(57)【要約】【課題】蒸発燃料含有ガスを空気成分と燃料成分とに分離する分離手段を用いながら、蒸発燃料の分離回収効率が高い蒸発燃料処理装置を提供する。【解決手段】燃料タンク１と、キャニスタ３と、キャニスタ３内から蒸発燃料を脱離するアスピレータ４と、分離膜モジュール５とを有する。アスピレータ４によってキャニスタ３内から蒸発燃料を脱離する際、分離膜５ｄによって分離された燃料成分Ｇ3を燃料タンク１へ回収しながら、キャニスタ３からのパージガスＧ4を透過室５ｃへ導入する。透過室５ｃには、パージガスＧ4の導入口となる掃気ポート５ｐが、ガス流動方向に対して並列に複数個形成されている。パージガスＧ4をいずれか１つの掃気ポート５ｐから導入するよう切り替える切替弁２７を有する。【選択図】図１
2012082753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクと、該燃料タンクで発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタと、該キャニスタへ負圧を印加してキャニスタ内から蒸発燃料を脱離する負圧印加手段と、蒸発燃料含有ガスを空気成分と燃料成分とに分離する分離手段とを有し、該分離手段は、蒸発燃料含有ガスから燃料成分を優先的に透過分離させる分離膜と、該分離膜によって区分けされた導入室と透過室とを備え、蒸発燃料含有ガスを前記分離手段へ導入し、前記分離膜を介して蒸発燃料を前記燃料タンクへ回収する蒸発燃料処理装置であって、
前記負圧印加手段によって前記キャニスタ内から蒸発燃料を脱離する際、前記燃料タンクからの蒸発燃料含有ガスを前記分離手段の導入室へ導入して、前記分離膜を介して前記透過室へ分離された燃料成分を前記燃料タンクへ回収しながら、前記キャニスタからのパージガスを前記分離手段の透過室へ導入し、
前記分離手段内では、前記燃料タンクから導入された導入ガスや前記分離膜を透過した燃料成分などのガスが前記分離膜に沿って流動し、
前記透過室には、前記パージガスの導入口が、ガス流動方向に対して並列に複数個形成されており、
前記パージガスを前記複数の導入口のうちいずれか１つから導入するよう切り替える切替手段を有す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、
前記パージガス中の燃料成分濃度を検知するパージガス濃度検知手段を備えており、
パージガス濃度に応じて前記導入口の切り替えを行うことを特徴とする、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、
前記燃料タンクから前記導入室へ導入される蒸発燃料含有ガス中の燃料成分濃度を検知する導入ガス濃度検知手段を備えており、
導入ガス濃度から同定される透過室中の燃料成分濃度と前記パージガス濃度とが同程度となる位置の導入口を開口することを特徴とする、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、
前記透過室と前記負圧印加手段との間には、該負圧印加手段によって前記透過室へ印加される負圧を検知する負圧検知手段が設けられており、
前記透過室中の燃料成分濃度とパージガス濃度とが同程度となる位置は、前記透過室内の負圧と、前記導入ガス濃度と、前記パージガス濃度とから予め実験的に求めた三次元マップに基づいて検出されることを特徴とする、蒸発燃料処理装置。
【請求項５】
請求項４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内圧検知手段が設けられており、
前記負圧印加手段は、燃料ポンプから吐出された燃料の一部を導入して負圧を発生させるアスピレータであり、
前記導入ガス濃度は、（前記負圧検知手段の検知結果から同定される燃料蒸気圧／前記燃料タンク内圧の絶対値）×１００
で表される式によって求められることを特徴とする、蒸発燃料処理装置。
【請求項６】
請求項１に記載の蒸発燃料処理装置であって、
前記キャニスタから蒸発燃料を脱離し始めてからの経過時間に基づいて、前記透過室におけるガス流動方向基準で下流側から上流側へ前記導入口を順次切り替え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、燃料タンクと、該燃料タンクで発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタと、該キャニスタへ負圧を印加してキャニスタ内から蒸発燃料を脱離する負圧印加手段と、蒸発燃料含有ガスを空気成分と燃料成分とに分離する分離膜を備える分離手段とを有し、分離膜を介して蒸発燃料含有ガスから蒸発燃料を燃料タンクへ分離回収する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として、例えば下記特許文献１がある。特許文献１の蒸発燃料処理装置では、負圧印加手段として真空ポンプを使用しており、当該真空ポンプによってキャニスタから脱離された蒸発燃料を含む蒸発燃料含有ガス（パージガス）を、分離手段としての分離膜モジュールに導入して、分離膜を介して燃料成分を燃料タンクへ分離回収している。詳しくは、真空ポンプはキャニスタと分離膜モジュールとの間に設けられており、キャニスタからのパージガスは、分離膜モジュールの導入室へ供給される。一方、分離膜を透過しなかった空気は、最終的に脱離促進用ガスとしてキャニスタへ供給される。なお、キャニスタから蒸発燃料の脱離回収中は、燃料タンクからの蒸発燃料含有ガスは処理されない構成となっている。
