JPH05280435A - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 活性炭室１１の下方に下部室３４を設け，一
方，有機高分子吸収剤５を充填した高分子室１２の周囲
には第２空間室３２を設ける。高分子室１２の上の第１
空間室３１には蒸発燃料導入用の導入パイプ１５とパー
ジパイプ１６を接続する。活性炭室１１の上方には大気
吸入用の第３空間室３３を設け，かつ大気パイプ１７を
接続する。また，上記下部室３４と第２空間室３２とを
下方において連通させる。 【効果】 蒸発燃料は高分子室内の有機高分子吸収剤５
に吸収され，気体のみが活性炭４に吸着される。そのた
め，活性炭の液体分吸着に伴う蒸発燃料捕捉能力が低下
せず，蒸発燃料処理装置が小型化される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，自動車の燃料タンクに
付設する蒸発燃料処理装置に関する。

【０００２】

【従来技術】自動車の燃料タンク内に，給油ガンにより
燃料を供給する際には，比較的多くの燃料が蒸発する。
また，自動車の走行時，停止時いずれにおいても，燃料
タンク，気化器フロート室内の燃料が一部気化する。そ
こで，これら蒸発燃料を大気中に漏らさないようにする
ため，これら燃料タンク等に，吸収剤を充填した蒸発燃
料処理装置が連結されている。この吸収剤は，蒸発燃料
を吸着するためのものである。そして，蒸発燃料処理装
置に用いる吸収剤としては，従来，主として活性炭が用
いられている。

【０００３】

【解決しようとする課題】しかしながら，上記活性炭を
用いた蒸発燃料処理装置では，しばしば，蒸発燃料を吸
着しきれず，蒸発燃料が大気に放出されることが起こ
る。この主な原因は，活性炭が液状のガソリンと接触
し，活性炭のガソリン蒸気吸着能が著しく低下するため
である。更に，活性炭が液状のガソリンと接触する原因
は，蒸発燃料処理装置につながっている配管及び蒸発燃
料処理装置上部の活性炭が存在しない空間の内表面に凝
縮した液状のガソリンが，活性炭に触れるためである。

【０００４】また，活性炭の蒸気吸着能（ワーキングキ
ャパシティ）低下のもう１つの要因は，活性炭に吸着さ
れた蒸発燃料分子のうち，炭素原子数が５又は６以下の
小さな分子は蒸発燃料処理装置のパージ（脱着）工程中
に容易に離脱するのに反し，それより大きな分子は離脱
し難いという点である。そのため，蒸発燃料処理装置の
使用時間が増加するにつれて蒸気吸着能が減少する。

【０００５】また，上記問題に対応するため，活性炭と
共に有機高分子吸収剤を用いることが提案されている
（特開平１−２２７８６１号公報）。しかし，この場合
も上記問題点を充分に解決していない。本発明は，活性
炭が液状燃料と接触しないような蒸発燃料処理装置を鋭
意検討した結果なされたもので，蒸発燃料吸着能力に優
れた蒸発燃料処理装置を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題の解決手段】本発明は，収納タンク内において，
活性炭を充填した活性炭室と，有機高分子吸収剤を充填
した高分子室と，該高分子室の上方に配設した第１空間
室と，高分子室の側方に隣接配置した第２空間室と，活
性炭室の下方に設けた液化燃料貯留用の傾斜底部を有す
る下部室と，上記活性炭室の上方に設けた第３空間室と
を有し，また上記第２空間室と下部室とを収納タンクの
下部において連通させてなると共に，上記第１空間室に
は蒸発燃料を導入する導入パイプ及び蒸発燃料をエンジ
ン吸気側へ導出するパージパイプを接続し，また第３空
間室には大気を吸入するための大気パイプを接続してな
ることを特徴とする蒸発燃料処理装置にある。

【０００７】本発明において最も注目すべきことは，上
記第１空間室の下に高分子室を配置し，また高分子室の
側方には第２空間室を隣設配置し，更に，活性炭室の上
方には第３空間室を設け，また活性炭室の下方に設けた
下部室と上記第２空間室とを収納タンクの下部において
連通させたこと，そして第１空間室には導入パイプ及び
パージパイプを，第３空間室には大気パイプをそれぞれ
開口させたことにある。

