(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸気通路側に排出するために、当該蒸発燃料を導入し、当該蒸発燃料をそのうちの燃料成分を吸着させた後に大気側に放出する蒸発燃料処理装置であって、
前記燃料タンクに連通する主室と、当該主室および大気側にそれぞれ連通する副室とを内部に形成したケーシングと、
前記主室内に収容され、前記燃料タンクから導入された蒸発燃料中の燃料成分を吸着する主吸着材と、
前記副室内に収容され、前記主室から導入された蒸発燃料中の燃料成分を、当該蒸発燃料が前記副室から大気側に放出される前に吸着する副吸着材と、を備え、
前記副吸着材は、
前記蒸発燃料の流れ方向に延びる複数の仕切壁と、
当該複数の仕切壁により形成された内孔と、を有し、
前記複数の仕切壁の各々は、通気性を有しかつ互いの間に吸着剤を挟持する２枚のシートで構成されていることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
【請求項２】
前記副吸着材は、前記複数の仕切壁および前記内孔により、ハニカム状に形成さ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。
【請求項３】
内燃機関の燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸気通路側に排出するために、当該蒸発燃料を導入し、当該蒸発燃料をそのうちの燃料成分を吸着させた後に大気側に放出する蒸発燃料処理装置であって、
前記燃料タンクに連通する主室と、当該主室および大気側にそれぞれ連通する副室とを内部に形成したケーシングと、
前記主室内に収容され、前記燃料タンクから導入された蒸発燃料中の燃料成分を吸着する主吸着材と、
前記副室内に収容され、前記主室から導入された蒸発燃料中の燃料成分を、当該蒸発燃料が前記副室から大気側に放出される前に吸着する副吸着材と、を備え、
前記副吸着材は、
通気性を有し、前記蒸発燃料の流れ方向に互いに間隔を存し、当該流れ方向にそれぞれ直交するように配置された複数のシート状の吸着材で構成されていることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
【請求項４】
前記ケーシングのうちの前記主室を形成する部分と前記副室を形成する部分は、互いに間隙を存した状態で配置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の蒸発燃料処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃料タンクで発生した蒸発燃料が大気側に放出されるのを防止するために、蒸発燃料を吸気通路に適宜、排出するべく、蒸発燃料中の燃料成分を一時的に吸着する蒸発燃料処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の蒸発燃料処理装置は一般にキャニスタと呼ばれており、例えば特開平７−３３２１７１号公報に記載されたものが知られている。このキャニスタは、箱状のケーシングと、このケーシング内を仕切壁で仕切ることにより形成された３つの第１〜第３室と、各室内に充填された活性炭などで構成されている。第１室と第２室および第２室と第３室は、互いに連通している。この第１室は、パージ通路を介して吸気管に接続され、チャージ通路および給油時用チャージ通路を介して燃料タンクに接続されている。この給油時用チャージ通路は、給油時に燃料タンク内で発生する大量の蒸発燃料を通すために、チャージ通路よりも太くなっており、その途中には、これを開閉するチャージ電磁弁が設けられている。
【０００３】
また、第２室には、大気側に連通する給油時用排出通路が接続されており、この給油時用排出通路の途中には、これを開閉する排出制御電磁弁が設けられている。さらに、第３室には、大気側に連通する大気通路が接続されている。また、燃料タンクには、その給油口蓋が開放されたときにＯＮするスイッチが設けられている。
【０００４】
