説明

蒸発燃料処理装置

【課題】 吸着脱離時の温度変化抑制効果をもつ蒸発燃料処理装置を提供する。
【解決手段】 ケーシング2内の流路が、蒸発燃料の吸着・脱離を行う活性炭11で充填された複数の充填室8,9,10と、流路方向で隣接する充填室間に位置し、活性炭11が充填されていない接続通路15,16と、を有し、この流路の一端側に燃料タンクに接続されるチャージポート13と吸気系に接続されるパージポート12を設け、他端側に大気に連通する大気ポート14を設けた蒸発燃料処理装置において、
活性炭11が充填されていない接続通路15,16の内壁面に、リブ36,34が設けられている。これによって、接続通路15,16にて蒸発燃料の温度変化を抑制することができ、活性炭11の吸着効率と脱離効率を有効に発揮させることができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両用の燃料タンクから蒸発した燃料を吸着して、その燃料をエンジン稼働時に燃焼させるキャニスタに代表される蒸発燃料処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ガソリンを燃料とする自動車では、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に、蒸発燃料処理装置としてキャニスタが一般的に用いられている。
【0003】
キャニスタは、停車時等に燃料タンク内から発生する蒸発燃料を活性炭からなる吸着材に吸着させ、エンジン稼働時にキャニスタを通して吸気を行うことにより、キャニスタの大気ポートから導入した大気によってキャニスタ内をパージし、吸着した蒸発燃料を脱離させてエンジン内で燃焼させる仕組みとなっている。そして、このパージにより蒸発燃料の脱離によって吸着材の吸着性能を復活させ、蒸発燃料を繰り返し良好に吸着することが可能となる。
【0004】
吸着材である活性炭は、蒸発燃料を吸着する際に発熱して温度が上昇するが、活性炭は温度が低いほど吸着の効率がよく、温度が高いほど吸着の効率が悪化する性質がある。また、活性炭は、吸着した蒸発燃料を脱離する際に放熱して温度が低下するが、活性炭は温度が高いほど脱離の効率がよく、温度が低いほど脱離の効率が悪化する性質がある。
【0005】
近年、このようなキャニスタには、車両レイアウトの狭小化に伴うコンパクト化や、燃料タンクの大型化に伴う吸着能力の向上が求められており、吸着材の性能を有効に発揮させる一手段として、例えば、特許文献1や特許文献2に開示されているように、吸着・脱離時の温度変化を抑制する方法が各種提案されている。
【0006】
例えば、特許文献1には、活性炭からなる吸着材のみが充填された吸着室と、上記吸着材と上記吸着材よりも熱伝導率及び比熱の大きな材料からなる蓄熱材とからなる蓄熱吸着材が充填された大気連通口側の蓄熱吸着室と、をキャニスタ内部に設け、蒸発燃料の吸着と脱離を効率良く行うキャニスタが開示されている。
【0007】
また、特許文献2には、キャニスタ内に吸着材が充填された複数の室を設け、これら複数の室のうち大気ポートに近い側の室内に通電により発熱する発熱体を配置することで、蒸発燃料の吸着と脱離を効率良く行うキャニスタが開示されている。
【特許文献1】特開2001−248504号公報
【特許文献2】特開2002−266710号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、上述した特許文献1に開示されるようなキャニスタにおいては、限られたキャニスタ容積内に上述した上記蓄熱材を含む蓄熱吸着材が充填されることになるため、実質的な吸着材容量が相対的に減少することになり、総じて吸着性能が低下してしまう虞があり、さらに蓄熱材を含む蓄熱吸着材が高価であることから生産コストが上昇してしまう。
【0009】
また上述した特許文献2に開示されるようなキャニスタにおいては、温度変化を抑制するためにデバイス(発熱体)の追加に伴い、総じて生産コストが上昇してしまうという問題がある。
【0010】
そこで、本発明は、材料、部品構成等を大きく変更することなく、低コストで吸着・脱離時の温度変化の抑制効果をもつ蒸発燃料処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
