JP2001295703A

JP2001295703A - 燃料蒸気回収装置

Info

Publication number: JP2001295703A
Application number: JP2000363626A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Ito; 仁伊藤; Mikio Kawai; 幹夫川合
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2000-02-09
Filing date: 2000-11-29
Publication date: 2001-10-26
Anticipated expiration: 2020-11-29
Also published as: JP3666645B2

Abstract

(57)【要約】【課題】真空ポンプの搭載が不要で、膜分離モジュー
ルの膜透過成分をエンジン吸気管に導入しても運転特性
や排出ガスの成分に影響を与えず、燃料蒸気が多い場合
でも燃料蒸気を大気中に放出しない燃料蒸気回収装置を
提供すること。【解決手段】燃料蒸気回収装置は、キャニスタ２、ブ
ロア５、膜分離モジュール６、負圧コントロールバルブ
７、冷却モジュール９を備える。モジュール６は排出ポ
ート２２からの燃料蒸気Ｖを空気リッチ成分Ａと燃料蒸
気リッチ成分Ｖとに分離する。透過側排出ポート６３は
吸気管４に接続し、エンジン負圧による駆動力は外側ス
ペース６５から内側スペース６６に働く。排出ポート６
３から空気リッチ成分Ａ、非透過側排出ポート６４から
燃料蒸気リッチ成分Ｖが放出される。排出ポート６４は
冷却モジュール９に接続され、燃料蒸気が液化され燃料
タンク１に回収される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料タンクからの
燃料蒸気を燃料タンクへ回収して戻す燃料蒸気回収装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車両等の燃料タンクから発生
する燃料蒸気の大気中への発散防止を目的として、図１
に示すような燃料蒸気回収装置が実用化されている。こ
の燃料蒸気回収装置では、例えば燃料タンク１の内部の
燃料Ｆの温度上昇に伴い発生した燃料蒸気（ベーパー）
を、通気経路１１及び燃料蒸気流入ポート２１を介して
キャニスタ２の活性炭に一時的に吸着させて貯え、その
貯蔵量がキャニスタ２の吸着容量を超えないように、エ
ンジンの吸気管４の吸入負圧を利用してコントロールバ
ルブ３を介した通気経路１２により吸気管４に導入させ
ている。キャニスタ２からの燃料蒸気の脱離を更に詳細
に説明すると、キャニスタ２内の活性炭に吸着・貯蔵さ
れている燃料蒸気は、キャニスタ２の底部に接続されて
いる気体導入ポート２３からキャニスタ２内部に導入さ
れる空気により、燃料蒸気排出ポート２２を介してパー
ジされ、且つパージコントロールバルブ３で吸気管４へ
の導入量を制御され、エンジンの燃焼室で燃焼される。

【０００３】ところが、このような燃料蒸気回収装置に
おいては、通気経路１２から吸気管４への導入量は制御
されているが、これは正確に計量されていない燃料蒸気
と空気の混合気を制御することになるので、この混合気
が吸気管４の上流側で正確に計量された燃料噴射弁から
の燃料成分に付加されると、設定された空燃比による燃
焼が困難となり、エンジンの運転特性の低下や排気ガス
の成分に悪影響を与える等の問題が発生する。また、昨
今の環境問題や省資源化に対応すべく燃料消費の低減が
要求される中で、従来の希薄混合比燃焼（混合比２０前
後）から、燃焼室への燃料の直接噴射による超希薄混合
比燃焼（混合比４０〜５０程度）を行なおうとすると、
前述のような問題が更に顕著に生じる。

【０００４】かかる問題点を解決するために、キャニス
タと、膜分離モジュールと、凝縮手段を備え、膜分離モ
ジュールにより濃縮された燃料蒸気を凝縮手段により液
化して、燃料タンクに戻すことを特徴とする燃料蒸気回
収装置（特開平１０−２７４１０６号公報及び特開平１
１−９３７８４号公報）が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな提案に係る先行技術では真空ポンプが必要となると
いう課題がある。一般に、膜分離モジュールを駆動する
には、分離速度を考慮すると少なくとも３００ｍｍＨｇ
以上の差圧が必要であるが、その差圧を得るために新た
に真空ポンプの車載が余儀なくされるのである。真空ポ
ンプは重量も重く、サイズも大きいため軽量化のニーズ
に反するほか、車載するためのレイアウトを確保するこ
とも困難である。また、要求される３００ｍｍＨｇ以上
の差圧を得るための真空ポンプは高価であり、装置のコ
スト増につながる。更には、真空ポンプは消費電力が大
きいという課題もある。

【０００６】ここで、後述する本発明者らの所見を考慮
すれば、膜分離モジュールの駆動力をエンジンが発生す
る負圧により賄うことも考えられるが、この場合は、膜
分離手段の透過側排出ポートの下流にエンジンの吸気管
を接続する必要がある。ところが、特開平１０−２７４
１０６号公報や特開平１１−９３７８４号公報に記載の
燃料蒸気回収装置に用いられている膜分離モジュール
は、膜分離手段の透過側の成分が燃料成分リッチ、非透
過側の成分が空気リッチとなる燃料蒸気選択透過型の膜
分離モジュールである。従って、このように透過側の成
分が燃料蒸気成分リッチとなる上記公報記載の膜分離モ
ジュールの駆動力としてエンジン負圧を利用しようとす
れば、正確に計量されていない燃料がエンジン吸気管に
導入され、又は燃料を多く含む成分が燃焼室に入り込む
ため希薄燃焼が困難になることになってしまい、前述し
たように空燃比に影響を与え、特に希薄燃焼時に大きく
影響を受けるため、実用的な燃料蒸気回収システムとし
て成立しないことになる。

【０００７】なお、特開平１０−２７４１０６号公報の
図５には、膜分離手段として燃料蒸気選択透過型膜を用
いた場合でも、空気リッチ成分が排出される非透過側の
下流にエンジン吸気管を接続することにより、空燃比に
影響を与えないというエンジンの負圧を利用する実施例
が記載されているが、この実施例は、エンジンで発生し
た負圧を気体の搬送手段として利用可能なことを示して
いるに過ぎず、膜分離の駆動力は膜透過側の下流に取り
付けた真空ポンプに依存しなければならないのが実状で
ある。

【０００８】本発明は、このような従来技術の有する課
題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、真空ポンプの搭載を必要とせず、膜分離モジュール
からの膜透過成分をエンジンの吸気管に導入しても運転
特性や排出ガスの成分に影響を与えることがなく、発生
する燃料蒸気が多い場合であっても燃料蒸気を大気中に
放出することがない燃料蒸気回収装置を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、燃料タンクやキャ
ニスタからのパージにより発生した燃料蒸気を含む空気
を空気選択透過型の膜分離モジュールで分離し、その膜
分離駆動力としてエンジン負圧を用いることにより、膜
透過成分が空気のみ又は燃料蒸気量が極めて少量のガス
となり、これらがエンジン吸気管に導入されても悪影響
がなく、真空ポンプの搭載も必要とされないことを見出
し、本発明を完成するに至った。

【００１０】即ち、本発明の燃料蒸気回収装置は、燃料
タンクからの燃料蒸気を導入する流入ポートと、流入し
た燃料蒸気を吸着する吸着手段と、この吸着手段に吸着
された燃料蒸気をパージさせるための気体を導入する気
体導入ポートと、パージされた燃料蒸気を排出する排出
ポートを有するキャニスタと、上記キャニスタの排出ポ
ートから流入する燃料蒸気を空気選択透過性を有する分
離膜により空気リッチ成分と燃料蒸気リッチ成分とに分
離し、それぞれの成分を空気リッチ成分排出ポートと燃
料蒸気リッチ成分排出ポートから排出する膜分離モジュ
ールと、上記燃料蒸気パージ用の気体を導入し、且つパ
ージされた燃料蒸気を上記膜分離モジュールに供給し、
この気体導入及び燃料蒸気供給を実行する気体搬送手段
と、を備え、上記膜分離モジュールの空気リッチ成分排
出ポートは、上記分離膜の透過側に配設されてエンジン
の吸気管に接続され、このエンジンが発生する負圧を膜
分離駆動力として上記膜分離モジュールが作動し、上記
膜分離モジュールの燃料蒸気リッチ成分排出ポートは、
上記分離膜の非透過側に配設されて上記燃料タンクに接
続され、上記燃料蒸気リッチ成分に含まれる燃料蒸気成
分をこの燃料タンクに液化して回収する、ことを特徴と
する。