【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】
この種の分離膜を備える分離膜モジュールでは、分離膜を挟んで導入室と透過室とにおける蒸発燃料の分圧差が大きいほど、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。したがって、導入室に蒸発燃料が存在している状態において、透過室における燃料成分濃度が低いほど、分離効率が高いことになる。しかしながら、特許文献１では真空ポンプによって分離膜モジュールの導入室へ正圧を付加しているのみであり、透過室においては積極的なガス流動が図られていない。これでは、透過室において燃料成分濃度（蒸発燃料の分圧）が恒常的に高い状態となっており、蒸発燃料の分離回収効率には限界があった。
【０００５】
そこで、本発明は上記課題を解決するものであって、蒸発燃料含有ガスを空気成分と燃料成分とに分離する分離手段を用いながら、蒸発燃料の分離回収効率が高い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】
【０００６】
そのために第１の発明は、燃料タンクと、該燃料タンクで発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタと、該キャニスタへ負圧を印加してキャニスタ内から蒸発燃料を脱離する負圧印加手段と、蒸発燃料含有ガスを空気成分と燃料成分とに分離する分離手段とを有し、該分離手段は、蒸発燃料含有ガスから燃料成分を優先的に透過分離させる分離膜と、該分離膜によって区分けされた導入室と透過室とを備え、蒸発燃料含有ガスを前記分離手段へ導入し、前記分離膜を介して蒸発燃料を前記燃料タンクへ回収する蒸発燃料処理装置であって、前記負圧印加手段によって前記キャニスタ内から蒸発燃料を脱離（パージ）する際、前記燃料タンクからの蒸発燃料含有ガス（導入ガス）を前記分離手段の導入室へ導入して、前記分離膜を介して前記透過室へ分離された燃料成分（透過ガス）を前記燃料タンクへ回収しながら、前記キャニスタからのパージガスを前記分離手段の透過室へ供給する。
【０００７】
キャニスタ内から蒸発燃料を脱離しながら、燃料タンクからの蒸発燃料含有ガスも分離手段へ導入していれば、キャニスタ内に吸着されている蒸発燃料と共に、燃料タンク内で再発生した蒸発燃料も同時に処理回収できる。これにより、蒸発燃料の処理中における燃料タンクの急激な内圧上昇や、システム停止中におけるキャニスタへの負荷（蒸発燃料吸着量）等を低減できる。なお、キャニスタからのパージガスも、脱離された蒸発燃料を含む蒸発燃料含有ガスと言えるが、通常、当該パージガス中の燃料成分濃度（パージガス濃度）は、燃料タンクから導入される蒸発燃料含有ガス中の燃料成分濃度（導入ガス濃度）よりも低い。そのうえで、キャニスタからのパージガスを分離手段の透過室へ供給している。したがって、キャニスタからのパージガスを分離手段の透過室へ供給すれば、透過室内がパージガスによって掃気されるので、透過室における燃料成分濃度を積極的に下げることができる。而して、分離膜による蒸発燃料の透過分離が促進され、蒸発燃料の分離回収効率が向上する。蒸発燃料の分離効率の向上により、分離手段や負圧印加手段の小型化も可能となる。パージガスは、透過分離された燃料成分と共に燃料タンクへ回収される。
【０００８】
さらに本発明では、前記分離手段内において前記燃料タンクから導入された導入ガス（蒸発燃料含有ガス）や前記分離膜を透過した燃料成分（透過ガス）などのガスが前記分離膜に沿って流動する構成となっている。これによれば、蒸発燃料含有ガスと分離膜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透過分離することができる。すなわち、蒸発燃料の分離残しを低減することができる。
【０００９】
