(57)【要約】【課題】燃料タンク内で発生する燃料蒸気の大気への放出を防ぐことができ、燃料タンク内で発生する燃料蒸気を安定して有効活用できる燃料蒸気処理システム及び燃料濃度安定化装置を提供すること。【解決手段】燃料蒸気処理システム１は、燃料タンク１１内で発生した燃料蒸気ＦＧを吸着し、吸着した燃料蒸気ＦＧを大気と共に脱離させてパージガスを生成するキャニスタ１２と、パージガスを発電に用いる燃料電池を備えた燃料電池発電部１３と、キャニスタ１２と燃料電池発電部１３との間に設けられ、キャニスタ１２から燃料電池発電部１３にパージガスを供給するパージガスラインＬ１と、パージガスラインＬ１に介在して燃料タンク１１内に配置され、燃料タンク１１内の燃料Ｆをパージガスに供給してパージガス中の燃料濃度を高める燃料濃度安定化装置１４と、を備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素を含有する燃料が格納される燃料タンクと、
前記燃料タンク内で発生した燃料蒸気を吸着し、吸着した前記燃料蒸気を空気と共に脱離させてパージガスを生成するキャニスタと、
前記燃料中の炭化水素、又は前記炭化水素から改質された成分を用いて発電する、燃料電池を備えた燃料電池発電部と、
前記キャニスタと前記燃料電池発電部との間に設けられ、前記キャニスタから前記燃料電池に前記パージガスを供給するパージガスラインと、
前記パージガスラインに介在して前記燃料タンク内に配置され、前記燃料タンク内の前記燃料を前記パージガスに供給して前記パージガス中の燃料濃度を高める燃料濃度安定化装置と、を備えたことを特徴とする燃料蒸気処理システム。
【請求項２】
前記燃料濃度安定化装置は、前記パージガス中の燃料蒸気濃度を前記燃料電池の最低稼働濃度以上に高める、請求項１に記載の燃料蒸気処理システム。
【請求項３】
前記燃料の少なくとも１部は、前記燃料タンク内で液体として存在し、前記燃料濃度安定化装置は、前記燃料タンク内の前記燃料中に配置され、且つ、前記燃料タンク内の前記燃料液体を透過して前記パージガスに供給する燃料透過材料を含有する、請求項１又は請求項２に記載の燃料蒸気処理システム。
【請求項４】
前記燃料透過材料は、ゼオライト膜又はシリコーン膜を含む、請求項３に記載の燃料蒸気処理システム。
【請求項５】
前記燃料濃度安定化装置は、前記燃料タンク内の空間中に配置され、且つ、前記燃料格納部内で発生する前記燃料蒸気を流量制御しながら前記パージガスに供給する燃料蒸気流量制御部材を含む、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の燃料蒸気処理システム。
【請求項６】
前記燃料蒸気流量制御部材は、前記パージガス中に供給される前記燃料蒸気の流量を制御するメンブレンフィルタ又は抵抗部材を含む、請求項５に記載の燃料蒸気処理システム。
【請求項７】
前記燃料電池は、固体高分子形燃料電池であり、
前記燃料電池発電部は、前記燃料中の前記炭化水素を水素及び二酸化炭素に改質する燃料改質器を有し、
前記燃料電池は、前記水素を用いて発電する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の燃料蒸気処理システム。
【請求項８】
前記燃料電池は、固体酸化物形燃料電池である、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の燃料蒸気処理システム。
【請求項９】
前記燃料改質器又は前記固体酸化物燃料電池は、前記燃料を燃焼する内燃機関の近傍に配置される、請求項７又は請求項８に記載の燃料蒸気処理システム。
【請求項１０】
前記炭化水素を含有する燃料が格納される燃料タンク内に配置され、前記燃料タンク内で発生した燃料蒸気を吸着し、吸着した燃料蒸気を空気と共に脱離させてパージガスを生成するキャニスタから排出される前記パージガスに対して、前記燃料タンク内の前記燃料を前記パージガスに供給して前記パージガス中の燃料濃度を高めて燃料電池に供給することを特徴とする、燃料濃度安定化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料蒸気処理システム及び燃料蒸気処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、炭化水素系燃料を格納した燃料タンク内で発生する燃料蒸気を処理する燃料蒸気処理システムが提案されている。