このキャニスタでは、給油時以外の通常時に、燃料タンク内で発生した蒸発燃料は、チャージ通路を介してまず第１室に導入され、次いで第２室および第３室の順に導入される。その際、蒸発燃料は、各室内を通過する際に、ＨＣなどの燃料成分が活性炭に吸着された後、大気通路を介して大気中に放出される。一方、燃料給油時には、燃料タンクの給油口蓋が開放され、スイッチがＯＮすると、それに応じてチャージ電磁弁および排出制御電磁弁が開放される。これにより、給油により燃料タンク内で発生した蒸発燃料は、給油時用チャージ通路を介して第１室に導入され、次いで第２室に導入された後、給油時用排出通路を介して大気中に放出される。また、エンジンの運転により吸気管の負圧がパージ通路を介して第１室に導入されると、大気中の空気が大気通路を介して第３室、第２室および第１室の順に流入する。その際に、活性炭に吸着されていた燃料成分が脱離し、空気とともにパージ通路を介して吸気管に送られる。
【０００５】
以上のように、このキャニスタでは、蒸発燃料が通常時には３つの室に導入される一方、給油時には第１室内および第２室内のみに導入される。これは、通常時には、蒸発燃料がキャニスタ内の活性炭の間を流れる際の流路長さを可能な限り長く確保することにより、活性炭による蒸発燃料の吸着性能を高める一方、通常時よりも大量の蒸発燃料が発生する給油時には、流路長さを通常時よりも短くし、キャニスタ内の通気抵抗を低減することによって、蒸発燃料に起因する給油時の燃料タンク内の圧力上昇を抑制し、それにより、燃料タンクへの給油時間を短縮するためである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の蒸発燃料処理装置によれば、給油時間を短縮するために排出制御電磁弁、給油時用排出通路およびスイッチなどを設ける必要があるので、その分、構造が複雑になるとともに、製造コストの上昇を招いてしまう。また、排出制御電磁弁において、蒸発燃料のリークを生じるおそれがある。さらに、第１室と第２室、および第２室と第３室がケーシング内を仕切壁で仕切ることにより形成されているので、ケーシング内の活性炭がケーシングの壁を介して外気と接触する面積が小さいため、外気との熱交換による活性炭の温度変化が妨げられてしまう。そのため、活性炭による蒸発燃料の良好な吸着・脱離性能を得られないことがある。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、給油時間を短縮でき、蒸発燃料の良好な吸着・脱離性能を確保できるとともに、構造の単純化により製造コストを削減することができる蒸発燃料処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸気通路側に排出するために、蒸発燃料を導入し、蒸発燃料をそのうちの燃料成分を吸着させた後に大気側に放出する蒸発燃料処理装置１であって、燃料タンクに連通する主室（第１室２１、第２室２２）と、主室（第１室２１、第２室２２）および大気側にそれぞれ連通する副室（第３室２３）とを内部に形成したケーシング２，３０，３１と、主室（第１室２１、第２室２２）内に収容され、燃料タンクから導入された蒸発燃料中の燃料成分を吸着する主吸着材（活性炭１３）と、副室（第３室２３）内に収容され、主室（第１室２１、第２室２２）から導入された蒸発燃料中の燃料成分を、蒸発燃料が副室（第３室２３）から大気側に放出される前に吸着する副吸着材（吸着材１４）と、を備え、副吸着材（吸着材１４）は、蒸発燃料の流れ方向に延びる複数の仕切壁１４ａと、複数の仕切壁１４ａにより形成された内孔と、を有し、複数の仕切壁１４ａの各々は、通気性を有しかつ互いの間に吸着剤（活性炭１６ｂ）を挟持する２枚のシート１６ａ，１６ａで構成されていることを特徴とする。
【０００９】
