本發(fā)明涉及暫時吸附從汽車的燃料箱蒸發(fā)的燃料的過濾罐所使用的加熱器。

背景技術(shù)：

眾所周知，在使用內(nèi)燃機的汽車中，為了抑制燃料箱內(nèi)的蒸發(fā)燃料向大氣中放出，具備以過濾罐為主體的蒸發(fā)燃料處理裝置。

過濾罐為在殼體內(nèi)填充有活性炭等吸附材料的裝置，其構(gòu)成為，在停車時等，使吸附材料吸附從燃料箱內(nèi)產(chǎn)生的蒸發(fā)燃料，另一方面，在內(nèi)燃機工作時，通過從排放端口導入的大氣使燃料成分從吸附材料脫離(凈化)，并將其吸入內(nèi)燃機的吸氣系統(tǒng)。

在專利文獻1、2中公開有如下構(gòu)成：在利用這種吸附材料的過濾罐中，為促進吸附的燃料成分的脫離，設(shè)置有對吸附材料進行加熱的電熱加熱器。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2013-249797號公報

專利文獻2：國際公開wo2002/064966號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

(發(fā)明要解決的技術(shù)問題)

在專利文獻1以及專利文獻2所公開的現(xiàn)有的構(gòu)成中存在如下隱患：通電發(fā)熱的發(fā)熱體或者加熱器以在過濾罐殼體內(nèi)部的吸附材料中露出的狀態(tài)而被埋設(shè)。但是，由于過濾罐殼體的內(nèi)部在吸附蒸發(fā)燃料的狀態(tài)下被含有高濃度的燃料成分的氣體充滿，因此，倘若在加熱器的端子部產(chǎn)生火花，氣體會點燃。

(解決技術(shù)問題的技術(shù)方案)

本發(fā)明所涉及的過濾罐用加熱器具備如下部件而構(gòu)成：金屬制的加熱器殼體，呈前端被封閉的中空管狀，被埋設(shè)在過濾罐殼體內(nèi)部的吸附材料內(nèi)；加熱器芯體，由一對帶狀陶瓷板夾持發(fā)熱體而形成，插入配置在所述加熱器殼體內(nèi)，同時，從基端部導出端子；彈性部件，具有傳熱性，配置在至少一方的所述帶狀陶瓷板的外側(cè)面和與該外側(cè)面相對向的所述加熱器殼體的內(nèi)壁面之間；合成樹脂制的蓋部件，具有加熱器安裝孔，并且以覆蓋所述過濾罐殼體的端部開口的方式安裝于該端部開口，其中，所述加熱器殼體的基端的連接器部以密封狀態(tài)嵌合于所述加熱器安裝孔。

在上述的構(gòu)成中，就埋設(shè)在吸附材料內(nèi)的加熱器殼體而言，前端被封閉的同時基端相對于蓋部件的加熱器安裝孔被密封。因此，插入配置有加熱器芯體的加熱器殼體內(nèi)的空間被隔絕于吸附材料即包含燃料成分的氣體氣氛。因此，加熱器芯體的發(fā)熱體或者端子不會與燃料成分接觸。

發(fā)熱體產(chǎn)生的熱量從帶狀陶瓷板經(jīng)由具有傳熱性的彈性部件以及加熱器殼體被供給至吸附材料。在將彈性部件僅設(shè)置于一方的帶狀陶瓷板的一側(cè)的構(gòu)成中，另一方的帶狀陶瓷板直接接觸加熱器殼體，發(fā)熱體的熱量向加熱器殼體傳遞。由于彈性部件在加熱器殼體內(nèi)從一側(cè)或者兩側(cè)支承加熱器芯體，因此，抑制了加熱器芯體在加熱器殼體內(nèi)的振動或異響的產(chǎn)生。作為彈性部件，可以使用例如金屬制的板簧或者具有傳熱性的硅橡膠(所謂的散熱硅橡膠)等。在一實施例中，彈性部件由具備多個爪片的帶狀的板簧構(gòu)成。

