JP3156579B2 - キャニスタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はキャニスタに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の燃料タンクへ燃料を給油する
際に燃料タンクが閉空間であると燃料タンク内の空気圧
が上昇し、給油を良好に行えないため、燃料タンクを大
気へと連通し、上昇した空気圧を解放している。一方
で、特に給油中には燃料タンク内で燃料が蒸発するた
め、燃料タンクが大気と連通していると、蒸発した燃料
が大気へ漏出して環境汚染の原因となる。そこで燃料タ
ンクと大気とを連通する連通路には蒸発燃料を捕獲する
キャニスタを配置している。キャニスタ内には活性炭が
充填されており、この活性炭に蒸発燃料を吸着させ、大
気への蒸発燃料の漏出を防止している。またキャニスタ
を内燃機関の吸気系へ連通し、機関運転中、吸気系の負
圧によりキャニスタ内に大気側から吸気系へ空気を流通
させ、活性炭に吸着した燃料をキャニスタから吸気系へ
引き込み（本明細書においては『パージする』または
『パージ』という。）、内燃機関内で燃焼し蒸発燃料を
処理している。上記キャニスタでは、機関停止時、燃料
タンク側の活性炭から吸着し始めた燃料は活性炭表面に
沿って表面拡散し、次第に大気側の活性炭へと移動す
る。このためキャニスタによって蒸発燃料を捕獲して
も、長時間、機関運転を停止させておくと吸着燃料は吸
気系へ引き込まれるまえに大気へと漏出してしまう可能
性がある。従って吸着燃料の大気への漏出を防止するた
めには、キャニスタ内における吸着燃料の拡散距離をで
きるだけ長くしておく必要がある。一つの解決策として
はキャニスタ容積を増大させることが挙げられるが、こ
れにはキャニスタ設置空間を大きくとる必要が伴うため
好ましくない。そこで、例えば特開平７−１３９４４１
では活性炭に吸着した燃料の拡散距離を長くするため
に、内部に長い通路を形成した円形の区画部材を円筒形
のキャニスタ内に取り付け、キャニスタ内の活性炭を二
分割している。上記区画部材は上壁、下壁および側壁か
らなり、その内部にはこれら壁により包囲された内部空
間が形成されている。また上壁および下壁にはそれぞれ
開口が設けられている。この従来技術においては、上記
開口を吸着燃料の拡散方向、即ち燃料タンク側の活性炭
領域から大気側の活性炭領域へ向かう方向において互い
に整列しないように設け、更に内部空間内をリブにより
仕切ることによって、内部空間の内周面に沿った通路を
形成している。燃料タンク側の活性炭領域に吸着した燃
料は、活性炭に沿って表面拡散し、燃料タンク側の上記
開口付近へ移動する。ここで吸着燃料は空間拡散し、開
口から区画部材の内部空間へと進入する。その後、燃料
は内部空間の内周面に沿って空間拡散し、内部空間をそ
の内周面に沿って略一周したところで大気側の開口へ達
する。このように区画部材内の内部空間を周回する通路
