蒸発燃料処理装置
【課題】蒸発燃料分離手段による蒸発燃料の分離効率を向上し、燃料タンク内への蒸発燃料の回収効率を向上することのできる蒸発燃料処理装置を提供する。
【解決手段】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を吸着及び脱離するキャニスタ３と、蒸発燃料含有ガスの燃料成分を他の成分より優先的に透過させる蒸発燃料分離膜５ｄを有する蒸発燃料分離膜モジュール５と、透過室５ｃに負圧を印加するアスピレータ４とを備える。キャニスタ３内から脱離された蒸発燃料を含むパージガスの空気成分を他の成分より優先的に透過させる空気分離膜１９ｄを有する空気分離膜モジュール１９を設ける。透過室１９ｃに分離された空気成分を含む空気濃縮ガスを、蒸発燃料分離膜モジュール５の透過室５ｃに供給する。
【解決手段】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を吸着及び脱離するキャニスタ３と、蒸発燃料含有ガスの燃料成分を他の成分より優先的に透過させる蒸発燃料分離膜５ｄを有する蒸発燃料分離膜モジュール５と、透過室５ｃに負圧を印加するアスピレータ４とを備える。キャニスタ３内から脱離された蒸発燃料を含むパージガスの空気成分を他の成分より優先的に透過させる空気分離膜１９ｄを有する空気分離膜モジュール１９を設ける。透過室１９ｃに分離された空気成分を含む空気濃縮ガスを、蒸発燃料分離膜モジュール５の透過室５ｃに供給する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として自動車等の車輌の燃料タンク内で発生した蒸発燃料をキャニスタで吸着するとともに燃料タンク内に効率良く回収する蒸発燃料処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の蒸発燃料処理装置としては、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着及び脱離するキャニスタと、キャニスタ内から脱離された蒸発燃料を含むパージガス（蒸発燃料含有ガス）の燃料成分を他の成分より優先的に透過させる蒸発燃料分離膜を有する蒸発燃料分離手段と、キャニスタ内に負圧を印加するポンプとを備え、蒸発燃料分離手段の透過側の室に分離された燃料成分を含む蒸発燃料濃縮ガスを、ポンプの負圧により吸引して燃料タンク内に回収するものがある（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１１６８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記蒸発燃料分離手段では、パージガスを導入する導入側の室と透過側の室との分圧差が大きいほど、蒸発燃料分離膜による分離効率（単位時間当たりの透過分離量）が高いことが知られている。すなわち、パージガスを導入する導入側の室における燃料成分の濃度に比べて、透過側の室における燃料成分の濃度が低いほど、蒸発燃料分離膜による分離効率が高い。しかしながら、前記従来の蒸発燃料処理装置（特許文献１参照）では、ポンプによって蒸発燃料分離手段の導入側の室に正圧を付加しているのみであり、透過側の室において積極的なガス流動いわゆる掃気が図られていなかった。このため、蒸発燃料分離手段による蒸発燃料の分離効率を向上するには限界があり、燃料タンク内への蒸発燃料の回収効率を向上することが困難であった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、蒸発燃料分離手段による蒸発燃料の分離効率を向上し、燃料タンク内への蒸発燃料の回収効率を向上することのできる蒸発燃料処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題は、特許請求の範囲に記載された構成を要旨とする蒸発燃料処理装置により解決することができる。
すなわち、請求項１に記載された蒸発燃料処理装置によると、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着及び脱離するキャニスタと、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を含む蒸発燃料含有ガスの燃料成分を他の成分より優先的に透過させる蒸発燃料分離膜を有する蒸発燃料分離手段と、蒸発燃料分離手段の透過側の室に負圧を印加する負圧印加手段とを備え、蒸発燃料分離手段の透過側の室に分離された燃料成分を含む蒸発燃料濃縮ガスを、負圧印加手段の負圧により吸引して燃料タンク内に回収する蒸発燃料処理装置であって、キャニスタ内から脱離された蒸発燃料を含むパージガスの空気成分を他の成分より優先的に透過させる空気分離膜を有する空気分離手段を設け、空気分離手段の透過側の室に分離された空気成分を含む空気濃縮ガスを、蒸発燃料分離手段の透過側の室に供給する構成としたものである。したがって、キャニスタ内から脱離された蒸発燃料を含むパージガスの空気成分が、空気分離膜を有する空気分離手段により分離される。その空気分離手段の透過側の室に分離された空気成分を含む空気濃縮ガスは、蒸発燃料分離手段の透過側の室に供給される。これにより、蒸発燃料分離手段の透過側の室が空気濃縮ガスによって掃気されるため、透過側の室における燃料成分の濃度を低下させることができる。これによって、蒸発燃料分離手段による蒸発燃料の分離効率を向上し、燃料タンク内への蒸発燃料の回収効率を向上することができる。このことは、蒸発燃料分離手段や負圧印加手段の小型化にも有効である。
【０００７】
また、請求項２に記載された蒸発燃料処理装置によると、空気分離手段の空気分離膜をバイパスするバイパス通路を設けたものである。したがって、パージガス、及び／又は、空気分離手段の空気分離膜を透過しなかった不透過パージガスを、バイパス通路に流すことによって、空気分離手段の空気分離膜をバイパスさせることができる。これにより、空気分離手段のパージガスの導入側における蒸発燃料の滞留を防止することができる。
【０００８】
また、請求項３に記載された蒸発燃料処理装置によると、バイパス通路を開閉するバイパス通路開閉手段を設けたものである。したがって、バイパス通路開閉手段により、バイパス通路を流れるガス量を調整することができる。
【０００９】
また、請求項４に記載された蒸発燃料処理装置によると、バイパス通路開閉手段を制御する制御手段と、パージガス中の燃料成分の濃度を検知する濃度検知手段とを設け、制御手段は、濃度検知手段によって検知された燃料成分の濃度に応じてバイパス通路開閉手段を制御する。したがって、パージガス中の燃料成分の濃度に応じて制御手段によってバイパス通路開閉手段が制御されることにより、バイパス通路を流れるガス量が調整される。これにともない、蒸発燃料分離手段の透過側の室を掃気する空気濃縮ガスの流量が調整されるため、その透過側の室を効果的に掃気することができる。ひいては、蒸発燃料分離手段による蒸発燃料の分離効率が向上されるとともに、燃料タンク内への蒸発燃料の回収効率が向上される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態１にかかる蒸発燃料処理装置を示す構成図である。
【図２】アスピレータを示す断面図である。
【図３】蒸発燃料分離モジュールを示す模式図である。
【図４】空気濃縮ガスの蒸発燃料の濃度と流量及び蒸発燃料分離モジュールの透過室の負圧との関係を示す特性図である。
【図５】実施形態２にかかる蒸発燃料処理装置を示す構成図である。
【図６】蒸発燃料分離モジュールを示す模式図である。
【図７】実施形態３にかかる蒸発燃料処理装置を示す構成図である。
【図８】実施形態４にかかる蒸発燃料処理装置を示す構成図である。
【図９】蒸発燃料の処理に係る時間と蒸発燃料の濃度との関係を示す特性図である。
【図１０】変形例１にかかる蒸発燃料処理装置の要部を示す構成図である。
【図１１】変形例２にかかる蒸発燃料処理装置の要部を示す構成図である。
【図１２】変形例３にかかる蒸発燃料処理装置の要部を示す構成図である。
【図１３】変形例４にかかる蒸発燃料処理装置の要部を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。
【００１２】
［実施形態１］
本発明の実施形態１を説明する。図１は蒸発燃料処理装置を示す構成図である。
図１に示すように、蒸発燃料処理装置は、自動車等の車輌に搭載された燃料タンク１内で発生した蒸発燃料をキャニスタ３で吸着するとともに燃料タンク１内に回収するものである。燃料タンク１は、密閉状のタンクで、燃料Ｆを貯留している。燃料タンク１内には燃料ポンプ２が配置されている。燃料ポンプ２は、燃料Ｆを燃料供給通路１２を介して、図示しない内燃機関すなわちエンジン（詳しくはインジェクタ）に供給する。また、燃料タンク１内にはアスピレータ４が配置されている。アスピレータ４には、燃料供給通路１２の途中から分岐された分岐通路１４の下流端が接続されている。なお、アスピレータ４については後で説明する。
【００１３】
前記燃料タンク１（詳しくは上端部）には、該タンク１内の気層部の圧力である内圧を検知する第１圧力センサ３６が設けられている。第１圧力センサ３６の検知信号は、エンジン・コントロール・ユニット（「ＥＣＵ」という）３５に入力される。ＥＣＵ３５については後で説明する。なお、第１圧力センサ３６は本明細書でいう「タンク内圧検知手段」に相当する。また、図示は省略するが、燃料ポンプ２は、燃料Ｆをろ過する燃料フィルタ、エンジンへ供給する燃料の圧力を調整するプレッシャレギュレータ等（図示省略）と共に燃料供給装置としてモジュール化されている。
【００１４】
前記キャニスタ３は、前記燃料タンク１の外部に配置されている。キャニスタ３内には吸着材Ｃが充填されている。吸着材Ｃとしては、本実施形態では、蒸発燃料を吸着及び脱離可能な粒状の活性炭が使用されている。また、吸着材Ｃとしては、活性炭の他、蒸発燃料を吸着及び脱離可能な通気性を有する多孔質体を使用することもできる。また、吸着材Ｃは、温度が高いほど特定成分（本発明では蒸発燃料）の吸着量が少なく、温度が低いほど特定成分の吸着量が多くなる特性を有する。したがって、吸着材Ｃに吸着捕捉されている蒸発燃料を脱離する際は、吸着材Ｃの温度はできるだけ高い方が好ましい。しかし、蒸発燃料が吸着材Ｃから脱離されるとき、その気化熱によって吸着材Ｃの温度は低下する。そこで、キャニスタ３内には、吸着材Ｃを加熱するヒータ３３が設けられている。蒸発燃料の脱離の際に、ヒータ３３で吸着材Ｃを加熱することにより、脱離効率を向上することができる。また、ヒータ３３はＥＣＵ３５（後述する）によって通電制御される。なお、ヒータ３３は省略することもできる。
【００１５】
前記燃料タンク１内と前記キャニスタ３内とは、捕捉ベーパ通路１０を介して連通されている。捕捉ベーパ通路１０の途中には、該通路１０を開閉すなわち連通及び遮断する捕捉ベーパ通路弁２０が設けられている。捕捉ベーパ通路弁２０は、ＥＣＵ３５（後述する）によって開閉タイミングが制御される電磁弁である。なお、捕捉ベーパ通路弁２０は本明細書でいう「捕捉ベーパ通路開閉手段」に相当する。また、図示は省略するが、捕捉ベーパ通路１０の上流端（燃料タンク１側の端部）には、該通路１０を開閉する満タン規制バルブ、及び、フューエルカットオフバルブが設けられている。満タン規制バルブは、燃料タンク１内の燃料Ｆの液面が満タン位置よりも低いときに開弁しており、燃料Ｆの液面が満タン位置を超えるときに閉弁する。また、フューエルカットオフバルブは、通常は開弁しており、事故等で車輌が横転したとき等に閉弁する。
【００１６】
前記キャニスタ３には、大気通路１３が連通されている。大気通路１３の下流端は、大気に開放されている。また、大気通路１３の途中には、該通路１３を開閉すなわち連通及び遮断する大気通路弁２３が設けられている。大気通路弁２３は、ＥＣＵ３５（後述する）によって開閉タイミングが制御される電磁弁である。なお、大気通路弁２３は本明細書でいう「大気通路開閉手段」に相当する。
【００１７】
前記燃料タンク１内と前記キャニスタ３内とは、一連状をなす処理ベーパ通路１１及び不透過ガス通路１６を介して連通されている。処理ベーパ通路１１と不透過ガス通路１６との間の接続部には、蒸発燃料分離モジュール５が介装されている。蒸発燃料分離膜モジュール５は、燃料タンク１内で発生した蒸発燃料含有ガスの燃料成分を他の成分より優先的に透過させることによって、蒸発燃料含有ガスから蒸発燃料を分離して濃縮するものである。蒸発燃料分離膜モジュール５は、密閉状の容器５ａと、該容器５ａ内を導入側の室（「導入室」という）５ｂと透過側の室（「透過室」という）５ｃとに区切る蒸発燃料分離膜５ｄとからなる。本実施形態では、蒸発燃料分離膜モジュール５において、容器５ａ内に縦壁状に設けられた蒸発燃料分離膜５ｄにより、容器５ａ内が左側の導入室５ｂと右側の透過室５ｃとに区画されている。なお、蒸発燃料分離膜モジュール５は本明細書でいう「蒸発燃料分離手段」に相当する。
【００１８】