在優(yōu)選的一個實施方式中，所述連接器部在嵌合于所述加熱器安裝孔的外周具備防脫用的環(huán)狀突起。因此，通過將連接器部壓入加熱器安裝孔，進行了可靠的防脫，并且被密封。

另外，在優(yōu)選的一實施方式中，所述加熱器殼體具備散熱片，所述散熱片為組合放射狀片部和圓弧形片部而成，所述放射狀片部從該加熱器殼體的外周面向半徑方向外側(cè)直線地延伸，所述圓弧形片部從該放射狀片部沿著以所述加熱器殼體為中心的圓周方向延伸。該放射狀片與加熱器殼體一起被埋設(shè)在吸附材料內(nèi)。這樣，由于具備片部，提高了從發(fā)熱體向吸附材料的熱量傳遞。

(發(fā)明的效果)

根據(jù)本發(fā)明，由于加熱器芯體的發(fā)熱體以及端子完全隔絕于包含燃料成分的氣體，因此，不存在由于意外的火花而點燃的隱患。另外，通過具有傳熱性的彈性部件的介入，抑制了加熱器芯體的振動或者異響產(chǎn)生。并且，由于將熱量從加熱器芯體經(jīng)由具有傳熱性的彈性部件良好地傳遞至金屬制的加熱器殼體，因此，能夠充分地、高效率地對吸附材料進行加熱。

附圖說明

圖1為在緩沖過濾罐內(nèi)具備本發(fā)明所涉及的加熱器的蒸發(fā)燃料處理裝置整體的構(gòu)成說明圖。

圖2為具備加熱器的緩沖過濾罐的縱截面圖。

圖3為部分地截斷而示出內(nèi)部構(gòu)成的緩沖過濾罐的立體圖。

圖4為示出緩沖過濾罐的下端面的仰視圖。

圖5為組裝有加熱器芯體的狀態(tài)下的加熱器殼體的立體圖。

圖6為組裝有加熱器芯體的狀態(tài)下的加熱器殼體的縱截面圖。

圖7為沿著與圖6相差90°的不同的面的縱截面圖。

圖8為沿著圖6的a-a線的橫截面圖。

圖9為加熱器芯體單體的立體圖。

圖10為加熱器芯體單體的橫截面圖。

圖11為上述加熱器芯體單體的主要部分的縱截面圖。

圖12為示出加熱器的電路構(gòu)成的電路圖。

圖13為示出加熱器的控制的流程圖。

符號說明

3緩沖過濾罐

19加熱器

21外殼

44活性炭區(qū)域

45活性炭

46內(nèi)蓋

47外蓋

49o形環(huán)

51加熱器殼體

52加熱器芯體

53加熱器芯體收容室

55散熱片

56放射狀片部

57圓弧形片部

58連接器部

58a環(huán)狀突起

61ptc加熱器元件

63電極板

64陶瓷板

65板簧

65a爪片

66端子

72加熱器安裝孔。

具體實施方式

以下，基于附圖對本發(fā)明的一實施例進行詳細說明。

圖1示出使用了帶有本發(fā)明所涉及的加熱器的過濾罐的蒸發(fā)燃料處理裝置的一構(gòu)成例。在該蒸發(fā)燃料處理裝置中，作為暫時儲存燃料成分的過濾罐1具備：成為非加熱區(qū)域的容量相對較大的主過濾罐2、和成為加熱區(qū)域的容量相對較小的緩沖過濾罐3，兩者經(jīng)由具有撓性的管4連接。

主過濾罐2具有合成樹脂制的外殼5。該外殼5具有：細長的方筒狀的第一筒狀部8，在其端部鄰接地設(shè)置有凈化端口6和加料端口7；細長的方筒狀的第二筒狀部10，在其端部設(shè)置有連結(jié)端口9，這兩個筒狀部8、10經(jīng)由微小的間隙彼此鄰接配置，并且彼此一體地連結(jié)。第一筒狀部8以及第二筒狀部10的另一方的端部經(jīng)由連接路11彼此連通，由此，在外殼5內(nèi)部構(gòu)成u字形連續(xù)的內(nèi)部容積即流路。

