JPH06307302A - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 活性炭のワーキングキャパシティを低下させ
ることがなく，優れた蒸発燃料捕捉能力を有し，かつ液
状燃料を吸収剤ケースの底部に溜めることがない蒸発燃
料処理装置を提供すること。 【構成】 高分子吸収剤３が充填された吸収剤ケース２
と，活性炭４が充填された活性炭ケース１０とを有す
る。吸収剤ケース２の底部２５０は活性炭ケース１０の
底部１４１よりも低い位置にあり，両底部は蒸気移行用
パイプ１９により接続されている。吸収剤ケース２の底
部には，液状燃料を溜めるための液溜部２４を有し，そ
の上には高分子吸収剤３の方向へ液状燃料を吸い揚げる
ための吸揚材５を配設している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，自動車の燃料タンクに
付設するキャニスタのごとき蒸発燃料処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来技術】自動車の燃料タンク内に，給油ガンにより
燃料を供給する際には，比較的多くの燃料が蒸発する。
また，自動車の走行時，停止時いずれにおいても，燃料
タンク，気化器フロート室内の燃料が一部気化する。そ
こで，これら蒸発燃料を大気中に漏らさないようにする
ため，これら燃料タンク等に，吸収剤を充填した蒸発燃
料処理装置が連結されている。この吸収剤は，蒸発燃料
を捕捉するためのものである。そして，蒸発燃料処理装
置に用いる吸収剤としては，従来，主として活性炭が用
いられている。

【０００３】しかしながら，上記活性炭を用いた蒸発燃
料処理装置では，しばしば，蒸発燃料を捕捉しきれず，
蒸発燃料が大気に放出されることが起こる。この主な原
因の一つは，活性炭と液状燃料との接触による蒸気捕捉
能（ワーキングキャパシティ）の低下である。これは，
蒸発燃料処理装置に連結されている配管及び蒸発燃料処
理装置内の空間の内壁面に蒸発燃料が液化蒸着し，その
液状燃料が前記内壁面を伝い活性炭に到達することによ
り起こる。

【０００４】もう一つの原因は，燃料中の高沸点成分が
活性炭に吸着されることによるワーキングキャパシティ
の低下である。活性炭に吸着された燃料成分のうち，炭
素原子数が４又は５以下の低沸点成分はパージ中に容易
に離脱するのに対し，これより大きな高沸点成分は離脱
し難い性質を有している。

【０００５】また，上記問題に対応するため，特開平１
−２２７８６１号公報や，米国特許第４６８４３８２の
ように，吸収剤として活性炭と共に高分子吸収剤を用い
ることが提案されている。これらは，従来から周知の蒸
発燃料処理装置の吸収剤室を多数の細孔を有する仕切板
により２室に分割し，一方の室には活性炭を充填し，他
方の室には高分子吸収剤を充填した構成としたものであ
る。

【０００６】そして，燃料蒸気中の高沸点成分と液化し
た燃料とを，前記高分子吸収剤により吸収することによ
り前記活性炭のワーキングキャパシティを確保してい
る。なお，高分子吸収剤を入れた吸収剤ケースと活性炭
を入れた活性炭ケースとは，これを分離配置する場合が
ある。これは，エンジンルーム内の複雑化から，スペー
スの制約上，一体タイプが無理な場合があるためであ
る。

【０００７】

【解決しようとする課題】しかし，上記従来技術（特開
平１−２２７８６１号公報）では，高分子吸収剤と活性
炭は多数の通孔により隣接しており，高分子吸収剤が吸
収した蒸発燃料は時間が経つにつれて蒸発し，隣接する
活性炭に移行吸着される。そのため活性炭の吸着能力が
低下する。また，上記米国特許第４６８４３８２では，
ＥＰＤＭエラストマーフォームが吸収した蒸発燃料が蒸
発し，隣接する活性炭に移行吸着され，活性炭の吸着能
力が低下する。

