(57)【要約】【課題】分離膜による分離性能が低下することなく、効率良く液化燃料を回収できる蒸発燃料処理装置を提供する。【解決手段】燃料タンク１で発生する蒸発燃料を捕集するためのキャニスタ２と、キャニスタ２から脱離された蒸発燃料を含むガスから燃料成分を選択的に透過分離する分離膜４を有する分離手段１１と、キャニスタ２から分離手段１１へガスを圧送するガス圧送手段６と、分離手段１１によって分離された燃料成分を燃料タンク１へ回収する回収通路８とを備える蒸発燃料処理装置であって、さらに、分離手段１１へ供給されるガスを冷却する供給ガス冷却手段１２と、供給ガス冷却手段１２によって生じた液化燃料を一時的に貯留可能な液溜手段１３とを有することを特徴とする。回収通路８の内壁には、親油性油膜２３が形成されている。【選択図】図１
2010106670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクで発生する蒸発燃料を捕集するためのキャニスタと、
前記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を選択的に透過分離する分離膜を有する分離手段と、
前記キャニスタから分離手段へガスを圧送するガス圧送手段と、
前記分離手段によって分離された燃料成分を前記燃料タンクへ回収する回収通路と、を備える蒸発燃料処理装置であって、
さらに、前記分離手段へ供給されるガスを冷却する供給ガス冷却手段と、
前記供給ガス冷却手段によって生じた液化燃料を一時的に貯留可能な液溜手段と、を有することを特徴とする蒸発燃料処理装置。
【請求項２】
前記回収通路の内壁には親油性被膜が形成されている、請求項１に記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項３】
前記回収通路には、該回収通路を通して回収される燃料成分を冷却する回収通路冷却手段と、
前記燃料タンクから分離手段へ燃料の逆流を防止する逆流防止弁と、
が設けられている、請求項１または請求項２に記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項４】
前記回収通路における前記回収通路冷却手段と逆流防止弁との間には、該逆流防止弁が閉弁されている間、液化燃料を一時的に貯留できる貯留手段を備える、請求項３に記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項５】
前記貯留手段と回収通路冷却手段との間にも逆流防止弁が設けられている、請求項４に記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項６】
前記回収通路内には複数の細通路が並設されている、請求項３ないし請求項５のいずれかに記載の蒸発燃料処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を、燃料成分を選択的に透過分離する分離膜を介して濃縮した状態で燃料タンクへ効率良く回収する、内燃機関の蒸発燃料処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の蒸発燃料処理装置は、基本的構成として、燃料タンクで発生する蒸発燃料（ベーパ）を捕集するためのキャニスタと、燃料成分を選択的に透過分離する分離膜を有する分離手段と、キャニスタから分離手段へガスを圧送するガス圧送手段と、分離手段によって分離された燃料成分を燃料タンクへ回収する回収通路とを備える。当該この種の蒸発燃料処理装置は、キャニスタに吸着捕集された蒸発燃料を、エンジン駆動時の吸気管負圧を利用して脱離（パージ）させる方法とは異なり、ガス圧送手段としてのポンプによってパージさせて分離膜に加圧供給し、当該分離膜を透過した蒸発燃料を高濃度で回収するパージレスエバポシステムとして構成されている。このように、キャニスタから脱離された蒸発燃料を含むガスを分離手段を介して濃縮回収するので、蒸発燃料の回収効率が向上する。しかし、さらに蒸発燃料を高効率で回収することが求められる。そこで、さらに蒸発燃料の高効率回収を図った蒸発燃料処理装置として、特許文献１や特許文献２がある。
【０００３】
