JP2005177563A - ガソリンベーパ回収装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 安価でコンパクトな構成とし、ランニングコストを抑え自然にやさしくガソリン回収により再利用を可能としたガソリンベーパ回収装置を得る。
【解決手段】 ガソリンベーパを吸引するためのガソリンベーパポンプ７と、ガソリンベーパポンプに接続され、ガソリンベーパが内部を流通するガソリンベーパ凝縮管８と、ガソリンベーパ凝縮管及び冷却手段６を内蔵し、冷却手段によりガソリンベーパ凝縮管を冷却して内部を流通するガソリンベーパを凝縮・回収するガソリンベーパ凝縮容器１０と、ガソリンベーパ凝縮容器内に設けられ、凝縮ガソリンと空気とを分離する分離手段と、ガソリンベーパ凝縮容器内に設けられ、分離された凝縮ガソリンを溜めるとともに、再蒸発しないように冷却するガソリン溜９と、ガソリンベーパ凝縮容器内に貫通挿入され、分離された空気を外部に排出する空気抜き管１１とを備える。
【選択図】 図１

Description

この発明は、気化したガソリン（以下ガソリンベーパと呼ぶ）を回収するためのガソリンベーパ回収装置に関するものである。

ガソリンスタンドで給油する際、車のガソリンタンク内部は下部にガソリン液が存在し、その上部に気化したガソリンベーパが飽和状態で存在している。ガソリンをガソリンタンクに給油すると、ガソリンタンクとほぼ同容量のガソリンベーパが追い出され、回収されることなく大気へ放出されていた。しかし、車のガソリンタンク内に存在していたガソリンベーパをそのまま大気へ放出することは、光化学スモッグの主原因とされ、人体に悪影響を及ぼすという問題がある。
従来はこの問題に対応するため、炭素数１〜４の炭化水素ガスの少なくとも１種をガソリンベーパに混合した後、この混合ガスを４ｋｇｆ／ｃｍ２まで圧縮機で圧縮し、その後に冷却器で冷却することで回収するガソリン回収装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開昭５１−３４２０９号公報（第１頁〜第２頁）

しかし、従来のガソリンベーパ回収装置では、安全性確保の観点から炭化水素ガスをガソリンベーパに混合しているが、この炭化水素ガス自体も可燃性であり、炭化水素ガスに対する安全対策を施す必要があった。また、分離機で、液化ガソリンとガスとを分離させてはいるが、混合によりガソリンの品質は低下してしまうので、そのまま再使用することが難しいという問題があった。さらに、４ｋｇｆ／ｃｍ２までガソリンベーパを加圧するには、大きな圧縮機が必要となり、価格は高く、ガソリン計量機ごとに配置するのは困難であるという問題があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、安価でコンパクトな構成とし、ランニングコストを抑え自然にやさしくガソリン回収により再利用を可能としたガソリンベーパ回収装置を提供するものである。

この発明のガソリンベーパ回収装置は、ガソリンベーパを吸引するためのガソリンベーパポンプと、ガソリンベーパポンプに接続され、ガソリンベーパが内部を流通するガソリンベーパ凝縮管と、 ガソリンベーパ凝縮管及び冷却手段を内蔵し、冷却手段によりガソリンベーパ凝縮管を冷却して内部を流通するガソリンベーパを凝縮・回収するガソリンベーパ凝縮容器とを備えたものである。

また、この発明のガソリンベーパ回収装置は、ガソリンベーパを吸引するためのガソリンベーパポンプと、ガソリンベーパポンプに接続され、ガソリンベーパが内部を流通するガソリンベーパ凝縮管と、ガソリンベーパ凝縮管及び冷却手段を内蔵し、冷却手段によりガソリンベーパ凝縮管を冷却して内部を流通するガソリンベーパを凝縮・回収するガソリンベーパ凝縮容器と、ガソリンベーパ凝縮容器内に設けられ、凝縮ガソリンと空気とを分離する分離手段と、ガソリンベーパ凝縮容器内に設けられ、分離された凝縮ガソリンを溜めるとともに、再蒸発しないように冷却するガソリン溜と、ガソリンベーパ凝縮容器内に貫通挿入され、分離された空気を外部に排出する空気抜き管とを備えたものである。

この発明は、小形コンパクトで、ガソリンベーパの回収時間を大幅に短縮することを可能としたガソリンベーパ回収装置を安価に提供できる。また。空気中のガソリンベーパは冷却の際、空気の影響により冷却が阻害されていたが、ガソリン分子の重さに着目したことにより冷却温度を極低温にすることなく回収効率を上げることを可能し、ランニングコストを大幅に削減することができる。

実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１におけるガソリンベーパ回収装置の全体構成図の一例を示すものである。
図中、このガソリンベーパ回収装置は、熱源ユニット１とガソリンベーパ凝縮ユニット２から構成される。また、熱源ユニット１及びガソリンベーパ凝縮ユニット２は、圧縮機３と凝縮器４と絞り装置５と蒸発器６を配管接続させた冷媒循環回路と、計量機1７からガソリンベーパポンプ７により吸引し蒸発器６とガソリンベーパ凝縮管８と不凍液１８を収容したガソリンベーパ凝縮容器１０とガソリン電磁弁１５を配管により接続し、ガソリン電磁弁１５と計量機１７を接続することによりガソリン電磁弁１５を開くことにより、計量機１７にガソリンを返送するガソリン凝縮回路とを有している。なお、冷媒循環回路内には冷媒が流動しており、この冷媒として、可燃性の無いＨＦＣ冷媒（例えばＲ４０４Ａ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ等）や自然冷媒（例えばＣＯ２等）が用いられる。また、ガソリン凝縮容器１０内部には不凍液（例えば、ブライン（プロピレングリコール等）またはガソリン、灯油といった石油系物質））を注入している。なお、０℃以上でガソリンベーパを凝縮させる時は水を用いても良い。

