JP4298566B2

JP4298566B2 - 蒸発燃料捕集装置

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Publication number: JP4298566B2
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Inventors: 金広深谷; 弘和此原; 隆長井
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
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Publication date: 2009-07-22
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Description

この発明は、燃料タンクで発生する蒸発燃料をキャニスタに捕集する蒸発燃料捕集装置に関する。

従来より、車両に搭載される装置の一つとして、燃料タンクで発生する蒸発燃料（ベーパ）を捕集するキャニスタを備え蒸発燃料捕集装置が知られている。この装置は、車両の停止時や給油時などに、燃料タンクで発生するベーパを、キャニスタ内部に設けられる吸着剤に吸着させて捕集するようになっている。捕集されたベーパ中の燃料成分（炭化水素（ＨＣ）等）は、エンジンの運転時に、吸気通路で発生する負圧を利用して吸気通路へパージすることにより、エンジンでの燃焼に供して処理するようになっている。下記の特許文献１及び２には、上記した蒸発燃料捕集装置の一例が記載されている。

特許文献１に記載の燃料ガスの拡散防止装置は、キャニスタに捕集されたベーパが大気中へ拡散するのを防止することを目的とする。一般に、キャニスタは、燃料タンクで発生するベーパをキャニスタ内部へ導入する導入ポートと、その捕集されたベーパをキャニスタ内部から吸気通路へパージするパージポートと、キャニスタ内部に大気を導入する大気ポートとを含む。そして、エンジンの運転時には、大気ポートからキャニスタ内部に導入される空気によりベーパを吸着剤から離脱させ、パージポートを通じて吸気通路へパージするようになっている。

ここで、大気ポートは、常に開いたものもあるが、常に開いた大気ポートでは、エンジン停止時にキャニスタ内部のベーパが大気ポートから大気中へ拡散するおそれがある。そこで、キャニスタの容量を相対的に大きくしてベーパ吸着能力を高めることにより、ベーパの大気拡散を防止することが行われている。しかし、キャニスタ容量を大きくすることは、装置の小型化要求に反することになる。また、常に開いた大気ポートでは、キャニスタ容量を大きくしたとしても、ベーパの大気拡散を確実に防止できるとは言えず、その大気ポートから微量ベーパが常時漏れ出るおそれがある。そこで、特許文献１に記載の装置は、キャニスタの大気ポートに制御弁を設け、エンジン停止時にその制御弁により大気ポートを閉じることで、キャニスタ内部を大気から遮断するようになっている。

一方、特許文献２に記載の蒸発燃料捕集装置は、キャニスタの吸着剤に吸着されるベーパ中の高沸点炭化水素を、吸着剤から完全離脱させることを目的とする。この装置において、キャニスタは筒状をなし、その内部に吸着剤（活性炭）が収容される。ここで、キャニスタ上端には、導入ポート及びパージポートが設けられる。また、吸着剤を挟んだキャニスタの反対側には、大気ポートが設けられる。そして、キャニスタ上部には、導入ポート及びパージポートと対応して、吸着剤（活性炭）の一部と共存するように光触媒が設けられると共に、その光触媒に光を照射する光照射装置が設けられる。特許文献２に記載の装置は、高沸点炭化水素を、光の照射を受けた光触媒により酸化分解して、分子数の少ない低沸点炭化水素や二酸化炭素及び水とし、ベーパの吸着剤からの離脱を容易にする。

特開平７−１８０６２４号公報（第２−３頁、図１）特開平４−６６７６４号公報（第１−４頁、図１，２）

ところが、特許文献１に記載の装置は、キャニスタ内部を大気から遮断するために制御弁が設けられることから、大気ポートに係わる構成が複雑化し、制御弁の分だけキャニスタが嵩張るという問題があり、装置の小型化要求を充足することができなかった。

また、特許文献２に記載の装置は、大気ポートが常に開いていることから、その大気ポートからベーパが漏れ出るおそれがあった。しかも、特許文献２には、大気ポートからのベーパの漏れ対策については何も記載も示唆もされていない。