特許文献１では、キャニスタと分離手段とを連通するパージ通路に設けられた第１のバルブと、キャニスタと大気とを連通する大気通路に設けられた第２のバルブとによって、分離膜へ作用する圧力を制御しながら、蒸発燃料含有ガスを分離手段へ供給している。分離手段の透過室内にはクーラが設けられて液化室となっている。これにより、高濃度ガスを確実に液化して回収効率を向上させている。また、回収通路に逆流防止弁を設けて、液化回収燃料の流れを調整している。特許文献２では、第１の分離手段によって分離された低濃度ガスを、さらに中濃度ガスと低濃度ガスに分離する第２の分離手段が設けられており、蒸発燃料含有ガスを二段階で濃縮していることで、燃料成分の回収効率をより向上させている。中濃度ガスは、返流通路を通して再度第１の分離手段に供給される。
【０００４】
また、自動車に搭載される蒸発燃料処理装置ではないが、化学工場等において使用される有機溶剤等から発生した蒸発有機物質を、分離膜を備える分離手段を介して分離回収する処理装置として特許文献３がある。特許文献３には、分離膜によって分離された高濃度ガスを回収する回収通路に冷却手段が設けられており、当該冷却手段によって蒸発有機物質を液化回収すると共に、低濃度ガスを再度分離手段へ供給する返流通路を有する装置が、従来技術として開示されている。そのうえで特許文献３には、従来技術の改良発明として、排ガスを分離手段へ圧送する圧送手段と分離手段との間に冷却手段を設け、排ガスが分離手段へ供給される前に、蒸発有機物質を液化回収している。分離手段を透過した濃縮ガスは、返流通路を通して再度冷却手段へ供給される。
【０００５】
【特許文献１】特許第４００５４０４号公報
【特許文献２】特許第４１５３３５４号公報
【特許文献３】特開平４−１８０８１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１や特許文献２では、液化室（透過室）内のクーラによって蒸発燃料を液化させたり、分離手段を２段階で設けたりして蒸発燃料の回収効率を向上させているが、蒸発燃料含有ガスが分離手段へ供給される際の問題については特に考慮されていない。すなわち、圧送手段によって圧送される蒸発燃料含有ガスは、圧送手段によるガス圧縮作用（断熱圧縮）やポンプモータなどからの熱が授熱されることで高温となるが、分離膜は、供給されるガスが高温であるとガス分離性能が低下することが知られている。したがって、高温となった蒸発燃料含有ガスが分離手段の分離膜へ供給されると、分離膜によるガス分離性能が低下してしまう。そこで、分離手段へ供給される蒸発燃料含有ガスは、ある程度温度上昇が抑えられた状態で供給されることが好ましい。しかし、蒸発燃料含有ガスを冷却するとその一部が液化する。この場合、当該液化燃料が分離手段へそのまま供給されると、分離膜が濡れることで透過性が低下し、ガス分離性能も低下してしまう。
【０００７】
これに対し特許文献３では、圧送手段と分離手段との間に冷却手段を設けているので、供給ガスの温度がある程度冷却された状態で分離膜に供給され、ガス分離性能が低下することが避けられる。しかも、冷却手段によって液化した有機物質をそのまま回収する構成となっているので、液化有機物質が分離膜へ供給されることも防がれる。しかしこの場合、実際には冷却手段に連接された回収通路側へガスが流動することを防止する機構が必要となる。そのうえ、特許文献３ではあくまで分離手段へ至る前に冷却手段によって液化回収することのみを前提としており、分離膜を透過した濃縮ガスは再度冷却手段へ還流される。これでは、冷却温度における飽和蒸気圧を下回る分の回収成分は液化されないので、回収残しが生じる。飽和蒸気圧を限界まで下げて回収残しを低減することは可能であるが、これには冷却性能を極めて高める必要があり、装置が大型となったりエネルギーコストが嵩んでしまう。
【０００８】
また、特許文献１では、液化室内のクーラによって蒸発燃料を確実に液化させてはいるが、当該液化燃料は油滴化した自重によって回収通路内を流れ落ちることになる。この場合、回収通路内面の液流動性が高くなければ、一部の油滴が回収通路内に付着残留し、回収効率が低下するおそれがある。しかも、油滴化しなければ流れ落ちないのでは、当該油滴によって通路内が閉塞したり通気抵抗が増大するなどして、回収効率が低下するおそれもある。また、回収通路内の飽和蒸気圧がある程度高いと、一旦液化室内で液化した燃料成分の一部が回収通路内を流動していく間に再度蒸発し、回収効率が低下するおそれもある。分離手段と燃料タンクとの距離が大きく回収通路が長いほど、そのおそれは高くなる。このような問題は、特許文献２の蒸発燃料処理装置でも同様である。
