(57)【要約】  【課題】  吸着材の温度変化に伴う吸着・脱離性能の低下を抑制する。  【解決手段】  キャニスタのケーシング１０内におけるドレンポート１４側の第３吸着室Ｃ３に吸着エレメント２０を装着する。この吸着エレメント２０は、通気性を有する一対の不織布シートの間に吸着層を挟み込んだ三層構造のシート状をなしている。そして、吸着層に、相変化に伴う潜熱を利用した芯物質を内包するマイクロカプセルを造粒した蓄熱材を吸着材とともに混入する。  【選択図】  図１
2008025365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸発燃料を吸着及び脱離する吸着材がケーシング内に収容された蒸発燃料処理装置において、
相変化に伴う潜熱を利用した芯物質を内包するマイクロカプセルが上記吸着材とともに上記ケーシング内に混入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】
通気性を有する不織布からなる一対の不織布シートの間に、上記吸着材とマイクロカプセルとを含む吸着層を挟み込んだ三層構造のシート状をなす吸着シートが上記ケーシング内に保持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】
上記ケーシングの内部に形成されるガス通路の一端に、蒸発燃料のチャージポートとパージポートとが設けられるとともに、ガス通路の他端に大気へ開放するドレンポートが設けられ、
上記ガス通路のドレンポート側の部分に、複数の上記吸着シートが間隙を介して積層された状態で保持されていることを特徴とする請求項２に記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項４】
通気性を有する不織布からなる一対の不織布シートの間に、吸着材を含む吸着層を挟み込んだ三層構造のシート状をなす吸着シートであって、
上記吸着層に、相変化に伴う潜熱を利用した芯物質を内包するマイクロカプセルが上記吸着材とともに混入されていることを特徴とする吸着シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸発燃料を処理する蒸発燃料処理装置及びこれに特に好適に用いられる吸着シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１や特許文献２には、自動車の燃料タンクから蒸発した蒸発燃料が大気に放出されることを抑制するために、蒸発燃料処理装置としてのキャニスタが開示されている。これらのキャニスタは、ケーシング内のガス通路に活性炭等の吸着材が充填されており、このガス通路の一端にチャージポート及びパージポートが設けられるとともに、ガス通路の他端に大気へ開放するドレンポートが設けられている。そして、停車時等に燃料タンクから発生する蒸発燃料をチャージポートを介してキャニスタ内に導入して吸着材に吸着させ、エンジン稼働時には、ドレンポートから大気を導入して吸着材に吸着されている蒸発燃料を脱離させて、パージポートを通してエンジンの吸気系へ供給し、エンジン内で燃焼・処理させる、いわゆるパージを行う仕組みとなっている。このようなパージによって、吸着材の吸着性能を復活させて、吸着材に繰り返し蒸発燃料を吸着させることができるようになっている。
【０００３】
特許文献３は、生ゴミ乾燥処理機用脱臭器に関する技術であり、両側の不織布からなる不織布シートの間に吸着材をホットメルト系バインダとともに挟み込み、加熱かつ加圧してシート状にした三層構造の吸着シートを、所定の間隙を介して積層された状態に保持することが開示されている。
【特許文献１】特開平１０−３３９２１８号公報
【特許文献２】特開昭６４−３６９６２号公報
【特許文献３】特開２００６−６８５８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
吸着材は、蒸発燃料の吸着時には熱が発生して温度が高くなり、吸着能力が低下する一方、蒸発燃料の脱離時には熱が奪われて温度が低くなり、脱離能力が低下する、という性質を有している。そこで、上記特許文献１，２に記載されているように、吸着材に比して熱容量が大きく熱伝導性に優れた金属材やアルミナ等の微粒子状の蓄熱材を吸着材とともに混入することが従来より知られている。しかしながら、金属材料やアルミナ等の顕熱のみを利用した蓄熱材では、その蓄熱効率が低いために、吸着材の吸着・脱離反応に伴う温度変化を良好に吸収することができず、更なる改善が望まれていた。
【０００５】
特に、上記特許文献３のように、一対の不織布シートの間に吸着材を含む吸着層をホットメルト系の接着剤とともに挟んで三層構造のシート状とした場合、吸着材に比して熱伝達速度の低い不織布や接着剤を使用しており、かつ、その不織布シートによって吸着材を含む吸着層の両面が覆われる形となるために熱が外部へ放出され難く、つまり吸着層に熱がこもり易いために、特に吸着時における吸着層の温度上昇を招き易いといった課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、第１の発明は、蒸発燃料を吸着及び脱離する吸着材がケーシング内に収容された蒸発燃料処理装置において、相変化に伴う潜熱を利用した芯物質を内包するマイクロカプセルが上記吸着材とともに上記ケーシング内に混入されていることを特徴としている。
