CN112412666B - 过滤罐 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种能够抑制吸附物从大气口排放的过滤罐。本公开的过滤罐具有充注口、吹扫口、大气口、主室、副室、主活性炭、以及副活性炭。充注口用于导入蒸发燃料。吹扫口用于排出蒸发燃料。大气口向大气开放。在主室连接有充注口和吹扫口。副室与主室连通，并且副室构成为直接与大气口相连接或经由其他腔室与大气口连接。主活性炭以主体积容纳在主室。副活性炭以副体积容纳在副室。副室中的于气体流动方向上的长度L与垂直于气体流动方向的截面的当量直径D的比L/D为2以上。主体积与副体积的比为5.5以上且7以下。

Description

过滤罐

本申请是申请号为201811352933.1，申请日为2018年11月14日，发明创造名称为“过滤灌”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本公开涉及过滤罐。

背景技术

在车辆的燃料箱中安装有用于防止已蒸发的燃料向大气排放的过滤罐。过滤罐使蒸发燃料吸附于活性炭，并利用所抽吸的空气使燃料从活性炭中解吸以进行吹扫，并将已解吸的燃料提供给发动机。

通常，过滤罐至少具有连接着充注口的主室、以及与该主室相连的副室。主室以及副室中分别容纳有活性炭。此外，为了调整吸附效率，分别适当地设定了每个室的于气体流动方向上的长度L与垂直于气体流动方向的截面的当量直径D的比(L/D)(参照日本特开2005-16329号公报)。

发明内容

近年，由于混合动力化和小型化等而使发动机的排气量下降，从而也使得过滤罐的吹扫量逐渐下降。若吹扫量下降，则比主室更靠近大气口的副室中利用吹扫而实施的蒸发燃料从活性炭中的解吸会变得不充分，从而导致残留在副室中的蒸发燃料从大气口排出。此外，当向过滤罐内填充丁烷后再进行吹扫，如果之后丁烷残留在副室，则该丁烷会排放到大气中。

对此，本公开的发明人发现将副室的L/D设定为一定值以上，并同时适当地调整副室和主室中的活性炭的体积，由此，能够无损过滤罐对蒸发燃料的吸附能力和解吸能力且能够抑制蒸发燃料等从大气口排放的情况，从而完成了本公开的发明。

本公开的一个方面优选提供一种能够抑制吸附物从大气口排放的过滤罐。

本公开的一个方面涉及一种过滤罐，其用于对在车辆的燃料箱中产生的蒸发燃料进行吸附以及解吸。过滤罐具有充注口、吹扫口、大气口、主室、副室、主活性炭、以及副活性炭。充注口用于导入蒸发燃料。吹扫口用于排出蒸发燃料。大气口向大气开放。在主室连接有充注口和吹扫口。副室与主室连通，并且副室构成为直接与大气口相连接或经由其他腔室与大气口连接。主活性炭以主体积容纳在主室。副活性炭以副体积容纳在副室。

并且，副室中的于气体流动方向上的长度L[mm]与垂直于气体流动方向的截面的当量直径D[mm]的比L/D为2以上。主体积与副体积的比为5.5以上且7以下。

此外，本公开另一个方面涉及一种过滤罐，其用于对在车辆的燃料箱中产生的蒸发燃料进行吸附以及解吸。过滤罐具有充注口、吹扫口、大气口、主室、副室、主活性炭、副活性炭、以及多个棒状部。充注口用于导入蒸发燃料。吹扫口用于排出蒸发燃料。大气口向大气开放。在主室连接有充注口和吹扫口。副室与主室连通，并且副室构成为直接与大气口相连接或经由其他腔室与大气口连接。主活性炭以主体积容纳在主室。副活性炭以副体积容纳在副室。多个棒状部以使得多个棒状部的周围的空间彼此连通的方式配置在副室内。

