JP5030691B2 - キャニスタ - Google Patents

Description

本発明は、自動車の燃料タンクから蒸発した燃料を吸着して、その燃料をエンジン稼働時に燃焼させる蒸発燃料処理装置として用いられるキャニスタに関するものである。

周知のように、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ことを抑制するために蒸発燃料処理装置としてキャニスタが用いられている。このキャニスタは、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通して吸着材である活性炭に吸着させ、エンジン稼働時にキャニスタ側の大気ポート（ドレンポート）を通して吸気を行うことにより、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た上でパージポートからエンジン側に供給してエンジン内で燃焼させる仕組みとなっている。このパージによる蒸発燃料の脱離によって活性炭の性能が復活して蒸発燃料を良好に且つ繰り返し吸着することが可能となる。

上記のような活性炭を吸着材として用いたキャニスタにおいては、蒸発燃料の吸着はいわゆる発熱反応で行われるため、蒸発燃料の吸着に伴いキャニスタの温度が上昇して吸着性能が低下する傾向となる一方、逆に一旦吸着した燃料成分の脱離はいわゆる吸熱反応で行われるため、燃料成分の脱離に伴いキャニスタの温度が低下して燃料成分の脱離性能が低下する傾向となることが知られている。

そこで、これらの吸着脱離性能の向上を目的として、特に吸着材である活性炭の配置の観点から種々のものが提案されている。

例えば特許文献１に記載のように、キャニスタのうちパージポートに近い部分ほど細孔の直径が大きい活性炭を配置したものや、特許文献２に記載のように、チャージポートおよびパージポートに近い部分に粒径の大きな活性炭を配置する一方で大気ポートに近い部分に粒径の小さな活性炭を配置したもの、逆に特許文献３に記載のように、チャージポートおよびパージポートに近い部分に粒径の小さな活性炭を配置する一方で大気ポートに近い部分に粒径の大きな活性炭を配置したもの、あるいは特許文献４に記載のように、キャニスタのケーシングに収容される活性炭の粒径の大きさと細孔の大きさの少なくともいずれか一方について蒸発燃料の流れ方向で積極的に変化させたものが提案されている。
実公平２−１９５７０号公報 特開２０００−３０３９１７号公報 特開２００４−２２５５５０号公報 特開２００５−１７１７９７号公報

特許文献１〜４に代表されるような従来の技術では、キャニスタのケーシングに充填されることになる活性炭の粒径の大きさや細孔の大きさを蒸発燃料の流れ方向で積極的に変化させてはいても、基本的にはケーシングそのものの断面積ひいてはキャニスタ内における蒸発燃料の通路面積が一定であることを前提としているため、大気ポートがその名のとおり大気に解放されている故に、大気ポートから外部に漏れ出る蒸発燃料を必ずしも十分に抑制することができない。

その上、上記のような従来の技術において、例えば大気ポートに近い部分の活性炭の粒径を積極的に大きくした場合には、通気抵抗（圧力損失）を低減できるものの、それとともに活性炭の粒径の拡大化に伴って蒸発燃料の吸着および脱離の速度が緩慢となり、必ずしも期待したほどの吸着脱離性能の向上が図れない可能性がある。

本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、特に大気ポートから外部に漏れ出る蒸発燃料を十分に抑制することができ、しかも活性炭の配置として従来のものとは異なる細孔の組み合わせを採用することで、蒸発燃料の吸着脱離性能の一層の向上を可能としたキャニスタの構造を提供するものである。

請求項１に記載の発明は、密閉式のケーシングの長手方向の一端に蒸発燃料の導入側となるチャージポートのほか大気導入によって脱離した燃料の導出側となるパージポートを備えているとともに、ケーシングの長手方向の他端に大気導入用の大気ポートを備えていて、内部には粒状の吸着材を充填することにより吸着材層を形成してなるキャニスタであることを前提とする。

