(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メタノールにより構成されたアルコール燃料を収容する燃料タンクと、
流入したアルコール蒸気が溶け込む水を収容した水タンクと、
下流端に多孔体が設けられ、前記燃料タンク内のアルコール蒸気の圧力が所定圧力以上のときに燃料タンク内のアルコール蒸気を前記水タンクに流入させる燃料タンク・水タンク間蒸気移送部材と、
流入したアルコール蒸気を吸着するアルコール吸着部材を収容したキャニスタと、
前記水タンク内のアルコール蒸気をキャニスタ内に流入させる水タンク・キャニスタ間蒸気移送部材と、
キャニスタ内のアルコール吸着部材に吸着したアルコールを蒸発させて燃焼器に移送するキャニスタ・燃焼器間蒸気移送部材と、
を有するメタノール燃料電池を搭載した車両用のアルコール燃料蒸気処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メタノールやエタノールのような水に溶け易いアルコール燃料を使用する陸上あるいは水上の乗り物用の燃料蒸気処理装置に関し、特にメタノール燃料電池を搭載した車両の燃料タンク内の燃料蒸気の処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のアルコールを燃料とする自動車は、燃料タンクで発生するアルコール蒸気をガソリンエンジン車またはディーゼルエンジン車等と同様に、活性炭（蒸発燃料吸着部材）が充填されたキャニスタ内において吸着させ、吸着したアルコール蒸気を、所定のタイミングで脱離させ、燃焼器（燃料電池車の燃焼器またはアルコールエンジン車の燃焼室等）に移送して燃焼させることによりアルコール蒸気（燃料蒸気）の大気放出を防止している。前記アルコール蒸気の脱離は、エンジンのインテークマニホールド負圧を利用して車両走行中（エンジン稼動中）エンジン負荷（吸入空気量の大小）に応じて大気を吸引させて、キャニスタ内に空気を流しエンジンに吸引させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般に燃料蒸気処理装置に使用されている活性炭は、ガソリン蒸気に対しては高い吸着性能を示すが、アルコール蒸気に対しては吸着性能が低く、結果的に次の問題点が生じる。
（１）活性炭等の吸着部材を収容するキャニスタが大型化して車両搭載が困難になる。
（２）車両のデザインに影響する。
（３）価格が高くなる。
（４）廃車時のダスト量が増加する。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑み、燃料にアルコールを使用した乗り物の燃料タンクで発生するアルコール蒸気を、キャニスタを大型化することなく、外気に放出せずに処理できるようにすることを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
次に、前記課題を解決するために案出した本発明を説明するが、本発明の要素には、後述の実施例の要素との対応を容易にするため、実施例の要素の符号をカッコで囲んだものを付記する。
なお、本発明を後述の実施例の符号と対応させて説明する理由は、本発明の理解を容易にするためであり、本発明の範囲を実施例に限定するものではない。
【０００６】
（本発明）
前記課題を解決するため、本発明のメタノール燃料電池を搭載した車両用のアルコール燃料蒸気処理装置は、
メタノールにより構成されたアルコール燃料を収容する燃料タンク（１）と、
流入したアルコール蒸気が溶け込む水を収容した水タンク（１３）と、
下流端に多孔体（１２）が設けられ、前記燃料タンク（１）内のアルコール蒸気の圧力が所定圧力以上のときに燃料タンク（１）内のアルコール蒸気を前記水タンク（１３）に流入させる燃料タンク・水タンク間蒸気移送部材（Ｌ１）と、
流入したアルコール蒸気を吸着するアルコール吸着部材を収容したキャニスタ（１５）と、
前記水タンク（１３）内のアルコール蒸気をキャニスタ（１５）内に流入させる水タンク・キャニスタ間蒸気移送部材（Ｌ２）と、
キャニスタ（１５）内のアルコール吸着部材に吸着したアルコールを蒸発させて燃焼器（７）に移送するキャニスタ・燃焼器間蒸気移送部材（Ｌ３）と、
を有する。
【０００７】
