(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクに連通する蒸発燃料導入ポートと、大気に連通する大気ポートを有する容器内に、吸脱着能力を有する活性炭を、その活性炭内に空気層を形成することなく充填して燃料吸着層となしたキャニスタにおいて、上記燃料吸着層内に、上記吸脱着能力を有する活性炭の層を蒸発燃料の流れ方向に仕切るように、蒸発燃料の吸脱着能力のない材料よりなり、非直線状の通気路を多数有する拡散防止層を設けたことを特徴とするキャニスタ。
【請求項２】
上記蒸発燃料の吸脱着能力のない材料が、予め高沸点炭化水素を含有させて吸脱着能力をなくした活性炭であることを特徴とする請求項１記載のキャニスタ。
【請求項３】
上記吸脱着能力をなくした活性炭の粒径分布と、上記燃料吸着層を構成する活性炭の粒径分布を同程度としたことを特徴とする請求項２記載のキャニスタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料タンクから蒸発する燃料を吸着して車外への放出を防止するキャニスタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両停止時、燃料タンクの昇温により蒸発する燃料を、活性炭を充填したキャニスタで吸着保持することが行われている。キャニスタに吸着した蒸発燃料は、エンジン作動時に、吸気系の負圧によってキャニスタ内に導入される大気とともに吸気系に送られる。
【０００３】
ところで、キャニスタに吸着した蒸発燃料は、時間経過とともに活性炭の細孔内を移動し、隣接する活性炭の細孔を介して拡散する。あるいは、降温時に燃料タンク内の燃料が収縮して負圧が発生し、キャニスタ内にエア流れ（バックパージ）が生じると、これによって細孔から脱離した蒸発燃料が空気中を拡散していくことがある。このため、キャニスタが理論上の吸着能力限界に達する以前に、蒸発燃料が大気に放出されるという問題があった。
【０００４】
そこで、例えば特開平５−３３７３４号公報に見られるように（図６参照）、蒸発燃料導入ポート４１およびパージポート４２を備えた本体キャニスタ４に、大気ポート５１を備えたサブキャニスタ５を並設して、本体キャニスタ４の下流側端部とサブキャニスタ５の上流側端部とを空気層６で連結したものや、実開昭６３−１９８４６４号公報のように（図７参照）、第１の活性炭層７１と第２の活性炭層７２の間に空気層８を設けたものが提案されている。図７中、９１、９２はそれぞれ蒸発燃料導入ポート、パージポートであり、９３は大気ポートである。このように、空気層を設けて活性炭を分離することで、蒸発燃料の拡散を抑制することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図６の構成では、キャニスタの構成が複雑となり、部品点数が増すことから生産効率の低下、コスト高といった問題が生じる。また、圧損が大きくなり、米国における新たな蒸発燃料規制（ＯＲＶＲ）を満たすのに必要な低圧損構造を維持することが難しい。図７の構成によっても、蒸発燃料の拡散を防止するために、空気層を十分大きくする必要があり、装置の大型化が避けられないという問題があった。
【０００６】
しかして、本発明の目的は、簡単な構造で、大型化や部品点数の増加を最小限とし、蒸発燃料の拡散を防止できるキャニスタを実現することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するための本発明の構成を図１（ａ）（ｂ）に示すと、燃料タンクに連通する蒸発燃料導入ポート１１と、大気に連通する大気ポート１２を有する容器１内に、吸脱着能力を有する活性炭Ｃ１を、その活性炭内に空気層を形成することなく充填して燃料吸着層２となし、上記燃料吸着層２内に、上記吸脱着能力を有する活性炭Ｃ１の層を蒸発燃料の流れ方向に仕切るように、蒸発燃料の吸脱着能力のない材料Ｃ２よりなり、非直線上の通気路を多数有する拡散防止層３を設けたものである（請求項１）。
