WO2016147717A1 - キャニスタ - Google Patents

Abstract

本発明の一つの局面におけるキャニスタであって、最上流部の第１充填室と、中段部の第２充填室と、吸着剤が充填された充填部と、第２充填室からの蒸発燃料を含む空気を充填部を通さずに流す排気通路部とを有する第３充填室と、排気通路部の下流側の開口を開閉する弁体と、排気通路部を通過する蒸発燃料を含む空気の流量が一定量以上である場合に開口を開くように弁体を付勢する付勢部材とを備えるスイング弁とを備え、排気通路部は、当該キャニスタを車両に設置したときに、水平方向に対して斜め上方に向かって開く開口を有する。

Description

キャニスタ 関連出願の相互参照

　本国際出願は、２０１５年３月１８日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第２０１５－５４８６８号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１５－５４８６８号の全内容を参照により本国際出願に援用する。

　本開示は、燃料の蒸散を抑制するキャニスタに関する。

　特許文献１に記載の蒸発燃料捕集装置は、キャニスタと、キャニスタから分離された弁装置とを備えている。キャニスタは、蒸発燃料を吸着する吸着剤が充填された３つの充填室を備え、最下流の第３充填室には吸着剤が充填されていない排気通路が形成されている。弁装置は、開閉弁としてダイヤフラム弁を備えている。キャニスタと弁装置とは、蒸発燃料を送るパイプ等で接続されている。

　蒸発燃料捕集装置は、弁装置が備えているダイヤフラム弁を開くことで、第３充填室に流れてきた蒸発燃料を排気通路に流すことができる。この場合、蒸発燃料は、第３充填室では吸着されないので、２つの充填室でのみ吸着されることとなる。一方、弁装置を閉じると蒸発燃料が排気通路を通過することができないので、この場合、蒸発燃料は、３つの充填室で吸着されることとなる。

　環境保護上、蒸発燃料は３つの充填室のすべてで吸着させることが望ましい。しかし、給油時に蒸発燃料を３つの充填室に通そうとすると、圧力損失が大きいため、給油ガンが「燃料タンクが満タンになった」と誤認識してしまう可能性がある。そのため、蒸発燃料捕集装置では、給油時には排気通路を開けて２つの充填室のみで蒸発燃料を吸着させることで必要最低限の捕集を行いつつ圧力損失を軽減して、上述した誤認識が発生しないようにしている。

特開平９－２０９８４９号公報

　ところで、上述の蒸発燃料捕集装置を車両に取り付けるには、キャニスタの取付工程、弁装置の取付工程、及び弁装置とキャニスタとを配管等で結ぶ工程の合計３つの工程が必要となる。また、上述の蒸発燃料捕集装置は、キャニスタと弁装置とが分離しているため、多くの設置スペースが必要となる。そのため、弁装置が備えるダイヤフラム弁をキャニスタに組み込むことが考えられる。

　しかし、ダイヤフラム弁は、ダイヤフラムを開閉するための構造部（例えば特許文献１では大気圧室）を排気通路の周囲に備える必要があるので、キャニスタに組み込むとキャニスタが大型化してしまう。

　本開示の一つの局面では、排気通路の開閉弁が組み込まれても、大型化が抑制されたキャニスタを提供することが望ましい。

　本開示の一つの局面のキャニスタは、蒸発燃料を含む空気が流れる蒸発燃料流路に沿って３つの充填室を備えるキャニスタである。前記３つの充填室としては、前記蒸発燃料流路の最上流部に備えられ、蒸発燃料を吸着する吸着剤が充填された第１充填室と、前記蒸発燃料流路の中段部に備えられ、前記吸着剤が充填された第２充填室とを備えている。また、前記３つの充填室としては、前記蒸発燃料流路の最下流部に備えられ、前記吸着剤が充填された充填部と、前記第２充填室からの蒸発燃料を含む空気を前記充填部を通さずに流す排気通路部とを有する第３充填室を備えている。キャニスタは、前記排気通路部の下流側の開口を開閉する弁体と、前記排気通路部を通過する前記蒸発燃料を含む空気の流量が一定量以上である場合に前記開口を開くように前記弁体を付勢する付勢部材とを備えるスイング弁とを備えている。前記排気通路部は、当該キャニスタを車両に設置したときに、水平方向に対して斜め上方に向かって開く前記開口を有する。

　キャニスタは、排気通路の開閉弁としてスイング弁を用いている。スイング弁は、ダイヤフラム弁と異なり排気通路の周囲に大きな構造物を必要としない。そのため、キャニスタは、排気通路の開閉弁が組み込まれても、大型化が抑制される。

