JP5921987B2 - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Description

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活性炭で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、タンクポートとパージポートと大気ポートを形成したケースを有し、該ケース内に活性炭を充填した吸着層を複数形成し、最もタンクポート側に位置する吸着層を構成する活性炭の粒径を、他の吸着層を構成する活性炭の粒径よりも小さくし、このキャニスタ内に充填される活性炭として、粒径の異なる２種類の活性炭が使用されているものが知られている特許文献１参照）。

特開２００４−２２５５５０号公報

活性炭は粒径が小さいほど、燃料成分の吸着量が多いが、パージ後の燃料成分の残存量も多くなる。前記従来技術のキャニスタでは、２種類の活性炭を使用しているのみのため、粒径の異なる吸着層同士では、吸着層内に残存する燃料成分の濃度差が大きく、燃料成分の拡散が生じやすくなる。

また、前記従来技術のキャニスタでは、吸着層間にフィルタが設けられているだけのため、吸着層間の離間距離が短く、吸着層間で燃料成分の拡散が生じやすい。

そのため、大気ポート側へ燃料成分が拡散しやすく、燃料成分の大気への吹き抜けが生じる恐れがある。

そこで、本発明は、前記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。

前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、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、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、蒸発燃料成分を吸着できる粒状の吸着材を充填し、かつ、直列に配列した３つ以上の吸着層と、この隣り合う吸着層を離間させる離間部を有し、
各吸着層に充填される吸着材の単位体積当たりの圧力損失は、最もタンクポート側に位置する吸着層が最も大きく、最も大気ポート側に位置する吸着層が最も小さくし、
最もタンクポート側に位置する吸着層と最も大気ポート側に位置する吸着層との間に、充填された吸着材の単位体積当たりの圧力損失が、最もタンクポート側に位置する吸着層よりも小さく、最も大気ポート側に位置する吸着層よりも大きくなる吸着層を設け、
隣り合う吸着層における前記吸着材の単位体積当たりの圧力損失を、大気ポート側が大きくならないようにし、
最も大気ポート側に位置する離間部の容積を、最も大気ポート側に位置する吸着層の容積より大きくしたことを特徴とするものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、各吸着層に充填される吸着材の単位体積当たりの圧力損失を、タンクポート側に位置する吸着層から、大気ポート側に位置する吸着層に向かって段階的に小さくしたことを特徴とするものである。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、各吸着層に充填される吸着材の平均粒径は、最もタンクポート側に位置する吸着層が最も小さく、最も大気ポート側に位置する吸着層が最も大きくし、
最もタンクポート側に位置する吸着層と最も大気ポートに位置する吸着層との間に、充填された吸着材の平均粒径が、最もタンクポート側に位置する吸着層よりも大きく、最も大気ポート側に位置する吸着層よりも小さくなる吸着層を設け、
隣り合う吸着層における吸着材の平均粒径を、大気ポート側が小さくならないようにしたことを特徴とするものである。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、各吸着層に充填される吸着材の平均粒径を、タンクポート側に位置する吸着層から、大気ポート側に位置する吸着層に向かって段階的に大きくしたことを特徴とするものである。

請求項５記載の発明は、請求項１乃至４の何れか１項に記載の発明において、前記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は、破砕炭で構成されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、各吸着層に充填される吸着材の単位体積当たりの圧力損失は、最もタンクポート側に位置する吸着層が最も大きく、最も大気ポート側に位置する吸着層が最も小さくし、最もタンクポート側に位置する吸着層と最も大気ポートに位置する吸着層との間に、充填された吸着材の単位体積当たりの圧力損失が、最もタンクポート側に位置する吸着層よりも小さく、最も大気ポート側に位置する吸着層よりも大きくなる吸着層を設け、隣り合う吸着層における前記吸着材の単位体積当たりの圧力損失を、同じか、大気ポート側が小さくなるようにしたことにより、パージ後における吸着層間の燃料成分の残存濃度の差を、前記従来のキャニスタよりも小さくすることができる。

また、この隣り合う吸着層を離間させる離間部を設けたことで、前記従来技術のキャニスタよりも、隣接する吸着層間での燃料成分の拡散を低く抑え、大気ポート側へ燃料成分が拡散することを抑制することができるため、燃料成分の大気への吹き抜けを低減することができる。

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、前記ケース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。

前記通路３には、蒸発燃料成分を吸着できる吸着材が充填された３つの吸着層、すなわち、第１吸着層１１，第２吸着層１２，第３吸着層１３が、直列に配置されている。本実施例では、前記吸着材として活性炭を用いた。

前記ケース２内には、図１に示すように、前記タンクポート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、流体が通路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。