【０００８】また，前記のごとく蒸発燃料が再び液化し
た液状燃料は，これが吸収剤ケース或いは活性炭ケース
の底部等にそのまま残留していると，例えば車両衝突時
等において蒸発燃料処理装置が破損したとき，上記液状
燃料が流出して危険である。本発明は，かかる従来の問
題点に鑑み，活性炭のワーキングキャパシティを低下さ
せることがなく，優れた蒸発燃料捕捉能力を有し，かつ
液状燃料が吸収剤ケース等の底部に常時残留することが
ない蒸発燃料処理装置を提供しようとするものである。

【０００９】

【課題の解決手段】本発明は，高分子吸収剤が充填され
た吸収剤ケースと，活性炭が充填された活性炭ケースと
を有し，該活性炭ケースと上記吸収剤ケースとは蒸気移
行用パイプによって互いに連通しており，また，燃料貯
溜装置及びエンジン吸気通路と吸収剤ケースとがそれぞ
れ蒸発燃料の導入パイプ，パージパイプによって連通さ
れ、上記活性炭ケースには大気開放手段が備えられた蒸
発燃料処理装置であって，上記吸収剤ケースの底部は，
活性炭ケースの底部より低い位置にあり，また両底部は
上記蒸気移行用パイプによって接続されており，また，
上記吸収剤ケースの底部には液溜部を有し，かつ該液溜
部と高分子吸収剤との間には液状燃料を吸い揚げるため
の吸揚材が介設されていることを特徴とする蒸発燃料処
理装置にある。

【００１０】本発明において最も注目すべきことは，吸
収剤ケースと活性炭ケースとを別置きにすると共に両者
の底部は蒸気移行用パイプにより連通させたこと，吸収
剤ケースの底部は活性炭ケースの底部より低い位置とな
したこと，及び吸収剤ケースにおける底部の液溜部と高
分子吸収剤との間には上記吸揚材を介在させたことであ
る。

【００１１】上記液溜部は，凹状に形状することもでき
るが，上記の蒸気移行用パイプ側から下方へ吸収剤ケー
スの底面を傾斜させた傾斜底面により形成することもで
きる（図２参照）。後者の場合には，吸揚材の形状が簡
単となり，また液溜部の容積を大きく設計することがで
き，通気抵抗も低くなる。

【００１２】また，上記後者の傾斜液溜部を形成した場
合には，吸揚材との接触面積が大きい。そのため，液状
燃料を高分子吸収剤の方向に，一層容易に吸い揚げるこ
とができる。 また，上記傾斜底面の水平面に対する角
度は，３〜１０度が好ましい。３度未満では上記効果が
少なく，一方１０度を越えると吸収剤ケース下方のデッ
ドスペースが増加してしまう。という問題がある。上記
吸揚材としては，不織布，多孔質体等がある。

【００１３】

【作用及び効果】本発明においては，導入パイプにより
導入された蒸発燃料は，まず高分子吸収剤に吸収され
る。そして，該高分子吸収剤に吸収されなかった蒸発燃
料のみが，蒸気移行用パイプを経て活性炭ケースに入
り，活性炭に吸着される。一方，パージの際には，大気
が活性炭ケース，蒸気移行用パイプ，吸収剤ケースを順
次通過し，活性炭及び高分子吸収剤に吸収されていた蒸
発燃料を離脱させると共に，該蒸発燃料を伴ってパージ
パイプを経てエンジン吸気側へ導出され，エンジンにお
いて燃焼に供される。

【００１４】そして，本発明において最も重要なこと
は，上記吸収剤ケースと活性炭ケースにおける両底部の
間に，上記の蒸気移行用パイプを設けたことである。こ
れにより，両ケースの間の距離が長くなり，高分子吸収
剤に吸収されていた蒸発燃料が容易に活性炭ケースに移
行していかないようにすることができる。

