(57)【要約】  【課題】  蒸発燃料の吸着・脱離に優れた活性炭及びそれを用いたキャニスタを提供する。  【解決手段】  蒸発燃料の吸着・脱離を行う活性炭は、ブタンの残存しやすい直径２０Å以下の細孔の割合が直径１００Å以下の細孔の２０％以下となり、低沸点ガス成分の吸着に有効な直径が２０Åより大きく２５Å以下となる細孔の割合が直径１００Å以下の細孔の１５〜２５％になるように形成されている。  【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸発燃料の吸着・脱離を行う活性炭であって、ブタンの残存しやすい直径２０Å以下の細孔の割合が直径１００Å以下の細孔の２０％以下となり、低沸点ガス成分の吸着に有効な直径が２０Åより大きく２５Å以下となる細孔の割合が直径１００Å以下の細孔の１５〜２５％になるように形成されていることを特徴とする活性炭。
【請求項２】
ケーシング内の流路が、蒸発燃料の吸着・脱離を行う吸着材で充填された複数の充填室を有し、この流路の一端側に燃料タンクに接続されるチャージポートとエンジンの吸気系に接続されるパージポートが設けられ、この流路の他端側に大気に連通する大気ポートが設けられた蒸発燃料処理装置において、
少なくとも大気ポート側の充填室には、ブタンの残存しやすい直径２０Å以下の細孔の割合が直径１００Å以下の細孔の２０％以下となり、低沸点ガス成分の吸着に有効な直径が２０Åより大きく２５Å以下となる細孔の割合が直径１００Å以下の細孔の１５〜２５％になるように形成された活性炭が吸着材として充填されていることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性炭及びそれを用いた蒸発燃料処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガソリンを燃料とする自動車では、燃料タンク内の蒸発燃料が大気に放出されるのを阻止するため、蒸発燃料処理装置としてキャニスタが一般的に用いられている。
【０００３】
キャニスタは、停車時等に燃料タンク内から発生する蒸発燃料を活性炭からなる吸着材に吸着させ、エンジン稼働時にキャニスタを通して吸気を行うことにより、キャニスタの大気ポートから導入した大気によってキャニスタ内をパージし、吸着した蒸発燃料を脱離させてエンジン内で燃焼させる仕組みとなっている。そして、このパージにより蒸発燃料の脱離によって吸着材の吸着性能を復活させ、蒸発燃料を繰り返し良好に吸着することが可能となる。
【０００４】
近年、このようなキャニスタには、車両レイアウトの狭小化に伴うコンパクト化や、燃料タンクの大型化に伴う吸着能力の向上が求められているため、吸着能力の高い活性炭が用いられる傾向にある。
【０００５】
しかしながら、吸着性能の高い活性炭をキャニスタに充填される吸着材として用いる場合、一旦吸着した蒸発燃料の脱離効率が悪く、走行中にパージを行っても十分にパージされない虞がある。そして、パージしきれずにキャニスタ内に残留した蒸発燃料がキャニスタ内における大気側の吸着材層に拡散すると、その後に燃料タンクからキャニスタ内に流入した蒸発燃料が吸着しきれず大気ポートから大気に放出されるいわゆる吹き抜け現象が多く発生してしまうという問題がある。
【０００６】
そこで、特許文献１には、図４に示すような３種類の異なる活性炭Ａ、Ｂ、Ｃを使用することで、上記の吹き抜け現象を抑制できるよう構成されたキャニスタが開示されている。
【０００７】
この特許文献１における活性炭Ａは、図４におけるピーク位置が、ガソリン蒸気の吸着・脱離バランスの良好な細孔径に集中する特性を有し、直径が約２．５ｎｍの細孔をピークとし、図４における活性炭Ａの曲線と横軸とのなす面積（細孔容積）が活性炭Ｂ（詳細は後述）の細孔容積よりも多いものである。従って、この活性炭Ａは、蒸発燃料の保持力が相対的に弱く、蒸発燃料の吸着量は多い特性を有している。活性炭Ｂは、図４におけるピーク位置が活性炭Ａと同じであるが、細孔容積が活性炭Ａよりも少ないものである。従って、この活性炭Ｂは、蒸発燃料の保持力が活性炭Ａと同様に弱く、蒸発燃料の吸着量は活性炭Ａに比べて少ない特性を有している。活性炭Ｃは、図４におけるピーク位置が、ガソリン蒸気の低沸点成分（主にブタン）の吸着に適した細孔径に集中する特性を有し、直径が約２ｎｍの細孔をピークとし、かつ細孔容積が活性炭Ａ、Ｂよりも少ないものである。従って、この活性炭Ｃは、蒸発燃料の吸着量が活性炭Ａ、Ｂに比べて少ないが蒸発燃料の保持力は活性炭Ａ、Ｂに比べて相対的に強い特性を有している。
【０００８】
そして、この特許文献１においては、キャニスタ内に構成される蒸発燃料流路の一端側となるチャージポート及びパージポート側に活性炭Ａからなる吸着材層を配置し、他端側となる大気ポート側に活性炭Ｂもしくは活性炭Ｃからなる吸着材層を配置することで、上記の吹き抜け現象の発生を抑制している。