并且，副室中的于气体流动方向上的长度L[mm]与垂直于气体流动方向的截面的当量直径D[mm]的比L/D为2以上。主体积与副体积的比为5.5以上且10以下。

根据如上所述的结构，通过将容纳在主室的活性炭的体积与容纳在副室的活性炭的体积的比设定在一定范围内，而能够抑制压力损失升高，并同时能够降低吹扫后吸附物在副室中的残留量。其结果为，能够抑制吸附物从大气口排放。此外，通过使副室的L/D为2以上，而能够使气体更多地与副室的吸附物接触，因此，虽然将副室的容积设定得较小，不过也能够保持副室的吸附效率和解吸效率。

在本公开的一个方面中，吹扫空气的体积可以为容纳在副室的活性炭的体积的600倍以上。根据如上所述的结构，由于会促进在副室中通过吹扫而实施的蒸发燃料等吸附物的解吸，因此，能够更切实地抑制吸附物从大气口排放。

此外，在副室中，“垂直于气体流动方向的截面的当量直径D”是指，面积与垂直于副室的气体流动方向的截面S相同的正圆的直径(D＝(S/π)1/2×2)在副室的气体流动方向上的平均值。

附图说明

图1A是实施方式的过滤罐的示意性剖视图。

图1B是图1A的过滤罐的示意性侧视图。

图2是与图1A不同的实施方式中的过滤罐的示意性剖视图。

图3是与图1A以及图2不同的实施方式中的过滤罐的示意性剖视图。

图4是与图1A、图2以及图3不同的实施方式中的过滤罐的示意性剖视图。

图5A是示出实施例中的副室与主室的活性炭的体积比和通气阻力之间的关系的图。

图5B是示出实施例中的副室与主室的活性炭的体积比和DBL试验中的排放量之间的关系的图。

图6是示出实施例中吹扫量和吸附物的解吸率之间的关系的图。

具体实施方式

以下参照附图对本公开的示例性实施方式进行说明。

[1.第1实施方式]

[1-1.结构]

图1A所示的过滤罐1用于对在车辆的燃料箱中产生的蒸发燃料进行吸附以及解吸。过滤罐1具有充注口2A、吹扫口2B、大气口2C、主室3、副室4、以及活性炭7。

<接口>

充注口2A经由管道与车辆的燃料箱相连接。充注口2A构成为将在燃料箱中产生的蒸发燃料导入过滤罐1内。

吹扫口2B经由吹扫阀与车辆的发动机的进气管相连接。吹扫口2B构成为从过滤罐1排出过滤罐1内的蒸发燃料并供给给发动机。

大气口2C经由管道与车辆的供油口相连接，并向大气开放。大气口2C将已去除了蒸发燃料的气体排放到大气中。此外，大气口2C通过导入外部空气(即吹扫空气)而使过滤罐1所吸附的蒸发燃料解吸(即进行吹扫)。

<主室>

主室3容纳有活性炭7，以对从充注口2A导入的蒸发燃料进行吸附。此外，主室3从吹扫口2B排出所吸附的蒸发燃料。

如图1A所示，由过滤器3D将主室3分隔成第1空间3A、第2空间3B、以及第3空间3C。过滤器3D构成为，使活性炭7无法从过滤器3D通过但可使气体从过滤器3D通过。

第1空间3A配置成夹在第2空间3B和第3空间3C之间。第1空间3A中填充有活性炭7。第1空间3A比第2空间3B以及第3空间3C的体积大。

第2空间3B是与第1空间3A相邻的空间。在第2空间3B连接着充注口2A和吹扫口2B。此外，在第2空间3B未填充活性炭7。并且，在第2空间3B中配置着从壳体延伸并顶压过滤器3D的多个肋3G。

第3空间3C是配置在第1空间3A的与第2空间3B相反的一侧的空间。第3空间3C与后述的副室4的第2空间4B连通。此外，在第3空间3C未填充活性炭7。并且，在第3空间3C配置着具有通孔的树脂板3E、以及朝第1空间3A顶压树脂板3E和过滤器3D的弹簧3F。