この燃料蒸気処理システムでは、炭化水素系燃料を格納した燃料タンク内で発生する燃料蒸気をキャニスタに吸着する。そして、この燃料蒸気処理システムは、キャニスタに吸着した燃料蒸気を大気と共にパージガスとしてエンジンに供給して燃焼させる。この燃料蒸気処理システムでは、エンジンに供給されるパージガス中の炭化水素濃度が、キャニスタ内の活性炭の量及び種類、活性炭への燃料ガスの吸着量、キャニスタ内の雰囲気温度などの様々な要因によって変動する。このため、このような燃料蒸気処理システムでは、エンジンを効率よく稼働させつつ、燃料タンク内で発生した燃料蒸気の処理量には限界があった。
【０００３】
そこで、燃料タンク内で発生した燃料蒸気を燃料電池に供給して処理する自動車用燃料蒸気処理装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の自動車用燃料蒸気処理装置においては、燃料タンク内で発生する燃料蒸気をキャニスタで吸着し、キャニスタで吸着した燃料蒸気と大気中の酸素とを混合してパージガスとして燃料改質器に供給する。そして、燃料改質器でパージガス中の燃料蒸気を改質して水素及び二酸化炭素に変換し、変換した水素を含有するパージガスを大気中の酸素と混合してアルカリ形又は固体高分子形の燃料電池で電気エネルギー及び水に変換する。これにより、特許文献１に記載の自動車用燃料蒸気処理システムでは、エンジンなどの内燃機関の運転性能及び大気に影響を与えることなく、燃料タンクからの燃料蒸気をエネルギーとして有効に利用することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１９２８６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の自動車用燃料蒸気処理システムでは、キャニスタから燃料改質器に供給されるパージガス中の燃料蒸気が、キャニスタ内の活性炭の量及び種類、活性炭への燃料ガスの吸着量、キャニスタ内の雰囲気温度などの様々な要因によって変動する。そのため、上記自動車用燃料蒸気処理装置では、パージガスと共に燃料改質器に供給される燃料蒸気中の炭化水素濃度が変動し、燃料改質器から燃料電池に供給されるパージガス中の水素濃度が燃料電池の最低稼働濃度未満となる場合があり、燃料電池の安定的な稼働の障害となる場合があった。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、燃料タンク内で発生する燃料蒸気の大気への放出を防ぐことができ、燃料タンク内で発生する燃料蒸気を安定して有効活用できる燃料蒸気処理システム、燃料蒸気処理方法及び燃料濃度安定化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る燃料蒸気処理システムは、炭化水素を含有する燃料が格納される燃料タンクと、前記燃料タンク内で発生した燃料蒸気を吸着し、吸着した前記燃料蒸気を空気と共に脱離させてパージガスを生成するキャニスタと、前記燃料中の炭化水素、又は前記炭化水素から改質された成分を用いて発電する、燃料電池を備えた燃料電池発電部と、前記キャニスタと前記燃料電池発電部との間に設けられ、前記キャニスタから前記燃料電池に前記パージガスを供給するパージガスラインと、前記パージガスラインに介在して前記燃料タンク内に配置され、前記燃料タンク内の前記燃料を前記パージガスに供給して前記パージガス中の燃料濃度を高める燃料濃度安定化装置と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
この態様によれば、燃料蒸気処理システムは、燃料タンク内で発生した燃料蒸気を燃料蒸気排出抑制部で吸着するので、燃料タンク内で発生した燃料蒸気の大気中への放出を防ぐことができる。また、燃料蒸気処理システムは、燃料排出抑制部に吸着した燃料蒸気を大気と共にパージガスとして脱離すると共に、パージガスに燃料蒸気濃度安定化部により燃料タンク内の燃料を供給するので、パージガス中の燃料濃度を燃料電池の燃料として適した範囲に高めることができる。これにより、燃料蒸気処理システムは、燃料電池に供給されるパージガス中の燃料蒸気濃度が、燃料電池による発電に適した範囲にできるので、パージガス中の燃料に含まれる炭化水素を燃料電池の燃料として安定して有効活用することが可能となる。したがって、燃料蒸気処理システムは、燃料タンク内で発生する燃料蒸気の大気への放出を防ぐことができ、燃料蒸気を安定して有効活用することが可能となる。
