JP2015048841A - キャニスタ - Google Patents

Abstract

【課題】ケーシングを大型化せずに、吸着材層の長さＬと有効断面直径Ｄの比Ｌ／Ｄの値を大きくする。
【解決手段】
第２のチャンバ３０内に装填されたドレン側カートリッジ５０は、長円形基部５７を介して互いにＵ字形に連通するとともに、内部にハニカム活性炭５１を含む第１のサブチャンバ５２及び第２のサブチャンバ５３を有する。第１のサブチャンバ５２は、小径部５２ｂに連通口６０が形成されており、連通口６０及び流路３２を介して第１のサブチャンバ５２と中間カートリッジ７０とが連通し、第２のサブチャンバ５３は、上端の開口部６２を介してドレンポート１８に連通している。中間カートリッジ７０からの蒸発燃料は、流路３２を通って連通口６０から第１のサブチャンバ５２に流入して活性炭５１に吸着され、次いで第２のサブチャンバ５３を通って活性炭５１に吸着される。最終的に空気は開口部６２及びドレンポート１８を通って大気へと排出される。
【選択図】図２

Description

本発明は、キャニスタに関し、特に、自動車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動時に燃焼させるキャニスタに関する。

自動車において、燃料タンク等の燃料系からの蒸発燃料が大気中に放出されるのを防止するためにキャニスタが用いられている。蒸発燃料の大気放散に関する規制は厳しく、この規則を遵守するため蒸発燃料の大気への放散量を減少させる必要がある。蒸発燃料の大気への放散量を少なくするためには、吸着材層の長さＬと有効断面直径Ｄの比Ｌ／Ｄの値を大きくすることが有効であることが知られている。このＬ／Ｄの値を大きくしたキャニスタとしては、例えば、特許文献１に開示されているものがある。

特許文献１に係るキャニスタは、燃料タンクに接続されるチャージポートと、エンジンのインテークマニホルドに接続されるパージポートと、大気に導通するドレンポートとがケーシングに設けられている。ケーシングの内部は、仕切壁によって、チャージポート及びパージポートに連通する第１のチャンバと、ドレンポートに連通する第２のチャンバとに隔成され、第１のチャンバの端部と第２のチャンバの端部とが連通路によって連通し、ケーシング内に略Ｕ字状の通路が形成されている。第１のチャンバでは、内部の空間全体に吸着材となる活性炭が充填されており、第２のチャンバではドレンポート側の端部に吸着材カートリッジが装填され、残部の空間に活性炭が充填されている。吸着材カートリッジは、第２のチャンバの断面積よりも断面積の小さい断面を有し、ここに活性炭が充填されている。これにより、より大きなＬ／Ｄの値が得られる。

特許第４５８９４２２号公報

近年、環境規制がより一層厳しくなってきており、蒸発燃料の大気への放散量をさらに減少させることが要求されている。さらには自動車のハイブリッド化等により、燃料蒸気を吸着した活性炭の再生に必要なパージ空気量を確保することが難しくなってきている。

特許文献１に開示されたキャニスタは、第２のチャンバの断面積よりも断面積の小さい断面を有する吸着材カートリッジ内に活性炭を充填したものを第２のチャンバ内に装填することにより、吸着材層の長さＬと有効断面直径Ｄの比Ｌ／Ｄの値を大きくし、これにより、蒸発燃料の大気への放散量を少なくするものであるが、蒸発燃料の大気への放散抑制性能をより一層向上させるためにＬ／Ｄをさらに大きくしようとすると、キャニスタが大型化してしまう。

このため、キャニスタを大型化することなく、低パージ空気量においても蒸発燃料の大気への放散を抑制することが可能なキャニスタが必要とされている。

この発明は、チャージポート及びパージポートを一端に備えた第１のチャンバと、ドレンポートを一端に備えた第２のチャンバと、が略Ｕ字状に接続されてなるケーシングを有し、各チャンバの内部に吸着材が配置されるキャニスタにおいて、
上記第２のチャンバは、ドレン側カートリッジが装填されたドレンポート側の第１の領域と、長手方向の残りの第２の領域と、に区分され、
上記ドレン側カートリッジは、互いに並列に配置された第１のサブチャンバ及び第２のサブチャンバを有し、吸着材を収容したこれらのサブチャンバが略Ｕ字状の流路を構成するように互いに接続されていることを特徴としている。