　ところで、スイング弁で排気通路を開閉しようとする場合、非給油中になんらかの作用を受けてスイング弁が動いて、排気通路の開口が開いてしまうことが想定される。ハイブリッド型の自動車の場合、電気での走行中は非給油中であるが、電気での走行中は、車両から振動を受けるので、スイング弁が動いて排気通路の開口が開いてしまうことが考えられる。また、一般の自動車（ガソリンや軽油等で駆動する自動車）でも、坂道に停車して車両が傾斜しているときは、スイング弁が動いて排気通路の開口が開いてしまうことが考えられる。しかし、本開示の一つの局面のキャニスタは、水平方向に対して斜め上方に向かって開く排気通路の開口をスイング弁で閉じている。このようにするとスイング弁が上から押さえつけるようにして排気通路の開口を閉じるため、車両が振動を受けたり、車両が傾斜したりしてもスイング弁が動きにくくなるので、排気通路の開口が開きにくくなる。そのため、キャニスタは、スイング弁を採用することができるので、上述した大型化が抑制される。

　尚、排気通路部には、なんらかの充填物を充填してもよいし、何も充填していなくてもよい。
　上記キャニスタにおいて、付勢部材は、錘又は弾性部材であってもよく、また、第３充填室の充填部は、排気通路部の周囲に形成されていてもよい。

　上記キャニスタにおいて、第１充填室と、第２充填室及び第３充填室とが、略Ｕ字形を形成するように配置されていてもよい。このようにすると、キャニスタが長尺化されないので、キャニスタのコンパクト化を図ることができる。

図１は、一つの実施形態のキャニスタの断面図である。 図２Ａは、図１に記載された第２副室及び混合室が設けられた部分を拡大した断面図で、スイング弁が開いた様子を示している。図２Ｂも、図１に記載された第２副室及び混合室が設けられた部分を拡大した断面図で、スイング弁が開いた様子を示している。 図３Ａは、キャニスタの一つの変形例を説明するための図であり、図２Ａに対応する部分について、スイング弁が開いた様子を示している。図３Ｂは、キャニスタの一つの変形例を説明するための図であり、図２Ｂに対応する部分について、スイング弁が閉じた様子を示している。

　１…キャニスタ、６…スイング弁、１０…容器、１２…蓋部材、１４…接合部、１６…主室、１８…副室、１８０…第１副室、１８１…第２副室、２０…連通路、２２…流入ポート、２４…流出ポート、２６…導入ポート、２７…混合室、２８…フィルタ、３０…フィルタ、３２…フィルタ、３４…フィルタ、　３６…フィルタ、３８…グリッド、４０…グリッド、４２…コイルバネ、４４…コイルバネ、４６…吸着剤、４８…グリッド、５０…フィルタ、５２…フィルタ、５４…吸着剤、５６…排気通路部、５６０…開口、５７…充填部、５８…吸着剤、６０…弁体、６２…スプリング、６００…弁座、６０１…シールラバー、６０２…リテーナ、６０５…孔部、６０９…錘

　以下に本開示の例示的な実施形態について図面を参照しながら説明する。
　図１に示すように、本実施形態のキャニスタ１は、合成樹脂製の容器１０を備えている。容器１０の軸方向の一端側は開口しており、開口は、蓋部材１２によって閉じられている。容器１０内には、容積が大きい主室１６及び容積が小さい副室１８が形成されている。容器１０のうち、主室１６が形成される部分は断面が四角形状に形成され、副室１８が形成される部分は断面が円形状に形成されている。主室１６が形成される部分と、副室１８が形成される部分とは、接合部１４で接合されている。これら主室１６及び副室１８は、蓋部材１２で容器１０の開口を閉じても、連通路２０によって連通している。連通路２０は、容器１０内に形成される空間であって、蓋部材１２で容器１０の開口を閉じたときに、蓋部材１２に隣接して形成される空間である。また、容器１０は、軸方向の他端側に、副室１８と連通する混合室２７を備えている。このように構成された本実施形態のキャニスタ１では、容器１０を蓋部材１２で閉じると、主室１６から連通路２０を介して副室１８、さらに混合室２７に至るＵ字状の蒸発燃料流路が容器１０内に形成される。