<副室>

副室4容纳有活性炭7，并且副室4与主室3连通，以使得气体在副室4和主室3之间流通自如。如图1A所示，由过滤器4C将副室4分隔成第1空间4A和第2空间4B。过滤器4C是与主室3的过滤器3D相同的过滤器。

在第1空间4A中填充有活性炭7。此外，在第1空间4A连接着大气口2C。在第1空间4A与大气口2C之间配置着过滤器4C、以及从壳体延伸并顶压过滤器4C的多个肋4F。另外，也可以在第1空间4A与大气口2C之间配置树脂板。

第2空间4B是与第1空间4A相邻的空间。主室3的第3空间3C与第2空间4B相连。此外，在第2空间4B未填充活性炭7。并且，在第2空间4B配置着具有通孔的树脂板4D、以及朝第1空间4A顶压树脂板4D和过滤器4C的弹簧4E。

副室4的除第2空间4B以外的部分不与主室3相连。即，连接主室3和副室4的流路仅限于由第3空间3C和第2空间4B形成的流路。

从充注口2A导入的蒸发燃料从主室3的第2空间3B经过并在第1空间3A内被活性炭7吸附。在第1空间3A未被吸附尽的蒸发燃料经过第3空间3C而移动到副室4，并在副室4的第1空间4A内被活性炭7吸附。并且，从大气口2C排出蒸发燃料已被吸附的气体。

并且，通过从大气口2C进行供气，而使得在副室4的第1空间4A被活性炭7吸附的蒸发燃料与在主室3的第1空间3A被活性炭7吸附的蒸发燃料一起从吹扫口2B向发动机中排放。其结果为，将含有蒸发燃料的空气供给给发动机。

(L/D)

副室4中的填充有活性炭7的第1空间4A的于气体流动方向上的长度L[mm]与垂直于气体流动方向的截面的当量直径D[mm](参照图1B)的比L/D为2以上。当L/D小于2时，活性炭7的截面积变大，气体难以向比大气口2C更靠径向外侧处流动，因此，活性炭7中会产生不与气体接触的区域。即，过滤罐1的吸附效率显著下降。作为L/D，优选为2.5以上，更优选为3.0以上。

(活性炭体积比)

容纳在主室3的活性炭7的体积(即第1空间3A的体积)与容纳在副室4的活性炭7的体积(即第1空间4A的体积)的比(以下也称为“活性炭体积比”)为5.5以上且7以下。作为活性炭体积比的下限，更优选为6.0。作为活性炭体积比的上限，更优选为6.5。

当上述活性炭体积比小于5.5时，有可能导致副室4中的蒸发燃料的解吸性即昼间换气损失(DBL)性能下降。反之，当上述活性炭体积比大于7时，有可能导致过滤罐1的通气阻力升高从而致使压力损失过大。

(吹扫空气的体积)

优选吹扫空气的体积相对于容纳在副室4的活性炭7的体积的倍率(以下也称为“BV”)为600倍以上。BV小于600倍时，蒸发燃料或丁烷的解吸不充分，有可能导致容易从大气口2C排放出蒸发燃料或丁烷。其中，在例如吹扫空气的体积为200L、副室4的活性炭7的体积为0.3L的情形下，BV为667倍。作为BV，优选为650倍以上，更优选为700倍以上。

<活性炭>

活性炭7对与空气等一起被供给到过滤罐1中的蒸发燃料或丁烷进行吸附。此外，还通过导入外部空气而对蒸发燃料或丁烷进行解吸。并且将已解吸的蒸发燃料供给给发动机。

作为活性炭7的原料可使用公知的原料。在本实施方式中，作为活性炭7使用粒状活性炭的聚合物。此外，容纳在主室3的活性炭7和容纳在副室4的活性炭7既可以是同种活性炭，也可以是不同种活性炭。

[1-2.效果]

