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JP2002122046A - Fuel evaporation recovering apparatus - Google Patents

Fuel evaporation recovering apparatus

Info

Publication number
JP2002122046A
JP2002122046A JP2000313960A JP2000313960A JP2002122046A JP 2002122046 A JP2002122046 A JP 2002122046A JP 2000313960 A JP2000313960 A JP 2000313960A JP 2000313960 A JP2000313960 A JP 2000313960A JP 2002122046 A JP2002122046 A JP 2002122046A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel vapor
fuel
membrane
canister
flow rate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000313960A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Ito
仁 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2000313960A priority Critical patent/JP2002122046A/en
Publication of JP2002122046A publication Critical patent/JP2002122046A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Supplying Secondary Fuel Or The Like To Fuel, Air Or Fuel-Air Mixtures (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel evaporation recovering apparatus, substantially improving fuel evaporation recovering efficiency, reducing weight of the device, and preventing discharge of fuel evaporation into the atmosphere, without affecting components of emission gas or driving characteristics of an automobile or the like. SOLUTION: This fuel evaporation recovering device is provided with a canister 2, a membrane-separating module 6, a compressor 5, a negative pressure control valve 7, and a cooling module 9. The membrane separating module 6 separates the fuel evaporation V from an exhaust port 22 into an air-rich component A and a fuel-evaporation rich component V. An impermeable side exhaust port 64 is connected to an intake pipe 4 and driving force by the compressor 5 acts from an external space 65 to an internal space 66. The fuel- evaporation rich component V is discharged from an exhaust port 63 and the air-rich component A is discharged from the impermeable side exhaust port 64. The exhaust port 63 is connected to the cooling module 9, and the fuel evaporation is liquidized and recovered by a fuel tank 1.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料タンクからの
燃料蒸気を燃料タンクへ回収して戻す燃料蒸気回収装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel vapor recovery device for recovering and returning fuel vapor from a fuel tank to a fuel tank.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、車両等の燃料タンクから発生
する燃料蒸気の大気中への発散防止を目的として、図1
に示すような燃料蒸気回収装置が実用化されている。こ
の燃料蒸気回収装置では、例えば燃料タンク1の内部の
燃料Fの温度上昇に伴い発生した燃料蒸気(ベーパー)
を、通気経路11及び燃料蒸気流入ポート21を介して
キャニスタ2の活性炭に一時的に吸着させて貯え、その
貯蔵量がキャニスタ2の吸着容量を超えないように、エ
ンジンの吸気管4の吸入負圧を利用してコントロールバ
ルブ3を介した通気経路12により吸気管4に導入させ
ている。キャニスタ2からの燃料蒸気の脱離を更に詳細
に説明すると、キャニスタ2内の活性炭に吸着・貯蔵さ
れている燃料蒸気は、キャニスタ2の底部に接続されて
いる気体導入ポート23からキャニスタ2内部に導入さ
れる空気により、燃料蒸気排出ポート22を介してパー
ジされ、且つパージコントロールバルブ3で吸気管4へ
の導入量を制御され、エンジンの燃焼室で燃焼される。
2. Description of the Related Art Conventionally, fuel vapor generated from a fuel tank of a vehicle or the like is prevented from escaping into the atmosphere as shown in FIG.
The fuel vapor recovery device shown in FIG. In this fuel vapor recovery device, for example, fuel vapor (vapor) generated as the temperature of the fuel F inside the fuel tank 1 rises
Is temporarily absorbed and stored in the activated carbon of the canister 2 through the ventilation path 11 and the fuel vapor inflow port 21, and the suction load of the intake pipe 4 of the engine is set so that the storage amount does not exceed the adsorption capacity of the canister 2. The pressure is introduced into the intake pipe 4 through the ventilation path 12 through the control valve 3 using the pressure. The desorption of the fuel vapor from the canister 2 will be described in more detail. The fuel vapor adsorbed and stored in the activated carbon in the canister 2 enters the canister 2 from the gas introduction port 23 connected to the bottom of the canister 2. The air is purged through the fuel vapor discharge port 22 by the introduced air, and the amount of air introduced into the intake pipe 4 is controlled by the purge control valve 3 to be burned in the combustion chamber of the engine.

【0003】ところが、このような燃料蒸気回収装置に
おいては、通気経路12から吸気管4への導入量は制御
されているが、これは正確に計量されていない燃料蒸気
と空気の混合気を制御することになるので、この混合気
が吸気管4の上流側で正確に計量された燃料噴射弁から
の燃料成分に付加されると、設定された空燃比による燃
焼が困難となり、エンジンの運転特性の低下や排気ガス
の成分に悪影響を与える等の問題が発生する。また、昨
今の環境問題や省資源化に対応すべく燃料消費の低減が
要求される中で、従来の希薄混合比燃焼(混合比20前
後)から、燃焼室への燃料の直接噴射による超希薄混合
比燃焼(混合比40〜50程度)を行なおうとすると、
前述のような問題が更に顕著に生じる。
However, in such a fuel vapor recovery apparatus, the amount of air introduced from the ventilation path 12 to the intake pipe 4 is controlled, but this controls the mixture of fuel vapor and air that is not accurately measured. If this mixture is added to the accurately measured fuel component from the fuel injection valve on the upstream side of the intake pipe 4, it becomes difficult to perform combustion at the set air-fuel ratio, and the operating characteristics of the engine are reduced. This causes problems such as a decrease in exhaust gas and adverse effects on components of exhaust gas. Further, as fuel consumption is required to be reduced in response to recent environmental problems and resource saving, ultra-lean by direct injection of fuel into the combustion chamber from conventional lean-mixture combustion (around 20). When trying to perform a mixture ratio combustion (a mixture ratio of about 40 to 50),
The above-mentioned problem occurs more remarkably.

【0004】かかる問題点を解決するために、キャニス
タと、膜分離モジュールと、凝縮手段を備え、膜分離モ
ジュールにより濃縮された燃料蒸気を凝縮手段により液
化して、燃料タンクに戻すことを特徴とする燃料蒸気回
収装置(特開平10−274106号公報及び特開平1
1−93784号公報)が提案されている。膜分離モジ
ュールの操作には、供給側と透過側の圧力差の存在が必
要条件であるが、これら公知技術においては、透過側の
ガスを真空ポンプにより減圧することにより、圧力差を
発生させ、膜分離の駆動力としている。
In order to solve such a problem, a canister, a membrane separation module, and a condensing means are provided, and the fuel vapor concentrated by the membrane separation module is liquefied by the condensing means and returned to the fuel tank. Fuel vapor recovery device (JP-A-10-274106 and JP-A-10-274106)
1-93784). In order to operate the membrane separation module, the presence of a pressure difference between the supply side and the permeation side is a necessary condition.In these known techniques, a pressure difference is generated by reducing the pressure of the gas on the permeation side by a vacuum pump. This is the driving force for membrane separation.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、真空ポ
ンプ用いた減圧による膜分離方式では、単位膜面積あた
りのガスの処理量が少なくなるため、膜モジュールが大
きくなるという問題点があるほか、減圧系の配管は加圧
系の配管に比べてガスの体積が増えるため、必然的に配
管径が大きくなり、配管レイアウト、また、軽量化の点
から見ても好ましくないという課題がある。特に、自動
車のオンボードでの使用を考慮すると、重量の増大やレ
イアウトの問題は、採用に向けて大きな障害となる場合
がある。
However, in the membrane separation method using a vacuum pump with reduced pressure, the amount of gas to be processed per unit membrane area is reduced, so that there is a problem that the membrane module becomes large and the pressure reduction system is increased. Since the pipe has a larger gas volume than the pressurized pipe, the pipe diameter is inevitably increased, and there is a problem that it is not preferable from the viewpoint of the pipe layout and the weight reduction. In particular, considering the on-board use of an automobile, the problem of increased weight and layout may be a major obstacle to adoption.

【0006】本発明は、このような従来技術の有する課
題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、燃料蒸気回収効率の大幅な向上や装置の軽量化など
を実現し、自動車等の運転特性や排出ガスの成分に影響
を与えることがなく、燃料蒸気を大気中に放出すること
がない燃料蒸気回収装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and has as its object to realize a significant improvement in fuel vapor recovery efficiency and a reduction in the weight of an apparatus, and It is an object of the present invention to provide a fuel vapor recovery device which does not affect the operation characteristics such as the above and the components of exhaust gas and does not release fuel vapor into the atmosphere.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成すべく鋭意検討を重ねた結果、コンプレッサを用い
て、燃料タンクやキャニスタからのパージにより発生し
た燃料蒸気を含む空気を加圧して膜分離モジュールに送
り込む加圧系の分離膜システムを用いることにより、上
記課題が解決することを見出し、本発明を完成するに至
った。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventor pressurized air containing fuel vapor generated by purging from a fuel tank or a canister using a compressor. The present inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by using a pressure-based separation membrane system which feeds the solution into a membrane separation module, and have completed the present invention.

【0008】即ち、本発明の燃料蒸気回収装置は、超希
薄燃焼又は成層燃焼を行なう直噴エンジンシステムに備
える燃料蒸気回収装置であって、燃料タンクからの燃料
蒸気を導入する流入ポートと、流入した燃料蒸気を吸着
する吸着手段と、この吸着手段に吸着された燃料蒸気を
パージさせるための気体を導入する気体導入ポートと、
パージされた燃料蒸気を排出する排出ポートを有するキ
ャニスタと、上記キャニスタの排出ポートから流入する
燃料蒸気を燃料蒸気選択透過性の分離膜により燃料蒸気
リッチ成分と空気リッチ成分とに分離し、それぞれの成
分を空気リッチ成分排出ポートと燃料蒸気リッチ成分排
出ポートから排出する膜分離モジュールと、上記燃料蒸
気パージ用の気体を導入し、且つパージされた燃料蒸気
を上記膜分離モジュールに供給し、この気体導入、燃料
蒸気供給及び膜分離の駆動力を発生するコンプレッサと
を備え、上記膜分離モジュールの燃料蒸気リッチ成分排
出ポートは、上記分離膜の透過側に配設されて上記燃料
タンクに接続され、上記燃料蒸気リッチ成分に含まれる
燃料蒸気成分をこの燃料タンクに液化又は液体燃料に吸
収させて回収し、上記膜分離モジュールの空気リッチ成
分排出ポートは、上記分離膜の非透過側に配設されてエ
ンジンの吸気管に接続され、このエンジンが発生する負
圧により、上記空気リッチ成分が除去されることを特徴
とする。
That is, the fuel vapor recovery device of the present invention is a fuel vapor recovery device provided in a direct injection engine system that performs ultra-lean combustion or stratified combustion, and includes an inlet port for introducing fuel vapor from a fuel tank, and an inlet port. Adsorption means for adsorbing the fuel vapor, and a gas introduction port for introducing a gas for purging the fuel vapor adsorbed by the adsorption means,
A canister having a discharge port for discharging the purged fuel vapor, and a fuel vapor flowing from the discharge port of the canister is separated into a fuel vapor rich component and an air rich component by a fuel vapor selectively permeable separation membrane. A membrane separation module for discharging components from an air-rich component discharge port and a fuel vapor rich component discharge port, introducing the gas for purging the fuel vapor, and supplying the purged fuel vapor to the membrane separation module. A compressor that generates a driving force for introduction, fuel vapor supply and membrane separation, and a fuel vapor rich component discharge port of the membrane separation module is disposed on the permeate side of the separation membrane and connected to the fuel tank, The fuel vapor component contained in the fuel vapor rich component is liquefied or absorbed by a liquid fuel in the fuel tank and collected, The air-rich component discharge port of the membrane separation module is disposed on the non-permeable side of the separation membrane and connected to an intake pipe of an engine, and the air-rich component is removed by a negative pressure generated by the engine. It is characterized by.