そのうえで前記透過室には、前記パージガスの導入口が、ガス流動方向に対して並列に複数個形成されており、前記パージガスを前記複数の導入口のうちいずれか１つから導入するよう切り替える切替手段を有することを特徴とする。導入ガスが分離膜に沿って分離手段内を流動する場合、導入室においては導入ガス中の蒸発燃料濃度は上流から下流にかけて漸減する。これに比例して、透過室においても導入ガスの流動方向に対して蒸発燃料濃度の分布が漸減する。そして、導入ガスの流動方向における下流域では、蒸発燃料濃度が極めて低い状態となっている。したがって、当該下流域にパージガスを供給すると、返って当該下流域における分離効率が低下するおそれがある。しかし、透過室における燃料成分濃度の分布は、導入ガス濃度や透過室に印加される負圧の程度等に応じて変動し、パージガス濃度も一定ではない。そこで、前記複数の導入口のうちいずれか１つの導入口からパージガスを導入するよう切り替え可能となっていれば、種々の状況に応じて適切な導入口からパージガスを導入できるので、分離効率を低下させること無く効率よく透過室を掃気して分離効率を向上させることができる。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記パージガス中の燃料成分濃度を検知するパージガス濃度検知手段を備えている。そして、パージガス濃度に応じて前記導入口の切り替えを行うことを特徴とする。これによれば、パージガス濃度の変動に応じてパージガスの導入口を変更できるので、分離効率を低下させること無くより効率よく透過室を掃気して分離効率を向上させることができる。
【００１１】
第３の発明は、第２の発明において、前記燃料タンクから前記導入室へ導入される蒸発燃料含有ガス中の燃料成分濃度を検知する導入ガス濃度検知手段を備えている。そして、導入ガス濃度から同定される透過室中の燃料成分濃度と前記パージガス濃度とが同程度となる位置の導入口を開口することを特徴とする。上述のように、導入ガス濃度によって透過室における燃料成分濃度分布が変動する。そこで、導入ガス濃度と供給ガス濃度を検知することで、透過室中の燃料成分濃度とパージガス濃度とが同程度となる位置を把握（同定）することができる。そして、当該位置からパージガスを導入することで、分離効率を低下させること無く的確に透過室を掃気して分離効率を向上させることができる。なお、本発明における「同程度」とは、若干の誤差はあっても「ほぼ一致」している程度を意味する。
【００１２】
第４の発明は、第３の発明において、前記透過室と前記負圧印加手段との間に、該負圧印加手段によって前記透過室へ印加される負圧を検知する負圧検知手段が設けられている。そして、前記透過室中の燃料成分濃度とパージガス濃度とが同程度となる位置は、前記透過室内の負圧と、前記導入ガス濃度と、前記パージガス濃度とから予め実験的に求めたマップに基づいて検出されることを特徴とする。透過室内における燃料成分濃度の分布は、導入ガス濃度と透過室内の負圧の程度に依存するが、その変動特性は、分離膜モジュールによって一定である。そこで、使用する分離膜モジュールと同種の分離膜モジュールを用いて、透過室における負圧と、導入ガス濃度と、パージガス濃度との相関関係を予め実験的に計測しておき、その特性を三次元マップ化しておくことができる。これによれば、各種の変動要素に対応して正確に位置決めができる。また、検知された各種濃度や負圧から随時算出する必要が無いのでスムーズに導入口を切り替えることができると共に、制御プログラムも簡素化できる。
【００１３】
第５の発明は、第４の発明において、前記燃料タンクに、該燃料タンクの内圧を検知する内圧検知手段が設けられており、前記負圧印加手段として、燃料ポンプから吐出された燃料の一部を導入して負圧を発生させるアスピレータが使用されている。そして、前記導入ガス濃度は、（前記負圧検知手段の検知結果から同定される燃料蒸気圧／前記燃料タンク内圧の絶対値）×１００で表される式によって求められることを特徴とする。
【００１４】
詳細は後述するが、アスピレータは、燃料ポンプから吐出された燃料の一部を導入し、減圧室におけるベンチュリ効果によって負圧を発生させるものである。このとき、アスピレータに導入された燃料が減圧室で減圧気化されることで、蒸気圧が発生する。したがって、減圧室の内圧、すなわちアスピレータによって発生する負圧は、導入された燃料の蒸気圧に基づき平衡状態となる。したがって、この平衡状態におけるアスピレータの負圧を負圧検知手段によって検知すれば、その検知結果に基づいて自ずと燃料蒸気圧を同時に算定できる。つまり、アスピレータによって発生する負圧から燃料蒸気圧を同定することができる。これによれば、導入ガス濃度を直接検知する検知手段を設けずとも、導入ガス濃度を的確に検知することができる。
【００１５】
