(57)【要約】【課題】性能の向上と構成の簡素化とを両立するキャニスタの提供。【解決手段】キャニスタ３０は、蒸発燃料の流入ポート３２、蒸発燃料の流出ポート３３及び大気開放の大気ポート３４を形成するキャニスタケース３１と、キャニスタケース３１内を仕切ることにより、流入ポート３３及び流出ポート３４の側の吸着室３５と、大気ポート３４の側の大気室３６とを相互連通状態に形成する仕切部６０であって、通電により吸着室３５及び大気室３６の一方から他方へ熱を移動させるペルチェ素子６１を有する仕切部６０と、吸着室３５内及び大気室３６内の双方に充填される吸着材７０とを備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸発燃料が流入する流入ポートと、蒸発燃料が流出する流出ポートと、大気に開放される大気ポートとを形成するキャニスタケースと、
前記キャニスタケース内を仕切ることにより、前記流入ポート及び前記流出ポートの側の吸着室と、前記大気ポートの側の大気室とを相互連通状態に形成する仕切部であって、通電により前記吸着室及び前記大気室の一方から他方へ熱を移動させるペルチェ素子を有する仕切部と、
前記吸着室内及び前記大気室内の双方に充填される吸着材と、
を備えるキャニスタ。
【請求項２】
前記仕切部は、前記吸着室と前記大気室とが並ぶ方向に積層された複数の前記ペルチェ素子を有する請求項１に記載のキャニスタ。
【請求項３】
前記ペルチェ素子への通電極性を、前記大気室から前記吸着室へ熱を移動させるための第一極性と、前記吸着室から前記大気室へ熱を移動させるための第二極性との間で切換制御する制御手段を備える請求項１又は２に記載のキャニスタ。
【請求項４】
蒸発燃料を前記吸着材から脱離させて前記流出ポートから前記キャニスタケース外へ流出させる脱離期間において、前記制御手段は、前記ペルチェ素子への通電極性を、前記第二極性へ切換えた後、前記第一極性へ切換える請求項３に記載のキャニスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はキャニスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料タンク内で発生した蒸発燃料の大気中への流出を抑制するため、蒸発燃料を脱離可能に吸着する吸着材をキャニスタケース内に備えるキャニスタが知られている。
例えば特許文献１に開示のキャニスタでは、蒸発燃料が流入出するポートの側の吸着室と、大気開放された大気ポートの側の大気室とがキャニスタケース内に相互連通状態で形成され、それらの二室に吸着材が充填されている。そして、このキャニスタには、二室内の吸着材温度を調節して蒸発燃料の脱離性能を高めるために、ペルチェ素子が設けられている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３１４３８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に開示のキャニスタでは、吸着室内の吸着材温度を調節するペルチェ素子と、大気室内の吸着材温度を調節するペルチェ素子とを別々に設けている。そのため、キャニスタを構成する部品の点数が増加してキャニスタの構成が複雑になっている。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、性能の向上と構成の簡素化とを両立するキャニスタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明によると、キャニスタケース内を仕切ることにより、流入ポート及び流出ポートの側の吸着室と、大気ポートの側の大気室とを相互連通状態に形成する仕切部は、通電により吸着室及び大気室の一方から他方へ熱を移動させるペルチェ素子を有する。これにより、吸着室内の吸着材温度と大気室内の吸着材温度とを共通のペルチェ素子により調節して、それら二室間に温度差を形成することができるので、キャニスタの構成を簡素にしつつ蒸発燃料の吸着性能及び脱離性能を向上することができる。
請求項２に記載の発明によると、仕切部は、吸着室と大気室とが並ぶ方向に積層された複数のペルチェ素子を有するので、それら二室間に大きな温度差を形成して蒸発燃料の吸着性能及び脱離性能の向上効果を高めることができる。
【０００６】
