(57)【要約】【課題】簡素な構成で吸着材の温度変化を抑制できるキャニスタを提供する。【解決手段】蒸発燃料を吸着及び脱離可能な吸着材５２と、温度変化に応じて吸熱及び放熱する蓄熱材５４とがケーシング内に収容されているキャニスタであって、蓄熱材５４は結晶相の変化により吸熱及び放熱する固体であることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸発燃料を吸着及び脱離可能な吸着材と、温度変化に応じて吸熱及び放熱する蓄熱材とがケーシング内に収容されているキャニスタであって、
前記蓄熱材は結晶相の変化により吸熱及び放熱する固体である、キャニスタ。
【請求項２】
請求項１に記載のキャニスタであって、
前記吸着材は、前記蓄熱材を内部に含有する成形体である、キャニスタ。
【請求項３】
請求項１に記載のキャニスタであって、
前記蓄熱材は前記吸着材の表面に付着されている、キャニスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示の技術はキャニスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両には、燃料タンクで生じた蒸発燃料が大気中に放出されることを防止するために、蒸発燃料を吸着・脱離可能な吸着材が充填されたキャニスタが搭載されている。キャニスタは、内燃機関（エンジン）停止中等に生じた蒸発燃料を、内部に収容する吸着材に吸着させることで一時的に捕捉する。そして、エンジンが運転されると、エンジンの吸気負圧を利用して蒸発燃料を吸着材から脱離し、脱離した蒸発燃料はエンジンにて燃焼される。
【０００３】
車両用キャニスタの吸着材としては、活性炭が広く用いられている。しかし、活性炭は、蒸発燃料の吸着時には熱が発生して温度が高くなることで吸着性能が低下し、蒸発燃料の脱離時には熱が奪われて温度が低くなることで脱離性能が低下する性質を有する。このような活性炭の温度変化を抑制するために、固相と液相との間での相変化により吸熱・放熱する蓄熱材を内包した樹脂製のカプセルを活性炭と共にキャニスタに収容することが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３２５７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、固相と液相との間で相変化する蓄熱材は、相変化に伴い体積も変化する。そのため、蓄熱材の体積変化によりカプセルが割れて蓄熱材が漏洩する恐れがある。
【０００６】
また、カプセルを活性炭の粉末と混合して成形する場合には、成形の際の圧力によりカプセルが破損する恐れがあるため、高い圧力で成形することができない。そのため、成形体における活性炭の密度を十分に高めることができず、単位体積当たりの吸着容量が大きな成形体が得られないという問題がある。
【０００７】
そこで、本明細書に開示の技術は、簡素な構成で吸着材の温度変化を抑制できるキャニスタ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】
【０００８】
その一つの例は、蒸発燃料を吸着及び脱離可能な吸着材と、温度変化に応じて吸熱及び放熱する蓄熱材とがケーシング内に収容されているキャニスタであって、蓄熱材は結晶相の変化により吸熱及び放熱する固体であることを特徴とする。
【０００９】
この構成によると、蓄熱材は結晶相の変化により吸熱・放熱する固体であるため、従来のように蓄熱材をカプセル等の容器に内包する必要が無く、簡素な構成で吸着材の温度変化を抑制できる。
【００１０】
上記キャニスタにおいて、吸着材は蓄熱材を内部に含有する成形体であってもよい。なお、本明細書において「成形体」とは、例えば粉末状の原料を任意の形状に成形したものを意味する。
【００１１】
この構成によると、蓄熱材は固体であるため、成形体の成形時の圧力により蓄熱材が破砕されたとしても、蓄熱材の吸熱・放熱機能は損なわれない。そのため、成形体を高い圧力を用いて成形することができる。
【００１２】
上記キャニスタにおいて、蓄熱材は吸着材の表面に付着されていてもよい。
【００１３】
この構成によると、例えば比重の違いにより吸着材と蓄熱材とを均一に混合することが困難な場合においても、蓄熱材を吸着材の表面に配置することにより、吸着材と蓄熱材との間での熱交換の効率を高めることができる。
【発明の効果】
【００１４】
上記キャニスタによると、蓄熱材が結晶相の変化により吸熱・放熱する固体であるため、従来のようなカプセル等の容器に内包する必要が無く、簡素な構成で吸着材の温度変化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態１に係るキャニスタの断面図である。
【図２】成形吸着材の部分断面図である。
