流体用ヒーター

专利摘要:
特に車両からの炭化水素放出からの環境保全を改善する。流体用ヒーター１は、導電性モノリスからなる加熱素子２、２´を有し、前記ヒーター１は加熱運転の間に定められた流体の流れ方向によって加熱される流体の通路を有し、前記ヒーター１は通路内に隣合うように配設される少なくとも２つの前記加熱素子２、２´を有し、これらが流体の流れについて平行となるように配設され、少なくとも２つの前記加熱素子２、２´のうちの１つが制御された加熱素子２´であって他よりも少し大きな加熱パワーを有し、該制御された加熱素子２´の下流端２３に若しくはその近傍に温度センサー１９が設けられ、前記温度センサー１９は当該ヒーター１の加熱運転中に温度制御を行う制御手段１１に接続される。また、このようなヒーター１の運転方法にも関する。
公开号:JP2011509367A
申请号:JP2010538368
申请日:2008-01-23
公开日:2011-03-24
发明作者:カールス ウルリッヒ；チュン；フイン トゥ；ラング トビアス；キャトン ピアーズ
申请人:コーテックス テクストロン ジーエムビーエイチ アンド シーオー ケージー；マスト カーボン オートモーティヴ リミテッド；
IPC主号:F02M25-08

专利说明:

[0001] 本発明は、導電性モノリスからなる加熱素子を有する流体用ヒーターに関し、該ヒーターは加熱運転の間に定められた流体の流れ方向によって加熱される流体の通路を有し、該ヒーターは通路内に隣合うように配設される２つの加熱素子を有して、これらが液の流れについては平行となるように配設され、さらに本発明は、このようなヒーターを有する燃料蒸気貯蔵回収装置と、それを運転する方法に関する。]
背景技術

[0002] この種のヒーターは、米国特許出願公開2007/0056954号公報から知られるものがある。特に、このようなヒーターの応用としては、自動車からの蒸気排気物の低減のための燃料蒸気貯蔵回収装置用のパージヒーターについて記載されている。開示されているパージヒーターは、１つ若しくはそれ以上の電気加熱素子を有しており、これらは例えば車のバッテリーの如き電気エネルギー源に接続されている。パージヒーターは、例えば、加熱素子としての導電性セラミックを有する。]
[0003] 若しくは、パージヒーターは、導電性カーボン好ましくは多孔質モノリシックカーボンを有する。このような多孔質モノリシックカーボンは、例えば、米国出願公開2007-0056954号公報（A1）に開示されている。これらのモノリシックカーボンの加熱素子は、当該加熱素子からの空気流を可能とするチャンネル構造を有し、大気から吸収されたパージングエアを直接介して熱放出を促進させることができる。]
[0004] このようなヒーターの重要な応用は、自動車からの蒸気排出を低減するための燃料蒸気貯蔵回収装置である。燃料蒸気貯蔵キャニスターを有する燃料蒸気貯蔵回収装置は、何年もこの技術において広く知られている。多くの内燃機関で使用されているガソリン燃料は大変揮発し易い。内燃機関を有する車両からの燃料蒸気の蒸気状排出物は、主に車両の燃料タンクの通気によって発生する。車両を駐車させたとき、温度や圧力の変化により、空気が燃料タンクから逃げた炭化水素を担うことになる。いくらかの燃料はタンク内の空気に対して必ず蒸発し、このための蒸気の形式をとる。もし燃料タンクから放出された空気が流れ出すことができ、周囲に処理されずに流れたとすると、その空気は間違いなくこの燃料蒸気を運ぶことになる。車両の燃料システムから放出される燃料蒸気をどのぐらいにするかについては政府の規制がある。]
[0005] 通常、周囲への燃料蒸気損失を防ぐため、車の燃料タンクは活性炭の如き適当な燃料吸着物質を含んだキャニスターへの通路を介して通気される。大きな表面積の活性炭の細粒が広く使用され、前記燃料蒸気を一時的に吸着する。]
[0006] 燃料蒸気貯蔵キャニスター（所謂、カーボンキャニスター）を有する燃料蒸気貯蔵回収システムは、車両がある延長期間に停止され、車両が給油されて蒸気を交えた空気が燃料タンクから排出される（給油排出：refueling emissions）とき、燃料蒸気の排出物を対処する必要がある。]
[0007] 欧州市場向けの燃料回収システムは、通常、これらの給油排出はカーボンキャニスターを介して一般に排出されるものではないので、給油排出は重要な役割を担わない。しかしながら、北米市場向けの統合型の燃料蒸気貯蔵回収システムでは、給油排出はカーボンキャニスターを介して排出されるものとなっている。]
