JP7257301B2 - 燃料吸着装置及びそれを用いた蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハニカム吸着材等の柱状吸着材を収容し、キャニスタ本体に付加的に用いられる燃料吸着装置（付加キャニスタ）及びそれを用いた蒸発燃料処理装置に関する。

ガソリンを燃料とする自動車において、燃料タンク内の蒸発燃料が大気に放出されるのを抑制するための蒸発燃料処理装置としてのキャニスタが知られている。キャニスタは、燃料タンクから発生した蒸気燃料を一時的に吸着させ、その後、エンジン負圧を利用して大気を導入しつつ、吸着した蒸気燃料を離脱させ、エンジン内へ吸引することによりエンジンにおいて燃焼がなされるようになっている。

キャニスタは、近年では、環境規制の強化に対応してハニカム吸着材を備えているものがある。ハニカム吸着材はキャニスタ本体に付加的に用いられるものであり、キャニスタ本体内を通過したガスをさらに吸着する。ハニカム吸着材は、円柱状に形成されており、ハウジングに収容されている。ハニカム吸着材がハウジングにおいて、保持部材により弾性的に保持されている構成が、公知になっている。保持部材は、ハニカム吸着材の外周面に接触する外周面保持部と、ハニカム吸着材の端面に接触する端面保持部と、を有する。ハニカム吸着材は、両端部において一対の保持部材を介してハウジングに取り付けられている（例えば、特許文献１参照。）。

また、外周面に不織布により形成されたスクリーン部材が巻き付けられた構成も公知になっている。スクリーン部材は、ハウジングの内周面に密着している。ハニカム吸着材は、スクリーン部材によりハウジング内での半径方向の動きが規制されている。ハニカム吸着材は、一方の端部にハニカム吸着材の外周面とハウジングの内周面との間をシールし、ハニカム吸着材を位置決め固定するシール部材を有する（例えば、特許文献２参照。）。

特開２０１１－２２０３４５号公報 特開２００８－１０６６１０号公報

ところで、従来のハニカム等の柱状吸着材を収容する燃料吸着装置（付加キャニスタ）においては、柱状吸着材をハウジングに対して取り付ける場合、柱状吸着材は、その両端部や、端部に加え外周面に別体の部材を設けることにより、ハウジングに対して固定されていた。このような従来の燃料吸着装置の場合、柱状吸着材をハウジングに対して固定するための部材が必要になり、燃料吸着装置における部品点数が嵩んでいた。また、柱状吸着材をハウジングに対して固定するための部材を収容するためのスペースを確保する必要があり、燃料吸着装置（柱状吸着材を収容する付加キャニスタ）の小型化を阻害していた。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ハニカム等の柱状吸着材を収容する燃料吸着装置（付加キャニスタ）においてハウジングに対する柱状吸着材の簡易な取り付け及び燃料吸着装置の小型化を可能にする技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る燃料吸着装置は、蒸発燃料を吸着及び脱離可能な柱状吸着材と、前記柱状吸着材を収容する筒状のハウジングと、を備え、前記ハウジングは、前記柱状吸着材の外周面に対して離間した状態において前記柱状吸着材を収容する筒状の収容部と、前記収容部の一端から前記ハウジングの軸線に向かって傾斜して延びていて、前記軸線方向における前記柱状吸着材の一端面と前記外周面との間の縁部において該柱状吸着材を支持する支持部と、を有することを特徴とする。この態様によれば、蒸発燃料の吸着及び脱着可能な柱状吸着材は、軸線方向の一端でハウジングの支持部において支持されている。そのためハウジングにおいて支持されている一端側では別体の保持部材を必要とせず、また、保持部材を収容する空間もハウジング内に必要とならないので、部品点数の削減により燃料吸着装置の製造コストの低減及びハウジングを小型化することができる。

また、前記ハウジングの支持部と前記柱状吸着材の縁部との間に介在する弾性部材をさらに備えていてもよい。この態様によれば、柱状吸着材は直接的にハウジングに接触していないので、柱状吸着材の損傷を防ぐことができる。