請求項３に記載の発明によると、制御手段がペルチェ素子への通電極性を、大気室から吸着室へ熱を移動させるための第一極性へ切換えることにより、流入ポート及び流出ポートの少なくとも一方からキャニスタケース内へ作用する圧力に応じて蒸発燃料が吸着室内の吸着材に吸着又は吸着材から脱離し易くなる。また、制御手段がペルチェ素子への通電極性を、吸着室から大気室へ熱を移動させるための第二極性へ切換えることにより、大気室側から吸着室側へ向かって低温となる温度勾配を形成して、吸着室側の流出ポートへ向かう気体流れを発生させることができる。
【０００７】
請求項４に記載の発明によると、蒸発燃料を吸着材から脱離させて流出ポートからキャニスタケース外へ流出させる脱離期間において、制御手段は、まず、ペルチェ素子への通電極性を第二極性へ切換える。これにより、吸着室側の流出ポートへ向かう気体流れが発生するので、吸着材から脱離した蒸発燃料を吸着室側の流出ポートへ向かって確実に導くことができるのみならず、当該脱離燃料が大気ポート側から大気中へ流出することを抑制できる。またこの後、制御手段は、ペルチェ素子への通電極性を第一極性へ切換えるので、流入ポート及び流出ポートの少なくとも一方からキャニスタケース内へ作用する圧力により吸着室内の吸着材から脱離する蒸発燃料量を増大することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する。
（第一実施形態）
本発明の第一実施形態によるキャニスタを適用した蒸発燃料処理装置を図２に示す。蒸発燃料処理装置１０は、燃料タンク４０内で発生した蒸発燃料を処理して内燃機関（図示しない）の吸気管２０へ供給するものである。ここで吸気管２０は、内燃機関へ吸気を送る吸気通路２１を形成しており、スロットル弁２２は、吸気通路２１を流れる吸気の流量を調整する。吸気通路２１は、キャニスタ３０内にパージ通路２３を通じて連通しており、このパージ通路２３にパージ弁２４が設置されている。大気に開放される大気通路５０はキャニスタ３０内に連通しており、この大気通路５０に大気開放弁５１が設置されている。燃料タンク４０内は、タンク通路４１を通じてキャニスタ３０内に連通している。
【０００９】
キャニスタ３０は、キャニスタケース３１、仕切部６０及び吸着材７０を備えている。
図１及び図２に示すようにキャニスタケース３１は、樹脂等からなる複数の部材３１１，３１２が互いに接合されることにより、箱状に形成されている。尚、ここで図１の上下方向は、キャニスタ３０の実使用状態での上下方向と略一致しており、以下では、部材３１１を上部材３１１、部材３１２を下部材３１２というものとする。上部材３１１の天壁部３１３には、タンク通路４１と連通する流入ポート３２、パージ通路２３と連通する流出ポート３３、大気通路５０と連通する大気ポート３４が形成されている。
【００１０】
図１に示すように仕切部６０は、上部材３１１の天壁部３１３に接合されることにより、キャニスタケース３１内を、流入ポート３２及び流出ポート３３の側の吸気室３５と、大気ポート３４の側の大気室３６とに仕切っている。また、仕切部６０において下端部は下部材３１２の底壁部３１４から離間しており、それによって吸気室３５と大気室３６とが、仕切部６０と底壁部３１４との間を通じて相互に連通している。そして、吸着室３５及び大気室３６の各々には、粒状の活性炭からなる吸着材７０が充填されている。ここで本実施形態では、一対の孔あきプレート７１，７２が上下方向に間隔をあけてキャニスタケース３１内に設置され、それら各孔あきプレート７１，７２が支持するフィルタ７３，７４間に各室３５，３６内の吸着材７０が挟持されている。それに加えて本実施形態では、上側のプレート７１が上部材３１１の側壁部３１５に接合されている一方、下側のプレート７２が、仕切部６０との間に吸着材７０を挟んだ状態でスプリング７５により上側へ押し付けられている。したがって、本実施形態では、吸着材７０の崩れが防止されている。尚、図１では、各室３５，３６内の吸着材７０の一部について図示を省略している。
【００１１】