前記タンクポート４は、図示しない燃料タンクの上部気室に連通し、前記パージポート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。

前記主室２１内に、前記吸着材である活性炭１１ａを所定密度で充填して第１吸着層１１が形成されている。この活性炭１１ａ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。なお、図においては、第１吸着層１１が活性炭で構成されていることを分かりやすくするめに、造粒炭で記載した。

前記ケース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、前記第１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。該邪魔板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、第１吸着層１１を通って流通するようになっている。

前記第１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、第１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、該フィルタ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。該プレート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。

前記副室２２内の空間２３側に、前記吸着材である活性炭１２ａを所定密度で充填して、第２吸着層１２が形成されている。この活性炭１２ａ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２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。前記フィルタ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。該プレート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。

前記プレート１９，２７とケース２の蓋板３０との間に前記空間２３が形成され、該空間２３により、前記第１吸着層１１と第２吸着層１２とが連通している。前記空間２３は、第１吸着層１１と第２吸着層１２とを離間させる離間部を構成している。

前記副室２２内の大気ポート６側に、前記吸着材である活性炭１３ａを所定密度で充填し、第３吸着層１３が形成されている。この活性炭１３ａ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３吸着層１３の大気ポート側には、その全体を覆う不織布等からなるフィルタ３３が設けられている。

前記第２吸着層１２の大気ポート６側端面と、第３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、離間させる離間部３１が設けられている。離間部３１の容積は、第２吸着層１２と第３吸着層１３の容積よりも大きく設定されている。

該離間部３１の第２吸着層１２側端部と、第３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。空間形成部材３７の両吸着層１２,１３側端部には、通路３の通路断面積を減少する絞り部３７ａ，３７ｂが設けられている。該絞り部３７ａ，３７ｂとして、例えば、通路３の流路方向と直交する区画部材に複数の連通孔を形成したものを用いることができる。

前記離間部３１内には、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のみで構成しても良い。

次に、前記吸着層１１，１２，１３を構成する吸着材である活性炭１１ａ，１２ａ，１３ａについて説明する。

前記第３吸着層１３を構成する吸着材である活性炭１３ａの平均粒径が、前記第２吸着層１２を構成する吸着材である活性炭１２ａの平均粒径よりも大きく設定されている。また、前記第２吸着層１２を構成する吸着材である活性炭１２ａの平均粒径は、前記第１吸着層１１を構成する吸着材である活性炭１１ａの平均粒径よりも大きく設定されている。

すなわち、各吸着層１１，１２，１３に充填される活性炭１１ａ，１２ａ，１３ａの平均粒径を、タンクポート４側に位置する吸着層から、大気ポート６に位置する吸着層に向かって段階的に大きくなるようになっている。

これにより、前記第３吸着層１３に充填される吸着材１３ａの単位体積当たりの圧力損失は、前記第２吸着層１２に充填される吸着材１２ａの単位体積当たりの圧力損失よりも小さくなる。また、前記第２吸着層１２に充填される吸着材１２ａの単位体積当たりの圧力損失は、前記第１吸着層１１に充填される吸着材１１ａの単位体積当たりの圧力損失よりも小さくなる。

すなわち、各吸着層１１，１２，１３に充填される活性炭１１ａ，１２ａ，１３ａの単位体積当たりの圧力損失は、タンクポート４側に位置する吸着層から、大気ポート６に位置する吸着層に向かって段階的に小さくなる。

前記の構成により、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流体は、各吸着層１１〜１３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、前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１１〜１３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。

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。

活性炭は、粒径が大きくなるほど、蒸発燃料の燃料成分の吸着量が小さくなるとともに、パージ後の残存量も少なくなる。本発明では、各吸着層１１，１２，１３に充填される活性炭１１ａ，１２ａ，１３ａの平均粒径を、タンクポート４側に位置する吸着層から、大気ポート６に位置する吸着層に向かって段階的に大きくしたことで、最も大気ポート６側に位置する第３吸着層１３のパージ後の燃料成分の残存量を、他の吸着層１１，１２よりも低く抑えることができる。

また、吸着層を３層設け、大気ポート６からタンクポート側に向かうほど、段階的に、その吸着層を構成する活性炭の平均粒径を小さくしたことで、パージ後の燃料成分の残存量を、大気ポート６からタンクポート側に段階的に大きくし、隣接する吸着層間での残存する燃料成分の濃度差を、前記従来技術のキャニスタよりも小さくすることができる。これにより、隣接する吸着層間での燃料成分の拡散を、前記従来技術のキャニスタよりも抑えることができる。