その上で、上記吸着材が充填されたケーシングのうちチャージポートおよびパージポートに近い部分での流れ方向に直交する上記ケーシングの通路の断面積に対して、大気ポートに近い部分での流れ方向に直交する上記ケーシングの通路の断面積を小さく設定するとともに、上記チャージポートおよびパージポートに近い部分での吸着材層を形成している吸着材が１ｎｍ以上１００ｎｍ未満の大きさの多数の細孔をもつ多孔質性状（ここでは、便宜上、当該性状を「ミクロポーラス構造」と言う。）の細粒吸着材であるのに対して、大気ポートに近い部分での吸着材層を形成している吸着材は上記細粒吸着材よりも粒子径が大きな大粒吸着材としている。そして、この大粒吸着材は、粉末状の活性炭に対して、常温で固体であり且つ焼成時の温度で気化、昇華または分解するメルタブルコア物質をバインダーとともに加えて成形した上でこれを焼成することにより、１ｎｍ以上１００ｎｍ未満の大きさの多数の細孔をもつ多孔質性状（ミクロポーラス構造）に加えて、１００ｎｍ以上の大きさの多数の細孔をもつ多孔質性状（ここでは、便宜上、当該性状を「マクロポーラス構造」と言う。）を有するものであることを特徴とする。

上記キャニスタとしては、先の従来例に代表されるいわゆる一室タイプのもののほか、主室と副室とを備えたいわゆる二室タイプのものとがあるが、本発明の目的を達成する上では、請求項２に記載のように、上記ケーシングは直列関係をもって互いに連通している主室と副室とを備えていて、主室には蒸発燃料の導入側となるチャージポートのほか大気導入によって脱離した燃料の導出側となるパージポートを、副室には大気導入用の大気ポートをそれぞれ形成してあるとともに、上記副室での流れ方向に直交するケーシングの通路の断面積は主室のそれよりも小さく設定してあり、さらに上記主室には吸着材層としてミクロポーラス構造をもつ細粒吸着材を、副室には吸着材層としてミクロポーラス構造に加えてマクロポーラス構造をもつ大粒吸着材をそれぞれ充填してあることが望ましい。

より望ましくは、請求項３に記載のように、上記副室での流れ方向に直交するケーシングの通路の断面積が大気ポート側に向かって漸次小さくなるように設定してあるものとする。

ここで、吸着材のミクロポーラス構造の細孔は、周知のように蒸発燃料の分子を捕集する役目をすることから、その細孔の大きさ（孔径）は上記のように１ｎｍ以上１００ｎｍ未満とし、他方、吸着材のマクロポーラス構造の細孔は、蒸発燃料の分子を捕集する役目よりも蒸発燃料あるいは大気通流時の通路あるいは通路のための空隙としての機能が主であることから、その大きさ（孔径）は同じく上記のように１００ｎｍ以上とする。

また、上記のように吸着材のミクロポーラス構造の細孔が蒸発燃料の分子を捕集する役目を主とする一方、吸着材のマクロポーラス構造の細孔が蒸発燃料あるいは大気通流時の通路あるいは通路のための空隙としての機能が主であることを考慮し、上記のように、ミクロポーラス構造を有する吸着材を細粒吸着材とするとともに、ミクロポーラス構造に加えてマクロポーラス構造を有する吸着材を細粒吸着材よりも粒子径の大きな大粒吸着材とする。

その上で、大粒吸着材は、先に述べたように粉末状の活性炭に対して、常温で固体であり且つ後述する焼成時の温度で気化、昇華または分解するメルタブルコア物質をバインダーとともに加えて成形した上でこれを焼成したものとする。

このように細粒吸着材と大粒吸着材との併用を前提とした場合には、請求項４に記載のように、例えば上記細粒吸着材は成形活性炭または破砕活性炭であって且つその直径が略２ｍｍのものであるのに対して、大粒吸着材はその直径が細粒吸着材の２〜５倍の成形活性炭であることが望ましい。