【0009】また、本発明の燃料蒸気回収装置の好適形
態は、上記膜分離モジュールにガスを供給するときの上
記コンプレッサの圧力が、ゲージ圧力で0.01MPa
〜0.18MPaの範囲であることを特徴とする。
In a preferred embodiment of the fuel vapor recovery apparatus according to the present invention, the pressure of the compressor when supplying gas to the membrane separation module is 0.01 MPa in gauge pressure.
0.10.18 MPa.

【0010】更に、本発明の燃料蒸気回収装置の好適形
態は、上記膜分離モジュールの空気リッチ成分排出ポー
トと上記エンジンの吸気管との間に、一定の負圧以下に
なった時にのみ開放されるコントロールバルブを付加し
て成ることを特徴とする。
Further, a preferred embodiment of the fuel vapor recovery device of the present invention is opened only when the pressure becomes lower than a predetermined negative pressure between the air rich component discharge port of the membrane separation module and the intake pipe of the engine. And a control valve.

【0011】更にまた、本発明の燃料蒸気回収装置の他
の好適形態は、上記膜分離モジュールに供給される燃料
蒸気の濃度に応じて上記分離膜の透過側流量と非透過側
流量の比率を変化させ、且つ上記エンジンの吸気管と接
続する上記分離膜の非透過側の燃料蒸気を、成層燃焼に
影響を与えない濃度及び流量に制御することを特徴とす
る。
Still another preferred embodiment of the fuel vapor recovery apparatus of the present invention is that the ratio of the permeate-side flow rate to the non-permeate-side flow rate of the separation membrane is adjusted according to the concentration of the fuel vapor supplied to the membrane separation module. The fuel vapor on the non-permeate side of the separation membrane that is changed and connected to the intake pipe of the engine is controlled to a concentration and a flow rate that do not affect stratified combustion.

【0012】また、本発明の燃料蒸気回収装置の更に他
の好適形態は、上記キャニスタを2個以上有し、バルブ
制御により、それぞれのキャニスタにつき燃料蒸気吸着
と燃料蒸気脱着をスイング運転させることを特徴とす
る。
Still another preferred embodiment of the fuel vapor recovery apparatus according to the present invention has two or more canisters and swings fuel vapor adsorption and fuel vapor desorption for each canister by valve control. Features.

【0013】更に、本発明の燃料蒸気回収装置の他の好
適形態は、上記膜分離モジュールの透過側に接続される
燃料成分排出ポートが、燃料タンクに接続され、燃料タ
ンク内の液体燃料に燃料成分を吸収させることを特徴と
する。
Further, in another preferred embodiment of the fuel vapor recovery apparatus of the present invention, a fuel component discharge port connected to the permeation side of the membrane separation module is connected to a fuel tank, and the liquid fuel in the fuel tank is supplied to the fuel tank. It is characterized by absorbing components.

【0014】また、本発明の燃料蒸気回収装置の他の好
適形態は、上記膜分離モジュールの燃料リッチ成分排出
ポートと上記燃料タンクとの間に冷却モジュールを付加
し、これにより燃料蒸気成分を液化してこの燃料タンク
に戻すことを特徴とする。
In another preferred embodiment of the fuel vapor recovery apparatus of the present invention, a cooling module is added between the fuel rich component discharge port of the membrane separation module and the fuel tank, thereby liquefying the fuel vapor component. Then, the fuel tank is returned to the fuel tank.

【0015】更にまた、本発明の燃料蒸気回収装置の更
に他の好適形態は、上記コンデンサが、上記キャニスタ
に内蔵され、上記キャニスタから上記燃料蒸気がパージ
されるときに発生する吸熱エネルギーを利用して冷却さ
れ、上記燃料タンク及び燃料系ラインの少なくとも一方
で発生する燃料蒸気及び上記膜分離モジュールにより分
離濃縮された燃料蒸気を上記コンデンサにより液化回収
することを特徴とする。
Still another preferred embodiment of the fuel vapor recovery apparatus according to the present invention uses the heat absorption energy generated when the fuel vapor is purged from the canister, wherein the condenser is built in the canister. And the fuel vapor generated by at least one of the fuel tank and the fuel system line and the fuel vapor separated and concentrated by the membrane separation module are liquefied and recovered by the condenser.

【0016】[0016]

【作用】上述の構成を有する本発明の燃料蒸気回収装置
においては、燃料タンクからの燃料蒸気はキャニスタに
導入された後、コンプレッサを用いて膜分離モジュール
に送り込まれ、膜分離モジュールの分離膜により燃料蒸
気リッチ成分と空気リッチ成分とに分離される。そし
て、燃料リッチ成分は、所要に応じて、冷却モジュール
により液化して燃料タンクに戻したり又は燃料タンク内
の燃料に吸収させることにより回収される。一方、空気
リッチ成分は、膜分離モジュールの空気リッチ成分排出
ポートから所要に応じて設置されたバルブを介して吸気
管に送出され、エンジンの燃焼室に送り込まれる。よっ
て、実質的に燃料蒸気をエンジンへ供給して燃焼させる
ことはなく、また大気への放出も防止される。
In the fuel vapor recovery apparatus of the present invention having the above-described structure, the fuel vapor from the fuel tank is introduced into the canister and then sent to the membrane separation module using a compressor. It is separated into a fuel vapor rich component and an air rich component. Then, the fuel-rich component is liquefied by the cooling module and returned to the fuel tank as necessary, or is recovered by being absorbed by the fuel in the fuel tank. On the other hand, the air-rich component is sent from an air-rich component discharge port of the membrane separation module to an intake pipe via a valve installed as needed, and is sent into a combustion chamber of the engine. Therefore, the fuel vapor is not substantially supplied to the engine and burned, and emission to the atmosphere is also prevented.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の燃料蒸気回収装置
について詳細に説明する。上述の如く、この燃料蒸気回
収装置は、燃料タンクからの燃料蒸気を吸着保持すると
ともに吸着した燃料蒸気をパージ用気体(代表的には空
気)によりパージして排出するキャニスタと、このキャ
ニスタからの燃料蒸気を空気リッチ成分と燃料蒸気成分
に分離する膜分離モジュールと、上記パージ用気体を導
入するとともにパージされた燃料蒸気を上記膜分離モジ
ュールへ供給するコンプレッサと、を備える。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a fuel vapor recovery device according to the present invention will be described in detail. As described above, this fuel vapor recovery device adsorbs and holds the fuel vapor from the fuel tank and purges and adsorbs the adsorbed fuel vapor with a purge gas (typically air). A membrane separation module for separating fuel vapor into an air-rich component and a fuel vapor component, and a compressor that introduces the purge gas and supplies the purged fuel vapor to the membrane separation module.

【0018】ここで、本発明の燃料蒸気回収装置の特徴
は、膜分離の駆動力としてコンプレッサを用いて分離を
行なう加圧タイプの分離膜システムとすることにあり、
上記膜分離モジュールにおける非透過側のガスである空
気リッチガスをエンジンの負圧により除去していること
も特徴のひとつである。これは、燃料タンクやキャニス
タからのパージにより発生した燃料蒸気を含む空気をコ
ンプレッサを用いて加圧して膜分離モジュールに送り込
むことにより、膜面積当たりのガスの処理速度を速め、
分離係数が向上することを発明者が見出したことに起因
する。加圧タイプのシステムとするメリットは、このよ
うに単位膜面積当たりのガスの処理量、及び空気/燃料
蒸気の分離係数を増加させることができること、また真
空系の配管に比べて配管径を小さくできることである。
また、レイアウト上のメリットや軽量化のメリットも得
られる。
Here, a feature of the fuel vapor recovery apparatus of the present invention resides in a pressurized type separation membrane system in which separation is performed using a compressor as a driving force for membrane separation.
One of the features is that the air-rich gas which is a gas on the non-permeate side in the membrane separation module is removed by the negative pressure of the engine. In this method, air containing fuel vapor generated by purging from a fuel tank or a canister is pressurized using a compressor and sent to a membrane separation module, thereby increasing the processing speed of gas per membrane area.
This is because the inventors have found that the separation coefficient is improved. The advantages of the pressurized type system are that the gas throughput per unit membrane area and the separation coefficient of air / fuel vapor can be increased, and the piping diameter is smaller than that of vacuum piping. What you can do.
In addition, a layout advantage and a weight saving advantage can be obtained.

【0019】また、本発明では、エンジンの負圧を用い
て非透過ガスである空気リッチガスを除去するが、この
エンジン負圧は吸入工程で発生し吸入工程以外の工程で
は発生しないため、膜分離モジュールの非透過側に設け
られた空気リッチ成分排出ポートとエンジン吸気管とを
接続するガス経路中に、一定の負圧以下になった時にの
み開放されるコントロールバルブを設置して、常にエン
ジン負圧を空気リッチガスの除去に利用できるようにす
ることが好ましい。
Further, in the present invention, the air-rich gas, which is a non-permeating gas, is removed by using the negative pressure of the engine. A control valve that opens only when the pressure drops below a certain negative pressure is installed in the gas path connecting the air-rich component exhaust port provided on the non-permeate side of the module and the engine intake pipe. Preferably, the pressure is made available for the removal of air-rich gas.

【0020】また、本発明の燃料蒸気回収装置では、上
述のようにコンプレッサを用いるが、ここで重要なの
は、キャニスタ内の燃料蒸気のパージはコンプレッサの
吸引力を用いて行なうことである。このコンプレッサが
膜分離モジュールに加える圧力としては、ゲージ圧で
0.01MPa〜0.18MPaの範囲が好ましい。
0.01MPa未満では、十分な膜分離駆動力が得られ
ないという状況が考えられる。一方、0.18MPaを
超えると、コンプレッサが大型化するという問題と、一
部の燃料蒸気が凝結し膜分離モジュールに悪影響を与え
る可能性があるため好ましくない。
Further, in the fuel vapor recovery apparatus of the present invention, the compressor is used as described above, but what is important here is that the purge of the fuel vapor in the canister is performed by using the suction force of the compressor. The pressure applied by the compressor to the membrane separation module is preferably in the range of 0.01 MPa to 0.18 MPa in gauge pressure.
If the pressure is less than 0.01 MPa, a situation may be considered in which a sufficient membrane separation driving force cannot be obtained. On the other hand, if the pressure exceeds 0.18 MPa, it is not preferable because the size of the compressor is increased and a part of the fuel vapor may condense and adversely affect the membrane separation module.

【0021】また、上記膜分離モジュールの分離係数
は、少なくとも空気/燃料蒸気の分離比(モル比)で4
以上50以下であることが望ましく、好ましくは10以
上の分離性能を有すると、燃料蒸気の濃度が高い場合で
も非透過側の燃料蒸気の濃度を低く抑えることができ、
エンジンの運転性能や排気性能への影響を抑制すること
ができる。
The separation coefficient of the membrane separation module is at least 4 in air / fuel vapor separation ratio (molar ratio).
It is desirable that the separation performance is not less than 50 and preferably not less than 10, and it is possible to keep the concentration of fuel vapor on the non-permeate side low even when the concentration of fuel vapor is high,
The influence on the driving performance and exhaust performance of the engine can be suppressed.