【００１１】また、本発明の燃料蒸気回収装置の好適形
態は、上記膜分離モジュールの空気リッチ成分排出ポー
トと上記エンジンの吸気管との間に、一定の負圧以下に
なった時にのみ開放されるコントロールバルブを付加し
て成り、この場合、このコントロールバルブと上記膜分
離モジュールの空気リッチ成分排出ポートとの間に、チ
ャンバを付加してもよい。

【００１２】更に、本発明の燃料蒸気回収装置の他の好
適形態は、上記膜分離モジュールの燃料蒸気導入ポート
の上流側又は燃料蒸気リッチ成分排出ポートの下流側に
流量コントロールバルブを付加し、この流量コントロー
ルバルブ単独又はこの流量コントロールバルブと上記気
体搬送手段の双方によって、上記膜分離モジュールの透
過側と非透過側の流量比を０：１０〜５：５の範囲内に
制御することを特徴とする。

【００１３】更にまた、本発明の燃料蒸気回収装置の更
に他の好適形態は、上記キャニスタを２個以上有し、バ
ルブ制御により、それぞれのキャニスタにつき燃料蒸気
吸着と燃料蒸気脱着をスイング運転させることを特徴と
する。

【００１４】また、本発明の燃料蒸気回収装置の他の好
適形態は、上記膜分離モジュールの燃料蒸気リッチ成分
排出ポートと上記燃料タンクとの間に冷却モジュールを
付加し、これにより燃料蒸気成分を液化してこの燃料タ
ンクに戻すことを特徴とする。

【００１５】更に、本発明の燃料蒸気回収装置の更に他
の好適形態は、上記キャニスタと上記膜分離モジュール
との間に、吸着材を充填して成る吸着バッファを配置
し、上記吸着バッファの一時的吸着効果により、パージ
開始直後のキャニスタから膜分離モジュールへ供給され
るパージガスの燃料蒸気濃度を低減させ、また、パージ
ガスの燃料蒸気濃度の振れ幅を減少させ、更に、パージ
ガスを徐々にキャニスタから供給できることを特徴とす
る。

【００１６】更にまた、本発明の燃料蒸気回収装置の他
の好適形態は、上記吸着バッファが、上記気体搬送手段
の上流側及び／又は下流側に設置されて成ることを特徴
とする。

【００１７】また、本発明の燃料蒸気回収装置の更に他
の好適形態は、上記エンジンの停止時に、上記吸着バッ
ファへの燃料蒸気の供給を回避できる手段を、該吸着バ
ッファの上流側に設けたことを特徴とする。

【００１８】

【作用】上述の構成を有する本発明の燃料蒸気回収装置
においては、燃料タンクからの燃料蒸気はキャニスタに
導入された後、膜分離モジュールの分離膜により空気リ
ッチ成分と燃料蒸気リッチ成分とに分離される。そし
て、空気リッチ成分は、膜分離モジュールの空気リッチ
成分排出ポートから所要に応じて設置されたバルブを介
して吸気管に送出され、エンジンの燃焼室に送り込まれ
る。一方、燃料リッチ成分は、所要に応じて、冷却モジ
ュールにより液化して燃料タンクに戻したり又は燃料タ
ンク内の燃料に吸収させることにより回収される。よっ
て、実質的に燃料蒸気をエンジンへ供給して燃焼させる
ことはなく、また大気への放出も防止される。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の燃料蒸気回収装置
について詳細に説明する。上述の如く、この燃料蒸気回
収装置は、燃料タンクからの燃料蒸気を吸着保持すると
ともに吸着した燃料蒸気をパージ用気体（代表的には空
気）によりパージして排出するキャニスタと、このキャ
ニスタからの燃料蒸気を空気リッチ成分と燃料蒸気成分
に分離する膜分離モジュールと、上記パージ用気体を導
入するとともにパージされた燃料蒸気を上記膜分離モジ
ュールへ供給する気体搬送手段と、を備える。

【００２０】ここで、本発明の燃料蒸気回収装置の特徴
は、膜分離の駆動力としてエンジンの負圧を利用するこ
とにあり、５００ｍｍＨｇ程度までの負圧であればシリ
ンダの吸入工程で比較的容易に発生させることができる
ため、このようなエンジン負圧の使用により、真空ポン
プを別途搭載する必要性が無くなるというメリットがあ
る。また、かかるエンジン負圧の使用に際しては、分離
膜の透過側をエンジン吸気管と接続する必要があるた
め、分離膜の透過側の成分が空気リッチ成分、非透過側
の成分が燃料蒸気リッチ成分となる空気選択透過型の膜
分離モジュールを用いなければ、上述の如く、正確に計
量されていない燃料がエンジン吸気管に導入されてしま
い空燃比に影響を与えることになるので、このような膜
分離モジュールを用いることも重要である。即ち、かか
る空気選択透過型の膜分離モジュールを用いれば、透過
側の成分は空気のみか又は燃料蒸気を含んでいたとして
も濃度の薄い状態となるため、負圧を利用してエンジン
の吸気管に導入したとしても空燃比に影響を与えること
が極めて少ないことになる。

【００２１】上述のように、本発明では、膜分離の駆動
力としてエンジンの負圧を用いるが、このエンジン負圧
は吸入工程で発生し吸入工程以外の工程では発生しない
ため、膜分離モジュールの透過側に設けられた空気リッ
チ成分排出ポートとエンジン吸気管とを接続するガス経
路中に、一定の負圧以下になった時にのみ開放されるコ
ントロールバルブを設置して、常にエンジン負圧を膜分
離モジュールの駆動力として利用できるようにすること
が好ましい。

【００２２】エンジン負圧の大きさとしては、３００〜
５００ｍｍＨｇが好ましく、３００ｍｍＨｇ未満では、
膜分離駆動力として十分でなく、必要とする分離速度が
得られないことがある他、分離膜を粗な構造にして速度
を稼いだとしても分離係数が低下することがある。ま
た、５００ｍｍＨｇを超えると、エンジンにかかる負担
が大きくなる他、別に真空ポンプを搭載しなければなら
ないことになるので好ましくない。なお、一定の負圧以
下になった時にのみ開放されるコントロールバルブと膜
分離モジュールの中間に、チャンバを設けることによ
り、エンジン負圧の変動を緩和し、膜分離モジュールに
負荷される負圧の変動を抑制することも可能である。

