特開 2024-3964 圧力スイング吸着装置を備えた蒸発燃料処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024003964

(43)【公開日】2024-01-16

(54)【発明の名称】圧力スイング吸着装置を備えた蒸発燃料処理装置

(51)【国際特許分類】

   F02M 25/08 20060101AFI20240109BHJP

【ＦＩ】

F02M25/08 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022103346

(22)【出願日】2022-06-28

(71)【出願人】

【識別番号】000116574

【氏名又は名称】愛三工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000394

【氏名又は名称】弁理士法人岡田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】北永 裕章

(72)【発明者】

【氏名】高橋 浩之

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 啓太

【テーマコード（参考）】

3G144

【Ｆターム（参考）】

3G144AA10

3G144BA28

3G144EA49

3G144GA13

(57)【要約】

【課題】複数個の吸着塔を備えた蒸発燃料処理装置における圧力スイング吸着装置において、吸着作用と脱離作用が交互に行われる一方の吸着塔と他方の吸着塔とを熱交換可能に隣接させた状態として配置し、一方の吸着塔と他方の吸着塔における吸着作用と脱離作用のガス流体の流体方向を同一方向とすることにより、熱交換を効果的に行わせて、蒸発燃料の回収効率を高める。
【解決手段】一方の吸着塔４４と他方の吸着塔４６とを隣接面接触させた構成として、一方の吸着塔４４と他方の吸着塔４６における吸着、脱離作用時のガス流体の流動方向が同一方向となるような構成とする。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数個の吸着塔を備えて、ガス流体を前記吸着塔において吸着、脱離を交互に行うようにされた圧力スイング吸着装置を備えた蒸発燃料処理装置であって、
前記複数個の吸着塔は、隣接する吸着塔が熱交換可能なようにガス流体の流動方向に面接触形態の配設構成とされており、
前記隣接配設される一方の吸着塔と他方の吸着塔は、一方の吸着塔において吸着、脱離作用の一方の作用が行われ、他方の吸着塔において吸着、脱離作用の他方の作用が交互に行われる処理構成とされており、
前記一方の吸着塔と他方の吸着塔における吸着、脱離作用のガス流体の流動方向が同一方向となるように構成されている、圧力スイング吸着装置を備えた蒸発燃料処理装置。

【請求項2】

請求項１に記載の圧力スイング吸着装置を備えた蒸発燃料処理装置であって、
前記吸着塔は前記ガス流体の流動方向と直交する方向の断面が多角形であり、
前記一方の吸着塔の断面の少なくとも２面が前記他方の吸着塔の断面の多角形の面と接触して配設されている、圧力スイング吸着装置を備えた蒸発燃料処理装置。

【請求項3】

請求項２に記載の圧力スイング吸着装置を備えた蒸発燃料処理装置であって、
前記一方の吸着塔と前記他方の吸着塔は、全体の配置構成が環状となるように複数個配設されている圧力スイング吸着装置を備えた蒸発燃料処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に開示の技術は、圧力スイング吸着装置を備えた蒸発燃料処理装置に関する。詳細には、自動車等車両において、燃料タンクからの蒸発燃料等のガス流体をキャニスタにより吸着し、このキャニスタ内から脱離したガス流体を、別に設置した吸着塔において吸着、脱離作用を行い、燃料タンクに戻すようにした圧力スイング吸着装置を備えた蒸発燃料処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ガソリンを燃料とする自動車等車両には、環境問題等の観点から燃料タンク内で発生した蒸発燃料（ガス流体）を大気へ放出させることなく処理する蒸発燃料処理装置が備えられる。この蒸発燃料処理装置は、キャニスタを備え、燃料タンク内から発生した蒸発燃料をキャニスタ内に充填させた吸着材に吸着させることで一時的に捕集するようにしている。

【0003】

そして、従来の一般的な蒸発燃料処理装置では、キャニスタとエンジンの吸気管とをパージ通路を介して連通させて、エンジン運転時に吸気管で発生する吸気管負圧を利用してキャニスタに捕集した蒸発燃料を脱離させる構成をとっている。そして、脱離された蒸発燃料は、そのままパージ通路を通して吸気管へパージし、エンジンの燃焼に供する処理としている。

【0004】

しかし、近年では、燃料消費量や排気ガス排出量を低減させる等の観点から、「アイドリング停止システム」や「ハイブリッドシステム」を搭載した車両が増加している。このようなシステムを搭載した車両では、必然的に吸気管負圧を得る機会が減少する。したがって、このようなシステムを搭載した車両では、蒸発燃料の処理が十分に行われなく、困難となる。この問題は、過給機により過給を行う車両でも、キャニスタに捕集されたベーパを吸気通路へパージさせることが難しく、同様の問題がある。

【0005】

このため、近年では、蒸発燃料を吸気管へパージさせることなく処理する「パージレスエバポシステム」を採用した蒸発燃料処理装置が提案されている。その一つに、キャニスタの後に圧力スイング吸着装置を設けた蒸発燃料処理装置がある（下記特許文献１参照）

【0006】

圧力スイング吸着装置は、複数の吸着塔を備え、キャニスタ内から脱離させた蒸発燃料のガス流体を、各吸着塔において交互に吸着・脱離する作用を行い、ガス流体を燃料タンクに戻すようにする装置である。