【０００８】
上記蒸発燃料の吸脱着能力のない材料としては、予め高沸点炭化水素を含有させて吸脱着能力をなくした活性炭Ｃ２を用いることができる（請求項２）。また上記吸脱着能力をなくした活性炭Ｃ２の粒径分布と、上記燃料吸着層２を構成する活性炭Ｃ１の粒径分布とを同程度とすることが望ましい（請求項３）。
【０００９】
蒸発燃料の拡散には、図２に示すように、活性炭Ｃの細孔Ｃ３を介して隣接する活性炭Ｃに順次蒸発燃料ｖが移動する細孔内拡散と、燃料の降温時に生じる負圧でキャニスタにエア流れ（バックパージ）が生じることにより空気中を蒸発燃料ｖが移動する空気中拡散とがある。細孔内拡散は活性炭を分離することによって、空気中拡散はバックパージ流速Ｖｂよりも拡散速度Ｖｄを小さくすることによって防止可能である。
【００１０】
本発明の構成では、吸着材層２の途中に吸脱着能力を有しない拡散防止層３を設けて、活性炭層を分離したので、蒸発燃料ｖの細孔内拡散はここで停止する（図１（ｂ））。また、拡散防止層３において通気路が直線でないため、拡散防止層３の長さｄｙに対して通気路の長さｄｘが長くなる。よって、拡散防止層３を大きくすることなく、空気中拡散を防止するに必要な通気路長ｄｘを確保でき、蒸発燃料ｖの拡散速度Ｖｄを十分小さくできる。
【００１１】
拡散防止層３を吸脱着能力のない活性炭Ｃ２で構成すれば、通常の活性炭Ｃ１の間に吸脱着能力のない活性炭Ｃ２を層状に充填するだけで拡散防止層３が形成でき、製作が容易である。特に、その平均粒径を燃料吸着層２を構成する活性炭Ｃ１の平均粒径と同程度とすれば、拡散防止層３において圧損が大きくなることがなく、低圧損構造が維持できる。
【００１２】
【実施例】
以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。図１（ａ）において、両端閉鎖の円筒状容器１には、一方の端面（図の左端面）に図略の燃料タンクに連通する蒸発燃料導入ポート１１が、他の端面（図の右端面）に大気に連通する大気ポート１２が設けてある。上記容器１内には、左右両端面に近接して、多数の通孔を有する仕切り壁１３、１４がそれぞれ設けてあり、これら仕切り壁１３、１４の間に活性炭Ｃ１が充填されて燃料吸着層２を形成している。
【００１３】
上記燃料吸着層２の軸方向中間部には、吸着層２を蒸発燃料の流れ方向に左右２層に仕切るように、拡散防止層３が設けてある。該拡散防止層３は、燃料中の高沸点成分であるＣ11Ｈ 24 を含浸することにより吸着能力をなくした活性炭Ｃ２を層状に充填してなり（図１（ｂ））、これにより左右２層の吸着層２を構成する活性炭Ｃ１が接触することを阻止している。活性炭Ｃ２はその粒径分布を活性炭Ｃ１の粒径分布と同程度としてある。活性炭Ｃ２の粒径が小さいほど、活性炭Ｃ２間の空隙で形成される通気路は長くなるが、圧損が大きくなる傾向にあるためである。
【００１４】
上記構成のキャニスタにおいて、蒸発燃料ｖが蒸発燃料導入ポート１１より、燃料吸着層２内に導入されると、蒸発燃料ｖは一旦活性炭Ｃ１に吸着保持される。その後、時間経過とともに吸着層２内を大気ポート１２方向へ拡散していくが、拡散防止層３を構成する活性炭Ｃ２が吸脱着能力を有しないため、活性炭Ｃ２を介して蒸発燃料ｖが大気ポート１２よりの吸着層２ヘ移動することはない。また、活性炭Ｃ２間に形成される空隙が通気路となるので、拡散防止層３の長さｄｙに比べて通気路の長さｄｘが長くなる。よって、蒸発燃料ｖの拡散速度Ｖｄが遅くなり、装置を大型化することなく蒸発燃料ｖの拡散を防止できる。
【００１５】
図３は拡散防止層３に吸脱着能力のない材料を充填することにより、空気層のみで拡散防止を行う時、すなわち充填率０％時に対して、拡散防止層３長さをどれだけ短縮できるかを示したものである。式中、ｄｙ，ｄｘはそれぞれ拡散防止層３の長さ、通気路の長さを示す。同一の粒径分布を持ち、Ｃ11Ｈ22を含有させた活性炭を用いる場合、充填率は６２％であるので、図３から拡散防止層３は３８％まで小型化可能と予測できる。