この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、キャニスタ内部に捕集されたベーパが大気ポートを経由して大気中へ拡散することを防止する蒸発燃料捕集装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、燃料タンクで発生する蒸発燃料を捕集するためのキャニスタと、蒸発燃料を吸着するためにキャニスタに内蔵される吸着剤と、キャニスタは、燃料タンクで発生する蒸発燃料をキャニスタ内部へ導入するための導入ポートと、キャニスタに捕集された蒸発燃料をパージするためのパージポートと、キャニスタ内部に大気を導入するための大気ポートとを含むこととを備えた蒸発燃料捕集装置であって、大気ポートに対応してキャニスタに設けられ、光の照射を受けて蒸発燃料を酸化分解するための光触媒と、光触媒に光を照射するための光照射手段とを備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、吸着剤に吸着されてキャニスタに捕集された蒸発燃料が大気ポートから大気へ漏れ出ようとするとき、光照射手段を作動させて光触媒に光を照射する。これにより、蒸発燃料中の炭化水素が、光の照射を受けた光触媒により酸化分解され、二酸化炭素と水に変えられる。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、燃料タンクで発生する蒸発燃料を捕集するためのキャニスタと、蒸発燃料を吸着するためにキャニスタに内蔵される吸着剤と、キャニスタは、燃料タンクで発生する蒸発燃料をキャニスタ内部へ導入するための導入ポートと、キャニスタに捕集された蒸発燃料をパージするためのパージポートと、キャニスタ内部に大気を導入するための大気ポートとを含むこととを備えた蒸発燃料捕集装置であって、大気ポートに通じる大気ラインと、大気ラインに設けられるエアフィルタと、エアフィルタに設けられ、光の照射を受けて蒸発燃料を酸化分解するための光触媒と、光触媒に光を照射するための光照射手段とを備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、吸着剤に吸着されてキャニスタに捕集された蒸発燃料が、大気ポート、大気ライン及びエアフィルタを経由して大気へ漏れ出ようとするとき、光照射手段を作動させて光触媒に光を照射する。これにより、蒸発燃料中の炭化水素が、光の照射を受けた光触媒により酸化分解され、二酸化炭素と水に変えられる。

上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、蒸発燃料の濃度又は濃度相関要素を検出するための濃度検出手段と、検出される濃度又は濃度相関要素が所定値以上となるとき、光照射手段を制御して発光させる制御手段とを備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、濃度検出手段により検出される蒸発燃料の濃度又は濃度相関要素が所定値以上となるときだけ、制御手段により光照射手段が制御されて発光し、光触媒に光が照射される。従って、蒸発燃料が大気へ漏れ出るおそれのある必要なときだけ、光照射手段を作動させることができる。

請求項１に記載の発明によれば、キャニスタ内部に捕集された蒸発燃料が大気ポートを経由して大気中へ拡散することを未然に防止することができる。

請求項２に記載の発明によれば、キャニスタの大気ポートから大気ラインへ漏れ出た蒸発燃料が、大気中へ拡散することを未然に防止することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、蒸発燃料の大気拡散防止に要するエネルギーの省力化を図ることができる。

［第１実施形態］
以下、本発明の蒸発燃料捕集装置を具体化した第１実施形態を図面を参照して詳細に説明する。

図１に、自動車に搭載されたエンジンシステムの概略構成図を示す。エンジンシステムを構成するエンジン１は、外気を吸入する吸気通路２と、排気ガスを排出する排気通路３とを備える。エンジン１には、複数の燃焼室（図示略）に対応してインジェクタ４が設けられる。エンジンシステムは、燃料を貯留する燃料タンク５を更に備える。燃料タンク５には、給油栓６を含む給油パイプ７が設けられる。給油栓６を開けて給油パイプ７に燃料を注入することにより、燃料タンク５に燃料が補給される。燃料タンク５には、燃料ポンプ８が内蔵される。燃料タンク５から燃料ポンプ８により吐出される燃料は、燃料ライン９を通じて各インジェクタ４へ供給される。供給された燃料は、各インジェクタ４が作動することにより、吸気通路２へと噴射される。吸気通路２には、エアクリーナ１０を通って浄化された空気が導入される。この空気と噴射された燃料との混合気が各燃焼室に導入される。導入された混合気は、各燃焼室にて点火装置（図示略）が作動することにより、爆発燃焼する。燃焼後の排気ガスは、排気通路３を通じて外部へ排出される。

吸気通路２には、吸気量を調節するために開閉されるスロットルバルブ１１が設けられる。スロットルバルブ１１には、その開度（スロットル開度）ＴＡを検出するためのスロットルセンサ４１が設けられる。吸気通路２には、吸気圧ＰＭを検出するための吸気圧センサ４２が設けられる。エンジン１には、その回転速度（エンジン回転速度）ＮＥを検出するための回転速度センサ４３が設けられる。これらスロットルセンサ４１、吸気圧センサ４２及び回転速度センサ４３は、エンジン１の運転状態を検出するための運転状態検出手段に相当する。

自動車には、蒸発燃料捕集装置を含む蒸発燃料処理装置が搭載される。この装置は、燃料タンク５で発生する蒸発燃料（ベーパ）を大気中へ拡散（放出）させることなく捕集して処理するためのものである。この装置は、燃料タンク５で発生するベーパを捕集するためのキャニスタ２１と、ベーパを吸着するためにキャニスタ２１に内蔵される活性炭よりなる吸着剤２２とを備える。