上記の構成においては、第２のチャンバの長手方向の一部の領域に設けられたドレン側カートリッジが略Ｕ字状の流路を構成するので、吸着材層の長さＬと有効断面直径Ｄの比Ｌ／Ｄの値がより大きくなる。

一つの好ましい態様では、上記第２のサブチャンバのドレンポート側の端部が上記ドレンポートに連通し、かつ上記第１のサブチャンバのドレンポート側の端部が、該ドレン側カートリッジと第２のチャンバの側壁面との間の間隙を介して、上記第２の領域に連通している。

また、好ましくは、上記第１のサブチャンバのドレンポート側端部の側面に、連通口が開口している。

このような構成では、例えば、蒸発燃料の吸着時において、第２の領域を通過した蒸発燃料は、上記間隙を通って第１のサブチャンバのドレンポート側端部に流入し、第２のサブチャンバへとＵ字形に流れる。

一つの好ましい態様では、上記第２の領域に、吸着材を収容した中間カートリッジが装填されている。

このような構成では、要求される仕様に応じて、ドレン側カートリッジと中間カートリッジの双方で吸着材層の長さＬと有効断面直径Ｄの比Ｌ／Ｄの値を適宜に設定することが可能となる。

本発明によれば、限られた寸法内で吸着材層の長さＬと有効断面直径Ｄの比Ｌ／Ｄの値をさらに大きくすることができ、キャニスタを大型化させることなく、蒸発燃料の大気への放散を効果的に減少させることができる。

本発明に係るキャニスタの縦断面図。 図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った断面図。 ドレン側カートリッジの樹脂成型品単体での斜視図。 同じく上面図。 図４の線Ｖ−Ｖに沿った断面図。 ドレン側カートリッジの正面図。 ドレン側カートリッジの側面図。 ドレン側カートリッジの縦断面図。 吸着時の燃料蒸気の流れを示す説明図。 図９の断面に直交する面に沿った断面での説明図。 脱離時のパージガスの流れを示す説明図。 図１１の断面に直交する面に沿った断面での説明図。 本発明のキャニスタの第２の実施例の縦断面図。 図１３の断面に直交する面に沿った断面図。 本発明のキャニスタの第３の実施例の縦断面図。 図１３の断面に直交する面に沿った断面図。

図１，図２に基づいて、本発明に係るキャニスタ１０の一実施例について詳細に説明する。なお、以下の説明では、理解を容易にするために、図１の姿勢を基準として「上」「下」「左」「右」等の用語を用いることとするが、本発明のキャニスタ１０は、図１の取付姿勢に限定されるものではない。

図１，図２に示すように、キャニスタ１０は、合成樹脂材料によって一体に成形されたケーシング１２を有する。ケーシング１２は、図示しない燃料タンクに接続されるチャージポート１４及び図示しないエンジン吸気部に接続されるパージポート１６が上端に設けられている第１のチャンバ２０と、大気に連通するドレンポート１８が上端に設けられている第２のチャンバ３０と、第１のチャンバ２０の下端と第２のチャンバ３０の下端とを互いに連通する連通路４０と、を備える。これらの第１のチャンバ２０、連通路４０及び第２のチャンバ３０により、ケーシング１２の内部には略Ｕ字状に連続した通路が形成されている。なお、連通路４０は、ケーシング１２の下端開口に別体のカバー１３を取り付けることにより通路状に構成されている。

断面矩形状をなす第１のチャンバ２０は、チャージポート１４及びパージポート１６側の端部にそれぞれ配置された上部フィルター２２と、連通路４０側の端部に配置された下部フィルター２３とによって画定された第１の空間部２４を有する。下部フィルター２３は多孔板２５に支持されており、多孔板２５は、スプリング２７によって上方に付勢されている。第１の空間部２４内には吸着材である粒状の活性炭２９が充填されている。

断面矩形状をなす第２のチャンバ３０は、第１のチャンバ２０よりも断面が小さくなっており、第１のチャンバ２０の断面積のほぼ２分１程度の断面積となっている。第２のチャンバ３０の上部（ドレンポート１８側）の領域にはドレン側カートリッジ５０が装填されており、下部（連通路４０側）の領域には、中間カートリッジ７０が装填されている。中間カートリッジ７０の下端には多孔板３５に支持されたフィルター３６が配置されており、多孔板３５は、スプリング３７によって上方に付勢されている。