この蒸発燃料処理装置によれば、燃料タンク内で発生した蒸発燃料は、主室内に導入され、次いで副室内に導入された後、大気側に放出される。その際、蒸発燃料は、そのうちの燃料成分が主吸着材および副吸着材により吸着された後、大気側に放出される。このように、燃料タンク内で発生した蒸発燃料は、従来と異なり、給油時およびそれ以外の通常時のいずれの場合にも同じ流路を流れるので、給油時に通常時と同じ流路長さを確保することができる。また、例えば、主および副吸着材を、主室の主吸着材により蒸発燃料中の燃料成分の大部分を吸着し、副室の副吸着材により残りの燃料成分を補足的に吸着するような関係に設定することによって、蒸発燃料の燃料成分の吸着を効果的に行えるとともに、その吸着性能を良好に維持できる。これにより、給油時には、給油時間を短縮できると同時に、蒸発燃料の良好な吸着性能を確保することができる。これに加えて、従来のような給油時用の電磁弁や排出通路が不要になるので、その分、構造を単純化できるとともに、製造コストを削減することができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の蒸発燃料処理装置１において、副吸着材（吸着材１４）は、複数の仕切壁１４ａおよび内孔により、ハニカム状に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
この蒸発燃料処理装置によれば、強度的に優れた副吸着材を比較的、容易にかつ一体に作製できる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、内燃機関の燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸気通路側に排出するために、蒸発燃料を導入し、蒸発燃料をそのうちの燃料成分を吸着させた後に大気側に放出する蒸発燃料処理装置１であって、燃料タンクに連通する主室（第１室２１、第２室２２）と、主室（第１室２１、第２室２２）および大気側にそれぞれ連通する副室（第３室２３）とを内部に形成したケーシング２，３０，３１と、主室（第１室２１、第２室２２）内に収容され、燃料タンクから導入された蒸発燃料中の燃料成分を吸着する主吸着材（活性炭１３）と、副室（第３室２３）内に収容され、主室（第１室２１、第２室２２）から導入された蒸発燃料中の燃料成分を、蒸発燃料が副室（第３室２３）から大気側に放出される前に吸着する副吸着材（吸着材１４）と、を備え、副吸着材（吸着材１４）は、通気性を有し、蒸発燃料の流れ方向に互いに間隔を存し、当該流れ方向にそれぞれ直交するように配置された複数のシート状の吸着材（吸着シート１６）で構成されていることを特徴とする。
【００１３】
この蒸発燃料処理装置によれば、燃料タンク内で発生した蒸発燃料は、主室内に導入され、次いで副室内に導入された後、大気側に放出される。その際、蒸発燃料は、そのうちの燃料成分が主吸着材および副吸着材により吸着された後、大気側に放出される。このように、燃料タンク内で発生した蒸発燃料は、従来と異なり、給油時およびそれ以外の通常時のいずれの場合にも同じ流路を流れるので、給油時に通常時と同じ流路長さを確保することができる。また、例えば、主および副吸着材を、主室の主吸着材により蒸発燃料中の燃料成分の大部分を吸着し、副室の副吸着材により残りの燃料成分を補足的に吸着するような関係に設定することによって、蒸発燃料の燃料成分の吸着を効果的に行えるとともに、その吸着性能を良好に維持できる。これにより、給油時には、給油時間を短縮できると同時に、蒸発燃料の良好な吸着性能を確保することができる。これに加えて、従来のような給油時用の電磁弁や排出通路が不要になるので、その分、構造を単純化できるとともに、製造コストを削減することができる。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の蒸発燃料処理装置において、ケーシングのうちの主室（第１室２１、第２室２２）を形成する部分（ケーシング３０）と副室（第３室２３）を形成する部分（ケーシング３１）は、互いに間隙を存した状態で配置されていることを特徴とする。
【００１５】
この蒸発燃料処理装置によれば、ケーシングのうちの２つの部分が互いに間隙を存した状態で配置されているので、これらのケーシングの２つの部分と外気との接触面積をより大きく確保できることにより、外気との熱交換によってケーシング内の吸着材をより効果的に冷却または加熱することができる。その結果、蒸発燃料の吸着・脱離性能を向上させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る蒸発燃料処理装置について説明する。図１は、本実施形態の蒸発燃料処理装置の概略構成を示している。同図に示すように、この蒸発燃料処理装置（以下「キャニスタ」という）１は、天壁２ａ、４つの側壁２ｂおよび底壁２ｃにより形成されたケーシング２と、このケーシング２内を２つの仕切壁３，４で仕切ることにより形成された第１室２１（主室）、第２室２２（主室）および第３室２３（副室）などで構成されている。