キャニスタ２１は、燃料タンク５で発生するベーパをキャニスタ２１の内部へ導入するための導入ポート２３と、キャニスタ２１に捕集されたベーパをパージするためのパージポート２４と、キャニスタ２１の内部に大気を導入するための大気ポート２５とを含む。燃料タンク５から延びるベーパライン２６は、ベーパポート２３に連通する。燃料タンク５の中にて、ベーパライン２６の入口には、フロート弁２７が設けられる。ベーパライン２６の途中には、燃料タンク５で発生するベーパの濃度（ベーパ濃度）Ｃｂｐを検出するための本発明の濃度検出手段に相当するベーパ濃度センサ４４が設けられる。パージポート２４から延びるパージライン２８は、スロットルバルブ１１より下流の吸気通路２に連通する。パージライン２８の途中には、パージ制御弁２９が設けられる。大気ポート２５から延びる大気ライン３０は、その先端が大気に開口する。大気ライン３０の途中には、エアフィルタ３１が設けられる。

キャニスタ２１は、ベーパライン２６及び導入ポート２３を通じて内部に導入されるベーパを吸着剤２２により吸着して捕集し、ベーパ中の燃料成分（炭化水素（ＨＣ）等）を含まない気体だけを大気ポート２５から大気ライン３０及びエアフィルタ３１を通じて大気中へ排出する。また、エンジン１の運転時には、吸気通路２で発生する吸気負圧がパージライン２８に作用する。このとき、パージ制御弁２９を開くことにより、キャニスタ２１に捕集されたベーパがパージライン２８を通じて吸気通路２へパージされる。パージ制御弁２９は、電磁弁より構成され、パージ流量を制御するためにその開度がデューティ制御される。

キャニスタ２１には、大気ポート２５に対応して光触媒装置３２が設けられる。光触媒装置３２は、大気ポート２５から漏れ出ようとするベーパを酸化分解して二酸化炭素と水に変えるものである。この実施形態では、吸着剤２２、導入ポート２３、パージポート２４、大気ポート２５及び光触媒装置３２などを含むキャニスタ２１により蒸発燃料捕集装置が構成される。

この実施形態で、蒸発燃料捕集装置及び蒸発燃料処理装置を制御するために、電子制御装置（ＥＣＵ）４０が設けられる。ＥＣＵ４０には、上記した各種センサ４１〜４４が接続される。同じく、ＥＣＵ４０には、インジェクタ４、燃料ポンプ８、パージ制御弁２９及び光触媒装置３２がそれぞれ接続される。この実施形態では、エンジン１の運転状態に応じてキャニスタ２１からのベーパのパージ流量を制御するために、ＥＣＵ４０が各種センサ４１〜４４の検出信号に基づきパージ制御弁２９を制御する。また、この実施形態では、キャニスタ２１に捕集されたベーパが大気ポート２５から大気へ拡散するのを防止するために、ＥＣＵ４０がベーパ濃度センサ４４の検出信号に基づいて光触媒装置３２を制御するようになっている。

ＥＣＵ４０は、周知のように中央処理装置（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等を備えて構成される。ＲＯＭには、各種制御プログラム及び所定のデータが予め記憶される。ＲＡＭには、ＣＰＵの演算結果が一時記憶される。バックアップＲＡＭには、予め記憶したデータが保存される。ＣＰＵは、入力回路を介して入力される各種センサ４１〜４４の検出信号に基づいて各種制御を実行する。

次に、キャニスタ２１の構成を詳しく説明する。図２にキャニスタ２１の正断面図を示す。キャニスタ２１を構成するケーシング５１は、その内部が仕切壁５２により大収容室５３と小収容室５４とに区画される。ケーシング５１は、その下部が底蓋５５により閉鎖される。大収容室５３の上部には、ベーパを導入するための導入室５６と、ベーパをパージするためのパージ室５７とが形成される。導入室５６に対応して、導入ポート２３を含むベーパライン継手５８が形成される。パージ室５７に対応して、パージポート２４を含むパージライン継手５９が形成される。ベーパライン管継手５８には、ベーパライン２６が接続される。パージライン継手５９には、パージライン２８が接続される。大収容室５３の上部には、導入室５６及びパージ室５７に対応して多孔板６０，６１がそれぞれ設けられる。大収容室５３の下部には、底蓋５５に対してスプリング６２等により支持される多孔板６３が設けられる。多孔板６３と底蓋５５との間は空気層６４となっている。大収容室５３には、上側の多孔板６０，６１と下側の多孔板６３とで挟まれて吸着剤２２が収容される。