第６の発明は、第１の発明において、前記キャニスタから蒸発燃料を脱離し始めてからの経過時間に基づいて、前記透過室におけるガス流動方向基準で下流側から上流側へ前記導入口を順次切り替えることを特徴とする。これによれば、経時的に減少するパージガス濃度に応じてパージガスの導入口を順次移動させることができるので、分離効率の低下を避けながら効率よく透過室を掃気して分離効率を向上させることができる。また、各種検知手段を設ける必要が無いので、装置を簡素化できる。複雑なプログラミングも不要となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、蒸発燃料含有ガスを空気成分と燃料成分とに分離する分離手段を用いながら、パージガスを適切な位置から透過室へ導入して積極的に掃気できるので、蒸発燃料の分離回収効率を的確に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】蒸発燃料処理装置の模式図である。
【図２】アスピレータの縦断面図である。
【図３】分離膜モジュールにおけるガス流動を示す模式図である。
【図４】切替手段の変形例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の代表的な実施の形態について説明するが、これに限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。特に、本発明の蒸発燃料処理装置に必須の構成要素である燃料タンク、キャニスタ、負圧印加手段、及び分離手段を備える基本的構成を有する限り、その他種々の構成要素を付加できる。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、自動車などの車輌へ好適に適用できる。
【００１９】
（実施例）
蒸発燃料処理装置は、図１に示すように、燃料Ｆを貯留する燃料タンク１、燃料タンク１内の燃料Ｆを図外の内燃機関（エンジン）へ圧送供給する燃料ポンプ２、燃料タンク１内で発生した蒸発燃料（ベーパ）を吸着するキャニスタ３、キャニスタ３へ負圧を印加して当該キャニスタ３内から蒸発燃料を吸引脱離させるアスピレータ４、蒸発燃料含有ガスを空気成分と燃料成分とに分離する分離膜モジュール５、燃料タンク１内の蒸発燃料をキャニスタ３へ導入して吸着捕捉させる捕捉ベーパ通路１０、及び燃料タンク１内の蒸発燃料を分離膜モジュール５へ導入して処理させる処理ベーパ通路１１などを有する。アスピレータ４が本発明の負圧印加手段に相当し、分離膜モジュール５が本発明の分離手段に相当する。
【００２０】
燃料タンク１は密閉タンクである。燃料タンク１には、当該燃料タンク１の内圧を検知する内圧センサ３６が設けられている。内圧センサ３６からの検知信号は、エンジン・コントロール・ユニット（ＥＣＵ）３５へ入力される。内圧センサ３６が、本発明の内圧検知手段に相当する。
【００２１】
燃料ポンプ２は燃料タンク１内に配され、燃料供給通路１２を通して燃料Ｆをエンジンへ圧送する。キャニスタ３の内部には吸着材Ｃが充填されている。吸着材Ｃとしては、空気は通すが蒸発燃料を吸着・脱離可能な多孔質体を使用できる。本実施例では活性炭を使用している。符号３３は、キャニスタ３内（吸着材Ｃ）を加熱するヒータである。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、蒸発燃料脱離の際にヒータ３３で吸着材Ｃを加熱することで、脱離効率を向上することができる。
【００２２】
分離膜モジュール５は、密閉容器５ａと、当該密閉容器５ａ内を導入室５ｂと透過室５ｃとに区切るように配された分離膜５ｄとからなる。ここでの分離膜５ｄには、燃料成分に対する溶解拡散係数が高く、燃料成分を優先的に透過分離するが空気成分は透過し難い公知の分離膜を使用している。詳しくは、分離膜５ｄは、ガス分離の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。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。分離膜５ｄとしては、中空糸状、平板状、ハニカム状、スパイラル状などの形態がある。
【００２３】
燃料タンク１とキャニスタ３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上には、当該捕捉ベーパ通路１０の連通状態と遮断状態とを切り替える開閉手段として、捕捉ベーパ通路弁２０が設けられている。また、キャニスタ３には、その先端が大気開放された大気通路１３が連結されている。大気通路１３上にも、当該大気通路１３の連通状態と遮断状態とを切り替える開閉手段として、大気通路弁２３が設けられている。燃料タンク１と分離膜モジュール５の導入室５ｂとは、処理ベーパ通路１１を介して連通されている。処理ベーパ通路１１上には、当該処理ベーパ通路１１の連通状態と遮断状態とを切り替える開閉手段として、処理ベーパ通路弁２１が設けられている。
【００２４】
