような粒状の活性炭吸着体は、例えば、粉状の活性炭
とバインダとを混合して練り合わせ、適宜の形状に成形
した後、その表面に蓄熱粒子をほぼ一様に付着させ、そ
れを熱処理することによって製造される。

【０００７】このように、表面に蓄熱粒子をほぼ一様に
付着させた粒状の活性炭吸着体を用いることにより、そ
の製造時に活性炭と蓄熱粒子とが比重差によって分離す
ることが防止される。そして、そのような粒状の活性炭
吸着体が容器内に多量に充填されることにより、その蓄
熱粒子は容器内にほぼ均一に分散することになる。した
がって、その蓄熱粒子による活性炭の温度抑制効果が十
分に発揮されるようになる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。図中、図１は本発明による蒸発燃料
の処理装置の一例を示す全体構成図である。図１から明
らかなように、この蒸発燃料処理装置は、鋼板、あるい
はナイロンやポリプロピレン、ポリエチレン等の合成樹
脂によって形成された下端開放の有底筒状ケース本体１
と、その開放下端を閉じる蓋体２とからなる容器３を備
えている。ケース本体１の底壁、すなわち容器３の上底
壁１ａには、配管４が接続される入口ポート５と、他の
配管６が接続される出口ポート７とが設けられている。
配管４は、チェック弁８を介して燃料タンク９に接続さ
れている。気化器１０を用いるエンジンの場合には、そ
の配管４は気化器１０のフロート室にも接続されるよう
になっている。また、他の配管６は、制御弁１１を介し
てエンジンの吸気管１２に接続されている。一方、蓋体
２には、大気取り入れ用の大気ポート１３が設けられて
いる。

【０００９】容器上底壁１ａの内面には、入口ポート５
の基端部を囲む仕切筒１４と、複数のスペーサ用突起１
５，１５，…とが一体に設けられている。また、ケース
本体１内の上下の位置には、ケース本体１と同様に鋼板
あるいは合成樹脂によって形成された多孔板１６と、連
続気泡の発泡ウレタン樹脂又は不織布からなるフィルタ
部材１７とが、そのフィルタ部材１７を内側にして重ね
て配置されている。そして、それら両フィルタ部材１
７，１７の間に形成される吸着室Ｓ内に、次に述べるよ
うなペレット状の活性炭吸着体１８，１８，…が充填さ
れている。下側の多孔板１６は、蓋体２上に配置された
ばね材１９によって上方に向けて付勢されている。した
がって、吸着室Ｓ内の活性炭吸着体１８，１８，…は、
所定の加圧状態で保持されるようになっている。このよ
うにして吸着剤である活性炭吸着体１８，１８，…を充
填した容器３によって、キャニスタＣが構成される。

【００１０】上記活性炭吸着体１８は、図２に示されて
いるように、径が１〜３mm、長さが３〜５mm程度のペレ
ット状の活性炭からなる吸着母材１８ａの表面に、活性
炭に比べて熱伝導率が大きくかつ熱容量の大きな材料か
らなる蓄熱粒子１８ｂ，１８ｂ，…をほぼ一様に付着さ
せたものである。その蓄熱粒子１８ｂは、活性炭に形成
されている微細孔を塞がない程度の大きさ、すなわち、
粒子径が０．１μmないし０．１mm程度のものとされて
いる。そのような蓄熱粒子１８ｂに用いられる物質とし
ては、鉄、銅、アルミニウム等の金属材料、あるいはア
ルミナ、セラミックス、ガラス等の無機材料がある（例
えばセラミックスは、比重２．０〜３．０、比熱０．２
３〜０．４cal/g℃、熱伝導率０．８〜１．４kcal/mh℃
であり、活性炭の比重０．２５〜０．４、比熱０．２〜
０．３cal/g℃、熱伝導率０．０６４kcal/mh℃に比べる
と、熱伝導率が大きく熱容量も大きい）。