[0008] カーボンキャニスター内の吸着材の性質により、カーボンキャニスターが限られた詰め込み容量を有することは明らかである。高いカーボン稼働容量を備えたカーボンキャニスターを用いることが望ましいが、デザインのためには比較的に小さな容積のカーボンキャニスターを用いることが望ましい。典型的には内燃機関の作動時に常時カーボンキャニスターの十分なカーボン稼働容量を確保するため、エンジンの吸気システムからカーボンキャニスターの燃料蒸気排出ポートを介してキャニスターの内部に或る負圧が与えられる。これにより、大気がキャニスターに導かれて大気吸気ポートに至り、捕捉されている燃料蒸気を捉えて該燃料蒸気を燃料蒸気排出ポートを介してエンジンの吸気システムの吸気マニホールドに運ぶことになる。このキャニスターのパージモードの間、カーボンキャニスター内に蓄積されている燃料蒸気は内燃機関内で燃焼されることになる。]
発明が解決しようとする課題

[0009] 現代の燃料蒸気貯蔵回収システムは大変効率的だが、未だ大気に残留した炭化水素が放出される。これら所謂"ブリードエミッション（bleed emission）"（ダイアーナルブリージングロス：diurnal breathing loss/DBL）は、特に、カーボンキャニスターの大気通気ポートと吸着材の間に炭化水素の高濃度勾配があるとき、拡散によってもたらされる。炭化水素の濃度勾配を低減できるとき、ブリードエミッションを顕著に低減することができる。これはカーボンキャニスターの稼働容量を増加させることで得られることは明らかである。]
[0010] しかしながら、カーボンキャニスターに貯蔵される、いくらかのパーセントの炭化水素だけが実効的にパージモードの間に押し流され或いは放出される。この点は、パージングのために限られた時間しかない車には問題となるものであり、例えば、電動ハイブリットカーでは、内燃機関の作動モードは比較的に短いものになっている。]
[0011] 他の問題点は、大量のエタノールを有する所謂フレキシフュエル（flexi fuels）の使用に伴うものである。エタノールは比較的に高い蒸気圧を有する高揮発性の燃料である。例えば、所謂E10燃料（１０％エタノール）は現在市場で最も気化し易いものとなっている。これは燃料タンクからカーボンキャニスターの燃料蒸気の吸い上げ分が極めて高いことを意味する。一方、従来のカーボンキャニスターの通常パージングモードでは、いくらかのパーセントの燃料蒸気の吸い上げ分が放出されるにすぎない。その結果として、一般的なカーボンキャニスターの燃料蒸気容量は、比較的早期に使い尽くされる。満載されたカーボンキャニスターのブリードエミッションは、それから通常、法で与えられる排出値を超える程度まで増加する。]
[0012] パージングモードの間のパージ除去率を改善するため、数は少ないものの所謂パージヒーターを用いた蒸気貯蔵回収装置が提案されている。大気吸気ポートを介してキャニスターに導入された大気を熱することで、吸着材の微細孔に捕捉されていた炭化水素を除去する効率は顕著に向上する。]
[0013] 例えば、米国特許第6,230,693号公報(B1)は、燃料蒸発ガス制御システムの貯蔵キャニスターと共に作動する補助キャニスターを用いることで、車両からの排出される燃料蒸気の量を低減する燃料蒸発ガス制御システムを開示する。貯蔵キャニスターは、第１の吸着材を含み、それに連通する通気ポートを有する。補助キャニスターは、本体部と、第１及び第２の通路と、ヒーターとコネクターを有する。本体部の内側では、第２の吸着材がヒーターに全てに亘って接触する。制御システムの作動の回生フェーズでは、ヒーターが第２吸着材と通過するパージエアを熱する。これは第２及び第１の吸着材により作動における前の貯蔵フェーズの間に吸着された燃料蒸気をより簡単に放出させることができ、燃料蒸気は燃焼時に燃えることになる。]
[0014] さらに、米国特許第6,230,693号公報によれば、燃料蒸発ガス制御システムの貯蔵キャニスターは流路で結合された２つの隣接する燃料蒸気貯蔵用の仕切った室を有する。特に、キャニスターを区切ることは、実際には流れの抑制を意味する。キャニスターを介する流れの駆動圧力は大変低いことから、流れの抑制を最小限に止めることが設計の考えどころとして重要である。]