次にこの発明の実施の形態１における動作について説明する。まず、熱源ユニット１によってこの冷媒回路内の機器を運転させることによって蒸発器６の温度を下げる。その冷却によってガソリンベーパ凝縮容器１０内の不凍液１８の温度を下げる。不凍液１８がある一定温度に達すると運転を停止する。ガソリンベーパ凝縮容器１０は保温材等で保温するものとする。そして不凍液の温度が上昇すれば熱源ユニット１を運転させ、再度温度を下げて温度が一定に保てるように制御している。その状態によりガソリンベーパを凝縮できる準備が完了となる。そして、計量機１７から車にガソリンを給油する際、給油すると同時にガソリン給油量とほぼ同等量のガソリンベーパをガソリンベーパポンプ７の運転により吸引する。吸引されたガソリンベーパはガソリンベーパ凝縮容器１０内のガソリンベーパ凝縮管８の管内面を通り徐々に冷却されながら下方へと進む。そして下部に到達する時には凝縮したガソリンと空気とになり、ガソリンベーパ凝縮容器１０内低部に作られたガソリン溜９にガソリンが溜められる。そして空気はガソリンベーパ凝縮容器１０内低部に取り付けられた空気抜き管１１を通り、排気空気圧力調整弁１２、ガソリン吸着材又は分離膜１６を経て外部に排出されるようになっている。溜まったガソリンについては、計量器１７側での給油が終了した時点でガソリンベーパポンプ７を停止し、ガソリン電磁弁１５を開放することによりガソリンが計量機１７への返送管１９内を流れ、計量機１７のガソリン保管場所へと送られるものである。また、ガソリンベーパ凝縮管８内部の異常によりガソリン凝縮圧力が異常に高くなると、装置に悪影響が及ぶため、その保護装置として、高圧検出装置１３及び外部に連通する安全弁を兼ねた圧力調整弁１４を備えている。

次に、この発明の実施の形態１における各構成について説明する。図２に示すように、大きく３つのゾーンから構成されている。上部に熱源ゾーン２０、下部にガソリンベーパ凝縮ゾーン２２、その中間には、エアーギャップゾーン２１が設けられている。そして熱源ゾーン２０には、熱源ユニット１が配置され、その蒸発器６については、エアーギャップゾーン２１を通して下部のガソリンベーパ凝縮ゾーン２２のガソリンベーパ凝縮容器１０内に導かれている。そして下部のガソリンベーパ凝縮ゾーン２２には、ガソリンベーパポンプ７、ガソリンベーパ凝縮容器１０、ガソリン電磁弁１５が配置され、それぞれ配管にて接続されている。そして熱源ゾーン２０に設置する部品については、エアーギャップゾーン２１を設けたことと、底面から６００ｍｍ以上の高所に設置したことにより、熱源ユニット１には多くの電機部品が存在するが、非防爆仕様の電機部品の使用を可能とし、安価で安全な製品が提供できるような構造としている。また、縦長の構造にしたことにより、設置面積を小さく抑え、計量機を設置しているアイランド上の空きスペースに設置できるように工夫したものである。

次に、この発明の実施の形態１における各構成部品について説明する。まずガソリンベーパポンプ７は、計量器１７からは毎分３０リットル〜６０リットル程度のガソリンベーパを吸引する必要がある。そのため、ポンプについては最大値のガソリンベーパが吸引できるよう、回路内の圧力損失をカバーできる程度のものを選定している。もちろん防爆仕様のものを使用する。

次に、図１に示すように、ガソリンベーパポンプ７によって吸引されたガソリンベーパは、管内を通ってガソリンベーパ凝縮容器１０内のガソリンベーパ凝縮管８へと導かれる。ガソリンベーパには大量の空気も含まれている。空気の熱伝達率は低いこともあり、その中に混じっているガソリンベーパの冷却が阻害され、低温に下げないと凝縮しない問題が発生していた。温度を低く保つ為には、ガソリンベーパ凝縮容器１０内の不凍液１８を冷却するための熱源ユニット１のランニングコストが上がることと不凍液１８の凍結を防止する為に、不凍液１８の濃度を上げることによるコストアップ、粘性が増加することにより不凍液１８の自然な循環が阻害され温度分布にばらつきがでることによる回収効率の低下の問題があった。そこで、この発明の実施の形態１においては、図３に示すように、ガソリンベーパ凝縮管８に通常使用されている銅管を螺旋状に巻いたものを用いることにした。この管は直径φ１０ｍｍ程度のもので、長さを４０ｍ程度のものとした。管の直径については、直径が細いと流速が速くなり過ぎることと、ごみによる閉塞の問題があり、直径を大きくしすぎると流速が遅くなり熱交換効率が落ちる問題があり、一番効率よく回収できる１０ｍｍ程度のものを採用した。そしてガソリンベーパ凝縮管８の長さについては、通常の直管でガソリンベーパが凝縮する長さを考えた場合１００ｍ以上の長さが必要となり、製品をコンパクトに設計するのが困難なものであった。そこでガソリンベーパ凝縮管８を螺旋状に巻くことでその問題を解決しようと図った。その結果ガソリンベーパ凝縮管８を４０ｍ程度まで短くすることが可能となり、製品をコンパクトにすることを可能にしたのである。その長さを短くできた理由としては、以下のことが考えられる。それは、空気によって冷却阻害されていたガソリンベーパの分子量が６８、空気の成分（窒素７５％、酸素２３％、水1％）である窒素の分子量１４、酸素の分子量１６、水の分子量１８であることから、ガソリンベーパの分子量が一番大きい状態となっている。また、ベーパガスは霧状となっていることもありその分子量に対してさらに大きいものとなっている。そこで、直管であれば、分子量に大きく影響せず冷却されるため、ガソリンベーパは空気とともに冷却され、空気の阻害を受けガソリンベーパの冷却が思うように進まない。そこで、今回、螺旋状の管を使用したことにより、図４に示すように、ガソリンベーパの分子量が一番重いため、慣性の法則により壁面に接触する率が他の分子より多くなりガソリンベーパを効率よく冷却することを可能にしたものと考えられる。それは、円筒内に物質を入れ回転させると重いものは外に軽いものは内側に集まる遠心分離の原理を応用したもので、螺旋状管内をガソリンベーパと空気が流れることにより、重いガソリンは外側（図示のＧ）に、軽い空気は内側（図示のＡ）に来たものである。そして、外側と言うとこの発明の実施の形態１では、外周部に当り、その部分は不凍液１８により冷却されているため、ガソリンベーパ分子は衝突を繰り返しながら凝縮を行う。そのため、その冷却された管壁とガソリンベーパ分子の間にあって伝熱を阻害していた空気の影響を取り除くことができたのである。この遠心分離をしながら冷却することを可能にしたのが、冷却された螺旋状管内にガソリンベーパを通すガソリンベーパ遠心分離冷却方式であり、これがこの発明の実施の形態１における特徴である。

