(57)【要約】【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
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【特許請求の範囲】
【請求項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。
【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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２５９７６５号公報
【特許文献２】特開２００３−３１４３８１号公報
【特許文献３】特開２０００−２８２９６６号公報
【特許文献４】特開２００９−６４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
【表１】
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【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【発明の効果】
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施例１に係る蒸発燃料処理装置の構成図である。
【図２】実施例２に係る蒸発燃料処理装置の構成図である。
【図３】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４】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。
【図５】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６】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。
【図７】実施例３に係る蒸発燃料処理装置の構成図である。
【図８】実施例４に係る蒸発燃料処理装置の構成図である。
【図９】実施例５に係る蒸発燃料処理装置の構成図である。
【図１０】実施例６に係る蒸発燃料処理装置の構成図である。
【図１１】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。
【図１２】実施例７に係る蒸発燃料処理装置の構成図である。
【図１３】実施例８に係る蒸発燃料処理装置の構成図である。
【図１４】圧力スイング吸着装置の変形例１を示す構成図である。
【図１５】圧力スイング吸着装置の変形例２を示す構成図である。
【図１６】圧力スイング吸着装置の変形例３を示す構成図である。
【図１７】圧力スイング吸着装置の変形例４を示す構成図である。
【図１８】実施例９に係る蒸発燃料処理装置の構成図である。
【図１９】実施例１０に係る蒸発燃料処理装置の構成図である。
【図２０】実施例１１に係る蒸発燃料処理装置の構成図である。
【図２１】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。
【図２２】実施例１２に係る蒸発燃料処理装置の構成図である。
【図２３】実施例１３に係る蒸発燃料処理装置の構成図である。
【図２４】実施例１４に係る蒸発燃料処理装置の構成図である。
【図２５】実施例１５に係る蒸発燃料処理装置の構成図である。
【図２６】実施例１６に係る蒸発燃料処理装置の構成図である。
【図２７】エジェクターの概略断面図である。
【図２８】バブラーの変形例１を示す斜視図である。
【図２９】バブラーの変形例２を示す斜視図である。
【図３０】バブラーの変形例３を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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。
【００２９】
（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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
（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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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ｔ０）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Ｔ１）。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。
【００４１】
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ｔ２）、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ｔ３）、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ｔ４）、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。
【００４２】
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ｔ０〜ｔ１参照）。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ｔ１）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ｔ０）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。
【００４３】
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ｔ４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。
【００４４】
（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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
（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。
【００５１】
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。
【００５２】
（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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
（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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
（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。
【００６３】
（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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
（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。
【００６９】
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（Ｏ３）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（Ｏ２）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。
【００７０】
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。
Ｏ３＋ＨＣ  →  Ｈ２Ｏ＋Ｏ２＋ＣＯ２
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。
【００７１】
（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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
（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。
【００７５】
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Ｇ０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Ｇ０がバルブ体７３に至ったところで、高温ガスＧ１と低温ガスＧ２とに分離される。具体的には、高温ガスＧ１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Ｇ２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Ｇ２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Ｇ１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。
【００７６】
このように、本実施例１１では、脱離ガスＧ０から低温ガスＧ２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Ｇ２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。
【００７７】
（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。
【００７８】
（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。
【００７９】
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。
【００８０】
（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。
【００８１】
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。
【００８２】
（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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
（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。
【００８６】
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。
【００８７】
（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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【符号の説明】
【００９０】
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
【図１】
2011021505.tif 000004
【図２】
2011021505.tif 000005
【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】
2011021505.tif 000010
【図８】
2011021505.tif 000011
【図９】
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【図１０】
2011021505.tif 000013
【図１１】
2011021505.tif 000014
【図１２】
2011021505.tif 000015
【図１３】
2011021505.tif 000016
【図１４】
2011021505.tif 000017
【図１５】
2011021505.tif 000018
【図１６】
2011021505.tif 000019
【図１７】
2011021505.tif 000020
【図１８】
2011021505.tif 000021
【図１９】
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【図２０】
2011021505.tif 000023
【図２１】
2011021505.tif 000024
【図２２】
2011021505.tif 000025
【図２３】
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【図２４】
2011021505.tif 000027
【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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