JP2009191676A - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料タンク1から発生する蒸発燃料をエバポライン3を介して吸着可能なキャニスタ2と、キャニスタ2に吸着された蒸発燃料をパージライン5を介して脱離させるポンプ6と、ポンプ6によって供給された蒸発燃料を、高濃度ガスと低濃度ガスとに分離する分離手段4と、分離手段4によって分離された低濃度ガスが流動する低濃度ガス流動ライン9とを有する。低濃度ガス流動ライン9上に、低濃度ガス中の蒸発燃料を燃焼させる触媒コンバータ10が設けられていることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
図1に、本発明の実施例1を示す。本実施例1の蒸発燃料処理装置は自動車などの車両に搭載され、図1に示すごとく、揮発性燃料であるガソリンを貯留する燃料タンク1と、燃料タンク1から発生する蒸発燃料(ベーパ)を吸着可能なキャニスタ2と、燃料タンク1とキャニスタ2とに連通されるエバポライン3と、蒸発燃料を高濃度で含有する高濃度ガスと蒸発燃料を低濃度で含有する低濃度ガスとに分離する分離膜4と、キャニスタ2と分離膜4とを連通させるパージライン5と、パージライン5上に配され、キャニスタ2に吸着された蒸発燃料を脱離(パージ)させると共に、当該キャニスタ2から脱離させた蒸発燃料を分離膜4へ供給するポンプ6と、キャニスタ2と大気とを連通させる大気ライン7と、分離膜4によって分離された高濃度ガスを燃料タンク1へ返流する返流ライン8と、分離膜4によって分離された低濃度ガスが流動し、その先端が大気へ連通する第2の大気ライン9と、第2の大気ライン9上に設けられた触媒コンバータ10と、分離膜4と触媒コンバータ10との間に設けられ、処理装置の系内を一定圧力に保つプレッシャーレギュレータ11とを有する。なお、分離膜4が本発明の分離手段に相当し、第2の大気ライン9が本発明の低濃度ガス流動ラインに相当する。
図2に、本発明の実施例2を示す。本実施例2は実施例1の変形例であって、触媒コンバータ10を通る低濃度ガス流動ライン(第2の大気ライン7)が、低濃度ガス室18からキャニスタ2の大気ライン7側に連通する循環ライン22とされている点に特徴を有する。キャニスタ2、分離膜4、触媒コンバータ10等の構成は、先の実施例1と同様である。以下には実施例2の特徴点を中心に説明する。
図3に、本発明の実施例3を示す。実施例3は実施例2の変形例であって、実施例2の触媒コンバータ10に代えて、サブキャニスタとしても機能し得る炭化水素吸着型触媒を内蔵する吸着型触媒コンバータ30を用いてキャニスタ2の上流側へ直列状に配し、当該吸着型触媒コンバータ30に大気ライン7を連通している点に特徴を有する。したがって、キャニスタ2と大気ライン7とは、吸着型触媒コンバータ30を介して間接的に連通していることになる。以下には、実施例3の特徴点を中心に説明する。
図4に、本発明の実施例4を示す。実施例4における特徴点は、キャニスタ2の上流に大気ライン7の連通されたサブキャニスタ35を設け、循環ライン22に三方切替弁23を介してキャニスタ2とサブキャニスタ35との間に連通するバイパスライン24を設けた点にある。なお、触媒コンバータ10は、実施例2と同様に循環ライン22上に設けられている。サブキャニスタ35の内部には、キャニスタ2と同様に空気は透過するが蒸発燃料は吸着される活性炭が内蔵されている。サブキャニスタ35はキャニスタ2の上流側へ直列状に配されており、循環ライン22はサブキャニスタ35の大気ライン7側へ連通されている。キャニスタ2と大気ライン7とは、サブキャニスタ35を介して間接的に連通している。三方切替弁23は、図外の制御装置により駆動制御される電磁弁となっており、循環ライン22上の触媒コンバータ10の下流、詳しくはプレッシャーレギュレータ11と触媒コンバータ10との間に設けられている。三方切替弁23を介して連通されるバイパスライン24の他端は、パージライン5上のキャニスタ2の上流、詳しくはキャニスタ2とサブキャニスタ35との間に連通されている。
図5に、本発明の実施例5を示す。実施例5は実施例4の変形例であって、処理装置が駆動されてからの時間経過に基づいて切り替え制御される三方切替弁23を介して、パージライン5に連通されたバイパスライン24を有する処理装置において、実施例4における触媒コンバータ10を廃し、サブキャニスタ35に代えて実施例3と同じ吸着型触媒を内蔵する吸着型触媒コンバータ30を設けている。実施例3での説明のように、吸着型触媒コンバータ30は、触媒機能と蒸発燃料吸着機能とを兼ね備えている。したがって、処理装置の停止時及び駆動時における吸着型触媒コンバータ30の機能・作用は実施例4と同様である。その他も実施例4と同様なので、同じ部材に同じ符号を付してその説明を省略する。