【０００９】
そこで、本発明は上記課題を解決するものであって、分離膜による分離性能が低下することなく、効率良く液化燃料を回収できる蒸発燃料処理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】
【００１０】
そのための手段として、本発明は、燃料タンクで発生する蒸発燃料を捕集するためのキャニスタと、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を選択的に透過分離する分離膜を有する分離手段と、キャニスタから分離手段へガスを圧送するガス圧送手段と、分離手段によって分離された燃料成分を燃料タンクへ回収する回収通路と、を備える蒸発燃料処理装置であって、さらに、分離手段へ供給されるガスを冷却する供給ガス冷却手段と、供給ガス冷却手段によって生じた液化燃料を一時的に貯留可能な液溜手段と、を有することを特徴とする。
【００１１】
このとき、回収通路の内壁に親油性被膜を形成しておくことが好ましい。また、回収通路には、該回収通路を通して回収される燃料成分を冷却する回収通路冷却手段と、燃料タンクから分離手段へ燃料の逆流を防止する逆流防止弁を設けることが好ましい。
【００１２】
また、回収通路における回収通路冷却手段と逆流防止弁との間には、該逆流防止弁が閉弁されている間、液化燃料を一時的に貯留できる貯留手段を設けることも好ましい。この場合、貯留手段と回収通路冷却手段との間にも逆流防止弁を設けることも好ましい。
【００１３】
また、回収通路に冷却手段を設ける場合、当該回収通路内には複数の細通路を並設することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、分離手段へ供給される蒸発燃料含有ガスが供給ガス冷却手段によってある程度冷却されるので、分離膜へ温度の高いガスが供給されることがなく、分離膜による分離性能が低下することが避けられる。そのうえ、供給ガス冷却手段によって蒸発燃料含有ガスの一部が液化しても、当該液化燃料は一時的に液溜手段に貯留されるので、液化燃料が分離膜へ供給されることがなく、この点においても分離膜による分離性能が低下することが避けられる。これにより、蒸発燃料の回収効率がより向上する。
【００１５】
分離膜を透過した濃縮ガスのうち、飽和蒸気圧を超える分は液化する。このとき、回収通路の内壁に親油性被膜が形成されていると、液化燃料は油適化するよりも小さな力で膜状のまま流れ落ち易くなるので、効率良く液化燃料を回収できる。また、油滴によって通路内が閉塞したり通気抵抗が増大するなどの問題も避けられる。
【００１６】
回収通路にも回収通路冷却手段を設けておけば、再気化した燃料成分を含めて分離膜を透過した燃料成分を確実に液化できるので、燃料成分の回収効率が向上する。したがって、分離手段における透過室内に、必ずしもクーラ等の液化手段を設ける必要もない。これは、回収通路が長い場合に特に有効である。また、回収通路に逆流防止弁を設けておけば、燃料タンクの内圧が分離手段の内圧より高くなった場合に燃料が逆流することが確実に防がれる。
【００１７】
回収通路冷却手段と逆流防止弁との間に、該逆流防止弁が閉弁されている間液化燃料を一時的に貯留できる貯留手段を備えていれば、回収通路内で液化した燃料によって分離膜が濡れて分離性能が低下することが避けられる。このとき、貯留手段と回収通路冷却手段との間にも逆流防止弁を設けておけば、回収通路内で液化した燃料の逆流が防がれるので、当該液化燃料によって分離膜が濡れることも確実に防がれる。
【００１８】