【００１７】
第１室２１の天壁２ａには、パージ口５、チャージ口６および給油時チャージ口７が設けられている。このパージ口５には、エンジンの吸気管に連通するパージ通路が接続されている（いずれも図示せず）。このパージ通路の途中には、図示しないパージ制御弁が設けられており、このパージ制御弁の開度を、エンジン運転中に図示しない制御装置で制御することによって、パージ制御が行われる。
【００１８】
また、チャージ口６および給油時チャージ口７には、燃料タンクに連通するチャージ通路および給油時チャージ通路がそれぞれ接続されている（いずれも図示せず）。燃料タンク内で発生した蒸発燃料は、給油時以外の通常時にはチャージ通路およびチャージ口６を介して、給油時には給油時チャージ通路および給油時チャージ口７を介して第１室２１内にそれぞれ導入されるようになっている。これらの給油時チャージ口７および給油時チャージ通路の断面積はそれぞれ、チャージ口６およびチャージ通路よりも大きくなっている。これは、給油時には、通常時よりも大量の蒸発燃料が発生することによる。なお、チャージ口６と給油時チャージ口７、およびチャージ通路と給油時チャージ通路を共通化してもよい。
【００１９】
さらに、第１室２１と第２室２２の間の仕切壁３の下縁部と底壁２ｃとの間には、間隙が形成されており、この間隙を介して第１室２１および第２室２２の下部が互いに連通している。第１室２１および第２室２２の仕切壁３の下縁部よりも下側の空間には、水平な板状の格子８がその全面にわたって設けられている。この格子８は、底壁２ｃとの間に設けられたコイルばね９により上方に付勢された状態で支持されており、これにより、底壁２ｃとの間に空間を形成している。また、格子８上には、その全体を覆うようにフィルタ１０が載置されている。
【００２０】
また、第１室２１および第２室２２の上部には、天壁２ａとの間に間隔を存してフィルタ１１，１２がそれぞれ設けられている。これらのフィルタ１１，１２は、水平に設けられており、仕切壁３およびフィルタ１０などとの間にＵ字状の空間を形成している。このＵ字状の空間には、活性炭１３（主吸着材）が所定の密度で満杯に充填されている。この活性炭１３は、チャージ口６，７から第１室２１および第２室２２内に導入された蒸発燃料中のＨＣなどの燃料成分を吸着するためのものであり、所定の平均粒径（例えば２ｍｍ）の造粒炭で構成されている。なお、活性炭１３を、造粒炭に代えて破砕炭で構成してもよい。
【００２１】
さらに、第２室２２と第３室２３との間の仕切壁４の上縁部と天壁２ａとの間には、間隙が形成されており、この間隙を介して第２室２２および第３室２３の上端部が互いに連通している。
【００２２】
また、第３室２３には、吸着材１４がそのほぼ全体にわたって充填されている。図２に示すように、この吸着材１４（副吸着材）は、ハニカム構造のものであり、その長さ方向に延びる多数の仕切壁１４ａにより形成された多数の断面六角形の内孔を有し、第３室２３に嵌め込んだ状態で取り付けられている。この構造により、吸着材１４の通気抵抗は、第１室２１および第２室２２内に充填した活性炭１３よりも小さく設定されている。また、吸着材１４は、セラミック原料と活性炭を所定の割合（例えばセラミック原料：活性炭＝７：３）で混合した後、上記形状に成形してから焼成することにより作製されたものであり、仕切壁１４ａの表面上には、多数の活性炭（図示せず）が分散配置されている。これにより、第２室２２から第３室２３内に流入した蒸発燃料は、吸着材１４内を通過する際に仕切壁１４ａ上の活性炭により吸着される。なお、吸着材１４の材質は、セラミックに限らず、熱容量の高い物質であればよい。また、吸着材１４の内孔の断面形状は、上記六角形に限らず、四角形や円形などでもよい。
【００２３】
さらに、第３室２３の底壁２ｃには、大気口１５が設けられており、この大気口１５には、大気側に連通する図示しない大気通路が接続されている。
【００２４】