【０００７】
好ましくは、通気性を有する不織布からなる一対の不織布シートの間に、上記吸着材とマイクロカプセルとを含む吸着層を適宜な接着剤を用いて挟み込んだ三層構造のシート状をなす吸着シートが上記ケーシング内に保持されている。
【０００８】
更に好ましくは、上記ケーシングの内部に形成されるガス通路の一端に、蒸発燃料のチャージポートとパージポートとが設けられるとともに、ガス通路の他端に大気へ開放するドレンポートが設けられ、上記ガス通路のドレンポート側の部分に、複数の上記吸着シートが間隙を介して積層された状態で保持されている。
【０００９】
第２の発明は、通気性を有する不織布からなる一対の不織布シートの間に、吸着材を含む吸着層を挟み込んだ三層構造のシート状をなす吸着シートであって、上記吸着層に、相変化に伴う潜熱を利用した芯物質を内包するマイクロカプセルが上記吸着材とともに混入されていることを特徴としている。
【００１０】
上記不織布には、好ましくはポリエステルやポリプロピレンなどの熱可塑性を有する繊維が用いられる。吸着材には、活性炭やゼオライトなどの無機物からなる多孔質材料を造粒又は破砕して適宜な大きさとしたものが好適に用いられる。接着剤としては、不織布の耐熱温度よりも低い温度で溶融するポリエステルやポリプロピレン等の熱可塑性樹脂からなるホットメルト系バインダを用いることが好ましい。
【００１１】
上記のマイクロカプセルは、特開２００１−１８１６１１号公報や特開平８−２５９９３２号公報に記載されているように公知であって、使用環境温度範囲にて潜熱を伴う可逆的な相転移反応（状態変化）を生じる芯物質の周囲を、コアセルベーション法などの手法により形成されるカプセル壁により覆ったカプセル状のものである。芯物質としては、好ましくは脂肪族炭化水素等の有機化合物やアルコール類化合物等を単独又は混合して用いられる。上記のカプセル壁には、少なくともホットメルト系バインダの融点よりも高いものが用いられ、例えば熱硬化性樹脂や高結晶性液晶樹脂などが好適に用いられる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、吸着材の吸着・脱離反応に伴う温度変化を著しく軽減・解消し、その吸着・脱離性能を大幅に向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施例に係る自動車の蒸発燃料処理装置としてのキャニスタを簡略的に示す断面図である。
【００１４】
キャニスタのケーシング１０内には、略Ｕ字状に折り返されたガス通路Ｃが形成されており、このガス通路Ｃの一端側に、図示せぬ配管を介して燃料タンクに接続されるチャージポート１１と、同じく配管を介してエンジンの吸気部に接続されるパージポート１２と、が設けられ、他端側に、大気へ連通するドレンポート１３が設けられている。ガス通路Ｃには通気性を有する不織布等の複数のスクリーン（フィルタ）１４Ａ〜１４Ｅによって活性炭等の粒状の吸着材１５が充填・保持される３つの第１〜第３吸着室Ｃ１〜Ｃ３が通路長手方向に沿って区画・形成されている。そして、停車時等に燃料タンクから発生する蒸発燃料をチャージポート１１を介してガス通路Ｃ内に導入して吸着材に吸着させ、エンジン稼働時には、所定の運転条件のときにドレンポート１３から大気を導入して吸着材に吸着されている蒸発燃料を脱離させて、パージポート１２を通してエンジンの吸気系へ供給し、エンジン内で燃焼・処理させる、いわゆるパージを行う仕組みとなっている。
【００１５】
チャージ・パージポート１１・１２側の第１吸着室Ｃ１と中間の第２吸着室Ｃ２には吸着材１５としての粒状の活性炭が充填されている。そして、最もドレンポート１３寄りの第３吸着室Ｃ３には、吸着エレメント２０が装着・保持されている。この吸着エレメント２０の基本構造は特開２００６−６８５８８号公報に記載されているように公知であり、図２を参照して簡単に説明すると、矩形シート状の複数枚の吸着シート２１と、多数の襞を折り返し形成してなる一対の紙状シート２２と、を有し、各々の襞の谷部に各吸着シート２１を挟み込むことによって、吸着シート２１が所定の間隙２３を介して積層された状態に保持されている。
【００１６】
図３は、各吸着シート２１を簡略的に示す断面図である。吸着シート２１は、通気性を有する不織布からなる一対の不織布シート２４，２５の間に、活性炭等の吸着材１５を含む吸着層２６を挟み込んだ三層構造のシート状をなしている。そして、吸着層２６には、接着剤・結着剤としてのホットメルト系バインダ２７とともに、相変化に伴う潜熱を利用した芯物質３１を内包するマイクロカプセル３０（図４参照）を含む蓄熱材２８を混入している。このような吸着シート２１は、例えば、２枚の不織布シートの間に粒状の吸着材１５と粒状の蓄熱材２８とをホットメルト系バインダ２７とともに充填し、加圧・加熱して所定幅の帯状に連続的に形成し、これを一定の長さ毎に切断することによって製造することができる。
【００１７】
マイクロカプセル３０は、特開２００１−１８１６１１号公報や特開平８−２５９９３２号公報に記載されているように公知であり、図４を参照して簡単に説明すると、使用環境温度範囲にて潜熱を伴う可逆的な相転移反応（状態変化）を生じる物質を芯物質３１とし、この芯物質３１の周囲に、熱硬化性樹脂や高結晶性液晶樹脂などを用いてコアセルベーション法などの手法によりカプセル壁３２を形成してカプセル化した粉末状のものである。このようなマイクロカプセル３０はその直径Ｄが５〜１０μｍ程度の非常に細かい粉末状であることが多いので、本実施例ではバインダーを用いる等の手法によって吸着材１５と同程度の大きさの蓄熱材２８に造粒している。