キャニスタ３と分離膜モジュール５の導入室５ｂとは、不透過ガス通路１６を介して連通されている。なお、不透過ガス通路１６は、その途中で分岐して、吸気通路３０にも連結されている。吸気通路３０は、エンジン駆動中に当該エンジンへ空気（大気）を吸入する通路である。符号３１は、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量に応じて吸入空気量を制御するストッロルバルブである。符号３２は、エアフィルタである。不透過ガス通路１６上の分岐点と吸気通路３０との間には、当該不透過ガス通路１６の連通状態と遮断状態とを切り替える圧抜弁２６が設けられている。不透過ガス通路１６は、スロットルバルブ３１より上流（エアフィルタ３２側）において吸気通路３０と連結されている。
【００２５】
また、キャニスタ３と分離膜モジュール５の透過室５ｃとは、パージ通路１７を介して連通されている。パージ通路１７上には、パージガス中の燃料成分濃度（パージガス濃度）を検知する濃度センサ３７が設けられている。濃度センサ３７からの検知信号は、ＥＣＵ３５へ入力される。濃度センサ３７が、本発明のパージガス濃度検知手段に相当する。
【００２６】
燃料供給通路１２には、分岐通路１４が分岐状に連結されており、その他端にアスピレータ４が連結されている。アスピレータ４には、分離膜モジュール５の透過室５ｃに至る回収通路１５も連結されている。アスピレータ４は、燃料ポンプ２から吐出された燃料Ｆの一部を導入して負圧を発生させる負圧発生手段である。詳しくは、図２に示すように、アスピレータ４はベンチュリ部４１とノズル部４５とから構成されている。ベンチュリ部４１は、絞り４２と、絞り４２の燃料流動方向上流側に設けられた先窄まり状の減圧室４３と、絞り４２の燃料流動方向下流側に設けられた末拡がり状のディフューザ部４４と、吸引ポート４１ｐとを備えている。減圧室４３、絞り４２、およびディフューザ部４４は、それぞれ同軸に形成されている。吸引ポート４１ｐは、減圧室４３に連通形成されている。吸引ポート４１ｐに、回収通路１５が連結される。ノズル部４５は、ベンチュリ部４１の上流側に接合されている。ノズル部４５は、アスピレータ４内に燃料Ｆを導入する導入ポート４５ｐと、導入された燃料Ｆを噴射するノズル本体４６とを備えている。導入ポート４５ｐに、分岐通路１４が連結される。ノズル本体４６は減圧室４３内に同軸収納されており、当該ノズル本体４６の噴射口４６ｐは絞り４２に臨んでいる。
【００２７】
燃料ポンプ２から吐出された燃料Ｆの一部は、燃料供給通路１２から分岐通路１４を通してアスピレータ４内へ導入される。すると、導入された燃料Ｆがノズル本体４６から噴射され、絞り４２及びディフューザ部４４の中央部を軸方向に高速で流動する。このとき、減圧室４３においては、ベンチュリ効果によって負圧が発生する。これにより、吸引ポート４１ｐを介して回収通路１５に負圧（吸引力）が生じる。回収通路１５を通して吸引ポート４１ｐから吸引されたガスは、ノズル本体４６から噴射された燃料Ｆと共にディフューザ部４４から混合排出される。
【００２８】
回収通路１５上、すなわち透過室５ｃとアスピレータ４との間には、当該透過室５ｃとアスピレータ４との間の負圧を検知する負圧センサ３８が設けられている。負圧センサ３８からの検知信号は、ＥＵＣ３５へ入力される。負圧センサ３８は、内圧センサ３６と同種のものである。負圧センサ３８が、本発明の負圧検知手段に相当する。
【００２９】
分離膜モジュール５の密閉容器５ａには、図３に示すように、燃料タンク１からの導入ガス（蒸発燃料含有ガス）Ｇ1を導入する導入ポート５ｍと、分離膜５ｄを透過しなかった空気成分（不透過ガス）Ｇ2を排気する不透過ガスポート５ｎと、分離膜５ｄを透過した燃料成分（透過ガス）Ｇ3を排気回収する回収ポート５ｆと、キャニスタ３からのパージガスＧ4を導入する掃気ポート５ｐとが、内外貫通状に形成されている。導入ポート５ｍ及び不透過ガスポート５ｎは導入室５ｂに形成されている。導入ポート５ｍに、処理ベーパ通路１１が連結される。不透過ガスポート５ｎに、不透過ガス通路１６が連結される。なお、導入ポート５ｍと不透過ガスポート５ｎとは、導入室５ｂにおいて互いに対向状に形成されている。したがって、導入室５ｂへ導入された導入ガスＧ1は、分離膜５ｄに沿って上流の導入ポート５ｍ側から下流の不透過ガスポート５ｎ側へ流動していく。
【００３０】
回収ポート５ｆ及び掃気ポート５ｐは透過室５ｃに形成されている。回収ポート５ｆに、回収通路１５が連結される。回収ポート５ｆは、蒸発燃料含有ガスＧ1の流動方向に対して上流端（導入ポート５ｍ側）に形成されている。したがって、導入室５ｂの下流域も含めて分離膜５ｄを透過した透過ガスＧ3も分離膜５ｄに沿って流動し、回収ポート５ｆから排気される。これにより、透過室５ｃにおけるガス流動方向は、導入室５ｂにおけるガス流動方向とは逆になる。
【００３１】