【０００８】上記の第１空間室と高分子室の間，高分子
室と第２空間室の間，活性炭室とその上下の第３空間室
及び下部室との間は，蒸発燃料及びパージ時の空気が流
通し易いように，金網，多孔板などの多孔隔壁により区
画する。そして，収納タンク内はこれらの多孔隔壁或い
は無孔隔壁によって上記各室に区画する。また，導入パ
イプの基端は，例えば燃料タンクの空間部（蒸気充満
部）に接続する。パージパイプの基端は，気化器（キャ
ブレター），混合気又は空気吸入パイプ等のエンジン吸
気側に接続する。また，大気パイプの基端は大気に開口
している。また，これら各パイプには，収納タンクの外
側において開閉バルブを設けておくことが好ましい。

【０００９】また，上記下部室は，活性炭室の下方に設
ける。そして，下部室の底面には，高分子室側へ下降傾
斜する傾斜底部を設ける。これは，蒸発燃料の液体分が
高分子室で吸収できず，高分子室から洩れ出ても，該液
体分が第２空間室に貯溜して，液体分が活性炭に接触し
ないようにするためである。また，高分子室及び第２空
間室は，活性炭室に横並びに付設することが好ましい。
また，高分子室及び第２空間室は，１つの函体で形成
し，活性炭室及び下部室に対して着脱可能に設けること
もできる。これにより，有機高分子吸収剤の吸収能力が
低下した場合などには，高分子室を容易に取り替えでき
る（図４）。

【００１０】本発明において，蒸発燃料（漏洩した燃料
液も含む）を吸着させる蒸発燃料吸収剤としては，燃料
に溶解又は燃料によって膨潤する性質を有する有機高分
子吸収剤と，活性炭との２種類を用いる。そして，有機
高分子吸収剤は高分子室に，活性炭は活性炭室にそれぞ
れ充填する。

【００１１】前記有機高分子吸収剤としては，具体的に
は，ポリプロピレン，ポリイソプレン，ポリブタジエ
ン，ポリイソブチレン，ポリスチレン，ポリノルボルネ
ン等のシリコーン系重合体，ポリジメチルシロキサン，
エチレン−プロピレンジエン共重合体，スチレン−ブタ
ジエン共重合体，エチレン−プロピレン共重合体，イソ
ブチレン−イソプレン共重合体，ブタジエン−アクリロ
ニトリル共重合体の１種又は２種以上を用いる。

【００１２】しかして，上記有機高分子吸収剤には，未
架橋高分子、架橋高分子（高分子ゲル）があるが，いず
れも用いることができる。前者の未架橋高分子は，燃料
に溶解或いは膨潤するタイプのもので，一般には疎水性
高分子と呼ばれており，前記ポリイソプレン等のホモポ
リマー，スチレン−ブタジエン共重合体等のコポリマー
などがある。

【００１３】また，後者の高分子ゲルとは，上記疎水性
高分子が架橋されたものであり，この架橋により高分子
ゲルは燃料に不溶となるが膨潤可能である。ここに，架
橋とは，特に架橋剤を用いて導入された化学的架橋に限
らず，化学的な自己架橋や物理的架橋をも含むものであ
る。上記有機高分子吸収剤の形状は粉末，粒子，フィル
ム，糸状，ハニカム状，板状等特に問うものではない
が，余り大きい塊を用いると表面だけが膨潤して，中の
方まで吸収が進まず，吸収能力が低下するおそれがあ
る。したがって，該吸収剤は直径或いは厚みを５ｍｍ以
下としておくことが好ましい。

【００１４】また，特に繊維に高分子ゲルを付着させた
糸状の吸収剤は，吸収性，パージ性に優れている。次
に，前記活性炭としては，従来の蒸発燃料処理装置に用
いられていた，水蒸気賦活・粒状活性炭などの活性炭を
用いる。

【００１５】

【作用及び効果】本発明においては，導入パイプにより
導入された蒸発燃料は，一旦第１空間室に入り，後述す
るごとく有機高分子吸収剤と活性炭とに吸収される。一
方，パージの際には，大気が第３空間室から活性炭室，
下部室，第２空間室及び高分子室を順次通過し，活性炭
及び有機高分子吸収剤に吸収されていた蒸発燃料を離脱
させると共に該蒸発燃料を伴って第１空間室，パージパ
イプを経てエンジン吸気側へ導出される。なお，有機高
分子吸収剤が燃料に溶解する性質を有する場合でも，吸
収燃料は適宜パージされるため，吸収剤が実際に溶解に
まで至ることはない。