本実施形態の仕切部６０は、板状を呈する一つのペルチェ素子６１からなるところに特徴がある。具体的にペルチェ素子６１は、一方の面６３が吸着室３５に面し他方の面６４が大気室３６に面する形態で配置されており、以下では、面６３を吸着室側面６３、面６４を大気室側面６４という。ペルチェ素子６１は、電源ドライバ６６を介して電子制御ユニット（ＥＣＵ）６８と電気的に接続されており、当該ＥＣＵ６８は、電源ドライバ６６によるペルチェ素子６１への通電極性を切換制御する。ここで、ＥＣＵ６８がペルチェ素子６１への通電極性を第一極性へ切換えるときには、ペルチェ素子６１の大気室側面６４が吸熱面となる一方、吸着室側面６３が放熱面となる。故にこのときには、大気室３６内の吸着材７０から吸着室３５内の吸着材７０へペルチェ素子６１を通じて熱が移動することになるため、大気室３６内の吸着材７０が冷却される一方、吸着室３５内の吸着材７０が加熱される。またこれに対し、ＥＣＵ６８がペルチェ素子６１への通電極性を第二極性へ切換えるときには、吸着室側面６３が吸熱面となる一方、ペルチェ素子６１の大気室側面６４が放熱面となる。故にこのときには、吸着室３５内の吸着材７０から大気室３６内の吸着材７０へ熱が移動することになるため、吸着室３５内の吸着材７０が冷却される一方、大気室３６内の吸着材７０が加熱される。
【００１２】
尚、図２に示すように本実施形態のＥＣＵ６８は、弁２４，５１と電気的に接続されて、それら弁２４，５１を制御する機能を有しているが、そうした弁２４，５１の制御機能をＥＣＵ６８は有していなくてもよい。
以上、ＥＣＵ６８及び電源ドライバ６６が共同して特許請求の範囲に記載の「制御手段」を構成している。
【００１３】
次に、蒸発燃料処理装置１０の作動について説明する。
燃料タンク４０内で発生した蒸発燃料をキャニスタケース３１内の吸着材７０により吸着する吸着期間では、ＥＣＵ６８がパージ弁２４を閉じ且つ大気開放弁５１を開いた状態下、蒸発燃料の発生により上昇した燃料タンク４０の内圧によって蒸発燃料が、タンク通路４１及び流入ポート３２を通じて吸着室３５内へ流入する。このとき、ＥＣＵ６８がペルチェ素子６１への通電極性を第一極性とすると、大気室３６内の吸着材温度が下降しつつ、吸着室３５内の吸着材温度が上昇する。故に、各室３５，３６内の吸着材７０のうち、燃料タンク４０の内圧を受けると共に温度上昇した吸着室３５内の吸着材７０から順に、蒸発燃料が吸着されていく。
【００１４】
また、吸着期間に吸着した蒸発燃料をキャニスタケース３１内の吸着材７０から脱離させる脱離期間では、まず、ＥＣＵ６８がペルチェ素子６１への通電極性を第二極性とすると、大気室３６内の吸着材温度が上昇しつつ、吸着室３５内の吸着材温度が下降する。これにより、大気室３６側から吸着室３５側へ向かって低温となる温度勾配が形成されるため、大気室３６側から吸着室３５側の流出ポート３３へ向かう気体流れが発生する。そして、この状態でＥＣＵ６８が大気開放弁５１と共にパージ弁２４を開くと、吸気通路２１の負圧がパージ通路２３及び流出ポート３３を通じて吸着室３５内へ作用する。このとき、ＥＣＵ６８がペルチェ素子６１への通電極性を第一極性とすると、大気室３６内の吸着材温度が下降しつつ、吸着室３５内の吸着材温度が上昇する。故に、各室３５，３６内の吸着材７０のうち、吸気通路２１の負圧を受けると共に温度上昇した吸着室３５内の吸着材７０から順に、蒸発燃料が脱離していく。さらに、脱離した蒸発燃料は、吸気通路２１の負圧によって流出ポート３３からをキャニスタケース３１外へ流出し、パージ通路２３を通じて吸気通路２１へパージされる。
【００１５】
以上説明した第一実施形態によると、吸着期間と脱離期間とでは、各室３５，３６内の吸着材温度を共通のペルチェ素子６１により、相異なる方法にて調整することができる。したがって、第一実施形態によれば、キャニスタ３０の構成を簡素にしつつ、蒸発燃料の吸着性能及び脱離性能をそれぞれ最適な方法により向上することができる。
【００１６】
（第二実施形態）
図３に示すように、本発明の第二実施形態は第一実施形態の変形例である。
第二実施形態のキャニスタ１００において仕切部１１０は、板状を呈する二つのペルチェ素子１１１，１１２が積層されてなる。具体的に第一ペルチェ素子１１１は、一方の面１１３が吸着室３５に面し他方の面１１４が第二ペルチェ素子１１２に面する形態で配置され、また第二ペルチェ素子１１２は、一方の面１１５が第一ペルチェ素子１１１に面し他方の面１１６が大気室３６に面する形態で配置されている。このような配置形態により第一ペルチェ素子１１１と第二ペルチェ素子１１２とは、吸着室３５と大気室３６とが並ぶ略水平方向に積層された形となっている。尚、以下では、第一ペルチェ素子１１１の面１１３を吸着室側面１１３、第一ペルチェ素子１１１の面１１４を積層面１１４、第二ペルチェ素子１１２の面１１５を積層面１１５、第二ペルチェ素子１１２の面１１６を大気室側面１１６という。
