WO2015093105A1 - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

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WO2015093105A1
WO2015093105A1 PCT/JP2014/073303 JP2014073303W WO2015093105A1 WO 2015093105 A1 WO2015093105 A1 WO 2015093105A1 JP 2014073303 W JP2014073303 W JP 2014073303W WO 2015093105 A1 WO2015093105 A1 WO 2015093105A1
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adsorption layer
volume
layer
adsorbing
port
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PCT/JP2014/073303
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順也 木本
孝典 秋山
浩司 高松
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愛三工業株式会社
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    • F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
    • F02M25/0854—Details of the absorption canister
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
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    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
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    • B60K15/03504—Fuel tanks characterised by venting means adapted to avoid loss of fuel or fuel vapour, e.g. with vapour recovery systems
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    • B60K2015/03514—Fuel tanks characterised by venting means adapted to avoid loss of fuel or fuel vapour, e.g. with vapour recovery systems with vapor recovery means

Definitions

  • the present invention relates to a fuel vapor processing apparatus.
  • an evaporative fuel processing device (hereinafter also referred to as a canister) that temporarily adsorbs fuel components in evaporative fuel has been used to prevent evaporative fuel from an automobile fuel tank or the like from being released into the atmosphere. ing.
  • a case 105 having a tank port 102, a purge port 103, and an atmospheric port 104 as shown in FIG. 6 is provided, and a main port communicating with the tank port 102 and the purge port 103 is provided in the case 105.
  • the chamber 106 and a sub chamber 107 communicating with the atmospheric port 104 are formed.
  • the main chamber 106 and the sub chamber 107 communicate with each other on the side opposite to the atmospheric port 104, and the main chamber 106 is filled with activated carbon.
  • a canister 101 provided with partition plates 121 and 122 is known between the third adsorption layer 113 and the fourth adsorption layer 114 (see, for example, Patent Document 1).
  • the volume of the fourth adsorption layer 114 is made smaller than that of the other adsorption layers 111, 112, 113, so that the blow-through to the atmosphere is reduced.
  • the volume of the fourth adsorption layer 114 is only set to 2.0% to 4.8% of the volume of the first adsorption layer 111. Even if the volume of the fourth adsorbing layer 114 is set to this volume, if the volume of the second adsorbing layer 112 and the third adsorbing layer 113 is too large or too small, there is a possibility that blow-through to the atmosphere may occur after purging. is there.
  • an object of the present invention is to provide an evaporative fuel processing device that reduces the escape of evaporative fuel components from the atmospheric port to the outside as compared with conventional canisters.
  • the present invention forms a passage through which a fluid can flow inside, forms a tank port and a purge port on one end side of the passage, and forms an air port on the other end side.
  • the evaporative fuel processing apparatus is provided with four adsorption layers filled with an adsorbent capable of adsorbing fuel components in the passage, In this passage, a main chamber provided with a main adsorption layer, and a sub chamber provided on the air port side of the main chamber, In the sub chamber, a first adsorbing layer, a second adsorbing layer, and a third adsorbing layer are provided in series in this order from the main adsorbing layer side, and a separating portion that separates the adjacent adsorbing layers is provided.
  • the volume of the first adsorption layer is 4.0% or more and 8.5% or less and the volume of the second adsorption layer is 1.2% or more and 3.0% or less with respect to the volume of the main adsorption layer.
  • the volume of the layer is 0.9% or more and 2.2% or less.
  • the volume of the second adsorption layer may be made smaller than the volume of the first adsorption layer, and the volume of the third adsorption layer may be made smaller than the volume of the second adsorption layer.
  • the total volume of the adsorption layer in the sub chamber may be made smaller than the total volume of the separated portions.
  • the volume of the separation portion in the sub chamber may be increased toward the atmosphere port side.
  • the separation distance between adjacent adsorbing layers may be formed so as to be longer as the separation portion is closer to the atmospheric port.
  • the adsorption layer located closest to the atmosphere port may be composed of activated carbon having a butane working capacity of 14.5 g / dL or more according to ASTM D5228.
  • the adsorption layer provided closest to the tank port may be composed of crushed coal.
  • the volume of the first adsorption layer is 4.0% or more and 8.5% or less
  • the volume of the second adsorption layer is 1.2% or more with respect to the volume of the main adsorption layer.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
  • the fuel vapor processing apparatus 1 of the present invention has a case 2, and a passage 3 through which fluid can flow is formed inside the case 2, and one end of the passage 3 in the case 2.
  • adsorption layers filled with an adsorbent capable of adsorbing the evaporated fuel component that is, the main adsorption layer 11, the first adsorption layer 12, the second adsorption layer 13, and the third adsorption layer 14 are arranged in series.
  • activated carbon was used as the adsorbent.
  • a main chamber 21 communicating with the tank port 4 and the purge port 5 and a sub chamber 22 communicating with the atmospheric port 6 are formed in the case 2, and the main chamber 21 and the sub chamber 22 are The gas is communicated by a space 23 formed in the case 2 on the side opposite to the atmosphere port 6 side, and when the gas flows in the passage 3, it is folded back in the space 23 and flows in a substantially U-shape.
  • the tank port 4 communicates with an upper air chamber of a fuel tank (not shown), and the purge port 5 is connected to an intake passage of the engine via a purge control valve (VSV) (not shown).
  • VSV purge control valve
  • the opening degree of the purge control valve is controlled by an electronic control unit (ECU), and purge control is performed based on the measured value of the A / F sensor or the like during engine operation.
  • ECU electronice control unit
  • the atmospheric port 6 communicates with the outside through a passage (not shown).
  • the main chamber 21 is filled with activated carbon as an adsorbent at a predetermined density to form the main adsorption layer 11, and the main adsorption layer 11 has the largest volume among the four adsorption layers 11, 12, 13, and 14. Is set.
  • activated carbon of the main adsorption layer 11 granulated coal or crushed coal can be used, but in this embodiment, crushed coal was used.
  • baffle plate 15 that extends from the inner surface of the case 2 to a part of the main adsorption layer 11 is provided.