【００１６】
図４は、燃料吸着層の間に空気層を設けた従来構成において、車両放置相当の試験を行い、拡散の有無を調査した結果を、空気層の長さｄｘ’と蒸発燃料の拡散速度Ｖｄ（計算値）の関係で示したものである。図に見られるようにキャニスタ周りの雰囲気温度の最高温度である雰囲気温度６０℃の条件では、空気層の長さｄｘ’＝１６．５ｍｍで空気層における蒸発燃料の拡散を防止できた。バックパージ流速Ｖｂよりも蒸発燃料の拡散速度Ｖｄが小さければよいから、バックパージ流速Ｖｂ≧０．０１ｌ／ｍｉｎであることがわかる。一般的な構造のキャニスタにおけるバックパージ流速Ｖｂを測定した結果、平均流速は０．０２ｌ／ｍｉｎとなり、前記試験結果を裏付けることができた。
【００１７】
図５は、本実施例の構成において、拡散防止層３の長さおよび温度条件を変更し、蒸発燃料の拡散の様子を調べた実験結果である。図中、○は拡散なし、×は拡散ありを示しており、６０℃では拡散防止に必要な拡散防止層の最低の長さは４ｍｍとなっている。すなわち、本発明の構成とすることで、拡散防止に必要な距離ｄｘを１６．５ｍｍから４ｍｍにすることができ、装置を大型化することなく、蒸発燃料の拡散を防止可能であることがわかる。なお、拡散防止層３長さの短縮率は２４％と、図３の予測よりさらに短縮できている。これは図３が球状材を用いた場合の計算であるのに対し、拡散防止層３に吸脱着能力のない活性炭を用いた場合活性炭形状が異形であることの形状効果が得られているためである。
【００１８】
なお、上記実施例では、拡散防止層として吸脱着能力のない活性炭を用いたが、これに代えて金属やセラミック等、吸脱着能力のない細粒であればいずれを用いてもよい。この時、粒径を吸着材層を構成する活性炭とほぼ同程度とすることが低圧損構造を実現する上で望ましい。あるいは粒子状のものに限らず、通気性がよく、かつ蒸気通路が直線でない材料、例えばスポンジ状のシート材を用いてもよく、同様の効果が得られる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、燃料吸着層内に設けた吸脱着能力を有しない拡散防止層において、蒸発燃料の拡散が抑制され、蒸発燃料が大気に放出されるのを防止する。よって、装置を大型化することなく拡散を確実に防止でき、構成が簡単で、低圧損構造を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は本発明のキャニスタの構造を示す概略図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ部拡大図である。
【図２】図２は蒸発燃料の拡散の様子を示す模式図である。
【図３】図３は吸脱着能力のない材料の充填率と拡散防止層長さの短縮率の関係を示す図である。
【図４】図４は従来のキャニスタにおける空気層の長さと拡散速度の関係を示す図である。
【図５】図５は本発明のキャニスタにおける拡散防止層の長さと蒸発燃料の拡散の関係を示す図である。
【図６】図６は従来のキャニスタの構造の一例を示す全体断面図である。
【図７】図７は従来のキャニスタの構造の他の例を示す全体断面図である。
【符号の説明】
１  容器
１１  蒸発燃料導入ポート
１２  大気ポート
２  燃料吸着層
３  拡散防止層
Ｃ１  活性炭
Ｃ２  吸脱着能力のない活性炭
【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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【図７】
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