　容器１０の軸方向の他端側は閉じられている。容器１０の他端側を閉じる部分の外側の端面上には、容器１０の軸方向に沿って延びる流入ポート２２、流出ポート２４、及び導入ポート２６が、主室１６及び副室１８の並び方向に沿って並設されている。流入ポート２２は、燃料タンクにチェック弁を介して接続されるポートである。流入ポート２２は、燃料タンクから蒸発燃料を含む空気が送られてくると、その空気を主室１６内に導入する。流出ポート２４は、内燃機関の吸気管にパージ弁を介して接続されるポートである。流出ポート２４は、いわゆるパージ時、主室１６内に充填された後述する吸着剤４６等から燃料を脱離した空気が主室１６内から送られてくると、その空気を吸気管に送る。導入ポート２６は、大気に開放されている。導入ポート２６は、吸着剤４６等に蒸発燃料が吸着され、クリーンになった空気が混合室２７を介して副室１８から送られてくると、その空気を大気中に放出する。

　蒸発燃料流路の最上流部に備えられる主室１６には、流入ポート２２及び流出ポート２４側の端に、フィルタ２８，３０が設けられており、また、蓋部材１２側の端にもフィルタ３２が設けられている。副室１８には、混合室２７（導入ポート２６）側の端に、フィルタ３４が設けられており、蓋部材１２側の端にもフィルタ３６が設けられている。蓋部材１２側のフィルタ３２には、多孔板であるグリッド３８が併設されており、グリッド３８と蓋部材１２との間には、コイルバネ４２が設置されている。また、蓋部材１２側のフィルタ３６には、多孔板であるグリッド４０が併設されており、グリッド４０と蓋部材１２との間には、コイルバネ４４が設置されている。蓋部材１２で容器１０の開口を閉じると、コイルバネ４２がグリッド３８を押圧するので、主室１６内に吸着剤が保持される。また、蓋部材１２で容器１０の開口を閉じると、コイルバネ４４がグリッド４０を押圧するので、副室１８内に吸着剤が保持される。

　主室１６内には、流入ポート２２及び流出ポート２４側の両フィルタ２８，３０と、蓋部材１２側のフィルタ３２との間に、活性炭を主成分とする粒状の吸着剤４６が充填されている。

　副室１８内には、多孔板であるグリッド４８が挿入されており、副室１８は、連通路２０に接続し、蒸発燃料流路の中段部に備えられる第１副室１８０と、混合室２７に連通し、蒸発燃料流路の最下流部に備えられる第２副室１８１とに分割されている。グリッド４８の両側には、それぞれフィルタ５０，５２が設けられている。第１副室１８０内の両フィルタ３６，５０の間には、活性炭を主成分とする粒状の吸着剤５４が充填されている。

　第２副室１８１には、その中心軸部分を通る排気通路部５６が形成され、その周囲に充填部５７が形成されている。排気通路部５６は、筒形状に形成されており、軸方向の端部のうち一方の端部がグリッド４８に接し、他方の端部が混合室２７で開口している。排気通路部５６の軸方向の両端には開口が形成されるが、このうち一方の端部側（蒸排気通路部５６の下流側）に備えられる開口５６０（図２Ａ参照）は、混合室２７内で排気通路部５６の軸方向に対して傾斜して開口している。排気通路部５６がこのように設置されるため、上述したフィルタ５２は、グリッド４８のうち排気通路部５６が接している部分の外側に設けられる。充填部５７は、第２副室１８１内のうち排気通路部５６の外側の空間である。充填部５７内にはフィルタ３４，５２が設置され、これらフィルタ３４，５２の間には、活性炭を主成分とする粒状の吸着剤５８が充填されている。尚、開口５６０の根本部分は、傾斜した開口５６０の縁部のうち、排気通路部５６の他方の端部側（グリッド４８に接する側）に最も近い部分をいう。

　混合室２７は、空洞になっており、吸着剤等の充填物は充填されていない。混合室２７は、導入ポート２６と連通しており、また、第２副室１８１の吸着剤５８が充填された充填部５７とも連通している。また、混合室２７は、排気通路部５６の他方の端部に取り付けられたスイング弁６が開くと、排気通路部５６内の排気通路とも連通する。

　スイング弁６は、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、弁体６０と、スプリング６２とを備えている。弁体６０は、中心部に孔が開いた円盤形状の弁座６００と、弁座６００の開口を塞ぐシールラバー６０１と、シールラバー６０１に重ねられたリテーナ６０２とを備えている。スプリング６２はいわゆる鶴巻バネである。

　弁座６００は、中心部に開いた孔部６０５が排気通路部５６と連通するように、開口５６０が形成された排気通路部５６の端部に設置される。弁座６００は、排気通路部５６に一体に形成されていてもよいし、排気通路部５６とは別体に形成されたものを、排気通路部５６に固着してもよい。弁座６００は、スプリング６２を支持する軸を備えており、スプリング６２を支持する軸が開口５６０の根本部分の近傍に位置するように排気通路部５６に対して設けられる。スプリング６２は、スプリング６２を支持する軸に巻き付けられ、その両端のうち一端が弁座６００に固定され、他端がリテーナ６０２を介してシールラバー６０１に固定される。