【００１１】このような活性炭吸着体１８は次のように
して製造される。すなわち、図３に示されているよう
に、粉状のカーボンと、アクリル樹脂水溶液やセルロー
ス系の接着剤、あるいはタールピッチ等のバインダとを
混合機２０に供給してペースト状に混練し、これを押出
成形機２１に送って径が１〜３mm程度の棒状に成形す
る。そして、それを切断機２２により３〜５mm程度の長
さに切断し、カーボンペレット１８ｃとする。次いで、
それを蓄熱粒子付着装置２３に送る。蓄熱粒子付着装置
２３は、図４に示されているように、上下一対の押圧ベ
ルトコンベヤ２４，２５からなるものである。下側のコ
ンベヤ２５の一端部上には二つのホッパ２６，２７が配
設されており、そのコンベヤ２５上に一方のホッパ２６
から蓄熱粒子１８ｂが層状に供給されるとともに、他方
のホッパ２７から湿ったままのカーボンペレット１８ｃ
が並列状態で供給されるようになっている。したがっ
て、ホッパ２６，２７から供給された蓄熱粒子１８ｂ及
びカーボンペレット１８ｃは、上側のコンベヤ２４と下
側のコンベヤ２５との間を所定圧力のもとに通過する。
そして、その間に、蓄熱粒子１８ｂはカーボンペレット
１８ｃの表面に余すことなく均一に付着する。このよう
にして表面に蓄熱粒子１８ｂを付着させたカーボンペレ
ット１８ｃは、続いてメッシュコンベヤ２８上に移さ
れ、余剰の蓄熱粒子１８ｂがふるい落とされる。ふるい
落とされた蓄熱粒子１８ｂはホッパ２６に戻される。こ
のような蓄熱粒子付着装置２３により蓄熱粒子１８ｂを
付着させたカーボンペレット１８ｃは、次に図３に示さ
れている順に従って、乾燥機２９において乾燥され、更
にキルン３０に送られて賦活される。それによって、カ
ーボンペレット１８ｃが活性炭に変化し、活性炭からな
る吸着母材１８ａが形成される。そして、最後にふるい
機３１にかけられて、製品となる。

【００１２】次に、このように構成された蒸発燃料処理
装置の作用について説明する。キャニスタＣは、上述の
ようにして製造されたペレット状の活性炭吸着体１８を
容器３の吸着室Ｓ内に充填することによって構成され
る。そのキャニスタＣを自動車に搭載するときには、容
器３の入口ポート５を、配管４を介して燃料タンク９及
び気化器１０に接続するとともに、出口ポート７を、他
の配管６を介してエンジンの吸気管１２に接続する。そ
のようにすると、エンジンの停止時には、燃料タンク９
や気化器１０のフロート室内において生じた蒸発燃料
は、配管４を通して入口ポート５からケース本体１の仕
切筒１４内に入り、上底壁１ａ側の多孔板１６及びフィ
ルタ部材１７を通して吸着室Ｓ内に導入される。そし
て、その吸着室Ｓに充填されている活性炭吸着体１８，
１８，…中の活性炭に吸着される。一方、エンジンの運
転時には、吸気管１２に生ずる負圧により、大気ポート
１３から容器３内に大気が吸入され、蓋体２側の多孔板
１６及びフィルタ部材１７を通して吸着室Ｓ内に空気が
導入される。そして、その空気が吸着室Ｓを通過するこ
とにより、各活性炭吸着体１８，１８，…中の活性炭に
吸着されている燃料が離脱される。その燃料は、空気と
ともに他方のフィルタ部材１７及び多孔板１６を通り抜
け、出口ポート７から配管６を介して吸気管１２に送り
込まれる。その燃料及び空気の吸気管１２への導入量並
びに導入時期は、制御弁１１によりエンジンの作動状態
に応じて制御される。

【００１３】その過程において、蒸発燃料の吸着時に各
活性炭吸着体１８中の活性炭が発生する吸着熱は、その
吸着体１８の表面にほぼ一様に付着している蓄熱粒子１
８ｂ，１８ｂ，…に吸収される。また、吸着燃料の離脱
時には、その蓄熱粒子１８ｂ，１８ｂ，…が保有する熱
が各吸着体１８の吸着母材１８ａに伝えられる。そのよ
うな熱交換は、蓄熱粒子１８ｂが活性炭からなる吸着母
材１８ａに接触しており、また、その蓄熱粒子１８ｂが
吸着室Ｓ内にほぼ均一に分散されていることにより、極
めてスムーズに行われる。したがって、吸着室Ｓ内の活
性炭吸着体１８，１８，…全体の温度の上昇及び低下が
抑制されて、活性炭の吸着性能と離脱性能とがともに高
いレベルに維持される。