  • the baffle plate 15 allows fluid flowing between the tank port 4 and the purge port 5 to flow through the main adsorption layer 11.
  • the main adsorption layer 11 is covered with a filter 16 made of a nonwoven fabric or the like on the tank port 4 side, and a filter 17 made of a nonwoven fabric or the like on the purge port 5 side. Further, a filter 18 made of urethane or the like covering the entire surface is provided on the side surface of the space 23 of the main adsorption layer 11, and a plate 19 having a large number of communication holes is provided below the filter 18. The plate 19 is biased toward the tank port 4 by a biasing means 20 such as a spring.
  • the first adsorbing layer 12 filled with activated carbon as an adsorbing material at a predetermined density is formed on the space 23 side of the sub chamber 22.
  • activated carbon granulated coal or crushed coal can be used. In this example, granulated coal was used.
  • a filter 26 made of urethane or the like covering the whole is provided on the space 23 side of the first adsorption layer 12.
  • a plate 27 having a large number of communication holes provided substantially uniformly over the entire surface is provided on the space 23 side of the filter 26, a plate 27 having a large number of communication holes provided substantially uniformly over the entire surface is provided.
  • the plate 27 is biased toward the atmosphere port 6 by a biasing member 28 such as a spring.
  • a space 23 is formed between the plates 19 and 27 and the lid plate 30 of the case 2, and the main adsorption layer 11 and the first adsorption layer 12 communicate with each other through the space 23.
  • a second adsorption layer 13 filled with activated carbon as an adsorbent at a predetermined density is formed on the atmosphere port 6 side of the first adsorption layer 12 in the sub chamber 22.
  • activated carbon granulated coal or crushed coal can be used. In this example, granulated coal was used.
  • a first separating portion 31 is provided that separates the adsorbing layers 12 and 13 by a predetermined distance L1. Yes.
  • Filters 35 and 36 made of urethane or the like are provided on the first adsorbing layer 12 side end and the second adsorbing layer 13 side end of the first separation portion 31.
  • a space forming member 37 that can separate the filters 35 and 36 by a predetermined distance is provided between the filters 35 and 36.
  • a third adsorption layer 14 filled with activated carbon as an adsorbent at a predetermined density is formed.
  • activated carbon granulated coal or crushed coal can be used.
  • high-performance activated carbon having a butane working capacity (BWC) of 14.5 g / dL or more according to ASTM D5228 was used.
  • a filter 34 made of a nonwoven fabric or the like covering the entire end surface is provided on the atmosphere port 6 side of the third adsorption layer 14.
  • a second separation portion 32 that separates the adsorption layers 13 and 14 by a predetermined distance L2 is provided. Yes.
  • Filters 38 and 39 made of urethane or the like are provided on the second adsorbing layer 13 side end and the third adsorbing layer 14 side end of the second separation portion 32.
  • a space forming member 40 capable of separating the filters 38 and 39 by a predetermined distance is provided between the filters 38 and 39.
  • the separating portions 31 and 32 only need to be able to separate adjacent adsorbing layers by a predetermined distance.
  • the separating portions 31 and 32 may be formed only by a filter such as urethane, or may be configured by only the space forming members 37 and 40. good.
  • the volume V1 of the first adsorption layer 12 is 4.0% to 8.5% and the volume V2 of the second adsorption layer 13 is 1.2% to 3.0% with respect to the volume V0 of the main adsorption layer 11.
  • the volume V3 of the 3rd adsorption layer 14 is set to 0.9% or more and 2.2% or less. If the volume of any of the adsorbing layers 12, 13, 14 is larger than the above range, the remaining amount of the evaporated fuel component in the adsorbing layer increases after purging, and the evaporative fuel component leaks downstream from the adsorbing layer. The amount increases, the amount of blow-through to the atmosphere increases, and the blow-through performance deteriorates.
  • any of the adsorption layers 12, 13, and 14 is made smaller than the above range, sufficient adsorption performance for the evaporated fuel component cannot be obtained in the adsorption layer, and there is a large amount of blow-through to the atmosphere. Will get worse.
  • the volume V2 of the second adsorption layer 13 is smaller than the volume V1 of the first adsorption layer 12, and the volume V3 of the third adsorption layer 14 is smaller than the volume V2 of the second adsorption layer 13. Is set. That is, the volume of the adsorption layer in the sub chamber 22 is set to be smaller as the adsorption layer on the atmosphere port 6 side.
  • volume V5 of the second separation portion 32 is set larger than the volume V4 of the first separation portion 31. That is, the volume of the separation portion in the sub chamber 22 is set so as to increase as the separation portion is closer to the atmosphere port 6 side.
  • the total volume (V1 + V2 + V3) of the adsorption layers 12, 13, and 14 in the sub chamber 22 is set to be smaller than the total volume (V4 + V5) of the separation portions 31 and 32 in the sub chamber 22.
  • the separation distance L2 between the second adsorption layer 13 and the third adsorption layer 14 is set longer than the separation distance L1 between the first adsorption layer 12 and the second adsorption layer 13. That is, in the sub chamber 2, the separation distance between adjacent adsorbing layers is formed to be longer as the separation portion is closer to the atmospheric port 6.
  • the first adsorbing layer 12, the second adsorbing layer 13, and the third adsorbing layer 14 are arbitrarily set such that the cross-sectional areas orthogonal to the axes thereof are all the same. It is preferable to reduce the area.
  • the gas containing the evaporated fuel that has flowed into the evaporated fuel processing apparatus 1 from the tank port 4 is adsorbed by the adsorbent in each of the adsorbing layers 11 to 14, and then the atmosphere is output from the atmospheric port 6 to the atmosphere. Is released.
  • the purge control valve is opened by the electronic control unit (ECU), and the air sucked into the evaporated fuel processing apparatus 1 from the atmospheric port by the negative pressure in the intake passage is Flows in the reverse direction and is supplied from the purge port 5 to the intake passage of the engine.
  • the fuel component adsorbed by the adsorbent in each of the adsorbing layers 11 to 14 is desorbed and supplied to the engine together with air.