【００２３】また、本発明の燃料蒸気回収装置では、上
述のような気体搬送手段を用いるが、ここで重要なの
は、パージ用気体のキャニスタへの導入とパージされた
燃料蒸気の膜分離モジュールへ供給を必要に応じてほぼ
常圧下において省エネルギーで実行できることであり、
この点において、加圧下や減圧下で気体の吸排を行い、
消費エネルギーが大きく、サイズや重量も大きくなりが
ちないわゆる真空ポンプの場合と異なる。かかる気体搬
送手段としては、ブロアやファン、送風機等を用いるこ
とができ、その取付位置としては、（１）キャニスタの
気体導入ポートの上流、（２）キャニスタの排出ポート
と膜分離モジュールの気体導入ポートの中間、（３）膜
分離モジュールの非透過側に設けられた燃料蒸気リッチ
成分排出ポートの下流、を例示することができ、少なく
ともこれらの１箇所に配置することにより、キャニスタ
からパージされた燃料蒸気を膜分離モジュールに導入す
ることができる。但し、（１）の位置に配置する場合、
駐車時や給油時等のエンジン停止時でブロアが作動して
いない時は、本ポートから逆流させてタンク内圧を開放
する必要があるため、ブロア内部を気体が逆流できるよ
うにする必要がある。あるいはまた、排出用バルブ付き
管路を気体導入ポートに隣接して配置し、気体導入と排
出をそれぞれ分担させるようにしてもよい。なお、この
ような場合はブロア起動時にはバルブを閉じるように制
御する。

【００２４】上述した膜分離モジュールの機能を効率良
く引き出すためには、膜分離モジュールの透過側排出ポ
ート（空気リッチ成分排出ポート）の気体流量と、非透
過側排出ポート（燃料蒸気リッチ成分排出ポート）との
気体流量を調整する必要があり、本発明の燃料蒸気回収
装置においては、透過側の流量と非透過側の流量が０：
１０〜５：５の範囲に入るように気体流量をコントロー
ルすることが好ましい。なお、透過側の気体流量はエン
ジンからの負圧の大きさと膜分離モジュールの透過係数
によってある程度決定されてしまうため、上記気体流量
のコントロールは、非透過側の気体流量又は膜分離モジ
ュールへの気体導入量をコントロールすることにより行
うことが望ましい。この流量コントロールは、膜分離モ
ジュールの燃料蒸気導入ポートの上流、又は膜分離モジ
ュールの非透過側の燃料蒸気リッチ成分排出ポートの下
流の少なくとも１箇所に流量コントロールバルブを設置
して行ってもよいし、上記気体搬送手段の搬送能力を可
変とし、これを変化させて行っても構わない。

【００２５】この燃料蒸気回収装置においては、燃料蒸
気を回収すべく、上記膜分離モジュールの非透過側に設
けられた燃料蒸気リッチ成分排出ポートが燃料タンクに
接続されるが、この中間に冷却モジュールを設置し、こ
こで燃料成分を液化した後、燃料タンクに戻して回収す
ることも可能である。この場合、冷却方法としては、エ
アコンに用いられている冷媒を用いたり、エアコンの冷
気を凝縮モジュールに送り込む方法が考えられる他、電
子冷却素子等を用いることにより燃料蒸気リッチ成分を
冷却して液化回収する方法が考えられる。一方、燃料蒸
気リッチ成分排出ポートを燃料タンクに直接接続し、燃
料蒸気を燃料タンク内の液体燃料にバブリング等により
吸収させて回収することも可能である。本発明では、特
に膜分離モジュールの非透過側の気体成分は、燃料成分
が濃縮されているものであるため、優れた吸収効率が得
られる。

【００２６】また、本発明の燃料蒸気回収装置において
は、膜分離モジュールに供給される燃料蒸気の濃度が一
定濃度以上（例えば８０％超が燃料蒸気の場合）となっ
たとき、必要に応じて膜分離モジュールの駆動力を停止
して全流量を非透過側だけに流す制御を行い、かかる制
御により膜分離モジュールの透過側に燃料蒸気が侵入す
ることを回避することも可能である。

【００２７】なお、上述した膜分離モジュールに用いる
分離膜としては、空気選択透過性を有する限り特に限定
されるものではないが、シリカ、アルミナ、ゼオライ
ト、ＺＳＭ又はアルミノリン酸塩系モレキュラシーブ
（ＡＬＰＯ、ＳＡＰＯ、ＴＡＰＯ及びＦＡＰＯ等）及び
これらの組合せ、又はシリコン、高分子樹脂の熱分解
炭化膜、モルデナイト膜、フェリエライト膜の単独膜若
しくは複合ハイブリット膜等、並びにととの組合せ
に係る無機系材料を含有する膜を挙げることができ、主
に比較的小さな分子サイズである窒素や酸素を含む空気
成分と比較的大きな分子サイズの炭化水素を含む燃料成
分とを分子サイズ差で分離するモレキュラシーブ型の膜
を好適に使用することができる。また、かかる分離膜の
形状としては、平膜、スパイラル膜、中空糸膜及びチュ
ーブ状の基材に上記無機系材料を表面コーティングした
ものが挙げられるが、燃料蒸気の処理量やスペース、コ
ストを考慮しながら検討すればよく、特に限定されるも
のではない。

【００２８】膜分離モジュールの分離係数は、少なくと
も空気／燃料蒸気の分離比（モル比）で５以上あること
が望ましく、好ましくは２０程度の分離性能を有する
と、燃料蒸気の濃度が高い場合でも透過側の燃料蒸気の
濃度を低く抑えることができるため、エンジンの運転性
能や排気性能への影響を抑制することができる。因み
に、分離係数が５、透過側流量：非透過側流量＝３：７
とし、燃料蒸気が５０％の濃度で膜分離モジュールに供
給されたと仮定すると、透過側の燃料蒸気の濃度は２０
％以下に低減される。また、同条件で分離係数を２０と
すると、透過側の燃料蒸気の濃度は５％以下に低減でき
る。なお、燃料蒸気が８０％で供給されると、分離係数
５で、透過側の燃料蒸気の濃度は５０％弱、分離係数２
０で、ようやく２０％以下になる。このような場合は、
必要に応じて、透過側の流量を少なくしたり（例えば透
過側流量：非透過側流量＝１：９とする）、又は完全に
停止したり、更には膜分離モジュールへの供給量を低減
したりして、エンジン内に高濃度の燃料蒸気が多量に導
入されないように制御することもできる。

【００２９】本発明の燃料蒸気回収装置は、上述してき
たような構成を有するが、長時間駐車したり、夏季に長
時間渋滞に巻き込まれてキャニスタの負担が大きくな
り、速やかにパージする必要がある場合は、予めキャニ
スタからエンジン吸気管にバイパスを設け、発進時や加
速時等のトルクを必要とするときに積極的に燃料蒸気を
燃焼させるような制御を追加しても構わない。

【００３０】また、本発明の燃料蒸気回収装置は、上記
キャニスタと上記膜分離モジュールとの間に、吸着材を
充填して成る吸着バッファを設置することができる。こ
の場合は、吸着バッファの一時的吸着効果により、パー
ジ開始直後のキャニスタから膜分離モジュールへ供給さ
れるパージガスの燃料蒸気濃度を低減させること、パー
ジガスの燃料蒸気濃度の振れ幅を減少させること、更に
はパージガスを分離膜へ徐々に供給（スローリリース）
させること、などが可能であり、膜分離モジュールの負
担を軽減できるので有効である。

【００３１】更に、上記吸着バッファとしては、吸着材
を充填したカラムなどを用いることができ、かかる吸着
材としては、コストが比較的低く、単位体積が大きく、
単位重量当たりの燃料蒸気の吸着量が最も大きい活性炭
を用いることが好ましい。なお、活性炭以外にはゼオラ
イトや多孔性樹脂などを使用できる。更にまた、上記吸
着材の吸着容量は、上記キャニスタの吸着容量に対して
１０〜１００％の割合であることが好ましい。これより
割合が大きいとパージに時間がかかりすぎることが考え
られる。上記吸着容量が１０％未満では吸着バッファの
形状が少なくなることがある。また、上記吸着バッファ
の形状は、特に限定されないが、例えばカラムを螺旋状
に巻いて必要なカラム長を確保したり、吸着材をチェッ
カードハニカム型に充填するなど、種々の工夫により吸
着バッファ内のガス滞留時間を確保することが望まし
い。

