JP2011021505A - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】キャニスタに吸着された蒸発燃料の脱離効率が高く、また効率良く蒸発燃料を処理できる蒸発燃料処理装置を提供する。
【解決手段】蒸発燃料を吸着するキャニスタ2と、燃料タンク1から蒸発燃料をキャニスタ2へ導くベーパ通路4と、キャニスタ2から脱離された蒸発燃料を燃料タンク1へ回収する回収通路5と、キャニスタ2と大気とを連通する大気通路6と、蒸発燃料を脱離させる真空ポンプ3と、ベーパ通路弁10と、大気通路弁11とを備え、真空ポンプ3によって蒸発燃料を脱離させる際にベーパ通路弁10及び大気通路弁11を閉弁し、キャニスタ2内を負圧に維持しながら蒸発燃料を脱離する。そのうえで、大気通路6には圧力調整弁12が連通されており、真空ポンプ3によって蒸発燃料を脱離させる際、キャニスタ2内が負圧状態に維持されながら圧力調整弁12を介して新気が導入される。
【選択図】図1

Description

本発明は、燃料タンク内で発生した蒸発燃料キャニスタで吸着捕集し、適宜のタイミングで吸引手段によってキャニスタから蒸発燃料を脱離させて燃料タンクへ回収する蒸発燃料処理装置に関する。
ガソリンを燃料とする車両には、環境問題等の観点から燃料タンク内で発生した蒸発燃料(ベーパ)を大気へ放出させることなく処理する蒸発燃料処理装置が搭載されている。当該燃料処理装置はキャニスタを備え、燃料タンク内から発生した蒸発燃料をキャニスタの内部に充填された吸着剤に吸着させることで一時的に捕集する。従来の蒸発燃料処理装置では、例えば下記特許文献1のように、キャニスタとエンジンの吸気管とをパージ通路を介して連通させたうえで、エンジン運転時に吸気管で発生する吸気管負圧を利用してキャニスタに捕集された蒸発燃料を脱離させている。脱離された蒸発燃料は、そのままパージ通路を通して吸気管へパージされ、エンジンの燃焼に供される。なお、特許文献1では、キャニスタと大気とを連通させる大気通路上に、当該大気通路を開閉する大気通路弁が設けられていると共に、燃料タンクに当該燃料タンクの内圧を検知する圧力センサを設けて、バックパージが可能となっている。具体的には、車両停止時に燃温が下がる等によって燃料タンク内が許容される最大負圧に達すると、制御手段(ECU)によって大気通路弁の開弁・閉弁を繰り返し、燃料タンク内を負圧状態で維持させながらキャニスタ内に新気(大気)が導入される構成となっている。大気通路弁は、燃料タンクの内圧変化量に対応する時間幅に応じて開弁時間及び閉弁時間が制御される。
このように、特許文献1の蒸発燃料処理装置は、吸気管負圧を利用して脱離させた蒸発燃料を吸気管へパージする「パージシステム」として構成されている。しかしながら近年では、燃料消費量や排気ガス排出量を低減させる等の観点から、「アイドリング停止システム」や「ハイブリッドシステム」を搭載した車両が増えている。このようなシステムを搭載した車両では、必然的に吸気管負圧を得る機会が減少する。例えば「アイドリング停止システム」では、車両が信号待ちなどで停止する際にエンジンを強制停止させるので、その間は吸気管負圧を利用できない。「ハイブリッドシステム」では、電気モータ走行モードではエンジンは停止しているので、その間は吸気管負圧を利用できない。これでは、キャニスタに捕集した蒸発燃料を脱離させる機会が減ることでキャニスタ内の吸着材を充分に再生できず、蒸発燃料を有効に処理することが困難になる。また、燃焼室内へ燃料を直接噴射する「筒内噴射式エンジン」を搭載した車両では、スロットルバルブを廃止するものがあり、この種の車両でも、キャニスタに捕集されたベーパを吸気通路へパージさせることは難しい。
そこで近年では、蒸発燃料を吸気管へパージさせることなく処理する「パージレスエパボシステム」を採用した蒸発燃料処理装置が提案されている。この種の蒸発燃料処理装置として、例えば下記特許文献2や特許文献3がある。これらの蒸発燃料処理装置は、車両の燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタと、燃料タンク内から蒸発燃料をキャニスタへ導くベーパ通路と、キャニスタから脱離された蒸発燃料を燃料タンクへ回収する回収通路と、キャニスタと大気とを連通する大気通路と、回収通路上に設けられ、キャニスタ内に吸着された蒸発燃料を脱離させる真空ポンプ(吸引手段)と、ベーパ通路を開閉するベーパ通路弁と、大気通路を開閉する大気通路弁とを備える。そして、真空ポンプによって蒸発燃料を脱離させる際は、ベーパ通路弁及び大気通路弁が閉弁され、キャニスタ内を負圧状態に維持しながら蒸発燃料を脱離させている。すなわち、蒸発燃料を脱離する際、キャニスタ内は回収通路を除いて閉鎖空間となっている。
詳しく見ると、特許文献2では、回収通路における真空ポンプより下流に、キャニスタから脱離された蒸発燃料を含むガスから燃料成分(HC)と空気とを分離して、蒸発燃料の含有量が高められた濃縮ガスと燃料成分の含有量が低減された希釈ガスとに分離可能な分離膜が設けられている。分離膜によって分離された濃縮ガスは、ペルチェ素子を用いた冷却手段によって冷却することで液化を促進しながら燃料タンクへ回収される。一方、分離膜によって分離された希釈ガスは、返流通路を通してキャニスタへ返流される構成も開示されている。特許文献3では、回収通路の先端部に分散具が設けられている。これにより、回収された蒸発燃料は、分散具によって小泡化された状態で燃料中へ放出されることで、燃料への溶解性が高められている。また、車両に搭載される蒸発燃料処置装置ではないが、下記特許文献4では、ガソリンスタンドにおける燃料タンクから発生する蒸発燃料を、ニ塔式圧力スイング吸着装置によって回収している。
特開平10−259765号公報 特開2003−314381号公報 特開2000−282966号公報 特開2009−646号公報
上述のように、特許文献1は吸気管負圧の利用を前提とした処理装置なので、近年の「アイドリング停止システム」や「ハイブリッドシステム」を搭載した車両への適用には課題が大きく、搭載車種が限定される。これに対し特許文献2や特許文献3では、真空ポンプを使用して蒸発燃料を燃料タンクへ回収しているので、このような問題はない。そのうえで、特許文献2や特許文献3では、真空ポンプによって蒸発燃料を脱離する際にキャニスタ内を負圧状態としている。すなわち、回収通路以外を閉鎖しているので、脱離の際にキャニスタ内に新気が流入しない構成となっている。これでは、キャニスタ内の圧力が徐々に低下している間はガスの流れが生じているので蒸発燃料が脱離されるが、キャニスタ内の圧力が減圧限界にまで到達するとガスの流れが殆ど無くなるためそれ以上蒸発燃料が脱離されなくなるので、脱離効率(脱離量)が充分ではなかった。
本発明者が蒸発燃料の脱離効率について評価した実験によると、キャニスタ内を負圧状態で維持しながら新気を流入させると、新気を流入させない場合よりも脱離効率が向上することがわかった。具体的には、吸着材として3リットルの活性炭を充填したキャニスタに、ブタンを50%含有するガスを供給して2g破過までブタンを吸着させる。そして、真空ポンプを利用して表1に示す条件でキャニスタ内を負圧状態に維持しつつ、空気(新気)を流入させながら脱離させた場合と空気を流入させずに脱離させた場合との脱離量を測定した。なお、流入空気は、1.5L/minの流速で30分間(合計45リットル)とした。その結果を表1に示す。
Figure 2011021505
表1の結果から、新気を流入させながら脱離させた場合、キャニスタの内圧が低いほど脱離効率が向上する傾向が確認された。具体的には、大気圧にて脱離させた条件1に対して、キャニスタ内圧を−40kPaとした条件2では脱離量が約1.5倍、キャニスタ内圧を−70kPaとした条件3では脱離量が約2倍、キャニスタ内圧を−85kPaとした条件4では脱離量が約2.5倍となっていた。これに対し、条件5の結果から、新気を流入させずに脱離すると、例えキャニスタ内圧を−70kPaまで負圧にしても、新気を流入させながら脱離する場合に比して脱離量が大きく劣ることが確認された。
ここで特許文献1では、車両停止時に燃料の降温によってタンク内圧が下がったときの負圧を有効利用してバックパージし、その際、新気を導入しながらも燃料タンク内が負圧状態に維持されるよう制御されている。しかし、燃料タンク内を負圧に維持するために大気通路弁の開閉タイミングや開弁時間及び閉弁時間を制御しているが、大気通路弁の開閉制御と実際の燃料タンクの内圧とにはタイムラグがあるので、高精度の制御は困難であり実現性が懸念される。そもそも、大気通路弁の開閉制御が複雑であるという問題もある。また、真空ポンプなどの積極的な吸引手段を有していないため、実際にバックパージが行われるのは燃料タンク内が許容される最大負圧になったときである。これでは、キャニスタ内の負圧の程度に限界があるとともに、バックパージを行える機会も極めて少なくなる。
また、特許文献2では分離膜、蒸発燃料冷却手段、キャニスタ加熱手段などを設けて、処理効率や処理能力の向上も図られているが、これらについても課題を残す。例えば冷却手段にはペルチェ素子が使用され、加熱手段にはピエゾ素子が使用されているが、これでは通電対象が増加し、配線ケーブルなどの部品点数やその接続等の組み立て工数の増加、及び消費電力や送電ロスの増大などの問題が生じる。分離膜によって希釈ガスをキャニスタへ返流しているが、分離膜の分離効率は100%ではなく、再生ガスとして返流される希釈ガス中における燃料成分の混在は否めない。これらの構成要素を有しない特許文献3では、処理効率や処理能力が劣る。また、特許文献4ではニ塔式圧力スイング吸着装置が開示されているが、車両に搭載する場合の具体的構成や制御については不明である。