【００１６】そして，本発明においては，第１空間室の
下に高分子室を配置し，該第１空間室に導入パイプを接
続している。そのため，導入パイプを通じて第１空間室
内に導入された蒸発燃料は，高分子室内に入る。そし
て，有機高分子吸収剤に吸収される。また，ここで吸収
されなかった蒸発燃料は，第２空間室，下部室を経て活
性炭室に入り，活性炭に吸着される。

【００１７】上記，吸収過程において特に重要なこと
は，導入パイプより導入された蒸発燃料は，まず有機高
分子吸収剤に吸収され，ここで吸収されなかった蒸発燃
料のみが活性炭に吸着されることである。そのため，蒸
発燃料の液体部分は有機高分子吸収剤に吸収される。ま
た，万一有機高分子吸収剤の吸収能力を越えたため，液
体部分が第２空間室に洩れ出たとしても，該液体部分は
下部室の傾斜底部により第２空間室に貯留されて，活性
炭室には入らない。

【００１８】そのため，活性炭には，液状の蒸発燃料が
直接接触することがなく，活性炭の蒸発燃料捕捉能を劣
化させることがない。また，活性炭の蒸気捕捉能を１０
０％利用できるために，いたずらに活性炭の量を多くす
る必要がなく，蒸発燃料処理装置を小型化することがで
きる。また，液状の蒸発燃料，気化し難い炭素数の多い
蒸発燃料（例えば炭素原子数６以上）は，高分子室内の
有機高分子吸収剤に吸収される。そのため，活性炭の蒸
気捕捉能に低下をもたらす大きな分子は，有機高分子吸
収剤に吸収される。それ故，この点でも活性炭の蒸気捕
捉能低下を防止することもできる。

【００１９】また，有機高分子吸収剤は蒸発燃料に対し
て高い吸収能力を有している。この高い吸収能力は，こ
の有機高分子吸収剤がガソリン等の燃料中に溶解した
り，膨潤しようとする力に基づくものである。これは，
上記有機高分子吸収剤と蒸発燃料との親和力が大きいた
めである。それ故，自動車のオンボード用の蒸発燃料処
理装置についても，活性炭のみの使用の場合のごとき大
容積を必要とすることなく，小型で大吸収容量の蒸発燃
料処理装置を装着することができる。

【００２０】なお，蒸発燃料を吸収することにより膨潤
した有機高分子吸収剤は，蒸発燃料処理装置内をパージ
する通常の工程で，脱膨潤され，その蒸発燃料吸収能力
が復活し，継続して使用することができる。或いは，長
期間の使用により劣化した場合には，有機高分子吸収剤
を取り替える。このように，本発明によれば蒸発燃料吸
着能力に優れた蒸発燃料処理装置を提供することができ
る。なお，本発明の装置は，気化器方式の自動車にも，
燃料噴射方式の自動車にも適用できる。

【００２１】

【実施例】

実施例１ 本発明の実施例にかかる蒸発燃料処理装置を，図１及び
図２により説明する。本例の装置は，自動車用蒸発燃料
処理装置に関するものである。この蒸発燃料処理装置１
は，図１に示すごとく，活性炭４及び有機高分子吸収剤
５を収容する容器である収納タンク１０と，該収納タン
ク１０の内部において同図の左方に設けた活性炭室１１
と，右方に設けた高分子室１２とからなる。

【００２２】即ち，本例の蒸発燃料処理装置１は，収納
タンク１０内において，活性炭４を充填した活性炭室１
１と，有機高分子吸収剤５を充填した高分子室１２と，
該高分子室１２の上方に設けた第１空間室３１とを有す
る。また，上記高分子室１２の側方に隣接配置した第２
空間室３２と，活性炭室１１の下方に設けた下部室３４
と，活性炭室１１の上方に設けた第３空間室３３とを有
する。そして，上記第２空間室３２と上記下部室３４と
は収納タンク１０の底部において，連通口３４１により
連通している。第２空間室を，第３空間室３３，活性炭
室１１，下部室３４から区画する仕切り板１９８は無孔
板である。

【００２３】また，上記第１空間室３１には，蒸発燃料
を導入する導入パイプ１５を接続すると共に蒸発燃料を
エンジン吸気側へ導出するパージパイプ１６を接続す
る。また，活性炭室の上方の第３空間室３３には，大気
を吸入するための大気パイプ１７を接続する。そして，
活性炭室１１と下部室３４との間は多孔隔壁１９０によ
り，また第１空間室３１と高分子室１２の間は多孔隔壁
１９１により，また高分子室１２と第２空間室３２の間
は多孔隔壁１９２により区画してある。更に，第３空間
室３３と活性炭室１１との間は，多孔隔壁１９３により
区画してある。また，下部室３４の傾斜底部３４０は高
分子室１２の方向へ下降するように傾斜させてある。