そして、図３に示すように、螺旋状管の管巻直径Ｄ１については、効率を上げるためにできるだけ小さい方が有効であるが、あまり小さいと加工上の問題と伝熱面積を確保するためにかなり長細いものとなってしまう問題があり、螺旋状管の管巻直径Ｄ１を大きくすると、今度は、遠心分離の効果が落ちる問題や、凝縮したガソリンが下に流れない問題が発生したため、この発明の実施の形態１においては、螺旋状管巻直径Ｄ１をφ１００ｍｍ程度とした。

また、この螺旋状管の管ピッチＰ１については、管ピッチＰ１を大きくとると管高さＨ１が大きくなり、コンパクトに納めることが困難となる。そこで、管ピッチＰ１は管直径Ｄ２と同一とし、隙間なく螺旋状に巻いたものとした。そのことにより、隙間を開けて製作した場合にくらべ、製品上頑丈なものとなり、銅管の変形を防止することを可能とした。

そして、この銅管にガソリンベーパを流し凝縮したガソリンについて、かなり長い配管となるため、銅管内に多くのガソリンが残ってしまう可能性があった。この滞留したガソリン液について、大量に冷却ガソリンが流れている場合はガソリンベーパが吸着される効果もあるが、熱伝導率から考えるとガソリンが滞留した場合、銅管の熱伝導率が３７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）に対してガソリン膜では０．１４Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度となり膜の厚みにもよるが、熱交換効率を悪化させる原因にもなっていた。そこで、螺旋状銅管の上側よりガソリンベーパを入れる構造にし、凝縮したガソリンが下に流れるものとしている。螺旋状で下に流すことにより、管の変形や、くぼみによって滞留する恐れをなくすことができた。また、ガソリンベーパの流れが、ガソリンの自然に下に流れていく方向と同一にしたことにより、凝縮したガソリンを押し出す効果が上昇し、排出性能が著しく向上した。このことにより、銅管とガソリンベーパの熱交換効率の改善を可能としたのである。

次に、凝縮したガソリンについては、図５に示すように、下部に設けられたガソリン溜９に溜められる構造とした。これは、ガソリンを凝縮した際、外気温に曝されると再び蒸発してしまう問題と、別にガソリンタンクを設置する場合、そこで冷却する装置が必要となり部品数が多くなってしまう問題があるからである。そこで、ガソリンベーパ凝縮容器１０内低部にガソリン溜９を設置することにより、ガソリンベーパ凝縮管８にて凝縮されたガソリンが下部のガソリン溜９に溜められ、ガソリン溜９には、不凍液１８の冷却効果が伝わり冷却されることになる。その効果によりガソリン溜９に溜まったガソリンは再蒸発することなく滞留することが可能となるものである。

そして、図５に示すように、ガソリンベーパ凝縮管８の出口部分の管を下向きに開口させ、ガソリン溜９に溜まっているガソリンに直接吹き付けるような構造を採用した。このことにより、ガソリンベーパが少量残っている場合でもガソリン液とガソリンベーパが直接触れ合い、熱交換を行う効果とガソリンに吸着する効果とによりさらに回収効率を上げることを可能としている。これは、銅管などを介しての冷却とは違い、熱伝導による熱交換の阻害がなく、ガソリン凝縮効率が非常に高いものである。

そして、ガソリンベーパが凝縮してガソリン溜９に溜められるが、ガソリンベーパとともに侵入してきた空気の処理の問題がある。ガソリンベーパ凝縮容器１０内部に空気が滞留した状態となると、次々と入ってくるガソリンベーパの処理ができなくなり、ガソリンとともに排出をしたとしても、開放する時点で蒸発してしまう問題が発生した。また、図６のように、ガソリンベーパ凝縮容器１０の液面の横に空気の抜き穴６１を設ける方法もあるが、滞留しているガソリンが再蒸発する問題があり、分離することに非常な困難を要していた。そこで、この発明の実施の形態１では、図５に示すように、ガソリン溜９からガソリンベーパ凝縮容器１０の中心を通ってガソリンベーパ凝縮容器１０の上方に出す空気抜き管１１を設置した。これにより、問題となっていた滞留しているガソリンが外気温で暖められ、再蒸発するのを防ぐことを可能とした。ガソリン溜９に近いところから抜く場合は外気の温度がガソリン溜９の温度を上げてしまい蒸発させてしまったが、空気抜き管１１自体がガソリンベーパ凝縮容器１０内に充填されている不凍液１８内を通るため、ガソリンが凝縮する温度まで冷却されている。このことにより、再蒸発を誘引する外気温との接触距離が保たれたことと、少量のガソリン溜９からのガソリン蒸発はこの空気抜き管１１により再度凝縮する効果も兼ね備えている。このような効果もあり、この空気抜き管１１をガソリン凝縮容器１０内部に設置したことにより、凝縮ガソリンと空気の分離を可能とすることができる。