小収容室５４の上部には、大気を導入するための大気室６５が形成される。大気室６５に対応して、大気ポート２５を含む大気ライン継手６６が形成される。大気ライン管継手６６には、大気ライン３０が接続される。小収容室５４の上部には、大気室６５に対応して、表面に光触媒を担持してなる光触媒担持多孔板３３が設けられる。この実施形態では、光触媒として、二酸化チタン（ＴｉＯ₂）を主成分とする材料が使用される。この多孔板３３は、３次元骨格構造を有し、縦横に交錯した微細孔を含む。この多孔板３３には、微細孔が埋まることなく光触媒がコーティングされる。この多孔板３３の表面には、吸着剤２２から大気ポート２５へ流れようとするベーパが接触可能である。小収容室５４の下部には、底蓋５５に対してスプリング６７等により支持される多孔板６８が設けられる。この多孔板６８と底蓋５５との間は空気層６４となっている。小収容室５４には、上側の光触媒担持多孔板３３と下側の多孔板６８とで挟まれて吸着剤２２が収容される。小収容室５４に収容される吸着剤２２は、中間に配置された多孔板ブロック６９により、上下に区分される。

図２に示すように、大気室６５は、ケーシング５１の上側に一体に形成された円筒部７０により形成される。この円筒部７０の上部中央には、大気ライン継手６６が突設される。円筒部７０の上部には、本発明の光照射手段に相当する複数の紫外線ＬＥＤ３４が設けられる。これら紫外線ＬＥＤ３４は、大気ライン継手６６を中心に等角度間隔に配列される。各紫外線ＬＥＤ３４は、大気室６５の中で光触媒担持多孔板３３に光を照射するように配置される。各紫外線ＬＥＤ３４は、ＥＣＵ４０に電気的に接続され、ＥＣＵ４０からの制御信号を受けて点灯するようになっている。図３に、光触媒担持多孔板３３の上面における各紫外線ＬＥＤ３４からの光の照射分布を破線円で示す。各紫外線ＬＥＤ３４からの光は、光触媒担持多孔板３３の上面をスポット的に照射する。スポット的な複数の光照射が、二重の円周上に等角度間隔に配列されることで、光触媒担持多孔板３３の上面全域に光が照射されるようになっている。この実施形態で、上記した光触媒装置３２が、光触媒担持多孔板３３と複数の紫外線ＬＥＤ３４とにより構成される。

次に、ＥＣＵ４０が実行する光触媒装置３２の制御内容について説明する。図４に制御プログラムをフローチャートに示す。

先ず、ステップ１００で、ＥＣＵ４０は、エンジン１の運転中又は停止中に、ベーパ濃度センサ４４により検出されるベーパ濃度Ｃｂｐを読み込む。

次に、ステップ１１０で、ＥＣＵ４０は、読み込まれたベーパ濃度Ｃｂｐが所定の基準値Ｃ１以上であるか否化を判断する。そして、ベーパ濃度Ｃｂｐが基準値Ｃ１以上である場合、ＥＣＵ４０は、ステップ１２０で、各紫外線ＬＥＤ３４を点灯する。これにより、光触媒担持多孔板３３の上面に光が照射される。一方、ベーパ濃度Ｃｂｐが基準値Ｃ１より低い場合、ＥＣＵ４０は、ステップ１３で、各紫外線ＬＥＤ３４を消灯する。

以上説明したこの実施形態の蒸発燃料捕集装置によれば、吸着剤２２に吸着されてキャニスタ２１に捕集されたベーパが、キャニスタ２１の大気ポート２５から大気へ漏れ出ようとするとき、各紫外線ＬＥＤ３４を点灯させて光触媒担持多孔板３３の上面に光を照射する。これにより、ベーパ中の燃料成分である炭化水素（ＨＣ）などが、光の照射を受けた光触媒により酸化分解され、二酸化炭素と水に変えられる。このため、キャニスタ２１の内部に捕集されたベーパがそのまま大気ポート２５を経由して大気中へ拡散することを未然に防止することができる。これにより、キャニスタ２１のベーパ吸着容量を必要以上に増大する必要がなく、キャニスタ２１を小型化することができる。この結果、キャニスタ２１の自動車に対する搭載性を向上させることができる。

また、この実施形態では、ベーパの大気拡散を防止するために、キャニスタ２１の大気室６５に対応して、光触媒担持多孔板３３と紫外線ＬＥＤ３４を設けているだけである。従って、大気ポートに制御弁を設けた構成に比べ、大気ポート２５に係わる構成が簡略化し、光触媒装置３２が嵩張ることもない。このため蒸発燃料捕集装置の小型化要求を充足させることもできる。

また、この実施形態では、ベーパ濃度センサ４４により検出されるベーパ濃度Ｃｂｐが所定の基準値Ｃ１以上となるときだけ、ＥＣＵ４０により各紫外線ＬＥＤ３４が点灯され、光触媒担持多孔板３３に光が照射される。従って、ベーパが大気へ漏れ出るおそれのある必要なときだけ、各紫外線ＬＥＤ３４を作動させることができる。このため、ベーパの大気拡散防止に要するエネルギーの省力化を図ることができる。