そこで、本発明の請求項1は、ケーシング内の流路が、蒸発燃料の吸着・脱離を行う吸着材で充填された複数の充填室と、流路方向で隣接する充填室間に位置し、吸着材が充填されていない少なくとも一つ以上の接続通路と、を有し、この流路の一端側に燃料タンクに接続されるチャージポートとエンジンの吸気系に接続されるパージポートが設けられ、この流路の他端側に大気に連通する大気ポートが設けられた蒸発燃料処理装置において、吸着材が充填されていない接続通路の内壁面に、第1のフィンが設けられていることを特徴としている。
【0012】
これによって、蒸発燃料に晒される接続通路の内側表面積が大きくなり、接続通路と蒸発燃料との接触面積が増大する。
【0013】
また、請求項2のように、接続通路の外壁面に、外気に晒される第2のフィンを設けてもよい。これによって、接続通路の外気に晒される外側表面積が大きくなり、接続通路と外気との接触面積が増大する。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、第1のフィンを設けることで、蒸発燃料に晒される接続通路の内側表面積が大きくなり、接続通路と蒸発燃料との接触面積が増大するので、接続通路を介して、蒸発燃料と外気との間の熱交換が促進され、蒸発燃料の温度変化を抑制することができ、充填室内に充填された吸着材の吸着効率と脱離効率を飛躍的に高めることができる。
【0015】
また、接続通路の外壁面に第2フィンを設ければ、外気に晒される接続通路の外側表面積が大きくなり、接続通路と外気との接触面積が増大するので、蒸発燃料と外気との間の熱交換が接続通路において一層促進され、蒸発燃料の温度変化をより効果的に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【0017】
図1及び図2は、本発明の第1実施形態に係る蒸発燃料処理装置1(以下、キャニスタ1と記す)を示すものであり、図1はキャニスタ1の断面図、図2はキャニスタ1の一側面図である。
【0018】
キャニスタ1のケーシング2は、合成樹脂材料からなり、箱形で略直方体形状の主ケース3と、主ケース3の一端側の開口を閉塞する第1キャップ4、主ケース3の他端側の開口を閉塞する第2キャップ5とから大略構成され、主ケース3に一体の互いに略平行な第1隔壁6及び第2隔壁7により主ケース3内が仕切られて、主ケース3の一端側(図1における右側)から他端側(図1における左側)に沿って細長い3つの充填室8,9,10が形成された構造となっている。これら各充填室8,9,10には、それぞれ蒸発燃料の吸着・脱離を行う吸着材としての活性炭11が充填されている。
【0019】
第1充填室8は主ケース3と第1隔壁6の間に形成され、第2充填室9は主ケース3、第1隔壁6及び第2隔壁7の間に形成され、第3充填室10は主ケース3と第2隔壁7の間に形成されている。
【0020】
主ケース3の一端側は、第1充填室8の一端側(図1における右側)に対向する部分が主ケース3と一体の一端側壁面3aによって閉塞されており、この一端側壁面3aには、エンジン(図示せず)の吸気系に接続されるパージポート12と、燃料タンク(図示せず)に接続されるチャージポート13が設けられている。つまり、主ケース3の一端側は、第1充填室8の一端側に対向する部分のみが主ケース3と一体の一端側壁面3aにより閉塞され、第2充填室9及び第3充填室10の一端側(図1における右側)に対向する部分が、主ケース3とは別体の第1キャップ4により閉塞されている。
【0021】
一方、主ケース3の他端側は、略全面的に開口しており、主ケース3とは別体の第2キャップ5により閉塞されている。この第2キャップ5には、第3充填室10の他端側(図1における左側)と対向する部分に、大気に連通する大気ポート14が形成されている。
【0022】
第1充填室8の他端(図1における左側端部)は、接続通路としての第1接続路15を介して第2充填室9の他端(図1における左側端部)と連通している。第2充填室9の一端(図1における右側端部)は、接続通路としての第2接続路16を介して第3充填室10の一端(図1における右側端部)と連通している。
【0023】
つまり、ケーシング2の内部に形成される蒸発燃料の流路は、第1接続路15及び第2接続路16においてそれぞれ折り返される通路構造となっている。換言すれば、ケーシング2内に形成される流路は、蒸発燃料の吸着・脱離を行う吸着材(活性炭11)が充填された複数の充填室8,9、10と、流路方向で隣接する充填室8,9間及び9,10間にそれぞれ位置する接続路15,16とによって構成されている。尚、第1接続路15及び第2接続路16には、吸着材は充填されていない。