【００２４】また，本例における収納タンク１０は，図
１，図２に示すごとく，円筒体であり，その一部分に活
性炭室１１と第２空間室３２とを区画する仕切り板１９
８が設けてある。そして，第２空間室３２の中に円筒状
の高分子室１２が配設してある。また，導入パイプ１５
の基端は，バルブ１５１を介して，燃料タンク８２の上
方に連通させてある。また，パージパイプ１６の基端
は，バルブ１６１を介して，エンジン吸気側の吸気管８
５に連通させてある。該吸気管８５は，フロート室８１
に接続されている。また，活性炭室１１の底板をなす多
孔隔壁１９０は，スプリングバネ３４５により支承され
ている。なお，図中符号８は，ガソリン燃料である。

【００２５】次に作用効果につき説明する。まず，燃料
タンク８２内の蒸発燃料は，接続管８２１，導入パイプ
１５を経て第１空間室３１内に入る。そして，該蒸発燃
料は多孔隔壁１９１より高分子室１２内に入り，有機高
分子吸収剤５に吸収される。また，該有機高分子吸収剤
５に吸収されなかった蒸発燃料は，第２空間室３２に入
り連通口３４１を経て下部室３４に入り，更に多孔隔壁
１９０より活性炭室１１内に入り，活性炭４に吸着され
る。この経路を図１に実線矢印で示す。

【００２６】また，上記吸収操作の際には，導入パイプ
１５のバルブ１５１は開放してある。また，パージパイ
プ１６のバルブ１６１は，エンジンの燃料コントロール
装置からの信号により，ＯＮ，ＯＦＦされる。次に，パ
ージ操作の際には，バルブ１６１を開放する。これによ
り，吸気器８５における負圧により，大気パイプ１７よ
り空気が第３空間室３３内に吸入される。そして，この
空気は，第３空間室３３から多孔隔壁１９３を通じて活
性炭室１１内に入り，活性炭４に吸着されている蒸発燃
料を離脱させる。

【００２７】更に，該空気は多孔隔壁１９０，下部室３
４，第２空間室３２を経て高分子室１２に入り，有機高
分子吸収剤５に吸収されている蒸発燃料を離脱させる。
そして，上記のごとく，離脱蒸発燃料を伴った空気は第
１空間室３１に入り，パージパイプ１６を経て吸気管８
５に入り，エンジンへ送られる。以上のごとく，本例に
よれば，第１空間室３１に導入された蒸発燃料は，その
全てが高分子室１２に入る。そのため，蒸発燃料中の液
体部分は有機高分子吸収剤５に吸収され，活性炭４には
気体状の蒸発燃料のみが接触し吸着される。

【００２８】また，万一有機高分子吸収剤の吸収能力を
越えたために，蒸発燃料の液体部分が高分子室１２から
洩れ出たとしても，該液体部分は下部室３４の傾斜底部
３４０のために連通口３４１より下部室３４には入らず
第２空間室の底部に貯留される。そして，多孔隔壁１９
２を通じて順次高分子吸収剤５に吸収される。したがっ
て，液体部分は活性炭室１１には入らない。そのため，
活性炭４の蒸発燃料捕捉能を劣化させることがない。ま
た，活性炭の蒸気捕捉能を１００％利用できるため，活
性炭４の量が少なくて済み，蒸発燃料処理装置を小型化
できる。

【００２９】また，液状の蒸発燃料，気化し難い炭素数
の多い蒸発燃料は，高分子室１２内の有機高分子吸収剤
に吸収される。そのため，蒸発燃料を確実に吸収でき
る。なお，蒸発燃料を吸収することにより膨潤した有機
高分子吸収剤は，上記パージにより脱膨潤され，その蒸
発燃料吸収能力が復活し，継続使用できる。また，本例
においては，高分子室１２を縦長にして，その周囲（側
方）に空間を設けた点にも特徴がある。そのため，縦長
側壁全てを通気可能な構造にできる。それ故，通気抵抗
が低減され，有機高分子吸収剤が膨潤してもパージ困難
となることがない。