【００１５】次に，高分子吸収剤に捕捉されていた燃料
が活性炭に移行する機構は次のように考えられる。即
ち，まず高分子吸収剤から燃料が蒸発して吸収剤ケース
内の燃料蒸気濃度が高くなる。一方，活性炭ケースの燃
料蒸発濃度は低い。この燃料蒸気の濃度勾配により，燃
料蒸気が活性炭ケースに拡散し，活性炭に吸着される。

【００１６】一般に，拡散速度は拡散面積に比例し，拡
散距離に反比例する。本発明においては吸収剤ケースと
活性炭ケースの間に蒸気移行用パイプを設けてあるの
で，拡散面積を小さくし，拡散距離を長くすることがで
きる。そのため，蒸気移行用パイプは燃料蒸気の拡散速
度を小さくでき，燃料蒸気が吸収剤ケースから活性炭ケ
ースへ移行することを極力抑えることができる。

【００１７】したがって，活性炭のワーキングキャパシ
ティの低下を抑制することができる。また，活性炭ケー
スの底部は吸収剤ケースの底部よりも高い位置にある。
そのため，もしも，吸収剤ケースの底部に液状燃料が溜
まっても，この液状燃料は容易には活性炭ケースに流出
しない。そのため，この点でも，活性炭のワーキングキ
ャパシティを劣化させることがない。

【００１８】また，吸収剤ケースの底部には液溜部を設
けている。そのため，もしも吸収剤ケースの底部に液状
燃料が流下することがあっても，この液状燃料はまず液
溜部に溜まり，直ちには蒸気移行用パイプ，更には活性
炭ケースへ流出しない。そして，液溜部に溜まった液状
燃料は，すみやかに上記吸揚材によって高分子吸収剤の
方向へ吸い揚げられ，高分子吸収剤に吸収される。その
ため，吸収剤ケースの底部に，液状燃料が常時残留して
いることはない。

【００１９】このように，本発明によれば，活性炭のワ
ーキングキャパシティを低下させることがなく，優れた
蒸発燃料捕捉能力を有し，かつ液状燃料が吸収剤ケース
等の底部に常時残留することがない，蒸発燃料処理装置
を提供することができる。

【００２０】

【実施例】本発明の実施例にかかる蒸発燃料処理装置
を，図１及び図２により説明する。本例の装置は，自動
車用の蒸発燃料処理装置に関する。この蒸発燃料処理装
置１は，図１に示すごとく，高分子吸収剤３が充填され
た吸収剤ケース２と，活性炭４が充填された活性炭ケー
ス１０とを有し，該活性炭ケース１０と上記吸収剤ケー
ス２とは蒸気移行用パイプ１９によって連通している。

【００２１】また，吸収剤ケース２は，燃料貯留装置と
しての燃料タンク８２及びエンジン吸気通路８５と，そ
れぞれ蒸発燃料の導入パイプ１５及びパージパイプ１６
によって連通されている。上記吸収剤ケース２の底部２
５０は，活性炭ケース１０の底部１４１よりも低い位置
にあり，また両底部２５０，１４１は上記蒸気移行用パ
イプ１９によって接続されている。

【００２２】また，吸収剤ケース２の底部２５０には液
溜部２４を有する。また，液溜部２４と高分子吸収剤３
との間には液状燃料８００を吸い揚げるための吸揚材５
が介設されている（図１，図２）。また，上記液溜部２
４は，吸収剤ケース２の底部を傾斜させた，傾斜底面２
５により形成されている。

【００２３】以下これらを詳細に説明する。即ち，まず
吸収剤ケース２は，その底部２５０に傾斜底面２５によ
って形成した液溜部２４を有する。上記傾斜底面２５
は，水平面に対して角度αの傾斜角を有している。この
角度αは，約５度である。

【００２４】液溜部２４の上には不織布で構成した吸揚
材５を載置し，更にその上部に高分子吸収剤３が充填し
てある。また，吸収剤ケース２の上部にはキャップ部２
１を有し，そこには導入パイプ１５又はパージパイプ１
６に接続するノズル２１５，２１６を有する。