本発明のメタノール燃料電池を搭載した車両用のアルコール燃料蒸気処理装置は、アルコールを燃料として使用する陸上乗り物または水上乗り物に適用可能であり、陸上乗り物に適用する場合は、アルコールを燃料とする燃料電池を使用した自動車等に適用可能である。
前記燃焼器（７）は、燃料電池自動車の燃焼器を含む意味で使用されている。
【０００８】
（本発明の作用）
前記構成を備えた本発明のメタノール燃料電池を搭載した車両用のアルコール燃料蒸気処理装置では、燃料タンク・水タンク間蒸気移送部材（Ｌ１）は、メタノール燃料電池を搭載した車両用の燃料タンク（１）内のアルコール蒸気の圧力が所定圧力以上のときに燃料タンク（１）内のアルコール蒸気を水タンク（１３）に流入させる。水タンク（１３）に流入したアルコール蒸気は水タンク（１３）内の水に溶解するが、一部は水に溶解することなく、水タンク（１３）の上方に滞留する。この滞留したアルコール蒸気は、水タンク・キャニスタ間蒸気移送部材（Ｌ２）を通って、前記水タンク（１３）内の蒸気をキャニスタ（１５）に移送される。キャニスタ（１５）に移送されたアルコール蒸気は、一時的にキャニスタ（１５）内のアルコール吸着部材に蓄積される。キャニスタ（１５）内に蓄積されたアルコール蒸気は、所定のタイミングで蒸発させられて、キャニスタ・燃焼器間蒸気移送部材（Ｌ３）を通って、燃焼器（７）に移送されて、消費される。
すなわち、前記燃料タンク（１）で蒸発したアルコール蒸気の一部のみがキャニスタ（１５）に移送されて蓄積されるので、キャニスタ（１５）のアルコール蒸気蓄積容量を小さくすることができる。このため、キャニスタ（１５）を小型化することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例（実施例）を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例）
図１は本発明の乗り物用のアルコール燃料蒸気処理装置を燃料電池自動車に適用した実施例の説明図である。
図１において、燃料電池自動車に搭載された燃料タンク１内には燃料としてメタノール（アルコール）が収容されている。燃料タンク１内のメタノールはポンプ２により燃料改質器３の燃料気化部４に移送される。改質器３は、液状燃料と水を加熱して気化させる燃料気化部４、燃料気化部４で気化された燃料と水蒸気から触媒を使用して水素を製造する改質部５、および前記改質部５で発生した水素以外の気体（例えば、ＣＯ（一酸化炭素）等の気体）を、触媒を使用して分離するＣＯ処理部６を有している。
燃料改質器３の燃料気化部４には、燃焼器７で発生した熱が熱交換器８を介して伝達され、その伝達された熱を利用して燃料（メタノール）およびメタノールが溶けた水の気化が行われる。
【００１０】
燃料タンク１内のメタノール蒸気（アルコール蒸気）が所定圧力以上になると、燃料タンク・水タンク間蒸気移送部材Ｌ１のチェックバルブ１１が開き、メタノール蒸気はチェックバルブ１１を流れる。前記燃料タンク・水タンク間蒸気移送部材Ｌ１の下流端にはスポンジまたは焼結金属のような多孔体１２が設けられている。前記多孔体１２は水タンク１３の水の中に配置されており、前記チェックバルブ１１を流れたメタノール蒸気は、前記多孔体１２により多数の気泡となって水中に放出される。水中に放出されたメタノール蒸気は水に溶け易い気体であるため、水に溶け込む。
水タンク１３内のメタノール蒸気が溶けた水は車両走行時にポンプ２と同期してポンプ１４により前記燃料気化部４に移送され、前記燃料タンク１から移送されたメタノールと同様に、気化されてから燃料（水素）に改質される。
【００１１】
水タンク内の水に溶け込まなかった一部のメタノール蒸気および一旦水に溶けてから再蒸発したメタノール蒸気は、水タンク・キャニスタ間蒸気移送部材Ｌ２を通ってキャニスタ１５に移送される。キャニスタ１５に移送されたメタノール蒸気は、一時的にキャニスタ１５内のメタノール吸着物質（活性炭）に吸着されて蓄積される。キャニスタ１５内に蓄積されたメタノールは、所定のタイミングで、キャニスタ・燃焼器間蒸気移送部材Ｌ３のパージポンプ１６を通って、前記燃焼器７に移送されて、燃焼され、消費される。
すなわち、前記燃料タンク１で蒸発したメタノール蒸気の一部がキャニスタ１５に移送されて蓄積されるが、メタノール蒸気の大部分は水タンク内の水に溶ける。このため、キャニスタ１５のメタノール蒸気蓄積容量を小さくすることができるので、キャニスタ１５を小型化することができる。