[0015] 本発明は、導電性モノリスからなる加熱素子を有する流体用ヒーターを提供することを目的とするものであり、該ヒーターは加熱運転の間に定められた流体の流れ方向によって加熱される流体の通路を有し、該ヒーターは通路内に隣合うように配設される２つの加熱素子を有して、これらが液の流れについては平行となるように配設され、それがシンプルで、コンパクトで、信頼性に富んだものとなり、簡単で効率の良い制御された運転を可能とする。また、本発明は、改善された燃料回収効率を有する燃料蒸気貯蔵回収装置を提供することを目的とする。さらに、簡単で効率の良い制御された運転を可能とするこのようなヒーターの稼働方法を提供することも更なる目的とするものである。]
課題を解決するための手段

[0016] これら及び他の目的は、導電性モノリスからなる加熱素子を有する流体用ヒーターにより達成されるものであり、前記ヒーターは加熱運転の間に定められた流体の流れ方向によって加熱される流体の通路を有し、前記ヒーターは通路内に隣合うように配設される少なくとも２つの前記加熱素子を有し、これらが液流について平行となるように配設されてなり、少なくとも２つの前記加熱素子のうちの１つが制御された加熱素子であって他よりも少し大きな加熱パワーを有し、該制御された加熱素子の下流端に若しくはその近傍に温度センサーが設けられ、前記温度センサーは当該ヒーターの加熱運転中に温度制御を行う制御手段に接続されていることを特徴とする。]
[0017] 本発明による構成は、改善された安全性と改善されたこのようなヒーターの効率を併せて提供する。少し大きな加熱パワーを有する加熱素子についての温度センサーの構成により、ヒーターを最大温度に効率よく制御させることができ、ヒーターの過大加熱を防止して火災の危険を回避することができ、他方、その温度を最大温度近くに制御して、ヒーターの効率を高めることができる。加熱素子の下流端に若しくはその近傍に配設される温度センサー構造により、流体の流速の変化の影響を最小限にすることができ、すなわち、ヒーターの加熱作業における流れの変化の悪影響を大きく減らすことができる。]
[0018] 上述の本発明の利点により、本発明のヒーターを備えた燃料蒸気貯蔵回収装置は、エンジンのサイクル動作、すなわち、ガソリン及び電気のハイブリッド駆動を行う車に特に有効である。この種の駆動においては、燃料蒸気貯蔵回収装置を流れるパージエア流が、電気駆動に切り替えられた際にエンジンが停止するとき、高速から低速に急激に変化を示すことが典型的に生ずる。従来の設計によるヒーターでは、パージエアの流れのこのような急激な変化が、火災の大きな危険性と共に燃料蒸気貯蔵回収装置の過剰な加熱の高い危険性をもたらし、あるいはヒーターは臨界温度の十分下の温度に制御されることが必要となり、このため回収の動作が悪くなってしまう。しかしながら、ガソリンエンジンの作動時間を低減するため、回収動作はこの種の応用で非常に重要である。]
[0019] 本発明の特に有益で欠陥に強い実施形態は、少なくとも２つの前記加熱素子は互いに電気的に直列に接続され、制御された加熱素子が他の加熱素子よりも大きな抵抗を有していることを特徴とする。]
[0020] 代替的な実施形態としては、少なくとも２つの前記加熱素子は互いに電気的に並列に接続され、制御された加熱素子が他の加熱素子よりも小さい抵抗を有していることを特徴とする。]
[0021] 本発明の更なる有益な実施形態は、ヒーターは２より多い加熱素子を有し、これらの加熱素子はいっしょに群をなしているものであって、１つの群の前記加熱素子同士は互いに電気的に直列に接続され、前記加熱素子の群同士は互いに電気的に並列に接続され、前記制御された加熱素子を有する群は、他の加熱素子の群よりも小さな抵抗を有し、前記制御された加熱素子は同じ群の他の加熱素子よりも大きな抵抗を有することを特徴とし、或いは１つの群の前記加熱素子同士は互いに電気的に並列に接続され、前記加熱素子の群同士は互いに電気的に直列に接続され、前記制御された加熱素子を有する群は、他の加熱素子の群よりも大きな抵抗を有し、前記制御された加熱素子は同じ群の他の加熱素子より小さな抵抗を有することを特徴とする。]
[0022] 本発明によるヒーターのより好ましい実施形態は、加熱素子は導電性カーボンモノリスを有し、該カーボンモノリスは前記通路内で当該モノリスを液流の大部分を通過可能とするセル構造を有する多孔質カーボンモノリスであり、前記多孔質カーボンモノリスはチャンネルサイズが１００ミクロンから２０００ミクロンの間のチャンネルを有し、前記多孔質カーボンモノリスは通路の液流に垂直な断面で３０％乃至６０％の開口領域を有することを特徴とする。]
[0023] 従来の１２Vの直流電圧が供給される典型的な車両環境における本発明によるヒーターの特に優れた動作は、加熱素子は２．５オーム、好ましくは１オーム、より好ましくは０．８オームの全体抵抗を以て配設される場合に、得ることができる。]