そこで、本発明は上記課題を解決するものであって、キャニスタに吸着された蒸発燃料の脱離効率が高く、これを基本としてさらに効率良く蒸発燃料を処理できる蒸発燃料処理装置を提供することを目的とする。
本発明は、車両の燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタと、前記燃料タンク内から蒸発燃料を前記キャニスタへ導くベーパ通路と、前記キャニスタから脱離された蒸発燃料を前記燃料タンクへ回収する回収通路と、前記キャニスタと大気とを連通する大気通路と、前記回収通路上に設けられ、前記キャニスタ内に吸着された蒸発燃料を脱離させる吸引手段と、前記ベーパ通路を開閉するベーパ通路弁と、前記大気通路を開閉する大気通路弁とを備え、前記吸引手段によって蒸発燃料を脱離させる際は、前記ベーパ通路弁及び前記大気通路弁が閉弁されて、前記キャニスタ内を負圧状態に維持しながら蒸発燃料を脱離する蒸発燃料処理装置に関する。負圧状態とは、大気圧未満の圧力である。そのための吸引手段としては、代表的には真空ポンプ(減圧ポンプ)が挙げられる。そのうえで、前記大気通路の前記大気通路弁とキャニスタとの間には、大気側からキャニスタ側へ気体流入を許す圧力調整手段が連通されており、前記吸引手段によって蒸発燃料を脱離させる際に、前記キャニスタ内が負圧状態に維持されながらも、前記圧力調整手段を介して新気が導入されることを特徴とする。圧力調整手段としては、代表的には所定圧力以下となった場合に大気側からキャニスタ側への気体流入を許す圧力調整弁(一方弁)が挙げられるが、所定の負圧を維持できる限り、絞りでも可能である。
昼間や走行中は燃温が上昇し易いので、蒸発燃料の多量発生により燃料タンク内は大気圧以上(正圧)となっていることが多い。この場合、キャニスタを透過した空気は大気通路から排出される。一方、夜間の気温低下等によって燃料が冷まされたり燃料の多量消費などによって燃料タンク内が負圧となることがある。そこで、前記燃料タンクに、該燃料タンクの内圧を検知するタンク内圧検知手段を設けたうえで、前記タンク内圧検知手段によって前記燃料タンクの内圧が負圧となったことが検知されると、前記ベーパ通路弁及び大気通路弁が閉弁されると共に前記吸引手段を駆動させることが好ましい。すなわち、吸引手段を使用しながらバックパージを行うことになる。バックパージとは、夜間の燃料温度(蒸気圧)低下や燃料消費時に燃料タンクの内圧が負圧になる現象を利用して蒸発燃料を脱離することをいう。
前記回収通路における前記吸引手段の下流には、前記蒸発燃料を含むガスから燃料成分と空気とを分離して、蒸発燃料の含有量が高められた濃縮ガスと燃料成分の含有量が低減された希釈ガスとに分離可能な分離膜を設けることが好ましい。また、複数の吸着塔を備え、各吸着塔において交互に蒸発燃料の吸着・脱離する圧力スイング吸着装置を設けて、前記キャニスタ内から脱離させた蒸発燃料を、当該圧力スイング吸着装置に吸着させることも好ましい。
また、前記大気通路上にオゾン発生装置を設けて、前記キャニスタ内から蒸発燃料を脱離させる際、空気と共にオゾンを前記キャニスタ内に流入させることも好ましい。大気通路上にオゾン発生装置を設けるのは、蒸発燃料処理装置に分離膜が設けられていない場合に適している。一方、蒸発燃料処理装置に分離膜を設けた場合は、前記分離膜によって分離された希釈ガスを、返流通路を通して前記キャニスタに返流するとよい。そのうえで、前記返流通路上にオゾン発生装置を設けて、前記希釈ガスを前記オゾン発生装置を介して前記キャニスタへ返流することが好ましい。
さらには、前記キャニスタ内から脱離させた蒸発燃料を含むガスを、低温ガスと高温ガスとに分離可能なボルテックスチューブを設けることも好ましい。
蒸発燃料処理装置に分離膜を設けた場合、分離膜の上流側(ガス受入れ側)と下流側(透過側)との間の差圧が大きいほど分離効率が高くなる。そこで、分離膜を有する場合は、真空ポンプ等の吸引手段に加えて、積極的に差圧を生じさせる等のために加圧ポンプを設けることがある。これを前提として、前記分離膜によって分離された濃縮ガスの一部を、循環通路を通して再度前記吸引手段を介して前記分離膜へ供給する場合、前記循環通路上に加圧ポンプを設けたうえで、前記吸引手段として、前記加圧ポンプによって負圧を生じさせるエジェクターを使用することができる。
本発明によれば、吸引手段によって蒸発燃料を脱離させる際に、キャニスタ内を負圧(真空)状態に維持しながら圧力調整手段を介して新気が導入されるのでガスの流れが確保され、脱離効率を大幅に向上できる。したがって、蒸発燃料の回収量も向上すると共に、キャニスタ内の吸着材が良好に再生されるので、蒸発燃料の処理能力も向上する。また、分離膜を有する場合は、分離膜へ供給されるガス中の蒸発燃料濃度が高くなるため、分離効率も向上する。
また、圧力調整手段によって負圧が確保されるので、燃料タンクの内圧が負圧となったときのバックパージの際に、複雑な制御は不要である。しかも、負圧状態を安定して維持できる。また、バックパージの際に吸引手段も使用するので、キャニスタ内をより大幅に減圧することもでき、バックパージの開始タイミングは燃料タンクの最大許容負圧到達時に限られない。
蒸発燃料を含むガスを濃縮ガスと希釈ガスとに分離可能な分離膜や、圧力スイング吸着装置を設けておけば、蒸発燃料の処理効率を向上できる。例えば、ニ塔式圧力スイング吸着装置を設けておけば、当該ニ塔式圧力スイング吸着装置にも蒸発燃料を吸着できるので、蒸発燃料の回収効率を高めながら蒸発燃料の大気放出をより確実に抑制することができる。
キャニスタ内に充填されている吸着材は、温度が低いほど吸着容量が多く、温度が高いほど吸着容量が低くなる特性を有する。したがって、蒸発燃料を脱離する場合は、吸着材の温度が高い方が好ましい。しかし、吸着材に蒸発燃料が吸着される場合はその吸着熱(凝縮熱)によって吸着材が加熱され、脱離される場合はその脱離熱(気化熱)によって冷却されてしまう。そこで、キャニスタ内から蒸発燃料を脱離させる際に、新気と共にオゾンを流入させれば、オゾンによってキャニスタ内の吸着材が加熱されるので、脱離効率をより向上できる。詳しくは、キャニスタ内に導入されたオゾンは、吸着材によって分解が促進されるが、当該オゾンが分解されるとき、熱を発生する。この分解熱を有効利用して吸着材を加熱できる。したがって、ピエゾ素子等の加熱手段のように通電は必要ないので、消費電力や送電ロスの低減にも有利である。また、吸着材の温度変化を抑制する蓄熱剤を混合する必要もないため、吸着材をフルに充填できる。
また、分離膜によって分離された希釈ガスがキャニスタに返流される場合に、希釈ガスをオゾン発生装置に通せば、希釈ガス中に僅かに含まれている燃料成分がオゾンによって分解される。これにより、希釈ガス中の蒸発燃料濃度がより低減されるので、キャニスタ内に充填されている吸着材をより的確に再生できる。また、大気通路に近い領域に吸着される蒸発燃料量も低減されるので、蒸発燃料の大気放出をより確実に抑制できる。また、燃料成分の分解後の残留オゾンがキャニスタに導入されれば、燃料成分の分解と吸着材の加熱とを同時に行うことができ、より処理効率が向上する。
また、蒸発燃料を含むガスを低温ガスと高温ガスとに分離可能なボルテックスチューブを設けることでも処理効率等を向上できる。まず、ボルテックスチューブによって分離された低温ガスを燃料タンクへ回収するようにすれば、蒸発燃料の液化が促進され、回収効率が向上する。このとき、ボルテックスチューブにはペルチェ素子を使用した冷却手段のように通電する必要が無いので、通電対象を増やすことなく蒸発燃料を冷却できる。通電対象が少ない利点は、上述の通りである。また、冷却された液化燃料として燃料タンクに回収されれば燃料タンク内の燃温が下がり、蒸発燃料の再発生量の抑制にも寄与する。一方、分離された高温ガスをキャニスタ側に返流する構成とすれば、当該高温ガスによってキャニスタが加熱されることで、蒸発燃料の脱離効率を向上できる。また、分離膜は温度が低いほど分離効率が高い特性を有する。そこで、低温ガスを分離膜へ供給する構成としていれば、分離膜による分離効率、延いては蒸発燃料の処理効率が向上する。なお、本発明において、ボルテックスチューブによって分離されるガスが高温・低温とは、相対的な温度である。
循環通路上に加圧ポンプを設けた上で、吸引手段としてエジェクターを使用していれば、真空ポンプを使用せずにキャニスタ内を減圧できる。また、吸引手段へ通電する必要はないので、通電ケーブル等の部品点数削減や送電ロス等の低減が可能である。また、真空ポンプを使用する場合よりも装置のコンパクト化が可能である。また、エジェクターによる負圧の程度は加圧ポンプの能力に依存するため、加圧ポンプと真空ポンプとの間に発生する圧力の調製を行う必要もない。
実施例1に係る蒸発燃料処理装置の構成図である。 実施例2に係る蒸発燃料処理装置の構成図である。 実施例2におけるバックパージ時の第1の制御フローである。 図3の制御フローによる各要素の作動タイミングの相関図である。 実施例2におけるバックパージ時の第2の制御フローである。 図5の制御フローによる各要素の作動タイミングの相関図である。 実施例3に係る蒸発燃料処理装置の構成図である。 実施例4に係る蒸発燃料処理装置の構成図である。 実施例5に係る蒸発燃料処理装置の構成図である。 実施例6に係る蒸発燃料処理装置の構成図である。 図10とは逆のモードにおけるガスの流れを示す模式図である。 実施例7に係る蒸発燃料処理装置の構成図である。 実施例8に係る蒸発燃料処理装置の構成図である。 圧力スイング吸着装置の変形例1を示す構成図である。 圧力スイング吸着装置の変形例2を示す構成図である。 圧力スイング吸着装置の変形例3を示す構成図である。 圧力スイング吸着装置の変形例4を示す構成図である。 実施例9に係る蒸発燃料処理装置の構成図である。 実施例10に係る蒸発燃料処理装置の構成図である。 実施例11に係る蒸発燃料処理装置の構成図である。 ボルテックスチューブの分離機構を示す概略断面図である。 実施例12に係る蒸発燃料処理装置の構成図である。 実施例13に係る蒸発燃料処理装置の構成図である。 実施例14に係る蒸発燃料処理装置の構成図である。 実施例15に係る蒸発燃料処理装置の構成図である。 実施例16に係る蒸発燃料処理装置の構成図である。 エジェクターの概略断面図である。 バブラーの変形例1を示す斜視図である。 バブラーの変形例2を示す斜視図である。 バブラーの変形例3を示す斜視図である。