【００１７】
第一及び第二ペルチェ素子１１１，１１２は共に、電源ドライバ６６を介してＥＣＵ６８と電気的に接続されており、当該ＥＣＵ６８が電源ドライバ６６による各ペルチェ素子１１１，１１２への通電極性を切換制御する。ここで、ＥＣＵ６８が各ペルチェ素子１１１，１１２への通電極性を第一極性へ切換えるときには、第二ペルチェ素子１１２の大気室側面１１６及び第一ペルチェ素子１１１の積層面１１４が吸熱面となる一方、第一ペルチェ素子１１１の吸着室側面１１３及び第二ペルチェ素子１１２の積層面１１５が放熱面となる。故にこのときには、大気室３６内の吸着材７０から吸着室３５内の吸着材７０へ各ペルチェ素子１１１，１１２を通じて熱が移動することになるため、大気室３６内の吸着材７０が冷却される一方、吸着室３５内の吸着材７０が加熱される。またこれに対し、ＥＣＵ６８が各ペルチェ素子１１１，１１２への通電極性を第二極性へ切換えるときには、第一ペルチェ素子１１１の吸着室側面１１３及び第二ペルチェ素子１１２の積層面１１５が吸熱面となる一方、第二ペルチェ素子１１２の大気室側面１１６及び第一ペルチェ素子１１１の積層面１１４が放熱面となる。故にこのときには、吸着室３５内の吸着材７０から大気室３６内の吸着材７０へ各ペルチェ素子１１１，１１２を通じて熱が移動することになるため、吸着室３５内の吸着材７０が冷却される一方、大気室３６内の吸着材７０が加熱される。
【００１８】
このような第二実施形態の吸着期間では、ＥＣＵ６８がペルチェ素子６１への通電極性を第一極性としたとき、大気室３６内の吸着材７０から吸着室３５内の吸着材７０への熱の移動量が第一実施形態の場合よりも増大する。故に、各室３５，３６内の吸着材７０間に大きな温度差を形成して、蒸発燃料の吸着性能を向上することができる。
【００１９】
また、第二実施形態の脱離期間では、ＥＣＵ６８がペルチェ素子６１への通電極性を第二極性としたとき、吸着室３５内の吸着材７０から大気室３６内の吸着材７０への熱の移動量が第一実施形態の場合よりも増大する。故に、大気室３６側から吸着室３５側の流出ポート３３へ向かう気体流れが確実に発生し、大気ポート３４から蒸発燃料が流出することを抑制できる。また、ＥＣＵ６８がペルチェ素子６１への通電極性を第二極性としたことにより吸着室３５内の吸着材７０が冷却された状態で、ＥＣＵ６８がペルチェ素子６１への通電極性を第一極性とすると、吸着室３５内の吸着材温度が大きく上昇することになる。故に、こうした温度上昇によれば、吸着室３５内の吸着材７０からは蒸発燃料の脱離量が増大するので、蒸発燃料の脱離性能を向上することができる。
【００２０】
ここまで、本発明の複数の実施形態について説明してきたが、本発明はそれらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用可能である。
例えば、吸着室３５と大気室３６とが並ぶ方向に積層された三つ以上のペルチェ素子から仕切部を形成してもよいし、吸着室３５と大気室３６とが並ぶ方向に垂直な略水平方向に配列された二つ以上のペルチェ素子から仕切部を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第一実施形態によるキャニスタを示す断面図である。
【図２】図１のキャニスタを適用した蒸発燃料処理装置を示す模式図である。
【図３】本発明の第二実施形態によるキャニスタを示す断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
３０，１００  キャニスタ、３１  キャニスタケース、３２  流入ポート、３３  流出ポート、３４  大気ポート、３５  吸着室、３６  大気室、６０，１１０  仕切部、６１  ペルチェ素子、６６  電源ドライバ（制御手段）、６８  ＥＣＵ（制御手段）、７０  吸着材、１１１  第一ペルチェ素子（ペルチェ素子）、１１２  第二ペルチェ素子（ペルチェ素子）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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