先に述べたマクロポーラス構造の吸着材、すなわち大粒吸着材は、例えば粉末状の活性炭に対して、粉末状のバインダーと、常温で固体であり且つ焼成時の温度で気化、昇華または分解する粉末状のメルタブルコア物質とを、適量の水とともに混合し、これを円柱状に成形・乾燥させた上で焼成したものとする。

上記粉末状の活性炭の粒子径は例えば３５０μｍ以下のものとし、また上記メルタブルコア物質は好ましくは粒子径が５００μｍ以下のものであって、且つ例えば昇華性のある有機化合物、気化性のある油脂類、熱分解性のある高分子材料のうちの少なくともいずれか一つとする。

昇華性のある有機化合物としては、例えば常温で固体でありながら常温以上２００℃以下の温度で気体へと相変化する物質、例えばパラジクロロベンゼン（Ｐ−ジクロロベンゼン）、ナフタリン、樟脳等を挙げることができる。また、気化性のある油脂類（石油ワックス、ロウを含む）としては、例えば常温で固体で沸点が４００℃以下の物質、例えばエイコサン、ドコサンに代表されるような直鎖炭化水素のほか、パラフィンワックス等を挙げることができる。

さらに、分解性のある高分子材料としては、例えば常温で固体で４００℃以下の特定ガス雰囲気で分解するもの、例えばポリビニルアルコールやハロゲン化合物を挙げることができる。

このようなメルタブルコア物質は、焼成時に気化、昇華または分解することで、巨視的多孔質性状であるいわゆるマクロポーラス構造の細孔を積極的に生成する役目をすることになる。

請求項１に記載の発明によれば、吸着材が充填されたキャニスタのケーシングのうちチャージポートおよびパージポートに近い部分での流れ方向に直交する上記ケーシングの通路の断面積に対して、大気ポートに近い部分での流れ方向に直交する上記ケーシングの通路の断面積を小さく設定してあるので、大気ポートから外部に漏れ出す蒸発燃料を最小限に抑制することができる。

その上、チャージポートおよびパージポートに近い部分での吸着材層を形成している吸着材がいわゆるミクロポーラス構造を有するものであるのに対して、大気ポートに近い部分での吸着材層を形成している吸着材がいわゆるミクロポーラス構造を有しているのに加えて、いわゆるマクロポーラス構造をも有していることから、当該部分での通気抵抗（圧力損失）の増大を抑制しつつ蒸発燃料の吸着脱離作用が迅速に行われるようになり、キャニスタの吸着脱離性能が大幅に向上する。

特に請求項２，３に記載の発明によれば、いわゆるミクロポーラス構造に加えてマクロポーラス構造を有している吸着材をもって構成された吸着材層が副室として独立しているので、外部に漏れ出す蒸発燃料の抑制効果、およびキャニスタの吸着脱離性能が一段と向上する。

図１は本発明に係るキャニスタのより具体的な第１の実施の形態を示す図であり、いわゆる二室Ｕターンフロー構造のキャニスタの例を示している。

図１に示すように、密閉式のキャニスタ１のケーシング２は例えばポリアミド樹脂材料にていわゆる双筒状のものとして形成されていて、内部には容量の大きな主室３Ａと容量の小さな副室３Ｂとが隔離形成されている。主室３Ａが例えば角筒状のものであるのに対して、それと並列関係にある副室３Ｂは角錐台形状のものであって、その断面形状がテーパ形状となっており、後述する蒸発燃料の通流方向においては両者が直列関係となるようにそれらの主室３Ａと副室３Ｂとが底部側の連通路４を介して相互に連通している。

主室３Ａ側の一端には、図示外の燃料タンクからの蒸発燃料を導入するためのチャージポート５が開口形成されているとともに、後述する大気導入によって吸着材層１４あるいは吸着材層１０，１１から離脱した燃料をエンジンの吸気系側に戻すためのパージポート６がチャージポート５と隣接するように開口形成されている。他方、副室３Ｂ側の一端には大気を導入するための大気ポート７が開口形成されている。