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明するが、これに限られず本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本発明における必須の構成要素である、キャニスタ、ベーパ通路、回収通路、大気通路、吸引手段、ベーパ通路弁、大気通路弁、及び圧力調整手段を備え、キャニスタ内を負圧状態に維持しながら新気を導入できる基本的な構成を備える限り、より処理効率等を向上させるためその他種々の構成要素をさらに設けることができ、これらの付加要素の組み合わせも多数ある。後述の実施例1は本発明の最も基本的な構成例であり、実施例2〜16は実施例1の構成を基本として種々の付加要素を加えた変形例に相当する。本発明の蒸発燃料処理装置は、基本的にはキャニスタに吸着された蒸発燃料(ベーパ)を、エンジン駆動時の吸気管負圧ではなく吸引手段によって脱離し、燃料タンクへ回収するパージレスエバポシステムであり、アイドリング停止システム、ハイブリッドシステム、又は直噴式エンジンなどを採用した車両に好適に搭載される。もちろん、これらのシステムを採用していない車両に搭載することもできる。
(実施例1)
図1に示すように、蒸発燃料処理装置は、燃料タンク1内で発生した蒸発燃料(HC)を吸着するキャニスタ2と、キャニスタ2内に吸着された蒸発燃料を脱離させる真空ポンプ3とを備える。燃料タンク1とキャニスタ2とはベーパ通路4によって連通されており、当該ベーパ通路4を通して燃料タンク1内で発生した蒸発燃料がキャニスタ2内へ導かれる。また、キャニスタ2には、最終的に燃料タンク1内へ至る回収通路5も連接されており、当該回収通路5を通してキャニスタ2内から脱離された蒸発燃料が燃料タンク1内へ回収される。また、キャニスタ2には、当該キャニスタ2と大気と連通させる大気通路6も連接されている。
燃料タンク1内にはガソリン燃料Fが貯蔵されており、当該燃料Fは、燃料タンク1内に配設された燃料ポンプ7によって燃料供給通路8を通して図外のエンジンへ供給される。真空ポンプ3は回収通路5上に設けられており、キャニスタ2内のガスを回収通路5を通して吸引する。真空ポンプ3は電動ポンプであり、その駆動・停止タイミングが電子制御装置(ECU)15によって制御される。真空ポンプ3の内部には、燃料タンク1側からキャニスタ2側へのガスの流動を堰き止める逆止弁(図示せず)を有する。当該真空ポンプ3が、本発明の吸引手段に相当する。キャニスタ2の内部には、蒸発燃料を選択的に吸着し空気は透過させる活性炭等の吸着材Cが充填されている。
ベーパ通路4上には、当該ベーパ通路4の連通・非連通状態を切り替えるように開閉されるベーパ通路弁10が設けられている。大気通路6上には、当該大気通路6の連通・非連通状態を切り替えるように開閉される大気通路弁11が設けられている。ベーパ通路弁10及び大気通路弁11は電磁弁であり、ECU15によってその開閉タイミングが制御される。ECU15は、中央処理装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、バックアップRAM、外部入力回路及び外部出力回路などを備える。ROMは、ベーパ回収制御等に関する所定の制御プログラムを予め記憶する。RAMは、CPUの演算結果を一時記憶する。CPUが、入力回路を介して入力される信号に基づき、真空ポンプ3等を制御する。
さらに、大気通路6には、キャニスタ2内の圧力を一定の圧力に維持する圧力調整弁12が連通されている。圧力調整弁12は、キャニスタ2内が所定圧力以下(例えば−70kPa以下)となった場合に大気側からキャニスタ2側への気体流入のみを許すチェック弁であり、大気通路弁11とキャニスタ2との間において大気通路6と連通されている。圧力調整弁12の設定圧力を適宜調整することで、蒸発燃料を脱離するときのキャニスタ2内の負圧の程度を調整できる。当該圧力調整弁12が、本発明の圧力調整手段に相当する。
車両停止時(イグニッションスイッチやスタータのOFF時)は、ベーパ通路弁10及び大気通路弁11は開弁されている。これにより、車両停止時に燃料タンク1内で発生した蒸発燃料は、ベーパ通路4を通してキャニスタ2内へ導入され、吸着材Cに吸着捕集される。空気はそのままキャニスタ2を透過し、大気通路弁11を介して大気通路6から大気中へ放出される。したがって、燃料タンク1の内圧が大きく上昇することは避けられる。
車両を運転するためにイグニッションスイッチやスタータがONにされると、ECU15によってベーパ通路弁10及び大気通路弁11が閉弁されると共に、真空ポンプ3が駆動される。すると、キャニスタ2内のガスが真空ポンプ3によって吸引されることで、キャニスタ2内に吸着されていた蒸発燃料が脱離され、回収通路5を通して燃料タンク1内へ回収される。このとき、ベーパ通路弁10及び大気通路弁11が閉弁されているので、キャニスタ2内の圧力は徐々に低下(減圧)していく。そして、キャニスタ2内がある程度負圧となったところで、圧力調整弁12を介して新気(大気)が導入される。このように、真空ポンプ3によって蒸発燃料をキャニスタ2内から脱離させる際に、キャニスタ2内が負圧状態に維持されながら、圧力調整弁12を介して新気が導入されることで、蒸発燃料の脱離効率を大幅に向上させることができる。
真空ポンプ3は所定時間経過後に停止され、これと同時にベーパ通路弁10及び大気通路弁11も開弁される。車両運転中は、真空ポンプ3の駆動・停止、及びこれに伴うベーパ通路弁10及び大気通路弁11の開閉が繰り返されるよう制御することもできる。エンジンが停止されると、真空ポンプ3が停止されると共にベーパ通路弁10及び大気通路弁11が開弁される。
(実施例2)
本発明の蒸発燃料処理装置は、基本的にはキャニスタ2内から脱離させた蒸発燃料を燃料タンク1へ回収するパージレスエバポシステムであるが、吸気管へパージさせるパージシステムと組み合わせることもできる。実施例2は、実施例1の構成をパージシステムと組み合わせた構成である。したがって、以下には実施例1との相違点を中心に説明する。
図2に示すように、本実施例2では、キャニスタ2と真空ポンプ3との間において、回収通路5と吸気管17とがパージ通路18を介して連通されている。パージ通路18上には、当該パージ通路18を開閉するパージ通路弁19が設けられている。パージ通路弁19は電磁弁であり、ECU15によって開閉タイミングが制御される。符号20は吸気量を調整するスロットルバルブであり、符号21はエアクリーナである。また、大気通路6の大気通路弁11とキャニスタ2との間には、キャニスタ2側から大気側への気体流出のみを許す一方弁22が連通されている。また、燃料タンク1には、当該燃料タンク1の内圧を検知する圧力センサ23が設けられている。当該圧力センサ23が、本発明の内圧検知手段に相当する。圧力センサ23からの検知信号は、ECU15に入力される。
イグニッションスイッチ等のOFF時には、ベーパ通路弁10は開弁されているが、大気通路弁11及びパージ通路弁19は閉弁されている。この状態において燃料タンク1内で蒸発燃料が発生すると、蒸発燃料がベーパ通路弁10を介してキャニスタ2内に吸着捕集される点は実施例1と同じであるが、キャニスタ2を透過した空気は一方弁22を介して大気中へ放出される。イグニッションスイッチ等をONにすると、大気通路弁11及びパージ通路弁19が開弁される。また、図外のエンジンが駆動されると、スロットルバルブ20によって吸気管17内の空気流動量が調整されながら、エアクリーナ21からエンジンへ吸気される。すると、パージ通路18には吸気管負圧が作用し、当該吸気管負圧によって蒸発燃料がキャニスタ2内から脱離され、パージ通路18を通して吸気管17延いてはエンジンへパージされる。このとき、大気通路弁11も開弁されていることから、大気通路6を通して新気が導入される。なお、吸気管負圧によって蒸発燃料をパージしている最中は、真空ポンプ3は停止している。エンジンが停止されると、再度大気通路弁11及びパージ通路弁19は閉弁される。
さらに、昼間温められた燃料が夜間に冷却されることで燃料タンク1内の蒸気圧が下がったり燃料の多量消費などによって、燃料タンク1の内圧が負圧となることがある。例えば、昼間は燃温が40℃を超えることがあるが、夜間には20℃未満にまで降温することで燃料タンク1内が負圧となることがある。この場合、当該燃料タンク1内の負圧によって、キャニスタ2内に吸着されていた蒸発燃料が、燃料タンク1内へ吸引されるバックパージが生じ得る。そこで本実施例2では、エンジン停止時において圧力センサ23によって燃料タンク1の内圧が所定値以下となったことが検知されると、真空ポンプ3が駆動されると共にベーパ通路弁10や大気通路弁11が開閉制御されて、キャニスタ2内に吸着されていた蒸発燃料が回収通路5を通して燃料タンク1へ回収されるよう設計制御されている。なお、このとき一定圧力以下では圧力調整弁12から新気が流入することで、負圧状態が維持されながら新気が導入される点は、実施例1と同様である。バックパージ時の制御機構としては2つのパターンが挙げられる。具体的には、燃料タンク1の内圧低下にキャニスタ2の内圧も同期する第1の制御機構と、燃料タンク1の内圧にキャニスタ2の内圧が同期しない第2の制御機構が挙げられる。