  • the evaporative fuel treatment device 1 is connected to the gasoline tank, and the blow-by amount is measured by changing the temperature so as to simulate the change in the outside air temperature.
  • the blow-by amount is derived by detecting the HC concentration discharged from the atmospheric port 6 and converting it to weight.
  • the amount of blow-through was measured by changing the volume of each of the adsorption layers 11 to 14 with 25 mg as a reference value.
  • the volume V1 of the first adsorption layer 12 is 6.6%
  • the volume V2 of the second adsorption layer 13 is 2.2%
  • the volume V3 of the third adsorption layer 14 is In the case of 1.1%, the blow-by amount was 19 mg, which was below the reference value.
  • the volume V1 of the first adsorption layer 12 is 7.0%
  • the volume V2 of the second adsorption layer 13 is 2.3%
  • the volume V3 of the third adsorption layer 14 is When 1.2%, the blow-through amount was 23 mg, which was below the reference value.
  • the volume V1 of the first adsorption layer 12 is set to 4.0%
  • the volume V2 of the second adsorption layer 13 is set to 1.3%
  • the volume V3 of the third adsorption layer 14 is set.
  • the blow-through amount was 17 mg, which was below the reference value.
  • the volume V1 of the first adsorption layer 12 is 4.0% or more and 8.5% or less
  • the volume V2 of the second adsorption layer 13 is 1.2% or more.
  • the volume V3 of the third adsorption layer 14 is 0.9% or more and 2.2% or less to 3.0% or less, the value is below the reference value.
  • the volume V1 of the first adsorption layer 12 is 10.0%
  • the volume V2 of the second adsorption layer 13 is 1.3%
  • the volume of the third adsorption layer 14 is.
  • V3 was set to 0.4%
  • the blow-through amount was 90 mg, which greatly exceeded the reference value.
  • the volume V1 of the first adsorption layer 12 is set to 5.0%
  • the volume V2 of the second adsorption layer 13 is set to 1.4%
  • V3 was set to 0.5%
  • the blow-through amount was 110 mg, which greatly exceeded the reference value.
  • the volume V1 of the first adsorption layer 12 is 4.0% or more and 8.5% or less
  • the volume V2 of the second adsorption layer 13 is 1.2% or more.
  • the volume V3 of the third adsorption layer 14 is not less than 3.0% and not more than 0.9% and not more than 2.2%, at least one of the adsorption layers 12, 13, 14 is not satisfied The blow-through amount greatly exceeded the reference value.
  • the evaporative fuel processing apparatus 1 of the present invention has the following structure and configuration, and thus provides the following operations and effects.
  • the volume V1 of the first adsorption layer 12 is 4.0% to 8.5% and the volume V2 of the second adsorption layer 13 is 1.2% to 3.0% with respect to the volume V0 of the main adsorption layer 11.
  • the volume V3 of the third adsorption layer 14 is 0.9% or more and 2.2% or less, the volume of each adsorption layer can be optimized, and the desorption performance is higher than that of the conventional canister 101. It can be improved, and the blow-through to the atmosphere can be further reduced and the blow-through performance can be improved.
  • the volume of the adsorption layer in the sub chamber 22 is made smaller as the adsorption layer closer to the atmosphere port 6 side, the remaining amount of the fuel component is further reduced in the adsorption layer closer to the atmosphere port 6 after the purge. It is possible to further reduce the blow-through to the atmosphere and improve the blow-through performance.
  • the vaporized fuel component is desorbed in the adsorbing layer. Since the residence time of the gas whose temperature has decreased in the separated portion can be made longer than that of the conventional canister 101, the temperature increase (recovery) amount of the gas that has decreased due to desorption increases. Thereby, the temperature of the gas flowing into the adsorption layer located on the tank port 4 side of the adsorption layer can be made higher than that of the conventional canister 101, and the desorption performance of the evaporated fuel component of the adsorbent can be kept high. Can do. Thereby, the remaining amount of the fuel component in the evaporated fuel processing apparatus 1 after purging can be reduced as compared with the conventional canister 101, the amount of blow-through to the atmosphere can be reduced, and the blow-through performance can be improved.
  • the separation portion close to the atmospheric port 6 the desorption performance of the evaporative fuel treatment apparatus 1 can be improved by increasing the residence time of the gas and increasing the amount of increase in the temperature of the gas that has decreased due to desorption of the evaporative fuel component during purging.
  • the U-shaped passage 3 that is folded once in the space 23 is formed in the case 2, but for example, as shown in FIG. It is good.
  • the structure of the main chamber 21 of the second embodiment is the same as that of the main chamber 21 of the first embodiment.
  • the sub chamber 42 of the second embodiment is formed in a U-shape that is folded back in the space 43, one end of the sub chamber 42 communicates with the space 23, and the atmospheric port 6 is provided at the other end.
  • the first adsorbing layer 12 and the second adsorbing layer 13 similar to those in the first embodiment are provided between the spaces 23 and 43 in the sub chamber 42, and the first adsorbing layer 12 and the second adsorbing layer 13 are provided between the first adsorbing layer 12 and the second adsorbing layer 13.
  • a separation portion 31 is provided.
  • a third adsorption layer 14 similar to the third adsorption layer 14 of the first embodiment is provided on the atmosphere port 6 side of the space 43.
  • a second separation portion 32 is provided between the third adsorption layer 14 and the second adsorption layer 13.
  • Example 2 The mutual relationship between the adsorption layers 11, 12, 13, and 14 and the separation portions 31 and 32 is set in the same manner as in the first embodiment.
  • the distance corresponding to the separation distance L ⁇ b> 2 between the second adsorption layer 13 and the third adsorption layer 14 in Example 1 is the distance between the end surface of the second adsorption layer 13 on the atmosphere port 6 side and the third adsorption layer 14. This is the axial distance from the tank port 4 side end surface. That is, as shown in FIG. 2, the distance L2 ′ between the end face on the atmosphere port 6 side of the second adsorption layer 13 and the end face on the tank port 5 side of the space 43, the end face on the atmosphere port 6 side of the space 43, and the third adsorption layer 14. (L2 ′ + L2 ′′) with the distance L2 ′′ from the tank port 4 side end surface.