主室３Ａには不織布等の通気性材料からなるシート状の複数のフィルター８ａ，８ｂ，８ｃを介して細粒吸着材９が二層にわたり充填されていて、それぞれに吸着材層１０，１１を形成している。他方、副室３Ｂには同じく複数のフィルター１２ａ，１２ｂを介して細粒吸着材９よりも粒径が数倍大きな大粒吸着材１３が充填されていて、それによって吸着材層１４を形成している。

主室３Ａ側では、通気性を有しながらも剛性のある多孔板状のグリッド１５ａまたは１５ｂをフィルター８ａまたは８ｂと重ねて配置してあり、それぞれのフィルター８ａまたは８ｂがグリッド１５ａまたは１５ｂにてバックアップされているとともに、一方のグリッド１５ｂとそれに対向する底壁面との間には圧縮コイルスプリング１６を介装してあり、これによって吸着材層１０，１１を形成している細粒吸着材９全体を適度な弾性力で圧締保持している。このように、吸着材層１０，１１の両側にフィルター８ａまたは８ｂとグリッド１５ａまたは１５ｂとがあることによって、チャージポート５やパージポート６側、あるいは連通路４側への細粒吸着材９の漏れ出しが未然に防止されているとともに、吸着材層１０，１１を形成している細粒吸着材９に圧縮コイルスプリング１６の力が加わることでケーシング２内での細粒吸着材９の無用な移動あるいはいわゆる踊り現象が阻止されている。なお、このような構造は副室３Ｂ側においても全く同様であり、その副室３Ｂ側のグリッドを符号１５ａ，１５ｂで、圧縮スプリングを符号１８でそれぞれ示してある。

そして、主室３Ａ側の吸着材層１０，１１を形成している細粒吸着材９の粒径と副室３Ｂ側の吸着材層１４を形成している大粒吸着材１３の粒径との相違を考慮して、図１に示すように、主室３Ａ側での蒸発燃料の流れ方向に直交する断面での面積に比べて、副室３Ｂ側での蒸発燃料の流れ方向に直交する断面での面積の方が小さくなるように設定してある。同時に、副室３Ｂそのものが角錐台形状のものであるために、その副室３Ｂ側では蒸発燃料の流れ方向に直交する断面での面積が大気ポート７側に向かって連続的に漸減して徐々に小さくなるように設定してある。

なお、ケーシング２のうち主室３Ａに相当する部分と副室３Ｂに相当する部分は、両者の間に介在する隔壁状のリブ１９によって相互に連結されている。

ここで、上記主室３Ａ側の吸着材層１０，１１を形成している細粒吸着材９としては、例えば粒径（直径）が２ｍｍ程度の木質系あるいは石炭系等の成形活性炭（バインダーを使用するか否かにかかわらず、粉末状の活性炭を所定の大きさに成形あるいは造粒したもの）あるいは破砕活性炭が使用される。このような成形活性炭あるいは破砕活性炭からなる細粒吸着材９は、例えば直径が１ｎｍ以上１００ｎｍ未満の大きさの細孔を多数有している微視的多孔質性状のもので、いわゆるミクロポーラス構造のものである。