ここで、光触媒によるベーパの酸化分解を想定した光触媒反応試験の結果を図５，６のグラフに示す。図７には、光触媒反応試験の概略を示す。この試験は、容量３リットルの評価袋１０１に、直径９０ｍｍのシャーレ１０２を収容して行われた。シャーレ１０２には、光触媒をコーティングした直径２ｍｍの多数のガラスビーズを一層に敷き詰めた。この評価袋１０１を常温、常圧に設定した初期濃度２００ｐｐｍのブタン（Ｃ₄Ｈ₁₀）雰囲気中に配置し、評価袋１０１に所定の光源１０３から紫外線強度４ｍＷ／ｃｍ₂（真夏の太陽光レベル）の光を照射した。同様の試験を、光触媒をコーティングしないガラスビーズを使用して行った。

図５に、光照射後の時間経過に伴うブタン濃度の変化を示す。図６に、光照射後の時間経時に伴う二酸化炭素濃度の変化を示す。図５から分かるように、光触媒をコーティングしたガラスビーズの試験では、光照射を開始してから１２０分経過する間に、ブタン濃度が２００ｐｐｍから１４０ｐｐｍ低下して６０ｐｐｍとなった。これに対し、光触媒をコーティングしないガラスビーズの試験では、ブタン濃度は２００ｐｐｍからほとんど変化しなかった。一方、図６から分かるように、光触媒をコーティングしたガラスビーズの試験では、光照射を開始してから１２０分が経過する間に、二酸化炭素（ＣＯ₂）の濃度は４００ｐｐｍから４５０ｐｐｍ増加して８５０ｐｐｍとなった。これに対し、光触媒をコーティングしないガラスビーズの試験では、二酸化炭素の濃度は４００ｐｐｍからほとんど変化しなかった。この試験結果から明らかなように、光触媒に光を照射することで、ブタンを酸化分解して二酸化炭素と水にできることが分かった。従って、光触媒による酸化分解の効果が、炭化水素（ＨＣ）を含むベーパにも有効であることが推察できる。

［第２実施形態］
次に、本発明の蒸発燃料捕集装置を具体化した第２実施形態を図面を参照して詳細に説明する。

尚、以下に説明する各実施形態において、前記第１実施形態の構成と同等の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。以下には異なった点を中心に説明する。

この実施形態では、ＥＣＵ４０が実行する光触媒装置３２の制御内容の点で第１実施形態と構成が異なる。図８に制御プログラムをフローチャートに示す。

先ず、ステップ２００で、ＥＣＵ４０は、エンジン１の運転中又は停止中に、ベーパ濃度センサ４４により検出されるベーパ濃度Ｃｂｐを読み込む。次に、ステップ２１０で、ＥＣＵ４０は、読み込まれたベーパ濃度Ｃｂｐが所定の基準値Ｃ１以上であるか否かを判断する。そして、ＥＣＵ４０は、ベーパ濃度Ｃｂｐが基準値Ｃ１より低い場合は、ステップ２００の処理に戻り、ベーパ濃度Ｃｂｐが基準値Ｃ１以上となる場合は、処理をステップ２２０へ移行する。

ステップ２２０で、ＥＣＵ４０は、読み込まれたベーパ濃度Ｃｂｐに応じて推定できる量のベーパを酸化分解するための目標点灯時間を算出する。この目標点灯時間は、予め実験的に確かめられたデータに基づいて決定される。そして、ステップ２３０で、ＥＣＵ４０は、各紫外線ＬＥＤ３４を点灯する。

ステップ２４０で、ＥＣＵ４０は、点灯を開始してから目標点灯時間が経過したか否かを判断する。目標点灯時間が経過した場合、ＥＣＵ４０は、ステップ２５０で、各紫外線ＬＥＤ３４を消灯する。一方、目標点灯時間が経過しない場合、ＥＣＵ４０は、処理をステップ２６０へ移行する。

ステップ２６０で、ＥＣＵ４０は、別途実行されるパージ制御を開始したか否かを判断する。そして、パージ制御を開始していない場合、ＥＣＵ４０は、ステップ２３０の処理へ戻り、各紫外線ＬＥＤ３４の点灯を継続する。一方、パージ制御を開始した場合、ＥＣＵ４０は、ステップ２７０で、各紫外線ＬＥＤ３４を消灯する。

従って、この実施形態のよれば、各紫外線ＬＥＤ３４をベーパ濃度Ｃｂｐに応じた目標点灯時間だけ点灯することから、各紫外線ＬＥＤ３４を過不足なく点灯することができ、光触媒の作用によりベーパを過不足無く酸化分解することができ、併せて、ベーパの大気拡散防止に要するエネルギーの省力化を図ることができる。この実施形態におけるその他の作用効果は、第１実施形態のそれと基本的に同じである。