【００３２】更に、上記吸着バッファは、気体搬送手段
（ブロア）の上流側及び／又は下流側に１箇又は複数個
設置できる。この条件下であれば、上記吸着バッファと
気体搬送手段との位置関係は特に限定されず、上述の吸
着バッファの設置効果が発揮され得る。

【００３３】更にまた、エンジン停止時には、吸着バッ
ファより上流側の経路上に燃料蒸気回避手段を配置し
て、燃料タンクから発生する燃料蒸気が上記吸着バッフ
ァへ供給されるのを回避することが好ましい。エンジン
停止時においても燃料蒸気が吸着バッファへ供給されて
いると、燃料蒸気が吸着バッファに吸着されバッファと
しての機能を果たさなくなる、即ち、エンジン再始動時
に吸着バッファから燃料蒸気が短時間にリリースされる
ことがあるからである。上記燃料蒸気回避手段として
は、吸着バッファの入口近傍に配置する開閉弁などが例
示できる。エンジン停止時は開閉弁を閉じ、バッファへ
吸着しないように制御することができる。

【００３４】

【実施例】以下、本発明を図面を参照して若干の実施例
に基づいて説明する。

【００３５】（実施例１）図２に、本発明の燃料蒸気回
収装置の一実施例を示す。同図に示す装置は、ガソリン
や軽油を燃料とする自動車等に設置された燃料タンクか
ら発生する燃料蒸気、又はキャニスタパージにより発生
する空気を含んだ燃料蒸気を膜分離モジュールで濃縮し
た後、燃料タンクの燃料に吸収させて回収するシステム
に用いられ、主要な構成部材として、キャニスタ２、気
体搬送手段としてのブロア５、膜分離モジュール６、エ
ンジン負圧をコントロールするための負圧コントロール
バルブ７、高濃度の燃料蒸気を液化するための冷却モジ
ュール９を備えている。

【００３６】まず、これらの構成部材間の接続状態を説
明する。キャニスタ２は、容器２０と、この容器２０に
燃料タンク１からの燃料蒸気を導入する経路１１に接続
した流入ポート２１と、流入した燃料蒸気を吸着する吸
着手段の一例である活性炭に吸着された燃料蒸気をパー
ジする気体を導入する気体導入ポート２３と、容器２０
の内部でパージされた燃料蒸気を含む気体を排出する排
出ポート２２を備えている。また、キャニスタ２の気体
導入ポート２３には、気体搬送手段としてのブロア５が
接続されている。膜分離モジュール６は、キャニスタの
排出ポート２２から経路１２を経て流入する空気を含ん
だ燃料蒸気Ｖを空気リッチ成分Ａ（燃料蒸気を殆ど含ま
ない空気）と燃料蒸気リッチ成分Ｖ（高濃度の燃料蒸
気）とに分離する。

【００３７】図３は、本実施例の装置で用いられる膜分
離モジュールの一例を示す横断面図及び縦断面図であ
る。この膜分離モジュール６では、例えば管状の多孔質
基材に分離膜６７をコーティングし、得られた管状分離
膜６７にスペーサとしてのＯリング６８を装着してモジ
ュールケース６１に収容することにより、外側スペース
６５と内側スペース６６が形成されており、このモジュ
ールはほぼ２重管の構造を有している。また、燃料蒸気
導入ポート６２が外側スペース６５に接続され、透過側
気体排出ポート（空気リッチ成分排出ポート）６３が内
側スペース６６に接続されており、透過側気体排出ポー
ト６３は経路１５を介して吸気管４に接続している（図
２参照）。従って、この膜分離モジュール６において
は、エンジンの負圧による駆動力は、気体が外側スペー
ス６５から内側スペース６６に流れるように働く。

【００３８】ここで、分離膜６７としては、上述の如
く、各種モレキュラシーブ、シリコン、熱分解炭化膜、
モルデナイト膜やフェリエライト膜の単独又は複合ハイ
ブリット膜等の無機材料系のものが使用されており、主
に比較的小さな分子サイズである窒素や酸素を含む空気
成分が該分離膜を選択的に透過し易い状態となってい
る。従って、この膜分離モジュール６の透過側排出ポー
ト６３からは空気リッチ成分Ａ、非透過側排出ポート
（燃料蒸気リッチ成分排出ポート）６４からは燃料蒸気
リッチ成分Ｖが放出される。

【００３９】燃料蒸気リッチ成分Ｖが放出される非透過
側排出ポート６４は、冷却モジュール９に接続されてい
て、その一部が液化され燃料タンク１に回収できるよう
に経路１７が配設されている。かかる冷却モジュール９
としては、エアコンに用いられている冷媒をモジュール
容器中に蛇管状に導入して熱交換させたり、エアコン冷
気を冷却モジュールに送り込んだり、電子冷却素子によ
り冷却する形式のモジュールが使用可能である。

【００４０】一方、空気リッチ成分Ａが放出される透過
側排出ポート６３は、エンジンの吸気管４に接続されて
おり、エンジンの吸入工程で発生する負圧を膜分離駆動
力として利用できる構成となっている。また、本実施例
の装置においては、膜分離モジュール６の透過側排出ポ
ート６３と吸気管４との間に負圧コントロールバルブ７
が配置されており、膜分離駆動力の差圧が約３００〜５
００ｍｍＨｇになるように制御されている。なお、負圧
コントロールバルブ７は、エンジンの吸入工程と連動さ
せて一定負圧以下になったときのみ開放するように制御
することができる。また、負圧の変動を緩和するため
に、負圧コントロールバルブ７と膜分離モジュールの透
過側排出ポート６３の中間に負圧チャンバ８を設けても
よい。

【００４１】このような構成を備えた燃料蒸気回収装置
の作用を、図４に示したフローチャートに基づき説明す
る。まず、イグニッション（Ｉｇ）スイッチＯＦＦ、即
ちエンジンが停止状態で燃料蒸気が発生する現象である
が、これは主に駐車中に燃料タンク１内部の燃料温度が
上昇した場合や給油時に発生する。燃料タンク１内で発
生した燃料蒸気は、キャニスタ２の流入ポート２１を経
由してキャニスタ２内の吸着材に吸着される。燃料蒸気
発生により上昇したタンク内圧は、キャニスタの気体導
入ポート２３を逆流して大気開放される。この場合、図
示したフローチャートではＩｇスイッチ読み取り（ステ
ップ１（以下、「Ｓ１」などと略す））でＯＮかどうか
判断する（Ｓ２）とＮＯとなり、このフローチャートの
ルーチンは終了となる。

【００４２】次に、エンジンを始動してキャニスタ２に
吸着された燃料蒸気を回収する方法について説明する。
エンジンが始動（イグニションＩｇスイッチＯＮ）する
とＩｇスイッチ判断でＹＥＳとなり（Ｓ２）、気体搬送
手段であるブロア５が始動し（Ｓ３）、大気中の空気を
気体導入ポート２３から所定の流量でキャニスタ２に送
り込む。キャニスタ２内部の吸着材に吸着された燃料蒸
気は、脱離を開始し気体排出ポート２２から経路１２を
通り膜分離モジュール６の気体導入ポート６２へ送られ
る。

【００４３】続いてパージされた燃料蒸気を含んだガス
の濃度判定を行なう（Ｓ４）。この濃度判定は、膜分離
モジュール６の上流工程として燃料蒸気センサを配置し
て感知することによって行っても構わないし、車両実験
等による経験則から予測制御しても構わない。そして、
ステップ５において燃料蒸気濃度をチェックするが、燃
料蒸気濃度が８０％を超える場合は、エンジンの負圧は
ＯＦＦとし、全成分が膜分離モジュール６の非透過側排
出ポート６４から排出されるようにして、全成分を冷却
モジュール９に送り込み液化回収を開始し（Ｓ６）、フ
ローチャートのルーチンを終了させる。８０％を超える
ときに膜分離モジュール６による分離を行なわないの
は、８０％超であれば冷却のみで燃料の液化回収が可能
だからである。また、８０％超では、透過する空気量が
少なくなるため膜分離モジュール６の負担も大きくなる
からである。