【図３】実施形態２に係る蓄熱材付き吸着材の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［実施形態１］
以下、本発明の実施形態１について図面を用いて説明する。説明の都合上、吸着材を収容するキャニスタについて説明した後に、吸着材、詳しくは成形吸着材について説明する。図１は、キャニスタの断面図である。図２は、成形吸着材の部分断面図である。なお、キャニスタの上下左右方向を図１に基づいて規定するが、当該方向は説明のための便宜的な方向であり、キャニスタの搭載方向等を限定するものではない。
【００１７】
＜キャニスタの構造＞
実施形態１のキャニスタ１０は自動車等の車両用であり、図１に示すようにケーシング１２を備えている。ケーシング１２は、樹脂製であり、下部開口を有するケース本体１４と、ケース本体１４の下部開口を塞ぐ蓋体１６とにより構成されている。ケース本体１４内は、ケース本体１４の上壁から下方に延びる隔壁１８により主室２０と副室２２とに仕切られている。主室２０と副室２２とは、ケース本体１４と蓋体１６との間に形成された連通路２４によって相互に連通されている。これにより、主室２０と副室２２とを連通路２４を介して連通するＵ字状のガス通路が形成されている。
【００１８】
ケース本体１４の上壁には、燃料タンク２５に連通するためのタンクポート２６と、内燃機関（エンジン）２７の吸気通路に連通するためのパージポート２８と、大気に開放するための大気ポート３０とが形成されている。なお、タンクポート２６及びパージポート２８は主室２０に直接連通されており、大気ポート３０は副室２２に直接連通されている。
【００１９】
主室２０の上部は、ケース本体１４の上壁から下方に延びる仕切壁３２によって、タンクポート２６に連通する部分と、パージポート２８に連通する部分とに仕切られている。また、主室２０及び副室２２の上端部には、フィルタ３４がそれぞれ配置されている。一方、主室２０及び副室２２の下部開口には、多孔板３６がそれぞれ配置されている。多孔板３６の上面には、フィルタ３８がそれぞれ積層されている。また、各多孔板３６と蓋体１６との間には、コイルバネからなるバネ部材４０がそれぞれ介装されている。バネ部材４０は、多孔板３６を上方へ付勢している。なお、フィルタ３４及び３８は、例えば樹脂製の不織布、発泡ウレタン等により形成されている。また、ケース本体１４の上壁には、各フィルタ３４を支持する多数のピン状の突起４２が設置されている。これにより、ケース本体１４の上壁と各フィルタ３４との間に空間部４４が形成されている。
【００２０】
＜成形吸着材５０＞
主室２０及び副室２２のフィルタ３４，３８間には、成形吸着材５０が充填されている。成形吸着材５０は、図２に示すように、円柱状に成形された吸着材５２と、吸着材５２の内部に分散された蓄熱材５４とからなる。吸着材５２は、蒸発燃料を吸着及び脱離可能な粉末状の活性炭を成形したものである。一方、蓄熱材５４は、温度変化に応じた結晶相の変化により吸熱及び放熱する固体の蓄熱材である。このような固体の蓄熱材の例としては、二酸化バナジウムや、二酸化バナジウムの原子の一部をタングステンで置換した化合物（以下、二酸化バナジウム系化合物という）が挙げられる。なお、本実施形態における蓄熱材５４は、二酸化バナジウム系化合物の粒状物である。
【００２１】
成形吸着材５０は、粉末状の活性炭を蓄熱材５４と混合した後に、成形して焼成することにより作成される。なお、本実施形態の成形吸着材５０は、直径が１〜３ｍｍ、長さが３〜１０ｍｍの円柱状に成形されているが、形状は任意に変更可能である。
【００２２】
また、成形吸着材５０の製造には、用途に応じて様々な既知の添加物を利用可能である。例えば、ケイ酸カルシウム等のバインダを混合して焼成することにより、成形吸着材５０の物理的強度を向上することができる。また、活性炭と蓄熱材５４を混合する際にポリエチレン樹脂等の樹脂バインダを用いることにより、成形するのみで成形吸着材５０を得ることができ、焼成工程を省略することもできる。
【００２３】
＜キャニスタの機能＞
次に、図１を参照しながらキャニスタ１０の機能について説明する。車両のエンジン２７が停止している状態では、燃料タンク２５内で蒸発した蒸発燃料や燃料タンク２５に燃料を給油する際に生じた蒸発燃料が、タンクポート２６を介して主室２０に導入される。蒸発燃料は、主室２０、連通路２４、及び副室２２を順次通る間に、主室２０及び副室２２に収容されている成形吸着材５０の吸着材５２に吸着される。
【００２４】
吸着材５２が蒸発燃料を吸着すると、蒸発燃料の液化により熱が生じ、吸着材５２の温度が上昇する。そして、吸着材５２の温度上昇に伴い蓄熱材５４の温度が相変化温度まで上昇すると、蓄熱材５４の結晶相が単斜晶から正方晶に変化し、蓄熱材５４が吸熱する。これにより、蒸発燃料の吸着による温度上昇を抑制できる。また、蓄熱材５４は、相変化が完全に終了するまでは一定の温度を保つ。そのため、蓄熱材５４が相変化している間は主室２０及び副室２２の温度を一定に保つことができ、温度上昇により吸着材５２の吸着性能が低下することを防止できる。