[0024] 本発明のヒーターは、温度センサーがサイリスターである時に温度センサーの接続が短絡した際の火災の危険性から特に回避されるものである。]
[0025] 上述及び他の目的は、さらにこのようなヒーターを有する燃料蒸気貯蔵回収装置によって、及び車両環境でこのようなヒーター若しくは燃料蒸気貯蔵回収装置を運転させる運転方法によって達成されるものであり、その運転方法は、前記ヒーターと連通する車両タンクに給油されたことを示す給油信号を取得する工程と、２４時間につき４５分以内、より好ましくは２４時間につき約３０分の時間でエンジンスタートからの給油後に前記ヒーターを通電させる工程とを有し、前記ヒーターに供給される電力を前記温度センサーからの温度信号に応じて制御することを特徴とする。]
[0026] 本発明に従う方法のより好ましい実施形態においては、運転方法は、燃料ゲージから燃料レベル信号を取得する工程と、もし燃料レベルが所定の示数まで下がっていることを燃料レベル信号が示す場合、ヒーターへの通電を防止する工程とを有することを特徴とし、前記所定の示数は燃料タンク容量の３分の１であり、好ましくは４分の１とされることを特徴とする。このような低い燃料レベルにおいては、燃料蒸気の生成はタンク内の圧力の大きな増加とはならない。従って、燃料蒸気貯蔵回収装置では蒸気は少しだけ導入されて、どの周囲温度でも加熱なしで十分な回収効率が得られる。さらに、続けてタンクが給油されたときには、統合システム内で燃料蒸気は高い流速でカーボンキャニスターを流れ、吸収時の発熱効果によりキャニスターの冷たいカーボンベットを用いてカーボンキャニスターの排出低減効果はより良いものとなる。]
[0027] ヒーターを非通電とすることで、全ての運転条件のもとで、もし環境温度が所定の値より低い場合、好ましくは摂氏マイナス７度より低く、より好ましくは摂氏マイナス１０度より低い場合に、エネルギーの節約がなされる。このような低い温度では、燃料タンク内での燃料蒸気生成は比較的に低く、加熱なしでも燃料蒸気貯蔵回収装置は十分に効率よい。]
[0028] ヒートシンクを介したエネルギー損失は最小限にできるものであり、ヒーターに供給される電力の制御がヒーターへ供給される電力のパルス幅変調からなるとき、電力は節約されるものとなる。]
[0029] 特に好ましい実施形態においては、当該方法は、少なくとも１回のテストサイクルを実行して、前記ヒーターを非通電として、もし次の条件、温度センサー回路に不良が検知される場合、ヒーター制御の自己テストが不合格とされる場合、所定の検出値を越えてモノリス加熱素子構成の抵抗の増加がある場合、および供給電圧が所定の最大値を越え、若しくは所定の最小値以下である場合の１つ若しくはそれ以上が満たされるとき、搭載されている診断システムへ不良信号を送信することを特徴とする。より好ましくは、温度センサー回路に検知された不良が、次の、サーミスター回路の開成、サーミスター回路の短絡、及びサーミスター接触が不十分うちの１つであることを特徴とする。不適切な運転、特に制御できない加熱は火災の危険性につながりことを考慮し、本実施形態は改善された欠陥に強い運転がなされるものとされる。]
[0030] モノリス加熱素子構成の抵抗増加の検知は、１つの加熱素子の不良か接続切れを示すものである。これは更にヒーターの作動の不良が予想されることを示すものであり、そのようなヒーターが使用されるところの燃料蒸気貯蔵回収装置の不良も予想されることも示す。本発明による方法の実施形態によれば、排出制御装置の搭載される診断の法的要件は満たされることになる。]
[0031] 温度センサーにおける温度が約摂氏１３２度から約摂氏１４５度まで、好ましくは約摂氏１４０度までとなるように、ヒーターへの電気エネルギーが制御されるとき、最も良い回収動作及び安全な運転が得られることになる。]
[0032] 本発明は、以下、添付図面を参照しながら非制限的な例によって説明される。]
図面の簡単な説明

[0033] 簡素化された配線略図を含む本発明のヒーターの模式図である。
２つの隣接する加熱素子の端部区分の拡大断面図である。
図２に示した平面での断面図である。
本発明によるヒーターを具備するカーボンキャニスターについての断面図である。] 図２
実施例

[0034] 図１は、一般的に符号１で示すところの、本発明の一実施形態による流体用ヒーターの模式図である。ヒーター１は、導電性モノリスからなる加熱素子２を有する。本発明のヒーター１は、図４に示すような燃料蒸気貯蔵回収装置３と共に用いて良好とされる。このような燃料蒸気貯蔵回収装置３は通常カーボンキャニスターと呼ばれ、典型的にはガソリンが供給されるエンジンを有する自動車の排出制御システムの一部として使用される。図は模式的であり、部品は縮尺に合わせて描いてはいない。] 図１ 図４