根据以上详述的实施方式，可获得以下效果。

(1a)通过使活性炭体积比为5.5以上且7以下，而能够抑制由副室4的流路截面积减小而引起的压力损失的升高，同时能够以更少的吹扫量提早减少副室4中的吸附物的残留量。其结果为，能够抑制吸附物从大气口2C排放。此外，通过使副室4的L/D为2以上，而能够使气体更多地与副室4的吸附物接触，因此，虽然副室4的容积变小却仍能够保持副室4的吸附效率和解吸效率。

[2.第2实施方式]

[2-1.结构]

图2所示的过滤罐11用于对在燃料箱中产生的蒸发燃料进行吸附以及解吸。过滤罐11具有充注口2A、吹扫口2B、大气口2C、主室3、副室4、活性炭7、以及多个棒状部9。

过滤罐11的充注口2A、吹扫口2B、大气口2C、主室3、副室4以及活性炭7均与图1A的过滤罐1相同，因此对其标注相同的符号并省略说明。

<棒状部>

多个棒状部9安装在树脂板4D上，并以使得多个棒状部9的周围的空间彼此连通的方式配置在副室4的第1空间4A内。即，多个棒状部9彼此分开配置，并且在多个棒状部9之间填充有活性炭7。此外，多个棒状部9各自从副室4的与大气口2C连接的连接侧沿气体流动方向延伸。

多个棒状部9附近的活性炭7的密度低于其他区域。由此，使得多个棒状部9附近处的燃料蒸气以及吹扫空气易于流动。其结果为，使得副室4的通气阻力下降。

此外，多个棒状部9未必需要沿气体流动方向呈直线状延伸。多个棒状部9分别可以以在1处以上弯曲或弯折的状态延伸，也可以呈螺旋状延伸。此外，多个棒状部9可以具有彼此不同的形状。并且，多个棒状部9也可以沿着与气体流动方向不同的方向延伸。此外，多个棒状部9的延伸方向也可以彼此不同。

<活性炭体积比>

在本实施方式中，容纳在主室3的活性炭7的体积与容纳在副室4的活性炭7的体积的比为5.5以上且10以下。

当上述活性炭体积比小于5.5时，有可能导致副室4中的蒸发燃料的解吸性即DBL性能下降。反之，当上述活性炭体积比大于10时，有可能导致过滤罐11的通气阻力升高从而致使压力损失过大。此外，由于本实施方式利用多个棒状部9来降低副室4的压力损失，因此，可以使活性炭体积比大于图1A的过滤罐1。

[2-2.效果]

根据以上详述的实施方式可获得以下效果。

(2a)由于利用多个棒状部9来降低副室4的压力损失，因此，能够提高副室4的L/D，其结果为，使得吸附性能以及解吸性能提高。并且，能够使副室4小型化从而增大活性炭体积比的上限。其结果为，可提高过滤罐的设计自由度。

[3.第3实施方式]

[3-1.结构]

图3所示的过滤罐12用于对在燃料箱中产生的蒸发燃料进行吸附以及解吸。过滤罐12具有充注口2A、吹扫口2B、大气口2C、主室3、副室14、第3室5、以及活性炭7和活性炭8。

过滤罐12的充注口2A、吹扫口2B、大气口2C、主室3以及活性炭7均与图1A的过滤罐1相同，因此，对其标注相同的符号并省略说明。

<副室>

第3室5取代大气口2C而与副室14的第1空间4A连接，除此以外，副室14与图1A的副室4相同。

<第3室>

第3室5容纳有活性炭8，并且第3室5与副室14连通，以使得气体在第3室5与副室14之间流通自如。容纳在第3室5的活性炭8的体积小于容纳在副室14的活性炭7的体积。

第3室5与副室14的第1空间4A相连。此外，在第3室5中的与连接有副室14的部分相向的位置上连接有大气口2C。即，本实施方式的第3室5是配置在图1A的过滤罐1的副室4与大气口2C之间的腔室。