【0007】

そして、例えば、下記特許文献１の図１０及び図１１に示される二塔式圧力スイング吸着装置によれば、蒸発燃料のガス流体の処理効率を向上させることができる。すなわち、二塔式圧力スイング吸着装置の吸着塔にも蒸発燃料を吸着させることができるので、蒸発燃料の回収効率を高めながら蒸発燃料の大気放出を確実に抑制することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１１－２１５０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

上記の圧力スイング吸着装置に備えられる吸着塔は、内部に吸着材が充填されており、吸着作用と脱離作用が交互に行われるようになっている。吸着材は、温度が低いほど吸着容量が多く、温度が高いほど吸着容量が低くなる特性を有する。したがって、蒸発燃料を脱離させる脱離作用の場合には、吸着材の温度は高い方が好ましい。また、吸着材に蒸発燃料を吸着させる吸着作用の場合は、吸着材の温度は低い方が好ましい。

【0010】

しかし、吸着材に蒸発燃料が吸着される場合は、その吸着熱（凝縮熱）によって吸着材は加熱される。逆に、吸着材から蒸発燃料が脱離される場合は、その脱離熱（気化熱）によって吸着材は冷却される。そのため、通常の状態のままでは、吸着、脱離作用が効果的に行われにくい状態にある。

【0011】

このため、上述した二塔式圧力スイング吸着装置では、２個の吸着塔を熱交換可能なように隣接して配設させて、吸着作用と脱離作用により生じる熱を交換する方策が提案されている。図１２はその配設構成を示す（上記特許文献１の図１４参照）。

【0012】

図１２に示される二塔式圧力スイング吸着装置１１２は、図示状態では、左側の一方の吸着塔１４４が吸着作用状態となっており、右側の他方の吸着塔１４６が脱離作用状態となっている。一方の吸着塔１４４は、下端に流体ガスの入口１５４が設定されており、上端に流体ガスの出口１５６が設定されている。他方の吸着塔１４６は、逆に、上端に流体ガスの入口１５５が設定されており、下端に流体ガスの出口１５７が設定されている。このため、吸着作用と脱離作用における流体ガスの流れ方向は、逆方向となっている。図１２の図示状態では、左側の一方の吸着塔１４４における吸着作用のガス流体の流れ方向はＸで示す上方向の流れとなっている。右側の他方の吸着塔１４６における脱離作用のガス流体の流れ方向はＹで示す下方向の流れとなっており、逆方向となっている。

【0013】

ところで、上記における一方の吸着塔１４４における吸着作用と、他方の吸着塔１４６における脱離作用で生じる加熱、冷却等の熱作用は、各吸着塔１４４、１４６における入口１５４、１５５の近傍において顕著に行われる。その状態が図１２に「暖まった領域Ｗ」と、「冷えている領域Ｃ」として示されている。すなわち、吸着作用が行われる一方の吸着塔１４４では、入口１５４が設定される下端側の位置に吸着作用により生じる「暖まった領域Ｗ」が生じる。また、脱離作用が行われる他方の吸着塔１４６では、入口１５５が設定される上端側の位置に脱離作用により生じる「冷えている領域Ｃ」が生じる。

【0014】

しかし、一方の吸着塔１４４の吸着作用により生じる「暖まった領域Ｗ」の範囲と、他方の吸着塔１４６の脱離作用により生じる「冷えている領域Ｃ」の範囲は、それぞれのガス流体の流れ方向において、異なった範囲の位置となっている。このため、２個の吸着塔１４４，１４６を熱交換可能なように隣接して配設させたにもかかわらず、熱交換を確実に行うことができない状態となっている。したがって、図１２に示される二塔式圧力スイング吸着装置１１２では、蒸発燃料の回収効率を高めながら蒸発燃料の大気放出を確実に抑制することが十分にできないという不具合がある。

【0015】

而して、本明細書に開示の技術が解決しようとする課題は、上述した点に鑑みて創案されたものであって、複数個の吸着塔を備えた蒸発燃料処理装置における圧力スイング吸着装置において、吸着作用と脱離作用が交互に行われる一方の吸着塔と他方の吸着塔とを熱交換可能に隣接させた状態として配置し、一方の吸着塔と他方の吸着塔における吸着作用と脱離作用のガス流体の流体方向を同一方向とすることにより、熱交換を効果的に行わせて、蒸発燃料の回収効率を高めることにある。

【課題を解決するための手段】

【0016】

上記課題を解決するため、本明細書に開示の圧力スイング吸着装置を備えた蒸発燃料処理装置は、次の手段をとる。

【0017】

第１の手段は、複数個の吸着塔を備えて、ガス流体を前記吸着塔において吸着、脱離を交互に行うようにされた圧力スイング吸着装置を備えた蒸発燃料処理装置であって、前記複数個の吸着塔は、隣接する吸着塔が熱交換可能なようにガス流体の流動方向に面接触形態の配設構成とされており、前記隣接配設される一方の吸着塔と他方の吸着塔は、一方の吸着塔において吸着、脱離作用の一方の作用が行われ、他方の吸着塔において吸着、脱離作用の他方の作用が交互に行われる処理構成とされており、前記一方の吸着塔と他方の吸着塔における吸着、脱離作用のガス流体の流動方向が同一方向となるように構成されている、圧力スイング吸着装置を備えた蒸発燃料処理装置である。