次に、ガソリンベーパ凝縮容器１０内に取り付けられた熱源ユニット１から接続されている蒸発器６について説明する。ガソリンベーパ凝縮容器１０は前述したガソリンベーパ凝縮管８の性能を上げるために縦長の構造となっている。そのため、ガソリンベーパ凝縮容器１０内の下部に近い方はかなり低温となり、上部に行くにしたがって温度が上昇し温度差に開きが生じる問題が発生した。このことは、温度が低い部分に合わせて断熱性能を上げる問題や下部で凍結が起こる危険性があった。そこで、この蒸発器６を長い管にて上下をＵ字管にて繋ぐ構造も考えられたが、先に説明した温度差の問題と、冷媒の上下冷媒搬送ロスにより凝縮性能を悪化させるものとなった。そこで、この発明の実施の形態１では、蒸発器６の管にもガソリンベーパ凝縮管８と同様の螺旋状の管を使用することにした。そして、螺旋状の蒸発器６の管外面を螺旋状のガソリンベーパ凝縮管８の内面に接着するように取り付けを行った。その結果、蒸発器６の伝熱面積は、蒸発器配管の表面積とガソリンベーパ凝縮管８の表面積とが加わるため、伝熱面積の増加により不凍液１８を冷却する能力について上昇させることが可能となった。また、ガソリンベーパ凝縮管８と接触していることもあり、直接ガソリンベーパ凝縮管８を冷却するため、効率よくガソリンベーパ凝縮管８を冷却することが可能となった。そして、上下の温度差が可能な限り小さくできるように、図７に示すように、螺旋状の配管の上部から冷媒液を入れ、配管の中を循環しながら下方へと流れていく構造とし、上部では低温の冷媒が入り冷却能力が大きく熱交換しながら下部へと徐々に温度を上げながら下降していく。このことにより、上部が高温で下部が低温である不凍液１８の状態とは逆に冷媒管上部は低温で下部に行くほど温度が上がる状態のカウンターフロー状態となり熱交換効率もよく、内部の温度分布も均一に近い状態にすることが可能となる。

また、それでも温度差がつく場合には、図７に示すように、銅管の管ピッチＰ２を上下で変更することにより対応することができる。それは、ガソリンベーパ凝縮容器１０内の上部では不凍液１８は高温であるため、その部分の管ピッチＰ２は小さく、下部は低温となるため、管ピッチＰ２を大きくとり、ガソリンベーパ凝縮容器１０内の温度分布をさらに改善することを可能にしたのである。

次に排出空気について説明する。空気抜き管１１を通して空気を排出する際、その空気の温度はガソリンベーパ凝縮管８の内側を通過してきているので、低下している状態である。従って、そのまま排出を行うと、結露を起こす問題を生じていた。そのため、この冷却された空気をある程度暖める必要があった。そこで、この発明の実施の形態１では、この排出される低温の空気とガソリンベーパポンプ７から送られてくる高温のガソリンベーパを含んだ空気の熱交換を行うことにより、排出空気の温度上昇と、ガソリンベーパ凝縮管８に入る前の高温のガソリンベーパを含んだ空気の温度を下げることを可能とし、ガソリンベーパ凝縮効率の上昇と結露防止の二つの効果を同時に得ることを可能としている。このことにより、ガソリンベーパを冷却する電力の消費も軽減されるものとなる。

この熱交換を行う方法についての構成を説明する。図８及び図９はその一例を示すものであり、２重管から成る熱交換用管９０を採用し、内側の排気空気通過穴９２に冷却されたガソリンベーパ回収後の排出空気を流し、外側のガソリンベーパ通過穴９１にはガソリンベーパを含む高温の空気を流すような構造である。そして、この熱交換用管９０をガソリンベーパ凝縮容器１０に接触させて取り付けを行うようにし、ガソリンベーパポンプ７から熱交換用管９０に入る直前にガソリン溜管９３を設置するようにしている。このガソリン溜管９３は、２重管内で熱交換することにより、ガソリンベーパが流れる管内でガソリンが少し凝縮しその凝縮ガソリンの一部がガソリンベーパポンプ７に逆流する問題があった。この問題を解決するために、このガソリン溜管９３を設置し、逆流してきたガソリン凝縮液を一度溜め込むような構成とした。そして新たに、高温のベーパガスが入ってきたときには再蒸発し、ガソリンベーパ凝縮管８に送り込むようにしたものである。このことにより、ガソリンベーパポンプ７へのガソリン凝縮液の戻りを防止し、ポンプの故障を防止することを可能にする。

また、ガソリンベーパを外部に完全に出さないようにしたいとの要求もあり、その場合には、図1に示す、空気排出経路に、例えば活性炭またはシリカゲル等から成る吸着材１６を使用し、その中を通すことにより完全にガソリンベーパを取り除くものとしている。この場合でも、ガソリンベーパ凝縮容器１０内にてガソリンベーパとともに水分についても、ほとんど回収されているため、吸着材１６の交換時間を長くすることが可能となり、メンテナンス作業の軽減を図ることができる。