【0022】因みに、分離係数が5、透過側流量:非透
過側流量=5:5とし、燃料蒸気が50%の濃度で膜分
離モジュールに供給されたと仮定すると、非透過側の燃
料蒸気の濃度は20%以下に低減される。また、同条件
で分離係数を10とすると、非透過側の燃料蒸気の濃度
は10%以下に低減できる。しかしながら、実際に送り
込まれるガスの濃度は、10%以下の低濃度から100
%近くの高濃度まで振れるので、必要に応じて透過側流
量と非透過側流量の比率を変化させて、エンジンの吸気
管に送り込む燃料蒸気の濃度が少なくとも20%以下、
より好ましくは10%以下になるように調節する。
Incidentally, assuming that the separation coefficient is 5, the flow rate on the permeate side: the flow rate on the non-permeate side = 5: 5, and the fuel vapor is supplied to the membrane separation module at a concentration of 50%, the concentration of the fuel vapor on the non-permeate side is assumed. Is reduced to 20% or less. When the separation coefficient is set to 10 under the same conditions, the concentration of the fuel vapor on the non-permeate side can be reduced to 10% or less. However, the concentration of the gas actually sent is from a low concentration of 10% or less to 100%.
%, So that the ratio of the flow rate on the permeate side and the flow rate on the non-permeate side is changed as necessary so that the concentration of the fuel vapor fed into the intake pipe of the engine is at least 20% or less.
More preferably, it is adjusted to be 10% or less.

【0023】上記膜分離モジュールの透過側流量と非透
過側流量は、供給される燃料蒸気の濃度によって決定さ
れる。具体的には、燃料選択透過型分離膜を用いた膜分
離モジュールを使用し、燃料蒸気の濃度が高いときは透
過側流量を多くし、濃度が低いときは非透過側流量が多
くなるように制御する。このとき、上記分離膜の非透過
側の燃料蒸気が、成層燃焼に影響を与えない濃度及び流
量に制御することが好ましい。また、このように制御す
れば、エンジンへの燃料蒸気の過剰な進入を防止でき
る。
The flow rate on the permeate side and the flow rate on the non-permeate side of the membrane separation module are determined by the concentration of the supplied fuel vapor. Specifically, using a membrane separation module using a fuel selective permeation type separation membrane, the permeate side flow rate is increased when the concentration of fuel vapor is high, and the non-permeate side flow rate is increased when the concentration is low. Control. At this time, it is preferable to control the concentration and the flow rate of the fuel vapor on the non-permeate side of the separation membrane so as not to affect the stratified combustion. In addition, such control can prevent excessive entry of fuel vapor into the engine.

【0024】また、上記透過側の流量はコンプレッサに
よる加圧力と膜分離モジュールの透過係数によってある
程度決定されてしまうため、上記透過側流量と上記非透
過側流量の制御は、非透過側の気体流量又は膜分離モジ
ュールへの気体導入量を制御することにより行うことが
望ましい。この流量制御の方法としては、コンプレッサ
と膜分離モジュールの中間、又は膜分離モジュールの非
透過側(空気リッチ成分排出ポート)の下流の少なくと
も1箇所に、流量コントロールバルブを設置し、この流
量コントロールバルブ単独又はこの流量コントロールバ
ルブと上記コンプレッサの双方によって行ってもよい
し、上記コンプレッサの加圧力を可変とし、これを変化
させて行っても構わない。更に、上記分離膜に供給され
る圧力を、調圧弁により可変させながら流量を制限して
もよい。
Since the flow rate on the permeate side is determined to some extent by the pressure of the compressor and the permeability coefficient of the membrane separation module, the control of the flow rate on the permeate side and the flow rate on the non-permeate side depends on the gas flow rate on the non-permeate side. Alternatively, it is desirable to control the amount of gas introduced into the membrane separation module. As a method of this flow control, a flow control valve is installed at at least one position between the compressor and the membrane separation module or downstream of the non-permeate side (air rich component discharge port) of the membrane separation module. It may be performed alone or by both the flow control valve and the compressor, or may be performed by changing the pressure of the compressor and changing it. Further, the flow rate may be limited while varying the pressure supplied to the separation membrane by a pressure regulating valve.

【0025】この燃料蒸気回収装置においては、燃料蒸
気を回収すべく、上記膜分離モジュールの透過側に設け
られた燃料蒸気リッチ成分排出ポートが燃料タンクに接
続されるが、この中間に冷却モジュールを設置し、ここ
で燃料成分を液化した後、燃料タンクに戻して回収する
ことも可能である。この場合、冷却方法としては、エア
コンに用いられている冷媒を用いたり、エアコンの冷気
を凝縮モジュールに送り込む方法が考えられる他、電子
冷却素子等を用いることにより燃料蒸気リッチ成分を冷
却して液化回収する方法が考えられる。
In this fuel vapor recovery apparatus, a fuel vapor rich component discharge port provided on the permeate side of the membrane separation module is connected to the fuel tank in order to recover the fuel vapor. It is also possible to install and liquefy the fuel component here, and then return it to the fuel tank and collect it. In this case, as a cooling method, it is possible to use a refrigerant used for the air conditioner, or to send cool air of the air conditioner to the condensing module.In addition, a fuel vapor rich component is cooled and liquefied by using an electronic cooling element or the like. A method of recovery is conceivable.

【0026】一方、燃料蒸気リッチ成分排出ポートを燃
料タンクに直接接続し、燃料蒸気を燃料タンク内の液体
燃料にバブリング等により吸収させて回収することも可
能である。本発明において、特に膜分離モジュールの透
過側の気体成分は、燃料成分が濃縮されているものであ
るため、優れた吸収効率が得られる。また更に、上記コ
ンデンサを該キャニスタ内に装備し、コンデンサの冷却
方法として燃料蒸気をキャニスタからパージさせる時に
発生する吸熱エネルギを利用して、膜分離モジュールで
濃縮された燃料蒸気を送り込んで液化回収することも可
能である。
On the other hand, it is also possible to connect the fuel vapor rich component discharge port directly to the fuel tank, and to absorb and collect the fuel vapor into the liquid fuel in the fuel tank by bubbling or the like. In the present invention, in particular, the gas component on the permeation side of the membrane separation module is one in which the fuel component is concentrated, so that excellent absorption efficiency can be obtained. Further, the condenser is provided in the canister, and as a cooling method of the condenser, the fuel vapor concentrated in the membrane separation module is sent and liquefied and recovered by utilizing heat absorption energy generated when purging the fuel vapor from the canister. It is also possible.

【0027】なお、上述した膜分離モジュールに用いる
分離膜としては、燃料蒸気透過性を有する限り特に限定
されるものではないが、耐久性、化学的安定性、分離係
数、単位膜面積当たりのガスの処理量を考慮すると、ポ
リイミドをベース膜とした架橋オルガノシロキサンを分
離活性層とした膜分離モジュールを用いることが好まし
く、かかる膜を用いることによりスパイラル化、中空糸
化による膜面積の増加を図れるため、コンパクトなモジ
ュールを得ることが可能となる。モジュールの形状やガ
スの処理量はレイアウト、コストを考慮しながら検討す
ればよく、特に限定されるものではない。
The separation membrane used in the above-mentioned membrane separation module is not particularly limited as long as it has fuel vapor permeability, but is not limited in durability, chemical stability, separation coefficient, gas per unit membrane area. Considering the throughput, it is preferable to use a membrane separation module using a polyimide-based membrane as a cross-linking organosiloxane as a separation active layer, and by using such a membrane, it is possible to increase the membrane area by forming a spiral or hollow fiber. Therefore, a compact module can be obtained. The shape of the module and the amount of gas to be processed may be determined in consideration of the layout and cost, and are not particularly limited.

【0028】更に、直噴エンジンシステムに本発明の燃
料蒸気回収装置を設置すれば、直噴エンジンの超希薄燃
焼又は成層燃焼によるエンジンの運転特性の低下や排気
ガスの成分に悪影響を与える等の問題を回避することが
できる。
Further, if the fuel vapor recovery device of the present invention is installed in a direct injection engine system, the operating characteristics of the engine due to ultra-lean combustion or stratified combustion of the direct injection engine may be degraded, and the exhaust gas components may be adversely affected. Problems can be avoided.

【0029】[0029]

【実施例】以下、本発明を図面を参照して若干の実施例
及び比較例より更に詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in more detail with reference to the drawings, with reference to some embodiments and comparative examples.

【0030】(実施例1)図2に、本発明の燃料蒸気回
収装置の一実施例を示す。同図に示す装置は、ガソリン
や軽油を燃料とする自動車等に設置された燃料タンクか
ら発生する燃料蒸気、又はキャニスタパージにより発生
する空気を含んだ燃料蒸気を膜分離モジュールで濃縮し
た後、燃料タンクの燃料に吸収させて回収するシステム
に用いられ、主要な構成部材として、キャニスタ2、コ
ンプレッサ5、膜分離モジュール6、エンジン負圧をコ
ントロールするための負圧コントロールバルブ7、高濃
度の燃料蒸気を液化するための冷却モジュール9を備え
ている。
(Embodiment 1) FIG. 2 shows an embodiment of the fuel vapor recovery apparatus of the present invention. The apparatus shown in FIG. 1 concentrates fuel vapor generated from a fuel tank installed in a vehicle or the like using gasoline or light oil as fuel or fuel vapor including air generated by a canister purge by a membrane separation module. Used in a system that absorbs and recovers fuel from the tank, the main components are a canister 2, a compressor 5, a membrane separation module 6, a negative pressure control valve 7 for controlling the engine negative pressure, and a high concentration of fuel vapor. Is provided with a cooling module 9 for liquefying.

【0031】まず、これらの構成部材間の接続状態を説
明する。キャニスタ2は、容器20と、この容器20に
燃料タンク1からの燃料蒸気を導入する経路11に接続
した流入ポート21と、流入した燃料蒸気を吸着する吸
着手段の一例である活性炭に吸着された燃料蒸気をパー
ジする気体を導入する気体導入ポート23と、容器20
の内部でパージされた燃料蒸気を含む気体を排出する排
出ポート22を備えている。排出ポートと膜分離モジュ
ールをつなぐ経路12の中間にはコンプレッサ5が設置
されている。膜分離モジュール6は、キャニスタの排出
ポート22から経路12を経て、コンプレッサ5により
圧縮されて流入する空気を含んだ燃料蒸気Vを空気リッ
チ成分A(燃料蒸気を殆ど含まない空気)と燃料蒸気リ
ッチ成分V(高濃度の燃料蒸気)とに分離する。
First, the connection between these components will be described. The canister 2 is adsorbed on a container 20, an inflow port 21 connected to a path 11 for introducing the fuel vapor from the fuel tank 1 into the container 20, and activated carbon which is an example of an adsorbing means for adsorbing the inflowing fuel vapor. A gas introduction port 23 for introducing a gas for purging fuel vapor;
An exhaust port 22 for exhausting a gas containing fuel vapor purged inside is provided. The compressor 5 is installed in the middle of the path 12 connecting the discharge port and the membrane separation module. The membrane separation module 6 converts the fuel vapor V containing the air that has been compressed by the compressor 5 and flows in from the discharge port 22 of the canister via the path 12 into an air-rich component A (air containing almost no fuel vapor) and a fuel vapor-rich component. Component V (high concentration fuel vapor).