中間カートリッジ７０は、合成樹脂材料によって矩形の箱状に成形されており、下端の開口を上記フィルター３６が覆っている。中間カートリッジ７０の上面には、複数（例えば、４つ）の開口部７６が開口形成されているとともに、ドレン側カートリッジ５０との間に所定の間隔を確保するために、上方に突出した複数の橋脚７２が立設されている。また、中間カートリッジ７０の下端の外周面には第２のチャンバ３０の側壁面３１との間をシールするＯリング７５が配設されている。また、中間カートリッジ７０の上端部には、開口部７６を覆うようにウレタン等からなるフィルター７８が配置されている。そして、上方のフィルター７８と下方のフィルター３６との間に画定された空間内に吸着材として粒状の活性炭７１が充填されている。

次に、図３〜図８を参照して、ドレン側カートリッジ５０について詳細に説明する。ドレン側カートリッジ５０は、互いに並列に配置された円筒状の第１のサブチャンバ５２と、円筒状の第２のサブチャンバ５３と、が合成樹脂材料によって一体に成形されている。第１のサブチャンバ５２及び第２のサブチャンバ５３の上端部には、水平方向に延在する端部壁５４と、端部壁５４と同一平面上において外側に延設された第１のフランジ５５と、端部壁５４上において上方に突出した長円形の取付部５６と、が設けられている。

第１のサブチャンバ５２及び第２のサブチャンバ５３の下端は長円形基部５７に接続されており、この長円形基部５７の下端に第２のフランジ５８が設けられている。長円形基部５７の下面は開口しており、この下面開口には、図６，図７に示すように、別体のカバー６８が溶着されている。これにより、第１のサブチャンバ５２と第２のサブチャンバ５３とは、長円形基部５７内の空間を介して互いに連通しており、ドレン側カートリッジ５０内に略Ｕ字状に連続した通路が形成されている。

図３及び図５に示すように、第１のサブチャンバ５２は、筒状の本体部５２ａと、端部壁５４と本体部５２ａとの間に位置し、本体部５２ａよりも径が小さい小径部５２ｂと、からなる。第１のサブチャンバ５２の上端は、端部壁５４によって閉塞されている。小径部５２ｂの側面に、図５に示すように、周方向に並んだ複数（例えば、４つ）の矩形の連通口６０が開口形成されている。同様に、第２のサブチャンバ５３は、筒状の本体部５３ａと、端部壁５４と本体部５３ａとの間に位置し、本体部５３ａよりも径が小さい小径部５３ｂと、からなる。第２のサブチャンバ５３の上端は、端部壁５４に設けられた２つの半円形の開口部６２によって開口している。また、第１のサブチャンバ５２と異なり、小径部５３ｂには、連通口６０は設けられていない。

取付部５６の外周面にはシール部材としてパッキン６３が装着されている（図６〜図８参照）。また、図１，図２に示すように、第１のサブチャンバ５２の小径部５２ｂには、連通口６０を覆うように、フィルター６４ａが装填されている。同様に、第２のサブチャンバ５３の小径部５３ｂには、第２のサブチャンバ５３の開口部６２を覆うように、フィルター６４ｂが装填されている。そして、第１のサブチャンバ５２及び第２のサブチャンバ５３内には、筒状のパッキン６５及び筒状の緩衝材６６とともに、吸着材として円柱状に成形されたハニカム活性炭５１がそれぞれ装填されている。長円形基部５７内には、下部フィルター６７が装填されており、この下部フィルター６７によって、ハニカム活性炭５１の下端が支持されている。なお、各フィルター６４ａ，６４ｂ，６７は、いずれもウレタン等の発泡体から構成されている。

次に、図１，図２を参照して、ドレン側カートリッジ５０及び中間カートリッジ７０が第２のチャンバ３０内に装填された状態について説明する。

第２のチャンバ３０は、ドレンポート１８が形成されている上端部分において段差状に断面が縮小している。この上端部分の内側には、長円形をなすカートリッジ支持壁８０が形成されており、段差状をなす移行部分にショルダ部８２が形成されている。ドレン側カートリッジ５０は、パッキン６３を備えた取付部５６がカートリッジ支持壁８０の内側に挿入され、第１のフランジ５５がショルダ部８２に当接して位置決めされている。ドレン側カートリッジ５０の下部の第２のフランジ５８の周縁及びカバー６８の周縁は第２のチャンバ３０の側壁面３１から離れており、ドレン側カートリッジ５０の周囲と第２のチャンバ３０の側壁面３１との間には間隙が存在する。この間隙が中間カートリッジ７０とドレン側カートリッジ５０との間の流路３２となる。