また、この発明の実施の形態１の空気排出経路にガス分離膜１６を設置することにより、回収効率を上げることもできる構造としている。これも、膜自体に均一な穴があいているため、分子同士が結合している状態では、通常その分子を通す大きさであったとしても通さない等の問題があり、空気排出口部に設置することにより、空気内のミスト等はガソリンベーパ凝縮容器１０内で除去されているため、分子が均一となり、ガス分離膜１６の性能を最大限引き出すことが可能となった。このガス分離膜１６のガソリンガス側については、ガソリンベーパポンプ７の入口側に差し込むようにして、再度ガソリンベーパ凝縮管８内にて凝縮を行うものである。

次に、図１に示されているガソリン電磁弁１５について説明する。このガソリン電磁弁１５は防爆域にあるため防爆仕様のものを使用する。このガソリン電磁弁１５はガソリンベーパポンプ７と連動させることにより、ガソリンベーパポンプ７が動作中の時には、ガソリン電磁弁１５は閉の状態となり、ガソリンベーパポンプ７が停止の時には開の状態となり、凝縮されたガソリン凝縮液を計量機１７に返送する返送管１９へと流し込むものである。

次に、この発明の実施の形態１におけるガソリンベーパ回収装置の制御方法について説明する。このガソリンベーパ回収装置は２つの制御系統を持っている。その一つは、ガソリンベーパ回収装置内で処理する制御で、熱源ユニット１によりガソリンベーパ凝縮容器１０内の不凍液１８の温度を一定に保つ制御であり、それは、ガソリンベーパ凝縮容器１０内の不凍液１８の温度を温度センサにより検知し、一定温度以下になれば運転を停止する。また一定温度以上になると運転を開始し冷却を行う。これは、ガソリンベーパ凝縮容器１０内に充填している不凍液１８の熱の保温性を利用したもので、熱源ユニット１を常時動かす必要がなくなり、耐久性の向上、省エネにも大きく影響を与えるものである。

そして、もう一つの制御系統は、計量機１７の給油ハンドル（図示せず）とガソリンポンプ７を連動させるものである。これは、計量機１７側の制御とガソリンベーパ回収装置の制御の連動を簡素化するものであり、運転による複雑な制御を省くことを可能にしている。また、ガソリン電磁弁１５についても給油ハンドルと連動させるものとしている。これは、通常ガソリン電磁弁１５は開放した状態となっており、常時ガソリンベーパ回収装置の内部に余分なガソリンが滞留しないようにしたものである。そして、給油が始まると、ガソリンベーパポンプ７が運転を開始するため、ガソリン電磁弁１５を開放していると、ガソリンベーパを含む空気が計量機１７へと送り込まれることになるため、それを防止する為にガソリン電磁弁１５を閉の状態にするものである。このことにより、計量機１７からの信号はハンドルの入り切り信号だけなので複雑な制御機器を不要にすることができる。また、もっと制御を簡素化するものとして、計量機１７の給油ハンドルが、計量機１７から外された時にガソリンベーパポンプ７を起動し、計量機１７に給油ハンドルが戻されるまで、ガソリンベーパポンプ７を運転する制御も可能としている。そして、ガソリンベーパ凝縮管８内部の異常によりガソリン凝縮圧力が異常に高くなると、装置に悪影響を及ぼすため、その保護装置として、高圧検知装置１３を設けている。この高圧検知装置１３は異常に圧力が上がった場合は、異常を知らせる信号を出すとともに、ガソリンベーパポンプ７の運転を停止する。また、安全弁を兼ねる圧力調整弁１４も併用して設置しているため、高圧検知装置１３に異常があった場合でも安全に回路内の圧力を低下させることができる。

実施の形態２.
図１０は、この発明の実施の形態２におけるガソリンベーパ回収装置のガソリンベーパ凝縮容器の要部構造を示す一部断面図であり、ガソリンベーパ凝縮容器のガソリン回収効率を上げたものである。
図１０において、ガソリンベーパ凝縮管８の下部の飛び出しを長くし、ガソリン溜９のガソリンが溜まっている中に入れて浸漬させる。この際、ガソリンが常に溜まるようにガソリン排出管１００の上端開口部１００ａをガソリン溜９内に飛び出させるような構造とする。このことで、常時、ガソリン排出管１００の上端開口部１００ａと同位置までガソリンが溜められる。そして、ガソリンベーパ凝縮管８の飛び出し管の最下面８ａとガソリン排出管１００の最上面１００ａとの高さの間に、泡発生板１０１を挿入する。この泡発生板１０１は、目の細かいメッシュ状の金属を使用し、ガソリン凝縮管８の最下面８ａから発生する空気とガソリンベーパの混合気体をこの泡発生板１０１を通すことにより目の細かい泡となる。この細かい泡に含まれる残存するガソリンベーパについては、再冷却されるのと、ガソリンの吸着作用によりさらにガソリンベーパを回収することを可能としている。この再冷却については、ガソリンは下部に滞留しているが、このガソリン溜９はガソリンベーパ凝縮容器１０の下部に位置しているため、ガソリンベーパ凝縮容器１０内の不凍液１８の温度と近い値まで冷却されている。このことと、ガソリンベーパを含む空気を泡状にすることにより、熱交換効率が飛躍的に良くなり、これは直接空気を含むガソリンベーパの熱を液体に伝えるため、もっとも効率よく冷却できるのである。その作用によりガソリン回収効率を上げることが可能となる。