【0032】図3は、本実施例の装置で用いられる膜分
離モジュールの一例を示す横断面図及び縦断面図であ
る。この膜分離モジュール6では、例えば管状の多孔質
基材に分離膜67をコーティングし、得られた管状分離
膜67にスペーサとしてのOリング68を装着してモジ
ュールケース61に収容することにより、外側スペース
65と内側スペース66が形成されており、このモジュ
ールはほぼ2重管の構造を有している。また燃料蒸気導
入ポート62が外側スペース65に接続され、透過側気
体排出ポート(燃料蒸気リッチ成分排出ポート)63が
内側スペース66に接続されており、非透過側気体排出
ポート(空気リッチ成分排出ポート)64は経路15を
介して吸気管4に接続している(図2参照)。従って、
この膜分離モジュール6においては、コンプレッサの加
圧による駆動力は、気体が外側スペース65から内側ス
ペース66に流れるように働く。
FIG. 3 is a transverse sectional view and a longitudinal sectional view showing an example of a membrane separation module used in the apparatus of the present embodiment. In the membrane separation module 6, for example, a tubular porous base material is coated with a separation membrane 67, and an O-ring 68 as a spacer is attached to the obtained tubular separation membrane 67 and accommodated in the module case 61, thereby forming an outer casing. A space 65 and an inner space 66 are formed, and the module has a substantially double-pipe structure. Further, the fuel vapor introduction port 62 is connected to the outer space 65, the permeate side gas discharge port (fuel vapor rich component discharge port) 63 is connected to the inner space 66, and the non-permeate side gas discharge port (air rich component discharge port). ) 64 is connected to the intake pipe 4 via the path 15 (see FIG. 2). Therefore,
In the membrane separation module 6, the driving force by the pressurization of the compressor acts so that the gas flows from the outer space 65 to the inner space 66.

【0033】本実施例では、分離膜67としてポリイミ
ドをベースに架橋オルガノシロキサンを分離活性層とし
た中空糸モジュールを用いている。表面処理された架橋
オルガノシロキサンは、空気と燃料蒸気(ハイドロカー
ボン)の混合気体の中から燃料蒸気を選択的に収着し、
優先的に燃料蒸気を透過させる働きがある。従って、こ
の膜分離モジュール6の透過側排出ポート63からは燃
料蒸気リッチ成分V、非透過側排出ポート64からは空
気リッチ成分Aが放出される。
In this embodiment, as the separation membrane 67, a hollow fiber module using a polyimide as a base and a crosslinked organosiloxane as a separation active layer is used. The crosslinked organosiloxane that has been surface-treated selectively sorbs fuel vapor from a mixture of air and fuel vapor (hydrocarbon),
It has the function of preferentially transmitting fuel vapor. Therefore, the fuel vapor rich component V is discharged from the permeate-side discharge port 63 and the air-rich component A is discharged from the non-permeate-side discharge port 64 of the membrane separation module 6.

【0034】燃料蒸気リッチ成分Vが放出される透過側
排出ポート63は、経路16を介して冷却モジュール9
に接続されていて、その一部が液化され、燃料タンク1
に液化された燃料Lが回収できるように経路17が配設
されている。かかる冷却モジュール9としては、エアコ
ンに用いられている冷媒をモジュール容器中に蛇管状に
導入して熱交換させたり、エアコン冷気を冷却モジュー
ルに送り込んだり、電子冷却素子により冷却する形式の
モジュールが使用可能である。一方、空気リッチ成分A
が放出される非透過側排出ポート64は、エンジンの吸
気管4に接続されており、エンジンの吸入工程で発生す
る負圧によりガスがエンジン吸気管へ除去される構成と
なっている。
The permeate-side discharge port 63 from which the fuel vapor rich component V is discharged is connected to the cooling module 9 via the path 16.
Is partially liquefied, and the fuel tank 1
A path 17 is provided so that the liquefied fuel L can be recovered. As such a cooling module 9, a module of a type in which a refrigerant used for an air conditioner is introduced into a module container in a serpentine shape to cause heat exchange, cooling air of an air conditioner to be sent to the cooling module, or cooling by an electronic cooling element is used. It is possible. On the other hand, air rich component A
Is connected to the intake pipe 4 of the engine, and the gas is removed to the engine intake pipe by the negative pressure generated in the intake process of the engine.

【0035】また、本実施例の装置においては、膜分離
モジュール6の非透過側排出ポート64と吸気管4との
間に負圧コントロールバルブ7が配置されており、透過
側の流量と非透過側の流量が制御されている。なお、負
圧コントロールバルブ7は、エンジンの吸入工程と連動
させて一定負圧以下になったときのみ開放するように制
御することができる。
In the apparatus of this embodiment, the negative pressure control valve 7 is disposed between the non-permeate side discharge port 64 of the membrane separation module 6 and the intake pipe 4, so that the flow rate on the permeate side and the non-permeate Side flow is controlled. It should be noted that the negative pressure control valve 7 can be controlled so as to be opened only when the pressure becomes equal to or lower than a predetermined negative pressure in conjunction with the intake process of the engine.

【0036】このような構成を備えた燃料蒸気回収装置
の作用を、図4に示したフローチャートに基づき説明す
る。まず、イグニッション(Ig)スイッチOFF、即
ちエンジンが停止状態で燃料蒸気が発生する現象である
が、これは主に駐車中に燃料タンク1内部の燃料温度が
上昇した場合や給油時に発生する。燃料タンク1内で発
生した燃料蒸気は、キャニスタ2の流入ポート21を経
由してキャニスタ2内の吸着材に吸着される。燃料蒸気
発生により上昇したタンク内圧は、キャニスタの気体導
入ポート23を逆流して大気開放される。この場合、図
示したフローチャートではIgスイッチ読み取り(ステ
ップ1(以下、「S1」などと略す))でONかどうか
判断する(S2)とNOとなり、このフローチャートの
ルーチンは終了となる。
The operation of the fuel vapor recovery system having such a configuration will be described with reference to the flowchart shown in FIG. First, an ignition (Ig) switch OFF, that is, a phenomenon in which fuel vapor is generated when the engine is in a stopped state, mainly occurs when the fuel temperature inside the fuel tank 1 increases during parking or during refueling. The fuel vapor generated in the fuel tank 1 is adsorbed by the adsorbent in the canister 2 via the inflow port 21 of the canister 2. The tank internal pressure increased by the generation of the fuel vapor flows backward through the gas introduction port 23 of the canister and is released to the atmosphere. In this case, in the illustrated flowchart, if it is determined whether the switch is ON in reading the Ig switch (step 1 (hereinafter abbreviated as “S1” or the like)) (S2), the determination is NO, and the routine of the flowchart ends.

【0037】次に、エンジンを始動してキャニスタ2に
吸着された燃料蒸気を回収する方法について説明する。
エンジンが始動(イグニションIgスイッチON)する
とIgスイッチ判断でYESとなり(S2)、コンプレ
ッサが始動し(S3)、大気中の空気は気体導入ポート
23から所定の流量でキャニスタ2に送り込まれる。キ
ャニスタ2内部の吸着材に吸着された燃料蒸気は、脱離
を開始し気体排出ポート22から経路12を経てコンプ
レッサ5に吸引される。吸引されたガスはコンプレッサ
により加圧されて膜分離モジュール6の気体導入ポート
62へ送られる。
Next, a method of starting the engine and recovering the fuel vapor adsorbed on the canister 2 will be described.
When the engine is started (ignition Ig switch ON), the result of the determination of the Ig switch is YES (S2), the compressor is started (S3), and air in the atmosphere is sent from the gas introduction port 23 to the canister 2 at a predetermined flow rate. The fuel vapor adsorbed by the adsorbent inside the canister 2 starts to be desorbed and is sucked into the compressor 5 from the gas discharge port 22 via the path 12. The sucked gas is pressurized by the compressor and sent to the gas introduction port 62 of the membrane separation module 6.

【0038】続いてパージされた燃料蒸気を含んだガス
の濃度判定を行なう(S4)。この濃度判定は、膜分離
モジュール6の上流工程として燃料蒸気センサを配置し
て感知することによって行っても構わないし、車両実験
等による経験則から予測制御しても構わない。そして、
ステップ5において燃料蒸気濃度をチェックするが、濃
度に応じて透過側の流量と非透過側の流量の比率を決め
る。流量の決定方法は、例えば、次式 (供給する蒸気の濃度)=(透過側流量)/(供給流量)… (式中の供給流量は、(透過側流量+非透過側流量)を
示す)で表される式を満たすように行えばよい。このよ
うに、濃度に応じて流量を決めることによりエンジンへ
高濃度の燃料蒸気を送り込むことを避けることができる
ほか、透過側の燃料蒸気は効率よく濃縮されて液化回収
効率が向上することになる。
Subsequently, the concentration of the gas containing the purged fuel vapor is determined (S4). This concentration determination may be performed by arranging and sensing a fuel vapor sensor as an upstream process of the membrane separation module 6, or may be predicted and controlled based on empirical rules such as vehicle experiments. And
In step 5, the fuel vapor concentration is checked, and the ratio between the flow rate on the permeate side and the flow rate on the non-permeate side is determined according to the concentration. The flow rate can be determined by, for example, the following equation (concentration of supplied steam) = (permeate flow rate) / (supply flow rate) (the supply flow rate in the equation indicates (permeate flow rate + non-permeate flow rate)) What is necessary is just to satisfy | fill the formula represented by this. In this way, by determining the flow rate according to the concentration, it is possible to avoid sending high-concentration fuel vapor to the engine, and the permeate-side fuel vapor is efficiently concentrated to improve the liquefaction and recovery efficiency. .

【0039】燃料蒸気の濃度が1%以上の場合は、供給
される濃度に応じて膜の透過流量を制御し(S6)、冷
却モジュール9もONとする(S7)。これにより、膜
分離モジュール6では分離が開始され、濃縮された燃料
成分は、透過側排出ポート64から経路16を経て冷却
モジュール9に送り込まれ、液化された後、燃料タンク
1へ戻って回収されるようになり、フローチャートのル
ーチンが終了する。この際、膜分離モジュール6の非透
過側は空気成分のみか空気成分リッチとなり、エンジン
負圧により吸気管4へ送り込まれるが、空燃比に影響を
与えることはない。
When the concentration of the fuel vapor is 1% or more, the permeation flow rate of the membrane is controlled according to the supplied concentration (S6), and the cooling module 9 is also turned on (S7). Thereby, the separation is started in the membrane separation module 6, and the concentrated fuel component is sent from the permeate discharge port 64 to the cooling module 9 via the path 16 and liquefied, and then returned to the fuel tank 1 and collected. Then, the routine of the flowchart ends. At this time, the non-permeate side of the membrane separation module 6 becomes only the air component or the air component rich and is sent to the intake pipe 4 by the engine negative pressure, but does not affect the air-fuel ratio.