【００２５】吸収剤ケース２の上部においてキャップ部
２１の下方には，高分子吸収剤３の揺動を防止すると共
に蒸発燃料及び空気の流通が可能な多孔板２１１が設け
てある。また，吸収剤ケース２の底部に設けたノズル２
２には，活性炭ケース１０の底部ノズル１３との間に蒸
気移行用パイプ１９が接続してある。

【００２６】一方，活性炭ケース１０は，その底部にス
プリングコイルを介して多孔板１０２を有し，その上に
活性炭４が充填されている。活性炭ケース１０は，パイ
プ１２３を介して大気に開放されている。活性炭ケース
１０の内部の上部には，多孔板１０１を介して上部空間
室１４２が設けてある。

【００２７】なお，前記高分子吸収剤としては，具体的
には，例えばポリプロピレン，ポリイソプレン，ポリブ
タジエン，ポリイソブチレン，ポリスチレン，ポリノル
ボルネン，ポリジメチルシロキサン，エチレン−プロピ
レン−ジエン共重合体，スチレン−ブタジエン共重合
体，エチレン−プロピレン共重合体，イソブチレン−イ
ソプレン共重合体，ブタジエン−アクリロニトリル共重
合体があり，これらの１種又は２種以上を用いる。

【００２８】上記高分子吸収剤には，未架橋高分子，架
橋高分子（高分子ゲル）があるが，いずれも用いること
ができる。前者の未架橋高分子は，燃料に溶解或いは膨
潤するタイプのもので，一般には疎水性高分子と呼ばれ
ており，前記ポリイソプレン等のホモポリマー，スチレ
ン−ブタジエン共重合体等のコポリマーなどがある。

【００２９】また，後者の高分子ゲルとは，上記疎水性
高分子が架橋されたものであり，この架橋により高分子
ゲルは燃料に不溶となるが膨潤可能である。ここに，架
橋とは，特に架橋剤を用いて導入された化学的架橋に限
らず，化学的な自己架橋や物理的架橋をも含むものであ
る。

【００３０】上記高分子吸収剤の形状は粉末，粒子，フ
ィルム，糸状，ハニカム状，板状等吸収性とパージ性が
優れていれば特に問うものではない。また，特に繊維に
高分子ゲルを付着させた糸状の吸収剤（長さ１０ｍｍ〜
５０ｍｍ）は，吸収性，パージ性に優れている。また，
余り大きい塊を用いると表面だけが膨潤して，中の方ま
ですみやかに吸収が進まず，吸収能力が低下するおそれ
がある。したがって，該吸収剤は直径或いは厚みを５ｍ
ｍ以下としておくことが好ましい。

【００３１】なお，蒸発燃料を吸収することにより膨潤
した高分子吸収剤は，蒸発燃料処理装置内をパージする
通常の工程で，脱膨潤され，その蒸発燃料吸収能力が復
活し，継続して使用することができる。前記活性炭とし
ては，従来の蒸発燃料処理装置に用いられていた，水蒸
気賦活・粒状活性炭などの活性炭を用いる。

【００３２】次に，本例装置の作用効果につき説明す
る。まず，蒸発燃料の吸収の際には，導入パイプ１５，
バルブ１５１より導入された蒸発燃料８０は，図１に実
線矢印で示すごとく，吸収剤ケース２内に入り高分子吸
収剤３に吸収される。

【００３３】高分子吸収剤３に吸収されなかった蒸発燃
料は，底部２５０蒸気移行用パイプ１９を経て活性炭ケ
ース１０の底部１４１に入る。そして，蒸発燃料８０
は，多孔板１０２を通過上昇して活性炭ケース１０内の
活性炭４に吸収される。