実施の形態３.
図１１は、この発明の実施の形態３におけるガソリンベーパ回収装置を示す部分構成図であり、ガソリンベーパ凝縮容器のガソリンベーパ凝縮管内に冷却したガソリンを流すようにしたものである。
図１１において、回路内にガソリンポンプ１１０を使用し、ガソリンベーパ凝縮容器１０内のガソリン溜９に溜まったガソリンをガソリンポンプ１１０によりガソリンベーパ凝縮容器１０の上部に位置するガソリンベーパ凝縮管８の入口１１１に接続する。そしてガソリンベーパが吸引されると同時にガソリンポンプ１１０を運転し、ガソリンベーパと共に冷却されたガソリンをガソリンベーパ凝縮管８内に通すようにしたものである。このように構成された冷却ガソリン流通手段は、冷却されたガソリンにより直接ガソリンベーパを冷却するため、非常に効率よく冷却することができる。さらにガソリンの吸着作用を利用しているため、さらにその効果を増すことになる。そしてガソリンベーパ凝縮管８内を通り冷却されたガソリンと冷却されて凝縮したガソリンベーパは下部のガソリン溜９へ流れていく。そして空気については空気抜き管１１を通り排出され、凝縮したガソリンは再度ガソリンベーパ冷却用として利用される。ガソリンベーパの凝縮により増加したガソリンについては、ガソリンベーパポンプ７の停止時にガソリン電磁弁１５を開き、排出する。また、ガソリンポンプ１１０を停止した場合、ガソリンベーパ凝縮容器１０の上部にまで送り込んでいる管内のガソリンが下部のガソリン溜９に戻り、再起動時にはまた、上部にまでガソリンを上げる為の時間的ロスが発生するため、そのロスをなくす目的でガソリンポンプ用逆止弁１１２を冷却ガソリン流通手段に設けている。また、この上部に送り込むガソリン管については、外気温によりガソリン温度が上昇してしまう問題とガソリンポンプ１１０から吸収してしまう熱により温度が上昇してしまう問題があった。そのことは、ガソリン凝縮効率を低下させてしまう問題となるため、この実施の形態３では、上部にまで送り込む管については、図示してはいないが、ガソリンベーパ凝縮容器１０に接触させ、周囲を断熱材で保温することにしている。このことによりガソリンベーパ凝縮容器１０内で冷却されている不凍液１８により冷却されているガソリンベーパ凝縮容器１０の温度と同程度にまで冷却され、ガソリン溜９から送り込まれるガソリンの温度が上昇する問題が解消され、凝縮効率の悪化を改善することが可能となる。これは、ガソリンの吸着と冷却を併用したガソリンベーパ冷却吸着回収方式により、ガソリンベーパの凝縮回収を効率的に行うものである。

また、この吸着作用を用いた簡易的な方法として、図８及び図９に示すような２重管から成る熱交換用管９０をガソリンベーパ凝縮容器１０の上面に設置するものである。この方法では、熱交換用管９０で凝縮したガソリンが下方のガソリンベーパ凝縮容器１０へと自然と流れ、そのガソリンの流れはガソリンベーパ凝縮管８の内面をガソリンベーパと共に下方へと流れていく、その際、ガソリンベーパは冷却されるとともにこの凝縮ガソリンに吸着され下方へと流れ回収率を向上させるものである。そして、ガソリンベーパポンプ７とガソリンベーパ凝縮容器１０の間に設置しているガソリン溜管９３を省略することを可能とする。

実施の形態４．
上記実施の形態１では、ガソリンベーパ凝縮管８として通常の銅配管を使用していたが、この実施の形態４はガソリンベーパ凝縮管８として管内面に溝がついた内面溝付管を使用したものである。この内面溝付管を使用すると、管内を流れる流体は極度の乱流状態となるため、伝熱効率を上げるものである。この内面溝付管を使用した理由としては、管内で乱流状態となるため分子量の大きいガソリンの運動量が最大となり、壁面への接触効率も上昇するためである。このことは空気による伝熱の阻害を排除することが可能となり、ガソリンベーパの凝縮効率が上がるものである。そのことにより凝縮に最低限必要な管の長さを短くすることが可能となり、製品をコンパクトにすることを可能とした。

実施の形態５．
この実施の形態５は、ガソリンベーパ凝縮管８に適度の圧力をかけるようにしたものである。これは、圧力を上げることにより、同体積、同温度ではガソリン分子の飽和量は一定であることを利用し、圧力を上げた分、その体積に含まれるガソリン分子の量が増加する。そのため、飽和し凝縮する温度が上昇するため、同温度まで冷却した場合の凝縮効率は増加するのである。このことを利用するために、この実施の形態５のガソリンベーパ凝縮管８の出口部に圧力調整弁１４を設置し、この圧力調整弁１４を調整することによりガソリンベーパ凝縮管８内の圧力を０．１Ｍｐａ程度にまで上昇させるものとしている。このことによりガソリン回収効率を上げることを可能としている。

実施形態６.
図１２は、この発明の実施の形態６におけるガソリンベーパ回収装置を示す部分構成図であり、ガソリンベーパ凝縮容器とガソリンベーパ凝縮管を２分割にしたものである。
図１２に示すように、ガソリンベーパ凝縮容器とガソリンベーパ凝縮管８を２分割にし、第１のガソリンベーパ凝縮容器１２１をガソリンベーパの温度よりも低く、ガソリンベーパに含まれる水分等の凍結を起こさない温度に保ち、第２のガソリンベーパ凝縮容器１２２を第１のガソリンベーパ凝縮容器１２１よりも低温な状態にし、回収効率を上げるようにした装置である。回収効率は冷却する温度を下げれば、効率が良くなるが、ガソリンベーパに含まれる水分等低温で凍結する物質が多く含まれる場合は、凍結によりガソリンベーパ凝縮管８内が閉塞してしまう懸念があり、まずガソリンベーパに含まれる成分が凍結温度以上の状態で、液化し、液化した成分を除去し、その排出空気をさらに第２のガソリンベーパ凝縮容器１２２にて冷却し、ガソリンベーパを回収するものである。そのことにより凍結の危険性を低下することを可能とした。また、第２のガソリンベーパ凝縮容器１２２内部で凍結が生じた場合に備えて、ガソリンベーパ凝縮管８の外面にヒータ（図示せず）を設置し、デフロストを行えるものとした。また、熱源１２３からホットガスを流すことにより凍結を溶かす装置を付けるものとした。その際には、デフロスト状態である信号を外部に表示し、その場合に装置を運転した場合には、第１のガソリンベーパ凝縮容器１２１への回路を通った後、第２のガソリンベーパ凝縮容器１２２への回路をバイパスし、バイパス回路１２４を通って排出されるものとした。そして、凝縮したガソリン等はガソリン電磁弁１５を通り計量器１７へと戻されるものである。