前記蒸発燃料分離膜５ｄは、燃料成分に対する溶解拡散係数が高く、燃料成分を他の成分より優先的に透過させるように構成されている。すなわち、蒸発燃料分離膜５ｄは、燃料成分を透過しやすく、空気成分を透過し難い構成の分離膜である。したがって、前記蒸発燃料分離膜モジュール５においては、透過室５ｃ内に蒸発燃料の濃度の高いガス（「蒸発燃料濃縮ガス」という）が精製され、導入側の室５ｂに蒸発燃料の濃度の低いガス（「不透過ガス」という）が精製される。このため、蒸発燃料分離膜５ｄは、蒸発燃料濃縮膜、又は、空気希釈膜ということができる。また、蒸発燃料分離膜５ｄは、主体的機能を果たす非多孔質な薄膜層（機能層）と、当該薄膜層を支持する多孔質支持層とからなる。薄膜層には、例えば架橋されて三次元不溶化されたシリコーンゴム等が使用される。また、多孔質支持層には、例えばポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、又は、ポリビニリデンフルオロライド（ＰＶＤＥ）等の合成樹脂やセラミックが使用される。また、蒸発燃料分離膜５ｄとしては、平膜型、スパイラル型、中空糸型、ハニカム型等、種々の形状のものを用いることができる。なお、用語の便宜上、例えば、溶解、拡散、脱溶解を経て膜を透過する場合は、溶解拡散係数が透過係数に相当する。透過係数とは、透過機構を問わず透過速度ないし透過量の大きさを意味する。
【００１９】
前記導入室５ｂの一端部（図１において下端部）に、前記処理ベーパ通路１１の下流端が接続されている。すなわち、前記燃料タンク１内と導入室５ｂとが処理ベーパ通路１１を介して連通されている。また、処理ベーパ通路１１の途中には、該通路１１を開閉すなわち連通及び遮断する処理ベーパ通路弁２１が設けられている。処理ベーパ通路弁２１は、ＥＣＵ３５（後述する）によって開閉タイミングが制御される電磁弁である。なお、処理ベーパ通路弁２１は本明細書でいう「処理ベーパ通路開閉手段」に相当する。
【００２０】
前記導入室５ｂの他端部（図１において上端部）に、前記不透過ガス通路１６の上流端が接続されている。すなわち、導入室５ｂと前記キャニスタ３内とが不透過ガス通路１６を介して連通されている。不透過ガス通路１６の途中から分岐ガス通路１６ａが分岐されている。分岐ガス通路１６ａの下流端は、前記エンジンの吸気通路３０に対してスロットルバルブ３１の下流側において接続されている。また、分岐ガス通路１６ａの途中には、該通路１６ａを開閉すなわち連通及び遮断する分岐ガス通路弁としての圧抜弁２６が設けられている。圧抜弁２６は、ＥＣＵ３５（後述する）によって開閉タイミングが制御される電磁弁である。なお、圧抜弁２６は本明細書でいう「分岐ガス通路開閉手段」に相当する。
【００２１】
前記キャニスタ３内と前記燃料タンク１内（詳しくはアスピレータ４（後述する））とは、一連状をなすパージ通路１７、空気濃縮ガス通路１８及び回収通路１５を介して連通されている。パージ通路１７と空気濃縮ガス通路１８との間の接続部には、空気分離膜モジュール１９が介装されている。また、空気濃縮ガス通路１８と回収通路１５との間の接続部には、前記蒸発燃料分離膜モジュール５（詳しくは透過室５ｃ）が介装されている。
【００２２】
前記空気分離膜モジュール１９は、前記キャニスタ３内から脱離された蒸発燃料を含む蒸発燃料含有ガスすなわちパージガスの空気成分を他の成分より優先的に透過させることによって、パージガスから空気を分離して濃縮するものである。空気分離膜モジュール１９は、密閉状の容器１９ａと、該容器１９ａ内を導入側の室（「導入室」という）１９ｂと透過側の室（「透過室」という）１９ｃとに区切る空気分離膜１９ｄとからなる。本実施形態では、空気分離膜モジュール１９において、容器１９ａ内に水平状に設けられた空気分離膜１９ｄにより、容器１９ａ内が上側の導入室１９ｂと下側の透過室１９ｃとに区画されている。なお、空気分離膜モジュール１９は本明細書でいう「空気分離手段」に相当する。
【００２３】
前記空気分離膜１９ｄは、前記蒸発燃料分離膜モジュール５の蒸発燃料分離膜５ｄとは逆に、燃料成分に対する溶解拡散係数が低く、空気成分を他の成分より優先的に透過させるように構成されている。すなわち、空気分離膜１９ｄは、空気成分を透過しやすく、燃料成分を透過し難い構成の分離膜である。したがって、空気分離膜モジュール１９においては、透過室１９ｃに空気の濃度の高いガス（「空気濃縮ガス」という）が精製され、導入室１９ｂ内に空気の濃度の低いガス（「空気希釈ガス」という）が精製される。このため、空気分離膜１９ｄは、空気濃縮膜、蒸発燃料希釈膜ということができる。また、空気分離膜１９ｄは、例えばフッ素含有多孔質ポリオレフィン膜、セルローストリアセテート、又はポリイミドなどの高分子中空糸膜からなる窒素富化膜や、ポリジメチルシロキサシン、ポリ−４−メチルペンテン−１、エチルセルロース、酢酸セルロース、ポリエチレン、又はポリスルホンなどの高分子平膜からなる酸素富化膜を使用することができる。本実施形態では、パージガスから効率良く空気成分を分離させるため、少なくとも空気中の大半を占める窒素を優先的に分離することのできる窒素富化膜が好ましく、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製酸素富化膜も好適に使用することができる。また、空気分離膜１９ｄとしては、平膜型、スパイラル型、中空糸型、ハニカム型等、種々の形状のものを用いることができる。
【００２４】
また、前記蒸発燃料分離膜モジュール５では、前に述べたように、蒸発燃料の濃度を基準とすれば、透過側すなわち透過室５ｃに相対的に濃度が高いガス（蒸発燃料濃縮ガス）が生じるが、非透過側すなわち導入室５ｂに相対的に濃度が低いガス（不透過ガス）が生じ、逆に、空気の濃度を基準とすれば、透過室５ｃに相対的に空気の濃度が低いガスが生じ、導入室５ｂに相対的に空気の濃度が高いガスが生じることになる。また、空気分離膜モジュール１９では、前に述べたように、空気の濃度を基準とすれば、透過室１９ｃに相対的に空気の濃度が高いガス（空気濃縮ガス）が生じ、導入室１９ｂに相対的に空気の濃度が高いガス（空気希釈ガス）が生じるが、蒸発燃料の濃度を基準とすれば、透過側すなわち透過室１９ｃに相対的に濃度が低いガスが生じ、非透過側すなわち導入室１９ｂに相対的に濃度が高いガスが生じることになる。したがって、蒸発燃料分離膜５ｄを表裏反転することにより空気分離膜として使用したり、空気分離膜１９ｄを表裏反転することにより蒸発燃料分離膜として使用することが可能である。
【００２５】
前記空気分離膜モジュール１９の導入室１９ｂには、前記パージ通路１７の下流端が接続されている。すなわち、前記キャニスタ３内と導入室１９ｂとがパージ通路１７を介して連通されている。また、透過室１９ｃには、前記空気濃縮ガス通路１８の上流端が接続されている。すなわち、透過室１９ｃと前記蒸発燃料分離膜モジュール５の透過室５ｃとが空気濃縮ガス通路１８を介して連通されている。また、蒸発燃料分離膜モジュール５の透過室５ｃに回収通路１５の上流端が接続され、その回収通路１５の下流端がアスピレータ４（後述する）に接続されている。すなわち、蒸発燃料分離膜モジュール５の透過室５ｃとアスピレータ４とが回収通路１５を介して連通されている。
【００２６】
前記アスピレータ４を説明する。アスピレータ４は、燃料ポンプ２から吐出された燃料Ｆの一部を導入し、その燃料Ｆの流れを利用して負圧を発生させる負圧発生手段である。図２はアスピレータを示す断面図である。
図２に示すように、アスピレータ４は、ベンチュリ部４１と、そのベンチュリ部４１上に配置されたノズル部４５とから構成されている。ベンチュリ部４１は、燃料流動方向（図１において上下方向）に延びる有天筒状に形成されている。ベンチュリ部４１内には、中央部内に形成された絞り４２と、絞り４２の燃料流動方向の上流側（上側）に形成されかつ上端から絞り４２に向かって先窄まり状をなす減圧室４３と、絞り４２から下端に向かって末拡がり状をなすディフューザ部４４とが同軸状に形成されている。減圧室４３の上端部には、内外を連通する吸引ポート４１ｐが形成されている。また、ノズル部４５は、中空状のノズル本体部４５ａと、ノズル本体部４５ａから下端に向かって先窄まり状をなす中空管状の噴射ノズル４６とが同軸状に形成されている。噴射ノズル４６は、減圧室４３内に同軸状に配置されている。噴射ノズル４６の下端部内の噴射口４６ｐは、絞り４２内に臨んでいる。また、ノズル本体部４５ａには、内外を連通する導入ポート４５ｐが形成されている。
【００２７】
前記導入ポート４５ｐには前記分岐通路１４の下流端が接続され、また、吸引ポート４１ｐには前記回収通路１５の下流端が接続されている。したがって、分岐通路１４を介してアスピレータ４のノズル部４５内に導入された燃料（加圧燃料）は、噴射ノズル４６の噴射口４６ｐから噴射され、ベンチュリ部４１の絞り４２及びディフューザ部４４内を軸方向（上下方向）に高速で流動する。このとき、ベンチュリ効果によって減圧室４３に負圧が発生し、その負圧が回収通路１５に作用する。これにより、前記蒸発燃料分離膜モジュール５（図１参照）の透過室５ｃの蒸発燃料濃縮ガスが、噴射口４６ｐから噴射された加圧燃料と共にディフューザ部４４から噴出（詳しくは燃料タンク１内へ噴出）される。なお、アスピレータ４は本明細書でいう「負圧印加手段」に相当する。
【００２８】
図１に示すように、前記分岐通路１４の途中には、該通路１４を開閉すなわち連通及び遮断する分岐通路弁２４が設けられている。分岐通路弁２４は、ＥＣＵ３５（後述する）によって開閉タイミングが制御される電磁弁である。なお、分岐通路弁２４は本明細書でいう「分岐通路開閉手段」に相当する。また、分岐通路弁２４は、分岐通路１４に代えて、アスピレータ４のノズル部４５（図２参照）に対して一体的に設けることができる。
【００２９】
前記回収通路１５の途中には、該通路１５を開閉すなわち連通及び遮断する回収通路弁２５が設けられている。回収通路弁２５は、ＥＣＵ３５（後述する）によって開閉タイミングが制御される電磁弁である。また、回収通路１５には、前記蒸発燃料分離膜モジュール５と回収通路弁２５との間において、該通路１５内の圧力（負圧）を検知する第２圧力センサ３８が設けられている。第２圧力センサ３８の検知信号は、ＥＣＵ３５（後述する）に入力される。なお、回収通路弁２５は本明細書でいう「回収通路開閉手段」に相当する。また、第２圧力センサ３８は本明細書でいう「負圧検知手段」に相当する。
【００３０】
前記ＥＣＵ３５を説明する。ＥＣＵ３５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）などを有する。ＲＯＭには所定の制御プログラムが予め記憶されており、ＣＰＵが、当該制御プログラムに基づいて、蒸発燃料処理装置の各構成要素（燃料ポンプ２、各通路弁２０、２１、２３〜２６及びヒータ３３）を所定のタイミングで制御する。なお、ＥＣＵ３５は本明細書でいう「制御手段」に相当する。
【００３１】
ここで、前記蒸発燃料分離膜モジュール５について補足説明する。図３は蒸発燃料分離モジュールを示す模式図である。
図３に示すように、蒸発燃料分離膜モジュール５の容器５ａには、蒸発燃料含有ガスＧ１を前記処理ベーパ通路１１から導入室５ｂに導入するガス導入ポート５ｍと、導入室５ｂから不透過ガスＧ２を前記不透過ガス通路１６に導出する不透過ガスポート５ｎと、空気濃縮ガスＧ４を空気濃縮ガス通路１８から透過室５ｃに導入する掃気ポート５ｐと、透過室５ｃから蒸発燃料濃縮ガスＧ３を回収通路１５へ導出する回収ポート５ｆとが形成されている。ガス導入ポート５ｍは、導入室５ｂの一端部（下端部）に形成されている。また、不透過ガスポート５ｎは、導入室５ｂの他端部（上端部）に形成されている。したがって、ガス導入ポート５ｍから導入室５ｂに導入された蒸発燃料含有ガスＧ１は、蒸発燃料分離膜５ｄに沿って不透過ガスポート５ｎ側（図３において上側）へ流動していく。また、掃気ポート５ｐは、透過室５ｃの一端部（例えば上端部）に形成されている。また、回収ポート５ｆは、透過室５ｃの他端部（例えば下端部）に形成されている。したがって、導入室５ｂから蒸発燃料分離膜５ｄを介して透過室５ｃに透過した蒸発燃料濃縮ガスＧ３は、蒸発燃料含有ガスＧ１の流動方向（上向き方向）と逆方向（下向き方向）に蒸発燃料分離膜５ｄに沿って流動し、回収ポート５ｆから導出される。なお、掃気ポート５ｐの形成位置は、透過室５ｃにおける蒸発燃料濃縮ガスＧ３の流動方向の上流側に相当する位置であればよく、蒸発燃料濃縮ガスＧ３の流動方向に対してできるだけ上流端に設定することが好ましい。これにより、透過室５ｃ内を空気濃縮ガスＧ４によって全体的に掃気することができる。
【００３２】
次に、前記蒸発燃料処理装置（図１参照）による蒸発燃料の処理について説明する。
駐車中（オフ時）において、大気通路弁２３は開弁されているが、その他の通路弁２０、２１、２４〜２６はそれぞれ閉弁されている。なお、以下の説明において、燃料ポンプ２、各通路弁２０、２１、２３〜２６及びヒータ３３は、ＥＣＵ３５によってそれぞれ制御されるものであるから、その制御についての説明は省略する。
【００３３】