【００４４】一方、燃料蒸気の濃度が１〜８０％の場合
は、エンジン負圧をＯＮとして膜分離モジュール６を稼
動させ、冷却モジュール９もＯＮとする（Ｓ７）。これ
により、膜分離モジュール６では分離が開始され、濃縮
された燃料成分は、非透過側排出ポート６４から経路１
６を経て冷却モジュール９に送り込まれ、液化された
後、燃料タンク１へ戻って回収されるようになり、フロ
ーチャートのルーチンが終了する。この際、膜分離モジ
ュール６の透過側は空気成分のみか空気成分リッチとな
り、膜分離モジュール６の駆動力として負圧を利用して
も、燃料蒸気がエンジンの吸気管４へ送り込まれること
がほとんど無くなり、空燃比に影響を与えることはな
い。

【００４５】以上のルーチンを繰り返していると、環境
や運転条件によっては燃料蒸気濃度が１％未満となる場
合も考えられるが、このような場合はパージの必要が無
いか、又はパージが終了したと判断し、ブロア５をＯＦ
Ｆにする他、エンジン負圧と冷却モジュールがＯＮの場
合はＯＦＦとし、回収作業を停止する（Ｓ８）。停止す
る理由は、回収の必要性がないときに余計なエネルギを
消費させないようにし、燃費の低下を防ぐためである。
次に、時間経過判断を行なう（Ｓ９）。ブロア５がＯＦ
Ｆとなってからの時間を計測し、一定時間が経過したら
フローチャートのルーチンを終了させる。ここで時間経
過判断を行なう理由は、頻繁なブロアのＯＮ・ＯＦＦや
濃度チェックを避けるためである。本実施例では５分経
過した後にルーチンを終了させている（Ｓ１０）。この
時間は特に限定されないが、あまり長時間に設定する
と、回収を停止している間にキャニスタに大量の燃料蒸
気が吸着されてしまうことも考えられるので好ましくな
い。

【００４６】上述したフローチャートに基づく処理によ
り、エンジンが始動されている場合は、これらサイクル
を繰り返すことによって徐々にキャニスタに貯えられて
いる燃料蒸気がパージされることになり、給油や長時間
駐車にも適切に対処できることになる。また、本実施例
では長くても５分毎に濃度チェックを行なうため、運転
状況や環境変化による燃料蒸気の発生量に変動があった
としても、速やかにその状況に適した回収方法を選択し
て燃料蒸気を回収することが可能である。

【００４７】（実施例２）図５は、本発明の燃料蒸気回
収装置の他の実施例を示す断面図であり、本実施例の装
置は、気体搬送手段であるブロア５を膜分離モジュール
６の上流（キャニスタの排出ポート２２と膜分離モジュ
ールの導入ポート６２の中間）に配置した以外は、実施
例１の装置と同様の構成を有する。

【００４８】以下、本実施例の装置の作用を説明する。
まず、燃料蒸気が発生する現象は実施例１の場合と同様
である。次に、エンジンを始動してキャニスタ２に吸着
された燃料蒸気を回収する方法を説明する。エンジンが
始動すると同時に、気体搬送手段であるブロア５が始動
する。ブロア５が始動すると、キャニスタの排出ポート
２２から所定の流量で吸引が行われるため、気体導入ポ
ート２３からキャニスタ内に空気が吹き込まれるように
なる。空気が吹き込まれると、キャニスタ２内部の活性
炭に吸着された燃料蒸気がパージされることになり、燃
料蒸気は経路１２を通り膜分離モジュール６へ流入す
る。なお、膜分離モジュール６での作用と回収の作用
は、実施例１の場合と同様である。

【００４９】（実施例３）図６は、本発明の燃料蒸気回
収装置の更に他の実施例を示しており、本実施例の装置
は、気体搬送手段であるブロア５を膜分離モジュール６
の下流（膜分離モジュールの非透過側排出ポート６４と
接続されている燃料タンク１との中間）に配置した以外
は、実施例１の装置と同様の構成を有する。

【００５０】燃料蒸気が発生する現象は実施例１の場合
と同様であり、エンジンを始動してキャニスタに吸着さ
れた燃料蒸気を回収する方法については、以下の通りで
ある。エンジンが始動すると同時に気体搬送手段である
ブロア５が始動する。ブロア５が始動すると、膜分離モ
ジュール６の非透過側の排出ポート６４から所定の流量
で吸引が実施されるため、キャニスタの気体排出ポート
２２が吸引されることになり、気体導入ポート２３から
空気が吹き込まれるようになる。空気が吹き込まれる
と、キャニスタ２内部の活性炭に吸着された燃料蒸気が
パージされることになり、経路１２を通り膜分離モジュ
ール６へと流入する。膜分離モジュール６での作用と回
収の作用は実施例１及び実施例２の場合と同様である。

【００５１】（実施例４）図７は、本発明の燃料蒸気回
収装置の他の実施例を示しており、本実施例の装置は、
実施例１の装置と異なり、冷却モジュールを備えておら
ず、燃料蒸気は燃料タンク１内の燃料に吸収させて回収
する。

【００５２】燃料蒸気が発生する現象は実施例１の場合
と同様であり、エンジンを始動してキャニスタに吸着さ
れた燃料蒸気を回収する方法については、以下の通りで
ある。エンジンが始動すると同時に、気体搬送手段であ
るブロア５が作動する。ブロア５が作動すると、キャニ
スタ２内部の活性炭に吸着された燃料蒸気はパージされ
るため、経路１２を通り膜分離モジュール６へと流入す
る。膜分離モジュール６では、実施例１と同様な処理が
行なわれる。燃料成分は、非透過側排出ポート６４から
経路１８を経て燃料タンク１に直接送り込まれ、燃料タ
ンク１内の液体燃料中にバブリングすることなどによっ
て吸収が行われ、回収される。燃料蒸気は、膜分離モジ
ュール６により濃縮されているため、膜分離モジュール
６を用いない場合と異なり効率的に吸収させて回収する
ことが可能である。

【００５３】なお、パージされた燃料蒸気の濃度が高濃
度である場合は、実施例１と同様にエンジンの負圧をＯ
ＦＦとして膜分離モジュール６の駆動を停止し、全成分
を非透過側排出ポート６４から排出させるようにして、
燃料タンク１に直接送り込み回収することができる。こ
の判断は、膜分離モジュール６の上流に燃料蒸気センサ
を配置し、濃度を感知して行っても構わないし、車両実
験等による経験則から予測制御しても構わない。また、
処理のサイクルの判断は実施例１と同様に行なうことが
できる。

【００５４】（実施例５）本例では、長時間駐車した
り、夏期に長時間渋滞に巻き込まれてキャニスタ２ＮＯ
負担が大きく、速やかにパージ可能とするためバイパス
を設けた場合（図８８）について説明する。基本的な各
構成部材の接続は実施例１で示した図２の場合と同様で
あるが、図８では、経路１６の途中に設けられた３方バ
ルブ５１を介してバイパス１９が吸気管４に接続されて
いる点が異なっている。制御の一例としては、エンジン
の回転数が所定回転以上（２０００ｒｐｍ以上）であっ
たり、エアコンがＯＮの状態でトルクが大きいときは、
三方バルブ５１をバイパス側に開き、吸気管４にキャニ
スタからの燃料蒸気を供給して燃焼させる。一方、エン
ジンの回転数が２０００ｒｐｍ以下であったり、又は一
定速度の巡航などでトルクが小さいときは３方バルブ５
１を冷却モジュール９側に開き、燃料タンクへ回収する
ようにする。このような制御を行うことにより、エンジ
ンの安定性や排気ガス成分の悪化を引き起こさない所定
回転以上又はトルクを必要とする条件下（エアコンＯＮ
状態）では、積極的に燃料蒸気を燃焼させることで、キ
ャニスタ２の脱離を促進させることも可能である。