【００１２】
コンプレッサ１７により移送される空気（酸素を含む気体）および前記改質器３で製造された水素は燃料電池１８に移送される。本実施例で使用している燃料電池は固体分子型燃料電池（ＰＥＦＣ：Polymer Electrolyte Fuel Cell ）である。燃料電池１８では、前記移送された空気中の酸素および水素の化学反応により電流が取り出される。この電流は、パワーユニット１９を経て電気モータ（図示せず）を回転駆動する。この回転駆動力により乗り物は走行することができる。
前記燃料電池１８から排出される水素は燃焼器７に還流され、燃焼されて消費される。また、燃料電池１８から排出される水は水タンク１３に還流され、空気は燃焼器７に還流される。このため、前記水タンク１３から改質器３に移送された水の代わりに、新しい水が水タンク１３内に補給される。
【００１３】
（実施例の作用）
前記構成を備えた本発明の実施例の乗り物用のアルコール燃料蒸気処理装置では、燃料タンク１内で発生したメタノール蒸気（アルコール蒸気）は、燃料タンク１内の圧力調整、水タンク１３内の水の逆流防止のために設けたチェックバルブ１１を通って水タンク１３内の多孔体１２から水の中に噴出する。
多孔体１２から気泡となって水の中に噴出されたメタノール蒸気は、水との接触面積が多くなるので、水のメタノール蒸気吸収率が高まる。そして水で吸収されなかったメタノール蒸気のみがキャニスタ１５に流入するので、キャニスタ１５に流入するメタノール蒸気の量は少なくなる。
【００１４】
図２はメタノール蒸気を水中に送り込んだ場合の、水のメタノール蒸気吸収率と水温との関係を示すグラフである。
図２において、水温が１０°Ｃ〜４０°Ｃの範囲では吸収率は８０〜４０％であり、例えば、２５°Ｃの場合は、メタノール蒸気の６５％は水中に吸収される。したがって、キャニスタ１５に流入するメタノール蒸気の量は大幅に減少する。
すなわち、キャニスタ１５に必要とされるメタノール吸着容量が少なくなるので、キャニスタ１５を小型にすることが可能となる。
【００１５】
（変更例）
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更実施例を下記に例示する。
（Ｈ01）本発明は陸上乗り物、水上乗り物等種々の乗り物に適用可能である。
（Ｈ02）水タンク１３内に流入したアルコール蒸気を水タンク１３内の水に溶かす方法としては、前記多孔体１２から水の中に噴出させる代わりに、水タンク１３内において水を汲み上げてシャワーで噴出させ、そのシャワー中にアルコール蒸気を噴出させる方法を採用することも可能である。
（Ｈ03）本発明はアルコール燃料で動作するエンジンを使用する乗り物にも適用することが可能である。その場合、水タンク内のアルコールが溶けた水の循環が行われないので、水タンクの水のアルコール吸収能力が飽和したときには水タンク内の水を交換する必要がある。
【００１６】
【発明の効果】
前述の本発明の乗り物用アルコール燃料蒸気処理装置は、燃料にアルコールを使用した乗り物の燃料タンクで発生するアルコール蒸気を、キャニスタを大型化することなく、外気に放出せずに処理することができる。
特に、前記燃料タンク・水タンク間蒸気移送部材の下流端に設けられた多孔体により、アルコール蒸気が気泡になって水中に放出され、水のアルコール蒸気吸収率が高まるため、キャニスタに移送されるアルコール蒸気は少なくなる。この結果、多孔体を設けない場合に比べて、キャニスタのアルコール蒸気蓄積容量をさらに小さくすることができ、キャニスタをさらに小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は本発明の乗り物用のアルコール燃料蒸気処理装置を燃料電池自動車に適用した実施例の説明図である。
【図２】  図２はメタノール蒸気を水中に送り込んだ場合の、水のメタノール蒸気吸収率と水温との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…燃料タンク  ２，１４…ポンプ  ７…燃焼器  １３…水タンク  １５…キャニスタ
Ｌ１…燃料タンク・水タンク間蒸気移送部材
Ｌ２…水タンク・キャニスタ間蒸気移送部材
Ｌ３…キャニスタ・燃焼器間蒸気移送部材
【図１】
0003923225.tif 000002
【図２】
0003923225.tif 000003