次に、図９，図１０を参照して、キャニスタ１０における吸着時の蒸発燃料の流れについて説明する。

エンジン停止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１４を介して第１のチャンバ２０内に導入されて活性炭２９によって吸着される。活性炭２９によって吸着されなかった蒸発燃料は、さらに連通路４０を介して中間カートリッジ７０内に流入する。このとき、中間カートリッジ７０の外周に設けられたＯリング７５により、第２のチャンバ３０の側壁面３１との間がシールされているため、蒸発燃料は、その間を通ることはなく、全て中間カートリッジ７０内に流入する。中間カートリッジ７０内に流入した蒸発燃料は、活性炭７１によって吸着される。活性炭７１によって吸着されなかった蒸発燃料は、中間カートリッジ７０の上面に設けられた開口部７６を通って、中間カートリッジ７０から流出する。このとき、上方に位置するドレン側カートリッジ５０の下端はカバー６８によって封止されているため、中間カートリッジ７０から流出した蒸発燃料は、矢印で示すように、カバー６８にぶつかって前後左右へと流れを変える。

その後、蒸発燃料は、ドレン側カートリッジ５０と第２のチャンバ３０の側壁面３１との間に画定された流路３２を通って上方へと流れ、第１のサブチャンバ５２の小径部５２ｂに設けられた連通口６０を通ってドレン側カートリッジ５０、詳しくは第１のサブチャンバ５２内に流入する。このとき、取付部５６の外周面に装着されたパッキン６３により、取付部５６とカートリッジ支持壁８０との間がシールされているため、蒸発燃料は、確実に連通口６０を通ってドレン側カートリッジ５０内に流入し得る。

第１のサブチャンバ５２に流入した蒸発燃料は、第１のサブチャンバ５２内のハニカム活性炭５１によって吸着される。さらに下部フィルター６７を通過した後、方向を転換して第２のサブチャンバ５３に流入して上方へと流れ、第２のサブチャンバ５３内のハニカム活性炭５１によって吸着される。最終的には、浄化されたガスが、上端に設けられたフィルター６４ｂ及び開口部６２を通って第２のサブチャンバ５３から流出して、ドレンポート１８から大気中に放出される。

次に、図１１，図１２を参照して、キャニスタ１０における脱離時の空気（パージガス）の流れについて説明する。脱離時のパージガスの流れは、図示するように、基本的に吸着時の流れと逆方向の流れとなる。エンジン吸気系に生じる負圧によって、ドレンポート１８から空気が吸入され、開口部６２及びフィルター６４ｂを通って第２のサブチャンバ５３内に流入する。第２のサブチャンバ５３に流入した空気は、下方へと流れ、下部フィルター６７を通過した後、第１のサブチャンバ５２に流入して上方へと流れて、第１のサブチャンバ５２の連通口６０を通ってドレン側カートリッジ５０から流出する。次いで、空気（パージガス）は、ドレン側カートリッジ５０と第２のチャンバ３０の側壁面３１との間に画定された流路３２を通って下方へと流れ、中間カートリッジ７０の上面に設けられた開口部７６を通って、中間カートリッジ７０に流入する。その後、中間カートリッジ７０から、連通路４０を介して第１のチャンバ２０に流入して上方へと流れ、パージポート１６を通してエンジンに吸入される。

このように、上記実施例によれば、第２のチャンバ３０内に装填するカートリッジとして、第１のサブチャンバ５２及び第２のサブチャンバ５３によってＵ字形の通路を形成するドレン側カートリッジ５０を用いることにより、ケーシング１２の限られた寸法内で吸着材層の長さＬと有効断面直径Ｄの比Ｌ／Ｄの値をさらに大きくすることができる。特に、上記実施例では、ドレン側カートリッジ５０と側壁面３１との間の間隙を流路３２として、ドレン側カートリッジ５０側面の連通口６０と中間カートリッジ７０との間を連通させるようにしているので、中間カートリッジ７０とドレンポート１８との間の空間をより有効に利用して一対のハニカム活性炭５１を配置することができる。

なお、上記各実施例では、ドレン側カートリッジ５０は、第１のサブチャンバ５２の小径部５２ｂ、第２のサブチャンバ５３の小径部５３ｂ及び長円形基部５７内に軸方向の厚さが大きなフィルター６４ａ，６４ｂ，６７をそれぞれ備えているが、これらのフィルター６４ａ，６４ｂ，６７は、吸着材がハニカム活性炭５１である本実施例では、吸着材の流出を防止するためのものではなく、断面方向の流れの均等化のために付加されている。つまり、フィルター６４ａ，６４ｂ，６７により、ドレン側カートリッジ５０内をＵターン状に流れるガスの流れが断面方向に拡散されて、より均等な流れとなるようになっている。