また、第２吸着層１２と第３吸着層１３間に、第２吸着層１２と第３吸着層１３の容積よりも大きな容積の離間部３１を設け、第１吸着層１１と第２吸着層１２との間に、折り返しの空間２３を設けた。この離間部３１と空間２３は、隣接する吸着層の間における燃料成分の拡散を抑制できるのに十分な空間であり、隣接する吸着層間での燃料成分の拡散を、より低く抑えることができる。

また、タンクポート４側ほど、吸着層に充填される吸着材の単位体積当たりの圧力損失を大きくしたことにより、タンクポート４側ほど、蒸発燃料の滞留時間が長く、大気ポート６側ほど短くなることで、最も大気ポート６側に位置する第３吸着層１３のパージ後の燃料成分の残存量を、他の吸着層１１，１２よりも低く抑えることができる。

このように、最も大気ポート６側に位置する第３吸着層１３のパージ後の燃料成分の残存量を低く抑えると共に、大気ポート６側への燃料成分の拡散を抑えることができ、前記従来技術のキャニスタよりも燃料成分の大気への吹き抜けを低く抑えることができる。

［実施例２］
前記実施例１においては、ケース２内に、３つの吸着層１１，１２，１３を設けたが、この吸着層の数を３つ以上であれば任意の数に設定することができる。各吸着層に充填される活性炭の平均粒径は、タンクポート４側に位置する吸着層から、大気ポート６に位置する吸着層に向かって段階的に大きくし、各吸着層に充填される活性炭の単位体積当たりの圧力損失は、タンクポート４側に位置する吸着層から、大気ポート６に位置する吸着層に向かって段階的に小さくなるように設定されている。

例えば、図２に示すように、通路３内に、４つの吸着層１１，１２，１３，１４を直列に設けた蒸発燃料処理装置４１としてもよい。

蒸発燃料処理装置４１は、図２に示すように、副室２２内に、吸着材である活性炭１２ａ，１３ａ，１４ａを充填して形成した第２吸着層１２，第３吸着層１３，第４吸着層１４の３つの吸着層を設けた。

前記第２吸着層１２の大気ポート６側端面と、第３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、離間させる離間部３１が設けられている。離間部３１の容積は、第２吸着層１２と第３吸着層１３の容積よりも大きく設定されている。

前記第３吸着層１３の大気ポート６側端面と、第４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、離間させる離間部３２が設けられている。離間部３２の容積は、第３吸着層１３と第４吸着層１４の容積よりも大きく設定されている。

前記第４吸着層１４を構成する吸着材である活性炭１４ａの平均粒径は、前記第３吸着層１３を構成する吸着材である活性炭１３ａの平均粒径よりも大きく設定されている。また、前記第３吸着層１３を構成する吸着材である活性炭１３ａの平均粒径が、前記第２吸着層１２を構成する吸着材である活性炭１２ａの平均粒径よりも大きく設定されている。また、前記第２吸着層１２を構成する吸着材である活性炭１２ａの平均粒径は、前記第１吸着層１１を構成する吸着材である活性炭１１ａの平均粒径よりも大きく設定されている。

すなわち、各吸着層１１，１２，１３，１４に充填される活性炭１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａの平均粒径を、タンクポート４側に位置する吸着層から、大気ポート６に位置する吸着層に向かって段階的に大きくなるようになっている。

これにより各吸着層１１，１２，１３，１４に充填される活性炭１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａの単位体積当たりの圧力損失は、タンクポート４側に位置する吸着層から、大気ポート６に位置する吸着層に向かって段階的に小さくなる。

その他の部材は、前記実施例１と同様であるので、前記と同様の符号を付して説明を省略する。
また、本実施例２においても、前記実施例１と同様の作用、効果を奏する。

［実施例３］
前記実施例１，２においては、各吸着層に充填される活性炭の平均粒径は、タンクポート４側に位置する吸着層から、大気ポート６に位置する吸着層に向かって段階的に大きくし、各吸着層に充填される活性炭の単位体積当たりの圧力損失は、タンクポート４側に位置する吸着層から、大気ポート６に位置する吸着層に向かって段階的に小さくなるように設定したが、各吸着層に充填される吸着材である活性炭の平均粒径は、最もタンクポート４側に位置する吸着層が最も小さく、最も大気ポート６側に位置する吸着層が最も大きくし、最もタンクポート４側に位置する吸着層と最も大気ポート６に位置する吸着層との間に、充填された吸着材の平均粒径が、最もタンクポート４側に位置する吸着層よりも大きく、最も大気ポート６側に位置する吸着層よりも小さくなる吸着層を設け、その隣り合う吸着層における吸着材の平均粒径を、同じか、大気ポート５側が大きくなるようにしてもよい。