【0040】以上のルーチンを繰り返していると、キャ
ニスタパージが進行し燃料蒸気濃度が1%未満となる場
合も考えられるが、このような場合はパージが終了した
と判断し、コンプレッサ5をOFFにする他、冷却モジ
ュールがONの場合はOFFとし、回収作業を停止する
(S8)。停止する理由は、回収の必要性がないときに
余計なエネルギを消費させないようにし、燃費の低下を
防ぐためである。次に、時間経過判断を行なう(S
9)。コンプレッサ5がOFFとなってからの時間を計
測し、一定時間が経過したらフローチャートのルーチン
を終了させる。ここで時間経過判断を行なうのは、頻繁
なコンプレッサのON・OFFや濃度チェックを避ける
ためである。本実施例では5分経過した後にルーチンを
終了させている(S10)。この時間は特に限定されな
いが、あまり長時間に設定すると、回収を停止している
間にキャニスタに大量の燃料蒸気が吸着されてしまうこ
とも考えられるので好ましくない。
If the above routine is repeated, the purge of the canister may progress and the fuel vapor concentration may become less than 1%. In such a case, it is determined that the purge has been completed and the compressor 5 is turned off. In addition, when the cooling module is ON, the cooling module is turned OFF, and the collection operation is stopped (S8). The reason for stopping is to prevent unnecessary energy from being consumed when there is no need for recovery, and to prevent a decrease in fuel efficiency. Next, a time lapse determination is performed (S
9). The time from when the compressor 5 is turned off is measured, and when a certain time has elapsed, the routine of the flowchart is ended. The determination of the passage of time is made here to avoid frequent ON / OFF of the compressor and concentration check. In the present embodiment, the routine is terminated after 5 minutes have elapsed (S10). Although this time is not particularly limited, setting it too long is not preferable because a large amount of fuel vapor may be adsorbed to the canister while the recovery is stopped.

【0041】上述したフローチャートに基づく処理によ
り、エンジンが始動されている場合は、これらサイクル
を繰り返すことによって徐々にキャニスタに貯えられて
いる燃料蒸気がパージされることになり、給油や長時間
駐車にも適切に対処できることになる。また、本実施例
では長くても5分毎に濃度チェックを行なうため、運転
状況や環境変化による燃料蒸気の発生量に変動があった
としても、速やかに回収を開始することが可能である。
尚、膜分離モジュールの膜面積及びコンプレッサの容量
は、キャニスタ容量、車両のサイズ、車両の使用環境、
エンジンの排気量等に応じて適宜選べばよく特に限定さ
れない。
When the engine is started by the processing based on the above-described flow chart, the fuel vapor stored in the canister is gradually purged by repeating these cycles, so that the fuel can be supplied or the vehicle can be parked for a long time. Can be dealt with appropriately. Further, in the present embodiment, since the concentration is checked every 5 minutes at the longest, the recovery can be started immediately even if the generation amount of the fuel vapor varies due to the operating condition or environmental change.
In addition, the membrane area of the membrane separation module and the capacity of the compressor are as follows: canister capacity, vehicle size, vehicle usage environment,
There is no particular limitation as long as it can be appropriately selected according to the displacement of the engine and the like.

【0042】(比較例1)比較例として、膜分離の駆動
力として真空ポンプを用いた場合について説明する。図
5に真空ポンプを用いた場合の燃料蒸気回収装置の断面
図を示す。全体の構成は実施例1とほとんど同じである
が、経路12の中間に配置されていたコンプレッサ5の
代わりに、真空ポンプ5Aを経路16の中間に配置す
る。分離駆動力は、膜分離モジュールの透過側の下流に
取り付けた真空ポンプ5Aの吸引力を用いる。キャニス
タパージはエンジンの負圧による吸引を利用する。分離
膜としては、実施例1と同様に、ポリイミドをベースと
した架橋オルガノシロキサンを分離活性層とした中空糸
モジュールを使用した。
Comparative Example 1 As a comparative example, a case where a vacuum pump is used as a driving force for membrane separation will be described. FIG. 5 is a cross-sectional view of a fuel vapor recovery device using a vacuum pump. The overall configuration is almost the same as that of the first embodiment, except that the vacuum pump 5A is arranged in the middle of the path 16 instead of the compressor 5 arranged in the middle of the path 12. As the separation driving force, the suction force of the vacuum pump 5A attached downstream of the permeation side of the membrane separation module is used. The canister purge utilizes suction by the negative pressure of the engine. As in the case of Example 1, a hollow fiber module having a polyimide-based crosslinked organosiloxane as a separation active layer was used as a separation membrane.

【0043】図6に、加圧タイプ(実施例1)と真空タ
イプ(比較例1)のガスの透過速度を示す。膜面積約
0.1mのモジュール、燃料蒸気の模擬ガスとして市
販のブタンガスを用い、空気を50%ずつ混合したとき
のガスの透過量を示している。横軸に差圧、ガスの透過
速度を示している。同じモジュールを用いても、同一差
圧の場合、加圧系の方が真空系に比べてガス透過量が多
く、単位時間当たりのガスの処理量が多くなっている。
差圧が大きくなるほど処理速度の差が広がり、加圧系の
方が、0.04MPa以上で1.5〜1.8倍処理速度
が速くなっている。また、真空系では差圧が0.08M
Pa程度しかとれないが、加圧系ではコンプレッサの圧
力を上げることにより、単位時間当たりの処理量を真空
系の最大速度に対して3〜5倍に増やせるというメリッ
トがある。
FIG. 6 shows the gas transmission rates of the pressurized type (Example 1) and the vacuum type (Comparative Example 1). A module having a membrane area of about 0.1 m 2, a commercially available butane gas is used as a simulation gas for fuel vapor, and the gas permeation amount is shown when air is mixed by 50%. The horizontal axis shows the differential pressure and the gas permeation speed. Even when the same module is used, in the case of the same differential pressure, the gas pressure of the pressurized system is larger than that of the vacuum system, and the gas throughput per unit time is larger.
As the differential pressure increases, the difference in the processing speed increases, and the processing speed of the pressurized system is 1.5 to 1.8 times higher at 0.04 MPa or more. In a vacuum system, the differential pressure is 0.08M
Although it can only take about Pa, the pressure system has the advantage that the processing amount per unit time can be increased 3 to 5 times the maximum speed of the vacuum system by increasing the pressure of the compressor.

【0044】図7に、差圧と分離係数の関係を示す。同
一モジュール、同一差圧であっても実施例1である加圧
系の方が、分離係数が1.5〜1.7倍と高くなり、効
率が上昇する。特に加圧系でしかとることが不可能な
0.08MPa以上の差圧領域では、分離係数が2〜3
倍に上昇する。これは、加圧系にすることにより、燃料
蒸気(ハイドロカーボン)の膜への溶解が大きくなり、
選択性が上昇したことによるものと推察される。膜への
溶解量はヘンリーの法則に従い、圧力上昇によりどのガ
スに対しても増加するが、溶解の増加の割合が空気に比
べて燃料蒸気の方が大きくなったためと予測できる。そ
の要因としては、燃料蒸気(ハイドロカーボン)の圧力
上昇による液化し易さ(沸点の高さ)が関与していると
推察される。この処理速度向上並びに分離係数の上昇分
は、膜分離モジュールの小型化にも寄与し、レイアウト
の問題や軽量化及びコスト低減に貢献できる。
FIG. 7 shows the relationship between the differential pressure and the separation coefficient. Even in the case of the same module and the same differential pressure, the separation coefficient of the pressurizing system according to the first embodiment is 1.5 to 1.7 times higher, and the efficiency is increased. In particular, in a differential pressure range of 0.08 MPa or more, which cannot be obtained only with a pressurized system, the separation coefficient is 2-3.
To rise twice. This is because, by using a pressurized system, the dissolution of the fuel vapor (hydrocarbon) into the membrane increases,
It is presumed that this was due to an increase in selectivity. According to Henry's law, the amount of dissolution in the membrane increases for any gas with an increase in pressure, but it can be predicted that the rate of increase in dissolution is greater in fuel vapor than in air. It is presumed that the cause is related to the ease of liquefaction (high boiling point) due to the pressure increase of the fuel vapor (hydrocarbon). The increase in the processing speed and the increase in the separation coefficient contribute to the downsizing of the membrane separation module, and can contribute to the layout problem, the weight reduction, and the cost reduction.

【0045】(実施例2)図8は、本発明の燃料蒸気回
収装置の他の実施例を示す断面図であり、実施例1の装
置とほぼ同じ構成を有するが、膜分離モジュールにより
濃縮された燃料蒸気の液化回収方法を変えている。本実
施例は、燃料蒸気を液化するためのコンデンサ(図9)
をキャニスタ容器(図10)内に設置し、キャニスタパ
ージにより発生する吸熱を燃料蒸気の液化のための冷却
に利用することを特徴とする。
(Embodiment 2) FIG. 8 is a sectional view showing another embodiment of the fuel vapor recovery apparatus of the present invention, which has almost the same configuration as the apparatus of Embodiment 1, but is concentrated by a membrane separation module. The method of liquefaction and recovery of fuel vapor has been changed. In this embodiment, a condenser for liquefying fuel vapor (FIG. 9)
Is installed in a canister container (FIG. 10), and heat absorbed by the canister purge is used for cooling for liquefaction of fuel vapor.

【0046】以下、本実施例の装置の作用を説明する。
まず、燃料蒸気が発生する現象は、実施例1の場合と同
様である。次に、エンジンを始動してキャニスタ2に吸
着された燃料蒸気を回収する方法を説明する。エンジン
が始動すると同時に、コンプレッサ5が始動する。コン
プレッサ5が始動すると、キャニスタの排出ポート22
から所定の流量で吸引が行われるため、気体導入ポート
23からキャニスタ内に空気が吹き込まれるようにな
る。空気が吹き込まれると、キャニスタ2内部の活性炭
に吸着された燃料蒸気がパージされる。燃料蒸気はコン
プレッサにより加圧されて、経路12を通り膜分離モジ
ュール6へ流入する。パージが開始されると、燃料蒸気
脱離による吸熱によりキャニスタ内のコンデンサの温度
が低下する。膜分離モジュールで濃縮された燃料蒸気は
64から排出され経路14及びコンデンサの流入ポート
91を通って、コンデンサに送り込まれる。パージが進
行し、コンデンサが冷えてくると、徐々に液化され、コ
ンデンサの排出ポート92及び経路16を通って燃料蒸
気が回収される。液化しきれないガスは燃料タンク内の
液体燃料に吸収させて回収する。コンデンサを通ること
により、液化しきれないガスも冷えていることから、燃
料に吸収されやすい状態となっており、回収効率が上昇
する。
The operation of the apparatus according to the present embodiment will be described below.
First, the phenomenon that fuel vapor is generated is the same as in the first embodiment. Next, a method of starting the engine and collecting the fuel vapor adsorbed by the canister 2 will be described. At the same time as the engine starts, the compressor 5 starts. When the compressor 5 starts, the discharge port 22 of the canister
, The suction is performed at a predetermined flow rate, so that air is blown into the canister from the gas introduction port 23. When the air is blown, the fuel vapor adsorbed on the activated carbon inside the canister 2 is purged. The fuel vapor is pressurized by the compressor and flows into the membrane separation module 6 through the path 12. When the purge is started, the temperature of the condenser in the canister decreases due to the heat absorption due to the desorption of the fuel vapor. The fuel vapor concentrated in the membrane separation module is discharged from 64 and sent to the condenser through the passage 14 and the inlet port 91 of the condenser. As the purge proceeds and the condenser cools, it is gradually liquefied and the fuel vapor is recovered through the condenser discharge port 92 and passage 16. The gas that cannot be liquefied is absorbed and recovered by the liquid fuel in the fuel tank. Since the gas that cannot be liquefied is cooled by passing through the condenser, the gas is easily absorbed by the fuel, and the recovery efficiency increases.