次に、給油時においては、捕捉ベーパ通路弁２０及び大気通路弁２３が開弁され、その他の通路弁２１、２４〜２６は閉弁される。そして、給油に伴って燃料タンク１内の圧力が上昇すると、燃料タンク１内の蒸発燃料含有ガスが捕捉ベーパ通路１０を介してキャニスタ３内に流入し、キャニスタ３内の吸着材Ｃに蒸発燃料が吸着される。その蒸発燃料が除去された残余の空気は、キャニスタ３内から大気通路１３を介して大気中に放散される。これにより、蒸発燃料による大気汚染を回避しながら、燃料タンク１の内圧による破損が防止される。
【００３４】
また、給油時以外の駐車中（エンジン停止中）においては、全ての通路弁２０、２１、２３〜２６が閉弁されることで、燃料タンク１内が密閉空間となる。したがって、燃料タンク１内に蒸発燃料が発生すると、燃料タンク１の内圧は徐々に上昇していく。そして、燃料タンク１の内圧が所定値（例えば５kPa）以上となったことが第１圧力センサ３６によって検知されると、捕捉ベーパ通路弁２０及び大気通路弁２３が開弁される。これにより、前記給油時と同様、燃料タンク１内の蒸発燃料含有ガスが、捕捉ベーパ通路１０を介してキャニスタ３内に流入し、キャニスタ３内の吸着材Ｃに蒸発燃料が吸着される。その蒸発燃料が除去された残余の空気は、キャニスタ３から大気通路１３を介して大気中に放散される。また、燃料タンク１の内圧が十分（例えば大気圧程度）に低下したことが第１圧力センサ３６によって検知されると、捕捉ベーパ通路弁２０及び大気通路弁２３が閉弁される。
【００３５】
また、エンジン駆動中においては、処理ベーパ通路弁２１、分岐通路弁２４及び回収通路弁２５が開弁され、その他の通路弁２０、２３、２６は閉弁される。また、ヒータ３３が通電されることによりキャニスタ３内が加熱される。ヒータ３３で吸着材Ｃが加熱されることで、脱離効率が向上される。また、処理ベーパ通路弁２１の開弁にともない、燃料タンク１内の蒸発燃料含有ガスは、処理ベーパ通路１１を介して蒸発燃料分離膜モジュール５の導入室５ｂに導入される。すると、蒸発燃料含有ガスＧ１（図３参照）が、ガス導入ポート５ｍから不透過ガスポート５ｎに向けて流動していく間に、蒸発燃料含有ガスＧ１中の燃料成分が蒸発燃料分離膜５ｄを透過することで、透過室５ｃに蒸発燃料濃縮ガスＧ３が精製される。また、不透過ガスＧ２は、導入室５ｂから不透過ガス通路１６を介してキャニスタ３内に導入される。これにより、キャニスタ３内の吸着材Ｃに吸着されている蒸発燃料の脱離が促進される。
【００３６】
また、エンジン駆動中には、燃料ポンプ２の駆動により、燃料タンク１内の燃料Ｆが燃料供給通路１２を介してエンジン（詳しくはインジェクタ）に供給される。また、燃料供給通路１２を流れる加圧燃料の一部が分岐通路１４を介してアスピレータ４に供給される。すると、アスピレータ４によって負圧が発生し、その負圧が回収通路１５を介して蒸発燃料分離膜モジュール５の透過室５ｃに印加され、透過室５ｃが減圧される。これにより、蒸発燃料分離膜５ｄを透過室５ｃに透過した蒸発燃料濃縮ガスが、回収通路１５を介してアスピレータ４に吸引され、そのアスピレータ４に供給された加圧燃料とともに燃料タンク１内に排出（回収）される。
【００３７】
また、アスピレータ４による負圧は、蒸発燃料分離膜モジュール５の透過室５ｃから空気濃縮ガス通路１８を介して空気分離膜モジュール１９の透過室１９ｃにも印加され、その透過室１９ｃが減圧される。これにより、不透過ガス通路１６を介してキャニスタ３に導入された不透過ガスとともに、キャニスタ３の吸着材Ｃから蒸発燃料が脱離されることによりパージガスとなって、パージ通路１７を介して空気分離膜モジュール１９の導入室１９ｂに導入される。すると、パージガス中の空気成分が空気分離膜１９ｄを透過することで、透過室１９ｃに空気濃縮ガスが精製される。なお、空気分離膜１９ｄを透過せずに導入室１９ｂに残存する空気希釈ガス（蒸発燃料濃縮ガス）に含まれる燃料成分は、そのまま滞留することになるが、徐々に蒸発燃料の濃度が薄くなることにより、その滞留した燃料成分も最終的には空気分離膜１９ｄを透過することになる。このため、導入室１９ｂに、パージガスの流量に対応する容積を確保しておくとよい。
【００３８】
前記透過室１９ｃに生成された空気濃縮ガスは、空気濃縮ガス通路１８を介して蒸発燃料分離膜モジュール５の透過室５ｃに導入される。すると、空気濃縮ガスによって透過室５ｃが掃気される。これにより、透過室５ｃの燃料成分の濃度すなわち燃料成分の分圧が低減されるため、蒸発燃料分離膜５ｄによる分離効率が向上される。なお、透過室５ｃの空気濃縮ガスは、蒸発燃料濃縮ガスと共に回収通路１５に排出される。
【００３９】
また、エンジン駆動中において、外気温度や燃料ポンプ２の駆動熱等によって燃料タンク１内の燃料Ｆの温度が上昇する。したがって、エンジン駆動中に蒸発燃料を処理している間にも、燃料タンク１の内圧が上昇する。そこで、エンジン駆動中に燃料タンク１の内圧が所定値（例えば５kPa）以上となったことが第１圧力センサ３６によって検知されると、圧抜弁２６が開弁されると共に、燃料タンク１の内圧変化に応じて処理ベーパ通路弁２１の開弁量が制御される。このときの処理ベーパ通路弁２１の開弁量は、開弁時間／（開弁時間＋閉弁時間）で定められるデューティ比によって制御される。これにより、不透過ガス中の蒸発燃料の残存濃度が所定濃度Ｄｓで安定化される。そのうえで、不透過ガスが分岐ガス通路１６ａを介して吸気通路３０に導入される。このようにして、燃料タンク１内が圧抜きされる。このため、吸気通路３０に導入される不透過ガス中の蒸発燃料の残存濃度が安定化されているので、空燃比が安定し、排気エミッションが悪化することが避けられる。また、燃料タンク１の内圧が充分（例えば大気圧程度）に低下したことが第１圧力センサ３６によって検知されると、圧抜弁２６が閉弁される。
【００４０】
前記蒸発燃料処理装置（図１参照）によると、キャニスタ３内から脱離された蒸発燃料を含むパージガスの空気成分を他の成分より優先的に透過させる空気分離膜１９ｄを有する空気分離膜モジュール１９を設け、空気分離膜モジュール１９の透過室１９ｃに分離された空気成分を含む空気濃縮ガスを、蒸発燃料分離膜モジュール５の透過室５ｃに供給する構成としたものである。したがって、キャニスタ３内から脱離された蒸発燃料を含むパージガスの空気成分が、空気分離膜１９ｄを有する空気分離膜モジュール１９により分離される。その空気分離膜モジュール１９の透過室１９ｃに分離された空気成分を含む空気濃縮ガスは、蒸発燃料分離膜モジュール５の透過室５ｃに供給される。これにより、蒸発燃料分離膜モジュール５の透過室５ｃが空気濃縮ガスによって掃気されるため、透過室５ｃにおける燃料成分の濃度を低下させることができる。これによって、蒸発燃料分離膜モジュール５による蒸発燃料の分離効率を向上し、燃料タンク１内への蒸発燃料の回収効率を向上することができる。このことは、蒸発燃料分離膜モジュール５やアスピレータ４の小型化にも有効である。また、蒸発燃料分離膜モジュール５による蒸発燃料の分離効率の向上によって、キャニスタ３に流入する不透過ガスに含まれる蒸発燃料量を低減することができる。
【００４１】
また、図４は空気濃縮ガスの蒸発燃料の濃度と流量及び蒸発燃料分離モジュールの透過室の負圧との関係を示す特性図である。図４において、横軸は空気濃縮ガスの蒸発燃料（燃料成分）の濃度（％）を示し、左側の縦軸は空気濃縮ガスの流量（L/min）を示し、右側の縦軸は蒸発燃料分離膜モジュール５の透過側の負圧（kPa）を示している。例えば、負圧は−１００（kPa）〜−１０（kPa）で絶対値は低い。また、特性線Ｌａは空気濃縮ガスの流量の変化を示している。すなわち、空気濃縮ガスは、空気濃縮ガスの蒸発燃料の濃度が薄くなるほど、流量が大きく（多く）なり、逆に、空気濃縮ガスの蒸発燃料の濃度が濃くなるほど、流量が小さく（少なく）なる。また、特性線Ｌｂは蒸発燃料分離膜モジュール５の透過室５ｃの負圧の変化を示している。すなわち、蒸発燃料分離膜モジュール５の透過室５ｃにおいて、空気濃縮ガスの蒸発燃料の濃度が薄くなるほど、負圧が小さくなり、逆に、空気濃縮ガスの蒸発燃料の濃度が濃くなるほど、負圧が大きくなる。
【００４２】
すなわち、蒸発燃料分離膜モジュール５の透過室５ｃを掃気する空気濃縮ガスは、透過室５ｃにおける蒸発燃料濃度が濃い場合は少なく、蒸発燃料濃度が薄い場合は多い方が、蒸発燃料分離膜５ｄの分離性能が良い。また、空気分離膜モジュール１９は、パージガスにおける空気の濃度が濃い場合（蒸発燃料の濃度が薄い場合）は透過量が多く、逆に、パージガスにおける空気の濃度が薄い場合（蒸発燃料の濃度が濃い場合）は透過量が少ない。したがって、空気分離膜モジュール１９の空気分離膜１９ｄが、空気濃縮ガスの蒸発燃料の濃度に応じて流量を自己制御し、蒸発燃料分離膜モジュール５の蒸発燃料分離膜５ｄの分離性能を良くすることができる。これにより、パージガスの流量をＥＣＵ３５で制御する電磁弁を設ける等の特別な流量制御手段を必要としないため、蒸発燃料処理装置における電力の低減化、低コスト化、小型軽量化等を図ることができる。
【００４３】
また、蒸発燃料分離膜モジュール５（図３参照）内において、蒸発燃料含有ガスＧ１と蒸発燃料濃縮ガスＧ３とが、蒸発燃料分離膜５ｄに沿って相反方向へ流動するように構成されている。したがって、蒸発燃料含有ガスＧ１と蒸発燃料分離膜５ｄとの累積接触面積や接触時間が増大するので、高い精度で蒸発燃料を分離することができる。すなわち、蒸発燃料の分離残しを避けることができる。
【００４４】
［実施形態２］
本発明の実施形態２を説明する。本実施形態は、前記実施形態１に変更を加えたものであるから、その変更部分について説明し、重複する説明は省略する。図５は蒸発燃料処理装置を示す構成図、図６は蒸発燃料分離モジュールを示す模式図である。
図５に示すように、本実施形態は、前記実施形態１（図１参照）における蒸発燃料分離膜モジュール５を、ガスの流れ方向（図５において上下方向）に二分割されたモジュール部５１、５２を備えた蒸発燃料分離膜モジュール（符号、５０を付す）に変更したものである。すなわち、図６に示すように、蒸発燃料分離膜モジュール５０は、蒸発燃料含有ガスＧ１の流動方向を基準として、上流側（図６において下側）に位置する第１モジュール部５１と、下流側（図６において上側）に位置する第２モジュール部５２とから構成されている。また、空気濃縮ガスＧ４の流動方向を基準とすれば、上流側（図６において上側）に第２モジュール部５２が位置し、下流側（図６において下側）に第１モジュール部５１が位置する。すなわち、両モジュール部５１、５２は、ガスの流動方向に対して直列状に配置されている。
【００４５】
前記第１モジュール部５１及び前記第２モジュール部５２は、それぞれ容器５ａ１、５ａ２と、導入室５ｂ１、５ｂ２と、透過室５ｃ１、５ｃ２と、蒸発燃料分離膜５ｄ１、５ｄ２とを備えている。導入室５ｂ１と導入室５ｂ２とは、導入側連結通路５３を介して連通されている。また、透過室５ｃ１と透過室５ｃ２とは、透過側連結通路５４を介して連通されている。また、ガス導入ポート５ｍは、第１モジュール部５１の導入室５ｂ１の端部すなわち第２モジュール部５２と反対側の端部（下端部）に形成されている。また、不透過ガスポート５ｎは、第２モジュール部５２の導入室５ｂ２の端部すなわち第１モジュール部５１と反対側の端部（上端部）に形成されている。また、掃気ポート５ｐは、透過室５ｃ１と透過室５ｃ２との連結部すなわち透過側連結通路５４の途中に形成されている。また、回収ポート５ｆは、第１モジュール部５１の透過室５ｃ１の端部すなわち第２モジュール部５２と反対側の端部（下端部）に形成されている。
【００４６】
蒸発燃料処理の際、空気濃縮ガスＧ４が透過側連結通路５４に導入されると、第１モジュール部５１の透過室５ｃ１内が空気濃縮ガスＧ４によって掃気されることで、該透過室５ｃ１の燃料成分の濃度が下げられる。これにより、第１モジュール部５１の蒸発燃料の分離効率が向上される。なお、掃気ポート５ｐは、第２モジュール部５２の透過室５ｃ２に連通するとよい。この場合、両透過室５ｃ１、透過室５ｃ２内が空気濃縮ガスＧ４によって掃気されることで、該透過室５ｃ１、透過室５ｃ２の燃料成分の濃度が下げられる。これにより、両モジュール部５１、５２の蒸発燃料の分離効率が向上される。なお、蒸発燃料分離膜モジュール５０は、本実施形態ではガス流動方向に対して二分割したが、三分割以上に分割してもよい。
【００４７】
［実施形態３］
本発明の実施形態３を説明する。本実施形態は、前記実施形態１に変更を加えたものである。図７は蒸発燃料処理装置を示す構成図である。
図７に示すように、本実施形態は、前記実施形態１（図１参照）における空気分離膜モジュール１９の空気分離膜１９ｄをバイパスするバイパス通路６０を設けたものである。すなわち、空気分離膜モジュール１９の導入室１９ｂと、回収通路１５の途中（詳しくは蒸発燃料分離膜モジュール５の透過室５ｃと回収通路弁２５との間の通路部分）とがバイパス通路６０を介して連通されている。なお、本実施形態では、空気分離膜モジュール１９において、容器１９ａ内に縦壁状に設けられた空気分離膜１９ｄにより、容器１９ａ内が右側の導入室１９ｂと左側の透過室１９ｃとに区画されている。そして、導入室１９ｂの一端部（例えば上端部）にパージ通路１７の下流端が接続され、また、導入室１９ｂの他端部（例えば下端部）にバイパス通路６０の上流端が接続されている。また、透過室１９ｃの端部（例えば下端部）に空気濃縮ガス通路１８の上流端が接続されている。