［第３実施形態］
次に、本発明の蒸発燃料捕集装置を具体化した第３実施形態を図面を参照して詳細に説明する。

この実施形態では、キャニスタ２１における光触媒装置３５の点で第１実施形態と構成が異なる。図９にキャニスタ２１の断面図を示す。

この実施形態では、上記した光触媒担持多孔板３３の代わりに光触媒を担持させない多孔板３６が大気室６５に対応して設けられる。この実施形態では、多孔板３６と多孔板ブロック６９との間の空間に、光触媒を担持してなる光触媒担持吸着剤３７が収容される。この吸着剤３７に対し、各紫外線ＬＥＤ３４から延びる複数の漏光型の光ファイバ３８が多孔板３６を貫通して挿入配置される。図１０に、多孔板３６における複数本の光ファイバ３８の配置を平面図に示す。複数本の光ファイバ３８は、平面視で二重の円周上に等角度間隔をもって配置される。光触媒担持吸着剤３７は、活性炭の粒体表面に光触媒がコーティングしたものである。各光ファイバ３８の表面にも、活性炭などの汚れを分解するために、光触媒が薄くコーティングされる。各紫外線ＬＥＤ３４の光は、各光ファイバ３８からその周囲に漏れ出るかたちで光触媒担持吸着剤３７を照射するようになっている。そして、光触媒担持吸着剤３７を通過するベーパが、光を受けた光触媒により酸化分解される。従って、この実施形態でも、上記した各実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

［第４実施形態］
次に、本発明の蒸発燃料捕集装置を具体化した第４実施形態を図面を参照して詳細に説明する。

この実施形態では、キャニスタ２１に光触媒装置３２，３５を設ける代わりに、大気ライン３０のエアフィルタ３１に光触媒装置を設けた点で第１乃至３の実施形態と構成が異なる。

図１１に、エンジンシステムを概略構成図に示す。図１１に示すように、この実施形態では、エアフィルタ３１の中に光触媒装置７１が設けられる。エアフィルタ３１より上流の大気ライン３０には、ベーパ濃度センサ４４とは別のベーパ濃度センサ４５が設けられる。光触媒装置７１及びベーパ濃度センサ４５は、ＥＣＵ４０に接続される。ここで、ＥＣＵ４０が実行する光触媒装置７１の制御内容は、図４及び図８のフローチャートで説明した内容と基本的に同じである。

図１２に、エアフィルタ３１の断面図を示す。エアフィルタ３１を構成するケーシング７２は、その内部がフィルタ本体７３により第１エア室７４と第２エア室７５とに区画される。第１エア室７４に対応して、ケーシング７２には、第１ポート７６を含む第１管継手７７が一体形成される。同じく、第２エア室７５に対応して、ケーシング７２には、第２ポート７８を含む第２管継手７９が一体形成される。フィルタ本体７３は、断面蛇腹状に成形され、ブラケット８０を介してケーシング７２の内壁に固定される。フィルタ本体７３の左右両側には、その全面を覆うように、光触媒を担持してなる、通気性を有する第１及び第２の光触媒担持シート８１，８２が設けられる。この構成において、第１ポート７６から第１エア室７４に入ったエアは、第１の光触媒担持シート８１、フィルタ本体７３及び第２の光触媒担持シート８２を通って第２エア室７５に入り、第２ポート７８から導出される。エアフィルタ３１に入ったエアは、このフィルタ本体７３を通る間に濾過されるようになっている。

ケーシング７２の内壁ほぼ全面には、ＬＥＤモジュール８３が設けられる。このＬＥＤモジュール８３は板状をなし、ケーシング７２の内壁に接合され、板状のホルダ８４により保持される。このＬＥＤモジュール８３は、基板８５に複数の紫外線ＬＥＤ８６が散りばめられて埋設される。ホルダ８４には、各紫外線ＬＥＤ８６に対応する位置にそれぞれレンズ８７が配置される。各レンズ８７の表面にも、有機物などの汚れを分解するために光触媒が薄くコーティングされる。各紫外線ＬＥＤ８６は、本発明の光照射手段に相当する。そして、図１２に破線で示すように、各紫外線ＬＥＤ８６の発光が、対応するレンズ８７により集光されて所定方向を照射するようになっている。第１エア室７４に設けられるＬＥＤモジュール８３の各紫外線ＬＥＤ８６から出る光の集合は、第１の光触媒担持シート８１のほぼ全面を照射するようになっている。同様に、第２エア室７５に設けられるＬＥＤモジュール８３の各紫外線ＬＥＤ８６から出る光の集合は、第２の光触媒担持シート８２のほぼ全面を照射するようになっている。この実施形態では、ＬＥＤモジュール８３と各光触媒担持シート８１，８２とにより光触媒装置７１が構成される。