【０００９】
上記燃料蒸気処理システムにおいては、前記燃料濃度安定化装置は、前記パージガス中の燃料蒸気濃度を前記燃料電池の最低稼働濃度以上に高めてもよい。この態様により、燃料蒸気処理システムは、燃料電池に供給されるパージガス中の燃料蒸気濃度が燃料電池の最低稼働濃度未満になることがなくなるので、燃料タンク内で発生した燃料蒸気を燃料電池の燃料としてより一層安定して有効活用することが可能となる。
【００１０】
上記燃料蒸気処理システムにおいては、前記燃料の少なくとも１部は、前記燃料タンク内で液体として存在し、前記燃料濃度安定化装置は、前記燃料タンク内の前記燃料中に配置され、且つ、前記燃料タンク内の前記燃料液体を透過して前記パージガスに供給する燃料透過材料を含有してもよい。この態様により、燃料蒸気処理システムは、燃料タンク内の燃料液体からパージガスに燃料を供給できるので、パージガス中の燃料濃度を安定して高めることができる。
【００１１】
上記燃料蒸気処理システムにおいては、前記燃料濃度安定化装置は、前記燃料透過材料が、ゼオライト膜又はシリコーン膜を含んでもよい。この態様により、燃料蒸気処理システムは、燃料透過材料を介して燃料液体をパージガス中に安定して供給できるので、パージガス中の燃料蒸気濃度を安定して高めることが可能となる。
【００１２】
上記燃料蒸気処理システムにおいては、前記燃料濃度安定化装置は、且つ、前記燃料格納部内で発生する前記燃料蒸気を流量制御しながら前記パージガスに供給する燃料蒸気流量制御部材を含んでもよい。この態様により、燃料蒸気処理システムは、燃料タンク内の燃料蒸気からパージガスに燃料を供給できるので、パージガス中の燃料濃度を安定して高めることができる。
【００１３】
上記燃料蒸気処理システムにおいては、前記燃料蒸気流量制御部材は、前記パージガス中に供給される前記燃料蒸気の流量を制御するメンブレンフィルタ又は抵抗部材を含んでもよい。この態様により、燃料蒸気処理システムは、燃料蒸気をパージガス中に安定して供給できるので、パージガス中の燃料蒸気濃度を安定して高めることが可能となる。
【００１４】
上記燃料蒸気処理システムにおいては、前記燃料電池は、固体高分子型燃料電池であり、前記燃料電池発電部は、前記燃料中の前記炭化水素を水素及び二酸化炭素に改質する燃料改質器を有し、前記燃料電池は、前記水素を用いて発電してもよい。この態様により、燃料蒸気中に含まれる炭化水素を水素に改質して燃料電池の燃料として用いることができるので、燃料蒸気を燃料電池の燃料として効率よく使用することが可能となる。また、燃料蒸気処理システムは、固体高分子形燃料電池により燃料蒸気を発電に用いるので、燃料電池の運転温度を低くできる。
【００１５】
上記燃料蒸気処理システムにおいては、前記燃料電池は、固体酸化物燃料電池とすることもできる。この態様により、燃料改質器を設ける必要がなくなるので、燃料蒸気処理システムの構成を簡素化することが可能となる。
【００１６】
上記燃料蒸気処理システムにおいては、前記燃料改質器又は前記固体酸化物燃料電池は、前記燃料を燃焼する内燃機関の近傍に配置されてもよい。この態様により、燃料蒸気処理システムは、内燃機関で発生した熱を、燃料蒸気中に含まれる炭化水素を水素に改質する改質反応に用いることができるので、燃料蒸気をより一層効率よく燃料電池の燃料として用いることが可能となる。
【００１７】
本発明の燃料濃度安定化装置は、前記炭化水素を含有する燃料が格納される燃料タンク内に配置され、前記燃料タンク内で発生した燃料蒸気を吸着し、吸着した燃料蒸気を空気と共に脱離させてパージガスを生成するキャニスタから排出される前記パージガスに対して、前記燃料タンク内の前記燃料を前記パージガスに供給して前記パージガス中の燃料濃度を高めて燃料電池に供給する。
【００１８】