  • the passage in the case 2 may have a shape different from the passages 3 and 41 of the first and second embodiments. For example, as shown in FIG. It is good.
  • the structure of the main chamber 21 of the third embodiment is the same as that of the main chamber 21 of the first embodiment.
  • the sub chamber 52 of the third embodiment is formed in an N-shape that folds twice in the spaces 53 and 54, one end of the sub chamber 52 communicates with the space 23, and the air port 6 is provided at the other end.
  • the first adsorbing layer 12 and the second adsorbing layer 13 are provided between the spaces 23 and 53 in the sub chamber 52, and the first adsorbing layer 12 and the second adsorbing layer 13 are provided between the first adsorbing layer 12 and the second adsorbing layer 13, respectively.
  • One separating portion 31 is provided.
  • a third adsorption layer 14 similar to the third adsorption layer 14 of the second embodiment is provided between the spaces 53 and 54.
  • a second separation portion 32 is provided between the third adsorption layer 14 and the second adsorption layer 13.
  • the mutual relationship between the adsorption layers 11, 12, 13, 14 and the separating portions 31, 32 is set in the same manner as in the second embodiment.
  • the passage 3 in the case 2 is formed in a U-shape that folds once in the space 23. For example, as shown in FIG. May be.
  • Example 4 is an evaporative fuel processing apparatus in which a main chamber 21 and a sub chamber 22 are arranged in a straight line without being folded back in a space, for example, as shown in FIG.
  • a sub chamber having a separation portion for separating three adsorbing layers and the adsorbing layers adjacent to each other is provided on the air port 6 side of the main adsorbing layer 11.
  • the mutual relationship between the adsorption layers 11, 12, 13, and 14 and the separation portions 31 and 32 is set in the same manner as in the first embodiment.
  • FIG. 5 shows a fifth embodiment according to the present invention.
  • the evaporative fuel processing device 61 of the fifth embodiment has a main body canister 62 and a sub-canister 63, and the main body canister 62 and the sub-canister 63 are communicated by a communication pipe 64.
  • the main chamber 21 and the first sub chamber 65 are formed in the same manner as in the first embodiment.
  • the main adsorption layer 11 is formed in the main chamber 21, and the first sub chamber 65 is formed in the first sub chamber 65.
  • the same 1st adsorption layer 12 and the 2nd adsorption layer 13 are provided, and the 1st separation part 31 is provided between the 1st adsorption layer 12 and the 2nd adsorption layer 13.
  • the second sub chamber 66 is formed in the sub canister 63, and the third adsorption layer 14 similar to that of the first embodiment is provided in the second sub chamber 66.
  • a second separation portion 67 is formed between the second adsorption layer 13 and the third adsorption layer 14 across the first sub chamber 65 and the second sub chamber 66.