を形成してキャニスタ全体の燃料拡散距離を長くしてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような構成の区
画部材を用いた場合、上壁または下壁にあまり大きな開
口を設けると内部空間内の通路距離を長くとることがで
きなため、開口は小さく、従って区画部材は燃料タンク
と大気との間の空気流通に対する圧力抵抗となる。従っ
て給油中に燃料タンク内で上昇した空気圧力を解放する
という目的が十分に達成されない。また通路距離を長く
とるためには開口を数多くまた壁面に分散して設けるこ
ともできず、区画部材の上壁面および下壁面の一部領域
に偏ってしか開口を設けられない。上記の理由から開口
付近の一部の活性炭のみが頻繁に使用されるため、活性
炭性能が局所的に早期に低下し、活性炭寿命が短くなる
といった問題が生じる。従って本発明の目的は、燃料拡
散距離を長くしつつも燃料タンクと大気との間の空気流
通に対する圧力抵抗を生じることなく、且つ活性炭を均
一に使用可能なキャニスタを提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１のキャ
ニスタは、蒸発燃料を一時的に吸着する吸着剤を充填
し、該吸着剤を分割壁を介し少なくとも二つの吸着領域
に分割して、蒸発燃料入口および蒸発燃料出口へ連通す
る一方の吸着領域と、大気連通口へ連通する他方の吸着
領域とを該分割壁に形成された連通路により連通したキ
ャニスタにおいて、圧縮成形することにより連通路の通
路距離を長くされた拡散防止部材により上記分割壁を形
成する。これによりキャニスタ内に流入した蒸発燃料が
大気連通口へ達するまでにかかる時間が長くなる。本発
明の請求項２のキャニスタは、請求項１のキャニスタに
おいて、前記大気連通口側の吸着領域に吸着した燃料の
うちパージ前に大気へ拡散する燃料量と、パージ後に前
記大気連通口側の吸着領域に残った燃料のうち大気へ拡
散する燃料量との和が最小になる体積比で上記吸着剤を
分割するように前記拡散防止部材を配置する。これによ
りパージ前に大気へ拡散する燃料量と、パージ後に大気
へ拡散する燃料量との和が最小となる。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を詳
細に説明する。図１は本発明のキャニスタ１０の断面図
である。キャニスタ１０内には燃料吸着材として活性炭
１２が充填されている。活性炭１２は通気性のある分割
壁、即ち本実施形態ではフィルタ１４により二分割され
ている。フィルタ１４は、後述するように燃料の拡散を
防止する拡散防止部材として機能する。フィルタ１４に
より分割された活性炭のうち一方の吸着領域、即ち活性
炭領域１６は、蒸発燃料入口１８において燃料タンク
（図示せず）に、蒸発燃料出口２０において内燃機関の
吸気系（図示せず）に連通されている。また他方の吸着
領域、即ち活性炭領域２２は、大気連通口２４において
大気に連通されている。当然のことながら両活性炭領域
１６、２２はフィルタ１４を介して連通されている。