【００１４】実際にこのような活性炭吸着体１８を数種
類作り、その吸着性能を調べる実験を行ったところ、図
５に示されているような結果が得られた。図５のグラフ
における実線は、蓄熱粒子１８ｂとして、それ自体吸着
性のないアルミニウム粒子（粒子径０．１mm）を用いた
場合を示すものであり、破線は、吸着性を有するアルミ
ナ粒子（粒子径０．１mm）を用いた場合を示すものであ
る。この図から明らかなように、アルミニウム粒子を用
いた場合には、その付着率が活性炭の１０〜１５容量％
のときその吸着性能の向上率が最大となり、また、アル
ミナ粒子を用いた場合には、その付着率が活性炭の１５
〜２０容量％のとき吸着性能の向上率が最大で、しか
も、アルミニウム粒子を用いた場合よりも吸着性能が著
しく向上することがわかる。

【００１５】なお、上記実施の形態においては、活性炭
吸着体１８を円柱状のペレット形状としたものを示した
が、その吸着体１８は、表面に蓄熱粒子１８ｂをほぼ一
様に付着させることができるものであればよく、球形
等、任意の粒形状とすることができる。また、図示され
ているキャニスタＣは一例を示すものであって、本発明
に用いられるキャニスタがこれに限定されることはな
い。例えば、蒸発燃料の入口ポート５及び出口ポート６
を容器上底壁１ａの片側に寄せて配置するとともに、大
気取り入れ用の大気ポート１３もその上底壁１ａに設け
るようにし、ケース本体１の内部を、蓋体２との間に所
定の間隙を形成するような仕切壁により仕切って、その
キャニスタＣを実質的に細長なものとすることもでき
る。そのようにすれば、キャニスタ性能をより高めるこ
とができる。多孔板１６はメッシュ部材としてもよく、
かつ、上底壁１ａ側のものは省くこともできる。さら
に、蓋体２に大気取り入れ口を設ける場合にも、上述の
ように板状の蓋体２に大気ポート２ａを設ける代わり
に、蓋体２を、その下面のほぼ全面が開放されたものと
することもできる。

【００１６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、容器内に充填する吸着剤として、活性炭から
なる粒状の吸着母材の表面に、活性炭に比べて熱伝導率
が大きくかつ熱容量の大きな材料からなる蓄熱粒子をほ
ぼ一様に付着させた粒状の活性炭吸着体を用いるように
しているので、従来のようにその吸着体の製造時に活性
炭と蓄熱粒子との比重差に基づくばらつきや片寄りを生
じることがなくなり、その蓄熱粒子を容器内にほぼ均一
に分散させることができる。したがって、燃料吸着時に
おける活性炭の温度上昇、及び吸着燃料の離脱時におけ
る活性炭の温度低下を確実に抑制することができ、活性
炭の吸着性能及び離脱性能をともに高い状態に維持する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る蒸発燃料処理装置の一例を示す全
体構成図である。

【図２】その蒸発燃料処理装置に用いられる活性炭吸着
体の斜視図である。

【図３】その活性炭吸着体の製造工程を示す工程図であ
る。

【図４】その製造工程において用いられる蓄熱粒子付着
装置の概略側面図である。

【図５】本発明において用いられる活性炭吸着体により
吸着性能向上の状態を調べた実験結果を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

３容器５入口ポート７出口ポート９燃料タンク１０気化器１２吸気管１３大気ポート１８活性炭吸着体１８ａ吸着母材１８ｂ蓄熱粒子ＣキャニスタＳ吸着室

フロントページの続き (72)発明者山崎和美埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者原武志埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】活性炭を含む吸着剤を充填した容器を備
え、その容器内に蒸発燃料を導入することにより、その
蒸発燃料を前記吸着剤に吸着させるとともに、前記容器
内に空気を導入することにより、前記吸着剤に吸着した
燃料を離脱させるようにした蒸発燃料の処理装置におい
て；前記容器内に充填される吸着剤として、活性炭から
なる粒状の吸着母材の表面に、活性炭に比して熱伝導率
が大きくかつ熱容量の大きな材料からなる蓄熱粒子をほ
ぼ一様に付着させた粒状の活性炭吸着体が用いられてい
ることを特徴とする、蒸発燃料の処理装置。