[0035] 燃料蒸気貯蔵回収装置若しくはカーボンキャニスター３は、燃料タンク（図示しない）に接続された蒸気吸入ポート４と、大気に通じる通気ポート５と、自動車（図示しない）の内燃機関と接続するパージポート６とを有している。カーボンキャニスター３は、細粒化された活性炭の形式の吸着材を詰め込んでいる。]
[0036] 自動車のエンジンの停止期間では、カーボンキャニスター３は蒸気吸入ポート４を介して自動車の燃料タンクに接続され、通気ポート５を介して大気に接続される。車のエンジン運転サイクルでは、通気ポート５とパージポート６の間の流路が確立される。内燃機関は、大気から通気ポート５を介し、カーボンキャニスター３を亘ってパージポート６へ所定量の空気を内燃機関の気筒内で燃焼させるために吸入し、これによってカーボンキャニスター３の吸着材のパージングが行われ、カーボンキャニスターから除去された炭化水素をエンジンの燃焼室に送り出す。図では、矢印はカーボンキャニスター３のパージング時の空気流を示す。以後、本願では、用語の"下流"と"上流"は、常にカーボンキャニスター３のパージング時の空気流についての言及であり、加熱動作時の流体の流れ方向として定義されるものである。]
[0037] カーボンキャニスター３は、第１、第２、及び第３の蒸気貯蔵仕切り部７、８、９を有する。第１の蒸気貯蔵仕切り部７は、カーボンキャニスター３への炭化水素の導入時の空気流について、蒸気吸入ポート４の隣の蒸気貯蔵仕切り部であり、最も大きな蒸気貯蔵仕切り部である。]
[0038] 図４から明らかなように、蒸気貯蔵仕切り部７、８、９は円形の断面領域を有し、互いに同軸となる関係で配設されている。第１の蒸気貯蔵仕切り部７は、蒸気貯蔵仕切り部８、９を囲む。第３の蒸気貯蔵仕切り部９の上流側の通気ポート５の隣に、パージヒーター仕切り部１０が設けられており、これもまた円筒形状ですなわち円形の断面を有する。] 図４
[0039] パージヒーター仕切り部１０は、当該パージヒーター仕切り部１０に大気を導入させる２つの吸入開口部１２をその上流側端面に有する。パージヒーター仕切り部１０は、比較的に薄壁の周囲壁１３を有し、該周囲壁１３はヒーター１からの熱放出が第１の蒸気貯蔵仕切り部７の周囲のカーボンベッドに伝わるように設計されている。ヒーター１の周囲壁１３によりヒーター１の空気流である流体の通路が定められる。]
[0040] 図１、４から簡単に分かるように、ヒーター１は好ましくは４つの加熱素子２を通路を構成するヒーター仕切り部１０内で隣合うように配列させている。ヒーター仕切り部１０での空気流について、加熱素子２は並列に配設されている。] 図１
[0041] 加熱素子２は円筒形状とすることができ、導電性の多孔質カーボンモノリス、例えば合成カーボンモノリスなどを用いることができる。このようなカーボンモノリス加熱素子２を製造する方法は、米国特許出願公開第2007-0056954号公報（A1）に一般的に開示され、より詳細には段落[００１３]から[００２４]までにあり、ここで引用によりその内容とする。カーボンモノリスは通路内で流れの大部分が当該モノリスを通過可能とされるセル構造を有する多孔質カーボンモノリスである。それぞれの加熱素子２は連続する長手方向のチャンネル（図示しない）を形成し、各加熱素子での長手方向での空気流を可能とさせる。多孔質カーボンモノリスのチャンネルは、サイズが１００ミクロンから２０００ミクロンの間である。多孔質カーボンモノリスの加熱素子は、通路の流体流に垂直な断面で３０％乃至６０％の開口領域を有する。]
[0042] 好適で典型的な加熱素子２は、およそ１０ｍｍの径を有し、約５０ｍｍの典型的な長さを有する。加熱素子２は、それぞれ抵抗体加熱素子として作動する。図に示す好適な実施形態によれば、４つの電気加熱素子７が電気的に直列に接続され、制御切替手段１１に接続され、この制御切替手段１１は正負の電源線１４、１５を介して車両の発電機及びバッテリーとしての電気エネルギー源に接続される。]
[0043] 加熱素子２は電力線１６と銅コネクター１７を介して制御切替手段１１に接続される。加熱素子２の配線は、コネクター１８によって形成される。加熱素子２の構成は、２．５オーム以下、好ましくは１オーム以下、より好ましくは０．８オーム以下の全体抵抗を以て配設される。供給電圧１３．７Vで約７５ワットの加熱電力を提供するためには、何らかの電力の定流化が必要となる。]