【0047】(実施例3)図11及び図12は、本発明
の燃料蒸気回収装置の更に他の実施例を示しており、本
実施例の装置は、2つのキャニスタ2Aと2Bを有する
以外は実施例1の装置と同様の構成を有する。本実施例
は、燃料蒸気吸着と燃料蒸気脱着をバルブ制御によりス
イング運転とし、吸着工程と脱着工程をそれぞれのキャ
ニスタに分担させながら、燃料蒸気を回収する。
(Embodiment 3) FIGS. 11 and 12 show still another embodiment of the fuel vapor recovery apparatus of the present invention. The apparatus of this embodiment has two canisters 2A and 2B except that it has two canisters 2A and 2B. It has the same configuration as the device of the first embodiment. In this embodiment, the fuel vapor adsorption and the fuel vapor desorption are performed as a swing operation by valve control, and the fuel vapor is collected while the adsorption step and the desorption step are shared by the respective canisters.

【0048】まず、図11の装置における構成部材間の
接続状態を説明する。2つのキャニスタ2A及び2B
は、それぞれの容器に燃料タンク1からの燃料蒸気を導
入する経路に接続した流入ポート21A及び21Bと、
各キャニスタ内の吸着材に吸着された燃料蒸気をパージ
させるための気体を導入する気体導入ポート23A及び
23Bを備えている。また、本実施例では、燃料蒸気の
吸着と脱着をスイング運転で行うため、流入ポート21
A及び21Bと気体導入ポート23A及び23Bの直前
に、それぞれクロス四方バルブ31及び32が設けられ
ており、それぞれを切り替えることによって燃料蒸気を
吸着させたり脱着させたりする。
First, the connection between the components in the apparatus shown in FIG. 11 will be described. Two canisters 2A and 2B
Are inlet ports 21A and 21B connected to a path for introducing fuel vapor from the fuel tank 1 into each container,
Gas inlet ports 23A and 23B are provided for introducing gas for purging the fuel vapor adsorbed by the adsorbent in each canister. Further, in the present embodiment, since the adsorption and desorption of the fuel vapor are performed by the swing operation, the inflow port 21 is used.
Cross four-way valves 31 and 32 are provided immediately before A and 21B and the gas introduction ports 23A and 23B, respectively, and by switching between them, fuel vapor is adsorbed or desorbed.

【0049】このような構成を備えた燃料蒸気回収装置
の作用を、図13に示したフローチャートに基づき説明
する。まず、イグニッションIgスイッチOFF、即ち
エンジンが停止している状態で燃料蒸気が発生する場合
であるが、本実施例では2つのキャニスタをスイング運
転させながら用いるので、ここでは図11に示すよう
に、燃料蒸気がクロス四方バルブ31を介してキャニス
タ2Aに吸着されるようにセットされている状態から説
明する。
The operation of the fuel vapor recovery system having such a configuration will be described with reference to the flowchart shown in FIG. First, when the ignition Ig switch is OFF, that is, when fuel vapor is generated in a state where the engine is stopped, in this embodiment, since two canisters are used while performing a swing operation, here, as shown in FIG. The state in which fuel vapor is set to be adsorbed to the canister 2A via the cross four-way valve 31 will be described.

【0050】図11に示すようにバルブがセットされて
いる場合、燃料タンク1で発生した燃料蒸気は、クロス
四方バルブ31を介して流入ポート21Aを経由し、キ
ャニスタ2A内の吸着材に吸着される。この際、タンク
内圧は気体導入ポート23Aからクロス四方バルブ32
を介して管路41から大気中に開放される。また、この
場合、図13に示したフローチャートでは、Igスイッ
チ読み取り(S11)でONかどうか判断すると(S1
2)NOとなり、フローチャートのルーチンは終了とな
る。
When the valve is set as shown in FIG. 11, the fuel vapor generated in the fuel tank 1 is adsorbed by the adsorbent in the canister 2A through the inflow port 21A through the cross four-way valve 31. You. At this time, the tank internal pressure is changed from the gas introduction port 23A to the cross four-way valve 32.
Through the pipe 41 to the atmosphere. In this case, in the flowchart shown in FIG. 13, it is determined whether or not the switch is ON by reading the Ig switch (S11) (S1).
2) NO, the routine of the flowchart ends.

【0051】次に、エンジンを始動してキャニスタに吸
着された燃料蒸気を回収する方法について説明する。エ
ンジンが始動(イグニションIgスイッチON)する
と、Igスイッチ判断(S12)でYESとなり、コン
プレッサがOFFであれば(S13)、まず最初にコン
プレッサ5(S14)を起動させる。続いてクロス四方
バルブの切替え判断を行う(S15)。バルブ切替えか
ら5分以上経過しているか否か判断し(S16)、経過
していればクロス四方バルブを切替える(S17)。5
分という時間はエンジン始動中のスイングサイクルタイ
ムの一例を表しており、スイング吸脱着が5分後毎に繰
り返されることを意味している。なお、ここでは、長時
間駐車してキャニスタ2Aに燃料蒸気が吸着されていた
状況を想定している。かかる状況では、直前にクロス四
方バルブが切替えられてから5分以上経過していると判
断し、クロス四方バルブを切替える。
Next, a method for starting the engine and recovering the fuel vapor adsorbed on the canister will be described. When the engine starts (ignition Ig switch ON), YES is determined in the Ig switch determination (S12), and if the compressor is OFF (S13), the compressor 5 (S14) is first started. Subsequently, switching determination of the cross four-way valve is performed (S15). It is determined whether five minutes or more have elapsed since the valve switching (S16), and if it has elapsed, the cross four-way valve is switched (S17). 5
The time of minute represents an example of a swing cycle time during engine start, and means that swing adsorption / desorption is repeated every 5 minutes. Here, it is assumed that the vehicle is parked for a long time and the fuel vapor is adsorbed on the canister 2A. In such a situation, it is determined that 5 minutes or more have passed since the cross four-way valve was switched immediately before, and the cross four-way valve is switched.

【0052】クロス四方バルブを図12に示すように切
替えると、矢印の方向にガスが流れるようになる。コン
プレッサ5の吸引力により大気中の空気が管路42から
入り込み、クロス四方バルブ32を介して気体導入ポー
ト23Aを経由し、キャニスタ2Aに送り込まれる。キ
ャニスタ2Aの内部の吸着材に吸着された燃料蒸気は、
脱離を開始し、流入ポート21Aから排出され、クロス
四方バルブ31を経由して、コンプレッサ5で加圧され
て、膜分離モジュール6の気体導入ポート62へ送られ
る。
When the cross four-way valve is switched as shown in FIG. 12, gas flows in the direction of the arrow. The air in the atmosphere enters from the pipe 42 by the suction force of the compressor 5, and is sent to the canister 2A via the gas introduction port 23A via the cross four-way valve 32. The fuel vapor adsorbed by the adsorbent inside the canister 2A is
The desorption is started, discharged from the inflow port 21A, pressurized by the compressor 5 via the cross four-way valve 31, and sent to the gas introduction port 62 of the membrane separation module 6.

【0053】一方、エンジン始動中に燃料タンクから発
生する燃料蒸気は、クロス四方バルブ31を経由して、
燃料蒸気流入ポート21Bからキャニスタ2B内の吸着
材に吸着される。蒸気発生により上昇したタンク内圧
は、気体導入ポート23Bを逆流し、クロス四方バルブ
32を経由して管路41から大気に開放されることにな
る。
On the other hand, the fuel vapor generated from the fuel tank during the start of the engine passes through the cross four-way valve 31,
The adsorbent in the canister 2B is adsorbed from the fuel vapor inflow port 21B. The tank internal pressure that has increased due to the generation of steam flows back through the gas introduction port 23B, and is released from the pipe 41 to the atmosphere via the cross four-way valve 32.

【0054】続いてパージされた燃料蒸気を含んだガス
の濃度判定を行なう(S18)。この濃度判定は、膜分
離モジュール6の上流工程として燃料蒸気センサを配置
して感知することにより行っても構わないし、車両実験
等による経験則から予測制御しても構わない。そして、
S19において燃料蒸気濃度をチェックし、燃料蒸気濃
度に応じた透過側流量と非透過側流量を決定し、S20
で流量を調節するが、比率の決め方は実施例1と同様で
よい。
Subsequently, the concentration of the gas containing the purged fuel vapor is determined (S18). This concentration determination may be performed by arranging and sensing a fuel vapor sensor as an upstream process of the membrane separation module 6, or may be predicted and controlled based on empirical rules such as vehicle experiments. And
In step S19, the fuel vapor concentration is checked, and the permeate-side flow rate and the non-permeate-side flow rate according to the fuel vapor concentration are determined.
The flow rate is adjusted by using, but the method of determining the ratio may be the same as in the first embodiment.

【0055】実施例3での場合分けの一例として、燃料
蒸気の濃度が5%以上の場合は、冷却モジュール9もO
Nとする(S21)。これにより、膜分離モジュール6
では分離が開始され、濃縮された燃料成分は、透過側排
出ポート63から経路14を経て冷却モジュール9に送
り込まれ、液化された後、燃料タンク1へ戻って回収さ
れるようになり、フローチャートのルーチンが終了す
る。
As an example of the case division in the third embodiment, when the concentration of the fuel vapor is 5% or more, the cooling module 9 is also turned off.
N (S21). Thereby, the membrane separation module 6
Then, the separation is started, and the concentrated fuel component is sent from the permeate-side discharge port 63 to the cooling module 9 via the path 14, liquefied, and returned to the fuel tank 1 to be collected. The routine ends.

【0056】また、以上のルーチンを繰り返していると
環境や運転条件によっては燃料蒸気濃度が5%未満とな
る場合も考えられるが、このような場合は、パージの必
要が無いか又はパージが終了したと判断し、クロス四方
バルブを切替えて(S22)再び濃度判定(S23)を
行なう。なお、実施例1、2では1%未満をパージ終了
と判断したが、2個のキャニスタを有しスイング運転す
る本実施例では、5分毎にパージされたキャニスタに切
替えることができ、容量的にも余裕が得られることにな
るので5%で判断することとした。
If the above routine is repeated, the fuel vapor concentration may be less than 5% depending on the environment and operating conditions. In such a case, the purging is not required or the purging is completed. The cross four-way valve is switched (S22), and the density determination (S23) is performed again. In the first and second embodiments, the purging is determined to be less than 1%. However, in this embodiment having two canisters and performing the swing operation, the canister can be switched to the purged canister every 5 minutes, and the capacity is reduced. Since it is possible to obtain a margin, the decision was made at 5%.