【００５５】バイパスを追加した場合の作用を図１２に
示したフローチャートに基づき説明する。エンジンへの
パージを速やかに行う本実施例では、ＩｇスイッチＯＮ
の後、エンジンの回転数チェックを行う。エンジンの回
転数が２０００回転未満の場合は、３方バルブ回収側の
経路に接続する。以後、実施例１と同様に気体搬送用ブ
ロアをＯＮとするＳ３工程に入り、キャニスタからのガ
スを回収モジュールに送り込み、実施例１と同様の処理
をする。エンジンの回転数が２０００回転超の場合は、
３方バルブをバイパス側に接続し、燃料蒸気を吸気管に
送り込み、燃焼により速やかな燃料蒸気の処理をできる
ようにし、フローチャートのルーチンを終了させる。こ
こではエンジン回転数をトリガとしたが、エアコンのＯ
Ｎ・ＯＦＦやトルクを判断の指標としても構わないし、
エンジンの回転数は必要に応じて変えても構わない。ま
た、各トリガを組み合わせて判断しても構わない。

【００５６】（実施例６）図９及び図１０は、本発明の
燃料蒸気回収装置の更に他の実施例を示しており、本実
施例の装置は、２つのキャニスタ２Ａと２Ｂを有する以
外は実施例１の装置と同様の構成を有する。本実施例
は、燃料蒸気吸着と燃料蒸気脱着をバルブ制御によりス
イング運転とし、吸着工程と脱着工程をそれぞれのキャ
ニスタに分担させながら実施して燃料蒸気を回収する例
を示す。

【００５７】まず、図９の装置における構成部材間の接
続状態を説明する。２つのキャニスタ２Ａ及び２Ｂは、
それぞれの容器に燃料タンク１からの燃料蒸気を導入す
る経路に接続した流入ポート２１Ａ及び２１Ｂと、各キ
ャニスタ内の吸着材に吸着された燃料蒸気をパージさせ
るための気体を導入する気体導入ポート２３Ａ及び２３
Ｂを備えている。また、本実施例では、燃料蒸気の吸着
と脱着をスイング運転で行うため、流入ポート２１Ａ及
び２１Ｂと気体導入ポート２３Ａ及び２３Ｂの直前に、
それぞれクロス四方バルブ３１及び３２が設けられてお
り、それぞれを切り替えることによって燃料蒸気を吸着
させたり脱着させたりする。

【００５８】このような構成を備えた燃料蒸気回収装置
の作用を、図１１に示したフローチャートに基づき説明
する。まず、イグニッションＩｇスイッチＯＦＦ、即ち
エンジンが停止している状態で燃料蒸気が発生する場合
であるが、本実施例では２つのキャニスタをスイング運
転させながら用いるので、ここでは図９に示すように、
燃料蒸気がクロス四方バルブ３１を介してキャニスタ２
Ａに吸着されるようにセットされている状態から説明す
る。図９に示すようにバルブがセットされている場合、
燃料タンク１で発生した燃料蒸気は、クロス四方バルブ
３１を介して流入ポート２１Ａを経由し、キャニスタ２
Ａ内の吸着材に吸着される。この際、タンク内圧は気体
導入ポート２３Ａからクロス四方バルブ３２を介して管
路４１から大気中に開放される。また、この場合、図１
１に示したフローチャートでは、Ｉｇスイッチ読み取り
（Ｓ１１）でＯＮかどうか判断すると（Ｓ１２）ＮＯと
なり、フローチャートのルーチンは終了となる。

【００５９】次に、エンジンを始動してキャニスタに吸
着された燃料蒸気を回収する方法について説明する。エ
ンジンが始動（イグニションＩｇスイッチＯＮ）する
と、Ｉｇスイッチ判断でＹＥＳとなり（Ｓ１２）、ブロ
アがＯＦＦかどうか判断し（Ｓ１３）、まず最初にブロ
ア５を起動させる（Ｓ１４）。続いてクロス四方バルブ
の切替え判断を行う（Ｓ１５）。バルブ切替えから５分
以上経過しているか否か判断し（Ｓ１６）、経過してい
ればクロス四方バルブを切替える（Ｓ１７）。５分とい
う時間はエンジン始動中のスイングサイクルタイムを表
しており、スイング吸脱着が５分後毎に繰り返されるこ
とを意味している。なお、ここでの説明は、長時間駐車
してキャニスタ２Ａに燃料蒸気が吸着されていた状況を
想定したものである。かかる状況では、直前にクロス四
方バルブが切替えられてから５分以上経過していると判
断し、クロス四方バルブを切替える。

【００６０】クロス四方バルブを切替えると、図１０に
示すようにガスが流れるようになる。ブロア５から供給
された大気中の空気は、所定の流量でクロス四方バルブ
３２を介して気体導入ポート２３Ａを経由し、キャニス
タ２Ａに送り込まれる。キャニスタ２Ａの内部の吸着材
に吸着された燃料蒸気は、脱離を開始し、気体排出ポー
ト２１Ａを経由した後、クロス四方バルブ３１を経由し
て膜分離モジュール６の気体導入ポート６２へ送られ
る。一方、エンジン始動中に燃料タンクから発生する燃
料蒸気は、クロス四方バルブ３１を経由して、燃料蒸気
流入ポート２１Ｂからキャニスタ２Ｂ内の吸着材に吸着
される。蒸気発生により上昇したタンク内圧は、気体導
入ポート２３Ｂを逆流し、クロス四方バルブ３２を経由
して管路４１から大気に開放されることになる。

【００６１】続いてパージされた燃料蒸気を含んだガス
の濃度判定を行なう（Ｓ１８）。この濃度判定は、膜分
離モジュール６の上流工程として燃料蒸気センサを配置
して感知することにより行っても構わないし、車両実験
等による経験則から予測制御しても構わない。ステップ
１９において、燃料蒸気の濃度が８０％を超える場合
は、エンジンの負圧はＯＦＦとし、全成分が膜分離モジ
ュールの非透過側排出ポート６４から排出されるように
して、全成分を冷却モジュール９に送り込み液化回収を
開始し（Ｓ２０）、フローチャートのルーチンを終了さ
せる。濃度が８０％超のときに膜分離モジュールによる
分離を行なわないのは、８０％超であれば冷却のみで液
化回収が可能だからである。また、８０％超では透過す
る空気量が少なくなるため膜分離モジュールの負担も大
きくなるからである。

【００６２】一方、燃料蒸気の濃度が５〜８０％の場合
は、エンジン負圧をＯＮとして膜分離モジュール６を稼
動させ、冷却モジュール９もＯＮとする（Ｓ２１）。こ
れにより、膜分離モジュール６では分離が開始され、濃
縮された燃料成分は、非透過側排出ポート６４から経路
を経て冷却モジュール９に送り込まれ、液化された後、
燃料タンク１へ戻って回収されるようになり、フローチ
ャートのルーチンが終了する。

【００６３】また、以上のルーチンを繰り返していると
環境や運転条件によっては燃料蒸気濃度が５％未満とな
る場合も考えられるが、このような場合は、パージの必
要が無いか又はパージが終了したと判断し、クロス四方
バルブを切替えて（Ｓ２２）再び濃度判定を行なう（Ｓ
２３）。なお、実施例１〜４では１％未満をパージ終了
と判断したが、２個のキャニスタを有しスイング運転す
る本実施例では、５分毎にパージされたキャニスタに切
替えることができるため、容量的にも余裕が得られるこ
とになるので５％で判断することとした（Ｓ２４）。

