JPS638310B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動車、オートバイ等に使われる燃料
蒸発防止装置に関し、詳細にはそれに用いる吸着
剤に関するものである。

例えば、自動車用燃料蒸発防止装置の吸着剤と
しては、従来から一般に粒状活性炭が使用されて
きた。しかし、粒状活性炭の場合、各々が粒子で
あり、これを容器内に充填した場合、互いに部分
接触することになる。ところが自動車用燃料蒸発
防止装置は車体に直接取付けられるため、車輌運
転時における車体の振動がそのまま上記容器に伝
わる。このため容器内の粒状活性炭が互いに擦れ
合い、粉末化を起こし、ひいては機能の劣化等、
数々の弊害を招くことがある。

以上の理由により、本発明者は一体のモノリス
構造を有した活性炭を吸着剤として用いることを
考えた。

上記モノリス構造の活性炭は第１図に示すよう
に各々通気用通路が互いに隔壁を介して隔置され
た状態で上端面から下端面へと通じている構造に
なつている。このため、これを吸着剤として用い
た場合、通路が短かいので「吹き抜け」現象が現
われ易く、モノリス構造の活性炭自身、吸着能力
が十分にもあるにかかわらず、車輌の燃料タンク
等から発生する燃料蒸気を回収しきれず、大気へ
放出されてしまう恐れが多分にある。

さらに、モノリス構造の活性炭のそのまま用い
た場合、燃料蒸気発生源からの燃料蒸気が活性炭
を経由せずに直接機関吸引部へ導びかれ、一時的
に空燃比の値を著しく小さく（濃く）し、エミツ
シヨン等に悪影響を及ぼす現象が発生し易く、こ
のシヨートカツトに対する別の装置、あるいは手
段が必要になる。

本発明は、３つのモノリス構造体を備え、この
うち少なくとも１つのモノリス構造体を活性炭材
料で構成し、この３つのモノリス構造体を、それ
ぞれの通路群を経由する経路が蛇行状になるごと
く積層することにより、３つのモノリス構造体よ
り形成される蛇行状の経路の働きで活性炭材料よ
り成るモノリス構造体の通路群を通る燃料蒸気の
滞留時間が長くなつて十分に通路部の活性炭材に
燃料蒸気が接触し、燃料蒸気の吸着を良好にでき
るなどの優れた利点をもつ燃料蒸発防止装置を提
供することを目的とする。

以下、本発明の実施例を示す。第１図〜第３図
において、１は燃料蒸気導入管で、自動車の燃料
タンクに連通している。２は混合気導出管で、内
燃機関の吸気管のスロツトル弁の上流側に接続さ
れている。３ａ，４ａ，５ａはチエツク弁、３
ｂ，４ｂ，５ｂはチエツク弁用スプリング、６
ａ，ｂ，ｃは不織布、発泡ウレタン等の材料より
フイルタ、７ａ，ｂは耐油ゴム製のパツキン、８
ａ，ｂは金属プレート、９ａは活性炭よりなる第
１モノリス構造体（上層部）、９ｂは活性炭より
なる第３モノリス構造体（下層部）、１０は活性
炭よりなる第２モノリス構造体（中層部）、１１
は下方のプレート８ｂの薄肉部に適宜の間隔を保
つてリング状に形成した複数の大気開放口、１２
は樹脂製蓋、１３は樹脂製容器である。