【００３０】実施例２ 本例は，図３に示すごとく，活性炭室１１を四角筒状と
なし，その外側（右方）に四角筒状の第２空間室３２を
併設し，更に該第２空間室３２内に円筒状の高分子室１
２を配設したものである。その他は，実施例１と同様で
ある。本例においても，実施例１と同様の効果を得るこ
とができる。

【００３１】実施例３ 本例は，図４，図５に示すごとく，四角筒状の活性炭室
１１に，四角筒状の第２空間室３２を着脱可能に装着し
たものである。第２空間室３２の内部には四角筒状の高
分子室１２を配設する。上記第２空間室３２は，図４に
示すごとく，ケース１０２と，接続開口部１０２１とを
有する。一方，活性炭室１１は本体１０１と下部室３４
の連通口３４１とを有する。そして，両者を連結するに
当たっては，上記接続開口部１０２１と，上記連通口３
４１とを嵌合させる。その他は，実施例１と同様であ
る。

【００３２】本例によれば，第２空間室３２は，活性炭
室１１に対して着脱自在であるので，例えば有機高分子
吸収剤５が劣化した場合，高分子室１２を第２空間室３
２と共に取り外し，他の新しい有機高分子吸収剤を充填
してある高分子室１２に，簡単に取り替えできる。即
ち，ケース１０２を本体１０１から取り外して，新しい
ケースと取り替える。また，蒸発燃料を吸収した有機高
分子吸収剤５を，例えばガソリンスタンド等のパージ施
設でパージさせる場合，ケース１０２を取り外して，高
分子室１２と第２空間室３２とを容易にパージ施設へ運
ぶことができる。その他，実施例１と同様の効果を得る
ことができる。

【００３３】実施例４ 本例は図６，図７に示すごとく，活性炭室１１の外周に
第２空間室３２を設け，該第２空間室３２内にリング状
の高分子室１２を配設したものである。また，下部室３
４の底板３４０は，周囲の高分子室１２の方向へ下降す
るように，円錐状に傾斜している。その他は，実施例１
と同様である。本例によれば，高分子室１２，有機高分
子吸収剤５の容量を多く取ることができるので，有機高
分子吸収剤の蒸発燃料吸収量が多くなる。それ故，本例
によれば，実施例１に比して更に優れた蒸発燃料処理装
置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１における蒸発燃料処理装置の断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図。

【図３】実施例２における蒸発燃料処理装置の断面図。

【図４】実施例３の蒸発燃料処理装置の断面図。

【図５】図４のＢ−Ｂ線矢視断面図。

【図６】実施例４の蒸発燃料処理装置の断面図。

【図７】図６のＣ−Ｃ線矢視断面図。

【符号の説明】

１．．．蒸発燃料処理装置， １０．．．収納タンク， １１．．．活性炭室， １２．．．高分子室， １５．．．導入パイプ， １６．．．パージパイプ， １７．．．大気パイプ， ３１．．．第１空間室， ３２．．．第２空間室， ３３．．．第３空間室， ３４．．．下部室， ４．．．活性炭， ５．．．有機高分子吸収剤， ８．．．ガソリン燃料，

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000004260 日本電装株式会社 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 (71)出願人 000116574 愛三工業株式会社 愛知県大府市共和町一丁目１番地の１ (72)発明者 英 久雄 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 大橋 民佳 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 水野 正美 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 青木 智英 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 太田 隆 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 佐藤 紀夫 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 岡田 茜 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 伊藤 隆晟 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 安川 雅夫 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 小山 信彦 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 春田 和巳 愛知県大府市共和町一丁目１番地の１ 愛 三工業株式会社内 (72)発明者 小枝 建爾 愛知県大府市共和町一丁目１番地の１ 愛 三工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 収納タンク内において，活性炭を充填し
   た活性炭室と，有機高分子吸収剤を充填した高分子室
   と，該高分子室の上方に配設した第１空間室と，高分子
   室の側方に隣接配置した第２空間室と，活性炭室の下方
   に設けた液化燃料貯留用の傾斜底部を有する下部室と，
   上記活性炭室の上方に設けた第３空間室とを有し，また
   上記第２空間室と下部室とを収納タンクの下部において
   連通させてなると共に，上記第１空間室には蒸発燃料を
   導入する導入パイプ及び蒸発燃料をエンジン吸気側へ導
   出するパージパイプを接続し，また第３空間室には大気
   を吸入するための大気パイプを接続してなることを特徴
   とする蒸発燃料処理装置。