回収通路に冷却手段が設けられている場合、回収通路内に複数の細通路が並設されていれば、回収通路内の表面積が増大すると共に、冷却手段から通路内への距離（配管中心からの温度勾配差）が小さくなるので、冷却効率が向上し燃料成分を的確に液化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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、蒸発燃料処理装置の基本的構成は、後述の各実施例に限らず、種々のものに適用可能である。構成本発明の蒸発燃料処理装置は、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を採用した車両に搭載される。
【００２０】
（実施例１）
図１に、本発明の実施例１に係る蒸発燃料処理装置の概略構成図を示す。図１に示すごとく、蒸発燃料処理装置は揮発性燃料であるガソリンを貯留する燃料タンク１と、燃料タンク１から発生する蒸発燃料（ベーパ）を吸着可能なキャニスタ２と、燃料タンク１とキャニスタ２とに連通されるエバポ通路３と、蒸発燃料を含むガスから蒸発燃料を選択的に透過分離する分離膜４を有する分離膜ユニット１１と、キャニスタ２と分離膜ユニット１１とを連通させるパージ通路５と、パージ通路５上に配され、キャニスタ２に吸着捕集された蒸発燃料を脱離（パージ）させると共に、当該キャニスタ２から脱離させた蒸発燃料を含むガスを分離膜ユニット１１へ供給するポンプ６と、キャニスタ２と大気とを連通させる大気通路７と、分離膜４によって分離された燃料成分を燃料タンク１へ回収する回収通路８と、分離膜４によって分離された低濃度ガスをキャニスタ２へ返流させる返流通路９と、返流通路９上に設けられたレギュレータ１０とを有する、パージレスエバポシステムとして構成されている。なお、分離膜ユニット１１が本発明の分離手段に相当し、ポンプ６が本発明のガス圧送手段に相当する。
【００２１】
そのうえで、パージ通路５上においてポンプ６と分離膜ユニット１１との間には、分離膜ユニット１１へ供給されるガスを冷却する供給ガス冷却手段１２が設けられており、供給ガス冷却手段１２には、当該供給ガス冷却手段１２によって生じた液化燃料を一時的に貯留可能な液溜タンク１３が、通路１４を介して連通されている。なお、液溜タンク１３が、本発明の液溜手段に相当する。
【００２２】
燃料タンク１内には燃料ポンプ１５が内設されており、当該燃料ポンプ１５によって燃料タンク１内に貯留されたガソリンが燃料供給通路１６を介して内燃機関たるエンジン（図示せず）へ圧送される。キャニスタ２内には活性炭などの多孔質体（図示せず）が内蔵されており、燃料タンク１から発生した蒸発燃料は、キャニスタ２内の活性炭に選択的に吸着捕集される。一方、蒸発燃料より分子径の小さい空気は、活性炭に吸着されずにそのまま透過して大気通路７から排出される。これを前提として、本発明の説明において蒸発燃料がキャニスタ２に吸着されるというときは、実際にはキャニスタ２内の活性炭に吸着されていることを意味する。エバポ通路３は、燃料タンク１からパージ通路５の上流域に連通されており、ポンプ６は、エバポ通路３とパージ通路５との連通部より下流に設けられている。また、ポンプ６には逆止弁が内蔵されている。
【００２３】
分離膜４は、蒸発燃料成分及び空気成分に対する溶解係数及び拡散係数が大きく異なる素材からなり、受入室２０と透過室２１とに区切るように配されている。具体的には、蒸発燃料含有ガス中の燃料成分が優先的に透過し、空気成分は透過し難い炭化水素分離膜を用いている。詳しくは、燃料成分を優先的に選択透過させる非多孔質型の平膜を呈する薄膜層と、該薄膜層を支持する多孔質支持膜層とを有する。ポリエステル等の不織布が積層された３層構造からなることもある。薄膜層が分離膜４の主体的機能を果たし、一般的には高い選択性及び透過性を有する、架橋されて３次元不溶化されたシリコーン系高分子材料が用いられる。薄膜層の膜厚は、０．５〜３μｍ程度とされている。一方、多孔質支持膜層には高い耐溶剤性が要求され、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ライド（ＰＶＤＦ）などの合成樹脂のほか、セラミックも使用さる。分離膜４の構造としては、平板状、中空糸状、ハニカム状、渦巻状等にすることができる。
【００２４】