他方、副室３ｂ側の吸着材層１４を形成している大粒吸着材１３としては、粒径（直径）が４〜１０ｍｍ程度の木質系あるいは石炭系等の大粒の成形活性炭であり、例えば粉末状の活性炭に、常温で固体であり且つ後述する焼成時の温度で気化、昇華または分解するメルタブルコア物質をベントナイト等のバインダーとともに加えて円柱状に成形した上でこれを焼成したものが使用される。この大粒吸着材１３は、先に述べた細粒吸着材９と同様の直径が１ｎｍ以上１００ｎｍ未満の大きさの細孔を有する多数の粉末状の活性炭と活性炭とのまわりに前記メルタブルコア物質により生じた多数の空隙が不規則に存在し、粉末状の活性炭と活性炭との間で三次元構造をなしており、空隙は取りも直さず直径が１００ｎｍ以上の大きさ多数の細孔をも有しており、巨視的多孔質性状であるところのいわゆるマクロポーラス構造が併存しているところに特徴がある。なお、図１では細粒吸着材９と大粒吸着材１３との粒径の違いを作図上誇張して描いてある。

ここで、上記大粒吸着材１３の組成とその製造方法の一例を示せば次のとおりである。

市販されている石炭系、木質系等の活性炭を使用し、これを粉砕して粒子径が３５０μｍ以下（４２メッシュパス）の粉末状の活性炭とする。その比表面積は通常５００〜２５００ｍ²／ｇ、好ましくは１０００〜２０００ｍ²／ｇであり、さらに好ましくは１５００〜２０００ｍ²／ｇであり、比表面積が小さすぎると充分な吸着能力が得にくく、大きすぎると充分な強度が得られない。また、バインダーとして粉末状のベントナイト、例えば粒径が１〜１００μｍ程度のベントナイトを用意する。さらに、常温で固体であり且つ後述する焼成時の温度で気化、昇華または分解する粉末状のメルタブルコア物質を用意する。ここでは、昇華性のある有機化合物であるところのパラジクロロベンゼン（Ｐ−ジクロロベンゼン）を粉砕して粒子径が５００μｍ以下（３２メッシュパス）の粉末状のものを用意する。

そして、上記粉末状の活性炭１００重量部と、バインダーである粉末状のベントナイト５０重量部と、メルタブルコア物質である同じく粉末状のパラジクロロベンゼン４００重量部とを、適量の水を加えながら混合し、これを押出成形または金型成形により直径が４〜１０ｍｍ程度の円柱状（ペレット状）、直径が１０ｍｍで長さが４ｍｍ程度の円柱状に成形する。そして、この成形体を１１５℃の熱風乾燥炉で６時間乾燥させた後、ロータリーキルンなどを使用して二酸化炭素雰囲気下にて６５０℃で１時間焼成し、その後に放冷して得たものを大粒吸着材１３とする。

バインダーとしては、先に述べたベントナイトのほかシリカゾル、アルミナゾル等を用いることが可能でああるが、ベントナイトを用いる場合には粒径の細かさからナトリウムベントナイトまたはカルシウムベントナイトを用いるのが望ましい。

上記メルタブルコア物質としては、昇華性のある有機化合物としてパラジクロロベンゼン（Ｐ−ジクロロベンゼン）を先に例示したが、同種の昇華性のある有機化合物としてナフタレンや樟脳を挙げることができる。これらの物質は、常温で固体でありながら常温以上２００℃以下の温度で気体へと相変化する性質があり、同等の機能があれば他の物質を使用することももちろん可能である。

さらに、上記メルタブルコア物質として、昇華性のある有機化合物に代えて用いることができるものに、気化性のある油脂類、例えば常温で固体で沸点が４００℃以下の物質として、エイコサン、ドコサンに代表されるような直鎖炭化水素のほか、パラフィンワックス（例えば、日本精蝋（株）製のＳＰ−０１６５、ＳＰ−０１４５）等を挙げることができる。

同様に、上記メルタブルコア物質として、昇華性のある有機化合物に代えて用いることができるものに、分解性のある高分子材料、例えば常温で固体で４００℃以下の特定のガス雰囲気で分解するものとして、例えばポリビニルアルコールのほか、塩化パラフィン、テトラブロムビスフェノールＡ等のハロゲン化合物を挙げることができる。