以下、図３を参照しながら、キャニスタ１の動作について説明する。まず、図３（ａ）に示すように、燃料タンク内で発生した蒸発燃料は、通常時にはチャージ口６を介して、給油時には給油時チャージ口７を介して第１室２１にそれぞれ導入される。このように第１室２１に導入された蒸発燃料は、第１室２１内の活性炭１３間の隙間を通り抜け、連通口２１ａや格子８などを介して第２室２２内に流入する。次いで、蒸発燃料は、第２室２２内の活性炭１３間の隙間を通り抜け、連通口２２ａを介して第３室２３内に流入する。そして、第３室２３内の吸着材１４内を通り抜けた後、大気口１５を介して大気側に放出される。その際、蒸発燃料は、そのうちの燃料成分の大部分が活性炭１３に吸着され、残りが吸着材１４の活性炭に吸着されることにより、空気のみの状態で最終的に大気中に放出される。
【００２５】
一方、エンジン運転中のパージ制御の際、制御装置によりパージ制御弁が開放されると、吸気管内の負圧がパージ通路を介して第１室２１内に導入されることにより、図３（ｂ）に示すように、大気中の空気が大気口１５から第３室２３内に吸入される。このように第３室２３に吸入された空気は、上記蒸発燃料とは逆に、第３室２３内の吸着材１４内を通り抜け、次いで第２室２２内の活性炭１３間の隙間を通り抜け、第１室２１内の活性炭１３間の隙間を通り抜けた後、パージ口５を介して吸気管内に送り込まれる。その際、活性炭１３および吸着材１４の活性炭に吸着されていた燃料成分は、これらから脱離し、空気とともに吸気管内に送り込まれる。
【００２６】
以上のように、本実施形態のキャニスタ１によれば、給油時に燃料タンク内で発生した蒸発燃料は、通常時と同様に、第１室２１、第２室２２および第３室２３に順に導入されるので、給油時に通常時と同じ流路長さを確保することができる。また、第３室２３内の吸着材１４は、第１室２１および第２室２２内の活性炭１３よりも通気抵抗が小さくなるように構成されているので、給油時に、キャニスタ１内の蒸発燃料の流路における通気抵抗の上昇を抑制できる。また、活性炭１３および吸着材１４の関係は、活性炭１３より蒸発燃料中の燃料成分の大部分を吸着し、吸着材１４により残りの燃料成分を補足的に吸着するように設定されているので、蒸発燃料の燃料成分の吸着を効果的に行えるとともに、その吸着性能を良好に維持できる。これにより、給油時に、給油を迅速に行うことができると同時に、蒸発燃料の良好な吸着性能を確保することができる。これに加えて、従来のような排出制御電磁弁、給油時用排出通路およびスイッチが不要になるので、その分、構造を単純化できるとともに、製造コストを削減することができる。また、吸着材１４がセラミック製のハニカム構造のもので構成されているので、強度的に優れた吸着材１４を比較的、容易にかつ一体に作製できる。
【００２７】
図４は、前述した実施形態のキャニスタ１の変形例を示している。同図に示すように、このキャニスタ１は、前述した実施形態のキャニスタ１と比べて、第３室２３のケーシング３１（副室を形成する部分）が、第１室２１および第２室２２のケーシング３０（主室を形成する部分）と別体に構成され、互いに間隔を存して配置されているとともに、ケーシング３０に連通路３２を介して接続されている点のみが異なっている。このキャニスタ１では、別体の２つのケーシング３０，３１が互いに間隔を存して配置されているので、第２室２２を取り囲むケーシング３０の壁の外気接触面積と、ケーシング３１の壁の外気接触面積が、実施形態のものよりも大きく設定されている。これにより、吸着材１４を、外気との熱交換によって実施形態のものよりも効果的に冷却または加熱することができる。その結果、キャニスタ１の蒸発燃料の吸着・脱離性能を向上させることができる。
【００２８】
また、図５のキャニスタ１は、図４のキャニスタ１のケーシング３０において、第１室２１および第２室２２の間の仕切壁３を互いに間隔を存する２つの壁３０ａ，３０ａとすることにより、第１室２１および第２室２２を取り囲むケーシング３０の壁の外気接触面積もより大きく設定した例を示している。したがって、このキャニスタ１によれば、その吸着・脱離性能をさらに向上させることができる。
【００２９】