【0018】

上記第１の手段によれば、熱交換可能に隣接して配設され、吸着作用と脱離作用が交互に行われる複数の吸着塔におけるガス流体の流動方向が同一方向とされる。これにより、吸着作用が行われる吸着塔により生じる「暖まった領域」の主たる範囲と、脱離作用が行われる吸着塔により生じる「冷えている領域」の主たる範囲は、共に各吸着塔における入口の近傍位置であり、ガス流体の流動方向で見て同じ位置となる。したがって、「暖まった領域」と「冷えている領域」の熱交換作用が良好に行われる。その結果、吸着作用が行われる吸着塔の吸着作用が良好に行われ、脱離作用が行われる吸着塔における脱離作用も良好に行われる。そのため、圧力スイング吸着装置による蒸発燃料の回収効率を高めることができる。

【0019】

第２の手段は、前述した第１の手段における圧力スイング吸着装置を備えた蒸発燃料処理装置であって、前記吸着塔は前記ガス流体の流動方向と直交する方向の断面が多角形であり、前記一方の吸着塔の断面の少なくとも２面が前記他方の吸着塔の断面の多角形の面と接触して配設されている、圧力スイング吸着装置を備えた蒸発燃料処理装置である。

【0020】

上記の第２の手段によれば、隣接し配設される一方の吸着塔と他方の吸着塔における熱交換する接触面積が多くなり、上述した第１の手段による作用効果がより顕著に行われる。

【0021】

第３の手段は、前述した第２の手段の圧力スイング吸着装置を備えた蒸発燃料処理装置であって、前記一方の吸着塔と前記他方の吸着塔は、全体の配置構成が環状となるように複数個配設されている圧力スイング吸着装置を備えた蒸発燃料処理装置である。

【0022】

上記の第３の手段によれば、多数の吸着塔をコンパクトに配置できる。

【発明の効果】

【0023】

本明細書に開示の圧力スイング吸着装置を備えた蒸発燃料処理装置によれば、複数個の吸着塔を備えて、吸着作用と脱離作用が交互に行われる一方の吸着塔と他方の吸着塔とを熱交換可能に隣接させた状態として配置し、一方の吸着塔と他方の吸着塔における吸着作用と脱離作用のガス流体の流体方向を同一方向とすることにより、熱交換を効果的に行わせて、蒸発燃料の回収効率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本実施形態に係る圧力スイング吸着装置を備えた蒸発燃料処理装置の全体構成を示す構成図である。

【図2】図１に備えられる圧力スイング吸着装置の詳細構成を示し、吸着塔が二塔式の場合の吸着、脱離作用の一例状態を示す構成図である。

【図3】図２に示す二塔式の圧力スイング吸着装置における吸着、脱離作用の他例状態を示す構成図である。

【図4】二塔式圧力スイング吸着装置における吸着塔の吸着、脱離作用状態を示す説明図である。

【図5】図２における隣接して配設される吸着塔のＶ－Ｖ線断面の断面形状図である。

【図6】図５に示す吸着塔の断面形状の一つの変形例を示す断面形状図である。

【図7】図５に示す吸着塔の断面形状の他の変形例を示す断面形状図である。

【図8】圧力スイング吸着装置の吸着塔を四塔構成とした場合の斜視図である。

【図9】図８に示される四塔構成の吸着塔において、吸着塔の上方位置に配設される三方弁の配設状態の一例を示す構成図である。

【図10】図８に示される四塔構成の吸着塔において、吸着塔の下方位置に配設される三方弁の配設状態の一例を示す構成図である。

【図11】圧力スイング吸着装置における複数個の吸着塔を円弧形状に配設して構成する場合の一例を示す斜視図である。

【図12】上掲の特許文献１の図１４に示される二塔式圧力スイング吸着装置における吸着塔の構成と作用を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本明細書に開示の技術である圧力スイング吸着装置を備えた蒸発燃料処理装置の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、本実施形態の蒸発燃料処理装置は、自動車等車両等の燃料供給装置に備えられる蒸発燃料処理装置である。なお、図の説明における左右、上下、前後等の方向表示は、当該図における方向を示すものであり、特に指定しない限り、自動車等車両に搭載した状態の方向を示すものではない。

【0026】

〔蒸発燃料処理装置１０の全体構成〕
先ず、本実施形態の蒸発燃料処理装置１０の全体構成を説明する。図１は圧力スイング吸着装置１２を備えた蒸発燃料処理装置１０の全体構成を示す構成図である。蒸発燃料処理装置１０は燃料タンク１４内で発生した蒸発燃料（ＨＣ）を吸着するキャニスタ１６と、キャニスタ１６内に吸着された蒸発燃料を脱離させる真空ポンプ１８とを備える。キャニスタ１６の内部には、蒸発燃料を選択的に吸着し空気は透過させる活性炭等の吸着材２４が充填されている。なお、本明細書の開示技術においてはガス流体と称するのは、本実施形態における蒸発燃料である。

【0027】

燃料タンク１４内にはガソリン燃料Ｆが貯留されており、当該ガソリン燃料Ｆは、燃料タンク１４に配設された燃料ポンプ２６によって燃料供給通路２８を通して図外のエンジンに供給される。そして、このガソリン燃料Ｆによって燃料タンク１４内には蒸発燃料のガス流体が発生する。