【００２５】
一方、エンジン２７の運転中には、エンジン２７の吸気負圧を利用して、外部の空気が大気ポート３０から副室２２へと導入される。この空気は、副室２２、連通路２４、及び主室２０を順次通る間に、主室２０及び副室２２に収容されている成形吸着材５０の吸着材５２から蒸発燃料を脱離させる。
【００２６】
蒸発燃料は吸着材５２から脱離する際に気化するため、気化熱により吸着材５２の温度が低下する。そして、吸着材５２の温度低下に伴い蓄熱材５４の温度が相変化温度まで低下すると、蓄熱材５４の結晶相が正方晶から単斜晶に変化し、蓄熱材５４が放熱する。これにより、蒸発燃料の脱離による温度低下を抑制できる。蒸発燃料を吸着する際と同様に、蓄熱材５４は相変化が完全に終了するまで一定の温度を保つ。そのため、蓄熱材５４が相変化している間は主室２０及び副室２２内の温度を一定に保つことができ、温度低下により吸着材５２の脱離性能が低下することを防止できる。
【００２７】
なお、吸着材５２から脱離した蒸発燃料は、空気と共にパージポート２８から排出され、エンジン２７で燃焼される。
【００２８】
＜本実施形態の利点＞
本実施形態によると、蓄熱材５４は温度変化に応じて結晶相が変化する蓄熱材であるため、蓄熱材５４は常に固体であり、従来の固相−液相間で相変化する蓄熱材と異なり封入する容器を必要としない。そのため、簡素な構成で吸着材５２の温度変化を抑制できる。
【００２９】
また、吸着材５２である活性炭と蓄熱材５４である二酸化バナジウム系化合物とが直接接触している。そのため、従来の容器を用いた構成と比べて吸着材と蓄熱材との間の熱伝導性に優れ、蒸発燃料の吸着・脱離性能を向上することができる。
【００３０】
また、蓄熱材５４は、単斜晶−正方晶間で結晶相が変化する固体の蓄熱材であるため、その大きさに関わらず、吸熱・放熱機能を発揮することができる。つまり、成形吸着材５０を作成する際に蓄熱材５４が成形吸着材５０の内部で破砕したとしても、蓄熱材５４の機能は損なわれない。そのため、成形吸着材５０を高い圧力を用いて成形することができるため、活性炭の密度が高く、単位体積当たりの吸着容量が大きい成形吸着材５０を得ることができる。
【００３１】
［実施形態２］
続いて、図３を参照しながら実施形態２を説明する。実施形態２は、実施形態１の成形吸着材５０を蓄熱材付き吸着材に変更したものであるから、変更箇所についてのみ説明し、同一の構成に関する説明は省略する。なお、図３は実施形態２の蓄熱材付き吸着材の斜視図である。
【００３２】
＜蓄熱材付き吸着材６０＞
実施形態２の蓄熱材付き吸着材６０は、図３に示すように、円柱状に成形された吸着材６２と、吸着材６２の表面に付着された蓄熱材６４とからなる。吸着材６２は、粉末状の活性炭を円柱状に成形したものである。蓄熱材６４は、実施形態１の蓄熱材５４と同じ、温度変化に応じた結晶相の変化により吸熱及び放熱する固体の蓄熱材である。
【００３３】
蓄熱材付き吸着材６０は、粉末状の活性炭を円柱状に成形し、その表面にケイ酸カルシウム等のバインダを介して蓄熱材６４を付着させた後に、焼成することにより作成される。なお、吸着材６２の形状は円柱状に限られず、任意の形状に成形可能である。また、吸着材６２は、破砕炭等の成形工程を経ていない活性炭であってもよい。
【００３４】
＜本実施形態の利点＞
本実施形態によると、吸着材６２の表面に蓄熱材６４が付着されている。そのため、粉末状の活性炭と蓄熱材６４とを均一に混合することが困難な場合においても、それぞれの蓄熱材付き吸着材６０において蓄熱材６４を吸着材６２の表面に配置することができる。そのため、吸着材６２と蓄熱材６４との間での熱交換の効率を高めることができる。
【００３５】
本開示の技術は上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、主室２０と副室２２には、相互に相変化温度が異なる複数の蓄熱材５４，６４が収容されていてもよい。また、主室２０及び副室２２の一方に成形吸着材５０又は蓄熱材付き吸着材６０を収容し、他方には活性炭等の吸着材のみを収容してもよい。また、上記実施形態では吸着材と蓄熱材とが相互に結合されているが、相互に結合していない吸着材と蓄熱材とを例えば混合状態でキャニスタ１０内に収容してもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１０                 キャニスタ
１２                 ケーシング
５２，６２           吸着材
５４，６４           蓄熱材
【図１】
2019044700.tif 000003
【図２】
2019044700.tif 000004
【図３】
2019044700.tif 000005