在第一筒狀部8的內(nèi)部以及第二筒狀部10的內(nèi)部填充有粒狀的活性炭12作為能夠進行燃料成分(例如汽油蒸氣)的吸附/脫離的吸附材料。詳細而言，在第一筒狀部8的一端部設(shè)置有分別將第一筒狀部8與凈化端口6以及加料端口7之間隔開的具有通氣性的篩網(wǎng)部件14、15，同時，在另一端部設(shè)置有將第一筒狀部8與連接路11之間隔開的具有通氣性的篩網(wǎng)部件16，在這些篩網(wǎng)部件14、15和篩網(wǎng)部件16之間的容積內(nèi)填充有活性炭12。在第二筒狀部10內(nèi)，也同樣地在兩端部分別設(shè)置具有通氣性的篩網(wǎng)部件17、18，并在這些篩網(wǎng)部件17、18之間的容積內(nèi)填充有活性炭12。

另一方面，緩沖過濾罐3具有合成樹脂制的獨立的過濾罐殼體即外殼21，與主過濾罐2同樣地，在其內(nèi)部填充有粒狀活性炭作為吸附材料。并且，為了對該活性炭進行加熱，在殼體21的內(nèi)部具備電熱加熱器19。所述外殼21呈將直徑相對較大的大直徑部22和直徑相對較小的小直徑部23串聯(lián)連接而成的大致圓筒形，在大直徑部22側(cè)的端部側(cè)面設(shè)置有連結(jié)端口24，同時，在小直徑部23側(cè)的端部側(cè)面設(shè)置有排放端口25。該緩沖過濾罐3的連結(jié)端口24經(jīng)由前述的管4與主過濾罐2的連結(jié)端口9連接。

因此，作為過濾罐1整體，以構(gòu)成從流路一端的凈化端口6以及加料端口7連續(xù)至流路另一端的排放端口25的連續(xù)的流路的方式，第一筒狀部8、第二筒狀部10以及緩沖過濾罐3這三者的內(nèi)部容積實質(zhì)上串聯(lián)連續(xù)而構(gòu)成。

所述加料端口7經(jīng)由加料通路31與車輛的燃料箱32的上部空間連接，所述凈化端口6經(jīng)由凈化通路33與內(nèi)燃機34的吸氣通路35(詳細而言為節(jié)流閥36下游側(cè))連接。在所述凈化通路33中安裝有凈化控制閥37，通過發(fā)動機控制單元(ecu(enginecontrolunit，發(fā)動機控制單元))38控制凈化控制閥37的開度。另外，排放端口25向大氣開放，但也可以根據(jù)需要以遮斷排放端口25向大氣的開放的方式在緩沖過濾罐3的端部附加電磁閥39。

在上述的過濾罐1中，第一筒狀部8、第二筒狀部10以及緩沖過濾罐3這三者實質(zhì)上作為一個流路而連續(xù)，凈化端口6以及加料端口7位于該流路的流動方向的一端，并且排放端口25位于另一端。而且，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，在車輛的停車中或供油中，在燃料箱32內(nèi)產(chǎn)生的燃料蒸氣從加料端口7被導入過濾罐1內(nèi)，在從第一筒狀部8流至緩沖過濾罐3的活性炭區(qū)域期間，被各部的活性炭吸附。大氣由在內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)中吸氣系統(tǒng)所產(chǎn)生的負壓而通過排放端口25被取入，從而，上述被吸附的燃料成分從活性炭脫離，成為凈化氣體，從凈化端口6流入內(nèi)燃機34的吸氣通路35，最終在內(nèi)燃機34中燃燒。

這樣，過濾罐1重復蒸發(fā)燃料的吸附以及脫離，在所述過濾罐1中，為了促進內(nèi)燃機34運轉(zhuǎn)中的燃料成分的脫離，通過電熱加熱器19加熱緩沖過濾罐3的內(nèi)部容積。