燃料成分は、分離膜４に対する溶解係数及び拡散係数が高いことから、容易に分離膜４に溶解・拡散・脱溶解することで、透過速度が速い。これに対し、窒素や酸素等の空気成分は、分離膜４に対する溶解係数及び拡散係数が蒸発燃料成分より低く、分離膜４を透過し難い。これによって、蒸発燃料中の燃料成分が分離膜４によって優先的に分離されて高濃度ガス（濃縮ガス）となり、空気成分は分離膜４で分離されずに低濃度ガスとなる。この意味において、分離膜ユニット１１の受入室２０は低濃度ガス室ということもできると共に、透過室２１は高濃度ガス室（濃縮ガス室）ということもできる。分離膜４に対して下流側が高濃度ガス室２１となる。なお、分離膜４における分離効率（分離性能）は、供給される蒸発燃料含有ガス中の蒸発燃料濃度、分離膜４に作用する圧力（低濃度ガス室２０と高濃度ガス室２１との差圧の大きさ）などのほか、供給されるガスの温度によっても大きく変動する。具体的には、蒸発燃料含有ガスの温度が低温であるほど分離性能が高くなる。パージ通路５及び返流通路９が低濃度ガス室２０に、回収通路８が高濃度ガス室２１に連通されている。レギュレータ１０は、ポンプ６からレギュレータ１０までの系内を一定の圧力に保持する。
【００２５】
供給ガス冷却手段１２としては、パージ通路５内を流動する蒸発燃料含有ガスを冷却し得るものであれば得に限定されず、例えばパージ通路配管に設けられた複数の冷却フィン、ペルチェ素子などの冷却装置、及び、パージ通路にエアコン冷気、電動ファン、又は走行風などの冷却風を当てる構造などを採用できる。中でも、冷却温度を制御しやすいペルチェ素子が好ましい。
【００２６】
図１の要部拡大図に示されるように、回収通路８の内壁には親油性被膜２２が形成されている。親油性被膜２２としては、燃料成分と馴染みが良く流れ落ちやすいものであれば特に限定されない。例えば、エポキシ樹脂，メラミン樹脂，フェノール樹脂，低分子量ポリエチレン等の親油性樹脂、アルキルシリコーンやアルコキシシリコーン等のシリコーン化合物、カルバナワックス，パラフィンワックス，セレシンワックス等のワックス類、ステアリン酸，オレイン酸，リノール酸，リノレン酸，パルミチン酸等の脂肪酸類、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等の炭素系材料などが挙げられる。これらの親油性材料は、１種のみを使用してもよいし、２種以上を複合使用してもよい。なお、図２〜６には要部拡大図として図示していないが、図２〜６に示す後述の実施例２〜６においても、それぞれ回収通路８の内壁に親油性被膜２２が形成されている。
【００２７】
次に、蒸発燃料処理装置の作用について説明する。燃料タンク１から蒸発燃料が発生すると、当該蒸発燃料はエバポ通路３を介してキャニスタ２内に吸着捕集され、余分な空気成分はキャニスタ２を通って大気通路７から排出される。そして、イグニッションスイッチ（ＩＧスイッチ）やスタータなどの内燃機関始動用のスイッチを入れると、処理装置のポンプ６が駆動されて、キャニスタ２から分離膜ユニット１１へ至る気流が発生する。すると、大気通路７から空気（外気）が導入されることでキャニスタ２内に吸着された蒸発燃料が脱離（パージ）される。キャニスタ２からパージされた蒸発燃料は、大気通路７から吸入された空気成分と共に蒸発燃料含有ガスとして、ポンプ６によってパージ通路５を通して分離膜ユニット１１の受入室２０へ圧送される。受入室２０内は、レギュレータ１０によって一定の高圧状態に保たれていることで、受入室２０と透過室２１とは、分離膜４を挟んで差圧が生じている。これにより、分離膜４によって蒸発燃料含有ガス中から燃料成分が優先的に選択分離され、透過室（高濃度ガス室）２１内に、蒸発燃料を高濃度で含有する高濃度ガスが透過精製され、回収通路８を通して燃料タンク１内へ回収される。一方、受入室（低濃度ガス室）２０内には、分離膜４で分離されなかった空気と、分離膜４で分離されずに残った若干の蒸発燃料とが混在する低濃度ガスが残る。この低濃度ガスは、さらにポンプ６によって返流通路９を通してキャニスタ２へ返流される。ポンプ６の作動・停止タイミングは、電子制御装置（ＥＣＵ）１８によって制御される。ＥＣＵ１８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に所定の制御プログラムが予め記憶されており、ＣＰＵが、制御プログラムに基づいてポンプ６を所定のタイミングで制御操作する。具体的には、パージ通路５上に設けられた濃度センサ１７によって蒸発燃料濃度が所定値以下となると、ポンプ６はＥＣＵ１８によって停止される。