　スプリング６２は、シールラバー６０１を、弁座６００の孔部６０５すなわち開口５６０を閉じる方向に付勢している。スプリング６２には、排気通路部５６内を１Ｌ／ｍｉｎという一定流量以上の流速の蒸発燃料を含む空気が通過するとき、図２Ｂに示すように空気がシールラバー６０１を押して排気通路部５６を開口させることができるような付勢力を有するスプリングが用いられる。

　以下では、キャニスタ１の給油時、及び非給油時の作用について説明する。
　尚、本実施形態のキャニスタ１は、排気通路部５６の開口５６０が水平方向に対して斜め上方に向かって開口するように車両に対して取り付けられていると仮定して、以下説明する。

　また、自動車が内燃機関を駆動することなく、給油も行われていないとき、燃料タンク内では燃料の一部が自然に蒸発して自然に蒸発した蒸発燃料を含む空気が、燃料タンクからキャニスタ１に送られてくる。このような場合を、以下、「非給油時」という。

　一方、自動車が内燃機関を駆動することなく給油が行われているとき、給油されている燃料の勢いに押され、蒸発燃料を含む空気が燃料タンクからキャニスタ１に勢いよく送られてくる。このような場合を、以下、「給油時」という。

　図１に示すように、非給油時、キャニスタ１では、蒸発燃料を含む空気が燃料タンクから流入ポート２２を介して主室１６に導入される。主室１６に導入された蒸発燃料を含む空気は、フィルタ２８を通り、主室１６内の吸着剤４６が充填された空間を通過する。通過の際、蒸発燃料が吸着剤４６に吸着される。

　主室１６で吸着されなかった蒸発燃料を含む空気は、フィルタ３２を通って連通路２０を通り、フィルタ３６を通って第１副室１８０に導入される。第１副室１８０に導入された蒸発燃料を含む空気は、第１副室１８０内の吸着剤５４が充填された空間を通過する。通過の際、蒸発燃料が吸着剤５４に吸着される。

　第１副室１８０で吸着されなかった蒸発燃料を含む空気は、フィルタ５０を通って第２副室１８１に導入される。非給油時は、蒸発燃料を含む空気の流量がスイング弁６を開くことができる大きさの流量になることは少ない。そのため、第２副室１８１に導入された蒸発燃料を含む空気は、フィルタ５２を通り、第２副室１８１内の吸着剤５８が充填された空間を通過する。通過の際、蒸発燃料は吸着剤５８に吸着される。

　その後、吸着剤５８によって蒸発燃料が吸着され、吸着剤４６、吸着剤５４、及び吸着剤５８によって蒸発燃料が吸着され、クリーンになった空気は混合室２７を介して導入ポート２６から大気中に放出される。

　給油時、キャニスタ１では、蒸発燃料を含む空気が燃料タンクから流入ポート２２を介して主室１６に導入され、その後、非給油時と同様に、第２副室１８１まで導入される。しかし、給油時にキャニスタ１に送られてくる蒸発燃料を含む空気は、給油時に比べて流量が大きいので、スイング弁６が開く。そのため、第２副室１８１に導入された蒸発燃料を含む空気は、充填部５７を通らずに排気通路部５６内を通過する。

　その後、吸着剤４６、及び吸着剤５４によって蒸発燃料が吸着され、クリーンになった空気は、開口５６０を通り、混合室２７を介して導入ポート２６から大気中に放出される。

　次に、内燃機関が駆動しているときのキャニスタ１の作用、いわゆるパージについて説明する。
　内燃機関の運転中には、導入ポート２６から大気中の空気がフィルタ３４を介して第２副室１８１に導入される。第２副室１８１に導入された空気は、第２副室１８１内の吸着剤５８から燃料を脱離させた後、フィルタ５２、グリッド４８、フィルタ５０を通り、第１副室１８０に導入される。

　第１副室１８０に導入された燃料を含んだ空気は、第１副室１８０の吸着剤５４からも燃料を脱離させ、さらに、燃料を含んだ空気は、第１副室１８０から連通路２０を介して主室１６に導かれる。主室１６内でも同様に、吸着剤４６から燃料の脱離が行われる。その後、燃料を含んだ空気は、流出ポート２４、パージ弁を介して吸気管に排出され、内燃機関で燃焼される。