まず、図3に示す制御フローと図4に示す作動タイミングの相関図とを参照しながら、燃料タンク1の内圧とキャニスタ2の内圧とが同期する第1の制御機構について説明する。エンジン駆動中は吸気間負圧によってパージされるので、バックパージ制御は行われない。また、エンジン停止中に燃料タンク1の内圧が負圧となっても、所定値(判定値A)より高ければバックパージ制御は行われない。但し、ベーパ通路弁10が開弁状態にあるので、燃料タンク1内が負圧となれば(図4のタイミングt)キャニスタ2内も同期して負圧となり、僅かながら蒸発燃料が脱離される。さらに、エンジン停止中において燃料タンク1の内圧が判定値A以下となったことが圧力センサ23によって検知されると、ベーパ通路弁10が閉弁されると共に、真空ポンプ3が駆動される(図4のタイミングT)。判定値Aとしては特に限定されないが、真空ポンプ3の使用を前提としているので、燃料タンク1が耐え得る最大許容負圧程度まで大幅に下げる必要はない。また、真空ポンプ3によってキャニスタ2内が積極的に負圧とされるので、圧力調整弁12の設定圧力より高くてよい。判定値Aは、例えば−60〜−20kPa程度の範囲で設定すればよい。
真空ポンプ3が駆動されると、キャニスタ2内が積極的に負圧とされながら、蒸発燃料の回収により燃料タンク1の内圧は徐々に上昇していく。そして、キャニスタ2内が圧力調整弁12の設定圧力以下となると(図4のタイミングt)、当該圧力調整弁12を介して新気が流入し、燃料タンク1内が一定の負圧で維持されながら、蒸発燃料の脱離量も大幅に増大する。そして、燃料タンク1の内圧が判定値Aより高い判定値Bまで回復(上昇)したことが圧力センサ23で検知されると(図4のタイミングt)、真空ポンプ3が停止されることで、燃料タンク1の内圧は安定する。判定値Bは、判定値Aより高く大気圧以下であれば特に限定されないが、脱離効率の点から大気圧に近い値(僅かに低い値)とすることが好ましい。同時に、大気通路弁11が開弁されることで、当該大気通路弁11を介してキャニスタ2内に大気が導入され、キャニスタ2内の圧力が急激に回復(上昇)する。なお、キャニスタ2内の圧力上昇に伴い圧力調整弁12は閉弁される。大気通路弁11の開弁時間は短く、キャニスタ2の内圧がある程度回復し得る時間だけ開弁される。キャニスタ2の内圧が大気圧まで回復させる程度に大気通路弁11を開弁させておいてもよいが、大気圧近くまで回復する程度の開弁時間とすればよい。そして、大気通路弁11が開弁されてから所定時間経過後に(図4のタイミングt)、大気通路弁11が再度閉弁されると同時にベーパ通路弁10が開弁され、バックパージ制御が終了する。
次に、図5に示す制御フローと図6に示す作動タイミングの相関図とを参照しながら、燃料タンク1の内圧とキャニスタ2の内圧とが同期しない第2の制御機構について説明する。第2の制御機構でも、エンジン駆動中は吸気間負圧によってパージされるので、バックパージ制御は行われない。しかし、エンジンが停止されると、ベーパ通路弁10が閉弁される点が第1の制御機構と異なる。これにより、燃料タンク1の内圧が低下しても、キャニスタ2の内圧が同期して低下することはない(図6のタイミングt〜t参照)。エンジン停止中において燃料タンク1の内圧が判定値A以下となったことが圧力センサ23によって検知された(図6のタイミングt)後の制御は、ベーパ通路弁10が開閉制御されない以外は、第1の制御機構と同じである。このように、第2の制御機構によれば、エンジン停止中では燃料タンク1の内圧が判定値A以下とならない限りベーパ通路弁10が開弁されないので、蒸発燃料が逐次キャニスタ2に吸着捕集されることはない。これにより、エンジン駆動による蒸発燃料の処理負荷を低減させることができる。なお、第2の制御機構において、燃料タンク1の内圧が低下し始めたことが圧力センサ23によって検知されたとき(図6のタイミングt)に、ベーパ通路弁10が閉弁されるように制御してもよい。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。
なお、第1及び第2の制御機構において、大気通路弁11を再閉弁するタイミングtは、所定時間経過後とするほか、キャニスタ2内にも圧力センサを設けて、当該圧力センサによりキャニスタ2の内圧が所定の判定値以下となったことが検知されたときとすることもできる。キャニスタ2の内圧は、大気通路弁11を介して新気が導入されることで回復するので、キャニスタ2内に余計な蒸発燃料が導入されることはない。すなわち、燃料タンク1内のガスが入流することでキャニスタ2の内圧が回復するのではないので、キャニスタ2内に余計な蒸発燃料が導入されることはない。
(実施例3)
図7に示す本実施例3は、実施例1の基本構成に、蒸発燃料を含むガスから燃料成分と空気とを分離して、蒸発燃料の含有量が高められた濃縮ガスと燃料成分の含有量が低減された希釈ガスとに分離可能な分離膜を設けた構成である。本実施例3では、第1分離膜25と第2分離膜29の2つの分離膜を有する二段分離機構となっている。第1分離膜25と第2分離膜29はモジュール化されている。第1分離膜25は、真空ポンプ3より下流の回収通路5上に設けられ、密閉容器26内において受入室27と透過室28とに区画する。第2分離膜29も、密閉容器30内を受入室31と透過室32とに区画しており、第1分離膜25の受入室27と第2分離膜29の受入室31とが連通されている。分離膜25・29は、燃料成分(HC)に対する溶解・拡散速度が空気等の他の気体より高く、蒸発燃料を含むガス中から燃料成分を優先して透過させることで、濃縮ガスと希釈ガスとに分離できる。分離膜25・29には、代表的にはシリコーンゴムが使用される。その構造としては、平板状、中空糸状、渦巻形状、或いはハニカム状とすることができる。本実施例3では、セラミック製のハニカム多孔質体にシリコーンゴムをコートしたものが使用されている。この構造によれば、相対的に耐圧性の低いシリコーンゴムが支持体となるセラミックスにより補強され、構造的に強固なものとなる。また、ハニカム構造であれば膜の表面積が拡大され、燃料成分の分離速度を高めることができる。支持体としては、セラミック製のハニカム多孔質体の他に、基布や樹脂発泡体、金属網等を使用することもできる。
また、真空ポンプ3と分離膜25と間の回収通路5上には、分離膜25・29の上流側(受入室27・31)と透過側(透過室28・32)との間で積極的に差圧を生じさせる加圧ポンプ34が設けられている。また、第2分離膜29の受入室31には、当該第2分離膜29によって希釈された第2希釈ガスを大気通路6へ返流する返流通路35が連接されている。一方、第2分離膜29の透過室32には、当該第2分離膜29によって濃縮された第2濃縮ガスを真空ポンプ3と加圧ポンプ34の間の回収通路5へ循環させる循環通路36が連接されている。さらに、真空ポンプ3と加圧ポンプ34との間の回収通路5からは、燃料タンク1へ至る第2ベーパ通路37が連接されている。
なお、第1分離膜25から燃料タンク1へ至る回収通路5上には、燃料タンク1内の燃料Fの逆流を防ぐ逆止弁38が設けられており、循環通路36上にも、回収通路5から第2分離膜29へのガス流動を防ぐ逆止弁39が設けられている。また、返流通路35上には、所定圧力以上となったときに開弁されてガス流動を許す第2圧力調整弁40が設けられている。第2圧力調整弁40は、加圧ポンプ34から圧力調整弁40までの間の圧力を一定の圧力で保ち、第1及び第2の分離膜25・29へ加圧力を作用させるために設けられており、例えば150kPa程度に設定すればよい。また、回収通路5の先端には、バブラー41が設けられている。当該バブラー41は、回収された蒸発燃料を小泡化しながら燃料F中に放出するものであり、燃料タンク1の底部全体に亘って配されたパイプ部材に多数の小孔42が穿設されている。
本実施例3でも、イグニッションスイッチ等がOFF時の気体(蒸発燃料や空気)の流れは実施例1と同じである。イグニッションスイッチ等がONにされると、ベーパ通路弁10及び大気通路弁11が閉弁されると共に、真空ポンプ3及び加圧ポンプ34が駆動される。すると、キャニスタ2内から脱離された蒸発燃料を含むガス(以下、脱離ガスと称す)が第1分離膜25へ圧送される。すると、脱離ガスは、第1分離膜25を透過した第1濃縮ガスと受入室27に残留する第1希釈ガスとに分離される。第1分離膜25によって分離された第1濃縮ガスは、透過室28から回収通路5を通してバブラー41に送られ、小泡化された状態で燃料F中に放出される。このように、第1分離膜25によって蒸発燃料の回収効率を高めながら、バブラー41によって溶解性も高められている。なお、ポンプ3・34の駆動中はベーパ通路弁10が閉弁されているが、この間に燃料タンク1内で発生した蒸発燃料は、第2ベーパ通路37から回収通路5へ至り、加圧ポンプ34を介して第1分離膜25へ供給され、濃縮回収される。
第1分離膜25によって分離された第1希釈ガスは、さらに第2分離膜29へ圧送される。すると、第1希釈ガスは、第2分離膜29を透過した第2濃縮ガスと受入室31に残留する第2希釈ガスとに分離される。第2濃縮ガスは、透過室32から循環通路36を通して回収通路5へ循環し、再度加圧ポンプ34によって第1分離膜25へ圧送される。一方、第2希釈ガスは、二段階で分離され蒸発燃料濃度が充分に低減されており、返流通路35を通して大気通路6へ送られ、キャニスタ2内の吸着材C再生用の新気として使用される。