【0028】

燃料タンク１４とキャニスタ１６とはベーパ通路２０によって連通されており、当該ベーパ通路２０を通じて燃料タンク１４内で発生した蒸発燃料がキャニスタ１６内に導かれる。ベーパ通路２０上には、ベーパ通路弁２２が設けられており、ベーパ通路２０を連通、非連通状態に切り替える。そして、連通状態において燃料タンク１４の蒸発燃料がキャニスタに導かれる。

【0029】

ベーパ通路弁２２は電磁弁であり、電子制御装置（ＥＣＵ）３０によって開閉タイミングが制御される。ＥＣＵ３０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、バックアップＲＡＭ、外部入力回路及び外部出力回路などを備える。ＲＯＭは、ベーパ回収制御等に関する所定の制御プログラムを予め記憶する。ＲＡＭは、ＣＰＵの演算結果を一時記憶する。ＣＰＵが、入力回路を介して入力される信号に基づき、ベーパ通路弁２２等の各制御機器を制御する。

【0030】

キャニスタ１６に吸着された蒸発燃料は、キャニスタ１６に接続されたガス回路３２に設けられた真空ポンプ１８により吸引されて、後で詳細構成を説明する圧力スイング吸着装置１２に供給される。真空ポンプ１８は電動ポンプであり、その駆動、停止タイミングはＥＣＵ３０によって制御される。

【0031】

また、キャニスタ１６には大気通路３４が設定されており、この大気通路３４上には、当該大気通路３４の連通、非連通状態を切り替えるように開閉される大気通路弁３８が設けられている。大気通路弁３８は電磁弁であり、ＥＣＵ３０によって開閉タイミングが制御される。なお、この大気通路３４には、この大気通路３４から分岐した分岐通路４０にキャニスタ１６内の圧力を一定の圧力に維持する第１の圧力調整弁３６が設けられている。この第１の圧力調整弁３６はチェック弁であり、キャニスタ１６内が所定圧力以下（例えば、－７０kPa以下）となった場合に大気側からキャニスタ１６側への気体流入のみを許す作用をなす。この第１の圧力調整弁３６もＥＣＵ３０によって制御される。第１の圧力調整弁３６の設定圧力を適宜調整することにより、キャニスタ１６内において蒸発燃料が脱離する時の負圧の程度が調整される。

【0032】

〔キャニスタ１６の作用〕
次に、キャニスタ１６の作用を説明する。先ず、車両停止時（イグニッションスイッチやスタータのＯＦＦ時）は、ベーパ通路弁２２及び大気通路弁３８はＥＣＵ３０により制御されて、開弁状態とされる。これにより、車両停止時に燃料タンク１内で発生した蒸発燃料は、ベーパ通路２０を通してキャニスタ１６内へ導入され、吸着材２４に吸着捕集される。空気はそのままキャニスタ１６を透過し、大気通路弁３８を介して大気中に放出される。これにより、燃料タンク１４の内圧が大きく上昇することが避けられる。

【0033】

次に、車両運転時（イグニッションスイッチやスタータのＯＮ状態）では、ＥＣＵ３０によってベーパ通路弁２２及び大気通路弁３８は閉弁状態にされると共に、真空ポンプ１８が駆動される。すると、キャニスタ１６内のガス流体が真空ポンプ１８によって吸引される。これにより、キャニスタ１６内に吸着されていた蒸発燃料が脱離されて、ガス回路３２を通して後述の圧力スイング吸着装置１２に供給される。このとき、ベーパ通路弁２２及び大気通路弁３８はＥＣＵ３０により制御されて開弁されており、キャニスタ１６内の圧力は徐々に低下（減圧）していく。そして、キャニスタ１６内がある程度負圧になると、第１の圧力調整弁３６を介して新気（大気）が導入される。このように、真空ポンプ１８によってキャニスタ１６内から蒸発燃料を脱離させる際には、キャニスタ１６内が負圧状態に維持されながら、第１の圧力調整弁３６を介して新気が導入されて、蒸発燃料の脱離効率を向上させるようにしている。

【0034】

本実施形態では、真空ポンプ１８は、ＥＣＵ３０により制御されて、所定時間経過後に停止される。これと同時にベーパ通路弁２２及び大気通路弁３８も開弁される。車両運転中は、真空ポンプ１８の駆動・停止、及びこれに伴うベーパ通路弁２２及び大気通路弁３８の開閉が繰り返されるように制御することもできる。エンジンが停止されると、真空ポンプ１８が停止されると共にベーパ通路弁２２及び大気通路弁３８が開弁される。

【0035】

なお、図１に示す蒸発燃料処理装置には、燃料タンク１４内の圧力を検知ずる圧力センサ８０が設けられており、圧力センサ８０からの検知信号は、ＥＣＵ３０に入力されて、各種機器の制御に用いられる。

【0036】

〔圧力スイング吸着装置１２〕
次に、本実施形態が特徴とする圧力スイング吸着装置１２について説明する。圧力スイング吸着装置１２はキャニスタ１６から脱離された蒸発燃料のガス流体を効率よく燃料タンク１４に戻す作用をなす装置である。本実施形態の圧力スイング吸着装置１２は、図２及び図３に示される。図２及び図３に示される圧力スイング吸着装置１２は吸着・脱離作用を行う吸着塔４２が二塔式の形態の場合である。すなわち、一方の吸着塔４４と他方の吸着塔４６を備える形態である。図２と図３の違いは、一方の吸着塔４４と他方の吸着塔４６における吸着・脱離作用が異なる場合を示している。なお、図２及び図３では、二塔の吸着塔４２はガス流体の流れが横方向となる配置として図示されているが、縦方向となる配置でもよい。