【００４８】
前記バイパス通路６０の途中には、該通路６０を開閉すなわち連通及び遮断する機械式の流量調整弁６１が設けられている。流量調整弁６１により、バイパス通路６０を流れるパージガスの流量が調整されている。なお、流量調整弁６１は本明細書でいう「バイパス通路開閉手段」に相当する。また、流量調整弁６１は、絞り機構に代えることができる。
【００４９】
本実施形態によると、アスピレータ４による負圧の一部は、回収通路１５の途中からバイパス通路６０を介して空気分離膜モジュール１９の導入室１９ｂにも印加される。これにより、パージガス、及び、空気分離膜モジュール１９の空気分離膜１９ｄを透過しなかった空気希釈ガス（蒸発燃料濃縮ガス）を、バイパス通路６０に流すことによって、空気分離膜１９ｄをバイパスさせることができる。このため、空気分離膜モジュール１９のパージガスの導入側（導入室１９ｂ側）における蒸発燃料の滞留を防止することができる。また、流量調整弁６１により、バイパス通路６０を流れるパージガス量を調整することができる。なお、本明細書では、パージガス及び空気希釈ガスを総称して「パージガス」という。
【００５０】
［実施形態４］
本発明の実施形態４を説明する。本実施形態は、前記実施形態３に変更を加えたものである。図８は蒸発燃料処理装置を示す構成図である。
図８に示すように、本実施形態では、前記実施形態３（図７参照）における流量調整弁６１を、バイパス通路弁６３に変更したものである。バイパス通路弁６３は、ＥＣＵ３５によって開閉タイミングが制御される電磁弁である。なお、バイパス通路弁６３は本明細書でいう「バイパス通路開閉手段」に相当する。
【００５１】
前記パージ通路１７の途中には、パージガス中の燃料成分（ＨＣ）の濃度を検知する濃度センサ６４が設けられている。なお、パージガスに含まれる燃料成分としては、炭化水素（ＨＣ）と、それ以外の成分が考えられるが、ＨＣが大部分を占めることから、便宜的にＨＣを燃料成分として説明する。濃度センサ６４の検知信号は、ＥＣＵ３５に入力される。なお、濃度センサ６４は本明細書でいう「濃度検知手段」に相当する。
【００５２】
前記ＥＣＵ３５は、蒸発燃料の処理中において、前記濃度センサ６４により検知されるＨＣの濃度から燃料成分の濃度を算出し、前記バイパス通路弁６３の開弁量を制御する。このときのバイパス通路弁６３の開弁量は、開弁時間／（開弁時間＋閉弁時間）で定められるデューティ比によって制御される。
【００５３】
図９は蒸発燃料の処理に係る時間と蒸発燃料の濃度との関係を示す特性図である。図９において、横軸は時間（min）を示し、縦軸は蒸発燃料（燃料成分）の濃度（％）を示している。また、特性線Ｌ１はパージガスの蒸発燃料の濃度の変化を示している。また、特性線Ｌ２は空気濃縮ガスの蒸発燃料の濃度の変化を示している。両特性線Ｌ１、Ｌ２から、特性線Ｌ２に応じて特性線Ｌ１の濃度分布が平滑化されるようにパージガスの流量を調整することが望ましい。
【００５４】
したがって、蒸発燃料の処理初期は、パージガス中の燃料成分の濃度が比較的濃いため、両分離膜モジュール５，１９の透過室５ｃ、１９ｃの負圧が大きく、空気濃縮ガスの流量が小さくなるように、バイパス通路弁６３の開度を調整（例えば１０％程度に調整）する。これにより、蒸発燃料分離膜モジュール５による蒸発燃料含有ガスの燃料成分の分離が促進されるとともに、キャニスタ３内の蒸発燃料の脱離が促進される。そして、キャニスタ３の蒸発燃料が徐々に脱離されることで、経時的にパージガス中の燃料成分の濃度が薄くなるため、両分離膜モジュール５，１９の透過側負圧が小さく、空気濃縮ガスの流量が大きくなるように、バイパス通路弁６３の開度を小さくする（例えば１％程度の極小とするか又は閉じる）。これにより、蒸発燃料分離膜モジュール５の透過室５ｃに対する掃気を効果的に行うことができ、キャニスタ３の再生時間を短縮することができる。
【００５５】
なお、次の表１は、パージガスの燃料成分の濃度（脱離濃度）と、両透過室５ｃ、１９ｃに対する負圧（透過側負圧）と、空気濃縮ガスの流量と、バイパス通路弁６３の開度との関係をまとめたものである。
【表１】
【００５６】
したがって、パージガス中の燃料成分の濃度に応じてＥＣＵ３５によってバイパス通路弁６３が制御されることにより、バイパス通路６０を流れるガス量が調整される。これにともない、蒸発燃料分離膜モジュール５の透過室５ｃを掃気する空気濃縮ガスの流量が調整されるため、その透過室５ｃを効果的に掃気することができる。ひいては、蒸発燃料分離膜モジュール５による蒸発燃料の分離効率が向上されるとともに、燃料タンク１内への蒸発燃料の回収効率が向上される。
【００５７】
なお、バイパス通路弁６３としては、デューティ比が制御される電磁弁のほか、電磁駆動式のニードル弁やバタフライ弁等を用いることもできる。また、上記実施形態ではパージガス中の燃料成分の濃度に応じてバイパス通路弁６３の開弁量を制御したが、蒸発燃料の処理を開始してからの経過時間に基づいて、バイパス通路弁６３の開弁量を制御することもできる。
【００５８】
前記各実施形態にかかる変形例１〜４を説明する。図１０〜図１３は蒸発燃料処理装置の要部を示す構成図である。
［変形例１］
変形例１は、図１０に示すように、前記不透過ガス通路１６における分岐ガス通路１６ａ及び圧抜弁２６（図１参照）を省略したものである。また、不透過ガス通路１６の途中には、圧力制御弁６６が設けられている。圧力制御弁６６は、所定圧力が作用することで不透過ガス通路１６からキャニスタ３への不透過ガスの流動を許容し、かつ、その逆流を阻止するチェック弁である。
【００５９】
［変形例２］
変形例２は、図１１に示すように、前記不透過ガス通路１６における圧抜弁２６（図１参照）に代えて、不透過ガス通路１６の分岐ガス通路１６ａの分岐点に、三方弁６８を設けたものである。三方弁６８は、不透過ガス通路１６をキャニスタ３と連通しかつ分岐ガス通路１６ａを遮断する状態と、不透過ガス通路１６を分岐ガス通路１６ａと連通しかつキャニスタ３を遮断する状態とに切替えるもので、ＥＣＵ３５によって切替えタイミングが制御される電磁弁である。また、三方弁６８は、通常時は、不透過ガス通路１６をキャニスタ３と連通しかつ分岐ガス通路１６ａを遮断する状態とされる。そして、エンジン駆動中に蒸発燃料を処理している間に、燃料タンク１の内圧が所定値（例えば５kPa）以上となったことが第１圧力センサ３６によって検知されたときには、三方弁６８が不透過ガス通路１６を分岐ガス通路１６ａと連通しかつキャニスタ３を遮断する状態とに切替えられることで、燃料タンク１内が圧抜きされる。また、第１圧力センサ３６による検知圧力が所定値より低くなると、三方弁６８が不透過ガス通路１６をキャニスタ３と連通しかつ分岐ガス通路１６ａを遮断する状態に切替えられる。
【００６０】
［変形例３］
変形例３は、図１２に示すように、前記捕捉ベーパ通路１０に、捕捉ベーパ通路弁２０に対して両方向チェック弁７０を並列状に設けたものである。両方向チェック弁７０は、正圧弁７０ａと負圧弁７０ｂとを備えている。すなわち、捕捉ベーパ通路弁２０の閉弁状態において、正圧弁７０ａは、所定圧力が作用することで、燃料タンク１内からキャニスタ３内への蒸発燃料含有ガスの流動を許容し、かつ、その逆流を阻止するチェック弁である。また、負圧弁７０ｂは、所定圧力が作用することで、キャニスタ３内から燃料タンク１内へのガスの流動を許容し、かつ、その逆流を阻止するチェック弁である。また、正圧弁７０ａは、燃料タンク１内の圧力が所定値（例えば、約＋５kPa）以上になったときに開弁する。また、負圧弁７０ｂは、燃料タンク１内の圧力が所定値（例えば、約＋５kPa）以下になったときに開弁する。また、燃料タンク１内の圧力Ｐが、
＋５（kPa）＞Ｐ＞−５（kPa）
のときは、正圧弁７０ａ及び負圧弁７０ｂは閉弁している。したがって、駐車時において、捕捉ベーパ通路弁２０を制御することなく、燃料タンク１を保護することができる。
【００６１】
［変形例４］
変形例３は、図１３に示すように、前記バイパス通路６０（図７参照）の上流端（図１３において上端）を、前記空気分離膜モジュール１９の透過室１９ｃに代えて、前記パージ通路１７の途中に接続したものである。この場合、パージガスを、空気分離膜モジュール１９の導入室１９ｂを介することなく、バイパス通路６０へ直接的にバイパスさせることができる。
【００６２】
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本発明の蒸発燃料処理装置の構成要素であるキャニスタ３、アスピレータ４、蒸発燃料分離膜モジュール５及び空気分離膜モジュール１９を備える限り、その他、種々の構成要素を付加することができる。また、蒸発燃料処理装置は、揮発性の高い燃料（例えばガソリンなど）を燃料とする、自動車などの車輌に好適である。また、蒸発燃料分離膜モジュール５は、基本的には蒸発燃料分離膜５ｄによって導入室５ｂと透過室５ｃとに区分けされる構成であれば特に限定されない。また、空気分離膜モジュール１９は、基本的には空気分離膜１９ｄによって導入室１９ｂと透過室１９ｃとに区画される構成であれば特に限定されない。また、負圧印加手段として、前記実施形態で例示したアスピレータ４に代えて、真空ポンプ（負圧ポンプ、減圧ポンプ等を含む）を使用することも可能である。また、アスピレータ４に供給する燃料は加圧された燃料であればよく、例えばプレッシャレギュレータから吐出（排出）された余剰燃料をアスピレータ４に供給することも可能である。また、前記実施形態では、アスピレータ４による負圧を、蒸発燃料分離膜モジュール５の透過室５ｃから空気濃縮ガス通路１８を介して空気分離膜モジュール１９の透過室１９ｃにも印加させたが、空気濃縮ガス通路１８に、空気分離膜モジュール１９の透過室１９ｃに負圧を印加する負圧印加手段を設けることも考えられる。また、アスピレータ４による負圧を、バイパス通路６０を介して空気分離膜モジュール１９の透過室１９ｃにも印加させたが、バイパス通路６０に、空気分離膜モジュール１９の透過室１９ｃに負圧を印加する負圧印加手段を設けることも考えられる。また、バイパス通路６０は、空気分離膜モジュール１９の空気分離膜１９ｄをバイパスするものであればよく、例えばバイパス通路６０の下流端は、回収通路１５に代えて、空気分離膜モジュール１９の透過室１９ｃ、又は、蒸発燃料分離膜モジュール５の透過室５ｃ、又は、燃料タンク１内等に連通させることが可能である。また、不透過ガス通路１６において、分岐ガス通路１６ａの分岐部からキャニスタ３につながる通路部分を省略してもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１…燃料タンク
３…キャニスタ
４…アスピレータ（負圧印加手段）
５…蒸発燃料分離膜モジュール（蒸発燃料分離手段）
５ｂ…導入室
５ｃ…透過室
５ｄ…蒸発燃料分離膜
１１…処理ベーパ通路
１５…回収通路
１６…不透過ガス通路
１７…パージ通路
１８…空気濃縮ガス通路
１９…空気分離膜モジュール（空気分離手段）
１９ｂ…導入室
１９ｃ…透過室
１９ｄ…空気分離膜
３５…ＥＣＵ（制御手段）
６０…バイパス通路
６１…流量調整弁（バイパス通路開閉手段）
６３…バイパス通路弁（バイパス通路開閉手段）
６４…濃度センサ（濃度検知手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として自動車等の車輌の燃料タンク内で発生した蒸発燃料をキャニスタで吸着するとともに燃料タンク内に効率良く回収する蒸発燃料処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の蒸発燃料処理装置としては、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着及び脱離するキャニスタと、キャニスタ内から脱離された蒸発燃料を含むパージガス（蒸発燃料含有ガス）の燃料成分を他の成分より優先的に透過させる蒸発燃料分離膜を有する蒸発燃料分離手段と、キャニスタ内に負圧を印加するポンプとを備え、蒸発燃料分離手段の透過側の室に分離された燃料成分を含む蒸発燃料濃縮ガスを、ポンプの負圧により吸引して燃料タンク内に回収するものがある（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１１６８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記蒸発燃料分離手段では、パージガスを導入する導入側の室と透過側の室との分圧差が大きいほど、蒸発燃料分離膜による分離効率（単位時間当たりの透過分離量）が高いことが知られている。すなわち、パージガスを導入する導入側の室における燃料成分の濃度に比べて、透過側の室における燃料成分の濃度が低いほど、蒸発燃料分離膜による分離効率が高い。しかしながら、前記従来の蒸発燃料処理装置（特許文献１参照）では、ポンプによって蒸発燃料分離手段の導入側の室に正圧を付加しているのみであり、透過側の室において積極的なガス流動いわゆる掃気が図られていなかった。このため、蒸発燃料分離手段による蒸発燃料の分離効率を向上するには限界があり、燃料タンク内への蒸発燃料の回収効率を向上することが困難であった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、蒸発燃料分離手段による蒸発燃料の分離効率を向上し、燃料タンク内への蒸発燃料の回収効率を向上することのできる蒸発燃料処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題は、特許請求の範囲に記載された構成を要旨とする蒸発燃料処理装置により解決することができる。