一方、掃気ポート５ｐは、透過ガスＧ3の流動方向に対して並列に複数個形成されており、各掃気ポート５ｐへそれぞれパージ通路１７が分岐状に連結されている。掃気ポート５ｐは少なくとも２箇所以上形成されていればよいが、透過ガスＧ3の流動域全体に亘ってきるだけ多数形成することが好ましい。また、各掃気ポート５ｐ同士は等間隔で並設することが好ましい。本実施例では、下流から４つの掃気ポート５ｐ1〜５ｐ4を形成した。そのうえで、回収通路１５が分岐した各連結部上には、複数の掃気ポート５ｐのうちいずれか１つからパージガスＧ4を導入するよう切り替える切替弁２７がそれぞれ設けられている。本実施例では、掃気ポート５ｐに合わせて下流から４つの切替弁２７ａ〜２７ｄを設けている。掃気ポート５ｐが本発明におけるパージガスの導入口に相当し、切替弁２７が本発明の切替手段に相当する。
【００３２】
捕捉ベーパ通路弁２０、処理ベーパ通路弁２１、大気通路弁２３、圧抜弁２６、及び各切替弁２７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。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や後述の三次元マップが予め記憶されており、ＣＰＵが、当該制御プログラムや三次元マップに基づいて、蒸発燃料処理装置の各構成要素を所定のタイミングで制御操作する。
【００３３】
基本的には、透過室５ｃにおける透過ガスＧ3の流動方向に対して、できるだけ上流からパージガスＧ4を導入することが好ましい。これにより、透過室５ｃ内を全体的に掃気できるからである。しかし、パージガス濃度よりも燃料成分濃度の低い領域へパージガスＧ4を導入すると、当該パージガスＧ4によって透過室５ｃ内の燃料成分濃度が高められ、反って分離膜５ｄによる分離効率が低下するおそれがある。したがって、パージガス濃度と透過室５ｃにおける燃料成分濃度とが同程度となる位置からパージガスＧ4を導入することが望まれる。しかし、システム（蒸発燃料処理装置）稼動中は、キャニスタ３内から蒸発燃料が脱離されるに伴い、パージガス濃度は経時的に減少する。しかも、導入ガス濃度も常に一定ではなく、導入ガス濃度によって透過室５ｃ内の燃料成分濃度分布も変動する。したがって、パージガス濃度と透過室５ｃにおける燃料成分濃度とが同程度となる位置も、必然的に変動する。そこで、ＥＣＵ３５によって各切替弁２７ａ〜２７ｄが切り替えられ、透過室５ｃ中の燃料成分濃度とパージガス濃度とが同程度となる位置に対応する１つの掃気ポート５ｐからパージガスＧ4が導入されるように構成されている。
【００３４】
透過室５ｃ中の燃料成分濃度とパージガス濃度とが同程度となる位置の検出手段について説明する。まず、透過室５ｃ内における燃料成分濃度の分布は、導入ガス濃度と透過室５ｃ内の負圧の程度に依存するが、その変動特性は、分離膜モジュール５によって一定である。そこで、使用する分離膜モジュール５と同種の分離膜モジュールを用いて、透過室５ｃにおける負圧、導入ガス濃度、及びパージガス濃度を種々変更し、これらの相関関係を予め実験的に計測することで、その特性を三次元マップ化することができる。そして、当該三次元マップ化をＥＵＣ３５へ記憶させている。これにより、蒸発燃料処理中において、透過室５ｃ内の負圧、導入ガス濃度、及びパージガス濃度をリアルタイムで検知し、これらの検知結果をＥＣＵ３５の三次元マップに照らすことで、濃度が同程度となる位置、すなわち開口すべき掃気ポート５ｐを容易に検出することができる。
【００３５】
本実施例では、導入ガス濃度を直接検知する検知手段を設けていない。その代わり、導入ガス濃度は、
導入ガス濃度＝（燃料蒸気圧／燃料タンク１の内圧の絶対値）×１００
で表される計算式によって求めることができる。当該計算式も、ＥＣＵ３５に記憶されている。
【００３６】
ここで、燃料蒸気圧は、アスピレータ４によって発生する負圧の程度から算出できる。アスピレータ４は、燃料ポンプ２から吐出された燃料Ｆの一部を導入して負圧を発生させるものであるが、アスピレータ４に導入された燃料Ｆが減圧室４３で減圧気化されることで、燃料蒸気圧が発生する。したがって、減圧室４３の内圧、すなわちアスピレータ４によって発生する負圧は、導入された燃料Ｆの蒸気圧に基づき平衡状態となる。そのうえで、アスピレータ４によって発生した負圧は、負圧センサ３８によって検知される。当該負圧センサ３８によって検知される負圧は、前述のようにアスピレータ４に導入された燃料Ｆが減圧室４３において減圧気化した燃料蒸気圧と、ベンチュリ効果によって実際に発生した負圧とが平衡状態となった平衡圧力である。そして、ＥＣＵ３５には、負圧センサ３８による検知結果に対する燃料蒸気圧の関係（マップ）が記憶されており、アスピレータ４による負圧を検知することで、燃料蒸気圧を算出（同定）できる。したがって、上記計算式を正確に言えば、導入ガス濃度＝（負圧センサ３８の検知結果から同定される燃料蒸気圧／燃料タンク１の内圧の絶対値）×１００となる。
【００３７】