また、前記支持部は、前記収容部に対して同心に形成されていてもよい。この態様によれば、柱状吸着材の端部は調心され、常に周縁において均一にハウジングに接触することになる。これにより、ハウジングと柱状吸着材との間の接触圧は均一になり、双方の損傷を防ぐことができる。

また、前記柱状吸着材の外周面と、前記ハウジングの前記収容部の内周面との間の隙間を前記収容部の他端側で塞ぐシール部材をさらに備えていてもよい。この態様によれば、ハウジングと接触しない柱状吸着材の他端は、シール部材により保持されているので、蒸発燃料が大気側へ流出することを防ぐと共に、柱状吸着材に伝わる径方向及び軸線方向の衝撃はシール部材により緩和され、柱状吸着材の損傷を防ぐことができる。

また、前記シール部材は、前記柱状吸着材の他端面に対向するフィルタ支持部を有し、前記柱状吸着材の他端面と前記シール部材の前記フィルタ支持部との間に介在するフィルタ部材をさらに備えていてもよい。この態様によれば、柱状吸着材に伝わる軸線方向の衝撃をさらに吸収することができる。

さらに、上記課題を解決するために、本発明に係る蒸発燃料処理装置は、車両の燃料タンクからの蒸発燃料の吸着及び脱着を行う第１燃料吸着部と、前記第１燃料吸着部に接続されていて、前記第１燃料吸着部からの蒸発燃料の吸着及び脱着を行う第２燃料吸着部と、を備え、前記第２燃料吸着部は、上記燃料吸着装置を含むことを特徴とする。この態様によれば、部品点数の削減により蒸発燃料処理装置の製造コストの低減及び小型化を図ることができる。

本発明によれば、ハニカム等の柱状吸着材を収容する燃料吸着装置（付加キャニスタ）においてハウジングに対する柱状吸着材の簡易な取り付け及び燃料吸着装置の小型化が可能になる。

本発明に係る燃料吸着装置を備える蒸発燃料処理装置の概略図である。 本発明に係る燃料吸着装置の一実施の形態を示す縦断面図である。 本発明に係る燃料吸着装置の他の実施の形態を示す縦断面図である。

本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

本発明に係る燃料吸着装置は、ハニカム吸着材等の柱状吸着材を収容し、キャニスタ本体に付加的に用いられるもの（付加キャニスタ）であり、蒸発燃料処理装置に適用される。本発明に係る燃料吸着装置が適用される蒸発燃料処理装置は、特定の蒸発燃料処理装置に限定されない。例えば、本発明の一実施の形態に係る燃料吸着装置１は、図１に示す蒸発燃料処理装置１００に適用される。

図１は、本発明に係る柱状吸着材を収容する燃料吸着装置１を備える蒸発燃料処理装置１００の概略図である。蒸発燃料処理装置１００は、車両の燃料タンクから蒸発した燃料を吸着し、その燃料をエンジンの駆動時に燃焼させる。蒸発燃料処理装置１００は、ガソリンを燃料とする車両では、燃料タンク内の蒸発燃料が大気に放出されることを抑制する。蒸発燃料処理装置１００は、車両の停止時に燃料タンク内から発生する蒸発燃料を吸着する。エンジンの駆動時に行われる吸気により蒸発燃料処理装置１００内はパージされ、蒸発燃料処理装置１００において吸着された蒸発燃料は、蒸発燃料処理装置１００から脱離されてエンジン内で燃焼される。

蒸発燃料処理装置１００は、第１燃料吸着部（キャニスタ本体）１１０と、本発明に係る柱状吸着材を収容する燃料吸着装置１と、を備える。第１燃料吸着部１１０と、燃料吸着装置１とは、互いにホース１２０を介して接続されている。本実施形態においては、燃料吸着装置１は、蒸発燃料処理装置１００の第２燃料吸着部として機能すると共に、第１燃料吸着部１１０のハウジング１１１と、燃料吸着装置１のハウジング１０とが別体となっている。

第１燃料吸着部１１０は、その内部に一本の流路（図示せず。）が形成されている。この流路に蒸発燃料の吸着及び脱離を行う複数の活性炭層（図示せず。）が配置されている。活性炭層は、活性炭等によって構成されている。