例えば、図２に示すように吸着層が４つある蒸発燃料処理装置４１において、第３吸着層１３と第４吸着層１４を構成する活性炭１３ａと１４ａの平均粒径を同じに設定し、各吸着層１１，１２，１３，１４を構成する活性炭１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａの平均粒径を、異なる３種類の平均粒径で構成しても良い。

また、図２に示すように吸着層が４つある蒸発燃料処理装置４１において、第２吸着層１２と第３吸着層１３を構成する活性炭１２ａと１３ａの平均粒径を同じに設定し、各吸着層１１，１２，１３，１４を構成する活性炭１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａの平均粒径を、異なる３種類の平均粒径で構成しても良い。

その他の部材は、前記実施例１，２と同様であるので説明を省略する。
また、本実施例３においても、前記実施例１，２と同様の作用、効果を奏する。

［実施例４］
前記実施例１〜３では、各吸着層に充填された活性炭の単位体積当たりの圧力損失を変化させるために、吸着材である活性炭の平均粒径を変化させたが、他の方法により、各吸着層に充填された活性炭の単位体積当たりの圧力損失を、変化させて、各吸着層に充填される吸着材の単位体積当たりの圧力損失は、最もタンクポート４側に位置する吸着層が最も大きく、最も大気ポート６側に位置する吸着層が最も小さくし、最もタンクポート４側に位置する吸着層と最も大気ポート６に位置する吸着層との間に、充填された吸着材の単位体積当たりの圧力損失が、最もタンクポート４側に位置する吸着層よりも小さく、最も大気ポート６側に位置する吸着層よりも大きくなる吸着層を設け、隣り合う吸着層における前記吸着材の単位体積当たりの圧力損失を、同じか、大気ポート側が小さくなるようにしてもよい。

更に、好ましくは、各吸着層に充填される吸着材の単位体積当たりの圧力損失を、タンクポート４側に位置する吸着層から、大気ポート６側に位置する吸着層に向かって段階的に小さくなるようにしてもよい。

例えば、活性炭の形状を変化させて、各吸着層における空間比率を変化させることでで、各吸着層に充填された活性炭の単位体積当たりの圧力損失を変化させることができる。

その他の部材は、前記実施例１〜３と同様であるので説明を省略する。
また、本実施例３においても、前記実施例１〜３と同様の作用、効果を奏する。

［その他の実施例］
３つ以上の吸着層を有し、各吸着層を構成する吸着材である活性炭が、前記実施例１〜４と同様の関係を成立すれば、蒸発燃料処理装置全体の形状や、吸着層、離間部、空間等の数及び形状、配列等は任意に設定することができる。

１，４１ 蒸発燃料処理装置
３ 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
２３，３１，３２ 離間部

Claims (5)

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、蒸発燃料成分を吸着できる粒状の吸着材を充填し、かつ、直列に配列した３つ以上の吸着層と、この隣り合う吸着層を離間させる離間部を有し、
   各吸着層に充填される吸着材の単位体積当たりの圧力損失は、最もタンクポート側に位置する吸着層が最も大きく、最も大気ポート側に位置する吸着層が最も小さくし、
   最もタンクポート側に位置する吸着層と最も大気ポート側に位置する吸着層との間に、充填された吸着材の単位体積当たりの圧力損失が、最もタンクポート側に位置する吸着層よりも小さく、最も大気ポート側に位置する吸着層よりも大きくなる吸着層を設け、
   隣り合う吸着層における前記吸着材の単位体積当たりの圧力損失を、大気ポート側が大きくならないようにし、
   最も大気ポート側に位置する離間部の容積を、最も大気ポート側に位置する吸着層の容積より大きくしたことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
2. 各吸着層に充填される吸着材の単位体積当たりの圧力損失を、タンクポート側に位置する吸着層から、大気ポート側に位置する吸着層に向かって段階的に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. 各吸着層に充填される吸着材の平均粒径は、最もタンクポート側に位置する吸着層が最も小さく、最も大気ポート側に位置する吸着層が最も大きくし、
   最もタンクポート側に位置する吸着層と最も大気ポートに位置する吸着層との間に、充填された吸着材の平均粒径が、最もタンクポート側に位置する吸着層よりも大きく、最も大気ポート側に位置する吸着層よりも小さくなる吸着層を設け、
   隣り合う吸着層における吸着材の平均粒径を、大気ポート側が小さくならないように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。
4. 各吸着層に充填される吸着材の平均粒径を、タンクポート側に位置する吸着層から、大気ポート側に位置する吸着層に向かって段階的に大きくしたことを特徴とする請求項３記載の蒸発燃料処理装置。
5. 前記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は、破砕炭で構成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の蒸発燃料処理装置。

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