この態様によれば、燃料濃度安定化装置は、燃料タンク内で発生した燃料蒸気を吸着した燃料蒸気を大気と共にパージガスとして脱離して、パージガスに燃料蒸気濃度安定化部により燃料タンク内の燃料を供給するので、パージガス中の燃料濃度を燃料電池の燃料として適した範囲に高めることができる。これにより、燃料濃度安定化装置は、燃料電池に供給されるパージガス中の燃料蒸気濃度が、燃料電池による発電に適した範囲にできるので、パージガス中の燃料に含まれる炭化水素を燃料電池の燃料として安定して有効活用することが可能となる。したがって、燃料濃度安定化装置は、燃料タンク内で発生する燃料蒸気の大気への放出を防ぐことができ、燃料蒸気を安定して有効活用することが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、燃料タンク内で発生する燃料蒸気の大気への放出を防ぐことができ、燃料タンク内で発生する燃料蒸気を安定して有効活用できる燃料蒸気処理システム、燃料蒸気処理方法及び燃料濃度安定化装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る燃料蒸気処理システムの模式図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の第１の実施の形態に係る燃料蒸気処理システムにおける蒸気濃度安定化装置の模式図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の第１の実施の形態に係る燃料蒸気処理システムにおける蒸気濃度安定化装置の断面模式図である。
【図３】図３は、本発明の第２の実施の形態に係る燃料蒸気処理システムの模式図である。
【図４】図４は、本発明の第３の実施の形態に係る燃料蒸気処理システムの模式図である。
【図５】図５は、本発明の第３の実施の形態に係る燃料蒸気処理システムにおける蒸気濃度安定化装置の模式図である。
【図６】図６は、本発明の第４の実施の形態に係る燃料蒸気処理システムの模式図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態に係る燃料蒸気処理方法の概略を示すフロー図である。
【図８】図８は、本発明の実施例に係る燃料蒸気処理システムにおけるパージガス中の炭化水素濃度を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下の各実施の形態に限定されるものではなく、適宜変更して実施可能である。また、以下の各実施の形態は、適宜組み合わせて実施可能である。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る燃料蒸気処理システムの模式図である。図１に示すように、本実施の形態に係る燃料蒸気処理システム１は、例えば、炭化水素を含有する燃料を用いて走行する自動車の燃料タンクから発生する燃料蒸気を大気に放出することなく処理するものである。燃料蒸気処理システム１は、炭化水素を含有する燃料を格納する燃料タンク１１と、燃料タンク１１内で発生した燃料蒸気を吸着するキャニスタ（燃料蒸気排出抑制部）１２と、炭化水素を含有する燃料を用いて発電する燃料電池発電部１３とを備える。キャニスタ１２と燃料電池発電部１３との間には、キャニスタ１２内に吸着された燃料蒸気を燃料電池発電部１３に供給するパージガスラインＬ１が設けられている。パージガスラインＬ１の燃料タンク１１内には、燃料蒸気濃度安定化部１４が設けられている。また、燃料タンク１１とキャニスタ１２との間には、燃料タンク１１内で発生した燃料蒸気ＦＧをキャニスタ１２に向けて放出する燃料蒸気放出ラインＬ２が設けられている。
【００２３】
燃料タンク１１は、エンジン１４などの内燃機関などに燃料に用いられる燃料を内部に格納する。また、この燃料は、燃料電池発電部１３の発電にも用いることができる。燃料としては、燃料蒸気を発生するものであれば特に制限はなく、例えば、ガソリンなどの揮発性を有する炭化水素系燃料などが挙げられる。燃料タンク１１内で発生した燃料蒸気ＦＧは、燃料蒸気放出ラインＬ２を介してキャニスタ１２に向けて放出される。
【００２４】
キャニスタ１２は、燃料蒸気導入口１２１、燃料蒸気放出口１２２及び空気導入口１２３及び燃料蒸気ＦＧを吸着する吸着剤（不図示）を有する。吸着剤としては、燃料蒸気ＦＧを吸着できるものであれば特に制限はなく、例えば、活性炭などが挙げられる。キャニスタ１２は、燃料蒸気ラインＬ２から燃料蒸気導入口１２１を介して燃料タンク１１から放出された燃料蒸気ＦＧを吸着剤に吸着する。また、キャニスタ１２は、空気導入口１２３を介して導入された空気Ａにより、吸着剤に吸着した燃料蒸気ＦＧを空気Ａと共に脱離させて、燃料蒸気放出口１２２を介してパージガスラインＬ１に供給する。