　以上説明した本実施形態のキャニスタ１の特徴的な作用効果について説明する。
　本実施形態のキャニスタ１は、排気通路部５６が形成する排気通路の開閉弁としてスイング弁６を用いている。スイング弁６は、ダイヤフラム弁と異なり排気通路の周囲に大きな構造物を必要としない。そのため、キャニスタ１は、排気通路の開閉弁が組み込まれても、大型化が抑制される。

　ところで、ハイブリッド型の自動車の場合、電気での走行中は、非給油時と同じ状態である。その場合、車両から振動を受けて排気通路が開口することが考えられる。また、一般の自動車（ガソリンや軽油等で駆動する自動車）でも、坂道に停車して車両が傾斜しているときは、排気通路が開口することが考えられる。しかし、キャニスタ１は、水平方向に対して斜め上方に向かって開く開口をスイング弁６で閉じており、このようにするとスイング弁６が上から押さえつけるようにして開口を閉じることとなるので、車両が振動を受けたり、車両が傾斜したりしても排気通路の開口が開きにくい。そのため、キャニスタ１は、スイング弁６を採用することができるので、上述した大型化が抑制される。

　本実施形態のキャニスタ１の第２副室１８１では、排気通路部５６の周囲に吸着剤５８が充填されている。そのため、キャニスタ１は、排気通路部５６を有する第２副室１８１の構造を、例えば同心円状のシンプルな構造とすることができる。

　本実施形態のキャニスタ１は、最も上流側の主室１６と、中段に位置する第１副室１８０及び第２副室１８１とが、略Ｕ字形を形成するように配置されている。そのため、キャニスタ１の長尺化が抑制されるので、キャニスタ１は、他の配置のキャニスタに比べコンパクト化を図ることができる。

　本実施形態と本開示との対応関係は以下の通りである。
　本実施形態の主室１６は本開示の第１充填室の一例に相当し、第１副室１８０は第２充填室の一例に相当し、第２副室１８１は第３充填室の一例に相当する。

　以上、実施形態について説明したが、特許請求の範囲に記載された発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることはいうまでもない。
　（１）上記実施形態では、排気通路部５６に充填物を充填させない例について説明したが、給油時に給油ガンが満タンであると誤認識しない範囲内であれば、充填物を充填させてもよい。

　（２）上記実施形態では、スイング弁６に付勢力を付与する付勢部材として一の弾性部材であるスプリング６２を用いたが、図３Ａに示すように錘６０９を用いてもよい。スイング弁６が備える錘６０９は、図３Ｂに示すように、排気通路部５６内を１Ｌ／ｍｉｎ以上の流速の蒸発燃料を含む空気が通過するとき、空気が弁体６０を押して排気通路部５６を開口させることができる重さである。

　（３）上記実施形態では、容器１０として、主室１６が形成される部分の断面形状が四角形状、副室１８が形成される部分の断面形状が円形状の容器１０について説明したが、主室１６が形成される部分の断面形状は、丸形状その他の形状でもよいし、副室１８が形成される部分の断面形状は、四角形状その他の形状でもよい。

Claims (4)

1. 　蒸発燃料を含む空気が流れる蒸発燃料流路に沿って３つの充填室を備えるキャニスタであって、
   　前記充填室として、
   　前記蒸発燃料流路の最上流部に備えられ、蒸発燃料を吸着する吸着剤が充填された第１充填室と、
   　前記蒸発燃料流路の中段部に備えられ、前記吸着剤が充填された第２充填室と、
   　前記蒸発燃料流路の最下流部に備えられ、前記吸着剤が充填された充填部と、前記第２充填室からの蒸発燃料を含む空気を前記充填部を通さずに流す排気通路部とを有する第３充填室と、
   　を備え、
   　前記排気通路部の下流側の開口を開閉する弁体と、前記排気通路部を通過する前記蒸発燃料を含む空気の流量が一定量以上である場合に前記開口を開くように前記弁体を付勢する付勢部材とを備えるスイング弁、
   　を備え、
   　前記排気通路部は、
   　当該キャニスタを車両に設置したときに、水平方向に対して斜め上方に向かって開く前記開口を有する、キャニスタ。
2. 　請求項１に記載のキャニスタにおいて、
   　前記付勢部材は、錘又は弾性部材である、キャニスタ。
3. 　請求項１又は請求項２に記載のキャニスタにおいて、
   　前記充填部は、
   　前記排気通路部の周囲に形成されている、キャニスタ。
4. 　請求項１～３のいずれか１項に記載のキャニスタにおいて、
   　前記第１充填室と、前記第２充填室及び前記第３充填室とが、略Ｕ字形を形成するように配置されたキャニスタ。

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