[0044] 供給電力の好適な制御方法は、パルス幅変調（PWM）である。この方法の主たる利点は、制御切替手段１１での電力損失が低いことである。PWM動作はいくつかの追加の電気部品を要して実装される電力供給ネットワークの逆フィードバックを最小化し、電磁環境適合性（EMC）を提供するが、制御切替手段１１自体は安価とされ得る。さらに、空間と多分に大きなヒートシンクのための通気が必要とされるところを、節約することができ、必要なコストと空間について全体的な利点を与えることになる。]
[0045] しかしながら、従来の電流整流回路を同様に使うことができるが、冷却を要する。もし散逸した熱が他の目的に用いることができるならば、従来の電流整流も有益である。]
[0046] 加熱素子２の１つは、他の加熱素子２よりも少々大きな加熱パワーを有する。この加熱素子は制御された加熱素子２'とされる。サイリスター１９の形の温度センサーが制御された加熱素子２'の下流端に若しくはその近傍に配設される。温度センサー１９はヒーター１の加熱運転の間の温度制御のための制御手段１１に配線２０、２１を介して接続される。直列に接続される４つの加熱素子２、２'の描かれた実施形態において、制御された加熱素子２'は他の加熱素子２よりも少し長い長さ、例えば５３ｍｍを有する。同じ径であり、よって同じ断面積であることから、制御された加熱素子２'は他の加熱素子２よりは少し大きな抵抗を示す。好ましくは、他の加熱素子２の下流端の位置に対応し、図２、３により詳しく示すように制御された加熱素子２'の下流端部分の開口内で、サイリスター１９は制御された加熱素子２'の上流端より約５０ｍｍのところで実装される。この構成は正にサイリスター１９がヒーターの最も熱い部分の温度を検知するように設けられている。] 図２
[0047] 制御切替手段１１は更にデータライン２４を介して実装される診断システムに、および車両の他の装置に例えばCANバスライン２５を介して接続されている。勿論、当業者には他の好適な配線も可能であることは明らかである。]
[0048] 加熱素子２は、以下に詳しく説明するように、燃料蒸気貯蔵回収装置３のパージング運転の間に限り作動する。]
[0049] 上述のように、車の停止期間では、燃料タンク内の燃料が燃料タンクの満タンの液高さの上部の空気のスペースに蒸発する。この空気に担われた蒸気は蒸気吸入ポート４を介してカーボンキャニスター３に流れる。車の給油時に、通常、内燃機関もまた停止され、統合システムでは燃料タンクに供給された燃料によって蒸気吸入ポート４を介する空気流を給油の流速に対応した流速を有するものとする。従って、空気に担われた炭化水素は、６０毎分リットルまでの流速でカーボンキャニスター３のカーボンベッドに汲み出される。カーボンキャニスター内の活性炭は、炭化水素を吸着し、炭化水素分子はカーボンの内部孔構造に捕捉される。多かれ少なかれ浄化された空気が通気ポート５から放出される。吸着に伴って発熱効果があることから、もしカーボンベッドが冷たいならば、このような高い流速での吸着効率はより良いものとなる。従って、燃料タンク内の低い燃料レベルでのヒーター１の加熱運転を抑制することは、予想される給油の視点からの有益である。]
[0050] 車のエンジン運転サイクルでは、本発明による燃料蒸気貯蔵回収装置３はパージモードに設定される。大気は車両の内燃機関から導入され、通気ポート５から吸入開口部１２を介してパージヒーター仕切り部１０に導入される。加熱素子２はパージング時に車両の発電機若しくはバッテリーからの電気エネルギーによって通電される。加熱素子２を介した及びその周囲の空気は、摂氏１５０度をより下で如何なる場合もそれを越えない温度に加熱されて流れる。同時に、加熱素子２によって放射された熱輻射も、第１の蒸気貯蔵仕切り部７の周囲のカーボンベッドを加熱する。加熱された空気は第３の蒸気貯蔵仕切り部７を介して流れる。その途中で、大気には、カーボンベッドに貯蔵されていた炭化水素が持ち出される。図４に矢印で示すように、この空気流は第１の蒸気貯蔵仕切り部７のカーボンベッドに中に若しくは介して流れ、最終的には内燃機関につながるパージングラインへパージポート６を介して導入される。] 図４