【００２５】
燃料電池発電部１３は、燃料蒸気を含むパージガスが供給される燃料改質器１３１と、燃料改質器１３１の後段に設けられた固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）１３２とを備える。
【００２６】
燃料改質器１３１は、燃料蒸気中に含まれる炭化水素を触媒による改質反応により、水素Ｈ２及び二酸化炭素ＣＯ２に分解する。燃料改質器１３１は、エンジン１４の近傍に配置されてもよい。これにより、燃料改質器１３１は、燃料蒸気中に含まれる炭化水素Ｈ２の改質反応に必要となる熱をエンジン１４で発生した熱量によってまかなうことができるので、効率よく燃料蒸気中の炭化水素を改質することが可能となる。なお、エンジン１４の近傍とは、例えば、エンジン１４で発生する熱量を享受できる範囲である。
【００２７】
固体高分子形燃料電池１３２は、燃料改質器１３１によって得られた水素及び大気中の酸素を用いて発電する。固体高分子形燃料電池１３２は、発電によって生じた電力Ｅを電池１３３に供給すると共に、発電によって発生した水分を燃料電池発電部１３の外部に放出する。電池１３３としては、例えば、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、燐酸鉄リチウムイオン電池などの各種二次電池を用いることができる。
【００２８】
なお、本実施の形態では、燃料電池発電部１３が燃料電池としての固体高分子形燃料電池１３２を備える例について説明するが、燃料電池としては、水素及び酸素を用いて発電できるものであれば特に制限はなく、後述するように、各種燃料電池が適用可能である。
【００２９】
本実施の形態では、燃料蒸気濃度安定化部１４は、燃料タンク１１内に少なくとも一部が存在する燃料Ｆの液体中に浸漬して設けられ、パージガスラインＬ１中に介在して設けられている。燃料濃度安定化装置１４は、燃料タンク１１中に含まれる燃料の液体を、パージガスラインＬ１中を流れるパージガスＧ１に供給して、パージガスＧ１に含まれる燃料蒸気の濃度を増大させた燃料供給パージガスＧ２として燃料電池発電部１３に向けて供給する。燃料蒸気濃度安定化部１４から燃料電池発電部１３への燃料供給パージガスＧ２の供給量は、パージガスラインＬ１に設けられた流量制御ポンプＰにより制御される。
【００３０】
次に、図２Ａ及び図２Ｂを参照して、本実施の形態に係る燃料蒸気安定化装置１４について詳細に説明する。なお、図２Ａは、本実施の形態に係る燃料蒸気処理システム１における蒸気濃度安定化装置１４の模式図であり、図２Ｂは、本実施の形態に係る燃料蒸気処理システム１における蒸気濃度安定化装置１４の断面模式図である。なお、図２Ｂにおいては、図２ＡのＩＩＢ−ＩＩＢ線矢視断面図を示している。
【００３１】
図２Ａに示すように、燃料タンク１１内の燃料の液体中のパージガスラインＬ１は、例えば、管状部材として構成される。このパージガスラインＬ１の管状部材の一部には、燃料濃度安定化装置１４の液体燃料を透過する液体燃料透過部材１４Ａが介在して設けられている。この液体燃料透過部材１４Ａは、燃料Ｆを内部に向けて透過する燃料透過部材を含有する。燃料透過部材としては、例えば、ゼオライト膜又はセルロース膜などが挙げられる。
【００３２】
図２Ｂに示すように、この液体燃料透過部１４Ａは、例えば、略円筒形状を有しており、燃料タンク１１中の燃料の液体に浸漬された燃料透過１４Ａの外部に存在する燃料Ｆを内部に透過する。これにより、燃料濃度安定化装置１４は、キャニスタ１２から供給されるパージガスＧ１を燃料供給パージガスＧ２として燃料電池発電部１３に供給する。なお、本実施の形態では、液体燃料透過部１４Ａを略円筒形状の部材とした例について説明したが、液体燃料透過部１４Ａは、略円筒形状に制限されるものではなく、他の形状であってもよい。
【００３３】
本実施の形態においては、燃料蒸気濃度安定化部１４は、パージガスＧ１中に含まれる燃料蒸気の濃度を燃料電池発電部１３の発電に用いられる固体高分子形燃料電池１３２の最低稼働濃度以上に高めてもよい。これにより、燃料蒸気処理システム１は、燃料タンク１１内で発生した燃料蒸気ＦＧを固体酸化物形燃料電池１３２の燃料としてより一層安定して有効活用することが可能となる。
【００３４】