接著，對本發(fā)明的主要部分即緩沖過濾罐3的構(gòu)成尤其是加熱器19的構(gòu)成進行詳細說明。

圖2以及圖3示出緩沖過濾罐3的內(nèi)部構(gòu)成。在該緩沖過濾罐3的內(nèi)部，由篩網(wǎng)部件41和篩網(wǎng)部件42劃分出活性炭區(qū)域44，篩網(wǎng)部件41設(shè)置于外殼21的小直徑部23側(cè)的端部并具有通氣性，同樣的篩網(wǎng)部件42設(shè)置于大直徑部22側(cè)的端部，在該活性炭區(qū)域44內(nèi)填充有適當?shù)幕钚蕴?5。篩網(wǎng)部件41、42例如由聚氨酯泡沫或無紡織布等制成，篩網(wǎng)部件42被合成樹脂制的多孔板43從背面?zhèn)戎С小?/p>

在外殼21的大直徑部22側(cè)的端部開口，經(jīng)由成為密封部件的o形環(huán)49裝填有合成樹脂制的成為蓋部件的內(nèi)蓋46，由此，外殼21的大直徑部22側(cè)的端部被閉塞。在內(nèi)蓋46的外側(cè)，進一步覆蓋合成樹脂制的外蓋47，外蓋47的外周緣從外周側(cè)嵌合于外殼21的端緣。亦如圖4所示，為了加熱器19和外部的導線的接線，在外蓋47的中央部突起狀形成有端子連接器48，所述端子連接器48連接有未圖示的插頭。

如圖5至圖8所示，加熱器19由埋設(shè)在外殼21的活性炭45內(nèi)的金屬制例如傳熱性優(yōu)異的鋁合金制的加熱器殼體51、和收容于該加熱器殼體51的呈細棒狀的加熱器芯體52構(gòu)成。

加熱器殼體51以呈中空管狀的殼體主體部54為主體，并且在殼體主體部54的外周一體地形成有促進與活性炭45之間的熱交換的散熱片55，截面大致矩形的加熱器芯體收容室53沿著中心線細長地形成在所述殼體主體部54內(nèi)。散熱片55作為整體形成為與跨越外殼21的大直徑部22和小直徑部23的活性炭區(qū)域44的空間形狀相對應的外形狀(參照圖5)，并且為組合多個(例如八個)的放射狀片部56和多個圓弧形片部57而成的構(gòu)成，所述多個(例如八個)的放射狀片部56從殼體主體部54的外周面向半徑方向外側(cè)直線地延伸，所述多個圓弧形片部57從該放射狀片部56沿著以殼體主體部54的中心線為中心的圓周方向延伸。圓弧形片部57包括分別設(shè)置于直徑不同的位置的三種圓弧形片部57a、57b、57c(參照圖8)，在對應于外殼21的小直徑部23的軸向部分僅具有直徑最小的圓弧形片部57a，在對應于大直徑部22的軸向部分進一步具有兩個圓弧形片部57b、57c(參照圖5)。這些放射狀片部56和圓弧形片部57以不妨礙向活性炭區(qū)域44填充活性炭45的方式均與加熱器殼體51的中心線平行(換言之，與大致圓筒狀外殼21的中心線平行)地形成，并且，在圓周方向上鄰接的兩個圓弧形片部57之間設(shè)置有適當?shù)拈g隙(參照圖8)。

散熱片55的小直徑部23側(cè)的端緣55a以及大直徑部22側(cè)的端緣55b均沿著與加熱器殼體51的中心線正交的平面形成，小直徑部23側(cè)的端緣55a與殼體主體部54的端面54a形成在同一平面上。另外，殼體主體部54的大直徑部22側(cè)的部分與散熱片55的端緣55b相比進一步較長延伸，從端緣55b以圓柱狀或者圓筒狀突出。并且，端緣55b的前端部構(gòu)成為在外周面具備多段防脫用的環(huán)狀突起58a的連接器部58。所述環(huán)狀突起58a具有朝向殼體主體部54的端面54b的面為相對平緩的傾斜面而相反側(cè)為陡峭的面的鋸齒狀的截面形狀。在一例中具備三段環(huán)狀突起58a。