また、上記実施例では、Ｏリング７５を用いて中間カートリッジ７０の下端の外周面と第２のチャンバ３０の側壁面３１との間をシールしているが、シール部材はＯリングに限定されることなく、筒状のパッキン等の他のシール部材を用いてもよい。

以上、この発明の一実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限られず、種々の変更が可能である。

図１３，図１４を参照して、本発明の他の実施例について説明する。本実施例では、ドレン側カートリッジ５０内の吸着材として、成形されたハニカム活性炭５１の代わりに、粒径の大きな粒状の活性炭１５１を充填して使用している。なお、ドレン側カートリッジ５０自体の構造及び中間カートリッジ７０については、図１〜図１２に示す実施例と同様である。

粒径の大きな粒状の活性炭１５１は、第１のサブチャンバ５２の小径部５２ｂに装填されたフィルター６４ａ及び第２のサブチャンバ５３の小径部５３ｂに装填されたフィルター６４ｂと、長円形基部５７内に装填された下部フィルター６７と、によって画定された空間内に充填されている。

次に、図１５，図１６を参照して、本発明のさらに別の実施例について説明する。本実施例は、第２のチャンバ３０の下部に中間カートリッジ７０に代えて、粒状の活性炭２７１を直接に充填するようにしたものである。なお、ドレン側カートリッジ５０については、図１〜図１２に示す実施例と同様である。

第２のチャンバ３０内に装填されたドレン側カートリッジ５０のカバー６８に当接するよう中間フィルター２７８が配置されており、この中間フィルター２７８と下方のフィルター３６との間の空間内に粒状の活性炭２７１が充填されている。フィルター３６は多孔板３５によって支持されており、多孔板３５はスプリング３７によって上方に付勢されている。

なお、キャニスタ１０内に充填される吸着材としての活性炭２９，５１，７１，１５１，２７１は、要求される仕様に応じて使い分けることができる。例えば、ある仕様では、第１のチャンバ２０、中間カートリッジ７０及びドレン側カートリッジ５０の全てに高性能の活性炭を充填し、また、他の仕様では、ドレン側カートリッジ５０にだけ高性能の活性炭を充填するなどが可能である。

また、本発明のキャニスタ１０は、図示した取付姿勢に限定されるものではない。図１，図２等に示した姿勢では、第１のサブチャンバ５２及び第２のサブチャンバ５３を左右に並列に整列するようにキャニスタ１０が縦置きとなっているが、第１のサブチャンバ５２が上方に位置し、第２のサブチャンバ５３が下方に位置するようにキャニスタ１０を横置きに搭載することにより、重力効果による洩れ出し抑制の遅延効果を得ることができる。

１０ キャニスタ
２０ 第１のチャンバ
２９，５１，７１ 活性炭
３０ 第２のチャンバ
４０ 連通路
５０ ドレン側カートリッジ
５２ 第１のサブチャンバ
５３ 第２のサブチャンバ
５７ 長円形基部
６０ 連通口
７０ 中間カートリッジ

Claims (4)

1. チャージポート及びパージポートを一端に備えた第１のチャンバと、ドレンポートを一端に備えた第２のチャンバと、が略Ｕ字状に接続されてなるケーシングを有し、各チャンバの内部に吸着材が配置されるキャニスタにおいて、
   上記第２のチャンバは、ドレン側カートリッジが装填されたドレンポート側の第１の領域と、長手方向の残りの第２の領域と、に区分され、
   上記ドレン側カートリッジは、互いに並列に配置された第１のサブチャンバ及び第２のサブチャンバを有し、吸着材を収容したこれらのサブチャンバが略Ｕ字状の流路を構成するように互いに接続されていることを特徴とするキャニスタ。
2. 上記第２のサブチャンバのドレンポート側の端部が上記ドレンポートに連通し、かつ上記第１のサブチャンバのドレンポート側の端部が、該ドレン側カートリッジと第２のチャンバの側壁面との間の間隙を介して、上記第２の領域に連通していることを特徴とする請求項１に記載のキャニスタ。
3. 上記第１のサブチャンバのドレンポート側端部の側面に、連通口が開口していることを特徴とする請求項２に記載のキャニスタ。
4. 上記第２の領域に、吸着材を収容した中間カートリッジが装填されていることを特徴とする請求項１に記載のキャニスタ。

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