【0057】バルブを切替えると図11のようにガスは
流れる。即ちキャニスタ2Bの燃料蒸気は膜分離モジュ
ール6に供給され、一方、燃料タンク1の蒸気はキャニ
スタ2Aに吸着される。キャニスタ2Bに燃料蒸気が吸
着されていると、膜分離モジュール6に供給される燃料
蒸気の濃度が上昇する。このとき、5%以上の場合は一
旦フローチャートのルーチンを終了させて(S24)キ
ャニスタ2Bの脱着をスタートから開始する。一方、切
替え後も5%未満の濃度が続くときはキャニスタ2A、
2B共に燃料蒸気の吸着量が少ないと判断し、冷却モジ
ュール、コンプレッサ共にOFFとして(S25)、燃
料蒸気回収を停止する。ここで停止することにより、回
収の必要性がないときに余計なエネルギを消費させない
ようにして、燃費の低下を防ぐことができる。その後5
分の時間が経過したら(S26、S27)、フローチャ
ートのルーチンを終了させる。
When the valve is switched, gas flows as shown in FIG. That is, the fuel vapor of the canister 2B is supplied to the membrane separation module 6, while the vapor of the fuel tank 1 is adsorbed by the canister 2A. When the fuel vapor is adsorbed on the canister 2B, the concentration of the fuel vapor supplied to the membrane separation module 6 increases. At this time, if it is 5% or more, the routine of the flowchart is temporarily terminated (S24), and the detachment of the canister 2B is started from the start. On the other hand, when the concentration of less than 5% continues even after switching, the canister 2A,
It is determined that the fuel vapor adsorption amount is small for both 2B, and both the cooling module and the compressor are turned off (S25), and the fuel vapor recovery is stopped. By stopping at this point, unnecessary energy is not consumed when there is no need for recovery, and a decrease in fuel efficiency can be prevented. Then 5
When the minutes have elapsed (S26, S27), the routine of the flowchart is terminated.

【0058】上述したフローチャートに基づく処理によ
り、エンジンが始動されている場合はこれらサイクルを
繰り返すことによって徐々にキャニスタに貯えられてい
る燃料蒸気がパージされることになり、給油や長時間駐
車に備えることが可能になる。また、本実施例では長く
ても5分毎に濃度チェックを行なうため、運転状況や環
境変化による燃料蒸気の発生量に変動があったとして
も、速やかにその状況に適した回収方法を選択して回収
することが可能である。なお、膜分離モジュールに送り
込まれてからの処理方法は、実施例1及び2と同じよう
に行うことが可能である。
According to the processing based on the above-described flowchart, when the engine is started, these cycles are repeated to gradually purge the fuel vapor stored in the canister, thereby preparing for refueling or parking for a long time. It becomes possible. In this embodiment, the concentration is checked every 5 minutes at most. Therefore, even if the amount of fuel vapor generated varies due to the operating condition or environmental change, a recovery method suitable for the condition is promptly selected. It is possible to collect. In addition, the processing method after being sent to the membrane separation module can be performed in the same manner as in the first and second embodiments.

【0059】また、本実施例では、吸着と脱着を別々の
キャニスタで行なうことができるため、特にエンジン始
動中の夏季の渋滞時等において、タンク内からの燃料蒸
気の発生が多いときでも、実施例1及び2の場合と異な
り脱着工程に影響を与えることがなく、しかも膜分離モ
ジュールへ高濃度の燃料蒸気が供給されることも無くな
るため、膜分離モジュールでの負担が軽減されるという
メリットがある。更に、エバポ排出規制が強化された
り、長時間駐車によってキャニスタの容量が足りなくな
った場合には、エンジン停止時でもクロス四方バルブ3
1、32を一定時間毎に切替える制御を加えれば、2つ
のキャニスタに均等に吸着させることもできる。この場
合は、エンジン停止中に発生する燃料蒸気の吸着容量と
してキャニスタ2Aと2Bの2つ分の容量を計算に入れ
ることが可能である。但し、余り頻繁なバルブ切替えは
バッテリの消費になるため好ましくない。
Further, in this embodiment, the adsorption and desorption can be performed by separate canisters. Therefore, even when the amount of fuel vapor generated from the tank is large, particularly during a traffic jam in summer when the engine is started, the operation can be performed. Unlike the cases of Examples 1 and 2, there is no effect on the desorption process, and since high-concentration fuel vapor is not supplied to the membrane separation module, there is an advantage that the load on the membrane separation module is reduced. is there. Further, when the exhaust emission regulation is strengthened or the capacity of the canister becomes insufficient due to parking for a long time, the cross four-way valve 3 is used even when the engine is stopped.
If control for switching between 1 and 32 at regular time intervals is added, the two canisters can be evenly sucked. In this case, two capacities of the canisters 2A and 2B can be included in the calculation as the adsorption capacity of the fuel vapor generated while the engine is stopped. However, frequent valve switching is not preferable because it consumes the battery.

【0060】また、上述のように本実施例もコンプレッ
サを用いた加圧タイプとしているため、真空タイプに比
べ、同一モジュール、同一差圧で運転したとしても、単
位膜面積当たりのガスの処理量は1.5〜1.8倍に増
え、加圧タイプでしかとることのできない0.08MP
a以上の差圧では、真空系の最大速度に比べて3〜5倍
に増やすことができる。分離係数についても、加圧タイ
プにすることにより真空タイプに対して1.5〜1.8
倍高くなり、効率が上昇する。特に加圧系でしかとるこ
とが不可能な0.08MPa以上の差圧領域では、分離
係数が2〜3倍選択性が上昇する。言うまでもなく、こ
の性能向上分は分離モジュールの小型化にも寄与しレイ
アウトの問題や軽量化に貢献させることもできる。
Further, as described above, since the present embodiment is also of the pressurized type using a compressor, the gas throughput per unit film area can be improved even if the same module and the same differential pressure are used as compared with the vacuum type. Is 1.5-1.8 times, 0.08MP which can be taken only by pressurized type
At a differential pressure equal to or greater than a, the pressure can be increased 3 to 5 times as compared with the maximum speed of the vacuum system. The separation factor is 1.5 to 1.8 compared to the vacuum type by using the pressurized type.
Twice as high, increasing efficiency. In particular, in a differential pressure region of 0.08 MPa or more, which cannot be obtained only by a pressurized system, the selectivity is increased by a factor of 2 to 3 times. Needless to say, the performance improvement contributes to the downsizing of the separation module, and can also contribute to layout problems and weight reduction.

【0061】以上、本発明を若干の好適実施例により詳
細に説明したが、本発明はこれら実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形
が可能である。
Although the present invention has been described in detail with reference to some preferred embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、コンプレッサを用いて、燃料タンクやキャニスタか
らのパージにより発生した燃料蒸気を含む空気を加圧し
て膜分離モジュールに送り込む加圧系の分離膜システム
を用いることとしたため、燃料蒸気回収効率の大幅な向
上や装置の軽量化などを実現し、自動車等の運転特性や
排出ガスの成分に影響を与えることがなく、燃料蒸気を
大気中に放出することがない燃料蒸気回収装置を提供す
ることができる。
As described above, according to the present invention, a pressurizing system for pressurizing air containing fuel vapor generated by purging from a fuel tank or a canister and sending it to a membrane separation module by using a compressor. The use of a separation membrane system has greatly improved the efficiency of fuel vapor recovery and reduced the weight of the equipment, and has no impact on the driving characteristics of automobiles and the components of exhaust gas. It is possible to provide a fuel vapor recovery device that does not discharge into the fuel vapor recovery device.

【0063】即ち、燃料タンクやキャニスタからのパー
ジにより発生した燃料蒸気を含む空気を真空タイプシス
テムから加圧タイプのシステムで処理するため、同一の
差圧、同一のモジュールにおいて、単位膜面積当たりの
ガスの処理量、差圧及び選択性を向上させることができ
る。分離係数についても、加圧タイプにすることにより
真空タイプよりも高くなり、回収効率が上昇し、この性
能向上分は分離モジュールの小型化にも寄与しレイアウ
トの問題や軽量化に貢献させることもできる。また、膜
分離モジュールとしては、燃料選択透過型の分離膜を用
いているため、膜の非透過成分を成層燃焼時の直噴エン
ジンの吸気管に導入しても運転特性や排出ガスの成分に
影響を与えることがなく、発生する燃料蒸気が多い場合
であっても燃料蒸気を大気中に放出することがない燃料
蒸気回収装置を提供することができる。更に、一般に加
圧タイプの配管システムは真空タイプに比べて、圧力損
失が少ないため配管径を小さくできるというメリットも
あり、この面においても小型化、軽量化のメリットがあ
る。
That is, since air containing fuel vapor generated by purging from a fuel tank or a canister is processed from a vacuum type system to a pressurization type system, the same differential pressure, the same module, and the same film per unit membrane area are used. The gas throughput, differential pressure and selectivity can be improved. The separation factor is higher than that of the vacuum type by using the pressurized type, and the recovery efficiency is increased.This performance improvement also contributes to the downsizing of the separation module, which also contributes to layout problems and weight reduction. it can. In addition, since the membrane separation module uses a fuel selective permeation type separation membrane, even if non-permeate components of the membrane are introduced into the intake pipe of a direct injection engine during stratified charge combustion, the operation characteristics and exhaust gas components will be affected. It is possible to provide a fuel vapor recovery device that has no influence and does not release fuel vapor to the atmosphere even when the amount of generated fuel vapor is large. Further, in general, a pressurized type piping system has an advantage that a pressure loss is smaller than that of a vacuum type, so that the piping diameter can be reduced, and also in this aspect, there is an advantage of reduction in size and weight.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来の燃料蒸気回収装置の一例を示す断面図で
ある。
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a conventional fuel vapor recovery device.

【図2】本発明の燃料蒸気回収装置の一実施例を示す断
面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing one embodiment of the fuel vapor recovery device of the present invention.

【図3】膜分離モジュールの一例を示す横断面図及び縦
断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view and a vertical cross-sectional view illustrating an example of a membrane separation module.

【図4】図2に示した燃料蒸気回収装置の制御の一例を
示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing an example of control of the fuel vapor recovery device shown in FIG.

【図5】比較例の燃料蒸気回収装置を示す断面図であ
る。
FIG. 5 is a sectional view showing a fuel vapor recovery device of a comparative example.

【図6】実施例と比較例のガスの処理速度を示すグラフ
である。
FIG. 6 is a graph showing the gas processing speeds of an example and a comparative example.

【図7】実施例と比較例の分離係数を示すグラフであ
る。
FIG. 7 is a graph showing a separation coefficient between an example and a comparative example.

【図8】本発明の燃料蒸気回収装置の他の実施例を示す
断面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing another embodiment of the fuel vapor recovery device of the present invention.

【図9】キャニスタ内に設置するコンデンサの一例を示
す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a capacitor installed in a canister.

【図10】コンデンサをキャニスタ内に設置した一例を
示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing an example in which a capacitor is installed in a canister.

【図11】本発明の燃料蒸気回収装置の更に他の実施例
を示す断面図である。
FIG. 11 is a sectional view showing still another embodiment of the fuel vapor recovery device of the present invention.

【図12】本発明の燃料蒸気回収装置の更に他の実施例
を示す断面図である。
FIG. 12 is a sectional view showing still another embodiment of the fuel vapor recovery device of the present invention.