加熱器芯體收容室53在殼體主體部54的連接器部58側(cè)的端面54b開口。與之相對，在相反側(cè)的端部即小直徑部23側(cè)的端面54a，加熱器芯體收容室53的前端被封閉。也就是說，加熱器芯體收容室53構(gòu)成為前端封閉的細長的孔。例如，加熱器殼體51與散熱片55一起成形為鋁合金等的壓鑄件，此時，模具成形加熱器芯體收容室53。

圖9至圖11示出插入配置在加熱器芯體收容室53內(nèi)的加熱器芯體52。該加熱器芯體52使用多個ptc加熱器元件61作為發(fā)熱體，具有如圖10、圖11所示的多層的層疊構(gòu)造。也就是說，在呈截面h字形的合成樹脂制框架62的開口部分別保持有ptc加熱器元件61，同時，在該ptc加熱器元件61的兩面分別粘貼有電極板63，在電極板63的外側(cè)面進一步粘貼由氧化鋁等陶瓷構(gòu)成的帶狀陶瓷板64。也就是說，成為由一對帶狀陶瓷板64夾持具備電極板63的多個ptc加熱器元件61的列的構(gòu)成。并且，進一步，在一方的陶瓷板64的外側(cè)面粘貼由例如鋼等金屬材料構(gòu)成的板簧65作為具有傳熱性的彈性部件。

從所述電極板63的長度方向的一端部分別引出呈細帶狀的端子66，并且，所述端子66從框架62的一端部突出。也就是說，從加熱器芯體52的一端導出一對端子66。這些端子66可以與電極板63一體地形成，或者，也可以通過焊接等使由另外部件構(gòu)成的端子66連接于電極板63。

如圖9所示，所述板簧65為遍及加熱器芯體52的全長而一連串地連續(xù)的帶狀，以串聯(lián)排列的方式配置有多個矩形的爪片65a。各個爪片65a以呈截面大致三角形的方式被從板簧65的母材切開抬起，沿著向加熱器芯體收容室53的插入方向，朝向加熱器芯體收容室53的前端側(cè)的面呈相對平緩的錐形面，同時，在成為加熱器芯體收容室53的前端側(cè)的一側(cè)連結(jié)于母材。

如圖6以及圖7所示，在將加熱器芯體52插入加熱器芯體收容室53內(nèi)的狀態(tài)下，成為加熱器芯體52的前端抵接于加熱器芯體收容室53前端的封閉端的狀態(tài)，配列有多個ptc加熱器元件61的實質(zhì)上成為高溫的部分位于散熱片55的內(nèi)側(cè)。一對端子66在加熱器殼體51的殼體主體部54內(nèi)通過并延伸，進一步從成為連接器部58的端面54b向外側(cè)突出。另外，由于一邊使板簧65的爪片65a壓縮一邊將加熱器芯體52插入加熱器芯體收容室53，因此，如圖7以及圖8所示，成為如下狀態(tài)：多個爪片65a壓接于加熱器芯體收容室53的一方的內(nèi)壁面，由于其反作用力，另一方的陶瓷板64壓接于加熱器芯體收容室53的另一方的內(nèi)壁面。因此，在加熱器芯體52產(chǎn)生的熱被可靠地傳遞至加熱器殼體51的殼體主體部54進而傳遞至散熱片55。另外，加熱器芯體52不會因車輛行駛振動等而在加熱器芯體收容室53內(nèi)發(fā)生振動。

在圖2以及圖3所示的作為最終的緩沖過濾罐3的組裝狀態(tài)下，散熱片55位于活性炭區(qū)域44，并且，在篩網(wǎng)部件41與散熱片55的小直徑部23側(cè)的端緣55a相接的同時，篩網(wǎng)部件42與散熱片55的大直徑部22側(cè)的端緣55b相接。大直徑部22側(cè)的篩網(wǎng)部件42以及多孔板43在中央具備從散熱片55突出的圓筒狀的殼體主體部54所貫通的開口，貫通開口的殼體主體部54的端部即連接器部58到達內(nèi)蓋46。此外，多孔板43雖未詳細圖示，可以經(jīng)由適當?shù)目ㄖ箻?gòu)造相對于外殼21的內(nèi)周面在軸向上被定位。或者，也可以在內(nèi)蓋46上設(shè)置有用于定位多孔板43的腳部。