【0037】

先ず、図２に基づいて、本実施形態の圧力スイング吸着装置１２を説明する。吸着塔４２は一方の吸着塔４４と他方の吸着塔４６の２塔から構成される。一方の吸着塔４４と他方の吸着塔４６内には、ガス流体を吸着・脱離作用をなす吸着材２４が充填されている。この吸着材２４は、キャニスタ１６内に充填される吸着材２４と同様の活性炭等である。

【0038】

〔吸着塔４２の断面形状〕
一方の吸着塔４４と他方の吸着塔４６の蒸発燃料のガス流体の流れ方向に直交する断面形状は多角形形状とされる。図２の実施形態における一方の吸着塔４４と他方の吸着塔４６の多角形形状は図５に示される４角形とされている。そして、一方の吸着塔４４と他方の吸着塔４６はガス流体の流れ方向に隣接して配設されており、４角形の一面４８は面接触形態として配置されている。これにより、一方の吸着塔４４と他方の吸着塔４６は熱交換が良好に行われる構成とされている。なお、面接触形態として配設される面の材質は、熱伝導の良い材質であるのが好ましい。

【0039】

〔吸着塔４２の他の断面形状〕
図６及び図７は吸着塔４２の他の断面形状例を示す。図６は一方の吸着塔４４と他方の吸着塔４６ともに三角形状であり、その一面５０が面接触して配置された形態例である。図７は一方の吸着塔４４と他方の吸着塔４６ともに半円形状とされた形状であり、半円形状の直線状面５２が面接触して配置された形態例である。なお、図５から図７に示す断面形状を組み合わせて構成することもできる。すなわち、一方の吸着塔４４の断面形状を図５から図７に示すいずれかの断面形状とし、他方の吸着塔４６の断面形状を図５から図７に示すいずれかの他の断面形状として組合せ構成とすることもできる。

【0040】

〔吸着塔４２へのガス流体の流入・流出〕
吸着塔４２を構成する一方の吸着塔４４と他方の吸着塔４６へのガス流体の流入・流出構成を次に説明する。本実施形態では、一方の吸着塔４４と他方の吸着塔４６とも、図２で見て、左側の一端側面に入口孔５４、５５が設定されており、右側の他端側面に出口孔５６、５７が設定されている。これにより、一方の吸着塔４４と他方の吸着塔４６とも、入口孔５４、５５から出口孔５６、５７に向けてガス流体は流動する流れ方向となる。

【0041】

一方の吸着塔４４と他方の吸着塔４６へのガス流体の流入・流出は、入口孔５４、５５側に設定される２個の三方弁５８、６０と、出口孔５６、５７側に設定される２個の三方弁６２、６４により制御される。入口孔５４、５５側には第１の三方弁５８と第２の三方弁６０が設定され、出口孔５６、５７側には第３の三方弁６２と第４の三方弁６４が設定される。

【0042】

一方の吸着塔４４の入口孔５４には第１の流入通路６６が設定されており、他方の吸着塔４６の入口孔５５には第２の流入通路６８が設定されている。また、一方の吸着塔４４の出口孔５６には第１の流出通路７０が設定されており、他方の吸着塔４６の出口孔５７には第２の流出通路７２が設定されている。

【0043】

〔第１の三方弁５８〕
第１の三方弁５８は、３個の弁５８ａ、５８ｂ、５８ｃを備える。弁５８ａは図１に示すガス回路３２と連通されており、キャニスタ１６から脱離した蒸発燃料のガス流体が供給されてくる。弁５８ｂは第１の流入通路６６と連通結合されており、一方の吸着塔４４の入口孔５４とも連通状態にある。弁５８ｃは第２の流入通路６８と連通結合されており、他方の吸着塔４６の入口孔５５とも連通状態にある。第１の三方弁５８の弁５８ｂ、５８ｃは、ＥＣＵ３０により一方が開弁で他方が閉弁状態に制御される。これにより、弁５８ａは弁５８ｂ、５８ｃの一方のみと連通状態とされる。図２の図示状態では弁５８ａと弁５８ｂが連通状態とされており、図３の図示状態では弁５８ａと弁５８ｃが連通状態とされている。

【0044】

〔第２の三方弁６０〕
第２の三方弁６０も、３個の弁６０ａ、６０ｂ、６０ｃを備える。弁６０ａには、圧力スイング吸着装置１２に新気を導入する吸気通路７４が連結される。吸気通路７４にＥＣＵ３０（図１参照）によって開閉制御される電磁弁の吸気通路弁７５が設定されており、弁６０ａには新気が導入される。弁６０ｂは、第１の流入通路６６と連通結合されており、一方の吸着塔４４の入口孔５４とも連通状態にある。弁６０ｃは第２の流入通路６８と連通結合されており、他方の吸着塔４６の入口孔５５とも連通状態にある。弁６０ｂ、６０ｃは、ＥＣＵ３０の制御により一方が開弁で他方が閉弁状態とされる。すなわち、弁５８ａは弁５８ｂ、５８ｃの一方のみと連通状態とされる。図２の図示状態では弁６０ａと弁６０ｃが連通状態とされており、図３の図示状態では弁６０ａと弁６０ｂが連通状態とされている。