【０００６】上記フィルタ１４は一般的にフィルタとし
て使用されている不織布を圧縮した状態でキャニスタ１
０内に配置されている。圧縮されていない状態の不織布
の内部構造をモデル化したものを図２に示す。また図面
で見て横方向へ圧縮された状態の不織布の内部構造をモ
デル化したものを図３に示す。不織布は、その全体に分
布する多数の孔２６を有し、これら孔２６は互いに連通
している。図２と図３とを比較して分かるように、不織
布を圧縮することによりフィルタの体積または厚さ当た
りの繊維２８の密度が増大する。従って空間拡散した燃
料がフィルタ１４の一方の側から他方の側へ通過するた
めの連通路の拡散通路距離は、同じフィルタ厚さでは、
非圧縮状態のフィルタよりも長くなり、結果として大気
へ漏出してしまう燃料量は低減される。また孔２６は圧
縮成形されたフィルタ１４においてもフィルタ全体に分
布しているため、フィルタ近傍の活性炭は均一に使用さ
れる。本実施形態においては横方向へ圧縮された状態の
みを示したが、縦方向やあらゆる方向から圧縮した場合
においても上記と同様に不織布中の連通路の拡散距離は
増大する。

【０００７】図４にフィルタの圧縮率（％）と燃料の漏
出量（ｇ）との関係を示した。ここでの圧縮率は圧縮さ
れていない状態のフィルタの体積に対する圧縮されたフ
ィルタの体積の比であり、圧縮方向は特に制限されな
い。図４を見ると、フィルタ１４の圧縮率をグラフ上で
０％から３ｃ％まで高めると燃料の漏出量が３分の１以
下に抑えられることが分かる。これは上述したように圧
縮によりフィルタ１４内の連通路の拡散通路が長くなっ
たためである。また図４にはフィルタ１４の圧縮率
（％）とフィルタ１４による圧損（Ｋｐａ）との関係も
示した。一般的にはフィルタを圧縮して通路容積を減少
させると圧損は増大するが、図４においてはフィルタ１
４の圧縮率をグラフ上で３ｃまで高めても圧損はさほど
増大しない。これは、本願のようにフィルタ１４内を流
通する空気量が比較的小さく、また流通速度が遅いとい
う条件下では、圧損をさほど増大させない圧縮率範囲が
存在するためである。またキャニスタ全体で考えるとフ
ィルタ１４の圧損の影響に比べて活性炭の圧損の影響の
ほうが大きいことからも、圧縮されたフィルタ１４によ
る小さな圧損の影響を無視することもできる。従って圧
縮率を非常に大きくした場合には、フィルタ１４の圧損
の影響は無視できないことは当然のことである。図４の
グラフはキャニスタ分野において通常使用されるフィル
タを使用した実験を基に作成したが、実験では圧損を無
視できる圧縮率、即ち３ｃは約５０％であった。

【０００８】図５には本発明の第二実施形態に用いられ
るフィルタ３０を示した図である。このフィルタ３０は
多数の中空糸３２からなる。中空糸３２は、その内部に
中空糸の長手方向へ延びる貫通孔３４を有する。このフ
ィルタ３０は、中空糸３２の長手方向をフィルタ３０の
厚さ方向に対し平行にした状態で中空糸３２を束ね、こ
れら中空糸３２を接合することにより形成されている。
このフィルタ３０は中空糸３２の長手方向、即ちフィル
タ３０の厚さ方向へ圧縮された状態でキャニスタ２０内
に配置される。フィルタ３０は、中空糸３２の貫通孔３
４および中空糸間の空間３６からなる連通路により両活
性炭領域１６、２２を連通する。圧縮されていない中空
糸タイプのフィルタ３０’を示した図６と比較しても分
かるように、圧縮された中空糸タイプのフィルタ３０
は、同じ厚さにおいては、燃料の拡散距離が長くなるこ
とが分かる。またこのタイプのフィルタでは、圧縮して
も通路容積は実質的に変化せず、従ってフィルタの圧損
の影響は実質的にない。また従来技術のように区画部材
の内部空間をリブにより仕切って長い通路を形成するの
に比較して、より多数の長い通路をより簡単に形成する
ことができる。同時に両活性炭領域に隣接したフィルタ
面には一様に開口が分布しているため、フィルタ近傍の
活性炭は一様に使用される。

【０００９】図７には本発明の第三実施形態のキャニス
タ３６を示した。このキャニスタ３６においては、キャ
ニスタ３６内部の燃料の拡散距離を更に長くするため
に、まず活性炭１２を通気性のない仕切り板３８により
二分割し、そして一方の活性炭領域４０をフィルタ５０
により更に分割している。このフィルタ５０は上述した
フィルタ１４および３０と同様のものである。フィルタ
５０により分割されていない活性炭領域４２に蒸発燃料
入口１８および出口２０が接続されており、これら蒸発
燃料入口１８および出口２０に隣接した活性炭領域の部
分の反対側の部分に隣接して連通空間４４が形成されて
おり、この連通空間４４は仕切り板３８を越えてもう一
方の活性炭領域４０まで延びる。上記連通空間４４に隣
接したもう一方の活性炭領域４０の部分の反対側の部分
に大気連通口２４が接続されている。つまりキャニスタ
３６の同じ側壁に蒸発燃料入口１８、蒸発燃料出口２
０、および大気連通口２４が取り付けられている。第一
および第二実施形態において同様にキャニスタの同じ側
壁に蒸発燃料入口、蒸発燃料出口、および大気連通口を
取り付けた場合、蒸発燃料入口と大気連通口との間の燃
料拡散距離が短いため、大気への燃料漏出量が増大して
しまうが、本実施形態のように通気性のない仕切り板を
キャニスタ内に配置することにより、キャニスタ内にお
ける燃料の拡散距離を長く確保できると共に、蒸発燃料
入口、蒸発燃料出口、および大気連通口がキャニスタの
同じ側壁に接続されるためこれらの取付け作業が軽減さ
れる。