すなわち、請求項１に記載された蒸発燃料処理装置によると、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着及び脱離するキャニスタと、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を含む蒸発燃料含有ガスの燃料成分を他の成分より優先的に透過させる蒸発燃料分離膜を有する蒸発燃料分離手段と、蒸発燃料分離手段の透過側の室に負圧を印加する負圧印加手段とを備え、蒸発燃料分離手段の透過側の室に分離された燃料成分を含む蒸発燃料濃縮ガスを、負圧印加手段の負圧により吸引して燃料タンク内に回収する蒸発燃料処理装置であって、キャニスタ内から脱離された蒸発燃料を含むパージガスの空気成分を他の成分より優先的に透過させる空気分離膜を有する空気分離手段を設け、空気分離手段の透過側の室に分離された空気成分を含む空気濃縮ガスを、蒸発燃料分離手段の透過側の室に供給する構成としたものである。したがって、キャニスタ内から脱離された蒸発燃料を含むパージガスの空気成分が、空気分離膜を有する空気分離手段により分離される。その空気分離手段の透過側の室に分離された空気成分を含む空気濃縮ガスは、蒸発燃料分離手段の透過側の室に供給される。これにより、蒸発燃料分離手段の透過側の室が空気濃縮ガスによって掃気されるため、透過側の室における燃料成分の濃度を低下させることができる。これによって、蒸発燃料分離手段による蒸発燃料の分離効率を向上し、燃料タンク内への蒸発燃料の回収効率を向上することができる。このことは、蒸発燃料分離手段や負圧印加手段の小型化にも有効である。
【０００７】
また、請求項２に記載された蒸発燃料処理装置によると、空気分離手段の空気分離膜をバイパスするバイパス通路を設けたものである。したがって、パージガス、及び／又は、空気分離手段の空気分離膜を透過しなかった不透過パージガスを、バイパス通路に流すことによって、空気分離手段の空気分離膜をバイパスさせることができる。これにより、空気分離手段のパージガスの導入側における蒸発燃料の滞留を防止することができる。
【０００８】
また、請求項３に記載された蒸発燃料処理装置によると、バイパス通路を開閉するバイパス通路開閉手段を設けたものである。したがって、バイパス通路開閉手段により、バイパス通路を流れるガス量を調整することができる。
【０００９】
また、請求項４に記載された蒸発燃料処理装置によると、バイパス通路開閉手段を制御する制御手段と、パージガス中の燃料成分の濃度を検知する濃度検知手段とを設け、制御手段は、濃度検知手段によって検知された燃料成分の濃度に応じてバイパス通路開閉手段を制御する。したがって、パージガス中の燃料成分の濃度に応じて制御手段によってバイパス通路開閉手段が制御されることにより、バイパス通路を流れるガス量が調整される。これにともない、蒸発燃料分離手段の透過側の室を掃気する空気濃縮ガスの流量が調整されるため、その透過側の室を効果的に掃気することができる。ひいては、蒸発燃料分離手段による蒸発燃料の分離効率が向上されるとともに、燃料タンク内への蒸発燃料の回収効率が向上される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態１にかかる蒸発燃料処理装置を示す構成図である。
【図２】アスピレータを示す断面図である。
【図３】蒸発燃料分離モジュールを示す模式図である。
【図４】空気濃縮ガスの蒸発燃料の濃度と流量及び蒸発燃料分離モジュールの透過室の負圧との関係を示す特性図である。
【図５】実施形態２にかかる蒸発燃料処理装置を示す構成図である。
【図６】蒸発燃料分離モジュールを示す模式図である。
【図７】実施形態３にかかる蒸発燃料処理装置を示す構成図である。
【図８】実施形態４にかかる蒸発燃料処理装置を示す構成図である。
【図９】蒸発燃料の処理に係る時間と蒸発燃料の濃度との関係を示す特性図である。
【図１０】変形例１にかかる蒸発燃料処理装置の要部を示す構成図である。
【図１１】変形例２にかかる蒸発燃料処理装置の要部を示す構成図である。
【図１２】変形例３にかかる蒸発燃料処理装置の要部を示す構成図である。
【図１３】変形例４にかかる蒸発燃料処理装置の要部を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。
【００１２】
［実施形態１］
本発明の実施形態１を説明する。図１は蒸発燃料処理装置を示す構成図である。
図１に示すように、蒸発燃料処理装置は、自動車等の車輌に搭載された燃料タンク１内で発生した蒸発燃料をキャニスタ３で吸着するとともに燃料タンク１内に回収するものである。燃料タンク１は、密閉状のタンクで、燃料Ｆを貯留している。燃料タンク１内には燃料ポンプ２が配置されている。燃料ポンプ２は、燃料Ｆを燃料供給通路１２を介して、図示しない内燃機関すなわちエンジン（詳しくはインジェクタ）に供給する。また、燃料タンク１内にはアスピレータ４が配置されている。アスピレータ４には、燃料供給通路１２の途中から分岐された分岐通路１４の下流端が接続されている。なお、アスピレータ４については後で説明する。
【００１３】
前記燃料タンク１（詳しくは上端部）には、該タンク１内の気層部の圧力である内圧を検知する第１圧力センサ３６が設けられている。第１圧力センサ３６の検知信号は、エンジン・コントロール・ユニット（「ＥＣＵ」という）３５に入力される。ＥＣＵ３５については後で説明する。なお、第１圧力センサ３６は本明細書でいう「タンク内圧検知手段」に相当する。また、図示は省略するが、燃料ポンプ２は、燃料Ｆをろ過する燃料フィルタ、エンジンへ供給する燃料の圧力を調整するプレッシャレギュレータ等（図示省略）と共に燃料供給装置としてモジュール化されている。
【００１４】
前記キャニスタ３は、前記燃料タンク１の外部に配置されている。キャニスタ３内には吸着材Ｃが充填されている。吸着材Ｃとしては、本実施形態では、蒸発燃料を吸着及び脱離可能な粒状の活性炭が使用されている。また、吸着材Ｃとしては、活性炭の他、蒸発燃料を吸着及び脱離可能な通気性を有する多孔質体を使用することもできる。また、吸着材Ｃは、温度が高いほど特定成分（本発明では蒸発燃料）の吸着量が少なく、温度が低いほど特定成分の吸着量が多くなる特性を有する。したがって、吸着材Ｃに吸着捕捉されている蒸発燃料を脱離する際は、吸着材Ｃの温度はできるだけ高い方が好ましい。しかし、蒸発燃料が吸着材Ｃから脱離されるとき、その気化熱によって吸着材Ｃの温度は低下する。そこで、キャニスタ３内には、吸着材Ｃを加熱するヒータ３３が設けられている。蒸発燃料の脱離の際に、ヒータ３３で吸着材Ｃを加熱することにより、脱離効率を向上することができる。また、ヒータ３３はＥＣＵ３５（後述する）によって通電制御される。なお、ヒータ３３は省略することもできる。
【００１５】
前記燃料タンク１内と前記キャニスタ３内とは、捕捉ベーパ通路１０を介して連通されている。捕捉ベーパ通路１０の途中には、該通路１０を開閉すなわち連通及び遮断する捕捉ベーパ通路弁２０が設けられている。捕捉ベーパ通路弁２０は、ＥＣＵ３５（後述する）によって開閉タイミングが制御される電磁弁である。なお、捕捉ベーパ通路弁２０は本明細書でいう「捕捉ベーパ通路開閉手段」に相当する。また、図示は省略するが、捕捉ベーパ通路１０の上流端（燃料タンク１側の端部）には、該通路１０を開閉する満タン規制バルブ、及び、フューエルカットオフバルブが設けられている。満タン規制バルブは、燃料タンク１内の燃料Ｆの液面が満タン位置よりも低いときに開弁しており、燃料Ｆの液面が満タン位置を超えるときに閉弁する。また、フューエルカットオフバルブは、通常は開弁しており、事故等で車輌が横転したとき等に閉弁する。
【００１６】
前記キャニスタ３には、大気通路１３が連通されている。大気通路１３の下流端は、大気に開放されている。また、大気通路１３の途中には、該通路１３を開閉すなわち連通及び遮断する大気通路弁２３が設けられている。大気通路弁２３は、ＥＣＵ３５（後述する）によって開閉タイミングが制御される電磁弁である。なお、大気通路弁２３は本明細書でいう「大気通路開閉手段」に相当する。
【００１７】
前記燃料タンク１内と前記キャニスタ３内とは、一連状をなす処理ベーパ通路１１及び不透過ガス通路１６を介して連通されている。処理ベーパ通路１１と不透過ガス通路１６との間の接続部には、蒸発燃料分離モジュール５が介装されている。蒸発燃料分離膜モジュール５は、燃料タンク１内で発生した蒸発燃料含有ガスの燃料成分を他の成分より優先的に透過させることによって、蒸発燃料含有ガスから蒸発燃料を分離して濃縮するものである。蒸発燃料分離膜モジュール５は、密閉状の容器５ａと、該容器５ａ内を導入側の室（「導入室」という）５ｂと透過側の室（「透過室」という）５ｃとに区切る蒸発燃料分離膜５ｄとからなる。本実施形態では、蒸発燃料分離膜モジュール５において、容器５ａ内に縦壁状に設けられた蒸発燃料分離膜５ｄにより、容器５ａ内が左側の導入室５ｂと右側の透過室５ｃとに区画されている。なお、蒸発燃料分離膜モジュール５は本明細書でいう「蒸発燃料分離手段」に相当する。
【００１８】
前記蒸発燃料分離膜５ｄは、燃料成分に対する溶解拡散係数が高く、燃料成分を他の成分より優先的に透過させるように構成されている。すなわち、蒸発燃料分離膜５ｄは、燃料成分を透過しやすく、空気成分を透過し難い構成の分離膜である。したがって、前記蒸発燃料分離膜モジュール５においては、透過室５ｃ内に蒸発燃料の濃度の高いガス（「蒸発燃料濃縮ガス」という）が精製され、導入側の室５ｂに蒸発燃料の濃度の低いガス（「不透過ガス」という）が精製される。このため、蒸発燃料分離膜５ｄは、蒸発燃料濃縮膜、又は、空気希釈膜ということができる。また、蒸発燃料分離膜５ｄは、主体的機能を果たす非多孔質な薄膜層（機能層）と、当該薄膜層を支持する多孔質支持層とからなる。薄膜層には、例えば架橋されて三次元不溶化されたシリコーンゴム等が使用される。また、多孔質支持層には、例えばポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、又は、ポリビニリデンフルオロライド（ＰＶＤＥ）等の合成樹脂やセラミックが使用される。また、蒸発燃料分離膜５ｄとしては、平膜型、スパイラル型、中空糸型、ハニカム型等、種々の形状のものを用いることができる。なお、用語の便宜上、例えば、溶解、拡散、脱溶解を経て膜を透過する場合は、溶解拡散係数が透過係数に相当する。透過係数とは、透過機構を問わず透過速度ないし透過量の大きさを意味する。
【００１９】
前記導入室５ｂの一端部（図１において下端部）に、前記処理ベーパ通路１１の下流端が接続されている。すなわち、前記燃料タンク１内と導入室５ｂとが処理ベーパ通路１１を介して連通されている。また、処理ベーパ通路１１の途中には、該通路１１を開閉すなわち連通及び遮断する処理ベーパ通路弁２１が設けられている。処理ベーパ通路弁２１は、ＥＣＵ３５（後述する）によって開閉タイミングが制御される電磁弁である。なお、処理ベーパ通路弁２１は本明細書でいう「処理ベーパ通路開閉手段」に相当する。
【００２０】
前記導入室５ｂの他端部（図１において上端部）に、前記不透過ガス通路１６の上流端が接続されている。すなわち、導入室５ｂと前記キャニスタ３内とが不透過ガス通路１６を介して連通されている。不透過ガス通路１６の途中から分岐ガス通路１６ａが分岐されている。分岐ガス通路１６ａの下流端は、前記エンジンの吸気通路３０に対してスロットルバルブ３１の下流側において接続されている。また、分岐ガス通路１６ａの途中には、該通路１６ａを開閉すなわち連通及び遮断する分岐ガス通路弁としての圧抜弁２６が設けられている。圧抜弁２６は、ＥＣＵ３５（後述する）によって開閉タイミングが制御される電磁弁である。なお、圧抜弁２６は本明細書でいう「分岐ガス通路開閉手段」に相当する。
【００２１】
前記キャニスタ３内と前記燃料タンク１内（詳しくはアスピレータ４（後述する））とは、一連状をなすパージ通路１７、空気濃縮ガス通路１８及び回収通路１５を介して連通されている。パージ通路１７と空気濃縮ガス通路１８との間の接続部には、空気分離膜モジュール１９が介装されている。また、空気濃縮ガス通路１８と回収通路１５との間の接続部には、前記蒸発燃料分離膜モジュール５（詳しくは透過室５ｃ）が介装されている。