[0051] 車両環境での燃料蒸気貯蔵回収装置３で使用されるヒーター１の運転方法は、次の工程を有しており、それは車両タンクに給油されたことを示す給油信号をCANバス２５を介して取得する工程である。このような信号は給油キャップの閉状態を検知する燃料キャップスイッチから取得できる。もし信号があるならば、温度センサー１９からの温度信号に応じてヒーター１への電力を制御しながら、２４時間につき４５分以内の時間、より好ましくは２４時間につき約３０分間、エンジンスタートからヒーター１が通電される。上述の実施形態においては、サイリスター１９は摂氏１４０度の温度に零点調整され、回収効率と安全性の間のベストな折り合いを提供する。]
[0052] さらに、燃料レベル信号はまたCANバス２５を介して燃料ゲージから取得することができ、もし燃燃料レベルが所定の示数、好ましくは４分の１の燃料タンク容量まで下がっていることを燃料レベル信号が示す場合、給油についての上述の理由でヒーター１は通電されない。]
[0053] もし環境温度が所定の値以下、例えば摂氏マイナス１０度になるとき、全ての運転条件でヒーター１が停止されてエネルギーの節約が行われる。外の温度信号は、ＣＡＮバス２５を介して提供され、或いはモーター管理システムから取得される。制御切替手段１１は好ましくは少なくとも１回のテストサイクルを、例えばヒーター１の通電前に実行して、前記ヒーターを非通電として、もし次の条件の１つ若しくはそれ以上が満たされる場合、搭載されている診断システムへ不良信号をデータライン２４を介して送信する。それは、サイリスター１９と配線２０、２１の回路に不良が検知される場合、ヒーター制御１１の自己テストが不合格とされる場合、所定の検出値を越えてモノリス加熱素子２の構成の抵抗の増加がある場合すなわちモノリスにひび割れや断線が生じたなどの加熱素子２の１つに欠陥があることが示される場合である。損傷した加熱素子２や断線は排出制御システムの一部であるカーボンキャニスター３を非効率的なものとし、誤動作を運転者に示す必要がある。好ましくは、リンプホームモード（limp-home mode）が発動して運転者が家に戻れて車を修理工場に持ち込めるようにできる。]
[0054] 温度センサーの回路１９，２０，２１で検知される欠陥は、次のうちの１つである。それは配線２０，２１の開成、サーミスター１９の短絡、及びサーミスター１９の接触不良である。不適切な運転の事実、特に制御できない加熱、は火災の危険性を生ずることを鑑みると、本実施形態は改善された不良に強い運転を提供することになる。]
[0055] 加えて、供給電圧が所定の最大若しくは最低の電圧値の越え若しくは下回った場合、損傷や過大加熱等の誤動作を防止するため、ヒーター１は制御切替手段１１によって停止状態とされる。]
[0056] 制御切替手段１１によってヒーター１への電気エネルギーは温度センサー１９の温度が約摂氏１３２度から摂氏１４５度に、好ましくは約１４０に制御されたとき、最も良い回収運転と安全な作動が得られることになり、空気及びガソリン蒸気の混合物と接触するヒーター１のどこの部分も永久に摂氏１５０度を越えないような防止を行う。]

权利要求:

請求項1
導電性モノリスからなる加熱素子を有する流体用ヒーターであって、前記ヒーターは加熱運転の間に定められた流体の流れ方向によって加熱される流体の通路を有し、前記ヒーターは通路内に隣合うように配設される少なくとも２つの前記加熱素子を有し、これらが流体の流れについて平行となるように配設されてなり、少なくとも２つの前記加熱素子のうちの１つが制御された加熱素子であって他よりも少し大きな加熱パワーを有し、該制御された加熱素子の下流端に若しくはその近傍に温度センサーが設けられ、前記温度センサーは当該ヒーターの加熱運転中に温度制御を行う制御手段に接続されていることを特徴とする流体用ヒーター。
請求項2
請求項１記載の流体用ヒーターであって、少なくとも２つの前記加熱素子は互いに電気的に直列に接続され、前記制御された加熱素子は他の加熱素子よりも大きな抵抗を有することを特徴とする流体用ヒーター。
請求項3
請求項１記載の流体用ヒーターであって、少なくとも２つの前記加熱素子は互いに電気的に並列に接続され、前記制御された加熱素子は他の加熱素子よりも小さな抵抗を有することを特徴とする流体用ヒーター。
請求項4
請求項１乃至請求項３のいずれか記載の流体用ヒーターであって、当該ヒーターは２より多い加熱素子を有し、これらの加熱素子はいっしょに群をなし、１つの群の前記加熱素子同士は互いに電気的に直列に接続され、前記加熱素子の群同士は互いに電気的に並列に接続され、前記制御された加熱素子を有する群は、他の加熱素子の群よりも小さな抵抗を有し、前記制御された加熱素子は同じ群の他の加熱素子よりも大きな抵抗を有することを特徴とする流体用ヒーター。
請求項5