第１燃料吸着部１１０は、上記流路の一端側となるハウジング１１１の位置に、燃料タンク（図示せず。）に接続されるチャージポート１１２と、エンジンの吸気系に接続されるパージポート１１３とを有する。第１燃料吸着部１１０は、上記流路の他端側となるハウジング１１１の位置に、第２燃料吸着部となる燃料吸着装置１にホース１２０を介して接続される中間ポート１１４を有している。また、上記流路は、ハウジング１１１内で折り返されている。第１燃料吸着部１１０のチャージポート１１２、パージポート１１３及び中間ポート１１４は、ハウジング１１１の一端側（図１における上方側）に設けられている。

上述の構成を有する第１燃料吸着部１１０のハウジング１１１に対して、燃料吸着装置１が外付けされている。図２は、本発明に係る燃料吸着装置１の一実施の形態を示す図であり、燃料吸着装置１の軸線に沿った縦断面図である。

本実施の形態に係る燃料吸着装置１は、図２に示すように、ハウジング１０と、ハニカム吸着材２０と、フィルタ部材３０と、シール部材４０と、を備える。ハウジング１０は、筒状に形成されていてハニカム吸着材２０を収容している。ハニカム吸着材２０は、円柱状に形成されていて、蒸発燃料を吸着及び脱離可能である。ハウジング１０は、筒状の収容部１１と、支持部１２とを有する。収容部１１は、ハニカム吸着材２０の外周面２２に対して離間した状態においてハニカム吸着材２０を収容する。支持部１２は、収容部１１の一端からハウジング１０の軸線ｘに向かって傾斜して延びていて、軸線ｘ方向におけるハニカム吸着材２０の一端面２１と外周面２２との間の縁部２３においてハニカム吸着材２０を支持する。以下、燃料吸着装置１の構成について具体的に説明する。

ハウジング１０は、樹脂により円筒状に形成されている。燃料吸着装置１のハウジング１０は、肉厚が略一定で略段付き円筒形状に形成されている。ハウジング１０は、収容部１１と、支持部１２と、接続部１３と、開放部１４と、を有する。

収容部１１は、軸線ｘに交差する断面形状が円形となっている円筒部分である。収容部１１は、ハニカム吸着材２０を収容する。収容部１１の内径は、ハニカム吸着材２０の外径よりも大きい。ハニカム吸着材２０は、ハウジング１０に収容された状態において収容部１１に対して離間されている。ハウジング１０の収容部１１の内面と、ハニカム吸着材２０の外周面との間には空間が形成されている。

支持部１２は、軸線ｘに沿った断面形状が円錐台形状となっている環状のテーパ部分である。支持部１２は、軸線ｘを中心に収容部１１に対して同心に形成されている。支持部１２は、収容部１１から離れるに連れて軸線ｘに向かって傾斜している。支持部１２における最小の内径は、ハニカム吸着材２０の外径よりも小さい。支持部１２は、斜面において軸線ｘ方向におけるハニカム吸着材２０の一端を支持している。

接続部１３は、支持部１２の最小の内径を有する部分から収容部１１とは反対の側に設けられている。接続部１３は、軸線ｘに交差する断面形状が円形となっている２つの第１円筒部１３ａと第２円筒部１３ｂとを有する。第１円筒部１３ａ及び第２円筒部１３ｂは、軸線ｘを中心に互いに同心に形成されている。接続部１３の支持部１２側に設けられている第１円筒部１３ａの内径は、支持部１２とは反対側に設けられている第２円筒部１３ｂの内径よりも大きい。第１円筒部１３ａとは反対側の第２円筒部１３ｂの端部に、ホース１２０が接続されている（図１参照。）。

開放部１４は、支持部１２とは反対側の収容部１１の端部の側に設けられている。開放部１４は、軸線ｘに交差する断面形状が円形となっている円筒部分である。開放部１４は、軸線ｘを中心に収容部１１に対して同心に形成されている。燃料吸着装置１は、開放部１４において大気に通じている。開放部１４の内径は、収容部１１の内径よりも大きい。