【0024】
第1充填室8の一端側(図1における右側)の端部には、フィルター17が配置されている。また、第1充填室8の他端側の端部、及び第2充填室9の他端側の端部には、多孔板18に支持されたフィルター19が配置されている。多孔板18は、主ケース3の側壁及び第2隔壁7の一側面7aに摺動自在に嵌合されると共に、スプリング20,21によって主ケース3の一端側(図1における右側)方向に付勢されている。第2充填室9及び第3充填室10の一端側の端部には、フィルター22が配置されている。第3充填室10の他端側(図1における左側)の端部には、多孔板23に支持されたフィルター24が配置されている。多孔板23は、主ケース3の側壁及び第2隔壁7の他側面7bに摺動自在に嵌合されると共に、スプリング25によって主ケース3の一端側(図1における右側)方向に付勢されている。
【0025】
つまり、第1充填室8は流路方向の実質的な前後端がフィルター17とフィルター19によって規定され、第2充填室9は流路方向の実質的な前後端がフィルター19とフィルター22によって規定され、第3充填室10は流路方向の実質的な前後端がフィルター22とフィルター24によって規定されている。
【0026】
尚、図1中の26,27,28は、それぞれスプリング20,21,25をガイドするガイド突起であり、それぞれ第2キャップ5に一体に形成されたものである。また、フィルター17,19,22,24は、ウレタンまたは不織布からなり、吸着体である活性炭11の脱落を防止しつつ保持する機能を有するものである。
【0027】
次に、本発明の要部である第1接続路15と第2接続路16について詳述する。
【0028】
ケーシング2内に形成される流路は、ケーシング2の互いに対向する一対の側面位置で折り返されるものであって、接続流路である第1及び第2接続路15,16は、この折り返し位置に設けられている。
【0029】
第1接続路15は、主として第2キャップ5の接続路形成部31(後述)により構成されている。第2キャップ5は、第1充填室8及び第2充填室9の他端に臨む略浅底皿形状の接続路形成部31と、大気ポート14が形成され第3充填室10の他端に臨む略浅底皿形状の大気ポート形成部32と、を有し、接続路形成部31の底壁31aは、第1充填室8の他端部及び第2充填室9の他端部に対向するよう設定されている。
【0030】
また、接続路形成部31は、蒸発燃料に晒されるその内側表面積が、第1充填室8の他端部(図1における左側端部)の通路断面積と第2充填室9の他端部(図1における左側端部)の通路断面積との和と同等以上の大きさになるよう形成されている。
【0031】
第2キャップ5は、主ケース3に組み付けられた状態では、上述した第2隔壁7の他端(図1における左側端)が当接するよう形成されている。つまり、第1接続路15と大気ポート14とは直接連通してはおらず、第2,第3充填室9,10及び第2接続路16を介して連通している。
【0032】
第2キャップ5の接続路形成部31の外壁面には、図1における上下方向に沿って延びる第2のフィンに相当する複数の冷却用のフィン33が一体に形成されている。これら複数のフィン33は、外気に晒されるものであって、第1接続路15における熱交換の促進と、接続路形成部31ひいては第2キャップ5の剛性向上のために設けられており、互いに平行となるよう配列されている。
【0033】
また、第2キャップ5の接続路形成部31の内壁面には、図3に示すように、第1接続路15内を流れる蒸発燃料の流れ方向(図1における上下方向であり、図3における左右方向)に沿って延びる第1のフィンに相当する複数のリブ34が突出形成されている。これら複数のリブ34は、第1接続路15内で蒸発燃料に晒されるものであって、第1接続路15における熱交換を促進させるために設けられており、互いに平行となるよう配列されている。
【0034】
第2接続路16は、略浅底皿形状を呈する第1キャップ4を主体として構成されている。第1キャップ4の底壁4aは、第2充填室9の一端部及び第3充填室10の一端部に対向するよう設定されている。
【0035】