  • the sub chamber of the first embodiment corresponds to the first sub chamber 65 in the main body canister 62 and the second sub chamber 66 in the sub canister 63.
  • the mutual relationship between the adsorption layers 11, 12, 13, and 14 and the separation portions 31 and 32 is set in the same manner as in the first embodiment.
  • the volume of the second separation portion 67 is the distance of the space excluding the communication pipe 64 or the residence time because the flow velocity increases in that part of the communication pipe 64 having a small flow path cross-sectional area and the residence time becomes short.
  • the distance L2 between the second adsorption layer 13 and the third adsorption layer 14 in Example 1 corresponds to L3 + L4 in FIG.
  • the shape of the entire evaporative fuel processing apparatus, the shape and arrangement of the adsorbing layer, the separating portion, the space, etc. are the same as in the first embodiment in the mutual relationship between the adsorbing layers 11, 12, 13, 14 and the separating portions 31, 32. As long as it is set, it can be arbitrarily set in addition to the above embodiment.

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Abstract

蒸発燃料処理装置において、内部に流体が流通できる通路（３）を形成し、通路（３）には、主吸着層（１１）を設けた主室（２１）と、主室（２１）の大気ポート（６）側に副室（２２）を設け、副室（２２）には、主吸着層（１１）側から順に第１吸着層（１２）、第２吸着層（１３）、第３吸着層（１４）を直列に設け、この隣り合う吸着層を離間させる離間部（３１，３２）を設け、主吸着層（１１）の容積に対して、第１吸着層（１２）の容積を４．０％以上８．５％以下とし、第２吸着層（１３）の容積を１．２％以上３．０％以下とし、第３吸着層（１４）の容積を０．９％以上２．２％以下として、大気ポートから大気へ放出される蒸発燃料の吹き抜け量を低く抑えた。

Description

蒸発燃料処理装置
　本発明は、蒸発燃料処理装置に関する。
　従来、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、蒸発燃料中の燃料成分を一時的に吸着する蒸発燃料処理装置（以下、キャニスタともいう）が用いられている。
　このようなキャニスタとして、図６に示すような、タンクポート１０２とパージポート１０３と大気ポート１０４を形成したケース１０５を有し、該ケース１０５内にタンクポート１０２とパージポート１０３とに連通する主室１０６と、大気ポート１０４に連通する副室１０７を形成し、主室１０６と副室１０７とは大気ポート１０４と反対側部で連通し、主室１０６内に活性炭を充填した第１吸着層１１１を形成し、副室１０７内に活性炭を充填した第２吸着層１１２、第３吸着層１１３、第４吸着層１１４を直列に設け、第２吸着層１１２と第３吸着層１１３の間、第３吸着層１１３と第４吸着層１１４の間には、仕切り板１２１、１２２を設けたキャニスタ１０１が知られている（例えば、特許文献１参照）。
　このキャニスタ１０１では、第４吸着層１１４の容積を他の吸着層１１１,１１２,１１３より小さくしたことにより、大気への吹き抜けを低減したものである。
特開２００２－２３５６１０号公報
　従来技術のキャニスタ１０１では、第４吸着層１１４の容積は第１吸着層１１１の容積の２．０％～４．８％に設定されているのみである。第４吸着層１１４の容積をこの容積に設定しても、第２吸着層１１２、第３吸着層１１３の容積が大きすぎたり小さすぎる場合には、パージ後に、大気への吹き抜けが生じる恐れがある。
　そこで、本発明は、従来のキャニスタよりも大気ポートから外部への蒸発燃料成分の吹き抜けを低減する蒸発燃料処理装置を提供することを目的とするものである。
　上記の課題を解決するために、本発明は、内部に流体が流通できる通路を形成し、該通路の一端側にはタンクポート及びパージポートを形成し、その他端側には大気ポートを形成し、通路内には、燃料成分を吸着できる吸着材を充填した吸着層を４つ設けた蒸発燃料処理装置であって、
　この通路には、主吸着層を設けた主室と、該主室の大気ポート側に副室を設け、
　副室には、主吸着層側から順に第１吸着層、第２吸着層、第３吸着層を直列に設け、この隣り合う吸着層を離間させる離間部を設け、
　主吸着層の容積に対して、第１吸着層の容積を４．０％以上８．５％以下とし、第２吸着層の容積を１．２％以上３．０％以下とし、第３吸着層の容積を０．９％以上２．２％以下としたことを特徴とするものである。
　本発明において、第１吸着層の容積より第２吸着層の容積を小さくし、第２吸着層の容積より第３吸着層の容積を小さくしてもよい。
　本発明では、副室において吸着層の容積の合計を離間部の容積の合計よりも小さくしてもよい。
　本発明では、副室において離間部の容積を大気ポート側ほど大きくしてもよい。
　本発明において、隣り合う吸着層の離間距離を大気ポートに近い離間部ほど長くなるように形成してもよい。
　本発明では、副室において、最も大気ポート側に位置する吸着層をＡＳＴＭ　Ｄ５２２８によるブタンワーキングキャパシティーが１４．５ｇ／ｄL以上の活性炭で構成してもよい。
　本発明では、蒸発燃料処理装置において、最もタンクポート側に設けた吸着層を破砕炭で構成してもよい。
　本発明は吸着層を４つ設け、主吸着層の容積に対して、第１吸着層の容積を４．０％以上８．５％以下とし、第２吸着層の容積を１．２％以上３．０％以下とし、第３吸着層の容積を０．９％以上２．２％以下としたことにより、従来のキャニスタ１０１よりも脱離性能を向上させることができ、大気への吹き抜けをより低減し、吹き抜け性能を向上できる。