図6に、本発明の実施例6を示す。実施例6は実施例4の別の変形例である。実施例4では、三方切替弁23の切り替えタイミングを、処理装置が駆動されてからの経過時間を基準としていたが、本実施例6では、三方切替弁23の切り替えタイミングを、低濃度ガス中の濃度を基準としている点に特徴を有する。具体的には、循環ライン22上に濃度センサ26が設けられており、当該濃度センサ26による低濃度ガス中の蒸発燃料濃度の検知結果に基づいて、三方切替弁23が切り替えられる。濃度センサ26による検知データは、図外の制御装置に送信され、当該検知データが予め制御装置に設定されていた所定値以上か所定値未満かで、三方切替弁23の連通方向が制御装置によって切り替えられる。濃度センサ26による低濃度ガス中の蒸発燃料濃度が所定値以上のときは、バイパスライン24が連通状態となると共に、触媒コンバータ10側は非連通状態となる。一方、濃度センサ26による低濃度ガス中の蒸発燃料濃度が所定値未満のときは、バイパスライン24が非連通状態となると共に、触媒コンバータ10及びサブキャニスタ35を含む一連の循環ライン22が連通状態となる。その他は実施例4と同様なので、同じ部材に同じ符号を付してその説明を省略する。
図7に、本発明の実施例7を示す。実施例7は実施例6の変形例であって、触媒コンバータ10に、当該触媒コンバータ10内の触媒温度を制御するヒータ28が隣接若しくは内蔵されている。上述のように、処理装置駆動直後は、触媒の温度が低い場合がある。これでは、処理装置を駆動させてから蒸発燃料が燃焼され始めるまでのタイムラグが大きくなることも懸念される。そこで、本実施例7では、触媒コンバータ10内の触媒を燃焼反応が生じ得る温度にまで早期に昇温させるために、ヒータ28が設けられている。これにより、蒸発燃料の処理開始時間を短縮化できる。ヒータ28は、ピエゾ素子などの加熱素子デバイスにより構成されている。処理装置の駆動と共にヒータ28が通電され、触媒が加熱されていく。その後、触媒の温度が燃焼反応が生じえる温度にまで達したところで、ヒータ28は停止される。これにより、過熱によって触媒が溶損することはない。ヒータ28も図外の制御装置によって稼動制御されている。ヒータ28の稼動・停止タイミングは、処理装置が駆動されてからの時間経過としたり、触媒コンバータ10内に温度センサを設けて触媒の温度を直接検知することで制御することもできる。なお、ヒータ28が、本発明の温度制御手段に相当する。その他は実施例6と同様なので、同じ部材に同じ符号を付してその説明を省略する。
図8に、本発明の実施例8を示す。実施例8は、実施例6の別の変形例である。すなわち、実施例6において分離手段としての分離膜が複数個直列に配されている。具体的には、第1の分離膜4の下流に、第2の分離膜34が設けられている。第2の分離膜34は、第1の分離膜4と同じものが使用され、蒸発燃料成分に対する溶解係数及び拡散係数が高いが、空気成分に対する溶解係数及び拡散係数が低いことで、第2の分離膜34に供給されたガス中から、蒸発燃料成分が優先的に選択分離される。第2の分離膜34も、容器37を低濃度ガス室38と高濃度ガス室39とに区画するように配されている。第1の容器17の低濃度ガス室18と第2の容器37の低濃度ガス室38とが連通され、第2の容器37の低濃度ガス室38の下流側に循環ライン22が連通されている。第2の容器37の高濃度ガス室39には、パージライン5のキャニスタ2とポンプ6との間に連通する濃縮ガスライン29が連通されている。
図9に、本発明の実施例9を示す。実施例9は実施例1の別の変形例である。実施例1(ないし実施例8)では、分離膜4として炭化水素分離膜を使用していたが、本実施例9では、分離手段として、空気分離膜44を使用している点に特徴を有する。当該空気分離膜44は、図12に示されるように、分子篩作用を有するゼオライト等の多孔質膜からなる。分子径の大きい炭化水素からなる蒸発燃料成分50は多孔質膜を透過し難く、分子径が小さい空気成分51は多孔質膜の細孔を容易に透過できることで、空気と蒸発燃料とがぶんりされる。したがって、本実施例9における容器47の内部は、空気分離膜44を挟んで下流側が低濃度ガス室48となり、上流側が高濃度ガス室49となる。そして、低濃度ガス室48に第2の大気ライン9が連通されており、高濃度ガス室49に返流ライン8が連通されている。これによれば、高濃度ガス中には若干の空気成分が残存し得るが、空気分離膜44を透過した低濃度ガス中には、上記実施例1〜8における低濃度ガスと比べて蒸発燃料の混在量が極めて少ない。これにより、低濃度ガスが第2の大気ライン9を介して大気中へ排出されるとしても、触媒コンバータ10において蒸発燃料がより確実に燃焼されたうえで排出されるので、大気汚染の問題は殆ど無い。その他は実施例1と同様なので、同じ部材に同じ符号を付してその説明を省略する。