【0045】

なお、第１の流入通路６６と第２の流入通路６８に対する第１の三方弁５８及び第２の三方弁６０との連通状態は、いずれか一方のみと連通状態となるようにＥＣＵ３０（図１参照）により制御される。図２の図示状態では、第１の流入通路６６には第１の三方弁５８のみが連通状態とされ、第２の流入通路６８には第２の三方弁６０のみが連通状態とされている。

【0046】

〔第３の三方弁６２〕
次に、吸着塔４２の流出側に配設される第３の三方弁６２及び第４の三方弁６４について説明する。第３の三方弁６２も、３個の弁６２ａ、６２ｂ、６２ｃを備える。弁６２ａは排気通路７６に連通されており、排気通路７６には第２の圧力調整弁７７が設定されている。この第２の圧力調整弁７７が設定された排気通路７６により、所定圧力（例えば１５０ｋＰａ）以上の圧力が作用した時に、圧力スイング吸着装置１２から大気側へのガス流出のみを許すようになっている。

【0047】

第３の三方弁６２の弁６２ｂは、第１の流出通路７０と連通結合されており、一方の吸着塔４４の出口孔５６とも連通状態にある。弁６２ｃは第２の流出通路７２と連通結合されており、他方の吸着塔４６の出口孔５７とも連通状態にある。第３の三方弁６２の弁６２ｂ、６２ｃは、ＥＣＵ３０により一方が開弁で他方が閉弁状態に制御される。これにより、弁６２ａは弁５８ｂ、５８ｃの一方のみと連通状態とされる。図２の図示状態では弁６２ａと弁６２ｂが連通状態とされており、図３の図示状態では弁６２ａと弁６２ｃが連通状態とされている。

【0048】

〔第４の三方弁６４〕
第４の三方弁６４も、３個の弁６４ａ、６４ｂ、６４ｃを備える。弁６４ａには、圧力スイング吸着装置１２から燃料タンク１４に蒸発燃料のガス流体を回収するガス回収通路７８が連通されている。ガス回収通路７８には減圧ポンプ７９が設定されており、圧力スイング吸着装置１２から燃料タンク１４へのガス流体の戻しを確実に行うようにしている。

【0049】

第４の三方弁６４の弁６４ｂは、第１の流出通路７０と連通結合されており、一方の吸着塔４４の出口孔５６とも連通状態にある。弁６４ｃは第２の流出通路７２と連通結合されており、他方の吸着塔４６の出口孔５７とも連通状態にある。弁６４ｂ、６４ｃは、ＥＣＵ３０の制御により一方が開弁で他方が閉弁状態とされる。すなわち、弁６４ａは弁６４ｂ、６４ｃの一方のみと連通状態とされる。図２の図示状態では弁６４ａと弁６４ｃが連通状態とされており、図３の図示状態では弁６４ａと弁６４ｂが連通状態とされている。

【0050】

〔圧力スイング吸着装置１２の吸着・脱離作用〕
次に、上記構成からなる圧力スイング吸着装置１２の作用を説明する。図２及び図３に示される圧力スイング吸着装置１２の第１から第４の各三方弁５８、６０、６２、６４の各弁の連通状態はＥＣＵ３０（図１参照）により制御される。そして、ＥＣＵ３０（図１参照）により、吸着塔４２の入口側に設定される第１の三方弁５８と第２の三方弁６０の各弁の連通状態を図２に示す連通状態とすると共に、出口側に設定される第３の三方弁６２と第４の三方弁６４の各弁の連通状態を図２の状態とすると、一方の吸着塔４４において吸着作用がなされ、他方の吸着塔４６において脱離作用がなされる。

【0051】

〔図２に示す状態の吸着・脱離作用〕
図２に示される各弁の連通制御状態においては、入口側の第１の三方弁５８は、弁５８ａと弁５８ｂが連通状態とされて、ガス回路３２のガス流体が、第１の流入通路６６を通じて、一方の吸着塔４４に入口孔５４から流入する。一方、出口側の第３の三方弁６２は、弁６２ａと弁６２ｂが連通状態とされて、排気通路７６に、一方の吸着塔４４内のガス流体が、出口孔５６から第１の流出通路７０を通じて排出可能とされる。これにより、一方の吸着塔４４は、当該吸着塔４４内の吸着材２４により吸着作用がなされる。この一方の吸着塔４４における吸着作用のガス流体の流れは図２にＸ方向の流れとして示される。そして、この際における吸着作用は高濃度状態に行われる。

【0052】

すなわち、排気通路７６には第２の圧力調整弁７７が設定されている。これにより、一方の吸着塔４４における吸着作用は、一方の吸着塔４４内の圧力が所定圧力（例えば１５０ｋＰａ）以上となったときに、大気側へガス流出を許容するようになっているので、吸着作用は所定の圧力状態で良好に行われる。すなわち、第２の圧力調整弁７７により一方の吸着塔４４内が一定の加圧状態に維持されることにより、蒸発燃料の吸着作用が高められ、吸着材２４には高濃度で吸着される。