本実施例では、第３、４図に示すように第１モ
ノリス構造体９ａと第３モノリス構造体９ｂとは
その格子を完全に合致させ、格子によつて形成さ
れる通路群を完全に合致させ、かつ第２モノリス
構造体１０についてはその格子を第１、第３モノ
リス構造体９ａ，９ｂの格子と円周方向に45゜ず
らして配置し、第２モノリス構造体１０の通路群
の並び方向が第１、第３モノリス構造体９ａ，９
ｂのそれと約45゜ずらせて第５図ａに示すように
してある。なお、第５図ａの実線が第１、第３モ
ノリス構造体９ａ，９ｂの格子であり、破線が第
２モノリス構造体１０の格子である。この第１、
第２、および第３モノリス構造体９ａ，１０，９
ｂよりなる積層体Ａの両端、つまり第１，第３モ
ノリス構造体９ａ，９ｂの端は上記プレート８
ａ，８ｂで隙間なきよう閉じられている。この積
層体Ａは樹脂製容器１３内に収納され、この容器
１３には燃料蒸気導入管１、取付ベース１５ａ，
１５ｂ等を備えた蓋１２が溶着してある。上記プ
レート８ａの中心には第１モノリス構造体９ａの
中心部を開放する孔８０ａが有り、ここが燃料蒸
気及び混合気（脱離用空気と燃料蒸気）の積層体
Ａへの出入口を形成している。また、プレート８
ａはフイルタ６ａを固定する働きも兼ねる。他方
のプレート８ｂは、上記のごとく、フイルタ６ｃ
が位置するところに多数の大気開放口１１をも
ち、これにより第３モノリス構造体９ｂの周縁部
が開放され、ここにより脱離用空気が積層体Ａ内
に入るようになつている。さらに、プレート８ｂ
はフイルタ６ｃを固定し、かつ積層体Ａを支える
働きも兼ねる。パツキン７ａは事実上の積層体Ａ
への燃料蒸気流入口となり、かつ、燃料蒸気がフ
イルタ６ａへ流れて、ひいてはシヨートカツトを
生ずることを防ぐ働きをする。フイルタ６ａ，ｃ
は脱離用空気に混じつた異物が積層体Ａ内ひいて
は機関燃料室内に入らないようにするためのもの
である。パツキン７ｂはプレート８ａの外周部と
容器１３側壁との間に生ずる隙間から脱離用空気
が吹き抜けるのを完全に防ぐ働きをする。なお、
蓋１２に兼ね備えられたスペーサ１２ａは空間部
１４を形成するとともに、容器１３協同して積層
体Ａ及びそれに付随する他の構成品をしつかりと
固定する働きを兼ねる。

上記モノリス構造体の製造方法は次のようであ
る。

200メツシユの石炭系活性炭粉末１Kgにメチル
セルロース100ｇを加え、よく混合してこれを第
１原料とする。水溶性イミド系樹脂を40％含有す
る水溶性ワニス（残部60％は水）500ｇに水950c.c.
を加え混合する。これを第１溶液する。ニーダ内
で上記第１原料に上記第１溶液を徐々に加えよく
混合し、さらに混練機で良く混練した後、モノリ
ス構造成型用の型をセツトした押し出し機に上記
混練材料を入れ、この材料をモノリス成型用型か
ら押し出すことにより、モノリス構造体を成型す
る。次に、得られたモノリス構造体を60℃で８時
間乾燥して、さらに12℃／Hrの昇温スピードで
120℃まで昇温し、この120℃で５時間保持し十分
に乾燥させる。最後にこのモノリス構造体を窒素
雰囲気において270℃で２時間加熱することによ
り、十分に熱硬化したモノリス構造体を得た。

上記構成において、燃料タンク等で発生した燃
料蒸気は燃料蒸気導入管１を通り、チエツク弁４
ａを経てフイルタ６ｂより積層体Ａの第１，第
２、および第３モノリス構造３本９ａ，１０，９
ｂへ流入する。ここで後に述べるようにモノリス
構造体９ａ，１０，９ｂにおいてほぼ同心円上に
広がる通路が形成されているため燃料蒸気は、こ
の通路に沿つて流れるうちに活性炭部に吸着、保
持される。

一方、機関がある条件つまり脱離された燃料蒸
気が混合気として脱離用空気とともに機関吸引部
へ入つても良い条件を満たしながら運転されてい
る時、脱離用空気が大気開放口１１より機関の負
圧にてフイルタ６ｃを経て積層体Ａ内へ入る。そ
して、前述の燃料蒸気とは逆向きに流れていき、
その際、モノリス構造体９ａ，１０，９ｂ内に吸
着保持されている燃料蒸気を脱離し、混合気とし
てフイルタ６ａを経てチエツク弁５ａを通り、混
合気導出管２より機関吸引部を経て燃焼室内へ導
びかれ燃焼する。