次に、燃料蒸気処理システム１の全体動作について説明する。燃料タンク１１内で発生した燃料蒸気ＦＧは、燃料蒸気放出ラインＬ２を介してキャニスタ１２に供給される。キャニスタ１２に供給された燃料蒸気ＦＧは、燃料蒸気放出ラインＬ２及び燃料蒸気供給口１２３を介してキャニスタ１２内の吸着剤によって吸着される。そして、キャニスタ１２に吸着された燃料蒸気ＦＧは、キャニスタ１２の燃料蒸気放出ラインＬ２を介して、燃料タンク１１内の燃料濃度安定化装置１４に同導入される。燃料濃度安定化装置１４に導入されたパージガスＧ１は、燃料濃度安定化装置１４を介して燃料が供給されて燃料供給パージガスＧ２となる。この燃料供給パージガスＧ２は、燃料改質器１３２に導入されて空気Ａと共に炭化水素が水素及び二酸化炭素に分解される。燃料改質器１３２で分解された水素は、燃料電池１３３に導入されて発電に用いられると共に、二酸化炭素は燃料電池発電部１３の外部に放出される。燃料電池１３３で発電され電力Ｅは、例えば、自動車などの駆動力及び電装品の電力として使用される。
【００３５】
以上説明したように、上記実施の形態に係る燃料蒸気処理システム１によれば、燃料蒸気処理システム１は、燃料タンク１１内で発生した燃料蒸気を燃料蒸気排出抑制部で吸着するので、燃料タンク１１内で発生した燃料蒸気ＦＧの大気中への放出を防ぐことができる。また、燃料蒸気処理システム１は、キャニスタ１２に吸着した燃料蒸気ＦＧを大気と共にパージガスとして脱離すると共に、パージガスに燃料蒸気濃度安定化部により燃料タンク１１内の燃料を供給するので、パージガス中の燃料濃度を燃料電池の燃料として適した範囲に高めることができる。これにより、燃料蒸気処理システム１は、固体高分子形燃料電池１３２に供給されるパージガス中の燃料蒸気ＦＧの濃度が、固体高分子形燃料電池１３２による発電に適した範囲にできるので、パージガス中の燃料に含まれる炭化水素を固体高分子形燃料電池１３２の燃料として安定して有効活用することが可能となる。したがって、燃料蒸気処理システム１は、燃料タンク１１内で発生する燃料蒸気の大気への放出を防ぐことができ、燃料蒸気を安定して有効活用することが可能となる。また、燃料蒸気処理システム１は、固体高分子形燃料電池により燃料蒸気を発電に用いるので、燃料電池の運転温度を低くできる。
【００３６】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、以下の説明においては、上述した第１の実施の形態との相違点について主に説明し、説明の重複を避ける。また、上述した第１の実施の形態と同一の構成については同一の符号を付している。
【００３７】
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る燃料蒸気処理システムの模式図である。図２に示すように、本実施の形態に係る燃料蒸気処理システム２は、第１の実施の形態に係る燃料蒸気処理システム１と比較して燃料電池発電部１３の構成が異なるものである。燃料蒸気処理システム２は、燃料電池発電部１３が、固体高分子形燃料電池１３２に代えて、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ：Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）１３４を備えるものである。燃料蒸気処理システム２では、燃料改質器１３２は省略されている。固体酸化物燃料電池１３４は、エンジン１４の近傍に配置され、空気Ａと共にパージガスラインＬ１から供給される燃料供給パージガスＧ２を水（Ｈ２Ｏ）及び二酸化炭素（ＣＯ２）とする。これにより、燃料蒸気処理システム２は、エンジン１４から発生する熱を固体高分子形燃料電池１３２による発電に用いることができるので、効率よく燃料蒸気を処理することが可能となる。
【００３８】
燃料蒸気処理システム２においては、パージガスラインＬ１を介して燃料蒸気濃度安定化部１４から供給された燃料供給パージガスＧ２は、固体高分子形燃料電池１３４による発電に用いられ、電力Ｅ、水（Ｈ２Ｏ）及び二酸化炭素（ＣＯ２）に変換される。固体酸化物方燃料電池１３１で発電された電力Ｅは、電池１３３に供給されて蓄電される。また、固体酸化物方燃料電池１３４で変換された水素（Ｈ２）及び二酸化炭素（ＣＯ２）は、燃料電池発発電部１３の外部に排出される。その他の構成については、上述した第１の実施の形態に係る燃料蒸気処理システム１と同様であるために、説明を省略する。