【特許文献１】特開２００２−２５６９８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、このような特許文献１においては、大気ポート側に吸着性能の小さな活性炭Ｂを充填した場合には、吸着時の蒸発燃料保持量を減らすことで、パージ後の蒸発燃料の残存量が大気ポート側で相対的に低減されるものの、キャニスタ全体として蒸発燃料の吸着能力が相対的に減少してしまうという問題がある。また、大気ポート側に低沸点成分の吸着力が強い活性炭Ｃを充填した場合には、パージ後に大気ポート側の残存ガスが相対的に多くなり、チャージポート側からの吹き抜けガスを捕捉しきれない虞があり、また大気ポート側の残存ガス自体が大気ポートから放出されてしまう虞もある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで、本発明の請求項１は、蒸発燃料の吸着・脱離を行う活性炭であって、ブタンの残存しやすい直径２０Å以下の細孔の割合が直径１００Å以下の細孔の２０％以下となり、低沸点ガス成分の吸着に有効な直径が２０Åより大きく２５Å以下となる細孔の割合が直径１００Å以下の細孔の１５〜２５％になるように形成されていることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の請求項２は、ケーシング内の流路が、蒸発燃料の吸着・脱離を行う吸着材で充填された複数の充填室を有し、この流路の一端側に燃料タンクに接続されるチャージポートとエンジンの吸気系に接続されるパージポートが設けられ、この流路の他端側に大気に連通する大気ポートが設けられた蒸発燃料処理装置において、少なくとも大気ポート側の充填室には、ブタンの残存しやすい直径２０Å以下の細孔の割合が直径１００Å以下の細孔の２０％以下となり、低沸点ガス成分の吸着に有効な直径が２０Åより大きく２５Å以下となる細孔の割合が直径１００Å以下の細孔の１５〜２５％になるように形成された活性炭が吸着材として充填されていることを特徴としいる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の活性炭は、低沸点以上（ガソリン吸脱領域）の成分に対して高い吸着性能を有しつつ、低沸点の領域（ブタン吸脱領域）の成分に対しても吸着要求に見合った吸着性能を有し、さらに、ブタン残存領域（細孔の直径２０Å以下）における細孔容積が小さくブタンの残存を低レベルにすることができる。
【００１３】
そして、この請求項１に記載の活性炭が適用されたキャニスタでは、蒸発燃料の低沸点の領域の成分並びに低沸点以上の領域の成分に対する吸着能力を確保することが出来る。また、ブタン残存領域における細孔容積を小さくすることで、パージ後のブタン残存量を相対的に少なくすることができ、効果的に吹き抜け現象を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の第１実施形態に係る蒸発燃料処理装置１（以下、キャニスタ１と記す）を示している。
【００１６】
このキャニスタ１のケーシング２は、合成樹脂材料からなり、主ケース３と、この主ケース３の長手方向の他端側の開口を閉塞するキャップ４と、から大略構成されている。
【００１７】
主ケース３は、一端側にエンジン（図示せず）の吸気系に接続されるパージポート５と燃料タンク（図示せず）に接続されるチャージポート６とが隣接して設けられた略筒状の細長い第１筒状部７と、一端側に大気に連通する大気ポート８が設けられた細長い第２筒状部９と、を有している。第１筒状部７の他端及び第２筒状部９の他端はそれぞれ開口しており、上述のキャップ４で閉塞される。
【００１８】
これら第１筒状部７と第２筒状部９とは、互いに隣接し合うように配置され補強用のリブ１０によって連結されており、主ケース３は、全体として略箱形の直方体形状を呈している。
【００１９】
第１筒状部７及び第２筒状部９の内部には、蒸発燃料の吸着・脱離を行う吸着材として活性炭１１（詳細は後述）が充填された細長い第１、第２充填室１２，１３がそれぞれ形成されている。
【００２０】
第１充填室１２の一端側は、通気性を有する第１スクリーン部材１４を介してチャージポート６に連通すると共に、通気性を有する第２スクリーン部材１５を介してパージポート５に連通している。
【００２１】
第１スクリーン部材１４と第２スクリーン部材１５とは、第１筒状部７の一端側側壁面７ａから第１筒状部７他端側（図１における左側）に向かって第１充填室１２内まで突出した仕切壁１６によって仕切られている。
【００２２】
第１充填室１２他端側は、通気性を有する第３スクリーン部材１７を介して、主ケース３の他端部（図１における左側端部）とキャップ４とによって構成された接続路１８に連通している。第３スクリーン部材１７は、スプリング１９のバネ力を受けた多孔板２０により第１充填室１２一端側（図１における右側）に向かって付勢されている。