本発明の実施例１に係る蒸発燃料処理装置を説明するための概略図。 本発明の実施例２に係る蒸発燃料処理装置を説明するための概略図。 本発明の実施例３に係る蒸発燃料処理装置を説明するための概略図。 本発明の実施例４に係る蒸発燃料処理装置を説明するための概略図。 本発明の実施例５に係る蒸発燃料処理装置を説明するための概略図。 従来の蒸発燃料処理装置を示す概略構成断面図。
　本発明を実施するための形態を図に基づいて説明する。
［実施例１］
　図１は、本発明の実施例１を示す。
　本発明の蒸発燃料処理装置１は、図１に示すように、ケース２を有し、該ケース２の内部には流体が流通できる通路３が形成され、ケース２における通路３の一端側端部にはタンクポート４とパージポート５が、他端側端部には大気ポート６が形成されている。
　通路３には、蒸発燃料成分を吸着できる吸着材が充填された４つの吸着層、すなわち、主吸着層１１，第１吸着層１２，第２吸着層１３，第３吸着層１４が直列に配置されている。本実施例では吸着材として活性炭を用いた。
　ケース２内には、図１に示すように、タンクポート４とパージポート５に連通する主室２１と、大気ポート６に連通する副室２２が形成され、主室２１と副室２２は、大気ポート６側と反対側のケース２内に形成された空間２３により連通し、気体が通路３内を流れる際には、空間２３で折り返して略Ｕ字状に流れるようになっている。
　タンクポート４は図示しない燃料タンクの上部気室に連通し、パージポート５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へ接続されている。この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。前記大気ポート６は図示しない通路を介して外部と連通している。
　主室２１内には、吸着材である活性炭が所定密度で充填されて主吸着層１１が形成され、主吸着層１１は、４つの吸着層１１，１２，１３，１４のうち最も容積が大きく設定されている。主吸着層１１の活性炭としては、造粒炭や破砕炭を用いることができるが、本実施例においては破砕炭を用いた。
　ケース２におけるタンクポート４とパージポート５との間には、ケース２における内側面から前記主吸着層１１の一部にまで達する邪魔板１５が設けられている。邪魔板１５により、タンクポート４とパージポート５間を流れる流体が主吸着層１１を通って流通するようになっている。
　主吸着層１１は、そのタンクポート４側を不織布等からなるフィルタ１６で、パージポート５側は不織布等からなるフィルタ１７で夫々覆われている。また、主吸着層１１の空間２３側面にはその面全体を覆うウレタン等からなるフィルタ１８が設けられ、フィルタ１８の下側には多数の連通穴を有するプレート１９が設けられている。プレート１９はスプリング等の付勢手段２０によりタンクポート４側へ付勢されている。
　副室２２の空間２３側には吸着材である活性炭が所定密度で充填された第１吸着層１２が形成されている。この活性炭としては造粒炭や破砕炭を用いることができるが、本実施例においては造粒炭を用いた。
　第１吸着層１２の空間２３側にはその全体を覆うウレタン等からなるフィルタ２６が設けられている。フィルタ２６の空間２３側には多数の連通穴を全面に略均等に設けたプレート２７が設けられている。プレート２７はスプリング等の付勢部材２８により大気ポート６側へ付勢されている。
　プレート１９，２７とケース２の蓋板３０との間に空間２３が形成され、空間２３により主吸着層１１と第１吸着層１２とが連通している。
　副室２２における第１吸着層１２の大気ポート６側には吸着材である活性炭を所定密度で充填した第２吸着層１３が形成されている。この活性炭としては造粒炭や破砕炭を用いることができるが、本実施例においては造粒炭を用いた。
　第１吸着層１２の大気ポート６側端面と第２吸着層１３の空間２３側端面との間には、吸着層１２と１３とを所定距離Ｌ１で離間させる第１離間部３１が設けられている。
　第１離間部３１の第１吸着層１２側端部と第２吸着層１３側端部には、その全体を覆うウレタン等からなるフィルタ３５，３６が設けられている。このフィルタ３５と３６の間には、フィルタ３５，３６を所定距離、離間することができる空間形成部材３７が設けられている。
　副室２２における第２吸着層１３の大気ポート６側には、吸着材である活性炭を所定密度で充填された第３吸着層１４が形成されている。この活性炭としては造粒炭や破砕炭を用いることができるが、本実施例においてはＡＳＴＭ　Ｄ５２２８によるブタンワーキングキャパシティー（ＢＷＣ）が、１４．５ｇ／ｄＬ以上の高性能活性炭を用いた。第３吸着層１４の大気ポート６側にはその端面全体を覆う不織布等からなるフィルタ３４が設けられている。
　第２吸着層１３の大気ポート６側端面と第３吸着層１４の空間２３側端面との間には、吸着層１３と１４とを所定距離Ｌ２で離間させる第２離間部３２が設けられている。
　第２離間部３２の第２吸着層１３側端部と第３吸着層１４側端部には、その全体を覆うウレタン等からなるフィルタ３８，３９が設けられている。このフィルタ３８と３９の間には、フィルタ３８，３９を所定距離で離間することができる空間形成部材４０が設けられている。
　離間部３１，３２には吸着材は設けられていない。
　なお、離間部３１，３２は、隣り合う吸着層が所定距離離間することができればよく、例えば、ウレタン等のフィルタのみで形成してもよいし、空間形成部材３７、４０のみで構成しても良い。
　主吸着層１１の容積Ｖ０に対して、第１吸着層１２の容積Ｖ１は４．０％以上８．５％以下に、第２吸着層１３の容積Ｖ２は１．２％以上３．０％以下に、第３吸着層１４の容積Ｖ３は０．９％以上２．２％以下に設定されている。何れかの吸着層１２，１３，１４の容積を上記範囲より大きくすると、パージ後においてその吸着層での蒸発燃料成分の残存量が多くなり、その吸着層から下流側への蒸発燃料成分の漏れ量が多くなり、大気への吹き抜け量が多く、吹き抜け性能が悪化してしまう。また、何れかの吸着層１２，１３，１４の容積を上記範囲より小さくすると、その吸着層において蒸発燃料成分に対する十分な吸着性能を得ることが出来ず、大気への吹き抜け量が多く、吹き抜け性能が悪化してしまう。
　また、第１吸着層１２の容積Ｖ１よりも第２吸着層１３の容積Ｖ２の方が小さく、第２吸着層１３の容積Ｖ２よりも第３吸着層１４の容積Ｖ３の方が小さくなるように設定されている。すなわち、副室２２内の吸着層の容積は大気ポート６側の吸着層ほど小さくなるように設定されている。
　また、第１離間部３１の容積Ｖ４よりも第２離間部３２の容積Ｖ５の方が大きく設定されている。すなわち、副室２２内の離間部の容積は大気ポート６側に近い離間部ほど大きくなるように設定されている。
　また、副室２２内の吸着層１２，１３，１４の容積の合計（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３）は、副室２２内の離間部３１，３２の容積の合計（Ｖ４＋Ｖ５）よりも小さくなるように設定されている。