上記のように焼成を最終工程として製造された大粒吸着材１３は、多数の細孔を本来的に有している粉末状の活性炭の粒子同士がバインダーを媒体として相互に結合されて、細粒吸着材９と比べてその形状もさることながら空隙率が非常に大きないわゆるマクロポーラス構造のものとして成形される。

これは、粉末状の活性炭とバインダー、メルタブルコア物質および水とを相互に混合したものを押出成形した段階では、成形体のうちかなりの容積をメルタブルコア物質が占有しているものの、その後の焼成工程においてメルタブルコア物質が当該焼成時の熱的影響を受けて気化、昇華または分解によって実質的に消失してしまうためで、成形後の大粒吸着材１３には、粉末状の活性炭そのもが本来的に有している１ｎｍ以上で１００ｎｍ未満程度の大きさの多数の細孔（いわゆるミクロポーラス構造）とは別に、メルタブルコア物質が気化、昇華または分解によって消失した後の痕跡として、その大きさが１００ｎｍ以上の多数の細孔が形成されることになり（いわゆるマクロポーラス構造）、その結果として大粒吸着材１３は細粒吸着材９と比べてその形状もさることながら空隙率が非常に大きなものとして成形されることになる。

そして、いわゆるミクロポーラス構造に基づくところの１ｎｍ以上で１００ｎｍ未満程度の大きさの多数の細孔は、蒸発燃料を分子レベルで捕集する役目をすることになる一方で、いわゆるマクロポーラス構造に基づくところの１００ｎｍ以上の大きさの多数の細孔は、蒸発燃料を分子レベルで捕集するには大きすぎることから、一粒の大粒吸着材１３の比表面積を可及的に大きく確保しつつ、蒸発燃料が通流する際の通路としての機能を発揮することになる。

したがって、このように構成されたキャニスタ１によれば、車両の停車時においては燃料タンクから発生する蒸発燃料がチャージポート５からケーシング２内に導入されて、主室３Ａ側の吸着材層１０，１１を形成している細粒吸着材９のほか、副室３Ｂ側の吸着材層１４を形成している大粒吸着材１３に吸着される。

その一方、エンジン稼働時には当該キャニスタ１を通して吸気を行うことにより大気ポート７から大気が導入され、その導入された大気はケーシング２内を通過してパージポート６からエンジン側に吸入される。この導入空気の流れにより副室３Ｂ側の吸着材層１４を形成している大粒吸着材１３のほか、主室３Ａ側の吸着材層１０，１１を形成している細粒吸着材９がいわゆるパージされ、大粒吸着材１３または細粒吸着材９に吸着されている蒸発燃料が脱離して導入空気とともにエンジン側に吸気されて燃焼処理される。そして、このパージによる蒸発燃料の脱離によって大粒吸着材１３または細粒吸着材９の性能が復活することになる。なお、これらの蒸発燃料の吸着および脱離のメカニズムは従来のものと基本的に同様である。

そして、上記のように副室３Ｂ側の吸着材層１４を形成している大粒吸着材１３の粒径を、主室３Ａ側の吸着材層１０，１１を形成している細粒吸着材９の粒径よりも数倍大きく設定してあるため、チャージあるいはパージの際の通流抵抗（圧力損失）の増大を抑制することができるとともに、大粒吸着材１３にはミクロポーラス構造に基づく１ｎｍ以上で１００ｎｍ未満程度の大きさの細孔とは別にマクロポーラス構造に基づくところの１００ｎｍ以上の大きさの多数の細孔を具備させてあるため、粒径の拡大化に伴って蒸発燃料の吸着・脱離の作用あるいは速度が緩慢になることもない。

また、先にも述べたように、副室３Ｂ側での流れ方向に直交する断面の断面積を主室３Ａ側での流れ方向に直交する断面の断面積に対して小さく設定してあり、しかも副室３Ｂでの流れ方向に直交する断面の断面積が大気ポート７側に向かって漸次小さくなっていて、大気ポート７に近い部分の断面積を最小にしてあるために、特にチャージの過程において大気ポート７を通して外部に漏れ出す蒸発燃料を大幅に抑制することが可能となる。