この発明を実施するための実施の形態１におけるガソリンベーパ回収装置の全体構成図の一例を示すものである。 この発明の実施の形態１におけるガソリンベーパ回収装置の構造図である。 この発明の実施の形態１におけるガソリンベーパ凝縮管の構造を示す正面図である。 この発明の実施の形態１におけるガソリンベーパ凝縮管内での分子の動きを示す説明図である。 この発明の実施の形態１におけるガソリンベーパ凝縮容器の構造を示す一部正面図である。 ガソリン溜からの空気抜き構造の参考例を示す部品正面図である。 この発明の実施の形態１におけるガソリンベーパ凝縮管と蒸発器の構造を示す正面図である。 この発明の実施の形態１における熱交換用管の一例を示す平面図である。 この発明の実施の形態１における熱交換用管の配管例を示す構成図である。 この発明の実施の形態２におけるガソリンベーパ回収装置のベーパガソリン凝縮容器の要部構造を示す一部断面図である。 この発明の実施の形態３におけるガソリンベーパ回収装置を示す部分構成図である。 この発明の実施の形態６におけるガソリンベーパ回収装置を示す部分構成図である。

符号の説明

１ 熱源ユニット、 ２ ガソリンベーパ凝縮ユニット、 ３ 圧縮機、 ４ 凝縮器、５ 絞り装置、６ 蒸発器、 ７ ガソリンベーパポンプ、 ８ ガソリンベーパ凝縮器、 ９ ガソリン溜、 １０ ガソリンベーパ凝縮容器、 １１ 空気抜き管、 １２ 排出空気圧力調整弁、 １３ 高圧検出装置、 １４ 圧力調整弁（安全弁）、 １５ ガソリン電磁弁、 １６ ガソリン吸着材（分離膜）、 １７ 計量機、 １８ 不凍液、 １９ 返送管、 ２０ 熱源ゾーン、 ２１ エアーギャップゾーン、 ２２ ガソリンベーパ凝縮ゾーン、 ９０ 熱交換器管、 ９１ ガソリンベーパ通過穴、 ９２ 排出空気通過穴、 ９３ ガソリン溜管、 １００ ガソリン排出管、 １０１ 泡発生板、 １１０ ガソリンポンプ、 １１１ ガソリン凝縮管入口 １１２ ガソリンポンプ用逆止弁、 １２１ 第１のガソリンベーパ凝縮容器、１２２ 第２のガソリンベーパ凝縮容器、１２３ 熱源、 １２４ バイパス回路。

Claims (15)