なお、分離膜による分離効率は、供給されるガス中の燃料濃度が高いほど効率が良い特性を有する。したがって、第1分離膜25によって脱離ガス中の大半の燃料成分を分離することができる。第2分離膜29は、返流ガス(第2希釈ガス)中の燃料濃度を的確に低減させる意義が大きい。また、分離膜による分離効率は、受入側と透過側との差圧が大きいほど効率が良い特性も有する。そこで、本実施例3では、加圧ポンプ34と第2圧力調整弁40を設けている。これにより、加圧ポンプ34から第1分離膜25の受入室27及び第2分離膜29の受入室31を介して第2圧力調整弁40に至るまでの領域の圧力が確実に高められ、第1分離膜25の透過室28や第2分離膜29の透過室32との差圧が大きくなっているので、分離膜25・29による分離効率が高められている。このように、加圧ポンプ34は積極的に差圧を生じさせるためのポンプなので、差圧用ポンプということもできる。その他の基本構成は実施例1と同様であり、バックパージについては実施例2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。
(実施例4)
実施例3では分離膜を2段階に設け、差圧用ポンプとして加圧ポンプを使用したが、分離膜は1つでもよく、また差圧用ポンプとして分離膜へ積極的に負圧を作用させる減圧ポンプを使用することもできる。図8に示す実施例4は、回収通路5上に設けられた1つの分離膜25のみを有する一段階分離構成となっている。ここでの分離膜25を含む分離膜モジュールは、実施例3の第1分離膜25を含む分離膜モジュールと同じである。さらに、回収通路5上の分離膜25と燃料タンク1との間には、差圧用ポンプとして減圧ポンプ45が設けられている。当該減圧ポンプ45は、分離膜25から燃料タンク1側へ向けてガスを圧送するポンプであり、ECU15によって制御される。なお、減圧ポンプ45内には、燃料タンク1内の燃料Fが回収通路5内の逆流を防止する逆止弁(図示せず)を有する。また、燃料タンク1内で再発生した蒸発燃料を導く第2ベーパ通路37は、循環通路36に連接されている。当該第2ベーパ通路37上には、分離膜25から燃料タンク1へのガス流動を防止する逆止弁46が設けられている。さらに、第2圧力調整弁40が、循環通路36上に設けられている。
イグニッションスイッチ等のOFF時は、ベーパ通路弁10及び大気通路弁11は開弁されており、その際のガスの流れは実施例1と同様である。イグニッションスイッチ等がONにされると、ベーパ通路弁10及び大気通路弁11が閉弁されると共に、真空ポンプ3及び減圧ポンプ45が駆動される。すると、真空ポンプ3によってキャニスタ2内が負圧に維持され且つ圧力調整弁12を介して新気が流入しながら蒸発燃料が脱離され、回収通路5を通して分離膜25の受入室27へ供給される。このとき、分離膜25の下流にある透過室28は、減圧ポンプ45によって積極的に減圧されていることで、受入室27との間で積極的に差圧が生じている。これにより分離膜25における分離効率が向上し、分離膜25によって分離濃縮された濃縮ガスが回収通路5を通して燃料タンク1内へ回収される。分離膜25によって分離しきれなかった残留蒸発燃料を含む受入室27内の希釈ガスは、循環通路36を通して、再度真空ポンプ3より上流の回収通路5へ循環する。このとき、燃料タンク1内において再発生した蒸発燃料は、第2ベーパ通路37から循環通路36を通して回収通路5へ導入される。その他の基本構成は実施例1と同様であり、バックパージについては実施例2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。
(実施例5)
さらに、分離膜を3つ設けて、三段階分離機構とすることもできる。図9に示す実施例5は、二段分離機構である実施例3にさらにもう1つの分離膜を設けた機構である。具体的には、第2分離膜29に、連通路47を介して第3分離膜48を連通させている。第3分離膜48もモジュール化されており、密閉容器49が第3分離膜48によって受入室50と透過室51とに区画されている。そのうえで、第2分離膜29の受入室31と第3分離膜48の受入室50とが、連通路47によって連通されている。なお、連通路47上に、第2圧力調整弁40が設けられている。また、第3分離膜48の受入室50には、第2循環通路52が連接されている。返流通路35は、第3分離膜48の透過室51に連接されている。
第1・第2の分離膜25・29は、燃料成分が他の成分より優先して透過し蒸発燃料濃度が濃縮される濃縮膜として機能することに対し、第3分離膜48は、空気が燃料成分よりも優先して透過し蒸発燃料濃度が希釈される希釈膜として機能する。このような希釈膜としての第3分離膜48には、当該第3分離膜48に対する空気の溶解度や拡散係数が、燃料成分の溶解度や拡散係数より高い素材を使用する。例えば酸素と窒素の溶解度が共に高いポリジメチルシロキサシン等のフッ素系樹脂を好適に使用できる。分離膜としての基本構成は、第1・第2分離膜25・29と同様である。
イグニッションスイッチ等のOFF時は、ベーパ通路弁10及び大気通路弁11は開弁されている。イグニッションスイッチ等がONにされると、ベーパ通路弁10及び大気通路弁11が閉弁されると共に、真空ポンプ3及び加圧ポンプ34が駆動される。すると、真空ポンプ3によってキャニスタ2内が負圧に維持され且つ圧力調整弁12を介して新気が流入しながら蒸発燃料が脱離される。このとき、真空ポンプ3による負圧は、第3分離膜48の透過室51にも作用している。これにより、第3分離膜48による分離効率が高められている。第1分離膜25と第2分離膜29による機構は、実施例3と同じである。そのうえで、第2分離膜29によって分離された第2希釈ガスは、連通路47を通して第3分離膜48の受入室50へ供給される。すると、第2希釈ガス中の空気成分が優先的に第3分離膜48を透過する。これにより、透過室51にはさらに蒸発燃料成分が低減された第3希釈ガスが生成され、当該第3希釈ガスが返流通路35を通してキャニスタ2へ返流される。一方、受入室50に残留する第3濃縮ガスは、第2循環通路52を通して、回収通路5へと循環していく。その他の基本構成は実施例1や実施例3と同様であり、バックパージについては実施例2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。
なお、実施例5において、第2圧力調整弁40は、第2循環通路52上に設けることもできる。この場合、第1分離膜25の受入室27、第2分離膜29の受入室31に加えて、第3分離膜48の受入室50にも加圧ポンプ34からの加圧力が作用するので、第3分離膜48における分離効率がより向上する。
(実施例6)
実施例6は、実施例1の基本構成に、圧力スイング吸着装置を設けた構成である。具体的には、図10に示すように、回収通路5上に四方弁55が設けられ、当該四方弁55を介して圧力スイング吸着装置(PSA)56の一端側が連通されている。ここでのPSA56は、第1・第2の吸着塔56a・56bが並列配置されたニ塔式PSAであり、一方の吸着塔で蒸発燃料を吸着しながら、他方の吸着塔で吸着した蒸発燃料を脱離するように構成されており、交互に吸着・脱離が行われる。当該第1・第2の吸着塔56a・56b内には、蒸発燃料は吸着されるが空気は透過する活性炭等の吸着材Cがそれぞれ充填されている。第1・第2の吸着塔56a・56b同士は、これらの一端側に連接される第1・第2の通路57a・57bと、これらの他端側に連接される第3・第4の通路57c・57dとによって並列状態になっている。
四方弁55には、4つの弁55a・55b・55c・55dを有し、弁55aに第1通路57aが、弁55bに第2通路57bが、弁55cに回収通路5の上流側が、弁55dに回収通路5の下流側が、それぞれ連結されている。また、PSA56の他端側にも4つの弁58a・58b・58c・58dを有する四方弁58が設けられている。弁58cに第3通路57cが、弁58dに第4通路57dがそれぞれ連結されている。また、弁58aにはPSA56に新気を導入する吸気通路59が連結され、弁58cにはPSA56を透過した空気を大気中へ排出する排気通路60が連結されている。四方弁55・58は、ECU15によって開閉制御される電磁弁である。吸気通路59上には、ECU15によって開閉制御される電磁弁で構成された吸気通路弁61が設けられている。また、排気通路60上には、所定圧力(例えば150kPa)以上の圧力が作用したときに、PSA56側から大気側へのガス流出のみを許す第2圧力調整弁40が設けられている。また、四方弁55と燃料タンク1との間の回収通路5上には、減圧ポンプ45が設けられている。さらに、バックパージも可能とするため、燃料タンク1には圧力センサ23が設けられている。
イグニッションスイッチ等のOFF時は、ベーパ通路弁10及び大気通路弁11が開弁されており、このときのガスの流れは実施例1と同じである。なお、このとき、吸気通路弁61は閉弁されている。イグニッションスイッチ等がONにされると、ベーパ通路弁10及び大気通路弁11が閉弁され、吸気通路弁61が開弁される。同時に、真空ポンプ3及び減圧ポンプ45も駆動される。さらに、弁55aと弁55c、弁55bと弁55d、弁58aと弁58d、及び弁58bと弁58cが、それぞれ連通状態となり、第1吸着塔56aで吸着モード、第2吸着塔56bで脱離モードとなる。具体的には、回収通路5内を流動してきた脱離ガスが、図10の矢印で示すように、弁55c・弁55aをこれの順で介して第1通路57aに至り、第1吸着塔56a内に導入される。すると、脱離ガス中の蒸発燃料は第1吸着塔56a内に吸着される。一方、脱離ガス中の空気は第1吸着塔56aを透過して第3通路57cへ至り、弁58c・弁58bをこれの順で介して排気通路60から大気中へ排出される。なお、このとき、排気通路60上の第2圧力調整弁40によって第1吸着塔56a内が一定の加圧状態で維持されていることで、蒸発燃料の吸着特性が高められ、PSA56内に蒸発燃料が高濃度で吸着される。