ここで、図１では、ケーシング２について主室３Ａに相当する部分と副室３Ｂに相当する部分とを並列に並べたいわゆる双筒型のものとして形成してあるが、主室３Ａと副室３Ｂとが流れ方向に直列の関係にあれば良いことから、ケーシング２のうち主室３Ａに相当する部分と副室３Ｂに相当する部分とを同一軸線上において直列に配置しても良いことは言うまでもない。これらのことを考慮して、流れ方向での主室３Ａと副室３ｂおよび大気ポート７の相互関係を模式的に表したものを図２に示す。同図では、大気ポート７での流れ方向に直交する断面の断面積をＡ、副室３Ｂのうち流れ方向に直交する断面での最大断面積をＢ、主室３Ａでの流れ方向に直交する断面の断面積をＣとしてあり、本発明の目的を達成する上では、断面積Ａを１とした場合にＡ：Ｂ：Ｃの関係が１：３〜１５：１０〜２０となるようにそれぞれの断面積を設定することが経験的に望ましい。

図３はキャニスタ内での吸着量の分布を示すグラフであり、横軸を「吸着材層の長さ方向の位置（ｍｍ）」とし、縦軸を「吸着材層の単位長さ当たりの吸着量（ｇ／ｍｍ）」としてある。なお、横軸の「吸着材層の長さ方向の位置」とは、吸着材層１０，１１および１４が図２のような直列関係にある場合に、吸着材層１０のチャージポート５およびパージポート６側の端面から吸着材層１１，１４を経て大気ポート７側に向かう距離を表している。

そして、図３の「実施例」とは図１に第１の実施の形態として示したキャニスタ１の吸着量分布を指しており、同じく同図の「比較例」とは図１の副室３Ｂを角錐台形状（断面テーパ状）とせずにその副室３Ｂの最大断面積をもって均一断面形状の角筒状のものとした場合であって、且つその副室に吸着材層１０，１１と同じ吸着材９を充填した場合の吸着量分布を指している。

図３から明らかなように、副室３Ｂを断面テーパ状のものとした上で、その副室３Ｂに細粒吸着材９よりも数倍直径の大きな大粒吸着材１３を充填することにより、特に副室３Ｂ側において吸着量分布が大気ポート７側に向かって直線的に漸減していく様子がよくわかる。

図４は本発明に係るキャニスタの第２の実施の形態を示し、先の第１の実施の形態と共通する部分には同一符号を付してある。

この第２の実施の形態のキャニスタ２１においては、図１と図４とを比較すると明らかなように、副室３Ｂでの流れ方向に直交する断面の断面積が主室３Ａのそれよりも小さく設定されてはいても、その副室３Ｂでの流れ方向に直交する断面の断面積を長手方向で変化させることなく一定のものとし、実質的に副室３Ｂを主室３Ａと同様に角筒状のものとして形成してある。

この第２の実施の形態のキャニスタ２１においても、先の第１の実施の形態のものとほぼ同様の機能が発揮されることになる。

ここで、上記各実施の形態においては、副室３Ｂ側の吸着材層１４を形成している大粒吸着材１３の組成を粉末状の活性炭、バインダー、メルタブルコア物質の三要素としているが、必要に応じて上記の粉末状の活性炭、バインダー、メルタブルコア物質の三要素に加えて、比熱の大きな物質として例えばアルミニウム、アルミナ等の粉末を所定の割合で混合しても良い。例えばアルミニウム等の比熱の高い物質を混入すると、物質自体が蓄熱性が高い故に、大粒吸着材１３を形成している活性炭がパージ時に冷えた時やチャージ時に熱くなった時に、活性炭との間で積極的に熱交換を行って活性炭の温度変化を緩和させることができる。活性炭は冷えるとパージ効率が低下し、熱くなるとチャージ効率が低下する傾向にあるので、上記のような温度変化の緩和によりパージ効率、チャージ効率を向上させることが可能となる。