【００３９】
このように、上記実施の形態に係る燃料蒸気処理システム２によれば、燃料蒸気ＦＧの処理に固体高分子形燃料電池１３４を用いることが可能となる。そして、固体酸化物形燃料電池１３４をエンジン１４の近傍に配置するので、エンジン１４で発生する熱を固体酸化物方燃料電池１３４の発電に必要な熱として活用することが可能となる。これにより、燃料蒸気処理システム２は、上記第１の実施の形態に係る燃料蒸気処理システム１と同様に、燃料タンク内で発生する燃料蒸気の大気への放出を防ぐことができ、燃料蒸気を安定して有効活用することができる。
【００４０】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、以下の説明においては、上述した第１の実施の形態との相違点について主に説明し、説明の重複を避ける。また、上述した第１の実施の形態と同一の構成については同一の符号を付している。
【００４１】
図４は、本発明の第３の実施の形態に係る燃料蒸気処理システム３の模式図である。図３に示すように、本実施の形態に係る燃料蒸気処理システム３は、燃料タンク１１内に配置された燃料蒸気濃度安定化装置１４の配置が上記第１の実施の形態に係る燃料蒸気処理システム１とは異なる。この燃料蒸気処理システム３では、燃料蒸気濃度安定化装置１４は、燃料タンク１１内の空間中に配置されている。
【００４２】
図５は、第３の実施の形態に係る燃料蒸気処理システム３における燃料蒸気濃度安定化装置１４の模式図である。図５に示すように、燃料蒸気処理システム３における燃料濃度安定化装置１４は、燃料タンク１１内の空間内に存在する気体である燃料蒸気ＦＧを透過してパージガスＧ１に供給する燃料蒸気流量制御部材１４Ｂを含む。この燃料蒸気流量制御部材１４Ｂは、例えば、燃料タンク１１内からパージガスラインＬ１内への燃料蒸気ＦＧの供給量を制御する。燃料蒸気流量制御部材１４Ｂは、例えば、オリフィス流量計及びメンブレンフィルタなどの燃料蒸気透過部材を含む。燃料蒸気流量制御部材１４Ｂの燃料蒸気ＦＧを透過してパージガスラインＬ１に供給する。
【００４３】
このように、上記実施の形態に係る燃料蒸気処理システム３によれば、燃料濃度安定化装置１４が燃料蒸気流量制御部材１４Ｂを介して燃料蒸気ＦＢをパージガスＧ１に供給して燃料供給パージガスＧ２とするので、上記第１の実施の形態に係る燃料蒸気処理システム１と同様に、燃料タンク内で発生する燃料蒸気の大気への放出を防ぐことができ、燃料蒸気を安定して有効活用することができる。
【００４４】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。なお、以下の説明においては、上述した第２の実施の形態との相違点について主に説明し、説明の重複を避ける。また、上述した第２の実施の形態と同一の構成については同一の符号を付している。
【００４５】
図６は、第４の実施の形態に係る燃料蒸気処理システムの模式図である。図６に示すように、燃料蒸気処理システム４における燃料濃度安定化装置１４は、燃料タンク１１内の空間内に存在する気体である燃料蒸気ＦＧを透過してパージガスＧ１に供給する燃料蒸気流量制御部材１４Ｂを備える。この燃料蒸気流量制御部材１４Ｂの構成は、上述した第３の実施の形態に係る燃料蒸気処理システム４と同一である。
【００４６】
このように、上記実施の形態に係る燃料蒸気処理システム４によれば、燃料濃度安定化装置１４が燃料蒸気流量制御部材１４Ｂを介して燃料蒸気ＦＢをパージガスＧ１に供給して燃料供給パージガスＧ２とするので、上記第１の実施の形態に係る燃料蒸気処理システム１と同様に、燃料タンク内で発生する燃料蒸気の大気への放出を防ぐことができ、燃料蒸気を安定して有効活用することができる。
【００４７】
次に、本実施の形態に係る燃料処理方法について説明する。図７は、本実施の形態に係る燃料処理方法の概略を示すフロー図である。図７に示すように、本実施の形態に係る燃料処理方法は、炭化水素を含有する燃料が格納される燃料タンク１１内で発生した燃料蒸気ＦＧをキャニスタ１２に吸着する第１工程ＳＴ１１と、キャニスタ１２に吸着された燃料蒸気ＦＧを空気Ａと共に脱離させてパージガスＧ１を生成する第２工程ＳＴ１２と、パージガスＧ１に燃料タンク１１内の燃料Ｆを供給してパージガスＧ１中の燃料濃度を高める第３工程ＳＴ１３と、燃料濃度が高められた燃料供給パージガスＧ２を燃料電池の発電に用いる第４工程と、を含む。これにより、上記第１〜第４の実施の形態と同様に、燃料タンク１１内で発生する燃料蒸気の大気ＦＧへの放出を防ぐことができ、燃料蒸気を安定して有効活用することができる。