【００６４】バルブを切替えると図９のようにガスは流
れる。即ちキャニスタ２Ｂの燃料蒸気は膜分離モジュー
ル６に供給され、一方、燃料タンク１の蒸気はキャニス
タ２Ａに吸着される。キャニスタ２Ｂに燃料蒸気が吸着
されていると、膜分離モジュール６に供給される燃料蒸
気の濃度が上昇する。このとき、５％以上の場合は一旦
フローチャートのルーチンを終了させてキャニスタ２Ｂ
の脱着をスタートから開始する。一方、切替え後も５％
未満の濃度が続くときはキャニスタ２Ａ、２Ｂ共に燃料
蒸気の吸着量が少ないと判断し、冷却モジュール、エン
ジン負圧、ブロア共にＯＦＦとして（Ｓ２５）、燃料蒸
気回収を停止する。停止する理由は、回収の必要性がな
いときに余計なエネルギを消費させないようにして、燃
費の低下を防ぐためである。その後５分の時間が経過し
たら（Ｓ２６、Ｓ２７）、フローチャートのルーチンを
終了させる。

【００６５】上述したフローチャートに基づく処理によ
り、エンジンが始動されている場合はこれらサイクルを
繰り返すことによって徐々にキャニスタに貯えられてい
る燃料蒸気がパージされることになり、給油や長時間駐
車に備えることが可能になる。また、本実施例では長く
ても５分毎に濃度チェックを行なうため、運転状況や環
境変化による燃料蒸気の発生量に変動があったとして
も、速やかにその状況に適した回収方法を選択して回収
することが可能である。なお、膜分離モジュールに送り
込まれてからの処理方法は、実施例１〜４と同じように
行うことが可能である。

【００６６】また、本実施例では、吸着と脱着を別々の
キャニスタで行なうことができるため、特にエンジン始
動中の夏季の渋滞時等において、タンク内からの燃料蒸
気の発生が多いときでも、実施例１〜４の場合と異なり
脱着工程に影響を与えることがなく、しかも膜分離モジ
ュールへ高濃度の燃料蒸気が供給されることも無くなる
ため、膜分離モジュールでの負担が軽減されるというメ
リットがある。更に、エバポ排出規制が強化されたり、
長時間駐車によってキャニスタの容量が足りなくなった
場合には、エンジン停止時でもクロス四方バルブを一定
時間毎に切替える制御を加えれば、２つのキャニスタに
均等に吸着させることもできる。この場合は、エンジン
停止中に発生する燃料蒸気の吸着容量として２Ａと２Ｂ
の２つ分の容量を計算に入れることが可能である。但
し、余り頻繁なバルブ切替えはバッテリの消費になるた
め好ましくない。本実施例では、ブロア５をクロス四方
バルブ３２に配置したが、実施例２及び３で示したよう
に、膜分離モジュールの供給側の上流や非透過側の下流
のどちらかに配置することも可能である。

【００６７】（実施例７）図１３は、本発明の燃料蒸気
回収装置の他の実施例を示しており、本実施例の装置
は、気体搬送手段であるブロア５を膜分離モジュール６
の上流（キャニスタの排出ポート２２と膜分離モジュー
ルの導入ポート６２の中間）に配置し、キャニスタ２と
膜分離モジュール６を結ぶ経路の中間にカラム状の吸着
バッファ１０を設けた以外は実施例１と同様の構成を有
する。なお、吸着バッファ１０の吸着材としては、活性
炭を用いた。

【００６８】本例では、キャニスタ内の活性炭にブタン
ガスを飽和状態まで吸着させた後、ブロア５を用いてパ
ージを開始したときのパージガス濃度時間依存性を測定
し、吸着バッファの有無や吸着バッファの大きさ違い
で、膜分離モジュール６へ供給される燃料蒸気濃度がど
のように変化するかを比較した。この結果を図１４に示
す。

【００６９】図１４に示すように、吸着バッファが無い
装置（図１４−）では、パージによる脱離開始直後は
燃料蒸気濃度の高い状態でパージされて、時間と共に濃
度が低下しているのが分かる。特に、図示されてない
が、パージ開始直後約３分までは８０％以上の濃度を示
している。一方、０．５Ｌタイプの吸着バッファＡを取
り付けた装置（図１４−）では、パージ開始直後から
徐々に燃料蒸気濃度が上昇し、５分後に最大値を示し、
その後また徐々に濃度が低下していることがわかる。ま
た、１．０Ｌタイプの吸着バッファＢを取り付けた装置
（図１４−）では、１０分後に最大濃度を示した後、
徐々に濃度が低下していることがわかる。以上の結果よ
り、吸着バッファを設置すると、パージ直後に発生する
高濃度の燃料蒸気を低濃度に落とし、更に燃料蒸気をス
ローリリースさせながら膜分離モジュールに供給できる
ため、膜分離処理の負担が緩和できる他、複雑な制御を
避けることができ、また濃度を判別するためのセンサー
等の必要性もなくなるというメリットがある。更なる効
果として、スローリリースさせることにより、冷却モジ
ュールの冷却時間を見込むことができる。冷却モジュー
ルを冷やすのにある程度の時間を必要とするか、スロー
リリースさせて最大濃度となる時間を遅らせることによ
り、液化回収効率も向上できる。

【００７０】以上、本発明を若干の好適実施例により詳
細に説明したが、本発明はこれら実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形
が可能である。

【００７１】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、燃料タンクやキャニスタからのパージにより発生し
た燃料蒸気を含む空気を空気選択透過型の膜分離モジュ
ールで分離し、その膜分離駆動力としてエンジン負圧を
用いることとしたため、真空ポンプの搭載を必要とせ
ず、膜分離モジュールからの膜透過成分をエンジンの吸
気管に導入しても運転特性や排出ガスの成分に影響を与
えることがなく、発生する燃料蒸気が多い場合であって
も燃料蒸気を大気中に放出することがない燃料蒸気回収
装置を提供することができる。

【００７２】即ち、燃料タンクやキャニスタからのパー
ジガスに含まれる燃料蒸気を膜分離モジュールで濃縮す
るため、燃料蒸気を効率よく回収できる。また、エンジ
ンの負圧を膜分離の駆動として利用できるため、重量的
にも重く、消費電力コストも大きく、コストの高い真空
ポンプを新たに搭載する必要がないというメリットがあ
る。更に、膜分離モジュールとしては、空気選択透過型
の分離膜を用いるため、エンジン負圧を膜分離駆動力と
して利用しても、エンジン吸気管に送り込まれる成分は
空気リッチであり、エンジンの運転性能や排気性能に影
響を与えることが無いというメリットがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の燃料蒸気回収装置の一例を示す断面図で
ある。

【図２】本発明の燃料蒸気回収装置の一実施例を示す断
面図である。

【図３】膜分離モジュールの一例を示す横断面図及び縦
断面図である。

【図４】図２に示した燃料蒸気回収装置の制御の一例を
示すフローチャートである。

【図５】本発明の燃料蒸気回収装置の他の実施例を示す
断面図である。

【図６】本発明の燃料蒸気回収装置の更に他の実施例を
示す断面図である。

【図７】本発明の燃料蒸気回収装置の他の実施例を示す
断面図である。

【図８】本発明の燃料蒸気回収装置の他の実施例を示す
断面図である。

【図９】本発明の燃料蒸気回収装置の更に他の実施例を
示す断面図である。

【図１０】図９に示した燃料蒸気回収装置の他の状態を
示す断面図である。

【図１１】図９に示した燃料蒸気回収装置の制御の一例
を示すフローチャートである。

【図１２】図８に示した燃料蒸気回収装置の制御の一例
を示すフローチャートである。

【図１３】本発明の燃料蒸気回収装置の他の実施例を示
す断面図である。

【図１４】吸着バッファによるパージガスの濃度変化時
間依存性を比較したグラフである。

【符号の説明】

１燃料タンク２、２Ａ、２Ｂキャニスタ３パージコントロールバルブ４吸気管５気体搬送手段（ブロア）６膜分離モジュール７負圧コントロールバルブ８チャンバ９冷却モジュール１０吸着バッファ１１〜１８経路２１燃料蒸気導入ポート２１Ａ、２１Ｂ流入ポート２２燃料蒸気排出ポート２３、２３Ａ、２３Ｂ気体導入ポート３１、３２クロス四方バルブ４１管路５１三方バルブ６１モジュールケース６２燃料蒸気導入ポート６３透過側気体排出ポート６４非透過側気体排出ポート６５外側スペース６６内側スペース６７分離膜６８ＯリングＦ燃料Ｌ液化された燃料Ｖ吸収される燃料蒸気