収容部１１と開放部１４との間の移行領域には環状部１５が設けられている。環状部１５は、収容部１１の端部から径方向外側に向かって延びている。後述するシール部材４０は、環状部１５で軸線ｘ方向において支持されている。

ハニカム吸着材２０は、粉状活性炭等の多孔質材料を中空の円柱状に形成したもので、例えば、軸線ｘに交差する断面において内部に格子状の薄壁が形成されたハニカム構造を有する円柱状の吸着材である。ハニカム吸着材２０は、第１燃料吸着部１１０からホース１２０を介して燃料吸着装置１に達した蒸発燃料の吸着及び脱着を行う。ハニカム吸着材２０は、軸線ｘに沿った一端が支持部１２に接触しており、他端が収容部１１から開放部１４に向かって突出している。

軸線ｘに沿ったハニカム吸着材２０の一端は、支持部１２によって支持されている。ハニカム吸着材２０は、支持部１２に面する端面２１と、ハニカム吸着材２０の外周面２２との移行部となる縁部２３において支持部１２に線接触している。

フィルタ部材３０は、軸線ｘに交差する断面形状が円形の円板部材である。フィルタ部材３０は、ウレタンや不織布等により形成されている。フィルタ部材３０は、ハニカム吸着材２０の端面２１とは反対側のハニカム吸着材２０の端部の端面２４に設けられている。ハニカム吸着材２０とは反対側に面するフィルタ部材３０の面３１は、大気に対して露出している。フィルタ部材３０は、大気側から塵芥が燃料吸着装置１内へ侵入することを防ぐ。フィルタ部材３０の外径は、ハニカム吸着材２０の外径と同じである。

シール部材４０は、収容部１１から開放部１４の側に突出しているハニカム吸着材２０の端部の外周面２２と、収容部１１の内周面との間の隙間を全周にわたって塞ぐ。シール部材は、ＮＢＲやＦＫＭ等の耐ガソリン透過性の高い弾性材料により形成されている。シール部材４０は、ハウジング１０においてハニカム吸着材２０の位置を径方向に固定する。

シール部材４０は、ハウジング１０の開放部１４に収容されている。シール部材４０は、固定部４１と、当接部４２と、密着部４３とを有する。固定部４１は、軸線ｘに沿ってハニカム吸着材２０の外周面２２及びフィルタ部材３０の外周面に接触している。シール部材４０は、固定部４１の大気側でハニカム吸着材２０の端面２４に対向するフィルタ支持部４１ａを有する。フィルタ支持部４１ａは、軸線ｘに向かって略垂直に折り曲げられている。フィルタ支持部４１ａは、フィルタ部材３０の面３１に接触して、軸線ｘに沿ったハニカム吸着材２０及びフィルタ部材３０の移動を規制する。フィルタ部材３０は、ハニカム吸着材２０の端面２４とシール部材４０のフィルタ支持部４１ａとの間に介在する。

当接部４２は、端部４１ａとは反対側の固定部４１の端部から径方向外側に延びている。当接部４２は、収容部１１と開放部１４との間の環状部１５に当接している。密着部４３は、当接部４２の径方向外側の端部から大気側に向かって延びている。

密着部４３は、当接部４２とは反対側の外周面の側で開放部１４の内周面に密着している。密着部４３は、固定部４１に対して離間している。密着部４３は、当接部４２から離れるに連れて固定部４１から離れる方向に延びている。密着部４３は、固定部４１から離れる方向に付勢されている。シール部材４０が開放部１４に収容されている状態において密着部４３は、開放部１４の内周面によって固定部４１に向かって押し付けられている。密着部４３は、元の状態に戻ろうとして開放部１４の内周面に密着する。

蒸発燃料処理装置１００においては、エンジン停時等に、燃料タンクから発生する蒸発燃料がチャージポート１１２を介して第１燃料吸着部１１０へ導入される。蒸発燃料は、主に炭化水素化合物（ＨＣ）ガスと、空気の混合気からなり、ＨＣは、第１燃料吸着部１１０内の複数の活性炭層及び燃料吸着装置１のハニカム吸着材２０に吸着される。第１燃料吸着部１１０内の複数の活性炭層及び燃料吸着装置１のハニカム吸着材２０を通過して浄化された空気が大気中に放出される。