【0053】

次に、図２に示される各弁の連通制御状態においては、入口側の第２の三方弁６０は、弁６０ａと弁６０ｃが連通状態とされて、吸気通路７４の新気が第２の流入通路６８を通じて、他方の吸着塔４６に入口孔５５から流入する。一方、出口側の第４の三方弁６４は、弁６４ａと弁６４ｃが連通状態とされて、ガス回収通路７８に他方の吸着塔４６内のガス流体は、出口孔５７から第２の流出通路７２を通じて排出可能とされる。これにより、他方の吸着塔４６は、吸着材２４により吸着されていた蒸発燃料のガス流体の脱離作用がなされる。この他方の吸着塔４６における脱離作用のガス流体の流れは図２にＸ方向の流れとして示される。

【0054】

上記の他方の吸着塔４６における脱離作用において、吸気通路７４には吸気通路弁７５が設定されている。この吸気通路弁７５はＥＣＵ３０（図１参照）により制御されて開閉制御され、吸着塔４２において脱離作用がなされる状態において開弁状態とされる。そして、ガス回収通路７８には減圧ポンプ７９が設定されており、吸気通路７２の新気の他方の吸着塔４６への導入を促進し、脱離作用を積極的に行わせる。そして、他方の吸着塔４６の脱離した蒸発燃料のガス流体がガス回収通路７８を通じて燃料タンク１４（図１参照）に戻される。この燃料タンク１４（図１参照）へのガス流体の回収は、圧力スイング吸着装置１２によって一旦蒸発燃料のガス流体を高濃度で吸着してから回収するので、蒸発燃料の液化が促進され、回収効率を向上して行われる。

【0055】

〔図３に示す状態の吸着・脱離作用〕
次に、ＥＣＵ３０（図１参照）により、第１から第４の各三方弁５８、６０、６２、６４の各弁の連通状態を切り替えて、図３に示す連通状態とすることにより、一方の吸着塔４４と他方の吸着塔４６における吸着・脱離作用が切り替えられる。すなわち、図３の状態では、一方の吸着塔４４において脱離作用がなされ、他方の吸着塔４６において吸着作用がなされる。

【0056】

図３に示される各弁の連通制御状態においては、入口側の第１の三方弁５８は、弁５８ａと弁５８ｃが連通状態とされて、ガス回路３２のガス流体が第２の流入通路６８を通じて、他方の吸着塔４６に入口孔５５から流入する。他方、出口側の第３の三方弁６２は、弁６２ａと弁６２ｃが連通状態とされて、排気通路７６に他方の吸着塔４６内のガス流体は、出口孔５７から第２の流出通路７２を通じて排出可能とされる。これにより、他方の吸着塔４６は内部に充填された吸着材２４により吸着作用がなされる。この他方の吸着塔４６における吸着作用のガス流体の流れは図３にＸ方向の流れとして示される。

【0057】

そして、図３に示される各弁の連通制御状態においては、入口側の第２の三方弁６０は、弁６０ａと弁６０ｂが連通状態とされて、吸気通路７４の新気が第１の流入通路６６を通じて、一方の吸着塔４４に入口孔５４から流入する。他方、出口側の第４の三方弁６４は、弁６４ａと弁６４ｂが連通状態とされて、ガス回収通路７８に、一方の吸着塔４４内のガス流体は、出口孔５６から第１の流出通路７０を通じて排出可能とされる。これにより、一方の吸着塔４４は、内部に充填された吸着材２４に吸着されていたガス流体の脱離作用がなされる。この一方の吸着塔４４における脱離作用のガス流体の流れは図３にＹ方向の流れとして示される。

【0058】

なお、図３に示す吸着塔４２における吸着・脱離作用においても、図２において説明した吸気通路弁７５、第２の圧力調整弁７７、減圧ポンプ７９は同様の作用をなす。

【0059】

上記した実施形態における吸着作用と脱離作用は、一方の吸着塔４４と他方の吸着塔４６において交互に行われる。すなわち、ＥＣＵ３０（図１参照）により第１から第４の各三方弁５８、６０、６２、６４を図２の状態と図３の状態に切り返し制御することにより、それぞれの吸着塔４２において吸着作用と脱離作用が交互に行われる。

【0060】

上記により図２及び図３で説明した本実施形態の圧力スイング吸着装置１２の吸着塔４２において行われる吸着・脱離作用のガス流体の流れ方向は、同じ方向とされている。すなわち、図２及び図３においても、吸着作用時におけるガス流体の流れはＸ方向の流れであり、脱離作用時におけるガス流体の流れはＹ方向の流れである。図２及び図３で見て、Ｘ方向、Ｙ方向の流れとも同じ右方向への流れである。

【0061】

〔本実施形態の作用効果〕
次に、本実施形態における作用効果を図４により説明する。なお、図２及び図３においては吸着塔４２は縦方向配置として図示されているが、図４は図１２に示した従来の吸着塔との比較を容易とするために縦方向配置に置き換えて示した。そして、図２に示される吸着・脱離状態を示した。すなわち、図示左側の一方の吸着塔４４において吸着作用がなされ、図示右側の他方の吸着塔４６において脱離作用がなされる状態を示した。