【００２８】
そのうえで、蒸発燃料含有ガスは、パージ通路５内を通して分離膜ユニット１１へ圧送される際に、供給ガス冷却手段１２によって冷却される。本実施例１では、供給ガス冷却手段１２の冷却温度をパージ通路５の雰囲気温度以下に設定している。このように、供給ガス冷却手段１２によってある程度蒸発燃料含有ガスが冷却されることで、分離膜４における分離性能の低下が避けられる。同時に、供給ガス冷却手段１２によって冷却されることで、当該冷却温度における飽和蒸気圧を超える燃料成分は液化し得る。液化した燃料は、通路１４を通して一旦液溜タンク１３に貯留される。これにより、液化燃料が分離膜４へ付着して分離膜４の透過性等の低下も避けられる。分離膜４によって燃料成分が選択的に透過分離され、蒸発燃料含有ガス中の蒸発燃料濃度がパージ通路５内の飽和蒸気圧より低下すると、液溜タンク１３内の液化燃料が再度気化し、通路１４を通して分離膜ユニット１１へ圧送されていく。
【００２９】
分離膜４によって分離された高濃度ガス（濃縮ガス）は、飽和蒸気圧を超える分の燃料成分が液化して回収通路８内を流れ落ち、燃料タンク１へ回収される。このとき、回収通路８の内壁には親油性被膜２２が形成されていることで、油滴化するよりも小さな力で流れ落ちていく。なお、液化しなかった蒸発燃料も、分離膜ユニット１１からの圧力によって燃料タンク１へ流動していく。
【００３０】
（実施例２）
図２に、本発明の実施例２に係る蒸発燃料処理装置の概略構成図を示す。実施例２は実施例１の変形例であって、液溜手段が実施例１と異なる。具体的には、図２に示されるように、供給ガス冷却手段１２のハウジングや配管などに、液溜手段として液溜凹部２４が一体形成されている。これによれば、装置を小型化できる点で有利である。液溜凹部２４の作用効果は実施例１の液溜タンク１３と同じであり、その他も実施例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。
【００３１】
（実施例３）
図３に、本発明の実施例３に係る蒸発燃料処理装置の概略構成図を示す。実施例１や実施例２の構成は、特許文献２のような２段階分離手段を有する蒸発燃料処理装置に適用することもできる。例えば実施例３は、実施例１のような液溜タンク１３を有する構成を、２段階分離手段を有する蒸発燃料処理装置に適用した実施例である。具体的には、図３に示すように、分離膜ユニット１１は第１の分離手段となっており、さらに第２の分離手段としてもう１つの分離膜ユニット２５が設けられている。第２の分離膜ユニット２５内にも、第１の分離膜ユニット１１と同じ分離膜４が設けられており、当該分離膜４を挟んで受入室（低濃度ガス室）２６と透過室（濃縮ガス室）２７とに区画されている。第１の分離膜ユニット１１の低濃度ガス室２０は、第２の分離膜ユニット２５の受入室２６が連通されている。また、第２の分離膜ユニット２５の低濃度ガス室２６に返流通路９が連接され、第２の分離膜ユニット２５の高濃度ガス室２７に循環通路２８の一端が連接されている。循環通路２８の他端は、ポンプ６より上流においてパージ通路５と連通している。
【００３２】
第１の分離膜ユニット１１によって分離された低濃度ガスは、低濃度ガス室２０から第２の分離膜ユニット２５の受入室２６へ供給され、分離膜４によってさらに分離濃縮される。第２の分離膜ユニット２５の分離膜４を透過した濃縮ガスは、循環通路２８を通して再度第１の分離膜ユニット１１へ循環供給され、残余の燃料成分が再度分離膜４によって分離回収される。第２の分離膜ユニット２５の低濃度ガス室２６からは、超低濃度ガスが返流通路９を通してキャニスタ２へ返流される。その他は実施例１や実施例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。
【００３３】
（実施例４）