次に第４図に燃料蒸気及び脱離用空気の流れを
示す。実線αが燃料蒸気の主な流れ、一点鎖線
α′がわずかな流れを示す。ここでα′の流れは第２
図のフイルタ６ａより下流側（積層体Ａの外方
向）における通気抵抗とフイルタ６ａの通気特性
によりコントロールでき、フイルタ６ａの通気抵
抗の方が大きい場合にはα′の流れは生じない。ま
た仮りに、フイルタ６ａの通気抵抗の方が小さい
場合にはα′の流れは生ずるが、燃料蒸気は空間部
１４内に流れ、外部に漏れることなく保持され、
機関運転時に混合気とともに機関燃焼室で燃焼さ
れる。破線βは脱離用空気の主な流れであり、二
点鎖線β′はわずかな流れである。このことより
β′の領域（フイルタ６ａの内側領域）は脱離作用
が少ないが、吸着剤の中心部領域であるため、吸
着剤の全容積と比較した場合、わずかに占めるに
すぎず、後述するようにこの領域はむしろシヨー
トカツトを防ぐのに重要な働きを果す。

第４図から解かるように、燃料蒸気は必ず第
１，第２、および第３モノリス活性構造体９ａ，
１０，９ｂの通路群内を経由するため、機関運転
時に脱離用空気が流れている場合においても、第
１，第２、および第３モノリス構造体９ａ，１
０，９ｂ内やフイルタ６ａを通つて空間部１４で
混合気と混じりあう。このように燃料蒸気が短絡
的にチエツク弁５ａ（機関吸引部に通じている）
に入ることがないため、いわゆるシヨートカツト
現象を防ぐことができる。

次に本発明の主旨となるべき構成における燃料
蒸気あるいは脱離用空気の流れを述べる。第５図
および第６図において、第５図ａは積層体Ａの平
面図、第５図ｂはモノリス構造体９ａ，第５図ｃ
は第２モノリス構造体１０、第５図ｄは第３モノ
リス構造体９ｂを示している。中心Ｚより燃料蒸
気が流入すると、第５図に斜線で示すように、同
心円上に広がるとともに、第６図（第５図Ｘ―Ｘ
断面）示すように上下方向に流れの向きを変えな
がら流れる。ここで、第６図の破線は短絡した場
合の流れであるが、実験の結果、わずかに生じて
いるものの性能的な面においては、さほど影響が
ないことが判明した。なお、脱離用空気の場合は
この逆に流れる。

なお、実験の結果、第２図の積層体Ａを用いた
装置と粒状活性炭を用いた従来の装置の場合の吸
着率の比較を第７図に示す。

第８図は本発明の他の実施例を示したものであ
る。この実施例では第１モノリス構造体９ａと第
３モノリス構造体９ｂとの通路群の個々の通路の
大きさ面積を、第２モノリス構造体１０の通路の
４倍となし、更に第１モノリス構造体９ａの通路
群を形成する格子のピツチを第３モノリス構造体
９ｂの通路群を形成する格子のピツチに対し半ピ
ツチずらして積層し、かつ第２モノリス構造体１
０の２個の通路を形成する格子間の距離を１単位
とした際にこの１単位を第１モノリス構造体９ａ
の通路群を形成する格子のピツチと同ピツチにな
るよう積層したものである。つまり、第８図ａ，
ｂにおいて、隔壁イ，ロ，ハを重ね合せた状態に
なる。

上記実施例によれば、燃料蒸気は第８図ｃのご
とく第１，第２，および第３モノリス構造体９
ａ，１０，９ｂの各々の通路群に流れることにな
り、かつ燃料蒸気の短絡的な流れはなくなる。

第９図ａ，ｂおよび第１０図ａ，ｂ，ｃは第
１，第２、および第３モノリス構造体９ａ，１
０，９ｂを四角形の形状になし、かつこれらモノ
リス構造体よりなる積層体Ａの上方の角部側に燃
料蒸気導入管１および混合気導出管２を配設し、
更に容器１３の下方に適宜の間隔を保持してリン
グ状に多数の大気開放口１１を設け、プレート８
ａは、積層体Ａのうち上記導入管１および導出管
出管２に対向する領域を開放するように大きさを
設定してあり、かつ他方のプレート８ｂには１ケ
所のみであるが直線状の連続した大気開放口１１
が設けてあつて第３モノリス構造体９ｂの一部が
開放されている。

なお、この実施例における第１，第２、および
第３モノリス構造体９ａ，１０，９ｂの通路の大
きさ、ならびにこの構造体の積層状態は第１０図
ａ，ｂ，ｃ，ｄである。つまり第１０図ａ，ｂの
隔壁イ，ロ，ハを互いに重ね合せた状態になる。