【0062】

図４において、一方の吸着塔４４における吸着作用時のガス流体の流れはＸ方向として示され、他方の吸着塔４６における脱離作用時のガス流体の流れはＹ方向の流れとして示される。すなわち、図４の図示状態では、Ｘ方向及びＹ方向の流れとも、上向き方向の流れとして示されており、同じ方向の流れとなっている。したがって、図４の図示状態では、吸着塔４２の下端の一端側がガス流体の流入側となっており、上端の他端側がガス流体の流出側となっている

【0063】

ところで、前述もしたように、吸着作用と脱離作用で生じる吸着材２４における加熱、冷却等の熱作用は、吸着塔４２内に充填された吸着材２４に対するガス流体の流れ方向Ｘ、Ｙの初期段階で顕著に生じる。すなわち、一方の吸着塔４４の入口孔５４近傍の流れ状態、及び他方の吸着塔４６の入口孔５５近傍の流れ状態において熱作用が顕著に生じる。

【0064】

したがって、図４に示す一方の吸着塔４４においては、吸着作用時に図４で見て下方範囲の吸着材２４が、吸着作用における吸着熱（凝縮熱）によって加熱される。その範囲が図４に「暖まった領域Ｗ」として示される。また、他方の吸着塔４６においては、脱離作用時に図４で見て下方範囲の吸着材が、脱離作用における脱離熱（気化熱）によって冷却される。その範囲が図４に「冷えている領域Ｃ」として示される。なお、図４におけるその他の範囲は「常温領域Ｔ」として示される。

【0065】

上記における一方の吸着塔４４における「暖まった領域Ｗ」と他方の吸着塔４６における「冷えている領域Ｃ」は、図４の上下方向の位置状態で見て同じ位置状態の範囲となっている。すなわち、同じ位置関係の範囲となっている。

【0066】

そして、本実施形態においては、一方の吸着塔４４と他方の吸着塔４６は隣接して配置され、かつ、図５に示すように熱交換可能なようにガス流体の流動方向に面接状態で配置されている。これにより、図４に示す一方の吸着塔４４における「暖まった領域Ｗ」と他方の吸着塔４６における「冷えている領域Ｃ」の熱交換が効率的に行われる。この熱交換が効率的に行われる領域を、図４において、「冷暖による熱の授受領域Ｋ」として破線枠で示した。その結果、一方の吸着塔４４における吸着材２４は冷やされて、一方の吸着塔４４の吸着材２４による吸着作用は効率よく行われる。逆に、他方の吸着塔４６における吸着材２４は温められて、他方の吸着塔４６における吸着材２４からの蒸発燃料のガス流体の脱離作用も効率よく行われる。

【0067】

本実施形態によれば、上記のように、吸着作用と脱離作用を行う複数個の吸着塔４２を熱交換可能に面接触形態として配置して、吸着作用時と脱離作用時のガス流体の流れを同一方向とすることにより、吸着作用と脱離作用の効率の向上を図ることができる。

【0068】

＜他の実施形態＞
本明細書に開示の技術は、上記した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。

【0069】

先ず、上述した実施形態の圧力スイング吸着装置１２は二塔式の吸着塔４２であったが、それ以上の複数個の吸着塔４２を設置した構成とすることも可能である。図８はその一例を示し、吸着塔４２が四塔構成の場合である。図８の実施形態には図２及び図３に示した実施形態と対応する構成には同一の符号を付して示し、詳細説明を省略した。なお、図９は図８に示される四塔構成の吸着塔４２において、吸着塔４２の上方位置の入口側に配設される三方弁の配設状態の一例を示し、図１０は同様に四塔構成の吸着塔４２において、吸着塔４２の下方位置の出口側に配設される三方弁の配設状態の一例を示した。図９及び図１０に示される三方弁についても、図２及び図３に示した実施形態と対応する構成には同一の符号を付して示し、詳細説明を省略した。

【0070】

次に、図１１の実施形態は、複数個の吸着塔４２を円弧形状に配した構成例の一例である。図１１の例は、８個の吸着塔４２を、一方の吸着塔４４と他方の吸着塔４６として交互に配置した構成例である。この構成例によればコンパクトに配置することができる。

【符号の説明】

【0071】

１０ 蒸発燃料処理装置
１２ 圧力スイング吸着装置
１４ 燃料タンク
１６ キャニスタ
１８ 真空ポンプ
２０ ベーパ通路
２２ ベーパ通路弁
２４ 吸着材
２６ 燃料ポンプ
２８ 燃料供給通路
３０ ＥＣＵ（電子制御装置）
３２ ガス回路
３４ 大気通路
３６ 第１の圧力調整弁
３８ 大気通路弁
４０ 分岐通路
４２ 吸着塔
４４ 一方の吸着塔
４６ 他方の吸着塔
４８ ４角形の一面
５０ 三角形状の一面
５２ 半円形状の直線状面
５４ 入口孔（一方の吸着塔用の）
５５ 入口孔（他方の吸着塔用の）
５６ 出口孔（一方の吸着塔用の）
５７ 出口孔（他方の吸着塔用の）
５８ 第１の三方弁
６０ 第２の三方弁
６２ 第３の三方弁
６４ 第４の三方弁
６６ 第１の流入通路
６８ 第２の流入通路
７０ 第１の流出通路
７２ 第２の流出通路
７４ 吸気通路
７５ 吸気通路弁
７６ 排気通路
７７ 第２の圧力調整弁
７８ ガス回収通路
７９ 減圧ポンプ
８０ 圧力センサ
Ｆ ガソリン燃料

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】