一方、減圧ポンプ45によって吸気通路59から吸気された新気が、第2吸着塔56bへ供給される。具体的には、吸気通路59から、弁58a、弁58d、第4通路57d、第2吸着塔56b、第2通路57b、弁55b、弁55dまでが連通状態となっていることで、これらの部材を上記記載順で介して減圧ポンプ45によって新気が吸入される。これにより、第2吸着塔56bに蒸発燃料が吸着されている場合は、当該蒸発燃料が脱離されて燃料タンク1へ回収される。所定時間経過後は真空ポンプ3等が停止され、再度イグニッションスイッチOFF時と同じ状態へ戻る。
続いて、再度イグニッションスイッチ等をONとして真空ポンプ3等が駆動されると、今度は図11の矢印で示すように、第1吸着塔56aが脱離モードとなり、第2吸着塔56bが吸着モードとなるように弁55・58が開閉制御される。具体的には、弁55aと弁55d、弁55bと弁55c、弁58aと弁58c、及び弁58bと弁58dとが、それぞれ連通状態となる。そして、回収通路5内を流動してきた脱離ガスは、弁55c・弁55b、第2通路57bをこれの順で介して第2吸着塔56b内に導入され、脱離ガス中の蒸発燃料が第2吸着塔56b内に吸着される。一方、脱離ガス中の空気は第2吸着塔56bを透過して第4通路57dへ至り、弁58d・弁58bをこれの順で介して排気通路60から大気中へ排出される。
一方、吸気通路59から、弁58a、弁58c、第3通路57c、第1吸着塔56a、第1通路57a、弁55a、弁55dまでが連通状態となっており、減圧ポンプ45によって吸気通路59から吸気された新気が、第1吸着塔56aへ供給される。これにより、前回第1吸着塔56aに高濃度で吸着された蒸発燃料が脱離され、燃料タンク1へ回収される。所定時間経過後は真空ポンプ3等が停止される点は前回と同様である。本実施例6によれば、PSA56によって一旦蒸発燃料を高濃度で吸着してから回収するので、蒸発燃料の液化が促進され回収効率を向上させることができる。その他の基本構成は実施例1と同様であり、バックパージについては実施例2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。
(実施例7)
実施例7は、圧力スイング吸着装置56と分離膜とを組み合わせた構成である。具体的には、図12に示すように、分離膜25の受入室27と弁55dとを連通させ、弁55cに循環通路36を連結している。分離膜25による分離機構は実施例4と同じであり、PSA56による吸着・脱離機構は実施例6と同じである。なお、分離膜による分離効率は、供給ガス(本発明では脱離ガス)中の蒸発燃料濃度が高いほど、分離効率も高くなる傾向を有する。そのうえで、本実施例7では、PSA56から高濃度で蒸発燃料を含有する脱離ガスが供給されてくるので、分離膜25による分離効率が高く、そのために蒸発燃料の処理効率も高められる。その他の基本構成は実施例1や実施例4と同様であり、バックパージについては実施例2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。
(実施例8)
また、圧力スイング吸着装置56を二段階分離機構へ適用することもできる。図13に示す実施例8は、実施例3にPSA56を組み合わせた構成である。ここでは、第2分離膜29の受入室31と弁55dとを連通させ、弁55cに第2循環通路52を連結している。その他は実施例3や実施例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。
なお、圧力スイング吸着装置56は、図10〜図13に示す構成以外にも、種々の変形が可能である。例えば、実施例6〜8ではニ塔式のPSA56を使用したが、吸着塔を3つ以上並列させることもできる。この場合、複数の吸着塔によって蒸発燃料の吸着・脱離が交互に行われるので、蒸発燃料の処理効率がより向上する。また、上述のように、PSA56内にもキャニスタ2と同様の吸着材Cが充填される。当該吸着材Cは、温度が低いほど吸着容量が多く、温度が高いほど吸着容量が低くなる特性を有するが、蒸発燃料が吸着される場合はその吸着熱(凝縮熱)によって吸着材が加熱され、蒸発燃料が脱離される場合はその脱離熱(気化熱)によって冷却されてしまう。そこで、PSA56における各吸着塔の内部に、吸着材Cの温度変化を抑制する蓄熱剤を混合することも好ましい。
または、図14に示すように、各吸着塔同士を接触させておくことも好ましい。これによれば、蒸発燃料の吸着・脱離が交互に繰り返される各吸着塔の熱を互いに有効利用して、吸着材Cの温度変化を抑制することができる。例えば、一方の吸着塔で蒸発燃料を吸着する際に生じる熱が脱離モードにある他方の吸着塔に伝達され、他方の吸着塔における吸着材Cの温度低下を防ぐことができる。逆に、他方の吸着塔で蒸発燃料を脱離する際の温度低下が吸着モードにある一方の吸着塔に伝達され、一方の吸着塔における吸着材Cの温度上昇を防ぐことができる。
また、車両走行中のシステム起動時には、蒸発燃料は吸着塔の入口側から順次吸着されていくので、吸着塔の入口から出口へ向けて蒸発燃料濃度が低くなっている。しかし、車両停止時(システム停止時)には、入口側に吸着されていた蒸発燃料が経時的に吸着塔の出口側へ拡散していく傾向がある。そして、長期間車両を停止している場合等では、蒸発燃料が吸着塔の出口にまで達し、最悪の場合車両停止中に蒸発燃料が吸着塔から漏れ出てしまうおそれがある。そこで、PSA56の各吸着塔に、蒸発燃料の拡散防止手段を設けることが好ましい。例えば図15に示すように、各吸着塔の内部に空気層63を設けて、吸着材Cを2層に分離することが好ましい。この場合、入口側の吸着材層C1から出口側の吸着材層C2へは、空気層63が介在していることで、蒸発燃料の拡散が抑制される。または、図16に示すように、各吸着塔の内部に絞り64を設けて吸着材Cを2層に分離してもよい。これによれば、入口側の吸着材層C1から出口側の吸着材層C2へのガス流動が阻害されるので、蒸発燃料の拡散が抑制される。さらには、図17に示すように、各吸着塔自体をガス流動方向に分割し、上下の吸着塔の間にレギュレータ65を設けることもできる。この場合、レギュレータに圧力が作用しない限りガスが流動しないので、蒸発燃料の拡散を確実に防止できる。
なお、実施例6〜8において、PSA56の排気通路60を大気通路6に連通することもできる。
(実施例9)
実施例9は、実施例1の基本構成にオゾン発生装置を設けた構成である。具体的には、図18に示すように、大気通路6上の大気通路弁11とキャニスタ2の間にオゾン発生装置67が設けられている。オゾン発生装置67としては、オゾンを生成できる装置であれば特に限定されず、無声放電法や沿面放電法等の放電法、電解法、又は紫外線ランプ法等を採用した装置を使用できる。なお、バックパージを可能とするため、燃料タンク1に圧力センサ23も設けられている。
イグニッションスイッチ等がONにされると、真空ポンプ3と共にオゾン発生装置67も駆動される。これにより、圧力調整弁12を介して新気がキャニスタ2内に導入されると共に、オゾン発生装置67からオゾン(O)も導入される。すると、オゾンはキャニスタ2内の吸着材Cに吸着されると同時に、酸素(O)への自己分解も進行する。このオゾンの吸着・分解によって発熱することで、蒸発燃料が脱離される際の吸着材Cの温度低下が抑制される。これにより、蒸発燃料の脱離効率低下が抑制される。これによれば、吸着材Cの温度変化を抑制する蓄熱剤や加熱装置等を使用する必要が無いので、吸着材Cの充填量を下げることなく最大限充填させることができ、吸着容量低下を避けることができる。
また、オゾンは炭化水素からなる蒸発燃料を分解する作用も有する。オゾンと蒸発燃料との反応式は次の通りである。
+HC → HO+O+CO
したがって、吸着材Cに残存する蒸発燃料はオゾンによって分解され得るが、当該蒸発燃料の分解は大気通路6側の吸着材Cから進行する。このように、大気通路6に近い位置の吸着材Cから蒸発燃料が分解されるので、システム停止中に蒸発燃料が大気通路6側へ漏れ出ることを防止できる。その他の基本構成は実施例1と同様であり、バックパージについては実施例2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。
(実施例10)
実施例10は、分離膜を有する基本構成にオゾン発生装置を設けた構成であり、実施例7の圧力スイング吸着装置56の替わりにオゾン発生装置を設けたような構成となっている。具体的には、図19に示すように、返流通路35上にオゾン発生装置67が設けられている。イグニッションスイッチ等がONにされると、真空ポンプ3と共にオゾン発生装置67も駆動される。そして、分離膜25によって分離された希釈ガスは、返流通路35を通してキャニスタ2へ返流される際に、オゾン発生装置67を通ることで、希釈ガス中に含有されている僅かな蒸発燃料がオゾンによって分解される。これにより、分離膜25によって分離され、新気と共にキャニスタ2内へ導入される希釈ガス中の蒸発燃料濃度が的確に低減されるので、蒸発燃料の脱離効率が向上する。
なお、オゾン発生装置67におけるオゾン生成量は、希釈ガス中の蒸発燃料を分解するに必要な量より多くして、蒸発燃料分解後の残留オゾンもキャニスタ2に導入されるようにすることが好ましい。これにより、蒸発燃料の分解と同時に、吸着材Cの温度低下も抑制できる点で好ましい。また、気層中(返流通路35や大気通路6内)ではオゾンと蒸発燃料との接触の機会が少なく、オゾンによる蒸発燃料の分解には限界があるが、残留オゾンが吸着材Cに吸着されると、同じく吸着材Cに吸着されている蒸発燃料と確実に接触するので、蒸発燃料が的確に分解される点でも好ましい。その他の基本構成は実施例1や実施例7等と同様であり、バックパージについては実施例2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。