図４に、本発明の実施例４に係る蒸発燃料処理装置の概略構成図を示す。実施例４は実施例１の変形例であって、図４に示されるように、回収通路８には、さらに回収通路冷却手段３０と逆流防止弁３１とが設けられている点が異なる。分離膜ユニット１１の透過室２１には、分離膜４より下流（主に回収通路８）の内圧を検知する圧力センサ３２が設けられており、燃料タンク１には該燃料タンク１の内圧を検知する圧力センサ３３が設けられている。回収通路冷却手段３０は、パージ通路５に設けた供給ガス冷却手段１２と同じものを使用できる。逆流防止弁３１は電磁弁であり、圧力センサ３２・３３の検出信号に基づいて、ＥＣＵ１８によって開閉制御される。
【００３４】
逆流防止弁３１は、常時は閉弁されている。したがって、燃料タンク１から蒸発燃料が発生することで燃料タンク１の内圧が上昇しても、燃料が回収通路へ逆流することはない。キャニスタ２に吸着された蒸発燃料を脱離するためにポンプ６が駆動されると、分離膜ユニット１１の受入室２０及び透過室２１が昇圧する。そして、分離膜ユニット１１側の内圧が燃料タンク１の内圧より高くなったことを圧力センサ３２・３３によって検出されると、逆流防止弁３１が開弁される。これにより、分離膜４によって分離された濃縮ガスが回収通路８を通して燃料タンク１へ回収されることになるが、このとき、濃縮ガスが回収通路冷却手段３０によって冷却されると共に、親油性被膜２２の新和作用との相乗効果により、確実に燃料成分を液化した状態で回収できる。仮に分離膜ユニット１１から燃料タンク１までの距離（回収通路８の長さ）が長く、回収通路冷却手段３０に至るまでに液化燃料が再度気化していても、回収通路冷却手段３０において確実に液化されるので、回収効率が向上する。
【００３５】
濃度センサ１７によってパージガス中の蒸発燃料濃度が十分に低下したことが検知されると、ＥＵＣ１８によってポンプ６が停止される。これにより分離膜ユニット１１側の内圧が燃料タンク１の内圧より低くなったことが、分離膜ユニット１１の圧力センサ３２と燃料タンク１の圧力センサ３３の検出信号によって検知されると、逆流防止弁３１が閉弁される。これにより、燃料タンク１内の燃料が回収通路８へ逆流することが防止される。また、ガス分離、濃縮、液化を経ることで燃料成分の体積が大幅に減少し、回収通路８の内圧が大きく減少することで、分離膜ユニット１１側の内圧が燃料タンク１の内圧より低くなった場合も、逆流防止弁３１が閉弁される。また、ポンプ６を停止した際に、低濃度ガス室２０と高濃度ガス室２１との間で蒸気濃度が平衡になる力が作用し、濃縮ガスが低濃度ガス室２０側へ逆流することによって、回収通路８の内圧が燃料タンク１の内圧より低くなることもある。
【００３６】
（実施例５）
図５に、本発明の実施例５に係る蒸発燃料処理装置の概略構成図を示す。実施例５は実施例４の変形例であって、図４に示されるように、回収通路８における回収通路冷却手段３０と逆流防止弁３１との間に、さらに貯留タンク３５が設けられている点が異なる。なお、貯留タンク３５が本発明の貯留手段に相当する。
【００３７】
実施例４では、分離膜ユニット１１側の内圧が燃料タンク１の内圧より低い場合に、燃料の逆流を防止するために逆流防止弁３１が閉弁されるが、このような状態においても分離膜４を透して濃縮ガスが精製され、回収通路冷却手段３０によって液化燃料が供給され続ける場合もある。このような場合、液化燃料によって回収通路８が充満されると、当該液化燃料によって回収通路８が詰まったり、最悪分離膜４が濡れてしまうおそれがある。そこで、回収通路冷却手段３０と逆流防止弁３１との間に貯留タンク３５を設けておけば、逆流防止弁３１が閉弁されている間液化燃料を一時的に貯留タンク３５へ貯留できるので、上記のような問題を避けられる。貯留タンク３５の容量は、キャニスタ２による蒸発燃料の最大吸着量以上とすることが好ましい。
【００３８】
（実施例６）
図６に、本発明の実施例６に係る蒸発燃料処理装置の概略構成図を示す。実施例６は実施例５の変形例であって、図６に示されるように、回収通路８における貯留タンク３５と回収通路冷却手段３０との間にも、第２の逆流防止弁３６が設けられている点が異なる。この意味において、貯留タンク３５より下流の逆流防止弁３１は、第１の逆流防止弁ということもできる。第２の逆流防止弁３６も電磁弁であって、ＥＣＵ１８によって開閉タイミングが制御される。
【００３９】