內(nèi)蓋46在外周面具有o形環(huán)安裝槽71，并且在中心部貫通形成有加熱器安裝孔72，加熱器芯體52的連接器部58嵌合于所述加熱器安裝孔72。該加熱器安裝孔72形成為單純的圓筒面，被壓入具備環(huán)狀突起58a的連接器部58。通過該壓入，凹凸狀的連接器部58緊密嵌合于由合成樹脂構(gòu)成的內(nèi)蓋46的加熱器安裝孔72并且密封，即成為密封狀態(tài)，并且同時被防脫。端子66貫通在內(nèi)蓋46上重疊的圓形的基板73進而貫通外蓋47，從而到達端子連接器48。

在這樣的實施例的構(gòu)成中，由于加熱器芯體52配置在加熱器殼體51的前端封閉的加熱器芯體收容室53內(nèi)，并且加熱器殼體51的端部的連接器部58被內(nèi)蓋46緊密地密封，因此，成為加熱器芯體52的發(fā)熱體即ptc加熱器元件61或端子66完全隔絕于包含燃料成分的活性炭區(qū)域44的氣體氣氛的狀態(tài)。因此，不用擔心由于意外的火花而點燃。此外，雖然成為加熱器芯體收容室53的基端(開口端)連通于內(nèi)蓋46和外蓋47之間的空間的狀態(tài)，但是，內(nèi)蓋46的周圍通過o形環(huán)49而相對于外殼21的內(nèi)周面被密封，因此，不會與活性炭區(qū)域44內(nèi)的氣體接觸。

另外，由于一方的面的陶瓷板64直接接觸加熱器殼體51，同時，介裝在另一方的面和加熱器殼體51之間的板簧65具有傳熱性，因此，加熱器芯體52的熱量被可靠地傳遞至加熱器殼體51。并且，該熱量經(jīng)由組合放射狀片部56和圓弧狀片部57而成的散熱片55而被有效傳遞至活性炭45。也就是說，成為從周圍對被放射狀片部56和圓弧狀片部57包圍的各個區(qū)域的比較少量的活性炭45進行加熱的形式(參照圖8)，能夠以較少的電力有效地加熱活性炭45。

圖12示出所述蒸發(fā)燃料處理裝置中的加熱器19的控制電路的一例。加熱器19經(jīng)由晶體管等開關(guān)元件(sw)81連接于電源(例如車輛電池)82，給定溫度下熔斷的熱熔絲83被串聯(lián)地插入。此外，優(yōu)選的是，開關(guān)元件81和熱熔絲83配置在緩沖過濾罐3的內(nèi)部例如前述的基板73上。開關(guān)元件81經(jīng)由驅(qū)動電路84被發(fā)動機控制單元38控制。另外，具備報知加熱器19的異常的警告燈85。

圖13為示出發(fā)動機控制單元38執(zhí)行的加熱器19的控制的流程的一例的流程圖。在步驟1(s1)中開啟加熱器19的情況下，在步驟2(s2)中診斷有無斷線，在步驟3(s3)中診斷有無短路。在步驟4(s4)中，診斷加熱器19的溫度是否為異常高溫。這些根據(jù)例如向加熱器19的通電量來診斷。當在步驟2至4(s2至s4)的任一診斷中檢測出異常時，進入步驟5(s5)，點亮警告燈(mil(malfunctionindicatorlamp，故障指示燈))85，并且在步驟6(s6)中關(guān)閉加熱器19。

以上，對將本發(fā)明的加熱器應用于圓筒形的緩沖過濾罐3的一實施例進行了詳細說明，但是本發(fā)明并不限定于上述的緩沖過濾罐，可以廣泛應用于使用吸附材料的各種形狀或者構(gòu)成的過濾罐。