在第3室5的内部，作为活性炭8而容纳有所谓的蜂窝状成型活性炭，该蜂窝状成型活性炭成型为筒状且在内部具有多个通孔。该成型活性炭是通过对材料进行挤压成型而制成的成型活性炭，其中，该材料是通过将作为黏合剂的陶瓷混合到碳中而形成的材料。

活性炭8以使得多个通孔的中心轴沿着气体流动方向的方式配置在第3室5内。即，活性炭8的多个通孔构成为可使气体沿中心轴方向通过。通过使含有蒸发燃料的气体从活性炭8的多个通孔内通过，而使蒸发燃料被活性炭8吸附。

利用多个保持件8A将活性炭8配置在第3室5内。保持件8A由例如过滤器或橡胶形成。在第3室5与大气口2C之间配置有过滤器5A、以及从壳体延伸并顶压过滤器5A的多个肋5B。此外，在第3室5与副室14之间配置有树脂板5C。

此外，成型活性炭的通孔的形状无特别限定。因此，通孔的形状可以是如四角形或六角形的多角形，除此之外还可以为包含曲线的形状。作为具有包含曲线的形状的通孔，可列举例如通过在平行配置的多个平板之间各配置1张波纹板而形成的通孔。

[3-2.效果]

根据以上详述的实施方式可获得以下效果。

(3a)可利用第3室5捕集从副室14中漏泄的蒸发燃料等。其结果为，能够更切实地抑制吸附物从大气口2C排放。

[4.其他实施方式]

以上对本公开的实施方式进行了说明，不过本公开不限于上述实施方式，还可以采用其他各种方式。

(4a)上述实施方式的过滤罐12中的容纳在第3室5的活性炭8不限于蜂窝状的成型活性炭。

此外，如图4所示的过滤罐13，也可以将2种活性炭10A、10B分别配置在第3室5内的气体流路的上游和下游。在图4中，由多个过滤器5A对第3室5进行了分隔。此外，在第3室5与副室14之间配置有树脂格栅5D。

在图4的过滤罐13中，在第3室5中的靠近大气口2C的区域容纳有活性炭10B，且在第3室5中的靠近副室14的区域容纳有活性炭10A。活性炭10A的吸附能力高于活性炭10B。通过以这种方式配置的活性炭10A、10B，能够更切实地抑制从副室14向大气口2C漏泄蒸发燃料等。

(4b)在上述实施方式的过滤罐11中，也可以在副室14与大气口2C之间设置如图3或图4所示的第3室5。

(4c)可将上述实施方式中的1个构成元素所具有的功能分散到多个构成元素中，或将多个构成元素所具有的功能统合到1个构成元素中。此外，可以省略上述一实施方式的构成的一部分。此外，也可以将上述一实施方式的构成的至少一部分添加到上述其他实施方式的构成中，或将上述一实施方式的构成的至少一部分与上述其他实施方式的构成进行置换。此外，由记载在权利要求中的语句所确定的技术思想所包含的所有形态均为本公开的实施方式。

[5.实施例]

以下对为了确认本公开的效果而进行的试验的内容及其评价进行说明。

图5A示出当图2、图3、以及图4的过滤罐中的副室4的活性炭体积比产生变化时，50Lit/min的通气量中的通气阻力的变化。图5A中的菱形标绘为图3以及图4的过滤罐12、13的数据，圆形标绘为图2的过滤罐11的数据。此外，图5A中的虚线表示由车辆的燃料供给性能所要求的通气阻力0.85kPa。

如图5A所示，过滤罐12、13通过将活性炭体积比设定为7以下而能够使通气阻力为0.85kPa以下。此外，具有多个棒状部9的过滤罐11通过将活性炭体积比设定为10以下而能够使通气阻力为0.85kPa。而该通气阻力仅为其中一例。由此可知，与不具有棒状部的过滤罐相比，具有棒状部的过滤罐能够改善约15％的通气阻力。因此，可根据不具有棒状部的过滤罐的通气阻力计算出具有棒状部的过滤罐的通气阻力，并设定活性炭体积比。