以上、本発明の代表的な各実施例について説明したが、その他にも種々の変形が可能である。例えば、実施例1や実施例9に、サブキャニスタや吸着型触媒コンバータを用いてもよい。実施例3にサブキャニスタを用いることもできるし、実施例6〜8に吸着型触媒コンバータを用いることもできる。実施例6〜8において、濃度センサは、分離膜4(第2の分離膜34)の直下流に設けることが好ましい。また、実施例8のような複数の段階的な分離手段を実施例1〜7及び実施例9に適用することもできるし、実施例9のような空気分離膜を実施例1〜8に適用することもできる。各種ラインの配管形状は、各構成部材との相対的な連通状態が確保されている限り、特に限定されない。実施例7において、ヒータと共に、ペルテェ素子などから構成されるクーラなどの冷却手段を設けることもできる。
2 キャニスタ
3 エバポライン
4 (第1の)分離膜
5 パージライン
6 ポンプ
7 大気ライン
8 返流ライン
9 第2の大気ライン
10 触媒コンバータ
11 プレッシャーレギュレータ
15 燃料ポンプ
16 燃料供給ライン
18 低濃度ガス室
19 高濃度ガス室
22 循環ライン
23 三方切替弁
24 バイパスライン
26 濃度センサ
28 ヒータ
29 濃縮ガスライン
30 吸着型触媒コンバータ
34 第2の分離膜
35 サブキャニスタ
38 低濃度ガス室
39 高濃度ガス室
44 空気分離膜
48 低濃度ガス室
49 高濃度ガス室
50 蒸発燃料成分
51 空気成分
Claims (8)
- 燃料タンクから発生する蒸発燃料を吸着可能なキャニスタと、前記燃料タンクとキャニスタとに連通されるエバポラインと、蒸発燃料を高濃度で含有する高濃度ガスと蒸発燃料を低濃度で含有する低濃度ガスとに分離する分離手段と、前記キャニスタと分離手段とを連通させるパージラインと、前記キャニスタから脱離させた蒸発燃料を前記分離手段へ供給するポンプと、前記キャニスタと大気とを直接又は間接的に連通させる大気ラインと、前記分離手段によって分離された高濃度ガスを前記燃料タンクへ返流する返流ラインと、前記分離手段によって分離された低濃度ガスが流動する低濃度ガス流動ラインとを有する蒸発燃料処理装置であって、
前記低濃度ガス流動ライン上に、前記低濃度ガス中の蒸発燃料を燃焼させる触媒が設けられていることを特徴とする蒸発燃料処理装置。 - 前記低濃度ガス流動ラインが、前記キャニスタの大気ライン側と直接又は間接的に連通された循環ラインとされている、請求項1に記載の蒸発燃料処理装置。
- 前記低濃度ガス流動ラインが、直接大気と連通した第2の大気ラインとなっている、請求項1に記載の燃料処理装置。
- 前記触媒が、炭化水素を吸着可能な炭化水素吸着型触媒であり、
前記大気ラインが炭化水素吸着型触媒に連通されて、前記大気ラインとキャニスタとが前記炭化水素吸着型触媒を介して間接的に連通されている、請求項2に記載の蒸発燃料処理装置。 - 前記触媒とキャニスタとの間にサブキャニスタが直列状に配されており、
前記大気ラインがサブキャニスタに連通されて、前記大気ラインとキャニスタとが前記サブキャニスタを介して間接的に連通されている、請求項2に記載の蒸発燃料処理装置。 - 前記循環ライン上に設けられた三方切替弁を介して、前記サブキャニスタ又は炭化水素吸着型触媒とキャニスタとの間に連通されるバイパスラインを有し、
前記三方切替弁を切り替えることによって、前記低濃度ガス中の蒸発燃料濃度が高水準にあるときは前記バイパスラインを介して前記低濃度ガスを前記キャニスタへ直接導入し、前記低濃度ガス中の蒸発燃料濃度が低水準にあるときは前記循環ラインを介して前記低濃度ガスを前記触媒に導入するよう選択切り替え可能な、請求項4または請求項5に記載の蒸発燃料処理装置。 - 前記触媒には、該触媒の温度を制御する温度制御手段が設けられている、請求項2ないし請求項6のいずれかに記載の蒸発燃料処理装置。
- 前記分離手段が複数個直列配置されている、請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の蒸発燃料処理装置。
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2008
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