第１１図は第１，第２、および第３モノリス構
造体(9)ａ，１０，９ｂの通路の大きさ、その数を
同一にし、第１，第３モノリス構造体９ａ，９ｂ
は、その通路群を形成する格子のピツチが同一に
なるごとく積層し、かつ第２モノリス構造体１０
は、その通路群を形成する格子のピツチが第１，
第３モノリス構造体９ａ，９ｂのそれに対して半
ピツチずれるように積層した本発明の更に他の実
施例を示すものである。

この実施例によれば、燃料蒸気は矢印のごとく
流れ、第２モノリス構造体１０の通路には１つづ
つ流れる。なお、第１，第３モノリス構造体９
ａ，９ｂには通路の１つ置きに流れることにな
る。

本発明は上記の各実施例に限定されず、以下の
ごとく種々変形可能である。

(1) 積層体Ａのうち中間層に相当する第２モノリ
ス構造体１０のみを活性炭材料で構成し、他の
第１，第３モノリス構造体９ａ，９ｂについて
は樹脂材料、磁器材料等の非活性炭材料で構成
されても勿論よい。

(2) また、上記(1)の他に、第１モノリス構造体９
ａのみ、あるいは第３モノリス構造体９ｂのみ
を活性炭材料で構成し、これを除く他のモノリ
ス構造体は上記(1)で述べた材料で構成してもよ
い。この場合、積層体Ａの両端に位置した第
１，第３モノリス構造体９ａ，９ｂの高さ寸法
（通路群の延びる方向）を大きくするとよい。
また、中間の第２モノリス構造体１０は高さ寸
法を小さくしてもよい。

(3) 第１，第２、および第３モノリス構造体９
ａ，１０，９ｂの通路の数、その通路の横断面
形状（三角形、丸形等）は任意でよく、また第
１，第２および第３モノリス構造体９ａ，１
０，９ｂの積層態様は、これらの通路群を蛇行
状に通る経路が形成されるならば、いかなる積
層態様でもよい。

以上詳述したように本発明においては、３つの
モノリス構造体を備え、このうち少なくとも１つ
のモノリス構造体を活性炭材料で構成し、かつこ
の３つのモノリス構造体を、それぞれの通路群を
経由する経路が蛇行状になるごとく積層し、この
積層体の両端に、この両端を閉じるプレートを装
着し、このプレートの側方もしくはプレート自体
に孔を設けて積層体の両端の一部を開放し、この
開放部の一方を燃料蒸気導入部、他方を脱離空気
導入部としたから、上記３つのモノリス構造体の
通路群により形成される蛇行状の経路の働きでこ
の経路を通る燃料蒸気の滞留時間が長くなるた
め、活性炭材料よりなる１つのモノリス構造体の
通路群を通過する燃料蒸気はその通路群の活性炭
材に十分に吸着され、従つて燃料蒸気の吸着を著
しく高めることができる。

また、脱離空気も上記蛇行状の経路を流れるた
め、一旦吸着した燃料蒸気を確実に脱離せしめて
吸着能の回復を図ることができる。

更に、燃料蒸気を上記のごとく確実に活性炭材
料よりなるモノリス構造体の通路群に導入できる
ため、燃料蒸気がこの通路群に入らずに脱離空気
を排出する他の導出口にシヨートカツトするとい
つた問題も生じない。