【００３４】一方，パージ（蒸発燃料の離脱）の際に
は，エンジンの吸気圧（負圧）によって，気化器８１に
接続されたエンジン吸気通路８５の方向へ，空気７が吸
引される。即ち，上記の負圧により，大気パイプ１２３
から空気７が吸引される。

【００３５】そして，図１に点線矢印で示すごとく，該
空気７は活性炭ケース１０の上部空間室１４２，活性炭
４，底部１４１，蒸気移行用パイプ７を経て吸収剤ケー
ス２の底部２５０に入る。更に吸揚材５，高分子吸収剤
３を経て，更にノズル２１６よりバルブ１６１，パージ
パイプ１６を経て上記エンジン吸気通路８５に入り，エ
ンジンにおいて燃焼される。

【００３６】本例において重要なことは，上記吸収剤ケ
ース２と活性炭ケース１０の底部の間に，長い蒸気移行
用パイプ１９を設けたことである。これにより，高分子
吸収剤３に吸収されていた蒸発燃料が容易に活性炭ケー
ス１０へ移行しないようにすることができる。

【００３７】また，活性炭ケース１０の底部１４１は，
吸収剤ケース２の底部２５０よりも高い位置にある。そ
のため，吸収剤ケース２の底部２５０に液状燃料が溜ま
っても，この液状燃料は容易に活性炭ケース１０へ移行
しない。そのため，活性炭のワーキングキャパシティを
劣化させることがない。

【００３８】また，吸収剤ケース２の底部には液溜部２
４を設けている。そのため，図２に示すごとく，もしも
吸収剤ケース２の底部２５０に液状燃料８００が流下し
ても，この液状燃料８００は液溜部２４に溜まり，直ち
に活性炭ケース１０へ流出することはない。

【００３９】そして，液溜部２４に溜まった液状燃料８
００は，上記吸揚材５によって高分子吸収剤の方向へ吸
い揚げられ，高分子吸収剤に吸収される。そのため，吸
収剤ケース２の底部２５０に，液状燃料８００が常時残
留していることはない。それ故，吸収剤ケース２，活性
炭ケース１０が自動車衝突等によって破損しても，液状
燃料８００の流出のおそれもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例における蒸発燃料処理装置の全体説明断
面図。

【図２】実施例における吸収剤ケースの底部付近の説明
図。

【符号の説明】 １．．．蒸発燃料処理装置， １０．．．活性炭ケース， １４１．．．底部， １９．．．蒸気移行用パイプ， １５．．．導入パイプ， １６．．．パージパイプ， ２．．．吸収剤ケース， ２４．．．液溜部， ２５．．．傾斜底面， ２５０．．．底部， ３．．．高分子吸収剤， ４．．．活性炭， ５．．．吸揚材， ７．．．空気， ８０．．．蒸発燃料， ８００．．．液状燃料，

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中川 正幸 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 青木 智英 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高分子吸収剤が充填された吸収剤ケース
   と，活性炭が充填された活性炭ケースとを有し，該活性
   炭ケースと上記吸収剤ケースとは蒸気移行用パイプによ
   って互いに連通しており，また，燃料貯溜装置及びエン
   ジン吸気通路と吸収剤ケースとがそれぞれ蒸発燃料の導
   入パイプ，パージパイプによって連通され、上記活性炭
   ケースには大気開放手段が備えられた蒸発燃料処理装置
   であって，上記吸収剤ケースの底部は，活性炭ケースの
   底部より低い位置にあり，また両底部は上記蒸気移行用
   パイプによって接続されており，また，上記吸収剤ケー
   スの底部には液溜部を有し，かつ該液溜部と高分子吸収
   剤との間には液状燃料を吸い揚げるための吸揚材が介設
   されていることを特徴とする蒸発燃料処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１において，上記液溜部は，上記
   の蒸気移行用パイプ側から下方へ底面を傾斜させた傾斜
   底面により形成されていることを特徴とする蒸発燃料処
   理装置。