一方、エンジン稼働時には、パージポート１１３にエンジンの吸入負圧が作用することになり、大気が開放部１４から燃料吸着装置１内に流入し、ハニカム吸着材２０、第１燃料吸着部１１０内の複数の活性炭層を順次通過してエンジン内に吸入される。ハニカム吸着材２０及び第１燃料吸着部１１０内の複数の活性炭層に吸着されているＨＣはパージされて、ハニカム吸着材２０及び活性炭層から脱離する。脱離したＨＣは、ハニカム吸着材２０から第１燃料吸着部１１０内の活性炭層へと移動する。ＨＣは、パージポート１１３を通過してエンジンの吸気系に導入され、エンジン内において燃焼される。第１燃料吸着部１１０内の複数の活性炭層及び第２燃料吸着部１内のハニカム吸着材２０の吸着能力は、このようなパージによって再生される。

以上のような燃料吸着装置１によれば、蒸発燃料の吸着及び脱着可能なハニカム吸着材２０は、従来のキャニスタとは異なり別体の保持部材を必要とせず、ハウジング１０の支持部１２において軸線ｘ方向の一端で支持されている。これにより、燃料吸着装置１のハウジング１０内においてハニカム吸着材２０を保持する保持部材を省略することができ、かつ、ハウジング１０を小型化することができる。また、部品点数の削減により製造コストの低減を図ることができる。

また、収容部１１と支持部１２とは互いに同心になっているので、ハウジング１０内にハニカム吸着材２０を挿入して、ハニカム吸着材２０の一端が支持部１２に接触した場合、ハニカム吸着材２０は、ハウジング１０内においてセンタリングされる。これにより、支持部１２に対してハニカム吸着材２０は、一端側の縁部２３全体において均一に接触するので、支持部１２に対する面圧の均一化を図ることができる。

また、弾性を有するフィルタ部材３０がハニカム吸着材２０の端面２４にシール部材４０を介してハウジング１０に設けられているので、シール部材４０により、端面２４側の端部においてハニカム吸着材２０と燃料吸着装置１のハウジング１０との間で気密を保持することができると共に、シール部材４０とフィルタ部材３０の弾性を利用して、軸方向および径方向の衝撃を吸収することができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題及び効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。また、例えば、上記実施の形態における各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。例えば、支持部１２に弾性部材５０が設けられていてもよい。図３は、本発明に係る燃料吸着装置１の他の実施の形態を示す図であり、燃料吸着装置１の軸線に沿った縦断面図である。

弾性部材５０は、支持部１２の斜面に設けられている。弾性部材５０は、ゴム、ウレタン等の弾性を有する材料により形成された環状の板部材である。軸線ｘに沿った弾性部材５０の断面形状は、円錐台形である。弾性部材５０は、ハウジング１０の支持部１２とハニカム吸着材２０の縁部２３との間に介在している。

弾性部材５０は、その外周面において支持部１２の斜面に面接触している。弾性部材５０の縮径部５１は、支持部１２の斜面から突出している。仮に、ハニカム吸着材２０の径が支持部１２の最小の内径よりも小さくても、縮径部５１によりハニカム吸着材２０を支持することもできる。

ハニカム吸着材２０が弾性部材５０を介して支持部１２において支持されることにより、外部からハウジング１０を通じてハニカム吸着材２０へ伝達される衝撃を緩衝することができる。

なお、上記実施形態においては第１燃料吸着部１１０と第２燃料吸着部（燃料吸着装置１）は、ホース１２０を介して接続され第１燃料吸着部１１０のハウジング１１１と第２燃料吸着部（燃料吸着装置）１のハウジング１０が別体となっているが、両ハウジング１１１，１０は一体に形成してもよい。

１ 燃料吸着装置（第２燃料吸着部）
１０ ハウジング
１１ 収容部
１２ 支持部
２０ ハニカム吸着材
３０ フィルタ部材
４０ シール部材
５０ 弾性部材
１００ 蒸発燃料処理装置
１１０ 第１燃料吸着部
ｘ 軸線