以上説明したこの実施形態の蒸発燃料捕集装置によれば、吸着剤２２に吸着されてキャニスタ２１に捕集されたベーパが、大気ポート２５、大気ライン３０及びエアフィルタ３１を経由して大気へ漏れ出ようとするとき、エアフィルタ３１に内蔵されたＬＥＤモジュール８３の各紫外線ＬＥＤ８６を点灯して各光触媒担持シート８１，８２に光を照射する。これにより、各シート８１，８２を通るベーパ中の炭化水素が、光の照射を受けた光触媒により酸化分解され、二酸化炭素と水に変えられる。このため、キャニスタ２１の大気ポート２５から大気ライン３０へ漏れ出たベーパが、大気中へ拡散することを未然に防止することができる。この結果、ベーパの吸着容量を必要以上に増大する必要がなく、キャニスタ２１を小型化することができる。これにより、キャニスタ２１の自動車に対する搭載性を向上させることができる。この他の作用効果は、前記各実施形態のそれと基本的に同じである。

［第５実施形態］
次に、本発明の蒸発燃料捕集装置を具体化した第５実施形態を図面を参照して詳細に説明する。

この実施形態では、エアフィルタ３１に光触媒装置７１を設ける代わりに、エアフィルタ３１より下流の大気ライン３０に別途設けられた高密度エアフィルタ９０に光触媒装置を設けた点で第４実施形態と構成が異なる。

図１３に、エンジンシステムを概略構成図に示す。図１３に示すように、この実施形態では、高密度エアフィルタ９０の中に光触媒装置９１が設けられる。この実施形態では、ベーパ濃度センサ４５が、高密度エアフィルタ９０より上流の大気ライン３０に設けられる。光触媒装置９１及びベーパ濃度センサ４５は、ＥＣＵ４０に接続される。ここで、ＥＣＵ４０が実行する光触媒装置９１の制御内容は、図４及び図８のフローチャートで説明した内容と基本的に同じである。

図１４に、高密度エアフィルタ９０の断面図を示す。このエアフィルタ９０を構成するケーシング９２は、その内部が、光触媒を担持してなる光触媒担持フィルタ９３により第１エア室９４と第２エア室９５とに区画される。第１エア室９４に対応して、ケーシング９２には、第１ポート９６ａを含む第１管継手９６が一体形成される。同じく、第２エア室９５に対応して、ケーシング９２には、第２ポート９７ａを含む第２管継手９７が一体形成される。光触媒担持フィルタ９３は、板状に成形され、ケーシング９２の内壁に固定される。この構成において、第１ポート９６ａから第１エア室９４に入ったエアは、光触媒担持フィルタ９３を通って第２エア室９５に入り、第２ポート９７ａから導出される。この光触媒担持フィルタ９３を構成するフィルタ本体は、ステンレスウールより構成され、メタン以上の高分子成分を透過させず、二酸化炭素、酸素及び窒素などの低分子成分を透過させるようになっている。

高分子エアフィルタ９０のケーシング９２の上壁には、本発明の光照射手段に相当する複数の紫外線ＬＥＤ９８が埋設される。そして、図１４に破線で示すように、各紫外線ＬＥＤ９８から出た光が、第１エア室９４を下方へ向かって照射する。これら紫外線ＬＥＤ９８からの光の集合は、光触媒担持フィルタ９３のほぼ全面を照射するようになっている。

従って、この実施形態では、吸着剤２２に吸着されてキャニスタ２１に捕集されたベーパが、大気ポート２５、大気ライン３０及びエアフィルタ３１を経由して大気へ漏れ出ようとするとき、高密度エアフィルタ９０に設けられた紫外線ＬＥＤ９８を点灯して光触媒担持フィルタ９３に光を照射する。これにより、光触媒担持フィルタ９３を通ろうとするベーパ中の炭化水素が、光の照射を受けた光触媒により酸化分解され、二酸化炭素と水に変えられる。このため、キャニスタ２１の大気ポート２５から大気ライン３０へ漏れ出たベーパが、大気中へ拡散することを未然に防止することができる。この結果、ベーパの吸着容量を必要以上に増大する必要がなく、キャニスタ２１を小型化することができる。これにより、キャニスタ２１の自動車に対する搭載性を向上させることができる。この他の作用効果は、前記各実施形態のそれと基本的に同じである。

尚、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で以下のように実施することもできる。

（１）前記各実施形態では、多孔板に光触媒を担持してなる光触媒担持多孔板３３を使用したり、吸着剤に光触媒を担持してなる光触媒担持吸着剤３７を使用したり、通気性を有するシートに光触媒を担持してなる光触媒担持シート８１，８２を使用したり、フィルタ本体に光触媒を担持してなる光触媒担持フィルタ９３を使用したりした。これに対し、この他に、セラミックハニカムに光触媒を担持してなる光触媒担持ハニカムを使用したり、ビーズに光触媒を担持してなる光触媒担持ビーズを使用したりすることもできる。