なお、オゾン発生装置67を有する実施例9,10において、キャニスタ2に導入されるオゾン量は、300ppm以下が好ましい。キャニスタ2に導入されるオゾン量はできるだけ多い方が機能的には好ましいが、オゾン濃度が高すぎると爆発の危険性があり、吸着材Cに吸着されたときに発火の危険性も有するからである。
(実施例11)
実施例11は、実施例1の基本構成に、脱離ガスを低温ガスと高温ガスとに分離可能なボルテックスチューブ(VT)を設けた機構である。なお、高温ガスと低温ガスの高温・低温とは、両者を対比した相対的な温度である。具体的には、図20に示すように、回収通路5上の真空ポンプ3と燃料タンク1との間に、VT68が設けられている。VT68は、図21に示すように、中空筒状のチューブ69に、ガス流入口70と、暖気吐出口71と、冷気吐出口72とが内外貫通状に設けられている。暖気吐出口71と冷気吐出口72は、チューブ69の軸方向両端に対向して設けられている。ガス流入口70は、チューブ69の周壁の冷気吐出口72寄り部位に設けられている。また、暖気吐出口71の入口(チューブ69の内部側)には、当該暖気吐出口71の直径より一回り小さく、冷気吐出口72に向けて先窄まった円錐形のバルブ体73が設けられている。そのうえで、図20に戻って、回収通路5の上流側(キャニスタ2側)がVT68のガス流入口70に連結されており、回収通路5の下流側(燃料タンク1側)がVT68の冷気吐出口72に連結されている。つまり、VT68のガス流入口70が回収通路5を介してキャニスタ2と連通されており、VT68の冷気吐出口72が回収通路5を介して燃料タンク1と連通されている。VT68の暖気吐出口71には、高温ガスを回収通路5へ循環させる循環通路36が連結されている。循環通路36上には、冷却手段としてのコンデンサ74が設けられている。また、バックパージを可能とするため、燃料タンク1には圧力センサ23が設けられている。
真空ポンプ3の駆動によりキャニスタ2からの脱離ガスがガス流入口70からVT68内に導入されると、図21に示すように、脱離ガスGはチューブ69の内周面に沿って暖気吐出口71の方向へ流動していく。そして、脱離ガスGがバルブ体73に至ったところで、高温ガスGと低温ガスGとに分離される。具体的には、高温ガスGはバルブ体73の周囲を抜けて暖気吐出口71から吐出される。低温ガスGは、バルブ体73によって冷気吐出口72に向けて折り返され、チューブ69の径方向中央部を螺旋状に進みながら冷気吐出口72から吐出される。冷気吐出口72から吐出された低温ガスGは、回収通路5を通して燃料タンク1内へ回収される。一方、暖気吐出口71から吐出された高温ガスGは、コンデンサ74を介して冷却された上で、循環通路36を通して回収通路5における真空ポンプ3より上流に戻される。
このように、本実施例11では、脱離ガスGから低温ガスGとして分離回収されることで、蒸発燃料の凝集が促進され液化した状態で回収できる。このとき、燃料Fに溶解させるガス以外は燃料タンク1内へ吹き込まれないので、燃料タンク1の内圧上昇の抑制にも有効である。また、低温ガスGによって燃料タンク1内の燃料Fが冷却されるので、蒸発燃料の再発生量も低減できる。しかも、真空ポンプ3からの圧送ガスのみによって低温ガスを生成し通電が必要ない冷却手段なので、通電対象を増やすことなく冷却が可能である。また、バルブ体73はレギュレータの機能もはたす。その他の基本構成は実施例1と同様であり、バックパージについては実施例2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。
(実施例12)
実施例12は、実施例11における循環通路の配設経路を変更した変形例である。具体的には、図22に示すように、ボルテックスチューブ(VT)68の暖気吐出口71と回収通路5との間に連結される循環通路36が、キャニスタ2の周囲に巻回されている。なお、循環通路36上にコンデンサは設けられていない。これによれば、VT68の吐出口71から吐出された高温ガスは、循環通路36を通してキャニスタ2の周囲を流動する。これにより、循環通路36が熱交換器として機能し、高温ガスからの熱がキャニスタ2に伝達されることで、吸着材Cの温度低下を抑制することができ、蒸発燃料の脱離効率が向上する。また、VT68の冷気吐出口72から吐出される低温ガスの溶解性を向上させるため、回収通路5の先端にバブラー41が設けられている。その他は実施例11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。
(実施例13)
実施例13は、実施例11の別の変形例である。具体的には、図23に示すように、ボルテックスチューブ(VT)68の暖気吐出口71には、循環通路36に代えてキャニスタ2へ至る返流通路35が連結されている。これによれば、VT68の吐出口71から吐出された高温ガスがキャニスタ2内へ導入される。これにより、高温ガスによって吸着材Cが直接加熱されることで、当該吸着材Cの温度低下をより的確に抑制することができ、蒸発燃料の脱離効率が向上する。
なお、キャニスタ2の内部が大気ポート2a側とパージポート2b側とに区画されている場合は、返流通路35はパージポート2b側に連結することが好ましい。高温ガスは、分離膜で分離された希釈ガスと比べると蒸発燃料の濃度が高いので、大気ポート2a側に返流通路35を連通すると、システム停止中に蒸発燃料が大気通路6へ漏れ出す可能性が高くなるからである。また、返流通路35は、キャニスタ2の内部にまで突出させ、吸着材C層に接触ないし近接させることが好ましい。大気ポート2a側へのガス流動を避けるためである。その他は実施例11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。
(実施例14)
実施例14は、実施例11に分離膜を適用した変形例である。具体的には、図24に示すように、ボルテックスチューブ(VT)68の暖気吐出口71の下流に分離膜25が設けられている。詳しくは、VT68の暖気吐出口71と分離膜25の受入室27とが連通されており、分離膜25の透過室28と回収通路5の真空ポンプ3より上流側とが、循環通路36を介して連通されている。また、分離膜25の受入室27には、キャニスタ2へ至る返流通路35が連結されており、当該返流通路35上には第2圧力調整弁40が設けられている。
VT68によって分離された高温ガスは、暖気吐出口71から受入室27へ供給され、分離膜25によって蒸発燃料濃度が低減された希釈ガスとして返流通路35を通してキャニスタ2へ返流されるので、蒸発燃料の処理効率が向上する。なお、ここでも第2圧力調整弁40によって分離膜25の受入室27内は加圧状態に維持され、分離膜25を挟んで透過室28との間で積極的な差圧が生じている。分離膜25によって分離された濃縮ガスは、循環通路36を通して真空ポンプ3より上流へ戻される。その他は実施例11や実施例3等と同様なので、同じ部材に同じ符号を付してその説明を省略する。
(実施例15)
実施例15は、実施例13に分離膜を適用した変形例である。具体的には、図25に示すように、ボルテックスチューブ(VT)68の冷気吐出口72の下流に分離膜25が設けられている。詳しくは、VT68の冷気吐出口72と分離膜25の受入室27とが連通されており、分離膜25の透過室28と燃料タンク1とが回収通路5を介して連通されている。また、分離膜25の受入室27には、回収通路5の真空ポンプ3より上流に至る循環通路36が連結されている。循環通路36上には、第2圧力調整弁40が設けられている。
VT68によって分離された低温ガスは、VT68の冷気吐出口72から分離膜25の受入室27へ供給される。これにより、低温ガスが分離膜25によってさらに濃縮された状態で燃料タンク1へ液化回収される。これにより、蒸発燃料の回収効率がより向上する。さらに、分離膜25は温度が低いほど分離効率が高い傾向を有する。したがって、低温ガスが分離膜25に供給されることで、当該分離膜25における分離効率も向上する。ここでも、第2圧力調整弁40によって、分離膜25の受入室27は加圧状態にあり、透過室28との間で積極的な差圧が生じている。分離膜25の受入室27に残留する希釈ガスは、循環通路36を通して回収通路5の真空ポンプ3より上流に戻される。VT68の暖気吐出口71から吐出された高温ガスが返流通路35を通してキャニスタ2内へ直接返流される点は、実施例13と同じである。その他も実施例13や実施例3等と同様なので、同じ部材に同じ符号を付してその説明を省略する。
なお、実施例11〜実施例15において、回収通路5上のキャニスタ2とVT68との間に、脱離ガス中の蒸発燃料濃度を検知する濃度検知手段として濃度センサを設けることも好ましい。この場合、濃度センサからの検知信号はECU15に入力され、脱離ガス中の蒸発燃料濃度に応じてVT68内のバルブ体73による開弁量をEUC15によって制御する。そして、濃度センサによってキャニスタ2からの脱離ガス中の蒸発燃料濃度が比較的高い場合は、バルブ体73による開弁量を小さくして暖気吐出口71を絞り、低温ガスの吐出量を増大することが好ましい。これにより、蒸発燃料の回収量を増量できる。一方、キャニスタ2からの脱離ガス中の蒸発燃料濃度が比較的低い場合は、バルブ体73による開弁量を大きくして暖気吐出口71からの高温ガス吐出量を増大することが好ましい。これによれば、蒸発燃料の回収量は減少するが、元々脱離ガス中の蒸発燃料濃度が低いため大きなデメリットとはならない。反面、高温ガスの吐出量が増大するので、キャニスタ2内の吸着材Cの温度変化抑制効果を増大できるメリットが大きい。