此外，图5B示出当图3、图4的过滤罐12、13中的副室4的活性炭体积比产生变化时，DBL试验中的排放量(即，吹扫后的丁烷的排放量)的变化。图5B中的虚线示出法律规定的车辆排量标准的上限值20mg。

DBL排放量与活性炭体积比相关，而不会受到是否具有棒状部的影响。如图5B所示，当活性炭的体积比在10以上且小于20的数值范围内能够使DBL排放量为20mg以下。

因此，考虑到通气阻力和DBL排放量，使不具有棒状部的过滤罐中的活性炭体积比为5.5以上7以下，使具有棒状部的过滤罐中的活性炭体积为5.5以上10以下，由此，能够在降低通气阻力的同时抑制吸附物从大气口排放。

图6示出当图1A的过滤罐1中的副室4的BV产生变化时，吹扫后的副室4内的丁烷解吸率的变化。图6中的虚线表示95％的解吸率。

如图6所示，通过将BV设定为600倍以上，而能够使解吸率为95％以上。

Claims (2)

1.一种过滤罐，其用于对在车辆的燃料箱中产生的蒸发燃料进行吸附以及解吸，所述过滤罐的特征在于，具有：

充注口，所述充注口用于导入所述蒸发燃料；

吹扫口，所述吹扫口用于排出所述蒸发燃料；

大气口，所述大气口向大气开放；

主室，在所述主室连接有所述充注口和所述吹扫口；

副室，所述副室与所述主室连通，并且所述副室构成为直接与所述大气口相连接或经由其他腔室与所述大气口连接；

主活性炭，所述主活性炭以主体积容纳在所述主室；

副活性炭，所述副活性炭以副体积容纳在所述副室；

第3室，所述第3室与所述副室连通并与大气口相连接；以及

第1活性炭和第2活性炭，所述第1活性炭和所述第2活性炭设置在所述第3室的内部，并且

所述副室中的于气体流动方向上的长度L与垂直于气体流动方向的截面的当量直径D的比L/D为2以上，

所述主体积与所述副体积的比为5.5以上且7以下；

所述第1活性炭容纳在所述第3室中相比所述第2活性炭距离所述副室更近的区域，所述第1活性炭的吸附能力高于所述第2活性炭的吸附能力，且所述第1活性炭的种类不同于所述第2活性炭的种类。

2.一种过滤罐，其用于对在车辆的燃料箱中产生的蒸发燃料进行吸附以及解吸，所述过滤罐的特征在于，具有：

充注口，所述充注口用于导入所述蒸发燃料；

吹扫口，所述吹扫口用于排出所述蒸发燃料；

大气口，所述大气口向大气开放；

主室，在所述主室连接有所述充注口和所述吹扫口；

副室，所述副室与所述主室连通，并且所述副室构成为直接与所述大气口相连接或经由其他腔室与所述大气口连接；

主活性炭，所述主活性炭以主体积容纳在所述主室；

副活性炭，所述副活性炭以副体积容纳在所述副室；

多个棒状部，所述多个棒状部以使得所述多个棒状部的周围的空间彼此连通的方式配置在所述副室内；

第3室，所述第3室与所述副室连通并与大气口相连接；以及

第1活性炭和第2活性炭，所述第1活性炭和所述第2活性炭设置在所述第3室的内部，并且

所述副室中的于气体流动方向上的长度L与垂直于气体流动方向的截面的当量直径D的比L/D为2以上，

所述主体积与所述副体积的比为5.5以上且10以下；

所述第1活性炭容纳在所述第3室中相比所述第2活性炭距离所述副室更近的区域，所述第1活性炭的吸附能力高于所述第2活性炭的吸附能力，且所述第1活性炭的种类不同于所述第2活性炭的种类。

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