請求項乃至請求項３のいずれか記載の流体用ヒーターであって、当該ヒーターは２より多い加熱素子を有し、これらの加熱素子はいっしょに群をなし、１つの群の前記加熱素子同士は互いに電気的に並列に接続され、前記加熱素子の群同士は互いに電気的に直列に接続され、前記制御された加熱素子を有する群は、他の加熱素子の群よりも大きな抵抗を有し、前記制御された加熱素子は同じ群の他の加熱素子より小さな抵抗を有することを特徴とする流体用ヒーター。
請求項6
先行するいずれかの請求項に記載の流体用ヒーターであって、前記加熱素子は導電性カーボンモノリスを有し、該カーボンモノリスは前記通路内で流体の流れの大部分が当該モノリスを通過可能とさせるセル構造を有する多孔質カーボンモノリスであることを特徴とする流体用ヒーター。
請求項7
請求項６記載の流体用ヒーターであって、前記多孔質カーボンモノリスはチャンネルサイズが１００ミクロンから２０００ミクロンの間のチャンネルを有していることを特徴とする流体用ヒーター。
請求項8
請求項６若しくは７記載の流体用ヒーターであって、前記多孔質カーボンモノリスは通路の流体流に垂直な断面で３０％乃至６０％の開口領域を有することを特徴とする流体用ヒーター。
請求項9
先行するいずれかの請求項に記載の流体用ヒーターであって、前記加熱素子は２．５オーム、好ましくは１オーム、より好ましくは０．８オームの全体抵抗を以て配設されることを特徴とする流体用ヒーター。
請求項10
先行するいずれかの請求項に記載の流体用ヒーターであって、前記温度センサーはサーミスターであることを特徴とする流体用ヒーター。
請求項11
先行するいずれかの請求項に記載の流体用ヒーターを備えた燃料蒸気貯蔵回収装置であって、制御部を有することを特徴とする燃料蒸気貯蔵回収装置。
請求項12
車両環境で請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の流体用ヒーター若しくは請求項１１記載の燃料蒸気貯蔵回収装置を運転させる運転方法であって、i)前記ヒーターと連通する車両タンクに給油されたことを示す給油信号を取得する工程と、ii)２４時間につき４５分以内の時間でエンジンスタートからの給油後に前記ヒーターに通電させる工程とを有し、前記ヒーターに供給される電力を前記温度センサーからの温度信号に応じて制御することを特徴とする運転方法。
請求項13
請求項１２記載の運転方法であって、前記i)工程で通電は２４時間につき３０分であることを特徴とする運転方法。
請求項14
請求項１２若しくは１３記載の運転方法であって、iii)燃料ゲージから燃料レベル信号を取得する工程と、iv) もし燃料レベルが所定の示数まで下がっていることを燃料レベル信号が示す場合、ヒーターへの通電を防止する工程とを有することを特徴とする運転方法。
請求項15
請求項１４記載の運転方法であって、前記iv)工程における所定の示数は３分の１であり、好ましくは４分の１であることを特徴とする運転方法。
請求項16
請求項１２乃至請求項１５のいずれか記載の運転方法であって、v) もし環境温度が所定の値より低い場合、全ての運転条件のもとで、ヒーターを非通電とする工程をさらに有することを特徴とする運転方法。
請求項17
請求項１６の運転方法であって、前記v)工程における所定の温度は摂氏マイナス７度あり、好ましくは摂氏マイナス１０度であることを特徴とする運転方法。
請求項18
請求項１２乃至１７のいずれか記載の運転方法であって、少なくとも１回のテストサイクルを実行して、前記ヒーターを非通電として、もし次の条件の１つ若しくはそれ以上が満たされる場合、a)温度センサー回路に不良が検知される場合、b)ヒーター制御の自己テストが不合格とされる場合、c)所定の検出値を越えてモノリス加熱素子構成の抵抗の増加がある場合、および d)供給電圧が所定の最大値を越え、若しくは所定の最小値以下である場合、搭載されている診断システムへ不良信号を送信することを特徴とする運転方法。
請求項19
請求項１８の運転方法であって、温度センサー回路で検知される不良は次の、サーミスター回路の開成、サーミスター回路の短絡、及びサーミスター接触が不十分のうちの1つであることを特徴とする運転方法。
請求項20
請求項１２乃至請求項１９のいずれか記載の運転方法であって、前記ヒーターへの電気エネルギーの供給は、温度センサーにおける温度を摂氏１３２度から１４５度まで、好ましくは１４０度までとなるように制御されることを特徴とする運転方法。
請求項21
請求項１２乃至請求項２０のいずれか記載の運転方法であって、ヒーターへ供給される電力の制御は、ヒーターへ供給される電力のパルス幅変調からなることを特徴とする運転方法。