　また、第１吸着層１２と第２吸着層１３との離間距離Ｌ１よりも、第２吸着層１３と第３吸着層１４との離間距離Ｌ２の方が長く設定されている。すなわち、副室２において、隣り合う吸着層の離間距離を、大気ポート６に近い離間部ほど長くなるように形成されている。
　第１吸着層１２と第２吸着層１３と第３吸着層１４における、その軸と直交する断面積は全て同じにする等任意に設定するが、大気ポート６側の吸着層ほど吸着層の断面積を小さくすることが好ましい。
　上記の構成により、タンクポート４から蒸発燃料処理装置１内へ流入した蒸発燃料を含有する気体は、各吸着層１１～１４内の吸着材で燃料成分が吸着された後、大気ポート６から大気へと放出される。
　一方、エンジン運転中のパージ制御の際、電子制御ユニット（ＥＣＵ）よりパージ制御弁が開放され、吸気通路内の負圧により大気ポートから蒸発燃料処理装置１内に吸入された空気は、上記とは逆方向に流れてパージポート５からエンジンの吸気通路へ供給される。その際、各吸着層１１～１４内の吸着材に吸着されていた燃料成分が脱離し、空気と共にエンジンへ供給される。
　次に、蒸発燃料処理装置１における吹き抜け量の測定方法を説明する。
　まず、タンクポート４から蒸発燃料処理装置１内に蒸発したガソリン成分を所定量流入させた後に、吸着材における蒸発燃料成分の吸着・脱離が安定するまで長時間放置し、パージを行った後に所定時間放置する。次に、ブタンをタンクポート４から蒸発燃料処理装置１内に流入させて吸着材に吸着させた後に、吸着材の温度が一定になるまで放置し、その後パージを行い半日放置する。次に、ガソリンタンクに蒸発燃料処理装置１を接続し、外気温度変化を模擬するように温度を変化させて吹き抜け量を測定する。吹き抜け量は大気ポート６から排出されるＨＣ濃度を検出し、それを重量に換算して導き出したものである。
　この吹き抜け量として２５ｍｇを基準値とし、各吸着層１１～１４の容積を変化させて吹き抜け量の測定を行った。
　主吸着層１１の容積Ｖ０に対して、第１吸着層１２の容積Ｖ１を６．６％に、第２吸着層１３の容積Ｖ２を２．２％に、第３吸着層１４の容積Ｖ３を１．１％とした場合、吹き抜け量が１９ｍｇとなり、基準値以下となった。
　主吸着層１１の容積Ｖ０に対して、第１吸着層１２の容積Ｖ１を７．０％に、第２吸着層１３の容積Ｖ２を２．３％に、第３吸着層１４の容積Ｖ３を１．２％とした場合、吹き抜け量が２３ｍｇとなり、基準値以下となった。
　主吸着層１１の容積Ｖ０に対して、第１吸着層１２の容積Ｖ１を４．０％に、第２吸着層１３の容積Ｖ２を１．３％に、第３吸着層１４の容積Ｖ３を１．０％とした場合、吹き抜け量が１７ｍｇとなり、基準値以下となった。
　このように、主吸着層１１の容積Ｖ０に対して、第１吸着層１２の容積Ｖ１を４．０％以上８．５％以下に、第２吸着層１３の容積Ｖ２を１．２％以上３．０％以下に、第３吸着層１４の容積Ｖ３を０．９％以上２．２％以下とした場合には基準値以下となった。
　一方、主吸着層１１の容積Ｖ０に対して、第１吸着層１２の容積Ｖ１を１０．０％に、第２吸着層１３の容積Ｖ２を１．３％に、第３吸着層１４の容積Ｖ３を０．４％とした場合、吹き抜け量が９０ｍｇとなり、基準値を大きく超えてしまった。
　また、主吸着層１１の容積Ｖ０に対して、第１吸着層１２の容積Ｖ１を５．０％に、第２吸着層１３の容積Ｖ２を１．４％に、第３吸着層１４の容積Ｖ３を０．５％とした場合、吹き抜け量が１１０ｍｇとなり、基準値を大きく超えてしまった。
　このように、主吸着層１１の容積Ｖ０に対して、第１吸着層１２の容積Ｖ１を４．０％以上８．５％以下に、第２吸着層１３の容積Ｖ２を１．２％以上３．０％以下に、第３吸着層１４の容積Ｖ３は０．９％以上２．２％以下とする条件のうち、吸着層１２，１３，１４の少なくとも一つの吸着層において満たさなかった場合には、吹き抜け量が基準値を大きく超えてしまった。
　本発明の蒸発燃料処理装置１は上記構造・構成を有することにより、以下の作用・効果を奏する。
　主吸着層１１の容積Ｖ０に対して、第１吸着層１２の容積Ｖ１を４．０％以上８．５％以下に、第２吸着層１３の容積Ｖ２を１．２％以上３．０％以下に、第３吸着層１４の容積Ｖ３を０．９％以上２．２％以下としたことにより、各吸着層の容積を最適化することが出来、従来のキャニスタ１０１よりも脱離性能を向上させることができ、大気への吹き抜けをより低減し吹き抜け性能を向上できる。
　更に、副室２２内の吸着層の容積を大気ポート６側に近い吸着層ほど小さくなるようにした場合、パージ後において、大気ポート６側に近い吸着層ほど燃料成分の残存量をより低減することができ、大気への吹き抜けをより低減し、吹き抜け性能を向上できる。
　副室２２内の吸着層１２，１３，１４の容積の合計（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３）を離間部３１，３２の容積の合計（Ｖ４＋Ｖ５）よりも小さくしたことにより、吸着層において、蒸発燃料成分の脱離により温度が低下した気体の離間部内における滞留時間を従来のキャニスタ１０１よりも長くすることができるため、脱離による低下した気体の温度上昇（回復）量が多くなる。これにより、その吸着層のタンクポート４側に位置する吸着層に流入する気体の温度を従来のキャニスタ１０１よりも高くすることができ、その吸着材の蒸発燃料成分の脱離性能を高く保つことができる。これにより、パージ後の蒸発燃料処理装置１内の燃料成分の残存量を従来のキャニスタ１０１よりも減少させて、大気への吹き抜け量を低減し吹き抜け性能を向上できる。
　また、第１吸着層１２と第２吸着層１３との離間距離Ｌ１よりも、第２吸着層１３と第３吸着層１４との離間距離Ｌ２を長くしたことにより、大気ポート６に近い離間部での滞留時間を長くし、パージの際に蒸発燃料成分の脱離により低下した気体の温度の上昇量を多くし、蒸発燃料処理装置１の脱離性能を向上させることができる。
［実施例２］
　実施例１においては、ケース２内に空間２３で１回折り返すＵ字状の通路３を形成したが、例えば図２に示すように、ケース２内に２回折り返すＮ字状に形成した通路４１としてもよい。
　本実施例２の主室２１の構造は実施例１の主室２１と同様である。本実施例２の副室４２は空間４３において折り返すＵ字状に形成され、副室４２の一端は空間２３に連通し、他端には大気ポート６が設けられている。
　副室４２における空間２３と４３の間には実施例１と同様の第１吸着層１２、第２吸着層１３が設けられ、第１吸着層１２と第２吸着層１３の間には第１離間部３１が設けられている。また、空間４３の大気ポート６側には実施例１の第３吸着層１４と同様の第３吸着層１４が設けられている。第３吸着層１４と第２吸着層１３との間には第２離間部３２が設けられている。
　吸着層１１，１２，１３，１４と離間部３１，３２の相互の関係は実施例１と同様に設定されている。実施例１における第２吸着層１３と第３吸着層１４との離間距離Ｌ２に相当する距離は、実施例２においては、第２吸着層１３の大気ポート６側端面と第３吸着層１４のタンクポート４側端面との軸方向の離間距離である。すなわち、図２に示すように、第２吸着層１３の大気ポート６側端面と空間４３のタンクポート５側端面との距離Ｌ２'と、空間４３の大気ポート６側端面と第３吸着層１４のタンクポート４側端面との距離Ｌ２"との合計（Ｌ２'＋Ｌ２"）である。