【００２２】
前記空気分離膜モジュール１９は、前記キャニスタ３内から脱離された蒸発燃料を含む蒸発燃料含有ガスすなわちパージガスの空気成分を他の成分より優先的に透過させることによって、パージガスから空気を分離して濃縮するものである。空気分離膜モジュール１９は、密閉状の容器１９ａと、該容器１９ａ内を導入側の室（「導入室」という）１９ｂと透過側の室（「透過室」という）１９ｃとに区切る空気分離膜１９ｄとからなる。本実施形態では、空気分離膜モジュール１９において、容器１９ａ内に水平状に設けられた空気分離膜１９ｄにより、容器１９ａ内が上側の導入室１９ｂと下側の透過室１９ｃとに区画されている。なお、空気分離膜モジュール１９は本明細書でいう「空気分離手段」に相当する。
【００２３】
前記空気分離膜１９ｄは、前記蒸発燃料分離膜モジュール５の蒸発燃料分離膜５ｄとは逆に、燃料成分に対する溶解拡散係数が低く、空気成分を他の成分より優先的に透過させるように構成されている。すなわち、空気分離膜１９ｄは、空気成分を透過しやすく、燃料成分を透過し難い構成の分離膜である。したがって、空気分離膜モジュール１９においては、透過室１９ｃに空気の濃度の高いガス（「空気濃縮ガス」という）が精製され、導入室１９ｂ内に空気の濃度の低いガス（「空気希釈ガス」という）が精製される。このため、空気分離膜１９ｄは、空気濃縮膜、蒸発燃料希釈膜ということができる。また、空気分離膜１９ｄは、例えばフッ素含有多孔質ポリオレフィン膜、セルローストリアセテート、又はポリイミドなどの高分子中空糸膜からなる窒素富化膜や、ポリジメチルシロキサシン、ポリ−４−メチルペンテン−１、エチルセルロース、酢酸セルロース、ポリエチレン、又はポリスルホンなどの高分子平膜からなる酸素富化膜を使用することができる。本実施形態では、パージガスから効率良く空気成分を分離させるため、少なくとも空気中の大半を占める窒素を優先的に分離することのできる窒素富化膜が好ましく、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製酸素富化膜も好適に使用することができる。また、空気分離膜１９ｄとしては、平膜型、スパイラル型、中空糸型、ハニカム型等、種々の形状のものを用いることができる。
【００２４】
また、前記蒸発燃料分離膜モジュール５では、前に述べたように、蒸発燃料の濃度を基準とすれば、透過側すなわち透過室５ｃに相対的に濃度が高いガス（蒸発燃料濃縮ガス）が生じるが、非透過側すなわち導入室５ｂに相対的に濃度が低いガス（不透過ガス）が生じ、逆に、空気の濃度を基準とすれば、透過室５ｃに相対的に空気の濃度が低いガスが生じ、導入室５ｂに相対的に空気の濃度が高いガスが生じることになる。また、空気分離膜モジュール１９では、前に述べたように、空気の濃度を基準とすれば、透過室１９ｃに相対的に空気の濃度が高いガス（空気濃縮ガス）が生じ、導入室１９ｂに相対的に空気の濃度が高いガス（空気希釈ガス）が生じるが、蒸発燃料の濃度を基準とすれば、透過側すなわち透過室１９ｃに相対的に濃度が低いガスが生じ、非透過側すなわち導入室１９ｂに相対的に濃度が高いガスが生じることになる。したがって、蒸発燃料分離膜５ｄを表裏反転することにより空気分離膜として使用したり、空気分離膜１９ｄを表裏反転することにより蒸発燃料分離膜として使用することが可能である。
【００２５】
前記空気分離膜モジュール１９の導入室１９ｂには、前記パージ通路１７の下流端が接続されている。すなわち、前記キャニスタ３内と導入室１９ｂとがパージ通路１７を介して連通されている。また、透過室１９ｃには、前記空気濃縮ガス通路１８の上流端が接続されている。すなわち、透過室１９ｃと前記蒸発燃料分離膜モジュール５の透過室５ｃとが空気濃縮ガス通路１８を介して連通されている。また、蒸発燃料分離膜モジュール５の透過室５ｃに回収通路１５の上流端が接続され、その回収通路１５の下流端がアスピレータ４（後述する）に接続されている。すなわち、蒸発燃料分離膜モジュール５の透過室５ｃとアスピレータ４とが回収通路１５を介して連通されている。
【００２６】
前記アスピレータ４を説明する。アスピレータ４は、燃料ポンプ２から吐出された燃料Ｆの一部を導入し、その燃料Ｆの流れを利用して負圧を発生させる負圧発生手段である。図２はアスピレータを示す断面図である。
図２に示すように、アスピレータ４は、ベンチュリ部４１と、そのベンチュリ部４１上に配置されたノズル部４５とから構成されている。ベンチュリ部４１は、燃料流動方向（図１において上下方向）に延びる有天筒状に形成されている。ベンチュリ部４１内には、中央部内に形成された絞り４２と、絞り４２の燃料流動方向の上流側（上側）に形成されかつ上端から絞り４２に向かって先窄まり状をなす減圧室４３と、絞り４２から下端に向かって末拡がり状をなすディフューザ部４４とが同軸状に形成されている。減圧室４３の上端部には、内外を連通する吸引ポート４１ｐが形成されている。また、ノズル部４５は、中空状のノズル本体部４５ａと、ノズル本体部４５ａから下端に向かって先窄まり状をなす中空管状の噴射ノズル４６とが同軸状に形成されている。噴射ノズル４６は、減圧室４３内に同軸状に配置されている。噴射ノズル４６の下端部内の噴射口４６ｐは、絞り４２内に臨んでいる。また、ノズル本体部４５ａには、内外を連通する導入ポート４５ｐが形成されている。
【００２７】
前記導入ポート４５ｐには前記分岐通路１４の下流端が接続され、また、吸引ポート４１ｐには前記回収通路１５の下流端が接続されている。したがって、分岐通路１４を介してアスピレータ４のノズル部４５内に導入された燃料（加圧燃料）は、噴射ノズル４６の噴射口４６ｐから噴射され、ベンチュリ部４１の絞り４２及びディフューザ部４４内を軸方向（上下方向）に高速で流動する。このとき、ベンチュリ効果によって減圧室４３に負圧が発生し、その負圧が回収通路１５に作用する。これにより、前記蒸発燃料分離膜モジュール５（図１参照）の透過室５ｃの蒸発燃料濃縮ガスが、噴射口４６ｐから噴射された加圧燃料と共にディフューザ部４４から噴出（詳しくは燃料タンク１内へ噴出）される。なお、アスピレータ４は本明細書でいう「負圧印加手段」に相当する。
【００２８】
図１に示すように、前記分岐通路１４の途中には、該通路１４を開閉すなわち連通及び遮断する分岐通路弁２４が設けられている。分岐通路弁２４は、ＥＣＵ３５（後述する）によって開閉タイミングが制御される電磁弁である。なお、分岐通路弁２４は本明細書でいう「分岐通路開閉手段」に相当する。また、分岐通路弁２４は、分岐通路１４に代えて、アスピレータ４のノズル部４５（図２参照）に対して一体的に設けることができる。
【００２９】
前記回収通路１５の途中には、該通路１５を開閉すなわち連通及び遮断する回収通路弁２５が設けられている。回収通路弁２５は、ＥＣＵ３５（後述する）によって開閉タイミングが制御される電磁弁である。また、回収通路１５には、前記蒸発燃料分離膜モジュール５と回収通路弁２５との間において、該通路１５内の圧力（負圧）を検知する第２圧力センサ３８が設けられている。第２圧力センサ３８の検知信号は、ＥＣＵ３５（後述する）に入力される。なお、回収通路弁２５は本明細書でいう「回収通路開閉手段」に相当する。また、第２圧力センサ３８は本明細書でいう「負圧検知手段」に相当する。
【００３０】
前記ＥＣＵ３５を説明する。ＥＣＵ３５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）などを有する。ＲＯＭには所定の制御プログラムが予め記憶されており、ＣＰＵが、当該制御プログラムに基づいて、蒸発燃料処理装置の各構成要素（燃料ポンプ２、各通路弁２０、２１、２３〜２６及びヒータ３３）を所定のタイミングで制御する。なお、ＥＣＵ３５は本明細書でいう「制御手段」に相当する。
【００３１】
ここで、前記蒸発燃料分離膜モジュール５について補足説明する。図３は蒸発燃料分離モジュールを示す模式図である。
図３に示すように、蒸発燃料分離膜モジュール５の容器５ａには、蒸発燃料含有ガスＧ１を前記処理ベーパ通路１１から導入室５ｂに導入するガス導入ポート５ｍと、導入室５ｂから不透過ガスＧ２を前記不透過ガス通路１６に導出する不透過ガスポート５ｎと、空気濃縮ガスＧ４を空気濃縮ガス通路１８から透過室５ｃに導入する掃気ポート５ｐと、透過室５ｃから蒸発燃料濃縮ガスＧ３を回収通路１５へ導出する回収ポート５ｆとが形成されている。ガス導入ポート５ｍは、導入室５ｂの一端部（下端部）に形成されている。また、不透過ガスポート５ｎは、導入室５ｂの他端部（上端部）に形成されている。したがって、ガス導入ポート５ｍから導入室５ｂに導入された蒸発燃料含有ガスＧ１は、蒸発燃料分離膜５ｄに沿って不透過ガスポート５ｎ側（図３において上側）へ流動していく。また、掃気ポート５ｐは、透過室５ｃの一端部（例えば上端部）に形成されている。また、回収ポート５ｆは、透過室５ｃの他端部（例えば下端部）に形成されている。したがって、導入室５ｂから蒸発燃料分離膜５ｄを介して透過室５ｃに透過した蒸発燃料濃縮ガスＧ３は、蒸発燃料含有ガスＧ１の流動方向（上向き方向）と逆方向（下向き方向）に蒸発燃料分離膜５ｄに沿って流動し、回収ポート５ｆから導出される。なお、掃気ポート５ｐの形成位置は、透過室５ｃにおける蒸発燃料濃縮ガスＧ３の流動方向の上流側に相当する位置であればよく、蒸発燃料濃縮ガスＧ３の流動方向に対してできるだけ上流端に設定することが好ましい。これにより、透過室５ｃ内を空気濃縮ガスＧ４によって全体的に掃気することができる。
【００３２】
次に、前記蒸発燃料処理装置（図１参照）による蒸発燃料の処理について説明する。
駐車中（オフ時）において、大気通路弁２３は開弁されているが、その他の通路弁２０、２１、２４〜２６はそれぞれ閉弁されている。なお、以下の説明において、燃料ポンプ２、各通路弁２０、２１、２３〜２６及びヒータ３３は、ＥＣＵ３５によってそれぞれ制御されるものであるから、その制御についての説明は省略する。
【００３３】
次に、給油時においては、捕捉ベーパ通路弁２０及び大気通路弁２３が開弁され、その他の通路弁２１、２４〜２６は閉弁される。そして、給油に伴って燃料タンク１内の圧力が上昇すると、燃料タンク１内の蒸発燃料含有ガスが捕捉ベーパ通路１０を介してキャニスタ３内に流入し、キャニスタ３内の吸着材Ｃに蒸発燃料が吸着される。その蒸発燃料が除去された残余の空気は、キャニスタ３内から大気通路１３を介して大気中に放散される。これにより、蒸発燃料による大気汚染を回避しながら、燃料タンク１の内圧による破損が防止される。
【００３４】
また、給油時以外の駐車中（エンジン停止中）においては、全ての通路弁２０、２１、２３〜２６が閉弁されることで、燃料タンク１内が密閉空間となる。したがって、燃料タンク１内に蒸発燃料が発生すると、燃料タンク１の内圧は徐々に上昇していく。そして、燃料タンク１の内圧が所定値（例えば５kPa）以上となったことが第１圧力センサ３６によって検知されると、捕捉ベーパ通路弁２０及び大気通路弁２３が開弁される。これにより、前記給油時と同様、燃料タンク１内の蒸発燃料含有ガスが、捕捉ベーパ通路１０を介してキャニスタ３内に流入し、キャニスタ３内の吸着材Ｃに蒸発燃料が吸着される。その蒸発燃料が除去された残余の空気は、キャニスタ３から大気通路１３を介して大気中に放散される。また、燃料タンク１の内圧が十分（例えば大気圧程度）に低下したことが第１圧力センサ３６によって検知されると、捕捉ベーパ通路弁２０及び大気通路弁２３が閉弁される。
【００３５】
また、エンジン駆動中においては、処理ベーパ通路弁２１、分岐通路弁２４及び回収通路弁２５が開弁され、その他の通路弁２０、２３、２６は閉弁される。また、ヒータ３３が通電されることによりキャニスタ３内が加熱される。ヒータ３３で吸着材Ｃが加熱されることで、脱離効率が向上される。また、処理ベーパ通路弁２１の開弁にともない、燃料タンク１内の蒸発燃料含有ガスは、処理ベーパ通路１１を介して蒸発燃料分離膜モジュール５の導入室５ｂに導入される。すると、蒸発燃料含有ガスＧ１（図３参照）が、ガス導入ポート５ｍから不透過ガスポート５ｎに向けて流動していく間に、蒸発燃料含有ガスＧ１中の燃料成分が蒸発燃料分離膜５ｄを透過することで、透過室５ｃに蒸発燃料濃縮ガスＧ３が精製される。また、不透過ガスＧ２は、導入室５ｂから不透過ガス通路１６を介してキャニスタ３内に導入される。これにより、キャニスタ３内の吸着材Ｃに吸着されている蒸発燃料の脱離が促進される。
【００３６】
また、エンジン駆動中には、燃料ポンプ２の駆動により、燃料タンク１内の燃料Ｆが燃料供給通路１２を介してエンジン（詳しくはインジェクタ）に供給される。また、燃料供給通路１２を流れる加圧燃料の一部が分岐通路１４を介してアスピレータ４に供給される。すると、アスピレータ４によって負圧が発生し、その負圧が回収通路１５を介して蒸発燃料分離膜モジュール５の透過室５ｃに印加され、透過室５ｃが減圧される。これにより、蒸発燃料分離膜５ｄを透過室５ｃに透過した蒸発燃料濃縮ガスが、回収通路１５を介してアスピレータ４に吸引され、そのアスピレータ４に供給された加圧燃料とともに燃料タンク１内に排出（回収）される。