【００１０】以上のように活性炭を分割したキャニスタ
においては、各活性炭領域の容積比によってもキャニス
タ性能が異なる。図８には、機関の運転および停止を含
む一定時間における全活性炭の容量に対する大気側の活
性炭領域（以下、大気側活性炭領域という。）の容量の
割合（％）と、燃料漏出量（ｇ）との関係を示した。図
８からも分かるように、大気側活性炭領域の容量の割合
を１０％〜２０％に設定すると、キャニスタからの燃料
漏出量が小さい。燃料漏出量は、機関停止中に大気側活
性炭領域へ流入したパージ前の燃料の漏出量と、機関運
転中にパージされずに大気側活性炭領域に残ったパージ
後の燃料の漏出量との和である。大気側活性炭領域の容
積が大きいほど燃料の吸着能力が高いため、機関停止中
に大気側活性炭領域へ流入した燃料漏出量は大気側活性
炭領域の増大に伴い連続的に減少する。一方、大気側活
性炭領域の容積が大きいほど機関運転中にパージされず
に大気側活性炭領域に残る燃料量が多くなるため、大気
側活性炭領域に残った燃料の漏出量は大気側活性炭領域
の増大に伴い連続的に増大する。従ってこれらの和をと
ると図８のグラフのようになる。

【００１１】

【発明の効果】以上、本発明の請求項１のキャニスタに
よれば、キャニスタ内の吸着材を分割する拡散防止部材
を圧縮成形したことにより、連通路を長く確保できるた
め、キャニスタから大気への燃料の漏出量を低減でき
る。また本発明の請求項２のキャニスタによれば、請求
項１のキャニスタにおいて、拡散防止部材により分割さ
れた各吸着領域の体積比を、パージ前に大気へ拡散する
燃料量と、パージ後に大気へ拡散する燃料量との和が最
小になるように設定することにより、一定時間における
キャニスタからの燃料漏出量を最小限に抑えることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施形態のキャニスタの断面図で
ある。

【図２】圧縮成形されていないフィルタの内部構造を示
したモデル図である。

【図３】本発明の圧縮成形したフィルタの内部構造を示
したモデル図である。

【図４】フィルタの圧縮率と燃料漏出量および圧損の関
係を示したグラフである。

【図５】（ａ）は本発明の第二実施形態のキャニスタに
用いられる中空糸タイプのフィルタの平面図であり、
（ｂ）は（ａ）の線Ａ−Ａに沿った断面図である。

【図６】（ａ）は圧縮成形されていない中空糸タイプの
フィルタの平面図であり、（ｂ）は（ａ）の線Ｂ−Ｂに
沿った断面図である。

【図７】本発明の第三実施形態のキャニスタの断面図で
ある。

【図８】フィルタの活性炭の大気側容量と燃料漏出量と
の関係を示したグラフである。

【符号の説明】

１０…キャニスタ １２…活性炭 １４、３０、５０…フィルタ １６、２２、４０、４２…活性炭領域 １８…蒸発燃料入口 ２０…蒸発燃料出口 ２４…大気連通口

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蒸発燃料を一時的に吸着する吸着剤を充
   填し、該吸着剤を分割壁を介し少なくとも二つの吸着領
   域に分割して、蒸発燃料入口および蒸発燃料出口へ連通
   する一方の吸着領域と、大気連通口へ連通する他方の吸
   着領域とを該分割壁に形成された連通路により連通した
   キャニスタにおいて、圧縮成形することにより連通路の
   通路距離を長くされた拡散防止部材により上記分割壁を
   形成したことを特徴とするキャニスタ。
2. 【請求項２】 前記大気連通口側の吸着領域に吸着した
   燃料のうちパージ前に大気へ拡散する燃料量と、パージ
   後に前記大気連通口側の吸着領域に残った燃料のうち大
   気へ拡散する燃料量との和が最小になる体積比で上記吸
   着剤を分割するように前記拡散防止部材を配置したこと
   を特徴とする請求項１に記載のキャニスタ。