更に、粒状活性炭のように振動によつて摩耗す
るといつた問題もほとんど生じない。

このように、本発明は燃料蒸気の吸着性能、脱
離性能、耐振動に対し極めて優れた燃料蒸発防止
装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の説明に用いた活性炭材料より
なるモノリス構造体を示す一部断面斜視図、第２
図は本発明の一実施例を示す部分断面図、第３図
は第２図の積層体を示す一部断面斜視図、第４図
は第２図において燃料蒸気ならびに脱離空気の流
れを示す部分断面図、第５図ａ〜ｄは第３図の積
層体ならびにそれを構成する第１，第２、および
第３モノリス構造体の平面図であり、第５図ａは
積層体の平面図、第５図ｂは第１モノリス構造体
およびその燃料蒸気吸着範囲を示す平面図、第５
図ｃは第２モノリス構造体およびその燃料蒸気吸
着範囲を示す平面図、第５図ｄは第３モノリス構
造体およびその燃料蒸気吸着範囲を示す平面図、
第６図は第５図ａ〜ｄの各モノリス構造体に対す
る燃料蒸気の流れを詳細に示す断面図、第７図は
本発明の効果の説明に供する特性図、第８図ａ〜
ｃは本発明の他の実施例を示すもので、第８図ａ
は第１，第３モノリス構造体を示す模式的平面
図、第８図ｂは第２モノリス構造体を示す模式的
平面図、第８図ｃは第１，第２、および第３モノ
リス構造体を積層した積層体ならびにその燃料蒸
気流れを示す断面図、第９図ａ，ｂは本発明の他
の実施例を示すもので、第９図ａは正面断面図、
第９図ｂは第９図ａのＡ―Ａ断面図、第１０図ａ
〜ｄは第９図ａ，ｂの実施例に用いた積層体なら
びに第１，第２、および第３モノリス構造体を示
すもので、第１０図ａは第２モノリス構造体を示
す模式的平面図、第１０図ｂは第１，第３モノリ
ス構造体を示す模式的平面図、第１０図ｃは第
１，第２、および第３モノリス構造体を積層した
積層体ならびにその燃料蒸気流れを示す断面図、
第１０図ｄは第１０図ｃのＤ矢視図、第１１図は
本発明の更に他の実施例における積層体ならびに
その燃料蒸気流れを示す断面図である。 ８ａ，８ｂ…プレート、９ａ…第１モノリス構
造体、９ｂ…第３モノリス構造体、１０…第２モ
ノリス構造体、１１…大気開放口、８０ａ…孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃料蒸気発生源よりの燃料蒸気を吸着せしめ
   るようにした燃料蒸発防止装置において、多数の
   通路を隔壁により隔置した３つの第１、第２、お
   よび第３モノリス構造体を備え、このうち少なく
   とも１つのモノリス構造体を活性炭材料で構成
   し、この第１、第２、および第３モノリス構造体
   によりその第１、第２、および第３モノリス構造
   体による３つの通路群を通る経路が蛇行状になる
   ごとく前記第１、第２、および第３モノリス構造
   体を積層し、かつこの積層体の両端に、この両端
   を閉じるプレートを装着し、このプレートの形状
   を設定するかもしくはこのプレートに孔を設ける
   ことによつて前記積層体の両端の一部を開放し、
   この開放部の一方を燃料蒸気導入部、他方を脱離
   空気導入部とするとともに、この両開放部を互い
   に対向しない位置に配置したことを特徴とする燃
   料蒸発防止装置。 ２ 前記積層体の両端に位置する前記第１、第３
   モノリス構造体の前記通路群を形成する格子のピ
   ツチは同一であり、かつ前記積層体の中間に位置
   する前記第２モノリス構造体の前記通路群を形成
   する格子は前記第１、第３モノリス構造体のそれ
   より45゜ずれて配置されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の燃料蒸発防止装置。 ３ 前記積層体の両端に位置する第１、第３モノ
   リス構造体の前記通路群の個々の通路は、前記積
   層体の中間に位置する第２モノリス構造体の前記
   通路群の個々の通路に対して４倍の面積を有して
   おり、かつ前記第１、第３モノリス構造体の前記
   通路群を形成する格子のピツチは互いに半ピツチ
   ずれており、更に前記第２モノリス構造体の前記
   通路群における２つの通路を形成する格子間の距
   離を１単位とした際、この１単位は前記第１モノ
   リス構造体、もしくは第３モノリス構造体の前記
   通路群を形成する格子のピツチと同じにしてある
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃
   料蒸発防止装置。 ４ 前記積層体の中間に位置する前記第２モノリ
   ス構造体が前記活性炭材料で構成されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項い
   ずれか記載の燃料蒸発防止装置。 ５ 前記第２モノリス構造体の前記通路群の伸び
   る方向に沿う高さ寸法は、前記第１、第３モノリ
   ス構造体の高さ寸法より大きいことを特徴とする
   特許請求の範囲第４項記載の燃料蒸発防止装置。 ６ 前記第１、第３モノリス構造体は、耐燃料劣
   化性を有した樹脂、磁器等の非活性炭材料より構
   成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   ４項または第５項記載の燃料蒸発防止装置。 ７ 前記第１、第３モノリス構造体も活性炭材料
   で構成されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第４項または第５項記載の燃料蒸発防止装置。