1. ガソリンタンクから排出されるガソリンベーパを吸引し、吸引したガソリンベーパを冷却・液化して回収するガソリンベーパ回収装置において、
   ガソリンベーパを吸引するためのガソリンベーパポンプと、
   前記ガソリンベーパポンプに接続され、ガソリンベーパが内部を流通するガソリンベーパ凝縮管と、
   前記ガソリンベーパ凝縮管及び冷却手段を内蔵し、前記冷却手段により前記ガソリンベーパ凝縮管を冷却して内部を流通するガソリンベーパを凝縮・回収するガソリンベーパ凝縮容器と、
   を備えたことを特徴とするガソリンベーパ回収装置。
2. ガソリンタンクから排出されるガソリンベーパを吸引し、吸引したガソリンベーパを冷却・液化して回収するガソリンベーパ回収装置において、
   ガソリンベーパを吸引するためのガソリンベーパポンプと、
   前記ガソリンベーパポンプに接続され、ガソリンベーパが内部を流通する円形螺旋状に巻回されたガソリンベーパ凝縮管と、
   前記ガソリンベーパ凝縮管及び冷却手段を内蔵し、前記冷却手段により前記ガソリンベーパ凝縮管を冷却して内部を流通するガソリンベーパを凝縮・回収するガソリンベーパ凝縮容器と、
   を備えたことを特徴とするガソリンベーパ回収装置。
3. ガソリンタンクから排出されるガソリンベーパを吸引し、吸引したガソリンベーパを冷却・液化して回収するガソリンベーパ回収装置において、
   ガソリンベーパを吸引するためのガソリンベーパポンプと、
   前記ガソリンベーパポンプに接続され、ガソリンベーパが内部を流通するガソリンベーパ凝縮管と、
   前記ガソリンベーパ凝縮管及び冷却手段を内蔵し、前記冷却手段により前記ガソリンベーパ凝縮管を冷却して内部を流通するガソリンベーパを凝縮・回収するガソリンベーパ凝縮容器と、
   前記ガソリンベーパ凝縮容器内に設けられ、凝縮ガソリンと空気とを分離する分離手段と、
   を備えたことを特徴とするガソリンベーパ回収装置。
4. ガソリンタンクから排出されるガソリンベーパを吸引し、吸引したガソリンベーパを冷却・液化して回収するガソリンベーパ回収装置において、
   ガソリンベーパを吸引するためのガソリンベーパポンプと、
   前記ガソリンベーパポンプに接続され、ガソリンベーパが内部を流通するガソリンベーパ凝縮管と、
   前記ガソリンベーパ凝縮管及び冷却手段を内蔵し、前記冷却手段により前記ガソリンベーパ凝縮管を冷却して内部を流通するガソリンベーパを凝縮・回収するガソリンベーパ凝縮容器と、
   前記ガソリンベーパ凝縮容器内に設けられ、凝縮ガソリンを溜めるとともに、再蒸発しないように冷却するガソリン溜と、
   を備えたことを特徴とするガソリンベーパ回収装置。
5. ガソリンタンクから排出されるガソリンベーパを吸引し、吸引したガソリンベーパを冷却・液化して回収するガソリンベーパ回収装置において、
   ガソリンベーパを吸引するためのガソリンベーパポンプと、
   前記ガソリンベーパポンプに接続され、ガソリンベーパが内部を流通するガソリンベーパ凝縮管と、
   前記ガソリンベーパ凝縮管及び冷却手段を内蔵し、前記冷却手段により前記ガソリンベーパ凝縮管を冷却して内部を流通するガソリンベーパを凝縮・回収するガソリンベーパ凝縮容器と、
   前記ガソリンベーパ凝縮容器内に設けられ、凝縮ガソリンと空気とを分離する分離手段と、
   前記ガソリンベーパ凝縮容器内に設けられ、分離された凝縮ガソリンを溜めるとともに、再蒸発しないように冷却するガソリン溜と、
   前記ガソリンベーパ凝縮容器内に貫通挿入され、分離された空気を外部に排出する空気抜き管と、
   を備えたことを特徴とするガソリンベーパ回収装置。
6. 空気抜き管は、その途中にガソリン吸着材又はガソリンベーパ分離膜を有することを特徴とする請求項５記載のガソリンベーパ回収装置。
7. 空気抜き管は、ガソリンベーパ凝縮容器の中心を通って上方に出されたことを特徴とする請求項５記載のガソリンベーパ回収装置。
8. ガソリンタンクから排出されるガソリンベーパを吸引し、吸引したガソリンベーパを冷却・液化して回収するガソリンベーパ回収装置において、
   ガソリンベーパを吸引するためのガソリンベーパポンプと、
   前記ガソリンベーパポンプに接続され、ガソリンベーパが内部を流通するガソリンベーパ凝縮管と、
   前記ガソリンベーパ凝縮管及び冷却手段を内蔵し、前記冷却手段により前記ガソリンベーパ凝縮管を冷却して内部を流通するガソリンベーパを凝縮・回収するガソリンベーパ凝縮容器と、
   前記ガソリンベーパ凝縮容器内に設けられ、凝縮ガソリンと空気とを分離する分離手段と、
   前記ベーバガソリンから前記ガソリンベーパ凝縮容器へ送られる高温のガソリンベーパを含んだ空気と前記ガソリンベーパ凝縮容器からの冷却された排出空気との間で熱交換を行う熱交換器と、
   を備えたことを特徴とするガソリンベーパ回収装置。
9. 熱交換器をガソリンベーパ凝縮容器に接触させて取り付けたことを特徴とする請求項８記載のガソリンベーパ回収装置。
10. 熱交換器は、２重管構造であり、内側に排気空気、外側に高温のガソリンベーパを含んだ空気をそれぞれ流通することを特徴とする請求項８又は請求項９記載のガソリンベーパ回収装置。
11. ガソリンベーパポンプを、計量器のガソリンを給油するハンドルの操作と連動させるようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれかに記載のガソリンベーパ回収装置。
12. ガソリンタンクから排出されるガソリンベーパを吸引し、吸引したガソリンベーパを冷却・液化して回収するガソリンベーパ回収装置において、
    ガソリンベーパを吸引するためのガソリンベーパポンプと、
    前記ガソリンベーパポンプに接続され、ガソリンベーパが内部を流通するガソリンベーパ凝縮管と、
    前記ガソリンベーパ凝縮管及び冷却手段を内蔵し、前記冷却手段により前記ガソリンベーパ凝縮管を冷却して内部を流通するガソリンベーパを凝縮・回収するガソリンベーパ凝縮容器と、
    前記ガソリンベーパ凝縮容器内の下部に設けられ、凝縮ガソリンを溜めるとともに、再蒸発しないように冷却するガソリン溜と、
    前記ガソリンベーパ凝縮容器の低部に設けられたガソリン溜と前記ガソリンベーパ凝縮容器の上方部に位置する前記ガソリンベーパ凝縮管とに接続され、冷却されたガソリンをガソリンベーパとともに前記ガソリンベーパ凝縮管に流すための冷却ガソリン流通手段と、
    を備えたことを特徴とするガソリンベーパ回収装置。
13. ガソリンベーパ凝縮管として、内面溝付管を用いたことを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれかに記載のガソリンベーパ回収装置。
14. ガソリンベーパ凝縮容器に内蔵される冷却手段は、熱源ユニットに接続された蒸発器と容器内に収容された不凍液であることを特徴とする請求項１〜請求項１３のいずれかに記載のガソリンベーパ回収装置。
15. ガソリンベーパ凝縮容器に内蔵される冷却手段の蒸発器を螺旋状に構成し、螺旋状のガソリンベーパ凝縮管の内側に前記螺旋状の蒸発器を配置し、前記螺旋状のガソリンベーパ凝縮管の内面と前記螺旋状の蒸発器の外面を接着したことを特徴とする請求項１４記載のガソリンベーパ回収装置。
    

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