　その他の部材は実施例１と同様であるので、実施例１と同様の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
　本実施例２においても、実施例１と同様の作用・効果を奏する。
［実施例３］
　更に、ケース２内の通路は実施例１、２の通路３、４１とは別の形状としてもよく、例えば図３に示すように、ケース２内において３回折り返すＷ字状に形成した通路５１としてもよい。
　本実施例３の主室２１の構造は実施例１の主室２１と同様である。本実施例３の副室５２は空間５３、５４において２回折り返すＮ字状に形成され、副室５２の一端は空間２３に連通し、他端には大気ポート６が設けられている。
　副室５２における空間２３と５３の間には、実施例１と同様の第１吸着層１２、第２吸着層１３が設けられ、第１吸着層１２と第２吸着層１３の間には第１離間部３１が設けられている。また、空間５３と５４の間には実施例２の第３吸着層１４と同様の第３吸着層１４が設けられている。第３吸着層１４と第２吸着層１３との間には第２離間部３２が設けられている。
　吸着層１１，１２，１３，１４と離間部３１，３２の相互の関係は、前記実施例２と同様に設定されている。
　その他の部材は、実施例１，２と同様であるので、上記と同様の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
　本実施例３においても、実施例１，２と同様の作用・効果を奏する。
［実施例４］
　実施例１においては、ケース２内の通路３を空間２３で１回折り返すＵ字状に形成したが、例えば、図４に示すように、ケース内の通路を折り返しのないＩ字状に形成してもよい。
　本実施例４は、例えば図４に示すように、主室２１と副室２２とが、空間で折り返すことなく、直線状に配列された蒸発燃料処理装置である。
　本実施例４においても、３つの吸着層とこの隣り合う吸着層を離間させる離間部を有する副室が、主吸着層１１の大気ポート６側に設けられている。
　吸着層１１，１２，１３，１４と離間部３１，３２の相互の関係は実施例１と同様に設定されている。
　その他の部材は実施例１と同様であるので、上記と同様の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
　本実施例４においても、実施例１と同様の作用・効果を奏する。
［実施例５］
　図５は本発明に係る実施例５を示す。
　本実施例５の蒸発燃料処理装置６１は、本体キャニスタ６２と、サブキャニスタ６３とを有し、本体キャニスタ６２とサブキャニスタ６３とは連通管６４により連通されている。
　本体キャニスタ６２内には、実施例１と同様に主室２１と第１副室６５が形成され、主室２１内には主吸着層１１が、第１副室６５内には実施例１と同様の第１吸着層１２、第２吸着層１３が設けられ、第１吸着層１２と第２吸着層１３の間には第１離間部３１が設けられている。
　また、サブキャニスタ６３内には第２副室６６が形成され、第２副室６６内には実施例１と同様の第３吸着層１４が設けられている。第２吸着層１３と第３吸着層１４との間には、第１副室６５と第２副室６６に亘って第２離間部６７が形成されている。
　実施例１の副室とは、本体キャニスタ６２内の第１副室６５とサブキャニスタ６３内の第２副室６６が該当する。
　吸着層１１，１２，１３，１４と離間部３１，３２の相互の関係は実施例１と同様に設定されている。この相互の関係において、第２離間部６７の容積は、流路断面積の小さい連通管６４ではその部分で流速が増して滞留時間は短くなるため、この連通管６４を除いた空間の距離又は容積を用いて実施例１の相互の関係が成立するように、吸着層１１，１２，１３，１４と離間部３１，６７を形成することが好ましい。例えば、実施例１における第２吸着層１３と第３吸着層１４との離間距離Ｌ２は図５のＬ３＋Ｌ４が該当する。
　その他の部材は実施例１と同様であるので、上記と同様の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
　本実施例５においても、実施例１と同様の作用・効果を奏する。
［その他の実施例］
　蒸発燃料処理装置全体の形状や、吸着層、離間部、空間等の形状、配列等は、吸着層１１，１２，１３，１４と離間部３１，３２の相互の関係が実施例１と同様に設定されていれば、上記実施例以外にも任意に設定することができる。
　１，６１　蒸発燃料処理装置
　３，４１，５１　通路
　４　タンクポート
　５　パージポート
　６　大気ポート
　１１，１２，１３，１４　吸着層
　２２，４２，５２，６５，６６　副室
　３１，３２,６７　離間部
 
 

Claims (7)

  1. 　内部に流体が流通できる通路を形成し、該通路の一端側にはタンクポート及びパージポートを形成し、前記通路の他端側には大気ポートを形成し、前記通路内には、燃料成分を吸着できる吸着材を充填した吸着層を４つ設けた蒸発燃料処理装置であって、
    　前記通路には、主吸着層を設けた主室と、該主室の大気ポート側に副室を設け、
    　前記副室には、前記主吸着層側から順に第１吸着層、第２吸着層、第３吸着層を直列に設け、この隣り合う吸着層を離間させる離間部を設け、
    　前記主吸着層の容積に対して、前記第１吸着層の容積を４．０％以上８．５％以下とし、前記第２吸着層の容積を１．２％以上３．０％以下とし、前記第３吸着層の容積を０．９％以上２．２％以下としたことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
  2. 　前記第１吸着層の容積より前記第２吸着層の容積を小さくし、前記第２吸着層の容積より前記第３吸着層の容積を小さくしたことを特徴とする請求項１記載の蒸発燃料処理装置。
  3. 　前記副室において、吸着層の容積の合計を、離間部の容積の合計よりも小さくしたことを特徴とする請求項１に記載の蒸発燃料処理装置。
  4. 　前記副室において、離間部の容積を、大気ポート側に近いほど大きくしたことを特徴とする請求項１に記載の蒸発燃料処理装置。
  5. 　前記副室において、隣り合う吸着層の離間距離を、大気ポートに近い離間部ほど長くなるように形成したことを特徴とする請求項１に記載の蒸発燃料処理装置。
  6. 　前記副室において、最も大気ポート側に近い位置する吸着層を、ＡＳＴＭ　Ｄ５２２８によるブタンワーキングキャパシティーが１４．５ｇ／ｄL以上の活性炭で構成したことを特徴とする請求項１に記載の蒸発燃料処理装置。
  7. 　前記蒸発燃料処理装置において、最もタンクポートに近い側に設けた吸着層を破砕炭で構成したことを特徴とする請求項１に記載の蒸発燃料処理装置。
     
     
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