【００４８】
（実施例）
以下、本発明の実施例について説明する。なお、本発明は、以下の実施例によって何ら制限されるものではない。
【００４９】
図８は、本発明の実施例に係るパージガス中の炭化水素濃度と時間との関係を示す図である。なお、図８においては、縦軸にパージガス中の炭化水素濃度を示し、横軸にキャニスタ１２に供給される空気Ａの供給時間を示している。
【００５０】
一般的な燃料蒸気処理システムにおいては、燃料タンク１１からキャニスタ１２に吸着される燃料蒸気ＦＧは、キャニスタ１２に供給される空気Ａの供給時間によって当初は増大した後、時間の経過と共に徐々に減少する。一方で、燃料電池では、供給される燃料蒸気（水素）が少ない場合には燃料電池の発電が不能となる最低稼働範囲濃度が存在する（図８の点線Ｒ参照）。上記第１〜第４の実施の形態に係る燃料蒸気処理システム１〜４においては、燃料濃度安定化装置１４により、パージガスＧ１中に含まれる燃料蒸気を増大させて、パージガスＧ１中の燃料蒸気の濃度を高めた燃料電池の最低稼働範囲濃度以上の燃料供給パージガスＧ２とする（図８の実線参照）。これにより、燃料電池発電部１３に供給されるパージガスＧ１中に含まれる燃料蒸気の濃度が、キャニスタ１２に供給される空気Ａの時間にかかわらず、燃料電池の発電可能範囲Ｒ以上とすることが可能となる。これに対して、一般的な燃料電池発電装置においては、キャニスタ１２への空気Ａの供給時間の増大に伴って、当初燃料電池の発電可能範囲以上であったパージガスＧ１中の燃料蒸気濃度が燃料電池の発電可能範囲未満に低下する（図８の一点鎖線参照）。このように、上記第１〜第４の実施の形態によれば、キャニスタ１２への空気Ａの供給時間によらずに、パージガスＧ１中の燃料蒸気濃度を燃料電池の発電可能範囲Ｒ以上とすることができる。したがって、本実施例によれば、燃料タンク１１内で発生する燃料蒸気の大気ＦＧへの放出を防ぐことができ、燃料蒸気を安定して有効活用することができることが分かる。
【００５１】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、上記各実施の形態の内容により本発明が限定されるものではない。また、上述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【００５２】
例えば、上述した各実施の形態においては、燃料電池発電部１３の燃料電池として、固体高分子形燃料電池１３１及び固体酸化物形燃料電池１３４を用いる例について説明したが、この構成に限定されない。燃料電池としては、燃料蒸気を用いて発電できるものであれば適宜変更可能である。燃料電池としては、例えば、リン酸形燃料電池、溶融炭酸塩形燃料電池、アルカリ電解質形燃料電池、直接形燃料電池及びバイオ形燃料電池なども適用可能である。
【００５３】
また、上述した各実施の形態においては、燃料改質器１３２及び固体酸化物燃料電池１３４が内燃機関としてのエンジン１４の近傍に配置される例について説明したが、この構成に限定されない。燃料改質器１３２及び固体酸化物燃料電池１３４の配置は適宜変更可能であり、例えば、エンジンなどの内燃機関以外のモーターなどの熱源となる部材の近傍に配置されていてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１，２，３，４  燃料蒸気処理システム
１１  燃料タンク
１２  キャニスタ
１３  燃料電池発電部
１３１  固体高分子形燃料電池
１３２  燃料改質器
１３３  電池
１３４  固体酸化物形燃料電池
１４  燃料蒸気濃度安定化装置
１４Ａ  燃料液体透過部材
１４Ｂ  燃料蒸気流量制御部材
Ｌ１  パージガスライン
Ｌ２  燃料蒸気ライン
ＦＧ  燃料蒸気
Ｇ１  パージガス
Ｇ２  燃料供給パージガス
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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