また、第1キャップ4は、蒸発燃料に晒されるその内側表面積は、第2充填室9の一端部(図1における右側端部)の通路断面積と第3充填室10の一端部(図1における右側端部)の通路断面積との和と同等以上の大きさになるよう形成されている。
【0036】
第1キャップ4の外壁面には、図1における上下方向に沿って延びる第2のフィンに相当する複数の冷却用のフィン35が一体に形成されている。これら複数のフィン35は、外気に晒されるものであって、第2接続路16における熱交換の促進と、第1キャップ4の剛性向上のために設けられており、互いに平行となるよう配列されている。
【0037】
また、第1キャップ4の内壁面には、図4に示すように、第2接続路16内を流れる蒸発燃料の流れ方向(図1における上下方向であり、図3における左右方向)に沿って延びる第1のフィンに相当する複数のリブ36が突出形成されている。これら複数のリブ36は、第2接続路16内で蒸発燃料に晒されると共に、上述したフィルター22に先端が当接して主ケース3の一端側に向かって付勢されたフィルター22を支持するものであって、互いに平行となるよう配列されている。尚、第1キャップ4の設けられたこれら複数のリブ36も第2接続路16における熱交換の促進にも寄与するものである。
【0038】
この第1実施形態におけるキャニスタ1は以上のような構成であるため、停車時等に燃料タンクから発生する蒸発燃料はチャージポート13を介してケーシング2内に導入され、第1〜第3の各充填室8,9,10の活性炭11によって吸着される。蒸発燃料は、主にHCガスと空気の混合気から成り、HCは活性炭11により吸着され、空気は、各充填室8,9,10を通過して大気ポート14から大気中に放出される。ここで、チャージの際には、各充填室8,9,10の活性炭11は、蒸発燃料を吸着することにより発熱し、温度が上昇する。活性炭11は、温度が低いほど吸着の効率が良く、温度が高いほど吸着の効率が悪くなるという性質があるため、蒸発燃料の吸着による活性炭11の温度上昇は吸着の効率を下げるということになる。
【0039】
一方で、エンジンの稼動時にエンジン側に負圧が発生すると、この負圧により大気が大気ポート14から第3充填室10、第2充填室9、第1充填室8を順次通ってエンジン内に吸入される。この大気の流れによって、キャニスタ1内部の活性炭11に吸着されていたHCはパージされ、エンジン内において燃焼に利用される。ここで、パージの際には、上述したチャージの際とは逆に、各充填室8,9,10の活性炭11は、蒸発燃料を脱離することにより熱が奪われ、温度が低下する。活性炭11は、温度が高いほど脱離の効率が良く、温度が低いほど脱離の効率が悪くなるという性質があるため、蒸発燃料の脱離による活性炭11の温度低下は脱離の効率を下げるということになる。
【0040】
しかしながら、上述した第1実施形態におけるキャニスタ1においては、チャージの際には、第1接続路15に設けられた複数のフィン33及び複数のリブ34により、第1充填室8を通過することで温度が上昇し周囲との間で温度差が生じた蒸発燃料と、ケーシング2外側の外気との間の熱交換が第1接続路15にて促進され、第2充填室9に流れこむ蒸発燃料の温度上昇を抑制することができる。そして、第2接続路16に設けられた複数のフィン35及び複数のリブ36により、第2充填室9を通過することで温度が上昇し周囲との間で温度差が生じた蒸発燃料と、ケーシング2外側の外気との間の熱交換が第2接続路16にて促進され、第3充填室10に流れこむ蒸発燃料の温度上昇を抑制することができる。
【0041】
また、パージの際には、第2接続路16に設けられた複数のフィン35及び複数のリブ36により、第3充填室10を通過することで温度が低下し周囲との間で温度差が生じた蒸発燃料と、ケーシング2外側の外気との間の熱交換が第2接続路16にて促進され、第2充填室9に流れこむ蒸発燃料の温度低下を抑制することができる。そして、第1接続路15に設けられた複数のフィン33及び複数のリブ34により、第2充填室9を通過することで温度が低下し周囲との間で温度差が生じた蒸発燃料と、ケーシング2外側の外気との間の熱交換が第1接続路15にて促進され、第1充填室8に流れこむ蒸発燃料の温度低下を抑制することができる。
【0042】