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｍ 37/00 ３０１Ｆ０２Ｍ 37/00 ３０１Ｈ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料タンクからの燃料蒸気を導入する流
入ポートと、流入した燃料蒸気を吸着する吸着手段と、
この吸着手段に吸着された燃料蒸気をパージさせるため
の気体を導入する気体導入ポートと、パージされた燃料
蒸気を排出する排出ポートを有するキャニスタと、上記キャニスタの排出ポートから流入する燃料蒸気を空
気選択透過性を有する分離膜により空気リッチ成分と燃
料蒸気リッチ成分とに分離し、それぞれの成分を空気リ
ッチ成分排出ポートと燃料蒸気リッチ成分排出ポートか
ら排出する膜分離モジュールと、上記燃料蒸気パージ用の気体を導入し、且つパージされ
た燃料蒸気を上記膜分離モジュールに供給し、この気体
導入及び燃料蒸気供給を実行する気体搬送手段と、を備
え、上記膜分離モジュールの空気リッチ成分排出ポートは、
上記分離膜の透過側に配設されてエンジンの吸気管に接
続され、このエンジンが発生する負圧を膜分離駆動力と
して上記膜分離モジュールが作動し、上記膜分離モジュールの燃料蒸気リッチ成分排出ポート
は、上記分離膜の非透過側に配設されて上記燃料タンク
に接続され、上記燃料蒸気リッチ成分に含まれる燃料蒸
気成分をこの燃料タンクに液化又は液体燃料に吸収させ
て回収する、ことを特徴とする燃料蒸気回収装置。
【請求項２】上記気体搬送手段が、上記キャニスタの
気体導入ポートの上流側に配置されていることを特徴と
する請求項１記載の燃料蒸気回収装置。
【請求項３】上記気体搬送手段が、上記キャニスタの
排出ポートと上記膜分離モジュールの燃料蒸気導入ポー
トとの間に配置されていることを特徴とする請求項１記
載の燃料蒸気回収装置。
【請求項４】上記気体搬送手段が、上記膜分離モジュ
ールの燃料蒸気リッチ成分排出ポートの下流側に配置さ
れていることを特徴とする請求項１記載の燃料蒸気回収
装置。
【請求項５】上記膜分離モジュールの空気リッチ成分
排出ポートと上記エンジンの吸気管との間に、一定の負
圧以下になった時にのみ開放されるコントロールバルブ
を付加して成ることを特徴とする請求項１〜４のいずれ
か１つの項に記載の燃料蒸気回収装置。
【請求項６】上記コントロールバルブと上記膜分離モ
ジュールの空気リッチ成分排出ポートとの間に、チャン
バを付加して成ることを特徴とする請求項５記載の燃料
蒸気回収装置。
【請求項７】上記気体搬送手段の搬送能力が可変であ
り、上記膜分離モジュールの透過側と非透過側の流量比
が０：１０〜５：５の範囲内に制御されることを特徴と
する請求項１〜６のいずれか１つの項に記載の燃料蒸気
回収装置。
【請求項８】上記膜分離モジュールの燃料蒸気導入ポ
ートの上流側又は燃料蒸気リッチ成分排出ポートの下流
側に流量コントロールバルブを付加し、この流量コント
ロールバルブ単独又はこの流量コントロールバルブと上
記気体搬送手段の双方によって、上記膜分離モジュール
の透過側と非透過側の流量比を０：１０〜５：５の範囲
内に制御することを特徴とする請求項１〜７のいずれか
１つの項に記載の燃料蒸気回収装置。
【請求項９】上記キャニスタを２個以上有し、バルブ
制御により、それぞれのキャニスタにつき燃料蒸気吸着
と燃料蒸気脱着をスイング運転させることを特徴とする
請求項１〜８のいずれか１つの項に記載の燃料蒸気回収
装置。
【請求項１０】上記燃料蒸気リッチ成分に含まれる燃
料蒸気成分の液化回収を、上記燃料タンク内の液体燃料
への吸収により行うことを特徴とする請求項１〜９のい
ずれか１つの項に記載の燃料蒸気回収装置。
【請求項１１】上記膜分離モジュールの燃料蒸気リッ
チ成分排出ポートと上記燃料タンクとの間に冷却モジュ
ールを付加し、これにより燃料蒸気成分を液化してこの
燃料タンクに戻すことを特徴とする請求項１〜９のいず
れか１つのこうに記載の燃料蒸気回収装置。
【請求項１２】上記膜分離モジュールに供給される燃
料蒸気の濃度が一定濃度以上となったとき、この膜分離
モジュールの駆動を停止してその全流量分を非透過側の
上記燃料蒸気リッチ成分排出ポートに送出する制御を行
い、燃料蒸気を液化回収することを特徴とする請求項１
〜１１のいずれか１つの項に記載の燃料蒸気回収装置。
【請求項１３】上記膜分離モジュールの分離膜が、シ
リカ、アルミナ、ゼオライト、ＺＳＭ及びアルミノリン
酸塩系モレキュラシーブから成る群より選ばれた少なく
とも１種のもの、又はシリコン、高分子樹脂の熱分解炭
化膜、モルデナイト膜、フェリエライト膜の単独膜若し
くは複合ハイブリット膜、及び両者の組合せであること
を特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つの項に記載
の燃料蒸気回収装置。
【請求項１４】上記キャニスタと上記膜分離モジュー
ルとの間に、吸着材を充填して成る吸着バッファを配置
し、上記吸着バッファの一時的吸着効果により、パージ
開始直後のキャニスタから膜分離モジュールへ供給され
るパージガスの燃料蒸気濃度を低減させ、また、パージ
ガスの燃料蒸気濃度の振れ幅を減少させ、更に、パージ
ガスを徐々にキャニスタから供給できることを特徴とす
る請求項１〜１３のいずれか１つの項に記載の燃料蒸気
回収装置。
【請求項１５】上記吸着材が活性炭であることを特徴
とする請求項１４記載の燃料蒸気回収装置。
【請求項１６】上記吸着バッファが、上記気体搬送手
段の上流側及び／又は下流側に設置されて成ることを特
徴とする請求項１４又は１５記載の燃料蒸気回収装置。
【請求項１７】上記吸着材の吸着容量が、上記キャニ
スタの吸着容量に対して１０〜１００％の割合であるこ
とを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１つの項に
記載の燃料蒸気回収装置。
【請求項１８】上記エンジンの停止時に、上記吸着バ
ッファへの燃料蒸気の供給を回避できる手段を、該吸着
バッファの上流側に設けたことを特徴とする請求項１４
〜１７のいずれか１つの項に記載の燃料蒸気回収装置。
【請求項１９】上記燃料蒸気回避手段が、上記吸着バ
ッファの入口近傍に配置された開閉弁であることを特徴
とする請求項１８記載の燃料蒸気回収装置。