【００２３】
第２充填室１３一端側（図１における右側）は、通気性を有する第４スクリーン部材２１を介して大気ポート８に連通している。第２充填室１３他端側（図１における左側）は、通気性を有する第５スクリーン部材２２を介して接続路１８に連通している。第５スクリーン部材２２は、スプリング２３のバネ力を受けた多孔板２４により第２充填室１３一端側に向かって付勢されている。
【００２４】
第１充填室１２の他端及び第２充填室１３の他端は、接続路１８を介して接続されており、ケーシング２の内部は、接続路１８において折り返す略Ｕ字状の通路構造となっている。
【００２５】
尚、各スクリーン部材１４，１５，１７，２１，２２は、ウレタンまたは不織布からなり、吸着材である活性炭１１の脱落を防止しつつ保持する機能を有するものである。
【００２６】
図２は、第１、第２充填室１２，１３に充填される活性炭１１の細孔分布を示している。尚、この図２は、いわゆるＮ２（窒素）吸着法で細孔分布の測定を行ったものである。
【００２７】
活性炭１１は、細孔直径が２０Å〜２５Åの間と、細孔直径が２５Åよりも大きい領域にそれぞれ極大値を有し、ガソリン蒸気の吸着に有効な直径が２５Å〜５０Åの細孔Ａの容積が多く、ブタン等の低沸点ガス成分に有効な直径が２０Å〜２５Åの細孔Ｂの容積が細孔Ａの容積よりも少なく、ブタンの残存しやすい直径が２０Å以下の細孔Ｃの容積が少なくなるよう形成されている。尚、細孔Ｂの容積は、細孔Ａの容積よりも少ないが、所望の吸着要求に見合った容積になるよう形成されている。尚、細孔の容積は、細孔分布を示す図２の特性線と、図２の横軸とのなす面積によって定義されるものとする。
【００２８】
そして、この活性炭１１は、ブタンの残存しやすい直径２０Å以下の細孔Ｃの割合が直径１００Å以下の細孔の２０％以下となり、低沸点ガス成分の吸着に有効な直径が２０Åより大きく２５Å以下となる細孔Ｂの割合が直径１００Å以下の細孔の１５〜２５％になるように形成されている。
【００２９】
尚、細孔は、細孔直径が小さいほど吸着された蒸発燃料の保持力が強く、細孔直径が大きいほど吸着された蒸発燃料の保持力が弱くなる。
【００３０】
このような第１実施形態のキャニスタ１においては、吸着材として用いられる活性炭１１が、低沸点以上（ガソリン吸脱領域）の成分に対して高い吸着性能を有しつつ、低沸点の領域（ブタン吸脱領域）の成分に対しても吸着要求に見合った吸着性能を有し、さらに、ブタン残存領域における細孔容積が小さくブタンの残存を低レベルにすることができる。つまり、蒸発燃料の低沸点の領域の成分並びに低沸点以上の領域の成分に対する吸着能力を確保することが出来る。また、ブタン残存領域における細孔容積を小さくすることで、パージ後のブタン残存量を相対的に少なくすることができ、効果的に吹き抜け現象を抑制することができる。
【００３１】
図３は、本発明の第２実施形態に係るキャニスタ３１を示している。このキャニスタ３１は、上述した第１実施形態のキャニスタ１と略同一構成となっているが、第２筒状部９の内部が、第６スクリーン部材３２によって２室に分割され、接続路１８側の第２充填室３３と、大気ポート側の第３充填室３４と、が形成されている。そして第１筒状部７内に形成された第１充填室１２と、第２筒状部９内に形成された第２充填室３３内には、吸着能力の高い活性炭３５が充填され、第３充填室３４には、上述した図２の細孔分布となる活性炭１１が充填されている。ここで、吸着能力の高い活性炭３５としては、例えば、上述した図４の活性炭Ａのように、ガソリン蒸気の吸着に有効な直径が２５Å〜５０Åの細孔Ａの容積を多くもつようなものである。
【００３２】
このように、大気ポート８に隣接する第３充填室３４にのみ上述の活性炭１１を充填し、チャージポート側の充填室である第１及び第２充填室１２，３３に吸着能力の高い活性炭３５を充填しても、上述した第１実施形態と同様に、上述した吹き抜け現象による蒸発燃料の大気への放出を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る蒸発燃料処理装置（キャニスタ）の第１実施形態における装置全体を示す説明図。
【図２】本発明に係る活性炭の細孔分布の示す説明図。
【図３】本発明に係る蒸発燃料処理装置（キャニスタ）の第２実施形態における装置全体を示す説明図。
【図４】従来技術における活性炭の細孔直径と細孔径に対する細孔容積の変化割合を示す説明図。
【符号の説明】
【００３４】
１…キャニスタ（蒸発燃料処理装置）
２…ケーシング
５…パージポート
６…チャージポート
１１…活性炭（吸着材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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