貯留タンク３５と回収通路冷却手段３０との間にも第２の逆流防止弁３６を設けておけば、貯留タンク３５に貯留された液化燃料の再気化による損失や、当該液化燃料の逆流も防止できる。延いては、蒸発燃料の分離損失も低減する。
【００４０】
第２の逆流防止弁３６は、常時は開弁されている。一方、第２の逆流防止弁３６の閉弁タイミングは、第１の逆流防止弁３１が閉弁されてから所定時間経過後としたり、分離膜ユニット１１側の内圧を検地する圧力センサ３２による検知圧力が所定値以下となったときとしたり、貯留タンク３５内に液量センサを設けて貯留タンク３５内の液化燃料が所定量以上となったときなどとすることができる。
【００４１】
（その他の変形例）
以上、本発明の代表的な各実施例について説明したが、その他にも種々の変形が可能である。例えば実施例４〜６において、図７に示すように、回収通路として１つの配管内に複数の細通路８を並設することも好ましい。その具体的構成は特に限定されないが、代表的には複数の細管を１つに束ねた集合管とすることができる。この場合も、各細通路８の内壁に親油性被膜２２がそれぞれ形成されている。これによれば、回収通路８内の表面積が増大すると共に、回収通路冷却手段３０から通路内への距離（配管中心からの温度勾配差）が小さくなるので、濃縮ガスが迅速に冷却され、燃料成分を的確に液化できる。
【００４２】
実施例６において、貯留手段としては、第１の逆流防止弁３１が閉弁されている間、所定量の液化燃料を一時的に貯留できる構成であれば、貯留タンク３５をわざわざ設ける必要はない。例えば、回収通路冷却手段３０から第１の逆流防止弁３１までを、回収通路冷却手段３０より上流よりも内径を大きくすることもできる。
【００４３】
実施例１〜６において、分離膜４によって分離された蒸発燃料を早期確実に液化させるため、分離膜ユニット１１の透過室２１内にペルチェ素子などからなるクーラを設けておくことも好ましい。
【００４４】
特に回収通路８の距離が長い場合、回収通路冷却手段３０は、できるだけ燃料タンク１に近い位置に設けることが好ましい。回収通路８を上流側（分離膜ユニット１１側）と下流側（燃料タンク１側）とに二分した場合、少なくとも下流側に設けることが好ましい。
【００４５】
親油性被膜２２は、回収通路８の内壁前面に形成すればよいが、少なくとも回収通路冷却手段３０から（回収通路冷却手段３０部分を含む）下流域に形成することが好ましい。当該範囲に絞って形成すれば、良好な回収効率を確保しながら材料コストを削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施例１の概略構成図である。
【図２】実施例２の概略構成図である。
【図３】実施例３の概略構成図である。
【図４】実施例４の概略構成図である。
【図５】実施例５の概略構成図である。
【図６】実施例６の概略構成図である。
【図７】回収通路の変形性を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  燃料タンク
２  キャニスタ
３  エバポ通路
４  分離膜
５  パージ通路
６  ポンプ（ガス圧送手段）
７  大気通路
８  回収通路
９  返流通路
１０  レギュレータ
１１  分離膜ユニット（分離手段）
１２  供給ガス冷却手段
１３  液溜タンク（液溜手段）
１５  燃料ポンプ
１７  濃度センサ
２０  受入室（低濃度ガス室）
２１  透過室（高濃度ガス室）
２２  親油性被膜
２４  液溜凹部（液溜手段）
２５  第２の分離膜ユニット
２６  受入室（低濃度ガス室）
２７  透過室（高濃度ガス室）
２８  循環通路
３０  回収通路冷却手段
３１  （第１の）逆流防止弁
３２  圧力センサ
３３  圧力センサ
３５  貯留タンク（貯留手段）
３６  第２の逆流防止弁
【図１】
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【図２】
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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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