次に、蒸発燃料処理装置による蒸発燃料の処理機構について説明する。なお、以下の説明において、各弁の開閉タイミング、燃料ポンプ２の駆動タイミング、各種検知結果に基づく計算や検出などは、全てＥＣＵ３５によって制御操作される。駐車中（オフ時）は、大気通路弁２３は開弁しているが、捕捉ベーパ通路弁２０、処理ベーパ通路弁２１、圧抜弁２６、及び各切替弁２７はそれぞれ閉弁している。給油時には、捕捉ベーパ通路弁２０が開弁される。そして、給油に伴って燃料タンク１の内圧が上昇すると、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を通してキャニスタ３内に流入する。すると、キャニスタ３内の吸着材Ｃによって蒸発燃料が選択的に吸着捕捉される。残余の空気は吸着材Ｃを透過し、キャニスタ３から大気通路１３を通して大気中に放散される。これにより、大気汚染を回避しながら燃料タンク１が圧力開放され、燃料タンク１の破損が防止される。給油完了後は、捕捉ベーパ通路弁２０が再度開弁される。
【００３８】
車輌走行中（エンジン稼動中）は、大気通路弁２３が閉弁される一方、処理ベーパ通路弁２１と、複数ある切替弁２７のうちいずれか１つが開弁される。捕捉ベーパ通路弁２０は常時閉弁されており、圧抜弁２６も基本的には閉弁されている。また、ヒータ３３が通電され、キャニスタ３内が加熱される。処理ベーパ通路弁２１が開弁されると、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を通して分離膜モジュール５の導入室５ｂへ導入ガスＧ1として導入される。すると、図３に示すように、導入ガスＧ1は、導入室５ｂ内を導入ポート５ｍから不透過ガスポート５ｎへ向けて、分離膜５ｄに沿って流動していく。その間に、導入ガスＧ1中の燃料成分が分離膜５ｄを優先的に透過することで、透過室５ｃには主として蒸発燃料からなる透過ガスＧ3が分離精製される。一方、分離膜５ｄを透過せずに導入室５ｂに残存している不透過ガスＧ2は、不透過ガス通路１６を通してキャニスタ３へ導入される。これにより、キャニスタ３内に吸着されている蒸発燃料の脱離が促進される。
【００３９】
これと併行して、燃料ポンプ２が駆動されると、当該燃料ポンプ２から吐出された燃料Ｆの一部が、燃料供給通路１２から分岐通路１４を通してアスピレータ４へ導入される。すると、アスピレータ４によって負圧が発生し、回収通路１５及び分離膜モジュール５の透過室５ｃ内が減圧される。これにより、分離膜５ｄを透過した透過ガスＧ3は、透過室５ｃ内を分離膜５ｄに沿って流動し、回収ポート５ｆから回収通路１５を通してアスピレータ４へ吸引され、燃料タンク１内へ燃料Ｆと共に吐出回収される。
【００４０】
また、アスピレータ４による負圧は、分離膜モジュール５の透過室５ｃを介してパージ通路１７からキャニスタ３内へも印加される。これにより、キャニスタ３内に吸着されていた蒸発燃料が吸引脱離（パージ）される。このとき、アスピレータ４から透過室５ｃへ印加されるリアルタイムな負圧の程度が負圧センサ３８によって、燃料タンク１のリアルタイムな内圧が内圧センサ３６によって、パージガス中のリアルタイムな燃料成分濃度（パージガス濃度）が濃度センサ３７によって、それぞれ検知モニタリングされており、各検知結果がＥＣＵ３５へ入力される。すると、負圧センサ３８による検知結果から、リアルタイムの燃料蒸気圧がＥＵＣ３５において同定される。そして、同定された燃料蒸気圧と、内圧センサ３６の検知結果から、（燃料蒸気圧／燃料タンク１の内圧の絶対値）×１００の計算式に基づいて、導入ガス濃度がＥＵＣ３５において同定される。そのうえで、ＥＣＵ３５に予め記憶されていた三次元マップへ、透過室５ｃ内の負圧、導入ガス濃度、及びパージガス濃度が照らし合わされることで、透過室５ｃ内の燃料成分濃度とパージガス濃度とが同程度となる位置が検出される。そして、当該算出された位置に対応する掃気ポート５ｐの切替弁２７のみが開口される。
【００４１】
所定の切替弁２７が開口されると、キャニスタ３からのパージガスは、パージ通路１７を通して所定の掃気ポート５ｐから分離膜モジュール５の透過室５ｃへ供給される。すると、掃気ポート５ｐより下流域ではパージガス濃度が透過室５ｃ内の燃料成分濃度より低いため、図３に示すように、パージガスＧ4によって透過室５ｃ内が積極的に掃気され、透過室５ｃ内の燃料成分濃度すなわち燃料成分の分圧が積極的に低減される。これにより、分離膜５ｄによる分離効率が向上する。一方、掃気ポート５ｐより上流域では、下流域に比べて燃料成分濃度が低くなっている。しかし、当該上流域へはパージガスＧ4が導入されないので、当該上流域における燃料成分濃度がパージガスＧ4によって高められることはない。
【００４２】
なお、パージガス濃度は経時的に減少し、導入ガス濃度やアスピレータ４による負圧も燃料温度等によって変動し得る。したがって、透過室５ｃ内の燃料成分濃度とパージガス濃度とが同程度となる位置は一定ではない。そこで、当該位置がＥＣＵ３５によって常時検出されており、当該位置の変動に伴い、これに対応する何れか１つの切替弁２７のみが開口するよう切り替え制御されている。これにより、透過室５ｃ内の燃料成分濃度とパージガス濃度とが同程度となる位置が変動しても、分離膜５ｄにおける高い分離効率を常に維持することができる。パージガスＧ4は、透過ガスＧ3と共に回収ポート５ｆから排気され、最終的に燃料タンク１へ回収される。