【００１８】
なお、製造時における加熱・加圧によりマイクロカプセルが損傷を受けたり劣化することのないように、マイクロカプセル３０のカプセル膜３２を構成する熱硬化性樹脂には、その耐熱温度（例えば、１５０℃程度）がホットメルト系バインダの融点（１００〜１３０℃程度）よりも高いものが用いられる。
【００１９】
以上のように本実施例では、物質の相変化に伴う潜熱を利用した芯物質３１を内包するマイクロカプセル３０が吸着材１５とともにキャニスタのケーシング１０内に混入されているために、例えば金属材料やアルミナ等の物質の相変化を伴わない顕熱のみを利用した蓄熱材を用いたものに比して、融点を含む狭い温度範囲に大量の熱エネルギーを高密度に貯蔵することができ、その蓄熱量・蓄熱効率が大幅に向上するので、吸着材１５の吸着・脱離反応に伴う温度変化を著しく軽減・解消することができ、吸着・脱離性能を格段に向上することができる。
【００２０】
また、仮に粒状の蓄熱材２８と吸着材１５とを単にケーシング１０の第３吸着室Ｃ３内に充填した場合、その通気抵抗が高くなるとともに、蓄熱材２８と吸着材１５との比重が異なるために、両者を均一に分散した状態に保持することが困難である。これに対して、本実施例の吸着シート２１では、一対の不織布シート２４，２５の間の吸着層２６に、蓄熱材２８と吸着材１５をホットメルト系バインダ２７を用いて適宜に分散した状態で保持することができる。但し、このような吸着シート２１では、吸着材１５に比して熱伝達速度の遅いホットメルト系バインダ２７や不織布シート２４，２５の熱的影響が懸念されるものの、本実施例では蓄熱効果の極めて高いマイクロカプセル３０により上記の熱的影響を余裕をもって吸収・相殺することができる。このように、熱的影響が懸念される吸着シートに本発明に係るマイクロカプセルを用いることが極めて有効である。
【００２１】
このような吸着シート２１は、そのまま重ねて使ったり、あるいは多数回折り返してプリーツ形状としたり、渦巻き状に巻回して円柱形状とするなど、用途に応じて様々な形態で使用することができる。特に、本実施例のような吸着エレメント２０として使用した場合、吸着シート２１間の間隙２３をガスが良好に流れることができるために、通気抵抗を大幅に低減することができ、かつ、複数回折り返したプリーツ形状とする場合に比して、間隙２３を均一かつ小さくして吸着シートの枚数を増加し、その表面積（ガスとの接触面積）を増加して吸着性能を更に向上することができる。
【００２２】
更に、本実施例のように吸着エレメント２０をガス通路Ｃの中で最もドレンポート１３寄りの第３吸着室Ｃ３に装着することによって、ドレンポート１３側で特に高い吸着性能を確保することができ、蒸発燃料の大気放散をより確実に防止することができる。
【００２３】
図５は本発明の第２実施例に係る吸着シート２１Ａを示している。この第２実施例では、上記のマイクロカプセル３０をホットメルト系バインダに混連し、造粒又は破砕することによって、バインダとしての機能を併せ持つ蓄熱材２８Ａを形成している点でのみ、上記第１実施例と異なっている。なお、上記第１実施例と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、重複する説明を省略している。このような第２実施例によれば、上記第１実施例と同様の効果が得られることに加え、第１実施例のようにマイクロカプセルのみを造粒する作業が不要となり、その製造が容易である。
【００２４】
以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。例えば、マイクロカプセルを具備する吸着シートを、例えば脱臭フィルタのようなキャニスタ以外の用途に用いることもできる。一方、吸着シートとは異なる手法で、マイクロカプセルを吸着材とともにキャニスタのケーシング内に混入させるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施例に係るキャニスタを簡略的に示す断面図。
【図２】上記キャニスタ内に装着される吸着エレメントを単体で示す斜視図。
【図３】上記吸着エレメントに保持される吸着シートの断面形状を簡略的に示す断面図。
【図４】上記吸着シート内に混入されるマイクロカプセルを簡略的に示す説明図。
【図５】本発明の第２実施例に係る吸着シートの断面形状を簡略的に示す断面図。
【符号の説明】
【００２６】
１１…チャージポート
１２…パージポート
１３…ドレンポート
１５…吸着材
２０…吸着エレメント
２１…吸着シート
２３…間隙
２４，２５…不織布シート
２６…吸着層
２７…ホットメルト系バインダ
２８，２８Ａ…蓄熱材
３０…マイクロカプセル
３１…芯物質
３２…カプセル壁
【図１】
2008025365.tif 000003
【図２】
2008025365.tif 000004
【図３】
2008025365.tif 000005
【図４】
2008025365.tif 000006
【図５】
2008025365.tif 000007