【００３７】
また、アスピレータ４による負圧は、蒸発燃料分離膜モジュール５の透過室５ｃから空気濃縮ガス通路１８を介して空気分離膜モジュール１９の透過室１９ｃにも印加され、その透過室１９ｃが減圧される。これにより、不透過ガス通路１６を介してキャニスタ３に導入された不透過ガスとともに、キャニスタ３の吸着材Ｃから蒸発燃料が脱離されることによりパージガスとなって、パージ通路１７を介して空気分離膜モジュール１９の導入室１９ｂに導入される。すると、パージガス中の空気成分が空気分離膜１９ｄを透過することで、透過室１９ｃに空気濃縮ガスが精製される。なお、空気分離膜１９ｄを透過せずに導入室１９ｂに残存する空気希釈ガス（蒸発燃料濃縮ガス）に含まれる燃料成分は、そのまま滞留することになるが、徐々に蒸発燃料の濃度が薄くなることにより、その滞留した燃料成分も最終的には空気分離膜１９ｄを透過することになる。このため、導入室１９ｂに、パージガスの流量に対応する容積を確保しておくとよい。
【００３８】
前記透過室１９ｃに生成された空気濃縮ガスは、空気濃縮ガス通路１８を介して蒸発燃料分離膜モジュール５の透過室５ｃに導入される。すると、空気濃縮ガスによって透過室５ｃが掃気される。これにより、透過室５ｃの燃料成分の濃度すなわち燃料成分の分圧が低減されるため、蒸発燃料分離膜５ｄによる分離効率が向上される。なお、透過室５ｃの空気濃縮ガスは、蒸発燃料濃縮ガスと共に回収通路１５に排出される。
【００３９】
また、エンジン駆動中において、外気温度や燃料ポンプ２の駆動熱等によって燃料タンク１内の燃料Ｆの温度が上昇する。したがって、エンジン駆動中に蒸発燃料を処理している間にも、燃料タンク１の内圧が上昇する。そこで、エンジン駆動中に燃料タンク１の内圧が所定値（例えば５kPa）以上となったことが第１圧力センサ３６によって検知されると、圧抜弁２６が開弁されると共に、燃料タンク１の内圧変化に応じて処理ベーパ通路弁２１の開弁量が制御される。このときの処理ベーパ通路弁２１の開弁量は、開弁時間／（開弁時間＋閉弁時間）で定められるデューティ比によって制御される。これにより、不透過ガス中の蒸発燃料の残存濃度が所定濃度Ｄｓで安定化される。そのうえで、不透過ガスが分岐ガス通路１６ａを介して吸気通路３０に導入される。このようにして、燃料タンク１内が圧抜きされる。このため、吸気通路３０に導入される不透過ガス中の蒸発燃料の残存濃度が安定化されているので、空燃比が安定し、排気エミッションが悪化することが避けられる。また、燃料タンク１の内圧が充分（例えば大気圧程度）に低下したことが第１圧力センサ３６によって検知されると、圧抜弁２６が閉弁される。
【００４０】
前記蒸発燃料処理装置（図１参照）によると、キャニスタ３内から脱離された蒸発燃料を含むパージガスの空気成分を他の成分より優先的に透過させる空気分離膜１９ｄを有する空気分離膜モジュール１９を設け、空気分離膜モジュール１９の透過室１９ｃに分離された空気成分を含む空気濃縮ガスを、蒸発燃料分離膜モジュール５の透過室５ｃに供給する構成としたものである。したがって、キャニスタ３内から脱離された蒸発燃料を含むパージガスの空気成分が、空気分離膜１９ｄを有する空気分離膜モジュール１９により分離される。その空気分離膜モジュール１９の透過室１９ｃに分離された空気成分を含む空気濃縮ガスは、蒸発燃料分離膜モジュール５の透過室５ｃに供給される。これにより、蒸発燃料分離膜モジュール５の透過室５ｃが空気濃縮ガスによって掃気されるため、透過室５ｃにおける燃料成分の濃度を低下させることができる。これによって、蒸発燃料分離膜モジュール５による蒸発燃料の分離効率を向上し、燃料タンク１内への蒸発燃料の回収効率を向上することができる。このことは、蒸発燃料分離膜モジュール５やアスピレータ４の小型化にも有効である。また、蒸発燃料分離膜モジュール５による蒸発燃料の分離効率の向上によって、キャニスタ３に流入する不透過ガスに含まれる蒸発燃料量を低減することができる。
【００４１】
また、図４は空気濃縮ガスの蒸発燃料の濃度と流量及び蒸発燃料分離モジュールの透過室の負圧との関係を示す特性図である。図４において、横軸は空気濃縮ガスの蒸発燃料（燃料成分）の濃度（％）を示し、左側の縦軸は空気濃縮ガスの流量（L/min）を示し、右側の縦軸は蒸発燃料分離膜モジュール５の透過側の負圧（kPa）を示している。例えば、負圧は−１００（kPa）〜−１０（kPa）で絶対値は低い。また、特性線Ｌａは空気濃縮ガスの流量の変化を示している。すなわち、空気濃縮ガスは、空気濃縮ガスの蒸発燃料の濃度が薄くなるほど、流量が大きく（多く）なり、逆に、空気濃縮ガスの蒸発燃料の濃度が濃くなるほど、流量が小さく（少なく）なる。また、特性線Ｌｂは蒸発燃料分離膜モジュール５の透過室５ｃの負圧の変化を示している。すなわち、蒸発燃料分離膜モジュール５の透過室５ｃにおいて、空気濃縮ガスの蒸発燃料の濃度が薄くなるほど、負圧が小さくなり、逆に、空気濃縮ガスの蒸発燃料の濃度が濃くなるほど、負圧が大きくなる。
【００４２】
すなわち、蒸発燃料分離膜モジュール５の透過室５ｃを掃気する空気濃縮ガスは、透過室５ｃにおける蒸発燃料濃度が濃い場合は少なく、蒸発燃料濃度が薄い場合は多い方が、蒸発燃料分離膜５ｄの分離性能が良い。また、空気分離膜モジュール１９は、パージガスにおける空気の濃度が濃い場合（蒸発燃料の濃度が薄い場合）は透過量が多く、逆に、パージガスにおける空気の濃度が薄い場合（蒸発燃料の濃度が濃い場合）は透過量が少ない。したがって、空気分離膜モジュール１９の空気分離膜１９ｄが、空気濃縮ガスの蒸発燃料の濃度に応じて流量を自己制御し、蒸発燃料分離膜モジュール５の蒸発燃料分離膜５ｄの分離性能を良くすることができる。これにより、パージガスの流量をＥＣＵ３５で制御する電磁弁を設ける等の特別な流量制御手段を必要としないため、蒸発燃料処理装置における電力の低減化、低コスト化、小型軽量化等を図ることができる。
【００４３】
また、蒸発燃料分離膜モジュール５（図３参照）内において、蒸発燃料含有ガスＧ１と蒸発燃料濃縮ガスＧ３とが、蒸発燃料分離膜５ｄに沿って相反方向へ流動するように構成されている。したがって、蒸発燃料含有ガスＧ１と蒸発燃料分離膜５ｄとの累積接触面積や接触時間が増大するので、高い精度で蒸発燃料を分離することができる。すなわち、蒸発燃料の分離残しを避けることができる。
【００４４】
［実施形態２］
本発明の実施形態２を説明する。本実施形態は、前記実施形態１に変更を加えたものであるから、その変更部分について説明し、重複する説明は省略する。図５は蒸発燃料処理装置を示す構成図、図６は蒸発燃料分離モジュールを示す模式図である。
図５に示すように、本実施形態は、前記実施形態１（図１参照）における蒸発燃料分離膜モジュール５を、ガスの流れ方向（図５において上下方向）に二分割されたモジュール部５１、５２を備えた蒸発燃料分離膜モジュール（符号、５０を付す）に変更したものである。すなわち、図６に示すように、蒸発燃料分離膜モジュール５０は、蒸発燃料含有ガスＧ１の流動方向を基準として、上流側（図６において下側）に位置する第１モジュール部５１と、下流側（図６において上側）に位置する第２モジュール部５２とから構成されている。また、空気濃縮ガスＧ４の流動方向を基準とすれば、上流側（図６において上側）に第２モジュール部５２が位置し、下流側（図６において下側）に第１モジュール部５１が位置する。すなわち、両モジュール部５１、５２は、ガスの流動方向に対して直列状に配置されている。
【００４５】
前記第１モジュール部５１及び前記第２モジュール部５２は、それぞれ容器５ａ１、５ａ２と、導入室５ｂ１、５ｂ２と、透過室５ｃ１、５ｃ２と、蒸発燃料分離膜５ｄ１、５ｄ２とを備えている。導入室５ｂ１と導入室５ｂ２とは、導入側連結通路５３を介して連通されている。また、透過室５ｃ１と透過室５ｃ２とは、透過側連結通路５４を介して連通されている。また、ガス導入ポート５ｍは、第１モジュール部５１の導入室５ｂ１の端部すなわち第２モジュール部５２と反対側の端部（下端部）に形成されている。また、不透過ガスポート５ｎは、第２モジュール部５２の導入室５ｂ２の端部すなわち第１モジュール部５１と反対側の端部（上端部）に形成されている。また、掃気ポート５ｐは、透過室５ｃ１と透過室５ｃ２との連結部すなわち透過側連結通路５４の途中に形成されている。また、回収ポート５ｆは、第１モジュール部５１の透過室５ｃ１の端部すなわち第２モジュール部５２と反対側の端部（下端部）に形成されている。
【００４６】
蒸発燃料処理の際、空気濃縮ガスＧ４が透過側連結通路５４に導入されると、第１モジュール部５１の透過室５ｃ１内が空気濃縮ガスＧ４によって掃気されることで、該透過室５ｃ１の燃料成分の濃度が下げられる。これにより、第１モジュール部５１の蒸発燃料の分離効率が向上される。なお、掃気ポート５ｐは、第２モジュール部５２の透過室５ｃ２に連通するとよい。この場合、両透過室５ｃ１、透過室５ｃ２内が空気濃縮ガスＧ４によって掃気されることで、該透過室５ｃ１、透過室５ｃ２の燃料成分の濃度が下げられる。これにより、両モジュール部５１、５２の蒸発燃料の分離効率が向上される。なお、蒸発燃料分離膜モジュール５０は、本実施形態ではガス流動方向に対して二分割したが、三分割以上に分割してもよい。
【００４７】
［実施形態３］
本発明の実施形態３を説明する。本実施形態は、前記実施形態１に変更を加えたものである。図７は蒸発燃料処理装置を示す構成図である。
図７に示すように、本実施形態は、前記実施形態１（図１参照）における空気分離膜モジュール１９の空気分離膜１９ｄをバイパスするバイパス通路６０を設けたものである。すなわち、空気分離膜モジュール１９の導入室１９ｂと、回収通路１５の途中（詳しくは蒸発燃料分離膜モジュール５の透過室５ｃと回収通路弁２５との間の通路部分）とがバイパス通路６０を介して連通されている。なお、本実施形態では、空気分離膜モジュール１９において、容器１９ａ内に縦壁状に設けられた空気分離膜１９ｄにより、容器１９ａ内が右側の導入室１９ｂと左側の透過室１９ｃとに区画されている。そして、導入室１９ｂの一端部（例えば上端部）にパージ通路１７の下流端が接続され、また、導入室１９ｂの他端部（例えば下端部）にバイパス通路６０の上流端が接続されている。また、透過室１９ｃの端部（例えば下端部）に空気濃縮ガス通路１８の上流端が接続されている。
【００４８】
前記バイパス通路６０の途中には、該通路６０を開閉すなわち連通及び遮断する機械式の流量調整弁６１が設けられている。流量調整弁６１により、バイパス通路６０を流れるパージガスの流量が調整されている。なお、流量調整弁６１は本明細書でいう「バイパス通路開閉手段」に相当する。また、流量調整弁６１は、絞り機構に代えることができる。
【００４９】
本実施形態によると、アスピレータ４による負圧の一部は、回収通路１５の途中からバイパス通路６０を介して空気分離膜モジュール１９の導入室１９ｂにも印加される。これにより、パージガス、及び、空気分離膜モジュール１９の空気分離膜１９ｄを透過しなかった空気希釈ガス（蒸発燃料濃縮ガス）を、バイパス通路６０に流すことによって、空気分離膜１９ｄをバイパスさせることができる。このため、空気分離膜モジュール１９のパージガスの導入側（導入室１９ｂ側）における蒸発燃料の滞留を防止することができる。また、流量調整弁６１により、バイパス通路６０を流れるパージガス量を調整することができる。なお、本明細書では、パージガス及び空気希釈ガスを総称して「パージガス」という。
【００５０】
［実施形態４］
本発明の実施形態４を説明する。本実施形態は、前記実施形態３に変更を加えたものである。図８は蒸発燃料処理装置を示す構成図である。
図８に示すように、本実施形態では、前記実施形態３（図７参照）における流量調整弁６１を、バイパス通路弁６３に変更したものである。バイパス通路弁６３は、ＥＣＵ３５によって開閉タイミングが制御される電磁弁である。なお、バイパス通路弁６３は本明細書でいう「バイパス通路開閉手段」に相当する。
【００５１】
前記パージ通路１７の途中には、パージガス中の燃料成分（ＨＣ）の濃度を検知する濃度センサ６４が設けられている。なお、パージガスに含まれる燃料成分としては、炭化水素（ＨＣ）と、それ以外の成分が考えられるが、ＨＣが大部分を占めることから、便宜的にＨＣを燃料成分として説明する。濃度センサ６４の検知信号は、ＥＣＵ３５に入力される。なお、濃度センサ６４は本明細書でいう「濃度検知手段」に相当する。
【００５２】
前記ＥＣＵ３５は、蒸発燃料の処理中において、前記濃度センサ６４により検知されるＨＣの濃度から燃料成分の濃度を算出し、前記バイパス通路弁６３の開弁量を制御する。このときのバイパス通路弁６３の開弁量は、開弁時間／（開弁時間＋閉弁時間）で定められるデューティ比によって制御される。
【００５３】
図９は蒸発燃料の処理に係る時間と蒸発燃料の濃度との関係を示す特性図である。図９において、横軸は時間（min）を示し、縦軸は蒸発燃料（燃料成分）の濃度（％）を示している。また、特性線Ｌ１はパージガスの蒸発燃料の濃度の変化を示している。また、特性線Ｌ２は空気濃縮ガスの蒸発燃料の濃度の変化を示している。両特性線Ｌ１、Ｌ２から、特性線Ｌ２に応じて特性線Ｌ１の濃度分布が平滑化されるようにパージガスの流量を調整することが望ましい。