Claims (9)

1. 蒸発燃料を吸着及び脱離可能な柱状の柱状吸着材と、
   前記柱状吸着材を収容する筒状のハウジングと、
   を備え、
   前記ハウジングは、
   前記柱状吸着材の外周面に対して離間した状態において前記柱状吸着材を収容する筒状の収容部と、
   前記収容部の一端から前記ハウジングの軸線に向かって傾斜して延びていて、前記軸線方向における前記柱状吸着材の一端面と前記外周面との間の縁部全体において該柱状吸着材を支持する支持部と、
   を有する
   ことを特徴とする燃料吸着装置。
2. 前記ハウジングの支持部と前記柱状吸着材の縁部との間に介在する弾性部材をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の燃料吸着装置。
3. 前記収容部は円筒状であり、
   前記支持部は円錐台状であり、
   前記支持部は、前記収容部に対して同心に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料吸着装置。
4. 前記柱状吸着材の外周面と、前記ハウジングの前記収容部の内周面との間の隙間を前記収容部の他端側で塞ぐシール部材をさらに備えることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載の燃料吸着装置。
5. 蒸発燃料を吸着及び脱離可能な柱状の柱状吸着材と、
   前記柱状吸着材を収容する筒状のハウジングと、
   を備え、
   前記ハウジングは、
   前記柱状吸着材の外周面に対して離間した状態において前記柱状吸着材を収容する筒状の収容部と、
   前記収容部の一端から前記ハウジングの軸線に向かって傾斜して延びていて、前記軸線方向における前記柱状吸着材の一端面と前記外周面との間の縁部において該柱状吸着材を支持する支持部と、
   を有し、
   前記ハウジングの支持部と前記柱状吸着材の縁部との間に介在する弾性部材をさらに備える
   ことを特徴とする燃料吸着装置。
6. 蒸発燃料を吸着及び脱離可能な柱状の柱状吸着材と、
   前記柱状吸着材を収容する筒状のハウジングと、
   を備え、
   前記ハウジングは、
   前記柱状吸着材の外周面に対して離間した状態において前記柱状吸着材を収容する筒状の収容部と、
   前記収容部の一端から前記ハウジングの軸線に向かって傾斜して延びていて、前記軸線方向における前記柱状吸着材の一端面と前記外周面との間の縁部において該柱状吸着材を支持する支持部と、
   を有し、
   前記収容部は円筒状であり、
   前記支持部は円錐台状であり、
   前記支持部は、前記収容部に対して同心に形成されていることを特徴とする燃料吸着装置。
7. 蒸発燃料を吸着及び脱離可能な柱状の柱状吸着材と、
   前記柱状吸着材を収容する筒状のハウジングと、
   を備え、
   前記ハウジングは、
   前記柱状吸着材の外周面に対して離間した状態において前記柱状吸着材を収容する筒状の収容部と、
   前記収容部の一端から前記ハウジングの軸線に向かって傾斜して延びていて、前記軸線方向における前記柱状吸着材の一端面と前記外周面との間の縁部において該柱状吸着材を支持する支持部と、
   を有し、
   前記柱状吸着材の外周面と、前記ハウジングの前記収容部の内周面との間の隙間を前記収容部の他端側で塞ぐシール部材をさらに備えることを特徴とする燃料吸着装置。
8. 前記シール部材は、前記柱状吸着材の他端面に対向するフィルタ支持部を有し、
   前記柱状吸着材の他端面と前記シール部材の前記フィルタ支持部との間に介在するフィルタ部材をさらに備えることを特徴とする請求項４又は７に記載の燃料吸着装置。
9. 車両の燃料タンクからの蒸発燃料の吸着及び脱着を行う第１燃料吸着部と、
   前記第１燃料吸着部に接続されていて、前記第１燃料吸着部からの蒸発燃料の吸着及び脱着を行う第２燃料吸着部と、
   を備え、
   前記第２燃料吸着部は、請求項１から８までのいずれか一項に記載の燃料吸着装置を含む
   ことを特徴とする蒸発燃料処理装置。

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