本発明に係るキャニスタの第１の実施の形態を示す断面説明図。 図１の各部における断面積の関係を模式的に表した説明図。 キャニスタの吸着量分布を示すグラフ。 本発明に係るキャニスタの第２の実施の形態を示す断面説明図。

符号の説明

１…キャニスタ
２…ケーシング
３Ａ…主室
３Ｂ…副室
５…チャージポート
６…パージポート
７…大気ポート
９…細粒吸着材
１０…主室側の吸着材層
１１…主室側の吸着材層
１３…大粒吸着材
１４…副室側の吸着材層
２１…キャニスタ

Claims (6)

1. 密閉式のケーシングの長手方向の一端に蒸発燃料の導入側となるチャージポートのほか大気導入によって脱離した燃料の導出側となるパージポートを備えているとともに、ケーシングの長手方向の他端に大気導入用の大気ポートを備えていて、内部には粒状の吸着材を充填することにより吸着材層を形成してなるキャニスタであって、
   上記吸着材が充填されたケーシングのうちチャージポートおよびパージポートに近い部分での流れ方向に直交する上記ケーシングの通路の断面積に対して、大気ポートに近い部分での流れ方向に直交する上記ケーシングの通路の断面積を小さく設定するとともに、
   上記チャージポートおよびパージポートに近い部分での吸着材層を形成している吸着材が１ｎｍ以上１００ｎｍ未満の大きさの多数の細孔をもつ多孔質性状の細粒吸着材であるのに対して、大気ポートに近い部分での吸着材層を形成している吸着材は上記細粒吸着材よりも粒子径が大きな大粒吸着材であって、
   この大粒吸着材は、粉末状の活性炭に対して、常温で固体であり且つ焼成時の温度で気化、昇華または分解するメルタブルコア物質をバインダーとともに加えて成形した上でこれを焼成することにより、１ｎｍ以上１００ｎｍ未満の大きさの多数の細孔をもつ多孔質性状に加えて、１００ｎｍ以上の大きさの多数の細孔をもつ多孔質性状を有するものであることを特徴とするキャニスタ。
2. 上記ケーシングは直列関係をもって互いに連通している主室と副室とを備えていて、
   主室には蒸発燃料の導入側となるチャージポートのほか大気導入によって脱離した燃料の導出側となるパージポートを、副室には大気導入用の大気ポートをそれぞれ形成してあるとともに、
   上記副室での流れ方向に直交するケーシングの通路の断面積は主室のそれよりも小さく設定してあり、
   さらに上記主室には吸着材層として細粒吸着材を、副室には吸着材層として大粒吸着材をそれぞれ充填してあることを特徴とする請求項１に記載のキャニスタ。
3. 上記副室での流れ方向に直交するケーシングの通路の断面積が大気ポート側に向かって漸次小さくなるように設定してあることを特徴とする請求項２に記載のキャニスタ。
4. 上記細粒吸着材は成形活性炭または破砕活性炭であって且つその直径が略２ｍｍ程度のものであるのに対して、大粒吸着材はその直径が細粒吸着材の２〜５倍の成形活性炭であることを特徴とする請求項３に記載のキャニスタ。
5. 上記大粒吸着材は、粉末状の活性炭に対して、バインダーとして粉末状のベントナイト、シリカゾル、アルミナゾルのうち少なくともいずれか一つと、常温で固体であり且つ焼成時の温度で気化、昇華または分解する粉末状のメルタブルコア物質とを、適量の水とともに混合し、これを円柱状に成形・乾燥させた上で焼成したものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のキャニスタ。
6. 粉末状の活性炭の粒子径が３５０μｍ以下のものであることを特徴とする請求項５に記載のキャニスタ。

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