(実施例16)
実施例16は、蒸発燃料処理装置に分離膜を設けた場合の変形例である。ここでは、二段分離機構を備える実施例3の変形例として説明するが。先の実施例3では、図7に示すように、キャニスタ2内を負圧とする真空ポンプ3と、第1・第2の分離膜25・29の受入室27・31側を加圧する差圧用の加圧ポンプ34とが設けられている。この場合、真空ポンプ3と加圧ポンプ34との間に圧力がたまり易く、両ポンプ3・34のポンプ容量や流量の調整が必要となる。この問題は、真空ポンプ3と加圧ポンプ34とが並んでいる実施例5や実施例8などでも同様である。そこで本実施例16では、図26に示すように、キャニスタ2内に吸着された蒸発燃料を脱離させる吸引手段として、真空ポンプ3に代えてエジェクター75を設けている点が注目される。そのための前提構成として、加圧ポンプ34が循環通路36上に設けられ、加圧ポンプ34からの圧力がエジェクター75に作用する構成となっている。
エジェクター75は、図27に示すように、水平管75aに垂直管75bが連接されたT字管となっており、水平管75aにおける垂直管75bとの接続部分は、他の部位より小径の絞り部75cとなっている。そして、水平管75aの一端側(例えば図27の左側端)に加圧ポンプ34が連結され、水平管75bの他端側(例えば図27の右側端)に分離膜25の受入室27が連結される。垂直管75b側は、キャニスタ2が連結される。加圧ポンプ34からは、第2分離膜29の透過室32から第2濃縮ガスがエジェクター75へ供給される。すると、第2濃縮ガスは水平管75aの一端から他端へ向けて圧送される。このとき、絞り部75cでは第2濃縮ガスの流速が上昇することで、ベンチュリ効果によって圧力が低下する。これにより、垂直管75b内が負圧となる。このように、本実施例16のような構成であれば、加圧ポンプ34によって第1・第2の分離膜25・29へ加圧力を作用させながら、エジェクター75によってキャニスタ2内を減圧することができる。すなわち、1つの加圧ポンプ34によって加圧・減圧ができるので、装置の簡素化・小型化が可能となる。また、実施例3等のように真空ポンプ3と加圧ポンプ34との間に発生する圧力の調整を行う必要もない。なお、エジェクター75による負圧の程度は、加圧ポンプ34の強さに依存する。
(その他の変形例)
以上、本発明の代表的な実施例について幾つか説明したが、この他にも種々の変更が可能である。特に、各実施例における特徴構成を他の実施例と組み合わせることができる。例えば、実施例6〜8のようなPSA56を備える構成を、オゾン発生装置67を備える実施例9、10や、VT68を備える実施例11〜15、及びエジェクター75を備える実施例16と組み合わせることもできる。PSA56をVT68と組み合わせる場合は、PSA56からの脱離ガスをVT68へ供給するようにする。また、実施例9,10のようなオゾン発生装置67を備える構成を、複数段の分離膜機構を備える実施例3,5や、VT68を備える実施例11〜15、及びエジェクター75を備える実施例16と組み合わせることもできる。また、実施例11〜15のようなVT68を備える構成を、複数段の分離膜機構を備える実施例3,5や、エジェクター75を備える実施例16と組み合わせることもできる。また、これらの各種構成要素を、可能な限り全て組み合わせることもできる。
また、各実施例で使用されているバブラー41の形状も、燃料タンク1の全体に亘って配されている限り特に限定されない。例えば、図28に示す変形例1のように、回収通路5の先端に、前後又は左右方向へ直線状に延びる基幹パイプ41aを連結し、当該基幹パイプ41aの両端を含めてリング状(円環状)のパイプ41bを連結したような形状とすることができる。なお、リング状のパイプ41bは内外に複数個設けることもできる。または、図29に示すように、回収通路5の先端から放射状に複数本の直線パイプ41cを連結することもできる。この場合、各直線パイプ41cの先端は閉塞しておく。さらには、図30に示すように、パイプ41dを回収通路5の先端から蛇行させて配設することもできる。この場合も、蛇行パイプ41dの先端は閉塞しておく。なお、図28〜30における符号42は、蒸発燃料を小泡化しながら放出する小孔である。または、燃料ポンプ7が一体化されたポンプユニットのサクションフィルタに通すことで、小泡化させることもできる。
また、返流通路35を有する構成において、当該返流通路35の先端を大気へ開放し、第2ないし第3の希釈ガスを大気中へ放出させる構成とすることもできる。また、真空ポンプ3と加圧ポンプ34は、一体的にユニット化することもできる。ユニット化することで、装置のコンパクト化が可能となる。また、全ての実施例において、第2ベーパ通路37を設けることもできる。このとき、必要に応じて逆止弁47も設けておく。また、実施例7や実施例10〜16でも、回収通路5の先端部や循環通路36上に逆止弁を設けておくことが好ましい。
1 燃料タンク
2 キャニスタ
3 真空ポンプ
4 ベーパ通路
5 回収通路
6 大気通路
10 ベーパ通路弁
11 大気通路弁
12 圧力調整弁
17 吸気管
18 パージ通路
19 パージ通路弁
23 圧力センサ
25 (第1)分離膜
27・31・50 受入室
28・32・51 透過室
29 第2分離膜
34 加圧ポンプ
35 返流通路
36 循環通路
37 第2ベーパ通路
40 第2圧力調整弁
41 バブラー
45 減圧ポンプ
48 第3分離膜
55・58 四方弁
56 圧力スイング吸着装置
59 吸気通路
60 排気通路
67 オゾン発生装置
68 ボルテックスチューブ
75 エジェクター
C 吸着材
F 燃料

Claims (8)

  1. 車両の燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタと、前記燃料タンク内から蒸発燃料を前記キャニスタへ導くベーパ通路と、前記キャニスタから脱離された蒸発燃料を前記燃料タンクへ回収する回収通路と、前記キャニスタと大気とを連通する大気通路と、前記回収通路上に設けられ、前記キャニスタ内に吸着された蒸発燃料を脱離させる吸引手段と、前記ベーパ通路を開閉するベーパ通路弁と、前記大気通路を開閉する大気通路弁とを備え、
    前記吸引手段によって蒸発燃料を脱離させる際は、前記ベーパ通路弁及び前記大気通路弁が閉弁されて、前記キャニスタ内を負圧状態に維持しながら蒸発燃料を脱離する蒸発燃料処理装置であって、
    前記大気通路の前記大気通路弁とキャニスタとの間には、大気側からキャニスタ側へ気体流入を許す圧力調整手段が連通されており、
    前記吸引手段によって蒸発燃料を脱離させる際に、前記キャニスタ内が負圧状態に維持されながら前記圧力調整手段を介して新気が導入されることを特徴とする、蒸発燃料処理装置。
  2. 請求項1に記載の蒸発燃料処理装置であって、
    前記燃料タンクには、該燃料タンクの内圧を検知するタンク内圧検知手段が設けられており、
    前記タンク内圧検知手段によって前記燃料タンクの内圧が負圧となったことが検知されると、前記ベーパ通路弁及び大気通路弁が閉弁されると共に前記吸引手段が駆動されることを特徴とする、蒸発燃料処理装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載の蒸発燃料処理装置であって、
    前記回収通路における前記吸引手段の下流には、前記蒸発燃料を含むガスから燃料成分と空気とを分離して、蒸発燃料の含有量が高められた濃縮ガスと燃料成分の含有量が低減された希釈ガスとに分離可能な分離膜が設けられていることを特徴とする、蒸発燃料処理装置。
  4. 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の蒸発燃料処理装置であって、
    前記キャニスタ内から脱離させた蒸発燃料を、複数の吸着塔を備え、各吸着塔において交互に蒸発燃料の吸着・脱離する圧力スイング吸着装置に吸着可能な、蒸発燃料処理装置。
  5. 請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の蒸発燃料処理装置であって、
    前記大気通路上にオゾン発生装置が設けられており、
    前記キャニスタ内から蒸発燃料を脱離させる際、新気と共にオゾンを前記キャニスタ内に流入させることを特徴とする、蒸発燃料処理装置。
  6. 請求項3または請求項4に記載の蒸発燃料処理装置であって、
    前記分離膜によって分離された希釈ガスは、返流通路を通して前記キャニスタに返流され、
    前記返流通路上にオゾン発生装置が設けられており、
    前記希釈ガスは、前記オゾン発生装置を介して前記キャニスタへ返流されることを特徴とする、蒸発燃料処理装置。
  7. 請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の蒸発燃料処理装置であって、
    さらに、前記キャニスタ内から脱離させた蒸発燃料を含むガスを、低温ガスと高温ガスとに分離可能なボルテックスチューブを有することを特徴とする、蒸発燃料処理装置。
  8. 請求項3ないし請求項7のいずれかに記載の蒸発燃料処理装置であって、
    前記分離膜によって分離された濃縮ガスの一部は、循環通路を通して再度前記吸引手段を介して前記分離膜へ供給され、
    前記循環通路上には、加圧ポンプが設けられており、
    前記吸引手段が、前記加圧ポンプによって負圧を生じさせるエジェクターであることを特徴とする、蒸発燃料処理装置。



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