【図13】図11及び図12に示した燃料蒸気回収装置
の制御の一例を示すフローチャートである。
FIG. 13 is a flowchart showing an example of control of the fuel vapor recovery device shown in FIGS. 11 and 12.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 燃料タンク 2、2A、2B キャニスタ 3 パージコントロールバルブ 4 吸気管 5 コンプレッサ 5A 真空ポンプ 6 膜分離モジュール 7 負圧コントロールバルブ 9 冷却モジュール 11、12、14〜18 経路 21 燃料蒸気流入ポート 21A、21B 流入ポート 22 燃料蒸気排出ポート 23、23A、23B 気体導入ポート 31、32 クロス四方バルブ 41、42 管路 61 モジュールケース 62 燃料蒸気導入ポート 63 透過側気体排出ポート 64 非透過側気体排出ポート 65 外側スペース 66 内側スペース 67 分離膜 68 Oリング F 燃料 L 液化された燃料 V 吸収される燃料蒸気 91 コンデンサの流入ポート 92 コンデンサの排出ポート DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel tank 2, 2A, 2B canister 3 Purge control valve 4 Intake pipe 5 Compressor 5A Vacuum pump 6 Membrane separation module 7 Negative pressure control valve 9 Cooling module 11, 12, 14-18 Route 21 Fuel vapor inflow ports 21A, 21B Inflow Port 22 Fuel vapor discharge port 23, 23A, 23B Gas introduction port 31, 32 Cross four-way valve 41, 42 Pipeline 61 Module case 62 Fuel vapor introduction port 63 Permeate side gas discharge port 64 Non-permeate side gas discharge port 65 Outer space 66 Inner space 67 Separation membrane 68 O-ring F Fuel L Liquefied fuel V Absorbed fuel vapor 91 Condenser inlet port 92 Condenser outlet port

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02M 37/00 301 F02M 37/00 301H Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) F02M 37/00 301 F02M 37/00 301H

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃料タンクからの燃料蒸気を導入する流
入ポートと、流入した燃料蒸気を吸着する吸着手段と、
この吸着手段に吸着された燃料蒸気をパージさせるため
の気体を導入する気体導入ポートと、パージされた燃料
蒸気を排出する排出ポートを有するキャニスタと、 上記キャニスタの排出ポートから流入する燃料蒸気を燃
料蒸気選択透過性の分離膜により燃料蒸気リッチ成分と
空気リッチ成分とに分離し、それぞれの成分を空気リッ
チ成分排出ポートと燃料蒸気リッチ成分排出ポートから
排出する膜分離モジュールと、 上記燃料蒸気パージ用の気体を導入し、且つパージされ
た燃料蒸気を上記膜分離モジュールに供給し、この気体
導入、燃料蒸気供給及び膜分離の駆動力を発生するコン
プレッサとを備え、 上記膜分離モジュールの燃料蒸気リッチ成分排出ポート
は、上記分離膜の透過側に配設されて上記燃料タンクに
接続され、上記燃料蒸気リッチ成分に含まれる燃料蒸気
成分を、液化して上記燃料タンクに回収又は液体燃料に
吸収させて回収し、 上記膜分離モジュールの空気リッチ成分排出ポートは、
上記分離膜の非透過側に配設されてエンジンの吸気管に
接続され、このエンジンが発生する負圧により、上記空
気リッチ成分が除去されることを特徴とする燃料蒸気回
収装置。
1. An inflow port for introducing fuel vapor from a fuel tank, an adsorbing means for adsorbing the inflowing fuel vapor,
A gas introduction port for introducing a gas for purging the fuel vapor adsorbed by the adsorption means, a canister having a discharge port for discharging the purged fuel vapor, and a fuel vapor flowing from a discharge port of the canister. A membrane separation module for separating a fuel vapor rich component and an air rich component by a vapor selective permeable separation membrane and discharging each component from an air rich component discharge port and a fuel vapor rich component discharge port; And a compressor for supplying a purged fuel vapor to the membrane separation module and generating a driving force for introducing the gas, supplying the fuel vapor, and performing the membrane separation. The component discharge port is disposed on the permeate side of the separation membrane and connected to the fuel tank, and the fuel vapor The fuel vapor component contained in the pitch component, liquefied and recovered by absorbing the recovery or liquid fuel to the fuel tank, the air rich component exhaust port of the membrane separation module,
A fuel vapor recovery device, which is disposed on the non-permeate side of the separation membrane and is connected to an intake pipe of an engine, and the air-rich component is removed by a negative pressure generated by the engine.
【請求項2】 上記膜分離モジュールにガスを供給する
ときの上記コンプレッサの圧力が、ゲージ圧力で0.0
1MPa〜0.18MPaの範囲であることを特徴とす
る請求項1記載の燃料蒸気回収装置。
2. A pressure of the compressor at the time of supplying gas to the membrane separation module is set to a gauge pressure of 0.0.
2. The fuel vapor recovery device according to claim 1, wherein the pressure is in a range of 1 MPa to 0.18 MPa.
【請求項3】 上記膜分離モジュールが、上記燃料蒸気
と空気の分離係数が4〜50の範囲である上記分離膜を
備えることを特徴とする請求項1又は2記載の燃料蒸気
回収装置。
3. The fuel vapor recovery device according to claim 1, wherein the membrane separation module includes the separation membrane having a separation coefficient between the fuel vapor and air in a range of 4 to 50.
【請求項4】 上記膜分離モジュールの空気リッチ成分
排出ポートと上記エンジンの吸気管との間に、一定の負
圧以下になった時にのみ開放されるコントロールバルブ
を付加して成ることを特徴とする請求項1〜3のいずれ
か1つの項に記載の燃料蒸気回収装置。
4. A control valve is provided between the air-rich component discharge port of the membrane separation module and the intake pipe of the engine, the control valve being opened only when the pressure becomes lower than a predetermined negative pressure. The fuel vapor recovery device according to any one of claims 1 to 3, wherein
【請求項5】 上記膜分離モジュールに供給される燃料
蒸気の濃度に応じて上記分離膜の透過側流量と非透過側
流量の比率を変化させ、且つ上記エンジンの吸気管と接
続する上記分離膜の非透過側の燃料蒸気を、成層燃焼に
影響を与えない濃度及び流量に制御することを特徴とす
る請求項1〜4のいずれか1つの項に記載の燃料蒸気回
収装置。
5. The separation membrane connected to an intake pipe of the engine, wherein a ratio of a permeation side flow rate and a non-permeation side flow rate of the separation membrane is changed according to a concentration of fuel vapor supplied to the membrane separation module. The fuel vapor recovery device according to any one of claims 1 to 4, wherein the fuel vapor on the non-permeate side is controlled to a concentration and a flow rate that do not affect stratified combustion.
【請求項6】 上記コンプレッサの能力が可変であり、
上記分離膜の透過側流量と非透過側流量の比率が、上記
コンプレッサにより制御されることを特徴とする請求項
5記載の燃料蒸気回収装置。
6. The capacity of the compressor is variable,
The fuel vapor recovery device according to claim 5, wherein the ratio of the permeate-side flow rate and the non-permeate-side flow rate of the separation membrane is controlled by the compressor.
【請求項7】 上記膜分離モジュールの上流又は非透過
側の下流に流量コントロールバルブが装備され、上記分
離膜の透過側流量と非透過側流量の比率が、上記流量コ
ントロールバルブにより制御されることを特徴とする請
求項5記載の燃料蒸気回収装置。
7. A flow control valve is provided upstream or downstream of the non-permeate side of the membrane separation module, and a ratio of a permeate side flow rate and a non-permeate side flow rate of the separation membrane is controlled by the flow rate control valve. The fuel vapor recovery device according to claim 5, wherein:
【請求項8】 上記分離膜に供給される圧力を調圧弁に
より可変させながら上記分離膜の透過側流量と非透過側
流量の比率を制御することを特徴とする請求項5記載の
燃料蒸気回収装置。
8. The fuel vapor recovery according to claim 5, wherein the ratio of the permeate-side flow rate to the non-permeate-side flow rate of the separation membrane is controlled while varying the pressure supplied to the separation membrane by a pressure regulating valve. apparatus.
【請求項9】 上記キャニスタを2個以上有し、バルブ
制御により、それぞれのキャニスタにつき燃料蒸気吸着
と燃料蒸気脱着をスイング運転させることを特徴とする
請求項1〜8のいずれか1つの項に記載の燃料蒸気回収
装置。
9. The fuel cell system according to claim 1, wherein the canister has two or more canisters, and a fuel vapor adsorption and a fuel vapor desorption are swing-operated for each canister by valve control. The fuel vapor recovery device as described in the above.
【請求項10】 上記膜分離モジュールの透過側に接続
される燃料成分排出ポートが、燃料タンクに接続され、
燃料タンク内の液体燃料に燃料成分を吸収させることを
特徴とする請求項1〜9のいずれか1つの項に記載の燃
料蒸気回収装置。
10. A fuel component discharge port connected to the permeate side of the membrane separation module is connected to a fuel tank.
The fuel vapor recovery device according to any one of claims 1 to 9, wherein the fuel component is absorbed by the liquid fuel in the fuel tank.
【請求項11】 上記膜分離モジュールの燃料リッチ成
分排出ポートと上記燃料タンクとの間に冷却モジュール
を付加し、これにより燃料蒸気成分を液化してこの燃料
タンクに戻すことを特徴とする請求項1〜10のいずれ
か1つの項に記載の燃料蒸気回収装置。
11. A cooling module is provided between a fuel-rich component discharge port of the membrane separation module and the fuel tank, whereby a fuel vapor component is liquefied and returned to the fuel tank. The fuel vapor recovery device according to any one of Items 1 to 10.
【請求項12】 上記コンデンサが、上記キャニスタに
内蔵され、上記キャニスタから上記燃料蒸気がパージさ
れるときに発生する吸熱エネルギーを利用して冷却さ
れ、 上記燃料タンク及び燃料系ラインの少なくとも一方で発
生する燃料蒸気及び上記膜分離モジュールにより分離濃
縮された燃料蒸気を上記コンデンサにより液化回収する
ことを特徴とする請求項1〜11のいずれか1つの項に
記載の燃料蒸気回収装置。
12. The condenser is built in the canister, is cooled by utilizing endothermic energy generated when the fuel vapor is purged from the canister, and is generated by at least one of the fuel tank and the fuel system line. The fuel vapor recovery apparatus according to any one of claims 1 to 11, wherein the fuel vapor and the fuel vapor separated and concentrated by the membrane separation module are liquefied and recovered by the condenser.
【請求項13】 上記分離膜が、ポリイミドをベース膜
とし、架橋されたポリオルガノシロキサンを分離活性層
として表面処理されて成ることを特徴とする請求項1〜
12のいずれか1つの項に記載の燃料蒸気回収装置。
13. The separation membrane according to claim 1, wherein the separation membrane is surface-treated using a polyimide as a base membrane and a crosslinked polyorganosiloxane as a separation active layer.
Item 13. The fuel vapor recovery device according to any one of Items 12.
【請求項14】 請求項1〜13のいずれか1つの項に
記載の燃料蒸気回収装置を設置して成ることを特徴とす
る直噴エンジンシステム。
14. A direct injection engine system provided with the fuel vapor recovery device according to claim 1. Description:
【請求項15】 超希薄燃焼又は成層燃焼を行うことを
特徴とする請求項14記載の直噴エンジンシステム。
15. The direct injection engine system according to claim 14, wherein super-lean combustion or stratified combustion is performed.
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