【００４３】
また、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内圧センサ３６によって検知されると、圧抜弁２６が開弁される。すると、不透過ガスは不透過ガス通路１６を通して吸気通路３０へ導入され、燃料タンク１が圧抜きされる。燃料タンク１の内圧が十分（例えば大気圧程度）に低下したことが内圧センサ３６によって検知されると、再度圧抜弁２６は閉弁される。
【００４４】
（変形例）
上記実施例では、各掃気ポート５ｐに対応する複数の切替弁２７を設けたが、図４に示すように、パージ通路１７の分岐点に１つの多方切替弁４７を設けることもできる。
【００４５】
上記実施例では、透過室５ｃ内の負圧と、導入ガス濃度と、パージガス濃度とを検知ないし同定し、三次元マップに基づき正確な位置を検出して切替弁２７を切り替え制御しているが、切替弁２７の切り替え制御はこれに限られない。例えば、単に濃度センサ３７による検知結果のみに基づいて切替弁２７を切り替えることもできる。パージガス濃度は時間経過に伴い確実に減少するが、導入ガス濃度や負圧の程度は大きく変動しないこともあるからである。この場合、透過ガスＧ3の流動方向を基準として、最下流の切替弁２７から上流側の切替弁２７が順次開口するよう切り替えられる。
【００４６】
または、キャニスタ３から蒸発燃料を脱離し始めてからの経過時間に基づいて、透過室５ｃにおける透過ガスＧ3の流動方向基準で下流側から上流側へ導入口（掃気ポート５ｐ）が開口するよう順次切替弁２７を切り替えることもできる。
【００４７】
また、上記実施例では導入ガス濃度を所定の計算式によって算出したが、処理ベーパ通路１１上または燃料タンク１に導入ガス濃度検知手段として濃度センサを設けて、導入ガス濃度を直接検知することもできる。この場合、負圧印加手段はアスピレータ４に限らず、回収通路１５上に設けた真空ポンプとすることもできる。また、パージガス濃度と導入ガス濃度との相関関係のみによって切替弁２７を切り替えることもできる。
【００４８】
圧抜弁２６に代えて、不透過ガス通路１６の分岐点に三方弁を設けることもできる。また、蒸発燃料の処理中に燃料タンク１の内圧が所定値以上となった場合も、キャニスタ３を介して圧抜きすることもできる。この場合、分岐通路１４上に電磁弁を設けておく。そのうえで、蒸発燃料の処理中に燃料タンク１の内圧が所定値以上となったことが内圧センサ３６によって検知されると、処理ベーパ通路弁２１及び分岐通路上の電磁弁を閉弁する一方、捕捉ベーパ通路弁２０を開弁する。すると、給油時と同様にして燃料タンク１内が圧抜きされる。そして、燃料タンク１の内圧が十分に低下したことが内圧センサ３６によって検知されると、再度捕捉ベーパ通路弁２０が閉弁される一方、処理ベーパ通路弁２１及び分岐通路上の電磁弁が閉弁され、蒸発燃料の処理が再開される。したがって、このような変形例では、不透過ガス通路１６を必ずしも吸気通路３０へ分岐連通させる必要はない。当然、圧抜弁２６も不要となる。
【００４９】
また、上記実施例１，２では不透過ガスをキャニスタ３へ供給しているが、キャニスタ３と共に、又はキャニスタ３へ供給せずに、不透過ガスを吸気通路３０や大気中へ排気することもできる。不透過ガスを吸気通路３０へ排気する場合は、蒸発燃料の処理中、燃料タンク１の内圧が所定値未満でも、適宜のタイミングで圧抜弁２６を開弁する。または、圧抜弁２６を設けなくてもよい。不透過ガスを大気中へ排気する場合は、不透過ガス通路１６の先端を大気開放しておけばよい。不透過ガスをキャニスタ３へ供給しない場合は、不透過ガス通路１６をキャニスタ３へ連結しなければよい。この場合、蒸発燃料処理中も大気通路弁２３を開弁して、大気通路１３から大気を脱離促進ガスとしてキャニスタ３内へ導入することが好ましい。
【符号の説明】
【００５０】
１  燃料タンク
２  燃料ポンプ
３  キャニスタ
４  アスピレータ
５  分離膜モジュール
５ｂ  導入室
５ｃ  透過室
５ｄ  分離膜
５ｍ  導入ポート
５ｎ  不透過ガスポート
５ｐ  掃気ポート
５ｆ  回収ポート
１０  捕捉ベーパ通路
１１  処理ベーパ通路
１２  燃料供給通路
１３  大気通路
１４  分岐通路
１５  回収通路
１６  不透過ガス通路
１７  パージ通路
２７  切替弁
３６  内圧センサ
３７  濃度センサ
３８  負圧センサ
Ｃ  吸着材
Ｆ  燃料
Ｇ1  蒸発燃料含有ガス（導入ガス）
Ｇ2  不透過ガス
Ｇ3  透過ガス
Ｇ4  パージガス
【図１】
2012082753.tif 000003
【図２】
2012082753.tif 000004
【図３】
2012082753.tif 000005
【図４】
2012082753.tif 000006