【００５４】
したがって、蒸発燃料の処理初期は、パージガス中の燃料成分の濃度が比較的濃いため、両分離膜モジュール５，１９の透過室５ｃ、１９ｃの負圧が大きく、空気濃縮ガスの流量が小さくなるように、バイパス通路弁６３の開度を調整（例えば１０％程度に調整）する。これにより、蒸発燃料分離膜モジュール５による蒸発燃料含有ガスの燃料成分の分離が促進されるとともに、キャニスタ３内の蒸発燃料の脱離が促進される。そして、キャニスタ３の蒸発燃料が徐々に脱離されることで、経時的にパージガス中の燃料成分の濃度が薄くなるため、両分離膜モジュール５，１９の透過側負圧が小さく、空気濃縮ガスの流量が大きくなるように、バイパス通路弁６３の開度を小さくする（例えば１％程度の極小とするか又は閉じる）。これにより、蒸発燃料分離膜モジュール５の透過室５ｃに対する掃気を効果的に行うことができ、キャニスタ３の再生時間を短縮することができる。
【００５５】
なお、次の表１は、パージガスの燃料成分の濃度（脱離濃度）と、両透過室５ｃ、１９ｃに対する負圧（透過側負圧）と、空気濃縮ガスの流量と、バイパス通路弁６３の開度との関係をまとめたものである。
【表１】
【００５６】
したがって、パージガス中の燃料成分の濃度に応じてＥＣＵ３５によってバイパス通路弁６３が制御されることにより、バイパス通路６０を流れるガス量が調整される。これにともない、蒸発燃料分離膜モジュール５の透過室５ｃを掃気する空気濃縮ガスの流量が調整されるため、その透過室５ｃを効果的に掃気することができる。ひいては、蒸発燃料分離膜モジュール５による蒸発燃料の分離効率が向上されるとともに、燃料タンク１内への蒸発燃料の回収効率が向上される。
【００５７】
なお、バイパス通路弁６３としては、デューティ比が制御される電磁弁のほか、電磁駆動式のニードル弁やバタフライ弁等を用いることもできる。また、上記実施形態ではパージガス中の燃料成分の濃度に応じてバイパス通路弁６３の開弁量を制御したが、蒸発燃料の処理を開始してからの経過時間に基づいて、バイパス通路弁６３の開弁量を制御することもできる。
【００５８】
前記各実施形態にかかる変形例１〜４を説明する。図１０〜図１３は蒸発燃料処理装置の要部を示す構成図である。
［変形例１］
変形例１は、図１０に示すように、前記不透過ガス通路１６における分岐ガス通路１６ａ及び圧抜弁２６（図１参照）を省略したものである。また、不透過ガス通路１６の途中には、圧力制御弁６６が設けられている。圧力制御弁６６は、所定圧力が作用することで不透過ガス通路１６からキャニスタ３への不透過ガスの流動を許容し、かつ、その逆流を阻止するチェック弁である。
【００５９】
［変形例２］
変形例２は、図１１に示すように、前記不透過ガス通路１６における圧抜弁２６（図１参照）に代えて、不透過ガス通路１６の分岐ガス通路１６ａの分岐点に、三方弁６８を設けたものである。三方弁６８は、不透過ガス通路１６をキャニスタ３と連通しかつ分岐ガス通路１６ａを遮断する状態と、不透過ガス通路１６を分岐ガス通路１６ａと連通しかつキャニスタ３を遮断する状態とに切替えるもので、ＥＣＵ３５によって切替えタイミングが制御される電磁弁である。また、三方弁６８は、通常時は、不透過ガス通路１６をキャニスタ３と連通しかつ分岐ガス通路１６ａを遮断する状態とされる。そして、エンジン駆動中に蒸発燃料を処理している間に、燃料タンク１の内圧が所定値（例えば５kPa）以上となったことが第１圧力センサ３６によって検知されたときには、三方弁６８が不透過ガス通路１６を分岐ガス通路１６ａと連通しかつキャニスタ３を遮断する状態とに切替えられることで、燃料タンク１内が圧抜きされる。また、第１圧力センサ３６による検知圧力が所定値より低くなると、三方弁６８が不透過ガス通路１６をキャニスタ３と連通しかつ分岐ガス通路１６ａを遮断する状態に切替えられる。
【００６０】
［変形例３］
変形例３は、図１２に示すように、前記捕捉ベーパ通路１０に、捕捉ベーパ通路弁２０に対して両方向チェック弁７０を並列状に設けたものである。両方向チェック弁７０は、正圧弁７０ａと負圧弁７０ｂとを備えている。すなわち、捕捉ベーパ通路弁２０の閉弁状態において、正圧弁７０ａは、所定圧力が作用することで、燃料タンク１内からキャニスタ３内への蒸発燃料含有ガスの流動を許容し、かつ、その逆流を阻止するチェック弁である。また、負圧弁７０ｂは、所定圧力が作用することで、キャニスタ３内から燃料タンク１内へのガスの流動を許容し、かつ、その逆流を阻止するチェック弁である。また、正圧弁７０ａは、燃料タンク１内の圧力が所定値（例えば、約＋５kPa）以上になったときに開弁する。また、負圧弁７０ｂは、燃料タンク１内の圧力が所定値（例えば、約＋５kPa）以下になったときに開弁する。また、燃料タンク１内の圧力Ｐが、
＋５（kPa）＞Ｐ＞−５（kPa）
のときは、正圧弁７０ａ及び負圧弁７０ｂは閉弁している。したがって、駐車時において、捕捉ベーパ通路弁２０を制御することなく、燃料タンク１を保護することができる。
【００６１】
［変形例４］
変形例３は、図１３に示すように、前記バイパス通路６０（図７参照）の上流端（図１３において上端）を、前記空気分離膜モジュール１９の透過室１９ｃに代えて、前記パージ通路１７の途中に接続したものである。この場合、パージガスを、空気分離膜モジュール１９の導入室１９ｂを介することなく、バイパス通路６０へ直接的にバイパスさせることができる。
【００６２】
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本発明の蒸発燃料処理装置の構成要素であるキャニスタ３、アスピレータ４、蒸発燃料分離膜モジュール５及び空気分離膜モジュール１９を備える限り、その他、種々の構成要素を付加することができる。また、蒸発燃料処理装置は、揮発性の高い燃料（例えばガソリンなど）を燃料とする、自動車などの車輌に好適である。また、蒸発燃料分離膜モジュール５は、基本的には蒸発燃料分離膜５ｄによって導入室５ｂと透過室５ｃとに区分けされる構成であれば特に限定されない。また、空気分離膜モジュール１９は、基本的には空気分離膜１９ｄによって導入室１９ｂと透過室１９ｃとに区画される構成であれば特に限定されない。また、負圧印加手段として、前記実施形態で例示したアスピレータ４に代えて、真空ポンプ（負圧ポンプ、減圧ポンプ等を含む）を使用することも可能である。また、アスピレータ４に供給する燃料は加圧された燃料であればよく、例えばプレッシャレギュレータから吐出（排出）された余剰燃料をアスピレータ４に供給することも可能である。また、前記実施形態では、アスピレータ４による負圧を、蒸発燃料分離膜モジュール５の透過室５ｃから空気濃縮ガス通路１８を介して空気分離膜モジュール１９の透過室１９ｃにも印加させたが、空気濃縮ガス通路１８に、空気分離膜モジュール１９の透過室１９ｃに負圧を印加する負圧印加手段を設けることも考えられる。また、アスピレータ４による負圧を、バイパス通路６０を介して空気分離膜モジュール１９の透過室１９ｃにも印加させたが、バイパス通路６０に、空気分離膜モジュール１９の透過室１９ｃに負圧を印加する負圧印加手段を設けることも考えられる。また、バイパス通路６０は、空気分離膜モジュール１９の空気分離膜１９ｄをバイパスするものであればよく、例えばバイパス通路６０の下流端は、回収通路１５に代えて、空気分離膜モジュール１９の透過室１９ｃ、又は、蒸発燃料分離膜モジュール５の透過室５ｃ、又は、燃料タンク１内等に連通させることが可能である。また、不透過ガス通路１６において、分岐ガス通路１６ａの分岐部からキャニスタ３につながる通路部分を省略してもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１…燃料タンク
３…キャニスタ
４…アスピレータ（負圧印加手段）
５…蒸発燃料分離膜モジュール（蒸発燃料分離手段）
５ｂ…導入室
５ｃ…透過室
５ｄ…蒸発燃料分離膜
１１…処理ベーパ通路
１５…回収通路
１６…不透過ガス通路
１７…パージ通路
１８…空気濃縮ガス通路
１９…空気分離膜モジュール（空気分離手段）
１９ｂ…導入室
１９ｃ…透過室
１９ｄ…空気分離膜
３５…ＥＣＵ（制御手段）
６０…バイパス通路
６１…流量調整弁（バイパス通路開閉手段）
６３…バイパス通路弁（バイパス通路開閉手段）
６４…濃度センサ（濃度検知手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着及び脱離するキャニスタと、
前記燃料タンク内で発生した蒸発燃料を含む蒸発燃料含有ガスの燃料成分を他の成分より優先的に透過させる蒸発燃料分離膜を有する蒸発燃料分離手段と、
前記蒸発燃料分離手段の透過側の室に負圧を印加する負圧印加手段と
を備え、
前記蒸発燃料分離手段の透過側の室に分離された燃料成分を含む蒸発燃料濃縮ガスを、前記負圧印加手段の負圧により吸引して前記燃料タンク内に回収する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れた蒸発燃料を含むパージガスの空気成分を他の成分より優先的に透過させる空気分離膜を有する空気分離手段を設け、
前記空気分離手段の透過側の室に分離された空気成分を含む空気濃縮ガスを、前記蒸発燃料分離手段の透過側の室に供給する構成とした
ことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の蒸発燃料処理装置であって、
前記空気分離手段の空気分離膜をバイパスするバイパス通路を設けたことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の蒸発燃料処理装置であって、
前記バイパス通路を開閉するバイパス通路開閉手段を設けたことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の蒸発燃料処理装置であって、
前記バイパス通路開閉手段を制御する制御手段と、
前記パージガス中の燃料成分の濃度を検知する濃度検知手段と
を設け、
前記制御手段は、前記濃度検知手段によって検知された燃料成分の濃度に応じて前記バイパス通路開閉手段を制御する
ことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
【請求項１】
燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着及び脱離するキャニスタと、
前記燃料タンク内で発生した蒸発燃料を含む蒸発燃料含有ガスの燃料成分を他の成分より優先的に透過させる蒸発燃料分離膜を有する蒸発燃料分離手段と、
前記蒸発燃料分離手段の透過側の室に負圧を印加する負圧印加手段と
を備え、
前記蒸発燃料分離手段の透過側の室に分離された燃料成分を含む蒸発燃料濃縮ガスを、前記負圧印加手段の負圧により吸引して前記燃料タンク内に回収する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れた蒸発燃料を含むパージガスの空気成分を他の成分より優先的に透過させる空気分離膜を有する空気分離手段を設け、
前記空気分離手段の透過側の室に分離された空気成分を含む空気濃縮ガスを、前記蒸発燃料分離手段の透過側の室に供給する構成とした
ことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の蒸発燃料処理装置であって、
前記空気分離手段の空気分離膜をバイパスするバイパス通路を設けたことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の蒸発燃料処理装置であって、
前記バイパス通路を開閉するバイパス通路開閉手段を設けたことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の蒸発燃料処理装置であって、
前記バイパス通路開閉手段を制御する制御手段と、
前記パージガス中の燃料成分の濃度を検知する濃度検知手段と
を設け、
前記制御手段は、前記濃度検知手段によって検知された燃料成分の濃度に応じて前記バイパス通路開閉手段を制御する
ことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−９２７１６（Ｐ２０１２−９２７１６Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３９７５６（Ｐ２０１０−２３９７５６）
【出願日】平成２２年１０月２６日（２０１０．１０．２６）
【出願人】（０００１１６５７４）愛三工業株式会社 (1,018)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２６日（２０１０．１０．２６）
【出願人】（０００１１６５７４）愛三工業株式会社 (1,018)
【Ｆターム（参考）】
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