（２）前記第４実施形態では、通気性を有するシートに光触媒を担持してなる光触媒担持シート８１，８２を使用したが、フィルタ本体７３の表面に光触媒を担持した光触媒担持フィルタを使用してもよい。

（３）前記各実施形態では、光触媒に光を照射する光照射手段として、紫外線ＬＥＤ３４や紫外線ＬＥＤ８６，９８を使用したが、太陽光を光ファイバに導入して光触媒に光を照射するように構成してもよい。この構成によれば、紫外線ＬＥＤなどを電気的に作動させる必要がなく、ベーパの大気拡散防止に要するエネルギーの更なる省力化を図ることができる。

（４）前記各実施形態では、光触媒として二酸化チタン（ＴｉＯ₂）を使用したが、光触媒として、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）や硫化カドミウム（ＣｄＳ）を使用したり、酸化スズ（ＳｎＯ₂）や酸化ニオブ（Ｎｂ₂Ｏ₅）を使用したりしてもよい。

（５）前記各実施形態では、ベーパ濃度Ｃｂｐを濃度検出手段としてのベーパ濃度センサ４４，４５により検出したが、ベーパ濃度Ｃｂｐに相関する要素としてのベーパ圧力を濃度検出手段に相当する圧力センサにより検出してもよい。この場合、検出されるベーパ圧力に基づいてベーパ濃度（ベーパ量）を推定することができる。

第１実施形態に係り、エンジンシステムを示す概略構成図。キャニスタを示す正断面図。光触媒担持多孔板上に光照射分布を示す平面図。光触媒装置の制御プログラムを示すフローチャート。光触媒反応試験結果を示すグラフ。光触媒反応試験結果を示すグラフ。光触媒反応試験を示す概略図。第２実施形態に係り、光触媒装置の制御プログラムを示すフローチャート。第３実施形態に係り、キャニスタを示す正断面図。多孔板における光ファイバの配置を示す平面図。第４実施形態に係り、エンジンシステムを示す概略構成図。エアフィルタを示す断面図。第５実施形態に係り、エンジンシステムを示す概略構成図。高密度エアフィルタを示す断面図。

符号の説明

５燃料タンク
２１キャニスタ
２２吸着剤
２３導入ポート
２４パージポート
２５大気ポート
２６ベーパライン
３０大気ライン
３１エアフィルタ
３２光触媒装置
３３光触媒担持多孔板（光触媒）
３４紫外線ＬＥＤ（光照射手段）
３５光触媒装置
３７光触媒担持吸着剤（光触媒）
３８光ファイバ
４０ＥＣＵ（制御手段）
４４ベーパ濃度センサ（濃度検出手段）
４５ベーパ濃度センサ（濃度検出手段）
７１光触媒装置
８１第１光触媒担持シート（光触媒）
８２第２光触媒担持シート（光触媒）
８６紫外線ＬＥＤ（光照射手段）
９０高密度エアフィルタ
９１光触媒装置
９３光触媒担持フィルタ（光触媒）
９８紫外線ＬＥＤ（光照射手段）

Claims

燃料タンクで発生する蒸発燃料を捕集するためのキャニスタと、
前記蒸発燃料を吸着するために前記キャニスタに内蔵される吸着剤と、
前記キャニスタは、前記燃料タンクで発生する蒸発燃料をキャニスタ内部へ導入するための導入ポートと、前記キャニスタに捕集された蒸発燃料をパージするためのパージポートと、前記キャニスタ内部に大気を導入するための大気ポートとを含むことと
を備えた蒸発燃料捕集装置であって、
前記大気ポートに対応して前記キャニスタに設けられ、光の照射を受けて前記蒸発燃料を酸化分解するための光触媒と、
前記光触媒に光を照射するための光照射手段と
を備えたことを特徴とする蒸発燃料捕集装置。
燃料タンクで発生する蒸発燃料を捕集するためのキャニスタと、
前記蒸発燃料を吸着するために前記キャニスタに内蔵される吸着剤と、
前記キャニスタは、前記燃料タンクで発生する蒸発燃料をキャニスタ内部へ導入するための導入ポートと、前記キャニスタに捕集された蒸発燃料をパージするためのパージポートと、前記キャニスタ内部に大気を導入するための大気ポートとを含むことと
を備えた蒸発燃料捕集装置であって、
前記大気ポートに通じる大気ラインと、
前記大気ラインに設けられるエアフィルタと、
前記エアフィルタに設けられ、光の照射を受けて前記蒸発燃料を酸化分解するための光触媒と、
前記光触媒に光を照射するための光照射手段と
を備えたことを特徴とする蒸発燃料捕集装置。
前記蒸発燃料の濃度又は濃度相関要素を検出するための濃度検出手段と、
前記検出される濃度又は濃度相関要素が所定値以上となるとき、前記光照射手段を制御して発光させる制御手段と
を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の蒸発燃料捕集装置。