なお、吸着材１４は、実施形態のハニカム状のものに限らず、第１室２１および第２室２２内の活性炭１３よりも通気抵抗の小さい形状のものであればよい。例えば、図８に示すように、吸着材１４の横断面をスリット状に形成してもよい。この吸着材１４でも、前述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３０】
また、吸着材１４は、実施形態の活性炭を混合したセラミック製のものに限らず、第１室２１および第２室２２内の活性炭１３よりも通気抵抗が小さくかつ所要の吸着性能を有するものであればよい。例えば、前述した吸着材１４のハニカム構造の仕切壁１４ａを、図６に示す吸着シート１６で構成してもよい。同図（ａ）に示す吸着シート１６は、２枚の不織布製のシート１６ａ，１６ａの間に多数の活性炭１６ｂを挟持した状態でこれらを一体化したものである。この場合、吸着シート１６は、不織布製のシートに限らず、ウレタンシートなどの通気性を備えたシートであればよい。また、活性炭１６ｂとしては、アルミなどの熱容量の大きな物質を混ぜたものがより好ましい。一方、図６（ｂ）に示す吸着シート１６は、１枚の不織布製のシート１６ａの両面に多数の活性炭１６ｂを付着させたものである。この場合、シート１６ａは通気性のない材質で構成してもよい。これらの吸着シート１６で吸着材１４の仕切壁１４ａを構成した場合でも、前述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
さらに、吸着材１４として、図７に示すように、多数の上記吸着シート１６を、互いの間に間隔を存し且つ蒸発燃料の流れ方向に対して直交するように水平な状態で第３室２３内に配置してもよい。この場合には、シート１６ａとして通気性を備えたものを用いればよい。このようにした場合でも、前述した実施形態と同様の効果を得ることができる。また、吸着材１４を繊維状の活性炭で構成してもよい。
【００３２】
また、第１室２１および第２室２２に充填される吸着材は、実施形態の活性炭１３に限らず、所望の吸着性能を備えるものであればよく、より好ましくはキャニスタ１に導入された蒸発燃料中の燃料成分の大部分を吸着可能なものであればよい。さらに、吸着材を充填する室の数は、実施形態の３つに限らず、２つまたは４つ以上でもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の蒸発燃料処理装置によれば、給油時間を短縮でき、蒸発燃料の良好な吸着・脱離性能を確保できるとともに、構造の単純化により製造コストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の一実施形態に係る蒸発燃料処理装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】吸着材の構成を示す斜視図である。
【図３】（ａ）給油時および通常時に燃料タンクから導入される蒸発燃料の流れを示す説明図と（ｂ）パージ制御中に大気側から導入される空気の流れを示す説明図である。
【図４】蒸発燃料処理装置の変形例の概略構成を示す断面図である。
【図５】蒸発燃料処理装置の他の変形例の概略構成を示す断面図である。
【図６】（ａ）（ｂ）吸着材の変形例の概略構成を示す断面図である。
【図７】吸着材の変形例を示す断面図である。
【図８】吸着材の変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１    蒸発燃料処理装置
２    ケーシング
１３    活性炭（主吸着材）
１４    吸着材（副吸着材）
１４ａ 仕切壁
１６ 吸着シート（シート状の吸着材）
１６ａ シート
１６ｂ 活性炭（吸着剤）
２１    第１室（主室）
２２    第２室（主室）
２３    第３室（副室）
３０    ケーシング（主室を形成する部分）
３１    ケーシング（副室を形成する部分）
【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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【図８】
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