つまり、第1接続路15及び第2接続路16は、フィン33,35及びリブ34,36を設けることにより、外気に晒される外側表面積と蒸発燃料に晒される内側表面積とが大きくなり、蒸発燃料の温度変化が積極的に抑制される構成となっているので、チャージの際には、蒸発燃料の温度上昇を抑制して活性炭11の温度上昇を抑制し活性炭の吸着効率を有効に発揮させることができると共に、パージの際には、蒸発燃料の温度低下を抑制して活性炭11の温度低下を抑制し、活性炭11の脱離効率を有効に発揮させることができる。
【0043】
次に、本発明の第2実施形態について説明する。尚、上述した第1実施形態と同一構成の部位には同一の符号を付し重複する説明を省略するものとする。
【0044】
この第2実施形態におけるキャニスタ41は、上述した第1実施形態のキャニスタ1と略同一構成となっているが、図5及び図6に示すように、第1キャップ4の底壁4a及び第2キャップ5の接続路形成部31の底壁31aに、金属プレート42がそれぞれインサート成形されている。金属プレート42には、例えば、ステンレス鋼や、亜鉛メッキを施した鉄等を用いるのが好適である。
【0045】
このような第2実施形態においては、金属プレート42をインサート成形することにより第1キャップ4及び第2キャップ5の熱伝導性が相対的に向上するため、第1接続路15及び第2接続路16における蒸発燃料とケーシング2外側の外気との間の熱交換が一層促進され、より効果的に蒸発燃料の温度変化を抑制することができる。
【0046】
また、上述した第1及び第2実施形態において、第1キャップ4の複数のフィン35及び第2キャップ5の複数のフィン33を、それぞれ格子状に配列するようにしてもよい。また、第1キャップ4の複数のフィン35及び第2キャップ5の複数のフィン33は、全体として表面積が大きくなる方が蒸発燃料の温度変化を抑制には有利となる。
【0047】
そして、上述した各実施形態におけるキャニスタ1,41は、ケーシング2の互いに対向する一対の側面の位置で行われる流路の折り返しの数を2回とした場合の構成例であるが、上記流路の折り返しの数を適宜変更してキャニスタ1,41を構成することも可能である。例えば、上記流路の折り返しの数を1回とすると、キャニスタ1,41は、2つの充填室と、1つの接続通路を有する構成となり、上記流路の折り返しの数を3回とすれば、キャニスタ1,41は4つの充填室と、3つの接続通路を有する構成となる。
【図面の簡単な説明】
【0048】
【図1】本発明に係る蒸発燃料処理装置の第1実施形態における装置全体の断面図。
【図2】本発明に係る蒸発燃料処理装置の第1実施形態における装置の一側面図。
【図3】図1のA−A線に沿った断面図。
【図4】図2のB−B線に沿った断面図。
【図5】本発明に係る蒸発燃料処理装置の第2実施形態における装置全体の断面図。
【図6】本発明に係る蒸発燃料処理装置の第1実施形態における装置の一側面図。
【符号の説明】
【0049】
1…キャニスタ(蒸発燃料処理装置)
2…ケーシング
3…主ケース
4…第1キャップ
5…第2キャップ
8…第1充填室
9…第2充填室
10…第3充填室
11…活性炭(吸着材)
15…第1接続路(接続通路)
16…第2接続路(接続通路)
33…フィン(第1のフィン)
34…リブ(第2のフィン)
35…フィン(第1のフィン)
34…リブ(第2のフィン)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ケーシング内の流路が、蒸発燃料の吸着・脱離を行う吸着材で充填された複数の充填室と、流路方向で隣接する充填室間に位置し、吸着材が充填されていない少なくとも一つ以上の接続通路と、を有し、この流路の一端側に燃料タンクに接続されるチャージポートとエンジンの吸気系に接続されるパージポートが設けられ、この流路の他端側に大気に連通する大気ポートが設けられた蒸発燃料処理装置において、
吸着材が充填されていない接続通路の内壁面に、第1のフィンが設けられていることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
【請求項2】
接続通路の外壁面に、外気に晒される第2のフィンが設けられていることを特徴とする請求項1に記載の蒸発燃料処理装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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